WO2011004881A1

WO2011004881A1 - ハイブリッド建設機械の制御装置

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Publication number: WO2011004881A1
Application number: PCT/JP2010/061650
Authority: WO
Inventors: 治彦川崎; 祐弘江川
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2011-01-13
Also published as: KR20110093936A; US9037356B2; US20110270498A1; CN102245911A; KR101218018B1; DE112010002887T5; JP5334719B2; DE112010002887B4; CN102245911B; JP2011017425A

Abstract

ハイブリッド建設機械の制御装置であって、作用するパイロット圧が低いほど可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータを備え、コントローラは、操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、可変容量型ポンプの吐出油が回生用の油圧モータに導かれるようにメイン切換弁を切り換えると共に、電磁可変減圧弁が設けられる第２パイロット流路がレギュレータに連通するようにパイロット選択弁を切り換える。

Description

ハイブリッド建設機械の制御装置

　本発明は、電動モータを駆動源として利用するハイブリッド建設機械の制御装置に関するものである。

　パワーショベル等の建設機械におけるハイブリッド構造は、例えば、エンジンの余剰出力で発電機を回転させて発電し、その電力をバッテリに蓄電するとともに、そのバッテリの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている。また、アクチュエータの排出エネルギーで発電機を回転して発電し、同じくその電力をバッテリに蓄電するとともに、そのバッテリの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている（ＪＰ２００２−２７５９４５Ａ参照）。
　また、パワーショベル等では、アクチュエータが停止しているときでも、エンジンは回転したままの状態を保つ。このようなときには、エンジンとともにポンプも回転するので、ポンプは、いわゆるスタンバイ流量を吐出することになる。

　上記した従来のハイブリッド構造では、アクチュエータが停止しているときにポンプから吐出されるスタンバイ流量はタンクに戻されるだけであり、有効に利用されていなかった。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプのスタンバイ流量を有効利用して発電機能を発揮させてエネルギーの回生を図ったハイブリッド建設機械の制御装置を提供することを目的とする。
　本発明は、ハイブリッド建設機械の制御装置であって、可変容量型ポンプと、前記可変容量型ポンプから各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御する複数の操作弁と、前記操作弁が中立位置である場合に前記可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、前記中立流路における前記操作弁の下流側に設けられたパイロット圧発生用絞りと、前記パイロット圧発生用絞りの上流側に発生する圧力が導かれる第１パイロット流路と、作用するパイロット圧が低いほど前記可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータと、前記操作弁の操作状況を検出する操作状況検出器と、前記可変容量型ポンプの吐出油によって回転する回生用の油圧モータと、前記油圧モータに接続された発電機と、前記可変容量型ポンプから吐出された作動油を前記操作弁又は前記油圧モータに選択的に導くメイン切換弁と、パイロット圧源から供給されるパイロット圧油を前記レギュレータに導く第２パイロット流路と、前記第１パイロット流路又は前記第２パイロット流路を前記レギュレータに選択的に連通させるパイロット選択弁と、前記第２パイロット流路に設けられ、前記パイロット圧源から導かれ前記レギュレータに作用するパイロット圧を可変制御可能な電磁可変減圧弁と、前記操作状況検出器の検出結果に基づいて前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記可変容量型ポンプの吐出油が前記油圧モータに導かれるように前記メイン切換弁を切り換えると共に、前記第２パイロット流路が前記レギュレータに連通するように前記パイロット選択弁を切り換えるコントローラと、を備える。
　本発明によれば、操作弁の全てが中立位置にあると判定された場合には、可変容量型ポンプの吐出油は回生用の油圧モータに導かれるため、可変容量型ポンプのスタンバイ流量を有効利用することができる。また、レギュレータに作用する圧力は電磁可変減圧弁にて可変制御されるため、可変容量型ポンプの傾転角を必要に応じて自由に制御することができる。したがって、バッテリを充電するためのエネルギーが不足気味になることがない。

　図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置の回路図である。
　図２Ａ及び図２Ｂは、コントローラによって実行される制御手順を示すフローチャートである。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド建設機械の制御装置について説明する。以下の実施形態では、ハイブリッド建設機械がパワーショベルである場合について説明する。
　図１に示すように、パワーショベルには、原動機としてのエンジン７３の駆動力で回転する可変容量型の第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２が設けられる。第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２は同軸回転する。エンジン７３には、エンジン７３の余力を利用して発電機能を発揮するジェネレータ１が設けられる。また、エンジン７３には、エンジン７３の回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ７４が設けられる。
　第１メインポンプ７１から吐出される作動油は第１回路系統に供給される。第１回路系統は、上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁２と、アームシリンダを制御する操作弁３と、ブームシリンダを制御するブーム２速用の操作弁４と、予備用アタッチメントを制御する操作弁５と、左走行用の第１走行用モータを制御する操作弁６とを有する。各操作弁２~６は、第１メインポンプ７１から各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
　第１メインポンプ７１には、吐出された作動油が導かれる第１メイン流路７５が接続される。第１メイン流路７５は、中立流路７とパラレル流路８に分岐している。各操作弁２~６は、中立流路７とパラレル流路８を通じて接続されている。第１メイン流路７５には、第１メインポンプ７１から吐出された作動油を操作弁２~６又は後述する回生用の油圧モータ８８に選択的に導く第１メイン切換弁１５が設けられる。
　中立流路７における操作弁２~６の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り９が設けられる。絞り９は、通過する流量が多ければ上流側に高いパイロット圧を生成し、通過する流量が少なければ上流側に低いパイロット圧を生成するものである。
　中立流路７は、操作弁２~６の全てが中立位置又は中立位置近傍にあるときには、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の全部又は一部を、絞り９を介してタンク９４に導く。このとき、絞り９を通過する流量は多くなるため、高いパイロット圧が生成される。
　一方、操作弁２~６がフルストロークの状態に切り換えられると、中立流路７が閉ざされて流体の流通がなくなる。この場合には、絞り９を通過する流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。ただし、操作弁２~６の操作量によっては、第１メインポンプ７１から吐出された作動油の一部がアクチュエータに導かれ、残りが中立流路７からタンク９４に導かれることになるため、絞り９は中立流路７の作動油の流量に応じたパイロット圧を生成する。つまり、絞り９は、操作弁２~６の操作量に応じたパイロット圧を生成する。
　中立流路７における最下流の操作弁６と絞り９との間には第１パイロット流路１０ａが分岐して接続される。第１パイロット流路１０ａには、絞り９の上流側に発生する中立流路７の圧力がパイロット圧として導かれる。第１パイロット流路１０ａは、第１メインポンプ７１の傾転角を制御するレギュレータ１２に接続される。レギュレータ１２は、第１パイロット流路１０ａのパイロット圧と逆比例して第１メインポンプ７１の傾転角を制御して、第１メインポンプ７１の１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁２~６がフルストロークして中立流路７の流れがなくなり、第１パイロット流路１０ａのパイロット圧がゼロになれば、第１メインポンプ７１の傾転角が最大になり、１回転当たりの押し除け量が最大になる。
　パワーショベルには、パイロット圧源としてのパイロットポンプ９６も設けられる。パイロットポンプ９６から供給されるパイロット圧油は、第２パイロット流路１１を通じてレギュレータ１２に導かれる。第１パイロット流路１０ａと第２パイロット流路１１には、いずれか一方をレギュレータ１２に選択的に連通させる第１パイロット選択弁７８が跨って設けられる。第１パイロット選択弁７８は、ソレノイドがコントローラ９０に接続され、コントローラ９０の出力信号に基づいて第１位置又は第２位置に切り換えられる。第１パイロット選択弁７８は、ソレノイドが非励磁のノーマル状態では第１位置（図１に示す位置）に設定され、ソレノイドが励磁状態では第２位置に設定される。第１位置では、第１パイロット流路１０ａがレギュレータ１２に接続され、レギュレータ１２は第１パイロット流路１０ａから導かれるパイロット圧に基づいて第１メインポンプ７１の傾転角を制御する。一方、第２位置では、第２パイロット流路１１がレギュレータ１２に接続され、レギュレータ１２は第２パイロット流路１１から導かれるパイロット圧に基づいて第１メインポンプ７１の傾転角を制御する。
　第２パイロット流路１１には、パイロットポンプ９６から導かれレギュレータ１２に作用するパイロット圧を可変制御可能な電磁可変減圧弁７７が設けられる。電磁可変減圧弁７７のソレノイドはコントローラ９０に接続され、電磁可変減圧弁７７の出口圧である二次圧はコントローラ９０の出力信号に基づいて可変制御される。したがって、第２パイロット流路１１のパイロット圧に基づいて第１メインポンプ７１の傾転角を制御する場合には、電磁可変減圧弁７７の二次圧を制御することによって傾転角を自由に設定することが可能となる。
　第１メイン切換弁１５は、パイロット室１５ａに導かれるパイロット圧に基づいて第１位置（図１に示す位置）と第２位置に切り換えられるパイロット操作型の弁である。パイロット室１５ａには、第３パイロット流路１３を通じてパイロットポンプ９６から供給されるパイロット圧油が導かれる。
　第３パイロット流路１３には、コントローラ９０の出力信号に基づいて遮断位置又は連通位置に切り換えられるパイロット電磁切換弁１４が設けられる。パイロット電磁切換弁１４は、ソレノイドがコントローラ９０に接続され、コントローラ９０の出力信号に基づいて遮断位置又は連通位置に切り換えられる。パイロット電磁切換弁１４は、ソレノイドが非励磁のノーマル状態では遮断位置（図１に示す位置）に設定され、ソレノイドが励磁状態では連通位置に設定される。パイロット電磁切換弁１４が遮断位置では、パイロットポンプ９６からパイロット室１５ａへのパイロット圧油の供給が遮断され、第１メイン切換弁１５はノーマル状態の第１位置に設定される。これにより、第１メインポンプ７１から吐出された作動油は操作弁２~６に導かれる。一方、パイロット電磁切換弁１４が連通位置では、パイロットポンプ９６からパイロット室１５ａへパイロット圧油が供給され、第１メイン切換弁１５は第２位置に設定される。これにより、第１メインポンプ７１から吐出された作動油は回生用の油圧モータ８８に導かれる。
　第２メインポンプ７２は第２回路系統に接続している。第２回路系統は、その上流側から順に、右走行用の第２走行用モータを制御する操作弁１６と、バケットシリンダを制御する操作弁１７と、ブームシリンダを制御する操作弁１８と、アームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁１９とを有する。各操作弁１６~１９は、第２メインポンプ７２から各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。
　第２メインポンプ７２には、吐出された作動油が導かれる第２メイン流路７６が接続される。第２メイン流路７６は、中立流路２０とパラレル流路２１に分岐している。各操作弁１６~１９は、中立流路２０とパラレル流路２１を通じて接続されている。第２メイン流路７６には、第２メインポンプ７２から吐出された作動油を操作弁１６~１９又は回生用の油圧モータ８８に選択的に導く第２メイン切換弁２６が設けられる。
　中立流路２０における操作弁１６~１９の下流側には、パイロット圧を生成するための絞り２２が設けられる。絞り２２は、第１メインポンプ７１側の絞り９と同じ機能を有するものである。
　中立流路２０における最下流の操作弁１９と絞り２２との間には第１パイロット流路１０ｂが接続される。第１パイロット流路１０ｂには、絞り２２の上流側に発生する中立流路２０の圧力がパイロット圧として導かれる。第１パイロット流路１０ｂは、第２メインポンプ７２の傾転角を制御するレギュレータ２５に接続される。レギュレータ２５は、第１パイロット流路１０ｂのパイロット圧と逆比例して第２メインポンプ７２の傾転角を制御して、第２メインポンプ７２の１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１６~１９がフルストロークして中立流路２０の流れがなくなり、第１パイロット流路１０ｂのパイロット圧がゼロになれば、第２メインポンプ７２の傾転角が最大になり、１回転当たりの押し除け量が最大になる。
　第２パイロット流路１１は、電磁可変減圧弁７７の下流にて分岐し、レギュレータ２５に接続される。第１パイロット流路１０ｂと第２パイロット流路１１には、いずれか一方をレギュレータ２５に選択的に連通させる第２パイロット選択弁７９が跨って設けられる。第２パイロット選択弁７９は、ソレノイドがコントローラ９０に接続され、コントローラ９０の出力信号に基づいて第１位置（図１に示す位置）又は第２位置に切り換えられる。第２パイロット選択弁７９の構成及び動作は、第１メインポンプ７１側の第１パイロット選択弁７８と同じである。
　第１パイロット選択弁７８と第２パイロット選択弁７９は電磁可変減圧弁７７の下流にて第２パイロット流路１１に並列に設けられるため、双方が第２位置に設定された状態では、レギュレータ１２と２５には電磁可変減圧弁７７にて制御された同じパイロット圧力が作用する。
　第２メイン切換弁２６は、パイロット室２６ａに導かれるパイロット圧に基づいて第１位置（図１に示す位置）と第２位置に切り換えられるパイロット操作型の弁である。第３パイロット流路１３は、パイロット電磁切換弁１４の下流にて分岐し、パイロット室２６ａに接続される。したがって、パイロット電磁切換弁１４が連通位置に切り換われば、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６が切り換わり、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２から吐出された作動油は回生用の油圧モータ８８に導かれる。
　操作弁２~６には、操作弁２~６の中立位置を電気的に検出する中立位置検出器としてのセンサ２８が設けられる。センサ２８の検出信号はコントローラ９０に出力される。コントローラ９０は、センサ２８からの検出信号に基づいて操作弁２~６の全てが中立位置にあるか否かを判定する。
　センサ２８は、操作弁２~６の操作状況を検出する操作状況検出器に該当する。本発明の操作状況検出器は、操作弁２~６の中立位置を電気的に検出するセンサ２８に限定されるものではなく、操作弁２~６の中立位置を油圧的に検出するものであってもよい。具体的には、操作弁２~６に、それらを直列につなぐパイロット通路を設け、操作弁２~６が中立位置から切り換え位置に切り換えられたときに、パイロット通路が塞がれてパイロット通路の圧力が変化する構成が考えられる。この場合、パイロット通路の圧力は電気信号に変換されてコントローラ９０に出力され、コントローラ９０はその電気信号に基づいて操作弁２~６の全てが中立位置にあるか否かを判定する。
　また、操作弁２~６の中立位置を油圧的に検出する他の構成として、第１パイロット流路１０ａの圧力を検出する圧力検出器としての圧力計を設けるようにしてもよい。圧力計にて検出された圧力信号はコントローラ９０に出力される。第１パイロット流路１０ａのパイロット圧は操作弁２~６の操作量に応じて変化するため、コントローラ９０は圧力計が検出する圧力信号に基づいて操作弁２~６の全てが中立位置にあるか否かを判定することができる。具体的には、コントローラ９０に、操作弁２~６の全てが中立位置にあるときの絞り９の上流に発生する圧力を設定圧力として予め記憶する。そして、圧力計の圧力信号が設定圧力に達したときに、コントローラ９０は操作弁２~６の全てが中立位置にあると判定する。
　以上の中立位置検出器の説明では、操作弁２~６の中立位置を検出する場合について説明した。しかし、操作弁１６~１９についても同様である。
　回生用の油圧モータ８８は発電機９１と連係して回転する。油圧モータ８８は可変容量型モータであって、その傾転角はコントローラ９０に接続されたレギュレータ３０によって制御される。発電機９１で発電された電力はインバータ９２を介してバッテリ２９に充電される。バッテリ２９はコントローラ９０に接続され、コントローラ９０はバッテリ２９の充電量を把握できるようになっている。油圧モータ８８と発電機９１とは、直接連結してもよいし、減速機を介して連結してもよい。
　エンジン７３に設けたジェネレータ１はバッテリチャージャー３１に接続され、ジェネレータ１が発電した電力はバッテリチャージャー３１を介してバッテリ２９に充電される。バッテリチャージャー３１は、家庭用電源などの別系統の電源３２にも接続される。
　油圧モータ８８にはアシストポンプ８９が連結される。アシストポンプ８９は油圧モータ８８と同軸回転する。アシストポンプ８９は、可変容量型ポンプであって、その傾転角はコントローラ９０に接続されたレギュレータ３３によって制御される。油圧モータ８８が発電機能を発揮しているときには、アシストポンプ８９は、油圧モータ８８に作用する負荷を抑えるため、その傾転角が最少に設定される。一方、発電機９１を電動モータとして機能させれば、アシストポンプ８９は回転してポンプ機能を発揮する。
　アシストポンプ８９から吐出された作動油は、並列に設けられたアシスト流路３４，３５を通じて第１メイン流路７５と第２メイン流路７６に導かれる。アシスト流路３４，３５には、流量制御弁３６，３７が設けられると共に、アシストポンプ８９から第１メイン流路７５と第２メイン流路７６への作動油の流れのみを許容するチェック弁３８，３９が設けられる。
　コントローラ９０は、全ての操作弁２~６，１６~１９が中立位置に保たれていなければ、操作弁２~６，１６~１９に接続されたアクチュエータが作動状態にあると判定して、第１パイロット選択弁７８、第２パイロット選択弁７９、及びパイロット電磁切換弁１４のソレノイドを励磁せず、各弁は図１に示すノーマル状態に保たれる。この状態では、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６は、パイロット室１５ａ，２６ａにパイロット圧が作用しないため、図１に示すノーマル位置を維持する。したがって、第１メインポンプ７１から吐出される作動油は第１回路系統に供給され、第２メインポンプ７２から吐出される作動油は第２回路系統に供給される。
　この状態では、操作弁２~６，１６~１９の操作量に応じて中立流路７，２０を流れる流量が変化する。そして、中立流路７，２０を流れる流量に応じて、絞り９，２２の上流側に発生するパイロット圧が変化する。このパイロット圧に応じてレギュレータ１２，２５は第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の傾転角を制御する。具体的には、パイロット圧が低いほど、傾転角を大きくして第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の１回転当たりの押し除け量を多くする。反対にパイロット圧が高いほど、傾転角を小さくして第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の１回転当たりの押し除け量を少なくする。したがって、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２は、操作弁２~６，１６~１９の操作量に応じた要求流量に見合った流量を吐出することになる。
　また、アシストポンプ８９のレギュレータ３３を制御して、アシストポンプ８９から作動油を吐出させれば、その吐出油は第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出油と合流して第１，２回路系統に供給される。アシストポンプ８９は、発電機９１を電動モータとして機能させることによって回転するものであり、バッテリ２９に充電された電力をアシストポンプ８９の駆動に利用することができる。また、アシストポンプ８９を回転させる駆動源として、油圧モータ８８の出力トルクを利用することもできる。
　次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、コントローラ９０によって実行される制御手順を説明する。コントローラ９０には、制御装置全体の処理動作を制御するＣＰＵ、ＣＰＵの処理動作に必要なプログラム、データ等が記憶されたＲＯＭ、及びＲＯＭから読み出されたデータや各計器によって読み出されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ等が格納されている。
　ステップ１では、操作弁２~６，１６~１９に設けられたセンサ２８によって検出された検出信号を読み込む。
　ステップ２では、センサ２８の検出信号に基づいて、全ての操作弁２~６，１６~１９が中立位置にあるか否かを判定する。ステップ２にて、操作弁２~６，１６~１９のいずれかが中立位置以外の切り換え位置にあると判定した場合には、その操作弁に接続されたアクチュエータが作業中であると判断して、ステップ３に進み通常制御を継続しステップ１に戻る。
　ステップ２にて、全ての操作弁２~６，１６~１９が中立位置にあると判定した場合には、各アクチュエータが非作業状態にあると判断してステップ４に進む。
　油圧モータ８８を回転させてバッテリ２９を充電するためには、オペレータから発電要求があることを要する。オペレータからの発電要求はオペレータが発電要求用のスイッチを操作することによって行われ、スイッチが操作されることによってコントローラ９０にスタンバイ回生指令信号が入力される。そこで、ステップ４では、スタンバイ回生指令信号の入力があるか否かを判定する。ステップ４にて、スタンバイ回生指令信号の入力がないと判定すればステップ１に戻る。
　ステップ４にて、スタンバイ回生指令信号の入力があると判定すればステップ５に進む。ステップ５では、バッテリ２９がフル充電近傍にあるか否かを判定する。
　ステップ５にて、バッテリ２９の充電量がフル充電近傍にあると判定すれば、ステップ６及びステップ７に進む。ステップ６及びステップ７では、第１パイロット選択弁７８及び第２パイロット選択弁７９のソレノイドを非励磁に維持すると共に、パイロット電磁切換弁１４のソレノイドを非励磁に維持する。これにより、これら各弁は図１に示すノーマル位置に保たれ、ステップ１に戻る。第１パイロット選択弁７８、第２パイロット選択弁７９、及びパイロット電磁切換弁１４の全てがノーマル位置に保たれれば、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出油は、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６から中立流路７，２０及び第１パイロット流路１０ａ，１０ｂを経由し、第１パイロット選択弁７８及び第２パイロット選択弁７９からレギュレータ１２，２５に導かれる。レギュレータ１２，２５は、絞り９，２２の上流に発生するパイロット圧によって第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の傾転角を制御する。これにより、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出油はスタンバイ流量に保たれ、そのスタンバイ流量は絞り９，２２を介してタンク９４に戻される。
　ステップ５にて、バッテリ２９の充電量がフル充電近傍にない、つまり充電量が不足していると判定すれば、ステップ８に進む。ステップ８では、パイロット電磁切換弁１４のソレノイドが励磁され、パイロット電磁切換弁１４はノーマル位置の遮断位置から連通位置に切り換わる。これにより、パイロットポンプ９６から第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６のパイロット室１５ａ，２６ａへパイロット圧油が供給され、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６はノーマル位置の第１位置から第２位置へと切り換わる。これにより、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２から吐出された作動油は油圧モータ８８に導かれる。
　ステップ９では、第１パイロット選択弁７８及び第２パイロット選択弁７９のソレノイドが励磁され、第１パイロット選択弁７８及び第２パイロット選択弁７９はノーマル位置の第１位置から第２位置に切り換わる。これにより、第１パイロット流路１０ａ，１０ｂとレギュレータ１２，２５との連通が遮断され、第２パイロット流路１１とレギュレータ１２，２５とが連通する。レギュレータ１２，２５は、第２パイロット流路１１から導かれるパイロット圧に基づいて第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の傾転角を制御する。
　ステップ１０では、回転数センサ７４によって検出されたエンジン７３の回転数が低速か高速かを判定する。具体的には、回転数センサ７４によって検出された回転数が予め定められた設定回転数以下である場合には低速と判定し、設定回転数を超える場合には高速と判定する。設定回転数はコントローラ９０のＲＯＭに予め記憶されている。
　ステップ１０にて、エンジン７３の回転数が高速と判定すれば、ステップ１１に進む。ステップ１１では、電磁可変減圧弁７７を制御して二次圧を第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の１回転当たりの押し除け量が最少近傍になるように設定する。このように、エンジン７３の回転数が高速である場合にポンプ１回転当たりの押し除け量を最少近傍に設定したのは、ポンプ１回転当たりの押し除け量が少なくても、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の単位時間当たりの吐出流量は確保できるからである。ステップ１１の後は後述するステップ１６に進む。
　ステップ１０にて、エンジン７３の回転数が低速と判定すれば、ステップ１２に進み、バッテリ２９の充電量の多少を判定する。具体的には、バッテリ２９の充電量が予め定められた基準充電量以上か否かを判定する。基準充電量はコントローラ９０のＲＯＭに予め記憶されている。
　ステップ１２にて、バッテリ２９の充電量が基準充電量以上と判定すれば、ステップ１３に進む。ステップ１３では、バッテリ２９の現状の充電量に基づいて必要充電量を演算し、その必要充電量に応じたポンプ吐出流量を決定する。一方、ステップ１２にて、バッテリ２９の充電量が基準充電量未満と判定すれば、ステップ１４に進む。ステップ１４でも、ステップ１３と同様に、バッテリ２９の現状の充電量に基づいて必要充電量を演算し、その必要充電量に応じたポンプ吐出流量を決定する。ここで、ステップ１３にて決定されたポンプ吐出流量は、ステップ１４にて決定されたポンプ吐出流量よりも比較して相対的に小さくなる。
　ステップ１３及び１４にてポンプ吐出流量を決定した後、ステップ１５に進む。ステップ１５では、電磁可変減圧弁７７のソレノイドに印加する励磁電流を調節することによって、電磁可変減圧弁７７の二次圧を制御する。これにより、制御された電磁可変減圧弁７７の二次圧がレギュレータ１２，２５に作用し、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２は、吐出流量がステップ１３及び１４にて決定されたポンプ吐出流量となるように傾転角が設定される。このように、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２は、ステップ１３及び１４にて演算された必要充電量をバッテリ２９に充電するのに必要な流量を吐出する。
　以上のようにして、電磁可変減圧弁７７の二次圧の制御が行われ、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出流量が制御される。そして、その吐出流量に応じて油圧モータ８８が回転して発電機９１にて発電が行われる。発電機９１で発電された電力は、インバータ９２を介してバッテリ２９に充填される。このように、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２が吐出するスタンバイ流量による回生が行われる（ステップ１６）。
　なお、以上の説明では、第１及び第２回路系統の操作弁２~６，１６~１９の全てが中立位置に保たれている場合に、スタンバイ流量による回生が行われると説明した。しかし、第１及び第２回路系統のいずれか一方、つまり、操作弁２~６の全て中立位置にあるとき又は操作弁１６~１９の全てが中立位置にあるときにも油圧モータ８８が回転してスタンバイ流量による回生が行われる。つまり、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２のいずれか一方の吐出油が油圧モータ８８に供給されれば、油圧モータ８８が回転して発電機９１にて発電が行われる。
　以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
　操作弁２~６，１６~１９の全てが中立位置にあると判定された場合には、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出油は回生用の油圧モータ８８に導かれるため、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２のスタンバイ流量を有効利用することができる。
　また、レギュレータ１２，２５に作用する圧力は電磁可変減圧弁７７にて可変制御されるため、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の傾転角を必要に応じて自由に制御することができる。したがって、バッテリ２９を充電するためのエネルギーが不足気味になることがない。
　また、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２は、エンジン７３の回転数が低速である場合には、１回転当たりの押し除け量が多くなるように制御されるため、ポンプ効率が向上しエネルギーロスを抑制することができる。
　また、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の傾転角を自由に制御できるため、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２の吐出流量を多くするためにエンジン７３の回転数を上げる必要がなくなり、エネルギーロスを抑制することができる。
　さらに、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２と油圧モータ８８とは、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６を介して直接接続されるため、第１メインポンプ７１及び第２メインポンプ７２と油圧モータ８８との間に特別なバルブを設ける必要がない。そのため、回路構成を簡素化できる。
　なお、上記実施形態では、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６は、パイロット室１５ａ及びパイロット室２６ａに導かれるパイロット圧に基づいて第１位置と第２位置に切り換えられるパイロット操作型の弁であると説明した。しかし、第１メイン切換弁１５及び第２メイン切換弁２６を、コントローラ９０の出力信号に基づいて第１位置と第２位置に切り換えられる電磁弁にて構成するようにしてもよい。その場合、第３パイロット流路１３及びパイロット電磁切換弁１４が不要となる。
　本発明は、上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
　以上の説明に関して２００９年７月１０日を出願日とする日本国における特願２００９−１６４２７８の内容をここに引用により組み込む。

　本発明は、パワーショベル等の建設機械の制御装置に利用することができる。

Claims

　ハイブリッド建設機械の制御装置であって、
　可変容量型ポンプと、
　前記可変容量型ポンプから各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御する複数の操作弁と、
　前記操作弁が中立位置である場合に前記可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、
　前記中立流路における前記操作弁の下流側に設けられたパイロット圧発生用絞りと、
　前記パイロット圧発生用絞りの上流側に発生する圧力が導かれる第１パイロット流路と、
　作用するパイロット圧が低いほど前記可変容量型ポンプの傾転角が大きくなるように制御するレギュレータと、
　前記操作弁の操作状況を検出する操作状況検出器と、
　前記可変容量型ポンプの吐出油によって回転する回生用の油圧モータと、
　前記油圧モータに接続された発電機と、
　前記可変容量型ポンプから吐出された作動油を前記操作弁又は前記油圧モータに選択的に導くメイン切換弁と、
　パイロット圧源から供給されるパイロット圧油を前記レギュレータに導く第２パイロット流路と、
　前記第１パイロット流路又は前記第２パイロット流路を前記レギュレータに選択的に連通させるパイロット選択弁と、
　前記第２パイロット流路に設けられ、前記パイロット圧源から導かれ前記レギュレータに作用するパイロット圧を可変制御可能な電磁可変減圧弁と、
　前記操作状況検出器の検出結果に基づいて前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記可変容量型ポンプの吐出油が前記油圧モータに導かれるように前記メイン切換弁を切り換えると共に、前記第２パイロット流路が前記レギュレータに連通するように前記パイロット選択弁を切り換えるコントローラと、
　を備えるハイブリッド建設機械の制御装置。
　請求項１に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
　前記メイン切換弁は、前記パイロット圧源から供給されるパイロット圧油によって切り換えられるパイロット操作型の弁であり、
　前記パイロット圧源から供給されるパイロット圧油を前記メイン切換弁のパイロット室に導く第３パイロット流路と、
　前記第３パイロット流路に設けられ、前記コントローラの出力信号に基づいて遮断位置又は連通位置に切り換えられるパイロット電磁切換弁と、をさらに備え、
　前記コントローラは、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記パイロット電磁切換弁を連通位置に設定することによって前記メイン切換弁を切り換えるハイブリッド建設機械の制御装置。
　請求項１に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
　前記電磁可変減圧弁は、前記コントローラの出力信号に基づいて、前記レギュレータに作用するパイロット圧を前記可変容量型ポンプの最少傾転角を維持する圧力から最大傾転角を維持する圧力まで制御可能であるハイブリッド建設機械の制御装置。
　請求項１に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
　前記可変容量型ポンプを駆動する原動機と、
　前記原動機の回転数を検出する回転数検出器と、をさらに備え、
　前記コントローラは、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定しかつ前記回転数検出器によって検出された回転数が予め定められた設定回転数を超える場合には、前記電磁可変減圧弁の二次圧を前記可変容量型ポンプの１回転当たりの押し除け量が最少となるように制御するハイブリッド建設機械の制御装置。
　請求項１に記載のハイブリッド建設機械の制御装置において、
　前記油圧モータの回転に伴って発電する電力が充電されるバッテリをさらに備え、
　前記コントローラは、前記操作弁の全てが中立位置にあると判定した場合には、前記バッテリの充電量に基づいて必要充電量を演算し、前記演算された必要充電量に応じた前記可変容量型ポンプの吐出流量を決定し、前記可変容量型ポンプの吐出流量が前記決定した吐出流量となるように前記電磁可変減圧弁の二次圧を制御するハイブリッド建設機械の制御装置。