(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関の駆動軸に連結され、かつ発電又は力行する発電電動機と、
前記内燃機関の駆動軸に連結された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記発電電動機が発電した電力を蓄電する一方、前記発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、
前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる変圧器と、
前記変圧器の温度を検出する変圧器温度検出センサと、
前記蓄電器の温度を検出する蓄電器温度検出センサと、
前記蓄電器の電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサが検出した電圧に対応する第１変圧器入力限界電力を求め、前記変圧器温度検出センサが検出した前記変圧器の温度、前記蓄電器温度検出センサが検出した前記蓄電器の温度及び前記第１変圧器入力限界電力に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更する過熱抑制制御装置と、を含み、
前記過熱抑制制御装置は、
前記蓄電器の電圧に基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第１力行出力と、
前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力と、の大小関係に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することを特徴とするハイブリッド作業機械。
【請求項２】
前記蓄電側入力限界電力は、
前記第１変圧器入力限界電力と、
前記変圧器の温度によって定められる第２変圧器入力限界電力と、
前記蓄電器の温度によって定められる蓄電器入力限界電力と、
に基づいて決定される、請求項１に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項３】
前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であり、
前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定である、請求項２に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項４】
前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なる、請求項１又は２に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項５】
前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なり、
前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときの変化の経路と、前記変圧器の温度が減少するときの変化の経路とが異なり、
前記蓄電器入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の温度が減少するときの変化の経路とが異なる、請求項２に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項６】
前記過熱抑制制御装置は、
前記電動機が力行する場合、前記電動機の回転速度が大きくなるにしたがって前記発電電動機が発電する際の電力の目標値を低くする、請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項７】
前記電動機は、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる、請求項１から６のいずれか１項に記載のハイブリッド作業機械。
【請求項８】
内燃機関と、前記内燃機関の駆動軸に連結され、かつ発電又は力行する発電電動機と、前記内燃機関の駆動軸に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記発電電動機が発電した電力を蓄電する一方、前記発電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる変圧器とを含むハイブリッド作業機械を制御するにあたり、
少なくとも、前記変圧器の温度、前記蓄電器の温度及び前記蓄電器の電圧を計測する計測工程と、
前記変圧器の温度、前記蓄電器の温度及び前記蓄電器の電圧に対応する第１変圧器入力限界電力に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更する制御工程と、を含み、
前記制御工程において、
前記蓄電器の電圧に基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第１力行出力と、
前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力と、
の大小関係に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することを特徴とするハイブリッド作業機械の制御方法。
【請求項９】
前記蓄電側入力限界電力は、
前記第１変圧器入力限界電力と、
前記変圧器の温度によって定められる第２変圧器入力限界電力と、
前記蓄電器の温度によって定められる蓄電器入力限界電力と、
に基づいて決定される、請求項８に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
【請求項１０】
前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であり、
前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定である、請求項９に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
【請求項１１】
前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なる、請求項８又は９に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
【請求項１２】
前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なり、
前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときの変化の経路と、前記変圧器の温度が減少するときの変化の経路とが異なり、
前記蓄電器入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の温度が減少するときの変化の経路とが異なる、請求項９に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
【請求項１３】
前記制御工程において、
前記電動機が力行する場合、前記電動機の回転速度が大きくなるにしたがって前記発電電動機が発電する際の電力の目標値を低くする、請求項８から１２のいずれか１項に記載のハイブリッド作業機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と、発電電動機と、蓄電器と、発電電動機と、蓄電器との少なくとも一方からの電力を受けて駆動する発電機と、を備えたハイブリッド作業機械及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンによって発電電動機を駆動し、その発電電動機が発電した電力で電動機を駆動して作業機等を動作させるハイブリッド作業機械がある。例えば、特許文献１には、そのようなハイブリッド作業機械に搭載された電気機器のオーバーヒートを防止するための技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００８／１２０６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイブリッド作業機械において、これが備える電動機、例えば、ハイブリッド油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる電動機が、加速から減速に転じて回生動作することにより電力（回生エネルギー）を生成した場合、この電力は、ハイブリッド作業機械に備えられた蓄電器に蓄えられ、その蓄えられた電力は、電動機を加速させる際に電動機に供給されて、回生エネルギーが有効に利用されるのが一般的である。この場合、蓄電器及び蓄電器と電動機との間に変圧器が配置されるが、電動機による回生時に生成される回生エネルギーが、蓄電器及び変圧器に入力可能な電力の範囲を超えないようにする必要がある。特許文献１には、電動機の回生時に変圧器及び蓄電器の昇温を抑制することについては記載も示唆もなく、改善の余地がある。【０００５】
本発明は、ハイブリッド作業機械に搭載される電動機の回生時において、変圧器及び蓄電器の昇温を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関と、前記内燃機関の駆動軸に連結され、かつ発電又は力行する発電電動機と、前記内燃機関の駆動軸に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記発電電動機が発電した電力を蓄電する一方、前記発電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる変圧器と、前記変圧器の温度を検出する変圧器温度検出センサと、前記蓄電器の温度を検出する蓄電器温度検出センサと、前記変圧器温度検出センサが検出した前記変圧器の温度及び前記蓄電器温度検出センサが検出した前記蓄電器の温度に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更する過熱抑制制御装置と、を含むことを特徴とするハイブリッド作業機械である。
【０００７】
本発明において、前記過熱抑制制御装置は、前記蓄電器の電圧に基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第１力行出力と、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力と、に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することが好ましい。【０００８】
本発明において、前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の電圧によって定められる第１変圧器入力限界電力と、前記変圧器の温度によって定められる第２変圧器入力限界電力と、前記蓄電器の温度によって定められる蓄電器入力限界電力と、に基づいて決定されることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であり、前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なることが好ましい。【００１１】
本発明において、前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なり、前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときの変化の経路と、前記変圧器の温度が減少するときの変化の経路とが異なり、前記蓄電器入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の温度が減少するときの変化の経路とが異なることが好ましい。【００１２】
本発明において、前記過熱抑制制御装置は、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することが好ましい。【００１３】
本発明において、前記過熱抑制制御装置は、前記電動機が力行する場合、前記電動機の回転速度が大きくなるにしたがって前記発電電動機が発電する際の電力の目標値を低くすることが好ましい。【００１４】
本発明において、前記電動機は、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させることが好ましい。【００１５】
本発明は、内燃機関と、前記内燃機関の駆動軸に連結され、かつ発電又は力行する発電電動機と、前記内燃機関の駆動軸に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記発電電動機が発電した電力を蓄電する一方、前記発電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記発電電動機が発電した電力と前記蓄電器が蓄えている電力との少なくとも一方で駆動される電動機と、前記発電電動機及び前記電動機と前記蓄電器との間に設けられる変圧器とを含むハイブリッド作業機械を制御するにあたり、少なくとも、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度を計測する計測工程と、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更する制御工程と、を含むことを特徴とするハイブリッド作業機械の制御方法である。
【００１６】
本発明は、前記制御工程において、前記蓄電器の電圧に基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第１力行出力と、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力と、に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することが好ましい。【００１７】
本発明において、前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の電圧によって定められる第１変圧器入力限界電力と、前記変圧器の温度によって定められる第２変圧器入力限界電力と、前記蓄電器の温度によって定められる蓄電器入力限界電力と、に基づいて決定されることが好ましい。
【００１８】
本発明において、前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であり、前記蓄電側入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときにおいて、所定の温度までは一定であることが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記第１力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なることが好ましい。【００２０】
本発明において、前記力行出力は、前記蓄電器の電圧が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の電圧が減少するときの変化の経路とが異なり、前記第２変圧器入力限界電力は、前記変圧器の温度が増加するときの変化の経路と、前記変圧器の温度が減少するときの変化の経路とが異なり、前記蓄電器入力限界電力は、前記蓄電器の温度が増加するときの変化の経路と、前記蓄電器の温度が減少するときの変化の経路とが異なることが好ましい。【００２１】
前記制御工程において、前記変圧器の温度及び前記蓄電器の温度に基づく蓄電側入力限界電力と、前記電動機の入出力電力とに基づいて定められて、前記発電電動機を力行させるための第２力行出力に基づいて、前記電動機が回生によって発生した電力の前記蓄電器への供給量と前記発電電動機への供給量とを変更することが好ましい。【００２２】
本発明は、前記制御工程において、前記電動機が力行する場合、前記電動機の回転速度が大きくなるにしたがって前記発電電動機が発電する際の電力の目標値を低くすることが好ましい。【００２３】
本発明は、ハイブリッド作業機械に搭載される電動機の回生時において、変圧器及び蓄電器の昇温を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、ハイブリッド作業機械としての一例であるハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すハイブリッド油圧ショベルの装置構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、変圧器としてのトランス結合型変圧器を示す図である。
【図４】図４は、過熱抑制制御の処理を示すフロー図である。
【図５】図５は、目標発電電力を求める際の処理を示すフロー図である。
【図６】図６は、旋回モータ回転速度の絶対値とキャパシタ目標電圧との関係を示す図である。
【図７】図７は、第１力行出力を求める手順を示す図である。
【図８】図８は、第２力行出力を求める手順を示すフロー図である。
【図９】図９は、蓄電側入力限界を求める手順を示すフロー図である。
【図１０】図１０は、変圧器の損失と、キャパシタ電圧との関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１は、ハイブリッド作業機械としての一例であるハイブリッド油圧ショベル１を示す斜視図である。図２は、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１の装置構成を示すブロック図である。なお、ハイブリッドではない、単なる作業機械の概念には、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダ等の建設機械を含み、これら建設機械にハイブリッド特有の構成を備えたものをハイブリッド作業機械とする。
【００２７】
（ハイブリッド油圧ショベル）
ハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、図２に示す右走行用油圧モータ３４と左走行用油圧モータ３５の回転駆動によって履帯４ｂを駆動させハイブリッド油圧ショベル１を走行させるものである。
【００２８】
上部旋回体５は、下部走行体４の上部に旋回可能に設けられる。上部旋回体５は、自身を旋回させるため、電動機としての旋回モータ２３を備えている。旋回モータ２３は、スイングマシナリ２４（減速機）の駆動軸に連結されている。旋回モータ２３の回転力は、スイングマシナリ２４を介して伝達され、伝達された回転力が、図示しない旋回ピニオン及びスイングサークル等を介して上部旋回体５に伝わり上部旋回体５を旋回させる。
【００２９】
上部旋回体５には、運転室６が設けられる。また、上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、内燃機関としてのエンジン１７を駆動するための燃料を蓄えている。作動油タンク８は、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６等の油圧シリンダ並びに右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等の油圧モータ（油圧アクチュエータ）といった油圧機器に対して、油圧ポンプ１８から吐出される作動油を蓄えている。エンジン室９には、エンジン１７、油圧ポンプ１８、発電電動機１９及び蓄電器としてのキャパシタ２５等の各種機器が収納されている。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。
【００３０】
作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に揺動可能に連結される。また、ブーム１１の基端部の反対側となる先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の基端部の反対側となる先端部には、バケット１３が回転可能に連結される。また、バケット１３は、バケット用油圧シリンダ１６とリンクを介して連結している。ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６は、油圧ポンプ１８から吐出された作動油によって伸縮動作する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）である。ブーム用油圧シリンダ１４は、ブーム１１を揺動させる。アーム用油圧シリンダ１５は、アーム１２を揺動動作させる。バケット用油圧シリンダ１６は、バケット１３を揺動させる。
【００３１】
図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプが用いられる。油圧ポンプ１８は、例えば、斜板１８ａの傾転角を変化させることによってポンプ容量を変化させる斜板式油圧ポンプであるが、これに限定されるものではない。エンジン１７には、エンジン１７の回転速度（単位時間あたりの回転数）を検出するための回転センサ４１が備えてある。回転センサ４１が検出したエンジン１７の回転速度（機関回転速度）を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ４１は、図示しないバッテリーからの電力を受けて動作し、後述するキースイッチ３１がオン（ＯＮ）あるいはスタート（ＳＴ）の位置に操作されている限りエンジン１７のエンジン回転速度を検出する。
【００３２】
エンジン１７の駆動軸２０には、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が機械的に結合されており、エンジン１７が駆動することで、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が駆動する。油圧駆動系としては、操作弁３３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等を有し、油圧ポンプ１８が油圧駆動系への作動油供給源となってこれらの油圧機器を駆動する。なお、操作弁３３は、流量方向制御弁であり、操作レバー３２の操作方向に応じて図示しないスプールを移動させ、各油圧アクチュエータへの作動油の流れ方向を規制し、操作レバー３２の操作量に応じた作動油を、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４又は左走行用油圧モータ３５等の油圧アクチュエータに供給するものである。また、エンジン１７の出力は、ＰＴＯ（Power  Take  Off：パワーテイクオフ）軸を介して発電電動機１９へ伝達されるものであってもよい。
【００３３】
電気駆動系は、発電電動機１９にパワーケーブルを介して接続される第１インバータ２１と、第１インバータ２１にワイヤリングハーネスを介して接続される第２インバータ２２と、第１インバータ２１と第２インバータ２２との間に、ワイヤリングハーネスを介して設けられる変圧器２６と、変圧器２６にコンタクタ２７（電磁接触器）を介して接続されるキャパシタ２５と、第２インバータ２２にパワーケーブルを介して接続される旋回モータ２３等とを含む。なお、コンタクタ２７は、通常はキャパシタ２５と変圧器２６との電気回路を閉じて通電可能状態としている。一方、ハイブリッドコントローラＣ２は、漏電検出等により電気回路を開く必要があると判断するようになっており、その判断がされた際、コンタクタ２７に通電可能状態を遮断状態へ切り替えるための指示信号を出力する。そして、ハイブリッドコントローラＣ２から指示信号を受けたコンタクタ２７は電気回路を開く。
【００３４】
旋回モータ２３は、上述のように機械的にスイングマシナリ２４に連結している。発電電動機１９が発電する電力及びキャパシタ２５に蓄えられた電力の少なくとも一方が旋回モータ２３の電力源となり、スイングマシナリ２４を介して上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回モータ２３は、発電電動機１９及びキャパシタ２５の少なくとも一方から供給される電力で力行動作することで上部旋回体５を旋回加速する。また、旋回モータ２３は、上部旋回体５が旋回減速する際に回生動作し、その回生動作により発電された電力（回生エネルギー）をキャパシタ２５に供給（充電）する。なお、旋回モータ２３には、旋回モータ２３の回転速度（旋回モータ回転速度）を検出する回転センサ５５が備えてある。回転センサ５５は、力行動作（旋回加速）又は回生動作（旋回減速）の際における旋回モータ２３の回転速度を計測することができる。回転センサ５５により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５５は、例えば、レゾルバを用いることができる。
【００３５】
発電電動機１９は、発電した電力をキャパシタ２５に供給（充電）するとともに、状況に応じて旋回モータ２３に電力を供給する。発電電動機１９としては、例えば、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータが用いられる。なお、ＳＲモータではなく、永久磁石を用いた同期電動機を用いてもキャパシタ２５又は旋回モータ２３へ電気エネルギーを供給する役割を果たすことができる。発電電動機１９にＳＲモータを用いた場合、ＳＲモータは高価な希少金属を含む磁石を用いないため、コストの面で有効である。発電電動機１９は、ロータ軸がエンジン１７の駆動軸２０に機械的に結合されている。このような構造により、発電電動機１９は、エンジン１７の駆動によって発電電動機１９のロータ軸が回転し、発電することになる。また、発電電動機１９のロータ軸には回転センサ５４が取り付けられている。回転センサ５４は、発電電動機１９の回転速度を計測し、回転センサ５４により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５４は、例えば、レゾルバを用いることができる。
【００３６】
変圧器２６は、発電電動機１９及び旋回モータ２３とキャパシタ２５との間に設けられる。変圧器２６は、第１インバータ２１と第２インバータ２２とを介して発電電動機１９又は旋回モータ２３に供給される電力（キャパシタ２５に蓄えられた電荷）の電圧を昇圧する。昇圧された電圧は、旋回モータ２３を力行動作（旋回加速）させる際には旋回モータ２３に印加され、エンジン１７の出力をアシストする際には発電電動機１９へ印加される。なお、変圧器２６は、発電電動機１９又は旋回モータ２３で発電された電力をキャパシタ２５に充電する際には、電圧を降下（降圧）させる役割も有する。変圧器２６には、変圧器としての変圧器２６の温度を検出する変圧器温度検出センサとして、変圧器温度センサ５０が取り付けられている。変圧器温度センサ５０により計測された温度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。さらに、変圧器２６と第１インバータ２１及び第２インバータ２２との間のワイヤリングハーネスに、変圧器２６により昇圧された電圧の大きさあるいは旋回モータ２３の回生により生成された電力の電圧の大きさを計測するための電圧検出センサとして、電圧検出センサ５３が取り付けられている。電圧検出センサ５３により計測された電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。
【００３７】
本実施形態において、変圧器２６は、入力された直流電力を昇圧又は降圧させ、直流電力として出力する機能を有している。このような機能を有していれば、変圧器２６の種類は特に限定されるものではない。本実施形態においては、例えば、変圧器２６に、トランスと２個のインバータとを組み合わせたトランス結合型変圧器と呼ばれる変圧器を用いている。この他、変圧器２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いてもよい。次に、トランス結合型変圧器について簡単に説明する。
【００３８】
図３は、変圧器としてのトランス結合型変圧器を示す図である。図３に示すように、第１インバータ２１と第２インバータ２２とが正極ライン６０と負極ライン６１とを介して接続される。変圧器２６は、正極ライン６０と負極ライン６１との間に接続されている。変圧器２６は、２個のインバータとしての１次側インバータである低圧側インバータ６２と２次側インバータである高圧側インバータ６３とを、トランス６４でＡＣ（Alternating  Current）リンクさせている。このように、変圧器２６は、トランス結合型変圧器である。次の説明では、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６との巻線比は１対１としておく。
【００３９】
低圧側インバータ６２と高圧側インバータ６３とは、低圧側インバータ６２の正極と高圧側インバータ６３の負極とが加極性となるように電気的に直列接続されている。すなわち、変圧器２６は、第１インバータ２１と同極性になるように並列に接続されている。
【００４０】
低圧側インバータ６２は、トランス６４の低圧側コイル６５にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ（Isolated  Gate  Bipolar  Transistor）７１、７２、７３、７４と、ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード７５、７６、７７、７８とを含んでいる。ここでいうブリッジ接続とは、低圧側コイル６５の一端がＩＧＢＴ７１のエミッタとＩＧＢＴ７２のコレクタと接続され、他端がＩＧＢＴ７３のエミッタとＩＧＢＴ７４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。
【００４１】
キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７１の正極に電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７１のエミッタはＩＧＢＴ７２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７２のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５の負極端子２５ｂに電気的に接続されている。負極ライン９２は負極ライン６１に接続されている。
【００４２】
同様に、キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７３のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７３のエミッタはＩＧＢＴ７４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７４のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５負極端子２５ｂと電気的に接続されている。
【００４３】
ＩＧＢＴ７１のエミッタ（ダイオード７５のアノード）及びＩＧＢＴ７２のコレクタ（ダイオード７６のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の一方の端子に接続されているとともに、ＩＧＢＴ７３のエミッタ（ダイオード７７のアノード）及びＩＧＢＴ７４のコレクタ（ダイオード７８のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の他方の端子に接続されている。
【００４４】
高圧側インバータ６３は、トランス６４の高圧側コイル６６にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４と、ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード８５、８６、８７、８８８とを含む。ここでいうブリッジ接続とは、高圧側コイル６６の一端がＩＧＢＴ８１のエミッタとＩＧＢＴ８２のコレクタとに接続され、他端がＩＧＢＴ８３のエミッタとＩＧＢＴ８４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。
【００４５】
ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタは、正極ライン９３を介して第１インバータ２１の正極ライン６０と電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８１のエミッタはＩＧＢＴ８２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８３のエミッタはＩＧＢＴ８４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８２、８４のエミッタは、正極ライン９１、つまり低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１、７３のコレクタに電気的に接続されている。
【００４６】
ＩＧＢＴ８１のエミッタ（ダイオード８５のアノード）及びＩＧＢＴ８２のコレクタ（ダイオード８６のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の一方の端子に電気的に接続されているとともに、ＩＧＢＴ８３のエミッタ（ダイオード８７のコレクタ）及びＩＧＢＴ８４のコレクタ（ダイオード８８のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の他方の端子に電気的に接続されている。
【００４７】
ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタが接続される正極ライン９３とＩＧＢＴ８２、８４のエミッタが接続される正極ライン９１との間にはキャパシタ６７が電気的に接続されている。キャパシタ６７はリップル電流吸収用である。
【００４８】
トランス６４は一定値Ｌの漏れインダクタンスを有している。漏れインダクタンスは、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６の間隙を調整して得ることができる。図１では低圧側コイル６５側にＬ／２、高圧側コイル６６側にＬ／２となるように分割している。
【００４９】
上述した変圧器温度センサ５０は、トランス６４が有する低圧側コイル６５及び高圧側コイル６６並びに低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４及び高圧側インバータ６３のＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４のそれぞれに取り付けられている。本実施形態において、変圧器２５の温度上昇は、低圧側コイル６５及び高圧側コイル６６の温度に基づき過熱抑制制御が実行される。なお、低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４及び高圧側インバータ６３のＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４も、温度上昇の際には用いられる。
【００５０】
発電電動機１９及び旋回モータ２３は、ハイブリッドコントローラＣ２による制御のもと、それぞれ第１インバータ２１及び第２インバータ２２によってトルク制御される。第２インバータ２２に入力する直流電流の大きさを計測するため、第２インバータ２２には電流計５２が設けられる。電流計５２が検出した電流を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。キャパシタ２５に蓄えられた電力の量（電荷量又は電気容量）は、電圧の大きさを指標として管理することができる。キャパシタ２５に蓄えられた電力の電圧の大きさを検出するために、キャパシタ２５の所定の出力端子に電圧センサ２８が設けられている。電圧センサ２８が検出した電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。ハイブリッドコントローラＣ２は、キャパシタ２５の充電量（電力の量（電荷量又は電気容量））を監視して、発電電動機１９が発電する電力をキャパシタ２５へ供給（充電）するか、旋回モータ２３へ供給（力行作用のための電力供給）するかといったエネルギーマネージメントを実行する。
【００５１】
本実施形態において、キャパシタ２５は、例えば、電気二重層キャパシタが用いられる。キャパシタ２５の代わりに、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等、他の二次電池として機能する蓄電器を用いてもよい。さらに、旋回モータ２３としては、例えば、永久磁石式同期電動機が用いられるが、これに限定されるものではない。キャパシタ２５には、蓄電器としてのキャパシタ２５の温度を検出する蓄電器温度センサとして、キャパシタ温度センサ５１が取り付けられている。キャパシタ温度検出センサ５１により計測された温度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。
【００５２】
油圧駆動系及び電気駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６の内部に設けられる作業機レバー、走行レバー及び旋回レバー等の操作レバー３２の操作に応じて駆動する。ハイブリッド油圧ショベル１のオペレータが、上部旋回体５を旋回させるための操作手段として機能する操作レバー３２（旋回レバー）を操作した場合、旋回レバーの操作方向及び操作量は、ポテンショメータ又はパイロット圧力センサ等によって検出され、検出された操作量は電気信号としてコントローラＣ１、さらにはハイブリッドコントローラＣ２に送信される。
【００５３】
他の操作レバー３２が操作された場合も同様に電気信号がコントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２に送信される。この旋回レバーの操作方向及び操作量あるいは他の操作レバー３２の操作方向や操作量に応じて、コントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２は、旋回モータ２３の回転動作（力行作用あるいは回生作用）やキャパシタ２５の電気エネルギーのマネージメント（充電あるいは放電のための制御）、発電電動機１９の電気エネルギーのマネージメント（発電あるいはエンジン出力のアシスト、旋回モータ２３への力行作用）といった電力の授受をコントロール（エネルギーマネージメント）するために第２インバータ２２、変圧器２６及び第１インバータ２１の制御を実行する。
【００５４】
運転室６内には、操作レバー３２のほかに、モニタ装置３０及びキースイッチ３１が設けられる。モニタ装置３０は、液晶パネルや操作ボタン等で構成される。また、モニタ装置３０は、液晶パネルの表示機能と操作ボタンの各種情報入力機能とを統合させたタッチパネルであってもよい。モニタ装置３０は、ハイブリッド油圧ショベル１の動作状態（エンジン水温の状態、油圧機器等の故障有無状態又は燃料残量等の状態等）を示す情報をオペレータ又はサービスマンへ知らせる機能を有するとともに、オペレータが所望する設定又は指示（エンジンの出力レベル設定や走行速度の速度レベル設定等又は後述するキャパシタ電荷抜き指示）をハイブリッド油圧ショベル１に対して行う機能を有する、情報入出力装置である。
【００５５】
キースイッチ３１は、キーシリンダを主な構成部品としたものである。キースイッチ３１は、キーをキーシリンダに挿入し、キーを回転動作させることでエンジン１７に付設されたスタータ（エンジン始動用電動機）を始動させてエンジンを駆動（エンジン始動）させる。また、キースイッチ３１は、エンジン駆動中にエンジン始動とは逆の方向にキーを回転動作させることでエンジンを停止（エンジン停止）させるといった指令を出すものである。いわゆる、キースイッチ３１は、エンジン１７及びハイブリッド油圧ショベル１の各種電気機器への指令を出力する指令出力手段である。
【００５６】
エンジン１７を停止させるために、キーを回転動作（具体的には後述のオフの位置に操作）すると、エンジン１７への燃料供給及び図示しないバッテリーから各種電気機器への電気の供給（通電）が遮断され、エンジンは停止する。キースイッチ３１は、キーを回転動作させたときの位置がオフ（ＯＦＦ）のとき、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を遮断し、キーの位置がオン（ＯＮ）のときに、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を行い、さらにその位置からキーを回転動作させてキー位置がスタート（ＳＴ）のときに、コントローラＣ１を介して図示しないスタータを始動させエンジンを始動させることができるものである。エンジン１７が始動した後、エンジン１７が駆動している間は、キー回転位置はオン（ＯＮ）の位置にある。
【００５７】
なお、上記のようなキーシリンダを主な構成部品とするキースイッチ３１ではなく、他の指令出力手段、例えば、押しボタン式のキースイッチであってもよい。すなわち、エンジン１７が停止している状態でボタンを一回押すとオン（ＯＮ）となり、さらにボタンを押すとスタート（ＳＴ）となり、エンジン１７が駆動している間にボタンを押すとオフ（ＯＦＦ）となるように機能するものでもよい。また、エンジン１７が停止している状態で、所定の時間、ボタンを押し続けたことを条件として、オフ（ＯＦＦ）からスタート（ＳＴ）へと移行し、エンジン１７を始動させることができるものであってもよい。
【００５８】
コントローラＣ１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。コントローラＣ１は、モニタ装置３０から出力される指示信号、キースイッチ３１のキー位置に応じて出力される指示信号及び操作レバー３２の操作に応じて出力される指示信号（上記の操作量や操作方向を示す信号）をもとに、エンジン１７及び油圧ポンプ１８を制御する。エンジン１７は、コモンレール式の燃料噴射装置４０による電子制御が可能なエンジンである。エンジン１７は、コントローラＣ１によって燃料噴射量を適切にコントロールすることで、目標とするエンジン出力を得ることが可能であり、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じて、エンジン回転速度及び出力可能なトルクが設定され、駆動することが可能である。
【００５９】
過熱抑制制御装置としてのハイブリッドコントローラＣ２は、ＣＰＵ等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。ハイブリッドコントローラＣ２は、コントローラＣ１との協調制御のもと、上記のように第１インバータ２１、第２インバータ２２及び変圧器２６を制御して、発電電動機１９、旋回モータ２３及びキャパシタ２５の電力の授受を制御する。また、ハイブリッドコントローラＣ２は、電圧センサ２８、変圧器温度センサ５０及びキャパシタ温度センサ５１等の各種センサ類による検出値を取得し、これに基づいて、本実施形態に係る作業機械の制御方法を実行する。本実施形態に係る作業機械の制御方法は、旋回モータ２３が回生動作（旋回減速）したときに、変圧器２６及びキャパシタ２５の過熱を抑制するための制御である。以下において、本実施形態に係る作業機械の制御方法を、適宜過熱抑制制御という。過熱抑制制御は、ハイブリッドコントローラＣ２の過熱抑制制御部Ｃ２１が実現する。
【００６０】
（過熱抑制制御）
図４は、過熱抑制制御の処理を示すフロー図である。過熱抑制制御は、変圧器温度Ｔｔ及びキャパシタ温度Ｔｃに基づいて、旋回モータ２３が回生によって発生した電力のキャパシタ２５への供給量と発電電動機１９への供給量とを変更することにより、変圧器２６及びキャパシタ２５の過熱を抑制する制御である。過熱抑制制御は、これを実行するためのコンピュータプログラムをハイブリッドコントローラＣ２が実行することにより実現できる。このコンピュータプログラムは、例えば、ハイブリッドコントローラＣ２の記憶部Ｃ２２に記憶されている。
【００６１】
過熱抑制制御を実行するにあたり、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２の過熱抑制制御部Ｃ２１は、過熱抑制制御に必要な情報を計測し、取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１は、過熱抑制制御の計測工程に相当する。過熱抑制制御に必要な情報を得るために、ステップＳ１０１で計測するものは、キャパシタ２５の電圧Ｖｃ、旋回モータ２３の電力Ｐｍ、変圧器２６の温度Ｔｔ、キャパシタ２５の温度Ｔｃ及び昇圧された電圧Ｖｂである。
【００６２】
キャパシタ２５の電圧Ｖｃは、キャパシタ２５の端子間の電圧であり、適宜キャパシタ電圧Ｖｃという。旋回モータ２３の電力Ｐｍは、旋回モータ２３に印加される電力又は旋回モータ２３が回生により発生する電力（回生エネルギー又は回生電力ともいう）であり、適宜、旋回モータ電力Ｐｍという。変圧器２６の温度Ｔｔは、変圧器２６のコイルの温度であり、適宜、変圧器温度Ｔｔという。キャパシタ２５の温度Ｔｃは、キャパシタ２５を構成するセルの温度であり、適宜キャパシタ温度Ｔｃという。なお、変圧器２６内の複数箇所に変圧器温度センサ５０を設け、それらの計測値の代表値（例えば平均値又は最大値）を演算し得られたものを変圧器温度Ｔｔとしてもよい。また、キャパシタ２５のキャパシタ温度Ｔｃも同様に、キャパシタ２５内の複数箇所にキャパシタ温度センサ５１を設け、それらの計測値の代表値（例えば平均値又は最大値）を演算し得られたものをキャパシタ温度Ｔｃとしてもよい。
【００６３】
キャパシタ電圧Ｖｃは、図２に示す電圧センサ２８によって計測される。旋回モータ電力Ｐｍは、第２インバータ２２の電力（第２インバータ電力Ｐｉ２）である。第２インバータ電力Ｐｉ２は、旋回モータ２３が力行時（旋回加速）には、変圧器２６により昇圧された電圧、すなわち、電圧検出センサ５３により検出された昇圧電圧Ｖｂと第２インバータ２２に入力する、電流計５２により計測される直流電流の計測値との乗算で求めることができる。第２インバータ電力Ｐｉ２は、旋回モータ２３が力行時（旋回加速）には正の値とし、回生時（旋回減速）には負の値とする。一方、旋回モータ２３が回生時（旋回減速）には、昇圧電圧Ｖｂとは変圧器２６に入力される前における電力の電圧の値を示す。このように、旋回モータ電力Ｐｍは、図２に示す電圧検出センサ５３の計測値と電流計５２の計測値とから求めることができる。過熱抑制制御部Ｃ２１は、電圧検出センサ５３及び電流計５２からそれぞれの計測値を取得し、旋回モータ電力Ｐｍを求める。旋回モータ電力Ｐｍは、旋回モータ２３が力行又は回生のいずれの動作でも求められる。旋回モータ２３が力行している場合、旋回モータ電力Ｐｍは正の値となり、旋回モータ２３が回生している場合、旋回モータ電力Ｐｍは負の値となる。変圧器温度Ｔｔは変圧器温度センサ５０により計測され、キャパシタ温度Ｔｃはキャパシタ温度センサ５１により計測される。
【００６４】
次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、目標発電電力Ｐｇと（ステップＳ１０２Ａ）、第１力行出力Ｐ１と（ステップＳ１０２Ｂ）、第２力行出力Ｐ２と（ステップＳ１０２Ｃ）、を求める。目標発電電力Ｐｇは、発電電動機１９の目標とする発電電力である。第１力行出力Ｐ１及び第２力行出力Ｐ２は、旋回モータ２３の回生によって発生した電力の少なくとも一部によって発電電動機１９を力行させる場合において、発電電動機１９へ供給する電力である。第１力行出力Ｐ１は、キャパシタ２５の電圧、すなわちキャパシタ電圧Ｖｃに基づいて定められる。第２力行出力Ｐ２は、変圧器２６の温度（変圧器温度）Ｔｔ及びキャパシタ２５の温度（キャパシタ温度Ｔｃ）に基づく蓄電側入力限界電力Ｐｌｍと、旋回モータ２３が回生によって発電している旋回モータ電力Ｐｍとの差分に基づいて定められる。本実施形態において、ステップＳ１０２Ａ、ステップＳ１０２Ｂ、ステップＳ１０２Ｃは並列処理しているが、これらを逐次処理してもよい。後者の処理を行う場合、処理の順序は問わない。
【００６５】
次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、第１力行出力Ｐ１と第２力行出力Ｐ２との最大値を選択する（ステップＳ１０３）。ここで、選択された最大値をＰＭとする。次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、ＰＭが０よりも大きい場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、最大値ＰＭを用いて発電電動機１９のトルクの指令値（トルク指令値）Ｔｑｃを求める（ステップＳ１０５）。この場合のトルク指令値Ｔｑｃは、旋回モータ２３の回生時（旋回減速）に生成される電力の一部をキャパシタ２５に蓄電させずに発電電動機１９に供給して、発電電動機１９を力行動作させるものである。この場合のトルク指令値Ｔｑｃの符号は、正となる。ＰＭが０よりも大きい（ＰＭ＞０）場合は、旋回モータ２３が回生により電力を発生している状態又は旋回モータ２３が力行により電力を消費している状態のどちらもあり得る。上述したように、キャパシタ電圧Ｖｃ又は変圧器温度Ｔｔ及びキャパシタ温度Ｔｃを考慮して、トルク指令値Ｔｑｃが定められることになる。ＰＭ＞０である場合（ＰＭが０よりも大きい場合）は、発電電動機１９を力行動作させることを意味する。
【００６６】
ＰＭが０以下である場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、過熱抑制制御部Ｃ２１は、目標発電電力Ｐｇを用いてトルク指令値Ｔｑｃを求める。この場合のトルク指令値Ｔｑｃは、発電電動機１９を回生動作（発電）させるための指令値であり、発電電動機１９が発電し発電した電力をキャパシタ２５に充電するためのトルク指令値である。この場合のトルク指令値Ｔｑｃの符号は、負となる。ＰＭが０以下である場合は、旋回モータ２３が力行、すなわち、電力の供給を受けて動力を発生している状態又は旋回モータ２３が回生により電力を発電している状態のどちらもあり得る。ＰＭの値が０以下である場合は、発電電動機１９を回生動作（発電）させることを意味し、上述したように、目標発電電力Ｐｇからトルク指令値Ｔｑｃが定められる。トルク指令値Ｔｑｃは、ＰＭの値又は目標発電電力Ｐｇを、図２に示す回転センサ５４によって計測された発電電動機１９の回転速度Ｎｇで除することによって求められる。なお、回転速度Ｎｇとして、エンジン１７の回転速度を計測する回転センサ４１により計測された回転速度を回転速度Ｎｇとして用いてもよい。ステップＳ１０２Ａ〜ステップＳ１０６が、制御工程に相当する。ここで、第１力行出力Ｐ１を求める処理（ステップＳ１０１Ｂ）を行わず、ステップＳ１０２Ｃで得られた第２力行出力Ｐ２をステップＳ１０３においてＰＭとして、以降の処理を実行してもよい。次に、目標発電電力Ｐｇについて説明する。
【００６７】
（目標発電電力Ｐｇ）
図５は、目標発電電力Ｐｇを求める際の処理を示すフロー図である。ハイブリッドコントローラＣ２は、旋回モータ２３が消費する旋回パワーとして、第２インバータ２２の電力である第２インバータ電力（旋回インバータ電力））Ｐｉ２（旋回モータ電力Ｐｍ）を逐次算出し、ハイブリッドコントローラＣ２が備えるメモリ（記憶部Ｃ２２あるいは図示しないメモリ）に格納している（ステップＳ２０２）。上述したように、第２インバータ電力Ｐｉ２は、変圧器２６により昇圧された電圧、すなわち、電圧検出センサ５３により検出された昇圧電圧Ｖｂと第２インバータ２２に入力する、電流計５２により計測される直流電流の計測値とを乗算することによって求めることができる。
【００６８】
次に、ハイブリッドコントローラＣ２は、第２インバータ電力Ｐｉ２と、０（ｋＷ）とを比較し、最大値を選択する（ステップＳ２０２）。これは、第２インバータ電力Ｐｉ２が正の場合、すなわち力行時（旋回モータ２３が旋回加速する時）のみ、後述する処理を行うためである。このようにするため、ステップＳ２０２においては、第２インバータ電力Ｐｉ２として、負の値を出力させないようにしている。なお、第２インバータ電力Ｐｉ２が負の場合、すなわち回生時（旋回モータ２３が旋回減速する時）には、後述する処理は行われない。
【００６９】
第２インバータ電力Ｐｉ２が０（ｋＷ）よりも大きい、すなわち正の場合、ハイブリッドコントローラＣ２は、第２インバータ電力Ｐｉ２に所定の係数Ｋ２を乗じる演算を行う（ステップＳ２０３）。係数Ｋ２の具体的な値は、旋回モータ２３の回生時に旋回モータ２３の発電によってキャパシタ２５に戻ってくる（すなわち、充電される）電力分を考慮に入れて設定される。旋回モータ２３が回生時に力行時よりも大きな電力をキャパシタ２５に戻すこと（充電すること）は物理的に略発生しないので、係数Ｋ２は０以上の値であることが必要である。なお、ステップＳ２０３における演算は、第２インバータ電力Ｐｉ２よりも小さい値となるような演算であればよく、例えば、第２インバータ電力Ｐｉ２から所定の定数を減算してもよい。
【００７０】
ハイブリッドコントローラＣ２は、回転センサ５５により計測される旋回モータ２３の回転速度（旋回モータ回転速度）の計測値Ｎｍを示す信号（旋回モータ回転速度Ｎｍ）をリアルタイムで回転センサ５５から受け取っている（ステップＳ２０４）。続いて、ハイブリッドコントローラＣ２は、旋回モータ回転速度Ｎｍの絶対値を求め（ステップＳ２０５）、この値に応じたキャパシタ２５の目標電圧（キャパシタ目標電圧）Ｖｃｔを設定する（ステップＳ２０６）。
【００７１】
図６は、旋回モータ回転速度Ｎｍの絶対値とキャパシタ目標電圧Ｖｃｔとの関係を示す図である。一般に、キャパシタ２５には、その性能を発揮し得る動作電圧範囲が存在する。このため、キャパシタ目標電圧Ｖｃｔは、旋回モータ回転速度Ｎｍの値によらずに動作電圧範囲に含まれるように設定されることが好ましい（性質１）。また、旋回モータ回転速度Ｎｍの絶対値が大きければ、旋回モータ２３の回生時（旋回減速）に戻ってくるエネルギー、すなわちキャパシタ２５に充電される電力が大きいと考えられる。このため、旋回モータ回転速度Ｎｍの絶対値が大きいほどキャパシタ目標電圧Ｖｃｔを低く設定し、エネルギーを蓄える余地を残しておけばさらに好ましい（性質２）。
【００７２】
図６に示す直線Ｌ１は、旋回モータ回転速度Ｎｍとキャパシタ目標電圧Ｖｃｔとの関係が、前述した二つの性質を満たすように設定されたものである。図６では、キャパシタ２５の動作電圧範囲を、Ｖｃ１からＶｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）の範囲としている。また、図６では、ハイブリッドコントローラＣ２が他の制御を行う場合も考慮して、キャパシタ目標電圧Ｖｃｔの範囲を、動作電圧範囲であるＶｃ１からＶｃ２の範囲よりも狭く設定することも可能である。なお、旋回モータ回転速度Ｎｍとキャパシタ目標電圧Ｖｃｔとの関係は、前述した二つの性質を少なくとも満たしていれば、必ずしも線形である必要はない。また、キャパシタ目標電圧Ｖｃｔを、旋回モータ回転速度Ｎｍによらずに一定とすることも可能である。
【００７３】
ステップＳ２０６に続いて、ハイブリッドコントローラＣ２は、設定したキャパシタ目標電圧Ｖｃｔと、図２に示す電圧センサ２８でリアルタイムに計測（ステップＳ２１１）されたキャパシタ２５の電圧（キャパシタ電圧Ｖｃ）との電圧差（Ｖｃｔ−Ｖｃ）を計算し（ステップＳ２０７）、得られた電圧差に係数Ｋ１を乗じる（ステップＳ２０８）。この係数Ｋ１は、予め定められた定数であり、ステップＳ２０７で求めた電圧差（Ｖｃｔ−Ｖｃ）を電力値（第２インバータ電力Ｐｉ２の次元）に変換する係数である。このため、上述した係数Ｋ２とは異なって物理的な次元（ここでは電流の次元）を有している。
【００７４】
ハイブリッドコントローラＣ２は、ステップＳ２０３で求めた計算値（Ｐｉ２×Ｋ２）と、ステップＳ２０８で求めた計算値（（Ｖｃｔ−Ｖｃ）×Ｋ１）との和を求め（ステップＳ２０９）、得られた和の値を用いることによって、目標発電電力Ｐｇを生成する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０において、ハイブリッドコントローラＣ２は、ステップＳ２０９で得られた値が出力が正の場合のみ目標発電電力Ｐｇを生成するとともに、生成した発電指令が発電電動機１９の発電能力を超えている場合には、発電電動機１９の発電能力を目標発電電力Ｐｇとして出力する。また、ステップＳ２１０において、所定の周波数のフィルターを介在させてもよい。
【００７５】
また、係数Ｋ２を、外気温Ｔ（例えば、摂氏温度を想定）に応じて変化させることとしてもよい。建設機械は、摂氏０度以下の低温から高温まで幅広い温度帯域の環境下での使用が想定される。一般に、外気温が高いとキャパシタ２５の効率も上昇するため、外気温が高いほど係数Ｋ２を小さくすることができる。なお、外気温Ｔを用いる代わりに、キャパシタ２５の内部温度を用いてもよい。
【００７６】
ところで、係数Ｋ２と各種条件との関係は、線形に変化する場合に限らず、この変化を適切な関数によって設定してもよい。また、キャパシタ目標電圧Ｖｃｔとキャパシタ電圧Ｖｃとの電圧差に乗じる係数Ｋ１の値を可変としてもよい。例えば、ステップＳ２０９で求めた値において、ステップＳ２０８で求めた値（（Ｖｃｔ−Ｖｃ）×Ｋ１）の寄与が所定の基準値よりも大きい時間が所定時間継続した場合には、ハイブリッドコントローラＣ２が係数Ｋ１の値を変化させるような制御を行うようにしてもよい。また、係数Ｋ１を乗じる代わりに、電圧差（Ｖｃｔ−Ｖｃ）を適切な関数によって変換して出力するようにしてもよい。次に、第１力行出力について説明する。
【００７７】
（第１力行出力Ｐ１）
図７は、第１力行出力Ｐ１を求める手順を示す図である。第１力行出力Ｐ１は、キャパシタ電圧Ｖｃに基づいて定められている。第１力行出力Ｐ１は、キャパシタ電圧Ｖｃが増加する場合、ある範囲では一定値（この例では０）であり、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の値Ｖｃ３を超えるとキャパシタ電圧Ｖｃの増加とともに増加する。そして、キャパシタ電圧が所定の値Ｖｃ４（＞Ｖｃ１）よりも大きくなると、第１力行出力Ｐ１は一定値となる。
【００７８】
第１力行出力Ｐ１は、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の値Ｖｃ４よりも高い値から減少する場合、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の値Ｖｃ５（＜Ｖｃ４）になるまでは一定値であり、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の値Ｖｃ５よりも小さくなるとキャパシタ電圧Ｖｃの減少とともに減少する。そして、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の値Ｖｃ６（＜Ｖｃ５）よりも小さくなると、第１力行出力Ｐ１は一定値（この例では０）となる。
【００７９】
このように、第１力行出力Ｐ１は、ヒステリシス特性を有して変化する。すなわち、第１力行出力Ｐ１は、それまでにたどってきた経過に依存する。具体的には、第１力行出力Ｐ１は、キャパシタ電圧Ｖｃが増加するときの変化の経路（矢印Ｉで示す経路）と、キャパシタ電圧Ｖｃが減少するときの変化の経路（矢印Ｄで示す経路）とが異なる。このように、第１力行出力Ｐ１の状態がヒステリシス特性を有して変化することにより、第１力行出力Ｐ１のハンチングが抑制されて、制御の安定性が向上する。なお、本実施形態は、第１力行出力Ｐ１の変化にヒステリシス特性を有さないものを除外するものではない。
【００８０】
第１力行出力Ｐ１とキャパシタ電圧Ｖｃとの関係は、例えば、図７に示すマップＭ１に記述され、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２の記憶部Ｃ２２に保存されている。第１力行出力Ｐ１を求めるにあたって、図２に示す過熱抑制制御部Ｃ２１は、記憶部Ｃ２２からマップＭ１を読み出し、図４のステップＳ１０１で計測したキャパシタ電圧Ｖｃに対応する第１力行出力Ｐ１をマップＭ１から取得する。このようにして、第１力行出力Ｐ１が求められる。次に、第２力行出力Ｐ２について説明する。
【００８１】
（第２力行出力Ｐ２）
図８は、第２力行出力Ｐ２を求める手順を示すフロー図である。第２力行出力Ｐ２は、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍと、旋回モータ２３が消費又は発生する電力である入出力電力、すなわち旋回モータ電力Ｐｍとの差分に基づいて求められる。第２力行出力Ｐ２を求めるにあたり、図２に示す過熱抑制制御部Ｃ２１は、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍと旋回モータ電力Ｐｍとの差分Ｐｄ（＝Ｐｌｍ−Ｐｍ）を求める（ステップＳ３０１）。蓄電側入力限界電力Ｐｌｍは、少なくとも変圧器２６の温度（変圧器温度Ｔｔ）及びキャパシタ２５の温度（キャパシタ温度Ｔｃ）に基づいて定められた、変圧器２６又はキャパシタ２５の入力限界である。蓄電側入力限界電力Ｐｌｍについては後述する。
【００８２】
次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、差分ＰｄにゲインＫ３を乗ずる（ステップＳ３０２）。その後、過熱抑制制御部Ｃ２１は、図２に示す発電電動機１９が発電可能な最大値である最大出力Ｐｇｍａｘと、差分ＰｄにゲインＫ３を乗じた値（Ｐｄ×Ｋ３）とを比較し、最小値を選択する（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３の処理を行う目的は、発電電動機１９の最大出力Ｐｇｍａｘ以上の値が、第２力行出力Ｐ２として決定されないようにするためである。最大出力Ｐｇｍａｘは、発電電動機１９の能力であり予め記憶部Ｃ２２に記憶されている値である。次に、ステップＳ３０３で選択された値と、０（ｋＷ）とを比較し、最大値を選択する（ステップＳ３０４）。このステップＳ３０４の処理を行う目的は、負の値を出力させないためである。ステップＳ３０４において選択された値が、第２力行出力Ｐ２である。このようにして、第２力行出力Ｐ２が求められる。次に、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍについて説明する。
【００８３】
（蓄電側入力限界電力Ｐｌｍ）
図９は、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍを求める手順を示すフロー図である。蓄電側入力限界電力Ｐｌｍは、キャパシタ電圧Ｖｃによって定められる第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１と、変圧器温度Ｔｔによって定められる第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２と、キャパシタ温度Ｔｃによって定められる蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍとに基づいて決定される。蓄電側入力限界電力Ｐｌｍを求めるにあたり、図２に示す過熱抑制制御部Ｃ２１は、マップＭ２を用いてキャパシタ電圧Ｖｃに対応する第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１を求め（ステップＳ４０１Ａ）、マップＭ３を用いて変圧器温度Ｔｔに対応する第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２を求め（ステップＳ４０１Ｂ）、マップＭ４を用いてキャパシタ温度Ｔｃに対応する蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍを求める（ステップＳ４０１Ｃ）。本例において、ステップＳ４０１Ａ、ステップＳ４０１Ｂ、ステップＳ４０１Ｃは並列処理されているが、これらを逐次処理してもよい。逐次処理の場合、順序は問わない。
【００８４】
次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１と、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２と、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍとを比較し、最大値を選択する（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０２で選択された値をＰｌｍ０とする。本例において、キャパシタ２５が充電される場合の電力を負の値とし、キャパシタ２５が放電する場合の電力を正の値としている。ステップＳ４０２においては、すべて負の値同士の比較になるので、最大値が選択されると、その選択された値の絶対値としては小さくなる。
【００８５】
次に、過熱抑制制御部Ｃ２１は、Ｐｌｍ０と、０（ｋＷ）とを比較し、最小値を選択する（ステップＳ４０３）。これは、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍとして、正の値を出力させないためである。ステップＳ４０３において選択された値が、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍである。このようにして、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍが求められる。次に、第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２及び蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍについて説明する。
【００８６】
（第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１）
図９のマップＭ２に示すように、第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１は、キャパシタ電圧Ｖｃの大きさによって定められる。この例において、第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１は、キャパシタ電圧Ｖｃが大きくなるにしたがって小さくなる。第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１は負の値なので、キャパシタ電圧Ｖｃが大きくなるにしたがって、絶対値は大きくなる。キャパシタ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが大きくなるにしたがって、入力が可能な電力も大きくなる特性を有しているためである。第１変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ１と、キャパシタ電圧Ｖｃとの関係は、上述したマップＭ２に記述されている。マップＭ２は、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２の記憶部Ｃ２２に記憶されており、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍを求める際に過熱抑制制御部Ｃ２１に読み出される。
【００８７】
（第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２）
図９に示すように、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、変圧器温度Ｔｔによって定められる。この例において、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、変圧器温度Ｔｔが増加する場合、ある範囲では一定値であり、変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ１を超えると変圧器温度Ｔｔの増加とともに増加する。第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は負の値なので、変圧器温度Ｔｔが大きくなるにしたがって、絶対値は小さくなる。変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ２（＞Ｔｔ１）よりも大きくなると、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は一定値となる。
【００８８】
第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ２よりも高い値から減少する場合、変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ３（＜Ｔｔ２）になるまでは一定値であり、変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ３よりも小さくなると変圧器温度Ｔｔの減少とともに減少する。この場合、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２の絶対値としては大きくなる。そして、変圧器温度Ｔｔが所定の値Ｔｔ４（＜Ｔｔ３）よりも小さくなると、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は一定値となる。
【００８９】
このように、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、ヒステリシス特性を有して変化する。すなわち、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、それまでにたどってきた経過に依存する。具体的には、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、変圧器温度Ｔｔが増加するときの変化の経路（矢印Ｉで示す経路）と、変圧器温度Ｔｔが減少するときの変化の経路（矢印Ｄで示す経路）とが異なる。このように、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２の状態がヒステリシス特性を有して変化することにより、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２のハンチングが抑制されて、制御の安定性が向上する。なお、本実施形態は、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２の変化にヒステリシス特性を有さないものを除外するものではない。第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２と、変圧器温度Ｔｔとの関係は、上述したマップＭ３に記述されている。マップＭ３は、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２の記憶部Ｃ２２に記憶されており、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍを求める際に過熱抑制制御部Ｃ２１に読み出される。
【００９０】
（蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍ）
図９に示すように、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、キャパシタ温度Ｔｃによって定められる。この例において、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、キャパシタ温度Ｔｃが増加する場合、ある範囲では一定値であり、キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ１を超えるとキャパシタ温度Ｔｃの増加とともに増加する。蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは負の値なので、キャパシタ温度Ｔｃが大きくなるにしたがって、絶対値は小さくなる。キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ２（＞Ｔｃ１）よりも大きくなると、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは一定値となる。
【００９１】
蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ２よりも高い値から減少する場合、キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ３（＜Ｔｃ２）になるまでは一定値であり、キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ３よりも小さくなるとキャパシタ温度Ｔｃの減少とともに減少する。この場合、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍの絶対値としては大きくなる。そして、キャパシタ温度Ｔｃが所定の値Ｔｃ４（＜Ｔｃ３）よりも小さくなると、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは一定値となる。
【００９２】
このように、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、ヒステリシス特性を有して変化する。すなわち、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、それまでにたどってきた経過に依存する。具体的には、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、キャパシタ温度Ｔｃが増加するときの変化の経路（矢印Ｉで示す経路）と、キャパシタ温度Ｔｃが減少するときの変化の経路（矢印Ｄで示す経路）とが異なる。このように、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍの状態がヒステリシス特性を有して変化することにより、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍのハンチングが抑制されて、制御の安定性が向上する。なお、本実施形態は、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍの変化にヒステリシス特性を有さないものを除外するものではない。蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍと、キャパシタ温度Ｔｃとの関係は、上述したマップＭ４に記述されている。マップＭ４は、図２に示すハイブリッドコントローラＣ２の記憶部Ｃ２２に記憶されており、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍを求める際に過熱抑制制御部Ｃ２１に読み出される。
【００９３】
上述したように、第２力行出力Ｐ２は、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍと旋回モータ電力Ｐｍとの差分Ｐｄに基づいている。差分Ｐｄが０よりも大きい場合、すなわち正の値である場合、旋回モータ電力Ｐｍは、旋回モータ２３が回生（旋回減速）することによって発生した電力であり、かつ、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍよりも大きくなる。この場合、旋回モータ電力Ｐｍすべてを、変圧器２６を介してキャパシタ２５に蓄電させると、変圧器２６及びキャパシタ２５の少なくとも一方の入力限界を超えた電力が供給されることになるので、これらの過熱を招く可能性がある。このため、過熱抑制制御においては、第２力行出力Ｐ２の値が０よりも大きい場合、旋回モータ２３が回生によって発生した電力の少なくとも一部を発電電動機１９に供給して、これを力行（電力消費）させる。第２力行出力Ｐ２を求める際に用いる蓄電側入力限界電力Ｐｌｍは、上述したように、変圧器温度Ｔｔ及びキャパシタ温度Ｔｃに基づいて設定される（図９参照）。このため、これらの温度が変圧器２６及びキャパシタ２５に与える影響を第２力行出力Ｐ２に反映させることができる（図８参照）。このようにすることで、変圧器２６を介してキャパシタ２５に供給される電力を、変圧器２６及びキャパシタ２５の入力限界よりも小さくすることができる。その結果、変圧器２６及びキャパシタ２５の損失、すなわち発熱量を低減することができるので、変圧器２６及びキャパシタ２５の過熱を効果的に抑制できる。
【００９４】
また、第２変圧器入力限界電力Ｐｔｌｍ２は、変圧器温度Ｔｔが増加すると絶対値として小さくなり、蓄電器入力限界電力Ｐｃｌｍは、キャパシタ温度Ｔｃが増加すると、絶対値として小さくなるように設定される。このため、変圧器２６及びキャパシタ２５の温度が高くなるに応じて、発電電動機１９を力行動作させる量（電力消費）を変える、すなわち、旋回モータ２３が回生することによって生成された電力（回生電力）の少なくとも一部を発電電動機１９に供給する。このようにすることで、過熱抑制制御は、図１、図２に示すハイブリッド油圧ショベル１の通常運転時における燃費の低下を最小限に抑制することができる。旋回モータ２３が回生することによって生成した電力を発電電動機１９に供給すると、発電電動機１９が力行動作（電力消費）することでエネルギーが捨てられることになる。本来ならばその捨てられるエネルギーをキャパシタ２５に蓄電（充電）すれば、ハイブリッド油圧ショベル１としては、その捨てられるエネルギーを補うためのエンジン１７の駆動、すなわち発電電動機１９による発電が不要となり低燃費を図ることができる。ただし、変圧器２６及びキャパシタ２５の過昇温を防ぐ必要があるため、本実施形態の過熱抑制制御を用いる。本実施形態の過熱抑制制御によれば、変圧器２６及びキャパシタ２５の温度が高くなった場合のみに、旋回モータ２３により生成された回生電力を発電電動機１９を供給して力行動作させる。このため、本実施形態の過熱抑制制御は、通常運転時（変圧器２６及びキャパシタ２５が常温時）には影響を与えることなく、通常運転時における燃費の低下を最小限に抑制できる。
【００９５】
また、過熱抑制制御は、変圧器２６及びキャパシタ２５の温度が高くなった場合に、発電電動機１９の力行動作させる量を変えるので、キャパシタ電圧Ｖｃを高く維持しやすくなる。キャパシタ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが高いほど、入出力電流が低下して発熱量を低下させることができ、また、入力限界が大きくなるので有利である。上述したように、過熱抑制制御は、キャパシタ電圧Ｖｃを高く維持できるので、キャパシタ２５をより有利な条件で動作させることができ、キャパシタ２５からの放電される電力のみによって旋回モータ２３の動作を可能とする場面を多くすることができる。
【００９６】
また、過熱抑制制御は、第２力行出力Ｐ２を求めるにあたって、旋回モータ２３の入出力、すなわち、旋回モータ電力Ｐｍ自体は変化させない。このため、図１に示す上部旋回体５を旋回させる際の旋回動作性能に影響は与えない。
【００９７】
また、過熱抑制制御は、変圧器温度Ｔｔ又はキャパシタ温度Ｔｃに応じて、発電電動機１９の目標発電電力Ｐｇ及び係数Ｋ２等のパラメータを変化させていない。このため、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１による掘削等の作業状況によって発電電動機１９の発電状況が変化すること（発電量の増減）を抑制できる。例えば、過熱抑制制御は、ハイブリッド油圧ショベル１による掘削作業中における発電電動機１９の発電量の増減が抑制できるので、掘削力の変化を抑制することができ、作業性能に与える影響を与えない。つまり、掘削作業中に発電電動機１９の発電量が増減するということは、油圧ポンプ１８のポンプ吸収馬力の減増をもたらす。エンジン出力は、発電電動機１９の発電量と油圧ポンプ１８のポンプ吸収馬力との合計であり、発電量が増加するとポンプ吸収馬力は減少し、一方、発電量が減少するとポンプ吸収馬力は増加する。つまり、エンジン出力として一定となる。このように、発電量の増減によってポンプ吸収馬力が減増すると、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量が変化し、作業機３の各油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量が変化することとなる。その結果、作業機３の動きが変化してしまいオペレータに違和感を与え、作業性能に影響を与える。本実施形態によれば、過熱抑制制御が旋回モータ２３の回生時に限定して行われるため、ハイブリッド油圧ショベル１によって掘削作業を行う際の作業性能に与える影響を小さくすることができる。
【００９８】
図１０は、変圧器２６の損失Ｐｌｓと、キャパシタ電圧Ｖｃとの関係を示す概念図である。特に変圧器２６としてトランス結合型変圧器というタイプのものを用いる場合、変圧器２６の損失（変圧器損失）Ｐｌｓは、キャパシタ電圧ＶｃがＶｃｂのとき、最小値Ｐｌｓｍｉｎとなる。キャパシタ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが高ければ高いほど、入出力電流が低下するため発熱量を下げることができるが、上述したように、変圧器２６の特性には変圧器損失Ｐｌｓが最小となるときのキャパシタ電圧Ｖｃの値（Ｖｃｂ）が存在する。このため、変圧器２６は、そのキャパシタ電圧の値（Ｖｃｂ）よりも高い電圧が印加されると、変圧器損失Ｐｌｓが増加し変圧器２６の発熱量が増えてしまう。発電電動機１９に力行動作を開始させるキャパシタ電圧Ｖｃと、変圧器損失Ｐｌｓが最小になる電圧Ｖｃｂとに大きな乖離がある場合、変圧器２６を通過する電力を抑制することで変圧器２６の過熱を抑えることよりも変圧器損失Ｐｌｓが増加する影響が大きくなり、変圧器２６が過熱しやすくなる可能性がある。
【００９９】
発電電動機１９に力行動作を開始させるときのキャパシタ電圧Ｖｃを変更してしまうと、旋回モータ２３の回生時だけではなく、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１の作業状況に影響を与える可能性がある。例えば、図２に示すエンジン１７がアイドリング状態にあるときにオペレータの操作により作業が開始される際には、作業機３の応答性を向上させるため発電電動機１９を力行動作させ、エンジン１７を補助（アシスト）する制御が行われる。このため、エンジン１７がアイドリング状態にある場合には、キャパシタ電圧Ｖｃを比較的高く保持しておき、次の作業が開始されるときに、発電電動機１９がエンジン１７を十分補助（アシスト）できるように準備をさせておく必要がある。しかし、上記のように発電電動機１９に力行動作を開始させるときのキャパシタ電圧Ｖｃを、変圧器２６の変圧器損失Ｐｌｓが最小となるような値（図１０に示す電圧Ｖｃｂ）に設定した場合、キャパシタ２５の待機電圧が低く設定されることになる。このため、エンジン１７がアイドリング状態にある場合、作業開始時に発電電動機１９がエンジン１７の出力を補助する量（アシスト量）を確保できない可能性がある。
【０１００】
過熱抑制制御は、発電電動機１９に力行動作を開始させるときのキャパシタ電圧Ｖｃの設定を変更させることを必要とせずに、蓄電側入力限界電力Ｐｌｍに基づいて、発電電動機１９の力行動作量、すなわち、旋回モータ２３が回生によって発生した電力（回生電力）の発電電動機１９への供給量（電力消費量）を変化させる。過熱抑制制御は、このようにして変圧器２６及びキャパシタ２５へ入力される電力量を制御することができるので、変圧器２６及びキャパシタ２５双方の損失、すなわち発熱量を適切に低減することができる。
【０１０１】
このように、過熱抑制制御は、旋回モータ２３の回生時以外の充放電バランスに大きな影響を与えることなく、旋回モータ２３の回生時における変圧器２６及びキャパシタ２５への入力を大幅に低減し、これらの発熱を抑制することができる。
【０１０２】
以上、本実施形態について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。本実施形態において、ハイブリッド油圧ショベル１は、上部旋回体５の旋回加速（力行）と旋回減速（回生）とを行わせるための電動機である旋回モータ２３を備えているものとして説明した。しかし、ハイブリッド油圧ショベル１は、旋回モータ２３と油圧モータを一体としたものを備えているものであってもよい。すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１の上部旋回体５を旋回加速させようとする際、油圧モータが旋回モータ２３の回転を補助（アシスト）するようにしたものでもよい。この場合であっても旋回モータ２３は、旋回減速（回生）する際に、発電し回生電力を生成する。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。また、電動機は、ハイブリッド油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる旋回モータに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ハイブリッド油圧ショベル
１７  エンジン
１９  発電電動機
２１  第１インバータ
２２  第２インバータ
２３  旋回モータ
２５  キャパシタ
２６  変圧器
２８  電圧センサ
４１、５４、５５  回転センサ
５０  変圧器温度センサ
５１  キャパシタ温度センサ
５２  電流計
５３  電圧検出センサ
Ｃ１  コントローラ
Ｃ２  ハイブリッドコントローラ
Ｃ２１  過熱抑制制御部
Ｃ２２  記憶部
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４  マップ
Ｐ１  第１力行出力
Ｐ２  第２力行出力
Ｐｃｌｍ  蓄電器入力限界電力
Ｐｇ  目標発電電力
Ｐｇｍａｘ  最大出力
Ｐｌｍ  蓄電側入力限界
Ｐｍ  旋回モータ電力
Ｐｔｌｍ１  第１変圧器入力限界電力
Ｐｔｌｍ２  第２変圧器入力限界電力
Ｔｃ  キャパシタ温度
Ｔｔ  変圧器温度
Ｖｃ  キャパシタ電圧
【図１】
0005591354.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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