(57)【要約】  【課題】油圧駆動のみによる走行時にハイブリッド建設機械の走行直進性を安定して確保できるようにする。  【解決手段】ハイブリッド建設機械は、左右の走行部を動作させる左右の走行用油圧モータ１Ｌ，１Ｒと、走行用油圧モータ１Ｌ，１Ｒに圧油を供給する左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒと、旋回機構等の回転駆動部の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機１２と、回生発電した電力を充電するバッテリ１９と、電気系の駆動部を制御するコントローラ３０とを具備し、エンジン１１の出力及び／又はバッテリ１９の出力により走行駆動される。又、コントローラ３０は、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力を可変制御するポンプ出力制御部３８と、走行部が油圧負荷により単独で駆動されているか否を判断する走行駆動判断部３９とを備え、油圧負荷で単独で走行する時は、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるように設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の走行部を駆動する左右の走行用油圧モータと、該走行用油圧モータに圧油を供給する左右の油圧ポンプと、油圧駆動部の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを具備し、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成されたハイブリッド建設機械の走行制御回路において、
エンジン出力を平地走行２速直進駆動出力より大きく設定したことを特徴とするハイブリッド建設機械の走行制御回路。
【請求項２】
左右の走行部を駆動する左右の走行用油圧モータと、該走行用油圧モータに圧油を供給する左右の油圧ポンプと、油圧駆動部の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを具備し、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成されたハイブリッド建設機械の走行制御回路において、
前記コントローラは、前記油圧ポンプの出力を可変制御するポンプ出力制御部と、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているか否を判断する走行駆動判断部とを備え、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているときは、前記油圧ポンプの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるように設定することを特徴とするハイブリッド建設機械の走行制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド建設機械の走行制御回路に関するものであり、特に、負荷変動の平準化を可能にするハイブリッド建設機械の走行制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械においては、一般にエンジンにより駆動される油圧ポンプの吐出油によってアクチュエータを駆動する油圧駆動方式が採用されている。しかし、油圧駆動方式は油圧エネルギーの浪費が大きいことから、近年、駆動源として油圧駆動方式に加えて電動機駆動方式を併用するハイブリッド建設機械が開発されている。
【０００３】
此種ハイブリッド建設機械としては、例えば走行部、旋回部、ブーム、アームおよびバケット等の左右の油圧駆動部を動作させる左右の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ等）と、該油圧アクチュエータに方向切換弁を介して圧油を供給する左右の油圧ポンプと、旋回部用油圧駆動部などの余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを備え、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成したものが知られている。
【０００４】
上記ハイブリッド建設機械によれば、油圧負荷に加えて電動負荷を駆動することで、負荷変動を平準化できるとともに、エネルギー回生により省エネルギーを図ることができる。
【特許文献１】特開２００１−２０７４８２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の従来技術では、負荷運転の変動状況によっては油圧負荷の出力（馬力）と電動負荷の出力との合計が、エンジン単体のみの出力、或いは、エンジンの出力と蓄電装置の出力との合計を越えることがあり、この場合は油圧負荷の出力を制限する必要がある。
【０００６】
而して、ハイブリッド建設機械が油圧駆動により単独で走行しているときに、左右の油圧ポンプによる油圧負荷の出力を制限すると、左右の走行用油圧モータに最大流量の作動油を供給することができなくなり、その結果、ハイブリッド建設機械の走行直進性を確保することが困難になる。
【０００７】
即ち、油圧駆動のみによる直進走行時に、左右の油圧ポンプの出力を制限した場合は、ポンプ出力の低下に伴い、左右の油圧ポンプから最大流量の作動油を吐出することができなくなる。そのため、左右の油圧ポンプの流量差が大きくなるので、左右の走行用油圧モータに供給される作動油の流量差も大きくなり、ハイブリッド建設機械の直進走行が不可能となるという問題があった。
【０００８】
そこで、油圧駆動のみによる走行時にハイブリッド建設機械の走行直進性を安定して確保できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、左右の走行部を駆動する左右の走行用油圧モータと、該走行用油圧モータに圧油を供給する左右の油圧ポンプと、油圧駆動部の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを具備し、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成されたハイブリッド建設機械の走行制御回路において、エンジン出力を平地走行２速直進駆動出力より大きく設定したことを特徴とするハイブリッド建設機械の走行制御回路を提供する。
【００１０】
この構成によれば、エンジン出力を平地走行２速直進駆動出力より大きく設定したので、左右の走行用油圧モータに所要流量の作動油の供給が可能になる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、左右の走行部を駆動する左右の走行用油圧モータと、該走行用油圧モータに圧油を供給する左右の油圧ポンプと、油圧駆動部の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを具備し、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成されたハイブリッド建設機械の走行制御回路において、前記コントローラは、前記油圧ポンプの出力を可変制御するポンプ出力制御部と、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているか否を判断する走行駆動判断部とを備え、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているときは、前記油圧ポンプの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるように設定することを特徴とするハイブリッド建設機械の走行制御回路を提供する。
【００１２】
この構成によれば、走行部が油圧負荷により単独で駆動されているときは、左右の油圧ポンプの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるので、左右の油圧ポンプから最大流量の作動油が吐出される。従って、左右の油圧ポンプに流量差を発生させるおそれがなく、左右の走行用油圧モータに供給される作動油に流量差が生じることを確実に防止する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明は、左右の走行用油圧モータに所要流量の作動油の供給が可能になるので、油圧ポンプによる油圧負荷の出力を制限することなく、ハイブリッド建設機械の走行直進性を確保することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、走行部が油圧負荷で単独で駆動している時は、左右の走行用油圧モータの作動油に流量差を発生させる虞がないので、ハイブリッド建設機械の直進走行を常時安定して確保することができ、以って、エンジン出力のみであっても長時間に亘り走行駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、油圧駆動のみによる走行時においても、ハイブリッド建設機械の走行直進性を安定して確保できるようにするという目的を達成するために、左右の走行部を駆動する左右の走行用油圧モータと、該走行用油圧モータに圧油を供給する左右の油圧ポンプと、油圧駆動部（旋回機構等の回転駆動部）の余剰動力を用いて回生発電を行う電動発電機と、該回生発電した電力を充電する蓄電装置と、前記電動発電機等の電気系の各駆動部を統括的に制御するコントローラとを具備し、エンジンの出力及び／又は蓄電装置の出力により前記油圧ポンプを駆動して走行できるように構成されたハイブリッド建設機械の走行制御回路において、前記コントローラは、前記油圧ポンプの出力を可変制御するポンプ出力制御部と、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているか否を判断する走行駆動判断部とを備え、前記走行部が油圧負荷により単独で駆動されているときは、前記油圧ポンプの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるように設定することにより実現した。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図５に従って説明する。図１は本実施例に係るハイブリッド建設機械を示す側面図である。同図に示すように、下部走行体１上には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載され、又、該上部旋回体３にはブーム４、アーム５及びバケット６と、これらを駆動する油圧アクチュエータ、即ち、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並びにキャビン１０が搭載されている。
【００１７】
図２は前記ハイブリッド建設機械の走行制御回路を示すブロック図である。同図において、１１は機械式駆動部としてのエンジン、１２は電動式アシスト駆動部としての電動発
電機であり、該エンジン１１と電動発電機１２は変減速機１３の２つの入力軸に夫々接続されている。
【００１８】
前記変速機１３の出力軸には左右の油圧ポンプ（可変容量型のメインポンプ）１４Ｌ，１４Ｒ及びパイロットポンプ１５が接続され、更に、該油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒには高圧油圧ライン１６Ｌ，１６Ｒを介してコントロールバルブ１７が接続されている。そして、該コントロールバルブ１７には油圧アクチュエータ用の方向切換弁（図示せず）が複数連設されていると共に、各方向切換弁には走行用油圧モータ（右側）１Ｌと走行用油圧モータ（左側）１Ｒ、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が夫々接続されている。
【００１９】
前記電動発電機１２にはインバータ１８を介してバッテリ（蓄電装置）１９が接続され、又、該バッテリ１９にはインバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続され、該旋回用電動機２１は上記旋回機構２を駆動する。更に、旋回用電動機２１の回転軸２１Aには、該回転軸２１Aの回転位置及び回転角度を検出するレゾルバ２２と、前記回転軸２１Aに制動力を加えるメカニカルブレーキ２３及び旋回用減速機２４が接続され、前記旋回機構２の回転角度及び回転方向はレゾルバ２２による検出値に基づいて制御される。
【００２０】
更に、上記パイロットポンプ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、該操作装置２６には油圧ライン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が夫々接続されている。
【００２１】
更に又、圧力センサ２９には電気系の各駆動部を総括的に制御するコントローラ３０が接続され、該コントローラ３０には油圧ライン２８内の油圧に応じた電気信号が圧力センサ２９から送信される。又、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理ユニットにより構成され、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を内蔵している。
【００２２】
次に、上記構成要素の各部について詳述する。電動発電機１２は力行運転及び回生運転が可能であり、インバータ２０によって交流駆動されるモータ、例えばＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モータにより形成される。
【００２３】
而して、エンジン１１の負荷が大きい時には電動発電機１２の力行運転を行い、該電動発電機１２の駆動力は減速機１３を介して油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒに伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さい時には、該エンジン１１の駆動力は変速機１３を介して電動発電機１２に伝達され、該電動発電機１２の回生運転により発電を行う。
【００２４】
又、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒはコントロールバルブ１７を介して、左右の走行用油圧モータ１Ｌ，１Ｒ及びブームシリンダ７等の各油圧アクチュエータに油圧を供給して該油圧アクチュエータを駆動する。
【００２５】
更に、前記バッテリ１９は、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくとも一方が力行運転を行っている場合には、該電動発電機１２又は旋回用電動機２１に所要の電力を供給すると共に、電動発電機１２又は旋回用電動機２１の回生運転により発生した電力を蓄電する。
【００２６】
尚、バッテリ１９の充電放電は、充電状態や電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じてコントローラ３０により制御され、又、旋回用電動機２１は、上部旋回体３の慣性回転により旋回用減速機２４を介して回生電力を発生させる。
【００２７】
上記操作装置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。更に、パイロットライン２５を通じて供給される１次側の油圧は、操作装置２６の操作量に応じた２次側の油圧に変換して、コントロールバルブ１７に出力されて走行用油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、ブームシリンダ７等の各油圧アクチュエータを制御する横軸にポンプ吐出圧Ｐをとっている。同図中のグラフＨ０は、平地走行２速直進駆動の油圧負荷に相当する馬力一定制御曲線（Ｑ−Ｐ特性曲線）であり、又、グラフＨ１は、走行部が油圧負荷により単独で駆動されている時に設定される馬力一定制御曲線である。
【００２８】
図３は本実施例に係る走行制御回路の具体例を示す。同図に示すように、左側の走行部の制御回路に設けた油圧ポンプ１４Ｌにはレギュレータ３３Ｌが接続されている。そして、該レギュレータ３３Ｌの傾転角がコントコントローラ３０からの指令信号（駆動電流ｉ）により設定変更されることにより、最大傾転角における油圧ポンプ１４Ｌの吐出開始圧力（出力）、即ち、ポンプ馬力の設定調整を行えるように構成されている。
【００２９】
又、走行用油圧モータ１Ｌと油圧ポンプ１４Ｌとの間には３位置切り換え型の方向切換弁３４Ｌが設けられ、該方向切換弁３４Ｌを中立位置から左方位置又は右方位置に切り換えることにより、走行用油圧モータ１Ｌが左回り又は右回りに回転駆動される。
【００３０】
更に、方向切換弁３４Ｌのパイロット圧は、第１シャトル弁３５Ｌ及び第２シャトル弁３６を介して圧力センサ（油圧センサ）３７により検出され、該圧力センサ３７による検出信号はコントローラ３０に出力される。そして、コントローラ３０は、前記検出信号に基づいて指令信号を出力することにより、ポンプ馬力を変更させるべくレギュレータ３３Ｌの傾転設定の変更調整を行う。
【００３１】
尚、レギュレータ３３Ｒ、油圧ポンプ１４Ｒ及び方向切換弁３４Ｒ等を含む右側の走行部の制御回路は、上記左側の走行部の制御回路と同様であるのでその説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、前記コントローラ３０は、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力（馬力）を可変制御するポンプ出力制御部３８と、ハイブリッド建設機械の走行部が油圧負荷により単独で駆動しているか否を判断する走行駆動判断部３９とを備えている。そして、該走行部が油圧負荷により単独で駆動しているときは、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力が一定値になるように設定する。この場合の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力は、平地走行２速直進駆動出力（油圧負荷）よりも所定値だけ大きくなるように固定される。
【００３３】
又、コントローラ３０には各種センサ４０〜４７からの検出信号が入力され、該検出信号に基づきコントローラ３０は、電力コントローラ５０を介して発電電動機１２、旋回用発電電動機２１及びバッテリ１９を駆動制御すると共に、エンジン制御装置５１及びコントロールバルブ制御装置５２を駆動制御する。
【００３４】
本実施例に係るハイブリッド建設機械おいて、平地直進走行時であって走行部が電気負荷により駆動されずに、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒのみにより単独で走行駆動されると、方向切換弁３４Ｌ，３４Ｒのパイロット圧が高圧になるため、第１シャトル弁３５Ｌ，３５Ｒ及び第２シャトル弁３６がオン作動して圧力センサ３７により検出信号（油圧負荷単独走行駆動検出信号）が発生され、該検出信号はコントローラ３０に出力される。
【００３５】
次いで、コントローラ３０の走行駆動判断部３９は、前記検出信号に基づき走行部が油圧負荷により単独で駆動していると判断し、その旨の信号をポンプ出力制御部３８に送信する。そして、ポンプ出力制御部３８は、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの出力が平地走行２速直進駆動出力よりも大きくなるように馬力設定を固定する。
【００３６】
具体的には、ポンプ出力制御部３８は、電磁逆比例減圧弁（図示せず）に所定大きさの駆動電流ｉを供給すべく指令信号を出力することにより、レギュレータ３３Ｌ，３３Ｒに設定された傾転角を変更して、油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧が平地走行２速直進駆動圧よりも増大するように馬力設定を変更する。
【００３７】
図５は油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの馬力一定制御曲線を示し、縦軸にポンプ吐出量Ｑ、横軸にポンプ吐出圧Ｐをとっている。同図中のグラフＨ０は、平地走行２速直進駆動の油圧負荷に相当する馬力一定制御曲線（Ｑ−Ｐ特性曲線）であり、又、グラフＨ１は、走行部が油圧負荷により単独で駆動されている時に設定される馬力一定制御曲線である。
【００３８】
同図から明らかなように、油圧負荷により単独で走行時の馬力一定制御曲線Ｈ１は、平地走行２速直進駆動における馬力一定制御曲線Ｈ０よりも右側にシフトしている。即ち、最大傾転角における油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒのトルク出力に対応する馬力一定制御曲線Ｈ１の折れ点Ｔ１は、平地走行２速直進駆動における馬力一定制御曲線Ｈ０の折れ点Ｔ０（ポンプ吐出量の制御開始時におけるポンプ吐出圧Ｐ０に対応）よりも所定値だけ大となるように固定されている。尚、折れ点Ｔ０とＴ１は、最大ポンプ吐出量ＱＭが減少する時、即ち、ポンプ吐出量減少の制御開始時におけるポンプ吐出圧Ｐ０とＰ１に対応する時点である。
【００３９】
上記の如く本発明によると、走行部が油圧負荷により単独で駆動しているときは、左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧は平地走行２速直進駆動圧よりも大きくなるように馬力設定されているので、左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は常に最大流量にキープされる。
【００４０】
従って、左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒは互いに等量の圧油を吐出するため、従来例のように左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出油に流量差が生ずるおそれはない。依って、左右の走行用油圧モータ１Ｌ，１Ｒに供給される作動油に流量差が生ずることが防止される。斯くして、エンジン１１単独で左右の油圧ポンプ１４Ｌ，１４Ｒを駆動する場合
であっても、安定した走行直進性を長時間に渡って確保できる。
【００４１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る一実施例を示し、ハイブリッド建設機械の側面図。
【図２】一実施例に係る油圧回路のブロック図。
【図３】一実施例に係る走行制御回路図。
【図４】一実施例に係るコントローラ及びその周辺装置を含む構成を説明するブロック図。
【図５】一実施例に係る油圧ポンプの馬力一定制御曲線を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００４３】
１      下部走行体
１Ｌ    左側の走行用油圧モータ
１Ｒ    右側の走行用油圧モータ
２      旋回機構
１１    エンジン
１２    電動発電機
１３    変速機
１４Ｌ  左側の油圧ポンプ（可変容量型油圧ポンプ）
１４Ｒ  右側の油圧ポンプ（可変容量型油圧ポンプ）
１７    コントロールバルブ
１８    インバータ
１９    バッテリ（蓄電装置）
２０    インバータ
【図１】
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【図２】
2010047125.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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