JP2005009381A - ハイブリッド式建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリをエネルギーの一時貯蔵庫として用い、エンジンの負荷変動を抑えることで省エネや排ガス低減を実現するハイブリッド式建設機械において、操作者がハイブリッド式建設機械特有の複雑なエネルギーの流れを理解したり、その作業が燃費に与える影響を把握できるようにすることで、操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転を可能とする。
【解決手段】操作制御部Ｄは、エンジン１、バッテリ１２、発電機８、電動機９、油圧ポンプ２の間のエネルギーの流れとそのときの燃料消費量（燃料流量）を表示するモニタ１９を有している。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と電動機の二種類の異なる動力源を有するハイブリッド式建設機械に係わり、特にホイールローダ、油圧ショベル等のハイブリッド式建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイールローダ、油圧ショベル等の建設機械は油圧駆動であり、燃料計、速度計、警報灯など、作業上必要な情報を表示する表示装置を備えている。これに対し、近年、建設機械のハイブリッド化が検討されており、例えば特開２００１−１１９０１号公報や特開２００３−１０２１０６号公報には、エンジンにより発電機を駆動して発電し、その電力をバッテリに蓄電するとともに、発電機の発電電力やバッテリの電力で電動機を駆動し作業装置や走行装置を電動駆動とするか、電動機で油圧ポンプを駆動して作業装置や走行装置を油圧駆動とするハイブリッド式の建設機械が記載されている。
【０００３】
また、特開２００１−１１９０１号公報に記載のハイブリッド式建設機械では、消費動力（ｋｗ）や効率（％）などの作業情報を表示装置に表示することで、操作者に対して作業時の負荷や効率を意識しながら操作させるものとしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１９０１号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０２１０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術には次のような問題がある。
【０００６】
特開２００１−１１９０１号公報や特開２００３−１０２１０６号公報に記載のハイブリッド式建設機械は、バッテリをエネルギーの一時貯蔵庫として用い、エンジンの負荷変動を抑えることで省エネや排ガス低減を実現することができるという利点がある。しかし、車両系の建設機械は非駆動部分として作業装置と走行装置を備えており、ハイブリッド建設機械特有のバッテリ充放電や電動機、油圧ポンプ等の複数のアクチュエータ出力があり、エネルギーの流れが複雑である。一方、ハイブリッド式建設機械は、その運転如何によって省エネや排ガス低減の効果が変わるため、操作者が複雑なエネルギーの流れを理解したり、その作業が燃費に与える影響を把握できるようになれば、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転が可能となることが期待できる。
【０００７】
特開２００１−１１９０１号公報に記載のハイブリッド式建設機械では、消費動力（ｋｗ）や効率（％）などの作業情報を表示装置に表示することで、操作者に対して作業時の負荷や効率を意識しながら操作させようとしている。しかし、消費動力（ｋｗ）や効率（％）は一般操作者にはなじみが薄く分かり難い概念であり、消費動力（ｋｗ）や効率（％）の表示だけで操作者にハイブリッド建設特有の複雑なエネルギーの流れを理解させたり、その作業が燃費に与える影響を把握させることは困難であ。
【０００８】
本発明の目的は、バッテリをエネルギーの一時貯蔵庫として用い、エンジンの負荷変動を抑えることで省エネや排ガス低減を実現するハイブリッド式建設機械において、操作者がハイブリッド式建設機械特有の複雑なエネルギーの流れを理解したり、その作業が燃費に与える影響を把握できるようにすることで、操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転を可能とするハイブリッド式建設機械を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド式建設機械は、エンジンと、蓄電装置と、前記エンジンにより駆動され、前記蓄電装置に対して電力授受を行う発電機と、前記蓄電装置との電力授受により駆動力を発生する電動機と、油圧ポンプと、前記電動機により駆動される電動駆動部分と前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧駆動部分を含む作業及び走行装置と、前記エンジン、発電機、電動機を制御する操作制御手段とを備え、前記操作制御手段は、前記エンジン、蓄電装置、発電機、電動機、油圧ポンプの間のエネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示する表示装置を有するものとする。
【００１０】
このように操作制御手段に表示装置を設け、エンジン、蓄電装置、発電機、電動機、油圧ポンプの間のエネルギーの流れを表示することにより、システム全体のエネルギーの流れが一目瞭然となり、操作者はハイブリッド建設機械特有の複雑なエネルギーの流れを容易に理解できるようになり、エネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示することにより、作業が燃費に与える影響が分かりやすく表示されるものとなる。これにより操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転をすることが可能となる。
【００１１】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド式建設機械は、エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され外部に対して作業を行う油圧作業装置と、蓄電装置と、前記エンジンにより駆動され前記蓄電装置に対して電力授受を行う発電機と、前記蓄電装置との電力授受により走行駆動力を発生する電動機と、この電動機により駆動され走行を行う電動走行装置と、前記エンジン、発電機、電動機を制御する操作制御手段とを備え、前記操作制御手段は、前記エンジン、蓄電装置、発電機、電動機、油圧ポンプの間のエネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示する表示装置を有するものとする。
【００１２】
これによっても、油圧作業装置と電動走行装置を有するハイブリッド式建設機械において、システム全体のエネルギーの流れが一目瞭然となり、操作者はハイブリッド建設機械特有の複雑なエネルギーの流れを容易に理解できるようになり、エネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示することにより、作業が燃費に与える影響が分かりやすく表示されるものとなる。これにより操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転をすることが可能となる。
【００１３】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、 前記表示装置は、前記エネルギーの流れを矢印で表示し、エネルギーの大きさを矢印の太さで表示する。
【００１４】
これにより複雑なエネルギーの流れがより分かりやすく表示されるため、操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を一層促すことができる。
【００１５】
（４）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記表示装置は、前記燃料消費量を燃料流量で表示する。
【００１６】
これにより作業が燃費に与える影響がより分かりやすく表示され、操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を一層促すことができる。
【００１７】
（５）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記表示装置は、エンジン回転数などの他の車体情報も併せて表示する。
【００１８】
これにより操作者は作業に関する情報を総合的に把握でき、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転をすることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械のシステム構成を示す図である。
【００２１】
図１において、本実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械は、大きく分けて、エンジン部Ａと、油圧作業部Ｂと、電動走行部Ｃと、操作制御部Ｄから構成されている。
【００２２】
エンジン部Ａはエンジン１と、エンジン回転数を制御する電子燃料噴射装置１ａと、燃料タンク２６を備え、電子燃料噴射装置１ａは燃料タンク２６に燃料配管２７を介して接続されている。
【００２３】
油圧作業部Ｂは、エンジン１により直接駆動されメインの油圧を供給するローダポンプ２と、ステアリング装置３と、フロント作業装置４と、ステアリング装置３へ優先的に油圧を供給しながらフロント作業装置４への油圧の供給を可能にするプライオリティバルブ５と、図示しないブレーキ等の補助機器に油圧を供給するブレーキポンプ６とを備えている。ステアリング装置３はステアリングシリンダ３ａ，３ｂと、ハンドル３ｃと、ハンドル３ｃにより操作されハンドル３ｃの操作方向と操作量に応じた油圧流量をステアリングシリンダ３ａ又は３ｂに供給するステアリングバルブ３ｄとを有している。フロント作業装置４はバケットシリンダ４ａと、アームシリンダ４ｂと、バケットシリンダ４ａ及びアームシリンダ４ｂに供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブ４ｃとを有している。
【００２４】
電動走行部Ｃは、充電用の発電機８と、エンジン１の軸出力を増速して発電機８を駆動する増速機７と、走行用の電動機９と、高／低速を切換える変速機１０と、実際に走行動力を地面に伝達する車輪１１ａを備えた走行装置１１と、蓄電を行うバッテリ１２と、バッテリ１２との電力の授受を行い発電機８を制御するコンバータ（発電機制御装置）１３と、バッテリ１２との電力の授受を行い電動機９を制御するインバータ（電動機制御装置）１４とを備えている。
【００２５】
操作制御部Ｄは、電動機９の駆動指令を入力するアクセルペダル１６と、電動機９の駆動指令を調整するインチングペダル１７と、前後進を切換える前後進切換レバー１８と、全体のエネルギーの流れや燃料消費量を表示するモニタ１９と、ローダポンプ２の吐出圧を検出する圧力センサ２１と、エンジン１の回転数を検出する回転センサ２５と、燃料配管２７に設けられ、燃料流量を検出する流量センサ２８と、全体の制御を行うコントローラ２０とを備えている。
【００２６】
図２に本発明が適用されるハイブリッド式作業車両の一例としてホイールローダを示す。
【００２７】
図２において、１００はホイールローダであり、ホイールローダ１００は、車体前部１０１と車体後部１０２とで構成され、車体前部１０１と車体後部１０２は、ステアリングシリンダ３ａ，３ｂにより車体後部１０２に対して車体前部１０１の向きが変わるように相対回動白在に連結されている。車体前部１０１にはフロント作業装置４と車輸１０３が設けられ、車体後部１０２には運転席１０４と上記の車輸１１ａとが設けられ、運転席１０４にはハンドル３ｃとアクセルペダル１６及びインチングペダル１７（図示せず）と前後進切換レバー１８とモニタ１９とが設けられている。また、車体後部１０２には、上述したエンジン１、燃料タンク２６、ローダポンプ２、ステアリングバルブ３ｄ、コントロールバルブ４ｃ、プライオリティバルブ５、ブレーキポンプ６、発電機８、増速機７、電動機９、変速機１０、バッテリ１２、コンバータ１３、インバータ１４、コントローラ１５が搭載されている。フロント作業装置４はバケット１０５とリフトアーム１０６からなり、バケット１０５はバケットシリンダ４ａの伸縮によりチルト・ダンプ動作し、リフトアーム１０６はアームシリンダ４ｂの伸縮により上下に動作する。
【００２８】
コントローラ２０は、エンジン１、発電機８、電動機９を制御する車体制御部２００と、モニタ１９の表示データを演算する表示制御部３００とを有している。
【００２９】
図３にコントローラ２０の車体制御部２００の制御内容を機能ブロック図で示す。
【００３０】
コントローラ２０の車体制御部２００は、エンジン回転数指令部２０ａ、モータトルク指令部２０ｂ、インチング指令部２０ｃ、乗算部２０ｄ、カットオフ指令部２０ｅ、モータ出力制限部２０ｆ、最小値選択部２０ｇ、定電圧制御部２０ｈ、発電機出力制限部２０ｉ、最小値選択部２０ｊ、駆動トルク演算部２０ｋ、回生部２０ｍの各機能を有している。
【００３１】
エンジン回転数指令部２０ａは、アクセルペダル１６の指令（アクセル信号）に応じてエンジン１の目標回転数を算出する。エンジン回転数指令部２０ａには、アクセル信号が最小値ｍｉｎにあるときはエンジン目標回転数は最低回転数Ｎｍｉｎであり、アクセル信号が増大するとその増加量に比例してエンジン目標回転数は増大し、アクセル信号が最大値ｍａｘに近い値まで増加するとエンジン目標回転数が最大の一定値Ｎｍａｘとなるようアクセル信号とエンジン目標回転数との関係が設定されている。アクセル信号とエンジン目標回転数との関係は直線比例ではなく、二次曲線的な比例関係であってもよいし、段階的に増大する関係であっても良い。なお、エンジン回転数指令部２０ａで算出された目標回転数は目標燃料噴射量の信号に変換された後、エンジン１の電子燃料噴射装置１ａに出力される。
【００３２】
モータトルク指令部２０ｂは、アクセルペダル１６の指令（アクセル信号）に応じてモータトルク指令値を算出し、インバータ１４へ出力することで電動機９を駆動し走行装置１１を駆動する。モータトルク指令部２０ｂは、モータトルク指令値として、アクセルペダル１６の指令に応じた最大出力割合（％）を算出しており、アクセル信号が最小値ｍｉｎにあるときはモータトルク指令値は０％であり、アクセル信号が増大するとその増加量に比例してモータトルク指令値は増大し、アクセル信号が最大値ｍａｘに近い値まで増加するとモータトルク指令値が最大の１００％となるようアクセル信号とモータトルク指令値との関係が設定されている。アクセル信号とモータトルク指令値との関係も直線比例ではなく、二次曲線的な比例関係であってもよいし、段階的に増大する関係であっても良い。ただし、その関係はアクセル信号とエンジン目標回転数の関係に対応していることが好ましい。
【００３３】
インチング指令部２０ｃは、インチングペダル１７の指令（インチング信号）が大きくなるとそれに比例して小さくなるようなモータ出力制限値（割合％）を求め、乗算部２０ｄはそのモータ出力制限値をモータトルク指令値と乗ずることで、モータトルク指令値を減じる。インチング指令部２０ｃには、インチング信号が最小値ｍｉｎにあるときはモータ出力制限値は電動機９の出力トルクに影響を与えない１００％（制限無し）であり、インチング信号が増大するとその増加量に比例してモータ出力制限値は減少（制限は増大）し、インチング信号が最大値ｍａｘに近い値まで増加するとモータ出力制限値は最小の０％（制限は最大）となるようインチング信号とモータ出力制限値との関係が設定されている。これによりアクセルペダル１６をフル操作したときでも、インチングペダル１７を操作すると、その操作量（インチング信号）に応じてモータトルク指令値は減じられるため、エンジン目標回転数を最大としたまま電動機９の駆動トルクのみ減じることができる。
【００３４】
駆動トルク演算部２０ｋは、乗算部２０ｄで求めたモータトルク指令値と電動機９の回転数（モータ回転数）とから、図４に示すモータ特性が得られるよう電動機９に対する駆動トルク（モータ駆動トルク）を算出する。
【００３５】
つまり、駆動トルク演算部２０ｋには、モータトルク指令値の増減に応じて電動機９の最大出力が増減するようモータトルク指令値と電動機９の最大出力との関係が設定されており、モータトルク指令値に応じた最大出力を決定し、その最大出力にそのときの電動機９の回転数を参照し、モータ駆動トルクを決定する。
【００３６】
例えば、アクセルペダル１６がフル操作され、モータトルク指令部２０ｂで１００％のモータトルク指令値が計算され、そのモータトルク指令値が駆動トルク演算部２０ｋに与えられたときは、電動機９の最大出力を図４に符号１４ａで示す１００％の特性とし、この１００％の最大出力特性１４ａとそのときの電動機９の回転数とからその回転数に対応したモータ駆動トルクを求め、インバータ１４に出力する。これによりインバータ１４は最大出力１００％の特性となるようそのときの回転数に応じて電動機９の駆動トルクを制御する。アクセルペダル１６の踏み込み量が減り、モータトルク指令部２０ｂで計算されたモータトルク指令値も１００％より小さい例えば６０％に減ると、駆動トルク演算部２０ｋは、電動機９の最大出力をそのモータトルク指令値に応じて減らして、最大出力を例えば図４に符号１４ｂで示す６０％の特性とし、この６０％の最大出力特性１４ｂとそのときの電動機９の回転数とからその回転数に対応したモータ駆動トルクを求め、インバータ１４に出力する。これによりインバータ１４は電動機９の最大出力が６０％の特性となるようそのときの回転数に応じて電動機９の駆動トルクを制御する。なお、インバータ１４は電動機９の回転数検出部を備えており、駆動トルク演算部２０ｋは、モータ駆動トルクの算出に際してその検出値を用いる。また、電動機９の最大出力特性は好ましくは電動機出力（馬力）が一定となるような特性である。
【００３７】
カットオフ指令部２０ｅ、モータ出力制限部２０ｆ、最小値選択部２０ｇは、フロント作業装置４の負荷が増大し、ローダポンプ２の吐出圧（ポンプ圧力）が上昇すると電動機９の出力トルクを制限することで、走行駆動力と作業負荷（フロント駆動力）のバランスをとり、作業性を向上させるとともに、発電機出力制限部２０ｉ及び最小値選択部２０ｊと協働してエンジン１への過負荷を防ぎ、エンストを防止するためのものであり、それぞれ次のように構成されている。
【００３８】
カットオフ指令部２０ｅは、ローダポンプ２の吐出圧（ポンプ圧力）に応じて電動機９の出力を制限するモータ出力制限値（割合％）を算出する。カットオフ指令部２０ｅには、ローダポンプ２の吐出圧（ポンプ圧力）が低いときはモータ出力制限値は電動機９の出力トルクに影響を与えない１００％（制限は最小）であり、ローダポンプ２の吐出圧（ポンプ圧力）がある値Ｐａより高くなるとそれに比例してモータ出力制限値が低減（制限は増大）し電動機９の出力トルクが小さくなるようポンプ圧力とモータ出力制限値との関係が設定されている。カットオフ指令部２０ｅで用いられるローダポンプ２の吐出圧（ポンプ圧力）としては圧力センサ１８の検出値が用いられる。
【００３９】
モータ出力制限部２０ｆは、カットオフ指令部２０ｅで演算されたモータ出力制限値と電動機９の回転数（モータ回転数）とから電動機９に対する駆動トルクの制限値（モータトルク制限値）を算出し、最小値選択部２０ｇは、駆動トルク演算部２０ｋで計算したモータトルク指令値とモータ出力制限部２０ｆで計算したモータトルク制限値の小さい方を選択することで、インバータ１４に与えられるモータ駆動トルクがモータ出力制限部２０ｆで計算したモータトルク制限値を超えないように制限する。
【００４０】
モータ出力制限部２０ｆには、カットオフ指令部２０ｅで計算されたモータ出力制限値の増減に応じて電動機９の最大出力が増減するようモータ出力制限値と電動機９の最大出力との関係が設定されており、モータ出力制限値に応じた最大出力を決定し、その最大出力にそのときの電動機９の回転数を参照し、モータトルク制限値を算出する。
【００４１】
例えば、ポンプ圧力が低く（作業負荷が小さく）、カットオフ指令部２０ｅで演算されたモータ出力制限値が１００％である場合は、モータ出力制限部２０ｆは電動機９の最大出力を図３のモータ出力制限部２０ｆのブロック内に破線で示す特性とし、この最大出力特性とそのときの電動機９の回転数とからその回転数に対応したモータトルク制限値を求め、最小値選択部２０ｇに出力する。これによりインバータ１４は電動機９の出力が破線の特性に制限されるよう電動機９の駆動トルクを制御する。作業負荷が増えてポンプ圧力がｍａｘ近くまで上昇し、カットオフ指令部２０ｅで演算されたモータ出力制限値が１００％より小さい例えば７０％に減ると、モータ出力制限部２０ｆは電動機９の最大出力を破線の特性より出力の小さい実線で示す特性とし、この最大出力特性とそのときの電動機９の回転数とからその回転数に対応したモータトルク制限値を求め、最小値選択部２０ｇに出力する。これによりインバータ１４は電動機９の出力が実線の特性に制限されるように電動機９の駆動トルクを制限制御する。電動機９の回転数としては、上述したインバータ１４に備えられる電動機９の回転数検出部の検出値を用いる。
【００４２】
また、モータ出力制限部２０ｆは、電動機９の最大出力特性として、モータ回転数が低いときはモータ出力制限値の減少によるモータトルク制限値の減少割合が大きく、モータ回転数が高くなるとモータ回転数が低いときに比べモータ出力制限値の減少によるモータトルク制限値の減少割合が小さくなるように最大出力特性を設定しており、これによりポンプ圧力が高く（作業負荷が大で）モータ回転数の低い低速走行時にはフロント作業（例えば掘削作業）主体とした運転を可能とし、モータ回転数が高い高速走行時には走行主体としかつエンジン１が過負荷とならない運転が可能となる。
【００４３】
図５にフロント作業装置４の駆動力（フロント駆動力）と走行装置１１の走行駆動力を用いる作業例として、土山の掘削作業を示す。
【００４４】
土山の掘削作業はホイールローダによる典型的な作業例であり、フロント作業装置４の駆動力（フロント駆動力）と走行装置１１の走行駆動力の合力が掘削力となる。このような掘削作業においてはフロント作業装置４の駆動力（フロント駆動力）と走行装置１１の走行駆動力がバランスせず、フロント駆動力が走行駆動力に勝っている場合には、バケット１０５が掘削対象物である地山に十分食い込まないため、掘削量が小さくなる。また、走行駆動力がフロント駆動力に勝っている場合には、バケット１０５が地山に食い込み過ぎてフロント作業装置４が持ち上がらないか、タイヤ１１ａ，１０３がスリップして掘削動作が困難になる。
【００４５】
カットオフ指令部２０ｅ、モータ出力制限部２０ｆ、最小値選択部２０ｇによりポンプ圧力とモータ回転数に応じて電動機９の出力トルクを制限することにより、フロント作業装置４の駆動力と走行装置１１の走行駆動力がバランスして、掘削良好な作業性を実現することができる。
【００４６】
また、ある程度の走行速度を保ちながらフロント作業装置４で作業を行う場合、ポンプ圧力が大きくなった場合でも自動的に電動機９の出力を制限することで、必要とされる発電量を減らして発電機８の駆動トルクを減らすことで、エンジン１の過負荷を防止してエンジン回転数低下による全体出力の低下やエンストを防止できる。
【００４７】
定電圧制御部２０ｈは、システム全体を安全で高効率な状態に保つためバッテリ１２の電圧を最適値近傍に保つような定電圧制御を行うものであり、定電圧制御部２０ｈには、バッテリ１２の電圧が設定値Ｖ０とＶ１間では発電出力指令値は０であり、バッテリ１２の電圧がＶ０より低下するとその低下量に比例して発電出力指令値が増大し、バッテリ１２の電圧がＶａまで低下すると、発電出力指令値は最大の一定値となるとともに、バッテリ１２の電圧がＶ１より高くなるとその増加量に比例してモータリング出力指令値が増大し、バッテリ１２の電圧がＶｂまで増加するとモータリング出力指令値は最大の一定値になるようにバッテリ１２の電圧と発電出力指令値及びモータリング出力指令値との関係が設定されている。これにより定電圧制御部２０ｈは、バッテリ１２の電圧が設定値Ｖ０より小さい場合には発電電力を増やすように、バッテリ１２の電圧が設定値Ｖ０より大きい場合には発電機８を介しエンジン１を駆動して放電するように制御する。また、バッテリ１２の電圧Ｖ０とＶａの間で発電機出力の比例制御をすることにより電動機９を駆動するのに必要な分だけ発電し、効率的なバッテリ制御が可能となる。バッテリ１２はバッテリ１２の電圧を検出する電圧検出部を備えたバッテリコントローラを内蔵しており、発電出力指令値及びモータリング出力指令値の算出に当たってはその検出値が用いられる。
【００４８】
発電機出力制限部２０ｉ及び最小値選択部２０ｊは、カットオフ指令部２０ｅ、モータ出力制限部２０ｆ、最小値選択部２０ｇと協働してエンジンへの過負荷を防ぎ、エンストを防止するためのものであり、発電機出力制限部２０ｉは、エンジン１にフロント作業装置４による負荷が加わることも配慮して、エンジン１が過負荷とならないようにそのときのエンジン回転数に応じた発電機出力制限値を算出し、最小値選択部２０ｊは、定電圧制御部２０ｈで計算した発電出力指令値とその発電機出力制限値との小さい方を選択することで、コンバータ１３に与えられる発電出力指令値が発電機出力制限値を超えないように制限する。
【００４９】
発電機出力制限部２０ｉには、エンジン回転数が最低回転数Ｎｍｉｎから最高回転数Ｎｍａｘ付近の回転数まで増大するに応じて発電機出力制限値も増大するようにエンジン回転数と発電機出力制限値との関係が設定されている。エンジン回転数としては回転センサ２５の検出値（実回転数）が用いられる。なお、回転センサ２５の検出値に代え、エンジン回転数指令部２０ａの出力値である目標回転数を用いてもよい。
【００５０】
回生部２０ｋは、電動機９の回生特性を設定するものである。図６にその回生特性を示す。図６において、アクセルペダル１６を離した時には滑らかに減速するように小さ目の回生トルクＴＬが設定され、前後進切換レバー１８を走行中操作した時には速やかに減速するように大き目の回生トルクＴＨが設定される。また、作業性を考慮して、前後進切換レバー１８の位置がニュートラル以外で車速が十分に低い時には、ある程度の駆動力でクリープ動作するように設定してある。
【００５１】
図７は回生部２０ｋの処理内容の詳細を示すフローチャートである。
【００５２】
はじめに、手順Ｓ１００において、前後進切換レバー１８の切換位置ｓｈｉｆｔ＿ｉｎと最小値選択部２０ｇの出力値であるアクセルペダル１６の指令に応じたモータトルク指令値（以下アクセル入力指令値という）ａｃｃｅｌ＿ｉｎを入力する。
【００５３】
次に、手順Ｓ１０１において、前後進切換レバー１８の入力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｉｎが出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔと等しいか否かを判定し、等しい場合には手順Ｓ１０２に進み、等しくない場合には手順Ｓ１０６に進む。便宜上、入力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｉｎと出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔの初期値は等しくニュートラルｓｈｉｆｔ＿Ｎにしておく。
【００５４】
手順Ｓ１０２においては、前後進切換レバー１８の出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔがニュートラルｓｈｉｆｔ＿Ｎではないか否か判定し、等しくない場合には手順Ｓ１０３に進み、等しい場合には手順Ｓ１０９に進む。
【００５５】
手順Ｓ１０３においては、アクセル入力指令値ａｃｃｅｌ＿ｉｎが０でないか否か判定し、０でない場合には手順Ｓ１０４に進み、０の場合には手順Ｓ１１０に進む。
【００５６】
手順Ｓ１０４においては、アクセル入力指令値ａｃｃｅｌ＿ｉｎを電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔとして手順Ｓ１０５に進み、手順Ｓ１０５において、前後進切換レバー１８の出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔと電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔをインバータ１４に出力する。すなわち、前後進切換レバー１８の操作が行われず（手順Ｓ１０１でＹＥＳ）、その切換位置が前後進のいずれかであり（手順Ｓ１０２でＹＥＳ）、アクセルペダル１６が踏まれた状態（手順Ｓ１０３でＹＥＳ）では、最小値選択部２０ｇの出力値であるアクセル入力指令値が出力される。
【００５７】
また、手順Ｓ１０２でＮＯと判定された場合には、手順Ｓ１０９において、電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔを０として手順１０５の出力処理に進む。すなわち、前後進切換レバー１８の操作が行われず（手順Ｓ１０１でＹＥＳ）、切換位置がニュートラルの場合（手順Ｓ１０２でＮＯ）には、電動機９に駆動トルクを与えずフリー状態とする。
【００５８】
更に、手順Ｓ１０３でＮｏと判定された場合には、手順Ｓ１１０において、図６の回生トルクＴＬに相当する小さめの回生トルクｒｅｇｅｎ＿Ｌを電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔとして手順Ｓ１０５の出力処理に進む。すなわち、アクセルペダル１６を戻した場合（手順Ｓ１０３でＮＯ）には、小さ目の回生トルクを発生させて滑らかに減速し、停止状態とする。
【００５９】
一方、手順Ｓ１０１でＮＯと判定された場合には、手順Ｓ１０６において、図６の回生トルクＴＨに相当する大き目の回生トルクｒｅｇｅｎ＿Ｈを電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔとして手順Ｓ１０７に進み、手順Ｓ１０７において、車体がほぼ停止状態にあるか否かを判定し、車体がほぼ停止状態になく走行中とみなされる場合には何も行わず手順１０５に進み、前後進切換レバー１８の今までの出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔと電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔ（＝回生トルクｒｅｇｅｎ＿Ｈ）をインバータ１４に出力する。手順Ｓ１０７において、車体がほぼ停止状態にある場合には前後進切換レバー１８の入力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｉｎを出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔとして、手順Ｓ１０５に進み、手順Ｓ１０５において、前後進切換レバー１８の出力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｏｕｔ（＝入力指令値ｓｈｉｆｔ＿ｉｎ）と電動機９の出力指令値ｍｏｔｏｒ＿ｏｕｔ（＝回生トルクｒｅｇｅｎ＿Ｈ）をインバータ１４に出力する。すなわち、前後進切換レバー１８の操作が行われた場合（手順Ｓ１０１でＮＯ）には、大き目の回生トルクを発生させて速やかに減速すると同時に、十分減速されたとみなされる場合（手順Ｓ１０７でＹＥＳ）には、前後進切換を許可して通常の駆動状態に移行する。
【００６０】
以上のように、前後進切換レバー１８の切換位置とアクセルペダル１４の踏み込み量に応じて、電動機９への前後進切換指令と駆動トルクの出力指令を制御することで、良好な作業性を実現する。
【００６１】
図１に戻り、モニタ１９には、エンジン１、発電機８、バッテリ１２、電動機９（走行装置１１）、フロント作業装置４間のエネルギーの流れ（以下、適宜全体のエネルギーの流れという）やそのときの燃料消費量（燃料流量）などの状態量が表示される。
【００６２】
図８にモニタ１９に表示する全体のエネルギーの流れや燃料消費量の表示例を示す。
【００６３】
図８において、図８（Ａ）は無負荷時のアイドリングの表示例であり、図８（Ｂ）は停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合の表示例であり、図８（Ｃ）は加速走行時の表示例であり、図８（Ｄ）は定常走行時の表示例であり、図８（Ｅ）は減速回生時の表示例であり、図８（Ｆ）は掘削時（走行掘削時）の表示例である。それぞれエネルギーの流れは矢印で表示し、エネルギーの大きさは矢印の太さで表示し、燃料消費量やエンジン回転数などは数値で表示している。また、燃料消費量は燃料流量（Ｌ／ｈ）で表示されている。なお、燃料消費量（燃料流量）は数値ではなく棒グラフで表示してもよい。また、燃料消費量として燃料残量の変化を数値或いは棒グラフで表示してもよい。
【００６４】
図８（Ａ）において、無負荷時のアイドリングでは、電力の授受はほとんど行われないため、エネルギーの流れを示す矢印は表示されず、燃料消費量も小さい値となる。図８（Ｂ）において、停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合は、エンジン１から発電機８、発電機８からバッテリ１２へのエネルギーの流れを示す矢印が表示されている。また、走行中に失われた電力を補充するために燃料消費量が若干上昇している。図８（Ｃ）において、加速走行時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機９へのエネルギーの流れと、バッテリ１２から電動機９へのエネルギーの流れが表示され、エンジン１の負荷変動を最小限にするように、バッテリ１２のアシストにより電動機９を駆動していることが分かる。また、走行加速時であるため燃料消費量は大幅に増加している。図８（Ｄ）において、定常走行時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機９へのエネルギーの流れが表示され、最も効率が良くなるように、発電機８からの供給電力により直接電動機９が駆動されることが分かる。燃料消費量は加速時より減少している。図８（Ｅ）において、減速回生時は、電動機９から発電機８及びバッテリ１２へのエネルギーの流れと、発電機８からエンジン１へのエネルギーの流れが表示され、電動機９によりエネルギー回生を行うことでバッテリ１２に蓄電し、余った分は発電機８でエンジン１を駆動することで放出していることが分かる。燃料消費量は０である。図８（Ｆ）において、走行掘削時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機９へのエネルギーの流れと、バッテリ１２から電動機９へのエネルギーの流れと、エンジン１からローダポンプ２、ローダポンプ２からフロント作業装置４へのエネルギーの流れが表示され、エンジン１の出力が走行装置１１の駆動力とフロント作業装置４の駆動力とに分配され、最もエンジン負荷の大きい状態となっていることが分かる。これに伴って、燃料消費量も最も多くなっている。
【００６５】
図９にコントローラ２０の表示制御部３００の制御内容を機能ブロック図で示す。コントローラ２０の表示制御部３００は、全体のエネルギーの流れやそのときの燃料消費量などを表示するため、▲１▼エンジン回転数（ｒｐｍ）、▲２▼ポンプ出力（ｋＷ）、▲３▼エンジン出力（ｋＷ）、▲４▼発電機出力（ｋＷ）、▲５▼バッテリ出力（ｋＷ）、▲６▼バッテリ残量（％）、▲７▼モータ出力（ｋＷ）、▲８▼車体速度（ｋｍ／ｈ）、▲９▼燃料流量（Ｌ／ｈ）を入力又は算出し、それらを表示データに変換してモニタ１９に出力する。図９の下側に、モニタ１９の表示項目とパラメータ▲１▼〜▲９▼との対応関係を示す。
【００６６】
また、表示制御部３００は演算部３００ａ〜３００ｅを有し、これらの演算部により▲２▼ポンプ出力（ｋＷ）、▲３▼エンジン出力（ｋＷ）、▲４▼発電機出力（ｋＷ）、▲５▼バッテリ出力（ｋＷ）、▲６▼バッテリ残量（％）、▲７▼モータ出力（ｋＷ）、▲８▼車体速度（ｋｍ／ｈ）を算出する。つまり、演算部３００ａはエンジン回転数とポンプ圧力からポンプ出力を求める。演算部３００ｂは発電機電流とバッテリ電圧から発電機出力を求める。演算部３００ｃはモータ電流とバッテリ電圧からモータ出力を求める。演算部３００ｄはポンプ出力と発電機出力とそれらの効率を考慮して、エンジン出力を求める。演算部３００ｅは発電機出力とモータ出力からバッテリ出力を求めると共に、バッテリ電圧を基にしてバッテリ残量を求める。演算部３００ｆはモータ回転数と減速ギヤ比やタイヤ径から、車体速度を求める。エンジン回転数としては回転センサ２５の検出値が用いられ、ポンプ圧力としては圧力センサ２１の検出値が用いられ、バッテリ電圧としては上述したバッテリ１２に内蔵される電圧検出部の検出値が用いられ、モータ回転数としては上述したインバータ１４に備えられる電動機９の回転数検出部の検出値が用いられる。また、コンバータ１３は発電機８の電流検出部を内蔵し、インバータ１４は電動機９の電流検出部を内蔵しており、発電機電流及びモータ電流としてはそれらの検出値が用いられる。
【００６７】
以上のように構成した本実施の形態においては、操作制御部Ｄにモニタ１９を設け、エンジン１、発電機８、バッテリ１２、電動機９（走行装置１１）、フロント作業装置４の間のエネルギーの流れを表示したので、システム全体のエネルギーの流れが一目瞭然であるため、操作者は複雑なエネルギーの流れを容易に理解できるようになり、また、エネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示するので、作業が燃費に与える影響が分かりやすく表示されるものとなり、これにより操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転が可能となる。
【００６８】
例えば、図８（Ａ）の表示例によれば、無負荷時のアイドリングであっても、燃料流量が５Ｌ／ｈあることが分かり、エンジン１をこまめに停止させ、無駄なアイドリングを減らすことができる。
【００６９】
また、図８（Ｂ）の表示例によれば、停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合は、エネルギーの流れを示す矢印が表示されるため、アイドリングから充電に切り替わったことが視覚的に確認でき、充電中のエンジン停止を避けることができる。
【００７０】
また、図８（Ｃ）の表示例によれば、加速走行時はエンジン１から発電機８へのエネルギーの流れが多く、燃料消費量が多いことが分かり、なるべく燃料消費の少ない効率的な運転をするよう心がけるようになる。
【００７１】
また、図８（Ｄ）の表示例によれば、定常走行時は、発電機８からの供給電力により直接電動機９が駆動され、燃料消費量は加速時より減少していることが分かり、最も効率の良い定常走行状態を保つように無駄な加減速を控えるようになる。
【００７２】
また、図８（Ｅ）の表示例によれば、減速回生時は、エネルギーの流れ方向が逆向きとなって、電動機９のエネルギー回生によりバッテリ１２に蓄電し、燃料消費量が０であることが視覚的に確認でき、減速時にはエネルギー回生が効果的に行えるように停止距離を十分に確保するなどの配慮をするようになる。
【００７３】
また、図８（Ｆ）の表示例によれば、走行掘削時は、電動機だけでなく、油圧ポンプにもエネルギーの流れがあり、燃料消費量も最も多いことが視覚的に分かり、効率的な運転を心がけるようになる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００７５】
１．アクセルペダル１６を操作してエンジン１の回転数と電動機９の駆動トルクを共に比例制御すると同時に、インチングペダル１７を必要に応じて操作して電動機９の駆動トルクを減じてモータ単独の微操作を可能とし、さらにローダポンプ２の負荷に応じて電動機９の出力を制限して走行駆動力と作業負荷（フロント駆動力）のバランスをとることで、従来のホイールローダと同様、アクセルペダル１６とインチングペダル１７の操作により、油圧作業部Ｂと電動走行部Ｃの両方とも操作性良く作業が行える。
【００７６】
２．ある程度の走行速度を保ちながらフロント作業装置４で作業を行う場合、ポンプ圧力が大きくなった場合でも自動的に電動機９の出力を制限することで、必要とされる発電量を減らして発電機８の駆動トルクを減らすことで、エンジン１の過負荷を防止してエンジン回転数低下による全体出力の低下やエンストを防止できる。
【００７７】
３．エンジン回転数に応じて発電機出力を制限することで、エンジンヘの過負荷を防ぎエンストを防止することができる。
【００７８】
４．走行中に前後進切換レバー１８が急操作されたときには、電動機９の回生トルクを一時的に大きくすることで、速やかに減速し指示された走行形態に移行することができる。
【００７９】
５．バッテリ１２の電圧に応じて、電圧が設定された範囲より小さいときには発電機８の発電により充電し、大きいときには発電機８でエンジンを駆動して放電することで、安全で効率の良い範囲にバッテリ１２の蓄電量を保つことができる。
【００８０】
本発明の第２の実施の形態を図１０及び図１１を用いて説明する。図中、図１に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００８１】
図１０において、本実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械が第１の実施の形態と異なる点は、油圧ポンプ２，６をエンジン１で直接駆動せずに、インバータ（電動機制御装置）４０で制御される電動機４１により駆動する構成の電動・油圧作業部Ｅを設けることで、全ての機器を電動化したことにある。また、それに伴って、コントローラ２０Ａの車体制御部２００Ａは、電動機４１の駆動トルクを算出し、インバータ４０により電動機４１を駆動する機能を更に有しており、モニタ１９には、図１１に示されるようなエンジン１、発電機８、バッテリ１２、電動機９（走行装置１１）、電動機４１（フロント作業装置４）間のエネルギーの流れやそのときの燃料消費量（燃料流量）などの状態量が表示され、コントローラ２０Ａの表示制御部３００Ａは、そのための表示データを演算する。
【００８２】
図１１に示される表示例は、油圧ポンプをエンジンで直接駆動せずに電動機により駆動する表示に代えた以外図８と同じであり、図１１（Ａ）は無負荷時のアイドリングの表示例であり、図１１（Ｂ）は停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合の表示例であり、図１１（Ｃ）は加速走行時の表示例であり、図１１（Ｄ）は定常走行時の表示例であり、図１１（Ｅ）は減速回生時の表示例であり、図１１（Ｆ）は掘削時の表示例である。それぞれエネルギーの流れは矢印で表示し、エネルギーの大きさは矢印の太さで表示し、燃料消費量やエンジン回転数などは数値で表示している
本実施例によっても、油圧ポンプ２，６を電動機４１により駆動することで全ての機器を電動化したハイブリッド式建設機械において、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００８３】
本発明の第３の実施の形態を図１２〜図１４を用いて説明する。図中、図１に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００８４】
本実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械が第１及び第２の実施の形態と異なる点は、本発明を油圧ショベルに適用し、作業装置の一部である旋回装置を電動化したことにある。
【００８５】
図１２において、本実施の形態に関わるハイブリッド式建設機械は、大きく分けて、エンジン部Ａと、油圧作業及び走行部Ｆ、電動旋回部Ｇ、操作制御部Ｈから構成されている。油圧作業及び走行部Ｆは、エンジン１により直接駆動され、油圧を供給する油圧ポンプ３１と、フロント作業装置３２と、走行装置３３とを備えている。フロント作業装置３２はブームシリンダ３２ａ、アームシリンダ３２ｂ、バケットシリンダ３２ｃを有し、走行装置３３は左右の走行モータ３３ａ，３３ｂを有し、かつフロント作業装置３２及び走行装置３３はブームシリンダ３２ａ、アームシリンダ３２ｂ、バケットシリンダ３２ｃ、左右の走行モータ３３ａ，３３ｂに油圧ポンプ３１から供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブ３４を備えている。電動旋回部Ｇは、充電用の発電機８と、エンジン１の軸出力を増速して発電機８を駆動する増速機７と、旋回用の電動機３５と、蓄電を行うバッテリ１２と、バッテリ１２との電力の授受を行い発電機８を制御するコンバータ（発電機制御装置）１３と、バッテリ１２との電力の授受を行い電動機３５を制御するインバータ（電動機制御装置）１４と、減速機３６とを備えている。
【００８６】
操作制御部Ｈは、全体のエネルギーの流れやそのときの燃料消費量を表示するモニタ１９と、油圧ポンプ３１の吐出圧を検出する圧力センサ２１と、エンジン１の回転数を検出する回転センサ２５と、燃料配管２７に設けられ、燃料流量を検出する流量センサ２８と、全体の制御を行うコントローラ２０Ｂとを備えている。
【００８７】
図１３に本発明が適用される油圧ショベルを示す。
【００８８】
図１３において、４００は油圧ショベルであり、油圧ショベル４００は下部走行体４０１、上部旋回体４０２を有し、下部走行体４０１は走行モータ３３ａ，３３ｂが（一方のみ図示）により駆動される左右の履帯を有し、上部旋回体４０２は旋回用の電動機３５及び減速機３６により下部走行体４０１上に旋回可能である。また、上部旋回体４０２の前部左側には運転席４０３が設けられ、前部右側にはブーム４０５、アーム４０６、バケット４０７を有する多関節構造の作業機４０４が設けられ、ブーム４０５、アーム４０６、バケット４０７はそれぞれブームシリンダ３２ａ、アームシリンダ３２ｂ、バケットシリンダ３２ｃによりそれぞれ上下方向に回転駆動される。
【００８９】
コントローラ２０Ｂは、エンジン１、発電機８，電動機３５を制御する車体制御部２００Ｂと、モニタ１９の表示データを演算する表示制御部３００Ｂとを有し、車体制御部２００Ｂは旋回用の操作レバー装置３８からの指令信号を入力し、その指令信号に応じて旋回用の電動機３５の駆動トルクを演算し、インバータ１４により電動機３５を駆動する。また、車体制御部２００Ｂは、図３に示した定電圧制御部２０ｈ、発電出力制限部２０ｉ、最小値選択部２０ｊの機能を有し、バッテリの定電圧制御を行う。モニタ１９には、図１４に示されるようなエンジン１、発電機８、バッテリ１２、電動機３５、油圧ポンプ３１、フロント作業３２及び走行装置３３間のエネルギーの流れやそのときの燃料消費量（燃料流量）などの状態量が表示され、コントローラ２０Ｂの表示制御部３００Ｂは、そのための表示データを演算する。
【００９０】
図１４において、図１４（Ａ）は無負荷時のアイドリングの表示例であり、図１４（Ｂ）は停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合の表示例であり、図１４（Ｃ）は加速旋回時の表示例であり、図１５（Ｄ）は定常旋回時の表示例であり、図１４（Ｄ）は減速回生時の表示例であり、図１４（Ｆ）は旋回掘削時の表示例である。それぞれエネルギーの流れは矢印で表示し、エネルギーの大きさは矢印の太さで表示し、燃料消費量やエンジン回転数などは数値で表示している。
【００９１】
図１４（Ａ）において、無負荷時のアイドリングでは、電力の授受はほとんど行われないため、エネルギーの流れを示す矢印は表示されず、燃料消費量も小さい値となる。図１４（Ｂ）において、停車中（アイドリング）にバッテリ１２への充電が行われた場合は、エンジン１から発電機８、発電機８からバッテリ１２へのエネルギーの流れを示す矢印が表示されている。また、旋回中に失われた電力を補充するために燃料消費量が若干上昇している。図１４（Ｃ）において、加速旋回時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機３５へのエネルギーの流れと、バッテリ１２から電動機３５へのエネルギーの流れが表示され、エンジン１の負荷変動を最小限にするように、バッテリ１２のアシストにより電動機３５を駆動していることが分かる。また、旋回加速時であるため燃料消費量は大幅に増加している。図１４（Ｄ）において、定常旋回時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機３５へのエネルギーの流れが表示され、最も効率が良くなるように、発電機８からの供給電力により直接電動機３５が駆動されることが分かる。燃料消費量は加速時より減少している。図１４（Ｅ）において、減速回生時は、電動機３５から発電機８及びバッテリ１２へのエネルギーの流れと、発電機８からエンジン１へのエネルギーの流れが表示され、電動機３５によりエネルギー回生を行うことでバッテリ１２に蓄電し、余った分は発電機８でエンジン１を駆動することで放出していることが分かる。燃料消費量は０である。図１４（Ｆ）において、旋回掘削時は、エンジン１から発電機８、発電機８から電動機３５へのエネルギーの流れと、バッテリ１２から電動機３５へのエネルギーの流れと、エンジン１から油圧ポンプ３１、油圧ポンプ３１からフロント作業装置３２及び走行装置３３へのエネルギーの流れが表示され、エンジン１の出力が旋回装置の駆動力とフロント作業装置３２の駆動力とに分配され、最もエンジン負荷の大きい状態となっていることが分かる。これに伴って、燃料消費量も最も多くなっている。
【００９２】
本実施の形態によっても、本発明を油圧ショベルに適用し、旋回装置を電動化したハイブリッド式建設機械において、第１及び第２の実施の形態と同様、システム全体のエネルギーの流れが一目瞭然であるため、操作者は複雑なエネルギーの流れを容易に理解できるようになり、また、エネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示するので、作業が燃費に与える影響が分かりやすく表示されるものとなり、これにより操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転が可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、ハイブリッド式建設機械において、システム全体のエネルギーの流れが一目瞭然となるため、操作者はハイブリッド式建設機械特有の複雑なエネルギーの流れを容易に理解できるようになり、エネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示することにより作業が燃費に与える影響が分かりやすく表示され、これにより操作者にエネルギー消費に対する理解と注意を促し、ハイブリッドの良さを生かした効率的な運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械の全体構成図である。
【図２】本発明が適用されるハイブリッド式建設機械の一例としてホイールローダを示す図である。
【図３】コントローラの車体制御部の制御内容を示す機能ブロック図である。
【図４】インバータにおける電動機の駆動特性を示す図である。
【図５】フロント作業装置の駆動力と走行装置の走行駆動力を用いる作業例として、土山の掘削作業を示す図である。
【図６】回生部の回生特性を示す図である。
【図７】回生部の処理内容の詳細を示すフローチャートである。
【図８】モニタに表示する全体のエネルギーの流れや燃料消費量の表示例を示す図である。
【図９】コントローラの表示制御部の制御内容を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械の全体構成図である。
【図１１】モニタに表示する全体のエネルギーの流れや燃料消費量の表示例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係わるハイブリッド式建設機械の全体構成図である。
【図１３】本発明が適用されるハイブリッド式建設機械の一例として油圧ショベルを示す図である。
【図１４】モニタに表示する全体のエネルギーの流れや燃料消費量の表示例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ エンジン部
Ｂ 油圧作業部
Ｃ 電動走行部
Ｄ 操作制御部
Ｅ 電動・油圧作業部
Ｆ 油圧作業及び走行部
Ｇ 電動旋回部
Ｈ 操作制御部
１ エンジン
２ ローダポンプ
３ ステアリング装置
４ フロント作業装置
５ プライオリティバルブ
６ ブレーキバルブ
７ 増速機
８ 発電機
９ 電動機
１０ 変速機
１１ 走行装置
１２ バッテリ
１３ コンバータ
１４ インバータ
１６ アクセルペダル
１７ インチングペダル
１８ 前後進切換レバー
１９ モニタ
２０；２０Ａ；２０Ｂ コントローラ
２０ａ エンジン回転数指令部
２０ｂ モータトルク指令部
２０ｃ インチング指令部
２０ｄ 乗算部
２０ｅ カットオフ指令部
２０ｆ モータ出力制限部
２０ｇ 最小値選択部
２０ｈ 定電圧制御部
２０ｉ 発電機出力制限部
２０ｊ 最小値選択部
２０ｋ 回生部
２０ｍ 車速制限部
２０ｎ 最小値選択部
２０ｐ 切換部
２１ 圧力センサ
２５ 回転センサ
２６ 燃料タンク
２７ 燃料配管
２８ 流量センサ
２００ 車体制御部
３００ 表示制御部

Claims (5)

1. エンジンと、蓄電装置と、前記エンジンにより駆動され、前記蓄電装置に対して電力授受を行う発電機と、前記蓄電装置との電力授受により駆動力を発生する電動機と、油圧ポンプと、前記電動機により駆動される電動駆動部分と前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧駆動部分を含む作業及び走行装置と、前記エンジン、発電機、電動機を制御する操作制御手段とを備え、
   前記操作制御手段は、前記エンジン、蓄電装置、発電機、電動機、油圧ポンプの間のエネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示する表示装置を有することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
2. エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され外部に対して作業を行う油圧作業装置と、蓄電装置と、前記エンジンにより駆動され前記蓄電装置に対して電力授受を行う発電機と、前記蓄電装置との電力授受により走行駆動力を発生する電動機と、この電動機により駆動され走行を行う電動走行装置と、前記エンジン、発電機、電動機を制御する操作制御手段とを備え、
   前記操作制御手段は、前記エンジン、蓄電装置、発電機、電動機、油圧ポンプの間のエネルギーの流れとそのときの燃料消費量を表示する表示装置とを備えることを特徴とするハイブリッド式建設機械。
3. 請求項１又は２記載のハイブリッド式建設機械において、前記表示装置は、前記エネルギーの流れを矢印で表示し、エネルギーの大きさを矢印の太さで表示することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
4. 請求項１又は２記載のハイブリッド式建設機械において、前記表示装置は、前記燃料消費量を燃料流量で表示することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
5. 請求項１又は２記載のハイブリッド式建設機械において、前記表示装置は、エンジン回転数などの他の車体情報も併せて表示することを特徴とするハイブリッド式建設機械。

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