JP2012158890A

JP2012158890A - 作業機械の駆動制御装置

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Publication number: JP2012158890A
Application number: JP2011018258A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hoshino; 雅俊星野; Mitsuo Sonoda; 光夫園田; Shinji Ishihara; 新士石原; Hiroshi Sakamoto; 博史坂本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP5596583B2

Abstract

【課題】第１電動発電機とは別の第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に対し過剰な電力を、第１電動発電機に消費させてエンジンの回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる作業機械の駆動制御装置の提供。
【解決手段】旋電動旋回モータ（第２電動発電機）により生成された電力のうちバッテリに対し過剰な電力をアシストモータ（第１電動発電機）に消費させるアシスト要求出力Waとし、このWaをメインポンプの推定出力Wpから減算して過剰要求出力ΔWを得、このΔWとエンジン回転数Ｒの検出値とが条件（ΔWが基準過剰要求出力Wscより大きく、かつRが作業機械による作業に必要な最低の回転数として予め設定された基準回転数Rc以上であること）を満たした場合に制御モードを回転数降下モードに切り替え、手段114bでRcより低い所定の低回転数Rlを目標回転数に決定し燃料噴射量制御装置１３０に指令する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの回転を助勢する第１電動発電機としてのアシストモータとは別に、所定の可動部の駆動および制動を行う第２電動発電機を備え、これら第１，第２電動発電機により生成される電力を蓄電装置に蓄える作業機械の駆動制御装置であって、第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に蓄えきれない電力を、第１電動発電機に供給してエンジンの回転の助勢で消費させる作業機械の駆動制御装置に関する。

従来の作業機械の駆動制御装置は、蓄電装置の蓄電残量に応じて、アシストモータによるエンジンの回転の助勢を制限するようになっている（特許文献１参照）。

特開２００５−８３２４２号公報

ところで、作業機械の駆動制御装置には、エンジンの回転を助勢する第１電動発電機としてのアシストモータとは別に、所定の可動部の駆動および制動を行う第２電動発電機を備えたものがある。作業機械の一種である油圧ショベルの駆動制御装置には、所定の可動部としての旋回体の駆動源となる旋回モータとして、第２電動発電機を備えたものである。以下、第２電動発電機である旋回モータを「電動旋回モータ」と呼称する。この電動旋回モータは旋回体に対し回生制動を行うことで電力を生成する。この電力は、アシストモータにより生成される電力と同じく蓄電装置に蓄電されるようになっている。蓄電装置の充電量に余裕がない場合、または、電動旋回モータにより単位時間当たりに生成される電力が、蓄電装置が単位時間当たりに吸収できる電力を超えている場合、電動旋回モータにより生成された電力はバッテリに対して過剰となる。その過剰な電力が無駄にならないよう、その過剰な電力をアシストモータに供給し、このアシストモータでエンジンの回転を助勢させるによって消費させることが、従来から行われている。

しかし、電動旋回モータにより生成された過剰な電力を用いてアシストモータにエンジンを助勢させた場合、助勢の域を超し、定格回転数を超えた過回転数でエンジンを動作させてしまうことがあり、物理的な限界に迫る、または超える過度な負荷をエンジンに掛けてしまうことが懸念される。

本発明は前述の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、第１電動発電機とは別の第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に対し過剰な電力を、第１電動発電機に消費させてエンジンの回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる作業機械の駆動制御装置を提供することにある。

前述の目的を達成するために本発明は次のように構成されている。

〔１〕本発明に係る作業機械の駆動制御装置は、内燃機関からなるエンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油を供給されて駆動する油圧アクチュエータと、前記エンジンに伝動可能に結合した第１電動発電機と、作業機械の所定の可動部の駆動、およびその可動に対して回生制動を行う第２電動発電機と、前記第１電動発電機により生成される電力、および、前記第２電動発電機により生成される電力を蓄える蓄電装置と、前記第２電動発電機により生成される電力のうち前記蓄電装置に対し過剰な電力を、前記第１電動発電機に供給して前記エンジンの回転の助勢で消費させるアシスト制御手段とを備えた作業機械の駆動制御装置において、前記エンジンの定格回転数を前記エンジンの上限回転数として指令する上限回転数指令手段と、単位時間当たりのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記油圧ポンプの推定出力を算出するポンプ出力推定手段と、前記第２電動発電機により生成された電力のうち前記蓄電装置に対し過剰な電力をアシスト要求出力として算出するアシスト要求生成手段と、前記推定出力に基づき前記エンジンの目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、前記目標回転数に基づき前記エンジンの燃料噴射量を制御するエンジン制御手段と、前記アシスト要求出力から前記推定出力を減算して得られる過剰要求出力、および、前記エンジン回転数検出手段によるエンジン回転数の検出値に基づき、前記エンジン回転数制御手段の制御モードを切り替える制御切替手段とを備え、前記制御切替手段は、前記過剰要求出力が所定の基準過剰要求出力以下で、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が前記上限回転数よりも低い場合に、制御モードとして通常モードを選択し、前記過剰要求出力が前記基準過剰要求出力よりも大きく、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が、作業機械の作業に必要とされる最低のエンジン回転数として予め設定された基準回転数以上の場合に、制御モードとして回転数降下モードを選択し、前記エンジン回転数制御手段は、前記通常モードにおいて前記エンジン回転数を制御する通常手段と、前記回転数降下モードにおいて前記エンジン回転数を制御する回転数降下手段とを備え、前記通常手段は、前記アシスト要求出力に基づき前記第１電動発電機により前記エンジンが助勢されて得られる助勢回転数を、前記目標回転数から減算することでエンジン用目標回転数を得て、このエンジン用目標回転数に基づき燃料噴射量を制御するものであり、前記回転数降下手段は、前記エンジンの燃料噴射量を、前記基準回転数よりも低い所定の低回転数相当の燃料噴射量にステップ的に減少させることを特徴とする。

この「〔１〕」に記載の作業機械の駆動制御装置においては、制御モードとして回転数降下モードが選択される条件は、過剰要求出力が基準過剰要求出力よりも大きく、かつ、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が基準回転数以上であることに設定されており、その基準回転数は作業機械の作業に必要とされる最低のエンジン回転数として予め設定されており、エンジン回転数制御手段の回転数降下手段は、エンジンの燃料噴射量を、基準回転数よりも低い所定の低回転数相当の燃料噴射量にステップ的に減少させる。これらによって、第１電動発電機とは別の第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に対し過剰な電力を、第１電動発電機に消費させてエンジンの回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる。

〔２〕本発明に係る作業機械の駆動制御装置は、「〔１〕」に記載の作業機械の駆動制御装置において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置と、前記エンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するエンジン用回転数指令手段とを備え、前記エンジン用回転数指令手段は、前記燃料噴射量制御装置とともに前記通常手段を構成する通常指令手段と、前記燃料噴射量制御装置とともに前記回転数下降手段を構成する回転数降下指令手段を備え、前記通常指令手段は、前記助勢回転数を前記目標回転数から減算して得られるエンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するものであり、前記回転数降下指令手段は、前記低回転数をエンジン用目標回転数として前記燃料噴射量制御装置に指令するものであることを特徴とする。

この「〔２〕」に記載の駆動制御装置において、エンジン用回転数指令手段の通常指令手段は、助勢回転数を目標回転数から減算して得られるエンジン用目標回転数を、燃料噴射量制御装置に指令し、この燃料噴射量制御装置は、その通常指令手段からのエンジン用目標回転数に基づきエンジンの燃料噴射量を制御する。これにより、通常モードの際のエンジン回転数の制御を実現できる。また、エンジン用回転数指令手段の回転数降下指令手段は、低回転数をエンジン用目標回転数として燃料噴射量制御装置に指令し、この燃料噴射量制御装置は、その回転数降下指令手段からのエンジン用目標回転数（所定の低回転数）に基づき、エンジンの燃料噴射量を制御する。これにより、回転数降下モードの際のエンジン回転数の制御を実現できる。

〔３〕本発明に係る作業機械の駆動制御装置は、「〔１〕」に記載の作業機械の駆動制御装置において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置と、前記エンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するエンジン用回転数指令手段とを備え、前記エンジン用回転数指令手段は、前記燃料噴射量制御装置とともに前記通常手段を構成するものであり、前記燃料噴射量制御装置は、前記回転数降下制御手段としての少噴射処理手段を備え、この少噴射処理手段は、前記エンジンの燃料噴射量を前記低回転数相当量に制御するものであることを特徴とする。

この「〔３〕」に記載の駆動制御装置において、エンジン用回転数指令手段は、助勢回転数を目標回転数から減算して得られるエンジン用目標回転数を、燃料噴射量制御装置に指令し、この燃料噴射量制御装置は、そのエンジン用回転数指令手段からのエンジン用目標回転数に基づきエンジンの燃料噴射量を制御する。これにより、通常モードの際のエンジン回転数の制御を実現できる。また、燃料噴射量制御装置の少噴射量処理手段は、エンジンの燃料噴射量を低回転数相当量に制御する。これにより、回転数降下モードの際のエンジン回転数の制御を実現できる。

特に「〔３〕」に記載の駆動制御装置においては、燃料噴射量制御装置の少噴射量処理手段がエンジンの燃料噴射量を低回転数相当量に制御するので、すなわち、「〔２〕」に記載の駆動制御装置のようにエンジン用回転数指令手段の回転数降下指令手段が低回転数をエンジン用目標回転数として燃料噴射量制御装置に指令する処理を行わずに済むので、エンジン回転数を所定の低回転数に制御することを、「〔２〕」に記載の駆動制御装置よりも迅速に実現できる。

〔４〕本発明に係る作業機械の駆動制御装置は、「〔１〕」〜「〔３〕」のいずれか１項に記載の作業機械の駆動制御装置において、前記制御切替手段は、制御モードを前記通常モードから前記回転数降下モードに移行させた後に、前記過剰要求出力が所定の基準過剰要求出力以下になり、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が前記上限回転数よりも低くなった場合に、制御モードを通常モードに戻すことを特徴とする。

この「〔４〕」に記載の駆動制御装置においては、第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に対し過剰な電力を第１電動発電機に供給して消費させている最中に、エンジン回転数が上限回数を超えることを回避した後には、再び、過剰な電力を再び第１電動モータに消費させる状態に復帰させることができる。

〔５〕本発明に係る作業機械の駆動制御装置は、「〔１〕」〜「〔４〕」のいずれか１項に記載の作業機械の駆動制御装置において、前記アシストモータ制御手段は、前記アシスト要求出力が所定の基準要求出力よりも高いか否かの判定を行い、この判定の結果が真である場合に、前記アシスト要求出力から前記基準要求出力を減算することで前記アシスト要求出力を補正することを特徴とする。

この「〔５〕」に記載の駆動制御装置において、アシストモータ制御手段は、通常モードにおいてアシスト要求出力が基準要求出力よりも高い場合に、アシスト要求出力から所定の基準要求出力を減算することで、アシスト要求出力を補正する。これにより、通常モードにおいてアシスト要求出力に基づき第１電動発電機によりエンジンの回転を助勢することに伴うエンジンの過回転を防止することができる。

本発明に係る作業機械の駆動制御装置によれば、前述のように、第１電動発電機とは別の第２電動発電機により生成された電力のうち蓄電装置に対し過剰な電力を、第１電動発電機に消費させてエンジンの回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる。この結果、物理的な限界に迫る、または超える過度な負荷をエンジンに掛けてしまうことを防止することができる。

本発明の実施形態に係る駆動制御装置が適用される作業機械である油圧ショベルを示す図である。本発明の実施形態に係る駆動制御装置を示す図である。図２に示した駆動制御装置におけるエンジンの制御のための構成を示すブロック図である。図３に示した判定テーブルの詳細を示す図である。図２，図３に示した車体コントローラにより行われる処理を示すフローチャートである。図５に示した処理により得られるエンジン回転数の変化の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る駆動制御装置におけるエンジンの制御のための構成を示すブロック図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る駆動制御装置について図１〜図６を用いて説明する。

図１に示す油圧ショベル１は、履帯２ａを駆動して走行する走行体２と、この走行体２に旋回ベアリング１４を介して旋回可能に結合した可動部である旋回体３と、この旋回体３の前部に設けられたフロント作業装置６とを備えている。

走行体２は、この走行体２の左側部の骨格を形成している左フレーム２ｂと、この左フレーム２ｂと並行に位置した右フレーム（図示してない）とを備えている。左フレーム２ｂには、減速機付きの左走行モータ２０が設けられている。履帯２ａは左フレーム２ｂに掛け回されており、左走行モータ２０の出力がその履帯２ａに伝達されることによって履帯２ａが駆動するようになっている。走行体２の右フレーム側も同様に構成されている。右フレームに設けられている右走行モータ２１については図２に記号で図示した。

フロント作業装置６は、旋回体３の前部に起伏自在に結合したブーム７と、このブーム７に回動自在に結合したアーム８と、このアーム８に回動自在に結合したバケット９とを備えたバックホウタイプのフロント作業装置であり、ブームシリンダ７ａ（油圧シリンダ）、アームシリンダ８ａ（油圧シリンダ）およびバケットシリンダ９ａ（油圧シリンダ）の少なくとも１の油圧シリンダの収縮または伸長により駆動されるようになっている。

旋回体３はフロント作業装置６の左側方にキャブ４を備え、このキャブ４の後方に機械室５を備えている。機械室５内には、内燃機関からなるエンジン１０と、このエンジン１０により駆動されるポンプユニット１１、すなわちメインポンプ１１ａ（可変容量形油圧ポンプ、図２に示す油圧記号で示す）およびパイロットポンプ１１ｂ（定容量形ポンプ、図２に油圧記号で示す）とが設けられている。メインポンプ１１は、左走行モータ２０、右走行モータ２１、ブームシリンダ７ａ、アームシリンダ８ａ、バケットシリンダ９ａに供給される油圧の油圧源である。

旋回体３の機械室５内には、エンジン１０と伝動可能に結合した第１電動発電機としてのアシストモータ１２と、蓄電装置としてのバッテリ１３とが設けられている。アシストモータ１２はエンジン１０により駆動された場合に発電機となって電力を生成するようになっており、その電力はバッテリ１３に蓄えられるようになっている。また、アシストモータ１２はバッテリ１３から電力を供給された場合に電動機となって力行して、エンジン１０の回転を助勢するようになっている。

機械室内５にはさらに、第１電動発電機と別の第２電動発電機としての電動旋回モータ３０が設けられている。この電動旋回モータ３０は、バッテリ１３から電力を供給された場合に電動機となって旋回体３を駆動するようになっており、また、旋回体３の旋回速度を減速する際に、旋回体３に対し回生制動を行う発電機となって電力を生成するようになっている。電動旋回モータ３０により生成される電力はバッテリ１３に蓄えられるようになっている。

第１実施形態に係る駆動制御装置１００は、図２に示すように、前出のエンジン１０、前出のポンプユニット１１（メインポンプ１１ａおよびパイロットポンプ１１ｂ）、前出のアシストモータ１２、前出の電動旋回モータ３０、前出のブームシリンダ７ａ、前出のアームシリンダ８ａ、前出のバケットシリンダ９ａ、前出の左走行モータ２０、前出の右走行モータ２１に加え、ブームシリンダ７ａとバケット９の動作を指令するブーム・バケット操作レバー装置１０１、電動旋回モータ３０の動作とアームシリンダ８ａの動作を指令する旋回・アーム操作レバー装置１０２とを備えている。これらブーム・バケット操作レバー装置１０１はキャブ４内の運転席の右側に設けられており、旋回・アーム操作レバー装置１０２は、キャブ４内の運転席の左側に設けられている。

ブーム・バケット操作レバー装置１０１は、中立位置から前後左右に傾倒操作可能な操作レバー装置１０１ａと、この操作レバー装置１０１ａの中立位置から前後左右のそれぞれの傾倒方向について傾倒量に応じたパイロット圧を、パイロットポンプ１１ｂを油圧源として生成するパイロット弁（図示省略）を備えている。操作レバー装置１０１ａの中立位置を中心として予め設定された傾倒量の微小範囲と、操作レバー装置１０１ａの最大傾倒量の近傍から最大傾倒量までの予め設定された傾倒量の微小範囲とを除き、パイロット弁は、操作レバー装置１０１ａの中立位置からの傾倒量が大きいほど高いパイロット圧を出力するようになっている。操作レバー装置１０１ａの中立位置から前方向への傾倒操作によりブーム下げを指令するパイロット圧Ｐ１が出力されるようになっており、操作レバー装置１０１ａの中立位置から後方向への傾倒操作によりブーム上げを指令するパイロット圧Ｐ２が出力されるようになっており、操作レバー装置１０１ａの中立位置から左方向への傾倒操作によりバケットクラウド（キャブ４に近づく方向のバケット９の回動）を指令するパイロット圧Ｐ３が出力されるようになっており、操作レバー装置１０１ａの中立位置から右方向への傾倒操作によりバケットダンプ（キャブ４から離れる方向のバケット９の回動）を指令するパイロット圧Ｐ４が出力されようになっている。

旋回・アーム操作レバー装置１０２も、中立位置から前後左右に傾倒操作可能な操作レバー装置１０１ａと、この操作レバー装置１０２ａの中立位置から前後左右のそれぞれの傾倒方向について傾倒量に応じたパイロット圧を、パイロットポンプ１１ｂを油圧源として生成するパイロット弁（図示省略）を備えている。旋回・アーム操作レバー装置１０２においても、ブーム・バケット操作レバー装置１０１と同様に、操作レバー装置１０２ａの中立位置を中心として予め設定された傾倒量の微小範囲と、操作レバー装置１０２ａの最大傾倒量の近傍から最大傾倒量までの予め設定された傾倒量の微小範囲とを除き、パイロット弁は、操作レバー装置１０２ａの中立位置からの傾倒量が大きいほど高いパイロット圧を出力するようになっている。操作レバー装置１０２ａの中立位置から前方向への傾倒操作によりアームダンプ（キャブ４から離れる方向のアーム８の回動）を指令するパイロット圧Ｐ５が出力されるようになっており、操作レバー装置１０１ａの中立位置から後方向への傾倒操作によりアームクラウド（キャブ４に近づく方向のアーム８の回動）を指令するパイロット圧Ｐ６が出力されるようになっており、操作レバー装置１０２ａの中立位置から左方向への傾倒操作により左旋回を指令するパイロット圧Ｐ７が出力されるようになっており、操作レバー装置１０２ａの中立位置から右方向への傾倒操作により右旋回を指令するパイロット圧Ｐ８が出力されようになっている。

走行モータ２０，２１のそれぞれの動作を指令するものは、左走行操作レバー装置および右走行操作レバー装置であるが、これらの図示は省略した。これら左走行操作レバー装置および右走行操作レバー装置はいずれも、中立位置から前後に傾倒操作可能な操作レバーと、この操作レバーの中立位置から前後のそれぞれの傾倒方向について傾倒量に応じたパイロット圧を、パイロットポンプを油圧源として生成するパイロット弁を備えたものであり、キャブ４内の運転席の前方に左右方向に並んで設けられている。左走行操作レバー装置および右走行操作レバー装置においても、ブーム・バケット操作レバー装置１０１と同様に、操作レバーの中立位置を中心として予め設定された傾倒量の微小範囲と、操作レバーの最大傾倒量の近傍から最大傾倒量までの予め設定された傾倒量の微小範囲とを除き、パイロット弁は、操作レバーの中立位置からの傾倒量が大きいほど高いパイロット圧を出力するようになっている。

駆動制御装置１００はさらに、ブームシリンダ７ａ、アームシリンダ８ａ、バケットシリンダ９ａ、左走行モータ２０および右走行モータ２１のそれぞれとメインポンプ１１ａとを接続する油圧管路に、油圧パイロット式の方向切換弁であるブーム用方向制御弁１０３、アーム用方向制御弁１０４、バケット用方向制御弁１０５、左走行用方向制御弁１０６および右走行用方向制御弁１０７のそれぞれを備えている。これら方向制御弁１０３〜１０７のそれぞれによって、メインポンプ１１ａからブームシリンダ７ａ、アームシリンダ８ａ、バケットシリンダ９ａ、左走行モータ２０および右走行モータ２１のそれぞれに供給される圧油の流れが制御されるようになっている。ブーム用方向制御弁１３０とバケット用方向制御弁１０５とに対するパイロット圧は、ブーム・バケット操作レバー装置１０１から供給されるようになっており、アーム用方向制御弁１０４に対するパイロット圧は、旋回・アーム操作レバー装置１０２から供給されるようになっており、左走行用方向制御弁１０６および右走行用方向制御弁１０７のそれぞれに対するパイロット圧は、左走行操作レバー装置（図示省略）および右走行操作レバー装置（図示省略）のそれぞれから供給されるようになっている。

駆動制御装置１００はさらに、バッテリ１３の直流電力を交流電力に変換して電動旋回モータ３０に供給するインバータ１２１と、旋回・アーム操作レバー装置１０２により生成されたパイロット圧を、電気信号である左旋回指令信号Ｓｐ７に変換して出力するパイロット圧センサ１３７と、旋回・アーム操作レバー装置１０２により生成されたパイロット圧を、電気信号である右旋回指令信号Ｓｐ８に変換して出力する圧力センサパイロット圧センサ１３８とを備えている。

駆動制御装置１００はさらに、車体コントローラ１１０を備えている。この車体コントローラ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、予め定められた制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵにより行われる情報処理作業の記憶領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたものであって、ＣＰＵでＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、油圧ショベル１の制御に係る種々の処理を行うものである。

この車体コントローラ１１０は、制御プログラムにより設定された手段である電動旋回モータ制御手段１１１を備えている。この電動旋回モータ制御手段１１１は、パイロット圧センサ１３７，１３８のそれぞれからの左旋回指令信号Ｓｐ７および右旋回指令信号Ｓｐ８に基づきインバータ１２１を制御することで、電動旋回モータ３０を制御するものである。より詳細に説明すると、電動旋回モータ３０は、左旋回指令電気信号Ｓｐ７が車体コントローラ１１０に入力されると、その左旋回指令信号Ｓｐ７に示されるパイロット圧が高いほど、左旋回の速度が速くなるようインバータ１２１を制御するようになっており、右旋回指令信号Ｓｐ８が車体コントローラ１１０に入力されると、その右旋回指令信号Ｓｐ８に基づくパイロット圧が高いほど、右旋回の速度が速くなるようインバータ１２１を制御するようになっている。

車体コントローラ１１０はさらに、制御プログラムにより設定された手段であるポンプ出力推定手段１１２を備えている。このポンプ出力推定手段１１２に関連して、駆動制御装置１００は、メインポンプ１１ａの吐出管路にポンプ吐出圧センサ１３９を備えている。このポンプ吐出圧センサ１３９は、メインポンプ１１ａの吐出圧Ｐｍを検出し、その吐出圧Ｐｍに相応する電気信号である吐出圧検出信号Ｓｐｍを出力するものである。駆動制御装置１００はさらに、ポンプ出力推定手段１１２に関連して、パイロット圧センサ１３１〜１３６を備えている。これらパイロット圧センサ１３１，１３２はそれぞれ、ブーム・バケット操作レバー装置１０１からブーム用方向制御弁１０３にパイロット圧Ｐ１，Ｐ２を導くパイロット管路のそれぞれに設けられており、そのパイロット管路内のパイロット圧を検出し、そのパイロット圧に相応する電気信号であるパイロット圧検出信号Ｓｐ１，Ｓｐ２のそれぞれを出力するものである。つまり、これらパイロット圧センサ１３１，１３２はそれぞれ、ブーム７の動作の指令値を検出する手段である。パイロット圧センサ１３３，１３４はそれぞれ、ブーム・バケット操作レバー装置１０１からバケット用方向制御弁１０５にパイロット圧Ｐ３，Ｐ４を導くパイロット管路のそれぞれに設けられており、そのパイロット管路内のパイロット圧を検出し、そのパイロット圧に相応する電気信号であるパイロット圧検出信号Ｓｐ３，Ｓｐ４のそれぞれを出力するものである。つまり、これらパイロット圧センサ１３３，１３４は、バケット９の動作の指令値を検出する手段である。パイロット圧センサ１３５，１３６はそれぞれ、旋回・アーム操作レバー装置１０２からアーム用方向制御弁１０４にパイロット圧Ｐ５，Ｐ６を導くパイロット管路のそれぞれに設けられており、そのパイロット管路内のパイロット圧を検出し、そのパイロット圧に相応する電気信号であるパイロット圧検出信号Ｓｐ５，Ｓｐ６のそれぞれを出力するものである。つまり、これらパイロット圧センサ１３５，１３６は、アーム８の動作の指令値を検出する手段である。ポンプ吐出圧センサ１３９から出力される吐出圧検出信号Ｓｐｍ、および、パイロット圧センサ１３１〜１３６のそれぞれから出力されるパイロット圧検出信号Ｓｐ１〜Ｓｐ６はそれぞれ、車体コントローラ１１０に入力されるようになっている。ポンプ出力推定手段１１２は、パイロット圧検出信号Ｓｐ１〜Ｓｐ６に基づきメインポンプ１１ａの吐出流量を算出し、この吐出流量と、吐出圧検出信号Ｓｐｍに示される吐出圧とに基づき、メインポンプ１１ａの推定出力Ｗｐを算出するものである。

車体コントローラ１１０はさらに、制御プログラムにより設定された手段である目標回転数算出手段１１３を備えている。この目標回転数算出手段は、ポンプ出力推定手段１１２により算出された推定出力Ｗｐに基づき、エンジン回転数（単位時間当たりのエンジン１０の回転数）の目標値、すなわち目標回転数Ｒｔを算出するものである。エンジン１０には、メインポンプ１１ａ、アシストモータ１２、パイロットポンプ１１ｂの他、オイルクーラやラジエータ等の熱交換器を放熱させるための冷却ファン、インバータ１２１，１２２やアシストモータ１２の冷却に用いられる冷却水を循環させるための冷却ポンプなどの補機が、伝動可能に結合している。このため、アシストモータ１２の出力が０であり、かつメインポンプ１１ａの吐出流量が最小の状態において、それらメインポンプ１１ａ、アシストモータ１２、パイロットポンプ１１ｂおよび補機とエンジン１０との間には最小の引き摺り抵抗が生じる。エンジン１０の最低出力Ｗｍｉｎは、その最小の引き摺り抵抗に抗して動作するためたに必要な最小限の出力である。フロント作業装置６および走行体２を駆動させるためには、メインポンプ１１ａを最小吐出流量よりも大きくして駆動させることが必要であり、その必要に応えるエンジン１０の出力は、メインポンプ１１ａの駆動に要する出力と最低出力Ｗｍｉｎとの合計出力Ｗｔである。前出の目標回転数Ｒｔは、メインポンプ１１ａの推定出力Ｗｐに基づき、エンジン１０に合計出力Ｗｔ出力させることを目的として算出されるものである。

車体コントローラ１１０はさらに、制御プログラムにより設定された手段であるエンジン用回転数指令手段１１４を備えている。このエンジン用回転数指令手段１１４は、前出の目標回転数算出手段１１３により算出された目標回転数Ｒｔの一部または全てを、エンジン１０の燃料噴射量の制御に用いられるエンジン用目標回転数Ｒｅとして燃料噴射量制御装置に指令するものである。この燃料噴射量制御装置１３０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたものであり、エンジン用回転数指令手段１１４により指令されたエンジン用目標回転数Ｒｅに基づき、エンジン１０の燃料噴射量を制御するものである。これらエンジン用回転数指令手段１１４と燃料噴射量制御装置１３０は、エンジン１０の燃料噴射量を制御するエンジン制御手段を構成している。

車体コントローラ１１０はさらに、制御プログラムにより設定された手段であり、アシストモータ１２を制御するアシストモータ制御手段１１５を備えている。このアシストモータ制御手段１１５は、バッテリ１３に蓄えられた電気エネルギーを用いてアシストモータ１２を駆動させる場合にインバータ１２１，１２２のうちのインバータ１２２を制御することでアシストモータ１２制御するようになっており、電動旋回モータ３０により生成された電力を用いてアシストモータ１２を駆動する場合にインバータ１２１，１２２の両方を制御することでアシストモータ１２を制御するようになっている。図２中の１２３は、バッテリ１３からインバータ１２１，１２２のそれぞれに導かれる電力の電圧を安定させるチョッパ回路である。

エンジン１０には、磁気ピックアップ式のエンジン回転数センサ１３１が設けられている。このエンジン回転数センサ１３１は、実際のエンジン回転数を検出して、そのエンジン回転数に相応する電気信号であるエンジン回転数検出信号Ｓｒを出力するものである。エンジン回転数検出信号Ｓｒは、車体コントローラ１１０に入力されるようになっている。

前出のエンジン用回転数指令手段１１４は、旋回体３に対し電動旋回モータ３０による回生制動が行われていない場合、目標回転数算出手段１１３により算出された目標回転数Ｒｔを、エンジン用目標回転数Ｒeとして燃料噴射量制御装置１３０に指令するよう設定されている。この結果、燃料噴射量制御装置１３０は、エンジン用目標回転数Ｒｅ（Ｒｅ＝Ｒｔ）に基づき、エンジン回転数検出信号Ｓｒに示される実際のエンジン回転数ＲがＲｅまで上昇するよう燃料噴射量を制御する。実際のエンジン回転数Ｒがエンジン用目標回転数Ｒｅ（Ｒｅ＝Ｒｔ）よりも低い状態において、前出のアシストモータ制御手段１１５は、インバータ１２２を制御してバッテリ１３からアシストモータ１２に電力を供給して、すなわち、アシストモータ１２を電動機として力行させて、アシストモータ１２にエンジン１０の回転を助勢させるよう設定されている。

旋回体３に対し電動旋回モータ３０による回生制動が行われている状態において、バッテリ１３の充電状態（蓄電量）が限界に達している場合、また、バッテリ１３の単位時間当たりに充電できる電力が電動旋回モータ３０により単位時間当たりに生成される電力よりも小さい場合、電動旋回モータ３０により生成された電力はバッテリ１３に対し過剰になり、この場合、アシストモータ制御手段１１５は、その過剰な電力をアシストモータ１２に供給して、アシストモータ１２にエンジン１０の回転を助勢させるよう設定されている。このようにしてアシストモータ１２にエンジン１０の回転の助勢を行わせるための構成に、第１実施形態に係る駆動制御装置１００は特徴を有する。その特徴について次に説明する。

車体コントローラ１１０は、制御プログラムにより設定された手段であるアシスト要求生成手段１１６を備えている。このアシスト要求生成手段１１６は、電動旋回モータ３０により生成される電力のうちバッテリ１３に充電できない過剰な電力の全てを用いてアシストモータ１２にエンジン１０の回転を助勢させた場合のアシストモータ１２の出力として、アシスト要求出力Ｗａを算出するものである。アシスト要求生成手段１１６は、アシスト要求出力Ｗａを算出する際、まず、回生制動に要する電動旋回モータ３０の制動トルクと、回生制動中の電動旋回モータ３０の単位時間当たりの回転数とに基づき、電動旋回モータ３０により生成される電力を算出し、また、バッテリ１３において既に行われた電力の出入りの経過とバッテリ１３の端子電圧とに基づきバッテリ１３の充電状態（蓄電量）を算出し、そして、それらの算出により得られた電力と充電状態とを用いて、電動旋回モータ３０により生成された電力のうちバッテリ１３に充電できない過剰な電力を算出し、この過剰な電力をアシスト要求出力Ｗａとする。また、アシスト要求生成手段１１６は、電動旋回モータ３０によって単位時間当たりに生成される電力から、バッテリ１３が単位時間当たりに吸収できる電力を減算することによっても過剰な電力を得て、この過剰な電力をアシスト要求出力Ｗａとする。なお、アシスト要求生成手段１１６によってアシスト要求出力Ｗａの算出の際に用いられる各種情報、すなわち、回生制動に要する電動旋回モータ３０の制動トルクと、回生制動中の電動旋回モータ３０の単位時間当たりの回転数と、バッテリ１３において既に行われた電力の出入りの経過と、バッテリ１３の端子電圧と、電動旋回モータ３０によって単位時間当たりに生成される電力と、バッテリ１３が単位時間当たりに吸収できる電力は全て、車体コントローラ１１０がインバータ１２１，１２２の制御のために扱う情報であり、車体コントローラ１１０のＲＡＭに一時的に保存されているものである。

車体コントローラ１１０には、上限回転数入力装置１４０が設けられている。この上限回転数入力装置１４０は、ダイヤル操作型の入力装置であり、エンジン１０の定格回転数をエンジン１０の上限回転数Ｒｌｉｍとして車体コントローラ１１０に指令する上限回転数指令手段である。

車体コントローラ１１０は、制御プログラムにより設定された手段である制御切替手段１１７を備えている。制御切替手段１１７は、駆動制御装置１００の４種類の状態のそれぞれと、３種類の制御モード、すなわち通常モード、回転数降下モードおよびアシスト中止モードのそれぞれとの予め設定された対応関係に基づき、駆動制御装置の状態応じて制御モードを決定するものである。駆動制御装置１００の状態と制御モードとの対応関係は図４に示す判定テーブル１１７ａにより規定されている。この判定テーブル１１７ａは、車体コントローラ１１０のＲＯＭに記憶されている。次に、通常モード、回転数降下モード、アシスト中止モードについて図４を参照しながら説明する。

通常モードは、アシスト要求出力Ｗａに基づきエンジン１０の回転を助勢する制御モードであり、推定出力Ｗｐに対するアシスト要求出力Ｗａの過剰分である過剰要求出力ΔＷ、すなわち、アシスト要求出力Ｗａから推定出力Ｗｐを減算した値が、所定の基準過剰要求出力Ｗｓｃ以下で、かつ、上限回転数入力装置１４０により入力された上限回転数Ｒｌｉｍよりもエンジン回転数Ｒが低い場合（ΔＷ≦Ｗｃ，Ｒ＜Ｒｌｉｍの場合）に用いられる。第１実施形態において所定の基準過剰要求出力Ｗｓｃは前出の最低出力Ｗｍｉｎに設定されており、車体コントローラ１１０のＲＯＭに予め設定されている。

また、この通常モードは、過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃよりも高く、かつ、エンジン回転数Ｒが基準回転数Ｒｃよりも低い場合（ΔＷ＞Ｗｃ，Ｒ＜Ｒｃの場合）にも用いられる。基準回転数Ｒｃは、フロント作業装置６による作業可能な最低限の回転数として予め設定されたものであり、車体コントローラ１１０のＲＯＭに記憶されている。

回転数降下モードは、アシストモータ１２によりエンジン１０の回転が助勢されたことでエンジン１０に過回転が生じることを防止する、すなわち、上限回転数入力装置１４０により入力された上限回転数Ｒｌｉｍを超えるエンジン１０の回転を防止する制御モードである。この回転数降下モードは、過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃよりも高く、かつ、エンジン回転数Ｒが基準回転数Ｒｃ以上の場合（ΔＷ＞Ｗｃ，Ｒ≧Ｒｃの場合）に用いられる。なお、この回転数降下モードにより過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃ以下に低下すると、すなわち「ΔＷ≦Ｗｃ，Ｒ＜Ｒｌｉｍ」となると、制御モードは前述の通常モードに切り替えられることになる。

アシスト中止モードは、アシストモータ１２がエンジン１０の回転を助勢することを中止する制御モードであり、過剰要求出力ΔＷに関係なく、エンジン回転数Ｒが上限回転数Ｒｌｉｍ以上の場合（Ｒ≧Ｒｌｉｍの場合）に用いられる。

前出のエンジン用回転数指令手段１１４は、前述の通常モードにおいてエンジン用目標回転数Ｒｅ（Ｒｅ＜Ｒｔ）を決定して燃料噴射量制御装置１３０に指令する通常指令手段１１４ａと、前述の回転数降下モードにおいてエンジン用目標回転数Ｒｅを決定して燃料噴射量制御装置１３０に指令する回転数降下指令手段１１４ｂとを備えている。これら通常指令手段１１４ａおよび回転数降下指令手段１１４ｂも制御プログラムにより設定された手段である。これら通常指令手段１１４ａおよび回転数降下指令手段１１４ｂの詳細について次に説明する。

通常モードにおいて、メインポンプ１１ａの出力（推定出力Ｗｐ）を保持するためのエンジン回転数Ｒの一部は、アシスト要求出力Ｗａに相当する分だけアシストモータ１２がエンジン１０の回転を助勢したことによるものである。エンジン用回転数指令手段１１４の通常指令手段１１４ａは、アシスト要求出力Ｗａ相当の助勢回転数Ｒａを目標回転数Ｒｔから減算して得られるエンジン回転数をエンジン用目標回転数Ｒｅとして、燃料噴射量制御装置１３０に指令するようになっている。したがって、エンジン用目標回転数Ｒｅは目標回転数Ｒｔよりも低い値である。

旋回体３の駆動源は電動旋回モータ３０であるので、フロント作業装置６が動作していない状態での旋回時にはメインポンプ１１ａの吐出油は不要であり、すなわち、推定出力Ｗｐは最低であり、このときエンジン回転数Ｒは基準回転数Ｒｃ以上となっている必要はない。第１実施形態では、フロント作業装置６が動作していない状態においても電動旋回モータ３０への電力の供給中、および電動旋回モータ３０の回生制動中には、通常指令手段１１４ａがエンジン用目標回転数Ｒｅを基準回転数Ｒｃ以上の範囲で決定するよう設定されており、これによって、油圧ショベル１での作業中にエンジン回転数Ｒが基準回転数Ｒｃを下回らないようになっている。

回転数降下指令手段１１４ｂは、エンジン用目標回転数Ｒｅを予め設定された低回転数Ｒｌに決定し、燃料噴射量制御装置１３０に指令するものである。低回転数Ｒｌは、基準回転数Ｒｃよりも低い回転数であればよく、０であってもよいのだが、アシストモータ１２によるエンジン１０の助勢がなされなくなったときに、アイドル回転数Ｒｉ以下のエンジン回転数しか得られない状態になると、エンジン１０が停止してしまう。これでは、アシストモータ１２が何らかの異常で突然停止してエンジン１０に対する助勢がなされなくなった場合、油圧ショベル１の動作中にエンジン１０が停止することになり、安全上好ましくない。第１実施形態においては、エンジン１０に対してのアシストモータ１２の助勢が突然なされなくなってもエンジン１０を停止させないために、低回転数Ｒｌはアイドル回転数Ｒｉよりも高く設定されている。

通常指令手段１１４ａと燃料噴射量制御装置１３０は、通常モードにおいてエンジン回転数を制御する通常手段を構成している。回転数降下指令手段１１４ｂと燃料噴射量制御装置１３０は、回転数降下モードにおいてエンジン回転数を制御する回転数降下手段を構成している。

前出のアシストモータ制御手段１１５は、前述の通常モードおよび前述の回転数降下モードにおいて電動旋回モータ３０により生成された電力を消費してアシストモータ１２がエンジン１０を助勢する状態となるよう、すなわちアシスト要求出力Ｗａに基づきインバータ１２１，１２２を制御する通常制御手段１１５ａと、アシスト中止モードにおいてアシストモータ１２による電動旋回モータ３０の助勢が中止されるようインバータ１２１，１２２を制御するアシスト中止制御手段１１５ｂとを備えている。これら通常制御手段１１５ａおよびアシスト中止制御手段１１５ｂも制御プログラムにより設定された手段である。通常制御手段１１５ａの詳細について次に説明する。

通常制御手段１１５ａは、アシスト要求出力Ｗａが所定の基準要求出力Ｗａｃよりも大きいか否かの判定を行い、この判定の結果が真である場合に、アシスト要求出力Ｗａから基準要求出力Ｗａｃを減算することでアシスト要求出力Ｗａを補正し、補正後のアシスト要求出力Ｗａｒ（Ｗａｒ＝Ｗａ−Ｗａｃ）を消費してアシストモータ１２がエンジン１０を助勢する状態となるようインバータ１２１，１２２の制御を行う。

第１実施形態に係る駆動制御装置１００の動作のうち、電動旋回モータ３０により旋回体３に対する回生制動を行った際の動作について、図５，図６を用いて説明する。

車体コントローラ１１０は、エンジン回転数センサ１３１により検出されたエンジン回転数Ｒを取得し、また、パイロット圧センサ１３１〜１３６のそれぞれにより検出されたパイロット圧Ｐ１〜Ｐ６を取得し、また、ポンプポンプ吐出圧センサ１３９により検出されたメインポンプ１１ａの吐出圧Ｐｍを取得する（ステップＳ１）。

次に、車体コントローラ１１０のポンプ出力推定手段１１２は、パイロット圧Ｐ１〜Ｐ６と吐出圧Ｐｍとに基づき推定出力Ｗｐを算出する（ステップＳ２）。また、車体コントローラ１１０のアシスト要求生成手段１１６は、車体コントローラ１１０のＲＡＭに保存されたインバータ１２１，１２２の制御に係る情報に基づき、アシスト要求出力Ｗａとする（ステップＳ２）。また、車体コントローラ１１０の目標回転数算出手段１１３は、ポンプ出力推定手段１１２により算出された推定出力Ｗｐに基づき、この推定出力Ｗｐと最低出力Ｗｍｉｎとの合計出力Ｗｔをエンジン１０に出力させる得るための目標回転数Ｒｔを算出する（ステップＳ２）。

次に、車体コントローラ１１０の制御切替手段１１７は、エンジン回転数Ｒ、推定出力Ｗｐおよびアシスト要求出力Ｗａに基づき、判定テーブル１１７ａを参照して過剰要求出力ΔＷおよびエンジン回転数Ｒが判定テーブル１１７ａ中のどの状態に該当するかを判定する（ステップＳ３）。その判定の結果が「ΔＷ≦Ｗｓｃ,Ｒ＜Ｒｌｉｍ」の場合、制御切替手段１１７は制御モードとして通常モードを選択し（ステップＳ４）、また、その判定の結果が「ΔＷ＞Ｗｓｃ,Ｒ≧Ｒｃ」の場合、制御切替手段１１７は制御モードとして回転数降下モードを選択し（ステップＳ５）、また、その判定の結果が「ΔＷ＞Ｗｓｃ,Ｒ＜Ｒｃ」の場合、制御切替手段１１７は制御モードとして通常モードを選択し（ステップＳ６）、また、その判定の結果が「Ｒ≧Ｒｌｉｍ」の場合、制御切替手段１１７は制御モードとしてアシスト中止モードを選択する（ステップＳ７）。

次に、車体コントローラ１１０のエンジン用回転数指令手段１１４は、ステップＳ４〜ステップＳ７のいずれか１のステップで選択された制御モードにおいて、目標回転数Ｒｔの一部をエンジン用目標回転数Ｒｅ（Ｒｅ＜Ｒｔ）に決定し、そのエンジン用目標回転数Ｒｅを燃料噴射量制御装置１３０に指令する。具体的には、通常モードにおいて、エンジン用回転数指令手段１１４は通常指令手段１１４ａにより、アシスト要求出力Ｗａ相当の助勢回転数Ｒａを目標回転数Ｒｔから減算して得られる残りのエンジン回転数を、エンジン用目標回転数Ｒｅ（Ｒｅ＜Ｒｔ）に決定し、そのエンジン用目標回転数Ｒｅを燃料噴射量制御装置１３０に指令する。また、回転数降下モードにおいて、エンジン用回転数指令手段１１４は回転数降下指令手段１１４ｂにより、エンジン用目標回転数Ｒｅを低回転数Ｒｌに決定する。また、アシスト中止モードにおいて、エンジン用回転数指令手段１１４は通常指令手段１１４ａにより、アイドル回転数Ｒｃ以上で上限回転数Ｒｌｉｍ以下の範囲にエンジン回転数が低下するよう目標回転数を決定する。

これらエンジン用回転数指令手段１１４による処理と並行して、車体コントローラ１１０のアシストモータ制御手段１１５はアシストモータ１２を制御する。つまり、アシストモータ制御手段１１５は、ステップＳ４〜ステップＳ７のいずれか１のステップで選択された制御モードに基づきインバータ１２１,１２２を制御することで、電動旋回モータ３０からアシストモータ１２に供給される電力を制御する。具体的には、通常モードおよび回転数降下モードにおいて、アシストモータ制御手段１１５は通常制御手段１１５ａにより、電動旋回モータ３０により生成された過剰な電力のうち、アシスト要求出力Ｗａまたは補正後のアシスト要求出力Ｗａｒに相当する電力を消費してアシストモータ１２がエンジン１０を助勢するようインバータ１２１，１２２を制御する。一方、アシスト中止モードにおいて、アシストモータ制御手段１１５はアシスト中止制御手段１１５ｂにより、電動旋回モータ３０により生成される過剰な電力が全くアシストモータ１２に供給されないようインバータ１２１，１２２を制御する。

ステップＳ１からステップＳ４〜ステップＳ７のいずれか１のステップを経てステップＳ８を行うルーチンは、数ミリ秒の所定周期で繰り返される。その所定周期は、エンジン回転数Ｒの制御に対し十分な処理速度となるよう設定されたものである。

ここで、制御モードが油圧ショベル１の動作に応じて通常モードと回転数降下モードとの間で切り替わることに伴う、エンジン回転数Ｒの変化の一例について図６を用いて説明する。

図６（ａ）に折線２０１（実線）で示す過剰要求出力ΔＷの変化は、メインポンプ１１ａの出力が一定の状態、すなわち推定出力Ｗｐが一定の状態で、旋回体３の旋回速度を減速させたときに得られる。旋回速度を任意の速度まで減速させるために、電動旋回モータ３０による回生制動の制動トルクは時間経過に伴って必要値まで上昇した後にその必要値に安定し、その後、回生制動を終了するために時間経過に伴って低下する。この制動トルクに連動してアシスト要求出力Ｗａが変化する。今回は、推定出力Ｗｐが一定であるので、過剰要求出力ΔＷの変化はアシスト要求出力Ｗａの変化と同様のものとなり、具体的には、Ｗ１から時間経過に伴ってＷ２まで上昇した後にそのＷ２に安定し、その後、Ｗ１まで時間経過に伴って低下する。

過剰要求出力ΔＷを図６（ａ）に示すように変化させる旋回速度の減速が行われている間、エンジン用回転数指令手段１１４は、電動旋回モータ３０が回生制動中であることに基づき、目標回転数Ｒｃ以上のエンジン用目標回転数Ｒｅを燃料噴射量制御装置１３０に指令し、これによってエンジン回転数ＲはＲｃ以上に制御される。

過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃ以下の状態、すなわち電動旋回モータ３０による回生制動の制動トルクが立ち上がり始めた時間０から時間Ｔ１までの期間においては、アシストモータ制御手段１１５は通常制御手段１１５ａにより、アシスト要求出力Ｗａに基づきインバータ１２１,１２２を制御することによって、電動旋回モータ３０からアシストモータ１２に電力を供給し、アシストモータ１２にエンジン１０を助勢させる。

これと並行して、エンジン用回転数指令手段１１４は通常指令手段１１４ａにより、推定出力Ｗｐと最低出力Ｗｍｉｎとの合計出力Ｗｔをエンジン１０に出力させるための目標回転数Ｒｔから、アシスト要求出力Ｗａ相当の助勢回転数Ｒａを減算することでエンジン用目標回転数Ｒｅを得て、このエンジン用目標回転数Ｒｅを燃料噴射量制御装置１３０に指令する。これにより、エンジン１０の燃料噴射量は、エンジン用目標回転数Ｒｅの指令に対応した量に制御される。前述のようにアシスト要求出力Ｗａは時間０から時間Ｔ１までの期間において時間経過に伴って上昇するので、エンジン用回転数指令手段１１４は、そのアシスト要求出力Ｗａの上昇分相当の助勢回転数Ｒａを目標回転数Ｒｔから減算してエンジン用目標回転数Ｒｅを得る。これにより、アシストモータ１２の助勢により助勢回転数Ｒａが上昇する分だけ、燃料噴射によるエンジン回転数Ｒｅは低下し、この結果、図６（ｂ）に折線２０２（実線）で示すようにエンジン回転数ＲはＲ１（Ｒ１＞Ｒｃ）に安定する。なお、時間０から時間Ｔ１までの期間は常時「ΔＷ≦Ｗｓｃ，Ｒ＜Ｒｌｉｍ」であるので、制御切替手段１１７は制御モードを通常モードに保持している。

時間Ｔ１を経過すると、すなわち、電動旋回モータ３０の回生制動の制動トルクの立ち上がりが半ばを過ぎると、エンジン回転数ＲがＲ１の状態で過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃを超え、すなわち「ΔＷ＞Ｗｓｃ，Ｒ≧Ｒｃ」の状態となり、制御切替手段１１７は制御モードを通常モードから回転数降下モードに切り替える。これにより、エンジン用回転数指令手段１１４は回転数降下指令手段１１４ｂにより、エンジン用目標回転数Ｒｅを低回転数Ｒｌに決定して燃料噴射量制御装置１３０に指令する。この結果、燃料噴射量がステップ的に減少し、これに伴ってエンジン回転数ＲはＲ１からＲ２に降下する。

このエンジン回転数Ｒの降下以後においても、電動旋回モータ３０からアシストモータ１２に電力を供給することによるエンジン１０の回転の助勢は継続して行われており、したがって、エンジン回転数Ｒの降下はＲ２から上昇し、最終的にＲ３に達する。このエンジン回転数Ｒ３は上限回転数Ｒｌｉｍよりも低い。

その後、過剰要求出力ΔＷがＷ２から低下し始めると、すなわちアシスト要求出力Ｗａが低下し始めると、助勢回転数Ｒａも低下し始める。このときは制御モードが回転数降下モードであり、目標回転数Ｒｅは低回転数Ｒｌに保持されているので、すなわち燃料噴射のみにより得られるエンジン回転数ＲｅがＲｌに安定する状態であるので、アシスト要求出力Ｗａ相当の助勢回転数Ｒａが低下することに伴って、エンジン回転数Ｒ（Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｅ）も低下し始める。そして、過剰要求出力ΔＷが基準過剰要求出力Ｗｓｃまで低下したとき、エンジン回転数ＲはＲ１まで低下し、これによってアシスト要求出力ΔＷとエンジン回転数Ｒの状態は「ΔＷ≦Ｗｓｃ，Ｒ＜Ｒｌｉｍ」の状態に戻る。これに伴い、制御切替手段１１７は制御モードを回転数降下モードから通常モードに戻す。つまり、助勢回転数Ｒａが低下する分だけ、燃料噴射量によるエンジン回転数Ｒｅが上昇し、この結果、エンジン回転数Ｒ（Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｅ）は、図６（ｂ）に折線２０２（実線）で示すようにＲ１（Ｒ１＞Ｒｃ）に安定する。

なお、「ΔＷ≦Ｗｓｃ」（ΔＷ＜０以下も含む）となりやすい状態は、フロント作業装置６が作業を行っている状態、すなわち、メインポンプ１１ａからブームシリンダ７ａ、アームシリンダ８ａ、バケットシリンダ９ａのいずれか、または全てに圧油が供給されている状態で、電動旋回モータ３０により回生制動が行われる場合である。また、推定出力Ｗｐと最低出力Ｗｍｉｎとの合計出力Ｗｔが、アシスト要求出力Ｗａよりも大きい場合に、制御モードは通常モードとなる。逆に「ΔＷ≧Ｗｓｃ」となりやすい状態は、フロント作業装置６が作業を行っていない状態で電動旋回モータ３０により回生制動が行われる場合である。この場合、エンジン１０に要求される出力は最低出力Ｗｍｉｎ、すなわちエンジン１０に掛かる最小負荷に抗してエンジン１０を動作させる最低出力であるため、アシストモータ１２にエンジン１０の回転を助勢させる出力を生じさせにくい。

第１実施形態に係る駆動制御装置１００によれば次の効果を得られる。

第１実施形態に係る駆動制御装置１００において、制御モードとして回転数降下モードが選択される条件は、過剰要求出力ＷΔが基準過剰要求出力Ｗｓｃよりも大きく、かつ、エンジン回転数センサ１３１により検出されたエンジン回転数Ｒが基準回転数Ｒｃ以上であることに設定されており、その基準回転数Ｒｃは油圧ショベル１の作業に必要とされる最低のエンジン回転数として予め設定されており、エンジン用回転数制御手段１１４の回転数降下指令手段１１４ｂは、エンジン１０の燃料噴射量を、基準回転数Ｒｃよりも低い所定の低回転数Ｒｌを目標回転数として燃料噴射量制御装置１３０に指令し、これによってエンジン回転数は低回転数Ｒｌにステップ的に減少する。これらにより、アシストモータ１２とは別の電動旋回モータ３０により生成された電力のうちバッテリ１３に対し過剰な電力を、アシストモータ１２に消費させてエンジン１０の回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる。この結果、物理的な限界に迫る、または超える過度な負荷をエンジン１０に掛けてしまうことを防止することができる。

なお、前述した第１実施形態に係る駆動制御装置１００は、蓄電装置としてバッテリ１３を備えていたが、本発明における蓄電装置はバッテリに限定されるものではなく、バッテリ１３の替わりにキャパシタであってもよいし、バッテリとキャパシタの両方であってもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る作業機械の駆動制御装置について図７を用いて説明する。

第２実施形態に係る駆動制御装置においては、エンジン用回転数指令手段１１４が、第１実施形態における通常指令手段１１４ａおよび回転数降下指令手段１１４ｂのうち通常指令手段１１４ａとしての機能のみを備え、回転数降下指令手段１１４ｂの替わりに燃料噴射量制御装置１３０が少噴射量処理手段１３０ａを備えている。この少噴射量処理手段１３０ａは、制御切替手段１１７により制御モードが回転数降下モードに切り替えられた場合に、エンジン１０の燃料噴射装置に所定の少噴射量で燃料を噴射させるものである。所定の少噴射量は、燃料噴射量制御装置１３０が低回転数Ｒｌと同等のエンジン用目標回転数Ｒｅを指令されたときにエンジン１０の燃料噴射装置により噴射される燃料噴射量に設定されている。つまり、第２実施形態に係る駆動制御装置１００では、通常モードにおいてエンジン回転数を制御する通常手段は、エンジン用回転数指令手段１１４と燃料噴射量制御装置１３０とから構成されている。回転数降下モードにおいてエンジン回転数を制御する回転数降下手段は、燃料噴射量制御装置１３０の少噴射量処理手段１３０ａからなる。

第２実施形態に係る駆動制御装置によれば、制御モードとして回転数降下モードが選択される条件は、過剰要求出力ＷΔが基準過剰要求出力Ｗｓｃよりも大きく、かつ、エンジン回転数センサ１３１により検出されたエンジン回転数Ｒが基準回転数Ｒｃ以上であることに設定されており、その基準回転数Ｒｃは油圧ショベル１の作業に必要とされる最低のエンジン回転数として予め設定されており、燃料噴射量制御装置１３０の少量噴射処理手段１３０ａは、燃料噴射量を低回転数Ｒｌ相当に減少させて、エンジン回転数を低回転数Ｒｌまでステップ的に減少させる。これらにより、アシストモータ１２とは別の電動旋回モータ３０により生成された電力のうちバッテリ１３に対し過剰な電力を、アシストモータ１２に消費させてエンジン１０の回転の助勢を行う場合に、エンジン回転数が過剰になることを防止することができる。この結果、物理的な限界に迫る、または超える過度な負荷をエンジン１０に掛けてしまうことを防止することができる。

特に、第２実施形態に係る駆動制御装置によれば、エンジン用回転数指令手段１１４から燃料噴射量制御装置１３０に低回転数Ｒｌをエンジン用目標回転数Ｒｅとして指令する処理を省くことができ、これによって、エンジン回転数ＲのＲ１からＲ２への降下を第１実施形態よりも迅速に実現できる。つまり、エンジン１０の過回転を第１実施形態よりも迅速に回避することができる。

１油圧ショベル（作業機械）
３旋回体（可動部）
７ａブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
８ａアームシリンダ（油圧アクチュエータ）
９ａバケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１０エンジン
１１ａメインポンプ
１２アシストモータ（第１電動発電機）
２０左走行モータ（油圧アクチュエータ）
２１右走行モータ（油圧アクチュエータ）
３０電動旋回モータ（第２電動発電機）
１３バッテリ（蓄電装置）
１００駆動制御装置
１１０車体コントローラ
１１１旋回モータ制御手段
１１２ポンプ出力推定手段
１１３目標回転数算出手段
１１４エンジン用回転数指令手段（エンジン制御手段）
１１４ａ通常指令手段（通常手段）
１１４ｂ回転数降下指令手段（回転数降下手段）
１１５アシスト要求生成手段
１１５ａ通常制御手段
１１５ｂアシスト中止制御手段
１１６アシスト要求生成手段
１１７制御切替手段
１１７ａ判定テーブル
１３０燃料噴射量制御装置（エンジン制御手段、通所手段、回転数降下手段）
１３０ａ少噴射処理手段（回転数降下手段）
１３１エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
１４０上限回転数入力装置（上限回転数指令手段）

Claims

内燃機関からなるエンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油を供給されて駆動する油圧アクチュエータと、前記エンジンに伝動可能に結合した第１電動発電機と、作業機械の所定の可動部の駆動、およびその可動に対して回生制動を行う第２電動発電機と、前記第１電動発電機により生成される電力、および、前記第２電動発電機により生成される電力を蓄える蓄電装置と、前記第２電動発電機により生成される電力のうち前記蓄電装置に対し過剰な電力を、前記第１電動発電機に供給して前記エンジンの回転の助勢で消費させるアシスト制御手段とを備えた作業機械の駆動制御装置において、
前記エンジンの定格回転数を前記エンジンの上限回転数として指令する上限回転数指令手段と、
単位時間当たりのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記油圧ポンプの推定出力を算出するポンプ出力推定手段と、
前記第２電動発電機により生成された電力のうち前記蓄電装置に対し過剰な電力をアシスト要求出力として算出するアシスト要求生成手段と、
前記推定出力に基づき前記エンジンの目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、
前記目標回転数に基づき前記エンジンの燃料噴射量を制御するエンジン制御手段と、
前記アシスト要求出力から前記推定出力を減算して得られる過剰要求出力、および、前記エンジン回転数検出手段によるエンジン回転数の検出値に基づき、前記エンジン回転数制御手段の制御モードを切り替える制御切替手段とを備え、
前記制御切替手段は、
前記過剰要求出力が所定の基準過剰要求出力以下で、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が前記上限回転数よりも低い場合に、制御モードとして通常モードを選択し、
前記過剰要求出力が前記基準過剰要求出力よりも大きく、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が、作業機械の作業に必要とされる最低のエンジン回転数として予め設定された基準回転数以上の場合に、制御モードとして回転数降下モードを選択し、
前記エンジン回転数制御手段は、
前記通常モードにおいて前記エンジン回転数を制御する通常手段と、前記回転数降下モードにおいて前記エンジン回転数を制御する回転数降下手段とを備え、
前記通常手段は、前記アシスト要求出力に基づき前記第１電動発電機により前記エンジンが助勢されて得られる助勢回転数を、前記目標回転数から減算することでエンジン用目標回転数を得て、このエンジン用目標回転数に基づき燃料噴射量を制御するものであり、
前記回転数降下手段は、前記エンジンの燃料噴射量を、前記基準回転数よりも低い所定の低回転数相当の燃料噴射量にステップ的に減少させる
ことを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置と、前記エンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するエンジン用回転数指令手段とを備え、
前記エンジン用回転数指令手段は、前記燃料噴射量制御装置とともに前記通常手段を構成する通常指令手段と、前記燃料噴射量制御装置とともに前記回転数下降手段を構成する回転数降下指令手段を備え、
前記通常指令手段は、前記助勢回転数を前記目標回転数から減算して得られるエンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するものであり、
前記回転数降下指令手段は、前記低回転数をエンジン用目標回転数として前記燃料噴射量制御装置に指令するものである
ことを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置と、前記エンジン用目標回転数を前記燃料噴射量制御装置に指令するエンジン用回転数指令手段とを備え、
前記エンジン用回転数指令手段は、前記燃料噴射量制御装置とともに前記通常手段を構成するものであり、
前記燃料噴射量制御装置は、前記回転数降下制御手段としての少噴射処理手段を備え、この少噴射処理手段は、前記エンジンの燃料噴射量を前記低回転数相当量に制御するものである
ことを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記制御切替手段は、制御モードを前記通常モードから前記回転数降下モードに移行させた後に、前記過剰要求出力が所定の基準過剰要求出力以下になり、かつ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が前記上限回転数よりも低くなった場合に、制御モードを通常モードに戻す
ことを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記アシストモータ制御手段は、前記アシスト要求出力が所定の基準要求出力よりも高いか否かの判定を行い、この判定の結果が真である場合に、前記アシスト要求出力から前記基準要求出力を減算することで前記アシスト要求出力を補正する
ことを特徴とする作業機械の駆動制御装置。