JP6713250B2

JP6713250B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP6713250B2
Application number: JP2015053977A
Authority: JP
Inventors: 哲司小野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: JP2016172999A

Description

本発明は、旋回用電動機を備える建設機械に関する。

駆動源としてのエンジンの動力を油圧ポンプと発電機とに分配し、発電機が発電する電力で旋回用電動機を駆動し、油圧ポンプが供給する作動油で油圧アクチュエータを駆動するハイブリッド建機の制御装置が知られている（特許文献１参照。）。

このハイブリッド建機では、旋回用電動機が上部旋回体の旋回に使用され、油圧アクチュエータが上部旋回体に設けられているブームの駆動に使用される。そして、制御装置は、油圧アクチュエータと旋回用電動機とが同時に操作された場合、旋回用電動機の出力パワーを制限して油圧アクチュエータに優先的に出力パワーを配分する。

特開２０１１−１７４３１２号公報

しかしながら、上述の制御装置は、操作者が旋回用電動機に優先的に出力パワーを配分したい場合に対処できない。

本発明の実施例に係る建設機械は、油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を超える場合に少なくとも一方の出力制限を実行する建設機械であって、出力制限を実行する際に、検出情報又は入力情報に基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定し、該設定に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定し、油圧出力が優先出力として設定された場合の油圧出力の出力配分は、油圧出力が優先出力として設定されない場合の油圧出力の出力配分より高く、或いは、所定の基準出力配分より高くなり、旋回出力が優先出力として設定された場合の旋回出力の出力配分は、旋回出力が優先出力として設定されない場合の旋回出力の出力配分より高く、或いは、所定の基準出力配分より高くなる。

上述の手段により、操作者の意思をより適切に出力パワーの配分に反映できる建設機械を提供できる。

ショベルの側面図である。図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。駆動源出力配分処理における入力パラメータと出力パラメータとの関係を示す図である。優先出力設定処理の流れを示すフローチャートである。出力配分決定処理の流れを示すフローチャートである。暫定バランス点の導出方法の一例を説明するグラフである。油圧優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移の一例を示すグラフである。旋回優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移の一例を示すグラフである。出力配分決定処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。非優先出力が変化する場合の優先出力の変化量の制御方法の一例を説明するグラフである。

図１は、本発明が適用される建設機械の一例であるショベルを示す側面図である。

ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。ブーム４、アーム５、及びバケット６は掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

図２は、本発明の実施形態によるショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。

エンジン１１、電動発電機１２、及びメインポンプ１４は変速機１３を介して連結される。本実施例では、エンジン１１の回転軸には変速機１３の第１入力軸が連結され、電動発電機１２の回転軸には変速機１３の第２入力軸が連結される。そのため、電動機として機能する電動発電機１２はエンジン１１の回転をアシストできる。また、発電機として機能する電動発電機１２はエンジン１１の出力を利用して発電できる。また、変速機１３の出力軸にはメインポンプ１４の回転軸が連結される。そのため、メインポンプ１４はエンジン１１及び電動発電機１２の少なくとも一方によって駆動され得る。なお、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。また、変速機１３の出力軸にはメインポンプ１４と同様にパイロットポンプ１５が連結されてもよい。但し、上述の連結関係は一例を示すものであり、必ずしも２つのポンプが変速機１３の出力軸に連結される必要はない。例えば、メインポンプ１４は、電動機によって駆動されてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。なお、油圧系は、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、バケットシリンダ９、メインポンプ１４、コントロールバルブ１７を含む。

電動発電機１２にはインバータ１８を介して蓄電器としてのキャパシタ１９を含む蓄電系１２０が接続される。また、蓄電系１２０にはインバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続される。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。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。旋回用電動機２１と、インバータ２０と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系としての電動旋回系が構成される。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び油圧ライン２８を介してコントロールバルブ１７及び圧力センサ２９に接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続される。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより各種機能が実現される。

また、コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。この場合、圧力センサ２９から供給される信号は、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

次に、図３を参照し、旋回複合操作が行われた場合にコントローラ３０が駆動源出力としてのエンジン出力を油圧出力と旋回出力とに配分する処理（以下、「駆動源出力配分処理」とする。）について説明する。なお、図３は、駆動源出力配分処理におけるコントローラ３０に対する入力と出力との関係を示す図である。また、旋回複合操作は、例えば、旋回用電動機２１の操作（旋回操作）と油圧アクチュエータの操作（油圧操作）との複合操作である。旋回操作と２つ以上の油圧アクチュエータの操作との複合操作であってもよい。以下では、旋回操作と油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７の操作との旋回複合操作が実行される場合を一例として説明する。また、油圧出力は、例えば、メインポンプ１４の出力（吸収馬力）を制御するためのポンプ馬力指令である。また、旋回出力は、例えば、旋回に必要な電動発電機出力（発電電力）を制御するための旋回指令である。

概略的には、コントローラ３０は、例えば、油圧出力及び旋回出力のそれぞれに関する入力情報又は検出情報に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれに関する指令を出力する。また、油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を超える場合に少なくとも一方の出力制限を実行する。出力制限を実行する際には、検出情報又は入力情報に基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定し、その設定に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定する。優先出力として設定された方の出力配分は、優先出力として設定されない場合の出力配分より高くなるように、或いは、所定の基準出力配分より高くなるように設定される。以下、コントローラ３０の構成及び機能の具体例について説明する。

コントローラ３０は、油圧出力推定部３１、旋回出力推定部３２、優先出力設定部３３、ポンプ馬力指令生成部３４、旋回指令生成部３５、及び出力配分決定部３６を含む。

油圧出力推定部３１は、油圧レバー入力から要求油圧出力を推定する機能要素である。なお、推定した要求油圧出力は必要に応じて制限される。油圧レバー入力は、油圧アクチュエータの操作量に関連する。例えば、ブームレバーに対する操作入力であり、圧力センサ２９が生成する圧力信号が採用される。油圧出力推定部３１は、メインポンプ１４の吐出圧、油圧アクチュエータの負荷圧等を追加的に考慮して要求油圧出力を推定してもよい。

旋回出力推定部３２は、旋回レバー入力から要求旋回出力を推定する機能要素である。なお、推定した要求旋回出力は必要に応じて制限される。旋回レバー入力は、旋回の操作量に関連する。例えば、旋回レバーに対する操作入力であり、圧力センサ２９が生成する圧力信号が採用される。旋回出力推定部３２は、メインポンプ１４の吐出圧、油圧アクチュエータの負荷圧等を追加的に考慮して要求旋回出力を推定してもよい。

優先出力設定部３３は、操作者の意図する優先軸（優先出力）を決定する機能要素である。優先出力設定部３３は、例えば、圧力センサ２９が検出する圧力等の検出情報、又は、コントローラ３０の演算結果等の入力情報に基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定する。本実施例では、旋回複合操作の際に旋回レバーが最初に操作された場合に旋回出力を優先出力として設定し、旋回複合操作の際にブームレバーが最初に操作された場合に油圧出力を優先出力として設定する。

また、優先出力設定部３３は、必要に応じて優先出力をリセットする機能を有する。例えば、旋回出力が優先出力として設定されている場合、旋回レバーが中立位置に戻された場合にその優先出力の設定をリセットする。或いは、油圧出力が優先出力として設定されている場合、ブームレバーが中立位置に戻された場合にその優先出力の設定をリセットする。

ここで、図４を参照し、優先出力設定部３３が優先出力を設定する処理（以下、「優先出力設定処理」とする。）について説明する。図４は、優先出力設定処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、優先出力設定部３３は、旋回レバー及びブームレバーの何れが先に操作されたかを判定する（ステップＳ１）。

旋回レバーが先に操作されたと判定した場合（ステップＳ１の旋回レバー）、優先出力設定部３３は、旋回出力を優先出力として設定する（ステップＳ２）。

また、ブームレバーが先に操作されたと判定した場合（ステップＳ１のブームレバー）、優先出力設定部３３は、油圧出力を優先出力として設定する（ステップＳ３）。

なお、優先出力設定部３３は、旋回レバーとブームレバーが同時に操作されたと判定した場合、優先出力を設定しなくてもよい。

その後、優先出力設定部３３は、先に操作されたレバーが中立位置に戻されたかを判定する（ステップＳ４）。先に操作されたレバーが中立位置に戻されるまでは現在の優先出力の設定を維持する。例えば、旋回レバーが先に操作されていた場合、旋回レバーが中立位置に戻されるまでは旋回出力を優先出力とする。或いは、ブームレバーが先に操作されていた場合、ブームレバーが中立位置に戻されるまでは油圧出力を優先出力とする。

先に操作されたレバーが中立位置に戻されたと判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、優先出力設定部３３は、優先出力の設定をリセットする（ステップＳ５）。

このようにして優先出力設定部３３は、旋回複合操作の際に油圧出力及び旋回出力の一方を優先出力として設定する。そのため、優先出力を優先させたい操作者の意思をショベルの制御に反映させることができる。なお、以下では、油圧出力及び旋回出力のうち優先出力として設定されなかった方を「非優先出力」とする。

図３に戻って説明を続ける。ポンプ馬力指令生成部３４は、油圧出力推定部３１が出力する要求油圧出力に基づいてポンプ馬力指令を生成する機能要素である。ポンプ馬力指令生成部３４は、例えば、記憶媒体等に予め記憶された参照テーブルを参照し、現在の要求油圧出力に対応するポンプ馬力指令を導き出す。そして、そのポンプ馬力指令をメインポンプ１４のレギュレータ（図示せず。）に対して出力する。また、ポンプ馬力指令生成部３４は、出力配分決定部３６からポンプ馬力指令上限値を受ける。そして、導き出したポンプ馬力指令がそのポンプ馬力指令上限値以上であれば、ポンプ馬力指令上限値を最終的なポンプ馬力指令として出力する。なお、導き出したポンプ馬力指令がそのポンプ馬力指令上限値未満であれば、そのポンプ馬力指令をそのまま最終的なポンプ馬力指令として出力する。

旋回指令生成部３５は、旋回出力推定部３２が出力する要求旋回出力に基づいて旋回指令を生成する機能要素である。旋回指令生成部３５は、例えば、記憶媒体等に予め記憶された参照テーブルを参照し、現在の要求旋回出力に対応する旋回指令を導き出す。そして、その旋回指令を電動発電機１２に対して出力する。また、旋回指令生成部３５は、出力配分決定部３６から旋回指令上限値を受ける。そして、導き出した旋回指令がその旋回指令上限値以上であれば、旋回指令上限値を最終的な旋回指令として出力する。なお、導き出した旋回指令がその旋回指令上限値未満であれば、その旋回指令をそのまま最終的な旋回指令として出力する。

出力配分決定部３６は、油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を超える場合に、その合計が駆動源出力以下となるよう油圧出力と旋回出力の少なくとも一方の出力制限を実行すべく、油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定する機能要素である。油圧出力、旋回出力、及び駆動源出力は、例えば、電力［ｋＷ］に換算して表される。

具体的には、出力配分決定部３６は、例えば、油圧出力推定部３１、旋回出力推定部３２、及び優先出力設定部３３のそれぞれの出力に基づいてポンプ馬力指令上限値及び旋回指令上限値を決定する。そして、ポンプ馬力指令上限値をポンプ馬力指令生成部３４に対して出力し、旋回指令上限値を旋回指令生成部３５に対して出力する。

ここで、図５を参照し、出力配分決定部３６が油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定する処理（以下、「出力配分決定処理」とする。）の一例について説明する。図５は、出力配分決定処理の一例の流れを示すフローチャートである。

概略的には、出力配分決定部３６は、要求油圧出力と要求旋回出力との合計である合算出力が所定の基準値を上回る場合に、合算出力が基準値と等しくなるように要求油圧出力及び要求旋回出力のうちの少なくとも一方を制限する。また、合算出力が所定の基準値以下の場合にはそのときの要求油圧出力及び要求旋回出力をそのまま採用する。以下、出力配分決定処理の一例の詳細について説明する。

最初に、出力配分決定部３６は、合算出力が基準値を上回るかを判定する（ステップＳ１１）。合算出力は、例えば、油圧出力推定部３１が出力する要求油圧出力と、旋回出力推定部３２が出力する要求旋回出力の合計である。合算出力が基準値以下であると判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）の処理については後述する。

合算出力が基準値を上回ると判定した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、出力配分決定部３６は理想バランス点に対応する暫定バランス点を導き出す（ステップＳ１２）。理想バランス点は、要求油圧出力と要求旋回出力とを成分とする２次元値である。暫定バランス点は、理想バランス点と同様、要求油圧出力と要求旋回出力とを成分とする２次元値であり、且つ、合算出力が基準値と等しくなる２次元値である。

図６は、暫定バランス点の導出方法の一例を説明するグラフであり、縦軸に油圧出力を配し、横軸に旋回出力を配する。また、油圧出力及び旋回出力のそれぞれは、最大出力に対する比率［％］で表される。具体的には、現在の油圧出力が５０［ｋＷ］で最大油圧出力が１００［ｋＷ］であれば、現在の油圧出力は５０［％］として表される。また、説明の便宜上、最大油圧出力及び最大旋回出力を何れも１００［ｋＷ］とする。以下のグラフについても同様である。

図６は、一例として、ブームレバーをフルレバー操作し、且つ、旋回レバーをハーフレバー操作した場合の状態を示す。この場合、油圧出力推定部３１が出力する要求油圧出力は１００［％］となり、旋回出力推定部３２が出力する要求旋回出力は２０［％］となる。点Ｐ０はこのときの理想バランス点に相当する。

線分ＢＬは基準値としての最大駆動源出力を表す基準値境界線である。したがって、点Ｐ０がハッチングで示す領域の外にあれば、合算出力が基準値を上回ることを意味する。点Ｑ０はこのときの暫定バランス点の一例であり、理想バランス点Ｐ０と原点とを結ぶ線分と基準値境界線ＢＬとの交点に位置する。そのため、暫定バランス点Ｑ０が示す暫定油圧出力Ｈ０［％］と暫定旋回出力Ｓ０［％］の比は、理想バランス点Ｐ０が示す要求油圧出力１００［％］と要求旋回出力２０［％］の比に等しい。但し、暫定バランス点は、他の方法を用いて導き出されてもよい。例えば、理想バランス点Ｐ０と原点とを結ぶ線分と基準値境界線ＢＬとの交点以外の基準値境界線ＢＬ上の点として導き出されてもよい。例えば、理想バランス点Ｐ０を通る横軸に平行な線分と基準値境界線ＢＬとの交点、理想バランス点Ｐ０を通る縦軸に平行な線分と基準値境界線ＢＬとの交点、又は、理想バランス点Ｐ０を通る所定の傾きを有する線分と基準値境界線ＢＬとの交点として導き出されてもよい。

図５に戻って説明を続ける。暫定バランス点を導き出した後、出力配分決定部３６は、油圧出力及び旋回出力の何れの出力が優先出力として設定されているかを判定する（ステップＳ１３）。例えば、出力配分決定部３６は、優先出力設定部３３の出力に基づいてこの判定を行う。

油圧出力が優先出力として設定されている（油圧優先時である）と判定した場合（ステップＳ１３の油圧出力）、出力配分決定部３６は、暫定バランス点の暫定油圧出力が油圧優先時下限値を下回るかを判定する（ステップＳ１４）。油圧優先時下限値は、油圧優先時に維持されるべき最低限の油圧出力の値であり、例えば、記憶媒体等に予め記憶される。これにより、油圧優先時の油圧出力は、合算出力が基準値を上回る限り、油圧優先時下限値を下回らないように設定される。操作者が優先させたいと思っている出力を大きめに維持するためである。なお、油圧優先時下限値はリアルタイムで算出されてもよい。

そのため、暫定油圧出力が油圧優先時下限値を下回ると判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、出力配分決定部３６は、油圧優先時限界点が示す出力配分を採用する（ステップＳ１５）。油圧優先時限界点は、油圧優先時下限値を暫定油圧出力とする暫定バランス点に相当する。

また、暫定油圧出力が油圧優先時下限値以上であると判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、出力配分決定部３６は、そのときの暫定バランス点が示す出力配分を採用する（ステップＳ１６）。

ここで、図７を参照し、油圧優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移について説明する。図７は、油圧優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移の一例を示すグラフであり、ブームレバーをフルレバー操作した後で旋回レバーの操作を開始してその操作量を徐々に増加させていくときの推移を示す。図７において、理想バランス点は点Ｐ１（要求油圧出力１００％：要求旋回出力０％、以下、両者の値を同様に示す。）、点Ｐ２（１００％：１０％）、点Ｐ３（１００％：２０％）、点Ｐ４（１００％：６０％）、点Ｐ５（１００％：８０％）の順で推移し、それに応じて暫定バランス点も推移する。また、暫定バランス点Ｑ４は油圧優先時限界点Ｑｈに相当し、暫定バランス点Ｑ４の暫定油圧出力Ｈ４は油圧優先時下限値Ｈｔに相当する。なお、理想バランス点Ｐｒは、要求油圧出力と要求旋回出力とが共に１００［％］で等しいときの点（基準理想バランス点）であり、暫定バランス点Ｑｒは理想バランス点Ｐｒに対応する点（基準暫定バランス点）である。また、油圧優先時限界点Ｑｈは、その暫定油圧出力としての油圧優先時下限値Ｈｔが、暫定バランス点Ｑｒに対応する暫定油圧出力よりも大きくなるように設定される。また、油圧優先時限界点Ｑｈは、ブームレバーの操作開始時と旋回レバーの操作開始時との間の間隔が大きいほど暫定バランス点Ｑｒから遠い位置に設定されてもよい。

図７に示すように、理想バランス点が点Ｐ１（１００％：０％）から点Ｐ４（１００％：６０％）まで推移すると暫定バランス点は点Ｑ１から点Ｑ４に推移して油圧優先時限界点Ｑｈに至る。そのため、油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分として、暫定バランス点Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれが示す暫定油圧出力及び暫定旋回出力が採用される。

しかしながら、理想バランス点が点Ｐ４（１００％：６０％）から点Ｐ５（１００％：８０％）に推移しても、暫定バランス点は点Ｑ４から点Ｑ５に推移せずに点Ｑ４に留まる。点Ｑ５に推移すると暫定油圧出力が油圧優先時下限値Ｈｔを下回ってしまうためである。そのため、油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分として、油圧優先時限界点Ｑｈとしての暫定バランス点Ｑ４が示す暫定油圧出力及び暫定旋回出力が採用される。

図５に戻って説明を続ける。旋回出力が優先出力として設定されている（旋回優先時である）と判定した場合（ステップＳ１３の旋回出力）、出力配分決定部３６は、暫定バランス点の暫定旋回出力が旋回優先時下限値を下回るかを判定する（ステップＳ１７）。旋回優先時下限値は、旋回優先時に維持されるべき最低限の旋回出力の値であり、例えば、記憶媒体等に予め記憶される値である。これにより、旋回優先時の旋回出力は、合算出力が基準値を上回る限り、旋回優先時下限値を下回らないように設定される。操作者が優先させたいと思っている出力を大きめに維持するためである。なお、旋回優先時下限値はリアルタイムで算出されてもよい。

そのため、暫定旋回出力が旋回優先時下限値を下回ると判定した場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）、出力配分決定部３６は、旋回優先時限界点が示す出力配分を採用する（ステップＳ１８）。旋回優先時限界点は、旋回優先時下限値を暫定旋回出力とする暫定バランス点に相当する。

また、暫定旋回出力が旋回優先時下限値以上であると判定した場合（ステップＳ１７のＮＯ）、出力配分決定部３６は、そのときの暫定バランス点が示す出力配分を採用する（ステップＳ１６）。

ここで、図８を参照し、旋回優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移について説明する。図８は、旋回優先時における理想バランス点及び暫定バランス点の推移の一例を示すグラフであり、旋回レバーをフルレバー操作した後でブームレバーの操作を開始してその操作量を徐々に増加させていくときの推移を示す。図８において、理想バランス点は点Ｐ６（要求油圧出力０％：要求旋回出力１００％）、点Ｐ７（１０％：１００％）、点Ｐ８（２０％：１００％）、点Ｐ９（６０％：１００％）、点Ｐ１０（８０％：１００％）の順で推移し、それに応じて暫定バランス点も推移する。また、暫定バランス点Ｑ９は旋回優先時限界点Ｑｓに相当し、暫定バランス点Ｑ９の暫定旋回出力Ｓ９は旋回優先時下限値Ｓｔに相当する。また、旋回優先時限界点Ｑｓは、その暫定旋回出力としての旋回優先時下限値Ｓｔが、暫定バランス点Ｑｒに対応する暫定旋回出力よりも大きくなるように設定される。また、旋回優先時限界点Ｑｓは、旋回レバーの操作開始時とブームレバーの操作開始時との間の間隔が大きいほど暫定バランス点Ｑｒから遠い位置に設定されてもよい。

図８に示すように、理想バランス点が点Ｐ６（０％：１００％）から点Ｐ９（６０％：１００％）まで推移すると暫定バランス点は点Ｑ６から点Ｑ９に推移して旋回優先時限界点Ｑｓに至る。そのため、油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分として、暫定バランス点Ｑ６〜Ｑ９のそれぞれが示す暫定油圧出力及び暫定旋回出力が採用される。

しかしながら、理想バランス点が点Ｐ９（６０％：１００％）から点Ｐ１０（８０％：１００％）に推移しても、暫定バランス点は点Ｑ９から点Ｑ１０に推移せずに点Ｑ９に留まる。点Ｑ１０に推移すると暫定旋回出力が旋回優先時下限値Ｓｔを下回ってしまうためである。そのため、油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分として、旋回優先時限界点Ｑｓとしての暫定バランス点Ｑ９が示す暫定油圧出力及び暫定旋回出力が採用される。

なお、出力配分決定部３６は、油圧出力及び旋回出力の双方が優先出力として設定されていると判定した場合、或いは、油圧出力及び旋回出力が何れも優先出力として設定されていないと判定した場合、そのときの暫定バランス点が示す出力配分を採用してもよい。この場合、暫定バランス点は油圧優先時限界点又は旋回優先時限界点を超えて基準暫定バランス点Ｑｒまで移動可能であってもよい。

図５に戻って説明を続ける。合算出力が基準値以下であると判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、出力配分決定部３６は、暫定バランス点を導き出すことなく、そのときの理想バランス点が示す出力配分を採用する（ステップＳ１２）。油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を下回るため、油圧出力及び旋回出力の出力制限を実行する必要がないためである。

次に、図９を参照し、出力配分決定処理の別の一例の流れについて説明する。なお、図９の出力配分決定処理は、ステップＳ２０及びステップＳ２１を有する点で図５の出力配分決定処理と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

合算出力が基準値を上回ると判断され（ステップＳ１１のＹＥＳ）、且つ、油圧優先時限界点、暫定バランス点、又は旋回優先時限界点が示す出力配分を採用した後（ステップＳ１５、Ｓ１６、又はＳ１８）、出力配分決定部３６は、非優先出力が増加しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。

非優先出力が増加していると判定した場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）、出力配分決定部３６は、優先出力の減少量を制限する（ステップＳ２１）。例えば、油圧優先時に非優先出力としての旋回出力が増加する方向に旋回レバーが操作されると、暫定バランス点は、暫定油圧出力が減少し且つ暫定旋回出力が増加する方向に基準値境界線ＢＬ上を移動する。このとき、出力配分決定部３６は、例えば、単位時間当たりの暫定油圧出力の減少量を所定の最大変動量に制限する。操作者が優先させたいと思っている出力が急減してしまうのを防止するためである。その結果、単位時間当たりの暫定旋回出力の増加量も制限される。

但し、優先出力を積極的に減少させる場合はこの限りではない。例えば、油圧優先時に優先出力としての油圧出力が減少する方向にブームレバーが操作された場合、出力配分決定部３６は、単位時間当たりの暫定油圧出力の減少量を最大変動量で制限しない。そして、油圧優先時限界点又は暫定バランス点に基づいて出力配分を決定する。操作者の意思にしたがって油圧出力を減少させるためである。

また、非優先出力が増加していないと判定した場合も（ステップＳ２０のＮＯ）、出力配分決定部３６は、非優先出力の変化量を制限しない。例えば、油圧優先時に非優先出力としての旋回出力が減少する方向に旋回レバーが操作されると、暫定バランス点は、暫定油圧出力が増加し且つ暫定旋回出力が減少する方向に基準値境界線ＢＬ上を移動する。このとき、出力配分決定部３６は、単位時間当たりの暫定油圧出力の増加量を所定の最大変動量で制限せずに暫定バランス点に基づいて出力配分を決定する。操作者の意思にしたがって旋回出力を減少させるためである。また、操作者が優先させたいと思っている油圧出力が増加するのを防止する必要はないためである。

ここで、図１０を参照し、非優先出力が変化する場合の優先出力の変化量の制御方法の一例について説明する。図１０は、旋回優先時に非優先出力（油圧出力）が変化する場合の理想バランス点及び暫定バランス点の推移の一例を示すグラフであり、旋回レバーをフルレバー操作し且つブームレバーをハーフレバー操作した状態からブームレバーの操作量を変化させたときの推移を示す。

図１０において、旋回優先時に油圧出力が増加する方向にブームレバーが操作されると、理想バランス点は点Ｐ１１（要求油圧出力３０％：要求旋回出力：１００％）から点Ｐ１２（５０％：１００％）に推移し、それに応じて暫定バランス点は点Ｑ１１から点Ｑ１２に推移する。

このとき、暫定旋回出力は、Ｓ１１［％］からＳ１２［％］に減少し、暫定旋回出力の減少量はΔＳ１で表される。この減少量ΔＳ１は最大変動量ΔＴより大きいため、出力配分決定部３６は、暫定旋回出力の減少量を最大変動量ΔＴで制限し、最終的な旋回出力をＳ１４（＝Ｓ１２−ΔＴ）［％］とする。また、出力配分決定部３６は、旋回出力Ｓ１４［％］に対応する基準値境界線ＢＬ上の点Ｑ１４を導き出し、さらにその点Ｑ１４に対応する油圧出力Ｈ１４［％］を導き出す。このように、出力配分決定部３６は、非優先出力が増加している場合、各制御周期における優先出力の減少量を最大変動量で制限して油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を導き出す。操作者が優先させたいと思っている出力が急減してしまうのを防止するためである。

また、図１０において、旋回優先時に油圧出力が減少する方向にブームレバーが操作されると、理想バランス点は点Ｐ１１（３０％：１００％）から点Ｐ１３（１０％：１００％）に推移し、それに応じて暫定バランス点は点Ｑ１１から点Ｑ１３に推移する。

このとき、暫定旋回出力は、Ｓ１１［％］からＳ１３［％］に増加し、暫定旋回出力の増加量はΔＳ２で表される。この増加量ΔＳ２は最大変動量ΔＴより大きいが、出力配分決定部３６は、暫定旋回出力の増加量を最大変動量ΔＴで制限せずに、旋回出力Ｓ１３［％］をそのまま最終的な旋回出力とする。また、出力配分決定部３６は、そのときの暫定バランス点Ｑ１３から油圧出力Ｈ１３［％］を導き出す。このように、出力配分決定部３６は、非優先出力が減少している場合には、各制御周期における優先出力の増加量を最大変動量で制限せずに、そのときの暫定バランス点に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を導き出す。操作者の意思にしたがって非優先出力を減少させるためである。また、優先出力が増加するのを防止する必要はないためである。

上述の通り、本発明の実施例に係るショベルは、油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を超える場合に少なくとも一方の出力制限を実行する。そして、出力制限を実行する際に、検出情報又は入力情報に基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定し、その設定に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定する。優先出力として設定された方の出力配分は、優先出力として設定されない場合の出力配分より高く、或いは、所定の基準出力配分より高い。例えば、合算出力が基準値を上回る限り、油圧優先時の油圧出力の出力配分は、旋回優先時の油圧出力の出力配分より高く、或いは、基準暫定バランス点Ｑｒ（図７参照。）に対応する油圧出力の出力配分（油圧優先時下限値Ｈｔ）より高い。また、合算出力が基準値を上回る限り、旋回優先時の旋回出力の出力配分は、油圧優先時の旋回出力の出力配分より高く、或いは、基準暫定バランス点Ｑｒ（図８参照。）に対応する旋回出力の出力配分（旋回優先時下限値Ｓｔ）より高い。そのため、操作者の意思をより適切に出力パワーの配分に反映できる。その結果、車体位置より高い位置を掘削する場合には旋回出力を優先させる等、作業内容に適した出力パワーの配分を実現できる。

また、本発明の実施例に係るショベルは、出力制限を実行する際に、油圧出力に関する操作入力と旋回出力に関する操作入力とに基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定する。例えば、旋回レバーとブームレバーのうち旋回レバーが先に操作されている場合には旋回出力を優先出力とし、ブームレバーが先に操作されている場合には油圧出力を優先出力とする。

また、優先出力に設定された方に関する操作入力が中止された場合に優先出力の設定がリセットされる。例えば、旋回出力が優先出力として設定されている場合に旋回レバーが中立位置に戻されたとき、或いは、油圧出力が優先出力として設定されている場合にブームレバーが中立位置に戻されたときにその優先出力の設定がリセットされる。

また、優先出力として設定されなかった方の出力配分を大きくする場合、優先出力として設定された方の出力配分の減少率が制限される。例えば、油圧優先時に非優先出力としての旋回出力が増加する方向に旋回レバーが操作された場合であっても、優先出力としての油圧出力の減少量は所定の最大変動量で制限される。操作者が優先させたいと思っている出力が急減してしまうのを防止するためである。

また、優先出力として設定された方の出力配分の増加率は制限されない。例えば、油圧優先時に非優先出力としての旋回出力が減少する方向に旋回レバーが操作された場合であっても、単位時間当たりの暫定油圧出力の増加量は所定の最大変動量で制限されない。操作者の意思にしたがって旋回出力を減少させるためである。また、操作者が優先させたいと思っている油圧出力が増加するのを防止する必要はないためである。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、油圧出力が最大１００［ｋＷ］で旋回出力が最大１００［ｋＷ］でエンジン出力が最大１００［ｋＷ］としたが、例えば、合算出力がエンジン出力の最大１２０［ｋＷ］を超えない限りにおいて、油圧出力の最大値が９０［ｋＷ］から６０［ｋＷ］の間で設定され、且つ、旋回出力の最大値が３０［ｋＷ］から６０［ｋＷ］の間で設定されてもよい。或いは、合算出力がエンジン出力の最大１２０［ｋＷ］を超えない限りにおいて、油圧出力の最大値が９０［ｋＷ］から３０［ｋＷ］の間で設定され、且つ、旋回出力の最大値が３０［ｋＷ］から９０［ｋＷ］の間で設定されてもよい。

また、上述の実施例では、駆動源出力はエンジン出力であるが、駆動源出力は、例えば、エンジン出力とキャパシタ出力の合計であってもよい。この場合、キャパシタ出力は、旋回用電動機２１とエンジン１１をアシストする電動発電機１２とに供給される。

１・・・下部走行体１Ａ、１Ｂ・・・油圧モータ２・・・旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン１１・・・エンジン１２・・・電動発電機１３・・・変速機１４・・・メインポンプ１５・・・パイロットポンプ１６・・・高圧油圧ライン１７・・・コントロールバルブ１８・・・インバータ１９・・・キャパシタ２０・・・インバータ２１・・・旋回用電動機２２・・・レゾルバ２３・・・メカニカルブレーキ２４・・・旋回変速機２５・・・パイロットライン２６・・・操作装置２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー２６Ｃ・・・ペダル２７、２８・・・油圧ライン２９・・・圧力センサ３０・・・コントローラ３１・・・油圧出力推定部３２・・・旋回出力推定部３３・・・優先出力設定部３４・・・ポンプ馬力指令生成部３５・・・旋回指令生成部３６・・・出力配分決定部１２０・・・蓄電系

Claims

油圧出力と旋回出力の合計が駆動源出力を超える場合に少なくとも一方の出力制限を実行する建設機械であって、
出力制限を実行する際に、検出情報又は入力情報に基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定し、該設定に基づいて油圧出力及び旋回出力のそれぞれの出力配分を決定し、
油圧出力が優先出力として設定された場合の油圧出力の出力配分は、油圧出力が優先出力として設定されない場合の油圧出力の出力配分より高く、或いは、所定の基準出力配分より高くなり、
旋回出力が優先出力として設定された場合の旋回出力の出力配分は、旋回出力が優先出力として設定されない場合の旋回出力の出力配分より高く、或いは、所定の基準出力配分より高くなる、
建設機械。
油圧出力に関する操作入力と旋回出力に関する操作入力とに基づいて油圧出力又は旋回出力を優先出力として設定する、
請求項１に記載の建設機械。
優先出力に設定された方に関する操作入力が中止された場合に優先出力の設定がリセットされる、
請求項１又は２に記載の建設機械。
優先出力として設定されなかった方の出力配分を大きくする場合、優先出力として設定された方の出力配分の減少率は制限される、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の建設機械。
前記駆動源出力は、エンジン出力とキャパシタ出力の合計である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の建設機械。
優先出力として設定された方の出力配分の増加率は制限されない、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の建設機械。