(57)【要約】【課題】  所望のパワーを、動力源及び電力源に効率的に配分するために、動力から電力への変換、及び電力から動力への変換時の効率を精度よく算出することが望まれる。【解決手段】  アシストモータが、発電運転とアシスト運転とを、選択的に行う。エンジンのトルク、アシストモータのトルク、及び外部負荷に印加されるトルクの相互授受を、トルク伝達機が行う。蓄電回路が、アシストモータで発電された電力により充電され、蓄積された電力を放電することによりアシストモータに電力を供給する。制御装置が、アシストモータをアシスト運転させ、アシストモータがアシスト運転されているときに蓄電回路の充放電電力、アシストモータの駆動電流、及び回転数を測定する。測定された充放電電力、駆動電流、及び回転数に基づいて、アシスト運転時におけるアシストモータの送受信電力、駆動電流、及び回転数の関係を示す効率係数を算出する。【選択図】  図４
2011012481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジンと、
発電運転とアシスト運転とを、選択的に行うことができるアシストモータと、
前記エンジンのトルク、及び前記アシストモータのトルクの相互授受を行うトルク伝達機と、
前記アシストモータで発電された電力により充電され、蓄積された電力を放電することにより前記アシストモータに電力を供給する蓄電回路と、
制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記アシストモータをアシスト運転させ、該アシストモータがアシスト運転されているときに前記蓄電回路の充放電電力、前記アシストモータの駆動電流、及び回転数を測定し、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、及び回転数に基づいて、アシスト運転時における前記アシストモータの送受信電力、駆動電流、及び回転数の関係を示す第１の効率係数を算出するハイブリッド型作業機械。
【請求項２】
さらに、前記エンジンの機械的負荷となる第１の外部負荷を有し、
前記トルク伝達機構は、エンジンの発生するトルク、及び前記アシストモータの発生するトルクを、前記第１の外部負荷に伝達し、
前記制御装置は、前記アシストモータを発電運転させ、該アシストモータが発電運転されているときに、前記アシストモータの駆動電流及び回転数、及び前記蓄電回路の充放電電力を測定し、
測定された前記駆動電流、前記回転数、及び前記充放電電力に基づいて、発電運転時におけるアシストモータの駆動電流、回転数、及び送受信電力の関係を示す第２の効率係数を算出する請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項３】
さらに、
機械的な負荷となる第２の外部負荷と、
前記第２の外部負荷から電力を回生することにより該第２の外部負荷に制動力を与える回生モータと
を有し、
前記第２の外部負荷は、前記回生モータによって駆動される機械的負荷であり、
前記制御装置は、
前記回生モータを回生運転させ、回生運転時に、前記蓄電回路の充放電電力を測定し、前記回生モータの駆動電流及び回転数を測定し、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、及び前記回転数に基づいて、前記回生モータの回生運転時における送受信電力、駆動電流、及び回転数の関係を示す第３の効率係数を算出する請求項２に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項４】
前記制御装置は、前記回生モータの回生運転時の前記第３の効率係数を算出する際に、前記アシストモータ第１の効率係数、または第２の効率係数を参酌して、前記回生モータの回生運転時の前記第３の効率係数を算出する請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第３の効率係数を算出する際の前記回生モータの回生運転時に、前記アシストモータと前記蓄電回路との間で電力の送受信が行われない状態にする請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。
【請求項６】
燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジンと、
発電運転とアシスト運転とを、選択的に行うことができるアシストモータと、
前記エンジンのトルク、及び前記アシストモータのトルクの相互授受を行うトルク伝達機と、
前記アシストモータで発電された電力により充電され、蓄積された電力を放電することにより、前記アシストモータに電力を供給する蓄電回路と
を有するハイブリッド型作業機械において、
前記アシストモータをアシスト運転させ、該アシストモータがアシスト運転されているときに前記蓄電回路の充放電電力、前記アシストモータの駆動電流、及び回転数を測定する工程と、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、前記回転数に基づいて、アシスト運転時における前記アシストモータの送受信電力、回転数、及び駆動電流の関係を示す第１の効率係数を算出する工程と
を有するハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法。
【請求項７】
前記作業機械は、さらに、前記エンジンの機械的負荷となる第１の外部負荷を有し、
前記トルク伝達機構は、エンジンの発生するトルク、及び前記アシストモータの発生するトルクを、前記第１の外部負荷に伝達し、
さらに、
前記アシストモータを発電運転させ、該アシストモータが発電運転されているときに前記アシストモータの駆動電流、回転数、及び前記蓄電回路の充放電電力を測定する工程と、
測定された前記駆動電流、回転数、及び前記充放電電力に基づいて、発電運転時における前記アシストモータの駆動電流、回転数、及び送受信電力との関係を示す第２の効率係数を算出する工程と
を有する請求項６に記載のハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法。
【請求項８】
前記ハイブリッド型作業機械は、さらに、
機械的な負荷となる第２の外部負荷と、
前記第２の外部負荷から電力を回生することにより該第２の外部負荷に制動力を与える回生モータと
を有し、
前記前記第２の外部負荷は、前記回生モータによって駆動される機械的負荷であり、
前記効率係数の算出方法は、さらに、
前記回生モータを回生運転させ、回生運転時に、前記蓄電回路の充放電電力、前記回生モータの駆動電流及び回転数を測定する工程と、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、及び前記回転数に基づいて、前記回生モータの回生運転時における送受信電力、回転数、及び駆動電流の関係を示す第３の効率係数を算出する工程と
を有する請求項７に記載のハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法。
【請求項９】
前記第３の効率係数を算出する際に、前記アシストモータの駆動電流、回転数、及び前記第１または第２の効率係数を参酌して、前記第３の効率係数を算出する請求項８に記載のハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法。
【請求項１０】
前記第３の効率係数を算出する際の前記回生モータの回生運転時に、前記アシストモータと前記蓄電回路との間で電力の送受信が行われない状態にする請求項８に記載のハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンをアシストし、またはエンジンの動力を電力に変換するアシストモータを備えたハイブリッド型作業機械、及びその効率係数の算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設作業機械等の動力発生機械に、地球環境に配慮した省燃費、低公害、低騒音等の性能が求められている。これらの要請を満たすために、油圧ポンプに代えて、または内燃機関等のエンジンの補助として電動機を利用した油圧ショベル等の作業機械が登場している。電動機を組み込んだ作業機械においては、電動機から発生する余剰の運動エネルギが電気エネルギに変換され、キャパシタ等に蓄積される。
【０００３】
油圧モータ等の機械的負荷に求められる動力の供給源が、動力源となるエンジン、電力源となるキャパシタに効率的に配分される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
動力から電力への変換、及び電力から動力への変換時に、パワーの損失が発生する。所望のパワーを、動力源及び電力源に効率的に配分するために、動力から電力への変換、及び電力から動力への変換時の効率を精度よく算出することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジンと、
発電運転とアシスト運転とを、選択的に行うことができるアシストモータと、
前記エンジンのトルク、及び前記アシストモータのトルクの相互授受を行うトルク伝達機と、
前記アシストモータで発電された電力により充電され、蓄積された電力を放電することにより前記アシストモータに電力を供給する蓄電回路と、
制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記アシストモータをアシスト運転させ、該アシストモータがアシスト運転されているときに前記蓄電回路の充放電電力、前記アシストモータの駆動電流、及び回転数を測定し、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、及び回転数に基づいて、アシスト運転時における前記アシストモータの送受信電力、駆動電流、及び回転数の関係を示す第１の効率係数を算出するハイブリッド型作業機械提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、
燃料の燃焼によってトルクを発生するエンジンと、
発電運転とアシスト運転とを、選択的に行うことができるアシストモータと、
前記エンジンのトルク、及び前記アシストモータのトルクの相互授受を行うトルク伝達機と、
前記アシストモータで発電された電力により充電され、蓄積された電力を放電することにより、前記アシストモータに電力を供給する蓄電回路と
を有するハイブリッド型作業機械において、
前記アシストモータをアシスト運転させ、該アシストモータがアシスト運転されているときに前記蓄電回路の充放電電力、前記アシストモータの駆動電流、及び回転数を測定する工程と、
測定された前記充放電電力、前記駆動電流、前記回転数に基づいて、アシスト運転時における前記アシストモータの送受信電力、回転数、及び駆動電流の関係を示す第１の効率係数を算出する工程と
を有するハイブリッド型作業機械の効率係数の算出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手順により、効率係数を算出することができる。算出された効率係数を用いることにより、動力及び電力の効率的な配分を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図である。
【図２】実施例によるハイブリッド型作業機械のブロック図である。
【図３】実施例によるハイブリッド型作業機械の蓄電回路の等価回路図である。
【図４】動力及び電力の流れを説明するためのブロック図である。
【図５】制御装置の機能ブロック図である。
【図６】電気負荷出力指令値と電気負荷出力要求値との関係を示すグラフである。
【図７】油圧負荷出力指令値と油圧負荷出力要求値との関係を示すグラフである。
【図８】（８Ａ）及び（８Ｂ）は、蓄電回路出力指令値と蓄電回路出力目標値との関係を示すグラフである。
【図９】実施例による効率係数の算出方法を示すフローチャートである。
【図１０】（１０Ａ）及び（１０Ｂ）は、それぞれ図９のステップＳＡ１及びＳＡ３のフローチャートである。
【図１１】実施例による効率係数の他の算出方法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】
【００１０】
図１に、実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図を示す。下部走行体（基体）１に、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。旋回機構２は、電動機（モータ）を含み、上部旋回体３を時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体３に、ブーム４が取り付けられている。ブーム４は、油圧駆動されるブームシリンダ７により、上部旋回体３に対して上下方向に揺動する。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられている。アーム５は、油圧駆動されるアームシリンダ８により、ブーム４に対して前後方向に揺動する。アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。バケット６は、油圧駆動されるバケットシリンダ９により、アーム５に対して上下方向に揺動する。上部旋回体３には、さらに運転者を収容するキャビン１０が搭載されている。
【００１１】
図２に、ハイブリッド型作業機械のブロック図を示す。図２において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気系統を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。
【００１２】
エンジン１１の駆動軸がトルク伝達機１３のひとつの回転軸に連結されている。エンジン１１には、燃料の燃焼によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン１１は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。
【００１３】
アシストモータ１２の駆動軸が、トルク伝達機１３の他の回転軸に連結されている。アシストモータ１２は、アシスト（力行）運転と、発電（回生）運転との双方の運転動作を行うことができる。アシストモータ１２には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型（ＩＰＭ）モータが用いられる。
【００１４】
トルク伝達機１３のもうひとつの回転軸に、メインポンプ１４の駆動軸が連結されている。メインポンプ１４が、エンジン１１の外部負荷となる。
【００１５】
エンジン１１に加わる負荷が大きい場合には、アシストモータ１２がアシスト運転を行い、アシストモータ１２が発生する動力がトルク伝達機１３を介してメインポンプ１４に伝達される。これにより、エンジン１１に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン１１に加わる負荷が小さい場合には、エンジン１１が発生する動力がトルク伝達機１３を介してアシストモータ１２に伝達されることにより、アシストモータ１２が発電運転される。アシストモータ１２のアシスト運転と発電運転との切り替えは、アシストモータ１２に接続されたインバータ１８により行われる。インバータ１８は、制御装置３０により制御される。
【００１６】
制御装置３０は、表示装置３５に、各種装置の劣化状態等を表示することにより、運転者の注意を喚起する。
【００１７】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して、コントロールバルブ１７に油圧を供給する。コントロールバルブ１７は、運転者からの指令により、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に油圧を分配する。油圧モータ１Ａ及び１Ｂは、それぞれ図１に示した下部走行体１に備えられた左右の２本のクローラを駆動する。
【００１８】
アシストモータ１２の電気系統の入出力端子が、インバータ１８を介して蓄電回路９０に接続されている。蓄電回路９０には、さらに、他のインバータ２０を介して旋回用回生モータ２１が接続されている。蓄電回路９０は、キャパシタと、キャパシタの充放電を制御するコンバータを含む。キャパシタには、例えば電気二重層キャパシタが用いられる。蓄電回路９０の詳細な構成については、図３を参照して後述する。蓄電回路９０及びインバータ２０は、制御装置３０により制御される。
【００１９】
アシストモータ１２がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、蓄電回路９０からアシストモータ１２に供給され、アシストモータ１２が機械的パワー（動力）を出力する。アシストモータ１２が発電運転されている期間は、エンジン１１から必要な動力が供給され、電気的パワー（電力）を出力する。アシストモータ１２によって発電された電力が、蓄電回路９０に供給される。インバータ１８が、制御装置３０からの指令を受けて、指令された動力または電力を出力するようにアシストモータ１２の運転制御を行う。
【００２０】
旋回用回生モータ２１は、インバータ２０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号により交流駆動され、動力を発生する力行運転、及び電力を発生する回生運転が、選択的に行われる。インバータ２０は、制御装置３０からの指令を受け、指令された動力を発生するように、または指令された回生電力を発生するように、旋回用回生モータ２１の運転制御を行う。旋回用回生モータ２１には、例えばＩＰＭモータが用いられる。ＩＰＭモータは、回生時に大きな誘導起電力を発生する。
【００２１】
旋回用回生モータ２１の力行運転中は、蓄電回路９０から旋回用回生モータ２１に電力が供給される。旋回用回生モータ２１の動力が減速機２４を介して、図１に示した旋回機構２に伝達される。この際、減速機２４は、回転速度を遅くする。これにより、旋回用回生モータ２１で発生したトルクが増大して、旋回機構２に伝達される。また、回生運転時には、上部旋回体３の回転運動が、減速機２４を介して旋回用回生モータ２１に伝達されることにより、旋回用回生モータ２１が回生電力を発生する。この回生電力により、旋回機構２に制動力が与えられる。この際、減速機２４は、力行運転の時とは逆に、回転速度を速める。これにより、旋回用回生モータ２１の回転数を上昇させることができる。回生電力は、蓄電回路９０に供給される。
【００２２】
レゾルバ２２が、旋回用回生モータ２１の回転軸の回転方向の位置を検出する。検出結果は、制御装置３０に入力される。旋回用回生モータ２１の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
【００２３】
メカニカルブレーキ２３が、旋回用回生モータ２１の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ２３の制動状態と解除状態とは、制御装置３０からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
【００２４】
パイロットポンプ１５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン２５を介して操作装置２６に供給される。操作装置２６は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置２６は、パイロットライン２５から供給される１次側の油圧を、運転者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に伝達されると共に、他の油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に伝達される。
【００２５】
圧力センサ２９で検出された圧力の検出結果が、制御装置３０に入力される。これにより、制御装置３０は、下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６の操作の状況を検知することができる。制御装置３０は、圧力センサ２９を介して、このレバーの操作量を高精度に検出することができる。
【００２６】
ブーム４を下降させるときに、ブームシリンダ７の油圧経路を流れる圧油がブーム回生油圧モータ４２を駆動する。ブーム油圧モータ４２は、圧油の流れを回転力に変換し、ブーム用回生モータ４１に動力を供給する。ブーム用回生モータ４１は、ブーム回生油圧モータ４２から供給された動力を電力に変換する。ブーム用回生モータ４１により回生された電力は、インバータ４０を経由して蓄電回路９０に供給される。
【００２７】
図３に、蓄電回路９０の等価回路図を示す。蓄電回路９０は、キャパシタ１９、コンバータ１００、及びＤＣバスライン１１０を含む。コンバータ１００の一対の電源接続端子１０３Ａ、１０３Ｂにキャパシタ１９が接続されており、一対の出力端子１０４Ａ、１０４ＢにＤＣバスライン１１０が接続されている。一方の電源接続端子１０３Ｂ、及び一方の出力端子１０４Ｂは接地されている。
【００２８】
ＤＣバスライン１１０は、インバータ１８、２０、４０を介して、アシストモータ１２、旋回用回生モータ２１、及びブーム用回生モータ４１に接続されている。ＤＣバスライン１１０に発生している電圧が、電圧計１１１により測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。
【００２９】
昇圧用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１０２Ａのコレクタと、降圧用のＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタとが相互に接続された直列回路が、出力端子１０４Ａと１０４Ｂとの間に接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのエミッタが接地され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのコレクタが、高圧側の出力端子１０４Ａに接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの相互接続点が、リアクトル１０１を介して、高圧側の電源接続端子１０３Ａに接続されている。
【００３０】
昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに、それぞれダイオード１０２ａ、１０２ｂが、エミッタからコレクタに向かう向きが順方向になる向きで並列接続されている。出力端子１０４Ａと１０４Ｂとの間に、平滑用のコンデンサ１０５が挿入されている。
【００３１】
電源接続端子１０３Ａと１０３Ｂとの間に接続されたキャパシタ用電圧計１０６が、キャパシタ１９の端子間電圧を測定する。リアクトル１０１に直列に挿入されたキャパシタ用電流計１０７が、キャパシタ１９の充放電電流を測定する。電圧及び電流の測定結果は、制御装置３０に入力される。
【００３２】
制御装置３０が、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、制御用のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を印加する。
【００３３】
以下、昇圧動作（放電動作）について説明する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート電極にＰＷＭ電圧を印加する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオフ時に、リアクトル１０１に、高圧側の電源接続端子１０３Ａから昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのコレクタに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この起電力が、ダイオード１０２ｂを介してＤＣバスライン１１０に印加される。これにより、ＤＣバスライン１１０が昇圧される。
【００３４】
次に、降圧動作（充電動作）について説明する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、ＰＷＭ電圧を印加する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのオフ時に、リアクトル１０１に、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタから高圧側の電源接続端子１０３Ａに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、キャパシタ１９が充電される。なお、キャパシタ１９を放電する向きの電流を正とし、充電する向きの電流を負とする。
【００３５】
図４に、実施例によるハイブリッド型作業機械における動力と電力との流れを示す。エンジン１１の出力動力をＰｇ、アシストモータ１２の出力動力をＰＭａ、メインポンプ１４に入力される動力をＰｈとする。アシストモータ１２がアシスト運転されているときは、エンジン１１の発生する動力Ｐｇ及びアシストモータ１２の発生する動力ＰＭａが、メインポンプ１４に供給される。アシストモータ１２が発電運転されているときは、エンジン１１の動力Ｐｇの一部が、アシストモータ１２に供給される。アシストモータ１２が発生する動力ＰＭａを正とし、アシストモータ１２に供給される動力ＰＭａを負とする。
【００３６】
蓄電回路９０のキャパシタ１９の充放電電力をＰｓとする。放電電力Ｐｓを正とし、充電電力Ｐｓを負とする。蓄電回路９０と、インバータ１８、２０、４０との間で送受信される電力を、それぞれＰｓａ、Ｐｓｃ、Ｐｓｂとする。蓄電回路９０からインバータ１８、２０、４０に供給される電力Ｐｓａ、Ｐｓｃ、Ｐｓｂを正とし、インバータ１８、２０、４０から蓄電回路９０に供給される電力Ｐｓａ、Ｐｓｃ、Ｐｓｂを負とする。
【００３７】
インバータ１８とアシストモータ１２との間で送受信されるパワーをＰＣａ（以下、「制御出力ＰＣａ」という。）とする。制御出力ＰＣａは、アシストモータ１２に流れる駆動電流Ｉａにトルク定数を乗じてトルクを求め、さらにアシストモータ１２の回転数Ｎａを乗じることにより算出される。アシストモータ１２の回転数Ｎａが速度センサ３７で測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。アシストモータ１２の駆動電流Ｉａがインバータ１８で測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。アシストモータ１２が発電運転されているときの駆動電流（発生する電流）Ｉａ及び制御出力ＰＣａを負と定義する。
【００３８】
アシストモータ１２がアシスト運転されているときの効率係数ηａ１、及び発電運転されているときの効率係数ηａ２を、下記のように定義する。
【００３９】
【数１】
2011012481.tif 000003
【００４０】
インバータ２０と旋回用回生モータ２１との間で送受信されるパワーをＰＣｃ（以下、「制御出力ＰＣｃ」という。）とする。制御出力ＰＣｃは、旋回用回生モータ２１に流れる駆動電流Ｉｃにトルク定数を乗じてトルクを求め、さらに旋回用回生モータ２１の回転数Ｎｃを乗じることにより算出される。旋回用回生モータ２１の回転数Ｎｃが速度センサ３８で測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。旋回用回生モータ２１の駆動電流Ｉｃが、インバータ２０で測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。旋回用回生モータ２１が回生運転されているときの駆動電流（発生する電流）Ｉｃ及び制御出力ＰＣｃを負と定義する。
【００４１】
旋回用回生モータ２１が力行運転されているときの効率係数ηｃ１、及び回生運転されているときの効率係数ηｃ２を、下記のように定義する。
【００４２】
【数２】
2011012481.tif 000004
【００４３】
インバータ４０とブーム用回生モータ４１との間で送受信されるパワーをＰＣｂ（以下、「制御出力ＰＣｂ」という。）とする。制御出力ＰＣｂは、ブーム用回生モータ４１に流れる駆動電流Ｉｂにトルク定数を乗じてトルクを求め、さらにブーム用回生モータ４１の回転数Ｎｂを乗じることにより算出される。ブーム用回生モータ４１の回転数Ｎｂが速度センサ３９で測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。ブーム用回生モータ４１は、回生運転のみを行う。このときの駆動電流（発生する電流）Ｉｂ及び制御出力ＰＣｂを負と定義する。
【００４４】
ブーム用回生モータ４１が回生運転されているときの効率係数ηｂ２を、下記のように定義する。
【００４５】
【数３】
2011012481.tif 000005
【００４６】
これらの効率係数を求める方法については、後述する。アシストモータ１２の回転軸に発生しているトルクＴａと、回転数Ｎａとの積で定義される機械出力ＰＭａと、制御出力ＰＣａとの関係は、予め決定されている。同様に、旋回用回生モータ２１の制御出力ＰＣｃと機械出力ＰＭｃとの関係、及びブーム用回生モータ４１の制御出力ＰＣｂと機械出力ＰＭｂとの関係も、予め算出されている。
【００４７】
数式１〜３に示した効率係数を適用することにより、機械出力ＰＭａ、ＰＭｂ、ＰＭｃを、それぞれ制御出力ＰＣａ、ＰＣｂ、ＰＣｃを介して、送受信電力Ｐｓａ、Ｐｓｂ、Ｐｓｃに換算し、逆に送受信電力Ｐｓａ、Ｐｓｂ、Ｐｓｃを、それぞれ機械出力ＰＭａ、ＰＭｂ、ＰＭｃに換算することができる。
【００４８】
蓄電回路９０の充放電電力Ｐｓは、アシストモータ１２、旋回用回生モータ２１、及びブーム用回生モータ４１との間の送受信電力の合計であるから、以下の式が成り立つ。
【００４９】
【数４】
2011012481.tif 000006
【００５０】
図５に、制御装置３０の機能のブロック図を示す。油圧負荷出力要求値Ｐｈｒ、ブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒ、旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒ、エンジン回転数Ｎａｃｔ、及び蓄電回路９０のキャパシタ電圧Ｖｍが、制御装置３０に入力される。
【００５１】
油圧負荷出力要求値Ｐｈｒは、図２に示した油圧モータ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等の油圧により駆動される油圧機構に必要とされる動力の合計である。例えば、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒは、操作者が操作する操作レバーの操作量から算出される。
【００５２】
ブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒは、図２に示したインバータ４０とブーム用回生モータ４１との間で送受信される電力の要求値である。ブーム用回生モータ４１は力行運転を行わないため、ブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒは、０または負の値をとる。ブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒは、操作者が操作する操作レバーの操作量から算出される。
【００５３】
旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒは、図２に示したインバータ２０と旋回用回生モータとの間で送受信される電力の要求値である。旋回用回生モータ２１が力行運転されるときに、旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒは正になり、回生運転されるときに、負になる。例えば、旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒは、操作者が操作する操作レバーの操作量から算出される。
【００５４】
エンジン回転数Ｎａｃｔは、図２に示したエンジン１１の実際の回転数に相当する。エンジン１１は、作業機械の運転時には常時駆動されており、その回転数Ｎａｃｔが検出されている。キャパシタ電圧Ｖｍは、図３に示したキャパシタ１９の端子間電圧に相当する。
【００５５】
エンジン回転数Ｎａｃｔが、エンジン出力範囲決定ブロック３２に入力される。エンジン出力範囲決定ブロック３２には、エンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎを求めるためのマップまたは変換テーブルが記憶されている。エンジン出力範囲決定ブロック３２は、入力されたエンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎを算出し、動力分配ブロック３５に与える。
【００５６】
キャパシタ電圧Ｖｍが、ＳＯＣ算出ブロック３３Ａに入力される。ＳＯＣ算出ブロック３３Ａは、入力されたキャパシタ電圧Ｖｍからキャパシタの充電率（ＳＯＣ）を算出する。算出された充電率は、蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂ及び蓄電回路出力目標値決定ブロック３３Ｃに与えられる。
【００５７】
蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂに、充電率から、蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘ、及び蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎを算出するためのマップまたは変換テーブルが記憶されている。蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂは、充電率に基づいて、蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘ及び蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎを決定する。蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘは、蓄電回路９０から出力される電力の上限値に相当する。蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎは負であり、その絶対値は、蓄電回路９０に供給される電力の上限値に相当する。蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘと蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎとにより、蓄電回路９０の入出力電力の適正範囲が定義される。決定された蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘ及び蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎは、動力分配ブロック３５に入力される。
【００５８】
以下、蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘ及び蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎの算出方法の一例について説明する。蓄電回路９０のキャパシタ１９に、充放電電流の適正範囲、及び充電率の適正範囲が定められている。蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘは、キャパシタの放電電流がその適正範囲の上限値を超えず、かつキャパシタの充電率がその適正範囲の下限値を下回らないように設定される。蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎは、キャパシタの充電電流がその適正範囲の上限値を超えず、かつキャパシタの充電率がその適正範囲の上限値を上回らないように設定される。
【００５９】
蓄電回路出力目標値決定ブロック３３Ｃに、充電率から蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔを算出するためのマップまたは変換テーブルが記憶されている。蓄電回路出力目標値決定ブロック３３Ｃは、充電率に基づいて、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔを決定する。決定された蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは、動力分配ブロック３５に入力される。
【００６０】
以下、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔの算出方法の一例について説明する。蓄電回路９０のキャパシタ１９に、充電率の目標値が定められている。蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは、実際の充電率が、充電率の目標値に近づくように決定される。例えば、実際の充電率が、充電率の目標値よりも高い場合には、キャパシタを放電させることが好ましいため、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは正になる。逆に、実際の充電率が、充電率の目標値よりも低い場合には、キャパシタを充電することが好ましいため、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは負になる。蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔの絶対値は、充電率の目標値を基準としたときの実際の充電率の偏差に比例する。
【００６１】
動力分配ブロック３５は、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏ、アシストモータ電力指令値Ｐｓａｏ、旋回用回生モータ電力指令値Ｐｓｃｏ、ブーム用回生モータ電力指令値Ｐｓｂｏ、及び蓄電回路出力指令値Ｐｓｏを決定する。図６〜図９Ｂを参照して、これらの指令値の決定方法について説明する。
【００６２】
図６を参照して、旋回用回生モータ２１の制御出力指令値ＰＣｃｏ、ブーム用回生モータ４１の制御出力指令値ＰＣｂｏの算出方法について説明する。まず、旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒを、旋回負荷電力要求値Ｐｓｃｒに換算する。具体的には、図４を参照して説明した方法により換算する。このとき、旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒが正、すなわち旋回を加速するとき、力行運転時の効率係数ηｃ１を適用する。旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒが負、すなわち旋回を減速するとき、回生運転時の効率係数ηｃ２を適用する。
【００６３】
次に、ブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒを、ブーム負荷電力要求値Ｐｓｂｒに換算する。旋回負荷電力要求値Ｐｓｃｒとブーム負荷電力要求値Ｐｓｂｒとの合計を、電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒとする。
【００６４】
図６の横軸は、電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒを表す。縦軸は、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏを表す。動力源であるエンジン１１の出力動力、及び電力源である蓄電回路９０の出力電力が、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏに分配される。分配方法を算出する際にエンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘ、エンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎ、及び油圧負荷出力要求値Ｐｈｒを、それぞれ電力に換算する。この換算は、図４に示した機械出力ＰＭａを電力Ｐｓａに換算する方法と同一の方法により行うことができる。
【００６５】
エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘを電力に換算する際には、発電時の換算係数ηａ２を適用する。エンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎ及び油圧負荷出力要求値Ｐｈｒを電力に換算する際には、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒとエンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎとの大小関係によって、適用する換算係数が異なる。Ｐｈｒ＞Ｐｇｏｍｉｎのとき、アシスト運転時の換算係数ηａ１を適用し、Ｐｈｒ＜Ｐｇｏｍｉｎのとき、発電時の換算係数ηａ２を適用する。
【００６６】
電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒが、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘの電力換算値と蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘとの合計値Ｐｍａｘ１よりも大きい場合、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏを、この合計値Ｐｍａｘ１に等しくする。すなわち、
Ｐｓｅｏ＝（Ｐｇｏｍａｘの電力換算値）＋Ｐｓｏｍａｘ
とする。これは、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏが、エンジン１１と蓄電回路９０とから取り出せる最大パワーを超えないことを意味する。
【００６７】
電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒが、エンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎの電力換算値から油圧負荷出力要求値Ｐｈｒの電力換算値と蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎの絶対値を減じた値Ｐｍｉｎ１よりも小さい場合には、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏを、この値Ｐｍｉｎ１に等しくする。すなわち、
Ｐｓｅｏ＝（Ｐｇｏｍｉｎの電力換算値）−（Ｐｈｒの電力換算値）＋Ｐｓｏｍｉｎ
とする。Ｐｓｏｍｉｎは負の値であるため、上述の式において、Ｐｓｏｍｉｎに付された演算子は「＋」（プラス）である。
【００６８】
この式は、例えば、回生された電力の一部分しか蓄電回路９０の充電電力として用いることができない場合に適用される。エンジン１１から取り出す動力が最も小さくなるようにエンジン１１を動作させ、過剰な回生電力を用いてアシストモータ１２をアシスト運転させる。蓄電回路９０からアシストモータ１２にアシスト運転用の電力を供給することにより、蓄電回路９０に供給される合計の電力が、充電電力の許容上限値を超えないように制御される。
【００６９】
電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒが、Ｐｍａｘ１とＰｍｉｎ１との間である場合、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏを、電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒに等しくする。すなわち、
Ｐｓｅｏ＝Ｐｓｅｒ
とする。この式は、電気負荷に対して、要求どおりの出力が確保されることを意味する。このとき、旋回用の電力指令値Ｐｓａｏ及びブーム用の電力指令値Ｐｓｂｏのいずれにも、要求どおりの出力が確保される。
【００７０】
電力要求値Ｐｓｅｒが、Ｐｍａｘ１を超えているか、Ｐｍｉｎ１を下回っている場合、一例として、旋回用の電力指令値Ｐｓｃｏとブーム用の電力指令値Ｐｓｂｏとの比率が、電力要求値ＰｓｃｒとＰｓｂｒとの比率に等しくなるように、電力指令値Ｐｓｅｏを両者に配分する。具体的には、
Ｐｓｃｏ＝（Ｐｓｃｒ／Ｐｓｅｒ）Ｐｓｅｏ
Ｐｓｂｏ＝（Ｐｓｂｒ／Ｐｓｅｒ）Ｐｓｅｏ
とする。
【００７１】
図７を参照して、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの決定方法について説明する。横軸は、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒを表し、縦軸は、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏを表す。油圧負荷出力要求値Ｐｈｒが、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘと、蓄電回路出力上限値Ｐｂｏｍａｘの動力換算値との合計値から、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏの動力換算値を減じた値Ｐｍａｘ２を超えた場合、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏを、この値Ｐｍａｘ２に等しくする。すなわち、
Ｐｈｏ＝Ｐｇｏｍａｘ＋（Ｐｓｏｍａｘの動力換算値）−（Ｐｓｅｏの動力換算値）
とする。これは、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏが、エンジン１１と蓄電回路９０とから取り出せる最大パワーから、既に決定された電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏ分のパワーを引き出した残りのパワーを超えないことを意味する。
【００７２】
油圧負荷出力要求値Ｐｈｒが、Ｐｍａｘ２以下である場合、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏを、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒと等しくする。すなわち、
Ｐｈｏ＝Ｐｈｒ
とする。これは、油圧負荷に対して、要求どおりの出力が確保されることを意味する。
【００７３】
蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘ及び電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏを動力に換算する際に、Ｐｓｏｍａｘ＞Ｐｓｅｏのとき、アシストモータのアシスト運転時の効率係数ηａ１を適用し、Ｐｓｏｍａｘ＜Ｐｓｅｏのとき、発電時の効率計数ηａ２を適用する。
【００７４】
図８Ａ及び図８Ｂは、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔと蓄電回路出力指令値Ｐｓｏとの関係を示す。図６に示したグラフに基づいて決定された電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏと、図７に示したグラフに基づいて決定された油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの電力換算値との合計値から、エンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎの電力換算値を減じた値をＰｍａｘ３とする。油圧負荷出力指令値Ｐｈｏ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｍｉｎを電力に換算する際に、Ｐｈｏ＞Ｐｇｏｍｉｎのときアシスト運転時の効率係数ηａ１を適用し、Ｐｈｏ＜Ｐｇｏｍｉｎのとき発電時の効率係数ηａ２を適用する。
【００７５】
電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏと油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの電力換算値との合計値から、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘの電力換算値を減じた値をＰｍｉｎ３とする。油圧負荷出力指令値Ｐｈｏ及びエンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘを電力に換算する際に、Ｐｈｏ＞Ｐｇｏｍａｘのときアシスト運転時の効率係数ηａ１を適用し、Ｐｈｏ＜Ｐｇｏｍａｘのとき発電時の効率係数ηａ２を適用する。
【００７６】
図８Ａは、Ｐｍａｘ３が、図５の蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂで決定された蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘよりも小さく、かつＰｍｉｎ３が、蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎよりも大きい場合を示す。蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔが、Ｐｍａｘ３を超えた場合、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏを、Ｐｍａｘ３と等しくする。これは、蓄電回路９０から取り出すことができる電力が十分大きいため、エンジン１１をその出力下限値Ｐｇｏｍｉｎで動作させ、かつ蓄電回路９０から必要以上の余分な電力は取り出さないことを意味する。蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔが、Ｐｍｉｎ３を下回った場合、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏを、Ｐｍｉｎ３と等しくする。これは、蓄電回路９０の充電率が十分ではないため、エンジン１１をその出力上限値Ｐｇｏｍａｘで動作させ、蓄電回路９０に電力を供給することを意味する。
【００７７】
蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔが、Ｐｍａｘ３とＰｍｉｎ３との間の場合には、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏを、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔと等しくする。これにより、蓄電回路９０の充電率を、充電率の目標値に近づけることができる。
【００７８】
図８Ｂは、Ｐｍａｘ３が、図５の蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂで決定された蓄電回路出力上限値Ｐｓｏｍａｘよりも大きく、かつＰｍｉｎ３が、蓄電回路出力下限値Ｐｓｏｍｉｎよりも小さい場合を示す。この場合には、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏが、図５に示した蓄電回路出力範囲決定ブロック３３Ｂで決定された適正範囲に収まるように、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏの上下限値が制限される。
【００７９】
このように、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏの上限は、ＰｓｏｍａｘとＰｍａｘ３との小さい方の値で制限され、下限は、ＰｓｏｍｉｎとＰｍｉｎ３との大きい方の値で制限される。
【００８０】
図６に示したグラフから、旋回用の電力指令値Ｐｓｃｏとブーム用の電力指令値Ｐｓｂｏとが求まり、図８Ａまたは図８Ｂに示したグラフから、蓄電回路９０の出力電力指令値Ｐｓｏが求まった。従って、数式４に基づいて、アシストモータの電力指令値Ｐｓａｏを算出することができる。
【００８１】
アシストモータの電力指令値Ｐｓａｏ、旋回用の電力指令値Ｐｓｃｏ、及びブーム用の電力指令値Ｐｓｂｏを、それぞれアシストモータ１２の制御出力ＰＣａ、旋回用回生モータ２１の制御出力ＰＣｃ、及びブーム用回生モータ４１の制御出力ＰＣｂに換算する。アシストモータ１２の電力指令値Ｐｓａｏが正である場合、すなわちアシスト運転を指令する場合には、換算時に、アシスト時の効率係数ηａ１を適用する。アシストモータ１２の電力指令値Ｐｓａｏが負である場合、すなわち発電運転を指令する場合には、換算時に、発電時の効率係数ηａ２を適用する。旋回用の電力指令値Ｐｓｃｏが正である場合、すなわち力行運転を指令する場合には、換算時に、力行時の効率係数ηｃ１を適用する。旋回用の電力指令値Ｐｓｃｏが負である場合、すなわち回生運転を指令する場合には、換算時に、回生時の効率係数ηｃ２を適用する。
【００８２】
制御装置３０は、決定された指令値に基づいて、インバータ１８、２０、４０を制御する。
【００８３】
なお、上述の指令値の決定方法は一例であり、他のアルゴリズムに基づいて、指令値を決定してもよい。なお、指令値の決定に際し、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒ、電気負荷出力要求値Ｐｅｏ、エンジン回転数Ｎａｃｔ、及びキャパシタ電圧Ｖｍが入力パラメータとなる。動力や電力の配分を決定する際には、上述の効率係数を用いて、動力と電力との換算を行うことが好ましい。これにより、換算の精度を高めることができる。
【００８４】
図９に、効率係数のキャリブレーション方法のフローチャートを示す。各効率係数には、初期値が設定されている。例えば、初期値は、１とする。ステップＳＡ１において、図２に示したアシストモータ１２をアシスト運転させる。図１０Ａに、ステップＳＡ１の詳細なフローチャートを示す。まず、ステップＳＡ１１において、図５に示したエンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘを、アーム５を単体でフルストローク動作させたときの油圧負荷出力要求値Ｐｈｒの最大値よりも低くする。
【００８５】
ステップＳＡ１２において、アーム５（図１）を単体でフルストローク動作させ、動作中に、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａ、駆動電流Ｉａ、及び回転数Ｎａを測定する。
【００８６】
アーム５を単体で動作させるため、図５に示したブーム負荷出力要求値ＰＣｂｒ及び旋回負荷出力要求値ＰＣｃｒは、共に０である。このため、電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒも０になる。図６において、電気負荷の電力要求値Ｐｓｅｒが０であるため、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏも０になる。図７において、油圧負荷出力要求値Ｐｈｒが正であるため、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏも正になる。図８Ａまたは図８Ｂにおいて、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘよりも、アーム５を単体動作させるときの油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの方が大きく（Ｐｇｏｍａｘ＜Ｐｈｏ）、電気負荷の電力指令値Ｐｓｅｏが０であり、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの電力換算値が正である。このため、図８ＡのＰｍｉｎ３は正になる。
【００８７】
蓄電回路出力目標値Ｐｂｏｔは充電率ＳＯＣに基づいて決定される。アーム５の単体動作開始時点で、蓄電回路９０の充電率ＳＯＣが充電率の目標値に一致している場合、蓄電回路出力目標値Ｐｂｏｔは０になる。アーム５の単体動作中は、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘよりも、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの方が大きい（Ｐｇｏｍａｘ＜Ｐｈｏ）ため、エンジン出力の不足分を補うようにアシストモータ１２がアシスト運転される。
【００８８】
アシストモータ１２をアシスト運転させるため、蓄電回路９０の充電率ＳＯＣが低下する。低下した充電率ＳＯＣを、充電率の目標値まで回復させるように、蓄電回路出力目標値Ｐｂｏｔが負に設定される。図８ＡのＰｍｉｎ３が負であるため、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔが負であっても、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏは正になる。
【００８９】
旋回用電力指令値Ｐｓｃｏ及びブーム用電力指令値Ｐｓｂｏが共に０であり、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏが正であるため、数式４から、アシストモータの電力指令値Ｐｓａｏが正になる。すなわち、アシストモータ１２はアシスト運転される。
【００９０】
ステップＳＡ２において、アシスト時の効率係数ηａ１を算出する。以下、算出方法について説明する。
【００９１】
図４において、蓄電回路９０と旋回用回生モータ２１との間の送受信電力Ｐｓｃ、及び蓄電回路９０とブーム用回生モータ４１との間の送受信電力Ｐｓｂが共に０であるため、キャパシタ１９の充放電電力Ｐｓとアシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａとが等しくなる。キャパシタ１９の充放電電力Ｐｓは、図３に示したキャパシタ用電圧計１０６及びキャパシタ用電流計１０７により測定される端子間電圧と放電電流とにより算出することができる。算出された出力電力が、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａと等しい。
【００９２】
アシストモータ１２の制御出力ＰＣａは、回転数Ｎａ及びアシストモータ１２の駆動電流Ｉａから算出される。アシストモータ１２のトルクは、アシストモータ１２の駆動電流と、トルク定数とから求まる。アシストモータ１２の発生する動力ＰＭａは、回転軸の回転数Ｎａと、発生トルクＴａの実測値との積となる。制御出力ＰＣａの算出には、発生トルクＴａの実測値ではなく、アシストモータ１２の駆動電流が用いられる。
【００９３】
アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａと、制御出力ＰＣａとが測定されるため、数式１に基づいて、アシスト運転時の効率係数ηａ１が求まる。なお、キャパシタ１９の充放電電力Ｐｓ、及びアシストモータ１２の制御出力ＰＣａとして、ある期間の平均値を採用することが好ましい。
【００９４】
ステップＳＡ３において、アシストモータ１２を発電運転させ、アシストモータ１２の駆動電流Ｉａ、発電電力Ｐｓａ、及び回転数Ｎａを測定する。図１０Ｂに、ステップＳＡ３の詳細なフローチャートを示す。
【００９５】
ステップＳＡ３１において、アーム５を単体でフルストローク動作させる。アーム５の動作終了後に、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａ、駆動電流Ｉａ、及び回転数Ｎａを測定する。
【００９６】
ステップＳＡ３２において、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘを通常の値に戻す。
【００９７】
ステップＳＡ４において、発電時の効率係数ηａ２を算出する。以下、効率係数ηａ２の算出方法について説明する。
【００９８】
図８Ａまたは図８Ｂにおいて、アーム５の単体動作終了後には、油圧の操作を行っていないため、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏは最小の値になる。従って、油圧負荷出力指令値Ｐｈｏの電力換算値よりも、エンジン出力上限値Ｐｇｏｍａｘの電力換算値の方が大きい。アーム５を単体動作させているとき、アシストモータ１２をアシスト運転するために、蓄電回路９０からアシストモータ１２に電力が供給される。このため、アーム５の単体動作終了後は、充電率ＳＯＣが低下している。
【００９９】
蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは、充電率ＳＯＣに基づいて決定される。すなわち、蓄電回路出力目標値Ｐｓｏｔは、充電率ＳＯＣを目標値まで回復させるために、負に設定される。このため、蓄電回路出力指令値Ｐｓｏも負になる。これにより、アシストモータ１２が発電運転を行う。アシストモータ１２からキャパシタ１９に供給される電力（送受信電力）Ｐｓａは、図３に示したキャパシタ用電圧計１０６及びキャパシタ用電流計１０７により測定することができる。アシストモータ１２の制御出力ＰＣａは、回転数Ｎａ及びアシストモータ１２の駆動電流Ｉａにより、算出することができる。従って、数式１に基づいて、発電運転時の効率係数ηａ２を算出することができる。
【０１００】
ステップＳＡ５において、ブーム４を単体でフルストローク動作させる。ブーム４が下降するときに、ブーム用回生モータ４１が回生運転される。ブーム用回生モータ４１の回生運転時に、充放電電力Ｐｓ、駆動電流Ｉｂ、及び回転数Ｎｂを測定する。
【０１０１】
ステップＳＡ６において、ブーム用回生モータ４１の回生時の効率係数ηｂ２を算出する。以下、効率係数ηｂ２の算出方法について説明する。
【０１０２】
旋回動作は行われていないため、旋回用回生モータ２１に供給される電力Ｐｓｃは０である。従って、以下の数式が成立する。
【０１０３】
【数５】
2011012481.tif 000007
【０１０４】
キャパシタ１９の充放電電力Ｐｓは、図３に示したキャパシタ用電圧計１０６及びキャパシタ用電流計１０７により測定可能である。アシストモータ１２の制御出力ＰＣａは、アシストモータ１２の回転数Ｎａ及び駆動電流Ｉａから算出可能である。制御出力ＰＣａを、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａに換算する。アシストモータ１２がアシスト運転されている場合には、アシスト時の効率係数ηａ１を適用し、発電運転されている場合には、発電時の効率係数ηａ２を適用すればよい。これらの算出値、及び数式５から、ブーム用回生モータ４１の送受信電力Ｐｓｂが求まる。
【０１０５】
さらに、ブーム用回生モータ４１の駆動電流Ｉｂ、及び回転数Ｎｂから、ブーム用回生モータ４１の制御出力ＰＣｂが算出される。従って、数式３から、ブーム用回生モータ４１の回生時の効率係数ηｂ２が算出される。
【０１０６】
ステップＳＡ７において、例えば９０°の往復旋回動作を行う。旋回動作時に旋回用回生モータ２１が力行運転及び回生運転される。このとき、旋回用回生モータ２１の駆動電流Ｉｃ、回転数Ｎｃ、及び充放電電力Ｐｓを測定する。
【０１０７】
ステップＳＡ８において、旋回用回生モータ２１の力行時の効率係数ηｃ１及び回生時の効率係数ηｃ２を算出する。以下、効率係数ηｃ１及び効率係数ηｃ２の算出方法について説明する。
【０１０８】
ブーム４は駆動されていないため、図４において、ブーム用回生モータ４１に供給される電力Ｐｓｂは０である。従って、以下の数式が成り立つ。
【０１０９】
【数６】
2011012481.tif 000008
【０１１０】
キャパシタ１９の充放電電力Ｐｓ、及びアシストモータ１２の送受信電力Ｐｓｃは、ステップＳＡ６で説明したように、算出可能である。従って、数式６から、旋回用回生モータ２１の送受信電力Ｐｓｃを算出することができる。旋回用回生モータ２１の制御出力ＰＣｃは、旋回用回生モータ２１の駆動電流Ｉｃ、及び回転数Ｎｃから算出することができる。制御出力ＰＣｃ及び供給される電力Ｐｓｃは、力行運転時、及び回生運転時各々について算出される。算出されたこれらの値、及び数式２から、効率係数ηｃ１及びηｃ２を算出することができる。
【０１１１】
図１１に、ブーム用回生モータ４１及び旋回用回生モータ２１の効率係数を求める他の方法のフローチャートを示す。
【０１１２】
ステップＳＢ１において、アシストモータ１２を非通電状態にする。例えば、図２において、インバータ１８と蓄電回路９０とを電気的に切り離す。このため、アシストモータ１２と蓄電回路９０との間の送受信電力Ｐｓａは０になる。
【０１１３】
ステップＳＢ２において、ブーム４を単体でフルストローク動作させる。動作時に、ブーム用回生モータ４１の送受信電力Ｐｓｂ、駆動電流Ｉｂ、及び回転数Ｎｂを測定する。送受信電力Ｐｓｂは、充放電電力Ｐｓに等しいため、充放電電力Ｐｓを測定することにより、送受信電力Ｐｓｂが決定される。ステップＳＢ３において、ブーム用回生モータ４１の効率係数ηｂ２を算出する。図９に示した方法のステップＳＡ６で用いた数式５において、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａを０とすることにより、効率係数ηｂ２を算出することができる。
【０１１４】
ステップＳＢ４において、例えば９０°の往復旋回動作を行う。旋回動作時に旋回用回生モータ２１が力行運転及び回生運転される。このとき、旋回用回生モータ２１の駆動電流Ｉｃ、回転数Ｎｃ、送受信電力Ｐｓｃを測定する。送受信電力Ｐｓｃは、充放電電力Ｐｓと等しい。従って、充放電電力Ｐｓを測定することにより、送受信電力Ｐｓｃが決定される。
【０１１５】
ステップＳＢ５において、旋回用回生モータ２１の力行時の効率係数ηｃ１及び回生時の効率係数ηｃ２を算出する。図９に示した方法のステップＳＡ８で用いた数式６において、アシストモータ１２の送受信電力Ｐｓａを０とすることにより、効率係数ηｃ１及びηｃ２を算出することができる。
【０１１６】
ステップＳＢ６において、アシストモータ１２を、元の通電状態に戻す。
【０１１７】
上述のように、効率係数のキャリブレーションを行うことにより、作動時の動力配分を適正に行うことができる。
【０１１８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【０１１９】
１  下部走行体
１Ａ、１Ｂ  油圧モータ
２  旋回機構
３  上部旋回体（第２の外部負荷）
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  アシストモータ
１３  トルク伝達機
１４  メインポンプ（第１の外部負荷）
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
１８  インバータ
１９  キャパシタ
２１  旋回用回生モータ
２２  レゾルバ
２３  メカニカルブレーキ
２４  減速機
２５  パイロットライン
２６  操作装置
２７、２８  油圧ライン
２９  圧力センサ
３０  制御装置
３２  エンジン出力範囲決定ブロック
３３Ａ  ＳＯＣ算出ブロック
３３Ｂ  蓄電回路出力範囲決定ブロック
３３Ｃ  蓄電回路出力目標値決定ブロック
３５  動力分配ブロック
４０  インバータ
４１  ブーム用回生モータ
４２  ブーム回生用油圧モータ
９０  蓄電回路
１００  コンバータ
１０１  リアクトル
１０２Ａ  昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ  降圧用ＩＧＢＴ
１０２ａ、１０２ｂ  ダイオード
１０３Ａ、１０３Ｂ  電源接続端子
１０４Ａ、１０４Ｂ  出力端子
１０５  平滑用コンデンサ
１０６  キャパシタ用電圧計
１０７  キャパシタ用電流計
１１０  ＤＣバスライン
１１１  ＤＣバス用電圧計
【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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