ハイブリッド建設機械の制御装置
【課題】エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御するにあたり、エンジンの急激な出力変動を抑制する。
【解決手段】蓄電装置３４の充電量、蓄電装置３４の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２を設け、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力を制御する構成にした。
【解決手段】蓄電装置３４の充電量、蓄電装置３４の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２を設け、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力を制御する構成にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械の制御装置の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の建設機械においても、省エネルギー化、燃費の向上、排ガス低減等を達成するべく、動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用するハイブリッド建設機械が実用化されつつある。この様なハイブリッド建設機械の制御システムとして、エンジンの動力を発電機の駆動専用に使用すると共に、該発電機から電力供給される電動機により走行装置や旋回装置、作業装置等を駆動させる所謂シリーズ方式の制御システムが知られている。また、エンジンと、作業装置等の油圧作動部の油圧供給源になる油圧ポンプと、発電電動機とを動力伝達機構を介して機械的にパラレル接続して、油圧ポンプの出力がエンジン出力よりも小さい場合には、発電電動機をエンジン動力により駆動する発電機として動作させる一方、油圧ポンプの出力がエンジン出力よりも大きい場合には、発電電動機を電動機として動作させてエンジンの動力をアシストするように構成した所謂パラレル方式の制御システムも知られている。これら何れの制御システムにおいても、エンジンと併用される動力源として、発電機や発電電動機により発電される電力を蓄電し、該蓄電電力を電動機や発電電動機に供給する蓄電装置が設けられている。
ところで、前述したようなハイブリッド建設機械では、負荷を駆動せしめる動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用することで燃費向上が図られているが、この場合に、更なる燃費向上のためには、ハイブリッド建設機械の負荷状態に対応したエンジン出力にして消費燃料の削減を図ると共に、エンジンを効率良く運転させることが必要になる。そこで、従来、動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数の設定値を切替えるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記特許文献１のものでは、オペレータが操作する動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えるものであるから、実際のハイブリッド建設機械の負荷状態と、オペレータの操作により切替えられる発電機の出力電力の上限値とが対応しない場合があって、作業効率の低下や、消費燃料の増大を招来する惧れがある。そこで、実際のハイブリッド建設機械の負荷状態を検出し、該検出された負荷状態に応じてエンジン出力を増減させるように制御することが提唱されるが、例えば油圧ショベル等の建設機械では作業中に負荷が急に大きく変動することも多く、このため、負荷の変動にそのまま応答してエンジン出力を変動させると、エンジン出力やエンジン回転数が急に大きく変動してしまうことがあって、変動損が大きくなって燃費向上の妨げになる惧れや、操作性が損なわれてしまう惧れが生じる。
さらに、前記特許文献１のものでは、発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数が設定されることになるが、この場合に、発電機の出力が作業負荷の変動を受けて前記上限値以下の範囲内で変動すると、これに伴いエンジンの出力が変動してエンジン効率が低下することがある。つまり、エンジン回転数は発電機の出力電力の上限値に対応して設定されるものであるから、発電機の出力電力の低下に伴いエンジン出力も低下すると、エンジン回転数に対してエンジン出力が低くなり、エンジン効率の悪い状態になる。而して、前記特許文献１のものは、エンジンが効率の良くない状態で運転される場合があって、燃費向上の妨げになるという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御するべく制御装置を設けるにあたり、該制御装置は、前記蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段を備え、該ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンの出力を制御することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項２の発明は、請求項１において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンを停止させるエンジン停止手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限する負荷出力制限手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、ハイブリッド建設機械は、エンジンにより駆動され、負荷及び蓄電装置に動力を供給する発電機或いは発電電動機と、制御装置からの制御指令に基づいて前記発電機或いは発電電動機の出力を制御する発電機制御手段或いは発電電動機制御手段と、制御装置からの制御指令に基づいてエンジンの回転数を制御するエンジン制御手段とを備えると共に、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段と、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にするべく発電機制御手段或いは発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、エンジンの出力は、エンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段の推論結果に基づいて増減制御されることになり、而して、ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を変動させるものでありながら、急激な出力変動や、該エンジン出力の変動に伴うエンジン回転数の急激な変動を可及的に抑制でき、よって、エンジン出力やエンジン回転数の変動損を小さくすることができて、燃費向上を達成することができると共に、エンジン出力やエンジン回転数の急激な変動による操作性の悪化を回避することができる。しかも、ファジィルールの前件部として、蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを用いることによって、ハイブリッド建設機械の負荷状態を適確に把握することができる。
請求項２の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて、エンジンの出力が不要な場合にはエンジンを停止させることができることになって、更なる消費燃料の削減に貢献できる。
請求項３の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限できることになって、エンジンが過負荷になってエンジン効率が低下してしまうような不具合を回避することができる。
請求項４の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力が設定され、さらに該エンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数が設定されることになり、而して、エンジンを常に効率良く運転させることができて、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、エンジン出力をエンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にすることでエンジンの出力をエンジン目標出力にする構成であるから、負荷が変動しても、エンジンの出力を、確実にファジィ推論手段の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力になるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド油圧ショベルの側面図である。
【図２】第一の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図３】第一の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第一の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は第一の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図６】第一の実施の形態におけるファジィ演算部の演算結果を示す表図である。
【図７】エンジン目標出力とエンジン目標回転数との対応を示すグラフ図である。
【図８】エンジン出力と燃料消費率との関係を示す図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は第二の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図１０】第二の実施の形態におけるファジィ推論部の推論結果と負荷出力制限の判定を示す表図である。
【図１１】第三の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】第三の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は第三の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図１４】第三の実施の形態におけるファジィ演算部の演算結果を示す表図である。
【図１５】第四の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図１６】第四の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図１７】第四の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態について図１〜図８に基づいて説明すると、図１において、１は本発明のハイブリッド建設機械の一例であるハイブリッド油圧ショベルであって、該ハイブリッド油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成され、さらに該フロント作業機４は、ブーム５、アーム６、バケット７等を用いて構成されている。さらに、ハイブリッド油圧ショベル１は、前記ブーム５、アーム６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、下部走行体２を走行せしめる左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ等の各種油圧アクチュエータを備えると共に、上部旋回体３には、動力源としてのエンジン１２及び蓄電装置３４が搭載されている。
【０００９】
次に、図２に基づいて、前記ハイブリッド油圧ショベル１を運転せしめる制御システムの全体構成を説明すると、第一の実施の形態ではシリーズ方式の制御システムが採用されており、エンジン１２の動力により発電機１３が駆動されると共に、該発電機１３で発電された電力は、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０を介して、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２１〜２５に供給されるように構成されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ２６による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ２６は、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、エンジン回転数を制御する。尚、上記エンジンコントローラ２６は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記発電機制御器１４は、発電機１３で発電された交流電力を直流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、発電機１３の出力を制御する。尚、上記発電機制御器１４は、本発明の発電機制御手段に相当する。
【００１２】
さらに、前記電動機制御器１６〜２０は、直流を交流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２１〜２５の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する。
【００１３】
前記メインポンプ用電動機２１は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源であるメインポンプ２８を駆動せしめる専用の電動機である。また、旋回用電動機２２は、旋回減速機２９を介して上部旋回体３の旋回機構３０を駆動せしめる専用の電動機である。パイロットポンプ用電動機２３は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３１を駆動せしめる専用の電動機である。冷却ファン用電動機２４は、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器（図示せず）やエンジン１２に冷却風を供給する冷却ファン３２を駆動せしめる専用の電動機である。サブポンプ用電動機２５は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる他の油圧アクチュエータ（図示しないが、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ以外の油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３３を駆動せしめる専用の電動機である。そして、これら電動機２１〜２５の出力或いは回転数或いはトルクの制御は、前述したように、制御装置２７から電動機制御器１６〜２０に出力される制御指令に基づいて行なわれるように構成されている。ここで、本実施の形態では、前記メインポンプ２８及びサブポンプ３３は、容量可変手段２８ａ、３３ａを備えた可変容量型ポンプが用いられていると共に、該容量可変手段２８ａ、３３ａは、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量をそれぞれ制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３１には定容量型ポンプが用いられている。尚、本実施の形態において、前記メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５は、本発明の負荷を構成する。
【００１４】
さらに、図２において、３４はバッテリやキャパシタ等の蓄放電機能を有した蓄電装置であって、該蓄電装置３４は、発電機制御器１４と電動機制御器１６〜２０との間の母線１５に接続され、エンジン１２の出力と負荷（メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電するようになっている。該蓄電装置３４の蓄放電は、本実施の形態では、母線１５の電圧と蓄電装置３４の電圧との差により自動的に行われるようになっている。つまり、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して余剰がある場合には、発電機１３から電動機２１〜２５への供給電力に余剰が生じて母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも高くなり、これにより発電機１３の余剰電力が蓄電装置３４に供給されて蓄電される一方、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して不足する場合には、発電機１３から電動機２１〜２５への供給電力が不足して母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置３４から放電されて電動機２１〜２５に不足電力が供給されるようになっている。
【００１５】
一方、前記制御装置２７には、エンジン１２の特性（エンジン効率、エンジン出力、エンジン回転数、エンジン無負荷時回転数等に関する特性）、発電機１３の特性（発電機効率、発電機出力、発電機回転数、励磁電流等に関する特性）、メインポンプ２８やサブポンプ３３の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、電動機２１〜２５の特性（電動機効率、電動機出力、電動機回転数、電動機トルク等に関する特性）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３１の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）、蓄電装置３４の特性（容量、充電量の下限値、上限値等に関する特性）等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられていると共に、エンジン１２や発電機１３を制御するエンジン・発電機制御部３６や、電動機２１〜２５やメインポンプ２８、サブポンプ３３を制御する電動機・ポンプ制御部３７等が設けられている。そして制御装置２７は、上記エンジン・発電機制御部３６や電動機・ポンプ制御部３７において、蓄電装置３４の充電量を測定する充電量センサ３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具（図示しないが、操作レバーや操作ペダル、操作スイッチ等）の操作を検出する操作検出手段（例えば、操作具の操作量を電気的に検出するポテンショメータや、操作具操作に基づいて出力されるパイロット圧の圧力を検出する圧力センサ等）４０等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記エンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１６】
次いで、前記エンジン・発電機制御部３６の構成について、図３のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電機制御部３６は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部３７、発電機制御器１４、エンジンコントローラ２６が接続されると共に、充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部４２は、メンバーシップ関数設定部４８とファジィ演算部４９とを具備しており、また、指令値演算部４５は、発電機出力指令値演算部５０とエンジン回転数指令値演算部５１とを具備している。尚、前記ファジィ推論部４２（メンバーシップ関数設定部４８及びファジィ演算部４９を含む）は、本発明のファジィ推論手段を構成し、エンジン目標出力設定部４３は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成し、エンジン目標回転数設定部４４は、本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成する。また、駆動／停止切替部４６は、本発明のエンジン停止手段を構成し、負荷出力制限判定部４７及び電動機・ポンプ制御部３７は、本発明の負荷出力制限手段を構成する。
【００１７】
そして、前記エンジン・発電機制御部３６は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数及び発電機１３の出力を制御するが、該エンジン・発電機制御部３６の行なう制御について、前記図３のブロック図、及び図４のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電機制御部３６は、メモリ３５に収納されているデータを読込む（ステップＳ１）。
【００１８】
次いで、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆを設定する（ステップＳ２）。これらエンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆは、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において用いられるエンジン目標出力、エンジン目標回転数の値である。
【００１９】
次いで、ファジィ推論部４２のメンバーシップ関数設定部４８において、後述するファジィ推論に用いるメンバーシップ関数を設定する（ステップＳ３）。この場合、本実施の形態では、ファジィルールの前件部として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを用いる構成になっている。つまり、図５に示す如く、前件部のファジィ集団として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣにより区分される第一、第二ファジィ集合「充電量高」、「充電量低」と、充電量ＳＯＣの増減変化により区分される第三、第四ファジィ集合「充電量増加」、「充電量減少」とを設け、これら第一〜第四ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣを入力変数にする第一、第二メンバーシップ関数と、蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを入力変数にする第三、第四メンバーシップ関数とを設定する。尚、蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷の出力との過不足に応じて蓄放電するため、該蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部にすることによって、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を適確に推測することができる。また、本実施の形態では、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣは、充電率、つまり、蓄電装置３４の充電量の下限値を０％、上限値を１００％としたときの百分率（％）で表し、また、蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃは、単位時間ｓ当たりの蓄電量ＳＯＣの増減変化量（＝ΔＳＯＣ（％）／ｓ）で表す。
【００２０】
次いで、充電量センサ３８により測定される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣを読込む（ステップＳ４）。
【００２１】
次いで、充電量変化率演算部４１において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを演算する（ステップＳ５）。該増減変化率Ｒｓｏｃは、前述したように、単位時間ｓ当たりの蓄電量ＳＯＣの増減変化量（＝ΔＳＯＣ（％）／ｓ）であるが、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において単位時間ｓが経過していない場合には、増減変化率Ｒｓｏｃを「０」とする。
【００２２】
次いで、ファジィ推論部４２において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する（ステップＳ６）。この場合、まず、ファジィ演算部４９において、前記メンバーシップ関数設定部４８で設定された第一〜第四メンバーシップ関数を用いて、ファジィルールに基づきエンジン１２の出力の増減を演算するが、本実施の形態では、ファジィルールとして、以下の第一、第二ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：蓄電装置３４が充電量高で、且つ、充電量増加のときは、エンジン１２の出力を減少する。
第二ファジィルール：蓄電装置３４の充電量低で、且つ、充電量減少のときは、エンジン１２の出力を増加する。
上記第一、第二ファジィルールに基づいてファジィ演算部４９で演算された結果を図６に示す。ここで、前記第一、第二ファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を演算するにあたり、本実施の形態では、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、後件部のメンバーシップ関数が「１」のときには出力ランクを３ランク上下させるとする。また、上下させるランクの演算結果が整数でない場合には、四捨五入して整数にする。
【００２３】
さらに、ファジィ推論部４２においてエンジン１２の出力を推論するにあたり、前記第一、第二ファジィルールに加えて以下のルールが別途設定されている。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓ（該エンジン目標出力Ｐｅｓの設定については後述する）が最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、前記ファジィ演算部４９の演算結果（第一、第二ファジィルールに基づく演算結果）が出力減少の場合には、エンジン１２を停止させると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合には、最高出力ランクをそのまま維持する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク或いは最低出力ランクではないが最高出力ランク或いは最低出力ランクの近傍であって、ファジィ演算部４９の演算結果に応じた出力ランクの上下ができない場合には、できる範囲で出力ランクを上下させる（例えば、ファジィ演算部４９の演算結果が３ランク出力増加であっても、２ランク或いは１ランク出力増加させると最高出力ランクになる場合には、２ランク或いは１ランク出力増加させる）。そして、ファジィ推論部４２は、ファジィ演算部４９の演算結果と上記ルールとに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部４２の推論結果として出力する。
【００２４】
次いで、エンジン目標出力設定部４３において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて、エンジン目標出力Ｐｅｓを設定する（ステップＳ７）。この場合、エンジン目標出力設定部４３は、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓを基準にして、推論結果に応じてエンジン１２の出力ランクを上下させたエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する。尚、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時においては、前記ステップＳ２で設定されたエンジン目標出力の初期値Ｐｅｆを、前回に設定されたエンジン目標出力とする。また、前記ファジィ推論部４２によりエンジン１２の停止が判定された場合には、今回のエンジン目標出力Ｐｅｓは新たに設定されず、前回のエンジン目標出力Ｐｅｓがそのまま今回のエンジン目標出力Ｐｅｓになるが、後述するように、エンジン１２を停止させる場合には、エンジン目標出力Ｐｅｓに基づく制御は実行されないようになっている。
【００２５】
次いで、エンジン目標回転数設定部４４において、エンジン目標出力Ｐｅｓとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフ（図７に示す）を用いて、前記エンジン目標出力設定部４３で設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓに対応するエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ８）。該エンジン目標回転数ωｓは、エンジン１２の出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン回転数であって、図７に示す如く、エンジン目標出力Ｐｅｓが増加するにつれてエンジン目標回転数ωｓも高くなる。前記エンジン目標出力Ｐｅｓとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフは、メモリ３５にデータとして収納されている。尚、前記エンジン目標回転数の初期値ωｆは、エンジン出力がエンジン目標出力の初期値Ｐｅｆのときにエンジン効率が最大になるエンジン回転数である。
【００２６】
ここで、ハイブリッド油圧ショベル１に搭載されるエンジン１２の特性の一例について、図８に基づいて説明する。図８に示す実線は、最大出力を出力可能な無負荷回転数に設定したときのエンジン出力と燃料消費率との関係を示すグラフであって、エンジン出力が極めて低い範囲（無負荷状態に近い状態）を除くと、最大出力となるポイントＢ３０が燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）。また、図８に示す点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ２９は、前記最大出力を出力可能な無負荷回転数よりも無負荷回転数を低く設定した場合に、燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）ポイントであって、これらポイントＢ１〜Ｂ２９は、前記ポイントＢ３０よりもエンジン出力は低いが、エンジン効率は高い。このようなエンジン特性の場合、上記ポイントＢ３０を最高出力ランク（出力ランク３０）のときのエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定し、また点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ２９を、出力ランク１〜２９のエンジン目標出力Ｐｅｓとして順次設定する。或いは、エンスト防止のために、前記ポイントＢ１〜Ｂ３０よりも出力を少し下げたポイントを、出力ランク１〜３０のエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定する。さらに、エンジン出力が前記ポイントＢ１〜Ｂ３０（或いはポイントＢ１〜Ｂ３０よりも出力を少し下げたポイント）になるときのエンジン回転数を、出力ランク１〜３０のエンジン目標出力Ｐｅｓに対応するエンジン目標回転数ωｓとして設定する。
【００２７】
次いで、前記ステップＳ８、Ｓ９で設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓに基づいて、指令値演算部４５の発電機出力指令値演算部５０において発電機制御器１４に対する発電機出力指令値Ｐｇｃを演算し、また、エンジン回転数指令値演算部５１においてエンジンコントローラ２６に対するエンジン回転数指令値ωｃを演算する（ステップＳ９）。該エンジン回転数指令値ωｃは、エンジン１２の回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためにエンジンコントローラ２６に出力される指令値である。また、発電機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、発電機１３の出力を制御するべく発電機制御器１４に出力される指令値である。つまり、発電機１３の出力制御によって発電機１３からエンジン１２にかかる負荷を制御し、これによってエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。
【００２８】
前記発電機出力指令値演算部５０では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（１）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電機制御器１４は、発電機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電機１３の出力を制御する機能を有しており、而して、発電機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝Ｐｅｓ×ηｇ ・・・（１）
上記式（１）において、ηｇはメモリ３５にデータとして保存されている発電機１３の効率である。
【００２９】
一方、エンジン回転数指令値演算部５１では、メモリ３５にデータとして保存されているエンジン目標回転数ωｓとエンジン回転数指令値ωｃとの関係を示す関数（ωｃ＝Ｆ（ωｓ））を用いて、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためのエンジン回転数指令値ωｃを演算する。
ここで、本実施の形態において、エンジンコントローラ２６は、エンジン１２の無負荷回転数の設定値を指令値としてエンジン１２の回転数制御を行なう構成になっており、而して、無負荷回転数の設定値がエンジン回転数指令値ωｃになるが、この場合には、下記の式（２）を用いてエンジン回転数指令値ωｃ（無負荷回転数の設定値）を演算することにより、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数がエンジン目標回転数ωｓになるエンジン回転数指令値ωｃを求めることができる。
ωｃ＝Ａ×ωｓ＋Ｂ ・・・（２）
上記式（２）において、Ａ、Ｂはエンジン１２の特性により定まる定数である。
【００３０】
さらに、前記ステップＳ９における発電機出力指令値Ｐｇｃ及びエンジン回転数指令値ωｃの演算後、駆動／停止切替部４６において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、エンジン１２を駆動させるか停止させるかを判断する。つまり、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止以外の場合には、エンジン１２を駆動させると判断し、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止の場合には、エンジン１２を停止させると判断する（ステップＳ１０）。
【００３１】
前記ステップＳ１０の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部４６は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ１１）。これにより、発電機１３の出力は発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御され、そして該発電機１３の出力が発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御されることによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御されると共に、エンジン１２の回転数は、エンジン目標回転数ωｓになるように制御される。
【００３２】
さらに、負荷出力制限判定部４７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、負荷出力制限を行なうか否かを判定する（ステップＳ１２）。つまり、前述したように、ファジィ推論部４２は、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合には、エンジン１２の出力を最高出力ランクに維持すると推論するが、この様に、エンジン１２が最高出力ランクでありながらファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、負荷出力制限判定部４７は、負荷出力制限を行なうと判定する。
【００３３】
前記ステップＳ１２の判定で、「ＹＥＳ」、つまり、負荷の出力制限を行なうと判定された場合、負荷出力制限判定部４７は、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令を出力する（ステップＳ１３）。該負荷出力制限指令が出力された場合の電動機・ポンプ制御部３７の制御については、後述する。ステップＳ１３の処理後は、前記ステップＳ４に戻る。また、ステップＳ１２の判定で、「ＮＯ」、つまり、負荷の出力制限を行なわないと判定された場合には、そのまま前記ステップＳ４に戻る。
【００３４】
一方、前記ステップＳ１０の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部４６は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機１３の停止指令（発電機出力指令値Ｐｇｃ＝０）を出力する（ステップＳ１４）。これによりエンジン１２及び発電機１３は停止する。ステップＳ１４の処理後は、前記ステップＳ４に戻る。
【００３５】
而して、前記エンジン・発電機制御部３６の行なう制御によって、エンジン１２の出力は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御され、さらにエンジン１２の回転数は、エンジン１２の出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓになるように制御されるが、前記ファジィ推論部４２は、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する構成になっている。するファジ−ルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をふぁじエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する構成になっている。
【００３６】
次いで、前記電動機・ポンプ制御部３７が行なう制御について説明すると、電動機・ポンプ制御部３７は、前記メモリ３５、操作検出手段４０、エンジン・発電機制御部３６からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記電動機制御器１６〜２０、及びメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに対して制御指令を出力する。この場合、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対しては、メインポンプ２８の吐出流量を、該メインポンプ２８を油圧源とする油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）用操作具の操作に基づいて制御するべく制御指令を出力する。また、旋回用電動機２２を制御する電動機制御器１７に対しては、旋回用操作具の操作に基づいて旋回機構３０を駆動させるべく制御指令を出力する。また、パイロットポンプ用電動機２３を制御する電動機制御器１８に対しては、パイロットポンプ３１の吐出圧を予め設定されたパイロット設定圧にするべく制御指令を出力する。また、冷却ファン用電動機２４を制御する電動機制御器１９に対しては、冷却ファン３２が必要な冷却風を供給できる回転数にするべく制御指令を出力する。また、サブポンプ用電動機２５を制御する電動機制御器２０及びサブポンプ３３の容量可変手段３３ａに対しては、サブポンプ３３の吐出流量を、該サブポンプ３３を油圧源とする他の油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて制御するべく制御指令を出力するようになっている。
【００３７】
さらに、電動機・ポンプ制御部３７は、前記エンジン・発電機制御部３６の負荷出力制限判定部４７から出力される負荷出力制限指令に基づいて、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力を制限するべく、各電動機２１、２２、２５用の電動機制御器１６、１７、２０に制御指令を出力する。つまり、負荷出力制限指令は、前述したように、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、エンジン・発電機制御部３６から電動機・ポンプ制御部３７に出力される制御指令であるが、該負荷出力制限指令が出力されていない場合には、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に対する出力制限は行なわれず、而して、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５は、各電動機２１、２２、２５に応じて予め設定された最大出力値まで出力可能になっている。一方、負荷出力制限指令が出力された場合、電動機・ポンプ制御部３７は、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力を、上記最大出力値よりも小さくなるように制限する。この場合、例えば、エンジン１２の出力（最高出力ランク）で負荷全体の出力を負担することができるように、操作具の操作量によりメインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に要求される各要求出力の比に応じて、各電動機２１、２２、２５の出力を減少させる。尚、負荷出力制限指令が出力されても、パイロットポンプ用電動機２３及び冷却ファン用電動機２４に対する出力制限は行なわれないようになっており、これにより、パイロット圧の低下、冷却ファン３２の冷却能力の低下等の不具合が発生しないように考慮されている。
【００３８】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、ハイブリッド油圧ショベル１は、エンジン１２と蓄電装置３４とを動力源として負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用電動機２１〜２５）を駆動せしめることになるが、該ハイブリッド油圧ショベル１には、負荷の状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく制御装置２７が設けられていると共に、該制御装置２７は、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジ−ルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２を備え、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力を制御することになる。
【００３９】
而して、エンジン１２の出力は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態の変動にそのまま応答して変動するのではなく、エンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２の推論結果に基づいて滑らかに増減制御されることになる。この結果、エンジン１２の出力を負荷状態に応じて変動させることで、作業効率の向上、消費燃料の削減を図れるものでありながら、エンジン１２の急激な出力変動や、該エンジン出力の変動に伴うエンジン回転数の急激な変動を可及的に抑制でき、よって、エンジン出力やエンジン回転数の変動損を小さくすることができて、更なる燃費向上を達成することができると共に、エンジン出力やエンジン回転数の急激な変動による操作性の悪化を回避することができる。
【００４０】
しかも、本実施の形態では、ファジィルールの前件部として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとが用いられているが、蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷の出力との過不足に応じて蓄放電することで充電量ＳＯＣが増減するため、該蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部にすることによってハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を適確且つ容易に把握することができ、而して、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を適確且つ容易に行うことができる。
【００４１】
さらに、前記制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止の場合に、エンジン１２を停止させるべくエンジンコントローラ２６に制御指令を出力する駆動／停止切替部４６が設けられている。而して、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて、エンジン１２の出力が不要な場合にはエンジン１２を停止させることができることになって、更なる消費燃料の削減に貢献できる。
【００４２】
さらに、前記制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷の出力を制限するか否かを判定する負荷出力制限判定部４７が設けられていると共に、該負荷出力制限判定部４７において負荷出力制限を行なうと判定された場合には、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令が出力されて、負荷を構成するメインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力が制限されることになる。而して、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷の出力を制限できることになって、エンジン１２が過負荷になってエンジン効率が低下してしまうような不具合を、回避することができる。
【００４３】
またさらに、ハイブリッド油圧ショベル１には、エンジン１２により駆動され、負荷及び蓄電装置３４に動力（電力）を供給する発電機１３と、制御装置２７からの制御指令に基づいて発電機１３の出力を制御する発電機制御器１４と、制御装置２７からの制御指令に基づいてエンジン１２の回転数を制御するエンジンコントローラ２６とが設けられていると共に、制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定するエンジン目標出力設定部４３と、該設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃを設定するエンジン目標回転数設定部４４とが設けられている。そして、制御装置２７は、エンジン１２の駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数ωｃにするべくエンジンコントローラ２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４に制御指令を出力することになる。
【００４４】
この結果、エンジン１２は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃが設定されると共に、該エンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｃで運転されることになり、而して、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、負荷の過渡的変動の影響をエンジン１２が受けることなく、エンジン１２の出力を、確実にファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００４５】
次に、本発明の第二〜第四の実施の形態について説明するが、これら第二〜第四の実施の形態において、前記第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）においては、同一の符号を附すと共に、図面及び説明を省略する。
まず、本発明の第二の実施の形態を図９〜図１０に基づいて説明する。該第二の実施の形態のものは、前記第一の実施の形態と同様に、シリーズ方式の制御システムが採用されていると共に、ファジィ推論部４２において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論する構成であるが、第二の実施の形態のものは、前件部のファジィ集合とファジィールールとが、前述した第一の実施の形態よりも細かく設定されている。
【００４６】
つまり、第二の実施の形態では、図９に示す如く、充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃにより区分される第一〜第六ファジィ集合「減少率大」、「減少率中」、「減少率小」、「増加率小」、「増加率中」、「増加率大」と、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣにより区分される第七、第八ファジィ集合「充電量高」、「充電量低」とを設け、これら第一〜第八ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを入力変数にする第一〜第六メンバーシップ関数と、蓄電量ＳＯＣを入力変数にする第七、第八メンバーシップ関数とが設定されている。
【００４７】
また、第二の実施の形態におけるファジィルールとしては、以下の第一〜第六ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率大で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を３ランク増加させる。
第二ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率中で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を２ランク増加させる。
第三ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率小で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を１ランク増加させる。
第四ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率小で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を１ランク減少させる。
第五ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率中で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を２ランク減少させる。
第六ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率大で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を３ランク減少させる。
【００４８】
ここで、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、前記第一〜第六ファジィルールに加えて以下のルールが別途設定されている。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、前記第一〜第六ファジィルールによる演算結果が２〜３ランクの出力減少の場合には、エンジン１２を停止させると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が１ランクの出力減少の場合には、エンジン１２をアイドリングさせると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が出力増加の場合には、最高出力ランクをそのまま維持する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク或いは最低出力ランクではないが最高出力ランク或いは最低出力ランクの近傍であって、第一〜第六ファジィルールによる演算結果に応じた出力ランクの上下ができない場合には、できる範囲で出力ランクを上下させるとする（例えば、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が３ランク出力増加であっても、２ランク或いは１ランク出力増加させると最高出力ランクになる場合には、２ランク或いは１ランク出力増加させる）。そして、ファジィ推論部４２は、第一〜第六ファジィルールの演算結果と上記ルールとに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部４２の推論結果として出力する（図１０参照）。
【００４９】
さらに、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓが設定される。尚、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２のアイドリングの場合には、該エンジン１２のアイドリングに適したエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓが設定される。
【００５０】
さらにまた、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷出力制限が実行される。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が出力増加の場合に、負荷出力制限判定部４７により負荷出力制限を行なうと判定されると共に、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令が出力される（前記図１０参照）。
【００５１】
そして、この第二の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第二の実施の形態のものは、前件部のファジィ集合とファジィールールとが第一の実施の形態よりも細かく設定されているため、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を行なうにあたり、エンジン１２の出力の増減制御をより滑らかに行なうことができる。
【００５２】
次に、本発明の第三の実施の形態を図１１〜図１４に基づいて説明する。該第三の実施の形態のものは、前記第一の実施の形態と同様にシリーズ方式の制御システムが採用されているが、第三の実施の形態のものでは、ファジィ推論部７５において、負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するように構成されている。
【００５３】
つまり、第三の実施の形態の制御装置２７には、第一の実施の形態と同様に、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数や発電機１３の出力を制御するエンジン・発電機制御部７０が設けられているが、該エンジン・発電機制御部７０の構成について、図１１に基づいて説明すると、エンジン・発電機制御部７０は、入力側にメモリ３５、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、発電機１３の発電電流を計測する発電機電流センサ７１、蓄電装置３４の蓄放電電流を計測する蓄電装置電流センサ７２が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部３７、発電機制御器１４、エンジンコントローラ２６が接続されると共に、負荷演算部７３、負荷消費動力変化率演算部７４、ファジィ推論部７５、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部７５は、メンバーシップ関数設定部７６とファジィ演算部７７とを具備しており、また、前記指令値演算部４５は、発電機出力指令値演算部５０とエンジン回転数指令値演算部５１とを具備している。尚、前記エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５（発電機出力指令値演算部５０及びエンジン回転数指令値演算部５１）、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、負荷演算部７３、負荷消費動力変化率演算部７４、ファジィ推論部７５の制御については、後述する。さらに、前記ファジィ推論部７５（メンバーシップ関数設定部７６及びファジィ演算部７７を含む）は、本発明のファジィ推論手段を構成する。
【００５４】
さらに、前記第三の実施の形態のエンジン・発電機制御部７０の行なう制御について、前記図１１のブロック図、及び図１２のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、メモリ３５のデータを読込み（ステップＳ２１）、次いで、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆを設定する（ステップＳ２２）。これらステップＳ２１、Ｓ２２の制御は、第一の実施の形態のステップＳ１、Ｓ２と同じである。
【００５５】
次いで、ファジィ推論部７５のメンバーシップ関数設定部７６において、ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数を設定する（ステップＳ２３）。この場合、第三の実施の形態では、ファジィルールの前件部として、負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとを用いる構成になっている。つまり、図１３に示す如く、前件部のファジィ集団として、負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の消費動力Ｐｆにより区分される第一、第二ファジィ集合「消費動力大」、「消費動力小」と、消費動力Ｐｆの増減変化により区分される第三、第四ファジィ集団「消費動力増加」、「消費動力減少」とを設け、これら第一〜第四ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、負荷の消費動力Ｐｆを入力変数にする第一、第二メンバーシップ関数と、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを入力変数にする第三、第四メンバーシップ関数とを設定する。尚、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆは、単位時間ｓ当たりの負荷の消費動力Ｐｆの増減変化量（＝ΔＰｆ／ｓ）で表す。
【００５６】
次いで、電圧センサ３９により計測される母線１５の電圧と、発電機電流センサ７１により計測される発電機１３の発電電流と、蓄電装置電流センサ７２により計測される蓄電装置３４の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ２４）。
【００５７】
次いで、負荷演算部７３において、負荷（メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）が消費する動力Ｐｆ（負荷の消費動力Ｐｆ）を演算する（ステップＳ２５）。この場合、本実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍは、以下の式（３）を用いて演算する。
Ｐｆ＝Ｐｍ＝（Ｉｇ×Ｖ）＋（Ｉｂ×Ｖ） ・・・（３）
上記式（３）において、Ｉｇは発電機電流センサ７１により計測される発電機１３の発電電流、Ｖは電圧センサ３９により計測される母線１５の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ７２により計測される蓄電装置３４の蓄放電電流であって、該蓄電装置３４の蓄放電電流は、蓄電装置３４の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置３４の蓄電時にはマイナス符号にする。これにより、蓄電装置３４の放電時には、発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の放電電力との合計電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算され、また、蓄電装置３４の蓄電時には、発電機１３の発電電力から蓄電装置３４の蓄電電力を減じた電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算される。
【００５８】
次いで、負荷消費動力変化率演算部７４において、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆ（＝ΔＰｆ／ｓ）を演算する（ステップＳ２６）。該増減変化率Ｒｐｆは、前述したように、単位時間ｓ当たりの負荷の消費動力Ｐｆの増減変化量（＝ΔＰｆ／ｓ）であるが、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において単位時間ｓが経過していない場合には、増減変化率Ｒｐｆを「０」とする。
【００５９】
次いで、ファジィ推論部７５において、負荷の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する（ステップＳ２７）。この場合、まず、ファジィ演算部７７において、前記メンバーシップ関数設定部７６で設定された第一〜第四メンバーシップ関数を用いて、ファジィルールに基づきエンジン１２の出力の増減を演算するが、第三の実施の形態では、ファジィルールとして、以下の第一、第二ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：負荷の消費動力が大で、且つ、消費動力増加のときは、エンジン１２の出力を増加する。
第二ファジィルール：負荷の消費動力が小で、且つ、消費動力減少のときは、エンジン１２の出力を減少する。
上記第一、第二ファジィルールに基づいてファジィ演算部７７で演算された結果を図１４に示す。ここで、前記第一、第二ファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するにあたり、第三の実施の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、前記第一〜第四ファジィルールに加えて別途ルール（第一の形態と同様のルール）が設定されている。そして、これらのルールと前記第一、第二ファジィルールによる演算結果とに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部７５の推論結果として出力する。
【００６０】
次いで、エンジン目標出力設定部４３において、前記ファジィ推論部７５の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定し（ステップＳ２８）、さらに、エンジン目標回転数設定部４４において、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ２９）。これらステップＳ２８、Ｓ２９の制御は、第一の実施の形態のステップＳ７、Ｓ８の制御と同じであるため、説明を省略する。
【００６１】
さらに、前記ステップＳ２８、Ｓ２９におけるエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓの設定後は、ステップＳ３０〜Ｓ３５の制御を行なう。該ステップＳ３０〜Ｓ３５の制御は、前述した第一の実施の形態におけるステップＳ９〜Ｓ１４の制御と同じであるため、説明を省略する。
【００６２】
而して、この第三の実施の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様に、ファジィ推論部７５の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が増減制御され、これにより、前述した第一の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第三の実施の形態のファジィ推論部７５は、負荷の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論することになる。
【００６３】
つまり、第三の実施の形態では、ファジィルールの前件部として、負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとが用いられているが、この様に負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとを前件部にすることによって、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を正確に把握することができ、而して、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を適確に行うことができる。
【００６４】
次に、本発明の第四の実施の形態を図１５〜図１７に基づいて説明する。まず、図１５に第四の実施の形態の制御システムの全体構成を示すが、該第四の実施の形態ではパラレル方式の制御システムが採用されており、エンジン１２は、動力伝達機構５５を介して油圧ポンプ５６及び発電電動機５７に機械的にパラレル接続されている。
【００６５】
前記エンジン１２は、第一の実施の形態のエンジン１２と同様に、エンジンコントローラ２６による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ２６は、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてエンジン回転数を制御する。
【００６６】
前記発電電動機５７は、エンジン１２の動力により駆動して発電する発電機としての機能と、油圧ポンプ５６を駆動せしめる電動機としての機能とを有している。そして、該発電電動機５７の発電機動作、電動機動作の切替えは、発電電動機制御器５８によって行なわれると共に、該発電電動機制御器５８は、制御装置２７からの制御指令に基づいて、前記発電機動作、電動機動作の切替え制御、発電機動作時における発電出力の制御、電動機動作時における出力或いは回転数或いはトルクの制御を行なう。尚、前記発電電動機制御器５８は、本発明の発電電動機制御手段に相当する。
【００６７】
また、前記油圧ポンプ５６は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源になる容量可変型ポンプであって、該油圧ポンプ５６と各油圧アクチュエータＡとの間には、各油圧アクチュエータＡ用操作具（図示せず）の操作に基づいて油圧アクチュエータＡへの油給排制御をそれぞれ行なうコントロールバルブ５９が配されている。また、５６ａは油圧ポンプ５６の容量可変手段であって、該容量可変手段５６ａは、油圧アクチュエータＡ用操作具の操作量や油圧ポンプ５６の吐出圧に基づいて油圧ポンプ５６の吐出流量を制御するべく作動すると共に、後述するように制御装置２７からの制御指令に基づいて油圧ポンプ５６の出力を制限するべく作動するように構成されている。尚、第四の実施の形態において、前記油圧ポンプ５６は、後述する旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５と共に本発明の負荷を構成する。
【００６８】
一方、前記動力伝達機構５５は、前述したようにエンジン１２と油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを機械的にパラレル接続するものであるが、該動力伝達機構５５は、エンジン１２、油圧ポンプ５６、発電電動機５７を動力伝達機構５５に対してそれぞれ断続するクラッチ機構５５ａを備えている。そして、該クラッチ機構５５ａは、制御装置２７からの制御指令に基づいて、動力伝達機構５５とエンジン１２、油圧ポンプ５６、発電電動機５７とを断続する。
【００６９】
さらに、前記発電電動機５７は、前記発電電動機制御器５８、母線１５、電動機制御器１７〜２０を介して、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２２〜２５に接続されている。前記電動機制御器１７〜２０、及び旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２２〜２５については、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため、説明は省略する。また、旋回減速機２９、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａについても、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため説明は省略する。
【００７０】
また、図１５において、３４は第一の実施の形態と同様に蓄放電機能を有した蓄電装置であるが、該蓄電装置３４は、発電電動機制御器５８と電動機制御器１７〜２０との間の母線１５に接続されていて、蓄電装置３４と発電電動機５７と電動機２２〜２５の相互間で電力の授受を行うことができるようになっている。そして、該蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷（油圧ポンプ５６、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５）の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電する。つまり、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して余剰がある場合には、発電電動機５７は発電機として動作すると共に、該発電電動機５７から電動機２２〜２５への供給電力の余剰分が蓄電装置３４に供給されて蓄電される一方、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して不足する場合には、発電電動機５７が発電機として動作しているときは該発電電動機５７から電動機２２〜２５への供給電力の不足分が蓄電装置３４から放電され、また、発電電動機５７が電動機として動作しているときは該発電電動機５７及び電動機２２〜２５に供給される総電力が蓄電装置３４から放電されるようになっている。該蓄電装置３４の蓄放電は、第一の実施の形態と同様に、母線１５の電圧と蓄電装置３４の電圧との差により自動的に行われるようになっている。
【００７１】
一方、第四の実施の形態の制御装置２７には、前記第一の実施の形態の制御装置２７と同様に、エンジン１２の特性、蓄電装置３４の特性、油圧ポンプ５６の特性、発電電動機５７の特性、電動機２２〜２５の特性、サブポンプ３３の特性、パイロット設定圧等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられていると共に、エンジン１２や発電電動機５７を制御するエンジン・発電電動機制御部６０や、電動機２２〜２５やサブポンプ３３、油圧ポンプ５６を制御する電動機・ポンプ制御部６１等が設けられている。そして制御装置２７は、蓄電装置３４の充電量を検出する充電量センサ３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具の操作を検出する操作検出手段４０、油圧ポンプ５６の回転数を検出するポンプ回転数検出センサ６２、油圧ポンプ５６の容量を検出するポンプ容量検出センサ６３、油圧ポンプ５６の吐出圧を検出するポンプ吐出圧検出センサ６４等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記エンジンコントローラ２６、クラッチ機構５５ａ、発電電動機制御器５８、電動機制御器１７〜２０、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａ、油圧ポンプ５６の容量可変手段５６ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００７２】
次いで、前記第四の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電電動機制御部６０の構成について、図１６のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電電動機制御部６０は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８、ポンプ回転数検出センサ６２、ポンプ容量検出センサ６３、ポンプ吐出圧検出センサ６４が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部６１、クラッチ機構５５ａ、エンジンコントローラ２６、発電電動機制御器５８が接続されると共に、充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、ポンプ出力演算部６５、指令値演算部６６、駆動／停止切替部６７、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部４２は、メンバーシップ関数設定部４８とファジィ演算部４９とを具備しており、また、前記指令値演算部６６は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部６８とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９を具備している。尚、前記充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２（メンバーシップ関数設定部４８、ファジィ演算部４９）、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、負荷出力制限判定部４７、エンジン回転数指令値演算部５１は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、ポンプ出力演算部６５、発電電動機出力指令値演算部６８、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９、駆動／停止切替部６７の制御については後述する。さらに、前記駆動／停止切替部６７は、本発明のエンジン停止手段を構成し、負荷出力制限判定部４７及び電動機・ポンプ制御部６１は、本発明の負荷出力制限手段を構成する。
【００７３】
そして、前記エンジン・発電電動機制御部６０は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数及び発電電動機５７の出力を制御するが、該エンジン・発電電動機制御部６０の行なう制御について、前記図１６のブロック図、及び図１７のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部６０は、ステップＳ４１〜Ｓ４８の制御、つまり、メモリ３５に収納されているデータの読込み（ステップＳ４１）、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆの設定（ステップＳ４２）、ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数の設定（ステップＳ４３）、充電量センサ３８により測定される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの読込み（ステップＳ４４）、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃの演算（ステップＳ４５）、ファジィ推論部４２におけるエンジン１２の出力のファジィ推論（ステップＳ４６）、ファジィ推論部４２の推論結果に基づくエンジン目標出力Ｐｅｓの設定（ステップＳ４７）、エンジン目標出力Ｐｅｓに応じたエンジン目標回転数ωｓの設定（ステップＳ４８）を行なうが、これらステップＳ４１〜Ｓ４８の制御は、前述した第一の実施の形態のステップＳ１〜Ｓ８の制御と同じであるため説明を省略する。
【００７４】
前記ステップＳ４１〜Ｓ４８の処理後、続けて、ポンプ回転数検出センサ６２、ポンプ容量検出センサ６３、ポンプ吐出圧検出センサ６４によりそれぞれ検出される油圧ポンプ５６の回転数、容量、吐出圧を読込む（ステップＳ４９）。
【００７５】
次いで、ポンプ出力演算部６５において、油圧ポンプ５６の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ５０）。該油圧ポンプ５６の出力Ｐｐの演算は、下記の式（４）を用いて行なう。
Ｐｐ＝ωｐ×ｖ×ｐｒ ・・・（４）
上記式（４）において、ωｐはポンプ回転数検出センサ６２により検出される油圧ポンプ５６の回転数、ｖはポンプ容量検出センサ６３により検出される油圧ポンプ５６の容量、ｐｒはポンプ吐出圧検出センサ６４により検出される油圧ポンプ５６の吐出圧である。
【００７６】
次いで、エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部６８、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９において、エンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔをそれぞれ演算する（ステップＳ５１）。上記エンジン回転数指令値演算部５１におけるエンジン回転数指令値ωｃの演算は、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
【００７７】
一方、前記発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機５７の出力を制御するべく発電電動機制御器５８に出力される指令値である。つまり、油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機５７の出力を制御することによって、発電電動機５７及び油圧ポンプ５６からエンジン１２にかかる負荷が一定になるように制御し、これによりエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。また、停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは、エンジン１２の停止時に発電電動機５７のみの動力で油圧ポンプ５６を駆動するときに発電電動機制御器５８に出力される指令値である。
【００７８】
前記発電電動機出力指令値演算部６８は、下記の式（５）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。尚、本実施の形態において、発電電動機制御器５８は、発電電動機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電電動機５７の出力を制御する機能を有しており、而して、発電電動機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電電動機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（５）
上記式（５）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率であって、これら油圧ポンプ効率ηｐ、発電電動機効率ηｇの値はメモリ３５にデータとして保存されている。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、プラス（Ｐｇｃ≧０）の場合には発電電動機５７を発電機として動作させる指令になり、マイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には電動機として動作させる指令になる。
【００７９】
また、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９では、エンジン１２の停止時における発電電動機５７の目標出力Ｐｇｓｔ（以下、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔと称するが、該エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、本発明の発電電動機目標出力に含まれない）を、下記の式（６）を用いて演算する。尚、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、そのままエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとして用いられる。
Ｐｇｃｔ＝Ｐｇｓｔ＝（−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（６）
上記式（６）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率である。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔはマイナス（Ｐｇｃｔ＜０）であり、発電電動機５７を電動機として動作させる指令になる。
【００８０】
さらに、前記ステップＳ５１におけるエンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔの演算後、駆動／停止切替部６７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、エンジン１２を駆動させるか停止させるかを判断する（ステップＳ５２）。該エンジン１２の駆動、停止の判断は、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
【００８１】
前記ステップＳ５２の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部６７は、動力伝達機構５５のクラック機構５５ａに対してエンジン１２と油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電電動機制御器５８に対して発電電動機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ５３）。これにより、エンジン１２の回転数はエンジン目標回転数ωｓになるように制御されると共に、発電電動機５７の出力は発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御されるが、この場合、前述したように、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがプラス（Ｐｇｃ≧０）のときには、発電電動機５７を発電機として動作させる制御指令が出力され、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがマイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には、電動機として動作させる制御指令が出力される。そして、発電電動機５７が発電機として動作している場合には、該発電電動機５７及び油圧ポンプ５６の出力をエンジン１２が負担し、また、発電電動機５７が電動機として動作している場合には、油圧ポンプ５６の出力をエンジン１２と発電電動機５７とで負担することになるが、何れの場合でも、発電電動機５７の出力を油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御することによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される。
【００８２】
さらに、負荷出力制限判定部４７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、負荷出力制限を行なうか否かを判定する（ステップＳ５４）。該負荷出力制限の判定については、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略するが、負荷出力制限を行なうと判定された場合には、電動機・ポンプ制御部６１に対して負荷出力制限指令を出力（ステップＳ５５）し、その後、前記ステップＳ４４に戻る。また、負荷出力制限を行なわないと判定された場合には、そのままステップＳ４４に戻る。
【００８３】
一方、ステップＳ５２の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部６７は、動力伝達機構５５のクラッチ機構５５ａに対してエンジン１２を油圧ポンプ５６及び発電電動機５７から断ち、且つ、油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ２６に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電電動機制御器５８に対してエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔを出力する（ステップＳ５６）。これによりエンジン１２が停止すると共に、発電電動機５７の出力はエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとなるように制御されるが、該エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは前述したように発電電動機５７を電動機として動作させる指令であり、該電動機として動作する発電電動機５７により油圧ポンプ５６が駆動される。ステップＳ５６の処理後は、前記ステップＳ４４に戻る。
【００８４】
ここで、前記ステップＳ５５で負荷出力制限指令が出力された場合の電動機・ポンプ制御部６１の制御について説明する。つまり、負荷出力制限指令は、前記第一の実施の形態と同様に、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、エンジン・発電電動機制御部６０から電動機・ポンプ制御部６１に出力される制御指令であるが、該負荷出力制限指令が出力されていない場合には、負荷である旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、油圧ポンプ５６に対する出力制限は行なわれず、而して、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、及び油圧ポンプ５６は、各々に応じて予め設定された最大出力値まで出力可能になっている。一方、負荷出力制限指令が出力された場合、電動機・ポンプ制御部６１は、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、油圧ポンプ５６の出力を、上記最大出力値よりも小さくなるように（例えば、エンジン１２の出力（最高出力ランク）で負荷全体の出力を負担することができるように）制限する。この場合、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に対する出力制限は、前記第一の実施の形態と同様に、電動機・ポンプ制御部６１から電動機制御器１７、２０に出力させる制御指令により行なわれ、また、油圧ポンプ５６の出力制限は、電動機・ポンプ制御部６１から油圧ポンプ５６の容量可変手段５６ａに出力される制御指令により行なわれる。尚、第四の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、負荷出力制限指令が出力されても、パイロットポンプ用電動機２３及び冷却ファン用電動機２４に対する出力制限は行なわれないようになっている。
【００８５】
而して、第四の実施の形態のものでは、エンジン１２と、油圧ポンプ５６と、発電機及び電動機として機能する発電電動機５７とが動力伝達機構５５を介してパラレル接続されたパラレル方式の制御システムが採用されているが、該パラレル方式の制御システムが採用された第四の実施の形態のものにおいても、前記シリーズ方式の制御システムが採用されている第一の実施の形態のものと同様に、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジ−ルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２が設けられており、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が制御されることになる。この結果、第四の実施の形態のものにおいても、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が滑らかに増減制御されることになって、前述した第一の実施の形態のものと同様の作用効果を奏することになり、作業効率の向上、燃費向上、操作性の向上に大きく貢献できる。
【００８６】
さらに、第四の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃが設定されると共に、該エンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｃで運転されることになるが、この場合に、第四の実施の形態のものでは、油圧ポンプ５６の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機５７の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓとなるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、油圧ポンプ５６の出力変動にかかわらず、エンジン１２の出力を、確実にファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００８７】
尚、本発明は上記第一〜第四の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、第四の実施の形態のようなパラレル方式の制御システムのものにおいて、第三の実施の形態のように、負荷の消費動力と負荷の消費動力の増減変化とを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論する構成にすることも勿論できる。この場合、負荷の消費動力は、エンジン及び発電電動機に動力伝達機構を介して接続される油圧ポンプ（第四の実施の形態における油圧ポンプ５６）が消費する動力と、電動機（第四の実施の形態における旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５、及び電動機動作時における発電電動機５７）が消費する動力とを加算することにより求められる。
【００８８】
さらに、前記第一〜第四の実施の形態のものでは、蓄電装置の充電量及び充電量の増減変化率、或いは、負荷の消費動力及び負荷の消費動力の増減変化率をファジィルールの前件部としているが、これらに限定されることなく、ファジィルールの前件部としては、蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の何れか一つでも良いし、また、蓄電装置の充電量（及び／或いは蓄電装置の充電量の増減変化）と負荷の消費動力（及び／或いは負荷の消費動力の増減変化）との両方を前件部にしても良い。さらに、ファジィ集団やメンバーシップ関数、ファジィルールの設定は、エンジンの特性や蓄電装置の特性等に応じて適宜設定できることは勿論である。
【００８９】
また、負荷の消費動力を測定するにあたり、前記第二の実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを求める場合には、電圧センサ３９、発電機電流センサ７１、蓄電装置電流センサ７２からの検出信号に基づいて発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の蓄放電電力とを演算する構成になっているが、これに限らず、他の適宜手段を用いて負荷の消費動力Ｐｆを求めることもできる。例えば、発電機１３の発電電力は、制御装置２７から発電機制御器１４に出力される指令値（発電機出力指令値）によって求めることができ、また、蓄電装置３４の蓄放電電力は、蓄電装置３４の充電量の変化率に基づいて求めることもできる（蓄放電電力＝係数×充電量変化率、係数は蓄電装置３４の特性により定まる）。さらに、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を負荷の消費動力Ｐｆとすることもできる。この場合、制御装置２７から電動機に出力指令値が出力される場合には、該出力指令値から該電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。また、制御装置２７から電動機に回転数指令値或いはトルク指令値が出力される場合には、以下の式（７）を用いて電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝ωｍ×Ｔｍ／ηｍ ・・・（７）
上記式（７）において、ωｍは回転数指令値或いは回転数検出センサにより検出される電動機の回転数、Ｔｍはトルク指令値或いはトルク検出手段により検出される電動機のトルク、ηｍは電動機の効率である。
さらにまた、負荷がメインポンプ２８、パイロットポンプ３１、サブポンプ３３等の油圧ポンプの場合には、以下の式（８）或いは式（９）を用いて、油圧ポンプを駆動する電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝（ωｐ×ｖ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（８）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（９）
上記式（８）、（９）において、ωｐは油圧ポンプの回転数、ｖは油圧ポンプの容積、ｐｒは油圧ポンプの吐出圧、ηｐは油圧ポンプのポンプ効率、ηｍは油圧ポンプを駆動せしめる電動機の電動機効率、Ｌｐは油圧ポンプの流量である。尚、上記式（８）、（９）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置２７から油圧ポンプを駆動せしめる電動機に回転数指令が出力される場合には、該電動機への回転数指令値から求めることができ、また、回転数指令が出力されない場合には、回転数検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの容積は、定容量型ポンプならば一定値であり、可変容量型ポンプならば、制御装置２７から油圧ポンプの容量可変手段に容量指令が出力される場合には、該容量可変手段への容量指令値から求めることができ、また、容量指令が出力されない場合には、容量検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの吐出圧は、圧力センサを設けることにより検出できる。さらに、油圧ポンプの流量は、流量検出センサを設けることにより検出できる。
【００９０】
また、前記第四の実施の形態では、油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段として、油圧ポンプの回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ、ポンプ容量検出センサ、ポンプ吐出圧検出センサを設けたが、これに限定されることなく、例えば、ポンプ回転数検出センサ及びポンプ容量検出センサに替えて、油圧ポンプの流量を検出するポンプ流量検出センサを設けても良い。また、ポンプ容量検出センサを設けることなく、制御装置から出力されるポンプ容量指令値に基づいて油圧ポンプの容量を求めるように構成することができる。
【００９１】
さらに、第四の実施の形態において、油圧ポンプ５６の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算するにあたり、エンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）を求め、該偏差がなくなるように（「０」になるように）発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させる構成にすることもできる。この場合の制御方法はＰＩ制御とし、下記の式（１０）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。
Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ＋（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）（ωｓ−ωａ） ・・・（１０）
上記式（１０）において、Ｐｐはポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率、Ｋｐは比例定数、Ｋｉは積分定数、ｓはラプラス演算子である。
そして、この様にエンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）がなくなるように発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させることにより、油圧ポンプ５６の出力の測定や効率の算定に誤差が生じても（一般に、建設機械の作業中における負荷変動は大きく、このため、油圧ポンプ５６の出力の測定誤差や効率の算定誤差が大きくなってしまう惧れがある）、該誤差分を発電電動機５７の出力で補償できることになって、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓにすることができる。尚、上記エンジン実回転数ωａは、エンジン回転数検出センサにより検出されるエンジン１２の実際の回転数である。
【００９２】
また、蓄電装置の蓄放電は、上記各実施の形態では、母線の電圧と蓄電装置の電圧との差により自動的に行なわれる構成になっているが、これに限定されることなく、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を行なう構成にすることもできる。この場合には、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を制御する蓄放電制御手段が必要になる。
【００９３】
さらに、本発明は、ハイブリッド型油圧ショベルに限らず、種々のハイブリッド型建設機械に実施できることは勿論であると共に、負荷も、ハイブリッド型建設機械の種類やサイズ、或いはハイブリッド型建設機械の行なう作業内容等に応じて適宜設けられることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御する場合に利用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１ ハイブリッド油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御器
２１ メインポンプ用電動機
２２ 旋回用電動機
２３ パイロットポンプ用電動機
２４ 冷却ファン用電動機
２５ サブポンプ用電動機
２６ エンジンコントローラ
２７ 制御装置
３４ 蓄電装置
３６、７０ エンジン・発電機制御部
３７、６１ 電動機・ポンプ制御部
３８ 充電量センサ
３９ 電圧センサ
４２、７５ ファジィ推論部
４３ エンジン目標出力設定部
４４ エンジン目標回転数設定部
４６、６７ 駆動／停止切替部
４７ 負荷出力制限判定部
５０ 発電機出力指令値演算部
５６ 油圧ポンプ
５７ 発電電動機
５８ 発電電動機制御部
６０ エンジン・発電電動機制御部
６８ 発電電動機出力指令値演算部
７１ 発電機電流センサ
７２ 蓄電装置電流センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械の制御装置の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の建設機械においても、省エネルギー化、燃費の向上、排ガス低減等を達成するべく、動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用するハイブリッド建設機械が実用化されつつある。この様なハイブリッド建設機械の制御システムとして、エンジンの動力を発電機の駆動専用に使用すると共に、該発電機から電力供給される電動機により走行装置や旋回装置、作業装置等を駆動させる所謂シリーズ方式の制御システムが知られている。また、エンジンと、作業装置等の油圧作動部の油圧供給源になる油圧ポンプと、発電電動機とを動力伝達機構を介して機械的にパラレル接続して、油圧ポンプの出力がエンジン出力よりも小さい場合には、発電電動機をエンジン動力により駆動する発電機として動作させる一方、油圧ポンプの出力がエンジン出力よりも大きい場合には、発電電動機を電動機として動作させてエンジンの動力をアシストするように構成した所謂パラレル方式の制御システムも知られている。これら何れの制御システムにおいても、エンジンと併用される動力源として、発電機や発電電動機により発電される電力を蓄電し、該蓄電電力を電動機や発電電動機に供給する蓄電装置が設けられている。
ところで、前述したようなハイブリッド建設機械では、負荷を駆動せしめる動力源としてエンジンと蓄電装置とを併用することで燃費向上が図られているが、この場合に、更なる燃費向上のためには、ハイブリッド建設機械の負荷状態に対応したエンジン出力にして消費燃料の削減を図ると共に、エンジンを効率良く運転させることが必要になる。そこで、従来、動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えると共に、該発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数の設定値を切替えるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記特許文献１のものでは、オペレータが操作する動力制限レバーのレバー位置に応じて発電機の出力電力の上限値を切替えるものであるから、実際のハイブリッド建設機械の負荷状態と、オペレータの操作により切替えられる発電機の出力電力の上限値とが対応しない場合があって、作業効率の低下や、消費燃料の増大を招来する惧れがある。そこで、実際のハイブリッド建設機械の負荷状態を検出し、該検出された負荷状態に応じてエンジン出力を増減させるように制御することが提唱されるが、例えば油圧ショベル等の建設機械では作業中に負荷が急に大きく変動することも多く、このため、負荷の変動にそのまま応答してエンジン出力を変動させると、エンジン出力やエンジン回転数が急に大きく変動してしまうことがあって、変動損が大きくなって燃費向上の妨げになる惧れや、操作性が損なわれてしまう惧れが生じる。
さらに、前記特許文献１のものでは、発電機の出力電力の上限値に応じてエンジン回転数が設定されることになるが、この場合に、発電機の出力が作業負荷の変動を受けて前記上限値以下の範囲内で変動すると、これに伴いエンジンの出力が変動してエンジン効率が低下することがある。つまり、エンジン回転数は発電機の出力電力の上限値に対応して設定されるものであるから、発電機の出力電力の低下に伴いエンジン出力も低下すると、エンジン回転数に対してエンジン出力が低くなり、エンジン効率の悪い状態になる。而して、前記特許文献１のものは、エンジンが効率の良くない状態で運転される場合があって、燃費向上の妨げになるという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御するべく制御装置を設けるにあたり、該制御装置は、前記蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段を備え、該ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンの出力を制御することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項２の発明は、請求項１において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンを停止させるエンジン停止手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限する負荷出力制限手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、ハイブリッド建設機械は、エンジンにより駆動され、負荷及び蓄電装置に動力を供給する発電機或いは発電電動機と、制御装置からの制御指令に基づいて前記発電機或いは発電電動機の出力を制御する発電機制御手段或いは発電電動機制御手段と、制御装置からの制御指令に基づいてエンジンの回転数を制御するエンジン制御手段とを備えると共に、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段と、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にするべく発電機制御手段或いは発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、エンジンの出力は、エンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段の推論結果に基づいて増減制御されることになり、而して、ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を変動させるものでありながら、急激な出力変動や、該エンジン出力の変動に伴うエンジン回転数の急激な変動を可及的に抑制でき、よって、エンジン出力やエンジン回転数の変動損を小さくすることができて、燃費向上を達成することができると共に、エンジン出力やエンジン回転数の急激な変動による操作性の悪化を回避することができる。しかも、ファジィルールの前件部として、蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを用いることによって、ハイブリッド建設機械の負荷状態を適確に把握することができる。
請求項２の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて、エンジンの出力が不要な場合にはエンジンを停止させることができることになって、更なる消費燃料の削減に貢献できる。
請求項３の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限できることになって、エンジンが過負荷になってエンジン効率が低下してしまうような不具合を回避することができる。
請求項４の発明とすることにより、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力が設定され、さらに該エンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数が設定されることになり、而して、エンジンを常に効率良く運転させることができて、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、エンジン出力をエンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にすることでエンジンの出力をエンジン目標出力にする構成であるから、負荷が変動しても、エンジンの出力を、確実にファジィ推論手段の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力になるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド油圧ショベルの側面図である。
【図２】第一の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図３】第一の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第一の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は第一の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図６】第一の実施の形態におけるファジィ演算部の演算結果を示す表図である。
【図７】エンジン目標出力とエンジン目標回転数との対応を示すグラフ図である。
【図８】エンジン出力と燃料消費率との関係を示す図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は第二の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図１０】第二の実施の形態におけるファジィ推論部の推論結果と負荷出力制限の判定を示す表図である。
【図１１】第三の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】第三の実施の形態におけるエンジン・発電機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）は第三の実施の形態における前件部のファジィ集団、メンバーシップ関数を示す表図である。
【図１４】第三の実施の形態におけるファジィ演算部の演算結果を示す表図である。
【図１５】第四の実施の形態における制御システムの全体構成を示す図である。
【図１６】第四の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の構成を示すブロック図である。
【図１７】第四の実施の形態におけるエンジン・発電電動機制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態について図１〜図８に基づいて説明すると、図１において、１は本発明のハイブリッド建設機械の一例であるハイブリッド油圧ショベルであって、該ハイブリッド油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成され、さらに該フロント作業機４は、ブーム５、アーム６、バケット７等を用いて構成されている。さらに、ハイブリッド油圧ショベル１は、前記ブーム５、アーム６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、下部走行体２を走行せしめる左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ等の各種油圧アクチュエータを備えると共に、上部旋回体３には、動力源としてのエンジン１２及び蓄電装置３４が搭載されている。
【０００９】
次に、図２に基づいて、前記ハイブリッド油圧ショベル１を運転せしめる制御システムの全体構成を説明すると、第一の実施の形態ではシリーズ方式の制御システムが採用されており、エンジン１２の動力により発電機１３が駆動されると共に、該発電機１３で発電された電力は、発電機制御器１４、母線１５、電動機制御器１６〜２０を介して、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２１〜２５に供給されるように構成されている。
【００１０】
前記エンジン１２は、エンジンコントローラ２６による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ２６は、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、エンジン回転数を制御する。尚、上記エンジンコントローラ２６は、本発明のエンジン制御手段に相当する。
【００１１】
また、前記発電機制御器１４は、発電機１３で発電された交流電力を直流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、発電機１３の出力を制御する。尚、上記発電機制御器１４は、本発明の発電機制御手段に相当する。
【００１２】
さらに、前記電動機制御器１６〜２０は、直流を交流に変換すると共に、後述する制御装置２７から出力される制御指令に基づいて、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２１〜２５の出力或いは回転数或いはトルクをそれぞれ制御する。
【００１３】
前記メインポンプ用電動機２１は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源であるメインポンプ２８を駆動せしめる専用の電動機である。また、旋回用電動機２２は、旋回減速機２９を介して上部旋回体３の旋回機構３０を駆動せしめる専用の電動機である。パイロットポンプ用電動機２３は、パイロット圧の油圧供給源であるパイロットポンプ３１を駆動せしめる専用の電動機である。冷却ファン用電動機２４は、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器（図示せず）やエンジン１２に冷却風を供給する冷却ファン３２を駆動せしめる専用の電動機である。サブポンプ用電動機２５は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる他の油圧アクチュエータ（図示しないが、前記ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ以外の油圧アクチュエータ）の油圧供給源であるサブポンプ３３を駆動せしめる専用の電動機である。そして、これら電動機２１〜２５の出力或いは回転数或いはトルクの制御は、前述したように、制御装置２７から電動機制御器１６〜２０に出力される制御指令に基づいて行なわれるように構成されている。ここで、本実施の形態では、前記メインポンプ２８及びサブポンプ３３は、容量可変手段２８ａ、３３ａを備えた可変容量型ポンプが用いられていると共に、該容量可変手段２８ａ、３３ａは、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量をそれぞれ制御するように構成されている。また、パイロットポンプ３１には定容量型ポンプが用いられている。尚、本実施の形態において、前記メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５は、本発明の負荷を構成する。
【００１４】
さらに、図２において、３４はバッテリやキャパシタ等の蓄放電機能を有した蓄電装置であって、該蓄電装置３４は、発電機制御器１４と電動機制御器１６〜２０との間の母線１５に接続され、エンジン１２の出力と負荷（メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電するようになっている。該蓄電装置３４の蓄放電は、本実施の形態では、母線１５の電圧と蓄電装置３４の電圧との差により自動的に行われるようになっている。つまり、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して余剰がある場合には、発電機１３から電動機２１〜２５への供給電力に余剰が生じて母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも高くなり、これにより発電機１３の余剰電力が蓄電装置３４に供給されて蓄電される一方、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して不足する場合には、発電機１３から電動機２１〜２５への供給電力が不足して母線１５の電圧が蓄電装置３４の電圧よりも低くなり、これにより蓄電装置３４から放電されて電動機２１〜２５に不足電力が供給されるようになっている。
【００１５】
一方、前記制御装置２７には、エンジン１２の特性（エンジン効率、エンジン出力、エンジン回転数、エンジン無負荷時回転数等に関する特性）、発電機１３の特性（発電機効率、発電機出力、発電機回転数、励磁電流等に関する特性）、メインポンプ２８やサブポンプ３３の特性（ポンプ効率、ポンプ容積、ポンプ回転数等に関する特性）、電動機２１〜２５の特性（電動機効率、電動機出力、電動機回転数、電動機トルク等に関する特性）、パイロット設定圧（パイロットポンプ３１の吐出ラインの圧力として予め設定される圧力）、蓄電装置３４の特性（容量、充電量の下限値、上限値等に関する特性）等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられていると共に、エンジン１２や発電機１３を制御するエンジン・発電機制御部３６や、電動機２１〜２５やメインポンプ２８、サブポンプ３３を制御する電動機・ポンプ制御部３７等が設けられている。そして制御装置２７は、上記エンジン・発電機制御部３６や電動機・ポンプ制御部３７において、蓄電装置３４の充電量を測定する充電量センサ３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具（図示しないが、操作レバーや操作ペダル、操作スイッチ等）の操作を検出する操作検出手段（例えば、操作具の操作量を電気的に検出するポテンショメータや、操作具操作に基づいて出力されるパイロット圧の圧力を検出する圧力センサ等）４０等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記エンジンコントローラ２６、発電機制御器１４、電動機制御器１６〜２０、メインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００１６】
次いで、前記エンジン・発電機制御部３６の構成について、図３のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電機制御部３６は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部３７、発電機制御器１４、エンジンコントローラ２６が接続されると共に、充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部４２は、メンバーシップ関数設定部４８とファジィ演算部４９とを具備しており、また、指令値演算部４５は、発電機出力指令値演算部５０とエンジン回転数指令値演算部５１とを具備している。尚、前記ファジィ推論部４２（メンバーシップ関数設定部４８及びファジィ演算部４９を含む）は、本発明のファジィ推論手段を構成し、エンジン目標出力設定部４３は、本発明のエンジン目標出力設定手段を構成し、エンジン目標回転数設定部４４は、本発明のエンジン目標回転数設定手段を構成する。また、駆動／停止切替部４６は、本発明のエンジン停止手段を構成し、負荷出力制限判定部４７及び電動機・ポンプ制御部３７は、本発明の負荷出力制限手段を構成する。
【００１７】
そして、前記エンジン・発電機制御部３６は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数及び発電機１３の出力を制御するが、該エンジン・発電機制御部３６の行なう制御について、前記図３のブロック図、及び図４のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電機制御部３６は、メモリ３５に収納されているデータを読込む（ステップＳ１）。
【００１８】
次いで、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆを設定する（ステップＳ２）。これらエンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆは、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において用いられるエンジン目標出力、エンジン目標回転数の値である。
【００１９】
次いで、ファジィ推論部４２のメンバーシップ関数設定部４８において、後述するファジィ推論に用いるメンバーシップ関数を設定する（ステップＳ３）。この場合、本実施の形態では、ファジィルールの前件部として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを用いる構成になっている。つまり、図５に示す如く、前件部のファジィ集団として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣにより区分される第一、第二ファジィ集合「充電量高」、「充電量低」と、充電量ＳＯＣの増減変化により区分される第三、第四ファジィ集合「充電量増加」、「充電量減少」とを設け、これら第一〜第四ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣを入力変数にする第一、第二メンバーシップ関数と、蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを入力変数にする第三、第四メンバーシップ関数とを設定する。尚、蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷の出力との過不足に応じて蓄放電するため、該蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部にすることによって、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を適確に推測することができる。また、本実施の形態では、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣは、充電率、つまり、蓄電装置３４の充電量の下限値を０％、上限値を１００％としたときの百分率（％）で表し、また、蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃは、単位時間ｓ当たりの蓄電量ＳＯＣの増減変化量（＝ΔＳＯＣ（％）／ｓ）で表す。
【００２０】
次いで、充電量センサ３８により測定される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣを読込む（ステップＳ４）。
【００２１】
次いで、充電量変化率演算部４１において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを演算する（ステップＳ５）。該増減変化率Ｒｓｏｃは、前述したように、単位時間ｓ当たりの蓄電量ＳＯＣの増減変化量（＝ΔＳＯＣ（％）／ｓ）であるが、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において単位時間ｓが経過していない場合には、増減変化率Ｒｓｏｃを「０」とする。
【００２２】
次いで、ファジィ推論部４２において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する（ステップＳ６）。この場合、まず、ファジィ演算部４９において、前記メンバーシップ関数設定部４８で設定された第一〜第四メンバーシップ関数を用いて、ファジィルールに基づきエンジン１２の出力の増減を演算するが、本実施の形態では、ファジィルールとして、以下の第一、第二ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：蓄電装置３４が充電量高で、且つ、充電量増加のときは、エンジン１２の出力を減少する。
第二ファジィルール：蓄電装置３４の充電量低で、且つ、充電量減少のときは、エンジン１２の出力を増加する。
上記第一、第二ファジィルールに基づいてファジィ演算部４９で演算された結果を図６に示す。ここで、前記第一、第二ファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を演算するにあたり、本実施の形態では、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、後件部のメンバーシップ関数が「１」のときには出力ランクを３ランク上下させるとする。また、上下させるランクの演算結果が整数でない場合には、四捨五入して整数にする。
【００２３】
さらに、ファジィ推論部４２においてエンジン１２の出力を推論するにあたり、前記第一、第二ファジィルールに加えて以下のルールが別途設定されている。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓ（該エンジン目標出力Ｐｅｓの設定については後述する）が最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、前記ファジィ演算部４９の演算結果（第一、第二ファジィルールに基づく演算結果）が出力減少の場合には、エンジン１２を停止させると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合には、最高出力ランクをそのまま維持する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク或いは最低出力ランクではないが最高出力ランク或いは最低出力ランクの近傍であって、ファジィ演算部４９の演算結果に応じた出力ランクの上下ができない場合には、できる範囲で出力ランクを上下させる（例えば、ファジィ演算部４９の演算結果が３ランク出力増加であっても、２ランク或いは１ランク出力増加させると最高出力ランクになる場合には、２ランク或いは１ランク出力増加させる）。そして、ファジィ推論部４２は、ファジィ演算部４９の演算結果と上記ルールとに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部４２の推論結果として出力する。
【００２４】
次いで、エンジン目標出力設定部４３において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて、エンジン目標出力Ｐｅｓを設定する（ステップＳ７）。この場合、エンジン目標出力設定部４３は、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓを基準にして、推論結果に応じてエンジン１２の出力ランクを上下させたエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する。尚、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時においては、前記ステップＳ２で設定されたエンジン目標出力の初期値Ｐｅｆを、前回に設定されたエンジン目標出力とする。また、前記ファジィ推論部４２によりエンジン１２の停止が判定された場合には、今回のエンジン目標出力Ｐｅｓは新たに設定されず、前回のエンジン目標出力Ｐｅｓがそのまま今回のエンジン目標出力Ｐｅｓになるが、後述するように、エンジン１２を停止させる場合には、エンジン目標出力Ｐｅｓに基づく制御は実行されないようになっている。
【００２５】
次いで、エンジン目標回転数設定部４４において、エンジン目標出力Ｐｅｓとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフ（図７に示す）を用いて、前記エンジン目標出力設定部４３で設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓに対応するエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ８）。該エンジン目標回転数ωｓは、エンジン１２の出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン回転数であって、図７に示す如く、エンジン目標出力Ｐｅｓが増加するにつれてエンジン目標回転数ωｓも高くなる。前記エンジン目標出力Ｐｅｓとエンジン目標回転数ωｓとの対応を示すグラフは、メモリ３５にデータとして収納されている。尚、前記エンジン目標回転数の初期値ωｆは、エンジン出力がエンジン目標出力の初期値Ｐｅｆのときにエンジン効率が最大になるエンジン回転数である。
【００２６】
ここで、ハイブリッド油圧ショベル１に搭載されるエンジン１２の特性の一例について、図８に基づいて説明する。図８に示す実線は、最大出力を出力可能な無負荷回転数に設定したときのエンジン出力と燃料消費率との関係を示すグラフであって、エンジン出力が極めて低い範囲（無負荷状態に近い状態）を除くと、最大出力となるポイントＢ３０が燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）。また、図８に示す点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ２９は、前記最大出力を出力可能な無負荷回転数よりも無負荷回転数を低く設定した場合に、燃料消費率が最小になる（エンジン効率が最大になる）ポイントであって、これらポイントＢ１〜Ｂ２９は、前記ポイントＢ３０よりもエンジン出力は低いが、エンジン効率は高い。このようなエンジン特性の場合、上記ポイントＢ３０を最高出力ランク（出力ランク３０）のときのエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定し、また点線Ｌ上のポイントＢ１〜Ｂ２９を、出力ランク１〜２９のエンジン目標出力Ｐｅｓとして順次設定する。或いは、エンスト防止のために、前記ポイントＢ１〜Ｂ３０よりも出力を少し下げたポイントを、出力ランク１〜３０のエンジン目標出力Ｐｅｓとして設定する。さらに、エンジン出力が前記ポイントＢ１〜Ｂ３０（或いはポイントＢ１〜Ｂ３０よりも出力を少し下げたポイント）になるときのエンジン回転数を、出力ランク１〜３０のエンジン目標出力Ｐｅｓに対応するエンジン目標回転数ωｓとして設定する。
【００２７】
次いで、前記ステップＳ８、Ｓ９で設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓに基づいて、指令値演算部４５の発電機出力指令値演算部５０において発電機制御器１４に対する発電機出力指令値Ｐｇｃを演算し、また、エンジン回転数指令値演算部５１においてエンジンコントローラ２６に対するエンジン回転数指令値ωｃを演算する（ステップＳ９）。該エンジン回転数指令値ωｃは、エンジン１２の回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためにエンジンコントローラ２６に出力される指令値である。また、発電機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、発電機１３の出力を制御するべく発電機制御器１４に出力される指令値である。つまり、発電機１３の出力制御によって発電機１３からエンジン１２にかかる負荷を制御し、これによってエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。
【００２８】
前記発電機出力指令値演算部５０では、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを、下記の式（１）を用いて演算する。尚、本実施の形態において、発電機制御器１４は、発電機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電機１３の出力を制御する機能を有しており、而して、発電機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝Ｐｅｓ×ηｇ ・・・（１）
上記式（１）において、ηｇはメモリ３５にデータとして保存されている発電機１３の効率である。
【００２９】
一方、エンジン回転数指令値演算部５１では、メモリ３５にデータとして保存されているエンジン目標回転数ωｓとエンジン回転数指令値ωｃとの関係を示す関数（ωｃ＝Ｆ（ωｓ））を用いて、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数をエンジン目標回転数ωｓにするためのエンジン回転数指令値ωｃを演算する。
ここで、本実施の形態において、エンジンコントローラ２６は、エンジン１２の無負荷回転数の設定値を指令値としてエンジン１２の回転数制御を行なう構成になっており、而して、無負荷回転数の設定値がエンジン回転数指令値ωｃになるが、この場合には、下記の式（２）を用いてエンジン回転数指令値ωｃ（無負荷回転数の設定値）を演算することにより、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン回転数がエンジン目標回転数ωｓになるエンジン回転数指令値ωｃを求めることができる。
ωｃ＝Ａ×ωｓ＋Ｂ ・・・（２）
上記式（２）において、Ａ、Ｂはエンジン１２の特性により定まる定数である。
【００３０】
さらに、前記ステップＳ９における発電機出力指令値Ｐｇｃ及びエンジン回転数指令値ωｃの演算後、駆動／停止切替部４６において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、エンジン１２を駆動させるか停止させるかを判断する。つまり、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止以外の場合には、エンジン１２を駆動させると判断し、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止の場合には、エンジン１２を停止させると判断する（ステップＳ１０）。
【００３１】
前記ステップＳ１０の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部４６は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ１１）。これにより、発電機１３の出力は発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御され、そして該発電機１３の出力が発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御されることによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御されると共に、エンジン１２の回転数は、エンジン目標回転数ωｓになるように制御される。
【００３２】
さらに、負荷出力制限判定部４７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、負荷出力制限を行なうか否かを判定する（ステップＳ１２）。つまり、前述したように、ファジィ推論部４２は、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合には、エンジン１２の出力を最高出力ランクに維持すると推論するが、この様に、エンジン１２が最高出力ランクでありながらファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、負荷出力制限判定部４７は、負荷出力制限を行なうと判定する。
【００３３】
前記ステップＳ１２の判定で、「ＹＥＳ」、つまり、負荷の出力制限を行なうと判定された場合、負荷出力制限判定部４７は、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令を出力する（ステップＳ１３）。該負荷出力制限指令が出力された場合の電動機・ポンプ制御部３７の制御については、後述する。ステップＳ１３の処理後は、前記ステップＳ４に戻る。また、ステップＳ１２の判定で、「ＮＯ」、つまり、負荷の出力制限を行なわないと判定された場合には、そのまま前記ステップＳ４に戻る。
【００３４】
一方、前記ステップＳ１０の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部４６は、エンジンコントローラ２６に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電機制御器１４に対して発電機１３の停止指令（発電機出力指令値Ｐｇｃ＝０）を出力する（ステップＳ１４）。これによりエンジン１２及び発電機１３は停止する。ステップＳ１４の処理後は、前記ステップＳ４に戻る。
【００３５】
而して、前記エンジン・発電機制御部３６の行なう制御によって、エンジン１２の出力は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御され、さらにエンジン１２の回転数は、エンジン１２の出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓになるように制御されるが、前記ファジィ推論部４２は、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する構成になっている。するファジ−ルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をふぁじエンジン目標出力Ｐｅｓを設定する構成になっている。
【００３６】
次いで、前記電動機・ポンプ制御部３７が行なう制御について説明すると、電動機・ポンプ制御部３７は、前記メモリ３５、操作検出手段４０、エンジン・発電機制御部３６からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記電動機制御器１６〜２０、及びメインポンプ２８、サブポンプ３３の容量可変手段２８ａ、３３ａに対して制御指令を出力する。この場合、メインポンプ用電動機２１を制御する電動機制御器１６及びメインポンプ２８の容量可変手段２８ａに対しては、メインポンプ２８の吐出流量を、該メインポンプ２８を油圧源とする油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）用操作具の操作に基づいて制御するべく制御指令を出力する。また、旋回用電動機２２を制御する電動機制御器１７に対しては、旋回用操作具の操作に基づいて旋回機構３０を駆動させるべく制御指令を出力する。また、パイロットポンプ用電動機２３を制御する電動機制御器１８に対しては、パイロットポンプ３１の吐出圧を予め設定されたパイロット設定圧にするべく制御指令を出力する。また、冷却ファン用電動機２４を制御する電動機制御器１９に対しては、冷却ファン３２が必要な冷却風を供給できる回転数にするべく制御指令を出力する。また、サブポンプ用電動機２５を制御する電動機制御器２０及びサブポンプ３３の容量可変手段３３ａに対しては、サブポンプ３３の吐出流量を、該サブポンプ３３を油圧源とする他の油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて制御するべく制御指令を出力するようになっている。
【００３７】
さらに、電動機・ポンプ制御部３７は、前記エンジン・発電機制御部３６の負荷出力制限判定部４７から出力される負荷出力制限指令に基づいて、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力を制限するべく、各電動機２１、２２、２５用の電動機制御器１６、１７、２０に制御指令を出力する。つまり、負荷出力制限指令は、前述したように、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、エンジン・発電機制御部３６から電動機・ポンプ制御部３７に出力される制御指令であるが、該負荷出力制限指令が出力されていない場合には、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に対する出力制限は行なわれず、而して、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５は、各電動機２１、２２、２５に応じて予め設定された最大出力値まで出力可能になっている。一方、負荷出力制限指令が出力された場合、電動機・ポンプ制御部３７は、メインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力を、上記最大出力値よりも小さくなるように制限する。この場合、例えば、エンジン１２の出力（最高出力ランク）で負荷全体の出力を負担することができるように、操作具の操作量によりメインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に要求される各要求出力の比に応じて、各電動機２１、２２、２５の出力を減少させる。尚、負荷出力制限指令が出力されても、パイロットポンプ用電動機２３及び冷却ファン用電動機２４に対する出力制限は行なわれないようになっており、これにより、パイロット圧の低下、冷却ファン３２の冷却能力の低下等の不具合が発生しないように考慮されている。
【００３８】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、ハイブリッド油圧ショベル１は、エンジン１２と蓄電装置３４とを動力源として負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用電動機２１〜２５）を駆動せしめることになるが、該ハイブリッド油圧ショベル１には、負荷の状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく制御装置２７が設けられていると共に、該制御装置２７は、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジ−ルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２を備え、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力を制御することになる。
【００３９】
而して、エンジン１２の出力は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態の変動にそのまま応答して変動するのではなく、エンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２の推論結果に基づいて滑らかに増減制御されることになる。この結果、エンジン１２の出力を負荷状態に応じて変動させることで、作業効率の向上、消費燃料の削減を図れるものでありながら、エンジン１２の急激な出力変動や、該エンジン出力の変動に伴うエンジン回転数の急激な変動を可及的に抑制でき、よって、エンジン出力やエンジン回転数の変動損を小さくすることができて、更なる燃費向上を達成することができると共に、エンジン出力やエンジン回転数の急激な変動による操作性の悪化を回避することができる。
【００４０】
しかも、本実施の形態では、ファジィルールの前件部として、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとが用いられているが、蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷の出力との過不足に応じて蓄放電することで充電量ＳＯＣが増減するため、該蓄電装置３４の充電量ＳＯＣと充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃとを前件部にすることによってハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を適確且つ容易に把握することができ、而して、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を適確且つ容易に行うことができる。
【００４１】
さらに、前記制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２の停止の場合に、エンジン１２を停止させるべくエンジンコントローラ２６に制御指令を出力する駆動／停止切替部４６が設けられている。而して、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて、エンジン１２の出力が不要な場合にはエンジン１２を停止させることができることになって、更なる消費燃料の削減に貢献できる。
【００４２】
さらに、前記制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷の出力を制限するか否かを判定する負荷出力制限判定部４７が設けられていると共に、該負荷出力制限判定部４７において負荷出力制限を行なうと判定された場合には、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令が出力されて、負荷を構成するメインポンプ用電動機２１、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５の出力が制限されることになる。而して、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷の出力を制限できることになって、エンジン１２が過負荷になってエンジン効率が低下してしまうような不具合を、回避することができる。
【００４３】
またさらに、ハイブリッド油圧ショベル１には、エンジン１２により駆動され、負荷及び蓄電装置３４に動力（電力）を供給する発電機１３と、制御装置２７からの制御指令に基づいて発電機１３の出力を制御する発電機制御器１４と、制御装置２７からの制御指令に基づいてエンジン１２の回転数を制御するエンジンコントローラ２６とが設けられていると共に、制御装置２７には、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定するエンジン目標出力設定部４３と、該設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃを設定するエンジン目標回転数設定部４４とが設けられている。そして、制御装置２７は、エンジン１２の駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数ωｃにするべくエンジンコントローラ２６に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓにするべく発電機制御器１４に制御指令を出力することになる。
【００４４】
この結果、エンジン１２は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃが設定されると共に、該エンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｃで運転されることになり、而して、エンジン１２を常に効率良く運転させることができることになって、燃費向上に大きく貢献できる。しかもこのものは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電機１３の出力を該発電機目標出力Ｐｇｓになるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、負荷の過渡的変動の影響をエンジン１２が受けることなく、エンジン１２の出力を、確実にファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００４５】
次に、本発明の第二〜第四の実施の形態について説明するが、これら第二〜第四の実施の形態において、前記第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）においては、同一の符号を附すと共に、図面及び説明を省略する。
まず、本発明の第二の実施の形態を図９〜図１０に基づいて説明する。該第二の実施の形態のものは、前記第一の実施の形態と同様に、シリーズ方式の制御システムが採用されていると共に、ファジィ推論部４２において、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論する構成であるが、第二の実施の形態のものは、前件部のファジィ集合とファジィールールとが、前述した第一の実施の形態よりも細かく設定されている。
【００４６】
つまり、第二の実施の形態では、図９に示す如く、充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃにより区分される第一〜第六ファジィ集合「減少率大」、「減少率中」、「減少率小」、「増加率小」、「増加率中」、「増加率大」と、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣにより区分される第七、第八ファジィ集合「充電量高」、「充電量低」とを設け、これら第一〜第八ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを入力変数にする第一〜第六メンバーシップ関数と、蓄電量ＳＯＣを入力変数にする第七、第八メンバーシップ関数とが設定されている。
【００４７】
また、第二の実施の形態におけるファジィルールとしては、以下の第一〜第六ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率大で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を３ランク増加させる。
第二ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率中で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を２ランク増加させる。
第三ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が減少率小で、且つ、充電量低のときは、エンジン１２の出力を１ランク増加させる。
第四ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率小で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を１ランク減少させる。
第五ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率中で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を２ランク減少させる。
第六ファジィルール：蓄電装置３４の増減変化率が増加率大で、且つ、充電量高のときは、エンジン１２の出力を３ランク減少させる。
【００４８】
ここで、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、前記第一〜第六ファジィルールに加えて以下のルールが別途設定されている。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、前記第一〜第六ファジィルールによる演算結果が２〜３ランクの出力減少の場合には、エンジン１２を停止させると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最低出力ランク（出力ランク１）であり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が１ランクの出力減少の場合には、エンジン１２をアイドリングさせると判定する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク（出力ランク３０）であり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が出力増加の場合には、最高出力ランクをそのまま維持する。また、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランク或いは最低出力ランクではないが最高出力ランク或いは最低出力ランクの近傍であって、第一〜第六ファジィルールによる演算結果に応じた出力ランクの上下ができない場合には、できる範囲で出力ランクを上下させるとする（例えば、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が３ランク出力増加であっても、２ランク或いは１ランク出力増加させると最高出力ランクになる場合には、２ランク或いは１ランク出力増加させる）。そして、ファジィ推論部４２は、第一〜第六ファジィルールの演算結果と上記ルールとに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部４２の推論結果として出力する（図１０参照）。
【００４９】
さらに、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓが設定される。尚、ファジィ推論部４２の推論結果がエンジン１２のアイドリングの場合には、該エンジン１２のアイドリングに適したエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓが設定される。
【００５０】
さらにまた、第二の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づいて負荷出力制限が実行される。つまり、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、第一〜第六ファジィルールによる演算結果が出力増加の場合に、負荷出力制限判定部４７により負荷出力制限を行なうと判定されると共に、電動機・ポンプ制御部３７に対して負荷出力制限指令が出力される（前記図１０参照）。
【００５１】
そして、この第二の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第二の実施の形態のものは、前件部のファジィ集合とファジィールールとが第一の実施の形態よりも細かく設定されているため、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を行なうにあたり、エンジン１２の出力の増減制御をより滑らかに行なうことができる。
【００５２】
次に、本発明の第三の実施の形態を図１１〜図１４に基づいて説明する。該第三の実施の形態のものは、前記第一の実施の形態と同様にシリーズ方式の制御システムが採用されているが、第三の実施の形態のものでは、ファジィ推論部７５において、負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するように構成されている。
【００５３】
つまり、第三の実施の形態の制御装置２７には、第一の実施の形態と同様に、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数や発電機１３の出力を制御するエンジン・発電機制御部７０が設けられているが、該エンジン・発電機制御部７０の構成について、図１１に基づいて説明すると、エンジン・発電機制御部７０は、入力側にメモリ３５、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、発電機１３の発電電流を計測する発電機電流センサ７１、蓄電装置３４の蓄放電電流を計測する蓄電装置電流センサ７２が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部３７、発電機制御器１４、エンジンコントローラ２６が接続されると共に、負荷演算部７３、負荷消費動力変化率演算部７４、ファジィ推論部７５、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部７５は、メンバーシップ関数設定部７６とファジィ演算部７７とを具備しており、また、前記指令値演算部４５は、発電機出力指令値演算部５０とエンジン回転数指令値演算部５１とを具備している。尚、前記エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、指令値演算部４５（発電機出力指令値演算部５０及びエンジン回転数指令値演算部５１）、駆動／停止切替部４６、負荷出力制限判定部４７は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、負荷演算部７３、負荷消費動力変化率演算部７４、ファジィ推論部７５の制御については、後述する。さらに、前記ファジィ推論部７５（メンバーシップ関数設定部７６及びファジィ演算部７７を含む）は、本発明のファジィ推論手段を構成する。
【００５４】
さらに、前記第三の実施の形態のエンジン・発電機制御部７０の行なう制御について、前記図１１のブロック図、及び図１２のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、メモリ３５のデータを読込み（ステップＳ２１）、次いで、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆを設定する（ステップＳ２２）。これらステップＳ２１、Ｓ２２の制御は、第一の実施の形態のステップＳ１、Ｓ２と同じである。
【００５５】
次いで、ファジィ推論部７５のメンバーシップ関数設定部７６において、ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数を設定する（ステップＳ２３）。この場合、第三の実施の形態では、ファジィルールの前件部として、負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとを用いる構成になっている。つまり、図１３に示す如く、前件部のファジィ集団として、負荷（本実施の形態では、メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）の消費動力Ｐｆにより区分される第一、第二ファジィ集合「消費動力大」、「消費動力小」と、消費動力Ｐｆの増減変化により区分される第三、第四ファジィ集団「消費動力増加」、「消費動力減少」とを設け、これら第一〜第四ファジィ集合のメンバーシップ関数、つまり、負荷の消費動力Ｐｆを入力変数にする第一、第二メンバーシップ関数と、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを入力変数にする第三、第四メンバーシップ関数とを設定する。尚、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆは、単位時間ｓ当たりの負荷の消費動力Ｐｆの増減変化量（＝ΔＰｆ／ｓ）で表す。
【００５６】
次いで、電圧センサ３９により計測される母線１５の電圧と、発電機電流センサ７１により計測される発電機１３の発電電流と、蓄電装置電流センサ７２により計測される蓄電装置３４の蓄放電電流とを読込む（ステップＳ２４）。
【００５７】
次いで、負荷演算部７３において、負荷（メインポンプ用、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２１〜２５）が消費する動力Ｐｆ（負荷の消費動力Ｐｆ）を演算する（ステップＳ２５）。この場合、本実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍは、以下の式（３）を用いて演算する。
Ｐｆ＝Ｐｍ＝（Ｉｇ×Ｖ）＋（Ｉｂ×Ｖ） ・・・（３）
上記式（３）において、Ｉｇは発電機電流センサ７１により計測される発電機１３の発電電流、Ｖは電圧センサ３９により計測される母線１５の電圧、Ｉｂは蓄電装置電流センサ７２により計測される蓄電装置３４の蓄放電電流であって、該蓄電装置３４の蓄放電電流は、蓄電装置３４の放電時にはプラス符号にし、蓄電装置３４の蓄電時にはマイナス符号にする。これにより、蓄電装置３４の放電時には、発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の放電電力との合計電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算され、また、蓄電装置３４の蓄電時には、発電機１３の発電電力から蓄電装置３４の蓄電電力を減じた電力が電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍとして演算される。
【００５８】
次いで、負荷消費動力変化率演算部７４において、負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆ（＝ΔＰｆ／ｓ）を演算する（ステップＳ２６）。該増減変化率Ｒｐｆは、前述したように、単位時間ｓ当たりの負荷の消費動力Ｐｆの増減変化量（＝ΔＰｆ／ｓ）であるが、ハイブリッド油圧ショベル１の初動時において単位時間ｓが経過していない場合には、増減変化率Ｒｐｆを「０」とする。
【００５９】
次いで、ファジィ推論部７５において、負荷の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいて、エンジン１２の出力の増減をファジィ推論する（ステップＳ２７）。この場合、まず、ファジィ演算部７７において、前記メンバーシップ関数設定部７６で設定された第一〜第四メンバーシップ関数を用いて、ファジィルールに基づきエンジン１２の出力の増減を演算するが、第三の実施の形態では、ファジィルールとして、以下の第一、第二ファジィルールが設定されている。
第一ファジィルール：負荷の消費動力が大で、且つ、消費動力増加のときは、エンジン１２の出力を増加する。
第二ファジィルール：負荷の消費動力が小で、且つ、消費動力減少のときは、エンジン１２の出力を減少する。
上記第一、第二ファジィルールに基づいてファジィ演算部７７で演算された結果を図１４に示す。ここで、前記第一、第二ファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するにあたり、第三の実施の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様に、エンジン１２の出力ランクとして、出力の低い方から順に１〜３０のランクが設定されていると共に、前記第一〜第四ファジィルールに加えて別途ルール（第一の形態と同様のルール）が設定されている。そして、これらのルールと前記第一、第二ファジィルールによる演算結果とに基づいてエンジン１２の出力を推論し、その結果をファジィ推論部７５の推論結果として出力する。
【００６０】
次いで、エンジン目標出力設定部４３において、前記ファジィ推論部７５の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓを設定し（ステップＳ２８）、さらに、エンジン目標回転数設定部４４において、エンジン出力がエンジン目標出力Ｐｅｓのときにエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｓを設定する（ステップＳ２９）。これらステップＳ２８、Ｓ２９の制御は、第一の実施の形態のステップＳ７、Ｓ８の制御と同じであるため、説明を省略する。
【００６１】
さらに、前記ステップＳ２８、Ｓ２９におけるエンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｓの設定後は、ステップＳ３０〜Ｓ３５の制御を行なう。該ステップＳ３０〜Ｓ３５の制御は、前述した第一の実施の形態におけるステップＳ９〜Ｓ１４の制御と同じであるため、説明を省略する。
【００６２】
而して、この第三の実施の形態のものにおいても、前記第一の実施の形態と同様に、ファジィ推論部７５の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が増減制御され、これにより、前述した第一の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第三の実施の形態のファジィ推論部７５は、負荷の消費動力Ｐｆ及び負荷の消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論することになる。
【００６３】
つまり、第三の実施の形態では、ファジィルールの前件部として、負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとが用いられているが、この様に負荷の消費動力Ｐｆと消費動力Ｐｆの増減変化率Ｒｐｆとを前件部にすることによって、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態を正確に把握することができ、而して、負荷状態に応じたエンジン１２の出力の増減制御を適確に行うことができる。
【００６４】
次に、本発明の第四の実施の形態を図１５〜図１７に基づいて説明する。まず、図１５に第四の実施の形態の制御システムの全体構成を示すが、該第四の実施の形態ではパラレル方式の制御システムが採用されており、エンジン１２は、動力伝達機構５５を介して油圧ポンプ５６及び発電電動機５７に機械的にパラレル接続されている。
【００６５】
前記エンジン１２は、第一の実施の形態のエンジン１２と同様に、エンジンコントローラ２６による燃料噴射量調整により回転数（回転速度）が制御されると共に、該エンジンコントローラ２６は、制御装置２７から出力される制御指令に基づいてエンジン回転数を制御する。
【００６６】
前記発電電動機５７は、エンジン１２の動力により駆動して発電する発電機としての機能と、油圧ポンプ５６を駆動せしめる電動機としての機能とを有している。そして、該発電電動機５７の発電機動作、電動機動作の切替えは、発電電動機制御器５８によって行なわれると共に、該発電電動機制御器５８は、制御装置２７からの制御指令に基づいて、前記発電機動作、電動機動作の切替え制御、発電機動作時における発電出力の制御、電動機動作時における出力或いは回転数或いはトルクの制御を行なう。尚、前記発電電動機制御器５８は、本発明の発電電動機制御手段に相当する。
【００６７】
また、前記油圧ポンプ５６は、ハイブリッド油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータＡ（本実施の形態では、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行モータ１１Ｌ、１１Ｒ）の油圧供給源になる容量可変型ポンプであって、該油圧ポンプ５６と各油圧アクチュエータＡとの間には、各油圧アクチュエータＡ用操作具（図示せず）の操作に基づいて油圧アクチュエータＡへの油給排制御をそれぞれ行なうコントロールバルブ５９が配されている。また、５６ａは油圧ポンプ５６の容量可変手段であって、該容量可変手段５６ａは、油圧アクチュエータＡ用操作具の操作量や油圧ポンプ５６の吐出圧に基づいて油圧ポンプ５６の吐出流量を制御するべく作動すると共に、後述するように制御装置２７からの制御指令に基づいて油圧ポンプ５６の出力を制限するべく作動するように構成されている。尚、第四の実施の形態において、前記油圧ポンプ５６は、後述する旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５と共に本発明の負荷を構成する。
【００６８】
一方、前記動力伝達機構５５は、前述したようにエンジン１２と油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを機械的にパラレル接続するものであるが、該動力伝達機構５５は、エンジン１２、油圧ポンプ５６、発電電動機５７を動力伝達機構５５に対してそれぞれ断続するクラッチ機構５５ａを備えている。そして、該クラッチ機構５５ａは、制御装置２７からの制御指令に基づいて、動力伝達機構５５とエンジン１２、油圧ポンプ５６、発電電動機５７とを断続する。
【００６９】
さらに、前記発電電動機５７は、前記発電電動機制御器５８、母線１５、電動機制御器１７〜２０を介して、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２２〜２５に接続されている。前記電動機制御器１７〜２０、及び旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の各電動機２２〜２５については、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため、説明は省略する。また、旋回減速機２９、旋回機構３０、パイロットポンプ３１、冷却ファン３２、サブポンプ３３、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａについても、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）であるため説明は省略する。
【００７０】
また、図１５において、３４は第一の実施の形態と同様に蓄放電機能を有した蓄電装置であるが、該蓄電装置３４は、発電電動機制御器５８と電動機制御器１７〜２０との間の母線１５に接続されていて、蓄電装置３４と発電電動機５７と電動機２２〜２５の相互間で電力の授受を行うことができるようになっている。そして、該蓄電装置３４は、エンジン１２の出力と負荷（油圧ポンプ５６、旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５）の出力との過不足に応じて、電力を蓄放電する。つまり、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して余剰がある場合には、発電電動機５７は発電機として動作すると共に、該発電電動機５７から電動機２２〜２５への供給電力の余剰分が蓄電装置３４に供給されて蓄電される一方、エンジン１２の出力が負荷の出力に対して不足する場合には、発電電動機５７が発電機として動作しているときは該発電電動機５７から電動機２２〜２５への供給電力の不足分が蓄電装置３４から放電され、また、発電電動機５７が電動機として動作しているときは該発電電動機５７及び電動機２２〜２５に供給される総電力が蓄電装置３４から放電されるようになっている。該蓄電装置３４の蓄放電は、第一の実施の形態と同様に、母線１５の電圧と蓄電装置３４の電圧との差により自動的に行われるようになっている。
【００７１】
一方、第四の実施の形態の制御装置２７には、前記第一の実施の形態の制御装置２７と同様に、エンジン１２の特性、蓄電装置３４の特性、油圧ポンプ５６の特性、発電電動機５７の特性、電動機２２〜２５の特性、サブポンプ３３の特性、パイロット設定圧等の種々のデータや、後述する制御に用いるデータ等が保存されたメモリ３５が設けられていると共に、エンジン１２や発電電動機５７を制御するエンジン・発電電動機制御部６０や、電動機２２〜２５やサブポンプ３３、油圧ポンプ５６を制御する電動機・ポンプ制御部６１等が設けられている。そして制御装置２７は、蓄電装置３４の充電量を検出する充電量センサ３８、母線１５の電圧を計測する電圧センサ３９、走行用、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用、他の油圧アクチュエータ用の各操作具の操作を検出する操作検出手段４０、油圧ポンプ５６の回転数を検出するポンプ回転数検出センサ６２、油圧ポンプ５６の容量を検出するポンプ容量検出センサ６３、油圧ポンプ５６の吐出圧を検出するポンプ吐出圧検出センサ６４等からの信号を入力し、これら入力信号と前記メモリ３５に収納されたデータとに基づいて、前記エンジンコントローラ２６、クラッチ機構５５ａ、発電電動機制御器５８、電動機制御器１７〜２０、サブポンプ３３の容量可変手段３３ａ、油圧ポンプ５６の容量可変手段５６ａ等に制御指令を出力するように構成されている。
【００７２】
次いで、前記第四の実施の形態の制御装置２７に設けられるエンジン・発電電動機制御部６０の構成について、図１６のブロック図に基づいて説明すると、エンジン・発電電動機制御部６０は、入力側に前記メモリ３５、充電量センサ３８、ポンプ回転数検出センサ６２、ポンプ容量検出センサ６３、ポンプ吐出圧検出センサ６４が接続され、出力側に電動機・ポンプ制御部６１、クラッチ機構５５ａ、エンジンコントローラ２６、発電電動機制御器５８が接続されると共に、充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、ポンプ出力演算部６５、指令値演算部６６、駆動／停止切替部６７、負荷出力制限判定部４７を具備して構成されている。さらに、前記ファジィ推論部４２は、メンバーシップ関数設定部４８とファジィ演算部４９とを具備しており、また、前記指令値演算部６６は、エンジン回転数指令値演算部５１と発電電動機出力指令値演算部６８とエンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９を具備している。尚、前記充電量変化率演算部４１、ファジィ推論部４２（メンバーシップ関数設定部４８、ファジィ演算部４９）、エンジン目標出力設定部４３、エンジン目標回転数設定部４４、負荷出力制限判定部４７、エンジン回転数指令値演算部５１は、前記第一の実施の形態と同様の制御を行なう。また、ポンプ出力演算部６５、発電電動機出力指令値演算部６８、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９、駆動／停止切替部６７の制御については後述する。さらに、前記駆動／停止切替部６７は、本発明のエンジン停止手段を構成し、負荷出力制限判定部４７及び電動機・ポンプ制御部６１は、本発明の負荷出力制限手段を構成する。
【００７３】
そして、前記エンジン・発電電動機制御部６０は、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じてエンジン１２の出力を制御するべく、エンジン１２の回転数及び発電電動機５７の出力を制御するが、該エンジン・発電電動機制御部６０の行なう制御について、前記図１６のブロック図、及び図１７のフローチャート図に基づいて説明する。まず、ハイブリッド油圧ショベル１が運転開始すると、エンジン・発電電動機制御部６０は、ステップＳ４１〜Ｓ４８の制御、つまり、メモリ３５に収納されているデータの読込み（ステップＳ４１）、エンジン目標出力、エンジン目標回転数の初期値Ｐｅｆ、ωｆの設定（ステップＳ４２）、ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数の設定（ステップＳ４３）、充電量センサ３８により測定される蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの読込み（ステップＳ４４）、蓄電装置３４の充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃの演算（ステップＳ４５）、ファジィ推論部４２におけるエンジン１２の出力のファジィ推論（ステップＳ４６）、ファジィ推論部４２の推論結果に基づくエンジン目標出力Ｐｅｓの設定（ステップＳ４７）、エンジン目標出力Ｐｅｓに応じたエンジン目標回転数ωｓの設定（ステップＳ４８）を行なうが、これらステップＳ４１〜Ｓ４８の制御は、前述した第一の実施の形態のステップＳ１〜Ｓ８の制御と同じであるため説明を省略する。
【００７４】
前記ステップＳ４１〜Ｓ４８の処理後、続けて、ポンプ回転数検出センサ６２、ポンプ容量検出センサ６３、ポンプ吐出圧検出センサ６４によりそれぞれ検出される油圧ポンプ５６の回転数、容量、吐出圧を読込む（ステップＳ４９）。
【００７５】
次いで、ポンプ出力演算部６５において、油圧ポンプ５６の出力Ｐｐを演算する（ステップＳ５０）。該油圧ポンプ５６の出力Ｐｐの演算は、下記の式（４）を用いて行なう。
Ｐｐ＝ωｐ×ｖ×ｐｒ ・・・（４）
上記式（４）において、ωｐはポンプ回転数検出センサ６２により検出される油圧ポンプ５６の回転数、ｖはポンプ容量検出センサ６３により検出される油圧ポンプ５６の容量、ｐｒはポンプ吐出圧検出センサ６４により検出される油圧ポンプ５６の吐出圧である。
【００７６】
次いで、エンジン回転数指令値演算部５１、発電電動機出力指令値演算部６８、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９において、エンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔをそれぞれ演算する（ステップＳ５１）。上記エンジン回転数指令値演算部５１におけるエンジン回転数指令値ωｃの演算は、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
【００７７】
一方、前記発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするために、油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機５７の出力を制御するべく発電電動機制御器５８に出力される指令値である。つまり、油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機５７の出力を制御することによって、発電電動機５７及び油圧ポンプ５６からエンジン１２にかかる負荷が一定になるように制御し、これによりエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御する構成になっている。また、停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは、エンジン１２の停止時に発電電動機５７のみの動力で油圧ポンプ５６を駆動するときに発電電動機制御器５８に出力される指令値である。
【００７８】
前記発電電動機出力指令値演算部６８は、下記の式（５）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。尚、本実施の形態において、発電電動機制御器５８は、発電電動機目標出力Ｐｇｓを指令値として発電電動機５７の出力を制御する機能を有しており、而して、発電電動機目標出力Ｐｇｓがそのまま発電電動機出力指令値Ｐｇｃになる。
Ｐｇｃ＝Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（５）
上記式（５）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率であって、これら油圧ポンプ効率ηｐ、発電電動機効率ηｇの値はメモリ３５にデータとして保存されている。また、発電電動機出力指令値Ｐｇｃは、プラス（Ｐｇｃ≧０）の場合には発電電動機５７を発電機として動作させる指令になり、マイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には電動機として動作させる指令になる。
【００７９】
また、エンジン停止時発電電動機出力指令値演算部６９では、エンジン１２の停止時における発電電動機５７の目標出力Ｐｇｓｔ（以下、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔと称するが、該エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、本発明の発電電動機目標出力に含まれない）を、下記の式（６）を用いて演算する。尚、エンジン停止時発電電動機目標出力Ｐｇｓｔは、そのままエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとして用いられる。
Ｐｇｃｔ＝Ｐｇｓｔ＝（−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ ・・・（６）
上記式（６）において、Ｐｐは前記ポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率である。また、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔはマイナス（Ｐｇｃｔ＜０）であり、発電電動機５７を電動機として動作させる指令になる。
【００８０】
さらに、前記ステップＳ５１におけるエンジン回転数指令値ωｃ、発電電動機出力指令値Ｐｇｃ、エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔの演算後、駆動／停止切替部６７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、エンジン１２を駆動させるか停止させるかを判断する（ステップＳ５２）。該エンジン１２の駆動、停止の判断は、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
【００８１】
前記ステップＳ５２の判断で、エンジン１２の駆動と判断された場合、駆動／停止切替部６７は、動力伝達機構５５のクラック機構５５ａに対してエンジン１２と油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ２６に対してエンジン回転数指令値ωｃを出力すると共に、発電電動機制御器５８に対して発電電動機出力指令値Ｐｇｃを出力する（ステップＳ５３）。これにより、エンジン１２の回転数はエンジン目標回転数ωｓになるように制御されると共に、発電電動機５７の出力は発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御されるが、この場合、前述したように、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがプラス（Ｐｇｃ≧０）のときには、発電電動機５７を発電機として動作させる制御指令が出力され、発電電動機出力指令値Ｐｇｃがマイナス（Ｐｇｃ＜０）の場合には、電動機として動作させる制御指令が出力される。そして、発電電動機５７が発電機として動作している場合には、該発電電動機５７及び油圧ポンプ５６の出力をエンジン１２が負担し、また、発電電動機５７が電動機として動作している場合には、油圧ポンプ５６の出力をエンジン１２と発電電動機５７とで負担することになるが、何れの場合でも、発電電動機５７の出力を油圧ポンプ５６の出力に基づいて発電電動機目標出力Ｐｇｓになるように制御することによって、エンジン１２の出力はエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御される。
【００８２】
さらに、負荷出力制限判定部４７において、前記ファジィ推論部４２の推論結果に基づき、負荷出力制限を行なうか否かを判定する（ステップＳ５４）。該負荷出力制限の判定については、前記第一の実施の形態と同じであるため説明を省略するが、負荷出力制限を行なうと判定された場合には、電動機・ポンプ制御部６１に対して負荷出力制限指令を出力（ステップＳ５５）し、その後、前記ステップＳ４４に戻る。また、負荷出力制限を行なわないと判定された場合には、そのままステップＳ４４に戻る。
【００８３】
一方、ステップＳ５２の判断で、エンジン１２の停止と判断された場合、駆動／停止切替部６７は、動力伝達機構５５のクラッチ機構５５ａに対してエンジン１２を油圧ポンプ５６及び発電電動機５７から断ち、且つ、油圧ポンプ５６と発電電動機５７とを接続するように制御指令を出力し、さらに、エンジンコントローラ２６に対してエンジン１２の停止指令（エンジン回転数指令値ωｃ＝０）を出力すると共に、発電電動機制御器５８に対してエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔを出力する（ステップＳ５６）。これによりエンジン１２が停止すると共に、発電電動機５７の出力はエンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔとなるように制御されるが、該エンジン停止時発電電動機出力指令値Ｐｇｃｔは前述したように発電電動機５７を電動機として動作させる指令であり、該電動機として動作する発電電動機５７により油圧ポンプ５６が駆動される。ステップＳ５６の処理後は、前記ステップＳ４４に戻る。
【００８４】
ここで、前記ステップＳ５５で負荷出力制限指令が出力された場合の電動機・ポンプ制御部６１の制御について説明する。つまり、負荷出力制限指令は、前記第一の実施の形態と同様に、前回に設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓが最高出力ランクであり、且つ、ファジィ演算部４９の演算結果が出力増加の場合に、エンジン・発電電動機制御部６０から電動機・ポンプ制御部６１に出力される制御指令であるが、該負荷出力制限指令が出力されていない場合には、負荷である旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、油圧ポンプ５６に対する出力制限は行なわれず、而して、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、及び油圧ポンプ５６は、各々に応じて予め設定された最大出力値まで出力可能になっている。一方、負荷出力制限指令が出力された場合、電動機・ポンプ制御部６１は、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５、油圧ポンプ５６の出力を、上記最大出力値よりも小さくなるように（例えば、エンジン１２の出力（最高出力ランク）で負荷全体の出力を負担することができるように）制限する。この場合、旋回用電動機２２、サブポンプ用電動機２５に対する出力制限は、前記第一の実施の形態と同様に、電動機・ポンプ制御部６１から電動機制御器１７、２０に出力させる制御指令により行なわれ、また、油圧ポンプ５６の出力制限は、電動機・ポンプ制御部６１から油圧ポンプ５６の容量可変手段５６ａに出力される制御指令により行なわれる。尚、第四の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、負荷出力制限指令が出力されても、パイロットポンプ用電動機２３及び冷却ファン用電動機２４に対する出力制限は行なわれないようになっている。
【００８５】
而して、第四の実施の形態のものでは、エンジン１２と、油圧ポンプ５６と、発電機及び電動機として機能する発電電動機５７とが動力伝達機構５５を介してパラレル接続されたパラレル方式の制御システムが採用されているが、該パラレル方式の制御システムが採用された第四の実施の形態のものにおいても、前記シリーズ方式の制御システムが採用されている第一の実施の形態のものと同様に、蓄電装置３４の蓄電量ＳＯＣ及び充電量ＳＯＣの増減変化率Ｒｓｏｃを前件部とし、エンジン１２の出力を後件部とするファジ−ルールに基づいてエンジン１２の出力の増減を推論するファジィ推論部４２が設けられており、該ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が制御されることになる。この結果、第四の実施の形態のものにおいても、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン１２の出力が滑らかに増減制御されることになって、前述した第一の実施の形態のものと同様の作用効果を奏することになり、作業効率の向上、燃費向上、操作性の向上に大きく貢献できる。
【００８６】
さらに、第四の実施の形態のものにおいても、第一の実施の形態と同様に、エンジン１２は、ファジィ推論部４２の推論結果に基づいてエンジン目標出力Ｐｅｓが設定され、さらに該エンジン目標出力Ｐｅｓに応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数ωｃが設定されると共に、該エンジン目標出力Ｐｅｓ、エンジン目標回転数ωｃで運転されることになるが、この場合に、第四の実施の形態のものでは、油圧ポンプ５６の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算し、発電電動機５７の出力を該発電電動機目標出力Ｐｇｓとなるように制御することで、エンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにする構成であるから、油圧ポンプ５６の出力変動にかかわらず、エンジン１２の出力を、確実にファジィ推論部４２の推論結果に基づいて設定されたエンジン目標出力Ｐｅｓになるように制御することができる。
【００８７】
尚、本発明は上記第一〜第四の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、第四の実施の形態のようなパラレル方式の制御システムのものにおいて、第三の実施の形態のように、負荷の消費動力と負荷の消費動力の増減変化とを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論する構成にすることも勿論できる。この場合、負荷の消費動力は、エンジン及び発電電動機に動力伝達機構を介して接続される油圧ポンプ（第四の実施の形態における油圧ポンプ５６）が消費する動力と、電動機（第四の実施の形態における旋回用、パイロットポンプ用、冷却ファン用、サブポンプ用の電動機２２〜２５、及び電動機動作時における発電電動機５７）が消費する動力とを加算することにより求められる。
【００８８】
さらに、前記第一〜第四の実施の形態のものでは、蓄電装置の充電量及び充電量の増減変化率、或いは、負荷の消費動力及び負荷の消費動力の増減変化率をファジィルールの前件部としているが、これらに限定されることなく、ファジィルールの前件部としては、蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の何れか一つでも良いし、また、蓄電装置の充電量（及び／或いは蓄電装置の充電量の増減変化）と負荷の消費動力（及び／或いは負荷の消費動力の増減変化）との両方を前件部にしても良い。さらに、ファジィ集団やメンバーシップ関数、ファジィルールの設定は、エンジンの特性や蓄電装置の特性等に応じて適宜設定できることは勿論である。
【００８９】
また、負荷の消費動力を測定するにあたり、前記第二の実施の形態では、発電機１３及び蓄電装置３４から電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを負荷の消費動力Ｐｆとして用いると共に、該電動機２１〜２５への供給電力Ｐｍを求める場合には、電圧センサ３９、発電機電流センサ７１、蓄電装置電流センサ７２からの検出信号に基づいて発電機１３の発電電力と蓄電装置３４の蓄放電電力とを演算する構成になっているが、これに限らず、他の適宜手段を用いて負荷の消費動力Ｐｆを求めることもできる。例えば、発電機１３の発電電力は、制御装置２７から発電機制御器１４に出力される指令値（発電機出力指令値）によって求めることができ、また、蓄電装置３４の蓄放電電力は、蓄電装置３４の充電量の変化率に基づいて求めることもできる（蓄放電電力＝係数×充電量変化率、係数は蓄電装置３４の特性により定まる）。さらに、個々の電動機への供給電力Ｐｍｉを求め、これらの合計（ΣＰｍｉ）を負荷の消費動力Ｐｆとすることもできる。この場合、制御装置２７から電動機に出力指令値が出力される場合には、該出力指令値から該電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。また、制御装置２７から電動機に回転数指令値或いはトルク指令値が出力される場合には、以下の式（７）を用いて電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝ωｍ×Ｔｍ／ηｍ ・・・（７）
上記式（７）において、ωｍは回転数指令値或いは回転数検出センサにより検出される電動機の回転数、Ｔｍはトルク指令値或いはトルク検出手段により検出される電動機のトルク、ηｍは電動機の効率である。
さらにまた、負荷がメインポンプ２８、パイロットポンプ３１、サブポンプ３３等の油圧ポンプの場合には、以下の式（８）或いは式（９）を用いて、油圧ポンプを駆動する電動機への供給電力Ｐｍｉを求めることができる。
Ｐｍｉ＝（ωｐ×ｖ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（８）
Ｐｍｉ＝（Ｌｐ×ｐｒ）／ηｐ／ηｍ ・・・（９）
上記式（８）、（９）において、ωｐは油圧ポンプの回転数、ｖは油圧ポンプの容積、ｐｒは油圧ポンプの吐出圧、ηｐは油圧ポンプのポンプ効率、ηｍは油圧ポンプを駆動せしめる電動機の電動機効率、Ｌｐは油圧ポンプの流量である。尚、上記式（８）、（９）を用いる場合、油圧ポンプの回転数は、制御装置２７から油圧ポンプを駆動せしめる電動機に回転数指令が出力される場合には、該電動機への回転数指令値から求めることができ、また、回転数指令が出力されない場合には、回転数検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの容積は、定容量型ポンプならば一定値であり、可変容量型ポンプならば、制御装置２７から油圧ポンプの容量可変手段に容量指令が出力される場合には、該容量可変手段への容量指令値から求めることができ、また、容量指令が出力されない場合には、容量検出センサを設けることにより検出できる。また、油圧ポンプの吐出圧は、圧力センサを設けることにより検出できる。さらに、油圧ポンプの流量は、流量検出センサを設けることにより検出できる。
【００９０】
また、前記第四の実施の形態では、油圧ポンプの出力を測定するためのポンプ出力測定手段として、油圧ポンプの回転数、容量、吐出圧をそれぞれ検出するポンプ回転数検出センサ、ポンプ容量検出センサ、ポンプ吐出圧検出センサを設けたが、これに限定されることなく、例えば、ポンプ回転数検出センサ及びポンプ容量検出センサに替えて、油圧ポンプの流量を検出するポンプ流量検出センサを設けても良い。また、ポンプ容量検出センサを設けることなく、制御装置から出力されるポンプ容量指令値に基づいて油圧ポンプの容量を求めるように構成することができる。
【００９１】
さらに、第四の実施の形態において、油圧ポンプ５６の出力に基づいてエンジン１２の出力をエンジン目標出力Ｐｅｓにするための発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算するにあたり、エンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）を求め、該偏差がなくなるように（「０」になるように）発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させる構成にすることもできる。この場合の制御方法はＰＩ制御とし、下記の式（１０）を用いて発電電動機目標出力Ｐｇｓを演算する。
Ｐｇｓ＝（Ｐｅｓ−Ｐｐ／ηｐ）×ηｇ＋（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）（ωｓ−ωａ） ・・・（１０）
上記式（１０）において、Ｐｐはポンプ出力演算部６５において演算された油圧ポンプ５６の出力、ηｐは油圧ポンプ５６の効率、ηｇは発電電動機５７の効率、Ｋｐは比例定数、Ｋｉは積分定数、ｓはラプラス演算子である。
そして、この様にエンジン目標回転数ωｓとエンジン実回転数ωａとの偏差（ωｓ−ωａ）がなくなるように発電電動機目標出力Ｐｇｓを増減させることにより、油圧ポンプ５６の出力の測定や効率の算定に誤差が生じても（一般に、建設機械の作業中における負荷変動は大きく、このため、油圧ポンプ５６の出力の測定誤差や効率の算定誤差が大きくなってしまう惧れがある）、該誤差分を発電電動機５７の出力で補償できることになって、エンジン１２の出力を確実にエンジン目標出力Ｐｅｓにすることができる。尚、上記エンジン実回転数ωａは、エンジン回転数検出センサにより検出されるエンジン１２の実際の回転数である。
【００９２】
また、蓄電装置の蓄放電は、上記各実施の形態では、母線の電圧と蓄電装置の電圧との差により自動的に行なわれる構成になっているが、これに限定されることなく、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を行なう構成にすることもできる。この場合には、制御装置からの制御指令に基づいて蓄電装置の蓄放電を制御する蓄放電制御手段が必要になる。
【００９３】
さらに、本発明は、ハイブリッド型油圧ショベルに限らず、種々のハイブリッド型建設機械に実施できることは勿論であると共に、負荷も、ハイブリッド型建設機械の種類やサイズ、或いはハイブリッド型建設機械の行なう作業内容等に応じて適宜設けられることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御する場合に利用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１ ハイブリッド油圧ショベル
１２ エンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御器
２１ メインポンプ用電動機
２２ 旋回用電動機
２３ パイロットポンプ用電動機
２４ 冷却ファン用電動機
２５ サブポンプ用電動機
２６ エンジンコントローラ
２７ 制御装置
３４ 蓄電装置
３６、７０ エンジン・発電機制御部
３７、６１ 電動機・ポンプ制御部
３８ 充電量センサ
３９ 電圧センサ
４２、７５ ファジィ推論部
４３ エンジン目標出力設定部
４４ エンジン目標回転数設定部
４６、６７ 駆動／停止切替部
４７ 負荷出力制限判定部
５０ 発電機出力指令値演算部
５６ 油圧ポンプ
５７ 発電電動機
５８ 発電電動機制御部
６０ エンジン・発電電動機制御部
６８ 発電電動機出力指令値演算部
７１ 発電機電流センサ
７２ 蓄電装置電流センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御するべく制御装置を設けるにあたり、該制御装置は、前記蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段を備え、該ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンの出力を制御することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンを停止させるエンジン停止手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限する負荷出力制限手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項において、ハイブリッド建設機械は、エンジンにより駆動され、負荷及び蓄電装置に動力を供給する発電機或いは発電電動機と、制御装置からの制御指令に基づいて前記発電機或いは発電電動機の出力を制御する発電機制御手段或いは発電電動機制御手段と、制御装置からの制御指令に基づいてエンジンの回転数を制御するエンジン制御手段とを備えると共に、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段と、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にするべく発電機制御手段或いは発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項１】
エンジンと蓄電装置とを動力源として負荷を駆動せしめるハイブリッド建設機械において、該ハイブリッド建設機械の負荷状態に応じてエンジンの出力を制御するべく制御装置を設けるにあたり、該制御装置は、前記蓄電装置の充電量、蓄電装置の充電量の増減変化、負荷の消費動力、負荷の消費動力の増減変化の少なくとも一つを前件部とし、エンジンの出力を後件部とするファジィルールに基づいてエンジンの出力の増減を推論するファジィ推論手段を備え、該ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンの出力を制御することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジンを停止させるエンジン停止手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいて負荷の出力を制限する負荷出力制限手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項において、ハイブリッド建設機械は、エンジンにより駆動され、負荷及び蓄電装置に動力を供給する発電機或いは発電電動機と、制御装置からの制御指令に基づいて前記発電機或いは発電電動機の出力を制御する発電機制御手段或いは発電電動機制御手段と、制御装置からの制御指令に基づいてエンジンの回転数を制御するエンジン制御手段とを備えると共に、制御装置は、ファジィ推論手段の推論結果に基づいてエンジン目標出力を設定するエンジン目標出力設定手段と、該設定されたエンジン目標出力に応じてエンジン効率が最大になるエンジン目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段とを備え、エンジンの駆動時に、エンジン回転数を前記エンジン目標回転数にするべくエンジン制御手段に制御指令を出力する一方、エンジン出力を前記エンジン目標出力にするための発電機目標出力或いは発電電動機目標出力を演算し、発電機或いは発電電動機の出力を該発電機目標出力或いは発電電動機目標出力にするべく発電機制御手段或いは発電電動機制御手段に制御指令を出力することを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１７６７７（Ｐ２０１２−１７６７７Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４８３９（Ｐ２０１０−１５４８３９）
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
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