(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド式建設機械の制御システム及び方法を提供する。【解決手段】エンジン１０の作業モードを検出するモード検出手段６０と、油圧アクチュエータ１５の駆動に必要な油圧ポンプ１３の出力トルクを検出するトルク検出手段７０と、エンジン１０の作業モード毎に設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準を貯蔵しているメモリ４０と、モード検出手段６０により検出された作業モードに応じて設定された下限及び上限の基準とトルク検出手段７０により検出された油圧ポンプ１３の出力トルクを比較し、油圧ポンプ１３の出力トルクが下限の基準に達しない場合は、未到達分だけエンジン１０の負荷になるようにモータ‐発電機17の発電を制御し、且つ、油圧ポンプ１３の出力トルクが上限の基準を超える場合には、超過分だけエンジン１０の出力を補助するようにモータ‐発電機１７のモータ作動を制御するハイブリッド制御手段５０を含む。【選択図】図２
2011032857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンにより駆動され、吐出油により油圧アクチュエータを駆動させる油圧ポンプと、前記エンジンにより駆動されて発電し、前記エンジンを補助するモータとして前記油圧ポンプを駆動させるモータ‐発電機と、前記モータ‐発電機により発電された電気エネルギーを充電し、前記モータ‐発電機のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置とを含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムにおいて、
前記エンジンの作業モードを検出するモード検出手段と、
前記油圧アクチュエータの駆動に必要な前記油圧ポンプの出力トルクを検出するトルク検出手段と、
前記エンジンの作業モード毎に設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準を貯蔵しているメモリ手段と、
前記モード検出手段により検出された作業モードに応じて設定された下限及び上限の基準と前記トルク検出手段により検出された油圧ポンプの出力トルクとを比較し、前記出力トルクが前記下限の基準に達しない場合、前記未到達分だけ前記エンジンの負荷になるように前記モータ‐発電機の発電を制御し、且つ、前記出力トルクが前記上限基準を超える場合、前記超過分だけ前記エンジンの出力を補助するように前記モータ‐発電機のモータ作動を制御するハイブリッド制御手段とをさらに含んでなる、ハイブリッド式建設機械の制御システム。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵装置の充電量を検出する充電量検出手段をさらに含み、
前記ハイブリッド制御手段は、
前記出力トルクが前記下限基準に達しない場合において、前記充電量検出手段により検出された充電量が、最高基準値以上である場合、前記モータ‐発電機が発電しないように制御し、且つ、前記充電量が最高基準値未満である場合、前記モータ‐発電機が発電するように制御し、
前記出力トルクが前記上限基準を超える場合において、前記充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下である場合、前記モータ‐発電機がモータ作動しないように制御し、且つ、前記充電量が最小基準値を超過する場合、前記モータ‐発電機がモータ作動するように制御し、
前記出力トルクが前記下限と上限の基準の範囲内にあり、前記充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下である場合、前記モータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド式建設機械の制御システム。
【請求項３】
前記モード検出手段は、前記エンジンの始動領域又は出力待機状態のアイドリングモードを、又は前記エンジンの作業モード別の低トルクアイドリング領域を検出し、
前記メモリ手段は、アイドリング状態で前記モータ‐発電機の発電動作時、燃費の改善が行われる、予め設定されたエンジン回転速度及びエンジントルクの作動ポイントを貯蔵し、
前記ハイブリッド制御手段は、前記モード検出手段により前記アイドリングモード又は前記低トルクアイドリング領域が検出された場合、前記作動ポイントのエンジン回転速度とエンジントルクによる前記エンジン駆動により前記モータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド式建設機械の制御システム。
【請求項４】
前記エネルギー貯蔵装置の充電量を検出する充電量検出手段をさらに含み、
前記アイドリングモード又は前記低トルクアイドリング領域が検出された場合において、前記ハイブリッド制御手段は、前記充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下の場合、最高基準値に至るまで充電が行われるように前記モータ‐発電機の発電を制御し、前記充電量検出手段により検出された充電量が最高基準値以上の場合、前記エンジンがオフとなるように制御し、前記充電量制御手段により検出された充電量が最小基準値と最高基準値との間にある場合、最高基準値に至るまで充電するように制御することを特徴とする、請求項３に記載のハイブリッド式建設機械の制御システム。
【請求項５】
前記エネルギー貯蔵装置から供給されたエネルギーで上部旋回体の旋回を増速させるモータとして作動し、前記上部旋回体の旋回減速時、慣性モーメントにより発電する発電機として作動する旋回用モータ‐発電機をさらに含み、
前記ハイブリッド制御手段は、前記上部旋回体の旋回減速時、前記旋回用モータ‐発電機を発電機として作動させ、発電された電気エネルギーを前記エネルギー貯蔵装置に充電するように制御し、且つ、前記旋回用モータ‐発電機のモータ作動のための前記エネルギー貯蔵装置からの電気エネルギー供給を制御す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式建設機械の制御システム。
【請求項６】
前記エンジンの出力を算出するエンジン出力算出手段をさらに含み、
前記ハイブリッド制御手段は、一定の作業モードの下で一定時間の間前記エンジン出力算出手段により算出された前記エンジン出力をチェックし、燃費改善が行われる、前記エンジン出力に応じるエンジントルクの下限及び上限の基準を設定して前記メモリ手段に貯蔵し、前記設定して貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限の基準を適用し、前記モータ‐発電機の発電又はモータ作動を制御す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式建設機械の制御システム。
【請求項７】
前記エンジンの出力を算出するエンジン出力算出手段をさらに含み、
前記ハイブリッド制御手段は、一定の作業モードの下で一定時間の間前記エンジン出力算出手段により算出された前記エンジン出力をチェックし、燃費の改善が行われる、前記エンジン出力に応じる作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを設定して前記メモリ手段に貯蔵し、前記設定して貯蔵された作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用し、前記モータ‐発電機の発電を制御することを特徴とする、請求項３又は４に記載のハイブリッド式建設機械の制御システム。
【請求項８】
エンジンと、前記エンジンにより駆動され、吐出油により油圧アクチュエータを駆動させる油圧ポンプと、前記エンジンにより駆動されて発電し、前記エンジンを補助するモータとして前記油圧ポンプを駆動させるモータ‐発電機と、前記モータ‐発電機により発電された電気エネルギーを充電し、前記モータ‐発電機のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置を含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムにおけるハイブリッド式建設機械の制御方法において、
前記エンジンの作業モードを検出するモード検出段階と、
前記油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクを検出するトルク検出段階と、
前記モード検出段階で検出された作業モードに応じる、予め設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準と、前記トルク検出段階で検出された油圧ポンプの出力トルクを比較し、前記出力トルクが前記下限基準に達しない場合には前記未到達分だけ前記エンジンの負荷になるように前記モータ‐発電機の発電を制御し、且つ、前記出力トルクが前記上限基準を超過する場合、前記超過分だけ前記エンジンの出力を補助するように前記モータ‐発電機のモータ作動を制御するハイブリッド制御段階とを含んでなる、ハイブリッド式建設機械の制御方法。
【請求項９】
前記モード検出段階は、前記エンジンの始動領域又は出力待機状態のアイドリングモードを、又は前記エンジンの作業モード別の低トルクアイドリング領域を検出し、
前記モード検出段階で前記アイドリングモード又は前記低トルクアイドリング領域が検出される場合、前記ハイブリッド制御段階は、アイドリング状態で前記モータ‐発電機の発電動作時、燃費改善が行われる、予め設定されたエンジン回転速度及びエンジントルクの作動ポイントにおける前記エンジン回転速度及びエンジントルクによる前記エンジン駆動により前記モータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする、請求項８に記載のハイブリッド式建設機械の制御方法。
【請求項１０】
前記ハイブリッド制御段階は、
前記エンジンの出力を算出するエンジン出力算出過程と、
前記モード検出段階で検出された一定の作業モードの下で一定時間の間前記エンジン出力算出過程で算出された前記エンジン出力をチェックし、燃費改善が行われる前記エンジン出力によるエンジントルクの下限及び上限の基準を設定して貯蔵する修正トルク基準設定過程と、
前記設定して貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限基準を適用し、前記モータ‐発電機の発電又はモータ作動を制御する修正作動制御過程をさらに含んでなることを特徴とする、請求項８又は９に記載のハイブリッド式建設機械の制御方法。
【請求項１１】
前記ハイブリッド制御段階は、
前記エンジンの出力を算出するエンジン出力算出過程と、
前記モード検出段階で検出された一定の作業モードの下で一定時間の間前記エンジン出力算出過程で算出された前記エンジン出力をチェックし、燃費の改善が行われる、前記エンジン出力に応じる作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを設定して貯蔵する修正作動ポイント設定過程と、
前記設定して貯蔵された作動ポイントにおけるエンジン速度とエンジントルクを適用して前記モータ‐発電機の発電を制御する修正発電制御過程をさらに含んでなることを特徴とする、請求項９に記載のハイブリッド式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、ハイブリッド式建設機械の制御システム及び方法に関する。詳細には、モータ‐発電機と通常の燃料エンジンからなるハイブリッド式の建設機械システムの燃費効率を最適化するハイブリッド式建設機械の制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の掘削機などの建設機械は、一般に、燃料エンジンにより油圧ポンプを駆動し、その油圧によりアクチュエータを駆動する油圧駆動方式が知られている。このような従来の掘削機などの建設機械は、最大の出力を必要とする作業だけでなく、それより低出力、例えば、８０％又は５０％の出力で充分行える作業も多く、こうした低出力で作業を充分に行える場合には、エンジンの効率や燃費効率が劣ることになる。
【０００３】
図１は、従来の掘削機システムの必要トルク出力関係図であって、図１に示したように一般の従来の油圧掘削機は、使用者のレバー５の操作によるパイロット弁６の出力により主制御弁（Ｍａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ、以下、ＭＣＶと称する）７の開口面積が調節される。油圧ポンプ１３の吐出流量は、ＭＣＶ７の開口面積に相まって各油圧システムに伝達される流量が調節され、掘削機の必要トルクを調節する。油圧ポンプ１３の駆動は、燃料エンジン１０により行われるので、効率が低いといえる。
【０００４】
図４は、従来の油圧掘削機のエンジン燃費効率のマップとして、図４を参照し、全ての従来のエンジンシステムと同じく、最も使用頻度の高い領域における燃費効率が最適化され設計されているので、使用頻度の低い低出力２２や高出力２３の領域では、燃費効率が劣る虞があった。
【０００５】
従来の油圧掘削機などの建設機械において、前述したような大きい負荷変動に対応するようにエンジン出力を大幅に変動させながら作業を行う必要があり、またエンジンの出力を効果的に活用し、燃費の向上を図る必要がある。それゆえ、ハイブリッド車両で適用した電気モータ‐発電機を利用したハイブリッド技術を掘削機に適用しようとしている。つまり、エンジンにモータ‐発電機 を連結し、軽負荷の作業時にエンジン出力の一部を用いて発電し、電力を充電しておく。重負荷の作業時、バッテリから電気エネルギーが供給され、エンジンを補助するハイブリッド掘削機などのハイブリッド式建設機械が提案されている。
【０００６】
しかし、掘削機などの建設機械は、エンジン出力、トルク/速度動作領域、動力伝達装置の特性において、ハイブリッド車両とは全く違うので、ハイブリッド技術の適用が容易ではない。従来のハイブリッド建設機械の制御システムにおける油圧ポンプの駆動トルクとエンジンの出力トルクを単純比較し、軽負荷の作業時、残余分のエンジン出力トルクを用いてモータ‐発電機を発電し、バッテリに充電するが、重負荷の作業時には、不足分のエンジン出力トルクだけ補助するためにバッテリに充電された電気エネルギーを受け、モータ‐発電機をモータで動作させる技術だけでは、多様な負荷の作業領域、エンジン出力、トルク／速度の動作領域、動力伝達装置などの特性において差のある掘削機などの建設機械のエンジンの出力を効果的に活用し、燃費の向上を図るのに困難であった。特に、建設機械、例えば、掘削機の作業とは、掘削、積込み、地均しなどが挙げられ、作業負荷が大きく変わる各種の作業を行っているので、従来のハイブリッド式の掘削機の場合、ハイブリッド車両のような変速機の技術が適用されておらず、そのことから燃費効率を最適化するのに困難があった。
【０００７】
さらに、建設機械、例えば、掘削機の場合、作業の種類又はモードとエンジン出力とバッテリの充電状態との関係を考慮しなければ、エネルギーの浪費や作業効率の低下などの問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した問題点等を解決するために案出されたものであって、 変速機を具備しておらず、要求する出力変化の頻度が急激に変わる既存掘削機などの建設機械に適用可能なハイブリッド技術を提案し、燃費効率を最適化できるハイブリッド式建設機械の制御技術を提供しようとする。
【０００９】
また、本発明は、掘削機などの建設機械の様々な作業領域において、そして負荷変動の激しい条件の下においてでも、燃費効率を最適化するために様々な作業領域別のエンジン出力効率が高いエンジン出力トルクの範囲を上限、下限の基準に設定し、上限及び下限基準のベースライン制御方式（Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）で制御しようとする。
【００１０】
また、本発明では、上部旋回体の旋回のための旋回用モータ‐発電機を装着し、電気エネルギーで旋回を増速し、旋回の減速時に発電をして充電するように構成することによって、さらに燃費効率を最適化する技術を提供しようとする。
【００１１】
さらに、本発明は、油圧アクチュエータに必要なパワーを一定時間測定し、より燃費を改善できる作業モード別のエンジン出力トルクの上限及び下限の基準などを修正して適用しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明の一様態によれば、エンジンと、エンジンにより駆動され、吐出油により油圧アクチュエータを駆動させる油圧ポンプと、エンジンにより駆動されて発電し、エンジンを補助するモータとして油圧ポンプを駆動させるモータ‐発電機と、モータ‐発電機により発電された電気エネルギーを充電し、モータ‐発電機のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置とを含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムにおいて、エンジンの作業モードを検出するモード検出手段と、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクを検出するトルク検出手段と、エンジンの作業モード毎に設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準を貯蔵しているメモリ手段と、モード検出手段により検出された作業モードに応じて設定された下限及び上限の基準とトルク検出手段により検出された油圧ポンプの出力トルクを比較し、油圧ポンプの出力トルクが下限の基準に達しない場合は、未到達分だけエンジンの負荷になるようにモータ‐発電機の発電を制御し、且つ、油圧ポンプの出力トルクが上限の基準を超える場合には、超過分だけエンジンの出力を補助するようにモータ‐発電機のモータ作動を制御するハイブリッド制御手段をさらに含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムを提案する。
【００１３】
望ましい一様態によれば、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムは、エネルギー貯蔵装置の充電量を検出する充電量検出手段をさらに含んでなる。さらに、ハイブリッド制御手段は、油圧ポンプの出力トルクが下限の基準に達しない場合において、充電量検出により検出された充電量が、最高基準値以上の場合、モータ‐発電機が発電しないように制御し、充電量が最高基準値未満の場合、モータ‐発電機が発電するように制御し、且つ、油圧ポンプの出力トルクが上限の基準を超える場合において、充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下の場合、モータ‐発電機がモータ作動しないように制御し、充電量が最小基準値以上の場合、モータ‐発電機がモータ作動するように制御し、油圧ポンプの出力トルクが下限と上限の基準の範囲内にあり、充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下の場合、モータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする。
【００１４】
また、望ましい一様態によれば、モード検出手段は、エンジンの始動領域又は出力待機状態のアイドリング（ｉｄｌｉｎｇ）モードを、又はエンジンの作業モード別の低トルクアイドリング領域を検出し、メモリ手段は、アイドリング状態でモータ‐発電機の発電動作時、燃費の改善が行われる、予め設定されたエンジン回転速度及びエンジントルクの作動ポイントを貯蔵し、ハイブリッド制御手段は、モード検出手段によりアイドリングモード又は低トルクアイドリング領域が検出された場合、作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクによるエンジン駆動によりモータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする。
【００１５】
さらに、望ましくは、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムは、エネルギー貯蔵装置の充電量を検出する充電量検出手段をさらに含み、アイドリングモード又は低トルクアイドリング領域が検出された場合において、ハイブリッド制御手段は、充電量検出手段により検出された充電量が最小基準値以下の場合、最高基準値に至るまで充電が行われるようにモータ‐発電機の発電を制御し、充電量検出手段により検出された充電量が最高基準値以上の場合、エンジンがオフとなるように制御し、充電量制御手段により検出された充電量が最小基準値と最高基準値の間にある場合、最高基準値に至るまで充電するように制御することを特徴とする。
【００１６】
また、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムの一つは、エネルギー貯蔵装置から供給されたエネルギーであって上部旋回体の旋回を加速させるモータとして作用し、上部旋回体の旋回減速時、慣性モーメントにより発電する発電機として作動する旋回用モータ‐発電機をさらに含んでなる。さらに、ハイブリッド制御手段は、上部旋回体の旋回減速時、旋回用モータ‐発電機を発電機として作動させ、発電された電気エネルギーをエネルギー貯蔵装置に充電するように制御し、旋回用モータ‐発電機のモータ作用のためのエネルギー貯蔵装置からの電気エネルギーの供給を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムの一つは、エンジンの出力を算出するエンジン出力算出手段をさらに含んでなる。さらに、ハイブリッド制御手段は、一定の作業モードの下で一定時間の間エンジン出力算出手段により算出されたエンジンの出力をチェックし、燃費の改善が行われるエンジン出力によるエンジントルクの下限及び上限の基準を設定してメモリ手段に貯蔵し、設定貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限の基準を適用し、モータ‐発電機の発電又はモータの作動を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムの一つは、エンジンの出力を算出するエンジン出力算出手段をさらに含む、ハイブリッド制御手段は、一定の作業モードの下で一定時間の間のエンジン出力算出手段により算出されたエンジン出力をチェックし、燃費改善が行われるエンジン出力による作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用してメモリ手段に貯蔵し、設定貯蔵された作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用し、モータ‐発電機の発電を制御することを特徴とする。
【００１９】
前述した目的を達成するために、本発明の他の様態によれば、エンジンと、エンジンにより駆動され、吐出油により油圧アクチュエータを駆動させる油圧ポンプと、エンジンにより駆動されて発電し、エンジンを補助するモータとして油圧ポンプを駆動させるモータ‐発電機と、モータ‐発電機により発電された電気エネルギーを充電し、モータ‐発電機のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置を含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムにおけるハイブリッド式建設機械の制御方法において、エンジンの作業モードを検出するモード検出段階と、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクを検出するトルク検出段階と、モード検出段階で検出された作業モードによる予め設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準と、トルク検出段階で検出された油圧ポンプの出力トルクを比較し、油圧ポンプの出力トルクが下限の基準に達しない場合には、未到達分だけエンジンの負荷になるようにモータ‐発電機の発電を制御し、且つ、油圧ポンプの出力トルクが上限の基準を超過する場合、超過分だけエンジンの出力を補助するように前記モータ‐発電機のモータ作動を制御するハイブリッド制御段階とを含んでなるハイブリッド式建設機械の制御方法を提案する。
【００２０】
また、モード検出段階は、エンジンの始動領域又は出力待機状態のアイドリングモードを、又はエンジンの作業モード毎に、低トルクのアイドリング領域を検出し、モード検出段階でアイドリングモード又は低トルクアイドリング領域が検出される場合に、ハイブリッド制御段階は、アイドリング状態でモータ‐発電機の発電動作時、燃費改善が行われる、予め設定されたエンジンの回転速度及びエンジントルクの作動ポイントにおけるエンジンの回転速度及びエンジントルクによるエンジン駆動によりモータ‐発電機が発電するように制御することを特徴とする。
【００２１】
また、ハイブリッド制御段階は、エンジンの出力を算出するエンジン出力算出過程と、モード検出段階で検出された一定の作業モードの下で、一定時間の間エンジン出力算出過程で算出されたエンジン出力をチェックし、燃費の改善が行われるエンジン出力に応じるエンジントルクの下限及び上限の基準を設定して貯蔵する修正トルク基準設定過程と、設定貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限の基準を適用し、モータ‐発電機の発電又はモータ作動を制御する修正作動制御過程をさらに含んでなることを特徴とする。
【００２２】
また、ハイブリッド制御段階は、エンジンの出力を算出するエンジン出力算出過程と、モード検出段階で検出された一定の作業モードの下で、一定時間の間エンジン出力算出過程で算出されたエンジンの出力をチェックし、燃費の改善が行われるエンジン出力による作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを設定して貯蔵する修正作動ポイント設定過程と、設定貯蔵された作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用してモータ‐発電機の発電を制御する修正発電制御過程をさらに含んでなることを特徴とする。
【００２３】
本発明の望ましい実施例として、前述した技術的特徴の多様な組合せによる他の実施例等が含まれるのは、自明である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の様態によれば、既存の掘削機の変速機の不在及び出力トルクの急激な頻度の変化によって、既存のハイブリッド車両を通じて見出されたハイブリッド技術の適用に困難な点があったが、多様な作業領域別エンジン出力効率が高いエンジン出力トルクの範囲を上限、下限の基準に設定し、上限及び下限の基準に制御するベースライン制御（Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の技術を開発して建設機械に適用することによって、優れた燃費改善の効果を期待できる。
【００２５】
また、本発明の他の様態によれば、上部旋回体の旋回のための旋回用モータ‐発電機を装着することによって電気エネルギーで旋回を増速し、旋回の減速時に発電して充電するように成すことによって、さらに向上したエンジン効率と燃費効率を期待できる。
【００２６】
さらに、本発明のさらに他の様態によれば、油圧アクチュエータに必要なパワーを一定時間測定し、作業モード別エンジン出力トルクの上限及び下限の基準などを修正して適用することによって、より燃費を改善することができる。
【００２７】
本発明の様々な実施例等により、上述していない様々な効果等は、本発明の実施例による様々な構成等から当該技術分野において通常の知識を有する者により導き出されるのは、自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の掘削機システムにおける必要トルク出力関係図である。
【図２】本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムの概略を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムの必要トルクの出力関係図である。
【図４】従来の油圧掘削機のエンジン燃費効率マップである。
【図５】従来の油圧掘削機のエンジン燃料消耗マップ及びエンジンモード別の標準作業データ、そして本発明の一実施例に適用される上限／下限の基準に対する例を示す図面である。
【図６】本発明の一実施例に適用されるアイドリング作動ポイントの移動例を示す図面である。
【図７】本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムにおけるベースライン制御アルゴリズムの流れ図である。
【図８】（ａ）は、作業状態と待機状態を繰り返す掘削機の運転に必要なエンジンの出力を示すグラフである。（ｂ）は、待機することなく作業のみを繰り返して続ける掘削機に必要なエンジンの出力を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例によるハイブリッド式掘削機構成の概略図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるハイブリッド式建設機械の制御方法を示す流れ図である。
【図１１】本発明のさらなる他の実施例によるハイブリッド式建設機械の制御方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下では、前述した課題を達成するための本発明による実施例等について、添付図面を参照して説明する。本実施例を説明するにあたって、同じ図面符号は同じ構成要素を意味し、二重の説明や発明の意味を限定的に解析する虞のあるような付加的な説明は、省略可能である。
【００３０】
先ず、本発明によるハイブリッド式建設機械の制御システムについて詳述する。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムの概略を示すブロック図であり、図３は、本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械制御システムの必要トルク出力関係図である。
【００３２】
図２及図３を参照するに、本発明の一様態による、ハイブリッド式建設機械の制御システムは、エンジン１０と、エンジン１０により駆動され、吐出油により油圧アクチュエータ１５を駆動させる油圧ポンプ１３と、エンジン１０により駆動されて発電し、エンジン１０を補助するモータとして油圧ポンプ１３を駆動させるモータ‐発電機１７と、モータ‐発電機１７により発電された電気エネルギーを充電し、モータ‐発電機１７のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置、即ち、バッテリ１９を含んでなる制御システムの一つである。
【００３３】
図３を参照するに、エンジン１０の駆動過程において、モード選択スイッチ１で作業モードを、例えば、Ｐ‐モード、Ｈ‐モード、Ｇ‐モード、又はＦモードに選択する場合、それぞれ１９００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ、１７００ｒｐｍ、１４００ｒｐｍなどにエンジンの回転数が設定されており、このエンジン回転数が基準回転数となる。燃料タンク４に貯蔵された燃料が、燃料噴射システム３を介してエンジン１０に注入されることによりエンジン１０が駆動される。本発明では、望ましくは、油圧アクチュエータ１５から要求される油圧ポンプ１３の出力トルクによるエンジン１０の出力決定は、ハイブリッド制御手段５０で作業モード別の燃費効率が高いエンジン出力トルクの上限及び下限の基準によるベースライン制御アルゴリズムにより定められる。ベースライン制御アルゴリズムによる制御に対する具体的な説明については、下記を参照する。
【００３４】
ハイブリッド制御手段５０でシステムに必要なトルク、即ち、油圧アクチュエータ１５に必要なトルクに相応する油圧ポンプ１３から提供される出力トルクのフィードバックを受け、ベースライン制御アルゴリズムによりモータ-発電機１７の発電又はモータ作動を制御し、モータ-発電機１７の発電又はモータ作動によって油圧アクチュエータ１５に必要な油圧ポンプ１３の出力トルクを提供するための既存エンジン１０における必要出力が決定されることになる。モータ-発電機１７は、ハイブリッド制御手段５０の制御によってモータ-発電機ドライバー１８により駆動される。既存のエンジン１０から必要な出力を提供し得るようにするために、エンジン１０の出力回転数と要求される出力又は出力トルクが電子制御ユニット（Ｅ-ＥＣＵ）２にフィードバックされる。電子制御ユニット（Ｅ-ＥＣＵ）２では、要求されるエンジン１０の出力を表すべく、フィードバックされたエンジン１０の出力回転数と基準エンジン回転数によってエンジン１０の回転速度を作業モード毎に殆ど一定に維持するようにしながら、エンジン１０の出力または出力トルクを可変させることができように燃料噴射システム３を制御する。電子制御ユニット（Ｅ-ＥＣＵ）２により制御される燃料噴射システム３を通じた燃料タンク４からの燃料注入量が可変し、エンジン１０の出力トルクが可変することになる。
【００３５】
図２を参照するに、特に、本発明の一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムは、モード検出手段６０、トルク検出手段７０、メモリ手段４０及びハイブリッド制御手段５０をさらに含んでなる。それぞれの構成に対して詳しく説明する。
【００３６】
モード検出手段６０は、エンジン１０の作業モードを検出する。建設機械、例えば、掘削機のエンジン１０の作業モードは、Ｐ‐モード、Ｈ‐モード、Ｇ‐モード、Ｆ‐モードなどが挙げられる。図４は、従来の油圧掘削機のエンジン燃費効率マップとして、図４を参照すれば、従来の掘削機のエンジン１０の作業モードが、Ｐ‐モード、Ｈ‐モード、Ｇ１‐モード、Ｇ２‐モード、Ｆ１‐モードに示されている。このような作業モードは、例えば、掘削機のエンジン回転数を固定するものである。例えば、掘削機モードをＰ‐モードにすれば、エンジンは、１９００ｒｐｍにセットされ、Ｈ‐モードにすれば、１８００ｒｐｍにセットされる。エンジンの作業モードは、図３のモード選択スイッチ１により選択して決定される。
【００３７】
トルク検出手段７０は、油圧アクチュエータ１５の駆動に必要な油圧ポンプ１３の出力トルクを検出する。油圧アクチュエータ１５の駆動に必要なトルクは、油圧ポンプ１３から提供される出力に相応する。望ましくは、トルク検出手段７０は、油圧ポンプ１３から斜板（ｓｗａｓｈ  ｐｌａｔｅ）１４の調整を通じて出力される出力トルクを検出する。或いは、主制御ＭＣＶ７の開口面積又は出力を検出し、システムの必要トルクを検出することもできる。図３を参照するに、使用者のレバー５の操作に応じるパイロット弁６の出力によって主制御ＭＣＶ７の開口面積が調節される。または、使用者のレバー５の操作に応じるパイロット弁６の出力によって、図示されていないが、弁電子制御ユニットを通じて油圧ポンプ１３の斜板（ｓｗａｓｈ  ｐｌａｔｅ）１４を調整し、油圧ポンプ１３の出力を直接的に制御することができる。油圧ポンプ１３の吐出流量は、ＭＣＶ７の開口面積によって各油圧システムに伝わる流量が調節されたり、弁電子制御ユニット（図示せず）の制御により斜板１４が調整されることにより流量が調節され、建設機械、例えば、掘削機の必要トルクを出力する。油圧ポンプ１３から最終出力トルクが発生する過程は、従来の掘削機システムとハイブリッド掘削機システムいずれも同じである。本発明で、システムの必要トルク又は要求トルク、或いは油圧アクチュエータ１５の必要トルク又は要求トルクは、油圧ポンプ１３における出力トルクに相応し、システムの必要トルク又は要求トルク、或いは油圧アクチュエータ１５の必要トルク又は要求トルクの検出は、望ましくは、油圧ポンプ１３における出力トルクを検出することによって行われ得る。
【００３８】
メモリ手段４０は、エンジン１０の作業モード毎に設定されたエンジントルクの下限又は上限の基準を貯蔵している。エンジン１０の作業モード毎に設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準は、本発明による制御アルゴリズムのパラメーターになる。本発明において、ベースライン制御アルゴリズムのパラメーターになる作業モード別のエンジン出力トルクの上限及び下限の基準値は、エンジンの作業モード毎にそれぞれ導き出して適用する。望ましくは、一実施例において、アイドリング作動ポイントにおけるエンジン回転速度及びエンジン出力トルクも燃費を最適化する値を本発明の一実施例における制御パラメータに導出して適用される。本発明の制御アルゴリズムに対する具体的な説明については、下記を参照する。
【００３９】
そして、ハイブリッド制御手段５０は、モード検出手段６０により検出された作業モードとトルク検出手段７０により検出された油圧ポンプ１３の出力トルクを入力され、制御アルゴリズム５１により制御される。具体的にモード検出手段６０により検出された作業モードによって設定されたエンジン１０の出力トルクの下限及び上限の基準と、トルク検出手段７０により検出された出力トルクを比較する。エンジン１０の出力トルクの下限及び上限の基準と油圧ポンプ１３の出力トルクを比較し、油圧ポンプ１３の出力トルクが下限の基準に達しない場合、未到達分だけエンジン１０の負荷になるようにモータ-発電機１７の発電を制御し、油圧ポンプ１３の出力トルクが上限の基準を超過する場合、超過分だけエンジン１０の出力を補助するようにモータ-発電機１７のモータ作動を制御する。
【００４０】
図３及び図５を参照するに、高効率の電気モータ-発電機（Ｍ／Ｇ）１７をエンジン１０以外の動力源として付け加えることによって、高出力を要する動作２０においては、エンジン１０は、効率が利得である、第１の境界地点（Ｕｐｐｅｒ  ｂａｓｅｌｉｎｅ）２３で動作を行い、残存出力を電気モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７がモータ動作（ｍｏｔｏｒｉｎｇ）により担当する。反対に、効率が非常に低い低出力を要する動作２２では、電気モータ‐発電機１７を発電機として作動させる。電気モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の発電でエンジン１０に負荷を与え、効率が利得である、第２の境界地点（Ｌｏｗｅｒ  ｂａｓｅｌｉｎｅ）２４でエンジン１０を動作させると同時に、電気モータ‐発電機１７で発電された電気エネルギーをエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ、Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）１９に貯蔵する。この際、発電された電気エネルギーは、モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７のモータ作動時に使われる。
【００４１】
望ましくは、油圧ポンプ１３の出力トルク、さらに望ましくは、油圧ポンプ１３の出力トルクとエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）１９の充電状態（ＳＯＣ）がハイブリッド制御手段（Ｈｙｂｒｉｄ−ＥＣＵ）５０に伝えられると、例えば、高出力を要する動作２０の場合にベースライン制御アルゴリズム５１により電気モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７のトルク出力の命令が印加され、モータ‐発電機ドライバー（Ｍ／Ｇ  Ｄｒｉｖｅｒ）１８によりモータ発電機（Ｍ／Ｇ）１７がモータとして動作し、出力トルクを出力する。もし、低出力を要する動作２２の場合にベースライン制御アルゴリズム５１により電気モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の発電命令が印加され、モータ‐発電機ドライバー（Ｍ／Ｇ  Ｄｒｉｖｅｒ）１８によりモータ発電機（Ｍ／Ｇ）１７が発電機として動作するようにしてエンジン１０の負荷としてエンジン１０の出力を消耗する。
【００４２】
油圧システムの必要トルク、即ち、油圧アクチュエータ１５の駆動に必要な油圧ポンプ１３の出力トルクは、油圧ポンプ１３の斜板１４の調整による吐出流量により決定され、油圧ポンプ１３の駆動入力であるハイブリッドエンジンシステムの出力１１は、エンジン１０とモータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の出力の和により発生する。詳しくは、ベースライン制御アルゴリズム５１によりモータ‐発電機１７がモータとして動作する場合、油圧ポンプ１３の駆動入力であるハイブリッドエンジンシステムの出力１１は、エンジン１０とモータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の出力の和により発生し、ベースライン制御アルゴリズム５１によりモータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７が発電機として動作する場合、油圧ポンプ１３の駆動入力であるハイブリッドエンジンシステムの出力１１は、エンジン１０の出力から、モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７で消耗される負荷を、引いた値により発生する。エンジン１０の出力トルクは、ハイブリッドエンジンシステムの出力から、モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の出力トルクを、引いた値なので、 モータ‐発電機（Ｍ／Ｇ）１７の出力をハイブリッド制御を通じて調節することによって、エンジン１０の動作領域を決定し、効率のよい燃費領域での動作が行われるように誘導し、燃費改善の効果を得られる。
【００４３】
本発明の実施例における、ハイブリッド建設機械の制御アルゴリズム（ベースライン制御アルゴリズム）の制御パラメーターは、エンジン出力トルクの上限基準２３と下限基準２４を含んでおり、望ましくは、アイドリング発電ポイント（Ｉｄｌｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ）３０のエンジン回転速度及びエンジン出力トルクをさらに含んで４種の値を一セットにしてジェネティックアルゴリズムにおける染色体（Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ）から構成し、ジェネティックアルゴリズム（Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を通じて最適のパラメータセットを導き出す。
【００４４】
本発明の一実施例におけるベースライン制御アルゴリズムのパラメータであるベースライン（ｂａｓｅｌｉｎｅ）は、図４に示した既存の掘削機の従来燃料エンジンの燃費効率マップ（Ｆｕｅｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｍａｐ）と、図５に示したエンジン燃料消耗マップから導出される。図５において、グラフのＸ軸値は、エンジン１０の回転速度としてＲＰＭを示しており、Ｙ軸値は、エンジン１０の出力トルクを示す。そして、図５において、等高線の形式で描かれたデータは、従来の掘削機におけるエンジン１０の燃料消耗量を示しており、右側に表示された値は、エンジン１０の出力（ｐｏｗｅｒ）を示す。図５を参照するに、エネルギーを変換したときの効率が利得である境界地点、即ち上限基準２３と下限基準２４を設定した。図５において、参照符号２３及び２４は、作業モードがＨ-モードである場合にそれぞれ設定されたエンジン１０の出力トルクの上限基準と下限基準である。即ち、下限以下の動作であるとき、下限基準までトルク負荷を加えながら発電動作し、さらに消耗した燃料量と、上限基準以上の動作であるとき、モータ動作をし、消耗し切れなかった燃料量とを比較し、燃料改善が利得となる境界地点を基準（ｂａｓｅｌｉｎｅ）に設定する。望ましくは、上限基準２３と下限基準２４は、ジェネティックアルゴリズム（Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を適用したシミュレーションに実際の掘削機の標準作業サイクルを適用した結果から決定されることができ、エンジンモード毎に燃費改善が最適になるポイントがそれぞれ違う値に設定される。
【００４５】
図２を参照するに、本発明の他の実施例によれば、ハイブリッド式建設機械の制御システムは、エネルギー貯蔵装置１９の充電量（ＳＯＣ）を検出する充電量検出手段８０をさらに含んでなる。望ましくは、エネルギー貯蔵装置、即ち、バッテリ１９の充電状態の最小基準値と最高基準値が予め設定されている。  
【００４６】
本実施例において、望ましくは、ハイブリッド制御手段５０は、作業モードによって設定されたエンジン１０の出力トルクの下限及び上限の基準と、油圧ポンプ１３の出力トルクとを比較し、ひいてはエネルギー貯蔵装置１９の充電量（ＳＯＣ）を把握し、ハイブリッド制御を行う。本発明の一実施例によるハイブリッド建設機械の制御システムにおけるベースライン制御アルゴリズムの流れ図を示す、図７を参照すれば、油圧ポンプ１３の出力トルクがエンジン１０の出力トルクの下限基準に達しない場合、例えば、図５において、図面符号２２の領域にある場合において、充電量検出手段８０により検出された充電量（ＳＯＣ）が最高基準値以上の場合、モータ‐発電機１７が発電しないように制御する。また、充電量（ＳＯＣ）が最高基準値未満の場合、モータ‐発電機１７が発電するように制御する。
【００４７】
図７において、油圧ポンプ１３の出力トルクが上限基準を超過する場合、例えば、図５において、図面符号２０の領域にある場合において、充電量検出手段８０により検出された充電量（ＳＯＣ）が最高基準値以下の場合、モータ‐発電機１７がモータ作動しないように制御し、充電量（ＳＯＣ）が最小基準値を超過する場合、モータ‐発電機１７がモータ作動するように制御する。
【００４８】
そして、図５の如く、油圧ポンプ１３の出力トルクが下限と上限の基準範囲内２１であり、充電量検出手段８０により検出された充電量（ＳＯＣ）が最小基準値以下の場合、モータ‐発電機１７が発電するように制御する。
【００４９】
望ましい実施例において、ハイブリッド式建設機械の制御アルゴリズムは、図７に示した制御流れ図に従う。エンジン１０の動作モードＳ１００を判定し、作業モードである場合、油圧システムの出力トルクがエンジン１０の出力トルクの下限基準以下である際には、モータ‐発電機１７が発電動作し、油圧システムの必要トルク、望ましくは、油圧ポンプ１３の出力トルクが、エンジン１０の出力トルクの上限基準以上である際には、モータ‐発電機１７がモータとして作動し、エンジン１０を補助し、そして下限基準と上限基準の間である際には、エンジン１０だけ単独で動作する。但し、モータ‐発電機１７の発電領域で充電量（ＳＯＣ）が充分である場合には発電せず、エンジン１０単独で動作をするとき、充電量（ＳＯＣ）が不足する場合には発電し、モータ‐発電機１７のモータ作動領域で充電量（ＳＯＣ）が不足する場合にはモータ作動しない。
【００５０】
本発明の望ましい一実施例について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の一実施例に適用されるアイドリング作動ポイントの移動例を示す図面である。
【００５１】
一実施例において、モード検出手段６０は、エンジン１０の始動領域２６又は出力待機状態２５のアイドリングモードを、又はエンジン１０の作業モード別の低トルクアイドリング領域２７、２８、２９を検出する。メモリ手段４０は、アイドリング状態２５、２６、２７、２８、２９で、モータ‐発電機１７の発電動作時、燃費改善が行われる、予め設定されたエンジン回転速度及びエンジントルクの作動ポイント（発電ポイント）をアイドリング作動ポイント（アイドリング発電ポイント）３０として貯蔵している。ハイブリッド制御手段５０は、モード検出手段６０によりアイドリングモード２５、２６又は低トルクアイドリング領域２７、２８、２９が検出された場合、作動ポイント３０のエンジン回転速度とエンジントルクによるエンジン１０駆動によりモータ‐発電機１７が発電するように制御する。
【００５２】
図６を参照するに、各作業モード別の低トルクアイドリング領域２７、２８、２９とエンジン始動領域の第１のアイドリングモード２５と、出力待機状態に該当する第２のアイドリングモード２６が存在するが、各アイドリング領域も、燃費効率が非常に低い領域なので、発電動作を行った時、燃費改善が最大になる作動ポイント３０にエンジン１０の動作領域を移動させ、エンジン１０の出力をモータ‐発電機１７の発電に全て、又は殆ど全て利用するアイドリング発電（Ｉｄｌｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）を行い、エネルギー貯蔵装置１９に電気エネルギーを貯蔵する。
【００５３】
さらに、図６及び図７を参照するに、本発明の望ましい一実施例によれば、ハイブリッド式建設機械の制御システムは、エネルギー貯蔵装置１９の充電量（ＳＯＣ）を検出する充電量検出手段８０をさらに含む。本実施例で、モード検出手段６０によりアイドリングモード２５、２６又は低トルクアイドリング領域２７、２８、２９が検出された場合において、ハイブリッド制御手段５０は、充電量検出手段８０により検出された充電量が最小基準値以下である場合、最高基準値まで充電が行われるようにモータ‐発電機１７の発電を制御する。また、充電量検出手段８０により検出された充電量が最高基準値以上である場合、エンジン１０がオフとなるように制御する。そして、充電量検出手段８０により検出された充電量が最小基準値と最高基準値との間である場合、最高基準値に至るまで充電するように制御する。
【００５４】
図７を参照するに、アイドリングモードである場合には、充電状態によってアイドリング発電の可否を決定する。充電量（ＳＯＣ）が不足している場合には、エネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）１９の充電が充分に行われるまでに、例えば、最高基準値に至るまで発電するが、充電量（ＳＯＣ）が充分である場合、例えば、最高基準値まで充電された場合には、エンジン１０をオフにして不必要な燃料消耗を減らす。充電量（ＳＯＣ）が最小基準値と最高基準値の間である場合には、当時の状態が充電中だった場合、最高基準値まで充電する。場合によって、放電、例えば、モータ‐発電機１７へエネルギー供給中だった場合、充電量（ＳＯＣ）が最小基準値に到達する時までエンジン１０をオフにする。
【００５５】
図９を参照して、本発明の一実施例を説明する。図９は、本発明の一実施例によるハイブリッド式掘削機の構成を示した概略図である。図９を参照するに、一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御システムは、上部旋回体の旋回用モータ‐発電機１１７をさらに含んでなる。旋回用モータ‐発電機１１７は、エネルギー貯蔵装置１９から供給されたエネルギーで上部旋回体の旋回を加速させるモータとして作動すると共に、上部旋回体の旋回減速時、慣性モーメントにより発電する発電機として作動する。旋回用モータ‐発電機１１７は、旋回用モータドライバー１１８によりモータ駆動される。旋回用モータ‐発電機１１７は、従来の旋回用モータに代わる旋回モータとして用いられ、旋回減速時、慣性モーメントによる発電を行い、エネルギー効率を高める。
【００５６】
本実施例において、ハイブリッド制御手段５０は、上部旋回体の旋回減速時、旋回用モータ発電機１１７を発電機として作動させ、発電された電気エネルギーをエネルギー貯蔵装置１９に充電するように制御し、旋回用モータ発電機１１７のモータ作動のためのエネルギー貯蔵装置１９からの電気エネルギー供給を制御する。
【００５７】
望ましいさらに他の実施例として、ハイブリッド式建設機械の制御システムは、エンジンの出力を算出するエンジン出力算出手段（図示せず）をさらに含む。本実施例において、ハイブリッド制御手段５０は、一定の作業モードの下で、一定時間の間エンジン出力算出手段により算出されたエンジン出力をチェックし、燃費改善が行われるエンジン出力によるエンジントルクの下限及び上限の基準を設定し、メモリ手段４０に貯蔵し、設定貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限の基準を適用し、モータ‐発電機１７の発電又はモータ作動を制御する。
【００５８】
また一つの望ましい実施例として、ハイブリッド制御手段５０は、一定の作業モードの下で一定時間の間エンジン出力算出手段により算出されたエンジン出力をチェックし、燃費改善が行われるエンジン出力による作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを設定し、メモリ手段４０に貯蔵し、設定貯蔵された作動ポイントにおけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用し、モータ‐発電機１７の発電を制御する。
【００５９】
掘削機は、作業の特性上、ダンプトラック内に土砂などを積み込み、また別のトラックが来るまで待ち、また土砂を積み込む作業を多く繰り返す。この際、掘削機の作業に必要なエンジンの動力は、図８の（ａ）のように示される。場合によっては、広い作業現場で掘削作業を行う場合は、ろくに休憩時間も取ることなく作業を繰り返すことになり、図８の（ｂ）に示すようなエンジン動力が必要となる。
【００６０】
図８の（ａ）と（ｂ）に示している、作業の特性に対する最適のエンジントルクの上限基準２３と下限基準２４には差がある。また、場合によっては、アイドリング作動ポイント（ｉｄｌｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）３０も違うことがある。したがって、一定時間の間、エンジン１０の出力をチェックし、エンジン出力に好適な上限基準と下限基準、望ましくは上限基準と下限基準及び作動ポイントを適用すると、ハイブリッド式掘削機の効率がさらに向上する。
【００６１】
次いで、本発明の他の様態である、ハイブリッド式建設機械の制御方法を、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の様態を説明するに当たって、前述したハイブリッド式建設機械の制御システムの実施例において、説明が行われた部分と重複した部分に対しては、前述した実施例の説明を参照することとし、できるだけ省略する。本発明の様態によれば、ハイブリッド式建設機械の制御方法は、エンジン１０と、エンジン１０により駆動され、吐出油により油圧アクチュエータ１５を駆動させる油圧ポンプ１３と、エンジン１０により駆動されて発電し、エンジン１０を補助するモータとして油圧ポンプ１３を駆動させるモータ‐発電機１７と、モータ‐発電機１７により発電された電気エネルギーを充電し、モータ‐発電機１７のモータ作動のための電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置１９を含んでなるハイブリッド式建設機械の制御システムに適用される。
【００６２】
図１０は、本発明の他の実施例によるハイブリッド式建設機械の制御方法を示す流れ図である。
【００６３】
図７と図１０を参照するに、一実施例によるハイブリッド式建設機械の制御方法は、エンジン１０の作業モードを検出するモード検出段階Ｓ１００と、油圧システム、具体的に油圧アクチュエータ１５の駆動に必要な油圧ポンプ１３の出力トルクを検出するトルク検出段階Ｓ２００及びハイブリッド制御段階Ｓ３００を含んでなる。
【００６４】
ハイブリッド制御段階Ｓ３００では、先ず、モード検出段階Ｓ１００で検出された作業モードによる、予め設定されたエンジントルクの下限及び上限の基準とトルク検出段階Ｓ２００で検出された油圧ポンプ１３の出力トルクとを比較するＳ１３０。エンジントルクの下限及び上限の基準と油圧ポンプ１３の出力トルクとを比較し、油圧ポンプ１３の出力トルクが下限基準に達しない場合、未到達分だけエンジン１０の負荷になるようにモータ‐発電機１７の発電を制御するＳ３２０。反面、油圧ポンプ１３の出力トルクが上限基準を超過する場合、超過分だけ、エンジン１０の出力を補助するようにモータ‐発電機１７のモータ作動を制御するＳ３３０。
【００６５】
望ましい一実施例によれば、図７を参照するに、モード検出段階Ｓ１００は、エンジンの始動領域２５又は出力待機状態２６のアイドリングモードを、又はエンジンの作業モード別の低トルクアイドリング領域２７、２８、２９を検出する。モード検出段階Ｓ１００でアイドリングモード２５、２６又は低トルクアイドリング領域２７、２８、２９が検出される場合、ハイブリッド制御段階Ｓ３００は、アイドリング状態２５、２６、２７、２８、２９でモータ‐発電機１７の発電動作時、燃費改善が成される、予め設定されたエンジン回転速度及びエンジントルクの作動ポイント３０におけるエンジン回転速度及びエンジントルクによるエンジン１０の駆動によりモータ‐発電機１７が発電するように制御する。
【００６６】
図８の（ａ）と（ｂ）に示している作業の特性に対する最適のエンジントルクの上限基準２３と下限基準２４は差異を有している。また、場合によっては、アイドリング作動ポイント３０も違うことがある。よって、最適のベースライン制御パラメータを改めて設定して制御することができる。
【００６７】
図１１は、本発明のさらに他の実施例によるハイブリッド式建設機械の制御方法を示す流れ図である。図１１を参照するに、ハイブリッド式建設機械の制御方法において、最適のベースライン制御パラメータを改めて設定し、制御する過程を含んでいる。具体的に、本実施例における、ハイブリッド制御段階Ｓ１３００は、次の過程等をさらに含む。
【００６８】
エンジン出力算出過程Ｓ１３１０でエンジンの出力を算出する。修正トルク基準設定過程Ｓ１３２０では、モード検出段階Ｓ１００で検出された一定の作業モードの下で、一定時間の間エンジン出力算出過程で算出されたエンジン出力をチェックし、燃費改善が行われるエンジン出力によるエンジントルクの下限基準２４及び上限基準２３を設定して貯蔵する。そして、修正作動制御過程Ｓ１３３０では、設定貯蔵されたエンジントルクの下限及び上限基準を適用し、モータ‐発電機１７の発電又はモータ作動を制御する。
【００６９】
望ましいさらに他の実施例について、図１１を参照して説明する。修正トルク基準設定過程Ｓ１３２１では、モード検出段階Ｓ１００で検出された一定の作業モードの下で一定時間の間、エンジン出力算出過程で算出されたエンジン出力をチェックし、燃費改善が行われるエンジン出力による作動ポイント３０におけるエンジン回転速度とエンジントルクを設定して貯蔵する。また、修正作動制御過程Ｓ１３３１では、設定貯蔵された作動ポイント３０におけるエンジン回転速度とエンジントルクを適用し、モータ‐発電機１７の発電を制御する。
【００７０】
以上で、本発明は、添付の図面を参照しながら、望ましい実施例を主にして説明された。添付図面及び前述した実施例等は、本発明に対する、当該技術分野において通常の知識を有する者の理解を助けるために例示的に説明されたものに過ぎない。したがって、本発明の様々な実施例は、本発明の本質的な特性から逸脱しない限り種々に変更することができ、前述した実施例は、制限的なものでない、例示的なものとして看做されるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述した実施例によるものではなく、添付の特許請求範囲に記載されている発明に基づいて解析しなければならず、当該技術分野において通常の知識を有する者による様々な変更、代案、均等物が、当然ながら前述した発明の範囲に含まれるのは、自明である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    エンジン
１３    油圧ポンプ
１５    油圧アクチュエータ
１７    モータ-発電機
１９    エネルギー貯蔵装置（バッテリ）
２３    Ｈ‐モードのエンジン出力トルク上限基準
２４    Ｈ‐モードのエンジン出力トルク下限基準
３０    アイドリング作動ポイント
４０    メモリ
５０    ハイブリッド制御手段
６０    モード検出手段
７０    トルク検出手段
８０    充電量検出手段
１１７  旋回用モータ‐発電機
【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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