(57)【要約】【課題】  作業負荷の変動度合をオペレータが感知できるとともに、高負荷作業に対しては力強さを、軽負荷作業に対してはスピードをそれぞれ優先させた作業フィーリングを得ることができ、また作業負荷が急激に増加してもエンジンを安定的に運転することのできるハイブリッド作業機械の駆動制御装置を提供する。【解決手段】  エンジン制御装置（２１〜２５）によるエンジン１６のエンジントルク出力特性と電動・発電機制御装置（２１，３８）による電動・発電機２０の力行／回生トルク出力特性とを合成した合成トルク出力特性が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつエンジン１６の実回転数を減少させるような特性となるように設定し、かつ所定のエンジン回転数において合成トルク出力特性とポンプ吸収トルク制御装置３０によるポンプ吸収トルク特性とをつり合わせるマッチング点を設定する。【選択図】図２
2005163605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧作動部と、前記エンジンとの間でトルクの伝達を行えるように設けられる電動・発電機と、この電動・発電機との間で電気エネルギの授受を行う蓄電手段を備えるハイブリッド作業機械の駆動制御装置において、
前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記電動・発電機を制御する電動・発電機制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクが前記エンジンの実回転数の増減に伴い増減するようなポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプを制御するポンプ吸収トルク制御手段を備え、
前記エンジンにおける高回転数側の一エンジン回転数と低回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域において、前記エンジン制御手段による前記エンジンの制御により得られるエンジントルク出力特性と、前記電動・発電機制御手段による前記電動・発電機の制御により得られる力行／回生トルク出力特性とを合成した合成トルク出力特性が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつ前記エンジンの実回転数を減少させるような特性となるように設定するとともに、前記エンジン回転数領域における所定のエンジン回転数において前記合成トルク出力特性と前記ポンプ吸収トルク特性とをつり合わせるマッチング点を設定することを特徴とするハイブリッド作業機械の駆動制御装置。
【請求項２】
前記所定のエンジン回転数と前記高回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域には、前記エンジンの最小燃料消費率を得るエンジン回転数が含まれる請求項１に記載のハイブリッド作業機械の駆動制御装置。
【請求項３】
前記油圧ポンプに対する駆動経路に慣性負荷手段が設けられる請求項１または２に記載のハイブリッド作業機械の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやホイールローダ等の作業機械に適用して好適なハイブリッド作業機械の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種従来の駆動制御装置としては、エンジンを駆動源とする油圧ポンプに連結される電動・発電機と、この電動・発電機との間で電気エネルギの授受を行う蓄電手段と、油圧作動部を駆動する上で必要となる前記油圧ポンプでの必要吸収トルクを検出する吸収トルク検出手段を備え、この吸収トルク検出手段により検出された吸収トルクが予め定められたトルク設定値よりも小さいときに前記電動・発電機を発電作動させ、前記吸収トルクがそのトルク設定値よりも大きいときにその電動・発電機を力行作動（アシスト作動）させるように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、この従来装置では、油圧作動部を駆動する上で必要となる前記油圧ポンプでの必要吸収トルクを検出するのに吸収トルク検出手段が必要となって装置が複雑になるとともに、エンジンから油圧ポンプに至る動力伝達経路での慣性負荷や摩擦力の影響が考慮されていないために目標とする最適なエンジンの負荷特性に正確に制御できないといった問題がある。
【０００４】
このような問題を解決し得る先行技術が特許文献２にて提案されている。この先行技術に係る駆動制御装置は、油圧作動部に圧油を供給する油圧ポンプの駆動源であるエンジンに対してトルク伝達可能に電動・発電機を連結するとともに、この電動・発電機の作動を制御する電動・発電機制御手段を設け、目標トルクに対応するエンジン回転数をエンジン回転数の目標値として用い、この目標値とエンジン回転数の実測値とを比較して、実測値が目標値よりも小さくなると前記電動・発電機制御手段により電動・発電機を電動機として機能させ、実測値が目標値よりも大きくなると前記電動・発電機制御手段により電動・発電機を発電機として機能させるように構成されている。この駆動制御装置によれば、前記油圧ポンプに吸収されるエンジンの軸トルクを直接検出しなくても、エンジンの出力を目標トルクが保たれるように制御することができるとともに、エンジン回転数の目標値と比較されるエンジン回転数の実測値にはエンジンから油圧ポンプに至る動力伝達経路での慣性負荷や摩擦力の影響が含まれるので、エンジンの出力トルクを正確に制御することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２４３５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記先行技術は、最適なエンジン負荷特性を電動・発電機による力行／回生動作で補償する技術であり、この先行技術に係る駆動制御装置では、作業負荷が変動してもエンジンの実回転数が目標とするエンジン回転数に収束されて作業負荷の変動に対しエンジン回転数の変動を実質的に許容しないようにされているために、オペレータはエンジン回転数の増減変化に基づいて作業負荷の変動度合を感知することができず、作業を進める上での加減の施し所を的確につかむことができないという問題点がある。また、エンジンの出力トルク点が一点に保たれるようにされているために、高負荷作業に対しては力強さを、軽負荷作業に対してはスピードをそれぞれ優先させるといった具合にめりはりのある作業フィーリングを実現することができないという問題点がある。また、作業負荷の急激な増加を電動・発電機によるアシスト動作が補償しきれずにエンジンを安定的に運転することができない場合があるという問題点もある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、作業負荷の変動度合をオペレータが感知できて作業を進める上での加減の施し所を的確につかむことができるとともに、高負荷作業に対しては力強さを、軽負荷作業に対してはスピードをそれぞれ優先させた作業フィーリングを得ることができ、また作業負荷が急激に増加してもエンジンを安定的に運転することのできるハイブリッド作業機械の駆動制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッド作業機械の駆動制御装置は、
エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧作動部と、前記エンジンとの間でトルクの伝達を行えるように設けられる電動・発電機と、この電動・発電機との間で電気エネルギの授受を行う蓄電手段を備えるハイブリッド作業機械の駆動制御装置において、
前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記電動・発電機を制御する電動・発電機制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクが前記エンジンの実回転数の増減に伴い増減するようなポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプを制御するポンプ吸収トルク制御手段を備え、
前記エンジンにおける高回転数側の一エンジン回転数と低回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域において、前記エンジン制御手段による前記エンジンの制御により得られるエンジントルク出力特性と、前記電動・発電機制御手段による前記電動・発電機の制御により得られる力行／回生トルク出力特性とを合成した合成トルク出力特性が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつ前記エンジンの実回転数を減少させるような特性となるように設定するとともに、前記エンジン回転数領域における所定のエンジン回転数において前記合成トルク出力特性と前記ポンプ吸収トルク特性とをつり合わせるマッチング点を設定することを特徴とするものである（第１発明）。
【０００９】
第１発明において、前記所定のエンジン回転数と前記高回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域には、前記エンジンの最小燃料消費率を得るエンジン回転数が含まれるのが好ましい（第２発明）。
【００１０】
第１発明または第２発明において、前記油圧ポンプに対する駆動経路に慣性負荷手段が設けられるのが好ましい（第３発明）。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、エンジンにおける高回転数側の一エンジン回転数と低回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域で、エンジン制御手段によるエンジンの制御により得られるエンジントルク出力特性と、電動・発電機制御手段による電動・発電機の制御により得られる力行／回生トルク出力特性とを合成した合成トルク出力特性が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつエンジンの実回転数を減少させるような特性となるように設定されるので、オペレータはエンジン回転数の増減変化に基づいて作業負荷の変動度合を感知できて作業を進める上での加減の施し所を的確につかむことができるとともに、高負荷作業に対しては力強さを、軽負荷作業に対してはスピードをそれぞれ優先させた作業フィーリングを得ることができる。また、前記エンジン回転数領域における所定のエンジン回転数において、前記合成トルク出力特性と、油圧ポンプの吸収トルクをエンジンの実回転数の増減に伴い増減させるポンプ吸収トルク特性とをつり合わせるマッチング点が設定されるので、作業負荷が要求する出力トルクがそのマッチング点に対応する出力トルクを超えようとしてもエンジンの実回転数はその所定のエンジン回転数に収束されることになる。したがって、作業負荷が急激に増加してもエンジンや電動／発電機の出力を大幅に高めることなくエンジン回転数の減少を前記所定のエンジン回転数を下限とする一定の範囲内に収めることができ、エンジンを安定的に運転することができる。また、作業負荷の変動に伴うエンジン回転数の変化領域を、例えば定格トルク点を含むその近傍の出力トルク勾配が比較的緩やかなエンジントルク出力特性部位に対応させて設定することで、エンジン負荷の平準化を図ることができることができるとともに、エンジンを効率良く運転することができる。また、エンジンに要求される最大出力トルクが電動・発電機によるアシスト（力行動作）分だけ低下するため、エンジンの小型化を図ることができ、エンジンを小型化した分、燃費や排ガス、騒音等を改善することができるとともに、設置スペースの減少化や軽量化等を図ることができる。
【００１２】
また、第２発明によれば、前記所定のエンジン回転数と前記高回転数側の一エンジン回転数との間のエンジン回転数領域に最小燃料消費率を得るエンジン回転数が含まれるので、エンジンの燃費をより効果的に削減することができる。
【００１３】
また、第３発明によれば、油圧ポンプに対する駆動経路に慣性負荷手段が設けられるので、急激な作業負荷投入に伴うエンジン回転数の大幅な落ち込みが抑制され、エンジンをより安定的に運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明によるハイブリッド作業機械の駆動制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、作業機械として油圧ショベルに本発明の駆動制御装置が適用された例である。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルの側面図が示されている。また、図２には、本実施形態のハイブリッド油圧ショベルにおける駆動制御装置の概略システム構成図が示されている。
【００１６】
本実施形態のハイブリッド油圧ショベル１は、図１に示されるように、走行用油圧モータ２ａにより駆動される走行装置２ｂを備えてなる下部走行体２と、旋回用油圧モータ３ａにより駆動される旋回装置３と、この旋回装置３を介して前記下部走行体２上に配される上部旋回体４と、この上部旋回体４の前部中央位置に取着される作業機５と、その上部旋回体４の前部左方位置に設けられる運転室６を備えて構成されている。前記作業機５は、上部旋回体４側から順にブーム７、アーム８およびバケット９がそれぞれ回動可能に連結されてなり、これらブーム７、アーム８およびバケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。
【００１７】
このハイブリッド油圧ショベル１における駆動制御装置１５は、図２に示されるように、エンジン１６と、このエンジン１６により駆動される可変容量型油圧ポンプ（以下、単に「油圧ポンプ」という。）１７と、この油圧ポンプ１７に対する前記エンジン１６の出力軸１８に動力伝達機構１９を介して連結される電動・発電機２０と、エンジン１６や電動・発電機２０、後述するポンプ吸収トルク制御装置３０などを制御するコントローラ２１を備えている。
【００１８】
前記エンジン１６には、燃料噴射ポンプ２２とガバナ２３とが併設され、このガバナ２３の燃料コントロールレバー２３ａがガバナ駆動モータ２４にて駆動されるように構成されている。また、この燃料コントロールレバー２３ａの駆動位置はポテンショメータ２５により検出され、その検出信号がコントローラ２１に入力されるようになっている。さらに、エンジン１６のスロットル量を設定するために燃料ダイヤル２６が設けられ、この燃料ダイヤル２６に付設されるポテンショメータ２６ａからのスロットル信号がコントローラ２１に入力されるようになっている。また、エンジン１６の出力軸１８の実回転数は回転数センサ２７にて検出され、その検出信号もコントローラ２１に入力されるようになっている。なおここで、ガバナ２３、ガバナ駆動モータ２４等よりなるガバナ装置を電子ガバナとした電子制御噴射装置、もしくはコモンレール式燃料噴射装置を主体とする電子制御噴射システムを採用しても良い。こうすると、より高精度で自由度が大きな駆動制御を行うことができる。
【００１９】
そして、燃料噴射ポンプ２２、ガバナ２３、ガバナ駆動モータ２４、ポテンショメータ２５およびコントローラ２１を含んでなるエンジン制御装置において、コントローラ２１は、燃料ダイヤル２６により入力されるスロットル信号（目標回転数信号）と回転数センサ２７にて検出されるエンジン１６の実際の回転数信号との偏差信号に基づき、所定の関数関係を満足させる電圧を駆動信号として発生し、この駆動信号に基づきガバナ駆動モータ２４を駆動する。また、ガバナ２３は、図５〜図７において記号Ｔ〔Ｅ〕で示されるような特性となるようにエンジン１６の出力トルクを制御する。なお、本実施形態では、図６および図７において座標（ＮＢ，ＴＥ１）で示される定格トルク点Ｇにてエンジン１６の燃料消費率が最小となるように燃費マップが設定されている。
【００２０】
今、一例として、図２において示される燃料ダイヤル２６が最大位置にセットされているとすると、ポテンショメータ２６ａからの出力信号は最大目標エンジン回転数ＮＳ（図５〜図７参照）を示す大きさに設定されており、コントローラ２１からはその最大目標エンジン回転数ＮＳに対応するモータ駆動信号がガバナ駆動モータ２４に加えられる。これにより、ガバナ駆動モータ２４は、最高速レギュレーションラインＬＳ（図５〜図７参照）が設定されるように燃料コントロールレバー２３ａを作動させ、エンジン１６の出力馬力およびエンジン回転数が自動設定される。
【００２１】
前記エンジン１６の出力軸１８には、慣性負荷として機能するフライホイール２８が設けられており、このフライホイール２８にエンジン回転数の安定化の一翼を担わせるようにされている。なお、このフライホイール２８による慣性負荷手段に代えて、前記電動・発電機２０の回転子等にフライホイール機能を持たせるようにしても良い。
【００２２】
前記油圧ポンプ１７から吐出される圧油は、各油圧アクチュエータ（走行用油圧モータ２ａ、旋回用油圧モータ３ａ、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２）に対応して設けられるパイロット圧操作形方向切換弁（図示省略）の集合体であるコントロールバルブ２９を介して走行用油圧モータ２ａ、旋回用油圧モータ３ａおよび各種油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２）にそれぞれ供給されるようになっている。
【００２３】
前記油圧ポンプ１７には、ポンプ吸収トルク制御装置３０が付設されている。このポンプ吸収トルク制御装置３０は、油圧ポンプ１７の斜板１７ａの傾転角を調整するサーボバルブ３１に対して圧油を供給する油圧回路（詳細な図示による説明は省略）３２中に、負荷の要求する圧力や流量を感知する圧力・流量コンペンセータ弁３３と、流量の大きさを決定する電磁比例流量制御弁３４と、油圧ポンプ１７の最高圧力を制御する電磁比例圧力制御弁３５とを設け、それら制御弁３４，３５に対するコントローラ２１からの指令信号により、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の制御がそれぞれ行われるように構成されている。
（Ａ）油圧ポンプ１７に対する入力トルクを一定に制御し、かつその入力トルクの最大値を調整する。
（Ｂ）負荷〔油圧作動部（走行装置２ｂ、旋回装置３、作業機５）に係わる負荷Ｗ〕が要求する圧力と流量を油圧ポンプ１７に吐出させる。
（Ｃ）油圧ポンプ１７の吸収トルク（油圧ポンプ１７に対する入力トルク）がエンジン１６の実回転数の増加／減少に伴い増加／減少するようなポンプ吸収トルク特性となるように油圧ポンプ１７を制御する。言い換えれば、エンジン１６の最大目標エンジン回転数（設定回転数：本実施形態では図７において記号ＮＳで示されるエンジン回転数）と実回転数との偏差の増加／減少に応じて油圧ポンプ１７の吸収トルクを減少／増加させるように油圧ポンプ１７を制御する（図６において記号ＰＬ１で示されるポンプ吸収トルク特性ライン、および図７において記号ＰＬ２で示されるポンプ吸収トルク特性ラインを参照）。
【００２４】
前記電動・発電機２０は、電動機と発電機の両機能を兼ねるものであって、エンジン１６による油圧ポンプ１７の駆動を助勢する力行動作と、エンジン１６を駆動源として発電する回生動作とを切換可能に構成されている。この電動・発電機２０は、インバータ３８を介して蓄電装置３９に接続されており、このインバータ３８は、コントローラ２１からの指令に応じて、当該電動・発電機２０の力行動作および回生動作を制御している。なお、コントローラ２１およびインバータ３８を含んでなる電動・発電機制御装置が本発明の「電動・発電機制御手段」に相当する。
【００２５】
前記蓄電装置（蓄電手段）３９は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、またはキャパシタからなる蓄電部４０を備えて構成されている。この蓄電装置３９には、電圧センサ４１や電流センサ４２、温度センサ４３などが付設されており、各センサ４１，４２，４３からの検出信号がコントローラ２１に入力されるようになっている。そして、各センサ４１，４２，４３にて検出された電圧、電流、温度等の情報に基づいて、コントローラ２１により、蓄電量の管理や充放電の制御が行われるようにされている。
【００２６】
前記運転室６内には、上部旋回体４の旋回動作および作業機５の屈曲起伏動作を操作する作業機操作レバー４４と、同運転室６内に配されて下部走行体２の走行動作を操作する走行操作レバー４５とが設けられている。また、この作業機操作レバー４４および走行操作レバー４５にはそれぞれ減圧弁４６，４７が付設されており、各操作レバー４４，４５の操作に応じたパイロット圧油が各減圧弁４６，４７から吐出されるようになっている。そして、各減圧弁４６，４７から吐出されるパイロット圧油は、コントロールバルブ２９における所定のパイロット圧油入力ポートに入力されて所定の油路切換動作が行われるようになっている。こうして、作業機操作レバー４４の所定の操作にて上部旋回体４の旋回動作と作業機５の屈曲起伏動作とが行われるようにされるとともに、走行操作レバー４５の所定の操作にて下部走行体２の走行動作が行われるようにされている。また、作業機操作レバー４４および走行操作レバー４５のそれぞれの操作状態を示す操作信号は、各減圧弁４６，４７に付設される油圧スイッチ４８，４９を介してコントローラ２１に入力されるようになっている。本実施形態においてそれら操作レバー４４，４５の所定の操作にてコントローラ２１に入力される操作信号は、以下に述べる計８種類である。
（１）上部旋回体４の旋回動作に対応する旋回操作信号
（２）ブーム７の上げ動作に対応するブーム上げ操作信号
（３）ブーム７の下げ動作に対応するブーム下げ操作信号
（４）アーム８を前方に送り出す動作に対応するアームダンプ操作信号
（５）アーム８を手前に引き込む動作に対応するアーム掘削操作信号
（６）バケット９を前方に送り出す動作に対応するバケットダンプ操作信号
（７）バケット９を手前に引き込む動作に対応するバケット掘削操作信号
（８）下部走行体２の走行動作に対応する走行操作信号
【００２７】
なお、図２において示される、前記各油圧スイッチ４８，４９を各減圧弁４６，４７に付設する装置構成に代えて、図３（ａ）に示されるように、コントロールバルブ２９における各スプール５０，５１に対応させて設けられる各パイロット圧操作部５２，５３に、それぞれ油圧スイッチ５４，５５（または圧力センサ）を付設する装置構成、もしくは、図３（ｂ）に示されるように、各減圧弁４６，４７のそれぞれに各操作レバー４４，４５の操作位置を検出するポテンショメータ５６，５７を付設する装置構成としても、後述する動作モード判別手段と同様に動作モードの判別を行わせることが可能である。
【００２８】
本実施形態においては、コントローラ２１に対する前記各操作信号の入力のＯＮ／ＯＦＦにより、そのコントローラ２１が、油圧作動部（走行装置２ｂ、旋回装置３、作業機５）の動作状態を判断し、この判断に基づいて、後述するアイドリングモード、走行モードおよび作業モードのうちのいずれの動作モードであるかを判別する動作モード判別手段が構築されている。
【００２９】
さらに、本実施形態においては、表１に示されるように、前記各動作モードに応じた電動・発電機２０の力行／回生トルク出力特性が予め設定されるとともに、各力行／回生トルク出力特性をエンジン１６の回転数と関係付けることで得られる力行／回生トルク出力値情報（データテーブルＡ，Ｂ）がコントローラ２１の記憶領域に記憶されている。
【００３０】
【表１】
2005163605.tif 000003
【００３１】
そして、コントローラ２１においては、前記動作モード判別手段によって判別された動作モードに対応するデータテーブルを選択し、この選択されたデータテーブルに基づいてエンジン１６の実回転数に対応する力行／回生トルク値を求め、この求められた力行／回生トルク値を電動・発電機２０が出力するようにインバータ３８を介してその電動・発電機２０の作動を制御するようにされている。
【００３２】
次に、前記動作モード判別手段による動作モードの判別の手順を図４に示されるフローチャートを参照しつつ以下に説明する。なお、図中記号ＱおよびＲはそれぞれステップを表わす。また、以下の説明において「作業機操作信号」とは、前述のブーム上げ操作信号、ブーム下げ操作信号、アームダンプ操作信号、アーム掘削操作信号、バケットダンプ操作信号およびバケット掘削操作信号を総称する操作信号のことである。
【００３３】
Ｑ１：下部走行体２の走行動作が行われるか否かを判断するステップである。コントローラ２１に対して走行操作信号が入力されたときには、次のステップＱ２において走行モードであると判定する。一方、コントローラ２１に対して走行操作信号が入力されないときには別のフローのステップＲ１へ進む。
【００３４】
Ｒ１：作業機５の動作および／または上部旋回体４の旋回動作が行われるか否かを判断するステップである。コントローラ２１に対して旋回操作信号および／または作業機操作信号が入力されたときには、次のステップＲ２において作業モードであると判定する。一方、コントローラ２１に対して旋回操作信号および作業機操作信号のいずれの操作信号も入力されないときには、ステップＲ３においてアイドリングモードであると判定する。
【００３５】
次に、前記動作モード判別手段によって判別される各動作モードでの駆動制御装置１５の作動について表１および図５〜図７を参照しつつ以下に説明する。
【００３６】
（アイドリングモードの場合：図５参照）
動作モード判別手段によって判別された動作モードがアイドリングモードである場合、コントローラ２１は、表１に示されるデータテーブルＡを選択するとともに、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数に基づいてその選択されたデータテーブルＡを検索する。今、一例として、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数がＮＢであったとすると、コントローラ２１は、テーブル検索により、電動・発電機２０に出力させるべき回生トルク値として回生トルク値ＴＧ１を算出し、この算出された回生トルク値ＴＧ１に基づく駆動信号をインバータ３８に出力する。これにより、電動・発電機２０は、回生トルク値ＴＧ１による発電動作を行う。ここで、その回生トルク値ＴＧ１は、実回転数ＮＢにおいてエンジン１６との供回り伴う電動・発電機２０の自己消費電力分を補償する発電動作に応じた回生トルク値に設定されている。こうして、蓄電部４０における充電残量をより安定に保つようにされている。なおここで、自己消費電力とは、電動・発電機２０がエンジン１６と供回りすることによる転がり摩擦、銅損、鉄損、回路損等に起因し回転数の大きさに応じて生じる消費電力のことである。
【００３７】
（走行モードの場合：図６参照）
動作モード判別手段によって判別された動作モードが走行モードである場合、コントローラ２１は、表１に示されるデータテーブルＡを選択するとともに、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数に基づいてその選択されたデータテーブルＡを検索する。つまり、当該走行モードにおいては、前述のアイドリングモードと同様に、エンジン１６との供回りに伴う電動・発電機２０の自己消費電力分を補償する発電動作を行うようにされている。一方、ポンプ吸収トルク制御装置３０は、油圧ポンプ１７に対する入力トルクの最大値を、エンジン１６の目標回転数ＮＳが設定されることで設定される当該エンジン１６の最大出力点（実回転数ＮＢ）での出力トルク値ＴＥ１（定格トルク点Ｇ）に見合う値に設定し、前記入力トルクの最大値がＴＥ１となるように、図中記号ＰＬ１で示されるポンプ吸収トルク特性ラインに沿ってその入力トルクを制御する。こうして、油圧ポンプ１７がエンジン１６から吸収する出力（所謂「ポンプ吸収馬力」）を増大させることにより、電動・発電機２０による力行動作（アシスト動作）が行われなくても走行装置２ｂの所期の動作性能を発揮させるうえで必要とされる油圧ポンプ１７の出力を確保するようにされている。なおここで、前記入力トルクの最大値として、前記出力トルク値ＴＥ１の近傍の出力トルク値に見合う値を採用しても、略同等の効果を得ることができる。
【００３８】
（作業モードの場合：図７参照）
動作モード判別手段によって判別された動作モードが作業モードである場合、コントローラ２１は、表１に示されるデータテーブルＢを選択するとともに、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数に基づいてその選択されたデータテーブルＢを検索する。これにより、図７に示されるような力行／回生トルク出力特性Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕が設定される。そして、同図に示されるように、エンジン１６における高回転数側の一エンジン回転数ＮＨと低回転数側の一エンジン回転数ＮＬとの間のエンジン回転数領域（ＮＨ〜ＮＬ）において、前記エンジン制御装置によるエンジン１６の制御により得られるエンジントルク出力特性Ｔ〔Ｅ〕と、前記電動・発電機制御装置による電動・発電機２０の制御により得られる力行／回生トルク出力特性Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕とを合成した合成トルク出力特性（Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕＋Ｔ〔Ｅ〕）が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつエンジン１６の実回転数を減少させるような特性となるように設定されるとともに、前記エンジン回転数領域（ＮＨ〜ＮＬ）における所定のエンジン回転数ＮＭにおいて合成トルク出力特性（Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕＋Ｔ〔Ｅ〕）と前記ポンプ吸収トルク制御装置３０による制御により得られるポンプ吸収トルク特性ＰＬ２とをつり合わせるマッチング点Ｍが設定される。なお、本実施形態において、前記低回転数側の一エンジン回転数ＮＬは、エンジン１６の最大トルク点に対応するエンジン回転数に設定される。また、前記所定のエンジン回転数ＮＭは、合成トルク出力特性（Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕＋Ｔ〔Ｅ〕）により得られる最大出力（馬力）点に対応するエンジン回転数に設定される。
【００３９】
今、一例として、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数がＮＭであったとすると、コントローラ２１は、テーブル検索により、電動・発電機２０に出力させるべきトルク値として力行トルク値ＴＭ１を算出し、この算出された力行トルク値ＴＭ１に基づく駆動信号をインバータ３８に出力する。これにより、電動・発電機２０は、力行トルク値ＴＭ１を出力する力行動作を行う。また、例えば、回転数センサ２７によって検出されるエンジン１６の実回転数がＮＨであったとすると、コントローラ２１は、テーブル検索により、電動・発電機２０に出力させるべきトルク値として回生トルク値ＴＧ２を算出し、この算出された回生トルク値ＴＧ２に基づく駆動信号をインバータ３８に出力する。これにより、電動・発電機２０は、回生トルク値ＴＧ２による発電動作を行う。また、エンジン１６の実回転数ＮＭにおいて、前記ポンプ吸収トルク制御装置３０は、油圧ポンプ１７に対する入力トルクが、エンジン１６の出力トルク値ＴＥ２と電動・発電機２０の力行トルク値ＴＭ１との合成出力トルク値である（ＴＥ２＋ＴＭ１）となるように、ポンプ吸収トルク特性ＰＬ２に沿ってその入力トルクを一定に保つように制御する。
【００４０】
本実施形態によれば、前記作業モードにおいて、エンジントルク出力特性Ｔ〔Ｅ〕と力行／回生トルク出力特性Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕とを合成した合成トルク出力特性（Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕＋Ｔ〔Ｅ〕）が、作業負荷の増加に伴い出力トルクを増加させつつエンジン１６の実回転数を減少させるような特性となるように設定されるので、作業負荷の増減に伴いエンジン回転数が減増されることになる。したがって、オペレータはエンジン回転数の増減変化に基づいて作業負荷の変動度合を感知できて作業を進める上での加減の施し所を的確につかむことができるとともに、高負荷作業に対しては力強さを、軽負荷作業に対してはスピードをそれぞれ優先させた作業フィーリングを得ることができる。また、前記エンジン回転数領域（ＮＬ〜ＮＨ）における所定のエンジン回転数ＮＭにおいて合成トルク出力特性（Ｔｂ〔Ｍ／Ｇ〕＋Ｔ〔Ｅ〕）とポンプ吸収トルク特性ＰＬ２とをつり合わせるマッチング点Ｍが設定されるので、作業負荷が要求する出力トルクがそのマッチング点Ｍに対応する出力トルク（ＴＥ２＋ＴＭ１）を超えようとしてもエンジン１６の実回転数はその所定のエンジン回転数ＮＭに収束されることになる。したがって、作業負荷が急激に増加してもエンジン１６や電動／発電機２０の出力を大幅に高めることなくエンジン回転数の変動を前記所定のエンジン回転数ＮＭを下限とする一定の範囲内（ＮＭ〜ＮＨ）に収めることができ、エンジン１６を安定的に運転することができる。また、作業負荷が要求する出力トルクの変動〔０〜（ＴＥ２＋ＴＭ１）〕に対するエンジン回転数の変化領域（ＮＨ〜ＮＭ）が、エンジン１６の定格トルク点Ｇを含むその近傍の出力トルク勾配が比較的緩やかエンジントルク出力特性部位（図７中記号Ｑで示される破線にて囲まれる部位）に対応させて設定されるので、エンジン負荷の平準化を図ることができることができるとともに、エンジン１６を効率良く運転することができる。また、前記所定のエンジン回転数ＮＭと前記高回転数側の一エンジン回転数ＮＨとの間のエンジン回転数領域（ＮＭ〜ＮＨ）には、エンジン１６の最小燃料消費率を得るエンジン回転数ＮＢが含まれるので、エンジン１６の燃費をより効果的に削減することができる。また、エンジン１６に要求される最大出力トルクが電動・発電機２０によるアシスト（力行動作）分だけ低下するため、エンジン１６の小型化を図ることができ、エンジン１６を小型化した分、燃費や排ガス、騒音等を改善することができるとともに、設置スペースの減少化や軽量化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルの側面図
【図２】本実施形態のハイブリッド油圧ショベルにおける駆動制御装置の概略システム構成図
【図３】動作モード判別手段に係る装置構成の他の態様例を表わす図
【図４】動作モード判別プロセスを説明するフローチャート
【図５】アイドリングモードにおけるエンジンおよび電動・発電機の出力トルク特性図
【図６】走行モードにおけるエンジンおよび電動・発電機の出力トルク特性図
【図７】作業モードにおけるエンジンおよび電動・発電機の出力トルク特性図
【符号の説明】
【００４２】
１            ハイブリッド油圧ショベル
２ａ          走行用油圧モータ
２ｂ          走行装置
３            旋回装置
３ａ          旋回用油圧モータ
７            ブーム
８            アーム
９            バケット
１０          ブームシリンダ
１１          アームシリンダ
１２          バケットシリンダ
１５          駆動制御装置
１６          エンジン
１７          油圧ポンプ
２０          電動・発電機
２１          コントローラ
２３          ガバナ
２７          回転数センサ
２８          フライホイール（慣性負荷手段）
３０          ポンプ吸収トルク制御装置
３８          インバータ
３９          蓄電装置
【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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