WO2012032909A1 - ハイブリッド建設機械 - Google Patents

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WO2012032909A1
WO2012032909A1 PCT/JP2011/068694 JP2011068694W WO2012032909A1 WO 2012032909 A1 WO2012032909 A1 WO 2012032909A1 JP 2011068694 W JP2011068694 W JP 2011068694W WO 2012032909 A1 WO2012032909 A1 WO 2012032909A1
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engine
hydraulic pump
construction machine
hybrid construction
power
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PCT/JP2011/068694
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井村　進也
誠司 石田
英敏 佐竹
勇輔 梶田
藤島　一雄
大木　孝利
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日立建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid construction machine that drives a hydraulic pump that is a hydraulic pressure source of a hydraulic actuator by both an engine and an electric motor, and more particularly to a unit that reduces fuel consumption without changing the operability of the hydraulic actuator.
  • the engine speed may be changed according to the power absorbed by the hydraulic pump.
  • the discharge flow rate of the hydraulic pump also changes, so the operation of the hydraulic actuator with respect to the lever operation amount becomes different from that of a normal construction machine that is not a hybrid. It gives the operator a sense of operational discomfort.
  • the object of the present invention is that even if the engine speed is changed according to the power absorbed by the hydraulic pump, the discharge flow rate of the hydraulic pump does not change, and a hybrid that provides the same operation feeling as a normal construction machine that is not a hybrid It is to provide a construction machine.
  • the present invention charges a storage battery driven by a variable displacement hydraulic pump that discharges hydraulic oil of a hydraulic actuator, an engine that drives the hydraulic pump, and the engine. And an electric motor driven by the electric power charged in the storage device to assist the drive of the hydraulic pump by the engine, and a hybrid including a controller for controlling the drive of the hydraulic pump, the engine, and the electric motor.
  • the controller calculates an engine power calculating unit that calculates power generated by the engine, and calculates a first rotation speed of the engine that minimizes a fuel required to generate the engine power.
  • target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump, the controller based on the controller, the target flow rate, and the actual rotational speed of the engine It further comprises hydraulic pump control means for controlling the displacement of the hydraulic pump.
  • target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump, the controller based on the controller, the target flow rate and a target rotational speed of the engine. It further comprises hydraulic pump control means for controlling the displacement of the hydraulic pump.
  • the present invention is characterized in that, in the hybrid construction machine having the above configuration, the target flow rate calculating means calculates the target flow rate based on the dial position of the engine control dial and the operation amount of the operation lever.
  • the present invention is characterized in that, in the hybrid construction machine of the above-mentioned configuration, the engine power computing means computes engine power based on a fuel injection amount and rotation speed of the engine.
  • the engine power computing means computes the engine power based on the discharge flow rate and the discharge pressure of the hydraulic pump, the power of the electric motor and the load of the accessory. It features.
  • the present invention further comprises a target maximum total power computing means for computing a target maximum value of the total power of the engine and the electric motor in the hybrid construction machine of the above configuration, wherein the second rotation speed computing means comprises the target maximum A minimum number of revolutions of the engine required to generate a total power by the engine and the electric motor is calculated.
  • the target maximum total power calculating means calculates a target maximum total power based on a dial position of an engine control dial.
  • the present invention further comprises third rotation number calculation means for calculating the number of rotations of the engine at least necessary to secure the target flow rate of the hydraulic pump.
  • the calculating means includes a first number of revolutions output from the first number of revolutions calculating means, a second number of revolutions output from the second number of revolutions calculating means, and a second number of revolutions output from the third number of revolutions calculating means It is characterized in that the largest value is selected from among the three rotational speeds.
  • the second rotation speed calculation means calculates the minimum rotation speed of the engine for securing a target flow rate of the hydraulic pump. .
  • a variable displacement hydraulic pump that discharges hydraulic oil of a hydraulic actuator, an engine that drives the hydraulic pump, and an engine that drives the hydraulic pump charge the storage device with generated electric power.
  • a hybrid construction machine comprising: an electric motor driven by charged electric power to assist driving of the hydraulic pump by the engine; and a controller controlling the driving of the hydraulic pump, the engine and the electric motor When the power generated by the engine increases, the rotational speed of the engine increases, and when the power generated by the engine decreases, the rotational speed of the engine decreases.
  • the displacement of the hydraulic pump increases and the operation amount of the operation lever decreases when the operation amount of the operation lever increases or the number of revolutions of the engine decreases.
  • the capacity of the hydraulic pump is reduced when the engine speed is increased or when the engine speed is increased.
  • the target engine speed (actual engine speed) of the engine is increased according to the increase of the engine power, so the fuel consumption can be reduced.
  • the tilt angle of the hydraulic pump decreases as the engine speed increases, the discharge flow rate of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump can be made constant, and the operation of the hydraulic actuator with respect to the lever operation amount is a hybrid Not just like a regular construction machine.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a hybrid construction machine according to a first embodiment. It is a graph which shows one example of the map with which an engine power calculating means is equipped. It is a graph which shows one example of the map with which a 1st rotation speed calculating means is equipped. It is a graph which shows an example of the map with which target maximum total power calculating means is equipped. It is a graph which shows one example of the map with which a 2nd rotation speed calculating means is equipped. It is a graph which shows one example of the map with which a target flow volume calculating means is equipped. It is a graph which shows one example of the map with which a 3rd rotation speed calculating means is equipped. FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the operation of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of a hybrid construction machine according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a system configuration of a hybrid construction machine according to a third embodiment.
  • the hybrid construction machine is driven by a variable displacement hydraulic pump 1 that discharges hydraulic oil of a hydraulic actuator (not shown), an engine 2 that drives the hydraulic pump 1, and an engine
  • the electric motor 3 is driven by the electric power charged in the storage device (not shown) while charging the generated power to the storage device (not shown), the electric motor 3 assisting the drive of the hydraulic pump 1 by the engine 2, the hydraulic pump 1, the engine 2 And a controller 1A that controls the drive of the electric motor 3.
  • an engine control dial hereinafter, abbreviated as “encon dial” 4 operated by the operator and an operation lever 5 are provided.
  • the controller 1A includes an engine power calculation unit 11 that calculates the power generated by the engine 2, and a first rotation speed calculation unit 12 that calculates an actual rotation speed of the engine that minimizes the fuel required to generate the engine power.
  • a target maximum total power computing means 13 for computing a target maximum value of the total power of the engine 2 and the electric motor 3, a second rotation speed computing means 14 for determining a lower limit value of the target rotation speed of the engine 2;
  • a target flow rate computing means 15 for computing a target flow rate of hydraulic fluid to be discharged, a third rotation speed computing means 16 for computing the number of revolutions of the engine necessary to secure the target flow rate of the hydraulic pump 1, and
  • Target engine speed calculating means 17 for selecting the largest value from among the above, and engine control means 18 for controlling the engine 3 so that the actual engine speed of the engine approaches the target engine speed calculated by the target engine speed
  • variable displacement hydraulic pump 1 supplies hydraulic fluid to hydraulic actuators such as a boom, an arm, and a bucket (not shown), and its volume (the amount of hydraulic fluid discharged in one rotation) is the tilt angle of the swash plate. It can be changed by changing.
  • the engine 2 is mechanically connected to the hydraulic pump 1 so that the hydraulic pump 1 can be rotationally driven.
  • the engine 2 consumes the fuel stored in a fuel tank (not shown) to generate power.
  • the power can be changed by changing the fuel injection amount.
  • the electric motor 3 is mechanically connected to the hydraulic pump 1 so that the hydraulic pump 1 can be rotationally driven. Thus, the electric motor 3 is also mechanically connected to the engine 2.
  • the electric motor 3 can also generate power (powering) by consuming the power of a storage device (not shown), absorb the inertial energy and the power generated by the engine 2 to generate power (regenerate) to the storage device. It can also be stored.
  • the operator can change the dial position of the Encon dial 4.
  • the target rotational speed of the engine 2 is determined based on the dial position of the Encon dial 4, but in the present invention, the engine 2 and the electric motor 3 are selected based on the dial position of the Encon dial 4. Determine the target maximum total power. The method of determining the target maximum total power will be described later.
  • the control lever 5 is used by the operator to operate a hydraulic actuator such as a boom, an arm, or a bucket.
  • the engine power computing means 11 computes engine power from the fuel injection amount and rotational speed of the engine 2 using a map as shown in FIG. 2, for example. This map is set in advance by examining the relationship between the fuel injection amount, the rotational speed, and the generated power of the engine 2 by experiment or the like.
  • the first rotation speed calculation means 12 calculates a first rotation speed described below from the engine power calculated by the engine power calculation means 11 using a map as shown in FIG. 3, for example. That is, in this map, the relationship between the power of the engine 2 and the engine speed at which the fuel required to generate the power is minimized is examined in advance by experiment etc., and the speed is set as the first speed. .
  • the target maximum total power calculating means 13 calculates the target maximum total power from the dial position of the Encon dial 4 using a map as shown in FIG. 4, for example.
  • a map as shown in FIG. 4, for example.
  • the relationship between the dial position of the Encon dial 4 and the maximum power that can be generated by the engine of an ordinary hydraulic shovel at that dial position is examined beforehand by experiment etc., and the maximum power is taken as the target maximum total power.
  • “a normal hydraulic shovel that is not a hybrid” means a model whose engine power is substantially equal to the total power of the engine 2 and the electric motor 3 of the present invention.
  • the second rotation speed calculation means 14 calculates the next second rotation speed from the target maximum total power calculated by the target maximum total power calculation means 13 using a map as shown in FIG. 5, for example. That is, in this map, the relationship between the total power of the engine 2 and the electric motor 3 and the minimum number of engine revolutions necessary to generate the power is examined beforehand by experiment etc., and the total power is the target maximum total power, The engine speed is set as a second speed.
  • the target flow rate calculation means 15 calculates the target flow rate from the dial position of the control dial 4 and the operation amount of the control lever 5 using a map as shown in FIG. 6, for example.
  • a map as shown in FIG. 6, for example.
  • the relationship between the dial position of the control dial 4 and the operation amount of the control lever 5 and the flow rate of the hydraulic pump of a normal hydraulic shovel that is not a hybrid is checked in advance by experiment or the like, and the flow rate is set as the target flow rate.
  • the third rotation speed calculating means 16 calculates the next third rotation speed from the target flow rate calculated by the target flow rate calculation means 15 using a map as shown in FIG. 7, for example. That is, in this map, the relationship between the flow rate of the hydraulic pump 1 and the minimum required engine speed for securing the flow rate is checked beforehand by experiment etc., the flow rate is the target flow rate, and the engine speed is the third Set as rotation speed.
  • the target rotation speed calculation means 17 selects the largest value of the first rotation speed, the second rotation speed, and the third rotation speed.
  • the engine control means 18 controls the fuel injection amount and the fuel injection timing of the engine 2 so that the actual rotation speed of the engine 2 approaches the target rotation speed calculated by the target rotation speed calculation means 17. For example, the integral of the deviation between the rotational speed and the target rotational speed and the integrated value of the deviation are respectively multiplied by a gain, and a fuel of a value obtained by adding them is injected.
  • the electric motor control means 19 controls the torque generated by the electric motor 3 so that the actual number of revolutions of the engine 2 approaches the target number of revolutions calculated by the target number of revolutions calculation means 17. For example, the integral of the deviation between the rotational speed and the target rotational speed and the integrated value of the deviation are respectively multiplied by a gain, and a torque of a value obtained by adding them is generated.
  • the torque generated by the electric motor 3 may be large when the remaining power of the power storage device is large, or may be small when the remaining power is small, or power may be generated.
  • the hydraulic pump control means 20 calculates the target tilt angle of the hydraulic pump 1 using a map from the actual number of revolutions of the engine 2 and the target flow rate calculated by the target flow rate calculation means 15, and changes the tilt angle. .
  • This map is set in advance by examining the relationship between the engine rotational speed, the tilt angle and the flow rate by experiment or the like.
  • the change of the tilt angle is performed by hydraulic control or electrical control.
  • hydraulic control the hydraulic pressure for changing the tilt angle is controlled by driving the solenoid valve.
  • the tilt angle is changed by driving an electric motor (an electric motor different from the electric motor 3) for changing the tilt angle.
  • the hydraulic pump control means 20 may limit the change of the tilt angle so that the power absorbed by the hydraulic pump 1 does not exceed the target maximum total power calculated by the target maximum total power calculating means 13
  • the target flow rate calculated by the target flow rate calculation means 15 may be limited by a value obtained by dividing the target maximum total power by the discharge pressure of the hydraulic pump 1.
  • the target flow rate calculating means 15 and the hydraulic pump control means 20 Set the same number as the quantity. Then, the third rotation speed calculating means 16 calculates the third rotation speed from the largest target flow rate among the plurality of target flow rates calculated by the plurality of target flow rate calculating means 15.
  • the hydraulic pump control means 20 uses the target rotational speed calculated by the target rotational speed calculation means 17 instead of the actual rotational speed of the engine 2. It features.
  • the other parts are the same as those of the hybrid construction machine according to the first embodiment, so the corresponding parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Since the target rotational speed changes faster than the actual rotational speed, it is effective when it takes time to change the tilt angle of the hydraulic pump 1.
  • the third embodiment of the present invention is the engine power calculating means 11, and instead of the fuel injection amount and the rotational speed of the engine 2, the flow rate and discharge pressure of the hydraulic pump 1 and the power of the electric motor 3 And loads of auxiliary equipment such as air conditioners.
  • the engine power calculating means 11 of the third embodiment calculates the absorption power of the hydraulic pump 1 by multiplying the flow rate of the hydraulic pump 1 and the discharge pressure.
  • the generated power of the electric motor 3 is calculated based on the output of the electric motor control means 19.
  • the consumption power of the auxiliary equipment such as the air conditioner is calculated, for example, from the state of the air conditioner switch.
  • a value obtained by subtracting the generated power of the electric motor 3 from the sum of the absorbed power of the hydraulic pump 1 and the consumed power of the accessory is taken as the engine power.
  • the other parts are the same as those of the hybrid construction machine according to the first embodiment, so the corresponding parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the target flow rate calculated by the target flow rate calculation means 15 may be used.
  • the hydraulic pump control means 20 may use the target rotation speed calculated by the target rotation speed calculation means 17 instead of the actual rotation speed of the engine 2.

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Abstract

【課題】油圧ポンプが吸収するパワーに応じてエンジン回転数を変更しても、油圧ポンプの吐出流量が変化せず、ハイブリッドではない通常の建設機械と同様の操作感覚が得られるハイブリッド建設機械を提供する。 【解決手段】　油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプ１、油圧ポンプ１を回転駆動できるように備えられたエンジン２、油圧ポンプ１を回転駆動できるように備えられた電動モータ３、エンコンダイヤル４、コントローラ４及び操作レバー５を備える。コントローラは、エンジン２の発生するパワーに応じて、燃料消費量が少なくなるようにエンジン２の回転数を変更し、エンジン２の回転数とエンコンダイヤル４のダイヤル位置と操作レバー５の操作量に基づいて、油圧ポンプ１の容量を変更する。

Description

ハイブリッド建設機械
　本発明は、エンジン及び電動モータの双方で油圧アクチュエータの油圧源である油圧ポンプを駆動するハイブリッド建設機械に係り、特に、油圧アクチュエータの操作性を変更することなく燃料消費量を低減する手段に関する。
　近年、環境問題や原油高騰の問題などに対処するため、各工業製品に対して省エネ志向が強まっている。これを受けて、これまでエンジンのみで油圧駆動システムを駆動する方式が主流であった建設機械についても、エンジン及び電動モータを併用するハイブリッド化が検討されている。建設機械をハイブリッド化した場合、排気ガスの低減効果のほか、エンジンの高効率駆動、伝達効率の向上及び回生電力の回収などの省エネルギ効果を期待できる。
　従来、この種のハイブリッド建設機械としては、油圧ポンプが吸収するパワーに応じて電動モータ（発電電動機）を力行又は回生させ、これによりエンジンと電動モータのパワー配分を変更し、エンジンを高効率範囲で運転することによって、燃料消費量の低減を図るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－２９０６０７号公報
 特許文献１に記載のハイブリッド建設機械において、燃料消費量を更に少なくするためには、油圧ポンプが吸収するパワーに応じてエンジン回転数を変更すれば良い。しかしながら、特許文献１に記載の構成でエンジン回転数を変更すると、油圧ポンプの吐出流量も変化するため、レバー操作量に対する油圧アクチュエータの動作が、ハイブリッドではない通常の建設機械と異なるようになり、オペレータに操作上の違和感を与えることになる。
　本発明の目的は、油圧ポンプが吸収するパワーに応じてエンジン回転数を変更しても、油圧ポンプの吐出流量が変化せず、ハイブリッドではない通常の建設機械と同様の操作感覚が得られるハイブリッド建設機械を提供することである。
　本発明は、前記課題を解決するため、油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記エンジンにより駆動され、発電電力を蓄電装置に充電すると共に、前記蓄電装置に充電された電力により駆動され、前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動をアシストする電動モータと、前記油圧ポンプ、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を制御するコントローラとを備えたハイブリッド建設機械において、前記コントローラは、前記エンジンが発生するパワーを演算するエンジンパワー演算手段と、前記エンジンパワーを発生するために必要な燃料が最小となる前記エンジンの第１回転数を演算する第１回転数演算手段と、前記エンジンの目標回転数の下限値である第２回転数を演算する第２回転数演算手段と、前記第１回転数と前記第２回転数とに基づいて前記エンジンの目標回転数を演算する目標回転数演算手段と、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数に近づくように前記エンジンを制御するエンジン制御手段を備えることを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記コントローラに、前記油圧ポンプから吐出される作動油の目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記目標流量と前記エンジンの実回転数に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御する油圧ポンプ制御手段を更に備えることを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記コントローラに、前記油圧ポンプから吐出される作動油の目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記目標流量と前記エンジンの目標回転数に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御する油圧ポンプ制御手段を更に備えることを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記目標流量演算手段は、エンジンコントロールダイヤルのダイヤル位置と操作レバーの操作量に基づいて目標流量を演算することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記エンジンパワー演算手段は、前記エンジンの燃料噴射量と回転数に基づいてエンジンパワーを演算することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記エンジンパワー演算手段は、前記油圧ポンプの吐出流量と吐出圧と前記電動モータのパワーと補機の負荷に基づいてエンジンパワーを演算することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記エンジンと前記電動モータの合計パワーの目標最大値を演算する目標最大合計パワー演算手段を備え、前記第２回転数演算手段は、前記目標最大合計パワーを前記エンジンと前記電動モータで発生させるために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記目標最大合計パワー演算手段は、エンジンコントロールダイヤルのダイヤル位置に基づいて目標最大合計パワーを演算することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記油圧ポンプの目標流量を確保するために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算する第３回転数演算手段を更に備え、前記目標回転数演算手段は、前記第１回転数演算手段から出力される第１回転数と、前記第２回転数演算手段から出力される第２回転数と、前記第３回転数演算手段から出力される第３回転数の中から、最も大きい値を選択することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、前記第２回転数演算手段は、前記油圧ポンプの目標流量を確保するために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算することを特徴とする。
　また本発明は、油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記エンジンにより駆動され、発電電力を蓄電装置に充電すると共に、前記蓄電装置に充電された電力により駆動され、前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動をアシストする電動モータと、前記油圧ポンプ、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を制御するコントローラとを備えたハイブリッド建設機械において、前記エンジンが発生するパワーが増加した時に、前記エンジンの回転数が増加し、前記エンジンが発生するパワーが減少した時に、前記エンジンの回転数が減少することを特徴とする。
　また本発明は、前記構成のハイブリッド建設機械において、操作レバーの操作量が増加したとき又は前記エンジンの回転数が減少したときに、前記油圧ポンプの容量が増加し、操作レバーの操作量が減少したとき又は前記エンジンの回転数が増加したときに、前記油圧ポンプの容量が減少することを特徴とする。
　本発明によると、エンジンパワーの増加に応じてエンジンの目標回転数（実回転数）が増加するので、燃料消費量を低減できる。また、エンジン回転数の増加に応じて油圧ポンプの傾転角が減少するので、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出流量を一定にすることができ、レバー操作量に対する油圧アクチュエータの動作をハイブリッドではない通常の建設機械と同様にすることができる。
実施例１に係るハイブリッド建設機械のシステム構成を示すブロック図である。 エンジンパワー演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 第１回転数演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 目標最大合計パワー演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 第２回転数演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 目標流量演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 第３回転数演算手段に備えられるマップの１例を示すグラフ図である。 本発明の動作を示すグラフ図である。 実施例２に係るハイブリッド建設機械のシステム構成を示すブロック図である。 実施例３に係るハイブリッド建設機械のシステム構成を示すブロック図である。
　以下、油圧ショベルを例にとって、本発明に係るハイブリッド建設機械の実施形態を説明する。
  図１に示すように、実施例１に係るハイブリッド建設機械は、図示しない油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１を駆動するエンジン２と、エンジンにより駆動され、発電電力を図示しない蓄電装置に充電すると共に、この図示しない蓄電装置に充電された電力により駆動され、エンジン２による油圧ポンプ１の駆動をアシストする電動モータ３と、これら油圧ポンプ１、エンジン２及び電動モータ３の駆動を制御するコントローラ１Ａとを備える。また、オペレータが操作するエンジンコントロールダイヤル（以下、「エンコンダイヤル」と略称する。）４と、操作レバー５とを備える。
  コントローラ１Ａは、エンジン２が発生するパワーを演算するエンジンパワー演算手段１１と、エンジンパワーを発生するために必要な燃料が最小となるエンジンの実回転数を演算する第１回転数演算手段１２と、エンジン２と電動モータ３の合計パワーの目標最大値を演算する目標最大合計パワー演算手段１３と、エンジン２の目標回転数の下限値を定める第２回転数演算手段１４と、油圧ポンプ１から吐出される作動油の目標流量を演算する目標流量演算手段１５と、油圧ポンプ１の目標流量を確保するために最低限必要なエンジンの回転数を演算する第３回転数演算手段１６と、第１回転数演算手段１２で演算された第１回転数、第２回転数演算手段１４で演算された第２回転数及び第３回転数演算手段１６で演算された第３回転数の中から最も大きい値を選択する目標回転数演算手段１７と、エンジンの実回転数が目標回転数演算手段１７で演算された目標回転数に近づくようにエンジン３を制御するエンジン制御手段１８と、エンジン２の実回転数が目標回転数演算手段１７で演算された目標回転数に近づくように電動モータ３で発生させるトルクを制御する電動モータ制御手段１９と、目標流量演算手段１５から出力される目標流量とエンジン２の実回転数に基づいて油圧ポンプ１の傾転量（容量）を制御する油圧ポンプ制御手段２０を備えている。
　可変容量型の油圧ポンプ１は、図示しないブーム、アーム、バケット等の油圧アクチュエータに作動油を供給するもので、その容量（１回転で吐出する作動油の量）は、斜板の傾転角を変更することによって変更することができる。
　エンジン２は、油圧ポンプ１を回転駆動できるように油圧ポンプ１と機械的に接続されている。エンジン２は、図示しない燃料タンクに蓄えられた燃料を消費してパワーを発生する。そのパワーは、燃料噴射量を変更することによって変更することができる。
　電動モータ３は、油圧ポンプ１を回転駆動できるように油圧ポンプ１と機械的に接続されている。よって、電動モータ３は、エンジン２とも機械的に接続されている。電動モータ３は、図示しない蓄電装置の電力を消費することによりパワーを発生（力行）することもできるし、慣性エネルギやエンジン２で発生したパワーを吸収して発電（回生）し、蓄電装置に蓄えることもできる。
　エンコンダイヤル４は、そのダイヤル位置を操作者が変更できるようになっている。ハイブリッドではない通常の油圧ショベルでは、エンコンダイヤル４のダイヤル位置に基づいてエンジン２の目標回転数を決定するが、本発明においては、エンコンダイヤル４のダイヤル位置に基づいてエンジン２と電動モータ３の目標最大合計パワーを決定する。目標最大合計パワーの決定方法については後述する。
　操作レバー５は、操作者がブーム、アーム、バケット等の油圧アクチュエータを操作するためのものである。
  エンジンパワー演算手段１１は、エンジン２の燃料噴射量と回転数から、例えば図２のようなマップを用いてエンジンパワーを演算する。このマップは、あらかじめ実験等によって、エンジン２の燃料噴射量と回転数と発生パワーの関係を調べて、設定する。
  第１回転数演算手段１２は、エンジンパワー演算手段１１で演算したエンジンパワーから、例えば図３のようなマップを用いて、以下で説明する第１回転数を演算する。即ち、このマップは、あらかじめ実験等によって、エンジン２のパワーとそのパワーを発生するために必要な燃料が最小となるエンジン回転数の関係を調べて、その回転数を第１回転数として設定する。
  目標最大合計パワー演算手段１３は、エンコンダイヤル４のダイヤル位置から、例えば図４のようなマップを用いて目標最大合計パワーを演算する。このマップは、あらかじめ実験等によって、エンコンダイヤル４のダイヤル位置とそのダイヤル位置におけるハイブリッドではない通常の油圧ショベルのエンジンで発生可能な最大パワーの関係を調べて、その最大パワーを目標最大合計パワーとして設定する。なお、本明細書において、「ハイブリッドではない通常の油圧ショベル」とは、そのエンジンパワーが、本発明のエンジン２と電動モータ３の合計パワーとほぼ等しい機種を意味する。
  第２回転数演算手段１４は、目標最大合計パワー演算手段１３で演算した目標最大合計パワーから、例えば図５のようなマップを用いて次の第２回転数を演算する。即ち、このマップは、あらかじめ実験等によって、エンジン２と電動モータ３の合計パワーとそのパワーを発生するために最低限必要なエンジン回転数の関係を調べて、その合計パワーを目標最大合計パワー、そのエンジン回転数を第２回転数として設定する。
  目標流量演算手段１５は、エンコンダイヤル４のダイヤル位置と操作レバー５の操作量から、例えば図６のようなマップを用いて目標流量を演算する。このマップは、あらかじめ実験等によって、エンコンダイヤル４のダイヤル位置と操作レバー５の操作量とハイブリッドではない通常の油圧ショベルの油圧ポンプの流量の関係を調べて、その流量を目標流量として設定する。
  第３回転数演算手段１６は、目標流量演算手段１５で演算した目標流量から、例えば図７のようなマップを用いて次の第３回転数を演算する。即ち、このマップは、あらかじめ実験等によって、油圧ポンプ１の流量とその流量を確保するために最低限必要なエンジン回転数の関係を調べて、その流量を目標流量、そのエンジン回転数を第３回転数として設定する。
　目標回転数演算手段１７は、第１回転数、第２回転数、第３回転数の最も大きい値を選択する。
　エンジン制御手段１８は、エンジン２の実際の回転数が、目標回転数演算手段１７で演算した目標回転数に近づくように、エンジン２の燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御する。例えば、回転数と目標回転数の偏差と偏差の積分値にそれぞれゲインを乗じ、それらを加算した値の燃料を噴射する。
　電動モータ制御手段１９は、エンジン２の実際の回転数が、目標回転数演算手段１７で演算した目標回転数に近づくように、電動モータ３で発生させるトルクを制御する。例えば、回転数と目標回転数の偏差と偏差の積分値にそれぞれゲインを乗じ、それらを加算した値のトルクを発生させる。なお、電動モータ３で発生させるトルクは、蓄電装置の残電力量が多い時は大きくしても良いし、残電力量が少ない時は小さく、または発電しても良い。
　油圧ポンプ制御手段２０は、エンジン２の実際の回転数と、目標流量演算手段１５で演算した目標流量から、マップを用いて油圧ポンプ１の目標傾転角を演算し、傾転角を変更する。このマップは、あらかじめ実験等によって、エンジン回転数と傾転角と流量の関係を調べて、設定する。傾転角の変更は、油圧制御、または、電気制御で行う。油圧制御の場合は、電磁弁を駆動することによって、傾転角を変更するための油圧を制御する。電気制御の場合は、傾転角を変更するための電動モータ（電動モータ３とは別の電動モータ）を駆動することによって、傾転角を変更する。
  なお、油圧ポンプ１で吸収するパワーが、目標最大合計パワー演算手段１３で演算した目標最大合計パワーを上回らないように、油圧ポンプ制御手段２０で傾転角の変更に制限をかけても良いし、目標流量演算手段１５で演算する目標流量に、目標最大合計パワーを油圧ポンプ１の吐出圧で割った値で制限をかけても良い。
  また、図１の例では、油圧ポンプ１が１つしか備えられていないが、複数であっても良く、その場合は、目標流量演算手段１５及び油圧ポンプ制御手段２０についても、油圧ポンプ１の数量と同数だけ設ける。そして、第３回転数演算手段１６では、複数の目標流量演算手段１５で演算した複数の目標流量のうち、最も大きな目標流量から第３回転数を演算する。
  以下、図８を用いて、実施例１に係るハイブリッド建設機械の動作を説明する。なお、本例は、エンジン２で大きなパワーを発生する場合、回転数を高くした方が、燃料消費が小さくなる場合の例である。
  図８（ａ）に示すように、エンコンダイヤル４のダイヤル位置と操作レバー５の操作量が一定の期間に、油圧アクチュエータにかかる負荷が増加して油圧ポンプ１の吐出圧が増加すると、それに応じて、図８（ｂ）に示すように、エンジンパワーが増加する。エンジンパワーが増加すると、それに応じて、図８（ｃ）に示すように、第１回転数と目標回転数が増加する。このとき、第２回転数と第３回転数については、エンコンダイヤル４のダイヤル位置と操作レバー５の操作量が一定のため、変化しない。また、目標回転数が増加すると、それに応じて、図８（ｄ）に示すように、エンジン回転数が増加し、燃料消費量を最小に抑えられる。また、エンジン回転数が増加すると、それに応じて、図８（ｅ）に示すように、油圧ポンプ１の容量が減少する。その結果、図８（ｆ）に示すように、油圧ポンプ１の流量は一定になり、レバー操作量に対する油圧アクチュエータの動作をハイブリッドではない通常の建設機械と同様にすることができる。
  次に、図９を用いて、実施例２に係るハイブリッド建設機械の構成を示す。この図から明らかなように、本発明の実施例２は、油圧ポンプ制御手段２０で、エンジン２の実回転数の代わりに、目標回転数演算手段１７で演算した目標回転数を用いたことを特徴とする。その他については、実施例１に係るハイブリッド建設機械と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して、説明を省略する。目標回転数は実際の回転数よりも早く変化するため、油圧ポンプ１の傾転角の変更に時間がかかる場合に有効である。
  次に、図１０を用いて、実施例３に係るハイブリッド建設機械の構成を示す。この図から明らかなように、本発明の実施例３は、エンジンパワー演算手段１１で、エンジン２の燃料噴射量と回転数の代わりに、油圧ポンプ１の流量と吐出圧と電動モータ３のパワーとエアコン等の補機の負荷を用いることを特徴とする。
  即ち、実施例３のエンジンパワー演算手段１１は、まず、油圧ポンプ１の流量と吐出圧を乗じて油圧ポンプ１の吸収パワーを演算する。次に、電動モータ制御手段１９の出力に基づいて電動モータ３の発生パワーを演算する。次に、エアコン等の補機の消費パワーを、例えばエアコンのスイッチの状態から演算する。最後に、油圧ポンプ１の吸収パワーと補機の消費パワーの和から、電動モータ３の発生パワーを減じた値を、エンジンパワーとする。その他については、実施例１に係るハイブリッド建設機械と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して、説明を省略する。
  なお、エンジンパワー演算手段１１では、油圧ポンプ１の流量の代わりに、目標流量演算手段１５で演算した目標流量を用いても良い。また、実施例２と同様に、油圧ポンプ制御手段２０では、エンジン２の実際の回転数の代わりに、目標回転数演算手段１７で演算した目標回転数を用いても良い。
 １　油圧ポンプ
 ２　エンジン
 ３　電動モータ
 ４　エンコンダイヤル
 ５　操作レバー
 １１　エンジンパワー演算手段
 １２　第１回転数演算手段
 １３　目標最大合計パワー演算手段
 １４　第２回転数演算手段
 １５　目標流量演算手段
 １６　第３回転数演算手段
 １７　目標回転数演算手段
 １８　エンジン制御手段
 １９　電動モータ制御手段
 ２０　油圧ポンプ制御手段

Claims (12)

  1. 　油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記エンジンにより駆動され、発電電力を蓄電装置に充電すると共に、前記蓄電装置に充電された電力により駆動されて前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動をアシストする電動モータと、前記油圧ポンプ、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を制御するコントローラとを備えたハイブリッド建設機械において、
      前記コントローラは、前記エンジンが発生するパワーを演算するエンジンパワー演算手段と、前記エンジンパワーを発生するために必要な燃料が最小となる前記エンジンの第１回転数を演算する第１回転数演算手段と、前記エンジンの目標回転数の下限値である第２回転数を演算する第２回転数演算手段と、前記第１回転数と前記第２回転数とに基づいて前記エンジンの目標回転数を演算する目標回転数演算手段と、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数に近づくように前記エンジンを制御するエンジン制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。
  2. 　請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記コントローラに、前記油圧ポンプから吐出される作動油の目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記目標流量と前記エンジンの実回転数に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御する油圧ポンプ制御手段を更に備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。
  3. 　請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記コントローラに、前記油圧ポンプから吐出される作動油の目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記目標流量と前記エンジンの目標回転数に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御する油圧ポンプ制御手段を更に備えることを特徴とするハイブリッド建設機械。
  4. 　請求項２又は請求項３に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記目標流量演算手段は、エンジンコントロールダイヤルのダイヤル位置と操作レバーの操作量に基づいて目標流量を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記エンジンパワー演算手段は、前記エンジンの燃料噴射量と回転数に基づいてエンジンパワーを演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  6. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記エンジンパワー演算手段は、前記油圧ポンプの吐出流量と吐出圧と前記電動モータのパワーと補機の負荷に基づいてエンジンパワーを演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記エンジンと前記電動モータの合計パワーの目標最大値を演算する目標最大合計パワー演算手段を備え、
      前記第２回転数演算手段は、前記目標最大合計パワーを前記エンジンと前記電動モータで発生させるために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  8. 　請求項７に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記目標最大合計パワー演算手段は、エンジンコントロールダイヤルのダイヤル位置に基づいて目標最大合計パワーを演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  9. 　請求項７又は請求項８に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記油圧ポンプの目標流量を確保するために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算する第３回転数演算手段を更に備え、
      前記目標回転数演算手段は、前記第１回転数演算手段から出力される第１回転数と、前記第２回転数演算手段から出力される第２回転数と、前記第３回転数演算手段から出力される第３回転数の中から、最も大きい値を選択することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  10. 　請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド建設機械において、
      前記第２回転数演算手段は、前記油圧ポンプの目標流量を確保するために最低限必要な前記エンジンの回転数を演算することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  11. 　油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記エンジンにより駆動され、発電電力を蓄電装置に充電すると共に、前記蓄電装置に充電された電力により駆動され、前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動をアシストする電動モータと、前記油圧ポンプ、前記エンジン及び前記電動モータの駆動を制御するコントローラとを備えたハイブリッド建設機械において、
      前記エンジンが発生するパワーが増加した時に、前記エンジンの回転数が増加し、前記エンジンが発生するパワーが減少した時に、前記エンジンの回転数が減少することを特徴とするハイブリッド建設機械。
  12. 　請求項１１に記載のハイブリッド建設機械において、
      操作レバーの操作量が増加したとき又は前記エンジンの回転数が減少したときに、前記油圧ポンプの容量が増加し、操作レバーの操作量が減少したとき又は前記エンジンの回転数が増加したときに、前記油圧ポンプの容量が減少することを特徴とするハイブリッド建設機械。
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