JP5996623B2 - 建設機械の車両制御システム及び方法 - Google Patents

Description

本明細書は、建設機械の車両制御システム及び方法に関する。

油圧ショベル（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｖｅｌ）などのような建設機械は、一般に、原動機としてディーゼルエンジンを備えている。建設機械は、ディーゼルエンジンを用いて、少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプを回転駆動させる。建設機械は、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を駆動させることで、必要な作業を行う。前記ディーゼルエンジンは、アクセルレバーなどのように目標のエンジン回転数を指令する入力手段を備え、目標のエンジン回転数及び油圧ポンプなどを介して伝達される入力負荷に応じて、燃料噴射量及びエンジン回転数の制御を行う。

このような建設機械は、エンジンと油圧ポンプの制御を行う際に、回転数センサを用いて、本来目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差（回転数偏差）を求める。また、建設機械は、求められた回転数の偏差を用いて油圧ポンプの入力トルクを制御する、いわゆるスピードセンシング制御を行う。しかし、このような制御方法では、エンジンコントローラは、油圧ポンプからエンジンへ伝達される大きな負荷変動に対応してエンジンを制御し得る情報として、実際のエンジン回転数しか利用することができない。建設機械を動作させるために絶えず大きく変動する油圧負荷は、油圧ポンプと機械的に直接連結されたエンジンに伝達され、エンジンの発生トルクの不足分だけ実際のエンジン回転数が低下する。従って、エンジンコントローラは、実際のエンジン回転数が低下した後に急負荷に対応することが可能となる。

一般に、エンジンコントローラは、ポンプコントローラ又は車両コントローラに比べて、非常に複雑な制御ロジックを有しているため、エンジンコントローラ内で補償制御を行うには、多大な手間と時間をかけて検討する必要がある。さらに、その検証作業にも多大な手間と時間が必要となり、製品開発資源の消費が増大するという問題点がある。

また、ポンプコントローラ又は車両コントローラにおいて油圧ポンプのトルクを計算し、エンジンコントローラにおいて補償制御を行うと、計算される油圧ポンプトルクの正確性が低下し、補償トルクの値が増加しても、それをエンジンコントローラのみが知ることができるようになっている。換言すれば、油圧ポンプのトルクを計算するポンプコントローラ又は車両コントローラは、計算されるトルク値の正確性を知ることが難しいという問題点がある。

本明細書に記載の実施例は、エンジンコントローラが補償制御を行う際に起こり得る誤りに対して、より安定的に補償制御を行うことができる、建設機械の車両制御システム及び方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面によれば、エンジン；前記エンジンから供給される動力により作動する油圧ポンプ；前記油圧ポンプから吐出される油圧により駆動される少なくとも１つのアクチュエータ；油圧ポンプのトルクと、実際のエンジン回転数及び目標のエンジン回転数との間のエンジン速度誤差に応じて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する油圧ポンプ制御装置；及び、前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部；を含む建設機械の車両制御システムを提供することができる。

前記油圧ポンプ制御装置は、油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する油圧ポンプトルク計算部；実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する速度誤差計算部；前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差を用いて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する補償トルク計算部；前記出力されたエンジンの目標トルクを送信する目標トルク情報送信部；及び、前記目標トルク情報送信部から受信されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部；を含むことができる。

前記油圧ポンプトルク計算部は、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と油圧ポンプの吐出圧力とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。また、前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。

前記油圧ポンプトルク計算部は、斜板角を制御するレギュレータの制御圧力又は斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算することができる。

前記油圧ポンプトルク計算部は、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで、前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償することができる。

前記油圧ポンプトルク計算部は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

前記補償トルク計算部は、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、ＰＩＤコントローラを用いて補償トルクを計算することができる。

上述のシステムは、ネガコン方式の油圧システム、ポジコン方式の油圧システム及びロードセンシング方式の油圧システムのうちのいずれか１つであることができる。２つのポンプを使用するネガコン方式の油圧システムである場合、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１のネガコン圧力、第２のネガコン圧力、パワーシフト圧力を用いて当該油圧ポンプの吐出流量とトルクを推定することができる。この時、正確な流量及びトルクの計算を行うためには、前述した５つの制御圧力の全てを知る必要がある。ポジコン方式の油圧システムである場合、油圧ポンプのレギュレータ圧力である第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１のポジコン圧力、第２のポジコン圧力、パワーシフト圧力の全てを用いて吐出流量及びトルクを推定することができる。ロードセンシング方式の油圧システムである場合、当該油圧ポンプの第１のレギュレータ制御圧力、第２のレギュレータ制御圧力、第３のレギュレータ制御圧力などのようなレギュレータ制御圧力から、当該油圧ポンプの流量とトルクを推定することができる。

なお、ＶＢＯ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｌｅｅｄ−Ｏｆｆ）のような電流命令により流量を制御する電磁式油圧ポンプである場合、第１の吐出圧力、第２の吐出圧、第１の電流命令値、第２の電流命令値、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの流量を計算し、トルクを推定することができる。ＶＢＯのような電磁ポンプでは、斜板角を制御するレギュレータが、ポンプコントローラにより計算された電流命令値に応じて作動するようになる。即ち、ＶＢＯポンプの流量を計算するためには、斜板角センサ値を用いるか、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いることで、流量を推定することができる。このように推定されたポンプ流量と検知された吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプのトルクを推定することができる。即ち、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値を用いて電磁ポンプのトルクを推定し、又は、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１の電流命令値、第２の電流命令値、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値の全てを用いて電磁ポンプのトルクを推定することができる。

前記油圧ポンプ制御装置は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するエンジントルク情報受信部；前記エンジントルク情報受信部を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する油圧ポンプ制限出力計算部；ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプ制限出力計算部で計算された油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断し、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断して、流量制限制御機能を活性化するか否かを判断する油圧ポンプ流量制御判断部；及び、前記油圧ポンプ流量制御判断部の判断結果に応じて、流量制限制御機能が活性化されている場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御する油圧ポンプ流量制限制御部；をさらに含むことができる。

上述のシステムは、ポンプ吐出圧力の増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する急負荷判断部をさらに含み、前記エンジントルク情報受信部は、前記急負荷判断部の判断結果に応じて、前記油圧ポンプに急負荷が発生した場合、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信することができる。

また、本発明の第２の側面によれば、油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算するステップ；実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算するステップ；前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算するステップ；前記計算された油圧ポンプのトルクを前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力するステップ；及び、前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいて、エンジンのトルクを制御するステップ；を含む建設機械の車両制御方法を提供することができる。

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と油圧ポンプの吐出圧力とを用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含むことができる。

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含むことができる。

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延させることで、前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償することができる。

前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算することができる。

前記補償トルクを計算するステップは、前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、ＰＩＤコントローラを用いて補償トルクを計算することができる。

上述の方法は、ネガコン方式の油圧システム、ポジコン方式の油圧システム及びロードセンシング方式の油圧システムのうちのいずれか１つに適用されることができる。２つのポンプを使用するネガコン方式の油圧システムである場合、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１のネガコン圧力、第２のネガコン圧力、パワーシフト圧力を用いて当該油圧ポンプの吐出流量とトルクを推定することができる。この時、正確な流量及びトルクの計算を行うためには、前述した５つの制御圧力の全てを知る必要がある。ポジコン方式の油圧システムである場合、油圧ポンプのレギュレータ圧力である第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１のポジコン圧力、第２のポジコン圧力、パワーシフト圧力の全てを用いて吐出流量及びトルクを推定することができる。ロードセンシング方式の油圧システムである場合、当該油圧ポンプの第１のレギュレータ制御圧力、第２のレギュレータ制御圧力、第３のレギュレータ制御圧力などのようなレギュレータ制御圧力から、当該油圧ポンプの流量とトルクを推定することができる。

なお、ＶＢＯ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｌｅｅｄ−Ｏｆｆ）のような電流命令により流量を制御する電磁式油圧ポンプである場合、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１の電流命令値、第２の電流命令値、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの流量を計算し、トルクを推定することができる。ＶＢＯのような電磁ポンプでは、斜板角を制御するレギュレータが、ポンプコントローラにより計算された電流命令値に応じて動くようになる。即ち、ＶＢＯポンプの流量を計算するためには、斜板角センサ値を用いるか、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値を用いることで、流量を推定することができる。このように推定されたポンプ流量と検知された吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプのトルクを推定することができる。即ち、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値を用いて電磁ポンプのトルクを推定し、又は、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第１の電流命令値、第２の電流命令値、第１の斜板角センサ値、第２の斜板角センサ値の全てを用いて電磁ポンプのトルクを推定することができる。

上述の方法は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するステップ；油圧ポンプのトルクを算出するステップ；前記エンジンの制御トルク情報及び前記油圧ポンプのトルクを用いて前記油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算するステップ；ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断するステップ；前記油圧ポンプの現在出力が前記油圧ポンプの制限出力より大きい場合、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断するステップ；及び、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御するステップ；をさらに含むことができる。

上述の方法は、ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上であるか否かを判断するステップ；及び、前記ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上である場合、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上であるか否かを判断するステップをさらに含み、前記ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、油圧ポンプに急負荷が発生していると判断して、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信することができる。

本明細書に記載の少なくも一部の実施例によれば、エンジンコントローラが補償制御を行う際に起こり得る誤りに対して、より安定的に補償制御を行うことができる。

また、本明細書に記載の少なくとも一部の実施例によれば、油圧ポンプから発生するトルク情報と、エンジン速度誤差を用いた補償トルク情報から、エンジンの目標トルクを計算して送信することにより、油圧ポンプの急激な負荷変動に対応し、且つより安定的にエンジン制御を行うことができる。

本発明の一実施例に係る建設機械の車両制御システムを示す構成図である。 本明細書の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。 本明細書の一実施例に係る図１中の油圧ポンプトルク計算部を示す構成図である。 本明細書の他の実施例に係る図１中の油圧ポンプトルク計算部を示す構成図である。 本発明の他の実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。 本明細書の一実施例に係る建設機械の車両制御方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御方法を示すフローチャートである。

本明細書において使用される技術的用語は、特定の実施例を説明するためのもので、本発明を限定するものではないことに留意されたい。また、本発明において使用される技術的用語は、本明細書において、特に断りの無い限り、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が理解できる意味に解釈されるべきであるが、過度な拡大解釈又は過度な縮小解釈してはならない。なお、本明細書において使用される技術的用語が、本発明の思想を正確に表現していない不適な用語である場合は、当業者が正しく理解できる用語に代替して理解する必要があることを理解されたい。また、本発明において使用される一般の用語は、辞書に定義された意味に基づいて、又は、前後の文脈によって解釈されるべきであり、過度に縮小解釈してはならない。

また、本明細書において、単数として表現されている場合、文脈上明白に異なったものを意味していない限り、複数のものを含む。本願において「構成される」又は「含む」などの用語については、明細書に記載の種々の構成要素又は複数のステップを必ず含むものと解釈してはならない。即ち、その一部の構成要素又は一部のステップを含んでいないこともあり、又は、さらに構成要素又はステップを追加して含むことができるものと解釈されるべきである。

また、本明細書に記載の構成要素に付される接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成の便宜を図るために付与又は混用されているもので、それ自体が互いに区別される意味又は役割を持つものではない。

また、本明細書において使用される、第１、第２などのような序数を含んでいる用語は、種々の構成要素を説明する際に使用されることはできるが、その構成要素が当該用語により限定されてはならない。このような用語は、ある１つの構成要素を他の要素と区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１の構成要素が第２の構成要素として命名されることができ、同じく、第２の構成要素が第１の構成要素として命名されることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳述するが、同一又は類似した構成要素には同じ参照符号を付して重複説明を省略する。

また、本発明を説明するに当って、関連した公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を濁すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付の図面は、本発明思想の理解を助けるためのもので、添付の図面により本発明の思想を制限して解釈してはならないことに留意されたい。

本発明の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置は、始動のオンからオフされるまで、通常は動作が継続している。しかし、特定の場合、即ち、急負荷の条件下においてのみ行われるようにすることができる。特定の場合、エンジン制御部（ＥＣＵ：Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と油圧ポンプ制御装置（ＥＰＯＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）は、ＣＡＮ通信を通じてポンプトルク情報のリアルタイムなやり取りが可能である必要がある。この時、制御周期が短ければ短いほど効果が大きくなるため、ＣＡＮアップデートレート（ＣＡＮ Ｕｐｄａｔｅ Ｒａｔｅ）が高くなるほど、好ましい。現在、建設機械において、最も頻繁なアップデートレートを有する信号は、１０ｍｓ毎にアップデートが行われているため、補償トルクエンジン制御のための油圧ポンプのトルク情報は、同じく１０ｍｓ毎にアップデートされることが好ましい。しかし、このためには、ＣＡＮ情報が多すぎて、ＣＡＮ負荷率により、安定した動作を補償できないという事態を招来する恐れがある。このような事態に備えるため、急負荷条件下においてのみ本発明に係る油圧ポンプの制御動作を行うことができる。

図１は、本発明の一実施例に係る建設機械の車両制御システムを示す構成図である。

図１に示されるように、本発明に係る車両制御システムは、エンジン１１０、エンジン制御部１２０、油圧ポンプ１３０及び油圧ポンプ制御装置１４０を含む。

エンジン制御部１２０は、エンジン１１０のエンジンの制限トルク情報とエンジンの現在トルク情報とを用いてエンジン１１０の制御を行う。エンジン制御部１２０は、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報をＣＡＮ信号の形態で他の装置へ提供することができる。

油圧ポンプ１３０は、エンジン１１０から供給される動力により作動する。

油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプ１３０のポンプ吐出容積とポンプ吐出圧力を用いて油圧ポンプ１３０のトルクを算出する。油圧ポンプ制御装置１４０は、ＣＡＮ通信を介してエンジン制御部１２０からエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信することができる。

油圧ポンプ制御装置１４０は、圧力センサを介して直接的に圧力値を測定し、測定された圧力値を用いて油圧ポンプの吐出圧力を計算する。この時、直接的に測定された圧力値は、外部からの負荷を含むことができる。油圧ポンプ制御装置１４０は、センサ又はテーブルなどを介して斜板角の位置又は油圧ポンプの容量を計算することができる。

ここで、油圧ポンプ制御装置１４０が、計算された油圧ポンプの吐出圧力を、ＣＡＮ信号の形態で伝達しているため、ＣＡＮ遅延（ディレイ）が発生することがあり得る。従って、油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプの斜板角の位置又は油圧ポンプの現在容量と目標容量との中間値を考慮して、油圧ポンプの吐出圧力をエンジン制御部１２０に伝達することができる。目標容量とは、制御ロジック又はポンプレギュレータによりハードウェア的に制御される目標値を意味する。中間値は、平均（（実際値＋目標値）／２）に限定されるものではない。この中間値は、実際の車両における試験で調整され、調整因子（チューニングパラメータ）として指定されることができる。

前記制御ロジックは、油圧ポンプ制御装置１４０でない、車両制御部にて行われることができる。すると、油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプ１３０のみを制御し、車両制御部から制御命令を受信することができる。また、油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの補償制御に用いるための油圧ポンプのトルクを計算して提供する。車両制御部は、補償制御を行うか、エンジン制御部１２０にポンプトルク情報を伝送することができる。

図２は、本明細書の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。

図２に示されるように、本明細書の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプトルク計算部２１０、速度誤差計算部２２０、補償トルク計算部２３０及び目標トルク情報送信部２４０を含む。

以下、本明細書の一実施例に係る油圧ポンプ制御装置１４０の構成要素のそれぞれについて説明する。

油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する。この時、油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプの要求トルクに遅延を発生させることで、油圧ポンプの斜板角による時間遅延を補償することができる。また、油圧ポンプトルク計算部２１０は、作動油の状態に応じてトルク誤差が発生するのを防止するため、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力と共に、作動油の温度を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

一方、油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプがネガコン制御方式以外の他の油圧ポンプである場合、油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの制御圧力又は制御信号を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

速度誤差計算部２２０は、実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する。建設機械は、一定の作業性能を維持するため、エンジン速度を一定に維持する必要があるが、計算された油圧ポンプトルクのみで一定のエンジン速度を維持するためのエンジンの目標トルクを計算することは困難である。従って、補償トルク計算部２３０が、油圧ポンプのトルクとエンジンの速度誤差とを用いて、エンジンの補償された目標トルクを計算することができるように、速度誤差計算部２２０は、エンジン速度誤差を計算して補償トルク計算部２３０に伝達する。

速度誤差計算部２２０は、２つの方法でエンジン速度誤差を計算することができる。第一、速度誤差計算部２２０は、エンジン速度誤差のみを計算して補償トルク計算部２３０に伝達する。すると、補償トルク計算部２３０は、ＰＩＤ制御などを行うことで油圧ポンプのトルクと共にエンジン速度誤差を補償制御に反映する。第二、速度誤差計算部２２０は、エンジン速度誤差を基に、ＰＩＤ制御などの方法で、誤差に応じたポンプのトルクを計算する。次に、速度誤差計算部２２０は、計算されたポンプのトルクを補償トルク計算部２３０に伝達する。すると、補償トルク計算部２３０は、ポンプのトルクを用いて補償制御を行うことができる。

補償トルク計算部２３０は、油圧ポンプトルク計算部２１０で計算された油圧ポンプのトルクと、速度誤差計算部２２０で計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算し、この計算された油圧ポンプのトルクを補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する。即ち、補償トルク計算部２３０は、計算された油圧ポンプのトルクにエンジン速度誤差を用いてエンジンが出すべきエンジンの目標トルクで補償する。エンジン速度誤差が大きければ大きいほど、油圧ポンプのトルクに対する補償値が大きくなって油圧ポンプのトルクとエンジンの目標トルクとの差が大きくなる。逆に、エンジン速度誤差が小さければ小さいほど、油圧ポンプのトルクに対する補償値が小さくなって油圧ポンプのトルクとエンジンの目標トルクとの差が小さくなる。補償トルク計算部２３０は、エンジン速度及び負荷量に応じた実験的なテーブルを用いることで、エンジン速度誤差に応じた補償トルク値を計算することができる。また、補償トルク計算部２３０は、ＰＩＤコントローラを用いてエンジン速度誤差に応じた補償トルク値を計算することができる。

目標トルク情報送信部２４０は、補償トルク計算部２３０により計算された、補償されたエンジンの目標トルクを、エンジン制御部１２０にエンジンの目標トルクとして送信する。例えば、目標トルク情報送信部２４０は、油圧ポンプの要求トルクをＣＡＮプロトコールを用いてエンジン制御部１２０に伝達することができる。

エンジン制御部１２０は、目標トルク情報送信部２４０を介して受信されたエンジンのエンジン目標トルクを用いて、エンジンが追従すべきエンジンの目標トルクに対するトルク制御を行う。従って、本発明に係るエンジン制御部１２０は、エンジンの過度な燃料噴射を低減することができ、エンジンが正確なタイミングで正確な量の燃料噴射を行うことが可能となる。

以下、図２に示された油圧ポンプトルク計算部２１０の一実施例及び他の実施例に係る各構成要素の具体的な構成及び動作を、図３及び図４を参照して説明する。

なお、本発明に係る油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプ１３０のトルクを、次のように算出することができる。

図３に示されるように、本発明に係る油圧ポンプ制御装置１４０は、ポンプ吐出容積推定部３１０及びポンプトルク計算部３２０などを含むことができる。

ポンプ吐出容積推定部３１０は、油圧ポンプ１３０の流量を決定するためのレギュレータを制御する圧力の全てを入力値として受ける。即ち、ポンプ吐出容積推定部３１０は、ネガコン制御方式の油圧ポンプにおいてレギュレータの制御圧力に含まれるポンプ吐出圧力、ネガコン圧力及びパワーシフト制御用圧力を入力値として受ける。ポンプ吐出容積推定部３１０は、入力された制御用圧力と当該油圧ポンプの設計及び性能試験資料に基づいて予め設定されたテーブルを用いてポンプの吐出容積を推定することができる。この時、ポンプ吐出容積推定部３１０は、斜板角の動的遅延の特性を考慮して時間遅延要素を追加し、ポンプ吐出容積を推定することができる。

次に、ポンプトルク計算部３２０は、測定されたポンプの吐出圧力と、ポンプ吐出容積推定部３１０により推定されたポンプの吐出容積とを用いて、油圧ポンプ１３０のトルクを計算する。

この時、ポンプトルク計算部３２０がポンプトルク圧力とポンプ吐出容積とを用いて油圧ポンプ１３０のトルクを計算する方法は、２つに大別される。

第一、ポンプトルク計算部３２０は、下記の数１のように、ポンプ吐出圧力Ｐｄ、ポンプ吐出容積ｑ、及びポンプ効率ηを用いて、油圧ポンプ１３０のトルクを計算することができる。

ここで、ＴＱは、ポンプのトルク、Ｐｄは、ポンプの吐出圧力、ｑは、ポンプの吐出容積、ηは、ポンプの効率を示す。

第二、ポンプトルク計算部３２０は、予め格納されたテーブルを用いて、油圧ポンプ１３０のトルクを計算することができる。ここで、テーブルは、油圧ポンプの設計及び試験結果に基づいたポンプ吐出圧力及びポンプ吐出容積を入力値とするテーブルであることができる。

ポンプトルク計算部３２０は、テーブルに存在しない入力値については、隣接したテーブルの値に補間法（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を適用して油圧ポンプ１３０のトルクを計算することができる。

ポンプ吐出容積推定部３１０は、油圧ポンプがネガコン制御方式でない、他の制御方式の油圧ポンプである場合、油圧ポンプ１３０の斜板１３２を制御するレギュレータの制御圧力を用いてポンプの吐出容積を推定することができる。ここで、レギュレータは、可変容量型油圧ポンプの斜板を制御することが好ましい。

図４に示されるように、油圧ポンプ１３０の斜板１３２を制御するレギュレータが、第１のレギュレータ制御圧力及び第２のレギュレータ制御圧力により制御される場合、ポンプ吐出容積推定部３１０は、第１のレギュレータ制御圧力及び第２のレギュレータ制御圧力を用いて、ポンプ吐出容積を推定することができる。この時、レギュレータが第１のレギュレータ制御圧力、第２のレギュレータ制御圧力、・・・・・・、第Ｎのレギュレータ制御圧力により制御される場合、ポンプ吐出容積推定部３１０は、第１のレギュレータ制御圧力、第２のレギュレータ制御圧力、・・・・・・、第Ｎのレギュレータの制御圧力を用いてポンプ吐出容積を推定することができる。即ち、レギュレータの制御入力として伝達される第１のレギュレータ制御圧力及び第２のレギュレータ制御圧力などがポンプ吐出容積推定部３１０に入力されることができる。ポンプ吐出容積推定部３１０により推定されたポンプの吐出容積は、図２と同様に、ポンプトルク計算部３２０に伝達されることで、油圧ポンプ１３０のトルクが計算される。

また、ポンプ吐出容積推定部３１０は、油圧ポンプ１３０の斜板１３２に設けられた斜板角センサにより測定された値を用いてポンプ吐出容積を推定することができる。

油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプ１３０のトルクとエンジン制御部１２０から受信したエンジンの制限トルク情報とを用いて、油圧ポンプ１３０の斜板角又は制限斜板角を制御することができる。

また、エンジンの制限トルク情報に応じた油圧ポンプの制限斜板角は、エンジンのメーカー又は建設機械のメーカーにより予め設定されていても良い。ここで、エンジン制限トルク情報に対応する油圧ポンプの制限斜板角は、テーブルの形態として予め作成されている。なお、テーブルは、エンジンと油圧ポンプの設計及び試験結果に基づいて、テーブル値の形態で油圧ポンプ制御装置１４０に内蔵されることができる。従って、油圧ポンプ制御装置１４０は、テーブルに格納された油圧ポンプの制限斜板角に従って油圧ポンプ１３０の斜板１３２を制御することが可能となる。ここで、制限斜板角とは、エンジンの制限トルク情報に応じて制御される斜板角の閾値を意味する。このため、エンジンの制限トルク情報にそれぞれ１対１マッチングされる制限斜板角の最大制御数値をテーブル化し、又は、エンジンの制限トルク情報と制限斜板角の最大制御数値を関数化することができる。

また、油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ１３０のトルクを制限することで、油圧ポンプ１３０の出力を制御することができる。例えば、油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力値との差分値に比例して油圧ポンプ１３０のトルク上昇の傾きを制限することで、油圧ポンプ１３０の出力を制御することができる。これにより、油圧ポンプ制御装置１４０は、同じ基準、即ち、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して、流量制御型ポンプと圧力制御型ポンプとの両方を制御することができる。

また、油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの制限トルク情報と油圧ポンプ１３０のトルクとの差分値が特定値以上である場合、さらに、油圧ポンプ１３０の制限斜板角を下向きに補正することができる。油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの制限トルク情報と油圧ポンプ１３０のトルクとの差分値が特定値以上である場合、油圧ポンプ１３０の制限斜板角を予め定められた値より大きくして油圧ポンプ１３０のトルクを大きくすることで、エンジン１１０の使用可能な出力を最大化することができる。

また、油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの制限トルク情報に基づいて油圧ポンプ１３０のトルクを常時制御することで、エンジンの現在トルク情報がエンジンの制限トルク情報を超過しないように保持することができる。

また、油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの制限トルク情報を基準にして油圧ポンプ１３０のトルク上昇の傾きを制限することもできる。即ち、油圧ポンプ制御装置１４０は、エンジンの制限トルク情報に基づいて油圧ポンプ１３０のトルク上昇の傾きの制限値（トルクレートリミット）を制御変数として使用することで、エンジンの現在トルク情報がエンジンの制限トルク情報を超えないように保持することもできる。

なお、ネガコン圧力とパワーシフト制御用圧力とは、ポンプの容積を推定するため、２つの圧力の両方が必要となる場合がある。又は、いずれか一方の圧力のみが必要となる場合があり得る。図３は、ネガコン制御方式の油圧ポンプである場合に、図４は、通常の場合に適用されることができる。即ち、吐出圧力、ネガコン圧力及びパワーシフト制御用圧力は、いずれも、油圧ポンプのレギュレータにとっては、第１乃至第３のレギュレータ制御圧力などに相当すると見なすことができる。このような関係をポジコン方式のポンプに拡張適用すれば、ポジコン圧力及びパワーシフト制御用圧力に代替することが可能である。パワーシフト制御やポジコン又はネガコン制御の圧力のない単純な機械式ポンプである場合、第１の吐出圧、第２の吐出圧、第３の吐出圧などに代替することができる。

これとは別に、油圧ポンプ制御装置１４０は、油圧ポンプの斜板角に設けられたセンサから油圧ポンプの容積（流量）を推定することができる。そして、油圧ポンプ制御装置１４０は、圧力センサの入力値と斜板角センサの容積値とから油圧ポンプのトルクを直接計算することができる。センサの容積値は、斜板角の位置から計算することができる。

図５は、本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御装置を示す構成図である。

図５に示されるように、本発明に係る油圧ポンプ制御装置１４０は、急負荷判断部４１０、エンジントルク情報受信部４２０、油圧ポンプ制限出力計算部４３０、油圧ポンプ流量制御判断部４４０及び油圧ポンプ流量制限制御部４５０などをさらに含むことができる。

急負荷判断部４１０は、ポンプ吐出圧力の増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する。詳しくは、急負荷判断部４１０は、ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率（△Ｐ／△Ｔ）以上であるか否かを判断し、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間（△Ｔ１）以上であるか否かを判断することで、油圧ポンプ１３０の急負荷が発生しているか否かを判断する。即ち、急負荷判断部４１０は、ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率（△Ｐ／△Ｔ）以上であり、かつポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が予め設定された持続時間（△Ｔ１）以上である場合、油圧ポンプ１３０に急負荷が発生していると判断する。急負荷判断部４１０の入力端には、ローパスフィルタが適用され、誤動作を防ぐことができる。

エンジントルク情報受信部４２０は、急負荷判断部４１０の判断結果に応じて、油圧ポンプ１３０に急負荷が発生した場合、エンジン制御部１２０からＣＡＮプロトコールを用いてエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信する。ここで、エンジンの制限トルク情報は、排ガス規制によって制限される燃料量、又は、制限される燃料量によって決定されるエンジンのトルク情報と、エンジンの耐久性や性能保護のために制限されるトルク及び燃料量の制限値とを含み、現在発生トルク情報は、エンジンの目標トルク値と現在予測されるエンジンの発生トルク値とを含む。

油圧ポンプ制限出力計算部４３０は、エンジントルク情報受信部４２０を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプ１３０に供給される油圧ポンプの制限出力を計算する。詳しくは、油圧ポンプ制限出力計算部４３０は、エンジンの制限トルク情報及び油圧ポンプ流量制限制御部４５０のポンプモデルを用いてエンジンのトルクに対応するポンプの制限流量を計算し、この計算されたポンプ制限流量と現在のポンプ吐出圧力とに基づいて制限されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する。ここで、ポンプ制限流量とは、油圧ポンプ流量制限制御部４５０により制限されるべき流量である。

油圧ポンプ流量制御判断部４４０は、油圧ポンプ制限出力計算部４３０で計算された油圧ポンプの制限出力と、ポンプの吐出圧力及びポンプモデルを用いて計算された流量を用いて計算された油圧ポンプの現在出力とを比較し、油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より大きく、かつエンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が予め設定された基準値（△ＴＱ）以下である場合、流量制御機能が活性化されていると判断する。

また、油圧ポンプ流量制御判断部４４０は、油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より小さい場合、流量制御機能が活性化していないと判断する。

油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、油圧ポンプ流量制御判断部４４０の判断結果に応じて、流量制御機能が活性化されている場合、パワーシフト制御圧力（Ｐｆ圧力）を用いて油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ１３０の出力を制御する。

この時、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ１３０のトルクを制限することで、油圧ポンプ１３０の出力を制御することができる。

また、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ１３０のトルク上昇の傾きを制限することで、油圧ポンプ１３０の出力を制御することができる。これにより、流量制御型ポンプ及び圧力制御型ポンプの両方を、同じ基準、即ち、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して制御することが可能となる。

さらに、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に一定の加重値を付与して様々な環境及び機種に適用されることができる。

上述のように、油圧ポンプ流量制限制御部４５０のパワーシフト制御により出力が制限されると、斜板は、流量を減少させる方向に作動し、エンジンの負担を低減して過度な燃料噴射を低減することができ、油圧ポンプの負荷が低減され、エンジンの回転応答性を向上することができる。

また、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、油圧ポンプ流量制御判断部４４０の判断結果に応じて、流量制御機能が活性化されていない場合、予め設定された値に応じて油圧ポンプ１３０の出力を制御する。

さらに、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値（△Ｎ）以下である場合、油圧ポンプ１３０の出力制御を終了する。

図６は、本明細書の一実施例に係る建設機械の車両制御方法を示すフローチャートである。

油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力を用いてポンプ吐出容積を推定する（Ｓ４０２）。

次に、油圧ポンプトルク計算部２１０は、ポンプの吐出容積と吐出圧力とを用いて油圧ポンプのトルクを計算する（Ｓ４０４）。この時、油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプの要求トルクに遅延を発生させることで、油圧ポンプの斜板角による時間遅延を補償することができる。

次に、速度誤差計算部２２０は、実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジンの速度誤差を計算する（Ｓ４０６）。補償トルク計算部２３０が油圧ポンプのトルクとエンジンの速度誤差を用いてエンジンの補償されたエンジンの目標トルクを計算し得るように、速度誤差計算部２２０は、エンジンの速度誤差を計算して補償トルク計算部２３０に伝達する。

次に、補償トルク計算部２３０は、油圧ポンプトルク計算部２１０で計算された油圧ポンプのトルクと速度誤差計算部２２０で計算されたエンジンの速度誤差を用いて補償トルクを計算し、この計算された油圧ポンプのトルクを補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する（Ｓ４０８）。即ち、補償トルク計算部２３０は、計算された油圧ポンプのトルクにエンジンの速度誤差を用いてエンジンが出すべきエンジンの目標トルクで補償する。

目標トルク情報送信部２４０は、補償トルク計算部２３０により計算された、補償されたエンジンの目標トルクをエンジン制御部１２０にエンジンの目標トルクとして送信する（Ｓ４１０）。例えば、目標トルク情報送信部２４０は、油圧ポンプの要求トルクをＣＡＮプロトコールを用いてエンジン制御部１２０に伝達することができる。

エンジン制御部１２０は、目標トルク情報送信部２４０を介して受信されたエンジンの目標トルクを用いてエンジンが追従すべきエンジンの目標トルクに対するトルク制御を行う（Ｓ４１２）。

なお、Ｓ４０２の過程で、油圧ポンプトルク計算部２１０は、油圧ポンプがネガコン制御方式でない、他の油圧ポンプである場合、油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの制御圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算することができる。

図７は、本発明の一実施例に係る建設機械の油圧ポンプ制御方法を示すフローチャートである。

図７に示されるように、急負荷判断部４１０は、ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率（△Ｐ／△Ｔ）以上であるか否かを判断する（Ｓ５０２）。

ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上である場合、急負荷判断部４１０は、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間（△Ｔ１）以上であるか否かを判断する（Ｓ５０４）。

ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、エンジントルク情報受信部４２０は、油圧ポンプ１３０に急負荷が発生していると判断し、エンジン制御部１２０からエンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信する（Ｓ５０６）。

油圧ポンプ制限出力計算部４３０は、受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプ１３０に供給される油圧ポンプの制限出力を計算する（Ｓ５０８）。詳しくは、油圧ポンプ制限出力計算部４３０は、エンジンの制限トルク情報及び油圧ポンプ流量制限制御部４５０のポンプモデルを用いてエンジンのトルクに対応するポンプ制限流量を計算し、この計算されたポンプの制限流量と現在のポンプ吐出圧力とに基づいて、制限されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する。

次に、油圧ポンプ流量制御判断部４４０は、ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された流量を用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断する（Ｓ５１０）。

油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より大きい場合、油圧ポンプ流量制御判断部４４０は、エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値（△ＴＱ）以下であるか否かを判断する（Ｓ５１２）。

エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、流量制御機能が活性化されていると判断し、油圧ポンプの現在出力と油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して油圧ポンプ１３０の出力を制御する（Ｓ５１４）。

油圧ポンプの現在出力が油圧ポンプの制限出力より小さいか、エンジンの現在トルク情報とエンジンの制限トルク情報との差分値が予め設定された基準値を超過する場合、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、流量制御機能が活性化されていないと判断し、予め設定された値に従って油圧ポンプ１３０の出力を制御する（Ｓ５２０）。

さらに、油圧ポンプ流量制御判断部４４０は、目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値（△Ｎ）以下であるか否かを判断する（Ｓ５１６）。

目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、油圧ポンプ流量制限制御部４５０は、流量制御機能が活性化されているか否かを問わず、油圧ポンプ１３０の出力制御を中止する（Ｓ５１８）。

目標のエンジン回転数と実際のエンジン回転数との差分値が、予め設定された基準値を超過する場合、ステップＳ５０６へ戻り、エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信した後、次の過程を順次に実行する。

上述の方法は、種々の手段で実現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせなどにより実現することができる。

ハードウェアにより実現する場合、本発明の実施例に係る他の方法は、１又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより実現することができる。

ファームウェア又はソフトウェアにより実現する場合、本発明の実施例に係る方法は、上述した機能又は動作などを行うモジュール、手続き又は関数などの形態で実現することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに格納され、プロセッサにより駆動されることができる。前記メモリユニットは、前記プロセッサ内部又は外部に位置し、公知の種々の手段により前記プロセッサとの間でデータのやり取りを行うことができる。

以上、本明細書に開示の実施例について添付の図面を参照して説明してきた。しかし、図示の実施例は、限定的に解釈してはならず、本明細書の内容を熟知した当業者により種々組み合わせて実施されることができ、その場合、一部の構成要素は省略できるものと解釈されることができる。

なお、本明細書及び請求の範囲において使用された用語や表現は、一般的又は辞典的な意味に限定して解釈してはならず、本明細書に開示の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。

従って、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、本発明の一実施例に過ぎず、本願に開示の技術的な思想を全て代表するものではないため、本願の出願時点において、代替可能な種々の均等物及び変更例が存在することが可能であることを理解されたい。

１１０ エンジン
１２０ エンジン制御部
１３０ 油圧ポンプ
１３２ 斜板
１４０ 油圧ポンプ制御装置
２１０ 油圧ポンプトルク計算部
２２０ 速度誤差計算部
２３０ 補償トルク計算部
２４０ 目標トルク情報送信部
３１０ ポンプ吐出容積推定部
３２０ ポンプトルク計算部
４１０ 急負荷判断部
４２０ エンジントルク情報受信部
４３０ 油圧ポンプ制限出力計算部
４４０ 油圧ポンプ流量制御判断部
４５０ 油圧ポンプ流量制限制御部

Claims (17)

1. エンジン；
   前記エンジンから供給される動力により作動する油圧ポンプ；
   前記油圧ポンプから吐出される油圧により駆動される少なくとも１つのアクチュエータ；
   油圧ポンプのトルクと、実際のエンジン回転数及び目標のエンジン回転数との間のエンジン速度誤差に応じて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償して、エンジンの目標トルクとして出力する油圧ポンプ制御装置；及び
   前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいて、エンジンのトルク制御を行うエンジン制御部；
   を含み、
   前記油圧ポンプ制御装置は、
   油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算する油圧ポンプトルク計算部；
   実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算する速度誤差計算部；
   前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算し、前記計算された油圧ポンプのトルクを、前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力する補償トルク計算部；
   前記出力されたエンジンの目標トルクを送信する目標トルク情報送信部；及び
   前記目標トルク情報送信部から受信されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルク制御を行うエンジン制御部；
   を含み、
   前記油圧ポンプトルク計算部は、
   パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と、油圧ポンプの吐出圧力とを用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算する、建設機械の車両制御システム。
2. 前記油圧ポンプトルク計算部は、
   前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算する、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
3. 前記油圧ポンプトルク計算部は、
   斜板角を制御するレギュレータの制御圧力又は斜板角センサ値を用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算する、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
4. 前記油圧ポンプトルク計算部は、
   前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償する、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
5. 前記油圧ポンプトルク計算部は、
   油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算する、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
6. 前記補償トルク計算部は、
   前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、ＰＩＤコントローラを用いて補償トルクを計算する、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
7. 前記油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの入力値は、ネガコン圧力、ポジコン圧力、ポジコン入力信号のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
8. 前記油圧ポンプ制御装置は、
   エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するエンジントルク情報受信部；
   前記エンジントルク情報受信部を介して受信したエンジンの制限トルク情報を用いて油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算する油圧ポンプ制限出力計算部；
   ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプ制限出力計算部で計算された油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断し、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断して流量制限制御機能が活性化されているか否かを判断する油圧ポンプ流量制御判断部；及び
   前記油圧ポンプ流量制御判断部の判断結果に応じて流量制限制御機能が活性化されている場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御する油圧ポンプ流量制限制御部；
   をさらに含む、請求項１に記載の建設機械の車両制御システム。
9. ポンプ吐出圧力の増加率を用いて急負荷が発生しているか否かを判断する急負荷判断部をさらに含み、
   前記エンジントルク情報受信部は、前記急負荷判断部の判断結果に応じて、前記油圧ポンプに急負荷が発生した場合、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報を受信する、請求項８に記載の建設機械の車両制御システム。
10. 油圧ポンプの吐出容積と吐出圧力を用いて油圧ポンプのトルクを計算するステップ；
    実際のエンジン回転数と目標のエンジン回転数とのエンジン速度誤差を計算するステップ；
    前記計算された油圧ポンプのトルクと前記計算されたエンジンの速度誤差とを用いて補償トルクを計算するステップ；
    前記計算された油圧ポンプのトルクを前記計算された補償トルクで補償してエンジンの目標トルクとして出力するステップ；及び
    前記出力されたエンジンの目標トルクに基づいてエンジンのトルクを制御するステップ；を含み、
    前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、
    パワーシフト制御用圧力及びネガコン圧力のうちから選択された圧力と、油圧ポンプの吐出圧力と用いて、油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含む、建設機械の車両制御方法。
11. 前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、
    前記油圧ポンプが電流値により制御される電磁式ポンプである場合、斜板角センサ値を用いて油圧ポンプの吐出容積を計算し、又は、斜板角を変更するための電流命令値と吐出圧センサ値とを用いて油圧ポンプの吐出容積を計算するステップをさらに含む、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
12. 前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、
    前記油圧ポンプの吐出圧力の上昇に応じて増加する油圧ポンプのトルクに遅延を発生させることで前記油圧ポンプの斜板角の時間遅延を補償する、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
13. 前記油圧ポンプのトルクを計算するステップは、
    油圧ポンプの吐出圧力、パワーシフト制御用の圧力及びレギュレータの制御値に加え、さらに作動油の温度を用いて、油圧ポンプのトルクを計算する、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
14. 前記補償トルクを計算するステップは、
    前記計算されたエンジン速度誤差及び負荷量に応じたテーブルを用いて補償トルクを計算し、又は、ＰＩＤコントローラを用いて補償トルクを計算する、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
15. 前記油圧ポンプの斜板角を制御するレギュレータの入力値は、ネガコン圧力、ポジコン圧力、ポジコン入力信号のうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
16. エンジンの制限トルク情報及びエンジンの現在トルク情報を受信するステップ；
    油圧ポンプのトルクを算出するステップ；
    前記エンジンの制御トルク情報及び前記油圧ポンプのトルクを用いて前記油圧ポンプに命令されるべき油圧ポンプの制限出力を計算するステップ；
    ポンプの吐出圧力及びポンプのモデルを用いて計算された油圧ポンプの現在出力が、前記油圧ポンプの制限出力より大きいか否かを判断するステップ；
    前記油圧ポンプの現在出力が前記油圧ポンプの制限出力より大きい場合、前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下であるか否かを判断するステップ；及び
    前記エンジンの現在トルク情報と前記エンジンの制限トルク情報との差分値が、予め設定された基準値以下である場合、前記油圧ポンプの現在出力と前記油圧ポンプの制限出力との差分値に比例して前記油圧ポンプの出力を制御するステップ；
    をさらに含む、請求項１０に記載の建設機械の車両制御方法。
17. ポンプ吐出圧力の増加率が、予め設定された増加率以上であるか否かを判断するステップ；及び
    前記ポンプ吐出圧力の増加率が予め設定された増加率以上である場合、ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上であるか否かを判断するステップをさらに含み、
    前記ポンプ吐出圧力の増加率の持続時間が、予め設定された持続時間以上である場合、油圧ポンプに急負荷が発生していると判断して、前記エンジンの制限トルク情報及び前記エンジンの現在トルク情報とを受信する、請求項１６に記載の建設機械の車両制御方法。

Images