JP5956466B2

JP5956466B2 - ハイブリッド作業機械

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Publication number: JP5956466B2
Application number: JP2013550429A
Authority: JP
Inventors: 和生竹原; 宏昭武; 智貴今井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: US20150299985A1; WO2015011810A1; JPWO2015011810A1; DE112013005395T5; CN104838580A; KR20150076245A

Description

この発明は、オペレータの操作に違和感を与えずにアイドリング状態時に変圧器を停止させて燃費向上を図ることができるハイブリッド作業機械に関する。

エンジンによって発電機モータを駆動し、その発電機モータが発電した電力でモータ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。例えば、特許文献１には、油圧ポンプと発電機モータとをエンジンによって駆動し、発電機モータの発電作用によってバッテリの充電を行うとともに、バッテリ電力により旋回モータを駆動して作業機が搭載された上部旋回体を旋回させるものが記載されている。なお、作業機は、油圧ポンプから供給される作動油によって駆動され、下部走行体は、油圧ポンプによって駆動される油圧モータによって駆動される。そして、この特許文献１には、作業機のシリンダ推力が設定値以上となったことを条件として上部旋回体を停止保持させるパーキングブレーキを解除するとともに、旋回モータを速度フィードバック制御または位置フィードバック制御して上部旋回体を停止保持するようにしている。

また、特許文献２には、ハイブリッド車用インバータシステムに関し、アイドリング状態時に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、昇降圧チョッパ回路の半導体素子の損失を小さくしてインバータ全体の効率を向上させるものが記載されている。

特開２００５−２９９１０２号公報特開２００２−１７１６０６号公報

ところで、キャパシタから変圧器を介して電力供給するハイブリッド作業機械では、作業機動作あるいは走行動作が一定期間停止した場合、エンジン回転数が低いアイドリング状態に移行するオートデセル機能を有する。そして、このハイブリッド作業機械では、アイドリング状態でも変圧器が起動状態となっている。このアイドリング状態では、キャパシタに対する電流の入出力がほとんど行われないが、変圧器が起動状態であると、変圧器はキャパシタから電力が供給されているため、変圧器のトランス損失や半導体素子のスイッチング損失によってキャパシタ電圧が徐々に低下する。このキャパシタ電圧の低下は、キャパシタへの電力補給を行わせる必要を生じさせ、エンジンに結合される発電機モータに発電を行わせるべく、アイドリング状態を脱してエンジン回転数を増大させる制御が行われる。この結果、オートデセル機能によってアイドリング状態に移行しても、変圧器が起動状態であるために、エンジン回転数が増大し、燃費効率を低下させてしまうという問題があった。

ここで、ハイブリッド作業機械におけるオートデセル状態のときに、変圧器を停止させることが考えられるが、オートデセル状態であることのみを条件として変圧器を停止させると、旋回動作や作業機動作にかかわるレバー操作の一定期間の停止以外に、旋回動作や作業機動作を継続して行う状態が維持されている場合であっても変圧器が停止してしまう。例えば、旋回モータサーボ指令がオン状態である場合や、油圧ロックスイッチがオフ状態である場合であり、この場合は、オペレータが旋回動作や作業機動作を継続して行う場合である。このようなオペレータに動作の意思がある状態にもかかわらず、変圧器を停止してしまうと、直ちに立ち上がるものと思っているオペレータの意思に反して、変圧器の立ち上がりに要する起動時間がかかってしまい、オペレータの意思に沿わない違和感が生じてしまう。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、オペレータの操作に違和感を与えずにアイドリング状態時に変圧器を停止させて燃費向上を図ることができるハイブリッド作業機械を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、前記発電機モータ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モータと、前記発電機モータ及び前記モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、前記エンジンが低アイドル状態である条件と前記モータを駆動するモータ駆動指令が出力されていない条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、前記発電機モータ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モータと、前記発電機モータ及び前記モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、前記エンジンがアイドル状態である条件と油圧ロックスイッチがロック状態である条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、前記発電機モータ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モータと、前記発電機モータ及び前記モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、前記エンジンがアイドル状態である条件と前記モータを駆動するモータ駆動指令が出力されていない条件と油圧ロックスイッチがロック状態である条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、上記の発明において、前記モータは、旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記制御部は、さらに、ゼロクランプがオフとなっている条件を加えた複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させることを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、上記の発明において、前記制御部は、発電機モータの回転数をもとに、前記変圧器の起動を許可することを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、上記の発明において、前記制御部は、前記複数の条件の少なくとも１つの条件を満足しない場合に、前記変圧器の起動を許可することを特徴とする。

また、この発明にかかるハイブリッド作業機械は、上記の発明において、前記制御部は、前記蓄電器と前記変圧器との間の接続と遮断とを行うコンタクタを接続したまま前記変圧器への通電を遮断して前記変圧器を停止させることを特徴とする。

この発明によれば、エンジンがアイドル状態である条件とモータを駆動するモータ駆動指令が出力されていない条件とからなる複数の条件を満足する場合、変圧器を停止させるようにし、変圧器の停止から変圧器の起動に復帰する場合に、上述した少なくとも１つの条件が否定されるのみで、変圧器の起動が可能となるので、オペレータの操作に違和感を与えずにアイドリング状態時に変圧器を停止させて燃費向上を図ることができる。

図１は、ハイブリッド作業機械として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に示した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、変圧器の詳細構成を示す回路図である。図４は、ハイブリッドコントローラによる変圧器停止／起動制御の構成を示すブロック図である。図５は、ハイブリッドコントローラによる変圧器停止／起動制御の状態遷移図である。図６は、デセル時変圧器停止フラグ判定部の詳細構成を示す図である。図７は、変圧器起動許可フラグ判定部の詳細処理を示すフローチャートである。図８は、図６に示したオートデセル状態の判断処理を示す図である。図９は、図８に示したポンプコントローラのオートデセル状態の判断処理を示す図である。図１０は、図８に示したハイブリッドシステムのオートデセルイネーブル状態の判断処理を示す図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

図１は、ハイブリッド作業機械として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、ホイールローダ等の建設機械を含み、これら建設機械にエンジンからの駆動力と、それ以外の電力供給要素との間で電力のやり取りを行って駆動する電動モータを有する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、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の上部に旋回可能に設けられる。上部旋回体５は、自身を旋回させるため、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。本実施形態における旋回モータは電気駆動である。なお、旋回モータは、電動モータと油圧モータとの組合せで駆動されてもよい。また、電動モータで駆動される電動アクチュエータは、上部旋回体に限らず、作業機を駆動する油圧ポンプ等を駆動してもよい。

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、発電機モータ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及び発電機モータ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（エンジン回転数）を示す信号は、エンジンコントローラＣ１２が取得し、エンジンコントローラＣ１２より車内ネットワークで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、エンジン１７のエンジン回転数を検出する。

エンジン１７の駆動軸２０には、油圧ポンプ１８及び発電機モータ１９が機械的に結合されており、エンジン１７が駆動することで、油圧ポンプ１８及び発電機モータ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。操作レバー３２は、運転席の左右にそれぞれ右操作レバー３２Ｒ及び左操作レバー３２Ｌが備えられる。右操作レバー３２Ｒの前後左右の操作に対応してブーム１１の昇降及びバケット１３の掘削・ダンプの操作を行うことができる。左操作レバー３２Ｌの前後左右の操作に対応してアーム１２の掘削・ダンプ及び上部旋回体５の左右旋回の操作を行うことができる。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、また、図示しない左右の走行レバーの操作により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）軸を介して発電機モータ１９へ伝達されるものであってもよい。なお、油圧ポンプ１８から吐出される作動油のポンプ圧は、圧力センサ６１によって検出され、他のコントローラＣ１に入力される。なお、他のコントローラＣ１は、ハイブリッドコントローラＣ２以外のポンプコントローラＣ１１，エンジンコントローラＣ１２などのコントローラを含む。

電気駆動系は、発電機モータ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変圧器２６と、変圧器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と変圧器２６との電気回路を閉じて通電可能状態としている。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、その判断がされた際、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、上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。発電機モータ１９が発電する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の電力源となり、スイングマシナリ２４を介して上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回モータ２３は、発電機モータ１９及びキャパシタ２５の少なくとも一方から供給される電力で力行動作することで上部旋回体５を旋回加速する。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）または発電機モータ１９を介しエンジン１７へ軸出力を戻す。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。

発電機モータ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。発電機モータ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モータを用いてもキャパシタ２５又は旋回モータ２３へ電気エネルギーを供給する役割を果たすことができる。発電機モータ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。発電機モータ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、発電機モータ１９は、エンジン１７の駆動によって発電機モータ１９のロータ軸が回転し、発電することになる。また、発電機モータ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、発電機モータ１９の回転速度（発電機モータ回転数）を計測し、回転センサ５４により計測された発電機モータ回転数を示す信号は、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。

変圧器２６は、発電機モータ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。変圧器２６は、第１インバータ２１と第２インバータ２２とを介して発電機モータ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）の電圧を任意に昇圧する。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機モータ１９へ印加される。なお、変圧器２６は、発電機モータ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１／２に降下（降圧）させる役割も有する。変圧器２６には、変圧器２６の温度を検出する変圧器温度センサ５０が取り付けられている。変圧器温度センサ５０により計測された変圧器温度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。さらに、変圧器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、変圧器２６により昇圧された電圧の大きさあるいは旋回モータ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５３が取り付けられている。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、変圧器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、変圧器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、変圧器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変圧器と呼ばれる変圧器を用いている。この他、変圧器２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いてもよい。次に、トランス結合型変圧器について簡単に説明する。

図３は、変圧器としてのトランス結合型変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とが正極ライン６０と負極ライン６１とを介して接続される。変圧器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。変圧器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）リンクさせている。このように、変圧器２６は、トランス結合型変圧器である。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。また、巻線比は任意に変更されてよい。

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、変圧器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、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ＩＧＢＴ（Isolated Gate Bipolar Transistor）７１，７２，７３，７４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、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。

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のコレクタ）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。

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との間にはコンデンサ６７が電気的に接続されている。コンデンサ６７はリップル電流吸収用である。リップル電流吸収用のコンデンサ６７は、ＩＧＢＴ７１のコレクタ側とＩＧＢＴ７２のエミッタ側に接続されてもよい。

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。

上述した変圧器温度センサ５０は、トランス６４が有する低圧側コイル６５及び高圧側コイル６６並びに低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１，７２，７３，７４及び高圧側インバータ６３のＩＧＢＴ８１，８２，８３，８４のそれぞれに取り付けられている。

発電機モータ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によって電流制御される。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。電流計を用いなくとも旋回モータ２３の回転数と指令トルク値および推定されるインバータでの変換効率をもとにして第２インバータ２２に流れる電流値を算出してもよい。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電圧センサ２８が設けられている。電圧センサ２８が検出したキャパシタ電圧を示す信号は、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、発電機モータ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。

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、他の二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、永久磁石式同期モータが用いられるが、これに限定されるものではない。キャパシタ２５には、蓄電器としてのキャパシタ２５の温度を検出するキャパシタ温度センサ５１が取り付けられている。キャパシタ温度センサ５１により計測されたキャパシタ温度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。

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、旋回レバー等の操作レバー３２の操作に応じて駆動する。上述したように、右操作レバー３２Ｒの前後左右の操作に応じてブーム１１の昇降動作およびバケット１３の掘削・ダンプ動作を行い、左操作レバー３２Ｌの前後左右の操作に応じて左右の旋回動作とアーム１２の掘削・ダンプ動作を行う。これ以外に図示しない左右の走行レバーを有する。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左操作レバー３２Ｌ（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他のコントローラ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他のコントローラ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あるいは他の操作レバー３２の操作方向や操作量に応じて、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（力行作用あるいは回生作用）やキャパシタ２５の電気エネルギーのマネージメント（充電あるいは放電のための制御）、発電機モータ１９の電気エネルギーのマネージメント（発電あるいはエンジン出力のアシスト、旋回モータ２３への力行作用）といった電力の授受をコントロール（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、変圧器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。例えば、モニタ装置３０は、オートデセル機能を設定するオートデセルスイッチＳＷ１を有する。なお、オートデセル機能とは、作業機を一定時間停止した場合にエンジン回転数をアイドリング状態に移行して燃費向上を図るものである。

スロットルダイヤル５６は、エンジン１７への燃料供給量を設定するためのスイッチであり、スロットルダイヤル５６の設定値は、電気信号に変換されて他のコントローラＣ１に出力される。

旋回ロックスイッチ５７は、上部旋回体５をロックピンなどによってロックさせるスイッチである。また、作業機３の駆動を行うパイロット油圧の供給に対して遮断を行う図示しないＰＰＣロックレバーが備えられている。このＰＰＣロックレバーには油圧ロックスイッチ５８が備えられる。ＰＰＣロックレバーがロック状態に操作された時、油圧ロックスイッチ５８が連動し、作業機レバーからの操作がロック状態である信号をハイブリッドコントローラＣ２およびポンプコントローラＣ１１へ送信する。

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（エンジン始動用モータ）を始動させてエンジンを駆動（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、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、上記の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。

他のコントローラ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、主として他のコントローラＣ１内のエンジンコントローラＣ１２によって制御される。また、油圧ポンプ１８は、主として他のコントローラＣ１内のポンプコントローラＣ１１によって制御される。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、他のコントローラ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、エンジン回転数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、他のコントローラ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及び変圧器２６を制御して、発電機モータ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、ハイブリッド油圧ショベル１は、変圧器停止機能を有し、ハイブリッドコントローラＣ２は、デセル時に変圧器２６を停止させるとともに、変圧器２６の起動を許可する制御を行う。

（変圧器停止／起動制御）
ここで、図４及び図５を参照して、ハイブリッドコントローラＣ２によるデセル時の変圧器２６の停止制御及び変圧器２６の起動制御の概要について説明する。図４は、ハイブリッドコントローラＣ２による変圧器停止／起動制御の構成を示すブロック図である。また、図５は、ハイブリッドコントローラＣ２による変圧器停止／起動制御の状態遷移図である。

図４に示すように、ハイブリッドコントローラＣ２は、デセル時変圧器停止フラグ判定部１００、変圧器起動許可フラグ判定部１１０、変圧器目標制御状態決定部１２０、及び変圧器制御部１３０を有する。なお、ハイブリッドコントローラＣ２には、オートデセル状態Ｄ１、旋回モータサーボ指令Ｄ２、ゼロクランプフラグＤ３、油圧ロックスイッチ状態Ｄ４、及び発電機モータ回転数Ｄ１０が入力される。また、変圧器制御部１３０による変圧器２６の制御状態は、必要に応じて、デセル時変圧器停止フラグ判定部１００、変圧器起動許可フラグ判定部１１０、及び変圧器目標制御状態決定部１２０にフィードバックされる。

デセル時変圧器停止フラグ判定部１００は、変圧器２６が変圧器起動状態ＳＴ１または変圧器停止状態ＳＴ２であり、かつ、オートデセル状態Ｄ１がオートデセル（ＴＲＵＥ）、かつ、旋回モータサーボ指令Ｄ２がＯＦＦ、かつ、ゼロクランプフラグＤ３がＯＦＦ、かつ、油圧ロックスイッチ状態Ｄ４がロック状態である場合に、変圧器２６を停止させるデセル時変圧器停止フラグＦ１をＴＲＵＥにして変圧器目標制御状態決定部１２０に出力する。なお、ゼロクランプとは、旋回モータ２３が旋回しないように位置制御指令により上部旋回体５の現状位置を維持することであり、旋回モータ２３への電力供給を行って旋回ロックと同様の状態にすることである。また、旋回モータサーボ指令Ｄ２がＯＦＦとは、オペレータの操作意思がないことを、旋回モータ２３を駆動するレバー操作が行われないことより判断して、旋回モータ２３への旋回指令を出力せず、第２インバータ２２から旋回モータ２３にサーボ指令が出力されないことである。

変圧器起動許可フラグ判定部１１０は、発電機モータ回転数Ｄ１０及び変圧器２６の制御状態をもとに、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥにして変圧器目標制御状態決定部１２０に出力する。

変圧器目標制御状態決定部１２０は、デセル時変圧器停止フラグＦ１、変圧器起動許可フラグＦ２、及び変圧器２６の制御状態をもとに、新たな変圧器２６の制御状態を決定する。そして、変圧器制御部１３０は、変圧器目標制御状態決定部１２０によって決定された制御状態を変圧器２６に対する制御指令として出力する。

ここで、変圧器目標制御状態決定部１２０は、図５に示した状態遷移図をもとに変圧器２６の制御状態を遷移させる。準備状態ＳＴ０は、キーオン直後やキーオフ直後の通電状態でコンタクタ２７は切断された状態である。変圧器起動状態ＳＴ１は、変圧器２６を起動してキャパシタ２５との間で電流の入出力を行っている状態である。変圧器停止状態ＳＴ２は、コンタクタ２７を接続状態としたまま変圧器２６を停止させ、変圧器２６内のトランス損失や半導体素子のスイッチング損失を生じさせないようにしている。

例えば、変圧器目標制御状態決定部１２０は、現在の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１である場合であって、デセル時変圧器停止フラグＦ１がＴＲＵＥである場合、変圧器停止状態ＳＴ２に移行して変圧器２６を停止させる（Ｓ１）。また、現在の制御状態が変圧器停止状態ＳＴ２である場合であって、デセル時変圧器停止フラグＦ１がＦＡＬＳＥであり、変圧器起動許可フラグＦ２がＴＲＵＥの場合、変圧器起動状態ＳＴ１に移行して変圧器２６を起動させる（Ｓ２）。また、現在の制御状態が変圧器停止状態ＳＴ２である場合であって、ハイブリッドシステム状態Ｄ２１がキャパシタ容量推定の計測である場合、変圧器起動状態ＳＴ１に移行して変圧器２６を起動させる（Ｓ３）。

また、変圧器目標制御状態決定部１２０は、現在の制御状態が変圧器停止状態ＳＴ２である場合であって、キーオフ状態となった場合、準備状態ＳＴ０に移行して変圧器２６を準備状態にさせる（Ｓ４）。

なお、図５に示すように、準備状態ＳＴ０と変圧器起動状態ＳＴ１との間も適宜遷移する。例えば、現在の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１である場合であって、変圧器起動許可フラグＦ２がＦＡＬＳＥである場合で、キーオフ状態となった場合などに、Ｓ４と同様に、準備状態ＳＴ０に移行して変圧器２６を準備状態にさせる。また、現在の制御状態が準備状態ＳＴ０である場合であって、変圧器起動許可フラグＦ２がＴＲＵＥである場合などに、変圧器起動状態ＳＴ１に移行して、変圧器２６を起動させる。

（デセル時変圧器停止フラグ判定部の詳細）
図６は、デセル時変圧器停止フラグ判定部１００の詳細構成を示す図である。図６に示すように、デセル時変圧器停止フラグ判定部１００は、
１）変圧器２６の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１または変圧器停止状態ＳＴ２
２）オートデセル状態Ｄ１＝ＴＲＵＥ
３）旋回モータサーボ指令Ｄ２＝ＯＦＦ
４）ゼロクランプフラグＤ３＝ＯＦＦ
５）油圧ロックスイッチ状態Ｄ４＝ロック
の５つのＡＮＤ条件を満たす場合に、デセル時変圧器停止フラグＦ１＝ＴＲＵＥとして出力し、５つのＡＮＤ条件を満たさない場合に、デセル時変圧器停止フラグＦ１＝ＦＡＬＳＥとして出力する。

これら５つをＡＮＤ条件としたのは、すべて変圧器２６を用いなくてもよい状態だからである。換言すれば、これらの条件は、旋回モータ２３を駆動させない状態である。そして、これらの１つの条件が、たとえば、旋回モータサーボ指令Ｄ２がＯＮとなると、この状態では、旋回モータ２３を駆動させる意思があるものとして、デセル時変圧器停止フラグＦ１をＦＡＬＳＥとして出力する。

なお、この５つのＡＮＤ条件に限らず、条件数を減らしてもよい。たとえば、
１）変圧器２６の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１または変圧器停止状態ＳＴ２
２）オートデセル状態Ｄ１＝ＴＲＵＥ
３）旋回モータサーボ指令Ｄ２＝ＯＦＦ
とする３つのＡＮＤ条件でもよいし、
１）変圧器２６の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１または変圧器停止状態ＳＴ２
２）オートデセル状態Ｄ１＝ＴＲＵＥ
３）油圧ロックスイッチ状態Ｄ４＝ロック
とする３つのＡＮＤ条件でもよいし、
１）変圧器２６の制御状態が変圧器起動状態ＳＴ１または変圧器停止状態ＳＴ２
２）オートデセル状態Ｄ１＝ＴＲＵＥ
３）旋回モータサーボ指令Ｄ２＝ＯＦＦ
４）油圧ロックスイッチ状態Ｄ４＝ロック
とする４つのＡＮＤ条件でもよい。

また、変圧器停止状態ＳＴ２から変圧器起動状態ＳＴ１に移行する場合、デセル時変圧器停止フラグＦ１はＦＡＬＳＥであることが必要であるが、この場合、変圧器２６の通電後の立ち上がり時間を考慮すると、油圧ロックスイッチ状態Ｄ４を、デセル時変圧器停止フラグＦ１をＴＲＵＥにする条件とすることが好ましい。すなわち、油圧ロックスイッチ５８を用いると、この油圧ロックスイッチ５８の操作にかかる時間が変圧器２６の通電後の立ち上がり時間を埋め合わせることができ、オペレータに操作上の違和感を与えないからである。

このようにして、変圧器停止時にコンタクタ２７を遮断状態としなくてもキャパシタ２５から旋回モータ２３への電力供給を遮断できる。この変圧器停止を行う場合、キャパシタ２５からの電力供給を行わない状態にする必要があるが、変圧器停止の頻度が高くなるとコンタクタ２７の遮断の回数が多くなりコンタクタ２７の寿命が短くなる。本実施の形態で示した変圧器停止では、スイッチング素子により通電の遮断状態とすることができるため、コンタクタ２７を遮断しなくともキャパシタ２５からの電力供給を遮断することができる。これにより、コンタクタ２７の寿命を低下させずに済む。

（変圧器起動許可フラグ判定部の詳細）
図７は、変圧器起動許可フラグ判定部１１０の詳細処理を示すフローチャートである。図７に示すように、変圧器起動許可フラグ判定部１１０は、まず、変圧器２６の制御状態が準備状態ＳＴ０であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。

変圧器２６の制御状態が準備状態ＳＴ０である場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）には、発電機モータ回転数Ｄ１０が第２停止回転数Ｎ２（例えば、８００ｒｐｍ）未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。そして、発電機モータ回転数Ｄ１０が第２停止回転数Ｎ２（例えば、８００ｒｐｍ）未満である場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、変圧器起動許可フラグＦ２をＦＡＬＳＥとして出力する。一方、発電機モータ回転数Ｄ１０が第２停止回転数Ｎ２（例えば、８００ｒｐｍ）未満でない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥとして出力する。

また、変圧器２６の制御状態が準備状態ＳＴ０でない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）には、発電機モータ回転数Ｄ１０が第１停止回転数Ｎ１（例えば、３００ｒｐｍ）未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。発電機モータ回転数Ｄ１０が第１停止回転数Ｎ１（例えば、３００ｒｐｍ）未満である（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、変圧器起動許可フラグＦ２をＦＡＬＳＥとして出力する。一方、発電機モータ回転数Ｄ１０が第１停止回転数Ｎ１（例えば、３００ｒｐｍ）未満でない（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥとして出力する。

すなわち、変圧器２６の充電状態によって変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥとして出力する発電機モータ回転数Ｄ１０の閾値を変えている。具体的には、変圧器２６の制御状態が準備状態ＳＴ０である場合、充電状態が良好状態であるとして、発電機モータ回転数Ｄ１０の閾値を、高い第２停止回転数Ｎ２（例えば、８００ｒｐｍ）に設定して、例えば発電機モータ回転数Ｄ１０が６００ｒｐｍの場合、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥとして出力しないようにしている。一方、変圧器２６の制御状態が準備状態ＳＴ０でない場合、例えば、変圧器停止状態ＳＴ２である場合、充電状態が良好ではないとして、発電機モータ回転数Ｄ１０の閾値を、低い高い第１停止回転数Ｎ１（例えば、３００ｒｐｍ）に設定して、例えば発電機モータ回転数Ｄ１０が６００ｒｐｍの場合、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥとして出力するようにしている。

（オートデセル状態Ｄ１の判断処理）
図６に示したデセル時変圧器停止フラグＦ１の判定に用いられるオートデセル状態Ｄ１は、図８に示すように、ポンプコントローラＣ１１のオートデセル状態Ｄ１０１、及びハイブリッドシステム（ハイブリッドコントローラＣ２）のオートデセルイネーブル状態Ｄ１０２が用いられる。図８において、オートデセル状態Ｄ１０１がＴＲＵＥ、かつ、オートデセルイネーブル状態Ｄ１０２がＴＲＵＥの場合に、オートデセル状態Ｄ１はＴＲＵＥとして出力され、それ以外の場合、オートデセル状態Ｄ１はＦＡＬＳＥとして出力される。

（ポンプコントローラＣ１１のオートデセル状態Ｄ１０１の判断処理）
図９に示すように、ポンプコントローラＣ１１は、オートデセルカウンタ更新部２０１とオートデセル状態判定部２０２とを有する。オートデセルカウンタ更新部２０１には、エンジンコントローラＣ１２から送られるエンジン状態フラグ、ハイブリッドコントローラＣ２から送られる強制オートデセル禁止指令、全レバーニュートラルフラグ、モニタ装置３０から送られるオートデセルスイッチ、スロットルオートデセルフラグが入力される。全レバーニュートラルフラグは、旋回レバー値、ブームレバー値、アームレバー値、バケットレバー値、走行右レバー値、走行左レバー値から得られるレバー値信号と、サービススイッチから得られる信号とをもとに全レバー値がニュートラルになっている場合、フラグをＴＲＵＥにする。スロットルオートデセルフラグは、ヒステリシス処理によって、スロットルダイヤル値が、オン閾値以下となった場合にフラグをＴＲＵＥにし、オフ閾値以上となった場合にフラグをＦＡＬＳＥに設定する。このフラグがＴＲＵＥになるのは、例えば、スロットルダイヤル値が最大値の２５％以下である。なお、強制オートデセル禁止指令がＴＲＵＥの状態とは、例えば、キャパシタ容量計測状態である。

オートデセルカウンタ更新部２０１は、オートデセルスイッチがＯＮまたはスロットルオートデセル全レバーニュートラルフラグがＴＲＵＥ、かつ、全レバーニュートラルフラグがＴＲＵＥ、かつ、強制オートデセル禁止指令がＦＡＬＳＥの場合、あるいはエンジン状態フラグが停止中である場合に、オートデセルカウンタのカウントアップを行う。一方、この条件を満足しない場合は、現在のオートデセルカウンタをクリアする。そして、オートデセルカウンタ更新部２０１は、この更新したオートデセルカウンタをオートデセル状態判定部２０２に出力する。

オートデセル状態判定部２０２は、エンジン状態フラグとオートデセルカウンタとが入力される。そして、オートデセル状態判定部２０２は、オートデセルカウンタの値がオートデセルイネーブル時間以上、またはエンジン状態フラグが停止中である場合に、ポンプコントローラＣ１１のオートデセル状態Ｄ１０１をＴＲＵＥとしてハイブリッドコントローラＣ２に出力する。

（ハイブリッドシステムのオートデセルイネーブル状態Ｄ１０２の判断処理）
図１０に示すように、ハイブリッドコントローラＣ２は、オートデセルイネーブルカウンタフラグ３０１とオートデセルイネーブル状態判定部３０２とを有する。オートデセルイネーブル状態判定部３０２には、キャパシタ電荷抜きスイッチ、エンジン温度レディフラグ、エンジン始動後カウンタ、ローアイドルイネーブルキャパシタ温度フラグ、発電機モータレディ状態、旋回ロックスイッチ、発電機モータトルク、キャパシタ電圧、オートデセルイネーブルカウンタフラグ３０１が入力される。

キャパシタ電荷抜きスイッチは、モニタ装置３０から送られる。エンジン温度レディフラグは、エンジン水温をもとに、ヒステリシス処理によって、エンジン水温がＴ１２以上の場合にＴＲＵＥとなり、エンジン水温がｔ１１以下の場合にＦＡＬＳＥとなる。エンジン始動後カウンタは、エンジン状態フラグをもとにエンジン始動後の連続停止中時間をカウントする。ローアイドルイネーブルキャパシタ温度フラグは、キャパシタ温度をもとに、ヒステリシス処理によって、キャパシタ温度がＴ２以上の場合にＴＲＵＥとなり、キャパシタ温度がＴ１以下の場合にＦＡＬＳＥとなる。

オートデセルイネーブルカウンタフラグ３０１は、変圧器２６の制御状態をもとに、変圧器停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ１及び変圧器非停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ２をカウントする。このカウントは、まずオートデセルイネーブル状態がＴＲＵＥであって、変圧器２６の制御状態が変圧器停止状態ＳＴ２である場合、変圧器停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ１はカウントアップされ、変圧器非停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ２はクリアされる。また、オートデセルイネーブル状態がＴＲＵＥであって、変圧器２６の制御状態が変圧器停止状態ＳＴ２でない場合、変圧器停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ１はクリアされ、変圧器非停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ２はカウントアップされる。一方、オートデセルイネーブル状態がＴＲＵＥでない場合、変圧器停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ１及び変圧器非停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ２はクリアされる。

そして、このようにしてカウントされた変圧器停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ１が第１カウント閾値ＣＴｔｈ１を超え、あるいは変圧器非停止時オートデセルイネーブルカウンタＣＴ２が第２カウント閾値ＣＴｔｈ２を超える場合、オートデセルイネーブルカウンタフラグをＴＲＵＥにし、それ以外の場合には、オートデセルイネーブルカウンタフラグをＦＡＬＳＥにする。

オートデセルイネーブル状態判定部３０２は、オートデセルイネーブル状態がＦＡＬＳＥの場合、ローアイドルイネーブルキャパシタ温度フラグがＴＲＵＥ、かつ、キャパシタ電荷抜きスイッチがＦＡＬＳＥ、かつ、キャパシタ電圧がオートデセルイネーブルキャパシタ電圧を超え、かつ、発電機モータレディ状態がＴＲＵＥ、かつ、旋回ロックスイッチがＯＦＦ、かつ、発電機モータトルクが０［Ｎｍ］になった後、発電機モータトルク待ち時間（GenTrqZeroWaitTime＝１０００ｍｓｅｃ）以上経過、かつ、エンジン温度レディフラグがＴＲＵＥ、かつ、エンジン始動後カウンタがオートデセルイネーブルスタート時間以上であることを条件として、オートデセルイネーブル状態Ｄ１０２をＴＲＵＥにし、これらの条件を１つでも満足しない場合、オートデセルイネーブル状態Ｄ１０２をＦＡＬＳＥにして出力する。

また、オートデセルイネーブル状態判定部３０２は、オートデセルイネーブル状態がＦＡＬＳＥでない場合、ローアイドルイネーブルキャパシタ温度フラグがＦＡＬＳＥ、または、キャパシタ電荷抜きスイッチがＴＲＵＥ、または、キャパシタ電圧がオートデセルイネーブルキャパシタ電圧未満、または、旋回ロックスイッチがＯＮ、または、エンジン温度レディフラグがＦＡＬＳＥ、または、エンジン始動後カウンタがオートデセルイネーブルスタート時間未満、または、オートデセルイネーブルカウンタフラグがＴＲＵＥの場合、オートデセルイネーブル状態Ｄ１０２をＦＡＬＳＥにして出力し、それ以外の場合、オートデセルイネーブル状態Ｄ１０２をＴＲＵＥにして出力する。

上述した実施の形態では、エンジンが低アイドル回転状態のオートデセル状態Ｄ１がＴＲＵＥである条件と、上部旋回体５あるいは作業機を動作させないというオペレータの意志に対応する状態、例えば、旋回レバー操作に対応する旋回モータサーボ指令Ｄ２がＯＦＦ、ゼロクランプフラグＤ３がＯＦＦ、油圧ロックスイッチ状態Ｄ４がロック、という加重条件とを含む複数のＡＮＤ条件を満足した場合に、デセル時変圧器停止フラグＦ１をＴＲＵＥにして変圧器２６を停止させるようにしている。このため、変圧器停止状態から復帰する場合に、上述した少なくとも１つの条件が否定されるのみで、デセル時変圧器停止フラグＦ１はＦＡＬＳＥとなる。ここで、オペレータの意思により変圧器２６の起動を行うため、オペレータの操作が介在する。そして、オペレータの操作を行う迄の時間が発生することにより、旋回モータ２３が駆動可能になるまでの変圧器起動時間を稼ぐことができる。これにより、旋回モータ２３の始動開始に支障がなくなり、オペレータは違和感を感じることがない。

なお、変圧器停止を行う場合、コンタクタ２７を切断する方法もあるが、変圧器再始動時にコンタクタ２７前後の電圧を一致させなければ接続時に電位差による火花を誘発し、コンタクタ２７が溶着してしまうことがある。これにより、コンタクタ２７の接続に当たってはコンタクタ２７前後の電位差を小さくする必要がある。しかし、電位差の回復を行うためには変圧器２６の起動が必要となり、起動に時間がかかってしまう。これに対し、本実施の形態のように、コンタクタ２７の切断を行わずに変圧器停止を行うと、起動時間を短縮することができる。また、コンタクタ２７の長寿命化が図られ、長期間使用が可能となる。

また、変圧器を起動させる場合には、発電機モータ回転数をもとに変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥにするが、復帰直後の場合は充電中となって発電機モータ回転数が低下する可能性があるため、この場合、発電機モータ回転数が低くても、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥにできるようにしている。

なお、上述した実施の形態では、デセル時変圧器停止フラグＦ１がＦＡＬＳＥで、変圧器起動許可フラグＦ２をＴＲＵＥの場合に、変圧器停止状態から変圧器起動状態に復帰できるようにしているが、この場合に比して若干燃費効率が悪化するものの、デセル時変圧器停止フラグＦ１がＦＡＬＳＥのときに変圧器起動状態に復帰できるようにしてもよい。

１ハイブリッド油圧ショベル
２車両本体
３作業機
４下部走行体
４ａ走行装置
４ｂ履帯
５上部旋回体
６運転室
７燃料タンク
８作動油タンク
９エンジン室
１０カウンタウェイト
１１ブーム
１２アーム
１３バケット
１４ブーム用油圧シリンダ
１５アーム用油圧シリンダ
１６バケット用油圧シリンダ
１７エンジン
１８ａ斜板
１８油圧ポンプ
１９発電機モータ
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
２４スイングマシナリ
２５キャパシタ
２６変圧器
２７コンタクタ
２８電圧センサ
３０モニタ装置
３１キースイッチ
３２操作レバー
３２Ｒ右操作レバー
３２Ｌ左操作レバー
３３操作弁
３４右走行用油圧モータ
３５左走行用油圧モータ
４０燃料噴射装置
４１回転センサ
５０変圧器温度センサ
５１キャパシタ温度センサ
５２電流計
５３電圧検出センサ
５４，５４回転センサ
５６スロットルダイヤル
６１圧力センサ
５７旋回ロックスイッチ
５８油圧ロックスイッチ
１００デセル時変圧器停止フラグ判定部
１１０変圧器起動許可フラグ判定部
１２０変圧器目標制御状態決定部
１３０変圧器制御部
２０１オートデセルカウンタ更新部
２０２オートデセル状態判定部
３０１オートデセルイネーブルカウンタフラグ
３０２オートデセルイネーブル状態判定部
Ｃ１他のコントローラ
Ｃ１１ポンプコントローラ
Ｃ１２エンジンコントローラ
Ｃ２ハイブリッドコントローラ
Ｄ１オートデセル状態
Ｄ１０発電機モータ回転数
Ｄ２旋回モータサーボ指令
Ｄ３ゼロクランプフラグ
Ｄ４油圧ロックスイッチ状態
Ｄ２０ハイブリッド制御状態
Ｄ１０１オートデセル状態
Ｄ１０２オートデセルイネーブル状態
Ｆ１デセル時変圧器停止フラグ
Ｆ２変圧器起動許可フラグ
ＳＴ０準備状態
ＳＴ１変圧器起動状態
ＳＴ２変圧器起動状態
ＳＷ１オートデセルスイッチ

Claims

エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、
前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、
前記発電機モータ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モータと、
前記電動モータによって駆動される電動動作部の動作を指示する動作指示部と、
前記発電機モータ及び前記電動モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、
前記エンジンがアイドル状態である条件と前記電動モータを駆動するモータ駆動指令が出力されていない条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド作業機械。
エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、
前記エンジンおよび前記発電機モータの出力軸に連結された油圧ポンプと、
前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、
前記発電機モータ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モータと、
前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータの動作をパイロット油圧の指令に基づき駆動する操作弁と、
前記電動モータの動作を指示する動作指示部と、
前記発電機モータ及び前記電動モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、
前記エンジンがアイドル状態である条件と前記パイロット油圧の供給をロックする油圧ロックスイッチがロック状態である条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド作業機械。
エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結された発電機モータと、
前記エンジンおよび前記発電機モータの出力軸に連結された油圧ポンプと、
前記発電機モータが発電した電力を蓄電し、あるいは前記発電機モータに電力を供給する蓄電器と、
前記発電機モータ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モータと、
前記電動モータの動作を指示する動作指示部と、
前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータの動作をパイロット油圧の供給によって指示する油圧動作指示部と、
前記発電機モータ及び前記電動モータと前記蓄電器との間に設けられた変圧器と、
前記電動モータを制御し、前記エンジンがアイドル状態である条件と前記電動モータを駆動するモータ駆動指令が出力されていない条件と前記パイロット油圧の供給をロックする油圧ロックスイッチがロック状態である条件とからなる複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させる制御部と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド作業機械。
前記電動モータは、走行体の上部に旋回可能に設けられた旋回体を旋回させる旋回モータであり、
前記制御部は、さらに、前記旋回モータが旋回しないように前記旋回モータへの電力供給状態で前記旋回モータに対する位置制御指令により前記旋回体の現状位置を維持するゼロクランプがオフとなっている条件を加えた複数の条件を満足する場合、前記変圧器を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のハイブリッド作業機械。
前記制御部は、発電機モータの回転数をもとに、前記変圧器の起動を許可することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のハイブリッド作業機械。
前記制御部は、前記複数の条件の少なくとも１つの条件を満足しない場合に、前記変圧器の起動を許可することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド作業機械。
前記制御部は、前記蓄電器と前記変圧器との間の接続と遮断とを行うコンタクタを接続したまま前記変圧器への通電を遮断して前記変圧器を停止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のハイブリッド作業機械。