(57)【要約】【課題】電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストを抑制することができるハイブリッド建設機械の提供。【解決手段】本発明は、エンジン１１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１１Ａと、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するエンジン状態判定部２０Ｂと、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを演算する負荷トルク推定部２０Ｃと、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出された回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定された場合、又は負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低い場合に、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限するエンジンアシスト制限部２０Ｅとを備えた。【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、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記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作業部と、
前記エンジンとの間でトルクを伝達し、前記エンジンの動力のアシスト及び発電を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、
前記エンジンの出力トルクの状態を判定するエンジン状態判定部と、
前記油圧ポンプの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、
前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数が所定の回転数以上であり、かつ前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達していない状態であると判定された場合、又は前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが所定のトルクより低い場合に、前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限するエンジンアシスト制限部とを備えたことを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出部を備え、
前記エンジン状態判定部は、前記燃料噴射量検出部によって検出された前記エンジンの燃料噴射量に基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記エンジンに設けられたターボチャージャ式の過給機と、
前記過給機による前記エンジンの過給圧を測定する過給圧測定部とを備え、
前記エンジン状態判定部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルク、及び前記過給圧測定部によって測定された前記エンジンの過給圧に基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記電動・発電機の出力トルクを検出する電動・発電機トルク検出部を備え、
前記エンジン状態判定部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルク、及び前記電動・発電機トルク検出部によって検出された前記電動・発電機の出力トルクに基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項５】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記電動・発電機の回転数を検出する電動・発電機回転数検出部、及び前記電動・発電機に入力される電流を検出する電動・発電機電流検出部のうち少なくとも１つを備え、
前記エンジン状態判定部は、前記電動・発電機回転数検出部によって検出された前記電動・発電機の回転数、及び前記電動・発電機電流検出部によって検出された前記電動・発電機に入力される電流のうち少なくとも１つに基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項６】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定部を備え、
前記エンジンアシスト制限部は、前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数が前記所定の回転数以上であり、かつ前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達している状態であると判定された場合、又は前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが前記所定のトルク以上の場合のいずれかであっても、前記目標回転数設定部によって設定された前記エンジンの目標回転数が前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数より低い場合に、前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限することを特徴とするハイブリッド建設機械。
【請求項７】
請求項１に記載のハイブリッド建設機械において、
前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定部を備え、
前記エンジンアシスト制限部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが前記所定のトルクより低い場合であっても、前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達していない状態であると判定され、かつ前記目標回転数設定部によって設定された前記エンジンの目標回転数が前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数より高くなった場合に、前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達した状態になったと判定されるまで前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限しないことを特徴とするハイブリッド建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動力のアシスト及び発電を行う電動・発電機を備えたハイブリッド建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧システムによって駆動される建設機械は、軽負荷から重負荷までの全ての作業に対応できるように、最大負荷時の作業を見込んで選定した大型のエンジンを備えている。しかし、建設機械の作業全体において重負荷になる作業はあくまでも一部であるため、軽負荷時や中負荷時にエンジンの能力を持て余すことになり、燃費の観点からすると好ましくない。
【０００３】
これに対して、エンジンを小型化すると同時に、エンジンを小型化したことに伴うエンジンの出力不足を、出力応答が速い電動・発電機の出力トルクを用いて補うハイブリッドシステムを構成し、燃費の向上を図るハイブリッド建設機械が従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このようなハイブリッド建設機械では、エンジンの回転速度や負荷等のエンジンのアシスト条件が整えば、電動・発電機によるエンジンの動力のアシストが実施されるため、本来はアシストの実施を必要としない（無駄となる）場合でも、電動・発電機によるアシスト動作が継続されてしまう虞があった。このような場合には、電動・発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置に蓄えられた電力の浪費や蓄電装置の過放電となり、省エネルギの観点で好ましくないだけでなく、蓄電装置の寿命低下を招き得る。
【０００５】
そこで、電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制御する制御手段と、エンスト又はエンストに直結する運転状態を検出する運転状態検出手段とを具備し、この運転状態検出手段によってエンスト又はエンストに直結する運転状態が検出されたときに、制御手段によって電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを自動的に停止させる従来技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この特許文献２の従来技術の運転状態検出手段は、エンジンの実際回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、このエンジン回転速度検出手段によって検出されたエンジンの実際回転速度と目標回転速度の偏差を求め、この偏差が予め定めた設定値以上になったときに、電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを停止させる判断を下すアシスト／停止判断手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８００５１４号公報
【特許文献２】米国特許第７７２８４４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１、２の従来技術に見られるような電動・発電機を備えたハイブリッド建設機械では、蓄電装置も大容量化している。そして、蓄電容量の大きな蓄電装置を備えたハイブリッド建設機械において、軽負荷時又は中負荷時のように油圧システムに要求される油圧負荷が電動・発電機の最大動力よりも低い場合には、エンジンの出力トルクを極めて低い状態に維持しても、電動・発電機の出力トルクだけで油圧負荷を支えることができる。このような状況では、電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストが実施されているので、電動・発電機の出力トルクによってエンジンが有効に機能せずに無駄に回転するモータリングが発生し、エンジンが過回転し易くなる。これにより、エンジンが損傷したり、熱影響を受ける等の不具合が生じることが懸念されている。
【０００９】
また、特許文献２に開示された従来技術は、上述した電動・発電機の出力トルクだけで油圧負荷を支えることができる状況では、エンジン回転速度検出手段によって検出されたエンジンの実際回転速度と目標回転速度の偏差を生じさせずにエンジンの回転数の制御が可能となる。そのため、運転状態検出手段がエンスト又はエンストに直結する運転状態を適切に検出できないので、アシスト／停止判断手段が電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストを停止させることができず、蓄電装置に蓄えられた電力の浪費や蓄電装置の過放電を招く虞がある。
【００１０】
特に、ハイブリッド建設機械では、構造上、回生エネルギを蓄電装置へ回収する機会が比較的少ないことから、蓄電装置に蓄えられた電力が低下すれば、エンジンを駆動して蓄電装置を充電することになるので、その分エンジンに負荷がかかって燃料が使用されることにより、作業全体で燃費が悪化する。従って、軽負荷時や中負荷時であっても、蓄電装置の電力を可能な限り確保しておく必要があるので、電動・発電機を効率良く使用して省エネルギを実現することが要望されている。
【００１１】
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、電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストを抑制することができるハイブリッド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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド建設機械は、エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記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作業部と、前記エンジンとの間でトルクを伝達し、前記エンジンの動力のアシスト及び発電を行う電動・発電機と、前記電動・発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、前記エンジンの出力トルクの状態を判定するエンジン状態判定部と、前記油圧ポンプの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数が所定の回転数以上であり、かつ前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達していない状態であると判定された場合、又は前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが所定のトルクより低い場合に、前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限するエンジンアシスト制限部とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明では、エンジン回転数検出部によって検出されたエンジンの回転数が所定の回転数以上であり、かつエンジン状態判定部によってエンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達していない状態であると判定された場合には、電動・発電機の出力トルクだけで油圧負荷を支えている状況が発生する。この場合には、エンジンアシスト制限部が電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制限することにより、電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストを抑制できるので、電動・発電機の出力トルクによってエンジンのモータリングが発生することを回避することができる。これにより、モータリングに伴うエンジンの負担を軽減することができる。
【００１４】
また、本発明は、ポンプ負荷検出部によって検出された油圧ポンプの負荷トルクが所定のトルクより低い場合には、エンジンが出力すべきトルクを電動・発電機によるエンジンの動力のアシストによって負担している状況が発生する。この場合には、エンジンアシスト制限部が電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制限することにより、電動・発電機の出力トルクによる不必要なエンジンの動力のアシストを抑制できるので、蓄電装置に蓄えられた電力の浪費を低減すると共に、蓄電装置の無駄な放電を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係るハイブリッド建設機械の好ましい態様として、以下の構成が挙げられる。
（１）本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出部を備え、前記エンジン状態判定部は、前記燃料噴射量検出部によって検出された前記エンジンの燃料噴射量に基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定すること。
（２）本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記エンジンに設けられたターボチャージャ式の過給機と、前記過給機による前記エンジンの過給圧を測定する過給圧測定部とを備え、前記エンジン状態判定部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルク、及び前記過給圧測定部によって測定された前記エンジンの過給圧に基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定すること。
（３）また、本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記電動・発電機の出力トルクを検出する電動・発電機トルク検出部を備え、前記エンジン状態判定部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルク、及び前記電動・発電機トルク検出部によって検出された前記電動・発電機の出力トルクに基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定すること。
（４）また、本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記電動・発電機の回転数を検出する電動・発電機回転数検出部、及び前記電動・発電機に入力される電流を検出する電動・発電機電流検出部のうち少なくとも１つを備え、前記エンジン状態判定部は、前記電動・発電機回転数検出部によって検出された前記電動・発電機の回転数、及び前記電動・発電機電流検出部によって検出された前記電動・発電機に入力される電流のうち少なくとも１つに基づいて、前記エンジンの出力トルクの状態を判定すること。
【００１６】
このような各構成のいずれを適用しても、エンジンの出力トルクを直接検出しなくて良いので、エンジンが実際に出力している実トルクを検出する実トルク検出部を省くことができる。これにより、エンジン状態判定部によるエンジンの出力トルクの状態の判定を簡易な構成で実現することができる。
【００１７】
また、本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定部を備え、前記エンジンアシスト制限部は、前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数が前記所定の回転数以上であり、かつ前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達している状態であると判定された場合、又は前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが前記所定のトルク以上の場合のいずれかであっても、前記目標回転数設定部によって設定された前記エンジンの目標回転数が前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数より低い場合に、前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限することを特徴としている。
【００１８】
このように構成した本発明は、エンジンの回転数（実回転数）が目標回転数を超過している状態、いわゆるオーバレブが発生すると、エンジンアシスト制限部が電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制限することにより、電動・発電機の出力トルクによってオーバレブが促進されるのを抑制できるので、オーバレブに伴ってエンジンが損傷するのを低減することができる。
【００１９】
また、本発明に係るハイブリッド建設機械は、前記発明において、前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定部を備え、前記エンジンアシスト制限部は、前記負荷トルク検出部によって検出された前記油圧ポンプの負荷トルクが前記所定のトルクより低い場合であっても、前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達していない状態であると判定され、かつ前記目標回転数設定部によって設定された前記エンジンの目標回転数が前記エンジン回転数検出部によって検出された前記エンジンの回転数より高くなった場合に、前記エンジン状態判定部によって前記エンジンの出力トルクが前記所定の最小トルクに達した状態になったと判定されるまで前記電動・発電機による前記エンジンの動力のアシストを制限しないことを特徴としている。
【００２０】
このように構成した本発明は、例えば、エンジンが停止状態のときのように、エンジン状態判定部によってエンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達していない状態であると判定されたときに、目標回転数設定部によってエンジンの目標回転数をエンジンの回転数より高く設定しても、電動・発電機によるエンジンの動力のアシストが制限されることがないので、電動・発電機をエンジンに備えられたスタータモータの代わりに使用することができる。これにより、エンジンの回転数を迅速に上昇させることができるので、エンジンを素早く始動させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のハイブリッド建設機械によれば、電動・発電機による不必要なエンジンの動力のアシストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るハイブリッド建設機械の第１実施形態として挙げたハイブリッド油圧ショベルの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。
【図３】図２に示すコントローラの構成を説明する図である。
【図４ａ】図３に示すエンジンアシスト制限部の制限機能を説明する図であり、電動・発電機のアシスト量の時間推移を示す図である。
【図４ｂ】図３に示すエンジンアシスト制限部の制限機能の他の例を説明する図であり、電動・発電機のアシスト量の時間推移を示す図である。
【図５ａ】図３に示すエンジンアシスト制限部が電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制限していない状態における油圧ポンプの負荷トルク、エンジンの出力トルク、及び電動・発電機の出力トルクの関係を示す図である。
【図５ｂ】図３に示すエンジンアシスト制限部が電動・発電機によるエンジンの動力のアシストを制限した状態における油圧ポンプの負荷トルク、エンジンの出力トルク、及び電動・発電機の出力トルクの関係を示す図である。
【図６】図２に示すエンジンのアイドリングストップ時におけるエンジンの回転数、エンジンの出力トルク、エンジンへのアシスト実施、及び電動・発電機の出力トルクの時間推移を示す図である。
【図７】図２に示すコントローラの動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係るコントローラの構成を説明する図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るコントローラの構成を説明する図である。
【図１０ａ】図９に示す電動・発電機回転数センサによって検出された電動・発電機の回転数の時間推移を示す図であり、エンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達していない状態のときの図である。
【図１０ｂ】図９に示す電動・発電機回転数センサによって検出された電動・発電機の回転数の時間推移を示す図であり、エンジンの出力トルクが所定の最小トルクに達しているときの状態の図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るコントローラの構成を説明する図である。
【図１２】図２に示すエンジンの過給圧とエンジンの出力トルクとの関係を説明する図である。
【図１３】図１１に示すエンジンアシスト制限部の制限機能を説明する図である。
【図１４】図１１に示すコントローラの動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第１〜第４実施形態に係るコントローラの構成を併用した一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るハイブリッド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。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は本発明に係るハイブリッド建設機械の第１実施形態として挙げたハイブリッド油圧ショベルの構成を示す図である。
【００２５】
本発明に係るハイブリッド建設機械の第１実施形態は、例えば、図１に示すハイブリッド油圧ショベル（以下、便宜的に油圧ショベルと呼ぶ）１に適用される。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２上に旋回フレーム３ａを介して旋回可能に設けられた旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、旋回体３を旋回させる旋回モータ３Ａ１（図２参照）が搭載された旋回装置３Ａと、旋回体３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油圧作業部としてのフロント作業機４とを備えている。
【００２６】
旋回体３は、旋回フレーム３ａ上の前部に設けられた運転室５と、旋回フレーム３ａ上の後部に設けられ、後述のエンジン１１（図２参照）が収納されるエンジンルーム６とを備えている。運転室５は、旋回モータ３Ａ１、後述のブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃ等の各油圧アクチュエータ３Ａ１，４ａ〜４ｃの所望の動作を可能とし、運転室５内の操作者が把持して操作する操作レバー（図示せず）と、軽掘削作業やならし作業等の軽負荷又は中負荷の作業を行うときのモードであるエコノミーモード、及びこのエコノミーモードより高負荷の作業を行うときのモードである高負荷モード等の作業モードを選択し、各作業モードにおいてエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆ（図６参照）を設定する目標回転数設定部としてのエンジンコントロールダイヤル（図３参照）とを有している。
【００２７】
フロント作業機４は、基端が旋回フレーム３ａ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４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとを有している。また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。
【００２８】
図２は旋回体３の内部の構成を説明する図である。
【００２９】
図１、図２に示すように、旋回体３は、前述のエンジン１１と、このエンジン１１の回転数ＮＥ（図６参照）を検出するエンジン回転数検出部としてのエンジン回転数センサ１１Ａと、エンジン１１の燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）と、エンジン１１の燃料噴射量を調整するガバナ１１Ｂと、エンジン１１に設けられたターボチャージャ式の過給機１１Ｃと、この過給機１１Ｃによるエンジン１１の過給圧を測定する過給圧測定部としての過給圧センサ１１Ｄとを備えている。
【００３０】
また、旋回体３は、エンジン１１の駆動軸上に配置され、エンジン１１との間でトルクを伝達することにより、エンジン１１の動力のアシスト及び発電を行う電動・発電機１２と、この電動・発電機１２の回転数ＮＭ（図１０ａ、図１０ｂ参照）を検出する電動・発電機回転数検出部としての電動・発電機回転数センサ１２Ａと、エンジン１１及び電動・発電機１２に対して直列に接続され、エンジン１１及び電動・発電機１２の駆動力で動作することにより圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）１３とを備えている。
【００３１】
この油圧ポンプ１３は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。また、油圧ポンプ１３には、吐出された圧油の圧力を計測する吐出圧センサ１３Ａ、吐出された圧油の流量を計測する吐出流量センサ１３Ｂ、及び油圧ポンプ１３の斜板の傾転角を計測する傾転角センサ（図示せず）等が設けられている。なお、油圧ポンプ１３は、可変容量型斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸ポンプ等であっても良い。
【００３２】
さらに、旋回体３は、電動・発電機１２の動作を制御するインバータ１６と、このインバータ１６に取付けられ、電動・発電機１２に入力される電流を検出する電動・発電機電流検出部としての電動・発電機電流センサ１６Ａと、インバータ１６に取付けられ、電動・発電機１２で消費される電力を検出する電動・発電機電力センサ１６Ｂと、インバータ１６を介して電動・発電機１２との間で電力の授受を行う蓄電装置１７とを備えている。
【００３３】
この蓄電装置１７は、バッテリ又はキャパシタ等から成る蓄電器１７Ａと、この蓄電器１７Ａに流れる電流を計測する蓄電器電流センサ１７Ｂと、蓄電器１７Ａの電圧を計測する蓄電器電圧センサ１７Ｃと、蓄電器１７Ａの温度を計測する蓄電器温度センサ１７Ｄとから構成されている。
【００３４】
また、旋回体３は、油圧アクチュエータ３Ａ１，４ａ〜４ｃへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置１８と、油圧ポンプ１３の容量を調節するポンプ容量調節装置１９と、ガバナ１１Ｂを調整してエンジン１１の回転数ＮＥを制御すると共に、インバータ１６を制御して電動・発電機１２の出力トルクＴＭ（図６参照）を制御するコントローラ２０とを備えている。
【００３５】
バルブ装置１８は、油圧ポンプ１３及び油圧アクチュエータ３Ａ１，４ａ〜４ｃとの間で油圧回路を構成し、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ１３から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールと、コントローラ２０の指令値に応じて、スプールのストローク量を変更する電磁比例弁とを有している。
【００３６】
ポンプ容量調節装置１９は、コントローラ２０から出力される指令信号に基づいて油圧ポンプ１３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１９は、油圧ポンプ１３の斜板を傾転可能に支持するレギュレータ１９Ａと、コントローラ２０の指令値に応じて、レギュレータ１９Ａに制御圧を加える電磁比例弁１９Ｂとを有している。レギュレータ１９Ａは、電磁比例弁１９Ｂから制御圧を受けると、この制御圧によって油圧ポンプ１３の斜板の傾転角を変更することにより、油圧ポンプ１３の容量（押しのけ容積）が調節され、油圧ポンプ１３の吸収トルク、すなわち負荷トルクＴＰ（図７参照）を制御することができる。
【００３７】
コントローラ２０は、運転室５内の操作レバーの操作信号を入力し、操作レバーの操作量に対応する指令信号をバルブ装置１８の電磁比例弁へ出力するようになっている。従って、運転室５内の操作者が操作レバーを操作すると、コントローラ２０から操作レバーの操作量に対応する指令信号がバルブ装置１８の電磁比例弁に入力されることにより、バルブ装置１８のスプールの位置が切換えられ、油圧ポンプ１３からバルブ装置１８を流通した圧油が油圧アクチュエータ３Ａ１，４ａ〜４ｃへ供給される。これにより、油圧アクチュエータ３Ａ１，４ａ〜４ｃが油圧ポンプ１３からバルブ装置１８を介して供給された圧油によって駆動する。
【００３８】
また、コントローラ２０は、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥ、過給圧センサ１１Ｄによって測定されたエンジン１１の過給圧ＰＴ（図１２参照）、電動・発電機回転数センサ１２Ａによって検出された電動・発電機１２の回転数ＮＭ、吐出圧センサ１３Ａによって計測された圧力、吐出流量センサ１３Ｂによって計測された流量、傾転角センサによって計測された傾転角、電動・発電機電流センサ１６Ａによって検出された電動・発電機１２に入力される電流値、電動・発電機電力センサ１６Ｂによって検出された電動・発電機１２で消費される電力、蓄電器電流センサ１７Ｂによって計測された蓄電器１７Ａに流れる電流、蓄電器電圧センサ１７Ｃによって計測された蓄電器１７Ａの電圧、及び蓄電器温度センサ１７Ｄによって計測された蓄電器１７Ａの温度等の情報を入力している。
【００３９】
そして、コントローラ２０は、蓄電器電流センサ１７Ｂによって計測された蓄電器１７Ａに流れる電流、蓄電器電圧センサ１７Ｃによって計測された蓄電器１７Ａの電圧、及び蓄電器温度センサ１７Ｄによって計測された蓄電器１７Ａの温度等に基づいて、蓄電装置１７の蓄電量を演算することにより、蓄電装置１７の蓄電量を管理している。
【００４０】
図３は、電動・発電機１２の出力トルクＴＭの制御に関するコントローラ２０の構成を説明する機能ブロック図である。
【００４１】
図３に示すように、コントローラ２０は、例えば、エンジン１１の出力トルクＴＥ（図６参照）を推定するエンジントルク推定部２０Ａと、このエンジントルク推定部２０Ａによって推定されたエンジン１１の出力トルクＴＥに基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するエンジン状態判定部２０Ｂと、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを推定する負荷トルク推定部２０Ｃとを有している。この負荷トルク推定部２０Ｃは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを検出する負荷トルク検出部として機能する。
【００４２】
ここで、図２に示すように、エンジン１１、電動・発電機１２、及び油圧ポンプ１３が機械的に接続されている動力システムでは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰ、エンジン１１の出力トルクＴＥ、及び電動・発電機１２の出力トルクＴＭの間で、エンジン１１の回転数ＮＥが一定のときに、下記の式（１）が成立する。
【数１】
2015232246.tif 000003
【００４３】
式（１）を整理すると、下記の式（２）が成立する。
【数２】
2015232246.tif 000004
【００４４】
従って、式（２）より、エンジン１１の出力トルクＴＥは、電動・発電機１２の出力トルクＴＭ及び油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰから算出可能であり、これらのうち油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰは、負荷トルク推定部２０Ｃによって推定されるが、電動・発電機１２の出力トルクＴＭを求める必要がある。そこで、本発明の第１実施形態では、コントローラ２０は、電動・発電機１２の出力トルクＴＭを推定する電動・発電機トルク推定部２０Ｄを有している。この電動・発電機トルク推定部２０Ｄは、電動・発電機１２の出力トルクＴＭを検出する電動・発電機トルク検出部として機能する。
【００４５】
また、電動・発電機トルク推定部２０Ｄは、例えば、電動・発電機電力センサ１６Ｂによって検出された電動・発電機１２で消費される電力から電動・発電機１２の出力トルクＴＭを演算する。なお、電動・発電機トルク推定部２０Ｄは、電動・発電機電力センサ１６Ｂの検出値を用いる代わりに、例えば、インバータ１６の電圧を検出する電動・発電機電圧検出部（図示せず）を設け、電動・発電機電流センサ１６Ａによって検出された電動・発電機１２に入力される電流及び電動・発電機電圧センサによって検出されたインバータ１６の電圧を乗ずることにより、電動・発電機１２で消費される電力を演算しても良い。
【００４６】
負荷トルク推定部２０Ｃは、吐出圧センサ１３Ａによって計測された圧力及び吐出流量センサ１３Ｂによって計測された流量に基づいて、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを演算する。なお、油圧ポンプ１３の吐出流量は、吐出流量センサ１３Ｂの計測値を用いる代わりに、例えば、コントローラ２０が、傾転角センサによって計測された傾転角又は後述のように推定した傾転角から油圧ポンプ１３の容積を求め、この容積に応じた吐出流量を計算しても良い。また、油圧ポンプ１３の斜板の傾転角は、傾転角センサの計測値を用いる代わりに、例えば、操作レバーの操作量やポンプ容量調節装置１９への指令値等から油圧ポンプ１３の傾転角を推定しても良い。
【００４７】
そして、エンジントルク推定部２０Ａは、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰ及び電動・発電機トルク推定部２０Ｄによって演算された電動・発電機１２の出力トルクＴＭを上記の式（２）に代入することにより、エンジン１１の出力トルクＴＥを演算する。エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジントルク推定部２０Ａによって演算されたエンジン１１の出力トルクＴＥが所定の最小トルクＴｍｉｎ（図６参照）に達しているかどうかを判定する。
【００４８】
この最小トルクＴｍｉｎは、例えば、アイドリング相当の出力トルクに予め設定されている。なお、最小トルクＴｍｉｎは、この場合に限らず、操作レバーが操作されておらず、かつ電動・発電機１２が充放電していない状態におけるエンジン１１の出力トルクＴＥに設定されるのが望ましい。また、エンジン状態判定部２０Ｂが、エンジン１１がトルクを出力していないかどうかを判定する場合には、最小トルクＴｍｉｎは、アイドリング相当の出力トルクの代わりに、０Ｎｍに設定しても良いが、推定誤差を考慮して数１０Ｎｍに設定するのが望ましい。
【００４９】
また、コントローラ２０は、例えば、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが所定の回転数Ｎ０（図６参照）以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定された場合に、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限するエンジンアシスト制限部２０Ｅを備えている。上述の回転数Ｎ０は、例えば、アイドリング相当の回転数よりも低い回転数に設定されている。
【００５０】
図４ａは、エンジンアシスト制限部２０Ｅによって電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストが制限される前後において、エンジン１１へのアシスト量（電動・発電機１２の出力トルクＴＭの上限値に相当）の変化の一例を示している。
【００５１】
ここで、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定された場合には、電動・発電機１２の出力トルクＴＭだけで油圧負荷を支えている状況が発生している。そこで、このような場合には、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、例えば、図４ａに示すように、時間ｔが経過するにつれて電動・発電機１２のエンジン１１へのアシスト量が減少するようにしている。
【００５２】
これにより、電動・発電機１２による不必要なエンジン１１の動力のアシストを抑制できるので、電動・発電機１２の出力トルクＴＭによってエンジン１１のモータリングが発生することを回避することができ、モータリングに伴うエンジン１１の負担を軽減することができる。なお、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、上述した場合に限らず、例えば、図４ｂに示すように、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定された時点ｔ０で、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを停止しても良い。
【００５３】
一方、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満であり、又はエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定された場合には、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限しない。
【００５４】
図５ａは、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限しないときに、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰに対するエンジン１１と電動・発電機１２の各出力トルクＴＥ，ＴＭの状態を示している。図５ｂは、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限したときに、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰに対するエンジン１１と電動・発電機１２の各出力トルクＴＥ，ＴＭの状態を示している。
【００５５】
図５ａに示すように、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがエンジン１１の最大出力トルクＴｍａｘより低いときに、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストが制限されていなければ、エンジン１１と電動・発電機１２の双方で油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを支えている状況になるので、エンジン１１のトルク使用率（最大出力トルクＴｍａｘに対する実際の出力トルクＴＥの割合）が低下する。このような状況は、エンジン１１に余力があるにも拘わらず、蓄電装置１７の電力を使用してエンジン１１を休ませている状況に相当するので、作業全体としてエネルギ効率が悪い運転になっている。
【００５６】
そこで、本発明の第１実施形態では、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｅ０未満であり、又はエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定された場合であっても、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが所定のトルクＴ１より低い場合に、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限するようにしている。上述のトルクＴ１は、例えば、最小トルクＴｍｉｎよりも大きく、かつエンジン１１の最大出力トルクＴｍａｘ以下に設定されているが、望ましくは、エンジン１１の最大出力トルクＴｍａｘに設定するのが良い。
【００５７】
これにより、図５ｂに示すように、エンジン１１の出力トルクＴＥだけで油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを支えている状況になるので、エンジン１１のトルク使用率が向上する。従って、電動・発電機１２の出力トルクＴＭによる不必要なエンジン１１の動力のアシストを抑制できるので、蓄電装置１７に蓄えられた電力の浪費を低減すると共に、蓄電装置１７の無駄な放電を防ぐことができ、省エネルギ化を実現することができる。特に、蓄電装置１７の寿命は充放電量と相関があるので、蓄電装置１７の長寿命化を図ることができる。
【００５８】
また、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｅ０以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定された場合、又は負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１以上の場合のいずれかであっても、エンジンコントロールダイヤル５Ａによって設定されたエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがエンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥより低い場合に、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限するようにしている。
【００５９】
これにより、オーバレブが発生すると、エンジンアシスト制限部２０Ｅによって電動・発電機１２によるエンジンの動力のアシストが直ちに制限されるので、電動・発電機１２の出力トルクＴＭによってオーバレブが促進されるのを抑制することができる。従って、オーバレブに伴ってエンジン１１が損傷するのを低減できるので、エンジン１１の故障を未然に防ぐことができる。
【００６０】
さらに、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低い場合であっても、エンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定され、かつエンジンコントロールダイヤル５Ａによって検出されたエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがエンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥより高くなった場合に、エンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達した状態になったと判定されるまで電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限しないようにしている。
【００６１】
このようなエンジンアシスト制限部２０Ｅの制限機能の内容を、図６を参照して詳細に説明する。図６は、エンジン１１のアイドリングストップの前後におけるエンジン１１、電動・発電機１２、及びエンジンアシスト制限部２０Ｅの挙動を示している。なお、図６では、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆを破線、実回転数ＮＥを実線で表し、説明を分かり易くするために、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストの実施の有無をＯＮ・ＯＦＦ状態で表している。
【００６２】
図６において、開始時刻から時刻ｔ１までは、エンジン１１がアイドリングしている状態である。この状態では、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低いので、エンジン１１が動作し、エアコン等の補機や油圧ポンプ１３の引き摺りに相当するトルクを出力する。このとき、エンジン１１の出力トルクＴＥは最小トルクＴｍｉｎ以上であるが、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限している（アシスト実施がＯＦＦ状態）。
【００６３】
次に、時刻ｔ１でエンジン１１のアイドリングストップが開始されると、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆは０ｒｐｍになり、エンジン１１の出力トルクＴＥも０Ｎｍになる。これにより、エンジン１１の実回転数ＮＥが徐々に低下し、数秒後に０Ｎｍとなってエンジン１１が停止する。このとき、エンジン１１の実回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満となっているが、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストの制限を継続する（アシスト実施がＯＦＦ状態）。
【００６４】
次に、時刻ｔ２でアイドリングストップが解除されると、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがアイドリング相当の回転数になる。この時点では、エンジン１１の出力トルクＴＥは０Ｎｍであり、最小トルクＴｍｉｎに達しておらず、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆが実回転数ＮＥ（０ｒｐｍ）より高くなるので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストの制限を解除する（アシスト実施がＯＮ状態）。そのため、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥとの偏差が残っている時刻ｔ２から時刻ｔ３の間は、電動・発電機１２がエンジン１１の動力のアシストを実施する。
【００６５】
次に、時刻ｔ３でエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥが一致すると、時刻ｔ１以前と同じ状況になるので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを再び制限する（アシスト実施がＯＦＦ状態）。これにより、エンジン１１のみがトルクを出力するようになる。このように、エンジン１１が完全に停止しているアイドリングストップの状態からでも、電動・発電機１２によってエンジン１１を素早く始動させることができるので、運転室５内の操作者が作業に迅速に取り掛かることができる。
【００６６】
次に、本発明の第１実施形態に係るコントローラ２０の制御動作を図７のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００６７】
まず、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を入力し、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であるかどうかを判断する（（ステップ（以下、Ｓと記す）１）。このとき、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満であると判断すると（Ｓ１／ＮＯ）、手順Ｓ１の動作が繰り返される。
【００６８】
一方、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であると判断すると（Ｓ１／ＹＥＳ）、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジントルク推定部２０Ａの演算結果を受信し、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達しているかどうかを判定する（Ｓ２）。このとき、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ２／ＹＥＳ）、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を再度入力し、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であるかどうかを判断する（Ｓ３）。
【００６９】
手順Ｓ３において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であると判断すると（Ｓ３／ＹＥＳ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限する指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ４）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【００７０】
一方、手順Ｓ３において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満であると判断すると（Ｓ３／ＮＯ）、エンジンコントロールダイヤル５Ａの出力信号とエンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を入力し、エンジンコントロールダイヤル５Ａによって設定されたエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがエンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥより高いかどうか、すなわちエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａより大きいかどうかを判断する（Ｓ５）。これにより、エンジン１１のアイドリング復帰の判定が実施される。
【００７１】
手順Ｓ５において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａより大きいと判断すると（Ｓ５／ＹＥＳ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限せずに許可する指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ６）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【００７２】
一方、手順Ｓ５において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａ以下であると判断すると（Ｓ５／ＮＯ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを実施せずに、エンジン１１の動力のアシストを停止させる指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ７）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【００７３】
手順Ｓ２において、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ２／ＮＯ）、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジンコントロールダイヤル５Ａの出力信号とエンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を入力し、エンジンコントロールダイヤル５Ａによって設定されたエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがエンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥより低いかどうか、すなわちエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δｂより小さいかどうかを判断する（Ｓ８）。これにより、エンジン１１のオーバレブの判定が実施される。
【００７４】
手順Ｓ８において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差がΔｂより小さいと判断すると（Ｓ８／ＹＥＳ）、オーバレブが発生しているので、手順Ｓ４の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。一方、手順Ｓ８において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差がΔｂ以上であると判断すると（Ｓ８／ＮＯ）、オーバレブが発生していないので、負荷トルク推定部２０Ｃの演算結果を受信し、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いかどうかを判断する（Ｓ９）。
【００７５】
このとき、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いと判断すると（Ｓ９／ＹＥＳ）、手順Ｓ４の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。一方、手順Ｓ９において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１以上であると判断すると（Ｓ９／ＮＯ）、手順Ｓ６の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。なお、手順Ｓ８と手順Ｓ９の動作の順序は逆であっても良い。
【００７６】
このように構成した本発明の第１実施形態によれば、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であり、かつエンジン状態判定部２０Ｂによってエンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定された場合、又は負荷トルク推定部２０Ｃによって検出された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低い場合に、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限することにより、電動・発電機１２による不必要なエンジン１１の動力のアシストを抑制することができる。これにより、電動・発電機１２の出力トルクＴＭによってエンジン１１のモータリングが発生することを回避すると共に、蓄電装置１７の電力を確保して省エネルギを実現することができ、エンジン１１及び蓄電装置１７の長寿命化を図ることができる。
【００７７】
また、本発明の第１実施形態では、エンジン１１の出力トルクＴＥを直接検出する代わりに、エンジン状態判定部２０Ｂは、ポンプ負荷推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰ、電動・発電機トルク推定部２０Ｄによって演算された電動・発電機１２の出力トルクＴＭ、及び上記の式（２）からエンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するようにしているので、エンジン１１が実際に出力している実トルクＴＥを検出する実トルク検出部を省くことができる。これにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を簡易な構成で実現できるので、利便性に優れている。
【００７８】
特に、電動・発電機トルク推定部２０Ｄの演算に用いられる、電動・発電機１２で消費される電力や電動・発電機１２に入力される電流の情報は、インバータ１６等が電動・発電機１２の動作を制御するために使用されるので、これらの情報を検出する電動・発電機電力センサ１６Ｂ及び電動・発電機電流センサ１６Ａは、一般に、建設機械に予め搭載されている。また、負荷トルク推定部２０Ｃの演算に用いられる吐出圧センサ１３Ａ及び吐出流量センサ１３Ｂは、建設機械に予め搭載されていることが多い。従って、新たにセンサを追加しなくて済むので、低コスト化を図ることができる。
【００７９】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１において、電動・発電機１２の出力トルクＴＭの制御に関するコントローラ２０の構成を説明する機能ブロック図であり、上述した第１実施形態と同一の又は対応する部分には、同一の符号を付している。
【００８０】
本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１は、第１実施形態に係るエンジントルク推定部２０Ａの代わりに、図８に示すように、エンジン１１の燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出部２０Ｆを備え、エンジン状態判定部２０Ｂは、燃料噴射量検出部２０Ｆによって検出されたエンジン１１の燃料噴射量に基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するようにしている。燃料噴射量検出部２０Ｆは、例えば、コントローラ２０からガバナ１１Ｂへ出力される指令値からエンジン１１の燃料噴射量を演算している。なお、燃料噴射量検出部２０Ｆは、この場合に限らず、例えば、エンジン１１の燃料噴射量を直接計測する燃料噴射量センサ（図示せず）から構成しても良い。
【００８１】
図７の手順Ｓ２において示したように、エンジン状態判定部２０Ｂが、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎ以上であるのかどうかを判定することができれば、第１実施形態に係るエンジントルク推定部２０Ａを用いなくても、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限することができる。ここで、エンジン１１の出力トルクＴＥは燃料噴射量に対して比例関係があるので、この関係と燃料噴射量検出部２０Ｆによって演算されたエンジン１１の燃料噴射量をエンジン状態判定部２０Ｂの判定に利用することができる。
【００８２】
そこで、本発明の第２実施形態では、エンジン状態判定部２０Ｂは、燃料噴射量検出部２０Ｆによって演算されたエンジン１１の燃料噴射量が最小トルクＴｍｉｎに相当する噴射量以上であるとき、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定し、燃料噴射量検出部２０Ｆによって演算されたエンジン１１の燃料噴射量が最小トルクＴｍｉｎに相当する噴射量未満であるとき、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定するようにしている。本発明の第２実施形態のその他の構成は、上述した第１実施形態と同じである。
【００８３】
このように構成した本発明の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、エンジン１１の出力トルクＴＥを直接検出しなくても、エンジン状態判定部２０Ｂが、燃料噴射量検出部２０Ｆによって演算されたエンジン１１の燃料噴射量からエンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定できるので、エンジン１１が実際に出力している実トルクＴＥを検出する実トルク検出部を省くことができる。これにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を簡易な構成で実現できるので、利便性に優れている。特に、燃料噴射量検出部２０Ｆは、建設機械に予め搭載されていることが多いので、新たにセンサを追加しなくて済み、低コスト化を図ることができる。
【００８４】
［第３実施形態］
図９は、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１において、電動・発電機１２の出力トルクＴＭの制御に関するコントローラ２０の構成を説明する機能ブロック図であり、上述した第１実施形態と同一の又は対応する部分には、同一の符号を付している。
【００８５】
本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１は、第１実施形態に係るエンジントルク推定部２０Ａを備えておらず、図９に示すように、エンジン状態判定部２０Ｂは、例えば、電動・発電機回転数センサ１２Ａによって検出された電動・発電機１２の回転数ＮＭ、及び電動・発電機電流センサ１６Ａによって検出された電動・発電機１２に入力される電流に基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するようにしている。
【００８６】
図１０ａ、図１０ｂは、エンジン１１のシリンダ内における爆発に伴って電動・発電機回転数センサ１２Ａの検出信号に含まれる脈動を説明する図である。
【００８７】
エンジン１１は、図示されないが、シリンダ内で燃料を爆発させてピストンを動作させ、このピストンが接続されているクランク機構を介すことにより、エンジン１１の出力軸にトルクを生じさせている。そのため、エンジン１１が実際に出力するトルクは、爆発の周期を含む爆発トルクから成り、エンジン１１と機械的に接続されている電動・発電機１２は、エンジン１１の爆発トルクの影響を受けることになる。
【００８８】
一般に、電動・発電機１２は、制御周期が早く、これに合わせてサンプリング周期の速い計測系を使用している。そのため、エンジン１１の爆発トルクの影響は、図１０ｂに示すように、電動・発電機回転数センサ１２Ａの検出信号の脈動として観測可能である。同様に、エンジン１１の爆発トルクの影響は、図示されないが、電動・発電機電流センサ１６Ａの検出信号の脈動として観測可能である。
【００８９】
これらの脈動は、図１０ａに示すように、エンジン１１の爆発トルクが小さい、すなわちエンジン１１の出力トルクＴＥが小さい場合には観測されないので、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動の有無を、エンジン状態判定部２０Ｂの判定に利用することができる。特に、エンジン状態判定部２０Ｂの判定における最小トルクＴｍｉｎを０Ｎｍに予め設定したときに、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動の有無の判別に対して、高い精度を得ることができる。
【００９０】
そこで、本発明の第３実施形態では、コントローラ２０は、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号に含まれる脈動の有無を判定する電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇを有している。この電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇは、例えば、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出値の移動平均値からの乖離率が所定値以上である場合に、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動があると判定し、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出値の移動平均値からの乖離率が所定値未満である場合に、電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動がないと判定するようにしている。
【００９１】
そして、エンジン状態判定部２０Ｂは、電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇによって電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動があると判定されたとき、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定し、電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇによって電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動ないと判定されたとき、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定するようにしている。本発明の第３実施形態のその他の構成は、上述した第１実施形態と同じである。
【００９２】
このように構成した本発明の第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、エンジン１１の出力トルクＴＥを直接検出しなくても、エンジン状態判定部２０Ｂは、電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇによる電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの検出信号の脈動の判定結果からエンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定できるので、エンジン１１が実際に出力している実トルクＴＥを検出する実トルク検出部を省くことができる。これにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を簡易な構成で実現できるので、利便性に優れている。
【００９３】
特に、電動・発電機１２の回転数ＮＭや電動・発電機１２に入力される電流の情報は、インバータ１６等が電動・発電機１２の動作を制御するために使用されるので、これらの情報を検出する電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａは、一般に、建設機械に予め搭載されている。従って、新たにセンサを追加しなくて済むので、低コスト化を図ることができる。
【００９４】
なお、エンジン１１の爆発トルクは、エンジン１１の燃焼サイクルに依存し、この燃焼サイクルはエンジン１１の回転数ＮＥに依存する。すなわち、電動・発電機１２に関する各種の信号に観測される脈動はエンジン１１の回転数ＮＥによって変動することになる。従って、エンジン１１の回転数ＮＥに対する電動・発電機１２に関する各種の信号の変動の情報をコントローラ２０のメモリ（図示せず）に予め記憶し、電動・発電機信号脈動判定部２０Ｇが、観測された電動・発電機回転数センサ１２Ａ及び電動・発電機電流センサ１６Ａの各検出信号の脈動と、メモリに記憶された情報とを照らし合わせることにより、脈動の有無の判定の正確性を向上させることができる。
【００９５】
また、本発明の第３実施形態では、エンジン状態判定部２０Ｂは、電動・発電機回転数センサ１２Ａによって検出された電動・発電機１２の回転数ＮＭ、及び電動・発電機電流センサ１６Ａによって検出された電動・発電機１２に入力される電流に基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定した場合について説明したが、この場合に限らず、電動・発電機回転数センサ１２Ａによって検出された電動・発電機１２の回転数ＮＭ、及び電動・発電機電流センサ１６Ａによって検出された電動・発電機１２に入力される電流のいずれかに基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するようにしても良い。
【００９６】
［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル１において、電動・発電機１２の出力トルクＴＭの制御に関するコントローラ２０の構成を説明する機能ブロック図であり、上述した第１実施形態と同一の又は対応する部分には、同一の符号を付している。
【００９７】
本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル１は、第１実施形態に係るエンジントルク推定部２０Ａを備えておらず、エンジン状態判定部２０Ｂは、例えば、図１１に示すように、負荷トルク推定部２０Ｃによって検出された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰ、及び過給圧センサ１１Ｄによって測定されたエンジン１１の過給圧ＰＴに基づいて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定するようにしている。
【００９８】
過給機１１Ｃは、エンジン１１の排気ガスを利用してエンジン１１に送り込む空気の圧縮を行い、シリンダ室内の燃料の燃焼効率を高めるものである。従って、エンジン１１の過給が行われていることは、エンジン１１が燃料を燃焼させていることであり、すなわち、エンジン１１がトルクを出力していることになる。
【００９９】
図１２はこのようなエンジン１１の過給圧ＰＴとエンジン１１の出力トルクＴＥとの関係を模式的に示している。
【０１００】
図１２に示すように、エンジン１１の過給圧ＰＴは、エンジン１１の出力トルクＴＥが高くなるにつれて、大気圧ＰＡとの差が大きくなるが、エンジン１１の出力トルクＴＥが低いときには、過給圧ＰＴと大気圧ＰＡとの間に僅かな差しか生じない。そのため、過給圧ＰＴと大気圧ＰＡとの差が閾値ΔＰ以下、すなわち、エンジン１１の出力トルクＴＥが大気圧ＰＡと閾値ΔＰとの和に等しい過給圧ＰＴ１に相当する出力トルクＴａ以下のときに、エンジン１１がトルクを出力しているのかどうかの判断が困難であり、エンジンアシスト制限部２０Ｅの判定が行われ難くなっている。
【０１０１】
一方、エンジン１１の過給圧ＰＴが低い、エンジン１１がアイドリングしている状態において、エンジン１１の出力トルクＴＥのアシストが制限されると、油圧ポンプ１３に負荷トルクＴＰが急峻にかかった際に、電動・発電機１２がエンジン１１の出力トルクＴＥのアシストを行うことができないので、エンストが発生する可能性がある。
【０１０２】
そこで、本発明の第４実施形態は、エンジン状態判定部２０Ｂの判定において、過給圧センサ１１Ｄによって測定された過給圧ＰＴだけでなく、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰを併用している。具体的には、コントローラ２０は、過給圧センサ１１Ｄによって測定されたエンジン１１の過給圧ＰＴに応じて、エンジン１１の過給圧ＰＴの状態を判定する過給圧状態判定部２０Ｈと、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰに応じて、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰの状態を判定する負荷トルク状態判定部２０Ｉとを有している。
【０１０３】
過給圧状態判定部２０Ｈは、例えば、過給圧センサ１１Ｄによって測定されたエンジン１１の過給圧ＰＴが所定値Ｐｈ（図１４参照）以上であるとき、エンジン１１の過給圧ＰＴが高いと判定し、過給圧センサ１１Ｄによって測定されたエンジン１１の過給圧ＰＴが所定値Ｐｈ未満であるとき、エンジン１１の過給圧ＰＴが低いと判定する。負荷トルク状態判定部２０Ｉは、例えば、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが所定値Ｔｈ（図１４参照）以上であるとき、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いと判定し、負荷トルク推定部２０Ｃによって演算された油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが所定値Ｔｈ未満であるとき、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低いと判定する。なお、所定値Ｐｈは、例えば、大気圧ＰＡと閾値ΔＰとの和の値ＰＴ１に設定しても良いし、あるいは大気圧ＰＡの１．５倍の値に設定しても良い。また、所定値Ｔｈは、トルクＴ１より大きい値に設定されている。
【０１０４】
図１３は、エンジン１１の過給圧ＰＴ及び油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰの各状態における油圧ショベル１の動作状態を示すマトリックス図である。
【０１０５】
図１３に示すように、過給圧状態判定部２０Ｈによってエンジン１１の過給圧ＰＴが低いと判定され、かつ負荷トルク状態判定部２０Ｉによって油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低いと判定されたとき、油圧ショベル１の動作状態として、エンジン１１がアイドリングしている状態であると判断することができる。このとき、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定できるので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限せずに許可する。
【０１０６】
なお、エンジン１１がアイドリングしている状態のときに、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを許可しても、負荷トルク推定部２０ＣによってトルクＴ１未満の負荷トルクＴＰが演算されると、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限するので、エンジン１１のアイドリング状態における電動・発電機１２による不必要なエンジンの動力のアシストを抑制することができる。
【０１０７】
一方、過給圧状態判定部２０Ｈによってエンジン１１の過給圧ＰＴが高いと判定され、かつ負荷トルク状態判定部２０Ｉによって油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いと判定されたとき、油圧ショベル１の動作状態として、重負荷作業が行われていると判断することができる。このとき、仮にエンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限すると、エンストを引き起こす可能性があるので、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定でき、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限せずに許可する。
【０１０８】
また、過給圧状態判定部２０Ｈによってエンジン１１の過給圧ＰＴが高いと判定され、かつ負荷トルク状態判定部２０Ｉによって油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低いと判定されたとき、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低い状態でエンジン１１がトルクを出力しているので、油圧ショベル１の動作状態として、発電が行われている状態であると判断することができる。このときも、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達している状態であると判定できるので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限せずに許可する。
【０１０９】
さらに、過給圧状態判定部２０Ｈによってエンジン１１の過給圧ＰＴが低いと判定され、かつ負荷トルク状態判定部２０Ｉによって油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いと判定されたとき、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低い状態であるにも拘らず、エンジン１１がトルクを出力していない状態であるので、油圧ショベル１の動作状態として、電動・発電機１２によってエンジン１１への過剰なアシストが行われている状態であると判断することができる。このとき、エンジン状態判定部２０Ｂは、エンジン１１の出力トルクＴＥが最小トルクＴｍｉｎに達していない状態であると判定できるので、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限する。本発明の第４実施形態のその他の構成は、上述した第１実施形態と同じである。
【０１１０】
次に、本発明の第４実施形態に係るコントローラ２０の制御動作を図１４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１１１】
まず、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を入力し、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であるかどうかを判断する（Ｓ１１）。このとき、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満であると判断すると（Ｓ１１／ＮＯ）、手順Ｓ１の動作が繰り返される。
【０１１２】
一方、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であると判断すると（Ｓ１１／ＹＥＳ）、過給圧状態判定部２０Ｈは、過給圧センサ１１Ｄの測定結果を受信し、エンジン１１の過給圧ＰＴが高いかどうかを判定する（Ｓ１２）。このとき、過給圧状態判定部２０Ｈは、エンジン１１の過給圧ＰＴが高いと判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ１２／ＹＥＳ）、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を再度入力し、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であるかどうかを判断する（Ｓ１３）。
【０１１３】
手順Ｓ１３において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０以上であると判断すると（Ｓ１３／ＹＥＳ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限する指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ１４）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【０１１４】
一方、手順Ｓ１３において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥが回転数Ｎ０未満であると判断すると（Ｓ１３／ＮＯ）、エンジンコントロールダイヤル５Ａの出力信号とエンジン回転数センサ１１Ａの検出信号を入力し、エンジンコントロールダイヤル５Ａによって設定されたエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆがエンジン回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数ＮＥより高いかどうか、すなわちエンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａより大きいかどうかを判断する（Ｓ１５）。これにより、エンジン１１のアイドリング復帰の判定が実施される。
【０１１５】
手順Ｓ１５において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａより大きいと判断すると（Ｓ１５／ＹＥＳ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを制限せずに許可する指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ１６）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【０１１６】
一方、手順Ｓ１５において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、エンジン１１の目標回転数Ｗｒｅｆと実回転数ＮＥの偏差が閾値Δａ以下であると判断すると（Ｓ１５／ＮＯ）、電動・発電機１２によるエンジン１１の動力のアシストを実施せずに、エンジン１１の動力のアシストを停止させる指令信号をインバータ１６へ出力し（Ｓ１７）、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【０１１７】
手順Ｓ１２において、過給圧状態判定部２０Ｈは、エンジン１１の過給圧ＰＴが低いと判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ１２／ＮＯ）、負荷トルク状態判定部２０Ｉは、負荷トルク推定部２０Ｃの演算結果を受信し、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いかどうかを判定する（Ｓ１８）。このとき、負荷トルク推定部２０Ｃは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いと判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ１８／ＹＥＳ）、手順Ｓ１４の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【０１１８】
一方、手順Ｓ１８において、負荷トルク状態判定部２０Ｉは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが低いと判定し、その判定結果をエンジンアシスト制限部２０Ｅへ送信すると（Ｓ１８／ＮＯ）、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、負荷トルク推定部２０Ｃの演算結果を受信し、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いかどうかを判断する（Ｓ１９）。
【０１１９】
このとき、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１より低いと判断すると（Ｓ１９／ＹＥＳ）、手順Ｓ１４の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。一方、手順Ｓ１９において、エンジンアシスト制限部２０Ｅは、油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰがトルクＴ１以上であると判断すると（Ｓ１９／ＮＯ）、手順Ｓ１６の動作が行われ、コントローラ２０の制御動作を終了する。
【０１２０】
このように構成した本発明の第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、エンジン１１の出力トルクＴＥを直接検出しなくても、エンジン状態判定部２０Ｂは、過給圧状態判定部２０Ｇによるエンジン１１の過給圧ＰＴの状態の判定結果、及び負荷トルク状態判定部２０Ｉによる油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰの状態の判定結果の組み合わせから判断される油圧ショベル１の動作状態に応じて、エンジン１１の出力トルクＴＥの状態を判定できるので、エンジン１１が実際に出力している実トルクＴＥを検出する実トルク検出部を省くことができる。これにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を簡易な構成で実現できるので、利便性に優れている。
【０１２１】
特に、過給圧状態判定部２０Ｈの判定に用いられる過給圧センサ１１Ｄは、建設機械に予め設けられていることが多いので、新たにセンサを追加しなくて済み、低コスト化を図ることができる。なお、本発明の第４実施形態では、図１３に示すように、負荷トルク状態判定部２０Ｉによる油圧ポンプ１３の負荷トルクＴＰが高いか、又は低いかによって油圧ショベル１の動作状態の判断が可能である。そのため、本発明の第４実施形態は、複数の油圧ポンプを有するシステムに適用される場合には、これらの油圧ポンプの１つが故障する等により負荷トルクＴＰが正確に演算されなくても、エンジン状態判定部２０Ｂがエンジン１１の出力トルクＴＥの状態を十分に判定することができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
従って、例えば、図１５に示すように、本発明の第１〜４実施形態の構成を併用することにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を行っても良い。これにより、エンジン状態判定部２０Ｂによるエンジン１１の出力トルクＴＥの状態の判定を各実施形態の異なる機能により実現できるので、各実施形態に係る各種のセンサの一部に異常が発生しても、エンジンアシスト制限部２０Ｅが電動・発電機１２によるエンジン１１の出力トルクＴＥの制限を十分に実施することができる。これにより、信頼性の高い油圧ショベル１を提供することができる。
【０１２４】
また、本実施形態に係るハイブリッド建設機械はハイブリッド油圧ショベル１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】
【０１２５】
１  ハイブリッド油圧ショベル（ハイブリッド建設機械）
３  旋回体
３Ａ１  旋回モータ（アクチュエータ）
４  フロント作業機（油圧作業部）
４ａ  ブームシリンダ（アクチュエータ）
４ｂ  アームシリンダ（アクチュエータ）
４ｃ  バケットシリンダ（アクチュエータ）
５Ａ  エンジンコントロールダイヤル（目標回転数設定部）
１１  エンジン
１１Ａ  エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出部）
１１Ｂ  ガバナ
１１Ｃ  過給機
１１Ｄ  過給圧センサ（過給圧測定部）
１２  電動・発電機
１２Ａ  電動・発電機回転数センサ（電動・発電機回転数検出部）
１３  油圧ポンプ
１３Ａ  吐出圧センサ
１３Ｂ  吐出流量センサ
１６  インバータ
１６Ａ  電動・発電機電流センサ（電動・発電機電流検出部）
１６Ｂ  電動・発電機電力センサ
１７  蓄電装置
１８  バルブ装置
１９  ポンプ容量調節装置
２０  コントローラ
２０Ａ  エンジントルク推定部
２０Ｂ  エンジン状態判定部
２０Ｃ  負荷トルク推定部（負荷トルク検出部）
２０Ｄ  電動・発電機トルク推定部（電動・発電機トルク検出部）
２０Ｅ  エンジンアシスト制限部
２０Ｆ  燃料噴射量検出部
２０Ｇ  電動・発電機信号脈動判定部
２０Ｈ  過給圧状態判定部
２０Ｉ  負荷トルク状態判定部
【図１】
2015232246.tif 000005
【図２】
2015232246.tif 000006
【図３】
2015232246.tif 000007
【図４ａ】
2015232246.tif 000008
【図４ｂ】
2015232246.tif 000009
【図５ａ】
2015232246.tif 000010
【図５ｂ】
2015232246.tif 000011
【図６】
2015232246.tif 000012
【図７】
2015232246.tif 000013
【図８】
2015232246.tif 000014
【図９】
2015232246.tif 000015
【図１０ａ】
2015232246.tif 000016
【図１０ｂ】
2015232246.tif 000017
【図１１】
2015232246.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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