WO2013002152A1 - ハイブリッド式作業機械及びその制御方法 - Google Patents

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WO2013002152A1
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turning
operation state
turning operation
speed
transition
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PCT/JP2012/066065
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English (en)
French (fr)
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宏治 川島
祐太 杉山
曲木　秀人
公則 佐野
竜二 白谷
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
住友建機株式会社
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10—Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12—Slewing or traversing gears
    • E02F9/121—Turntables, i.e. structure rotatable about 360°
    • E02F9/123—Drives or control devices specially adapted therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2095—Control of electric, electro-mechanical or mechanical equipment not otherwise provided for, e.g. ventilators, electro-driven fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid work machine and a control method thereof.
  • a hybrid excavator including a hydraulic cylinder that drives work elements such as a boom, an arm, and a bucket and a turning motor generator that drives an upper turning body is known (see, for example, Patent Document 1).
  • This hybrid excavator excavates the lower sediment with a bucket, then pivots the upper swinging body at a predetermined angle while raising the boom, and loads the excavated sediment on the dump truck bed and electric motor for swing Combined operation with a generator.
  • the hybrid excavator matches the boom ascending speed and the turning speed of the upper turning body by reducing the turning maximum speed from the turning maximum speed at the normal time to the turning maximum speed at the time of the combined operation. In this way, the hybrid excavator ensures that the boom is raised to the height of the dump truck bed when the upper swing body turns to the dump truck bed.
  • Patent Literature 1 does not disclose a process for continuously operating only the turning motor generator after the combined operation of the boom hydraulic cylinder and the turning motor generator is completed. The transition of the turning speed of the upper-part turning body at the time of switching from single operation to independent operation is not disclosed.
  • the present invention provides a hybrid work machine that improves operability when switching between a combined operation of a hydraulic actuator and a turning electric motor and a single operation of the turning electric motor, and a control method thereof. Objective.
  • a hybrid work machine includes a turning electric motor that turns an upper turning body, a hydraulic actuator, a single turning operation state by the turning electric motor, and the A hybrid work machine having a turning electric motor and a controller that performs turning control in a combined turning operation state by the hydraulic actuator, wherein the controller performs independent turning after the transition from the combined turning operation state to the independent turning operation state
  • the output of the turning electric motor in the operating state is limited to an output smaller than the output of the turning electric motor in the single turning operation state other than after the transition.
  • control method of the hybrid work machine includes a turning electric motor for turning the upper turning body, a hydraulic actuator, a single turning operation state by the turning electric motor, the turning electric motor,
  • the output of the electric motor for turning in a state is limited to an output smaller than the output of the electric motor for turning in a single turning operation state other than after the transition.
  • the present invention can provide a hybrid work machine that improves the operability when switching between the combined operation of the hydraulic actuator and the turning electric motor and the single operation of the turning electric motor, and a control method thereof. .
  • FIG. 1 is a side view of a hybrid excavator according to a first embodiment. It is a block diagram which shows the structural example of the drive system of the hybrid type shovel which concerns on a 1st Example. It is a block diagram which shows the structural example of the electrical storage system of the hybrid type shovel which concerns on a 1st Example. It is a control block diagram which shows the structural example of the turning drive control part of the hybrid type shovel which concerns on a 1st Example. It is a figure which shows an example of the speed command limitation characteristic by the turning drive control part of the hybrid type shovel which concerns on a 1st Example.
  • FIG. 1 is a side view showing a hybrid excavator as an example of a hybrid work machine to which the present invention is applied.
  • the upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the hybrid excavator via the swing mechanism 2.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively.
  • the upper swing body 3 is provided with a cabin 10 and is mounted with a power source such as an engine.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the drive system of the hybrid excavator shown in FIG.
  • the mechanical power system is indicated by a double line
  • the high-pressure hydraulic line is indicated by a solid line (thick line)
  • the pilot line is indicated by a broken line
  • the electric drive / control system is indicated by a solid line (thin line).
  • the engine 11 as a mechanical drive unit and the motor generator 12 as an assist drive unit are connected to two input shafts of a transmission 13, respectively.
  • a main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the transmission 13 as hydraulic pumps.
  • a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16.
  • the main pump 14 is a swash plate type variable displacement hydraulic pump, and can control the discharge flow rate by adjusting the stroke length of the piston by controlling the angle (tilt angle) of the swash plate.
  • the control valve 17 is a control device that controls the hydraulic system in the hybrid excavator.
  • the hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 are connected to a control valve 17 via a high-pressure hydraulic line.
  • the hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 are collectively referred to as “hydraulic actuators”.
  • the motor generator 12 is connected to a power storage system 120 including a battery via an inverter 18.
  • the motor generator 12 and the inverter 18 constitute a motor generator system.
  • An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25.
  • the operation device 26 includes a turning operation lever 26A, a hydraulic actuator operation lever 26B, and a hydraulic actuator operation pedal 26C.
  • the turning operation lever 26A, the hydraulic actuator operation lever 26B, and the hydraulic actuator operation pedal 26C are connected to the control valve 17 and the pressure sensor 29 via hydraulic lines 27 and 28, respectively.
  • the pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that performs drive control of the electric system.
  • the hybrid excavator shown in FIG. 2 is one in which the turning mechanism is electrically driven, and a turning electric motor 21 is provided to drive the turning mechanism 2.
  • a turning electric motor 21 as an electric work element is connected to a power storage system 120 via an inverter 20.
  • a resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning transmission 24 are connected to the rotating shaft 21 ⁇ / b> A of the turning electric motor 21.
  • the inverter 20, the turning electric motor 21, the resolver 22, the mechanical brake 23, and the turning transmission 24 constitute a load drive system.
  • the controller 30 includes an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit), an internal memory, and the like, and controls the operation of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation) and the electric motor 21 for turning. Perform operation control (switching between power running or regenerative operation). In addition, the controller 30 performs charge / discharge control of a capacitor (capacitor) by drivingly controlling a buck-boost converter as a buck-boost control unit.
  • a CPU Central Processing Unit
  • an internal memory and the like
  • the controller 30 controls the operation of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation) and the electric motor 21 for turning. Perform operation control (switching between power running or regenerative operation).
  • the controller 30 performs charge / discharge control of a capacitor (capacitor) by drivingly controlling a buck-boost converter as a buck-boost control unit.
  • the controller 30 includes a state of charge of the capacitor (capacitor), an operation state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or power generation operation), and an operation state of the turning motor 21 (power running operation or regenerative operation). ), The switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter is performed, and thereby the charge / discharge control of the capacitor (capacitor) is performed.
  • the switching control between the step-up / step-down operation of the step-up / step-down converter includes the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit provided in the DC bus, the capacitor voltage value detected by the capacitor voltage detection unit, and the capacitor This is performed based on the capacitor current value detected by the current detector.
  • the SOC State Of Charge
  • a capacitor is shown as an example of a capacitor.
  • a secondary battery that can be charged and discharged such as a lithium ion battery, or another type of power source that can exchange power is used as a capacitor. Also good.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the power storage system 120.
  • the power storage system 120 includes a capacitor 19 as a battery, a buck-boost converter 100, and a DC bus 110.
  • the DC bus 110 controls transmission and reception of electric power among the capacitor 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21.
  • the capacitor 19 is provided with a capacitor voltage detector 112 for detecting the capacitor voltage value and a capacitor current detector 113 for detecting the capacitor current value.
  • the capacitor voltage value detected by the capacitor voltage detection unit 112 and the capacitor current value detected by the capacitor current detection unit 113 are supplied to the controller 30.
  • the buck-boost converter 100 performs control to switch between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range according to the operating state of the motor generator 12 and the turning electric motor 21.
  • the DC bus 110 is disposed between the inverters 18, 20 and the step-up / down converter 100, and transfers power between the capacitor 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21.
  • the electric power generated by the motor generator 12 that is an assist motor and the regenerative power generated by the regenerative operation of the turning motor 21 are supplied to the DC bus of the power storage system 120 via the inverters 18 and 20. 110 and supplied to the capacitor 19 via the buck-boost converter 100.
  • the controller 30 includes a drive control unit 32, a turning drive control unit 40, and a main control unit 60.
  • Each of the drive control unit 32, the turning drive control unit 40, and the main control unit 60 is a functional element realized, for example, when the CPU of the controller 30 executes a drive control program stored in an internal memory. .
  • the drive control unit 32 performs operation control of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation).
  • the drive control unit 32 performs charge / discharge control of the capacitor 19 by driving and controlling the step-up / down converter 100 as the step-up / down control unit.
  • the turning drive control unit 40 performs drive control of the turning electric motor 21 via the inverter 20.
  • FIG. 4 is a control block diagram showing the configuration of the turning drive control unit 40.
  • the turning drive control unit 40 generates a drive command for generating a speed command conversion unit 31 and a drive command for driving the turning electric motor 21. Part 50.
  • the speed command conversion unit 31 is an arithmetic processing unit that converts a signal input from the pressure sensor 29 into a speed command. Thereby, the operation amount of the turning operation lever 26A is converted into a speed command (rad / s) for rotating the turning electric motor 21. This speed command is input to the drive control unit 32 and the drive command generation unit 50.
  • the drive command generator 50 receives a speed command output from the speed command converter 31 according to the amount of operation of the turning lever 26A. Moreover, the drive command generation unit 50 generates a drive command based on the speed command. The drive command output from the drive command generation unit 50 is input to the inverter 20, and the inverter 20 AC drives the turning electric motor 21 with a PWM control signal based on the drive command.
  • the turning drive control unit 40 controls the switching between the power running operation and the regenerative operation when the turning electric motor 21 is driven and controlled according to the operation amount of the turning operation lever 26 ⁇ / b> A, and the capacitor 19 through the inverter 20. Charge / discharge control.
  • the drive command generation unit 50 includes a subtractor 51, a PI (Proportional Integral) control unit 52, a torque limiting unit 53, a torque limiting unit 54, a subtractor 55, a PI control unit 56, a current conversion unit 57, and a turning motion detection unit 58. including.
  • PI Proportional Integral
  • the subtractor 51 receives a speed command (rad / s) for turning driving corresponding to the operation amount of the turning motion lever 26A from the speed command converting unit 31, and receives the value of the speed command (hereinafter referred to as “speed command value”). ) Is subtracted from the rotational speed (rad / s) of the electric motor 21 for turning detected by the turning motion detector 58, and a deviation is output. This deviation is used in PI control for causing the rotational speed of the turning electric motor 21 to approach the speed command value (target value) in the PI control unit 52 described later.
  • the PI control unit 52 Based on the deviation input from the subtractor 51, the PI control unit 52 performs PI control so that the rotation speed of the turning electric motor 21 approaches the speed command value (target value) (that is, this deviation is reduced). And calculate and generate a torque current command necessary for that. The generated torque current command is input to the torque limiter 53.
  • the torque limiter 53 performs a process of limiting the value of the torque current command (hereinafter referred to as “torque current command value”) according to the operation amount of the turning lever 26A.
  • This restriction process is performed based on a restriction characteristic in which the allowable value (absolute value) of the torque current command value gradually increases as the operation amount of the turning lever 26A increases.
  • Such limitation of the torque current command value is performed in order to suppress this because the controllability deteriorates when the torque current command value calculated by the PI control unit 52 increases rapidly.
  • the torque current command value is limited with respect to the bi-directional rotation of the upper swing body 3 in the left direction and the right direction.
  • the data representing the limiting characteristic is stored in the internal memory of the main control unit 60, read by the CPU of the main control unit 60, and input to the torque limiting unit 53.
  • the torque limiting unit 54 receives the torque current input from the torque limiting unit 53 so that the torque (absolute value) generated by the torque current command input from the torque limiting unit 53 is less than or equal to the maximum allowable torque value of the turning electric motor 21. Limit the command value.
  • the torque current command value is limited with respect to the bi-directional rotation of the upper swing body 3 in the left direction and the right direction, similarly to the torque limiting unit 53.
  • the torque limiter 54 is configured so that the torque (absolute value) generated by the torque current command input from the torque limiter 53 is less than or equal to the maximum allowable torque value of the turning electric motor 21 in one control cycle. If the increase / decrease width of the torque current command value is equal to or greater than the predetermined width, the increase / decrease width is limited to the predetermined width to prevent the torque current command value from rapidly increasing / decreasing.
  • the torque limiter 54 applies the low-pass filter to the increase / decrease width, that is, adopts the increase / decrease width less than the predetermined width as it is, and limits the increase / decrease width greater than the predetermined width to the predetermined width,
  • the torque current command value is prevented from suddenly increasing or decreasing.
  • the torque limiting unit 54 can delay the turning speed of the upper turning body 3 from reaching the speed command value (target value).
  • the subtractor 55 outputs a deviation obtained by subtracting the output value of the current converter 57 from the torque current command value input from the torque limiter 54.
  • This deviation is a torque current command that is input via the torque limiter 54 to the driving torque of the turning electric motor 21 output from the current converter 57 in a feedback loop including a PI controller 56 and a current converter 57 described later. It is used for PI control to approach the torque represented by the value (target value).
  • the PI control unit 56 performs PI control so as to reduce the deviation output from the subtractor 55, and generates a torque current command that is a final drive command to be sent to the inverter 20.
  • the inverter 20 PWM drives the turning electric motor 21 based on the torque current command input from the PI control unit 56.
  • the current converter 57 detects the motor current of the turning electric motor 21, converts it to a value corresponding to the torque current command, and outputs it to the subtractor 55.
  • the turning motion detector 58 detects a change in the rotational position of the turning electric motor 21 detected by the resolver 22 (that is, the turning position of the upper turning body 3). Further, the turning motion detection unit 58 derives the rotational speed of the turning electric motor 21 by differential calculation from the temporal change of the rotational position. Data representing the derived rotational speed is input to the subtractor 51.
  • a torque current command for driving the turning electric motor 21 is generated based on the speed command input from the speed command conversion unit 31.
  • the upper swing body 3 is swung to a desired position.
  • the main control unit 60 is a functional element that performs peripheral processing necessary for the control processing of the drive command generation unit 50, and includes an operation state detection unit 61.
  • the operation state detection unit 61 is a functional element for detecting the operation state of the hybrid excavator. Based on the detection value of the pressure sensor 29, the operation state detection unit 61 detects operation states such as a single turning operation state, a combined turning operation state, and a stop state. To detect.
  • the single turning operation state is a state in which the turning electric motor 21 is operated while the hydraulic actuator is stopped
  • the compound turning operation state is a state in which both the turning electric motor 21 and the hydraulic actuator are operated
  • the stopped state is a turning electric motor. 21 and the hydraulic actuator are both stopped.
  • the pressure sensor 29 detects a pilot pressure corresponding to each operation amount of the turning operation lever 26A, the hydraulic actuator operation lever 26B, and the hydraulic actuator operation pedal 26C.
  • the speed command conversion unit 31 controls the turning speed of the upper swing body 3 according to the operation state detected by the operation state detection unit 61.
  • the speed command is converted into a speed limit for a single turning operation or a speed limit for a combined turning operation.
  • the speed limit during the single turning operation is a speed limit adopted during the single turning operation
  • the speed limit during the combined turning operation is a speed limit adopted during the combined turning operation.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of speed command limiting characteristics by the speed command conversion unit 31, wherein the operation amount of the turning operation lever 26 ⁇ / b> A is arranged on the horizontal axis, and the speed command output from the speed command conversion unit 31 is plotted on the vertical axis. Arrange.
  • the operation amount of the turning lever 26A is shown as a ratio when the maximum operation amount (operation amount at the time of full lever operation) is 100%.
  • FIG. 5 shows the speed command limiting characteristic in the case of a right turn, but the same applies to the case of a left turn.
  • the speed command output from the speed command conversion unit 31 to the drive command generation unit 50 is the same as that in the single turning operation and the combined turning when the operation amount of the turning operation lever 26 ⁇ / b> A is less than 60%. It follows the same transition as in operation, and increases as the amount of operation increases.
  • the speed command at the time of a single turning operation increases with an increase in the operation amount when the operation amount is less than 80%, and the operation amount becomes 80% or more when the operation amount is less than 60%.
  • the speed is limited by the speed limit SL for the single turning operation and becomes constant.
  • the speed command at the time of the composite turning operation is limited by the speed limit PL at the time of the composite turning operation when the operation amount is 60% or more, and becomes constant at a timing earlier than that at the time of the single turning operation.
  • the speed command conversion unit 31 reduces the turning speed of the upper swing body 3 during the combined turning operation when the operation amount of the turning operation lever 26A is equal to or greater than the predetermined amount compared to the single turning operation. Can do.
  • the speed command conversion unit 31 changes the speed command restriction characteristic from that in the combined turning operation to that in the single turning operation. Try to switch to something.
  • the speed command conversion unit 31 performs the combined turning when the operation amount of the turning operation lever 26A is maintained or reduced.
  • the speed command limiting characteristic during operation may be used as it is. This is to prevent the turning speed from increasing immediately after the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state, even though the operation amount of the turning operation lever 26A is maintained or reduced.
  • the speed command converting unit 31 changes the speed command limiting characteristic to the composite turning when the operation amount of the turning operation lever 26A increases thereafter. You may make it switch from the thing at the time of operation
  • the operation state detection unit 61 outputs a control signal to the torque limiting unit 54, and the maximum increase / decrease width (for deriving the torque current command value) used by the torque limiting unit 54 to limit the torque current command value.
  • the maximum increase / decrease width in one control cycle) is switched.
  • this switching process by the operation state detection unit 61 is referred to as “increase / decrease width restriction process”.
  • the operation state detection unit 61 determines the maximum increase range of the torque current command value in one control cycle from the normal increase range. Reduce to an increase at the time of transition.
  • the speed command limit characteristic is changed from the one during compound swing operation to the one during single swing operation during the transition from the combined swing operation state to the single swing operation state (when the speed command value increases) This is to prevent the turning speed from rapidly increasing even though the operation amount of the operation lever 26A is not changed.
  • the increase width at the time of transition is the maximum increase width that is adopted when the operation state transitions from the combined swing operation state to the single swing operation state. This is the maximum increase that can be adopted.
  • the operation state detection unit 61 sets the maximum increase width in one control cycle of the torque current command value to the normal increase width. Keep it. This is to prevent the increase in the turning speed corresponding to the increase in the operation amount of the turning operation lever 26A when the state is changed from the stop state to the single turning operation state or the combined turning operation state.
  • the operation state detection unit 61 After switching from the normal increase range to the transition increase range, the operation state detection unit 61 performs a single control of the torque current command value when detecting the transition from the single turning operation state to the stop state.
  • the maximum increase width in the cycle is returned from the increase width at the transition time to the normal time increase width.
  • the operation state detection unit 61 changes the maximum increase width in one control cycle of the torque current command value from the increase width at the transition time to the normal time when the operation amount of the swing operation lever 26A decreases in the single swing operation state. You may make it return to an increase range. This is because when the operation of the turning operation lever 26A for increasing the turning speed is performed thereafter, the turning speed can be quickly increased.
  • the maximum decrease width in one control cycle of the torque current command value is decreased from the normal time decrease width at the time of transition.
  • the width may be reduced.
  • the operation state detection unit 61 can prevent the turning speed from rapidly increasing or decreasing when switching between the combined turning operation state and the single turning operation state.
  • various physical quantities (the operation amounts of the turning operation lever 26A and the hydraulic actuator (boom) operation lever 26B) when the operation state of the hybrid excavator shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the time transition of the turning speed (refer to the middle part of FIG. 6) and the torque current command value (refer to the lower part of FIG. 6) will be described.
  • the transition represented by the solid line in the upper part of FIG. 6 represents the transition of the operation amount of the turning lever 26A
  • the transition represented by the one-dot chain line in the upper part of FIG. 6 represents the transition of the operation amount of the boom operation lever 26B. .
  • transitions represented by solid lines in each of the middle stage of FIG. 6 and the lower stage of FIG. 6 explain the effect when the increase / decrease width limiting process by the operation state detection unit 61 is executed.
  • transition represented by the broken line in each of the middle stage of FIG. 6 and the lower stage of FIG. 6 explains the effect when the increase / decrease width limiting process by the operation state detection unit 61 is not executed.
  • the speed command output from the speed command conversion unit 31 is the speed limit during the combined turning operation.
  • the torque current command value generated by the drive command generation unit 50 increases rapidly to reach the maximum allowable torque value T MAX .
  • T MAX the maximum allowable torque value
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly increases to the combined turning operation limit speed PL, and after reaching the combined turning operation limit speed PL, the turning speed at the composite turning operation limit speed PL changes as it is.
  • the torque current command value becomes close to zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches the combined turning operation limit speed PL.
  • the operation amount of the turning operation lever 26A remains 100%. Even if it exists, the speed command is switched from the speed limit PL for the combined turning operation to the speed limit SL for the single turning operation. Then, since the maximum increase width of the torque current command value is reduced to the increase width at the time of transition by the torque limiter 54, the torque current command value becomes gentler than the sudden increase when the combined turning operation is started. To increase.
  • the controller 30 sets the output of the turning electric motor 21 after the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state to an output smaller than the output of the turning electric motor 21 in the single turning operation state other than after the transition.
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 gradually increases up to the limit speed SL for the single turning operation, compared with the rapid increase when the combined turning operation is started, and reaches the speed limit SL for the single turning operation. After that, the speed changes at the limit speed SL during the single turning operation.
  • the torque current command value starts to decrease without reaching the maximum allowable torque value T MAX and becomes close to zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches the limit speed SL during the single turning operation.
  • the speed command is switched from the single turning operation limit speed SL to zero.
  • the torque current command value decreases rapidly and reaches the minimum allowable torque value T MIN (negative value).
  • T MIN negative value
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly decreases to zero speed, and after reaching zero, it remains unchanged at zero speed.
  • the torque current command value becomes zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches zero speed.
  • the torque current command value is Similarly to the rapid increase when the combined turning operation is started, it rapidly increases and reaches the maximum allowable torque value T MAX (see the broken line in the lower part of FIG. 6). As a result, the turning speed of the upper-part turning body 3 also increases rapidly and reaches the speed limit SL for the single turning operation (see the broken line in the middle part of FIG. 6) in the same manner as the rapid increase when the combined turning operation is started. .
  • the hybrid excavator according to the first embodiment when the operation state shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state, the operation amount of the turning operation lever 26A is not changed. However, the turning speed is increased by increasing the speed command corresponding to the operation amount.
  • the hybrid excavator according to the first embodiment is configured so that the discharge oil of the hydraulic pump is concentratedly supplied to the turning hydraulic actuator when the operation state shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state, and the turning speed is increased. The operability of the hydraulic excavator that increases can be realized in a pseudo manner.
  • the operator who is familiar with the hydraulic excavator has a sense of incongruity when using the hybrid excavator (discomfort that the turning speed does not increase even when the operating state shifts from the combined turning state to the single turning state) can do.
  • the hybrid excavator according to the first embodiment gradually increases the turning speed when shifting from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the hybrid excavator according to the first embodiment can eliminate the uncomfortable feeling that the operator has when the turning speed rapidly increases when shifting from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the hybrid excavator according to the second embodiment is different from the hybrid excavator according to the first embodiment in that the switching of the speed command speed limit is prohibited in the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state. However, it is common in other points.
  • the speed command conversion unit 31 maintains the operation amount of the turning operation lever 26A even when the operation state detection unit 61 detects the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state. If it is reduced or reduced, the speed command limiting characteristic during the combined turning operation is used as it is.
  • this processing by the speed command conversion unit 31 is referred to as “limit characteristic maintaining processing”.
  • FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 6, and various physical quantities (the turning operation lever 26 ⁇ / b> A and the boom operation) when the operation state of the hybrid excavator according to the second embodiment shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • FIG. 7 shows temporal changes in the operation amount of the lever 26B (see the upper part of FIG. 7), the turning speed (see the middle part of FIG. 7), and the torque current command value (see the lower part of FIG. 7).
  • 7 represents the transition of the operation amount of the turning lever 26A
  • the transition represented by the alternate long and short dash line of FIG. 7 represents the transition of the operation amount of the boom operation lever 26B.
  • the speed command output from the speed command conversion unit 31 is the speed limit during the combined turning operation.
  • the torque current command value generated by the drive command generation unit 50 increases rapidly to reach the maximum allowable torque value T MAX .
  • T MAX the maximum allowable torque value
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly increases up to the combined turning operation limit speed PL, and after reaching the combined turning operation limit speed PL, the turning speed remains unchanged at the combined turning operation limit speed PL.
  • the torque current command value becomes close to zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches the combined turning operation limit speed PL.
  • the controller 30 sets the output of the turning electric motor 21 after the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state to an output smaller than the output of the turning electric motor 21 in the single turning operation state other than after the transition. Restrict.
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 remains unchanged at the combined turning operation limit speed PL even after shifting to the single turning operation state.
  • the torque limiting unit 54 may not be provided.
  • the speed command is switched from the combined turning operation limit speed PL to zero.
  • the torque current command value decreases rapidly and reaches the minimum allowable torque value T MIN (negative value).
  • T MIN negative value
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly decreases to zero speed, and after reaching zero, it remains unchanged at zero speed.
  • the torque current command value becomes zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches zero speed.
  • the speed command is changed from the speed limit PL during the combined turning operation to the time of the single turning operation at time t2.
  • the torque current command value increases rapidly to reach the maximum allowable torque value T MAX in the same manner as the rapid increase when the combined turning operation is started (see the broken line in the lower part of FIG. 7). ).
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 also increases abruptly and reaches the speed limit SL for the single turning operation (see the broken line in the middle of FIG. 7), in the same manner as the rapid increase when the combined turning operation is started. .
  • the hybrid excavator according to the second embodiment maintains the operation amount of the turning lever 26A even when the operating state shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the speed command limit characteristic at the time of the combined turning operation is used as it is so as not to increase the turning speed.
  • the turning speed increases even though the operation amount of the turning lever 26A does not increase during the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state. This can eliminate the uncomfortable feeling that the operator has.
  • the operation amount of the turning operation lever 26A is thereafter When the number is increased, the switching is executed, which is different from the hybrid excavator according to the second embodiment and common in other points.
  • the speed command conversion unit 31 maintains or reduces the operation amount of the turning operation lever 26A when the operation state detection unit 61 detects the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state. In such a case, the speed command limiting characteristic during the combined turning operation is used as it is. Then, the speed command conversion unit 31 switches the speed command limiting characteristic during the combined turning operation to the speed command limiting characteristic during the single turning operation when the operation amount of the turning operation lever 26A is subsequently increased.
  • this processing by the speed command conversion unit 31 is referred to as “limit characteristic switching delay processing”.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIGS. 6 and 7, and various physical quantities (swing operation lever 26 ⁇ / b> A) when the operation state of the hybrid excavator according to the third embodiment shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the operation amount of the boom control lever 26B (see the upper part of FIG. 8), the turning speed (see the middle part of FIG. 8), and the torque current command value (see the lower part of FIG. 8)) over time.
  • the transition represented by the solid line in the upper part of FIG. 8 indicates the transition of the operation amount of the turning lever 26A
  • the transition represented by the alternate long and short dash line in FIG. 8 indicates the transition of the operation amount of the boom operation lever 26B. .
  • transitions represented by solid lines in each of the middle stage of FIG. 8 and the lower stage of FIG. 8 explain the effect when the limit characteristic switching delay process by the speed command conversion unit 31 is executed. Further, transitions represented by broken lines in each of the middle stage of FIG. 8 and the lower stage of FIG. 8 explain the effect when the speed characteristic conversion delay process by the speed command conversion unit 31 is not executed.
  • the speed command conversion unit 31 outputs.
  • the speed command to be set is set to the combined speed limit speed PL.
  • the torque current command value generated by the drive command generation unit 50 increases rapidly to reach the maximum allowable torque value T MAX .
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly increases to the combined turning operation limit speed PL, and after reaching the combined turning operation limit speed PL, the turning speed at the composite turning operation limit speed PL changes as it is.
  • the torque current command value becomes close to zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches the combined turning operation limit speed PL.
  • the operation amount of the boom operation lever 26B becomes 0%, and the operation state of the excavator shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the speed command changes as the combined turning operation limit speed PL.
  • the torque current command value remains in the vicinity of zero.
  • the controller 30 sets the output of the turning electric motor 21 after the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state to an output smaller than the output of the turning electric motor 21 in the single turning operation state other than after the transition. Restrict.
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 remains unchanged at the combined turning operation limit speed PL even after shifting to the single turning operation state.
  • the torque limiting unit 54 may not be provided.
  • the speed command is switched from the combined turning action speed limit PL to the single turning action speed limit SL.
  • the torque current command value increases to reach the maximum allowable torque value T MAX .
  • the controller 30 releases the output restriction of the turning electric motor 21.
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 also increases abruptly and reaches the speed limit SL for the single turning operation, similarly to the rapid increase when the combined turning operation is started.
  • the speed command is switched from the single turning operation limit speed SL to zero.
  • the torque current command value decreases rapidly and reaches the minimum allowable torque value T MIN (negative value).
  • T MIN negative value
  • the turning speed of the upper-part turning body 3 rapidly decreases to zero speed, and after reaching zero, it remains unchanged at zero speed.
  • the torque current command value becomes zero when the turning speed of the upper turning body 3 reaches zero speed.
  • the hybrid excavator according to the third embodiment maintains the operation amount of the turning lever 26A even when the operating state shifts from the combined turning operation state to the single turning operation state.
  • the speed command limit characteristic at the time of the combined turning operation is used as it is so as not to increase the turning speed.
  • the hybrid excavator according to the third embodiment increases the turning speed even when the operation amount of the turning operation lever 26A is not increased during the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state. By doing so, it is possible to eliminate the uncomfortable feeling that the operator has.
  • the hybrid excavator according to the third embodiment has the turning operation lever 26A even when the speed command limiting characteristic at the time of the composite turning operation is used as it is after the transition from the composite turning operation state to the single turning operation state.
  • the speed command limiting characteristic during the combined turning operation is switched to the speed command limiting characteristic during the single turning operation.
  • the hybrid excavator according to the third embodiment prevents the turning speed from unexpectedly increasing during the transition from the combined turning operation state to the single turning operation state, but thereafter the turning operation lever 26A
  • the turning speed that exceeds the speed limit PL at the time of the combined turning operation and increases to the speed limit SL at the time of the single turning operation can realize a turning speed that suits the operator's intention.
  • the speed conversion command unit 31 limits the speed command at the time of the compound turning operation.
  • the torque current command value may be limited.
  • the controller 30 can limit the output (for example, drive torque) of the turning electric motor 21 when the composite turning operation state is switched to the single turning operation state.
  • the above-mentioned embodiment is applied to the case where it is applied to a hybrid excavator provided with the bucket 6, it may be applied to a hybrid work machine provided with a lifting magnet, a breaker, a fork and the like.

Abstract

　本発明の実施例に係るハイブリッド式ショベルは、上部旋回体３を旋回させる旋回用電動機２１と、油圧アクチュエータ１Ａ、１Ｂ、７～９と、旋回用電動機２１による単独旋回動作状態、並びに、旋回用電動機２１及び油圧アクチュエータ１Ａ、１Ｂ、７～９による複合旋回動作状態での旋回制御を行うコントローラ３０とを有するハイブリッド型作業機械であって、コントローラ３０は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での旋回用電動機２１の出力を、移行後以外の単独旋回動作状態での旋回用電動機２１の出力よりも小さい出力に制限する。

Description

ハイブリッド式作業機械及びその制御方法
　本発明はハイブリッド式作業機械及びその制御方法に関する。
　従来、ブーム、アーム、バケット等の作業要素を駆動する油圧シリンダと上部旋回体を駆動する旋回用電動発電機とを備えたハイブリッド式ショベルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　このハイブリッド式ショベルは、バケットによって下方の土砂を掘削し、その後ブームを上昇させながら上部旋回体を所定角度旋回させ、掘削した土砂をダンプトラックの荷台に積み込むためにブーム用油圧シリンダと旋回用電動発電機とを複合動作させる。このとき、ハイブリッド式ショベルは、通常時の旋回最高速度から複合動作時の旋回最高速度に旋回最高速度を低減させることによって、ブームの上昇速度と上部旋回体の旋回速度とをマッチングさせる。このようにして、ハイブリッド式ショベルは、上部旋回体がダンプトラックの荷台まで旋回したときに丁度ブームがダンプトラックの荷台の高さまで上昇しているようにする。
国際公開第０７／０５２５３８号パンフレット
　しかしながら、特許文献１は、ブーム用油圧シリンダ及び旋回用電動発電機の複合動作が終了した後に、旋回用電動発電機のみを継続して単独動作させる際の処理を開示しておらず、複合動作から単独動作への切り替わりの際の上部旋回体の旋回速度の推移を開示することもない。
　上述の点に鑑み、本発明は、油圧アクチュエータ及び旋回用電動機の複合動作と旋回用電動機の単独動作との切り替わりの際の操作性を向上させるハイブリッド式作業機械及びその制御方法を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るハイブリッド式作業機械は、上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、油圧アクチュエータと、該旋回用電動機による単独旋回動作状態、並びに、該旋回用電動機及び該油圧アクチュエータによる複合旋回動作状態での旋回制御を行うコントローラとを有するハイブリッド型作業機械であって、前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、該移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限することを特徴とする。
　また、本発明の実施例に係るハイブリッド式作業機械の制御方法は、上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、油圧アクチュエータと、該旋回用電動機による単独旋回動作状態、並びに、該旋回用電動機及び該油圧アクチュエータによる複合旋回動作状態での旋回制御を行うコントローラとを有するハイブリッド型作業機械の制御方法であって、前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、該移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限することを特徴とする。
　上述の手段により、本発明は、油圧アクチュエータ及び旋回用電動機の複合動作と旋回用電動機の単独動作との切り替わりの際の操作性を向上させるハイブリッド式作業機械及びその制御方法を提供することができる。
第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの側面図である。 第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの蓄電系の構成例を示すブロック図である。 第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの旋回駆動制御部の構成例を示す制御ブロック図である。 第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの旋回駆動制御部による速度指令制限特性の一例を示す図である。 第一実施例に係るハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量の時間的推移を示す図である。 第二実施例に係るハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量の時間的推移を示す図である。 第三実施例に係るハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量の時間的推移を示す図である。
　図１は、本発明が適用されるハイブリッド型作業機械の一例であるハイブリッド式ショベルを示す側面図である。
　ハイブリッド式ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。ブーム４、アーム５及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。
　図２は、図１に示すハイブリッド式ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線（太線）、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は実線（細線）でそれぞれ示される。
　機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。メインポンプ１４は斜板式可変容量型油圧ポンプであり、斜板の角度（傾転角）を制御することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量を制御することができる。
　コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、並びにバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。以下では、油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、並びにバケットシリンダ９を総称して「油圧アクチュエータ」とする。
　電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器を含む蓄電系１２０が接続される。電動発電機１２とインバータ１８とで電動発電系が構成される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。操作装置２６は、旋回動作レバー２６Ａ、油圧アクチュエータ操作レバー２６Ｂ、油圧アクチュエータ操作ペダル２６Ｃを含む。旋回動作レバー２６Ａ、油圧アクチュエータ操作レバー２６Ｂ、及び油圧アクチュエータ操作ペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続される。
　また、図２に示すハイブリッド式ショベルは旋回機構を電動にしたもので、旋回機構２を駆動するために旋回用電動機２１が設けられる。電動作業要素としての旋回用電動機２１は、インバータ２０を介して蓄電系１２０に接続される。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。インバータ２０、旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４で負荷駆動系が構成される。
　コントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、内部メモリ等を含む演算処理装置で構成され、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）、及び、旋回用電動機２１の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）を行う。また、コントローラ３０は、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータを駆動制御することによる蓄電器（キャパシタ）の充放電制御を行う。
　具体的には、コントローラ３０は、蓄電器（キャパシタ）の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切り替え制御を行い、これにより蓄電器（キャパシタ）の充放電制御を行う。
　昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作との切り替え制御は、ＤＣバスに設けられたＤＣバス電圧検出部によって検出されるＤＣバス電圧値、蓄電器電圧検出部によって検出される蓄電器電圧値、及び、蓄電器電流検出部によって検出される蓄電器電流値に基づいて行われる。
　さらに、蓄電器電圧検出部によって検出される蓄電器電圧値に基づいて、蓄電器（キャパシタ）のＳＯＣ(State Of Charge)が算出される。また、上述では蓄電器の一例としてキャパシタを示したが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。
　図３は蓄電系１２０の構成を示すブロック図である。蓄電系１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９、昇降圧コンバータ１００、及び、ＤＣバス１１０を含む。ＤＣバス１１０は、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び、旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３とが設けられる。キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及び、キャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。
　昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作とを切り替える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８、２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の間で電力の授受を行う。
　以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力、及び、旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ１８、２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。
　ここで、コントローラ３０の詳細について説明する。コントローラ３０は、駆動制御部３２、旋回駆動制御部４０、及び主制御部６０を含む。駆動制御部３２、旋回駆動制御部４０、及び主制御部６０のそれぞれは、例えば、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。
　駆動制御部３２は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行う。また、駆動制御部３２は、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。
　旋回駆動制御部４０は、インバータ２０を介して旋回用電動機２１の駆動制御を行う。
　図４は、旋回駆動制御部４０の構成を示す制御ブロック図であり、旋回駆動制御部４０は、速度指令変換部３１と、旋回用電動機２１を駆動するための駆動指令を生成する駆動指令生成部５０とを含む。
　速度指令変換部３１は、圧力センサ２９から入力される信号を速度指令に変換する演算処理部である。これにより、旋回動作レバー２６Ａの操作量は、旋回用電動機２１を回転駆動させるための速度指令(rad/s)に変換される。この速度指令は、駆動制御部３２及び駆動指令生成部５０に入力される。
　駆動指令生成部５０には、旋回動作レバー２６Ａの操作量に応じて速度指令変換部３１から出力される速度指令が入力される。また、駆動指令生成部５０は、速度指令に基づき駆動指令を生成する。駆動指令生成部５０から出力される駆動指令はインバータ２０に入力され、インバータ２０は、駆動指令に基づくＰＷＭ制御信号により旋回用電動機２１を交流駆動する。
　なお、旋回駆動制御部４０は、旋回動作レバー２６Ａの操作量に応じて、旋回用電動機２１を駆動制御する際に、力行運転と回生運転の切り替え制御を行うと共に、インバータ２０を介してキャパシタ１９の充放電制御を行う。
　駆動指令生成部５０は、減算器５１、ＰＩ(Proportional Integral)制御部５２、トルク制限部５３、トルク制限部５４、減算器５５、ＰＩ制御部５６、電流変換部５７、及び旋回動作検出部５８を含む。
　減算器５１は、速度指令変換部３１から、旋回動作レバー２６Ａの操作量に応じた旋回駆動用の速度指令(rad/s)を受け、その速度指令の値（以下、「速度指令値」とする。）から、旋回動作検出部５８によって検出される旋回用電動機２１の回転速度(rad/s)を減算して偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部５２において、旋回用電動機２１の回転速度を速度指令値（目標値）に近づけるためのＰＩ制御に用いられる。
　ＰＩ制御部５２は、減算器５１から入力される偏差に基づき、旋回用電動機２１の回転速度を速度指令値（目標値）に近づけるように（すなわち、この偏差を小さくするように）ＰＩ制御を行い、そのために必要なトルク電流指令を演算・生成する。生成されたトルク電流指令は、トルク制限部５３に入力される。
　トルク制限部５３は、旋回動作レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令の値（以下、「トルク電流指令値」とする。）を制限する処理を行う。この制限処理は、旋回動作レバー２６Ａの操作量の増加に伴ってトルク電流指令値の許容値（絶対値）が緩やかに増加する制限特性に基づいて行われる。このようなトルク電流指令値の制限は、ＰＩ制御部５２によって演算されるトルク電流指令値が急激に増加すると制御性が悪化するため、これを抑制するために行われる。なお、このトルク電流指令値の制限は、上部旋回体３の左方向及び右方向の双方向の回転に対して行われる。
　制限特性を表すデータは、主制御部６０の内部メモリに格納されており、主制御部６０のＣＰＵによって読み出され、トルク制限部５３に入力される。
　トルク制限部５４は、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令によって生じるトルク（絶対値）が旋回用電動機２１の最大許容トルク値以下となるように、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令値を制限する。このトルク電流指令値の制限は、トルク制限部５３と同様に、上部旋回体３の左方向及び右方向の双方向の回転に対して行われる。
　また、トルク制限部５４は、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令によって生じるトルク（絶対値）が旋回用電動機２１の最大許容トルク値以下の場合であっても、一回の制御周期におけるトルク電流指令値の増減幅が所定幅以上であれば、その増減幅を所定幅に制限し、トルク電流指令値が急激に増減するのを防止する。
　このように、トルク制限部５４は、増減幅にローパスフィルタを適用することによって、すなわち、所定幅未満の増減幅をそのまま採用し、所定幅以上の増減幅をその所定幅に制限することによって、トルク電流指令値が急激に増減するのを防止する。その結果、トルク制限部５４は、上部旋回体３の旋回速度が速度指令値（目標値）に達するのを遅らせることができる。
　減算器５５は、トルク制限部５４から入力されるトルク電流指令値から電流変換部５７の出力値を減算することによって得られる偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部５６及び電流変換部５７を含むフィードバックループにおいて、電流変換部５７が出力する旋回用電動機２１の駆動トルクを、トルク制限部５４を介して入力されるトルク電流指令値（目標値）によって表されるトルクに近づけるためのＰＩ制御に用いられる。
　ＰＩ制御部５６は、減算器５５が出力する偏差を小さくするようにＰＩ制御を行い、インバータ２０に送る最終的な駆動指令となるトルク電流指令を生成する。インバータ２０は、ＰＩ制御部５６から入力されるトルク電流指令に基づき、旋回用電動機２１をＰＷＭ駆動する。
　電流変換部５７は、旋回用電動機２１のモータ電流を検出し、これをトルク電流指令に相当する値に変換し、減算器５５に対して出力する。
　旋回動作検出部５８は、レゾルバ２２によって検出される旋回用電動機２１の回転位置の変化（すなわち上部旋回体３の旋回位置）を検出する。また、旋回動作検出部５８は、回転位置の時間的な変化から旋回用電動機２１の回転速度を微分演算によって導出する。導出された回転速度を表すデータは、減算器５１に入力される。
　このような構成の駆動指令生成部５０において、速度指令変換部３１から入力される速度指令に基づき、旋回用電動機２１を駆動するためのトルク電流指令が生成される。その結果、上部旋回体３が所望の位置まで旋回される。
　主制御部６０は、駆動指令生成部５０の制御処理に必要な周辺処理を行う機能要素であり、動作状態検出部６１を含む。
　動作状態検出部６１は、ハイブリッド式ショベルの動作状態を検出するための機能要素であり、圧力センサ２９の検出値に基づいて、単独旋回動作状態、複合旋回動作状態、停止状態等の動作状態を検出する。なお、単独旋回動作状態は油圧アクチュエータを停止させながら旋回用電動機２１を動作させる状態であり、複合旋回動作状態は旋回用電動機２１及び油圧アクチュエータをともに動作させる状態であり、停止状態は旋回用電動機２１及び油圧アクチュエータをともに停止させる状態である。また、圧力センサ２９は、旋回動作レバー２６Ａ、油圧アクチュエータ操作レバー２６Ｂ及び油圧アクチュエータ操作ペダル２６Ｃのそれぞれの操作量に応じたパイロット圧を検出する。
　速度指令変換部３１は、動作状態検出部６１が検出する動作状態に応じて上部旋回体３の旋回速度を制御し、例えば、速度指令を単独旋回動作時制限速度又は複合旋回動作時制限速度で制限する。なお、単独旋回動作時制限速度は単独旋回動作時に採用される制限速度であり、複合旋回動作時制限速度は複合旋回動作時に採用される制限速度である。
　図５は、速度指令変換部３１による速度指令制限特性の一例を示す図であり、旋回動作レバー２６Ａの操作量を横軸に配し、速度指令変換部３１が出力する速度指令を縦軸に配する。なお、旋回動作レバー２６Ａの操作量は、最大操作量（フルレバー操作時の操作量）を１００％としたときの割合で示される。また、図５は、右旋回の場合の速度指令制限特性を示すが、左旋回の場合にも同様に適用される。
　図５で示すように、速度指令変換部３１が駆動指令生成部５０に対して出力する速度指令は、旋回動作レバー２６Ａの操作量が６０％未満の場合には、単独旋回動作時と複合旋回動作時とで同じ推移を辿り、操作量の増加とともに増加する。
　しかしながら、旋回動作レバー２６Ａの操作量が６０％以上の場合、速度指令は、図５で示すように、単独旋回動作時と複合旋回動作時とで異なる推移を辿る。
　具体的には、単独旋回動作時における速度指令は、操作量が８０％未満の場合、操作量が６０％未満の場合と同様に操作量の増加とともに増加し、操作量が８０％以上となった場合に単独旋回動作時制限速度ＳＬで制限されて一定となる。
　一方、複合旋回動作時における速度指令は、操作量が６０％以上となった場合に複合旋回動作時制限速度ＰＬで制限され、単独旋回動作時よりも早いタイミングで一定となる。
　このようにして、速度指令変換部３１は、旋回動作レバー２６Ａの操作量が所定量以上の場合に、複合旋回動作時における上部旋回体３の旋回速度を、単独旋回動作時に比べて低減させることができる。
　また、速度指令変換部３１は、動作状態検出部６１により複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行が検出された場合、速度指令制限特性を複合旋回動作時のものから単独旋回動作時のものに切り替えるようにする。しかしながら、速度指令変換部３１は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行が検出された場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されているときには、複合旋回動作時の速度指令制限特性をそのまま用いるようにしてもよい。旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されているにもかかわらず、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態へ移行した途端に旋回速度が増加するのを防止するためである。なお、速度指令変換部３１は、複合旋回動作時の速度指令制限特性がそのまま用いられた場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量がその後に増加したときには、速度指令制限特性を複合旋回動作時のものから単独旋回動作時のものに切り替えるようにしてもよい。操作者の意思に合致する旋回速度を実現できるようにするためである。
　また、動作状態検出部６１は、トルク制限部５４に対して制御信号を出力し、トルク制限部５４がトルク電流指令値を制限するために用いる最大増減幅（トルク電流指令値を導出するための一回の制御周期における最大増減幅）を切り替えるようにする。以下、動作状態検出部６１によるこの切り替え処理を「増減幅制限処理」と称する。
　具体的には、動作状態検出部６１は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行を検出した場合に、一回の制御周期におけるトルク電流指令値の最大増加幅を通常時増加幅から移行時増加幅に低減させるようにする。複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に速度指令制限特性が複合旋回動作時のものから単独旋回動作時のものに切り替わった場合に（速度指令値が増加した場合に）、旋回動作レバー２６Ａの操作量が変化していないにもかかわらず旋回速度が急激に増加するのを防止するためである。なお、移行時増加幅は動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行したときに採用される最大増加幅であり、移行時増加幅より大きい通常時増加幅はその移行時以外の場合に採用される最大増加幅である。したがって、動作状態検出部６１は、停止状態から単独旋回動作状態又は複合旋回動作状態への移行を検出した場合には、トルク電流指令値の一回の制御周期における最大増加幅を通常時増加幅のまま維持する。停止状態から単独旋回動作状態又は複合旋回動作状態へ移行した場合における、旋回動作レバー２６Ａの操作量の増加に応じた旋回速度の増加が鈍化するのを防止するためである。
　通常時増加幅から移行時増加幅への切り替えが行われた後、動作状態検出部６１は、単独旋回動作状態から停止状態への移行を検出した場合に、トルク電流指令値の一回の制御周期における最大増加幅を移行時増加幅から通常時増加幅に復帰させるようにする。また、動作状態検出部６１は、単独旋回動作状態において、旋回動作レバー２６Ａの操作量が減少した場合に、トルク電流指令値の一回の制御周期における最大増加幅を移行時増加幅から通常時増加幅に復帰させるようにしてもよい。旋回速度を増加させるための旋回動作レバー２６Ａの操作がその後に行われた場合に、旋回速度を迅速に増加させることができるようにするためである。
　なお、動作状態検出部６１は、単独旋回動作状態から複合旋回動作状態への移行を検出した場合に、トルク電流指令値の一回の制御周期における最大減少幅を通常時減少幅から移行時減少幅に低減させるようにしてもよい。単独旋回動作状態から複合旋回動作状態への移行の際に速度指令制限特性が単独旋回動作時のものから複合旋回動作時のものに切り替わった場合に（速度指令値が減少した場合に）、旋回動作レバー２６Ａの操作量が変化していないにもかかわらず旋回速度が急激に減少するのを防止するためである。なお、移行時減少幅は動作状態が単独旋回動作状態から複合旋回動作状態に移行したときに採用される最大減少幅であり、移行時減少幅より大きい通常時減少幅はその移行時以外の場合に採用される最大減少幅である。
　このようにして、動作状態検出部６１は、複合旋回動作状態と単独旋回動作状態との切り替わりの際に旋回速度が急激に増減するのを防止することができる。
　ここで、図６を参照しながら、ハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量（旋回動作レバー２６Ａ及び油圧アクチュエータ（ブーム）操作レバー２６Ｂの操作量（図６上段参照。）、旋回速度（図６中段参照。）、並びに、トルク電流指令値（図６下段参照。））の時間的推移について説明する。なお、図６上段の実線で表される推移は、旋回動作レバー２６Ａの操作量の推移を示し、図６上段の一点鎖線で表される推移は、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量の推移を示す。また、図６中段及び図６下段のそれぞれにおいて実線で表される推移は、動作状態検出部６１による増減幅制限処理が実行される場合の効果を説明する。また、図６中段及び図６下段のそれぞれにおいて破線で表される推移は、動作状態検出部６１による増減幅制限処理が実行されない場合の効果を説明する。
　時刻ｔ１において、旋回動作レバー２６Ａ及びブーム操作レバー２６Ｂがともに最大操作量１００％で操作されて複合旋回動作が開始されると、速度指令変換部３１が出力する速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬに設定される。駆動指令生成部５０が生成するトルク電流指令値は急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、複合旋回動作時制限速度ＰＬまで急激に増加し、複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した後は、そのまま複合旋回動作時制限速度ＰＬで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した時点でゼロ近傍となる。
　その後、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行すると、旋回動作レバー２６Ａの操作量が１００％のまま不変であっても、速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬから単独旋回動作時制限速度ＳＬに切り替えられる。そして、トルク制限部５４にてトルク電流指令値の最大増加幅が移行時増加幅へ低減されるため、トルク電流指令値は、複合旋回動作が開始された際の急激な増加に比べて緩やかに増加する。このように、コントローラ３０は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後の旋回用電動機２１の出力を、移行後以外の単独旋回動作状態における旋回用電動機２１の出力よりも小さい出力に制限する。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、単独旋回動作時制限速度ＳＬまで、複合旋回動作が開始された際の急激な増加に比べて緩やかに増加し、単独旋回動作時制限速度ＳＬに達した後は、そのまま単独旋回動作時制限速度ＳＬで推移する。なお、トルク電流指令値は、最大許容トルク値ＴＭＡＸに達することなく減少を開始し、上部旋回体３の旋回速度が単独旋回動作時制限速度ＳＬに達した時点でゼロ近傍となる。
　その後、時刻ｔ３において、旋回動作レバー２６Ａの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が単独旋回動作状態から停止状態に移行すると、速度指令は単独旋回動作時制限速度ＳＬからゼロに切り替えられる。トルク電流指令値は急激に減少して最小許容トルク値ＴＭＩＮ（負値）に至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、速度ゼロまで急激に減少し、速度ゼロに達した後は、そのまま速度ゼロで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が速度ゼロに達した時点でゼロとなる。
　なお、動作状態検出部６１による増減幅制限処理が実行されない場合には、時刻ｔ２において速度指令が複合旋回動作時制限速度ＰＬから単独旋回動作時制限速度ＳＬに切り替えられると、トルク電流指令値は、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る（図６下段の破線参照。）。その結果、上部旋回体３の旋回速度も、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して単独旋回動作時制限速度ＳＬに達する（図６中段の破線参照。）。
　以上の説明から明らかなように、第一実施例に係るハイブリッド式ショベルは、動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合には、旋回動作レバー２６Ａの操作量が不変であっても、その操作量に対応する速度指令を増加させることによって旋回速度を増加させるようにする。これにより、第一実施例に係るハイブリッド式ショベルは、動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合に油圧ポンプの吐出油が旋回用油圧アクチュエータに集中的に供給されて旋回速度が増加するという油圧ショベルの操作性を擬似的に実現することができる。その結果、油圧ショベルを使い慣れた操作者がハイブリッド式ショベルを使用する際に抱く違和感（動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合にも旋回速度が増加しないという違和感）を解消することができる。
　また、第一実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に旋回速度を緩やかに増加させるようにする。その結果、第一実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に旋回速度が急激に増加することで操作者が抱く違和感を解消することができる。
　次に、図７を参照しながら、本発明の第二実施例に係るハイブリッド式ショベルについて説明する。
　第二実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際における速度指令の制限速度の切り替えを禁止する点において、第一実施例に係るハイブリッド式ショベルと相違し、その他の点において共通する。
　そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。なお、ここでは、第一実施例で用いた参照符号をそのまま用いる。
　第二実施例において、速度指令変換部３１は、動作状態検出部６１により複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行が検出された場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されているときには、複合旋回動作時の速度指令制限特性をそのまま用いるようにする。以下、速度指令変換部３１によるこの処理を「制限特性維持処理」と称する。
　図７は、図６に対応する図であり、第二実施例に係るハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量（旋回動作レバー２６Ａ及びブーム操作レバー２６Ｂの操作量（図７上段参照。）、旋回速度（図７中段参照。）、並びに、トルク電流指令値（図７下段参照。））の時間的推移を示す。なお、図７上段の実線で表される推移は、旋回動作レバー２６Ａの操作量の推移を示し、図７上段の一点鎖線で表される推移は、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量の推移を示す。また、図７中段及び図７下段のそれぞれにおいて実線で表される推移は、速度指令変換部３１による制限特性維持処理が実行される場合の効果を説明する。また、図７中段及び図７下段のそれぞれにおいて破線で表される推移は、速度指令変換部３１による増減幅制限処理及び制限特性維持処理が何れも実行されない場合の効果を説明する。
　時刻ｔ１において、旋回動作レバー２６Ａ及びブーム操作レバー２６Ｂがともに最大操作量１００％で操作されて複合旋回動作が開始されると、速度指令変換部３１が出力する速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬに設定される。駆動指令生成部５０が生成するトルク電流指令値は急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、複合旋回動作時制限速度ＰＬまで急激に増加し、複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した後は、そのまま複合旋回動作時制限速度ＰＬで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した時点でゼロ近傍となる。
　その後、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合、旋回動作レバー２６Ａの操作量が１００％のまま不変であるため、速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬのまま推移する。また、旋回速度が既に複合旋回動作時制限速度ＰＬとなっているため、トルク電流指令値は、ゼロ近傍のまま推移する。このように、コントローラ３０は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後の旋回用電動機２１の出力を、移行後以外の単独旋回動作状態における旋回用電動機２１の出力よりも小さい出力に制限する。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、単独旋回動作状態に移行した後も複合旋回動作時制限速度ＰＬのままで推移する。この場合、旋回速度が複合旋回動作時制限速度ＰＬで制限されるため、トルク制限部５４を設けなくてもよい。
　その後、時刻ｔ３において、旋回動作レバー２６Ａの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が単独旋回動作状態から停止状態に移行すると、速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬからゼロに切り替えられる。トルク電流指令値は急激に減少して最小許容トルク値ＴＭＩＮ（負値）に至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、速度ゼロまで急激に減少し、速度ゼロに達した後は、そのまま速度ゼロで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が速度ゼロに達した時点でゼロとなる。
　なお、動作状態検出部６１による増減幅制限処理及び速度指令変換部３１による制限特性維持処理が何れも実行されない場合には、時刻ｔ２において速度指令が複合旋回動作時制限速度ＰＬから単独旋回動作時制限速度ＳＬに切り替えられると、トルク電流指令値は、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る（図７下段の破線参照。）。その結果、上部旋回体３の旋回速度も、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して単独旋回動作時制限速度ＳＬに達する（図７中段の破線参照。）。
　以上の説明から明らかなように、第二実施例に係るハイブリッド式ショベルは、動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されているときには、複合旋回動作時の速度指令制限特性をそのまま用いることによって旋回速度を増加させないようにする。その結果、第二実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に旋回動作レバー２６Ａの操作量が増加していないにもかかわらず旋回速度が増加することで操作者が抱く違和感を解消することができる。
　次に、図８を参照しながら、本発明の第三実施例に係るハイブリッド式ショベルについて説明する。
　第三実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に速度指令の制限速度の切り替えを禁止した場合であっても旋回動作レバー２６Ａの操作量がその後に増加したときにはその切り替えを実行する点において、第二実施例に係るハイブリッド式ショベルと相違し、その他の点において共通する。
　そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。なお、ここでは、第一実施例及び第二実施例で用いた参照符号をそのまま用いる。
　第三実施例において、速度指令変換部３１は、動作状態検出部６１により複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行が検出された際に旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されていた場合には、複合旋回動作時の速度指令制限特性をそのまま用いるようにする。そして、速度指令変換部３１は、旋回動作レバー２６Ａの操作量がその後に増加されたときに、複合旋回動作時の速度指令制限特性を単独旋回動作時の速度指令制限特性に切り替えるようにする。以下、速度指令変換部３１によるこの処理を「制限特性切り替え遅延処理」と称する。
　図８は、図６及び図７に対応する図であり、第三実施例に係るハイブリッド式ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する際の各種物理量（旋回動作レバー２６Ａ及びブーム操作レバー２６Ｂの操作量（図８上段参照。）、旋回速度（図８中段参照。）、並びに、トルク電流指令値（図８下段参照。））の時間的推移を示す。なお、図８上段の実線で表される推移は、旋回動作レバー２６Ａの操作量の推移を示し、図８上段の一点鎖線で表される推移は、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量の推移を示す。また、図８中段及び図８下段のそれぞれにおいて実線で表される推移は、速度指令変換部３１による制限特性切り替え遅延処理が実行される場合の効果を説明する。また、図８中段及び図８下段のそれぞれにおいて破線で表される推移は、速度指令変換部３１による制限特性切り替え遅延処理が実行されない場合の効果を説明する。
　時刻ｔ１において、旋回動作レバー２６Ａが８０％の操作量で操作され、かつ、ブーム操作レバー２６Ｂが最大操作量１００％で操作されて複合旋回動作が開始されると、速度指令変換部３１が出力する速度指令は、複合旋回動作時制限速度ＰＬに設定される。また、駆動指令生成部５０が生成するトルク電流指令値は急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、複合旋回動作時制限速度ＰＬまで急激に増加し、複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した後は、そのまま複合旋回動作時制限速度ＰＬで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が複合旋回動作時制限速度ＰＬに達した時点でゼロ近傍となる。
　その後、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー２６Ｂの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行する。この場合、旋回動作レバー２６Ａの操作量が８０％のまま不変であっても、速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬのまま推移する。また、旋回速度が既に複合旋回動作時制限速度ＰＬとなっているため、トルク電流指令値は、ゼロ近傍のまま推移する。このように、コントローラ３０は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後の旋回用電動機２１の出力を、移行後以外の単独旋回動作状態における旋回用電動機２１の出力よりも小さい出力に制限する。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、単独旋回動作状態に移行した後も複合旋回動作時制限速度ＰＬのまま推移する。この場合、旋回速度が複合旋回動作時制限速度ＰＬで制限されるため、トルク制限部５４を設けなくてもよい。
　その後、時刻ｔ２１において、旋回動作レバー２６Ａの操作量が８０％から１００％に増加すると、速度指令は複合旋回動作時制限速度ＰＬから単独旋回動作時制限速度ＳＬに切り替えられる。トルク電流指令値は増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る。このように、コントローラ３０は、旋回用電動機２１の出力制限を解除する。その結果、上部旋回体３の旋回速度も、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して単独旋回動作時制限速度ＳＬに達する。
　その後、時刻ｔ３において、旋回動作レバー２６Ａの操作量が０％となり、ショベルの動作状態が単独旋回動作状態から停止状態に移行すると、速度指令は単独旋回動作時制限速度ＳＬからゼロに切り替えられる。トルク電流指令値は急激に減少して最小許容トルク値ＴＭＩＮ（負値）に至る。その結果、上部旋回体３の旋回速度は、速度ゼロまで急激に減少し、速度ゼロに達した後は、そのまま速度ゼロで推移する。なお、トルク電流指令値は、上部旋回体３の旋回速度が速度ゼロに達した時点でゼロとなる。
　なお、速度指令変換部３１による制限特性切り替え遅延処理が実行されない場合には、時刻ｔ２において速度指令が複合旋回動作時制限速度ＰＬから単独旋回動作時制限速度ＳＬに切り替えられると、トルク電流指令値は急激に増加して最大許容トルク値ＴＭＡＸに至る（図８下段の破線参照。）。その結果、上部旋回体３の旋回速度も、複合旋回動作が開始された際の急激な増加と同様に急激に増加して単独旋回動作時制限速度ＳＬに達する（図８中段の破線参照。）。
　以上の説明から明らかなように、第三実施例に係るハイブリッド式ショベルは、動作状態が複合旋回動作状態から単独旋回動作状態に移行した場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量が維持され或いは低減されているときには、複合旋回動作時の速度指令制限特性をそのまま用いることによって旋回速度を増加させないようにする。その結果、第三実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に、旋回動作レバー２６Ａの操作量が増加していないにもかかわらず旋回速度が増加することで操作者が抱く違和感を解消することができる。
　また、第三実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後に複合旋回動作時の速度指令制限特性がそのまま用いられた場合であっても、旋回動作レバー２６Ａの操作量がその後に増加したときには、複合旋回動作時の速度指令制限特性を単独旋回動作時の速度指令制限特性に切り替えるようにする。その結果、第三実施例に係るハイブリッド式ショベルは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行の際に旋回速度が不意に増加するのを防止しながらも、その後に旋回動作レバー２６Ａの操作量が増加した場合には複合旋回動作時制限速度ＰＬを超えて単独旋回動作時制限速度ＳＬまで旋回速度を増加させることで操作者の意思により適合した旋回速度を実現することができる。
　なお、第一～第三実施例は、図５で示すように、速度変換指令部３１において、複合旋回動作時の速度指令を制限しているが、トルク制限部５３において、複合旋回動作時のトルク電流指令値を制限するようにしてもよい。このようにして、コントローラ３０は、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態へ切り替わった際の旋回用電動機２１の出力（例えば、駆動トルクである。）を制限できる。
　以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、上述の実施例は、バケット６を備えたハイブリッド式ショベルに適用された場合を対象としているが、リフティングマグネット、ブレーカ、フォーク等を備えたハイブリッド式作業機械に適用されてもよい。
　また、本願は、２０１１年６月２７日に出願した日本国特許出願２０１１－１４２３４０号に基づく優先権を主張するものでありその日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１・・・下部走行体　１Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ　２・・・旋回機構　３・・・上部旋回体　４・・・ブーム　５・・・アーム　６・・・バケット　７・・・ブームシリンダ　８・・・アームシリンダ　９・・・バケットシリンダ　１０・・・キャビン　１１・・・エンジン　１２・・・電動発電機　１３・・・変速機　１４・・・メインポンプ　１５・・・パイロットポンプ　１６・・・高圧油圧ライン　１７・・・コントロールバルブ　１８・・・インバータ　１９・・・キャパシタ　２０・・・インバータ　２１・・・旋回用電動機　２２・・・レゾルバ　２３・・・メカニカルブレーキ　２４・・・旋回変速機　２５・・・パイロットライン　２６・・・操作装置　２６Ａ・・・旋回動作レバー　２６Ｂ・・・油圧アクチュエータ操作レバー　２６Ｃ・・・油圧アクチュエータ操作ペダル　２７、２８・・・油圧ライン　２９・・・圧力センサ　３０・・・コントローラ　３１・・・速度指令変換部　３２・・・駆動制御部　４０・・・旋回駆動制御部　５０・・・駆動指令生成部　５１・・・減算器　５２・・・ＰＩ制御部　５３、５４・・・トルク制限部　５５・・・減算器　５６・・・ＰＩ制御部　５７・・・電流変換部　５８・・・旋回動作検出部　６０・・・主制御部　６１・・・動作状態検出部　１００・・・昇降圧コンバータ　１１０・・・ＤＣバス　１１１・・・ＤＣバス電圧検出部　１１２・・・キャパシタ電圧検出部　１１３・・・キャパシタ電流検出部　１２０・・・蓄電系

Claims (10)

  1. 　上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、油圧アクチュエータと、該旋回用電動機による単独旋回動作状態、並びに、該旋回用電動機及び該油圧アクチュエータによる複合旋回動作状態での旋回制御を行うコントローラとを有するハイブリッド型作業機械であって、
    　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、該移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限する、
    　ことを特徴とするハイブリッド型作業機械。
  2. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から移行した後の単独旋回動作状態において、前記旋回用電動機が発生させるトルクを制限することによって、旋回速度の増加を緩やかにする、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
  3. 　旋回動作レバーの操作量に応じた速度指令を生成する速度指令生成部と、
    　前記速度指令と現在の旋回速度とに基づいてトルク電流指令を生成するトルク電流指令生成部と、を有し、
    　前記コントローラは、複合旋回動作状態から移行した後の単独旋回動作状態において、前記トルク電流指令の増加幅にフィルタをかけることによって、旋回速度の増加を緩やかにする、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
  4. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行時において旋回動作レバーの操作量が不変の場合、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、前記移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
  5. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後において旋回動作レバーの操作量が変更されると、前記旋回用電動機の出力制限を解除する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド型作業機械。
  6. 　上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、油圧アクチュエータと、該旋回用電動機による単独旋回動作状態、並びに、該旋回用電動機及び該油圧アクチュエータによる複合旋回動作状態での旋回制御を行うコントローラとを有するハイブリッド型作業機械の制御方法であって、
    　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、該移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限する、
    　ことを特徴とするハイブリッド型作業機械の制御方法。
  7. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から移行した後の単独旋回動作状態において、前記旋回用電動機が発生させるトルクを制限することによって、旋回速度の増加を緩やかにする、
    　請求項６に記載のハイブリッド型作業機械の制御方法。
  8. 　前記コントローラは、旋回動作レバーの操作量に応じた速度指令を生成し、前記速度指令と現在の旋回速度とに基づいてトルク電流指令を生成し、複合旋回動作状態から移行した後の単独旋回動作状態において、前記トルク電流指令の増加幅にフィルタをかけることによって、旋回速度の増加を緩やかにする、
    　請求項６に記載のハイブリッド型作業機械の制御方法。
  9. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行時において旋回動作レバーの操作量が不変の場合、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後における単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力を、前記移行後以外の単独旋回動作状態での前記旋回用電動機の出力よりも小さい出力に制限する、
    　請求項６に記載のハイブリッド型作業機械の制御方法。
  10. 　前記コントローラは、複合旋回動作状態から単独旋回動作状態への移行後において旋回動作レバーの操作量が変更されると、前記旋回用電動機の出力制限を解除する、
    　請求項９に記載のハイブリッド型作業機械の制御方法。
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