CN102459769B

CN102459769B - 混合式挖土机及其控制方法

Info

Publication number: CN102459769B
Application number: CN201080024889.7A
Authority: CN
Inventors: 川岛宏治; 杉山祐太
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: JP5198660B2; US8768578B2; KR101360698B1; CN102459769A; EP2441894B1; EP2441894A4; WO2010143628A1; US20120082536A1; EP2441894A1; JPWO2010143628A1; KR20120024736A

Abstract

本发明提供一种混合式挖土机及其控制方法，电动发电机控制部对由从发动机传递的驱动力进行发电动作的电动发电机的动作进行控制。充放电控制部将第1蓄电器与第2蓄电器之间进行电连接，通过来自外部的控制信号控制第1蓄电器与第2蓄电器之间的充放电动作。电连接于第2蓄电器的马达可进行再生动作，且能够将通过再生动作产生的电能蓄电至第2蓄电器。控制装置向电动发电机控制部和充放电控制部中的至少一方供给控制信号，并在马达进行再生动作之前降低第1蓄电器及第2蓄电器中的至少一方的蓄电目标值。

Description

混合式挖土机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合式挖土机，尤其涉及一种将通过电负载产生的再生电力充电至蓄电器的混合式挖土机。

背景技术

通常，混合式挖土机具备搭载动臂、斗杆及铲斗等工作要件的上部回转体，边回转上部回转体边驱动动臂及斗杆，将铲斗移动至目标工作位置。

提出有如下混合式挖土机：作为用于回转上部回转体的回转机构的动力源使用电动马达，用电动马达驱动回转机构并加速上部回转体并使其回转(例如，参考专利文献1)。在减速上部回转体时，使电动马达作为发电机发挥作用来发电，得到的再生电力蓄积至蓄电器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-218003号公报

发明内容

发明要解决的课题

在混合式挖土机中，若产生较大的再生电力并供给至蓄电器，则成为过电压，有时超过上限值而蓄电器变成过充电。若蓄电器变成过充电，则呈过电压状态，促进蓄电器的劣化。因此，导致蓄电器的寿命缩短。

因此，本发明的目的在于提供一种如下技术：通过可变地控制蓄电器的蓄电目标值或DC总线的蓄电目标值中的至少任一方，即使产生较大的再生电力也能够防止过充电。

用于解决课题的手段

根据本发明，提供一种混合式挖土机，其具备：下部行走体；上部回转体，在该下部行走体上进行回转动作；动臂，一端转动自如地安装于该上部回转体上；斗杆，一端转动自如地安装于该动臂的另一端；及工作要件，转动自如地安装于该斗杆的另一端，所述混合式挖土机具有：发动机，具备在该上部回转体中，产生驱动力；电动发电机，具备在该上部回转体中，由从该发动机传递的驱动力进行发电动作；电动发电机控制部，具备在该上部回转体中，通过来自外部的控制信号控制该电动发电机的动作；第1蓄电器，具备在该上部回转体中且可蓄电；第2蓄电器，具备在该上部回转体中，电连接于该电动发电机控制部并可蓄电；充放电控制部，具备在该上部回转体中，将该第1蓄电器与该第2蓄电器之间进行电连接，通过来自外部的控制信号控制该第1蓄电器与该第2蓄电器之间的充放电动作；马达，具备在该上部回转体中，电连接于该第2蓄电器，至少能够进行从机械能产生电能的再生动作，且能够将通过该再生动作产生的电能蓄电至该第2蓄电器；及控制装置，具备在该上部回转体中，向该电动发电机控制部和该充放电控制部中的至少一方供给控制信号，该控制装置在该马达进行再生动作之前降低该第1蓄电器及该第2蓄电器中的至少一方的蓄电目标值。

并且，提供一种混合式挖土机的控制方法，所述混合式挖土机具有：发动机，产生驱动力；电动发电机，由从该发动机传递的驱动力进行发电动作；电动发电机控制部，通过来自外部的控制信号控制该电动发电机的动作；第1蓄电器，可蓄电；第2蓄电器，电连接于该电动发电机控制部并可蓄电；充放电控制部，将该第1蓄电器与该第2蓄电器之间进行电连接，通过来自外部的控制信号控制该第1蓄电器与该第2蓄电器之间的充放电动作；马达，电连接于该第2蓄电器，能够进行从机械能产生电能的再生动作，且能够将通过该再生动作产生的电能蓄电至该第2蓄电器；及控制装置，向该电动发电机控制部和该充放电控制部中的至少一方供给控制信号，其中，进行控制，以便在该马达进行再生动作之前降低该第1蓄电器及该第2蓄电器中的至少一方的蓄电目标值。

发明的效果：

根据本发明，被推断为产生再生电力时，能够通过降低蓄电器的蓄电目标值来抑制蓄电器的过充电。即，能够通过根据混合式挖土机的运行状况改变蓄电器的蓄电目标值来抑制蓄电器变成过充电。

附图说明

图1是混合式挖土机的侧视图。

图2是表示基于第1实施方式的混合式挖土机的驱动***的结构的块图。

图3是表示蓄电***的结构的块图。

图4是蓄电***的电路图。

图5是设定SOC的目标值的处理的流程图。

图6是计算推断再生电力的处理的流程图。

图7是用于说明推断动臂再生电力的图。

图8是计算再生估计目标值的处理的流程图。

图9是用于说明在掘进、装载工作中设定SOC目标值的处理的图。

图10是表示串联型混合式挖土机的驱动***的结构的块图。

图11是表示基于第2实施方式的混合式挖土机的驱动***的结构的块图。

图12是基于第2实施方式的蓄电***的等效电路图。

图13(A)及(B)是分别表示第2实施方式中的基于第1比较例、第1实施例的混合式挖土机的控制方法的时序图。

图14(A)及(B)是分别表示第2实施方式中的基于第2比较例、第2实施例的混合式挖土机的控制方法的时序图。

图15是表示所有驱动部通过液压动作的结构的混合式挖土机的驱动***的块图。

具体实施方式

图1是表示应用本发明的混合式挖土机的侧视图。

混合式挖土机的下部行走体1上通过回转机构2搭载有上部回转体3。上部回转体3上安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5，斗杆5的前端安装有铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。上部回转体3上设置有驾驶室10，且搭载有发动机等动力源。

图2是表示基于本发明的第1实施方式的混合式挖土机的驱动***的结构的块图。图2中，分别用双重线表示机械动力***，用实线表示高压液压管路，用虚线表示先导管路，用实线表示电力驱动或控制***。

作为机械式驱动部的发动机11和作为辅助驱动部的电动发电机12分别连接于变速器13的2个输入轴。变速器13的输出轴上连接有作为液压泵的主泵14及先导泵15。主泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。

控制阀17为进行混合式挖土机中的液压***的控制的控制装置。下部行走体1用的液压马达1A(右用)及1B(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9通过高压液压管路连接于控制阀17。

电动发电机12上通过逆变器18A连接有包含作为蓄电器的电容器的蓄电***120。蓄电***120上通过逆变器20连接有作为电动工作要件的回转用电动机21。回转用电动机21的旋转轴21A上连接分解器22、机械制动器23及回转变速器24。并且，先导泵15上通过先导管路25连接操作装置26。由回转用电动机21、逆变器20、分解器22、机械制动器23及回转变速器24构成负载驱动***。

操作装置26包含操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C。操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C通过液压管路27及28分别连接于控制阀17及压力传感器29。压力传感器29连接于进行电力***的驱动控制的控制器30。

本实施方式中，用于得到动臂再生电力的动臂再生用马达300(也称为发电机300)通过逆变器18C连接于蓄电***120。发电机300通过液压马达310驱动，该液压马达310通过从动臂缸7吐出的工作油驱动。当随着重力而放下动臂4时，发电机300利用从动臂缸7吐出的工作油的压力将动臂4的位能转换为电能。另外，图2中，为了便于说明，在分开的位置表示液压马达310和发电机300，但实际上，发电机300的旋转轴机械地连接于液压马达310的旋转轴。

即，液压马达310构成为放下动臂4时通过从动臂缸7吐出的工作油旋转，为了将随着重力而放下动臂4时的能量转换为旋转力而设置。液压马达310设置于控制阀17与动臂缸7之间的液压配管7A，能够安装于上部回转体3内的适当的部位。

由发电机300发电的电力作为再生电力经由逆变器18C供给至蓄电***120。由发电机300和逆变器18C构成负载驱动***。

另外，本实施方式中，用于检测动臂4的角度的动臂角度传感器7B安装于动臂4的支承轴。动臂角度传感器7B将检测出的动臂角度θB供给至控制器30。

图3是表示蓄电***120的结构的块图。蓄电***120包含作为蓄电器的电容器19、升降压转换器及DC总线110。作为第2蓄电器的DC总线110控制作为第1蓄电器的电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力的授受。电容器19上设置有用于检测电容器电压值的电容器电压检测部112和用于检测电容器电流值的电容器电流检测部113。通过电容器电压检测部112和电容器电流检测部113检测出的电容器电压值和电容器电流值供给至控制器30。

升降压转换器100根据电动发电机12、发电机300及回转用电动机21的运行状态进行切换升压动作和降压动作的控制，以使DC总线电压值限制在恒定范围内。DC总线110配设于逆变器18A、18C及20与升降压转换器100之间，并在电容器19、电动发电机12、发电机300及回转用电动机21之间进行电力的授受。

回到图2，控制器30为进行混合式挖土机的驱动控制的作为主控制部的控制装置。控制器30由包含CPU(Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成，是通过CPU执行储存于内部存储器的驱动控制用程序来实现的装置。

控制器30将由压力传感器29供给的信号转换为速度指令，进行回转用电动机21的驱动控制。由压力传感器29供给的信号相当于表示为了使回转机构2回转而对操作装置26进行操作时的操作量的信号。

控制器30进行电动发电机12的运行控制(电动(辅助)运行或发电运行的切换)，并且通过驱动控制作为升降压控制部的升降压转换器100来控制电容器19的充放电。控制器30根据电容器19的充电状态、电动发电机12的运行状态(电动(辅助)运行或发电运行)及回转用电动机21的运行状态(动力运行或再生运行)进行升降压转换器100的升压动作和降压动作的切换控制，由此进行电容器19的充放电控制。

该升降压转换器100的升压动作和降压动作的切换控制根据通过DC总线电压检测部111检测出的DC总线电压值、通过电容器电压检测部112检测出的电容器电压值及通过电容器电流检测部113检测出的电容器电流值进行。

在如以上的结构中，作为辅助马达的电动发电机12所发电的电力通过逆变器18A供给至蓄电***120的DC总线110，且通过升降压转换器100供给至电容器19。回转用电动机21再生运行而生成的再生电力通过逆变器20供给至蓄电***120的DC总线110，且通过升降压转换器100供给至电容器19。另外，动臂再生用发电机300所发电的电力通过逆变器18C供给至蓄电***120的DC总线110，且通过升降压转换器100供给至电容器19。

通过分解器22检测回转用电动机21的转速(角速度ω)。并且，通过设置于动臂4的支承轴的回转式编码器等的动臂角度传感器7B检测动臂4的角度(动臂角度θB)。控制器30根据回转用电动机21的角速度ω通过运算来求出推断回转再生电力(能量)，并且根据动臂角度θB通过运算来求出推断动臂再生电力(能量)。而且，控制器30根据通过运算求出的推断回转再生电力和推断动臂再生电力，通过运算求出SOC的再生估计目标值。控制器30对混合式挖土机的各部进行控制，以使电容器19的SOC接近已求出的再生估计目标值。

图4是蓄电***120的电路图。升降压转换器100具备电抗器101、升压用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)102A、降压用IGBT102B、用于连接电容器19的电源连接端子104、用于连接DC总线110的输出端子106及并联***于一对输出端子106的平滑用电容器107。升降压转换器100的输出端子106与逆变器18A、18C及20之间通过DC总线110连接。

电抗器101的一端连接于升压用IGBT102A及降压用IGBT102B的中间点，另一端连接于电源连接端子104。电抗器101为了将随着升压用IGBT102A的导通/截止而产生的感应电动势供给至DC总线110而设置。

升压用IGBT102A及降压用IGBT102B由将MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)编入栅极部的双极晶体管构成，是可进行大电力的高速转换的半导体元件。升压用IGBT102A及降压用IGBT102B由控制器30通过对栅极端子施加PWM电压来驱动。在升压用IGBT102A及降压用IGBT102B上并联连接作为整流元件的二极管102a及102b。

电容器19为以能够通过升降压转换器100在与DC总线110之间进行电力授受的方式可充放电的蓄电器即可。另外，图4中示出作为蓄电器的电容器19，但也可以将锂离子电池等可充放电的二次电池、锂离子电容器或可进行电力授受的其他方式的电源用作蓄电器来代替电容器19。

电源连接端子104及输出端子106为可以连接电容器19及DC总线110的端子即可。在一对电源连接端子104之间连接有检测电容器电压的电容器电压检测部112。在一对输出端子106之间连接有检测DC总线电压的DC总线电压检测部111。

电容器电压检测部112检测电容器19的电压值(vbat_det)。DC总线电压检测部111检测DC总线110的电压(以下，DC总线电压：vdc_det)。平滑用电容器107***于输出端子106的正极端子与负极端子之间，是用于使DC总线电压平滑化的蓄电元件。DC总线110的电压通过该平滑用电容器107维持为预先设定的电压。电容器电流检测部113为检测流向电容器19的电流值的检测构件，包含电流检测用电阻器。即，电容器电流检测部113检测流向电容器19的电流值(ibat_det)。

在升降压转换器100中，对DC总线110进行升压时，对升压用IGBT102A的栅极端子施加PWM电压，随着升压用IGBT102A的导通/截止在电抗器101中产生的感应电动势通过并联连接于降压用IGBT102B的二极管102b供给至DC总线110。由此，DC总线110被升压。

对DC总线110进行降压时，对降压用IGBT102B的栅极端子施加PWM电压，通过降压用IGBT102B、DC总线110供给的再生电力从DC总线110 供给至电容器19。由此，蓄积在DC总线110的电力充电至电容器19，DC总线110被降压。

另外，实际上在控制器30与升压用IGBT102A及降压用IGBT102B之间存在生成驱动升压用IGBT102A及降压用IGBT102B的PWM信号的驱动部，但在图4中省略。这样的驱动部均能通过电子电路或运算处理装置实现。

在如上述结构的混合式挖土机中，通过将电容器19的充电率SOC始终维持为较高的状态，从而能够用来自蓄电器的电力以能量效率良好的状态驱动电负载。

以往的混合式挖土机中，将蓄电器的目标SOC设定为小达例如80％，以便即使由电负载等产生较大的再生电力并供给至蓄电器，蓄电器也不会变成过充电。即，将目标SOC富余地设定为例如70％，以便即使通过突然发电或再生而较大的电力供给至蓄电器以及吸收该电力，SOC仍不会变成100％。由此，蓄电器的SOC控制成始终为70％以下，蓄电器的输出电压为SOC对应于70％以下的较低的电压。

在此，若将蓄电器的目标SOC设为高于以往的值，则蓄电器的输出电压也变高，能够有效地驱动电负载。即，通过增大蓄电器的输出电压并用高于以往的电压驱动电负载，从而能够比以往更有效地驱动电负载。

并且，当为了使蓄电器小型化并缩减花在蓄电***上的费用而使用蓄电容量较小的蓄电器时，通过较高地设定蓄电器的目标SOC，从而能够将尽可能多的电力保持在蓄电器中。例如，当使用电容器作为蓄电器时，通过使用小型电容器并且较高地设定目标SOC，从而无需减少以往的蓄电量就能够缩小电容器。

在此，若考虑混合式挖土机的驱动***中的驱动部的通常情况下的运行状况或蓄电器的充电量及充电率，则可知只要将蓄电器的SOC设在90％以下，通常的使用中就没有问题。因此，通过将蓄电器的目标SOC设定为90％，从而能够用高电压有效地驱动电负载，并且能够使蓄电器小型化而降低成本。

其中，将蓄电器的目标SOC设定为如90％那样较高值时，例如若在蓄电器的SOC变高的状态下产生较大的再生电力，则有可能变成过充电。因此，在以下说明的第1实施方式中，对蓄电器(电容器)的充电率(SOC)进行可变控制。即，预测到产生较大的再生电力时，通过预先降低SOC来控制成，即使吸收再生电力，SOC也不会超过***的上限值。

接着，对基于第1实施方式的混合式挖土机中的电容器19的充电率(SOC)的控制方法进行说明。

第1实施方式中，当上部回转体3减速时，回转用电动机21作为发电机发挥作用，且生成再生电力(回转再生电力)并供给至蓄电***120。除此之外，当放下动臂4时利用来自动臂缸7的返回工作油驱动发电机300而发电，且将再生电力(动臂再生电力)供给至蓄电***120。

本实施方式中，通过尽可能在较高的区域使用作为蓄电器的电容器19的SOC，从而始终加大蓄电量而将电容器19的放电电压维持为较高的状态，且防止电力不足的同时，从电容器19以较高的电压放电来提高能量效率。这时，若产生较大的回转再生电力或动臂再生电力并供给至电容器19，则在SOC较高的状态下充电更大的电力，因此导致电容器19变成过充电状态。

因此，本实施方式中，预先预测生成回转再生电力或动臂再生电力，这时通过降低电容器19的SOC来抑制电容器19变成过充电状态。即，通过运算求出回转再生电力及动臂再生电力的推断值，根据推断回转再生电力(推断回转再生能量)和推断动臂再生电力(动臂再生能量)决定并变更SOC的目标值。通常，SOC的目标值根据***的控制条件被设定为恒定值，但在本实施方式中，SOC的目标值根据预测到的自此开始生成的推断再生电力(推断再生能量)随时变更。

图5是设定SOC的目标值的处理的流程图。首先，在步骤S1中，计算推断再生电力QA。本实施方式中，推断再生电力QA是合计推断回转再生电力(推断回转旋转能量)QS和推断动臂再生电力(推断动臂位能)QB的值。

接着，在步骤S2中，判定推断再生电力QA是否大于零。即，判定推断再生电力QA是否存在。当推断再生电力QA为零(即，当回转、除动臂以外的行走、使铲斗、斗杆驱动时，推断不产生再生电力)时，处理进入到步骤S3。步骤S3中，将作为蓄电目标值的SOC目标值SOCtg设定为***控制上限值SOCcul，并结束本次处理。***控制上限值SOCcul为根据混合式挖土机的控制决定的SOC的上限值，当SOC的检测值超过***控制上限值SOCcul时，判断为电容器19充满。

另一方面，当推断再生电力QA大于零(即，推断为产生再生电力)时，处理进入到步骤S4。步骤S4中，根据计算出的推断再生电力QA，计算再生估计目标值SOCetg。再生估计目标值SOCetg为即使推断再生电力QA供给至电容器19，电容器19的SOC也不会大于上述***控制上限值SOCcul的SOC值，而小于***控制上限值SOCcul的值。

若在步骤S4中计算再生估计目标值SOCetg，则处理继续进入到步骤S5。步骤S5中，将作为蓄电目标值的SOC目标值SOCtg设定为再生估计目标值SOCetg，并结束本次处理。再生估计目标值SOCetg为根据推断再生电力QA值变化的值，SOC目标值SOCtg也根据推断再生电力QA值变化。

另外，上述步骤S3的处理及步骤S5的处理由控制器30的蓄电目标值控制部进行。

接着，对上述步骤S1中的推断再生电力QA的计算处理进行说明。推断再生电力QA的计算由控制器30的推断再生能量运算部进行。

图6是计算推断再生电力QA的处理的流程图。首先，在步骤S11中，计算推断动臂再生电力QB。推断动臂再生电力QB根据动臂4的位能决定。即，有关推断动臂再生电力QB，动臂4被抬起的位置的位能成为推断动臂再生电力QB。

图7是用于说明推断动臂再生电力QB的图。若抬起混合式挖土机的动臂4，则蓄存吊起动臂4、斗杆5及铲斗6的重量的量的位能。之后，若放下动臂4，则放出已蓄存的位能(动臂缸7的返回工作油)并驱动动臂再生用液压马达310。随此，驱动动臂再生用发电机300而进行发电。通过该发电得到的电力成为动臂再生电力。本实施方式中，在生成动臂再生电力之前，将从吊起动臂4的位置(高度)放下至动臂4呈水平的位置时所产生的动臂再生电力作为推断动臂再生电力QB计算。

动臂4离地面的高度H能够通过如下计算：从动臂4的支承点到动臂4的前端的距离RB乘以sinθB，并加上从地面到动臂4的支承点的距离(高度)RS(H＝RB×sinθB+RS)。在此，动臂角度θB为由上述动臂角度传感器7B检测出的值。抬起动臂4后放下动臂4的位置并不限定为动臂4呈水平的位置，但若在动臂4放下至呈水平的位置的推断的基础上求出再生电力，则成为接近从吊起动臂4的位置得到的最大再生电力的值。

如以上，推断动臂再生电力QB能够通过如下计算：动臂4、斗杆5及铲斗6的重量加上进入铲斗6的砂土的最大重量的重量m乘以重力加速度g，再乘以动臂4的前端离地面的高度H。

QB＝m×g×H

＝m×g×(RB×sinθB+RS)

如以上，若在步骤S11中计算出推断动臂再生电力QB，则处理进入到步骤S12。步骤S12中，进行推断回转再生电力QS的计算。推断回转再生电力QS的计算能够根据以下公式计算。

QS＝1/2×Mi×ω²

在此，Mi为上部回转体3的惯性力矩，设为伸展动臂4及斗杆5的状态下的最大值。ω为上部回转体3的回转运动的角速度。角速度ω能够由分解器22检测出的回转用电动机21的转速求出。

若在步骤S12中计算出推断回转再生电力QS，则处理进入到步骤S13。步骤S13中，将推断动臂再生电力QB和推断回转再生电力QS加在一起并通过运算求出推断再生电力(QA＝QB+QS)。

接着，对图5中的步骤S4的处理进行说明。步骤S4的处理是计算再生估计目标值SOCetg的处理。再生估计目标值SOCetg通过控制器30的蓄电目标值决定部进行。图8是计算再生估计目标值SOCetg的处理的流程图。首先，在步骤S41中，计算电容器19的充电率(SOC)成为***控制上限值SOCcul时的、作为蓄积于电容器19的电力的蓄电做功量Qmax。蓄电做功量Qmax在***控制上相当于可蓄积于电容器19的最大电力。当使用电容器时，蓄电做功量Qmax能够利用以下公式计算。

Q \max = 1 / 2 \times C \times V^{2}

= 1 / 2 \times C \times {(360 \times \sqrt{} SOCcul)}^{2}

在此，C为电容器19的静电容量。

接着，在步骤S42中，蓄电做功量Qmax减去推断再生电力QA，由此计算能够蓄积于电容器19的电力目标值Q(Q＝Qmax-QA)。

而且，在步骤S43中，由电力目标值Q求出再生估计目标值SOCetg。再生估计目标值SOCetg能够通过以下公式计算。

SOCetg＝2×Q/(C×360²)

若如以上计算再生估计目标值SOCetg，则在图5所示的步骤S5中，将SOC目标值SOCtg设定为再生估计目标值SOCetg。

在此，对由混合式挖土机进行的掘进、装载工作中的SOC目标值的设定进行说明。图9是用于说明在掘进、装载工作中设定SOC目标值SOCtg的处理的图。在图9中的时刻0～t4为止的工作时，由于估计到推断再生电力QA，因此对作为蓄电目标值的SOC目标值SOCtg设定再生估计目标值SOCetg。

在掘进、装载工作中，动臂4的高度H如图9(a)所示推移。推断动臂再生电力QB如上述那样与动臂4的高度H成比例(QB＝m×g×H)，所以如图9(b)所示推断动臂再生电力QB成为与动臂4的高度H相同的图案。在此，动臂4的高度H成为峰值的时刻以后，由于放下动臂4，因此会产生动臂再生电力。

另一方面，在掘进、装载工作中，上部回转体3的回转速度与回转用电动机21的角速度ω成比例，在掘进、装载工作中如图9(c)所示推移。推断回转再生电力QS如上述那样与回转用电动机21的角速度ω的平方成比例(QS＝1/2×Mi×ω²)，所以推断回转再生电力QS如图9(d)所示推移。在此，回转速度ω成为峰值的时刻以后，由于回转速度成为减速动作，因此会产生回转再生电力。另外，回转速度的负方向(负值)是指逆旋转，因此推断回转再生电力以回转速度的绝对值计算。

推断再生电力QA为推断动臂再生电力QB与推断回转再生电力QS之和，如图9(e)所示，成为合成图9(b)和图9(d)的图案。

而且，当推断再生电力QA供给至电容器19而进行充电时，再生估计目标值SOCetg设定为如成为在***控制上容许的电容器19的最大充电率(***控制上限值SOCcul)的值。因此，再生估计目标值SOCetg成为***控制上限值SOCcul减去推断再生电力QA的值，且成为反转推断再生电力QA而将零对准***控制上限值SOCcul的值，成为如图9(f)所示的图案。

在图9(f)中，对时刻t＝0时的电容器19的蓄电电压值相对于额定电压成为100％的情况进行说明。在时刻0～t10时，动臂4上升，并且执行回转动作。因此，SOC目标值SOCtg(此时，再生估计目标值SOCetg)根据运算出的推断再生电力的增加而下降。由于再生估计目标值SOCetg下降，因此蓄电(充电)至***控制上限值SOCcul的电力被放电与再生估计目标值SOCetg的下降对应的量。这时被放电的电力能够使用于动臂4的上升或回转的动力运行。

图9(f)中，在时刻t1～t3时，动臂4下降而回转速度也降低，因此运算出的推断再生电力也下降。随此，SOC目标值SOCtg(此时，再生估计目标值SOCetg)上升。同时，由于放下动臂4，因而产生动臂再生电力，并且回转电动机也进行制动运行(减速运行)，因而也产生回转再生电力，但这些再生电力能够充电至电容器19与再生估计目标值SOCetg的上升对应的量。

同样，在时刻t3～t11时，再生估计目标值SOCetg下降，进行与再生估计目标值SOCetg下降对应量的放电。并且，在时刻t11～t4时，再生估计目标值SOCetg上升，进行与再生估计目标值SOCetg上升对应量的充电。

在此，若将电容器19的静电容量设为C并将蓄电电压(端子间电压)设为V，则蓄电于电容器19中的蓄电能量E可以由E＝(1/2)CV²表示。因此，若增大蓄电电压V，则能够减小用于保持相同能量的电容器19的容量。例如，以往，为了不让SOC超过***控制上限值，对再生电力进行充分考虑后决定了SOC目标值。即，以往的SOC目标值设定为充电电压(V)相对于额定电压(Vmax)例如成为67％(＝V/Vmax：充电比)，以便即使产生较大的再生电力也能够吸收该再生电力。在此，关于***控制上限值，设定为充电电压相对于额定电压成为100％(＝V/Vmax：充电比)的SOC。

然而，如以E＝(1/2)CV²表示，若使蓄电于电容器19的充电电压值V 成为

倍而增大，则即便使静电容量成为1/2也能够得到相同的蓄电能量E。换而言之，若使充电电压值V增大成

倍，则能够将电容器的静电容量降低成1/2。

具体而言，以往利用充电电压相对于额定电压成为67％的SOC来进行控制，与此相对，通过将SOC设为成

倍的95％，能够在维持相同蓄电能量的状态下，将电容器19的容量设为1/2。即，通过将充电率SOC设为95％，能够维持与将SOC设为67％的情况相同的蓄电能量的同时，利用1/2静电容量的电容器。在此，当充电比为95％时，SOC以电压V的平方的比表示，因此SOC成为大约90％(SOC＝(1/2)CV²/(1/2)CVmax²)。

图9(f)中，将SOC设为90％(充电比95％)来进行了说明，但在没有再生电力的估计的状态下，被设定的SOC(充电比)较高的一方能够减小静电容量，因此优选。

本实施方式中，在没有再生电力的估计的状态下，SOC能够控制在大约90％(充电比为95％)以上。即，比起以往更能减半电容器容量。因此，通过将本实施方式应用于混合式挖土机，从而电容器19的选择自由度变大。并且，由于对SOC的目标值进行可变控制，因此当估计到产生再生电力时，能够预先降低SOC的比率，因此能够防止过充电。

另外，如从图9(f)可知，当推断为不产生再生电力(QA＝O)时，在本实施方式中求出的再生估计目标值SOCetg变得与高于以往的SOC目标上限值的***控制上限值SOCcul相等。并且，当推断为产生再生电力(QA＞O)时，在本实施方式中求出的再生估计目标值SOCetg成为***控制上限值SOCcul减去推断再生电力QA从***控制上限值SOCcul充电至电容器19时上升的充电率的值。由此，能够将电容器19的充电率维持为接近***控制上限值SOCcul的值的同时，控制成即使再生电力供给至电容器19，电容器19的充电率也不会超过***控制上限值SOCcul。

上述实施方式中，将推断再生电力QA设为合计推断动臂再生电力QB和推断回转再生电力QS的值，但未必一定要合计推断动臂再生电力QB和推断回转再生电力QS。例如，若为不具有动臂再生功能的挖土机，则也可以仅使用推断回转再生电力QS作为推断再生电力QA。或者，如将起重磁铁安装在斗杆的前端来代替铲斗的起重磁铁式挖土机，作为除回转再生及动臂再生以外的再生功能具有起重磁铁再生功能时，求出合计推断起重磁铁再生电力QL在内的推断再生电力QA即可。来自起重磁铁的再生电力为当关闭起重磁铁时流过的逆电流，且几乎为恒定的电流值。因此，能够将推断起重磁铁再生电力QL作为固定值设定。并且，当时刻0至t10时电容器19的电压值小于蓄电目标值时，向电容器19进行充电。同样，在时刻t3至t11时，当电容器19的电压值小于蓄电目标值时，也向电容器19进行充电。

另外，在没有再生估计时，蓄电目标值设定为与***控制上限值相等的值。然而，在没有再生估计时，蓄电目标值也可以设定为从***上限值带有百分之几的富余的值。并且，蓄电目标值也可设定在预先设定的范围内。

上述实施方式中，对将本发明应用于在作为液压泵的主泵14上连接发动机11和电动发电机12来驱动主泵的所谓并联型混合式挖土机的例子进行了说明。本实施方式还能够应用于如图10所示用发动机11驱动电动发电机12并将电动发电机12生成的电力蓄积在蓄电***120后仅通过已蓄积的电力驱动主泵14的所谓串联型混合式挖土机。此时，电动发电机12具备有作为本实施方式中只进行通过发动机11驱动而进行的发电运行的发电机的功能。

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。

图11是表示基于第2实施方式的混合式挖土机的驱动***的结构的块图。图11中，在与图2所示的结构组件相同的组件上附加相同符号，并省略其说明。

在图11所示的结构的混合式挖土机中，当施加于发动机11的负载较大时，电动发电机12将电能转换为机械能并进行辅助发动机11的辅助运行。电动发电机12的机械能通过变速器13传递至主泵14，由此减轻施加于发动机11的负载。另一方面，当施加于发动机11的负载较小时，发动机11的驱动力通过变速器13传递至电动发电机12，由此发电运行电动发电机12。利用连接(电连接)于电动发电机12的逆变器18A来进行电动发电机12的辅助运行和发电运行的切换等控制。逆变器18A通过来自控制器30的控制信号控制。

控制器30包含中央处理装置(CPU)及内部存储器。CPU执行存储于内部存储器的驱动控制用程序。控制器30通过在显示装置(未图示)上显示各种装置的劣化状态等来提醒驾驶员注意。

电动发电机12的电力***的输入输出端子通过逆变器18A连接于DC总线110。DC总线110通过转换器(蓄电池充放电电路)100连接于电容器19。电容器19包含例如串联连接的多个双电层电容器。能够利用转换器100对DC总线110的电压进行控制。例如，通过使充电电流流过转换器100，由此DC总线110的电能向电容器19移动，DC总线110的电压下降。相反，通过使放电电流流过转换器100，由此电容器19的电能向DC总线110移动，DC总线110的电压上升。如此，转换器100对电容器19与DC总线110之间的充放电动作进行控制。

如此，电容器19相当于可蓄电的第1蓄电器，DC总线110也相当于可蓄电的第2蓄电器。而且，转换器100将电容器19与DC总线110之间进行电连接，相当于通过来自外部的信号对电容器19与DC总线之间的充放电动作进行控制的充放电控制部。包含电容器19、转换器100及DC总线110的蓄电***120搭载于上部回转体3。

并且，DC总线110通过逆变器18C连接于动臂再生用马达300。动臂再生用液压马达310与动臂再生用发电机300连接，并能够通过液压马达310的驱动力进行发电。由动臂再生用发电机300生成的电能通过将三相交流转换为直流的逆变器18C供给至DC总线110。另外，DC总线110通过其他逆变器20连接于回转用电动机21。通过逆变器20在DC总线110与回转用电动机21之间进行电能的授受。通过来自控制器30的控制信号控制逆变器20、18C及转换器100。

图12是本实施方式中的蓄电***120的等效电路图。升降压转换器100对作为第1蓄电器的电容器19的充放电电流进行控制。作为第2蓄电器的DC总线110包含平滑用电容器107。转换器100的一对电源连接端子103A、103B上连接有电容器19，一对输出端子106A、106B上连接有DC 总线110的平滑用电容器107。一方的电源连接端子103B及一方的输出端子106B被接地。

DC总线110通过逆变器18A、18C及20连接于电动发电机12、回转用电动机21及动臂再生用液压马达310。

在电动发电机12发电运行的期间，能够通过逆变器18A将由电动发电机12发电的电力供给至电容器19或DC总线110。在电动发电机12辅助运行的期间，能够通过逆变器18A将所需电力从电容器19或DC总线110供给至电动发电机12。

从电容器19或DC总线110向回转用电动机21供给电能。并且，由回转用电动机21产生的再生能量蓄电于电容器19或DC总线110。

在平滑用电容器107的两端产生的电压通过电压表111检测出，检测结果输入于控制器30。根据电压表111的检测值和DC总线110的目标值，转换器100以DC总线的电压恒定的方式进行控制。

另外，控制器30能够检测下部行走体1、回转机构2、动臂4、斗杆5及铲斗6均不动作且均不进行电容器19、DC总线110的充电及放电的状态(非运行状态)。

升压用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)102A的集电极和降压用IGBT102B的发射极相互连接的串联电路连接于输出端子106A与106B之间。升压用IGBT102A的发射极被接地，降压用IGBT102B的集电极连接于高压侧的输出端子106A。升压用IGBT102A与降压用IGBT102B的相互连接点通过电抗器101连接于高压侧的电源连接端子103A。

升压用IGBT102A及降压用IGBT102B上以从发射极朝向集电极的方向成为顺向的方向分别并联连接有二极管102a、102b。

连接于电源连接端子103A与103B之间的电压表112对电容器19的端子间电压进行测定。与电抗器101串联***的电流表113对电容器19的充放电电流进行检测。电压及电流的检测结果输入于控制器30。

控制器30对升压用IGBT102A及降压用IGBT102B的栅极电极施加控制用的脉冲宽度调制(PWM)电压。

以下，对升压动作(放电动作)进行说明。若对升压用IGBT102A的栅极电极施加PWM电压，则升压用IGBT102A截止时在电抗器101产生使电流从高压侧的电源连接端子103A流向升压用IGBT102A的集电极的方向的感应电动势。该电动势通过二极管102b施加于DC总线110。由此，DC总线110被升压。

接着，对降压动作(充电动作)进行说明。若对降压用IGBT102B的栅极电极施加PWM电压，则降压用IGBT102B截止时在电抗器101产生使电流从降压用IGBT102B的发射极流向高压侧的电源连接端子103A的方向的感应电动势。通过该感应电动势充电电容器19。这样，能够将DC总线110始终保持为恒定电压。

接着，边参考图13(A)及(B)边对第2实施方式中的基于第1比较例及第1实施例的混合型工作机械的控制方法进行说明。基于这些控制方法的控制通过控制器30进行。

图13(A)是表示基于第1比较例的控制方法的时序图。若参考“动臂操纵杆”及“动臂4角度”的图表，在时刻t1至时刻t2期间，挖土机的驾驶员将操作装置26的动臂操纵杆维持为“抬起”状态，由此动臂4相对于上部回转体3向上慢慢吊起。例如，在时刻t2时动臂4上升至其行程上限(动力动作)。在时刻t2时，驾驶员将动臂操纵杆返回中立位置，并将其状态维持至时刻t3。在此期间，动臂4静止在行程上限位置。之后，在时刻t3至时刻t4期间，驾驶员将动臂操纵杆维持在“放下”状态，由此动臂4慢慢下降，例如在时刻t4时返回原来的位置(时刻t1的位置、完全放下的位置)(再生动作)。

若参考“DC总线110目标电压”、“主泵14设定”、“电动发电机12输出状态”及“转换器100电流状态”的图表，在基于第1比较例的控制方法中，仅由发动机11的驱动力进行动臂4的上升，电动发电机12不进行电动(辅助)运行。因此，DC总线110维持为恒定电压(高压状态VM)。另外，在以下说明中，“DC总线110目标电压”是指接近DC总线110的电压的目标值。

因此，在时刻t1至时刻t2期间，将“DC总线110目标电压”、“主泵14设定”、“电动发电机12输出状态”及“转换器100电流状态”全部维持为恒定。即，“DC总线110目标电压”仍是高压状态VM，而“主泵14设定”仍是低输出状态PN。并且，电动发电机12既不进行辅助动作，也不进行发电动作，转换器100不进行充放电。另外，由于转换器100未充放电，因此电容器19的电压不会变化。

从动臂4静止时的时刻t2至时刻t3中，“DC总线110目标电压”、“主泵14设定”、“电动发电机12输出状态”及“转换器100电流状态”也全部保持为恒定。

在时刻t3至时刻t4期间，动臂4下降，由此在动臂再生用液压马达310产生驱动力(转矩)。驱动力传递至动臂再生用发电机300，由发电机300进行发电(再生动作)。所产生的电能经由逆变器18C、DC总线110及转换器100蓄电至电容器19。因此，在此期间，DC总线110仍是高压状态VM而保持不变，而转换器100则进行充电动作。图13(A)中，用从“动臂再生用马达300输出状态”的图表朝向“转换器100电流状态”的行的箭头概念性地示出了在时刻t3至时刻t4中由发电机300发电的能量通过转换器100的充电动作蓄存于电容器19的情况。另外，主泵14设定仍是低输出状态PN，电动发电机12既不进行辅助动作，也不进行发电动作。这样，若要把DC总线110仍以高压状态VM维持为恒定，则转换器100在与电容器19之间实施充放电控制。因此，在进行充放电时会产生电力消耗(能量损失)。

图13(A)的充电率SOC的图表示出第1比较例中在没有产生再生电力的估计的状态下将SOC控制成90％时的SOC的变化。此时，在时刻t3至时刻t4期间，若随着动臂放下动作而产生动臂再生电力，则充电至电容器19的电力上升，SOC上升。原来，由于SOC设定为高达90％的目标值，因此在时刻t3至时刻t4期间，导致SOC超过***控制上限值(SOC为100％)，并导致电容器19变成过充电。

图13(B)是表示第2实施方式中的基于第1实施例的控制方法的时序图。“动臂操纵杆”及“动臂4角度”的图表与图13(A)所示的第1比较例相同。

在基于第1实施例的控制方法中，利用发动机11的驱动力和电动发电机12的辅助动力使动臂4上升。并且，为了辅助运行电动发电机12，使用不是蓄存于电容器19而是蓄存于DC总线110的电能。

因此，在动臂4上升中的时刻t1至时刻t2中，“电动发电机12输出状态”变为辅助，且作为蓄电目标值的“DC总线110目标电压”设定为低压状态VL。并且，转换器100不进行充放电。另外，由于电动发电机12进行辅助运行，因此主泵14过渡到可产生高输出的状态(高输出状态)PH。

另外，在“DC总线110目标电压”的图表中用虚线表示了DC总线110的由电压表111检测出的实际电压值。在时刻t1至时刻t2中，由于通过电动发电机12辅助发动机11，所以DC总线110的电压慢慢从高压状态VM减少，并在时刻t2成为低压状态VL。图13(B)中，用从“DC总线110目标电压”的图表朝向“电动发电机12输出状态”的图表的箭头概念性地示出了电动发电机12的辅助动作进行DC总线110的电压减少的量的情况。

在动臂4保持在行程上限位置的时刻t2至时刻t3中，电动发电机12既不进行辅助动作，也不进行发电动作。在此，蓄电至电容器19及DC总线110的电能不会变化。因此，转换器100不进行充放电动作，DC总线110的目标电压及实际电压被保持为低压状态VL。并且，主泵14成为低输出状态PN。这样，由于DC总线110被保持为低压状态VL且不进行与电容器19的充放电控制，因此能够防止电力损失。

从时刻t3至时刻t4，动臂4下降，动臂4的位能通过动臂再生用液压马达310及动臂再生用马达(发电机)300转换为电能(再生动作)。转换的电能蓄电至DC总线110，而不是电容器19。

在此，转换器100在与电容器之间不进行充放电动作。另一方面，DC总线110的目标电压成为高压状态VM。因此，在时刻t3至时刻t4中的DC总线110的实际电压从低压状态VL慢慢上升。但是，由于在时刻t1至时刻t2中动臂4上升，因此从DC总线110放电的电能由动臂4的下降而不完全回收，且时刻t4的DC总线110的实际电压成为低于高压状态VM的电压。图13(B)中用箭头概念性地示出了由动臂再生用马达300发电的电能蓄存于DC总线110且DC总线110的电压上升的情况。另外，主泵14仍是低输出状态PN。

在时刻t4至时刻t5中，使DC总线110的电压恢复到高压状态VM为止的不足量。因此，DC总线110目标电压仍呈高压状态VM，且转换器100进行放电动作直到实现该目标电压值VM。图13(B)中，用从“转换器100 电流状态”的图表朝向“DC总线110目标电压”的图表的箭头概念性地示出了电容器19的电能通过转换器100的放电动作蓄存于DC总线110的情况。

图13(B)的充电率SOC的图表示出了随着第1实施例中的DC总线110的电压变化而变化的SOC。第1实施例中，当在时刻t3至时刻t4期间产生再生电力时，将动臂再生电力蓄积于DC总线110并以DC总线110的电压上升的方式进行控制。因此，不会向电容器19供给再生电力而仍能够以较高状态维持电容器19的SOC。即，通过将再生电力蓄积于DC总线110，从而将再生电力控制成不充电至电容器19，且防止了SOC变大期间的电容器19中进一步充电再生电力而变成过充电。

另外，为了仅在时刻t4至时刻t5期间恢复DC总线110的电压，因而电容器19稍微放电而向DC总线110供给电力。而且，时刻t5以后发电运行电动发电机12而进行电容器19的充电，且以电容器19的充电率SOC成为目标充电率(90％)的方式进行控制。此时，若以电压比换算，则成为大约95％。并且，在时刻t4至时刻t5期间，当电容器19的充电率小于目标充电率时，对电容器19进行充电。

上述第2实施方式中的基于第1实施例的控制方法，在时刻t1至时刻t2中，利用蓄存于DC总线110的电能进行电动发电机12的辅助运行，且发动机11的驱动力加上辅助驱动力而使动臂4上升。在使动臂4上升时，由于主泵14所放出的能量的一部分从电动发电机12供给，因此能够减少发动机11的负载。从而能够加大动臂4上升时的泵马力设定(主泵14设定)。因此，能够加大使动臂4上升的功率。

并且，由于并不是从电容器19供给使电动发电机12辅助运行的电能，而是从DC总线供给，因此能够抑制转换器100中的电力消耗(减少能量损失)。

另外，在时刻t3至时刻t4中，随着动臂4的下降而产生的能量蓄电至DC总线110，而不是电容器19。因此，在此期间也可以抑制转换器100中的电力消耗。

并且，通过在时刻t4至时刻t5中的转换器100的放电动作，将电容器19的电能转移到DC总线110，且将DC总线110的电压状态保持为恒定(高压状态VM)，由此在需要使动臂4再次上升时等，能够根据情况迅速地使用DC总线110的能量。另外，时刻t5以后的、DC总线110的恒定保持电压(高压状态VM)例如设为高于电容器19的保持电压的电压。

接着，边参考图14(A)及(B)边对第2实施方式中的基于第2比较例及第2实施例的混合式挖土机的控制方法进行说明。基于这些控制方法的控制通过控制器30进行。

图14(A)是表示基于第2比较例的控制方法的时序图。若参考“回转操纵杆”、“上部回转体3回转角度”及“回转用电动机21输出状态”的图表，在时刻t1至时刻t3期间，工作机械的驾驶员将操作装置26的回转操纵杆维持为“正转”状态，由此上部回转体3从初始值回转至目标值。上部回转体3在时刻t1时从停止状态由初速度零开始向正转方向回转，在时刻t4到达目标位置，并成为终速度零而结束回转。在时刻t1至时刻t2中，上部回转体3的回转角速度慢慢增加。在时刻t2至时刻t3中，上部回转体3以等角速度回转。在时刻t3至时刻t4中，上部回转体3的回转角速度慢慢减少。在时刻t1至时刻t2中，回转用电动机21进行由电能产生旋转力而使上部回转体3回转的动力动作，在时刻t3至时刻t4中，进行从上部回转体3的旋转运动产生电能的再生动作。在时刻t2至时刻t3中，不进行动力及再生的任何动作。

若参考“转换器100电流状态”的图表，在基于第2比较例的控制方法中，由于维持DC总线110的电压，因此回转用电动机21的动力动作利用蓄存于电容器19的电能进行。并且，回转用电动机21所产生的再生能量蓄电至电容器19。因此，从时刻t1至时刻t2的动力运行中，转换器100进行放电动作，且放出蓄存于电容器19的电能。并且，在时刻t3至时刻t4期间，转换器100进行充电动作，将所产生的再生能量蓄电至电容器19。

若参考“电动发电机12输出状态”的图表，在时刻t3至时刻t4蓄电至电容器19的再生能量小于在时刻t1至时刻t2从电容器19放出的能量。因此，电动发电机12以将电容器19的电压电平保持恒定为目的，从时刻t3至时刻t4以弥补不足量的方式进行发电动作。由电动发电机12发电的电能通过转换器100的充电动作蓄存于电容器19。

若参考“DC总线110目标电压”的图表，如上述在第2比较例中，以电容器19的能量进行动力运行，且将产生的再生能量蓄电至电容器19。因此，DC总线110的目标电压仍是高压状态VM而保持不变。这样，为了将DC总线110仍以高压状态VM维持为恒定，转换器100在与电容器19之间实施充放电控制。因此，在充放电时导致产生电力消耗(能量损失)。

图14(B)是表示基于第2实施例的控制方法的时序图。“回转操纵杆”、“上部回转体3回转角度”及“回转用电动机21输出状态”的图表的折线或曲线与图14(A)所示的第2比较例相同。

第2实施方式中的基于第2实施例的控制方法中，利用蓄存于电容器19及DC总线110的电能实施回转用电动机21的动力动作。并且，将回转用电动机21通过再生动作产生的能量蓄电至DC总线110，而不是电容器19。

若参考作为蓄电目标值的“DC总线110目标电压”、“电动发电机12输出状态”及“转换器100电流状态”的图表，由于时刻t1至时刻t2的动力运行利用DC总线110的电能，因此DC总线110的目标电压从高压状态VM过渡到低压状态VL。并且，通过转换器100进行放电动作，由此电容器19的电能也可以使用于动力运行。电动发电机12既不进行辅助动作，也不进行发电动作。DC总线110的实际电压从时刻t1时的高压状态VM慢慢减少，并在时刻t2成为低压状态VL。

在上部回转体3以等角速度回转的时刻t2至时刻t3中，回转用电动机21既不会接受电能的供给，也不会产生再生能量。DC总线110的目标电压及实际电压仍呈低压状态VL。转换器100不进行充放电，电动发电机12既不进行辅助动作，也不进行发电动作。这样，由于DC总线110被保持为低压状态VL且不进行与电容器19的充放电控制，因此能够防止电力损失。

在时刻t3至时刻t4中，回转用电动机21由上部回转体3的旋转运动产生再生能量(再生动作)。DC总线110的目标电压从低压状态VL切换成高压状态VM，再生能量蓄存于DC总线110。不进行转换器100的充放电动作及电动发电机12的辅助或发电动作。DC总线110的实际电压在时刻 t3至时刻t4期间从低压状态VL慢慢上升，但达不到高压状态VM。

在时刻t4至时刻t5中，使DC总线110的电压恢复至高压状态VM。因此，DC总线110目标电压仍呈高压状态VM，转换器100进行放电动作直到实现该目标电压值VM。

若参考图14(B)中的充电率(SOC)的图表，第2实施例中，由于对DC总线110的电压进行可变控制，因此能够以较高的状态维持电容器19的SOC。在时刻t2至时刻t3期间，为了恢复所降低的电容器19的电压，进行电动发电机12的发电运行，并对电容器19进行充电。

在基于第2实施例的控制方法中，也从DC总线110供给动力运行的能量。与从电容器19供给所有动力运行能量的第2比较例相比，能够减少流过转换器100的电流。因此，能够抑制电力消耗。

并且，时刻t3至时刻t4中的由回转用电动机21的再生动作产生的能量蓄电至DC总线110，而不是电容器19。因此，在此期间也可以抑制转换器100中的电力消耗。

并且，通过在时刻t4至时刻t5中的转换器100的放电动作，将电容器19的电能转移到DC总线110，且将DC总线110的电压状态保持为恒定(高压状态VM)，由此在需要再次进行回转动作时等，能够根据情况迅速地使用DC总线110的能量。另外，时刻t5以后的、DC总线110的恒定保持电压(高压状态VM)例如设为高于电容器19的保持电压的电压。即，在时刻t5以后，发电运行电动发电机12且进行电容器19的充电，以便恢复所降低的电容器19的电压。

在第2实施方式的基于第1、第2实施例的控制方法中，对分别可随着动臂4的下降及回转用电动机21的再生动作而回收的能量进行预测，且放出至少可回收的能量而进行动臂4的上升及回转用电动机21的动力动作。由于动臂缸的行程确定，因此在抬起动臂4后进入与抬起量对应的动臂4的放下动作。因此，能够放出与通过该动臂4的放下动作产生的能量对应的能量。同样，通过回转用电动机21加速的上部回转体3进行减速并停止。因此，能够放出与随着上部回转体3的减速而产生的能量对应的能量。并且，在时刻t1至时刻t2期间，当电容器19的充电率小于目标充电率时，对电容器19进行充电。同样，在时刻t4至时刻t5期间，当电容器19的充电率小于目标充电率时，也对电容器19进行充电。

以上，按照实施例对本发明的第2实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此。

例如在实施例中，异时地进行了动臂4的上下和上部回转体3的回转，但同时进行这些时，例如能够进行来自动臂4的再生能量蓄存于DC总线110、来自上部回转体3的再生能量蓄存于电容器19的控制。将两种再生能量均蓄存于电容器19时，流过转换器100的电流变大而增大能量损失，但若进行将来自动臂4的再生能量蓄存于DC总线110的控制，则能够抑制转换器100中的能量损失。

并且，实施例中使用了混合式挖土机，但例如也可以为起重机。此时，能够与动臂的抬起放下同样地考虑起重机的卷扬及放下。起重机对应于动臂，起重机的卷扬用马达对应于动臂再生用马达。

并且，还能够将本发明应用于如图15所示所有驱动部由液压动作的结构的混合式挖土机。图15所示的结构的混合式挖土机中，通过发动机11的剩余输出由电动发电机12发电的发电电力及通过动臂再生马达300发电的发电电力蓄电至蓄电***120。蓄电至蓄电***120的蓄电电力用于辅助发动机11的输出。

本发明不限于上述具体公开的实施例，在不脱离本发明的范围内可以进行各种变形例及改良例。

本申请基于2009年6月9日申请的优先权主张日本专利申请2009-137970号，其全部内容援用于本说明书中。

产业上的可利用性

本发明可应用于由发电机辅助发动机的混合式挖土机。

符号的说明：

1-下部行走体，1A、1B-液压马达，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，7A-液压配管，7B-动臂角度传感器，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-发动机，12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18、18A、18B、20-逆变器，19-电容器，21-回转用电动机，22-分解器，23-机械制动器，24-回转变速器，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-操纵杆，26C-踏板，26D-按钮开关，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，35-显示装置，100-升降压转换器，101-电抗器，102A-升压用IGBT，102B-降压用IGBT，104-电源连接端子，105-逆变器，106-输出端子，107-电容器，110-DC总线，111-DC总线电压检测部，112-电容器电压检测部，113-电容器电流检测部，120-蓄电***，300-动臂再生用马达(发电机)，310-动臂再生用液压马达。

Claims

1.一种混合式挖土机，具备：

下部行走体；

上部回转体，在该下部行走体上进行回转动作；

动臂，一端转动自如地安装于该上部回转体上；

斗杆，一端转动自如地安装于该动臂的另一端；及

工作要件，转动自如地安装于该斗杆的另一端，其中，

所述混合式挖土机具有：

发动机，具备在所述上部回转体中，产生驱动力；

主泵，由所述发动机的驱动力旋转；

电动发电机，具备在所述上部回转体中，进行对所述发动机的辅助动作和基于从所述发动机传递的驱动力的发电动作；

电动发电机控制部，具备在所述上部回转体中，通过来自控制装置的控制信号控制所述电动发电机的辅助动作与发电动作的切换；

第1蓄电器，具备在所述上部回转体中且可蓄电；

第2蓄电器，具备在所述上部回转体中，电连接于所述电动发电机控制部并可蓄电；

充放电控制部，具备在所述上部回转体中，将所述第1蓄电器与所述第2蓄电器之间进行电连接，通过来自外部的控制信号控制所述第1蓄电器与所述第2蓄电器之间的充放电动作；及

马达，具备在所述上部回转体中，电连接于所述第2蓄电器，至少能够进行从机械能产生电能的再生动作，且能够将通过该再生动作产生的电能蓄电至所述第2蓄电器，

所述控制装置具备在所述上部回转体中，向所述电动发电机控制部和所述充放电控制部中的至少一方供给控制信号，并且，

所述控制装置在所述马达进行再生动作之前降低所述第1蓄电器及所述第2蓄电器中的至少一方的蓄电目标值。

2.如权利要求1所述的混合式挖土机，其中，

在所述马达进行再生动作的期间，所述控制装置将所述蓄电目标值设定为比在进行该再生动作之前设定的值更高的值。

3.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

在所述电动发电机进行电动动作的期间，所述控制装置将所述蓄电目标值设定为比进行该电动动作之前的值更低的值。

4.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

在所述马达进行动力动作的期间，所述控制装置将所述蓄电目标值设定为比进行该动力动作之前的值更低的值。

5.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

所述马达为动臂再生用马达，进一步具有检测动臂角度的角度检测部，

所述控制装置包含：

推断再生能量运算部，根据该角度检测部所检测出的动臂角度运算推断再生能量；

蓄电目标值决定部，根据由该推断再生能量运算部运算出的推断再生能量决定所述蓄电目标值；及

蓄电目标值控制部，控制所述电动发电机控制部和所述充放电控制部中的至少一方，以便设定由该蓄电目标值决定部决定的所述蓄电目标值。

6.如权利要求5所述的混合式挖土机，其中，

所述推断再生能量运算部根据所述动臂的位能通过运算求出所述动臂的推断再生能量。

7.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

所述马达为回转用马达，进一步具有检测所述上部回转体的回转速度的回转速度检测部，

所述控制装置包含：

推断再生能量运算部，根据该回转速度检测部所检测出的回转速度运算推断再生能量；

8.如权利要求7所述的混合式挖土机，其中，

所述推断再生能量运算部根据所述上部回转体的动能通过运算求出所述上部回转体的推断再生能量。

9.如权利要求7所述的混合式挖土机，其中，

作为工作要件进一步具有起重磁铁，

在该起重磁铁进行吸附动作的期间，所述推断再生能量运算部使所述起重磁铁的推断再生能量维持恒定。

10.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

所述控制装置将被推断为所述马达进行再生运行之前的所述第1蓄电器的充电比控制成95%以上。

11.如权利要求1或2所述的混合式挖土机，其中，

所述控制装置将被推断为所述马达进行再生运行之前的所述第2蓄电器的电压设定为高于所述第1蓄电器的电压的值。

12.一种混合式挖土机的控制方法，所述混合式挖土机具有：

发动机，产生驱动力；

主泵，由该发动机的驱动力旋转；

电动发电机，进行对所述发动机的辅助动作和基于从所述发动机传递的驱动力的发电动作；

电动发电机控制部，通过来自控制装置的控制信号控制所述电动发电机的辅助动作与发电动作的切换；

第1蓄电器，可蓄电；

第2蓄电器，电连接于所述电动发电机控制部并可蓄电；

充放电控制部，将所述第1蓄电器与所述第2蓄电器之间进行电连接，通过来自外部的控制信号控制所述第1蓄电器与所述第2蓄电器之间的充放电动作；及

马达，电连接于所述第2蓄电器，能够进行从机械能产生电能的再生动作，且能够将通过该再生动作产生的电能蓄电至所述第2蓄电器，其中，

所述控制装置，向所述电动发电机控制部和所述充放电控制部中的至少一方供给控制信号，并且，

所述控制装置进行控制，以便在所述马达进行再生动作之前降低所述第1蓄电器及所述第2蓄电器中的至少一方的蓄电目标值。