CN102959159B - 混合动力式工程机械 - Google Patents

Abstract

在对旋转体的驱动使用电动马达的混合动力式工程机械中，抑制因蓄电装置的能量不足以及过充电状态等原因而发生的电动马达无法产生转矩的事态。在混合动力式工程机械中具有对液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换进行指令的手动式的旋转模式切换开关(77)，其中，在液压电动复合旋转模式中，驱动电动马达(25)和液压马达(27)双方来进行旋转体(20)的驱动，在液压单独旋转模式中，仅驱动液压马达(27)来进行旋转体(20)的驱动。通常作业时，液压电动复合旋转模式为初始设定。特定作业时，操作员将旋转模式切换开关(77)从液压电动复合旋转位置切换到液压单独旋转。输入控制块(86)将指令信号输出到控制切换块(85)，控制切换块(85)选择液压单独旋转控制块(84)。

Description

混合动力式工程机械

技术领域

本发明涉及混合动力式工程机械，尤其涉及液压挖掘机等具有旋转体的混合动力式工程机械。

背景技术

在例如液压挖掘机那样的工程机械中，作为动力源，使用汽油、轻油等燃料，通过发动机驱动液压泵而产生液压，由此驱动液压马达、液压缸等液压执行机构。液压执行机构小型轻量且能够大功率输出，被广泛用作工程机械的执行机构。

另一方面，近年来，提出有如下工程机械：通过使用电动马达及蓄电装置(电池以及双电层电容器等)，与仅使用液压执行机构的以往的工程机械相比，提高了能量效率而实现了节能化(专利文献1)。

电动马达(电动执行机构)与液压执行机构相比，具有能量效率高、能够将制动时的动能作为电能再生(液压执行机构的情况下作为热而排出)等能量方面上的优秀特征。

例如，在专利文献1所示的现有技术中，示出了作为旋转体的驱动执行机构而搭载有电动马达的液压挖掘机的实施方式。使液压挖掘机的上部旋转体相对于下部行驶体旋转驱动的执行机构(以往使用液压马达)的使用频率高，在作业中频繁地重复启动停止、加速减速。

此时，关于减速时(制动时)的旋转体的动能，在液压执行机构的情况下在液压回路上作为热而被废弃，但在电动马达的情况下，可预见其作为电能而再生，所以实现了节能化。

另外，提出有如下工程机械：搭载有液压马达和电动马达双方，通过合计转矩来驱动旋转体(专利文献2及专利文献3)。

专利文献2中公开有如下液压工程机械的能量再生装置：电动马达直接连结在旋转体驱动用液压马达上，根据操作杆的操作量，控制装置对电动马达进行输出转矩的指令。减速(制动)时，电动马达使旋转体的动能再生，并作为电能蓄电到电池中。

专利文献3中公开有如下混合动力型工程机械：使用旋转驱动用液压马达的内侧与外侧的差压，算出向电动马达的转矩指令值，进行液压马达和电动马达的输出转矩的分配。

作为旋转驱动用执行机构，专利文献2及专利文献3的现有技术均并用电动马达和液压马达，由此，对于习惯于以往的液压执行机构驱动的工程机械的操作员来说也能够没有不适应感地进行操作，并且以简单且容易实用化的结构实现了节能化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3647319号公报

专利文献2：日本专利第4024120号公报

专利文献3：日本特开2008-63888号公报

发明内容

在专利文献1记载的混合动力式液压挖掘机中，减速时(制动时)旋转体的动能通过电动马达而作为电能再生，因此从节能的观点来看是有效的。

但是，由于电动马达具有与液压马达不同的特性，因此在对工程机械的旋转体的驱动使用电动马达时，会产生以下问题。

(1)由电动马达的速度反馈控制不良等引起的速度振荡(hunting)(尤其是低速区域、停止状态)。

(2)与液压马达的特性不同而产生的操作上的不适应感。

(3)在马达不旋转的状态下连续输出转矩的作业(例如推抵作业)中的马达以及逆变器的过热。

(4)若使用保证了与液压马达相当的输出的电动马达则外形过大，或者成本显著提升。

在专利文献2及专利文献3记载的混合动力式液压挖掘机中，搭载有液压马达和电动马达双方，通过合计转矩来驱动旋转体，从而解决了上述问题，对于习惯于以往的液压执行机构驱动的工程机械的操作员来说也能够没有不适应感地进行操作，并且通过简单且易于实用化的结构实现了节能化。

但是，在上述专利文献1～3记载的现有技术中也均存在如下技术课题：由于在旋转驱动所需的全部转矩中，电动马达占据了规定的转矩，所以，在因逆变器、马达等电气系统的故障、异常以及蓄电装置的能量不足和过充电状态等某些原因而导致电动马达无法产生转矩的情况下，用于驱动旋转体的整体转矩不足，无法与正常时同样地启动、停止。

例如在旋转体的速度较高、动能较大的状态下突然发生异常的情况下，电动马达成为失控运转的状态，在专利文献1的现有技术中无法停止，在专利文献2及专利文献3的现有技术中，停止距离、停止时间比正常状态延长，因此，存在发生安全性问题的可能性。

像这样的、蓄电装置的能量不足以及过充电状态在特定作业中容易发生。

蓄电装置的能量不足是在以下情况下发生的：相对于电动马达为了驱动旋转体所需要的能量，制动时能够回收的能量较少的作业持续进行。例如，作为前附属装置安装破碎机来进行的作业，由于前附属装置较重，所以旋转驱动所需要的能量较多，但由于作业中的转速小而动能较小，所以制动时能够回收到蓄电装置中的能量较少。若持续破碎作业，就会产生蓄电装置的能量不足。

蓄电装置的过充电状态是在以下情况下发生的：相对于电动马达为了驱动旋转体所需要的能量，制动时能够回收的能量较多的作业持续进行。例如，可以考虑像在斜面上方抄起货物、在斜面下方卸下货物那样的作业。这样的作业中旋转驱动所需的能量较少，即从蓄电装置消耗的能量较少，但对制动所需的能量较多，即蓄存到蓄电装置中的能量较多。若持续旋转卸货作业，就会产生蓄电池的过充电状态。

本发明的目的在于提供一种混合动力式工程机械，能够抑制在对旋转体的驱动使用电动马达的混合动力式工程机械中因蓄电装置的能量不足以及过充电状态等原因而发生的电动马达无法产生转矩的事态。

为了达成上述目的，本发明具有：发动机；由所述发动机驱动的液压泵；旋转体；所述旋转体驱动用的电动马达；由所述液压泵驱动的、所述旋转体驱动用的液压马达；与所述电动马达连接的蓄电装置；对所述旋转体的驱动进行指令的旋转用的操作杆装置；手动式的旋转模式切换指令机构，其对液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换进行指令，其中，在液压电动复合旋转模式中，在操作所述旋转用的操作杆装置时驱动所述电动马达和所述液压马达双方，通过所述电动马达和所述液压马达的转矩的合计来进行所述旋转体的驱动，在液压单独旋转模式中，在操作所述旋转用的操作杆装置时仅驱动所述液压马达，仅通过所述液压马达的转矩来进行所述旋转体的驱动；控制装置，其具有：进行液压电动复合旋转模式控制的液压电动复合旋转控制部；进行液压单独旋转模式控制的液压单独旋转控制部；根据来自所述旋转模式切换指令机构的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换的旋转模式切换部。

在本发明中，作为旋转体的驱动用，具有液压马达和电动马达双方，控制装置根据来自手动式的旋转模式切换指令机构的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换，其中，在液压电动复合旋转模式中，驱动液压马达和电动马达双方来驱动旋转体，在液压单独旋转模式中，仅驱动液压马达来驱动旋转体。

能够预先设想容易发生与蓄电装置相关的问题的特定作业。在特定作业前，通过从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式并固定，能够抑制与蓄电装置相关的问题的产生。

(2)在上述(1)中，优选的是，还具有设置在驾驶室中的切换开关，所述控制装置还具有输入来自该切换开关的指令的输入控制部，所述旋转模式切换指令机构为所述切换开关和所述控制装置的输入控制部。

由此，控制装置根据来自切换开关的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换。

(3)在上述(2)中，优选的是，还具有显示装置，所述控制装置还具有将根据旋转模式切换部的处理进行切换而得到的旋转模式显示在所述显示装置上的显示控制部。

由此，操作员能够识别所选择的旋转模式，从而能够防止忘记切换开关的设定以及返回。

(4)在上述(1)中，优选的是，还包括具有操作输入部的显示装置，所述控制装置还具有：在所述显示装置上显示旋转模式选择画面的显示控制部；输入在该旋转模式选择画面中经由所述操作输入部选择的旋转模式的输入控制部，所述旋转模式切换指令机构为所述显示装置所显示的旋转模式选择画面、所述显示装置的操作输入部和所述控制装置的输入控制部。

由此，控制装置根据使显示装置成为GUI的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换。

(5)在上述(4)中，优选的是，所述显示控制部将根据旋转模式切换部的处理进行切换而得到的旋转模式显示在所述显示装置上。

由此，操作员能够识别所选择的旋转模式，能够防止忘记切换开关的设定以及返回。

(6)在上述(1)中，优选的是，还具有作为所述控制装置的一部分的、包含作业模式选择部的作业模式选择机构，所述旋转模式切换指令机构为所述作业模式选择部。

由此，制动装置根据伴随着作业模式选择而自动输出的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换。

(7)在上述(1)中，优选的是，所述控制装置还具有进行与外部终端的输入输出的外部终端通信部，所述旋转模式切换指令机构为外部终端和所述控制装置的外部终端通信部。

由此，控制装置根据来自外部终端的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换。

(8)在上述(2)、(4)、(6)中，优选的是，所述控制装置还具有进行与外部终端的输入输出的外部终端通信部，

还具有第2旋转模式切换指令机构，其经由所述外部终端通信部使来自所述旋转模式切换指令机构的指令无效，并且对液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换进行指令。

由此，控制装置根据来自旋转模式切换指令机构的切换指令和来自第2旋转模式切换指令机构的切换指令中的某一方的切换指令进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换。

发明效果

根据本发明，在容易发生蓄电装置的能量不足以及过充电状态的特定作业时，从通过液压马达和电动马达双方的转矩来进行旋转驱动的模式(液压电动复合旋转模式)切换到单独通过液压马达来进行旋转驱动的模式(液压单独旋转模式)，由此，能够单独通过液压马达继续作业，并且能够抑制因蓄电装置的能量不足以及过充电状态等原因而发生的电动马达无法产生转矩的事态。另外，在通常作业时，能够通过液压电动复合旋转模式实现节能化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的侧视图。

图2是本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的主要电动及液压设备的系统结构图。

图3是本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。

图4是表示本发明的第1实施方式中的旋转液压系统的结构的图。

图5是表示本发明的第1实施方式中的液压泵的转矩控制特性的图。

图6A是表示本发明的第1实施方式中的旋转用滑阀的入口节流开口面积特性及旁路节流开口面积特性的图。

图6B是表示本发明的第1实施方式中的旋转用滑阀的出口节流开口面积特性的图。

图7是表示本发明的第1实施方式中的旋转用滑阀的入口节流部和中间旁通切换阀的相对于液压先导信号(操作先导压)的合成开口面积特性的图。

图8是表示本发明的第1实施方式中的以液压电动复合旋转模式旋转驱动时的液压先导信号(先导压)、入口节流压力(M/I压)、旋转电动马达的辅助转矩、上部旋转体的转速(旋回速度)的时序波形图。

图9是表示本发明的第1实施方式中的旋转用滑阀相对于液压先导信号(操作先导压)的出口节流开口面积特性的图。

图10是表示本发明的第1实施方式中的以液压电动复合旋转模式旋转制动停止时的液压先导信号(先导压)、出口节流压力(M/O压)、旋转电动马达的辅助转矩、上部旋转体的转速(旋回速度)的时序波形图。

图11是表示本发明的第1实施方式中的旋转用的可变过载溢流阀的溢流压特性图。

图12A是表示本发明的第1实施方式特有的结构即旋转模式切换开关的详细图(液压电动复合旋转)。

图12B是表示本发明的第1实施方式特有的结构即旋转模式切换开关的详细图(液压单独旋转)。

图13是表示输入控制块的控制流程图。

图14A是监控装置的通常显示画面(液压电动复合旋转)。

图14B是监控装置的通常显示画面(液压单独旋转)。

图15是本发明的第2实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。

图16是表示监控装置所显示的各画面的层级结构的图。

图17A是监控装置所显示的主菜单画面(初始状态)。

图17B是监控装置所显示的主菜单画面(操作状态)。

图18A是监控装置所显示的设定菜单画面(操作状态)。

图18B是监控装置所显示的设定菜单画面(滚动状态)。

图19是监控装置所显示的旋转模式设定画面。

图20是监控装置所显示的液压单独旋转模式确认画面。

图21是本发明的第3实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。

图22是监控装置所显示的作业模式选择画面。

图23A是监控装置所显示的模式选择确认画面(挖掘模式)。

图23B是监控装置所显示的模式选择确认画面(破碎模式)。

图24A是监控装置的通常显示画面(液压电动复合旋转)。

图24B是监控装置的通常显示画面(液压单独旋转)。

图25是本发明的第4实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。

图26是本发明的第5实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。

具体实施方式

以下，作为工程机械以液压挖掘机为例说明本发明的实施方式。此外，本发明能够适用于具有旋转体的全部工程机械(包含作业机械)，本发明的适用不限于液压挖掘机。例如，本发明还能够适用于具有旋转体的起重车等其他工程机械。

<第1实施方式>

图1示出了本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的侧视图。

在图1中，混合动力式液压挖掘机具有下部行驶体10、上部旋转体20及挖掘机构30。

下部行驶体10包括：一对履带11a、11b及履带架12a、12b(图1中仅示出单侧)；独立地驱动控制各履带11a、11b的一对行驶用液压马达13、14及其减速机构等。

上部旋转体20包括：旋转架21；设置在旋转架21上的、作为原动机的发动机22；由发动机22驱动的辅助发电马达23；旋转用电动马达25及旋转用液压马达27；与辅助发电马达23及旋转用电动马达25连接的双电层电容器24；用于使旋转用电动马达25和旋转用液压马达27的旋转减速的减速机构26等，旋转用电动马达25和旋转用液压马达27的驱动力经由减速机构26而传递，通过该驱动力使上部旋转体20(旋转架21)相对于下部行驶体10旋转驱动。

另外，在上部旋转体20上搭载有挖掘机构(前装置)30。挖掘机构30包括：动臂31；用于驱动动臂31的动臂液压缸32；被以旋转自如的方式轴支承在动臂31的前端部附近的斗杆33；用于驱动斗杆33的斗杆液压缸34；被以能够旋转的方式轴支承在斗杆33的前端的铲斗35；用于驱动铲斗35的铲斗液压缸36等。

而且，在上部旋转体20的旋转架21上搭载有液压系统40，该液压系统40用于驱动上述的行驶用液压马达13、14、旋转用液压马达27、动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36等液压执行机构。液压系统40包括作为产生液压的液压源的液压泵41(图2)及用于驱动控制各执行机构的控制阀42(图2)，液压泵41由发动机22驱动。

图2示出了液压挖掘机的主要电动及液压设备的系统结构。如图2所示，发动机22的驱动力被传递到液压泵41。控制阀42根据来自旋转用的操作杆装置72(参照图3)的旋转操作指令(液压先导信号)来控制供给到旋转用液压马达27的液压油的流量和方向。另外，控制阀42根据旋转以外的来自操作杆装置73(参照图3)的操作指令(液压先导信号)来控制供给到动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36及行驶用液压马达13、14的液压油的流量和方向。

电动系统包括：上述的辅助发电马达23、电容器24、旋转用电动马达25、动力控制单元55及主接触器56等。动力控制单元55具有斩波器51、逆变器52、53、平滑电容器54等，主接触器56具有主继电器57、防冲击电流电路58等。

来自电容器24的直流电通过斩波器51而升压至规定的母线电压，并输入到用于驱动旋转电动马达25的逆变器52、用于驱动辅助发电马达23的逆变器53。平滑电容器54是用于使母线电压稳定化而设置的。旋转电动马达25和旋转用液压马达27的旋转轴结合在一起，经由减速机构26来驱动上部旋转体20。根据辅助发电马达23及旋转电动马达25的驱动状态(动力运行或再生)，电容器24进行充放电。

控制器80使用旋转操作指令信号、压力信号及转速信号等(后述)来生成针对控制阀42、动力控制单元55的控制指令，从而进行液压单独旋转模式和液压电动复合旋转模式的切换、各模式的旋转控制、电动系统的异常监视、能量管理等控制。

图3示出了液压挖掘机的系统结构及控制框图。图3所示的电动及液压设备的系统结构与图2基本相同，但详细示出了本发明的进行旋转控制所需要的装置以及控制机构、控制信号等。

液压挖掘机具有：用于启动发动机22的点火钥匙70；作业中止时接通先导压关闭阀76而使液压系统无法动作的门锁杆装置71。另外，液压挖掘机还具有：上述的控制器80；与控制器80的输入输出相关的液压电气转换装置74a、74bL、74bR和电气液压转换装置75a、75b、75c、75d以及旋转模式切换开关77，这些构成了旋转控制系统。液压电气转换装置74a、74bL、74bR分别为例如压力传感器，电气液压转换装置75a、75b、75c、75d为例如电磁比例减压阀。

控制器80由异常监视及异常处理控制块81、能量管理控制块82、液压电动复合旋转控制块83、液压单独旋转控制块84、控制切换块85、输入控制块86、显示控制块87等构成。

通常作业时，在整体系统没有异常、旋转电动马达25能够驱动的状态下，控制器80选择液压电动复合旋转模式。此时，控制切换块85选择液压电动复合旋转控制块83，通过液压电动复合旋转控制块83来控制旋转执行机构动作。由旋转操作杆装置72的输入产生的液压先导信号通过液压电气转换装置74a而被转换成电信号，并被输入到液压电动复合旋转控制块83。旋转液压马达27的动作压通过液压电气转换装置74bL、74bR而被转换成电信号，并被输入到液压电动复合旋转控制块83。从动力控制单元55内的电动马达驱动用的逆变器输出的旋转马达速度信号也被输入到液压电动复合旋转控制块83。

液压电动复合旋转控制块83根据来自旋转操作杆装置72的液压先导信号和旋转液压马达27的动作压信号及旋转马达速度信号进行规定的运算而计算出旋转电动马达25的指令转矩，并将转矩指令EA输出到动力控制单元55。与此同时，与电动马达25输出的转矩相应地，将使液压泵41的输出转矩及液压马达27的输出转矩减少的减转矩指令EB、EC输出到电气液压转换装置75a、75b。

另一方面，由旋转操作杆装置72的输入产生的液压先导信号也输入到控制阀42，使旋转马达用的滑阀61(参照图4)从中立位置进行切换而将液压泵41的喷出油供给到旋转用液压马达27，从而液压马达27也同时驱动。

电容器24的蓄电量根据电动马达25加速时消耗的能量与减速时再生的能量的差而增减。对此进行控制的是能量管理控制块82，通过向辅助发电马达23发出发电或辅助指令ED，进行将电容器24的蓄电量维持在规定范围内的控制。

在动力控制单元55、电动马达25等电动系统中产生故障、异常、警告状态的情况下，在电容器24的蓄电量为规定范围外的情况下，以及在从旋转模式切换开关77传来切换指令的情况下，异常监视及异常处理控制块81、能量管理控制块82、输入控制块86对控制切换块85进行切换而选择液压单独旋转控制块84，从而进行从液压电动复合旋转模式向液压单独旋转模式的切换。由于旋转液压系统基本被匹配为与电动马达25协调地进行动作，所以，液压单独旋转控制块84将旋转驱动特性修正指令EE和旋转先导压修正指令EF分别输出到电气液压转换装置75c、75d，进行使液压马达27的驱动转矩增加的修正和使液压马达27的制动转矩增加的修正，由此，能够进行即使电动马达25没有转矩也无损旋转操作性那样的控制。

图4示出了旋转液压系统的详细情况。对与图3相同的要素标注相同的附图标记。图3的控制阀42应对于每个执行机构具有称作滑阀的阀部件，根据来自操作杆装置72、73的指令(液压先导信号)而对应的滑阀进行变位，由此改变开口面积，从而改变通过各流路的液压油的流量。图4所示的旋转液压系统仅包含旋转用滑阀。

旋转液压系统能够变更成第1模式和第2模式，其中，第1模式中，旋转用液压马达27的最大输出转矩为第1转矩，第2模式中，旋转用液压马达27的最大输出转矩为大于第1转矩的第2转矩。以下说明其详细情况。

在图4中，旋转液压系统具有：上述的液压泵41及旋转用液压马达27；旋转用滑阀61；旋转用的可变过载溢流阀62a、62b；作为旋转辅助阀的中间旁通切换阀63。

液压泵41为可变容量泵，包括具有转矩控制部64a的调节器64，通过使调节器64动作来改变液压泵41的倾转角而使液压泵41的容量改变，从而改变液压泵41的喷出流量和输出转矩。在减转矩指令EB从图3的液压电动复合旋转控制块83被输出到电气液压转换装置75a后，电气液压转换装置75a将对应的控制压力输出到调节器64的转矩控制部64a，转矩控制部64a以与电动马达25输出的转矩相应地减少液压泵41的最大输出转矩的方式来改变转矩控制部64a的设定。

图5示出了液压泵41的转矩控制特性。横轴表示液压泵41的喷出压力，纵轴表示液压泵41的容量。

当选择了液压电动复合旋转模式、且减转矩指令EB输出到电气液压转换装置75a时，电气液压转换装置75a产生控制压力，此时控制部64a的设定位于与实线PTS相比最大输出转矩减少的实线PT的特性上(第1模式)。当选择了液压单独旋转模式、且减转矩指令EB没有输出到电气液压转换装置75a时，转矩控制部64a变更成实线PTS的特性(第2模式)，液压泵41的最大输出转矩增加斜线所示面积的量。

返回到图4，旋转用滑阀61具有A、B、C三个位置，接受来自操作杆装置72的旋转操作指令(液压先导信号)而从中立位置B连续地切换到A位置或C位置。

操作杆装置72内置有根据杆操作量对来自先导液压源29的压力进行减压的减压阀，并将与杆操作量相应的压力(液压先导信号)提供到旋转用滑阀61的左右任一个压力室。

当旋转用滑阀61位于中立位置B时，从液压泵41喷出的液压油通过旁路节流部，并进一步通过中间旁通切换阀63返回到油箱中。当旋转用滑阀61接受与杆操作量相应的压力(液压先导信号)而切换到A位置时，来自液压泵41的液压油通过A位置的入口节流部而被输送到旋转用液压马达27的右侧，来自旋转用液压马达27的返回油通过A位置的出口节流部而返回到油箱中，旋转用液压马达27向一个方向旋转。相反地，当旋转用滑阀61接受与杆操作量相应的压力(液压先导信号)而切换到C位置时，来自液压泵41的液压油通过C位置的入口节流部而被输送到旋转用液压马达27的左侧，来自旋转用液压马达27的返回油通过C位置的出口节流部而返回到油箱中，旋转用液压马达27向与A位置的情况相反的方向旋转。

当旋转用滑阀61位于B位置与A位置的中间时，来自液压泵41的液压油被分配到旁路节流部和入口节流部。此时，在入口节流部的入口侧产生与旁路节流部的开口面积和中间旁通切换阀63的开口面积相应的压力，通过该压力向旋转用液压马达27供给液压油，从而提供与该压力(旁路节流部的开口面积)相应的动作转矩。另外，来自旋转用液压马达27的排出油受到与此时的出口节流部的开口面积相应的阻力而产生背压，产生与出口节流部的开口面积相应的制动转矩。在B位置与C位置的中间也是同样的。

当使操作杆装置72的操作杆返回到中立位置而使旋转用滑阀61返回到中立位置B时，由于上部旋转体20为惯性体，所以旋转用液压马达27因该惯性而要继续旋转。此时，当来自旋转用液压马达27的排出油的压力(背压)将要超过旋转用的可变过载溢流阀62a或62b的设定压力时，过载溢流阀62a或62b进行动作而将液压油的一部分释放到油箱中，由此限制背压的上升，从而产生与过载溢流阀62a或62b的设定压力相应的制动转矩。

图6A是表示本发明的一个实施方式中的旋转用滑阀61的入口节流开口面积特性及旁路节流开口面积特性的图，图6B是表示其出口节流开口面积特性的图。

在图6A中，实线MI为入口节流开口面积特性，实线MB为旁路节流开口面积特性，均属于本实施方式。双点划线MB0为在不使用电动马达的以往的液压挖掘机中能够确保良好的操作性的旁路节流开口面积特性。本实施方式的旁路节流开口面积特性MB的控制区域起点及终点与以往相同，但在中间区域与以往相比打开方便(成为较大的开口面积)地设计。

在图6B中，实线MO为本实施方式的出口节流开口面积特性，双点划线MO0为在不使用电动马达的以往的液压挖掘机中能够确保良好的操作性的出口节流开口面积特性。本实施方式的出口节流开口面积特性MO的控制区域起点及终点与以往相同，但在中间区域与以往相比打开方便(成为较大的开口面积)地设计。

图7是表示旋转用滑阀61的入口节流部和中间旁通切换阀63相对于液压先导信号(操作先导压)的合成开口面积特性的图。

当选择了液压电动复合旋转模式时，由于不输出旋转驱动特性修正指令EE，所以中间旁通切换阀63位于图示的开位置，旋转用滑阀61的入口节流部和中间旁通切换阀63的合成开口面积特性成为仅由图6A的旁路节流开口面积特性MB来确定的虚线MBC的特性(第1模式)。

当选择了液压单独旋转模式时，如上所述，电气液压转换装置75c被输出旋转驱动特性修正指令EE，电气液压转换装置75c将对应的控制压力输出到中间旁通切换阀63的受压部，中间旁通切换阀63被切换到图示右侧的节流位置。通过该中间旁通切换阀63的切换，旋转用滑阀61的入口节流部和中间旁通切换阀63的相对于旋转用滑阀61的液压先导信号的合成开口面积特性变更成与虚线MBC的特性相比合成开口面积更小的实线MBS的特性(第2模式)。该实线MBS的合成开口面积特性被设计为与在以往的液压挖掘机中能够确保良好的操作性的旁路节流开口面积特性MB0相等。

图8是表示液压电动复合旋转模式下的旋转驱动时的液压先导信号(先导压)、入口节流压力(M/I压)、旋转电动马达25的辅助转矩、上部旋转体20的转速(旋回速度)的时序波形图。是在从先导压为0且旋转停止状态使液压先导信号在时间T＝T1～T4内以斜坡函数状(P(T)＝0：T＜T1、P(T)＝AT：T1≤T≤T3、P(T)＝PmAx：T＞T3)增加至先导压最大的情况下的例子。

当选择了液压电动复合旋转模式时，如图7的虚线MBC所示，由于旋转用滑阀61的入口节流部和中间旁通切换阀63的合成开口面积特性成为仅由图6A的旁路节流开口面积特性MB确定的特性，所以，与以往相比旁路节流部的开口面积更大，相应地，本实施方式的入口节流压力(M/I)变低。由于入口节流压力与旋转液压马达27的动作转矩(加速转矩)相当，所以与入口节流压力变低相应地，需要通过电动马达25来提供加速转矩。图8中使动力运行侧的辅助转矩为正。在本实施方式中，将电动马达25的辅助转矩和由通过旋转用滑阀61产生的入口节流压力而实现的加速转矩的合计值控制为与在以往的液压挖掘机中产生的加速转矩大概相等。由此，上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的加速感。

另一方面，当选择了液压单独旋转模式时，由于旋转用滑阀61的入口节流部和中间旁通切换阀63的合成开口面积特性与图7的虚线MBC相比合成开口面积小而变更成实线MBS的特性，所以，由旋转用滑阀61产生的入口节流压力上升至图8所示的在以往的液压挖掘机中能够得到的实线的入口节流压力，由通过旋转用滑阀61产生的节流压力而实现的加速转矩被控制为与在以往的液压挖掘机中产生的加速转矩大概相等。由此，上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的加速感。

另外，液压马达27能够单独旋转是指，旋转液压马达27的最大输出转矩大于旋转电动马达25的最大输出转矩。这意味着，在液压电动复合旋转模式下，即使万一电动马达25进行了不期望的动作，只要液压回路是正常的，就不会成为那么危险的动作，从而本发明也有利于安全性。

图9是表示旋转用滑阀61相对于液压先导信号(操作先导压)的出口节流开口面积特性的图。

当选择了液压电动复合旋转模式时，由于不输出旋转先导压修正指令EF，所以中间旁通切换阀63位于图示的开位置，旋转用滑阀61的出口节流开口面积特性成为表示与图6B的出口节流开口面积特性MO同样变化的虚线MOC的特性(第1模式)。

当选择了液压单独旋转模式时，如上所述，图3的电气液压转换装置75d(图4的电气液压转换装置75dL、75dR)被输出旋转先导压修正指令EF，电气液压转换装置75d对操作杆装置72所生成的液压先导信号(操作先导压)进行减压修正。通过该液压先导信号的修正，旋转用滑阀61的相对于液压先导信号的出口节流开口面积特性相对于图10的虚线MOC的特性变更成中间区域的开口面积减少的实线MOS的特性(第2模式)。该实线MOS的开口面积特性被设计成与在以往的液压挖掘机中能够确保良好的操作性的出口节流开口面积特性MO0相等。

图10是表示液压电动复合旋转模式下的旋转制动停止时的液压先导信号(先导压)、出口节流压力(M/O压)、旋转电动马达25的辅助转矩、上部旋转体20的转速(旋回速度)的时序波形图。是在从先导压最大且最高转速使液压先导信号在时间T＝T5～T9内以斜坡函数状(P(T)＝PmAx：T＜T5、P(T)＝-AT：T5≤T≤T8、P(T)＝0：T＞T8)降低至先导压为0的情况下的例子。

当选择了液压电动复合旋转模式时，如图9的虚线MOC所示，由于旋转用滑阀61的相对于液压先导信号的出口节流开口面积特性成为与图6B的出口节流开口面积特性MO同样变化的特性，所以，如图6B所示，与以往相比出口节流部的开口面积更大，相应地，本实施方式的出口节流压力(M/O压)变低。由于出口节流压力与制动转矩(breaktorque)相当，所以与出口节流压力变低相应地，需要通过电动马达25提供制动转矩。图10中使再生侧的辅助转矩为负。在本实施方式中，将电动马达25的辅助转矩和由通过旋转用滑阀61产生的出口节流压力而实现的制动转矩的合计值控制为与在以往的液压挖掘机产生的制动转矩大概相等。由此，上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的减速感。

另一方面，当选择了液压单独旋转模式时，由于旋转用滑阀61的相对于液压先导信号的出口节流开口面积特性相对于图10的虚线MOC的特性变更成中间区域的开口面积减小的实线MOS的特性，所以，通过旋转用滑阀61而产生的出口节流压力上升至图10所示的在以往的液压挖掘机能够得到的实线的出口节流压力，由通过旋转用滑阀61产生的出口节流压力而实现的制动转矩被控制成与在以往的液压挖掘机中产生的制动转矩大概相等，从而上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的减速感。

图11是表示旋转用的可变过载溢流阀62a、62b的溢流压特性的图。

当选择了液压电动复合旋转模式、且图3的电气液压转换装置75b(图4的电气液压转换装置75bL、75bR)被输出减转矩指令EC时，电气液压转换装置75b生成控制压力，该控制压力作用于可变过载溢流阀62a、62b的设定压力减少侧，可变过载溢流阀62a、62b的溢流特性成为溢流压为Pmax1的实线SR的特性(第1模式)。当选择了液压单独旋转模式、且电气液压转换装置75b(图4的电气液压转换装置75bL、75bR)没有被输出减转矩指令EC时，由于电气液压转换装置75b不生成控制压力，所以，可变过载溢流阀62a、62b的溢流特性成为溢流压从Pmax1上升至Pmax2的实线SRS的特性(第2模式)，与溢流压升高相应地，制动转矩增加。

由此，当选择了液压电动复合旋转模式时，由于可变过载溢流阀62a、62b的溢流压设定为低于Pmax2的Pmax1，所以，当使操作杆装置72的操作杆返回到中立位置时，来自旋转用液压马达27的排出油的压力(背压)上升至溢流阀62a、62b的较低的设定压力即Pmax1，电动马达25的辅助转矩和由通过可变过载溢流阀62a或62b产生的背压而实现的制动转矩的合计值被控制成与在以往型的液压挖掘机中产生的制动转矩大概相等，从而上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的减速感。

另外，当选择了液压单独旋转模式时，由于可变过载溢流阀62a、62b的溢流压设定为高于Pmax1的Pmax2，所以在使操作杆装置72的操作杆返回到中立位置的情况下，来自旋转用液压马达27的排出油的压力(背压)上升至可变过载溢流阀62a、62b的较高的设定压力即Pmax2，由通过可变过载溢流阀62a或62b产生的背压而实现的制动转矩被控制成与在以往型的液压挖掘机中产生的制动转矩大概相等，从而上部旋转体20的转速能够具有与以往型的液压挖掘机同等的减速感。

返回到图3，对控制器80的异常监视及异常处理控制块81和能量管理控制块82进行进一步说明。异常监视及异常处理控制块81和能量管理控制块82进行自动切换控制。

异常监视及异常处理控制块81在动力控制单元55、电动马达25、电容器24等电动系统中产生故障、异常、警告状态的情况下，判断是否为怠速时，并将错误信号输出到控制切换块85。由此，控制切换块85进行模式切换控制，从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式。不过，若异常监视及异常处理控制块81判断成存在逆变器的过电流异常等可能损伤系统的异常、可能导致重大故障或灾难的异常，则即使处于操作中，也将错误信号输出到控制切换块85。

在消除了上述异常的情况下，异常监视及异常处理控制块81判断是否为怠速时，并将错误消除信号输出到控制切换块85。由此，控制切换块85进行模式切换控制，从液压单独旋转模式切换到液压电动复合旋转模式(复原动作)。

作为初始设定，能量管理控制块82通过选择液压单独旋转控制块84而设定成液压单独旋转模式。由此，即使在启动时电容器中没有充足的蓄电量的情况下，操作员将门锁杆装置71从锁定位置操作到解除锁定位置而断开先导压关闭阀76，从而液压挖掘机也成为能够立刻动作的状态。

能量管理控制块82在进行作业期间在后台进行充电或放电控制等，若判断成旋转电动马达为能够驱动的状态，则判断是否为怠速时，并将准备结束信号输出到控制切换块85。由此，控制切换块85进行模式切换控制，从液压单独旋转模式切换到液压电动复合旋转模式。

由能量管理控制块82进行的充电、放电控制以如下方式进行。首先，启动动力控制单元55，进行逆变器52、53及平滑电容器54的初始充电处理和主接触器56的连接处理。然后，判断电容器24是否处于规定电压中，若电容器34为规定电压以下则进行电容器充电控制，若为规定电压以上则进行电容器放电控制。若电容器24为规定电压，则判断成液压电动复合旋转模式的准备结束状态。

对本实施方式特有的结构进行进一步说明。

返回到图3，旋转控制系统还具有分别设置在驾驶室中的旋转模式切换开关77和监控装置150。控制器80具有输入控制块86、显示控制块87。

输入控制块86从旋转模式切换开关77输入切换指令信号并输出到控制切换块85。输入控制块86的指令信号(尤其是从液压电动复合旋转模式向液压单独旋转模式的切换指令信号)优先于异常监视及异常处理控制块81和能量管理控制块82的信号。显示控制块87将规定的显示信息输出到监控装置150。

图 12A 、 12B是表示旋转模式切换开关77的详细图。旋转模式切换开关77设置在驾驶室的容易进入到操作员的视野的位置，驾驶员能够手动切换。旋转模式切换开关77根据切换位置输出规定的电压值Vin。在旋转模式切换开关77的上部、在所述的切换位置设有标示灯，并标记有“液压电动复合”及“液压单独”。“液压电动复合”的标示灯亮灯为绿色(参照图12A)，“液压单独”的标示灯亮灯为红色(参照图12B)。根据这些结构，操作员能够识别所选择的旋转模式，从而能够防止忘记旋转模式切换开关77的设定以及返回。

在本实施方式中，旋转模式切换开关77和输入控制块86构成了旋转模式切换指令机构。

对本实施方式特有的动作进行说明。

通常作业时，旋转模式切换开关77位于“液压电动复合”，“液压电动复合”的标示灯亮绿灯(图12A)。

图13是表示输入控制块86的控制流程的图。输入控制块86判断输入电压Vin是否小于阈值电压Vsh。与液压电动复合旋转位置对应的指令信号为电压值Voff，若输入电压Vin大于等于阈值电压Vsh(No)，则判断成选择了液压电动复合旋转模式(步骤S1→S3)。输入控制块86将指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压电动复合旋转控制块83。

在破碎作业及旋转卸货作业等特定作业时，操作员切换旋转模式切换开关77，旋转模式切换开关77位于“液压单独”，“液压电动复合”的标示灯熄灭，“液压单独”的标示灯点灯为绿色(图12B)。

与液压单独旋转位置对应的指令信号为电压值Von，若输入电压Vin小于阈值电压Vsh(Yes)，则输入控制块86判断成选择了液压单独旋转模式(步骤S1→S2)。输入控制块86将指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压单独旋转控制块84。

此外，以呈电压值Von＜阈值电压Vsh＜电压值Voff的关系进行设定。

特定作业结束后，操作员使旋转模式切换开关77返回到“液压电动复合”位置。由此，从液压单独旋转模式复原到液压电动复合旋转模式。

此外，根据需要，也可以将所选择的旋转模式显示在监控装置150上。 图 14A 、 14B是监控装置150的通常显示画面160。监控装置150具有：显示区域151，其用于显示例如燃料剩余量以及发动机冷却水温等计量仪器类的状态；显示区域152，其用于显示各种状态(时间、计时仪、2种行驶速度、E/P/HP模式、作业模式等)。并且，通常作业时，当选择了液压电动复合旋转模式时，显示控制块87将表示“混合动力控制”(标记为HYB)的图标153输出到监控装置150(参照图14A)。特定作业时，当切换到液压单独旋转模式时，图标153消失，显示控制块87将表示“非混合动力控制”(在文字HYB上标记有斜线)的图标154输出到监控装置150(参照图14B)。通过这些图标153、154，操作员能够识别所选择的旋转模式，从而能够防止忘记旋转模式切换开关77的设定以及返回。

对本实施方式的第1效果进行说明。

通过来自旋转模式切换开关77的切换指令，能够切换通过液压马达27和电动马达25双方的转矩来进行旋转驱动的模式(液压电动复合旋转模式)和单独通过液压马达27来进行旋转驱动的模式(液压单独旋转模式)。在液压电动复合旋转模式下，能够实现例如推压挖掘等的液压执行机构特有的作业动作、及液压执行机构特有的操作感，与此同时，制动(减速)时，通过电动马达25使旋转体20的动能再生，从而能够实现节能化。另外，通过切换到液压单独旋转模式，能够单独通过液压马达27以正常的转矩进行驱动，从而能够继续作为液压挖掘机的作业。

对本实施方式的第2效果进行说明。

在本实施方式中，异常监视及异常处理控制块81和能量管理控制块82进行自动切换控制，与之相对，输入控制块86进行手动切换控制。一边与自动切换控制作对比一边对手动切换控制的效果进行说明。

另外，在特定作业中，存在产生与电容器24相关的问题的情况。例如，在破碎作业中容易产生电容器24的能量不足，在旋转卸货作业中容易产生电容器24的过充电状态。

当产生这样的与电容器24相关的问题时，自动切换控制从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式。而且，当与电容器24相关的问题解除后，从液压单独旋转模式复原到液压电动复合旋转模式。由此，解决了与电容器24相关的问题并得到第1效果。

但是，自动切换控制无法抑制与电容器24相关的问题产生本身而在作业中频繁地切换旋转模式。过度的旋转模式切换成为控制器80的负担而不优选。另外，在本实施方式中，构成为在液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式下能够得到同等的操作感，但不保证完全一致。作业中过度的旋转模式切换还可能会给操作员带来轻微的不适应感。

另一方面，产生与电容器24相关的问题的特定作业能够预先设想成破碎作业以及旋转卸货作业等。若操作员在特定作业之前手动切换旋转模式切换开关77，则能够从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式。由于手动切换控制优先于自动切换控制，所以在特定作业中固定于液压单独旋转模式。由此，能够抑制与电容器24相关的问题产生本身。

<第2实施方式>

图15是第2实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。取消了第1实施方式中的旋转模式切换开关77。

对第2实施方式特有的结构进行说明。

监控装置150在显示区域152的下部具有操作输入部158。来自操作输入部158的输入指令被输入到输入控制块86。即，监控装置150具有显示功能和GUI功能(GraphicalUserInterface：图形用户界面)。

图16是表示监控装置150所显示的各画面的层级结构的图。显示控制块87从存储部读取各画面并输出到监控装置150。通常情况下显示通常显示画面160，该通常显示换面用于显示计量仪器类等的状态(参照图14)。在按下操作输入部158的菜单按钮后，显示主菜单画面161(参照图17A)。

主菜单画面161由各种菜单项目构成，菜单项目能够通过操作输入部158的上下按钮的操作进行选择(参照图17B)。在菜单项目选择后按下进入按钮，则显示与所选择的菜单项目对应的画面。例如，在选择“设定菜单”项目后，显示设定菜单画面162(参照图18A)。

设定菜单画面162由各种设定项目构成，设定项目能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。设定项目数量多而显示不下的情况下，能够通过上下按钮的操作来滚动(参照图18B)。若在设定项目选择后按下进入按钮，则显示与所选择的设定项目对应的画面。在本实施方式中，设有“旋转模式设定”项目，在选择“旋转模式设定”项目后，显示旋转模式设定画面163(参照图19)。

旋转模式设定画面163由“液压电动复合旋转”项目和“液压单独旋转”项目构成，各项目能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。若在选择“液压电动复合旋转”项目后按下进入按钮，则显示液压电动复合旋转模式确认画面164(省略图示)。若在选择“液压单独旋转”项目后按下进入按钮，则显示液压单独旋转模式确认画面165(参照图20)。

液压电动复合旋转模式确认画面164设有复选框，复选框能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。若在复选框选择后按下进入按钮，则输入控制块86输入从液压单独旋转模式切换到液压电动复合旋转模式的切换指令信号。

液压单独旋转模式确认画面165设有复选框，复选框能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。若在复选框选择后按下进入按钮，则输入控制块86输入从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式的切换指令信号。

在本实施方式中，旋转模式设定画面163、液压电动复合旋转模式确认画面164、液压单独旋转模式确认画面165、操作输入部158和输入控制块86构成了旋转模式切换指令机构。

对本实施方式特有的动作进行说明。

作为初始设定，输入控制块86通过选择液压电动复合旋转控制块83而设定成液压电动复合旋转模式。即，通常作业时，选择液压电动复合旋转模式。

在破碎作业及旋转卸货作业等特定作业时，操作员在旋转模式设定画面163、液压单独旋转模式确认画面165中经由操作输入部158而设定成液压单独旋转模式。输入控制块86将切换指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压单独旋转控制块84。

特定作业结束后，操作员在旋转模式设定画面163、液压电动复合旋转模式确认画面164中经由操作输入部158而返回到液压电动复合旋转模式。

此外，根据需要，也可以将所选择的旋转模式显示在监控装置150上。在操作员按下操作输入部158的返回按钮后，显示通常显示画面160(参照 图 14A 、 14B)。通过这些图标153、154，操作员能够识别所选择的旋转模式，从而能够防止忘记旋转模式的设定以及返回。

在本实施方式中，也得到了第1实施方式的第1效果及第2效果。

<第3实施方式>

图21是第3实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。对第2实施方式附加了作业模式选择机构。

首先，对作业模式选择机构进行说明。作为通常作业，液压挖掘机使用铲斗35进行挖掘作业，但根据作业内容更换各种附属装置。例如，为了进行破碎作业，将液压挖掘机的铲斗35更换成破碎机。在这样的附属装置中还存在碎石机(breaker)以及抓斗(clamshell)。对于这些附属装置，各作业中存在最佳溢流压及最大泵流量等。由于作为初始设定对挖掘作业设定了最佳溢流压及最大泵流量，所以在更换附属装置时，需要重新设定溢流压及最大泵流量等。在监控装置150所显示的各画面的层级结构(参照图16)中存在“作业模式选择”项目。与第2实施方式(参照图15)同样地，监控装置150也具有显示功能和GUI功能。即，来自操作输入部158的输入指令被输入到输入控制块86。

在主菜单画面161(参照 图 17A 、 17B)中，在选择“作业模式选择”项目后，显示作业模式选择画面166(参照图22)。作业模式选择画面166由各种作业模式选择项目构成，作业模式选择项目能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。若在作业模式选择项目选择后按下进入按钮，则显示与所选择的作业模式选择项目对应的确认画面。在作业模式选择项目中，设有“挖掘”模式选择项目、“ATT1(破碎机)”模式选择项目、“ATT2(碎石机)”模式选择项目等。此外，“ATT1(破碎机)”是指选择破碎机作为附属装置的破碎作业，“ATT2(碎石机)”是指选择碎石机作为附属装置的錾凿作业。若在选择“挖掘”模式选择项目后按下进入按钮，则显示挖掘模式选择确认画面167(参照图23A)。若在选择“ATT1(破碎机)”模式选择项目后按下进入按钮，则显示破碎模式选择确认画面168(参照图23B)。

破碎模式选择确认画面168等确认画面设有复选框，复选框能够通过操作输入部158的上下按钮的操作来选择。若在复选框选择后按下进入按钮，则输入控制块86输入作业模式选择指令。

控制器80具有作业模式选择块88。作业模式选择块88按每个作业模式预先存储最适合作业中使用的附属装置的溢流压及最大泵流量等设定值，并且被输入作业模式选择指令，将与设定值对应的设定指令输出到调节器64及溢流阀62a、62b。由此，能够对附属装置设定最佳的溢流压及最大泵流量等。

此外，作业模式选择块88选择挖掘模式作为初始设定的作业模式。

对第3实施方式特有的结构进行说明。

如上所述，在挖掘模式选择确认画面167中，若在复选框选择后按下进入按钮，则作业模式选择块88经由输入控制块86输入挖掘模式选择指令，并输出适于挖掘作业中使用的铲斗的设定指令。另外，在本实施方式中，作业模式选择块88与挖掘模式选择对应地存储从液压单独旋转模式切换到液压电动复合旋转模式的切换指令，并且在输入挖掘模式选择指令后，将切换指令信号输出到控制切换块85。

在破碎模式选择确认画面168中，若在复选框选择后按下进入按钮，则作业模式选择块88经由输入控制块86输入破碎模式选择指令，并输出适于破碎作业所使用的破碎机的设定指令。另外，在本实施方式中，作业模式选择块88与破碎模式选择对应地存储从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式的切换指令，并且在输入破碎模式选择指令后，将切换指令信号输出到控制切换块85。

在本实施方式中，挖掘模式选择确认画面167、破碎模式选择确认画面168、操作输入部158、输入控制块86和作业模式选择块88构成了旋转模式切换指令机构。

对本实施方式特有的动作进行说明。示出了选择将破碎机用作附属装置的破碎模式的例子。

作为初始设定，作业模式选择块88通过选择挖掘模式而设定成液压电动复合旋转模式。即，通常作业时，选择了液压电动复合旋转模式。

图24是监控装置150的通常显示画面160。此时，显示控制块87将表示“所选择的作业模式为挖掘模式”(铲斗的符号)的图标155和表示“混合动力控制”(标记为HYB)的图标153输出到监控装置150(参照图24A)。

破碎作业时，操作员将铲斗35更换成破碎机，并且在作业模式选择画面166和破碎模式选择确认画面168中经由操作输入部158而选择破碎模式。作业模式选择块88将切换指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压单独旋转控制块84。

在操作员按下操作输入部158的返回按钮后，显示通常显示画面160。此时，显示控制块87将表示“所选择的作业模式为破碎模式”(破碎机的符号)的图标156和表示“非混合动力控制”(在文字HYB上标记有斜线)的图标154输出到监控装置150(参照图24B)。

破碎作业结束后，操作员从破碎机恢复到铲斗35，并且在作业模式选择画面166、挖掘模式选择确认画面167中经由操作输入部158而选择挖掘模式。作业模式选择块88将切换指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压电动复合旋转控制块83，从而返回到液压电动复合旋转模式。

对本实施方式的效果进行说明。

关于作为附属装置安装破碎机而进行的破碎作业，由于破碎机较重，所以旋转驱动所需要的能量较多，但作业中的转速慢而动能较小，因此制动时能够回收到电容器24中的能量较少。在液压电动复合旋转模式中，若持续破碎作业则产生电容器24的能量不足。

在本实施方式中，在操作员经由监控装置150的显示画面选择破碎模式后，能够从液压电动复合旋转模式切换到液压单独旋转模式。由此，得到了与第1实施方式同样的效果。

对本实施方式的进一步的效果进行说明。

第1实施方式基于手动切换控制，存在忘记旋转模式切换的设定以及返回的可能性。

本实施方式能够称作半自动(半手动)切换控制，即在操作员手动选择作业模式后，作业模式选择块88自动地进行旋转模式切换。由此，能够可靠地防止忘记旋转模式切换的设定以及返回。

本实施方式对选择了将破碎机用作附属装置的破碎模式的例子进行了说明，但不限于破碎模式。例如，当选择了将碎石机用作附属装置的錾凿模式时，也可以切换成液压单独旋转模式。

<第4实施方式>

图25是第4实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。取消了第1实施方式中的旋转模式切换开关77，并增加了外部终端170及附带在该外部终端170上的结构(外部终端通信块89)。

首先，对外部终端170进行说明。液压挖掘机需要定期的维护。维护员将外部终端170连接在控制器80上，经由外部终端通信块89而获取存储在控制器80中的数据，从而进行故障诊断。进一步，根据故障诊断结果进行各种设定变更。

对第4实施方式特有的结构进行说明。

外部终端170在故障诊断时以外，也具有进行各种设定变更的功能，作为其一具有旋转模式切换功能。外部终端通信块89被从外部终端170输入切换指令信号，并输出到控制切换块85。

在本实施方式中，外部终端170和外部终端通信块89构成了旋转模式切换指令机构。

对本实施方式特有的动作进行说明。

通常作业时，作为初始设定而设定成液压电动复合旋转模式。控制切换块85选择了液压电动复合旋转控制块83。

在已知破碎作业以及旋转卸货作业等特定作业较多的情况下，维护员通过外部终端170而设定成液压单独旋转模式。外部终端通信块89将切换指令信号输出到控制切换块85，控制切换块85选择液压单独旋转控制块84。

特定作业结束后，维护员通过外部终端170而返回到液压电动复合旋转模式。

在本实施方式中，也得到了第1实施方式的效果。

对本实施方式的进一步的效果进行说明。

第1实施方式根据操作员的判断的、基于手动切换控制。然而，也存在操作员没有熟知混合动力式液压挖掘机的特征的可能性，不恰当的旋转模式切换会成为故障的原因。另外，习惯于已往的非混合动力式液压挖掘机的操作感的熟练操作员对液压电动复合旋转模式感到轻微的不适应感，即使在通常作业中也可能固定于液压单独旋转模式。若在通常作业中固定于液压单独旋转模式，则无法得到于节能化的效果。

本实施方式根据维护员的判断、基于手动切换控制。维护员熟知混合动力式液压挖掘机的特征并适当地切换旋转模式，由此，更可靠地得到了第1实施方式的效果。

此外，根据需要，也可以将所选择的旋转模式显示在监控装置150上(参照 图 14A 、 14B)。通过这些图标153、154，即使维护员选择了旋转模式，操作员也能够识别所选择的旋转模式。

<第5实施方式>

图26是第5实施方式的混合动力式液压挖掘机的系统结构及控制框图。对第1实施方式附加了外部终端170及附带在该外部终端170上的结构。即，为组合第1实施方式和第4实施方式而得到的结构。

对第5实施方式特有的结构进行说明。

输入控制块86被从旋转模式切换开关77输入切换指令信号并输出到控制切换块85。另一方面，外部终端通信块89被从外部终端170输入切换指令信号，使来自旋转模式切换开关77的切换指令信号无效，并且将来自外部终端170的切换指令信号输出到控制切换块85。即，来自外部终端170的切换指令优先于来自旋转模式切换开关77的切换指令。

在本实施方式中，旋转模式切换开关77和输入控制块86构成了旋转模式切换指令机构，外部终端170和外部终端通信块89构成了第2旋转模式切换指令机构。

对本实施方式特有的动作进行说明。

在操作员熟知混合动力式液压挖掘机的特征的情况下，进行基于操作员的判断的手动切换控制。此时，不存在基于维护员的动作。即，与第1实施方式的动作相同。

在操作员没有熟知混合动力式液压挖掘机的特征的情况下，进行基于维护员的判断的手动切换控制。即，与第4实施方式的动作相同。在维护员通过外部终端170切换旋转模式后，即使操作员操作旋转模式切换开关77，来自旋转模式切换开关77的切换指令信号也被视为无效。

此外，根据需要，也可以将表示来自旋转模式切换开关77的切换指令信号被视为无效的意思显示在监控装置150上。

在本实施方式中，能够进行基于操作员的判断的手动切换控制和基于维护员的判断的手动切换控制双方。

此外，本实施方式是组合第1实施方式和第4实施方式而得到的结构，但也可以是组合第2实施方式和第4实施方式而得到的结构。

<其他>

取代此前的实施方式中的连结在发动机22的驱动轴上的辅助发电马达23，也可以使用通过液压泵41的喷出油而驱动的液压马达和连结在该液压马达的驱动轴上的电动马达。另外，作为蓄电装置，除双电层电容器24以外，还能够使用锂离子电容器、锂离子电池、镍氢电池等所有的蓄电装置。

取代作为此前的实施方式的原动机的发动机22，也可以将本发明适用于使用了其他原动机、例如电动马达的液压挖掘机中。在使用电动马达的液压挖掘机中，存在使用通过来自商用交流电源121的交流电而驱动的电动马达120的液压挖掘机、使用通过大容量电池而驱动的电动马达的液压挖掘机。

以上，说明了将本发明适用于液压挖掘机的情况下的实施方式，但本发明的主旨为，对于旋转体的驱动，能够进行液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的手动切换控制，并且本发明能够适用于液压挖掘机以外的具有旋转体的全部工程机械中。

附图标记说明

10...下部行驶体

11...履带

12...履带架

13...左行驶用液压马达

14...右行驶用液压马达

20...上部旋转体

21...旋转架

22...发动机

23...辅助发电马达

24...电容器

25...旋转电动马达

26...减速机构

27...旋转液压马达

30...挖掘机构(前装置)

31...动臂

32...动臂液压缸

33...斗杆

34...斗杆液压缸

35...铲斗

36...铲斗液压缸

40...液压系统

41...液压泵

42...控制阀

43...液压配管

51...斩波器

52...旋转电动马达用逆变器

53...辅助发电马达用逆变器

54...平滑电容器

55...动力控制单元

56...主接触器

57...主继电器

58...防冲击电流电路

61...旋转用滑阀

62a、62b...可变过载溢流阀

63...中间旁通切换阀

70...点火钥匙

71...门锁杆

72...旋转用的操作杆装置

73...操作杆装置(旋转以外)

74a、74bL、74bR...液压电气转换装置

75a、75b、75c、75d...电气液压转换装置

76...先导压信号关闭阀

77...旋转模式切换开关

80...控制器(控制装置)

81...异常监视及异常处理控制块

82...能量管理控制块

83...液压电动复合旋转控制块

84...液压单独控制块

85...控制切换块

86...输入控制块

87...显示控制块

88...作业模式选择块

89...外部终端通信块

150...监控装置

151、152...显示区域

153～156...图标

158...操作输入部

160...通常显示画面

161...主菜单画面

162...设定菜单画面

163...旋转模式设定画面

164...液压电动复合旋转模式确认画面

165...液压单独旋转模式确认画面

166...作业模式选择画面

167...挖掘模式选择确认画面

168...破碎模式选择确认画面

170...外部终端

Claims (7)

1.一种混合动力式工程机械，其特征在于，具有：

发动机；

由所述发动机驱动的液压泵；

旋转体；

所述旋转体驱动用的电动马达；

由所述液压泵驱动的、所述旋转体驱动用的液压马达；

与所述电动马达连接的蓄电装置；

对所述旋转体的驱动进行指令的旋转用的操作杆装置；

手动式的旋转模式切换指令机构，其对液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换进行指令，其中，在液压电动复合旋转模式中，在操作所述旋转用的操作杆装置时驱动所述电动马达和所述液压马达双方，通过所述电动马达和所述液压马达的转矩合计来进行所述旋转体的驱动，在液压单独旋转模式中，在操作所述旋转用的操作杆装置时仅驱动所述液压马达，仅通过所述液压马达的转矩来进行所述旋转体的驱动；和

控制装置，其具有：液压电动复合旋转控制部，进行液压电动复合旋转模式控制；液压单独旋转控制部，进行液压单独旋转模式控制；旋转模式切换部，根据来自所述旋转模式切换指令机构的切换指令进行由所述液压电动复合旋转控制部控制的液压电动复合旋转模式和由所述液压单独旋转控制部控制的液压单独旋转模式的切换，

在特定作业前，通过所述手动式的旋转模式切换指令机构而从所述液压电动复合旋转模式切换到所述液压单独旋转模式并固定。

2.如权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

还具有设置在驾驶室中的切换开关，

所述控制装置还具有输入来自所述切换开关的指令的输入控制部，

所述旋转模式切换指令机构为所述切换开关和所述控制装置的输入控制部。

3.如权利要求2所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

还具有显示装置，

所述控制装置还具有将根据旋转模式切换部的处理进行切换而得到的旋转模式显示在所述显示装置上的显示控制部。

4.如权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

还包括具有操作输入部的显示装置，

所述控制装置还具有：在所述显示装置上显示旋转模式选择画面的显示控制部；输入在所述旋转模式选择画面中经由所述操作输入部而选择的旋转模式的输入控制部，

所述旋转模式切换指令机构为所述显示装置所显示的旋转模式选择画面、所述显示装置的操作输入部和所述控制装置的输入控制部。

5.如权利要求4所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

所述显示控制部将根据旋转模式切换部的处理进行切换而得到的旋转模式显示在所述显示装置上。

6.如权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

所述控制装置还具有进行与外部终端的输入输出的外部终端通信部，

所述旋转模式切换指令机构为外部终端和所述控制装置的外部终端通信部。

7.如权利要求2或4所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

所述控制装置还具有进行与外部终端的输入输出的外部终端通信部，

所述混合动力式工程机械还具有：经由所述外部终端通信部使来自所述旋转模式切换指令机构的指令无效，并且对液压电动复合旋转模式和液压单独旋转模式的切换进行指令的第2旋转模式切换指令机构。