KR20160037206A - 작업 기계 - Google Patents

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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

엔진 동력의 급준한 변동을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공한다. 본 발명은 엔진(11)과, 엔진(11)으로 구동되는 유압 펌프(12)와, 유압 펌프(12)로부터 토출되는 압유로 구동되는 유압 액추에이터(17)와, 유압 펌프(12)를 구동시키는 전동 발전기(13)와, 전동 발전기(13)와의 사이에서 전력을 수수하는 축전 장치(14)와, 엔진(11)의 부하 동력을 연산하는 부하 연산부(21)와, 축전 장치(14)의 상태를 포함하는 차체 상태를 관리하는 차체 상태 관리부(22)와, 부하 동력 및 차체 상태에 기초하여 엔진(11) 동력의 증가율 및 감소율을 제한하는 제2 목표 동력을 연산하는 엔진 동력 변동 제한부(23)와, 제2 목표 동력에 기초하여 유압 펌프(12)의 동력을 제한하는 유압 동력 제한부(24)와, 제2 목표 동력에 기초하여 전동 발전기(13)의 동력을 제한하는 어시스트 동력 연산부(25)를 구비한 구성으로 되어 있다.

Description

작업 기계 {WORK MACHINE}
본 발명은, 예를 들어 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이며, 특히 엔진 및 전동 발전기로 유압 펌프를 구동할 수 있는 작업 기계에 관한 것이다.
최근, 이러한 종류의 유압 셔블 등의 작업 기계에 있어서는, 에너지 절약화(저연비화)나, 엔진으로부터 배출되는 환경 부하를 갖는 배기 가스(예를 들어, 이산화탄소, 질소 산화물, 입자상 물질 등)의 양을 저감하는 것을 목적으로 하여, 엔진 외에 전동 발전기를 동력원으로 한, 소위 하이브리드식 건설 기계가 제안되어 있다. 이러한 종류의 전동 발전기를 구비한 하이브리드식 건설 기계는, 엔진 출력 상한값보다 펌프 흡수 동력이 상회하는 경우, 펌프 흡수 동력과 엔진 출력 상한값의 차분을 전동 발전기의 동력으로 보충하는 제어를 함으로써, 엔진의 동력 증가 속도가 소정의 값 이하로 되도록 하고 있다.
이러한 종류의 하이브리드식 건설 기계에 관한 종래 기술로서는, 엔진 연소 효율의 저하를 피하고, 환경 부하를 갖는 배기 가스, 특히 흑연의 발생을 방지하는 것을 목적으로 한 특허문헌 1이 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 있어서는, 엔진의 동력 증가 속도가 소정의 증가율 이하로 되는 엔진 출력의 상한값을 산출하고, 펌프 흡수 동력이 엔진 출력 상한값을 상회하는 경우, 펌프 흡수 동력의 상한값을 엔진 출력 상한값까지 억제하여, 엔진의 동력 증가 속도를 소정의 값 이하로 되도록 유압 펌프 또는 전동 발전기를 제어하여, 엔진의 동력이 급준하게 증가하는 것을 피하고 있다.
일본 특허 제4633813호 공보
상기 특허문헌 1에 있어서는, 소정의 증가율로 증가하는 엔진의 출력 상한값에 따라, 엔진의 동력이 급준하게 증가하지 않도록 증가 속도를 제한하여 배출 가스의 억제를 달성하고자 하고 있다. 그런데, 특허문헌 1에 개시된 종래 기술의 경우에는, 전동 발전기에 전력을 공급하는 축전 장치의 상태를 감시하고 있지 않을 뿐만 아니라, 유압 펌프의 제어를 행하고 있지 않다. 이로 인해, 축전 장치의 축전 잔량이 충분하지 않아 전동 발전기로의 전력의 공급을 충분히 행하지 못하는 경우에는, 엔진 연소 효율의 저하를 피할 수 없게 될 뿐만 아니라, 급준한 펌프 흡수 동력의 증가에 의해 엔진 동력이 급준하게 변동되어 버려, 엔진이 스톨해 버릴 우려가 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술에 있어서의 실상으로부터 이루어진 것이며, 그 목적은 엔진 동력의 급준한 변동을 억제할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.
이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진으로 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유로 구동되는 유압 작업부와, 상기 유압 펌프를 구동시키는 전동 발전기와, 상기 전동 발전기와의 사이에서 전력을 수수하는 축전 장치와, 상기 엔진의 부하 동력을 연산하는 부하 연산부와, 상기 축전 장치의 상태를 포함하는 차체 상태를 관리하는 차체 상태 관리부와, 상기 부하 연산부로 연산된 부하 동력, 및 상기 차체 상태 관리부로 관리하는 차체 상태에 기초하여, 상기 엔진 동력의 증가분 및 감소분을 제한하기 위한 엔진 목표 동력을 연산하는 엔진 목표 동력 연산부와, 상기 엔진 목표 동력 연산부로 연산된 엔진 목표 동력에 기초하여, 상기 유압 펌프의 동력을 제한하는 유압 동력 제한부와, 상기 엔진 목표 동력 연산부로 연산된 엔진 목표 동력에 기초하여, 상기 전동 발전기의 동력을 제한하는 어시스트 동력 제한부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은 부하 연산부로 연산된 엔진의 부하 동력, 및 차체 상태 관리부로 관리하는 차체 상태에 기초하여, 엔진 동력의 증가분 및 감소분을 제한하기 위한 엔진 목표 동력을 엔진 목표 동력 연산부로 연산하고, 이 엔진 목표 동력에 기초하여, 유압 동력 제한부로 유압 펌프의 동력을 제한함과 함께, 어시스트 동력 제한부로 전동 발전기의 동력을 제한하는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 본 발명은 엔진 동력의 증가분 및 감소분을 제한하기 위한 엔진 목표 동력에 기초하여, 유압 펌프의 동력을 제한함과 함께, 전동 발전기의 동력을 제한하기 때문에, 엔진 동력의 급준한 변동을 억제할 수 있다. 그리고, 전술한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명으로부터 명확해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블에 탑재된 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다.
도 3은 상기 유압 구동 장치의 컨트롤러의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4는 상기 컨트롤러의 부하 연산부에서의 처리를 도시하는 개략도이다.
도 5는 상기 컨트롤러의 모드 판정부의 모드 선택에 의한 가변 레이트 리미터의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 상기 컨트롤러의 축전 장치 관리부로 연산된 역행 가능량에 의한 가변 레이트 리미터의 증가율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 상기 컨트롤러의 축전 장치 관리부로 연산된 회생 가능량에 의한 가변 레이트 리미터의 감소율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 상기 컨트롤러의 어시스트 동력 연산부의 연산을 도시하는 도면이며, (a)는 전동 발전기가 토크 제어로 구동하고 있는 경우, (b)는 전동 발전기가 속도 제어로 구동하고 있는 경우이다.
도 9는 상기 컨트롤러에서의 연산 수순을 나타내는 액티비티도이다.
도 10은 상기 컨트롤러를 사용하여 연속 굴삭 동작을 행한 경우의 타임차트이며, (a)는 엔진 동력과 펌프 흡수 동력의 관계, (b)는 전동 발전기의 동력, (c)는 축전 장치의 축전 잔량이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유압 셔블의 컨트롤러의 부하 연산부에서의 처리를 도시하는 개략도이다.
도 12는 상기 특허문헌 1에 기재된 건설 기계로 연속 굴삭 동작을 행한 경우의 타임차트이며, (a)는 엔진 동력과 펌프 흡수 동력의 관계, (b)는 전동 발전기의 동력, (c)는 축전 장치의 축전 잔량이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블(1)의 측면도이다. 도 2는 유압 셔블에 탑재된 유압 구동 장치를 도시하는 구성도이다. 도 3은 유압 구동 장치의 컨트롤러의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 4는 컨트롤러의 부하 연산부의 처리를 도시하는 개략도이다.
<구성>
본 발명에 따른 작업 기계의 제1 실시 형태인 유압 셔블(1)은, 소위 하이브리드식 셔블이며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 크롤러식 주행 장치(2a)를 구비한 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 상에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체(3)를 구비하고 있다. 하부 주행체(2)와 상부 선회체(3)는, 선회 장치(4)를 통하여 선회 가능하게 설치되어 있다.
상부 선회체(3)의 전방측에는, 오퍼레이터가 탑승하여 유압 셔블(1)을 조작하기 위한 캡(3a)이 설치되며, 캡(3a)의 전방측에 붐(5)의 기단부가 회동 가능하게 설치되어 있다. 붐(5)은, 공급되는 유체로서의 작동유(압유)로 구동하는 붐 실린더(5a)를 통하여 동작한다. 붐(5)의 선단부에는, 아암(6)의 기단부가 회동 가능하게 설치되어 있다. 아암(6)은, 아암 실린더(6a)를 통하여 동작한다. 아암(6)의 선단부에는, 버킷(7)의 기단부가 회동 가능하게 설치되어 있다. 버킷(7)은, 버킷 실린더(7a)를 통하여 동작한다. 이들 붐(5), 붐 실린더(5a), 아암(6), 아암 실린더(6a), 버킷(7) 및 버킷 실린더(7a)에 의해, 예를 들어 굴삭 작업 등을 행하기 위한 작동부로서의 프론트 작업기(8)가 구성되어 있다.
상부 선회체(3)에는, 유압 셔블(1)을 구동시키기 위한 유압 구동 장치(10)가 탑재되어 있다. 유압 구동 장치(10)는 프론트 작업기(8), 선회 장치(4) 및 주행 장치(2a) 등의 구동에 사용되는 유압 구동 제어 장치이다. 유압 구동 장치(10)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 동력원으로서의 엔진(11)을 구비하고 있다. 여기서, 엔진(11), 유압계, 각종 전장품 등에 대해서도, 후술하는 컨트롤러(15)로 어떠한 제어가 실시되고 있지만, 본 발명과는 직접적인 관련이 없기 때문에, 도 2 중에 도시하지 않았다.
엔진(11)에는, 터보차저(도시하지 않음)와, 센싱 장치로서, 엔진 회전수를 검출하는 회전수 센서(11a)와, 엔진(11)의 연료 분출량을 조정하는 거버너(11b)가 설치되어 있다. 엔진(11)의 구동축(11c) 상에는, 엔진(11)으로 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프(12)가 설치되어 있다. 유압 펌프(12)와 엔진(11)의 사이에는, 엔진(11)의 구동축(11c) 상에 기계적으로 접속되어, 엔진(11)의 동력 어시스트를 행하는 전동 발전기(13)가 설치되어 있다. 유압 펌프(12)는, 엔진(11) 및 전동 발전기(13)로 구동된다. 전동 발전기(13)에는, 센싱 장치로서, 예를 들어 리졸버 등의 회전각 센서(13a)가 설치되어 있다. 회전각 센서(13a)는, 전동 발전기(13)의 회전각을 계측하고, 이 계측한 회전각에 관한 센서 정보가 컨트롤러(15)에 출력된다.
전동 발전기(13)는, 엔진(11)과의 사이에서 토크 전달이 가능하게 되고, 전동 발전기 제어부로서의 인버터(14a)를 통하여 축전 장치(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 전동 발전기(13)는, 축전 장치(14)로부터 전력이 공급되어 구동되고, 전동 발전기(13)로 발전한 전력이 축전 장치(14)에 공급되어 충전된다. 축전 장치(14)는, 충방전 가능한 배터리나 캐패시터 등의 이차 전지이다. 축전 장치(14)에는, 축전 장치(14)의 상태를 계측하기 위한 계측부인 센싱 장치로서, 축전 장치(14)로부터 출력되는 전력의 전류를 검출하는 전류 센서(14b)와, 축전 장치(14)로부터 출력되는 전력의 전압을 검출하는 전압 센서(14c)와, 축전 장치(14)의 온도를 검출하는 온도 센서(14d)가 설치되어 있다. 인버터(14a)는, 축전 장치(14) 및 전동 발전기(13)를 제어하고, 필요에 따라 축전 장치(14)와 전동 발전기(13)의 전력의 수수를 행하게 한다.
인버터(14a)에는, 이 인버터(14a)를 제어하여, 전동 발전기(13)의 토크를 제어하는 제어부로서의 컨트롤러(15)가 접속되어 있다. 컨트롤러(15)는, 거버너(11b)를 제어하여, 엔진(11)으로의 연료 분사량을 조정하여 엔진 회전수를 제어한다.
유압 펌프(12)에는, 유압 펌프(12)로부터 토출된 작동유가 공급되는 밸브 장치(16)가 설치되어 있다. 밸브 장치(16)에는, 유압 작업부인 유압 액추에이터(17)가 설치되어 있다. 유압 액추에이터(17)는, 유압 펌프(12)로부터 토출되는 작동유로 구동되고, 밸브 장치(16)에 의한 제어에 의해 유압 액추에이터(17)의 구동이 제어된다. 유압 액추에이터(17)로서는, 예를 들어 도 1에 도시하는 붐 실린더(5a), 아암 실린더(6a), 버킷 실린더(7a), 주행 장치(2a), 선회 장치(4) 등의 다양한 유압 액추에이터가 해당된다.
유압 펌프(12)는, 펌프 용적을 조정하기 위한 경사판(12a)을 구비하고, 경사판(12a)의 틸팅각을 제어하는 레귤레이터(12b)와, 레귤레이터(12b)를 구동시키는 전자 비례 밸브(12c)가 설치되어 있다. 유압 펌프(12)는, 설정된 임의의 흡수 동력에 대하여 컨트롤러(15)로 전자 비례 밸브(12c)로의 구동 신호가 연산되고, 이 구동 신호에 따른 제어압으로 레귤레이터(12b)를 통하여 경사판(12a)의 틸팅각을 제어하여 유압 펌프(12)의 펌프 용적이 조작되어 흡수 동력이 조정된다.
유압 펌프(12)와 밸브 장치(16)의 사이에는, 유압 펌프(12)로부터 토출되는 작동 유압(토출압)을 계측하는 토출압 센서(12d)와, 통과하는 작동유의 유량(토출 유량)을 계측하는 유량계로서의 유량 센서(12e)가 접속되어 있다. 유압 펌프(12)에는, 경사판(12a)의 틸팅각을 계측하기 위한 틸팅각 센서(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 토출압 센서(12d), 유량 센서(12e) 및 틸팅각 센서로 검출된 토출압, 유량, 틸팅각 등의 센서 정보는, 컨트롤러(15)로 출력된다.
컨트롤러(15)에는, 유압 셔블(1)의 프론트 작업기(8) 등을 힘차게 동작시키기 위한 제1 모드로서의 파워 모드나, 프론트 작업기(8)에 의한 굴삭력보다 연비 소비율의 향상을 우선하는 제2 모드로서의 에코 모드 등의 복수의 모드를 전환하기 위한 모드 스위치(18)가 설치되어 있다. 모드 스위치(18)는, 캡(3a) 내의 오퍼레이터로 조작 가능한 위치에 설치되어 있다.
컨트롤러(15)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 엔진(11)의 구동축(11a) 상의 부하 동력을 연산하는 부하 연산부(21)와, 축전 장치(14)의 상태를 포함하는 차체 상태를 관리하는 차체 상태 관리부(22)와, 엔진 동력의 변화율(증가율 및 감소율)을 제한하는 엔진 목표 동력(제2 목표 동력)을 생성하는 엔진 동력 변동 제한부(23)를 구비하고 있다. 컨트롤러(15)는, 부하 연산부(21) 및 차체 상태 관리부(22)의 연산 결과에 따라, 유압 펌프(12)의 흡수 동력의 제한값을 연산하는 유압 동력 제한부(24), 및 전동 발전기(13)의 동력 명령값을 연산하는 어시스트 동력 연산부(25)를 구비하고 있다.
컨트롤러(15)에는, 차체 상황에 따라 엔진 목표 동력 변화율을 변경하여 엔진 동력을 평준화시키는 평준화 제어의 실시를 온/오프시키는 온/오프 스위치(19)가 설치되어 있다. 이 평준화 제어는, 부하 연산부(21), 차체 상태 관리부(22), 엔진 동력 변동 제한부(23), 유압 동력 제한부(24) 및 어시스트 동력 연산부(25)로 실시된다. 또한, 온/오프 스위치(19)는, 캡(3a) 내의 오퍼레이터로 조작 가능한 위치에 설치되어 있다.
부하 연산부(21)는, 엔진(11)의 구동축(11c)의 축 동력을 포함한 부하 동력을 연산한다. 즉, 부하 연산부(21)는, 예를 들어 에어컨 등의 보조 기계류의 부하를 포함하면서, 엔진(11)의 가감속에 의한, 주로 플라이휠 등의 관성체로부터의 에너지 수수를 고려하고 있으며, 엔진(11)의 동력과 전동 발전기(13)의 동력의 합으로부터 부하 동력을 산출한다.
부하 연산부(21)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 엔진 회전수 검출부(21a)와, 엔진 토크 검출부(21b)와, 전동 발전기 회전수 검출부(21c)와, 전동 발전기 토크 검출부(21d)를 갖고 있다. 엔진 회전수 검출부(21a)는, 회전수 센서(11a)를 통하여 엔진 회전수를 검출한다. 엔진 토크 검출부(21b)는, 엔진(11)에 토크 미터(도시하지 않음)를 설치하여 직접적으로 엔진 토크를 계측해도 되고, 거버너(11b)를 통하여 검출되는 연료 분사량 등으로부터 간접적으로 엔진 토크를 연산해도 된다. 전동 발전기 회전수 검출부(21c)는, 회전각 센서(13a)로 검출되는 전동 발전기(13)의 회전각에 기초하여 전동 발전기 회전수를 검출한다. 전동 발전기 토크 검출부(21d)는, 전동 발전기(13)에 토크 미터(도시하지 않음)를 설치하여 직접적으로 전동 발전기 토크를 계측해도 되고, 전동 발전기(13) 또는 인버터(14a)의 전류값으로부터 간접적으로 전동 발전기 토크를 연산해도 된다.
부하 연산부(21)에서는, 엔진 회전수 검출부(21a)로 검출한 엔진 회전수와, 엔진 토크 검출부(21b)로 검출한 엔진 토크가, 엔진 동력 변환부(21e)로 출력되고, 엔진 동력 변환부(21e)로 엔진 회전수와 엔진 토크의 곱으로부터 엔진 동력이 산출된다. 또한, 전동 발전기 회전수 검출부(21c)로 검출한 전동 발전기 회전수와, 전동 발전기 토크 검출부(21d)로 검출한 전동 발전기 토크가, 전동 발전기 동력 변환부(21f)로 출력되고, 전동 발전기 동력 변환부(21f)로 전동 발전기 회전수와 전동 발전기 토크의 곱으로부터 어시스트 동력인 전동 발전기 동력이 산출된다.
엔진 동력 변환부(21e) 및 전동 발전기 동력 변환부(21f)는, 회전수와 토크의 곱으로부터 동력으로의 변환을 행하는데, 여러가지 효율을 고려하여 엔진(11)의 구동축(11c) 상의 부하를 산출하는 변환도 포함하고 있다. 또한, 엔진 동력 변환부(21e)로 산출된 엔진 동력과, 전동 발전기 동력 변환부(21f)로 산출된 전동 발전기 동력이, 가산 연산부(21g)로 출력되고, 가산 연산부(21g)로 엔진 동력과 전동 발전기 동력이 가산되어 부하 동력이 추정된다.
차체 상태 관리부(22)는, 유압 셔블(1)의 축전 장치(14)의 상태를 포함한 차체 전체의 상태를 감시 및 관리한다. 차체 상태 관리부(22)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 주로 축전 장치(14)의 상태를 관리하는 전력 관리부(22a) 및 축전 장치 관리부(22b)와, 모드 스위치(18)의 온/오프 등에 기초하는 차체의 동작 모드를 판정하는 모드 판정부(22c)와, 소정의 각 시각에서의 축전 장치(14)의 충전율(SOC)에 기초하여 축전 잔량을 연산하는 축전 잔량 연산부(22d)를 구비하고 있다. 차체 상태 관리부(22)는, 유압 펌프(12)로부터 토출되는 작동유의 온도나 외기의 온도 등의 온도 정보에 기초하여 제어를 전환하는 경우에도 동작하여 차체 상태를 관리한다.
전력 관리부(22a)는, 축전 장치(14)의 출력 전력을 소정의 상태인 적절한 범위로 유지하기 위하여 전동 발전기(13)에 대한 역행 요구(역행 동력) 또는 회생 요구(회생 동력)를 연산한다. 전력 관리부(22a)는, 축전 잔량 연산부(22d)로 연산된 축전 잔량을 전력 관리부(22a) 내에서 별도 연산되는 소정의 목표 축전 잔량에 추종시켜 일치시키도록 역행 요구 또는 회생 요구를 연산한다. 역행 요구 또는 회생 요구는, 예를 들어 축전 잔량이 목표 축전 잔량보다 높은 경우에 역행 요구로 되고, 축전 잔량이 목표 축전 잔량보다 낮은 경우에 회생 요구로 된다.
축전 장치 관리부(22b)는, 전동 발전기(13)를 통하여 축전 장치(14)로 유압 펌프(12)를 역행시키기 위한 역행 가능량, 또는 전동 발전기(13)를 통하여 유압 펌프(12)로부터 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산한다. 축전 장치 관리부(22b)는, 축전 잔량 연산부(22d)로 각 시각에 연산된 축전 잔량 외에, 축전 장치(14)를 적절한 상태로 이용 가능한 소정의 출력 범위에 있어서의 역행 가능량 또는 회생 가능량을 산출한다.
축전 장치 관리부(22b)는, 예를 들어 축전 장치(14)에 대한 충전 동작 또는 방전 동작이 매우 오랜 시간에 걸쳐 계속됨으로써 축전 장치(14)가 고온으로 된 경우, 축전 장치(14)가 그 온도 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위하여 전동 발전기(13)로의 전력의 수수를 제한하여 축전 장치(14)의 출력 전류량을 제한하고, 축전 장치(14)의 발열량을 낮추는 제어를 행한다. 축전 장치 관리부(22b)는, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 충분한 경우라도, 다른 기기의 보전 등을 고려하여 축전 장치(14)의 사용 범위를 제한한다.
축전 장치 관리부(22b)는, 축전 장치(14)가 리튬 이온 배터리인 경우에는, 축전 장치(14)가 만충전(풀 충전)되어 있는 경우라도, 극단적으로 온도가 낮은 극저온시에 출력 전압이 강하하는 특성을 갖기 때문에, 역행 가능량을 낮게 산출한다. 축전 장치 관리부(22b)는, 역행 가능량을 축전 장치(14)의 축전 잔량 이외의 정보에 기초하여 산출하고, 엔진(11) 및 전동 발전기(13)로부터 공급할 수 있는 동력을 적절하게 관리하여 유압 펌프(12)에서의 과도한 흡수 동력을 제한하여, 엔진(11)의 스톨을 방지한다.
축전 장치 관리부(22b)는, 축전 장치(14)의 사용 가능한 수명에 영향을 주는, 예를 들어 온도, 전류량 등의 인자에 기초하여 역행 가능량 또는 회생 가능량을 산출하여, 축전 장치(14)의 과도한 열화를 방지한다. 축전 장치 관리부(22b)는, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 제로(0)인 경우에 역행 가능량을 제로(0)로 연산하고, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 최댓값(풀 충전인 경우)인 경우에 회생 가능량을 제로(0)로 연산한다.
축전 잔량 연산부(22d)는, 축전 장치(14)에 설치된 전류 센서(14b), 전압 센서(14c) 및 온도 센서(14d)로 검출되는 전류값, 전압값 및 온도에 기초하여 축전 장치(14)의 축전 잔량을 연산하고, 미리 정한 각 시각에 있어서 축전 장치(14)의 축전 잔량을 연산한다.
엔진 동력 변동 제한부(23)는, 엔진 목표 동력을 연산하기 위한 엔진 목표 동력 연산부이며, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력에, 전력 관리부(22a)로 산출된 역행 요구 또는 회생 요구를 가산하여 제1 목표 동력을 산출한다. 제1 목표 동력은 「엔진 동력」= 「부하 동력」- 「전동 발전기 동력」으로 연산되기 때문에, 부하 동력의 급준한 변동이 그대로 제1 목표 동력에 반영되어 버린다. 따라서, 제1 목표 동력을 가변 레이트 리미터(23a)로 입력시켜 평탄화시켜 변화율이 제한된 엔진 목표 동력인 제2 목표 전력으로 변환시킨다. 제2 목표 전력은, 가변 레이트 리미터(23a)를 통과시킨 신호로 되고, 제1 목표 전력과 같은 급준한 변동이 억제되어, 평탄화된 목표값으로서 산출된다.
가변 레이트 리미터(23a)는, 제1 목표 동력으로부터 제2 목표 동력을 생성할 때의 증가율(증가분) 및 감소율(감소분)의 각각이 축차 변경 가능하게 되고, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량 또는 회생 가능량의 절댓값이 클수록 증가율 또는 감소율을 작게 보정한다. 가변 레이트 리미터(23a)는, 차체 상태 관리부(22)로부터 출력되는 역행 가능량 또는 회생 가능량 등에 따라, 제1 목표 동력에 대한 제2 목표 동력의 변화율을 변동시켜도 된다.
여기서, 차체 상태 관리부(22)의 모드 판정부(22c)가 가변 레이트 리미터(23a)에 미치는 영향에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 컨트롤러(15)의 모드 판정부(22c)에서의 모드 선택에 의한 가변 레이트 리미터(23a)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2에 도시하는 모드 스위치(18)가 「파워 모드」로 설정되어 있는 경우에는, 연비 소비율(연비)의 향상이나 배기 가스의 억제 등의 효과가 작아지기는 하지만, 엔진(11)의 동력을 크게 변동시켜 유압 펌프(12)로의 공급 동력을 확보시키기 위하여, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 제1 목표 동력에 대한 제2 목표 동력의 증가율 및 감소율인 변화율(입력 변화율에 대한 출력 변화율)을, 도 5에 도시하는 바와 같이, 기준값 a1보다 높은 파워 모드값 b1로 한다.
한편, 모드 스위치(18)가 「에코 모드」로 설정되어 있는 경우에는, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 변화율을 기준값 a1보다 낮은 에코 모드값 c1로 한다. 가변 레이트 리미터(23a)에서의 변화율이 부의 경우, 즉 감소율에 대해서는, 유압 펌프(12)의 공급 동력을 낮게 할 때의 요건이며, 유압 액추에이터(17)의 조작성에 영향을 주지 않기 때문에, 모드 스위치(18)에서의 「파워 모드」와 「에코 모드」의 전환에 의존하지 않는 설정으로 해도 된다.
계속해서, 차체 상태 관리부(22)의 축전 장치 관리부(22b)가 가변 레이트 리미터(23a)에 미치는 영향에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 컨트롤러(15)의 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 역행 가능량에 의한 가변 레이트 리미터(23a)의 증가율의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7은 컨트롤러(15)의 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 회생 가능량에 의한 가변 레이트 리미터(23a)의 감소율의 변화를 나타내는 그래프이다.
(증가율)
도 6에 도시하는 바와 같이, 모드 판정부(22c) 등으로 결정된 가변 레이트 리미터(23a)에서의 변화율(증가율)의 기준값을 기준값 a2로 한다. 이 상태에서, 축전 장치 관리부(2b)로 연산된 역행 가능량이 높아진 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트량을 크게 할 수 있고, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력이 급준하게 증가해도 엔진(11)의 동력을 천천히 증가시킬 수 있기 때문에, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율을 기준값 a2보다 낮은 고역행값 b2로 변화시킨다.
한편, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 역행 가능량이 낮아진 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트량이 작아져, 부하 동력이 급준하게 증가 등을 한 경우에 엔진(11)의 동력을 천천히 증가시킬 수 없게 되어, 엔진(11)을 스톨시켜 버릴 우려가 있다. 따라서, 엔진(11)의 동력을 적극적으로 이용하도록, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율을 기준값 a2보다 높은 저역행값 c2로 변화시킨다.
축전 장치 관리부(22b)로 역행 가능량이 제로(0)로 연산된 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트가 불가능하여, 엔진 동력을 제1 목표 동력대로 출력시키기 때문에, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율을, 도 6에 도시하는 기울기: 1의 값으로 한다. 이때, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율을 도 6에 도시하는 기울기 1보다 낮은 값 d2로 하고, 또한 유압 동력 제한부(24)로 엔진(11)에 과잉 부하 동력이 걸리지 않도록 함으로써, 유압 셔블(1)의 동작이 다소 완만해질 우려가 있기는 하지만, 배기 가스의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(감소율)
도 7에 도시하는 바와 같이, 모드 판정부(22c) 등으로 결정된 가변 레이트 리미터(23a)에서의 변화율(감소율)의 기준값을 기준값 a3으로 한다. 이 상태에서, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 회생 가능량이 높아진 경우에는, 유압 펌프(12)의 동력으로 전동 발전기(13)를 구동시켜 발전시켜 엔진(11)에 부하를 걸 수 있고, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력이 급준하게 감소해도 엔진(11)의 동력을 천천히 감소시킬 수 있기 때문에, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 감소율을 기준값 a3보다 낮은 고회생값 b3으로 변화시킨다.
한편, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 회생 가능량이 낮아진 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 발전량이 작아져, 엔진(11)에 부하를 걸 수 없게 되기 때문에, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 감소율을 기준값 a3보다 높은 저회생값 c3으로 변화시킨다. 여기서, 축전 장치 관리부(22b)로 회생 가능량이 제로(0)로 연산된 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 발전이 없어져, 엔진(11)에 걸리는 동력이, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력과 동등한 값으로 되기 때문에, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 감소율을 도 7에 도시하는 기울기: 1의 값으로 한다.
유압 동력 제한부(24)는, 유압 펌프(12)의 흡수 동력을 제한한다. 유압 동력 제한부(24)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 연산된 제2 목표 동력에, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 역행 가능량의 최댓값(최대 역행량)을 가산한 값을 최대 펌프 흡수 동력으로서 산출하고, 이 산출한 최대 펌프 흡수 동력이 제한압 연산부(24a)로 입력되어, 제한압 연산부(24a)로 유압 펌프(12)의 흡수 동력을 제한하는 제한압을 연산한다.
유압 동력 제한부(24)는, 전동 발전기(13)로 최대한 엔진(11)을 어시스트하고 있는 상태라도, 엔진(11)이 출력하는 엔진 동력이 제2 목표 동력을 초과하지 않도록 유압 펌프(12)의 흡수 동력을 제한한다. 유압 동력 제한부(24)에 있어서는, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 역행 가능량이 제로(0)인 경우, 펌프 흡수 동력이 제2 목표 동력과 동등한 값으로 되고, 전동 발전기(13)로 엔진(11)을 어시스트하지 못하는 경우라도, 엔진(11)으로의 과도한 부하를 방지 가능하게 되어 있다.
어시스트 동력 연산부(25)는, 전동 발전기(13)의 동력을 제한하여, 엔진(11)의 실제의 엔진 동력, 즉 실제 동력을 제2 목표 동력에 추종시키는 어시스트 동력 제한부이다. 여기서, 도 8은 컨트롤러(15)의 어시스트 동력 연산부(25)의 연산을 도시하는 도면이며, (a)는 전동 발전기(13)가 토크 제어로 구동하고 있는 경우, (b)는 전동 발전기(13)가 속도 제어로 구동하고 있는 경우이다.
어시스트 동력 연산부(25)는, 전동 발전기(13)가 토크 제어로 구동하고 있는 경우에는, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력과, 엔진 동력 변동 제한부(23)에 연산된 제2 목표 동력과의 차분(부하 동력-제2 목표 전력)을 리미터(25a)에 입력시키고, 이 차분에 기초하여 미리 정해진 토크 명령값을 연산하고, 이 토크 명령값을, 도 2에 도시하는 인버터(14a)에 출력시켜, 인버터(14a)를 통하여 전동 발전기(13)를 토크 제어한다.
또한, 어시스트 동력 연산부(25)는, 전동 발전기(13)가 속도 제어로 구동하고 있는 경우에는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 엔진 동력에 대한 엔진(11)의 회전 속도, 즉 엔진 동력 특성을 정한 소정의 엔진 동력 특성 테이블(25b)에 기초하여, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 연산된 제2 목표 동력에 대한 엔진 회전 속도, 즉 목표 회전 속도를 연산한다. 그리고, 이 연산한 목표 회전 속도를 목표 속도 명령값으로 하고, 이 목표 속도 명령값을 인버터(14a)에 출력시켜, 인버터(14a)를 통하여 전동 발전기(13)를 속도 제어한다. 따라서, 어시스트 동력 연산부(25)는, 엔진 동력 변동 제한부(22)로 연산된 제2 목표 동력에 기초하여, 전동 발전기(13)의 동력을 제한한다.
<동작>
이어서, 상기 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블(1)의 컨트롤러(15)에서의 평준화 제어의 연산 수순에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 컨트롤러(15)에서의 연산 수순을 나타내는 액티비티도이다.
온/오프 스위치(19)가 온되어 컨트롤러(15)에서의 평준화 제어가 개시되면, 부하 연산부(21) 및 차체 상태 관리부(22)에서의 연산이 개시되어, 각종 차체 상태의 판단이 행해진다. 차체 상태의 판단은, 부하 연산부(21)에서의 부하 연산(S1)과, 차체 상태 관리부(22)의 전력 관리부(22a)에서의 역행/회생 요구 연산(S2)과, 축전 장치 관리부(22b)에서의 역행/회생 가능량 연산(S3)과, 모드 판정부(22c)에서의 모드 판정(S4)의 각각이 동시에 개시되고, S3에서의 연산 결과 및 S4에서의 판정 결과에 따라, 가변 레이트 리미터(23a)의 변화율(증가율 및 감소율)을 결정하는 레이트 리미터 결정(S5)이 개시된다.
S5 후, S1 및 S2의 연산 결과에 기초하여, 엔진 동력 변동 제한부(23)에서의 부하 동력과 역행 요구 또는 회생 요구와의 가산이 행해져 제1 목표 동력 연산(S6)이 개시된다. S6 후, S6으로 연산된 제1 목표 동력을 가변 레이트 리미터(23a)에 입력시켜 제2 목표 동력 연산(S7)이 개시된다.
S7 후, S7로 연산된 제2 목표 동력과, S1로 연산된 부하 동력의 차분으로부터, 미리 정해진 토크 명령값을 연산하는 어시스트 동력 연산부(25)에서의 어시스트 동력 연산(S8)이 개시된다. S8의 개시에 평행하여, 유압 동력 제한부(24)에서의 펌프 흡수 동력의 제한이 개시된다. 이 펌프 흡수 동력의 제한으로서는, 제2 목표 동력에 역행 가능량의 최댓값(최대 역행량)을 가산하는 최대 펌프 흡수 동력 연산(S9)이 이루어진 후, S11에서의 연산 결과인 최대 펌프 흡수 동력에 기초하여 제한압 연산부(24a)로 유압 펌프(12)의 흡수 동력을 제한하는 펌프 제한값 연산(S10)이 개시된다.
상술한 S1 내지 S10까지의 처리는, 컨트롤러(15)의 연산 주기마다 행해진다
이어서, 상기 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블(1)의 구체적인 작업예로서, 연속하여 굴삭 동작시킨 경우의 제어 동작에 대하여, 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 컨트롤러(15)를 사용하여 연속 굴삭 동작을 행한 경우의 타임차트이며, (a)는 엔진 동력과 펌프 흡수 동력의 관계, (b)는 전동 발전기(13)의 동력, (c)는 축전 장치(14)의 축전 잔량이다.
유압 셔블(1)에 의한 굴삭 동작으로서는, 버킷(7)으로 자갈이나 토사 등을 퍼내고, 버킷(7)으로 퍼낸 자갈이나 토사 등을 덤프 트럭(도시하지 않음)의 짐받이에 방토하여 싣는 등을 하는 동작이며, 굴삭 개시부터 적재까지 큰 유압 부하가 걸리는 한편, 적재 후의 방토 후에 유압 부하가 급속하게 감소하는 특징이 있다.
도 10의 (b)에 있어서는, 정의 값을 역행으로 하고, 부의 값을 회생으로 하여 도시하고 있다. 또한, 보다 용이하게 설명하는 관점에서, 전력 관리부(22a)로 연산되는 역행 요구 또는 회생 요구를 항상 제로(0)로 하고, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량 또는 회생 가능량을 항상 최댓값으로 하고, 동작 도중에 모드 스위치(18)가 조작되지 않는 것으로 가정하여 설명하고 있다.
시각 t1로 굴삭 동작을 개시하고, 시각 t1 후, 붐(5)을 올리면서 아암(6) 또는 버킷(7)을 클라우드시키는 복합 동작을 개시하고 있다. 이로 인해, 각 유압 액추에이터(17)에 대량의 작동유를 공급해야만 하여, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 펌프 흡수 동력이 급준하게 상승해 간다. 이때, 부하 연산부(21)로 연산되는 부하 동력이 유압 펌프(12)의 흡수 동력(펌프 흡수 동력)에 따라 급준하게 상승해 가, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 연산되는 제1 목표 동력도 급준하게 변화해 간다.
이에 반해, 엔진 동력 변동 제한부(23)의 가변 레이트 리미터(23a)에 의해 제1 목표 동력의 증가율을 제한하는 제2 목표 동력이 생성되기 때문에, 엔진(11)의 실제 동력은 펌프 흡수 동력의 상승에 비해 천천히 증가해 간다. 이때, 요구된 펌프 흡수 동력의 부족분은, 축전 장치(14)로부터의 전력으로 전동 발전기(13)를 구동시켜, 전동 발전기(13)에 의한 엔진 어시스트로 조달된다.
펌프 흡수 동력의 부족분을 조달하기 위한 부족 전력이, 축전 장치 관리부(22b)로 연산된 역행 가능량보다 큰 경우에는, 펌프 흡수 동력의 부족분을 완전히 조달할 수 없다. 이 경우에는, 요구된 펌프 흡수 동력을 포기하고, 유압 동력 제한부(24)로 펌프 흡수 동력을 제한하여, 엔진 회전수의 저하를 발생시키지 않는다. 시각 t1 후의 동작은, 엔진 동력이 펌프 흡수 동력과 동등해지는 시각 t2까지 계속된다. 그런데, 축전 장치(14)의 상태에 따라 가변 레이트 리미터(23a)로 제한되는 증가율이 변화하기 때문에, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량이 적은 경우에는, 시각 t2보다 빠른 시각에 엔진 동력이 펌프 흡수 동력과 동등하게 된다. 한편, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량이 많은 경우에는, 시각 t2보다 늦은 시각에 엔진 동력이 펌프 흡수 동력과 동등하게 된다.
또한, 본 제1 실시 형태에 있어서는, 후술하는 선행 기술과는 달리, 엔진 동력의 증가율을 상한값 이하로 억제하는 것이 아니라, 엔진 동력의 변화율(증가율 및 감소율)을 제2 목표 동력, 즉 목표값에 추종시키고 있다. 따라서, 전동 발전기(13)의 제어 응답에 따라서는, 원하는 엔진 동력의 증가율에 대하여, 실제의 엔진 동력의 증가율이 커지는 상황도 있다. 이 상황을 피하기 위하여, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율에 여유도를 갖게 한 설계로 한다. 즉, 엔진 동력의 증가율을, 예를 들어 30kW/s 이하로 하고자 하는 경우, 가변 레이트 리미터(23a)에서의 증가율을, 예를 들어 25kW/s로 설정함으로써, 실제의 엔진 동력의 변화율이 30kW/s를 초과할 가능성을 감소시킨다.
시각 t2 내지 시각 t3의 사이는, 버킷(7)으로 퍼낸 자갈이나 토사 등을 덤프 트럭의 짐받이에 싣기 위하여, 붐(5)을 올리면서 버킷(7)의 위치가 덤프 트럭의 짐받이 위치로 되도록 상부 선회체(3)를 선회 동작시키는, 소위 「선회 붐 올림」 동작이 된다. 「선회 붐 올림」 동작시는, 매우 큰 펌프 흡수 동력이 필요하기는 하지만, 펌프 흡수 동력의 변화가 매우 늦기 때문에, 시각 t2 내지 시각 t3의 사이는, 엔진 동력만으로 펌프 흡수 동력을 부담한다. 이로 인해, 전동 발전기 동력은 제로(0)로 된다. 전력 관리부(22a)로부터 역행 요구 또는 회생 요구가 출력된 경우에는, 가변 레이트 리미터(23a)에 의해 허용 범위 내의 전동 발전기(13)에 의한 역행 제어 또는 유압 펌프(12)에 의한 회생 제어가 행해진다.
시각 t3 내지 시각 t4의 사이는, 버킷(7)으로 퍼낸 자갈이나 토사 등을 덤프 트럭의 짐받이에 실어 동작시키는, 소위 「방토」 동작이 된다. 「방토」 동작은, 버킷(7)을 조작하는 이외에 큰 동력이 필요없기 때문에, 「선회 붐 올림」 동작시보다 펌프 흡수 동력이 급준하게 감소한다. 이로 인해, 부하 연산부(21)로 연산되는 부하 동력이 펌프 흡수 동력의 감소에 따라 급준하게 감소해 가, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 산출되는 제1 목표 동력도 급준하게 변화하기는 하지만, 가변 레이트 리미터(23a)로 제1 목표 동력의 감소율을 제한하는 제2 목표 동력이 생성된다. 그리고, 어시스트 동력 연산부(25)로, 엔진 동력이 제2 목표 동력에 일치하도록 전동 발전기(13)를 제어하는 명령값이 산출되기 때문에, 시각 t3 내지 시각 t4의 사이는, 엔진 동력이 서서히 감소해 감과 함께, 전동 발전기(13)에서의 발전 동작에 의해, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이 축전 장치(14)의 축전 잔량이 증가해 간다.
시각 t4 내지 시각 t5의 사이는, 방토를 행하여 비어진 버킷(7)의 투스 포인트를, 원하는 굴삭 위치로 복귀시키기 위하여, 붐(5), 아암(6), 버킷(7) 및 상부 선회체(3)를 복합적으로 동작시키는, 소위 「복귀」 동작이 된다. 「복귀」 동작시는, 많은 유압 액추에이터(17)를 동작시키기 때문에, 펌프 흡수 동력이 급준하게 상승한다. 즉, 시각 t4 내지 시각 t5의 사이의 제어 동작은, 상기 시각 t1 내지 시각 t2의 사이의 제어 동작과 동일하게 된다. 단, 시각 t4보다 앞의 시각 t3 내지 시각 t4의 사이에, 엔진 동력을 서서히 감소시키고 있으며, 엔진 동력이 급준하게 감소되지 않으므로, 엔진 동력이 높은 상태로부터 제어를 개시할 수 있기 때문에, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트량이 작아도 된다.
시각 t5에 있어서는, 굴삭 동작의 제1 사이클이 완료되고, 다시 시각 t1과 마찬가지의 큰 펌프 흡수 동력이 필요하게 된다. 제2 사이클의 시각 t5 내지 시각 t6의 사이는, 제1 사이클의 시각 t1 내지 시각 t2의 사이와 마찬가지의 제어 동작이 필요하게 되기는 하지만, 제1 사이클의 시각 t3 내지 시각 t4의 사이와 같이, 시각 t5에 있어서 엔진 동력이 급준하게 감소되지 않아, 엔진 동력이 높은 상태로부터 제어를 개시할 수 있기 때문에, 전동 발전기(13)에 의한 엔진의 어시스트량이 작아도 된다.
이상에 의해, 상기 제1 실시 형태에 따른 컨트롤러(15)를 사용한 경우에는, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 사이클의 굴삭 동작 이후에 있어서 축전 장치(14)의 축전 잔량이 일정한 값을 중심으로 하여 머물러 있다. 이 결과, 제2 사이클 이후의 각 사이클에 있어서도, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트를 행하여, 엔진(11)에 급격한 부하를 걸지 않고, 연속된 굴삭 동작을 계속시킬 수 있다.
(선행 기술)
계속해서, 상기 특허문헌 1에 개시된 선행 기술을 적용한 하이브리드식 건설 기계에 의해, 연속하여 굴삭 동작시킨 경우의 제어 동작에 대하여, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는, 상기 특허문헌 1에 기재된 건설 기계로 연속 굴삭 동작을 행한 경우의 타임차트이며, (a)는 엔진 동력과 펌프 흡수 동력의 관계, (b)는 전동 발전기의 동력, (c)는 축전 장치의 축전 잔량이다. 도 12는 도 10에 대응하고 있으며, 도 12 중의 시각 t1 내지 시각 t6은, 상술한 제1 실시 형태에서 연속하여 굴삭 동작시킨 경우의 제어 동작에서의 시각 t1 내지 시각 t6에 대응하고 있다.
시각 t1 내지 시각 t2의 사이는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 급준하게 변화하는 펌프 흡수 동력에 대하여, 엔진 동력이 소정의 증가율에 따라 증가하고 있다. 상기 특허문헌 1에 따른 건설 기계에 있어서는, 펌프 흡수 동력과 엔진 출력의 상한값의 차분이 전동 발전기(13)의 출력 한계값보다 큰 경우라도, 펌프 흡수 동력을 제한하지 않기 때문에, 엔진 회전수의 감소가 발생할 수 있다. 또한, 상기 특허문헌 1에 따른 건설 기계에 있어서는, 모드 스위치(18)의 설정 상태나 축전 장치(14)의 축전 잔량 등의 차체 상태를 감시하고 있지 않기 때문에, 항상 일정한 증가율로 엔진 동력이 증가해 가, 동력 부족에 수반하는 엔진 회전수의 감소가 발생하기 쉽다.
시각 t2 내지 시각 t3의 사이는, 펌프 흡수 동력의 변화가 매우 늦기 때문에, 엔진 동력만으로 펌프 흡수 동력을 부담하고 있으며, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전동 발전기 동력이 제로(0)로 된다. 또한, 시각 t2 내지 시각 t3의 사이는, 상기 제1 실시 형태에 따른 컨트롤러(15)를 사용한 경우, 전력 관리부(22a)로부터 역행 요구 또는 회생 요구가 항상 출력되고, 가변 레이트 리미터(23a)에 의해 허용 범위 내에서의 전동 발전기(13)에 의한 역행 또는 회생이 행해지고 있기 때문에, 실제로는, 상기 제1 실시 형태와 상기 특허문헌 1에서는 엔진 동력 및 펌프 흡수 동력이 각각 상이한 파형으로 된다.
시각 t3 내지 시각 t4의 사이는, 펌프 흡수 동력이 급준하게 감소하지만, 상기 특허문헌 1에 따른 건설 기계에서는 엔진 동력의 최댓값을 규정하고 있을 뿐이기 때문에, 엔진 동력에 따라 시각 t3 내지 시각 t3'의 사이만 엔진 동력이 급준하게 감소하고, 시각 t3' 내지 시각 t4의 사이는 펌프 흡수 동력이 증가하고 있다. 이로 인해, 시각 t1 내지 시각 t2의 사이와 마찬가지로, 엔진 동력이 소정의 증가율에 따라 증가해 가, 펌프 흡수 동력의 부족분을 조달하기 때문에, 전동 발전기(13)에 의한 엔진의 어시스트를 다용할 필요가 있으므로, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이 축전 장치(14)의 축전 잔량이 서서히 감소되어 버린다.
시각 t4 내지 시각 t6의 사이는, 다시 펌프 흡수 동력이 급준하게 증가하기 때문에, 시각 t1 내지 시각 t2의 사이와 마찬가지의 제어 동작이 이루어진다.
따라서, 상기 특허문헌 1에 따른 건설 기계에 있어서는, 상기 제1 실시 형태와 같이 엔진(11)의 제2 목표 동력의 생성에 있어서 전력 관리부(22a)로부터의 역행 요구 또는 회생 요구를 고려하고 있지 않으며, 전동 발전기(13)에 의한 발전 동작을 행하고 있지 않기 때문에, 제1 사이클로부터 제4 사이클로 사이클이 진행함에 따라 축전 장치(14)의 축전 잔량이 감소되어 간다. 특히, 제4 사이클에 있어서는, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 거의 제로(0)로 되어, 제5 사이클의 굴삭 동작시에 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트가 불가능하게 된다.
<작용 효과>
이상에 의해, 상기 제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(10)에 따르면, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 제2 목표 동력을 생성할 때, 엔진 동력의 증가율 및 감소율의 각각을 가변 레이트 리미터(23a)로 제한하기 때문에, 엔진 동력의 급준한 변동을 억제할 수 있어, 엔진(11)을 정상 운전에 준한 상황에서 운전할 수 있다. 즉, 정상 운전에 준한 상황에서의 엔진(11)의 운전은, 과도 운전시에 비해, 연료의 연소 상태가 안정되어 있기 때문에, 연비 소비율을 향상시킬 수 있음과 함께, 환경에 부하를 주는 배기 가스의 발생량을 억제할 수 있다. 또한, 정상 상태에 준한 엔진(11)의 운전에 의해, 엔진(11)의 동작점이 안정되기 때문에, 엔진(11)의 동작 변동에 수반하는 진동 등에 기인한 소음의 발생도 억제할 수 있다.
또한, 어시스트 동력 연산부(25)로 전동 발전기(13)의 동력을 제한하여, 엔진(11)의 실제 엔진 동력을 제2 목표 동력에 추종시킴과 함께, 유압 동력 제한부(24)로 유압 펌프(12)의 펌프 흡수 동력을 제한함으로써, 엔진 동력의 급준한 증가가 방지되어, 엔진 부하가 과잉 상태로 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 엔진 회전수가 급격하게 떨어지는 러그 다운(과부하 감속)을 방지할 수 있음과 함께, 엔진(11)의 스톨 발생을 적절하게 피할 수 있다.
특히, 상기 제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(10)에 있어서는, 상기 특허문헌 1에 따른 건설 기계와 같이 엔진 동력의 상한값을 제한하는 것이 아니라, 엔진 동력에 대한 목표 동력을 제공하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 유압 펌프(12)에 걸리는 유압 부하가 급격하게 떨어진 경우, 감소율이 제한된 제2 목표 동력이 펌프 흡수 동력을 상회하는 경우에 있어서는, 이 펌프 흡수 동력으로부터 제2 목표 동력을 차감한 동력분을 전동 발전기(13)로 발전시켜, 이 발전시킨 전력을 축전 장치(14)에 공급하여 축전시킬 수 있다.
이로 인해, 펌프 흡수 동력의 급준한 저하에 대응시켜 엔진 동력을 급준하게 저하시킬 필요가 없어져, 엔진 동력을 높은 동작 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 추후에 펌프 흡수 동력이 증가하는 경우, 엔진(11)에 설치된 터보차저의 터보압이 떨어지지 않는 상태, 즉 높은 상태로부터 엔진 동력을 증가시킬 수 있어, 터보차저의 응답 지연, 소위 터보 래그의 발생을 없앨 수도 있다. 특히, 엔진 동력을 급준하게 저하시킬 필요가 없어, 엔진 동력을 높은 동작 상태로 유지할 수 있기 때문에, 최대 출력이 작은 엔진(11)으로서도 대응할 수 있으므로, 엔진(11)의 소형화가 가능하게 된다.
또한, 제1 목표 동력으로부터 제2 목표 동력을 생성하는 가변 레이트 리미터(23a)에 있어서, 제2 목표 동력의 증가율 및 감소율의 각각을 축차 변경 가능한 것으로 함으로써, 축전 장치(14)의 상태 등에 대응시킨 제2 목표 동력을 생성할 수 있다. 특히, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량의 절댓값이 클수록, 제2 목표 동력의 증가율을 작게 함으로써, 엔진 동력을 보다 저출력 상태로 유지하는 경향으로 할 수 있기 때문에, 엔진(11)의 연료 소비량을 보다 적게 할 수 있다.
한편, 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 회생 가능량의 절댓값이 클수록, 제2 목표 동력의 감소율을 작게 함으로써, 엔진 동력을 보다 고출력 상태로 유지하는 경향으로 할 수 있어, 잉여 동력으로 전동 발전기(13)를 구동시켜 발전을 행하고, 이 발전 전력을 축전 장치(14)에 공급하여 축전 잔량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 부족한 것에 수반하는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진의 어시스트 불능의 발생을 방지할 수 있음과 함께, 보다 장기간에 걸쳐 적절한 범위로 엔진(11)을 동작시킬 수 있다.
또한, 엔진 동력 변동 제한부(23)에 있어서, 부하 연산부(21)로 연산된 부하 동력에, 전력 관리부(22a)로 산출된 역행 요구 또는 회생 요구를 가산하여 제1 목표 동력을 산출하고 있다. 이로 인해, 제1 목표 동력은, 유압 펌프(12)의 유압 부하 외에, 축전 장치(14)로의 축전(회생 요구)을 고려한 값으로서 산출된다. 따라서, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 적절한 범위로 되도록 제어할 수 있기 때문에, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 부족한 것에 수반하는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트 불능의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 전력 관리부(22a)로 역행 요구가 산출된 경우에는, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 생성되는 제2 목표 동력 중에, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트분이 포함된다. 즉, 축전 장치(14)의 축전 잔량에 여유가 있는 경우에는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트가 고려된 제2 목표 동력이 연산되고, 이 전동 발전기(13)에 의한 어시스트분이 차감된 제2 목표 동력이 연산된다. 따라서, 엔진 동력을 낮은 상태로 할 수 있어, 엔진(11)의 구동에 수반하는 연료 소비량을 보다 저감할 수 있다.
전력 관리부(22a)에 의해, 축전 잔량 연산부(22d)로 연산된 축전 잔량이 목표 축전 잔량과 일치하도록 전동 발전기(13)의 역행 요구 또는 회생 요구가 각 시각에 연산되기 때문에, 각 시각에 따른 역행 동작 또는 회생 동작이 가능하게 된다. 따라서, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 급격하게 감소하는 것을 방지할 수 있고, 축전 장치(14)의 축전 잔량이 부족한 것에 수반하는, 전동 발전기(13)에 의한 엔진(11)의 어시스트 불능의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 축전 장치 관리부(22b)에 의해, 축전 장치(14)의 축전 잔량 외에, 축전 장치(14)를 적절한 상태로 이용 가능한 허용 범위 내로 되도록, 역행 가능량 또는 회생 가능량이 연산되기 때문에, 예를 들어 축전 장치(14)의 온도나 전류 적산값 등과 같은, 축전 장치(14)의 수명에 악영향을 줄 수 있는 파라미터(요소)를 고려하여 전동 발전기(13)를 사용 제한할 수 있어, 축전 장치(14)의 수명을 장기화할 수 있다.
또한, 부하 연산부(21)에 있어서, 실제의 부하 동력보다 크거나 또는 작게 부하 동력을 연산한 경우에는, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 제2 목표 동력이 조금 높거나 또는 조금 낮게 설정되기는 하지만, 엔진(11)의 동력이 목표로 하는 제2 목표 동력에 추종하도록 전동 발전기(13)로 동력을 조정하기 때문에, 필요한 펌프 흡수 동력을 확보할 수 있다. 따라서, 유압 셔블(1)의 조작성의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 부하 연산부(21), 차체 상태 관리부(22), 엔진 동력 변동 제한부(23), 유압 동력 제한부(24) 및 어시스트 동력 연산부(25)에 의한 평준화 제어를 계속시킴으로써, 부하 연산부(21)로 연산되는 부하 동력에 연산 오차가 발생할 우려가 있다. 이 연산 오차는, 전동 발전기(13)의 동력이나, 축전 장치(14)의 축전 잔량에 영향을 일으킬 우려가 있기는 하지만, 전력 관리부(22a)로 연산되는 역행 요구 또는 회생 요구에 의한 엔진 동력 변동 제한부(23)로의 피드백에 의해, 축전 장치(14)의 축전 잔량을 확보할 수 있기 때문에, 축전 장치(14)의 축전 잔량을 적절한 범위로 유지할 수 있다.
또한, 예를 들어 회전수 센서(11a) 등의 센서의 검출 노이즈 등의 원인에 의해, 부하 연산부(21)로 돌발적으로 실제의 부하 동력보다 크거나 또는 작게 부하 동력을 연산한 경우라도, 엔진 동력 변동 제한부(23)의 가변 레이트 리미터(23a)에 의한 증감율 및 감소율의 제한에 의해, 가변 레이트 리미터(23a)로 생성되는 제2 목표 동력에서의 변화가 발생하지 않는다. 따라서, 예를 들어 회전수 센서(11a) 등의 센서의 오프셋이나 노이즈의 발생에 대한 강건성을 갖고 있다.
[제2 실시 형태]
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유압 셔블(1)의 컨트롤러(15)의 부하 연산부(21A)에서의 처리를 도시하는 개략도이다. 본 제2 실시 형태가 전술한 제1 실시 형태와 상이한 것은, 제1 실시 형태는, 엔진 동력 및 전동 발전기 동력으로부터 부하 동력을 연산하는 부하 연산부(21)에 대하여, 제2 실시 형태는, 유압 펌프(12)의 출력으로부터 부하 동력을 연산하는 부하 연산부(21A)로 되어 있다. 또한, 본 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일하거나 또는 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.
<구성>
부하 연산부(21A)는, 유압 펌프(12)의 토출압을 검출하는 펌프 압력 검출부(41)와, 유압 펌프(12)의 토출 유량을 검출하는 펌프 유량 검출부(42)를 구비하고 있다. 펌프 압력 검출부(41)는, 토출압 센서(12d)를 통하여 토출압을 검출한다. 펌프 유량 검출부(42)는, 유량 센서(12e)를 통하여 토출 유량을 검출한다. 펌프 유량 검출부(42)는, 유압 액추에이터(17)를 조작하는 조작 레버(도시하지 않음)의 조작량이나, 전자 비례 밸브(12c)에 공급하는 펌프 명령압 등의 제어 명령값, 유압 펌프(12)의 경사판(12a)의 틸팅각 등에 기초하여 간접적으로 토출 유량을 검출해도 된다.
펌프 압력 검출부(41)로 검출된 토출압과, 펌프 유량 검출부(42)로 검출된 토출 유량은, 동력 변환부(43)로 출력된다. 동력 변환부(43)는, 유압 펌프(12)의 토출압 및 토출 유량에 기초하여, 이들 토출압과 토출 유량의 곱으로부터 유압 펌프(12)의 펌프 동력을 연산한다. 동력 변환부(43)로 연산된 펌프 동력은, 펌프 흡수 동력 연산부(44)로 출력된다. 펌프 흡수 동력 연산부(44)는, 유압 펌프(12)의 펌프 동력과, 펌프 효율의 역수(1/펌프 효율)의 곱, 즉 펌프 효율의 제산으로부터 유압 펌프(12)의 흡수 동력을 연산하고, 이 펌프 흡수 동력을 부하 동력으로서 추정한다.
<작용 효과>
상기 제2 실시 형태에 따른 부하 연산부(21A)에 따르면, 유압 펌프(12)의 토출압 및 토출 유량에 기초하여 유압 펌프(12)의 펌프 동력을 연산하고, 이 펌프 동력으로부터 펌프 흡수 동력을 연산하고, 이 펌프 흡수 동력을 부하 동력으로서 추정함으로써, 상술한 제1 실시 형태에 따른 부하 연산부(21)와 마찬가지로, 엔진(11)의 구동축(11c) 상의 부하 동력을 연산할 수 있다.
[제3 실시 형태]
본 제3 실시 형태가 전술한 제1 실시 형태와 상이한 것은, 제1 실시 형태는, 가변 레이트 리미터(23a)로 제2 목표 동력의 증가율 및 감소율을 변경 가능하게 하고 있는 것에 대하여, 제3 실시 형태는, 가변 레이트 리미터(23a)로 제2 목표 동력의 증가량의 상한값(증가분) 및 감소량의 하한값(감소분)을 변경 가능하게 하고 있다. 또한, 본 제3 실시 형태에 있어서, 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
즉, 본 제3 실시 형태에 있어서는, 가변 레이트 리미터(23a)로 변경시키는 대상을, 제2 목표 동력의 증가율이 아니라, 그 증가량의 상한값 및 그 감소량의 하한값으로 하고 있으며, 엔진 동력 변동 제한부(23)로 제2 목표 동력을 생성할 때, 엔진 동력의 증가량의 상한값 및 감소량의 하한값을 가변 레이트 리미터(23a)로 제한함으로써, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 엔진 동력의 급준한 변동을 억제할 수 있어, 엔진(11)을 정상 운전에 준한 상황으로 운전할 수 있다.
[기타]
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변형 형태가 포함된다. 예를 들어, 전술한 실시 형태는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 설명한 것이며, 본 발명은 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
상기 각 실시 형태에서는, 프론트 작업기(8) 및 선회 장치(4)를 갖는 하이브리드식 유압 셔블(1)에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 휠 로더, 휠 셔블, 덤프 트럭 등의 유압 액추에이터(17)를 갖는 작업 기계에도 사용할 수도 있다.
상기 각 실시 형태에 따른 전력 관리부에 대해서는, 엔진(11)에 기계적으로 접속된 전동 발전기(13) 이외라도, 전동 발전기(13)를 구비한 작업 기계라면, 엔진(11)에 접속되어 있지 않은 전동 발전기(13)의 역행 동작 또는 회생 동작에 따라, 엔진(11)에 기계적으로 접속된 전동 발전기(13)에 대한 역행 요구 또는 회생 요구를 산출하는 구성으로 해도 된다.
제1 목표 동력으로부터 제2 목표 동력으로의 변환으로서 가변 레이트 리미터(23a)를 사용한 구성에 대하여 설명했지만, 예를 들어 시상수를 바꿀 수 있는 저역 통과 필터나, 샘플수를 바꿀 수 있는 이동 평균 필터 등을 사용하여 제2 목표 동력을 생성하는 구성으로 해도 된다.
상기 제1 실시 형태에 있어서는 엔진 동력과 전동 발전기 동력으로부터 부하 연산부(21)로 부하 동력을 연산하고, 상기 제2 실시 형태에 있어서는 펌프 동력으로부터 부하 연산부(21A)로 부하 동력을 연산하고 있지만, 이들 부하 연산부(21, 21A) 중 보다 큰 값의 부하 동력을 선택하고, 이 선택한 부하 동력에 기초하여 제2 목표 동력을 엔진 동력 변동 제한부(23)로 연산하여, 부하 동력을 항상 조금 많게 견적하여, 동력 부족에 기인한 엔진(11)의 스톨이나 조작감의 악화를 방지하는 구성으로 해도 된다.
1: 유압 셔블(작업 기계)
2: 하부 주행체
2a: 주행 장치
3: 상부 선회체
3a: 캡
4: 선회 장치
5: 붐
5a: 붐 실린더
6: 아암
6a: 아암 실린더
7: 버킷
7a: 버킷 실린더
8: 프론트 작업기
10: 유압 구동 장치
11: 엔진
11a: 회전수 센서
11b: 거버너
11c: 구동축
12: 유압 펌프
12a: 경사판
12b: 레귤레이터
12c: 전자 비례 밸브
12d: 토출압 센서
12e: 유량 센서
12f: 틸팅각 센서
13: 전동 발전기
13a: 회전각 센서
14: 축전 장치
14a: 인버터
14b: 전류 센서(계측부)
14c: 전압 센서(계측부)
14d: 온도 센서(계측부)
15: 컨트롤러
16: 밸브 장치
17: 유압 액추에이터(유압 작업부)
18: 모드 스위치
18a: 경사판
18b: 제2 레귤레이터
18c: 제2 전자 비례 밸브
18d: 압력 센서
18e: 유량계(유량 검출부)
18f: 틸팅각 센서
19: 온/오프 스위치
21, 21A: 부하 연산부
21a: 엔진 회전수 검출부
21b: 엔진 토크 검출부
21c: 전동 발전기 회전수 검출부
21d: 전동 발전기 토크 검출부
21e: 엔진 동력 변환부
21f: 전동 발전기 동력 변환부
21g: 가산 연산부
22: 차체 상태 관리부
22a: 전력 관리부
22b: 축전 장치 관리부
22c: 모드 판정부
22d: 축전 잔량 연산부
23: 엔진 동력 변동 제한부(엔진 목표 동력 연산부)
23a: 가변 레이트 리미터
24: 유압 동력 제한부
24a: 제한압 연산부
25: 어시스트 동력 연산부(어시스트 동력 제한부)
25a: 리미터
25b: 엔진 동력 특성 테이블
41: 펌프 압력 검출부
42: 펌프 유량 검출부
43: 동력 변환부
44: 펌프 흡수 동력 연산부

Claims (10)

  1. 엔진(11)과,
    상기 엔진(11)으로 구동되는 유압 펌프(12)와,
    상기 유압 펌프(12)로부터 토출되는 압유로 구동되는 유압 작업부(17)와,
    상기 유압 펌프(12)를 구동시키는 전동 발전기(13)와,
    상기 전동 발전기(13)와의 사이에서 전력을 수수하는 축전 장치(14)와,
    상기 엔진(11)의 부하 동력을 연산하는 부하 연산부(21, 21A)와,
    상기 축전 장치(14)의 상태를 포함하는 차체 상태를 관리하는 차체 상태 관리부(22)와,
    상기 부하 연산부(21, 21A)로 연산된 부하 동력, 및 상기 차체 상태 관리부(22)로 관리하는 차체 상태에 기초하여, 상기 엔진(11)의 동력의 증가분 및 감소분을 제한하기 위한 엔진 목표 동력을 연산하는 엔진 목표 동력 연산부(23)와,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)로 연산된 엔진 목표 동력에 기초하여, 상기 유압 펌프(12)의 동력을 제한하는 유압 동력 제한부(24)와,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)로 연산된 엔진 목표 동력에 기초하여, 상기 전동 발전기(13)의 동력을 제한하는 어시스트 동력 제한부(25)를 구비한 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 축전 장치(14)로 상기 유압 펌프(12)를 역행시키는 역행 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 역행 가능량의 절댓값이 클수록, 상기 엔진 목표 동력의 증가분을 작게 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 유압 펌프(12)로부터 상기 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 회생 가능량의 절댓값이 클수록, 상기 엔진 목표 동력의 감소분을 작게 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  4. 제1항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)에 대한 역행 동력 또는 회생 동력을 연산하는 전력 관리부(22a)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 부하 연산부(21, 21A)로 연산된 부하 동력과, 상기 전력 관리부(22a)로 연산된 역행 동력 또는 회생 동력에 기초하여 상기 엔진 목표 동력을 연산하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 축전 장치(14)의 상태를 계측하는 계측부(14b 내지 14d)를 구비하고,
    상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 계측부(14b 내지 14d)로 계측한 상기 축전 장치(14)의 상태에 기초하여, 소정의 각 시각에서의 상기 축전 장치(14)의 축전 잔량을 연산하는 축전 잔량 연산부(22d)와, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 축전 장치(14)로 상기 유압 펌프(12)를 역행시키는 역행 가능량, 및 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 유압 펌프(12)로부터 상기 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
    상기 전력 관리부(22a)는, 상기 축전 잔량 연산부(22d)로 각 시각에 연산된 축전 잔량이, 소정의 목표 축전 잔량과 일치하도록 상기 역행 동력 또는 회생 동력을 연산하고,
    상기 축전 장치 관리부(22b)는, 상기 축전 잔량 연산부(22d)로 각 시각에 연산된 축전 잔량, 및 상기 축전 장치(14)가 이용 가능한 소정 범위에 있어서, 역행 가능량 또는 회생 가능량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  6. 제2항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 유압 펌프(12)로부터 상기 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 축전 장치 관리부(22b)로 연산되는 회생 가능량의 절댓값이 클수록, 상기 엔진 목표 동력의 감소분을 작게 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  7. 제2항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)에 대한 역행 동력 또는 회생 동력을 연산하는 전력 관리부(22a)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 부하 연산부(21, 21A)로 연산된 부하 동력과, 상기 전력 관리부(22a)로 연산된 역행 동력 또는 회생 동력에 기초하여 상기 엔진 목표 동력을 연산하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  8. 제3항에 있어서, 상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 전동 발전기(13)에 대한 역행 동력 또는 회생 동력을 연산하는 전력 관리부(22a)를 갖고,
    상기 엔진 목표 동력 연산부(23)는, 상기 부하 연산부(21, 21A)로 연산된 부하 동력과, 상기 전력 관리부(22a)로 연산된 역행 동력 또는 회생 동력에 기초하여 상기 엔진 목표 동력을 연산하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  9. 제7항에 있어서, 상기 축전 장치(14)의 상태를 계측하는 계측부(14b 내지 14d)를 구비하고,
    상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 계측부(14b 내지 14d)로 계측한 상기 축전 장치(14)의 상태에 기초하여, 소정의 각 시각에서의 상기 축전 장치(14)의 축전 잔량을 연산하는 축전 잔량 연산부(22d)와, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 축전 장치(14)로 상기 유압 펌프(12)를 역행시키는 역행 가능량, 및 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 유압 펌프(12)로부터 상기 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
    상기 전력 관리부(22a)는, 상기 축전 잔량 연산부(22d)로 각 시각에 연산된 축전 잔량이, 소정의 목표 축전 잔량과 일치하도록 상기 역행 동력 또는 회생 동력을 연산하고,
    상기 축전 장치 관리부(22b)는, 상기 축전 잔량 연산부(22d)로 각 시각에 연산된 축전 잔량, 및 상기 축전 장치(14)가 이용 가능한 소정 범위에 있어서, 역행 가능량 또는 회생 가능량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  10. 제8항에 있어서, 상기 축전 장치(14)의 상태를 계측하는 계측부(14b 내지 14d)를 구비하고,
    상기 차체 상태 관리부(22)는, 상기 계측부(14b 내지 14d)로 계측한 상기 축전 장치(14)의 상태에 기초하여, 소정의 각 시각에서의 상기 축전 장치(14)의 축전 잔량을 연산하는 축전 잔량 연산부(22d)와, 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 축전 장치(14)로 상기 유압 펌프(12)를 역행시키는 역행 가능량, 및 상기 전동 발전기(13)를 통하여 상기 유압 펌프(12)로부터 상기 축전 장치(14)로 회생되는 회생 가능량을 연산하는 축전 장치 관리부(22b)를 갖고,
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