JPWO2013058325A1 - ハイブリッド駆動式の油圧作業機械 - Google Patents

Abstract

エンジン７と油圧ポンプ６に連結されたアシスト電動機１０を備えた油圧作業機械において、油圧ポンプ６の負荷がエンジン７の定格動力より大きく、アシスト電動機１０がトルクを補うときに、エンジンのトルクを所望の値に保つことのできるハイブリッド駆動式の油圧作業機械を提供する。特定の回転数をエンジンの目標回転数として設定する目標エンジン回転数演算手段１１ａと、エンジンの目標回転数に基づいてエンジン回転数を制御するエンジン制御手段２１ａと、エンジン負荷を算出するエンジン負荷演算手段１１ｂとを有し、エンジン負荷が所定値以上のときに、目標エンジン回転数とエンジンの回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、アシスト電動機を力行制御する電動機力行演算手段１１ｃと、差分回転数に応じて、油圧ポンプの吸収トルクを減少制御する油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄとの少なくともいずれか一方を備える。

Description

本発明は油圧ショベル等の油圧作業機械に係り、特に、エンジンあるいは蓄電器等により駆動されるアシスト電動機を備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械に関する。

近年、油圧ショベル等の油圧作業機械の分野において、駆動源としてエンジンの他にバッテリ等の蓄電器により駆動されるアシスト電動機を備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械が提案・開発されている。

例えば、特許文献１に提案される建設機械（油圧作業機械）は、エンジンにより駆動されるアシスト電動機を備えることにより、エンジン出力の余剰があるときには、余剰分を電気エネルギとして貯めて省エネルギを図り、エンジン出力が不足しているときには、その貯めた電気エネルギを放出して電動機を駆動し必要なポンプ吸収トルクを維持したものである。特許文献１は、この様な構成により建設機械が作業を行う際に必要な平均馬力相当の定格出力を有する小型エンジンの採用を可能とし、燃費の向上や排出ＣＯ_２の削減が図れるとしている。

上記特許文献１に提案される建設機械では、作業量が大きく油圧ポンプの要求動力（ポンプ吸収トルク）がエンジンの定格動力より大きいときは、アシスト電動機を力行制御してその差の動力を発生させて、エンジンを助勢する。したがって、非ハイブリッド駆動式の従来機より小型のエンジンを採用するのにもかかわらず、油圧ポンプは従来機と同等の動力を発生することができる。この建設機械において、アシスト電動機がエンジンを助勢しているときは、エンジンは定格出力を発生し続けることを前提としている。エンジンが定格出力を発生し続けることは、以下に述べるように非常に重要であるが、その具体的な方法は上記特許文献１には記載されていない。

特開２００２−２７５９４５号公報

上述したハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、エンジンはガバナ等により一定回転数で制御されている。一方、アシスト電動機は、油圧ポンプの要求動力がエンジンの定格動力より大きいときに、油圧ポンプの要求動力の増大によるエンジン回転数の低下を防ぐために、実エンジン回転数と目標回転数との偏差を減少させるようにトルクを発生させる、いわゆる回転数制御が実行されている。

したがって、エンジンとアシスト電動機とが共に駆動している場合、エンジンとアシスト電動機は、同じエンジン回転数を目標値としながら、別個独立に回転数制御される構成になる。

このような油圧作業機械において、上述した油圧ポンプの負荷が増大した場合、以下のような過渡的な動作になると予想される。
例えば、エンジンの目標回転数が定格回転数であって定格トルク以下の状態で運転しているときに、油圧ポンプの負荷が増大すると、
（１）エンジンは、回転数制御により回転数を目標回転数に維持するために、エンジントルクを定格トルクまで増加させる。
（２）さらに、油圧ポンプの負荷が増大すると、これ以上エンジントルクの増加はできないため、エンジンは目標回転数を維持できず、エンジン実回転数は低下する。
（３）目標回転数とエンジン実回転数との回転数偏差が発生するので、アシスト電動機の回転数制御が作動し、アシスト電動機の発生トルクがエンジンを助勢して、エンジン回転数を上昇させる。

しかし、エンジンとアシスト電動機の回転数制御は別個独立に実行されるので、上述した（３）により一度低下したエンジン実回転数が再び増加した場合、エンジンへの負荷が減少するため、エンジンの回転数制御によりエンジントルクが定格トルクより低下することがある。

このようなエンジントルクの低下を防ぐために、定常的な状態変移の観点から、アシスト電動機の発生トルクを油圧ポンプの吸収トルクとエンジンの定格トルクの差より大きくしない制御が考えられるが、過渡的な応答において、このような動作を実現することは難しい。

エンジントルクが定格トルクより低下すると、アシスト電動機による助勢の継続が必要となる。アシスト電動機による助勢が一定時間を超えて継続すると、バッテリに蓄えられた電力が減少するので、アシスト電動機の運転持続可能時間も減少し、バッテリの充電が必要となる。バッテリを充電するためには、エンジンでアシスト電動機を発電機として駆動しなければならないので、油圧作業機械の燃費や作業性が低下してしまい、ハイブリッド駆動化の意義が損なわれてしまうという問題がある。

本発明の目的は、エンジンと油圧ポンプに連結されたアシスト電動機を備え、エンジンとアシスト電動機を独立に回転数制御する油圧作業機械において、油圧ポンプの負荷がエンジンの定格動力より大きく、アシスト電動機がトルクを補うときに、エンジンのトルクを定格などの所望の値に保つことのできるハイブリッド駆動式の油圧作業機械を提供することである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、エンジンと、前記エンジンにより回転駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプに連結されたアシスト電動機と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、操作部材を有し、この操作部材の操作に応じた操作信号を出力して前記複数のアクチュエータを動作させる複数の操作装置とを備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、予め設定した前記エンジンのエンジン設定回転数を記憶した記憶装置と、前記記憶装置に記憶した前記エンジン設定回転数を前記エンジンの目標回転数として設定する目標エンジン回転数演算手段と、前記エンジンの目標回転数に基づいて前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、前記エンジン制御手段からのエンジントルク信号に基づきエンジン負荷を算出するエンジン負荷演算手段とを有し、前記エンジン負荷が所定値以上のときに、前記目標エンジン回転数と前記エンジンの回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記アシスト電動機を力行制御する電動機力行演算手段と、前記差分回転数に応じて、前記油圧ポンプの吸収トルクを減少制御する油圧ポンプ吸収トルク演算手段との少なくともいずれか一方を備えるものとする。

また、第２の発明は、エンジンと、前記エンジンにより回転駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプに連結されたアシスト電動機と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、操作部材を有し、この操作部材の操作に応じた操作信号を出力して前記複数のアクチュエータを動作させる複数の操作装置とを備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、予め設定した前記エンジンのエンジン設定回転数を記憶した記憶装置と、前記記憶装置に記憶した前記エンジン設定回転数を前記エンジンの目標回転数として設定する目標エンジン回転数演算手段と、前記エンジンの目標回転数に基づいて前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段とを有し、前記目標エンジン回転数演算手段で設定した前記エンジンの目標回転数以下の特定の回転数を前記アシスト電動機の目標回転数として設定する目標電動機回転数演算手段と，前記エンジンの回転数が前記アシスト電動機の目標回転数より低下したときに、前記目標電動機回転数と前記エンジンの回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記アシスト電動機を力行制御する電動機力行演算手段と、前記目標エンジン回転数演算手段で設定した前記エンジンの目標回転数以下の特定の回転数を前記油圧ポンプの目標回転数として設定する目標油圧ポンプ回転数演算手段と，前記エンジンの回転数が前記油圧ポンプの目標回転数より低下したときに、前記目標油圧ポンプ回転数と前記エンジンの回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記油圧ポンプの吸収トルクを減少制御する油圧ポンプ吸収トルク演算手段との少なくともいずれか一方を備えるものとする。

更に、第３の発明は、第１の発明において、前記エンジン負荷演算手段が算出する前記エンジン負荷の値が、前記エンジンの回転数における最大値または最大値近傍の所定値を下回るときには、前記電動機力行演算手段は前記アシスト電動機の力行制御を中止するか、前記油圧ポンプ吸収トルク演算手段は前記油圧ポンプの吸収トルクの減少制御を中止するかの少なくともいずれか一方を実施することを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、前記エンジンの回転数が目標となる前記電動機回転数を所定値以上超えたときには、前記電動機力行演算手段は前記アシスト電動機の力行制御を中止するか、前記エンジンの回転数が目標となる前記油圧ポンプ回転数を所定値以上こえたときには、前記油圧ポンプ吸収トルク演算手段は前記油圧ポンプの吸収トルクの減少制御を中止するかの少なくともいずれか一方を実施することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンと油圧ポンプに連結されたアシスト電動機を備え、エンジンとアシスト電動機とを独立に回転数制御する油圧作業機械において、油圧ポンプの負荷がエンジンのその回転数における最大トルクを超えたことに対応して、アシスト電動機はエンジンで足りない最小限のトルクでエンジンを助勢するので、エンジンは最大トルクを連続して発生することができる。この結果、燃費向上等のハイブリッド駆動化のメリットを十分に発揮することができる。

本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態に係る油圧ショベルを示す斜視図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の形態に係る油圧ショベルに搭載されたアクチュエータ駆動制御システムの構成図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラ等におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の処理内容を示す機能ブロック図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおけるエンジン動力特性を示す特性図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける燃料消費率特性を示す特性図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける目標エンジン回転数特性を示す特性図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおけるエンジン負荷演算手段を説明する特性図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける電動機力行演算手段の処理内容を示すブロック線図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける油圧ポンプ吸収トルク演算手段の処理内容を示すブロック線図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の動作を説明するタイムチャート図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラ等におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の処理内容を示す機能ブロック図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラにおける電動機力行演算手段の処理内容を示すブロック線図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラにおける油圧ポンプ吸収トルク演算手段の処理内容を示すブロック線図である。 本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の動作を説明するタイムチャート図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態に係る油圧ショベルを示す斜視図である。
油圧ショベルは、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体１Ｂとで構成され、フロント装置１Ａのブーム１ａの基端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回電動機１６（図２参照）及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動される。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄの動作は操作レバー装置４ａ，４ｂ（図２参照）の油圧操作信号（制御パイロット圧力）により指示され、下部走行体１ｅの動作は図示しない走行用の操作ペダル装置の油圧操作信号（制御パイロット圧力）により指示される。

図２は、本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の形態に係る油圧ショベルに搭載されたアクチュエータ駆動制御システムの構成図である。
図２において、本実施の形態におけるアクチュエータ駆動制御システムは、操作レバー装置４ａ，４ｂ及び図示しない走行用の操作ペダル装置と、スプール型方向切換弁５ａ〜５ｃ，５ｅ，５ｆと、メインの油圧ポンプ６と、エンジン７と、メインのリリーフ弁８と、タンク９と、シャトル弁ブロック２５とを備えている。

操作レバー装置４ａ，４ｂ及び操作ペダル装置は、図示せぬパイロットポンプの吐出油により生成された１次圧を操作レバー装置４ａ，４ｂ及び操作ペダル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（油圧操作信号）を生成し、その制御パイロット圧力が方向切換弁５ａ〜５ｃ，５ｅ，５ｆの受圧部に送られ、方向切換弁５ａ〜５ｃ，５ｅ，５ｆを中立位置から切り換え操作する。方向切換弁５ａ〜５ｃ，５ｅ，５ｆは、作図の都合上、給排用管路系を省略しているが、例えばセンタバイパスラインに配置されるオープンセンタタイプのスプール弁であり、制御パイロット圧力により切り換え操作されることにより、油圧ポンプ６が吐出する圧油の流れ（方向と流量）を制御し、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｃ，３ｅ，３ｆの駆動を制御する。油圧ポンプ６はエンジン７により回転駆動される。油圧ポンプ６の吐出油が導かれる油圧配管内の圧力が過度に上昇した場合は、リリーフ弁８にて圧油をタンク９へ逃がし、油圧配管内の圧力の過度の上昇を防止する。

シャトル弁ブロック２５は、操作レバー装置４ａ，４ｂが生成する油圧操作信号（制御パイロット圧力）のうち旋回操作を指示する油圧操作信号以外の油圧操作信号と、図示しない操作ペダル装置が生成する油圧操作信号のうちの最も圧力の高い油圧操作信号を選択して出力する。

油圧ポンプ６は可変容量型のポンプであり、ポジティブ制御方式のレギュレータ６ａを有し、シャトル弁ブロック２５が出力する油圧操作信号はレギュレータ６ａに導かれる。ポジティブ制御方式のレギュレータ６ａは、公知の如く、操作レバー装置４ａ，４ｂ及び操作ペダル装置の操作部材である操作レバー及びペダルの操作量（要求流量）が増加し、油圧操作信号が上昇するにしたがって油圧ポンプ６の斜板傾転角（容量）を増加させ、油圧ポンプ６の吐出流量を増加させる。

ポジティブ制御方式のレギュレータ６ａは、後述する車体コントローラ１１からの制御信号によりその最大トルクの設定値を変更している。このため、例えば、上述した油圧操作信号が上昇しても、その油圧操作信号が車体コントローラ１１からの最大トルクの設定値を上回る場合には、油圧ポンプ６の吐出流量はその最大トルク設定値に相当する流量に制限される。

本実施の形態におけるアクチュエータ駆動制御システムは、アシスト電動機１０と、車体コントローラ１１と、インバータ１２，１３と、チョッパ１４と、バッテリ１５と、圧力センサ１７，１８と、エンジンコントロールダイヤル２０と、エンジン７の回転数を検出する回転センサ２３と、エンジンコントローラ２１とを備えている。

アシスト電動機１０は油圧ポンプ６とエンジン７の間に連結されている。このアシスト電動機１０は、エンジン７の動力を電気エネルギ（電力）に変換してインバータ１２に出力する発電機としての機能と、インバータ１２から供給される電気エネルギ（電力）により駆動され、油圧ポンプ６をアシスト駆動する電動機としての機能とを有している。

インバータ１２は、アシスト電動機１０が発電機として機能するときは、アシスト電動機１０で生成した交流電力を直流電力に変換して出力し、アシスト電動機１０が電動機として機能するときは、バッテリ１５からの直流電力を交流電力に変換してアシスト電動機１０に供給する。

インバータ１３は、インバータ１２が変換して出力した直流電力を交流電力に変換して旋回電動機１６に供給する。また、インバータ１３は、旋回制動時に旋回電動機１６が発電機として機能して回生した交流電力を直流電力に変換して出力する。

バッテリ１５は、チョッパ１４を介して電圧を調整し、インバータ１２，１３に電力を供給したり、アシスト電動機１０が発生した電気エネルギや旋回電動機１６からの電気エネルギを蓄える。

エンジンコントロールダイヤル２０は、オペレータにより操作され、オペレータの意図でエンジン７の基本回転数を指令するものであり、車体コントローラ１１はエンジンコントロールダイヤル２０の指令信号を入力し、その指令信号に基づいて目標回転数を演算し、エンジンコントローラ２１に出力する。エンジンコントローラ２１は、車体コントローラ１１からの目標回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数の偏差を演算し、この回転数偏差に基づいて目標燃料噴射量を演算し、対応する制御信号をエンジン７に備えられる電子ガバナ７ａに出力する。電子ガバナ７ａはその制御信号により作動して目標燃料噴射量相当の燃料を噴射しエンジン７に供給する。これによりエンジンは目標回転数が維持されるよう制御される。

車体コントローラ１１は制御演算回路を有しており、この制御演算回路においてアシスト電動機１０及び旋回電動機１６に係わる下記の制御を行う。

（１）旋回電動機１６の駆動制御
圧力センサ１７，１８は操作レバー装置４ｂ生成する油圧操作信号のうち左右方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を導くパイロット油路に接続され、その油圧操作信号を検出する。車体コントローラ１１は、圧力センサ１７，１８の検出信号（電気信号）を入力し、検出した油圧操作信号に応じて旋回電動機１６の駆動制御を行う。具体的には、左方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を検出したときは、その油圧操作信号に基づいてインバータ１２を制御してアシスト電動機１０を発電機として動作させる発電制御を行うとともに、インバータ１３を制御して旋回電動機１６を駆動する力行制御を行い、油圧操作信号に対応した速度で上部旋回体１ｄが左旋回するように旋回電動機１６を作動させる。右方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を検出したときは、その油圧操作信号に基づいてインバータ１２を制御してアシスト電動機１０を発電機として動作させる発電制御を行うとともに、インバータ１３を制御して旋回電動機１６を駆動する力行制御を行い、油圧操作信号に対応した速度で上部旋回体１ｄが右旋回するように旋回電動機１６を作動させる。

（２）回収電力の蓄電制御
車体コントローラ１１は、旋回制動時にインバータ１３を制御して旋回電動機１６を発電機として動作させる発電制御を行い、旋回電動機１６から電気エネルギを回収するとともに、回収した電気エネルギをバッテリ１５に蓄える制御を行う。

（３）アシスト電動機１０の制御
車体コントローラ１１は、油圧ポンプ６の油圧負荷（ポンプ吸収トルク）が小さくかつバッテリ１５の蓄電残量が少ないときは、インバータ１２を制御してアシスト電動機１０を発電機として動作させる発電制御を行い、余剰の電力を発生させるとともに、発生した余剰電力をバッテリ１５に蓄える制御を行う。逆に、油圧ポンプ６の油圧負荷（ポンプ吸収トルク）が大きくかつバッテリ１５の蓄電残量が所定量以上あるときは、インバータ１２を制御してアシスト電動機１０にバッテリ１５の電力を供給してアシスト電動機１０を電動機として動作させる力行制御を行い、油圧ポンプ６をアシスト駆動する。

次に、エンジン７とアシスト電動機１０と油圧ポンプ６とからなる回転系を目標回転数で制御する回転数制御システムにおいて、アシスト電動機１０がエンジン７を助勢したときに、エンジン７のトルクを減少させないようにする制御方式の一例を図３を用いて説明する。図３は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラ等におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の処理内容を示す機能ブロック図である。

回転数制御システムは、車体コントローラ１１に設けられた目標エンジン回転数演算手段１１ａと、エンジン負荷演算手段１１ｂと、電動機力行演算手段１１ｃと、油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄと、記憶装置１１ｅと、エンジンコントローラ２１に設けられたエンジン制御手段２１ａとを備えている。記憶装置１１ｅは、後述するように作業機械のような使用条件に対応できる適切なエンジン回転数として目標エンジン回転数（図６参照）を記憶している。

目標エンジン回転数演算手段１１ａは、エンジン７の回転数とトルク特性に対する燃費特性から、燃費効率が比較的良いトルク点での回転数を目標エンジン回転数として定義するもので、記憶装置１１ｅに記憶した目標エンジン回転数を読みだしてエンジン７の目標回転数として設定し、その値を電動機力行演算手段１１ｃ，油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄ，及びエンジンコントローラ２１のエンジン制御手段２１ａに出力する。目標エンジン回転数の設定方法については、後述する。

なお、図示はしないが、車体コントローラ１１は、エンジンコントロールダイヤル２０からの指令信号を入力し、その指令信号に基づいて目標回転数を演算する別の目標回転数演算部を更に備えていてもよく、この場合は、モードスイッチを設け、目標エンジン回転数演算手段１１ａがエンジンコントロールダイヤル２０からの指令信号に基づいて演算する目標エンジン回転数と別の目標エンジン回転数演算手段が設定する目標エンジン回転数の一方を選択できるようにしてもよい。

エンジンコントローラ２１に設けられたエンジン制御手段２１ａは、目標エンジン回転数演算手段１１ａからの目標エンジン回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数との偏差を演算して、この偏差に応じた目標燃料噴射量を演算し、対応する制御信号を電子ガバナ７ａに出力することで、エンジン７の目標回転数を維持するように制御する。また、算出された目標燃料噴射量は、回転系を目標エンジン回転数で回転させるのに必要なエンジントルクに対応するので、この目標燃料噴射量からエンジントルクを算出し、算出したエンジントルクの信号をエンジン負荷演算手段１１ｂへ出力している。

エンジン負荷演算手段１１ｂは、エンジン制御手段２１ａからのエンジントルクの信号を基にエンジン７の負荷を演算する。演算方法は後述する。

電動機力行演算手段１１ｃは、目標エンジン回転数演算手段１１ａからの目標エンジン回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数との偏差を演算して、この偏差とエンジン負荷演算手段１１ｂからのエンジン７の負荷とに基づいて、回転系を目標エンジン回転数で回転させ得るトルクを算出する。そして、この算出したトルクに応じて、アシスト電動機１０に指令する力行電力を演算し、インバータ１２に制御信号を送り、アシスト電動機１０を力行制御する。すなわち、エンジン７の負荷が大きく、かつ、回転数が目標エンジン回転数より小さいときはアシスト電動機１０を力行させエンジン７を助勢（エンジン７の回転方向にトルクを発生）する。助勢は、エンジン７の負荷が低下しない限り、回転数が目標エンジン回転数になるまで継続する。

油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄは、目標エンジン回転数演算手段１１ａからの目標エンジン回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数との偏差を演算して、この偏差とエンジン負荷演算手段１１ｂからのエンジン７の負荷とに基づいて、回転系を目標エンジン回転数で回転させ得るトルクを算出する。そして、この算出したトルクに応じて、油圧ポンプ６の最大吸収トルクの設定値を演算し、レギュレータ６ａに制御信号を送り、油圧ポンプ６の吸収トルクを減少制御する。すなわち、エンジン７の負荷が大きく、かつ、回転数が目標エンジン回転数より小さいときは、油圧ポンプ６の吸収トルクを減少させることで、回転数を増加させる。吸収トルクの減少はエンジン７の負荷が低下しない限りは、回転数が目標エンジン回転数になるまで継続する。

電動機力行演算手段１１ｃおよび油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄの制御方式の詳細については後述する。

図４〜６を用いて、目標エンジン回転数を決定する方法を説明する。図４は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおけるエンジン動力特性を示す特性図、図５は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける燃料消費率特性を示す特性図、図６は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける目標エンジン回転数特性を示す特性図である。

作業機械に使われるエンジン７は通常、図４のように、回転数とともにそのエンジン７が発生できる動力が増加する特性を持っている。一方、油圧ポンプ６やアシスト電動機１０を含めた回転部分の引き摺りによる損失は回転数とともに増加するので、燃料消費率は、図５のように回転数の増加とともに悪化する。ここで燃料消費率は、アシスト電動機１０がトルクを発生していないとき、エンジン７が消費した燃料量と油圧ポンプ６がした仕事との比である。

作業機械が一定のエンジン回転数で動作するためには、エンジン７は油圧ポンプ６を駆動できる動力を発生できる回転数以上の回転数を確保することが必要である。さらに燃費を考慮すると、目標エンジン回転数は、油圧ポンプ６を駆動できる動力を発生できる回転数の範囲で、最も低い回転数とするのがよい。実際には、作業機械の多様な使用条件に対応できるよう、図６のように、エンジン７に必要とされる動力特性（理想的なエンジン７の動力特性）に対して、若干の余裕値を考慮した回転数を目標エンジン回転数とする特性図を使用する。この特性図は、記憶装置１１ｅに予め記憶される。

図７を用いて、エンジン負荷演算手段１１ｂにおける、エンジン制御手段２１ａからのエンジントルクの信号を基にエンジン７の負荷を演算する方法を説明する。図７は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおけるエンジン負荷演算手段を説明する特性図である。
図７に示すようにエンジン７が発生できる最大トルクは回転数によって異なるが、各回転数での最大トルクを一律に１００％とする。一方、回転数が目標エンジン回転数を超えたときには、燃料を噴射しないので、このようなときのトルクを０%として、その間は線形に補間して、燃料噴射量を基にしてエンジン負荷を演算する。エンジン負荷が１００％のときは、エンジン７がその回転数での最大トルクを発生していることになる。

次に、図８及び図９を用いて電動機力行演算手段１１ｃおよび油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄの制御方式の詳細について説明する。図８は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける電動機力行演算手段の処理内容を示すブロック線図、図９は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態を構成する車体コントローラにおける油圧ポンプ吸収トルク演算手段の処理内容を示すブロック線図である。

まず、図８に示す電動機力行演算手段１１ｃは、エンジン回転数偏差演算部１１ｃａと、エンジン負荷判定部１１ｃｂと、比例積分制御演算部１１ｃｃと、力行電力演算部１１ｃｄとを備えている。エンジン回転数偏差演算部１１ｃａと、エンジン負荷判定部１１ｃｂと、比例積分制御演算部１１ｃｃとで構成される回路は、回転系の回転数を目標エンジン回転数に近づける電動機の力行トルク指令が出力されるサーボ系であって、比例ゲインＫpの比例制御、および積分ゲインＫiの積分制御とから構成されている。力行電力演算部１１ｃｄは、この電動機の力行トルク指令からアシスト電動機１０に指令する力行電力を演算してインバータ１２に制御信号を出力する。

まず、エンジン回転数偏差演算部１１ｃａは、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差であるエンジン回転数偏差を演算する。目標エンジン回転数は目標エンジン回転数演算手段１１ａから入力する。実エンジン回転数は回転センサ２３の検出値である。エンジン回転数偏差演算部１１ｃａの出力は、比例積分制御演算部１１ｃｄの第１乗算器の一方の入力端に入力される。

エンジン負荷判定部１１ｃｂは、エンジン負荷演算手段１１ｂからのエンジン負荷信号を関数発生器に入力し、予め設定された関数信号を出力する。具体的には、エンジン負荷が例えば９９％以下のときに信号０を出力して、エンジン負荷が１００％以上のときに信号１を出力する。エンジン負荷判定部１１ｃｂの出力信号は、比例積分制御演算部１１ｃｃの第１乗算器１１ｃｃ１の他方の入力端と、後述する第２乗算器１１ｃｃ６の他方の入力端とに入力される。

比例積分制御演算部１１ｃｃは、第１乗算器１１ｃｃ１、比例ゲイン演算器１１ｃｃ２、第１加算器１１ｃｃ３、積分ゲイン演算器１１ｃｃ４、第２加算器１１ｃｃ５、第２乗算器１１ｃｃ６、及び積分演算器１１ｃｃ７を備えている。
第１乗算器１１ｃｃ１は、エンジン回転数偏差演算部１１ｃａの出力を一方の入力端に、エンジン負荷判定部１１ｃｂの出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を乗算した値を出力する。したがって、エンジン負荷がほぼ１００%でないとき、すなわちエンジンがそのときの回転数で最大トルクを出していないときは、エンジン負荷判定部１１ｃｂからの入力が０なので、その出力は０になり、エンジンがそのときの回転数で最大トルクを出しているときは、エンジン負荷判定部１１ｃｂからの入力が１なので、エンジン回転数偏差演算部１１ｃａの出力値を出力する。第１乗算器１１ｃｃ１の出力は、比例ゲイン演算器１１ｃｃ２と積分ゲイン演算器１１ｃｃ４とに入力される。

比例ゲイン演算器１１ｃｃ２は、予め設定された比例制御ゲインＫｐの値と入力信号である第１乗算器１１ｃｃ１の出力とを乗算し、その乗算値を第１加算器１１ｃｃ３の一方の入力端へ出力する。

第１加算器１１ｃｃ３は、比例ゲイン演算器１１ｃｃ２の出力を一方の入力端に、第２乗算器１１ｃｃ６の出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を加算した値を電動機の力行トルク指令として力行電力演算部１１ｃｄへ出力する。

積分ゲイン演算器１１ｃｃ４は、予め設定された積分制御ゲインＫｉの値と入力信号である第１乗算器１１ｃｃ１の出力とを乗算し、その乗算値を第２加算器１１ｃｃ５の一方の入力端へ出力する。

第２加算器１１ｃｃ５は、積分ゲイン演算器１１ｃｃ４の出力を一方の入力端に、積分演算器１１ｃｃ７の出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を加算した値を第２乗算器１１ｃｃ６へ出力する。

第２乗算器１１ｃｃ６は、第２加算器１１ｃｃ５の出力を一方の入力端に、エンジン負荷判定部１１ｃｂの出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を乗算した値を出力する。第２乗算器１１ｃｃ６の出力は、第１加算器１１ｃｃ３の他方の入力端と積分演算器１１ｃｃ７とに入力される。

積分演算器１１ｃｃ７は、第２乗算器１１ｃｃ６の出力を入力し、第２加算器１１ｃｃ５の他方の入力端に出力する。演算内容は、入力信号に対して出力信号を制御周期の時間だけ遅らせて出力するものである。第２加算器１１ｃｃ５の出力が積分演算器１１ｃｃ７を介してフィードバックされることで、積分演算を実現している。

なお、第２乗算器１１ｃｃ６が、第２加算器１１ｃｃ５と積分演算器１１ｃｃ７との間に設けられているので、エンジン負荷がほぼ１００%でないとき、すなわちエンジンがそのときの回転数で最大トルクを出していないときは、エンジン負荷判定部１１ｃｂからの入力が０なので、その出力を０とし、エンジンがそのときの回転数で最大トルクを出しているときは、エンジン負荷判定部１１ｃｂからの入力が１なので、第２加算器１１ｃｃ５の出力値を出力する。このため、エンジンがそのときの回転数で最大トルクを出していないときは、積分制御の計算をせず、積分値も０にリセットするようにしている。

力行電力演算部１１ｃｄは、比例積分制御演算部１１ｃｃから出力される電動機の力行トルク指令を入力し、アシスト電動機１０に指令する力行電力を演算し、インバータ１２に制御信号を送り、アシスト電動機１０を力行制御する。

次に、油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄについて図９を用いて説明する。油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄは、エンジン回転数偏差演算部１１ｄａと、エンジン負荷判定部１１ｄｂと、比例積分制御演算部１１ｄｃと、最大トルク設定値演算部１１ｄｄとを備えている。エンジン回転数偏差演算部１１ｄａと、エンジン負荷判定部１１ｄｂと、比例積分制御演算部１１ｄｃとで構成される回路は、回転系の回転数を目標エンジン回転数に近づけるトルク指令が出力されるサーボ系であって、比例ゲインＫpの比例制御、および積分ゲインＫiの積分制御とから構成されている。最大トルク設定値演算部１１ｄｄは、このトルク指令から油圧ポンプ６に指令する最大吸収トルクの設定値を演算してレギュレータ６ａに制御信号を出力する。

エンジン回転数偏差演算部１１ｄａと、エンジン負荷判定部１１ｄｂと、比例積分制御演算部１１ｄｃとは、電動機力行演算手段１１ｃにおける構成と同一なので説明を省略する。

最大トルク設定値演算部１１ｄｄは、比例積分制御演算部１１ｄｃから出力されるトルク指令を入力し、このトルク指令に応じて、油圧ポンプ６の最大吸収トルクの設定値を演算し、レギュレータ６ａに制御信号を送り、油圧ポンプ６の吸収トルクを減少制御する。具体的には、予め設定された最大トルク設定値から入力されるトルク指令を減算した制御信号をレギュレータ６ａに出力する。

なお、上述した電動機力行演算手段１１ｃと同様に、エンジン負荷がほぼ１００%でないとき、すなわちエンジンがそのときの回転数で最大トルクを出していないときは、エンジン負荷判定部１１ｄｂからの入力が０なので、比例及び積分制御の演算をせず、積分値も０にリセットしている。したがって、エンジンがそのときの回転数で最大トルクを出していないときは、油圧ポンプ６に与える吸収トルクの設定値は、予め設定された最大トルク設定値のままとなり、吸収トルクの制限は実行されない。

次に、上述した本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態の動作について、図１０を用いて説明する。図１０は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の動作を説明するタイムチャート図である。図１０において、図１乃至図９に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１０において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は上から順に油圧ポンプ６の負荷Ｐ、エンジン７の負荷Ｅ、目標エンジン回転数と実回転数との差Ｄ、油圧ポンプ６の最大トルク設定値Ｔｐ、アシスト電動機１０の出力トルクＴｍを示している。
時刻ｔ０以前は、（ａ）で示す油圧ポンプ６の負荷が小さく、エンジン７の出力のみで負荷を賄えるため、（ｅ）に示すアシスト電動機１０によるトルクの助勢及び（ｄ）に示すにレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少はない。

油圧ポンプ６の負荷は時刻ｔ０から増加を開始する。エンジン７の回転数制御により、エンジン回転数を維持するためにエンジントルクは増加するが、（ｂ）に示すように最大トルクである負荷が１００％の時刻ｔ１で飽和する。油圧ポンプ６の負荷はエンジン７の動力より大きいため、（ｃ）で示すように回転数偏差が発生する。

時刻ｔ１においては、エンジン負荷が１００％であるので、エンジン負荷演算手段１１ｂからの信号により電動機力行演算手段１１ｃが動作し、（ｅ）で示すようにアシスト電動機１０のトルクが発生し、エンジン７のトルクを助勢すると共に、油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄが動作し、（ｄ）で示すようにレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値を減少させる。この結果、（ｃ）で示す回転数偏差が減少する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間においては、上述した各制御が実行されていて、例えば、（ｂ）で示すエンジン負荷が減少して１００％を下回ったときには、エンジン負荷演算手段１１ｂからの信号により電動機力行演算手段１１ｃの動作と油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄの動作とが解除され、アシスト発電機１０によるトルク助勢とレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少とが解除されるので、エンジン７の出力はすぐに１００％まで増加し、結果的にエンジン負荷はほぼ１００％で保持される。

次に、時刻ｔ２においては、（ａ）で示すように油圧ポンプ６の負荷が減少を開始する。この油圧ポンプ６の負荷の減少に伴いエンジン負荷が（ｂ）で示すように減少する。エンジン負荷演算手段１１ｂからの信号により電動機力行演算手段１１ｃの動作と油圧ポンプ吸収トルク演算手段１１ｄの動作とが解除され、この結果、アシスト発電機１０によるトルク助勢とレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少とが解除され、（ｄ）で示すレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値は、元の値に戻り、（ｅ）で示すアシスト電動機１０のトルクは０に戻る。

このように、本実施の形態によれば、アシスト電動機１０がエンジン７を助勢したときでも、エンジン７のトルクはその回転数での最大値付近に固定されて制御される。

上述した本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第１の実施の形態によれば、エンジン７と油圧ポンプ６に連結されたアシスト電動機１０を備え、エンジン７とアシスト電動機１０とを独立に回転数制御する油圧作業機械において、油圧ポンプ６の負荷がエンジン７のその回転数における最大トルクを超えたことに対応して、アシスト電動機１０は、エンジン７で足りない最小限のトルクでエンジン７を助勢するので、エンジン７は最大トルクを連続して発生することができる。この結果、燃費向上等のハイブリッド駆動化のメリットを十分に発揮することができる。

なお、本実施の形態において、エンジン負荷判定部（１１ｃｂ及び１１ｄｂ）の関数を入力であるエンジン負荷１００％以上のときに出力信号１となる例で説明したが、これに限らない。例えば、エンジン負荷１００％近傍の所定値以上のときに出力信号１となるように設定しても良い。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図１１は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラ等におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の処理内容を示す機能ブロック図である。図１１において、図１乃至図１０に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

第１の実施の形態においては、エンジン７、アシスト電動機１０および油圧ポンプ６は、同一の目標エンジン回転数で回転するように制御をしたが、本実施の形態においては、目標電動機回転数演算手段７１ａおよび目標油圧ポンプ回転数演算手段７１ｃを設け、アシスト電動機１０および油圧ポンプ６が目標とする回転数を、エンジン７が目標とする回転数より例えば５０ｒｐｍ程度低く設定する。

これにより、エンジン７に与えられる負荷が小さいときは、ほぼ目標エンジン回転数で回転し、アシスト電動機１０の助勢や油圧ポンプ６の最大トルク設定値の減少は実行されない。一方、エンジン７に与えられる負荷が増大してエンジン７の実回転数が低下し、目標値エンジン回転数より５０ｒｐｍを超えて低下すると電動機力行演算手段７１ｂと油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄとが作動して、アシスト電動機１０の助勢や油圧ポンプ６の最大トルク設定値の減少が実行される。これらの演算手段が作動している間、エンジン７の実回転数は目標エンジン回転数を下回っており、エンジン制御手段２１ａはエンジン７がその回転数での最大トルクを発生するような制御を実行する。

図１１において、目標電動機回転数演算手段７１ａは、目標エンジン回転数演算手段１１ａからの目標エンジン回転数を基にアシスト電動機１０の目標回転数を演算する。本実施の形態においては、目標エンジン回転数から５０ｒｐｍ低い値に設定されている。

電動機力行演算手段７１ｂは、目標電動機回転数演算手段７１ａからの目標電動機回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数との偏差を演算して、この偏差に基づいて、回転系を目標電動機回転数で回転させ得るトルクを算出する。そしてこの算出したトルクに応じて、アシスト電動機１０に指令する力行電力を演算し、インバータ１２に制御信号を送り、アシスト電動機１０を力行制御する。助勢は、回転系の回転数が目標電動機回転数になるまで継続する。

目標油圧ポンプ回転数演算手段７１ｃは、目標エンジン回転数演算手段１１ａからの目標エンジン回転数を基に油圧ポンプ６の目標回転数を演算する。本実施の形態においては、目標エンジン回転数から５０ｒｐｍ低い値に設定されている。

油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄは、目標油圧ポンプ回転数演算手段７１ｃからの目標油圧ポンプ回転数と、回転センサ２３が検出するエンジン７の実回転数との偏差を演算して、この偏差に基づいて、回転系を目標油圧ポンプ回転数で回転させ得るトルクを算出する。そしてこの算出したトルクに応じて、油圧ポンプ６の最大吸収トルクの設定値を演算し、レギュレータ６ａに制御信号を送り、油圧ポンプ６の吸収トルクを減少制御する。吸収トルクの減少は、回転系の回転数が目標油圧ポンプ回転数になるまで継続する。

次に、図１２及び図１３を用いて電動機力行演算手段７１ｂおよび油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄの制御方式の詳細について説明する。図１２は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラにおける電動機力行演算手段の処理内容を示すブロック線図、図１３は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態を構成する車体コントローラにおける油圧ポンプ吸収トルク演算手段の処理内容を示すブロック線図である。

まず、図１２に示す電動機力行演算手段７１ｂは、電動機回転数偏差演算部７１ｂａと、比例積分制御演算部７１ｂｂと、力行電力演算部７１ｂｃとを備えている。電動機回転数偏差演算部７１ｂａと、比例積分制御演算部７１ｂｂとで構成される回路は、回転系の回転数を目標電動機回転数に近づける電動機の力行トルク指令が出力されるサーボ系であって、比例ゲインＫpの比例制御、および積分ゲインＫiの積分制御とから構成されている。力行電力演算部７１ｃｃは、この電動機の力行トルク指令からアシスト電動機１０に指令する力行電力を演算してインバータ１２に制御信号を出力する。

まず、電動機回転数偏差演算部７１ｂａは、目標電動機回転数と実回転数との差である電動機回転数偏差を演算する。目標電動機回転数は目標電動機回転数演算手段７１ａから入力する。実回転数は回転センサ２３の検出値である。電動機回転数偏差演算部７１ｂａの出力は、比例積分制御演算部７１ｂｂの第１制限器７１ｂｂ１の入力端と積分ゲイン演算器７１ｂｂ４の入力端とに入力される。

比例積分制御演算部７１ｂｂは、第１制限器７１ｂｂ１、比例ゲイン演算器７１ｂｂ２、第１加算器７１ｂｂ３、積分ゲイン演算器７１ｂｂ４、第２加算器７１ｂｂ５、第２制限器７１ｂｂ６、及び積分演算器７１ｂｂ７を備えている。

第１制限器７１ｂｂ１は、電動機回転数偏差演算部７１ｂａの出力を入力し、入力値が負の場合０を出力し、入力値が正の場合はその入力値を出力する。したがって、目標電動機回転数より回転系の回転数が下がらないときには、出力は０となる。第１制限器７１ｂｂ１の出力は、比例ゲイン演算器７１ｂｂ２に入力される。

比例ゲイン演算器７１ｂｂ２は、予め設定された比例制御ゲインＫｐの値と入力信号である第１制限器７１ｂｂ１の出力とを乗算し、その乗算値を第１加算器７１ｂｂ３の一方の入力端へ出力する。

第１加算器７１ｂｂ３は、比例ゲイン演算器７１ｂｂ２の出力を一方の入力端に、第２制限器７１ｂｂ６の出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を加算した値を電動機の力行トルク指令として力行電力演算部７１ｂｃへ出力する。

積分ゲイン演算器７１ｂｂ４は、予め設定された積分制御ゲインＫｉの値と入力信号である電動機回転数偏差演算部７１ｂａの出力とを乗算し、その乗算値を第２加算器７１ｂｂ５の一方の入力端へ出力する。

第２加算器７１ｂｂ５は、積分ゲイン演算器７１ｂｂ４の出力を一方の入力端に、積分演算器７１ｂｂ７の出力を他方の入力端にそれぞれ入力し、２つの入力値を加算した値を第２制限器７１ｂｂ６へ出力する。

第２制限器７１ｂｂ６は、第２加算器７１ｂｂ５の出力を入力し、入力値が負の場合０を出力し、入力値が正の場合はその入力値を出力する。第２制限器７１ｂｂ６の出力は、第１加算器７１ｂｂ３の他方の入力端と積分演算器７１ｂｂ７とに入力される。

積分演算器７１ｂｂ７は、第２制限器７１ｂｂ６の出力を入力し、第２加算器７１ｂｂ５の他方の入力端に出力する。演算内容は、入力信号に対して出力信号を制御周期の時間だけ遅らせて出力するものである。第２加算器７１ｂｂ５の出力が積分演算器７１ｂｂ７を介してフィードバックされることで、積分演算を実現している。

力行電力演算部７１ｂｃは、比例積分制御演算部７１ｂｂから出力される電動機の力行トルク指令を入力し、アシスト電動機１０に指令する力行電力を演算し、インバータ１２に制御信号を送り、アシスト電動機１０を力行制御する。

次に、油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄについて図１３を用いて説明する。油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄは、油圧ポンプ回転数偏差演算部７１ｄａと、比例積分制御演算部７１ｄｂと、最大トルク設定値演算部７１ｄｃとを備えている。油圧ポンプ回転数偏差演算部７１ｄａと、比例積分制御演算部７１ｄｂとで構成される回路は、回転系の回転数を目標油圧ポンプ回転数に近づけるトルク指令が出力されるサーボ系であって、比例ゲインＫpの比例制御、および積分ゲインＫiの積分制御とから構成されている。最大トルク設定値演算部７１ｄｃは、このトルク指令から油圧ポンプ６に指令する最大吸収トルクの設定値を演算してレギュレータ６ａに制御信号を出力する。

油圧ポンプ回転数偏差演算部７１ｄａと、比例積分制御演算部７１ｄｂとは、電動機力行演算手段７１ｂにおける構成と同一なので説明を省略する。

最大トルク設定値演算部７１ｄｃは、比例積分制御演算部７１ｄｂから出力されるトルク指令を入力し、このトルク指令に応じて、油圧ポンプ６の最大吸収トルクの設定値を演算し、レギュレータ６ａに制御信号を送り、油圧ポンプ６の吸収トルクを減少制御する。具体的には、予め設定された最大トルク設定値から入力されるトルク指令を減算した制御信号をレギュレータ６ａに出力する。

なお、上述した電動機力行演算手段７１ｂと同様に、目標油圧ポンプ回転数より回転系の回転数が高いときは、第１制限器７１ｄｂ１と第２制限器７１ｄｂ６の出力が０に制限されるため、比例及び積分制御の演算をしない。したがって、目標油圧ポンプ回転数より回転系の回転数が高いときは、油圧ポンプ６に与える吸収トルクの設定値は、予め設定された最大トルク設定値のままとなり、吸収トルクの制限は実行されない。

本実施の形態においては、エンジン７に与えられる負荷が増大し、回転系の回転数が目標エンジン回転数を下回り、さらに目標電動機回転数あるいは目標油圧ポンプ回転数を超えて低下した場合に、目標電動機回転数あるいは目標油圧ポンプ回転数まで回転系の回転数を回復させるように、アシスト電動機１０による助勢あるいは油圧ポンプ６の吸収トルクの軽減が実行される。

次に、上述した本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態の動作について、図１４を用いて説明する。図１４は本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態におけるエンジン、電動機および油圧ポンプの回転数制御の動作を説明するタイムチャート図である。図１４において、図１乃至図１３に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１４において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は上から順に油圧ポンプ６の負荷Ｐ、エンジン７の負荷Ｅ、目標エンジン回転数と実回転数との差Ｄ、油圧ポンプ６の最大トルク設定値Ｔｐ、アシスト電動機１０の出力トルクＴｍを示している。
時刻ｔ０以前は、（ａ）で示す油圧ポンプ６の負荷が小さく、エンジン７の出力のみで負荷を賄えるため、（ｅ）に示すアシスト電動機１０によるトルクの助勢及び（ｄ）に示すにレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少はない。

油圧ポンプ６の負荷は時刻ｔ０から増加を開始する。エンジン７の回転数制御により、エンジン回転数を維持するためにエンジントルクは増加するが、（ｂ）に示すように最大トルクである負荷が１００％の時刻ｔ１で飽和する。油圧ポンプ６の負荷はエンジン７の動力より大きいため、（ｃ）で示すように回転数偏差が発生する。

時刻ｔ１においては、回転系の回転数が目標電動機回転数及び目標油圧ポンプ回転数より低くなるので、電動機力行演算手段７１ｂが動作し、（ｅ）で示すようにアシスト電動機１０のトルクが発生し、エンジン７のトルクを助勢すると共に、油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄが動作し、（ｄ）で示すようにレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値を減少させる。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間においては、回転系の回転数は目標エンジン回転数より低くなるため、エンジン制御手段２１ａのエンジン７の回転数制御により、エンジン負荷は１００％で保持される。電動機力行演算手段７１ｂのアシスト電動機１０の回転数制御により回転系の回転数は、目標エンジン回転数より低い目標電動機回転数で制御される。また、油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄの目標油圧ポンプ回転数に応じて、レギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少制御が実行される。

次に、時刻ｔ２においては、（ａ）で示すように油圧ポンプ６の負荷が減少を開始する。この油圧ポンプ６の負荷の減少に伴いエンジン負荷が（ｂ）で示すように減少し、（ｃ）で示す回転数偏差も減少する。この結果、回転系の回転数が目標電動機回転数及び目標油圧ポンプ回転数以上となることから、電動機力行演算手段７１ｂの動作と油圧ポンプ吸収トルク演算手段７１ｄの動作とが解除され、アシスト発電機１０によるトルク助勢とレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値の減少とが解除され、（ｄ）で示すレギュレータ６ａの油圧ポンプ最大トルク設定値は、元の値に戻り、（ｅ）で示すアシスト電動機１０のトルクは０に戻る。

このように、本実施の形態によれば、アシスト電動機１０がエンジン７を助勢したときでも、エンジン７のトルクはその回転数での最大値付近に固定されて制御される。

上述した本発明のハイブリッド駆動式の油圧作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態においては、車体コントローラ１１において、電動機力行演算手段（１１ｃ又は７１ｂ）と、油圧ポンプ吸収トルク演算手段（１１ｄ又は７１ｄ）とを備えた場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、電動機力行演算手段（１１ｃ又は７１ｂ）または油圧ポンプ吸収トルク演算手段（１１ｄ又は７１ｄ）のいずれか一方を備えたものであっても良い。

また、本発明の実施の形態においては、油圧ポンプ吸収トルクを減少させる例として、車体コントローラ１１からレギュレータ６ａの最大トルクの設定値を変更制御する方式で説明したが、これに限るものではない。車体コントローラ１１から直接レギュレータ６ａを制御する方式でも良い。

３ａ ブームシリンダ
３ｂ アームシリンダ
３ｃ バケットシリンダ
４ａ，４ｂ 操作レバー装置
５ａ〜５ｃ，５ｅ，５ｆ 方向切換弁
６ 油圧ポンプ
６ａ レギュレータ
７ エンジン
７ａ 電子ガバナ
１０ アシスト電動機
１１ 車体コントローラ
１１ａ 目標エンジン回転数演算手段
１１ｂ エンジン負荷演算手段
１１ｃ 電動機力行演算手段
１１ｄ 油圧ポンプ吸収トルク演算手段
１１ｅ 記憶装置
１１ｅ 車体コントローラ
１１ｃａ エンジン回転数偏差演算部
１１ｃｂ エンジン負荷判定部
１１ｃｃ 比例積分制御演算部
１１ｃｄ 力行電力演算部
１１ｄｄ 最大トルク設定値演算部
１２，１３ インバータ
１５ バッテリ
１６ 旋回電動機
２１ エンジンコントローラ
２１ａ エンジン制御手段
２３ 回転センサ
７１ａ 目標電動機回転数演算手段
７１ｂ 電動機力行演算手段
７１ｃ 目標油圧ポンプ回転数演算手段
７１ｄ 油圧ポンプ吸収トルク演算手段

Claims (4)

1. エンジン（７）と、前記エンジン（７）により回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ（６）と、前記エンジン（７）と前記油圧ポンプ（６）に連結されたアシスト電動機（１０）と、前記油圧ポンプ（６）から吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータ（３ａ〜３ｆ）と、操作部材を有し、この操作部材の操作に応じた操作信号を出力して前記複数のアクチュエータを動作させる複数の操作装置（４ａ，４ｂ）とを備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、
   前記エンジン（７）の回転数を検出する回転数検出手段（２３）と、
   予め設定した前記エンジン（７）のエンジン設定回転数を記憶した記憶装置（１１ｅ）と、
   前記記憶装置（１１ｅ）に記憶した前記エンジン設定回転数を前記エンジン（７）の目標回転数として設定する目標エンジン回転数演算手段（１１ａ）と、
   前記エンジン（７）の目標回転数に基づいて前記エンジン（７）の回転数を制御するエンジン制御手段（２１ａ）と、
   前記エンジン制御手段（２１ａ）からのエンジントルク信号に基づきエンジン負荷を算出するエンジン負荷演算手段（１１ｂ）とを有し、
   前記エンジン負荷が所定値以上のときに、前記目標エンジン回転数と前記エンジンの回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記アシスト電動機（１０）を力行制御する電動機力行演算手段（１１ｃ）と、前記差分回転数に応じて、前記油圧ポンプ（６）の吸収トルクを減少制御する油圧ポンプ吸収トルク演算手段（１１ｄ）との少なくともいずれか一方を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動式の油圧作業機械。
2. エンジン（７）と、前記エンジン（７）により回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ（６）と、前記エンジン（７）と前記油圧ポンプ（６）に連結されたアシスト電動機（１０）と、前記油圧ポンプ（６）から吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータ（３ａ〜３ｆ）と、操作部材を有し、この操作部材の操作に応じた操作信号を出力して前記複数のアクチュエータを動作させる複数の操作装置（４ａ，４ｂ）とを備えたハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、
   前記エンジン（７）の回転数を検出する回転数検出手段（２３）と、
   予め設定した前記エンジン（７）のエンジン設定回転数を記憶した記憶装置（１１ｅ）と、
   前記記憶装置（１１ｅ）に記憶した前記エンジン設定回転数を前記エンジン（７）の目標回転数として設定する目標エンジン回転数演算手段（１１ａ）と、
   前記エンジン（７）の目標回転数に基づいて前記エンジン（７）の回転数を制御するエンジン制御手段（２１ａ）とを有し、
   前記目標エンジン回転数演算手段（１１ａ）で設定した前記エンジン（７）の目標回転数以下の特定の回転数を前記アシスト電動機（１０）の目標回転数として設定する目標電動機回転数演算手段（７１ａ）と，前記エンジン（７）の回転数が前記アシスト電動機（１０）の目標回転数より低下したときに、前記目標電動機回転数と前記エンジン（７）の回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記アシスト電動機（１０）を力行制御する電動機力行演算手段（７１ｂ）と、前記目標エンジン回転数演算手段（１１ａ）で設定した前記エンジン（７）の目標回転数以下の特定の回転数を前記油圧ポンプ（６）の目標回転数として設定する目標油圧ポンプ回転数演算手段（７１ｃ）と，前記エンジン（７）の回転数が前記油圧ポンプ（６）の目標回転数より低下したときに、前記目標油圧ポンプ回転数と前記エンジン（７）の回転数との差分回転数を演算し、この差分回転数に応じて、前記油圧ポンプ（６）の吸収トルクを減少制御する油圧ポンプ吸収トルク演算手段（７１ｄ）との少なくともいずれか一方を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動式の油圧作業機械。
3. 請求項１記載のハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、
   前記エンジン負荷演算手段（１１ｂ）が算出する前記エンジン負荷の値が、前記エンジン（７）の回転数における最大値または最大値近傍の所定値を下回るときには、
   前記電動機力行演算手段（１１ｃ）は前記アシスト電動機（１０）の力行制御を中止するか、前記油圧ポンプ吸収トルク演算手段（１１ｄ）は前記油圧ポンプ（６）の吸収トルクの減少制御を中止するかの少なくともいずれか一方を実施する
   ことを特徴とするハイブリッド駆動式の油圧作業機械。
4. 請求項２記載のハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、
   前記エンジン（７）の回転数が目標となる前記電動機回転数を所定値以上超えたときには、前記電動機力行演算手段（７１ｂ）は前記アシスト電動機（１０）の力行制御を中止するか、前記エンジン（７）の回転数が目標となる前記油圧ポンプ回転数を所定値以上こえたときには、前記油圧ポンプ吸収トルク演算手段（７１ｄ）は前記油圧ポンプ（６）の吸収トルクの減少制御を中止するかの少なくともいずれか一方を実施する
   ことを特徴とするハイブリッド駆動式の油圧作業機械。

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