KR20170107010A - 하이브리드 건설 기계 - Google Patents

Abstract

HCU(36)의 출력 지령 연산부(40)는 축전 장치(31)의 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력을 제한한다. 이에 의해, HCU(36)는 통상 모드(NMODE)로부터 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하고, 유압 액추에이터의 동작 속도를 저하시킨다. HCU(36)의 모니터 표시량 연산부(50)는 출력 지령 연산부(40)로부터의 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 엔진 출력 상한치(Pemax)에 기초하여, 최대 속도 저감율(DRs)을 산출한다. 모니터 장치(39)는 최대 속도 저감율(DRs)에 기초하여, 속도 저감 모드(LSMODE)에 있어서의 유압 액추에이터의 동작 속도의 저감율을 표시한다.

Description

하이브리드 건설 기계

본 발명은, 엔진과 발전 전동기가 탑재된 하이브리드 건설 기계에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진과 유압 펌프에 기계적으로 결합된 발전 전동기와, 리튬 이온 배터리나 커패시터 등의 축전 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 이러한 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기는, 엔진의 구동력에 의해 발전한 전력을 축전 장치에 충전하거나, 또는 축전 장치의 전력을 사용해서 역행함으로써 엔진을 어시스트한다고 하는 역할을 담당한다. 또한, 대부분의 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기와는 별개로 전동 모터를 구비하고, 이 전동 모터에 의해 유압 액추에이터의 동작을 대행 또는 어시스트시키고 있다. 예를 들어 전동 모터에 의해 선회 동작을 행할 때에는, 전동 모터에의 전력 공급에 의해 상부 선회체의 선회 동작이나 어시스트를 행함과 함께, 선회 정지 시의 제동 에너지를 회생해서 축전 장치의 충전을 행하고 있다.

이러한 하이브리드 건설 기계에서는, 발전 전동기나 선회 전동 모터의 출력을 크게 함으로써, 연비 저감 효과를 높일 수 있다. 그러나 발전 전동기 등의 출력을 크게 하면, 축전 장치의 방전 능력, 용량, 온도 등의 제약에 의해, 충분한 전력을 공급할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 축전 장치로부터의 전력 공급을 계속하면, 축전 장치의 혹사로 이어져, 축전 장치의 열화가 빨라지게 된다.

이러한 문제점을 고려한 구성이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 축전 장치의 열화 촉진을 예방하기 위해서, 축전율(SOC : State of Charge)의 저하에 따라, 차량의 동작 속도를 저하시켜, 축전 장치의 과도한 사용을 방지하는 구성이 개시되어 있다.

또한, 일반적으로 축전 장치의 열화의 지표가 되는 파라미터는 복수 존재하지만, 이들 복수의 파라미터를 동시에 감시하는 것은 어렵다. 따라서, 특허문헌 2에는, 주로 온도에 관한 복수의 파라미터를, 소정의 공통 스케일로 변환하여, 그 대표치를 모니터에 표시하는 구성이 개시되어 있다.

일본 특허 제3941951호 공보 일본 특허 제5271300호 공보

특허문헌 1에 기재된 하이브리드 건설 기계에서는, 축전 장치의 혹사를 방지하기 위해서, 축전율의 저하에 따라, 차량의 동작 속도를 저하시킨다. 이때, 동작 속도가 저하 상태인 것을 오퍼레이터에게 통지할 필요가 있다. 통지하지 않을 경우에는, 오퍼레이터는 동작 속도의 저하를 고장이라고 판단할 가능성이 있는데다가, 오퍼레이터에게 조작 위화감이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 축전 장치의 상황은, 예를 들어 모니터 등에 표시할 필요가 있다. 그러나 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 축전 장치의 상황을 모니터 표시하는 것만으로는, 축전 장치와 동작 속도와의 관계가 불명확하다. 이로 인해, 현시점에서 동작 속도가 저하되고 있는지 여부를, 오퍼레이터가 충분히 파악할 수 없는 우려가 있다. 게다가, 현재 상태의 작업을 계속했을 때에, 속도가 저하되는 등과 같은 장래의 동작 상황도, 충분히 파악할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 축전 장치의 상황과 속도 저감 모드의 관계를, 오퍼레이터가 쉽게 파악할 수 있는 하이브리드 건설 기계를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 기계적으로 접속된 발전 전동기와, 상기 발전 전동기에 전기적으로 접속된 축전 장치와, 상기 엔진 및/또는 상기 발전 전동기의 토크로 구동하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 압유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 축전 장치의 출력을 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 접속된 모니터 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 상태를 나타내는 복수의 상태량을 검출하는 축전 장치 상태 검출부와, 상기 축전 장치 상태 검출부에 의해 검출한 복수의 상태량 중 어느 하나가 소정의 임계치를 초과했을 때에, 그 정도에 따라서 상기 유압 액추에이터의 동작 속도를 저감하는 속도 저감 모드를 실행하는 속도 저감 모드 실행부와, 상기 속도 저감 모드에서의 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도를 연산하는 속도 저감 정도 연산부를 구비하고, 상기 모니터 장치는, 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도를 표시하는 속도 저감 정도 표시부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 모니터 장치를 눈으로 확인함으로써, 축전 장치의 상황과 속도 저감 모드의 관계를, 오퍼레이터가 쉽게 파악할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 하이브리드 유압 셔블을 도시하는 정면도이다.
도 2는, 도 1 중의 하이브리드 유압 셔블에 적용하는 유압 시스템과 전동 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3은, 도 2 중의 하이브리드 컨트롤 유닛과 모니터 장치를 도시하는 블록도이다.
도 4는, 도 3 중의 출력 지령 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 5는, 도 4 중의 배터리 방전 제한치 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 6은, 배터리 축전율로부터 제1 배터리 방전 전력 제한치를 구하는 테이블을 도시하는 설명도이다.
도 7은, 전류 제곱 적산 비율로부터 제2 배터리 방전 전력 제한치를 구하는 테이블을 도시하는 설명도이다.
도 8은, 도 4 중의 총출력 상한치 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 9는, 도 3 중의 모니터 표시량 연산부를 도시하는 설명도이다.
도 10은, 도 9 중의 최대 속도 저감율 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 11은, 도 9 중의 공통 스케일 환산 최소치 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 12는, 도 9 중의 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 13은, 도 9 중의 예측 최대 속도 저감율 연산부를 도시하는 블록도이다.
도 14는, 도 1 중의 캡 내를 나타내는 주요부 사시도이다.
도 15는, 모니터 장치에 표시된 표시 화면의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 16은, 모니터 장치의 속도 저감 정도 표시부, 공통 스케일 표시부, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부, 속도 저감 정도 예측치 표시부를 도시하는 설명도이다.
도 17은, 축전 장치의 사용 개시 전의 상태에 있어서, 축전 장치의 상황과 모니터 장치의 표시 내용을 도시하는 설명도이다.
도 18은, 통상 모드의 범위에서 배터리 축전율이 저하된 경우에 대해서, 축전 장치의 상황과 모니터 장치의 표시 내용을 도시하는 설명도이다.
도 19는, 통상 모드의 범위에서 전류 제곱 적산 비율이 상승한 경우에 대해서, 축전 장치의 상황과 모니터 장치의 표시 내용을 도시하는 설명도이다.
도 20은, 속도 저감 모드의 범위에서 배터리 축전율이 저하된 경우에 대해서, 축전 장치의 상황과 모니터 장치의 표시 내용을 도시하는 설명도이다.
도 21은, 속도 저감 모드의 범위에서 전류 제곱 적산 비율이 상승한 경우에 대해서, 축전 장치의 상황과 모니터 장치의 표시 내용을 도시하는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 하이브리드 건설 기계로서 하이브리드 유압 셔블을 예로 들어, 첨부 도면을 따라서 설명한다.

도 1 내지 도 21은 본 발명의 실시 형태를 나타내고 있다. 하이브리드 유압 셔블(1)[이하, 유압 셔블(1)이라고 함]은, 후술하는 엔진(21)과 발전 전동기(27)를 구비하고 있다. 이 유압 셔블(1)은, 자주 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 상에 설치된 선회 장치(3)와, 하부 주행체(2) 상에 선회 장치(3)를 통해 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(4)와, 상부 선회체(4)의 전방측에 설치되어 굴삭 작업 등을 행하는 다관절 구조의 작업 장치(12)에 의해 구성되어 있다. 이때, 하부 주행체(2)와 상부 선회체(4)는, 유압 셔블(1)의 차체를 구성하고 있다.

상부 선회체(4)는, 선회 프레임(5) 상에 설치되어 엔진(21) 등이 수용된 건물 커버(6)와, 오퍼레이터가 탑승하는 캡(7)을 구비하고 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 캡(7) 내에는, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석(8)이 설치됨과 함께, 운전석(8) 주위에는, 조작 레버, 조작 페달 등으로 이루어지는 주행 조작 장치(9)와, 조작 레버 등으로 이루어지는 선회 조작 장치(10)와, 조작 레버 등으로 이루어지는 작업 조작 장치(11)가 설치되어 있다.

주행 조작 장치(9)는, 예를 들어 운전석(8)의 전방측에 배치되어 있다. 또한, 선회 조작 장치(10)는, 예를 들어 운전석(8)의 좌측에 배치된 조작 레버 중 전후 방향의 조작 부분이 해당된다. 또한, 작업 조작 장치(11)는, 운전석(8)의 좌측에 배치된 조작 레버 중 좌우 방향의 조작 부분(아암 조작)과, 운전석(8)의 우측에 배치된 조작 레버 중 전후 방향의 조작 부분(붐 조작)과 좌우 방향의 조작 부분(버킷 조작)이 해당된다. 또한, 조작 레버의 조작 방향과 선회 동작이나 작업 동작과의 관계는, 전술한 것에 한정되지 않고, 유압 셔블(1)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.

여기서, 조작 장치(9 내지 11)에는, 이들 조작량(레버 조작량(OA))을 검출하는 조작량 센서(9A 내지 11A)가 각각 설치되어 있다. 이들 조작량 센서(9A 내지 11A)는, 예를 들어 하부 주행체(2)의 주행 조작, 상부 선회체(4)의 선회 조작, 작업 장치(12)의 부앙동 조작(굴삭 조작) 등과 같은 차체의 조작 상태를 검출하는 차체 조작 상태 검출 장치를 구성하고 있다. 또한, 캡(7) 내에는, 후술하는 엔진 제어 다이얼(38), 모니터 장치(39)가 설치되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 작업 장치(12)는, 예를 들어 붐(12A), 아암(12B), 버킷(12C)과, 이들을 구동하는 붐 실린더(12D), 아암 실린더(12E), 버킷 실린더(12F)에 의해 구성되어 있다. 붐(12A), 아암(12B), 버킷(12C)은, 서로 핀 결합되어 있다. 작업 장치(12)는 선회 프레임(5)에 설치되고, 실린더(12D 내지 12F)를 신장 또는 축소함으로써, 부앙동한다.

여기서, 유압 셔블(1)은 발전 전동기(27) 등을 제어하는 전동 시스템과, 작업 장치(12) 등의 동작을 제어하는 유압 시스템을 탑재하고 있다. 게다가, 유압 셔블(1)은, 축전 장치(31)의 상태를 표시하는 모니터 장치(39)를 구비하고 있다. 이하, 유압 셔블(1)의 시스템 구성에 대해서 도 2 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

엔진(21)은, 선회 프레임(5)에 탑재되어 있다. 이 엔진(21)은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관에 의해 구성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(21)의 출력측에는, 후술하는 유압 펌프(23)와 발전 전동기(27)가 기계적으로 직렬 접속해서 설치되고, 이들 유압 펌프(23)와 발전 전동기(27)는, 엔진(21)에 의해 구동된다. 여기서, 엔진(21)의 작동은 엔진 컨트롤 유닛(22)[이하, ECU(22)라고 함]에 의해 제어되고, ECU(22)는 HCU(36)로부터의 엔진 출력 지령(Pe)에 기초하여, 엔진(21)의 출력 토크, 회전 속도(엔진 회전수) 등을 제어한다. 또한, 엔진(21)의 최대 출력은, 예를 들어 유압 펌프(23)의 최대 동력보다도 작게 되어 있다.

유압 펌프(23)는, 엔진(21)에 기계적으로 접속되어 있다. 이 유압 펌프(23)는, 엔진(21) 단독의 토크에 의해 구동 가능하다. 또한, 유압 펌프(23)는 엔진(21)의 토크에 발전 전동기(27)의 어시스트 토크를 더한 복합 토크(합계 토크)에 의해서도 구동 가능하다. 이 유압 펌프(23)는, 탱크(도시하지 않음) 내에 저류된 작동유를 가압하고, 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 작업 장치(12)의 실린더(12D 내지 12F) 등에 압유로서 토출한다.

유압 펌프(23)는, 컨트롤 밸브(24)를 통해 유압 액추에이터로서의 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 실린더(12D 내지 12F)에 접속되어 있다. 이들 유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)는, 유압 펌프로부터의 압유에 의해 구동한다. 컨트롤 밸브(24)는, 주행 조작 장치(9), 선회 조작 장치(10), 작업 조작 장치(11)에 대한 조작에 따라, 유압 펌프(23)로부터 토출된 압유를 주행 유압 모터(25), 선회 유압 모터(26), 실린더(12D 내지 12F)에 공급 또는 배출한다.

구체적으로는, 주행 유압 모터(25)에는 주행 조작 장치(9)의 조작에 따라서 유압 펌프(23)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 주행 유압 모터(25)는 하부 주행체(2)를 주행 구동시킨다. 선회 유압 모터(26)에는, 선회 조작 장치(10)의 조작에 따라서 유압 펌프(23)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 선회 유압 모터(26)는, 상부 선회체(4)를 선회 동작시킨다. 실린더(12D 내지 12F)에는, 작업 조작 장치(11)의 조작에 따라서 유압 펌프(23)로부터 압유가 공급된다. 이에 의해, 실린더(12D 내지 12F)는, 작업 장치(12)를 부앙동시킨다.

발전 전동기(27)(모터 제너레이터)는 엔진(21)에 기계적으로 접속되어 있다. 이 발전 전동기(27)는, 예를 들어 동기 전동기 등에 의해 구성된다. 발전 전동기(27)는, 엔진(21)을 동력원에 발전기로서 작용하여 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(33)에의 전력 공급을 행하는 발전과, 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(33)로부터의 전력을 동력원에 모터로서 작용하여 엔진(21) 및 유압 펌프(23)의 구동을 어시스트하는 역행의 2가지의 역할을 한다. 따라서, 엔진(21)의 토크에는, 상황에 따라서 발전 전동기(27)의 어시스트 토크가 추가되어, 이들 토크에 의해 유압 펌프(23)는 구동한다. 이 유압 펌프(23)로부터 토출되는 압유에 의해, 작업 장치(12)의 동작이나 차량의 주행 등이 행하여진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 발전 전동기(27)는, 제1 인버터(28)를 통해 한 쌍의 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다. 제1 인버터(28)는, 예를 들어 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 등으로 이루어지는 복수의 스위칭 소자를 사용해서 구성되고, 모터 제너레이터 컨트롤 유닛(30)[이하, MGCU(30)라고 함]에 의해 각 스위칭 소자의 온/오프가 제어된다. 직류 모선(29A, 29B)은, 정극측과 부극측에 의해 쌍을 이루어, 예를 들어 몇백V 정도의 직류 전압이 인가되고 있다.

발전 전동기(27)의 발전 시에는, 제1 인버터(28)는 발전 전동기(27)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환해서 축전 장치(31)나 선회 전동 모터(33)에 공급한다. 발전 전동기(27)의 역행 시에는, 제1 인버터(28)는 직류 모선(29A, 29B)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환해서 발전 전동기(27)에 공급한다. 그리고, MGCU(30)는, HCU(36)로부터의 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg) 등에 기초하여, 제1 인버터(28)의 각 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. 이에 의해, MGCU(30)는 발전 전동기(27)의 발전 시의 발전 전력이나 역행 시의 구동 전력을 제어한다.

축전 장치(31)는, 발전 전동기(27)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 축전 장치(31)는, 예를 들어 리튬 이온 배터리로 이루어지는 복수개의 셀(도시하지 않음)에 의해 구성되어, 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다.

축전 장치(31)는, 발전 전동기(27)의 발전 시에는 발전 전동기(27)로부터 공급되는 전력을 충전하고, 발전 전동기(27)의 역행 시(어시스트 구동 시)에는 발전 전동기(27)를 향해 구동 전력을 공급한다. 또한, 축전 장치(31)는 선회 전동 모터(33)의 회생 시에는 선회 전동 모터(33)로부터 공급되는 회생 전력을 충전하고, 선회 전동 모터(33)의 역행 시에는 선회 전동 모터(33)를 향해 구동 전력을 공급한다. 이와 같이, 축전 장치(31)는 발전 전동기(27)에 의해 발전된 전력을 축전하는 데다가, 유압 셔블(1)의 선회 제동 시에 선회 전동 모터(33)가 발생한 회생 전력을 흡수하고, 직류 모선(29A, 29B)의 전압을 일정하게 유지한다.

축전 장치(31)는, 배터리 컨트롤 유닛(32)[이하, BCU(32)라고 함]에 의해 충전 동작이나 방전 동작이 제어된다. BCU(32)는, 축전 장치 상태 검출부를 구성하고 있다. 이 BCU(32)는, 축전 장치(31)의 복수의 상태량으로서, 예를 들어 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 검출한다. 게다가, BCU(32)는 축전 장치(31)에 대한 충전 전력을 배터리 전력치(Pc)로서 검출함과 함께, 예를 들어 셀 전압이나 하드적인 전류 상한치에 기초하여 배터리 허용 방전 전력(Pbmax)를 산출한다. 배터리 허용 방전 전력(Pbmax)는, 현재의 축전 장치(31)가 방전 가능한 전력을 나타내고 있다. BCU(32)는, 배터리 허용 방전 전력(Pbmax), 배터리 전력치(Pc), 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc) 등을 HCU(36)를 향해 출력한다.

또한, BCU(32)는 HCU(36)로부터의 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg)을 따라서 선회 전동 모터(33), 발전 전동기(27)가 구동하도록, 축전 장치(31)의 충방전을 제어한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은, 축전 장치(31)의 축전량에 대응한 값이 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 축전 장치(31)에는, 예를 들어 전압 350V, 방전 용량 5Ah, 배터리 축전율(SOC)(축전율)의 적정 사용 범위는 예를 들어 30 내지 70%, 적정 사용 셀 온도 60℃ 이하로 설정된 리튬 이온 배터리를 사용하는 것으로 한다. 배터리 축전율(SOC)의 적정 사용 범위 등은, 상술한 값에 한정되지 않고, 축전 장치(31)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.

여기서, 엔진(21)의 최대 출력은, 최대 펌프 흡수 동력보다도 작다. 이 경우, 엔진(21)이 최대 펌프 흡수 동력에 대하여 충분히 큰 출력을 가질 때에 비하여, 차체 동작 시의 발전 전동기(27)의 역행에 의한 엔진 어시스트가 기여하는 비율은 크다. 이로 인해, 축전 장치(31)는 심하게 충전과 방전을 반복한다.

축전 장치(31)는, 일반적으로 과도한 충전이나 방전을 행하면, 열화가 촉진되어, 출력이 저하된다. 축전 장치(31)의 열화 속도는, 충전이나 방전을 행할 때의 배터리 축전율(SOC)나, 충전이나 방전 그 자체의 강도에 따라 다르다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리 등의 축전 장치(31)에는, 메이커에 의해 축전율이나 셀 온도에 적정한 사용 범위가 정해져 있다(예를 들어, 축전율 30% 내지 70%, 셀 온도 60℃ 이하). 이 범위를 초과해서 축전 장치(31)를 사용하면, 열화 속도가 크게 증가한다.

마찬가지로, 충전이나 방전의 강도에도, 축전 장치(31)의 적정 사용 범위가 미리 정해져 있다. 충전이나 방전의 강도 지표에는, 전류 제곱 적산값을 사용하는 것이 일반적이다. 이것은, 현재 시각으로부터 거슬러 올라가는 과거의 일정 시간 T에 어느 정도의 전류 입력이나 출력이 있었는지를, 전류의 제곱을 T시간 적산하는 것으로 나타내는 지표이다. 이때, 시간 T는 복수 설정되는 경우가 많다. 이 지표는, 축전 장치(31)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다. 따라서, 전류 제곱 적산값의 상한치를 초과하여, 축전 장치(31)를 사용하면, 축전 장치(31)의 열화가 촉진된다. 이로 인해, 축전 장치(31)는, 가능한 한 전류 제곱 적산값의 상한치를 초과하지 않도록 사용된다.

이하에서는, 일례로서, 시간 T가 100초로 설정된 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 과거 100초의 전류 제곱 적산값의 상한치가 미리 정해져 있는 것으로 한다. 이로 인해, 전류 제곱 적산값의 현재값과 상한치의 비율을, 전류 제곱 적산 비율(Risc)로 함으로써, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 100％를 초과하지 않도록, 축전 장치(31)의 사용은 제어된다. 따라서, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 적정 사용 범위는, 0 내지 100%이다. 이때, BCU(32)는, 예를 들어 축전 장치(31)의 충전이나 방전의 전류를 검출하는 전류 센서(도시하지 않음)를 구비하고, 검출한 전류에 기초하여 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 산출한다. 전류 제곱 적산 비율(Risc)은, BCU(32)에 의한 산출에 한정되지 않고, 예를 들어 BCU(32)로부터 충전 시 및 방전 시의 축전 장치(31)의 전류를 검출하고, 이 전류의 검출값에 기초하여 HCU(36)에 의해 산출해도 된다. 마찬가지로, 배터리 전력치(Pc)도, 축전 장치(31)의 전류 검출값에 기초하여 HCU(36)에 의해 산출해도 된다.

선회 전동 모터(33)(선회 전동기)는, 발전 전동기(27) 또는 축전 장치(31)로부터의 전력에 의해 구동된다. 이 선회 전동 모터(33)는, 예를 들어 3상 유도 전동기에 의해 구성되고, 선회 유압 모터(26)와 함께 선회 프레임(5)에 설치되어 있다. 선회 전동 모터(33)는, 선회 유압 모터(26)와 협동해서 선회 장치(3)를 구동한다. 이로 인해, 선회 장치(3)는 선회 유압 모터(26)와 선회 전동 모터(33)의 복합 토크에 의해 구동하고, 상부 선회체(4)를 선회 구동한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 선회 전동 모터(33)는, 제2 인버터(34)를 통해 직류 모선(29A, 29B)에 접속되어 있다. 선회 전동 모터(33)는, 축전 장치(31)나 발전 전동기(27)로부터의 전력을 받아서 회전 구동하는 역행과, 선회 제동 시의 여분인 토크로 발전해서 축전 장치(31)를 축전하는 회생의 2가지의 역할을 한다. 이로 인해, 역행 시의 선회 전동 모터(33)에는, 발전 전동기(27) 등으로부터의 전력이 직류 모선(29A, 29B)을 거쳐 공급된다. 이에 의해, 선회 전동 모터(33)는 선회 조작 장치(10)의 조작에 따라서 회전 토크를 발생시켜서, 선회 유압 모터(26)의 구동을 어시스트함과 함께, 선회 장치(3)를 구동해서 상부 선회체(4)를 선회 동작시킨다.

제2 인버터(34)는, 제1 인버터(28)와 마찬가지로, 복수의 스위칭 소자를 사용해서 구성된다. 제2 인버터(34)는, 선회 전동 모터 컨트롤 유닛(35)[이하, RMCU(35)라고 함]에 의해 각 스위칭 소자의 온/오프가 제어된다. 선회 전동 모터(33)의 역행 시에는, 제2 인버터(34)는 직류 모선(29A, 29B)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환해서 선회 전동 모터(33)에 공급한다. 선회 전동 모터(33)의 회생 시에는, 제2 인버터(34)는 선회 전동 모터(33)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환해서 축전 장치(31) 등에 공급한다.

RMCU(35)는, HCU(36)로부터의 전동 선회 출력 지령(Per) 등에 기초하여, 제2 인버터(34)의 각 스위칭 소자의 온/오프를 제어한다. 이에 의해, RMCU(35)는 선회 전동 모터(33)의 회생 시의 회생 전력이나 역행 시의 구동 전력을 제어한다.

하이브리드 컨트롤 유닛(36)[이하, HCU(36)라고 함]은, BCU(32)와 함께 컨트롤러를 구성하고, 축전 장치(31)의 출력을 제어한다. 이 HCU(36)는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터에 의해 구성됨과 함께, CAN(37)(Controller Area Network) 등을 사용해서 ECU(22), MGCU(30), RMCU(35), BCU(32)에 전기적으로 접속되어 있다. HCU(36)는, ECU(22), MGCU(30), RMCU(35), BCU(32)와 통신하면서, 엔진(21), 발전 전동기(27), 선회 전동 모터(33), 축전 장치(31)를 제어한다.

HCU(36)에는, CAN(37) 등을 통해서, 배터리 허용 방전 전력(Pbmax), 배터리 전력치(Pc), 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc), 기타 차체 정보(VI), 펌프 부하, 모드 정보 등이 입력된다. 또한, HCU(36)에는 조작 장치(9 내지 11)의 레버 조작량(OA)을 검출하는 조작량 센서(9A 내지 11A)가 접속되어 있다. 이에 의해, HCU(36)에는, 레버 조작량(OA)이 입력된다. 또한, HCU(36)에는 엔진 제어 다이얼(38)이 접속되고, 엔진 제어 다이얼(38)에 의해 설정된 엔진 목표 회전수(ωe)가 입력된다.

HCU(36)는, 통상 모드(NMODE)와 속도 저감 모드(LSMODE)를 갖고 있다. HCU(36)는, 통상 모드(NMODE)와 속도 저감 모드(LSMODE) 중 어느 한쪽의 모드를 선택해서 실행한다. 여기서, 속도 저감 모드(LSMODE)에서는, 예를 들어 엔진(21)의 실 출력을 상회하는 출력이 필요해질 때에는, 선회 장치(3), 작업 장치(12)의 동작 속도가 저감된다. 한편, 통상 모드(NMODE)에서는, 속도 저감 모드(LSMODE)에 의한 동작 속도의 저감이 해제된다.

엔진 제어 다이얼(38)은, 회전 가능한 다이얼에 의해 구성되어, 다이얼의 회전 위치에 따라서 엔진(21)의 목표 회전수(ωe)를 설정한다. 이 엔진 제어 다이얼(38)은, 캡(7) 내에 위치하여, 오퍼레이터에 의해 회전 조작되고, 목표 회전수(ωe)에 따른 지령 신호를 출력한다.

모니터 장치(39)는, HCU(36)에 접속되고, 차체에 관한 각종 정보를 표시한다. 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 모니터 장치(39)는 캡(7) 내에 배치되어, 예를 들어 연료의 잔량, 엔진 냉각수의 수온, 가동 시간, 차내 온도 등을 표시한다. 게다가, 모니터 장치(39)는 속도 저감 정도 표시부(39A)와, 공통 스케일 표시부(39B)와, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)와, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)를 구비하고 있다.

도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 속도 저감 정도 표시부(39A)는, 속도 저감 모드(LSMODE)에 있어서의 유압 액추에이터[유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)]의 속도의 저감 정도로서, 최대 속도 저감율(DRs)을 표시한다. 속도 저감 정도 표시부(39A)는, 예를 들어 세로 방향으로 신축하는 바에 의해 구성되어, 최대 속도 저감율(DRs)의 최소치가 하단부에 위치하고, 최대 속도 저감율(DRs)의 최대치가 상단부에 위치하고 있다. 속도 저감 정도 표시부(39A)의 최대치 부분은, 공통 스케일 표시부(39B)의 최소치 부분에 연속하고 있다. 이때, 최대 속도 저감율(DRs)의 최대치는 예를 들어 100%이며, 최대 속도 저감율(DRs)의 최소치는 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin)(예를 들어 70%)이다.

HCU(36)가 통상 모드(NMODE)를 실행하고 있을 때에는, 최대 속도 저감율(DRs)은 최대치이다. 이로 인해, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바는, 최대 신장한 상태가 된다. 한편, HCU(36)가 속도 저감 모드(LSMODE)를 실행하고 있을 때에는, 최대 속도 저감율(DRs)은 최대치와 최소치 사이의 값이다. 따라서, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바는, 최대 신장보다도 축소되어, 최대 속도 저감율(DRs)에 따른 길이 치수가 된다.

공통 스케일 표시부(39B)는, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)를 표시한다. 공통 스케일 환산 최소치(Emin)는, 축전 장치(31)의 복수의 상태량(배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc))의 각각의 현재값을 공통 스케일의 값으로 변환했을 때에, 이들 중 어느 하나의 값으로 이루어지는 대표치를 나타내고 있다. 구체적으로는, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)는, 배터리 축전율(SOC)을 공통 스케일로 환산한 제1 환산치(Eb)와, 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 공통 스케일로 환산한 제2 환산치(Er) 중, 최소의 값을 나타내고 있다.

공통 스케일 표시부(39B)는, 예를 들어 세로 방향으로 신축하는 바에 의해 구성된다. 공통 스케일 표시부(39B)의 바는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바와 구별하기 위해서, 예를 들어 다른 색으로 표시된다. 공통 스케일 표시부(39B)는, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)의 최소치가 하단부에 위치하고, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)의 최대치가 상단부에 위치하고 있다.

이때, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)는, 통상 모드(NMODE)에서 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 때까지의 여유에 따른 값이 되고 있다. 이로 인해, 공통 스케일 표시부(39B)는, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)에 따라서 바가 축소됨으로써, 속도 저감 모드(LSMODE)로의 이행이 근접하고 있는 것을 통지한다. 또한, 공통 스케일 표시부(39B)의 최소치 부분은, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 최대치 부분에 연속하고 있다. 이로 인해, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)가 저하되고, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하면, 공통 스케일 표시부(39B)의 바가 축소되어, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바의 신축에 연속해서 전환된다. 이로 인해, 오퍼레이터는 통상 모드(NMODE)에서의 여유 부분과, 속도 저감 모드(LSMODE)에서의 속도 저감 정도를, 연속적으로 파악할 수 있다.

속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)는, 속도 저감 모드(LSMODE)에 도달할 때까지의 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)을 표시한다. 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)는, 속도 저감 정도 표시부(39A) 및 공통 스케일 표시부(39B)의 근방에 위치하여, 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)의 수치를 소정의 단위(예를 들어, 분 단위 또는 초 단위)로 표시한다.

속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)는, 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이했을 때의 유압 액추에이터[유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)]의 속도의 저감 정도의 예측치로서, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을 표시한다. 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)는, 속도 저감 정도 표시부(39A)에 근접해서 설치된 인디케이터에 의해 구성된다. 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 현재 상태의 동작을 계속했을 때에, 도달이 예측되는 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바의 길이 위치(높이 위치)를 나타내고 있다.

이어서, HCU(36)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, HCU(36)는 출력 지령 연산부(40)와, 모니터 표시량 연산부(50)를 구비하고 있다.

출력 지령 연산부(40)는, 속도 저감 모드 실행부를 구성하고 있다. 이 출력 지령 연산부(40)는, BCU(32)에 의해 검출한 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)] 중 어느 하나가 소정의 임계치[적정 기준치(SOC1), 적정 기준치(Risc1)]를 초과했을 때에, 그 정도에 따라, 유압 액추에이터[유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)]의 동작 속도를 저감하는 속도 저감 모드(LSMODE)를 실행한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 출력 지령 연산부(40)는 배터리 방전 제한치 연산부(41)와, 총출력 상한치 연산부(42)와, 동작 출력 배분 연산부(43)와, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)를 구비하고 있다. 이 출력 지령 연산부(40)는, 예를 들어 배터리 허용 방전 전력(Pbmax), 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc), 엔진 목표 회전수(ωe), 레버 조작량(OA), 기타 차체 정보(VI)에 기초하여, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 엔진 출력 상한치(Pemax), 엔진 출력 지령(Pe), 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg)을 산출한다. 출력 지령 연산부(40)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 엔진 출력 상한치(Pemax)를 모니터 표시량 연산부(50)에 출력하고, 엔진 출력 지령(Pe)을 ECU(22)에 출력하고, 전동 선회 출력 지령(Per)을 RMCU(35)에 출력하고, 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg)을 MGCU(30)에 출력한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 배터리 방전 제한치 연산부(41)는, 제1 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41A)와, 제2 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41B)와, 최소치 선택부(41C)를 구비하고 있다. 이 배터리 방전 제한치 연산부(41)에는, BCU(32)로부터 배터리 축전율(SOC)과, 전류 제곱 적산 비율(Risc)과, 배터리 허용 방전 전력(Pbmax)이 입력된다.

제1 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41A)는, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여 제1 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 연산하기 위해서, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같은 테이블(T1)을 갖는다. 제1 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41A)는, 테이블(T1)을 사용해서 배터리 축전율(SOC)에 따른 제1 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 연산한다.

제2 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41B)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여 제2 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 연산하기 위해서, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같은 테이블(T2)을 갖는다. 제2 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41B)는, 테이블(T2)을 사용해서 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 따른 제2 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 연산한다.

이때, 도 6 및 도 7 중 배터리 방전 전력 제한치(Plim1, Plim2)의 최대치(P11, P21)는, 축전 장치(31)가 신품이며, 또한 셀 온도가 상온에서의 전형적인 배터리 허용 방전 전력(Pbmax)에 가까운 값으로 설정되어 있다. 이로 인해, 최대치(P11)와 최대치(P21)는, 예를 들어 동일한 값으로 되어 있다.

테이블(T1)은, 배터리 축전율(SOC)이 적정 사용 범위의 최저치(SOC2)보다도 저하되면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 최소치(P10)(예를 들어 P10=0kW)로 설정하고, 배터리 축전율(SOC)이 임계치가 되는 적정 기준치(SOC1)보다도 상승하면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 최대치(P11)로 설정한다. 또한, 배터리 축전율(SOC)이 최저치(SOC2)와 적정 기준치(SOC1) 사이의 값이 될 때에는, 테이블(T1)은 배터리 축전율(SOC)이 증가함에 따라, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 증가시킨다. 즉, 배터리 축전율(SOC)이 적정 기준치(SOC1) 이상의 값으로부터 임계치가 되는 적정 기준치(SOC1)보다도 저하되면, 테이블(T1)은, 그 저하 정도에 따라, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)를 최소치(P10)와 최대치(P11) 사이의 값으로 설정한다. 여기서, 적정 기준치(SOC1)는, 최저치(SOC2)로부터 미리 결정된 여유를 가지고 큰 값으로 설정되어 있다. 예를 들어 최저치(SOC2)가 30%가 될 때에, 적정 기준치(SOC1)는 35% 정도의 값으로 설정되어 있다.

테이블(T2)은, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 적정 사용 범위의 최고치(Risc2)보다도 상승하면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 최소치(P20)(예를 들어 P20=0kW)로 설정하고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 임계치가 되는 적정 기준치(Risc1)보다도 저하되면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 최대치(P21)로 설정한다. 또한, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 최고치(Risc2)와 적정 기준치(Risc1) 사이의 값이 될 때에는, 테이블(T2)은 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 상승함에 따라, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 저하시킨다. 즉, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 적정 기준치(Risc1) 이하의 값으로부터 임계치가 되는 적정 기준치(Risc1)보다도 상승하면, 테이블(T2)은, 그 상승 정도에 따라, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 최소치(P20)와 최대치(P21) 사이의 값으로 설정한다. 여기서, 적정 기준치(Risc1)는, 최고치(Risc2)로부터 미리 결정된 여유를 가지고 작은 값으로 설정되어 있다. 예를 들어 최고치(Risc2)가 100%가 될 때에, 적정 기준치(Risc1)는 90% 정도의 값으로 설정되어 있다.

최소치 선택부(41C)는, 제1, 제2 배터리 방전 전력 제한치 연산부(41A, 41B)에 의해 연산된 배터리 방전 전력 제한치(Plim1, Plim2), 배터리 허용 방전 전력(Pbmax)의 3개의 값을 비교한다. 최소치 선택부(41C)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1, Plim2), 배터리 허용 방전 전력(Pbmax) 중에서 최소치를 선택해서 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)로서 출력한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 총출력 상한치 연산부(42)는, 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)와, 엔진 출력 상한치 연산부(42B)와, 가산기(42C)를 구비하고 있다. 이 총출력 상한치 연산부(42)에는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)와, 엔진 제어 다이얼(38)의 지령 등에 의해 결정되는 엔진(21)의 목표 회전수(ωe)가 입력된다.

발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)는, 예를 들어 발전 전동기(27)의 효율 등과 같은 하드적인 제약을 고려하여, 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)를 연산한다. 구체적으로는, 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)는, 발전 전동기(27)가 역행할 때의 효율 게인과 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)의 곱에 기초하여, 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)를 산출한다. 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)의 범위에서 발전 전동기(27)가 최대한 역행했을 때의 출력을 나타내고 있다. 또한, 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)는, 발전 전동기(27)의 효율에 더하여, 발전 전동기(27)의 온도 등을 고려하여, 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)를 산출해도 된다.

엔진 출력 상한치 연산부(42B)는, 목표 회전수(ωe)에 있어서 출력 가능한 엔진(21)의 출력 최대치를 연산하고, 엔진 출력 상한치(Pemax)로서 출력한다. 엔진 출력 상한치 연산부(42B)는, 토크 맵(42B1)과, 엔진 출력 연산부(42B2)와, 증폭기(42B3)를 구비하고 있다.

토크 맵(42B1)은, 엔진(21)의 회전수와 출력 토크(Te)의 관계를 미리 기억한 것이다. 이로 인해, 토크 맵(42B1)은 엔진(21)의 목표 회전수(ωe)가 입력되면, 엔진(21)이 목표 회전수(ωe)로 회전했을 때의 출력 토크(Te)를 산출한다.

엔진 출력 연산부(42B2)는, 엔진(21)의 목표 회전수(ωe)와 출력 토크(Te)의 곱을 산출한다. 증폭기(42B3)는, 목표 회전수(ωe)와 출력 토크(Te)의 곱을, 엔진(21)의 효율 등을 고려한 게인으로 증폭한다. 이에 의해, 증폭기(42B3)는 엔진(21)이 목표 회전수(ωe)로 회전했을 때의 엔진(21)의 출력 최대치로서, 엔진 출력 상한치(Pemax)를 출력한다.

가산기(42C)는, 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)에서 연산된 발전 전동기(27)의 역행 출력 상한치인 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)와, 엔진 출력 상한치 연산부(42B)에서 연산된 엔진 출력 상한치(Pemax)의 합계치(Pmgmax＋Pemax)를 계산한다. 가산기(42C)는, 이 합계치를 총출력 상한치(Ptmax)로서 출력한다.

동작 출력 배분 연산부(43)는, 총출력 상한치(Ptmax)와 레버 조작량(OA)에 기초하여, 예를 들어 주행, 선회, 작업 장치(12)의 부앙동 등과 같은 각종 동작 출력(Pox)의 배분을 연산한다. 이 동작 출력 배분 연산부(43)에는, 총출력 상한치(Ptmax)와, 레버 조작량(OA)이 입력된다. 동작 출력 배분 연산부(43)는, 동작 출력의 총합이 총출력 상한치(Ptmax)를 초과하지 않는 범위에서, 레버 조작량(OA)에 따라서 차량이 동작하도록, 각종 동작 출력(Pox)의 크기와 배분을 조정한다. 동작 출력 배분 연산부(43)는, 크기와 배분을 조정한 각 동작 출력(Pox)을, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)에 출력한다.

유압 전동 출력 배분 연산부(44)에는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 총출력 상한치(Ptmax), 각 동작 출력(Pox), 기타 차체 정보(VI)가 입력된다. 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 입력된 정보에 기초하여, 에너지 효율이 최적이 되고, 또한 레버 조작에 따른 차체 동작을 행할 수 있게, 선회 전동 모터(33), 발전 전동기(27), 엔진(21)이 부담하는 각각의 출력을 연산한다. 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 이들의 연산 결과로서, 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)을 출력한다.

예를 들어, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)와 선회 동작의 동작 출력(Pox)에 기초하여, 선회 전동 모터(33)의 출력 목표치가 되는 전동 선회 출력 지령(Per)을 산출한다. 이에 의해, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)를 초과하지 않는 범위에서, 선회 전동 모터(33)의 역행에 가능한 한 많은 전력을 공급한다.

선회 동작 이외의 동작은, 유압 펌프(23)로부터 토출되는 압유에 의해 실행된다. 이로 인해, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 동작 출력(Pox)의 총합으로부터 전동 선회 출력 지령(Per)에 의한 부분을 차감하여, 유압 펌프(23)의 출력 목표치를 산출한다. 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 이 유압 펌프(23)의 출력 목표치를 얻기 위해서 필요한 엔진(21)의 출력 목표치가 되는 엔진 출력 지령(Pe)을 산출한다. 또한, 엔진(21)의 출력 목표치가 엔진(21)의 출력 상한치를 초과하고 있을 때에는, 이들의 차분을 발전 전동기(27)의 역행에 의해 보충한다. 이로 인해, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 엔진(21)의 출력 목표치와 출력 상한치의 차분에 기초하여, 발전 전동기(27)의 출력 목표가 되는 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg)을 산출한다.

이에 의해, 출력 지령 연산부(40)는, 배터리 축전율(SOC) 및 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 소정의 임계치 범위 내일 때에는, 통상 모드(NMODE)를 실행하고, 레버 조작량(OA)에 따른 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)을 출력한다. 한편, 출력 지령 연산부(40)는, 배터리 축전율(SOC)이 소정의 임계치[적정 기준치(SOC1)]보다도 저하되었을 때, 또는 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 소정의 임계치[적정 기준치(Risc1)]보다도 상승했을 때에는, 속도 저감 모드(LSMODE)를 실행한다. 이에 의해, 출력 지령 연산부(40)는 배터리 축전율(SOC) 또는 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 소정의 임계치를 초과했을 때의 정도에 따라, 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)을 저하시켜, 유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)의 동작 속도를 저감시킨다.

또한, 유압 전동 출력 배분 연산부(44)는, 총출력 상한치(Ptmax)와 기타 차체 정보(VI)에 기초하여, 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)을 적절히 조정해도 된다. 이때, 기타 차체 정보(VI)에는, 예를 들어 차량 속도, 냉각수 온도, 연료 잔량 등이 해당된다. 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)의 산출 방법은, 상술한 것에 한정되지 않고, 차량 전체의 출력이 총출력 상한치(Ptmax)를 초과하지 않는 범위에서, 차량의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.

HCU(36)는, 출력 지령 연산부(40)에 의해 산출된 전동 선회 출력 지령(Per), 발전 전동기 역행 출력 지령(Pmg), 엔진 출력 지령(Pe)에 기초하고, 또한 선회 전동 토크 지령, 발전 전동 역행 토크 지령, 엔진 회전수 지령을 연산하여, RMCU(35), MGCU(30), ECU(22), BCU(32)에 출력한다. RMCU(35), MGCU(30), ECU(22), BCU(32)는, 각각의 지령을 실현하도록, 선회 전동 모터(33), 발전 전동기(27), 엔진(21), 축전 장치(31)의 제어를 행하고, 오퍼레이터의 요구에 따른 차체 동작을 실현한다.

모니터 표시량 연산부(50)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 엔진 출력 상한치(Pemax), 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc), 배터리 전력치(Pc)에 기초하여, 최대 속도 저감율(DRs), 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin), 공통 스케일 환산 최소치(Emin), 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT), 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을 연산한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 모니터 표시량 연산부(50)는, 최대 속도 저감율 연산부(51)와, 공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)와, 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)와, 예측 최대 속도 저감율 연산부(54)를 구비하고 있다.

최대 속도 저감율 연산부(51)는, 속도 저감 정도 연산부를 구성하고 있다. 이 최대 속도 저감율 연산부(51)는, 속도 저감 모드(LSMODE)에 있어서의 유압 액추에이터[유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)]의 속도의 저감 정도를 연산한다. 구체적으로는, 최대 속도 저감율 연산부(51)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0), 엔진 출력 상한치(Pemax)에 기초하여, 최대 속도 저감율(DRs), 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin)를 연산한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 최대 속도 저감율 연산부(51)는, 발전 전동기 최대 역행 출력 연산부(51A)와, 발전 전동기 역행 출력 연산부(51B)와, 최소치 선택부(51C)와, 총출력 연산부(51D)와, 최대 총출력 연산부(51E)와, 제1, 제2 비율 연산부(51F, 51G)와, 백분율 변환부(51H, 51I)를 구비하고 있다.

발전 전동기 최대 역행 출력 연산부(51A)는, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력이 제한되어 있지 않은 상태에서, 발전 전동기(27)의 역행에 의해 얻어지는 최대 출력을, 제1 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax1)으로서 연산한다.

발전 전동기 역행 출력 연산부(51B)는, 예를 들어 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)와 거의 마찬가지로 구성된다. 이로 인해, 발전 전동기 최대 역행 출력 연산부(51A)는, 예를 들어 발전 전동기(27)가 역행할 때의 효율 게인과 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)의 곱에 기초하여, 제2 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax2)을 산출한다. 제2 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax2)은, 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)에 의해 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력이 제한된 상태에서, 발전 전동기(27)의 역행에 의해 얻어지는 최대 출력을 나타내고 있다. 제2 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax2)은, 발전 전동기 역행 출력 상한치 연산부(42A)에 의한 발전 전동기 출력 상한치(Pmgmax)와 거의 동일한 값이다.

최소치 선택부(51C)는, 발전 전동기 최대 역행 출력 연산부(51A)에 의한 제1 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax1)과, 발전 전동기 역행 출력 연산부(51B)에 의한 제2 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax2)을 비교한다. 최소치 선택부(51C)는, 제1 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax1)과, 제2 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax2) 중에서 최소의 값을 선택하고, 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax0)으로서 출력한다.

총출력 연산부(51D)는, 가산기에 의해 구성된다. 총출력 연산부(51D)는, 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax0)과 엔진 출력 상한치(Pemax)를 가산하고, 이들의 합계치를 총출력(Ptmax0)으로서 출력한다.

최대 총출력 연산부(51E)는, 가산기에 의해 구성된다. 최대 총출력 연산부(51E)는, 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax1)과 엔진 출력 상한치(Pemax)를 가산하고, 이들 합계치를 최대 총출력(Ptmax1)으로서 출력한다.

제1 비율 연산부(51F)는, 총출력(Ptmax0)을 최대 총출력(Ptmax1)으로 나누고, 이들의 비율(Ptmax0/Ptmax1)을 산출한다. 비율(Ptmax0/Ptmax1)은 백분율 변환부(51H)에서 소정의 계수를 곱함으로써, 백분율의 값으로 변환된다. 이에 의해, 백분율 변환부(51H)는, 총출력(Ptmax0)과 최대 총출력(Ptmax1)의 비율에 따른 최대 속도 저감율(DRs)을 출력한다.

제2 비율 연산부(51G)는, 엔진 출력 상한치(Pemax)를 최대 총출력(Ptmax1)으로 나누고, 이들의 비율(Pemax/Ptmax1)을 산출한다. 비율(Pemax/Ptmax1)은 백분율 변환부(51I)에서 소정의 계수를 곱함으로써, 백분율의 값으로 변환된다. 여기서, 속도 저감 모드(LSMODE)가 실행되어서, 축전 장치(31)로부터의 전력 공급이 정지되었을 때에는, 엔진(21)의 출력에 의해 각종 동작을 행하게 된다. 이때, 동작 출력의 최대치는, 엔진 출력 상한치(Pemax)에 따른 것이 된다. 이로 인해, 비율(Pemax/Ptmax1)은 최대 속도 저감율(DRs)의 최소치에 대응하고 있다. 이에 의해, 백분율 변환부(51I)는, 엔진 출력 상한치(Pemax)를 최대 총출력(Ptmax1)과의 비율에 따른 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin)를 출력한다.

공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)는, 공통 스케일 대표치 특정부를 구성하고 있다. 이 공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)는, 축전 장치(31)의 상태를 나타내는 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)] 각각에 대하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이하지 않는 영역을 공통 스케일로 변환함으로써, 복수의 상태량 각각 현재의 값을 공통 스케일의 값으로 변환하고, 이들 중 어느 하나의 값을 대표적인 값으로서 특정한다.

구체적으로는, 공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)는, 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)를 연산한다. 공통 스케일 환산 최소치(Emin)는, 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 공통 스케일의 값으로 환산했을 때에, 2개의 값 중 최소치를 나타내고 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)는, 축전율 환산부(52A)와, 전류 제곱 적산 비율 환산부(52B)와, 최소치 선택부(52C)를 구비하고 있다.

축전율 환산부(52A)는, 배터리 축전율(SOC)을 미리 결정된 공통 스케일(예를 들어 백분율)의 제1 환산치(Eb)로 변환한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)에는, 배터리 방전 전력이 제한되지 않는 범위, 즉 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)가 100%(Plim1=P11)인 범위가 존재한다. 예를 들어 배터리 축전율(SOC)은, 30% 내지 70%가 적정 사용 범위일 때에, 상한에 여유를 가지게 하기 위해서, 예를 들어 60％를 배터리 축전율(SOC)의 목표치로서, 축전 장치(31)는 제어된다. 또한, 하한에도 여유를 가지게 하기 위해서, 통상은 배터리 축전율(SOC)이 35% 이상이 되도록, 축전 장치(31)는 제어된다.

배터리 축전율(SOC)이 35%보다도 저하되면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)도 저하된다. 즉, 배터리 축전율(SOC)이 35%에 비하여 어느 정도 높은지가, 배터리 축전율(SOC)의 여유를 나타내고 있다. 따라서, 축전율 환산부(52A)는, 배터리 축전율(SOC)이 35% 내지 60%의 범위를 백분율의 값으로 환산한다. 이에 의해, 배터리 축전율(SOC)이 목표치인 60%일 때에, 제1 환산치(Eb)는 100%가 되고, 배터리 축전율(SOC)이 35%일 때에, 제1 환산치(Eb)는 0%가 된다.

전류 제곱 적산 비율 환산부(52B)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 미리 결정된 공통 스케일(예를 들어 백분율)의 제2 환산치(Er)로 변환한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에는, 배터리 방전 전력이 제한되지 않는 범위, 즉 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)가 100%(Plim2=P21)인 범위가 존재한다. 예를 들어 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 0% 내지 90%의 범위 내가 되도록, 축전 장치(31)는 제어된다. 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 90%보다도 상승하면, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)는 저하된다. 즉, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 90%에 비하여 어느 정도 낮은지가, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 여유를 나타내고 있다. 따라서, 전류 제곱 적산 비율 환산부(52B)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 0% 내지 90%인 범위를 백분율의 값으로 환산한다. 이에 의해, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 0%일 때에, 제2 환산치(Er)는 100%가 되고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 90%일 때에, 제2 환산치(Er)는 0%가 된다.

최소치 선택부(52C)는, 축전율 환산부(52A)에 의한 제1 환산치(Eb)와, 전류 제곱 적산 비율 환산부(52B)에 의한 제2 환산치(Er)를 비교한다. 최소치 선택부(52C)는, 제1 환산치(Eb)와, 제2 환산치(Er) 중에서 최소의 값을 선택하고, 공통 스케일 환산 최소치(Emin)로서 출력한다.

속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)는, 속도 저감 모드 도달 시간 예측부를 구성하고 있다. 이 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)는, 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)]의 각각의 값의 감소 속도 또는 증가 속도에 기초하여, 속도 저감 모드(LSMODE)에 도달할 때까지의 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)을 예측한다. 구체적으로는, 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)는, 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)을 연산한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)는, 축전율 감소 레이트 연산부(53A)와, 감산기(53B)와, 제1 예측 시간 연산부(53C)와, 전류 제곱 적산 비율 증가 레이트 연산부(53D)와, 감산기(53E)와, 제2 예측 시간 연산부(53F)와, 최소치 연산부(53G)를 구비하고 있다.

축전율 감소 레이트 연산부(53A)는, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여, 배터리 축전율(SOC)의 감소 비율을 나타내는 축전율 감소 레이트(DRsoc)를 산출한다. 구체적으로는, 축전율 감소 레이트 연산부(53A)는, 미리 결정된 소정 시간에서의 배터리 축전율(SOC)의 변화분을 계측하고, 이 변화분과 소정 시간의 관계에 기초하여 축전율 감소 레이트(DRsoc)를 산출한다. 일반적인 작업인 적재 동작의 사이클 타임은, 20초 정도이다. 이 점을 고려하여, 축전율 감소 레이트(DRsoc)를 산출하기 위한 소정 시간은, 적재 동작의 사이클 타임에 대하여 다소 여유를 갖게 하여, 예를 들어 30초 정도로 설정되어 있다.

감산기(53B)는, 배터리 축전율(SOC)로부터 소정의 임계치[적정 기준치(SOC1)]를 감산한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)이 적정 기준치(SOC1)보다도 저하되면, 제1 배터리 방전 전력 제한치(Plim1)가 100%에서 저하된다. 이로 인해, 감산기(53B)는, 배터리 방전 전력이 제한될 때까지의 배터리 축전율(SOC)의 여유분(ΔSOC)을 산출한다.

제1 예측 시간 연산부(53C)는, 여유분(ΔSOC)을 축전율 감소 레이트(DRsoc)로 나눔으로써, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 때까지의 제1 도달 예측 시간(PT1)을 산출한다.

전류 제곱 적산 비율 증가 레이트 연산부(53D)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 증가 비율을 나타내는 전류 제곱 적산 비율 증가 레이트(IRrisc)를 산출한다. 구체적으로는, 전류 제곱 적산 비율 증가 레이트 연산부(53D)는, 미리 결정된 소정 시간(예를 들어 30초 정도)에서의 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 변화분을 계측하고, 이 변화분과 소정 시간의 관계에 기초하여 전류 제곱 적산 비율 증가 레이트(IRrisc)를 산출한다.

감산기(53E)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)로부터 소정의 임계치[적정 기준치(Risc1)]를 감산한다. 이때, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 적정 기준치(Risc1)보다도 상승하면, 제2 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)가 100%에서 저하된다. 이로 인해, 감산기(53E)는 배터리 방전 전력이 제한될 때까지의 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 여유분(ΔRisc)을 산출한다.

제2 예측 시간 연산부(53F)는, 여유분(ΔRisc)을 전류 제곱 적산 비율 증가 레이트(IRrisc)로 나눔으로써, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 때까지의 제2 도달 예측 시간(PT2)을 산출한다.

최소치 연산부(53G)는, 제1 예측 시간 연산부(53C)에 의한 제1 도달 예측 시간(PT1)과, 제2 예측 시간 연산부(53F)에 의한 제2 도달 예측 시간(PT2)을 비교한다. 최소치 연산부(53G)는, 제1 도달 예측 시간(PT1)과, 제2 도달 예측 시간(PT2) 중에서 최소의 값을, 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)으로서 출력한다.

예측 최대 속도 저감율 연산부(54)는, 속도 저감 정도 예측치 연산부를 구성하고 있다. 이 예측 최대 속도 저감율 연산부(54)는, 축전 장치(31)의 복수의 상태량 각각의 값의 증감 속도에 기초하여, 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이한다고 판정했을 때에, 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이했을 때의 유압 액추에이터의 속도 저감 정도의 예측치를 연산한다. 구체적으로는, 예측 최대 속도 저감율 연산부(54)는, 배터리 전력치(Pc), 엔진 출력 상한치(Pemax)에 기초하여, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을 연산한다. 도 13에 도시한 바와 같이, 예측 최대 속도 저감율 연산부(54)는, 평균 발전 전력 연산부(54A)와, 제1 발전 전동기 역행 출력 연산부(54B)와, 제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)와, 가산기(54D 내지 54F)와, 제1, 제2 비율 연산부(54G, 54H)와, 백분율 변환부(54I, 54J)와, 최소치 선택부(54K)를 구비하고 있다.

평균 발전 전력 연산부(54A)는, 배터리 전력치(Pc)에 기초하여, 미리 결정된 소정 시간에 있어서의 축전 장치(31)의 충전 전력을 연산하고, 평균 발전 전력(Pca)을 출력한다. 이때, 평균 발전 전력(Pca)을 산출하기 위한 소정 시간은, 배터리 축전율(SOC)의 감소 레이트를 산출했을 때의 소정 시간에 맞추어, 예를 들어 30초 정도로 설정되어 있다.

제1 발전 전동기 역행 출력 연산부(54B)는, 예를 들어 발전 전동기 최대 역행 출력 연산부(51A)와 마찬가지로 구성된다. 이로 인해, 제1 발전 전동기 역행 출력 연산부(54B)는, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력이 제한되어 있지 않은 상태에서, 발전 전동기(27)의 역행에 의해 얻어지는 최대 출력을, 제1 발전 전동기 역행 출력(Pmg1)으로서 연산한다. 이때, 제1 발전 전동기 역행 출력(Pmg1)은, 제1 발전 전동기 최대 역행 출력(Pmgmax1)과 거의 동일한 값이 된다.

제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)는, 예를 들어 전류 제곱 적산값의 상한치의 전력 환산치에 발전 전동기(27)의 효율을 고려하여, 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)을 산출한다. 이때, 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)은, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 증가에 기초하여, 차체 속도가 저하되었을 때의 값이며, 전류 제곱 적산값의 상한치를 전력 환산한 값으로 축전 장치(31)를 구동했을 때의 발전 전동기(27)의 출력에 상당한다.

제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)는, 이하에 나타낸 바와 같이, 배터리 전력치(Pc)에 기초하여, 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)을 산출한다. 먼저, 도 7에 나타내는 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 적정 기준치(Risc1)에 상당하는 적정 기준 전력(Px)을 미리 구한다. 이 전력(Px)은, 적정 기준치(Risc1)에 따른 전류와, 축전 장치(31)의 전압과의 곱에 의해 산출된다. 이때, 축전 장치(31)의 전압은, 예를 들어 일정치로 하고 있다. 마찬가지로, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 최고치(Risc2)에 상당하는 최고 전력(Py)을 미리 구한다. 이 전력(Py)은, 최고치(Risc2)에 따른 전류와, 축전 장치(31)의 전압과의 곱에 의해 산출된다.

한편, 현재로부터 과거로 거슬러 올라가는 시간(T0) 사이에서, 전류치에 기초하여 실효 전력(Pnow)을 계산한다. 실효 전력(Pnow)은, 배터리 전력치(Pc)에 기초하여, 산출할 수 있다. 또한, 시간(T0)은, 현재의 축전 장치(31)의 사용 방법을 나타낼 수 있도록 하기 위해서, 예를 들어 자갈쌓기 동작의 사이클 타임(예를 들어, 20초 정도)보다도 길게, 전류 제곱 적산값의 적산 시간(T)(예를 들어, T=100초)보다도 짧은 시간인 것이 바람직하다. 이로 인해, 시간(T0)은, 예를 들어 30초 정도로 설정되어 있다.

실효 전력(Pnow)이 적정 기준 전력(Px) 이하일 때(Pnow≤Px)에는, 현재의 동작을 계속해도, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 적정 기준치(Risc1)를 초과하는 일은 없다. 이 경우, 배터리 방전 전력을 제한할 필요는 없다.

한편, 실효 전력(Pnow)이 적정 기준 전력(Px)보다도 클 때(Pnow>Px)에는, 현재의 동작을 계속하면, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 장래적으로 적정 기준치(Risc1)를 초과하게 된다. 이 경우, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 배터리 방전 전력이 제한되므로, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 적정 기준치(Risc1)와 최고치(Risc2) 사이의 어딘가의 값에 수렴하게 된다. 실효 전력(Pnow)이 적정 기준 전력(Px)보다도 큰 영역에 대해서, 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 최종적으로 수렴하는 값을 수렴치(Risc3)로 하고, 수렴치(Risc3)에 따른 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)를 예측 제한치(Pend)로 한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이 영역에서는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)과 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)는 비례 관계에 있으므로, 기하학적인 상사성에 기초하여, 예측 제한치(Pend)에는 이하의 수학식 1에 나타내는 관계가 성립된다.

수렴치(Risc3)에 따른 전력이 예측 제한치(Pend)가 되었을 때에, 양자가 균형을 이룬 상태가 된다. 이로 인해, 적정 기준치(Risc1), 최고치(Risc2), 수렴치(Risc3)를, 각각 상당하는 전력[적정 기준 전력(Px), 최고 전력(Py), 예측 제한치(Pend)]으로 치환하면, 예측 제한치(Pend)는 이하의 수학식 2로 나타낼 수 있다.

따라서, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의해 출력이 제한되기 시작하면, 적정 기준치(Risc1)에 상당하는 적정 기준 전력(Px)보다도 큰 전력에 의해 동작하고 있는 경우에는, 그 크기에 상관없이, 최종적으로 수학식 2에 나타내는 예측 제한치(Pend)에서 동작하는 제한 상태에 수렴한다.

따라서, 제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)는, 배터리 전력치(Pc)에 기초하여 실효 전력(Pnow)을 산출하고, 실효 전력(Pnow)과 적정 기준 전력(Px)을 비교한다. 실효 전력(Pnow)이 적정 기준 전력(Px) 이하일 때에는, 제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)는, 배터리 방전 전력 제한치(Plim2)의 최대치(P21)를, 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)으로서 출력한다. 이에 반해, 실효 전력(Pnow)이 적정 기준 전력(Px)보다도 클 때에는, 제2 발전 전동기 역행 출력 연산부(54C)는, 수학식 2에서 얻어지는 예측 제한치(Pend)를 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)으로서 출력한다. 또한, 예측 제한치(Pend)는, 적정 기준치(Risc1), 최고치(Risc2), 최대치(P21)의 크기에 따라서 변화한다. 이로 인해, 예측 제한치(Pend)는, 예를 들어 유압 셔블(1), 축전 장치(31) 등의 사양에 따라서 적절히 설정된다.

가산기(54D)는, 평균 발전 전력(Pca)과 엔진 출력 상한치(Pemax)를 가산한다. 가산기(54E)는, 제1 발전 전동기 역행 출력(Pmg1)과 엔진 출력 상한치(Pemax)를 가산한다. 가산기(54F)는, 제2 발전 전동기 역행 출력(Pmg2)과 엔진 출력 상한치(Pemax)를 가산한다.

제1 비율 연산부(54G)는, 가산기(54D)에 의한 가산치(Pca＋Pemax)를 가산기(54E)에 의한 가산치(Pmg1＋Pemax)로 나누고, 이들의 비율[(Pca＋Pemax)/(Pmg1＋Pemax)]을 산출한다. 이 비율[(Pca＋Pemax)/(Pmg1＋Pemax)]은 백분율 변환부(54I)에서 소정의 계수를 곱함으로써, 백분율의 값으로 변환된다. 이에 의해, 백분율 변환부(54I)는, 배터리 축전율(SOC)의 저하에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행했을 때에, 이때에 예측되는 최대의 속도 저감율로서 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)을 출력한다.

제2 비율 연산부(54H)는, 가산기(54F)에 의한 가산치(Pmg2＋Pemax)를 가산기(54E)에 의한 가산치(Pmg1＋Pemax)로 나누고, 이들의 비율[(Pmg2＋Pemax)/(Pmg1＋Pemax)]을 산출한다. 이 비율[(Pmg2＋Pemax)/(Pmg1＋Pemax)]은 백분율 변환부(54J)에서 소정의 계수를 곱함으로써, 백분율의 값으로 변환된다. 이에 의해, 백분율 변환부(54J)는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 상승에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행했을 때에, 이때에 예측되는 최대의 속도 저감율로서 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)을 출력한다.

최소치 선택부(54K)는, 제1, 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs1, PDRs2)을 비교한다. 최소치 선택부(54K)는, 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)과, 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2) 중에서 최소의 값을 선택하고, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)로서 출력한다.

본 실시 형태에 의한 하이브리드 유압 셔블은 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것으로, 이어서 축전 장치(31)의 상태에 기초하는, 모니터 장치(39)의 표시 내용에 대해서, 도 17 내지 도 21을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 17 내지 도 21 중에서는, 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin)가 70%인 경우를 예시하고 있다. 또한, 예측 제한치(Pend)는, 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)이 80%가 되는 값으로 설정되어 있는 것으로 한다. 도 17 내지 도 21은, 최대 속도 저감율(DRs), 공통 스케일 환산 최소치(Emin), 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT), 예측 최대 속도 저감율(PDRs)에 대해서, 각각의 일례를 나타낸 것으로, 이들의 값은 유압 셔블(1)의 사양 등에 의해 적절히 변경된다.

먼저, 축전 장치(31)의 사용 개시 전에 대해서, 모니터 장치(39)의 표시 내용을, 도 17을 참조하여 설명한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은, 통상의 사용 범위 내에서의 최대치로서 60%인 것으로 한다. 또한, 축전 장치(31)가 사용 개시 전이므로, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 0%이다.

도 17에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 환산치(Eb)와, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 환산치(Er)는, 모두 100%이다. 즉, 통상 모드(NMODE)로부터 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 때까지, 가장 여유가 있는 상태이다. 또한, 최대 속도 저감율(DRs)은 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc) 중 어디에 기초하여도 저하되지 않아, 100%이다. 이로 인해, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력은 제한되지 않고, HCU(36)는 통상 모드(NMODE)에서 동작한다. 이 결과, 속도 저감 정도 표시부(39A) 및 공통 스케일 표시부(39B)는, 이들의 바가 가장 신장한 상태로 표시된다.

또한, 축전 장치(31)가 사용되고 있지 않으므로, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 때까지의 시간은 산출되지 않는다. 즉, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 도달 예측 시간(PT1)과, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 도달 예측 시간(PT2)은, 모두 산출되지 않는다. 이로 인해, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)에는, 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)이 산출되지 않아, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하지 않는 취지가 표시된다.

또한, 속도 저감 모드(LSMODE)로의 이행이 예측되지 않으므로, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)과, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)은, 모두 100%이다. 이로 인해, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바 중, 최대치(DRs=100%)의 위치에 배치된다.

이어서, 통상 모드(NMODE)의 범위에서 배터리 축전율(SOC)이 저하된 경우에 대해서, 모니터 장치(39)의 표시 내용을, 도 18를 참조하여 설명한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은 47.5%인 것으로 하고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 30%인 것으로 한다.

도 18에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 35% 내지 60%의 중간인 값이 된다. 이로 인해, 제1 환산치(Eb)는 50%이다. 한편, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 0% 내지 90%에 대하여 1/3 상승하고, 여유가 2/3로 저하한 것이 된다. 따라서, 제2 환산치(Er)는 66.7% 정도이다.

최대 속도 저감율(DRs)은, 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc) 중 어디에 기초하여도 저하되고 있지 않아, 100%이다. 이로 인해, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력은 제한되지 않고, HCU(36)는 통상 모드(NMODE)에서 동작한다. 이 결과, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바는 가장 신장한 상태로 표시된다. 한편, 공통 스케일 표시부(39B)의 바는, 제1 환산치(Eb)에 기초하여, 절반까지 축소된 상태로 표시된다.

또한, 축전 장치(31)는 사용 상태이다. 이로 인해, 제1 도달 예측 시간(PT1)은, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여, 예를 들어 2분으로 산출된다. 한편, 제2 도달 예측 시간(PT2)은, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 예를 들어 10분으로 산출된다. 이때, 전류 제곱 적산 비율(Risc)보다도, 배터리 축전율(SOC)쪽이, 여유가 없다. 이로 인해, 제1 도달 예측 시간(PT1)쪽이, 제2 도달 예측 시간(PT2)보다도 짧은 시간이 된다. 이 결과, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)에는, 제1 도달 예측 시간(PT1)에 기초하는 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)(PT=2분)이 표시된다.

또한, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)은 75%가 예측되고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)은 80%가 예측된다. 이로 인해, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)은 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)의 값이 선택되고, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바 중, 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)의 위치(75%의 값)에 배치된다.

이어서, 통상 모드(NMODE)의 범위에서 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 상승한 경우에 대해서, 모니터 장치(39)의 표시 내용을, 도 19를 참조하여 설명한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은 55%인 것으로 하고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 30%인 것으로 한다.

도 19에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 35% 내지 60%의 4/5의 값이 된다. 이로 인해, 제1 환산치(Eb)는 80%이다. 한편, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 0% 내지 90%에 대하여 1/3 상승하고, 여유가 2/3로 저하되게 된다. 따라서, 제2 환산치(Er)는 66.7% 정도이다.

최대 속도 저감율(DRs)은, 배터리 축전율(SOC)과 전류 제곱 적산 비율(Risc) 중 어디에 기초하여도 저하되고 있지 않아, 100%이다. 이로 인해, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력은 제한되지 않고, HCU(36)는 통상 모드(NMODE)에서 동작한다. 이 결과, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바가 가장 신장한 상태로 표시된다. 한편, 공통 스케일 표시부(39B)의 바는, 제2 환산치(Er)에 기초하여, 2/3까지 축소된 상태로 표시된다.

또한, 축전 장치(31)는 사용 상태이다. 이로 인해, 제1 도달 예측 시간(PT1)은, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여, 예를 들어 10분으로 산출된다. 한편, 제2 도달 예측 시간(PT2)은, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여, 예를 들어 3분으로 산출된다. 이때, 배터리 축전율(SOC)보다도, 전류 제곱 적산 비율(Risc)쪽이, 여유가 없다. 이로 인해, 제2 도달 예측 시간(PT2)쪽이, 제1 도달 예측 시간(PT1)보다도 짧은 시간이 된다. 이 결과, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)에는, 제2 도달 예측 시간(PT2)에 기초하는 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)(PT=3분)이 표시된다.

또한, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)은 90%가 예측되고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)은 80%가 예측된다. 이로 인해, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)은 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)의 값이 선택되고, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바 중, 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)의 위치(80%인 값)에 배치된다.

이어서, 속도 저감 모드(LSMODE)의 범위에서 배터리 축전율(SOC)이 저하된 경우에 대해서, 모니터 장치(39)의 표시 내용을, 도 20을 참조하여 설명한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은 32.5%인 것으로 하고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 30%인 것으로 한다.

도 20에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위의 하한값[적정 기준치(SOC1)]인 35%보다도 저하되고 있다. 이로 인해, 제1 환산치(Eb)는 0%이다. 한편, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 0% 내지 90%에 대하여 1/3 상승하고, 여유가 2/3로 저하하게 된다. 이로 인해, 제2 환산치(Er)는 66.7% 정도이다.

또한, 배터리 축전율(SOC)이 속도 저감 모드(LSMODE)에서의 범위인 30% 내지 35%의 중간인 값으로 되어 있다. 이로 인해, 배터리 축전율(SOC)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)은 70% 내지 100%의 중간인 값으로서, 85%가 되고 있다. 한편, 최대 속도 저감율(DRs)은 통상 모드(NMODE)의 범위 내의 값으로 되어 있으므로, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)은 100%이다. 이로 인해, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력은 배터리 축전율(SOC)에 기초하여 제한되고, HCU(36)는 속도 저감 모드(LSMODE)에서 동작한다. 이 결과, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바는, 배터리 축전율(SOC)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)에 기초하여, 85%의 위치(절반의 위치)까지 축소한 상태로 표시된다. 한편, 이미 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하고 있으므로, 공통 스케일 표시부(39B)의 바는 표시되지 않는다.

또한, 배터리 축전율(SOC)의 저하에 기초하여, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이미 이행하고 있다. 이로 인해, 제1 도달 예측 시간(PT1)은, 0분으로 산출된다. 한편, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행할 일은 없으므로, 제2 도달 예측 시간(PT2)은 산출되지 않는다. 이 결과, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)에는, 제1 도달 예측 시간(PT1)에 기초하는 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)(PT=0분)이 표시된다.

또한, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)은, 80%가 예측되고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)은, 100%가 예측된다. 이로 인해, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)은 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)의 값이 선택되고, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바 중, 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)의 위치(80%인 값)에 배치된다.

이어서, 속도 저감 모드(LSMODE)의 범위에서 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 상승한 경우에 대해서, 모니터 장치(39)의 표시 내용을, 도 21을 참조하여 설명한다. 이때, 배터리 축전율(SOC)은 55%인 것으로 하고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은 96.7%인 것으로 한다.

도 21에 도시한 바와 같이, 배터리 축전율(SOC)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위인 35% 내지 60%의 4/5인 값이 된다. 이로 인해, 제1 환산치(Eb)는 80%이다. 한편, 전류 제곱 적산 비율(Risc)은, 통상 모드(NMODE)에서의 적정 사용 범위의 상한치[적정 기준치(Risc1)]인 90%보다도 상승하고 있다. 이로 인해, 제2 환산치(Er)는 0%이다.

또한, 배터리 축전율(SOC)은, 통상 모드(NMODE)에서의 범위 내의 값으로 되어 있다. 이로 인해, 배터리 축전율(SOC)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)은, 100%가 되고 있다. 한편, 최대 속도 저감율(DRs)은, 속도 저감 모드(LSMODE)에서의 범위인 90% 내지 100%의 2/3인 값으로 되어 있다. 이로 인해, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)은, 속도 저감 모드(LSMODE)에서의 범위(70% 내지 100%)에서 1/3 상승한 값, 즉 최대 속도 저감율 최소치(DRsmin)보다도 10% 상승한 값으로서, 80%로 되어 있다. 이로 인해, 축전 장치(31)로부터의 배터리 방전 전력은 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여 제한되고, HCU(36)는 속도 저감 모드(LSMODE)에서 동작한다. 이 결과, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바는, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 최대 속도 저감율(DRs)에 기초하여, 80%의 위치까지 축소된 상태로 표시된다. 한편, 이미 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하고 있으므로, 공통 스케일 표시부(39B)의 바는 표시되지 않는다.

또한, 배터리 축전율(SOC)에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하는 일은 없으므로, 제1 도달 예측 시간(PT1)은 산출되지 않는다. 이에 반해, 전류 제곱 적산 비율(Risc)의 상승에 기초하여, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이미 이행하고 있다. 이로 인해, 제2 도달 예측 시간(PT2)은 0분으로 산출된다. 이 결과, 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)에는, 제2 도달 예측 시간(PT2)에 기초하는 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)(PT=0분)이 표시된다.

또한, 배터리 축전율(SOC)에 의한 제1 예측 최대 속도 저감율(PDRs1)은 100%가 예측되고, 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 의한 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)은 80%가 예측된다. 이로 인해, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)은 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)의 값이 선택되고, 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)의 인디케이터는, 속도 저감 정도 표시부(39A)의 바 중, 제2 예측 최대 속도 저감율(PDRs2)의 위치(80%인 값)에 배치된다.

이리하여, 본 실시 형태에 의하면, 모니터 장치(39)는 속도 저감 정도 표시부(39A)를 구비하고 있다. 이로 인해, 속도 저감 정도 표시부(39A)에는, 유압 액추에이터[유압 모터(25, 26), 실린더(12D 내지 12F)]의 속도의 저감 정도로서, 최대 속도 저감율(DRs)을 표시할 수 있다. 이에 의해, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행했을 때에는, 모니터 장치(39)에 속도의 저감 정도를 표시할 수 있다. 따라서, 오퍼레이터는 모니터 장치(39)를 눈으로 확인함으로써, 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행해서 동작 속도가 저하되었는지 여부와, 동작 속도가 저하되었을 때의 속도 저하의 정도를 쉽게 파악할 수 있다. 즉, 오퍼레이터는 모니터 장치(39)를 눈으로 확인함으로써, 유압 셔블(1)의 현재 상황을, 순간적으로, 또한 직감적으로 이해할 수 있다. 이 결과, 예를 들어 작업 계속 또는 휴식과 같은 판단을 오퍼레이터에게 촉구할 수 있어, 축전 장치(31)의 상태에 따른 효율적인 작업을 행할 수 있다.

또한, HCU(36)는 축전 장치(31)의 상태를 나타내는 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)] 각각에 대하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이하지 않는 영역을 공통 스케일로 변환함으로써, 상기 복수의 상태량 각각의 현재의 값을 공통 스케일의 값으로 변환하고, 이들 중 어느 하나의 값을 대표적인 값으로서 특정하는 공통 스케일 환산 최소치 연산부(52)(공통 스케일 대표치 특정부)를 더 구비하고 있다. 게다가, 모니터 장치(39)는 대표치로서의 공통 스케일 환산 최소치(Emin)를 표시하는 공통 스케일 표시부(39B)를 더 구비하고 있다. 이로 인해, 오퍼레이터는 모니터 장치(39)의 공통 스케일 표시부(39B)를 눈으로 확인함으로써, 현재의 유압 셔블(1)이 속도 저감 모드(LSMODE)에 대하여 어느 정도의 여유를 가지고 동작하고 있는지를 파악할 수 있어, 현재 차체의 상태에 따른 작업을 행할 수 있다.

HCU(36)는, 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)]의 각각의 값의 증감 속도에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)에 도달할 때까지의 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)을 예측하는 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(53)(속도 저감 모드 도달 시간 예측부)를 더 구비하고 있다. 게다가, 모니터 장치(39)는, 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT)을 표시하는 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)를 더 구비하고 있다. 이에 의해, 오퍼레이터는 모니터 장치(39)의 속도 저감 모드 도달 시간 표시부(39C)를 눈으로 확인함으로써, 현재의 작업을 계속했을 때에, 속도 저감 모드(LSMODE)에 도달할 때까지의 나머지 시간을 파악할 수 있다. 따라서, 예를 들어 속도 저감 모드(LSMODE)로 이행하기 전에 작업을 휴지하여, 속도 저감 모드(LSMODE)로의 이행을 억제할 수 있으므로, 동작 속도의 저감에 기초하는 스트레스를 경감할 수 있다.

HCU(36)는, 복수의 상태량[배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)]의 각각의 값의 증감 속도에 기초하여 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이한다고 판정했을 때에, 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이했을 때의 유압 액추에이터의 속도 저감 정도의 예측치로서, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을 연산하는 예측 최대 속도 저감율 연산부(54)(속도 저감 정도 예측치 연산부)를 더 구비하고 있다. 게다가, 모니터 장치(39)는, 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을 표시하는 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)를 더 구비하고 있다. 이에 의해, 오퍼레이터는 모니터 장치(39)의 속도 저감 정도 예측치 표시부(39D)를 눈으로 확인함으로써, 현재의 작업 부하의 크기를 파악할 수 있다.

또한, HCU(36)에 입력되는 축전 장치(31)의 복수의 상태량에는, 축전 장치(31)의 배터리 축전율(SOC)과, 축전 장치(31)의 전류 제곱 적산 비율(Risc)(전류 제곱 적산치)이 포함되어 있다. 이로 인해, HCU(36)의 출력 지령 연산부(40)(속도 저감 모드 실행부)는 축전 장치(31)의 배터리 축전율(SOC) 또는 전류 제곱 적산 비율(Risc)이 소정의 임계치를 초과했을 때에, 속도 저감 모드(LSMODE)를 실행할 수 있어, 축전 장치(31)의 수명을 연장시킬 수 있다.

엔진(21)의 최대 출력은 유압 펌프(23)의 최대 동력보다도 작게 하였다. 이로 인해, 통상 모드(NMODE)에서는, 유압 펌프(23)를 최대 동력으로 구동할 때에, 발전 전동기(27)의 역행 작용에 의해 엔진(21)을 어시스트하여, 유압 펌프(23)를 구동할 수 있다. 또한, 속도 저감 모드(LSMODE)에서는, 예를 들어 발전 전동기(27)의 역행 작용에 의한 출력을 저하시키고, 유압 펌프(23)를 구동할 수 있다. 또한, 엔진(21)의 최대 출력은 유압 펌프(23)의 최대 동력보다도 작게 했기 때문에, 소형으로 연비 저감이 가능한 엔진(21)을 사용할 수 있다.

또한, 도 15 내지 도 21에는, HCU(36)에서 산출된 최대 속도 저감율(DRs), 공통 스케일 환산 최소치(Emin), 속도 저감 모드 도달 예측 시간(PT), 예측 최대 속도 저감율(PDRs)을, 바의 신축이나 인디케이터의 위치 등에 의해, 모니터 장치(39)에 표시한 경우를 예시하였다. 그러나 본 발명은, 이러한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 축전 장치(31)의 충방전 강도 지표에, 전류 제곱 적산값 또는 전류 제곱 적산 비율(Risc)을 사용한 경우를 예로 들어 설명했지만, 충방전 강도 지표는 이에 한정되지 않는다. 축전 장치의 열화를 촉진하는 임계치의 지견만 있으면, 충방전 강도 지표에는 충방전량의 대소를 상대적으로 비교 가능한 임의의 것을 사용할 수 있다. 이로 인해, 충방전 강도 지표에는, 예를 들어 과거 일정 시간의 전류 실효치 또는 전력 실효치 등을 사용해도 된다.

상기 실시 형태에서는, HCU(36)는 통상 모드(NMODE)와 속도 저감 모드(LSMODE)의 2종류의 모드를 구비하는 것으로 하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 통상 모드(NMODE)와 속도 저감 모드(LSMODE)에 더하여, 중 부하에 따라서 축전 장치(31)의 배터리 방전 전력 제한치(Plim0)를 일시적으로 해제하는 중부하 모드를 추가하여, 3종류의 모드를 구비하는 구성으로 해도 되고, 4종류 이상의 모드를 구비하는 구성으로 해도 된다.

상기 실시 형태에서는, HCU(36)는 배터리 축전율(SOC), 전류 제곱 적산 비율(Risc)에 기초하여 통상 모드(NMODE)로부터 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이하는 것으로 하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, HCU(36)는 축전 장치(31)의 셀 온도, 발전 전동기(27)의 온도, 선회 전동 모터(33)의 온도 등에 기초하여, 통상 모드(NMODE)로부터 속도 저감 모드(LSMODE)로 천이해도 된다. 또한, 모드 천이는 HCU(36)에 의해 자동으로 천이하는데다가, 모드 선택 스위치 등에 의해 수동으로 전환해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 엔진(21)의 최대 출력을 유압 펌프(23)의 최대 동력보다도 작게 했지만, 엔진(21)의 최대 출력은, 유압 셔블(1)의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다. 이로 인해, 엔진(21)의 최대 출력은, 유압 펌프(23)의 최대 동력과 동일 정도라도 되고, 유압 펌프(23)의 최대 동력보다도 커도 된다.

상기 실시 형태에서는, 축전 장치(31)에 리튬 이온 배터리를 사용한 예에서 설명했지만, 필요한 전력을 공급 가능한 이차 전지(예를 들어 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리)나 커패시터를 채용해도 된다. 또한, 축전 장치와 직류 모선 사이에 DC-DC 컨버터 등의 승강압 장치를 설치해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 하이브리드 건설 기계로서 크롤러식 하이브리드 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 엔진과 유압 펌프에 연결된 발전 전동기와, 축전 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계이면 되고, 예를 들어 휠식의 하이브리드 유압 셔블, 하이브리드 휠 로더, 리프트 트럭 등의 각종 건설 기계에 적용 가능하다.

1 : 하이브리드식 유압 셔블(하이브리드 건설 기계)
2 : 하부 주행체
4 : 상부 선회체
12 : 작업 장치
12D : 붐 실린더(유압 액추에이터)
12E : 아암 실린더(유압 액추에이터)
12F : 버킷 실린더(유압 액추에이터)
21 : 엔진
23 : 유압 펌프
25 : 주행 유압 모터(유압 액추에이터)
26 : 선회 유압 모터(유압 액추에이터)
27 : 발전 전동기
31 : 축전 장치
32 : 배터리 컨트롤 유닛(축전 장치 상태 검출부)
33 : 선회 전동 모터(선회 전동기)
36 : 하이브리드 컨트롤 유닛(컨트롤러)
39 : 모니터 장치
39A : 속도 저감 정도 표시부
39B : 공통 스케일 표시부
39C : 속도 저감 모드 도달 시간 표시부
39D : 속도 저감 정도 예측치 표시부
40 : 출력 지령 연산부(속도 저감 모드 실행부)
50 : 모니터 표시량 연산부
51 : 최대 속도 저감율 연산부(속도 저감 정도 연산부)
52 : 공통 스케일 환산 최소치 연산부(공통 스케일 대표치 특정부)
53 : 속도 저감 모드 도달 예측 시간 연산부(속도 저감 모드 도달 시간 예측부)
54 : 예측 최대 속도 저감율 연산부(속도 저감 정도 예측치 연산부)

Claims (4)

1. 엔진과,
   상기 엔진에 기계적으로 접속된 발전 전동기와,
   상기 발전 전동기에 전기적으로 접속된 축전 장치와,
   상기 엔진 및/또는 상기 발전 전동기의 토크로 구동하는 유압 펌프와,
   상기 유압 펌프로부터의 압유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와,
   상기 축전 장치의 출력을 제어하는 컨트롤러와,
   상기 컨트롤러에 접속된 모니터 장치를 구비한 하이브리드 건설 기계에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 상태를 나타내는 복수의 상태량을 검출하는 축전 장치 상태 검출부와,
   상기 축전 장치 상태 검출부에 의해 검출한 복수의 상태량 중 어느 하나가 소정의 임계치를 초과했을 때에, 그 정도에 따라서 상기 유압 액추에이터의 동작 속도를 저감하는 속도 저감 모드를 실행하는 속도 저감 모드 실행부와,
   상기 속도 저감 모드에서의 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도를 연산하는 속도 저감 정도 연산부를 구비하고,
   상기 모니터 장치는, 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도를 표시하는 속도 저감 정도 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는, 하이브리드 건설 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 축전 장치의 상태를 나타내는 상기 복수의 상태량 각각에 대하여 상기 속도 저감 모드로 천이하지 않는 영역을 공통 스케일로 변환함으로써, 상기 복수 상태량의 각각의 현재치를 상기 공통 스케일의 값으로 변환하고, 이들 중 어느 하나의 값을 대표치로서 특정하는 공통 스케일 대표치 특정부를 더 구비하고,
   상기 모니터 장치는, 상기 대표치를 표시하는 공통 스케일 표시부를 더 구비하여 이루어지는, 하이브리드 건설 기계.
3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수 상태량의 각각의 값의 증감 속도에 기초하여 상기 속도 저감 모드에 도달할 때까지의 속도 저감 모드 도달 시간을 예측하는 속도 저감 모드 도달 시간 예측부를 더 구비하고,
   상기 모니터 장치는, 상기 속도 저감 모드 도달 시간을 표시하는 속도 저감 모드 도달 시간 표시부를 더 구비하여 이루어지는, 하이브리드 건설 기계.
4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수 상태량의 각각의 값의 증감 속도에 기초하여 상기 속도 저감 모드로 천이한다고 판정했을 때에, 상기 속도 저감 모드로 천이했을 때의 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도의 예측치를 연산하는 속도 저감 정도 예측치 연산부를 더 구비하고,
   상기 모니터 장치는, 상기 유압 액추에이터의 속도 저감 정도의 예측치를 표시하는 속도 저감 정도 예측치 표시부를 더 구비하여 이루어지는, 하이브리드 건설 기계.

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