(57)【要約】      （修正有）【課題】急な坂道を降坂する際、トルコン車と同等の制動力を発揮するハイブリッド式作業車両を提供する。【解決手段】車輪１８ａ−１８ｄに走行駆動トルクを与える走行電動機７Ｆ、７Ｒを力行制御、および回生制御する駆動制御装置１００と、走行電動機で発生する回生電力により充電され、走行電動機に駆動用電力を供給する蓄電装置３と、発電モード時は、エンジン１で駆動されて発電するとともに、電動モード時は、回生電力で駆動される発電電動機５と、発電電動機およびエンジンに機械的に接続されて駆動され、油圧アクチュエータ１２−１４に圧油を供給する油圧ポンプ９と、複数の速度段を設定する速度段設定装置４０とを備える。駆動制御装置は、車速に対する回生制動力の特性を速度段ごとにそれぞれ有し、アクセルペダルが踏み込まれていないとき、設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力を得る。【選択図】図２
2015120437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に走行駆動トルクを与える走行電動機と、
前記走行電動機で発生する回生電力により充電され、前記走行電動機に駆動用電力を供給する蓄電装置と、
発電モード時は、エンジンで駆動されて発電するとともに、力行モード時は、前記走行電動機からの回生電力で駆動される発電電動機と、
前記発電電動機および前記エンジンに機械的に接続されて駆動され、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
複数の速度段のいずれかを設定する速度段設定装置と、
前記走行電動機および前記発電電動機を駆動制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記速度段ごとに設定された回転数に対する駆動トルクの特性、および、前記速度段ごとに設定された車速に対する回生制動力の特性に基づいて、前記設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力を演算して回生制御を行う駆動制御部を有するハイブリッド式作業車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記車輪に摩擦式制動力を与える制動装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記回生制御において演算された回生制動力が、車速が早いほど小さい値となるように設定された上限値を超えているときは、不足する制動力を付加するように制動装置を制御する制動制御部をさらに有するハイブリッド式作業車両。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記制御装置は、前記発電電動機の回転数が所定値以上の時、前記蓄電装置に充電される回生電力を前記回転数に応じて制限する回生電力制限制御を行う充電制御部をさらに有し、
前記回生制動力の上限値は前記回生電力制限制御により定められるハイブリッド式作業車両。
【請求項４】
請求項２または３に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記制御装置は、前記発電電動機の回転数が所定値よりも高い領域において、前記蓄電装置に充電可能な電力に比べて前記回生電力が大きいとき、その余剰電力が前記発電電動機により消費されるように前記発電電動機を制御するとともに、その回転数と所定値との乖離量に応じて、発電電動機で消費する回生電力の低減量を乖離量が大きいほど大きく低減する制御を行う発電制御部をさらに有し、
前記制動制御部は、前記回生電力の低減量に見合った摩擦式制動力を前記車輪に加える制御を行うハイブリッド式作業車両。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載のハイブリッド式作業車両において、
前記制御装置は、
アクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて演算したアクセル要求トルクと、ブレーキペダルの踏込み量に基づいて演算した回生制動トルクと、前記速度段に基づいて演算した回生制動トルクとに基づいて走行要求トルクを算出し、
前記発電電動機の回転数が所定値よりも高い領域において、その回転数と所定値との乖離量に応じて、前記発電電動機で消費する回生電力の低減量を演算し、
前記回生電力の低減量を前記走行電動機の回転数により変換した回生低減トルクを演算し、前記走行要求トルクから前記演算した回生低減トルクを減算して走行電動機トルク指令を演算し、
走行要求トルクから走行電動機トルク指令を減算して不足する制動トルクを演算し、
前記不足する制動力を前記制動装置が付加する制動信号を演算し、
前記制動制御装置は、前記制動信号により前記制動装置を駆動制御するハイブリッド式作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド式作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンに機械的に接続された発電機から走行電動機へ電力を供給して走行を行うシリーズハイブリッド式の作業車両であって、回生制動を行う作業車両が知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１２−０９９２５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の作業車両は、走行電動機を駆動して走行する構成のためトルコン車両のように変速機の速度段を有していない。そのため、トルコン車両に乗り慣れたオペレータにとっては、走行電動機により駆動走行する作業車両は走行フィーリングが異なる。そこで、ハイブリッド車両にはトルコン車両と同様の速度段を設定し、トルコン車両と同様な速度段に応じた走行フィーリングに相応するブレーキ力を回生制動力で得ようとすると、走行電動機の出力性能を超える回生制動力が必要になる。力行時は、従来のトルコン車両と同様な速度段に応じた走行フィーリングを設定することが可能である。ところが、エンジンブレーキに相当する回生制動力を得ようとした場合、最大の性能を超える力を出力する必要性が生じる。とくに小さい速度段において、トルコン車両の制動力と同様な回生制動力が得られ難い。これは、車体搭載にあたっての走行電動機の容積の制約による。
本発明は、従来のトルコン車両と同様に速度段に合致した十分な回生制動力が得られるようにしたハイブリッド式作業車両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】
【０００５】
（１）請求項１の発明によるハイブリッド式作業車両は、車輪に走行駆動トルクを与える走行電動機と、前記走行電動機で発生する回生電力により充電され、前記走行電動機に駆動用電力を供給する蓄電装置と、発電モード時は、エンジンで駆動されて発電するとともに、力行モード時は、前記走行電動機からの回生電力で駆動される発電電動機と、前記発電電動機および前記エンジンに機械的に接続されて駆動され、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、複数の速度段のいずれかを設定する速度段設定装置と、前記走行電動機および前記発電電動機を駆動制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記速度段ごとに設定された回転数に対する駆動トルクの特性、および、前記速度段ごとに設定された車速に対する回生制動力の特性に基づいて、前記設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力を演算して回生制御を行う駆動制御部を有する。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のハイブリッド式作業車両において、前記車輪に摩擦式制動力を与える制動装置をさらに備え、前記制御装置は、前記回生制御において演算された回生制動力が、車速が早いほど小さい値となるように設定された上限値を超えているときは、不足する制動力を付加するように制動装置を制御する制動制御部をさらに有する。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載のハイブリッド式作業車両において、前記制御装置は、前記発電電動機の回転数が所定値以上の時、前記蓄電装置に充電される回生電力を前記回転数に応じて制限する回生電力制限制御を行う充電制御部をさらに有し、前記回生制動力の上限値は前記回生電力制限制御により定められるものである。
（４）請求項４の発明は、請求項２または３に記載のハイブリッド式作業車両において、前記制御装置は、前記発電電動機の回転数が所定値よりも高い領域において、前記蓄電装置に充電可能な電力に比べて前記回生電力が大きいとき、その余剰電力が前記発電電動機により消費されるように前記発電電動機を制御するとともに、その回転数と所定値との乖離量に応じて、発電電動機で消費する回生電力の低減量を乖離量が大きいほど大きく低減する制御を行う発電制御部をさらに有し、前記制動制御部は、前記回生電力の低減量に見合った摩擦式制動力を前記車輪に加える制御を行う。
（５）請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のハイブリッド式作業車両において、前記制御装置は、アクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて演算したアクセル要求トルクと、ブレーキペダルの踏込み量に基づいて演算した回生制動トルクと、前記速度段に基づいて演算した回生制動トルクとに基づいて走行要求トルクを算出し、前記発電電動機の回転数が所定値よりも高い領域において、その回転数と所定値との乖離量に応じて、前記発電電動機で消費する回生電力の低減量を演算し、前記回生電力の低減量を前記走行電動機の回転数により変換した回生低減トルクを演算し、前記走行要求トルクから前記演算した回生低減トルクを減算して走行電動機トルク指令を演算し、走行要求トルクから走行電動機トルク指令を減算して不足する制動トルクを演算し、前記不足する制動力を前記制動装置が付加する制動信号を演算し、前記制動制御装置は、前記制動信号により前記制動装置を駆動制御するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の速度段ごとに、車速に対する回生制動力の特性を異なるようにし、設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力が得られるようにした。そのため、急勾配の坂を降坂する際には、従来のトルコン車両と同様に速度段に合致した十分な回生移動力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の外観側面図
【図２】実施の形態によるハイブリッド式作業車両の回路ブロック図
【図３】メインコントローラの機能を説明するブロック図
【図４】許容充電電力マップの一例を示す図
【図５】ポンプ要求流量マップの一例を示す図
【図６】アクセル要求トルクマップの一例を示す図
【図７】車速に対する回生制動力を説明する図
【図８】第１の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の動作を説明するフローチャート
【図９】第２の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の油圧回路を説明する回路図
【図１０】冷却ファンの回転数と作動油の温度との関係を説明する図
【図１１】作動油の温度と要求回生制動力とに応じて制御される冷却ファンの回転数を説明する図
【図１２】第２の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の動作を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
図面を参照しながら、本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両について説明する。図１は実施の形態のハイブリッド式作業車両２００の一例として示されるホイールローダの外観側面図であり、図２はハイブリッド式作業車両２００の主要構成を示す回路ブロック図である。
【０００９】
図１に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、アーム２０１、バケット２０、前輪１８ａ，１８ｂ等を有する前部車体２０２と、運転室１９、後輪１８ｃ，１８ｄ等を有する後部車体２０３とを有する。アーム２０１はアームシリンダ１３の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット２０はバケットシリンダ１４の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。なお、前輪１８ａ，１８ｂと後輪１８ｃ，１８ｄについて、総称する場合には車輪１８として説明する。
【００１０】
前部車体２０２と後部車体２０３とは、不図示の連結軸により互いに回動自在に連結されている。このハイブリッド式作業車両２００は、連結軸にて前部車体２０２と後部車体２０３とが屈曲されるアーティキュレート式の作業車両である。前部車体２０２と後部車体２０３には、連結軸を中心とする一対のステアリングシリンダ（以下、ステアリングシリンダ）１２の一端と他端とが、それぞれ回転可能に係止されている。後述する油圧装置により一対のステアリングシリンダ１２のうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、前部車体２０２と後部車体２０３とをそれぞれ連結軸を中心に回転させる。これにより、前部車体２０２と後部車体２０３との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。
【００１１】
図２に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、エンジン１、エンジン１の駆動を制御するエンジン制御装置（以下、エンジンコントローラ）２、蓄電装置（以下、キャパシタ）３、コンバータ４、発電電動機５、発電インバータ６、走行電動機７Ｆ，７Ｒ、走行インバータ８Ｆ，８Ｒ、油圧ポンプ９、操作装置３１およびシフトスイッチ４０を備えている。またハイブリッド式作業車両２００は、以上の構成部を制御する主制御装置（以下、メインコントローラ）１００を備えている。
【００１２】
油圧ポンプ９はハイブリッド式作業車両２００の各油圧アクチュエータ、すなわちステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ９の回転軸はエンジン１の駆動軸と同軸上に設けられている。油圧ポンプ９がエンジン１により駆動されると、オイルタンク１０の作動油がコントロールバルブ１１を介してステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に供給される。コントロールバルブ１１は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のボトム室またはロッド室への作動油の流れを制御する制御弁である。コントロールバルブ１１は、運転室１９内に設置された操作装置３１から出力される信号（油圧信号または電気信号）によって制御される。油圧ポンプ９からコントロールバルブ１１に導かれた作動油は、操作装置３１の操作に応じてステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に分配される。
【００１３】
発電電動機５は、エンジン１の駆動軸と同軸上にある回転軸にロータが取り付けられ、ロータの外周にステータが配置されている。発電電動機５は発電機モードと電動機モードのいずれかのモードで駆動される。発電機モードが選択されているとき、発電電動機５は、エンジン１によってロータが回転することにより発電する。発電インバータ６は発電電動機５で発電された交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。電動機モードが選択されているとき、発電電動機５は、発電インバータ６から交流電力が供給されて電動機として機能する。発電電動機５の回転軸はエンジン１の回転軸と油圧ポンプ９の回転軸に連結されている。そのため、発電電動機５の出力トルクは油圧ポンプ９に与えられる。
【００１４】
コンバータ４は、キャパシタ３に蓄電された電荷により得られる直流電力を所定電圧に昇圧して、発電電動機５、走行電動機７Ｆ，７Ｒに供給する。コンバータ４は、後述するメインコントローラ１００により制御される。
なお、キャパシタ３に代えて、たとえば鉛蓄電池や、リチウムイオンバッテリのような２次電池を用いてもよい。
【００１５】
走行電動機７Ｆ，７Ｒは、キャパシタ３および発電電動機５に電力線を介して接続され、キャパシタ３および発電電動機５の一方、または双方から供給される電力によって車輪１８を駆動する。走行加速時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒは、後述する走行インバータ８Ｆ，８Ｒにより力行駆動される。力行駆動により発生した力行トルクはプロペラシャフト１５ｆ，１５ｒ、ディファレンシャルギア１６ｆ，１６ｒおよびドライブシャフト１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを介して前輪１８ａ，１８ｂおよび後輪１８ｃ，１８ｄへと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が加速する。走行制動時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発生した回生トルク（制動トルク）は、車輪１８へと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が減速する。
【００１６】
走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行加速時には走行電動機７Ｆ，７Ｒに交流走行駆動電力を供給してそれぞれ駆動する。また、走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行制動時に走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した回生電力（交流電力）を所定電圧の直流電力に変換してキャパシタ３に供給する。コンバータ４、発電インバータ６および走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、同一の電力線に接続され、相互に電力の供給が可能となるように構成されている。また、コンバータ４は、電力線に取り付けられた平滑コンデンサ（不図示）の直流電圧（ＤＣ電圧）を監視し、この平滑コンデンサのＤＣ電圧を一定に保つようにキャパシタ３の充放電を制御する。
【００１７】
運転室１９に設けられた操作装置３１は、ステアリングホイール、リフトレバー、バケットレバー等を含んで構成される。ステアリングホイールはステアリングシリンダ１２を伸縮させる際に操作される。オペレータはステアリングホイールを操作することで、ステアリングシリンダ１２を伸縮させてハイブリッド式作業車両２００の操舵角を調整して、ハイブリッド式作業車両２００を旋回させる。リフトレバーはリフトシリンダ１３を伸縮する際に操作される。バケットレバーはバケットシリンダ１４を伸縮する際に操作される。オペレータはリフトレバー、バケットレバー等を操作することにより、アームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４を伸縮させて、バケット２０の高さと傾きとを制御し、掘削および荷役作業を行う。
【００１８】
運転室１９には、シフトスイッチ４０、図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチ操作部が設けられている。オペレータはシフトスイッチ４０を操作することによって、たとえば１速〜３速の間で速度段を設定することができる。シフトスイッチ４０は、設定された速度段を示す信号（速度段信号）を後述するメインコントローラ１００へ出力する。オペレータは、上記のシフトスイッチ４０、アクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチ操作部を操作することによって、車輪１８を駆動してハイブリッド式作業車両２００を走行させることができる。アクセルペダルの踏込量はアクセルペダル踏込量に応じアクセル信号を出力するセンサ２９０で検出され、ブレーキペダルの踏込量はブレーキペダル踏込量に応じたブレーキ信号を出力するセンサ２９１で検出される。それらのセンサ２９０，２９１は、オペレータによる操作量、すなわち踏込量に応じて、それぞれアクセル信号とブレーキ信号とを後述するメインコントローラ１００へ出力する。また、前後進スイッチ操作部が前進側または後進側に操作されたことは前後進スイッチ２９２により検出され、この前後進スイッチ２９２は前進信号または後進信号をメインコントローラ１００に送信する。
【００１９】
なお、本実施の形態のハイブリッド式作業車両２００は、ブレーキペダルの操作に応じて油圧ブレーキ制御弁３５ａ，３５ｂに所定の油圧力が導入され、ディスクブレーキである油圧ブレーキ３６ａ，３６ｂにより摩擦力で車輪１８ａ，１８ｂの回転を機械的に制動する。そして、上述した走行電動機７Ｆ，７Ｒの回生トルクによる回生制動力も加味される。
【００２０】
また、速度センサ２１は、ハイブリッド式作業車両２００の走行速度を検出して、速度信号をメインコントローラ１００へ出力し、モータ回転数センサ２２は、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数を検出して、モータ回転数信号をメインコントローラ１００へ出力する。
【００２１】
メインコントローラ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいてハイブリッド式作業車両２００の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路である。また、メインコントローラ１００は、上述したアクセルペダル踏込量センサ２９０、ブレーキペダル踏込量センサ２９１、シフトスイッチ４０からそれぞれ入力したアクセル信号とブレーキ信号と速度段信号とを用いて車速制御を行う。
【００２２】
図３に示すように、メインコントローラ１００は、蓄電管理部１１０と、油圧要求演算部１２０と、走行要求演算部１３０と、出力管理部１４０と、目標回転数演算部１５０と、発電電動機制御部１６０と、傾転角制御部１７０と、走行電動機・ブレーキ制御部１８０と、ブレーキ制御部１９０とを機能的に備える。
【００２３】
以下の数式（１）〜（１４）で用いる主な表記は以下のとおりである。
「トルク」         Ｔｒｑ
「出力」           Ｐｗｒ
「ポンプ」         Ｐｐｍｐ
「走行」           ｄｒｖ
「アクセル」       ａｃｃ 
「発電」           ｇｅｎ
「要求」           ｒｅｑ
「指令（目標値）」  ｔ 
「走行電動機」、「回生電力」     ｍｏｔ
【００２４】
油圧要求出力            Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ    …（１）式
アクセル要求トルク      Ｔｒｑ_acc_ｒｅｑ      …図６のアクセル要求トルクマップ
走行要求トルク          Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ     …（２）式
走行要求出力            Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ    …（３）式
エンジン出力指令        Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔ        …（９）式
回生電力低減指令        ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔ    …（６）式
発電出力指令            Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔ        …（８）式
発電電動機トルク指令    Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔ        …（１０）式
走行電動機トルク指令    Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ        …（１２）式
エンジン回転数指令       Ｎｅｎｇ_ｔ
制動トルク指令           Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔ        …（１３）式
エンジン回転数           Ｎｅｎｇ
走行電動機回転数         Ｎｍｏｔ
【００２５】
−許容充電電力−
蓄電管理部１１０は、キャパシタ３の許容充電電力を演算して出力演算部１４０に出力する。蓄電管理部１１０には、コンバータ４で検出されるキャパシタ３の蓄電電圧が入力される。蓄電管理部１１０は、コンバータ４から入力したキャパシタ３の蓄電電圧と、メインコントローラ１００内の記憶装置（不図示）に記憶された許容充電電力マップとに基づいて、キャパシタ３の許容充電電力を算出する。
【００２６】
図４に許容充電電力マップの一例を示す。図４では、Ｖｃｍｉｎ、Ｖｃｍａｘはそれぞれキャパシタ３が劣化しにくい使用範囲における最低電圧、最高電圧である。許容充電電力マップは、キャパシタ３の蓄電電圧が最高電圧Ｖｃｍａｘを超えないように、許容充電電力が最高電圧Ｖｃｍａｘ付近で０以下になるように設定されている。一方、図４において、Ｉｃｍａｘはコンバータ４の最大電流制限に基づいて設定される。許容充電電力マップは、充電電流が最大電流制限Ｉｃｍａｘを超えないように蓄電電圧が低いほど許容充電電力が小さくなるようにも設定されている。
なお、上記は充電時における例を説明するものであるが、放電時においても同様の演算が成される。
【００２７】
−油圧要求演算部１２０−
油圧要求演算部１２０は、油圧ポンプ９の油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑを演算する。油圧要求演算部１２０には、リフトレバーおよびバケットレバー、すなわち操作装置３１からレバー信号が入力され、油圧ポンプ９とコントロールバルブ１１との間に設けられた圧力センサ（不図示）からポンプ圧ｐｐｍｐが入力される。なお、説明を簡略化するため、ステアリングホイールの操作およびステアリングシリンダ１２の動作については演算に含めないものとする。
【００２８】
図５は、ポンプ要求流量マップの一例を示す図である。ポンプ要求流量マップは、レバー信号にポンプ要求流量がほぼ比例するように設定され、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されている。油圧要求演算部１２０は、受信したレバー信号とポンプ要求流量マップとに基づいて、ポンプ要求流量ｑｐｍｐ_ｒｅｑを算出する。そして油圧要求演算部１２０は、算出したポンプ要求流量ｑｐｍｐ_ｒｅｑと、受信したポンプ圧力ｐｐｍｐとを用いて、以下の（１）式により油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑを算出する。
Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ＝ｑｐｍｐ_ｒｅｑ・ｐｐｍｐ  …（１）
なお、説明を簡略化するため、油圧ポンプ９の効率は考慮しないものとし、以下の計算式においても同様に油圧ポンプ９の効率は含まれない。
【００２９】
−走行要求演算部１３０−
走行要求演算部１３０は、走行時に走行電動機７Ｆ，７Ｒに要求されるトルクである走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑを（２）式に基づいて算出して出力し、走行時に走行電動機７で消費または発生（回生）される電力である走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑを（３）式に基づいて算出して出力する。このとき、走行要求演算部１３０は、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されたアクセル要求トルクマップを用いて演算を行う。
【００３０】
図６にアクセル要求トルクマップの一例を示す。アクセル要求トルクマップは速度段ごとに設けられる。（ａ）が１速、（ｂ）が２速、（ｃ）が３速の特性である。アクセル要求トルクＴｒｑ_acc_ｒｅｑは、アクセル信号と、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数の絶対値とに基づいて算出される。すなわち、走行要求演算部１３０は、シフトスイッチ４０から入力される速度段信号と、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサ２９０から入力されるアクセル信号と、車両の走行速度に相当する、回転数センサ２２から入力される走行電動機回転数Ｎｍｏｔとに基づいて、設定された速度段に対応するアクセル要求トルクマップを選択してアクセル要求トルクＴｒｑ_acc_ｒｅｑを算出する。そして、走行要求演算部１３０は、算出したアクセル要求トルクＴｒｑ_acc_ｒｅｑと、前後進スイッチから入力される前後進スイッチ信号ＶＦＮＲと、車両の走行速度に相当する、回転数センサ２２から入力される走行電動機回転数Ｎｍｏｔと、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ２９１から入力されるブレーキ信号Ｖｂｒｋとを用いて、以下の（２）式により走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑを算出する。
Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ＝ｓｉｇｎ（ＶＦＮＲ）・Ｔｒｑ_acc_ｒｅｑ−ｓｉｇｎ（Ｎｍｏｔ）・Ｋｂｒｋ・Ｖｂｒｋ
―ｓｉｇｎ（Ｎｍｏｔ）・α・Ｎｍｏｔ              …（２）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は「１」を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。さらに、前後進スイッチ信号ＶＦＮＲは、前後進スイッチが前進方向の場合は「１」を、後進方向の場合は「−１」を、中立の場合は「０」を示す。Ｋｂｒｋは比例定数であり、ブレーキペダルの操作によって過不足のない減速が得られるように予め設定されている。また、αは、速度段とアクセルペダル踏込量の関数であり、速度段が小さいほど大きな値を、アクセルペダル踏込量が小さいほど大きな値を設定している。
【００３１】
式（２）の右辺の第３項は、ハイブリッドホイールローダにおいて、トルコン車両で得られるエンジンブレーキと同等のエンジンブレーキフィーリングを得るために導入するものである。たとえば、本発明の実施形態では、図７に示すように、トルコン車両と同様な車速に応じた回生制動力を得るようにしている。図７は、アクセルペダルとブレーキペダルのいずれも踏み込んでいない場合の回生制動力を１速、２速、３速について示している。
ただし、後述するように、高速走行中は回生電力のすべてをキャパシタ３に充電することができない。そのため、高速走行中の回生運転においては、式（６）で説明するように回生電力を低減する制御を行う。その結果、図７（ｂ）により後で詳細に説明するように、回生制動力がその上限限界線Ｌ４で制限され、各速度段の回生制動力Ｌ１〜Ｌ３は上限限界線Ｌ４で最大値が制限される。そこで、本発明では、図７（ｃ）の線Ｌ４よりも上側の不足分を油圧ブレーキで補うものである。これらの制御は後で詳細に説明する。
【００３２】
走行要求演算部１３０には、コンバータ４で検出されるＤＣ電圧ＶＤＣと、走行インバータ８Ｆ，８Ｒで検出される走行直流電流（ＤＣ電流）ＩＤＣ_ｍｏｔが入力されている。ただし、走行ＤＣ電流は走行インバータ８Ｆ，８Ｒの電力線側を流れるＤＣ電流であり、消費側を正とし、回生側を負とする。走行要求演算部１３０は、ＤＣ電圧ＶＤＣと、走行ＤＣ電流ＩＤＣ_ｍｏｔとを用いて、以下の（３）式により走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑを算出する。
Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ＝ＶＤＣ・ＩＤＣ_ｍｏｔ  …（３）
（３）式によれば、回生運転時の走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑは負の値をとる。
【００３３】
−出力管理部１４０−
出力管理部１４０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎｅｎｇと、蓄電管理部１１０からの許容充電電力Ｐｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘと、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑと、走行要求演算部１３０からの走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑとが入力される。
出力管理部１４０は、（４）式に基づいて余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐを算出する。また、（５）式に基づいて傾転角増加指令ｄＤｐｍｐを算出して出力し、（６）式に基づいて回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを算出して出力し、（８）式に基づいて発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔを算出して出力し、（９）式に基づいてエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔを算出して出力する。
なお、出力管理部１４０は、エンジン回転数を受信して演算に用いているが、エンジン１、発電電動機５および油圧ポンプ９が機械的に接続されているため、エンジン回転数に代えて発電電動機５および油圧ポンプ９の回転数をセンサ等を介して適宜受信して演算に用いてもよい。
【００３４】
（余剰電力）
出力管理部１４０は、走行要求演算部１３０で（３）式で算出した走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑを受信する。この走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが０以上であれば、出力管理部１４０はハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断し、走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが負であればハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、出力管理部１４０は、蓄電管理部１１０からの許容充電電力Ｐｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘと、走行要求演算部１３０からの走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑとを用いて、以下の（４）式により、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐを算出する。
Ｐｗｒ_ｓｕｐ＝ｍａｘ（｜Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ｜−Ｐｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ，０）…（４）
【００３５】
回生時の走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑの絶対値が許容充電電力Ｐｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘより大きいとき、その差が余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐとして計算される。
すなわち、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐとは、回生運転中の走行電動機７Ｆ，７Ｒによる回生電力がキャパシタ３に充電可能な許容充電電力を上回っている電力である。したがって、この余剰電力は、発電電動機５を駆動して消費するか、あるいは、回生電力自体を低減して余剰電力自体を低減する必要がある。
余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐの消費は、（１０）式で算出される発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔにより発電電動機５を駆動することで消費される。また、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐは、エンジン回転数Ｎｅｎｇとその第２閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２との差（Ｎｅｎｇ−Ｎｅｎｇ_ｔｈ２）から（６）式で算出される回生電力低減指令により低減される。この点は後に詳述する。
【００３６】
出力管理部１４０は、算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０か否かを監視することで、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した全ての回生電力をキャパシタ３に充電可能か否か、すなわち余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが発生するか否かを判定する。ただし、力行運転中と判断されている場合には、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐは０に設定される。
すなわち、出力管理部１４０は、（４）式で算出される余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐから以下のことを認識することができる。
（ａ）余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０のときは、回生電力でキャパシタ３を充電することができると認識する。
（ｂ）余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０ではないときは、回生電力でキャパシタ３を充電することができないと認識する。
出力管理部１４０は（ｂ）を認識すると、発電電動機５を電動モードで駆動して回生電力を消費するか、もしくは、回生電力低減指令により余剰電力自体を低減する。
【００３７】
（エンジン回転数判定）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、エンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１以下であるか、さらに第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２以下であるかを判定する。ここで、第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１および第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２は、「エンジン１のアイドル回転数＜第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１＜第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２＜ｍｉｎ（エンジン１の最高回転数、油圧ポンプ９の最高回転数）」を満たすように設定されている。第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１および第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２は、メインコントローラ１００の記憶装置に記憶され、必要に応じて適宜再設定が可能である。なお、エンジン１の回転数に代えて、発電電動機５の回転数を用いても良いし、油圧ポンプ９の回転数を用いても良い。
【００３８】
出力管理部１４０は、入力されたエンジン１の回転数と第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１と第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２とを比較して、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定する。この場合、エンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を低回転モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１よりも大きく第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を回転抑制モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２よりも大きい場合は、出力管理部１４０はエンジン１を高回転モードと判定する。
【００３９】
なお、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断された場合には、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎｅｎｇの大小にかかわらず、エンジン１を通常モードと判定する。
以上のように、この実施の形態のハイブリッド作業車両２００ではエンジン１の運転モードを以下の４つのモードに分類している。
回生運転時は、低回転モードと、回転抑制モードと、高回転モードに分類し、力行運転時は、通常モードに分類する。
【００４０】
（掘削装置動作判定）
出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０で（１）式から算出された油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑに基づいて、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定する。油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑが、たとえばポンプ圧力×最小吐出流量で算出される設定値以上であれば、出力管理部１４０はリフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中であると判定する。
【００４１】
なお、油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑに代えて、操作装置３１の操作を検出してリフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定してもよい。この場合、操作装置３１からレバー信号が出力されていることを検出するセンサ、たとえば、レバー信号が油圧信号の場合は圧力センサを設け、出力管理部１４０は、センサによって検出された検出値を用いて上記シリンダ１３〜１４のいずれかが動作中であると判定すればよい。また、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４の伸縮速度を検出するセンサを設け、出力管理部１４０は、センサにより検出された検出速度を用いて判定してもよい。
【００４２】
（傾転角増加指令）
さらに、出力管理部１４０は、以下の３つの条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たす場合に、油圧ポンプ９の傾転角を増加するための傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを下記（５）式にしたがって算出する。
（ｉ）ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判定されている。
（ｉｉ）走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動されているとき、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でないと判定されている。
（ｉｉｉ）エンジン１が高回転モードと判定されている。
【００４３】
出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎｅｎｇと、第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１とを用いて、以下の（５）式により傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを算出する。
ｄＤｐｍｐ_ｔ＝ｍａｘ｛ＫｎＤ（Ｎｅｎｇ−Ｎｅｎｇ_ｔｈ１），０｝…（５）
ただし、ＫｎＤは、第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１と実回転数Ｎｅｎｇの差から傾転角増加指令を算出する比例定数であり、あらかじめメインコントローラ１００に記憶されている。
【００４４】
なお、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で電動発電機５が駆動されている場合であっても、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中である場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを０に設定する。また、力行運転中と判定された場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを０に設定する。さらに、回生運転中、回生電力の全量がキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、油圧ポンプ９の負荷が小さいときには、出力管理部１４０は、（５）式で算出された傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを出力する。その結果、油圧ポンプ９の傾転角が大きくなって余剰電力の消費量が増加する。
【００４５】
回生運転中に上記の（５）式に基づいて傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔが算出された場合、エンジン回転数Ｎｅｎｇが高くなるほど傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔが大きくなり、油圧ポンプ９の吐出容量が大きくなる。この結果、エンジン回転数Ｎｅｎｇが高くなるほど、油圧ポンプ９の負荷トルク、すなわち回生電力消費量を大きくすることができる。その結果、回生制動力も大きくなる。
【００４６】
（回生電力低減指令）
出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、かつエンジン１が高回転モードと判定された場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発電する回生トルクを低減するための回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを算出する。出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎｅｎｇと、第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２とを用いて、以下の（６）式により回生電力低減指令（回生電力低減目標値）ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを算出する。
ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔ＝ｍａｘ｛ＫｎＰ（Ｎｅｎｇ−Ｎｅｎｇ_ｔｈ２），０｝…（６）
なお、（６）式において、ＫｎＰは、第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２と実エンジン回転数Ｎｅｎｇとの差から回生電力低減指令を算出する比例定数である。
エンジン１が通常モード、低回転モード、回転抑制モードのいずれかの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを０に設定する。
【００４７】
上記の（６）式に基づいて回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが算出されると、エンジン回転数Ｎｅｎｇが高くなるほど、回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが大きくなり、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回生電力が小さくなる。この結果、エンジン回転数Ｎｅｎｇが高くなるほど、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐを小さくすることができる。
この回生電力低減指令制御は、エンジン１の回転数が高速域で走行しているときに、例えば、アクセルペダルを解放して作業車両２００が回生運転に入るような場合にて、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが大きすぎることに伴うエンジン回転数Ｎｅｎｇの過回転を防止することができる。
【００４８】
（消費電力）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中であると判定した場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生する回生電力のうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。出力管理部１４０は、（４）式で算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐと、（６）式で算出した回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔとを用いて、以下の（７）式から消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。
Ｐｗｒ_ｃｎｓ＝ｍａｘ（Ｐｗｒ_ｓｕｐ−ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔ，０）…（７）
ただし、出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判定した場合には、消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを０に設定する。
【００４９】
上記の（７）式を用いて消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出すると、出力管理部１４０は、走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑと消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓに基づいて、以下の式（８）から発電出力指令（発電出力目標値）Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔを算出する。
Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔ＝ｍａｘ（Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ，０）−Ｐｗｒ_ｃｎｓ    …（８）
【００５０】
力行運転時と回生運転時に（８）式で算出される発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔをまとめると以下のとおりである。
力行運転時、消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓは０に設定され、また、走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑは正の値をとるので、（８）式の発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔは、（３）式で算出される走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑとなる。一方、回生運転時、走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑは負の値をとるので、（８）式の発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔは、（７）式で算出される消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓとなる。
換言すると、力行時の発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔは走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑであり、回生時の発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔは消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓであり、負の値をとる。
【００５１】
出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑと、（８）式で算出した発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔとを用いて、以下の（９）式によりエンジン出力指令（エンジン出力目標値）Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔを算出する。
Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔ＝Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ＋Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔ    …（９）
【００５２】
力行運転時と回生運転時に（９）式で算出されるエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔをまとめると以下のとおりである。
力行運転時、出力管理部１４０が算出するエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは、ポンプ要求流量ｑｐｍｐ_ｒｅｑとポンプ圧力ｐｐｍｐとの積である油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ（（１）式で算出される）に、（８）式で算出した走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑである発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔを加算したものとなる。
回生運転時、出力管理部１４０が算出するエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは、ポンプ要求流量ｑｐｍｐ_ｒｅｑとポンプ圧力ｐｐｍｐとの積である油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ（（１）式で算出される）に、（７）式で算出した消費電力Ｐｗｒ_ｃｎである発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔを加算したものとなる。
換言すると、力行時のエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑに走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑを加算したものであり、回生時のエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑから消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを減算したものである。油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑが０の場合、エンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓとなる。
【００５３】
−目標回転数演算部１５０−
目標回転数演算部１５０は、エンジンコントローラ２に送信するエンジン回転数指令（エンジン回転数目標値）Ｎｅｎｇ_ｔを算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔに基づいて、エンジン等燃費マップを用いて、最もエンジン効率が高くなる動作点を算出する。そして、目標回転数演算部１５０は、算出した動作点でのエンジン回転数をエンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔとする。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔを目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。
【００５４】
−発電電動機制御部１６０−
発電電動機制御部１６０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎｅｎｇと、出力管理部１４０からの発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔと、目標回転数演算部１５０からのエンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔとが入力される。発電電動機制御部１６０は、これらの値を用いて、以下の（１０）式によって発電電動機トルク指令（発電電動機トルク目標値）Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを算出する。
Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔ＝ｍａｘ｛Ｋｐ（Ｎｅｎｇ_ｔ−Ｎｅｎｇ），０｝−Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔ／Ｎｅｎｇ  …（１０）
ただし、Ｋｐは、エンジン回転数Ｎｅｎｇとエンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔとの差から発電電動機トルクを算出する比例定数である。
そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを発電インバータ６へ送信する。これにより、発電電動機５が駆動制御される。
【００５５】
力行運転時と回生運転時に（１０）式で算出される発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔをまとめると以下のとおりである。
力行運転時、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔはエンジン回転数Ｎｅｎｇより大きい。したがって、力行運転時、発電電動機制御部１６０は、Ｋｐ（Ｎｅｎｇ_ｔ−Ｎｅｎｇ）で求めた要求トルクから、エンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔをエンジン回転数Ｎｅｎｇで除して得られるトルクを減算することにより、発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを算出する。力行運転時のエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは、油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑに走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑを加算したものである。
一方、回生運転時、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔはエンジン回転数Ｎｅｎｇより小さい。また、回生時のエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔは油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑに消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを加算したものである。したがって、回生運転時に発電電動機制御部１６０が算出する発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔは、油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑから消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを減算した値をエンジン回転数Ｎｅｎｇで除して得られるトルクとなる。
【００５６】
−傾転角制御部１７０−
傾転角制御部１７０は、下記の（１１）式に基づいて傾転角制御信号ＶＤｐ_ｔを算出して、この傾転角制御信号に基づいて油圧ポンプ９の図示しないレギュレータを駆動することによって、油圧ポンプ９の傾転角、すなわち容量を制御する。傾転角制御部１７０は、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎｅｎｇと、油圧要求演算部１２０からのポンプ要求流量ｑｐｍｐ_ｒｅｑと、出力管理部１４０からの傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔとを用いて、以下の（１１）式によって傾転角制御信号ＶＤｐ_ｔを算出する。
ＶＤｐ_ｔ＝ＫＤｐ｛（ｑｐｍｐ_ｒｅｑ／Ｎｅｎｇ）＋ｄＤｐｍｐ_ｔ｝  …（１１）
なお、ＫＤｐは、油圧ポンプの傾転角を目標値とするために必要な傾転制御信号を算出するための比例定数である。
また、力行運転中と判定された場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを０に設定する。さらに、回生運転中、回生電力の全量がキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、油圧ポンプ９の負荷が小さいときには、出力管理部１４０は、（５）式で算出された傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを出力する。その結果、油圧ポンプ９の傾転角が大きくなって余剰電力の消費量が増加する。
【００５７】
傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔが０の場合、すなわち、（１）力行運転中と判定された場合、または、（２）走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中の場合には、傾転角制御信号ＶＤｐ_ｔが以下のように設定される。すなわち、操作装置３１を介してオペレータから要求されるポンプ要求流量に実際のポンプ吐出流量が保持されるように傾転角制御信号ＶＤｐ_ｔが設定される。したがって、油圧ポンプ９の傾転角は、油圧ポンプ９の吐出量がオペレータによって要求する値（ポンプ要求流量）に保持されるように、エンジン１、発電電動機５または油圧ポンプ９の回転数の増加に合わせて小さくなるように制御される。
【００５８】
−走行電動機・ブレーキ制御部１８０−
走行電動機・ブレーキ制御部１８０には、走行要求演算部１３０で（２）式から算出された走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑと、回転数センサ２２からの走行電動機回転数Ｎｍｏｔと、出力管理部１４０で（６）式から算出された回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔとが入力されている。走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、これらの値を用いて、以下の（１２）式によって走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔを算出する。
Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ＝ｓｉｇｎ（Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ）・ｍａｘ｛｜Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ｜
−（ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔ）／｜Ｎｍｏｔ｜，０｝  …（１２）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は１を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。
【００５９】
走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、算出した走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔを走行インバータ８Ｆ，８Ｒに送信する。これにより、走行電動機７Ｆ，７Ｒの力行・回生が制御される。すなわち、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、アクセルペダル踏込量と、ブレーキペダル踏込量と、選択された速度段とに基づいて（２）式で算出した走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑの絶対値を算出する。力行運転時、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑは正、回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔがゼロなので、（１２）式で算出される走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔは走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑとなる。
【００６０】
回生運転時、回生電力の全量をキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、エンジンが第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２以上の高速で運転されているとき（エンジンが高速モードのとき）、（６）式から回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが算出される。走行要求トルクの絶対値｜Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ｜から、回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを走行電動機回転数Ｎｍｏｔの絶対値で除して求めた回生電力低減トルクを減算する。この減算結果は、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑが負のときは負の値となり、負の値を有する走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ、すなわち、回生制動トルク指令となる。
【００６１】
また、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、（１２）式から算出した走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔと、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑと、走行電動機回転数Ｎｍｏｔとを用いて、以下の（１３）式により制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔを算出する。
Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔ＝ｍａｘ｛−ｓｉｇｎ（Ｎｍｏｔ）・（Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ−Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ），０｝
…（１３）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は１を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。
【００６２】
（１３）式により制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔは次のように算出される。まず、アクセルペダル踏込量と、ブレーキペダル踏込量と、選択された速度段とに基づいて（２）式で算出した走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑから、（１２）式で算出した走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔが減算される。力行運転時、走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔは走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑであるから、制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔはゼロである。
回生運転時、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑも走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔもいずれも負であり、また、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑの絶対値は走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔの絶対値よりも大きいので、（Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ−Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ）は負である。符号関数｛−ｓｉｇｎ（Ｎｍｏｔ）｝は電動機が前進（正転）しているときは「−１」、電動機が後進（逆転）しているときは「１」である。したがって、前進時の回生運転時は、｛−ｓｉｇｎ（Ｎｍｏｔ）・（Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ−Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔ）｝が正となり、この正の値が回生運転時の制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔとして選択されて使用される。
【００６３】
ここで、本発明による速度段ごとの回生制動力について、上記（２）、（６）、（１２）、（１３）式に関連して説明する。
上述したように、エンジン１が高回転モードで運転されているときに回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが式（６）に基づき算出される。この回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔは、余剰電力により発電電動機５が駆動され、かつ、発電電動機５により駆動されるエンジン回転数Ｎｅｎｇが第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２を超えているときに、発電電動機５が発生する回生電力を低減するものである。そして、エンジン回転数Ｎｅｎｇが大きいほど回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔは大きくなる。ここで、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数が大きいとき、すなわち、車速が大きいときに余剰電力が大きくなり、その結果として発電電動機５で駆動されるエンジン回転数も大きくなる。
このように車速が速いほど回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが大きくなるということは、車速が速いとき、回生電力は頭打ちになる。電力は車速と制動力との積で表されるので、車速が速いほど回生制動力が小さくなるということである。この現象が図７（ｃ）に回生制動力上限限界線Ｌ４で示されている。
【００６４】
一方、式（２）の右辺第３項によれば、速度段に応じてαを設定することにより、トルコン車両と同等のエンジンブレーキ力、すなわち回生制動力が得られる。たとえば、図７（ａ）の直線Ｌ１〜Ｌ３のように、速度段が大きいほど、車速に応じた回生制動力が大きくなるようにαが設定される。ところが、上述したように、本発明では、回生走行中にエンジンが高回転モードで運転されている時は、（６）式により、エンジン回転数が高いほど、すなわち車速が速いほど回生制動力が小さくなる。そのため、図７（ｂ）に示されるように、各速度段の線分Ｌ１〜Ｌ３が回生制動力上限限界線Ｌ４を超えた領域では、式（２）で設定した回生制動力が得られない。そこで、本発明では、回生制動力上限限界線Ｌ４よりも上側の領域内では油圧ブレーキを併用してトルコン車両と同等のエンジンブレーキを得るようにしている。
【００６５】
−ブレーキ制御部１９０−
走行電動機・ブレーキ制御部１８０で演算された制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔから次式（１４）を用いてブレーキ制御信号Ｖｂｒｋ_ｔを演算する。
Ｖｂｒｋ_ｔ＝ＫｂｒｋＴｒｑ_ｂｒｋ_ｔ  …（１４）
ただし、Ｋｂｒｋは、制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔと油圧ブレーキの実際の制動トルクとが一致するように予め設定された比例定数である。
ブレーキ制御信号Ｖｂｒｋ_ｔに基づいて油圧ブレーキ制御弁３５ａ，３５ｂが駆動され、油圧ブレーキ３６ａ，３６ｂが車輪１８を制動する。これが回生協調時の機械的ブレーキ力である。
【００６６】
−メインコントローラ１００の処理−
以下、メインコントローラ１００により行われる処理について詳細に説明する。以下の説明は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中の場合と、回生運転中の場合とに分けて行う。
−力行運転の場合−
力行運転時に走行電動機・ブレーキ制御部１８０から出力される走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔを説明する。上述したように、走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔは（１２）式から算出される。力行運転時、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔとして、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑを出力する。走行用インバータ８Ｆ，８Ｒはこの走行要求トルク指令Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑにより駆動され、走行電動機７Ｆ，７Ｒは要求されたトルクを出力する。
【００６７】
メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが０以上の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断する。そして、メインコントローラ１００は、走行電動機７Ｆ，７Ｒに必要な電力を供給するために、（８）式により発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔおよび（９）式によりエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔを算出する。発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔにより発電電動機６が駆動され、エンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔによりエンジンが駆動制御される。
【００６８】
走行電動機・ブレーキ制御部１８０は上述した（１３）式により制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔを算出する。上述したように、力行運転時、（１３）式から算出され制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔはゼロである。
【００６９】
−回生運転の場合−
回生時に走行電動機・ブレーキ制御部１８０から出力される走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔを説明する。上述したように、走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔは式（１２）から算出される。回生時、走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑは負であり、高回転モードでは回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔが所定値となる。走行要求トルクの絶対値｜Ｔｒｑ_drv_ｒｅｑ｜から、回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを走行電動機回転数Ｎｍｏｔの絶対値で除して求めた回生電力低減トルクを減算した値の負の値が走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔとなる。これが回生制動トルクである。インバータ８Ｆ，８Ｒはこの回生制動トルク指令に基づいて駆動され、走行電動機７Ｆ，７Ｒからの回生電力を取り出し、発電機インバータ６により発電電動機５を駆動制御する。
【００７０】
メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが負の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。この場合、メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発電された回生電力をキャパシタ３および発電電動機５へ配分するために、（８）式により発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔ、（９）式によりエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔ、（５）式より傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔ、（６）式より回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを算出する。発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔにより発電電動機６が駆動され、エンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔによりエンジンが駆動制御される。傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔによりポンプレギュレータが駆動制御される。
【００７１】
メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述した（４）式を用いて算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０の場合には、キャパシタ３への充電が可能と判断する。そして、回生運転時、発電電動機制御部１６０は、（１０）式にしたがって発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを算出する。すなわち、回生運転時の発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔは、エンジン回転数指令と実エンジン回転数との差分に定数を乗じて得たトルクから、発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔをエンジン回転数Ｎｅｎｇで除して得られるトルクを減算した値となる。メインコントローラ１００が（１０）式で算出された発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔにより発電インバータ６を駆動し、発電電動機５が回生電力により電動機モードで回生電力を消費する。
【００７２】
出力管理部１４０は、回生運転中に算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０以外の場合には、キャパシタ３への充電ができないと判断する。この場合、出力管理部１４０は、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定した後、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐのうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。各モードでの消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓは次のとおりである。
【００７３】
−−低回転モード−−
エンジン１が低回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１以下の場合、出力管理部１４０は、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐと、回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔとを用いて、上記の（７）式から消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。上述したように、エンジン１が低回転モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを０に設定するので、低回転モードの場合には、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓとなる。
【００７４】
−−回転抑制モード−−
エンジン１が回転抑制モードの場合、出力管理部１４０は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ傾転角増加処理を行った後、上記の（７）式から消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。傾転角増加処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎｅｎｇと、第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１とを用いて、上記の（５）式により傾転角増加指令ｄＤｐｍｐ_ｔを算出する。そして、出力管理部１４０は、低回転モードの場合と同様に上記の（７）式から消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。上述したように、エンジン１が回転抑制モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを０に設定するので、回転抑制モードの場合においても、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓとなる。
【００７５】
−−高回転モード−−
エンジン１が高回転モードの場合、出力管理部１４０は、回生電力低減処理を行った後、上記の（７）式から消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出する。回生電力低減処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎｅｎｇと、第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２とを用いて、上記の（６）式により回生電力低減指令値ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔを算出する。なお、高回転モードの場合であっても、出力管理部１４０は、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ、回転抑制モードの場合と同様に傾転角増加処理を行う。
【００７６】
ブレーキ制御部１９０は、（１３）式を用いて算出された制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔに基づいて、（１４）式を用いてブレーキ制御信号Ｖｂｒｋ_ｔを算出し、油圧ブレーキ制御弁に出力する。これにより、ブレーキ制御部１９０は、回生電力低減指令ｄＰｗｔ_ｍｏｔ_ｔにより低減される走行電動機７Ｆ、７Ｒの回生トルクに相当する制動トルクを油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂにて発生させる。
【００７７】
上述したように、低回転モード、回転抑制モード、高回転モードのいずれかにおいて消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓが算出されると、出力管理部１４０は、上記の（８）式を用いて発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔを算出する。発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎｅｎｇと、出力管理部１４０により算出された発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔと、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔとを用いて、上記の（１０）式によって発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを発電インバータ６へ送信することによって、発電電動機５を制御する。その結果、余剰電力により生じるトルクが適宜減じられたトルク値によって発電電動機５が駆動される。
【００７８】
発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔが算出されると、出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑと、発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔとを用いて、上記の（９）式によりエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔを算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔに基づいて、上述したように、エンジン等燃費マップを用いて、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔを算出し、エンジンコントローラ２へ出力する。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔを目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。
【００７９】
本実施の形態におけるハイブリッド式作業車両２００は、アクセルペダルもブレーキペダルも踏み込んでいない場合、オペレータにより設定された速度段と、車両の走行速度に相当する走行電動機回転数Ｎｍｏｔとに応じて、走行電動機７Ｆ、７Ｒおよび油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂにより、制動量を制御する。
図７に、速度段ごとの制動力と車両の走行速度との関係を示す。なお、図７においては、実線のＬ１は１速を、破線のＬ２は２速を、一点鎖線のＬ３は３速を示している。図７（ａ）は、各速度段ごとの走行速度と要求回生制動力との関係を示す。図示のように、小さい速度段が設定されているほど、走行速度の増加に伴う要求回生制動力が大きくなる。
【００８０】
しかし、走行電動機７Ｆ、７Ｒによる回生制動力には、上記（６）式に起因する上限が存在する。図７（ｂ）では、この上限を二点鎖線のＬ４で示す。Ｌ４が表すように、車両の走行速度が増加するほど回生制動力は漸減する。図７（ｂ）に示すように、１速の場合には、走行速度がＶ１になるまでは回生制動力はＬ１に沿って増加し、走行速度がＶ１を超えると回生制動力はＬ４に沿って漸減する。このため、走行速度がＶ１を超える場合には、走行電動機７Ｆ、７Ｒによる回生制動力では、必要な要求回生制動力を得ることができなくなる。２速、３速の場合にも、それぞれ走行速度がＶ２、Ｖ３を超えると、回生制動力がＬ４に沿って漸減するので、必要な要求回生制動力を得ることができなくなる。なお、以後の説明では、走行速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を上限速度と呼ぶ。
【００８１】
本実施の形態では、上述のように走行電動機７Ｆ、７Ｒによる回生制動力では要求回生制動力を得られない場合に、不足する制動力を油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂによる制動力により補うものである。図７（ｃ）においては、１速の場合に走行速度がＶ１ａ（＞Ｖ１）であれば、要求回生制動力は、回生制動力Ｂ１を上回るＢ１ａとなることを示している。この場合、ブレーキ制御部１９０は、要求回生制動力Ｂ１ａと回生制動力Ｂ１との差分に相当する制動力を油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂにより発生させるように、ブレーキ制御信号Ｖｂｒｋ_ｔを算出する。
【００８２】
以上のような車速に対する回生制動力の特性Ｌ１〜Ｌ３は各速度段ごとに設定されているが、これは、（２）式のαを速度段に応じて設定して実現される。また、回生制動力の上限限界線Ｌ４の上側の領域における車速に対する油圧制動力は、（１２）式〜（１４）式により実現できる。すなわち、出力管理部１４０では、（２）式から算出された走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑと、回転数センサ２２からの走行電動機回転数Ｎｍｏｔと、（６）式から算出された回生電力低減指令ｄＰｗｒ_ｍｏｔ_ｔとを用いて、（１２）式から走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔが算出される。また、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、（１２）式から算出した走行電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｍｏｔ_ｔと、（２）式から算出した走行要求トルクＴｒｑ_drv_ｒｅｑと、走行電動機回転数Ｎｍｏｔとを用いて、上記（１３）式により制動トルク指令Ｔｒｑ_ｂｒｋ_ｔが算出される。
【００８３】
なお、（２）式の係数αは速度段が小さいほど大きな値が設定されると説明したが。このαの大きさの比率は、図７（ｂ）の速度Ｖ１〜Ｖ３の大きさの比率に対応する。
【００８４】
図８に示すフローチャートを用いて、メインコントローラ１００による処理を説明する。図８の処理はメインコントローラ１００でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、ハイブリッド式作業車両２００の図示しないイグニッションスイッチがオンされると、メインコントローラ１００によってプログラムが起動され、実行される。
【００８５】
ステップＳ１Ａでは、シフトスイッチ４０で選択されている速度段を読み込み、式（２）で使用する係数αに速度段に応じた定数を設定しステップＳ１へ進む。係数αは、速度段が小さいほど、大きな値である。ステップＳ１では、走行電動機７Ｆ，７Ｒが回生運転中であるか否かを判定する。走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが０以上の場合、すなわち走行電動機７Ｆ，７Ｒが力行運転中の場合には、ステップＳ１が肯定判定されてステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、走行電動機駆動制御を行い、処理を終了する。この場合、メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒに必要な電力を供給するために、発電出力指令およびエンジン出力指令を算出し、メインコントローラ１００から発電電動機５には発電電動機トルク指令を、エンジン１にはエンジン回転数指令を出力し、発電電動機５とエンジン１の駆動を制御する。
【００８６】
走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力Ｐｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑが０未満の場合、すなわち走行電動機７Ｆ，７Ｒが回生運転中の場合には、ステップＳ１が否定判定されてステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、充電によって十分な回生力が得られるか否かを判定する。充電により十分な回生力が得られる場合、すなわち余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０の場合、ステップＳ３が肯定判定されて、後述するステップＳ９Ａへ進む。充電により十分な回生力が得られない場合、すなわち余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが正または負の値である場合、ステップＳ３が否定判定されて、ステップＳ４へ進む。
【００８７】
ステップＳ４では、エンジン１が低回転モードか否かを判定する。エンジン１が低回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１以下の場合には、ステップＳ４が肯定判定されて後述するステップＳ９へ進む。エンジン１が低回転モードではない場合は、ステップＳ４が否定判定されてステップＳ５へ進む。
【００８８】
ステップＳ５では、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のうち何れかが動作中であるか否かを判定する。リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中ではない場合には、ステップＳ５が否定判定されてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、上述した傾転角増加処理を行ってステップＳ７へ進む。
【００８９】
リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のうち何れかが動作中の場合には、ステップＳ５が肯定判定されてステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、エンジン１が回転抑制モードか否かを判定する。エンジン１が回転抑制モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第１設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ１より大きく第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２以下の場合には、ステップＳ７が肯定判定されてステップＳ９へ進む。エンジン１が高回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎｅｎｇが第２設定閾値Ｎｅｎｇ_ｔｈ２以上の場合には、ステップＳ７が否定判定されてステップＳ８へ進む。
【００９０】
ステップＳ８では、回生電力低減処理を行ってステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐのうち発電電動機５で消費される消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓを算出してステップＳ９Ａへ進む。ステップＳ９Ａでは、充電制御を行ってステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、発電電動機５を制御してステップＳ１１へ進む。この場合、発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎｅｎｇと、出力管理部１４０によって上記の式（８）を用いて算出された発電出力指令Ｐｗｒ_ｇｅｎ_ｔと、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔとを用いて、（１０）式を用いて発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔｒｑ_ｇｅｎ_ｔを発電インバータ６へ送信することによって、発電電動機５を制御する。
【００９１】
ステップＳ１１では、エンジンコントローラ２を介してエンジン１の回転数を制御してステップＳ１３へ進む。この場合、目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐｗｒ_ｅｎｇ_ｔに基づいて、上述したように、エンジン等燃費マップを用いて、エンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔを算出し、エンジンコントローラ２へ出力する。その結果、算出されたエンジン回転数指令Ｎｅｎｇ_ｔが示すエンジン回転数でエンジン１が回転する。
【００９２】
ステップＳ１１に続いてステップＳ１３に進み、油圧ブレーキ制御処理を実行する。ステップＳ１３では、上述した式（１４）を用いてブレーキ制御信号Ｖｂｒｋ_ｔを算出し、油圧ブレーキ制御弁に出力し、油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂを駆動させて処理を終了する。
【００９３】
以上説明した第１の実施形態によるハイブリッド式作業車両の作用効果について説明する。
（１）第１の実施形態によるハイブリッド式作業車両は、車輪１８ａ〜１８ｄに走行駆動トルクを与える走行電動機７Ｆ，７Ｒと、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生する回生電力により充電され、走行電動機７Ｆ，７Ｒに駆動用電力を供給する蓄電装置、すなわちキャパシタ３と、発電モード時は、エンジン１で駆動されて発電するとともに、電動モード時は、走行電動機７Ｆ，７Ｒからの回生電力で駆動される発電電動機５と、発電電動機５およびエンジン１に機械的に接続されて駆動され、油圧アクチュエータ１２〜１４に圧油を供給する油圧ポンプ９と、複数の速度段のいずれかを設定する速度段設定装置、すなわち、シストスイッチ４０と、走行電動機７Ｆ，７Ｒおよび発電電動機５を駆動制御する制御装置、すなわちメインコントローラ１００とを備える。制御装置１００は、速度段ごとに設定された回転数に対する駆動トルクの特性に基づいて、設定された速度段が大きいほど大きな走行駆動トルクを演算して力行制御を行い、速度段ごとに設定された車速に対する回生制動力の特性に基づいて、設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力を演算して回生制御を行う。
そのため、従来のトルコン車両と同様に速度段に合致した十分な回生制動力が得られる。
【００９４】
（２）メインコントローラ１００は、要求回生制動力が走行電動機７Ｆ，７Ｒによる回生制動の限界を超えると判断した場合には、車輪に制動力を与える油圧ブレーキ３６ａ、３６ｂを作動させ、回生制動時に必要な制動力を各速度段において得られるようにした。したがって、速度段が小さいほど大きな回生制動力を得るようにし、かつ、高速時に回生電力制限を行う結果として高速走行時に必要な回生制動力が得られないようなハイブリッド式作業車両であっても、各速度段において高速走行時でも十分な制動力を得ることができる。
【００９５】
（３）第１の実施形態のハイブリッド式作業車両では、回生制動力はその上限値は車速が速いほど小さい値とされ、回生制御においてメインコントローラ１００により演算された回生制動力が上限値を超えているときは、車輪に摩擦式制動力を与える油圧ブレーキ制御弁３５ａ、３５ｂで不足する制動力を付加する。したがって、高回転モードでエンジン１が駆動されるような車速が速い運転状態において回生電力制限を行っても、回生制動力の不足分が機械的ブレーキで得られる。
（４）例えば、第１の実施形態のハイブリッド式作業車両では、回生制動力の上限値は、車速が大きいほど大きい回生制動力の減少分で規定されるが、機械的ブレーキで１速でも大きな制動力を得ることが可能となる。
（５）例えば、第１の実施形態のハイブリッド式作業車両では、発電電動機５の回転数が所定値よりも高い領域において、キャパシタ３に充電可能な電力に比べて回生電力が大きいとき、その余剰電力が発電電動機５により消費されるように発電電動機５を制御するようにした。また、発電電動機５の回転数と所定値との乖離量に応じて、発電電動機５で消費する回生電力の低減量を低減した。この場合、メインコントローラ１００は、回生電力の低減量に見合った機械的ブレーキを車輪に加える。
【００９６】
−第２の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるハイブリッド式作業車両の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、要求回生制動力に応じて油圧回路に設けた冷却ファンの回転数をさらに制御する点で第１の実施の形態とは異なる。
【００９７】
図９は、本実施の形態によるハイブリッド式作業車両２００が有する油圧回路ＨＣを示す回路図である。油圧回路ＨＣには、可変容量式の油圧ポンプ９と、オイルタンク１０と、コントロールバルブ１１と、可変容量式のモータ用油圧ポンプ３０１と、第１比例弁３０２と、第２比例弁３０３と、油圧モータ３０４と、冷却ファン３０５と、冷却用コア３０６と、温度センサ３０７と、リリーフ弁３１０とが設けられている。第１管路４００には、オイルタンク１０を上流側として、油圧ポンプ９と、リリーフ弁３１０と、コントロールバルブ１１とがこの順序で接続されている。第２管路４０１には、オイルタンク１０を上流側として、モータ用油圧ポンプ３０１と、油圧モータ３０４と、冷却コア３０６とがこの順序で接続されている。
【００９８】
油圧ポンプ９は、上述したように、エンジン１によって駆動されることにより、オイルタンク１０の作動油をコントロールバルブ１１を介してステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に供給する。第１比例弁３０２は、メインコントローラ１００からの制御信号に従って第１油圧ポンプ９の傾転量（容量）を変更可能に制御する。リリーフ弁３１０は、第１管路４００の圧力が高圧となった場合に、作動油の一部または全部をもどり側へ逃がし、回路圧力を一定に保つことで回路を保護する。コントロールバルブ１１は、第１方向制御弁３０８と、第２方向制御弁３０９とを含んで構成される。第１方向制御弁３０８は、運転室１９内に設置された操作装置３１から出力される信号に応じて第１油圧ポンプ９から供給される作動油をステアリングシリンダ１２へ供給する。第２方向制御弁３０９は、運転室１９内に設置された操作装置３１から出力される信号に応じて油圧ポンプ９から供給される作動油を一対のリフトシリンダ１３へ供給する。バケットシリンダ１４は図示を省略した。
【００９９】
モータ用油圧ポンプ３０１の回転軸はエンジン１の駆動軸と同軸上に設けられている。モータ用油圧ポンプ３０１がエンジン１により駆動されると、オイルタンク１０の作動油を油圧モータ３０４へ供給して油圧モータ３０４を駆動させる。第２比例弁３０３は、メインコントローラ１００からの制御信号に従ってモータ用油圧ポンプ３０１の傾転量（容量）を変更可能に制御する。モータ用油圧ポンプ３０１の傾転量は、温度センサ３０７により検出されたオイルタンク１０内の作動油の温度に基づいて制御される。冷却ファン３０５は油圧モータ３０４により駆動され、冷却ファン３０５の下流に設けられた冷却用コア３０６に流入した作動油を冷却する。このため、冷却ファン３０５の回転数は、第２油圧ポンプ３０１の傾転量に応じて制御される。換言すると、冷却ファン３０５の回転数は、温度センサ３０７により検出された作動油の温度に応じて制御される。
【０１００】
図１０は、冷却ファン３０５の回転数と、温度センサ３０７により検出される作動油の温度との関係を示す図である。図１０に示すように、作動油の温度が所定温度ｔ１未満の場合には、冷却ファン３０５の回転数は、規定の最小回転数Ｍｉｎとなるように制御される。作動油の温度が所定温度ｔ１以上となる場合には、作動油の温度の上昇に比例して冷却ファン３０５の回転数も増加するように制御される。そして、作動油の温度が所定温度ｔ２（＞ｔ１）以上となった場合には、冷却ファン３０５は、規定の最大回転数Ｍａｘとなるように制御される。
【０１０１】
（油圧モータ３０４の回転数増加）
回生運転中にキャパシタ３が満充電でさらなる充電ができない場合、走行電動機７Ｆ，７Ｒの発電電力で発電電動機５を駆動して回生電力を消費する。本発明によるハイブリッド式作業車両では、回生運転中に冷却モータ用油圧ポンプ３０１の傾転量を大きくしてポンプ吸収馬力を大きくし、これにより、発電電動機５の負荷を大きする。その結果、発電電動機５で消費する回生電力を増加させることができ、回生ブレーキ力を増大化することができる。
【０１０２】
出力管理部１４０により、回生運転中に算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０以外の場合にキャパシタ３への充電ができないと判断されたとき、メインコントローラ１００は、上記（２）式で算出された走行要求トルクＴｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ、すなわち、要求回生制動力が所定の閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１を超えるか否かを判定する。要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１以上のときには、温度センサ３０７により検出された作動油の温度に関わらず、メインコントローラ１００は、冷却ファン３０５が最大回転数Ｍａｘとなるように、モータ用油圧ポンプ３０４の傾転量（容量）を制御する。要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１未満のときには、上述したように、温度センサ３０７により検出された作動油の温度に応じて、メインコントローラ１００は、冷却ファン３０５の回転数が制御されるように、冷却モータ用油圧ポンプ３０１の傾転量を制御する。
【０１０３】
なお、上記の閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１は、発電電動機５の最大吸収馬力に相当する回生制動力の値として設定され、予めメモリ（不図示）等に格納されている。すなわち、走行電動機７Ｆ，７Ｒからの回生電力が発電電動機５の最大消費電力を超えるときは、冷却モータ用油圧ポンプ３０１の傾転量を増加させて回生電力消費量を増加させる。
【０１０４】
図１１に、作動油の温度と要求回生制動力とに応じて上記のようにして制御される冷却ファン３０５の回転数を示す。図に示すように、要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１以上の場合には、検出された作動油の温度によることなく冷却ファン３０５を最大回転数Ｍａｘで駆動されるように制御される。これに対して、要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１未満の場合、または要求回生制動力が０の場合には、図１１に示すように検出された作動油の温度の上昇に比例して冷却ファン３０５の回転数が増加するように制御される。
【０１０５】
その結果、出力管理部１４０により、回生運転中に算出した余剰電力Ｐｗｒ_ｓｕｐが０以外の場合にキャパシタ３への充電ができないと判断されたとき、メインコントローラ１００は、冷却モータ用油圧ポンプ３０１の油圧負荷を増加させる。その結果、余剰電力で駆動されている発電電動機５の負荷が大きくなり、回生時のブレーキ力を大きくすることができる。
【０１０６】
図１２に示すフローチャートを用いて、メインコントローラ１００による処理を説明する。図１２の処理はメインコントローラ１００でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、ハイブリッド式作業車両２００の図示しないイグニッションスイッチがオンされると、メインコントローラ１００によってプログラムが起動され、実行される。
【０１０７】
ステップＳ２１Ａ（α設定）からステップＳ２９（消費電力算出）までの各処理は、図８のステップＳ１Ａ（α設定）からステップＳ９（消費電力算出）までの各処理と同様である。ステップＳ３０では、要求回生制動力が消費電力Ｐｗｒ_ｃｎｓと冷却ファン３０５が最大回転数Ｍａｘで駆動した際の回生制動力とに基づく閾値ｔｈ１を超えるか否かを判定する。要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１以上の場合には、ステップＳ３０が肯定判定されてステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１では、第２油圧ポンプ３０４の傾転量を制御して、冷却ファン３０５を最大回転数Ｍａｘにて駆動させてステップＳ２９Ａへ進む。要求回生制動力が閾値Ｔｒｑ＿ｄｒｖ＿ｔｈ１未満の場合には、ステップＳ３０が否定判定されてステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２では、温度センサ３０７により検出された作動油の温度に応じて第２油圧ポンプの傾転量を制御して、冷却ファン３０５を駆動させてステップＳ２９Ａへ進む。ステップＳ２９Ａ（充電制御）からステップＳ３６（油圧ブレーキ駆動）までの各処理は、図８のステップＳ９Ａ（充電制御）からステップＳ１３（油圧ブレーキ駆動）までの各処理と同様である。
【０１０８】
上述した第２の実施の形態によるハイブリッド式作業車両によれば、次の作用効果が得られる。
メインコントローラ１００は、圧油の温度と要求回生制動力とに基づいて、第２油圧ポンプ３０１から吐出される圧油の流量を制御するようにした。したがって、回生電力が発電電動機５の最大消費電力を超える場合は、冷却モータ用油圧ポンプ３０１の傾転量を大きくしてポンプ負荷を大きくした。したがって、余剰電力で駆動されている発電電動機５の負荷が大きくなり、回生時のブレーキ力を大きくすることができる。さらに、既存の構成を用いて回生時のブレーキ力の増加を実現することができるので、製造コストの増加を低減できる。
【０１０９】
以上で説明した第１および第２の実施の形態のハイブリッド式作業車両２００を次のように変形できる。
（１）実施形態の作業車両２００では、一対の走行電動機７Ｆ，７Ｒを使用しているが、一つの走行電動機を使用した作業車両でもよい。
（２）実施形態のメインコントローラ１００では、（１）式〜（１４）式により、エンジン１、発電電動機５，走行電動機７Ｆ，７Ｒ、ブレーキ弁３５ｂなどを駆動制御するようにしたが、これは一例である。異なる数式を採用して同様の装置を駆動制御するように設計されたメインコントローラを採用することもできる。
【０１１０】
（３）実施形態の作業車両は、１速〜３速の速度段を設定したが、１速と２速の速度段を有する作業車両でもよく、４段以上の速度段を有するようにしてもよい。
（４）エンジン１により駆動された発電電動機５によって車輪１８を駆動するシリーズハイブリッド式を用いるものに代えて、エンジン１により走行駆動力を得るとともに、エンジン１により駆動された発電電動機５による電力で駆動される走行電動機を得るようにしたパラレルハイブリッド式を用いてもよい。
【０１１１】
（５）実施形態の作業車両はホイールローダで説明したが、車輪に走行駆動トルクを与える走行電動機と、走行電動機を力行制御、および回生制御する制御装置と、走行電動機で発生する回生電力により充電され、走行電動機に駆動用電力を供給する蓄電装置と、発電モード時は、エンジンで駆動されて発電するとともに、電動モード時は、回生電力で駆動される発電電動機と、発電電動機および前記エンジンに機械的に接続されて駆動され、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、複数の速度段を設定する速度段設定装置とを備え、制御装置が、車速に対する回生制動力の特性を速度段ごとにそれぞれ有し、アクセルペダルが踏み込まれていないとき、設定された速度段が小さいほど大きな回生制動力を得ることができる種々のハイブリッド式作業車両に本発明を適用できる。
【０１１２】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
１…エンジン、  ３…蓄電装置、
５…発電電動機、  ７Ｆ，７Ｒ…走行電動機、
９…油圧ポンプ、  １２…ステアリングシリンダ、
１３…リフトシリンダ、  １４…バケットシリンダ、
２１…車速センサ、  ２２…走行電動機回転数センサ
３１…操作装置、  ４０…シフトスイッチ
３５ａ…ブレーキ装置、  ３６ｂ…ブレーキ弁
１００…メインコントローラ、  １１０…蓄電管理部、
１２０…油圧要求演算部、  １３０…走行要求演算部、
１４０…出力管理部、  １５０…目標回転数演算部、
１６０…発電電動機制御部、  １７０…傾転角制御部、
１８０…走行電動機・ブレーキ制御部、  ２００…ハイブリッド式作業車両、
３０１…モータ用油圧ポンプ、  ３０４…油圧モータ、
３０５…冷却ファン、  ３０７…温度センサ
【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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