JP6592187B2 - ハイブリッド建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置と発電電動機を備える油圧ショベル等のハイブリッド建設機械に関する。

油圧ショベル等の建設機械においては、燃費低減のためにエンジンを小型化し、過渡的もしくは定常的に不足する出力を補うため、発電電動機（アシストモータ）をエンジンに接続し、エンジンの出力を使用して蓄電装置に充電する一方、蓄電装置の電力を使用して油圧ポンプの駆動を力行アシストするハイブリッド建設機械がある。その一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１では、動作状態が作業モードにあるとき、蓄電装置の蓄電残量が低下すると、蓄電装置が過放電状態にならないように力行アシスト量を制限しかつポンプ吸収馬力を制限する制御を行うことが提案されている。すなわち、蓄電装置の蓄電量の減少具合に対して予め設定された放電電力量から決まる発電電動機の力行出力とエンジン出力との合計値をポンプ吸収馬力の上限値として設定し、その値を超えないように油圧ポンプの最大出力（或いはトルク）を制限する出力制御を行う。

特許第３９４１９５１号公報

一般的に、ハイブリッド建設機械の場合、蓄電装置の蓄電残量が十分にある場合は問題ないが、高負荷作業の連続等によって蓄電残量が低下し過ぎると、蓄電残量の過減少（過放電）による蓄電装置の劣化やアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジンストールといった問題が発生する。

特許文献１では、上述したように、蓄電装置の蓄電残量が低下すると力行アシスト量を制限し、油圧ポンプの最大出力トルクを制限する出力制御を行うため、蓄電装置の過放電による蓄電装置の劣化やアシスト不能によるエンジンストールを防止し、車体動作を続けることができる。しかし、特許文献１において、作業内容に係わらず単純に油圧ポンプの最大出力を制限するため、一連の連続サイクル作業における操作性を確保するなど、操作性を維持しつつ蓄電装置の過放電を防止することはできないという問題がある。

例えば、油圧ショベルにおいてダンプに砂利や土を積み込む際は、掘削、旋回ブーム上げ、放土、旋回戻り、掘削・・・という動作サイクルを繰り返す。ここで、掘削と旋回ブーム上げに着目すると、これらの動作は蓄電装置からの電力供給による発電電動機のアシストが必要となる高負荷動作であり、また、一般に旋回ブーム上げの方が掘削よりも要求されるポンプ出力が高い。

上記特許文献１において、蓄電残量が低下した場合、作業内容に係わらずポンプ出力の上限を制限しているため、その制限後の出力と制限前の出力との比較をすると、旋回ブーム上げの方が掘削に比べて出力の制限（低下）量が多くなる。すなわち、非制限時に対する制限時の速度減少比は、掘削よりも旋回ブーム上げの方が大きくなる。この速度減少比の違いは、一連の作業を行っているオペレータに大きな操作違和感とそれによる余分なストレスと与えてしまう恐れがある。

また、油圧ショベルでの作業は、掘削、旋回ブーム上げなどと完全に区分けできるものでもなく、さらには、掘削、旋回ブーム上げのなかでも必要とする出力の大小が発生するため、単純に油圧ポンプの出力の上限を制限するだけでは、操作性を維持しつつ蓄電装置の過放電を防止することは難しい。

本発明の目的は、蓄電装置の蓄電量が低下した場合に、蓄電装置の過放電による蓄電装置の劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジンストールを防止し、作業を継続して行うことを可能とするとともに、オペレータに与える操作違和感を少なくし、良好な操作性を確保することができるハイブリッド建設機械を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、エンジンと、少なくとも１つの発電電動機と、前記発電電動機を発電動作させるときに充電し、前記発電電動機を力行動作させるときに放電する蓄電装置と、前記蓄電装置の蓄電状態を演算し前記蓄電装置を監視する蓄電制御装置と、前記エンジン及び前記発電電動機のトルクで駆動する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出油によって駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータに対して操作量に応じた操作信号を出力し各油圧アクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、前記発電電動機の充電電力及び放電電力と前記油圧ポンプの吐出流量と出力を制御するコントローラと、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御し、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータとを備えたハイブリッド建設機械において、前記コントローラは、前記油圧ポンプの現在のポンプ目標出力を演算するポンプ目標出力演算部と、前記油圧ポンプの吐出流量と出力を制御するポンプ流量制限指令値を演算するポンプ流量制限指令値演算部とを有し、前記ポンプ目標出力演算部は、前記蓄電装置の蓄電状態に応じたポンプ要求パワーの制限を行う下限のポンプ出力としてのポンプ最小パワーであるポンプ出力制限有効閾値と、前記蓄電装置の蓄電状態が前記ポンプ出力制限有効閾値以上にある通常状態に対応するポンプ最大パワーであるポンプ出力制限最大値と、前記蓄電装置の現在の蓄電状態に対応するポンプ出力であるポンプ出力制限値とを演算し、更に、前記ポンプ出力制限最大値と前記ポンプ出力制限有効閾値との差分に対する前記ポンプ出力制限値と前記ポンプ出力制限有効閾値との差分が占める比率を前記蓄電装置の蓄電状態の低下度合いを示す制限比率として演算し、前記ポンプ目標出力演算部は、また、作業に係わる情報に基づいて前記蓄電装置の蓄電状態によらない値として前記油圧ポンプの現在のポンプ要求パワーを演算するとともに、前記蓄電制御装置から取得した前記蓄電装置の蓄電状態が予め設定された閾値よりも低下したとき、前記蓄電装置の蓄電状態の低下度合いに応じて前記現在のポンプ要求パワーを制限するため、前記現在のポンプ要求パワーのうち前記ポンプ出力制限有効閾値以上の出力部分である前記現在のポンプ要求パワーと前記ポンプ出力制限有効閾値の差分に前記制限比率を乗じて前記現在のポンプ目標出力を演算し、前記ポンプ流量制限指令値演算部は、前記現在のポンプ目標出力に基づいて、前記油圧ポンプの出力が前記現在のポンプ目標出力を超えないように前記ポンプ流量制限指令値を演算し、前記レギュレータは、前記ポンプ流量制限指令値に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御し、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するものとする。

このように蓄電装置の蓄電状態が閾値よりも低下したとき、蓄電装置の蓄電状態の低下度合いに応じて現在のポンプ要求パワーを制限してポンプ目標出力を演算し、油圧ポンプの吐出流量を制御することにより、蓄電装置の蓄電量が低下した場合に、蓄電装置の過放電による蓄電装置の劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジンストールを防止し、作業を継続して行うことができる。

また、現在のポンプ要求パワーを作業に係わる情報に基づいて演算し、そのポンプ要求パワーを蓄電装置の蓄電状態の低下度合いに応じて制限したポンプ目標出力に基づいて、油圧ポンプの出力がポンプ目標出力を超えないようにポンプ流量制限指令値を演算し、油圧ポンプの吐出流量を制御することにより、作業に係わる情報に応じて油圧ポンプの出力が制限され、一連の連続サイクル作業において、全体のバランスを保って速度を遅くすることができ、速度低下時の操作違和感を最小限に抑え、オペレータに与える操作違和感を少なくし、良好な操作性を確保することができる。

本発明によれば、蓄電装置の蓄電量が低下した場合に、蓄電装置の過放電による蓄電装置の劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジンストールを防止し、作業を継続して行うことを可能とするとともに、オペレータに与える操作違和感を少なくし、良好な操作性を確保することができる。

本発明の参考例としての実施の形態に係わる建設機械の一例としてハイブリッド油圧ショベルの外観を示す図である。 ハイブリッド油圧ショベルのハイブリッドシステムの構成を示す図である。 ハイブリッド油圧ショベルの油圧システム概略を示す図である。 ポンプ馬力制限弁によるポンプ馬力制限の動作説明図である。 ポンプ流量制御弁によるポンプ流量制御の動作説明図である。 本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ制御装置の制御構成を示す図である。 本発明の参考例としての実施の形態における車体出力制限値演算部の制御内容を示す図である。 アシスト比率演算部における蓄電率に対するアシスト比率の特性の一例を示したものである。 本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ目標出力演算部の制御内容を示す図である。 横軸に制限前の第１ポンプ目標出力Ｓ３、縦軸に制限後の第２ポンプ目標出力Ｓ５として、車体出力許容値に基づくポンプ出力の制限比率Ｓ４によるポンプ目標出力の制限を示した図である。 本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ流量制限指令値演算部の制御内容を示す図である。 本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ馬力制限指令値演算部の制御内容を示す図である。 ポンプ流量制限指令値演算部とポンプ馬力制限指令値演算部を併用することによる効果を説明する図である。 本発明の一実施の形態におけるポンプ目標出力演算部の制御内容を示す図である。 横軸に制限前のポンプ目標出力Ｓ３、縦軸に制限後のポンプ目標出力S５として、車体出力許容値に基づくポンプ出力の制限比率S４によるポンプ目標出力の制限を示した図である。 レギュレータの詳細を示す図である。 図９に示したポンプ要求パワー演算部の詳細を示す図である。 図１１に示した要求流量演算部の詳細を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

＜本発明の参考例としての実施の形態＞
〜ショベル全体の説明〜
図１は、本発明の参考例としての実施の形態に係わる建設機械の一例としてハイブリッド油圧ショベルの外観を示す図である。

図１において、ハイブリッド油圧ショベル（建設機械）は、クローラ式の下部走行体１００と、下部走行体１００に対して旋回可能に設けられた上部旋回体２００と、掘削手段などを備えるフロント作業機３００とから概略構成されている。

下部走行体１００には左右一対の走行油圧モータ３ｈａ，３ｈｂが配置され、この走行油圧モータ３ｈａ，３ｈｂ及びその減速機構等により各クローラ１ａ，１ｂが独立して回転駆動され、前方又は後方に走行する。

上部旋回体２００には、油圧ショベルの各種操作を行う複数の操作装置１５（図３）やオペレータが着席する運転席等が配置された運転室４ａを形成するキャビン４、図２に示すエンジン６や発電電動機８ｂ等の原動機、蓄電装置１２ａ、油圧ポンプ９及び旋回油圧モータ３ｇ、旋回電動モータ１１ｂなどが備えられており、旋回油圧モータ３ｇ、旋回電動モータ１１ｂにより上部旋回体２００が下部走行体１００に対して右方向又は左方向に旋回される。キャビン４内の運転室４ａには、オペレータが油圧ショベル（建設機械）の状況を確認できるように各種の計器類や機体情報が表示される表示装置５（図３）が設けられている。

フロント作業機３００は、ブーム３ａ、アーム３ｂ及びバケット３ｃから構成されており、ブーム３ａはブームシリンダ３ｄにより上下動され、アーム３ｂはアームシリンダ３ｅによりダンプ側（開く側）又はクラウド側（掻き込む側）に操作され、バケット３ｃはバケットシリンダ３ｆによりダンプ側又はクラウド側に操作される。バケット３ｃは掘削手段を構成する。

〜ハイブリッドシステムの説明〜
図２はハイブリッド油圧ショベルのハイブリッドシステムの構成を示す図である。

図２において、ハイブリッドシステムは、エンジン６、エンジン６を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７、エンジン６に連結される発電電動機８ｂと油圧ポンプ９、コントロールバルブ１０、旋回電動モータ１１ｂ、蓄電装置１２ａ、第１のインバータ８ａ、第２のインバータ１１ａ、バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）１２ｂ、機体コントローラ（以下単にコントローラという）１３を有する。

コントロールバルブ１０は、運転室４ａに設置された複数の操作装置１５の操作レバー１５ａの操作に応じて、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ、旋回油圧モータ３ｇ、走行油圧モータ３ｈａ、３ｈｂにそれぞれ対応した油圧経路を開閉する。蓄電装置１２ａは電圧３５０V、放電容量５Ａｈ程度、蓄電率適性使用範囲３０〜７０%のリチウムイオンバッテリを想定し、バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）１２ｂによって制御される。

バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）１２ｂは蓄電装置１２ａと信号の授受を行って蓄電装置１２ａの蓄電状態（SOＣ）を演算し、蓄電装置１２ａの状態を管理する。また、バッテリコントロールユニット１２ｂはコントローラ１３からの制御信号に基づいて蓄電状態の情報をコントローラ１３に出力する。以下において、この蓄電状態を蓄電率と呼ぶ。

また、リチウムイオンバッテリ１２ａは、第１のインバータ８ａ、第２のインバータ１１ａと直流バスで接続されている。

第１のインバータ８ａは直流と交流を変換することによって、三層交流モータである発電電動機８ｂの入出力波形を制御し、発電電動機８ｂは、エンジン６をアシストする力行動作と、エンジン６の動力による発電動作を行う。

第２のインバータ１１ａも同様に三層交流モータである旋回電動モータ１１ｂの入出力波形を制御し、旋回電動モータ１１ｂは上部旋回体２００を旋回させる力行動作と、旋回制動時に油圧エネルギを電気的に回収する回生動作を行う。

発電電動機８ｂと旋回電動モータ１１ｂの力行はリチウムイオンバッテリ１２ａの電力をもって行うほか、リチウムイオンバッテリ１２ａを介さずに他方の発電または回生電力を直接使用して行うことも可能である。

コントローラ１３は車体に設置されたセンサやスイッチから操作信号情報やポンプ圧、パワーモード情報、その他車体情報を入力として受け取り、ＥＣＵ７やＢＣＵ１２ｂ、第１のインバータ８ａ、第２のインバータ１１ａと通信しながら車体システムの制御を行う。車体システムの制御には、発電電動機８ｂの充電電力及び放電電力と油圧ポンプ９の吐出流量と出力トルクを制御することが含まれる。

さらに、ここではエンジン６は燃費低減を考慮した小型のものを想定し、その最大出力は最大ポンプ吸収動力よりも小さいものとする。

このような小型エンジンを使用する場合、最大ポンプ吸収動力に対して充分に大きな出力を持つエンジンに比べ、車体動作時の発電電動機８ｂの力行によるエンジンアシストの寄与する割合は大きく、リチウムイオンバッテリ１２ａはより激しく充放電を繰り返すことになる。

特に、砂利積みなどの高負荷作業を連続して行う場合、発電電動機８ｂの力行によるバッテリ放電量の方が発電による充電量よりも大きくなり、リチウムイオンバッテリ１２ａの蓄電率が減少してゆくことになるが、一般にバッテリは過放電によってその出力性能を大きく劣化させてしまう。

想定しているリチウムイオンバッテリ１２ａにもメーカによって適正な蓄電率の使用範囲が定められており（３０〜７０%）、この範囲を超えてリチウムイオンバッテリ１２ａを使用すると、劣化速度が大きく増すことになる。

したがって、リチウムイオンバッテリ１２ａの寿命を考慮すると、リチウムイオンバッテリ１２ａの蓄電率が適正使用範囲の逸脱が予想される場合は前もって車体速度をおとす、すなわち動作出力を低減することで、リチウムイオンバッテリ１２ａの放電量を低減する必要がある。

〜油圧システムの説明〜
図３は、本実施の形態におけるハイブリッド油圧ショベルの油圧システム概略を示す図である。

図３に示すように、油圧ショベルの運転室４ａには、機体全体の動作を制御するコントローラ１３と、コントローラ１３からの信号に基づいて油圧ショベルに関する各種の情報を表示する表示装置５と、原動機であるエンジン６の回転数を機体コントローラ１３に指示するエンジンコントロールダイヤル（ＥＣダイヤル）１４と、ブームシリンダ３ｄやアームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ等の図２に示した複数の油圧アクチュエータ３（図３では便宜上１つのみ図示）に対して操作量に応じた操作信号を出力し、各油圧アクチュエータ３の動作を指示する複数の操作装置１５（図３では便宜上１つのみ図示）とが設けられている。また、油圧ショベルは、原動機であるエンジン６（例えば内燃機関であるディーゼルエンジン）と、エンジン６により駆動させる可変容量型の油圧ポンプ９と、固定容量型のパイロットポンプ１６と、複数の油圧アクチュエータ３（図３では便宜上１つのみ図示）に供給される圧油を制御するコントロールバルブ１０と、操作装置１５からコントロールバルブ１０に送られるパイロット圧（操作信号）、すなわち操作圧を制御する操作圧制御弁１７と、油圧ポンプ９の傾転角（押しのけ容積、つまり容量）を制御し、油圧ポンプ９の吐出流量（以下適宜ポンプ流量という）を制御するレギュレータ１８とを備えている。

複数の操作装置１５にはそれぞれ操作レバー１５ａが設けられており、オペレータが操作レバー１５ａを操作することにより操作圧が生成され、操作圧制御弁１７を介してコントロールバルブ１０に送られることにより対象のアクチュエータが駆動される。操作圧制御弁１７は操作装置１５から送られる操作圧をそのまま出力する複数の油路と、前記複数の油路に接続され、操作装置１５から送られる操作圧のうち最も高い操作圧を選択してポンプ流量制御圧を生成する複数のシャトル弁を有している。

ＥＣダイヤル１４は、オペレータの回転操作によってエンジン６の目標回転数をコントローラ１３に指示する回転ダイヤル式の指示装置であり、エンジン６の回転数の指示可能範囲における最小値、最大値、およびその間の値を無段階に指示することができる。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７は、コントローラ１３と信号の授受を行っており、コントローラ１３からの制御信号（ＥＣダイヤル１４による指示回転数など）に基づいてエンジン６の駆動を制御すると共に、エンジン６から得られる回転数（実回転数）や燃料噴射量等の情報をコントローラ１３に出力する。

〜レギュレータ１８〜
レギュレータ１８は、油圧ポンプ９の押しのけ容積変更部材（例えば斜板）を駆動するポンプアクチュエータ５１と、このポンプアクチュエータ５１に導かれる駆動圧を制御して油圧ポンプの押しのけ容積（例えば斜板の傾転角、以下適宜傾転角という）を制御するポンプ馬力制御弁５２及びポンプ流量制御弁５３とを有している。

ポンプ馬力制御弁５２には油圧ポンプ９の吐出圧（以下適宜ポンプ圧という）が導かれ、油圧ポンプ９の吸収馬力がバネ５４によって設定された基準最大馬力を超えないようにポンプ圧によってポンプ流量を制限する。

また、レギュレータ１８はポンプ馬力制限電磁弁１８ａを有しており、ポンプ馬力制限電磁弁１８ａは、コントローラ１３からの電磁弁電流指令値（mＡ）であるポンプ馬力制限指令値に基づきパイロット１次圧を減圧した圧力信号（馬力制御圧）をポンプ馬力制御弁５２に出力する。

ポンプ馬力制御弁５２はその馬力制御圧に従って油圧ポンプ９の吸収馬力の最大値（最大馬力）を更に制限する。馬力制御圧が最小（OMPａ）時、油圧ポンプ９はバネ５４によって設定された基準最大馬力で駆動可能となり、馬力制御圧が最大（４MPａ）時、油圧ポンプ９の最大馬力は最小に制限される。

一方、レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３には複数の操作装置１５からコントロールバルブ１０に送られる操作圧に基づいて操作圧制御弁１７で生成されるポンプ流量制御圧が導かれ、ポンプ流量制御弁５３はそのポンプ流量制御圧に基づいて油圧ポンプ９の傾転角（押しのけ容積）を制御しポンプ流量を制御する。

また、レギュレータ１８はポンプ流量制限電磁弁１８ｂを有しており、ポンプ流量制限電磁弁１８ｂはコントローラ１３からの電磁弁電流指令値（mＡ）であるポンプ流量制限指令値に基づき操作圧制御弁１７により生成されたポンプ流量制御圧は減圧されて（ポンプ流量制限圧となって）レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３に出力される。

ポンプ流量制限圧が最小（OMPａ）時、油圧ポンプ９に対して最小流量指示となり、ポンプ流量制限圧が最大（４MPａ）時、油圧ポンプ９に対して最大流量指示となる。

ポンプ馬力制御弁５２とポンプ流量制御弁５３は、ポンプ圧とポンプ馬力制限圧による制限流量と、ポンプ流量制限圧による制限流量のうち、小さい方の流量がポンプ流量となるようにポンプアクチュエータ５１の駆動圧を制御し、油圧ポンプ９の傾転角（押しのけ容積）を油圧的に制御する。

図１６はレギュレータ１８の詳細を示す図である。

図１６において、レギュレータ本体５０を有し、レギュレータ本体５０は、上述したように油圧ポンプ９の押しのけ容積変更部材を駆動するポンプアクチュエータ５１と、このポンプアクチュエータ５１に導かれる駆動圧を制御して油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ馬力制御弁５２及びポンプ流量制御弁５３とを有している。

ポンプアクチュエータ５１は、大径受圧部５１ｂと小径受圧部５１ｃを有する段付きの作動ピストン５１ａを備えたサーボピストンであり、大径受圧部５１ｂにはポンプ馬力制御弁５２及びポンプ流量制御弁５３で調整された制御圧が導かれ、小径受圧部５１ｃにはパイロットポンプ１６の一定のパイロット圧が導かれる。両受圧部５１ｂ，５１ｃに共に同じパイロットポンプ１６の一定のパイロット圧が導かれるとき、作動ピストン５１ａは図示左方向に移動し、油圧ポンプ９の斜板の傾転角を小さくしてポンプ吐出流量を減少させ、大径受圧部５１ｂに導かれる圧力が低下すると、作動ピストン５１ａは図示右方向に移動し、油圧ポンプ９の斜板の傾転角を大きくしてポンプ吐出流量を増大させる。

ポンプ馬力制御弁５２は、油圧ポンプ９の吐出圧が導かれる受圧部５２ａと、ポンプ馬力制限電磁弁１８ａから出力された馬力制御圧が導かれる受圧部５２ｂを有し、受圧部５２ａ，５２ｂの反対側に前述した基準最大馬力を設定するバネ５４が位置している。ポンプ流量制御弁５３はポンプ流量制限電磁弁１８ｂから出力されたポンプ流量制限圧が導かれる受圧部５３ａを有している。

ポンプ流量制限電磁弁１８ｂから出力されたポンプ流量制限圧が低くなるとポンプ流量制御弁５３のスプールは図示左方向に移動し、パイロットポンプ１６からの一定のパイロット圧がポンプ流量制御弁５３とポンプ馬力制御弁５２を通り大径受圧部５１ｂに導かれ、油圧ポンプ９の傾転角は小さくなりポンプ吐出流量が減少する。

ポンプアクチュエータ５１が図示左方向に移動し、それに連動してポンプ流量制御弁５３のスリーブも図示左方向に移動し、パイロットポンプ１６からのパイロット圧を遮断する位置（図１６の状態）までくると、大径受圧部５１ｂには作動油の流入がなくなるため、ポンプアクチュエータ５１の移動が止まり、ポンプ吐出流量の減少は止まる。

ポンプ流量制限電磁弁１８ｂから出力されたポンプ流量制御圧が高くなるとポンプ流量制御弁５３のスプールは図示右方向に移動し、大径受圧部５１ｂがポンプ馬力制御弁５２とポンプ流量制御弁５３を通りドレン（タンク）に導かれ、油圧ポンプ９の傾転角は大きくなりポンプ吐出流量が増大する。

ポンプアクチュエータ５１が図示右方向に移動し、それに連動してポンプ流量制御弁５３のスリーブも図示右方向に移動し、大径受圧部５１ｂからドレン（タンク）につながる油路を遮断する位置（図１６の状態）までくると、大径受圧部５１ｂからの作動油の流出がなくなるため、ポンプアクチュエータ５１の移動がとまり、ポンプ吐出流量の増大は止まる。

以上のようにして、ポンプ流量制御弁５３は、ポンプ流量制御圧に応じたポンプ流量となるようにポンプ吐出流量を制御している。

受圧部５２ａに導かれる油圧ポンプ９の吐出圧による油圧力がバネ５４の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプ馬力制限電磁弁１８ａの馬力制御圧による油圧力との差の値より低いとき、ポンプ馬力制御弁５２のスプールは図示右方向に移動し、大径受圧部５１ｂをポンプ流量制御弁５３に連通させ、ポンプ流量制御弁５３によって決まるポンプ吐出流量となる。

受圧部５２ａに導かれる油圧ポンプ９の吐出圧による油圧力がバネ５４の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプ馬力制限電磁弁１８ａからの馬力制御圧による油圧力との差の値より高くなるとポンプ馬力制御弁５２のスプールは図示左方向に移動し、ポンプ馬力制御弁５２のスリーブとの相対位置がバランス状態（図１６の状態）よりも図示左方向に移動すると、パイロットポンプ１６からの一定のパイロット圧がポンプ馬力制御弁５２を通り大径受圧部５１ｂに導かれ、油圧ポンプ９の傾転角は小さくなりポンプ吐出流量が減少する。

ポンプアクチュエータ５１が図示左方向に移動し、それに連動してポンプ馬力制御弁５２のスリーブも図示左方向に移動し、大径部５１ｂがパイロットポンプ１６からのパイロット圧を遮断する位置（図１６の状態）までくると、大径受圧部５１ｂには作動油の流入がなくなるため、ポンプアクチュエータ５１の移動が止まり、ポンプ吐出流量の減少は止まる。

以上のようにして、油圧ポンプ９の吐出圧の上昇に応じて油圧ポンプ９の吐出流量を減少させ、油圧ポンプ９の吸収馬力が、バネ５４の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプ馬力制限電磁弁１８ａからの馬力制御圧による油圧力との差の値により決まる最大馬力を超えないよう制御される。また、その最大馬力はポンプ馬力制限電磁弁１８ａからの馬力制御圧により可変である。ポンプ馬力制限電磁弁１８ａからの馬力制御圧が低いときは最大馬力を大きくし、馬力制御圧がタンク圧であるとき、最大馬力はバネ５４によって設定された基準最大馬力となる。また、ポンプ馬力制限電磁弁１８ａからの馬力制御圧が高くなるにしたがって最大馬力は小さくなる。

〜ポンプ馬力制限の動作の説明〜
図４はポンプ馬力制御弁５２によるポンプ馬力制限の動作説明図である。

図４において、L１は、ポンプ馬力制限電磁弁１８ａによって生成される馬力制御圧がOMPａで、油圧ポンプ９がバネ５４によって設定された基準最大馬力を出力可能なときのポンプ圧（２ポンプ全馬力の場合はポンプ平均圧）に対するポンプ流量の特性を表した線である。

L２は馬力制御圧が４MPａで、油圧ポンプ９の最大馬力が最小に制限されたときのポンプ圧（２ポンプ全馬力の場合はポンプ平均圧）に対するポンプ流量の特性を表した線である。

L３は馬力制御圧が任意のPTMPａのときのポンプ圧（２ポンプ全馬力の場合はポンプ平均圧）に対するポンプ流量の特性を表した線である。

ポンプ馬力制御弁５２によるポンプ馬力制限では、油圧ポンプ９の流量特性が馬力制御圧にしたがってポンプ圧を補正するように平行移動するようになる。このときの移動量をポンプ流量特性補正値と表すこととする。

ポンプ馬力制御圧とポンプ流量特性補正値とポンプ馬力制限指令値は油圧ポンプ９やレギュレータ１８やポンプ馬力制限電磁弁１８ａの特性（仕様）によって関係性が定められているため、これらの数値は相互に換算することができる。

〜ポンプ流量制御の動作の説明〜
図５はポンプ流量制御弁５３によるポンプ流量制御の動作説明図である。

図５において、L４はポンプ流量制限電磁弁１８ｂ生成される流量制限圧が４MPａで、油圧ポンプ９が最大流量を吐出可能なときのポンプ圧に対するポンプ流量の特性を表した線である。

L５は流量制限圧がOMPａで、油圧ポンプ９の吐出流量が最小に制限されたときのポンプ圧に対するポンプ流量の特性を表した線である。

L６は流量制限圧が任意のPQMPａのときのポンプ圧に対するポンプ流量の特性を表した線である。

ポンプ流量制御弁５３によるポンプ流量制御では、油圧ポンプ９の上限流量が流量制限圧にしたがって変化する。このときの上限流量をポンプ流量目標値と表すこととする。ポンプ流量制限圧とポンプ流量目標値とポンプ流量制限指令値は油圧ポンプ９やレギュレータ１８やポンプ流量制限電磁弁１８ｂの特性（仕様）によって関係性が定められているため、これらの数値は相互に換算することができる。

〜センサの説明〜
また、油圧システムの油圧回路には、複数の操作装置１５からの操作圧（パイロット圧）を検出する複数の操作圧センサ１５ｂ（図３では便宜上１つのみ図示）と、油圧ポンプ９の吐出圧（ポンプ圧）を検出するポンプ圧センサ９ａと、複数のアクチュエータの圧力（アクチュエータ圧）を検出する複数のアクチュエータ圧センサ１０ａ（図３では便宜上１つのみ図示）が設けられており、それぞれ検出信号を機体コントローラ１３に出力する。

〜モニタの説明〜
表示装置５は、油圧ショベルに関する各種の情報を表示する表示部５ａと、各種操作入力を行うための表示操作部５ｂとを備えており、各種情報の表示や操作を図示しない表示コントローラにより制御している。なお、表示部５ａをタッチパネル式の液晶モニタとして表示操作部５ｂを兼ねる構成としてもよい。

〜制御の構成〜
図６は、本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ制御装置の制御構成を示す図である。コントローラ１３は、ポンプ制御装置１９を機能の一部として含んでいる。さらにポンプ制御装置１９は、蓄電装置１２ａ状態値監視部も兼ねる車体出力制限値演算部２０、ポンプ目標出力演算部２１、ポンプ流量制限指令値演算部２２、ポンプ馬力制限指令値演算部２３を備えている。

車体出力制限値演算部２０は、ＥＣダイヤル１４などによって決まる目標エンジン回転数と、ＢＣＵ１２ｂからの信号である蓄電装置１２ａの蓄電率を受信し、エンジン６と発電電動機８ｂによる車体出力制限値を演算する。

ポンプ目標出力演算部２１は、複数の操作圧センサ１５ｂからの信号である複数の操作圧と目標エンジン回転数を受信し、かつ車体出力制限値演算部２０で演算された車体出力制限値を入力し、現在のポンプ目標出力を演算する。

ポンプ流量制限指令値演算部２２は、複数の操作圧と、ポンプ圧センサ９ａからの信号である油圧ポンプ９の吐出圧（ポンプ圧）と、目標エンジン回転数を受信し、かつポンプ目標出力演算部２１で演算されたポンプ目標出力を入力し、ポンプ流量目標値とポンプ流量制限指令値とを演算する。

ポンプ馬力制限指令値演算部２３は、目標エンジン回転数を受信し、かつ目標エンジン回転数とポンプ目標出力演算部２１で演算されたポンプ目標出力とポンプ流量制限指令値演算部２２で演算されたポンプ流量目標値を入力し、ポンプ馬力制限指令値を演算する。

また、車体出力制限値演算部２０は、車体出力制限値として、蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態におけるポンプ最大出力を演算する。また、車体出力制限値演算部２０は、エンジン６の現在の回転数における最大出力と蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態における発電電動機８ｂの最大出力とに基づいて車体として許容できる車体出力制限値を演算する。

ポンプ目標出力演算部２１は、作業に係わる情報に基づいて油圧ポンプ９の現在のポンプ要求パワーを演算するとともに、バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）（蓄電制御装置）１２ｂから取得した蓄電装置１２ａの蓄電状態が予め設定された閾値（４０％）よりも低下したとき、蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて現在のポンプ要求パワーを制限し、この制限した現在のポンプ要求パワーを現在のポンプ目標出力として演算する。また、ポンプ目標出力演算部２１は、車体出力制限値演算部２０で演算した車体出力制限値に基づいて蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態に対応するポンプ出力であるポンプ出力制限値を演算し、このポンプ出力制限値に基づいて蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて現在のポンプ要求パワーを制限する演算を行う。

ポンプ流量制限指令値演算部２２は、現在のポンプ目標出力に基づいて、油圧ポンプ９の出力がポンプ目標出力を超えないようにポンプ流量制限指令値を演算する。また、ポンプ流量制限指令値演算部２２は、複数の操作信号とポンプ目標出力に基づいてポンプ流量目標値を演算し、このポンプ流量目標値を油圧ポンプ９の目標容量に変換してポンプ流量制限指令値を演算する。

ポンプ馬力制限指令値演算部２３は、ポンプ馬力制御弁５２によって制限された油圧ポンプ９の吐出流量がポンプ流量制限指令値演算部２２で演算されたポンプ流量目標値に一致するようポンプ馬力制御弁５２を制御するためのポンプ馬力制限指令値を演算する。

以下に、各演算部の詳細を説明する。

〜車体出力制限値演算部２０〜
図７は、本発明の参考例としての実施の形態における車体出力制限値演算部２０の制御内容を示す図である。

図７において、車体出力制限値演算部２０は、エンジン最大トルク演算部２０ａ、アシスト力行トルク演算部２０ｂ、アシスト比率演算部２０ｃ、乗算器２０ｄ及び加算器２０ｅ、馬力演算部２０ｆ、出力制限値演算部２０ｇを有している。

エンジン最大トルク演算部２０ａは、目標エンジン回転数に対するエンジン最大トルクの特性L７を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応するエンジン最大トルクを算出する。目標エンジン回転数に対するエンジン最大トルクの特性L７は使用するエンジン６の仕様に合わせて設定すればよい。

アシスト力行トルク演算部２０ｂは、目標エンジン回転数に対する発電電動機８ｂの最大力行トルクの特性L８を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応する発電電動機８ｂの最大力行トルクを算出する。目標エンジン回転数に対する発電電動機８ｂの最大力行トルクの特性L８は使用する発電電動機８ｂの仕様に合わせて設定すればよい。

車体出力制限値の基本的な演算は、上記エンジン最大トルク演算部２０ａ及びアシスト力行トルク演算部２０ｂと、加算器２０ｅ、馬力演算部２０ｆ、出力制限値演算部２０ｇによって、エンジン最大トルクと最大力行トルクを足したものにエンジン回転数を掛け合わせ、現在のエンジン回転数における車体として許容できる出力（車体出力許容値）を演算することである。

アシスト比率演算部２０ｃは、蓄電装置１２ａの蓄電率に対するアシスト比率の特性L９を設定した制御テーブルであり、そのときの蓄電率からその蓄電率に対応するアシスト比率を算出する。乗算器２０ｄはアシスト力行トルク演算部２０ｂで演算した最大力行トルクにそのアシスト比率を掛け合わせ、車体出力制限値の演算に使用する最大力行トルクを算出する。

蓄電率に対するアシスト比率の特性L９は、蓄電率が高いときは比率を１、蓄電率が低いときは比率を０としており、アシスト力行トルク演算部２０ｂで演算した最大力行トルクにそのアシスト比率を掛け合わせることで、車体出力制限値の演算に使用する最大力行トルクを蓄電率に応じて変化させる。つまり、蓄電率という蓄電装置１２ａの状態値を使用して、車体出力制限値を演算するようになっている。

図８は、アシスト比率演算部２０ｃにおける蓄電率に対するアシスト比率の特性L９の一例を示したものである。蓄電率４０%では比率１とすることで車体出力制限値は車体の最大パワー相当となり、蓄電率３０%では比率０とすることで車体出力制限値はエンジン６単体での出力相当となる。蓄電率４０%と３０%との間ではアシスト比率は１から０に直線的に減少している。

〜ポンプ目標出力演算部２１〜
図９は、本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ目標出力演算部２１の制御内容を示す図である。

図９において、ポンプ目標出力演算部２１は、ポンプ要求パワー演算部２１ａ、回転数ゲイン演算部２１ｂ、ポンプ出力制限値演算部２１ｃ、ポンプ最小パワー設定部２１ｄ、ポンプ最大パワー設定部２１ｅ、ポンプ基準パワー演算部２１ｆ、乗算器２１ｇ、減算器２１ｈ、減算器２１ｉ、除算器２１ｊ、乗算器２１ｋ、最小値選択部２１ｍを有している。

ポンプ要求パワー演算部２１ａは、複数の操作圧（操作信号）のそれぞれに応じた複数のポンプ要求パワーの特性L１０を設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）から対応する現在のポンプ要求パワーＳ２０を算出する。複数のポンプ要求パワーの特性L１０は、操作圧に対応するアクチュエータの駆動或いは作業の種類（例えば掘削か旋回ブーム上げか）に応じて最適の最大要求パワーを有し（後述）、アクチュエータの駆動に必要なポンプパワーしか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。このポンプ要求パワーの特性L１０は、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

回転数ゲイン演算部２１ｂは、目標エンジン回転数に応じた最大が１であるゲインの特性L１１を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応する回転数ゲインを算出する。特性L１０はエンジン最高回転数を想定したものであるため、エンジン回転数が低い場合にはゲインを１より小さくし、その回転数に応じた出力となるようにゲインで調整している。

ポンプ要求パワー演算部２１ａで演算したポンプ要求パワーＳ２と回転数ゲイン演算部２１ｂで演算した回転数ゲインは乗算器２１ｇで掛け合わされ、ポンプ目標出力としてのポンプ要求パワーＳ３（以下ポンプ目標出力Ｓ３という）が算出される。

ポンプ出力制限値演算部２１ｃは、車体出力制限値演算部２０で演算した車体出力制限値をポンプ出力相当値に変換するための特性L１２を設定した制御テーブルであり、そのときの車体出力制限値からそれに対応するポンプ出力制限値Ｓ２１を算出する。ポンプ出力制限値Ｓ２１は、蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態におけるポンプ最大出力（蓄電装置１２ａが車体に供給或いは許可する最大出力）である。また、車体出力制限値は、油圧ポンプ９や補機を含めた被駆動部全体の要求パワーを含む値となっているため、ポンプ出力制限値Ｓ２１として扱うためには、車体出力制限値から補機負荷を引いて、さらにエンジン６から油圧ポンプ９へのパワー伝達効率を考慮して、ポンプ出力制限値に変換する。

ポンプ最小パワー設定部２１ｄは、目標エンジン回転数に応じたポンプ最小パワーの特性L１３を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応したポンプ最小パワーＳ８を算出する。ポンプ最小パワーとは、発電電動機８ｂのアシストを必要とせず、エンジン６の単体で駆動可能な油圧ポンプ９の定常出力を示している。特性L１３としては、基本的には、アシスト比率が０（最小）のときの車体出力制限値を特性L１２で変換した値を設定しておけばよい。

ポンプ最大パワー設定部２１ｅは、目標エンジン回転数に応じたポンプ最大パワーの特性L１４を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応したポンプ最大パワーＳ２２を算出する。ポンプ最大パワーは、蓄電装置１２ａの蓄電状態が閾値（４０％）以上にある通常状態に対応するポンプ出力制限最大値であり、言い換えれば、エンジン６の最大出力と発電電動機８ｂのアシスト最大出力の和による車体としてのポンプ最大出力である。特性L１４としては、基本的には、アシスト比率が１（最大）のときの車体出力制限値を特性L１２で変換した値を設定しておけばよい。

減算器２１ｈは、ポンプ出力制限値演算部２１ｃで演算したポンプ出力制限値Ｓ２１からポンプ最小パワー設定部２１ｄで演算したポンプ最小パワーＳ８を減算し、その差分を油圧ポンプ９の許容アシストパワーＳ１として出力する。

減算器２１ｉは、ポンプ最大パワー設定部２１ｅで演算したポンプ最大パワーＳ２２からポンプ最小パワー設定部２１ｄで演算したポンプ最小パワーＳ８を減算し、その差分を油圧ポンプ９の最大アシストパワーＳ２として出力する。

除算器２１ｊは、許容アシストパワーＳ１を最大アシストパワーＳ２で割り、最大アシストパワーＳ２に占める許容アシストパワーＳ１の割合Ｓ４を演算する。この割合Ｓ４は乗算器２１ｋで現在のポンプ要求パワーであるポンプ目標出力Ｓ３を制限するための制限比率として用いられる。この制限比率Ｓ４は、蓄電装置１２ａの蓄電状態が予め設定された閾値である４０％よりも低下したときの蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いを示す値である。

乗算器２１ｋは、乗算器２１ｇで算出したポンプ目標出力Ｓ３に制限比率Ｓ４を掛け合わせることでポンプ目標出力Ｓ５を算出する。

つまり、蓄電装置１２ａの蓄電量が十分（４０%以上）である場合、アシスト比率演算部２０ｃで演算されるアシスト比率は１となるため、車体出力制限値は最大となり、ポンプ出力制限値演算部２１ｃで演算したポンプ出力制限値Ｓ２１とポンプ最大パワー設定部２１ｅで演算したポンプ最大パワーＳ２２は同じとなる。その結果、許容アシストパワーＳ１と最大アシストパワーＳ２は同じ値となり、制限比率Ｓ４は１となるため、乗算器２１ｇで演算されたポンプ要求パワーＳ３は制限されることなく出力可能となる。

蓄電装置１２ａの蓄電量が閾値を悪化方向に超えたとき（４０%以下）、例えば蓄電量が３５%のとき、アシスト比率演算部２０ｃで演算されるアシスト比率は０.５となるため、車体出力制限値は、アシスト出力が５０%だけ付加されているものとなる。このとき、許容アシストパワーＳ１は最大アシストパワーＳ２の５０%となり、制限比率Ｓ４は０.５となるため、乗算器２１ｇで演算されたポンプ要求パワーＳ３は５０%に制限される。

ポンプ基準パワー演算部２１ｆは、目標エンジン回転数に応じた、油圧ポンプ９の基準となるパワーの特性L１５を設定した制御テーブルであり、そのときの目標エンジン回転数からそれに対応したをポンプ基準パワーＳ２４を算出する。ポンプ基準パワー演算部２１ｆは、エンジン出力に対して過大なポンプ出力とならないように、操作圧による要求パワーによらずに油圧ポンプ９の出力の上限を設定するものである。

最小値選択部２１ｍは、乗算器２１ｋで算出したポンプ目標出力Ｓ５とポンプ基準パワー演算部２１ｆで算出したポンプ基準パワーＳ２４との小さい方を選択し、最終的なポンプ目標出力とする。

図１７は、図９に示したポンプ要求パワー演算部２１ａの一部を具体的に示す図である。一例として、ブーム上げ、旋回、アームクラウド、バケットクラウド、旋回ブーム上げ、掘削に関するポンプ要求パワー演算について示している。ポンプ要求パワー演算部２１ａは、ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ１、旋回の要求パワー演算部２１ａ２、アームクラウドの要求パワー演算部２１ａ３、バケットクラウドの要求パワー演算部２１ａ４、最小値選択部２１ａ５、旋回ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ６、最小値選択部２１ａ７、掘削の要求パワー演算部２１ａ８、最大値選択部２１ａ９を有している。

ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ１は、ブーム上げの操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ａを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ａを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ａは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。ブーム上げの最大要求パワーは例えば７５kWである。

旋回の要求パワー演算部２１ａ２は、旋回の操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ｂを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ｂを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ｂは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。旋回の最大要求パワーは例えば６０kWである。

アームクラウドの要求パワー演算部２１ａ３は、アームクラウドの操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ｃを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ｃを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ｃは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。アームクラウドの最大要求パワーは例えば６０kWである。

バケットクラウドの要求パワー演算部２１ａ４は、バケットクラウドの操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ｄを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ｄを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ｄは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。バケットクラウドの最大要求パワーは例えば４０kWである。

ポンプ要求パワーの特性L１０ａ，L１０ｂ，L１０ｃ，L１０ｄは、それぞれのアクチュエータの駆動に最適の最大要求パワーを有し、ブームシリンダ３ｄのブーム上げ方向の駆動、旋回油圧モータ３ｇの駆動、アームシリンダ３ｅのアームクラウド方向の駆動、バケットシリンダ３ｆのバケットクラウド方向の駆動に必要なポンプ要求パワーしか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。このポンプ要求パワーの特性L１０ａ，L１０ｂ，L１０ｃ，L１０ｄは、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

最小値選択部２１ａ５は、ブーム上げの操作圧と旋回の操作圧の小さい方を選択し、旋回ブーム上げの操作圧として出力する。

旋回ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ６は、旋回ブーム上げの操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ｅを設定した制御テーブルであり、そのときの最小値選択部２１ａ５で選択された旋回ブーム上げの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ｅを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ｅは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。旋回ブーム上げの最大要求パワーは下記する掘削の最大要求パワーよりも大きい、例えば９０kWである。ポンプ要求パワーの特性L１０ｅは、旋回ブーム上げに最適の最大要求パワーを有し、旋回ブーム上げに必要なポンプパワーしか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。このポンプ要求パワーの特性L１０ｅは、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

最小値選択部２１ａ７は、アームクラウドの操作圧とバケットクラウドの操作圧の小さい方を選択し、掘削の操作圧として出力する。

掘削の要求パワー演算部２１ａ８は、掘削の操作圧に応じたポンプ要求パワーの特性L１０ｆを設定した制御テーブルであり、そのときの最小値選択部２１ａ７で選択された掘削の操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求パワーＳ２０ｆを算出する。ポンプ要求パワーの特性Ｌ１０ｆは、一定の操作圧以上の領域では最大要求パワーとなるように設定されている。掘削の最大要求パワーは例えば７０kWである。ポンプ要求パワーの特性L１０ｆは、掘削に最適の最大要求パワーを有し、掘削に必要なポンプパワーしか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。このポンプ要求パワーの特性L１０ｆは、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

最大値選択部２１ａ９は、ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ１、旋回の要求パワー演算部２１ａ２、アームクラウドの要求パワー演算部２１ａ３、バケットクラウドの要求パワー演算部２１ａ４、旋回ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ６、掘削の要求パワー演算部２１ａ８のそれぞれで演算されたポンプ要求パワーＳ２０ａ〜Ｓ２０ｆのうちの最も大きなものを選択し、ポンプ要求パワーＳ２０として出力する。

なお，ここで示したブーム上げ、旋回，アームクラウド、バケットクラウド、旋回ブーム上げ、掘削以外にも、走行、ブーム下げ、アームダンプ、バケットダンプ、予備（アタッチメント）の操作についてもポンプ要求パワーを計算しており、最大値選択部２１ａ９で最大値選択される。また、本実施形態では、複合動作の種類として旋回ブーム上げと掘削についてのみ説明しているが、必要に応じてこの他にもポンプ要求パワーを個別に設定する動作を定めてもよい。

図１０は、横軸に制限前のポンプ目標出力Ｓ３、縦軸に制限後のポンプ目標出力Ｓ５として、車体出力制限値に基づくポンプ出力の制限比率Ｓ４によるポンプ目標出力の制限を示した図である。

制限比率Ｓ４が１のときは、ポンプ目標出力は制限されないため、制限前のポンプ目標出力Ｓ３と制限後のポンプ目標出力Ｓ５は等しくなる。制限比率Ｓ４が小さくなるにしたがって制限後のポンプ目標出力Ｓ５が小さくなり、制限比率Ｓ４が０になると、ポンプ目標出力Ｓ５は０となる。

〜ポンプ流量制限指令値演算部２２〜
図１１は、本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ流量制限指令値演算部２２の制御内容を示す図である。

図１１において、ポンプ流量制限指令値演算部２２は、要求流量演算部２２ａ、回転数ゲイン演算部２２ｂ、乗算器２２ｃ、目標流量演算部２２ｄ、最小値選択部２２ｅ、目標容積演算部２２ｆ、流量制限値演算部２２ｇを有している。

要求流量演算部２２ａは、複数の操作圧（操作信号）のそれぞれに応じた複数のポンプ要求流量の特性L１６を設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）から対応する現在のポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性L１６は、操作信号に対応させて必要なポンプ流量しか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。このポンプ要求流量の特性L１６は、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

回転数ゲイン演算部２２ｂは、図９に示した回転数ゲイン演算部２１ｂと同様、目標エンジン回転数に応じた最大１のゲインの特性L１１を設定した制御テーブルであり、目標エンジン回転数が最高回転数よりも低い回転数にあるときのため、ゲイン特性L１１を使用してそのときの目標エンジン回転数に応じた回転数ゲインを演算し、この回転数ゲインを乗算器２２ｃにおいて、要求流量演算部２２ａで算出したポンプ要求流量に乗じることで、ポンプ要求流量を目標エンジン回転数に応じた流量となるように調整している。

目標流量演算部２２ｄは、ポンプ目標出力演算部２１の演算結果であるポンプ目標出力と、ポンプ圧センサ９ａからの信号である油圧ポンプ９の吐出圧（ポンプ圧）を使用して、現在のポンプ目標出力となるポンプ流量を演算する。ポンプ圧の代わりに、アクチュエータ圧センサ９ｂからの信号であるアクチュエータ圧を用いてもよい。この場合、アクチュエータ圧センサ９ｂは複数あるので、そのうちの最も高い圧力を選択して用いればよい。

最小値選択部２２ｅは、操作圧による要求流量と、ポンプ目標出力となるポンプ流量との小さい方を選択し、ポンプ流量目標値を決定する。このように構成することにより、操作圧に応じて必要なポンプ流量を吐出しつつ、ポンプ流量をポンプ目標出力となる流量以下に抑え、油圧ポンプ９の出力がポンプ目標出力を超えないようにポンプ流量を制御することで、燃費や蓄電残量の制御が可能となる。ここで演算されるポンプ流量目標値は図５に示したポンプ流量目標値に対応するものである。

目標容積演算部２２ｆは、最小値選択部２２ｅで決定されたポンプ流量目標値を目標エンジン回転数で割ることでポンプ目標容量を演算する。

流量制限値演算部２２ｇは、ポンプ目標容積に応じたポンプ流量制限指令値の特性L１７を設定した制御テーブルであり、そのときのポンプ目標容積からそれに対応するポンプ流量制限指令値を算出する。特性L１７は油圧ポンプ９の仕様に合わせて設定されている。

コントローラ１３は、そのポンプ流量制限指令値となるようにレギュレータ１８のポンプ流量制限電磁弁１８ｂを制御することでポンプ流量を制御する。

図１８は、図１１に示した要求流量演算部２２ａの一部を具体的に示す図である。要求流量演算部２２ａは、ブーム上げの要求流量演算部２２ａ１、旋回の要求流量演算部２２ａ２、アームクラウドの要求流量演算部２２ａ３、アームダンプの要求流量演算部２２ａ４、バケットクラウドの要求流量演算部２２ａ５、バケットダンプの要求流量演算部２２ａ６、最大値選択部２２ａ７を有している。なお、図１８中、左右走行モータの要求流量演算部、ブーム下げの要求流量演算部、予備（アタッチメント）の要求流量演算部は図示を省略している。

ブーム上げの要求流量演算部２２ａ１は、ブーム上げの操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ａを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ａは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

旋回の要求流量演算部２２ａ２は、旋回の操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ｂを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ｂは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

アームクラウドの要求流量演算部２２ａ３は、アームクラウドの操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ｃを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ｃは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

アームダンプの要求流量演算部２２ａ４は、アームダンプの操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ｄを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ｄは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

バケットクラウドの要求流量演算部２２ａ５は、バケットクラウドの操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ｅを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ｅは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

バケットダンプの要求流量演算部２２ａ６は、バケットダンプの操作圧に応じたポンプ要求流量の特性L１６ｆを設定した制御テーブルであり、そのときの操作圧（操作信号）からそれに対応するポンプ要求流量を算出する。ポンプ要求流量の特性Ｌ１６ｆは、一定の操作圧以上の領域では最大ポンプ流量となるように設定されている。

ポンプ要求流量の特性L１６ａ〜L１６ｆは、それぞれ、操作信号に対応させて必要なポンプ流量しか出力しないように設定されているため、無駄なく燃費がよいポンプ制御を行うことができる。これらのポンプ要求流量の特性ａ〜L１６ｆは、エンジン最高回転時を想定して設定されている。

最大値選択部２２ａ７は要求流量演算部２２ａ１〜２２ａ６で演算されたポンプ要求流量の最大値を選択し、ポンプ要求流量を演算する。図１１の乗算器２２ｃには、その最大値選択されたポンプ要求流量が与えられる。

〜ポンプ馬力制限指令値演算部２３〜
図１２は、本発明の参考例としての実施の形態におけるポンプ馬力制限指令値演算部２３の制御内容を示す図である。

図１２において、ポンプ馬力制限指令値演算部２３は、目標容積演算部２３ａ、目標トルク演算部２３ｂ、ポンプ圧演算部２３ｃ、ポンプ圧演算部２３ｄ、減算部２３ｅ、リミッタ２３ｆ、馬力制限値演算部２３ｇを有している。

目標容積演算部２３ａは、目標容積演算部２２ｆと同様、ポンプ流量制限指令値演算部２２で算出したポンプ流量目標値を目標エンジン回転数で割ることでポンプ目標容積を演算する。

目標トルク演算部２３ｂは、ポンプ目標出力演算部２１で算出したポンプ目標出力を目標エンジン回転数で割ることでポンプ目標トルクを算出する。

ポンプ圧演算部２３ｃは、目標容積演算部２３ａで算出したポンプ目標容積に応じた、その目標容量で最大トルクとなるポンプ圧の特性L１８を設定した制御テーブルであり、そのときのポンプ目標容積からその目標容積で最大となるポンプ圧Ｓ６を算出する。特性L１８は油圧ポンプ９の仕様に合わせて設定されている。

ポンプ圧演算部２３ｄは、目標トルク演算部２３ｂで算出したポンプ目標トルクを目標容積演算部２３ａで算出したポンプ目標容積で割ることで、現在の目標容積で目標トルクとなるポンプ圧Ｓ７を算出する。

減算部２３ｅでは、ポンプ圧Ｓ６からポンプ圧Ｓ７を減算し、ポンプ流量特性補正値を演算する。この演算結果（ポンプ流量特性補正値）は負の値になる場合もあるため、油圧ポンプ９の特性として流量特性補正値は正の値のみしかとらないため、リミッタ２３ｆによって０以上の値となるようにしている。ここで演算されるポンプ流量特性補正値は図４のポンプ流量特性補正値に対応するものである。

馬力制限値演算部２３ｇは、ポンプ流量特性補正値に応じたポンプ馬力制限指令値の特性L１９を設定した制御テーブルであり、そのときのポンプ流量特性補正値からそれに対応するポンプ馬力制限指令値を演算する。特性L１９も油圧ポンプ９の仕様に合わせて設定されている。

コントローラ１３は、そのポンプ馬力制限指令値となるようにレギュレータ１８のポンプ馬力制限電磁弁１８ａを制御することでポンプ馬力制御弁５２を制御し、油圧ポンプ９の吸収馬力（ポンプ馬力）を制御する。

〜ポンプ流量制限指令値演算部２２とポンプ馬力制限指令値演算部２３を併用することの効果〜
図１３は、ポンプ流量制限指令値演算部２２とポンプ馬力制限指令値演算部２３を併用することによる効果を説明する図である。

油圧ポンプの出力（吸収馬力）を制御するだけであれば、ポンプ流量制限指令値演算部２２によるポンプ流量制御だけでも可能である。

ポンプ流量制限指令値演算部２２とポンプ馬力制限指令値演算部２３を併用することにより、油圧ポンプ９の流量特性は、図４で示した通り、ポンプ流量特性補正値の分だけ平行移動したようになる。ポンプ馬力制限指令値演算部２３の演算のようにポンプ流量特性補正値を決定すると、ポンプの動作点は、例えば図１３のＺで示すようになる。

ポンプ馬力制限指令値演算部２３で演算されたポンプ流量特性補正値によって、油圧ポンプ９の流量特性が、ポンプ流量制限指令値演算部（ポンプ流量制限指令値）によるポンプ動作点Ｚに接するように制御される。すなわち、ポンプ馬力制御弁５２は、ポンプ馬力制御弁５２によって制限された油圧ポンプ９の吐出流量がポンプ流量制限指令値演算部２２で演算されたポンプ流量目標値に一致するよう制御される。

一般的に、ポンプ馬力制限はポンプ圧変動に対して応答良くポンプ流量を増減させるように設計されているため、アクチュエータ起動時など、動作中にポンプ圧が変動した場合、ポンプ流量制御の動作点Ｚにポンプ馬力制限によるポンプ特性を合わせておくことで、急なポンプ圧変動に対してポンプ流量を応答良く安定させることができ、圧力変動をより早く収束させ、ハンチングや、不要な発電電動機の力行アシストを抑制することができる。

〜参考例としての実施の形態の効果〜
油圧ショベルの典型的な作業の１つとして、地面を掘削し、ダンプに砂利や土を積み込む掘削積み込み作業がある。この作業では、掘削、旋回ブーム上げ、放土、旋回戻り、掘削・・・という動作サイクルを繰り返す。ここで、掘削と旋回ブーム上げに着目すると、これらの動作は蓄電装置１２ａからの電力供給による発電電動機のアシストが必要となる高負荷動作であり、また、一般に旋回ブーム上げの方が掘削よりも要求されるポンプ出力が高い。

特許文献１において、蓄電残量が低下した場合、作業内容に係わらずポンプ出力の上限を制限しているため、その制限後の出力と制限前の出力との比較をすると、旋回ブーム上げの方が掘削に比べて出力の制限（低下）量が多くなる。すなわち、非制限時に対する制限時の速度減少比は、掘削よりも旋回ブーム上げの方が大きくなる。この速度減少比の違いは、一連の作業を行っているオペレータに大きな操作違和感とそれによる余分なストレスと与えてしまう恐れがある。

本実施の形態では、以下のように上記課題が解決される。

掘削を行うため、オペレータがアームの操作装置の操作レバーをアームクラウド方向に操作し、バケットの操作装置の操作レバーをバケットクラウド方向に操作すると、アームクラウドの操作圧とバケットクラウドの操作圧が生成され、図１８に示すアームクラウドの要求流量演算部２２ａ３とバケットクラウドの要求流量演算部２２ａ５において、それぞれの操作圧に対応するポンプ要求流量が演算され、それらが最大値選択部２２ａ７で最大値選択され、このポンプ要求流量に回転数ゲインを乗じて操作圧による要求流量が演算される。

一方、蓄電装置１２ａの蓄電状態が閾値（４０％）よりも低下したとき、図９に示す除算器２１ｊでは、蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じた制限比率Ｓ４が演算され、その制限比率Ｓ４が乗算器２１ｋにおいて、ポンプ要求パワー演算部２１ａ及び乗算器２１ｇで演算されたポンプ要求パワーＳ３に掛け合わされることで、蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて制限されたポンプ要求パワーが演算される。

図１１に示した目標流量演算部２２ｄでは、その制限されたポンプ要求パワーに相当するポンプ流量が演算され、最小値選択部２２ｅで、そのポンプ流量と乗算器２２ｃで演算された操作圧による要求流量の小さい方がポンプ流量目標値として選択され、ポンプ流量制限値が演算される。そのポンプ流量制限値は電磁弁電流指令値（mＡ）としてコントローラ１３からポンプ流量制限電磁弁１８ｂに出力され、レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３に導かれるポンプ流量制御圧がポンプ流量制限値に制限される。これにより油圧ポンプ９は、操作圧に応じて必要なポンプ流量を吐出しつつ、ポンプ流量がポンプ目標出力となる流量以下に抑えられ、蓄電装置１２ａの蓄電量が低下した場合に、蓄電装置１２ａの過放電による蓄電装置１２ａの劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジン６のストールが防止される。

旋回ブーム上げを行うため、オペレータがブームの操作装置の操作レバーをブーム上げ方向に操作し、旋回の操作装置の操作レバーを操作した場合も同様であり、図１８に示すブーム上げの要求流量演算部２２ａ１と旋回の要求流量演算部２２ａ２とでそれぞれの操作圧に対応するポンプ要求流量が演算され、それらが最大値選択部２２ａ７で最大値選択され、このポンプ要求流量に回転数ゲインを乗じて操作圧による要求流量が演算される。

また、図１１に示した目標流量演算部２２ｄでは、ポンプ目標出力演算部２１で演算されたポンプ要求パワーに相当するポンプ流量が演算され、最小値選択部２２ｅで、そのポンプ流量と乗算器２２ｃで演算された操作圧による要求流量の小さい方がポンプ流量目標値として選択され、ポンプ流量制限値が演算される。そのポンプ流量制限値は電磁弁電流指令値（mＡ）としてコントローラ１３からポンプ流量制限電磁弁１８ｂに出力され、レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３に導かれるポンプ流量制御圧がポンプ流量制限値よりも大きくならないように制限される。これにより油圧ポンプ９は、操作圧に応じて必要なポンプ流量を吐出しつつ、ポンプ流量がポンプ目標出力となる流量以下に抑えられ、蓄電装置１２ａの蓄電量が低下した場合に、蓄電装置１２ａの過放電による蓄電装置１２ａの劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジン６のストールが防止される。

また、本実施の形態においては、掘削時は、図１７のアームクラウドの要求パワー演算部２１ａ３及びバケットクラウドの要求パワー演算部２１ａ４においてアームクラウドの操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ｃ（最大６０kW）とバケットクラウドの操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ｄ（最大４０kW）が演算されるとともに、最小値選択部２１ａ７においてアームクラウドの操作圧とバケットクラウドの操作圧の小さい方が掘削の操作圧として選択され、掘削の要求パワー演算部２１ａ８において掘削の操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ｆ（最大７０kW）が算出され、最大値選択部２１ａ９においてポンプ要求パワーＳ２０ｃ，Ｓ２０ｄ，Ｓ２０ｆのうちの最も大きなものがポンプ要求パワーＳ２０として選択される。

図９に示す乗算器２１ｇでは、上記のように演算されたポンプ要求パワーＳ２０がそのときの回転数ゲインに掛け合わされてポンプ要求パワーＳ３が演算され、そのポンプ要求パワーＳ３が、乗算器２１ｋにおいて電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じた制限比率Ｓ４に掛け合わされることで、蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて制限されたポンプ要求パワーが演算される。このポンプ要求パワーは、図１１に示したポンプ流量制限指令値演算部２２の目標流量演算部２２ｄに送られてポンプ要求パワーに相当するポンプ流量が演算され、最小値選択部２２ｅにおいて、乗算器２２ｃで演算された操作圧による要求流量がそれよりも大きくならないように制限され、ポンプ流量制限値が演算される。そのポンプ流量制限値は電磁弁電流指令値（mＡ）としてコントローラ１３からポンプ流量制限電磁弁１８ｂに出力され、レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３に導かれるポンプ流量制御圧がポンプ流量制限値を超えないように制限され、ポンプ流量が制御される。

また、旋回ブーム上げ時も同様であり、図１７のブーム上げの要求パワー演算部２１ａ１及び旋回の要求パワー演算部２１ａ２においてブーム上げの操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ａ（最大７５kW）と旋回の操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ｂ（最大６０kW）が演算されるとともに、最小値選択部２１ａ５においてブーム上げの操作圧と旋回の操作圧の小さい方が旋回ブーム上げの操作圧として選択され、旋回ブーム上げの要求パワー演算部２１ａ６において旋回ブーム上げの操作圧に対応するポンプ要求パワーＳ２０ｅ（最大９０kW）が算出され、最大値選択部２１ａ９においてポンプ要求パワーＳ２０ａ，Ｓ２０ｂ，Ｓ２０ｅのうちの最も大きなものがポンプ要求パワーＳ２０として選択される。図１１に示したポンプ流量制限指令値演算部２２の最小値選択部２２ｅでは、乗算器２２ｃで演算された操作圧による要求流量がポンプ要求パワーに相当するポンプ流量よりも大きくならないように制限され、ポンプ流量制限値が演算される。そのポンプ流量制限値は電磁弁電流指令値（mＡ）としてコントローラ１３からポンプ流量制限電磁弁１８ｂに出力され、レギュレータ１８のポンプ流量制御弁５３に導かれるポンプ流量制御圧がポンプ流量制限値を超えないように制限され、ポンプ流量が制御される。

このように現在のポンプ要求パワーＳ３を作業に係わる情報である操作圧に基づいて操作圧毎或いは作業の種類毎に演算し、そのポンプ要求パワーＳ３を蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて制限したポンプ目標出力Ｓ５に基づいてポンプ流量制限指令値を演算し、油圧ポンプ９の出力がポンプ目標出力Ｓ５を超えないように油圧ポンプ９の吐出流量を制御する。これにより掘削時とブーム上げ旋回時のそれぞれにおいて、作業に係わる情報である操作圧に応じて油圧ポンプ９の出力が制限されるため、一連の連続サイクル作業において、全体のバランスを保って速度を遅くすることができ、速度低下時の操作違和感を最小限に抑え、オペレータに与える操作違和感を少なくし、良好な操作性を確保することができる。

以上のように本発明の参考例としての実施の形態においては、蓄電装置１２ａの蓄電状態が閾値（４０％）よりも低下したとき、蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて現在のポンプ要求パワーＳ３を制限してポンプ目標出力を演算し、油圧ポンプ９の吐出流量を制御する。これにより蓄電装置１２ａの蓄電量が低下した場合に、蓄電装置１２ａの過放電による蓄電装置１２ａの劣化とアシスト不足或いはアシスト不能によるエンジン６のストールを防止し、作業を継続して行うことができる。

また、現在のポンプ要求パワーＳ３を作業に係わる情報（図示の例では操作信号である操作圧）に基づいて演算し、そのポンプ要求パワーＳ３を蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いに応じて制限したポンプ目標出力Ｓ５に基づいてポンプ流量制限指令値を演算し、油圧ポンプ９の出力がポンプ目標出力Ｓ５を超えないように油圧ポンプ９の吐出流量を制御する。これにより作業に係わる情報に応じて油圧ポンプ９の出力が制限されるため、一連の連続サイクル作業において、全体のバランスを保って速度を遅くすることができ、速度低下時の操作違和感を最小限に抑え、オペレータに与える操作違和感を少なくし、良好な操作性を確保することができる。

また、本発明の参考例としての実施の形態においては、コントローラ１３にポンプ馬力制限指令値演算部２３を設け、ポンプ馬力制御弁５２によって制限された油圧ポンプ９の吐出流量がポンプ流量制限指令値演算部２２で演算されたポンプ流量目標値に一致するようにポンプ馬力制御弁５２を制御する構成とした。これにより急なポンプ圧変動に対してポンプ流量を応答良く安定させることができ、圧力変動をより早く収束させ、ハンチングや、不要な発電電動機の力行アシストを抑制することができる。

＜本発明の一実施の形態＞
本発明の一実施の形態を説明する。主な構成は参考例としての実施の形態と同様である。参考例としての実施の形態と異なる部分について説明する。

〜ポンプ目標出力演算部２１〜
本発明の参考例としての実施の形態と本発明の一実施の形態とでは、ポンプ目標出力演算部２１の処理内容が異なる。

図１４は、本発明の一実施の形態におけるポンプ目標出力演算部２１の制御内容を示す図である。

図１４において、ポンプ目標出力演算部２１は、図９に示したポンプ要求パワー演算部２１ａ、回転数ゲイン演算部２１ｂ、ポンプ出力制限値演算部２１ｃ、ポンプ最小パワー設定部２１ｄ、ポンプ最大パワー設定部２１ｅ、ポンプ基準パワー演算部２１ｆ、乗算器２１ｇ、減算器２１ｈ、減算器２１ｉ、除算器２１ｊ、乗算器２１ｋ、最小値選択部２１ｍに加えて、最小値選択部２１ｎ、減算部２１ｐ、加算部２１ｑを有している。

最小値選択部２１ｎは、制限前のポンプ目標出力Ｓ３とポンプ最小パワーS８との最小値選択を行う。

減算部２１ｐは、その演算結果S９と制限前のポンプ目標出力Ｓ３との差分Ｓ２３をとり、その差分Ｓ２３に乗算器２１ｋにおいて制限比率S４をかけることで、ポンプ最小パワーS８を超えるポンプ目標出力について、制限比率Ｓ４に応じた制限出力量Ｓ１０を演算する。

加算部２１ｑは、演算結果S９に制限出力量Ｓ１０を足すことで、車体出力制限値に対応した、制限後のポンプ目標出力S５を決定する。

このようにポンプ目標出力演算部２１は、ポンプ最小パワーS８をポンプ出力制限有効閾値として設定し、蓄電装置１２ａの蓄電状態が閾値である４０％より低下したとき、ポンプ目標出力Ｓ３のうちポンプ出力制限有効閾値S８以上の出力部分に対して蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合い（制限比率S４）に応じて制限する演算を行うことでポンプ目標出力Ｓ３を制限し、ポンプ目標出力S５を決定する。

図１５は、横軸に制限前のポンプ目標出力Ｓ３、縦軸に制限後のポンプ目標出力S５として、車体出力制限値に基づくポンプ出力の制限比率S４によるポンプ目標出力の制限を示した図である。

制限前のポンプ目標出力Ｓ３がポンプ最小パワーS８（ポンプ出力制限有効閾値）よりも小さいときは、その最小値選択結果のS９と制限前のポンプ目標出力Ｓ３が等しくなるため、S９とS３の差分が０となり、制限比率S４によらずポンプ目標出力を制限することはなく、制限後のポンプ目標出力S５は制限前のポンプ目標出力Ｓ３と等しくなる。

制限比率S４が１のときは、ポンプ目標出力は制限されないため、制限前のポンプ目標出力と制限後のポンプ目標出力は等しくなる。制限比率S４が小さくなるにしたがって制限後のポンプ目標出力が小さくなり、制限比率S４が０なると、ポンプ目標出力はL１３で設定されているポンプ最小パワーＳ１８と等しくなる。

ポンプ最小パワーS８は、発電電動機による力行アシストを０とみなした、エンジン単体で駆動可能な出力相当に設定されているため、ポンプ目標出力を最小パワーまで制限すれば、蓄電装置１２ａの蓄電率を低下させずに車体を動作させることが可能となり、オペレータの操作性の悪化も最小限に抑えることができる。

その他の部分の構成は参考例としての実施の形態と同様である。

〜本発明の一実施の形態の効果〜
以上のように構成した本発明の一実施の形態においても、参考例としての実施の形態と同様の効果が得られる。

また、本発明の一実施の形態においては、ポンプ目標出力のうち、発電電動機８ｂによる力行アシストを必要とするような、エンジン単体で駆動可能な出力相当の出力についてのみ蓄電率による制限を行うため、速度を遅くさせたくない、もしくは、速度を遅くする必要のない低出力領域では出力を制限せず、よりオペレータの操作性の悪化を抑えることができる。

また、ポンプ目標出力演算部２１は、蓄電装置１２ａの蓄電状態が閾値（４０％）以上にある通常状態に対応するポンプ最大パワーであるポンプ出力制限最大値と、蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態に対応するポンプ出力であるポンプ出力制限値とを演算するとともに、蓄電装置１２ａの蓄電状態によらない値として現在のポンプ要求パワーを演算し、更に、ポンプ出力制限最大値（ポンプ最大パワーＳ２２）とポンプ出力制限有効閾値（ポンプ最小パワーＳ８）の差分に対するポンプ出力制限値Ｓ２１とポンプ出力制限有効閾値（ポンプ最小パワーＳ８）の差分が占める比率を蓄電装置１２ａの蓄電状態の低下度合いを示す制限比率Ｓ４として演算し、現在のポンプ要求パワーとポンプ出力制限有効閾値（ポンプ最小パワーＳ８）の差分に制限比率Ｓ４を乗じてポンプ目標出力を演算する。

これによって、現在のポンプ目標出力に対する制限量を、複雑な演算を必要としない簡単な計算によって決定することができ、蓄電装置１２ａの充電状態の減少の比率にしたがってポンプ出力を制限することで、動作によらず全体のバランスを保って速度を遅くすることができ、速度低下時の操作違和感を最小限に抑えることができる。

また、ポンプ目標出力演算部２１は、ポンプ出力制限有効閾値として、発電電動機８ｂのアシストを必要とせず、エンジン単体で駆動可能な油圧ポンプ９の定常出力を演算し、ポンプ出力制限最大値として、エンジン６の最大出力と発電電動機８ｂのアシスト最大出力の和による、車体としてのポンプ最大出力を演算し、ポンプ出力制限値として、蓄電装置１２ａの現在の蓄電状態におけるポンプ最大出力を演算する。

これにより、エンジン単体で駆動可能な油圧ポンプ９の定常出力以下のポンプ目標出力については出力を制限しないため、出力の制限を必要最小限に抑え、オペレータの操作性の悪化も最小限に抑えることができる。

〜その他〜
１．上記の実施の形態では、ポンプ目標出力演算部２のポンプ要求パワー演算部２１ａ及びポンプ流量制限指令値演算部２２の要求流量演算部２２ａにおいて、ポンプ要求パワー或いはポンプ要求流量を演算するための作業に係わる情報として操作圧（操作信号）を用いたが、操作圧に代え、或いは操作圧と併用して油圧ポンプ９の吐出圧、油圧アクチュエータ３の駆動圧、作業の種類の設定情報などの情報を用いてもよい。

２．上記の実施の形態では、ポンプ流量制限電磁弁１８ｂは操作圧制御弁１７により生成されたポンプ流量制御圧を制限する構成としたが、ポンプ流量制限電磁弁１８ｂの元圧をパイロットポンプ１６のパイロット圧とし、そのパイロット圧に基づいてポンプ流量制限圧を生成する構成としてもよい。なお、本実施の形態のようにポンプ流量制限電磁弁１８ｂを操作圧制御弁１７により生成されたポンプ流量制御圧を制限する構成とした場合は、万一、コントローラ１３やポンプ流量制限電磁弁１８ｂに故障が発生した場合でも、操作圧制御弁１７により生成されたポンプ流量制御圧によって油圧ポンプ９の吐出流量を制御し、作業を継続することができるというフェールセイフ機能を果たすことができる。

３．上記の実施の形態では、ポンプ目標出力演算部２１にポンプ基準パワー演算部２１ｆと最小値選択部２１ｍを設け、コントローラ１３に電子馬力機能を持たせたが、レギュレータ１８はポンプ馬力制御弁５２を備えているため、ポンプ基準パワー演算部２１ｆと最小値選択部２１ｍは無くてもよい。

４．上記実施の形態では、ポンプ流量制限指令値演算部２２の目標流量演算部２２ｄにおいて、油圧ポンプ９の吐出圧（ポンプ圧）を使用して現在のポンプ目標出力となるポンプ流量を演算したが、ポンプ圧の代わりに、アクチュエータ圧センサ９ｂからの信号であるアクチュエータ圧を用いてもよい。この場合、アクチュエータ圧センサ９ｂは複数あるので、そのうちの最も高い圧力を選択して用いればよい。

５．また、上記実施の形態では、蓄電率の低下に応じた出力制限を説明したが、リチウムイオンバッテリ１２ａの劣化は、リチウムイオンバッテリ１２ａの使用状況によっても促進されることが広く知られている。すなわち、リチウムイオンバッテリ１２ａは最大電流値以内でも短時間に高電流を出し入れすると、劣化が促進される、というものである。そこで過去何秒の間にどれだけ電流が入出流したら劣化が促進されるかの知見があれば、その値を超えないようにリチウムイオンバッテリ１２ａを使用することで劣化を防止することができる。このとき、蓄電率の低下と同様にリチウムイオンバッテリ１２ａの使用状況に応じてポンプ目標出力を制限すれば、劣化を防止しつつ、オペレータへの操作違和感をなるべく小さくとどめることが可能となる。

６．また、上記実施の形態では、リチウムイオンバッテリ１２ａを使用した例で説明したが、本発明の蓄電装置１２ａはこれに限定されない。必要な電力を供給可能な容量がある二次電池（例えばニッケルカドニウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ）やキャパシタを採用しても良い。また、この蓄電装置１２ａと直流バスの間にＤＣＤＣコンバータなどの昇圧装置が設置されていてもよい。

１００ 下部走行体
２００ 上部旋回体
３００ フロント作業機
３ａ ブーム
３ｂ アーム
３ｃ バケット
３ｄ ブームシリンダ
３ｅ アームシリンダ
３ｆ バケットシリンダ
３ｇ 旋回油圧モータ
３ｈ 走行油圧モータ
４ａ 運転室
５ 表示装置
６ エンジン
７ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８ａ 第１のインバータ
８ｂ 発電電動機
９ 油圧ポンプ
９ａ ポンプ圧センサ
１０ コントロールバルブ
１０ａ アクチュエータ圧センサ
１１ａ 第２のインバータ
１１ｂ 旋回電動モータ
１２ａ 蓄電装置１２ａ（リチウムイオンバッテリ）
１２ｂ バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）（充電制御装置）
１３ 機体コントローラ
１４ エンジンコントロールダイヤル（ＥＣダイヤル）
１５ 操作装置
１５ａ 操作レバー
１５ｂ 操作圧センサ
１６ パイロットポンプ
１７ 操作圧制御弁
１８ レギュレータ
１８ａ ポンプ馬力制限電磁弁
１８ｂ ポンプ流量制限電磁弁
１９ ポンプ制御装置
２０ 車体出力制限値演算部
２１ ポンプ目標出力演算部
２２ ポンプ流量制限指令値演算部
２３ ポンプ馬力制限指令値演算部
５１ ポンプアクチュエータ
５２ ポンプ馬力制御弁
５３ ポンプ流量制御弁

Claims (6)

1. エンジンと、
   少なくとも１つの発電電動機と、
   前記発電電動機を発電動作させるときに充電し、前記発電電動機を力行動作させるときに放電する蓄電装置と、
   前記蓄電装置の蓄電状態を演算し前記蓄電装置を監視する蓄電制御装置と、
   前記エンジン及び前記発電電動機のトルクで駆動する可変容量式の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの吐出油によって駆動する複数の油圧アクチュエータと、
   前記複数の油圧アクチュエータに対して操作量に応じた操作信号を出力し各油圧アクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、
   前記発電電動機の充電電力及び放電電力と前記油圧ポンプの吐出流量と出力を制御するコントローラと、
   前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御し、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータとを備えたハイブリッド建設機械において、
   前記コントローラは、前記油圧ポンプの現在のポンプ目標出力を演算するポンプ目標出力演算部と、前記油圧ポンプの吐出流量と出力を制御するポンプ流量制限指令値を演算するポンプ流量制限指令値演算部とを有し、
   前記ポンプ目標出力演算部は、
   前記蓄電装置の蓄電状態に応じたポンプ要求パワーの制限を行う下限のポンプ出力としてのポンプ最小パワーであるポンプ出力制限有効閾値と、前記蓄電装置の蓄電状態が前記ポンプ出力制限有効閾値以上にある通常状態に対応するポンプ最大パワーであるポンプ出力制限最大値と、前記蓄電装置の現在の蓄電状態に対応するポンプ出力であるポンプ出力制限値とを演算し、
   更に、前記ポンプ出力制限最大値と前記ポンプ出力制限有効閾値との差分に対する前記ポンプ出力制限値と前記ポンプ出力制限有効閾値との差分が占める比率を前記蓄電装置の蓄電状態の低下度合いを示す制限比率として演算し、
   前記ポンプ目標出力演算部は、また、
   作業に係わる情報に基づいて前記蓄電装置の蓄電状態によらない値として前記油圧ポンプの現在のポンプ要求パワーを演算するとともに、
   前記蓄電制御装置から取得した前記蓄電装置の蓄電状態が予め設定された閾値よりも低下したとき、前記蓄電装置の蓄電状態の低下度合いに応じて前記現在のポンプ要求パワーを制限するため、前記現在のポンプ要求パワーのうち前記ポンプ出力制限有効閾値以上の出力部分である前記現在のポンプ要求パワーと前記ポンプ出力制限有効閾値の差分に前記制限比率を乗じて前記現在のポンプ目標出力を演算し、
   前記ポンプ流量制限指令値演算部は、前記現在のポンプ目標出力に基づいて、前記油圧ポンプの出力が前記現在のポンプ目標出力を超えないように前記ポンプ流量制限指令値を演算し、
   前記レギュレータは、前記ポンプ流量制限指令値に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御し、前記油圧ポンプの吐出流量を制御することを特徴とするハイブリッド建設機械。
2. 請求項１記載のハイブリッド建設機械において、
   前記ポンプ目標出力演算部は、
   前記ポンプ出力制限有効閾値として、前記発電電動機のアシストを必要とせず、前記エンジン単体で駆動可能な前記油圧ポンプの定常出力を演算し、
   前記ポンプ出力制限最大値として、前記エンジンの最大出力と前記発電電動機のアシスト最大出力の和による、車体としてのポンプ最大出力を演算し、
   前記ポンプ出力制限値として、前記蓄電装置の現在の蓄電状態におけるポンプ最大出力を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
3. 請求項１記載のハイブリッド建設機械において、
   前記エンジンの現在の回転数における最大出力と前記蓄電装置の現在の蓄電状態における前記発電電動機の最大出力とに基づいて車体として許容できる車体出力制限値を演算する車体出力制限値演算部を更に備え、
   前記ポンプ目標出力演算部は、前記車体出力制限値に基づいて前記ポンプ出力制限値を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
4. 請求項１記載のハイブリッド建設機械において、
   前記複数の操作装置の操作信号を検出する複数の操作信号センサを更に備え、
   前記作業に係わる情報は前記複数の操作信号センサによって検出された複数の操作信号であり、
   前記ポンプ目標出力演算部は、前記複数の操作信号のそれぞれに応じた複数のポンプ要求パワーの特性であって、前記複数の操作圧に対応する油圧アクチュエータの駆動及び作業の種類に応じて最適の最大要求パワーを有する複数のポンプ要求パワーの特性を設定した複数の制御テーブルを有し、この複数の制御テーブルを用い、前記複数の操作信号に基づいて前記現在のポンプ要求パワーを演算することを特徴とすることを特徴とするハイブリッド建設機械。
5. 請求項１記載のハイブリッド建設機械において、
   前記複数の操作装置の操作信号を検出する複数の操作信号センサを更に備え、
   前記レギュレータは、
   前記油圧ポンプの吐出圧が導かれ、前記油圧ポンプの吸収馬力が基準最大馬力を超えないように前記油圧ポンプの吐出流量を制限するポンプ馬力制御弁と、
   前記ポンプ流量制限指令値演算部で演算された前記ポンプ流量制限指令値に基づいて前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ流量制御弁とを有し、
   前記ポンプ流量制限指令値演算部は、前記複数の操作信号と前記現在のポンプ目標出力に基づいてポンプ流量目標値を演算し、このポンプ流量目標値を前記油圧ポンプの目標容量に変換して前記ポンプ流量制限指令値を演算し、
   前記コントローラは、
   前記ポンプ馬力制御弁によって制限された前記油圧ポンプの吐出流量が前記ポンプ流量制限指令値演算部で演算された前記ポンプ流量目標値に一致するよう前記ポンプ馬力制御弁を制御するためのポンプ馬力制限指令値を演算するポンプ馬力制限指令値演算部を更に有することを特徴とするハイブリッド建設機械。
6. 請求項１記載のハイブリッド建設機械において、
   前記エンジンの現在の回転数における最大出力と前記蓄電装置の現在の蓄電状態における前記発電電動機の最大出力とに基づいて車体として許容できる車体出力制限値を演算する車体出力制限値演算部を更に備え、
   前記ポンプ目標出力演算部は、前記車体出力制限値に基づいて前記蓄電装置の現在の蓄電状態に対応するポンプ出力であるポンプ出力制限値を演算し、このポンプ出力制限値に基づいて前記蓄電装置の蓄電状態の低下度合いに応じて前記現在のポンプ要求パワーを制限する演算を行い、前記現在のポンプ目標出力を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。

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