(57)【要約】  無効な電力消費を抑えることができる建設機械を提供する。  ショベル本体（２）と、ショベル本体（２）に取り付けられた作業機（３０）と、ショベル本体（２）に搭載されたエンジン（２２）と、エンジン（２２）に取り付けられ、発電機もしくは電動機として駆動可能な発電機モータ（２３）と、エンジン（２２）と発電機モータ（２３）とにより駆動される油圧ポンプ（４１）と、油圧ポンプ（４１）によって生成された動力にて作業機（３０）を駆動する油圧アクチュエータ（３２）と、作業機（３０）の駆動状態に応じて、発電機モータ（２３）の駆動出力を低下させ、エンジン（２２）の回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプ（４１）の駆動出力を制限する制御部（８０）とを備える。
2013191205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に取り付けられた駆動部と、
前記本体に搭載されたエンジンと、
前記エンジンに取り付けられ、発電機もしくは電動機として駆動可能な発電電動機と、
前記エンジンと前記発電電動機とにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプよって生成された動力にて前記駆動部を駆動する油圧アクチュエータと、
前記駆動部の駆動状態に応じて、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する制御部と、
を備えたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械において、
前記油圧ポンプの吐出圧に応じて作動する圧力制御装置と、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出部とを備え、
前記制御部は、前記圧力検出部により検出された前記油圧ポンプの吐出圧が、前記圧力制御装置が作動を始める作動圧に対して予め設定した所定範囲内に達したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記油圧アクチュエータへの操作信号を生成して出力する操作装置と、
前記油圧アクチュエータの変位量を検出する変位量検出部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記操作装置が前記油圧アクチュエータに信号を出力し、かつ前記変位量検出部から検出された変位量が、予め設定した所定範囲内にあるときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記駆動部を１つ以上有し、
前記油圧アクチュエータは、少なくとも油圧シリンダ、もしくは油圧モータである
ことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記変位量検出部、もしくは前記圧力検出部の検出結果に応じて、前記圧力制御装置の作動状態を判定する圧力制御装置作動状態判定部を備え、
前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が作動していると判定したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項６】
請求項５記載の建設機械において、
前記駆動部は、第１作業と、前記第１作業とは異なる第２作業とを行うことが可能な構成からなり、
前記駆動部が前記第１作業状態、もしくは前記第２作業状態かのいずれかを判定する駆動部作業状態判定部を備え、
前記制御部は、前記圧力制御装置作業状態判定部にて前記圧力制御装置が作動していると判定し、かつ前記駆動部作業状態判定部が第２作業状態と判定したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項７】
請求項５ないし６のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していないと判別したときには、前記エンジンの駆動出力と前記発電電動機の駆動出力とで前記油圧ポンプを駆動し、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していると判別したときには、前記圧力制御装置が作動していないときに対し前記発電電動機の駆動出力を低下させて前記油圧ポンプを駆動する
ことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に係り、特にエンジンに取り付けられた発電電動機と、この発電電動機を駆動するための電力を蓄え、もしくは発電電動機で生成した電力の充電を行う蓄電デバイスとを備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の油圧ショベル等の建設機械は、エンジンで油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの動力により、ブームやアーム等の駆動部を駆動する油圧アクチュエータを備えたものが用いられている。しかしながら、近年においては、エンジンの燃費向上、騒音レベルの低減、および排ガス量の低減などを目的として、ハイブリッド式の建設機械が開発され実用化されている。具体的に、このハイブリット式の建設機械は、エンジンにて発電可能な油圧ポンプアシスト用の発電電動機と、この発電電動機を駆動する電力の供給および発電電動機で生成した電力の充電を行う蓄電デバイスとを有している。【０００３】
また、本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１に記載のハイブリッド作業機械が知られている。具体的に、この特許文献１に記載の作業機械は、エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの動力により作動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプへの動力をアシストする発電電動機とを備えている。また、この作業機械は、発電電動機との間で電気エネルギの授受を行う蓄電手段を備えており、発電電動機の力行トルク値を蓄電手段の残量に応じて制限する構成とされている。そして、この特許文献１では、蓄電残量が低い水準にある状態で所定のアシスト動作をさせると電流の増加に伴い、消費電力の加速度的な上昇、および、それに伴う蓄電残量の著しい減少を抑制する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４１９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、油圧ポンプからの動力により駆動部を駆動する油圧アクチュエータを備えた建設機械においては、運転者が所定の操作を継続して行う際、例えば暖気運転、すなわちブームシリンダ等の油圧アクチュエータをフルストロークし、これ以上伸縮ができないストロークエンドに到達させて、リリーフ弁を作動させ、油温を挙げる場合などは、油圧ポンプの吐出流量は、リリーフ弁に流入し、このリリーフ弁により絞り圧損を発生させ、この圧損から生じる熱により作動油を温める。この際、エンジンと発電電動機とで油圧ポンプを駆動するハイブリッド方式の建設機械においては、発電電動機による油圧ポンプのアシストが継続してしまい無効な電力を消費する可能性がある。【０００６】
また、上記特許文献１に記載のハイブリッド作業機械では、蓄電残量に応じて発電機モータの力行トルク値を制限している。このため、前述した暖気運転時に蓄電残量が低い場合には、発電電動機による油圧ポンプのアシストが制限されて電力消費を抑えることができる。しかしながら、蓄電残量が高い場合には、発電機モータによる油圧ポンプのアシストが継続してしまうため、無効な電力を消費してしまう。【０００７】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば暖気運転等で発電電動機を駆動することで発生する無効な電力消費を抑えることができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、本体と、前記本体に取り付けられた駆動部と、前記本体に搭載されたエンジンと、前記エンジンに取り付けられ、発電機もしくは電動機として駆動可能な発電電動機と、前記エンジンと前記発電電動機とにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプよって生成された動力にて前記駆動部を駆動する油圧アクチュエータと、前記駆動部の駆動状態に応じて、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する制御部と、を備えたことを特徴とする。【０００９】
このように構成された本発明によれば、駆動部の駆動状態に応じて、制御部が、発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限する。このため、例えば油圧ポンプの吐出圧が上昇してリリーフ弁が作動し、不要な流量をブリードオフしている場合等に、発電電動機への電力供給を少なくできるため、発電電動機の駆動出力を低下させる。このとき、この発電電動機の駆動出力の低下に伴い、油圧ポンプの駆動出力が過負荷となり、エンジンの回転数が低下するが、このエンジンの回転数が所定値範囲内に保たれるように、油圧ポンプの駆動出力が低下され、エンジンの回転数が所定値範囲内に保たれる。よって、発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。【００１０】
また、上記構成において、前記油圧ポンプの吐出圧に応じて作動する圧力制御装置と、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出部とを備え、前記制御部は、前記圧力検出部により検出された前記油圧ポンプの吐出圧が、前記圧力制御装置が作動を始める作動圧に対して予め設定した所定範囲内に達したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限することを特徴とする。【００１１】
このように構成すると、圧力検出部により検出された油圧ポンプの吐出圧が、圧力制御装置が作動を始める作動圧に達した場合には、この圧力制御装置が作動し、不要な流量の作動油がブリードオフされる。このため、圧力検出部により検出された油圧ポンプの吐出圧が、圧力制御装置が作動を始める作動圧に対して予め設定した所定範囲内に達したときに、発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限することにより、発電電動機による無効な電力消費をより確実に抑えることができる。【００１２】
また、上記構成において、前記油圧アクチュエータへの操作信号を生成して出力する操作装置と、前記油圧アクチュエータの変位量を検出する変位量検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記操作装置が前記油圧アクチュエータに信号を出力し、かつ前記変位量検出部から検出された変位量が、予め設定した所定範囲内にあるときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限することを特徴とする。【００１３】
このように構成すると、操作装置が油圧アクチュエータに信号を出力し、かつ変位量検出部から検出された変位量（ここで、この変位量は、広義の意味であり、速度や回転速度である回転数、もしくは変位や回転時の角度位置である回転角度等を意味する。）が、予め設定した所定範囲内にあるときは、発電電動機によるアシストの継続が不要であり、この発電電動機にて無効な電力消費が行われている。そこで、このときに発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限することにより、発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。【００１４】
また、上記構成において、前記駆動部を１つ以上有し、前記油圧アクチュエータは、少なくとも油圧シリンダ、もしくは油圧モータであることを特徴とする。【００１５】
このように構成すると、駆動部を駆動させる油圧アクチュエータが、少なくとも油圧シリンダもしくは油圧モータであるため、これら油圧シリンダもしくは油圧モータの駆動状態に応じて、制御部が、発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限する。よって、油圧シリンダもしくは油圧モータの駆動状態に応じて、発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。【００１６】
また、上記構成において、前記変位量検出部、もしくは前記圧力検出部の検出結果に応じて、前記圧力制御装置の作動状態を判定する圧力制御装置作動状態判定部を備え、前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が作動していると判定したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限することを特徴とする。【００１７】
このように構成すると、変位量検出部もしくは圧力検出部の検出結果に応じ、圧力制御装置作動状態判定部にて圧力制御装置が作動していると判定したときに、発電電動機の駆動出力が制御部にて低下され、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力が制限されるため、発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。【００１８】
また、上記構成において、前記駆動部は、第１作業と、前記第１作業とは異なる第２作業とを行うことが可能な構成からなり、前記駆動部が前記第１作業状態、もしくは前記第２作業状態かのいずれかを判定する駆動部作業状態判定部を備え、前記制御部は、前記圧力制御装置作業状態判定部にて前記圧力制御装置が作動していると判定し、かつ前記駆動部作業状態判定部が第２作業状態と判定したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限することを特徴としている。【００１９】
このように構成すると、変位量検出部もしくは圧力検出部の検出結果に応じ、圧力制御装置作業状態判定部にて圧力制御装置が作動していると判定し、かつ駆動部作業状態判定部が第２作業の状態と判定したときは、不要な流量の作動油がブリードオフされる。このため、この場合に、発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限することにより、発電発電機による無効な電力消費を抑えることができる。【００２０】
また、上記構成において、前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していないと判別したときには、前記エンジンの駆動出力と前記発電電動機の駆動出力とで前記油圧ポンプを駆動し、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していると判別したときには、前記圧力制御装置が作動していないときに対し前記発電電動機の駆動出力を低下させて前記油圧ポンプを駆動することを特徴としている。【００２１】
このように構成すると、圧力制御装置作動状態判定部にて圧力制御装置が動作していないと判別したときは、不要な流量の作動油のブリードオフがないため、エンジンの駆動出力と発電電動機の駆動出力とで前記油圧ポンプを駆動させる。そして、圧力制御装置作動状態判定部にて圧力制御装置が動作していると判別したときは、不要な流量の作動油のブリードオフが生じるため、圧力制御装置が作動していないときに対し発電電動機の駆動出力を低下させて油圧ポンプを駆動することにより、この発電電動機への不要な駆動出力供給を抑制できる。よって、この発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、駆動部の駆動状態に応じて、制御部が、発電電動機の駆動出力を低下させ、エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプの駆動出力を制限する、構成にしてある。この構成により本発明は、例えば油圧ポンプの吐出圧が上昇してリリーフ弁が作動し、不要な流量をブリードオフしている場合等に、発電電動機への電力供給を少なくできるため、発電電動機の駆動出力を低下させる。このとき、この発電電動機の駆動出力の低下に伴い、油圧ポンプの駆動出力が過負荷となり、エンジンの回転数が低下するが、このエンジンの回転数が所定値範囲内に保たれるように、油圧ポンプの駆動出力を低下させ、エンジンの回転数が所定値範囲内に保たれる。よって、発電電動機による無効な電力消費を抑えることができる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの外観側面図である。
【図２】上記油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。
【図３】上記油圧ショベルの油圧がリリーフした場合の動作内容を示す概略図で、（ａ）図は油圧ショベルがブーム下げ動作した場合（１）およびブーム上げ動作した状態（２）を示し、（ｂ）図は油圧ショベルのブーム上げ動作時の油圧動力の伝達フローを示す。
【図４】上記油圧ショベルのブーム上げ動作を示すタイムチャートである。
【図５】上記油圧ショベルのコントロールユニットの処理を示す制御ブロック図で、（ａ）図はＨＣＵの処理を示し、（ｂ）図はＭＣＵの処理を示す。
【図６】上記油圧ショベルの処理を示すフローチャートである。
【図７】上記油圧ショベルの掘削状態を判定する処理を示すチャートで、（ａ）図はリリーフ状態判定部の判定方法を示し、（ｂ）図は掘削状態判定部の判定方法を示す。
【図８】本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの旋回押し当て状態を判定する処理を示すチャートで、（ａ）図は旋回状態判定部の判定方法を示し、（ｂ）図は旋回押当判定部の判定方法を示す。
【図９】本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の建設機械の第１実施形態に係る油圧ショベルについて図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの外観側面図で、図２は油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。また、図３は、油圧ショベルの油圧がリリーフした場合の動作内容を示す概略図で、（ａ）図は油圧ショベルがブーム下げ動作した場合（１）およびブーム上げ動作した状態（２）を示し、（ｂ）図は油圧ショベルのブーム上げ動作時の油圧動力の伝達フローを示す。
【００２５】
＜全体構成＞
第１実施形態に係る油圧ショベル１は、本体であるショベル本体２を有し、このショベル本体２は、図１に示すように、下部走行体１０を備えている。この下部走行体１０は、走行機構を構成する駆動部である一対のクローラ１１と、これらクローラ１１を支持するクローラフレーム１２と、これら各クローラ１１を独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータである走行モータ１３，１４および減速機構（図示せず）等とで構成されている。
【００２６】
次いで、下部走行体１０上には、上部旋回体２０が水平方向に旋回可能に取り付けられている。この上部旋回体２０は、旋回フレーム２１と、この旋回フレーム２１上に搭載されたエンジン２２と、このエンジン２２に連結されて取り付けられ発電機もしくは電動機として駆動可能な発電電動機である発電機モータ２３と、旋回用油圧モータである旋回モータ２５とを備えている。また、この上部旋回体２０は、発電機モータ２３に電気的に接続された蓄電デバイスであるバッテリ２４と、旋回モータ２５の回転を減速させる減速機構（図示せず）と、旋回モータ２５の駆動力にて上部旋回体２０を旋回駆動させる、駆動部である旋回機構２６とを備えている。ここで、バッテリ２４は、発電機モータ２３を駆動するための電力を蓄え、もしくは発電機モータ２３にて回生された電力の充電を行う構成とされている。
【００２７】
また、上部旋回体２０には、駆動部である作業機３０が搭載されている。この作業機３０は、ブーム３１と、このブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、このアーム３３の先端部近傍に回転可能に軸支されたバケット３５等で構成されている。具体的に、この作業機３０は、ブームシリンダ３２にてブーム３１が駆動され、アームシリンダ３４にてアーム３３が駆動され、バケットシリンダ３６にてバケット３５が駆動される。
【００２８】
また、上部旋回体３０の前側には、運転室となるキャビン３７が取り付けられている。このキャビン３７内には、駆動部を駆動するブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２５、走行モータ１３，１４等の各油圧アクチュエータへの操作信号を生成して出力し、これら油圧アクチュエータの駆動を操作するための、図２に示す複数の操作装置であるレバー２０１が取り付けられている。
【００２９】
さらに、上部旋回体２０の旋回フレーム２１上には、油圧ポンプ４１と、コントロールバルブ４２を有する油圧システム４０とが搭載されている。ここで、油圧ポンプ４１は、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２５、および図２に示す走行モータ１３，１４等の油圧アクチュエータを駆動するための駆動出力であるポンプ動力を生成し、これら油圧アクチュエータに供給する。さらに、油圧ポンプ４１は、エンジン２２と発電機モータ２３とから、駆動力が供給される。なお、この油圧システム４０のコントロールバルブ４２には、図３（ｂ）に示すように、油圧ポンプ４１の吐出圧に応じて作動する圧力制御装置であるリリーフ弁３０１が設けられている。さらに、これら油圧ポンプ４１とコントロールバルブ４２との間には、図２に示すように、油圧ポンプ４１の吐出圧を検出するための圧力検出部である圧力センサ４３が取り付けられている。
【００３０】
＜システム構成＞
図２に示すように、エンジン２２は、発電機モータ２３を介して油圧ポンプ４１を接続している。本実施形態では、一般的なハイブリッド油圧ショベルが発電電動機のアシストにより原動機の小型化を図っていることから、原動機であるエンジン２２が出力する最大エンジン動力は、油圧ポンプ４１が各油圧アクチュエータを駆動するために必要な最大ポンプ動力より小さい仕様であるとする。油圧ポンプ４１のポンプ動力がエンジン２２のエンジン動力を越えた場合、その不足動力を発電機モータ２３がアシストする。また、この油圧ポンプ４１からの圧油は、コントロールバルブ４２に供給される。そして、このコントロールバルブ４２は、レバー２０１からの指令に応じて、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２５、および走行モータ１３，１４への圧油の流量および動作方向を制御する。
【００３１】
次いで、バッテリ２４は、建設機械の制御装置の一部を構成するＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）５５に接続されている。このＰＣＵ５５は、このＰＣＵ５５内のチョッパ（図示せず）等にてバッテリ２４から直流電力が供給され、その電圧を所定の直流電圧に昇圧し、このＰＣＵ５５内のインバータ(図示せず)等に入力し発電機モータ２３を駆動する。
【００３２】
さらに、ＰＣＵ５５は、制御部に含まれるＨＣＵ（ハイブリッド・コントロール・ユニット）１００に接続されている。このＨＣＵ１００には、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）５７、および制御部に含まれるＭＣＵ（マシン・コントロール・ユニット）８０も接続している。そして、このＨＣＵ１００は、ＰＣＵ５５、ＥＣＵ５７、またはＭＣＵ８０を介して検出した回転速度信号、レバー信号、圧力信号等に基づいて、これらＰＣＵ５５、ＥＣＵ５７またはＭＣＵ８０に対して指令信号を出力し、エンジン２２、発電機モータ２３、および油圧ポンプ４１を統括的に制御する。
【００３３】
ＭＣＵ８０は、油圧ポンプ４１に備えられ、ポンプ動力を制御する容量調整機構（図示せず）を制御するために備えられた電磁比例弁７５を制御する。そして、ＭＣＵ８０は、例えば運転者がレバー２０１を操作してブーム上げ動作を行う場合に、電磁比例弁７５にて油圧ポンプ４１のポンプ動力を制御し、コントロールバルブ４２にて油圧ポンプ４１のポンプ動力をブームシリンダ３２に供給する。このとき、ＨＣＵ１００は、ＭＣＵ８０で検出したレバー信号および油圧ポンプ４１の吐出圧である圧力信号等に基づいて油圧ポンプ４１に必要なポンプ動力を推定し、ＰＣＵ５５で検出したバッテリ２４の電圧値に基づいてバッテリ２４のＳＯＣ（蓄電残量）を推定する。
【００３４】
さらに、ＨＣＵ１００は、油圧ポンプ４１に必要な動力をエンジン２２および発電機モータ２３にて適切に配分する。すなわち、ＨＣＵ１００は、ＰＣＵ５５からバッテリ２４のＳＯＣを入力し、そのＳＯＣに応じて回転数指令値を演算する回転数演算機能を有し、演算した回転数指令値をＥＣＵ５７に出力する。また、ＨＣＵ１００は、油圧ポンプ４１の吐出圧より判定する後述のリリーフ弁３０１の作動状態と、レバー２０１の操作量、もしくは油圧アクチュエータの変位量とに応じて判定する駆動部の駆動状態と、バッテリ２４のＳＯＣと、油圧ポンプ４１の推定したポンプ動力とエンジン２２の最大エンジン動力とから、発電機モータ２３が出力すべきアシスト動力指令値を演算するアシスト動力演算機能を有し、演算したアシスト動力指令値をＰＣＵ５５に出力する。なお、油圧アクチュエータの変位量とは、速度や回転速度である回転数、もしくは変位や回転時の角度変位である回転角度を示す講義の意味を有すとし、以降同様に用いる。そして、ＭＣＵ８０は、各油圧アクチュエータに必要な油圧ポンプ４１の推定したポンプ動力が、エンジン２２の最大エンジン動力を超過して生ずるエンジンストールを防止するために、エンジン２２への回転数指令値と検出した回転数信号との差に応じてエンジン２２の回転数が回転数指令値に対し所定値範囲内に収束するように、油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限する、いわゆるスピードセンシング制御演算機能を有し、演算した指令信号を電磁比例弁７５に出力する。
【００３５】
＜リリーフ弁の動作＞
まず、キャビン３７内の運転者がレバー２０１を操作し、図３（ａ）中のブーム下げ状態（１）からブーム上げ動作を行ったとする。すると、図３（ｂ）中の実線矢印のように、油圧ポンプ４１から吐出した圧油によりブームシリンダ３２がストロークしてブーム上げ動作が行われる。
【００３６】
一方、図３（ａ）中のブーム上げ状態（２）から、キャビン３７内の運転者がレバー２０１を操作して、さらにブーム上げ動作を指示すると、ブームシリンダ３２はフルストロークし、これ以上伸動作ができないストロークエンドに到達した結果、ブーム上げ動作が拘束される。このため、ブームシリンダ３２は、変位量であるシリンダ速度や変位が変化しないにも拘わらず、油圧ポンプ４１より圧油が供給されるため、吐出圧が増加し、やがてリリーフ弁３０１の設定圧に到達する。そして、油圧ポンプ４１の作動油の吐出圧が、所定のリリーフ圧に達すると、リリーフ弁３０１が作動し、図３（ｂ）中の点線矢印のように、圧油がタンク３０２にブリードオフされる。なお、旋回動作や走行動作の場合は、動作方向に存在する溝壁などの障害物と接触した場合に、動作が拘束され、シリンダと同様にリリーフ弁３０１が作動しブリードオフする。
【００３７】
よって、ブームシリンダ３２等のシリンダの動作や旋回モータ２５等の油圧モータの動作が拘束された結果、油圧ポンプ４１の吐出圧が増大し、油圧ポンプ４１の吐出圧が所定のリリーフ圧に達した場合に、リリーフ弁３０１が作動するリリーフ機構が用いられている。
【００３８】
＜動作＞
次に、本発明に係る建設機械の動作について、図４を参照して説明する。図４は、油圧ショベルのブーム上げ動作を示すタイムチャートである。
【００３９】
ここで、図４中の横軸は、時間（ｔ）を示しており、この図４中の縦軸は、上から順にレバー２０１の操作量、圧力センサ４３にて検出される油圧ポンプ４１の吐出圧、油圧ポンプ４１の流量、油圧ポンプ４１の動力、ブームシリンダ３２のストローク、エンジン２２の回転数、バッテリ２４のＳＯＣを示している。また、図４中の実線は、本発明を適用した場合の動作を示し、図４中の点線は、前述した特許文献１に記載の従来技術を適用した場合の動作を示している。
【００４０】
［従来技術］
まず、特許文献１に記載の従来技術を適用した場合の動作について説明する。
【００４１】
時刻ｔ１において、運転者がレバー２０１を中立状態からフル操作してブーム上げ動作を指示すると、油圧ポンプ４１の吐出圧がｐ１、油圧ポンプ４１の流量がｑ１まで増加していき、この油圧ポンプ４１のポンプ動力が最大ポンプ動力Ｐｐ＿ｍａｘまで増加していく。このとき、ブームシリンダ３２は、油圧ポンプ４１のポンプ動力によって、図３（ａ）中の（１）の状態（ブームが下がっている状態）から、図３（ａ）中の（２）の状態（ブームが上がっている状態）まで可動していく。そして、油圧ポンプ４１のポンプ動力がエンジン２２の最大エンジン動力Ｐｅ＿ｍａｘを超えた場合には、アシスト動力演算機能により、発電機モータ２３は、バッテリ２４から電力が供給されて駆動し、不足動力をアシスト動力で補う。バッテリ２４は、発電機モータ２３に電力を供給することで、ＳＯＣが徐々に低下していく。
【００４２】
この後、時刻ｔ２においては、ブームシリンダ３２がフルストロークしてストロークエンドに到達した結果、ブーム上げ動作が拘束される。すると、ブームシリンダ３２は、図３（ａ）中の（２）の状態（ブームが上がっている状態）から動かなくなる。さらに、暖気運転などで運転者がレバー２０１を操作してブーム上げ動作の指示を継続させた場合には、公知技術である定馬力制御により、油圧ポンプ４１の吐出圧がｐ１から増大するに伴い、油圧ポンプ４１の吐出流量がｑ１からｑ２へ減少していく。ここで、ブーム上げ動作が拘束され、ブームシリンダ３２が動かなくなった場合の他、非常に硬い場所を掘削等し、非常に遅い速度でブーム３１が駆動している場合についても、同様に制御される。
【００４３】
さらに、時刻ｔ３においては、油圧ポンプ４１の吐出圧が所定のリリーフ圧であるｐ２に達すると、リリーフ弁３０１が作動して、時刻ｔ３以降、油圧ポンプ４１の吐出圧はｐ２を維持し、ポンプ動力は、図４の点線にて示すポンプ動力のように、エンジン２２の最大エンジン動力Ｐｅ＿ｍａｘと発電機モータ２３のアシスト動力とにより、最大ポンプ動力Ｐｐ＿ｍａｘを維持する。このとき、油圧ポンプ４１からの圧油は、図４の点線にて示すポンプ流量のように、ｑ２を維持しつつ、リリーフ弁３０１からタンク３０２に無効にブリードオフされる。
【００４４】
この後、時刻ｔ４においては、発電機モータ２３のアシスト動力によりバッテリ２４の電力が消費されてＳＯＣが低下していくと、アシスト動力演算機能により発電機モータ２３のアシスト動力を制限する制御がされる。すると、油圧ポンプ４１のポンプ動力がエンジン２２の最大エンジン動力Ｐｅ＿ｍａｘを超過し、過負荷となる。この結果、エンジン２２の回転数が低下し始めるが、スピードセンシング制御演算機能により、エンジン２２の回転数の低下に伴い油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限する制御が行われ、油圧ポンプ４１の流量がさらに低下し、エンジン２２の回転数は所定値範囲内（図４のエンジン回転数のｈｉｇｈ、およびｌｏｗで示した破線内）に収束するよう制御される。
【００４５】
以上の結果、特許文献１に記載の従来技術を適用した場合は、時刻ｔ２においてブーム上げ動作が完了した後、バッテリ２４のＳＯＣが低下する時刻ｔ４まで発電機モータ２３のパワーアシストが継続されるため、バッテリ２４の電力を無効に消費してしまう。
【００４６】
［本発明］
次に、本発明に係る建設機械を適用した場合の動作について説明する。
【００４７】
まず、時刻ｔ２までは、上述した特許文献１に記載の従来技術の場合と同じ動作となるが、時刻ｔ３においては、圧力センサ４３にて検出される油圧ポンプ４１の吐出圧が所定のリリーフ圧であるｐ２に達する。また、リリーフ弁３０１が作動した場合には、図４中の実線にて示すように、駆動部の駆動状態等に応じたＨＣＵ１００のアシスト動力演算機能により、発電機モータ２３のアシスト動力を制限する制御が行われる。このとき、油圧ポンプ４１のポンプ動力は、エンジン２２の最大エンジン動力Ｐｅ＿ｍａｘを超過し、過負荷となる。このため、エンジン２２の回転数は低下し始めるものの、ＨＣＵ１００のスピードセンシング制御演算機能より、このエンジン２２の回転数低下に伴い、油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限する制御が行われ、この油圧ポンプ４１の流量がさらに低下し、エンジン２２の回転数が所定値範囲内に収束するように制御される。
【００４８】
以上のように、本発明に係る建設機械を適用した場合は、時刻ｔ２においてブームシリンダ３２がフルストロークした直後、すなわちリリーフ弁３０１が作動する時刻ｔ３から、発電機モータ２３のアシスト動力を制限する制御が開始されるため、上述した特許文献１に記載の従来技術の場合に比べ、バッテリ２４の電力消費量を低減することができる。
【００４９】
＜コントロールユニットの処理＞
次に、図５を用いて、本発明に係る建設機械の制御装置のＨＣＵ１００およびＭＣＵ８０の処理について説明する。図５は油圧ショベルのコントロールユニット（制御装置）の処理を示す制御ブロック図で、（ａ）図はＨＣＵの処理を示し、（ｂ）図はＭＣＵの処理を示す。
【００５０】
［ＨＣＵ］
以下に示す処理は、ＨＣＵ１００にプログラミングされており、予め定められた所定の周期で繰り返し実行される。
【００５１】
また、以下の説明において、発電機モータ２３の出力は、力行側を正の値、回生側（発電側）を負の値として定義している。また、バッテリ２４の出力は、放電側を正の値、充電側を負の値として定義している。
【００５２】
図５（ａ）に示す回転数指令演算部５０１は、ＰＣＵ５５で検出したバッテリ２４のＳＯＣに応じてエンジン２２の回転数指令値を演算する、すなわち、前述した回転数指令演算機能を有する。具体的に、この回転数指令演算部５０１は、例えばバッテリ２４のＳＯＣが高い場合は、このＳＯＣが十分なため、発電機モータ２３によるパワーアシスト量が増加するようにエンジン２２の回転数を下げてエンジン２２の出力を低減させる。一方、この回転数指令演算部５０１は、バッテリ２４のＳＯＣが低い場合は、例えば、このバッテリ２４のＳＯＣが再充電可能な最低ＳＯＣ値以下にならないよう、このバッテリ２４のＳＯＣの消費を抑制させ、発電機モータ２３のパワーアシスト量が減少するようにエンジン２２の回転数を上げて油圧ポンプ４１の動力をできるだけエンジン２２の出力で賄えるように制御する。
【００５３】
次いで、最大出力推定部５０２は、回転数指令演算部５０１に接続されており、この回転数指令演算部５０１で演算したエンジン２２への回転数指令値に応じてエンジン２２の最大出力である最大エンジン動力を推定する。なお、この最大エンジン動力の推定は、エンジン２２への回転数指令値を用いることに限られるものではなく、ＥＣＵ５７で検出したエンジン２２の回転数を用いて最大エンジン動力を推定するようにしてもよい。
【００５４】
さらに、ポンプ動力推定部５０３は、ＭＣＵ８０で検出した油圧ポンプ４１の吐出圧と、レバー２０１の操作量とに応じて、油圧ポンプ４１のポンプ動力を推定する。具体的に、このポンプ動力推定部５０３は、レバー２０１の操作量から各油圧アクチュエータの動作速度を推定することによって、油圧ポンプ４１の推定吐出流量を求め、油圧ポンプ４１の吐出圧と油圧ポンプ４１の推定吐出流量とにより、この油圧ポンプ４１のポンプ動力を推定する。
【００５５】
また、リリーフ状態判定部５０４は、圧力制御装置作動状態判定部であって、圧力センサ４３を介してＭＣＵ８０で検出した油圧ポンプ４１の吐出圧に基づいて、前述したリリーフ弁３０１の作動状態を判定し、リリーフ判定フラグを演算する。なお、このリリーフ状態判定部５０４の処理については後述する。
【００５６】
次いで、掘削状態判定部５０５は、駆動部作業状態判定部であって、駆動部の駆動状態に含まれる、作業機３０が第１作業状態である掘削作業状態、もしくは第２作業状態である非掘削作業状態のいずれかを判定する。具体的に、掘削状態判定部５０５は、ＭＣＵ８０で検出した油圧ポンプ４１の吐出圧と、レバー２０１の操作量とに応じて、作業機３０の掘削作業状態または非掘削作業状態を判定し、非掘削判定フラグを演算する。なお、この掘削状態判定部５０５の処理については後述する。
【００５７】
さらに、リミッタ処理部５０６は、ポンプ動力推定部５０３で演算したポンプ動力推定値と、最大出力推定部５０２で推定したエンジン２２の最大エンジン動力との差分から求めた発電機モータ２３のアシスト動力基準値を制限する、すなわち、前述したアシスト動力演算機能を有する。例えば、このリミッタ処理部５０６は、リリーフ状態判定部５０４で演算したリリーフ判定フラグと、掘削状態判定部５０５で演算した非掘削判定フラグとにより、リリーフ弁３０１が作動していると判定し、かつ非掘削状態であると判定したときに、発電機モータ２３のアシスト動力基準値に対して所定の制限処理を行い、発電機モータ２３のアシスト動力指令値を演算する。具体的に、このリミッタ処理部５０６は、図４に示すように、リリーフ弁３０１が作動する前、すなわち、リリーフ状態判定部５０４にてリリーフ弁３０１が動作していないと判別したときに、エンジン２２と発電機モータ２３とのアシスト動力により油圧ポンプ４１を駆動させる。さらに、リリーフ弁３０１が動作した後、すなわちリリーフ状態判定部５０４にてリリーフ弁３０１が動作していると判別したときに、このリミッタ処理部５０６は、リリーフ弁３０１が作動していないときに対し発電機モータ２３のアシスト動力を低下させて油圧ポンプ４１のポンプ動力を制御する。
【００５８】
なお、このリミッタ処理部５０６においては、ＭＣＵ８０等で検出したブームシリンダ３２等の油圧アクチュエータの作動油の油温に応じて制限内容を変更する構成としてもよい。例えば、作動油の油温が低い場合は、油圧ポンプ４１から吐出した圧油の粘性が比較的高くなるので、作動油の暖機運転を促進するために発電機モータ２３によるパワーアシストを積極的に行うよう、制御内容を変更してもよい。
【００５９】
［ＭＣＵ］
以下に示す処理は、ＭＣＵ８０にプログラミングされており、予め定められた所定の周期で繰り返し実行される。
【００６０】
図５（ｂ）に示すように、ポンプ動力制限部５０７は、ＥＣＵ５７で検出したエンジン２２の回転数に応じて油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限するため、油圧ポンプ４１に対するトルク指令値を演算する、すなわち、前述したスピードセンシング制御演算機能を有する。具体的に、このポンプ動力制限部５０７は、図４に示すように、発電機モータ２３のアシスト動力が制限されて油圧ポンプ４１のポンプ動力が、エンジン２２の最大エンジン動力を超過し、過負荷になると、エンジン２２の回転数が低下するため、ストール防止を目的として油圧ポンプ４１のトルクを下げる制御をし、この油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限する。
【００６１】
このスピードセンシング制御は、油圧ポンプ４１の吸収トルクが設定された最大吸収トルクを超えないように、油圧ポンプ４１の容量調節機構（図示せず）を制御する。すなわち、このスピードセンシング制御は、エンジン２２の回転数指令値と実回転数である回転数信号との偏差に基づいて第１減トルク量ΔＴを演算し、この第１減トルク量ΔＴに応じた出力指令をＭＣＵ８０より電磁比例弁７５へ出力し、電磁比例弁７５は、その出力指令に応じて生成した制御信号を容量調節機構に入力し、その制御信号により、容量調節機構に機械的に設定された油圧ポンプ４１の最大吸収トルクを変化させるように制御している。言い換えると、このスピードセンシング制御は、エンジン２２の回転数指令値より回転数信号が低下、すなわち、油圧ポンプ４１のポンプ動力がエンジン２２の最大エンジン動力を上回った場合、油圧ポンプ４１の最大吸収トルクを一時的に減らして、エンジン２２がストールすることなく速やかに回転数が、所定値範囲内に収束するように制御するものである。
【００６２】
＜掘削作業＞
次に、図６および図７を用いて、本発明に係る建設機械のリリーフ状態判定部５０４および掘削状態判定部５０５の処理について説明する。図６は、油圧ショベルの処理を示すフローチャートである。図７は、油圧ショベルの掘削状態を判定する処理を示すチャートで、（ａ）図はリリーフ状態判定部５０４の判定方法を示し、（ｂ）図は掘削状態判定部５０５の判定方法を示す。
【００６３】
［リリーフ状態判定］
図７（ａ）中の条件Ｎｏ．１は、前回の判定でリリーフ判定フラグがオフ、すなわち非リリーフ状態の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．１においては、油圧ポンプ４１の吐出圧（ポンプ吐出圧）が、リリーフ弁３０１の作動圧（リリーフ圧）から所定値αを引いた値以上の状態、すなわちポンプ吐出圧≧リリーフ圧−αの状態が所定時間経過した場合に、リリーフ判定フラグがオン、すなわちリリーフ状態と判定され、それ以外の場合は非リリーフ状態の判定が継続される。なお、ポンプ吐出圧≧リリーフ圧−αの状態の経過を判断する所定時間は、ポンプ吐出圧およびリリーフ圧のそれぞれの圧力を安定して判定でき、リリーフ状態判定部５０４によるリリーフ状態および非リリーフ状態の判定精度を向上させることを考慮し設定された判定時間である。
【００６４】
次いで、図７（ａ）中の条件Ｎｏ．２は、前回の判定でリリーフ判定フラグがオンの場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．２においては、リリーフ圧からポンプ吐出圧を引いた値が所定値β以上の状態、すなわちリリーフ圧−ポンプ吐出圧≧βの状態が所定時間経過した場合に、リリーフ判定フラグがオフと判定され、それ以外の場合はリリーフ状態の判定が継続される。なお、所定値β以上の状態の経過を判断する所定時間は、ポンプ吐出圧およびリリーフ圧のそれぞれの圧力を安定して判定でき、リリーフ状態判定部５０４による判定精度を向上させることを考慮し設定された判定時間である。
【００６５】
以上から、リリーフ状態判定部５０４は、ポンプ吐出圧を用いて、非リリーフ状態からリリーフ状態、またはリリーフ状態から非リリーフ状態をそれぞれ判定できる。なお、所定値αおよび所定値βは、リリーフ圧より若干低い値にそれぞれ設定されているが、これら所定値αと所定値βとは、等しくても異なっても良いが、力を必要とする作業の場合、ポンプ吐出圧をリリーフ圧近くまで使用したいため、所定値αは所定値βより小さい、すなわち、β＞αの関係が望ましい。
【００６６】
［掘削状態判定］
図７（ｂ）中の条件Ｎｏ．１は、前回の判定で非掘削判定フラグがオン、すなわち非掘削状態の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．１においては、油圧ポンプ４１の吐出圧が所定値以上、かつレバー２０１操作による、アーム３３のクラウド（アーム引き）操作量が所定値以上であって、ブーム３１の上げ操作量、もしくはバケット３５のクラウド（バケット引き）操作量のいずれかが所定値以上の場合に、非掘削判定フラグがオフ、すなわち掘削状態と判定され、それ以外の場合は非掘削状態の判定が継続される。
【００６７】
さらに、図７（ｂ）中の条件Ｎｏ．２は、前回の判定で非掘削判定フラグがオフの場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．２においては、油圧ポンプ４１の吐出圧が所定値以上、かつアーム３３のクラウド（アーム引き）操作量が所定値以上の場合に、非掘削判定フラグがオフの判定が継続され、それ以外の場合は非掘削判定フラグがオンされ非掘削状態と判定される。
【００６８】
以上から、掘削状態判定部５０５は、ポンプ吐出圧、およびレバー２０１の操作量より、掘削状態または非掘削状態を時系列的に判定できる。なお、図７（ｂ）で示したポンプ吐出圧、およびレバー２０１で操作する油圧アクチュエータは、掘削状態を判定する一例であり、これに限られるものではなく、例えばスクラップ作業などの場合は、フォークグラップルを駆動する油圧シリンダを操作するレバー２０１の操作量を用いて判定してもよい。
【００６９】
＜作用効果＞
以上のように、ＨＣＵ１００に、リリーフ弁３０１の作動状態を判定するリリーフ状態判定部５０４と、掘削状態または非掘削状態を判定する掘削状態判定部５０５を備えた。この結果、図６に示すように、まず油圧ポンプ４１の吐出圧がリリーフ状態にあるかどうかをリリーフ状態判定部５０４にて判定し（Ｓ１）、このＳ１にてリリーフ状態と判定された場合（Ｙｅｓの場合）に、掘削状態判定部５０５にて作業機３０の作動状態が掘削状態か非掘削状態かを判定する（Ｓ２）。そして、このＳ２にて非掘削状態と判定された場合（Ｙｅｓの場合）に、発電機モータ２３および油圧ポンプ４１を制御し、発電機モータ２３のアシスト動力を低下させ、かつエンジン２２の回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプ４１のポンプ動力を制限する（Ｓ３）。
【００７０】
一方、上記Ｓ１にてリリーフ状態と判定されなかった場合（Ｎｏの場合）、および上記Ｓ２にて掘削状態と判定された場合（Ｎｏの場合）は、バッテリ２４の残量判定を行い、このバッテリ２４のＳＯＣが予め定めた所定値以下、すなわちＳＯＣ≦所定値であるかどうかを判定する（Ｓ４）。ここで、この所定値は、バッテリ２４の電池特性等に応じて定まるものであり、例えば、バッテリ２４が再充電可能な最低ＳＯＣ値等とされる。そして、このＳ４にてＳＯＣが所定値以下と判定された場合（Ｙｅｓの場合）は、上記Ｓ３へ進み、バッテリ２４からの電力供給を低減させ、Ｓ１に戻る。
【００７１】
これに対し、上記Ｓ４にてＳＯＣが所定値より大きいと判定された場合（Ｎｏの場合）は、発電機モータ２３のアシスト動力の低下、および油圧ポンプ４１のポンプ動力制限を行わず、上記Ｓ１へ戻る。上記Ｓ１〜Ｓ３、もしくは上記Ｓ１〜Ｓ４は、前述した所定の周期毎に繰り返される。
【００７２】
なお、上記特許文献１に記載の従来技術を適用した場合においては、上記Ｓ１からＳ３までの処理がなく、上記Ｓ４に記載した、バッテリ２４のＳＯＣの判定（残量判定）のみが行われる。よって、例えば、固い岩盤等を掘削している場合には、リリーフ弁３０１が頻繁に作動するため、発電機モータ２３のアシスト動力を制限し過ぎると作業性の低下を招く。したがって、図５ないし図７に示すように、リリーフ弁３０１の作動状態を判定するとともに、作業機３０の掘削状態または非掘削状態を判定し、これらの判定結果に応じて発電機モータ２３のアシスト動力を制限することが好ましい。
【００７３】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの旋回押し当て状態を判定する処理を示すチャートで、（ａ）図は、ＨＣＵ１００に設けられた旋回状態判定部の判定方法を示し、（ｂ）図は、ＨＣＵ１００に設けられた旋回押当判定部の判定方法を示す。本第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、リリーフ弁３０１のリリーフ状態と掘削作業状態とに基づき発電機モータ２３のアシスト動力および油圧ポンプ４１のポンプ動力を制御する。これに対し、第２実施形態は、上部旋回体２０の旋回状態と旋回押し当て状態とに基づき発電機モータ２３のアシスト動力および油圧ポンプ４１のポンプ動力を制御する。なお、本第２実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
【００７４】
具体的に、本第２実施形態は、溝掘削時に、溝壁にある土砂を固めて、土砂落下を防ぐため、油圧ショベル１の上部旋回体２０を旋回動作させて作動機３０のバケット３５を溝壁に押し当てる、いわゆる旋回押し当て作業（旋回横当て作業）の場合の処理である。圧力制御装置作動状態判定部である旋回状態判定部（図示せず）は、レバー２０１の操作量に基づく旋回モータ２５の旋回操作量に応じて、油圧ショベル１の旋回モータ２５の変位量である回転数を回転速度センサ（図示せず）で検出し、この旋回モータ２５の回転数に応じて上部旋回体２０の旋回状態を判定する。すなわち、レバー２０１の操作量に応じた旋回モータ２５の回転数が出ていない場合は、溝壁に当たり、旋回動作が停止する一方、油圧ポンプ４１からの圧油は継続して吐出されるので、吐出圧が上昇し、リリーフ弁３０１が動作することから、変位量によりリリーフ弁３０１の動作が判定できる。また、駆動部作業状態判定部である旋回押し当て状態判定部（図示せず）は、圧力センサ４３にて検出される油圧ポンプ４１の吐出圧と、レバー２０１の操作量に基づく旋回モータ２５の旋回操作量とに応じて、第１作業状態である旋回押し当て作業状態と、第２作業状態である非旋回押し当て作業状態とのいずれかであるかを判定する。
【００７５】
［旋回状態判定］
まず、図８（ａ）中の条件Ｎｏ．１は、前回の判定で旋回停止判定フラグがオフ、すなわち旋回している状態（旋回状態）の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．１においては、旋回モータ２５の回転数の大きさが所定値δ以下の状態、すなわち｜旋回モータ回転数｜≦δの状態が所定時間経過した場合に、旋回停止判定フラグがオン、すなわち旋回停止状態（非旋回状態）と判定され、それ以外の場合は旋回状態の判定が継続される。なお、｜旋回モータ回転数｜としたのは、旋回モータ２５の左右の回転数を正負で表すことを想定したためである。後述する図８（ａ）の条件Ｎｏ．２も同様である。
【００７６】
次いで、図８（ａ）中の条件Ｎｏ．２は、前回の判定で旋回停止判定フラグがオン、すなわち旋回停止状態の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．２においては、旋回モータ２５の回転数の大きさが所定値γ以上の状態、すなわち｜旋回モータ回転数｜≧γの状態が所定時間経過した場合に、旋回停止判定フラグをオフ、すなわち旋回状態と判定され、それ以外の場合は旋回停止状態の判定が継続される。
【００７７】
以上から、旋回状態判定部により、旋回モータ２５の回転数を計測し、この旋回モータ２５の回転数に基づいて上部旋回体２０の旋回状態を判定する。また、第１実施形態と同様、所定時間を設け、旋回停止判定フラグのオンオフの繰り返しによる上部旋回体２０のハンチングの発生や、旋回状態を判定する際の誤判定を防止している。
【００７８】
［旋回押し当て状態判定］
図８（ｂ）中の条件Ｎｏ．１は、前回の判定で非旋回押し当て判定フラグがオン、すなわち非旋回押し当て状態の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．１においては、圧力センサ４３にて検出される油圧ポンプ４１の吐出圧（ポンプ吐出圧）が所定値以上であって、上部旋回体２０を旋回操作させるためのレバー２０１の操作量（旋回操作量）が所定値以上の場合に、非旋回押し当てフラグがオフ、すなわち旋回押し当て状態と判定され、それ以外の場合は非旋回押し当て状態の判定が継続される。
【００７９】
さらに、図８（ｂ）中の条件Ｎｏ．２は、前回の判定で非旋回押し当て判定フラグがオフ、すなわち旋回押し当て状態の場合を示している。そして、この条件Ｎｏ．２においては、圧力センサ４３にて検出されるポンプ吐出圧が所定値以上であって、旋回操作量が所定値以上の場合に、非旋回押し当てフラグがオフ、すなわち旋回押し当て状態の判定が継続され、それ以外の場合は非旋回押し当て判定フラグがオンされ旋回押し当て状態でない（非旋回押し当て状態）と判定される。
【００８０】
以上から、旋回押し当て状態判定部により、上部旋回体２０が非旋回状態であって、旋回押し当て作業状態と判定した場合に、発電機モータ２３のアシスト動力を低下させ、かつエンジン２２の回転数を所定値範囲内に保つように、油圧ポンプ４１の動力を制限する。溝壁固めに代表される旋回押し当て作業は、旋回力が必要で、旋回速度、すなわち回転数はあまり必要でない。このことから、発電機モータ２３のアシスト動力を用いず、エンジン２２のエンジン動力で油圧ポンプ４１のポンプ動力を得られればよく、第２実施形態は、バッテリ２４から発電機モータ２３への電力供給を抑えられ有効である。
【００８１】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。本第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、圧力センサ４３にて検出されるポンプ吐出圧とレバー２０１の操作量と応じて発電機モータ２３のアシスト動力を制限する。これに対し、第３実施形態は、圧力センサ４３にて検出されるポンプ吐出圧およびレバー２０１の操作量に、該当する変位量検出部である変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａにて検出される油圧アクチュエータの変位に応じて発電機モータ２３のアシスト動力を制限する。なお、本第３実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
【００８２】
具体的に、変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａは、図９に示すように、各油圧シリンダおよび油圧モータ、すなわち各走行モータ１３，１４、旋回モータ２５、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６のそれぞれに取り付けられている。そして、これら変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａは、該当する油圧シリンダまたは油圧モータの変位、あるいは回転角度を検出可能とされている。掘削状態判定部５０５、もしくは旋回横当状態判定部は、レバー２０１の操作量に代え、変位センサ３２ａ等にて検出したブームシリンダ３２等の変位と、油圧ポンプ４１の吐出圧に基づいて、作業機３０の掘削作業状態または非掘削作業状態を判定する。なお、各油圧アクチュエータの変位量を変位で説明してきたが、これに限られるものではなく、速度や回転速度を用いてもかまわない。
【００８３】
第３実施形態によれば、第１、および第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態に係る油圧ショベルの主要電動および油圧機器のシステム構成図である。本第４実施形態が前述した第３実施形態と異なるのは、第３実施形態は、圧力センサ４３にて検出されるポンプ吐出圧、および変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａにて検出される油圧アクチュエータの変位に応じて、発電機モータ２３のアシスト動力を制限する。これに対し、第４実施形態は、変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａにて検出される油圧アクチュエータの変位、およびレバー２０１の操作量のみに応じて発電機モータ２３のアシスト動力を制限する。なお、本第４実施形態において、第３実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
【００８５】
具体的に、変位センサ１３ａ，１４ａ，２５ａ，３２ａ，３４ａ，３６ａは、上述した第３実施形態と同様に、各走行モータ１３，１４、旋回モータ２５、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６のそれぞれに取り付けられている。圧力制御装置作動状態判定部であるリリーフ状態推定部は、例えば、変位センサ３２ａにて検出したブームシリンダ３２等の変位や、変位センサ４３にて検出した走行モータ１３，１４の回転角度等に基づき、変位が所定時間変化しない状態が続いた場合に、所定の油圧アクチュエータのリリーフ状態と推定する。さらに、掘削状態判定部５０５は、例えば、変位センサ３２ａにて検出したブームシリンダ３２等の変位量（変位）と、レバー２０１の操作量とに基づいて、作業機３０の掘削作業状態または非掘削作業状態を判定する。
【００８６】
本第４実施形態においては、例えば、各油圧アクチュエータが電動式リニアアクチュエータや電動モータにて駆動される電動式ショベルまたはハイブリッドショベル（図示せず）の場合であっても、電動モータの回転角度、もしくは電動式リニアアクチュエータの変位から、掘削作業状態または非掘削作業状態を判定することができる。また、例えば旋回モータ２５が電動モータとされたハイブリッド式の油圧ショベルの場合であっても、この電動式の旋回モータ２５の回転角度を変位センサ２５ａにて検出することにより、上記第２実施形態における旋回押し当て作業状態または非旋回押し当て作業状態を判定することができる。なお、本実施形態では、変位量に変位、および回転角度を用いたが、速度センサで検出したアクチュエータ速度、もしくは回転速度から判定を行ってもよい。
【００８７】
＜その他＞
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００８８】
また、上記各実施形態においては、作業機３０のブーム３１の上げ下げ動作の場合や、旋回モータ２５を駆動させた場合のアシスト動作について説明したが、作業機３０のアーム３３やバケット３５を駆動操作した場合や、走行モータ１３，１４を駆動操作した場合においても、上記各実施形態にて説明した発電機モータ２３のアシスト制御を適用することができる。
【００８９】
よって、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータを備えた建設機械であれば、例えばホイールローダまたはダンプ等についても、上記各実施形態による発電機モータ２３のアシスト制御を適用させることができる。また、上記第４実施形態の場合においては、電動モータで各アクチュエータが駆動される電動式ショベルであっても、発電機モータ２３のアシスト制御を行うことができる。さらに、電動式アクチュエータを駆動させる電動モータの回転数を変位センサ（図示せず）にて検出し、この電動モータの回転数に基づいて発電機モータ２３のアシスト制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１    油圧ショベル（建設機械）
２    ショベル本体（本体）
１０  下部走行体
１１  クローラ（駆動部）
１２  クローラフレーム
１３，１４  走行モータ（油圧アクチュエータ）
１３ａ，１４ａ  変位センサ（変位量検出部）
２０  上部旋回体（駆動部）
２１  旋回フレーム
２２  エンジン
２３  発電機モータ
２４  バッテリ（蓄電デバイス）
２５  旋回モータ（油圧アクチュエータ）
２５ａ  変位センサ（変位量検出部）
２６  旋回機構（駆動部）
３０  作業機（駆動部）
３１  ブーム
３２  ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
３２ａ  変位センサ（変位量検出部）
３３  アーム
３４  アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
３４ａ  変位センサ（変位量検出部）
３５  バケット
３６  バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
３６ａ  変位センサ（変位量検出部）
３７  キャビン
４０  油圧システム
４１  油圧ポンプ
４２  コントロールバルブ
４３  圧力センサ（圧力検出部）
５５  ＰＣＵ
５７  ＥＣＵ
７５  電磁比例弁
８０  ＭＣＵ（制御部）
１００  ＨＣＵ（制御部）
２０１  レバー（操作装置）
３０１  リリーフ弁（圧力制御装置）
３０２  タンク
５０１  回転数指令演算部
５０２  最大出力推定部
５０３  ポンプ動力推定部
５０４  リリーフ状態判定部（圧力制御装置作動状態判定部）
５０５  掘削状態判定部（駆動部作業状態判定部）
５０６  リミッタ処理部
５０７  ポンプ動力制限部
【図１】
2013191205.tif 000003
【図２】
2013191205.tif 000004
【図３】
2013191205.tif 000005
【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】
2013191205.tif 000011
【図１０】
2013191205.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月29日(2013.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に取り付けられた駆動部と、
前記本体に塔載されたエンジンと、
前記エンジンに取り付けられ、発電機もしくは電動機として駆動可能な発電電動機と、
前記エンジンと前記発電電動機とにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプよって生成された動力にて前記駆動部を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプの吐出圧に応じて作動する圧力制御装置と、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出部と、
前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作信号を生成して出力する複数の操作装置と、
前記駆動部の駆動状態に応じて、前記発電電動機の駆動出力を低下させ、前記エンジンの回転数を所定値範囲内に保つように、前記油圧ポンプの駆動出力を制限する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数の操作装置のうちの少なくとも１つの操作装置から前記油圧アクチュエータを操作するために出力された操作信号により前記油圧ポンプの吐出圧が上昇し、前記圧力検出部により検出された前記油圧ポンプの吐出圧が、前記圧力制御装置が作動を始める作動圧に対して予め設定した所定範囲に達した場合であって、前記複数の操作装置のうちの他の操作装置からの操作信号、もしくは前記油圧アクチュエータの変位量を検出する変位量検出部により検出される検出値に基づいて非掘削状態と判断された場合、または前記複数の操作装置のうちの他の操作装置からの操作信号、および前記変位量検出部により検出される検出値に基づいて旋回押し当て状態と判断された場合に、前記発電電動機の駆動出力を低下させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記制御部は、前記複数の操作装置のうちの他の操作装置の操作量が予め設定した所定範囲内にあるときに非掘削状態と判断し、前記発電電動機の駆動出力を低下させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
前記制御部は、前記複数の操作装置のうちの他の操作装置が前記油圧アクチュエータを操作するための信号を出力し、かつ前記変位量検出部により検出された変位量が、予め設定した所定範囲内にあるときに非掘削状態と判断し、前記発電電動機の駆動出力を低下させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記複数の油圧アクチュエータは、少なくとも油圧シリンダ、もしくは油圧モータである
ことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項１に記載の建設機械において、
前記駆動部は、旋回押し当て作業と、非旋回押し当て作業とを行うことが可能な構成からなり、
前記変位量検出部、もしくは前記圧力検出部により検出される検出値に基づいて、前記圧力制御装置の作動状態を判定する圧力制御装置作動状態判定部と、
前記旋回押し当て作業状態、もしくは前記非旋回押し当て作業状態かのいずれかを判定する駆動部作業状態判定部とを備え、
前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が作動していると判定し、かつ前記駆動部作業状態判定部にて非旋回押し当て作業状態と判定したときに、前記発電電動機の駆動出力を低下させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項１〜３、５のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記制御部は、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していないと判定したときには、前記エンジンの駆動出力と前記発電電動機の駆動出力とで前記油圧ポンプを駆動し、前記圧力制御装置作動状態判定部にて前記圧力制御装置が動作していると判定したときには、前記圧力制御装置が作動していないときに対し前記発電電動機の駆動出力を低下させて前記油圧ポンプを駆動する
ことを特徴とする建設機械。
【国際調査報告】
2013191205.tif 000013
2013191205.tif 000014