CN105297818A - 混合动力工程机械 - Google Patents

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Abstract

提供一种混合动力工程机械，其能够抑制基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助。本发明的混合动力工程机械具有：检测发动机(11)的转速NE的发动机转速传感器(11A)；判定发动机(11)的输出转矩TE的状态的发动机状态判定部(20B)；运算液压泵(13)的负载转矩TP的负载转矩推定部(20C)；和发动机辅助限制部(20E)，其在由发动机转速传感器(11A)检测到的转速NE为转速N0以上，且由发动机状态判定部(20B)判定为发动机(11)的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态的情况下、或者由负载转矩推定部(20C)运算的负载转矩TP比转矩T1低的情况下，限制基于电动/发电机(12)进行的发动机(11)的动力辅助。

Description

混合动力工程机械
技术领域
本发明涉及具有电动/发电机的混合动力工程机械，该电动/发电机进行发动机的动力辅助以及发电。
背景技术
以往，由液压系统驱动的工程机械为了对应从轻负载至重负载的全部作业，具有估算最大负载时的作业而选定的大型发动机。但是，由于在工程机械的作业整体中为重负载的作业仅仅是一部分，所以在轻负载时和中负载时具有多余的发动机能力，从油耗的观点来看并不优选。
相对于此，以往公知一种混合动力工程机械，其使发动机小型化的同时，构成混合动力系统来谋求油耗的改善，该混合动力系统使用输出应答迅速的电动/发电机的输出转矩来补充随着发动机小型化而造成的发动机的输出不足(例如，参照专利文献1)。
但是，在这种混合动力工程机械中，若满足了发动机的转速和/或负载等发动机的辅助条件，则会实施基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助，由此，担心即使在本来不需要实施辅助的(造成浪费)情况下，也继续进行基于电动/发电机的辅助动作。在这种情况下，会造成蓄积在蓄电装置内的电力的浪费和蓄电装置的过放电，其中，该蓄电装置在其与电动/发电机之间进行电力的交接，从而不仅从节能的观点来看不优选，也会导致蓄电装置的寿命降低。
因此，提出了一种现有技术，其具有：控制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助的控制机构；和检测发动机熄火(enginestall)或者与发动机熄火直接联系的驾驶状态的驾驶状态检测机构，当通过该驾驶状态检测机构检测到发动机熄火或者与发动机熄火直接联系的驾驶状态时，通过控制机构而使基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助自动停止(例如，参照专利文献2)。
该专利文献2的现有技术的驾驶状态检测机构具有：检测发动机的实际转速的发动机转速检测机构；和辅助/停止判断机构，该辅助/停止判断机构求出由该发动机转速检测机构检测到的发动机的实际转速与目标转速的偏差，并在该偏差为预先设定的设定值以上时，作出使基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助停止的判断。
在先技术文献
专利文献1：日本专利第4800514号公报
专利文献2：美国专利第7728449号说明书
在从上述专利文献1、2的现有技术中看到的具有电动/发电机的混合动力工程机械中，蓄电装置也进行了大容量化。而且，在具有蓄电容量大的蓄电装置的混合动力工程机械中，在如轻负载时或者中负载时那样地对液压系统要求的液压负载比电动/发电机的最大动力低的情况下，即使将发动机的输出转矩维持于极低的状态，仅通过电动/发电机的输出转矩也能够支撑液压负载。
在这种状况下，实施了基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助，因此，通过电动/发电机的输出转矩而没有使发动机有效地发挥作用，产生了无效旋转的电机驱动，发动机易于变为过旋转。由此，担心会发生发动机损伤，或受到热影响等的不良情况。
另外，专利文献2所公开的现有技术在仅通过上述电动/发电机的输出转矩就能够支撑液压负载的状况下，能够在不产生由发动机转速检测机构检测到的发动机的实际转速与目标转速的偏差的情况下进行发动机的转速的控制。由此，驾驶状态检测机构无法恰当地检测到发动机熄火或者与发动机熄火直接联系的驾驶状态，因此，辅助/停止判断机构无法使基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助停止，担心会导致蓄积在蓄电装置内的电力的浪费和蓄电装置的过放电。
尤其在混合动力工程机械中，因为在构造上将再生能量向蓄电装置回收的机会就比较少，所以若蓄积在蓄电装置内的电力降低，则会驱动发动机并对蓄电装置充电，因此，相应地对发动机施加负载而使用燃料，由此，在作业整体中油耗会恶化。因此，即使在轻负载时和中负载时，也需要尽可能地确保蓄电装置的电力，因此，希望高效地使用电动/发电机来实现节能。
发明内容
本发明是鉴于这种现有技术的实际情况而做出的，其目的在于，提供一种能够抑制基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助的混合动力工程机械。
为了实现上述目的，本发明的混合动力工程机械的特征在于，具有：发动机；由所述发动机驱动的液压泵；由从所述液压泵排出的液压油驱动的液压作业部；在与所述发动机之间传递转矩并进行所述发动机的动力辅助以及发电的电动/发电机；在与所述电动/发电机之间进行电力交接的蓄电装置；检测所述发动机的转速的发动机转速检测部；判定所述发动机的输出转矩的状态的发动机状态判定部；检测所述液压泵的负载转矩的负载转矩检测部；和发动机辅助限制部，其在由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速为规定转速以上，且由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于没有达到规定最小转矩的状态的情况下、或者由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩比规定转矩低的情况下，限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
在这样构成的本发明中，在由发动机转速检测部检测到的发动机的转速为规定转速以上，且由发动机状态判定部判定为发动机的输出转矩处于未达到规定最小转矩的状态的情况下，发生仅由电动/发电机的输出转矩来支撑液压负载的状况。在该情况下，通过发动机辅助限制部来限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助，而能够抑制基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助，因此，能够避免因电动/发电机的输出转矩而发生发动机的电机驱动(motoring)。由此，能够减轻随着电机驱动而产生的发动机的负担。
另外，本发明在由泵负载检测部检测到的液压泵的负载转矩比规定转矩低的情况下，发生了由基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助来负担应由发动机输出的转矩的状况。在该情况下，通过发动机辅助限制部来限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助，而能够抑制基于电动/发电机的输出转矩产生的不必要的发动机的动力辅助，因此，能够降低蓄积在蓄电装置内的电力的浪费，并且能够防止蓄电装置的无谓的放电
另外，作为本发明的混合动力工程机械的优选方式，能够列举以下的构成。
(1)本发明的混合动力工程机械，在上述发明中，具有检测所述发动机的燃料喷射量的燃料喷射量检测部，所述发动机状态判定部基于由所述燃料喷射量检测部检测到的所述发动机的燃料喷射量来判定所述发动机的输出转矩的状态。
(2)本发明的混合动力工程机械，在上述发明中，具有：设在所述发动机上的涡轮增压式的增压机；和测定基于所述增压机产生的所述发动机的增压压力的增压压力测定部，所述发动机状态判定部基于由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩、以及由所述增压压力测定部测定到的所述发动机的增压压力来判定所述发动机的输出转矩的状态。
(3)本发明的混合动力工程机械，在上述发明中，具有检测所述电动/发电机的输出转矩的电动/发电机转矩检测部，所述发动机状态判定部基于由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩、以及由所述电动/发电机转矩检测部检测到的所述电动/发电机的输出转矩来判定所述发动机的输出转矩的状态。
(4)本发明的混合动力工程机械，在上述发明中，具有检测所述电动/发电机的转速的电动/发电机转速检测部、以及检测输入至所述电动/发电机的电流的电动/发电机电流检测部中的至少1个，所述发动机状态判定部基于由所述电动/发电机转速检测部检测到的所述电动/发电机的转速、以及由所述电动/发电机电流检测部检测到的输入至所述电动/发电机的电流中的至少1个，来判定所述发动机的输出转矩的状态。
即使适用这样的各构成的某一个，也不用直接检测发动机的输出转矩，因此，能够节省对发动机实际输出的实际转矩进行检测的实际转矩检测部。由此，能够以简易的构成来实现基于发动机状态判定部进行的发动机的输出转矩的状态的判定。
另外，本发明的混合动力工程机械的特征在于，在上述发明中，具有设定所述发动机的目标转速的目标转速设定部，即使在由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速为所述规定转速以上，且由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于达到所述规定最小转矩的状态的情况、或者由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩为所述规定转矩以上的情况的任意一种之下，但在由所述目标转速设定部设定的所述发动机的目标转速比由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速低的情况下，所述发动机辅助限制部限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
在这样构成的本发明中，当发生发动机的转速(实际转速)超过目标转速的状态，所谓的超速运转(Overrevolution)时，通过使发动机辅助限制部限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助，而能够抑制由电动/发电机的输出转矩来促进超速运转的情况，因此，能够降低随着超速运转而造成的发动机损伤。
另外，本发明的混合动力工程机械的特征在于，在上述发明中，具有设定所述发动机的目标转速的目标转速设定部，即使在由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩比所述规定转矩低的情况下，但在由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于没有达到所述规定最小转矩的状态，且由所述目标转速设定部设定的所述发动机的目标转速比由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速高的情况下，所述发动机辅助限制部在由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩成为达到所述规定最小转矩的状态之前，不限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
在这样构成的本发明中，例如，如发动机处于停止状态时那样地，当由发动机状态判定部判定为发动机的输出转矩处于未达到规定最小转矩的状态时，即使由目标转速设定部将发动机的目标转速设定得比发动机的转速高，也不限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助，因此，能够使用电动/发电机来代替发动机所具备的起动电机。由此，能够使发动机的转速迅速上升，因此能够使发动机快速启动。
发明效果
根据本发明的混合动力工程机械，能够抑制基于电动/发电机进行的不必要的发动机的动力辅助。
附图说明
图1是表示作为本发明的混合动力工程机械的第1实施方式而列举的混合动力液压挖掘机的构成的图。
图2是说明本发明的第1实施方式的混合动力液压挖掘机的主要部分的构成的图。
图3是说明图2所示的控制器的构成的图。
图4a是说明图3所示的发动机辅助限制部的限制功能的图，且是表示电动/发电机的辅助量的时间推移的图。
图4b是说明图3所示的发动机辅助限制部的限制功能的其他例的图，且是表示电动/发电机的辅助量的时间推移的图。
图5a是表示在图3所示的发动机辅助限制部没有限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助的状态下的液压泵的负载转矩、发动机的输出转矩、以及电动/发电机的输出转矩的关系的图。
图5b是表示在图3所示的发动机辅助限制部限制基于电动/发电机进行的发动机的动力辅助的状态下的液压泵的负载转矩、发动机的输出转矩、以及电动/发电机的输出转矩的关系的图。
图6是表示图2所示的发动机的怠速停车时的发动机的转速、发动机的输出转矩、对发动机的辅助实施、以及电动/发电机的输出转矩的时间推移的图。
图7是表示图2所示的控制器的动作流程的流程图。
图8是说明本发明的第2实施方式的控制器的构成的图。
图9是说明本发明的第3实施方式的控制器的构成的图。
图10a是表示由图9所示的电动/发电机转速传感器检测到的电动/发电机的转速的时间推移的图，且是发动机的输出转矩没有达到规定最小转矩时的状态的图。
图10b是表示由图9所示的电动/发电机转速传感器检测到的电动/发电机的转速的时间推移的图，且是发动机的输出转矩达到规定最小转矩时的状态的图。
图11是说明本发明的第4实施方式的控制器的构成的图。
图12是说明图2所示的发动机的增压压力与发动机的输出转矩的关系的图。
图13是说明图11所示的发动机辅助限制部的限制功能的图。
图14是表示图11所示的控制器的动作流程的流程图。
图15是表示并用本发明的第1～第4实施方式的控制器的构成的一例的图。
附图标记说明
1混合动力液压挖掘机(混合动力工程机械)
3旋转体
3A1旋转电机(执行机构)
4前作业机(液压作业部)
4a动臂液压缸(执行机构)
4b斗杆液压缸(执行机构)
4c铲斗液压缸(执行机构)
5A发动机控制刻度盘(目标转速设定部)
11发动机
11A发动机转速传感器(发动机转速检测部)
11B调速器
11C增压机
11D增压压力传感器(增压压力测定部)
12电动/发电机
12A电动/发电机转速传感器(电动^发电机转速检测部)
13液压泵
13A排出压传感器
13B排出流量传感器
16换流器
16A电动/发电机电流传感器(电动/发电机电流检测部)
16B电动/发电机电力传感器
17蓄电装置
18阀装置
19泵容量调节装置
20控制器
20A发动机转矩推定部
20B发动机状态判定部
20C负载转矩推定部(负载转矩检测部)
20D电动/发电机转矩推定部(电动/发电机转矩检测部)
20E发动机辅助限制部
20F燃料喷射量检测部
20G电动/发电机信号脉动判定部
20H增压压力状态判定部
20I负载转矩状态判定部
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的混合动力工程机械的实施方式。
[第1实施方式]
图1是表示作为本发明的混合动力工程机械的第1实施方式而列举的混合动力液压挖掘机的构成的图。
本发明的混合动力工程机械的第1实施方式例如适用于图1所示的混合动力液压挖掘机(以下，简称为液压挖掘机)1。该液压挖掘机1具有：行驶体2；经由旋转架3a能够旋转地设在该行驶体2上的旋转体3；夹在这些行驶体2与旋转体3之间且搭载有使旋转体3旋转的旋转电机3A1(参照图2)的旋转装置3A；和安装于旋转体3的前方的前作业机4，该前作业机4作为沿上下方向转动而进行挖掘等作业的液压作业部。
旋转体3具有设在旋转架3a上的前部的驾驶室5、和设在旋转架3a上的后部且收纳有后述的发动机11(参照图2)的发动机室6。驾驶室5具有：供驾驶室5内的操作者握持而操作的操作杆(未图示)，其能够实现旋转电机3A1、后述的动臂液压缸4a、斗杆液压缸4b以及铲斗液压缸4c等各液压执行机构3A1、4a～4c的所希望的动作；和作为目标转速设定部的发动机控制刻度盘(参照图3)，其能够选择经济模式以及高负载模式等作业模式，并在各作业模式中设定发动机11的目标转速Wref(参照图6)，其中，经济模式是进行轻挖掘作业或平整作业等轻负载或者中负载的作业时的模式，高负载模式是进行负载比该经济模式高的作业时的模式。
前作业机4具有：基端能够转动地安装在旋转架3a上且沿上下方向转动的动臂4A；能够转动地安装在该动臂4A的前端的斗杆4B；和能够转动地安装在该斗杆4B的前端的铲斗4C。另外，前作业机4具有：连接旋转体3和动臂4A并通过伸缩而使动臂4A转动的动臂液压缸4a；连接动臂4A和斗杆4B并通过伸缩而使斗杆4B转动的斗杆液压缸4b；以及连接斗杆4B和铲斗4C并通过伸缩而使铲斗4C转动的铲斗液压缸4c。
图2是说明旋转体3的内部的构成的图。
如图1、图2所示，旋转体3具有：上述的发动机11；发动机转速传感器11A，其作为检测该发动机11的转速NE(参照图6)的发动机转速检测部；储存发动机11的燃料的燃料箱(未图示)；调整发动机11的燃料喷射量的调速器11B；设在发动机11中的涡轮增压式的增压机11C；和增压压力传感器11D，其作为测定基于该增压机11C产生的发动机11的增压压力的增压压力测定部。
另外，旋转体3具有：配置在发动机11的驱动轴上的电动/发电机12，其通过在与发动机11之间传递转矩而进行发动机11的动力辅助以及发电；电动/发电机转速传感器12A，其作为检测该电动/发电机12的转速NM(参照图10a、图10b)的电动/发电机转速检测部；和相对于发动机11以及电动/发电机12串联连接的可变容量型液压泵(以下，简称为液压泵)13，其通过发动机11以及电动/发电机12的驱动力而动作，由此排出液压油。
该液压泵13作为可变容量机构而具有例如斜盘(未图示)，通过调整该斜盘的倾转角来控制所排出的液压油的流量。另外，在液压泵13上设有计测所排出的液压油的压力的排出压传感器13A、计测所排出的液压油的流量的排出流量传感器13B、以及计测液压泵13的斜盘的倾转角的倾转角传感器(未图示)等。此外，虽然说明液压泵13为可变容量型斜盘式液压泵的情况，但并不限于该情况，只要是具有控制所排出的液压油的流量的功能的液压泵，也可以为斜轴泵等。
而且，旋转体3具有：控制电动/发电机12的动作的换流器16；安装在该换流器16上的电动/发电机电流传感器16A，其作为检测输入至电动/发电机12的电流的电动/发电机电流检测部；安装在换流器16上的电动/发电机电力传感器16B，其检测由电动/发电机12消耗的电力；和蓄电装置17，其经由换流器16在与电动/发电机12之间进行电力的交接。
该蓄电装置17的构成包括：由蓄电池或者电容等构成的蓄电器17A；计测在该蓄电器17A内流动的电流的蓄电器电流传感器17B；计测蓄电器17A的电压的蓄电器电压传感器17C；和计测蓄电器17A的温度的蓄电器温度传感器17D。
另外，旋转体3具有：控制向液压执行机构3A1、4a～4c供给的液压油的流量以及方向的阀装置18；调节液压泵13的容量的泵容量调节装置19；和控制器20，其调整调速器11B来控制发动机11的转速NE，并且控制换流器16来控制电动/发电机12的输出转矩TM(参照图6)。
阀装置18在其与液压泵13以及液压执行机构3A1、4a～4c之间构成液压回路，虽未图示但具有：滑阀，其通过在形成外壳的壳体内行程移动来调整从液压泵13排出的液压油的流量以及方向；和电磁比例阀，其根据控制器20的指令值来变更滑阀的行程量。
泵容量调节装置19基于从控制器20输出的指令信号来调节液压泵13的容量(排油容积)。具体地，泵容量调节装置19具有能够倾转地支承液压泵13的斜盘的调节器19A、和根据控制器20的指令值对调节器19A施加控制压的电磁比例阀19B。调节器19A当从电磁比例阀19B受到控制压时，由该控制压来变更液压泵13的斜盘的倾转角，由此能够调节液压泵13的容量(排油容积)，并控制液压泵13的吸收转矩，即负载转矩TP(参照图7)。
控制器20输入驾驶室5内的操作杆的操作信号，并向阀装置18的电磁比例阀输出与操作杆的操作量对应的指令信号。因此，当驾驶室5内的操作者操作操作杆时，与操作杆的操作量对应的指令信号从控制器20向阀装置18的电磁比例阀输入，由此，切换阀装置18的滑阀的位置，在阀装置18内流通的液压油从液压泵13向液压执行机构3A1、4a～4c供给。由此，液压执行机构3A1、4a～4c由从液压泵13经由阀装置18所供给的液压油驱动。
另外，控制器20输入如下的信息：由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE、由增压压力传感器11D测定到的发动机11的增压压力PT(参照图12)、由电动/发电机转速传感器12A检测到的电动/发电机12的转速NM、由排出压传感器13A计测的压力、由排出流量传感器13B计测的流量、由倾转角传感器计测的倾转角、由电动/发电机电流传感器16A检测到的输入至电动/发电机12的电流值、由电动/发电机电力传感器16B检测到的由电动/发电机12消耗的电力、由蓄电器电流传感器17B计测的在蓄电器17A内流动的电流、由蓄电器电压传感器17C计测的蓄电器17A的电压、以及由蓄电器温度传感器17D计测的蓄电器17A的温度等。
而且，控制器20基于由蓄电器电流传感器17B计测的在蓄电器17A内流动的电流、由蓄电器电压传感器17C计测的蓄电器17A的电压、以及由蓄电器温度传感器17D计测的蓄电器17A的温度等运算蓄电装置17的蓄电量，由此管理蓄电装置17的蓄电量。
图3是说明与电动/发电机12的输出转矩TM的控制有关的控制器20的构成的功能框图。
如图3所示，控制器20例如具有：推定发动机11的输出转矩TE(参照图6)的发动机转矩推定部20A；基于由该发动机转矩推定部20A推定的发动机11的输出转矩TE来判定发动机11的输出转矩TE的状态的发动机状态判定部20B；和推定液压泵13的负载转矩TP的负载转矩推定部20C。该负载转矩推定部20C作为检测液压泵13的负载转矩TP的负载转矩检测部而发挥作用。
在此，如图2所示，在使发动机11、电动/发电机12以及液压泵13机械式连接的动力系统中，在液压泵13的负载转矩TP、发动机11的输出转矩TE、以及电动/发电机12的输出转矩TM之间，当发动机11的转速NE固定时，如下数式(1)成立。
【数式1】
TP＝TE+TM(1)
若整理数式(1)，则如下数式(2)成立。
【数式2】
TE＝TP－TM(2)
因此，通过数式(2)，发动机11的输出转矩TE能够从电动/发电机12的输出转矩TM以及液压泵13的负载转矩TP算出，其中，液压泵13的负载转矩TP是由负载转矩推定部20C推定的，但需要求出电动/发电机12的输出转矩TM。因此，在本发明的第1实施方式中，控制器20具有推定电动/发电机12的输出转矩TM的电动/发电机转矩推定部20D。该电动/发电机转矩推定部20D作为检测电动/发电机12的输出转矩TM的电动/发电机转矩检测部而发挥作用。
另外，电动/发电机转矩推定部20D例如从由电动/发电机电力传感器16B检测到的由电动/发电机12消耗的电力来运算电动/发电机12的输出转矩TM。此外，电动/发电机转矩推定部20D也可以代替使用电动/发电机电力传感器16B的检测值的情况，例如，设置检测换流器16的电压的电动/发电机电压检测部(未图示)，将由电动/发电机电流传感器16A检测到的输入至电动/发电机12的电流以及由电动/发电机电压传感器检测到的换流器16的电压相乘，由此来运算由电动/发电机12消耗的电力。
负载转矩推定部20C基于由排出压传感器13A计测的压力以及由排出流量传感器13B计测的流量来运算液压泵13的负载转矩TP。此外，液压泵13的排出流量也可以代替使用排出流量传感器13B的计测值的情况，例如控制器20从由倾转角传感器计测的倾转角或者如后述那样推定的倾转角来求出液压泵13的容积，并计算与该容积对应的排出流量。另外，液压泵13的斜盘的倾转角也可以代替使用倾转角传感器的计测值的情况，例如从操作杆的操作量或向泵容量调节装置19的指令值等来推定液压泵13的倾转角。
而且，发动机转矩推定部20A将由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP以及由电动/发电机转矩推定部20D运算的电动/发电机12的输出转矩TM代入至上述数式(2)，由此运算发动机11的输出转矩TE。发动机状态判定部20B判定由发动机转矩推定部20A运算的发动机11的输出转矩TE是否达到规定最小转矩Tmin(参照图6)。
该最小转矩Tmin例如预先设定为与空载(idling)相当的输出转矩。此外，最小转矩Tmin并不限于该情况，希望设定为在操作杆未被操作且电动/发电机12没有充放电的状态下的发动机11的输出转矩TE。另外，在发动机状态判定部20B判定发动机11有没有输出转矩的情况下，也可以代替与空载相当的输出转矩，将最小转矩Tmin设定为0Nm，但考虑推定误差而希望设定为数十Nm。
另外，控制器20具有发动机辅助限制部20E，其例如在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为规定转速N0(参照图6)以上，且由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态的情况下，限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。上述的转速N0例如设定为比与空载相当的转速低的转速。
图4a表示在由发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助的前后，对发动机11的辅助量(相当于电动/发电机12的输出转矩TM的上限值)的变化的一例。
在此，发动机辅助限制部20E在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上，且由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态的情况下，产生仅由电动/发电机12的输出转矩TM来支撑液压负载的状况。因此，在这种情况下，例如如图4a所示，发动机辅助限制部20E随着时间t经过而减少电动/发电机12对发动机11的辅助量。
由此，能够抑制基于电动/发电机12进行的不必要的发动机11的动力辅助，因此能够避免由电动/发电机12的输出转矩TM产生发动机11的电机驱动，能够减轻伴随电机驱动的发动机11的负担。此外，发动机辅助限制部20E并不限于上述情况，例如也可以为，如图4b所示，在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上，且由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态的时间点t0上，停止基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。
另一方面，发动机辅助限制部20E在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0、或者由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态的情况下，不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。
图5a表示当发动机辅助限制部20E不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助时，发动机11和电动/发电机12相对于液压泵13的负载转矩TP的各输出转矩TE、TM的状态。图5b表示当发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助时，发动机11和电动/发电机12相对于液压泵13的负载转矩TP的各输出转矩TE、TM的状态。
如图5a所示，当液压泵13的负载转矩TP比发动机11的最大输出转矩Tmax低时，若不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，则成为由发动机11和电动/发电机12的双方来支撑液压泵13的负载转矩TP的状况，因此，发动机11的转矩使用率(实际的输出转矩TE相对于最大输出转矩Tmax的比例)降低。这种状况相当于尽管在发动机11中具有余力，但还是使用蓄电装置17的电力而使发动机11休息的状况，因此，作为作业整体而成为能量效率不佳的运转。
因此，在本发明的第1实施方式中，即使在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0、或者由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态的情况下，但在由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP比规定转矩T1低的情况下，发动机辅助限制部20E就限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。上述的转矩T1例如设定为比最小转矩Tmin大且为发动机11的最大输出转矩Tmax以下，但优选设定为发动机11的最大输出转矩Tmax。
由此，如图5b所示，成为仅由发动机11的输出转矩TE来支撑液压泵13的负载转矩TP的状况，因此提高发动机11的转矩使用率。因此，能够抑制基于电动/发电机12的输出转矩TM产生的不必要的发动机11的动力辅助，因此，能够降低蓄积在蓄电装置17内的电力的浪费，并且能够防止蓄电装置17的无谓的放电，而能够实现节能化。尤其，蓄电装置17的寿命是与充放电量相关的，因此能够谋求蓄电装置17的长寿命化。
另外，即使在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上，且由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态的情况、或者由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP为转矩T1以上的情况的任意一种下，但在由发动机控制刻度盘5A设定的发动机11的目标转速Wref比由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE低的情况下，发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。
由此，当发生超速运转时，由发动机辅助限制部20E立即限制基于电动/发电机12进行的发动机的动力辅助，因此能够抑制由电动/发电机12的输出转矩TM来促进超速运转。因此，能够降低伴随超速运转的发动机11的损伤，因此能够将发动机11的故障防患于未然。
而且，即使在由负载转矩推定部20D运算的液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低的情况下，但在由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态，且由发动机控制刻度盘5A检测到的发动机11的目标转速Wref比由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE高的情况下，发动机辅助限制部20E在由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE成为达到最小转矩Tmin的状态之前，不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。
参照图6来具体说明这种发动机辅助限制部20E的限制功能的内容。图6表示发动机11的怠速停车(idlingstop)的前后的发动机11、电动/发电机12以及发动机辅助限制部20E的举动。此外，在图6中，由虚线表示发动机11的目标转速Wref，由实线表示实际转速NE，并为了使说明易于理解，而由ON/OFF状态来表示有无基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助的实施。
在图6中，从开始时刻到时刻t1为发动机11空载的状态。在该状态中，液压泵13的负载转矩TP低，因此，发动机11动作，输出与空调等辅机或液压泵13的拖曳(drag)相当的转矩。此时，虽然发动机11的输出转矩TE为最小转矩Tmin以上，但液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低，因此发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助(辅助实施OFF状态)。
接下来，当在时刻t1开始发动机11的怠速停车时，发动机11的目标转速Wref成为0rpm，发动机11的输出转矩TE也成为0Nm。由此，发动机11的实际转速NE逐渐降低，几秒后成为0Nm而发动机11停止。此时，虽然发动机11的实际转速NE不足转速N0，但液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低，因此发动机辅助限制部20E继续限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助(辅助实施OFF状态)。
接下来，当在时刻t2解除怠速停车时，发动机11的目标转速Wref成为与空载相当的转速。在该时间点，发动机11的输出转矩TE为0Nm，没有达到最小转矩Tmin，发动机11的目标转速Wref变得比实际转速NE(0rpm)高，因此发动机辅助限制部20E解除基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助的限制(辅助实施为ON状态)。由此，在发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差残留的时刻t2至时刻t3之间，电动/发电机12实施发动机11的动力辅助。
接下来，当在时刻t3发动机11的目标转速Wref与实际转速NEー致时，与时刻t1以前为相同状况，因此发动机辅助限制部20E再次限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助(辅助实施为OFF状态)。由此，仅发动机11输出转矩。这样，即使从发动机11完全停止的怠速停车的状态，也能够通过电动/发电机12使发动机11迅速启动，因此，驾驶室5内的操作者能够迅速投入作业。
接下来，基于图7的流程图来具体说明本发明的第1实施方式的控制器20的控制动作。
首先，发动机辅助限制部20E输入发动机转速传感器11A的检测信号，判断由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE是否为转速N0以上((步骤(以下记为S)1)。此时，当发动机辅助限制部20E判定为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0时(S1/否)，重复进行步骤S1的动作。
另一方面，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上时(S1/是)，发动机状态判定部20B接收发动机转矩推定部20A的运算结果，判定发动机11的输出转矩TE是否达到最小转矩Tmin(S2)。此时，当发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态，并将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S2/是)，发动机辅助限制部20E再次输入发动机转速传感器11A的检测信号，判断由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE是否为转速N0以上(S3)。
在步骤S3中，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上时(S3/是)，向换流器16输出对基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助进行限制的指令信号(S4)，并结束控制器20的控制动作。
另一方面，在步骤S3中，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0时(S3/否)，输入发动机控制刻度盘5A的输出信号和发动机转速传感器11A的检测信号，并判断由发动机控制刻度盘5A设定的发动机11的目标转速Wref是否比由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE高，即判断发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差是否比阈值△a大(S5)。由此，实施发动机11的空载恢复的判定。
在步骤S5中，当发动机辅助限制部20E判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差比阈值△a大时(S5/是)，向换流器16输出不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助而允许的指令信号(S6)，并结束控制器20的控制动作。
另一方面，在步骤S5中，当发动机辅助限制部20E判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差为阈值△a以下时(S5/否)，不实施基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，而向换流器16输出使发动机11的动力辅助停止的指令信号(S7)，并结束控制器20的控制动作。
在步骤S2中，当发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态，且将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S2/否)，发动机辅助限制部20E输入发动机控制刻度盘5A的输出信号和发动机转速传感器11A的检测信号，并判断由发动机控制刻度盘5A设定的发动机11的目标转速Wref是否比由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE低，即判断发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差是否比阈值△b小(S8)。由此，实施发动机11的超速运转的判定。
在步骤S8中，当发动机辅助限制部20E判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差比△b小时(S8/是)，发生了超速运转，因此，进行步骤S4的动作，并结束控制器20的控制动作。另一方面，在步骤S8中，当发动机辅助限制部20E判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差为△b以上时(S8/否)，没有发生超速运转，因此，接收负载转矩推定部20C的运算结果，判断液压泵13的负载转矩TP是否比转矩T1低(S9)。
此时，当发动机辅助限制部20E判断为液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低时(S9/是)，进行步骤S4的动作，并结束控制器20的控制动作。另一方面，在步骤S9中，当发动机辅助限制部20E判断为由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP为转矩T1以上时(S9/否)，进行步骤S6的动作，并结束控制器20的控制动作。此外，步骤S8与步骤S9的动作的顺序也可以是相反的。
根据这样构成的本发明的第1实施方式，在由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上，且由发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于未达到最小转矩Tmin的状态的情况、或者由负载转矩推定部20C检测到的液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低的情况下，发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，由此，能够抑制基于电动/发电机12进行的不必要的发动机11的动力辅助。由此，能够避免由电动/发电机12的输出转矩TM产生发动机11的电机驱动，并且能够确保蓄电装置17的电力并实现节能，并能够谋求发动机11以及蓄电装置17的长寿命化。
另外，在本发明的第1实施方式中，代替直接检测发动机11的输出转矩TE的情况，发动机状态判定部20B从由泵负载推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP、由电动/发电机转矩推定部20D运算的电动/发电机12的输出转矩TM、以及上述数式(2)来判定发动机11的输出转矩TE的状态，因此能够节省对发动机11实际输出的实际转矩TE进行检测的实际转矩检测部。由此，能够以简易的构成来实现基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定，因此利便性优异。
尤其，用于电动/发电机转矩推定部20D的运算的、由电动/发电机12消耗的电力和输入至电动/发电机12的电流的信息是使用于换流器16等控制电动/发电机12的动作的，因此检测这些信息的电动/发电机电力传感器16B以及电动/发电机电流传感器16A通常预先搭载于工程机械。另外，用于负载转矩推定部20C的运算的排出压传感器13A以及排出流量传感器13B大多预先搭载于工程机械。因此，不用新追加传感器即可，由此能够谋求低成本化。
[第2实施方式]
图8是在本发明的第2实施方式的液压挖掘机1中说明与电动/发电机12的输出转矩TM的控制有关的控制器20的构成的功能框图，对于与上述第1实施方式相同或者对应的部分标注相同的附图标记。
本发明的第2实施方式的液压挖掘机1代替第1实施方式的发动机转矩推定部20A，而如图8所示地具有检测发动机11的燃料喷射量的燃料喷射量检测部20F，发动机状态判定部20B基于由燃料喷射量检测部20F检测到的发动机11的燃料喷射量来判定发动机11的输出转矩TE的状态。燃料喷射量检测部20F例如根据从控制器20向调速器11B输出的指令值来运算发动机11的燃料喷射量。此外，燃料喷射量检测部20F并不限于该情况，例如也可以由直接计测发动机11的燃料喷射量的燃料喷射量传感器(未图示)构成。
如图7的步骤S2所示，只要发动机状态判定部20B能够判定发动机11的输出转矩TE是否为最小转矩Tmin以上，即使不使用第1实施方式的发动机转矩推定部20A，发动机辅助限制部20E也能够限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。在此，发动机11的输出转矩TE相对于燃料喷射量具有比例关系，因此，能够将该关系和由燃料喷射量检测部20F运算的发动机11的燃料喷射量利用于发动机状态判定部20B的判定。
因此，在本发明的第2实施方式中，在由燃料喷射量检测部20F运算的发动机11的燃料喷射量为相当于最小转矩Tmin的喷射量以上时，发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态，并在由燃料喷射量检测部20F运算的发动机11的燃料喷射量不足相当于最小转矩Tmin的喷射量时，发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态。本发明的第2实施方式的其他构成与上述第1实施方式相同。
根据这样构成的本发明的第2实施方式，除了得到与第1实施方式相同的作用效果之外，即使不直接检测发动机11的输出转矩TE，发动机状态判定部20B也能够从由燃料喷射量检测部20F运算的发动机11的燃料喷射量来判定发动机11的输出转矩TE的状态，因此，能够节省对发动机11实际输出的实际转矩TE进行检测的实际转矩检测部。由此，能够由简易的构成实现基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定，因此利便性优异。尤其，燃料喷射量检测部20F大多预先搭载于工程机械，因此，不用新追加传感器即可，能够谋求低成本化。
[第3实施方式]
图9是在本发明的第3实施方式的液压挖掘机1中说明与电动/发电机12的输出转矩TM的控制有关的控制器20的构成的功能框图，对于与上述第1实施方式相同或者对应的部分标注相同的附图标记。
本发明的第3实施方式的液压挖掘机1不具有第1实施方式的发动机转矩推定部20A，如图9所示，发动机状态判定部20B例如基于由电动/发电机转速传感器12A检测到的电动/发电机12的转速NM、以及由电动/发电机电流传感器16A检测到的输入至电动/发电机12的电流，来判定发动机11的输出转矩TE的状态。
图10a、图10b是说明随着发动机11的液压缸内的燃烧做功而包含在电动/发电机转速传感器12A的检测信号内的脉动的图。
虽未图示，但发动机11使燃料在液压缸内燃烧做功而使活塞动作，并通过经由该活塞所连接的曲柄机构，而在发动机11的输出轴上产生转矩。由此，发动机11实际输出的转矩是由包含燃烧做功周期的燃烧做功转矩构成的，与发动机11机械连接的电动/发电机12受到发动机11的燃烧做功转矩的影响。
通常，电动/发电机12的控制周期快，并与此配合地使用取样周期快的计测系统。由此，如图10b所示，发动机11的燃烧做功转矩的影响能够作为电动/发电机转速传感器12A的检测信号的脉动而观测。同样地，虽未图示，发动机11的燃烧做功转矩的影响能够作为电动/发电机电流传感器16A的检测信号的脉动而观测。
这些脉动如图10a所示，在发动机11的燃烧做功转矩小，即发动机11的输出转矩TE小的情况下无法被观测，因此，能够将有无电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动利用于发动机状态判定部20B的判定。尤其，当发动机状态判定部20B的判定中的最小转矩Tmin预先设定为0Nm时，能够相对于判定有无电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动而得到高精度。
因此，在本发明的第3实施方式中，控制器20具有电动/发电机信号脉动判定部20G，其判定有无包含在电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号内的脉动。例如在电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测值离移动平均值的分散率为规定值以上的情况下，该电动/发电机信号脉动判定部20G判定为具有电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动，在电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测值离移动平均值的分散率不足规定值的情况下，该电动/发电机信号脉动判定部20G判定为没有电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动。
而且，当由电动/发电机信号脉动判定部20G判定为具有电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动时，发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态，当由电动/发电机信号脉动判定部20G判定为没有电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动时，发动机状态判定部20B判定为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态。本发明的第3实施方式的其他构成与上述第1实施方式相同。
根据这样构成的本发明的第3实施方式，除了得到与第1实施方式同样的作用效果之外，即使不直接检测发动机11的输出转矩TE，发动机状态判定部20B也能够从基于电动/发电机信号脉动判定部20G得到的电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的检测信号的脉动的判定结果来判定发动机11的输出转矩TE的状态，因此，能够节省对发动机11实际输出的实际转矩TE进行检测的实际转矩检测部。由此，能够由简易的构成实现基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定，因此利便性优异。
尤其，电动/发电机12的转速NM和输入至电动/发电机12的电流的信息是使用于换流器16等控制电动/发电机12的动作的，因此，检测这些信息的电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A通常预先搭载于工程机械。因此，不用新追加传感器即可，能够谋求低成本化。
此外，发动机11的燃烧做功转矩依存于发动机11的燃烧周期，该燃烧周期依存于发动机11的转速NE。即，在与电动/发电机12有关的各种信号中观测到的脉动是根据发动机11的转速NE而变动的。因此，将与电动/发电机12有关的各种信号相对于发动机11的转速NE的变动的信息预先存储于控制器20的存储器(未图示)，电动/发电机信号脉动判定部20G核对观测到的电动/发电机转速传感器12A以及电动/发电机电流传感器16A的各检测信号的脉动、和存储在存储器内的信息，由此能够提高判定有无脉动的正确性。
另外，在本发明的第3实施方式中，说明了发动机状态判定部20B基于由电动/发电机转速传感器12A检测到的电动/发电机12的转速NM、以及由电动/发电机电流传感器16A检测到的输入至电动/发电机12的电流来判定发动机11的输出转矩TE的状态的情况，但并不限于该情况，也可以为，基于由电动/发电机转速传感器12A检测到的电动/发电机12的转速NM、以及由电动/发电机电流传感器16A检测到的输入至电动/发电机12的电流的任意一个，来判定发动机11的输出转矩TE的状态。
[第4实施方式]
图11是在本发明的第4实施方式的液压挖掘机1中说明与电动/发电机12的输出转矩TM的控制有关的控制器20的构成的功能框图，对于与上述第1实施方式相同或者对应的部分，标注相同的附图标记。
本发明的第4实施方式的液压挖掘机1不具有第1实施方式的发动转矩推定部20A，例如如图11所示，发动机状态判定部20B基于由负载转矩推定部20C检测到的液压泵13的负载转矩TP、以及由增压压力传感器11D测定到的发动机11的增压压力PT来判定发动机11的输出转矩TE的状态。
增压机11C利用发动机11的废气来压缩向发动机11送入的空气，而提高液压缸室内的燃料的燃烧效率。因此，进行发动机11的增压是发动机11使燃料燃烧的情况，即，发动机11输出转矩。
图12示意表示这种发动机11的增压压力PT与发动机11的输出转矩TE之间的关系。
如图12所示，发动机11的增压压力PT随着发动机11的输出转矩TE变高，而与大气压PA之差变大，但当发动机11的输出转矩TE低时，在增压压力PT与大气压PA之间仅产生微小的差。由此，当增压压力PT与大气压PA之差为阈值△P以下，即，发动机11的输出转矩TE为相当于与大气压PA和阈值△P之和相等的增压压力PT1的输出转矩Ta以下时难以判断发动机11是否输出转矩，难以进行发动机辅助限制部20E的判定。
另一方面，在发动机11的增压压力PT低的发动机11空载的状态下，若限制发动机11的输出转矩TE的辅助，则当对液压泵13急剧施加负载转矩TP时，电动/发电机12无法进行发动机11的输出转矩TE的辅助，因此有可能发生发动机熄火。
因此，本发明的第4实施方式在发动机状态判定部20B的判定中，不仅使用由增压压力传感器11D测定到的增压压力PT，而且并用由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP。具体地，控制器20具有：根据由增压压力传感器11D测定到的发动机11的增压压力PT来判定发动机11的增压压力PT的状态的增压压力状态判定部20H；和根据由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP来判定液压泵13的负载转矩TP的状态的负载转矩状态判定部20I。
例如在由增压压力传感器11D测定到的发动机11的增压压力PT为规定值Ph(参照图14)以上时，增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT高，当由增压压力传感器11D测定到的发动机11的增压压力PT不足规定值Ph时，增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT低。负载转矩状态判定部20I例如在由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP为规定值Th(参照图14)以上时，判定为液压泵13的负载转矩TP高，并在由负载转矩推定部20C运算的液压泵13的负载转矩TP不足规定值Th时，判定为液压泵13的负载转矩TP低。此外，规定值Ph例如可以设定为大气压PA与阈值△p之和的值PT1，或者设定为大气压PA的1.5倍的值。另外，规定值Th设定为比转矩T1大的值。
图13是表示在发动机11的增压压力PT以及液压泵13的负载转矩TP的各状态中的液压挖掘机1的动作状态的方阵图。
如图13所示，当由增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT低，且由负载转矩状态判定部20I判定为液压泵13的负载转矩TP低时，作为液压挖掘机1的动作状态而能够判断为处于发动机11空载的状态。此时，发动机状态判定部20B能够判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态，因此发动机辅助限制部20E不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助而允许。
此外，当发动机11空载的状态时，即使发动机辅助限制部20E允许基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，但当由负载转矩推定部20C运算出不足转矩T1的负载转矩TP时，发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，因此，能够抑制发动机11的空载状态中的基于电动/发电机12进行的不必要的发动机的动力辅助。
另一方面，当由增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT高，且由负载转矩状态判定部20I判定为液压泵13的负载转矩TP高时，作为液压挖掘机1的动作状态而能够判断为进行重负载作业。此时，假设当发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助时，有可能引起发动机熄火，因此发动机状态判定部20B能够判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态，发动机辅助限制部20E不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助而允许。
另外，当由增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT高，且由负载转矩状态判定部20I判定为液压泵13的负载转矩TP低时，在液压泵13的负载转矩TP低的状态下发动机11输出转矩，因此，作为液压挖掘机1的动作状态而能够判断为处于进行发电的状态。此时，发动机状态判定部20B能够判定为发动机11的输出转矩TE处于达到最小转矩Tmin的状态，因此发动机辅助限制部20E不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助而允许。
而且，当由增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT低，且由负载转矩状态判定部20I判定为液压泵13的负载转矩TP高时，尽管处于液压泵13的负载转矩TP低的状态，也处于发动机11不输出转矩的状态，因此作为液压挖掘机1的动作状态，能够判断为处于由电动/发电机12进行对发动机11的过剩辅助的状态。此时，发动机状态判定部20B能够判断为发动机11的输出转矩TE处于没有达到最小转矩Tmin的状态，因此发动机辅助限制部20E限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助。本发明的第4实施方式的其他构成与上述第1实施方式相同。
接下来，基于图14的流程图来具体说明本发明的第4实施方式的控制器20的控制动作。
首先，发动机辅助限制部20E输入发动机转速传感器11A的检测信号，判断由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE是否为转速N0以上(S11)。此时，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0时(S11/否)，重复进行步骤S1的动作。
另一方面，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上时(S11/是)，增压压力状态判定部20H接收增压压力传感器11D的测定结果，并判定发动机11的增压压力PT是否高(S12)。此时，当增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT高，并将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S12/是)，发动机辅助限制部20E再次输入发动机转速传感器11A的检测信号，判断由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE是否为转速N0以上(S13)。
在步骤S13中，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE为转速N0以上时(S13/是)，向换流器16输出对基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助进行限制的指令信号(S14)，并结束控制器20的控制动作。
另一方面，在步骤S13中，当发动机辅助限制部20E判断为由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE不足转速N0时(S13/否)，输入发动机控制刻度盘5A的输出信号和发动机转速传感器11A的检测信号，判断由发动机控制刻度盘5A设定的发动机11的目标转速Wref是否比由发动机转速传感器11A检测到的发动机11的转速NE高，即发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差是否比阈值△a大(S15)。由此，实施发动机11的空载恢复的判定。
在步骤S15中，发动机辅助限制部20E当判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差比阈值△a大的时(S15/是)，向换流器16输出不限制基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助而允许的指令信号(S16)，并结束控制器20的控制动作。
另一方面，在步骤S15中，发动机辅助限制部20E当判断为发动机11的目标转速Wref与实际转速NE的偏差为阈值△a以下时(S15/否)，不实施基于电动/发电机12进行的发动机11的动力辅助，向换流器16输出使发动机11的动力辅助停止的指令信号(S17)，并结束控制器20的控制动作。
在步骤S12中，当增压压力状态判定部20H判定为发动机11的增压压力PT低，并将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S12/否)，负载转矩状态判定部20I接收负载转矩推定部20C的运算结果，并判定液压泵13的负载转矩TP是否高(S18)。此时，当负载转矩推定部20C判定为液压泵13的负载转矩TP高，并将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S18/是)，进行步骤S14的动作，并结束控制器20的控制动作。
另一方面，在步骤S18中，当负载转矩状态判定部20I判定为液压泵13的负载转矩TP低，并将该判定结果向发动机辅助限制部20E发送时(S18/否)，发动机辅助限制部20E接收负载转矩推定部20C的运算结果，并判断液压泵13的负载转矩TP是否比转矩T1低(S19)。
此时，发动机辅助限制部20E当判断为液压泵13的负载转矩TP比转矩T1低时(S19/是)，进行步骤S14的动作，并结束控制器20的控制动作。另一方面，在步骤S19中，发动机辅助限制部20E当判断为液压泵13的负载转矩TP为转矩T1以上时(S19/否)，进行步骤S16的动作，并结束控制器20的控制动作。
根据这样构成的本发明的第4实施方式，除了得到与第1实施方式相同的作用效果之外，即使不直接检测发动机11的输出转矩TE，发动机状态判定部20B也能够根据从基于增压压力状态判定部20H得到的发动机11的增压压力PT的状态的判定结果、以及基于负载转矩状态判定部20I得到的液压泵13的负载转矩TP的状态的判定结果的组合判断的液压挖掘机1的动作状态，来判定发动机11的输出转矩TE的状态，因此，能够节省对发动机11实际输出的实际转矩TE进行检测的实际转矩检测部。由此，能够由简易的构成实现基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定，因此利便性优异。
尤其，用于增压压力状态判定部20H的判定的增压压力传感器11D大多预先设在工程机械上，因此不新追加感器即可，能够谋求低成本化。此外，在本发明的第4实施方式中，如图13所示，能够通过基于负载转矩状态判定部20I得到的液压泵13的负载转矩TP高或者低，来判断液压挖掘机1的动作状态。由此，本发明的第4实施方式在适用于具有多个液压泵的系统的情况下，即使因这些液压泵的1个发生故障等而无法正确运算负载转矩TP，发动机状态判定部20B也能够充分地判定发动机11的输出转矩TE的状态。
此外，上述本实施方式是为了简单易懂地说明本发明而具体说明的实施方式，并不限定于必须具有所说明的全部构成。另外，也能够将某实施方式的构成的一部分与其他实施方式的构成替换，另外，也能够向某实施方式的构成增加其他实施方式的构成。
因此，例如，如图15所示，也可以为，通过并用本发明的第1～4实施方式的构成，来进行基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定。由此，能够通过各实施方式不同的功能来实现基于发动机状态判定部20B对发动机11的输出转矩TE的状态的判定，因此即使在各实施方式的各种传感器的一部分上发生异常，发动机辅助限制部20E也能够充分地实施基于电动/发电机12的发动机11的输出转矩TE的限制。由此，能够提供信赖性高的液压挖掘机1。
另外，说明了本实施方式的混合动力工程机械由混合动力液压挖掘机1构成的情况，但并不限于该情况，也可以为混合动力轮式装载机等工程机械。

Claims (7)

1.一种混合动力工程机械，其特征在于，具有：
发动机；
由所述发动机驱动的液压泵；
由从所述液压泵排出的液压油驱动的液压作业部；
在与所述发动机之间传递转矩并进行所述发动机的动力辅助以及发电的电动/发电机；
在与所述电动/发电机之间进行电力交接的蓄电装置；
检测所述发动机的转速的发动机转速检测部；
判定所述发动机的输出转矩的状态的发动机状态判定部；
检测所述液压泵的负载转矩的负载转矩检测部；和
发动机辅助限制部，其在由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速为规定转速以上，且由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于没有达到规定最小转矩的状态的情况下、或者由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩比规定转矩低的情况下，限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
2.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有检测所述发动机的燃料喷射量的燃料喷射量检测部，
所述发动机状态判定部基于由所述燃料喷射量检测部检测到的所述发动机的燃料喷射量来判定所述发动机的输出转矩的状态。
3.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有：
设在所述发动机上的涡轮增压式的增压机；和
测定基于所述增压机产生的所述发动机的增压压力的增压压力测定部，
所述发动机状态判定部基于由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩、以及由所述增压压力测定部测定到的所述发动机的增压压力来判定所述发动机的输出转矩的状态。
4.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有检测所述电动/发电机的输出转矩的电动/发电机转矩检测部，
所述发动机状态判定部基于由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩、以及由所述电动/发电机转矩检测部检测到的所述电动/发电机的输出转矩来判定所述发动机的输出转矩的状态。
5.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有检测所述电动/发电机的转速的电动/发电机转速检测部、以及检测输入至所述电动/发电机的电流的电动/发电机电流检测部中的至少1个，
所述发动机状态判定部基于由所述电动/发电机转速检测部检测到的所述电动/发电机的转速、以及由所述电动/发电机电流检测部检测到的输入至所述电动/发电机的电流中的至少1个，来判定所述发动机的输出转矩的状态。
6.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有设定所述发动机的目标转速的目标转速设定部，
即使在由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速为所述规定转速以上，且由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于达到所述规定最小转矩的状态的情况、或者由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩为所述规定转矩以上的情况的任意一种之下，但在由所述目标转速设定部设定的所述发动机的目标转速比由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速低的情况下，所述发动机辅助限制部限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
7.根据权利要求1所述的混合动力工程机械，其特征在于，具有设定所述发动机的目标转速的目标转速设定部，
即使在由所述负载转矩检测部检测到的所述液压泵的负载转矩比所述规定转矩低的情况下，但在由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩处于没有达到所述规定最小转矩的状态，且由所述目标转速设定部设定的所述发动机的目标转速比由所述发动机转速检测部检测到的所述发动机的转速高的情况下，所述发动机辅助限制部在由所述发动机状态判定部判定为所述发动机的输出转矩成为达到所述规定最小转矩的状态之前，不限制基于所述电动/发电机进行的所述发动机的动力辅助。
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