WO2022113596A1

WO2022113596A1 - ハイブリッドシステム

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Publication number: WO2022113596A1
Application number: PCT/JP2021/039180
Authority: WO
Inventors: 和晃小山; 亮太木村; 耕一舩木; 保生藤井; 完久野
Original assignee: 株式会社クボタ
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-06-02
Also published as: US20230202455A1; EP4253177A4; EP4253177A1; CN115697800A

Abstract

【課題】各種要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な各種要求トルクを算出することができるハイブリッドシステムを提供すること。【解決手段】ハイブリッドシステム２は、エンジン３の回転数を検出する回転センサ３１と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ６１およびエンジン３に対して一定の回転数を指示する回転数信号を送信する回転数指示部６２の少なくともいずれかと、エンジン３の動作を制御する制御部５と、を備える。制御部５は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、回転数指示部６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出し、回転センサ３１により検出された回転数と、算出されたトルク決定因子と、に基づいてシステム要求トルクを算出する制御を実行する。

Description

ハイブリッドシステム

　本発明は、産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムに関する。

　例えばハイブリッド車両に搭載されるハイブリッドシステムにおいて、制御部（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）は、ハイブリッドシステムの動作モードを決定するために、ハイブリッドシステムとしての要求トルクを算出する。ハイブリッドシステムの動作モードとしては、例えば、トルクスプリット動作、トルクアシスト動作、および回生動作などが挙げられる。

　トルクスプリット動作は、エンジンのトルクと、モータジェネレータのトルクと、の分配を行い、バッテリの充電率を目標値に近づける動作である。トルクアシスト動作は、モータジェネレータがエンジンのトルクのアシストを行う動作である。回生動作は、エンジンの燃料噴射を止め、モータジェネレータによりバッテリの充電を行う動作である。

　特許文献１には、バッテリに接続する電動発電機およびエンジンを有するハイブリッドシステムと、ハイブリッドシステムを制御する制御手段と、を備えたハイブリッド車両が開示されている。特許文献１に記載されたハイブリッド車両において、制御手段は、エンジンのエンジン回転数を測定する回転センサと、ハイブリッド車両におけるアクセルの開度を測定するアクセル開度センサと、の測定値から計算されるエンジンへの要求トルクと、予め設定されたマップデータと、に基づいてエンジンにおける出力トルクに対する燃料消費量の増加率を求める。そして、制御手段は、燃料消費量の増加率の最大値が予め設定されたしきい値超である場合には、電動発電機によるエンジンのアシストを、温度センサの測定値における電動発電機の最大許容駆動出力で開始する制御を行う。

　例えば特許文献１に開示されたような自動車のハイブリッドシステムでは、アクセルペダル入力（言い換えればアクセル開度）に基づくエンジン要求トルクだけではなく、トランスミッションやエアコンディショナなどのコンポーネント毎の要求トルクに基づいて、ハイブリッドシステムとしての要求トルクが算出される。このようなハイブリッドシステムとしての要求トルクの算出を実現するために、コンポーネント毎に設けられた各ＥＣＵがコンポーネント毎の要求トルクを算出している。

　しかし、建設機械、農業機械、芝刈り機、発電機、コンプレッサ、ポンプなどのような産業用機械においては、アクセルの構成がアプリケーション毎に異なる。例えば、アクセルペダルを備えていない機種の産業用機械が存在する。アクセルペダルを備えていない機種の産業用機械では、操作者は、一定のエンジン回転数で作業を行うために、アクセルペダルではなくハンドアクセルなどと呼ばれるダイヤルスイッチにより一定のエンジン回転数の指示を行う。また、産業用機械においては、エンジン以外のコンポーネントがＥＣＵを有していることは比較的少なく、エンジン以外のコンポーネントの要求トルクは不明であることが比較的多い。このように、産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムでは、自動車に搭載されるハイブリッドシステムと比較して、ハイブリッドシステムとしての要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子や、ハイブリッドシステムとしての要求トルクを算出し、ハイブリッドシステムの動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られているという問題がある。

特開２０１６－１０７６６９号公報

　本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、各種要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な各種要求トルクを算出することができるハイブリッドシステムを提供することを目的とする。あるいは、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができるハイブリッドシステムを提供することを目的とする。

　前記課題は、産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムであって、エンジンの回転数を検出する回転センサと、アクセル開度を検出するアクセル開度センサおよび前記エンジンに対して一定の前記回転数を指示する回転数信号を送信する回転数指示部の少なくともいずれかと、前記エンジンの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセル開度と、前記回転数指示部により送信された前記回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、算出された前記トルク決定因子と、に基づいて前記システム要求トルクを算出する制御を実行することを特徴とする本発明に係るハイブリッドシステムにより解決される。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度と、回転数指示部により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出する。つまり、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度に基づいてトルク決定因子を算出することもできるし、回転数指示部により送信されエンジンに対して一定の回転数を指示する回転数信号に基づいてトルク決定因子を算出することもできるし、アクセル開度および回転数信号の両方に基づいてトルク決定因子を算出することもできる。そして、制御部は、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、算出されたトルク決定因子と、に基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを算出する。そのため、ハイブリッドシステムが例えばアクセルペダルを備えていない産業用機械に搭載される場合であっても、あるいは制御部がエンジン以外のコンポーネントに設置されていない場合であっても、本発明の制御部は、より適正なシステム要求トルクを算出することができる。これにより、本発明に係るハイブリッドシステムは、システム要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正なシステム要求トルクを算出することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記トルク決定因子は、前記エンジンの燃料噴射量であることを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度と、回転数指示部により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジンの燃料噴射量を算出する。そして、制御部は、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、算出されたエンジンの燃料噴射量と、に基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを算出する。そのため、本発明に係るハイブリッドシステムは、システム要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正なシステム要求トルクを算出することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、算出された前記燃料噴射量を補正し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、補正後の前記燃料噴射量と、に基づいて前記エンジンに対するエンジン要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、燃料噴射量を補正し、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。これにより、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を低減しつつ、過負荷によりエンジンの回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面において、トルクアシスト動作を実行することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記システム要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、予め記憶されたマップデータに基づいてシステム要求トルクを算出するため、システム要求トルクを算出するための処理時間の短縮化を図りつつ、より適正なシステム要求トルクを算出することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、予め記憶されたマップデータに基づいてエンジン要求トルクを算出するため、エンジン要求トルクを算出するための処理時間の短縮化を図りつつ、より適正なエンジン要求トルクを算出することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記エンジンのみが発生させるトルクよりも大きい前記システム要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、エンジンの回転数が比較的低い場面であってもトルクアシスト動作を実行し、エンジンのみが発生させるトルクよりも大きいシステム要求トルクを発生させることができる。これにより、エンジンの排気量を抑え、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減しつつ、燃費の向上を図ることができる。

　前記課題は、産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムであって、エンジンの回転数を検出する回転センサと、アクセル開度を検出するアクセル開度センサおよび前記エンジンに対して一定の前記回転数を指示する回転数信号を送信する回転数指示部の少なくともいずれかと、前記エンジンの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセル開度と、前記回転数指示部により送信された前記回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、算出された前記トルク決定因子と、に基づいて前記システム要求トルクおよび前記エンジンに対するエンジン要求トルクを算出し、前記システム要求トルクと前記エンジン要求トルクとの関係に基づいて動作モードを決定する制御を実行することを特徴とする本発明に係るハイブリッドシステムにより解決される。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度と、回転数指示部により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出する。つまり、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度に基づいてトルク決定因子を算出することもできるし、回転数指示部により送信されエンジンに対して一定の回転数を指示する回転数信号に基づいてトルク決定因子を算出することもできるし、アクセル開度および回転数信号の両方に基づいてトルク決定因子を算出することもできる。そして、制御部は、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、算出されたトルク決定因子と、に基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクおよびエンジンに対するエンジン要求トルクを算出し、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係に基づいて動作モードを決定する制御を実行する。そのため、ハイブリッドシステムが例えばアクセルペダルを備えていない産業用機械に搭載される場合であっても、あるいは制御部がエンジン以外のコンポーネントに設置されていない場合であっても、本発明の制御部は、より適正なシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出し、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係に基づいて、より適正な動作モードを決定することができる。これにより、本発明に係るハイブリッドシステムは、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度と、回転数指示部により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジンの燃料噴射量を算出する。そして、制御部は、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、算出されたエンジンの燃料噴射量と、に基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクおよびエンジンに対するエンジン要求トルクを算出し、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係に基づいて動作モードを決定する制御を実行する。そのため、本発明に係るハイブリッドシステムは、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、算出された前記燃料噴射量を補正し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、補正後の前記燃料噴射量と、に基づいて前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、燃料噴射量を補正し、回転センサにより検出されたエンジンの回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。これにより、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を低減しつつ、過負荷によりエンジンの回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面において、より適正な動作モードとしてトルクアシスト動作を実行することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記システム要求トルクおよび前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、予め記憶されたマップデータに基づいてシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出するため、システム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出するための処理時間の短縮化を図りつつ、より適正なシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、モータジェネレータに接続されたバッテリの充電率にさらに基づいて前記動作モードを決定する制御を実行することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係だけではなく、モータジェネレータに接続されたバッテリの充電率にさらに基づいて動作モードを決定する制御を実行する。そのため、本発明に係るハイブリッドシステムは、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記システム要求トルクが第１閾値よりも小さく、前記充電率が第２閾値よりも小さい場合には、前記エンジン要求トルクを零に設定するとともに前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記モータジェネレータにより前記バッテリの充電を行う回生動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係およびバッテリの充電率に基づいてモータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、より適正な動作モードとして回生動作を実行することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記システム要求トルクが前記エンジン要求トルクよりも大きく、前記充電率が第２閾値よりも大きい場合には、前記システム要求トルクと前記エンジン要求トルクとの差分に基づいて前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記モータジェネレータが前記エンジンのトルクのアシストを行うトルクアシスト動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係およびバッテリの充電率に基づいてモータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、より適正な動作モードとしてトルクアシスト動作を実行することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記システム要求トルクが前記エンジン要求トルク以下である場合、および、前記充電率が第２閾値以下である場合、の少なくともいずれかの場合には、前記充電率に応じて前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記エンジンのトルクと、前記モータジェネレータのトルクと、の分配を行って前記充電率を目標値に近づけるトルクスプリット動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係およびバッテリの充電率に基づいてモータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、より適正な動作モードとしてトルクスプリット動作を実行することができる。

　本発明に係るハイブリッドシステムによれば、制御部は、エンジンの回転数が比較的低い場面であっても、より適正な動作モードとしてトルクアシスト動作を実行し、エンジンのみが発生させるトルクよりも大きいシステム要求トルクを発生させることができる。これにより、エンジンの排気量を抑え、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減しつつ、燃費の向上を図ることができる。

　本発明によれば、各種要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な各種要求トルクを算出することができるハイブリッドシステムを提供することができる。また、本発明によれば、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができるハイブリッドシステムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステムを表すブロック図である。本発明の第２実施形態に係るハイブリッドシステムを表すブロック図である。本実施形態に係るハイブリッドシステムの要部構成を表すブロック図である。本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作の概要を表すフローチャートである。本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作の具体例を表すフローチャートである。本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作の具体例を表すフローチャートである。本実施形態のマップデータを例示する表である。本実施形態に係るハイブリッドシステムのトルクカーブを表すグラフである。

　以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
　なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

　図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステムを表すブロック図である。
　本実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａは、例えば建設機械、農業機械、芝刈り機、発電機、コンプレッサ、ポンプなどの産業用機械に搭載される。図１に表したように、本実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａが搭載される産業用機械は、アクセルペダル６５を有し、エンジン３の回転数がアクセルペダル６５により可変とされた機械である。ハイブリッドシステム２Ａは、エンジン３と、モータジェネレータ４１と、バッテリパック４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３と、制御部５と、アクセル開度センサ６１と、を備える。

　エンジン３は、内燃機関であって、例えば産業用ディーゼルエンジン、産業用ガソリンエンジン、産業用ガスエンジンなどの産業用エンジンである。エンジン３は、例えばターボチャージャ付きの過給式の高出力な３気筒エンジンや４気筒エンジン等の多気筒エンジンである。図１に表したように、エンジン３は、回転センサ３１と、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst：ディーゼル酸化触媒）３２と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルタ）３３と、を有する。但し、エンジン３は、図１に表した構成に限られず、ＤＯＣやＤＰＦを備えないものであってもよい。また、エンジン３は、燃料噴射が電子制御化されたものであればよく、コモンレールに限られず、ガバナを電子制御化したものであってもよい。

　回転センサ３１は、エンジン３の回転数を検出し、エンジン３の回転数に関する電圧信号をＣＡＮ（Controller Area Network）通信ラインにより制御部５に送信する。制御部５は、受信したエンジン３の回転数に関する電圧信号を回転数に変換する。エンジン３で発生した動力は、産業用機械の油圧ポンプ、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）などの動力取り出し部品７１に伝達される。

　モータジェネレータ４１は、交流発電機であり、Ｖベルトなどの伝動部材３４を介してエンジン３に接続されている。モータジェネレータ４１は、エンジン３で発生した動力であって伝動部材３４を介して伝達された動力により駆動し、電気を発生させる。また、モータジェネレータ４１は、例えば、過負荷によりエンジンの回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面において、バッテリパック４２から供給された電力により回転力を発生し、伝動部材３４を介してエンジン３に回転力を伝達してエンジン３のトルクのアシストあるいはサポートを行う。この詳細については、後述する。

　バッテリパック４２は、例えばリチウムイオン蓄電池であり、モータジェネレータ４１と電気的に接続されている。本実施形態のバッテリパック４２は、本発明の「バッテリ」の一例である。バッテリパック４２は、例えば４８Ｖ系統ラインによりモータジェネレータ４１と電気的に接続されており、モータジェネレータ４１により発生した電気を蓄える。つまり、バッテリパック４２は、モータジェネレータ４１の発電によって充電を行う。また、バッテリパック４２は、蓄えた電気をモータジェネレータ４１に供給する。つまり、バッテリパック４２は、モータジェネレータ４１が電力を必要とする場面において放電を行い、モータジェネレータ４１に電力を供給する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、例えば４８Ｖや２４Ｖといった高電圧の系統ラインによりバッテリパック４２と電気的に接続されており、バッテリパック４２から放電された高電圧の直流を１２Ｖといった低電圧の直流に変換する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、例えば低電圧の系統ラインにより鉛バッテリ７２と電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３により高電圧の直流から低電圧の直流に変換された電気は、鉛バッテリ７２に蓄えられる。鉛バッテリ７２に蓄えられた電気は、産業用機械のライト、電気ヒータ、ワイパーなどの電気負荷７３に供給される。

　前述したように、本実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａが搭載される産業用機械は、アクセルペダル６５を有する。アクセル開度センサ６１は、アクセルペダル６５の入力すなわちアクセル開度を検出し、アクセル開度に関する信号をＣＡＮ通信ラインにより制御部５に送信する。

　制御部５は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニットあるいはEngine Control Unit：エンジン制御ユニット）と、ＨＣＵ（Hybrid Control Unit：ハイブリッド制御ユニット）と、を含み、ハイブリッドシステム２Ａを管理する。ＨＣＵは、ＥＣＵと一体として設けられていてもよく、ＥＣＵとは別体として設けられていてもよい。

　制御部５は、各種情報を取得したり各種信号を受信したりして演算を行うとともに、エンジン３、モータジェネレータ４１およびバッテリパック４２などの部品の動作を制御する制御信号を生成し、ＣＡＮを含む電気通信ラインにより各部品に送信する。例えば、制御部５は、エンジン３の燃料噴射量を算出したり、エンジン３の目標空気量を算出したり、ハイブリッドシステム２Ａの動作モードを決定したり、エンジン３の制御パラメータを決定したりして、電気通信ラインにより各部品に制御信号を送信して各部品に対して駆動指示を行う。

　ハイブリッドシステム２Ａの動作モードとしては、例えば、トルクスプリット動作、トルクアシスト動作、および回生動作などが挙げられる。トルクスプリット動作は、エンジン３のトルクと、モータジェネレータ４１のトルクと、の分配を行い、バッテリパック４２の充電率を目標値に近づける動作である。トルクアシスト動作は、モータジェネレータ４１がエンジン３のトルクのアシストあるいはサポートを行う動作である。回生動作は、エンジン３の燃料噴射を止め、モータジェネレータ４１によりバッテリパック４２の充電を行う動作である。ハイブリッドシステム２Ａの動作モードの詳細については、後述する。

　図２は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッドシステムを表すブロック図である。
　なお、第２実施形態に係るハイブリッドシステム２Ｂの構成要素が、図１に関して前述した第１実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａの構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。

　本実施形態に係るハイブリッドシステム２Ｂは、図１に関して前述したハイブリッドシステム２Ａと同様に、例えば建設機械、農業機械、芝刈り機、発電機、コンプレッサ、ポンプなどの産業用機械に搭載される。図２に表したように、本実施形態に係るハイブリッドシステム２Ｂが搭載される産業用機械は、アクセルペダル６５の代わりにハンドアクセル６２を有し、エンジン３の回転数がハンドアクセル６２により一定に設定される機械である。

　ハイブリッドシステム２Ｂが搭載される産業用機械の操作者は、一定のエンジン回転数で作業を行うために、ハンドアクセル６２により一定のエンジン回転数の指示を行う。ハンドアクセル６２は、例えばダイヤルスイッチであり、ハンドアクセル６２に対する操作者の操作に応じて操作者により入力されたエンジン３の一定の回転数を受信し、エンジン３の一定の回転数を指示する回転数信号をＣＡＮ通信ラインにより制御部５に送信する。本実施形態のハンドアクセル６２は、本発明の「回転数指示部」の一例である。なお、本発明の「回転数指示部」は、ハンドアクセル６２だけに限定されるわけではない。

　その他の構成要素は、図１に関して前述した第１実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａの構成要素と同様である。

　以下の説明では、説明の便宜上、第１実施形態に係るハイブリッドシステム２Ａと、第２実施形態に係るハイブリッドシステム２Ｂと、の両方を含む概念として「ハイブリッドシステム２」と称することがある。図１および図２に関して説明したように、本実施形態に係るハイブリッドシステム２は、アクセルペダル６５を備えた機種の産業用機械に搭載されることもあるし、アクセルペダル６５を備えていない機種（言い換えればハンドアクセル６２を備えた機種）の産業用機械に搭載されることもある。また、本実施形態に係るハイブリッドシステム２は、アクセルペダル６５およびハンドアクセル６２の両方を備えた機種の産業用機械に搭載されてもよい。

　次に、本実施形態の制御部５を、図面を参照してさらに説明する。
　図３は、本実施形態に係るハイブリッドシステムの要部構成を表すブロック図である。

　本実施形態の制御部５は、演算部５１と、記憶部５２と、通信部５３と、を有する。演算部５１は、記憶部５２に記憶されたプログラム５２１を読み出して種々の演算や処理を実行する。記憶部５２は、演算部５１によって実行されるプログラム５２１と、後述するシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出する際に使用されるマップデータ５２２と、を格納（記憶）する。マップデータ５２２の詳細については、後述する。なお、記憶部５２に格納されるデータは、プログラム５２１およびマップデータ５２２に限定されるわけではない。記憶部５２としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などが挙げられる。なお、プログラム５２１は、記憶部５２に格納されていることには限定されず、演算部５１が読み取り可能な記憶媒体に予め格納され頒布されてもよく、あるいはネットワークを介して制御部５にダウンロードされてもよい。また、記憶部５２は、制御部５に接続された外部の記憶装置であってもよい。

　演算部５１は、燃料噴射量算出部５１１と、システム要求トルク算出部５１２と、エンジン要求トルク算出部５１３と、モータ要求トルク算出部５１４と、動作モード決定部５１５と、エンジン制御パラメータ決定部５１６と、を有する。なお、演算部５１は、燃料噴射量算出部５１１の代わりに、あるいは燃料噴射量算出部５１１とともに、目標空気量算出部（図示せず）を有していてもよい。燃料噴射量算出部５１１、システム要求トルク算出部５１２、エンジン要求トルク算出部５１３、モータ要求トルク算出部５１４、動作モード決定部５１５、エンジン制御パラメータ決定部５１６、および目標空気量算出部は、記憶部５２に格納されているプログラム５２１を演算部５１が実行することにより実現される。なお、燃料噴射量算出部５１１、システム要求トルク算出部５１２、エンジン要求トルク算出部５１３、モータ要求トルク算出部５１４、動作モード決定部５１５、エンジン制御パラメータ決定部５１６、および目標空気量算出部は、ハードウェアによって実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

　演算部５１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出する。トルク決定因子は、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３の目標空気量と、を含む。言い換えれば、本実施形態の「燃料噴射量」および「目標空気量」は、本発明の「トルク決定因子」の例である。つまり、演算部５１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいて、エンジン３の燃料噴射量を算出してもよいし、エンジン３の目標空気量を算出してもよい。以下の説明では、「トルク決定因子」が「燃料噴射量」である場合を例に挙げる。

　燃料噴射量算出部５１１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。つまり、燃料噴射量算出部５１１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出することもできるし、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出することもできる。あるいは、燃料噴射量算出部５１１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の両方に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出することもできる。また、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。前述した通り、本実施形態のエンジン３の燃料噴射量は、本発明の「トルク決定因子」の一例である。

　システム要求トルク算出部５１２は、ハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを算出する。具体的には、システム要求トルク算出部５１２は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量と、に基づいてシステム要求トルクを算出する。例えば、システム要求トルク算出部５１２は、エンジン３の回転数と、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３のトルクと、の関係を示すマップデータ５２２に基づいてシステム要求トルクを算出する。なお、システム要求トルク算出部５１２は、マップデータ５２２に基づいてシステム要求トルクを算出することには限定されず、例えば、エンジン３の回転数と、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３のトルクと、の関係を示す数式やグラフなどに基づいてシステム要求トルクを算出してもよい。

　エンジン要求トルク算出部５１３は、エンジン３に対するエンジン要求トルクを算出する。具体的には、エンジン要求トルク算出部５１３は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。例えば、エンジン要求トルク算出部５１３は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正し、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。例えば、エンジン要求トルク算出部５１３は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正した後、エンジン３の回転数と、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３の回転数と、の関係を示すマップデータ５２２に基づいてエンジン要求トルクを算出する。なお、エンジン要求トルク算出部５１３は、マップデータ５２２に基づいてエンジン要求トルクを算出することには限定されず、例えば、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正した後、エンジン３の回転数と、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３のトルクと、の関係を示す数式やグラフなどに基づいてエンジン要求トルクを算出してもよい。

　モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１に対するモータ要求トルクを算出する。具体的には、モータ要求トルク算出部５１４は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいてモータ要求トルクを算出する。より具体的には、モータ要求トルク算出部５１４は、システム要求トルク算出部５１２により算出されたシステム要求トルクと、エンジン要求トルク算出部５１３により算出されたエンジン要求トルクと、バッテリパック４２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）と、に基づいてモータ要求トルクを算出する。

　動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードを決定する。すなわち、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとして、回生動作、トルクアシスト動作、およびトルクスプリット動作のいずれの動作モードを実行するかを決定する。具体的には、動作モード決定部５１５は、システム要求トルク算出部５１２により算出されたシステム要求トルクと、エンジン要求トルク算出部５１３により算出されたエンジン要求トルクと、バッテリパック４２の充電率と、に基づいてハイブリッドシステム２の動作モードを決定する。あるいは、動作モード決定部５１５は、システム要求トルク算出部５１２により算出されたシステム要求トルクと、エンジン要求トルク算出部５１３により算出されたエンジン要求トルクと、バッテリパック４２の充電率と、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、に基づいてハイブリッドシステム２の動作モードを決定する。

　エンジン制御パラメータ決定部５１６は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいて算出されたエンジン３の燃料噴射量と、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、に基づいて、エンジン３の制御パラメータを決定する。言い換えれば、エンジン制御パラメータ決定部５１６は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいて書き戻された（すなわち変換された）燃料噴射量と、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、に基づいて、エンジン３の制御パラメータを決定する。エンジン３の制御パラメータとしては、例えば、エンジン３の噴射パターン、エンジン３の噴射時期、およびＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）バルブ開度などが挙げられる。

　通信部５３は、回転センサ３１を含むエンジン３、アクセル開度センサ６１およびハンドアクセル６２の少なくともいずれか、モータジェネレータ４１、バッテリパック４２、およびＤＣ／ＤＣコンバータ４３と電気通信ラインにより通信を行い、各種情報や各種信号の送受信を行う。

　ここで、図１および図２に関して前述したように、建設機械、農業機械、および芝刈り機、発電機、コンプレッサ、ポンプなどのような産業用機械においては、アクセルの構成がアプリケーション毎に異なる。例えば、アクセルペダル６５を備えていない機種の産業用機械が存在する。アクセルペダル６５を備えていない機種の産業用機械では、操作者は、ハンドアクセル６２により一定のエンジン回転数の指示を行う。また、産業用機械においては、エンジン３以外のコンポーネントがＥＣＵを有していることは比較的少なく、エンジン３以外のコンポーネントの要求トルクは不明であることが比較的多い。このように、産業用機械に搭載されるハイブリッドシステム２では、自動車に搭載されるハイブリッドシステムと比較して、ハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている。

　これに対して、本実施形態に係るハイブリッドシステム２の制御部５（具体的には燃料噴射量算出部５１１）は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。そして、制御部５（具体的にはシステム要求トルク算出部５１２）は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出されたエンジン３の燃料噴射量と、に基づいてハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを算出する。また、制御部５（具体的にはエンジン要求トルク算出部５１３）は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。例えば、エンジン要求トルク算出部５１３は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正し、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。

　本実施形態に係るハイブリッドシステム２によれば、ハイブリッドシステム２が例えばアクセルペダル６５を備えていない産業用機械に搭載される場合であっても、あるいは制御部５がエンジン３以外のコンポーネントに設置されていない場合であっても、本実施形態の制御部５は、より適正なシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出することができる。これにより、本実施形態に係るハイブリッドシステム２は、システム要求トルクを算出する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正なシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出することができる。また、制御部５（具体的には動作モード決定部５１５）は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係に基づいて、より適正な動作モードを決定することができる。これにより、本実施形態に係るハイブリッドシステム２は、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　また、制御部５（具体的には動作モード決定部５１５）は、システム要求トルクとエンジン要求トルクとの関係だけではなく、モータジェネレータ４１に接続されたバッテリパック４２の充電率にさらに基づいて動作モードを決定する。そのため、ハイブリッドシステム２は、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　次に、本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作を、図面を参照して説明する。
　図４は、本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作の概要を表すフローチャートである。

　まず、ステップＳ１１において、燃料噴射量算出部５１１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。ステップＳ１１において算出された燃料噴射量は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の排出が過多になることを回避したり、エンジン３の出力が制限値を超えることを回避したりするための補正が行われる前の燃料噴射量である。そして、システム要求トルク算出部５１２は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量（すなわち補正前の燃料噴射量）と、に基づいてシステム要求トルクを算出する。

　続いて、ステップＳ１２において、エンジン要求トルク算出部５１３は、排気ガスに含まれる粒子状物質の排出が過多になることを回避したり、エンジン３の出力が制限値を超えることを回避したりするために、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正し、最大の燃料噴射量を最終的に決定する。そして、エンジン要求トルク算出部５１３は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。

　続いて、ステップＳ１３において、動作モード決定部５１５は、システム要求トルク算出部５１２により算出されたシステム要求トルクと、エンジン要求トルク算出部５１３により算出されたエンジン要求トルクと、に基づいてハイブリッドシステム２の動作モード（回生動作、トルクアシスト動作、トルクスプリット動作）を決定する。あるいは、動作モード決定部５１５は、システム要求トルク算出部５１２により算出されたシステム要求トルクと、エンジン要求トルク算出部５１３により算出されたエンジン要求トルクと、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、に基づいてハイブリッドシステム２の動作モードを決定する。また、動作モード決定部５１５は、バッテリパック４２の充電率（ＳＯＣ）にさらに基づいてハイブリッドシステム２の動作モードを決定することにより、バッテリパック４２の充電率を調整する。例えば、ステップＳ１３における演算および処理は、ＨＣＵにより実行される。

　続いて、ステップＳ１４において、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。すなわち、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいてエンジン３の燃料噴射量の書き戻し（すなわち変換）を実行する。

　また、ステップＳ１５において、モータ要求トルク算出部５１４は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モードに基づいてモータ要求トルクを算出する。そして、制御部５は、モータ要求トルク算出部５１４により算出されたモータ要求トルクに関する信号をモータジェネレータ４１に送信し、モータジェネレータ４１に対して指示を行う。

　続いて、ステップＳ１６において、エンジン制御パラメータ決定部５１６は、燃料噴射量算出部５１１により書き戻された燃料噴射量と、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、に基づいて、エンジン３の制御パラメータを決定する。

　続いて、ステップＳ１７において、制御部５は、エンジン制御パラメータ決定部５１６により決定された制御パラメータに関する信号を送信し、各デバイスへの駆動指示を行う。

　本実施形態に係るハイブリッドシステム２によれば、制御部５は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正し、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。これにより、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減しつつ、例えば、過負荷によりエンジン３の回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面において、トルクアシスト動作を実行することができる。

　図５および図６は、本実施形態に係るハイブリッドシステムの動作の具体例を表すフローチャートである。
　図７は、本実施形態のマップデータを例示する表である。

　図５に表したように、まず、ステップＳ２１において、制御部５は、エラー発生がハイブリッドシステム２にあるか否かを判断する。エラー発生がハイブリッドシステム２にある場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、制御部５は、ハイブリッドシステム２の動作を終了する。

　エラー発生がハイブリッドシステム２にない場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３において、燃料噴射量算出部５１１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。そして、システム要求トルク算出部５１２は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量（すなわち補正前の燃料噴射量）と、に基づいてシステム要求トルクを算出する。また、エンジン要求トルク算出部５１３は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量を補正し、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、補正後の燃料噴射量と、に基づいてエンジン要求トルクを算出する。「補正前の燃料噴射量」および「補正後の燃料噴射量」は、図４に関して前述した通りである。本実施形態の制御部５は、記憶部５２に予め記憶されたマップデータ５２２に基づいてシステム要求トルクおよびエンジン要求トルクを算出する。

　すなわち、例えば図７に表したマップデータ５２２が、記憶部５２に格納（記憶）されている。図７に例示したマップデータ５２２において、横軸はエンジン３の回転数を表し、縦軸はエンジン３の燃料噴射量を表している。また、図７に例示したマップデータ５２２において、横軸（エンジン回転数）と縦軸（燃料噴射量）とが互いに交差した部分は、エンジン３のトルクを表している。つまり、図７に例示したマップデータ５２２は、エンジン３の回転数と、エンジン３の燃料噴射量と、エンジン３のトルクと、の関係を示している。

　横軸において、相対的に右側は、エンジン３の回転数が相対的に高い側であり、相対的に左側は、エンジン３の回転数が相対的に低い側である。また、縦軸において、相対的に下側は、エンジン３の燃料噴射量が相対的に多い側であり、相対的に上側は、エンジン３の燃料噴射量が相対的に少ない側である。

　本実施形態の説明では、図７に表したように、燃料噴射量算出部５１１が、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の燃料噴射量Ｑ８を算出した場合を例に挙げる。燃料噴射量Ｑ８は、「補正前の燃料噴射量」の一例である。また、本実施形態の説明では、図７に表したように、回転センサ３１が、エンジン３の回転数Ｒ３を検出した場合を例に挙げる。

　この場合において、システム要求トルク算出部５１２は、エンジン３の回転数Ｒ３と、補正前の燃料噴射量Ｑ８と、に基づいてシステム要求トルクＴ３８を算出する。続いて、エンジン要求トルク算出部５１３は、排気ガスに含まれる粒子状物質の排出が過多になることを回避したり、エンジン３の出力が制限値を超えることを回避したりするために、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量Ｑ８を補正し、最大の燃料噴射量Ｑ５を最終的に決定する。燃料噴射量Ｑ５は、「補正後の燃料噴射量」の一例である。続いて、エンジン要求トルク算出部５１３は、エンジン３の回転数Ｒ３と、補正後の燃料噴射量Ｑ５と、に基づいてエンジン要求トルクＴ３５を算出する。このようにして、本実施形態の制御部５は、記憶部５２に予め記憶されたマップデータ５２２に基づいてシステム要求トルクＴ３８およびエンジン要求トルクＴ３５を算出する。

　図５に表したように、ステップＳ２３に続くステップＳ２４において、制御部５は、システム要求トルクＴ３８が閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、バッテリパック４２の充電率が閾値Ｔｈ２よりも小さいか否かを判断する。本実施形態の閾値Ｔｈ１は、本発明の「第１閾値」の一例である。本実施形態の閾値Ｔｈ２は、本発明の「第２閾値」の一例である。

　ステップＳ２４において、「システム要求トルクＴ３８＜閾値Ｔｈ１」および「バッテリパック４２の充電率＜閾値Ｔｈ２」の全ての条件が満たされる場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとして回生動作を決定し、回生動作を実行する。

　例えば、ハイブリッドシステム２が搭載された産業用機械がアクセルオフの状態で坂道を下る場面など、「システム要求トルクＴ３８＜閾値Ｔｈ１」および「バッテリパック４２の充電率＜閾値Ｔｈ２」の全ての条件が満たされる場面では、ステップＳ２５において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとして回生動作を決定する。

　そして、ステップＳ２５において、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ２５では回生動作）に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。具体的には、燃料噴射量算出部５１１は、エンジン３の燃料噴射量を零に設定する。言い換えれば、エンジン要求トルク算出部５１３は、エンジン要求トルクを零に設定する。また、ステップＳ２５において、モータ要求トルク算出部５１４は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ２５では回生動作）に基づいてモータ要求トルクを算出する。具体的には、モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１によりバッテリパック４２の充電を行うためのモータ要求トルクを算出する。すなわち、モータ要求トルク算出部５１４は、モータ要求トルクを零に設定する。

　一方で、ステップＳ２４において、「システム要求トルクＴ３８＜閾値Ｔｈ１」および「バッテリパック４２の充電率＜閾値Ｔｈ２」の少なくともいずれかの条件が満たされない場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ３１において、制御部５は、システム要求トルクＴ３８がエンジン要求トルクＴ３５よりも大きく、バッテリパック４２の充電率が閾値Ｔｈ２よりも大きいか否かを判断する。

　ステップＳ３１において、「システム要求トルクＴ３８＞エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率＞閾値Ｔｈ２」の全ての条件が満たされる場合には（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３２において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとしてトルクアシスト動作を決定し、トルクアシスト動作を実行する。

　例えば、ハイブリッドシステム２が搭載された産業用機械が坂道を上り、過負荷によりエンジン３の回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面など、「システム要求トルクＴ３８＞エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率＞閾値Ｔｈ２」の全ての条件が満たされる場面では、ステップＳ３２において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとしてトルクアシスト動作を決定する。

　そして、ステップＳ３２において、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ３２ではトルクアシスト動作）に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。また、ステップＳ３２において、モータ要求トルク算出部５１４は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ３２ではトルクアシスト動作）に基づいてモータ要求トルクを算出する。具体的には、モータ要求トルク算出部５１４は、システム要求トルクＴ３８とエンジン要求トルクＴ３５との差分に基づいてモータ要求トルクを算出する。つまり、モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１がエンジン３のトルクのアシストを行うためのモータ要求トルクを算出する。これにより、ハイブリッドシステム２は、ハイブリッドシステム２が搭載された産業用機械による作業を向上させることができる。

　一方で、ステップＳ３１において、「システム要求トルクＴ３８＞エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率＞閾値Ｔｈ２」の少なくともいずれかの条件が満たされない場合、言い換えれば、「システム要求トルクＴ３８≦エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率≦閾値Ｔｈ２」の少なくともいずれかの条件が満たされる場合には（ステップＳ３１：ＮＯ）、ステップＳ３３において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとしてトルクスプリット動作を決定し、トルクスプリット動作を実行する。

　例えば、ハイブリッドシステム２が搭載された産業用機械が平地を走行する場面など、「システム要求トルクＴ３８＞エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率＞閾値Ｔｈ２」の少なくともいずれかの条件が満たされない場面では、ステップＳ３３において、動作モード決定部５１５は、ハイブリッドシステム２の動作モードとしてトルクスプリット動作を決定する。

　そして、ステップＳ３３において、燃料噴射量算出部５１１は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ３３ではトルクスプリット動作）に基づいてエンジン３の燃料噴射量を算出する。また、ステップＳ３３において、モータ要求トルク算出部５１４は、動作モード決定部５１５により決定されたハイブリッドシステム２の動作モード（ステップＳ３３ではトルクスプリット動作）に基づいてモータ要求トルクを算出する。

　具体的には、例えば、システム要求トルクが１００Ｎ・ｍであり、エンジン３が１５０Ｎ・ｍのトルクを発生できる場合を例に挙げる。この場合には、例えば、燃料噴射量算出部５１１は、エンジン３に１００Ｎ・ｍのトルクを発生させるための燃料噴射量を算出する。あるいは、燃料噴射量算出部５１１は、エンジン３の燃料噴射量を零に設定し、モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１がエンジン３に対して１００Ｎ・ｍのトルクのアシストを行うためのモータ要求トルクを算出する。あるいは、例えば、燃料噴射量算出部５１１は、エンジン３に５０Ｎ・ｍのトルクを発生させるための燃料噴射量を算出し、モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１がエンジン３に対して５０Ｎ・ｍのトルクのアシストを行うためのモータ要求トルクを算出する。あるいは、例えば、燃料噴射量算出部５１１は、エンジン３に１３０Ｎ・ｍのトルクを発生させるための燃料噴射量を算出し、モータ要求トルク算出部５１４は、モータジェネレータ４１によりバッテリパック４２の充電を行うためのモータ要求トルクとして、エンジン３の余分な３０Ｎ・ｍのトルクを算出する。

　このように、「システム要求トルクＴ３８＞エンジン要求トルクＴ３５」および「バッテリパック４２の充電率＞閾値Ｔｈ２」の少なくともいずれかの条件が満たされない場合には（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御部５は、エンジン３のトルクと、モータジェネレータ４１のトルクと、の分配を行ってバッテリパック４２の充電率を目標値に近づけることができる。

　ステップＳ２５、ステップＳ３２およびステップＳ３３に続いて、制御部５は、ハイブリッドシステム２の動作を終了する。

　図５～図７に関して説明した具体例によれば、制御部５は、燃料噴射量算出部５１１により算出された燃料噴射量Ｑ８を補正し、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数Ｒ３と、補正後の燃料噴射量Ｑ５と、に基づいてエンジン要求トルクＴ３５を算出する。これにより、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減しつつ、例えば、過負荷によりエンジン３の回転数が低下する場面や、急加速応答性が求められる場面において、トルクアシスト動作を実行することができる。

　また、制御部５は、記憶部５２に予め記憶されたマップデータ５２２に基づいてシステム要求トルクＴ３８およびエンジン要求トルクＴ３５を算出する。そのため、制御部５は、システム要求トルクＴ３８およびエンジン要求トルクＴ３５を算出するための処理時間の短縮化を図りつつ、より適正なシステム要求トルクＴ３８およびエンジン要求トルクＴ３５を算出することができる。

　また、制御部５は、システム要求トルクＴ３８とエンジン要求トルクＴ３５との関係だけではなく、モータジェネレータ４１に接続されたバッテリパック４２の充電率にさらに基づいて動作モードを決定する。そのため、制御部５は、動作モードを決定する際に用いることができる入力因子が限られている中で、より適正な動作モードを決定することができる。

　図８は、本実施形態に係るハイブリッドシステムのトルクカーブを表すグラフである。
　図８に表したグラフの横軸は、エンジン３の回転数を表している。図８に表したグラフの縦軸は、エンジン３のトルクを表している。

　図８に表したように、本実施形態の制御部５（具体的にはシステム要求トルク算出部５１２）は、エンジン３の回転数の全領域において、エンジン３のみが発生させるトルクよりも大きいシステム要求トルクを算出する。つまり、制御部５は、エンジン３の回転数の全領域において、エンジン３の単体では発生させることができない領域のトルクを発生させるために、モータジェネレータ４１がエンジン３のトルクのアシストあるいはサポートを行う制御を実行する。言い換えれば、制御部５は、エンジン３の単体で発生させることができるトルク領域において、モータジェネレータ４１がエンジン３のトルクのアシストあるいはサポートを行う制御を実行するわけではない。

　そのため、制御部５は、エンジン３の回転数が比較的低い場面であっても、より適正な動作モードとしてトルクアシスト動作を実行し、エンジン３のみが発生させるトルクよりも大きいシステム要求トルクを発生させることができる。これにより、エンジン３の排気量を抑え、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減しつつ、燃費の向上を図ることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。
　図３に関して前述した通り、演算部５１は、システム要求トルクを決定するためのトルク決定因子として目標空気量を算出してもよい。この場合には、演算部５１は、アクセル開度センサ６１により検出されたアクセル開度と、ハンドアクセル６２により送信された回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてエンジン３の目標空気量を算出する。そして、演算部５１は、回転センサ３１により検出されたエンジン３の回転数と、算出されたエンジン３の目標空気量と、に基づいてハイブリッドシステム２としてのシステム要求トルクを算出する。これにより、本発明の実施形態に関して前述した効果と同様の効果が得られる。

　２、２Ａ、２Ｂ：ハイブリッドシステム、　３：エンジン、　５：制御部、　３１：回転センサ、　３２：ＤＯＣ、　３３：ＤＰＦ、　３４：伝動部材、　４１：モータジェネレータ、　４２：バッテリパック、　４３：ＤＣ／ＤＣコンバータ、　５１：演算部、　５２：記憶部、　５３：通信部、　６１：アクセル開度センサ、　６２：ハンドアクセル、　６５：アクセルペダル、　７１：動力取り出し部品、　７２：鉛バッテリ、　７３：１２Ｖ負荷、　５１１：燃料噴射量算出部、　５１２：システム要求トルク算出部、　５１３：エンジン要求トルク算出部、　５１４：モータ要求トルク算出部、　５１５：動作モード決定部、　５１６：エンジン制御パラメータ決定部、　５２１：プログラム、　５２２：マップデータ、　Ｑ５、Ｑ８：燃料噴射量、　Ｒ３：回転数、　Ｔ３５：エンジン要求トルク、　Ｔ３８：システム要求トルク、　Ｔｈ１、Ｔｈ２：閾値

Claims

　産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムであって、
　エンジンの回転数を検出する回転センサと、
　アクセル開度を検出するアクセル開度センサおよび前記エンジンに対して一定の前記回転数を指示する回転数信号を送信する回転数指示部の少なくともいずれかと、
　前記エンジンの動作を制御する制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセル開度と、前記回転数指示部により送信された前記回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、算出された前記トルク決定因子と、に基づいて前記システム要求トルクを算出する制御を実行することを特徴とするハイブリッドシステム。
　前記トルク決定因子は、前記エンジンの燃料噴射量であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、算出された前記燃料噴射量を補正し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、補正後の前記燃料噴射量と、に基づいて前記エンジンに対するエンジン要求トルクを算出することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記システム要求トルクを算出することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記エンジンのみが発生させるトルクよりも大きい前記システム要求トルクを算出することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のハイブリッドシステム。
　産業用機械に搭載されるハイブリッドシステムであって、
　エンジンの回転数を検出する回転センサと、
　アクセル開度を検出するアクセル開度センサおよび前記エンジンに対して一定の前記回転数を指示する回転数信号を送信する回転数指示部の少なくともいずれかと、
　前記エンジンの動作を制御する制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセル開度と、前記回転数指示部により送信された前記回転数信号と、の少なくともいずれかに基づいてハイブリッドシステムとしてのシステム要求トルクを決定するためのトルク決定因子を算出し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、算出された前記トルク決定因子と、に基づいて前記システム要求トルクおよび前記エンジンに対するエンジン要求トルクを算出し、前記システム要求トルクと前記エンジン要求トルクとの関係に基づいて動作モードを決定する制御を実行することを特徴とするハイブリッドシステム。
　前記トルク決定因子は、前記エンジンの燃料噴射量であることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、算出された前記燃料噴射量を補正し、前記回転センサにより検出された前記回転数と、補正後の前記燃料噴射量と、に基づいて前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記エンジンの前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記エンジンのトルクと、の関係を示すマップデータを予め記憶し、予め記憶された前記マップデータに基づいて前記システム要求トルクおよび前記エンジン要求トルクを算出することを特徴とする請求項８または９に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、モータジェネレータに接続されたバッテリの充電率にさらに基づいて前記動作モードを決定する制御を実行することを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記システム要求トルクが第１閾値よりも小さく、前記充電率が第２閾値よりも小さい場合には、前記エンジン要求トルクを零に設定するとともに前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記モータジェネレータにより前記バッテリの充電を行う回生動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記システム要求トルクが前記エンジン要求トルクよりも大きく、前記充電率が第２閾値よりも大きい場合には、前記システム要求トルクと前記エンジン要求トルクとの差分に基づいて前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記モータジェネレータが前記エンジンのトルクのアシストを行うトルクアシスト動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記システム要求トルクが前記エンジン要求トルク以下である場合、および、前記充電率が第２閾値以下である場合、の少なくともいずれかの場合には、前記充電率に応じて前記モータジェネレータに対するモータ要求トルクを算出し、前記エンジンのトルクと、前記モータジェネレータのトルクと、の分配を行って前記充電率を目標値に近づけるトルクスプリット動作を前記動作モードとして決定することを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッドシステム。
　前記制御部は、前記エンジンのみが発生させるトルクよりも大きい前記システム要求トルクを算出することを特徴とする請求項７～１４のいずれか１項に記載のハイブリッドシステム。