JP2015006037A - ハイブリッド作業機械及びハイブリッド作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド作業機械において、発電電動機及び電動機が、ともにサーボ制御がＯＦＦになっている状態での昇圧器の損失を抑制すること。
【解決手段】ハイブリッド油圧ショベル１は、エンジン１７の駆動軸２０に連結された発電電動機１９と、発電電動機１９が発電した電力を少なくとも蓄電するキャパシタ２５と、発電電動機１９が発電した電力及びキャパシタ２５が蓄えている電力の少なくとも一方で駆動される旋回モータ２３と、複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を２組備え、かつ発電電動機１９及び旋回モータ２３とキャパシタ２５との間に設けられる昇圧器２６と、発電電動機１９が発電せず、かつ旋回モータ２３が停止している待機時には、それぞれのブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０にする昇圧器制御部Ｃ２１と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関と、発電電動機と、蓄電器と、発電電動機と蓄電器との少なくとも一方からの電力を受けて駆動する電動機と、を備えたハイブリッド作業機械及びその制御方法に関する。

エンジンによって発電電動機を駆動し、その発電電動機が発電した電力で電動機を駆動して作業機等を動作させるハイブリッド作業機械がある。ハイブリッド作業機械は、例えば、発電電動機及び電動機と、キャパシタ又はバッテリー等の蓄電器との間に昇圧器を設け、この昇圧器を介して、発電電動機及び電動機と蓄電器との間で電力をやり取りするものがある。特許文献１には、バッテリーの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって変圧して、電動機を駆動するインバータに供給する技術が記載されている。

特開２００５−１６８１６７号公報

ところで、ハイブリッド作業機械は、発電電動機が発電及び力行せず、かつ電動機が停止している状態、すなわち、発電電動機及び電動機が、ともにサーボ制御がＯＦＦになっている状態がある。このような場合、昇圧器に損失があると、蓄電器の電力が昇圧器で消費されて蓄電器の電圧低下を招く。すると、エンジンにより発電電動機に発電させて蓄電器を充電するが、蓄電器を充電するためにエンジンの動力が消費されるため、その分燃料を消費する。このため、昇圧器を備えたハイブリッド作業機械は、発電電動機及び電動機が、ともにサーボ制御がＯＦＦになっている状態において、昇圧器の損失を抑制することが求められる。特許文献１には、このような点については記載も示唆もなく、改善の余地がある。

本発明は、ハイブリッド作業機械において、発電電動機及び電動機が、ともにサーボ制御がＯＦＦになっている状態での昇圧器の損失を抑制することを目的とする。

本発明は、内燃機関の駆動軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を少なくとも蓄電する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力及び前記蓄電器が蓄えている電力の少なくとも一方で駆動される電動機と、複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を２組備え、かつ前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである待機時には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０にする昇圧器制御部と、を含む、ハイブリッド作業機械である。

前記２組のブリッジ回路はトランスによって結合されており、前記昇圧器制御部は、前記待機時において、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になった場合には、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御することが好ましい。Ｋは、前記トランスの昇圧比である。

本発明は、内燃機関の出力軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである待機時には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０とし、前記待機時において、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になった場合には、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御する昇圧器制御部と、を含む、ハイブリッド作業機械である。Ｋは、昇圧器が有する２組のブリッジ回路を結合するトランスの昇圧比である。

本発明は、内燃機関の駆動軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を少なくとも蓄電する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力及び前記蓄電器が蓄えている電力の少なくとも一方で駆動される電動機と、複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を２組備え、かつ前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、を含むハイブリッド作業機械を制御するにあたり、前記発電電動機及び前記電動機の状態を判定する手順と、前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである場合には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０にする手順と、を含む、ハイブリッド作業機械の制御方法である。

前記２組のブリッジ回路はトランスによって結合されており、前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである場合に、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になると、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御することが好ましい。Ｋは、前記トランスの昇圧比である。

本発明は、ハイブリッド作業機械において、発電電動機及び電動機が、ともにサーボ制御がＯＦＦになっている状態での昇圧器の損失を抑制することができる。

図１は、ハイブリッド作業機械の一例であるハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図である。 図２は、図１に示すハイブリッド油圧ショベルの装置構成を示すブロック図である。 図３は、昇圧器としてのトランス結合型昇圧器を示す図である。 図４は、昇圧器の動作を説明するための図である。 図５は、昇圧器の出力パワーと位相差との関係を示す図である。 図６は、ハイブリッドコントローラが有する昇圧器制御部及び昇圧器を示す図である。 図７は、本実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法の手順を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、ハイブリッド作業機械の一例であるハイブリッド油圧ショベル１を示す斜視図である。図２は、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１の装置構成を示すブロック図である。なお、ハイブリッドではない、単なる作業機械の概念には、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック又はホイールローダ等の建設機械を含み、これら建設機械にハイブリッド特有の構成を備えたものをハイブリッド作業機械とする。

（ハイブリッド油圧ショベル）
ハイブリッド作業機械としてのハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、それぞれ履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、図２に示す右走行用油圧モータ３４と左走行用油圧モータ３５の回転駆動によって履帯４ｂを駆動させハイブリッド油圧ショベル１を走行させるものである。

上部旋回体５は、下部走行体４の上部に設けられる。上部旋回体５は、下部走行体４に対して旋回する。上部旋回体５は、自身を旋回させるため、電動機としての旋回モータ２３を備えている。旋回モータ２３は、スイングマシナリ２４（減速機）の駆動軸に連結されている。旋回モータ２３の回転力は、スイングマシナリ２４を介して伝達され、伝達された回転力が、図示しない旋回ピニオン及びスイングサークル等を介して上部旋回体５に伝わり上部旋回体５を旋回させる。

上部旋回体５には、運転室６が設けられる。また、上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、内燃機関としてのエンジン１７を駆動するための燃料を蓄えている。作動油タンク８は、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６等の油圧シリンダ並びに右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等の油圧モータ（油圧アクチュエータ）といった油圧機器に対して、油圧ポンプ１８から吐出される作動油を蓄えている。エンジン室９には、エンジン１７、油圧ポンプ１８、発電電動機１９及び蓄電器としてのキャパシタ２５等の各種機器が収納されている。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。

作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に揺動可能に連結される。また、ブーム１１の基端部の反対側となる先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の基端部の反対側となる先端部には、バケット１３が回転可能に連結される。また、バケット１３は、バケット用油圧シリンダ１６とリンクを介して連結している。ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６は、油圧ポンプ１８から吐出された作動油によって伸縮動作する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）である。ブーム用油圧シリンダ１４は、ブーム１１を揺動させる。アーム用油圧シリンダ１５は、アーム１２を揺動動作させる。バケット用油圧シリンダ１６は、バケット１３を揺動させる。

図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプが用いられる。油圧ポンプ１８は、例えば、斜板１８ａの傾転角を変化させることによってポンプ容量を変化させる斜板式油圧ポンプであるが、これに限定されるものではない。エンジン１７には、エンジン１７の回転速度（単位時間あたりの回転数）を検出するための回転センサ４１が備えてある。回転センサ４１が検出したエンジン１７の回転速度（機関回転速度）を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ４１は、図示しないバッテリーからの電力を受けて動作し、後述するキースイッチ３１がオン（ＯＮ）あるいはスタート（ＳＴ）の位置に操作されている限りエンジン１７のエンジン回転速度を検出する。

エンジン１７の駆動軸２０には、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が機械的に連結されており、エンジン１７が駆動することで、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が駆動する。油圧駆動系としては、操作弁３３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等を有し、油圧ポンプ１８が油圧駆動系への作動油供給源となってこれらの油圧機器を駆動する。なお、操作弁３３は、流量方向制御弁であり、操作レバー３２の操作方向に応じて図示しないスプールを移動させ、各油圧アクチュエータへの作動油の流れ方向を規制し、操作レバー３２の操作量に応じた作動油を、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４又は左走行用油圧モータ３５等の油圧アクチュエータに供給するものである。また、エンジン１７の出力は、ＰＴＯ（Power Take Off：パワーテイクオフ）軸を介して発電電動機１９へ伝達されるものであってもよい。

電気駆動系は、発電電動機１９にパワーケーブルを介して接続される第１インバータ２１と、第１インバータ２１にワイヤリングハーネスを介して接続される第２インバータ２２と、第１インバータ２１と第２インバータ２２との間に、ワイヤリングハーネスを介して設けられる昇圧器２６と、昇圧器２６にコンタクタ２７（電磁接触器）を介して接続されるキャパシタ２５と、第２インバータ２２にパワーケーブルを介して接続される旋回モータ２３等とを含む。なお、コンタクタ２７は、通常はキャパシタ２５と昇圧器２６との電気回路を閉じて通電状態としている。一方、ハイブリッドコントローラＣ２は、漏電検出等により電気回路を開く必要があると判断するようになっており、ハイブリッドコントローラＣ２がその判断をした際、コンタクタ２７に通電可能状態を遮断状態へ切り替えるための指示信号を出力する。そして、ハイブリッドコントローラＣ２から指示信号を受けたコンタクタ２７は電気回路を開く。

旋回モータ２３は、前述のように機械的にスイングマシナリ２４に連結している。発電電動機１９が発電した電力及びキャパシタ２５に蓄えられた電力の少なくとも一方が旋回モータ２３を駆動させる電力となる。旋回モータ２３は、発電電動機１９とキャパシタ２５との少なくとも一方から供給される電力で駆動されて力行動作することで上部旋回体５を旋回させる。また、旋回モータ２３は、上部旋回体５が旋回減速する際に回生動作し、その回生動作により発電された電力（回生エネルギー）をキャパシタ２５に供給（充電）する。なお、旋回モータ２３には、旋回モータ２３の回転速度（旋回モータ回転速度）を検出する回転センサ５５が備えてある。回転センサ５５は、力行動作（旋回加速）又は回生動作（旋回減速）の際における旋回モータ２３の回転速度を計測することができる。回転センサ５５により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５５は、例えば、レゾルバを用いることができる。

発電電動機１９は、発電した電力をキャパシタ２５に供給（充電）するとともに、状況に応じて旋回モータ２３に電力を供給する。発電電動機１９は、エンジン１７の出力が不足する場合は電動機として機能し、エンジン１７の出力をアシストする。発電電動機１９としては、例えば、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータが用いられる。なお、ＳＲモータではなく、永久磁石を用いた同期電動機を用いてもキャパシタ２５及び旋回モータ２３の少なくとも一方へ電力を供給する役割を果たすことができる。発電電動機１９にＳＲモータを用いた場合、ＳＲモータは高価な希少金属を含む磁石を用いないため、コストの面で有効である。発電電動機１９は、ロータ軸がエンジン１７の駆動軸２０に機械的に結合されている。このような構造により、発電電動機１９は、エンジン１７の駆動によって発電電動機１９のロータ軸が回転し、発電することになる。また、発電電動機１９のロータ軸には回転センサ５４が取り付けられている。回転センサ５４は、発電電動機１９の回転速度を計測し、回転センサ５４により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５４は、例えば、レゾルバを用いることができる。

昇圧器２６は、発電電動機１９及び旋回モータ２３とキャパシタ２５との間に設けられる。昇圧器２６は、第１インバータ２１又は第２インバータ２２を介して発電電動機１９又は旋回モータ２３に供給される電力（キャパシタ２５に蓄えられた電荷）の電圧を昇圧する。昇圧された電圧は、旋回モータ２３を力行動作（旋回加速）させる際には旋回モータ２３に印加され、エンジン１７の出力をアシストする際には発電電動機１９へ印加される。なお、昇圧器２６は、発電電動機１９又は旋回モータ２３で発電された電力をキャパシタ２５に充電する際には、電圧を降下（降圧）させる役割も有する。昇圧器２６と第１インバータ２１及び第２インバータ２２との間のワイヤリングハーネスに、昇圧器２６により昇圧された電圧の大きさ又は旋回モータ２３の回生により生成された電力の電圧の大きさを計測するための電圧検出センサとして、昇圧器電圧検出センサ５３が取り付けられている。昇圧器電圧検出センサ５３により計測された電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。

本実施形態において、昇圧器２６は、入力された直流電力を昇圧又は降圧させ、直流電力として出力する機能を有している。このような機能を有していれば、昇圧器２６の種類は特に限定されるものではない。本実施形態においては、例えば、昇圧器２６に、トランスと２個のインバータとを組み合わせたトランス結合型昇圧器と呼ばれる昇圧器を用いている。このような昇圧器としては、例えば、ＡＣリンク双方向ＤＣ−ＤＣコンバータがある。次に、トランス結合型昇圧器について簡単に説明する。

図３は、昇圧器としてのトランス結合型昇圧器を示す図である。図３に示すように、第１インバータ２１と第２インバータ２２とがワイヤリングハーネスとしての正極ライン６０と負極ライン６１とを介して接続される。昇圧器２６は、正極ライン６０と負極ライン６１との間に接続されている。昇圧器２６は、２個のインバータとしての１次側インバータである低圧側インバータ６２と２次側インバータである高圧側インバータ６３とを、トランス６４でＡＣ（Alternating Current）リンクさせ、結合している。このように、昇圧器２６は、トランス結合型昇圧器である。次の説明では、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６との巻線比は１対１としておく。

低圧側インバータ６２と高圧側インバータ６３とは、低圧側インバータ６２の正極と高圧側インバータ６３の負極とが加極性となるように電気的に直列接続されている。すなわち、昇圧器２６は、第１インバータ２１と同極性になるように並列に接続されている。

低圧側インバータ６２は、複数のスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）７１、７２、７３、７４を有するブリッジ回路である。低圧側インバータ６２は、トランス６４の低圧側コイル６５にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４と、ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード７５、７６、７７、７８とを含んでいる。ここでいうブリッジ接続とは、低圧側コイル６５の一端がＩＧＢＴ７１のエミッタとＩＧＢＴ７２のコレクタと接続され、他端がＩＧＢＴ７３のエミッタとＩＧＢＴ７４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。

キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７１のコレクタに電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７１のエミッタはＩＧＢＴ７２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７２のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５の負極端子２５ｂに電気的に接続されている。負極ライン９２は負極ライン６１に接続されている。

同様に、キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７３のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７３のエミッタはＩＧＢＴ７４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７４のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５負極端子２５ｂと電気的に接続されている。

ＩＧＢＴ７１のエミッタ（ダイオード７５のアノード）及びＩＧＢＴ７２のコレクタ（ダイオード７６のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の一方の端子に接続されているとともに、ＩＧＢＴ７３のエミッタ（ダイオード７７のアノード）及びＩＧＢＴ７４のコレクタ（ダイオード７８のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の他方の端子に接続されている。

高圧側インバータ６３は、複数のスイッチング素子としてのＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４を有するブリッジ回路である。高圧側インバータ６３は、トランス６４の高圧側コイル６６にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４と、ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード８５、８６、８７、８８とを含む。ここでいうブリッジ接続とは、高圧側コイル６６の一端がＩＧＢＴ８１のエミッタとＩＧＢＴ８２のコレクタとに接続され、他端がＩＧＢＴ８３のエミッタとＩＧＢＴ８４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。このように、昇圧器２６は、２組のブリッジ回路、すなわち、低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３を有している。

ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタは、正極ライン９３を介して第１インバータ２１の正極ライン６０と電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８１のエミッタはＩＧＢＴ８２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８３のエミッタはＩＧＢＴ８４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８２、８４のエミッタは、正極ライン９１、つまり低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１、７３のコレクタに電気的に接続されている。

ＩＧＢＴ８１のエミッタ（ダイオード８５のアノード）及びＩＧＢＴ８２のコレクタ（ダイオード８６のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の一方の端子に電気的に接続されているとともに、ＩＧＢＴ８３のエミッタ（ダイオード８７のアノード）及びＩＧＢＴ８４のコレクタ（ダイオード８８のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の他方の端子に電気的に接続されている。

ＩＧＢＴ７１、７３のコレクタが接続される正極ライン９１とＩＧＢＴ７２、７４のエミッタが接続される負極ライン９２との間にはキャパシタ６７が電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタが接続される正極ライン９３とＩＧＢＴ８２、８４のエミッタが接続される正極ライン９１との間にはキャパシタ６８が電気的に接続されている。キャパシタ６７、６８はリップル電流吸収用である。

トランス６４は一定値Ｌの漏れインダクタンスを有している。漏れインダクタンスは、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６の間隙を調整して得ることができる。図３では低圧側コイル６５側にＬ／２、高圧側コイル６６側にＬ／２となるように分割している。次に、昇圧器２６の動作を説明する。

（昇圧器の動作）
図４は、昇圧器の動作を説明するための図である。図４に示すように、低圧側インバータ６２と高圧側インバータ６３とが出力する電圧（出力電圧）ｖ１、ｖ２は、デューティーが５０％、すなわち、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号との比が１：１の方形波である。出力電圧ｖ１、ｖ２は、それぞれＨｉｇｈ信号の期間がａ、ｃで示す部分であり、Ｌｏｗ信号の期間がｂ、ｄで示す部分である。出力電圧ｖ１、ｖ２は、Ｈｉｇｈ信号の期間及びＬｏｗ信号の期間がいずれも時間ｔ＝Ｔである。したがって、デューティーが５０％となる。出力電圧ｖ１、ｖ２は、いずれも周期が２×Ｔの方形波である。

昇圧器２６は、低圧側インバータ６２の出力電圧ｖ１と高圧側インバータ６３の出力電圧ｖ２との位相差を調整して、昇圧器２６が出力するパワー（出力パワー）Ｐｏ及び出力する電圧（出力電圧）Ｖｏを調整する。昇圧器２６の出力電圧は、ハイブリッド油圧ショベル１の電気駆動系の電圧（系統電圧）である。図４に示す例では、出力電圧ｖ１と出力電圧ｖ２とで、時間ｔ＝Ｔ１のずれが発生している。このずれを用いると、出力電圧ｖ１と出力電圧ｖ２との位相差Ｄは、式（１）のように表される。
Ｄ＝Ｔ１／Ｔ・・・（１）

昇圧器２６の出力パワーＰｏは、式（２）で表される。式（２）中のＶｏは、昇圧器２６の出力電圧、Ｖ１はキャパシタ２５の電圧、ωは角周波数でありπ／Ｔ、Ｌはトランス６４の漏れインダクタンスである。
Ｐｏ＝π×Ｖｏ×Ｖ１×（Ｄ−Ｄ^２）／（ω×Ｌ）・・・（２）

発電電動機１９及び旋回モータ２３は、ハイブリッドコントローラＣ２による制御のもと、それぞれ第１インバータ２１及び第２インバータ２２によってトルク制御される。第２インバータ２２に入力する直流電流の大きさを計測するため、第２インバータ２２には電流計５２が設けられる。電流計５２が検出した電流を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。キャパシタ２５に蓄えられた電力の量（電荷量又は電気容量）は、電圧の大きさを指標として管理することができる。キャパシタ２５に蓄えられた電力の電圧の大きさを検出するために、キャパシタ２５の所定の出力端子に蓄電器電圧センサ２８が設けられている。蓄電器電圧センサ２８が検出した電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。ハイブリッドコントローラＣ２は、キャパシタ２５の充電量（電力の量（電荷量又は電気容量））を監視して、発電電動機１９が発電する電力をキャパシタ２５へ供給（充電）するか、旋回モータ２３へ供給（力行作用のための電力供給）するかといったエネルギーマネージメントを実行する。ハイブリッドコントローラＣ２、より具体的には昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏが所定の電圧となるように、昇圧器２６が有する低圧側インバータ６２の出力電圧ｖ１と高圧側インバータ６３の出力電圧ｖ２との位相差を調整する。

キャパシタ２５は、前述したように、発電電動機１９が発電した電力を少なくとも蓄電する。また、キャパシタ２５は、上部旋回体５が旋回減速する際に旋回モータ２３が回生動作することによって発電された電力を蓄電する。本実施形態において、キャパシタ２５は、例えば、電気二重層キャパシタが用いられる。キャパシタ２５の代わりに、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等、他の２次電池として機能する蓄電器を用いてもよい。さらに、旋回モータ２３としては、例えば、永久磁石式同期電動機が用いられるが、これに限定されるものではない。

油圧駆動系及び電気駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６の内部に設けられる作業機レバー、走行レバー及び旋回レバー等の操作レバー３２の操作に応じて駆動する。ハイブリッド油圧ショベル１のオペレータが、上部旋回体５を旋回させるための操作手段として機能する操作レバー３２（旋回レバー）を操作した場合、旋回レバーの操作方向及び操作量は、ポテンショメータ又はパイロット圧力センサ等によって検出され、検出された操作量は電気信号としてコントローラＣ１、さらにはハイブリッドコントローラＣ２に送信される。

他の操作レバー３２が操作された場合も同様に電気信号がコントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２に送信される。この旋回レバーの操作方向及び操作量又は他の操作レバー３２の操作方向及び操作量に応じて、コントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２は、旋回モータ２３の回転動作（力行作用又は回生作用）、キャパシタ２５の電気エネルギーのマネージメント（充電又は放電のための制御）、発電電動機１９の電気エネルギーのマネージメント（発電又はエンジン出力のアシスト又は旋回モータ２３への力行作用）といった電力の授受を制御（エネルギーマネージメント）するために、第２インバータ２２、昇圧器２６及び第１インバータ２１の制御を実行する。

運転室６内には、操作レバー３２のほかに、モニタ装置３０及びキースイッチ３１が設けられる。モニタ装置３０は、液晶パネルや操作ボタン等で構成される。また、モニタ装置３０は、液晶パネルの表示機能と操作ボタンの各種情報入力機能とを統合させたタッチパネルであってもよい。モニタ装置３０は、ハイブリッド油圧ショベル１の動作状態（エンジン水温の状態、油圧機器等の故障有無状態又は燃料残量等の状態等）を示す情報をオペレータ又はサービスマンへ知らせる機能を有するとともに、オペレータが所望する設定又は指示（エンジンの出力レベル設定や走行速度の速度レベル設定等又は後述するキャパシタ電荷抜き指示）をハイブリッド油圧ショベル１に対して行う機能を有する、情報入出力装置である。

キースイッチ３１は、キーシリンダを主な構成部品としたものである。キースイッチ３１は、キーをキーシリンダに挿入し、キーを回転動作させることでエンジン１７に付設されたスタータ（エンジン始動用電動機）を始動させてエンジン１７を駆動（エンジン始動）させる。また、キースイッチ３１は、エンジン駆動中にエンジン始動とは逆の方向にキーを回転動作させることでエンジンを停止（エンジン停止）させるといった指令を出すものである。いわゆる、キースイッチ３１は、エンジン１７及びハイブリッド油圧ショベル１の各種電気機器への指令を出力する指令出力手段である。

エンジン１７を停止させるために、キーを回転動作（具体的には後述のオフの位置に操作）すると、エンジン１７への燃料供給及び図示しないバッテリーから各種電気機器への電気の供給（通電）が遮断され、エンジンは停止する。キースイッチ３１は、キーを回転動作させたときの位置がオフ（ＯＦＦ）のとき、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を遮断し、キーの位置がオン（ＯＮ）のときに、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を行い、さらにその位置からキーを回転動作させてキー位置がスタート（ＳＴ）のときに、コントローラＣ１を介して図示しないスタータを始動させエンジンを始動させることができるものである。エンジン１７が始動した後、エンジン１７が駆動している間は、キー回転位置はオン（ＯＮ）の位置にある。

なお、前述したようなキーシリンダを主な構成部品とするキースイッチ３１ではなく、他の指令出力手段、例えば、押しボタン式のキースイッチであってもよい。すなわち、エンジン１７が停止している状態でボタンを一回押すとオン（ＯＮ）となり、さらにボタンを押すとスタート（ＳＴ）となり、エンジン１７が駆動している間にボタンを押すとオフ（ＯＦＦ）となるように機能するものでもよい。また、エンジン１７が停止している状態で、所定の時間、ボタンを押し続けたことを条件として、オフ（ＯＦＦ）からスタート（ＳＴ）へと移行し、エンジン１７を始動させることができるものであってもよい。

コントローラＣ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。コントローラＣ１は、モニタ装置３０から出力される指示信号、キースイッチ３１のキー位置に応じて出力される指示信号及び操作レバー３２の操作に応じて出力される指示信号（上記の操作量や操作方向を示す信号）をもとに、エンジン１７及び油圧ポンプ１８を制御する。エンジン１７は、コモンレール式の燃料噴射装置４０による電子制御が可能なエンジンである。エンジン１７は、コントローラＣ１によって燃料噴射量を適切にコントロールすることで、目標とするエンジン出力を得ることが可能であり、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じて、エンジン回転速度及び出力可能なトルクが設定され、駆動することが可能である。

ハイブリッドコントローラＣ２は、ＣＰＵ等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。ハイブリッドコントローラＣ２は、コントローラＣ１との協調制御のもと、上記のように第１インバータ２１、第２インバータ２２及び昇圧器２６を制御して、発電電動機１９、旋回モータ２３及びキャパシタ２５の電力の授受を制御する。また、ハイブリッドコントローラＣ２は、蓄電器電圧センサ２８等の各種センサ類による検出値を取得し、これに基づいて、ハイブリッド油圧ショベル１を制御する。

ハイブリッドコントローラＣ２は、昇圧器制御部Ｃ２１を備えている。前述したＣＰＵ等が、昇圧器制御部Ｃ２１の機能を実現する。次に、ハイブリッドコントローラＣ２の昇圧器制御部Ｃ２１による昇圧器２６の出力電圧の制御についてより詳細に説明する。

（昇圧器の出力電圧の制御）
図５は、昇圧器の出力パワーと位相差との関係を示す図である。図５に示すように、力行（矢印Ｃ側）時における昇圧器２６の出力パワーＰｏは、位相差Ｄが０°から９０°までの間は位相差Ｄの増加にともなって増加し、位相差Ｄが９０°から１８０°までは位相差Ｄの増加にともなって減少する。回生（矢印Ｇ側）時における昇圧器２６の出力パワーＰｏは、位相差Ｄが−９０°から０°までの間は位相差Ｄの増加にともなって増加し、位相差Ｄが−１８０°から−９０°までは位相差Ｄの増加にともなって減少する。ハイブリッドコントローラＣ２が有する昇圧器制御部Ｃ２１は、発電電動機１９が発電している状態及び旋回モータ２３が動作している状態の少なくとも一方である場合、位相差Ｄが−９０°以上９０°以下の範囲で昇圧器２６が動作するように制御する。

図６は、ハイブリッドコントローラが有する昇圧器制御部及び昇圧器を示す図である。図２に示すハイブリッドコントローラＣ２が備える昇圧器制御部Ｃ２１は、処理部１００と、位相差制御部１０１と、スイッチングパターン生成部１０２とを含む。処理部１００には、蓄電器電圧センサ２８からの出力が入力される。蓄電器電圧センサ２８からの出力は、蓄電器電圧センサ２８が検出したキャパシタ２５の電圧（キャパシタ電圧検出値）Ｖｃｍである。キャパシタ電圧検出値Ｖｃｍは、キャパシタ２５の端子間電圧（キャパシタ電圧）Ｖｃｒ（真値）に対応する。

位相差制御部１０１には、昇圧器電圧検出センサ５３からの出力が入力される。昇圧器電圧検出センサ５３からの出力は、昇圧器電圧検出センサ５３が検出した昇圧器２６の出力電圧（昇圧器電圧検出値）Ｖｓｍである。昇圧器電圧検出値Ｖｓｍは、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏ（真値）に対応する。昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、正極ライン６０と負極ライン６１との間の電圧であり、図２、図３に示す第１インバータ２１及び第２インバータ２２の出力電圧又は入力電圧である。

ハイブリッドコントローラＣ２が有する昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６が出力する電圧が予め定めた所定の値となるように、昇圧器２６が出力する電圧の指令値Ｖｃｏｍを位相差制御部１０１に出力する。また、処理部１００は、力行時における位相差Ｄの制限値Ｄｄｌと、回生時における位相差Ｄの制限値Ｄｇｌとをスイッチングパターン生成部１０２に出力する。前者は＋９０°であり、後者は−９０°である。スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差Ｄが制限値Ｄｄｌ、Ｄｇｌを超えないように、昇圧器の低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３を制御する。

位相差制御部１０１は、指令値Ｖｃｏｍと昇圧器電圧検出値Ｖｓｍとの差分が０になるように昇圧器２６の位相差Ｄを求め、求めた位相差Ｄを位相差指令値Ｄｃとしてスイッチングパターン生成部１０２に出力する。スイッチングパターン生成部１０２は、低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３が備えるそれぞれのスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦさせるためのスイッチングパターンＳＰＬ、ＳＰＨを生成する。スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差Ｄが位相差指令値Ｄｃとなるように生成したスイッチングパターンＳＰＬ、ＳＰＨを、それぞれ低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３に供給して、これらが有するスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦする。すなわち、スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差が位相差指令値Ｄｃとなるように駆動する。結果として、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、処理部１００が出力した指令値Ｖｃｏｍとなる。このように、昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器の出力電圧Ｖｏが所定の値（この例では指令値Ｖｃｏｍ）となるように、昇圧器２６をフィードバック制御する。

前述した昇圧器制御部Ｃ２１の制御は、力行時（旋回モータ２３が動力を発生しているとき）又は回生時（旋回モータ２３が電力を発生しているとき）のものである。次に、待機時における昇圧器制御部Ｃ２１の制御を説明する。待機時とは、発電電動機１９が発電及び力行せず、かつ旋回モータ２３が停止しているときである。すなわち、待機時とは、発電電動機及び電動機がともにサーボ制御がＯＦＦになっているときである。なお、待機時には、スイングマシナリ２４に設けられた、図示を省略した旋回駐車ブレーキが作動し、上部旋回体５が不用意に旋回することを抑制する。待機時において、昇圧器制御部Ｃ２１は、低圧側インバータ６２の出力電圧ｖ１と高圧側インバータ６３の出力電圧ｖ２との位相差を０にする。本実施形態では、昇圧器制御部Ｃ２１の処理部１００が、制限値Ｄｄｌ、Ｄｇｌをいずれも０°としてスイッチングパターン生成部１０２に出力する。このようにすると、スイッチングパターン生成部１０２は、位相差指令値Ｄｃ＝０°となるようなスイッチングパターンＳＰＬ、ＳＰＨを生成して、それぞれを昇圧器２６の低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３に供給する。結果として、昇圧器２６の位相差Ｄが位相差指令値Ｄｃ、すなわち０°となるように、低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３が駆動される。

昇圧器２６は、図３に示すトランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６との巻線比で決定される昇圧比Ｋで動作するときに、損失が最小になる。昇圧比Ｋは、式（３）で求めることができる。式（３）中、Ｎ１は低圧側コイル６５の巻数であり、Ｎ２は高圧側コイル６６の巻数である。本実施形態では、Ｎ１＝Ｎ２なので、昇圧比Ｋ＝２であるが、Ｎ１、Ｎ２及びＫはこれらに限定されるものではない。
Ｋ＝（Ｎ１＋Ｎ２）／Ｎ１・・・（３）

待機時における制御の比較例として、昇圧器２６の損失が最小となる昇圧器２６の出力電圧Ｖｏとなるように、昇圧器制御部Ｃ２１が昇圧器２６を制御する手法がある。昇圧器２６の損失が最小となる昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、キャパシタ電圧Ｖｃｒ×Ｋである。比較例において、処理部１００は、Ｖｃｒ×Ｋを指令値Ｖｃｏｍとして位相差制御部１０１に出力する。キャパシタ電圧Ｖｃｒは、実際は、蓄電器電圧センサ２８が検出したキャパシタ電圧検出値Ｖｃｍが処理部１００に入力される。したがって、処理部１００は、Ｖｃｍ×Ｋを指令値Ｖｃｏｍとして位相差制御部１０１に出力する。このようにすると、昇圧器２６は、昇圧比Ｋで動作するので、損失が最小になる。

比較例の場合、蓄電器電圧センサ２８の検出値、すなわちキャパシタ電圧検出値Ｖｃｍに誤差があると、指令値Ｖｃｏｍにはその分のずれが発生する。昇圧器２６のフィードバック制御は、指令値Ｖｃｏｍと昇圧器電圧検出値Ｖｓｍとの差分が０になるように制御されるが、昇圧器電圧検出センサ５３によって検出される昇圧器電圧検出値Ｖｓｍにも誤差が発生する可能性がある。このため、前述した指令値Ｖｃｏｍ及び昇圧器電圧検出値Ｖｓｍを用いて昇圧器２６がフィードバック制御されると、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏにずれが生じる可能性が高い。待機時において、昇圧器２６に損失が発生すると、キャパシタ２５の電力が消費され、キャパシタ電圧Ｖｃｒは低下する。昇圧器２６の出力電圧Ｖｏがずれた分、昇圧器２６の損失がばらつくので、待機時におけるキャパシタ電圧Ｖｃｒが低下する速度にばらつきが生じる。

待機時において、キャパシタ電圧Ｖｃｒ（制御においてはキャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ）が所定の値よりも低下したら、ハイブリッドコントローラＣ２は、発電電動機１９に発電させてキャパシタ２５を充電する。発電電動機１９に発電させるためには、その分エンジン１７に仕事をさせることになるため、エンジン１７がキャパシタ２５を充電するためにした仕事分、燃料が消費される。キャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ及び昇圧器電圧検出値Ｖｓｍの誤差は、同一種類のハイブリッド油圧ショベル１の機体間で発生する可能性がある。すなわち、比較例は、同一種類のハイブリッド油圧ショベル１の機体間において、待機時における燃料消費量にばらつきが発生する可能性がある。

本実施形態においては、前述したように、昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６の位相差Ｄを０°となるように低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３を駆動する。このため、昇圧器２６は、キャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ及び昇圧器電圧検出値Ｖｓｍのばらつきによらず、キャパシタ電圧Ｖｃｒ（真値）のＫ倍、すなわち昇圧器２６の損失が最小となる値が出力電圧Ｖｏ（真値）となる。結果として、昇圧器２６の損失は、キャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ及び昇圧器電圧検出値Ｖｓｍのばらつきによらず、最小となる。このため、本実施形態は、発電電動機１９が発電せず、かつ旋回モータ２３が停止している状態、すなわちこれらの待機時での昇圧器２６の損失を抑制することができる。例えば、蓄電器電圧センサ２８又は昇圧器電圧検出センサ５３の経時変化によって、キャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ又は昇圧器電圧検出値Ｖｓｍのばらつきが発生した場合であっても、本実施形態は、待機時における昇圧器２６の損失を抑制することができる。特に、本実施形態は、同一種類のハイブリッド油圧ショベル１の機体間において、待機時における燃料消費量のばらつきを抑制することに有効である。

本実施形態において、昇圧器制御部Ｃ２１は、待機時において、キャパシタ電圧Ｖｃｒ（制御においてはキャパシタ電圧検出値Ｖｃｍ）が所定の閾値Ｖｃｒｉ以上になった場合には、所定の閾値ＶｃｒｉをＫ倍した値と昇圧器２６の出力電圧Ｖｏ（制御においては昇圧器電圧検出値Ｖｓｍ）との差が０になるように位相差Ｄを制御する。所定の閾値Ｖｃｒｉは、これをＫ倍した値が、例えば、ハイブリッド油圧ショベル１の電気駆動系の定格電圧（系統電圧の定格値）となるように定められる。電気駆動系の定格電圧は、電気駆動系、例えば、第１インバータ２１及び第２インバータ２２等が備える電子部品等の耐圧等に基づいて定められる。

昇圧器制御部Ｃ２１が、Ｖｃｒ（Ｖｃｍ）≧Ｖｃｒｉとなった場合に、Ｋ×Ｖｃｒｉ−Ｖｏ（Ｖｓｍ）＝０となるように昇圧器２６を制御する。このようにすることで、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、ハイブリッド油圧ショベル１の電気駆動系の定格電圧、すなわちＫ×Ｖｃｒｉ以下となるので、電気駆動系が備える電子部品等は、それらの耐圧内で使用されることになる。その結果、電気駆動系が備える電子部品等の耐久性低下が抑制される。次に、本実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法の手順を簡単に説明する。

図７は、本実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法を実行するにあたり、ステップＳ１０１において、昇圧器制御部Ｃ２１は、発電電動機１９及び旋回モータ２３の状態を判定する。発電電動機１９及び旋回モータ２３が待機時であるか否かは、例えば、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２のこれらに対する制御状態によって判定することができる。例えば、ハイブリッドコントローラＣ２が、発電電動機１９の発電量を０とし、かつ発電電動機１９を力行させず、さらに旋回モータ２３の速度指令を０にした状態、すなわち、発電電動機１９及び旋回モータ２３の両方のサーボ制御を停止している状態が待機時である。

発電電動機１９及び旋回モータ２３が待機時である場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２において、昇圧器制御部Ｃ２１は、蓄電器電圧センサ２８からキャパシタ電圧検出値Ｖｃｍを取得し、ＶｃｍをＫ倍した値と所定の閾値としての系統電圧の定格値（Ｖｃｏｍ）とを比較する。Ｖｃｍ×Ｋ＜Ｖｃｏｍである場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３において昇圧器制御部Ｃ２１は、位相差Ｄが０になるように昇圧器２６を制御する。具体的には、前述した通り、昇圧器制御部Ｃ２１の処理部１００が、制限値Ｄｄｌ、Ｄｇｌをいずれも０°としてスイッチングパターン生成部１０２に出力する。このようにすると、昇圧器２６の位相差Ｄが０°となるように低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３が駆動されるので、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏ（真値）は、キャパシタ電圧Ｖｃｒ（真値）のＫ倍、すなわち昇圧器２６の損失が最小になる値となる。結果として、待機時において、昇圧器２６の損失が最小になる。

Ｖｃｍ×Ｋ≧Ｖｃｏｍである場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、ステップＳ１０４において、昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６が所定の電圧となるように、昇圧器２６をフィードバック制御する。このときの所定の電圧は、例えば、前述した定格電圧の定格値（Ｖｃｏｍ、所定の閾値）である。発電電動機１９及び旋回モータ２３が待機時でない場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、発電電動機１９及び旋回モータ２３の少なくとも一方は稼働している。すなわち、発電電動機１９及び旋回モータ２３の少なくとも一方はサーボ制御がＯＮになっている。この場合、ステップＳ１０４において、昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６が所定の電圧（例えば、定格電圧の定格値）となるように、昇圧器２６をフィードバック制御する。

以上、本実施形態について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。本実施形態において、ハイブリッド油圧ショベル１は、上部旋回体５の旋回加速（力行）と旋回減速（回生）とを行わせるための電動機である旋回モータ２３を備えているものとして説明した。しかし、ハイブリッド油圧ショベル１は、旋回モータ２３と油圧モータとを一体としたものを備えているものであってもよい。すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１の上部旋回体５を旋回加速させようとする際、油圧モータが旋回モータ２３の回転を補助（アシスト）するようにしたものでもよい。

また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。また、電動機は、ハイブリッド油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回モータに限定されるものではない。

１ ハイブリッド油圧ショベル
５ 上部旋回体
１７ エンジン
１９ 発電電動機
２０ 駆動軸
２１ 第１インバータ
２２ 第２インバータ
２３ 旋回モータ
２５ キャパシタ
２５ａ 正極端子
２５ｂ 負極端子
２６ 昇圧器
２７ コンタクタ
２８ 蓄電器電圧センサ
５２ 電流計
５３ 昇圧器電圧検出センサ
６０、９１、９３ 正極ライン
６１、９２ 負極ライン
６２ 低圧側インバータ
６３ 高圧側インバータ
６４ トランス
６５ 低圧側コイル
６６ 高圧側コイル
６７、６８ キャパシタ
７１〜７４、８１〜８４ ＩＧＢＴ
７５〜７８、８５〜８８ ダイオード
１００ 処理部
１０１ 位相差制御部
１０２ スイッチングパターン生成部
Ｃ１ コントローラ
Ｃ２ ハイブリッドコントローラ
Ｃ２１ 昇圧器制御部
Ｄ 位相差
Ｋ 昇圧比

Claims (5)

1. 内燃機関の駆動軸に連結された発電電動機と、
   前記発電電動機が発電した電力を少なくとも蓄電する蓄電器と、
   前記発電電動機が発電した電力及び前記蓄電器が蓄えている電力の少なくとも一方で駆動される電動機と、
   複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を２組備え、かつ前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、
   前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである待機時には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０にする昇圧器制御部と、
   を含む、ハイブリッド作業機械。
2. 前記２組のブリッジ回路はトランスによって結合されており、
   前記昇圧器制御部は、
   前記待機時において、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になった場合には、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御する、請求項１に記載のハイブリッド作業機械。
   Ｋは、前記トランスの昇圧比。
3. 内燃機関の出力軸に連結された発電電動機と、
   前記発電電動機が発電した電力を蓄電する蓄電器と、
   前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、
   複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、
   前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである待機時には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０とし、前記待機時において、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になった場合には、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御する昇圧器制御部と、
   を含む、ハイブリッド作業機械。
   Ｋは、昇圧器が有する２組のブリッジ回路を結合するトランスの昇圧比。
4. 内燃機関の駆動軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を少なくとも蓄電する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力及び前記蓄電器が蓄えている電力の少なくとも一方で駆動される電動機と、複数のスイッチング素子を有するブリッジ回路を２組備え、かつ前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる昇圧器と、を含むハイブリッド作業機械を制御するにあたり、
   前記発電電動機及び前記電動機の状態を判定する手順と、
   前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである場合には、それぞれの前記ブリッジ回路が出力する電圧の位相差を０にする手順と、
   を含む、ハイブリッド作業機械の制御方法。
5. 前記２組のブリッジ回路はトランスによって結合されており、
   前記発電電動機及び前記電動機の両方に対するサーボ制御がＯＦＦである場合に、前記蓄電器が出力する電圧をＫ倍した値が所定の閾値以上になると、前記昇圧器が出力する電圧の値と前記所定の閾値との差が０になるように前記位相差を制御する、請求項４に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
   Ｋは、前記トランスの昇圧比。

Images