JP2016104927A

JP2016104927A - ハイブリッド式作業車両

Info

Publication number: JP2016104927A
Application number: JP2013050835A
Authority: JP
Inventors: 一雄石田; Kazuo Ishida; 徳孝伊藤; Noritaka Ito; 秀一森木; Shuichi Moriki
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2014141955A1

Abstract

【課題】回生電力を発電電動機により効率よく消費するようにしたハイブリッド式作業車両を提供すること。
【解決手段】エンジンによって駆動される発電電動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプと油圧回路によって接続され、油圧ポンプから供給される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、蓄電装置および発電電動機と電気的に接続され、蓄電装置および発電電動機からの電力で駆動されて車輪に走行駆動力を与える走行電動機とを備え、走行電動機が回生制動時に発生する回生電力で蓄電装置を充電するようにしたハイブリッド式作業車両において、走行電動機が回生制動時に発生する回生電力が蓄電装置の許容充電電力を超えるか否かを判定する判定手段と、判定手段により回生電力が蓄電装置の許容充電電力を超えると判定された場合、油圧ポンプと油圧アクチュエータとを接続する油圧回路の油圧負荷を増加させる負荷増加手段とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド式作業車両に関する。

従来から、エンジンと電動機の双方を動力源とし、走行用電動機の回生制動時により発生した回生電力を蓄電素子に蓄電するハイブリッド式作業車両が知られている（たとえば特許文献１）。

特開２００８−２０１３９１

従来のハイブリッド式作業車両では、蓄電素子が満充電のときは、回生電力を熱として放出するため抵抗器を設けている。そのため、ハイブリッド式作業車両が大型化するとともに、抵抗器を設けることによりコストが増加するという問題がある。

（１）請求項１の発明は、蓄電装置と、エンジンによって駆動される発電電動機と、前記発電電動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと油圧回路によって接続され、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、前記蓄電装置および前記発電電動機と電気的に接続され、前記蓄電装置および前記発電電動機からの電力で駆動されて車輪に走行駆動力を与える走行電動機とを備え、前記走行電動機が回生制動時に発生する回生電力で前記蓄電装置を充電するようにしたハイブリッド式作業車両において、前記走行電動機が回生制動時に発生する回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えると判定された場合、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する前記油圧回路の油圧負荷を増加させる負荷増加手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のハイブリッド式作業車両において、前記判定手段は、前記油圧アクチュエータが動作中であるか否かを判定し、前記負荷増加手段は、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記油圧回路の油圧負荷を増加させることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド式作業車両において、前記負荷増加手段は、前記油圧ポンプの吐出管路に設けられた絞り付き切替弁を含み、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記絞り付き切替弁を切換えて前記油圧ポンプの吐出管路に前記絞りが挿入されることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載のハイブリッド式作業車両において、前記エンジンの排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集する捕集手段をさらに備え、前記負荷増加手段は、前記捕集手段の再生時に前記エンジンの負荷を増加させるための専用油圧回路によって構成されることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項３または４に記載のハイブリッド式作業車両において、前記油圧ポンプは可変容量型であり、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記負荷増加手段は、前記可変容量型の前記油圧ポンプの傾転角を大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、大型の抵抗器を設けることなく、回生制動時、発電電動機を電動機として駆動するだけで回生電力を効率良く消費できるとともに、回生ブレーキ力を大きくすることができる。

本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の外観側面図実施の形態によるハイブリッド式作業車両の回路ブロック図メインコントローラの機能を説明するブロック図許容充電電力マップの一例を示す図ポンプ要求流量マップの一例を示す図アクセル要求トルクマップの一例を示す図メインコントローラにより実行される処理を説明するフローチャート

図面を参照しながら、本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両について説明する。図１は実施の形態のハイブリッド式作業車両２００の一例として示されるホイールローダの外観側面図であり、図２はハイブリッド式作業車両２００の主要構成を示す回路ブロック図である。

図１に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、アーム２０１、バケット２０、前輪１８ａ，１８ｂ等を有する前部車体２０２と、運転室１９、後輪１８ｃ，１８ｄ等を有する後部車体２０３とを有する。アーム２０１はアームシリンダ１３の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット２０はバケットシリンダ１４の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。なお、前輪１８ａ，１８ｂと後輪１８ｃ，１８ｄについて、総称する場合には車輪１８として説明する。

前部車体２０２と後部車体２０３とは、不図示の連結軸により互いに回動自在に連結されている。このハイブリッド式作業車両２００は、連結軸にて前部車体２０２と後部車体２０３とが屈曲されるアーティキュレート式の作業車両である。前部車体２０２と後部車体２０３には、連結軸を中心とする一対のステアリングシリンダ（以下、ステアリングシリンダ）１２の一端と他端とが、それぞれ回転可能に係止されている。後述する油圧装置により一対のステアリングシリンダ１２のうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、前部車体２０２と後部車体２０３とをそれぞれ連結軸を中心に回転させる。これにより、前部車体２０２と後部車体２０３との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。

図２に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、エンジン１、エンジン１の駆動を制御するエンジン制御装置（以下、エンジンコントローラ）２、蓄電素子（以下、キャパシタ）３、コンバータ４、発電電動機５、発電インバータ６、走行電動機７Ｆ，７Ｒ、走行インバータ８Ｆ，８Ｒ、油圧ポンプ９、操作装置３１およびＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３２を備えている。またハイブリッド式作業車両２００は、以上の構成部本を制御する主制御装置（以下、メインコントローラ）１００を備えている。

油圧ポンプ９はハイブリッド式作業車両２００の各油圧アクチュエータ、すなわちステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ９の回転軸はエンジン１の駆動軸と同軸上に設けられている。油圧ポンプ９がエンジン１により駆動されると、オイルタンク１０の作動油がコントロールバルブ１１を介してステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に供給される。コントロールバルブ１１は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のボトム室またはロッド室への作動油の流れを制御する制御弁である。コントロールバルブ１１は、運転室１９内に設置された操作装置３１から出力される信号（油圧信号または電気信号）によって制御される。油圧ポンプ９からコントロールバルブ１１に導かれた作動油は、操作装置３１の操作に応じてステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に分配される。

ＤＰＦ３２は、エンジン１の排気系統に設けられ、エンジン１の排気ガス中に含まれる捕集対象物である粒子状物質（ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置であり、図示しない酸化触媒とフィルタとを有している。ＤＰＦ３２には、排気ガスの温度が上昇すると捕集されたＰＭを燃焼させてＤＰＦ３２から除去するように自己再生機能が備えられている。

絞り付開閉弁７０は、ＤＰＦ３２の再生時に油圧ポンプ９に負荷を与えるために専用に設けられる絞り付きの開閉弁である。絞り付開閉弁７０は、メインコントローラ１００から駆動信号が供給されると、負荷発生位置ａに切り換わり、油圧ポンプ９の吐出回路に絞りが挿入されて油圧負荷を発生させる油圧弁である。上述したＤＰＦ３２のフィルタを再生するときに絞り付開閉弁７０が負荷発生位置ａに切り換わる。この結果、ポンプ吐出管路を流れる圧油に絞り作用が加わり、油圧ポンプ９の負荷が増大し、エンジン１の負荷も増大するので、ＤＰＦ３２のフィルタを再生するために必要な温度以上まで排気ガスの温度を上昇させることが可能となる。

発電電動機５は、エンジン１の駆動軸と同軸上にある回転軸にロータが取り付けられ、ロータの外周にステータが配置されている。発電電動機５は発電機モードと電動機モードのいずれかのモードで駆動される。発電機モードが選択されているとき、発電電動機５は、エンジン１によってロータが回転することにより発電する。発電インバータ６は発電電動機６で発電された交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。電動機モードが選択されているとき、発電電動機５は、発電インバータ６から交流電力が供給されて電動機として機能する。発電電動機５の回転軸はエンジン１の回転軸と油圧ポンプ９の回転軸に連結されている。そのため、発電電動機５の出力トルクは油圧ポンプ９に与えられる。

コンバータ４は、蓄電素子３に蓄電された直流電力を所定電圧に昇圧して、発電電動機５、走行電動機７Ｆ，７Ｒに供給する。コンバータ４は、後述するメインコントローラ１００により制御される。
なお、蓄電素子３は、たとえば鉛蓄電池や、リチウムイオンバッテリのように、直流電力を蓄電する２次電池でもよい。

走行電動機７Ｆ，７Ｒは、キャパシタ３および発電電動機５に電力線を介して接続され、キャパシタ３および発電電動機５の一方、または双方から供給される電力によって車輪１８を駆動する。走行加速時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒは、後述する走行インバータ８Ｆ，８Ｒにより力行駆動される。力行駆動により発生した力行トルクはプロペラシャフト１５ｆ，１５ｒ、ディファレンシャルギア１６ｆ，１６ｒおよびドライブシャフト１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを介して前輪１８ａ，１８ｂおよび後輪１８ｃ，１８ｄへと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が加速する。走行制動時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発生した回生トルク（制動トルク）は、力行トルクと同様にして車輪１８へと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が減速する。

走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行加速時には走行電動機７Ｆ，７Ｒに交流走行駆動電力を供給してそれぞれ駆動する。また、走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行制動時に走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した回生電力（交流電力）を所定電圧の直流電力に変換してキャパシタ３に供給する。コンバータ４、発電インバータ６および走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、同一の電力線に接続され、相互に電力の供給が可能となるように構成されている。また、コンバータ４は、電力線に取り付けられた平滑コンデンサ（不図示）の直流電圧（ＤＣ電圧）を監視し、この平滑コンデンサのＤＣ電圧を一定に保つようにキャパシタ３の充放電を制御する。

運転室１９に設けられた操作装置３１は、ステアリングホイール、リフトレバー、バケットレバー等を含んで構成される。ステアリングホイールはステアリングシリンダ１２を伸縮させる際に操作される。オペレータはステアリングホイールを操作することで、ステアリングシリンダ１２を伸縮させてハイブリッド式作業車両２００の操舵角を調整して、ハイブリッド式作業車両２００を旋回させる。リフトレバーはアームシリンダ１３を伸縮する際に操作される。バケットレバーはバケットシリンダ１４を伸縮する際に操作される。オペレータはリフトレバー、バケットレバー等を操作することにより、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４を伸縮させて、バケット２０の高さと傾きとを制御し、掘削および荷役作業を行う。

運転室１９には、アクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチが設けられている。オペレータは、上記のアクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチを操作することによって、車輪１８を駆動してハイブリッド式作業車両２００を走行させることができる。なお、本実施の形態のハイブリッド式作業車両２００は、ブレーキペダルの操作に応じて、摩擦力で車輪１８の回転を制御する機械式ブレーキ、たとえばディスクブレーキを備えている。

メインコントローラ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいてハイブリッド式作業車両２００の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路である。さらに、図３に示すように、メインコントローラ１００は、蓄電管理部１１０と、油圧要求演算部１２０と、走行要求演算部１３０と、出力管理部１４０と、目標回転数演算部１５０と、発電電動機制御部１６０と、傾転角制御部１７０と、走行電動機・ブレーキ制御部１８０とを機能的に備える。

−許容充電電力−
蓄電管理部１１０は、キャパシタ３の許容充電電力を演算して出力管理部１４０に出力する。蓄電管理部１１０には、コンバータ４で検出されるキャパシタ３の蓄電電圧が入力される。蓄電管理部１１０は、コンバータ４から入力したキャパシタ３の蓄電電圧と、メインコントローラ１００内の記憶装置（不図示）に記憶された許容充電電力マップとに基づいて、キャパシタ３の許容充電電力を算出する。

図４に許容充電電力マップの一例を示す。図４では、Ｖｃｍｉｎ、Ｖｃｍａｘはそれぞれキャパシタ３が劣化しにくい使用範囲における最低電圧、最高電圧である。許容充電電力マップは、キャパシタ３の蓄電電圧が最高電圧Ｖｃｍａｘを超えないように、許容充電電力が最高電圧Ｖｃｍａｘ付近で０以下になるように設定されている。一方、図４において、Ｉｃｍａｘはコンバータ４の最大電流制限に基づいて設定される。許容充電電力マップは、充電電流が最大電流制限Ｉｃｍａｘを超えないように蓄電電圧が低いほど許容充電電力が小さくなるようにも設定されている。

−油圧要求演算部１２０−
油圧要求演算部１２０は、油圧ポンプ９の油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}を演算する。油圧要求演算部１２０には、リフトレバーおよびバケットレバー、すなわち操作装置３１からレバー信号が入力され、油圧ポンプ９とコントロールバルブ１１との間に設けられた圧力センサ（不図示）からポンプ圧ｐ_ｐｍｐが入力される。なお、説明を簡略化するため、ステアリングホイールの操作およびステアリングシリンダ１２の動作については演算に含めないものとする。

図５は、ポンプ要求流量マップの一例を示す図である。ポンプ要求流量マップは、レバー信号にポンプ要求流量がほぼ比例するように設定され、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されている。油圧要求演算部１２０は、受信したレバー信号とポンプ要求流量マップとに基づいて、ポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}を算出する。そして油圧要求演算部１２０は、算出したポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、受信したポンプ圧力ｐ_ｐｍｐとを用いて、以下の式（１）により油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}＝ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}・ｐ_ｐｍｐ …（１）
なお、説明を簡略化するため、油圧ポンプ９の効率は考慮しないものとし、以下の計算式においても同様に油圧ポンプ９の効率は含まれない。

−走行要求演算部１３０−
走行要求演算部１３０は、走行時に走行電動機７Ｆ，７Ｒに要求されるトルクである走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｒｅｑ}と、走行時に走行電動機７で消費または発生（回生）される電力である走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}とを演算する。このとき、走行要求演算部１３０は、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されたアクセル要求トルクマップを用いて演算を行う。

図６にアクセル要求トルクマップの一例を示す。アクセル要求トルクマップは、走行電動機７Ｆ，７Ｒの最大トルクカーブについて、アクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ}が、アクセル信号に比例しつつ走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数の絶対値に反比例するように設定されている。走行要求演算部１３０は、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサから入力されるアクセル信号と、図示しない回転数センサから入力される走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔとに基づいて、アクセル要求トルクマップを用いてアクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ}を算出する。そして、走行要求演算部１３０は、算出したアクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ}と、前後進スイッチから入力される前後進スイッチ信号Ｖ_ＦＮＲと、回転数センサから入力される走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔと、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから入力されるブレーキ信号Ｖ_ｂｒｋとを用いて、以下の式（２）により走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｔ_{ｒｅ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}＝ｓｉｇｎ（Ｖ_ＦＮＲ）・Ｔ_{ｒｑ_ａｃｃ}−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）・Ｋ_ｂｒｋ・Ｖ_ｂｒｋ
…（２）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は１を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。さらに、前後進スイッチ信号Ｖ_ＦＮＲは、前後進スイッチが前進方向の場合は１を、後進方向の場合は「−１」を、中立の場合は「０」を示す。Ｋ_ｂｒｋは比例定数であり、ブレーキペダルの操作によって過不足のない減速が得られるように予め設定されている。

走行要求演算部１３０には、コンバータ４で検出されるＤＣ電圧Ｖ_ＤＣと、走行インバータ８Ｆ，８Ｒで検出される走行直流電流（ＤＣ電流）Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ}が入力されている。ただし、走行ＤＣ電流は走行インバータ８Ｆ，８Ｒの電力線側を流れるＤＣ電流であり、消費側を正とし、回生側を負とする。走行要求演算部１３０は、ＤＣ電圧Ｖ_ＤＣと、走行ＤＣ電流Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ}とを用いて、以下の式（３）により走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}＝Ｖ_ＤＣ・Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ} …（３）

−出力管理部１４０−
出力管理部１４０は、傾転角増加指令ｄＤ_ｐｍｐと、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}と、発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、エンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}とを算出する。出力管理部１４０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数と、蓄電管理部１１０からの許容充電電力と、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力と、走行要求演算部１３０からの走行要求出力とが入力される。
なお、出力管理部１４０は、エンジン回転数を受信して演算に用いているが、エンジン１、発電電動機５および油圧ポンプ９が機械的に接続されているため、エンジン回転数に代えて発電電動機５および油圧ポンプ９の回転数をセンサ等を介して適宜受信して演算に用いてもよい。

（余剰電力）
出力管理部１４０は、走行要求演算部１３０から走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を受信する。この走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０以上であれば、出力管理部１４０はハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断し、走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が負であればハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、出力管理部１４０は、蓄電管理部１１０からの許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}と、走行要求演算部１３０からの走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}とを用いて、以下の式（４）により、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}＝ｍａｘ（｜Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}｜−Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}，０）…（４）

回生時の走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}より大きいとき、その差が余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}として計算される。回生時の走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}より小さいとき、その差は負となり、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}は０として計算される。この場合、回生電力でキャパシタ３を充電することができる。

出力管理部１４０は、算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０か否かを監視することで、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した全ての回生電力をキャパシタ３に充電可能か否か、すなわち余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が発生するか否かを判定する。ただし、力行運転中と判断されている場合には、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}は０に設定される。
すなわち、出力管理部１４０は、式（４）で算出される余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}から以下のことを判定することができる。
（ａ）余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０のときに回生電力でキャパシタ３を充電することができる。（ｂ）余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０ではないときには、回生電力でキャパシタ３を充電することができないので、発電電動機５を電動モードで駆動して回生電力を消費する。

このとき、油圧ポンプ９の吐出管路に設けた絞り付開閉弁７０を負荷発生位置ａに切替えて油圧ポンプ９の吸収トルクを増加させる。これにより、電動電動機５の負荷を大きくして回生ブレーキ力の増大を図り、減速時の車両制動力を大きくすることができる。

（エンジン回転数判定）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下であるか、さらに第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以下であるかを判定する。ここで、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}および第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}は、「エンジン１のアイドル回転数＜第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}＜第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}＜ｍｉｎ（エンジン１の最高回転数、油圧ポンプ９の最高回転数）」を満たすように設定されている。第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}および第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}は、メインコントローラ１００の記憶装置に記憶され、必要に応じて適宜再設定が可能である。なお、エンジン１の回転数に代えて、発電電動機５の回転数を用いても良いし、油圧ポンプ９の回転数を用いても良い。

出力管理部１４０は、入力されたエンジン１の回転数と第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}と第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを比較して、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定する。この場合、エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を低回転モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}よりも大きく第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を回転抑制モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}よりも大きい場合は、出力管理部１４０はエンジン１を高回転モードと判定する。

なお、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断された場合には、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇの大小にかかわらず、エンジン１を通常モードと判定する。

（掘削装置動作判定）
出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０で算出された油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に基づいて、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定する。油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}が、たとえばポンプ圧力×最小吐出流量で算出される設定値以上であれば、出力管理部１４０はステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中であると判定する。

なお、油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に代えて、操作装置３１の操作を検出してステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定してもよい。この場合、操作装置３１からレバー信号が出力されていることを検出するセンサ、たとえば、レバー信号が油圧信号の場合は圧力センサを設け、出力管理部１４０は、センサによって検出された検出値を用いて上記シリンダ１２〜１４のいずれかが動作中であると判定すればよい。また、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４の伸縮速度を検出するセンサを設け、出力管理部１４０は、センサにより検出された検出速度を用いて判定してもよい。

（傾転角増加指令）
さらに、出力管理部１４０は、以下の３つの条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たす場合に、油圧ポンプ９の傾転角を増加するための傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を下記（５）式にしたがって算出する。
（ｉ）ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判定された場合
（ｉｉ）走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動されているとき、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でないと判定された場合
（ｉｉｉ）エンジン１が回転抑制モードまたは高回転モードの場合

出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}とを用いて、以下の式（５）により傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を算出する。
ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｎＤ（Ｎ_ｅｎｇ−Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}），０｝…（５）
ただし、Ｋ_ｎＤは、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}と実回転数Ｎ_ｅｎｇの差から傾転角増加指令を算出する比例定数であり、あらかじめメインコントローラ１００に記憶されている。

なお、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で電動発電機５が駆動されている場合であっても、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中である場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を０に設定する。また、力行運転中と判定された場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を０に設定する。

上記の式（５）に基づいて傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が算出された場合、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が大きくなり、油圧ポンプ９の吐出容量が大きくなる。この結果、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、油圧ポンプ９の負荷トルク、すなわち回生制動力を大きくすることができる。

（回生電力低減指令）
出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、かつエンジン１が高回転モードと判定された場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発電する回生トルクを低減するための回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを用いて、以下の式（６）により回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。
ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｎＰ（Ｎ_ｅｎｇ−Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}），０｝…（６）
なお、式（６）において、Ｋ_ｎＰは、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}と実エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとの差から回生電力低減指令を算出する比例定数である。
エンジン１が通常モード、低回転モード、回転抑制モードのいずれかの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定する。

上記の式（６）に基づいて回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が算出されると、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が大きくなり、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回生電力が小さくなる。この結果、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、発電電動機５で消費される回生電力を小さくできる。
この回生電力低減指令制御は、エンジン１の回転数が高速域で走行しているときに、例えば、アクセルペダルを解放して作業車両２００が回生運転に入るような場合は、走行電動機７Ｆ，７Ｒも高速域で運転されており、発電量が大きくなりすぎることを防止するために行われる。

（消費電力）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中であると判定した場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生する回生電力のうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。出力管理部１４０は、算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}と、算出した回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とを用いて、以下の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}＝ｍａｘ（Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}−ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}，０）…（７）
ただし、出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判定した場合には、消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を０に設定する。

上記の式（７）を用いて消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出すると、出力管理部１４０は、以下の式（８）を用いて走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}と消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓに基づいて、発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}＝ｍａｘ（Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}，０）−Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}…（８）

出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、算出した発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}とを用いて、以下の式（９）によりエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}＝Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}＋Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}…（９）

−目標回転数演算部１５０−
目標回転数演算部１５０は、エンジンコントローラ２に送信するエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}に基づいて、エンジン等燃費マップを用いて、最もエンジン効率が高くなる動作点を算出する。そして、目標回転数演算部１５０は、算出した動作点でのエンジン回転数をエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とする。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。

−発電電動機制御部１６０−
発電電動機制御部１６０は、発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出し、この発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６に送信することで発電電動機５の駆動を制御する。発電電動機制御部１６０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、出力管理部１４０からの発電電力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、目標回転数演算部１５０からのエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とが入力される。発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}と、発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とを用いて、以下の式（１０）によって発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６へ送信する。なお、発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}の符号は、正が発電電動機５の発電、負が発電電動機５の力行を示す。
Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｐ（Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}−Ｎ_ｅｎｇ），０｝−Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}／Ｎ_ｅｎｇ …（１０）
ただし、Ｋ_ｐは、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}との差から発電電動トルクを算出する比例定数である。

−傾転角制御部１７０−
傾転角制御部１７０は、傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}を算出して、この傾転角制御信号に基づいて油圧ポンプ９の図示しない傾転角制御弁を駆動することによって、油圧ポンプ９の傾転角、すなわち容量を制御する。傾転角制御部１７０は、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、油圧要求演算部１２０からのポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、出力管理部１４０からの傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}とを用いて、以下の式（１１）によって傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}を算出する。
Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}＝Ｋ_Ｄｐ｛（ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}／Ｎ_ｅｎｇ）＋ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}｝ …（１１）
なお、Ｋ_Ｄｐは、油圧ポンプの傾転角を目標値とするために必要な傾転制御信号を算出するための比例定数である。

傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が０の場合、すなわち、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中の場合には、傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}が以下のように設定される。この場合、操作装置３１を介してオペレータから要求されるポンプ要求流量に実際のポンプ吐出流量が保持されるように傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}が設定される。したがって、油圧ポンプ９の傾転角は、油圧ポンプ９の吐出量がオペレータによって要求する値（ポンプ要求流量）に保持されるように、エンジン１、発電電動機５または油圧ポンプ９の回転数の増加に合わせて小さくなるように制御される。

−走行電動機・ブレーキ制御部１８０−
走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を演算し、算出した走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を走行インバータ８Ｆ，８Ｒに送信することによって、走行電動機７Ｆ，７Ｒの力行・回生を制御する。走行電動機・ブレーキ制御部１８０には、走行要求演算部１３０からの走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｒｅｑ}と、図示しない回転数センサからの走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔと、出力管理部１４０からの回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が入力されている。走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｒｅｑ}と、走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔと、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とを用いて、以下の式（１２）によって走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。
Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}＝ｓｉｇｎ（Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｒｅｑ}）・ｍａｘ｛｜Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｒｅｑ}｜−（ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}）／｜Ｎ_ｍｏｔ｜，０｝ …（１２）

また、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、算出した走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}と、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｒｅｑ}と、走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔとを用いて、以下の式（１３）により制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}を算出する。制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}が算出されると、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が大きいほど走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}の絶対値が小さくなり、この減少分だけ制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}が大きくなる。
Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}＝ｍａｘ｛−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）・（Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｒｅｑ}−Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}），０｝
…（１３）

−メインコントローラ１００の処理−
以下、メインコントローラ１００により行われる処理について詳細に説明する。以下の説明は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中の場合と、回生運転中の場合とに分けて行う。
−力行運転の場合−
メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０以上の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断する。そして、メインコントローラ１００は、走行電動機７Ｆ，７Ｒに必要な電力を供給するために、発電出力トルク指令およびエンジン出力指令を算出する。

−回生運転の場合−
メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が負の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。この場合、メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発電された回生電力をキャパシタ３および発電電動機５へ配分するために、上述した発電出力指令、エンジン出力指令、傾転角増加指令、回生電力低減指令を算出する。

メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述した式（４）を用いて算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０の場合には、キャパシタ３への充電が可能と判断する。そして、発電電動機制御部１６０は、式（１０）にしたがって、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとの差に応じた発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出して発電インバータ６を駆動し、発電インバータ６が発電電動機５を駆動する。

出力管理部１４０は、回生運転中に算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０以外の場合には、キャパシタ３への充電ができないと判断する。この場合、出力管理部１４０は、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定した後、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}のうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。

−−低回転モード−−
エンジン１が低回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下の場合、出力管理部１４０は、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}と、回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とを用いて、上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。上述したように、エンジン１が低回転モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定するので、低回転モードの場合には、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。

−−回転抑制モード−−
エンジン１が回転抑制モードの場合、出力管理部１４０は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ傾転角増加処理を行った後、上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。傾転角増加処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}とを用いて、上記の式（５）により傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を算出する。そして、出力管理部１４０は、低回転モードの場合と同様に上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。上述したように、エンジン１が回転抑制モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定するので、回転抑制モードの場合においても、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。

−−高回転モード−−
エンジン１が高回転モードの場合、出力管理部１４０は、回生電力低減処理を行った後、上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。回生電力低減処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを用いて、上記の式（６）により回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。なお、高回転モードの場合であっても、出力管理部１４０は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ、回転抑制モードの場合と同様に傾転角増加処理を行う。

上述したように、低回転モード、回転抑制モード、高回転モードのいずれかにおいて消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}が算出されると、出力管理部１４０は、上記の式（８）を用いて発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}と、出力管理部１４０により算出された発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とを用いて、上記の式（１０）によって発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６へ送信することによって、発電電動機５を制御する。その結果、余剰電力により生じるトルクが適宜減じられたトルク値によって発電電動機５が駆動される。

発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}が算出されると、出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}とを用いて、上記の式（９）によりエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}に基づいて、上述したように、エンジン等燃費マップを用いて、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を算出し、エンジンコントローラ２へ出力する。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。

（絞り付開閉弁７０の切替による負荷圧発生）
回生運転中にキャパシタ３が満充電でさらなる充電ができない場合、走行電動機７Ｆ，７Ｒの発電電力で発電電動機５を駆動して回生電力を消費する。本発明によるハイブリッド式作業車両では、回生運転中に油圧ポンプ９の負荷圧を大きくすることで発電電動機５の負荷を大きくし、より多くの回生電力を発電電動機５で消費することができ、また、回生ブレーキ力を増大化することができる。
すなわち、出力管理部１４０により、回生運転中に算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０以外の場合にキャパシタ３への充電ができないと判断されたとき、メインコントローラ１００は、絞り付開閉弁７０に切替信号を送出して絞り付開閉弁７０を負荷発生位置ａに切り換え、油圧ポンプ９に油圧負荷を与える。その結果、余剰電力で駆動されて油圧ポンプ９を駆動している発電電動機５の負荷が大きくなり、回生時のブレーキ力を大きくすることができる。

図７に示すフローチャートを用いて、メインコントローラ１００による処理を説明する。図７の処理はメインコントローラ１００でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、ハイブリッド式作業車両２００の図示しないイグニッションスイッチがオンされると、メインコントローラ１００によってプログラムが起動され、実行される。

ステップＳ１では、走行電動機７Ｆ，７Ｒが回生運転中であるか否かを判定する。走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０以上の場合、すなわち走行電動機７Ｆ，７Ｒが力行運転中の場合には、ステップＳ１が肯定判定されてステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、走行電動機駆動制御を行い、処理を終了する。この場合、メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒに必要な電力を供給するために、発電出力指令およびエンジン出力指令を算出し、メインコントローラ１００から発電電動機５には発電電動機トルク指令を、エンジン１にはエンジン回転数指令を出力し、発電電動機５とエンジン１の駆動を制御する。

走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０未満の場合、すなわち走行電動機７Ｆ，７Ｒが回生運転中の場合には、ステップＳ１が否定判定されてステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、回生電力をキャパシタ３で充電可能か否かを判定する。キャパシタ３が充電可能な場合、すなわち余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０の場合、ステップＳ３が肯定判定されて、後述するステップＳ１０へ進む。キャパシタ３が充電不可である場合、すなわち余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が正または負の値である場合、ステップＳ３が否定判定されて、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、エンジン１が低回転モードか否かを判定する。エンジン１が低回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下の場合には、ステップＳ４が肯定判定されて後述するステップＳ９へ進む。エンジン１が低回転モードではない場合は、ステップＳ４が否定判定されてステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のうち何れかが動作中であるか否かを判定する。ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中ではない場合には、ステップＳ５が否定判定されてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、上述した傾転角増加処理を行ってステップＳ７へ進む。

ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のうち何れかが動作中の場合には、ステップＳ５が肯定判定されてステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、エンジン１が回転抑制モードか否かを判定する。エンジン１が回転抑制モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}より大きく第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以下の場合には、ステップＳ７が肯定判定されてステップＳ９へ進む。エンジン１が高回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以上の場合には、ステップＳ７が否定判定されてステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、回生電力低減処理を行ってステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、余剰電力のうち発電電動機５で消費される消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出してステップＳ９Ａへ進む。ステップＳ９Ａにおいて、メインコントローラ１００は、絞り付開閉弁７０を負荷発生位置ａに切り換えさせて、油圧ポンプ９の吐出側に油圧負荷を発生させる。次のステップＳ１０では、発電電動機５を制御してステップＳ１１へ進む。この場合、発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}と、出力管理部１４０によって上記の式（８）を用いて算出された発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とを用いて、発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６へ送信することによって、発電電動機５を制御する。

ステップＳ１０では、エンジンコントローラ２を介してエンジン１の回転数を制御して処理を終了する。この場合、目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}に基づいて、上述したように、エンジン等燃費マップを用いて、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を算出し、エンジンコントローラ２へ出力する。その結果、算出されたエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}が示すエンジン回転数でエンジン１が回転する。

以上で説明した実施の形態によるハイブリッド式作業車両２００によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）一実施形態のハイブリッド式作業車両によれば、大型の抵抗器を設けることなく、発電電動機５を電動機として駆動するだけで回生電力を効率良く消費できるとともに、回生ブレーキ力を大きくすることができる。
（２）一実施形態のハイブリッド式作業車両２００は、キャパシタ３と、発電電動機５と、油圧ポンプ９と、ステアリングシリンダ１２、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４と、走行電動機７Ｆ，７Ｒと、メインコントローラ１００と、絞り付開閉弁７０とを備える。発電電動機５は、エンジン１によって駆動され、油圧ポンプ９は発電電動機５によって駆動され圧油を吐出する。ステアリングシリンダ１２、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４は、油圧ポンプ９から供給される圧油によって駆動される。走行電動機７Ｆ，７Ｒは、キャパシタ３および発電電動機５から交流電力を供給され車輪１８に走行駆動力を与える。メインコントローラ１００は、走行電動機７Ｆ，７Ｒから回生制動時に発生する回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えるか否かを判定する。そして、メインコントローラ１００により回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えると判定された場合、絞り付開閉弁７０を絞り側に切り替え、油圧ポンプ９に絞りによる圧力損失分の負荷を与えるようにした。したがって、長い下り坂を降坂する場合のように、回生電力がキャパシタ３の許容充電容量を超えたときであっても、回生電力で発電電動機５を駆動して回生電力を消費するようにした。この結果、大容量の回生ブレーキを用いることができるので、機械式ブレーキの負荷を低減して、ブレーキの発熱を低減するとともにディスクの寿命を延ばすことができる。

（３）メインコントローラ１００は、ステアリングシリンダ１２、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中であるか否かを判定する。そして、メインコントローラ１００により、回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超え、かつステアリングシリンダ１２、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中ではないと判定された場合に、絞り付開閉弁７０を負荷発生位置ａに切り替え、油圧回路の油圧負荷を増加させるようにした。したがって、油圧アクチュエータを使用している場合には絞り付開閉弁７０により回路に絞りが挿入されないので、油圧アクチュエータの駆動速度が低下することがない。

（４）ハイブリッド式作業車両２００は、エンジン１の排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集するＤＰＦ３２をさらに備えるようにした。そして、ＤＰＦ３２の再生時にエンジン１の負荷を増加させるときに絞り付開閉弁７０を切り替えて油圧ポンプの負荷を増やすようにした。そして、このＤＰＦ再生時の温度を上昇させるための絞り付開閉弁７０を、次の条件が全て成立したときにも負荷発生位置ａに切換えるようにした。
（ａ）回生運転中であるとき
（ｂ）キャパシタ３が満充電であり充電ができないとき。すなわち、回生電力が蓄電装置３の許容充電電力を超えると判定されたとき
（ｃ）掘削用アクチュエータが駆動されていないとき
したがって、既設の絞り付開閉弁７０を用いて油圧負荷を増大させ、発電電動機５で消費する回生電力を大きくすることができる。したがって、回生電力を増加させるために抵抗器を設ける必要がなく、車両の大型化とコスト増加を防ぐことができる。また、回生ブレーキ力を大きくすることができる。

以上で説明した実施の形態のハイブリッド式作業車両２００を、次のように変形できる。
（１）絞り付開閉弁７０に代えて、リリーフ弁を設けてもよい。
（２）ハイブリッド式作業車両２００は、エンジン１により駆動された発電電動機５によって車輪１８を駆動するシリーズハイブリッド式を用いるものに代えて、エンジン１と、エンジン１により駆動された発電電動機５との少なくとも一方によって車輪１８を駆動するパラレルハイブリッド式を用いてもよい。

（３）以上では、回生電力で蓄電素子を充電できないとき、油圧ポンプ９を駆動する発電電動機５を駆動し、ＤＰＦ３２の再生時に油圧ポンプ９に再生負荷を与える専用油圧回路部品である絞り付開閉弁７０を利用し、油圧ポンプ９に負荷を与えるようにした。しかし、回生時に発電電動機５に負荷を与える専用油圧回路部品を別途設けてもよい。
厳密には、再生負荷と回生負荷は等しいとは限らない。そこで、変形例のように再生負荷用の油圧回路部品と回生負荷用の油圧回路部品を別々に設けることにより、最適設計された作業車両を提供することができる。

また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組み合わせて構成しても構わない。

１エンジン３キャパシタ
５発電電動機７Ｆ，７Ｒ走行電動機
９油圧ポンプ１２ステアリングシリンダ
１３アームシリンダ１４バケットシリンダ
３２ＤＰＦ７０絞り付開閉弁
１００メインコントローラ１１０蓄電管理部
１２０油圧要求演算部１３０走行要求演算部
１４０出力管理部１５０目標回転数演算部
１６０発電電動機制御部１７０傾転角制御部
１８０走行電動機・ブレーキ制御部

Claims

蓄電装置と、
エンジンによって駆動される発電電動機と、
前記発電電動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプと油圧回路によって接続され、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、
前記蓄電装置および前記発電電動機と電気的に接続され、前記蓄電装置および前記発電電動機からの電力で駆動されて車輪に走行駆動力を与える走行電動機とを備え、
前記走行電動機が回生制動時に発生する回生電力で前記蓄電装置を充電するようにしたハイブリッド式作業車両において、
前記走行電動機が回生制動時に発生する回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えると判定された場合、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する前記油圧回路の油圧負荷を増加させる負荷増加手段とを備えることを特徴とするハイブリッド式作業車両。
請求項１に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記判定手段は、前記油圧アクチュエータが動作中であるか否かを判定し、
前記負荷増加手段は、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記油圧回路の油圧負荷を増加させることを特徴とするハイブリッド式作業車両。
請求項１または２に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記負荷増加手段は、前記油圧ポンプの吐出管路に設けられた絞り付き切替弁を含み、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記絞り付き切替弁を切換えて前記油圧ポンプの吐出管路に前記絞りが挿入されることを特徴とするハイブリッド式作業車両。
請求項３に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記エンジンの排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集する捕集手段をさらに備え、
前記負荷増加手段は、前記捕集手段の再生時に前記エンジンの負荷を増加させるための専用油圧回路によって構成されることを特徴とするハイブリッド式作業車両。
請求項３または４に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記油圧ポンプは可変容量型であり、前記判定手段により、前記回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超え、かつ前記油圧アクチュエータが動作中ではないと判定された場合に、前記負荷増加手段は、前記可変容量型の前記油圧ポンプの傾転角を大きくすることを特徴とするハイブリッド式作業車両。