(57)【要約】  内燃機関と、電動発電機と、油圧によって駆動される作業要素と、旋回用電動機で旋回駆動される旋回機構とを含むハイブリッド型建設機械において、前記電動発電機と前記旋回用電動機との間に配設された蓄電手段を備えるとともに、該蓄電手段は、一定の範囲内の電圧値が維持される一定電圧蓄電部と、前記電動発電機の電動発電運転又は前記旋回用電動機の力行回生運転による電圧値の変動を許容する変動電圧蓄電部とを備える。
2009082010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、電動発電機と、油圧によって駆動される作業要素と、旋回用電動機で旋回駆動される旋回機構とを含むハイブリッド型建設機械において、
前記電動発電機と前記旋回用電動機との間に配設された蓄電手段を備えるとともに、
該蓄電手段は、一定の範囲内の電圧値が維持される一定電圧蓄電部と、前記電動発電機の電動発電運転又は前記旋回用電動機の力行回生運転による電圧値の変動を許容する変動電圧蓄電部とを備えることを特徴とするハイブリッド型建設機械。
【請求項２】
一側が前記一定電圧蓄電部と他側が前記変動電圧蓄電部とに接続され、前記変動電圧蓄電部の電圧値を変動させて前記一定電圧蓄電部の電圧値を昇圧又は降圧する昇降圧コンバータと、
前記昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う昇降圧駆動制御部とを有する請求項１に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項３】
前記一定電圧蓄電部の電圧値を検出する電圧値検出部をさらに備え、
前記昇降圧駆動制御部は、前記電圧値検出部によって検出された電圧値に基づいて昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う請求項２に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項４】
前記昇降圧駆動制御部は、前記旋回用電動機の運転状態に応じて前記一定電圧蓄電部の電圧値が一定の範囲内に収まるように、前記昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う請求項２又は３に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項５】
前記昇降圧駆動制御部は、前記昇降圧コンバータの昇圧動作又は降圧動作のいずれかを他方へ切り替える際に無動作時間を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項６】
前記昇降圧コンバータは、
前記変動電圧蓄電部から前記一定電圧蓄電部への電力の供給を制御するための昇圧用スイッチング素子と、
前記一定電圧蓄電部から前記変動電圧蓄電部への電力の供給を制御するための降圧用スイッチング素子と、
前記昇圧用スイッチング素子と前記降圧用スイッチング素子とに接続されるリアクトルとを有し、
前記昇降圧駆動制御部は、
前記第１の電圧検出部の電圧値が電圧目標値になるように、前記昇圧用スイッチング素子又は前記降圧用スイッチング素子を駆動制御する電圧制御手段と、
前記リアクトルを通流する電流の値が所定の電流閾値になるように、前記昇圧用スイッチング素子又は前記降圧用スイッチング素子を駆動制御する電流制御手段とを有するとともに、
前記昇降圧コンバータの負荷が所定負荷以下になるように、前記電圧制御手段又は前記電流制御手段のいずれかを選択的に切り替える制御切り替え手段とを備える請求項２乃至５のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項７】
前記制御切り替え手段は、前記電圧制御手段による駆動制御が行われているときに、前記リアクトルを通流する電流の絶対値が前記電流閾値よりも大きくなると、前記電流制御手段による駆動制御に切り替える、請求項６に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項８】
前記制御切り替え手段は、前記電流制御手段による駆動制御が行われているときに、前記第１の電圧検出部の電圧値が電圧目標値に復帰すると、前記電圧制御手段による駆動制御に切り替える、請求項６に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項９】
前記昇降圧駆動制御部は、前記電圧制御手段又は前記電流制御手段のいずれかを他方へ切り替える際に、切替後の制御目標値の初期値を補正することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項１０】
前記昇降圧駆動制御部は、前記昇降圧コンバータの不感帯領域内において、充放電電流を促進する制御を行うことを特徴とする請求項２乃至９のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項１１】
前記昇降圧駆動制御部は、
前記ＤＣバスの電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）が目標電圧値に追従するように、前記昇降圧コンバータを駆動するためのＰＷＭデューティ値を演算する主制御部と、
前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における所定の低電流領域で前記ＰＷＭデューティ値を補償するための補償デューティ値を演算する補償デューティ値演算部と、
前記主制御部によって演算されるＰＷＭデューティ値に前記補償デューティ値を合算する合算処理を行う合算部と
を含む、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項１２】
前記主制御部は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差に基づくＰＩ制御によって前記ＰＷＭデューティ値を演算するように構成されており、
前記合算処理の起動開始時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を比例成分値の反数に置き換える置換部をさらに備える、請求項１１に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項１３】
前記補償デューティ値演算部は、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側又は降圧側の変曲点でのＰＷＭデューティ値に相当するデューティ値を前記補償デューティ値として演算する、請求項１１又は１２に記載のハイブリッド型建設機械。
【請求項１４】
内燃機関と、電動発電機と、油圧によって駆動される作業要素と、旋回用電動機で旋回駆動される旋回機構と、該電動発電機と該旋回用電動機との間に配設され、一定電圧蓄電部と変動電圧蓄電部とを備える蓄電手段と、を含むハイブリッド型建設機械の制御方法において、
該一定電圧蓄電部は、一定の範囲内の電圧値が維持されるとともに、
該変動電圧蓄電部により、前記電動発電機の電動発電運転又は前記旋回用電動機の力行回生運転による電圧値の変動を許容することを特徴とするハイブリッド型建設機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子を有し、負荷への電力供給の制御と、負荷より得られる回生電力の蓄電器への供給の制御とを行う昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型建設機械が提案されている。このような建設機械は、ブーム、アーム、及びバケット等の作業要素を油圧駆動するための油圧ポンプを備え、この油圧ポンプを駆動するためのエンジンに増速機を介して電動発電機を接続し、電動発電機でエンジンの駆動をアシストするとともに、発電によって得る電力をバッテリに充電している。【０００３】
また、上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源として油圧モータに加えて電動機を備え、旋回機構の加速時に電動機で油圧モータの駆動をアシストし、旋回機構の減速時に電動機で回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１０３１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなハイブリッド型建設機械では、電動発電機等のような負荷による電力消費と回生電力の生成が繰り返し行われるため、蓄電手段の電圧値は大きく変動する。【０００５】
蓄電手段の電圧値の変動は、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等をもたらす場合があるという課題があった。【０００６】
そこで、本発明は、蓄電手段の電圧値の変動を抑え、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等の発生を抑制したハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面によるハイブリッド型建設機械は、内燃機関と、電動発電機と、油圧によって駆動される作業要素と、旋回用電動機で旋回駆動される旋回機構とを含むハイブリッド型建設機械において、前記電動発電機と前記旋回用電動機との間に配設された蓄電手段を備えるとともに、該蓄電手段は、一定の範囲内の電圧値が維持される一定電圧蓄電部と、前記電動発電機の電動発電運転又は前記旋回用電動機の力行回生運転による電圧値の変動を許容する変動電圧蓄電部とを備える。【０００８】
また、一側が前記一定電圧蓄電部と他側が前記変動電圧蓄電部とに接続され、前記変動電圧蓄電部の電圧値を変動させて前記一定電圧蓄電部の電圧値を昇圧又は降圧する昇降圧コンバータと、前記昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行う昇降圧駆動制御部とを有してもよい。【０００９】
また、前記一定電圧蓄電部の電圧値を検出する電圧値検出部をさらに備え、前記昇降圧駆動制御部は、前記電圧値検出部によって検出された電圧値に基づいて昇圧動作と降圧動作の切替制御を行ってもよい。【００１０】
また、前記昇降圧駆動制御部は、前記旋回用電動機の運転状態に応じて前記一定電圧蓄電部の電圧値が一定の範囲内に収まるように、前記昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行ってもよい。【００１１】
また、前記昇降圧駆動制御部は、前記昇降圧コンバータの昇圧動作又は降圧動作のいずれかを他方へ切り替える際に無動作時間を設けてもよい。【００１２】
また、前記昇降圧コンバータは、前記変動電圧蓄電部から前記一定電圧蓄電部への電力の供給を制御するための昇圧用スイッチング素子と、前記一定電圧蓄電部から前記変動電圧蓄電部への電力の供給を制御するための降圧用スイッチング素子と、前記昇圧用スイッチング素子と前記降圧用スイッチング素子とに接続されるリアクトルとを有し、前記昇降圧駆動制御部は、前記第１の電圧検出部の電圧値が電圧目標値になるように、前記昇圧用スイッチング素子又は前記降圧用スイッチング素子を駆動制御する電圧制御手段と、前記リアクトルを通流する電流の値が所定の電流閾値になるように、前記昇圧用スイッチング素子又は前記降圧用スイッチング素子を駆動制御する電流制御手段とを有するとともに、前記昇降圧コンバータの負荷が所定負荷以下になるように、前記電圧制御手段又は前記電流制御手段のいずれかを選択的に切り替える制御切り替え手段とを備えてもよい。【００１３】
また、前記制御切り替え手段は、前記電圧制御手段による駆動制御が行われているときに、前記リアクトルを通流する電流の絶対値が前記電流閾値よりも大きくなると、前記電流制御手段による駆動制御に切り替えてもよい。【００１４】
また、前記制御切り替え手段は、前記電流制御手段による駆動制御が行われているときに、前記第１の電圧検出部の電圧値が電圧目標値に復帰すると、前記電圧制御手段による駆動制御に切り替えてもよい。【００１５】
また、前記昇降圧駆動制御部は、前記電圧制御手段又は前記電流制御手段のいずれかを他方へ切り替える際に、切替後の制御目標値の初期値を補正してもよい。【００１６】
また、前記昇降圧駆動制御部は、前記昇降圧コンバータの不感帯領域内において、充放電電流を促進する制御を行ってもよい。【００１７】
また、前記昇降圧駆動制御部は、前記ＤＣバスの電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）が目標電圧値に追従するように、前記昇降圧コンバータを駆動するためのＰＷＭデューティ値を演算する主制御部と、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における所定の低電流領域で前記ＰＷＭデューティ値を補償するための補償デューティ値を演算する補償デューティ値演算部と、前記主制御部によって演算されるＰＷＭデューティ値に前記補償デューティ値を合算する合算処理を行う合算部とを含んでもよい。【００１８】
また、前記主制御部は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差に基づくＰＩ制御によって前記ＰＷＭデューティ値を演算するように構成されており、前記合算処理の起動開始時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を比例成分値の反数に置き換える置換部をさらに備えてもよい。【００１９】
また、前記補償デューティ値演算部は、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側又は降圧側の変曲点でのＰＷＭデューティ値に相当するデューティ値を前記補償デューティ値として演算してもよい。【００２０】
本発明の一局面のハイブリッド型建設機械の制御方法は、内燃機関と、電動発電機と、油圧によって駆動される作業要素と、旋回用電動機で旋回駆動される旋回機構と、該電動発電機と該旋回用電動機との間に配設され、一定電圧蓄電部と変動電圧蓄電部とを備える蓄電手段と、を含むハイブリッド型建設機械の制御方法において、該一定電圧蓄電部は、一定の範囲内の電圧値が維持されるとともに、該変動電圧蓄電部により、前記電動発電機の電動発電運転又は前記旋回用電動機の力行回生運転による電圧値の変動を許容する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、蓄電手段の電圧値の変動を抑え、負荷の制御性のばらつきや、過電流による負荷のドライバの損傷等の発生を抑制したハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械の制御方法を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１のハイブリッド型建設機械を示す側面図である。
【図２】実施の形態１のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。
【図４】実施の形態２のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータ１００の制御装置の回路構成を制御ブロックで示す図である。
【図５】昇降圧切替部によって昇降圧動作が切り替えられる際の状態遷移を概念的に示す図である。
【図６】図５に示す状態遷移を時系列的に示す動作説明図である。
【図７】電圧制御と電流制御の切替条件を概念的に示す図である。
【図８】昇圧動作中における電圧制御と電流制御の切替動作を説明するための動作例を示す図である。
【図９】降圧動作中における電圧制御と電流制御の切替動作を説明するための動作例を示す図である。
【図１０】実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。
【図１１】実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置の補償値切替部で導出するフラグと、昇降圧コンバータの駆動領域との関係を示す図である。
【図１２】実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置における降圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す図である。
【図１３】実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置における昇圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す図である。
【図１４】実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置による動作特性の一例を示す特性図である。
【図１５】従来の昇降圧コンバータの駆動制御装置におけるＰＷＭデューティに対する電流の変化量を表す図である。
【図１６】実施の形態４のハイブリッド型建設機械の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  下部走行体
１Ａ、１Ｂ  走行機構
２  旋回機構
３  上部旋回体
４  ブーム
５  アーム
６  バケット
７  ブームシリンダ
８  アームシリンダ
９  バケットシリンダ
１０  キャビン
１１  エンジン
１２  電動発電機
１３  減速機
１４  メインポンプ
１５  パイロットポンプ
１６  高圧油圧ライン
１７  コントロールバルブ
１８Ａ、１８Ｂ  インバータ
１９  バッテリ
２１  旋回用電動機
２２  レゾルバ
２３  メカニカルブレーキ
２４  旋回減速機
２５  パイロットライン
２６  操作装置
２６Ａ、２６Ｂ  レバー
２６Ｃ  ペダル
２７  油圧ライン
２８  油圧ライン
２９  圧力センサ
３０  コントローラ
１００  昇降圧コンバータ
１０１  リアクトル
１０２Ａ  昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ  降圧用ＩＧＢＴ
１０４  電源接続端子
１０５  インバータ
１０６  出力端子
１０７  コンデンサ
１１０  ＤＣバス
１１１  ＤＣバス電圧検出部
１１２  バッテリ電圧検出部
１１３  バッテリ電流検出部
１２０  駆動制御部
１２１  電圧制御部
１２２  電流制御部
１２３  制御切替部
１２４  昇降圧切替部
１２５  昇圧用ＰＭ
１２６  降圧用ＰＭ
２０１  電圧制御指令生成部
２０２  電圧制御部
２０３  ＰＷＭ指令算出部
２０４  ＰＷＭ指令合算部
２０５  昇降圧切替制御部
２０６  補償値算出部
２０７  補償値切替部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明のハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械及びハイブリッド型建設機械の制御方法を適用した実施の形態について説明する。【００２５】
「実施の形態１」
図１は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械を含む建設機械を示す側面図である。【００２６】
このハイブリッド型建設機械の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。【００２７】
「全体構成」
図２は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを太実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を実線でそれぞれ示す。【００２８】
機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。【００２９】
コントロールバルブ１７は、実施の形態１の建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。【００３０】
また、電動発電機１２には、インバータ１８を介して蓄電手段が接続される。この蓄電手段は、インバータ１８を介して電動発電機１２との間で電力の授受を行う。【００３１】
また、蓄電手段には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。蓄電手段は、インバータ２０を介して旋回用電動機２１との間で電力の授受を行う。【００３２】
すなわち、蓄電手段は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１との間で電力の授受を行うために配設されている。【００３３】
旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。旋回用電動機２１、インバータ２０、レゾルバ２２、及び旋回用減速機２４とで負荷駆動系を構成する。【００３４】
操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含み、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃには、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、実施の形態１の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。【００３５】
このような実施の形態１の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型建設機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。【００３６】
「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、建設機械の運転中は常時運転される。【００３７】
電動発電機１２は、電動（アシスト）運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ２０によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。【００３８】
減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と発電運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。【００３９】
メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。【００４０】
パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。【００４１】
コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。【００４２】
インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と蓄電手段との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８が電動発電機１２の力行を運転制御している際には、必要な電力を蓄電手段から電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の回生を運転制御している際には、電動発電機１２により発電された電力を蓄電手段に充電する。なお、電動発電機１２とインバータ１８とで電動発電系を構成している。【００４３】
旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。【００４４】
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。また、図２にはレゾルバ２２を取り付けた形態を示すが、電動機の回転センサを有しないインバータ制御方式を用いてもよい。【００４５】
メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。【００４６】
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力として旋回体へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、旋回体で発生した回転数を増加させ、より多くの回転動作を旋回用電動機２１に発生させることができる。【００４７】
旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。【００４８】
操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、ハイブリッド型建設機械の運転者によって操作される。【００４９】
この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を運転者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。【００５０】
操作装置２６が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。【００５１】
なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダの駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。【００５２】
旋回用操作検出部としての圧力センサ２９では、操作装置２６に対して旋回機構２を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これにより、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるための操作量を的確に把握することができる。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。また、実施の形態１では、レバー操作検出部としての圧力センサを用いる形態について説明するが、操作装置２６に入力される旋回機構２を旋回させるための操作量をそのまま電気信号で読み取るセンサを用いてもよい。【００５３】
蓄電手段は、インバータ１８及びインバータ２０に接続されている。これにより、電動発電機１２の電動（アシスト）運転と旋回用電動機２１の力行運転との少なくともどちらか一方が行われている際には、電動（アシスト）運転又は力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、電動発電機１２の発電運転と旋回用電動機２１の回生運転の少なくともどちらか一方が行われている際には、発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。【００５４】
この蓄電手段の充放電制御は、蓄電手段の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいてコントローラ３０によって行われる。【００５５】
インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と蓄電手段との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１の力行を運転制御している際には、必要な電力を蓄電手段から旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力を蓄電手段へ充電する。図２には、旋回電動機（１台）及びインバータ（１台）を含む実施の形態を示すが、その他マグネット機構や旋回機構部以外の駆動部として備えることで、複数の電動機及び複数のインバータを蓄電手段に接続するようにしてもよい。【００５６】
ところで、このようなハイブリッド型建設機械では、電動発電機１２等のような負荷による電力消費と回生電力の生成が繰り返し行われるため、蓄電手段の電圧値は大きく変動する。そして、蓄電手段の電圧値の変動は、負荷の制御性のばらつきを発生させるので、旋回用電動機２１の出力がばらつき、このため、作業性が低下してしまう。また、過電流による負荷のドライバの損傷等をもたらし、運転継続性に影響を及ぼす場合がある。【００５７】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、蓄電手段は一定電圧蓄電部としてのＤＣバス１１０と変動電圧蓄電部としてのバッテリ１９とで構成し、インバータ１８、２０をＤＣバス１１０と接続する。これにより、インバータ１８、２０へ供給する電圧を、予め定めた一定の範囲内に収まるように保持することができる。この結果、負荷の制御性のばらつきを抑制することができ、電動発電機１２、旋回用電動機２１の出力のばらつきを防止することができる。さらに、バッテリ１９の蓄電電圧を変動させることで、電動発電機１２の電動発電運転又は旋回用電動機３１の力行回生運転による電圧値の変動を許容することができる。それにより、過電流による負荷のインバータ１８、２０における損傷等を防止することができ、運転継続性を向上させることができる。【００５８】
「コントローラ３０」
コントローラ３０は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械の駆動制御を行う制御装置であり、昇降圧制御を行う昇降圧制御部としての昇降圧駆動制御部１２０を含み、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。【００５９】
昇降圧駆動制御部１２０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）、及び、蓄電手段の充放電制御を行うための制御装置である。昇降圧駆動制御部１２０は、蓄電手段の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、蓄電手段の充放電制御を行う。【００６０】
図３は、実施の形態１のハイブリッド型建設機械に用いる蓄電手段の詳細図である。【００６１】
この蓄電手段は、バッテリ１９、昇降圧コンバータ１００、及びＤＣバス１１０を含む。ＤＣバス１１０には、インバータ１０５が接続されている。一定電圧蓄電部としてのバッテリ１９と変動電圧蓄電部としてのＤＣバス１１０は、蓄電手段を構成する。【００６２】
昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar
Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、バッテリ１９を接続するための電源接続端子１０４、及び、インバータ１０５を接続するための出力端子１０６を備える。昇降圧コンバータ１００の出力端子１０６とインバータ１０５との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。インバータ１０５は、インバータ１８、２０に相当する。【００６３】
リアクトル１０１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１０４に接続されており、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス９に供給するために設けられている。【００６４】
昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal
Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、昇降圧駆動制御部１２０により、ゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。【００６５】
バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。【００６６】
電源接続端子１０４及び出力端子１０６は、バッテリ１９及びインバータ１０５が接続可能な端子であればよい。一対の電源接続端子１０４と並列に、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６と並列に、、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。【００６７】
バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１９の電圧値(vbat_det)を検出し、ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧（以下、ＤＣバス電圧：vdc_det）を検出する。【００６８】
バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９に通流する電流の値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。このリアクトル電流検出部１０８は、バッテリ１９に通流する電流値(ibat_det)を検出する。【００６９】
「昇降圧動作」
このような昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力をＤＣバス１１０に供給する。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。【００７０】
また、ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、インバータ１０５を介して供給される回生電力をＤＣバス１１０からバッテリ１９に供給する。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がバッテリ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。【００７１】
なお、実際には、昇降圧駆動制御部１２０と昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂとの間には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するＰＷＭ信号を生成する駆動部が存在するが、図３では省略する。このような駆動部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。【００７２】
次に、図３に示す構成を図２との関係で説明する。【００７３】
バッテリ１９は、昇降圧コンバータ１００及びＤＣバス１１０を介してインバータ１０５（インバータ１８及びインバータ２０）に接続されている。これにより、電動発電機１２の電動（アシスト）運転と旋回用電動機２１の力行運転との少なくともどちらか一方が行われている際には、電動（アシスト）運転又は力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、電動発電機１２の発電運転と旋回用電動機２１の回生運転の少なくともどちらか一方が行われている際には、発電運転又は回生運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。【００７４】
ＤＣバス１１０は、インバータ１０５（インバータ１８及びインバータ２０）と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、バッテリ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受が可能に構成されている。そして、ＤＣバス１１０には昇降圧コンバータ１００の一対の出力端子１０６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０７を備える。この平滑用のコンデンサ１０７は、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。【００７５】
ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス電圧値を検出するための電圧検出部である。検出されるＤＣバス電圧値はコントローラ３０に入力され、このＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収めるための昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。このＤＣバス電圧検出部１１１で検出されたＤＣバス電圧値は、昇降圧駆動制御部１２０に入力される。【００７６】
バッテリ電圧検出部１１２は、バッテリ１９の電圧値を検出するための電圧検出部であり、バッテリの充電状態を検出するために用いられる。検出されるバッテリ電圧値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。このバッテリ電圧検出部１１２で検出されたバッテリ電圧値は、昇降圧駆動制御部１２０に入力される。【００７７】
バッテリ電流検出部１１３は、バッテリ１９の電流値を検出するための電流検出部である。バッテリ電流値は、バッテリ１９から昇降圧コンバータ１００に流れる電流を正の値として検出される。検出されるバッテリ電流値は、コントローラ３０に入力され、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行うために用いられる。このバッテリ電流検出部１１３で検出されたバッテリ電流値は、昇降圧駆動制御部１２０に入力される。【００７８】
このバッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、昇降圧コンバータ１００によって行われる。この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、バッテリ電圧検出部１１２によって検出されるバッテリ電圧値、及びバッテリ電流検出部１１３によって検出されるバッテリ電流値に基づき、昇降圧駆動制御部１２０によって行われる。【００７９】
昇降圧コンバータ１００は、一側がＤＣバス１１０を介してインバータ１０５（インバータ１８及びインバータ２０）に接続されるとともに、他側がバッテリ１９に接続されており、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧又は降圧を切り替える。具体的には、昇降圧駆動制御部１２０において、ＤＣバス電圧検出部１１１によるＤＣバス電圧検出値とＤＣバスの目標電圧値とを対比して制御指令値を算出し、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのスイッチング制御を行う。電動発電機１２が電動（アシスト）運転を行う場合には、インバータ１８を介して電動発電機１２に電力を供給する必要があるため、ＤＣバス電圧値を昇圧する必要がある。一方、電動発電機１２が発電運転を行う場合には、発電された電力をインバータ１８を介してバッテリ１９に充電する必要があるため、ＤＣバス電圧値を降圧する必要がある。これは、旋回用電動機２１の力行運転と回生運転においても同様であり、その上、電動発電機１２はエンジン１１の負荷状態に応じて運転状態が切り替えられ、旋回用電動機２１は上部旋回体３の旋回動作に応じて運転状態が切り替えられるため、電動発電機１２と旋回用電動機２１には、いずれか一方が電動（アシスト）運転又は力行運転を行い、他方が発電運転又は回生運転を行う状況が生じうる。【００８０】
このため、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２と旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。【００８１】
このように、一定電圧蓄電部としてのＤＣバス１１０と変動電圧蓄電部としてのバッテリ１９との間に昇降圧コンバータ１１０を配置することで、ＤＣバス１１０の電圧値を予め定めた一定の範囲内に収まるように保持することができる。従って、インバータ１８、２０に供給する電圧を安定させることで、電動発電機１２、旋回用電動機２１の出力を安定させることができる。【００８２】
なお、図３には、蓄電器としてバッテリ１９を示すが、バッテリ１９の代わりに、コンデンサ、充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。【００８３】
しかしながら、一般的な昇降圧コンバータには、電圧制御を行うことにおける課題がある。例えば、昇降圧コンバータでは、その構造上、昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子とを同時にオンにすると大電流が流れて危険である。さらに、電圧制御による昇圧動作又は降圧動作を行っているときに、電動発電機等の負荷が多大な電力を必要としている場合や、負荷の回生運転により多大な電力が充電用に供給される場合には、昇降圧コンバータ１００が過負荷状態となり、スイッチング素子に過大な電流が流れ、スイッチング素子が損傷するおそれがあった。【００８４】
そこで、実施の形態２では、昇降圧駆動制御部１２０に電圧制御部１２、電流制御部１２２を備えることで、電圧制御と電流制御とを切り替え、昇降圧コンバータ１００の負荷が予め定められた負荷以下となるように切替制御を行うこととした。【００８５】
「実施の形態２」
図４は、実施の形態２のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータ１００の制御装置の回路構成を制御ブロックで示す図である。この図に示すように、昇降圧コンバータ１００の昇降圧駆動制御部１２０は、電圧制御部１２１、電流制御部１２２、制御切替部１２３、及び昇降圧切替部１２４を備える。【００８６】
この昇降圧駆動制御部１２０には、電源接続端子１０４、出力端子１０６、昇圧用ＰＭ（Power Module）１２５、及び降圧用ＰＭ１２６が接続される。これらは、図３に示すハードウェア構成を実現可能とするように接続される。すなわち、昇降圧駆動制御部１２０によって昇圧用ＰＭ１２５及び降圧用ＰＭ１２６に含まれる昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２ＢがＰＷＭ駆動され、その結果、電源接続端子１０４からバッテリ電圧Vbat（＝vbat_det）及びバッテリ電流Ibat（＝ibat_det）が出力され、出力端子１０６からＤＣバス電圧Vout（＝vdc_det）が出力されるように接続される。【００８７】
電圧制御部１２１は、目標電圧値Vout_refと、出力端子１０６から出力されるＤＣバス電圧Voutとの差に基づいてＰＩ（Proportional
Integral）制御を行うことにより、昇圧用ＩＢＧＴ２及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動制御するための第１スイッチングデューティduty_vを演算する。この第１スイッチングデューティduty_vの演算過程では、制御部１３において、電圧積分値Vout_Iが補正される。この補正の手法については後述する。【００８８】
電流制御部１２２は、電流閾値Ibat_refと、電源接続端子１０４から出力されるバッテリ電流Ibatとの差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、昇圧用ＩＢＧＴ２及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動制御するための第２スイッチングデューティduty_iを演算する。この第２スイッチングデューティduty_iの演算過程では、制御部１３において、電流積分値Ibat_Iが補正される。この補正の手法については後述する。【００８９】
ここでは、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａを駆動するためのスイッチングデューティと、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するためのスイッチングデューティとに互いに異なる符号を用いて区別を図っている。このため、上述した第１スイッチングデューティ及び前記第２スイッチングデューティの各々には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａの駆動用に正の符号を付し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの駆動用に負の符号を付す。【００９０】
制御切替部１２３は、リアクトル１０１又はインバータ１０５の負荷が所定負荷以下になるように、電圧制御部１２１又は電流制御部１２２のいずれかを選択的に切り替える。具体的には、電圧制御部１２１による駆動制御が行われているときに、リアクトル１０１を通流する電流の絶対値が電流閾値よりも大きくなると、電流制御部１２２による駆動制御に切り替える。また、電流制御部１２２による駆動制御が行われているときに、出力端子１０６の端子電圧値が目標電圧値よりも高くなると、電圧制御部１２１による駆動制御に切り替える。【００９１】
このような電圧制御と電流制御との切り替えは、制御切替部１２３の切替部１２３Ａによって行われる。切替部１２３Ａがプラス（＋）に接続されていれば電圧制御が行われ、マイナス（−）に接続されていれば電流制御が行われる。【００９２】
また、制御切替部１２３は、上述のように、電圧制御部１２１が演算する電圧積分値を第２スイッチングデューティを用いて補正するとともに、電流制御部１２２が演算する電流積分値を第１スイッチングデューティを用いて補正する。【００９３】
なお、補正手法については、以下で述べるが、電圧制御時は、制御切替部１２３の切替部１２３Ｂ及び１２３Ｃはプラス（＋）側に接続され、電流制御時は、切替部１２３Ｂ及び１２３Ｃはマイナス（−）側に接続される。【００９４】
ここで、電圧積分値Vout_I及び電流積分値Ibat_Iの補正について説明する。電圧制御部１２１と電流制御部１２２とで電圧制御用の第１スイッチングデューティと電流制御用の第２スイッチングデューティとを演算すると、通常は、電圧指令と電流指令は一致しないので、電圧制御と電流制御の切替時に、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ又は降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに供給されるデューティが不連続となるが、実施の形態１のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータ１００では、電圧制御部１２１と電流制御部１２２を切り替える際に、下記条件（１）及び（２）を用いて、スイッチングデューティの初期値を補正している。
（１）Vout_Iを（duty_i − Vout_P）に設定する。
（２）Ibat_Iを（duty_v − Ibat_P）に設定する。【００９５】
ここで、Vout_Iは電圧制御部１２１で演算される電圧積分値、duty_iは電流制御部１２２で演算される第２スイッチングデューティ、Vout_Pは電圧制御部１２１で演算される電圧比例値である。【００９６】
また、Ibat_Iは電流制御部１２２で演算される電流積分値、duty_vは電圧制御部１２１で演算される第１スイッチングデューティ、Ibat_Pは電流制御部１２２で演算される電流比例値である。【００９７】
制御切替部１２３は、条件（１）に示すように、電圧制御部１２１で演算される電圧積分値Vout_Iを第２スイッチングデューティduty_i及び電圧比例値Vout_Pを用いて補正する。また、制御切替部１２３は、条件（２）に示すように、電流制御部１２２で演算される電流積分値Ibat_I を第１スイッチングデューティduty_v及び電流比例値Ibat_Pを用いて補正する。【００９８】
電流制御状態では制御切替部１２３の切替部１２３Ａ乃至１２３Ｃがすべてマイナス（−）側に接続された状態となっている。この状態において、切替部１２３Ａのマイナス（−）側には、電流制御部１２２でＰＩ制御によって生成される電流制御指令値（duty_i）が入力され、電流制御が実行されている。一方、切替部１２３Ａのプラス（＋）側では、切替部１２３Ｂにおいてマイナス（−）側に接続された状態となっているので、電圧積分値の補正値として（duty_i−Vout_P）が入力された状態となっている。【００９９】
ここで、電流制御から電圧制御に切り替えられると、制御切替部１２３の切替部１２３Ａ乃至１２３Ｃがすべてマイナス（−）側からプラス（＋）側に切り替えられる。これにより、切替部１２３Ｂでは、マイナス（−）側からプラス（＋）側に切り替えられた直後における電圧積分値Vout_Iは、（duty_i−Vout_P）に設定される。この電圧積分値Vout_I（＝duty_i−Vout_P）は、電圧比例値Vout_Pと加算されるため、第１スイッチングデューティduty_vは、電流制御の最後に得られた第２スイッチングデューティduty_iと等しい値となる。このように、制御切替部１２３をマイナス（−）側からプラス（＋）側に切り替える際には、切替前の電流制御指令値（第２スイッチングデューティ）の最後値と切り替え後の電圧制御指令値（第１スイッチングデューティ）の初期値が等しくなるように、切替後の電圧目標値の初期値が補正される。【０１００】
これにより、電流制御から電圧制御への切り替え時に、切替部１２３Ａがマイナス（−）からプラス（＋）側に切り替えられても、切替部１２３Ａのプラス（＋）側とマイナス（−）側におけるデューティの値は、電流制御の最後に得られた第２スイッチングデューティduty_iであるため、電圧制御への切り替え時における不連続性を解消することができる。【０１０１】
また、同様に、電圧制御から電流制御に切り替えられると、切替部１２３Ｃでは、プラス（＋）側からマイナス（−）側に切り替えられた直後における電流積分値Ibat_Iは、（duty_v
− Ibat_P）に設定される。この電流積分値Ibat_I（＝duty_v − Ibat_P）は、電流比例値Ibat_Pと加算されるため、第２スイッチングデューティduty_iは、電圧制御の最後に得られた第１スイッチングデューティduty_vと等しい値となる。このように、制御切替部１２３をプラス（＋）側からマイナス（−）側に切り替える際には、切替前の電流制御指令値（第１スイッチングデューティ）の最後値と切り替え後の電圧制御指令値（第２スイッチングデューティ）の初期値が等しくなるように、切替後の電圧目標値の初期値が補正される。【０１０２】
これにより、電圧制御から電流制御への切り替え時に、切替部１２３Ａがプラス（＋）側からマイナス（−）側に切り替えられても、切替部１２３Ａのプラス（＋）側とマイナス（−）側におけるデューティの値は、電圧制御の最後に得られた第１スイッチングデューティduty_vであるため、電流制御への切り替え時における不連続性を解消することができる。【０１０３】
制御切替部１２３は、上述のように切替部１２３Ａを切り替えることにより、電圧制御部１２１から得られる第１スイッチングデューティと、電流制御部１２２から得られる第２スイッチングデューティとのいずれかを昇圧用ＰＭ１２５及び降圧用ＰＭ１２６を駆動するための駆動用デューティduty_refとして選択する。この選択は、バッテリ電流Ibatが電源供給電流閾値Ibat_refを超えると、電流制御部１２２（すなわち、第２スイッチングデューティ）による駆動制御に切り替え、ＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_refに復帰すると、電圧制御部１２１（すなわち、第１スイッチングデューティ）による駆動制御部に復帰させることによって実現される。【０１０４】
選択された駆動用デューティduty_refは、昇降圧切替部１２４に伝送される。なお、この駆動用デューティduty_refは、第１スイッチングデューティ、又は第２スイッチングデューティのいずれかであるため、昇圧駆動用の駆動用デューティには正の符号が付され、降圧駆動用の駆動用デューティには負の符号が付されることになる。【０１０５】
昇降圧切替部１２４は、制御切替部１２３から伝送される駆動用デューティduty_refの符号に基づき、この駆動用デューティduty_refによって駆動されるパワーモジュールを昇圧用ＰＭ１２５又は降圧用ＰＭ１２６のいずれかに決定する。【０１０６】
昇圧用ＰＭ（Power Module）１２５は、上述の昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと、この昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａを駆動するための駆動回路及び自己保護機能とを組み込んだパワーモジュールである。【０１０７】
同様に、降圧用ＰＭ１２６は、上述の降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂと、この降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するための駆動回路及び自己保護機能とを組み込んだパワーモジュールである。【０１０８】
なお、図４にはリアクトルを図示しないが、電源接続端子１０４から出力されるバッテリ電流Ibatは、リアクトルを通流する電流である。【０１０９】
なお、上述のように、降圧用ＰＭ１２６に含まれる降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、昇降圧切替部１２４から負の駆動用デューティduty_refが伝送されるため、符号を反転（−１倍）するように構成されている。【０１１０】
図５は、昇降圧切替部１２４によって昇降圧動作が切り替えられる際の状態遷移を概念的に示す図である。表１は、図５に示す状態遷移と駆動用デューティの関係を表す。ここで、説明の便宜上、モード０（Mode=0）を運転開始前の停止中、モード１（Mode=1）を昇圧中、モード２（Mode=2）を降圧中、モード３（Mode=3）を無動作（昇降圧切替の間の停止中）とする。【０１１１】
【表１】
2009082010.tif 000003
図５及び表１に示すように、昇降圧コンバータ１００の運転開始時（モード０）に、駆動用デューティが０以上である場合は、昇降圧切替部１２４は、昇圧用ＰＭ１２５の駆動制御を実行させる。一方、駆動用デューティが負の値である場合は、昇降圧切替部１２４は、電圧制御部１２１に降圧用ＰＭ１２６の駆動制御を実行させる。【０１１２】
また、昇圧用ＰＭ１２５の駆動制御が行われている時（モード１）に、駆動用デューティが０以上である場合は、昇降圧切替部１２４は、昇圧用ＰＭ１２５の駆動制御を継続させる。一方、駆動用デューティが負の値である場合は、昇降圧切替部１２４は、昇圧用ＰＭ１２５の駆動制御を停止させる。【０１１３】
また、降圧用ＰＭ１２６の駆動制御が行われている時（モード２）に、駆動用デューティが０以上である場合は、昇降圧切替部１２４は、降圧用ＰＭ１２６の駆動制御を停止させる。一方、駆動用デューティが負の値である場合は、昇降圧切替部１２４は、降圧用ＰＭ１２６の駆動制御を継続させる。【０１１４】
さらに、電圧制御部１２１及び電流制御部１２２による駆動制御が昇降圧の切替の間で共に停止状態であるとき（モード３）に、駆動用デューティが０以上である場合は、昇降圧切替部１２４は、昇圧用ＰＭ１２５の駆動制御を行わせる。一方、駆動用デューティが負の値である場合は、昇降圧切替部１２４は、降圧用ＰＭ１２６の駆動制御を実行させる。【０１１５】
なお、昇降圧切替部１２４は、モード３における停止期間には、駆動用デューティをオフにする。【０１１６】
図６は、図５に示す状態遷移を時系列的に示す動作説明図である。【０１１７】
図６（ａ）は、昇圧動作から無動作を経て降圧動作に遷移する場合の動作例を示す。このように、昇圧動作と降圧動作との間には、駆動用デューティをオフとする無動作（上述のモード３）の時間を設ける。例えば、２００μ秒毎に昇降圧の制御を行う場合は、昇圧動作から降圧動作に遷移する間の２００μ秒だけ無動作による停止期間が設けられる。これにより、昇降圧切替時に、安定的な動作を実現できる。【０１１８】
同様に、図６（ｂ）は、降圧動作から無動作を経て昇圧動作に遷移する場合の動作例を示す。図６（ｃ）は、昇圧動作から無動作を経て降圧動作に遷移し、再び無動作を経て昇圧動作に遷移する場合の例を示す。これらは、図６（ａ）に示す場合と同様で、昇圧動作から降圧動作に遷移する場合に無動作の状態を経る種々の場合を示す。【０１１９】
図６（ｄ）は、昇圧動作と降圧動作の切替が頻繁に行われる場合の動作例を示す。このように、昇降圧の切替が頻繁に行われる場合は、昇圧動作と降圧動作との切替動作に加えて、昇圧動作から無動作を経て再び昇圧動作になる場合も含まれる。このように同一の動作に復帰する場合でも、無動作の時間は制御周期の１周期（２００μ秒）と短いため、安定的な昇降圧制御を実現できる。【０１２０】
図７は、電圧制御と電流制御の切替条件を概念的に示す図である。図８は、昇圧動作中における電圧制御と電流制御の切替動作を説明するための動作例を示す図である。図９は、降圧動作中における電圧制御と電流制御の切替動作を説明するための動作例を示す図である。このような電圧制御と電流制御の切替動作は、切替制御部１３によって実行される。【０１２１】
図７（ａ）に示すように、昇圧動作中で、電圧制御部１２１による電圧制御が行われているときに、バッテリ電流Ibatの電流値が電源供給電流閾値Ibat_refよりも大きくなると、リアクトル１０１に出力端子１０６に向かう方向の過大電流が通流することを防ぐために、切替制御部１３は、電流制御部１２２による駆動制御に切り替える。これは、図８に示す時系列において最初の電圧制御から電流制御に遷移した場合に対応する。【０１２２】
例えば、インバータ１０５の電力消費量が多い場合、つまり、電動発電機１２の電動量や旋回電動機２１の力行量が多い場合には、リアクトル１０１を始めとする回路素子に許容電流値よりも多い過電流が通流することによって、回路素子が損傷を受ける場合がある。このため、リアクトル１０１に通流するバッテリ電流Ibatの電流値が電源供給電流閾値Ibat_ref以上に大きくなった場合には、電流制御部１２２による駆動制御に切り替える。【０１２３】
また、電流制御部１２２による駆動制御に切り替えられると、電動発電機１２や旋回用電動機２１の要求量以上に電流を通流させることができなくなるため、ＤＣバス１１０に蓄電された電力を消費して運転を継続する。従って、図８に示すように、ＤＣバス電圧Voutは、出力目標電圧値Vout_refから大きく低下し始める。インバータ１０５の負荷の状態が変わらない限り変化しない。【０１２４】
そして、電流制御部１２２による駆動制御が行われているときに、電動発電機１２の電動量、又は旋回用電動機２１の力行量が小さくなることによりＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_refに復帰すると、つまり、ＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_ref以上になると、切替制御部１３は、電圧制御部１２１による駆動制御に切り替える。これは、図８に示す電流制御から、時系列において最後の電圧制御に遷移した場合に対応する。これにより、ＤＣバス１１０の電圧値が過剰に高くなることを防止することができる。その結果、ＤＣバス１１０の電圧値を安定させることができ、インバータ１８、２０の制御性を安定させることができる。【０１２５】
逆に、図７（ｂ）に示すように、降圧動作中で、電圧制御部１２１による電圧制御が行われているときに、例えば、電動発電機１２の発電量又は旋回用電動機２１の回生量が多い場合にも同様に、リアクトル１０１をはじめとする回路素子に許容電流値よりも多い過電流が通流することによって、回路素子が損傷を受ける場合がある。このため、バッテリ電流Ibatが電源供給電流閾値Ibat_ref以下になると、リアクトル１０１に電源接続端子１０４に向かう方向の過大電流が通流することを防ぐために、切替制御部１３は、電流制御部１２２による駆動制御に切り替える。これは、図９に示す時系列において最初の電圧制御から電流制御に遷移した場合に対応する。ここで、降圧中のバッテリ電流Ibat_と電源供給電流閾値Ibat_refとは負の値を持つ。【０１２６】
また、電流制御部１２２による駆動制御が行われているときに、ＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_refに復帰すると、つまり、ＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_ref以下になると、切替制御部１３は、電圧制御部１２１による駆動制御に切り替える。これは、図９に示す電流制御から、時系列において最後の電圧制御に遷移した場合に対応する。その結果、ＤＣバス１１０の電圧値を安定させることができ、インバータ１８、２０の制御性を安定させることができる。【０１２７】
以上のように、実施の形態２のハイブリッド型建設機械によれば、電流制御部１２２で演算される第２スイッチングデューティを用いて電圧制御部１２１で電圧積分値を演算し、また、電圧制御部１２１で演算される第１スイッチングデューティを用いて電流制御部１２２で電流積分値を演算する。その上で、バッテリ電流Ibatの絶対値が電源供給電流閾値Ibat_refを超えると、電流制御部１２２による駆動制御に切り替え、ＤＣバス電圧Voutが出力目標電圧値Vout_refに復帰すると、電圧制御部１２１による駆動制御部に復帰させる。【０１２８】
このように、電圧制御を基本としつつ、バッテリ電流Ibatが過大になると、回路を保護するために電流制御に切り替える。そして、その切り替えのときに、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの両方を停止させる停止期間（無動作）を設けるので、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを損傷させることなく、昇圧動作と降圧動作との切り替えを安定的に行うことのできるハイブリッド型建設機械を提供できる。【０１２９】
以上では、出力端子１０６にインバータ１０５を直接接続する形態について説明したが、これに代えて、出力端子１０６にインバータを介して交流駆動されるモータを接続してもよい。【０１３０】
ところで、昇降圧コンバータ１００をフィードバック制御する場合には、昇圧動作と降圧動作の切替点に近い電流値が微小な領域（低電流領域）において、電流の立ち上がりが遅れるため、デューティ指令に対して電流の応答が遅れるという課題がある。【０１３１】
このような電流応答の遅れは、デューティ指令に対する電流の特性に図１５に示すような不感帯領域として現れる。この不感帯医療域内では電流値が小さいため、昇圧動作又は降圧動作が適切に行われず、昇降圧コンバータと電動発電機等の負荷との間にあるＤＣバスの電圧値が変動しやすくなる。このため、不感帯領域内でＤＣバス電圧値が変動すると、ＤＣバスから負荷に供給される電圧も変動するため、電動発電機等の負荷を正確に制御しにくくなるという課題があった。【０１３２】
また、降圧動作を行う際に、電流応答の遅れによりＤＣバス電圧が上昇しすぎると、電動発電機等の負荷のドライバは過電圧で損傷する恐れがあった。これとは逆に、昇圧動作を行う際に、ＤＣバス電圧が低下し過ぎて蓄電器の電圧と同等になると、蓄電器から負荷に常に電流が流れることにより、電動発電機等の負荷を制御しにくくなるという課題があった。【０１３３】
そこで、実施の形態３において、スイッチング素子を損傷することなく昇圧動作と降圧動作を行うことができるとともに、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性を向上させた昇降圧コンバータを用いたハイブリッド型建設機械を提供する。【０１３４】
「実施の形態３」
実施の形態３のハイブリッド型建設機械は、実施の形態１と同一の昇降圧コンバータ１００を用いる。このため、実施の形態３では図３を援用する。実施の形態３は、図２に示す実施の形態１の昇降圧駆動制御部１２０の替わりに駆動制御部２００を用いる点が実施の形態１と異なる。【０１３５】
昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力をＤＣバス１１０に供給する。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。【０１３６】
また、ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを介して、インバータ１０５から供給される回生電力をＤＣバス１１０からバッテリ１９に供給する。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がバッテリ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。【０１３７】
ところで、モータ１９の力行運転及び回生運転に際しては、力行運転に必要な電力はＤＣバス１１０からインバータ１０５を介してモータ１９に供給されるとともに、回生運転によって得られる電力はモータ１９からインバータ１０５を介してＤＣバス１１０に供給されるため、ＤＣバス１１０の電圧値は変動する。【０１３８】
しかしながら、実施の形態３のハイブリッド型建設機械によれば、以下で説明する制御手法によって昇圧動作と降圧動作の切替点付近における電流の応答性を向上させ、これによりＤＣバス１１０の電圧値を一定の範囲内に保持する。【０１３９】
図１０は、実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。この図に示すように、実施の形態３の昇降圧コンバータの駆動制御部２００は、図２に示す実施の形態１における昇降圧駆動制御部１２０に替わるものであり、電圧制御指令生成部２０１、電圧制御部２０２、ＰＷＭ指令算出部２０３、ＰＷＭ指令合算部２０４、昇降圧切替制御部２０５、補償値算出部２０６、及び補償値切替部２０７を含む。【０１４０】
これらのうち、電圧制御指令生成部２０１、電圧制御部２０２、ＰＷＭ指令算出部２０３、ＰＷＭ指令合算部２０４、及び昇降圧切替制御部２０５は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)とＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)との偏差に基づくＰＩ制御により昇降圧コンバータ１００を駆動するための駆動指令を生成するフィードバックループを形成する。このフィードバックループは、駆動指令を生成するための主制御部として機能する。【０１４１】
また、ＰＷＭ指令合算部２０４、補償値算出部２０６、及び補償値切替部２０７は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、バッテリ電圧値(vbat_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)を用いて昇降圧コンバータ１００の駆動指令を補償するための補償値を演算し、この補償値を駆動指令に合算するためのフィードフォワードループを形成する。【０１４２】
なお、バッテリ電流値(ibat_det)は、バッテリ１９からＤＣバス１１０へ流れる方向を正とする。【０１４３】
「各部の説明」
電圧制御指令生成部２０１は、ＤＣバス１１０の目標電圧となるＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)を出力する。モータ１９の駆動開始前におけるＤＣバス電圧は０（Ｖ）であるため、このＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)は、モータ１９の駆動開始により０（Ｖ）から徐々に上昇し、モータ１９の駆動が立ち上がってＤＣバス電圧が所定値を超えると、一定値に保持されるように設定されている。ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)は、電圧制御部２０２と補償値切替部２０７に入力される。【０１４４】
電圧制御部２０２は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)とＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)に近づけるように（すなわち、この偏差を小さくするように）ＰＩ制御を行い、そのために必要な電圧制御指令(datl)を演算する。生成された電圧制御指令(datl)は、ＰＷＭ指令算出部２０３に入力される。【０１４５】
ＰＷＭ指令算出部２０３は、電圧制御指令(datl)をＰＷＭ制御に必要なデューティ値を表すＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に変換するための算出処理を行う。算出されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)は、ＰＷＭ指令合算部２０４に入力される。【０１４６】
ＰＷＭ指令合算部２０４は、ＰＷＭ指令算出部２０３から入力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)と、補償値算出部２０６から入力される補償デューティ値(pwm_duty)とを補償値切替部２０７から入力されるフラグ(duty.flg)の値に応じて合算し、合算デューティ値(pwm_sum)を出力する合算処理を行う（合算部としての機能）。この合算処理は、ＰＷＭ指令合算部２０４の不感帯補償機能により、フラグ(duty.flg)の値に応じて、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)と補償デューティ値(pwm_duty)との合算の手法が変更される。この不感帯補償機能による合算処理については後述する。【０１４７】
なお、ＰＷＭ指令合算部２０４で出力される合算デューティ値(pwm_sum)は、ＰＷＭデューティ値に変換される前の制御量（％）である。【０１４８】
昇降圧切替制御部２０５は、合算デューティ値(pwm_sum)をＰＷＭデューティ値であるデューティ指令値(pwm_ref)に変換する。このデューティ指令値(pwm_ref)は、昇降圧コンバータ１００の昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するためのＰＷＭデューティを表す値（％）である。【０１４９】
ここで、デューティ指令値(pwm_ref)は、昇圧用の値に正の符号を付し、降圧用の値に負の符号を付して昇降圧用の値を区別する。このため、昇降圧切替制御部２０５は、デューティ指令値(pwm_ref)が正の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａに送り、デューティ指令値(pwm_ref)が負の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに送る。【０１５０】
補償値算出部２０６は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、バッテリ電圧値(vbat_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)に基づき、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償するための不感帯補償機能による合算処理に必要な補償デューティ値(pwm_duty)を算出する。この補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１００のＰＷＭデューティに対する電流の特性（図１５参照）における昇圧側又は降圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量である。変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量は、降圧側の値はＤＣバス電圧値(vdc_det)に対するバッテリ電圧値(vbat_det)の比(vbat_det)／(vdc_det)で与えられ、昇圧側の値は、{1-(vbat_det)／(vdc_det)}で与えられるる。補償値算出部２０６は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)に対するバッテリ電圧値(vbat_det)の比(vbat_det)／(vdc_det)を表す制御量を補償デューティ値(pwm_duty)として算出し、補償値切替部２０７に入力する。【０１５１】
補償値切替部２０７は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)に基づいてフラグ(duty.flg)を導出し、このフラグ(duty.flg)と補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ指令合算部２０４に入力する処理を行う。フラグ(duty.flg)は「−１」、「０」又は「＋１」のいずれかの値をとる。このフラグ(duty.flg)は、後述する不感帯補償機能による合算処理に用いられる。【０１５２】
図１１は、実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置の補償値切替部２０７で導出するフラグ(duty.flg)と、昇降圧コンバータ１００の駆動領域との関係を示す図である。【０１５３】
図１１において、横軸はバッテリ電流値(ibat_det)、縦軸はＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝である。【０１５４】
ここで、バッテリ電流値(ibat_det)は、バッテリ１９からＤＣバス１１０へ流れる方向を正とするため、横軸が正の領域は、ＤＣバス１１０を昇圧する（リアクトル１０１からＤＣバス１１０に電力を供給する）領域である。この動作が継続されると、バッテリ１９に蓄積された電力がＤＣバス１１０へ供給される（バッテリ１９からＤＣバス１１０への放電が行われる）。これに対して横軸が負の領域は、ＤＣバス１１０を降圧する（バッテリ１９を充電する）領域である。【０１５５】
また、縦軸のＤＣバス電圧偏差は、｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝で表されるため、縦軸が正の領域は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)よりもＤＣバス電圧値(vdc_det)が低く、ＤＣバス１１０の電圧が降下している領域である。この領域では、モータ等の負荷の変動により、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下するので、昇降圧コンバータ１００は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を昇圧するための制御を行う。その結果、バッテリ１９からＤＣバス１１０への放電が行われる。これに対して縦軸が負の領域は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)よりもＤＣバス電圧値(vdc_det)が高く、ＤＣバス１１０の電圧が上昇している領域である。この領域では、モータ等の負荷の変動により、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇するので、昇降圧コンバータ１００は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させるために、バッテリ１９を充電するための制御を行う。【０１５６】
横軸には、中央のバッテリ電流値(ibat_det)＝０の軸を挟み、-bat_Iと+bat_Iの２つの閾値が設定されている。これにより、昇降圧コンバータ１００の駆動領域は、横軸方向において、バッテリ電流値(ibat_det)に応じて、-bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_I、+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)の３つの領域に分けられている。なお、予め定められた閾値である-bat_Iと+bat_Iとの間は、従来の昇降圧コンバータであれば不感帯領域（図１５参照）が生じるような電流値の微小な領域である。【０１５７】
また、縦軸には、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝＝-dc_V、０、+dc_Vの３つの予め定められた閾値が設定されている。これにより、昇降圧コンバータ１００の駆動領域は、縦軸方向において、ＤＣバス電圧偏差に応じて、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V、-dc_V＜ＤＣバス電圧偏差＜０、０≦ＤＣバス電圧偏差＜+dc_V、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差の４つの領域に分けられる。【０１５８】
ここで、縦軸における予め定められた閾値は、ＤＣバス１１０の特性に基づく制御精度に対応して決定される。閾値+dc_Vを大きくすると、切替が起こりづらくなり、ＤＣバス１１０が過電圧となってしまう。一方、閾値+dc_Vを小さくすると、切替が頻繁に行ってしまい、電流補償が過多となり、その結果、ＤＣバス１１０を流れる電流の損失が大きくなってしまう。これは、閾値-dc_Vの絶対値についても同様である。【０１５９】
このように横軸及び縦軸に閾値を設定することにより、昇降圧コンバータ１００の駆動領域は、図１１に示すようにマトリクス状に配置される１２個の領域（１）〜（１２）に区分される。昇降圧コンバータ１００の駆動時には、バッテリ電流値(ibat_det)とＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が変動するため、駆動領域は（１）〜（１２）の中で遷移する。これにより、異なる処理形態への切替判断を簡単に行うことができるだけでなく、迅速に不感帯補償機能を起動することができる。【０１６０】
なお、上述したように、フラグ(duty.flg)は、後述する不感帯補償機能による合算処理に用いられるフラグであり、フラグ(duty.flg)が「＋１」であることは昇圧動作中において不感帯補償機能が起動状態であることを表し、フラグ(duty.flg)が「−１」であることは降圧動作中に不感帯補償機能が起動状態であることを表す。また、フラグ(duty.flg)が「０」であることは不感帯補償機能が解除状態であることを表す。なお、不感帯機能は、起動開始されて起動状態となり、起動終了されて解除状態となる。【０１６１】
「駆動領域（１）〜（１２）の説明」
領域（１）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（１）に遷移しても、充放電の切替から離れた領域、すなわち、ＤＣバス１１０の電流不感帯から離れた領域であるため、そのままのフラグを用いることができる。具体的には、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１６２】
領域（２）は「-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_I、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（２）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を「＋１」に設定する（duty.flg＝+1）。ここで、領域（２）に遷移した場合に、フラグ(duty.flg)を「＋１」に設定するのは、昇圧動作中においてバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(+dc_V)以上である場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が比較的低くてＤＣバス１１０の昇圧が必要な状態であるのに、電流が十分に流れていない状態であるため、不感帯補償機能を起動開始させてバッテリ電流値(ibat_det)を増大させることにより、昇圧動作を促進するためである。ここで、フラグ(duty.flg)の「＋１」への切替は、例えば、領域（５）においてフラグ(duty.flg)が「０」の状態からＤＣバス電圧偏差が大きくなり、+dc_Vを超えて領域（２）になった場合に実行される。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御を行う際に、ＤＣバス１１０の不感帯において強引に電流を流すべく、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が起動される。【０１６３】
領域（３）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（３）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１６４】
領域（４）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差＜+dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（４）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１６５】
領域（５）は「-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_I、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差＜+dc_V」の駆動領域である。すなわち、ＤＣバス電圧偏差が小さく、バッテリ電流値(ibat_det)も充放電が切り替わる遷移領域に相当する。駆動領域が領域（５）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」又は「０」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定し、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「＋１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値「＋１」に設定する。【０１６６】
ここで、領域（５）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」の場合に（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定するのは、フラグ(duty.flg)が「−１」であって降圧動作時において不感帯補償機能が起動されている状態から、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(+dc_V)未満の状態（領域（５））に遷移した場合には、遷移前の降圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に降圧されており、領域（５）に遷移した後は不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要と考えられるためである。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御において、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が解除される。【０１６７】
領域（６）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差＜+dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（６）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１６８】
領域（７）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、-dc_V＜ＤＣバス電圧偏差＜０」の駆動領域である。駆動領域が領域（７）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１６９】
領域（８）は「-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_I、かつ、-dc_V＜ＤＣバス電圧偏差＜０」の駆動領域である。駆動領域が領域（８）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値「−１」に設定し、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「０」又は「＋１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定する。【０１７０】
ここで、領域（８）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「＋１」の場合に（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定するのは、フラグ(duty.flg)が「＋１」であって昇圧動作時において不感帯補償機能が起動されている状態から、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(-dc_V)より高い状態（領域（８））に遷移した場合には、遷移前の昇圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に昇圧されており、領域（８）に遷移した後は不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要になったと考えられるためである。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御において、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が解除される。【０１７１】
領域（９）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、-dc_V＜ＤＣバス電圧偏差＜０」の駆動領域である。駆動領域が領域（９）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１７２】
領域（１０）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１０）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１７３】
領域（１１）は「-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_I、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１１）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を「−１」に設定する（duty.flg＝+1）。ここで、領域（１１）に遷移した場合に、フラグ(duty.flg)を「−１」に設定するのは、降圧動作中においてバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(-dc_V)以下である場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が比較的上昇していてＤＣバス１１０の降圧が必要な状態であるのに、ＤＣバス１１０からバッテリ１９へ電流が十分に流れていない状態であるため、不感帯補償機能を起動開始させることにより、ＤＣバス１１０からバッテリ１９の方向に流れる電流として負の値で表されるバッテリ電流値(ibat_det)を絶対値で増大させることにより、降圧動作を促進するためである。【０１７４】
領域（１２）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１２）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。【０１７５】
ここで、昇降圧コンバータ１００の起動時は「バッテリ電流値(ibat_det)＝０、かつ、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝＝０」であり、この駆動状態は領域（５）に含まれる。このため、昇降圧コンバータ１００の起動時には、図１１に示す駆動領域は、領域（５）から始まり、バッテリ電流値(ibat_det)とＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝の変化により、他の領域に遷移する。【０１７６】
従って、不感帯補償機能が起動開始されるのは、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（２）に遷移してフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化した場合、又は、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（１１）に遷移してフラグ(duty.flg)が「−１」に変化した場合である。すなわち、不感帯補償機能は、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定電圧値(dc_V)以上で、かつ、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で所定の低電流値(bat_I)未満になると起動開始される。【０１７７】
また、不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態から駆動領域が領域（５）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合、又は、フラグ(duty.flg)が「＋１」の状態から駆動領域が領域（８）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。すなわち、不感帯補償機能は、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で所定の低電流値(bat_I)未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が零になった場合、又は、ＤＣバス電圧偏差の符号が反転した場合に起動終了される、
その他の場合において、駆動領域が遷移してもフラグ(duty.flg)が「０」のままである場合は、不感帯補償機能は解除状態に保持され、駆動領域が遷移してもフラグ(duty.flg)が「−１」又は「＋１」のままの場合は、不感帯補償機能は起動状態に保持される。【０１７８】
なお、上述のように、横軸が負の領域はＤＣバス１１０を降圧する（バッテリ１９を充電する）領域であり、縦軸が正の領域はＤＣバス１１０の電圧が降下している領域であるため、領域（１）と領域（４）は、通常は経由しない駆動領域である。【０１７９】
同様に、横軸が正の領域はＤＣバス１１０を昇圧する（リアクトル１０１からＤＣバス１１０に電力を供給する）領域であり、縦軸が負の領域はＤＣバス１１０の電圧が上昇している領域であるため、領域（９）と領域（１２）は、通常は経由しない駆動領域である。【０１８０】
「不感帯補償機能による合算処理」
次に、ＰＷＭ指令合算部２０４の処理内容（不感帯補償機能による合算処理）について説明する。ここで、不感帯補償機能は、フラグ(duty.flg)が「−１」又は「＋１」の場合に起動状態とされ、フラグ(duty.flg)が「０」の場合は解除状態とされる。【０１８１】
ＰＷＭ指令合算部２０４は、フラグ(duty.flg)の値に応じて合算の手法を以下のように切り替える。【０１８２】
フラグ(duty.flg)が「０」の場合は、補償デューティ値(pwm_duty)は合算されず（補償デューティ値(pwm_duty)を零として合算し）、合算デューティ値(pwm_sum)としてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を出力する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。【０１８３】
フラグ(duty.flg)が「１」の場合は、昇圧用の補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋昇圧用の補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０１８４】
フラグ(duty.flg)が「−１」の場合は、昇圧用の補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)−昇圧用の補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０１８５】
このように、補償デューティ値(pwm_duty)は、フラグ(duty.flg)が「１」又は「−１」の場合に合算される。【０１８６】
また、ＰＷＭ指令合算部２０４は、フラグ(duty.flg)が「０」から「１」又は「−１」に変化する際（不感帯補償機能が起動開始される際）には、変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量が補償デューティ値(pwm_duty)として加えられる。そして、ＰＷＭ指令算出部２０３から出力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる積分成分値（Ｉ成分値）と比例成分値（Ｐ成分値）に対して、積分成分値（Ｉ成分値）を比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換える処理を行う。これにより、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となる（置換部としての機能）。【０１８７】
また、これとは逆に、ＰＷＭ指令合算部２０４は、フラグ(duty.flg)が「１」又は「−１」から「０」に変化する際（不感帯補償機能が起動終了される際）には、ＰＷＭ指令算出部２０３から出力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる積分成分値（Ｉ成分値）の値を不感帯補償機能を起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換える（置換部としての機能）。【０１８８】
次に、上述のような不感帯補償機能による合算処理について図１２及び図１３を用いて説明する。【０１８９】
「降圧時の不感帯補償機能による合算処理」
図１２は、実施の形態３の昇降圧コンバータ１００の駆動制御装置における降圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す。この不感帯補償機能による合算処理は、ＰＷＭ指令合算部２０４によって実行される。【０１９０】
なお、図中、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の棒グラフ中に示すＰ及びＩは、比例成分値（Ｐ成分値）と積分成分値（Ｉ成分値）の割合を表す。【０１９１】
ここで、降圧時に不感帯補償機能が起動開始されるのは、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（１１）に遷移してフラグ(duty.flg)が「−１」に変化する場合である。また、この不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態から駆動領域が領域（５）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。【０１９２】
図１２（ａ）に示すように、不感帯補償機能の起動開始前（フラグ(duty.flg)＝「０」の場合）は、補償値切替部２０７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)は零にされているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。【０１９３】
次に、駆動領域が領域（１１）に遷移することによってフラグ(duty.flg)が「−１」に変化して不感帯補償機能が起動開始されると、補償デューティ値(pwm_duty)がＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算され、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０１９４】
このとき、図１２（ａ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。このように、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となるようにする。【０１９５】
このため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０１９６】
ここで、補償デューティ値(pwm_duty)の値は、補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１００のＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における降圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量となる。その後、補償デューティ値(pwm_duty)とＰＷＭデューティ値とを合算した値に基づき、デューティ指令値(pwm_ref)が求められ、充放電制御が行われる。【０１９７】
従って、実施の形態３のハイブリッド型建設機械によれば、昇降圧コンバータ１００のバッテリ電流値(ibat_det)の絶対値が所定値未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定値以上であり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇して降圧動作が必要な場合に、十分なバッテリ電流値(ibat_det)が得られないと判定した場合は、不感帯補償機能を起動開始することにより、ＰＷＭ指令合算部２０４において、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)を合算するので、図１２（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)が絶対値で増大され、これにより、昇降圧コンバータ１００を駆動するための最終的なデューティ指令値(pwm_ref)が絶対値で増大される。このため、ＤＣバス１１０からバッテリ１９の方向に流れる電流が増大され、従来のように、低電流領域においてＰＷＭデューティに対して電流の応答が遅れることがなく、電流応答性が良好でＤＣバス１１０の電圧値を一定の範囲内に保持することができる昇降圧コンバータ１００の駆動制御装置を提供することができる。【０１９８】
次に、図１２（ｂ）を用いて降圧時における不感帯補償機能を起動終了する際の動作を説明する。不感帯補償機能の起動状態（フラグ(duty.flg)＝「−１」の場合）では、補償値切替部２０７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)が合算されているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０１９９】
次に、フラグ(duty.flg)が「０」に変化して不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。【０２００】
このとき、図１２（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換える操作を行う。【０２０１】
従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても昇降圧コンバータ１００の制御性が低下することを抑制することができる。【０２０２】
なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。【０２０３】
「昇圧時の不感帯補償機能による合算処理」
図１３は、実施の形態３の昇降圧コンバータ１００の駆動制御装置における昇圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す。この昇圧時の不感帯補償機能による合算処理は、降圧時の処理と同様に、ＰＷＭ指令合算部２０４によって実行される。なお、図中、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の棒グラフ中に示すＰ及びＩは、比例成分値（Ｐ成分値）と積分成分値（Ｉ成分値）の割合を表す。【０２０４】
ここで、昇圧時に不感帯補償機能が起動開始されるのは、ＤＣバス電圧偏差の変動により、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（２）に遷移してフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化する場合である。また、この不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「＋１」の状態から駆動領域が領域（８）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。【０２０５】
図１３（ａ）に示すように、不感帯補償機能の起動開始前（フラグ(duty.flg)＝「０」の場合）は、補償値切替部２０７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)は零にされているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。【０２０６】
次に、駆動領域が領域（２）に遷移することによってフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化して不感帯補償機能が起動開始されると、補償デューティ値(pwm_duty)がＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算され、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０２０７】
このとき、図１３（ａ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。これにより、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となる。【０２０８】
このため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０２０９】
ここで、補償デューティ値(pwm_duty)の値は、補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１００のＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量である。【０２１０】
従って、実施の形態３のハイブリッド型建設機械によれば、昇降圧コンバータ１００のバッテリ電流値(ibat_det)の絶対値が所定値未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定値以上であり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下して昇圧動作が必要な場合に、十分なバッテリ電流値(ibat_det)が得られないと判定した場合は、不感帯補償機能を起動開始することにより、ＰＷＭ指令合算部２０４において、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)を合算するので、図１３（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)が絶対値で増大され、これにより、昇降圧コンバータ１００を駆動するための最終的なデューティ指令値(pwm_ref)が絶対値で増大される。このため、バッテリ１９からＤＣバス１１０の方向に流れる電流が増大され、従来のように、低電流領域においてＰＷＭデューティに対して電流の応答が遅れることがなく、電流応答性の良好な昇降圧コンバータ１００の駆動制御装置を提供することができる。【０２１１】
次に、図１３（ｂ）を用いて昇圧時における不感帯補償機能を起動終了する際の動作を説明する。不感帯補償機能の起動状態（フラグ(duty.flg)＝「＋１」の場合）では、補償値切替部２０７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)が合算されているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０２１２】
次に、フラグ(duty.flg)が「０」に変化して不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。【０２１３】
このとき、図１３（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換えられている。【０２１４】
従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても昇降圧コンバータ１００の制御性が低下することを抑制することができる。【０２１５】
なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。【０２１６】
図１４は、実施の形態３のハイブリッド型建設機械の昇降圧コンバータの駆動制御装置による動作特性の一例を示す特性図である。【０２１７】
昇降圧コンバータ１００の駆動を開始した直後は、駆動領域は領域（５）であるため、フラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となり、昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３によって生成されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によってＰＩ制御される。【０２１８】
駆動開始直後からＡ時点までは、旋回用電動機２１を加速（力行運転）するために略一定のバッテリ電流値(ibat_det)が流れ、ＤＣバス電圧値(vdc_det)は-dc_V~+dc_Vの間を推移している。この状態は、図１１に示す領域（５）と領域（８）とをＤＣバス電圧偏差の僅かな変動によって行き来している状態に相当する。【０２１９】
このように駆動領域が領域（５）又は領域（８）にある状態では、フラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となり、昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３によって生成されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によってＰＩ制御される。【０２２０】
次に、Ａ時点を超えると、旋回用電動機２１が減速し始める（回生運転を行う）。これにより、バッテリ１９から旋回用電動機２１に供給されるバッテリ電流値(ibat_det)が減少し、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が大きくなり、この結果、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が零より小さくなる。【０２２１】
このとき、駆動領域は領域（８）に遷移するが、フラグ(duty.flg)は「０」に保持された状態が継続する。【０２２２】
また、モータ等の電気負荷が回生運転を行うと、回生電流が発生するので、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇し、バッテリ電圧値(vbat_det)／ＤＣバス電圧値(vdc_det)の比も小さくなる。これは、ＤＣバス電圧検出値の上昇により、ＤＣバス９の降圧（バッテリ１９の充電）が必要になるため、バッテリ１９からＤＣバス１１０へ流れる電流値が減るためである。【０２２３】
また、図１４には示されていないが、モータ等の電気負荷が力行運転を行った場合には、電気負荷から電力供給が要求され、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下する。この場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)の低下により、ＤＣバス１１０の昇圧（バッテリ１９の放電）が必要になる。【０２２４】
次に、Ｂ時点を超えると、旋回用電動機２１によって回生電力が発生されることにより、バッテリ電流値(ibat_det)の方向が逆になり、回生電力による電流がバッテリ１９に流れ始める。これによってさらにＤＣバス電圧値(vdc_det)が大きくなると、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が閾値「-dc_v」より小さくなる。【０２２５】
この補償を行わなければ、このようにＤＣバス電圧偏差の絶対値が大きくなり続ける状態が継続すると、ＤＣバスの特性上、昇圧動作と降圧動作の切替点付近の低電流領域では不感帯領域の影響を受けるため、電流の低下する速度が遅くなり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇し過ぎて過電圧となり、モータ１９のドライバ等の機器が損傷する課題があった。【０２２６】
しかしながら、実施の形態３のハイブリッド型建設機械によれば、低電流領域でＤＣバス電圧偏差が大きい状態では、不感帯補償機能が起動開始されることにより、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させるために、積極的に電流を流すようになる。この状態は、図１１に示す駆動領域では領域（８）から領域（１１）に遷移し、フラグ(duty.flg)は「−１」に設定される。【０２２７】
これにより、ＰＷＭ指令合算部２０４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算するようになり、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)なる合算デューティ値(pwm_sum)が出力される。【０２２８】
このとき、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。これにより、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零（Ｐ＋Ｉ＝０）となるため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。【０２２９】
これにより、図１４に示すバッテリ電流値(ibat_det)のように、ＤＣバス９を降圧させるためにＤＣバス９からバッテリ１９に向かう電流が増大し（すなわちバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で増大し）、これによりＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させることができる。【０２３０】
この結果、昇圧動作と降圧動作の切替点付近の低電流領域における電流の応答性を向上させることができ、これによりＤＣバス電圧値(vdc_det)を大きく変動させることなく一定の範囲内に保持することができる。【０２３１】
その後は、ＰＷＭ指令合算部２０４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算される状態が継続し、このうちのＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)はＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成された値であるため、降圧動作が継続され、ＤＣバス電圧値(vdc_det)は降圧される。ＤＣバス電圧値(vdc_det)の低下により、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で小さくなり、閾値「-dc_V」を超えたところで駆動領域は領域（８）に遷移する（戻る）。これが時点Ｃに相当する。【０２３２】
Ｃ時点を超えて駆動領域が領域（８）に遷移しても、フラグ(duty.flg)は「−１」に保持される。その後は、ＰＷＭ指令合算部２０４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算される状態が継続し、このうちのＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)はＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成された値であるため、降圧動作が継続され、ＤＣバス電圧偏差が安定する。このとき、ＤＣバス電圧偏差が０（Ｖ）以上になると、駆動領域が領域（５）に遷移する。これが時点Ｄに相当する。【０２３３】
時点Ｄにおいて、駆動領域が領域（８）から領域（５）に遷移すると、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態で領域（５）に遷移したことになるので、フラグ(duty.flg)は「０」に切り替わり、不感帯補償機能が起動終了される。【０２３４】
このように不感帯補償機能を起動終了するのは、降圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に降圧されており、不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要になったと考えられるためである。【０２３５】
不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。このとき、図１２（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換えられている。【０２３６】
従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、図１２（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても、図１４に示すように昇降圧コンバータ１００のＤＣバス電圧値(vdc_det)を略一定値に安定させることができる。【０２３７】
なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。【０２３８】
また、不感帯補償機能が起動終了され、フラグ(duty.flg)が「０」となって領域（５）で駆動されている際に、ＤＣバス電圧偏差が微小変化により０（Ｖ）を下回ると、駆動領域が再び領域（８）に遷移するが、領域（５）から領域（８）に遷移した場合はフラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、その後も昇降圧コンバータ１００は、ＰＷＭ指令算出部２０３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。【０２３９】
以上のように、実施の形態３のハイブリッド型建設機械によれば、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における低電流領域での電流応答性を改善し、これによりＤＣバス１１０の電圧値を一定の範囲内に保持し、過電圧による負荷のドライバの損傷を抑制でき、負荷の制御性を良好な状態に保持することができる。【０２４０】
なお、図１４の動作例には、領域（５）、（８）、及び（１１）を遷移することによって降圧時における不感帯補償機能が起動開始され、その後起動終了される場合を示すが、昇圧時における不感帯補償機能の起動開始／起動終了は、領域（２）、（５）、及び（８）を遷移することにより、同様に行われるため、その説明を省略する。【０２４１】
また、図１４の動作例には、-bat_I＜バッテリ電流値(ibat_det)＜+bat_Iの場合を示すが、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iの場合（領域（１）、（４）、（７）、及び（１０）の場合）は、フラグ(duty.flg)の値は遷移前の値（前回の値）に保持されるため、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iとなっても、不感帯補償機能の起動状態又は解除状態が保持されるに過ぎない。このため、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iの場合の動作説明を省略する。なお、これは、同様に、+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)の場合（領域（３）、（６）、（９）、及び（１２）の場合）においても同様である。【０２４２】
なお、実施の形態３のハイブリッド型建設機械に用いる昇降圧コンバータの駆動制御装置の制御部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。【０２４３】
［実施の形態４］
図１６は、実施の形態４のハイブリッド型建設機械の構成を示すブロック図である。実施の形態４のハイブリッド型建設機械は、メインポンプ１４の駆動がポンプ用電動機４００によって行われ、電動発電機１２はエンジン１１のアシスト（電動運転）、又はエンジン１１によって駆動されることによる電力の回収（発電運転）を行うように構成されている点が実施の形態１のハイブリッド型建設機械と異なる。その他の構成は実施の形態１のハイブリッド型建設機械と同一であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。【０２４４】
ポンプ用電動機４００は、メインポンプ１４を駆動するための力行運転だけを行うように構成されており、インバータ４１０を介してＤＣバス１１０に接続されている。【０２４５】
このポンプ用電動機４００は、昇降圧駆動制御部１２０によって駆動されるように構成されている。レバー２６Ａ〜２６Ｃのいずれかが操作されると、ポンプ用電動機４００には、ＤＣバス１１０からインバータ４１０を介して電力が供給され、これによって力行運転が行われ、ポンプ１４が駆動されて圧油が吐出される。【０２４６】
このため、電動発電機１２、ポンプ用電動機４００、及び旋回用電動機２１には、いずれかにＤＣバス１１０を介して電力供給が行われる状況が生じうる。また、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１には、いずれかからＤＣバス１１０に電力供給が行う状況が生じうる。【０２４７】
実施の形態４では、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２、ポンプ用電動機４００、及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。【０２４８】
ＤＣバス１１０は、インバータ１８、４１０、及び２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、バッテリ１９、ポンプ用電動機４００、及び旋回用電動機２１の間で電力の授受を行う。【０２４９】
このような実施の形態４のハイブリッド型建設機械においても、実施の形態１のハイブリッド型建設機械と同様に、負荷の制御性のばらつきを抑制することができる。さらに、過電流による負荷のインバータ１８、２０における損傷等を防止することができ、運転継続性を向上させることができる。さらに、実施の形態２及び３と同様に、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを損傷させることなく、昇圧動作と降圧動作との切り替えを安定的に行うことができ、過電圧による負荷のドライバの損傷を抑制でき、負荷の制御性を良好な状態に保持することができるハイブリッド型建設機械を提供できる。【０２５０】
また、以上では、ＰＩ制御を用いる形態について説明したが、制御方式はＰＩ制御方式に限られるものではなく、ヒステリシス制御、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御、ゲインスケジューリング制御、又は、スライディングモード制御であってもよい。【０２５１】
以上、本発明の例示的な実施の形態のハイブリッド型建設機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。【０２５２】
本国際出願は、２００７年１２月２６日に出願した日本国特許出願２００７−３３４３５０号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２００７−３３４３５０号の全内容を本国際出願に援用する。
【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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【国際調査報告】
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