(57)【要約】【課題】省エネルギーを図ることができるエンジンの変動回転数制御を採用しつつ優れた操作性が実現できること。【解決手段】エンジンの出力軸にポンプと発電電動機を連結し、電動モータを備えたハイブリッドショベルにおいて、レバー操作信号等をもとに演算したエンジン目標回転数（Ｎｔ）を、発電電動機の目標回転数として発電電動機コントトローラ３３へ指令する。また現在のエンジントルクと、現在のメインポンプ吸収トルクと、現在の電動モータ作動必要トルクと、現在のエンジン回転数をもとに演算した補正エンジン目標回転数（Ｎeｔ）を、エンジンコントローラへの目標エンジン回転数として、エンジンコントローラ２２へ指令する。これにより、省エネルギーを図りつつ、優れた操作性が実現できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンの出力軸に連結されて発電機作用と電動機作用を行う発電電動機と、電動モータと、電動モータを含めた各アクチュエータを操作する操作手段と、前記発電電動機及び電動モータに対して電力の授受を行う蓄電装置とを備えた建設機械のエンジン回転数制御装置において、
前記エンジンのエンジン目標回転数を演算するエンジン目標回転数演算手段と、現在のメインポンプ吸収トルクを演算するメインポンプ吸収トルク演算手段と、現在のエンジントルクを演算するエンジントルク演算手段と、前記電動モータの作動のために必要な現在の電動モータ作動必要トルクを演算する電動モータ作動必要トルク演算手段と、前記各演算手段が演算した現在のメインポンプ吸収トルクと現在の電動モータ作動必要トルクと現在のエンジントルクとを比較演算し、この比較演算結果をもとに、現在のエンジン回転数を補正する補正エンジン目標回転数演算手段を有し、前記エンジン目標回転数演算手段が演算したエンジン目標回転数を前記発電電動機の目標回転数として発電電動機コントトローラへ指令し、前記補正エンジン目標回転数演算手段が演算した補正エンジン目標回転数を、エンジンコントローラへの目標エンジン回転数としてエンジンコントローラへ指令することを特徴とする建設機械のエンジン回転数制御装置。
【請求項２】
前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、適正使用設定範囲にある場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクに、前記現在の電動モータ作動必要トルクを加算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエンジン回転数制御装置。
【請求項３】
前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、あらかじめ設定された使用設定範囲で、適正使用設定範囲から過充電の方向に超えた場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとを共に減少補正し、この減少補正したトルクを合算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエンジン回転数制御装置。
【請求項４】
前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、あらかじめ設定された使用設定範囲で、適正使用設定範囲から充電不足の方向に超えた場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとを共に増大補正し、この増大補正したトルクを合算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエンジン回転数制御装置。
【請求項５】
前記エンジン目標回転数演算手段は、前記操作手段の操作量と電動モータの作動必要出力に応じて、エンジン目標回転数を演算する第一のエンジン目標回転数演算手段と、スロットル指令により演算される第二のエンジン目標回転数演算手段と、前記第一のエンジン目標回転数演算手段が演算した第一のエンジン目標回転数と第二のエンジン目標回転数演算手段が演算した第二のエンジン目標回転数とからエンジン目標回転数を演算し、エンジン目標回転数の上限を第二のエンジン目標回転数とすることを特徴とする請求項１〜４に記載の建設機械のエンジン回転数制御装置。
【請求項６】
エンジンの出力トルクカーブから、燃費、操作性等を考慮した、通常状態で使用する目標エンジントルクをエンジン回転数毎に設定し、前記回転数毎のエンジントルクに合わせた負荷トルクを負荷目標トルクとして設定し、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが前記負荷目標トルクを超えないように演算したメインポンプ吸収トルクの値を前記ポンプ制御バルブへ指令することを特徴とする請求項１〜５に記載の建設機械のエンジン回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に省エネルギーを図ることができるとともに優れた操作性の実現を可能とした建設機械などのエンジン回転数制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル等の建設機械のエンジン回転数制御装置においてエンジンの燃料消費率低減などのために、エンジンの回転数制御を定回転数制御から、作業負荷に応じた変動回転数制御とする制御装置の開発が進められている。
【０００３】
エンジンの変動回転数制御装置として、特許文献１には、操作性の向上と騒音の低減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御し、燃料消費率の低減を図るとして、レバー操作量および負荷に応じてエンジン回転数を変化させ、エンジン燃料消費率の良い目標エンジン運転線に沿って制御するようにした装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、エンジン回転の変動スピードを早め、操作性の不具合を改善すべくエンジンのほかに発電電動機、蓄電器をも備えるようにした建設機械へ対応するエンジンの制御装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１４４号公報
【特許文献２】特開２００９−７４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術によると、スロットルレバー等で回転数を一定にする方式から、レバー操作と負荷に応じてエンジン回転数を設定する方式にして燃費低減を図っているが、急速なレバー操作により負荷が急に増加した場合には、エンジンの回転数増加の遅れから操作性を維持するには無理があった。
【０００７】
また特許文献２の技術によると、発電電動機と蓄電器と電動モータを備えた建設機械等において文献の図２２からも明らかなように、エンジン目標回転数そのものをエンジンコントローラに指令し、補正した目標回転数を発電電動機のインバータに指令している。
【０００８】
文献２では急速なレバー操作により負荷が急に増加した場合、文献１と異なり発電電動機のアシストにより急速にエンジン回転数を増加させることが可能であった。しかし、エンジントルクの増加がポンプ吸収トルクに追いつく前に、エンジン目標回転数に達すると、エンジンコントローラは燃料噴射量を増加させる必要は無いと判断し、エンジントルクは増加せず、アシストをし続ける恐れがあった。
【０００９】
このアシストをし続けることの防止として、モジュレーション処理等の補正をした目標回転数をインバータに指令している。ところがこの修正した目標回転数は、エンジン目標回転数そのものでなく、変化を徐々にすることにより、エンジン回転数の変動スピ―ドが抑えられており、急速なレバー操作により負荷が急に増加した場合には、操作性を維持するのが難しかった。
【００１０】
そこで、本発明の主な目的は、エンジン回転数の変動スピードを上げて動作部の良好な操作性を確保しつつ、エンジントルクの制御も良好なエンジン回転数制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプによって駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンの出力軸に連結されて発電機作用と電動機作用を行う発電電動機と、電動モータと、電動モータを含めた各アクチュエータを操作する操作手段と、前記発電電動機及び電動モータに対して電力の授受を行う蓄電装置とを備えた建設機械のエンジン回転数制御装置において、
前記エンジンのエンジン目標回転数を演算するエンジン目標回転数演算手段と、現在のメインポンプ吸収トルクを演算するメインポンプ吸収トルク演算手段と、現在のエンジントルクを演算するエンジントルク演算手段と、前記電動モータの作動のために必要な現在の電動モータ作動必要トルクを演算する電動モータ作動必要トルク演算手段と、前記各演算手段が演算した現在のメインポンプ吸収トルクと現在の電動モータ作動必要トルクと現在のエンジントルクとを比較演算し、この比較演算結果をもとに、現在のエンジン回転数を補正する補正エンジン目標回転数演算手段を有し、前記エンジン目標回転数演算手段が演算したエンジン目標回転数を前記発電電動機の目標回転数として発電電動機コントトローラへ指令し、前記補正エンジン目標回転数演算手段が演算した補正エンジン目標回転数を、エンジンコントローラへの目標エンジン回転数としてエンジンコントローラへ指令することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、上記の発明において、前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、適正使用設定範囲にある場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクに、前記現在の電動モータ作動必要トルクを加算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、上記の発明において、前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、あらかじめ設定された使用設定範囲で、適正使用設定範囲から過充電の方向に超えた場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとを共に減少補正し、この減少補正したトルクを合算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、上記の発明において、前記補正エンジン目標回転数演算手段は、前記蓄電器の充電状態が、あらかじめ設定された使用設定範囲で、適正使用設定範囲から充電不足の方向に超えた場合、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとを共に増大補正し、この増大補正したトルクを合算した値から、前記現在のエンジントルクを減算した値に対応する差分エンジン回転数を現在のエンジン回転数に加算し、この加算した値を前記補正エンジン目標回転数として演算することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、上記の発明において、前記エンジン目標回転数演算手段は、前記操作手段の操作量と電動モータの作動必要出力に応じて、エンジン目標回転数を演算する第一のエンジン目標回転数演算手段と、スロットル指令により演算される第二のエンジン目標回転数演算手段と、前記第一のエンジン目標回転数演算手段が演算した第一のエンジン目標回転数と第二のエンジン目標回転数演算手段が演算した第二のエンジン目標回転数とからエンジン目標回転数を演算し、エンジン目標回転数の上限を第二のエンジン目標回転数とすることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、上記の発明において、エンジンの出力トルクカーブから、燃費、操作性等を考慮した、通常状態で使用する目標エンジントルクをエンジン回転数毎に設定し、前記回転数毎のエンジントルクに合わせた負荷トルクを負荷目標トルクとして設定し、前記現在のメインポンプ吸収トルクと、前記現在の電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが前記負荷目標トルクを超えないように演算したメインポンプ吸収トルクの値を前記ポンプ制御バルブへ指令することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明にかかるエンジン回転数制御装置は、エンジン目標回転数演算手段が演算したエンジン目標回転数を、発電電動機の目標回転数として発電電動機コントトローラへ指令しているのでアシストが十分に行われ、エンジン回転数の変動スピードが速くなり、良好な操作性が得られる。
【００１８】
メインポンプ吸収トルク演算手段が演算した現在のメインポンプ吸収トルクと、電動モータ作動必要トルク演算手段が演算した現在の電動モータ作動必要トルクと、エンジントルク演算手段が演算した現在のエンジントルクとを比較演算し、この比較演算結果をもとに、現在のエンジン回転数を補正する補正エンジン目標回転数演算手段とを有し、前記補正エンジン目標回転数演算手段が演算した補正エンジン目標回転数を、エンジンコントローラへの目標エンジン回転数としてエンジンコントローラへ指令しているので、前記発電電動機によってエンジン目標回転数が達成された時点で、エンジントルクがメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクに達していない場合には、エンジン目標回転数となっている現在の回転数より大きな前記補正エンジン目標回転数がエンジンコントローラへ指令される。
【００１９】
これによりエンジンコンローラは燃料噴射量を増やしエンジントルクも増えていき、エンジントルクがメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクに等しくなる。
【００２０】
またポンプは可変容量型であり、メインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、あらかじめエンジンの燃料消費率、操作性等を勘案して設定されたエンジン回転数毎の負荷目標トルクを超えないように演算したメインポンプ吸収トルクの値が前記ポンプ制御バルブへ指令されている。
【００２１】
以上より、エンジン回転数の変動は発電電動機の電動機作用または発電機作用により、十分な変動スピードを確保でき、良好な操作性を得られると同時に、エンジンへの適切な目標回転数指令により、燃費低減と低騒音化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるショベルの概略構成を示す模式図である。
【図２】ショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。（実施例１）
【図３】コントローラによるエンジン回転数制御の基本的な制御を示す模式図である。
【図４】図３に示した第一のエンジン目標回転数演算部７１の処理フローを示す図である。
【図５】図４に示した修正加算部８３の処理フローを示す図である。
【図６】油圧操作と電動（旋回）操作の組み合わせた状態を示す図である。
【図７】図３に示した第二のエンジン目標回転数演算部７２の処理内容例を示す図である。
【図８】図３に示した第二のエンジン目標回転数演算部７２の他の処理内容例を示す図である。
【図９】本制御によりエンジン回転数がエンジン目標回転数近傍になったとき、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、現在のエンジントルクを上回る場合の状態を示す図である。
【図１０】本制御によりエンジン回転数がエンジン目標回転数近傍になったとき、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、現在のエンジントルクを下回る場合の状態を示す図である。
【図１１】蓄電器の電圧、またはＳＯＣ(ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ)充電状態に対する３区分（Aゾーン、Bゾーン、Cゾーン）を示す図である。
【図１２】Aゾーン、Bゾーン、Cゾーンに対する制御の全体を示すフローチャートである。
【図１３】Ａゾーン関連の図１２のサブフローチャートである。
【図１４】Cゾーン関連の図１２のサブフローチャートである。
【図１５】ショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態であるショベルの概略構成を示す模式図である。図１において、ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、掘削アタッチメント４とから構成されている。
【００２５】
下部走行体２は、左右のクローラを回転駆動する左右の走行用モータ（図示せず）を有している。
【００２６】
上部旋回体３は、旋回フレーム、キャビンなどから成っている。旋回フレームには、図２に示す、動力源としてのエンジン２１と、エンジン２１に連結された発電電動機３１および油圧ポンプ４１と、蓄電器３４と、コントロールバルブ４４と、上部旋回体３を回転させるための旋回モータ３７と、ショベル全体の制御を行うコントローラ７０と、操作レバー６０とが設置されている。
【００２７】
掘削アタッチメント４は、ブーム５と、伸縮作動してブーム５を起伏させるブームシリンダ８と、アーム６と、アーム６を回動させるアームシリンダ９と、バケット７と、バケット７を回動させるバケットシリンダ１０とを具備している。
【００２８】
次に、ショベル１の駆動系について、図２に基づいて説明する。図２は、ショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、発電電動機３１および油圧ポンプ４１はともにエンジン２１の出力軸に取り付けられている。そして、油圧ポンプ４１からの圧油がコントロールバルブ４４を介してブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、走行モータ（右）１１、走行モータ（左）にそれぞれ供給される。
また、発電電動機３１と蓄電器３４からの電力は、旋回モータコントローラ３６を介して旋回モータ３７へ供給される。
【００２９】
これにより、操作レバーを操作してコントロールバルブ４４と旋回モータコントローラ３６を制御することにより、電動モータを含めた各アクチュエータを任意の速度で所定の位置に移動させることができる。
【００３０】
エンジン２１は、ディーゼルエンジンであり、そのトルク制御は、エンジンコントローラ２２によって行われる。エンジンコントローラ２２は、コントローラ７０からの目標回転数の指令を受け、その回転数が得られるように燃料噴射量を増減する。また、エンジンコントローラ２２は、エンジン２１のエンジン回転数および燃料噴射量から推定されるエンジントルクを含むエンジンデータをコントローラ７０に出力する。
【００３１】
発電電動機３１は直結またはＰＴＯを介してエンジンとポンプに連結されており、電動機作用と発電機作用を行う。つまり、発電電動機３１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。発電電動機３１は、インバータ、コンバータ等を含む発電電動機コントローラ３３によって回転数制御またはトルク制御される。発電電動機コントローラ３３は、コントローラ７０からの目標回転数またはトルク値の指令を受け、その指令に応じて発電電動機３１を制御する。また発電電動機の回転数は回転センサ３２によりコントローラ７０に入力される。
【００３２】
蓄電器３４は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機３１が発電機作用をした場合や、旋回モータ３７が制動時に発電機作用をした場合に、発電した電力を蓄積する（充電する）。また蓄電器３４は、発電電動機３１が電動機作動をした場合や、旋回モータ３７が回転時に電動機作用をした場合に、蓄積された電力を供給する（放電する）。また、畜電器３４には、畜電器３４の電圧を検出する電圧センサ３５が設けられている。電圧センサ３５で検出される電圧示す信号はコントローラ７０に入力される。なお本明細書ではキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。
【００３３】
エンジン２１と、発電電動機３１とに、油圧ポンプ４１は連結されており、エンジン出力軸と発電電動機が回転することにより油圧ポンプ４１が駆動する。油圧ポンプ４１は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板の傾転角が変化することで容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化する。この可変容量の制御は、ポンプ制御バルブ４２によって傾転角を制御することにより実行される。
【００３４】
ポンプ制御バルブ４２は、油圧ポンプ４１の吐出圧Ｐｐ（ｋｇ/ｃｍ２）と油圧ポンプ４１の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）の積が、コントローラ７０の指令する制御電流に対応するポンプ吸収トルクを超えないように、油圧ポンプ４１の斜板の傾転角を制御する。
【００３５】
油圧ポンプ４１から吐出圧Ｐｐ、流量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）で吐出された圧油は、コントロールバルブ４４を介してブームシリンダ８、アームシリンダ９等の油圧アクチュエータにそれぞれ供給される。ポンプ吐出圧Ｐｐは、油圧センサ４５で検出され、油圧検出信号がコントローラ７０に入力される。またポンプ傾転角度センサ４３で検出された油圧ポンプ４１の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）信号もコントローラ７０に入力される。
【００３６】
操作レバー６０はブーム操作、アーム操作、バケット操作、旋回操作、右走行操作、左走行操作を操作する操作レバーである。
【００３７】
操作レバー６０が操作されると、操作レバー６０の傾動量に応じたパイロット圧が、コントロールバルブ４４の対応するパイロットポートに加えられる。コントロールバルブ４４は流量方向制御弁であり、加えられたパイロット圧に応じて、操作レバー６０の操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー６０の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
【００３８】
操作レバー６０には、操作方向、操作量を検出する操作信号センサ６１が設けられている。操作信号センサ６１は、操作レバー６０の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ７０に入力する。
【００３９】
旋回操作については、コントローラ７０に入力された旋回操作信号にもとづいて演算された信号が、コントローラ７０から旋回モータコントローラ３６に指令される。これにより、旋回モータコントローラ３６は、操作レバー６０の操作量に応じて、旋回モータ３７を作動させる。
【００４０】
つぎに、コントローラ７０による制御処理について説明する。これから説明する図３の制御処理は基本となる制御例であり、つぎの図１２、図１３、図１４の制御処理は、蓄電器の蓄電状態を考慮した制御例である。
【００４１】
図３は、コントローラ７０によるエンジン回転数制御の基本的な制御を示す模式図である。図４は、図３に示した第一のエンジン目標回転数演算部７１の処理フローを示す図である。また、図５は図４に示した修正加算部８３の処理フローを示す図であり、図６は油圧操作と電動（旋回）操作の組み合わせた状態を示す図である。
【００４２】
まず、図３および図４に示すように、第一のエンジン目標回転数演算部７１では、ブームレバー信号、アームレバー信号、バケットレバー信号、右走行信号、左走行信号が入力され、これらの値にもとづいて、各油圧アクチュエータに対応するエンジン回転数が演算される。
【００４３】
コントローラ７０内の記憶装置には、油圧アクチュエータ毎に、操作量とエンジン回転数との関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。
【００４４】
油圧アクチュエータの複合操作が行われた場合は、油圧回転数演算部８１において、油圧アクチュエータ毎のエンジン回転数の内、最大のものを油圧アクチュエータの第一のエンジン目標回転数（Ｎr１）として演算する。
【００４５】
図４の旋回加算回転数演算部８２において、旋回モータが作動するのに必要な出力を発電電動機３１が得るための、旋回モータ作動必要出力（Ｗｓ）を演算する。旋回モータ作動必要出力（Ｗｓ）の演算は、電流センサ３８からの電流値Ｉｓに、電圧センサ３５からの電圧値Ｖｓを乗算し、この値にさらに定数Ｋｓを乗算し、これを発電電動機３１から発電電動機コントローラ３３までのトータル効率（ηｔ）で除して行う。つまり下記（１）式に従って演算される。
Ｗｓ＝Ｋｓ＊Ｉｓ＊Ｖｓ        …（１）
ηｔ
【００４６】
つぎに、旋回加算回転数（Ｎｒ２）を、旋回モータ作動必要出力（Ｗｓ）にもとづいて演算する。コントローラ７０内の記憶装置には、旋回加算回転数（Ｎｒ２）と旋回モータ作動必要出力（Ｗｓ）との関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。
【００４７】
さらに、図４の修正加算部８３において、油圧アクチュエータの第一のエンジン目標回転数（Ｎr１）と、旋回加算回転数（Ｎｒ２）より、第一のエンジン目標回転数（Ｎｒ）を演算する。その演算内容を図５に示す。
【００４８】
図５に示すように、Ｓ１ステップで油圧操作の有無を判定し、有る場合はＳ２ステップでＮｒ１はそのままの値とし、無い場合はＳ３ステップでＮｒ１は０とする。つぎに、Ｓ４ステップでＮｒはＮｒ１にＮｒ２を加算した値として演算する。
【００４９】
さらに、Ｓ５，Ｓ６ステップでＮｒがエンジンの設定最小回転数Ｎminより小さい場合は、ＮｒはＮminとする。また、Ｓ８、Ｓ９ステップでＮｒがエンジンの設定最大回転数Ｎmaxより大きい場合は、ＮｒはＮmaxとする。そして、ＮｒがＮminとＮmaxの間にある場合は、Ｓ１０ステップによりＮｒはそのままの値とする。なお、Ｎminはエンジンの設定最小回転数であり、Ｎmaxはエンジンの設定最大回転数である。
【００５０】
図６は油圧操作と電動（旋回）操作の組み合わせた状態を示す図であり、油圧操作の有り無しと、電動（旋回）操作の有り無しの組み合わせに応じた第一のエンジン目標回転数Ｎｒを示している。
【００５１】
つぎに図３に示すように、スロットルダイヤル６２からの信号が、第二のエンジン目標回転数演算部７２に入力され、これをもとに第二のエンジン目標回転数が演算される。
【００５２】
また、図３に示すように、エンジン目標回転数演算部７３には、第一のエンジン目標回転数演算部７１が演算した第一のエンジン目標回転数信号と、第二のエンジン目標回転数演算部７２が演算した第二のエンジン目標回転数信号が入力される。
【００５３】
エンジン目標回転数演算部７３は、第一のエンジン目標回転数演算部７１が演算した第一のエンジン目標回転数と、第二のエンジン目標回転数演算部７２が演算した第二のエンジン目標回転数をもとにエンジン目標回転数を演算するが、その上限は第二のエンジン目標回転数として演算する。エンジン目標回転数演算部７３の二例を図７、８に示す。
【００５４】
図７において、横軸は第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）であり、アイドリング等のＮmin（エンジンの設定最小回転数）から、フルスロットル等のＮmax（エンジンの設定最大回転数）まで変動する。また縦軸は目標エンジン回転数（Ｎｔ）であり、アイドリングのＮmin（エンジンの設定最小回転数）から、フルスロットルのＮmax（エンジンの設定最大回転数）まで変動できる可能性はあるが、第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）の拘束を受ける。図７は、第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）がＮmaxより低い例であり、第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）が第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）を下回る範囲では、目標エンジン回転数（Ｎｔ）は第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）と同一である。第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）が第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）を上回ると、目標エンジン回転数（Ｎｔ）は第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）のままとなる。
【００５５】
図８における横軸、縦軸は図７と同じである。図８の例は第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）がフルスロットル等のＮmax（エンジンの設定最大回転数）になった時点で、目標エンジン回転数（Ｎｔ）が第二の目標エンジン回転数（Ｎｓ）になるものである。その間の目標エンジン回転数（Ｎｔ）は図示の如く、第一の目標エンジン回転数（Ｎｒ）を減少補正したものである。図８では減少補正後のカーブを、図８に示す如く直線としているが、別の曲線としてもよい。
【００５６】
つぎに、図３に示すように、エンジン目標回転数演算部７３で演算されたエンジン目標回転数が、発電電動機コントローラ３３への目標回転数信号として入力される。
【００５７】
エンジン目標回転数が、補正なしで、そのまま発電電動機コントローラ３３へ入力されるため、発電電動機３１の電動機作用、または発電機作用が良好に行われる。このため特許文献２のようにエンジン目標回転数を抑えて補正した場合に比して、エンジンの回転変動が早くなり、急速なレバー操作にもエンジンの回転変動が追従し、良好な操作性を確保できる。
【００５８】
また、エンジン目標回転数演算部７３が演算したエンジン目標回転数の上限は第二のエンジン目標回転数であるため、エンジン回転数は、どの操作レバーをフルストローク変位させてもスロットルダイヤルで入力した回転数を超えることはない。従来、市街地の作業等で周囲騒音を抑えたい場合に、エンジンの定回転制御の建設機械では、低いエンジン回転をスロットルダイヤルにより実現させた。
【００５９】
一方、燃費低減等の目的でエンジンの回転数制御を定回転制御から、作業負荷に応じた変動回転制御とする制御装置が特許文献１、２に示されているが、この特許文献１，２の形態ではエンジン回転を低く抑えるには、操作レバーを途中までの変位に止めて調整しなくてはならず、操作が難しい。これに比して、本発明では従来の定回転制御の建設機械と同等の操作性を得られると同時に、変動回転制御の低騒音、低燃費も得られる。
【００６０】
つぎに、図３に示すように、エンジントルク演算部７５には、燃料噴射量等から演算されたトルクに関連した信号が、エンジンコントローラ２２から入力される。エンジントルク演算部７５は、この信号をもとに現在のエンジントルクを演算し、演算した現在のエンジントルク信号を、補正エンジン目標回転数演算部７７に入力する。
【００６１】
また、メインポンプ吸収トルク演算部７４には、油圧センサ４５からのポンプ圧力信号が入力され、この値にもとづいて、対応する現在のメインポンプ吸収トルクが演算される。
【００６２】
コントローラ７０内の記憶装置には、コントローラ７０の指令する制御電流における、ポンプ圧力とメインポンプ吸収トルクとの関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。
【００６３】
なお、コントローラ７０が、ポンプ制御バルブ４２へ指令する制御電流に対応するポンプトルクの上限は、燃費、操作性等を考慮した、目標エンジントルクをエンジン回転数毎に設定し、このトルクに合わせた負荷目標トルク（Ｔｆe）である。後述の説明に使われる図９、図１０におけるＰのカーブ上のトルクとして示す。また、負荷目標トルク（Ｔｆe）はメインポンプ吸収トルクの上限目標であり、メインポンプ吸収トルクと、電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、負荷目標トルク（Tｆe）を超えないため、実作業ではこれを下回った現在のポンプ吸収トルクでの作業が起こる。
【００６４】
また、メインポンプ吸収トルク演算部７４は、油圧センサ４５からのポンプ圧力信号だけでなく、ポンプ傾転角度センサ４３で検出された油圧ポンプ４１の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）信号をも受けて、現在のメインポンプ吸収トルクを演算してもよい。センサが増えてコスト的には不利になるが、メインポンプ吸収トルクの演算値の精度は上がる。
【００６５】
さらに、図３に示すように、電動（旋回）モータ作動必要トルク演算部は、先に（１）式で示したＷｓを現在のエンジン回転数Ｎｅで除して、電動（旋回）モータ作動必要トルクを演算する。つまり下記（２）式に従って演算される。
Ｔｈ＝Ｋｓ＊Ｉｓ＊Ｖｓ        …（２）
Ｎｅ＊ηｔ
【００６６】
つぎに、図３に示すように、補正エンジン目標回転数演算部７７は、エンジントルク演算部７５が演算した現在のエンジントルク信号と、メインポンプ吸収トルク演算部７４が演算した現在のメインポンプ吸収トルク信号と、電動モータ作動必要トルク演算部が演算した現在の電動モータ作動必要トルク信号と、エンジンコントーラ２２からの現在のエンジン回転数信号を受けて、補正エンジン目標回転数を演算する。
【００６７】
補正エンジン目標回転数演算部７７の演算は、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）に、現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）を加算した値から、現在のエンジントルク（Ｔｅ）を減算した値に変換係数Ｋ１を乗算した値（Ｎｅｓ）を演算する。この値（Ｎｅｓ）は、エンジン回転数に変換された値である。さらに、この値（Ｎｅｓ）を現在のエンジン回転数（Ｎｅ）に加算して補正エンジン目標回転数（Ｎｅｔ）とする。つまり下記（３）、（４）式に従って演算される。
Ｎｅs＝Ｋ１＊（Ｔｐ＋Ｔｈ―Ｔｅ）  …（３）
Ｎｅt＝Ｎｅ＋Ｎｅs                …（４）
【００６８】
つぎに、図３に示すように、補正エンジン目標回転数演算部７７で演算された補正エンジン目標回転数が、エンジンコントローラ２２への目標回転数信号として入力される。
【００６９】
エンジン回転数変動のための、加速トルク、減速トルクは主として発電電動機から出力される。このため、エンジン目標回転数が達成された時点で、現在のエンジントルクが、現在のメインポンプ吸収トルクと現在の電動モータ作動必要トルクの合算したトルクに達していない場合が起こるが、補正された補正エンジン目標回転数が、エンジンコントローラ２２へ入力されるため、現在の回転数より大きな補正エンジン目標回転数によりエンジンコンローラは燃料噴射量を増やしエンジントルクも増えていき、エンジントルクがメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクの合算したトルクに等しくなる。
【００７０】
前述は主として加速時であるが、減速時は逆も起こり、これを図９、図１０に示す。なお、図９は、本制御によりエンジン回転数がエンジン目標回転数近傍になったとき、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、現在のエンジントルクを上回る場合の状態を示す図であり、図１０は、本制御によりエンジン回転数がエンジン目標回転数近傍になったとき、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクが、現在のエンジントルクを下回る場合の状態を示す図である。
【００７１】
図９に示す如く、Ｔ０で示す状態から急操作により、現在のエンジン回転数が、エンジン目標回転数に達した時点で、現在のエンジントルクが、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクを下回っている。発電電動機は、エンジン目標回転数は達成できているので、加速トルクは不要であるが、目標回転数を維持するために、現在のメインポンプ吸収トルクから現在のエンジントルクを減算したトルクが必要とされる。
【００７２】
図９に示す如く、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクから現在のエンジントルクを減算したトルクに応じて補正された、補正エンジン目標回転数（Ｎｅt）はエンジン目標回転数より大きな値である。
【００７３】
特許文献２の形態では、エンジン目標回転数信号がそのままエンジンコントローラに入力されているので、エンジン回転数が目標値に達すると燃料噴射量を増加させなくなり、図９の状態のままとなる。これに比して、本発明では、エンジン目標回転数より高い、補正エンジン目標回転数信号が、エンジンコントローラ２２に入力されるので、燃料噴射量は増加される。これにより、現在のエンジントルクは現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクに合致し、良好な燃費を得られる。
【００７４】
図１０に示す如く、Ｔ０で示す状態から急操作により、現在のエンジン回転数が、エンジン目標回転数に達した時点で、現在のエンジントルクが現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクを上回っている。発電電動機は、エンジン目標回転数は達成できているので、減速トルクは不要であるが、目標回転数を維持するために、現在のエンジントルクから現在のメインポンプ吸収トルクを減算した回生トルクが必要とされる。
【００７５】
図１０に示す如く、現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクから現在のエンジントルクを減算したトルクに応じて補正された、補正エンジン目標回転数（Ｎｅt）はエンジン目標回転数より小さな値である。
【００７６】
特許文献２の形態では、エンジン目標回転数信号がそのままエンジンコントローラに入力されているので、エンジン回転数が目標値に達すると燃料噴射量を減少させなくなり、図１０の状態のままとなる。これに比して、本発明では、エンジン目標回転数より低い、補正エンジン目標回転数信号が、エンジンコントローラ２２に入力されるので、燃料噴射量は減少させられる。これにより、現在のエンジントルクは現在のメインポンプ吸収トルクと電動モータ作動必要トルクとの合算したトルクに合致し、良好な燃費を得られる。
【００７７】
以上は図３に示す基本の制御例であり、以下図１２、１３、１４の制御処理は、蓄電器の蓄電状態を考慮した制御例である。図１１は蓄電器の電圧、またはＳＯＣ(ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ)充電状態に対する３区分（Aゾーン、Bゾーン、Cゾーン）を示し、図１２はAゾーン、Bゾーン、Cゾーンに対する制御の全体を示すフローチャートである。また図１３は、Ａゾーン関連の図１２のサブフローチャートである。つぎに図１４は、Ｃゾーン関連の図１２のサブフローチャートである。
【００７８】
蓄電器は、充電状態によって、蓄電器の寿命、効率等が大きく変化する。これらを考慮して、まず適正に使用する適正範囲を設定するが、図１１では充電状態ＢＳ２から、ＢＳ３の範囲を適正使用設定範囲として、Ｂゾーンとする。また使用する範囲をＢＳ１からＢＳ４に設定し、この範囲を使用設定範囲とする。
【００７９】
図１１において、このＢゾーンを越えたものの内、過充電側に超えたＢＳ３から、ＢＳ４の範囲をＡゾーンとする。また充電不足側に超えたＢＳ１からＢＳ２の範囲をＣゾーンとする。
【００８０】
図１２のＳ１２ステップにおいて、現在のエンジン回転数に応じて、負荷目標トルク（Ｔｆe）を演算する。この負荷目標トルクは、あらかじめエンジンの燃料消費率、操作性等を勘案して設定された、望ましい使用エンジン出力トルクに合致した、負荷の目標設定トルクである。コントローラ７０内の記憶装置には、エンジン回転数と、負荷目標トルクとの関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。先の図９、１０において、Ｐのカーブ上で示しているものである。
【００８１】
図１２のＳ１３ステップにおいて、畜電器３４の電圧を検出する電圧センサ３５で検出される電圧信号により、蓄電器３４の充電状態が、Ａゾーンか、Ｂゾーンか、Ｃゾーンかを判定する。
【００８２】
図１２のＳ１３ステップにおいて、Ａゾーンと判定された場合は、図１２のＳ１４ステップに進む。このＳ１４ステップの詳細内容を、図１３のサブフローチャートに示す。
【００８３】
図１３のＳ２１ステップにおいて、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）を演算する。この負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）は、Ａ、Ｂゾーン境界のＢＳ３で１近傍の値を取り、ＢＳ４に向かうに従って小さくなる。コントローラ７０内の記憶装置には、充電状態と、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）との関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。
【００８４】
つぎに、図１３のＳ２２ステップにおいて、補正エンジン目標回転数を演算する。
補正エンジン目標回転数演算部の演算は、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）に負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）を乗算した値に、現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）に負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）を乗算した値を加算し、その合算した値から現在のエンジントルク（Ｔｅ）を減算した値に変換係数Ｋ２を乗算した値（Ｎｅｓ）を算出する。この値（Ｎｅｓ）は、エンジン回転数に変換された値である。さらに、この値（Ｎｅｓ）を現在のエンジン回転数（Ｎｅ）に加算して補正エンジン目標回転数（Ｎｅｔ）とする。つまり下記（５）、（６）式に従って演算される。
Ｎｅs＝Ｋ２＊（Ｋｆ１＊Ｔｐ＋Ｋｆ１＊Ｔh―Ｔｅ）  …（５）
Ｎｅt＝Ｎｅ＋Ｎｅs                                …（６）
【００８５】
図１３のＳ２２ステップから、図１２のＳ１７ステップに戻り、発電電動機コントローラ３３への指令を、エンジン目標回転数（Ｎｔ）とし、エンジンコントローラ２２への指令を、補正エンジン目標回転数（Ｎｅt）とする。
【００８６】
これにより、現在のエンジントルク（Ｔｅ）は、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）
に現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）を加算したトルクより、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）を乗算した低い値に制御される。一方、発電電動機コントローラ３３への指令はエンジン目標回転数（Ｎｔ）であるため、発電電動機３１は、トルク差を補うために、モータ作用（放電）を続ける。過充電になる程、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）は小さくなり、逆にトルク差が大きくなり、放電も大きくなることから過充電を解消させる。
【００８７】
つぎに、図１２のＳ１３ステップにおいて、Ｂゾーンと判定された場合は、図１２のＳ１５ステップに進む。以下Ｓ１５ステップ、Ｓ１７ステップは先に図３で示した基本の制御を実行する。
【００８８】
また、図１２のＳ１３ステップにおいて、Ｃゾーンと判定された場合は、図１２のＳ１６ステップに進む。このＳ１６ステップの詳細内容を、図１４のサブフローチャートに示す。
【００８９】
図１４のＳ３１ステップにおいて、負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）を演算する。この負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）は、Ｂ、Ｃゾーン境界のＢＳ２で１近傍の値を取り、ＢＳ１に向かうに従って大きくなる。コントローラ７０内の記憶装置には、充電状態と、負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）との関数関係がデータテーブル形式で記憶されている。
【００９０】
つぎに、図１４のＳ３２ステップにおいて、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）
に現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）を加算した値に、負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）を乗算した値が、負荷目標トルク（Tｆe）より小さいかを判定し、小さければＳ３３ステップに進み、Ｓ３３ステップで補正エンジン目標回転数を演算する。小さくなければＳ３４ステップに進み、Ｓ３４ステップで、Ｓ３３ステップとは異なる演算方法で、補正エンジン目標回転数を演算する。
【００９１】
図１４のＳ３３ステップにおいて、補正エンジン目標回転数を演算する。補正エンジン目標回転数演算部の演算は、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）に負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）を乗算した値に、現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）に負荷トルク修正係数（Ｋｆ２）を乗算した値を加算し、この値から現在のエンジントルク（Ｔｅ）を減算した値に変換係数Ｋ３を乗算した値（Ｎｅｓ）を算出する。この値（Ｎｅｓ）は、エンジン回転数に変換された値である。さらに、この値（Ｎｅｓ）を現在のエンジン回転数（Ｎｅ）に加算して補正エンジン目標回転数（Ｎｅｔ）とする。つまり下記（７）、（８）式に従って演算される。
Ｎｅs＝Ｋ３＊（Ｋｆ２＊Ｔｐ＋Ｋｆ２＊Ｔｈ―Ｔｅ）  …（７）
Ｎｅt＝Ｎｅ＋Ｎｅs                                …（８）
【００９２】
図１４のＳ３４ステップにおいては、別の演算方法で補正エンジン目標回転数を演算する。補正エンジン目標回転数演算部の演算は、負荷目標トルク（Tｆe）から現在のエンジントルク（Ｔｅ）を減算した値に変換係数Ｋ３を乗算した値（Ｎｅｓ）を算出する。この値（Ｎｅｓ）は、エンジン回転数に変換された値である。さらに、この値（Ｎｅｓ）を現在のエンジン回転数（Ｎｅ）に加算して補正エンジン目標回転数（Ｎｅｔ）とする。つまり下記（９）、（１０）式に従って演算される。
Ｎｅs＝Ｋ３＊（Ｔｐe―Ｔｅ）        …（９）
Ｎｅt＝Ｎｅ＋Ｎｅs                  …（１０）
【００９３】
図１４のＳ３３、Ｓ３４ステップから、図１２のＳ１７ステップに戻り、発電電動機コントローラ３３への指令を、エンジン目標回転数（Ｎｔ）とし、エンジンコントローラ２２への指令を、補正エンジン目標回転数（Ｎｅt）とする。
【００９４】
これにより、現在のエンジントルク（Ｔｅ）は、現在のメインポンプ吸収トルク（Ｔｐ）
に現在の電動モータ作動必要トルク（Ｔｈ）を加算したトルクより、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）を乗算した高い値に制御される。一方、発電電動機コントローラ３３への指令はエンジン目標回転数（Ｎｔ）であるため、発電電動機３１は、トルク差を補うために、発電機作用（充電）を続ける。充電状態が低くなる程、負荷トルク修正係数（Ｋｆ１）は大きくなり、トルク差も大きくなり、充電量も大きくなることから充電不足を解消させる。
【実施例２】
【００９５】
図１５は、実施例２におけるショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。実施例１からは、左右の走行モータをコントロールバルブ４４で制御される油圧モータから、走行モータコントローラ５１、５３で制御される電動走行モータ５２、５４に替えている。
【００９６】
実施例１の図４は、旋回モータだけが電動モータであるが、実施例２では走行モータが追加される。実施例２に対応する図は省略する。なお、電流センサ３８、電圧センサ３５は実施例２においても同じである。
【００９７】
制御処理については、電動（旋回）モータのところで、走行が加わるだけであり、実施例１と同様に実行する。
【符号の説明】
【００９８】
１    ショベル
２    下部走行体
３    上部旋回体
４    掘削アタッチメント
５    ブーム
６    アーム
７    バケット
８    ブームシリンダ
９    アームシリンダ
１０  バケットシリンダ
１１  走行モータ（右）
１２  走行モータ（左）
２１  エンジン
２２  エンジンコントローラ
３１  発電電動機
３２  回転センサ
３３  発電電動機コントローラ
３４  蓄電器
３５  電圧センサ
３６  旋回モータコントローラ
３７  旋回モータ/減速器
３８  電流センサ
４１  ポンプ
４２  ポンプ制御バルブ
４３  ポンプ傾転角度センサ
４４  コントロールバルブ
４５  油圧センサ
５１  走行モータコントローラ（右）
５２  走行モータ/減速器（右）
５３  走行モータコントローラ（左）
５４  走行モータ/減速器（左）
６０  操作レバー
６１  操作信号センサ
６２  スロットルダイヤル
７０  コントローラ
７１  第一のエンジン目標回転数演算部
７２  第二のエンジン目標回転数演算部
７３  エンジン目標回転数演算部
７４  メインポンプ吸収トルク演算部
７５  エンジントルク演算部
７６  電動（旋回）モータ作動必要トルク演算部
７７  補正エンジン目標回転数演算部
８１  油圧回転数演算部
８２  旋回加算回転数演算部
８３  修正加算部
【図７】
2011117398.tif 000003
【図８】
2011117398.tif 000004
【図１】
2011117398.tif 000005
【図２】
2011117398.tif 000006
【図３】
2011117398.tif 000007
【図４】
2011117398.tif 000008
【図５】
2011117398.tif 000009
【図６】
2011117398.tif 000010
【図９】
2011117398.tif 000011
【図１０】
2011117398.tif 000012
【図１１】
2011117398.tif 000013
【図１２】
2011117398.tif 000014
【図１３】
2011117398.tif 000015
【図１４】
2011117398.tif 000016
【図１５】
2011117398.tif 000017