(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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するハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項２】
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、
前記発電機出力電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に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ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項３】
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、
前記充電電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の充電電力の最大値を設定し、
前記放電電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の放電電力の最大値を設定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項４】
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記充電電力設定手段は、前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の充電電力の最大値を設定し、
前記放電電力設定手段は、前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の放電電力の最大値を設定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項５】
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、
前記負荷検出手段により検出された要求電力、前記発電機の出力に対する当該発電機および前記エンジンの損失特性、前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を利用して、前記エンジンによる消費電力の効率が最大となるよう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入力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するハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項６】
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を選定する第１蓄電装置電力−損失特性選定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【請求項７】
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を選定する第２蓄電装置電力−損失特性選定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のハイブリッド建設機械の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド建設機械に搭載されている発電機の出力電力および蓄電装置の充放電電力を制御するハイブリッド建設機械の電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械には自走用のエンジンが搭載されており、このエンジンを動力源として油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油を旋回アクチュエータ、ブームシリンダ、アームシリンダなどの各油圧アクチュエータに供給し、これによって各部位の駆動が行われていた。しかし、エンジンを動力源とする建設機械は、負荷変動が大きくエンジンへの負担が大きいため燃費が悪く、また、騒音や排気ガスが発生するという問題があった。そこで、このような問題を解決するため、発電機と蓄電装置（バッテリ）との組み合わせにより駆動される電動機を装備するハイブリッド建設機械が開発されている。係るハイブリッド建設機械としては、特開２０００−２８３１０７号公報などに開示されているシリーズ方式のものと、特開平１０−４２５８７号公報や特開２０００−２２６１８３号公報などに開示されているパラレル方式のものとがある。
【０００３】
いずれの方式のハイブリッド建設機械においても、一般的に、バッテリの端子間電圧を計測し、この計測結果を基にバッテリの充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を算出する。そして、この充電状態ＳＯＣが一定値以下になれば発電機を作動させ、一方、充電状態ＳＯＣが一定値以上になれば発電機を停止または発電機の出力を低下させていた。このような制御によって、バッテリの充電状態ＳＯＣが一定の範囲内に維持されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような充電状態ＳＯＣに基づく制御では、負荷が小さく充電状態ＳＯＣが大きい場合には発電機を停止又は発電機の出力を低下させるため、エンジンおよび発電機の効率が低下するという問題点があった。また、上記の場合において、エンジンを停止させるとエンジンの再始動のタイムラグのため電動アクチュエータの動作に必要な電力を当該電動アクチュエータへ供給できなくなる事態が生じるという問題点もあり、この問題点を解決するにはバッテリの容量を大きくする必要があった。従って、電動アクチュエータの要求に見合った当該電動アクチュエータへの電力供給、バッテリの充電状態の制御、エンジンと発電機の高効率運転を同時に実現することは困難であった。例えば、エンジンと発電機の高効率運転を優先させれば、電動アクチュエータの負荷が小さい場合にバッテリの充電量が大きくなり、バッテリの充電状態ＳＯＣを一定の範囲内に制御することは困難であった。また、バッテリの充電状態ＳＯＣが一定の範囲内にすることを優先させれば、負荷変動に伴ってエンジンと発電機の出力の変動が大きく、エンジンと発電機の効率が低下する。
【０００５】
また、バッテリ特性として、その充放電能力が温度に依存するため、バッテリの温度が低い場合には、バッテリの能力を超える充放電が行われ、バッテリの劣化をまねく恐れがあった。さらに、エンジンと発電機との損失は発電機とエンジンの出力により変化し、バッテリの内部損失はバッテリの入力電力により変化するものであり、バッテリの充電状態ＳＯＣにのみ基づく制御では損失が大きくなるということもあった。
【０００６】
本発明の一の目的は、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を提供することであり、また、他の目的は、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を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載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る設定値、前記発電機出力電力設定手段により設定値、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する。
【０００８】
請求項１によれば、エンジンと発電機との高効率運転が可能となる範囲内になるように発電機出力の上限値と下限値を設定するとともに、蓄電装置の能力を超えて充放電がされないように蓄電装置の充放電電力の最大値を設定した場合には、エンジンの燃費が向上し、また、蓄電装置の劣化を防止することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の電力制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、前記発電機出力電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に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ことを特徴とする。請求項２によれば、蓄電装置の充電状態に応じて発電機の出力電力の上限値および下限値の値を設定するため、蓄電装置の充電状態に応じて発電機の出力電力と蓄電装置の充放電電力とを制御することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の電力制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備え、前記充電電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の充電電力の最大値を設定し、前記放電電力設定手段は、前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の放電電力の最大値を設定することを特徴とする。請求項３によれば、蓄電装置の充放電能力は蓄電装置の充電状態によって変化するが、蓄電装置の充電状態に応じて蓄電装置の充電電力の最大値と放電電力の最大値とを設定しているため、蓄電装置の充電状態に拘わらず蓄電装置の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、この結果、蓄電装置の能力を超えて充放電が行われることによる蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の電力制御装置は、前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記充電電力設定手段は、前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の充電電力の最大値を設定し、前記放電電力設定手段は、前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の放電電力の最大値を設定することを特徴とする。請求項４によれば、蓄電装置の充放電能力は蓄電装置の温度によって変化するが、蓄電装置の温度に応じて蓄電装置の充電電力の最大値と放電電力の最大値とを設定しているため、蓄電装置の温度に拘わらず蓄電装置の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、この結果、蓄電装置の能力を超えて充放電が行われることによる蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００１２】
請求項５記載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、前記負荷検出手段により検出された要求電力、前記発電機の出力に対する当該発電機および前記エンジンの損失特性、前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を利用して、前記エンジンによる消費電力の効率が最大となるよう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入力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する。
【００１３】
請求項５によれば、発電機の出力に対する当該発電機およびエンジンの損失特性、蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を考慮して、発電機の出力電力と蓄電装置の充放電電力が決定されているため、ハイブリッド建設機械全体のエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費が向上する。
【００１４】
請求項６記載の電力制御装置は、前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を選定する第１蓄電装置電力−損失特性選定手段とをさらに備えたことを特徴とする。請求項６によれば、蓄電装置の温度に応じて上記損失特性を決定しているため、蓄電装置の温度に拘わらずエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００１５】
請求項７記載の電力制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段による検出結果を基に前記蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を選定する第２蓄電装置電力−損失特性選定手段とをさらに備えたことを特徴とする。請求項７によれば、蓄電装置の充電状態に応じて上記損失特性を決定しているため、蓄電装置の充電状態に拘わらずエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、以下においては、ハイブリッド建設機械としてシリーズ方式のハイブリッドショベルを例に挙げて説明するが、パラレル方式のハイブリッドショベルなど各種ハイブリッド建設機械に適用することができる。
【００１７】
第１の実施の形態
以下、本発明の第１の実施の形態に係るハイブリッドショベルの電力制御装置について図面を参照しつつ説明する。
まず、第１の実施の形態に係る電力制御装置が適用されるハイブリッドショベルについて、図１を参照しつつ説明する。但し、図１はハイブリッドショベルの概略構成を示す模式図である。
【００１８】
図１において、ハイブリッドショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２の上面中心部に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３の前部に設けられた堀削アタッチメント４とから構成されている。
【００１９】
下部走行体２は、両端部に平行配置された一対のクローラフレーム２１と、各クローラフレーム２１の周囲に回転可能に設けられ、地面に対して面上に接地するクローラ２２と、クローラ２２を回転駆動する走行用減速機２３および走行用電動機２４とを有している。このように構成された下部走行体２は、各クローラ２２を走行用減速機２３を介して走行用電動機２４により個別に正方向および逆方向に回転駆動することによって、ハイブリッドショベル１全体を前進、後退、回転、旋回させる。
【００２０】
下部走行体２の上面中心部には、旋回軸５が下部走行体２に対して直交して設けられている。旋回軸５の上部には、上部旋回体３の一部を構成する旋回フレーム３１が回転自在に設けられている。旋回フレーム３１の上面には、オペレータの操縦室となるキャビン３２と、保護カバー３３で覆われた機械収納部３４とが設けられているとともに、掘削アタッチメント４のブーム４１およびブームシリンダ４２の一端部が上下に回動自在に設けられている。
【００２１】
機械収納部３４には、旋回用電動機３５および旋回用減速機３６が設けられているとともに、ブーム用電動機３７とブームポンプ３８とを一体化して備えたブーム用一体型アクチュエータＡ１が設けられている。旋回用電動機３５は、旋回用減速機３６を介して旋回フレーム３１を旋回軸５を旋回中心として旋回駆動する。ブーム用一体型アクチュエータＡ１は、ブームシリンダ４２に図示しない油圧配管を介して接続されており、ブーム４１の先端側を上下に回動させる。
【００２２】
ブーム４１の先端部には、アーム４３が回動自在に設けられている。アーム４３の先端部には、バケット４４が回動自在に設けられている。また、ブーム４１とアーム４３とは、アームシリンダ４５を介して連結されており、アーム４３とバケット４４とは、バケットシリンダ４６を介して連結されている。これらのシリンダ４５、４６には、アーム用一体型アクチュエータＡ２とバケット用一体型アクチュエータＡ３とが夫々設けられており、アーム用一体型アクチュエータＡ２は、アーム用電動機４７ａとアームポンプ４７ｂとを一体化して構成されており、バケット用一体型アクチュエータＡ３は、バケット用電動機４８ａとバケットポンプ４８ｂとを一体化して構成されている。各アクチュエータＡ２、Ａ３は、シリンダ４５、４６のシリンダロッドを油圧により進退移動させることによって、アーム４３とバケット４４を夫々上下に回動させる。
【００２３】
機械収納部３４内には、エンジン６１、エンジン６１の回転速度（エンジン出力）に応じた交流電力を発電する発電機６２が収納されている他、バッテリ（蓄電装置）６３などが収納されている。
【００２４】
次に、上記構成を有するハイブリッドショベル１の電力制御の機構について図２を参照しつつ説明する。但し、図２は、ハイブリッドショベル１の電力制御機構を説明するためのブロック図である。
【００２５】
図２に示すブロック図は、エンジン６１と、発電機６２と、発電機６２により発電される余剰電力などを蓄えるとともに、適宜電動アクチュエータ６４へ電力を供給するバッテリ６３と、電動アクチュエータ６４と、電力制御機構７とから構成されている。また、バッテリ６３から電動アクチュエータ６４への電力供給、発電機６２から電動アクチュエータ６４またはバッテリ６３への電力供給は、直流電圧線を介して行われる。尚、電動アクチュエータ６５は、ブーム用一体型アクチュエータＡ１、アーム用一体型アクチュエータＡ２、バケット用一体型アクチュエータＡ３などであり、図２においては一のみ図示している。
【００２６】
図２に示す電力制御機構７は、バッテリ温度センサ７１と、バッテリ電流センサ７２と、バッテリ電圧センサ７３と、バッテリ充電状態検出部７４と、バッテリ充電電力設定部７５と、バッテリ放電電力設定部７６と、発電機出力電力設定部７７と、負荷電圧センサ７８と、負荷電流センサ７９と、負荷電力検出部８０と、発電機／バッテリ電力配分決定部８１と、バッテリ電力制御部８２、発電機電力制御部８３とから構成されている。
【００２７】
バッテリ温度センサ７１は、バッテリ６３の温度を検出し、検出結果であるバッテリ温度ＴＥＭＰbをバッテリ充電状態検出部７４、バッテリ充電電力設定部７５、およびバッテリ放電電力設定部７６へ出力する。バッテリ電流センサ７２は、バッテリ６３の出力電流を検出し、検出結果である出力電流Ｉbをバッテリ充電状態検出部７４へ出力する。さらに、バッテリ電圧センサ７３は、バッテリ６３の端子間電圧を検出し、検出結果である端子間電圧Ｖbをバッテリ充電状態検出部７４へ出力する。
【００２８】
バッテリ充電状態検出部７４は、バッテリ電流センサ７２から入力されるバッテリ６３の出力電流Ｉbとバッテリ電圧センサ７３から入力されるバッテリ６３の端子間電圧Ｖbとを利用してバッテリ６３の電力を算出し、この電力を基にバッテリの充電量Ｊを算出する。そして、バッテリ充電状態検出部７４は、下記式を演算することによりバッテリ６３の最大充電量Ｊmaxに対する充電量Ｊの比率、即ち充電状態ＳＯＣ（％）を算出し、算出結果である充電状態ＳＯＣを、バッテリ充電電力設定部７５、バッテリ放電電力設定部７６、および発電機出力電力設定部７７へ出力する。
【数１】
0003859982.tif 000002
但し、バッテリ電圧センサ７３により検出されるバッテリの端子間電圧Ｖbは温度に依存するため、バッテリ温度センサ７１により検出されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbによりバッテリの端子間電圧Ｖbを適宜補正することにより、バッテリ６３の充電状態ＳＯＣを算出する。
尚、バッテリ６３の充電量Ｊを電力から積算して算出する代わりに、バッテリ６３の端子間電圧Ｖb、又はバッテリの出力電流Ｉbを積算して算出することもできる。
【００２９】
バッテリ充電電力設定部７５は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３の充電電力の最大値を決定し、決定結果である最大充電電力Ｐbcを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３０】
詳しくは、バッテリ充電電力設定部７５のテーブル（記憶部）には、図３に示すような予め設定されたバッテリ６３の充電状態および温度に対するバッテリ６３の充電電力の値が格納されている。尚、上記充電電力の値は、バッテリ６３の充電能力を超えないように設定されている。
バッテリ充電電力設定部７５は、バッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと充電状態ＳＯＣとを基に、当該バッテリ温度ＴＥＭＰbと当該充電状態ＳＯＣとに対応する予め設定された充電電力の設定値をテーブルから取り出す。バッテリ充電電力設定部７５は、取り出した設定値を、バッテリ６３の充電電力の最大値（最大充電電力Ｐbc）として決定し、最大充電電力Ｐbcを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３１】
バッテリ放電電力設定部７６は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３の放電電力の最大値を決定し、決定結果である最大放電電力Ｐbdを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３２】
詳しくは、バッテリ放電電力設定部７６のテーブル（記憶部）には、図４に示すような予め設定されたバッテリ６３の充電状態および温度に対するバッテリ６３の放電電力の値が格納されている。尚、上記放電電力の値は、バッテリ６３の放電能力を超えないように設定されている。
バッテリ放電電力設定部７６は、バッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと充電状態ＳＯＣとを基に、当該バッテリ温度ＴＥＭＰbと当該充電状態ＳＯＣとに対応する予め設定された放電電力の設定値をテーブルから取り出す。バッテリ放電電力設定部７６は、取り出した設定値を、バッテリ６３の放電電力の最大値（最大放電電力Ｐbd）として決定し、最大放電電力Ｐbdを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３３】
発電機出力電力設定部７７は、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣを利用して、発電機６２の出力電力の上限値（発電機上限電力Ｐgu）と下限値（発電機下限電力Ｐgl）とを決定し、決定結果である発電機上限電力Ｐguと発電機下限電力Ｐglとを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３４】
詳しくは、発電機出力電力設定部７７のテーブル（記憶部）には、図５に示すような予め設定されたバッテリ６３の充電状態に対する発電機の出力電力の上限値が格納されているとともに、図６に示すような予め設定された充電状態に対する発電機の出力電力の下限値が格納されている。尚、上記上限値、下限値は、エンジン６１と発電機６２の効率が良好となるような値に設定されている。
【００３５】
発電機出力電力設定部７７は、バッテリ６３の充電状態ＳＯＣを基に、当該充電状態ＳＯＣに対応する予め設定された出力電力の上限値をテーブルから取り出し、取り出した上限値を発電機６２の出力電力の上限値（発電機上限電力Ｐgu）として決定する。さらに、発電機出力電力設定部７７は、バッテリ６３の充電状態ＳＯＣを基に、当該充電状態ＳＯＣに対応する予め設定された出力電力の下限値をテーブルから取り出し、取り出した下限値を発電機６２の出力電力の下限値（発電機下限電力Ｐgl）として決定する。
そして、発電機出力電力設定部７７は、上記決定された発電機上限電力Ｐguと発電機下限電力Ｐglとを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００３６】
負荷電圧センサ７８は、電動アクチュエータ６４の入力部の電圧を検出し、検出結果である負荷電圧ＶLを負荷電力検出部８０へ出力する。また、負荷電流センサ７９は、電動アクチュエータ６４の入力部の電流を検出し、検出結果である負荷電流ＩLを負荷電力検出部８０へ出力する。
【００３７】
負荷電力検出部８０は、負荷電圧センサ７８から入力される負荷電圧ＶLと、負荷電流センサ７９から入力される負荷電流ＩLを利用し、下記式を演算することにより電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLを検出し、検出結果である要求電力ＰLを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【数２】
0003859982.tif 000003
【００３８】
発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、負荷電力検出部８０から入力される電動アクチュエータ６４の要求電力ＰL、バッテリ充電電力設定部７５から入力される最大充電電力Ｐbcと、バッテリ放電電力設定部７６から入力される最大放電電力Ｐbdと、発電機出力電力設定部７７から入力される発電機上限電力Ｐguおよび発電機下限電力Ｐglとを基に、バッテリ電力Ｐbと発電機電力Ｐgを決定する。そして、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、決定結果であるバッテリ電力Ｐbを内容とする指令信号をバッテリ電力制御部８２へ出力し、発電機電力Ｐgを内容とする指令信号を発電機電力制御部８３へ出力する。尚、この処理の詳細について図８のフローチャートを用いて後述する。
【００３９】
バッテリ電力制御部８２は、バッテリ６３の充放電を発電機／バッテリ電力配分決定部８１から入力される指令信号が示すバッテリ電力Ｐbに制御する。また、発電機電力制御部８３は、発電機６２の発電を発電機／バッテリ電力配分決定部８１から入力される指令信号が示す発電機電力Ｐgに制御する。
【００４０】
さらに、上記構成を有する電力制御機構７における電力制御方法について図７、図８および図９を参照しつつ説明する。但し、図７は電力制御方法の手順を示すフローチャートである。図８は図７のフローチャートに示す発電機とバッテリの電力配分決定処理の手順を示すフローチャートである。図９は発電機とバッテリの電力配分を説明するための説明図である。
【００４１】
ステップＳ１０１において、バッテリ充電状態検出部７４は、バッテリ電流センサ７２から入力されるバッテリ６３の出力電流Ｉbとバッテリ電圧センサ７３から入力されるバッテリ６３の端子間電圧Ｖbとを利用し、バッテリ温度検出部７１から入力されるバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbで端子間電圧Ｖbを補正しながら、バッテリ６３の充電状態ＳＯＣを算出し、算出結果である充電状態ＳＯＣを、バッテリ充電電力設定部７５、バッテリ放電電力設定部７６、および発電機出力電力設定部７７へ出力する。
【００４２】
ステップＳ１０２において、バッテリ充電電力設定部７５は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３の充電電力の最大値を決定し、決定結果である最大充電電力Ｐbcを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００４３】
ステップＳ１０３において、バッテリ放電電力設定部７６は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３の放電電力の最大値を決定し、決定結果である最大放電電力Ｐbdを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００４４】
ステップＳ１０４において、発電機出力電力設定部７７は、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣを利用して、発電機６２の出力電力の上限値（発電機上限電力Ｐgu）と下限値（発電機下限電力Ｐgl）とを決定し、決定結果である発電機上限電力Ｐguと発電機下限電力Ｐglとを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００４５】
ステップＳ１０５において、負荷電力検出部８０は、負荷電圧センサ７８から入力される負荷電圧ＶLと、負荷電流センサ７９から入力される負荷電流ＩLとを基に、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLを検出し、検出結果である要求電力ＰLを発電機／バッテリ電力配分決定部８１へ出力する。
【００４６】
ステップＳ１０６において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、発電機電力Ｐgとバッテリ電力Ｐbとを決定し、発電機電力Ｐgを内容とする指令信号を発電機電力制御部８３へ出力するとともに、バッテリ電力Ｐbを内容とする指令信号をバッテリ電力制御部８２へ出力する。即ち、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、発電機とバッテリの電力配分決定処理を行う（図８参照）。
【００４７】
ステップＳ１０７において、バッテリ電力制御部８２は、バッテリ６３の充放電を発電機／バッテリ電力配分決定部８１から入力される指令信号が示すバッテリ電力Ｐbに制御し、一方、発電機電力制御部８３は、発電機６２の発電を発電機／バッテリ電力配分決定部８１から入力される指令信号が示す発電機電力Ｐgに制御する。
【００４８】
次に、電力制御機構７による発電機とバッテリの電力配分決定処理について図８を参照しつつ説明する。
【００４９】
ステップＳ２０１において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値が、バッテリ６３の最大充電電力Ｐbcの負の値より小さいか否か（ＰL＜−Ｐbc）を判定する。要求電力ＰLが最大充電電力Ｐbcの負の値より小さい場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）ステップＳ２０２の処理に移行し、一方小さくない場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）ステップＳ２０３の処理に移行する。
【００５０】
ステップＳ２０２において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“−Ｐbc”とし、発電機６２の発電機電力Ｐgを“０”と決定し（図９中区間Ａ１）、動力配分決定処理を終了する。即ち、バッテリ６３は最大充電電力Ｐbcで充電されることになる。
【００５１】
ステップＳ２０３において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値が、バッテリ６３の最大充電電力Ｐbcの負の値以上で、且つ、発電機下限電力Ｐglより小さい範囲内にあるか否か（−Ｐbc≦ＰL＜Ｐgl）を判定する。要求電力ＰLがその範囲内にある場合には（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）ステップＳ２０４の処理に移行し、一方その範囲内にない場合には（ステップＳ２０３：ＮＯ）ステップＳ２０７の処理に移行する。
【００５２】
続いて、ステップＳ２０４において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３の最大充電電力Ｐbcの負の値が、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値から発電機下限電力Ｐglの値を減算して得られる減算値より大きいか否か（ＰL−Ｐgl＜−Ｐbc）を判定する。バッテリ６３の最大充電電力Ｐbcの負の値の方が大きい場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）ステップＳ２０５の処理に移行し、一方大きくない場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）ステップＳ２０６の処理に移行する。
【００５３】
ステップＳ２０５において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“−Ｐbc”とし、発電機６２の発電機電力Ｐgを“ＰL−（−Ｐbc）”と決定し（図９中区間Ａ２）、動力配分決定処理を終了する。即ち、バッテリ６３は最大充電電力Ｐbcで充電され、バッテリ６３を最大充電電力Ｐbcで充電するための電力の不足分が発電機６２によって補われることになる。尚、発電機６２による発電機電力Ｐgは発電機６２の発電機下限電力Ｐglを下回っているが、発電機６２による電力Ｐgを発電機下限電力Ｐglとすると、バッテリ６３の最大充電電力Ｐbcを超えた電力によりバッテリ６３が充電されることを回避するために、発電機下限電力Ｐgl以下で発電機６２を稼動させている。
【００５４】
ステップＳ２０６において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“ＰL−Ｐgl”とし、発電機６２の発電機電力Ｐgを“Ｐgl”と決定し（図９中区間Ａ３）、動力配分決定処理を終了する。即ち、発電機６２の発電機電力Ｐgを発電機６２の発電機下限電力Ｐglに制御し、発電機６２によって発電された電力の余剰分をバッテリ６３に充電させている。
【００５５】
ステップＳ２０７において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値が、発電機下限電力Ｐglの値以上で、且つ、発電機上限電力Ｐguより小さい範囲内にあるか否か（Ｐgl≦ＰL＜Ｐgu）を判定する。電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLがその範囲内にある場合には（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）ステップＳ２０８の処理に移行し、一方その範囲内にない場合には（ステップＳ２０７：ＮＯ）ステップＳ２０９の処理に移行する。
【００５６】
ステップＳ２０８において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“０”とし、発電機６２の発電機電力Ｐgを“ＰL”と決定し（図９中区間Ａ４）、動力配分決定処理を終了する。即ち、発電機６２の発電機電力Ｐgが発電機下限電力Ｐgl以上発電機上限電力Ｐgu未満の範囲内であり、バッテリ６３は充放電していない。
【００５７】
ステップＳ２０９において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値が、発電機上限電力Ｐguの値以上で、且つ、発電機上限電力Ｐguの値にバッテリ６３の最大放電電力Ｐbdの値を加算して得られる加算値より小さい範囲内にあるか否か（Ｐgu≦ＰL＜Ｐgu＋Ｐbd）を判定する。電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLがその範囲内にある場合には（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）ステップＳ２１０の処理に移行し、一方その範囲内にない場合には（ステップＳ２０９：ＮＯ）ステップＳ２１１の処理に移行する。
【００５８】
ステップＳ２１０において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐｂを“ＰL−Ｐgu”と決定し、発電機６２の発電機電力Ｐgを“Ｐgu”と決定し（図９中区間Ａ５）、動力配分決定処理を終了する。即ち、発電機６２によって発電される電力Ｐｇが発電機上限電力Ｐguに制限されるとともに、発電機６２の発電電力の不足分“ＰL−Ｐgu”がバッテリ６３により補われる。尚、バッテリ６３の放電電力は、最大放電電力Ｐbd以下である。
【００５９】
ステップＳ２１１において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの値が、発電機上限電力Ｐguの値にバッテリ６３の最大放電電力Ｐbdの値を加算した加算値以上で、且つ、発電機最大電力Ｐgmaxの値にバッテリ６３の最大放電電力Ｐbdの値を加算して得られる加算値より小さい範囲内にあるか否か（Ｐgu＋Ｐbd≦ＰL＜Ｐgmax＋Ｐbd）を判定する。電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLがその範囲内にある場合には（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）ステップＳ２１２の処理に移行し、一方その範囲内にない場合には（ステップＳ２１１：ＮＯ）ステップＳ２１３の処理に移行する。尚、発電機最大電力Ｐgmaxは、エンジン６１と発電機６２の性能によって決まる発電機６２の出力電力の最大値である。
【００６０】
ステップＳ２１２において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“Ｐbd”と決定し、発電機６２の発電機電力Ｐgを“ＰL−Ｐbd”と決定し（図９中区間Ａ６）、動力配分決定処理を終了する。即ち、バッテリ６３は最大放電電力Ｐbdで放電するように制御され、発電機６２は“ＰL−Ｐbd”の電力を発電するように制御される。尚、発電機６２とバッテリ６３とにより電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLを電動アクチュエータ６４へ供給できるように、発電機６２は発電機上限電力Ｐguを超える電力を発電するように稼動している。
【００６１】
ステップＳ２１３において、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、バッテリ６３のバッテリ電力Ｐbを“Ｐbd”と決定し、発電機６２の発電機電力Ｐgを“Ｐgmax”と決定し（図９中区間Ａ７）、動力配分決定処理を終了する。即ち、バッテリ６３は最大放電電力Ｐbdで放電するように制御され、発電機６２は発電機最大電力Ｐgmaxの電力を発電するように制御される。尚、電動アクチュエータ６４の要求電力ＰLの全てが電動アクチュエータ６４に供給されないことになる。
【００６２】
以上説明した第１の実施の形態に係るハイブリッドショベル１の電力制御機構７によれば、バッテリ６３の放電はバッテリ６３の放電能力を超えない最大放電電力Ｐbd以下で行われるように、またバッテリ６３の充電はバッテリ６３の充電能力を超えない最大充電電力Ｐbc以下で行われるように制御されているため、バッテリ６３の能力を超えて充放電されることによるバッテリ６３の劣化を防止することができる。
【００６３】
また、発電機６２の出力電力は、エンジン６１と発電機６２との効率が良好となる発電機下限電力Ｐgl以上発電機上限電力Ｐgu以下となるように制御されているため（図９中区間Ａ２、Ａ６、Ａ７除く）、エンジン６１の燃費が向上する。
【００６４】
さらに、バッテリ６３の充放電能力はバッテリ６３の充電状態によって変化するが、バッテリ６３の充電状態に応じてバッテリ６３の最大充電電力Ｐbcと最大放電電力Ｐbdとを設定しているため、バッテリ６３の充電状態に拘わらずバッテリ６３の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、バッテリ６３の劣化を防止することができる。また、バッテリ６３の充放電能力はバッテリ６３の温度によって変化するが、バッテリ６３の温度に応じてバッテリ６３の最大充電電力Ｐbcと最大放電電力Ｐbdとを設定しているため、バッテリ６３の温度に拘わらずバッテリ６３の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、バッテリ６３の劣化を防止することができる。
【００６５】
第２の実施の形態
以下、本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッドショベルの電力制御装置について図面を参照しつつ説明する。尚、第２の実施の形態に係るエンジン制御装置が適用されるハイブリッドショベルとして、第１の実施の形態において図１を用いて説明したハイブリッドショベル１を利用することができる。
【００６６】
まず、第２の実施の形態におけるハイブリッドショベルの電力制御の機構について図１０を参照しつつ説明する。但し、図１０は第２の実施の形態に係る電力制御機構を説明するためのブロック図である。なお、第１の実施の形態と実質的に同等の構成要素については同一の符号を付している。
【００６７】
図１０に示すブロック図は、エンジン６１と、発電機６２と、バッテリ６３と、電動アクチュエータ６４と、電力制御機構９とから構成されている。また、バッテリ６３から電動アクチュエータ６４への電力供給、発電機６２から電動アクチュエータ６４またはバッテリ６３への電力供給は、直流電圧線を介して行われる。尚、電動アクチュエータ６５は、ブーム用一体型アクチュエータＡ１、アーム用一体型アクチュエータＡ２、バケット用一体型アクチュエータＡ３などであり、図１０においては一のみ図示している。
【００６８】
図１０に示す電力制御機構７は、バッテリ温度センサ７１と、バッテリ電流センサ７２と、バッテリ電圧センサ７３と、バッテリ充電状態検出部７４と、バッテリ電力−損失特性決定部９１と、発電機出力電力−損失特性決定部９２と、負荷電圧センサ７８と、負荷電流センサ７９と、負荷電力検出部８０と、発電機／バッテリ電力配分決定部９３と、バッテリ電力制御部８２、発電機電力制御部８３とから構成されている。なお、バッテリ温度センサ７１、バッテリ電流センサ７２、バッテリ電圧センサ７３、バッテリ充電状態検出部７４、負荷電圧センサ７８、負荷電流センサ７９、負荷電力検出部８０、バッテリ電力制御部８２および発電機電力制御部８３の処理内容は、第１の実施の形態において説明した処理内容と実施的に同等である。
【００６９】
バッテリ電力−損失特性決定部９１は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３への入力電力に対するバッテリ６３の損失の特性を決定し、決定した特性を２次式に近似した場合における当該２次式の係数（ａ、ｂ、ｃ）を発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。
【００７０】
詳しくは、バッテリ電力−損失特性決定部９１のテーブル（記憶部）には、予め実験などを行うことによって得られた図１１、図１２に示すようなバッテリ６３への入力電力Ｐ２bに対するバッテリ６３の損失電力Ｐ２brossの特性を下記式で表される二次式に近似して得た当該２次式の係数（ａ、ｂ、ｃ）がバッテリ６３の充電状態ＳＯＣおよびバッテリ温度ＴＥＭＰbごとに格納されている。尚、図１１の場合は、（ａ、ｂ、ｃ）＝（０．００２５、０．２０３２、０）である。
【数３】
0003859982.tif 000004
【００７１】
そして、バッテリ電力−損失特性決定部９１は、バッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと充電状態ＳＯＣとを基に、当該バッテリ温度ＴＥＭＰbと当該充電状態ＳＯＣとに対応する係数（ａ、ｂ、ｃ）をテーブルから取り出す。バッテリ電力−損失特性決定部９１は、取り出した係数（ａ、ｂ、ｃ）を、発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。
【００７２】
発電機出力電力−損失特性決定部９２には、予め実験などを行うことによって得られた図１３に示すような発電機の出力電力Ｐ２gに対するエンジンと発電機６２の損失電力Ｐ２grossの特性を下記式で表される二次式に近似して得られた２次式の係数（α、β、γ）が格納されている。そして、バッテリ電力−損失特性決定部９１は、予め格納されている係数（α、β、γ）を、発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。尚、図１３の場合、（α、β、γ）＝（０．００４７８、０．０８７３、１２．３０３）である。
【数４】
0003859982.tif 000005
【００７３】
発電機／バッテリ電力配分決定部９３は、バッテリ電力−損失特性決定部９１から入力される係数（ａ、ｂ、ｃ）と、発電機出力電力−損失特性決定部９２から入力される係数（α、β、γ）と、負荷電力検出部８０から入力される伝で電動アクチュエータ６４の要求電力Ｐ２Lとを基に、バッテリ６３の入力電力Ｐ２bと、発電機６２の出力電力Ｐ２gを決定する。そして、発電機／バッテリ電力配分決定部８１は、決定結果であるバッテリ６３の入力電力Ｐ２gを内容とする指令信号をバッテリ電力制御部８２へ出力し、発電機６２の出力電力Ｐ２gを内容とする指令信号を発電機電力制御部８３へ出力する。
【００７４】
ここで、発電機／バッテリ電力配分決定部９３により行われる動力配分の決定方法について図１４を参照しつつ説明する。但し、図１４は動力配分の決定方法を説明するための説明図であり、図１４中、消費電力Ｐ２gasはエンジンにより消費される電力、損失電力Ｐ２grossはエンジン６１と発電機６２が損失する電力、出力電力Ｐ２gは発電機６２が出力する電力、入力電力Ｐ２bはバッテリ６３に入力される電力、損失電力Ｐ２brossはバッテリ６３が損失する電力、消費電力Ｐ２Lは電動アクチュエータ６４が消費する電力である。
【００７５】
図１４に示す系における全損失電力Ｐ２trossは、下記式（１）で表される。
【数５】
0003859982.tif 000006
【００７６】
また、バッテリ６３の入力電力Ｐ２bのうち電動アクチュエータ６４の駆動に利用することのできるバッテリ６３の有効充電電力Ｐ２bavlは、下記式（２）で表される。
【数６】
0003859982.tif 000007
【００７７】
さらに、図１４に示す系全体の効率ηは下記式（３）で表される。
【数７】
0003859982.tif 000008
【００７８】
上述したようにバッテリ６３の入力電力Ｐ２bに対する損失電力Ｐ２brossの特性、および発電機６２の出力電力Ｐ２gに対するエンジンと発電機の損失電力Ｐ２grossの特性をそれぞれ下記式（４）、（５）に表される２次式に近似する。
【数８】
0003859982.tif 000009
【００７９】
また、発電機６２の出力電力Ｐ２g、バッテリ６３の入力電力Ｐ２b、アクチュエータ６４の消費電力Ｐ２Lは下記式（６）の関係を満たす。
【数９】
0003859982.tif 000010
【００８０】
上記式（３）を、上記式（４）、（５）、（６）を利用して変形すると下記式（７）が得られる。
【数１０】
0003859982.tif 000011
【００８１】
上記式（７）で得られるηを最大とする発電機の出力電力Ｐ２gは、Ｐ２g≧０、Ｐ２b≧０の条件下で下記式（８）より得られる。
【数１１】
0003859982.tif 000012
【００８２】
この式（８）より下記式（９）の関係が導かれる。
【数１２】
0003859982.tif 000013
但し、
【数１３】
0003859982.tif 000014
【００８３】
上記式（９）を解くと下記式（１０）の解が得られる。
【数１４】
0003859982.tif 000015
【００８４】
さらに、負荷電力検出部８０で検出された電動アクチュエータ６４の消費電力（要求電力）Ｐ２Lを上記式（１０）に代入して、発電機６２の出力電力Ｐ２gを算出する。さらに、電動アクチュエータ６４の消費電力Ｐ２Lと算出された発電機６２の出力電力Ｐ２gを上記式（６）に代入してバッテリ６２の入力電力Ｐ２bを算出する。
【００８５】
このようにして得られたバッテリ６３の入力電力Ｐ２bと発電機６２の出力電力Ｐ２gに、発電機６２の発電とバッテリ６３の充電を制御すれば、系全体の効率ηが最もよくなり、エンジンの燃費が向上する。
【００８６】
さらに、上記構成を有する電力制御機構９における電力制御方法について図１５を参照しつつ説明する。
【００８７】
ステップＳ３０１において、バッテリ充電状態検出部７４は、バッテリ電流センサ７２から入力されるバッテリ６３の出力電流Ｉbとバッテリ電圧センサ７３から入力されるバッテリ６３の端子間電圧Ｖbとを利用し、バッテリ温度検出部７１から入力されるバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbで端子間電圧Ｖbを補正しながら、バッテリ６３の充電状態ＳＯＣを算出し、算出結果である充電状態ＳＯＣを、バッテリ電力−損失特性決定部９１へ出力する。
【００８８】
ステップＳ３０２において、バッテリ電力−損失特性決定部９１は、バッテリ温度センサ７１から入力されたバッテリ６３のバッテリ温度ＴＥＭＰbと、バッテリ充電状態検出部７４から入力されたバッテリ６３の充電状態ＳＯＣとを利用して、バッテリ６３の損失特性を二次式で近似した場合における当該二次式の係数（ａ、ｂ、ｃ）を決定し、決定結果である係数（ａ、ｂ、ｃ）を発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。
【００８９】
ステップＳ３０３において、発電機出力電力−損失特性決定部９２は、エンジン６１と発電機６２との損失特性を二次式で近似した場合における当該二次式の係数（α、β、γ）を決定し、決定結果である係数（α、β、γ）を発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。
【００９０】
ステップＳ３０４において、負荷電力検出部８０は、負荷電圧センサ７８から入力される負荷電圧と、負荷電流センサ７９から入力される負荷電流とを基に、電動アクチュエータ６４の要求電力Ｐ２Lを検出し、検出結果である要求電力Ｐ２Lを発電機／バッテリ電力配分決定部９３へ出力する。
【００９１】
ステップＳ３０５において、発電機／バッテリ電力配分決定部９３は、電動アクチュエータ６４の要求電力Ｐ２Lと、バッテリ電力−損失特性決定部９１から入力される係数（ａ、ｂ、ｃ）と、発電機出力電力−損失特性決定部９２から入力される係数（α、β、γ）とを利用して、上記式（１０）を演算して発電機の出力電力Ｐ２gを算出し、算出された出力電力Ｐ２gを内容とする指令信号を発電機電力制御部８３へ出力する。さらに、発電機／バッテリ電力配分決定部９３は、電動アクチュエータ６４の要求電力Ｐ２Lと、算出された発電機６２の出力電力Ｐ２gとを利用して、上記式（６）を演算してバッテリ６３の入力電力Ｐ２bを算出し、算出された入力電力Ｐ２bを内容とする指令信号をバッテリ電力制御部８２へ出力する。
【００９２】
ステップＳ３０６において、バッテリ電力制御部８２は、バッテリ６３の充電を発電機／バッテリ電力配分決定部９３から入力される指令信号が示す入力電力Ｐ２bに制御し、一方、発電機電力制御部８３は、発電機６２の発電を発電機／バッテリ電力配分決定部９３から入力される指令信号が示す出力電力Ｐ２gに制御する。
【００９３】
以上説明した第２の実施の形態に係るハイブリッドショベル１の電力制御機構９によれば、発電機６２の出力に対する発電機６２およびエンジン６１の損失特性、バッテリ６１の入力電力に対するバッテリ６１の損失特性を考慮して、発電機６２の出力電力とバッテリの入力電力が決定されているため、ハイブリッド建設機械全体のエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費が向上する。
【００９４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、エンジンと発電機との高効率運転が可能となる範囲内になるように発電機出力の上限値と下限値を設定するとともに、蓄電装置の能力を超えないように蓄電装置の充放電電力の最大値を設定した場合には、エンジンの燃費が向上し、また、蓄電装置の劣化を防止することが可能となる。
【００９６】
請求項２によると、蓄電装置の充電状態に応じて発電機の出力電力の上限値および下限値の値を設定するため、蓄電装置の充電状態に応じて発電機の出力電力と蓄電装置の充放電電力とを制御することが可能となる。
【００９７】
請求項３によると、蓄電装置の充放電能力は蓄電装置の充電状態によって変化するが、蓄電装置の充電状態に応じて蓄電装置の充電電力の最大値と放電電力の最大値とを設定しているため、蓄電装置の充電状態に拘わらず蓄電装置の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、この結果、蓄電装置の能力を超えて充放電が行われることによる蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００９８】
請求項４によると、蓄電装置の充放電能力は蓄電装置の温度によって変化するが、蓄電装置の温度に応じて蓄電装置の充電電力の最大値と放電電力の最大値とを設定しているため、蓄電装置の温度に拘わらず蓄電装置の能力を超えて充放電がされることを防止することができ、この結果、蓄電装置の能力を超えて充放電が行われることによる蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００９９】
請求項５によると、発電機の出力に対する当該発電機およびエンジンの損失特性、蓄電装置の入力電力に対する当該蓄電装置の損失特性を考慮して、発電機の出力電力と蓄電装置の充放電電力が決定されているため、ハイブリッド建設機械全体のエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費が向上する。
【０１００】
請求項６によると、蓄電装置の温度に応じて損失特性を決定しているため、蓄電装置の温度に拘わらずエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
【０１０１】
請求項７によると、蓄電装置の充電状態に応じて損失特性を決定しているため、蓄電装置の充電状態に拘わらずエネルギー損失を小さくすることができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の電力制御機構が適用されるハイブリッドショベルの概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示したハイブリッドショベルの電力制御機構を説明するためのブロック図である。
【図３】図１に示したハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの充電状態ＳＯＣに対する当該バッテリの充電電力の特性を示す図である。
【図４】図１に示したハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの充電状態ＳＯＣに対する当該バッテリの放電電力の特性を示す図である。
【図５】図１に示したハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの充電状態ＳＯＣに対する発電機の発電機上限出力の特性を示す図である。
【図６】図１に示したハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの充電状態ＳＯＣに対する発電機の発電機下限出力の特性を示す図である。
【図７】図２に示した電力制御機構による電力制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに示す発電機とバッテリの電力配分決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートに示す動力配分決定処理の補足説明図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるハイブリッドショベルの電力制御機構を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１に示すハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの入力電力に対する当該バッテリの損失電力の特性を示す図である。
【図１２】図１に示すハイブリッドショベルに搭載されるバッテリの入力電力に対する当該バッテリの損失電力の特性を示す図である。
【図１３】図１に示すハイブリッドショベルに搭載される発電機の出力電力に対する当該発電機とエンジンとの損失電力の特性を示す図である。
【図１４】図１０に示した電力制御機構による動力配分の決定方法を説明するための説明図である。
【図１５】図１０に示した電力制御機構による電力制御方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ハイブリッドショベル
２  下部走行体
３  上部旋回体
４  掘削アタッチメント
５  旋回軸
６１  エンジン
６２  発電機
６３  バッテリ
６４  電動アクチュエータ
７、９  電力制御機構
７１  バッテリ温度センサ
７２  バッテリ電流センサ
７３  バッテリ電圧センサ
７４  バッテリ充電状態検出部
７５  バッテリ充電電力設定部
７６  バッテリ放電電力設定部
７７  発電機出力電力設定部
７８  負荷電圧センサ
７９  負荷電流センサ
８０  負荷電力検出部
８１  発電機／バッテリ電力配分決定部
８２  バッテリ電力制御部
８３  発電機電力制御部
９１  バッテリ電力−損失特性決定部
９２  発電機出力電力−損失特性決定部
９３  発電機／バッテリ電力配分決定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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