(57)【要約】【課題】キャパシタの余分な暖機運転の抑制と暖機運転の安定化とを図ることができる作業車両を提供する。【解決手段】キャパシタ２１の端子電圧Ｖを検出する電圧検出器３１と、キャパシタ２１の充電または放電の電流Ｉを検出する電流検出器３２を設ける。キャパシタ２１の暖機運転は、キャパシタ２１の端子電圧Ｖと電流Ｉとに基づいてキャパシタ２１の内部抵抗を推定し、その内部抵抗値Ｒが所定値Ｒ０以上の場合に、該所定値Ｒ０を下回るまで、キャパシタ２１の放電と充電を交互に繰り返すことにより行う。また、暖機運転を行うときに、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）から外れている場合は、暖機のための放電と充電に先立って、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内となるまで、キャパシタ２１の放電（暖機前放電）または充電（暖機前充電）を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンにより回転駆動されることにより発電を行う発電機機能、および、電力供給されることにより前記エンジンの駆動を補助する電動機機能を有する発電電動機と、該発電電動機に接続されたインバータと、該インバータに接続された直流母線と、該直流母線に直接、または、チョッパを介して接続され、充電または放電の電荷量に応じて端子電圧が変化するキャパシタとを備えてなる作業車両において、
前記キャパシタの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記キャパシタの充電または放電の電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段と電流検出手段とにより検出される前記キャパシタの端子電圧と電流とに基づいて、前記キャパシタの内部抵抗を推定する内部抵抗推定手段と、
前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値が所定値以上の場合に、該所定値を下回るまで、前記キャパシタの放電と充電を交互に行うことにより前記キャパシタを暖める暖機手段と、
前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値が前記所定値以上で、かつ、前記キャパシタの端子電圧が所定の範囲から外れている場合に、前記暖機手段による前記キャパシタの放電と充電に先立って、前記キャパシタの端子電圧が前記所定の範囲内となるまで、前記キャパシタの放電または充電を行う暖機前電圧調整手段とを備える構成としたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記暖機前電圧調整手段による放電または充電を行うときの電流の絶対値は、前記暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定してなる請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記キャパシタは、前記暖機手段による放電と充電、および、前記暖機前電圧調整手段による放電または充電に先立って、前記内部抵抗推定手段により内部抵抗を事前に推定するための事前放電または事前充電を行う構成とし、
該事前放電または事前充電を行うときの電流の絶対値は、前記暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定してなる請求項１または２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記キャパシタの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定する内部抵抗値の代わりに、前記温度検出手段により検出された温度が所定の温度以下の場合に、前記キャパシタの暖機動作を開始する構成としてなる請求項１，２または３に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ホイールローダ、油圧ショベル等の作業車両に関し、エンジン（内燃機関）と発電電動機（アシスト発電モータ）の双方を動力源とするハイブリッド式の作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ホイールローダ、油圧ショベル等の作業車両として、エンジン（内燃機関）と発電電動機（アシスト発電モータ）の双方を動力源とするハイブリッド式のものが知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
このようなハイブリッド式の作業車両は、例えば、自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンに接続され発電および該エンジンの駆動の補助を行う発電電動機と、該発電電動機に接続されたインバータと、該インバータに接続された直流母線（直流電力ライン）と、該直流母線に接続され電荷を蓄電する蓄電装置とを含んで構成されている。
【０００４】
ここで、蓄電装置は、例えば電気二重層のキャパシタ等により構成され、キャパシタは、低温時に内部抵抗が大きくなる特性がある。このため、低温のキャパシタに大きな電力を充電しようとすると、キャパシタの端子電圧が過度に上昇し、過電圧不調に繋がるおそれがある。一方、低温のキャパシタから大きな電力を放電しようとすると、キャパシタの端子電圧が過度に低下し、低電圧不調に繋がるおそれがある。
【０００５】
そこで、従来技術によれば、作業車両を例えば−３０℃等の低温環境で使用する場合に、温度センサにより検出されるキャパシタの温度が所定の温度以下のときは、キャパシタを暖機する構成となっている。具体的には、作業車両の起動初期に、エンジンの暖機運転を行いつつキャパシタの放電と充電を交互に行うことにより、該キャパシタ自身を発熱させ、該キャパシタを暖める構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２７２７１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０７９７９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のようなハイブリッド式の作業車両は、取り扱う電力が数十ｋＷ以上と比較的大きい。このため、キャパシタの容積、熱時定数が大きくなり、キャパシタの内部の温度分布が不均一になりやすい。一方、荷電されているキャパシタの温度を計測する場合、安全面を考慮すると、温度センサは、キャパシタの外部側、即ち、キャパシタのケース（外囲器）や外部端子に取付けることが好ましい。しかし、この場合は、キャパシタの内部温度が変化するときに、温度センサにより検出される温度が、キャパシタの内部温度に対してずれたりタイムラグ（時間的遅れ）を生じるおそれがある。
【０００８】
例えば、キャパシタを暖機しているときは、キャパシタの内部温度が暖機を必要としない温度にまで上昇しているにも拘わらず、温度センサにより検出される温度と内部温度とのタイムラグにより、暖機運転を終了するタイミングが遅れるおそれがある。この場合には、暖機運転が余分に（必要以上に）継続されるという問題がある。
【０００９】
一方、例えば、作業車両の運転を一時的に停止して再始動したときは、キャパシタの内部温度が暖機を必要とする温度にまで低下していない（暖かい）にも拘わらず、温度センサにより検出される温度と内部温度とのずれにより、暖機運転が開始されるおそれがある。この場合には、余分な（必要でない）暖機運転が行われるという問題がある。
【００１０】
さらに、キャパシタの暖機運転を行うときに、暖機のための充電と放電を単にそのまま開始する構成とすると、そのときのキャパシタの電圧によっては暖機運転が不安定になるおそれがある。例えば、電圧が高いときは、充電のときに過電圧となるおそれがある。また、電圧が高いときに大きな充放電電流で暖機を行うと、電圧×電流で表される充放電電力は大きな値となり、暖機運転が必要な低温下で不安定に動作しているエンジンに対して大きな負荷変動を与えることになり、エンジンの回転速度の変動が大きくなるおそれがある。一方、電圧が低いときは、放電のときの電圧が不足するおそれがある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、余分な暖機運転の抑制と暖機運転の安定化とを図ることができる作業車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の作業車両は、自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンにより回転駆動されることにより発電を行う発電機機能、および、電力供給されることにより前記エンジンの駆動を補助する電動機機能を有する発電電動機と、該発電電動機に接続されたインバータと、該インバータに接続された直流母線と、該直流母線に直接、または、チョッパを介して接続され、充電または放電の電荷量に応じて端子電圧が変化するキャパシタとを備えてなる。
【００１３】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記キャパシタの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記キャパシタの充電または放電の電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段と電流検出手段とにより検出される前記キャパシタの端子電圧と電流とに基づいて、前記キャパシタの内部抵抗を推定する内部抵抗推定手段と、前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値が所定値以上の場合に、該所定値を下回るまで、前記キャパシタの放電と充電を交互に行うことにより前記キャパシタを暖める暖機手段と、前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値が前記所定値以上で、かつ、前記キャパシタの端子電圧が所定の範囲から外れている場合に、前記暖機手段による前記キャパシタの放電と充電に先立って、前記キャパシタの端子電圧が前記所定の範囲内となるまで、前記キャパシタの放電または充電を行う暖機前電圧調整手段とを備える構成としたことにある。
【００１４】
請求項２の発明は、前記暖機前電圧調整手段による放電または充電を行うときの電流の絶対値は、前記暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定したことにある。
【００１５】
請求項３の発明は、前記キャパシタは、前記暖機手段による放電と充電、および、前記暖機前電圧調整手段による放電または充電に先立って、前記内部抵抗推定手段により内部抵抗を事前に推定するための事前放電または事前充電を行う構成とし、該事前放電または事前充電を行うときの電流の絶対値は、前記暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定したことにある。
【００１６】
請求項４の発明は、前記キャパシタの温度を検出する温度検出手段を備え、前記発電電動機の起動初期において、前記内部抵抗推定手段により推定する内部抵抗値の代わりに、前記温度検出手段により検出された温度が所定の温度以下の場合に、前記キャパシタの暖機動作を開始する構成としたことにある。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、暖機手段は、内部抵抗推定手段により推定されるキャパシタの内部抵抗値が所定値以上の場合に、該所定値を下回るまで、キャパシタの暖機運転（キャパシタの放電と充電）を行う構成としている。即ち、内部抵抗推定手段は、電圧検出手段と電流検出手段とにより検出されるキャパシタの端子電圧と電流とに基づいて、キャパシタの内部抵抗値を推定する。そして、暖機手段は、内部抵抗推定手段により推定されるキャパシタの内部抵抗値に基づいて、キャパシタの暖機運転の開始、継続、停止（終了）を判定する。
【００１８】
このため、キャパシタの温度を検出する構成、即ち、キャパシタの温度に基づいて暖機運転の開始、継続、停止を判定する構成と比較して、検出値のずれや時間的遅れに伴って行われる余分な暖機運転を抑制することができる。換言すれば、暖機手段は、キャパシタが暖機運転の必要な内部抵抗の高い状態であるか否かを、内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値そのものを直接的に用いて判定することができる。このため、内部抵抗値に対して間接的な状態量となる温度を用いて判定する構成と比較して、暖機運転の開始、継続、停止のタイミングの好適化を図ることができ、余分な暖機運転を抑制することができる。
【００１９】
一方、暖機前電圧調整手段は、暖機手段によるキャパシタの暖機運転（キャパシタの放電と充電）に先立って、キャパシタの端子電圧が所定の範囲内となるまで、キャパシタの放電または充電を行う構成としている。このため、キャパシタの電圧を暖機運転に適した値に規制（調整）した状態で、暖機運転を開始することができ、暖機運転のときに過電圧または不足電圧が生じることを抑制することができる。これにより、暖機運転のときに、エンジンに過度の負荷が加わり該エンジンの回転速度の変動が大きくなること等を抑制することができ、暖機運転を安定して行うことができる。しかも、キャパシタの電圧を暖機運転に適した値に規制してから暖機運転を開始できるため、暖機運転のときのキャパシタの放電と充電の電流値を大きく設定することができ、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることもできる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、暖機前電圧調整手段による放電または充電を行うときの電流の絶対値を、暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定している。このため、暖機前電圧調整手段による放電または充電のときは、その電流の絶対値を小さく設定することで、過電圧または不足電圧を抑制することができる。この場合、電流の絶対値を過剰に小さくすると、キャパシタの端子電圧が所定の範囲内となるまでに要する時間が長くなる。そこで、暖機前電圧調整手段による放電または充電を行うときの電流の絶対値は、過電圧または不足電圧とならない範囲で可及的に大きくすることが好ましい。
【００２１】
一方、暖機手段による放電と充電を行うときは、その電流の絶対値を大きく設定することで、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることができる。この場合、電流の絶対値を過剰に大きくすると、キャパシタの開放端子電圧が所定の範囲内であっても、過電圧または不足電圧となるおそれがある。そこで、暖機手段による放電と充電を行うときの電流の絶対値は、キャパシタの端子電圧が所定の範囲内に規制されている状態で充電と放電を行う場合に、過電圧または不足電圧とならない範囲で可及的に大きくすることが好ましい。
【００２２】
請求項３の発明によれば、キャパシタは、暖機手段による放電と充電、および、暖機前電圧調整手段による放電または充電に先立って、内部抵抗推定手段により内部抵抗を事前に推定するための事前放電または事前充電を行う構成としている。これにより、事前放電または事前充電を行ったときに内部抵抗推定手段により推定された内部抵抗値に基づいて、その後に暖機を行うか否かを判定することができる。この場合に、事前放電または事前充電を行うときの電流の絶対値を小さく設定することで、事前放電または事前充電のときの過電圧または不足電圧を抑制することができる。一方、暖機手段による放電と充電を行うときは、その電流の絶対値を大きく設定することで、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、温度検出手段により検出されるキャパシタの温度に基づいて、キャパシタの暖機動作、即ち、暖機前電圧調整手段による放電または充電、ないしは、暖機手段による放電と充電を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態によるホイールローダを示す正面図である。
【図２】ホイールローダの電動システムと油圧システムの構成を示すブロック図である。
【図３】電動システムの具体的な構成を示す回路図である。
【図４】ホイールローダを起動したときのエンジン回転数、直流母線の電圧、キャパシタの電流、端子電圧、内部抵抗、温度の時間変化の一例を示す特性線図である。
【図５】図４中のキャパシタの電流、端子電圧の時間変化を拡大して示す特性線図である。
【図６】図２中のハイブリッド制御装置によるキャパシタ暖機運転処理を示す流れ図である。
【図７】図６中の事前内部抵抗推定処理を示す流れ図である。
【図８】図６中の暖機前電圧調整処理を示す流れ図である。
【図９】本発明の変形例によるエンジン回転数、直流母線の電圧、キャパシタの電流、端子電圧、内部抵抗、温度の時間変化の一例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る作業車両として、ハイブリッド式のホイールローダを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図において、１は作業車両の代表例としてのホイールローダを示している。ホイールローダ１は、前部車体２と後部車体７とが、屈曲可能に連結されたアーティキュレート式の作業車両として構成されている。
【００２７】
２はホイールローダ１の前側に配置された前部車体を示している。前部車体２は、後述する後部車体７と共に自走可能な車体を構成するものである。前部車体２は、略箱状に形成された前フレーム３と、該前フレーム３の下側に設けられた前車軸４と、該前車軸４の左，右両端に設けられた走行用の車輪としての前輪５とにより大略構成されている。前部車体２には、後述する作業装置６が設けられると共に、フロントモータ１４が搭載されている。
【００２８】
６は前フレーム３の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置を示している。作業装置６は、前フレーム３の左，右両側の上端側に設けられたブラケット部３Ａに俯仰動可能に取付けられたアーム６Ａと、該アーム６Ａの先端部に回動可能に取付けられたバケット６Ｂとにより構成されている。アーム６Ａは、アームシリンダ６Ｃにより回動動作され、バケット６Ｂは、バケットシリンダ６Ｄにより回動動作される。作業装置６は、アームシリンダ６Ｃとバケットシリンダ６Ｄによる回動動作により、バケット６Ｂを上，下方向に俯仰動させ、バケット６Ｂによって土砂等の運搬作業およびダンプトラックへの積荷作業等を行う。
【００２９】
７は前部車体２の後方に左，右方向に屈曲可能な状態で連結された後部車体を示している。後部車体７は、後述するエンジン１６等を収容する後フレーム８と、該後フレーム８の下側に設けられた後車軸９と、後車軸９の左，右両端に設けられた走行用の車輪としての後輪１０と、後フレーム８上に設けられたキャブ１２とにより大略構成されている。後部車体７には、エンジン１６に加え、リアモータ１３、アシスト発電モータ１７、油圧ポンプ１８、キャパシタ２１、インバータ２２，２３，２４、チョッパ２５等が搭載されている。
【００３０】
後フレーム８は、エンジン１６等の駆動源が収容された収容枠部８Ａと、該収容枠部８Ａの前側に設けられ前部車体２に連結された結合部８Ｂとにより構成されている。このとき、前フレーム３の後部側に設けられた結合部３Ｂが、後フレーム８の結合部８Ｂに連結され、これらの結合部３Ｂ，８Ｂが屈曲中心を構成している。一方、後車軸９は、後フレーム８に対してロール軸周りに回動可能に軸支されている。後車軸９は、前車軸４と共にプロペラシャフト１１と通じて後述のリアモータ１３に連結されている。これにより、前輪５と後輪１０とには、プロペラシャフト１１を通じてリアモータ１３による駆動力が伝達され、４輪駆動が可能となっている。
【００３１】
１３は後フレーム８内に設けられた走行用の電動機（電動モータ）としてのリアモータを示している。リアモータ１３は、例えば三相誘導電動機によって構成され、リアモータ１３の出力側は、プロペラシャフト１１に接続される。リアモータ１３は、例えば主に低速走行時に、後述の直流母線２６Ａ，２６Ｂからの電力により作動し、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９を駆動する。これにより、前車軸４、後車軸９を介して前輪５、後輪１０が回転駆動し、ホイールローダ１は前進または後進する。
【００３２】
１４は前フレーム３内に設けられた走行用の電動機（電動モータ）としてのフロントモータを示している。フロントモータ１４も、リアモータ１３と同様に、三相誘導電動機によって構成されている。フロントモータ１４の回転軸は、プロペラシャフト１１の回転軸と同軸となっている。フロントモータ１４は、例えば主に高速走行時に、後述の直流母線２６Ａ，２６Ｂからの電力により作動し、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９を駆動する。
【００３３】
１５は車両の左，右両側に位置して前フレーム３と後フレーム８との間に取付けられたステアリングシリンダを示している。ステアリングシリンダ１５は、後述する油圧ポンプ１８からコントロールバルブ２０を介して圧油が供給または排出されることにより、伸長または縮小する。前部車体２（前フレーム３）と後部車体７（後フレーム８）は、ステアリングシリンダ１５の伸長、縮小に基づいて左，右方向に屈曲し、左，右方向に対する走行時の操舵を行う。
【００３４】
１６は後フレーム８内に設けられたエンジンを示している。エンジン１６は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関により構成され、後部車体７の後フレーム８に搭載されている。エンジン１６の出力側には、後述するアシスト発電モータ１７と油圧ポンプ１８が接続されている。
【００３５】
１７はエンジン１６に接続された発電電動機としてのアシスト発電モータを示している。アシスト発電モータ１７は、例えば永久磁石式の同期電動機によって構成されている。アシスト発電モータ１７は、エンジン１６によって回転駆動されることにより発電を行う発電機としての機能（発電機機能）と、電力供給されることによりエンジン１６の駆動を補助（アシスト）する電動機としての機能（電動機機能）とを有するものである。
【００３６】
アシスト発電モータ１７の発電電力は、後述する第３のインバータ２４および直流母線２６Ａ，２６Ｂを介して、後述する第１のインバータ２２、第２のインバータ２３およびチョッパ２５に供給され、それぞれリアモータ１３，フロントモータ１４の駆動、キャパシタ２１の充電（蓄電）が行われる。一方、エンジン１６の駆動を補助するときは、アシスト発電モータ１７は、キャパシタ２１に充電された電力（ないしモータ１３，１４の回生電力）により駆動される。
【００３７】
１８は作動油タンク１９と共に油圧源を構成する油圧ポンプを示している。油圧ポンプ１８は、例えば可変容量型の斜板式油圧ポンプによって構成され、エンジン１６（と必要に応じてアシスト発電モータ１７と）により駆動されるものである。油圧ポンプ１８は、作業装置６のシリンダ６Ｃ，６Ｄとステアリングシリンダ１５を駆動するための動力源として、作動油タンク１９内の作動油を昇圧して後述のコントロールバルブ２０に向けて吐出する。
【００３８】
２０は複数個の油圧制御弁により構成されたコントロールバルブを示している。コントロールバルブ２０は、作業装置６のシリンダ６Ｃ，６Ｄとステアリングシリンダ１５を制御するものである。即ち、コントロールバルブ２０は、油圧ポンプ１８から供給される圧油の供給と排出を、キャブ１２内に設置された操作レバー、ステアリングホイール等の操作装置（図示せず）の操作に応じて切換える。これにより、油圧ポンプ１８からコントロールバルブ２０に供給された作動油（圧油）は、オペレータによる操作装置の操作に応じて各シリンダ６Ｃ，６Ｄ，１５に適宜分配され、これら各シリンダ６Ｃ，６Ｄ，１５を伸長、縮小させることができる。
【００３９】
２１は後フレーム８内に取付けられた蓄電装置としてのキャパシタを示している。キャパシタ２１は、例えば電気二重層のキャパシタにより構成され、充電または放電の電荷量に応じて端子電圧が変化する。キャパシタ２１は、後述するチョッパ２５を介して直流母線（直流バスライン）２６Ａ，２６Ｂに接続され、該直流母線２６Ａ，２６Ｂは、インバータ２２，２３，２４を介してリアモータ１３、フロントモータ１４、アシスト発電モータ１７に接続されている。
【００４０】
キャパシタ２１は、アシスト発電モータ１７の発電時やリアモータ１３、フロントモータ１４の回生制動時の電荷を蓄電（充電）する。一方、キャパシタ２１は、リアモータ１３およびフロントモータ１４の駆動時やアシスト発電モータ１７のアシスト時に給電（放電）する。キャパシタ２１の充放電は、モータ１３，１４，１７の駆動に伴う直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧の変動を吸収するようにチョッパ２５により制御される。これにより、モータ１３，１４等の駆動に用いられるインバータ２２，２３には、一定の直流電圧が供給される。
【００４１】
次に、ホイールローダ１の電動システムの構成について説明する。
【００４２】
図２および図３に示すように、ホイールローダ１の電動システムは、上述したリアモータ１３、フロントモータ１４、アシスト発電モータ１７、キャパシタ２１に加えて、第１ないし第３のインバータ２２〜２４、チョッパ２５等によって構成されている。この場合、第１のインバータ２２と第２のインバータ２３は、リアモータ１３およびフロントモータ１４を制御する第１の電力変換装置（第１のパワーコントロールユニット）２７（図３参照）として、例えば後部車体７の左側にまとめて搭載されている。一方、第３のインバータ２４とチョッパ２５は、アシスト発電モータ１７およびキャパシタ２１を制御する第２の電力変換装置（第２のパワーコントロールユニット）２８として、例えば後部車体７の右側にまとめて搭載されている。
【００４３】
２２はリアモータ１３に電気的に接続された第１のインバータを示している。第１のインバータ２２は、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数（例えば１２個）のスイッチング素子Ｓ（図３参照）を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。ここで、インバータ２２は、制御部２２Ａを用いてスイッチング素子Ｓのオン／オフを制御することによって、例えば直流電力から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を生成する。そして、インバータ２２は、三相交流電力をリアモータ１３に供給し、リアモータ１３を駆動する。
【００４４】
２３はフロントモータ１４に電気的に接続された第２のインバータを示している。第２のインバータ２３は、第１のインバータ２２とほぼ同様に、複数（例えば６個）のスイッチング素子Ｓ（図３参照）を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。インバータ２３は、制御部２３Ａを用いてスイッチング素子Ｓのオン／オフを制御することによって、例えば直流電力から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を生成し、フロントモータ１４を駆動する。
【００４５】
２４はアシスト発電モータ１７に電気的に接続された第３のインバータを示している。第３のインバータ２４は、第１のインバータ２２とほぼ同様に、複数（例えば６個）のスイッチング素子Ｓ（図３参照）を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。インバータ２４のスイッチング素子Ｓは、そのオン／オフが制御部２４Ａによって制御される。そして、アシスト発電モータ１７の発電時には、インバータ２４は、アシスト発電モータ１７による発電電力を直流電力に変換して直流母線２６Ａ，２６Ｂに供給する。一方、アシスト発電モータ１７のモータ駆動時には、インバータ２４は、直流母線２６Ａ，２６Ｂの直流電力から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力を生成し、アシスト発電モータ１７に供給する。
【００４６】
２５は一端がキャパシタ２１に接続され他端が一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されたチョッパを示している。チョッパ２５とインバータ２２〜２４とは、一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂを介して互いに電気的に接続される。チョッパ２５は、例えばＩＧＢＴ等からなる複数（例えば２個）のスイッチング素子ＳとリアクトルＬ（図３参照）とを備える。チョッパ２５は、制御部２５Ａによってスイッチング素子Ｓのオン／オフが制御される。そして、キャパシタ２１の充電時には、チョッパ２５は、降圧回路（降圧チョッパ）として機能し、例えば直流母線２６Ａ，２６Ｂから供給される直流電圧を降圧してキャパシタ２１に供給する。一方、キャパシタ２１の放電時には、チョッパ２５は、昇圧回路（昇圧チョッパ）として機能し、キャパシタ２１から供給される直流電圧を昇圧して直流母線２６Ａ，２６Ｂに供給する。
【００４７】
インバータ２２〜２４およびチョッパ２５は、正極側（プラス側）と負極側（マイナス側）で一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂを通じて相互に接続されている。直流母線２６Ａ，２６Ｂには、平滑用のコンデンサＣ（図３参照）が接続されると共に、例えば数百Ｖ程度の所定の直流電圧が印加される。
【００４８】
一方、制御部２２Ａ〜２５Ａは、通信線２９を通じてハイブリッド制御装置（ハイブリッドコントロールユニット）３０に電気的に相互に接続され、ＣＡＮ（Control Area Network）を構成する。ハイブリッド制御装置３０は、操作指令信号等のような各種の信号を用いて、制御部２２Ａ〜２５Ａに対する制御指令を生成し、モータ１３，１４，１７の駆動制御、電動システムの異常監視、エネルギーマネジメント等の制御を行う。さらに、ハイブリッド制御装置３０は、後述するように、キャパシタ２１の暖機の制御も行う。
【００４９】
ところで、キャパシタ２１は、低温時に内部抵抗が大きくなる特性がある。このため、低温のキャパシタ２１に大きな電力を充電しようとすると、キャパシタ２１の端子電圧が過度に上昇し、過電圧不調に繋がるおそれがある。一方、低温のキャパシタ２１から大きな電力を放電しようとすると、キャパシタ２１の端子電圧が過度に低下し、低電圧不調に繋がるおそれがある。そこで、本実施の形態では、ホイールローダ１の起動初期（より具体的には、ホイールローダ１のエンジン１６を始動し、該エンジン１６の暖機運転を行っているとき）に、ハイブリッド制御装置３０からの指令に基づいてキャパシタ２１の放電と充電を交互に繰り返し、キャパシタ２１を暖める構成としている。即ち、キャパシタ２１の放電と充電を交互に行うことにより、キャパシタ２１に内部損失を発生させ、キャパシタ２１自身を発熱させることにより、該キャパシタ２１を暖機する構成としている。
【００５０】
この場合、キャパシタ２１の温度を温度センサにより検出し、この温度センサの検出値が所定の温度以下のときにキャパシタ２１の暖機を行う構成とすると、温度センサの検出値のずれや時間的遅れに伴って、余分な暖機運転が行われる可能性がある。また、キャパシタ２１の暖機運転を行うときに、暖機のための充電と放電を単にそのまま開始する構成とすると、そのときのキャパシタ２１の電圧によっては、暖機運転が不安定になるおそれがある。例えば、キャパシタ２１の電圧が高いときは、充電のときに過電圧となるおそれがある。また、電圧が高いときに大きな充放電電流で暖機を行うと、電圧×電流で表される充放電電力は大きな値となり、暖機運転が必要な低温下で不安定に動作しているエンジン１６に対して大きな負荷変動を与えることになり、エンジン１６の回転速度の変動が大きくなるおそれがある。一方、キャパシタ２１の電圧が低いときは、放電のときの電圧が不足するおそれがある。
【００５１】
これに対し、本実施の形態では、ハイブリッド制御装置３０は、キャパシタ２１の内部抵抗を推定する内部抵抗推定手段（内部抵抗推定処理）と、該内部抵抗推定手段により推定される内部抵抗値（内部抵抗推定値）Ｒに基づいてキャパシタ２１を暖機する暖機手段（暖機処理）と、暖機手段による暖機に先立ってキャパシタ２１の電圧を所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）に調整する暖機前電圧調整手段（暖機前電圧調整処理）とを備えている。このために、図２および図３に示すように、第２の電力変換装置２８内には、キャパシタ２１の端子電圧Ｖを検出（計測）する電圧検出手段としての電圧検出器３１と、キャパシタ２１の充電または放電の電流Ｉを検出（計測）する電流検出手段としての電流検出器３２とを設けている。これら電圧検出器３１と電流検出器３２は、いずれもハイブリッド制御装置３０に接続されている。
【００５２】
ハイブリッド制御装置３０は、電圧検出器３１と電流検出器３２とにより検出（計測）されるキャパシタ２１の端子電圧Ｖと電流Ｉとに基づいて、キャパシタ２１の内部抵抗を推定する。そして、ハイブリッド制御装置３０は、ホイールローダ１を始動するとき、即ち、アシスト発電モータ１７の起動初期において、推定された内部抵抗値（内部抵抗推定値）Ｒが所定値Ｒ０以上の場合に、該所定値Ｒ０を下回るまで、キャパシタ２１の放電と充電を交互に行うことにより、該キャパシタ２１を暖機する。この場合、ハイブリッド制御装置３０は、アシスト発電モータ１７の起動初期において、内部抵抗推定値Ｒが所定値Ｒ０以上で、かつ、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）から外れている場合は、暖機のための放電と充電に先立って、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内となるまで、キャパシタ２１の放電（暖機前放電）または充電（暖機前充電）を行う。
【００５３】
なお、キャパシタ２１の内部抵抗の所定値Ｒ０は、暖機を行うか否かの判定値（閾値）となるもので、ホイールローダ１により作業を行っても、キャパシタ２１の過電圧不調、低電圧不調を生じない内部抵抗の上限値（許容最大値）Ｒ０として設定することができる。キャパシタ２１の端子電圧の所定範囲（ＶＬ〜ＶＨ）は、暖機前放電または暖機前充電を行うか否かを判定するための範囲で、暖機のための放電と充電を開始しても、過電圧または不足電圧が生じない電圧の上限値（許容最大値）ＶＨと下限値（許容最小値）ＶＬとして設定することができる。これらＲ０、ＶＨ、ＶＬは、実験、シミュレーション等により予め求めておく。
【００５４】
さらに、本実施の形態では、キャパシタ２１は、ハイブリッド制御装置３０の指令に基づいて、暖機のための放電と充電、および、暖機前放電または暖機前充電に先立って、キャパシタ２１の内部抵抗を事前に推定するための事前放電または事前充電を行う。ハイブリッド制御装置３０は、事前放電または事前充電を行ったときに、電圧検出器３１と電流検出器３２とにより検出されるキャパシタ２１の端子電圧Ｖと電流Ｉとに基づいて、キャパシタ２１の内部抵抗を推定し、その内部抵抗推定値Ｒを用いて暖機を行うか否かの判定を行う。暖機を行うと判定された場合は、ハイブリッド制御装置３０は、事前放電または事前充電を行ったときの電圧検出器３１により検出されたキャパシタ２１の端子電圧Ｖを用いて、暖機前放電または暖機前充電を行うか否かの判定を行う。
【００５５】
次に、ハイブリッド制御装置３０によるキャパシタ暖機運転処理について、図６ないし図８の流れ図と、図４および図５の特性線図とを用いて説明する。なお、図６ないし図８の処理は、ホイールローダ１を起動（始動）したときに実行される。図４および図５の特性線図は、ホイールローダ１を起動（始動）したときに、ハイブリッド制御装置３０によるキャパシタ暖機運転処理が行われたときのエンジン１６の回転数、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧、キャパシタ２１の電流Ｉ、端子電圧Ｖ、内部抵抗Ｒ、温度の時間変化の一例を示している。
【００５６】
アクセサリＯＮ、または、エンジン１６の始動（イグニッションＯＮ）により、図６の処理動作がスタートすると、ステップ１では、直流母線（直流バスライン）２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立されたか否かを判定する。この判定は、例えば直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が所定の電圧（電圧判定値、電圧閾値）以上であるか否かにより行うことができる。ステップ１で、「ＮＯ」、即ち、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立されていない（所定の電圧よりも低い）と判定された場合は、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立されるまでステップ１の処理を繰り返す。
【００５７】
ステップ１で、「ＹＥＳ」、即ち、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立された（所定の電圧以上になった）と判定された場合は、ステップ２に進み、事前内部抵抗推定処理を行う。この事前内部抵抗推定処理は、例えば、図４および図５に「事前放電開始」と付記したように、先ず、予め設定したキャパシタ電流パルスを放電方向に流し（事前放電し）、その後、予め設定したキャパシタ電流パルスを充電方向に流す（事前充電する）。このとき、図４および図５に「検出」と付記したように、放電電流パルス通流終了直前のキャパシタ２１の端子電圧と電流、および、充電電流パルス通流直後のキャパシタ２１の端子電圧と電流を、電圧検出器３１と電流検出器３２とにより測定し、これらの計測値から内部抵抗を推定する。
【００５８】
即ち、図４および図５で符号５１を付した放電電流パルス通流終了直前におけるキャパシタ２１の端子電圧をＶ1、電流値をＩ1とし、同じく符号５２を付した充電電流パルス通流直後における端子電圧をＶ2、電流値をＩ2とすると、（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｉ1−Ｉ2）の計算式により、内部抵抗Ｒを推定する。そして、内部抵抗推定値Ｒが所定の抵抗値（例えばＲ０）より高いか低いかを判定し、高ければ、図４および図５に「暖機前放電開始」と付記したように、キャパシタ２１から放電電流を流し（暖機前放電をし）、キャパシタ端子電圧を所定の値（例えばＶＨ）まで下げる動作（暖機前電圧調整処理）を行う。その後、図４および図５に「暖機放電開始」と付記したように、キャパシタ２１の暖機運転動作（暖機処理）に入る。
【００５９】
ここで、事前内部抵抗推定処理は、例えば、図７に示すように、先ず、ステップ１１で、事前放電を行う。放電方向に電流を流す時間は、例えば１〜２秒間程度の数秒間とすることができる。
【００６０】
続くステップ１２では、事前充電を行う。充電方向に電流を流す時間は、例えば１〜２秒間程度の数秒間とすることができる。ステップ１１、１２の間およびその前後では、電圧検出器３１と電流検出器３２とによりキャパシタ２１の電流Ｉと端子電圧Ｖを検出（計測）する。
【００６１】
ステップ１３では、前記検出値に基づき上述したようにキャパシタ２１の内部抵抗（の絶対値）を推定する。
【００６２】
ステップ１３でキャパシタ２１の内部抵抗推定値Ｒを求めたら、リターンを介して図６のステップ３に進む。ステップ３では、内部抵抗推定値Ｒが所定値Ｒ０以上（Ｒ≧Ｒ０）であるか否かを判定する。この所定値Ｒ０は、暖機を行うか否かの判定値（閾値）となるもので、上述したように、ホイールローダ１により作業を開始しても、キャパシタ２１の過電圧不調、低電圧不調を生じない値として設定する。
【００６３】
ステップ３で、「ＮＯ」、即ち、内部抵抗推定値Ｒが所定値Ｒ０よりも小さい（Ｒ＜Ｒ０）と判定された場合は、キャパシタ２１の暖機運転を行わずに終了に進む。この場合は、キャパシタ２１の内部抵抗が小さく、ホイールローダ１により作業を開始しても、キャパシタ２１の過電圧不調、低電圧不調が生じにくいと考えられるため、キャパシタ２１の暖機運転は行わない。このとき、必要に応じて、暖機運転終了の旨をキャブ１２内のモニタ等の表示装置に表示し、オペレータに報知する構成とすることができる。
【００６４】
一方、ステップ３で、「ＹＥＳ」、即ち、内部抵抗推定値Ｒが所定値Ｒ０以上である（Ｒ≧Ｒ０）と判定された場合は、ステップ４に進み、暖機前電圧調整処理を行う。この暖機前電圧調整処理は、図８に示すように、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（第２の電圧所定値ＶＬ〜第１の電圧所定値ＶＨ）から外れている場合に、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内となるまで、キャパシタ２１の暖機前放電または暖機前充電を行う処理である。
【００６５】
即ち、ステップ２１では、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨを超えている（端子電圧Ｖ＞第１の電圧所定値ＶＨ）か否かを判定する。キャパシタ２１の端子電圧Ｖは、例えば、ステップ１２終了後に検出した端子電圧Ｖを用いることができる。ステップ２１で、「ＹＥＳ」、即ち、端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨを超えている（Ｖ＞ＶＨ）と判定された場合は、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが高く、この状態のまま暖機のための充電を行うと、図４および図５中に符号４１を付した二点鎖線で示すように、過電圧となるおそれがある。もしくは、例えば暖機運転中の不安定なエンジン１６に過度の負荷が加わり、エンジン１６の回転速度の変動が大きくなるおそれがある。
【００６６】
そこで、ステップ２１で、「ＹＥＳ」と判定された場合は、ステップ２２に進み、暖機前放電を開始する。即ち、図４および図５に「暖機前放電開始」と付記したように、予め設定したキャパシタ電流を放電方向に流す。これにより、図４および図５中に符号４２を付したように、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが下がる。なお、図４および図５に示すように、暖機前放電を行うときの電流の絶対値ＩＢは、後述する暖機放電を行うときの電流の絶対値ＩＣよりも小さく設定している。
【００６７】
続くステップ２３では、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内になったか否か、即ち、端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となったか否かを判定する。この判定は、キャパシタ２１の端子電圧Ｖを検出しつつ暖機前放電を行い、その端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となったか否かにより判定する。そして、端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となったときに暖機前放電を終了する。
【００６８】
なお、ステップ２１の判定を行ったときのキャパシタ２１の端子電圧Ｖに応じて設定される所定時間を経過したか否かにより、端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となったか否かを判定することもできる。即ち、キャパシタ２１の端子電圧Ｖの変化量（低下量）と暖機前放電の経過時間（暖機前充電の経過時間）とは相関関係を有する。そこで、暖機前放電を開始する前のキャパシタ２１の端子電圧Ｖに基づいて、該端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となるまでに必要な暖機前放電の時間を所定時間（例えば１０秒間程度の数秒間）として設定し、該所定時間経過するまで暖機前放電を行う構成としてもよい。
【００６９】
何れにしても、ステップ２３で、「ＹＥＳ」、即ち、端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下となった（所定時間経過した）と判定された場合は、ステップ２４に進む。また、ステップ２１で、「ＮＯ」、即ち、ステップ２の処理のときに検出された端子電圧Ｖが第１の電圧所定値ＶＨ以下である（Ｖ≦ＶＨ）と判定された場合は、ステップ２２，２３を介することなく、ステップ２４に進む。
【００７０】
ステップ２４では、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬよりも低い（端子電圧Ｖ＜第２の電圧所定値ＶＬ）か否かを判定する。ステップ２４で、「ＹＥＳ」、即ち、端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬよりも低い（Ｖ＜ＶＬ）と判定された場合は、キャパシタ２１の端子電圧が低く、この状態のまま暖機のための放電を行うと、電圧が不足するおそれがある。
【００７１】
そこで、ステップ２４で、「ＹＥＳ」と判定された場合は、ステップ２５に進み、暖機前充電を開始する。これにより、キャパシタ２１の端子電圧を上げる。この場合、暖機前充電を行うときの電流の絶対値は、後述する暖機充電を行うときの電流の絶対値よりも小さく設定する。なお、図４および図５に示す特性線図では、端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬよりも大きい（第１の電圧所定値ＶＨを超えている）ため、暖機前充電は行われない。
【００７２】
ステップ２６では、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内になったか否か、即ち、端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬ以上となったか否かを判定する。
【００７３】
即ち、ステップ２６では、キャパシタ２１の端子電圧Ｖを検出しつつ暖機前充電を行い、その端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬ以上となったときに暖機前充電を終了する。なお、暖機前充電を開始する前のキャパシタ２１の端子電圧Ｖに基づいて、該端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬ以上となるまでに必要な暖機前充電の時間を所定時間（例えば１０秒間程度の数秒間）として設定し、該所定時間経過するまで暖機前充電を行う構成としてもよい。
【００７４】
何れにしても、ステップ２６で、「ＹＥＳ」、即ち、端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬ以上となった（所定時間経過した）と判定された場合は、リターンを介して、図６のステップ５に進む。また、ステップ２４で、「ＮＯ」、即ち、ステップ２の処理のときに検出された端子電圧Ｖが第２の電圧所定値ＶＬ以上である（Ｖ≧ＶＬ）と判定された場合は、ステップ２５，２６を介することなく、リターンを介して図６のステップ５に進む。
【００７５】
ステップ５の暖機処理では、予め設定したキャパシタ電流を放電方向に流す。即ち、図４および図５に「暖機放電開始」と付記したように、予め設定したキャパシタ電流を放電方向に流す。この場合、暖機放電を行うときの電流の絶対値ＩＣは、ステップ１１の事前放電およびステップ２２の暖機前放電のときの電流の絶対値ＩＡ，ＩＢよりも大きく設定している。
【００７６】
図４および図５に「検出」と付記したように、放電電流を流す前後で、電圧検出器３１と電流検出器３２とによりキャパシタ２１の電流Ｉと端子電圧Ｖを検出（計測）する。即ち、図４および図５で符号５３を付した放電前におけるキャパシタ２１の端子電圧をＶ3、電流値をＩ3とし、同じく符号５４を付した放電開始後における端子電圧をＶ4、電流値をＩ4とした場合に、（Ｖ3−Ｖ4）／（Ｉ3−Ｉ4）の絶対値で示されるキャパシタ２１の内部抵抗Ｒが所定の大きさＲ０を上回ると、継続して所定の電流の充放電（暖機充電、暖機放電）を繰り返す。
【００７７】
なお、暖機充電と暖機放電の電流を流す時間は、例えば１〜２秒間程度の数秒間とすることができる。電流を流す時間は、短いとエンジンの回転速度の変動の頻度が増大し、長いと充電または放電によるキャパシタ端子電圧の変動幅が大きくなり過電圧または低電圧が生じる可能性があるため、これらを抑制できる時間として設定する。この場合、暖機充電と暖機放電の１周期で、充電電荷量と放電電荷量が同じになるようにしている。
【００７８】
図４および図５に示すように、充放電電流によりキャパシタ２１の温度が上昇してくると、主に炭素で構成された電極と電解液を持つキャパシタ２１の内部抵抗が低下するため、充放電電流による端子電圧Ｖの変動が小さくなる。例えば、図４および図５で符号５５を付した時点におけるキャパシタ２１の端子電圧をＶ5、電流値をＩ5とし、同じく符号５６を付した時点における端子電圧をＶ6、電流値をＩ6とした場合に、（Ｖ5−Ｖ6）／（Ｉ5−Ｉ6）の絶対値で示されるキャパシタ２１の内部抵抗Ｒが所定の大きさＲ０を下回ると、暖機放電を終了する。このとき、必要に応じて、暖機運転終了の旨をキャブ１２内のモニタ等の表示装置に表示し、オペレータに報知する構成とすることができる。
【００７９】
実施の形態によるホイールローダ１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
【００８０】
まず、オペレータは、キャブ１２に搭乗して運転席に着座する。この状態でステアリングホイールやアクセルペダル（いずれも図示せず）を操作することにより、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９に連結されたリアモータ１３およびフロントモータ１４を駆動する。これにより、前車軸４、後車軸９を介して前輪５、後輪１０が回転駆動し、ホイールローダ１は前進または後進する。
【００８１】
ホイールローダ１を左，右方向に操舵するときには、油圧ポンプ１８からの圧油を用いてステアリングシリンダ１５を伸長または縮小させる。これにより、前部車体２と後部車体７とが左，右方向に屈曲するから、ホイールローダ１を左，右方向に進行させることができる。土砂等の掘削作業を行う場合には、油圧ポンプ１８を用いてアームシリンダ６Ｃを伸縮動作させ、アーム６Ａを俯仰動させる。この状態で、ホイールローダ１を前進または後退させ、バケット６Ｂを用いた掘削作業等を行うことができる。
【００８２】
ここで、ホイールローダ１を、例えば−３０℃等の寒冷地（極寒地）で使用する場合、キャパシタ２１は、外気温と同様にその温度が極めて低くなり、内部抵抗が大きくなる。実施の形態では、上述したように、ホイールローダ１の起動初期（ホイールローダ１のエンジン１６を始動し、該エンジン１６の暖機運転を行っているとき）に、ハイブリッド制御装置３０の指令に基づいてキャパシタ２１を暖める暖機運転が行われる。
【００８３】
この場合、ハイブリッド制御装置３０は、ステップ１３の処理やステップ５の処理のときに推定されるキャパシタ２１の内部抵抗推定値Ｒに基づいて、暖機運転の開始、継続、停止（終了）を判定する。このため、キャパシタ２１の温度を検出する構成、即ち、キャパシタ２１の温度に基づいて暖機運転の開始、継続、停止を判定する構成と比較して、検出値のずれや時間的遅れに伴って行われる余分な暖機運転を抑制することができる。
【００８４】
換言すれば、本実施の形態では、キャパシタ２１が暖機運転の必要な内部抵抗の高い状態であるか否かを、ステップ１３の処理やステップ５の処理のときに推定されるキャパシタ２１の内部抵抗値Ｒそのものを直接的に用いて判定する。このため、内部抵抗値Ｒに対して間接的な状態量となる温度を用いて判定する構成と比較して、暖機運転の開始、継続、停止のタイミングの好適化を図ることができ、余分な暖機運転を抑制することができる。
【００８５】
一方、ステップ４の暖機前電圧調整処理では、ステップ５の暖機処理に先立って、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内となるまで、キャパシタ２１の放電（暖機前放電）または充電（暖機前充電）を行う。このため、キャパシタ２１の電圧を暖機運転、即ち、ステップ５の暖機処理に適した値に規制（調整）した状態で、暖機運転を開始することができ、暖機運転のときに過電圧または不足電圧が生じることを抑制することができる。これにより、暖機運転のときに、エンジン１６に過度の負荷が加わり該エンジン１６の回転速度の変動が大きくなること等を抑制することができ、暖機運転を安定して行うことができる。しかも、キャパシタ２１の電圧を暖機運転に適した値に規制してから暖機運転を開始できるため、暖機運転のときのキャパシタ２１の放電（暖機放電）と充電（暖機充電）の電流値ＩＣを大きく設定することができ、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることもできる。
【００８６】
本実施の形態によれば、ステップ４の暖機前電圧調整処理では、暖機前放電または暖機前充電を行うときの電流の絶対値ＩＢを、ステップ５の暖機処理での暖機放電と暖機充電を行うときの電流の絶対値ＩＣよりも小さく設定している。このため、ステップ４の暖機前電圧調整処理では、暖機前放電または暖機前充電の電流の絶対値ＩＢを小さく設定することで、過電圧または不足電圧を抑制することができる。この場合、電流の絶対値ＩＢを過剰に小さくすると、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内となるまでに要する時間が長くなる。そこで、暖機前放電または暖機前充電の電流の絶対値ＩＢは、過電圧または不足電圧とならない範囲で可及的に大きくすることが好ましい。
【００８７】
一方、ステップ５の暖機処理では、暖機放電と暖機充電の電流の絶対値ＩＣを大きく設定することで、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることができる。この場合、電流の絶対値ＩＣを過剰に大きくすると、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内であっても、過電圧または不足電圧となるおそれがある。そこで、暖機放電と暖機充電の電流の絶対値ＩＣは、キャパシタ２１の端子電圧Ｖが所定の範囲（ＶＬ〜ＶＨ）内に規制されている状態で充電と放電を行う場合に、過電圧または不足電圧とならない範囲で可及的に大きくすることが好ましい。
【００８８】
本実施の形態によれば、キャパシタ２１は、ステップ５の暖機処理、および、ステップ４の暖機前電圧調整処理に先立って、ステップ２の事前内部抵抗推定処理により、内部抵抗を事前に推定するための事前放電または事前充電を行う構成としている。これにより、ステップ３では、事前放電または事前充電によって推定された内部抵抗推定値Ｒに基づいて、その後にステップ５の暖機処理を行うか否かを判定することができる。この場合に、事前放電または事前充電を行うときの電流の絶対値ＩＡを小さく設定しているため、事前放電または事前充電のときの過電圧または不足電圧を抑制することができる。一方、暖機放電と暖機充電を行うときの電流の絶対値ＩＣは大きく設定しているため、暖機運転に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００８９】
なお、上述した実施の形態では、図７のステップ１３の処理、図６のステップ５中に行われる内部抵抗を推定する処理が本発明の構成要件である内部抵抗推定手段の具体例を示し、図６のステップ５の処理が、本発明の構成要件である暖機手段の具体例を示し、図６のステップ４の処理が、本発明の構成要件である暖機前電圧調整手段の具体例を示している。
【００９０】
上述した実施の形態では、事前内部抵抗推定処理による暖機運転の開始の要否の判定を、電圧検出器３１と電流検出器３２とにより検出されるキャパシタ２１の端子電圧Ｖと電流Ｉとから推定される内部抵抗Ｒに基づいて行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、キャパシタの温度を検出して暖機運転の開始の要否を判定することもできる。即ち、図９は、本発明の変形例によるエンジン回転数、直流母線の電圧、キャパシタの電流、端子電圧、内部抵抗、温度の時間変化の一例を示す特性線図である。
【００９１】
この場合、図示は省略するが、キャパシタ２１には、該キャパシタ２１の温度を検出する温度検出手段としての温度センサが設けられている。この温度センサは、例えば、ハイブリッド制御装置３０に接続されている。そして、キャパシタ２１は、ハイブリッド制御装置３０の指令に基づいて、暖機のための放電と充電、および、暖機前放電または暖機前充電に先立って、温度センサによりキャパシタ２１の温度を検出し、該温度が所定の温度以下の場合に、キャパシタ２１の暖機動作を開始する。
【００９２】
具体的には、エンジン１６を始動（イグニッションＯＮ）した後、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立された（所定の電圧以上になった）と判定された場合は、事前内部抵抗推定処理（事前温度判定処理）を行う。この事前内部抵抗推定処理は、キャパシタ２１の温度を検出する温度センサにより検出された温度に基づいて行う。即ち、予めキャパシタ２１の温度に対する該キャパシタ２１の内部抵抗の値を測定して、暖機運転が必要な内部抵抗に対応するキャパシタ温度をＴｓと定義しておき、直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧が確立された後、例えば図９で符号６１を付した時点で取得したキャパシタ温度がＴｓ以下であれば、暖機運転が必要と判断する。
【００９３】
そして、図９に「暖機前放電開始」と付記したように、キャパシタ２１から放電電流を流し、キャパシタ端子電圧を所定の値まで下げる動作（暖機前電圧調整処理）を行う。その後、図９に「暖機放電開始」と付記したように、キャパシタ２１の暖機運転動作（暖機運転処理）に入る。このような変形例によれば、温度センサにより検出されるキャパシタ２１の温度に基づいて、キャパシタ２１の暖機動作、即ち、ステップ４の暖機前電圧調整処理（暖機前放電または暖機前充電）、ないしは、ステップ５の暖機処理（暖機放電と暖機前充電）を開始することができる。
【００９４】
上述した実施の形態では、ホイールローダを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧ショベル、フォークリフト、トラッククレーン等の他の作業車両に広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００９５】
１  ホイールローダ（作業車両）
２  前部車体（車体）
７  後部車体（車体）
１６  エンジン
１７  アシスト発電モータ（発電電動機）
２１  キャパシタ
２３  第２のインバータ（インバータ）
２５  チョッパ
２６Ａ，２６Ｂ  直流母線
３０  ハイブリッド制御装置
３１  電圧検出器（電圧検出手段）
３２  電流検出器（電流検出手段）
【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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