JP2013002540A - 作業機械の動力回生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧アクチュエータからの戻り油による回生の有無に関わらずオペレータの操作フィーリングを良好に保持することができ、回生に係る機器の状態に関わらず作業を継続できる作業機械の動力回生装置を提供すること。
【解決手段】油圧シリンダ３ａの油圧室５５からの戻り油のエネルギーを電気エネルギーに変換するための回生回路５３と、回生回路で変換された電気エネルギーを蓄えるためのバッテリ１５と、油圧室５５からの戻り油をタンクに導く流量調整回路５４と、操作装置４Ａの操作量ごとに定められた設定流量Ｑ１に基づいて回生回路の流量を調整する油圧モータ２４及び発電機２５と、操作装置の操作量ごとに定められた設定流量Ｑ２に基づいて、流量調整回路５４の流量を調整するコントロールバルブ５Ａとを備え、第１設定流量及び第２設定流量を、発電機２５及びインバータ装置２６又はバッテリ１５の状態に応じて補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は建設機械等の作業機械のエネルギー回生装置に関する。

近年、油圧ショベルをはじめとする油圧作業機械に対して燃料消費率（燃費）の向上に関する要求が高まっている。

例えば、特開２００３−３２９０１２号公報には、ブームシリンダ（油圧シリンダ）のボトム側油圧室に接続されブーム下げ時の戻り油が流通する油路（戻り油油路）に切替弁を設置し、油圧モータ及びこれに連結された発電機を備える回生回路を当該切替弁の下流側に接続した油圧ショベルが開示されている。当該油圧ショベルでは、モニタパネルで選択された作業モードに応じて当該切替弁の切替位置が切り換えられるようになっており、作業モードに応じて当該回生回路とボトム側油圧室との連通状態が選択的に切り換えられるようになっている（例えば、掘削作業ではボトム側油圧室と回生回路が連通され、微操作作業ではボトム側油圧室と回生回路は遮断される）。したがって、例えば、ブーム下げ時にボトム側油圧室と回生回路が連通する作業モードが選択されている場合には、ブームを下げるとボトム側油圧室から排出される戻り油によって当該油圧モータ及び当該発電機が駆動されて回生電流が発生する。しかし、この油圧ショベルでは、オペレータによって作業モードが切り換えられなければ回生されないため、作業モードの変更作業が繁雑で回生すべきときに回生されないおそれがあった。

この点を鑑みた油圧ショベルとして、戻り油油路を２本以上の油路に分流する分岐部と、当該分岐部で分流された圧油の一部を発電機が接続された油圧モータを介してタンクに導く回生回路と、操作レバーの操作量に応じて通過流量が変更されるオリフィス（流量調整手段）を介して当該分岐部で分流された圧油の残りをタンクに導く流量調整回路を備えたものがある（特開２００７−１０７６１６号公報）。すなわち、この油圧ショベルでは、ブーム下げ時の操作レバーの操作量に応じて当該回生回路と当該流量調整回路に流出する戻り油の流量を制御することで、操作性の急変を招くことなく回生量と操作性の両立を図ろうとしている。

特開２００３−３２９０１２号公報 特開２００７−１０７６１６号公報

ところで、特許文献２には、ブーム下げ操作時における操作レバーの操作量に応じて回生回路に流出させる戻り油の量を変化させる旨の記載があるものの、ブーム下げ操作時におけるレバー操作量に対してブームシリンダのボトム側油圧室からどの程度の量の戻り油を流出させるかという点については具体的に開示されていない。すなわち、上記のように回生回路を備える油圧ショベルを実用するに際して、レバー操作量に対するブーム下げ時のメータアウト流量（以下、ブーム下げメータアウト流量と称することがある）の関係を通常の油圧ショベル（回生回路を備えず動力源がエンジンのみである油圧ショベル）のものと同等に設定しなければ、ブーム下げ時の操作フィーリングにオペレータが違和感を覚える結果となってしまう。

さらに、電力の回生に係る各機器（例えば、発電機、インバータ装置、蓄電装置）の状態によっては、戻り油を回生回路に流出させると不都合が生じることがある。具体的には、発電機及びこれを制御するためのインバータ装置等に異常がある場合に回生回路に戻り油を流出させると、当該機器が過度に発熱して機械寿命が低下したり、機械的ショックが生じて作業機械のスムーズな操作に支障をきたしたりする可能性がある。さらに、蓄電装置の充電量が所定の値を超えている場合に回生回路に戻り油を流出させて更なる充電を行うと、過充電によって蓄電装置の性能が劣化する可能性がある。この種の問題は、作業機械の作業内容、作業負荷、周囲環境などの諸所の事情を原因に発生する可能性が常に存在するとともに、最悪の場合には作業機械の作業を中断する必要も生じるため、上記ブーム下げ時の操作フィーリングの保持の課題とともに対策を講じておくことが好ましい。

本発明の目的は、油圧アクチュエータからの戻り油による回生の有無に関わらずオペレータの操作フィーリングを良好に保持することができ、回生に係る機器の状態に関わらず作業を継続できる作業機械の動力回生装置を提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、この操作装置から出力される操作信号に基づいて伸縮する油圧シリンダと、エンジンによって駆動され前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを備える作業機械の動力回生装置において、前記油圧シリンダの油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油のエネルギーを電気エネルギーに変換するための回生手段を介して当該戻り油をタンクに導く第１回路と、前記回生手段で変換された電気エネルギーを蓄えるための蓄電手段と、前記油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油をタンクに導く第２回路と、前記操作装置の操作量ごとに定められた第１設定流量に基づいて、前記第１回路を流れる戻り油の流量を調整する第１流量調整手段と、前記操作装置の操作量ごとに定められた第２設定流量に基づいて、前記第２回路を流れる戻り油の流量を調整する第２流量調整手段とを備え、前記第１設定流量及び前記第２設定流量は、前記回生手段又は前記蓄電手段の状態に応じて補正されることがあるものとする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記回生手段の異常を検出するための異常検出手段をさらに備え、前記異常検出手段によって前記回生手段の異常が検出されたとき、前記補正後の第１設定流量はゼロに補正されており、前記補正後の第２設定流量は前記第１設定流量の補正前後の差分だけ増加するように補正されているものとする。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記蓄電手段の充電量を検出するための充電量検出手段をさらに備え、前記充電量検出手段によって検出された充電量が設定値以上のとき、前記補正後の第１設定流量は前記補正前の第１設定流量よりも小さくなるように補正されており、前記補正後の第２設定流量は前記第１設定流量の補正前後の差分だけ増加するように補正されているものとする。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記操作装置の操作量ごとの前記第１設定流量と前記第２設定流量の合計流量は、補正の前後で一定であるものとする。

（５）また、本発明は、上記目的を達成するために、操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、この操作装置から出力される操作信号に基づいて伸縮する油圧シリンダと、エンジンによって駆動され前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを備える作業機械の動力回生装置において、前記油圧シリンダの油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油のエネルギーを電気エネルギーに変換するための回生手段を介して当該戻り油をタンクに導く第１回路と、前記回生手段で変換された電気エネルギーを蓄えるための蓄電手段と、前記油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油をタンクに導く第２回路と、前記第１回路側を流れる戻り油の流量である第１設定流量を前記操作装置の操作量に基づいて演算しつつ、前記第２回路側を流れる戻り油の流量である第２設定流量を前記操作装置の操作量に基づいて演算するための演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいて、前記第１回路を流れる戻り油の流量を調整する第１流量調整手段と、前記演算手段の演算結果に基づいて、前記第２回路を流れる戻り油の流量を調整する第２流量調整手段とを備え、前記演算手段は、前記回生手段及び前記蓄電手段の少なくとも一方の状態に応じて前記第１設定流量及び前記第２設定流量を補正することがあるものとする。

本発明によれば、戻り油による回生の有無に関わらずオペレータの操作フィーリングを良好に保持できるとともに、回生に係る機器の状態に関わらず作業を継続できる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの外観図。 本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの駆動制御システムの概略図。 本発明の実施の形態に係るインバータ装置２６及びその周辺のハードウェア構成の概略図。 本発明の実施の形態に係る車体コントローラ１１の構成図。 本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された基準メータリング線図。 メータリング線図補正部１０４で実行される処理のフローチャート。 本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された補正メータリング線図。 本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された他の補正メータリング線図。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの外観図である。この図に示す油圧ショベルは、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃを有する多関節型の作業装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅを有する車体１Ｂを備えている。ブーム１ａは、上部旋回体１ｄに回動可能に支持されており、ブームシリンダ（油圧シリンダ）３ａにより駆動される。

アーム１ｂは、ブーム１ａに回動可能に支持されており、アームシリンダ（油圧シリンダ）３ｂにより駆動される。バケット１ｃは、アーム１ｂに回動可能に支持されており、バケットシリンダ（油圧シリンダ）３ｃにより駆動される。上部旋回体１ｄは旋回モータ（電動機）１６（図２参照）により旋回駆動され、下部走行体１ｅは左右の走行モータ（油圧モータ）３ｅ，３ｆ（図２参照）により駆動される。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ及び旋回モータ１６の駆動は、上部旋回体１ｄの運転室（キャブ）内に設置され油圧信号を出力する操作装置４Ａ，４Ｂ（図２参照）によって制御される。

図２は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。この図に示す駆動制御システムは、動力回生装置７０と、操作装置４Ａ，４Ｂと、コントロールバルブ（スプール型方向切換弁）５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、油圧信号を電気信号に変換する圧力センサ１７，１８と、インバータ装置（電力変換装置）１３と、チョッパ１４と、バッテリ１５と、インバータ装置（電力変換装置）１２を備えており、制御装置として車体コントローラ（ＭＣＵ）１１、バッテリコントローラ（ＢＣＵ）２２及びエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２１を備えている。

図２において、動力回生装置７０は、油路５１と、分岐部５２と、回生回路（第１回路）５３と、流量調整回路（第２回路）５４と、圧力センサ２０と、車体コントローラ（ＭＣＵ）１１と、インバータ装置（電力変換装置）２６を備えている。

油路５１は、ブームシリンダ３ａの縮短時にタンク９に戻る油（戻り油）が流通する戻り油油路であり、ブームシリンダ３ａのボトム側油圧室５５に接続されている。油路５１には当該油路５１を複数の油路に分流する分岐部５２が設けられている。分岐部５２には、回生回路５３と、流量調整回路５４が接続されている。

回生回路（第１回路）５３は、チェックバルブ（電磁切換弁）２８と、当該チェックバルブ２８の下流側に設置され発電機２５が接続された油圧モータ２４を備える油圧回路であり、当該油圧モータ２４を介してボトム側油圧室５５からの戻り油をタンク９に導いている。

チェックバルブ２８は、ボトム側油圧室５５と回生回路５３の連通・遮断を切り換えるための電磁切換弁で、図２に示した例では分岐部５２と油圧モータ２４を接続する管路に設置されている。チェックバルブ２８には車体コントローラ１１から連通信号（後述）が入力されるようになっており、チェックバルブ２８の切替位置は当該連通信号を受信すると図２における位置（遮断位置）から、油圧室５５と回生回路５３を連通する位置（連通位置）に切り換えられる。なお、後述するように、チェックバルブ２８は、第１設定流量演算部１００から連通信号出力部１０６（図４参照）に流量Ｑ１としてゼロが出力されている場合には遮断位置に位置し、流量Ｑ１としてゼロより大きい値が出力されている場合には連通位置に位置する。

また、ブーム下げ操作時における油圧モータ２４及び発電機２５の回転数はインバータ装置２６によって制御されている。このようにインバータ装置２６で発電器２５の回転数を制御することにより油圧モータ２４の回転数を制御すると、油圧モータ２４を通過する油の流量を調整できるので、ボトム側油圧室５５から回生回路５３に流れる戻り油の流量を調整することができる。すなわち、本実施の形態における油圧モータ２４及び発電機２５は回生回路５３の流量を調整する流量調整手段（第１流量調整手段）として機能しており、インバータ装置２６は当該流量調整手段を制御する制御手段として機能している。

上記のように構成される回生回路５３においてチェックバルブ２８を開き、ブーム下げ時における戻り油を回生回路５３に導入して油圧モータ２４を回転させると、インバータ装置２６による制御に基づいて発電機２５が回転して回生電力を発生させることができる。ここでは、ボトム側油圧室５５からの戻り油のエネルギーを電気エネルギー（回生電力）に変換するために利用されるこれらの機器（油圧モータ２４、発電機２５及びインバータ装置２６）を回生手段と称することがある。

図３は本発明の実施の形態に係るインバータ装置２６及びその周辺のハードウェア構成の概略図である。この図に示すインバータ装置２６は、油圧ショベル内の他の機器との通信インターフェースである通信ドライバ２６ａと、スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ））を有するインバータ回路２６ｄと、インバータ回路２６ｄの駆動制御を行うドライバ回路２６ｃと、ドライバ回路２６ｃに制御信号（トルク指令）を出力してインバータ回路２６ｄにおけるスイッチング素子のオン・オフを制御する制御回路２６ｂを備えている。

制御回路２６ｂには、車体コントローラ１１から出力されるモータ指令値と、発電機２５の回転位置を検出するための位置センサ３１（例えば、磁極位置センサ）から出力される回転位置情報（レゾルバ信号）と、発電機２５が発生する電流を検出するための電流センサ３２から出力される電流情報と、インバータ回路２６ｄの温度を検出するための温度センサ３３から出力される温度情報が入力されている。制御回路２６ｂは、これら入力情報に基づいて発電機２５を制御する制御部として機能するとともに、ドライバ回路２６ｃ、インバータ回路２６ｄ及び発電機２５等に異常が発生したか否かを検出する異常検出部としての機能している。ドライバ回路２６ｃ、インバータ回路２６ｄ及び発電機２５等の機器の異常を検出する方法としては公知のものを利用するものとし、制御回路２６ｂがこれらの異常を検出した場合にはその旨を異常検出信号として車体コントローラ１１に出力する。

制御回路２６ｂによる公知の異常検出方法としては、例えば、モータ指令値から算出される発電機２５の目標回転数（目標速度）及び目標トルク値と、発電機２５の実際の回転数（位置センサ３１の出力から算出可能）及び実際のトルク値（電流センサ３２の出力から算出可能）との偏差が所定の値を超えた場合に異常が発生したと判定するものや、温度センサ３３からの出力が所定の値以上に達した場合に異常が発生したと判定するものがある。なお、油圧モータ２４に生じた異常が発電機２５又はインバータ装置２６の挙動に影響を与える場合には、上記構成により油圧モータ２４の異常を検出することもできる。

図２に戻り、流量調整回路（第２回路）５４は、流量調整回路５４の流量を調整する流量調整手段（第２流量調整手段）であるコントロールバルブ（スプール型方向切換弁）５Ａを介してボトム側油圧室５５からの戻り油をタンク９に導く油圧回路であり、回生回路５３とは異なる経路で戻り油をタンク９に導いている。コントロールバルブ５Ａにおける一方の受圧部（図２中の右側の受圧部）にはブーム下げ操作時に操作装置４Ａから比例弁２７を介して出力される操作信号（油圧信号）が入力されており、また、他方の受圧部（図２中の左側の受圧部）にはブーム上げ操作時に操作装置４Ａから出力される操作信号（油圧信号）が入力されている。コントロールバルブ５Ａのスプールは、これら２つの受圧部に入力される操作信号に応じて移動し、油圧ポンプ６からブームシリンダ３ａに供給される圧油の方向及び流量を切り換える。

比例弁２７は、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量に応じた操作信号をコントロールバルブ５Ａの受圧部に出力するものであり、これによりボトム側油圧室５５からコントロールバルブ５Ａを通過する戻り油の流量（すなわち、流量調整回路５４を流れる戻り油の流量）を調整している。すなわち、本実施の形態における比例弁２７は、コントロールバルブ５Ａ（第２流量調整手段）を制御する制御手段として機能している。

本実施の形態における比例弁２７には、ブーム下げ操作時に操作装置４Ａから出力される油圧信号が入力されている。そして、比例弁２７では、車体コントローラ１１における比例弁出力値演算部１０３（後述）から入力される出力値に応じて操作装置４Ａからの油圧信号の圧力を適宜調整し、その調整後の油圧信号をコントロールバルブ５Ａの受圧部に出力する構成をとっている。

圧力センサ２０は、ブーム下げ操作時に操作装置４Ａからコントロールバルブ５Ａに出力される油圧信号の圧力（パイロット圧）を検出するためのもので、操作装置４Ａとコントロールバルブ５Ａの受圧部を接続するパイロット管路（油路）に取り付けられている。圧力センサ２０は車体コントローラ１１と接続されており、油圧信号の圧力の検出値を電気信号に変換して車体コントローラ１１に出力している。ところで、操作装置４Ａから出力される油圧信号の圧力は操作装置４Ａの操作量に比例しているため、圧力センサ２０で検出した油圧信号の圧力からブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量を算出することができる。すなわち、本実施の形態における圧力センサ２０は操作装置４Ａの操作量を検出する手段（操作量検出手段）として機能している。なお、操作装置４Ａの操作量を検出する他の手段としては、操作装置４Ａにおける操作レバーの位置を検出するポジションセンサも利用することができる。

操作装置４Ａ，４Ｂは、エンジン７に接続されたパイロットポンプ４１から供給される作動油を２次圧に減圧してブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ及び旋回モータ１６を制御するための油圧信号を発生する。

操作装置４Ａは、ブームシリンダ３ａの駆動を制御するコントロールバルブ５Ａの受圧部と、アームシリンダ３ｂの駆動を制御するコントロールバルブ５Ｂの受圧部にパイロット管路を介して接続されており、操作レバーの傾倒方向に応じて各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂの受圧部に油圧信号を出力する。コントロールバルブ５Ａ，５Ｂは、操作装置４Ａから入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することでブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂの駆動を制御する。

操作装置４Ｂは、バケットシリンダ３ｃの駆動を制御するコントロールバルブ５Ｃの受圧部と２つのパイロット管路を介して接続されており、操作レバーの傾倒方向に応じてコントロールバルブ５Ｃの受圧部に油圧信号を出力する。コントロールバルブ５Ｃは、操作装置４Ｂから入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することでバケットシリンダ３ｃの駆動を制御する。

また、操作装置４Ｂは、コントロールバルブ５Ｃの受圧部に接続する上記２つのパイロット管路に加え、他の２つのパイロット管路に接続されている。また、当該他の２つのパイロット管路のうち、上部旋回体１ｄが左旋回するように旋回モータ１６を駆動する油圧信号が通過するものには圧力センサ１７が取り付けられており、上部旋回体１ｄが右旋回するように旋回モータ１６を駆動する油圧信号（圧油）が通過するものには圧力センサ１８が取り付けられている。圧力センサ１７，１８は、操作装置４Ｂから出力される油圧信号の圧力を検出してその圧力に対応する電気信号に変換する信号変換手段として機能するもので、変換した電気信号を車体コントローラ１１に出力可能に構成されている。圧力センサ１７，１８から車体コントローラ１１に出力された電気信号は、インバータ装置１３を介して旋回モータ１６（電動アクチュエータ）の駆動を制御する操作信号として利用される。

コントロールバルブ５Ｅ，５Ｆの受圧部はパイロット管路を介して運転室内に設置された走行操作装置（図示せず）と接続されている。コントロールバルブ５Ｅ，５Ｆは、当該走行操作装置から入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することで走行モータ３ｅ，３ｆの駆動を制御する。

バッテリコントローラ（ＢＣＵ）２２は、バッテリ１５の充電量（ＳＯＣ：State of Charge）を演算する機能や、バッテリ１５の内部抵抗等の計測値からバッテリ１５の劣化度を演算する機能を有し、その演算結果を車体コントローラ１１に出力する。また、バッテリコントローラ２２は、演算したＳＯＣや劣化度をモニタ２３に適宜表示する。

バッテリコントローラ２２によるＳＯＣの演算は公知の方法を用いるものとする。公知のＳＯＣ演算方法としては、バッテリ１５の充放電電流を計測して電流値を積算するものがある。当該充放電電流を計測する方法としては、バッテリ１５の入出力部分に取り付けた電流センサ（図示せず）によって直接的に計測するものや、バッテリ１５に接続されたモータの回転速度及びトルクから間接的に計測するものがある。また、バッテリの劣化度の演算する際も公知の方法（例えば、特開２００８−２５６６７３号公報参照）を利用すれば良く、ここでは詳細な説明は省略する。

車体コントローラ（ＭＣＵ）１１は、ブームシリンダ３ａにおけるボトム側油圧室５５から回生回路５３に分流する戻り油の流量と、当該ボトム側油圧室５５から流量調整回路５４に分流する戻り油の流量とを算出し、当該算出した流量の戻り油が２つの回路５３，５４に流れるようにインバータ装置２６及びコントロールバルブ５Ａを制御する機能を有している。また、車体コントローラ１１は、インバータ装置２６及び比例弁２７と接続されており、これらに対して操作信号を出力している。さらに、車体コントローラ１１は圧力センサ２０と接続されており、圧力センサ２０の検出値を入力している。

また、車体コントローラ１１は、圧力センサ１７，１８から入力される電気信号に基づいてインバータ装置１３を介して旋回モータ１６の駆動を制御する役割を有する。具体的には、圧力センサ１７から電気信号が入力されたときにはその電気信号に対応した速度で上部旋回体１ｄを左旋回させ、圧力センサ１８から電気信号が入力されたときにはその電気信号に対応した速度で上部旋回体１ｄを右旋回させる。また、車体コントローラ１１は、上部旋回体１ｄの旋回制動時には旋回モータ１６から電気エネルギーを回収する動力回生制御も行う。さらに、その動力回生制御時に発生した回生電力や、動力変換機（発電電動機）１０によって発生された電力の余剰電力（例えば、油圧ポンプ６の負荷が軽い場合等）をバッテリ１５に充電する制御も行う。

次に、本実施の形態に係る車体コントローラ１１が備えるボトム側油圧室５５からの戻り油の流量調整機能について図を参照しつつ説明する。

図４は本発明の実施の形態に係る車体コントローラ１１の構成図である。この図に示す車体コントローラ１１は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される記憶部（記憶手段）１０５と、メータリング線図補正部１０４と、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１（流量演算手段）と、モータ指令値演算部１０２と、比例弁出力値演算部１０３を備えている。

記憶部１０５には、ブーム下げ操作時（ブームシリンダ３ａが縮短される場合）に回生回路５３及び流量調整回路５４を流れる戻り油の流量（ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量）が操作装置４Ａの操作量ごとに記憶されており、さらに、ブーム下げ操作時に戻り油を流す回路を選択する基準として操作装置４Ａの操作量の設定値（第１設定値Ｌ１及び第２設定値Ｌ２）が記憶されている。図５は本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された基準メータリング線図である。本実施の形態では、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量と、回生回路５３及び流量調整回路５４を流れる戻り油の流量（メータアウト流量）との関係は、この図に示すようにメータリング線図の形式で記憶されている。図５の基準メータリング線図は、インバータ装置２６及びバッテリコントローラ２２からの出力（異常検出信号及びＳＯＣ）に応じて適宜補正される（後に詳述）。

図５に示したメータリング線図としては、実線で示した回生回路線図６１及び流量調整回路線図６２と、１点鎖線で示した合計流量線図６３がある。回生回路線図６１は、操作装置４Ａの操作量と回生回路５３側を流れる戻り油の流量との関係を示したメータリング線図であり、流量調整回路線図６２は、操作装置４Ａの操作量と流量調整回路５４側を流れる戻り油の流量との関係を示したメータリング線図である。合計流量線図６３は、回生回路５３及び流量調整回路５４に係るメータアウト流量の合計流量と操作装置４Ａの操作量との関係を示したメータリング線図であり、当該合計流量は、ボトム側油圧室５５からの戻り油の全てを流量調整回路５４のみに流した場合に得られるメータリング線図（すなわち、回生回路５３を備えず動力源がエンジンのみである油圧ショベル（以下において「通常の油圧ショベル」と称することがある）におけるメータリング線図）と同じに設定されている。

これらのメータリング線図が示すように、操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１未満の領域（以下において「微操作域」と称することがある）では、合計流量線図６３は流量調整回路線図６２に一致している。すなわち、このとき、ボトム側油圧室５５からの戻り油は全て流量調整回路５４に流されるようになっており、回生回路５３はチェックバルブ２８によって閉じられており、比例弁２７は全開位置（図２に示す位置）に保持されている。このように本実施の形態において微操作域で流量調整回路５４のみに戻り油を流す構成とした理由は、微操作域ではブームシリンダ３ａの微操作性（インチング性能）が重要視されるため、油圧モータ２４と比較して流量の制御性に優れたコントロールバルブ５Ａのみで流量制御することがインチング性能確保の観点から好ましいからである。

また、操作装置４Ａの操作量が第２設定値Ｌ２（第１設定値Ｌ１よりも大きな値）以上の領域（以下において「フル回生域」と称することがある）では、合計流量線図６３は回生回路線図６１に一致している。すなわち、このとき、ボトム側油圧室５５からの戻り油は全て回生回路５３に流されるようになっており、回生回路５３が開放されるとともに比例弁２７が全閉され、図２の中立位置に保持されたコントロールバルブ５Ａによって流量調整回路５４は閉じられている。このように本実施の形態においてフル回生域で回生回路５３のみに戻り油を流す構成とした理由は、操作装置４Ａの操作量が大きいフル回生域では大量の戻り油が発生するため、当該戻り油を利用して回生量を大きくすることが燃費性能を向上させる観点から好ましいからである。

一方、操作量が第１設定値Ｌ１以上かつ第２設定値Ｌ２未満の領域（以下において「中間領域」と称することがある）では、回生回路５３と流量調整回路５４の双方に戻り油が流されている。具体的には、操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１から第２設定値Ｌ２まで増加する間に、流量調整回路線図６２は第１設定値Ｌ１のときの合計流量ｑ１からゼロに向かって漸減している。一方、回生回路線図６１は、ゼロから第２設定値Ｌ２のときの合計流量ｑ２に向かって、流量調整回路線図６２が漸減した分だけ漸増するように設定されている。このように中間領域で流量調整回路５４側の流量を漸減させつつ回生回路側５３の流量を漸増させると、微操作域からフル回生域へ滑らかに遷移させることができる。また、フル回生域から微操作域へも滑らかに遷移させることができる。なお、既述のように合計流量線図６３は通常の油圧ショベルのものと同じになるように設定されており、オペレータの操作フィーリングが保持されている。

図４に戻り、メータリング線図補正部１０４は、記憶部１０５に記憶されたメータリング線図６１，６２をインバータ装置２６及びバッテリコントローラ２２からの出力（異常検出信号及びバッテリ１５のＳＯＣ）に応じて補正する処理を適宜実行する部分であり、メータリング線図を第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力している。

図６はメータリング線図補正部１０４で実行される処理のフローチャートである。この図に示す処理が開始されると、メータリング線図補正部１０４（以下、補正部１０４と省略することがある）は、インバータ装置２６から異常検出信号が出力されているか否かを確認する（Ｓ６０１）。ここで異常検出信号が出力されていることが確認されたら、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力するメータリング線図として補正部１０４は図７に示したものを選択する（Ｓ６０２）。

図７は本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された補正メータリング線図である。この図に示したメータリング線図としては、回生回路線図６１Ａと、流量調整回路線図６２Ａがある。回生回路線図６１Ａは、図５の回生回路線図６１を補正したメータリング線図であり、流量調整回路線図６２Ａは、図５の流量調整回路線図６２を補正したメータリング線図である。

回生回路線図６１Ａでは、回生回路５４のメータアウト流量はすべての操作量に対してゼロに設定されている。一方、流量調整回路線図６２Ａは、補正前の回生回路線図６１（図５）と補正後の回生回路線図６１Ａ（図７）との差分だけ（例えば、図７に示した黒矢印７１参照）、補正前の流量調整回路線図６２（図５）よりもメータアウト流量が増加するように補正されている（例えば、図７に示した白矢印７２参照）。その結果、流量調整回路線図６２Ａは、図５の合計流量線図６３に一致している。すなわち、補正部１０４が図７に示したメータリング線図６１Ａ，６２Ａを選択した場合には、油圧室５５からの戻り油の全量が流量調整回路５４に流れることになるが、補正の前後で回生回路５３と流量調整回路５４の合計流量は不変である。

ところで、図６のＳ６０１において、異常検出信号が出力されていることが確認されなかったら、補正部１０４は、バッテリコントローラ２２から出力されているＳＯＣが設定値以上であるか否かを確認する（Ｓ６０３）。ここでＳＯＣが設定値以上であることが確認されたら、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力するメータリング線図として補正部１０４は図８に示したものを選択する（Ｓ６０４）。

図８は本発明の実施の形態に係る記憶部１０５に記憶された他の補正メータリング線図である。この図に示したメータリング線図としては、回生回路線図６１Ｂと、流量調整回路線図６２Ｂがある。回生回路線図６１Ｂは、図５の回生回路線図６１を補正したメータリング線図であり、流量調整回路線図６２Ｂは、図５の流量調整回路線図６２Ｂを補正したメータリング線図である。

回生回路線図６１Ｂでは、回生回路５３にメータアウト流量が生じる領域（中間領域及びフル回生域）において、補正前の回生回路線図６１（図５）よりもメータアウト流量が小さくなるように補正されている。これにより回生回路５３のメータアウト流量が低減するので補正前よりも回生電流が小さくなる。一方、流量調整回路線図６２Ｂは、補正前の回生回路線図６１（図５）と補正後の回生回路線図６１Ｂ（図８）との差分だけ（例えば、図８に示した黒矢印８２参照）、補正前の流量調整回路線図６２（図５）よりもメータアウト流量が増加するように補正されている（例えば、図８に示した白矢印８２参照）。すなわち、補正によって回生回路５３のメータアウト流量が減少しても、補正の前後における回生回路５３と流量調整回路５４のメータアウト流量の合計は変化していないのでオペレータの操作フィーリングは保持される。

なお、一般的に、過充電及び過放電によるバッテリ寿命の短縮を抑制する観点から、ＳＯＣに上限値（例えば、８０％）と下限値（例えば、６０％）を設定し、当該２つの値の間で充放電を繰り返すようにバッテリ１５の充電量を制御することがあるが、上記におけるＳＯＣの設定値はこれら上限値と下限値の間に設定することが好ましい。

また、上記ではＳＯＣが設定値以上の場合には回生回路５３のメータアウト流量を所定の値だけ低減する補正を実施する例について説明したが、ＳＯＣと設定値の差分が大きくなるほど回生回路５３のメータアウト流量が小さくなる（すなわち、ゼロに近づく）ようにメータリング線図６１Ｂ，６２Ｂを設定しても良い。この場合にも、操作フィーリングを保持する観点から、補正の前後で回生流量線図６１Ｂと流量調整回路線図６２Ｂの合計流量が変わらないように各メータリング線図６１Ｂ，６２Ｂを設定することは言うまでもない。

図６に戻る。図６のＳ６０４においてＳＯＣが設定値未満のときは、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力するメータリング線図として補正部１０４は図５に示したものを選択する（Ｓ６０５）。

そして、補正部１０４は、上記のようにＳ６０２，６０４，６０５のいずれかで選択したメータリング線図を第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力し（Ｓ６０６）、Ｓ６０１以降の処理を繰り返す。

図５に戻る。第１設定流量演算部１００は、補正部１０４から出力される回生回路線図とブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量に基づいて回生回路５３側に流れる戻り油の流量Ｑ１（第１設定流量）を演算する処理を実行する部分である。第２設定流量演算部１０１は、補正部１０４から出力される流量調整回路線図とブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量に基づいて流量調整回路５４側を流れる戻り油の流量Ｑ２（第２設定流量）を演算する部分である。

第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１には圧力センサ２０の検出値が入力されており、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１は当該検出値に基づいて操作装置４Ａの操作量を算出する。ここでは、操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１に達するときの油圧信号の圧力をＰ１とするとともに、当該操作量が第２設定値Ｌ２に達するときの油圧信号の圧力をＰ２とする（図５には操作量の設定値Ｌ１，Ｌ２と圧力の設定値Ｐ１，Ｐ２を併記している）。圧力センサ２０の検出値に基づいて操作装置４Ａの操作量を算出すると、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１は、当該算出した操作量に対応する流量Ｑ１，Ｑ２を補正部１０４から出力されるメータリング線図に基づいて算出し、各回路５３，５４の目標流量として設定する。第１設定流量演算部１００は算出した流量Ｑ１をモータ指令値演算部１０２及び連通信号出力部１０６に出力し、第２設定流量演算部１０１は算出した流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

連通信号出力部１０６は、第１設定流量演算部１００が出力した流量Ｑ１がゼロか否かを判定する処理を実行し、流量Ｑ１がゼロでないとき（すなわち、ゼロより大きいとき）にチェックバルブ２８に連通信号を出力する部分である。チェックバルブ２８は連通信号の入力を受けると連通位置に位置して油圧室５５と回生回路５３を連通する。一方、連通信号の入力が無い場合には、図２に示した遮断位置に位置して油圧室５５と回生回路５３を遮断する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００で演算された流量Ｑ１を回生回路５３の油圧モータ２４で吸い込むために必要な油圧モータ２４の回転数を演算し、油圧モータ２４を当該演算した回転数で回転させるための回転数指令値をインバータ装置２６に出力する部分である。モータ指令値演算部１０２で演算された回転数指令値を入力したインバータ装置２６は当該回転数指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５を回転させ、これにより回生回路５３には第１設定流量演算部１００で演算された流量の戻り油が流れる。

比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１で演算された流量調整回路流量Ｑ２を流量調整回路５４のコントロールバルブ５Ａに通過させるために必要な比例弁２７の出力値（すなわち、比例弁２７からコントロールバルブ５Ａの受圧部に出力される油圧信号の圧力（パイロット圧））を演算し、当該演算した出力値を比例弁２７から出力させるための指令値を比例弁２７に出力する部分である。比例弁出力値演算部１０３で演算された出力値を入力した比例弁２７は当該出力値に基づいて操作信号をコントロールバルブ５Ａに出力し、これにより流量調整回路５４には第２設定流量演算部１０１で演算された流量の戻り油が流れる。

図２に戻り、エンジンコントローラ（ＥＣＵ）２１は、オペレータによってエンジン７の目標回転数が入力されるエンジン回転数入力装置（例えば、エンジンコントロールダイヤル（図示せず））等からの指令に従って、エンジン７が当該目標回転数で回転するように燃料噴射量とエンジン回転数を制御する部分である。

エンジン（原動機）７の出力軸には動力変換機（発電電動機）１０が連結されており、動力変換機１０の出力軸には油圧ポンプ６とパイロットポンプ４１が接続されている。

動力変換機１０は、エンジン７の動力を電気エネルギーに変換してインバータ装置１２，１３に電気エネルギーを出力する発電機としての機能に加え、バッテリ１５から供給される電気エネルギーを利用して、油圧ポンプ６をアシスト駆動する電動機としての機能を有する。

油圧ポンプ６は、油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆに圧油を供給するメインのポンプであり、パイロットポンプ４１は、操作装置４Ａ，４Ｂ及び走行操作装置を介してコントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆに操作信号として出力される圧油を供給する。なお、油圧ポンプ６に接続される油圧管路にはリリーフ弁８が設置されており、リリーフ弁８はその管路内の圧力が過度に上昇した場合にタンク９に圧油を逃がす。

インバータ装置１２は、車体コントローラ１１からの出力に基づいて動力変換機１０の駆動制御を行うもので、バッテリ１５の電気エネルギーを交流電力に変換して動力変換機１０に供給し、油圧ポンプ６をアシスト駆動する。

インバータ装置１３は、車体コントローラ１１からの出力に基づいて旋回モータ１６の駆動制御を行うもので、動力変換機１０又は蓄電装置１５から出力される電力を電動モータ１６に供給する。

チョッパ１４は、インバータ装置１２，１３，２６が接続された直流電力ラインの電圧を制御する。バッテリ（蓄電装置）１５は、チョッパ１４を介してインバータ装置１２，１３，２６に電力を供給したり、動力変換機１０が発生した電気エネルギーや発電機２５及び電動モータ１６から回生される電気エネルギーを蓄える。バッテリ１５以外の蓄電装置としては、例えば、キャパシタを用いることができ、キャパシタ及びバッテリの両方を用いても良い。

次に上記のように構成される動力回生装置の動作を説明する。

まず、補正部１０４には異常検出信号が入力されておらず、かつ、ＳＯＣが設定値未満の場合について説明する。このとき、補正部１０４は、図５に示した回生回路線図６１と流量調整回路線図６２をメータリング線図として選択し、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力する。この場合において、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１未満の場合には、圧力センサ２０の検出圧力がＰ１未満となるので、ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量は図５の微操作域で制御されることとなる。これにより、まず、車体コントローラ１１における第１設定流量演算部１００は、回生回路線図６１に基づいて流量Ｑ１としてゼロをモータ指令値演算部１０２に出力する。また、第２設定流量演算部１０１は、圧力センサ２０の検出値から操作装置４Ａの操作量を演算し、当該演算した操作量と流量調整回路線図６２に基づいて流量Ｑ２を演算する。そして、当該演算した流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００の演算結果に基づいて生成した回転数指令値をインバータ装置２６に出力し、インバータ装置２６は当該回転数指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５を停止させた状態で保持する。なお、このとき連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８には連通信号が出力されないので、チェックバルブ２８は閉じたまま保持されている。そのため、モータ指令値演算部１０２からインバータ装置２６への回転数指令値に関わらず、ボトム側油圧室５５からの戻り油が回生回路５３（油圧モータ２４）に流れることはない。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて、比例弁２７を全開に保持する指令値を比例弁２７に出力する。これにより、操作装置４Ａから出力された油圧信号がそのままコントロールバルブ５Ａの受圧部に作用し、コントロールバルブ５Ａのスプールが移動する。これにより、通常の油圧ショベルと同様に、流量調整回路５４には、操作装置４Ａの操作量に応じた流量の戻り油が流れる。

次に、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１以上かつ第２設定値Ｌ２未満の場合には、圧力センサ２０の検出圧力がＰ１以上かつＰ２未満となるので、ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量は図５の中間領域で制御されることとなる。これにより、車体コントローラ１１における第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１は、圧力センサ２０の検出値から操作装置４Ａの操作量を演算し、当該演算した操作量と図５のメータリング線図６１，６２に基づいて流量Ｑ１及び流量Ｑ２を演算する。そして、第１設定流量演算部１００は、当該演算した回生回路流量Ｑ１をモータ指令値演算部１０２に出力し、第２設定流量演算部１０１は、当該演算した流量調整回路流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００の演算結果に基づいて生成した回転数指令値をインバータ装置２６に出力し、インバータ装置２６は当該回転指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５の回転数を制御する。また、このとき連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８に連通信号が出力されるので、チェックバルブ２８は開いた状態で保持されており、ボトム側油圧室５５と回生回路５３は連通した状態となっている。これにより、ボトム側油圧室５５から回生回路流量Ｑ１に保持された戻り油が回生回路５３に流れ込み、モータ指令値演算部１０２で演算した回転数で油圧モータ２４が回転して回生電力が発生する。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて生成した指令値を比例弁２７に出力し、比例弁２７は比例弁出力値演算部１０３で演算された出力値（圧力）まで低減した油圧信号をコントロールバルブ５Ａの受圧部に出力する。これによりコントロールバルブ５Ａのスプールが適宜移動して、流量Ｑ２に保持された戻り油が流量調整回路５４に流れる。

さらに、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量が第２設定値Ｌ２以上の場合には、圧力センサ２０の検出圧力がＰ２以上となるので、ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量は図５のフル回生域で制御されることとなる。これにより、車体コントローラ１１における第１設定流量演算部１００は、圧力センサ２０の検出値から操作装置４Ａの操作量を演算し、当該演算した操作量と回生回路線図６１に基づいて流量Ｑ１を演算する。そして、当該演算した流量Ｑ１をモータ指令値演算部１０２に出力する。また、第２設定流量演算部１０１は、流量調整回路線図６２に基づいて流量Ｑ２としてゼロを比例弁出力値演算部１０３に出力する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００の演算結果に基づいて生成した回転数指令値をインバータ装置２６に出力し、インバータ装置２６は当該回転指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５の回転数を制御する。また、このときも連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８に連通信号が出力されているので、ボトム側油圧室５５と回生回路５３は連通した状態となっている。これにより、ボトム側油圧室５５からの戻り油の全量が回生回路５３に流れ込み、モータ指令値演算部１０２で演算した回転数で油圧モータ２４が回転して回生電力が発生する。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて、比例弁２７を全閉に保持する指令値を比例弁２７に出力する。これにより、操作装置４Ａから出力された油圧信号は遮断され、コントロールバルブ５Ａのスプールは中立位置に保持される。これにより、ボトム側油圧室５５からの戻り油がコントロールバルブ５Ａを通過することはない。

次に、補正部１０４に異常検出信号が入力されている場合について説明する。このとき、補正部１０４は、図７に示した回生回路線図６１Ａと流量調整回路線図６２Ａをメータリング線図として選択し、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力する。この場合は、第１設定流量演算部１００は、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量に関わらず、回生回路線図６１Ａに基づいて流量Ｑ１としてゼロをモータ指令値演算部１０２及び連通信号出力部１０６に出力する。また、第２設定流量演算部１０１は、操作装置４Ａの操作量と流量調整回路線図６２Ａに基づいて流量Ｑ２を演算し、当該演算した流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

このとき、連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８に連通信号が出力されないので、操作装置４Ａの操作量に関わらずチェックバルブ２８は閉じたまま保持される。そのため、ボトム側油圧室５５からの戻り油が回生回路５３（油圧モータ２４）に流れることはない。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて、比例弁２７を全開に保持する指令値を比例弁２７に出力する。これにより、操作装置４Ａから出力された油圧信号がそのままコントロールバルブ５Ａの受圧部に作用し、コントロールバルブ５Ａのスプールが移動する。これにより、通常の油圧ショベルと同様に、流量調整回路５４には、操作装置４Ａの操作量に応じた流量の戻り油が流れる。

このように異常検出信号が出力されている場合には、発電機２５及びインバータ装置２６等に異常があると推定されるが、回生回路５３に油圧室５５からの戻り油が流入することを防止することができる。これにより、インバータ装置２６等が過度に発熱して機械寿命が低下したり、機械的ショックが生じて油圧ショベルのスムーズな操作に支障をきたす可能性がなくなるので、例え実際に発電機２５やインバータ装置２６等に異常が発生していても油圧ショベルによる作業を継続することができる。

次に、補正部１０４に入力されているＳＯＣが設定値以上である場合について説明する。このとき、補正部１０４は、図８に示した回生回路線図６１Ｂと流量調整回路線図６２Ｂをメータリング線図として選択し、第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１に出力する。この場合において、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１未満の場合には、ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量は図８の微操作域で制御されることとなる。これにより、まず、車体コントローラ１１における第１設定流量演算部１００は、回生回路線図６１Ｂに基づいて流量Ｑ１としてゼロをモータ指令値演算部１０２に出力する。また、第２設定流量演算部１０１は、圧力センサ２０の検出値から操作装置４Ａの操作量を演算し、当該演算した操作量と流量調整回路線図６２Ｂに基づいて流量Ｑ２を演算する。そして、当該演算した流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００の演算結果に基づいて生成した回転数指令値をインバータ装置２６に出力し、インバータ装置２６は当該回転数指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５を停止させた状態で保持する。なお、このとき連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８には連通信号が出力されないので、チェックバルブ２８は閉じたまま保持されている。そのため、モータ指令値演算部１０２からインバータ装置２６への回転数指令値に関わらず、ボトム側油圧室５５からの戻り油が回生回路５３（油圧モータ２４）に流れることはない。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて、比例弁２７を全開に保持する指令値を比例弁２７に出力する。これにより、操作装置４Ａから出力された油圧信号がそのままコントロールバルブ５Ａの受圧部に作用し、コントロールバルブ５Ａのスプールが移動する。これにより、通常の油圧ショベルと同様に、流量調整回路５４には、操作装置４Ａの操作量に応じた流量の戻り油が流れる。

次に、ブーム下げ操作時における操作装置４Ａの操作量が第１設定値Ｌ１以上の場合には、ボトム側油圧室５５からのメータアウト流量は図８の中間領域及びフル回生域で制御されることとなる。これにより、車体コントローラ１１における第１設定流量演算部１００及び第２設定流量演算部１０１は、圧力センサ２０の検出値から操作装置４Ａの操作量を演算し、当該演算した操作量と図８のメータリング線図６１Ｂ，６２Ｂに基づいて流量Ｑ１及び流量Ｑ２を演算する。そして、第１設定流量演算部１００は、当該演算した回生回路流量Ｑ１をモータ指令値演算部１０２及び連通信号出力部１０６に出力し、第２設定流量演算部１０１は、当該演算した流量調整回路流量Ｑ２を比例弁出力値演算部１０３に出力する。

モータ指令値演算部１０２は、第１設定流量演算部１００の演算結果に基づいて生成した回転数指令値をインバータ装置２６に出力し、インバータ装置２６は当該回転指令値に基づいて油圧モータ２４及び発電機２５の回転数を制御する。また、このとき連通信号出力部１０６からチェックバルブ２８に連通信号が出力されるので、チェックバルブ２８は開いた状態で保持されており、ボトム側油圧室５５と回生回路５３は連通した状態となっている。これにより、補正前の値よりも低減された流量の戻り油が回生回路５３に流れ込み、モータ指令値演算部１０２で演算した回転数で油圧モータ２４が回転して回生電力が発生する。

一方、比例弁出力値演算部１０３は、第２設定流量演算部１０１の演算結果に基づいて生成した指令値を比例弁２７に出力し、比例弁２７は比例弁出力値演算部１０３で演算された出力値（圧力）まで低減した油圧信号をコントロールバルブ５Ａの受圧部に出力する。これによりコントロールバルブ５Ａのスプールが適宜移動して、補正前の値よりも増加された流量に保持された戻り油が流量調整回路５４に流れる。

このように本実施の形態に係る動力回生装置によれば、ＳＯＣが設定値以上の場合には、回生回路５３と流量調整回路５４の合計流量を一定に保持しつつも、回生回路５３に流入する戻り油の流量を低減することができる。これにより、過充電によるバッテリ１５の性能劣化を抑制することができるので、バッテリ１５の充電量が大きい場合でも油圧ショベルによる作業を継続することができる。なお、バッテリ１５が満充電になった場合には、異常検出信号が入力された場合と同様に、回生回路５３における戻り油の流量をゼロに設定しつつ、流量調整回路５４に戻り油の全量を流すように設定することが好ましい。

また、上記のように構成した本実施の形態に係る動力回生装置によれば、ブーム下げ操作時においてボトム側油圧室５５から排出される戻り油の合計流量（メータアウト流量）は、常に図５に示した合計流量線図６３に基づいて制御されることになるので、オペレータの操作フィーリングを良好に保持することができる。その際、戻り油の流量制御に用いるメータリング線図を本実施の形態のように通常の油圧ショベルのものと同じものにすれば、戻り油による回生の有無に関わらずオペレータの操作フィーリングを良好に保持できる。

さらに、本実施の形態では、通常の油圧ショベルと同じメータリング線図を利用することに加え、戻り油を流す回路と各回路の戻り油の流量を操作装置４Ａの操作量の大きさに応じて変更している。このように回路と流量を適宜変更すると、（１）主に流量調整回路５４に戻りを流すことで達成される微操作性の向上と、（２）主に回生回路５３に戻り油を流すことで達成される燃費向上とのバランスを任意かつ容易に設定することができる。

なお、上記の実施の形態では、油圧室５５に回生回路５３を１つだけ接続した場合について説明したが、当該回生回路５３に代えて、発電機に接続された油圧モータをそれぞれ備える２つ以上の回生回路を油圧室５５に接続する構成としても良い。この場合には、油圧室５５に接続した複数の回生回路を流れる戻り油の合計流量が図５，７，８に示した回生回路線図６１，６１Ａ，６１Ｂが示すメータアウト流量に保持されるように、各回生回路に戻り油を適宜分流すれば良い。また回生回路５３と同様に、流量調整回路５４についても、２つ以上の流量調整回路を油圧室５５に接続する構成とし、当該複数の流量調整回路を流れる戻り油の合計流量が図５，７，８に示した流量調整回路線図６２，６２Ａ，６２Ｂが示すメータアウト流量に保持されるように適宜分流しても良い。

また、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、各種の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、エンジン７に動力変換機１０を連結させ、当該動力変換機１０が、エンジン７の動力を電気エネルギーに変換してインバータ装置１２，１３等に電気エネルギーを出力する発電機としての機能と、その電気エネルギーの一部を利用して油圧ポンプ６をアシスト駆動する電動機としての機能とを発揮する構成としているが、この動力変換機１０を省略してエンジン７に油圧ポンプ６を直結しても良い。同様に、上部旋回体１ｄの駆動源として電動機１６を備えることとしたが、これに代えて油圧モータを用いても良い。

１ａ ブーム
３ａ ブームシリンダ
４Ａ 操作装置
５Ａ コントロールバルブ
６ 油圧ポンプ
７ エンジン
９ タンク
１１ 車体コントローラ
１５ バッテリ
２０ 圧力センサ
２４ 油圧モータ
２５ 発電機
２６ インバータ装置
２７ 比例弁
２８ チェックバルブ
３１ 位置センサ（回転数センサ）
３２ 電流センサ
３３ 温度センサ
５３ 回生回路
５４ 流量調整回路
５５ ボトム側油圧室
７０ 動力回生装置
１００ 第１設定流量演算部
１０１ 第２設定流量演算部
１０２ モータ指令値演算部
１０３ 比例弁出力値演算部
１０４ メータリング線図補正部
１０５ 記憶部
１０６ 連通信号出力部

Claims (5)

1. 操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、この操作装置から出力される操作信号に基づいて伸縮する油圧シリンダと、エンジンによって駆動され前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを備える作業機械の動力回生装置において、
   前記油圧シリンダの油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油のエネルギーを電気エネルギーに変換するための回生手段を介して当該戻り油をタンクに導く第１回路と、
   前記回生手段で変換された電気エネルギーを蓄えるための蓄電手段と、
   前記油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油をタンクに導く第２回路と、
   前記操作装置の操作量ごとに定められた第１設定流量に基づいて、前記第１回路を流れる戻り油の流量を調整する第１流量調整手段と、
   前記操作装置の操作量ごとに定められた第２設定流量に基づいて、前記第２回路を流れる戻り油の流量を調整する第２流量調整手段とを備え、
   前記第１設定流量及び前記第２設定流量は、前記回生手段又は前記蓄電手段の状態に応じて補正されることがあることを特徴とする作業機械の動力回生装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の動力回生装置において、
   前記回生手段の異常を検出するための異常検出手段をさらに備え、
   前記異常検出手段によって前記回生手段の異常が検出されたとき、前記補正後の第１設定流量はゼロに補正されており、前記補正後の第２設定流量は前記第１設定流量の補正前後の差分だけ増加するように補正されていることを特徴とする作業機械の動力回生装置。
3. 請求項１に記載の作業機械の動力回生装置において、
   前記蓄電手段の充電量を検出するための充電量検出手段をさらに備え、
   前記充電量検出手段によって検出された充電量が設定値以上のとき、前記補正後の第１設定流量は前記補正前の第１設定流量よりも小さくなるように補正されており、前記補正後の第２設定流量は前記第１設定流量の補正前後の差分だけ増加するように補正されていることを特徴とする作業機械の動力回生装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の作業機械の動力回生装置において、
   前記操作装置の操作量ごとの前記第１設定流量と前記第２設定流量の合計流量は、補正の前後で一定であることを特徴とする作業機械の動力回生装置。
5. 操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、この操作装置から出力される操作信号に基づいて伸縮する油圧シリンダと、エンジンによって駆動され前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを備える作業機械の動力回生装置において、
   前記油圧シリンダの油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油のエネルギーを電気エネルギーに変換するための回生手段を介して当該戻り油をタンクに導く第１回路と、
   前記回生手段で変換された電気エネルギーを蓄えるための蓄電手段と、
   前記油圧室に接続され、当該油圧室からの戻り油をタンクに導く第２回路と、
   前記第１回路側を流れる戻り油の流量である第１設定流量を前記操作装置の操作量に基づいて演算しつつ、前記第２回路側を流れる戻り油の流量である第２設定流量を前記操作装置の操作量に基づいて演算するための演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて、前記第１回路を流れる戻り油の流量を調整する第１流量調整手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて、前記第２回路を流れる戻り油の流量を調整する第２流量調整手段とを備え、
   前記演算手段は、前記回生手段及び前記蓄電手段の少なくとも一方の状態に応じて前記第１設定流量及び前記第２設定流量を補正することがあることを特徴とする作業機械の動力回生装置。

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