JPWO2012099255A1 - 作業車両の制御装置および作業車両 - Google Patents

Abstract

作業車両の制御装置において、電動機（７）が回生制動時に発生する回生電力がキャパシタ（３）の許容充電電力を超えるとき、その余剰電力で発電電動機（５）を駆動する発電電動機制御部（１６０）と、エンジン（１）の回転数を検出するエンジンコントローラ（２）と、余剰電力で発電電動機を駆動しているときにエンジン回転数が第２設定値より大きくなったら電動機が発生する回生トルクを低減する電動機制御部（１８０）と、余剰電力で発電電動機を駆動しているときにエンジン回転数が第２設定値より大きくなったら油圧ブレーキ（３０）が発生する制動トルクを増加するブレーキ制御部（１９０）とを備える。

Description

本発明は作業車両の制御装置及び作業車両に関する。

エンジン（内燃機関）と電動機の双方を動力源とするハイブリッド車両には、走行用の駆動源として電動機を備え、エンジンに機械的に接続された発電機から当該電動機へ電力を供給して走行を行うシリーズハイブリッド電気自動車がある。このようなシリーズハイブリッド電気自動車では、電動機に回生制動させることで制動力を発生できるので、摩擦ブレーキ（制動装置）の負担が軽減して摩擦ブレーキの摩耗を低減することができる。また、回生制動によって発生した回生電力は、蓄電装置へ充電され、電動機の力行時に有効利用されるため、燃費を低減できる。

しかしながら、蓄電装置が許容できる充電電力（許容充電電力）よりも回生電力の方が大きい場合には、蓄電装置を保護するために回生制動力が制限されることがある。そして、その回生制動力が制限された分だけ摩擦ブレーキの負担が増加し、摩擦ブレーキの摩耗が促進されてしまうとういう課題があった。

この点を鑑みて摩擦ブレーキの負担軽減を図った技術として、上記技術における発電機をエンジンを回転可能な発電電動機としたものがあり、蓄電装置に充電できない余剰な回生電力が発生した場合には、当該余剰電力を利用して発電電動機でエンジンを回転させることで、余剰電力をエンジンブレーキで消費することとしたものがある（特開２０００−２９１４５１号公報参照）。また、この文献には、エンジンブレーキで消費し得るよりも回生電力が大きいときにエンジン回転数が所定値まで増加した場合には、エキゾースト弁を閉じてエンジンの負荷トルクを増大させ、エキゾースト弁を開いているときよりも多くの回生電力を消費することでエンジンの過回転防止を図った技術が記載されている。

特開２０００−２９１４５１号公報

ところで、掘削作業や荷役作業等を行う作業車両（例えば、ホイールローダ、フォークリフト、ホイール式油圧ショベル等）には、油圧アクチュエータと、当該油圧アクチュエータを駆動するための油圧ポンプと、当該油圧ポンプに機械的に接続された発電電動機を備えたものがある。しかし、この種の作業車量の制動装置の磨耗抑制を図るために、上記文献に係る発明をそのまま適用することは難しい。上記発明は自動車を適用対象としており、自動車と比較した場合の作業車両の特殊性を鑑みつつ上記技術を適宜修正する必要があるからである。作業車両は、油圧アクチュエータを利用した作業装置による作業遂行を主な目的とするため、高速走行を主な目的とする自動車と比較して走行距離が短く、加速・制動を短時間で繰り返すことが多い。また、荷物運搬中には車両総重量が大きくなるので、自動車と比較して必要な制動トルクが大きくなる。そのため、作業車両では、自動車と比較して制動装置の磨耗が激しく、当該制動装置による制動が行われる機会を可能な限り低減することが自動車以上に望まれる。

本発明の目的は、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプに機械的に接続された発電電動機を備える作業車両において、制動装置の磨耗を抑制できる作業車両の制御装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、蓄電装置と、エンジンに機械的に接続された発電電動機と、当該発電電動機に機械的に接続された油圧ポンプと、当該油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記蓄電装置および前記発電電動機に電力線を介して接続され車輪を駆動する電動機と、前記車輪の回転を制動する制動装置とを備える作業車両の制御装置において、前記電動機が回生制動時に発生する回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えるとき、その余剰電力で前記発電電動機を駆動する発電電動機制御部と、前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が設定値より大きくなったら、前記電動機が発生する回生トルクを低減する電動機制御部と、前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が前記設定値より大きくなったら、前記制動装置が発生する制動トルクを増加する制動トルクを発生するブレーキ制御部とを備えるものとする。

本発明によれば、蓄電装置に充電できない余剰な回生電力が発生した場合にも制動装置を作動させる機会が低減されるので、制動装置の磨耗を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の側面図。 本発明の第１の実施の形態に係るメインコントローラ１００の構成図。 許容充電電力マップの一例を示す図。 ポンプ要求流量マップの一例を示す図。 アクセル要求トルクマップの一例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る出力管理部１４０の構成図。 本発明の第１の実施の形態におけるメインコントローラ１００で行われる処理のフローチャート。 本発明の第１の実施の形態においてステップ８３で行われる回生制御の具体的なフローチャート。 本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を示す図（油圧アクチュエータの動作なし）。 本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を示す図（油圧アクチュエータの動作あり）。 本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の構成図。 本発明の第２の実施の形態に係る出力管理部１４０Ａの構成図。 本発明の第２の実施の形態においてステップ８３で行われる回生制御の具体的なフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を示す図。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の構成図であり、図２はその側面図である。これらの図に作業車両は、メインコントローラ（主制御装置）１００と、エンジン１と、エンジン１を制御するエンジンコントローラ（エンジン制御装置）２と、キャパシタ（蓄電装置）３と、キャパシタ３の充放電を制御するコンバータ４と、エンジン１に機械的に接続された発電電動機５と、発電電動機５を駆動する発電インバータ６と、発電電動機５に機械的に接続された油圧ポンプ９と、油圧ポンプ９から供給される作動油によって駆動される油圧アクチュエータであるステアシリンダ１２、リフトシリンダ１３及びバケットシリンダ１４と、キャパシタ３及び発電電動機５に電力線を介して接続され、キャパシタ３と発電電動機５との少なくともどちらか一方から供給される電力によって車輪１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを駆動する走行電動機７，７ｂと、走行電動機７，７ｂをそれぞれ駆動する走行インバータ８，８ｂと、車輪１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの回転を油圧によって制動する湿式の油圧ブレーキ（制動装置）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを備えている。

油圧ポンプ９は、傾転角を変更することで容量の変更が可能な可変容量型油圧ポンプであり、オイルタンク１０内の作動油をコントロールバルブ１１に供給する。傾転角は図示しない傾転角制御弁（レギュレータ）によって調整可能であり、油圧ポンプ９の傾転角を調整してポンプ容量を変えることで回転数に対する吐出流量を制御することができる。コントロールバルブ１１は、運転室１９内に設置された操作装置３１（図１参照）から出力される信号（油圧信号又は電気信号）によって制御されており、油圧ポンプ９によってコントロールバルブ１１に供給された作動油は、操作装置３１の操作に応じて油圧シリンダ１２，１３，１４に適宜分配される。これによりオペレータは操作装置３１を操作することで各油圧シリンダ１２，１３，１４の伸縮を制御できる。

なお、本実施の形態に係る操作装置３１としては、ステアリングシリンダ１２を伸縮する際に用いるステアリングホイールと、リフトシリンダ１３を伸縮する際に用いるリフトレバーと、バケットシリンダ１４を伸縮する際に用いるバケットレバー等があるが、図１にはこの内のリフトレバー及びバケットレバー（操作レバー）を操作装置３１として図示している。オペレータは、ステアリングホイールを操作することで、ステアリングシリンダ１２を伸縮させて車両の操舵角を調節し、車両を旋回させることができる。また、リフトレバー、バケットレバー等を操作することで、リフトシリンダ１３、バケットシリンダ１４を伸縮させて、バケット２０の高さと傾きを制御し、掘削及び荷役作業を行うことができる。

コンバータ４、発電インバータ６及び走行インバータ８，８ｂは、同一の電力線に接続されており、相互に電力の供給が可能である。また、コンバータ４は、電力線に取り付けられた平滑コンデンサ（図示せず）の直流電圧（ＤＣ電圧）を監視しており、当該平滑コンデンサのＤＣ電圧を一定に保つようにキャパシタ３を充放電する。なお、本実施の形態では、走行電動機７，７ｂおよび走行インバータ８、８ｂを２つずつ備える構成としているが、これに限らず、走行電動機及び走行インバータを１つずつ又は４つずつ備える構成であってもよく、これらの個数に関しては限定しない。以下、説明の簡略化のため、走行電動機７および走行インバータ８を１つずつ備える構成について説明を行う。

オペレータは、運転室１９内に設置されたアクセルペダル、ブレーキペダル及び前後進スイッチ（すべて図示せず）を操作することで、車輪１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを駆動して車両を走行させることができる。走行加速時において、走行インバータ８は走行電動機７を力行駆動する。走行電動機７が発生した力行トルクは、プロペラシャフト１５ｆ，１５ｒ、ディファレンシャルギア１６ｆ，１６ｒ及びドライブシャフト１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを介して車輪１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄへと伝えられ、車両を加速させる。一方、走行制動時において、走行インバータ８は走行電動機７を発電機として駆動する。走行電動機７が発生した回生トルク（制動トルク）は、力行トルクと同様に車輪１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄへと伝えられ、車両を減速させる。走行電動機７で発生した回生電力は、通常、キャパシタ３に充電される。また、本実施形態にかかる作業車両は、油圧ブレーキ制御弁（図示せず）および油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを備えており、油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄによって必要に応じて車両を減速させることができる。なお、本実施の形態では制動装置として油圧ブレーキを利用する場合について説明するが、摩擦力で車輪の回転を制動する機械式ブレーキ（例えば、ディスクブレーキ）を利用しても良い。

図３は本発明の第１の実施の形態に係るメインコントローラ１００の構成図である。この図に示すメインコントローラ１００は、蓄電管理部１１０と、油圧要求演算部１２０と、走行要求演算部１３０と、出力管理部１４０と、目標回転数演算部１５０と、発電電動機制御部１６０と、傾転角制御部１７０と、走行電動機制御部１８０と、ブレーキ制御部１９０を備えている。

蓄電管理部１１０は、キャパシタ３の許容充電電力を演算する部分である。蓄電管理部１１０にはキャパシタ３の蓄電電圧がコンバータ４から入力されており、蓄電管理部１１０は、当該蓄電電圧と、メインコントローラ１００内の記憶装置（図示せず）に記憶された許容充電電力マップ（図４）とに基づいて許容充電電力を演算する。図４は許容充電電力マップの一例を示す図である。この図においてV_cmin、V_cmaxはそれぞれキャパシタ３が劣化しにくい使用範囲における最低電圧、最高電圧である。許容充電電力マップは、第１に、蓄電電圧が最高電圧V_cmaxを超えないように、許容充電電力が最高電圧V_cmax付近で０以下となるように設定されている。一方、図４においてI_cmaxはコンバータ４の最大電流制限に基づいた線である。許容充電電力マップは、第２に、充電電流が最大電流制限I_cmaxを超えないように蓄電電圧が低いほど許容充電電力が小さくなるように設定されている。

油圧要求演算部１２０は、油圧ポンプ９の油圧要求出力P_{wr_pmp_req}を演算する部分である。油圧要求演算部１２０には、リフトレバーおよびバケットレバー（操作装置３１）からレバー信号が入力されており、油圧ポンプ９とコントロールバルブ１１の間に取り付けられた圧力センサ３２（図１参照）からポンプ圧力p_pmpが入力されている。なお、ここでは説明の簡略化のため、ステアリングホイールの操作およびステアシリンダ１２の動作を演算に含めないものとして説明する。

図５はポンプ要求流量マップの一例を示す図である。ポンプ要求流量マップは、レバー信号にポンプ要求流量が略比例するように設定されており、メインコントローラ１００内の記憶装置に記憶されている。油圧要求演算部１２０は、まず、受信したレバー信号とポンプ要求流量マップ（図５）に基づいてポンプ要求流量q_{pmp_req}を算出する。次に、算出したポンプ要求流量q_{pmp_req}と受信したポンプ圧力p_pmpを用いて、次式（１）から油圧要求出力P_{wr_pmp_req}を演算する。ただし、ここでは説明の簡略化のため、油圧ポンプ９の効率は計算式に入れていない。以下の計算式も同様に効率を省略するものとする。

走行要求演算部１３０は、走行時に走行電動機７に要求されるトルクである走行要求トルクT_{rq_req}と、走行時に走行電動機７で消費又は発生（回生）される電力である走行要求出力P_{wr_drv_req}を演算する部分である。

図６はアクセル要求トルクマップの一例を示す図である。アクセル要求トルクマップは、走行電動機７の最大トルクカーブを基に、アクセル要求トルクT_{rq_acc}が、アクセル信号に比例しつつ走行電動機回転数の絶対値に反比例するように設定されており、メインコントローラ１００内の記憶装置に記憶されている。走行要求演算部１３０は、まず、アクセルペダルから入力されるアクセル信号と、コンバータ４からから入力される走行電動機７の回転数N_motとから、アクセル要求トルクマップを用いてアクセル要求トルクT_{rq_acc}を演算する。次に、算出したアクセル要求トルクT_{rq_acc}と、前後進スイッチから入力される前後進スイッチ信号V_FNRと、コンバータ４からから入力される走行電動機回転数N_motと、ブレーキペダルから入力されるブレーキ信号V_brkとから、次式（２）を用いて走行要求トルクT_{rq_req}を演算する。ただし、signは符号関数で、引数が正の場合は１を、負の場合は−1を、０の場合は０を返すものとする。また、前後進スイッチ信号V_FNRは、前後進スイッチが前進方向の場合は１、後進方向の場合は−1、中立の場合は０を示すものとする。また、K_brkは比例定数であり、ブレーキペダルの操作によって過不足のない減速が得られるように予め設定するものとする。

また、走行要求演算部１３０には、コンバータ４からＤＣ電圧V_DCが入力されており、走行インバータ８から走行直流電流（ＤＣ電流）I_{DC_mot}が入力されている。ただし、走行ＤＣ電流は走行インバータ８の電力線側を流れるＤＣ電流で、消費側を正とし、回生側を負とするものとする。走行要求演算部１３０は、ＤＣ電圧V_DC、走行ＤＣ電流I_{DC_mot}から次式（３）を用いて走行要求出力P_{wr_drv_req}を演算する。

出力管理部１４０は、傾転角増加指令dD_{pmp_t}と、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}と、発電出力指令P_{wr_gen_t}と、エンジン出力指令P_{wr_eng_t}を演算する部分である。出力管理部１４０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数と、蓄電管理部１１０からの許容充電電力と、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力と、走行要求演算部１３０からの走行要求出力が入力されている。なお、ここではエンジン回転数を受信して演算に用いているが、エンジン１、発電電動機５及び油圧ポンプ９は機械的に接続されているため、エンジン回転数の代わりに発電電動機５又は油圧ポンプ９の回転数をセンサ等の回転数検出手段を介して適宜受信して演算に用いてもよい。

図７は本発明の第１の実施の形態に係る出力管理部１４０の構成図である。この図において、出力管理部１４０は、走行判定部１４１と、余剰電力演算部１４２と、回転数判定部１４３と、動作判定部１４４と、傾転角増加指令演算部１４５と、回生電力低減指令演算部１４６と、消費電力演算部１４７と、発電出力指令演算部１４８と、エンジン出力指令演算部１４９を備えている。

走行判定部１４１は、走行電動機７が力行中であるか又は回生中であるかを判定する部分である。具体的には、走行判定部１４１は、走行要求演算部１３０から走行要求出力P_{wr_drv_req}を受信し、当該走行要求出力P_{wr_drv_req}が０以上であれば走行力行中であると判定し、当該走行要求出力P_{wr_drv_req}が負であれば走行回生中であると判定する。

余剰電力演算部１４２は、走行判定部１４１で走行回生中であると判定された場合に、回生制動時に走行電動機７で発生する回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えたときに発生する余剰電力P_{wr_sup}を演算する部分である。余剰電力演算部１４２には、蓄電管理部１１０から許容充電電力P_{wr_chg_max}が入力されており、走行要求演算部１３０から走行要求出力P_{wr_drv_req}が入力されている。余剰電力演算部１４２は、許容充電電力P_{wr_chg_max}と、走行要求出力P_{wr_drv_req}とから、次式（４）を用いて余剰電力P_{wr_sup}を演算する。また、ここで演算される余剰電力P_{wr_sup}が０（ゼロ）か否かを監視することで、走行電動機７で発生した全ての回生電力をキャパシタ３に充電可能かどうか（すなわち、余剰電力P_{wr_sup}が発生するか否か）を判定することができる。ただし、走行判定部１４１で走行力行中であると判定された場合、余剰電力P_{wr_sup}は０に設定されるものとする。

回転数判定部１４３は、走行判定部１４１で走行回生中であると判定された場合に、エンジン１の回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}以下であるか、さらに第２設定値N_{eng_th2}以下であるかを判定する部分である。ここで、第１設定値N_{eng_th1}及び第２設定値N_{eng_th2}の大小関係は、「エンジン１のアイドル回転数＜第１設定値N_{eng_th1}＜第２設定値N_{eng_th2}＜min（エンジン１の最高回転数，油圧ポンプ９の最高回転数）」と設定されている。第１設定値N_{eng_th1}及び第２設定値N_{eng_th2}は、メインコントローラ１００の記憶装置に記憶されており、必要に応じて適宜再設定が可能である。なお、ここで利用するエンジン１の回転数は、発電電動機５の回転数を利用しても良いし、油圧ポンプ９の回転数を利用しても良い。回転数判定部１４３は、このようにエンジン１の回転数を検出する手段（例えば、エンジンコントローラ２）から入力された回転数と第１設定値N_{eng_th1}及び第２設定値N_{eng_th2}を比較し、エンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}以下であれば低回転モード、エンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}よりも大きくかつ第２設定値N_{eng_th2}以下であれば回転抑制モード、エンジン回転数N_engが第２設定値N_{eng_th2}よりも大きければ高回転モードと判定する。ただし、走行判定部１４１で走行力行中であると判定された場合、エンジン回転数N_engの大小にかかわらず通常モードと判定する。

動作判定部１４４は、油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であるか否かを検出する部分である。本実施の形態では、油圧アクチュエータ１２，１３，１４の動作判定に際して、油圧要求演算部１２０で算出される油圧要求出力P_{wr_pmp_req}を利用しており、当該油圧要求出力P_{wr_pmp_req}が設定値（例えば、ポンプ圧力×最小吐出流量）以上であればリフトシリンダ１３、バケットシリンダ１４などの油圧アクチュエータが動作中であると判定するものとする。なお、本実施の形態では油圧要求出力P_{wr_pmp_req}により油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であることを判定したが、操作装置３１からのレバー信号が出力されているか否かを検出する手段（例えば、レバー信号が油圧信号である場合には圧力センサ）を取り付け、当該検出手段による検出値に基づいて判定してもよい。また、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４の伸縮速度を検出する手段を取り付け、当該検出手段による検出速度から判定してもよい。

傾転角増加指令演算部１４５は、（i）走行判定部１４１で走行回生中であると判定され、かつ（ii）走行電動機７の余剰電力で発電電動機５が駆動されている場合に、動作判定部１４４において油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれもが動作していないと検出され、かつ（iii）回転数判定部１４３で回転抑制モードまたは高回転モードであると判定されたときに、油圧ポンプ９の傾転角を増加するための傾転角増加指令dD_{pmp_t}を演算する部分である。傾転角増加指令演算部１４５には、エンジンコントローラ２（エンジン回転数検出手段）からエンジン回転数N_engが入力されている。傾転角増加指令演算部１４５は、当該エンジン回転数N_engと第１設定値N_{eng_th1}から、次式（５）を用いて傾転角増加指令dD_{pmp_t}を演算する。式（５）においてK_nDは比例定数である。なお、走行電動機７の余剰電力で発電電動機５が駆動されている場合であっても、動作判定部１４４において油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であると検出されたときには、傾転角増加指令dD_{pmp_t}は０に設定されるものとする。式（５）に基づいて傾転角増加指令dD_{pmp_t}を算出すると、エンジン回転数N_engが高くなるほど、傾転角増加指令dD_{pmp_t}が大きくなり、油圧ポンプ９の容量が大きくなる。これにより、エンジン回転数N_engが高くなるほど、油圧ポンプ９の負荷トルクを大きくすることができる。ただし、走行判定部１４１で走行力行中であると判定された場合、傾転角増加指令dD_{pmp_t}は０に設定されるものとする。

回生電力低減指令演算部１４６は、走行電動機７の余剰電力で発電電動機５が駆動されている場合に、回転数判定部１４３で高回転モードであると判定されたときに、走行電動機７が発生する回生トルクを低減するための回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}を演算する部分である。回生電力低減指令演算部１４６には、エンジン回転数N_engが入力されており、当該入力されたエンジン回転数N_engと第２所定回転数N_{eng_th2}から、次式（６）を用いて回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}を演算する。式（６）においてK_nPは比例定数である。なお、回転数判定部１４３で通常モード、低回転モード、回転抑制モードのいずれかであると判定されたときには、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}は０に設定されるものとする。式（６）に基づいて回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}を算出すると、エンジン回転数N_engが高くなるほど、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}が大きくなり、走行電動機７の回生電力が小さくなる。これにより、エンジン回転数N_engが高くなるほど、発電電動機５で消費される回生電力を小さくすることができる。

消費電力演算部１４７は、走行判定部１４１で走行回生中であると判定された場合に、走行電動機７で発生される回生電力のうち発電電動機５で消費される電力である消費電力P_{wr_cns}を演算する部分である。消費電力演算部１４７には、余剰電力演算部１４２から余剰電力P_{wr_sup}が入力されており、回生電力低減指令演算部１４６から回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}が入力されている。消費電力演算部１４７は、余剰電力P_{wr_sup}と回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}から、次式（７）を用いて消費電力P_{wr_cns}を演算する。ただし、走行判定部１４１で走行力行中であると判定された場合、消費電力P_{wr_cns}は０に設定されるものとする。

発電出力指令演算部１４８は、発電出力指令P_{wr_gen_t}を演算する部分である。発電出力指令演算部１４８には、消費電力演算部１４７で算出される消費電力P_{wr_cns}が入力されており、次式（８）を用いて発電出力指令P_{wr_gen_t}を演算する。

エンジン出力指令演算部１４９は、エンジン出力指令P_{wr_eng_t}を演算する部分である。エンジン出力指令演算部１４９には、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力P_{wr_pmp_req}と、発電出力指令演算部１４８からの発電出力指令P_{wr_gen_t}が入力されている。エンジン出力指令演算部１４９は、油圧要求出力P_{wr_pmp_req}と発電出力指令P_{wr_gen_t}から、次式（９）を用いてエンジン出力指令P_{wr_eng_t}を演算する。

図３に戻り、目標回転数演算部１５０は、エンジンコントローラ２に送信するエンジン回転数指令N_eng_tを演算する部分である。目標回転数演算部１５０は、エンジン出力指令演算部１４９で演算されたエンジン出力指令P_{wr_eng_t}に基づいて、エンジン等燃費マップを用いて最もエンジン効率が高くなる動作点を演算し、その動作点でのエンジン回転数をエンジン回転数指令N_eng_tとする。エンジン回転数指令N_eng_tを受信したエンジンコントローラ２は、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。

発電電動機制御部１６０は、発電電動機トルク指令T_{rq_gen_t}を演算し、当該トルク指令をインバータ６に送信することで発電電動機５の駆動を制御する部分である。発電電動機制御部１６０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数N_engと、発電出力指令演算部１４８からの発電出力指令P_{wr_gen_t}と、目標回転数演算部１５０からのエンジン回転数指令N_eng_tが入力されている。発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数N_eng、発電出力指令P_{wr_gen_t}、エンジン回転数指令N_eng_tから、次式（１０）を用いて発電電動機トルク指令T_{rq_gen_t}を演算し、発電インバータ６へ送信する。ただし、K_pはエンジン回転数の偏差に対する比例ゲインである。また、発電出力指令P_{wr_gen_t}の符号は、正が発電電動機５の発電、負が発電電動機５の力行を示す。

傾転角制御部１７０は、傾転角制御信号V_{Dp_t}を演算し、当該制御信号に基づいて油圧ポンプ９の傾転角制御弁を駆動することで油圧ポンプ９の傾転角（容量）を制御する部分である。傾転角制御部１７０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数N_engと、油圧要求演算部１２０からのポンプ要求流量q_{pmp_req}と、傾転角増加指令演算部１４５からの傾転角増加指令dD_{pmp_t}が入力されている。傾転角制御部１７０は、エンジン回転数N_eng、ポンプ要求流量q_{pmp_req}、傾転角増加指令dD_{pmp_t}から次式（１１）を用いて傾転角制御信号V_{Dp_t}を演算し、油圧ポンプ９の傾転角制御弁を駆動する。ただし、式（１１）におけるK_Dpは比例定数である。また、傾転角増加指令dD_{pmp_t}が０のとき（走行電動機７の余剰電力で発電電動機５が駆動され、油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であるとき）には、操作装置３１を介してオペレータから要求されるポンプ要求流量に実際のポンプ吐出流量が保持されるように傾転角制御信号V_{Dp_t}が設定されるようになっている。すなわち、このとき、油圧ポンプ９の傾転角は、油圧ポンプの吐出流量がオペレータによって要求される値（ポンプ要求流量）に保持されるように、エンジン１、発電電動機５又は油圧ポンプ９の回転数の増加に合わせて小さくなるように制御される。

走行電動機制御部１８０は、走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}を演算し、当該トルク指令を走行インバータ８に送信することで走行電動機７の力行・回生を制御する部分である。走行電動機制御部１８０には、走行要求演算部１３０からの走行要求トルクT_{rq_mot_req}と、コンバータ４からの走行電動機回転数N_motと、回生電力低減指令演算部１４６からの回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}が入力されている。走行電動機制御部１８０は、走行要求トルクT_{rq_mot_req}、走行電動機回転数N_mot、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}から、次式（１２）を用いて走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}を演算することで走行インバータ８へ送信し、走行電動機７を制御する。

また、走行電動機制御部１８０では、演算した走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}と、走行要求トルクT_{rq_mot_req}及び走行電動機回転数N_motから、次式（１３）を用いて制動トルク指令T_{rq_brk_t}を演算する。このように式（１３）に基づいて制動トルク指令T_{rq_brk_t}を算出すると、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}が大きいほど走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}の絶対値が小さくなり、当該走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}の低減分だけ制動トルク指令T_{rq_brk_t}が大きくなる。

ブレーキ制御部１９０は、ブレーキ制御信号V_brk_tを演算し、当該制御信号V_brk_tに基づいて油圧ブレーキ制御弁を駆動することで油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを制御する部分である。ブレーキ制御部１９０は、走行電動機制御部１８０で演算された制動トルク指令T_{rq_brk_t}から次式（１４）を用いてブレーキ制御信号を演算し、油圧ブレーキ制御弁を駆動する。ただし、K_brkは、制動トルク指令T_{rq_brk_t}と油圧ブレーキの実際の制動トルクが一致するように予め設定された比例定数である。

次に上記のように構成されるメインコントローラ１００で行われる処理を図８のフローチャートを使って説明する。図８は本発明の第１の実施の形態におけるメインコントローラ１００で行われる処理のフローチャートである。出力管理部１４０は、まず、走行判定部１４１において、走行要求演算部１３０で演算された走行要求出力P_{wr_drv_req}を基に、走行電動機７が力行中であるかどうかを判定する（ステップ８１）。すなわち、走行要求出力P_{wr_drv_req}が０以上であれば、走行力行中であると判定してステップ８２へ進み、一方、走行要求出力P_{wr_drv_req}が負であれば、走行回生中である（走行力行中でない）と判定してステップ８３へ進む。

ステップ８２の走行力行制御では走行電動機７が力行中であり、走行電動機７へ必要な電力を供給するために、発電出力指令およびエンジン出力指令を演算する。ステップ８２で行う走行力行制御は本発明と直接関係しないため説明は省略する。

ステップ８３の走行回生制御では走行電動機７が回生中であり、走行電動機７が回生した電力をキャパシタ３と発電電動機５とへ配分するために、発電出力指令、エンジン出力指令、傾転角増加指令、回生電力低減指令を演算する。次に図９を用いてステップ８３における具体的な処理を説明する。

図９は本発明の第１の実施の形態においてステップ８３で行われる回生制御の具体的なフローチャートである。この図に示すように、まず、余剰電力演算部１４２は、余剰電力P_{wr_sup}を演算し、回生電力をすべてキャパシタ３へ充電可能かどうかを判定する（ステップ８３１）。ここで、算出された余剰電力が０以外であれば充電不可能であると判定してステップ８３２へ進み、０であれば充電可能であると判定して後述するステップ８３８へ進む。

ステップ８３２では、回転数判定部１４３が、エンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}以下であるかどうかを判定する。ここでエンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}より大きい値であればステップ８３３へ進み、第１設定値N_{eng_th1}以下であれば後述するステップ８３７に進む。

ステップ８３３では、動作判定部１４４が、油圧アクチュエータ１２，１３，１４のうちいずれかが動作中であるか否かを判定する。ここで、すべての油圧アクチュエータ１２，１３，１４が動作していないと判定したときにはステップ８３４に進み、油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であると判定されたときにはステップ８３５に進む。

ステップ８３４では、傾転角増加指令演算部１４５が傾転角増加指令dD_{pmp_t}を演算する（傾転角増加処理）。ここで、傾転角増加指令dD_{pmp_t}は、エンジン回転数と第１設定値N_{eng_th1}の差の大きさに比例する値として算出されため、エンジン回転数が増加するほど大きくなる（式（５）参照）。算出された傾転角増加指令dD_{pmp_t}は傾転角制御部１７０に出力される。傾転角制御部１７０は、入力された傾転角増加指令dD_{pmp_t}に基づいて傾転角制御信号V_{Dp_t}を演算し、当該制御信号に基づいて油圧ポンプ９の傾転角（容量）を制御する。このとき、油圧ポンプ９の傾転角は、傾転角増加指令が大きくなるほど大きくなるように制御される（式（１１）参照）。なお、ステップ８３４の傾転角増加処理が行われない場合（すなわち、油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であると判定された場合等）には、傾転角増加指令dD_{pmp_t}として０が傾転角制御部１７０に出力されており、油圧ポンプ９の傾転角は、油圧ポンプ９の吐出流量がオペレータによって要求される値に保持されるようにエンジン回転数の増加に合わせて小さくなる。

ステップ８３５では、回転数判定部１４３が、エンジン回転数N_engが第２設定値N_{eng_th2}以下であるかどうかを判定する。ここでエンジン回転数N_engが第２設定値N_{eng_th2}より大きい値であればステップ８３６へ進み、第２設定値N_{eng_th2}以下であれば後述するステップ８３７に進む。

ステップ８３６では、回生電力低減指令演算部１４６が回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}を演算する。ここで、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}は、エンジン回転数と第２設定値N_{eng_th2}の差の大きさに比例する値として算出されため、エンジン回転数が増加するほど大きくなる（式（６）参照）。算出された回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}は走行電動機制御部１８０に出力される。走行電動機制御部１８０は、入力された回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}に基づいて走行電動機トルク指令T_{rq_mot_t}を演算して走行インバータ８に出力する（回生電力低減処理）。これにより走行電動機制御部１８０は、発電電動機５が余剰電力で駆動されており、エンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}より大きい値のときには、エンジン回転数が増加するほど走行電動機７が発生する回生トルクを低減する。これによりエンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}以下のときよりも走行電動機７が発生する余剰電力が低減する。

また、これと同時に、走行電動機制御部１８０は、制動トルク指令T_{rq_brk_t}を演算してブレーキ制御部１９０に出力する。ブレーキ制御部１９０は、入力された制動トルク指令T_{rq_brk_t}に基づいてブレーキ制御信号V_brk_tを演算して油圧ブレーキ制御弁に出力する。これによりブレーキ制御部１９０は、走行電動機制御部１８０によって低減された走行電動機７の回生トルクに相当する制動トルクを油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄで発生するので、走行電動機７の回生トルクが低減しても車両に作用する制動トルクの収支を保持することができる。なお、ステップ８３６の回生電力低減処理が行われない場合（すなわち、エンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}以下の場合）には、回生電力低減指令dP_{wr_mot_t}として０が走行インバータ８に出力されている。

ステップ８３７では、消費電力演算部１４７が、余剰電力のうち発電電動機５で消費される電力である消費電力P_{wr_cns}を演算し、算出した消費電力P_{wr_cns}を発電出力指令演算部１４８に出力する。消費電力演算部１４７で算出される消費電力P_{wr_cns}は、エンジン回転数を上昇させるために利用される余剰電力の量を示しており、ステップ８３６を経由した場合には回生電力低減処理が施される分だけ低減する。消費電力P_{wr_cns}が発電出力指令演算部１４８に出力されたらステップ８３８に進む。

ステップ８３８では、発電出力指令演算部１４８が発電出力指令P_{wr_gen_t}を演算し、算出した発電出力指令P_{wr_gen_t}を発電電動機制御部１６０及びエンジン出力指令演算部１４９に出力する。発電電動機制御部１６０は、入力された発電出力指令P_{wr_gen_t}に基づいて発電電動機トルク指令T_{rq_gen_t}を演算し、当該トルク指令をインバータ６に送信することで発電電動機５を制御する。ステップ８３１の直後にステップ８３８に進んだ場合（余剰電力が発生しない場合）にはエンジン回転数指令N_eng_tとエンジン回転数N_engの差に比例したトルクで発電電動機５が駆動される。一方、ステップ８３７からステップ８３８に進んだ場合には、余剰電力により生じるトルクが適宜減じられたトルク値で発電電動機５が駆動される。これによりステップ８３９に進む。

ステップ８３９では、エンジン出力指令演算部１４９が、発電出力指令演算部１４８から入力された発電出力指令P_{wr_gen_t}に基づいてエンジン出力指令P_{wr_eng_t}を演算し、当該出力指令を目標回転数演算部１５０に出力する。目標回転数演算部１５０は、入力されたエンジン出力指令P_{wr_eng_t}に基づいてエンジン回転数指令N_eng_tを演算し、当該回転数指令N_eng_tをエンジンコントローラ２に出力する。エンジンコントローラ２は、入力されたエンジン出力指令P_{wr_eng_t}が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。これによりステップ８３９が終了するので、以降はステップ８１に戻って上記各処理を繰り返す。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を挙げて、本発明の効果を図を用いて説明する。図１０Ａは、動作判定部１４４において、すべての油圧アクチュエータ１２，１３，１４が動作していないと判定されたときの場合の例であり、図１０Ｂは、動作判定部１４４において、油圧アクチュエータ１２，１３，１４の少なくとも１つが動作中であると判定されたときの例である。これらの図において、時刻Ａは作業車両の制動開始時刻を示し、時刻Ａでは走行電動機７が回生制動時に発生する回生電力がキャパシタ３の許容充電電力以下になっている。また、時刻Ｂは走行電動機７が回生制動時に発生する回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えた時刻を示し、時刻Ｃはエンジン回転数が第１設定値N_{eng_th1}に到達した時刻を示し、時刻Ｄはエンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}に到達した時刻を示している。

図１０Ａでは、制動を開始した時刻Ａでは、走行電動機７の回生電力がキャパシタ３の許容充電電力以下となっているので、ステップ８３１→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、制動トルクは、すべて走行電動機７の回生ブレーキにより出力される。また、その際発生する回生電力はすべてキャパシタ３へ充電されるので、キャパシタ３の蓄電電圧は徐々に上昇する。

その後、時刻Ｂに達すると、走行電動機７の回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、発電電動機５は、走行電動機７による回生電力の余剰電力で駆動（力行）され、エンジン回転数を上昇させる。この結果、時刻Ｂ以後は、余剰電力の増加に伴って、エンジン回転数が徐々に高くなる。これにより、回生電力の余剰電力を発電電動機５で消費できるので、回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えても回生ブレーキのみで所望の制動トルクを得ることができる。

その後、時刻Ｃに達すると、エンジン回転数が第１設定値N_{eng_th1}より大きくなるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３３→ステップ８３４→ステップ８３５→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、傾転角増加処理（ステップ８３４）が実行されるので、エンジン回転数が増加するほど油圧ポンプ傾転角が大きくなる。これにより、時刻Ｃ以前よりも油圧ポンプ傾転角（油圧ポンプ容量）が大きくなり、油圧ポンプ９の負荷トルクが大きくなるので、余剰電力が増加しても発電電動機５で消費することができる。また、同じエンジン回転数でもポンプ容量が大きい方がより多くの余剰電力を消費できるので、余剰電力増加に伴うエンジン１及び油圧ポンプ９の過回転を防止することができる。

その後、時刻Ｄに達すると、エンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}より大きくなるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３３→ステップ８３４→ステップ８３５→ステップ８３６→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、回生電力低減処理（ステップ８３６）が実行されるので、エンジン回転数が増加するほど走行電動機７が発生する制動トルクが低減するとともに、その低減した制動トルクに相当する制動トルクを油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄで発生する。これにより、所望の制動トルクを発生させつつ、蓄電電圧とエンジン回転数の上昇を抑制することができる。また、エンジン回転数及び油圧ポンプ傾転角の上昇では余剰電力を消費できない場合になって初めて油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを利用することになるので、油圧ブレーキの磨耗を抑制することができる。なお、図１０Ａの例では、時刻Ｄより後は、油圧ポンプ傾転角が時刻Ｄ到達時の値で一定に保持されるように傾転角増加処理（ステップ８３４）が行われている。

次に、油圧アクチュエータが動作中である図１０Ｂの場合について説明する。この場合には、図１０Ａの場合と異なり、傾転角制御部１７０において、油圧ポンプ９の吐出流量がオペレータによるポンプ要求流量に保持される制御が行われる。すなわち、エンジン回転数（油圧ポンプ回転数）が増加すると、これに合わせて油圧ポンプ傾転角（油圧ポンプ容量）が低減する制御が行われている。時刻Ｂまではエンジン回転数が変化しないので図１０Ａと同様である。

時刻Ｂに達すると、走行電動機７の回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、発電電動機５は、走行電動機７による回生電力の余剰電力で駆動（力行）され、エンジン回転数を上昇させる。この結果、時刻Ｂ以後は、余剰電力の増加に伴ってエンジン回転数が徐々に高くなる。そして、さらに、当該エンジン回転数の増加とともに油圧ポンプ９の吐出流量がポンプ要求流量に保持されるように、油圧ポンプ傾転角が徐々に減少する。これにより、回生電力の余剰電力を発電電動機５で消費できるので、回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えても回生ブレーキのみで所望の制動トルクを得ることができる。ところで、一般的に、容量が一定の油圧ポンプから供給される作動油の流量は、油圧ポンプの回転数、すなわちエンジン回転数に略比例する。しかし、上記のようにエンジン回転数の増加に合わせて油圧ポンプ傾転角（油圧ポンプ容量）を低減する処理を行うと、エンジン回転数が増加しても、油圧アクチュエータ１２，１３，１４に供給される作動油の流量が保持されるので、オペレータの意図と無関係に油圧アクチュエータ１２，１３，１４の速度が増減して操作性が損なわれる不具合が発生することを防止することができる。

その後、時刻Ｃに達すると、エンジン回転数が第１設定値N_{eng_th1}より大きくなるが油圧アクチュエータ１２，１３，１４の少なくとも１つがが動作中なので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３３→ステップ８３５→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、油圧アクチュエータ１２，１３，１４の少なくとも１つが動作中であるため、傾転角増加処理（ステップ８３４）が実行されず、時刻Ｂ以後と同様にエンジン回転数の上昇に応じて油圧ポンプ傾転角が徐々に減少する。

その後、時刻Ｄに達すると、エンジン回転数が第２設定値N_{eng_th2}より大きくなるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ８３３→ステップ８３５→ステップ８３６→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、回生電力低減処理（ステップ８３６）が実行されるので、エンジン回転数が増加するほど走行電動機７が発生する制動トルクが低減するとともに、その低減した制動トルクに相当する制動トルクを油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄで発生する。これにより、図１０Ａの場合と同様に、所望の制動トルクを発生させつつ、蓄電電圧とエンジン回転数の上昇を抑制することができる。また、油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを利用する機会を低減できるので、油圧ブレーキの磨耗を抑制することができる。

このように、上記のように構成した本実施の形態によれば、油圧アクチュエータ１２，１３，１４を駆動する油圧ポンプ９に機械的に接続された発電電動機５を備える作業車両においてキャパシタ３に充電できない余剰な回生電力が発生しても、その余剰電力を発電電動機５の駆動で消費することができる。これにより、油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを作動させる機会を低減できるので、油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの磨耗を抑制することができる。なお、上記においては、傾転角増加処理（ステップ８３４）と回生電力低減処理（ステップ８３６）の２つの処理をエンジン回転数や油圧アクチュエータ１２，１３，１４の状態に合わせて適宜利用したが、いずれか一方の処理を利用するだけでも上記した油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの磨耗抑制効果を発揮することができる。

また、上記の実施の形態によれば、走行電動機７によって発生した余剰電力を発電電動機５で消費し、当該余剰電力を利用して発電電動機５でエンジン１を駆動することができる。これにより、エンジン１の出力指令が低下するので、エンジン１の燃費を低減することができる。

さらに、上記の実施の形態では、走行電動機７の発生する回生電力がキャパシタ３の許容充電電力を超えるときには、まず、余剰電力で発電電動機５を駆動してエンジン回転数を上げることしたが、このように走行回生制御を行うと、その直後に走行力行制御を行うとき（加速走行時）の加速応答性を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態では、走行電動機制御部１８０（回生電力低減指令演算部１４６）が電動機７の回生トルクを低減し始めるエンジン回転数の第２設定値N_{eng_th2}は、傾転角制御部１７０（傾転角増加指令演算部１４５）が油圧ポンプ９の傾転角を大きくし始める第１設定値N_{eng_th1}よりも大きく設定したが、第１設定値N_{eng_th1}を第２設定値N_{eng_th2}より大きく設定しても良い。この場合には、走行電動機７による回生電力が小さくなった後に油圧ポンプ９の容量が大きくことになるが、上述した制御機能を有しない作業車両の場合よりも油圧ブレーキによる制動が行われる機会が低減するので、依然として油圧ブレーキの磨耗を抑制することができるからである。しかし、油圧ブレーキの負担をさらに低減したい場合には、上記実施の形態で示したように、エンジン回転数の第２設定値N_{eng_th2}は、第１設定値N_{eng_th1}より大きく設定すること（すなわち、第１設定値＜第２設定値）が好ましい。このように第１設定値N_{eng_th1}及び第２設定値N_{eng_th2}を設定すると、走行電動機７による回生電力が小さくなり始めるよりも先に油圧ポンプ９の容量が大きくすることができるからである。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の構成図である。本実施の形態に係る作業車両は、電磁比例増圧弁２０を備える点と、出力管理部１４０Ａを有するメインコントローラ１００Ａを備える点で第１の実施の形態に係る作業車両と異なるが、その他の構成については第１の実施の形態のものと同じである。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。

電磁比例増圧弁（以下、比例弁と称する）２０は、コントロールバルブ１１とオイルタンク１０の間に設置されており、メインコントローラ１００Ａから出力される比例弁絞り増加指令dS_{val_t}に基づいて開口面積が調節され、油圧ポンプ９の吐出圧を変化させる。すなわち、比例弁２０は油圧ポンプ９の圧力調節手段として機能する。

図１２は本発明の第２の実施の形態に係る出力管理部１４０Ａの構成図である。出力管理部１４０Ａは、第１の実施の形態における出力管理部１４０から動作判定部１４４を省略しつつ、傾転角増加指令演算部１４５の代わりに比例弁絞り増加指令演算部２０１を設置したものに相当する。

図１２に示した比例弁絞り増加指令演算部２０１は、比例弁２０の開口面積を制御するための比例弁絞り増加指令dS_{val_t}を演算する部分である。増加指令演算部２０１には、エンジンコントローラ２（エンジン回転数検出手段）からエンジン回転数N_engが入力されている。増加指令演算部２０１は、当該エンジン回転数N_engと第１設定値N_{eng_th1}から、次式（１５）を用いて比例弁絞り増加指令dS_{val_t}を演算する。式（１５）において、K_nSは比例定数であり、比例弁絞り増加指令dS_{val_t}の最大値が油圧回路のリリーフ圧以下になるように設定する。また、図１３におけるステップ１３０１の演算が行われない場合、比例弁絞り増加指令は０に設定されるものとする。式（１５）に基づいて比例弁絞り増加指令dS_{val_t}を算出すると、エンジン回転数N_engが高くなるほど、比例弁絞り増加指令dS_{val_t}が大きくなり、比例弁２０の開口面積が小さくなる。これにより、エンジン回転数N_engが高くなるほど、油圧ポンプ９の吐出圧が大きくなり、油圧ポンプ９の負荷トルクを大きくすることができる。なお、本実施の形態における傾転角制御部１７０は、式（１１）において、傾転角増加指令dD_{pmp_t}を０と設定して計算しているものとし、操作装置３１を介してオペレータから要求されるポンプ要求流量に実際のポンプ吐出流量が常に保持されるように傾転角制御信号V_{Dp_t}が設定されているものとする。

次に上記のように構成されるメインコントローラ１００Ａで行われる処理を図１３のフローチャートを使って説明する。図１３は本発明の第２の実施の形態においてステップ８３で行われる回生制御の具体的なフローチャートである。この図において、図９と同じ符号が付されたステップは図９のものと同じ処理を行うので説明は適宜省略する。

ステップ８３２では、回転数判定部１４３が、エンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}以下であるかどうかを判定する。ここでエンジン回転数N_engが第１設定値N_{eng_th1}より大きい値であればステップ１３０１へ進み、第１設定値N_{eng_th1}以下であれば後述するステップ８３７に進む。

ステップ１３０１では、比例弁絞り増加指令演算部２０１が比例弁絞り増加指令dS_{val_t}を演算する（比例弁絞り増加処理）。ここで、比例弁絞り増加指令dS_{val_t}は、エンジン回転数と第１設定値N_{eng_th1}の差の大きさに比例する値として算出されるため、エンジン回転数が増加するほど大きくなる（式（１５）参照）。算出された比例弁絞り増加指令dS_{val_t}は比例弁２０に出力され、比例弁２０の開口面積を制御する。このとき、比例弁２０の開口面積は、エンジン回転数が増加するほど小さくなるように制御されるので、油圧ポンプ９の負荷トルクは、エンジン回転数が増加するほど大きくなる。比例弁絞り増加指令dS_{val_t}が算出されてステップ１３０１が終了したら、ステップ８３５に進む。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を挙げて、本発明の効果を図を用いて説明する。図１４は本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の動作の一例を示す図である。この図における時刻Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ図１０と同じタイミングを示す。そして、本実施の形態の場合、図１４に示すように、エンジン回転数が第１設定値N_{eng_th1}を超える時刻Ｃまでは図１０Ａと同じ動作を示す。

時刻Ｃに達すると、エンジン回転数が第１設定値N_{eng_th1}より大きくなるので、ステップ８３１→ステップ８３２→ステップ１３０１→ステップ８３５→ステップ８３７→ステップ８３８→ステップ８３９の順に処理が繰り返される。すなわち、比例弁絞り増加処理（ステップ１３０１）が実行されるので、エンジン回転数が増加するほど比例弁２０の開口面積が小さくなる。これにより、時刻Ｃ以前よりも油圧ポンプ９の吐出圧が増加し、油圧ポンプ９の負荷トルクが大きくなるので、余剰電力が増加しても発電電動機５で消費することができる。また、同じエンジン回転数でもポンプ吐出圧が大きい方がより多くの余剰電力を消費できるので、余剰電力増加に伴うエンジン１及び油圧ポンプ９の過回転を防止することができる。その後、時刻Ｄに達した後は、再び図１０Ａと同じ動作を示す。

したがって、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、キャパシタ３に充電できない余剰な回生電力が発生した場合にも油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを作動させる機会が低減されるので、油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの磨耗を抑制することができる。特に、本実施の形態のように制御すれば、走行電動機７による回生電力に余剰電力が発生しても、油圧ポンプ９の吐出流量はポンプ要求流量から変化しない。そのため、第１の実施の形態のように油圧アクチュエータ１２，１３，１４のいずれかが動作中であるか否かに応じて制御を変更する必要がないので、メインコントローラ１００Ａにおける制御を簡素にすることができる点がメリットとなる。

なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の観点から、第２設定値N_{eng_th2}は第１設定値N_{eng_th1}よりも大きく設定することが好ましい。また、第１の実施の形態と同様に、エンジン１の回転数の代わりに、発電電動機５又は油圧ポンプ９の回転数に基づいて比例弁２０等を制御しても良いことは言うまでもない。

さらに、上記の第１の実施形態および第２の実施形態では、蓄電装置としてキャパシタ３を適用した例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、蓄電装置としてバッテリなどを適用してもよい。また、上記ではエンジン１を備える車両（ハイブリッド車両）を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、エンジン１を備えない構成であってもよい。この場合には、エンジン１の回転数の代わりに油圧ポンプ９又は発電電動機５の回転数を検出して作業車両を適宜制御すれば良い。

また、説明の簡素化のために、上記の各実施の形態では、余剰電力で発電電動機５を駆動しているときにエンジン１、発電電動機５又は油圧ポンプ９の回転数が設定値（第２設定値）より大きくなったに場合には、ブレーキ制御部１９０において、走行電動機制御部１８０によって低減された走行電動機７の回生トルクに相当する制動トルクを油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ（制動装置）で発生することとした。しかし、走行電動機制御部１８０による回生トルクの低減に合わせて油圧ブレーキ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄによる制動トルクを増加することで作業車両全体のトルク収支が実質的に一定に保持されれば良く、走行電動機制御部１８０による回生トルクの低減分とブレーキ制御部１９０による制動トルクの増加分が厳密に一致する必要は無い。

１…エンジン、２…エンジンコントローラ、３…キャパシタ、４…コンバータ、５…発電電動機、６…発電インバータ、７…走行電動機、８…走行インバータ、９…油圧ポンプ、１１…コントロールバルブ、１２，１３，１４…油圧アクチュエータ、１８…車輪、２０…比例弁、３０…油圧ブレーキ、３１…操作装置、１００…メインコントローラ、１１０…蓄電管理部、１３０…走行要求演算部、１４１…走行判定部、１４２…余剰電力演算部、１４３…回転数判定部、１４４…動作判定部、１４５…傾転角増加指令演算部、１４６…回生電力低減指令演算部、１４７…消費電力演算部、１４８…発電出力指令演算部、１４９…エンジン出力指令演算部、１５０…目標回転数演算部、１６０…発電電動機制御部、１７０…傾転角制御部、１８０…走行電動機制御部、１９０…ブレーキ制御部、２０１…増加指令演算部、N_{eng_th1}…第１設定値、N_{eng_th2}…第２設定値

Claims (11)

1. 蓄電装置と、エンジンに機械的に接続された発電電動機と、当該発電電動機に機械的に接続された油圧ポンプと、当該油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記蓄電装置および前記発電電動機に電力線を介して接続され車輪を駆動する電動機と、前記車輪の回転を制動する制動装置とを備える作業車両の制御装置において、
   前記電動機が回生制動時に発生する回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えるとき、その余剰電力で前記発電電動機を駆動する発電電動機制御部と、
   前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が設定値より大きくなったら、前記電動機が発生する回生トルクを低減する電動機制御部と、
   前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が前記設定値より大きくなったら、前記制動装置が発生する制動トルクを増加するブレーキ制御部とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
   前記ブレーキ制御部は、前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が前記設定値より大きくなったら、前記電動機制御部による回生トルクの低減に合わせて前記制動装置が発生する制動トルクを増加することを特徴とする作業車両の制御装置。
3. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
   前記油圧ポンプは可変容量型油圧ポンプであり、
   前記発電電動機制御部が前記余剰電力で前記発電電動機を駆動している場合において、前記油圧ポンプの吐出流量が操作者によって要求される値に保持されるように前記油圧ポンプの傾転角を前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数の増加に合わせて小さくする傾転角制御部をさらに備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
4. 請求項３に記載の作業車両の制御装置において、
   前記油圧アクチュエータが動作中であるか否かを判定する動作判定部をさらに備え、
   前記傾転角制御部は、前記発電電動機制御部が前記余剰電力で前記発電電動機を駆動している場合において、
   Ａ）前記動作判定部において前記油圧アクチュエータが動作していないと判定されたときに、前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が他の設定値より大きくなったら、当該回転数が増加するほど前記油圧ポンプの傾転角を大きくし、
   Ｂ）前記動作判定部において前記油圧アクチュエータが動作中であると判定されたときに、前記油圧ポンプの吐出流量がオペレータに要求される値に保持されるように前記油圧ポンプの傾転角を前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数の増加に合わせて小さくすることを特徴とする作業車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の作業車両の制御装置において、
   前記電動機制御部が前記電動機の回生トルクを低減し始める前記設定値は、前記傾転角制御部が前記油圧ポンプの傾転角を大きくし始める前記他の設定値よりも大きいことを特徴とする作業車両の制御装置。
6. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
   前記油圧ポンプは可変容量型油圧ポンプであり、
   前記油圧アクチュエータが動作中であるか否かを判定する動作判定部と、
   当該動作判定部において前記油圧アクチュエータが動作していないと判定され、かつ、前記発電電動機制御部が前記余剰電力で前記発電電動機を駆動している場合において、前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が他の設定値より大きくなったら、当該回転数が増加するほど前記油圧ポンプの傾転角を大きくする傾転角制御部とをさらに備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
7. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
   前記油圧ポンプの吐出圧を調節する圧力調節手段と、
   前記発電電動機制御部が前記余剰電力で前記発電電動機を駆動している場合において、前記エンジン、前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が他の設定値より大きくなったら、当該回転数が増加するほど前記圧力調節手段により前記油圧ポンプの吐出圧を増加する圧力制御部とをさらに備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
8. 請求項７に記載の作業車両の制御装置において、
   前記電動機制御部が前記電動機の回生トルクを低減し始める前記設定値は、前記圧力制御部が前記油圧ポンプの吐出圧を増加し始める前記他の設定値よりも大きいことを特徴とする作業車両の制御装置。
9. 蓄電装置と、当該蓄電装置に電力線を介して接続された発電電動機と、当該発電電動機に機械的に接続された油圧ポンプと、当該油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記蓄電装置および前記発電電動機に電力線を介して接続され車輪を駆動する電動機と、前記車輪の回転を制動する制動装置とを備える作業車両の制御装置において、
   前記電動機が回生制動時に発生する回生電力が前記蓄電装置の許容充電電力を超えるとき、その余剰電力で前記発電電動機を駆動する発電電動機制御部と、
   前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が設定値より大きくなったら、前記電動機が発生する回生トルクを低減する電動機制御部と、
   前記余剰電力で前記発電電動機を駆動しているときに前記発電電動機又は前記油圧ポンプの回転数が前記設定値より大きくなったら、前記制動装置が発生する制動トルクを増加するブレーキ制御部とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
10. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
    前記制動装置は、前記車輪の回転を油圧によって制動する油圧ブレーキであることを特徴とする作業車両の制御装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の作業車両の制御装置を備えることを特徴とする作業車両。

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