WO2016108291A1

WO2016108291A1 - ハイブリッド作業機械の制御装置、ハイブリッド作業機械、及びハイブリッド作業機械の制御方法

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Publication number: WO2016108291A1
Application number: PCT/JP2016/051623
Authority: WO
Inventors: 智貴今井; 克鎮目
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Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-07
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Abstract

　ハイブリッド作業機械の制御装置は、排ガス処理装置を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行う判定部と、前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記発電電動機が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値に基づいて前記発電電動機を制御する発電制御部とを備える。

Description

ハイブリッド作業機械の制御装置、ハイブリッド作業機械、及びハイブリッド作業機械の制御方法

　本発明は、排ガス処理装置を有する内燃機関を備えるハイブリッド作業機械を制御する技術に関する。

　作業機械は、走行のための動力又は作業機を動作させるための動力を発生する動力源として、例えば、内燃機関を備える。近年は、例えば、特許文献１に記載されているように、内燃機関と発電電動機とを組み合わせて、内燃機関の発生した動力を作業機械の動力にするとともに、内燃機関で発電電動機を駆動することにより電力を発生させるハイブリッド作業機械がある。

　上記の内燃機関は、排ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減する排ガス処理装置を有している。排ガス処理装置は、例えば特許文献２に記載されているように、排ガス中に含まれるスス等の微粒子を捕捉する微粒子捕集フィルタ、及びＮＯｘを還元する還元触媒等を有する。このような微粒子捕集フィルタ及び還元触媒は、捕集したＰＭが多くなったり、吸着するＮＯｘが多くなったりすると、フィルタ機能及び吸着能が低下する。このため、フィルタ機能及び吸着能を回復させるため、再生を行う。例えば微粒子捕集フィルタの再生は、捕集された微粒子を排ガスによって燃焼させる。

特開２０１２－２４１５８５号公報特開２０１３－０１５０６４号公報

　上記の微粒子捕集フィルタの再生では、排ガスの温度及び流量を適切に維持するため、内燃機関の回転速度を所定の回転速度に維持した状態で行う必要がある。このため、再生時においては、内燃機関の回転速度が所定の回転速度に対して変動しないようにすることが求められる。

　本発明の態様は、排ガス処理装置を有する内燃機関を備えるハイブリッド作業機械において、再生時における内燃機関の回転速度の変動を抑制すること目的とする。

　本発明の第１の態様に従えば、排ガス処理装置を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行う判定部と、前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記発電電動機が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値に基づいて前記発電電動機を制御する発電制御部とを備えるハイブリッド作業機械の制御装置が提供される。

　本発明の第２の態様に従えば、排ガス処理装置を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行う判定部と、前記排ガス処理装置が再生を停止していると判定された場合には、前記蓄電装置の充電を開始する閾値となる充電要求電圧値を所定の第１電圧値に設定し、前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記充電要求電圧値を前記第１電圧値よりも高い第２電圧値に設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記充電要求電圧値に基づいて前記発電電動機を制御する発電制御部とを備えるハイブリッド作業機械の制御装置が提供される。

　本発明の第３の態様に従えば、第２の態様に係るハイブリッド作業機械の制御装置において、前記第２電圧値は、前記発電電動機が下限設定値の発電トルクで発電を行った場合に充電される電圧値であるハイブリッド作業機械の制御装置が提供される。

　本発明の第４の態様に従えば、第１の態様から第３の態様のいずれかに係るハイブリッド作業機械の制御装置において、前記判定部は、所定の再生指令が入力された場合であって、前記排ガス処理装置に堆積する微粒子の堆積量が所定値以上であり、前記内燃機関の回転速度を指令する回転速度指令値が所定値未満であり、前記内燃機関の回転速度と前記回転速度指令値との回転速度差が所定回転速度以内であり、前記ハイブリッド作業機械が作業機の動作を禁止している状態である場合に、前記再生時であると判定するハイブリッド作業機械の制御装置が提供される。

　本発明の第５の態様に従えば、第１の態様から第４の態様のいずれかに係るハイブリッド作業機械の制御装置において、前記ハイブリッド作業機械に設けられる作業機の負荷に基づいて前記内燃機関の回転速度を制御する回転速度制御部を更に備えるハイブリッド作業機械の制御装置が提供される。

　本発明の第６の態様に従えば、前記排ガス処理装置を有する前記内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された前記発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する前記蓄電装置と、前記内燃機関、前記発電電動機及び前記蓄電装置を制御する、第１の態様から第５の態様のいずれかに係るハイブリッド作業機械の制御装置とを備えるハイブリッド作業機械が提供される。

　本発明の第７の態様に従えば、排ガス処理装置を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を備えるハイブリッド作業機械の制御方法であって、前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行うことと、前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記発電電動機が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定することと、設定された前記閾値に基づいて前記発電電動機を制御することとを含むハイブリッド作業機械の制御方法が提供される。

　本発明の態様は、排ガス処理装置を有する内燃機関を備えるハイブリッド作業機械において、再生時における内燃機関の回転速度の変動を抑制する。

実施形態に係る作業機械である油圧ショベルを示す斜視図である。実施形態に係る油圧ショベルの駆動システムを示す概略図である。実施形態に係る排ガス処理装置を示す概略図である。実施形態に係る機関の制御に用いられるトルク線図の一例を示す図である。ハイブリッドコントローラの構成例を示す図である。ハイブリッドコントローラが有する発電制御部の制御ブロック図である。発電デセル状態判定部の演算ブロックの一例を示す図である。処理部における演算ブロックの一例を示す図である。処理部における演算ブロックの一例を示す図である。実施形態に係るハイブリッド作業機械の機関制御方法の一例を示すフローチャートである。変形例に係る発電デセル状態判定部の演算ブロックの一例を示す図である。変形例に係る処理部の演算ブロックの一例を示す図である。変形例に係るハイブリッド作業機械の機関制御方法の一例を示すフローチャートである。回転デセルモードにおける蓄電容量の時間変化を示す図である。回転デセルモードにおける発電トルクの時間変化を示す図である。定置手動再生時モードにおける蓄電容量の時間変化を示す図である。定置手動再生時モードにおける発電トルクの時間変化を示す図である。

　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

　＜作業機械の全体構成＞　
　図１は、実施形態に係る作業機械である油圧ショベル１を示す斜視図である。油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを有する。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａ，４ａを有する。各走行装置４ａ，４ａは、それぞれ履帯４ｂ、４ｂを有する。各走行装置４ａ，４ａは、走行モータ２１を有する。図１に示される走行モータ２１は、左側の履帯４ｂを駆動する。図１には記載されていないが、油圧ショベル１は、右側の履帯４ｂを駆動する走行モータも有している。左側の履帯４ｂを駆動する走行モータを左走行モータ、右側の履帯４ｂを駆動する走行モータを右走行モータと称する。右走行モータと左走行モータとは、それぞれ履帯４ｂ、４ｂを駆動することによって、油圧ショベル１を走行又は旋回させる。

　旋回体の一例である上部旋回体５は、下部走行体４上に旋回可能に設けられている。油圧ショベル１は、上部旋回体５を旋回させるための旋回モータによって旋回する。旋回モータは、電力を回転力に変換する電動モータであってもよいし、作動油の圧力（油圧）を回転力に変換する油圧モータであってもよいし、油圧モータと電動モータとの組合せであってもよい。実施形態において、旋回モータは電動モータである。

　上部旋回体５は、運転室６を有する。さらに、上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８と機関室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジンを駆動するための燃料を貯める。作動油タンク８は、油圧ポンプからブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６の油圧シリンダ、走行モータ２１等の油圧機器へ吐出される作動油を貯める。機関室９は、油圧ショベルの動力源となる機関及び油圧機器に作動油を供給する油圧ポンプ等の機器を収納する。カウンタウェイト１０は、機関室９の後方に配置される。上部旋回体５の上部には、手すり５Ｔが取り付けられている。

　作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられる。作業機３は、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に対してピン結合される。このような構造により、ブーム１１は、上部旋回体５に対して動作する。

　ブーム１１は、アーム１２とピン結合される。より詳細には、ブーム１１の先端部とアーム１２の基端部とがピン結合される。アーム１２の先端部とバケット１３とは、ピン結合される。このような構造により、アーム１２はブーム１１に対して動作する。また、バケット１３は、アーム１２に対して動作する。

　ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４は、ブーム１１を動作させる。アームシリンダ１５は、アーム１２を動作させる。バケットシリンダ１６は、バケット１３を動作させる。

　＜油圧ショベル１の駆動システム１ＰＳ＞　
　図２は、実施形態に係る油圧ショベル１の駆動システムを示す概略図である。実施形態において、油圧ショベル１は、内燃機関１７と、内燃機関１７によって駆動されて発電する発電電動機１９と、電力を蓄える蓄電装置２２と、発電電動機１９が発電した電力又は蓄電装置２２から放電される電力が供給されて駆動する電動機とが組み合わせられたハイブリッド作業機械である。より詳細には、油圧ショベル１は、上部旋回体５を電動機２４（以下、適宜旋回モータ２４と称する）で旋回させる。

　油圧ショベル１は、内燃機関１７、油圧ポンプ１８、発電電動機１９及び旋回モータ２４を有する。内燃機関１７は、油圧ショベル１の動力源である。実施形態において、内燃機関１７はディーゼルエンジンである。発電電動機１９は、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに連結されている。このような構造により、発電電動機１９は、内燃機関１７によって駆動されて電力を発生する。また、発電電動機１９は、内燃機関１７の発生する動力が不足したとき、蓄電装置２２から供給される電力によって駆動されて、内燃機関１７を補助する。

　実施形態において、内燃機関１７はディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。発電電動機１９は、例えば、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータであるが、これに限定されない。実施形態において、発電電動機１９は、ロータ１９Ｒが内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに直結されているが、このような構造に限定されない。例えば、発電電動機１９は、ロータ１９Ｒと内燃機関１７の出力シャフト１７ＳとがＰＴＯ（Power　Take　Off）を介して接続されてもよい。発電電動機１９のロータ１９Ｒは、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに接続された減速機等の伝達手段に連結されて、内燃機関１７によって駆動されてもよい。実施形態において、内燃機関１７と発電電動機１９との組合せが、油圧ショベル１の動力源となる。内燃機関１７と発電電動機１９との組合せを、適宜、機関３６と称する。機関３６は、内燃機関１７と発電電動機１９とが組み合わされて、作業機械である油圧ショベル１が必要とする動力を発生する、ハイブリッド方式の機関である。

　油圧ポンプ１８は、油圧機器に作動油を供給する。本実施形態において、油圧ポンプ１８は、例えば、斜板式油圧ポンプのような可変容量型油圧ポンプが用いられる。油圧ポンプ１８の入力部１８Ｉは、発電電動機１９のロータに連結された動力伝達シャフト１９Ｓに連結されている。このような構造により、油圧ポンプ１８は、内燃機関１７によって駆動される。

　駆動システム１ＰＳは、旋回モータ２４を駆動させるための電動駆動システムとして、蓄電装置２２及び旋回モータ制御装置２４Ｉを有する。実施形態において、蓄電装置２２はキャパシタ、より詳細には電気二重層キャパシタであるが、これに限定されず、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及び鉛蓄電池のような二次電池であってもよい。旋回モータ制御装置２４Ｉは、例えばインバータである。蓄電装置２２に蓄電される目標電圧値は、例えば、油圧ショベル１の作業時においては、旋回時に必要となる電力が確保されるような状態となるように制御される。

　発電電動機１９が発電した電力又は蓄電装置２２から放電される電力が、電力ケーブルを介して旋回モータ２４に供給されて、図１に示す上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回モータ２４は、発電電動機１９から供給（発電）される電力又は蓄電装置２２から供給（放電）される電力で力行動作することで上部旋回体５を旋回させる。旋回モータ２４は、上部旋回体５が減速する際に回生動作することによって電力を蓄電装置２２に供給（充電）する。また、発電電動機１９は、自身が発電した電力を蓄電装置２２供給（充電）する。すなわち、蓄電装置２２は、発電電動機１９が発電した電力を蓄えることもできる。

　発電電動機１９は、内燃機関１７によって駆動されて電力を発生したり、蓄電装置２２から供給される電力によって駆動されて内燃機関１７を駆動したりする。ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機制御装置１９Ｉを介して発電電動機１９を制御する。すなわち、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を駆動するための制御信号を生成して発電電動機制御装置１９Ｉに与える。発電電動機制御装置１９Ｉは、制御信号に基づいて発電電動機１９に電力を発生させたり（回生）、発電電動機１９に動力を発生させたり（力行）する。発電電動機制御装置１９Ｉは、例えばインバータである。

　発電電動機１９には、回転センサ２５ｍが設けられている。回転センサ２５ｍは、発電電動機１９の回転速度、すなわち、ロータ１９Ｒの単位時間あたりの回転数を検出する。回転センサ２５ｍは、検出した回転速度を電気信号に変換して、ハイブリッドコントローラ２３に出力する。ハイブリッドコントローラ２３は、回転センサ２５ｍ検出した発電電動機１９の回転速度を取得し、発電電動機１９及び内燃機関１７の運転状態の制御に用いる。回転センサ２５ｍは、例えば、レゾルバ又はロータリーエンコーダ等が用いられる。実施形態において、発電電動機１９と内燃機関１７との間には、ＰＴＯ等が介在する場合、ＰＴＯ等のギア比等によって、発電電動機１９の回転速度と内燃機関１７の回転速度とは、ある比率を有する。実施形態において、回転センサ２５ｍは、発電電動機１９のロータ１９Ｒ回転数を検出し、ハイブリッドコントローラ２３が回転数を回転速度に変換するものであってもよい。実施形態において、発電電動機１９の回転速度は、内燃機関１７の回転速度検出センサ１７ｎによって検出された値で代用できる。発電電動機１９と内燃機関１７とは、ＰＴＯ等を介さずに直結されてもよい。

　旋回モータ２４には、回転センサ２５ｍが設けられている。回転センサ２５ｍは、旋回モータ２４の回転速度を検出する。回転センサ２５ｍは、検出した回転速度を電気信号に変換して、ハイブリッドコントローラ２３に出力する。旋回モータ２４は、例えば、埋め込み磁石同期電動機が用いられる。回転センサ２５ｍは、例えば、レゾルバ又はロータリーエンコーダ等が用いられる。

　ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９、旋回モータ２４、蓄電装置２２、昇圧器２２ｃ、旋回モータ制御装置２４Ｉ及び後述する発電電動機制御装置１９Ｉに備えられた、サーミスタ又は熱電対等の温度センサによる検出値の信号を取得する。ハイブリッドコントローラ２３は、取得した温度に基づいて、蓄電装置２２等の各機器の温度を管理するとともに、蓄電装置２２の充放電制御、発電電動機１９による発電制御、内燃機関１７の補助制御、及び旋回モータ２４の力行制御、回生制御を実行する。また、ハイブリッドコントローラ２３は、実施形態に係る機関制御方法を実行する。

　駆動システム１ＰＳは、図１に示される車両本体２に設けられた運転室６内のオペレータ着座位置に対して左右の位置に設けられる操作レバー２６Ｒ，２６Ｌを有する。操作レバー２６Ｒ，２６Ｌは、作業機３の操作及び油圧ショベル１の走行の操作を行う装置である。操作レバー２６Ｒ，２６Ｌは、それぞれの操作に応じて作業機３及び上部旋回体５を動作させる。

　操作レバー２６Ｒ、２６Ｌの操作量に基づいてパイロット油圧が生成される。パイロット油圧は、後述するコントロールバルブに供給される。コントロールバルブは、パイロット油圧に応じ作業機３のスプールを駆動する。スプールの移動にともなって、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６へ作動油が供給される。その結果、例えば、操作レバー２６Ｒの前後の操作に応じてブーム１１の下げ・上げ動作が行われ、操作レバー２６Ｒの左右の操作に応じてバケット１３の掘削・ダンプが行われる。また、例えば、操作レバー２６Ｌの前後操作により、アーム１２のダンプ・掘削操作が行われる。また、操作レバー２６Ｒ，２６Ｌの操作量は、レバー操作量検出部２７によって電気信号に変換される。レバー操作量検出部２７は、圧力センサ２７Ｓを備える。圧力センサ２７Ｓは、操作レバー２６Ｌ，２６Ｒの操作に応じて発生するパイロット油圧を検知する。圧力センサ２７Ｓは、検知したパイロット油圧に対応した電圧を出力する。レバー操作量検出部２７は、圧力センサ２７Ｓが出力した電圧を操作量に換算することによって、レバー操作量を求める。

　レバー操作量検出部２７は、レバー操作量を電気信号としてポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３の少なくとも一方へ出力する。操作レバー２６Ｌ，２６Ｒが電気式レバーである場合、レバー操作量検出部２７は、ポテンショメータ等の電気式の検出装置を備える。レバー操作量検出部２７は、レバー操作量に応じて電気式の検出装置が生成した電圧をレバー操作量に換算して、レバー操作量を求める。その結果、例えば、操作レバー２６Ｌの左右操作によって旋回モータ２４が左右の旋回方向に駆動される。また図示しない左右の走行レバーにより、走行モータ２１が駆動される。

　燃料調整ダイヤル２８は、図１に示す運転室６内に設けられる。以下において、燃料調整ダイヤル２８は適宜、スロットルダイヤル２８と称される。スロットルダイヤル２８は、内燃機関１７への燃料供給量を設定する。スロットルダイヤル２８の設定値（指令値とも称される）は、電気信号に変換されて内燃機関の制御装置（以下、適宜エンジンコントローラと称される）３０に出力される。スロットルダイヤル２８により、内燃機関１７の回転数が設定される。

　エンジンコントローラ３０は、内燃機関１７の状態を検出するセンサ類１７Ｃから、内燃機関１７の回転速度及び水温等のセンサの出力値を取得する。そして、エンジンコントローラ３０は、取得したセンサ類１７Ｃの出力値から内燃機関１７の状態を把握し、内燃機関１７に対する燃料の噴射量を調整することで、内燃機関１７の出力を制御する。実施形態において、エンジンコントローラ３０は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む。

　エンジンコントローラ３０は、スロットルダイヤル２８の設定値に基づいて、内燃機関１７の動作を制御するための制御指令の信号を生成する。エンジンコントローラ３０は、生成した制御信号をコモンレール制御部３２に送信する。この制御信号を受信したコモンレール制御部３２は、内燃機関１７に対する燃料噴射量を調整する。すなわち、実施形態において、内燃機関１７は、コモンレール式による電子制御が可能なディーゼルエンジンである。エンジンコントローラ３０は、コモンレール制御部３２を介して内燃機関１７への燃料噴射量を制御することで、目標の出力を内燃機関１７に発生させることができる。また、エンジンコントローラ３０は、ある瞬間における内燃機関１７の回転速度において出力可能なトルクを自由に設定することもできる。ハイブリッドコントローラ２３及びポンプコントローラ３３は、エンジンコントローラ３０からスロットルダイヤル２８の設定値を受け取る。

　内燃機関１７は、回転速度検出センサ１７ｎを備えている。回転速度検出センサ１７ｎは、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度、すなわち、出力シャフト１７Ｓの単位時間あたりの回転数を検出する。エンジンコントローラ３０及びポンプコントローラ３３は、回転速度検出センサ１７ｎが検出した内燃機関１７の回転速度を取得し、内燃機関１７の運転状態の制御に用いる。実施形態において、回転速度検出センサ１７ｎは、内燃機関１７の回転数を検出し、エンジンコントローラ３０及びポンプコントローラ３３が回転数を回転速度に変換するものであってもよい。実施形態において、内燃機関１７の実回転速度は、発電電動機１９の回転センサ２５ｍによって検出された値で代用できる。

　ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を制御する。実施形態において、ポンプコントローラ３３は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む。ポンプコントローラ３３は、エンジンコントローラ３０及びレバー操作量検出部２７から送信された信号を受信する。そして、ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を調整するための制御指令の信号を生成する。ポンプコントローラ３３は、生成した制御信号を用いて油圧ポンプ１８の斜板角を変更することにより、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を変更する。

　ポンプコントローラ３３には、油圧ポンプ１８の斜板角を検出する斜板角センサ１８ａからの信号が入力される。斜板角センサ１８ａが斜板角を検出することで、ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８のポンプ容量を演算することができる。コントロールバルブ２０内には、油圧ポンプ１８の吐出圧力（以下、適宜ポンプ吐出圧力という）を検出するためのポンプ圧検出部２０ａが設けられている。検出されたポンプ吐出圧力は、電気信号に変換されてポンプコントローラ３３に入力される。

　エンジンコントローラ３０とポンプコントローラ３３とハイブリッドコントローラ２３とは、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）のような車内ＬＡＮ（Local　Area　Network）３５で接続されている。このような構造により、エンジンコントローラ３０とポンプコントローラ３３とハイブリッドコントローラ２３とは、相互に情報をやり取りすることができる。

　実施形態において、少なくともエンジンコントローラ３０が内燃機関１７の運転状態を制御する。この場合、エンジンコントローラ３０は、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３のうち少なくとも一方が生成した情報も用いて内燃機関１７の運転状態を制御する。このように、実施形態においては、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３のうち少なくとも１つが、ハイブリッド作業機械の制御装置として機能する。すなわち、これらのうち少なくとも１つが実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法を実現して、機関３６の運転状態を制御する。

　実施形態において、車内ＬＡＮ３５には、モニタ３８が接続されている。モニタ３８は、表示部３８Ｍと、操作部３８ＳＷとを有する表示部３８Ｍは、油圧ショベル１の状態に関する情報、例えば内燃機関１７の回転速度、内燃機関１７の冷却水温度、及び蓄電装置２２の端子間電圧等を表示する。操作部３８ＳＷは、油圧ショベル１の運転モードを切り替えたり、後述する排ガス処理装置４０において定置手動再生を行う場合の指令を入力したり、各種のメニューを表示させて選択したりするための機構である。

　油圧ショベル１の運転モードとしては、例えば、内燃機関１７の回転速度がアイドリング状態となる回転デセルモード等が挙げられる。本実施形態の油圧ショベル１では、オートデセル機能が設定されている。オートデセル機能とは、作業状態において所定条件が成立した場合に回転デセルモードに移行して燃費向上を図るものである。なお、オートデセル機能の設定は、適宜解除することが可能である。油圧ショベル１の運転モードは実施形態に例示したものに限定されず、この他にも各種の運転モードが存在する。油圧ショベル１の運転モードは、モニタ３８の操作部３８ＳＷ以外、例えば、図１に示される油圧ショベル１の運転室６内に設置された運転モード切替用スイッチによって切り替えられてもよい。

　＜内燃機関１７及び排ガス処理装置４０＞　
　図３は、内燃機関１７及び排ガス処理装置４０の一例を示す図である。図３に示すように、排ガス処理装置４０は、内燃機関１７から排気管４４に排出された排ガスを浄化する装置である。排ガス処理装置４０は、例えば排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させる。排ガス処理装置４０は、内燃機関１７の排ガスを排ガス中のスス等の微粒子を除去する微粒子捕集フィルタ４１と、排ガス中のＮＯｘを還元する還元触媒４２と、排気管４４に還元剤Ｒを供給する還元剤供給部４３と、排気管４４に燃料を供給する燃料ドーザ４５とを有している。

　微粒子捕集フィルタ４１は、ディーゼル酸化触媒４１ａと、粒子状物質除去フィルタ４１ｂと、温度センサ４１ｃと、差圧センサ４１ｄとを有している。ディーゼル酸化触媒４１ａ及び粒子状物質除去フィルタ４１ｂは、排気管４４の内部に設けられる。排気管４４の上流側にはディーゼル酸化触媒４１ａが配置され、下流側には粒子状物質除去フィルタ４１ｂが配置される。ディーゼル酸化触媒４１ａは、例えばＰｔ（白金）等によって実現され、排ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、粒子状物質に含まれるＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化して除去する。

　粒子状物質除去フィルタ４１ｂは、粒子状物質を捕集する。粒子状物質除去フィルタ４１ｂは、例えば炭化珪素等を基材として実現される。排ガスに含まれる粒子状物質は、粒子状物質除去フィルタ４１ｂに形成された微細な穴を通過する際に捕集される。粒子状物質除去フィルタ４１ｂは、排ガスの流れ方向に沿った微細流路を有するセルが円筒状の排気管路内に密集配置される。そして、上流側端部が目封じされたセルと、下流側端部が目封じされたセルとを交互に配置したウォールフロー型粒子状物質除去フィルタである。捕集された粒子状物質は、排ガスが酸化反応を進行させることができる温度であることを条件として、排ガスに含まれる酸素およびディーゼル酸化触媒４１ａで生成されたＮＯ_２によって酸化（燃焼）されることになる。

　上記の排ガス処理装置４０は、粒子状物質除去フィルタ４１ｂに堆積したススの堆積量が増加すると、これらの上流側に配置されたディーゼル酸化触媒４１ａで燃料を燃焼させて排ガスを昇温させる。そして、昇温した排ガスで堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、粒子状物質除去フィルタ４１ｂを再生する。ディーゼル酸化触媒４１ａに供給する燃料の量は、これらを流れる排ガスの流量に応じて設定される。当該再生には、例えば自動的に粒子状物質を燃焼する自動再生、及び油圧ショベル１の運転者が手動で実行する定置手動再生等が含まれる。自動再生は、エンジンコントローラ３０の判断により、例えば油圧ショベル１が作業を行っている状態においても簡易的に行われるものである。定置手動再生は、油圧ショベル１を安全な場所に定置させ、作業を停止させた状態でオペレータの操作に基づいて行われるものである。定置手動再生では、自動再生に比べて再生動作における粒子状物質の燃焼をより厳密にコントロールするため、内燃機関１７の回転速度が制限される。

　定置手動再生を行う場合の動作の一例を説明する。例えば、オペレータの操作によりエンジンコントローラ３０に定置手動再生の指令が入力される。エンジンコントローラ３０は、定置手動再生の指令が入力された場合、内燃機関１７の回転速度を所定の制限速度に設定し、燃料ドーザ４５から排気管４４内に燃料を供給する。粒子状物質除去フィルタ４１ｂでは、内燃機関１７から供給される排ガスと、燃料ドーザ４５から供給される燃料により、堆積している粒子状物質（スス等）が燃焼する。エンジンコントローラ３０は、差圧センサ４１ｄの値（粒子状物質の堆積量）が所定値を下回るまで燃料ドーザ４５から燃料の供給を継続させ、所定値を下回った場合に燃料の供給を停止させる。これにより、粒子状物質の堆積量が所定値を下回るまで定置手動再生が行われる。また、エンジンコントローラ３０は、定置手動再生時にはエンジンの制限回転速度を設定し、制限回転速度を超える場合、再生が正常に行えず再生後の排ガス処理が適正に継続できないとして、再生を中止する。

　＜機関３６の制御＞　
　図４は、実施形態に係る機関３６の制御に用いられるトルク線図の一例を示す図である。トルク線図は、機関３６、より詳細には内燃機関１７の制御に用いられる。トルク線図は、内燃機関１７の出力シャフト１７ＳのトルクＴ（Ｎ×ｍ）と、出力シャフト１７Ｓの回転速度ｎ（ｒｐｍ：ｒｅｖ／ｍｉｎ）との関係を示している。実施形態において、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓには発電電動機１９のロータ１９Ｒが連結されている。このため、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度ｎは、発電電動機１９のロータ１９Ｒの回転速度と同一の関係にある。以下において、回転速度ｎというときには、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度及び発電電動機１９のロータ１９Ｒの回転速度のうち、少なくとも一方をいうものとする。実施形態において、内燃機関１７の出力、発電電動機１９が電動機として動作する場合の出力は馬力であり、単位は仕事率である。発電電動機１９が発電機として動作する場合の出力は電力であり、単位は仕事率である。

　トルク線図は、最大トルク線ＴＬと、制限線ＶＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬと、マッチングルートＭＬと、出力指示線ＩＬとを含む。最大トルク線ＴＬは、図１に示される油圧ショベル１の運転中、内燃機関１７が発生可能な最大の出力を示している。最大トルク線ＴＬは、内燃機関１７の回転速度ｎと、各回転速度ｎにおいて内燃機関１７が発生可能なトルクＴとの関係を示す。

　トルク線図は、内燃機関１７の制御に用いられる。実施形態において、エンジンコントローラ３０は、トルク線図を記憶部に記憶しており、内燃機関１７の制御に用いる。ハイブリッドコントローラ２３及びポンプコントローラ３３の少なくとも一方も、記憶部にトルク線図を記憶していてもよい。

　最大トルク線ＴＬで示される内燃機関１７のトルクＴは、内燃機関１７の耐久性及び排気煙限界等を考慮して決定されている。このため、内燃機関１７は、最大トルク線ＴＬに対応したトルクＴよりも大きいトルクを発生することは可能である。実際には、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、内燃機関１７のトルクＴが最大トルク線ＴＬを超えないように内燃機関１７を制御する。

　制限線ＶＬと最大トルク線ＴＬとの交点Ｐｃｎｔにおいて、内燃機関１７が発生する出力、すなわち馬力は、最大となる。交点Ｐｃｎｔを定格点という。定格点Ｐｃｎｔにおける内燃機関１７の出力を定格出力という。最大トルク線ＴＬは、前述したように排気煙限界から定められる。制限線ＶＬは、最高回転速度に基づいて定められる。したがって、定格出力は、内燃機関１７の排気煙限界と最高回転速度とに基づいて定められた、内燃機関１７の最大出力である。

　制限線ＶＬは、内燃機関１７の回転速度ｎを制限する。すなわち、内燃機関１７の回転速度ｎは、制限線ＶＬを超えないように、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０によって制御される。制限線ＶＬは、内燃機関１７の最大の回転速度を規定する。すなわち、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、内燃機関１７の最大の回転速度が、制限線ＶＬによって規定される回転速度を超えて過回転とならないように制御する。

　ポンプ吸収トルク線ＰＬは、内燃機関１７の回転速度ｎに対して、図２に示される油圧ポンプ１８が吸収可能な最大トルク（ポンプ吸収トルク指令値）を示している。実施形態において、内燃機関１７は、内燃機関１７の出力と油圧ポンプ１８の負荷とをマッチングルートＭＬ上でバランスさせる。

　マッチングルートＭＬは、例えば、内燃機関１７の出力の増加に伴って当該内燃機関１７のトルクが増加し、最大トルク線ＴＬに交差するように設定されている。このとき、マッチングルートＭＬは、最大トルク線ＴＬとの交点における回転速度が最大トルク線ＴＬで規定される最大トルク回転速度よりも大きい回転速度となるように設定されている。

　出力指示線ＩＬは、内燃機関１７の回転速度ｎ及びトルクＴの目標を示す。すなわち、内燃機関１７は出力指示線ＩＬから得られる回転速度ｎ及びトルクＴとなるように制御される。このように、出力指示線ＩＬは、内燃機関１７が発生する動力の大きさを規定するために用いられる。出力指示線ＩＬは、内燃機関１７に発生させる馬力、すなわち出力の指令値（以下、適宜出力指令値と称する）となる。すなわち、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、出力指令値に対応する出力指示線ＩＬ上のトルクＴ及び回転速度ｎとなるように、内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎを制御する。例えば、出力指令値に出力指示線ＩＬｔが対応する場合、内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎは、出力指示線ＩＬｔ上の値となるように制御される。

　トルク線図は、複数の出力指示線ＩＬを含む。隣接する出力指示線ＩＬの間の値は、例えば補間によって求められる。実施形態において、出力指示線ＩＬは、等馬力線である。等馬力線は、内燃機関１７の出力が一定となるように、トルクＴと回転速度ｎとの関係が定められたものである。実施形態において、出力指示線ＩＬは、等馬力線に限定されるものではなく、等スロットル線等の任意の線を設定してよい。

　実施形態において、内燃機関１７は、マッチング点ＭＰのトルクＴ及び回転速度ｎｍとなるように制御される。マッチング点ＭＰは、図４中に実線で示されるマッチングルートＭＬと、図４中に実線で示される出力指示線ＩＬｔと、実線で示されるポンプ吸収トルク線ＰＬとの交点である。マッチング点ＭＰは、内燃機関１７の出力と油圧ポンプ１８の負荷とがバランスする点である。実線で示される出力指示線ＩＬｔは、マッチング点ＭＰで油圧ポンプ１８が吸収する内燃機関１７の出力の目標及び内燃機関１７の目標とする出力に対応する。

　発電電動機１９が発電する場合、発電電動機１９が吸収する馬力、すなわち発電出力Ｗｇａの分だけ、油圧ポンプ１８が吸収する内燃機関１７の出力が小さくなるように、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３へ指令が与えられる。ポンプ吸収トルク線ＰＬは、点線で示される位置に移動する。このときの出力に対応するのが出力指示線ＩＬｇである。ポンプ及び発電機が吸収する吸収トルク線ＰＬは、マッチング点ＭＰ１のときの回転速度ｎｍで、出力指示線ＩＬｇと交差する。出力指示線ＩＬｇに発電電動機１９が吸収する発電出力Ｗｇａを加算したものが、マッチング点ＭＰ０を通る出力指示線ＩＬｔである。

　実施形態においては、マッチングルートＭＬと、出力指示線ＩＬｔと、ポンプ吸収トルク線ＰＬとの交点であるマッチング点ＭＰ０で内燃機関１７の出力と油圧ポンプ１８の負荷とをバランスさせる例を示している。また、発電出力Ｗｇａが大きくなると、マッチングルートＭＬ上にマッチング点ＭＰ０からＭＰ０’に移動し、出力指示線はＩＬｔからＩＬｔ’に移動し、吸収トルク線はＰＬからＰＬ’に移動する。このとき、エンジン回転速度はｎｍからｎｍ’に移動する。

　このように、機関３６、すなわち内燃機関１７及び発電電動機１９は、トルク線図に含まれる最大トルク線ＴＬと、制限線ＶＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬと、マッチングルートＭＬと、出力指示線ＩＬとに基づいて制御される。

　＜ハイブリッドコントローラ２３の構成例＞　
　図５は、ハイブリッドコントローラ２３の構成例を示す図である。ハイブリッドコントローラ２３は、処理部２３Ｐと、記憶部２３Ｍと、入出力部２３ＩＯとを有する。処理部２３Ｐは、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、マイクロコンピュータ（microcomputer）等である。以下、各部における制御を説明するにあたり、例えばハイブリッドコントローラ２３の制御として説明するが、他のコントローラで代替して制御を行ってもよいし、複数のコントローラによって分担で制御を行ってもよい。

　処理部２３Ｐは、判定部２３Ｊと、発電制御部２３Ｃと、閾値設定部２３Ｓとを有している。ハイブリッドコントローラ２３の処理部２３Ｐ、より詳細には判定部２３Ｊ、発電制御部２３Ｃ及び閾値設定部２３Ｓは、実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法を実行する。判定部２３Ｊは、油圧ショベル１が定置手動再生時モードかを判定する。

　判定部２３Ｊは、例えば、オペレータにより排ガス処理装置４０において定置手動再生を行うための指令がモニタ３８等に入力された場合であって、微粒子捕集フィルタ４１における微粒子の堆積量が所定量以上であり、内燃機関１７の回転速度指令値が所定値未満であり、内燃機関１７の回転速度が回転速度指令値と乖離していない所定回転速度以内となる状態であり、かつ、レバー操作を受け付けるパイロット油圧を遮断し、作業機操作を禁止する機能である図示しないパイロット油圧ロックレバーの操作等を車両の安全状態として油圧ショベル１の車両安全状態が安全状態である場合に、定置手動再生時モードであると判定する。判定部２３Ｊは、定置手動再生時モードであると判定した場合、再生状態有効フラグを出力する。また、判定部２３Ｊは、定置手動再生時モードではないと判定した場合、再生状態無効フラグを出力する。

　発電制御部２３Ｃは、蓄電装置２２における実際の蓄電容量値が、設定された目標電圧値を下回らないように発電電動機１９による発電を制御する。なお、実施形態において、蓄電容量とは、蓄電装置２２に蓄えられている電気量を表すものとする。例えば、発電制御部２３Ｃは、蓄電装置２２において自然放電等により蓄電容量値が充電要求電圧値（Ｖｍ）まで低下した場合、発電電動機１９による発電を行わせることで、蓄電容量値を目標蓄電容量値（Ｖ０）まで復帰させる。実施形態において、充電要求電圧値は、蓄電装置２２の充電を開始する閾値である。また、目標蓄電容量値は、蓄電装置２２の充電を完了する閾値である。目標蓄電容量値は、例えば蓄電装置２２の定格容量値等に設定される。また、目標蓄電容量値は、例えば最も発電効率の良い蓄電容量値となるように設定されてもよい。また、発電制御部２３Ｃは、発電効率の低下を抑制するため、発電トルクが所定値（下限設定値）以上にならない場合には発電が行われないように制御する。実施形態において、当該下限設定値を最低発電トルクと表記する。

　閾値設定部２３Ｓは、判定部２３Ｊで定置手動モードと判定された場合、発電電動機１９が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定する。また、閾値設定部２３Ｓは、判定部２３Ｊで定置手動モードでないと判定された場合、充電要求に基づく発電トルクに設定する。

　処理部２３Ｐが専用のハードウェアである場合、例えば、各種回路、プログラム化したプロセッサ（Processor）、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）より１つ若しくは組み合わせたものが処理部２３Ｐに該当する。

　記憶部２３Ｍは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）等の不揮発性又は揮発性の各種メモリ、磁気ディスク等の各種ディスクより少なくとも１つが用いられる。記憶部２３Ｍは、実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御を処理部２３Ｐに実行させるためのコンピュータプログラム、及び処理部２３Ｐが実施形態に係る制御を実行する際に使用される情報を記憶する。処理部２３Ｐは、記憶部２３Ｍから前述したコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより、実施形態に係る制御を実現する。

　入出力部２３ＩＯは、エンジンコントローラ３０と、電子機器類とを接続するためのインターフェース回路である。入出力部２３ＩＯには、図２に示される燃料調整ダイヤル２８、回転速度検出センサ１７ｎ及びコモンレール制御部３２が接続される。また、入出力部２３ＩＯには、図３に示される、温度センサ４１ｃ、差圧センサ４１ｄ、温度センサ４２ａ、アンモニアセンサ４２ｂ、ＮＯｘ検出センサ４４ａ、圧力センサ４４ｂ等の各種センサが接続される。実施形態では、エンジンコントローラ３０の構成例を説明したが、ハイブリッドコントローラ２３及びポンプコントローラ３３もエンジンコントローラ３０と同様の構成である。実施形態では、ハイブリッドコントローラ２３及びエンジンコントローラ３０がハイブリッド機械の制御装置である。実施形態では、エンジンコントローラ３０が機関制御部である。

　＜ハイブリッドコントローラ２３の制御ブロック＞　
　図６は、ハイブリッドコントローラ２３が有する発電制御部２３Ｃの制御ブロック図である。発電制御部２３Ｃは、加減算部５０と、ゲイン５１と、最小値選択部５２と、目標発電トルク演算部５３と、指令値演算部５４と、発電デセル状態判定部５５と、選択部５６とを有している。

　加減算部５０には、目標蓄電容量値（Ｖ０）と、蓄電装置２２の蓄電容量値とが入力される。加減算部５０は、目標蓄電容量値から蓄電容量値を減算し、算出結果を出力する。ゲイン５１には、加減算部５０における算出結果が入力される。ゲイン５１は、入力値である上記算出結果に係数（単位：ｋＷ／Ｖ。負の値）を乗算して出力する。ゲイン５１の出力値は、目標蓄電容量値に負の係数が乗算されたものであるため、原則として、負の値として求められる。

　最小値選択部５２には、加減算部５０における算出結果と、０（Ｖ）の値が入力される。最小値選択部５２は、入力された算出結果と０（Ｖ）とを比較し、小さい値を目標発電出力値として出力する。

　目標発電トルク演算部５３には、最小値選択部５２の出力結果が入力される。目標発電トルク演算部５３は、回転速度ｎと、入力された目標発電出力値とに基づいて、目標発電トルクを算出する。具体的には、目標発電トルク演算部５３は、目標発電出力値を発電電動機の回転速度で除算し、この結果に６０を乗じると共に、更に１０００を乗じた値を２πで除算する。目標発電トルク演算部５３は、算出結果を目標発電トルクとして出力する。

　指令値演算部５４には、目標発電トルク演算部５３の算出結果である目標発電トルクが入力される。指令値演算部５４は、目標発電トルクに基づいて、発電トルク指令値を算出して出力する。指令値演算部５４は、目標発電トルクが最低発電トルクよりも小さい所定値である場合には０（Ｎｍ）を出力し、目標発電トルクが最低発電トルク以上の場合には入力値と等しい目標発電トルクの値を出力する。

　発電デセル状態判定部５５は、ハイブリッドコントローラ２３が発電デセル状態であるか（ＴＲＵＥ）否か（ＦＡＬＳＥ）を判定し、判定結果を出力する。図７は、発電デセル状態判定部５５の演算ブロックの一例を示す図である。図７に示すように、例えば、発電デセル状態判定部５５は、例えば回転オートデセル状態であり、発電オートデセル可能状態であり、判定部２３Ｊにおいて再生状態無効フラグが出力されている場合に、発電デセル状態である（ＴＲＵＥ）と判定する。発電デセル状態判定部５５は、それ以外の場合には、発電デセル状態ではない（ＦＡＬＳＥ）と判定する。

　回転オートデセル状態であるか否かの判断は、発電制御部２３Ｃにおける処理とは別個に、例えばハイブリッドコントローラ２３の処理部２３Ｐにおいて行われる。処理部２３Ｐは、例えばモニタ３８においてオートデセル機能が設定されている状態であり、スロットル値が所定値以下であり、かつ、操作レバー２６Ｒ，２６Ｌ等を含む全てのレバーの値がニュートラル状態となったまま所定時間が経過した場合に、回転オートデセル状態であると判定する。なお、回転オートデセル状態の判定においてスロットル値を判定基準としなくてもよい。

　発電オートデセル可能状態であるか否かの判断は、発電制御部２３Ｃにおける処理とは別個に、例えばハイブリッドコントローラ２３の処理部２３Ｐにおいて行われる。図８は、処理部２３Ｐにおける演算ブロック２３Ｑの一例を示す図である。図８に示すように、演算ブロック２３Ｑは、発電オートデセル可能状態判定部５８と、選択部５９とを有している。発電オートデセル可能状態判定部５８には、蓄電装置２２の蓄電容量値が入力される。発電オートデセル可能状態判定部５８は、入力された蓄電容量値が充電要求電圧値（Ｖ０）よりも大きい場合には、発電オートデセル可能状態である（ＴＲＵＥ）と判定する。発電オートデセル可能状態判定部５８は、入力された蓄電容量値が充電要求電圧値（Ｖｍ）以下の場合には、発電オートデセル可能状態ではない（ＦＡＬＳＥ）と判定する。なお、選択部５９には、待機時における内燃機関１７の無負荷回転速度の値（ＦＡＬＳＥ）と、回転デセル時における内燃機関１７の無負荷回転速度の値（ＴＲＵＥ）とが入力される。待機時及び回転デセル時のそれぞれにおける内燃機関１７の無負荷回転速度は、予め設定された値であり、例えば記憶部２３Ｍに記憶されている。選択部５９は、発電オートデセル可能状態判定部５８の判定結果がＴＲＵＥである場合、回転デセル時における内燃機関１７の無負荷回転速度を出力する。選択部５９は、発電オートデセル可能状態判定部５８の判定結果がＦＡＬＳＥである場合、待機時における内燃機関１７の無負荷回転速度を、要求最低無負荷回転速度として出力する。なお、待機時における内燃機関１７の無負荷回転速度は、回転デセル時における内燃機関１７の無負荷回転速度よりも大きくなるように設定される。待機時における内燃機関１７の無負荷回転速度は、再生を行うための内燃機関１７の回転速度として決定される。したがって、回転デセル時における内燃機関１７の無負荷回転速度を低く設定することにより、作業機の待機時における燃費を低く抑えることができる。

　図６に戻って、選択部５６には、指令値演算部５４の算出結果である発電トルク指令値と、０（Ｎｍ）の値とが入力される。選択部５６は、発電デセル状態判定部５５での判定結果に基づいて、入力された２つの値のうちいずれか一方を選択して出力する。具体的には、選択部５６は、発電デセル状態判定部５５での判定結果がＴＲＵＥである場合、指令値演算部５４の演算結果である発電トルク指令値を出力する。また、選択部５６は、発電デセル状態判定部５５での判定結果がＦＡＬＳＥである場合、０（Ｎｍ）の値を発電トルク指令値として出力する。

　したがって、定置再生モードではない場合、蓄電装置２２に例えば電圧降下が発生し、蓄電容量値が充電要求電圧値に到達すると発電オートデセル可能状態でない状態となる。このため、発電デセル状態判定部５５の出力は、発電デセル状態ではない状態となる（ＦＡＬＳＥ）。この場合、選択部５６の出力値は、指令値演算部５４の出力となる。指令値演算部５４は、充電要求電圧値に対応した目標発電トルクを出力する。この出力値が発電トルク指令値となるため、発電電動機１９では充電要求電圧値に対応した目標発電トルクでの発電が行われる。発電電動機１９で発電が行われると、蓄電装置２２の蓄電容量が目標蓄電容量に到達する。これにより、発電オートデセル可能状態判定部５８の出力は、発電オートデセル可能状態に戻る。よって、発電デセル状態判定部５５の出力は、発電デセル状態（ＴＲＵＥ）となり、発電トルク指令値は０となる。このように、定置再生モードでない場合には、蓄電容量値が充電要求電圧値に到達する毎に発電電動機１９において充電が行われる。

　また、定置手動再生モードである場合、判定部２３Ｊにおいて再生状態無効フラグが出力されず、再生状態有効フラグが出力されるため、発電デセル状態判定部５５の出力は、発電デセル状態ではない状態となる（ＦＡＬＳＥ）。この場合、選択部５６の出力値は、指令値演算部５４の出力となる。指令値演算部５４は、目標発電トルクが最低発電トルクに到達すると当該最低発電トルクを出力する。この出力値が発電トルク指令値となるため、発電電動機１９では最低発電トルクでの発電が行われる。発電電動機１９で発電が行われると、蓄電装置２２の蓄電容量が目標蓄電容量に到達する。しかしながら、定置手動再生モードである場合、蓄電容量が目標蓄電容量に到達しても、再生状態無効フラグが出力されないため、発電デセル状態ではない状態のままである。このため、例えば蓄電装置２２に電圧降下が生じた場合、目標発電トルクが最低発電トルクに到達する毎に発電電動機１９において発電が行われる。このように、定置手動再生モードである場合、目標発電トルクが最低発電トルクに到達したことを発電開始の閾値として、発電電動機１９において発電が行われることになる。したがって、蓄電装置２２の蓄電容量値が充電要求電圧値に到達したか否かに関わらず、発電電動機１９において発電が行われる。

　また、処理部２３Ｐは、内燃機関１７の回転速度指令値を演算する。図９は、処理部２３Ｐにおける演算ブロック２３Ｒの一例を示す図である。演算ブロック２３Ｒは、回転速度指令値を出力する。演算ブロック２３Ｒは、マッチング最大回転速度演算部６１と、第１選択部６２と、回転デセル状態判定部６３と、第２選択部６４と、回転速度指令値演算部６５とを有している。

　マッチング最大回転速度演算部６１には、内燃機関１７の目標出力値が入力される。目標出力値は、作業機３の操作レバー２６Ｒ、２６Ｌ等のレバー操作、油圧ポンプ１８の圧力、及び発電電動機１９の目標発電出力に基づいて決定される作業機の負荷状態に対応する目標値として設定される。マッチング最大回転速度演算部６１は、入力された内燃機関１７の目標出力値と、当該内燃機関１７の目標出力値に対して所定の関係を有するデータマップ等の既知の情報とに基づいて、マッチング最大回転速度を算出して出力する。

　第１選択部６２には、マッチング最大回転速度演算部６１の出力値であるマッチング最大回転速度と、作業時において油圧ショベル１の動作を待機させる場合の内燃機関１７のマッチング回転速度（待機時マッチング回転速度）とが入力される。第１選択部６２は、全レバーニュートラルフラグがＴＲＵＥである場合、すなわち、油圧ショベル１の全レバーがニュートラル状態である場合、マッチング最大回転速度を出力する。また、第１選択部６２は、全レバーニュートラルフラグがＦＡＬＳＥである場合、待機時マッチング回転速度を出力する。

　回転デセル状態判定部６３は、回転デセル状態であるか（ＴＲＵＥ）否か（ＦＡＬＳＥ）を判定する。回転デセル状態であるか否かの判定は、ハイブリッドコントローラ２３の処理部２３Ｐにおける判定と同一の判定を行う。なお、回転デセル状態判定部６６の判定結果として、上記の処理部２３Ｐの判定結果を用いてもよい。

　第２選択部６４には、第１選択部６２の出力値（マッチング最大回転速度又は待機時マッチング回転速度）と、上記演算ブロック２３Ｑの選択部５９の出力値である要求最低無負荷回転速度とが入力される。第２選択部６４は、回転デセル状態判定部６３の判定結果がＴＲＵＥである、すなわち、回転デセル状態である場合、要求最低無負荷回転速度を出力する。また、第２選択部６４は、回転デセル状態判定部６３の判定結果がＦＡＬＳＥである場合、第１選択部６２の出力値を出力する。

　回転速度指令値演算部６５には、第２選択部６４の出力値が入力される。回転速度指令値演算部６５は、第２選択部６４の出力値に基づいて、回転速度指令値を算出して出力する。このように、実施形態において、演算ブロック２３Ｒは、作業機３の負荷に基づいて内燃機関１７の回転制御を行う回転速度制御部である。

　＜ハイブリッド作業機械の制御方法＞　
　図１０は、実施形態に係るハイブリッド作業機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、ハイブリッドコントローラ２３の判定部２３Ｊは、定置手動再生時モードであるか否かを判定する。定置手動再生時モードである場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、ステップＳ１０２において、閾値設定部２３Ｓは、発電電動機１９の発電開始の閾値となる発電トルク指令値を最低発電トルクに設定する。また、定置手動再生時モードでない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、ステップＳ１０３において、閾値設定部２３Ｓは、発電電動機１９の発電開始の閾値となる発電トルク指令値を、充電要求に基づく蓄電容量値がＶ０である場合における目標発電トルク演算部５３の出力値に設定する。

　以上のように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、定置手動再生時には、発電電動機１９が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定するため、発電電動機１９において発電を行う際の高トルク発電が抑制される。これにより、定置手動再生時における内燃機関１７の回転速度の変動を抑制することができる。よって、定置手動再生の開始条件である、内燃機関１７の回転速度が回転速度指令値と乖離していない状態から外れる可能性を低下させることができるため、定置手動再生が中断されることを抑制できる。

　＜ハイブリッドコントローラ２３の変形例＞　
　上記実施形態では、ハイブリッドコントローラ２３が、定置手動再生時において、発電開始の閾値を最低発電トルクに設定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ハイブリッドコントローラ２３は、定置手動再生時である場合と、定置手動再生時でない場合とで、充電要求電圧値を変更するようにしてもよい。具体的には、ハイブリッドコントローラ２３の閾値設定部２３Ｓは、定置手動再生時でない場合には、蓄電装置２０の充電要求電圧値を所定の第１電圧値に設定し、定置手動再生時である場合には、充電要求電圧値を第１電圧値よりも高い第２電圧値に設定してもよい。

　第１電圧値は、例えば、回転速度デセル状態における充電要求電圧値とすることができる。回転速度デセル状態においては、蓄電装置２０の電力が必要となる状況にはなりにくいため、充電装置２０の蓄電容量値が低下しても問題が生じる可能性が低い。このため、ハイブリッドコントローラ２３は、内燃機関１７において発電電動機１９での発電が抑制されるように、充電要求電圧値を低い値に設定することで燃費抑制を図っている。したがって、定置手動再生時でない場合に、充電要求電圧値を回転デセル状態における充電要求電圧値とすることにより、燃費抑制が可能となる。

　第２電圧値は、例えば、発電電動機１９において目標発電トルクが最低発電トルクとなるような電圧値とすることができる。なお、第２電圧値は、第１電圧値よりも大きい値であればよく、他の値を設定してもよい。例えば、第２電圧値は、第１電圧値と、発電電動機１９において目標発電トルクが最低発電トルクとなるような電圧値との間の大きさの電圧値であってもよい。

　図１１は、変形例に係るハイブリッドコントローラ２３のうち、発電制御部２３Ｃの発電デセル状態判定部５５Ａの演算ブロックを示す図である。図１１に示すように、発電デセル状態判定部５５Ａは、例えば回転オートデセル状態であり、発電オートデセル可能状態である場合に、発電デセル状態である（ＴＲＵＥ）と判定する。発電デセル状態判定部５５Ａは、それ以外の場合には、発電デセル状態ではない（ＦＡＬＳＥ）と判定する。

　図１２は、変形例に係る演算ブロック２３ＱＡの一例を示す図である。演算ブロック２３ＱＡは、発電オートデセル可能状態であるか否かの判断を行う演算ブロックである。演算ブロック２３ＱＡは、発電オートデセル可能状態判定部５８Ａと、選択部５９とを有している。発電オートデセル可能状態判定部５８Ａには、蓄電装置２２の蓄電容量値と、再生状態有効フラグとが入力される。

　発電オートデセル可能状態判定部５８Ａは、定置再生モードではない場合、再生状態有効フラグが入力されない（ＦＡＬＳＥ）ため、閾値設定部２３Ｓによって充電要求電圧値が第１電圧値Ｖ１に設定される。この場合、発電オートデセル可能状態判定部５８Ａは、入力された蓄電容量値が、充電要求電圧値である第１電圧値Ｖ１よりも大きい場合には、発電オートデセル可能状態である（ＴＲＵＥ）と判定する。発電オートデセル可能状態判定部５８Ａは、入力された蓄電容量値が第１電圧値Ｖ１以下の場合には、発電オートデセル可能状態ではない（ＦＡＬＳＥ）と判定する。

　また、発電オートデセル可能状態判定部５８Ａは、定置再生モードである場合、再生状態有効フラグが入力される（ＴＲＵＥ）ため、閾値設定部２３Ｓによって充電要求電圧値が第２電圧値Ｖ２に設定される。この場合、発電オートデセル可能状態判定部５８Ａは、入力された蓄電容量値が、充電要求電圧値である第２電圧値Ｖ２よりも大きい場合には、発電オートデセル可能状態である（ＴＲＵＥ）と判定する。発電オートデセル可能状態判定部５８は、入力された蓄電容量値が第２電圧値Ｖ２以下の場合には、発電オートデセル可能状態ではない（ＦＡＬＳＥ）と判定する。なお、選択部５９に関する構成は、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。

　したがって、蓄電装置２２に例えば電圧降下が発生し、蓄電容量値が充電要求電圧値（Ｖ１又はＶ２）に到達すると発電オートデセル可能状態でない状態となる。このため、発電デセル状態判定部５５Ａの出力は、発電デセル状態ではない状態（ＦＡＬＳＥ）となる。本変形例では、定置手動再生モードでない場合には充電要求電圧値が第１電圧値Ｖ１に設定され、定置手動再生モードである場合には充電要求電圧値が第２電圧値Ｖ２に設定される。

　この場合、図６に示す選択部５６の出力値は、指令値演算部５４の出力となる。指令値演算部５４は、充電要求電圧値に対応した目標発電トルクを出力する。この出力値が発電トルク指令値となるため、発電電動機１９では充電要求電圧値に対応した目標発電トルクでの発電が行われる。つまり、定置手動再生モードでない場合には、目標電圧値Ｖ０と第１電圧値Ｖ１との差分を充電するための発電が行われる。また、定置手動再生モーとである場合には、目標電圧値Ｖ０と第２電圧値Ｖ２との差分を充電するための発電が行われる。

　発電電動機１９で発電が行われると、蓄電装置２２の蓄電容量が目標蓄電容量に到達するため、目標発電トルクが０に戻る。これにより、発電オートデセル可能状態判定部５８の出力は、発電オートデセル可能状態に戻る。よって、発電デセル状態判定部５５の出力は、発電デセル状態（ＴＲＵＥ）となり、発電トルク指令値は０となる。このように、本変形例では、定置手動再生モードであるか否かに関わらず、蓄電装置２２の蓄電容量値が充電要求電圧値に到達した場合に発電電動機１９による充電が行われる。また、定置手動再生モードであるか否かに応じて充電要求電圧値が第１電圧値Ｖ１と第２電圧値Ｖ２とで切り替えることで、発電電動機１９における発電開始のタイミングを調整している。

　図１３は、変形例に係るハイブリッド作業機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１において、ハイブリッドコントローラ２３の判定部２３Ｊは、定置手動再生時モードであるか否かを判定する。定置手動再生時モードである場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、ステップＳ２０２において、閾値設定部２３Ｓは、発電電動機１９の発電開始の閾値となる充電要求電圧を第２電圧値Ｖ２に設定する。また、定置手動再生時モードでない場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、ステップＳ２０３において、閾値設定部２３Ｓは、充電要求電圧を第１電圧値Ｖ１に設定する。

　以上のように、本変形例に係る油圧ショベル１は、定置手動再生時には、発電電動機１９が発電を開始する閾値を第１電圧値Ｖ１よりも大きい第２電圧値Ｖ２に設定するため、発電電動機１９において発電を行う際の高トルク発電が抑制される。これにより、定置手動再生時における内燃機関１７の回転速度の変動を抑制することができる。

　＜回転デセルモード及び定置手動再生モードでの蓄電容量及び発電トルクの時間変化＞
　図１４は、回転デセルモードにおける蓄電容量の時間変化を示す図である。図１４の縦軸は蓄電容量の大きさ（Ｖ）であり、横軸は時間である。図１５は、回転デセルモードにおける発電トルクの時間変化を示す図である。図１５の縦軸は発電トルクの大きさ（Ｎｍ）であり、横軸は時間である。

　実施形態又は変形例に係る待機時無負荷回転速度による制御を行わない比較例を示す。回転デセルモードでは、図１４に示すように、蓄電容量が自然放電等により初期電圧Ｖ０から第１電圧値Ｖ１まで低下した時刻ｔａ、ｔｂにおいて、発電電動機１９による発電が行われ、蓄電容量が元の電圧Ｖ０に復帰する。回転デセルモードでは、作業が行われない状態であるため、蓄電容量の変動が大きくても問題が生じにくい。したがって、回転デセルモードでは、燃費を優先するため、発電電動機１９による発電が極力少なくなるように制御される。

　また、回転デセルモードでは、発電電動機１９による発電が行われる時刻ｔａ及びｔｂにおいては、図１５に示すように、それぞれ発電トルクがＴ１となる。発電トルクＴ１の絶対値｜Ｔ１｜は、発電に必要なトルクの下限値である最低発電トルクＴ０の絶対値｜Ｔ０｜よりも大きい値となっている。

　一方本件実施例または変形例に係る制御による実施形態を図１６および図１７に示す。図１６は、定置手動再生時モードにおける蓄電容量の時間変化を示す図である。図１６の縦軸は蓄電容量の大きさ（Ｖ）であり、横軸は時間である。図１７は、定置手動再生時モードにおける発電トルクの時間変化を示す図である。図１７の縦軸は発電トルクの大きさ（Ｎｍ）であり、横軸は時間である。

　上記実施形態において、定置手動再生時モードでは、図１６に示すように、最低発電トルクＴ０で発電する場合、時刻ｔｃ、ｔｄ、ｔｅ及びｔｆにおいて、発電電動機１９による発電が行われ、蓄電容量が初期電圧Ｖ０に復帰する。この場合、発電の頻度は多くなるが、マッチングルート上での内燃機関１７の回転速度の上昇を抑えることが可能となる。これより、内燃機関１７の回転制御を行う油圧ショベル１のようなハイブリッド建設機械においても、定置手動再生時における内燃機関１７が回転速度の上限を上回ることなく再生を行うことが可能となる。

　なお、図１６に示すように、上記実施形態において発電が開始される蓄電容量値は、概ね第２電圧値Ｖ２となる。当該第２電圧値Ｖ２は、第１電圧値Ｖ１よりも高い値である。したがって、変形例において、最低発電トルクＴ０を設定する代わりに、発電開始の閾値を第２電圧値Ｖ２とすることで、実施形態と同様の効果を得ることができる。

　例えば、第２電圧値Ｖ２となる時刻ｔｃ、ｔｄ、ｔｅ及びｔｆにおいては、図１７に示すように、それぞれ発電トルクがＴ２となる。発電トルクＴ２の絶対値｜Ｔ２｜は、発電に必要なトルクの下限値である最低発電トルクＴ０の絶対値｜Ｔ０｜に等しい値となっている。このため、定置手動再生時モードでは、最低限の発電トルクで発電が行われる。これにより、高トルク発電が抑制されるため、内燃機関１７の回転速度の変動が抑制されることになる。

　以上のように、実施形態及び変形例に係る油圧ショベル１は、定置手動再生時には、発電電動機１９において発電を行う際の高トルク発電が抑制される。これにより、定置手動再生時における内燃機関１７の回転速度の変動を抑制することができる。

　実施形態においては、内燃機関１７を備えた油圧ショベル１を作業機械の例としたが、実施形態が適用できる作業機械はこれに限定されない。例えば、作業機械は、ブルドーザ等であってもよい。作業機械が搭載するエンジンの種類も限定されない。また、実施形態及び変形例に係る制御は、再生時として定置手動再生に行われる場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば自動再生時に同様の制御を行ってもよい。

　以上、実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１　油圧ショベル
５　上部旋回体
１７　内燃機関
１８　油圧ポンプ
１９　発電電動機
２２　蓄電装置
２３　ハイブリッドコントローラ
２６Ｌ，２６Ｒ　操作レバー
３０　エンジンコントローラ
２３Ｃ　発電制御部
２３Ｍ　記憶部
２３Ｐ　処理部
２３Ｓ　閾値設定部
２３ＩＯ　入出力部
２３Ｊ　判定部
３３　ポンプコントローラ
３６　機関
４０　排ガス処理装置
４１　微粒子捕集フィルタ
４２　還元触媒

Claims

　排ガス処理装置を有する内燃機関と、
　前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、
　前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、
　前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行う判定部と、
　前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記発電電動機が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定する閾値設定部と、
　前記閾値設定部で設定された前記閾値に基づいて前記発電電動機を制御する発電制御部と
　を備えるハイブリッド作業機械の制御装置。
　排ガス処理装置を有する内燃機関と、
　前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、
　前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有するハイブリッド作業機械を制御する制御装置において、
　前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行う判定部と、
　前記排ガス処理装置が再生を停止していると判定された場合には、前記蓄電装置の充電を開始する閾値となる充電要求電圧値を所定の第１電圧値に設定し、前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記充電要求電圧値を前記第１電圧値よりも高い第２電圧値に設定する閾値設定部と、
　前記閾値設定部で設定された前記充電要求電圧値に基づいて前記発電電動機を制御する発電制御部と
　を備えるハイブリッド作業機械の制御装置。
　前記第２電圧値は、前記発電電動機が下限設定値の発電トルクで発電を行った場合に充電される電圧値である
　請求項２に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。
　前記判定部は、所定の再生指令が入力された場合であって、前記排ガス処理装置に堆積する微粒子の堆積量が所定値以上であり、前記内燃機関の回転速度を指令する回転速度指令値が所定値未満であり、前記内燃機関の回転速度と前記回転速度指令値との回転速度差が所定回転速度以内であり、前記ハイブリッド作業機械が作業機の動作を禁止している状態である場合に、前記再生時であると判定する
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。
　前記ハイブリッド作業機械に設けられる作業機の負荷に基づいて前記内燃機関の回転速度を制御する回転速度制御部を更に備える
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のハイブリッド作業機械の制御装置。
　前記排ガス処理装置を有する前記内燃機関と、
　前記内燃機関の出力軸に接続された前記発電電動機と、
　前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する前記蓄電装置と、
　前記内燃機関、前記発電電動機及び前記蓄電装置を制御する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のハイブリッド作業機械の制御装置と
　を備えるハイブリッド作業機械。
　排ガス処理装置を有する内燃機関と、
　前記内燃機関の出力軸に接続された発電電動機と、
　前記発電電動機が発電した電力を蓄電し、又は前記発電電動機に電力を供給する蓄電装置と、を備えるハイブリッド作業機械の制御方法であって、
　前記排ガス処理装置で再生が行われる再生時かの判定を行うことと、
　前記排ガス処理装置が再生を行っていると判定された場合には、前記発電電動機が発電を開始する閾値を、下限値である最低発電トルクに設定することと、
　設定された前記閾値に基づいて前記発電電動機を制御することと
　を含むハイブリッド作業機械の制御方法。