(57)【要約】【課題】  正確な制御を行うことが可能なハイブリッド型作業機械を提供する。【解決手段】  動力を発生するエンジンと、エンジンに接続され、発電動作をする発電機として機能する電動発電機と、第１の時定数以下で充放電可能な第１領域と、第１の時定数より大きな時定数で充放電する第２領域とを備え、電動発電機に電力を供給するキャパシタと、キャパシタからの電力により駆動され、かつ、回生電力をキャパシタに供給する電気駆動部と、電動発電機の動作を制御する制御装置とを有し、制御装置は、エンジンの出力条件を算出する出力条件算出部と、キャパシタの第１領域の充電状態に基づいて、キャパシタ出力目標値を求めるキャパシタ目標値算出部と、出力条件算出部で算出された出力条件、及び電気駆動部が要求するパワーを示す電気負荷要求値とに基づいて、電動発電機の出力値を決定する動力分配部とを備えるハイブリッド型作業機械を提供する。【選択図】          図１１
2010242434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を発生するエンジンと、
前記エンジンに接続され、発電動作をする発電機として機能する電動発電機と、
第１の時定数以下で充放電可能な第１領域と、前記第１の時定数より大きな時定数で充放電する第２領域とを備え、前記電動発電機に電力を供給するキャパシタと、
前記キャパシタからの電力により駆動され、かつ、回生電力を前記キャパシタに供給する電気駆動部と、
前記電動発電機の動作を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記エンジンの出力条件を算出する出力条件算出部と、前記キャパシタの前記第１領域の充電状態に基づいて、キャパシタ出力目標値を求めるキャパシタ目標値算出部と、前記出力条件算出部で算出された出力条件、及び前記電気駆動部が要求するパワーを示す電気負荷要求値とに基づいて、前記電動発電機の出力値を決定する動力分配部とを備えるハイブリッド型作業機械。
【請求項２】
前記キャパシタの端子間の電圧測定値を用いて、前記キャパシタの充電状態が判断される請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項３】
前記キャパシタの充電状態は、前記キャパシタの内部抵抗と静電容量に基づいて算出される請求項２に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項４】
前記キャパシタの充電状態の算出に用いられる内部抵抗は、前記キャパシタの前記第１領域の内部抵抗であり、前記第１領域の内部抵抗を算出するための前記キャパシタの端子間電圧の測定が、５０〜５００ミリ秒の間で行われる請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項５】
更に、前記キャパシタの充放電電流を制御するキャパシタ充放電回路を含み、
前記第１領域の内部抵抗は、
（ａ）前記キャパシタが充電されるように、前記制御装置が前記キャパシタ充放電回路を制御する工程と、
（ｂ）前記キャパシタの充電に伴う、前記キャパシタの電圧の変化分、及び前記キャパシタを流れる電流の変化分を測定する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で測定された変化分に基づいて、前記第１領域の内部抵抗を算出する工程と
を含む算出方法によって算出される請求項４に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項６】
前記キャパシタの充電状態の算出に用いられる静電容量は、前記キャパシタの前記第１領域の静電容量であり、前記第１領域の静電容量を算出するための前記キャパシタの端子間電圧の測定が１〜３０秒の間で行われる請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項７】
前記第１領域の静電容量は、
（ｄ）前記第１領域と前記第２領域の電荷移動の定常状態において、前記第１領域を充電または放電する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の充放電による前記第１領域の電圧の変化分を測定する工程と、
（ｆ）前記工程（ｄ）の充放電時に前記第１領域に流れる電流の値、及び前記工程（ｅ）で測定された前記第１領域の電圧の変化分に基づいて、前記第１領域の静電容量を算出する工程と
を含む算出方法によって算出される請求項６に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項８】
前記工程（ｄ）において、単位時間当たりの電圧の変化率が所定値以下である場合に、前記第１領域及び前記第２領域の電荷移動が定常状態であると判定する請求項７に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項９】
前記工程（ｄ）において、充電または放電の終了後の経過時間が所定時間以上である場合に、前記第１領域及び前記第２領域の電荷移動が定常状態であると判定する請求項７に記載のハイブリッド型作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電された電気エネルギを利用して駆動系を駆動するハイブリッド型作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋回、ブームの昇降など、力行（駆動）と回生（制動発電）とを繰り返す建設用作業機械においては、回生エネルギを蓄電手段に蓄えることで、エネルギ効率の増大が図られている。蓄電手段は、短時間ではあるが、２０ｋＷ以上の電力で充電や放電を行う。ここで蓄電手段（バッテリ）としては、たとえば電気二重層キャパシタを多数、直列に接続したものが使用される（特許文献１参照）。直列接続された各々の電気二重層キャパシタはセルと呼ばれる。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、アルミニウム製のごく薄い電極板の両面に活性層を貼着し、一対の電極板間にシート状の絶縁層を挟んで、電解質溶液に含浸させたものである。
【０００４】
一般的に、電気二重層キャパシタに含まれる静電容量は、急速充放電によって充放電が可能な部位と、緩和充電によってのみ充電可能で、急速放電を行うことができない部位とに分けられる。両部位は、活性層表面側と、活性層孔部の奥側とにおけるアニオン（陰イオン）及びカチオン（陽イオン）の移動度の相違に基づいて生じる。
【０００５】
なお、急速充電とは、たとえば数十秒以内といった短い時間に電流を供給することによって、電気二重層キャパシタを急速に充電することをいう。また、急速放電とは、たとえば数十秒以内といった短い時間に電流を出力することによって、電気二重層キャパシタを急速に放電することをいう。更に、緩和充電とは、たとえば数分から数時間の電圧印加により、電気二重層キャパシタを充電することをいう。緩和放電とは、数分から数時間といった長い時間をかけて、電気二重層キャパシタを放電することをいう。
【０００６】
急速充放電では、電気二重層キャパシタのうち内部抵抗値の比較的低い領域（たとえば、活性層の表面側の領域）の充電及び放電を行うことは可能であるが、内部抵抗値の比較的高い領域（たとえば、活性層の孔部の奥の領域）の充電または放電を行うことはできない。内部抵抗値の比較的高い領域については、緩和充放電によって充電及び放電を行うことができる。
【０００７】
このように、電気二重層キャパシタには、急速充放電によって充放電される静電容量と、緩和充放電によってのみ充放電可能な静電容量とが存在する。
【０００８】
複数の電気二重層キャパシタ（セル）をバッテリ（キャパシタ）として使用する建設用作業機械においては、その稼働中に緩和充電を行うことは困難である。このため、建設用作業機械の稼動においては、原則として、急速充放電可能な静電容量のみが使用される。
【０００９】
したがって、緩和充電まで行った上で測定された静電容量値を用いて作業機械の制御を行った場合、実際に使用可能な静電容量値（急速充放電可能な静電容量値）との相違から、正確な制御が困難となる。
【００１０】
同様に、バッテリ（キャパシタ）の端子間電圧を用いて作業機械の制御を行った場合にも、正確な制御は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、正確な制御を行うことが可能なハイブリッド型作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、動力を発生するエンジンと、前記エンジンに接続され、発電動作をする発電機として機能する電動発電機と、第１の時定数以下で充放電可能な第１領域と、前記第１の時定数より大きな時定数で充放電する第２領域とを備え、前記電動発電機に電力を供給するキャパシタと、前記キャパシタからの電力により駆動され、かつ、回生電力を前記キャパシタに供給する電気駆動部と、前記電動発電機の動作を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記エンジンの出力条件を算出する出力条件算出部と、前記キャパシタの前記第１領域の充電状態に基づいて、キャパシタ出力目標値を求めるキャパシタ目標値算出部と、前記出力条件算出部で算出された出力条件、及び前記電気駆動部が要求するパワーを示す電気負荷要求値とに基づいて、前記電動発電機の出力値を決定する動力分配部とを備えるハイブリッド型作業機械が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、正確な制御を行うことが可能なハイブリッド型作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図を示す。
【図２】ハイブリッド型作業機械のブロック図を示す。
【図３】蓄電回路１２０の等価回路図を示す。
【図４】キャパシタ１９の等価回路図を示す。
【図５】図５Ａに、キャパシタ１９に電気二重層キャパシタを用いた場合の等価回路図を示し、図５Ｂに、キャパシタ１９の、より単純化した等価回路図を示す。
【図６】静電容量Ｃの充電率ＳＯＣ、電流Ｉ、電圧Ｖｍの時間変化の一例を示す。
【図７】電圧ＶＣＬとＶＨとの時間変化の一例を示す。
【図８】キャパシタ１９の内部抵抗が相対的に小さい部位の静電容量ＣＬを求めるためのフローチャートである。
【図９】ハイブリッド型作業機械の一例としてのパワーショベルの動力系をモデル化して示す。
【図１０】電力及び動力の移動の方向性を出力極性としてとらえた表である。
【図１１】制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。
【図１２】ＣＰＵ３０Ａにおいて行われる処理のフローチャートである。
【図１３】ステップＳ４における処理のフローチャートである。
【図１４】ステップＳ５の処理のフローチャートである。
【図１５】ステップＳ６の処理のフローチャートである。
【図１６】ステップＳ７の処理のフローチャートである。
【図１７】アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆの算出モデルを示す図である。
【図１８】他の実施形態におけるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。
【図１９】他の実施形態における処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に、実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図を示す。下部走行体（基体）１に、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。旋回機構２は、電動機（モータ）を含み、上部旋回体３を時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体３に、ブーム４が取り付けられている。ブーム４は、油圧駆動されるブームシリンダ７により、上部旋回体３に対して上下方向に揺動する。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられている。アーム５は、油圧駆動されるアームシリンダ８により、ブーム３に対して前後方向に揺動する。アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。バケット６は、油圧駆動されるバケットシリンダ９により、アーム５に対して上下方向に揺動する。上部旋回体３には、さらに運転者を収容するキャビン１０が搭載されている。
【００１７】
図２に、ハイブリッド型作業機械のブロック図を示す。図２において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気系統を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。
【００１８】
エンジン１１の駆動軸が減速機１３の入力軸に連結されている。エンジン１１には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン１１は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。
【００１９】
電動発電機１２の駆動軸が、減速機１３の他の入力軸に連結されている。電動発電機１２は、電動（アシスト）運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機１２には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型（ＩＭＰ）モータが用いられる。
【００２０】
減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸とを有する。この出力軸には、メインポンプ１４の駆動軸が連結されている。
【００２１】
エンジン１１に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機１２がアシスト運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３を介してメインポンプ１４に伝達される。これにより、エンジン１１に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン１１に加わる負荷が小さい場合には、エンジン１１の駆動力が減速機１３を介して電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転される。電動発電機１２のアシスト運転と発電運転との切り替えは、電動発電機１２に接続されたインバータ１８により行われる。インバータ１８は、制御装置３０により制御される。
【００２２】
制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３０Ａ及び内部メモリ３０Ｂを含む。ＣＰＵ３０Ａは、内部メモリ３０Ｂに格納されている駆動制御用プログラムを実行する。制御装置３０は、表示装置３５に、各種装置の劣化状態等を表示することにより、運転者の注意を喚起する。
【００２３】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して、コントロールバルブ１７に油圧を供給する。コントロールバルブ１７は、運転者からの指令により、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びパケットシリンダ９に油圧を分配する。油圧モータ１Ａ及び１Ｂは、それぞれ図１に示した旋回機構２を時計回り、及び反時計回りに旋回させる回転力を発生する。
【００２４】
電動発電機１２の電気系統の入出力端子が、インバータ１８を介して蓄電回路１２０のＤＣバスラインに接続されている。また、蓄電回路１２０のＤＣバスラインは、他のインバータ２０を介して旋回用電動機２１に接続されている。
【００２５】
温度検出器３６が、蓄電回路１２０に含まれるキャパシタの温度を検出する。検出された温度データは、制御装置３０に入力される。
【００２６】
旋回用電動機２１は、インバータ２０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号により交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回用電動機２１には、例えばＩＭＰモータが用いられる。ＩＭＰモータは、回生時に大きな誘導起電力を発生する。
【００２７】
旋回用電動機２１の力行動作中は、旋回用電動機２１の回転力が減速機２４を介して、図１に示した旋回機構２に伝達される。この際、減速機２４は、回転速度を遅くする。これにより、旋回用電動機２１で発生した回転力が増大して、旋回機構２に伝達される。また、回生運転時には、上部旋回体３の回転運動が、減速機２４を介して旋回用電動機２１に伝達されることにより、旋回用電動機２１が回生電力を発生する。この際、減速機２４は、力行運転の時とは逆に、回転速度を速める。これにより、旋回用電動機２１の回転数を上昇させることができる。
【００２８】
レゾルバ２２が、旋回用電動機２１の回転軸の回転方向の位置を検出する。検出結果は、制御装置３０に入力される。旋回用電動機２１の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
【００２９】
メカニカルブレーキ２３が、旋回用電動機２１の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ２３の制動状態と解除状態とは、制御装置３０からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
【００３０】
パイロットポンプ１５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン２５を介して操作装置２６に供給される。操作装置２６は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置２６は、パイロットライン２５から供給される１次側の油圧を、運転者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に伝達されると共に、他の油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に伝達される。
【００３１】
圧力センサ２９で検出された圧力の検出結果が、制御装置３０に入力される。これにより、制御装置３０は、下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６の操作の状況を検知することができる。特に、実施例によるハイブリッド型作業機械では、油圧モータ１Ａ、１Ｂのみならず、旋回用電動機２１も旋回機構２を駆動する。このため、旋回機構２を制御するためのレバーの操作量を高精度に検出することが望まれる。制御装置３０は、圧力センサ２９を介して、このレバーの操作量を高精度に検出することができる。
【００３２】
図３に、蓄電回路１２０の等価回路図を示す。蓄電回路１２０は、コンバータ１００、ＤＣバスライン１１０、及びキャパシタ１９を含んで構成される。コンバータ１００は、キャパシタ１９の充放電電流を制御する。ＤＣバスライン１１０は、平滑用コンデンサ１０５を含む。
【００３３】
コンバータ１００の一対の電源接続端子１０３Ａ、１０３Ｂにキャパシタ１９が接続されており、一対の出力端子１０４Ａ、１０４ＢにＤＣバスライン１１０の平滑用コンデンサ１０５が接続されている。一方の電源接続端子１０３Ｂ、及び一方の出力端子１０４Ｂは接地されている。
【００３４】
ＤＣバスライン１１０は、インバータ１８、２０を介して、電動発電機１２及び旋回用電動機２１に接続されている。
【００３５】
電動発電機１２が発電運転されている期間は、電動発電機１２によって発電された電力が、インバータ１８を介してキャパシタ１９に供給され、キャパシタ１９が充電される。電動発電機１２がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、キャパシタ１９からインバータ１８を介して電動発電機１２に供給される。
【００３６】
旋回用電動機２１には、キャパシタ１９から電力が供給される。また、旋回用電動機２１で発生した回生電力は、キャパシタ１９に蓄電される。
【００３７】
平滑用コンデンサ１０５の両端に発生している電圧が、電圧計１１１により測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。
【００３８】
なお、制御装置３０は、下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６のいずれも動作しておらず、キャパシタ１９の充電及び放電のいずれも行われていない状態（非運転状態）を検出することができる。
【００３９】
昇圧用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１０２Ａのコレクタと、降圧用のＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタとが相互に接続された直列回路が、出力端子１０４Ａと１０４Ｂとの間に接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのエミッタが接地され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのコレクタが、高圧側の出力端子１０４Ａに接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの相互接続点が、リアクトル１０１を介して、高圧側の電源接続端子１０３Ａに接続されている。
【００４０】
昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに、それぞれダイオード１０２ａ、１０２ｂが、エミッタからコレクタに向かう向きが順方向になる向きで並列接続されている。
【００４１】
電源接続端子１０３Ａと１０３Ｂとの間に接続された電圧計１０６が、キャパシタ１９の端子間電圧を測定する。リアクトル１０１に直列に挿入された電流計１０７が、キャパシタ１９の充放電電流を測定する。電圧及び電流の測定結果は、制御装置３０に入力される。
【００４２】
制御装置３０が、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、制御用のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を印加する。
【００４３】
以下、昇圧動作（放電動作）について説明する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート電極にＰＷＭ電圧を印加する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオフ時に、リアクトル１０１に、高圧側の電源接続端子１０３Ａから昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのコレクタに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この起電力が、ダイオード１０２ｂを介してＤＣバスライン１１０に印加される。これにより、ＤＣバスライン１１０が昇圧される。
【００４４】
次に、降圧動作（充電動作）について説明する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、ＰＷＭ電圧を印加する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのオフ時に、リアクトル１０１に、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタから高圧側の電源接続端子１０３Ａに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、キャパシタ１９が充電される。コンバータ１００の仕様値は、一例として下記の通りである。なお、キャパシタ１９を放電する向きの電流を正とし、充電する向きの電流を負とする。
【００４５】
図４に、キャパシタ１９の等価回路図を示す。キャパシタ１９は、相互に直列に接続された静電容量Ｃと内部抵抗Ｒとで表すことができる。キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍは、静電容量Ｃに発生している電圧Ｖｃと、内部抵抗Ｒによる電圧降下Ｖｒとの和で表される。キャパシタ１９の充放電電流をＩとし、放電電流の向きを正とすると、Ｖｒ＝−Ｒ×Ｉが成立する。
【００４６】
端子間電圧Ｖｍは、図３に示したバッテリ用電圧計１０６で測定され、電流Ｉは、バッテリ用電流計１０７で測定される。
【００４７】
図５Ａに、キャパシタ１９に電気二重層キャパシタを用いた場合の等価回路図を示す。電気二重層キャパシタでは、活性層がアニオン（陰イオン）とカチオン（陽イオン）を補足する電極として機能する。この活性層には多数の孔が存在する。活性層の表面に蓄積される電荷と、孔の奥部に蓄積される電荷とでは、内部抵抗の違いにより移動速度が大きく異なる。このため、キャパシタ１９は、内部抵抗の異なるｎ個の静電容量Ｃ１〜Ｃｎの並列接続として表すことができる。静電容量Ｃ１〜Ｃｎには、それぞれ内部抵抗Ｒ１〜Ｒｎが直列に挿入されている。
【００４８】
図５Ｂに、キャパシタ１９の、より単純化した等価回路図を示す。単純化した等価回路図では、静電容量Ｃは、活性層の表層（第１領域）に電荷が蓄積される静電容量ＣＬと、孔の奥部（第２領域）に電荷が蓄積される静電容量ＣＨとで表される。一対の電極間に、静電容量ＣＬと内部抵抗ＲＬとの直列回路が挿入される。さらに、静電容量ＣＨと内部抵抗ＲＨとの直列回路が、静電容量ＣＬに並列に接続される。静電容量ＣＬの端子間電圧をＶＣＬ、静電容量ＣＨの端子間電圧をＶＨと表す。
【００４９】
次に、キャパシタ１９の内部抵抗の測定方法について説明する。内部抵抗の測定は、制御装置３０によって行われる。
【００５０】
図６に、静電容量Ｃの充電率ＳＯＣ、電流Ｉ、電圧Ｖｍの時間変化の一例を示す。時刻０〜ｔ１の期間は、電流Ｉが負である。すなわち、キャパシタ１９の充電が行われている。このため、充電率ＳＯＣが徐々に上昇している。
【００５１】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、電流Ｉがほぼ０である。すなわち、キャパシタ１９には充電が行われず、キャパシタ１９からの放電も行われない。このとき、作業機械は非動作状態であり、エンジン１１は、一定回転数が維持されているアイドリング状態である。また、キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍ及び充電率ＳＯＣはほぼ一定である。時刻ｔ１〜ｔ２の測定時間は、５０〜５００ミリ秒であることが望ましい。
【００５２】
時刻ｔ２において、エンジン１１の回転数を一定に維持したまま、電動発電機１２を発電状態にすると共に、コンバータ１００を充電状態にする。時刻ｔ２またはその直後の電流Ｉ及び電圧Ｖｍを測定する。時刻ｔ２における電流の測定結果をＩ１、電圧の測定結果をＶ１とする。
【００５３】
コンバータ１００の充電動作が安定するまで待機する。電流が、予め定められた値になったとき、電流が安定したと判断する。このときの時刻をｔ３とする。時刻ｔ３またはその直後における電流Ｉ及び電圧Ｖｍを測定する。電流の測定結果をＩ２、電圧の測定結果をＶ２とする。
【００５４】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間は、充電電流が単調に増加し、充電率ＳＯＣが上昇する。時刻ｔ２からｔ３までの時間、及び時刻ｔ３からｔ４までの時間は、実際には、それぞれ数十ミリ秒、及び数十〜数百ミリ秒である。具体的には、時刻ｔ３〜ｔ４の測定時間は、５０〜５００ミリ秒であることが望ましい。
【００５５】
時刻ｔ２からｔ３までのキャパシタ１９の蓄積電荷量の増加量をΔＱとすると、内部抵抗ＲＬは以下の式で表される。
【００５６】
【数１】
2010242434.tif 000003
【００５７】
時刻ｔ２からｔ３までの待機時間は十分短く、静電容量ＣＬが十分大きいため、上式の右辺第２項はほぼ０と近似することができる。従って、電圧及び電流の測定値から、内部抵抗ＲＬを算出することができる。
【００５８】
なお、電流Ｉ１及び電圧Ｖ１として、時刻ｔ１〜ｔ２の期間の電流及び電圧の平均値を採用し、電流Ｉ２及び電圧Ｖ２として、時刻ｔ３〜ｔ４の期間の電流及び電圧の平均値を採用してもよい。
【００５９】
静電容量ＣＬとＣＨ、及び内部抵抗ＲＨとで構成される閉回路の時定数が、静電容量ＣＬと内部抵抗ＲＬとで構成される直列回路の時定数に比べて十分大きい。このため、数十秒以下の急速充電時、及び急速放電時には、静電容量ＣＬのみが充放電される。数時間程度の緩和充電時、及び緩和放電時には、静電容量ＣＨの充放電も行われる。
【００６０】
次に、図７を参照して、静電容量の測定方法について説明する。
【００６１】
図７に、電圧ＶＣＬとＶＨとの時間変化の一例を示す。図中の実線が電圧ＶＣＬを示し、破線が電圧ＶＨを示す。時刻０からＴ１までの期間は、運転動作が行われている。すなわち、キャパシタ１９の充電及び放電が行われている。キャパシタ１９が放電されている期間は電圧ＶＣＬが低下し、充電されている期間は電圧ＶＣＬが上昇する。電圧ＶＣＬが電圧ＶＨよりも高い期間は、静電容量ＣＨへの充電が行われるため、電圧ＶＨが上昇し、電圧ＶＣＬが電圧ＶＨよりも低い期間は、静電容量ＣＨからの放電が行われるため、電圧ＶＨが低下する。ただし、静電容量ＣＨの充放電の時定数が大きいため、電圧ＶＨの変化は、電圧ＶＣＬの変化に比べて緩やかである。
【００６２】
時刻Ｔ１において、運転を停止させる。すなわち、キャパシタ１９への充放電が行われなくなる。このため、電圧ＶＣＬと電圧ＶＨとが等しくなるまで、静電容量ＣＬとＣＨとの間で電荷が移動する。時刻Ｔ２において、電圧ＶＣＬと電圧ＶＨとが等しくなる。このときの電圧をＶＡとする。
【００６３】
時刻Ｔ３において、キャパシタ１９の充電を開始する。この充電は、インバータ１８を制御して電動発電機１２を発電状態にし、コンバータ１００を制御して充電状態にすることにより行われる。キャパシタ１９が充電されることにより、電圧ＶＣＬ及びＶＨが上昇する。キャパシタＣＨの充電は緩やかに進むため、電圧ＶＨの上昇は緩やかである。時刻Ｔ４において、充電動作を停止させる。充電動作を停止させた直後の電圧ＶＣＬの値をＶＢとする。キャパシタ１９の充電時間は、１〜３０秒であることが望ましい。
【００６４】
時刻Ｔ４以降は、電圧ＶＨとＶＣＬとが等しくなるまで、静電容量ＣＬから静電容量ＣＨへの電荷の移動が緩やかに生じる。時刻Ｔ３からＴ４までの期間が十分に短い場合には、静電容量ＣＬから静電容量ＣＨへの電荷の移動がほとんど無視できる。この条件の下で、静電容量ＣＬは、次の式で求めることができる。
【００６５】
【数２】
2010242434.tif 000004
【００６６】
ここで、電流Ｉは、キャパシタ１９に流れる電流である。Ｉ（ｔ）にマイナス符号を付しているのは、放電電流の向きを正としたためである。電流Ｉ（ｔ）は、バッテリ用電流計１０７で測定することができる。例えば、極短い時間刻み幅で電流を測定し、測定結果を数値積分することにより、上述の式の積分項の値が求まる。
【００６７】
時刻Ｔ３における充電動作開始の直前、及び時刻Ｔ４における充電動作停止の直後は、キャパシタ１９の充放電電流は０であるため、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬは生じない。このため、電圧ＶＡ及びＶＢは、それぞれ時刻Ｔ３及びＴ４においてバッテリ用電圧計１０６で測定される電圧Ｖｍに等しい。数値積分の結果、及び時刻Ｔ３及びＴ４においてそれぞれ測定された電圧ＶＡ及びＶＢから、静電容量ＣＬを算出することができる。
【００６８】
図８を参照する。すなわちキャパシタ１９の内部抵抗が相対的に小さい部位の静電容量ＣＬは以下のように求めることができる。
【００６９】
まず、第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）と第２領域（内部抵抗が相対的に大きい部位、緩和充放電によって充電及び放電が可能な部位）の電荷移動の定常状態（時刻Ｔ３）において、第１領域を急速充電または急速放電する。ここではたとえば、第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）は、約３０秒以下の時定数を用いて充放電可能な領域と決定することができる。逆に、第２領域（内部抵抗が相対的に大きい部位、緩和充放電によって充電及び放電が可能な部位）は約３０秒より大きな時定数を用いて充放電可能な領域を決定することができる。
【００７０】
第１領域と第２領域との分水嶺となる時定数は、どのような場合においても同じ値を用いる必要はない。たとえば作業機械の運転の態様によって適宜変更することが可能である。作業機械の個々の動作に必要な時間が短く、パワーが大きい場合には、第１領域と第２領域とを分ける時定数の値を小さく設定することができる。
【００７１】
続いて、時刻Ｔ４において、急速充放電による第１領域の電圧の変化分（ＶＢ−ＶＡ）を測定する。
【００７２】
更に、急速充放電時に第１領域に流れる電流の値、及び急速充放電による第１領域の電圧の変化分に基づいて、第１領域の静電容量を導出する。静電容量の導出は制御装置３０で行われる。
【００７３】
なお、第１領域と第２領域とが電荷移動の定常状態にあるか否かについては、たとえば電圧計１０６で検出される電圧の単位時間あたりの変化率が所定値以下である場合に、定常状態にあると判定される。また、キャパシタの充電または放電が終了した後所定の時間、たとえば３０分、が経過した場合に定常状態であると判定することも可能である。変化率の所定値や所定時間は制御装置３０の内部メモリ３０Ｂに記憶され、判定は制御装置３０で行われる。
【００７４】
図９〜図１７を参照して、実施例によるハイブリッド型作業機械の制御方法について説明する。
【００７５】
図９に、ハイブリッド型作業機械の一例としてのパワーショベルの動力系をモデル化して示す。
【００７６】
本図に示すエンジン１１は、図２のエンジン１１に相当する。また、アシストモータ５２は、図２において、電動機及び発電機の機能を有する電動発電機１２に相当する。油圧負荷５４は油圧により駆動される構成部品に相当し、図２に示すブームシリンダ７、アームシリンダ８、パケットシリンダ９、及び油圧モータ１Ａ、１Ｂを含む。
【００７７】
電気負荷５６は、電動モータや電動アクチュエータ等の電力で駆動される構成部品に相当し、図２の旋回用電動機２１を含む。バッテリ５８は蓄電器であり、図２の蓄電回路１２０に相当する。
【００７８】
油圧負荷５４には、油圧を発生する油圧ポンプ５３（図２におけるメインポンプ１４に相当）で発生した油圧が供給される。エンジン１１は油圧ポンプ５３に動力を供給して油圧負荷５４を駆動する。すなわちエンジン１１が発生した動力は、油圧ポンプ５３により油圧に変換されて油圧負荷５４に供給される。
【００７９】
油圧ポンプ５３にはアシストモータ５２も接続されている。アシストモータ５２で発生した動力を油圧ポンプ５３に供給し駆動することができる。すなわち、アシストモータ５２に供給された電力はアシストモータ５２により動力に変換され、その動力が油圧ポンプ５３により油圧に変換されて油圧負荷５４に供給される。この際、アシストモータ５２は電動機として動作する。
【００８０】
電気負荷５６は、バッテリ５８から供給された電力で駆動される。電気負荷５６が電力によって駆動される場合を力行運転と称する。電気負荷５６は、たとえば電動機兼発電機のように回生電力を発生することができるもので、発生した回生電力はバッテリ５８に供給されて蓄積されるか、あるいはアシストモータ５２に供給されてアシストモータ５２を駆動する電力となる。
【００８１】
バッテリ５８は、電気負荷５６からの回生電力により充電されるだけでなく、アシストモータ５２がエンジン１１からの動力を受けて発電機として機能した場合、アシストモータ５２が発生した電力をバッテリ５８に供給して充電することもできる。アシストモータ５２が発生した電力は、バッテリ５８を経由して電気負荷５６を駆動することもできる。
【００８２】
図１０を参照する。上述の構成において、電力に関連する部分を見ると、電力（動力）の移動には方向性がある。図１０は、この方向性を出力極性としてとらえた表である。
【００８３】
「アシストモータ」の欄を参照する。エンジン１１をアシストして油圧を発生させ、動力を油圧負荷５４に供給する場合は、電力を動力として出力することとなるため、このときのアシストモータ５２の出力極性を「＋」とする。一方、エンジン１１の駆動力でアシストモータ５２を駆動して発電する場合は、アシストモータ５２に動力が入力されることとなる。したがって、このときのアシストモータ５２の出力極性は「−」となる。
【００８４】
バッテリの欄を参照する。放電して電気負荷５６又はアシストモータ５２を駆動する場合の出力極性を「＋」とする。一方、電気負荷５６から回生電力、あるいはアシストモータ５２の発電による電力が供給されて充電される場合のバッテリ５８の出力極性は「−」となる。
【００８５】
電気負荷の欄を参照する。電気負荷５６に電力が供給されて駆動（力行運転）されている場合の出力極性を「＋」とすると、回生電力を発生しているときの出力極性は「−」となる。
【００８６】
以上のように、ハイブリッド型パワーショべルにおいては、電力に関連する構成部品である、アシストモータ５２及び電気負荷５６の運転状態及びバッテリ５８の充電状態を考慮してそれらの出力極性を適宜調整することで、運転条件を決定する必要がある。特に、バッテリ５８が常時適度に充電されている状態になるように、アシストモータ５２の出力極性を調整しながら、油圧負荷５４への出力と電気負荷５６への出力の配分を制御することが重要である。
【００８７】
ここで、制御に関する入力は以下の４つの変数となる。
【００８８】
（１）エンジン実回転数Ｎａｃｔ
エンジン実回転数Ｎａｃｔは、エンジン１１の実際の回転数を示す変数である。エンジン１１はパワーショべルの運転時には常に駆動されており、エンジン実回転数Ｎａｃｔが検出されている。
【００８９】
（２）油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ
油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑは、油圧負荷５４が必要とする動力を示す変数であり、例えばパワーショべルを運転者が操作する際の操作レバーの操作量に相当する。
【００９０】
（３）電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ
電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑは、電気負荷５６が必要とする電力を示す変数であり、たとえばパワーショペルを運転者が操作する際の操作レバーの操作量に相当する。
【００９１】
（４）バッテリ電圧Ｖｍ
バッテリ電圧Ｖｍは、バッテリ５８（キャパシタ１９）の出力電圧を示す変数である。実施例においては、バッテリ電圧Ｖｍとして、キャパシタ１９の第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）の静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬを用いる。
【００９２】
静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬは、キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍから、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬを減じることによって算出することができる。内部抵抗ＲＬは（数１）を用いて求められる。電圧Ｖｍは電圧計１０６で測定される。電流計１０７で測定された電流値Ｉを基に、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬ（＝ＩＲＬ）が計算される。電圧ＶＣＬの算出は、制御装置３０によって行われる。
【００９３】
バッテリ電圧Ｖｍを用いて、キャパシタ１９の第１領域の充電状態（充電率ＳＯＣ）を求めることができる。実施例においては、キャパシタ１９の充電率ＳＯＣを、ＣＬＶＣＬ２／ＣＬＶ０２で定義する。ここでＶ０はキャパシタ１９の定格電圧（急速充電及び緩和充電によって充電される最大電圧）を示す。また、ＣＬは算出された最新のキャパシタ１９の第１領域の静電容量である。すなわち実施例においては、第１領域の静電容量ＣＬ及びその端子間電圧ＶＣＬを用いて、キャパシタ１９の残存エネルギ（ＣＬＶＣＬ２／２）を表す。また、ＲＬも算出された最新のキャパシタ１９の第１領域の内部抵抗である。
【００９４】
以上の４つの変数に基づいて、以下の出力を制御し、最適な運転条件を達成する。
【００９５】
（１）油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ
油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに対して、実際に油圧負荷５４に供給する動力である。油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに対して常に要求された動力を供給すると、同時に駆動されている電気負荷５６の要求を満たせなくなったり、バッテリ５８の充電率ＳＯＣを適当な範囲内に維持できなくなってしまう。このため、実際に油圧負荷５４に供給する動力をある程度制限しなくてはならない場合がある。
【００９６】
（２）電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ
電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに対して、実際に電気負荷５６に供給する電力である。電気負荷要求出力Ｐｅ１ｃｒｅｑに対して常に要求された電力を供給すると、同時に駆動されている油圧負荷５４の要求を満たせなくなったり、バッテリ５８の充電率ＳＯＣを適当な範囲内に維持できなくなってしまう。このため、実際に電気負荷５６に供給する電力をある程度制限しなくてはならない場合がある。
【００９７】
（３）アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ
アシストモータ５２の出力を指示する値である。アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆにより、アシストモータ５２が電動機として機能してエンジン１１をアシストし、油圧負荷５４に動力を供給するか、あるいはアシストモータ５２が発電機として機能して電気負荷５６に電力を供給するか、バッテリ５８を充電するか、が指示される。
【００９８】
実施例による制御方法においては、制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａが、エンジン実回転数Ｎａｃｔ、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ、電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ、及びバッテリ電圧Ｖｍに基づいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを制御する。
【００９９】
図１１は、制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。本図には、実施例による制御方法に係る部分のみ示した。
【０１００】
ＣＰＵ３０Ａは、出力条件算出部６０−９と動力分配部６０−８とを備えている。出力条件算出部６０−９は、ブロック６０−１〜６０−７で構成され、エンジン１１とバッテリ５８の出力条件である上下限値を算出する。
【０１０１】
まず、ＣＰＵ３０Ａの出力条件算出部６０−９に入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔは、ブロック６０−１に入力される。ブロック６０−１は、入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔにおける出力の上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを決定し、動力分配部であるブロック６０−８に入力する。ブロック６０−１は図１１に示すように、エンジン１１の回転数と出力との関係において、上限値と下限値とを示すマップあるいは変換テーブルを参照しながら、入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔにおける出力の上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを決定する。マップあるいは変換テーブルは予め作成されて制御装置３０の内部メモリ３０Ｂに格納されている。なお、マップあるいは変換テーブルを用いることなく、上限値と下限値を表す式にエンジン実回転数Ｎａｃｔを代入して、上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを求めてもよい。
【０１０２】
ＣＰＵ３０Ａに入力された油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ及び電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑは、動力分配部であるブロック６０−８に入力される。
【０１０３】
ＣＰＵ３０Ａの出力条件算出部６０−９に入力されたバッテリ電圧Ｖｍは、ブロック６０−２に入力される。ブロック６０−２では、入力されたバッテリ電圧Ｖｍ、ＣＬ、Ｖ０、ＲＬ及びＩから、バッテリ５８の現在の充電率ＳＯＣａｃｔを求める。求められた現在の充電率ＳＯＣａｃｔは、ブロック６０−３、６０−４及び６０−７に出力される。
【０１０４】
ブロック６０−３は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと、所定の最大充放電電流（一定の電流）とから、現在放電できる放電出力の最大値（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）及び現在充電できる入力電力の最大値（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）を求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−３に示すような、充電率ＳＯＣに対してその充電率において一定の電流のもとで充放電可能な最大入力電力及び最大放電出力を表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−３は、このマップ又は変換テーブルを参照して現在の充電率ＳＯＣａｃｔにおいて一定の電流のもとで、許容される最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）及び最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）を求める。求められた最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）はブロック６０−５に出力され、求められた最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）はブロック６０−６に出力される。
【０１０５】
ブロック６０−４は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと所定のＳＯＣ下限値及び ＳＯＣ上限値とから、現在放電できる放電出力の最大値（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）及び現在充電できる入力電力の最大値（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）を求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−４に示すような、充電率ＳＯＣに対して、ＳＯＣ下限値以下にならず、ＳＯＣ上限値以上とならないための最大放電出力及び最大入力電力を表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−４は、このマップ又は変換テーブルを参照して現在の充電率ＳＯＣａｃｔにおいて許容される最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）及び最大入力電圧（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）を求める。求められた最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）はブロック６０−５に出力され、求められた最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）はブロック６０−６に出力される。
【０１０６】
ブロック６０−５は、ブロック６０−３から供給されたバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１と、ブロック６０−４から供給されたバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２のうち、大きくない方をバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１として、動力分配部であるブロック６０−８に出力する。
【０１０７】
一方、ブロック６０−６は、ブロック６０−３から供給されたバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１と、ブロック６０−４から供給されたバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２のうち、小さくない方をバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１として、動力分配部であるブロック６０−８に出力する。ここで、バッテリ出力値がマイナスの場合が充電を表すため、バッテリ出力下限値の小さくない方ということは、マイナスの値が大きくない方、すなわち、ゼロに近い方の値を意味する。これによりバッテリ５８を、出力能力を超えた過度な充放電から確実に保護することができる。
【０１０８】
ブロック６０−７は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと所定のＳＯＣ目標値から、充電率ＳＯＣを目標値に近づけるためのバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔを求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−７に示すような、充電率に対して、その充電率においてＳＯＣ目標値に近づくバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔを表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−７は、このマップあるいは変換テーブルを参照することで、充電率ＳＯＣを最適な目標値にするために、どのくらい充電をすべきかを示す入力電力、又はどのくらい放電をするべきかを示す放電出力を求めることができる。
【０１０９】
ブロック６０−７が参照するマップにおける縦軸の出力は充電も放電もしていないときをゼロとし、充電側がマイナスであり、放電側がプラスである。図１１に示す例では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔがＳＯＣの目標値より小さい状態であり、バッテリ５８を充電すべきであり、入力電力の目標値、すなわちバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが示されている。バッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔがプラスの値の場合は目標放電出力を表し、マイナスの値の場合は目標入力電力を表す。ブロック６０−７で求められたバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔは、動力分配部であるブロック６０−８に出力される。
【０１１０】
ここで本願発明では、ブロック６０−３、６０−４及び６０−７にて用いる現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出される充電率とすることができる。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。
【０１１１】
以上のように、動力分配部であるブロック６０−８には、エンジン出力限界値としてのエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ、エンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎ、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１、バッテリ出力限界値としてのバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１、及びバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが入力される。ブロック６０−８は、これら入力された値に基づいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを決定し、制御装置３０の各部に出力する。
【０１１２】
そこで、制御装置３０は、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔに基づいて油圧負荷５４に供給する油圧を制御し、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔに基づいて電気負荷５６に供給する電力を制御し、アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆに基づいてアシストモータ５２によるエンジン１１のアシスト量又はアシストモータ５２による発電量を制御する。
【０１１３】
ここで、ＣＰＵ３０Ａにおいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを決定する処理について説明する。
【０１１４】
図１２はＣＰＵ３０Ａにおいて行われる処理のフローチャートである。
【０１１５】
ステップＳ１において、エンジン１１の現在の回転数を示すエンジン実回転数Ｎａｃｔから、マップ又は変換テーブルを用いて、現在のエンジン１１のエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎが決定される。この処理はブロック６０−１により行われる。この際、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを、マップ又は変換テーブルにおいて、エンジン１１の燃費効率の良い範囲に設定しておけば、エンジン１１の省エネ効果を得ることができる。
【０１１６】
次に、ステップＳ２において、現在のバッテリ電圧Ｖｍから、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１が決定される。この処理は、ブロック６０−２〜６０−６により行われる。
【０１１７】
まず、ブロック６０−２は、現在のバッテリ電圧Ｖｍから演算により現在の充電率ＳＯＣａｃｔを求める。次に、ブロック６０−３は、マップあるいは変換テーブルを用いて現在の充電率ＳＯＣａｃｔから、充電電流及び放電電流を最大値として一定とした際のバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１及びバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１を決定する。同時に、ブロック６０−４は、マップあるいは変換テーブルを用いて現在の充電率ＳＯＣａｃｔから、ＳＯＣ下限値以下にならず、ＳＯＣ上限値以上とならないバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２及びバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２を決定する。続いて、ブロック６０−５は、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１とバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２のうち、値の大きくない方をバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１として決定する。また、ブロック６０−６は、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１とバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２のうち、小さくない方をバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１として決定する。
【０１１８】
以上のように、ステップＳ２で、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１が決定されたら、続いて、ステップＳ３において、現在の充電率ＳＯＣａｃｔからバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが決定される。この処理はブロック６０−７により行われる。
【０１１９】
次に、ステップＳ４において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが、エンジン１１及びバッテリ５８の要求出力の限界値に基づいて決定される。ステップＳ４における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。
【０１２０】
続いて、ステップＳ５において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔが、エンジン１１及びバッテリ５８の要求出力の限界値に基づいて決定される。ステップＳ５における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。
【０１２１】
次に、ステップＳ６において、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔが、エンジン１１、電気負荷５６、及びバッテリ５８の算出された出力に基づいて決定される。バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔは、バッテリ５８への充放電出力である。ステップＳ６における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。
【０１２２】
続いて、ステップＳ７において、アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆが、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔとバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔとの比較に基づいて決定される。ステップＳ７における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。
【０１２３】
ステップＳ７の処理が終了したら、ＣＰＵ３０Ａでの処理は終了する。以上のＣＰＵ３０Ａでの処理により、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆが決定される。
【０１２４】
ここで、上述のステップＳ４における処理について詳細に説明する。図１３はステップＳ４における処理のフローチャートである。
【０１２５】
まず、ステップＳ４−１において、電気負荷出力限界値として電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを算出する。電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘは、電気負荷５６に供給可能な最大電力である。ここで油圧負荷５４は電気負荷５６に対する駆動力源としては機能しないため、油圧負荷出力要求Ｐｈｙｄｒｅｑは考慮されず０となるので、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘは、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘとバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１との和である。すなわち、電気負荷５６に供給可能な最大の電力は、エンジン１１の最大出力で得られるアシストモータ５２による発電電力とバッテリの最大放電出力との和である。また、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎは、電気負荷５６で回生された電力を消費できるか、あるいはバッテリ５８に蓄積可能な電力である。電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎは、エンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎから油圧負荷出力要求Ｐｈｙｄｒｅｑを減算し、且つバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１を加算して求められる。
【０１２６】
再度、図１３を参照する。次に、ステップＳ４−２において、電気負荷要求出力と電気負荷出力限界値とを比較する。つまり、ステップＳ４−１にて算出された電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを比較し、電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ以下であるか否か、及び電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎ以上であるか否かを判定する。
【０１２７】
その後、ステップＳ４−３、もしくはステップＳ４−４へ進み、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを決定する。
【０１２８】
電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力限界値以内であれば、ステップＳ４−３へ進む。この場合、ステップＳ４−３において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくして、ステップＳ４−５にて後処理を終了する。
【０１２９】
一方、ステップＳ４−２において電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力限界値以内ではない場合には、ステップＳ４−４へ進む。この場合、ステップＳ４−４において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ以内でない場合には、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくし、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎ以上でない場合には、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくし、ステップＳ４−５にて処理を終了する。
【０１３０】
次に、上述のステップＳ５の処理について詳細に説明する。図１４は、ステップＳ５の処理のフローチャートである。
【０１３１】
まず、ステップＳ５−１において、油圧負荷出力限界値として油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘを算出する。油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘは、油圧負荷５４に供給可能な最大動力である。油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘは、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘにバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘを加算し、且つ電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを減算して算出される。ここで、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔには極性があり、プラスとマイナスの値をとる。電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔがプラスの値のときは電気負荷５６に電力を供給することを意味し、油圧負荷５４に供給可能な動力は電気負荷５６に供給する電力を減算したものとなる。一方、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔがマイナスの値のときは電気負荷５６から回生電力が供給されることを意味し、油圧負荷５４に供給可能な動力は電気負荷５６からの回生電力を加算したものとなる。電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔのマイナスの値が減算されるため、自動的にマイナスとマイナスでプラスとなり、回生電力は加算されることとなる。
【０１３２】
次に、ステップＳ５−２において、油圧負荷要求出力と油圧負荷出力限界値とを比較する。つまり、ステップＳ５−１にて算出された油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘに対して、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘ以下であるか否かを判定する。
【０１３３】
その後、ステップＳ５−３、もしくはステップＳ５−４にへ進み、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔを決定する。
【０１３４】
油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力限界値以内であれば、ステップＳ５−３へ進む。この場合、ステップＳ５−３において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔを油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに等しくして、ステップＳ５−５にて後処理を終了する。
【０１３５】
一方、ステップＳ５−２において、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力限界値以内ではない場合には、ステップＳ５−４に進む。この場合、ステップＳ５−４において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔが油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘ以内でない場合には、油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘを油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに等しくし、ステップＳ５−５にて処理を終了する。
【０１３６】
次に、上述のステップＳ６の処理について詳細に説明する。図１５はステップＳ６の処理のフローチャートである。
【０１３７】
まず、ステップＳ６−１において、バッテリ制御出力限界値としてバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２を算出する。バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２は、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔとの和からエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを減算して算出される。バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２は、電気負荷５６で消費できる電力と、アシストモータ５２で油圧系をアシストして消費することのできる電力との和になる。バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２は、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔとの和からエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘを減算して算出される。
【０１３８】
次に、ステップＳ６−２において、バッテリ制御出力限界値とバッテリ現在出力限界値（バッテリ制御出力上限値、バッテリ制御出力下限値）とを比較する。具体的には、ステップＳ２で算出したバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１とバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２とを比較し、バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２がバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上であるか否かを判定する。また、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１とバッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２とを比較し、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２がバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下であるか否かを判定する。
【０１３９】
その後、ステップＳ６−３、もしくはステップＳ６−４へ進み、上限と下限のそれぞれについてバッテリ出力限界値を決定する。
【０１４０】
バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２について、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上であれば、ステップＳ６−３に進む。この場合、ステップＳ６−３において、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘをバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１に等しくする。一方、バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２について、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上でない場合には、ステップＳ６−４へ進む。この場合、ステップＳ６−４において、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘをバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２に等しくする。
【０１４１】
同様に、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２についても判定を行う。バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２が、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下であれば、ステップＳ６−３に進み、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎが求められる。逆に、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２について、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下でない場合には、ステップＳ６−４へ進み、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎが求められる。
【０１４２】
そしてステップＳ６−５では、ブロック６０−７により求められたバッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔが、バッテリ出力限界値以内かを判定する。バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力限界値以内であれば、ステップＳ６−６へ進む。この場合、ステップＳ６−６において、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔに等しくして、ステップＳ６−８にて後処理を終了する。
【０１４３】
一方、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔが、バッテリ出力限界値以内でない場合には、ステップＳ６−７へ進む。この場合、ステップＳ６−７において、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ以下でない場合には、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘに等しいとし、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ以上でない場合には、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎに等しいとして、ステップＳ６−８にて処理を終了する。
【０１４４】
このように、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔは、ブロック６０−３、６０−４、６０−７において、現在の充電率ＳＯＣａｃｔに対応して求められたバッテリ現在出力限界値やバッテリ目標出力と比較して算出される。ここで本願発明では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出している。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よくバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔを求めることができる。
【０１４５】
次に、上述のステップＳ７の処理について詳細に説明する。図１６はステップＳ７の処理のフローチャートである。
【０１４６】
処理が開始されると、ステップＳ７−１において、アシストモータ５２の運転を指示するアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出し、その後処理を終了する。アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆは、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔから電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを減算して算出される。図１７はアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆの算出モデルを示す図である。アシストモータ５２の出力はバッテリ５８から放電する電力から電気負荷５６で消費される電力を引いて得られる電力に相当する。本願発明では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出している。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。
【０１４７】
ここで、電気負荷５６の出力は極性を有しており、電気負荷５６が実際に電力を消費する場合は極性はプラスである。この場合、バッテリ５８が放電する電力から電気負荷５６で消費される電力である電気負荷実出力を減算した値がプラスであれば、電力がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は電動機として機能する。一方、バッテリ５８が放電する電力から電気負荷５６で消費される電力である電気負荷実出力を減算した値がマイナスであれば、エンジン１１からの動力がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は発電機として機能する。これにより、アシストモータ５２はマイナスになった分の電力を発電し、その電力が電気負荷５６に供給される。
【０１４８】
また、電気負荷５６が回生電力を発生する場合は、電気負荷５６の出力極性はマイナスである。この場合、マイナスの値を引くこととなるから、バッテリ５８が放電する電力に電気負荷５６で回生する電力が加算されることとなる。したがって、バッテリ５８が放電する電力と電気負荷５６で回生する電力との和がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は電動機として機能して、エンジン１１をアシストすることとなる。すなわち、電気駆動部の出力設定値である電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと、蓄電器出力設定値であるバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔとの電気的な比較に基づいて、アシストモータ５２の制御が行われる。
【０１４９】
以上説明したように、本実施例が適用されるハイブリッド型作業機械の一例であるパワーショベルは、油圧発生機、電動発電機、蓄電器、電気駆動部、及び制御装置を有する。油圧発生機は油圧モータである油圧ポンプ５３に相当し、エンジン１１の出力を油圧のパワーに変換し、油圧駆動部に供給する。電動発電機１２は、アシストモータ５２に相当し、エンジン１１に接続され、電動機及び発電機の両方として機能する。蓄電器はバッテリ５８に相当し、電動発電機１２に電力を供給して電動機として機能させる。電気駆動部は、蓄電器及び電動発電機からの電力により駆動され、且つ回生電力を発生して蓄電器及び電動発電機の少なくとも一方に供給する。制御装置３０は電動発電機１２の動作を制御する。以上のような構成のハイブリッド型作業機械において、制御装置３０は電動発電機１２の動作及び出力を制御するための動力分配部６０−８を備える。動力分配部６０−８は、蓄電器の充電率ＳＯＣに基づいて決定される蓄電器出力設定値（バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１）と、エンジンの回転数に基づいて決定されるエンジン出力設定値（エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎ）と、油圧発生機が要求する動力（パワー）を示す油圧負荷要求値（油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ）と、電気駆動部が要求する電力を示す電気負荷要求値（電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ）とに基づいて電動発電機１２の動作及び出力を制御するための出力指令（アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ）を生成して出力する。
【０１５０】
動力分配部６０−８は、電気駆動部に供給する電力を決定し、電気負荷実出力値（電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ）として出力する。また、動力分配部６０−８は、油圧駆動部に供給する出力を決定し、油圧負荷実出力値（油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ）として出力する。さらに、動力分配部６０−８は、蓄電器の蓄電率（ＳＯＣ）に基づいて出力指令（アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ）を決定する。
【０１５１】
本実施例によれば、蓄電器出力設定値、電気負荷要求値、エンジン出力設定値、及び油圧負荷要求値を考慮して、電動発電機の動作及び出力を制御することができるため、動力源であるエンジンと蓄電器とを適正な出力範囲で使用することができる。また、本実施例によれば、電気負荷からの回生電力を効率よく利用することができ、更に、蓄電器の充電率（ＳＯＣ）を効率的に目標値近辺に維持することがきる。
【０１５２】
実施例においては、蓄電器（キャパシタ１９）の出力電圧として、キャパシタ１９の第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）の静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬを用いた。また、蓄電器（キャパシタ１９）の充電率（ＳＯＣ）をＣＬ及びＶＣＬを使って算出した。第１領域の静電容量ＣＬ、及びＣＬの端子間電圧ＶＣＬを使って作業機械の制御を行うことにより、制御の正確性を高めることができる。
【０１５３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【０１５４】
たとえば図１８の機能ブロック図のブロック６０−１に示すように、ＳＯＣ算出部で算出されたＳＯＣａｃｔに基づいて、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ、及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを求めてもよい。これは、図１９に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１１−１に対応する。ステップＳ１１−１においては、現在の充填状態（ＳＯＣａｃｔ）に応じたエンジン出力の上限値及び下限値が決定される。そしてステップＳ１１−２において、現在の充填状態（ＳＯＣａｃｔ）に応じたバッテリ出力目標値が決定される。図１８において、ステップＳ１１−２に対応するのは、ブロック６０−７に示される部分である。
【０１５５】
その後、動力分配部ではステップＳ１１−３において、エンジン出力上限値と油圧負荷要求との比較を行い、油圧負荷要求がエンジン出力上限値より大きい場合には、バッテリより放電することで電動発電機にてエンジンをアシストすべく、ステップＳ１１−４へ進む。
【０１５６】
ステップＳ１１−４では、バッテリ目標出力、エンジン出力上下限値、油圧負荷要求、及び電気負荷要求とにより、バッテリ出力が決定される。そしてステップＳ１１−６において、決定されたバッテリ出力が放電可能な範囲にあるか否かを判断する。放電可能範囲にない場合には、放電を行うとバッテリの充電量が過度に減少してしまうため、電気負荷の出力を制限する（ステップＳ１１−９）。ここで電気負荷がない場合には、油圧負荷の出力が制限される。放電可能範囲である場合には、放電により電動発電機の電動制御がなされ、エンジンがアシストされる（ステップＳ１１−１０）。
【０１５７】
一方、ステップＳ１１−３において、エンジン出力上限値と油圧負荷要求との比較を行い、油圧負荷要求がエンジン出力上限値より大きくないと判断された場合には、バッテリへ充電するために電動発電機をエンジンの動力により発電運転すべく、ステップＳ１１−５へ進む。
【０１５８】
ステップＳ１１−５では、バッテリ目標出力、エンジン出力上下限値、油圧負荷要求、及び電気負荷要求とにより、バッテリ出力が決定される。そしてステップＳ１１−８において、決定されたバッテリ出力が充電可能な範囲にあるか否かを判断する。充電可能範囲にない場合には、充電を行うとバッテリの充電量が過度に増加してしまうため、油圧負荷の出力を制限する（ステップＳ１１−１２）。ここで電気負荷による回生動作がなされている場合には、電気負荷の出力も制限される。充電可能範囲である場合には、エンジンの動力により電動発電機の発電制御がなされ、充電がなされる（ステップＳ１１−１１）。
【０１５９】
この場合、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて、エンジンの出力上限値及びバッテリ目標出力値を求めることができるので、電動発電機を精度よく制御することができる。これによりキャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができる。
【０１６０】
また、たとえば実施例においては、エンジン１１にメインポンプ１４と電動発電機１２とが平行に接続されたパラレル方式のハイブリッド型作業機械を示したが、エンジン１１の動力を発電動作によりすべて電気エネルギへ変換する電動発電機１２のみを接続するシリーズ方式のハイブリッド型作業機械へも適用することができる。この場合、電動発電機１２は、発電機としてのみ機能する。
【０１６１】
ここで、本実施の形態においては、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」の両方を用いて算出しているが、いずれか一方のみを用いることでも、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。
【０１６２】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
ハイブリッド型作業機械一般に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１  下部走行体（基体）
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  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  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  減速機
２５  パイロットライン
２６  操作装置
２７、２８  油圧ライン
２９  圧力センサ
３０  制御装置
３５  表示装置
３６  温度検出器
５２  アシストモータ
５３  油圧ポンプ
５４  油圧負荷
５６  電気負荷（電気駆動部）
５８  バッテリ
６０−１〜６０−７  ブロック
６０−８  動力分配部
６０−９  出力条件算出部
１００  コンバータ（キャパシタ充放電回路）
１０１  リアクトル
１０２Ａ  昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ  降圧用ＩＧＢＴ
１０２ａ、１０２ｂ  ダイオード
１０３Ａ、１０３Ｂ  電源接続端子
１０４Ａ、１０４Ｂ  出力端子
１０５  平滑用コンデンサ
１０６  電圧計
１０７  電流計
１１０  ＤＣバスライン
１１１  電圧計
１２０  蓄電回路
【図１】
2010242434.tif 000005
【図２】
2010242434.tif 000006
【図３】
2010242434.tif 000007
【図４】
2010242434.tif 000008
【図５】
2010242434.tif 000009
【図６】
2010242434.tif 000010
【図７】
2010242434.tif 000011
【図８】
2010242434.tif 000012
【図９】
2010242434.tif 000013
【図１０】
2010242434.tif 000014
【図１１】
2010242434.tif 000015
【図１２】
2010242434.tif 000016
【図１３】
2010242434.tif 000017
【図１４】
2010242434.tif 000018
【図１５】
2010242434.tif 000019
【図１６】
2010242434.tif 000020
【図１７】
2010242434.tif 000021
【図１８】
2010242434.tif 000022
【図１９】
2010242434.tif 000023