JP2003028071A

JP2003028071A - ハイブリッド建設機械の駆動制御装置、ハイブリッド建設機械及びその駆動制御プログラム

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Publication number: JP2003028071A
Application number: JP2001218077A
Authority: JP
Inventors: Eiji Egawa; 栄治江川; Masami Ochiai; 正巳落合; Seiji Yamashita; 誠二山下; Toru Kurenuma; 榑沼　　透; Shuji Ohira; 修司大平; Hirotsugu Kasuya; 博嗣糟谷
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP4800514B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド建設機械において、できるだけ簡
単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作
動や発電作動を行わせ、エンジンを目標とする運転状態
に正確に制御できるようにする。【解決手段】コントローラ９において、設定回転数Ｎ_０
の最適トルクに対応したエンジン回転数Ｎ_ｒを目標回転
数として求め、エンジン１の負荷トルクが大きくエンジ
ン回転数Ｎが目標回転数Ｎ_ｒよりも低いときは、偏差Δ
Ｎ_ｒに応じて電動・発電機６を電動機として作動させト
ルクアシストを行い、エンジン１の負荷トルクが小さく
エンジン回転数Ｎが目標回転数Ｎ_ｒよりも高いときは、
偏差ΔＮ_ｒに応じて電動・発電機６を発電機として作動
させ、発電させてバッテリ７に蓄電を行うことにより、
エンジン１を最適運転状態に近づくように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
油圧建設機械に適用して好適なハイブリッド建設機械の
駆動制御装置、ハイブリッド建設機械及びその駆動制御
プログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ショベルなどの油圧建設機械
は、油圧ポンプをエンジン出力トルクだけによって駆動
し油圧作業部を駆動するのが一般的である。しかし、こ
の場合は、油圧作業部の負荷変動がそのままエンジンの
負荷変動となり、これによって燃費の低下や黒煙など排
ガス特性の悪化、騒音の増加を招いていた。

【０００３】このような問題を解決するための提案とし
て、例えば特開平９−２２４３５４号公報に記載のもの
がある。この提案では、油圧ポンプに電動・発電機を連
結し、油圧ポンプの吸収トルクが予め定めた設定値より
も大きい時には電動・発電機を電動機として駆動して油
圧ポンプのアシスト作動を行い、油圧ポンプの吸収トル
クが設定値よりも小さい時には電動・発電機を発電作動
させることで、上記の間題を解決しようとしている。す
なわち、従来、燃料供給量の増減で行っていたエンジン
回転数制御を、電動機によりアシストすることで、燃費
の向上、排ガス特性の改善及び騒晋の低減を図るもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術には次のような間題がある。

【０００５】第１に、油圧作業部を駆動する上で必要と
なる油圧ポンプでの必要吸収トルクを検出するのに吸収
トルク検出手段が必要となり、装置が複雑となる。

【０００６】第２に、エンジン出力トルクから油圧ポン
プ吸収トルクに至る経路途中での慣性負荷や摩擦力の影
響が考慮されないために、目標とする最適なエンジン負
荷特性に正確に制御できない。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、できるだけ簡
単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作
動や発電作動を行わせ、エンジンを目標とする運転状態
に正確に制御することのできるハイブリッド建設機械の
駆動制御装置、ハイブリッド建設機械及びその電動発電
制御プログラムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、エンジンと、このエンジンの回転
数を設定する回転数設定手段と、この設定回転数となる
よう前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、エン
ジンにより駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポ
ンプから吐出される圧油により油圧作業部の駆動を行う
建設機械の駆動制御装置において、前記エンジンから前
記油圧ポンプヘトルクを伝達する伝達軸に設けられた電
動・発電機と、この電動・発電機に対する電気エネルギ
ーの授受を行う蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を
制御する電動発電制御手段とを備え、前記電動発電制御
手段は、目標トルクに対応するエンジン回転数を予め設
定しておき、この目標トルクに対応するエンジン回転数
をエンジン回転数の目標値として用い、この目標値とエ
ンジン回転数の実測値とを比較して、実測値が目標値よ
り小さくなると前記電動・発電機を電動機として機能さ
せ、実測値が目標値より大きくなると前記電動・発電機
を発電機として機能させるよう制御するものとする。

【０００９】このように電動・発電機の動作を制御する
電動発電制御手段を設け、目標トルクに対応するエンジ
ン回転数をエンジン回転数の目標値として用い、この目
標値とエンジン回転数の実測値とを比較して電動・発電
機の作動を切り換え制御することにより、エンジンの軸
トルクを直接検出しなくても、エンジンの出力を目標ト
ルクが保たれるよう制御することができ、簡単な構成で
電動・発電機によるエンジンのアシスト作動や発電作動
を行わせることができる。また、エンジン回転数の目標
値と比較されるエンジン回転数の実測値にはエンジン出
力トルクから油圧ポンプ吸収トルクに至る経路途中での
慣性負荷や摩擦力の影響が含まれるので、エンジン出力
トルクを正確に制御することができる。

【００１０】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記電動発電制御手段は、前記エンジン回転数の目標値
と実測値の偏差を演算し、その偏差に応じて前記電動・
発電機が電動機或いは発電機として機能するときの制御
量を変えるものとする。

【００１１】これによりエンジン回転数の目標値とエン
ジン回転数の実測値とを比較して電動・発電機の作動を
切り換え制御するとき、エンジン回転数の目標値と実測
値との偏差の程度（大小）に応じて電動・発電機の発電
量やトルクアシスト量が変わるので、エンジンの出力ト
ルクを精度良く制御することができる。

【００１２】（３）また、上記（１）において、好まし
くは、前記電動発電制御手段は、前記回転数設定手段に
よる設定回転数とこの設定回転数で前記目標トルクを出
力するときのエンジン回転数との関係を予め定めてお
き、この関係にそのときの設定回転数を参照して前記目
標トルクに対応するエンジン回転数を求め、エンジン回
転数の目標値とするものとする。

【００１３】これにより設定回転数が変わっても、設定
回転数に応じて目標トルクに対応するエンジン回転数
（エンジン回転数の目標値）が設定されるので、常に意
図するトルク状態にエンジン出力を制御することができ
る。

【００１４】（４）更に、上記（１）において、好まし
くは、前記目標トルクはそのときの設定回転数で前記エ
ンジンの最適運転状態を得る最適トルクである。

【００１５】これによりエンジンの最適トルクに対応す
るエンジン回転数が目標値として設定されるので、燃費
や排ガス、騒音などの影響に対してエンジンを最適な状
態で運転することができる。また、エンジンに要求され
る運転時の最大トルクが電動・発電機によるアシスト分
だけ低下するため、エンジンの小型化が図れ、小型化の
分、燃費や排ガス、騒音の影響の向上や設置スペースの
減少、軽量化などが図れる。

【００１６】（５）また、上記（１）において、好まし
くは、前記目標トルクはそのときの設定回転数で前記エ
ンジンの最少燃費を得るトルクである。

【００１７】これによりエンジンの最少燃費トルクに対
応したエンジン回転数がエンジン回転数の目標値として
設定されるので、最少の燃費でエンジンを運転すること
ができる。

【００１８】（６）また、上記（１）において、好まし
くは、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝達
する伝達軸に慣性負荷手段を設置する。

【００１９】これにより慣性負荷手段でエンジン回転数
が一定となるように機械的に補助することができ、目標
トルクに対応したエンジン回転数に制御し易くなり、結
果的にエンジンを意図した特性に維持し易くなる。

【００２０】また、電動・発電機のトルクアシストや発
電に対する負荷変動が抑えられるため、電動・発電機の
最大電流が小さくなり、電動・発電機や電動・発電機制
御手段、蓄電手段の小型化が図れる。

【００２１】（７）また、上記目的を達成するために、
本発明は、エンジンと、このエンジンの回転数を設定す
る回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記エ
ンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンにより
駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプから吐
出される圧油により油圧作業部の駆動を行う建設機械に
おいて、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝
達する伝達軸に設けられた電動・発電機と、この電動・
発電機に対する電気エネルギーの授受を行う蓄電手段
と、前記電動・発電機の動作を制御する電動発電制御手
段とを備え、前記電動発電制御手段は、目標トルクに対
応するエンジン回転数を予め設定しておき、この目標ト
ルクに対応するエンジン回転数をエンジン回転数の目標
値として用い、この目標値とエンジン回転数の実測値と
を比較して、実測値が目標値より小さくなると前記電動
・発電機を電動機として機能させ、実測値が目標値より
大きくなると前記電動・発電機を発電機として機能させ
るよう制御するものとする。

【００２２】これにより上記（１）で述べたように、簡
単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作
動や発電作動を行わせ、エンジンを目標トルクとなるよ
う正確に制御することができる。

【００２３】（８）更に、上記目的を達成するために、
本発明は、エンジンと、このエンジンの回転数を設定す
る回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記エ
ンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンにより
駆動される油圧ポンプと、前記エンジンから前記油圧ポ
ンプへトルクを伝達する伝達軸に設けられた電動・発電
機とを備え、前記油圧ポンプから吐出される圧油により
油圧作業部の駆動を行うハイブリッド建設機械の駆動制
御プログラムにおいて、前記電動・発電機の動作を制御
するためにコンピュータを、目標トルクに対応するエン
ジン回転数を予め設定しておき、この目標トルクに対応
するエンジン回転数をエンジン回転数の目標値として用
い、この目標値とエンジン回転数の実測値とを比較し
て、実測値が目標値より小さくなると前記電動・発電機
を電動機として機能させ、実測値が目標値より大きくな
ると前記電動・発電機を発電機として機能させるよう制
御する手段として機能させるものとする。

【００２４】これにより上記（１）で述べたように、簡
単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作
動や発電作動を行わせ、エンジンを目標トルクとなるよ
う正確に制御することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
ハイブリッド建設機械の油圧駆動制御装置を示す図であ
り、図２はそのハイブリッド建設機械（油圧ショベル）
の外観を示す図である。

【００２７】図１において、本実施の形態に係わる油圧
駆動制御装置は、油圧ショベルのフロント作業機や旋回
装置、走行装置などの駆動に用いられるものであり、エ
ンジン１と、エンジン回転数を設定するスロットルダイ
ヤル２と、エンジン回転数を検出する回転数センサ３
と、エンジン１の燃料噴射量を調整するガバナ４と、エ
ンジン１により駆動される可変容量形油圧ポンプ５と、
エンジン駆動軸上に配置された電動・発電機６と、蓄電
部（バッテリ）７と、電動・発電機６の回転数を制御し
て必要に応じて蓄電部７と電力授受を行う電動・発電機
制御部、即ちインバータ８と、ガバナ４を制御し燃料噴
射量を調整してエンジン回転数を制御するとともに、イ
ンバータ８を制御し電動・発電機６のトルクを制御する
コントローラ９とを備えている。

【００２８】油圧ポンプ５から吐出された圧油はバルブ
装置１１を介してアクチュエータ１２に供給され、この
アクチュエータにより油圧ショベルのフロント作業機や
旋回装置、走行装置が駆動される。

【００２９】図２において、２１は上記油圧駆動制御装
置を搭載したハイブリッド油圧ショベルであり、油圧シ
ョベル２１は下部走行体２２、上部旋回体２３、フロン
ト作業機２４を有し、上部旋回体２３は下部走行体２２
に対して旋回可能に搭載され、フロント作業機２４は上
部旋回体２３の前部に上下動可能に取り付けられてい
る。下部走行体２２には走行モータ２２ａを有する左右
の走行装置（片側のみ図示）が設けられ、下部走行体２
２と上部旋回体２３の間には旋回モータ２３ａを有する
旋回装置が配置されている。フロント作業機２４はブー
ム２５、アーム２６、バケット２７を有する多関節構造
であり、ブーム２５はブームシリンダ２５ａにより、ア
ーム２６はアームシリンダ２６ａにより、バケット２７
はバケットシリンダ２７ａによりそれぞれ回転駆動され
る。

【００３０】油圧ショベル２１には、図示の如く、上記
油圧駆動制御装置のエンジン１、油圧ポンプ５、電動・
発電機６、バルブ装置１１を搭載しており、ハイブリッ
ド建設機械として構成されている。走行モータ２２ａ、
旋回モータ２３ａ、ブームシリンダ２５ａ、アームシリ
ンダ２６ａ、バケットシリンダ２７ａはアクチュエータ
１２を構成する。

【００３１】図１に戻り、エンジン１はディーゼルエン
ジンであり、ガバナ４により燃料噴射量を制御すること
で調速される。このガバナ４は、例えば燃料噴射ポンプ
を備えた電子ガバナであり、スロットルダイヤル２で設
定されたエンジン１の設定回転数と回転数センサ３で検
出された実測回転数の偏差に基づきコントローラ９によ
り制御される。

【００３２】また、電動・発電機６は電動機と発電機の
両機能も兼ねるものであり、エンジン１のトルクアシス
トやエンジン１による発電を行うことで、エンジン１を
最適運転状態（最適トルク）に保持するように補助的に
作動する。この電動・発電機６の制御はインバータ８を
介してコントローラ９により行われる。

【００３３】コントローラ９によるエンジン１及び電動
・発電機６の制御の詳細を図３〜図６により説明する。

【００３４】図３は、エンジン１の軸トルクとガバナ特
性と最適トルクとの関係を示す図である。図中、実線Ｘ
はエンジン１の仕様上の最大トルク線図であり、波線Ｙ
は設定回転数がＮ_０のときのガバナ特性線であり、一点
鎖線Ｚはエンジン１の燃費に関する最適トルク線図であ
る。

【００３５】前述したように、ガバナ４は例えば燃料噴
射ポンプを備えた電子ガバナであり、スロットルダイヤ
ル２でエンジン１の回転数をＮ_０に設定したとき、ガバ
ナ４は、コントローラ９により図３に波線Ｙで示すよう
な所定の傾きを持った特性で作動するよう制御される。
つまり、エンジン１の負荷トルクが大きくエンジン回転
数Ｎが低くなると、燃料噴射量を増やし軸トルクを増大
させ、エンジン１の負荷トルクが減少しエンジン回転数
Ｎが高くなると、燃料噴射量を減らし、軸トルクを減少
させ、これにより負荷変動に対してエンジン回転数Ｎを
ほぼ一定に保持するように制御する。このためコントロ
ーラ９は、スロットルダイヤル２で設定されたエンジン
１の設定回転数（例えば図３のＮ_０）と回転数センサ２
で検出された実測回転数（例えば、負荷トルクが図３の
Ｃ点相当のとき、Ｎ_０１）の偏差ΔＮ_０を計算し、偏差
ΔＮ_０が増大すると、燃料噴射量増の指令信号をガバナ
４に出力し、偏差ΔＮ_０が減少すると、燃料噴射量減の
指令信号をガバナ４に出力する。以上により、エンジン
１の負荷変動、即ち油圧ポンプ５が駆動するアクチュエ
ータ１２の負荷変動に対してもエンジン回転数Ｎをほぼ
一定に制御し、油圧ポンプ５の吐出流量の変動を抑え、
快適な作業を可能としている。

【００３６】なお、ガバナ４はそれ自身が図３に波線Ｙ
で示す所定の傾きを持った特性を有するメカニカルガバ
ナであってもよく、この場合はコントローラ９からは設
定回転数に応じた指令値が出力され、メカニカルガバナ
の燃料噴射量調整機構により実際の回転数と設定回転数
との偏差に応じた燃料噴射量の調整が行われる。

【００３７】また、図３において、本実施形態の最適ト
ルク線図Ｚは、設定回転数について最少燃費となる軸ト
ルク点をプロットしたものであり、例えば設定回転数が
Ｎ_０の場合、波線のガバナ特性線Ｙと一点鎖線の最適ト
ルク線図Ｚとの交点Ａが最少燃費となる最適トルク点で
ある。

【００３８】コントローラ９は、設定回転数がＮ_０のと
き、交点Ａのエンジン回転数Ｎ_ｒを目標回転数として電
動・発電機６を切り換え制御する。つまり、エンジン１
の負荷トルクが大きくエンジン回転数Ｎが目標回転数Ｎ
_ｒよりも低い状態Ｂにあるときは、その回転数偏差ΔＮ
_ｒに応じて電動・発電機６を電動機として作動させトル
クアシストを行い、エンジン１の負荷トルクが小さくエ
ンジン回転数Ｎが目標回転数Ｎ_ｒよりも高い状態Ｃにあ
るときは、その回転数偏差ΔＮ_ｒに応じて電動・発電機
６を発電機として作動させ、発電させてバッテリ７に蓄
電を行うことにより、エンジン１を最適トルク点Ａに近
づくように制御する。

【００３９】図４にコントローラ９の制御機能をフロー
チャートで示す。

【００４０】コントローラ９は、まず、回転数センサ３
の検出信号を入力しエンジン１の回転数Ｎを検出する
（ステップＳ１００）。また、スロットルダイヤル２の
設定信号を入力しエンジン１の設定回転数Ｎ_０を検出す
る（ステップＳ１１０）。次いで、設定回転数Ｎ_０の最
適トルクに対応したエンジン回転数Ｎ_ｒを目標回転数と
して演算する（ステップＳ１２０）。この演算は図５に
示すような制御マップを用いて行う。この制御マップ
は、図３に示した設定回転数Ｎ_０に対する最適トルクに
対応したエンジン回転数Ｎ_ｒを設定回転数全体について
求め、マップ化したものであり、最適トルクとは前述し
たようにその設定回転数で最少燃費を得るトルクであ
る。

【００４１】このようにして目標回転数Ｎ_ｒを求める
と、目標回転数Ｎ_ｒと実際のエンジン回転数Ｎとの偏差
ΔＮ_ｒをΔＮ_ｒ＝Ｎ_ｒ−Ｎの計算で求め（ステップＳ１
３０）、回転数偏差ΔＮ_ｒの正負、つまりΔＮ_ｒ＞０か
どうかを判定する（ステップＳ１４０）。この判定がＹ
ｅｓであれば、アシストトルクＴ_ｍａをＴ_ｍａ＝Ｋ_ｍ・
ΔＮ_ｒにより演算し（ステップＳ１５０）、インバータ
８にアシストトルクＴ_ｍ _ａを指令値として出力する（ス
テップＳ１６０）。また、ΔＮ_ｒ＞０かどうかの判定が
Ｎｏであれば発電トルクＴ_ｍｂをＴ_ｍｂ＝Ｋ_ｍ・ΔＮ_ｒ
により演算し（ステップＳ１７０）、インバータに発電
トルクＴ_ｍｂを指令値として出力する（ステップＳ１８
０）。

【００４２】図６にコントローラ９の制御機能全体を機
能ブロック図で示す。

【００４３】図６において、エンジン制御部９Ａは、減
算部５１でエンジン１の設定回転数と実際のエンジン回
転数Ｎの偏差ΔＮ_０を計算し、乗算部５１２で偏差ΔＮ
_０に係数を乗じて制御信号とし、ガバナ４に出力する。
電動・発電機制御部９Ｂは、演算部６１で制御マップを
用いて設定回転数Ｎ_０に対応する最少燃費を得る目標回
転数Ｎ_ｒを計算し、減算部６２で目標回転数Ｎ_ｒと実際
のエンジン回転数Ｎの偏差ΔＮ_ｒを計算し、演算部６３
で偏差ΔＮ_ｒの正負に応じて係数Ｋ_ｍを乗じてアシスト
トルクＴ_ｍａ或いは発電トルクＴ_ｍｂを演算し、これを
指令値としてインバータ８に出力する。

【００４４】以上のように構成した本実施の形態によれ
ば、従来、燃料供給量の増減で行っていたエンジン回転
数制御を、電動・発電機６によりアシストすることで、
エンジン運転状態を最少燃費となる運転状態に制御する
ことができ、燃費を向上できる。また、トルクアシスト
でエンジン回転数の変動が押さえられるので、騒音を低
減できる。

【００４５】また、エンジンに要求される運転時の最大
トルクが図３の最適トルク線図Ｚ相当のトルクに保たれ
電動・発電機６によるアシスト分だけ低下するため、エ
ンジン１の小型化が図れ、小型化の分、燃費や排ガス、
騒音の影響の向上や設置スペースの減少、軽量化などが
図れる。

【００４６】また、エンジン１の軸トルクを直接検出す
るのではなく、設定回転数に応じて最適トルク（最少燃
費となるトルク）に対応するエンジン回転数を求め、こ
れを目標値とし電動・発電機６の制御を切り換えるの
で、トルク検出手段が不要となり、簡単な構成で電動・
発電機６によるエンジンのアシスト作動や発電作動を行
わせることができる。また、エンジン回転数の目標値と
比較されるエンジン回転数の実測値にはエンジン出力ト
ルクから油圧ポンプ吸収トルクに至る経路途中での慣性
負荷や摩擦力の影響が含まれるので、エンジン出力トル
クを正確に制御することができる。

【００４７】本発明の第２の実施の形態を図７により説
明する。図中、図１に示したものと同等の部分には同じ
符号を付している。

【００４８】図７において、本実施の形態に係わる油圧
駆動制御装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、エ
ンジン１から油圧ポンプ５へのトルク伝達軸上に慣性負
荷（フライホイール）１０が追加されている。この場
合、電動・発電機６の慣性モーメントを大きくして、慣
性負荷１０を兼ねてもよい。

【００４９】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
による効果に加えて、慣性負荷１０によりエンジン回転
数一定となるように機械的にも補助されるので、最適ト
ルクに対応した一定のエンジン回転数に制御し易くな
り、結果的にエンジン特性を最適に維持し易くなる。

【００５０】また、電動・発電機６のトルクアシストや
発電に対する負荷変動が抑えられるため、電動・発電機
６の最大電流が小さくなり、電動・発電機６やインバー
タ８、蓄電部７の小型化が図れる。

【００５１】また、電動機アシストのない普通のエンジ
ンに慣性負荷を追加した場合は、エンジン始動時や加速
時のエンジン負荷が過大となり、始動性・加速性が悪化
しかつ排ガス中に黒煙が発生しがちとなるが、本実施の
形態では、電動・発電機６によるトルクアシストにより
慣性負荷を追加しても良好な始動性・加速性を維持で
き、かつ排ガスの黒煙の発生を低減できる。

【００５２】なお、以上の実施の形態では、エンジン１
の軸トルクを保持するときの目標トルクを最適トルク線
図Ｚ上の点とし、かつその最適トルク線図Ｚを最少燃費
を得るトルクとしたが、燃費以外に排ガス等、その他の
ファクターを考慮して最適トルク線図を設定してもよ
い。

【００５３】また、エンジン出力トルクの最大値（最大
トルク）Ｘよりも小さい最適トルク線図Ｚを設定し、線
図ＸとＺ間をアシスト領域としたが、目標トルク線図を
最大トルク線図付近に設定することにより、エンジンの
軸トルクが最大トルク付近に達した状態でのトルクアシ
ストを行ってもよく、この場合は、最大トルク＋トルク
アシスト分の駆動トルクが得られ、パワーアップを図る
ことができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、電動・
発電機によりエンジンのアシスト作動や発電作動を行わ
せ、エンジンを目標とする運転状態に正確に制御するこ
とができる。

【００５５】また、本発明によれば、目標トルクとして
最適トルクを設定するので、燃費や排ガス、騒音などの
影響に対してエンジンを最適な状態で運転することがで
きる。また、エンジンに要求される運転時の最大トルク
が電動・発電機によるアシスト分だけ低下するため、エ
ンジンの小型化が図れ、小型化の分、燃費や排ガス、騒
音の影響の向上や設置スペースの減少、軽量化などが図
れる。

【００５６】また、本発明によれば、目標トルクをエン
ジンの最少燃費トルクとするので、最少の燃費でエンジ
ンを運転することができる。

【００５７】更に、本発明によれば、慣性負荷手段を設
置するので、エンジン回転数が一定となるように機械的
に補助することができ、エンジンを意図した特性に容易
に維持制御することができる。

【００５８】また、電動・発電機のトルクアシストや発
電に対する負荷変動が抑えられるため、電動・発電機の
最大電流が小さくなり、電動・発電機や電動・発電機制
御手段、蓄電手段の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動制
御装置を示す図である。

【図２】本発明の油圧駆動制御装置を搭載したハイブリ
ッド油圧ショベルの外観を示す図である。

【図３】エンジン１の軸トルクとガバナ特性と最適トル
クとの関係を示す図である。

【図４】電動・発電機を制御するコントローラの処理機
能を示すフローチャートである。

【図５】設定回転数とこの設定回転数で最適トルクを得
る目標回転数との関係を示す図である。

【図６】コントローラの処理機能の全体を示す機能ブロ
ック図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係わる油圧駆動制
御装置を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン２スロットルダイヤル（回転数設定手段）３回転数センサ４ガバナ５油圧ポンプ６電動・発電機７蓄電部（バッテリ）８インバータ（電動・発電機制御部）９コントローラ９Ａエンジン制御部（エンジン制御手段）９Ｂ電動・発電機制御部（電動発電制御手段）１０慣性負荷（フライホール）１１バルブ装置１２アクチュエータ２１ハイブリッド油圧ショベル２２下部走行体２３上部旋回体２４フロント作業機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｎ５Ｈ５９０ 45/00 ３０５ 45/00 ３０５Ｂ３２２３２２ＣＨ０２Ｐ 9/00 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ａ 9/04 9/04 Ｋ (72)発明者山下誠二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者榑沼透茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者大平修司茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者糟谷博嗣茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB06 AC06 BA05 BB01 3G084 AA01 AA07 BA02 BA03 CA03 DA02 DA04 DA10 DA39 EB08 EB12 FA10 FA33 3G093 AA08 AA15 AA16 AB01 BA14 BA20 BA32 CA06 DA01 DA06 EA02 EA03 EB09 EC02 FA05 FA10 3H045 AA04 AA10 AA12 AA24 AA33 BA15 CA09 CA29 DA09 EA46 5H115 PA05 PA12 PA13 PC06 PG05 PI16 PI29 PI30 PO07 PO09 PU08 PV09 QA07 QE01 QE08 QN03 QN06 RE02 RE03 RE05 RE06 RE12 RE13 SE04 SE05 TE02 TW01 5H590 AA02 AA03 AA06 AB03 CA07 CA23 CC01 CC08 CD03 CE05 CE09 EA10 EA13 EB10 EB14 FA01 FA05 GA10 HA27 JB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、このエンジンの回転数を設定
する回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記
エンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンによ
り駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプから
吐出される圧油により油圧作業部の駆動を行う建設機械
の駆動制御装置において、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝達する伝
達軸に設けられた電動・発電機と、この電動・発電機に対する電気エネルギーの授受を行う
蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を制御する電動発電制御手段と
を備え、前記電動発電制御手段は、目標トルクに対応するエンジ
ン回転数を予め設定しておき、この目標トルクに対応す
るエンジン回転数をエンジン回転数の目標値として用
い、この目標値とエンジン回転数の実測値とを比較し
て、実測値が目標値より小さくなると前記電動・発電機
を電動機として機能させ、実測値が目標値より大きくな
ると前記電動・発電機を発電機として機能させるよう制
御することを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制
御装置。
【請求項２】請求項１記載のハイブリッド建設機械の駆
動制御装置において、前記電動発電制御手段は、前記エ
ンジン回転数の目標値と実測値の偏差を演算し、その偏
差に応じて前記電動・発電機が電動機或いは発電機とし
て機能するときの制御量を変えることを特徴とすること
を特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制御装置。
【請求項３】請求項１記載のハイブリッド建設機械の駆
動制御装置において、前記電動発電制御手段は、前記回
転数設定手段による設定回転数とこの設定回転数で前記
目標トルクを出力するときのエンジン回転数との関係を
予め定めておき、この関係にそのときの設定回転数を参
照して前記目標トルクに対応するエンジン回転数を求
め、エンジン回転数の目標値とすることを特徴とするハ
イブリッド建設機械の駆動制御装置。
【請求項４】請求項１記載のハイブリッド建設機械の駆
動制御装置において、前記目標トルクはそのときの設定
回転数で前記エンジンの最適運転状態を得る最適トルク
であることを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制
御装置。
【請求項５】請求項１記載のハイブリッド建設機械の駆
動制御装置において、前記目標トルクはそのときの設定
回転数で前記エンジンの最少燃費を得るトルクであるこ
とを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制御装置。
【請求項６】請求項１記載のハイブリッド建設機械の駆
動制御装置において、前記エンジンから前記油圧ポンプ
ヘトルクを伝達する伝達軸に慣性負荷手段を設置するこ
とを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制御装置。
【請求項７】エンジンと、このエンジンの回転数を設定
する回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記
エンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンによ
り駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプから
吐出される圧油により油圧作業部の駆動を行う建設機械
において、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝達する伝
達軸に設けられた電動・発電機と、この電動・発電機に対する電気エネルギーの授受を行う
蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を制御する電動発電制御手段と
を備え、前記電動発電制御手段は、目標トルクに対応するエンジ
ン回転数を予め設定しておき、この目標トルクに対応す
るエンジン回転数をエンジン回転数の目標値として用
い、この目標値とエンジン回転数の実測値とを比較し
て、実測値が目標値より小さくなると前記電動・発電機
を電動機として機能させ、実測値が目標値より大きくな
ると前記電動・発電機を発電機として機能させるよう制
御することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項８】エンジンと、このエンジンの回転数を設定
する回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記
エンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンによ
り駆動される油圧ポンプと、前記エンジンから前記油圧
ポンプへトルクを伝達する伝達軸に設けられた電動・発
電機とを備え、前記油圧ポンプから吐出される圧油によ
り油圧作業部の駆動を行うハイブリッド建設機械の駆動
制御プログラムであって、前記電動・発電機の動作を制
御するためにコンピュータを、目標トルクに対応するエンジン回転数を予め設定してお
き、この目標トルクに対応するエンジン回転数をエンジ
ン回転数の目標値として用い、この目標値とエンジン回
転数の実測値とを比較して、実測値が目標値より小さく
なると前記電動・発電機を電動機として機能させ、実測
値が目標値より大きくなると前記電動・発電機を発電機
として機能させるよう制御する手段として機能させるこ
とを特徴とするハイブリッド建設機械の駆動制御プログ
ラム。