(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を発生する機関であって、発生した動力を取り出すための出力シャフトに発電電動機が取り付けられた内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関の実回転速度と、第１の関係及び第２の関係から得られた回転速度との比較に基づいて成立と不成立とが定まる第１条件、及び前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係を用いて求められたトルクとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる第２条件、の両方が成立した場合に、前記発電電動機に動力を発生させ、
前記第１の関係は、前記内燃機関の回転速度と各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係であり、
前記第２の関係は、前記内燃機関の出力が一定となるように定められた前記内燃機関のトルクと回転速度との関係であると共に、前記内燃機関に発生させる出力の指令値であり、
前記第１条件は、
前記内燃機関の実回転速度が、前記第１の関係及び前記第２の関係から得られた回転速度以下のときに成立し、
前記第２条件は、
前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクが、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクよりも所定の大きさ分小さい値以上になった場合に成立する、ハイブリッド作業機械の機関制御装置。
【請求項２】
動力を発生する機関であって、発生した動力を取り出すための出力シャフトに発電電動機が取り付けられた内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関の実回転速度と、第１の関係及び第２の関係から得られた回転速度との比較に基づいて成立と不成立とが定まる第１条件、及び前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係を用いて求められたトルクとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる第２条件、の両方が成立した場合に、前記発電電動機に動力を発生させ、
前記第１の関係は、前記内燃機関の回転速度と各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係であり、
前記第２の関係は、前記内燃機関が発生する動力の大きさを規定するために用いられる、前記内燃機関のトルクと回転速度との関係であり、
前記第１条件は、
前記内燃機関の実回転速度が、前記第１の関係及び前記第２の関係から得られた回転速度以下のときに成立し、
前記第２条件は、
前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクが、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクよりも所定の大きさ分小さい値以上になった場合に成立し、
前記機関制御装置は、
前記発電電動機が発生するトルクを、前記実回転速度のときに前記第２の関係から求められるトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められるトルクとに基づいて定める、
ハイブリッド作業機械の機関制御装置。
【請求項３】
前記機関制御装置は、
前記発電電動機が動力を発生している状態から前記発電電動機が電力を発生する状態に切り替える場合、前記発電電動機に電力を発生させるための指令値の目標値よりも小さい値から時間の経過とともに前記指令値を増加させる、請求項１または２に記載のハイブリッド作業機械の機関制御装置。
【請求項４】
前記機関制御装置は、
前記内燃機関の実回転速度が前記第１の関係の最大トルクとなる回転速度以下で、前記発電電動機に動力を発生させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド作業機械の機関制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド作業機械の機関制御装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関によって駆動される前記発電電動機と、
前記発電電動機が発生した電力を蓄える蓄電装置と、
を含む、ハイブリッド作業機械。
【請求項６】
動力を発生する機関であって、発生した動力を取り出すための出力シャフトに発電電動機が取り付けられた内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関の実回転速度と、第１の関係及び第２の関係から得られた回転速度との比較に基づいて成立と不成立とが定まる第１条件、及び前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる第２条件の成立を判定し、
前記第１条件及び前記第２条件の両方が成立した場合に、前記発電電動機を駆動するための駆動指令を出力し、
前記第１の関係は、前記内燃機関の回転速度と各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係であり、
前記第２の関係は、前記内燃機関の出力が一定となるように定められた前記内燃機関のトルクと回転速度との関係であると共に、前記内燃機関に発生させる出力の指令値であり、
前記第１条件は、
前記内燃機関の実回転速度が、前記第１の関係及び前記第２の関係から得られた回転速度以下のときに成立し、
前記第２条件は、
前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクが、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクよりも所定の大きさ分小さい値以上になった場合に成立する、
ハイブリッド作業機械の機関制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド作業機械が備える機関を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械は、走行のための動力又は作業機を動作させるための動力を発生する動力源として、例えば、内燃機関を備える。近年は、例えば、特許文献１に記載されているように、内燃機関と発電電動機とを組み合わせて、内燃機関の発生した動力を作業機械の動力にするとともに、内燃機関で発電電動機を駆動することにより電力を発生させる作業機械がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関に作用する負荷が一時的に増加した場合、内燃機関の回転速度が大幅に低下したり、内燃機関が停止（エンスト）したりする可能性がある。【０００５】
本発明は、内燃機関の負荷が一時的に増加した場合における内燃機関の回転速度が大幅に低下することを抑制すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るハイブリッド作業機械の機関制御装置は、動力を発生する機関であって、発生した動力を取り出すための出力シャフトに発電電動機が取り付けられた内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関の実回転速度と、第１の関係及び第２の関係から得られた回転速度との比較に基づいて成立と不成立とが定まる第１条件、及び前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係を用いて求められたトルクとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる第２条件、の両方が成立した場合に、前記発電電動機に動力を発生させる。前記第１の関係は、前記内燃機関の回転速度と各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係であり、前記第２の関係は、前記内燃機関が発生する動力の大きさを規定するために用いられる、前記内燃機関のトルクと回転速度との関係である。【０００７】
前記第１条件は、前記内燃機関の実回転速度が、前記第１の関係及び前記第２の関係から得られた回転速度以下のときに成立し、前記第２条件は、前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクが、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクよりも所定の大きさ分小さい値以上になった場合に成立することが好ましい。【０００８】
前記ハイブリッド作業機械の機関制御装置は、前記発電電動機が発生するトルクを、前記実回転速度のときに前記第２の関係から求められるトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められるトルクとに基づいて定めることが好ましい。【０００９】
前記ハイブリッド作業機械の機関制御装置は、前記発電電動機が動力を発生している状態から前記発電電動機が電力を発生する状態に切り替える場合、前記発電電動機に電力を発生させるための指令値の目標値よりも小さい値から時間の経過とともに前記指令値を増加させることが好ましい。【００１０】
前記ハイブリッド作業機械の機関制御装置は、前記内燃機関の実回転速度が前記第１の関係の最大トルクとなる回転速度以下で、前記発電電動機に動力を発生させることが好ましい。【００１１】
本発明に係るハイブリッド作業機械は、前述したハイブリッド作業機械の機関制御装置と、内燃機関と、この内燃機関によって駆動される発電電動機と、この発電電動機が発生した電力を蓄える蓄電装置と、を含む。【００１２】
本発明に係るハイブリッド作業機械の機関制御方法は、動力を発生する機関であって、発生した動力を取り出すための出力シャフトに発電電動機が取り付けられた内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関の実回転速度と、第１の関係及び第２の関係から得られた回転速度との比較に基づいて成立と不成立とが定まる第１条件、及び前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクと、前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる第２条件の成立を判定し、前記第１条件及び前記第２条件の両方が成立した場合に、前記発電電動機を駆動するための駆動指令を出力する。前記第１の関係は、前記内燃機関の回転速度と各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係であり、前記第２の関係は、前記内燃機関が発生する動力の大きさを規定するために用いられる、前記内燃機関のトルクと回転速度との関係である。【００１３】
前記第１条件は、前記内燃機関の実回転速度が、前記内燃機関の回転速度と、各回転速度において前記内燃機関が発生可能なトルクとの関係を示す第１の関係、及び前記内燃機関が発生する動力の大きさを規定するために用いられる、前記内燃機関のトルクと回転速度との関係を示す第２の関係から得られた回転速度以下のときに成立し、前記第２条件は、前記実回転速度のときの前記内燃機関のトルクが前記実回転速度のときに前記第１の関係から求められたトルクよりも所定の大きさ分小さい値以上になった場合に成立することが好ましい。【００１４】
本発明は、内燃機関の負荷が一時的に増加した場合における内燃機関の回転速度が大幅に低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態に係る作業機械である油圧ショベルを示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る油圧ショベルの駆動システムを示す概略図である。
【図３】図３は、実施形態に係る機関の制御に用いられるトルク線図の一例を示す図である。
【図４】図４は、内燃機関の運転状態を説明するための図である。
【図５】図５は、内燃機関の負荷が増加した状態を説明するための図である。
【図６】図６は、実施形態に係る機関制御装置による制御を説明するための図である。
【図７】図７は、実施形態に係る機関制御装置による制御を説明するための図である。
【図８】図８は、実施形態に係る機関制御装置による制御を説明するための図である。
【図９】図９は、第１条件が成立しなくなって発電電動機が発電する場合における機関の動作を説明するための図である。
【図１０】図１０は、発電電動機が発電する際のトルクの時間に対する変化例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る機関制御において、第１条件が成立しなくなって発電電動機が発電する場合における機関の動作を説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る出力指示線の変形例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図１６】図１６は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図１７】図１７は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図１８】図１８は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図１９】図１９は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図２０】図２０は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラの制御ブロック図である。
【図２１】図２１は、実施形態に係る機関制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
＜作業機械の全体構成＞
図１は、実施形態に係る作業機械である油圧ショベル１を示す斜視図である。油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを有する。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，４ａを有する。各走行装置４ａ，４ａは、それぞれ履帯４ｂ、４ｂを有する。各走行装置４ａ，４ａは、走行モータ２１を有する。図１に示される走行モータ２１は、左側の履帯４ｂを駆動する。図１には記載されていないが、油圧ショベル１は、右側の履帯４ｂを駆動する走行モータも有している。左側の履帯４ｂを駆動する走行モータを左走行モータ、右側の履帯４ｂを駆動する走行モータを右走行モータと称する。右走行モータと左走行モータとは、それぞれ履帯４ｂ、４ｂを駆動することによって、油圧ショベル１を走行又は旋回させる。
【００１８】
上部旋回体５は、下部走行体４上に旋回可能に設けられている。油圧ショベル１は、上部旋回体５を旋回させるための旋回モータによって旋回する。旋回モータは、電力を回転力に変換する電動モータであってもよいし、作動油の圧力（油圧）を回転力に変換する油圧モータであってもよいし、油圧モータと電動モータとの組合せであってもよい。実施形態において、旋回モータは電動モータである。
【００１９】
上部旋回体５は、運転室６を有する。さらに、上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８と機関室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジンを駆動するための燃料を貯める。作動油タンク８は、油圧ポンプからブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６の油圧シリンダ、走行モータ２１等の油圧機器へ吐出される作動油を貯める。機関室９は、油圧ショベルの動力源となる機関及び油圧機器に作動油を供給する油圧ポンプ等の機器を収納する。カウンタウェイト１０は、機関室９の後方に配置される。上部旋回体５の上部には、手すり５Ｔが取り付けられている。
【００２０】
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る。作業機３は、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に対してピン結合される。このような構造により、ブーム１１は、上部旋回体５に対して回動する。
【００２１】
ブーム１１は、アーム１２とピン結合される。具体的には、ブーム１１の先端部とアーム１２の基端部とがピン結合される。アーム１２の先端部とバケット１３とは、ピン結合される。このような構造により、アーム１２はブーム１１に対して回動する。また、バケット１３は、アーム１２に対して回動する。
【００２２】
ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４は、ブーム１１を動作させる。アームシリンダ１５は、アーム１２を動作させる。バケットシリンダ１６は、バケット１３を動作させる。
【００２３】
＜油圧ショベル１の駆動システム１ＰＳ＞
図２は、実施形態に係る油圧ショベル１の駆動システムを示す概略図である。実施形態において、油圧ショベル１は、内燃機関１７と、内燃機関１７によって駆動されて発電する発電電動機１９と、電力を蓄える蓄電装置２２と、発電電動機１９が発電した電力又は蓄電装置２２から放電される電力が供給されて駆動する電動機とが組み合わせられたハイブリッド作業機械である。具体的には、油圧ショベル１は、上部旋回体５を電動機２４（以下、適宜旋回モータ２４と称する）で旋回させる。
【００２４】
油圧ショベル１は、内燃機関１７、油圧ポンプ１８、発電電動機１９及び旋回モータ２４を有する。内燃機関１７は、油圧ショベル１の動力源である。実施形態において、内燃機関１７はディーゼルエンジンである。発電電動機１９は、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに連結されている。このような構造により、発電電動機１９は、内燃機関１７によって駆動されて電力を発生する。また、発電電動機１９は、内燃機関１７の発生する動力が不足したとき、蓄電装置２２から供給される電力によって駆動されて、内燃機関１７を補助する。
【００２５】
実施形態において、内燃機関１７はディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。発電電動機１９は、例えば、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータであるが、これに限定されない。実施形態において、発電電動機１９は、ロータ１９Ｒが内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに直結されているが、このような構造に限定されない。例えば、発電電動機１９は、ロータ１９Ｒと内燃機関１７の出力シャフト１７ＳとがＰＴＯ（Power  Take  Off）を介して接続されてもよい。発電電動機１９のロータ１９Ｒは、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに接続された減速機等の伝達手段に連結されて、内燃機関１７によって駆動されてもよい。実施形態において、内燃機関１７と発電電動機１９との組合せが、油圧ショベル１の動力源となる。内燃機関１７と発電電動機１９との組合せを、適宜、機関３６と称する。機関３６は、内燃機関１７と発電電動機１９とが組み合わされて、作業機械である油圧ショベル１が必要とする動力を発生する、ハイブリッド方式の機関である。
【００２６】
油圧ポンプ１８は、油圧機器に作動油を供給する。本実施形態において、油圧ポンプ１８は、例えば、斜板式油圧ポンプのような可変容量型油圧ポンプが用いられる。油圧ポンプ１８の入力部１８Ｉは、発電電動機１９のロータに連結された動力伝達シャフト１９Ｓに連結されている。このような構造により、油圧ポンプ１８は、内燃機関１７によって駆動される。
【００２７】
駆動システム１ＰＳは、旋回モータ２４を駆動させるための電動駆動システムとして、蓄電装置２２及び旋回モータ制御装置２４Ｉを有する。実施形態において、蓄電装置２２はキャパシタ、より具体的には電気二重層キャパシタであるが、これに限定されず、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及び鉛蓄電池のような二次電池であってもよい。旋回モータ制御装置２４Ｉは、例えばインバータである。
【００２８】
発電電動機１９が発電した電力又は蓄電装置２２から放電される電力が、電力ケーブルを介して旋回モータ２４に供給されて、図１に示す上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回モータ２４は、発電電動機１９から供給（発電）される電力又は蓄電装置２２から供給（放電）される電力で力行動作することで上部旋回体５を旋回させる。旋回モータ２４は、上部旋回体５が減速する際に回生動作することによって電力を蓄電装置２２に供給（充電）する。また、発電電動機１９は、自身が発電した電力を蓄電装置２２供給（充電）する。すなわち、蓄電装置２２は、発電電動機１９が発電した電力を蓄えることもできる。
【００２９】
発電電動機１９は、内燃機関１７によって駆動されて電力を発生したり、蓄電装置２２から供給される電力によって駆動されて内燃機関１７を駆動したりする。ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機制御装置１９Ｉを介して発電電動機１９を制御する。すなわち、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を駆動するための制御信号を生成して発電電動機制御装置１９Ｉに与える。発電電動機制御装置１９Ｉは、制御信号に基づいて発電電動機１９に電力を発生させたり（回生）、発電電動機１９に動力を発生させたり（力行）する。発電電動機制御装置１９Ｉは、例えばインバータである。
【００３０】
発電電動機１９には、回転センサ２５ｍが設けられている。回転センサ２５ｍは、発電電動機１９の回転速度、すなわち、ロータ１９Ｒの単位時間あたりの回転数を検出する。回転センサ２５ｍは、検出した回転速度を電気信号に変換して、ハイブリッドコントローラ２３に出力する。ハイブリッドコントローラ２３は、回転センサ２５ｍ検出した発電電動機１９の回転速度を取得し、発電電動機１９及び内燃機関１７の運転状態の制御に用いる。回転センサ２５ｍは、例えば、レゾルバ又はロータリーエンコーダ等が用いられる。実施形態において、回転センサ２５ｍによって検出された発電電動機１９の回転速度は、内燃機関１７の回転速度に等しい。ＰＴＯ等が介在する場合は、ギア比等によって回転速度がある比率を有する。実施形態において、回転センサ２５ｍは、発電電動機１９のロータ１９Ｒ回転数を検出し、ハイブリッドコントローラ２３が回転数を回転速度に変換するものであってもよい。実施形態において、発電電動機１９の回転速度は、内燃機関１７の回転速度検出センサ１７ｎによって検出された値で代用できる。
【００３１】
旋回モータ２４には、回転センサ２５ｍが設けられている。回転センサ２５ｍは、旋回モータ２４の回転速度を検出する。回転センサ２５ｍは、検出した回転速度を電気信号に変換して、ハイブリッドコントローラ２３に出力する。旋回モータ２４は、例えば、埋め込み磁石同期電動機が用いられる。回転センサ２５ｍは、例えば、レゾルバ又はロータリーエンコーダ等が用いられる。
【００３２】
実施形態において、ハイブリッドコントローラ２３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む。ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９、旋回モータ２４、蓄電装置２２、旋回モータ制御装置２４Ｉ及び後述する発電電動機制御装置１９Ｉに備えられた、サーミスタ又は熱電対等の温度センサによる検出値の信号を取得する。ハイブリッドコントローラ２３は、取得した温度に基づいて、蓄電装置２２等の各機器の温度を管理するとともに、蓄電装置２２の充放電制御、発電電動機１９による発電制御／内燃機関１７の補助制御、及び旋回モータ２４の力行制御／回生制御を実行する。また、ハイブリッドコントローラ２３は、実施形態に係る機関制御方法を実行する。
【００３３】
駆動システム１ＰＳは、図１に示される車両本体２に設けられた運転室６内のオペレータ着座位置に対して左右の位置に設けられる操作レバー２６Ｒ，２６Ｌを有する。操作レバー２６Ｒ，２６Ｌは、作業機３の操作及び油圧ショベル１の走行の操作を行う装置である。操作レバー２６Ｒ，２６Ｌは、それぞれの操作に応じて作業機３及び上部旋回体５を動作させる。
【００３４】
操作レバー２６Ｒ、２６Ｌの操作量に基づいてパイロット油圧が生成される。パイロット油圧は、後述するコントロールバルブに供給される。コントロールバルブは、パイロット油圧に応じ作業機３のスプールを駆動する。スプールの移動にともなって、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６へ作動油が供給される。その結果、例えば、操作レバー２６Ｒの前後の操作に応じてブーム１１の下げ・上げ動作が行われ、操作レバー２６Ｒの左右の操作に応じてバケット１３の掘削・ダンプが行われる。また、例えば、操作レバー２６Ｌの前後操作により、アーム１２のダンプ・掘削操作が行われる。また、操作レバー２６Ｒ，２６Ｌの操作量は、レバー操作量検出部２７によって電気信号に変換される。レバー操作量検出部２７は、圧力センサ２７Ｓを備える。圧力センサ２７Ｓは、操作レバー２６Ｌ，２６Ｒの操作に応じて発生するパイロット油圧を検知する。圧力センサ２７Ｓは、検知したパイロット油圧に対応した電圧を出力する。レバー操作量検出部２７は、圧力センサ２７Ｓが出力した電圧を操作量に換算することによって、レバー操作量を求める。
【００３５】
レバー操作量検出部２７は、レバー操作量を電気信号としてポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３の少なくとも一方へ出力する。操作レバー２６Ｌ，２６Ｒが電気式レバーである場合、レバー操作量検出部２７は、ポテンショメータ等の電気式の検出装置を備える。レバー操作量検出部２７は、レバー操作量に応じて電気式の検出装置が生成した電圧をレバー操作量に換算して、レバー操作量を求める。その結果、例えば、操作レバー２６Ｌの左右操作によって旋回モータ２４が左右の旋回方向に駆動される。また図示しない左右の走行レバーにより、走行モータ２１が駆動される。
【００３６】
燃料調整ダイヤル２８及びモード切替部２９は、図１に示す運転室６内に設けられる。以下において、燃料調整ダイヤル２８は適宜、スロットルダイヤル２８と称される。スロットルダイヤル２８は、内燃機関１７への燃料供給量を設定する。スロットルダイヤル２８の設定値（指令値とも称される）は、電気信号に変換されてエンジンの制御装置（以下、適宜エンジンコントローラと称される）３０に出力される。
【００３７】
エンジンコントローラ３０は、内燃機関１７の状態を検出するセンサ類１７Ｃから、内燃機関１７の回転速度及び水温等のセンサの出力値を取得する。そして、エンジンコントローラ３０は、取得したセンサ類１７Ｃの出力値から内燃機関１７の状態を把握し、内燃機関１７に対する燃料の噴射量を調整することで、内燃機関１７の出力を制御する。実施形態において、エンジンコントローラ３０は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む。
【００３８】
エンジンコントローラ３０は、スロットルダイヤル２８の設定値に基づいて、内燃機関１７の動作を制御するための制御指令の信号を生成する。エンジンコントローラ３０は、生成した制御信号をコモンレール制御部３２に送信する。この制御信号を受信したコモンレール制御部３２は、内燃機関１７に対する燃料噴射量を調整する。すなわち、実施形態において、内燃機関１７は、コモンレール式による電子制御が可能なディーゼルエンジンである。エンジンコントローラ３０は、コモンレール制御部３２を介して内燃機関１７への燃料噴射量を制御することで、目標の出力を内燃機関１７に発生させることができる。また、エンジンコントローラ３０は、ある瞬間における内燃機関１７の回転速度において出力可能なトルクを自由に設定することもできる。
【００３９】
内燃機関１７は、回転速度検出センサ１７ｎを備えている。回転速度検出センサ１７ｎは、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度、すなわち、出力シャフト１７Ｓの単位時間あたりの回転数を検出する。エンジンコントローラ３０及びポンプコントローラ３３は、回転速度検出センサ１７ｎが検出した内燃機関１７の回転速度を取得し、内燃機関１７の運転状態の制御に用いる。実施形態において、回転速度検出センサ１７ｎは、内燃機関１７の回転数を検出し、エンジンコントローラ３０及びポンプコントローラ３３が回転数を回転速度に変換するものであってもよい。実施形態において、内燃機関１７の実回転速度は、発電電動機１９の回転センサ２５ｍによって検出された値で代用できる。
【００４０】
モード切替部２９は、油圧ショベル１の作業モードをパワーモード又はエコノミーモードに設定する装置である。モード切替部２９は、例えば、運転室６中に設けられる操作ボタン、スイッチ又はタッチパネルを備えている。油圧ショベル１のオペレータは、モード切替部２９が備える操作ボタン等を操作することで、油圧ショベル１の作業モードを切り替えることができる。
【００４１】
ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を制御する。実施形態において、ポンプコントローラ３３は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む。ポンプコントローラ３３は、エンジンコントローラ３０、モード切替部２９及びレバー操作量検出部２７から送信された信号を受信する。そして、ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を調整するための制御指令の信号を生成する。ポンプコントローラ３３は、生成した制御信号を用いて油圧ポンプ１８の斜板角を変更することにより、油圧ポンプ１８から吐出される作動油の流量を変更する。
【００４２】
ポンプコントローラ３３には、油圧ポンプ１８の斜板角を検出する斜板角センサ１８ａからの信号が入力される。斜板角センサ１８ａが斜板角を検出することで、ポンプコントローラ３３は、油圧ポンプ１８のポンプ容量を演算することができる。コントロールバルブ２０内には、油圧ポンプ１８の吐出圧力（以下、適宜ポンプ吐出圧力という）を検出するためのポンプ圧検出部２０ａが設けられている。検出されたポンプ吐出圧力は、電気信号に変換されてポンプコントローラ３３に入力される。
【００４３】
エンジンコントローラ３０とポンプコントローラ３３とハイブリッドコントローラ２３とは、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）のような車内ＬＡＮ（Local  Area  Network）３５で接続されている。このような構造により、エンジンコントローラ３０とポンプコントローラ３３とハイブリッドコントローラ２３とは、相互に情報をやり取りすることができる。
【００４４】
実施形態において、少なくともエンジンコントローラ３０が内燃機関１７の運転状態を制御する。この場合、エンジンコントローラ３０は、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３のうち少なくとも一方が生成した情報も用いて内燃機関１７の運転状態を制御する。このように、実施形態においては、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３のうち少なくとも１つが、ハイブリッド作業機械の機関制御装置（以下、適宜機関制御装置と称する）として機能する。すなわち、これらのうち少なくとも１つが実施形態に係るハイブリッド作業機械の機関制御方法（以下、適宜機関制御方法と称する）を実現して、機関３６の運転状態を制御する。以下において、エンジンコントローラ３０、ポンプコントローラ３３及びハイブリッドコントローラ２３を区別しない場合、これらを機関制御装置と称することもある。実施形態においては、ハイブリッドコントローラ２３が、機関制御装置の機能を実現する。
【００４５】
＜機関３６の制御＞
図３は、実施形態に係る機関３６の制御に用いられるトルク線図の一例を示す図である。トルク線図は、内燃機関１７の出力シャフト１７ＳのトルクＴ（Ｎ×ｍ）と、出力シャフト１７Ｓの回転速度ｎ（ｒｐｍ：ｒｅｖ／ｍｉｎ）との関係を示している。実施形態において、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓに発電電動機１９のロータ１９Ｒが連結されているので、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度ｎは、発電電動機１９のロータ１９Ｒの回転速度に等しい。以下において、回転速度ｎというときには、内燃機関１７の出力シャフト１７Ｓの回転速度及び発電電動機１９のロータ１９Ｒの回転速度のうち、少なくとも一方をいうものとする。実施形態において、内燃機関１７の出力、回転電動機１９が電動機として動作する場合の出力は馬力であり、単位は仕事率である。回転電動機１９が発電機として動作する場合の出力は電力であり、単位は仕事率である。
【００４６】
トルク線図は、最大トルク線ＴＬと、制限線ＶＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬと、マッチングルートＭＬと、出力指示線ＩＬとを含む。最大トルク線ＴＬは、図１に示される油圧ショベル１の運転中、内燃機関１７が発生可能な最大の出力を示している。最大トルク線ＴＬは、内燃機関１７の回転速度ｎと、各回転速度ｎにおいて内燃機関１７が発生可能なトルクＴとの関係を示す、第１の関係に相当する。
【００４７】
最大トルク線ＴＬで示される内燃機関１７のトルクＴは、内燃機関１７の耐久性及び排気煙限界等を考慮して決定されている。このため、内燃機関１７は、最大トルク線ＴＬに対応したトルクＴよりも大きいトルクを発生することは可能である。実際には、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、内燃機関１７のトルクＴが最大トルク線ＴＬを超えないように内燃機関１７を制御する。
【００４８】
制限線ＶＬと、最大トルク線ＴＬとの交点Ｐｃｎｔにおいて、内燃機関１７が発生する出力は、最大となる。交点Ｐｃｎｔを定格点という。定格点Ｐｃｎｔにおける内燃機関１７の出力を定格出力という。最大トルク線ＴＬは、前述したように排気煙限界から定められる。制限線ＶＬは、最高回転速度に基づいて定められる。したがって、定格出力は、内燃機関１７の排気煙限界と最高回転速度とに基づいて定められた、内燃機関１７の最大出力である。
【００４９】
制限線ＶＬは、内燃機関１７の回転速度ｎを制限する。すなわち、内燃機関１７の回転速度ｎは、制限線ＶＬを超えないように、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０によって制御される。制限線ＶＬは、内燃機関１７の最大の回転速度を規定する。すなわち、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、内燃機関１７の最大の回転速度が、制限線ＶＬによって規定される回転速度を超えて過回転とならないように制御する。
【００５０】
ポンプ吸収トルク線ＰＬは、内燃機関１７の回転速度ｎに対して、図２に示される油圧ポンプ１８が吸収可能な最大トルクを示している。マッチングルートＭＬは、所定の出力で内燃機関１７が動作する際に、例えば、同じ出力であればより回転速度ｎが低くなるように設定されている。このようにすることで、内燃機関１７をより低い回転速度で運転できるので、内燃機関１７の内部摩擦による損失を低減できる。マッチングルートＭＬは、燃料消費率が良い点を通るように設定されてもよい。
【００５１】
出力指示線ＩＬは、内燃機関１７の回転速度ｎ及びトルクＴの目標を示す。すなわち、内燃機関１７は出力指示線ＩＬから得られる回転速度ｎ及びトルクＴとなるように制御される。このように、出力指示線ＩＬは、内燃機関１７が発生する動力の大きさを規定するために用いられる、内燃機関１７のトルクＴと回転速度ｎとの関係を示す第２の関係に相当する。出力指示線ＩＬは、内燃機関１７に発生させる出力の指令値（以下、適宜出力指令値と称する）となる。すなわち、機関制御装置、例えばエンジンコントローラ３０は、出力指令値に対応する出力指示線ＩＬ上のトルクＴ及び回転速度ｎとなるように、内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎを制御する。例えば、出力指令値に出力指示線ＩＬｔが対応する場合、内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎは、出力指示線ＩＬｔ上の値となるように制御される。
【００５２】
トルク線図は、複数の出力指示線ＩＬを含む。隣接する出力指示線ＩＬの間の値は、例えば補間によって求められる。実施形態において、出力指示線ＩＬは、等馬力線である。等馬力線は、内燃機関１７の出力が一定となるように、トルクＴと回転速度ｎとの関係が定められたものである。実施形態において、出力指示線ＩＬは、等馬力線に限定されるものではなく、等スロットル線であってもよい。等スロットル線は、燃料調整ダイヤル、すなわち、スロットルダイヤル２８の設定値（スロットル開度）が等しい場合のトルクＴと回転速度ｎとの関係を示している。スロットルダイヤル２８の設定値とは、コモンレール制御部３２が内燃機関１７に噴射する燃料の噴射量を規定するための指令値である。出力指示線ＩＬが等スロットル線である例については後述する。
【００５３】
実施形態において、内燃機関１７は、マッチング点ＴＰのトルクＴ及び回転速度ｎｍとなるように制御される。マッチング点ＴＰは、図３中に実線で示されるマッチングルートＭＬと、図３中に実線で示される出力指示線ＩＬｔと、実線で示されるポンプ吸収トルク線ＰＬとの交点である。マッチング点ＴＰは、内燃機関１７の出力と油圧ポンプ１８の負荷とがバランスする点である。実線で示される出力指示線ＩＬｔは、マッチング点ＴＰで油圧ポンプ１８が吸収する内燃機関１７の出力の目標及び内燃機関１７の目標とする出力に対応する。
【００５４】
発電電動機１９が発電する場合、発電電動機１９が吸収する出力Ｗｇａの分だけ、油圧ポンプ１８が吸収する内燃機関１７の出力は小さくなる。ポンプ吸収トルク線ＰＬは、点線で示される位置に移動する。このときの出力に対応するのが出力指示線ＩＬｇである。ポンプ吸収トルク線ＰＬは、マッチング点ＴＰのときの回転速度ｎｍで、出力指示線ＩＬｇと交差する。出力指示線ＩＬｇに発電電動機１９が吸収する出力Ｗｇａを加算したものが、マッチング点ＴＰを通る出力指示線ＩＬｔである。
【００５５】
このように、機関３６、すなわち内燃機関１７及び発電電動機１９は、トルク線図に含まれる最大トルク線ＴＬと、制限線ＶＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬと、マッチングルートＭＬと、出力指示線ＩＬとに基づいて制御される。次に、機関３６、より具体的には内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動した場合について説明する。
【００５６】
＜内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動した場合＞
図４は、内燃機関１７の運転状態を説明するための図である。通常の機関３６の運転において、機関３６、より具体的には内燃機関１７に作用する負荷は、出力指令値を超えることはない。すなわち、図２に示されるエンジンコントローラ３０は、図４に示されるように、内燃機関１７に作用する負荷ＬＤが、出力指示線ＩＬｔを超えないように制御する。しかし、機関３６の運転中、例えば外乱等によって、機関３６、より具体的には内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動することがある。
【００５７】
また、作業機３に急激に大きな外力が作用した場合にも、内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動することがある。例えば、作業機３に大きな外力が急に作用すると、作業機３を駆動する油圧シリンダの内圧が急激に上昇する結果、油圧配管を伝わって油圧ポンプ１８の圧力が急上昇する。油圧ポンプ１８が吐出する作動油の流量が変化しない状態で油圧ポンプ１８の圧力が急上昇すると、油圧ポンプ１８の吸収馬力が急増する。通常は、油圧回路において、油圧ポンプ１８の圧力が高くなると油圧ポンプ１８の斜板角が小さくなるように制御されるので、油圧ポンプ１８が吐出する作動油の流量、すなわち斜板角と内燃機関１７の回転速度との積を抑えることで、内燃機関１７の出力が抑制される。このように、通常は、油圧ポンプ１８の吸収馬力が目標吸収馬力を超えないように油圧ポンプ１８が吐出する作動油の流量を低下させる制御が実行されるが、内燃機関１７に作用する負荷が急激に変化した場合、前述した制御が追いつかない場合もあり得る。さらに、発電電動機１９が発電するときに必要なトルクが急激に増加した場合も、内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動することがある。
【００５８】
図５は、内燃機関１７の負荷が増加した状態を説明するための図である。例えば、外乱等によって内燃機関１７に作用する負荷が急変に増加することにより、出力指令値を超えた負荷が内燃機関１７に作用することがある。図５に示される例では、エンジンコントローラ３０は、出力指示線ＩＬｔ上のマッチング点ＴＰのトルクＴ及び回転速度ｎｍとなるように内燃機関１７を制御しているが、外乱等によって負荷ＬＤが出力指示線ＩＬｔを超えることがある。
【００５９】
すると、内燃機関１７では、回転速度ｎを維持するエネルギ（慣性エネルギ）が消費されるため、回転速度ｎが低下する。回転速度ｎが低下すると、内燃機関１７のトルクＴは、出力指示線ＩＬｔに沿って最大トルク線ＴＬのトルクＴまで上昇する。その後、内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎは、図５の点ＴＰａに示されるように、最大トルク線ＴＬに沿って低下する。通常、外乱等による負荷ＬＤの増加は一時的なものであり、速やかに出力指令値以下になる。内燃機関１７のトルクＴ及び回転速度ｎが最大トルク線ＴＬに沿って低下すると、内燃機関１７の負荷ＬＤが出力指令値以下になっても、内燃機関１７の回転速度ｎは低下し続け、大幅な回転速度ｎの低下又は内燃機関１７の停止を招く可能性がある。この現象は、内燃機関１７の回転速度ｎが、最大トルク線ＴＬで最大値ＴＬｍａｘとなるときの回転速度ｎｔｍａｘ以下の範囲で発生する。
【００６０】
この現象を抑制するため、機関制御装置、より具体的には図２に示されるハイブリッドコントローラ２３は、実施形態に係る機関制御方法を実行する。すなわち、ハイブリッドコントローラ２３は、内燃機関１７が発生する動力を規定するための指令値、すなわち出力指令値を超える負荷ＬＤが一時的に内燃機関１７に作用した場合、図２に示される発電電動機１９を電動機として駆動する。発電電動機１９が電動機として駆動されることにより、内燃機関１７に発電電動機１９のトルクＴが与えられるので、内燃機関１７の回転速度ｎの低下が抑制される。その結果、一時的に出力指令値よりも増加した負荷ＬＤが出力指令値以下に戻った後において、内燃機関１７は、マッチング点ＴＰのトルクＴ及び回転速度ｎｍで運転を継続することができる。
【００６１】
図６から図８は、実施形態に係る機関制御装置による制御を説明するための図である。実施形態に係る機関制御装置による制御（以下、適宜、機関制御と称する）において、ハイブリッドコントローラ２３は、第１条件及び第２条件の両方が成立した場合に、発電電動機１９を駆動するための駆動指令を出力して発電電動機１９に動力を発生させる。次に、図６を参照して、第１条件及び第２条件を説明する。
【００６２】
第１条件は、内燃機関１７の実回転速度ｎｒと、最大トルク線ＴＬ及び出力指示線ＩＬｔから得られた回転速度ｎｃとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる。内燃機関１７の実回転速度ｎｒは、機関制御時における内燃機関１７の実際の回転速度である。実施形態において、実回転速度ｎｒは、図２に示されるハイブリッドコントローラ２３が、発電電動機１９の回転速度を検出する回転センサ２５ｍから取得した回転速度である。第１条件は、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが、最大トルク線ＴＬ及び出力指示線ＩＬｔから得られた回転速度（以下、適宜、制御判定回転速度と称する）ｎｃ以下のときに成立する。制御判定回転速度ｎｃは、最大トルク線ＴＬと出力指示線ＩＬｔとが交差する交点ＴＰｃでの回転速度である。
【００６３】
第１条件だけでは、内燃機関１７のトルクＴが最大トルク線ＴＬ未満の場合も発電電動機１９が電動機として動作する結果、蓄電装置２２の電力を消費してしまい、内燃機関１７の燃費が低下する可能性がある。また、実回転速度ｎｒが制御判定回転速度ｎｃを中心として上下すると、発電電動機１９が電動機として動作することと、発電機として動作することとが繰り返される可能性がある。すなわち、第１条件のみでは、ハンチングが発生する可能性がある。実施形態では、第１条件に加え、次に説明する第２条件が成立したときに発電電動機１９が電動機として駆動されるようにするので、前述した内燃機関１７の燃費が低下する可能性及び前述したハンチングが抑制される。
【００６４】
第２条件は、実回転速度ｎｒのときにおける内燃機関１７のトルクＴｒと、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬを用いて求められたトルクＴｔｌとの比較に基づいて成立と不成立とが定まる。トルクＴｒは、図２に示されるエンジンコントローラ３０によって求められた値を、ハイブリッドコントローラ２３が車内ＬＡＮ３５を介した通信により取得する。エンジンコントローラ３０は、回転速度検出センサ１７ｎによって検出された内燃機関１７の回転速度ｎを取得し、この回転速度ｎに対応する最大トルク線ＴＬ上のトルクＴｔｌｈを、内燃機関１７のトルクＴｒとしてハイブリッドコントローラ２３に出力する。第２条件は、実回転速度ｎｒのときにおける内燃機関１７のトルクＴｒが、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈ以上になった場合に成立する。
【００６５】
また、第２条件は、実回転速度ｎｒのときにおける内燃機関１７のトルクＴｒが、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈよりも所定の大きさ分小さい値である閾値Ｔｔｌｌ以上になった場合に成立するようにしてもよい。このようにすると、エンジンコントローラ３０によって求められたトルクＴｒにばらつきがある場合でも、ハイブリッドコントローラ２３は確実に第２条件を判定できる。
【００６６】
所定の大きさは限定されるものではないが、例えば、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈと、実回転速度ｎｒのときにマッチングルートＭＬから求められたトルクＴｍｌとの差分Δよりも小さい値とすることができる。差分Δは、Ｔｔｌｈ−Ｔｍｌである。例えば、所定の値は、差分Δの５％以上８０％以下の範囲で決定されてもよい。また、所定の値は、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈの１％以から１０％の範囲としてもよい。この場合、閾値Ｔｔｌｌは、トルクＴｔｌｈの９０％から９９％となる。
【００６７】
最大トルク線ＴＬは、内燃機関１７が各回転速度ｎにおいて出力できる最大のトルクＴの集合なので、内燃機関が実際に発生するトルクＴは、実際は最大トルク線ＴＬによって定まるトルクＴを超えない。実施形態において、第２条件は、内燃機関１７のトルクＴｒが、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈよりも大きくなった場合にも成立することとしている。すなわち、実施形態では、内燃機関のトルクＴｒが、最大トルク線ＴＬから定まるトルクＴよりも大きくなった場合も想定している。
【００６８】
前述したように、実回転速度ｎｒは、ハイブリッドコントローラ２３が発電電動機１９の回転速度を検出する回転センサ２５ｍから取得した回転速度である。実回転速度ｎｒに対応する内燃機関１７のトルクＴｒは、ハイブリッドコントローラ２３が回転センサ２５ｍから回転速度ｎｒを取得した制御周期において、ハイブリッドコントローラ２３が車内ＬＡＮ３５を介した通信によりエンジンコントローラ３０から所得したものである。このため、車内ＬＡＮ３５を介した通信に遅れが発生した場合、ハイブリッドコントローラ２３は、回転センサ２５ｍから回転速度ｎｒを取得した制御周期よりも前の制御周期におけるトルクＴｒを取得する可能性がある。
【００６９】
回転速度ｎｔｌｍｘ以下において、負荷ＬＤが出力指令値を上回った場合、内燃機関１７のトルクＴは回転速度ｎの低下とともに低下する。このため、車内ＬＡＮ３５を介した通信に遅れが発生した場合、ハイブリッドコントローラ２３がエンジンコントローラ３０から取得したトルクＴｒは、実際の内燃機関１７のトルクよりも高くなっていると考えられる。実施形態では、前述したように、内燃機関１７のトルクＴｒが、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められたトルクＴｔｌｈ以上になった場合に成立することとしている。このようにすることで、車内ＬＡＮ３５を介した通信に遅れが発生した場合であっても、ハイブリッドコントローラ２３は、確実に第２条件を判定できる。
【００７０】
次に、図７を参照して、発電電動機１９が発生するトルクについて説明する。第１条件及び第２条件が成立したら、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を電動機として駆動する。この場合、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９が発生するトルク（以下、適宜、発電電動機トルクと称する）Ｔｇを、実回転速度ｎｒのときに出力指示線ＩＬｔから求められるトルクＴｔと、実回転速度ｎｒのときに最大トルク線ＴＬから求められるトルクＴｔｌｈとに基づいて定める。具体的には、発電電動機トルクＴｇは、トルクＴｔとトルクＴｔｌｈとの差分である。実回転速度ｎｒのときに出力指示線ＩＬｔから求められるトルクＴｔは、実回転速度ｎｒのときにおける出力指示線ＩＬｔ上の点ＴＰｐのトルクである。
【００７１】
ハイブリッドコントローラ２３は、求めた発電電動機トルクＴｇとなるように、図２に示される発電電動機制御装置１９Ｉを制御して、蓄電装置２２から発電電動機１９に電力を供給する。このときに機関３６が発生するトルクＴは、実回転速度ｎｒにおける最大トルク線ＴＬから得られたトルクＴｔｌｈと発電電動機トルクＴｇとの和、すなわち実回転速度ｎｒのときに出力指示線ＩＬｔから求められるトルクＴｔとなる。このような制御により、負荷ＬＤが出力指示線ＩＴｔに対応する出力指令値よりも小さくなると、機関３６の出力、すなわち内燃機関１７の出力と発電電動機１９の出力との合計が負荷ＬＤよりも大きくなる。機関３６の出力と負荷ＬＤとの差分は、内燃機関１７の回転速度ｎを上昇させるエネルギとなるので、図７の矢印で示されるように内燃機関１７の回転速度ｎが上昇する。
【００７２】
内燃機関１７の回転速度ｎが上昇するにしたがって、図８に示される、内燃機関１７の運転状態を示す点ＴＰｂは、負荷ＬＤが増加する前におけるマッチング点ＴＰに戻る。内燃機関１７は、負荷ＬＤが増加する前におけるマッチング点ＴＰで運転を継続することになるので、内燃機関１７の停止が回避される。このように、ハイブリッドコントローラ２３は、実施形態に係る機関制御を実行することにより、内燃機関１７に作用する負荷が一時的に変動、より具体的には一時的に増加した場合でも、発電電動機１９を電動機として駆動させるので、内燃機関１７が停止する可能性を低減できる。
【００７３】
発電電動機１９が電動機として駆動すると、蓄電装置２２に蓄えられた電力が消費される。このため、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を電動機として駆動させる必要がなくなると、発電電動機１９に電力を発生させて蓄電装置２２に電力を蓄える。すなわち、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９が動力を発生している状態から発電電動機１９が電力を発生する状態に切り替える。発電電動機１９を電動機として駆動させる必要がなくなる場合は、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが、制御判定回転速度ｎｃよりも大きくなった場合である。次に、発電電動機１９の動作の状態を切り替える場合を説明する。
【００７４】
＜発電電動機１９の動作の状態を切り替える場合＞
図９は、第１条件が成立しなくなって発電電動機１９が発電する場合における機関３６の動作を説明するための図である。図１０は、発電電動機１９が発電する際のトルクＴｇｇの時間ｔに対する変化例を示す図である。図１１は、実施形態に係る機関制御において、第１条件が成立しなくなって発電電動機１９が発電する場合における機関３６の動作を説明するための図である。
【００７５】
負荷ＬＤが出力指令値を超えた場合に発電電動機１９が電動機として動作することにより、内燃機関１７は、負荷ＬＤが出力指令値を超える前のマッチング点ＴＰで運転される。このとき、ハイブリッドコントローラ２３は、蓄電装置２２に電力を蓄えるため、発電電動機１９に発電させる。発電電動機１９は、蓄電装置２２の充電に必要な発電量から求められたトルク（以下、適宜、被駆動トルクと称する）Ｔｇｇｔで、内燃機関１７によって駆動される。
【００７６】
内燃機関１７の実回転速度ｎｒが、制御判定回転速度ｎｃよりも大きくなった場合、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９の動作の状態を駆動から発電に切り替える。この場合、ハイブリッドコントローラ２３は、内燃機関１７に対する出力指令値は変更せず、ポンプ吸収トルクＴｐａの指令値（以下、適宜、ポンプ吸収トルク指令値と称する）を被駆動トルクＴｇｇｔ分低下させる。具体的には、実線で示される、現在のマッチング点ＴＰを規定するポンプ吸収トルク線ＰＬｂが、ポンプ吸収トルク線ＰＬｐに移動することになる。
【００７７】
ポンプ吸収トルク指令値を低下させたとしても、油圧ポンプ１８を制御する際の応答遅れにより、実際のポンプ吸収トルクＴｐａは徐々に低下する。このため、実際のポンプ吸収トルクＴｐａが被駆動トルクＴｇｇｔ分低下するには時間を要する。発電電動機１９は、発電の指令が与えられるとほぼ時間遅れなく応答するため、発電の指令に対してほとんど遅れなく内燃機関１７に被駆動トルクＴｇｇｔが作用する。その結果、発電電動機１９の動作の状態が発電に切り替えられたときの被駆動トルクＴｇｇｔが大きいと、出力指令値以上の負荷ＬＤが内燃機関１７に作用することになる。
【００７８】
具体的には、発電電動機１９に発電の指令が与えられて内燃機関１７に被駆動トルクＴｇｇｔが作用したとき、実際のポンプ吸収トルクは点ＴＰｅｇでの値、すなわちＴｅｇとなる。このように、内燃機関１７に被駆動トルクＴｇｇｔが作用したときに、被駆動トルクＴｇｇｔ分、下がり切っていない状態が発生する。すると、内燃機関１７には、マッチング点ＴＰにおける回転速度ｎｍｐにおいて、ポンプ吸収トルクＴｅｇと被駆動トルクＴｇｇｔとを加算したトルクＴａｌが作用する。図９に示されるように、マッチング点ＴＰの回転速度ｎｍｐにおけるトルクＴａｌが、マッチング点ＴＰのトルクＴｍｐよりも大きくなると、マッチング点ＴＰを通る出力指示線ＩＬｔに対応した出力よりも大きい負荷ＬＤが内燃機関１７に作用する。すると、内燃機関１７の回転速度ｎが低下し、再び発電電動機１９が電動機として駆動される。その結果、発電電動機１９が電動機として動力を発生することと、発電機として電力を発生することとが繰り返されるハンチングが発生する可能性がある。
【００７９】
このため、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９の動作の状態を駆動状態から発電状態に切り替える場合、図１１で示されるように、発電電動機１９に発電させるための指令値（以下、適宜、発電指令値と称する）である被駆動トルクＴｇｇｔにモジュレーションをかけて出力する。モジュレーションがかけられた後の被駆動トルクをＴｇｇで表す。被駆動トルクＴｇｇｔにモジュレーションをかけると、図１０に示されるように、被駆動トルクＴｇｇは、時間ｔの経過とともに０から増加して、時間ｔｔで目標の被駆動トルクＴｇｇｔとなる。図１１中の点ＴＰｇは被駆動トルクＴｇｇの変化を示し、点Ｔｐｅｇはポンプ吸収トルクＴｅｇの変化を示す。
【００８０】
このように、ハイブリッドコントローラ２３は、発電指令値を、目標の値よりも小さい値から時間の変化とともに変化（実施形態では増加）させて出力して発電電動機１９を制御する。このような制御により、発電指令値、すなわち被駆動トルクＴｇｇは徐々に増加して目標値である被駆動トルクＴｇｇｔに到達する。このため、油圧ポンプ１８を制御する際の応答遅れにより、実際のポンプ吸収トルクＴｐａは徐々に低下しても、ポンプ吸収トルクＴｅｇとモジュレーションをかけた被駆動トルクＴｇｇとを加算したトルクＴａｌが、マッチング点ＴＰのトルクＴｍｐよりも大きくなることが抑制される。そして、発電電動機１９の動作の状態が発電に切り替えられたときにおいて、内燃機関１７の回転速度ｎの低下が抑制されることにより、前述したハンチングを抑制できる。
【００８１】
＜出力指示線の変形例＞
図１２は、実施形態に係る出力指示線の変形例を説明するための図である。前述したように、図３から図９及び図１０に示される出力指示線ＩＬは等馬力線であったが、変形例に係る出力指示線は、等スロットル線である。図１２に示されるトルク線図は、等スロットル線ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆと、等馬力線ＥＰ０、ＥＰａ、ＥＰｂ、ＥＰｃ、ＥＰｄ、ＥＰｅ、ＥＰｆと、制限線ＶＬ、ＨＬ、ＬＬと、内燃機関１７の最大トルク線ＴＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬと、マッチングルートＭＬとが示されている。
【００８２】
等スロットル線ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、燃料調整ダイヤル、すなわち、図２に示されるスロットルダイヤル２８の設定値（スロットル開度）が等しい場合のトルクＴと回転速度ｎとの関係を示している。スロットルダイヤル２８の設定値とは、コモンレール制御部３２が内燃機関１７に噴射する燃料の噴射量を規定するための指令値である。
【００８３】
変形例において、スロットルダイヤル２８の設定値は、内燃機関１７に対する燃料噴射量が０の場合を０％、内燃機関１７に対する燃料噴射量が最大となる場合を１００％とした百分率によって表される。変形例において、機関制御装置が内燃機関１７の運転状態を制御するときには、内燃機関１７に対する燃料噴射量が最大となる場合を、内燃機関１７が最大出力となる場合に対応させている訳ではない。
【００８４】
等スロットル線ＥＬ１は、スロットルダイヤル２８の設定値が１００％、すなわち、内燃機関１７に対する燃料噴射量が最大となる場合に対応する。等スロットル線ＥＬ２は、スロットルダイヤル２８の設定値が０％となる場合に対応する。等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、この順に、スロットルダイヤル２８の設定値が大きい値に対応する。
【００８５】
等スロットル線ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３ａからＥＬ３ｆは、内燃機関１７の回転速度ｎが同一である場合において比較すると、等スロットル線ＥＬ１の燃料噴射量が最大になり、等スロットル線ＥＬ２の燃料噴射量が最小、すなわち０になる。等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、この順に燃料噴射量が大きくなる。
【００８６】
すなわち、等スロットル線ＥＬ１は、内燃機関１７に対する燃料噴射量が最大になる場合に対応した、トルクＴと回転速度ｎとの第３の関係を表している。以下において、等スロットル線ＥＬ１を、適宜第１等スロットル線ＥＬ１という。変形例において、第１等スロットル線ＥＬ１は、内燃機関１７の等馬力線、すなわち、内燃機関１７の出力が一定であることを示す線である。第１等スロットル線ＥＬ１は、内燃機関１７の定格出力となる回転速度での出力が、定格出力以上になっている。変形例において、第１等スロットル線ＥＬ１は、等馬力線としたが、これに限定されるものではない。
【００８７】
等スロットル線ＥＬ２は、内燃機関１７に対する燃料噴射量が０になる場合に対応した、トルクＴと回転速度ｎとの第４の関係を表している。等スロットル線ＥＬ２は、内燃機関１７のトルクＴが０、かつ回転速度ｎが０を起点として、内燃機関１７の回転速度ｎが増加するにしたがって、内燃機関１７のトルクＴが低下するように定められている。トルクＴが低下する割合は、内燃機関１７の内部摩擦によって発生する摩擦トルクＴｆに基づいて定められる。以下において、等スロットル線ＥＬ２を、適宜第２等スロットル線ＥＬ２という。
【００８８】
摩擦トルクＴｆは、内燃機関１７の内部摩擦による損失に対応する。図１２に示されるトルク線図においては、内燃機関１７が出力するトルクを正としている。このため、図１２に示されるトルク線図において、摩擦トルクＴｆは負の値となる。摩擦トルクＴｆは、回転速度ｎの増加とともに大きくなる。第２等スロットル線ＥＬ２は、内燃機関１７のそれぞれの回転速度ｎに対する摩擦トルクＴｆの関係から求めることができる。
【００８９】
等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、第１等スロットル線ＥＬ１と第２等スロットル線ＥＬ２との間に存在する。等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、第１等スロットル線ＥＬ１と第２等スロットル線ＥＬ２との値から得られる、トルクＴと回転速度ｎとの第３の関係を表している。本実施形態において、等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆは、第１等スロットル線ＥＬ１と第２等スロットル線ＥＬ２との値が補間されることにより得られる。補間としては、例えば、線形補間等が用いられる。等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆを求める方法は、補間に限定されるものではない。
【００９０】
以下において、等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆを、適宜第３等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆという。複数の第３等スロットル線ＥＬ３ａ、ＥＬ３ｂ、ＥＬ３ｃ、ＥＬ３ｄ、ＥＬ３ｅ、ＥＬ３ｆを区別しない場合、等スロットル線ＥＬ３又は第３等スロットル線ＥＬ３という。
【００９１】
図１２に示される例では、第３等スロットル線ＥＬ３は６本であるが、第３等スロットル線ＥＬ３は、第１等スロットル線ＥＬ１と第２等スロットル線ＥＬ３との間に存在すればよい。このため、第３等スロットル線ＥＬ３の数に制限はない。また、隣接する第３等スロットル線ＥＬ３同士の間隔にも限定はない。
【００９２】
第１等スロットル線ＥＬ１、第２等スロットル線ＥＬ２及び第３等スロットル線ＥＬ３は、いずれも、内燃機関１７の回転速度ｎ及びトルクＴの目標を示している。すなわち、内燃機関１７は、第１等スロットル線ＥＬ１、第２等スロットル線ＥＬ２及び第３等スロットル線ＥＬ３から得られる回転速度ｎ及びトルクＴとなるように制御される。
【００９３】
等馬力線ＥＰ０、ＥＰａ、ＥＰｂ、ＥＰｃ、ＥＰｄ、ＥＰｅ、ＥＰｆは、内燃機関１７の出力が一定となるように、トルクＴと回転速度ｎとの関係が定められている。等馬力線ＥＰ０、ＥＰａ、ＥＰｂ、ＥＰｃ、ＥＰｄ、ＥＰｅ、ＥＰｆは、この順に内燃機関１７の出力が大きくなっている。等馬力線ＥＰ０は、内燃機関１７の出力が０である場合に対応する。本実施形態において、等馬力線ＥＰ０、ＥＰａ、ＥＰｂ、ＥＰｃ、ＥＰｄ、ＥＰｅ、ＥＰｆは、トルクＴと回転速度ｎとの第４の関係に相当する。等馬力線ＥＰ０、ＥＰａ、ＥＰｂ、ＥＰｃ、ＥＰｄ、ＥＰｅ、ＥＰｆを区別しない場合、等馬力線ＥＰという。等馬力線ＥＰは、内燃機関１７の出力がその等馬力線ＥＰで規定される出力を上回らないように制限する機能を有している。実施形態に係る出力指示線ＩＬは、前述したように等馬力線ＥＰである。
【００９４】
第２等スロットル線ＥＬ２は、内燃機関１７の回転速度ｎが増加するにしたがって、トルクＴが一次関数にしたがって減少する。第３等スロットル線ＥＬ３は、第１等スロットル線ＥＬ１と第２等スロットル線ＥＬ２とを補間して得られる。このため、等馬力線ＥＰと、この等馬力線ＥＰの馬力に対応する第３等スロットル線ＥＬ３とは、一点で交差することになる。例えば、内燃機関１７の最大出力の半分に対応する等馬力線ＥＰには、スロットルの開度が５０％に対応する第３等スロットル線ＥＬ３が対応するが、両者は一点で交差する。制限線ＶＬ、最大トルク線ＴＬ、マッチングルートＭＬ、ポンプ吸収トルク線ＰＬ及び定格点Ｐｃｎｔについては、実施形態と同様である。
【００９５】
機関制御装置、例えば図２に示されるエンジンコントローラ３０は、第１等スロットル線ＥＬ１と、第２等スロットル線ＥＬ２と、両者を補間して得られる第３等スロットル線ＥＬ３とを用いて、実施形態と同様に内燃機関１７の運転状態を制御する。例えば、エンジンコントローラ３０は、スロットルダイヤル２８の指示値に対応した第３等スロットル線ＥＬ３と、マッチングルートＭＬと、ポンプ吸収トルク線ＰＬとが交差するマッチング点ＴＰのトルクＴ及び回転速度ｎとなるように、内燃機関１７を制御することができる。
【００９６】
変形例において、エンジンコントローラ３０は、少なくとも、第１等スロットル線ＥＬ１、第２等スロットル線ＥＬ２及び両者を補間して得られる第３等スロットル線ＥＬ３の情報を自身の記憶装置に記憶し、これらとスロットルダイヤル２８の設定値とに基づいて、内燃機関１７の運転状態を制御する。このため、エンジンコントローラ３０は、スロットルダイヤル２８の設定値のみが入力されれば、内燃機関１７の運転状態を制御できる。したがって、エンジンコントローラ３０を用いることにより、エンジンコントローラ３０以外のコントローラ、例えば、ポンプコントローラ３３その他のコントローラを用いなくても、スロットルダイヤル２８の設定値のみを生成することによって内燃機関１７を制御できる。その結果、エンジンコントローラ３０を用いることにより、内燃機関１７の運転状態を制御する際の自由度及び汎用性が向上する。例えば、内燃機関１７単体の性能を試験したい場合、スロットルダイヤル２８の設定値をエンジンコントローラ３０に与えれば、内燃機関１７単体の試験を実現することができる。
【００９７】
また、ポンプコントローラ３３又は図１に示す油圧ショベル１が備える他の制御装置がエンジンコントローラ３０を介して内燃機関１７を制御する場合がある。このような場合、ポンプコントローラ３３等は、内燃機関１７が発生する出力の指令値をスロットルダイヤル２８の設定値に変換してエンジンコントローラ３０に与えればよい。スロットルダイヤル２８の設定値は、０％から１００％の間における百分率で表されるため、比較的簡単に生成できる。このため、油圧ショベル１が備える他の制御装置は、スロットルダイヤル２８の設定値を用いることによって、比較的簡単に内燃機関１７を制御できる。
【００９８】
＜ハイブリッドコントローラ２３の構成例＞
図１３は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラ２３の構成例を示す図である。ハイブリッドコントローラ２３は、処理部２３Ｐと、記憶部２３Ｍと、入出力部２３ＩＯとを有する。処理部２３Ｐは、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリである。処理部２３Ｐは、実施形態に係る機関制御を実行する。
【００９９】
記憶部２３Ｍは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Random  Access  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Random  Access  Memory）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク及び光磁気ディスクのうち少なくとも１つが用いられる。記憶部２３Ｍは、実施形態に係る機関制御を処理部２３Ｐに実行させるためのコンピュータプログラム、及び処理部２３Ｐが実施形態に係る機関制御を実行する際に使用される情報を記憶する。処理部２３Ｐは、記憶部２３Ｍから前述したコンピュータプログラムを読み込んで実行することにより、実施形態に係る機関制御を実現する。
【０１００】
入出力部２３ＩＯは、ハイブリッドコントローラ２３と、機器類とを接続するためのインターフェース回路である。入出力部２３ＩＯには、図２に示されるモード切替部２９、燃料調整ダイヤル２８、旋回モータ制御装置２４Ｉ、発電電動機制御装置１９Ｉ、圧力センサ２７Ｓ及び車内ＬＡＮ３５が接続される。
【０１０１】
＜ハイブリッドコントローラ２３の制御ブロック＞
図１４から図１９は、実施形態に係る機関制御を実行するハイブリッドコントローラ２３の制御ブロック図である。実施形態に係る機関制御を実行するために、ハイブリッドコントローラ２３の処理部２３Ｐは、図１４に示されるように、内燃機関補助部５０と、通常発電処理部６０と、運転パターン切替部７０とを有する。内燃機関補助部５０は、発電電動機１９を電動機として駆動する処理を実行する。通常発電処理部６０は、発電電動機１９が動力を発生している状態から発電電動機１９が電力を発生する状態に切り替えられたときに、発電電動機１９に電力を発生させる処理を実行する。運転パターン切替部７０は、発電電動機１９の運転中に、発電電動機１９が動力を発生している状態と、発電電動機１９が電力を発生する状態とを切り替える。
【０１０２】
運転パターン切替部７０は、発電電動機１９を駆動するインバータ１９Ｉに対して、電動機としての動作と発電機としての動作とを切り替える指令を出力するとともに、発電電動機１９が目標とするトルクの指令値を出力する。運転パターン切替部７０は、第１条件及び第２条件が成立したら、発電電動機１９を電動機として動作させるための指令を出力するとともに、発電電動機１９が目標とするトルクの指令値を出力する。運転パターン切替部７０は、第１条件及び第２条件が成立したら、発電電動機１９を電動機として動作させるための指令を出力するとともに、発電電動機１９が目標とするトルクの指令値を出力する。運転パターン切替部７０は、第１条件が成立しなくなったら、発電電動機１９を発電機として動作させるための指令を出力するとともに、発電電動機１９が目標とするトルクの指令値を出力する。
【０１０３】
図１５に示されるように、内燃機関補助部５０は、制御目標値演算部５１と、発電電動機出力トルク指令値演算部５２と、制御許可フラグ生成部５３とを有する。内燃機関補助部５０には、内燃機関１７に対する出力指令値Ｐｅｉ、発電電動機１９の回転速度ｎｇ（以下、適宜、発電電動機回転速度ｎｇと称する）及び内燃機関１７のトルクＴｒ（以下、適宜、内燃機関トルクＴｒと称する）が入力される。出力指令値Ｐｅｉ及び発電電動機回転速度ｎｇは制御目標値演算部５１に入力され、発電電動機回転速度ｎｇ及び内燃機関トルクＴｒは制御許可フラグ生成部５３に入力される。
【０１０４】
発電電動機出力トルク指令値演算部５２は、制御目標値演算部５１の演算結果を用いて、発電電動機１９が電動機として駆動されるときのトルクの目標値である発電電動機トルクＴｇを演算して出力する。制御許可フラグ生成部５３は、制御目標値演算部５１の演算結果、発電電動機回転速度ｎｇ及び内燃機関トルクＴｒを用いて、発電電動機１９を電動機として駆動することを許可する制御許可フラグＦｐを生成する。
【０１０５】
図１６に示されるように、制御目標値演算部５１は、トルク取得部５１Ａと、最小値選択部５１Ｂと、目標トルク演算部５１Ｃと、制御判定回転速度演算部５１Ｄとを有する。トルク取得部５１Ａは、発電電動機回転速度ｎｇ、すなわち内燃機関１７の実回転速度ｎｒを最大トルク線ＴＬに与えて、対応するトルクＴｔｌｈを出力する。トルク取得部５１Ａは、内燃機関１７の実際のトルクｔを取得してもよい。
【０１０６】
最小値選択部５１Ｂは、出力指令値Ｐｅｉと、最大トルク線ＴＬで最大値Ｔｍａｘとなるときの出力Ｐｔｌｍａｘとを比較し、小さい方を、出力指令値Ｐｔとして出力する。これは、図５に示される、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが、最大トルク線ＴＬで最大値Ｔｍａｘとなるときの回転速度ｎｔｍａｘ以下の範囲で、発電電動機１９を電動機として駆動させるために発電電動機１９の出力を求めるためである。図５に示されるように、最大トルク線ＴＬは、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが、最大トルク線ＴＬで最大値Ｔｍａｘとなるときの回転速度ｎｔｍａｘよりも大きい範囲において、回転速度ｎの上昇とともにトルクＴが減少する。すなわち、この範囲においては、回転速度ｎの低下とともにトルクＴが増加するため、負荷ＬＤが出力指令値Ｐｔ、すなわち出力指示線ＩＬｔを超えたとしても、回転速度ｎの低下にともなうトルクＴの増加により、回転速度ｎの低下が抑制される。その結果、内燃機関１７が停止する可能性が抑制される。最小値選択部５１Ｂの処理により、発電電動機１９を無駄に電動機として駆動することがなくなるので、蓄電装置２２に充電するために内燃機関１７が発電電動機１９を駆動する機会が少なくなる。その結果、内燃機関１７の燃料消費量の増加が抑制される。
【０１０７】
目標トルク演算部５１Ｃは、発電電動機回転速度ｎｇ、すなわち内燃機関１７の実回転速度ｎｒと、最小値選択部５１Ｂから出力された出力指令値Ｐｔとから、トルクＴｔを求め、目標トルクＴｔとして出力する。目標トルクＴｔは、式（１）によって求められる。目標トルクＴｔの単位はＮ・ｍ、出力指令値Ｐｔの単位はｋｗ、発電電動機回転速度ｎｇの単位はｒｐｍ（revolution  per  minute）である。
Ｔｔ＝Ｐｔ／ｎｇ×６０×１０００／（２×π）・・・（１）
【０１０８】
制御判定回転速度演算部５１Ｄは、最小値選択部５１Ｂから出力された出力指令値Ｐｔから、図６に示される制御判定回転速度ｎｃを求める。制御判定回転速度ｎｃは、出力指令値Ｐｔ、すなわち図６に示される出力指示線ＩＬと、最大トルク線ＴＬとが交差する部分の回転速度なので、出力指令値Ｐｔと最大トルク線ＴＬとから一義的に定まる。制御判定回転速度演算部５１Ｄは、制御判定回転速度ｎｃと出力指令値Ｐｔとの関係が記述されている変換テーブル５１ＤＴを有している。制御判定回転速度演算部５１Ｄは、変換テーブル５１ＤＴを参照し、最小値選択部５１Ｂから出力された出力指令値Ｐｔに対応する制御判定回転速度ｎｃを求めて出力する。
【０１０９】
発電電動機出力トルク指令値演算部５２は、加減算部と、最大値選択部とを有する。加減算部は、図１６に示される目標トルク演算部５１Ｃから出力された目標トルクＴｔから、同じく目標トルク演算部５１Ｃから出力されたトルクＴｔｌｈを減算して出力する。最大値選択部は、加減算部の出力と０とを比較し、大きい方を発電電動機トルクＴｇとして出力する。
【０１１０】
図１７に示されるように、制御許可フラグ生成部５３は、制御許可判定部５３Ａと制御不許可判定部５３Ｂとを有する。制御許可フラグＦｐがＴＲＵＥである場合、実回転速度ｎｒ及び内燃機関１７のトルクＴｒの条件、すなわち第１条件及び第２条件が成立したことを条件として、負荷ＬＤが出力指令値Ｐｔを超えた場合であるとして、発電電動機１９が電動機として駆動されることが許可される。制御許可フラグＦｐがＦＡＬＳＥである場合、発電電動機１９が電動機として駆動されることが許可されない。この場合、発電電動機１９は、発電機として駆動される。
【０１１１】
制御許可フラグ生成部５３には、発電電動機回転速度ｎｇ、制御判定回転速度ｎｃ、内燃機関トルクＴｒ及びトルクＴｔｌｈが入力される。制御許可判定部５３Ａは、発電電動機回転速度ｎｇが制御判定回転速度ｎｃ以下、かつ内燃機関トルクＴｒがトルクＴｔｌｈ以上である場合に、制御許可フラグＦｐをＴＲＵＥにする。制御不許可判定部５３Ｂは、発電電動機回転速度ｎｇが制御判定回転速度ｎｃよりも大きい場合に、制御許可フラグＦｐをＦＡＬＳＥにする。制御許可判定部５３Ａは、発電電動機回転速度ｎｇが制御判定回転速度ｎｃ以下であること及び内燃機関トルクＴｒがトルクＴｔｌｈ以上であることのいずれも成立しない場合、前回の制御許可フラグＦｐの値を保持する。前述したように、制御許可判定部５３Ａは、発電電動機回転速度ｎｇが制御判定回転速度ｎｃ以下、かつ内燃機関トルクＴｒが閾値Ｔｔｌｌ以上である場合に、制御許可フラグＦｐをＴＲＵＥしてもよい。
【０１１２】
図１８に示されるように、通常発電処理部６０は、目標発電量演算部６１と、目標発電トルク演算部６２と、発電トルク制限部６３とを含む。目標発電量演算部６１は、蓄電装置２２の電圧Ｖｃ（以下、適宜、蓄電装置電圧Ｖｃと称する）から、発電電動機１９に発電させる電力の目標値である目標発電量Ｗｔを求めて出力する。目標発電トルク演算部６２は、目標発電量Ｗｔと発電電動機回転速度ｎｇとから、発電電動機１９に発電させる際に発電電動機１９を駆動するトルクの目標値である目標発電トルクＴｗｔを求めて出力する。目標発電トルクＴｗｔは、式（２）から求められる。目標発電トルクＴｗｔは、前述した被駆動トルクＴｇｇｔである。目標発電トルクＴｗｔの単位はＮ・ｍ、目標発電量Ｗｔの単位はｋｗ、発電電動機回転速度ｎｇの単位はｒｐｍ（revolution  per  minute）である。
Ｔｗｔ＝Ｗｔ／ｎｇ×６０×１０００／（２×π）・・・（２）
【０１１３】
発電トルク制限部６３は、目標発電トルクＴｗｔにモジュレーションをかけて、目標発電トルクＴｗｔの指令値Ｔｗｉ（以下、適宜、発電トルク指令値Ｔｗｉと称する）を出力する。発電トルク指令値Ｔｗｉは、前述した、モジュレーションがかけられた後の被駆動トルクＴｇｇである。
【０１１４】
目標発電量演算部６１は、加減算部と、ゲイン付与部と、最小値選択部とを有する。加減算部は、目標蓄電装置電圧Ｖｃｔから、入力された蓄電装置電圧Ｖｃを減算して出力する。目標蓄電装置電圧Ｖｃｔは、蓄電装置２２の端子間電圧の目標値であり、固定値である。ゲイン付与部は、加減算部の出力にゲインＧを与えて出力する。ゲインＧは負の値である。発電電動機１９が発電する際には、発電電動機１９の出力及びトルクを負の値で表すためである。最小値選択部は、ゲイン付与部の出力と０とを比較して、小さい方を選択し、出力する。ゲイン付与部の出力は負の値なので、０よりも小さくなる。最小値選択部の出力が、目標発電量Ｗｔである。
【０１１５】
図１９に示されるように、発電トルク制限部６３は、切替部６３Ａと、モジュレーション部６３Ｂとを有する。切替部６３Ａには、目標発電トルク演算部６２から出力された目標発電トルクＴｗｔと、０とが入力される。切替部６３Ａは、制御許可フラグＦｐの値に応じて、入力を選択して出力する。制御許可フラグＦｐがＦＡＬＳＥの場合、切替部６３Ａは目標発電トルクＴｗｔを出力する。
【０１１６】
制御許可フラグＦｐがＴＲＵＥの場合、発電電動機１９は、発電機として電力を発生している状態から電動機として動力を発生する状態へ移行する。このとき、目標発電トルクＴｗｔがモジュレーション部６３Ｂに入力されると、目標発電トルクＴｗｔにモジュレーションがかけられる結果、発電トルク指令値Ｔｗｉは徐々に減少して０になる。発電電動機１９が電動機として駆動される場合、発電トルク指令値Ｔｗｉは速やかに０となる必要があるので、制御許可フラグＦｐがＴＲＵＥの場合、切替部６３Ａは０を出力する。
【０１１７】
モジュレーション部６３Ｂは、切替部６３Ａからの出力にモジュレーションをかけて、発電トルク指令値Ｔｗｉを生成し、出力する。後述するように、モジュレーション部６３Ｂは、制御許可フラグＦｐの値に応じて、切替部６３Ａの出力をそのまま出力するか、切替部６３Ａの出力にモジュレーションをかけて出力するかを選択する。
【０１１８】
図２０に示されるように、モジュレーション部６３Ｂは、加減算部６４Ａと、最小値選択部６４Ｂと、最大値選択部６４Ｃと、加減算部６４Ｄと、切替部６４Ｅとを有する。加減算部６４Ａは、目標発電トルクＴｗｔから、目標発電トルクの前回値Ｔｗｔｂを減算して出力する。前回値Ｔｗｔｂについては後述する。
【０１１９】
最小値選択部６４Ｂは、加減算部６４Ａの出力と、上限モジュレーショントルクＴｍｍａｘとの小さい方を選択して出力する。実施形態において、上限モジュレーショントルクＴｍｍａｘは、ハイブリッドコントローラ２３の制御の１周期毎に変化できるトルクの制限値である。最大値選択部６４Ｃは、最小値選択部６４Ｂの出力と、下限モジュレーショントルクＴｍｍｉｎとの小さい方を選択して出力する。上限モジュレーショントルクＴｍｍａｘは、下限モジュレーショントルクＴｍｍｉｎよりも大きい。加減算器６４Ｄは、最大値選択部６４Ｃの出力と、目標発電トルクの前回値Ｔｗｔｂとを加算して出力する。
【０１２０】
切替部６４Ｅは、制御許可フラグＦｐの値に応じて、入力を選択して出力する。制御許可フラグＦｐがＦＡＬＳＥの場合、切替部６４Ｅは加減算器６４Ｄが演算した結果を出力する。切替部６３Ａの出力が、加減算器６４Ａ、最小値選択部６４Ｂ、最大値選択部６４Ｃ及び加減算器６４Ｄのそれぞれで処理されることにより、切替部６３Ａの出力にはモジュレーションがかけられる。その結果、発電トルク指令値Ｔｗｉは、発電電動機１９が電動機として動力を発生している状態から発電機として動力を吸収する状態へ移行したとき、時間の経過とともに、実施形態では０から徐々に目標発電トルクＴｗｔに変化する。その結果、発電電動機１９が電動機として駆動させることと、発電機として駆動されることとが繰り返されるハンチング減少が抑制される。制御許可フラグＦｐがＴＲＵＥの場合、切替部６４Ｅは目標発電トルクＴｗｔをそのまま出力する。切替部６４Ｅの出力が、発電トルク指令値Ｔｗｉである。
【０１２１】
モジュレーション部６３Ｂに目標発電トルクＴｗｔが入力されてから、モジュレーション部６３Ｂが発電トルク指令値Ｔｗｉを出力するまでが、ハイブリッドコントローラ２３の制御の１周期である。実施形態において、切替部６４Ｅの出力の前回値、すなわち目標発電トルクの前回値Ｔｗｔｂが、ハイブリッドコントローラ２３の記憶部に記憶される。図２０の１／Ｚは、目標発電トルクの前回値Ｔｗｔｂがハイブリッドコントローラ２３の記憶部に記憶されることを意味する。目標発電トルクの前回値Ｔｗｔｂは、モジュレーション部６３Ｂに入力される目標発電トルクＴｗｔよりも、１周期前の制御において得られた値となる。
【０１２２】
＜実施形態に係る機関制御方法＞
図２１は、実施形態に係る機関制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、図２に示されるハイブリッドコントローラ２３は、開始条件が成立したか否かを判定する。開始条件は、内燃機関１７に対する負荷ＬＤが出力指令値Ｐｅｉを超えて、かつ実回転速度ｎｒ及び内燃機関１７のトルクＴｒの条件、すなわち第１条件及び第２条件が成立したことにより、発電電動機１９に動力を発生させる処理を開始するために必要な条件である。制御許可フラグＦｐがＴＲＵＥである場合、実回転速度ｎｒ及び内燃機関１７のトルクＴｒの条件、すなわち第１条件及び第２条件が成立したことを条件として、負荷ＬＤが出力指令値Ｐｔを超えた場合であるとして、発電電動機１９が電動機として駆動されることが許可される。
【０１２３】
開始条件が成立した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２において、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を電動機として駆動する。発電電動機１９を電動機として駆動する処理は、図１４に示される内燃機関補助部５０によって実現される。ステップＳ１０３において、ハイブリッドコントローラ２３は、終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、内燃機関１７に対する負荷ＬＤが出力指令値Ｐｅｉ以下になったため、発電電動機１９に動力を発生させることを終了させ、電力を発生させる処理に切り替えるために必要な条件である。終了条件は、図１７に示される制御許可フラグ生成部５３から制御許可フラグＦｐ＝ＦＡＬＳＥが出力されたときに成立する。すなわち、発電電動機回転速度ｎｇが制御判定回転速度ｎｃよりも大きい場合である場合に、終了条件が成立する。
【０１２４】
終了条件が成立した場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において、ハイブリッドコントローラ２３は、発電電動機１９を発電機として動作させることにより、電力を発生させる。終了条件が成立しない場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、ハイブリッドコントローラ２３は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３を繰り返す。ステップＳ１０１に戻り、開始条件が成立した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）ハイブリッドコントローラ２３は、ステップＳ１０４を実行する。
【０１２５】
実施形態に係る機関制御装置及び機関制御方法は、内燃機関１７の負荷が一時的に増加した場合、発電電動機１９を電動機として駆動することにより、発電電動機１９が発生する動力、より具体的にはトルクＴを増加させる。このような処理により、内燃機関１７の負荷が一時的に増加した場合における内燃機関１７の停止を抑制できる。
【０１２６】
内燃機関１７に作用する負荷の一時的な増加が発生した場合、内燃機関１７はトルクＴが最大トルク線ＴＬまで上昇した後に回転速度ｎが最大トルク線ＴＬに沿って低下する。このため、図４及び図５等に示されるマッチングルートＭＬを最大トルク線ＴＬに近づけると、内燃機関１７に作用する負荷の一時的な増加が発生した場合におけるトルクＴの上昇代が少なくなる。その結果、内燃機関１７の回転速度ｎが大幅に低下したり、内燃機関１７が停止したりする可能性が高くなる。
【０１２７】
実施形態に係る機関制御装置及び機関制御方法は、内燃機関１７の負荷が一時的に増加した場合、前述したように発電電動機１９が発生するトルクＴを増加させるので、内燃機関１７の回転速度ｎの大幅な低下及び内燃機関１７の停止を抑制できる。このため、実施形態に係る機関制御装置及び機関制御方法により、マッチングルートＭＬを最大トルク線ＴＬに近づけることができる。その結果、同じ出力であれば、内燃機関１７は、より低い回転速度ｎで駆動されるので、摩擦損失が低減し、燃料消費量が抑制される。
【０１２８】
発電電動機１９が電動機として駆動される場合、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが目標の回転速度になるように制御することもできる。この場合、ハンチングを回避する観点から、実回転速度ｎｒと目標の回転速度との差がある程度の大きさにならないと、発電電動機１９は電動機として駆動されない。このため、内燃機関１７の負荷が一時的に増加した場合に、内燃機関１７の実回転速度ｎｒが目標の回転速度になるように制御すると、制御の遅れにより内燃機関１７の回転速度ｎの低下を抑制できない可能性がある。
【０１２９】
発電電動機１９は、発生するトルクの大きさが指示されると、指示された大きさのトルクをほぼ遅れなく発生する。実施形態に係る機関制御装置及び機関制御方法は、内燃機関１７の負荷が一時的に増加した場合、発電電動機１９のトルクＴを増加させるための指令を用いて、トルクＴを増加させる。このような処理により、制御の遅れはほとんど発生しないので、内燃機関１７が停止することをより確実に抑制できる。
【０１３０】
実施形態においては、内燃機関１７を備えた油圧ショベル１を作業機械の例としたが、実施形態が適用できる作業機械はこれに限定されない。例えば、作業機械は、ホイールローダ、ブルドーザ及びダンプトラック等であってもよい。作業機械が搭載するエンジンの種類も限定されない。
【０１３１】
以上、実施形態を説明したが、上述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１  油圧ショベル
１ＰＳ  駆動システム
２  車両本体
３  作業機
１７  内燃機関
１７ｎ  回転速度検出センサ
１８  油圧ポンプ
１９  発電電動機
１９Ｉ  発電電動機制御装置
２２  蓄電装置
２３  ハイブリッドコントローラ
２３Ｍ  記憶部
２３Ｐ  処理部
２３ＩＯ  入出力部
２８  燃料調整ダイヤル（スロットルダイヤル）
３０  エンジンコントローラ
３３  ポンプコントローラ
３５  車内ＬＡＮ
３６  機関
５０  内燃機関補助部
５１  制御目標値演算部
５１Ａ  トルク取得部
５１Ｂ  最小値選択部
５１Ｃ  目標トルク演算部
５１Ｄ  制御判定回転速度演算部
５１ＤＴ  変換テーブル
５２  発電電動機出力トルク指令値演算部
５２Ａ  加減算部
５２Ｂ  最大値選択部
５３  制御許可フラグ生成部
５３Ａ  制御許可判定部
５３Ｂ  制御不許可判定部
６０  通常発電処理部
６１  目標発電量演算部
６１Ａ  加減算部
６１Ｂ  ゲイン付与部
６１Ｃ  最小値選択部
６２  目標発電トルク演算部
６３  発電トルク制限部
６３Ａ  切替部
６３Ｂ  モジュレーション部
６４Ａ，６４Ｄ  加減算器
６４Ｂ  最小値選択部
６４Ｃ  最大値選択部
６４Ｃ  最大値選択部
６４Ｅ  切替部
６４Ｃ  選択部
７０  運転パターン切替部
ＩＬ  出力指示線
ＬＤ  負荷
ＭＬ  マッチングルート
ＰＬ  ポンプ吸収トルク線
ＴＬ  最大トルク線
ＴＰ  マッチング点
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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