JP2010185257A

JP2010185257A - ハイブリッド型作業機械

Info

Publication number: JP2010185257A
Application number: JP2009031590A
Authority: JP
Inventors: Hirozo Shono; 博三庄野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd; Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd; Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】
モード選択を正確に行うことのできるハイブリッド型作業機械を提供することを課題とする。
【解決手段】
ハイブリッド型作業機械は、前記電動作業要素を操作するための操作部と、前記電動作業要素を駆動するための駆動指令を前記操作部に入力される操作量に対応付けた駆動指令テーブルであって、前記操作量に対する駆動指令値の異なる複数の駆動指令テーブルを格納するテーブル格納部と、前記操作部に入力される操作量が絶対値で第１所定値までの不感帯を超えてから絶対値で第２所定値に到達するまでの判定領域内における到達度合により、操作量が前記第２所定値を超えた場合に出力する駆動指令を決定するための駆動指令テーブルを前記複数の駆動指令テーブルから選択するテーブル選択部と、前記テーブル選択部によって選択された駆動指令テーブルを用いて、前記操作部に入力される操作量に応じた駆動指令を出力する駆動指令出力部とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動作業要素と油圧作業要素を含むハイブリッド型作業機械に関する。

従来より、作業要素を電動駆動制御する作業制御装置であって、アクチュエータの駆動速度を決定するための関係テーブルを複数有し、中立不感帯における操作速度により、関係テーブルを選択する作業制御装置があった。

この作業制御装置は、中立不感帯での操作速度が所定速度よりも低ければ、微速モードテーブルを選択し、中立不感帯での操作速度が所定速度以上であれば、通常モードテーブルを選択していた（例えば、特許文献１）。
特開平１１−２８７２０７号公報

ところで、操作レバーが中立不感帯にあるときに、他の作業要素の作業による振動等が生じると、操作レバーの操作速度に影響が生じる場合がある。

このように操作速度に影響が生じると、モード選択が正しく行われず、誤ったモード選択がなされる場合があった。

そこで、本発明は、モード選択を正確に行うことのできるハイブリッド型作業機械を提供することを目的とする。

本発明の一局面のハイブリッド型作業機械は、内燃機関又は電動発電機の駆動力で発生される油圧によって駆動される作業要素と、電動駆動される電動作業要素とを含むハイブリッド型作業機械において、前記電動作業要素を操作するための操作部と、前記電動作業要素を駆動するための駆動指令を前記操作部に入力される操作量に対応付けた駆動指令テーブルであって、前記操作量に対する駆動指令値の異なる複数の駆動指令テーブルを格納するテーブル格納部と、前記操作部に入力される操作量が絶対値で第１所定値までの不感帯を超えてから絶対値で第２所定値に到達するまでの判定領域内における到達度合により、操作量が前記第２所定値を超えた場合に出力する駆動指令を決定するための駆動指令テーブルを前記複数の駆動指令テーブルから選択するテーブル選択部と、前記テーブル選択部によって選択された駆動指令テーブルを用いて、前記操作部に入力される操作量に応じた駆動指令を出力する駆動指令出力部とを含む。

また、前記到達度合は、操作量が絶対値で前記第１所定値を超えてから絶対値で前記第２所定値に到達するまでの経過時間であってもよい。

また、前記判定領域内では、前記駆動指令は零であってもよい。

また、前記判定領域内では、前記駆動指令は、前記複数の駆動指令テーブルのうち、前記操作量に対する駆動指令値が絶対値で最も小さい駆動指令テーブルによって決定されてもよい。

また、前記駆動指令テーブルは、速度指令値を決定するための速度指令テーブル、又はトルク電流指令値を決定するためのトルク指令テーブルであってもよい。

本発明によれば、モード選択を正確に行うことのできるハイブリッド型作業機械を提供できるという特有の効果が得られる。

以下、本発明のハイブリッド型作業機械を適用した実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械を示す側面図である。

このハイブリッド型作業機械は、建設機械型のハイブリッド型作業機械であり、下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。

「全体構成」
図２は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を実線でそれぞれ示す。

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、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。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が接続されている。

コントロールバルブ１７は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、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、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。

また、電動発電機１２には、インバータ１８及び昇降圧コンバータ１００を介して蓄電器としてのバッテリ１９が接続される。このインバータ１８と昇降圧コンバータ１００との間は、ＤＣバス１１０によって接続されている。

また、ＤＣバス１１０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。ＤＣバス１１０は、バッテリ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ために配設されている。

ＤＣバス１１０には、ＤＣバス１１０の電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）を検出するためのＤＣバス電圧検出部１１１が配設されている。検出されるＤＣバス電圧値は、コントローラ３０に入力される。

また、バッテリ１９には、バッテリ電圧値を検出するためのバッテリ電圧検出部１１２と、バッテリ電流値を検出するためのバッテリ電流検出部１１３が配設されている。これらによって検出されるバッテリ電圧値とバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力される。

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、及び旋回減速機２４が接続される。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、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃを含み、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃには、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がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。

このような実施の形態１のハイブリッド型作業機械は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型作業機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。

「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、ハイブリッド型作業機械の運転中は常時運転される。

電動発電機１２は、電動（アシスト）運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ２０によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。

減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と発電運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。

メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々を駆動するために供給される。

パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。

コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々に供給する油圧を操作者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。

インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８が電動発電機１２の力行を運転制御している際には、必要な電力をバッテリ１９と昇降圧コンバータ１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の回生を運転制御している際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９に充電する。

バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してインバータ１８及びインバータ２０に接続されている。これにより、電動発電機１２の電動（アシスト）運転と旋回用電動機２１の力行運転との少なくともどちらか一方が行われている際には、電動（アシスト）運転又は力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、電動発電機１２の発電運転と旋回用電動機２１の回生運転の少なくともどちらか一方が行われている際には、発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。

このバッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９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）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、昇降圧コンバータ１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。

インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と昇降圧コンバータ１００との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１の力行を運転制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から昇降圧コンバータ１００を介して旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力を昇降圧コンバータ１００を介してバッテリ１９へ充電する。図２には、旋回電動機（１台）及びインバータ（１台）を含む形態を示すが、その他マグネット機構や旋回機構部以外の駆動部として備えることで、複数の電動機及び複数のインバータをＤＣバス１１０に接続するようにしてもよい。

昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０を介して電動発電機１２及び旋回用電動機２１に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されており、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧又は降圧を切り替える制御を行う。電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行う場合には、インバータ１８を介して電動発電機１２に電力を供給する必要があるため、昇降圧コンバータ１００がＤＣバス電圧値を昇圧する必要がある。一方、電動発電機１２が発電運転を行う場合には、発電された電力をインバータ１８を介してバッテリ１９に充電する必要があるため、昇降圧コンバータ１００がＤＣバス電圧値を降圧する必要がある。

このため、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２と旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。

ＤＣバス１１０は、２つのインバータ１８及び２０と昇降圧コンバータとの間に配設されており、バッテリ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受が可能に構成されている。

ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス電圧値を検出するための電圧検出部である。検出されるＤＣバス電圧値はコントローラ３０に入力され、このＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収めるための昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。

バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１９の電圧値を検出するための電圧検出部であり、バッテリの充電状態を検出するために用いられる。検出されるバッテリ電圧値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。

バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９の電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。

旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている電動作業要素である。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。また、図２にはレゾルバ２２を取り付けた形態を示すが、電動機の回転センサを有しないインバータ制御方式を用いてもよい。

メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。

旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力として旋回体へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、旋回体で発生した回転数を増加させ、より多くの回転動作を旋回用電動機２１に発生させることができる。

旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。

操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置である。レバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、キャビン１０内の運転席の周囲に配設され、ハイブリッド型作業機械の操作者によって操作される。

この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者によるレバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。

なお、レバー２６Ａは、旋回用電動機２１及びアーム５を操作するためのレバーであり、レバー２６Ｂは、ブーム４及びバケット６を操作するためのレバーである。また、ペダル２６Ｃは、下部走行体１を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。

操作装置２６のレバー２６Ａ、２６Ｂ、及びペダル２６Ｃが操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。

なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、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の駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。

旋回用操作検出部としての圧力センサ２９では、旋回機構２を旋回させるためにレバー２６Ａが操作されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これにより、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるためのレバー２６Ａの操作量を的確に把握することができる。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。また、実施の形態１では、レバー操作検出部としての圧力センサを用いる形態について説明するが、操作装置２６のレバー２６Ａに入力される旋回機構２を旋回させるための操作量をそのまま電気信号で読み取るセンサを用いてもよい。

「コントローラ３０」
コントローラ３０は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の駆動制御を行う制御装置であり、速度指令変換部３１、駆動制御装置３２、及び旋回駆動制御装置４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、速度指令変換部３１、駆動制御装置３２、及び旋回駆動制御装置４０は、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り、実現される装置である。

「速度指令変換部３１」
速度指令変換部３１は、圧力センサ２９から入力される信号（レバー２６Ａの操作量を表す信号）を速度指令に変換して出力する駆動指令出力部である。これにより、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、旋回駆動制御装置４０に入力される。

この速度指令変換部３１で用いる変換特性については、図３を用いて説明する。

なお、速度指令変換部３１がレバー２６Ａの操作量を表す信号）を速度指令に変換する際には、速度指令テーブルを参照するが、この処理内容については後述する。

「操作量／速度指令の変換特性」
図３は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の速度指令変換部３１においてレバー２６Ａの操作量を速度指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるための速度指令）に変換する変換特性を示す図である。この変換特性は、レバー２６Ａの操作量に応じて、不感帯領域、零速度指令領域（左旋回用及び右旋回用）、左方向旋回駆動領域、及び右方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。

ここで、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の制御系では、旋回用電動機２１の回転軸２１ａが反時計回りに回転する回転方向を「正転」と称し、正転方向の駆動を表す制御量に正の符号を付す。一方、旋回用電動機２１の回転軸２１ａが時計回りに回転する回転方向を「逆転」と称し、逆転方向の駆動を表す制御量に負の符号を付す。正転は、上部旋回体３の右方向への旋回に対応し、逆転は、上部旋回体の左方向への旋回に対応する。

「不感帯領域」
この変換特性に示すように、不感帯領域は、レバー２６Ａの中立点付近に設けられている。

旋回用電動機２１が停止している状態（すなわち、上部旋回体３が旋回動作を行っておらず停止している状態）において、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域内にある場合は、速度指令変換部３１から速度指令は出力されず、旋回駆動制御装置４０による旋回用電動機２１の駆動制御は行われない。また、このとき、メカニカルブレーキ２３は制動状態にされる。

従って、上部旋回体３が旋回動作を行っておらず停止している状態において、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域内にある状態では、メカニカルブレーキ２３によって旋回用電動機２１及び上部旋回体３が機械的に停止されている。

一方、上部旋回体３が旋回している状態において、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域内にされた場合（すなわち、操作者が旋回動作を停止させようとしてレバー２６Ａを中立付近に戻した場合）には、上部旋回体３の旋回が停止するまで（すなわち、旋回用電動機２１が停止するまで）は、速度指令変換部３１から零速度指令が出力される。

旋回停止後に所定時間（例えば、数秒）が経過すると、メカニカルブレーキ２３が制動状態に切り替えられ、速度指令変換部３１からは零速度指令は出力されなくなる。このような制御は、後述する旋回駆動制御装置４０内の主制御部６０によって統括される。

「零速度指令領域（判定領域）」
零速度指令領域は、レバー２６Ａの操作方向における不感帯領域の両外側に設けられている。この零速度指令領域は、主に旋回開始時において、不感帯領域における上部旋回体３の停止状態と、左右方向の旋回駆動領域における旋回状態とを切り替える際に操作性を良くするために設けられる緩衝領域である。

レバー２６Ａの操作量がこの零速度指令領域の範囲内にあるときは、速度指令変換部３１から零速度指令が出力され、メカニカルブレーキ２３は解除された状態となる。

また、実施の形態１では、この零速度指令領域は、操作量が絶対値で１０％以上２０％未満の範囲内に設定され、旋回開始時に速度指令を決定するための速度指令テーブルを選択するための判定が行われる判定領域でもある。速度指令は、操作量が絶対値で２０％以上になった場合に、速度指令テーブルに基づいて速度指令変換部３１から出力される駆動指令である。この速度指令テーブルの選択処理については、後述する。

なお、零速度指令とは、上部旋回体３の旋回速度を零にするために、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を零にするための速度指令であり、後述するＰＩ(Proportional Integral)制御では、回転軸２１Ａの回転速度を零に近づけるための目標値として用いられる。

また、旋回開始時には、メカニカルブレーキ２３の制動（オン）／解除（オフ）の切り替えは、不感帯領域と零速度指令領域の境界においてコントローラ３０内の旋回駆動制御装置４０によって行われる。

従って、旋回開始時には、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域内にある間は、メカニカルブレーキ２３は解除され、零速度指令により、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａは停止状態に保持される。これにより、上部旋回体３は旋回駆動されずに停止状態に保持される。

「左方向旋回駆動領域」
左方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を左方向に旋回させるための速度指令が速度指令変換部３１から出力される領域である。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する際の到達度合としての経過時間により、高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令特性のいずれかの速度指令特性が選択される。

この速度指令特性の選択については後述するが、いずれの速度指令特性が選択された場合においても、この左方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が左方向に旋回駆動される。

なお、上部旋回体３の旋回速度をある一定以下に制限するために、左方向旋回駆動領域における速度指令値は、絶対値が所定の値で制限される。

「右方向旋回駆動領域」
右方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を右方向に旋回させるための速度指令が速度指令変換部３１から出力される領域である。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する際の経過時間により、高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令特性のいずれかの速度指令特性が選択される。

この速度指令特性の選択については後述するが、いずれの速度指令特性が選択された場合においても、この右方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が右方向に旋回駆動される。

なお、左方向旋回駆動領域と同様に、右方向旋回駆動領域における速度指令値は、絶対値が所定の値で制限される。

「駆動制御装置３２」
駆動制御装置３２は、電動発電機１２の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）、及び、バッテリ１９の充放電制御を行うための制御装置である。この駆動制御装置３２は、エンジン１１の負荷の状態とバッテリ１９の充電状態に応じて、電動発電機１２の運転制御を行い、インバータ１８を介してバッテリ１９の充放電制御を行う。

「旋回駆動制御装置４０」
図４は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の制御系の構成を示すブロック図である。

旋回駆動制御装置４０は、インバータ２０を介して旋回用電動機２１の駆動制御を行うための制御装置であり、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、及び主制御部６０を含む。

駆動指令生成部５０には、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、この駆動指令生成部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、このインバータ２０によって旋回用電動機２１がＰＷＭ制御信号により交流駆動される。

主制御部６０は、圧力センサ２９からレバー２６Ａの操作量を表す信号が入力され、旋回駆動制御装置４０の制御処理に必要な周辺処理を行う制御部である。この主制御部６０の具体的な処理内容については、関連箇所においてその都度説明する。

主制御部６０は、速度指令テーブルを格納するための内部メモリ６０Ａを有し、旋回用電動機２１を操作するためにレバー２６Ａに入力される操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する時間を計測する。

内部メモリ６０Ａには、低速速度指令テーブル、中速速度指令テーブル、及び高速速度指令テーブルの３つの速度指令テーブルが格納されている。すなわち、内部メモリ６０Ａは、旋回用電動機２１を駆動するための速度指令を操作装置２６のレバー２６Ａに入力される操作量に対応付けた速度指令テーブルであって、操作量に対する速度指令値の異なる複数の駆動指令テーブルを格納するテーブル格納部である。

主制御部６０は、テーブル選択部として速度指令テーブルの選択処理を行う。判定領域としての零速度指令領域をレバー２６Ａが通過する経過時間が第１所定時間未満であれば、高速速度指令テーブルを選択し、経過時間が第１所定時間以上、第２所定時間未満であれば、中速速度指令テーブルを選択し、経過時間が第２所定時間以上であれば、低速速度指令テーブルを選択する。

このように主制御部６０の選択処理によって選択された速度指令テーブルは、速度指令変換部３１が速度指令を出力する際に参照される。

主制御部６０によって高速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は高速速度指令テーブルを参照し、高速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、高速速度指令特性が選択されることになる。

主制御部６０によって中速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は中速速度指令テーブルを参照し、中速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、中速速度指令特性が選択されることになる。

主制御部６０によって低速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は低速速度指令テーブルを参照し、低速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、低速速度指令特性が選択されることになる。

なお、例えば、第２所定時間は、１秒程度であり、第１所定時間は、０．３〜０．５秒程度である。

このようにして、図３に示す左方向旋回駆動領域及び右方向旋回駆動領域における３種類の速度特性が実現される。

「駆動指令生成部５０」
駆動指令生成部５０は、減算器５１、ＰＩ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。この駆動指令生成部５０の減算器５１には、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回駆動用の速度指令(rad/s)が入力される。

減算器５１は、レバー２６Ａの操作量に応じた速度指令の値（以下、速度指令値）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、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）を制限する処理を行う。この制限処理は、レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令値の許容値が緩やかに増大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大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。

この制限特性は、レバー２６Ａの操作量の増大に伴ってトルク電流指令値の許容値（の絶対値）を緩やかに増大させる特性を有し、上部旋回体３の右方向及び左方向の双方向を制限するための特性を有するものである。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が旋回用電動機２１の許容最大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の右方向及び左方向の双方向の回転に対して行われる。

ここで、トルク制限部５４においてトルク電流指令値を制限するためのトルク許容値には、通常用の値と非常用の値の２種類がある。通常用のトルク許容値は、旋回用電動機２１の連続定格トルクを表すトルク電流指令値に対応し、非常用のトルク許容値は、旋回用電動機２１の短時間定格トルクを表すトルク電流指令値に対応する。

通常用及び非常用のトルク許容値は、正転側と逆転側のそれぞれの値があり、通常用と非常用の切替は、主制御部６０によって行われる。

トルク電流指令値を制限するための特性を表すデータ（トルク許容値のデータ）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５４に入力される。

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の出力値を減算して得る偏差を出力する。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から出力される旋回用電動機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から入力される偏差に基づき、この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電圧指令を生成する。インバータ２０は、ＰＩ制御部５６から入力される電圧指令に基づき、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に入力する。

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）を検出するとともに、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及び主制御部６０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、上部旋回体３が所望の位置まで旋回される。

また、このように旋回操作が行われる際に、レバー２６Ａの操作量が判定領域である零速度領域を通過する際の経過時間に応じて速度指令変換部３１は、高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令のいずれかの速度指令特性を用いて、レバー２６Ａの操作量に応じた速度指令を出力する。

このため、操作者が零速度指令領域内でレバー２６Ａを操作する際の操作速度を調節すれば、高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令のいずれかの速度指令特性を自在に選択することができる。

図５は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械における速度指令テーブルの選択処理の処理手順を示す図である。この処理は、主制御部６０によって実行される処理であり、例えば、５ミリ秒毎に繰り返し実行される処理である。

主制御部６０は、ハイブリッド型作業機械の運転の開始に伴い、選択処理を開始する（スタート）。

主制御部６０は、レバー２６Ａに旋回操作が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定は、圧力センサ２９から入力されるレバー２６Ａの操作量を表す信号に基づいて行われる。なお、ステップＳ１１の処理は、レバー２６Ａの操作が検出されるまで繰り返し実行される。

主制御部６０は、レバー２６Ａの操作があったと判定した場合は、操作量が判定領域である零速度指令領域に到達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、操作量が絶対値で１０％に到達したか否かが判定される。零速度指令の出力と、メカニカルブレーキ２３の解除を行うか否かを判定するためである。なお、ステップＳ１２の処理は、操作量が絶対値で１０％に到達したと判定するまで繰り返し実行される。

主制御部６０は、操作量が絶対値で１０％に到達したと判定した場合は、零速度指令の出力と、メカニカルブレーキ２３の解除を行うとともに、操作量が右方向旋回駆動領域又は左方向旋回駆動領域に到達するまでの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１３）。

主制御部６０は、経過時間が第１所定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

主制御部６０は、ステップＳ１４で経過時間が第１所定時間未満であると判定した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）は、内部メモリ６０Ａから高速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ１５）。

主制御部６０は、ステップＳ１４で経過時間が第１所定時間以上であると判定した場合（ステップＳ１４でＮｏ）は、経過時間が第２所定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

主制御部６０は、ステップＳ１６で経過時間が第２所定時間未満であると判定した場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）は、内部メモリ６０Ａから中速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ１７）。

主制御部６０は、ステップＳ１６で経過時間が第２所定時間以上であると判定した場合（ステップＳ１６でＮｏ）は、内部メモリ６０Ａから低速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ１８）。

なお、ステップＳ１５、Ｓ１７、及びＳ１８の処理が終了した場合は、主制御部６０は、手順をリターンする。

以上で旋回開始時における速度指令テーブルの選択処理が終了する。

従来の作業制御装置では、中立不感帯での操作速度によってモード選択を行っていたため、操作レバーが中立不感帯にあるときに、他の作業要素の作業による振動等が生じると、操作レバーの操作速度に影響が生じ、モード選択が正しく行われず、誤ったモード選択がなされる場合があった。

これに対して、実施の形態１のハイブリッド型作業機械によれば、従来の作業制御装置の中立不感帯に対応する不感帯領域を越えた判定領域（零速度指令領域）を通過する際の経過時間によって速度指令テーブルの選択（すなわち、モード選択）を行うため、他の作業要素の作業による振動等が生じても、レバー２６Ａの操作速度に影響が生じにくく、正確にモード選択を行うことができる。

なお、以上では、速度指令テーブルが高速用、中速用、低速用の３種類である形態について説明したが、速度指令テーブルは、２種類以上であれば幾つであってもよく、また、判定領域の経過時間をパラメータとして、速度指令特性が無段階に設定される速度指令テーブルを用いてもよい。

また、以上では、判定領域内における到達度合として経過時間を計測する形態について説明したが、到達度合は、経過時間には限られず、経過時間を二乗した値によって速度指令テーブルの選択を行う形態であってもよい。

また、以上では、電動作業要素としての旋回用電動機２１を操作する際に、駆動指令としての速度指令を決定するための駆動指令テーブルである速度指令テーブルを選択する形態について説明したが、駆動指令テーブルが選択される電動作業要素は、旋回用電動機２１に限られるものではない。

例えば、下部走行体１、ブーム４、又はアーム５の駆動源が電動化されている場合には、下部走行体１、ブーム４、又はアーム５を駆動するための電動機を駆動するための速度指令テーブルを選択するように構成してもよい。

また、以上では、主制御部６０の内部メモリ６０Ａがテーブル格納部としての機能を有する形態について説明したが、速度指令テーブルを格納するメモリは、主制御部６０の外部メモリであってもよい。

また、以上では、主制御部６０の内部メモリ６０Ａがテーブル格納部としての機能を有し、主制御部６０がテーブル選択部としての機能を有する形態について説明したが、速度指令変換部３１がテーブル格納部又はテーブル選択部、あるいはこれらの両方の機能を有していてもよい。

また、以上では、トルク電流指令の演算にＰＩ制御を用いる形態について説明したが、これに代えて、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御等を用いてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態２のハイブリッド型作業機械は、速度指令変換部３１から出力される速度指令の特性が実施の形態１のハイブリッド型作業機械と異なる。

その他の構成は実施の形態１のハイブリッド型作業機械と同一であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。以下、相違点について説明する。

図６は、実施の形態２のハイブリッド型作業機械の速度指令変換部３１においてレバー２６Ａの操作量を速度指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるための速度指令）に変換する変換特性を示す図である。

この変換特性は、レバー２６Ａの操作量に応じて、不感帯領域、低速速度指令領域（左旋回用及び右旋回用）、左方向旋回駆動領域、及び右方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。

このように、実施の形態２のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作領域が１０％以上、２０％未満の判定領域内で、低速速度指令特性によって速度指令辺部３１から速度指令が出力される。以下、各領域について説明する。

「不感帯領域」
不感帯領域の特性は、実施の形態１と同一である。すなわち、旋回動作の開始前は、メカニカルブレーキ２３が制動状態にされる。一方、制動時には、零速度指令が出力され、旋回停止後に所定時間（例えば、数秒）が経過すると、メカニカルブレーキ２３が制動状態に切り替えられる。

「低速速度指令領域（判定領域）」
低速速度指令領域は、レバー２６Ａの操作方向における不感帯領域の両外側に設けられている。この低速速度指令領域は、主に旋回開始時において、不感帯領域における上部旋回体３の停止状態と、左右方向の旋回駆動領域における旋回状態とを切り替える際に操作性を良くするために設けられる緩衝領域である。

レバー２６Ａの操作量がこの低速速度指令領域の範囲内にあるときは、主制御部６０によって低速速度指令テーブルが選択され、速度指令変換部３１から低速速度指令が出力される。すなわち、低速速度指令は、複数の速度指令テーブルのうち、レバー２６Ａの操作量に対する速度指令値が絶対値で最も小さい低速速度指令テーブルによって決定される速度指令である。

なお、旋回動作の開始時には、メカニカルブレーキ２３は、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域から低速速度指令領域に入った際に解除される。

また、実施の形態２では、この低速速度指令領域は、操作量が絶対値で１０％以上２０％未満の範囲内に設定され、速度指令テーブルを選択するための判定が行われる判定領域でもある。この速度指令テーブルの選択処理については、後述する。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する際の経過時間により、左方向旋回駆動領域で用いられる速度指令特性が高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令特性のいずれかに選択される。

実施の形態２では、低速速度指令特性は、低速速度指令領域から右方向旋回駆動領域にわたって連続的に設定されている。また、中速速度指令特性及び高速速度指令特性は、低速速度指令領域と右方向旋回駆動領域との境界において、低速速度指令特性から特性が折れ曲がって傾きが増大するように設定されている。

このため、実施の形態２における低速速度指令テーブル、中速速度指令テーブル、及び高速速度指令テーブルは、図６に示す速度指令を実現するように構成されている点が実施の形態１の各速度テーブルと異なる。

この速度指令特性の選択については後述するが、いずれの速度指令特性が選択された場合においても、左方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が左方向に旋回駆動される。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する際の経過時間により、右方向旋回駆動領域で用いられる速度指令特性が高速速度指令特性、中速速度指令特性、又は低速速度指令特性のいずれかに選択される。

左方向旋回駆動領域と同様に、実施の形態２の右方向旋回駆動領域では、低速速度指令特性は、低速速度指令領域から右方向旋回駆動領域にわたって連続的に設定されている。また、中速速度指令特性及び高速速度指令特性は、低速速度指令領域と右方向旋回駆動領域との境界において、低速速度指令特性から特性が折れ曲がって傾きが絶対値で増大するように設定されている。

この速度指令特性の選択については後述するが、いずれの速度指令特性が選択された場合においても、右方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が右方向に旋回駆動される。

図７は、実施の形態２のハイブリッド型作業機械における速度指令テーブルの選択処理の処理手順を示す図である。この処理は、主制御部６０によって実行される処理であり、例えば、５ミリ秒毎に繰り返し実行される処理である。

ステップＳ２１及びＳ２２の処理内容は、基本的に、実施の形態１におけるステップＳ１１及びＳ１２の内容と同一である。すなわち、主制御部６０は、レバー２６Ａに旋回操作が入力されたか否かを判定し（ステップＳ２１）、レバー２６Ａの操作があったと判定した場合は、操作量が判定領域である低速速度指令領域に到達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。

主制御部６０は、操作量が絶対値で１０％に到達したと判定した場合は、低速速度指令特性に基づく速度指令の出力と、メカニカルブレーキ２３の解除を行うとともに、操作量が右方向旋回駆動領域又は左方向旋回駆動領域に到達するまでの経過時間の計測を開始する（ステップＳ２３）。

低速速度指令特性は、主制御部６０が内部メモリ６０Ａの低速速度指令テーブルを選択することによって得られる。

実施の形態２では、判定領域としての低速速度指令領域において、経過時間が計測されている間に、速度指令変換部３１によって低速速度指令が出力されるため、判定領域としての低速速度指令領域内においても、極低速での旋回駆動が開始される。

主制御部６０は、経過時間が第１所定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。

主制御部６０は、ステップＳ２４で経過時間が第１所定時間未満であると判定した場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）は、内部メモリ６０Ａから高速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ２５）。

主制御部６０によって高速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は高速速度指令テーブルを参照し、高速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、高速速度指令特性が選択されることになる。これにより、速度指令が低速速度指令特性から高速速度指令特性に切り替えられる。

主制御部６０は、ステップＳ２４で経過時間が第１所定時間以上であると判定した場合（ステップＳ２４でＮｏ）は、経過時間が第２所定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。

主制御部６０は、ステップＳ２６で経過時間が第２所定時間未満であると判定した場合（ステップＳ２６でＹｅｓ）は、内部メモリ６０Ａから中速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ２７）。

主制御部６０によって中速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は中速速度指令テーブルを参照し、中速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、中速速度指令特性が選択されることになる。これにより、速度指令が低速速度指令特性から中速速度指令特性に切り替えられる。

主制御部６０は、ステップＳ２６で経過時間が第２所定時間以上であると判定した場合（ステップＳ２６でＮｏ）は、内部メモリ６０Ａから低速速度指令テーブルを選択する（ステップＳ２８）。

主制御部６０によって低速速度指令テーブルが選択された場合には、速度指令変換部３１は低速速度指令領域に引き続き、低速速度指令テーブルを参照し、低速速度指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられた速度指令を出力する。すなわち、速度指令特性としては、低速速度指令特性が選択されることになる。

なお、ステップＳ２５、Ｓ２７、及びＳ２８の処理が終了した場合は、主制御部６０は、手順をリターンする。

これに対して、実施の形態２のハイブリッド型作業機械によれば、従来の作業制御装置の中立不感帯に対応する不感帯領域を越えた判定領域（低速速度指令領域）を通過する際の経過時間によって速度指令テーブルの選択（すなわち、モード選択）を行うため、他の作業要素の作業による振動等が生じても、レバー２６Ａの操作速度に影響が生じにくく、正確にモード選択を行うことができる。

［実施の形態３］
図８は、実施の形態３のハイブリッド型作業機械の制御系の構成を示すブロック図である。

実施の形態３の旋回駆動制御装置１４０は、零速度指令による速度制御と、トルク電流指令によるトルク制御を行う点が実施の形態１の旋回駆動制御装置４０と異なる。このため、実施の形態３の旋回駆動制御装置１４０は、トルク制御を行う際に解放するスイッチ部１５９を含む。

また、実施の形態３のハイブリッド型作業機械の制御系には、実施の形態１の速度指令変換部３１の代わりに、駆動指令変換部１３１が含まれる。

その他の構成は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械に準ずるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

駆動指令変換部１３１は、レバー２６Ａの操作量に応じて零速度指令とトルク電流指令を出力する。レバー２６Ａの操作量を駆動指令に変換する変換特性については、図９を用いて後述するが、実施の形態３のハイブリッド型作業機械においても、変換特性は、レバー２６Ａの操作量によって不感帯領域、零速度指令領域（左旋回用及び右旋回用）、左方向旋回駆動領域、及び右方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。

駆動指令変換部１３１は、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にある場合は、零速度指令を出力する。また、旋回停止時に制動トルクが必要な場合は、不感帯領域においても零速度指令を出力する。ここまでは、実施の形態１の速度指令変換部３１と同一である。

一方、左方向旋回駆動領域と右方向旋回駆動領域では、駆動指令変換部１３１は、トルク電流指令を出力する。このようにトルク電流指令が出力される場合には、主制御部６０によってスイッチ部１５９が解放される。

スイッチ部１５９が解放された状態では、駆動指令変換部１３１から出力されるトルク電流指令は、ＰＩ制御部５２、トルク制限部５３、５４、減算器５５、及びＰＩ制御部５６を経てインバータ２０に入力される。

インバータ２０から出力されるトルク電流指令は、ＩＰＭ２１に入力されるとともに、電流変換部５７に入力される。電流変換部５７の出力は、減算器５５に入力される。

このような実施の形態３のハイブリッド型作業機械では、左方向旋回駆動領域と右方向旋回駆動領域においては、スイッチ部１５９が解放された状態で、減算器５５、ＰＩ制御部５６、インバータ２０、及び電流変換部５７を含むフィードバックループにより、トルク制限部５４から減算器５５に入力されるトルク電流指令値と、電流変換部５７から減算器５５に入力されるトルク電流指令値の偏差が最小となるように、ＰＩ制御が行われる。

以上のような構成により、零速度指令とトルク電流指令を使い分けて、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回駆動が行われる。

図９は、実施の形態３のハイブリッド型作業機械の駆動指令変換部１３１においてレバー２６Ａの操作量をトルク電流指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるためのトルク電流指令）に変換する変換特性を示す図である。この変換特性は、レバー２６Ａの操作量に応じて、不感帯領域、零速度指令領域（左旋回用及び右旋回用）、左方向旋回駆動領域、及び右方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。

実施の形態３のハイブリッド型作業機械におけるレバー操作量の変換特性は、上述のように、左方向旋回駆動領域と右方向旋回駆動領域においては、トルク電流指令になっている。

実施の形態３のハイブリッド型作業機械の主制御部６０の内部メモリ６０Ａには、トルク指令テーブルとして、低トルク指令テーブル、中トルク指令テーブル、及び高トルク指令テーブルの３つのトルク指令テーブルが格納されている。すなわち、内部メモリ６０Ａは、旋回用電動機２１を駆動するためのトルク電流指令を操作装置２６のレバー２６Ａに入力される操作量に対応付けたトルク指令テーブルを複数有するテーブル格納部である。トルク指令テーブルの選択処理については後述する。以下、各領域について説明する。

「零速度指令領域（判定領域）」
零速度指令領域の特性は、実施の形態１と同一である。すなわち、レバー２６Ａの操作量がこの零速度指令領域の範囲内にあるときは、駆動指令変換部１３１から零速度指令が出力され、メカニカルブレーキ２３は解除された状態となる。

また、実施の形態３では、この零速度指令領域は、操作量が絶対値で１０％以上２０％未満の範囲内に設定され、旋回開始時にトルク電流指令を決定するためのトルク指令テーブルを選択するための判定が行われる判定領域でもある。トルク電流指令は、操作量が絶対値で２０％以上になった場合に、トルク指令テーブルに基づいて駆動指令変換部１３１から出力される駆動指令である。このトルク指令テーブルの選択処理については後述する。

「左方向旋回駆動領域」
左方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を左方向に旋回させるためのトルク電流指令が駆動指令変換部１３１から出力される領域である。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械では、レバー２６Ａの操作量が判定領域としての零速度指令領域を通過する際の経過時間により、高トルク指令特性、中トルク指令特性、又は低トルク指令特性のいずれかのトルク指令特性が選択される。

このトルク指令特性は、いずれのトルク指令特性が選択された場合においても、この左方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、トルク電流指令の絶対値が増大するように設定されている。このトルク電流指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が左方向に旋回駆動される。

なお、上部旋回体３の旋回速度をある一定以下に制限するために、スイッチ１５９の切替によってオーバースピードを検出した場合、左方向旋回駆動領域におけるトルク電流指令値は、絶対値が所定の値で制限される。

「右方向旋回駆動領域」
右方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を右方向に旋回させるためのトルク電流指令が駆動指令変換部１３１から出力される領域である。

このトルク指令特性は、いずれのトルク指令特性が選択された場合においても、右方向旋回駆動領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、トルク電流指令の絶対値が増大するように設定されている。このトルク電流指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１が駆動され、この結果、上部旋回体３が右方向に旋回駆動される。

なお、左方向旋回駆動領域と同様に、右方向旋回駆動領域におけるトルク電流指令値は、スイッチ１５９の切替によってオーバースピードを検出した場合、絶対値が所定の値で制限される。

「トルク指令テーブルの選択処理」
実施の形態３のハイブリッド型作業機械において、高トルク指令テーブル、中トルク指令テーブル、又は低トルク指令テーブルのいずれかのトルク指令テーブルを選択する処理は、次のように行われる。

主制御部６０は、判定領域としての零速度指令領域をレバー２６Ａが通過する経過時間が第１所定時間未満であれば、高トルク指令テーブルを選択し、経過時間が第１所定時間以上、第２所定時間未満であれば、中トルク指令テーブルを選択し、経過時間が第２所定時間以上であれば、低トルク指令テーブルを選択する。

このように主制御部６０の選択処理によって選択されたトルク指令テーブルは、左方向旋回駆動領域と右方向旋回駆動領域において、駆動指令変換部１３１がトルク電流指令を出力する際に参照される。

主制御部６０によって高トルク指令テーブルが選択された場合には、駆動指令変換部１３１は高トルク指令テーブルを参照し、高トルク指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられたトルク電流指令を出力する。すなわち、トルク指令特性としては、高トルク指令特性が選択されることになる。

主制御部６０によって中トルク指令テーブルが選択された場合には、駆動指令変換部１３１は中トルク指令テーブルを参照し、中トルク指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられたトルク電流指令を出力する。すなわち、トルク指令特性としては、中トルク指令特性が選択されることになる。

主制御部６０によって低トルク指令テーブルが選択された場合には、駆動指令変換部１３１は低トルク指令テーブルを参照し、低トルク指令特性に基づいてレバー２６Ａの操作量に対応付けられたトルク電流指令を出力する。すなわち、トルク指令特性としては、低トルク指令特性が選択されることになる。

以上のトルク指令テーブルの選択処理は、実施の形態１のハイブリッド型作業機械の右方向旋回駆動領域と左方向旋回駆動領域において、高速速度指令テーブル、中速速度指令テーブル、又は低速速度指令テーブルを選択する処理に代わりに、高トルク指令テーブル、中トルク指令テーブル、又は低トルク指令テーブルを選択する処理を行うものである。

これに対して、実施の形態３のハイブリッド型作業機械によれば、従来の作業制御装置の中立不感帯に対応する不感帯領域を越えた判定領域（零速度指令領域）を通過する際の経過時間によってトルク指令テーブルの選択（すなわち、モード選択）を行うため、他の作業要素の作業による振動等が生じても、レバー２６Ａの操作速度に影響が生じにくく、正確にモード選択を行うことができる。

なお、以上では、トルク指令特性がレバー２６Ａの操作量に応じて直線的に変化する形態について説明したが、トルク指令特性は、レバー２６Ａの操作量に応じて曲線的に変化する特性であってもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態のハイブリッド型作業機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

実施の形態１のハイブリッド型作業機械を示す側面図である。実施の形態１のハイブリッド型作業機械の構成を表すブロック図である。実施の形態１のハイブリッド型作業機械の速度指令変換部３１においてレバー２６Ａの操作量を速度指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるための速度指令）に変換する変換特性を示す図である。実施の形態１のハイブリッド型作業機械の制御系の構成を示すブロック図である。実施の形態１のハイブリッド型作業機械における速度指令テーブルの選択処理の処理手順を示す図である。実施の形態２のハイブリッド型作業機械の速度指令変換部３１においてレバー２６Ａの操作量を速度指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるための速度指令）に変換する変換特性を示す図である。実施の形態２のハイブリッド型作業機械における速度指令テーブルの選択処理の処理手順を示す図である。実施の形態３のハイブリッド型作業機械の制御系の構成を示すブロック図である。実施の形態３のハイブリッド型作業機械の駆動指令変換部１３１においてレバー２６Ａの操作量をトルク電流指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１を回転させるためのトルク電流指令）に変換する変換特性を示す図である。

１下部走行体
１Ａ、１Ｂ走行機構
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減速機
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バッテリ
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旋回減速機
２５パイロットライン
２６操作装置
２６Ａ、２６Ｂレバー
２６Ｃペダル
２７油圧ライン
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駆動制御装置
４０旋回駆動制御装置
５０駆動指令生成部
５１減算器
５２ＰＩ制御部
５３トルク制限部
５４トルク制限部
５５減算器
５６ＰＩ制御部
５７電流変換部
５８旋回動作検出部
６０主制御部
６０Ａ内部メモリ
１３１駆動指令変換部
１５９スイッチ部

Claims

内燃機関又は電動発電機の駆動力で発生される油圧によって駆動される作業要素と、電動駆動される電動作業要素とを含むハイブリッド型作業機械において、
前記電動作業要素を操作するための操作部と、
前記電動作業要素を駆動するための駆動指令を前記操作部に入力される操作量に対応付けた駆動指令テーブルであって、前記操作量に対する駆動指令値の異なる複数の駆動指令テーブルを格納するテーブル格納部と、
前記操作部に入力される操作量が絶対値で第１所定値までの不感帯を超えてから絶対値で第２所定値に到達するまでの判定領域内における到達度合により、操作量が前記第２所定値を超えた場合に出力する駆動指令を決定するための駆動指令テーブルを前記複数の駆動指令テーブルから選択するテーブル選択部と、
前記テーブル選択部によって選択された駆動指令テーブルを用いて、前記操作部に入力される操作量に応じた駆動指令を出力する駆動指令出力部と
を含む、ハイブリッド型作業機械。
前記到達度合は、操作量が絶対値で前記第１所定値を超えてから絶対値で前記第２所定値に到達するまでの経過時間である、請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
前記判定領域内では、前記駆動指令は零である、請求項１又は２に記載のハイブリッド型作業機械。
前記判定領域内では、前記駆動指令は、前記複数の駆動指令テーブルのうち、前記操作量に対する駆動指令値が絶対値で最も小さい駆動指令テーブルによって決定される、請求項１又は２に記載のハイブリッド型作業機械。
前記駆動指令テーブルは、速度指令値を決定するための速度指令テーブル、又はトルク電流指令値を決定するためのトルク指令テーブルである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド型作業機械。