(57)【要約】【課題】複数の動力源および電動発電機装置を総合的に効率良く制御できるハイブリッド用動力制御システムを提供する。【解決手段】作動対象の油圧装置/アクチュエータ16，16aおよび負荷16bを駆動する電動発電機17，17a，17bを、インバータ18，18a，18bにより制御する。第１動力源11は、動力過不足時はガバナ制御により自動的に減増するエンジン出力により作動対象を駆動するエンジンである。第２動力源14は、電動発電機17，17a，17bから発生した電気エネルギを蓄積可能な電気蓄積装置12を有するとともに、この電気蓄積装置12に対する充放電を制御するコンバータ13を有する。制御回路21は、作動対象の要求動力の合計と電気蓄積装置12の充放電状態から決まる第２動力源14の放電要求から第２動力源14の要求動力指令を演算し、第２動力源14の充放電電流を制御し、トータル制御的に各インバータ18，18a，18bへの指令電流を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１制御器により制御され作動対象を駆動する電動発電機と、
動力過不足時はガバナ制御により自動的に減増するエンジン出力により作動対象を駆動する第１動力源と、
電動発電機から発生した電気エネルギを蓄積可能な電気蓄積装置を有するとともにこの電気蓄積装置に対する充放電を制御する第２制御器を有する第２動力源と、
作動対象の要求動力の合計と電気蓄積装置の充放電状態から決まる第２動力源の放電要求から第２動力源の要求動力指令を演算し第２動力源の充放電電流を制御する制御回路と
を具備したことを特徴とするハイブリッド用動力制御システム。
【請求項２】
電動発電機および第１制御器は、それぞれ複数設けられ、
制御回路は、回生側の電動発電機から力行側の電動発電機に動力を供給する
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド用動力制御システム。
【請求項３】
制御回路は、
複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第２動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第１動力源とパラレル接続の電動発電機を、第１動力源を動力源とした発電機として用いることで、第１動力源から動力を融通する
ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド用動力制御システム。
【請求項４】
制御回路は、
作動対象の各要求動力からの合計要求動力を計算する合計要求動力計算回路と、
第２動力源の電気蓄積装置の充放電状態から充放電要求動力を計算する充放電要求値計算回路と、
作動対象からの合計要求動力と第２動力源からの充放電要求動力とのどちらを第２動力源への指令として優先するかを決定しかつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第１制御器への動力指令を計算する優先判別回路と、
優先判別回路により計算された動力指令から電動発電機を制御する第１制御器に供給される第１制御器制御指令を計算する第１制御器制御指令計算回路と、
優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から第２動力源の第２制御器に供給される充放電制御指令を計算する充放電制御指令計算回路と
を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド用動力制御システム。
【請求項５】
母線電圧を許容範囲内に維持するように補正量を演算して充放電制御指令計算回路に供給する母線電圧偏差補正回路
を具備したことを特徴とする請求項４記載のハイブリッド用動力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１動力源および第２動力源を有するハイブリッド用動力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルにおいて、ブームシリンダなどの油圧シリンダの油排出回路中に回生用発電機を介在させて発電を行なうようにすることで、通常無駄になっている油圧エネルギを有効に利用するとともに、上部旋回体の旋回動作の制動時に無駄になる制動エネルギを、旋回用電動発電機により回生動力として有効に取り出すようにしたハイブリッドショベルがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４２２３４号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、複数の動力源を有するハイブリッド用動力制御システムにおいて、動力源や電動発電機を総合的に制御する方式は、現状に見当たらず、全体として効率の良いハイブリッド用動力制御システムではなかった。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数の動力源および電動発電機を総合的に効率良く制御できるハイブリッド用動力制御システム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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、第１制御器により制御され作動対象を駆動する電動発電機と、動力過不足時はガバナ制御により自動的に減増するエンジン出力により作動対象を駆動する第１動力源と、電動発電機から発生した電気エネルギを蓄積可能な電気蓄積装置を有するとともにこの電気蓄積装置に対する充放電を制御する第２制御器を有する第２動力源と、作動対象の要求動力の合計と電気蓄積装置の充放電状態から決まる第２動力源の放電要求から第２動力源の要求動力指令を演算し第２動力源の充放電電流を制御する制御回路とを具備したことを特徴とするハイブリッド用動力制御システムである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド用動力制御システムにおける電動発電機および第１制御器が、それぞれ複数設けられ、制御回路は、回生側の電動発電機から力行側の電動発電機に動力を供給するものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のハイブリッド用動力制御システムにおける制御回路が、複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第２動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第１動力源とパラレル接続の電動発電機を、第１動力源を動力源とした発電機として用いることで、第１動力源から動力を融通するものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のハイブリッド用動力制御システムにおける制御回路が、作動対象の各要求動力からの合計要求動力を計算する合計要求動力計算回路と、第２動力源の電気蓄積装置の充放電状態から充放電要求動力を計算する充放電要求値計算回路と、作動対象からの合計要求動力と第２動力源からの充放電要求動力とのどちらを第２動力源への指令として優先するかを決定しかつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第１制御器への動力指令を計算する優先判別回路と、優先判別回路により計算された動力指令から電動発電機を制御する第１制御器に供給される第１制御器制御指令を計算する第１制御器制御指令計算回路と、優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から第２動力源の第２制御器に供給される充放電制御指令を計算する充放電制御指令計算回路とを具備したものである。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のハイブリッド用動力制御システムにおいて、母線電圧を許容範囲内に維持するように補正量を演算して充放電制御指令計算回路に供給する母線電圧偏差補正回路を具備したものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、作動対象の要求動力の合計と、電気蓄積装置の充放電状態から決まる第２動力源の充放電要求から、第２動力源の要求動力指令を演算し、第２動力源の充放電電流を制御することで、動力過不足時はエンジン出力がガバナ制御により自動的に減増するエンジンを用いる第１動力源は、自動的に第２動力源の放電動力を補うように制御するので、電動発電機の要求動力を、第１動力源と第２動力源とで協調して分担し、エネルギロスが少なくなるように総合的に制御できる。また、第１動力源は自動的に第２動力源の放電動力を補うことができるので、制御系を簡単にできる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、複数の電動発電機間で力行または回生を行なって、回生側から力行側へ動力を供給することで、第１動力源および第２動力源の負担を減らし、第１動力源および第２動力源でのエネルギロスを減らすことができ、総合的な制御におけるロス低減を図れる。この制御は、第１動力源および第２動力源を並列に接続したパラレル方式だけでなく、直列に接続したシリーズ方式のハイブリッドにも適用できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、複数の電動発電機間で動力を融通し合うことと第２動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第１動力源とパラレル接続の電動発電機を、第１動力源を動力源とした発電機として用いることで、第２動力源の容量を超えた電動発電機の要求動力を、第１動力源から融通して供給または回収できる。かつ、パラレルハイブリッドに適した柔軟性のある動力供給システムを提供できるとともに、第２動力源を小容量化でき、コスト、スペースファクタ上有利である。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、トータル的に第１制御器への動力指令を計算する優先判別回路により計算された動力指令から、電動発電機を制御する第１制御器に供給される第１制御器制御指令を第１制御器制御指令計算回路により計算し、また優先判別回路により計算された充放電要求動力指令から、第２動力源の第２制御器に供給される充放電制御指令を充放電制御指令計算回路により計算するので、電動発電機の第１制御器と、第２動力源の第２制御器とを総合的に制御でき、エネルギロスを最少に制御できるとともに、第２動力源の長期間の（半永久的な）連続運転を可能にする。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、母線電圧偏差補正回路により母線電圧を許容範囲内に維持するように補正演算することで、要求動力と供給動力との間の定常的および過渡的アンバランスを補正して、システムを運転可能範囲に保つことができ、システムの安定性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図１乃至図４に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図４に示されるように、作業機械１は、走行モータ2mにより駆動される履帯を有する下部走行体２に対して、旋回モータ3mにより回動される上部旋回体３が設けられ、この上部旋回体３に作業装置５が搭載され、この作業装置５は、上部旋回体３に対しブームシリンダ6cにより上下方向に回動されるブーム６の基端が軸支され、このブーム６の先端にスティックシリンダ7cにより回動されるスティック７が軸支され、このスティック７の先端にバケットシリンダ8cにより回動されるバケット８が軸支されている。
【００１７】
上部旋回体３は旋回モータ3mの負荷であり、この旋回モータ3mは、上部旋回体３に搭載された車載エンジン（図示せず）により駆動される発電機またはバッテリなどから供給される電力により作動される電動発電機を用いる。また、走行モータ2m、ブームシリンダ6c、スティックシリンダ7cおよびバケットシリンダ8cなどは、力行時は上記エンジンまたは電動発電機により作動される流体圧ポンプとしての油圧ポンプ（図示せず）から供給される作動流体としての作動油により作動される流体圧アクチュエータとしての油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ）として機能するとともに、回生時は荷重または慣性力などにより駆動される油圧ポンプとして機能し、本来の油圧ポンプを油圧モータとして駆動する。
【００１８】
このような流体圧ポンプとしての油圧ポンプから、コントロール弁により制御された作動流体としての作動油を、流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダまたは油圧モータなどの油圧アクチュエータに供給して作動する一連の油圧関連機器群を、作動対象としての油圧装置とする。
【００１９】
（Ａ）  図１は、このような作業機械１に適用されるパラレル方式のハイブリッド用動力制御システムを示し、２種以上の動力源を有し複数の作動対象としての油圧装置または作動体（以下、「油圧装置/アクチュエータ」という）を複数の電動発電機装置（モータ、インバータ）で駆動する複数のサブシステム構成において、各サブシステム（電動発電機装置）への動力供給（または回収）を、エンジンなどの第１動力源11と、バッテリなどの電気蓄積装置12と第２制御器としてのコンバータ13とで構成された単一（または複数）の電気エネルギ蓄積方式の第２動力源14とで、総合的に協調して制御するシステムである。
【００２０】
第１動力源11は、動力伝達装置15を介して上記のような作動対象としての油圧装置/アクチュエータ16に機械的に接続されるとともに、電動発電機17に機械的に接続されている。第２動力源14のコンバータ13は、これらの電動発電機17を制御する第１制御器としてのインバータ18、他の作動対象としての油圧装置/アクチュエータ16aまたは作動対象としての負荷16bに機械的に接続された電動発電機17a，17bを制御する第１制御器としてのインバータ18a，18bに、母線19を介してそれぞれ接続されている。電動発電機17およびインバータ18、電動発電機17aおよびインバータ18a、電動発電機17bおよびインバータ18bは、それぞれが電動発電機装置を構成している。
【００２１】
（Ｂ）  次に、以下のようなハードとソフトの組合せで構築された制御回路21を設けて、第２動力源14の出力（充電または放電指令）を算出する。なお、各記号の意味は図１中に表示する。
【００２２】
この制御回路21は、油圧装置/アクチュエータ16，16aおよび負荷16bを操作する操作器の操作量などに基づいて必要とされる各サブシステム（電動発電機装置）の要求動力を計測する各要求動力計測回路22に、合計要求動力計算回路23が接続されている。また、電気蓄積装置12に充放電状態計測回路24を介して充放電要求値計算回路としての電気蓄積装置充放電要求値計算回路25が接続されている。また、母線19に母線電圧計測回路26を介して第１制御器制御指令計算回路としての各インバータ電流指令計算回路27が接続されている。また、合計要求動力計算回路23および電気蓄積装置充放電要求値計算回路25は、優先判別回路28に接続されている。母線電圧計測回路26は、母線電圧偏差補正回路29にも接続されている。
【００２３】
また、母線電圧計測回路26および優先判別回路28は、各インバータ電流指令計算回路27に接続され、各インバータ電流指令計算回路27は、各インバータ18，18a，18bに対して制御信号としてのインバータ電流指令値をそれぞれ出力する。
【００２４】
また、優先判別回路28および母線電圧偏差補正回路29は、充放電制御指令計算回路としての充放電電流計算回路30に接続され、充放電電流計算回路30は、第２動力源14のコンバータ13に対して制御信号を出力する。
【００２５】
(1) 合計要求動力計算回路23は、各アクチュエータ要求動力Ｐi＊＊および合計要求動力ΣＰi＊＊の計算回路で、機器効率を補正して、各Ｐi＊と、ΣＰi＊を算出する。また、電気蓄積装置充放電要求値計算回路25は、充放電状態SOCに応じた充放電要求動力Ａを算出する。
【００２６】
(2) 各インバータ電流指令計算回路27は、各アクチュエータ要求動力を満足する電力指令値を計算し、母線電圧偏差および合計供給可能動力および次の総合的制御機能により補正演算を実施し、最終指令値を決定する。
【００２７】
(3) 優先判別回路28は、合計アクチュエータ要求動力ΣＰi＊と充放電要求動力Ａとのどちらを第２動力源14への指令として優先するかを決定し、かつ母線内でのパワーバランスがとれるようにトータル的に制御される第１制御器制御指令としての各インバータ動力指令を計算する回路であり、充放電電流指令演算はどちらを用いて実施するかを決定（Ｐr＊を算出）する。
【００２８】
例えば、合計アクチュエータ要求動力ΣＰi＊がマイナス（回生）時で、第２動力源14がその状態より回生動力以上の充電を要求している時は、充電要求値を制御指令とし、不足分は第１動力源11で補う方式である。
【００２９】
さらに、優先判別回路28がトータル的に制御することを説明すると、第２動力源14への充放電電力指令をａとし、＊印の付された電動発電機17のインバータ（＊印付M/INV）18への電力指令をｂとし、＊印の付されていない電動発電機17a，17bのインバータ（＊印無M/INV）18a，18bへの電力指令をｃとすると、ａは優先判別回路28で計算し、ｃは＊印無M/INV18a，18bの作動対象要求動力そのものであり、ｂは、母線内のパワーバランスがとれるように、ａ＋ｂ＝ｃとなるように計算する。
【００３０】
(4) 充放電電流計算回路30は、充放電電流指令を算出し、優先判別回路28のＰr＊をベースにするが、母線電圧偏差補正回路29の出力（補正量Ｃ）、エンジン最大動力Ｅmax、電気蓄積装置最大動力Ｓmaxより補正演算を実施し、最終的に充放電電力指令値（Ｐs）または充放電電流指令値（Ｉ）を算出する。
【００３１】
電気蓄積装置12の充放電電流制御の方法には、(ｉ)コンバータ13の電流制御方式、(ii)母線電圧制御方式などがある。この母線電圧制御方式は、充電時は高母線電圧とし、放電時は低母線電圧に制御するもので、このとき、コンバータは必須でなくなり、指令値Ｉ＝０とし、充放電電流は、母線電圧と電気蓄積装置12の内部電圧で物理的に決まる値にまかせる。
【００３２】
(5) 第２動力源14の供給（回生）と、各電動発電機装置（電動発電機17，17a，17b、インバータ18，18a，18b）の要求値とのアンバランスがあれば、母線電圧の変化等で検知でき、前記補正演算（インバータ電流を変えるなど）をする（上記(2)参照）。
【００３３】
（Ｃ）  第１動力源11は、第２動力源14の過不足を補い、全体で必要な動力を供給（または回収：第２動力源14で行なう）する合計制御補正機能を、上記(2)に付加する。
【００３４】
すなわち、上記(3)、(4)で第２動力源14からのみでは、アクチュエータ必要動力が確保できないこともあり得る。この第２動力源14での過不足分は、他のアクチュエータからの回生分で補われるとともに、第１動力源11がエンジンの場合は、ガバナ制御により動力不足時（過剰時）はエンジン出力が自動的にアップ（ダウン）するので、この第１動力源11でも補われる。この第１動力源11の出力が自動的にアップ（ダウン）されない場合は、制御指令により第１動力源11の出力をアップ（ダウン）させることで対処する。
【００３５】
＊印のないインバータ18a，18bの駆動分は、＊印のあるインバータ18の経由で第１動力源11の動力を供給できる。このようにインバータ電流指令は、その負荷からのみで電流指令が決定されず、総合的に判断した指令値となる。
【００３６】
（Ｄ）  回生エネルギは、上記(B)により第２動力源14に蓄積され、また、過放電時は上記(B)-(3)で第１動力源11の出力により充電でき、第２動力源14の過放電を防止できる。
【００３７】
（Ｅ）  パラレルハイブリッド構成であれば、アクチュエータが単一のシステムにも適用できる。
【００３８】
（Ｆ）  要求動力として各サブシステム（電動発電機装置）毎に計算できる回路と母線電圧監視回路とを設けて、制御のフレキシビリティの向上を図っている。
【００３９】
なお、前記（Ｂ）−(3)および(4)、（Ｃ）の各項が、パラレルハイブリッドの特徴に対応した制御方式である。
【００４０】
次に、計算ステップおよび計算式の一例を示す。なお、これらの細かい点では種々のバリエーションがありうる。
【００４１】
１．定義
SOC は、電気蓄積装置12の充電状態（state of charge）を示し、例えば電気蓄積装置12の電圧などを検出して充電状態を検出する。
【００４２】
Ｐi(t)＊＊は、各油圧装置/アクチュエータ16，16aおよび負荷16bの要求動力（時間の関数）であるとともに、機器効率を補正することにより各電動発電機17，17a，17bおよびインバータ18，18a，18bの要求動力のベース（時間の関数）となり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。
【００４３】
Ｐi(t)＊は、Ｐi(t)＊＊の補正値であり、先ず、Ｐi(t)＊＝Ｋ1・Ｐi(t)＊＊とし、その後、優先判別回路28でトータル制御できるように補正される。
【００４４】
Ｐi(t)は、各インバータ18，18a，18bへのインバータ制御指令であり、電力表示されているが、通常、インバータ18，18a，18bへの指令は、各インバータ電流指令計算回路27で速度（またはトルク）に換算されて指令される。
【００４５】
ｎ は、図１において、＊印のついているインバータ18の個数である。
【００４６】
Ｐmg(t)＊＊＝ΣＰi(t)＊＊は、各電動発電機17，17a，17bおよびインバータ18，18a，18bの要求動力Ｐi(t)＊＊の総和（時間の関数）であり、トータルとして力行時はプラス、回生時はマイナスである。
【００４７】
Ｐmg(t)＊は、Ｐmg(t)＊＊の補正値であり、Ｐmg(t)＊＝Ｋ1・Ｐmg(t)＊＊
Ｐs(SOC)max＝Ｓmaxは、電気蓄積装置12の供給または受入可能な許容最大動力（SOCの関数）であり、力行（供給）時はプラス、回生（受入）時はマイナスである。電気蓄積装置12の特性より設定する（一般にはプラス側とマイナス側で値が異なる）。
【００４８】
Ｐs(SOC)c は、通常制御から電圧変動許容制御への移行ポイントとなる動力レベルである。
【００４９】
Ｐs(SOC)＊＝Ａは、電気蓄積装置12の充電状態が要求する充放電要求動力（SOCの関数）であり、力行（供給）時はプラス、回生（受入）時はマイナスである。
【００５０】
Ｐs(t)＊＝Ｐr＊は、電気蓄積装置12の要求動力算定値であり、優先判別回路28の計算結果である。
【００５１】
Ｐmg(t)＝Ｐnは、インバータ18，18a，18bへの制御指令（時間の関数）の総和であり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。電力で示しているが、換算して電流指令とすることもできる。
【００５２】
Ｐs(t)＝Ｐrは、電気蓄積装置12のコンバータ13ヘの充放電制御指令（時間の関数）であり、力行時はプラス、回生時はマイナスである。電力で示しているが、換算して電流指令とすることもできる。
【００５３】
Ｖ は、母線電圧である。
【００５４】
Ｖ0＊は、母線電圧の定常時の制御目標値である。
【００５５】
ΔＶ は、母線電圧偏差であり、ΔＶ＝Ｖ−Ｖ0＊である。
【００５６】
Ｖlo，Ｖhi は、母線電圧の許容範囲の下限、上限であり、機器の制約などにより決定される。
【００５７】
Ｋ1 は、出力抑制係数(1)（≦１）であり、制御アルゴリズムの中で計算される。
【００５８】
Ｋ2 は、電圧補正係数であり、母線電圧偏差ΔＶに応じて制御指令を補正するときの係数である。
【００５９】
Ｋ3 は、出力抑制係数(2)（≦１）であり、制御アルゴリズムの中で計算される。
【００６０】
ΔＰは、電圧偏差補正量であり、ΔＰ＝−Ｋ2・ΔＶである。
【００６１】
Ｅ は、エンジン出力であり、Ｅmax は、エンジン出力の最大値（エンジン最大動力）である。
【００６２】
２．制御アルゴリズム
図２に示されるように、以下のステップで制御演算を行う。なお、図１中の各回路ブロック中に記載された括弧付き番号は、以下のステップ番号と対応する。
【００６３】
（ステップ１）
各要求動力計測回路22により各負荷の要求動力Ｐi(t)＊＊を、母線電圧計測回路26により母線電圧Ｖを、充放電状態計測回路24により電気蓄積装置12の充放電状態SOCの各信号をそれぞれ検出する。
【００６４】
（ステップ２）
また、合計要求動力計算回路23によって、各電動発電機およびインバータの要求動力の総和ΣＰi(t)＊＊＝Ｐmg(t)＊＊を計算するとともに、電気蓄積装置充放電要求値計算回路25によって、電気蓄積装置12の充電状態が要求する充放電要求動力Ａ＝Ｐs(SOC)＊を計算する。
【００６５】
（ステップ３）
合計要求動力計算回路23は、上記要求動力の総和Ｐmg(t)＊＊の正負により、力行/回生の判断をする。
【００６６】
ケース１：Ｐmg(t)＊＊＞０の場合は、力行である。
【００６７】
ケース２：Ｐmg(t)＊＊＜０の場合は、回生である。
【００６８】
ケース３：Ｐmg(t)＊＊＝０の場合は、アイドル状態または力行・回生のバランス状態であり、制御アルゴリズムでは力行/回生のどちらの状態としてもよい。
【００６９】
（ステップ４）
合計要求動力計算回路23は、上記要求動力の総和Ｐmg(t)＊＊と、電気蓄積装置12の供給または受入可能な最大動力Ｐs(SOC)max＋エンジン最大動力Ｅmaxとを比較し、出力抑制係数Ｋ1（０≦Ｋ1＜１）を計算する。
【００７０】
（力行時）
ケース１：Ｐmg(t)＊＊≦Ｐs(SOC)max＋Ｅmaxの場合は、Ｋ1＝１である。
【００７１】
ケース２：Ｐmg(t)＊＊＞Ｐs(SOC)max＋Ｅmaxの場合は、Ｋ1＝Ｐmg(t)＊＊/（Ｐs(SOC)max＋Ｅmax）である。
【００７２】
（回生時）
ケース３：Ｐmg(t)＊＊≧Ｐs(SOC)maxの場合は、Ｋ1＝１である。
【００７３】
ケース４：Ｐmg(t)＊＊＜Ｐs(SOC)maxの場合は、Ｋ1＝Ｐmg(t)＊＊/Ｐs(SOC)maxである。回生時はエンジン動力を利用できない。なお、回生出力抑制の手段は、別途設ける。
【００７４】
（ステップ５）
合計要求動力計算回路23は、Ｐmg(t)＊＊、各負荷の要求動力Ｐi(t)＊＊をＫ1で補正演算して、Ｐmg(t)＊およびＰi(t)＊を求める。
【００７５】
Ｐmg(t)＊＝Ｋ1・Ｐmg(t)＊＊＝Ｋ1・ΣＰi(t)＊＊
Ｐi(t)＊＝Ｋ1・Ｐi(t)＊＊
【００７６】
（ステップ６）
優先判別回路28は、力行/回生毎に、Ｐmg(t)＊とＰs(SOC)＊とを比較して、さらに補正された各インバータ18，18a，18bの要求動力Ｐi(t)＊を求める補正演算を実施する。また、電気蓄積装置12の要求動力算定値Ｐs(t)＊＝Ｐr＊も計算する。
【００７７】
（力行時）
ケース１：Ｐmg(t)＊≦Ｐs(SOC)＊の場合は、Ｐi(t)＊＝Ｐi(t)＊
ケース２：Ｐmg(t)＊＞Ｐs(SOC)＊の場合は、
図１で＊印の付いているインバータ18用のＰi(t)＊＝（Ｐs(SOC)＊−ΣＰi(t)＊）/ｎであり、
図１で＊印の付いていないインバータ18a，18b用のＰi(t)＊＝Ｐi(t)＊である。
【００７８】
負荷要求動力と要求動力補正値との差は、ガバナにより出力を自動制御された第１動力源11のエンジンが供給する。また、この第１動力源11のエンジン出力が自動的にアップ（ダウン）されない場合は、制御指令により第１動力源11の出力をアップ（ダウン）することで対処する。
【００７９】
（回生時）
ケース３：Ｐmg(t)＊≦Ｐs(SOC)＊の場合は、Ｐi(t)＊＝Ｐi(t)＊
ケース４：Ｐmg(t)＊＞Ｐs(SOC)＊の場合は、
図１で＊印の付いているインバータ18用のＰi(t)＊＝（Ｐs(SOC)＊−ΣＰi(t)＊）/ｎであり、
図１で＊印の付いていないインバータ18a，18b用のＰi(t)＊＝Ｐi(t)＊である。
【００８０】
ケース１〜４のいずれの場合も、Ｐs(t)＊＝ΣＰi(t)＊である。力行および回生の両モードで、Ｐs(t)＊＝min（Ｐmg(t)＊、Ｐs(SOC)＊）の演算をすることと同様である。この操作は、Ｐmg(t)＊＝ΣＰi(t)＊＝Ｐs(SOC)＊となるように演算している。
【００８１】
（ステップ７）
各インバータ電流指令計算回路27により、各インバータ18，18a，18bへの制御指令Ｐi(t)を計算するとともに、充放電電流計算回路30により電気蓄積装置12のコンバータ13ヘの制御指令Ｐs(t)またはＩを計算する。また、次のように母線電圧偏差補正も実施する。
【００８２】
7-1  母線電圧偏差△Ｖを計算する。その計算式は、定義に示されている。
【００８３】
7-2  電圧偏差補正量ΔＰを計算する。その計算式は、定義に示されている。
【００８４】
7-3  制御指令を計算する。
【００８５】
7-3-1  初期演算
Ｐi(t)＝Ｐi(t)＊
Ｐmg(t)1＝ΣＰi(t)
Ｐs(t)1 ＝（Ｐs(SOC)＊＋ΔＰ）＝（Ｐmg(t)1＋ΔＰ）
【００８６】
7-3-2  最終演算
Ｐs(t)1 とＰs(SOC)maxとを比較し、計算値を補正し、最終制御指令を決定する。なお、Ｐs(SOC)maxは、力行時はプラス側、回生時はマイナス側の値を選択する。Ａbsは、絶対値演算である。
【００８７】
ケース１：Ａbs（Ｐs(t)1）＜Ａbs（Ｐs(SOC)max）の場合は、Ｐi(t)＝Ｐi(t)、Ｐmg(t)＝Ｐmg(t)1（参考計算）、Ｐs(t)＝Ｐs(t)1である。
【００８８】
ケース２：Ａbs（Ｐs(t)1）≧Ａbs（Ｐs(SOC)max）の場合は、Ｐi(t)＝Ｋ3・Ｐi(t)、Ｐmg(t)＝Ｋ3・Ｐmg(t)1（参考計算）、Ｐs(t)＝Ｋ3・Ｐs(t)1である。
【００８９】
なお、Ｋ3 は、Ａbs（Ｐs(t)）＜Ａbs（Ｐs(SOC)max）を満たす係数である。電気蓄積装置12の容量は、最大回生動力＞Ｐs(SOC)max（回生側）を満足できる容量とする。
【００９０】
ただし、回生時に抑制が必要な場合（Ｋ3＜１のとき）は、その手段については別途設ける。
【００９１】
7-4  母線電圧Ｖが許容範囲内にあることを確認する。
【００９２】
Ｖlo＜Ｖ＜Ｖhi
【００９３】
（ステップ８）
各インバータ電流指令計算回路27より制御指令Ｐi(t)を出力するとともに、充放電電流計算回路30よりＰs(t)またはＩを出力する。
【００９４】
次に、図３に、パワーソース制限値のイメージ図を示す。この図において、Ｐs(SOC)maxおよびＰs(SOC)cは、力行時と回生時の２種類のデータを持つ。なお、この図３は、必ずしもこの図に限定されるものではなく、パワーソース特性により最適に設定すればよい。
【００９５】
次に、上記実施の形態の作用効果を説明する。
【００９６】
(1) 油圧装置/アクチュエータ16，16aおよび負荷16bの要求動力の合計と、電気蓄積装置の充放電状態から決まる第２動力源の充放電要求から、第２動力源の要求動力指令を演算し、第２動力源14の充放電電流を制御することで、およびトータル制御的に電動発電機装置（各電動発電機17，17a，17b、各インバータ18，18a，18b）への動力指令を演算し制御することで、動力過不足時はエンジン出力がガバナ制御により自動的に減増するエンジンを用いる第１動力源は、自動的に第２動力源14の放電動力を補うように制御するので、電動発電機装置（電動発電機17，17a，17b、インバータ18，18a，18b）からなる各サブシステムの要求動力を、第１動力源11と第２動力源14とで協調して分担し、エネルギロスが少なくなるように総合的に制御できる。また、第２動力源14を制御対象とし、第１動力源11は自動的に第２動力源14の不足分の放電動力を補う方式としたので、制御系を簡単にできる。ただし、この第１動力源11の出力が自動的にアップ（ダウン）されない場合は、制御指令により第１動力源11の出力をアップ（ダウン）することで対処する必要がある。
【００９７】
(2) 複数のサブシステム（電動発電機17・インバータ18、電動発電機17a・インバータ18a、電動発電機17b・インバータ18b）間で力行/回生が共存するとき、回生側から力行側へ動力を供給することで、第１動力源11および第２動力源14の負担を減らし、第１動力源11および第２動力源14でのエネルギロスを減らすことができ、総合的な制御によりロス低減を図れる。この制御は、第１動力源11および第２動力源14を並列に接続したパラレル方式だけでなく、直列に接続したシリーズ方式のハイブリッドにも適用できる。
【００９８】
(3) 複数のサブシステム間で動力を融通し合うことと第２動力源からの放電だけでは動力が足りないときは、第１動力源11とパラレル接続の電動発電機を、第１動力源11を動力源とした発電機として用いることで、第１動力源11から動力を融通するので、第２動力源14の容量を超えたサブシステム要求動力を供給・回収できる柔軟性のある動力供給システムを提供できるとともに、第２動力源14を小容量化でき、コスト、スペースファクタ上有利である。
【００９９】
(4) トータル的に制御指令を計算する優先判別回路28により計算された動力指令から、電動発電機17，17a，17bを制御するインバータ18，18a，18bに供給されるインバータ電流指令をインバータ電流指令計算回路27により計算し、また優先判別回路28により計算された充放電要求動力指令から、第２動力源14のコンバータ13に供給される充放電電流指令を充放電電流計算回路30により計算するので、電動発電機17，17a，17bのインバータ18，18a，18bと、第２動力源14のコンバータ13とを総合的に制御でき、エネルギロスを最少に制御できるとともに、第２動力源14の長期間の（半永久的な）連続運転を可能にする。
【０１００】
すなわち、一般的には、力行動力が回生動力より大であるので、第２動力源14は次第に放電状態になるので、充電装置を用いた頻繁な充電作業が必要となるが、本実施の形態では、＊印の付された電動発電機17およびインバータ18（＊印付M/INV17，18という）を発電機として第２動力源14を充電できる工夫をしている。これは、作動対象が力行/回生状態によらず実施可であり、例えば＊印付M/INV17，18の作動対象が力行時には，第１動力源11は力行動力と充電動力（＊印付M/INV17，18は回生モードとして抑制され、充電動力を供給）の両方を分担するので、システムの運用性および信頼性を向上できる。
【０１０１】
(5) 要求動力と供給動力との間でアンバランスがあった場合も、母線電圧偏差補正回路29により母線電圧Ｖを許容範囲Ｖio〜Ｖhi内に維持するように補正演算することで、要求動力と供給動力との間の定常的および過渡的アンバランスを補正して、システムを運転可能範囲に保つことができ、システムの安定性を高めることができる。
【０１０２】
このようにして、作業機械に搭載されたパラレルハイブリッドに適した動力制御システムを構築できる。
【０１０３】
なお、本発明は、パラレル方式のハイブリッドに限定されるものではなく、例えば、複数のサブシステム間で相互に動力を供給し合うことで動力源の負担を軽減する技術などは、シリーズ方式のハイブリッドにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係るハイブリッド用動力制御システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同上制御システムの制御手順を示すフローチャートである。
【図３】同上制御システムのパワーソース制限値を示す特性図である。
【図４】同上制御システムを搭載した作業機械の側面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
11    第１動力源
12    電気蓄積装置
13    第２制御器としてのコンバータ
14    第２動力源
16，16a   作動対象としての油圧装置/アクチュエータ
16b   作動対象としての負荷
17，17a，17b    電動発電機
18，18a，18b    第１制御器としてのインバータ
21    制御回路
23    合計要求動力計算回路
25    充放電要求値計算回路としての電気蓄積装置充放電要求値計算回路
27    第１制御器制御指令計算回路としての各インバータ電流指令計算回路
28    優先判別回路
29    母線電圧偏差補正回路
30    充放電制御指令計算回路としての充放電電流計算回路
【図１】
2007191973.tif 000003
【図２】
2007191973.tif 000004
【図３】
2007191973.tif 000005
【図４】
2007191973.tif 000006