(57)【要約】【課題】蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができるハイブリッド式建設機械の提供。【解決手段】本発明は、エンジン１の動力の補助及び発電を行うアシスト発電モータ２と、アシスト発電モータ２との間で電力の授受を行う蓄電装置８と、蓄電装置８の充放電を制御するコントローラ１１と、蓄電装置８の電圧を計測する電圧センサ３２とを備え、コントローラ１１は、蓄電装置８の充放電の状態を判定する充放電状態判定部１１ａと、電圧センサ３２で計測された電圧、充放電状態判定部１１ａで判定された蓄電装置８の充放電の状態、及び蓄電装置８の電圧の所定の上下限値に基づいて、蓄電装置８の充放電を行う電流を演算する演算部１１ｂと、演算部１１ｂで演算された電流に応じて、蓄電装置８の暖機運転中に蓄電装置８に流す電流を制御する電流制御部１１ｃとを含んでいる。【選択図】図５
2015094173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
この原動機の動力の補助及び発電を行う電動発電機と、
この電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、
この蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、
前記蓄電装置の電圧を計測する電圧計測部とを備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の充放電の状態を判定する充放電状態判定部と、
前記電圧計測部によって計測された電圧、前記充放電状態判定部によって判定された前記蓄電装置の充放電の状態、及び前記蓄電装置の電圧の所定の上下限値に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電流を演算する演算部と、
この演算部によって演算された電流に応じて、前記蓄電装置の暖機運転中に前記蓄電装置に流す電流を制御する電流制御部とを含むことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記電流制御部は、
前記演算部によって演算された電流に、０より大きく１より小さい係数を乗じた値を前記蓄電装置に流す電流として設定することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記電流制御部は、
前記演算部によって演算された電流と前記蓄電装置の充放電を行う電流の制限値とを比較して前記蓄電装置に流す電流を前記制限値以下に設定することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電装置の温度を計測する温度計測部を備え、
前記電流制御部は、
前記温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項５】
請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記電流制御部は、
車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力と前記蓄電装置の許容出力とを比較して前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、この暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項６】
請求項５に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電装置の許容出力は、前記電圧計測部によって計測された前記蓄電装置の電圧と前記演算部によって演算された電流との積により算出されることを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項７】
請求項５に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の許容出力に基づいて、車体の動作を制限する制限部を含むことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項８】
請求項７に記載のハイブリッド式建設機械において、
車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、
前記制限部は、
前記出力設定部によって設定された出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が前記蓄電装置の許容出力より大きい場合に、車体の動作出力をこの蓄電装置の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定して車体の動作を制限することを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項９】
請求項８に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記制限部によって車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置を備えたことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれか１項に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記電動発電機に接続された油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、
この油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置とを備え、
前記制御装置は、
前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたとき、前記油圧ポンプ、前記油圧アクチュエータ、及び前記バルブ装置の少なくとも一つを動作して前記蓄電装置を放電させることを特徴とするハイブリッド式建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びインバータ等の電動機に電力を供給する蓄電装置を備えたハイブリッド式建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車においては、省エネの観点からハイブリッド式や電気式のものが普及しており、建設機械においてもハイブリッド化が進められている。一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベル等の建設機械は、軽負荷作業から重負荷作業までの全ての作業に対応できるように、最大負荷の作業を可能とする油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する大型のエンジンとを備えている。
【０００３】
しかし、建設機械における土砂の掘削・積み込みを頻繁に行う重掘削作業等の重負荷作業は作業全体の一部であり、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業時には、エンジンの能力が余ってしまう。このことは、油圧ショベルの燃料消費量（以下、燃費と略すことがある）の低減を難しくする要因の１つである。この点に鑑みて、燃費を低減するためにエンジンを小型化すると共に、エンジンの小型化に伴う出力不足を蓄電装置と電動機とによる出力で補助（アシスト）するハイブリッド式建設機械が知られている。このハイブリッド式建設機械を構成する蓄電装置や電動機等の電気機器は、駆動回路の熱的保護や高効率運転のために適切な温度調節を必要とする。
【０００４】
特に、蓄電装置は、電流制限なく使用できる上限温度がある一方で、低温時に蓄電装置の出力が低下するので、このような蓄電装置の出力低下を招くことなく、蓄電装置を使用するためには、蓄電装置を所定の温度以上に暖める必要がある。そこで、蓄電装置の温度が予め設定された温度より低いときにエンジンを作動させて暖機運転を行うと共に、電動発電機を作動させて蓄電装置を充放電させることにより、蓄電装置を発熱させるハイブリッド式建設機械の暖機方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１に開示された従来技術のハイブリッド式建設機械の暖機方法では、蓄電装置の充放電による自己発熱を利用して蓄電装置を暖めているので、蓄電装置に流す電流が小さければ、蓄電装置が所定の温度に達するまでに時間がかかる。そのため、その間は建設機械を動作させるのに必要とする出力を確保できない可能性があるので、建設機械による作業を即座に開始できないことが懸念されている。
【０００７】
一方、蓄電装置に流す電流が大きければ、蓄電装置の暖機運転に要する時間を短縮することができるが、蓄電装置に流れる電流の増加に伴って蓄電装置の負荷が高まるので、蓄電装置が劣化し易くなる。これにより、蓄電装置の交換頻度が増加する等の不都合が生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができるハイブリッド式建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド式建設機械は、原動機と、この原動機の動力の補助及び発電を行う電動発電機と、この電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、この蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、前記蓄電装置の電圧を計測する電圧計測部とを備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の充放電の状態を判定する充放電状態判定部と、前記電圧計測部によって計測された電圧、前記充放電状態判定部によって判定された前記蓄電装置の充放電の状態、及び前記蓄電装置の電圧の所定の上下限値に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電流を演算する演算部と、この演算部によって演算された電流に応じて、前記蓄電装置の暖機運転中に前記蓄電装置に流す電流を制御する電流制御部とを含むことを特徴としている。
【００１０】
このように構成した本発明では、制御装置が、低温による蓄電装置の出力不足を解消するために蓄電装置を充放電させることにより、蓄電装置の暖機運転を行う。このとき、蓄電装置の暖機運転の時間を短縮できるように蓄電装置に流す電流を大きくしても、電圧センサによって計測された電圧、充放電状態判定部によって判定された蓄電装置の充放電の状態、及び蓄電装置の電圧の所定の上下限値に合わせて蓄電装置に流れる電流が電流制御部により蓄電装置の充放電を行うのに適切な範囲に制御されるので、蓄電装置が過充電の状態になったり、あるいは過放電の状態になることを防止することができ、蓄電装置に流れる電流の増加に伴う蓄電装置の負担を軽減することができる。これにより、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、前記演算部によって演算された電流に、０より大きく１より小さい係数を乗じた値を前記蓄電装置に流す電流として設定することを特徴としている。このように構成すると、演算部によって演算された電流に乗じる係数を適宜調整することにより、蓄電装置の暖機時間と蓄電装置の劣化との関係を考慮して蓄電装置を暖機運転させることができるので、蓄電装置に関する操作者の要望を上手く取り入れることができる。
【００１２】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、前記演算部によって演算された電流と前記蓄電装置の充放電を行う電流の制限値とを比較して前記蓄電装置に流す電流を前記制限値以下に設定することを特徴としている。このように構成すると、蓄電装置の充放電を行う電流に制限値が設定されているので、蓄電装置に流す電流を大きくしても、蓄電装置に流れる電流が過剰になることを防止することができる。これにより、蓄電装置を安定した状態で効率良く充放電させることができる。
【００１３】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記蓄電装置の温度を計測する温度計測部を備え、前記電流制御部は、前記温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴としている。
【００１４】
このように構成した本発明は、暖機運転判定部は、温度計測部によって計測された温度に基づいて、蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定し、電流制御部は、この暖機運転判定部の判定結果を受けてから蓄電装置に流す電流を制御することにより、蓄電装置の余分な充放電を回避することができる。そのため、例えば蓄電装置の温度が高く、既に蓄電装置から十分な出力を得ることができる場合には、蓄電装置の暖機運転を行わなくて済むので、暖機運転による蓄電装置の使用回数を減少させることができ、蓄電装置の寿命をより向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力と前記蓄電装置の許容出力とを比較して前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、この暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴としている。
【００１６】
このように構成した本発明は、車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が蓄電装置の許容出力以下であれば、この許容出力を取り出して車体を十分に動作させることができる。そのため、暖機運転判定部は、車体の動作出力に対して蓄電装置に要求される出力と蓄電装置の許容出力とを比較して蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定し、電流制御部は、この暖機運転判定部の判定結果を受けてから蓄電装置に流す電流を制御することにより、蓄電装置の余分な充放電を回避することができる。これにより、暖機運転による蓄電装置の使用回数を減少させることができ、蓄電装置の寿命をより向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記蓄電装置の許容出力は、前記電圧計測部によって計測された前記蓄電装置の電圧と前記演算部によって演算された電流との積により算出されることを特徴としている。このように構成すると、電流制御部による電流の制御の過程で得られる電圧センサの計測結果と演算部の演算結果を蓄電装置の許容出力の演算に有効に活用できるので、蓄電装置の許容出力を容易に求めることができる。
【００１８】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の許容出力に基づいて、車体の動作を制限する制限部を含むことを特徴としている。このように構成すると、蓄電装置の許容出力を考慮して車体の動作が制限部で制限されることにより、車体を動作させるために必要な許容出力を得るために、原動機で電動発電機の力行（駆動）／回生（発電）を急激に繰り返す過度な暖機運転が行われなくなるので、このような暖機運転に伴う原動機の燃料消費量を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、前記制限部は、前記出力設定部によって設定された出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が前記蓄電装置の許容出力より大きい場合に、車体の動作出力をこの蓄電装置の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定して車体の動作を制限することを特徴としている。このように構成すると、操作者が出力設定部によって車体の動作出力を大きく設定した場合に、蓄電装置の許容出力が暖機運転によってその車体の動作出力に対して必要とされる出力が得られるまで車体の動作が制限部により適切に規制されるが、操作者は車体を蓄電装置の許容出力の範囲内で動作させることができるので、蓄電装置の暖機運転中であっても建設機械を用いて作業を行う操作者の利便性を十分に確保することができる。
【００２０】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記制限部によって車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置を備えたことを特徴としている。このように構成すると、操作者は表示装置に表示された情報を確認することにより、蓄電装置の温度が原因で車体の動作が制限されていることを容易に把握することができる。これにより、蓄電装置の暖機運転が終了するまで操作者が作業を中断して待機する等の適切な対応を図ることができる。
【００２１】
また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電動発電機に接続された油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置とを備え、前記制御装置は、前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたとき、前記油圧ポンプ、前記油圧アクチュエータ、及び前記バルブ装置の少なくとも一つを動作して前記蓄電装置を放電させることを特徴としている。
【００２２】
このように構成した本発明は、原動機及び油圧ポンプが電動発電機の電気的な負荷となるので、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、及びバルブ装置の少なくとも一つを動作させ、油圧ポンプの駆動に対する電動発電機の消費電力量を高めることにより、蓄電装置に蓄積されたエネルギーを放電エネルギーとして効率良く解放することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のハイブリッド式建設機械によれば、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る温調装置の構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る蓄電装置の充電率（ＳＯＣ）と許容出力との関係を蓄電装置の温度毎に示す図である。
【図５】本実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。
【図６】本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力の他の例を説明する図である。
【図８】本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作を説明するフローチャートである。
【図９】本実施形態に係る蓄電装置の充放電を行う電流の制限値について説明する図である。
【図１０】本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作の他の例を説明するフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の電流、電圧、及び充電率（ＳＯＣ）の時間推移を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の温度及び許容出力の時間推移を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係を示す図である。
【図１４】本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るハイブリッド式建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図、図２は本実施形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。
【００２７】
本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態は、例えば図１に示すようにハイブリッド式油圧ショベル（以下、便宜的に油圧ショベルと呼ぶ）に適用される。この油圧ショベルは、走行体１００と、この走行体１００上に旋回フレーム１１１を介して旋回可能に設けられた旋回体１１０と、この旋回体１１０の前方に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行うフロント作業機７０とを備えている。
【００２８】
フロント作業機７０は、基端が旋回フレーム１１１に回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム７１と、このブーム７１の先端に回動可能に取り付けられたアーム７２と、このアーム７２の先端に回動可能に取り付けられたバケット７３とを有している。また、フロント作業機７０は、旋回体１１０とブーム７１とを接続し、伸縮することによってブーム７１を回動させるブームシリンダ７１ａと、ブーム７１とアーム７２とを接続し、伸縮することによってアーム７２を回動させるアームシリンダ７２ａと、アーム７２とバケット７３とを接続し、伸縮することによってバケット７３を回動させるバケットシリンダ７３ａとを有している。
【００２９】
旋回体１１０は、図１、図２に示すように旋回フレーム１１１上の前部に設けられた運転室（キャビン）３と、旋回フレーム１１１上の後部の原動機室１１２内に設けられた原動機としてのエンジン１と、このエンジン１の燃料噴射量を調整するガバナ７と、エンジン１の実回転数を検出する回転数センサ１ａと、エンジン１のトルクを検出するエンジントルクセンサ１ｂと、エンジン１の動力の補助及び発電を行う電動発電機としてのアシスト発電モータ２とを備えている。
【００３０】
このアシスト発電モータ２は、エンジン１の駆動軸上に配置され、エンジン１との間でトルクの伝達を行う。運転室３は、車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、この出力設定部は、例えばエンジン１の回転数を調整して車体の動作出力を設定するエンジン回転数調整ダイヤル３ｂから成っている。このエンジン回転数調整ダイヤル３ｂは、運転室３内の操作者が作業内容に応じて、車体の動作出力の設定を「小出力」（軽負荷作業を行うのに適したエコノミーモード）又は「大出力」（高負荷作業を行うのに適したパワーモード）に選択するようになっている。
【００３１】
また、旋回体１１０は、アシスト発電モータ２の回転数を制御するインバータ装置９と、このインバータ装置９を介してアシスト発電モータ２との間で電力の授受を行う蓄電装置８と、上述したブームシリンダ７１ａ、アームシリンダ７２ａ、及びバケットシリンダ７３ａ等の油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置１２とを備えている。
【００３２】
旋回体１１０の原動機室１１２内には、油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａを駆動するための油圧システム９０が配置されている。この油圧システム９０は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ５と、パイロット圧油を発生するパイロット油圧ポンプ６と、バルブ装置１２の操作部にパイロット管路Ｐを介して接続され、各油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａの所望の動作を可能とする操作装置４とを含んでいる。この操作装置４は、運転室３内に設けられており、操作者が把持して操作する操作レバー４ａを有している。
【００３３】
さらに、旋回体１１０は、油圧ポンプ５の容量を調整するポンプ容量調節装置１０と、ガバナ７を調整してエンジン１の回転数を制御すると共に、インバータ装置９を制御してアシスト発電モータ２のトルクを制御するコントローラ１１とを備えている。なお、油圧ポンプ５、油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａ、及びバルブ装置１２によって油圧回路が構成されており、上述の回転数センサ１ａによって検出されたエンジン１の実回転数、エンジントルクセンサ１ｂによって検出されたエンジン１のトルク、及び操作レバー４ａの操作量等はコントローラ１１に入力される。
【００３４】
そして、油圧ポンプ５はアシスト発電モータ２を介してエンジン１に接続されており、油圧ポンプ５及びパイロット油圧ポンプ６はエンジン１及びアシスト発電モータ２の駆動力で動作することにより、油圧ポンプ５から吐出された圧油はバルブ装置１２に供給され、パイロット油圧ポンプ６から吐出されたパイロット圧油は操作装置４に供給される。
【００３５】
このとき、運転室３内の操作者が操作レバー４ａを操作すると、操作装置４は、操作レバー４ａの操作量に応じたパイロット圧油をパイロット管路Ｐを介してバルブ装置１２の操作部へ供給することにより、バルブ装置１２内のスプールの位置がパイロット圧油によって切換えられ、油圧ポンプ５からバルブ装置１２を流通した圧油が油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａへ供給される。これにより、油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａが油圧ポンプ５からバルブ装置１２を介して供給された圧油によって駆動する。
【００３６】
油圧ポンプ５は、可変容量機構として例えば斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾斜角を調整することによって圧油の吐出流量を制御している。以下、油圧ポンプ５を斜板ポンプとして説明するが、圧油の吐出流量を制御する機能を有するものであれば、油圧ポンプ５は斜軸ポンプ等であっても良い。なお、油圧ポンプ５には図示されないが、油圧ポンプ５の吐出圧を検出する吐出圧センサ、油圧ポンプ５の吐出流量を検出する吐出流量センサ、及び斜板の傾斜角を計測する傾斜角センサが設けられており、コントローラ１１は、これらの各センサから得られた油圧ポンプ５の吐出圧、吐出流量、及び斜板の傾斜角を入力して油圧ポンプ５の負荷を演算するようにしている。
【００３７】
ポンプ容量調節装置１０は、コントローラ１１から出力される操作信号に基づいて油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）を調節するものである。具体的には、ポンプ容量調節装置１０は、斜板を傾転可能に支持するレギュレータ１３と、コントローラ１１の指令値に応じてレギュレータ１３に制御圧を加える電磁比例弁１４とを有し、レギュレータ１３は、電磁比例弁１４から制御圧を受けると、この制御圧によって斜板の傾斜角を変更することにより、油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）が調節され、油圧ポンプ５の吸収トルク（入力トルク）を制御することができる。
【００３８】
また、エンジン１の排気通路には、エンジン１から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムが設けられ、この排気ガス浄化システムは、還元剤としての尿素から生成されたアンモニアによる排気ガス中の窒素酸化物の還元反応を促進する選択的接触還元触媒（ＳＣＲ触媒）８０と、尿素をエンジン１の排気通路内に添加する還元剤添加装置８１と、この還元剤添加装置８１へ供給する尿素を蓄える尿素タンク８２と、エンジン１の排気音を消音するマフラ（消音機）８３とを備えている。従って、エンジン１の排気ガスは、選択的接触還元触媒８０で排気ガス中の窒素酸化物を無害な水と窒素に浄化してからマフラ８３を介して大気へ放出される。
【００３９】
上述したアシスト発電モータ２、インバータ装置９、及び蓄電装置８は使用され続けることによって発熱するので、これらの機器の温度上昇を抑えるために、旋回体１１０は、アシスト発電モータ２、インバータ装置９、及び蓄電装置８を冷却する後述の冷却回路を備えている。ここで、蓄電装置８には電流制限がなく使用できる上限温度があるので、旋回体１１０には、蓄電装置８の温度が過度に高くならないように、蓄電装置８の温度を調整する温調装置が搭載されている。
【００４０】
図３は本実施形態に係る温調装置の構成を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、温調装置２０は、冷却水等の機器冷却媒体を循環させて蓄電装置８を冷却する前述の冷却回路２１を含み、この冷却回路２１は、機器冷却媒体が内部を流通する液配管２２と、この液配管２２内で機器冷却媒体を循環させるポンプ２３と、蓄電装置８と機器冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換部材としてのウォータジャケット２４と、機器冷却媒体と外気との間で熱交換を行うラジエータ２６とから構成されており、これらの各機器は液配管２２によって順に環状に接続されている。なお、ラジエータ２６には、外気を旋回体１１０内へ取り込んで機器冷却媒体等を冷却する送風用のファン２７が取り付けられている。
【００４２】
ウォータジャケット２４の出口に接続された液配管２２には、機器冷却媒体の温度を計測するサーミスタや熱電対等の温度センサ（図示せず）が設けられている。この温度センサが計測した機器冷却媒体の温度信号は、コントローラ１１へ出力されている。ここで、油圧ショベルは、一般に塵埃が多い場所で使用されるので、機器冷却媒体に冷却水を用いるのが好ましい。また、蓄電装置８は、塵埃や水等の異物が混入して破損することを防ぐために、保護カバー等で覆われるのが好ましい。
【００４３】
蓄電装置８は、バッテリ又はキャパシタ等から成り、例えばウォータジャケット２４に沿って直列に配置された複数の電池セル３０から構成されており、これらの電池セル３０は、熱伝導シート３６を介してウォータジャケット２４に熱結合状態で固定されている。各電池セル３０は、角形形状のリチウムイオン二次電池から成っている。ただし、各電池セル３０は、リチウムイオン二次電池の代わりに、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の電池やキャパシタであっても良い。
【００４４】
また、蓄電装置の内部には、蓄電装置８に流れる電流を計測する電流計測部としての電流センサ３１、各電池セル３０の電圧を計測する電圧計測部としての電圧センサ３２、及び各電池セル３０の温度を計測する温度計測部としての温度センサ３３がそれぞれ取り付けられている。複数のセンサを有する電圧、及び温度は、各電池セル３０の電圧、及び温度の計測値から平均値、最大値、最小値を算出している。そして、コントローラ１１は、電流センサ３１によって計測された電流、電圧センサ３２によって計測された電圧、及び温度センサ３３によって計測された温度等に基づいて蓄電装置８の蓄電量を演算することにより、蓄電装置８の蓄電量を管理している。また、コントローラ１１は、例えば演算した蓄電装置８の蓄電量から充電率（ＳＯＣ）を算出するようにしている。
【００４５】
ウォータジャケット２４は、薄板状の金属部材により形成されており、図示されないが、機器冷却媒体が内部へ流入する機器冷却媒体入口と、内部に形成され、この機器冷却媒体入口から流入した機器冷却媒体を循環させる溝と、この溝を循環した機器冷却媒体が外部へ流出する機器冷却媒体出口とを備えており、ウォータジャケット２４の内部を循環する機器冷却媒体が熱伝導シート３６を介して各電池セル３０の熱を奪うようになっている。
【００４６】
また、ウォータジャケット２４は、上述したように金属部材であることから隣接する各電池セル３０の間で電位差が存在する。そのため、電池セル３０をウォータジャケット２４に直接接触させると、大きなショート電流が流れる。電池セル３０とウォータジャケット２４との間に介在する熱伝導シート３６は、このようなショート電流を回避する機能を有している。すなわち、熱伝導シート３６は、電池セル３０とウォータジャケット２４とを絶縁し、かつ、電池セル３０とウォータジャケット２４との間で熱交換を効率良く行うものである。なお、熱伝導シート３６は弾性体から成り、この弾性体として、例えばシリコン樹脂シート、熱伝導の優れたフィラーが充填されているプラスチックシート、及びマイカ等を用いるが、同様の機能を有するものであれば、他のものを用いても良い。
【００４７】
図４は本実施形態に係る蓄電装置の充電率（ＳＯＣ）と許容出力との関係を蓄電装置の温度（低温度、中温度、高温度）毎に示す図、図５は本実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。
【００４８】
蓄電装置８は、図４に示すように低温時に許容出力が低下する。従って、許容出力を低下させることなく蓄電装置８を使用するためには、蓄電装置８を所定の温度以上に暖める必要がある。すなわち、蓄電装置８を暖機することにより、蓄電装置８を適切な温度範囲に保つ必要がある。特に、外気の温度が低い冬季における油圧ショベルの始動時等では、蓄電装置８の許容出力を高めるために作業が開始される前に蓄電装置８を予め暖機しておくと良い場合がある。そこで、コントローラ１１は、蓄電装置８の充放電を制御する制御装置としての機能を有し、蓄電装置８を強制的に充放電して蓄電装置８の内部抵抗（ＤＣＲ）で発熱させることにより、蓄電装置８の暖機運転を行うようにしている。
【００４９】
具体的には、コントローラ１１は、図５に示すように蓄電装置８の充放電の状態を判定する充放電状態判定部１１ａと、電圧センサ３２によって計測された電圧、充放電状態判定部１１ａによって判定された蓄電装置８の充放電の状態、及び蓄電装置８の電圧の所定の上下限値に基づいて、蓄電装置８の充放電を行う電流を演算する演算部１１ｂと、この演算部１１ｂによって演算された電流に応じて、蓄電装置８の暖機運転中に蓄電装置８に流す電流を制御する電流制御部１１ｃとを含んでいる。なお、蓄電装置８の電圧の所定の上下限値は、電池セル３０の電圧上限値Ｖｍａｘ及び電圧下限値Ｖｍｉｎとして、電池セル仕様又は油圧ショベルのシステム仕様により予め定められている。
【００５０】
また、コントローラ１１は、温度センサ３３によって計測された温度に基づいて、蓄電装置８の暖機運転を行うかどうかを判定する第１の暖機運転判定部１１ｄと、車体の動作出力に対して蓄電装置８に要求される出力（以下、便宜的に車体要求出力と呼ぶ）と蓄電装置８の許容出力とを比較して蓄電装置８の暖機運転を行うかどうかを判定する第２の暖機運転判定部１１ｅと、蓄電装置８の許容出力に基づいて、車体の動作を制限する制限部１１ｆとを含んでいる。さらに、運転室３は、この制限部１１ｆによって車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置としてのモニタ３ａを備えている。
【００５１】
図６は本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力を説明する図、図７は本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力の他の例を説明する図である。
【００５２】
ここで、車体要求出力は、例えば図６に示すようにエンジン回転数調整ダイヤル３ｂによって設定された車体の動作出力が「小出力」のとき、所定の出力値Ｐ０に設定され、エンジン回転数調整ダイヤル３ｂによって設定された車体の動作出力が「大出力」のとき、前述の出力値Ｐ０より大きい所定の出力値Ｐ１（＞Ｐ０）に設定されるようになっている。
【００５３】
なお、車体要求出力は、車体の動作に対してアシスト発電モータ２を駆動するのに必要とされる出力に応じて設定しても良い。例えば、図７に示すようにエンジン１を始動するためにアシスト発電モータ２を駆動するときの車体要求出力を「小出力」であるＰ０、走行体１００を動作させるためにアシスト発電モータ２を駆動するときの車体要求出力を「中出力」であるＰ３（＞Ｐ０）、フロント作業機７０を動作させるためにアシスト発電モータ２を駆動するときの車体要求出力を「大出力」であるＰ４（＞Ｐ３）に設定しても良い。この場合には、コントローラ１１が油圧ショベルの始動時間、及び運転室３内の操作レバー４ａの操作位置により車体の動作を判断するようにしている。
【００５４】
次に、本実施形態に係る温調装置２０の運転動作について図３を参照して説明する。
【００５５】
蓄電装置８の温度調整は、蓄電装置８の熱が伝達された機器冷却媒体をラジエータ２６により冷却する場合、及び後述するように蓄電装置８の充放電により暖機する場合があり、温調装置２０の動作は蓄電装置８の温度に応じて変化する。温調装置２０は、温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度が所定の温度Ｔ１より高いとき、冷却回路２１のポンプ２３を駆動させることにより、ポンプ２３から吐出された機器冷却媒体をウォータジャケット２４及びラジエータ２６に循環させる。
【００５６】
このとき、蓄電装置８で発生した熱は、ウォータジャケット２４内を流通する機器冷却媒体に伝わるので、ウォータジャケット２４内で暖められた機器冷却媒体は、ラジエータ２６に供給されて冷却される。なお、蓄電装置８の温度を制御するためには、ポンプ２３から吐出される機器冷却媒体の流量又はファン２７によって送風される外気の風量を調整すれば良い。
【００５７】
具体的には、温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度が目標温度より高い場合には、ポンプ２３から吐出される機器冷却媒体の流量を増加させたり、あるいはファン２７によって送風される外気の風量を増加させれば良い。一方、温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度が目標温度より低い場合には、ポンプ２３から吐出される機器冷却媒体の流量を減少させたり、あるいはファン２７によって送風される外気の風量を減少させれば良い。
【００５８】
次に、本実施形態に係るコントローラ１１による蓄電装置８の暖機運転の動作について図８を参照して説明する。なお、蓄電装置８の暖機運転が行われている間、コントローラ１１は、蓄電装置８の熱がウォータジャケット２４により機器冷却媒体へ逃げるのを防ぐために、温調装置２０のポンプ２３の動作を停止している。また、電流センサ３１及び電圧センサ３３は、所定の時間毎に蓄電装置８の電流及び電圧をそれぞれ計測するようにしている。
【００５９】
図８は本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作を説明するフローチャート、図９は本実施形態に係る蓄電装置の充放電を行う電流の制限値について説明する図である。図１０は本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作の他の例を説明するフローチャートである。
【００６０】
まず、コントローラ１１の第１の暖機運転判定部１１ｄは、温度センサ３３によって計測された温度が所定の温度Ｔ２以下であるかどうか判断する（（ステップ（以下、Ｓと記す）２０１）。このとき、第１の暖機運転判定部１１ｄは、温度センサ３３によって計測された温度が所定の温度Ｔ２より大きいと判断すると（Ｓ２０１／ＮＯ）、蓄電装置８の暖機運転を行わないと判定し、Ｓ２０１からの動作が繰り返される（Ｓ２０８）。
【００６１】
このように、蓄電装置８の温度が高く、既に蓄電装置８から十分な出力を得ることができる場合には、蓄電装置８の暖機運転を行う必要がないので、蓄電装置８の余分な充放電を回避することができる。これにより、暖機運転による蓄電装置８の使用回数を減少させることができるので、蓄電装置８の劣化により内部抵抗（ＤＣＲ）が増加することを抑制でき、蓄電装置８の性能を長期に渡って維持することができる。
【００６２】
Ｓ２０１において、第１の暖機運転判定部１１ｄは、温度センサ３３によって計測された温度が所定の温度Ｔ２以下であると判断すると（Ｓ２０１／ＹＥＳ）、蓄電装置８の暖機運転を行うと判定し、コントローラ１１の第２の暖機運転判定部１１ｅは、車体要求出力が蓄電装置８の許容出力より大きいかどうか比較する（Ｓ２０２）。このとき、第２の暖機運転判定部１１ｅは、車体要求出力が蓄電装置８の許容出力以下であると判断すると（Ｓ２０２／ＮＯ）、蓄電装置８の暖機運転を行わないと判定し、Ｓ２０１からの動作が繰り返される（Ｓ２０８）。このように、車体要求出力が蓄電装置８の許容出力以下であれば、この許容出力を取り出して車体を十分に動作させることができるので、蓄電装置８の余分な充放電を回避することができ、上述した第１の暖機運転判定部１１ｅによって蓄電装置８の暖機運転を行わないと判定された場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
一方、Ｓ２０２において、第２の暖機運転判定部１１ｅは、車体要求出力が蓄電装置８の許容出力より大きいと判断すると（Ｓ２０２／ＹＥＳ）、蓄電装置８の暖機運転を行うと判定し、コントローラ１１の充放電状態判定部１１ａは、蓄電装置８の充放電の状態を判定する。本実施形態では、充放電状態判定部１１ａは、蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）に応じて、蓄電装置８を充電するのか、あるいは放電するのかどうかを判定する。
【００６４】
例えば、充電中の蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）が上限値に到達するとき、充放電状態判定部１１ａは、蓄電装置８が充電状態から放電状態へ切り換わるように蓄電装置８を放電すると判定し、放電中の蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）が下限値に到達するとき、充放電状態判定部１１ａは、蓄電装置８が放電状態から充電状態へ切り換わるように蓄電装置８を充電すると判定する。コントローラ１１は、このような充放電状態判定部１１ａによる判定結果を受けて蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）が上限値と下限値の範囲内に収まるように蓄電装置８を充放電させる（Ｓ２０３）。
【００６５】
そして、コントローラ１１の演算部１１ｂは、電圧センサ３２によって計測された電圧、Ｓ２０３において充放電状態判定部１１ａによって判定された蓄電装置８の充放電の状態、及び蓄電装置８の電圧の所定の上下限値Ｖｍａｘ，Ｖｍｉｎに基づいて、蓄電装置８の充放電を行う電流を演算する。ここで、蓄電装置８に負荷を接続した状態における１個の電池セル３０の端子間電圧である閉路電圧（ＣＣＶ）をＶ１、蓄電装置８に負荷を接続していない状態における１個の端子間電圧である開路電圧（ＯＣＶ）をＶ２、蓄電装置８の内部抵抗（ＤＣＲ）をｒ、蓄電装置８に流れる電流をＩとすると、次の数式が成り立つ。
【数１】
2015094173.tif 000003
【００６６】
蓄電装置８の各電池セル３０の電圧は、これらの電圧上限値Ｖｍａｘと電圧下限値Ｖｍｉｎの範囲に設定される必要があるので、充電時の電流Ｉを正の値とすると、閉路電圧（ＣＣＶ）Ｖ１が電圧上限値Ｖｍａｘより小さくなる電流Ｉに設定する必要がある。一方、放電時の電流Ｉを負の値とすると、閉路電圧（ＣＣＶ）Ｖ１が電圧下限値Ｖｍｉｎより大きくなる電流Ｉに設定する必要がある。
【００６７】
上述の数式１に示される開路電圧（ＯＣＶ）Ｖ２は電池セル３０の温度と充電率（ＳＯＣ）により変化し、内部抵抗（ＤＣＲ）ｒも電池セル３０の温度と充電率（ＳＯＣ）により変化する。特に、内部抵抗（ＤＣＲ）ｒは、低温時に大きくなるので、閉路電圧（ＣＣＶ）Ｖ１を電圧上限値Ｖｍａｘより小さく、電圧下限値Ｖｍｉｎより大きくする電流Ｉは小さくなる。すなわち、電流Ｉは、低温ほど小さく、高温ほど大きくなる。なお、蓄電装置８の充放電の状態によって蓄電装置８に流す電流は異なる。
【００６８】
本実施形態では、演算部１１ｂは、蓄電装置８の充電時には所定の時間毎に電圧センサ３２によって計測される閉路電圧（ＣＣＶ）と電圧上限値Ｖｍａｘとの差からＰＩ制御により蓄電装置８の充電を行う電流を導出する。すなわち、演算部１１ｂは、閉路電圧（ＣＣＶ）と電圧上限値Ｖｍａｘとの偏差がゼロとなるような電流を求めるようにしている。
【００６９】
また、演算部１１ｂは、蓄電装置８の放電時には所定の時間毎に電圧センサ３２によって計測される閉路電圧（ＣＣＶ）と電圧下限値Ｖｍｉｎとの差からＰＩ制御により蓄電装置８の放電を行う電流を導出する。すなわち、演算部１１ｂは、閉路電圧（ＣＣＶ）と電圧下限値Ｖｍｉｎとの偏差がゼロとなるような電流を求めるようにしている。
【００７０】
ここで、演算部１１ｂによる電流の演算は、上述の数式（１）を用いて行うことも考えられるが、数式（１）には開路電圧（ＯＣＶ）及び内部抵抗（ＤＣＲ）が含まれており、この内部抵抗（ＤＣＲ）は蓄電装置８の劣化によって大きくなるので、油圧ショベルに搭載された状態では通常計測されない。そのため、蓄電装置８の充放電を行う電流の演算に数式（１）を用いると、蓄電装置８が劣化したときの内部抵抗（ＤＣＲ）を推定しなければならないので、仮に内部抵抗（ＤＣＲ）を実際よりも小さいと誤って推定した場合には、蓄電装置８に電流Ｉを流しすぎ、閉路電圧（ＣＣＶ）が電圧上限値Ｖｍａｘより大きく、あるいは電圧下限値Ｖｍｉｎより小さくなる可能性がある。従って、上述した本実施形態に係る演算部１１ｂによるＰＩ制御を用いた電流の演算が適している。
【００７１】
また、コントローラ１１の演算部１１ｂは、蓄電装置８の許容出力を、例えば電圧センサ３２によって計測された蓄電装置８の電圧と、演算した電流との積により算出している。これにより、電圧センサ３２の計測結果と演算部１１ｂの演算結果を蓄電装置８の許容出力の演算に有効に活用することができるので、蓄電装置８の許容出力を容易に求めることができる。従って、コントローラ１１による蓄電装置８の暖機運転の制御動作を円滑に実行することができる。なお、演算部１１ｂは、蓄電装置８の許容出力を、電圧センサ３２によって計測された蓄電装置８の電圧と、演算した電流との積により算出する代わりに、例えば蓄電装置８の温度及び充電率（ＳＯＣ）に対して蓄電装置８の許容出力が予め設定された関係をマップとして記憶し、この関係に温度センサ３３によって計測された温度及びコントローラ１１によって算出された充電率（ＳＯＣ）を適用して蓄電装置８の許容出力を求めても良い。
【００７２】
次に、コントローラ１１の電流制御部１１ｃは、Ｓ２０４において演算部１１ｂによって演算された電流と蓄電装置８の充放電を行う電流の制限値Ｉｌｉｍｉｔとを比較して蓄電装置８に流す電流をこの制限値Ｉｌｉｍｉｔ以下に設定する。具体的には、制限値Ｉｌｉｍｉｔは、例えば図９に示すように蓄電装置８の温度が所定の温度Ｔ３以上であるときに、所定の電流Ｉ１に設定されており、電流制御部１１ｃは、演算部１１ｂによって演算された電流の絶対値が蓄電装置８の充放電を行う電流の制限値Ｉ１より小さいかどうかを判断する（Ｓ２０５）。
【００７３】
このとき、電流制御部１１ｃは、演算部１１ｂによって演算された電流の絶対値が蓄電装置８の充放電を行う電流の制限値Ｉ１以上であると判断すると（Ｓ２０５／ＮＯ）、例えば蓄電装置８に流す電流を制限値Ｉ１に設定して暖機運転を行い（Ｓ２０７）、Ｓ２０１からの動作が繰り返される（Ｓ２０８）。従って、Ｓ２０４において演算部１１ｂによって演算された電流が大きくなっても、暖機運転中に蓄電装置８に流す電流は制限値Ｉ１に抑えられるので、蓄電装置８に流れる電流が過剰になることを防止することができる。これにより、蓄電装置８を安定した状態で効率良く充放電させることができる。
【００７４】
一方、電流制御部１１ｃは、演算部１１ｂによって演算された電流の絶対値が蓄電装置８の充放電を行う電流の制限値Ｉ１より小さいと判断すると（Ｓ２０５／ＹＥＳ）、演算部１１ｂによって演算された電流に０より大きく１より小さい係数α（０＜α＜１）を乗じた値を蓄電装置８に流す電流Ｉとして設定して暖機運転を行い（Ｓ２０６）、Ｓ２０１からの動作が繰り返される（Ｓ２０８）。
【００７５】
ここで、上述の係数αが大きいときには、蓄電装置８に流す電流Ｉが大きくなることを意味しており、蓄電装置８の暖機時間を短く設定することができるが、蓄電装置８の負担が大きくなる。一方、係数αが小さいときには、蓄電装置８に流す電流Ｉが小さくなることを意味しており、蓄電装置８の負担を減少させることができるが、蓄電装置８の暖機時間が長くなる。そのため、油圧ショベルの使用環境や条件に応じて係数αを適宜調整することにより、蓄電装置８の暖機運転に伴う長所と短所のバランスを自由に設定することができる。これにより、油圧ショベルを使用する操作者に対して優れた利便性を提供することができる。
【００７６】
本実施形態では、Ｓ２０６又はＳ２０７において蓄電装置８の暖機運転中に油圧回路を構成する油圧ポンプ５、油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａ、及びバルブ装置１２の少なくとも一つを動作して蓄電装置８を放電させるようにしている。具体的には、エンジン１及び油圧ポンプ５はアシスト発電モータ２に機械的に接続されているので、これらのエンジン１及び油圧ポンプ５がアシスト発電モータ２の電気的な負荷となる。
【００７７】
従って、例えば油圧ポンプ５を効率が悪い動作点で駆動したり、演算部１１ｂによって演算された電流に応じてバルブ装置１２の開度を小さくしたり、あるいは油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａに負荷を加えることにより、油圧ポンプ５にかかる負荷が大きくなり、油圧ポンプ５の駆動に対するアシスト発電モータ２の消費電力量を高めることができるので、蓄電装置８に蓄積されたエネルギーを放電エネルギーとして効率良く解放することができる。これにより、蓄電装置８の温度を早期に上昇させることができるので、蓄電装置８の暖機運転に要する時間を短縮することができ、作業の開始時期を早めることができる。
【００７８】
さらに、蓄電装置８の低温時には油圧回路を循環する作動油の粘度が高く、エネルギー損失が大きくなるが、上述のように油圧ポンプ５、油圧アクチュエータ７１ａ〜７３ａ、及びバルブ装置１２を動作して蓄電装置８を放電させることにより、油圧回路を流通する作動油も同時に暖機することができるので、フロント作業機７０を用いて掘削等の作業を開始する際に、油圧回路のエネルギー損失を十分に低減することができる。
【００７９】
一方、Ｓ２０６又はＳ２０７における蓄電装置８の暖機運転中の充電は、アシスト発電モータ２を発電させて行われる。なお、Ｓ２０６において電流制御部１１ｃによって設定された電流Ｉ又はＳ２０７において電流制御部１１ｃによって設定された電流Ｉｌｉｍｉｔにより蓄電装置８の充放電を行うことにしているが、本実施形態では油圧ショベルの動作を優先して蓄電装置８の充放電を行うようにしている。
【００８０】
また、本実施形態では、Ｓ２０５において電流制御部１１ｃは、演算部１１ｂによって演算された電流と蓄電装置８の充放電を行う電流の制限値Ｉｌｉｍｉｔとを比較した場合について説明したが、この場合に限らず、電流制御部１１ｃは、例えば図１０に示すように演算部１１ｂによって演算された電流を蓄電装置８に流す電流Ｉとして設定して蓄電装置８の暖機運転を行っても良い（Ｓ２０５Ａ）。従って、図１０では図８に示すＳ２０５及びＳ２０７の動作を行わずに済む。
【００８１】
さらに、本実施形態は、温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度として、蓄電装置８を暖機する場合には、Ｓ２０１における第１の暖機運転判定部１１ｄによる蓄電装置８の暖機運転の実行の有無の判定に各電池セル３０の計測値のうち最低温度を用いるのが好ましい。一方、温調装置２０を運転して蓄電装置８を冷却する場合には、蓄電装置８の冷却運転の実行の有無の判定に各電池セル３０の計測値のうち最高温度を用いるのが好ましい。
【００８２】
また、本実施形態は、電圧センサ３３によって計測された蓄電装置８の電圧として、Ｓ２０４において演算部１１ｂが蓄電装置８の充電を行う電流を導出する際に、各電池セル３０の計測値のうち最大電圧を用い、演算部１１ｂが蓄電装置８の放電を行う電流を導出する際に、各電池セル３０の計測値のうち最小電圧を用いるのが好ましい。この場合には、Ｓ２０６又はＳ２０７において蓄電装置８の全ての電池セル３０の電圧を電圧上限値Ｖｍａｘと電圧下限値Ｖｍｉｎの範囲で制御することができる。
【００８３】
図１１は本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の電流、電圧、及び充電率（ＳＯＣ）の時間推移を示す図、図１２は本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の温度及び許容出力の時間推移を示す図である。
【００８４】
図１１に示すように、蓄電装置８の暖機運転が行われると、蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）の変化に応じて蓄電装置８の電圧及び電流が変化し、蓄電装置８の電圧は電圧上限値Ｖｍａｘと電圧下限値Ｖｍｉｎの範囲で制御されていることが分かる。また、図１２に示すように、暖機運転によって蓄電装置８の温度が上昇し、これに伴って蓄電装置８の許容出力が大きくなり、図１１に示すように蓄電装置８の電流の絶対値も大きくなっていることが分かる。このように、本実施形態は、電流制御部１１ｃによって蓄電装置８に流す電流を制御することにより、蓄電装置８の充放電を蓄電装置８の電圧の上下限値Ｖｍａｘ，Ｖｍｉｎの範囲で効率良く繰り返すことができるので、蓄電装置８を迅速に暖機すると共に、蓄電装置８の寿命を向上させることができる。
【００８５】
次に、本実施形態に係るコントローラ１１の制限部１１ｆの動作について図１３、図１４を参照して説明する。
【００８６】
図１３は本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係を示す図、図１４は本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係の他の例を示す図である。
【００８７】
上述したように、蓄電装置８の許容出力は、蓄電装置８の暖機運転によって増加するが、コントローラ１１の制限部１１ｆは、車体要求出力が蓄電装置８の許容出力より大きい場合に、車体の動作出力をこの蓄電装置８の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定することにより、車体の動作を制限する。
【００８８】
具体的には、コントローラ１１は、蓄電装置８の許容出力に対して車体の動作出力が予め設定された関係を記憶しており、この関係は、例えば図１３に示すように２つの領域に区分され、蓄電装置８の許容出力がＰ０以上Ｐ１未満のとき、車体の動作出力は「小出力」に設定され、蓄電装置８の許容出力がＰ１以上Ｐ２（＞Ｐ１）未満のとき、車体の動作出力は「大出力」に設定される。なお、車体の動作出力として「中出力」が設定可能な場合には、上述の関係は、例えば図１４に示すように３つの領域に区分され、蓄電装置８の許容出力がＰ０以上Ｐ３（＞Ｐ０）未満のとき、車体の動作出力は「小出力」に設定され、蓄電装置８の許容出力がＰ３以上Ｐ４（＞Ｐ３）未満のとき、車体の動作出力は「中出力」に設定され、蓄電装置８の許容出力がＰ４以上Ｐ２（＞Ｐ４）未満のとき、車体の動作出力は「大出力」に設定される。また、上述の関係は、車体の動作出力に応じて４つ以上の領域に区分されても良い。
【００８９】
例えば、図１３に示すように運転室３内の操作者がエンジン回転数調整ダイヤル３ｂによって車体の動作出力の設定を「高出力」に選択しているとき、蓄電装置８の温度が低く、蓄電装置８の許容出力がＰ１未満である場合には、制限部１１ｆは、車体の動作出力をこの許容出力に対応する「小出力」に設定する。これにより、車体の動作が制限部１１ｆによって制限されるので、車体を動作させるために必要な許容出力を得るために、エンジン１でアシスト発電モータ２の力行（駆動）／回生（発電）を急激に繰り返す過度な暖機運転が行われなくなるので、このような暖機運転に伴うエンジン１の燃料消費量を抑制することができる。これにより、エネルギー効率を向上させることができる。また、車体の動作が制限されても、車体の動作が完全に停止するものではなく、操作者は蓄電装置８の出力を利用して車体を動かすことができるので、蓄電装置８の暖機運転中であっても作業を行う操作者の利便性を十分に確保することができる。
【００９０】
また、制限部１１ｆによって車体の動作が制限されると、運転室３内のモニタ３ａは、その車体の動作に関する情報として、例えば操作者がエンジン回転数調整ダイヤル３ｂによって車体の動作出力の設定を「高出力」に選択しているときに、蓄電装置８が低温であり、車体の動作出力を強制的に「小出力」に設定している旨を表示する。これにより、操作者はモニタ３ａに表示された情報を確認することにより、蓄電装置８の温度が原因で車体の動作が制限されていることを容易に把握することができる。
【００９１】
従って、操作者は、蓄電装置８の暖機運転が終了するまで作業を中断して待機し、油圧ショベルによる作業の準備等を行うことができる。そして、暖機運転によって蓄電装置８の温度が高くなり、蓄電装置８の許容出力がＰ１以上になった場合には、制限部１１ｆは、車体の動作出力を操作者が選択した通りに「高出力」に設定する。これにより、操作者はフロント作業機７０によって掘削等の作業を円滑に進めることができる。
【００９２】
なお、運転室３内のモニタ３ａは、車体の動作に関する情報の他の例として、暖機運転によって蓄電装置８の温度が高くなり、蓄電装置８の許容出力がＰ１以上になった場合に、車体の動作出力を「小出力」から「大出力」へ移行して良いかどうかを表示すると共に、操作者にその確認及び選択を促す旨を表示しても良い。また、モニタ３ａは、車体の動作に関する情報の他の例として、蓄電装置８の許容出力に応じて、「エンジン始動可」、「走行体動作可」、及び「フロント作業機動作可」を含む車体の動作可能な内容を表示したり、あるいは蓄電装置８の暖機運転に要する時間、すなわち操作者の待機時間を表示しても良い。
【００９３】
このように構成した本実施形態によれば、コントローラ１１の電流制御部１１ｃは、電圧センサ３２によって計測された電圧、充放電状態判定部１１ａによって判定された蓄電装置８の充放電の状態、及び蓄電装置８の電圧の所定の上下限値を考慮した上で蓄電装置８に流す電流を蓄電装置８の充放電を行うのに適切な範囲に制御するので、蓄電装置８が過充電の状態になったり、あるいは過放電の状態になることを防止することができ、蓄電装置８に流れる電流の増加に伴う蓄電装置８の負担を軽減することができる。これにより、蓄電装置８を迅速に暖機すると共に、蓄電装置８の寿命を向上させることができるので、蓄電装置８を長期に渡って使用することができる。従って、蓄電装置８の交換頻度を減少させることができるので、蓄電装置８のメンテナンス作業にかかる労力を軽減すると共に、蓄電装置８の交換費用を抑えることができる。
【００９４】
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【００９５】
また、本実施形態に係るハイブリッド式建設機械はハイブリッド式油圧ショベルから成る場合について説明したが、この場合に限らず、ハイブリッド式ホイールローダ等の建設機械であっても良い。
【符号の説明】
【００９６】
１  エンジン（原動機）
２  アシスト発電モータ（電動機）
３  運転室
３ａ  モニタ（表示装置）
３ｂ  エンジン回転数調整ダイヤル（出力設定部）
４  操作装置
４ａ  操作レバー
５  油圧ポンプ
８  蓄電装置
９  インバータ装置
１１  コントローラ
１１ａ  充放電状態判定部
１１ｂ  演算部
１１ｃ  電流制御部
１１ｄ  第１の暖機運転判定部
１１ｅ  第２の暖機運転判定部
１１ｆ  制限部
１２  バルブ装置
２０  温調装置
３０  電池セル
３１  電流センサ
３２  電圧センサ（電圧計測部）
３３  温度センサ（電圧計測部）
３６  熱伝導シート
９０  油圧システム
【図１】
2015094173.tif 000004
【図２】
2015094173.tif 000005
【図３】
2015094173.tif 000006
【図４】
2015094173.tif 000007
【図５】
2015094173.tif 000008
【図６】
2015094173.tif 000009
【図７】
2015094173.tif 000010
【図８】
2015094173.tif 000011
【図９】
2015094173.tif 000012
【図１０】
2015094173.tif 000013
【図１１】
2015094173.tif 000014
【図１２】
2015094173.tif 000015
【図１３】
2015094173.tif 000016
【図１４】
2015094173.tif 000017