(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリのバッテリ状態をセンサから収集するバッテリ状態収集部と、
油圧ポンプモータにより要求されるポンプ要求動力Ｐｐ＿ｒｅｑを収集するポンプ要求動力収集部と、
前記バッテリ状態に基づいて充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑを算出し、前記ポンプ要求動力Ｐｐ＿ｒｅｑと前記充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑとエンジン最大出力Ｐｅ＿ｍａｘとに基づいて電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊を算出し、電動発電機システムを制御する制御部とを具備し、
前記電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊は、
Ｐｍｇ＿ｒｅｑ＜−Ｐｐ＿ｒｅｑ
が成立するときに、−Ｐｐ＿ｒｅｑを示し、
−Ｐｐ＿ｒｅｑ＜Ｐｍｇ＿ｒｅｑ＜−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ
が成立するときに、Ｐｍｇ＿ｒｅｑを示し、
−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ＜Ｐｍｇ＿ｒｅｑ
が成立するときに、−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘを示し、
前記油圧ポンプモータは、アクチュエータを作動させる作動油の油圧をエンジンにより回転されるシャフトから与えられる回転動力により昇降させ、または、前記油圧により前記シャフトを回転させ、
前記ポンプ要求動力は、前記油圧ポンプモータが前記シャフトに与えるトルクを示し、または、前記シャフトが前記油圧ポンプモータに与えるトルクを示し、
前記電動発電機システムは、前記バッテリから供給される電力から変換される回転動力を前記シャフトに与え、または、前記シャフトから与えられる回転動力から変換される電力を前記バッテリに充電し、
前記制御部は、さらに、
前記電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊が負であるときに前記電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊に対応するトルクを前記シャフトに与えるように前記電動発電機システムを制御し、
前記電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊が正であるときに前記電動発電機要求電力指令値Ｐｍｇ＊に対応するトルクを電力に変換して前記バッテリを充電するように前記電動発電機システムを制御する
電力配分制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
直流バス電圧収集部と、
バッテリ電流指令部とを更に具備し、
前記電動発電機システムは、
印加される電圧により交流電力を生成するインバータと、
前記交流電力を前記シャフトの回転動力に変換し、前記シャフトの回転動力を電力に変換する電動発電機と、
前記バッテリから供給される電力を用いて直流バス電圧を前記インバータに印加するコンバータとを備え、
前記直流バス電圧収集部は、前記直流バス電圧を電圧計から収集し、
前記バッテリ電流指令部は、前記力行電動発電機要求電力指令値と前記直流バス電圧とに基づいて目標バス電圧が前記インバータに印加されるように前記コンバータを制御する
電力配分制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記力行電動発電機要求電力指令値に基づいて目標バス電圧を算出する目標バス電圧算出部
を更に具備する電力配分制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれかにおいて、
前記制御部は、
前記シャフトの単位時間当たりの回転数が所定の回転数より大きいときに、前記回生電動発電機要求電力指令値に対応する交流電力が前記電動発電機により生成されるように、または、前記力行電動発電機要求電力指令値に対応するトルクが前記電動発電機により生成されるように、前記インバータを制御し、
前記回転数が前記所定の回転数以下であるときに、前記電動発電機に過大なトルクがかかることを防止するように、前記インバータを制御する
電力配分制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載される電力配分制御装置と、
前記エンジンと、
前記バッテリと、
前記電動発電機システムと、
前記アクチュエータ
とを具備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、電力配分制御装置およびハイブリッド建設機械に関し、特に、複数の動力源を用いて駆動するときに利用される電力配分制御装置およびハイブリッド建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとバッテリで駆動する電動機とから与えられる動力を用いて駆動するハイブリッド建設機械が知られている。そのハイブリッド建設機械としては、油圧により駆動されるブーム、アームに装着されたバケットの作動により土砂などを掘削、放土する油圧ショベルが例示される。このようなハイブリッド建設機械は、効率が高く、環境にやさしいなどの利点を持っている。このような複数の動力源をより効率よく制御することが望まれている。
【０００３】
特開２００１−３０４００１号公報には、負荷状態に応じた最適な動力を供給できる動力装置が開示されている。その動力装置は、内燃機関と、内燃機関の回転出力を断続するクラッチと、クラッチを介して内燃機関に直列に接続され負荷を駆動する電気モータと、内燃機関に接続され電動機機能および発電機機能を有するモータ・ジェネレータと、発電機機能のモータ・ジェネレータにより充電され電動機機能のモータ・ジェネレータおよび電気モータに駆動エネルギを供給するバッテリとを具備したことを特徴としている。
【０００４】
特開２００２−３２２６８２号公報には、ハイブリッド方式において省エネルギーを実現することができるショベルが開示されている。そのショベルは、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体に、ブームとアームとバケットを備えた掘削アタッチメントが設けられて構成されるショベルにおいて、原動機と、この原動機により駆動されて発電動作を行う一方で外部から電力を供給されて電動機動作を行う電動機兼用の発電機と、この発電機からの余剰電力を蓄えるバッテリと、上記発電機の動作を上記発電動作を行う発電機モードと上記バッテリを電源として電動機動作を行う電動機モードの間で切換えるとともに電動機モードで上記バッテリの電力を発電機に供給する切換制御手段とを具備し、かつ、（ｉ）上記ブームを駆動するブームシリンダ、上記アームを駆動するアームシリンダ、上記バケットを駆動するバケットシリンダがそれぞれブーム用、アーム用、バケット用の別々の油圧ポンプによって駆動され、（ｉｉ）上記ブーム用油圧ポンプは、上記発電機またはバッテリからの電力によって回転するブーム用電動機によって駆動され、（ｉｉｉ）このブーム用電動機の回転方向によりブームシリンダの作動方向が制御され、ブーム用電動機の回転数によりブームシリンダの作動速度が制御され、（ｉｖ）ブーム用電動機の回生電力が上記バッテリに回収されるように構成されたことを特徴としている。
【０００５】
特開２００２−３２５３７９号公報には、バッテリ能力を超える充放電が行われることによるバッテリの劣化を防止することができるとともにエンジンの燃費の向上を図ることができるハイブリッド建設機械の電力制御装置が開示されている。そのハイブリッド建設機械の電力制御装置は、エンジンと、該エンジンに駆動される発電機と、該発電機により発電される電力を蓄積する蓄電装置と、前記発電機および前記蓄電装置により駆動される１又は複数の電動アクチュエータとを備えたハイブリッド建設機械の電力制御装置において、電動アクチュエータの要求電力を検出する負荷検出手段と、前記蓄電装置の充電電力の最大値を設定する充電電力設定手段と、前記蓄電装置の放電電力の最大値を設定する放電電力設定手段と、前記発電機の出力電力の上限値および下限値を設定する発電機出力電力設定手段と、前記充電電力設定手段による設定値、前記放電電力設定手段により設定値、前記発電機出力電力設定手段による設定値、および前記負荷検出手段による検出結果を基に前記発電機と前記蓄電装置との電力配分を決定する電力配分決定手段と、前記電力配分決定手段による決定結果を基に前記発電機の出力電力を制御する発電機電力制御手段と、前記電力配分決定手段による決定結果を基に前記蓄電装置の充放電電力を制御する蓄電装置電力制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
特開２００２−３３０５５４号公報には、電動機を介して負荷から要求される電力が急変する場合でも、発電機および蓄電手段から過不足なく好適に電力を供給することが可能なハイブリッド車両の電力制御装置および当該電力制御装置を備えたハイブリッド建設機械が開示されている。そのハイブリッド車両の電力制御装置は、エンジンと、このエンジンによって駆動される発電機と、少なくとも１つの蓄電手段と、上記発電機および上記蓄電手段の少なくとも一方から供給される電力によって駆動される電動機と、この電動機を駆動源として動作する負荷とを備えたハイブリッド車両の電力制御装置であって、上記発電機と直流ラインとの間に介設され、上記発電機から出力される電力を直流電力に変換して上記直流ラインに出力する第１電力変換手段と、上記蓄電手段と上記直流ラインとの間に介設され、上記蓄電手段から出力される電力を直流電力に変換して上記直流ラインに出力する少なくとも１つの第２電力変換手段と、上記直流ラインに電気的に接続され、当該直流ラインを介して供給される電力に基づき上記電動機を駆動する電動機駆動手段と、上記電動機を介して上記負荷から要求される電力に応じた直流電力を上記直流ラインに出力すべく上記第１電力変換手段および上記第２電力変換手段を制御する電力制御手段とを備え、この電力制御手段は、上記負荷からの要求電力の変動に関わりなく上記直流ラインの電圧がほぼ一定に保持されるように、上記第１電力変換手段および上記第２電力変換手段を制御するものであることを特徴としている。
【０００７】
特開２００３−２７９８５号公報には、できるだけ簡単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作動や発電作動を行わせ、エンジンを目標とする運転状態に正確に制御することのできるハイブリッド建設機械の駆動制御装置が開示されている。そのハイブリッド建設機械の駆動制御装置は、エンジンと、このエンジンの回転数を設定する回転数設定手段と、エンジンの燃料噴射量を調整するガバナと、前記設定回転数となるよう前記ガバナを制御し前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンにより駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプから吐出される圧油により油圧作業部の駆動を行う建設機械の駆動制御装置において、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝達する伝達軸に設けられた電動・発電機と、この電動・発電機に対する電気エネルギーの授受を行う蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を制御する電動発電制御手段とを備え、前記電動発電制御手段は、目標トルクに対応する燃料噴射量を予め設定しておき、この目標トルクに対応する燃料噴射量を燃料噴射量の目標値として用い、この目標値と燃料噴射量の実測値とを比較して、実測値が目標値より大きくなると前記電動・発電機を電動機として機能させ、実測値が目標値より小さくなると前記電動・発電機を発電機として機能させるよう制御することを特徴としている。
【０００８】
特開２００３−２８０７１号公報には、できるだけ簡単な構成で、電動・発電機によりエンジンのアシスト作動や発電作動を行わせ、エンジンを目標とする運転状態に正確に制御することのできるハイブリッド建設機械の駆動制御装置が開示されている。そのハイブリッド建設機械の駆動制御装置は、エンジンと、このエンジンの回転数を設定する回転数設定手段と、この設定回転数となるよう前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンにより駆動される油圧ポンプとを備え、この油圧ポンプから吐出される圧油により油圧作業部の駆動を行う建設機械の駆動制御装置において、前記エンジンから前記油圧ポンプヘトルクを伝達する伝達軸に設けられた電動・発電機と、この電動・発電機に対する電気エネルギーの授受を行う蓄電手段と、前記電動・発電機の動作を制御する電動発電制御手段とを備え、前記電動発電制御手段は、目標トルクに対応するエンジン回転数を予め設定しておき、この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小さくなると前記電動・発電機を電動機として機能させ、実測値が目標値より大きくなると前記電動・発電機を発電機として機能させるよう制御することを特徴としている。
【０００９】
特開２００５−１５５２５１号公報には、装置の小型・軽量化、及びコストの低減、並びに、常に此種の建設機械で要求されている高出力化を図る建設機械用動力系制御装置が開示されている。その建設機械用動力系制御装置は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、電気エネルギーを蓄えるためのバッテリとを備える建設機械用動力系制御装置に於いて、前記エンジンにより回転され、該回転された機械エネルギーを電気エネルギーに変換して前記バッテリに供給して蓄える発電機としての動作と、前記バッテリから受け取った電気エネルギーを機械エネルギーに変換して前記油圧ポンプに供給するトルクアシスト用電動機としての動作とを選択的に行うことが可能である電動／発電機と、前記エンジンの負荷変動を検出し、前記エンジンの高負荷運転時に、前記電動／発電機を前記トルクアシスト用電動機として動作させ、前記エンジンの軽負荷運転時に、前記エンジンの余剰トルクにより前記電動／発電機を前記発電機として動作させるように前記電動／発電機の切り換えを制御する制御手段とを備え、前記油圧ポンプのトルク設定値を上記エンジンの出力トルク以上としたことを特徴としている。
【００１０】
特開２００５−１５５２５２号公報には、バッテリの電圧変動を抑制すると共に、装置の小型・軽量化、及びコストの低減、並びに、常に此種の建設機械で要求されている高出力化を図る建設機械用動力系制御装置が開示されている。その建設機械用動力系制御装置は、エンジンと、該エンジンのパワーラインに接続された油圧ポンプと、該エンジンの余剰トルクで駆動される発電機と、該発電機で生成された電気エネルギーを蓄えるためのバッテリと、該バッテリから受け取った電気エネルギーを機械エネルギーに変換して前記油圧ポンプに供給するトルクアシスト用電動機とを備える建設機械用動力系制御装置に於いて、前記バッテリの電圧変動を検出し、該バッテリ電圧が上昇した時、前記トルクアシスト用電動機を動作させて前記油圧ポンプの設定トルクを増加し、該バッテリ電圧が下降した時、前記発電機を動作させて生成される電気エネルギーを前記バッテリに蓄えるように制御する制御手段を備え、前記バッテリ電圧の変動を抑えるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３０４００１号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２６８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３２５３７９号公報
【特許文献４】特開２００２−３３０５５４号公報
【特許文献５】特開２００３−２７９８５号公報
【特許文献６】特開２００３−２８０７１号公報
【特許文献７】特開２００５−１５５２５１号公報
【特許文献８】特開２００５−１５５２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、複数の動力源をより効率よく制御する電力配分制御装置およびハイブリッド建設機械を提供することにある。
本発明の他の課題は、エンジンとバッテリで駆動する電動発電機とから与えられる動力を用いるときにそのバッテリをより効率よく充電する電力配分制御装置および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】
【００１３】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１４】
本発明による電力配分制御装置（１）は、電動発電機システム（７、１２、１４）に電力を供給し、または、電動発電機システム（７、１２、１４）により充電されるバッテリ（１１）のバッテリ状態をセンサから収集するバッテリ状態収集部（３６）と、アクチュエータ（６）を作動させる作動油の油圧をエンジン（３）により回転されるシャフト（８）から与えられる回転動力により昇降させ、油圧によりシャフト（８）を回転させる油圧ポンプモータ（５）により要求されるポンプ要求動力を収集するポンプ要求動力収集部（３５）と、バッテリ状態とポンプ要求動力とに基づいて力行または回生の一方を選択する制御部（４４、４７）とを備えていることが好ましい。
【００１５】
そのポンプ要求動力は、油圧ポンプモータがシャフト（８）に与えるトルクを示し、または、シャフト（８）が油圧ポンプモータ（５）に与えるトルクを示している。電動発電機システム（７、１２、１４）は、力行が選択されるときにバッテリ（１１）から供給される電力から変換される回転動力をシャフト（８）に与え、回生が選択されるときにシャフト（８）から与えられる回転動力から変換される電力をバッテリ（１１）に充電する。このとき、電力配分制御装置（１）は、バッテリ（１１）の充放電状態が小さいときに優先的にバッテリ（１１）を充電し、バッテリ（１１）の充放電状態が大きいときに優先的にバッテリ（１１）を放電することができる。
【００１６】
制御部（４４、４７）は、さらに、バッテリ状態とポンプ要求動力とに基づいて、力行が選択されるときに力行電動発電機要求電力指令値を算出し、回生が選択されるときに回生電動発電機要求電力指令値を算出する。電動発電機システム（７、１２、１４）は、力行が選択されるときに電動発電機要求電力指令値に対応するトルクをシャフト（８）に与え、回生が選択されるときに電動発電機要求電力指令値に対応するトルクを電力に変換してバッテリ（１１）を充電することが好ましい。
【００１７】
本発明による電力配分制御装置（１）は、直流バス電圧収集部（３７）と、バッテリ電流指令部（４６）とをさらに備えている。このとき、電動発電機システム（７、１２、１４）は、印加される電圧により交流電力を生成するインバータ（１４）と、交流電力をシャフト（８）の回転動力に変換し、シャフト（８）の回転動力を電力に変換する電動発電機（７）と、バッテリ（１１）から供給される電力を用いて直流バス電圧をインバータ（１４）に印加するコンバータ（１２）とを備えている。直流バス電圧収集部（３７）は、その直流バス電圧を電圧計（２３）から収集する。バッテリ電流指令部（４６）は、力行電動発電機要求電力指令値と直流バス電圧とに基づいて目標バス電圧がインバータ（１４）に印加されるようにコンバータ（１２）を制御することが好ましい。
【００１８】
本発明による電力配分制御装置（１）は、その力行電動発電機要求電力指令値に基づいて目標バス電圧を算出する目標バス電圧算出部（４５）をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
本発明によるハイブリッド建設機械は、本発明による電力配分制御装置（１）と、エンジンと、バッテリ（１１）と、電動発電機システム（７、１２、１４）と、アクチュエータとを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による電力配分制御装置およびハイブリッド建設機械は、エンジンとバッテリで駆動する電動発電機とから与えられる動力を用いるときにそのバッテリをより効率よく充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明による電力配分制御装置の実施の形態を記載する。その電力配分制御装置１は、図１に示されているように、ハイブリッド建設機械２に適用されている。ハイブリッド建設機械２としては、ブーム、アームに装着されたバケットの作動により土砂などを掘削、放土する油圧ショベルが例示される。ハイブリッド建設機械２は、エンジン３と油圧ポンプモータ５とアクチュエータ６と電動発電機７とを備えている。
【００２２】
エンジン３は、シャフト８と図示されていない制御装置とを備えている。エンジン３は、供給される燃料を燃焼させてシャフト８を回転させる。その制御装置は、シャフト８の単位時間当たりの回転数が一定になるようにエンジン３を制御する。油圧ポンプモータ５は、電力配分制御装置１により制御されて、シャフト８の回転動力を用いて管路１０に流れる作動油の油圧を昇降させる。すなわち、油圧ポンプモータ５は、電力配分制御装置１から上昇を示す電気信号を受信したときにその油圧を上昇させ、電力配分制御装置１から下降を示す電気信号を受信したときにその油圧を下降させる。油圧ポンプモータ５は、さらに、管路１０に流れる作動油の油圧を用いてシャフト８を回転させる。
【００２３】
アクチュエータ６は、図示されていない可動部分を備え、管路１０に流れる作動油の油圧によりその可動部分が運動する。アクチュエータ６は、ハイブリッド建設機械２のブーム、アーム、バケットを運動させることに利用される。このとき、管路１０に流れる作動油の油圧は、アクチュエータ６にかかる負荷により昇降する。
【００２４】
電動発電機７は、バッテリ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１２とインバータ１４とシャフト１５と動力伝達機構１６とを備えている。バッテリ１１は、充電によって繰り返し使用できる二次電池であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に電圧を印加して直流電力を供給し、または、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により電圧が印加されることにより充電する。バッテリ１１としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池が例示される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、バッテリ１１により印加される電圧を電力配分制御装置１により算出される電圧に変換してインバータ１４に直流電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、さらに、インバータ１４により印加される電圧を所定の電圧に変換して、バッテリ１１を充電する。インバータ１４は、電力配分制御装置１により算出されるトルクが電動発電機７により生成されるように、電動発電機７に交流電力を供給する。インバータ１４は、電力配分制御装置１により算出されるトルクに対応する交流電力が電動発電機７により生成されるように、その交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給する。
【００２５】
電動発電機７は、インバータ１４から供給される交流電力を用いてシャフト１５を回転させる。電動発電機７は、さらに、シャフト１５の回転動力を用いて発電される交流電力をインバータ１４に供給する。動力伝達機構１６は、ベルトを介して、シャフト１５の回転動力をシャフト８に伝達し、シャフト８の回転動力をシャフト１５に伝達する。なお、動力伝達機構１６は、ベルトと異なる媒体を用いて回転動力を伝達することもできる。その媒体としては、ギヤが例示される。
【００２６】
電力配分制御装置１は、ポンプ流量センサ１７とポンプ油圧センサ１８とバッテリ電圧センサ２１とバッテリ電流センサ２２と電圧計２３と回転数センサ２４とを備えている。ポンプ流量センサ１７は、管路１０を流れる作動油の流量を測定し、その流量を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。ポンプ油圧センサ１８は、管路１０を流れる作動油の油圧を測定し、その油圧を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。バッテリ電圧センサ２１は、バッテリ１１の起電力を測定し、その起電力を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。バッテリ電流センサ２２は、バッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に流れる電流を測定し、その電流を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。電圧計２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からインバータ１４に供給される直流電力またはインバータ１４からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給される直流電力の電圧を測定し、その電圧を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。回転数センサ２４は、シャフト１５の単位時間当たりの回転数を測定し、その回転数を示す電気信号を電力配分制御装置１に出力する。
【００２７】
電力配分制御装置１は、上位コントローラ２５と下位コントローラ２６とから形成されている。上位コントローラ２５は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とレバーとを備えている。そのＣＰＵは、上位コントローラ２５にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と油圧ポンプモータ５とポンプ流量センサ１７とポンプ油圧センサ１８と下位コントローラ２６とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのレバーは、ユーザの操作により生成される操作内容をそのＣＰＵに出力する。その操作内容は、アクチュエータ６の動きを示している。
【００２８】
下位コントローラ２６は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とを備えている。そのＣＰＵは、下位コントローラ２６にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置とＤＣ／ＤＣコンバータ１２とインバータ１４とバッテリ電圧センサ２１とバッテリ電流センサ２２と電圧計２３と回転数センサ２４とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。
【００２９】
図２は、上位コントローラ２５を示している。上位コントローラ２５は、コンピュータプログラムである操作内容収集部３１と油圧ポンプモータ制御部３２とポンプ状態収集部３３とポンプ要求動力演算部３４とがインストールされている。操作内容収集部３１は、レバーの操作内容を収集する。油圧ポンプモータ制御部３２は、操作内容収集部３１により収集された操作内容に基づいて油圧ポンプモータ５を制御する。すなわち、油圧ポンプモータ制御部３２は、その操作内容が示す動きをアクチュエータ６に実行させることに管路１０の油圧を上昇させる必要があるときに上昇を示す電気信号を油圧ポンプモータ５に出力し、油圧ポンプモータ制御部３２は、その操作内容が示す動きをアクチュエータ６に実行させることに管路１０の油圧を下降させる必要があるときに、下降を示す電気信号を油圧ポンプモータ５に出力する。
【００３０】
なお、上位コントローラ２５は、ユーザの操作によらないで、プログラムされた内容が示すようにアクチュエータ６を運動させることもできる。このとき、操作内容収集部３１は、図示されていない外部装置からそのプログラムされた内容を収集する。油圧ポンプモータ制御部３２は、その内容に基づいて油圧ポンプモータ５を制御して、その内容が示すようにアクチュエータ６を運動させる。
【００３１】
ポンプ状態収集部３３は、管路１０を流れる作動油の流量をポンプ流量センサ１７から収集し、その作動油の油圧をポンプ油圧センサ１８から収集する。ポンプ要求動力演算部３４は、操作内容収集部３１により収集された操作内容とポンプ状態収集部３３により収集される流量と油圧とに基づいてポンプ要求動力を算出する。そのポンプ要求動力は、油圧ポンプモータ５がシャフト８に与えるトルクを示し、または、シャフト８が油圧ポンプモータ５に与えるトルクを示す。
【００３２】
図３は、下位コントローラ２６を示している。下位コントローラ２６は、コンピュータプログラムであるポンプ要求動力収集部３５とバッテリ状態収集部３６と直流バス電圧収集部３７と電動発電機回転数収集部３８とバッテリ充放電状態演算部３９とコンバータ効率算出部４０とインバータ効率算出部４１と電動発電機効率算出部４２とバッテリ要求電力算出部４３と電動発電機電力指令部４４と目標バス電圧算出部４５とバッテリ電流指令部４６と電動発電機トルク指令部４７とがインストールされている。
【００３３】
ポンプ要求動力収集部３５は、上位コントローラ２５により算出されるポンプ要求動力を上位コントローラ２５から収集する。バッテリ状態収集部３６は、バッテリ１１の状態をバッテリ電圧センサ２１とバッテリ電流センサ２２とから収集する。すなわち、バッテリ状態収集部３６は、バッテリ１１の起電力をバッテリ電圧センサ２１から収集し、バッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に流れる電流をバッテリ電流センサ２２から収集する。直流バス電圧収集部３７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からインバータ１４に供給される直流電力またはインバータ１４からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給される直流電力の直流バス電圧を電圧計２３から収集する。電動発電機回転数収集部３８は、シャフト１５の単位時間当たりの回転数を回転数センサ２４から収集する。
【００３４】
バッテリ充放電状態演算部３９は、バッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ１１の起電力とバッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に流れる電流とに基づいてバッテリ１１の充放電状態（ＳＯＣ）を算出する。
【００３５】
コンバータ効率算出部４０は、直流バス電圧収集部３７により収集される直流バス電圧とバッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ電流とに基づいてコンバータ効率を算出する。そのコンバータ効率は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電力とＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出力される電力との比を示している。インバータ効率算出部４１は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数と電動発電機トルク指令部４７により算出される電動発電機トルク指令値に基づいてインバータ効率を算出する。そのインバータ効率は、インバータ１４に入力される電力とインバータ１４から出力される電力との比を示している。電動発電機効率算出部４２は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数と電動発電機トルク指令部４７により算出される電動発電機トルク指令値に基づいて電動発電機効率を算出する。その電動発電機効率は、電動発電機７に入力される電力と電動発電機７から出力されるトルクとの比を示し、または、電動発電機７に入力されるトルクと電動発電機７から出力される電力との比を示している。
【００３６】
バッテリ要求電力算出部４３は、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態（ＳＯＣ）とインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率と電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率とに基づいてバッテリ要求電力を算出する。そのバッテリ要求電力は、バッテリ１１が充電を要求する電力、または放電を許容する電力を示し、その値はバッテリ１１の出力端における値ではなく、ＤＣ/ＤＣコンバータ１２の出力端での電力として算出される。電動発電機電力指令部４４は、ポンプ要求動力収集部３５により収集されるポンプ要求動力とバッテリ要求電力算出部４３により算出されるバッテリ要求電力とに基づいて電動発電機電力指令値を算出する。その電動発電機電力指令値は、インバータ１４から電動発電機７に供給される電力を示し、電動発電機７からインバータ１４に供給される電力を示している。目標バス電圧算出部４５は、目標バス電圧テーブルをコンピュータプログラムにより検索可能に記憶装置に記録し、その目標バス電圧テーブルを参照して、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値に基づいて目標バス電圧を算出する。
【００３７】
バッテリ電流指令部４６は、バッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ１１の起電力と直流バス電圧収集部３７により収集される直流バス電圧とコンバータ効率算出部４０により算出されるコンバータ効率とインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率と電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率と電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値と目標バス電圧算出部４５により算出される目標バス電圧とに基づいてバッテリ電流指令値を算出して、目標バス電圧算出部４５により算出される目標バス電圧がインバータ１４に印加されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
【００３８】
電動発電機トルク指令部４７は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数と電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値とに基づいて電動発電機トルク指令値を算出し、電動発電機７がその電動発電機トルク指令値をシャフト１５に与えるようにインバータ１４を制御し、または、電動発電機７がその電動発電機トルク指令値に対応する電力を発電するようにインバータ１４を制御する。
【００３９】
図４は、バッテリ要求電力算出部４３を示している。バッテリ要求電力算出部４３は、充放電要求電力テーブルをコンピュータプログラムにより検索可能に記憶装置に記録し、テーブル部５１と乗算部５２と乗算部５３とを備えている。テーブル部５１は、その充放電要求電力テーブルを参照して、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態（ＳＯＣ）に対応するバッテリ要求電力を算出する。
【００４０】
乗算部５２は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数に電動発電機トルク指令部４７により算出される電動発電機トルク指令値を乗算して電動発電機電力を算出する。乗算部５２は、その電動発電機電力が負であるときに、すなわち、力行時に、その算出される値にインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率を乗算する。乗算部５２は、その電動発電機電力が正であるときに、すなわち、回生時に、テーブル部５１により算出される値をインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率で除算する。乗算部５３は、その電動発電機電力が負であるときに、すなわち、力行時に、テーブル部５１により算出される値に電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率を乗算して充放電要求電力を算出する。乗算部５３は、その電動発電機電力が正であるときに、すなわち、回生時に、その算出される値を電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率で除算して充放電要求電力を算出する。
【００４１】
図５は、テーブル部５１により参照される充放電要求電力テーブルを示している。その充放電要求電力テーブルは、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態をバッテリ要求電力に対応付けるグラフ５４により表現することができる。すなわち、グラフ５４は、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態の任意の要素にバッテリ要求電力の一つの要素を対応付けている。このとき、テーブル部５１は、グラフ５４を参照して、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態に対応するバッテリ要求電力を算出する。
【００４２】
図６は、電動発電機電力指令部４４を示している。電動発電機電力指令部４４は、エンジン最大出力とベルト効率と力行側最大値と回生側最大値とを記憶装置に予め記録している。そのエンジン最大出力は、エンジン３が生成するトルクの最大値を示している。そのベルト効率は、シャフト８から動力伝達機構１６に伝達されるトルクと動力伝達機構１６からシャフト１５に伝達されるトルクとの比を示している。その力行側最大値は、電動発電機７に供給される電力の最大値を示し、たとえば、−１５ｋＷを示している。その回生側最大値は、電動発電機７が発電する電力の最大値を示し、たとえば、１０ｋＷを示している。
【００４３】
電動発電機電力指令部４４は、乗算部５５と動力配分テーブル部５６とを備えている。乗算部５５は、バッテリ要求電力算出部４３により算出される充放電要求電力が正であるときに、そのエンジン最大出力にそのベルト効率を乗算する。乗算部５５は、その充放電要求電力が負であるときに、そのエンジン最大出力にそのベルト効率を除算する。動力配分テーブル部５６は、ポンプ要求動力収集部３５により収集されるポンプ要求動力の任意の要素に電動発電機電力指令値の一つの要素を対応付けているテーブルをバッテリ要求電力算出部４３により算出される充放電要求電力毎に複数備えている。動力配分テーブル部５６は、そのテーブルのうちのバッテリ要求電力算出部４３により算出される充放電要求電力に対応するテーブルを参照して、ポンプ要求動力収集部３５により収集されるポンプ要求動力に対応する電動発電機電力指令値を算出する。
【００４４】
図７は、そのテーブルを示している。そのテーブルは、ポンプ要求動力収集部３５により収集されるポンプ要求動力Ｐｐ＿ｒｅｑとバッテリ要求電力算出部４３により算出される充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑとの組を電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊に対応付けている。すなわち、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、回生側最大値Ａと力行側最大値Ｂとエンジン最大出力Ｐｅ＿ｍａｘを用いて、次不等式：
Ａ＜−Ｐｐ＿ｒｅｑ
が成立するときに、次式：
Ｐｍｇ＊＝Ａ
により表現され、次不等式：
Ｐｍｇ＿ｒｅｑ＜−Ｐｐ＿ｒｅｑ
が成立するときに、次式：
Ｐｍｇ＊＝−Ｐｐ＿ｒｅｑ
により表現され、次不等式：
−Ｐｐ＿ｒｅｑ＜Ｐｍｇ＿ｒｅｑ＜−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ
が成立するときに、次式：
Ｐｍｇ＊＝Ｐｍｇ＿ｒｅｑ
により表現され、次不等式：
−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ＜Ｐｍｇ＿ｒｅｑ
が成立するときに、次式：
Ｐｍｇ＊＝−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ
により表現され、次不等式：
−Ｐｐ＿ｒｅｑ＋Ｐｅ＿ｍａｘ＜Ｂ
が成立するときに、次式：
Ｐｍｇ＊＝Ｂ
により表現される。このとき、ポンプ要求動力Ｐｐ＿ｒｅｑが正であることは、油圧ポンプモータ５がアクチュエータ６に動力を与えることに対応し、ポンプ要求動力Ｐｐ＿ｒｅｑが負であることは、アクチュエータ６が油圧ポンプモータ５に動力を与えることに対応している。電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊が正であることは、電動発電機７が回生運転することに対応している。電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊が負であることは、電動発電機７が力行運転することに対応している。
【００４５】
図７は、エンジン最大出力Ｐｅ＿ｍａｘが１８ｋＷであり、インバータ効率が１であり、電動発電機効率が１である場合のテーブルの一例を示している。このため、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、バッテリ要求電力算出部４３のテーブル部５１により算出されるバッテリ要求電力が示す値に一致している。すなわち、バッテリ充放電状態演算部３９により算出される充放電状態が０〜３０％であるときに、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、１０ｋＷであり、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、図７のグラフ７１により示される。その充放電状態が３５％であるときに、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、５ｋＷであり、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、グラフ７２により示される。その充放電状態が４０〜８０％であるときに、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、０ｋＷであり、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、グラフ７３により示される。その充放電状態が８５％であるときに、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、−７．５ｋＷであり、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、グラフ７４により示される。その充放電状態が９０〜１００％であるときに、充放電要求電力Ｐｍｇ＿ｒｅｑは、−１５ｋＷであり、電動発電機電力指令値Ｐｍｇ＊は、グラフ７５により示される。
【００４６】
図８は、バッテリ電流指令部４６を示している。バッテリ電流指令部４６は、充電側最大値と放電側最大値とを記憶装置に予め記録している。バッテリ電流指令部４６は、スイッチ部８１と変化率制限部８２と乗算部８３と乗算部８４と加算部８５と補正ゲイン部８６と加算部８７と出力リミット部８８と乗算部８９と乗算部９０とを備えている。電力配分制御装置１は、さらに、出力指令ゼロスイッチ９１と図示されていない起動停止シーケンス処理装置とを備えている。その起動停止シーケンス処理装置は、起動停止または非常停止時などの状況を検出する。出力指令ゼロスイッチ９１は、その起動停止シーケンス処理装置により起動停止または非常停止時などの状況によってスイッチオンまたはスイッチオフの一方を出力する。出力指令ゼロスイッチ９１は、さらに、ユーザにより操作されて、スイッチオンまたはスイッチオフの一方を出力することもできる。
【００４７】
スイッチ部８１は、出力指令ゼロスイッチ９１がスイッチオンを出力するときに電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値を出力し、出力指令ゼロスイッチ９１がスイッチオフを出力するときに値０を出力する。変化率制限部８２は、スイッチ部８１から出力される値を出力する。変化率制限部８２は、スイッチ部８１から出力される値が変化したときに、所定の変化率以下で変化する値を出力する。出力上昇時と出力減少時でその変化率は異なる数値を入力でき、その変化率としては、＋２０ｋＷ／ｓ、−４０ｋＷ／ｓが例示される。
【００４８】
乗算部８３は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数に電動発電機トルク指令部４７により算出される電動発電機トルク指令値を乗算して電動発電機電力を算出する。乗算部８３は、その電動発電機電力が負であるときに、すなわち、電動発電機７が力行時に、変化率制限部８２により出力される値を電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率で除算した値を出力する。乗算部８３は、さらに、その電動発電機電力が正であるときに、すなわち、電動発電機７が回生時に、変化率制限部８２により出力される値に電動発電機効率算出部４２により算出される電動発電機効率で乗算した値を出力する。
【００４９】
乗算部８４は、その電動発電機電力が負であるときに、すなわち、電動発電機７が力行時に、乗算部８３により出力される値をインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率で除算した値を出力する。乗算部８４は、さらに、その電動発電機電力が正であるときに、すなわち、電動発電機７が回生時に、乗算部８３により出力される値にインバータ効率算出部４１により算出されるインバータ効率で乗算した値を出力する。
【００５０】
加算部８５は、目標バス電圧算出部４５により算出される目標バス電圧から直流バス電圧収集部３７により収集される直流バス電圧を減算した値を出力する。補正ゲイン部８６は、加算部８５により出力される値をＰＩ制御して電圧補正用電力を算出する。加算部８７は、乗算部８４により出力される値に補正ゲイン部８６により算出される電圧補正用電力を加算した値を出力する。
【００５１】
出力リミット部８８は、加算部８７により出力される値がその充電側最大値より小さく、かつ、その放電側最大値より大きいときに、加算部８７により出力される値を出力する。出力リミット部８８は、加算部８７により出力される値がその充電側最大値より大きいときに、その充電側最大値を出力する。出力リミット部８８は、加算部８７により出力される値がその放電側最大値より小さいときに、その放電側最大値を出力する。乗算部８９は、バッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ電流が正であるときに、すなわち、バッテリ１１が充電されているときに、出力リミット部８８により出力される値にコンバータ効率算出部４０により算出されるコンバータ効率を乗算したコンバータ電力指令値を出力する。乗算部８９は、バッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ電流が負であるときに、すなわち、バッテリ１１が放電しているときに、出力リミット部８８により出力される値をコンバータ効率算出部４０により算出されるコンバータ効率により除算したコンバータ電力指令値を出力する。乗算部９０は、乗算部８９により出力されるコンバータ電力指令値をバッテリ状態収集部３６により収集されるバッテリ１１の起電力で除算したバッテリ電流指令値をＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。
【００５２】
図９は、電動発電機トルク指令部４７を示している。電動発電機トルク指令部４７は、記憶装置に予め記録している最大トルクにより制限を実施する。その最大トルクは、搭載するショベル出力やエンジン最大出力等の条件によって設定される。電動発電機トルク指令部４７は、スイッチ部８１と変化率制限部８２と乗算部９２と乗算部９３と最大リミット部９４とトルク指令ゼロ処理部９５とを備えている。
【００５３】
スイッチ部８１は、出力指令ゼロスイッチ９１がスイッチオンを出力するときに電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値を出力し、出力指令ゼロスイッチ９１がスイッチオフを出力するときに値０を出力する。変化率制限部８２は、スイッチ部８１から出力される値を出力する。変化率制限部８２は、スイッチ部８１から出力される値が変化したときに、所定の変化率以下で変化する値を出力する。その変化率としては、２０ｋＷ／ｓ、４０ｋＷ／ｓが例示される。このような変化率制限部８２によれば、ステップ状にエンジン３にトルクがかかることを防止することができる。
【００５４】
乗算部９２は、変化率制限部８２により出力される値に−１を乗算した値を出力する。乗算部９３は、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値が負であるときに、すなわち、電動発電機７が力行時に、乗算部９２により出力される値に電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数を乗算した値を出力する。乗算部９３は、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値が負でないときに、すなわち、電動発電機７が回生時に、乗算部９２により出力される値を電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数で除算した値を出力する。
【００５５】
最大リミット部９４は、乗算部９３により出力される値をその最大トルクＴｍ＿ｍａｘの範囲から外れないように制限している。すなわち、最大リミット部９４は、乗算部９３により出力される値がその範囲に含まれるときに乗算部９３により出力される値を出力し、乗算部９３により出力される値が−Ｔｍ＿ｍａｘ以下であるときに−Ｔｍ＿ｍａｘを出力し、乗算部９３により出力される値が＋Ｔｍ＿ｍａｘ以上であるときに＋Ｔｍ＿ｍａｘを出力する。
【００５６】
トルク指令ゼロ処理部９５は、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数が所定の回転数Ｎ［ｒｐｍ］より大きいときに最大リミット部９４により出力される値を電動発電機トルク指令値としてインバータ１４に出力し、電動発電機回転数収集部３８により収集される回転数が所定の回転数Ｎ［ｒｐｍ］以下であるときに０を電動発電機トルク指令値としてインバータ１４に出力する。所定の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、電動発電機７の回転数が小さいときの過大トルク防止であるため、通常運転時のエンジン回転数より小さい値が適用され、たとえば、５００ｒｐｍが適用される。このようなトルク指令ゼロ処理部９５は、エンジン３の停止時、起動時などエンジンの回転数が小さいときに、電動発電機７に過大なトルクがかかることを防止している。
【００５７】
図１０は、目標バス電圧算出部４５により参照される目標バス電圧テーブルを示している。その目標バス電圧テーブルは、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値を目標バス電圧に対応付けるグラフ９６により表現することができる。すなわち、グラフ９６は、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値の任意の要素に目標バス電圧の一つの要素を対応付けている。その目標バス電圧は、電動発電機７が電動発電機電力指令値に対応する電力を消費するときに、最も高効率となる値を示している。このとき、目標バス電圧算出部４５は、グラフ９６を参照して、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値に対応する値を目標バス電圧として算出する。
【００５８】
ハイブリッド建設機械２の動作は、エンジン３を制御する動作とアクチュエータ６を制御する動作と電動発電機７を制御する動作とを備えている。
【００５９】
そのエンジン３を制御する動作は、エンジン３により実行される。エンジン３は、ユーザの操作により起動されると、シャフト８の単位時間当たりの回転数が一定になるようにシャフト８にトルクを与えて、シャフト８を回転させる。このとき、エンジン３は、油圧ポンプモータ５と電動発電機７との動作に独立に、シャフト８を回転させる。
【００６０】
そのアクチュエータ６を制御する動作は、電力配分制御装置１により実行される。電力配分制御装置１は、ユーザによりレバーが操作されたときに、その操作内容に基づいて油圧ポンプモータ５を制御して管路１０を流れる作動油の油圧を昇降させる。アクチュエータ６は、管路１０に流れる作動油の油圧によりハイブリッド建設機械２のブーム、アーム、バケットを運動させる。
【００６１】
電動発電機７を制御する動作は、電力配分制御装置１により実行される。電力配分制御装置１は、バッテリ１１の起電力をバッテリ電圧センサ２１から収集し、バッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に流れる電流をバッテリ電流センサ２２から収集する。電力配分制御装置１は、シャフト１５の単位時間当たりの回転数を回転数センサ２４から収集し、その回転数に基づいてインバータ効率と電動発電機効率とを算出する。電力配分制御装置１は、その起電力と電流とに基づいてバッテリ１１の充放電状態（ＳＯＣ）を算出する。電力配分制御装置１は、グラフ５４を参照して、その充放電状態に対応するバッテリ要求電圧を算出する。電力配分制御装置１は、電動発電機７が力行時に、そのバッテリ要求電圧にインバータ効率と電動発電機効率とを乗算して充放電要求電力を算出する。電動発電機７が回生時に、そのバッテリ要求電圧をインバータ効率と電動発電機効率とで除算して充放電要求電力を算出する。
【００６２】
電力配分制御装置１は、管路１０を流れる作動油の流量をポンプ流量センサ１７から収集し、その作動油の油圧をポンプ油圧センサ１８から収集する。電力配分制御装置１は、レバーの操作内容とその収集された流量と油圧とに基づいてポンプ要求動力を算出する。電力配分制御装置１は、そのバッテリ要求電力とポンプ要求動力とに基づいて図７のグラフに示すような電動発電機電力指令値を算出する。
【００６３】
電力配分制御装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とインバータ１４との間で伝送される直流電力の直流バス電圧を電圧計２３から収集し、その直流バス電圧に基づいてコンバータ効率を算出する。電力配分制御装置１は、グラフ９６で示される目標バス電圧テーブルを参照して、算出された電動発電機電力指令値に基づいて目標バス電圧を算出する。電力配分制御装置１は、バッテリ１１の起電力と直流バス電圧とコンバータ効率とインバータ効率と電動発電機効率と電動発電機電力指令値と目標バス電圧とに基づいてバッテリ電流指令値を算出してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、そのバッテリ電流指令値に基づいて目標バス電圧に示される電圧をインバータ１４に印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、そのバッテリ電流指令値が充電を示すときにインバータ１４から供給される電力を用いて所定の電圧をバッテリ１１に印加する。
【００６４】
電力配分制御装置１は、シャフト１５の回転数と電動発電機電力指令値とに基づいて電動発電機トルク指令値を算出してインバータ１４に出力する。インバータ１４は、電動発電機７がその電動発電機トルク指令値をシャフト１５に与えるように電力を電動発電機７に供給し、または、電動発電機７がその電動発電機トルク指令値に対応する電力を発電するように、その電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給する。
【００６５】
このとき、ハイブリッド建設機械２は、バッテリ１１の充放電状態が高いときにバッテリ１１の電力を優先的に用いてアクチュエータ６を動かし、充放電状態が低いときにエンジン３を優先的に用いてアクチュエータ６を動かしている。このような動作によれば、バッテリ１１の電力を効率よく使用することができ、システム効率の上昇を図ることができる。ハイブリッド建設機械２は、さらに、充放電状態が低いときにエンジン３の出力のうちの油圧ポンプモータ５に供給される動力の余剰分をバッテリ１１に充電することができる。このような動作によれば、ハイブリッド建設機械２は、油圧ポンプモータ５に動力を不足なく供給しながら、バッテリ１１を充電することができる。
【００６６】
ハイブリッド建設機械２は、さらに、電動発電機７の出力をフィードフォワード的に用いて直流バス電圧を制御している。このような動作によれば、ハイブリッド建設機械２は、直流バス電圧を応答よく安定して制御することができる。ハイブリッド建設機械２は、さらに、直流バス電圧の目標バス電圧を電動発電機７の出力の大きさに応じて最も高効率となる値に設定している。このような動作によれば、ハイブリッド建設機械２は、電動発電機７の出力の大きさに応じて最も高効率に運転されることができる。
【００６７】
本発明による電力配分制御装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における目標バス電圧算出部４５が他の目標バス電圧算出部に置換されている。その目標バス電圧算出部は、電動発電機電力指令部４４により算出される電動発電機電力指令値に独立に、定数である目標バス電圧を出力する。その目標バス電圧は、インバータ１４の仕様により推奨されている値が適用される。このような電力配分制御装置が適用されるハイブリッド建設機械は、既述の実施の形態におけるハイブリッド建設機械２ほど高効率に運転されることができないが、バッテリ１１の電力を効率よく使用することができ、システム効率の上昇を図ることができる。
【００６８】
本発明による電力配分制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における所定の変数が定数に置換されている。その変数は、インバータ効率、コンバータ効率または電動発電機効率である。このような電力配分制御装置が適用されるハイブリッド建設機械は、既述の実施の形態におけるハイブリッド建設機械２ほど高効率に運転されることができないが、バッテリ１１の電力を効率よく使用することができ、システム効率の上昇を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明によるハイブリッド建設機械の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、上位コントローラを示すブロック図である。
【図３】図３は、上位コントローラを示すブロック図である。
【図４】図４は、バッテリ要求電力算出部を示すブロック図である。
【図５】図５は、充放電要求電力テーブルを示すグラフである。
【図６】図６は、電動発電機電力指令部を示すブロック図である。
【図７】図７は、ＳＯＣ変化による電力配分を示すグラフである。
【図８】図８は、バッテリ電流指令部を示すブロック図である。
【図９】図９は、電動発電機トルク指令部を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、目標バス電圧テーブルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１  ：電力配分制御装置
２  ：ハイブリッド建設機械
３  ：エンジン
５  ：油圧ポンプモータ
６  ：アクチュエータ
７  ：電動発電機
８  ：シャフト
１０：管路
１１：バッテリ
１２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４：インバータ
１５：シャフト
１６：動力伝達機構
１７：ポンプ流量センサ
１８：ポンプ油圧センサ
２１：バッテリ電圧センサ
２２：バッテリ電流センサ
２３：電圧計
２４：回転数センサ
２５：上位コントローラ
２６：下位コントローラ
３１：操作内容収集部
３２：油圧ポンプモータ制御部
３３：ポンプ状態収集部
３４：ポンプ要求動力演算部
３５：ポンプ要求動力収集部
３６：バッテリ状態収集部
３７：直流バス電圧収集部
３８：電動発電機回転数収集部
３９：バッテリ充放電状態演算部
４０：コンバータ効率算出部
４１：インバータ効率算出部
４２：電動発電機効率算出部
４３：バッテリ要求電力算出部
４４：電動発電機電力指令部
４５：目標バス電圧算出部
４６：バッテリ電流指令部
４７：電動発電機トルク指令部
５１：テーブル部
５２：乗算部
５３：乗算部
５４：グラフ
５５：乗算部
５６：動力分配テーブル部
７１：グラフ
７２：グラフ
７３：グラフ
７４：グラフ
７５：グラフ
８１：スイッチ部
８２：変化率制限部
８３：乗算部
８４：乗算部
８５：加算部
８６：補正ゲイン部
８７：加算部
８８：出力リミット部
８９：乗算部
９０：乗算部
９１：出力指令ゼロスイッチ
９２：乗算部
９３：乗算部
９４：最大リミット部
９５：トルク指令ゼロ処理部
９６：グラフ
【図１】
0004563302.tif 000002
【図２】
0004563302.tif 000003
【図３】
0004563302.tif 000004
【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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【図１０】
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