CN104995386A - 工程机械 - Google Patents

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Abstract

提供一种工程机械，其能够对每个作业模式恰当地设定发动机输出的大小。本发明的工程机械具有：发动机(22)；发电电动机(23)，其能够由上述发动机带动发电；液压泵(41)，其能够由上述发动机及上述发电电动机驱动；液压执行机构(32、34、36)，其通过上述液压泵的动力对作业机(30)进行驱动操作；蓄电设备(24)，其用于供给驱动上述发电电动机的电力以及用由上述发电电动机所产生的电力进行充电；作业模式选择装置(45、46)，其根据驾驶员的操作来选择作业模式；和发动机输出设定部(403、405、407)，其根据由上述作业模式选择装置所选择的作业模式来设定上述发动机的输出的大小。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及液压挖掘机等的工程机械。
背景技术
以往，具有如下液压执行机构的液压挖掘机等工程机械是主流，该液压执行机构由发动机驱动液压泵，且通过该液压泵的动力对作业机进行驱动操作。但是，近年来，为了谋求发动机的油耗改善、噪音水准的降低及废气量的降低等，开发了如下的混合动力式工程机械并将其实用化，该工程机械具有能够由发动机带动发电的液压泵辅助用的发电电动机，且具有蓄电设备(电容器、蓄电池)，该蓄电设备用于供给驱动发电电动机的电力以及用由发电电动机所产生的电力进行充电。
例如，在专利文献1中，记载有一种设定发动机输出的大小的方式，该方式在具有液压泵、以能够向液压泵传递动力的方式连接的发动机、与发动机独立且以能够驱动液压泵的方式连接的电动机、和蓄电池的混合动力式作业机械中，检测与该混合动力式作业机械的输出状态相对应的变量，且在预先设定的规定时间内运算该变量的平均值，并根据算出的平均值来设定发动机输出的大小。在该方式中，根据将混合动力式作业机械的输出状态平均化了的参数来控制发动机输出，因此，能够平稳地改变发动机输出，从而能够使发动机的运转状态稳定化。
在先技术文献
专利文献1：日本特开第2007-262978号公报
发明内容
近年来，伴随着世界范围内的针对环境应对的动态，即使在液压挖掘机等工程机械中，也正在发展对油耗降低的措施。从这种背景出发，相对于以往的标准模式还具有重视油耗模式的工程机械正在增加，且在上述的混合动力式工程机械中，该倾向尤其显著。
驾驶员通过设在驾驶室内的开关或触摸面板对这些模式(以下称为作业模式)进行手动设定的方式是主流，通常，在进行平整作业那样的轻负载作业的情况下选择重视油耗模式，并在进行除此以外的作业的情况下选择以往的标准模式。在重视油耗模式中，大多采用重视油耗并以某种程度抑制液压执行机构的输出(以下称为作业输出)的规格，且在标准模式中，大多采用能够最大限度地发挥作业输出的规格。
在专利文献1所述的混合动力式作业机械中，由于在预先设定的规定时间内计算作业输出平均值并将其反映在发动机输出的大小中，所以在当计算平均值时的作业模式与当反映发动机输出的大小时的作业模式是相同的情况下，上述方式是有效的。然而，在这些作业模式不同的情况下，例如，将在重视油耗模式下算出的平均值反映在标准模式的发动机输出的大小中的情况下，会因作业的不同而在作业输出与发动机输出之间产生盈亏，为了弥补该盈亏，电动机的输出会变大。该结果为，当蓄电池充电量的变化增大且蓄电池充电量要超过规定的使用范围时，需要限制电动机的输出，因此无法产生所期望的作业输出的可能性会增高。
对于该课题，使用图7来具体说明。图7是表示作业模式、泵输出及蓄电池充电量的动作的时间图。在图7中，横轴表示时间，纵轴从上依次表示根据驾驶员的操作而选择的作业模式、液压泵的输出和蓄电池的充电量。另外，在表示液压泵输出的图中，用虚线重叠地表示发动机的输出，这些输出通过以发动机的最大输出为100％而规格化所得的值来表示。
首先，在时刻t0，当驾驶员选择重视油耗模式来开始作业时，产生液压泵的输出。在此，考虑将发动机的输出设定为90％左右，且燃料重视模式下的液压泵的平均输出比90％小的情况。如图7所示，在液压泵的输出比发动机的输出小的情况下，进行基于发电电动机的发电，且液压泵的输出比发动机的输出大的情况下进行基于发电电动机的动力辅助。从由驾驶员选择了重视油耗模式的时刻t0至时刻t1，液压泵的输出比发动机的输出小的状态多，因此通过发电电动机的发电电力来增加蓄电池的充电量。
接着，考虑如下情况：在时刻t1以后，当驾驶员选择标准模式来进行作业时，将到时刻t1为止的液压泵输出平均值反映在时刻t1以后的发动机的输出中。如上述那样地到时刻t1为止，液压泵的输出比发动机的输出小的状态多，因此发动机的输出设定得小于90％。
然而，在时刻t1以后，由驾驶员选择了标准模式，因此液压泵的输出比时刻t1以前变高。在该状态下，液压泵的输出比发动机的输出大的状态多，因此，通过发电电动机的动力运行电力而导致蓄电池的充电量急剧地减少。然后，当驾驶员继续该作业而至时刻t2时，由于蓄电池的充电量到达至下限值并超出能够使用范围，所以成为如下状态：为了抑制蓄电池的充电量降低则限制发电电动机的动力运行输出而使其不能进行动力辅助。因此，在时刻t2以后，无法进行如由图中实线所示那样的液压泵的输出。
像这样，在将燃料重视模式下算出的液压泵的输出平均值反映在标准模式的发动机的输出的大小中的情况下，因由驾驶员设定的作业模式与该作业的不同而会在液压泵的输出与发动机的输出之间产生盈亏，为了弥补该盈亏，发电电动机的输出会变大。该结果为，当蓄电池的充电量的变化增大，且蓄电池的充电量要超过规定的使用范围时，需要限制发电电动机的输出，因此限制液压泵的输出。
本发明是鉴于上述以往技术中的实际情况而做出的，其目的在于，提供一种能够对每个作业模式恰当地设定发动机输出的大小的工程机械。
为了实现上述目的，本发明的工程机械的特征在于，具有：发动机；发电电动机，其能够由所述发动机带动发电；液压泵，其能够由所述发动机及所述发电电动机驱动；液压执行机构，其通过所述液压泵的动力对作业机进行驱动操作；蓄电设备，其用于进行驱动所述发电电动机的电力的供给以及由所述发电电动机所产生的电力的充电；作业模式选择装置，其根据驾驶员的操作而从多个作业模式中选择任意一种作业模式；和发动机输出设定部，其根据由所述作业模式选择装置所选择的作业模式来设定所述发动机的输出的大小，对于每个所述作业模式来存储过去输出的作业输出的大小的历史记录，所述发动机输出设定部反映相对于与本次选择的所述作业模式相同的作业模式的、所述过去作业输出的大小的历史记录，来设定本次选择的所述作业模式下的所述发动机输出的大小。
发明的效果
本发明具有上述构成，由此能够对根据驾驶员的操作而选择的每个作业模式恰当地设定发动机输出的大小。另外，上述以外的课题、构成及效果可以通过以下实施方式的说明来明确。
附图说明
图1是本发明的实施方式的液压挖掘机的侧视图。
图2是图1所示的液压挖掘机的主要电动/液压设备的系统构成图。
图3是表示图2所示的控制单元(HCU100)的电气构成的构成图。
图4是表示图2所示的控制单元(HCU100)的处理内容的控制流程图。
图5是表示在图1所示的液压挖掘机中，作业模式、泵输出以及蓄电池充电量的动作的时间图。
图6是表示在图1所示的液压挖掘机中，根据驾驶员的操作而选择的作业模式的判定方法及其实施例的图。
图7是表示在以往技术的液压挖掘机中，作业模式、泵输出以及蓄电池充电量的动作的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明工程机械的一个实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式的液压挖掘机的侧视图。图1所示的液压挖掘机的构成为，主要具有：下部行驶体10；能够旋转地设在下部行驶体10上的上部旋转体20；驾驶室5；设在上部旋转体20上且进行各种作业的作业机30；以及驱动作业机30的液压执行机构。
下部行驶体10由一对履带11及履带架12、对各履带11独立地进行驱动控制的一对行驶用液压马达和减速机构等(未图示)构成。
上部旋转体20由旋转架21、设在旋转架21上的发动机22、能够由发动机22发电的发电电动机23、旋转用液压马达(以下称为旋转马达)25、与发电电动机23电连接的蓄电池(蓄电设备)24、对旋转马达25的旋转进行减速的减速机构(未图示)、和用于通过旋转马达25的驱动力而使上部旋转体20(旋转架21)相对于下部行驶体10旋转驱动的旋转机构26等构成。
作业机30构成为，主要具有：动臂31、旋转自如地轴支承在动臂31的前端部附近的斗杆33、和能够旋转地轴支承在斗杆33的前端部附近的铲斗35。作业机30由液压执行机构驱动。具体而言，由动臂液压缸32驱动动臂31，由斗杆液压缸34驱动斗杆33，由铲斗液压缸36驱动铲斗35。
另外，在上部旋转体20的旋转架21上，搭载有包括液压泵41和控制阀42的液压系统40，其中，液压泵41产生用于驱动动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36、旋转马达25以及行驶用液压马达(未图示)等液压执行机构的液压，控制阀42用于对各液压执行机构进行驱动控制。成为液压源的液压泵41由发动机22及发电电动机23驱动。
在驾驶室5中设有供驾驶员操作的各种操作装置，其包括：操作动臂31、斗杆33、铲斗35等的操作杆；和选择作业模式并作为作业模式选择装置的开关(PWR模式开关45、ECO模式开关46)等(参照图3)。
图2是作为本发明的一个实施方式的液压挖掘机的主要电动/液压设备的系统构成图。发动机22的动力经由发电电动机23而传递至液压泵41。另外，控制阀42根据来自由驾驶员操作的操作杆201而产生的指令来控制工作液压油向动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36、旋转马达25以及行驶用液压马达13、14的排出量及排出方向。
来自蓄电池24的直流电力通过动力控制单元55(以下称为PCU)内的未图示的斩波器等被升压至规定的直流电压，且为了驱动发电电动机23而输入至PCU55内的未图示的逆变器等。另外，根据发电电动机23的驱动状态(动力运行状态或再生状态)，蓄电池24被充放电。
混合动力控制单元100(以下称为HCU)基于由PCU55或发动机控制单元57(以下称为ECU)、设备控制单元80(以下称为MCU)检测出的转速信号、操作杆信号、压力信号等，对PCU55、ECU57、MCU80进行指令，统筹地控制发动机22、发电电动机23、液压泵41以及控制阀42。
例如，在驾驶员操作操作杆201而进行动臂抬升动作的情况下，MCU80控制电磁比例阀75，且通过控制阀42将液压泵41的动力传递至动臂液压缸32。在此，电磁比例阀75是将来自MCU80的电气信号转换为液压信号的设备。此时，HCU100基于由MCU80检测出的操作杆信号和液压泵41的压力信号等来推定液压泵41所需要的动力，且基于由PCU55检测出的蓄电池24的电压值来推定蓄电池24的蓄电剩余量(以下称为SOC)。
HCU100通过发动机22与发电电动机23来适当地分配液压泵41所需要的动力，因此，基于推定的液压泵41的动力和蓄电池24的SOC来运算发动机转速指令及发电电动机输出指令，并分别对ECU57和PCU55进行指令。
另外，HCU100在液压缸或液压马达的负载增大且液压泵41成为超负载状态的情况下，为了防止发动机22的失速而根据发动机24的转速向MCU80输出限制液压泵41动力的指令。MCU80根据来自HCU100的指令来控制电磁比例阀75，从而限制液压泵41的动力。
接着，使用图3和图4说明作为本发明的一个实施方式的搭载于液压挖掘机上的HCU100的处理内容。图3是HCU100的电气构成的构成图。另外，以下示出的处理内容被HCU100程序化，且以预先规定的周期反复执行。另外，在以后的说明中，发电电动机23的输出定义为：以动力运行侧为正值、以再生侧(发电侧)为负值，蓄电池24的输出定义为：以放电侧为正值、以充电侧为负值。
如图3所示，HCU100构成为，主要具有：判定作业模式的作业模式判定部401；对每个作业模式计算输出平均值的平均值计算部(作业输出运算部)402、404、406；以及根据各平均值计算部402、404、406的计算值来设定发动机输出的大小的发动机输出设定部403、405、407。
HCU100检测基于与驾驶员对模式开关45、46进行的操作和操作杆的操作量相当的信号，并通过作业模式判定部401来判定标准模式(以下称为PWR模式)或重视油耗模式(以下称为ECO模式)等的作业模式。另外，HCU100检测液压泵41的排出压力，且使用根据驾驶员的操作杆操作量而推定的液压泵41的排出流量来计算液压泵41的输出。而且，HCU100检测发动机22的转速和转矩并计算发动机22的输出。
接着，在平均值计算部402中，根据液压泵41的输出来计算PWR模式下的输出平均值。在发动机输出设定部403中，根据由平均值计算部402算出的PWR模式下的输出平均值(运算值)来设定发动机22的输出(在本实施方式中为转速)，且根据液压泵41的输出来设定发电电动机23的目标输出。然后，根据所设定的发电电动机23的目标输出与发动机22的转速来计算发电电动机23的目标转矩，且在由作业模式判定部401判定的作业模式为PWR模式的情况下，将发电电动机23的目标转矩发送至PCU55。
同样地，在平均值计算部404中，根据液压泵41的输出来计算ECO模式下的输出平均值(运算值)。在发动机输出设定部405中，根据由平均值计算部404算出的ECO模式下的输出平均值来设定发动机22的输出(在本实施方式中为转速)，且根据液压泵41的输出来设定发电电动机23的目标输出。然后，根据所设定的发电电动机23的目标输出与发动机22的转速来计算发电电动机23的目标转矩，且在由作业模式判定部401判定的作业模式为ECO模式的情况下，将发电电动机23的目标转矩发送至PCU55。
另外，在本实施方式中，虽然将转速设定为发动机22的目标输出，但也可以代替转速而设定转矩。
另外，在存在其他的根据驾驶员的操作而判定的作业模式的情况下，由平均值计算部406、发动机输出设定部407执行与平均值计算部402、404、发动机输出设定部403、405同样的处理。
图4是表示HCU100的处理内容的控制流程图。在图4中，说明作为作业模式而存在ECO模式和PWR模式2个模式的情况。
首先，使用图4的(a)来说明作业模式判定部401、平均值计算部402、404以及发动机输出设定部403、405的处理内容。首先，在步骤501中，通过作业模式判定部401进行目前的作业模式是否为ECO模式的判定，在该判定为ECO模式的情况下前进至步骤502，在ECO模式以外(PWR模式)的情况下前进至步骤512。
在步骤502中，由作业模式判定部401进行上次的作业模式是否为PWR模式的判定，在PWR模式的情况下，当判定为处于ECO模式开始时前进至步骤503，在PWR模式以外(ECO模式)的情况下，当判定为处于ECO模式执行中时前进至步骤505。在步骤505中，进行如下处理：增加用于计测ECO模式下的作业时间的时间。接着，前进至步骤506，且在步骤506中进行将液压泵41的输出积分的处理。
然后，在步骤507中，由平均值计算部404计算液压泵41的输出平均值。具体而言，平均值计算部404执行将在步骤506中算出的积分值除以在步骤505中算出的时间(相当于ECO模式下的作业时间)的处理。在该步骤507中运算出的液压泵41的输出平均值的历史记录被存储在HCU100的未图示的存储区域(例如RAM)中。另外，在步骤503中，在ECO模式开始时执行用于清除如下数据的初始化处理，该数据包括用于计测ECO模式下的作业时间的时间、和将液压泵41的输出积分所得到的值。另外，步骤504是更新到上次为止的作业模式下的输出平均值的处理，具体后述。
另一方面，在前进至步骤512的情况下，在该步骤512中，由作业模式判定部401进行上次的作业模式是否为ECO模式的判定。在ECO模式的情况下，当判定为PWR模式开始时前进至步骤513，在ECO模式以外(PWR模式)的情况下，当判定为PWR模式执行中时前进至步骤515。在步骤515中进行如下处理：增加用于计测PWR模式下的作业时间的时间。接着，前进至步骤516，在步骤516中执行将液压泵41的输出积分的处理。然后，在步骤517中，由平均值计算部402计算液压泵41的输出平均值。具体而言，平均值计算部402执行将在步骤516中算出的积分值除以在步骤515中算出的时间(相当于PWR模式下的作业时间)的处理。
另外，在步骤513中，在PWR模式开始时执行用于清除如下数据的初始化处理，该数据包括用于计测PWR模式下的作业时间的时间、和将液压泵41的输出积分所得的值。另外，步骤514是更新上次为止的作业模式下的输出平均值的处理，具体后述。
接着，具体说明在步骤504及步骤514中进行的处理。步骤504是在从上次的ECO模式的状态(选择了第1作业模式的第1状态)转移至PWR模式的状态(选择了第2作业模式的第2状态)后，转移至本次的ECO模式的状态(从第2状态向选择第1作业模式的第3状态转移)的时刻进行的处理，因此，首先，发动机输出设定部405读取上次的ECO模式的状态(第1状态)下的液压泵41的输出平均值，且将该平均值设定为用于本次处理的值。
即，在从PWR模式切换至ECO模式时，发动机输出设定部405在步骤504中，执行从在过去的步骤504的处理中设定的旧平均值更新为在最近的ECO模式的状态下算出的新平均值的处理。
而且，在步骤504中，发动机输出设定部405根据更新后的平均值来进行设定本次的ECO模式下的发动机22的目标输出的处理。即，执行将由步骤507算出的ECO模式下的液压泵41的输出平均值(Pave_eco)反映在ECO模式下的发动机22的目标输出(Pe_eco)中的处理。具体而言，通过数式(1)来更新发动机22的目标输出(Pe_eco)。
Pe_eco＝Pave_eco×β+Pe_eco_old×(1－β)  (1)
在此，Pe_eco_old是更新前的发动机22的目标输出，β(0≤β≤1)是决定使输出平均值(Pave_eco)以何种程度反映在发动机22的目标输出(Pe_eco)中的参数。
另一方面，步骤514是在从上次的PWR模式的状态(选择了第1作业模式的第1状态)转移至ECO模式的状态(选择了第2作业模式的第2状态)后，转移至本次的PWR模式的状态(从第2状态向选择第1作业模式的第3状态转移)的时刻进行的处理，因此，首先，发动机输出设定部403读取上次的PWR模式的状态(第1状态)下的液压泵41的输出平均值，且将该平均值设定为用于本次处理的值。
即，在从ECO模式切换至PWR模式时，发动机输出设定部403在步骤514中执行从在过去的步骤514的处理中所设定的旧平均值更新为在最近的PWR模式的状态中算出的新平均值的处理。
而且，在步骤514中，发动机输出设定部403根据更新后的平均值来进行设定本次的PWR模式下的发动机22的目标输出的处理。即，在步骤514中，执行将在步骤517中算出的PWR模式下的液压泵41的输出平均值(Pave_pwr)反映在PWR模式下的发动机22的目标输出(Pe_pwr)中的处理。具体而言，通过数式(2)来更新发动机22的目标输出(Pe_pwr)。
Pe_pwr＝Pave_pwr×α+Pe_pwr_old×(1－α)  (2)
在此，Pe_pwr_old是更新前的发动机22的目标输出，α(0≤α≤1)是决定使输出平均值(Pave_pwr)以何种程度反映在发动机22的目标输出(Pe_pwr)中的参数。
像这样，通过执行图4的(a)所示的处理，能够对于与驾驶员的操作对应的每个作业模式而计算相当于作业输出的参数(例如液压泵41的输出)的平均值，从而能够在每个作业模式下根据各自的平均值来设定发动机22的输出。
接着，使用图4的(b)来说明发电电动机23的目标转矩的计算方法。首先，在步骤521中，根据由HCU100检测出的操作杆操作量而计算从液压泵41排出的工作液压油的排出流量(Q)，而且在步骤522中，基于由HCU100检测出的液压泵41的排出压力(P)和在步骤521中算出的排出流量(Q)，并按照数式(3)来计算液压泵41的输出(Pp)。
Pp＝Q×P  (3)
接着，在步骤523中，电动机目标输出计算部410根据在步骤522中算出的液压泵41的输出(Pp)和由发动机输出设定部403、405设定的发动机目标输出(Pe_ref)，并通过数式(4)来计算发电电动机的目标输出(Pa_ref)。另外，在数式(4)中，在由作业模式判定部401判定为PWR模式的情况下，成为Pe_ref＝Pe_pwr，在由作业模式判定部401判定为ECO模式的情况下，成为Pe_ref＝Pe_eco。
Pa_ref＝Pp－Pe_ref  (4)
然后，在步骤524中，电动机目标转矩计算部411基于根据由HCU100检测出的发动机22的转速而算出的发电电动机23的转速(Na)和在步骤523中算出的发电电动机目标输出(Pa_ref)，而计算发电电动机目标转矩(Ta_ref)。然后，若基于由步骤524算出的发电电动机目标转矩(Ta_ref)而控制发电电动机23的驱动，则能够根据作业模式而使发动机22的输出平均化。
接着，使用图5来说明本发明的实施方式的液压挖掘机的效果。图5是表示作业模式、泵输出及蓄电池充电量的动作的时间图。图中横轴表示时间，纵轴从上依次表示根据驾驶员的操作而选择的作业模式、液压泵41的输出、蓄电池24的充电量。另外，在表示液压泵41的输出的图中，用虚线重叠表示发动机22的输出，这些输出由将发动机22的最大输出做为100％而规范化后的值来表示。
首先，在时刻t0，当驾驶员选择ECO模式来开始作业时，产生液压泵41的输出。在此，考虑将发动机22的输出设定为90％左右，且ECO模式下的液压泵41的平均输出比90％小的情况。
如图5所示，在液压泵41的输出比发动机22的输出小的情况下，由发电电动机23进行发电，在液压泵41的输出比发动机22的输出大的情况下，由发电电动机23进行动力辅助。从由驾驶员选择了ECO模式的时刻t0至时刻t1，液压泵41的输出比发动机22的输出小的状态多，由此，通过发电电动机23的发电电力来增加蓄电池24的充电量。
接着，考虑在从时刻t1至t3的期间，驾驶员选择了PWR模式来进行作业的情况。从时刻t1至t3由驾驶员选择了PWR模式，由此，虽然液压泵41的输出比时刻t1以前变高，但在本实施方式中，时刻t1之前的ECO模式下的液压泵41的输出平均值并未反映在从时刻t1至t3的PWR模式下的发动机22的输出中，由此，发动机22的输出与时刻t1之前同样地被设定为90％左右。
此时，没有如表示以往技术的从ECO模式(图7中的重视油耗模式)向PWR模式(图7中的标准模式)的转移的图7所示的那样，而是在时刻t1没有降低发动机22的输出，由此，液压泵41的输出比发动机22的输出大的状态减少，从而抑制蓄电池24基于发电电动机23的动力运行电力而实现的充电量变化。因此，能够将蓄电池24的充电量到达下限值而超过能够使用范围的情况防患于未然。然后，在时刻t3以后，当驾驶员再次选择ECO模式来进行作业时，时刻t1以前的ECO模式(最近的ECO模式)下的液压泵41的输出平均值反映在发动机22的输出中，由此发动机22的输出从90％稍微下降。
像这样，通过不将在ECO模式下算出的液压泵41的输出平均值反映在PWR模式下的发动机22的输出的大小中，而考虑与驾驶员所选择的作业模式对应的作业的不同，从而能够降低液压泵41的输出与发动机22的输出之间的盈亏。该结果为，能够抑制发电电动机23的输出，且能够抑制蓄电池24的充电量的变化。因此，能够减少如蓄电池24的充电量超过规定使用范围而限制发电电动机23的输出那样的机会，从而产生所期望的作业输出。
另外，在上述实施方式中，虽然作为相当于作业输出的参数的平均值的一例而列举了液压泵41的输出平均值，但也可以考虑根据蓄电池24的充放电倾向来设定发动机22的输出的方式。例如，根据在由驾驶员的操作从ECO模式切换至PWR模式的时刻t1的蓄电池24的充电量(Ebfn)、与ECO模式下的作业开始的时刻t0的蓄电池24的充电量(Ebst)之间的差量(Ebfn-Ebst)，来判定蓄电池24的充放电倾向，由此能够判定该ECO模式下的发动机22的输出设定的妥当性。
例如，在Ebfn-Ebst的值为正时，蓄电池24处于充电倾向，由此发动机22的输出平均地比液压泵41的输出大。因此，期望使时刻t3以后的发动机22比从时刻t0至时刻t1的发动机22的输出小。另一方面，在Ebfn-Ebst的值为负时，蓄电池24处于放电倾向，由此发动机22的输出平均地比液压泵41的输出小。因此，期望使时刻t3以后的发动机22的输出比从时刻t0至时刻t1的发动机22的输出大。
于是，发动机输出设定部405在从时刻t0至时刻t1的ECO模式的状态(选择了第1作业模式的第1状态)转移至从时刻t1至时刻t3的PWR模式的状态(选择了第2作业模式的第2状态)后，移动至时刻t3以后的ECO模式的状态(从第2状态向选择第1作业模式的第3状态转移)时刻进行的步骤504(参照图4)的处理中，不仅反映了从时刻t0至时刻t1期间的液压泵41的输出平均值，也反映了该期间的蓄电池24的充放电倾向的判定结果，从而设定t3以后的ECO模式下的发动机22的目标输出。这样，在t3以后所进行的ECO模式中，具有使发动机22的输出更进一步平准化的效果。
当然，即使在从PWR模式切换至ECO模式后，再次切换为PWR模式的情况下，在步骤514中，同样地只要不仅反映液压泵41的输出平均值，也反映蓄电池24的充放电倾向的判定结果，来进行本次的PWR模式下的发动机22的目标设定即可。
接着，使用图6来说明根据驾驶员的操作而选择的作业模式。图6是表示根据驾驶员的操作而选择的作业模式的判定方法及其实施例的图。
首先，使用图6的(a)来说明作业模式的判定方法及其实施例。当通过驾驶员的操作使模式开关成为PWR模式时，作业模式判定部401进行PWR模式判定。作业模式判定部401在该PWR模式判定中，考虑基于作业不同所导致的液压泵41的输出的变化来判定挖掘或非挖掘的状态，由此判定进一步被细分化了的作业模式。
例如，当挖掘状态时预测液压泵41的输出高，由此作业模式判定部401将作业模式判定为“A”。基于该判定，HCU100将发动机22的输出基准值设定为100％。另外，当非挖掘状态时预测液压泵41的输出比挖掘状态稍微降低，由此作业模式判定部401将作业模式判定为“B”。基于该判定，HCU100将发动机22的输出基准值设定为80％。
另外，在通过驾驶员的操作而使模式开关成为ECO模式时，作业模式判定部401进行ECO模式判定。作业模式判定部401在该ECO模式判定中，与PWR模式判定同样地，考虑基于作业不同所导致的液压泵41的输出的变化来判定挖掘或非挖掘的状态，由此判定进一步被细分化了的作业模式。
例如，当预测挖掘状态时预测液压泵41的输出高，由此作业模式判定部401将作业模式判定为“C”。基于该判定，HCU100将发动机22的输出基准值设定为90％。另外，当非挖掘状态时预测液压泵41的输出比挖掘状态稍微降低，由此作业模式判定部401将作业模式判定为“D”。基于该判定，HCU100将发动机22的输出基准值设为70％。
接着，使用图6的(b)来说明图6的(a)的判定挖掘或非挖掘状态的方法。条件No.1表示上次的非挖掘判定标志被开启、即处于非挖掘状态的情况。在条件No.1中，在泵排出压力处于规定值以上且斗杆挖掘(arm crowding)操作量处于规定值以上，动臂抬升操作量与铲斗挖掘(bucket crowding)操作量任意一个处于规定值以上的情况下，HCU100判定为关闭非挖掘判定标志、即处于挖掘状态，并在此之外的情况下继续进行非挖掘状态的判定。
条件No.2表示上次的非挖掘判定标志被关闭、即处于挖掘状态的情况。在条件No.2中，在泵排出压力处于规定值以上且斗杆挖掘(arm crowding)操作量处于规定值以上的情况下，HCU100关闭非挖掘判定标志、即继续判定为挖掘状态，并在此之外的情况下判定为开启非挖掘判定标志而处于非挖掘状态。
由此，在非挖掘状态时，通过作业负载及斗杆挖掘(arm crowding)与动臂抬升/铲斗挖掘(bucket crowding)的复合操作来判定状态，在挖掘状态时，通过作业负载及斗杆挖掘(arm crowding)的单独操作来判定状态，由此能够高精度地判定挖掘/非挖掘的状态。
而且，如图6所示，不仅考虑了基于驾驶员进行的模式开关的操作，也考虑了操作杆操作量和液压泵41的负载等，来将作业模式细分化，并对每个作业模式来设置发动机22的输出基准值，由此能够更进一步降低基于作业不同而导致的发动机22与液压泵41的输出的盈亏。
另外，上述实施方式是用于说明本发明的示例，其宗旨并不在于将本发明的范围仅限定于这些实施方式。本领域技术人员能够在不脱离本发明主旨的范围内通过其他各种方式来实施本发明。
例如，在上述实施方式中，虽然构成为对每个作业模式计算液压泵41的输出平均值，但也可以代替该构成，而构成为对每个作业模式而计算液压泵41的输出值中频率最高的值，即最高频值(相当于本发明的运算值)。
另外，在上述实施方式中，虽然说明了发动机输出设定部使蓄电池24的充放电倾向的判定结果反映在液压泵41的输出平均值中而设定发动机22的目标输出的构成，但发动机输出设定部也可以仅根据蓄电池24的充放电倾向的判定结果来设定发动机22的目标输出。当然，即使通过该构成，也能够对于每个作业模式而使发动机22的输出平准化。
此外，只要是具有由发动机驱动液压泵且由电动机辅助发动机驱动的这种结构的工程机械，则本发明就能够对所有类型的工程机械适应。例如，本发明也可以应用于轮式装载机或起重机。
附图标记说明
22  发动机
23  发电电动机
24  蓄电池(蓄电设备)
30  作业机
32  动臂液压缸(液压执行机构)
34  斗杆液压缸(液压执行机构)
36  铲斗液压缸(液压执行机构)
41  液压泵
45  PWR模式开关(作业模式选择装置)
46  ECO模式开关(作业模式选择装置)
100 混合动力控制单元(HCU)
401 作业模式判定部
402、404、406 平均值计算部(作业输出运算部)
403、405、407 发动机输出设定部

Claims (6)

1.一种工程机械，其特征在于，具有：
发动机；
发电电动机，其能够由所述发动机带动发电；
液压泵，其能够由所述发动机及所述发电电动机驱动；
液压执行机构，其通过所述液压泵的动力对作业机进行驱动操作；
蓄电设备，其用于进行驱动所述发电电动机的电力的供给以及由所述发电电动机所产生的电力的充电；
作业模式选择装置，其根据驾驶员的操作而从多个作业模式中选择任意一种作业模式；和
发动机输出设定部，其根据由所述作业模式选择装置所选择的作业模式来设定所述发动机的输出的大小，
按照每个所述作业模式来存储过去输出的作业输出的大小的历史记录，
所述发动机输出设定部反映相对于与本次选择的所述作业模式相同的作业模式的、所述过去作业输出的大小的历史记录，来设定本次选择的所述作业模式下的所述发动机输出的大小。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
还具有作业输出运算部，其基于与每个所述作业模式的作业输出相当的参数来进行作业输出的运算，
所述发动机输出设定部根据由所述作业输出运算部求出的运算值来对每个所述作业模式设定所述发动机的输出的大小。
3.根据权利要求1或2所述的工程机械，其特征在于，
所述发动机输出设定部对于每个所述作业模式来判定所述蓄电设备的充放电倾向，并根据该判定结果来设定所述发动机的输出的大小。
4.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于，
所述发动机输出设定部在从选择了第1作业模式的第1状态转移至选择了第2作业模式的第2状态后，在从所述第2状态向选择第1作业模式的第3状态转移时，根据所述第1状态下的所述运算值来设定所述第3状态下的所述发动机的输出的大小。
5.根据权利要求3所述的工程机械，其特征在于，
所述发动机输出设定部在从选择了第1作业模式的第1状态转移至选择了第2作业模式的第2状态后，在从所述第2状态向选择第1作业模式的第3状态转移时，根据所述第1状态下的所述蓄电设备的充放电倾向的判定结果来设定所述第3状态下的所述发动机的输出。
6.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
对于多个所述作业模式的每一个，还基于挖掘作业或非挖掘作业的状态的判定结果来分别设定所述发动机的输出基准值，
所述发动机输出设定部使所述过去作业输出的大小的历史记录反映在基于本次选择的所述作业模式和所述挖掘作业或非挖掘作业的状态的判定结果而设定的所述发动机的输出基准值中，来设定所述发动机的输出的大小。
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