(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、
前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、
を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御装置であって、
前記コントローラは、
前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、
前記蓄電器を放電完了させた後に、所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする蓄電器の充放電制御装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記蓄電器の放電完了後から、前記所定エンジン回転数以下の状態を前記所定時間維持するまでの間、前記蓄電器の再充電を禁止する充放電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項３】
前記所定エンジン回転数以下の状態は、前記エンジンの始動と停止とを指令する指令出力手段によりエンジン停止が指令された後であることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項４】
前記所定エンジン回転数は、前記エンジンの始動と停止とを指令する指令出力手段によりエンジン停止が行われた後に、前記指令出力手段が操作され、前記エンジンへの燃料を供給する燃料噴射装置が前記エンジンに燃料を供給すると前記エンジン回転数が上昇する回転数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項５】
エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、
前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、
を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御装置であって、
前記コントローラは、
前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、
前記蓄電器を放電完了させた後に、前記蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする蓄電器の充放電制御装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記蓄電器の放電完了後から、蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信するまでの間、前記蓄電器の再充電を禁止する制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項７】
前記解除信号は、操作手段の操作により生成される信号であることを特徴とする請求項５または６に記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項８】
前記蓄電器の放電完了は、前記蓄電器の電圧が所定値以下の状態を所定時間経過した時点を判断して充放電制御を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の蓄電器の充放電制御装置。
【請求項９】
エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、
前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、
を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御方法であって、
前記コントローラは、
前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、
前記蓄電器を放電完了させた後に、所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする蓄電器の充放電制御方法。
【請求項１０】
エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、
前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、
を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御方法であって、
前記コントローラは、
前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、
前記蓄電器を放電完了させた後に、前記蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする蓄電器の充放電制御方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンに機械的に結合された発電電動機によって発電された電気エネルギー（以下の説明において電気エネルギーを電荷と表現することもある）を蓄電器に蓄えるとともに、蓄電器に蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機を駆動させ前記エンジンの出力をアシスト駆動し、あるいは蓄電器に蓄えた電気エネルギーによって他の電動アクチュエータを駆動することが可能なハイブリッド作業機械にかかるものであって、ハイブリッド作業機械は、前記蓄電器と前記発電電動機、あるいは前記蓄電器と前記他の電動アクチュエータとの間で電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、を備えて前記蓄電器の充放電制御を行う蓄電器の充放電制御装置および蓄電器の充放電制御方法、充電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、駆動源としてエンジンと、エンジンに機械的に結合された発電電動機とが搭載され、発電電動機で発電された電気エネルギーで電動アクチュエータを回転駆動させるハイブリッド作業機械が実用化されている。このようなハイブリッド作業機械では、電動アクチュエータを加速動作（力行）させる際は、後述する蓄電器に蓄えられた電気エネルギーや発電電動機で発電された電気エネルギーを利用し、電動アクチュエータを減速動作（回生）させる際は、電動アクチュエータを発電動作させ、発電された電気エネルギーを蓄電器に蓄積することが行われる。蓄電器としては、いわゆる二次電池としてのニッケル水素電池、リチウムイオン電池、キャパシタなどが用いられる。例えばキャパシタは、短時間に電気エネルギーの充放電が可能で、大容量の電気エネルギー（電荷）を充放電可能といった特徴を有し、ハイブリッド建設機械に搭載されることがある。
【０００３】
このキャパシタやキャパシタ周辺機器の交換作業やキャパシタの劣化状態の点検作業などのメンテナンス作業を行う際、キャパシタの電荷抜き（放電）の作業が必要である。キャパシタに限らず二次電池の放電を行う際、キャパシタをハイブリッド作業機械から降ろし、放電器という道具を用いて電荷抜きを行うことが可能だが、ハイブリッド作業機械に搭載されたキャパシタの電荷抜きの処理が、キャパシタがハイブリッド作業機械に車載された状態のままで、エンジンを負荷として電気エネルギーを消費（放電）することが可能な構造や制御装置（充放電装置）をハイブリッド作業機械に備え、その充放電装置を用いて電荷抜きを実行可能であれば、ハイブリッド作業機械が稼働する現場に放電器を持ち込むなどの煩わしさがない。すなわち、ハイブリッド作業機械に充放電装置を備え、エンジンの駆動に伴い回転駆動する発電電動機に対してキャパシタから電力を供給（放電）し、動作中のエンジンを負荷として発電電動機を駆動させることで、キャパシタに蓄えられていた電荷を放電（電荷抜き）することができる。
【０００４】
なお、特許文献１には、エンジンを負荷として駆動させ、発電電動機および昇圧器に対する電流制御および電圧制御を行うことによって、キャパシタの電荷抜きを迅速に行うことができるものが記載されている。また、特許文献２には、エンジンを負荷としてエンジン始動用モータを走行用バッテリーで駆動する放電制御およびエンジンでエンジン始動用モータを回転駆動して走行用バッテリーを充電する充電制御のいずれか一方を行い、そのときのバッテリー電流および電圧に基づいてバッテリーのＩＶ特性を算出することによってバッテリーの劣化状態を調べることができるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／１１１６４９号
【特許文献２】特開２０００−２７０４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンを負荷として上述したキャパシタの電荷抜きを行った場合、その後、ハイブリッド作業機械の稼働を停止させるために作業者（オペレータあるいはサービスマン）は、エンジン始動あるいはエンジン停止の指令出力手段として機能するキースイッチをオフに操作し、エンジンを停止させる。キースイッチは、キーシリンダにキーを挿入し回転動作させることでエンジン始動あるいはエンジン停止を行うことができるものやボタン操作によってエンジン始動やエンジン停止を行うことができるものが用いられる。キースイッチが、前述のようにキーを挿入して回転動作させるものである場合、回転動作の回転方向に、オフの位置、オンの位置、スタートの位置が設定され、オフの位置にキーが操作されればエンジン停止となり、オンの位置に操作されれば、各電気系統が通電状態となり、オンの位置からさらにスタートの位置にキーを回転動作させるとエンジンを始動させるためのスタータ（エンジン始動用電動機）が回転駆動しエンジンを始動させる。
【０００７】
しかしながら、キャパシタやその周辺機器のメンテナンス作業などを行う作業者は、上記のように電荷抜きが終わったものと認識しキースイッチをオフの位置に操作（キーをオフの位置に回転動作）したのだからエンジンが停止しているもの判断して、その判断後に、ハイブリッド作業機械の運転室に備えられた、ハイブリッド作業機械の累積稼働時間や燃料残量などの機械状態を表示するためのモニタ装置を起動させて、それらの機械状態を確認する作業等を行う場合がある。つまり、作業者が、その確認作業においてモニタ装置に電源を供給するためにキースイッチをオンの位置に操作（キーをオンの位置に回転動作）する場合がある。この際、キースイッチをオンの位置に操作したままであって、スタートの位置までキーを操作（回転動作）させていなければ、スタータ（エンジン始動用電動機）は回転駆動せずエンジン始動はしないが、エンジンの燃料噴射系統は通電され、エンジンの燃焼室内に燃料が供給される。
【０００８】
したがって、キースイッチがオフの位置に操作されたことにより、燃料噴射装置からエンジンへの燃料の供給は停止しエンジン回転数が減少していくことになるが、そのエンジン回転数の減少過程において、キースイッチがオンの位置に操作（スタートの位置まで操作されずスタータが回転駆動されていない操作）されることで燃料噴射装置から燃料がエンジンに対して供給され、そこ時点で、ある程度のエンジン回転数でエンジンが駆動していると、エンジンの燃焼室内で燃料の爆発現象が生じ、エンジン回転数が上昇する。ここで、キャパシタと発電電動機、あるいはキャパシタと他の電動アクチュエータとの間で電気エネルギーの授受を制御するコントローラは、キースイッチがオンの位置にある状態、かつ、エンジン回転数を検知する回転センサから受信したエンジン回転数が所定のエンジン回転数を超えた状態であることを条件としてキャパシタを再充電することになる。
【０００９】
つまり、所定のエンジン回転数とは、キースイッチがオフの位置に操作された後、キースイッチがオンの位置に操作されただけでエンジンに供給される燃料でエンジン回転数が上昇するか否かの分岐点となる回転数であることを意味し、所定のエンジン回転数より低い状態の時に、キースイッチがオンの位置に操作され、エンジンに燃料が供給されたとしても、エンジンのクランクシャフトや発電電動機のロータ軸のフリクション抵抗（回転抵抗）などによりエンジン回転数は上昇しない。すなわち、キースイッチがオフの位置に操作された後、エンジン回転数が所定のエンジン回転数を超えている状態でキースイッチがオンの位置に操作されるとエンジン回転数が上昇し、エンジンに機械的に結合された発電電動機が回転駆動して発電し、キャパシタが再充電される現象が起きるのである。
【００１０】
すなわち、キャパシタの電荷抜き完了（放電完了）状態であっても、その電荷抜き完了直後では、エンジン回転数が所定の回転数以上の状態であると、作業者の予期しない充電（再充電）がキャパシタに行われる場合が生じ、キャパシタのメンテナンス作業などに支障をきたすという問題がある。つまり、車載状態で電荷抜きを施したキャパシタが再充電された状態のものであると、キャパシタの交換や点検のために、ハイブリッド作業機械から降ろされる際や降ろされた後にメンテナンス作業等に支障をきたす。キャパシタの劣化状態を確認するためにキャパシタの電荷量を計測するといった点検作業を行う場合、キャパシタに電荷が残っていると、再度の放電処理（電荷抜き）の作業を行わなければならないことになる。また、ハイブリッド作業機械から降ろされたキャパシタを廃棄するような場合、一般的な二次電池と同様に、キャパシタに電荷が残っていると廃棄のための分解作業や搬送作業の前に放電処理（電荷抜き）の作業を行わなければならないことになる。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電器の電荷抜き後に、蓄電器に作業者の予期しない充電が行われることを確実に防止することができる蓄電器の充放電制御装置、蓄電器の充放電制御方法、および蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御装置であって、前記コントローラは、前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、前記蓄電器を放電完了させた後に、所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記コントローラは、前記蓄電器の放電完了後から、前記所定エンジン回転数以下の状態を前記所定時間維持するまでの間、前記蓄電器の再充電を禁止する充放電制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記所定エンジン回転数以下の状態は、前記エンジンの始動と停止とを指令する指令出力手段によりエンジン停止が指令された後であることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記所定エンジン回転数は、前記エンジンの始動と停止とを指令する指令出力手段によりエンジン停止が行われた後に、前記指令出力手段が操作され、前記エンジンへの燃料を供給する燃料噴射装置が前記エンジンに燃料を供給すると前記エンジン回転数が上昇する回転数であることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御装置であって、前記コントローラは、前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、前記蓄電器を放電完了させた後に、前記蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記コントローラは、前記蓄電器の放電完了後から、蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信するまでの間、前記蓄電器の再充電を禁止する制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記解除信号は、操作手段の操作により生成される信号であることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置は、上記の発明において、前記蓄電器の放電完了は、前記蓄電器の電圧が所定値以下の状態を所定時間経過した時点を判断して充放電制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御方法は、エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御方法であって、前記コントローラは、前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、前記蓄電器を放電完了させた後に、所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御方法は、エンジンに結合された発電電動機によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって前記発電電動機あるいは他の少なくとも一つの電動アクチュエータを駆動することができる蓄電器と、前記蓄電器、前記発電電動機、および前記電動アクチュエータ間の電気エネルギーの授受を制御するコントローラと、を備えた作業機械における前記蓄電器の充放電制御を実行する蓄電器の充放電制御方法であって、前記コントローラは、前記エンジンの駆動中に前記蓄電器の電気エネルギーを放電させ、前記蓄電器を放電完了させた後に、前記蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する充放電制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、この発明にかかる蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械は、上記の発明のいずれか一つに記載の蓄電器の充放電制御装置を備える。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、ハイブリッド作業機械に搭載された蓄電器に対し、車載されたままで行われる、蓄電器の電荷抜きの処理を実行した後に、エンジンを停止させ、その後、エンジンに始動指令を与えていない状態であって、エンジンが所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可し、あるいは前記蓄電器の電荷抜き完了後に、蓄電器の再充電禁止を解除する解除信号を受信したことを条件として前記蓄電器の再充電を許可する制御を行うようにしているので、蓄電器の電荷抜き後に、蓄電器に作業者の予期しない充電が行われることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、作業機械としての一例であるハイブリッド油圧ショベルの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、ハイブリッド油圧ショベルの主要構成と主要構成間の関係を示す電気回路および油圧回路を含む模式図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態１のキャパシタ充放電制御部によるキャパシタ充放電制御処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、この発明の実施の形態１のキャパシタ充放電制御部によるキャパシタ充放電制御処理の一例を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、この発明の実施の形態１によるモニタ装置の画面表示の一例を示す図である。
【図６】図６は、この発明の実施の形態２のキャパシタ充放電制御部によるキャパシタ充放電制御処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、この発明の実施の形態２のキャパシタ充放電制御部によるキャパシタ充放電制御処理の一例を示すタイムチャートである。
【図８】図８は、この発明の実施の形態２によるモニタ装置の画面表示の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
まず、図１および図２は、ハイブリッド作業機械としての一例であるハイブリッド油圧ショベル１の全体構成を示している。なお、ハイブリッドではない、単なる作業機械の概念には、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械を含み、これら建設機械にハイブリッド特有の構成を備えたものをハイブリッド作業機械とする。このハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、図２に示す右走行用油圧モータ３４と左走行用油圧モータ３５の回転駆動によって履帯４ｂを駆動させハイブリッド油圧ショベル１を走行させるものである。
【００２７】
上部旋回体５は、下部走行体４上に旋回可能に設けられ、旋回電動機２３がスイングマシナリ２４（減速機）の駆動軸に連結され、旋回電動機２３の回転力がスイングマシナリ２４を介して伝達し、伝達した回転力が、図示しない旋回ピニオンやスイングサークル等を介して上部旋回体５に伝わり上部旋回体５を旋回させる。また、上部旋回体５には、運転室６が設けられる。上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジン１７を駆動するための燃料を貯留する。作動油タンク８は、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６などの油圧シリンダや、右走行用油圧モータ３４、左走行用油圧モータ３５などの油圧モータ（油圧アクチュエータ）といった油圧機器に対して、油圧ポンプ１８から吐出される作動油を貯留する。エンジン室９には、エンジン１７や油圧ポンプ１８、発電電動機１９、キャパシタ２５などの各種機器が収納されている。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。
【００２８】
作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、およびバケット用油圧シリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に揺動可能に連結される。また、ブーム１１の基端部の反対側となる先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の基端部の反対側となる先端部は、バケット１３に回転可能に連結される。また、バケット１３は、バケット用油圧シリンダ１６とリンクを介して連結している。ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、およびバケット用油圧シリンダ１６は、油圧ポンプ１８から吐出された作動油によって伸縮動作する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）である。ブーム用油圧シリンダ１４は、ブーム１１を揺動動作させる。アーム用油圧シリンダ１５は、アーム１２を揺動動作させる。バケット用油圧シリンダ１６は、バケット１３を揺動動作させる。
【００２９】
図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８、発電電動機１９を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプ、例えば、斜板１８ａの傾転角を変化させることによってポンプ容量を変化させる斜板式油圧ポンプが用いられる。エンジン１７には、エンジン回転数を検出するための回転センサ４１が備えてあり、回転センサ４１が検出したエンジン回転数を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ４１は、図示しないバッテリからの電力を受けて動作し、後述するキースイッチ３１がオン（ＯＮ）あるいはスタート（ＳＴ）の位置に操作されている限りエンジン１７のエンジン回転数を検出する。エンジン１７の駆動軸２０には、油圧ポンプ１８および発電電動機１９が機械的に結合されており、エンジン１７が駆動することで、油圧ポンプ１８および発電電動機１９が駆動する。油圧駆動系としては、操作弁３３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４、左走行用油圧モータ３５などを有し、油圧ポンプ１８が油圧駆動系への作動油供給源となってこれらの油圧機器を駆動する。なお、操作弁３３は、流量方向制御弁であり、操作レバー３２の操作方向に応じて図示しないスプールを移動させ、各油圧アクチュエータへの作動油の流れ方向を規制し、操作レバー３２の操作量に応じた作動油を、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４、左走行用油圧モータ３５など油圧アクチュエータに供給するものである。
【００３０】
電気駆動系は、発電電動機１９にパワーケーブルを介して接続されるドライバ２１、ドライバ２１にワイヤリングハーネスを介して接続されるインバータ２２、ドライバ２１とインバータ２２間に、ワイヤリングハーネスを介して設けられる昇圧器２６、昇圧器２６にコンタクタ２７（電磁接触器）を介して接続されるキャパシタ２５、インバータ２２にパワーケーブルを介して接続される旋回電動機２３などで構成される。なお、コンタクタ２７は、通常はキャパシタ２５と昇圧器２６との電気回路を閉じて通電可能状態としている。一方、ハイブリッドコントローラＣ２は、漏電検出などにより電気回路を開く必要があると判断するようになっており、その判断がされた際、コンタクタ２７に通電可能状態を遮断状態へ切り替えるための指示信号を出力する。そして、ハイブリッドコントローラＣ２から指示信号を受けたコンタクタ２７は電気回路を開く。
【００３１】
旋回電動機２３は、上述のように機械的にスイングマシナリ２４に連結している。発電電動機１９が発電する電気エネルギーあるいはキャパシタ２５に蓄えられた電気エネルギーが旋回電動機２３の電力源となり、スイングマシナリ２４を介して上部旋回体５を旋回させる。すなわち、旋回電動機２３は、発電電動機１９またはキャパシタ２５から供給される電気エネルギーで力行作用することで上部旋回体５を旋回加速し、上部旋回体５が旋回減速する際に旋回電動機２３は回生作用し、その回生作用により発電された電気エネルギーをキャパシタ２５に供給（充電）する。
【００３２】
また、発電電動機１９は、発電した電気エネルギーをキャパシタ２５に供給（充電）するとともに、状況に応じて旋回電動機２３に電気エネルギーを供給する。この発電電動機１９としては、たとえばＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータが用いられる。なお、ＳＲモータではなく、永久磁石を用いた同期電動機を用いてもキャパシタ２５や旋回電動機２３へ電気エネルギーを供給する役割を果たすことができるが、ＳＲモータを用いた場合、ＳＲモータは高価な希少金属を含む磁石を用いないため、コストの面で有効である。発電電動機１９は、エンジン１７の出力軸２０に機械的に結合されており、エンジン１７の駆動によって発電電動機１９のロータ軸を回転させることになる。
【００３３】
昇圧器２６は、ドライバ２１，インバータ２２を介して発電電動機１９や旋回電動機２３に供給される電気エネルギー（キャパシタ２５に蓄えられた電荷）の電圧を昇圧する。昇圧された電圧は、旋回電動機２３、あるいはエンジン１７の出力をアシストする際には発電電動機１９へ印加される。なお、昇圧器２６は、発電電動機１９あるいは旋回電動機２３で発電された電気エネルギーをキャパシタ２５に充電する際には、電圧を降下させる役割も有する。
【００３４】
なお、発電電動機１９および旋回電動機２３は、ハイブリッドコントローラＣ２による制御のもと、それぞれドライバ２１，インバータ２２によってトルク制御される。キャパシタ２５に蓄えられた電気エネルギーの量（電荷量あるいは電気容量）は、電圧の大きさを指標として管理することができ、その電圧の大きさを検出するためにキャパシタ２５の所定の出力端子に電圧センサ２８が設けられている。電圧センサ２８が検出した電圧は、ハイブリッドコントローラＣ２に電気信号として送信され、ハイブリッドコントローラＣ２はキャパシタ２５の充電量（電気エネルギーの量（電荷量あるいは電気容量））を監視して、発電電動機１９が発電する電気エネルギーをキャパシタ２５へ供給（充電）するか旋回電動機２３へ供給（力行作用のための電力供給）するかといったエネルギーマネージメントを実行する。
【００３５】
また、キャパシタ２５は、たとえば、電気二重層キャパシタが用いられる。キャパシタ２５の代わりに、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など、他の二次電池として機能する蓄電器を用いてもよい。さらに、旋回電動機２３としては、たとえば永久磁石式同期電動機が用いられる。
【００３６】
油圧駆動系および電気駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６の内部に設けられる作業機レバー、走行レバー、旋回レバーなどの操作レバー３２の操作に応じて駆動する。ハイブリッド油圧ショベル１のオペレータが、上部旋回体５を旋回させるための操作手段として機能する操作レバー３２（旋回レバー）を操作した場合、旋回レバーの操作方向および操作量は、ポテンショメータやパイロット圧力センサなどによって検出され、検出された操作量は電気信号としてコントローラＣ１、さらにはコントローラＣ２に送信される。他の操作レバー３２が操作された場合も同様に電気信号が各コントローラに送信される。この旋回レバーの操作方向および操作量あるいは他の操作レバー３２の操作方向や操作量に応じて、コントローラＣ１，Ｃ２は、旋回電動機２３の回転動作（力行作用あるいは回生作用）やキャパシタ２５の電気エネルギーのマネージメント（充電あるいは放電のための制御）、発電電動機１９の電気エネルギーのマネージメント（発電あるいはエンジン出力のアシスト、旋回電動機２３への力行作用）、といった電力の授受をコントロール（エネルギーマネージメント）するためにインバータ２２や昇圧器２６、ドライバ２１の制御を実行する。
【００３７】
運転室６内には、操作レバー３２のほかに、モニタ装置３０およびキースイッチ３１が設けられる。モニタ装置３０は、液晶パネルや操作ボタンなどで構成される。また、モニタ装置３０は、液晶パネルの表示機能と操作ボタンの各種情報入力機能を統合させたタッチパネルであってもよい。モニタ装置３０は、ハイブリッド油圧ショベル１の動作状態（エンジン水温の状態、油圧機器等の故障有無状態、燃料残量などの状態等）を示す情報をオペレータやサービスマンへ知らせる機能を有するとともに、オペレータが所望する設定や指示（エンジンの出力レベル設定や走行速度の速度レベル設定等、あるいは後述するキャパシタ電荷抜き指示）をハイブリッド油圧ショベル１に対して行う機能を有する、情報入出力装置である。
【００３８】
キースイッチ３１は、キーシリンダを主な構成部品としたもので、キーをキーシリンダに挿入し、キーを回転動作させることでエンジン１７に付設されたスタータ（エンジン始動用電動機）を始動させてエンジンを駆動（エンジン始動）させ、あるいは、エンジン駆動中にエンジン始動とは逆の方向にキーを回転動作させることでエンジンを停止（エンジン停止）させるといった指令を出すものである。いわゆる、キースイッチ３１は、エンジン１７やハイブリッド作業機械１の各種電気機器への指令を出力する指令出力手段である。エンジンを停止させるために、キーを回転動作（具体的には後述のオフの位置に操作）すると、エンジン１７への燃料供給や図示しないバッテリーから各種電気機器への電気の供給（通電）が遮断され、エンジンは停止する。図２に示すように、キースイッチ３１は、キーを回転動作させた時の位置がオフ（ＯＦＦ）のとき、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を遮断し、キーの位置がオン（ＯＮ）のときに、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を行い、さらにその位置からキーを回転動作させてキー位置がスタート（ＳＴ）のときに、コントローラＣ１を介して図示しないスタータを始動させエンジンを始動させることができるものである。エンジンが始動後、エンジン駆動中は、キー回転位置はオン（ＯＮ）の位置にある。
【００３９】
なお、上記のようなキーシリンダを主な構成部品とするキースイッチ３１ではなく、他の指令出力手段、たとえば押しボタン式のキースイッチであってもよい。すなわち、エンジンが停止している状態でボタンを一回押すとオン（ＯＮ）となり、さらにボタンを押すとスタート（ＳＴ）となり、エンジン駆動中にボタンを押すとオフ（ＯＦＦ）となるように機能するものでもよい。また、エンジンが停止している状態で、所定の時間、ボタンを押し続けたことを条件として、オフ（ＯＦＦ）からスタート（ＳＴ）へと移行しエンジンを始動させることができるものであってもよい。
【００４０】
コントローラＣ１は、ＣＰＵ（数値演算プロセッサ）などの演算装置やメモリ（記憶装置）で構成される。コントローラＣ１は、モニタ装置３０から出力される指示信号、キースイッチ３１のキー位置に応じて出力される指示信号、および操作レバー３２の操作に応じて出力される指示信号（上記の操作量や操作方向を示す信号）をもとに、エンジン１７および油圧ポンプ１８を制御する。エンジン１７は、コモンレール式の燃料噴射装置４０による電子制御が可能なエンジンであり、コントローラＣ１によって燃料噴射量を適切にコントロールすることで、狙いとするエンジン出力を得ることが可能であり、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じて、エンジン回転数および出力可能なトルクを設定することが可能である。
【００４１】
ハイブリッドコントローラＣ２は、コントローラＣ１との協調制御のもと、上記のようにドライバ２１，インバータ２２、昇圧器２６を制御して、発電電動機１９、旋回電動機２３、およびキャパシタ２５の電気エネルギーの授受を制御する。ハイブリッドコントローラＣ２は、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１を有する。キャパシタ２５やその周辺機器のメンテナンス作業時などに、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、後述するキャパシタ充放電制御処理のための制御プログラムを実行する。
【００４２】
ここで、図３に示すフローチャートを参照して、実施の形態１のキャパシタ充放電制御部Ｃ２１によるキャパシタ充放電制御処理について説明する。キャパシタ充放電制御処理が開始される際、エンジン１７は駆動中である。後述するようにエンジン１７を負荷としてキャパシタ２５に蓄えられた電気エネルギーを消費（放電）させるためにエンジン１７は駆動する。図３に示すように、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、まず電荷抜きの指示があったか否かを判断する（ステップＳ１０１）。この電荷抜きの指示とは、オペレータあるいはサービスマン（以下、作業者と総称する）が、モニタ装置３０に設けられた所定の操作ボタンを操作することで指示信号が生成されることであって、指示信号はコントローラＣ１を介してキャパシタ充放電制御部Ｃ２１に入力される。具体的には、キャパシタ２５やその周辺機器のメンテナンス作業等を行う作業者は、エンジン１７が駆動中にモニタ装置３０のモニタ画面上あるいはモニタ装置３０あるいはその近傍に配置された操作ボタンを操作し、特定のパスワードなどを入力操作して、モニタ画面（エンジン水温や燃料残量などを表示した通常画面）をメンテナンス画面に遷移させる。その後、このメンテナンス画面からキャパシタの電荷抜きの項目を選択するために、モニタ装置３０がタッチパネルの場合ではモニタ画面上に表示されているキャパシタ電荷抜きの項目を示す部分を指で押圧し、モニタ装置３０がタッチパネルでない場合は、モニタ装置３０に備えられた操作ボタンあるいはモニタ装置３０の近傍に配置された操作ボタンを操作することによって、電荷抜きを指示することを意味する指示信号が生成され、その指示信号はコントローラＣ１に送信される。
【００４３】
この電荷抜きの指示があった場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、放電モードとなり（ステップＳ１０２）、コンタクタ２７をオン状態としてキャパシタ２５から昇圧器２６へ通電がされるようにして、昇圧器２６およびドライバ２１を制御してキャパシタ２５に蓄えられている電気エネルギーを発電電動機１９で消費（放電）させるために発電電動機１９を駆動させ、エンジン１７を負荷としてキャパシタ２５の電荷抜きを実行する。その後、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、電荷抜きが完了したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。このステップ１０３で行われる判断について説明する。キャパシタ２５のキャパシタ電圧は、電圧センサ２８によって逐次検出されており、電圧センサ２８によって検出されたキャパシタ電圧を示す信号をハイブリッドコントローラＣ２が受信して、キャパシタ電圧が所定値Ｖｔｈ以下の状態が所定時間ΔＴ１継続した場合に、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は電荷抜きが完了したものと判断する。
【００４４】
そして、この電荷抜きが完了した場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、電荷抜き完了（放電完了）モードに移行する。この電荷抜き完了モードは、キャパシタ２５の再充電が禁止されるモードである。すなわち、電荷抜き完了モードである場合は、キースイッチ３１が一旦オフの位置に操作された後にキースイッチ３１がオンの位置あるいはスタートの位置に操作されても、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、ドライバ２１あるいはインバータ２２に対して発電電動機１９により発電された電気エネルギーがキャパシタ２５に充電されないようなインターロック制御信号（再充電禁止信号）を生成し再充電禁止信号を出力維持する。
【００４５】
なお、電荷抜きが完了すると、モニタ装置３０のモニタ画面Ｗ１上には、図５に示すように、電荷抜きが完了した旨の表示と、キースイッチ３１をオフ（ＯＦＦ）にすべき案内表示とが表示される。そして、キースイッチ３１がオフの位置に操作されることによって、燃料噴射装置４０はエンジン１７への燃料供給を停止しエンジン回転数は低下することになる。なお、図５に示すように電圧センサ２８が検出するキャパシタ電圧をもとにモニタ画面Ｗ１上にキャパシタチャージ率を数値で表示する。キャパシタチャージ率とは、満充電を１００％とし、キャパシタ電圧が所定値Ｖｔｈ以下であれば０％とし、キャパシタ２５に蓄えられている電気エネルギーの量を百分率の数値で示したものである。このような数値表示がされることで、作業者はキャパシタ２５の充電状態を認識することができる。
【００４６】
その後、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、エンジン回転数が所定値Ｎｔｈ１以下の状態を所定時間ΔＴ２継続したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。回転センサ４１によって検出されたエンジン回転数が、所定値Ｎｔｈ１以下の状態で所定時間ΔＴ２継続した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）には、再充電許可モードに移行する（ステップＳ１０６）。この再充電許可モードとは、キャパシタ２５への再充電を許可するモードである。ここで、所定値Ｎｔｈ１とキースイッチ３１およびエンジン１７の動作状態とを関連付けて以下に説明する。キースイッチ３１がオフ（ＯＦＦ）の位置に操作された後に、エンジン１７がこの所定値Ｎｔｈ１を超えるエンジン回転数で駆動している状態で、キースイッチ３１がオン（ＯＮ）の位置に操作されたが、図示しないスタータが始動していない状態（すなわち、キースイッチ３１はスタート（ＳＴ）の位置まで回転動作されていない状態）では、燃料噴射装置４０はエンジン１７の燃焼室へ燃料を供給する。燃料噴射装置４０は、キースイッチ３１がオン（ＯＮ）の位置に操作されることに連動して燃料をエンジン１７の燃焼室に供給するのである。この状態で、エンジン１７は、通常の連続駆動中ではないため、エンジン出力（目標エンジン回転数や目標トルク）の指示信号をコントローラＣ１から受けていないのだが、エンジン１７自身は、所定値Ｎｔｈ１以上の回転で駆動しているところに燃料供給を受けて燃焼室では燃料の燃焼が起こる。その結果、エンジン１７は、コントローラＣ１から指示信号を受けていないのだが自立してエンジン回転数が上昇するという現象が起きる。エンジン回転数が、所定値Ｎｔｈ１よりも低い状態であれば、エンジン１７に燃料供給が行われても、クランク軸の回転抵抗や発電電動機１９のロータ軸の回転抵抗等の負荷によって、自立してエンジン回転数が上昇することはない。したがって、所定値Ｎｔｈ１は、エンジン１７あるいは発電電動機１９の種類や構造等によって値そのものは異なるものであり、エンジン１７等の固有の特性に起因するものであるとも言えるが、上記のようにエンジン停止後にキースイッチ３１がオン（ＯＮ）の位置に操作された場合にエンジン回転数が上昇するか否かの分岐となる回転数である。したがって、エンジン回転数が所定値Ｎｔｈ１以下である場合には、たとえキースイッチ３１がオン（ＯＮ）の位置に操作されても、エンジン１７は自立してエンジン回転数を上昇させることはない。
【００４７】
その後、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は充電開始条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。この充電開始条件とは、再充電許可モードであることを前提とし、キースイッチ３１がオン（ＯＮ）あるいはスタート（ＳＴ）の位置、かつ、エンジン回転数が所定値Ｎｔｈ２以上であることを条件するものである。なお、上記の所定値Ｎｔｈ１よりも所定値Ｎｔｈ２は大きな値として設定されている値であり、これら２つの設定値は、アイドリング状態を維持するエンジン回転数Ｎｉよりも小さな値である。この再充電許可モードで、充電開始条件を満足する場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）には、キャパシタ２５への再充電を開始する（ステップＳ１０８）。すなわち、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、ドライバ２１を制御して発電電動機１９が発電する電気エネルギー（電荷）を、昇圧器２６を介してキャパシタ２５に蓄積（充電）する処理を行う。その後、ステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。なお、ステップＳ１０１がＮｏ、ステップＳ１０３がＮｏ、ステップＳ１０５がＮｏ、ステップＳ１０７がＮｏとの判断がされた場合は、それぞれ、ステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７の判断処理を繰り返す。
【００４８】
ここで、図４に示すタイムチャートを参照して、実施の形態１による具体的なキャパシタ充放電制御処理について説明する。図４（ａ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にキャパシタ電圧（Ｖ）の変化を示したものである。図４（ｂ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にエンジン回転数（Ｎ）の変化を示したものである。図４（ｃ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にキースイッチ３１が操作されている位置の変化を示したものである。図４（ｄ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、キャパシタ充放電制御装置Ｃ２１のモード変化を示したものである。
【００４９】
図４に示すように、時点ｔ１でキャパシタ２５の電荷抜きの指示があると、キャパシタ充放電制御装置Ｃ２１は放電モードとなり、エンジン１７がアイドリング状態を維持する所定値Ｎｉ（たとえば８００ｒｐｍ）となるように、コントローラＣ１およびハイブリッドコントローラＣ２によってエンジン回転数Ｎが制御され、エンジン１７を負荷として電荷抜きが開始、実行される。なお、所定値Ｎｉはアイドリングという定義のもので設定される回転数ではなく、他の回転数に設定されていてもよい。電荷抜きが実行されている間（放電モード）において、キャパシタ電圧は、徐々に低下し、実質的にキャパシタ２５が放電完了状態のレベルであるといえるようなキャパシタ電圧（所定値Ｖｔｈ（あらかじめ設定されている電圧であって、たとえば、１０Ｖ））に至る。このキャパシタ電圧が所定値Ｖｔｈとなった時点ｔ２からこの所定値Ｖｔｈ以下の状態を予め設定されている所定時間ΔＴ１（たとえば、１０分）を維持した時点ｔ３で、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は電荷抜きが完了したものと判断し、モードを放電モードから電荷抜き完了モードに移行させる。この電荷抜き完了モードに移行すると、コントローラＣ１は、電荷抜き完了モードに移行したことを示す信号をハイブリッドコントローラＣ２から受信し、コントローラＣ１は、モニタ装置３０に対して、図５に示すような「モニタ画面Ｗ１上に電荷抜きが完了した旨とキースイッチをオフにすべき案内、およびキャパシタチャージ率」とを表示（以下、このような表示を電荷抜き完了の案内表示と称する）させるための制御信号を出力する。
【００５０】
作業者は、この電荷抜き完了の案内表示に従って時点ｔ４でキースイッチ３１をオフの位置に操作することによって、エンジン回転数がアイドリング状態（エンジン回転数Ｎｉ）から徐々に低下する。キースイッチ３１がオフの位置に操作されたことに連動して、エンジン駆動中にコントローラＣ１が燃料噴射装置４０に対し出力していた燃料供給指示信号が途絶えるためエンジン回転数が低下するのであるが、慣性力がなくなるまでエンジン回転数はゼロにはならない。時点ｔ５まで時間が経過し、上述のようにエンジン１７が自立して回転駆動するか否かの分岐点となる、予め設定されている所定値Ｎｔｈ１（たとえば、３００ｒｐｍ）にエンジン回転数が低下する。この時点ｔ５からエンジン回転数Ｎが所定値Ｎｔｈ１以下の状態を予め設定されている所定時間ΔＴ２（たとえば、１秒）維持すると、エンジン１７は完全に停止した状態（エンジン停止状態）であるとみなす。このエンジン停止状態で、たとえキースイッチ３１がオンの位置に操作されてもエンジン回転数が所定値Ｎｔｈ２以上に達することがなく、キャパシタ２５に再充電が行われないことになる。その後、この所定時間ΔＴ２を経過した時点ｔ６で、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は電荷抜き完了モードから再充電許可モードにモードを移行する。すなわち、再充電許可モードとはキャパシタ２５への再充電を許可するモードであり、出力維持されていた再充電禁止信号を解除する。
【００５１】
この再充電許可モードが有効な時点（たとえば時点ｔ７）でキースイッチ３１がオフの位置からオンの位置へと操作され、さらにスタートの位置にキーの回転動作の操作が行われると、時点ｔ８でスタータが起動されて、エンジン１７が始動する。キースイッチ３１は、上記のようにスタート（ＳＴ）の位置に操作された後、オン（ＯＮ）の位置に保持されエンジン１７は駆動を継続し、エンジン回転数Ｎが上昇していく。エンジン１７の始動後、時点ｔ９で、エンジン回転数Ｎが、予め設定されている所定値Ｎｔｈ２（たとえば、５００ｒｐｍ）に達すると、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、充電開始条件が揃ったと判断し、発電電動機１９により発電された電気エネルギーをキャパシタ２５に再充電するために、ドライバ２１および昇圧器２６、さらにはインバータ２２を制御する。その結果、キャパシタ電圧Ｖは徐々に上昇する。このようにキースイッチ３１をオン位置に操作し、さらにスタート位置に操作してスタータを起動させることは、作業者による再充電を実行するという意思の表れであり、作業者の意思と制御内容とが一致したキャパシタ２５の充放電制御が行われることになる。
【００５２】
この実施の形態１では、キャパシタ２５の電荷抜き完了後（図４に示した時点ｔ３、放電完了）から、エンジン１７等の固有の特性に起因する、エンジン１７が自立して回転駆動するか否かの分岐となるエンジン回転数（所定値Ｎｔｈ１）以下の状態を所定時間ΔＴ２維持するまでの間、電荷抜き完了モードとしてキャパシタ２５の再充電を許可しない制御（再充電禁止信号を生成し再充電禁止信号の出力維持）を実行するとともに、キャパシタ２５の電荷抜き完了後に、エンジン回転数が所定値Ｎｔｈ１以下の状態を所定時間ΔＴ２維持したことを条件として再充電許可モードに移行し、キャパシタ２５への再充電を許可する制御を行うようにしている。このような蓄電器の充放電制御装置、蓄電器の充放電制御方法、および、このような蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械によれば、キャパシタ２５の電荷抜き完了後に、作業者の予期しない充電がキャパシタ２５に行われることを確実に防止することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１の蓄電器の充放電制御装置、蓄電器の充放電制御方法、および蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械では、エンジン１７等の固有の特性に起因するエンジン１７が自立して駆動するか否かの分岐となる所定エンジン回転数（所定値Ｎｔｈ１）以下の状態を所定時間ΔＴ２維持するまでの間、電荷抜き完了（放電完了）モードとしてキャパシタ２５の再充電を禁止する制御を行い、その後、再充電を許可する再充電許可モードに移行するようにしていた。この実施の形態２では、キャパシタ再充電制御部Ｃ２１による、電荷抜き完了モードから再充電許可モードへ移行する時点を、電荷抜き完了モードの解除を指示する解除信号を受信した時点とするものである。
【００５４】
図６は、この発明の実施の形態２に係るキャパシタ充放電制御部Ｃ２１によるキャパシタ充放電制御処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に、電荷抜き完了後、電荷抜き完了モードに移行する。なお、電荷抜き完了モードにおいては必ずしもキースイッチ３１をオフの位置に操作する必要はなく、エンジン回転数はアイドリング状態であってもよい。また、電荷抜き完了モードに移行した時点で、図８に示すモニタ画面Ｗ２がモニタ装置３０の画面上に表示され、電荷抜き完了モードである旨を文字表示するとともに、この電荷抜き完了モードを解除して再充電許可モードに移行するための解除ボタンＳＷがアイコン表示される。
【００５５】
その後、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、図８に示すモニタ画面Ｗ２内に表示されている解除ボタンＳＷに対応する操作ボタン（モニタ装置３０がタッチパネルの場合、解除ボタンＳＷを示すアイコン）の押圧に伴って生成される解除信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２０５）。キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は解除信号を受信した場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）には、モードを再充電許可モードに移行させる（ステップＳ２０６）。この再充電許可モードとは、キャパシタ２５への再充電を許可するモードである。
【００５６】
その後、充電開始条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２０７）。充電開始条件とは、モードが再充電許可モードであることを前提とし、キースイッチ３１がオンあるいはスタートの位置であって、かつ、エンジン回転数があらかじめ設定された所定値Ｎｔｈ２以上であるとする条件である。この再充電許可モードの状態で、充電開始条件を満足する場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）には、発電電動機１９の発電によるキャパシタ２５への再充電を開始する。すなわち、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、ドライバ２１やインバータ２２を制御して発電電動機１９が発電した電気エネルギー（電荷）を、昇圧器２６を介してキャパシタ２５に蓄積（充電）する処理を行う。その後、ステップＳ２０１に移行して、その後の必要に応じて上述した処理を繰り返す。なお、ステップＳ２０１がＮｏ、ステップＳ２０３がＮｏ、ステップＳ２０５がＮｏ、ステップＳ２０７がＮｏとの判断がされた場合は、それぞれ、ステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ２０５，Ｓ２０７の判断処理を繰り返す。
【００５７】
ここで、図７に示すタイムチャートを参照して、実施の形態２による具体的なキャパシタ充放電制御処理について説明する。図７（ａ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にキャパシタ電圧（Ｖ）の変化を示したものである。図７（ｂ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にエンジン回転数（Ｎ）の変化を示したものである。図７（ｃ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸にキースイッチ３１が操作されている位置の変化を示したものである。図７（ｄ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、縦軸に解除信号の出力変化（オンあるいはオフ）を示したものである。図７（ｅ）に示すタイムチャートは、横軸に時間をとり、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１のモード変化を示したものである。
【００５８】
図７に示すように、時点ｔ１でキャパシタ２５の電荷抜きの指示があると、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は放電モードを設定し、エンジン１７は、エンジン回転数Ｎがアイドリング状態に相当する、予め設定された所定値Ｎｉ（たとえば８００ｒｐｍ）にコントローラＣ１によって制御され、エンジン１７を負荷として電荷抜きが実行される。その後、キャパシタ電圧Ｖは、徐々に低下し、実質的にキャパシタ電圧が放電完了状態のレベルであるといえるようなキャパシタ電圧（予め設定されている電圧である所定値Ｖｔｈ（たとえば、１０Ｖ））となる時点ｔ２からこの所定値Ｖｔｈ以下の状態を予め設定した所定時間ΔＴ１（たとえば、１０分）維持した時点ｔ３で、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は電荷抜きが完了したものと判断する。そして、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、モードを放電モードから電荷抜き完了モードに移行させる。電荷抜き完了モードに移行すると、モニタ画面Ｗ２上に電荷抜きが完了した旨と解除ボタンＳＷを示すアイコンとが表示（図８参照）される。モニタ装置３０がタッチパネルの場合、この解除ボタンＳＷを示すアイコン（操作手段）が押圧されない限り、電荷抜き完了モードは維持され、再充電は禁止される。モニタ装置３０に備えられた操作ボタン（操作手段）あるいはモニタ装置３０の近傍に配置された操作ボタン（操作手段）があって、解除ボタンＳＷに対応する操作ボタンが備えられている場合は、解除ボタンＳＷに対応する操作ボタンが押圧されない限り、電荷抜き完了モードは維持され、再充電は禁止される。
【００５９】
作業者が、解除ボタンＳＷを押圧すると、押圧信号が生成(解除信号ＯＮ)され、押圧信号がコントローラＣ１経由でキャパシタ充放電制御部Ｃ２１に送信される。その結果、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、その押圧が行われた時点ｔ１３で、モードを電荷抜き完了モードから再充電許可モードに移行させる。すなわち、キャパシタ２５への再充電を許可するモードに移行する。図７に示すように、時点ｔ１１でキースイッチ３１がオフの位置に操作され、エンジン回転数がＮｉから若干低下した後に、キースイッチ３１がオンの位置に操作され、エンジン１７が燃料噴射装置４０から燃料供給を受けてエンジン回転数Ｎが上昇しエンジン回転数ＮがＮｔｈ２以上の状態である場合（自立してエンジンが駆動している場合）を現在の状況として考える。そのような状況で、時間が経過しキャパシタ充放電制御部Ｃ２１が解除信号を受けてモードを再充電許可モードに移行させた時点ｔ１３では、エンジン回転数は所定値Ｎｔｈ２以上であって、かつ、キースイッチ３１もオンの位置にあるため、充電開始条件を満足（図６のステップＳ２０７の判断がＹｅｓ）し、直ちに再充電が開始され、キャパシタ電圧Ｖは徐々に上昇する。この作業者による解除ボタンＳＷを押圧する操作は、作業者による再充電を実行するという意思の表れであり、作業者の意思と制御内容とが一致したキャパシタ２５の充放電制御が行われるのであるのである。
【００６０】
図７に示すように、モードが電荷抜き完了モードであって時点ｔ１１でキースイッチ３１をオフの位置に操作し、時点ｔ１２でキースイッチ３１をオンの位置に操作しても、再充電許可モードではないため、キャパシタ２５への再充電が行われることはない。時点ｔ１１とｔ１２との間が短いような、キースイッチ３１の操作によらない電気的な瞬断、すなわち、電気的にキースイッチ３１がオンからオフに切り替わりその後にオンに戻った場合であっても同様である。
【００６１】
この実施の形態２では、キャパシタ２５の電荷抜き完了後（放電完了）から、解除ボタンＳＷの押圧によるキャパシタ２５の再充電禁止を解除する解除信号をキャパシタ充放電制御部Ｃ２１が受信するまでの間、キャパシタ２５の再充電を禁止する制御を行うとともに、キャパシタ２５の電荷抜き完了後に、キャパシタ２５の再充電禁止を解除する解除信号をキャパシタ充放電制御部Ｃ２１が受信したことを条件として再充電許可モードに移行し、発電電動機１９によるキャパシタ２５への再充電を許可する制御を行うようにしているので、キャパシタ２５の電荷抜き後に、キャパシタ２５に作業者の予期しない充電が行われることを確実に防止することができる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態２では、解除信号を発生する手段として、モニタ画面上の解除ボタンＳＷのアイコンあるいは操作ボタンといった操作手段を設けた場合について説明したが、これに限らず、他の操作手段によっても実現可能である。たとえば、解除信号の発生は、特定の操作レバー３２を操作することで生成される操作レバー信号、キースイッチ３１とは別に運転席の下部などに設けられてエンジン１７を停止させるエンジン停止スイッチのオン信号、あるいはハイブリッド油圧ショベル１に受信装置を設けてハイブリッド油圧ショベル１外部から入力される無線信号を受信するようにしてもよい。
【００６３】
なお、以上に説明した実施の形態１あるいは実施の形態２では、蓄電器の充放電制御装置あるいは蓄電器の充放電制御方法をハイブリッド油圧ショベルに適用する例として説明したが、他の建設機械にも適用可能である。例えばエンジンによって発電電動機を駆動させ、発電電動機により発電した電気エネルギーをキャパシタあるいはリチウムイオン電池などの蓄電器に蓄え、蓄電器からの電気エネルギーの供給を受けて回転動作する電動機を、走行機構に設けたブルドーザやホイールローダなどにも適用できる。このような建設機械であっても、蓄電器の点検や修理、交換の際には、確実に蓄電器の電荷抜き（放電）が行われ、作業者の予期しない充電が行われることを確実に防止する必要があるからである。
【符号の説明】
【００６４】
１  ハイブリッド油圧ショベル
２  車両本体
３  作業機
４  下部走行体
５  上部旋回体
１１  ブーム
１２  アーム
１３  バケット
１４  ブーム用油圧シリンダ
１５  アーム用油圧シリンダ
１６  バケット用油圧シリンダ
１７  エンジン
１８  油圧ポンプ
１８ａ  斜板
１９  発電電動機
２０  駆動軸
２１  ドライバ
２２  インバータ
２３  旋回電動機
２４  スイングマシナリ
２５  キャパシタ
２６  昇圧器
２７  コンタクタ
２８  電圧センサ
３０  モニタ装置
３１  キースイッチ
３２  操作レバー
３４  右走行用油圧モータ
３５  左走行用油圧モータ
４０  燃料噴射装置
４１  回転センサ
Ｃ１  コントローラ
Ｃ２  ハイブリッドコントローラ
Ｃ２１  キャパシタ充放電制御部
【要約】      （修正有）【課題】蓄電器の電荷抜き後に、蓄電器に作業者の予期しない充電が行われることを確実に防止することができる蓄電器の充放電制御装置、蓄電器の充放電制御方法、および蓄電器の充放電制御装置を備えたハイブリッド作業機械を提供する。【解決手段】エンジン１７に結合された発電電動機１９によって発電された電気エネルギーを蓄えるとともに、蓄えた電気エネルギーによって発電電動機１９あるいは旋回電動機２３を駆動することができるキャパシタ２５と、キャパシタ２５、発電電動機１９、および旋回電動機２３間の電気エネルギーの授受を制御するキャパシタ充放電制御部Ｃ２１と、を備え、キャパシタ充放電制御部Ｃ２１は、エンジン１７の駆動中にキャパシタ２５の電気エネルギーを放電させ、キャパシタ２５を放電完了させた後に、所定エンジン回転数以下の状態を所定時間維持したことを条件としてキャパシタ２５の再充電を許可する充放電制御を行う。【選択図】図２【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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