JP6388285B2 - ハイブリッド式建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド式建設機械に関する。

近年、自動車においては、省エネの観点からハイブリッド式や電気式のものが普及しており、建設機械においてもハイブリッド化が進められている。一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベル等の建設機械は、軽負荷作業から重負荷作業までの全ての作業に対応できるように、最大負荷の作業を可能とする油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動する油圧作業装置と、油圧ポンプを駆動するエンジンとを備えている。

しかし、建設機械における土砂の掘削・積み込みを油圧作業装置で頻繁に行う重掘削作業等の重負荷作業は作業全体の一部であり、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業時には、エンジンの能力が余ってしまう。このことは、油圧ショベルの燃料消費量（以下、燃費と略すことがある）の低減を難しくする要因の１つである。この点に鑑みて、燃費を低減するためにエンジン出力の一部を蓄電装置と電動機とによる出力でアシスト（補助）するハイブリッド式建設機械が知られている。このようなハイブリッド式建設機械に搭載される蓄電装置には、例えばリチウムイオン電池やキャパシタ（電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等）、ニッケル水素電池などが用いられる。

蓄電装置は一般に、電流の充放電や保存に伴う経年劣化により、内部抵抗（以下、抵抗と略すことがある）が上昇する特性があることが知られている。このような抵抗上昇は、通常不可逆な抵抗上昇（以下、不可逆抵抗上昇と略すことがある）である。一方、蓄電装置の容量に対して大電流の充放電が継続して実施された場合に限り、通常の抵抗上昇とは異なる、可逆的な抵抗上昇（以下、可逆抵抗上昇と略すことがある）が発生することが報告されている。そのため、可逆抵抗上昇を検出し、劣化の進行を抑制する制御方式が開示されている（特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、蓄電装置の放電抵抗と充電抵抗の比を基に可逆抵抗上昇を検出し、放電抵抗と充電抵抗の比が設定値以下となった場合に、蓄電装置の充放電を休止させる制御方法が開示されている。

また、特許文献２には、電極内の電気化学反応の簡易モデル式を基に推定した電流推定値と電流測定値の間の電流推定誤差、及び電極間電解液の濃度差を基に可逆抵抗上昇を検出し、可逆抵抗上昇の度合いが設定値を超えた場合に電流量、電力量、及び電圧を制限する制御方法が開示されている。

特許第４９２３１１６号公報 特許第５０３６６６２号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術の制御方法では、可逆抵抗上昇の検出時に蓄電装置の休止、又は出力制限を行う。そのため、ハイブリッド式建設機械のようにオペレータが操作する車両に適用した場合には、オペレータの操作状況に関わらず蓄電装置の休止や出力制限を行うため、操作性が著しく低下することが懸念されている。

本発明の目的は、オペレータの著しい操作性低下を防止しつつ、可逆的な抵抗上昇の発生を抑制することができるハイブリッド式建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、力行時に前記エンジンの動力をアシストし、回生時に発電する電動発電機と、前記エンジンの動力によって駆動され、圧油を吐出する油圧ポンプ装置と、蓄電装置と、前記力行時に前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記電動発電機に供給し、前記回生時に前記電動発電機で発電された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に供給する電力変換装置と、前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置と、前記蓄電装置の充放電履歴に応じて、前記蓄電装置の温度を上昇させるように前記温度調整装置を制御する第１の制御、前記電力変換装置から出力される電力を減少させるように前記電力変換装置を制御する第２の制御、前記油圧ポンプ装置の吐出流量を減少させるように前記油圧ポンプ装置を制御する第３の制御のうち少なくとも１つを実行する制御装置と、を備えたハイブリッド式建設機械であって、前記充放電履歴は、過去一定期間に測定された前記蓄電装置の充放電電流のデータであり、前記データは、前記充放電電流の電流値を含み、前記制御装置は、前記充放電電流の電流値が第１の閾値Ld以上となる期間と前記充放電電流の電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値Lc以下となる期間の総和と前記過去一定期間との比を示す充放電実施時間比率を計算し、前記充放電実施時間比率に応じて、前記第１〜第３の制御のうち少なくとも１つを実行するようにしたものである。

本発明のハイブリッド式建設機械によれば、オペレータの著しい操作性低下を防止しつつ、可逆的な抵抗上昇の発生を抑制することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係るハイブリッド式建設機械の第１実施形態として挙げたハイブリッドショベルの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る旋回体内の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るバッテリコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るハイブリッドコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るバケットシリンダに要求される出力特性を説明する油圧操作信号−要求出力特性線図である。 本発明の第１実施形態に係るエンジンの出力特性を説明する回転数−出力上限値特性線図である。 本発明の第１実施形態に係る充放電実施時間比率の演算に用いる蓄電装置１６の充放電実施時間Ｔｉと、参照時間Ｔａｌｌを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る充放電実施時間比率に対する目標温度の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る充放電実施時間比率に対する電池出力低減率の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る充放電実施時間比率に対する休止指令値の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る充放電実施時間比率に対するポンプ動力低減率の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る暖機用電池温度調整機器に関わる電池温度調整機器制御部の制御フローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る冷却用電池温度調整機器に関わる電池温度調整機器制御部の制御フローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る出力指令部の制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る油圧ポンプに要求される動力、エンジンの出力の上限値、及びインバータに要求される電力の時間推移を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るハイブリッドコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る蓄電装置の電流積算値を示す図ある。 本発明の第３実施形態に係るハイブリッドコントローラの構成を示す機能ブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の第１〜第３の実施形態によるハイブリッド式建設機械の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を表す。

（第１の実施形態）
最初に、図１を用いて、ハイブリッド式建設機械の構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるハイブリッド式建設機械の構成図である。

本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態は、例えば、図１に示すハイブリッド式油圧ショベル（以下、便宜的にハイブリッドショベルと呼ぶ）１に適用される。このハイブリッドショベル１は、走行用油圧モータ２Ａ（図２参照）により駆動される走行体２と、この走行体２上に旋回フレーム３ａを介して旋回可能に設けられた旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、走行体２に対して旋回体３を旋回させる旋回用油圧モータ３Ａ１（図２参照）が搭載された旋回装置３Ａと、旋回体３の前部の片側（前方を向いて右側）に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行うフロント作業機４とを備えている。上述の走行体２、旋回体３、及びフロント作業機４が油圧作業装置として機能する。

フロント作業機４は、基端が旋回フレーム３ａに回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとを有する多関節構造から成っている。また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。

旋回体３は、車体の前部の他方の片側（前方を向いて左側）に配置されたキャビン５と、車体の後部に配置され、車体の重量のバランスを保つカウンタウェイト６と、これらのキャビン５とカウンタウェイト６との間に配置され、後述のエンジン１１（図２参照）が収納される原動機室７とを備えている。

図２はキャビン５を含む旋回体３の内部の構成の詳細を示す図である。

図２に示すように、キャビン５は、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃ等の各油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃの所望の動作を可能とし、キャビン５内のオペレータが把持して操作する走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂと、車体の動作モードを設定し、車体に要求する負荷を変更するモード設定部（モード設定スイッチ）５Ｃと、このモード設定部５Ｃによって設定された動作モードにおいて、エンジン１１の目標回転数を設定する回転数設定ダイヤル５Ｄとを有している。モード設定部５Ｃは、例えば、軽掘削作業やならし作業等の軽負荷又は中負荷の作業を行うときのモードであるエコモード、及びこのエコモードより高負荷の作業を行うときのモードであるパワーモード等の動作モードを選択するモード設定スイッチから成っている。

旋回体３は、前述のエンジン１１と、このエンジン１１に取付けられ、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ１１Ａと、エンジン１１の燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）と、エンジン１１の燃料噴射量を調整するガバナ（図示せず）と、エンジン１１に設けられたターボチャージャ式の過給機（図示せず）と、エンジン１１の動作を制御するエンジンコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。

また、旋回体３は、エンジン１１に接続され、エンジン１１の駆動力で動作するエアコン等の補機負荷１３と、エンジン１１の駆動軸上に配置され、エンジン１１との間でトルクを伝達することにより、エンジン１１の動力のアシスト及び発電を行う電動発電機（Ｍ／Ｇ）１４と、この電動発電機１４に接続され、電動発電機１４の動作を制御するインバータ１５と、インバータ１５を介して電動発電機１４との間で電力の授受を行う蓄電装置１６と、エンジン１１及び電動発電機１４に対して直列に接続され、エンジン１１及び電動発電機１４の駆動力で動作することにより圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）１７と、エンジン１１の駆動力で動作することによりパイロット圧油を生成するパイロットポンプ（図示せず）とを備えている。

電動発電機１４は、力行時にエンジン１１の動力をアシストし、エンジン１１に接続された補機負荷１３及び油圧ポンプ１７を駆動し、回生時に発電を行うようにしている。インバータ１５（電力変換装置）は、力行時に蓄電装置１６からの直流電力を交流電力に変換して電動発電機１４に供給し、回生時に電動発電機１４で発電された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１４に供給するものである。

蓄電装置１６は、例えば、複数の電池セルが積層されて形成されたリチウムイオン電池１６Ａと、このリチウムイオン電池１６Ａとインバータ１５との間に接続（設置）され、リチウムイオン電池１６Ａの電流を測定する電流センサ１６Ｂと、リチウムイオン電池１６Ａ及び電流センサ１６Ｂに接続され、リチウムイオン電池１６Ａの電圧、温度、電流等を測定して管理するバッテリコントローラ（ＢＣＵ）１６Ｃと、リチウムイオン電池１６Ａの暖機を行う暖機用電池温度調整機器１６Ｄと、冷却を行う冷却用電池温度調整機器１６Ｅと、を有している。

ここで、暖機用電池温度調整機器１６Ｄ、冷却用電池温度調整機器１６Ｅは、蓄電装置１６の温度を調整する温度調整装置を構成する。

暖機用電池温度調整機器１６Ｄは、例えば、ヒータ、エンジン冷却水路からエンジン冷却水を分岐させるための制御弁などが挙げられる。また、冷却用電池温度調整機器１６Ｅは、例えば、ファンや水冷ポンプなどが挙げられる。

そして、リチウムイオン電池１６Ａに蓄えられた電力（エネルギー）は、インバータ１５へ供給されると、インバータ１５によって直流から交流に変換され、電動発電機１４へ供給される。これにより、蓄電装置１６が放電されるようになっている。一方、電動発電機１４によって発電された電力（エネルギー）は、インバータ１５によって交流から直流に変換され、蓄電装置１６へ供給される。これにより、蓄電装置１６が充電されるようになっている。

油圧ポンプ１７は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。さらに、油圧ポンプ１７には、図示されないが、吐出された圧油の圧力を測定する吐出圧センサ、吐出された圧油の流量を測定する吐出流量センサ、及び油圧ポンプ１７の斜板の傾転角を測定する傾転角センサ等が設けられている。なお、油圧ポンプ１７は、可変容量型斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸ポンプ等であっても良い。

また、旋回体３は、油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃへ供給する圧油の流れ（流量及び方向）を制御するコントロールバルブ２０と、油圧ポンプ１７の容量を調節するポンプ容量調節装置２１と、走行レバー５Ａ、操作レバー５Ｂ、モード設定スイッチ５Ｃ、回転数設定ダイヤル５Ｄ、油圧ポンプ１７、エンジンコントローラ１２、インバータ１５、バッテリコントローラ１６Ｃ、及びポンプ容量調節装置２１に接続され、油圧ポンプ１７及びインバータ１５の動作を含む車体全体の動作を制御する制御装置としてのハイブリッドコントローラ（ＨＣＵ）２２とを備えている。

ここで、油圧ポンプ１７、ポンプ容量調節装置２１は、油圧ポンプ装置を構成する。

コントロールバルブ２０は、油圧ポンプ１７及び油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃとの間で油圧回路を構成し、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ１７から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールを内部に有している。

ポンプ容量調節装置２１は、ハイブリッドコントローラ２２から出力される制御指令に基づいて油圧ポンプ１７の容量（押しのけ容積）を調節するものである。具体的には、ポンプ容量調節装置２１は、図示されないが、油圧ポンプ１７の斜板を傾転可能に支持するレギュレータと、ハイブリッドコントローラ２２からの制御指令に応じて、レギュレータに制御圧を加える電磁比例弁とを有している。レギュレータは、電磁比例弁から制御圧を受けると、この制御圧によって油圧ポンプ１７の斜板の傾転角を変更することにより、油圧ポンプ１７の容量（押しのけ容積）が調節される。これにより、油圧ポンプ１７の吐出圧を可変とし、油圧ポンプ１７のトルク（入力トルク）を制御することにより、油圧ポンプ１７の負荷（ポンプ出力）を調節することができる。

ハイブリッドコントローラ２２は、吐出圧センサによって測定された吐出圧、吐出流量センサによって測定された吐出流量、及び、傾転角センサによって測定された傾転角を入力し、これらの入力情報から油圧ポンプ１７の負荷を演算する。走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂは、パイロットポンプから吐出された圧油により生成された１次圧を当該各装置に備えられる減圧弁（リモコン弁）の操作開度に応じて２次圧に減圧して制御パイロット圧力を生成し、油圧操作信号としてハイブリッドコントローラ２０へ送信する。ハイブリッドコントローラ２２は、受信した油圧操作信号に応じて、油圧ポンプ１７の動力を制御する制御指令をポンプ容量調節装置２１の電磁比例弁へ送信する。

また、図示されないが、生成された制御パイロット圧力はコントロールバルブ２０の受圧室へ送られるようになっている。これにより、コントロールバルブ２０のスプールの位置が切換えられ、油圧ポンプ１７からコントロールバルブ２０を流通した圧油が油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃへ供給されることにより、油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃが油圧ポンプ１７からコントロールバルブ２０を介して供給された圧油によって駆動する。

図３はバッテリコントローラ１６Ｃの構成を示す機能ブロック図である。

バッテリコントローラ１６Ｃは、リチウムイオン電池１６Ａの温度を測定する温度測定部１６Ｃ１と、リチウムイオン電池１６Ａの電圧を測定する電圧測定部１６Ｃ２と、電流センサ１６Ｂの測定値をＡＤ変換して入力する電流測定部１６Ｃ３と、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、電圧測定部１６Ｃ２によって測定された電圧、及び電流測定部１６Ｃ３によって入力された電流に基づいて、蓄電装置１６の充電率（以下、ＳＯＣと称する）を推定（計算）するＳＯＣ推定部１６Ｃ４とを有している。

また、バッテリコントローラ１６Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、電圧測定部１６Ｃ２によって測定された電圧、電流測定部１６Ｃ３によって入力された電流、及びＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣに基づいて、リチウムイオン電池１６Ａの充放電可能な最大電力である許容充放電電力を演算する許容充放電電力演算部１６Ｃ５を有している。そして、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、電圧測定部１６Ｃ２によって測定された電圧、電流測定部１６Ｃ３によって入力された電流、及びＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣを含む蓄電池特性、並びに許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容充放電電力の情報はハイブリッドコントローラ２２に入力される。

次に、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４による蓄電装置１６のＳＯＣの推定について詳細に説明する。

例えば、ハイブリッドショベル１が始動する際のリレー開放状態におけるリチウムイオン電池１６Ａの電圧、すなわち開回路電圧をＳＯＣ（０）、ハイブリッドショベル１の稼働中におけるリチウムイオン電池１６Ａの充放電電流の積算値をＩＳ、リチウムイオン電池１６Ａの満充電容量をＣｍａｘとすると、下記の数式（１）が成立する。なお、積算値ＩＳは、充放電電流（充電電流：正、放電電流：負）を時間で積分した値である。満充電容量Ｃｍａｘは、例えば、バッテリコントローラ１６Ｃの内蔵メモリに予め記憶されている。

ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、図示されないが、蓄電装置１６のＳＯＣと開回路電圧との関係が示されたＳＯＣ−開回路電圧のテーブルＡを内部に保有している。ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、ハイブリッドショベル１の起動時の開回路電圧をこのテーブルＡに適用することにより、得られたＳＯＣをＳＯＣ（０）として演算する。そして、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、演算したＳＯＣ（０）、ハイブリッドショベル１の稼働中におけるリチウムイオン電池１６Ａの充放電電流の積算値ＩＳ、リチウムイオン電池１６Ａの満充電容量Ｃｍａｘを上記の数式（１）に代入することにより、現在の蓄電装置１６のＳＯＣを求める（演算する）。

次に、許容充放電電力演算部１６Ｃ５による許容充放電電力の演算について詳細に説明する。

例えば、許容充電電流をＩｃ、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値をＶｍａｘ、開回路電圧をＶｏ、内部抵抗をｒ、許容充電電力をＥｃとすると、下記の数式（２）、（３）が成立する。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ及び後述の下限値Ｖｍｉｎを内部に保有（記憶）している。また、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、蓄電装置１６のＳＯＣと開回路電圧Ｖｏとの関係が示されたテーブルＢを内部に保有している。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、蓄電装置１６のＳＯＣ、リチウムイオン電池１６Ａの温度、及び内部抵抗ｒの関係が示されたテーブルＣを内部に保有している。なお、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ、下限値Ｖｍｉｎ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒは、リチウムイオン電池１６Ａにおける複数の電池セルを接続した際の総和の値である。ここで、テーブルＢは、前述したテーブルＡと同じである。本実施形態では、説明の便宜上、２つのテーブルＡ及びＢを用いているが、一方のみを共用してもよい。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣをテーブルＢに適用することにより、開回路電圧Ｖｏを演算する。また、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣ、及び温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度をテーブルＣに適用することにより、内部抵抗ｒを演算する。

そして、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ、演算した開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを上記の数式（２）に代入することにより、許容充電電流Ｉｃを演算する。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、演算した許容充電電流Ｉｃ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを数式（３）に代入することにより、許容充電電力Ｅｃを演算する。

一方、許容放電電流をＩｄ、許容放電電力をＥｄとすると、下記の数式（４）、（５）が成立する。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の下限値Ｖｍｉｎ、上述の許容充電電流Ｉｃの演算と同様に演算した開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを上記の数式（４）に代入することにより、許容放電電流Ｉｄを演算する。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、演算した許容放電電流Ｉｄ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを数式（５）に代入することにより、許容放電電力Ｅｄを演算する。なお、許容充放電電力演算部１６Ｃ５による演算は、リチウムイオン電池１６Ａが内部短絡等の熱的影響を防止するため、リチウムイオン電池１６Ａの電圧を正常な範囲内に制御することを目的に行われたが、このような目的に限らない。例えば、過充電や過放電を防止する目的で蓄電装置１６ＣのＳＯＣによる制限（ＳＯＣ＝閾値Ｔｈ１で充電制限、ＳＯＣ＝閾値Ｔｈ２（＜Ｔｈ１）で放電制限）や、過充電や過温度を防止する目的でリチウムイオン電池１６Ａの温度による制限を別途設けても良い。

図４はハイブリッドコントローラ２２の構成を示す機能ブロック図である。

ハイブリッドコントローラ２２は、走行レバー５Ａ、操作レバー５Ｂ、及びモード設定スイッチ５Ｃに接続され、油圧ポンプ１７に要求される動力（以下、便宜的に油圧ポンプ要求動力と呼ぶ）を推定する油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａと、エンジンコントローラ１２に接続され、エンジン１１の出力の上限値（以下、便宜的にエンジン出力上限値と呼ぶ）を演算するエンジン出力上限演算部２２Ｂとを含んでいる。

また、ハイブリッドコントローラ２２は、バッテリコントローラ１６Ｃから受信した電流値又は電力値に基づいて、過去一定期間内に充放電が実施された時間比率（充放電実施時間比率）を演算する充放電履歴演算部２２Ｃと、充放電実施時間比率に基づいて、可逆抵抗上昇を抑制する制御を行う可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄとを含んでいる。なお、過去一定期間とは、現時点から一定期間遡った過去の時点までの期間を意味する。充放電履歴は、過去一定期間に測定された前記蓄電装置の充放電電流のデータであり、充放電電流の電流値又は電力値を含む。

また、ハイブリッドコントローラ２２は、バッテリコントローラ１６Ｃから受信した電池温度と、可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄから受信した目標温度に基づいて、暖機用電池温度調整機器１６Ｄ、及び冷却用電池温度調整機器１６Ｅの制御指令値を演算する電池温度調整機器制御部２２Ｅを含んでいる。

さらに、ハイブリッドコントローラ２２は、出力指令部２２Ｆを含んでいる。ここで、出力指令部２２Ｆは、油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａ、エンジン出力上限演算部２２Ｂ、可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄ、バッテリコントローラ１６Ｃ、ポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５に接続され、ポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５へ出力する制御指令の値を演算する。

以下、ハイブリッドコントローラ２２の各構成について詳細に説明する。

油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａは、走行レバー５Ａと操作レバー５Ｂの油圧操作信号及びモード設定スイッチ５Ｃの動作モードを入力し、これらの入力情報に基づいて、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃに要求される出力、すなわち油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃの各動作に必要な出力を推定する。

図５は油圧アクチュエータ２Ａ、３Ａ１、４ａ〜４ｃのうちバケットシリンダ４ｃに要求される出力特性を説明する図である。

図５に示すように、バケットシリンダ４ｃに要求される出力は、操作レバー５Ｂの油圧操作信号の値が増加するにつれて増大するように設定される。また、バケットシリンダ４ｃに要求される出力は、オペレータがモード設定スイッチ５Ｃで設定した動作モードに応じて、その大小を変更するように設定される。

例えば、オペレータが車体の動作モードをエコモードに設定した場合には、燃費を重視するために、バケットシリンダ４ｃに要求される出力が低く設定され、操作レバー５Ｂの油圧操作信号の値がＳ_Ｂのとき、バケットシリンダ４ｃに要求される出力はＰＤ１となる。オペレータが車体の動作モードをパワーモードに設定した場合には、作業速度を重視するために、バケットシリンダ４ｃに要求される出力が高く設定され、操作レバー５Ｂの油圧操作信号の値がＳ_Ｂのとき、バケットシリンダ４ｃに要求される出力はＰＤ１よりも大きいＰＤ２となる（ＰＤ２＞ＰＤ１）。従って、油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａは、モード設定スイッチ５Ｃで設定された動作モードにおける操作レバー５Ｂの油圧操作信号の値からバケットシリンダ４ｃに要求される出力を推定する。

また、油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａは、他の油圧アクチュエータである走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、及びアームシリンダ４ｂに要求される出力に関しても、上述のバケットシリンダ４ｃと同様に、モード設定スイッチ５Ｃで設定された動作モードにおける走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂの油圧操作信号の値から推定する。そして、油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａは、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃに要求される出力の合計値を油圧ポンプ要求動力として出力指令部２２Ｆへ出力する。

図６はエンジン１１の回転数と出力の上限値との関係を示す図である。

ハイブリッドコントローラ２２の記憶装置は、エンジン１１の特性に応じて設定された出力特性テーブルＤを格納している。この出力特性テーブルＤは、例えば、図６に示すように、エンジン１１の回転数が低いときには、エンジン１１の回転数の上昇に伴ってエンジン出力上限値が増大し、エンジン１１の回転数が高くなると、エンジン１１の回転数の上昇に伴ってエンジン出力上限値が減少する関係を示している。従って、エンジン出力上限値は、エンジン１１の回転数によって定まるので、エンジン１１の回転数から推定することができる。

本発明の第１実施形態では、エンジン出力上限演算部２２Ｂは、回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数を、エンジンコントローラ１２を介して受信し、エンジン１１の回転数と出力特性テーブルＤとからエンジン出力上限値を演算する。そして、エンジン出力上限演算部２２Ｂは、演算したエンジン出力上限値を出力指令部２２Ｆへ出力する。なお、エンジン１１の回転数は、オペレータが回転数設定ダイヤル５Ｄによって目標回転数を調整することで変更することができる。

充放電履歴演算部２２Ｃは、バッテリコントローラ１６Ｃから受信した電流値、又は電力値に基づいて、過去一定期間内に充放電が実施された時間比率（充放電実施時間比率）を演算する。以降、電流値を例に充放電実施時間比率の演算を説明するが、充放電実施時間比率の演算指標として、電力や、電流及び電力の絶対値若しくは二乗値を用いてもよい。図７は蓄電装置１６の充放電実施時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｎ）と、参照時間Ｔａｌｌを示す図であり、この図を参照して充放電実施時間比率の演算を詳細に説明する。ここで、図中、Ｌｄ及びＬｃは、それぞれ放電及び充電電流の充放電実施閾値であり、アイドリング中のバッテリコントローラ１６Ｃの消費電流（暗電流）など、可逆抵抗上昇が発生しない微小電流の影響を排除するために設けてもよい。蓄電装置１６の電流値が充放電実施放電閾値Ｌｄ以下、又は充放電実施充電閾値Ｌｃ以上となった時間を充放電実施時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｎ）とする。この充放電実施時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｎ）と、参照時間Ｔａｌｌを用いて、下記の数式（６）より、充放電実施時間比率Ｒｔを演算する。ここで、参照時間Ｔａｌｌは、過去一定時間であり、例えば、現時点から過去１０時間の期間である。

ここで、可逆抵抗上昇は、電解液内におけるリチウムイオンの偏在によって生じる。そのため、直近の充放電の方が可逆抵抗上昇への影響が大きい。そこで、下記の数式（７）のように、充放電実施時間係数αｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｎ）を用いて、充放電実施時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｎ）に係数を乗じることにより重みづけを行ってもよい。例えば、充放電実施時間Ｔｉに属するタイミングが現時点に近いほど充放電実施時間係数αｉを大きくするようにする。すなわち、図７の例では、α１＜α２＜…＜α４とする。

可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄは、充放電履歴演算部２２Ｃによって演算された充放電実施時間比率Ｒｔに基づいて、目標温度、電池出力低減率、休止指令値、及びポンプ動力低減率を演算し、目標温度を電池温度調整機器制御部２２Ｅへ、電池出力低減率、休止指令値、ポンプ動力低減率を出力指令部２２Ｆへそれぞれ出力する。

図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ充放電実施時間比率Ｒｔに対する目標温度、電池出力低減率、休止指令値、及びポンプ動力低減率の関係を示している。

図８Ａの目標温度は、リチウムイオン１５の温度が低い程、電解液内におけるリチウムイオンの拡散速度が遅いので、リチウムイオンの偏在が起こり易く可逆抵抗上昇が発生し易いと考えられる。一方、通常の劣化（不可逆抵抗上昇）は、負極側の被膜（ＳＥＩ：Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）形成等によって生じるため、高温ほど影響が大きいといった傾向がある。そこで、図８Ａに示すように、可逆抵抗上昇が発生し易いと考えられる充放電実施時間比率が高い場合には、目標温度を高く設定する。一方、可逆抵抗上昇が発生しにくいと考えられる充放電実施時間比率が低い場合には、通常の劣化（不可逆抵抗上昇）を抑制するため、目標温度を低く設定する。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、充放電実施時間比率Ｒｔが閾値Rt_temp以上の場合、蓄電装置１６の目標温度に充放電実施時間比率Ｒｔの増加に応じて増加する値を設定し、及び、蓄電装置１６の温度が目標温度になるように、温度調整装置（１６Ｄ、１６Ｅ）を制御する制御装置として機能する。なお、Rt≦Rt_tempにおいて、目標温度は一定値である。

図８Ｂの電池出力低減率は、可逆抵抗上昇が発生し易いと考えられる充放電実施時間比率が高い場合には、劣化抑制を優先し、電池出力低減率を高く設定する。一方、可逆抵抗上昇が発生しにくいと考えられる充放電実施時間比率が低い場合には、車体動作を優先し、電池出力低減率を低く設定する。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、充放電実施時間比率Ｒｔが閾値Rt_bat以上の場合、蓄電装置１６の出力の低減率に充放電実施時間比率Ｒｔの増加に応じて増加する値を設定し、蓄電装置１６の出力の低減率に基づいて、インバータ１５（電力変換装置）から出力される電力の指令値を設定し、及び、インバータ１５から出力される電力がこの指令値になるようにインバータ１５を制御する制御装置として機能する。なお、Rt≦Rt_batにおいて、蓄電装置１６の出力の低減率は０である。

図８Ｃの休止指令値は、可逆抵抗上昇が発生し易いと考えられる充放電実施時間比率が高い場合には、充放電実施時間比率を低下させるため、休止指令有りの値（例えば“１”）に設定する。一方、可逆抵抗上昇が発生しにくいと考えられる充放電実施時間比率が低い場合には、休止指令無しの値（例えば“０”）に設定する。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、充放電実施時間比率が閾値Rt_pause以上の場合、インバータ１５を休止（休止指令値＝１）させる制御装置として機能する。なお、Rt≦Rt_pauseにおいて、休止指令値は０である。

図８Ｄのポンプ動力低減率は、可逆抵抗上昇が発生し易いと考えられる充放電実施時間比率が高い場合には、劣化抑制を優先し、ポンプ動力低減率を高く設定する。一方、可逆抵抗上昇が発生しにくいと考えられる充放電実施時間比率が低い場合には、車体動作を優先し、ポンプ動力低減率を低く設定する。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、充放電実施時間比率が閾値Rt_pump以上の場合、油圧ポンプ１７（油圧ポンプ装置）の動力の低減率に充放電実施時間比率Ｒｔの増加に応じて増加する値を設定し、油圧ポンプ１７の動力の低減率に基づいて、油圧ポンプ１７の動力の指令値を設定し、及び、油圧ポンプ１７の動力が指令値になるようにポンプ容量調節装置２１（油圧ポンプ装置）を制御する制御装置として機能する。

ここで、電池出力低減率とは別にポンプ動力低減率を設定したのは、ハイブリッド式建設機械の場合、蓄電装置１６の電力をインバータ１５で制限をかけると高応答に制限がかかるため、油圧作業装置４やエンジン１１の状態によっては、オペレータの操作性が急激に低下することが懸念されるためである。

図８Ａ〜図８Ｄに関し、一例として、Rt_temp＝Rt_bat＝Rt_pump＜Rt_pauseと設定してもよいが、Rt_temp、Rt_bat、Rt_pumpを異なる値としてもよい。ただし、Rt_temp、Rt_bat、Rt_pumpは、Rt_pauseより小さい。これにより、可逆抵抗上昇を抑制する最後の手段として、休止指令値に１が設定され、インバータ出力電力が０となる。

電池温度調整機器制御部２２Ｅは、可逆抵抗上昇対応制御２２Ｄによって演算された目標温度に基づいて、暖機用温度調整機器制御指令値、及び冷却用温度調整機器制御指令値を演算し、それぞれ暖機用電池温度調整機器１６Ｄ、及び冷却用電池温度調整機器１６Ｅへ出力する。

図９Ａは暖機用電池温度調整機器１６Ｄに関わる電池温度調整機器制御部２２Ｅの制御フローチャートである。Ｓ１０１で、電池温度調整機器制御部２２Ｅは、目標温度を基に暖機運転終了温度を演算する。ここで暖機運転終了温度は、目標温度−５℃の様に、目標温度に対し一定値低く設定してもよいし、又は、別途目標温度に対する暖機運転終了温度のテーブルを参照してもよい。Ｓ１０２でバッテリコントローラ１６Ｃから送信された電池温度が暖機運転終了温度以下と判定された場合は、電池温度調整機器制御部２２Ｅは、Ｓ１０３で暖機用温度調整機器制御指令値を１（ＯＮ）とする。又、Ｓ１０２でバッテリコントローラ１６Ｃから送信された電池温度が暖機運転終了温度より大きいと判定された場合、電池温度調整機器制御部２２Ｅは、Ｓ１０４で暖機用温度調整機器制御指令値を０（ＯＦＦ）とする。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、蓄電装置１６の温度が暖機運転終了温度以下の場合に、蓄電装置１６の充放電履歴に応じて、蓄電装置１６の温度を上昇させるように暖機用電池温度調整機器１６Ｄ（温度調整装置）を制御する制御装置として機能する。

図９Ｂは冷却用電池温度調整機器１６Ｅに関わる電池温度調整機器制御部２２Ｅの制御フローチャートである。Ｓ１１１で、電池温度調整機器制御部２２Ｅは、目標温度を基に冷却運転終了温度を演算する。ここで冷却運転終了温度は、目標温度＋５℃の様に、目標温度に対し一定値高く設定してもよいし、又は、別途目標温度に対する冷却運転終了温度のテーブルを参照してもよい。Ｓ１１２でバッテリコントローラ１６Ｃから送信された電池温度が冷却運転終了温度以上と判定された場合、電池温度調整機器制御部２２Ｅは、Ｓ１１３で冷却用温度調整機器制御指令値を１（ＯＮ）とする。又、Ｓ１１２でバッテリコントローラ１６Ｃから送信された電池温度が冷却運転終了温度より小さいと判定された場合は、Ｓ１１４で冷却用温度調整機器制御指令値を０（ＯＦＦ）とする。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、蓄電装置１６の温度が暖機運転終了温度より大きい冷却運転終了温度以上の場合に、蓄電装置１６の温度を降下させるように温度調整装置（１６Ｄ、１６Ｅ）を制御する制御装置として機能する。

出力指令部２２Ｆは、油圧ポンプ要求動力、エンジン出力上限値、許容充放電電力、電池出力低減率、休止指令、ポンプ動力低減率に基づいて、制御指令として、油圧ポンプ動力指令、エンジン出力指令、及びインバータ電力指令をポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５へそれぞれ出力し、これらの各装置を制御する。

次に、出力指令部２２Ｆの制御処理について、図１０のフローチャートを参照して詳細に説明する。なお、以下の制御処理の演算については、説明を分かり易くするために、電動発電機１４、インバータ１５、リチウムイオン電池１６Ａ、油圧ポンプ１７、及び走行用油圧モータ２Ａ等の油圧負荷の効率を１００％とし、損失が発生しない理想的な状態とする。

まず、出力指令部２２Ｆは、可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄで演算したポンプ動力低減率を、油圧ポンプ要求動力推定部２２Ａによって推定された油圧ポンプ要求動力に乗じて、油圧ポンプ要求動力補正値を演算する（Ｓ２０１）。次に、出力指令部２２Ｆは、補正後油圧ポンプ要求動力からエンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限値を減算し、インバータ１５に要求される電力（以下、便宜的にインバータ要求電力と称する）を演算する（Ｓ２０２）。ここで、補正後油圧ポンプ要求動力は、油圧ポンプ要求動力から油圧ポンプ要求動力補正値（Ｓ２０１）を減算した値である。

図１１はこれらの油圧ポンプ要求動力、エンジン出力上限値、及びインバータ要求電力の関係を示している。

図１１に示すように、油圧ポンプ要求動力がエンジン出力上限値よりも大きければ、インバータ要求電力は０より大きくなって放電電力となり（電動発電機１４：力行）、油圧ポンプ要求動力がエンジン出力上限値よりも小さければ、インバータ要求電力は０より小さくなって充電電力となる（電動発電機１４：回生）。

図１０に戻り、Ｓ２０３で、出力指令部２２Ｆは、可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄで演算した休止指令値に基づき、休止の有無を判定する。

Ｓ２０３で休止指令有り（休止指令値＝１）と判定された場合（Ｓ２０３；ＹＥＳ）、出力指令部２２Ｆは、インバータ電力指令値を０とし（Ｓ２０４）、所定の時間（例えば、６０分間）その状態を保持する（Ｓ２０５）。

Ｓ２０３で休止指令無し（休止指令値＝０）と判定された場合（Ｓ２０３；ＮＯ）、出力指令部２２Ｆは、可逆抵抗上昇対応制御部２２Ｄで演算した電池出力低減率を、バッテリコントローラ１６Ｃから送信された許容充放電電力に乗じて、許容充放電電力補正値を演算する（Ｓ２０６）。そして、出力指令部２２Ｆは、インバータ電力指令値を、インバータ要求電力と補正後許容充放電電力のどちらか小さい方の値とする（Ｓ２０７）。ここで、補正後許容充放電電力は、許容充放電電力から許容充放電電力補正値（Ｓ２０６）を減算した値である。

最後に、出力指令部２２Ｆは、エンジン出力指令値としてエンジン出力上限値を設定し、油圧ポンプ動力指令値として、エンジン出力指令値とインバータ電力指令値（Ｓ２０４、又はＳ２０７で演算）の和を設定する（Ｓ２０８）。

ここで、本発明の第１実施形態では、Ｓ２０１における油圧ポンプ要求動力の補正、及びＳ２０６における許容充放電電力の補正をどちらも実行する方式で記載したが、油圧ポンプ要求動力を補正すればインバータ電力が、許容充放電を補正すれば油圧ポンプ要求動力が、連動した結果として制限されるため、Ｓ２０１における油圧ポンプ要求動力の補正とＳ２０６における許容充放電電力の補正はどちらか一方としてもよい。

出力指令部２２Ｆは、油圧ポンプ動力指令値（Ｓ２０８）に応じた油圧ポンプ動力指令、エンジン出力指令値（Ｓ２０８）に応じたエンジン出力指令、インバータ電力指令値（Ｓ２０４又はＳ２０７）に応じたインバータ指令をポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５へそれぞれ送信し、制御処理を終了する。

このように、ハイブリッドコントローラ２２は、蓄電装置１６の充放電履歴に応じて、蓄電装置１６の温度を上昇させるように暖機用電池温度調整機器１６Ｄ（温度調整装置）を制御する第１の制御、インバータ１５（電力変換装置）から出力される電力を減少させるようにインバータ１５を制御する第２の制御、油圧ポンプ１７（油圧ポンプ装置）の吐出流量を減少させるようにポンプ容量調節装置２１（油圧ポンプ装置）を制御する第３の制御のうち少なくとも１つを実行する制御装置として機能する。

以上説明したように、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドショベル１によれば、ハイブリッドコントローラ２２の電池温度調整機器制御部２２Ｅ及び出力指令部２２Ｆは、充放電履歴演算部２２Ｃで演算した充放電実施時間比率に基づき可逆抵抗上昇対応制御部で演算した目標温度、電池出力低減率、休止指令値、ポンプ動力低減率に応じて、油圧ポンプ１７及びインバータ１５の動作を制御している。そのため、オペレータの著しい操作性低下を防止しつつ、リチウムイオン電池１６Ａの可逆的な抵抗上昇の発生を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図１２は本発明の第２の実施形態に係るハイブリッドコントローラ２２の構成を示す機能ブロック図である。

本発明の第２の実施形態が前述した第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態に係るハイブリッドコントローラ２２内部の充放電履歴演算部２２Ｃは、蓄電装置１６の電流、又は電力を基に演算した充放電実施時間比率Ｒｔを出力する構成であるのに対して、第２の実施形態に係る充放電履歴演算部２２Ｃは、充放電実施時間比率Ｒｔの代わりに、例えば、図１３に示すように、過去一定時間内の蓄電装置１６の電流積算値を出力する構成である。

可逆抵抗上昇は、電解液内におけるリチウムイオンの偏在によって生じるので、負荷が大きい程、可逆抵抗上昇が発生し易い。第２実施形態では、充放電履歴演算部２２Ｃの出力を電流積算値とすることで、負荷の大小の影響を加味することができる。

また、ここでは電流値を例に電流積算値の演算を説明したが、積算値の演算指標として、電力や、電流及び電力の絶対値若しくは二乗値を用いてもよい。

その他の第２実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。

以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータの著しい操作性低下を防止しつつ、リチウムイオン電池１６Ａの可逆的な抵抗上昇の発生を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図１４は本発明の第３の実施形態に係るハイブリッドコントローラ２２の構成を示す機能ブロック図である。

本発明の第３の実施形態が前述した第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態に係るハイブリッドコントローラ２２内部の充放電履歴演算部２２Ｃは、蓄電装置１６の電流、又は電力を基に演算した充放電実施時間比率Ｒｔを出力する構成であるのに対して、第３の実施形態に係る充放電履歴演算部２２Ｃは、充放電実施時間比率Ｒｔの代わりに、例えば、蓄電装置１６の電流一次遅れ値を出力する構成である。

ハイブリッドコントローラ２２の制御周期ΔＴと、一次遅れ演算における時定数τを用いて、下記の数式（８）より、電流一次遅れ値Ｉｆｏｌを演算する。

第２実施形態では、充放電履歴演算部２２Ｃの出力を電流積算値とすることで、負荷の大小の影響を加味することができるが、その反面、過去一定時間内の積算値を随時更新しながら演算するためには、参照する時間内の各制御時間における電流値をメモリ等に格納しなくてはならないため、メモリ容量の増大によりコスト増につながる。その点、第３の実施形態では、電流一次遅れ値の前回値のみでよいため、少ないメモリ容量で実装が可能となる。

また、ここでは電流の二乗値を例に電流一次遅れ値の演算を説明したが、一次遅れ値の演算指標として、電力や、電流及び電力の絶対値若しくは二乗値を用いてもよい。

その他の第３実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。

ここで、ハイブリッドコントローラ２２は、充放電電流の電流値又は電力値に基づいてフィードバック制御の出力値を算出し、フィードバック制御の出力値に応じて、第１〜第３の制御のうち少なくとも１つを実行する制御装置として機能する。

以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータの著しい操作性低下を防止しつつ、リチウムイオン電池１６Ａの可逆的な抵抗上昇の発生を抑制することができる。

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

本発明の第１〜第３実施形態では、ハイブリッドコントローラ２２（制御装置）は、充放電実施時間比率Ｒｔに応じて、蓄電装置１６の目標温度、電池出力低減率、休止指令値、ポンプ動力低減率を変更しているが、これらのうち少なくとも１つを変更するようにしてもよい。

また、本発明の第１〜第３実施形態は、蓄電装置１６がリチウムイオン電池１６Ａの構成について説明したが、この場合に限らず、蓄電装置の高負荷における可逆抵抗上昇の特性に合わせて、電流、及び電力の充放電履歴に基づき、目標温度、電池出力低減率、休止指令値、及びポンプ動力低減率の形式を適宜設定しておくことにより、ニッケル水素電池や高負荷時に可逆抵抗上昇が発生する蓄電素子等の上記以外の蓄電素子にも同様に適用することができる。

また、本実施形態に係るハイブリッド式建設機械はハイブリッドショベル１から成る場合について説明したが、この場合に限らず、例えば、ハイブリッド式ホイールローダ及びハイブリッド式ダンプ等のハイブリッド式建設機械（プラグインハイブリッド式建設機械を含む）、あるいはエンジン１１を搭載せずに蓄電装置１６の出力だけで駆動するバッテリ式建設機械であってもよい。

１…ハイブリッドショベル（ハイブリッド式建設機械）
２…走行体（油圧作業装置）
２Ａ…走行用油圧モータ
３…旋回体（油圧作業装置）
３Ａ１…旋回用油圧モータ
４…フロント作業機（油圧作業装置）
４Ａ…ブーム
４ａ…ブームシリンダ
４Ｂ…アーム
４ｂ…アームシリンダ
４Ｃ…バケット
４ｃ…バケットシリンダ
５Ａ…走行レバー
５Ｂ…操作レバー
５Ｃ…モード設定スイッチ（モード設定部）
５Ｄ…回転数設定ダイヤル
１１…エンジン
１２…エンジンコントローラ（ＥＣＵ）
１４…電動発電機
１５…インバータ
１６、２６…蓄電装置
１６Ａ…リチウムイオン電池
１６Ｂ…電流センサ
１６Ｃ…バッテリコントローラ（ＢＣＵ）
１６Ｃ１…温度測定部
１６Ｃ２…電圧測定部
１６Ｃ３…電流測定部
１６Ｃ４…ＳＯＣ推定部
１６Ｃ５…許容充放電電力演算部
１６Ｄ…暖機用電池温度調整機器
１６Ｅ…冷却用電池温度調整機器
１７…油圧ポンプ
２１…ポンプ容量調節装置
２２…ハイブリッドコントローラ（ＨＣＵ）
２２Ａ…油圧ポンプ要求動力推定部
２２Ｂ…エンジン出力上限演算部
２２Ｃ…充放電履歴演算部
２２Ｄ…可逆抵抗上昇対応制御部
２２Ｅ…電池温度調整機器制御部
２２Ｆ…出力指令部

Claims (9)

1. エンジンと、
   力行時に前記エンジンの動力をアシストし、回生時に発電する電動発電機と、
   前記エンジンの動力によって駆動され、圧油を吐出する油圧ポンプ装置と、
   蓄電装置と、
   前記力行時に前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して前記電動発電機に供給し、前記回生時に前記電動発電機で発電された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に供給する電力変換装置と、
   前記蓄電装置の温度を調整する温度調整装置と、
   前記蓄電装置の充放電履歴に応じて、前記蓄電装置の温度を上昇させるように前記温度調整装置を制御する第１の制御、前記電力変換装置から出力される電力を減少させるように前記電力変換装置を制御する第２の制御、前記油圧ポンプ装置の吐出流量を減少させるように前記油圧ポンプ装置を制御する第３の制御のうち少なくとも１つを実行する制御装置と、を備えたハイブリッド式建設機械であって、
   前記充放電履歴は、過去一定期間に測定された前記蓄電装置の充放電電流のデータであり、
   前記データは、
   前記充放電電流の電流値を含み、
   前記制御装置は、
   前記充放電電流の電流値が第１の閾値Ld以上となる期間と前記充放電電流の電流値が第１の閾値より小さい第２の閾値Lc以下となる期間の総和と前記過去一定期間との比を示す充放電実施時間比率を計算し、
   前記充放電実施時間比率に応じて、前記第１〜第３の制御のうち少なくとも１つを実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
2. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記充放電電流の電流値が前記第１の閾値Ld以上となる期間及び前記充放電電流の電流値が前記第２の閾値Lc以下となる期間に、各期間に属するタイミングが現時点に近いほど大きい重み付けを付与する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
3. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記充放電実施時間比率が第３の閾値Rt_temp以上の場合、前記蓄電装置の目標温度に前記充放電実施時間比率の増加に応じて増加する値を設定し、及び、前記蓄電装置の温度が前記目標温度になるように、前記温度調整装置を制御することにより、前記第１の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
4. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記充放電実施時間比率が第４の閾値Rt_bat以上の場合、前記蓄電装置の出力の低減率に前記充放電実施時間比率の増加に応じて増加する値を設定し、前記前記蓄電装置の出力の低減率に基づいて、前記電力変換装置から出力される電力の指令値を設定し、及び、前記電力変換装置から出力される電力が前記前記指令値になるように前記電力変換装置を制御することにより、前記第２の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
5. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記充放電実施時間比率が第５の閾値Rt_pause以上の場合、前記電力変換装置を休止させることにより、前記第２の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
6. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記充放電実施時間比率が第６の閾値Rt_pump以上の場合、前記油圧ポンプ装置の動力の低減率に前記充放電実施時間比率の増加に応じて増加する値を設定し、前記油圧ポンプ装置の動力の低減率に基づいて、前記油圧ポンプ装置の動力の指令値を設定し、及び、前記油圧ポンプ装置の動力が前記指令値になるように前記油圧ポンプ装置を制御することにより、前記第３の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
7. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の温度が第１の温度以下の場合に、前記第１の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
8. 請求項７に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の温度が前記第１の温度より大きい第２の温度以上の場合に、前記蓄電装置の温度を降下させるように前記温度調整装置を制御する第４の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
9. 請求項１に記載のハイブリッド式建設機械であって、
   前記制御装置は、
   前記第１〜第３の制御のうち、前記第１の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。

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