JP2016223123A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でエンジン負荷を平準化できる作業機械を提供する。
【解決手段】エンジン４と、前記エンジン４により駆動される可変容量型の油圧ポンプ５と、前記油圧ポンプ５から吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータ１１と、前記エンジンにより駆動される周辺機器である補機２３と、前記補機の運転状態を制御する補機制御装置２１とを備えた作業機械において、前記補機制御装置２１は、前記エンジンの負荷を推定するエンジン負荷推定部と、予め設定したエンジン負荷設定値と前記エンジン負荷推定部が推定したエンジン負荷とを比較して、前記エンジン負荷が前記エンジン負荷設定値より大きいときに、前記補機２３の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する運転制御部とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、作業機械に係り、更に詳しくは油圧ショベルやクレーン等の補機を備えた作業機械に関する。

油圧ショベルなどの作業機械は、一般に、エンジンと、エンジンにより駆動される可変容量型油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプからの圧油により下部走行体やフロント作業装置等の油圧アクチュエータの駆動を行う油圧駆動装置を備えている。

このような油圧駆動装置において、従来と同じ能力のエンジンを用いつつ、エンジンの最大出力で制限される油圧ポンプの吸収トルクを増大させると共に、エンジンの高効率での利用、並びに、燃料消費率の向上等を図ることを目的として、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を備え、この油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータの駆動を行う油圧駆動装置において、上記油圧ポンプとの間でトルク伝達を可逆的に行う電動機と、この電動機との間で電気エネルギの受け渡しを行う蓄電手段とを備え、上記電動機は、上記油圧ポンプからのトルク伝達を受けて発電した電気エネルギを上記蓄電手段に蓄える発電動作と、その蓄電手段に蓄電された電気エネルギを受けて駆動されることにより上記油圧ポンプに対しトルク伝達を行うアシスト作動とに切換可能に構成されていることを特徴とする油圧駆動装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−２２４３５４号公報

上述した従来技術によれば、電動機と蓄電装置とを用いることにより、エンジントルクの高効率利用や油圧駆動装置全体のパワーアップを図ることができる他、燃料消費量の低減化、エンジン騒音の低減化、排ガス量の低減化にも寄与させることができる。

しかしながら、上述した従来技術には、高出力の電動機、この電動機用制御装置、及び蓄電装置を作業機械に搭載することが必要になる。このため、作業機械の生産コストが大幅に上昇するという問題がある。また、これら電動機器の搭載スペースを確保することは、車体レイアウト上、困難であるという問題がある。

本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、簡易な構成でエンジン負荷を平準化できる作業機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動される周辺機器である補機と、前記補機の運転状態を制御する補機制御装置とを備えた作業機械において、前記補機制御装置は、前記エンジンの負荷を推定するエンジン負荷推定部と、予め設定したエンジン負荷設定値と前記エンジン負荷推定部が推定したエンジン負荷とを比較して、前記エンジン負荷が前記エンジン負荷設定値より大きいときに、前記補機の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する運転制御部とを備えたものとする。

本発明によれば、作業機械の重負荷作業時には、補機消費動力を低減させるので、エンジン負荷を小さくすることができる。この結果、簡易な構成でエンジン負荷を平準化でき、エンジン出力の高効率利用を実現できる。

本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するエアコンコントローラの演算内容を示す制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルの作業時のポンプ負荷を示す特性図の一例である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するエアコンコントローラのクラッチ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。 本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図である。 本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するエアコンコントローラの演算内容を示す制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するエアコンコントローラのクラッチ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。 本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図である。 本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するオルタネータコントローラの演算内容を示す制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するオルタネータコントローラのオルタネータ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。

以下、作業機械として油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。図１において、油圧ショベルは上部旋回体１と、上部旋回体１の下部に設けた下部走行体２と、上部旋回体１に備え付けられたフロント作業装置３を備えている。

上部旋回体１には、原動機としてのエンジン４と、エンジン４により駆動される油圧ポンプ５と、同じくエンジン４により駆動される周辺機器であるコンプレッサやアルタネータ等の補機６と、オペレータのための運転室６Ａとが備えられている。また、上部旋回体１は旋回油圧モータ等を含む旋回装置１３により、下部走行体２に対して旋回運動が可能になっている。

フロント作業装置３は、ブーム７と、ブーム７を駆動するためのブームシリンダ１０と、ブーム７の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム８と、アーム８を駆動するためのアームシリンダ１１と、アーム８の先端に回転可能に軸支されたバケット９と、バケット９を駆動するためのバケットシリンダ１２等で構成されている。

下部走行体２は、一対の履帯１５と、履帯１５を駆動する走行油圧モータを含む走行装置１４とを備えている。各シリンダ、旋回油圧モータ、及び走行油圧モータ等の油圧アクチュエータは、油圧ポンプ５から吐出される圧油により動作する。

図２は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。補機制御装置として、エアコン制御装置２１を示す。

図２において、本実施の形態に係る油圧駆動装置は、エンジン４と、エンジン４によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５の吐出ラインに接続され、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、旋回装置、及び走行装置１４に供給される圧油の流量および方向を制御するコントロールバルブ１６と、コントロールバルブ１６のスプール位置を制御する操作レバー１７と、エンジン４や油圧ポンプ５の吐出流量を制御する車体コントローラ１９とを備えている。

油圧ポンプ５は、傾転角を変更することで油圧ポンプ５の容量を変更する容積可変部材としてのレギュレータ５Ａを備えている。レギュレータ５Ａは車体コントローラ１９からの指令によって作動し、この結果、油圧ポンプ５の吐出流量が調節される。

油圧ポンプ５の吐出ラインには、油圧ポンプ５の吐出圧を検出する吐出圧センサ１８が設けられ、吐出圧センサ１８が検出した信号は車体コントローラ１９に入力される。また、エンジン４は、減速機構４Ａを介して駆動される冷却ファン２０を備えている。

エアコン制御装置２１は、冷凍サイクル機器として、コンプレッサ２３と、コンデンサ２５と、エキスパンションバルブ２６と、エバポレータ２７とを備え、その他に、エアコンコントローラ２２と、電磁クラッチ２４と、エバポレータ温度を計測する温度センサ２８と、運転室内に冷気を送風するブロワ２９とを備えている。

コンプレッサ２３は、減速機構４Ａと電磁クラッチ２４とを介してエンジン４と動力的に接続されている。電磁クラッチ２４はエアコンコントローラ２２からの指令信号を受けて、コンプレッサ２３とエンジン４との動力的な接続／切断を制御する。

エアコン制御装置２１の冷凍サイクルは、コンプレッサ２３で圧縮した高温高圧の冷媒が、コンデンサ２５に送られ冷却ファン２０により冷却凝縮されて液体に変化する。冷媒はその後エキスパンションバルブ２６で減圧膨張して蒸発しやすくなる。そして、この蒸発しやすくなった冷媒がエバポレータ２７を通過するときに、蒸発気化し、その後コンプレッサ２３に戻る。このエバポレータ２７を冷媒が、通過する間に、ブロワ２９から送られる空気から熱を吸収して冷気を生成する。

エバポレータ２７には、エバポレータ温度を検出する温度センサ２８が設けられ、温度センサ２８が検出した信号はエアコンコントローラ２２に入力される。エアコンコントローラ２２は、エバポレータ２７が所定の低温域で動作するように電磁クラッチ２４へ指令信号を出力する。

具体的には、エアコンコントローラ２２において、エバポレータ温度の上限値Ｔ＿ｈｉｇｈと下限値Ｔ＿ｌｏｗとを予め設定し、温度センサ２８が検出した信号値（エバポレータ温度）がＴ＿ｈｉｇｈからＴ＿ｌｏｗの間になるように、電磁クラッチ２４へ指令信号を出力し、コンプレッサ２３のＯＮ／ＯＦＦを切換制御する。

ブロワ２９は、エバポレータ２７により冷却された空気（冷気）を運転室６Ａ内に送風するファン装置であり、ブロワ２９により送風された冷気により運転室６Ａの室内温度が低下する。

本実施の形態においては、上述したエバポレータ温度の他に、ポンプ負荷を演算してポンプ負荷に応じたクラッチ制御を行うことを特徴とする。このため、エアコンコントローラ２２が、車体コントローラ１９からポンプ流量指令を入力し、吐出圧センサ１８から油圧ポンプ５の吐出圧信号を入力している点が、従来のエアコン制御装置２１と異なる。

図３は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するエアコンコントローラの演算内容を示す制御ブロック図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

エアコンコントローラ２２は、ポンプ負荷演算ブロック２２Ａとエンジン負荷推定ブロック２２Ｂとクラッチ制御ブロック２２Ｃとを備えている。
ポンプ負荷演算ブロック２２Ａは、車体コントローラ１９からのポンプ吐出流量指令信号と吐出圧センサ１８からの油圧ポンプ５の吐出圧信号とを入力し、ポンプ吐出流量指令信号と油圧ポンプ５の吐出圧信号とを乗算してポンプ負荷Ｗを算出する。算出したポンプ負荷Ｗの信号はエンジン負荷推定ブロック２２Ｂへ出力する。

エンジン負荷推定ブロック２２Ｂは、ポンプ負荷演算ブロック２２Ａからのポンプ負荷Ｗの信号を入力し、予め設定した閾値Ｗ１とポンプ負荷Ｗを比較して、ポンプ負荷Ｗが閾値Ｗ１より大きいときに、エンジンに負荷が掛かっていると判断し、クラッチ制御ブロック２２Ｃへ負荷状態信号を出力する。

クラッチ制御ブロック２２Ｃは、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂからの負荷状態信号と温度センサ２８からのエバポレータ温度信号とを入力し、これらの入力信号に応じて電磁クラッチ２４へクラッチ接続／切断指令信号を出力する。

ここで、油圧ショベルの掘削積み込み作業におけるポンプ負荷の挙動について図４を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルの作業時のポンプ負荷を示す特性図の一例である。掘削積み込み作業とは、バケット９で土砂を掘削し、ブーム７を上げながらダンプトラックの場所まで旋回して、その後バケット９ら土砂をダンプトラックの荷台に放土し、その後逆方向に旋回して戻るというサイクルを繰り返す作業である。図４においては、掘削から放土・戻りまでの１サイクルの時間は約１０秒である。

図４に示すように、ポンプ負荷Ｗは、その作業内容によって大きく変動している。エンジン負荷はおおよそポンプ負荷に比例するため、ポンプ負荷Ｗの大きさを比較することでエンジン負荷の高い作業を推定することができる。本実施の形態においては、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂにおいて、図４に示すように所定の負荷Ｗ１を閾値として設定し、ポンプ負荷Ｗと閾値Ｗ１とを比較し、ポンプ負荷ＷがＷ１より大きい場合を重負荷作業、Ｗ１以下の場合を標準負荷作業と定義し、クラッチ制御ブロック２２Ｃへ出力する。クラッチ制御ブロック２２Ｃにおいては、エバポレータ温度の他にエンジンの重負荷作業のときには、コンプレッサ２３を切断制御することで、エンジン負荷の平準化を行うことを特徴とする。

図５は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するエアコンコントローラのエンジン負荷推定ブロックとクラッチ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。
クラッチ制御ブロック２２Ｃは、温度センサ２８が検出したエバポレータ温度信号Ｔ＿ｅｖと予め設定したエバポレータ温度の上限値Ｔ＿ｈｉｇｈとを比較して、エバポレータ温度が上限値を超過したか否かを判断する（ステップＳ１）。エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが上限値Ｔ＿ｈｉｇｈを超過した場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ２）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ３）へ進む。

クラッチ制御ブロック２２Ｃは、電磁クラッチ２４へクラッチ接続指令信号を出力し、コンプレッサ２３を動作させる（ステップＳ２）。この結果、エバポレータ温度は低下し、エアコン動作により運転室４Ａに冷気を送風できる。

上述した（ステップＳ１）において、エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが上限値Ｔ＿ｈｉｇｈを超過していない場合、クラッチ制御ブロック２２Ｃは、温度センサ２８が検出したエバポレータ温度信号Ｔ＿ｅｖと予め設定したエバポレータ温度の下限値Ｔ＿ｌｏｗとを比較して、エバポレータ温度が下限値未満か否かを判断する（ステップＳ３）。エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが下限値Ｔ＿ｌｏｗ未満の場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ４）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ５）へ進む。

クラッチ制御ブロック２２Ｃは、電磁クラッチ２４へクラッチ切断指令信号を出力し、コンプレッサ２３の作動を停止させる（ステップＳ４）。この結果、エバポレータ温度の過度な低下が抑制され、エバポレータ２７が凍結することを防ぐ。

上述した（ステップＳ３）において、エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが下限値Ｔ＿ｌｏｗ未満でない場合、つまり、エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが下限値Ｔ＿ｌｏｗと上限値Ｔ＿ｈｉｇｈの間にある場合、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂは、ポンプ負荷演算ブロック２２Ａからのポンプ負荷Ｗの信号と予め定めた所定負荷の閾値Ｗ１とを比較して、ポンプ負荷Ｗが所定負荷の閾値Ｗ１を超過したか否かを判断する（ステップＳ５）。ポンプ負荷Ｗが所定負荷の閾値Ｗ１を超過した場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ４）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ２）へ進む。

具体的には、エバポレータ温度が動作温度範囲内にある場合であって、油圧ショベルが重負荷作業のときには、電磁クラッチ２４へクラッチ切断指令信号を出力し、コンプレッサ２３の作動を停止させて、負荷を低減する。一方、油圧ショベルが標準負荷作業のときには、電磁クラッチ２４へクラッチ接続指令信号を出力し、コンプレッサ２３の作動を継続させる。

（ステップＳ２）または（ステップＳ４）の処理を実施した後、リターンを経由して（ステップＳ１）に戻り、再度処理を開始する。

上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、作業機械の重負荷作業時には、補機消費動力を低減させるので、エンジン負荷を小さくすることができる。この結果、簡易な構成でエンジン負荷を平準化でき、エンジン出力の高効率利用を実現できる。

また、上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、エアコンコントローラ２２の入出力と演算部の制御ブロックとを変更することのみで、実現することができる。したがって、従来の作業機械に対して低コストでエンジン負荷の平準化を実現させることができる。

以下、本発明の作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図、図７は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するエアコンコントローラの演算内容を示す制御ブロック図、図８は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するエアコンコントローラのクラッチ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。図６乃至図８において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の作業機械の第２の実施の形態においては、ポンプ負荷の演算による重負荷作業の認定に替えて、ブーム上げ動作が行われているときを重負荷作業と認定することが第１の実施の形態と異なる。図４に示すブーム７を上げながらダンプトラックの場所まで旋回する旋回・ブーム上げ動作が行われている区間を、重負荷作業区間と認定し、この区間において補機動力を低減させることを特徴とする。換言すると、ブーム上げ操作量に応じて前記エンジンの負荷を推定する。

具体的には、図６に示すように、操作レバー１７からコントロールバルブ１６に出力されるブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍを検出するパイロット圧センサ３０が設けられ、パイロット圧センサ３０が検出したブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号がエアコンコントローラ２２ａに入力されている。

図７に示すように、本実施の形態におけるエアコンコントローラ２２ａは、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂとクラッチ制御ブロック２２Ｃを備えている。エンジン負荷推定ブロック２２Ｂは、パイロット圧センサ３０が検出したブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号を入力してエンジン負荷状態を推定し、クラッチ制御ブロック２２Ｃは、推定したエンジン負荷状態と温度センサ２８からのエバポレータ温度信号とを入力し、これらの入力信号に応じて電磁クラッチ２４へクラッチ接続／切断指令信号を出力する。具体的には、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂで、パイロット圧センサ３０が検出したブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号と予め設定した閾値である圧力値Ｐ１と比較して、ブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号が閾値Ｐ１より大きいときに、エンジンに負荷が掛かっている重負荷作業区間と判断し、クラッチ制御ブロック２２Ｃで、この区間で補機動力を低減させるように制御する。

図８は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するエアコンコントローラのクラッチ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。図５に示す第１の実施の形態におけるフローチャート図とは、（ステップＳ５）と（ステップＳ５ａ）のみが異なるので、この相違点について説明する。

上述した（ステップＳ３）において、エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが下限値Ｔ＿ｌｏｗ未満でない場合、つまり、エバポレータ温度Ｔ＿ｅｖが下限値Ｔ＿ｌｏｗと上限値Ｔ＿ｈｉｇｈの間にある場合、エンジン負荷推定ブロック２２Ｂは、パイロット圧センサ３０が検出したブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号と予め設定した閾値である圧力値Ｐ１とを比較して、ブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号が閾値である圧力値Ｐ１を超過したか否かを判断する（ステップＳ５ａ）。ブーム上げ操作パイロット圧Ｐ＿ｂｍ信号が閾値である圧力値Ｐ１を超過した場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ４）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ２）へ進む。

具体的には、エバポレータ温度が動作温度範囲内にある場合であって、ブーム上げ動作時には、ポンプ負荷が高いのでエンジン負荷が高いと推定し、電磁クラッチ２４へクラッチ切断指令信号を出力し、コンプレッサ２３の作動を停止させて、負荷を低減する。一方、ブーム上げ非動作時には、エンジン負荷は低いと推定し、電磁クラッチ２４へクラッチ接続指令信号を出力し、コンプレッサ２３の作動を継続させる。

上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、エアコンコントローラ２２ａに旋回操作のパイロット圧をさらに入力し、ブーム上げ動作と旋回動作の複合動作の検出がなされたときに、コンプレッサ２３の作動を停止させるように制御しても良い。換言すると、ブーム上げ操作量と旋回操作量に応じて前記エンジンの負荷を推定する。旋回／ブーム上げ動作は油圧ショベルの運転において、もっともポンプ負荷の大きい作業の一つであるから、エンジンにかかる重負荷作業を精度良く認識することができる。

以下、本発明の作業機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図９は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する補機制御装置と油圧駆動装置との関係を示す概念ブロック図、図１０は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するオルタネータコントローラの演算内容を示す制御ブロック図、図１１は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するオルタネータコントローラのオルタネータ制御ブロックの処理内容を示すフローチャート図である。図９乃至図１１において、図１乃至図８に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の作業機械の第３の実施の形態においては、補機制御装置として、エアコン制御装置２１に替えて、補機類へ供給する電力を発電するオルタネータ３２を制御するオルタネータ制御装置３１とした点が第１の実施の形態と異なる。

図９に示すように、オルタネータ制御装置３１は、発電機としてのオルタネータ３２と、オルタネータコントローラ３３と、オルタネータ３２が発電した電力を蓄えるバッテリ３４と、バッテリ３４の電圧を検出するバッテリ電圧センサ３５とを備えている。

オルタネータ３２は、減速機構４Ａを介してエンジン４と動力的に接続されている。オルタネータ３２は、制御部としてのＩＣレギュレータ３２Ａを備えている。ＩＣレギュレータ３２Ａはオルタネータコントローラ３３からの電圧指令値（デューティを持つ制御信号）を受けて、オルタネータ３２の発電動作を継続又は停止させることで、発電量を制御する。具体的には、オルタネータコントローラ３３は、発電動作を継続するためにはバッテリ３４の端子電圧より高い例えば１４．５Ｖの高電圧指令値を出力し、発電動作を停止させるためにはバッテリ３４の端子電圧に近い例えば１２．５Ｖの低電圧指令値を出力する。

オルタネータ３２の電力出力端は、バッテリ３４とケーブルにより接続されている。バッテリ３４は、オルタネータ３２からの電力を蓄電すると共に、蓄電した電力を補機類へ供給する。バッテリ３４には、バッテリ蓄電量とみなすことが可能なバッテリ端子電圧を検出するバッテリ電圧センサ３５が設けられ、バッテリ電圧センサ３５が検出した信号はオルタネータコントローラ３３に入力される。オルタネータコントローラ３３は、オルタネータ３２がバッテリ３４の充電可能な電圧域で動作するように指令信号を出力する。

具体的には、オルタネータコントローラ３３において、オルタネータの動作電圧上限値Ｖ＿ｈｉｇｈと動作電圧下限値Ｖ＿ｌｏｗとを予め設定し、バッテリ電圧センサ３５が検出した信号値（バッテリ端子電圧）がＶ＿ｈｉｇｈからＶ＿ｌｏｗの間になるように、オルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ電圧指令値信号を出力し、発電量を制御する。

本実施の形態においては、上述したバッテリ電圧の他に、ポンプ負荷を演算してポンプ負荷に応じた発電制御を行うことを特徴とする。このため、オルタネータコントローラ３３は、車体コントローラ１９からポンプ流量指令を入力し、吐出圧センサ１８から油圧ポンプ５の吐出圧信号を入力している。

図１０に示すように、オルタネータコントローラ３３は、ポンプ負荷演算ブロック３３Ａとエンジン負荷推定ブロック３３Ｂとオルタネータ制御ブロック３３Ｃとを備えている。
ポンプ負荷演算ブロック３３Ａは、車体コントローラ１９からのポンプ吐出流量指令信号と吐出圧センサ１８からの油圧ポンプ５の吐出圧信号とを入力し、ポンプ吐出流量指令信号と油圧ポンプ５の吐出圧信号とを乗算してポンプ負荷Ｗを算出する。算出したポンプ負荷Ｗの信号はエンジン負荷推定ブロック３３Ｂへ出力する。

エンジン負荷推定ブロック３３Ｂは、ポンプ負荷演算ブロック３３Ａからのポンプ負荷Ｗの信号を入力し、予め設定した閾値Ｗ１とポンプ負荷Ｗを比較して、ポンプ負荷Ｗが閾値Ｗ１より大きいときに、エンジンに負荷が掛かっていると判断し、オルタネータ制御ブロック３３Ｃへ負荷状態信号を出力する。

オルタネータ制御ブロック３３Ｃは、エンジン負荷推定ブロック３３Ｂからの負荷状態信号とバッテリ電圧センサ３５からのバッテリ端子電圧信号とを入力し、これらの入力信号に応じてオルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ電圧指令値信号を出力する。

次に、オルタネータコントローラ３３のエンジン負荷推定ブロック３３Ｂとオルタネータ制御ブロック３３Ｃの処理内容を図１１を用いて説明する。
オルタネータ制御ブロック３３Ｃは、バッテリ電圧センサ３５が検出したバッテリ端子電圧信号Ｖと予め設定したオルタネータの動作電圧下限値Ｖ＿ｌｏｗとを比較して、バッテリ端子電圧が動作電圧下限値未満か否かを判断する（ステップＳ１１）。バッテリ端子電圧信号Ｖがオルタネータの動作電圧下限値Ｖ＿ｌｏｗ未満の場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ１２）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ１３）へ進む。

オルタネータ制御ブロック３３Ｃは、オルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ発電指令信号である高電圧指令値を出力し、オルタネータ３２を発電動作させる（ステップＳ１２）。この結果、バッテリ３４の充電が開始され、補機の電装品に十分な電力を供給できる。

上述した（ステップＳ１１）において、バッテリ端子電圧信号Ｖがオルタネータの動作電圧下限値Ｖ＿ｌｏｗ未満でない場合、オルタネータ制御ブロック３３Ｃは、バッテリ電圧センサ３５が検出したバッテリ端子間電圧信号Ｖと予め設定したオルタネータの動作電圧上限値Ｖ＿ｈｉｇｈとを比較して、バッテリ端子間電圧が動作電圧上限値超過か否かを判断する（ステップＳ１３）。バッテリ端子間電圧信号Ｖが動作電圧上限値Ｖ＿ｈｉｇｈ超過の場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ１４）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ１５）へ進む。

オルタネータ制御ブロック３３Ｃは、オルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ発電ＯＦＦ指令信号である低電圧指令値を出力し、オルタネータ３２の発電作動を停止させる（ステップＳ１４）。この結果、バッテリ端子電圧の過度な上昇が抑制される。

上述した（ステップＳ１３）において、バッテリ端子電圧信号Ｖが動作電圧上限値Ｖ＿ｈｉｇｈ超過でない場合、つまり、バッテリ端子電圧信号Ｖが動作電圧下限値Ｖ＿ｌｏｗと動作電圧上限値Ｖ＿ｈｉｇｈの間にある場合、エンジン負荷推定ブロック３３Ｂは、ポンプ負荷演算ブロック３３Ａからのポンプ負荷Ｗの信号と予め定めた所定負荷の閾値Ｗ１とを比較して、ポンプ負荷Ｗが所定負荷の閾値Ｗ１を超過したか否かを判断する（ステップＳ１５）。ポンプ負荷Ｗが所定負荷の閾値Ｗ１を超過した場合には、ＹＥＳと判断されて（ステップＳ１４）へ進み、それ以外の場合には、ＮＯと判断されて（ステップＳ１２）へ進む。

具体的には、バッテリ端子電圧信号Ｖが動作電圧範囲内にある場合であって、油圧ショベルが重負荷作業のときには、オルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ発電ＯＦＦ指令信号である低電圧指令値を出力し、オルタネータ３２の発電動作を停止させて、負荷を低減する。一方、油圧ショベルが標準負荷作業のときには、オルタネータ３２のＩＣレギュレータ３２Ａへ発電指令信号である高電圧指令値を出力し、オルタネータ３２の発電動作を継続させる。

（ステップＳ１２）または（ステップＳ１４）の処理を実施した後、リターンを経由して（ステップＳ１１）に戻り、再度処理を開始する。

上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、エアコン装置を搭載してない作業機械、例えば、運転室の無い作業機械に本発明を適用することができる。

また、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

１ 旋回体
２ 走行体
３ フロント作業装置
４ エンジン
５ 油圧ポンプ
５Ａ レギュレータ（容積可変部材）
６ 補機
６Ａ 運転室
７ ブーム
８ アーム
９ バケット
１０ ブームシリンダ
１１ アームシリンダ
１２ バケットシリンダ
１３ 旋回装置
１４ 走行装置
１５ 履帯
１６ コントロールバルブ
１７ 操作レバー
１８ 吐出圧センサ
１９ 車体コントローラ
２０ 冷却ファン
２１ エアコン制御装置（補機制御装置）
２２ エアコンコントローラ
２２Ａ ポンプ負荷演算ブロック
２２Ｂ エンジン負荷推定ブロック
２２Ｃ クラッチ制御ブロック
２３ コンプレッサ（補機）
２４ 電磁クラッチ
２５ コンデンサ
２６ エキスパンションバルブ
２７ エバポレータ
２８ 温度センサ
２９ ブロワ
３０ 操作パイロット圧センサ
３１ オルタネータ制御装置（補機制御装置）
３２ オルタネータ（補機）
３２Ａ ＩＣレギュレータ（制御部）
３３ オルタネータコントローラ
３３Ａ ポンプ負荷演算ブロック
３３Ｂ エンジン負荷推定ブロック
３３Ｃ オルタネータ制御ブロック
３４ バッテリ
３５ 電圧センサ

Claims (8)

1. エンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動される周辺機器である補機と、前記補機の運転状態を制御する補機制御装置とを備えた作業機械において、
   前記補機制御装置は、前記エンジンの負荷を推定するエンジン負荷推定部と、
   予め設定したエンジン負荷設定値と前記エンジン負荷推定部が推定したエンジン負荷とを比較して、前記エンジン負荷が前記エンジン負荷設定値より大きいときに、前記補機の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する運転制御部とを備えた
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記油圧ポンプの容積可変部材にポンプ流量指令を出力するコントローラと、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
   前記コントローラから出力されるポンプ流量指令と前記吐出圧センサが検出した前記油圧ポンプの圧力値とを読み込んで、前記油圧ポンプのポンプ負荷を算出するポンプ負荷演算部を更に備え、
   前記エンジン負荷推定部は、前記ポンプ負荷演算部により算出された前記ポンプ負荷を予め設定した閾値と比較して、前記ポンプ負荷が前記閾値より大きいときに、前記エンジンに負荷が掛かっていると判断し、
   前記運転制御部は、前記エンジン負荷推定部からの出力信号に基づいて、前記補機の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１に記載の作業機械において、
   ブームとアームを有するフロント作業装置と、前記ブームを上下方向に動作させるブームシリンダと、前記油圧ポンプから前記ブームシリンダへ供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブのスプール位置を指令する操作レバーと、前記操作レバーのブーム上げ操作量を検出するブーム上げ操作量検出装置とを更に備え、
   前記エンジン負荷推定部は、前記ブーム上げ操作量検出装置が検出した前記操作レバーのブーム上げ操作量を読み込んで、ブーム上げ操作量に応じた前記エンジンの負荷を推定し、前記ブーム上げ操作量を予め設定した閾値と比較して、前記ブーム上げ操作量が前記閾値より大きいときに、前記エンジンに負荷が掛かっていると判断し、
   前記運転制御部は、前記エンジン負荷推定部からの出力信号に基づいて、前記補機の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項１に記載の作業機械において、
   上部旋回体と、前記上部旋回体を旋回させる旋回モータと、フロント作業装置と、ブームとアームを有するフロント作業装置と、前記ブームを上下方向に動作させるブームシリンダと、前記油圧ポンプから前記旋回モータ及び前記ブームシリンダへ供給される圧油の流量を制御する旋回モータ用コントロールバルブ及びブームシリンダ用コントロールバルブと、前記旋回モータ用コントロールバルブ及びブームシリンダ用コントロールバルブのスプール位置を制御する旋回モータ用操作レバー及びブームシリンダ用操作レバーと、前記ブームシリンダ用操作レバーのブーム上げ操作量及び旋回モータ用操作レバーの旋回操作量をそれぞれ検出する操作量検出装置とを更に備え、
   前記エンジン負荷推定部は、前記操作量検出装置が検出する前記ブームシリンダ用操作レバーのブーム上げ操作量及び前記旋回モータ用操作レバーの旋回操作量を読み込み、ブーム上げ操作量及び旋回操作量に応じて前記エンジンの負荷を推定し、前記ブーム上げ操作量及び旋回操作量を予め設定したそれぞれの閾値と比較して、前記ブーム上げ操作量及び旋回操作量がそれぞれの前記閾値より大きいときに、前記エンジンに負荷が掛かっていると判断し、
   前記運転制御部は、前記エンジン負荷推定部からの出力信号に基づいて、前記補機の消費動力を低減させるように前記補機の運転状態を制御する
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の作業機械において、
   前記補機としてのエアコンコンプレッサと、
   前記エンジンと前記エアコンコンプレッサとの動力伝達を断続するクラッチとを更に備え、
   前記補機制御装置は、前記エンジン負荷推定部により前記エンジン負荷が前記閾値より大きいと判断したときに、前記クラッチの動力伝達を遮断し、前記エアコンコンプレッサの消費動力を低減させる
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項５に記載の作業機械において、
   前記エアコンコンプレッサと冷凍サイクルを構成するエバポレータと、
   前記エバポレータの温度を検出するエバポレータ温度センサとを更に備え、
   前記補機制御装置は、前記エンジン負荷推定部により前記エンジン負荷が前記閾値より大きいと判断され、かつ、前記エバポレータ温度センサが検出する前記エバポレータの温度を読み込み、予め設定したエバポレータ動作温度域上限値と比較して、前記エバポレータの温度が前記エバポレータ動作温度域上限値より低いときに、前記クラッチの動力伝達を遮断し、前記エアコンコンプレッサの消費動力を低減させる
   ことを特徴とする作業機械。
7. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の作業機械において、
   前記補機としてのオルタネータと、前記オルタネータと電気的に接続されたバッテリと、前記オルタネータの発電動作を継続又は停止させるオルタネータ発電制御部とを更に備え、
   前記補機制御装置は、前記エンジン負荷推定部により、前記エンジン負荷が前記閾値より大きいと判断されたときに、前記オルタネータ発電制御部に発電停止指令を出力して、前記オルタネータの消費動力を低減させる
   ことを特徴とする作業機械。
8. 請求項７に記載の作業機械において、
   前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサを更に備え、
   前記補機制御装置は、前記エンジン負荷推定部により前記エンジン負荷が前記閾値より大きいと判断され、かつ、前記バッテリ電圧センサが検出する前記バッテリの電圧を読み込み、予め設定したバッテリ動作電圧域下限値と比較して、前記バッテリの電圧が前記バッテリ動作電圧域下限値より高いときに、前記オルタネータ発電制御部に発電停止指令を出力して、前記オルタネータの消費動力を低減させる
   ことを特徴とする作業機械。

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