JP2002275945A - ハイブリッド式建設機械 - Google Patents

ハイブリッド式建設機械

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンにかかる負荷を平準化すると共に、
簡単なシステムで効率良くエネルギ回生を行うことによ
り、エンジンを小型化できるハイブリッド式建設機械を
提供する。 【解決手段】 エンジン１により駆動する油圧ポンプ２
と、エンジン１により駆動する電動機７と、電動機７に
よる発電電力を充電するバッテリ９と、バッテリ９の電
力により駆動し旋回制動時に発電作動する旋回用電動機
１０と、油圧ポンプ吸収トルク検出手段３３，３４と、
吸収トルクがエンジントルクよりも小さい場合は、余剰
のトルクにより電動機７の発電作動の制御を行い、大き
い場合には、不足分のトルクを発生するように電動機７
のモータ作動の制御を行う制御装置５とを備えた構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド式建
設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の建設機械は、油圧駆動方式が主流
である。例えば、油圧ショベルは、作業機の駆動、上部
旋回体の旋回及び下部走行体の走行を、油圧アクチュエ
ータ（油圧シリンダ、油圧モータ）で行っている。そし
て、エンジンを駆動源とする油圧ポンプから吐出され、
これら油圧アクチュエータへ供給される圧油を制御する
ことにより、作業を行っている。
【０００３】油圧ショベルの作業は、エンジンの能力に
対して常に１００％の能力を必要とする作業ばかりでは
なく、例えば、９０％、８０％の能力を出せば済む作業
が多くある。すなわち、図３のエンジントルク特性図に
示すように、１００％出力の重負荷作業を行う「重負荷
モード」の点ＰHに対して、通常負荷作業を行う「通常
負荷モード」の点ＰS、軽負荷作業を行う「軽負荷モー
ド」の点ＰLといった作業モードが設定されている。そ
して、各点ＰH，ＰS，ＰLにおいて、油圧ポンプの吸収
トルクがエンジンの出力トルクとマッチングするように
等馬力制御（マッチング点における吸収トルクが得られ
るように油圧ポンプの吐出量をＰＱカーブ（等馬力曲
線）に従い制御する）を行い、エンジンの出力を有効に
活用し燃費の向上を図っている。なお、油圧ポンプの吸
収トルクとは、油圧アクチュエータを駆動するために油
圧ポンプがエンジンに要求するトルクである。
【０００４】上記の油圧ショベルにおいては、車両が作
業を行う場合の最大必要馬力と一致する出力を有するエ
ンジン、すなわち、図３に示す最大必要馬力線Ｌ上にエ
ンジントルクカーブの定格出力点ＰHが一致するエンジ
ンが搭載されている。図４は、エンジンの定格出力の９
０％にてマッチングする「通常負荷モード」において、
掘削した土砂を旋回してダンプ車両に積み込む「掘削積
込み作業」を行う際の１サイクルにおける油圧ポンプの
吸収馬力の推移を表したグラフである。油圧ショベルの
負荷変動は乗用車などと比較すると非常に激しく、この
グラフにも示すように、エンジン馬力には余裕があり、
１サイクルにおけるエンジンの最大馬力に対する平均負
荷率は８０％程度であり、また、走行移動やダンプ車両
待ちなどを含む１日の作業で計測した場合のエンジンの
平均負荷率は６０％程度となる。「重負荷モード」によ
る作業を行う場合も同様に、負荷変動により平均負荷率
は１００％とはならない。つまり、最大必要馬力相当の
出力を有するエンジンを搭載する油圧ショベルにおいて
は、エンジンの出し得る出力を有効に使用できていな
い。
【０００５】この問題を解決する技術として、近年、エ
ンジンと、エンジンにより駆動する発電機と、これによ
る発電電力を蓄電するバッテリと、このバッテリの電力
により駆動する電動機とを備えた、例えば特開平１０-
１０３１１２号公報に開示される、所謂ハイブリッド式
の建設機械が提案されている。図５を用いて、上記公報
のハイブリッド式油圧ショベルについて説明する。
【０００６】エンジン５１により駆動される可変容量式
の油圧ポンプ５２から吐出される圧油は、コントロール
バルブ５３を介して作業機駆動用の油圧シリンダ５４a
及び走行駆動用の油圧モータ５４bに供給される。ま
た、蓄圧補助手段５５により一定圧以上に保持されるア
キュムレータ５６の圧油は、コントロールバルブ５７を
介して旋回用の油圧ポンプモータ５８に供給される。こ
れにより、油圧シリンダ５４a、油圧モータ５４b及び油
圧ポンプモータ５８が駆動され、作業機の駆動、下部走
行体の走行及び上部旋回体の旋回が可能となる。旋回制
動時には、油圧ポンプモータ５８がポンプ作動に切換え
られ、油圧ポンプモータ５８の回転に伴い慣性エネルギ
を圧力エネルギとしてアキュムレータ５６に回生するよ
うになっている。
【０００７】油圧ポンプ５２には、発電機を兼ねる第１
電動機６０が装着されており、コントローラ６１によ
り、発電作動とアシスト作動との切換制御と、それぞれ
におけるトルク制御とが行われる。同様に、油圧ポンプ
モータ５８には、発電機を兼ねる第２電動機６２が装着
されており、旋回コントローラ６３により、発電作動と
アシスト作動との切換制御と、それぞれにおけるトルク
制御とが行われる。コントローラ６１及び旋回コントロ
ーラ６３には、バッテリ６４が接続されており、第１及
び第２電動機６０，６２の発電作動により得られる電気
エネルギを蓄電し、第１及び第２電動機６０，６２のア
シスト作動に必要な電気エネルギを放電する。
【０００８】ガバナ５１aにより調速されるエンジン５
１は、通常は一定回転数で駆動している。作業負荷が小
さく、油圧ポンプ５２の吸収トルクがエンジン５１の出
力トルクよりも小さい場合には、コントローラ６１は第
１電動機６０を発電作動に切換え、余剰トルクにより発
電するように第１電動機６０のトルク制御を行い、余剰
トルクにより発電される電気エネルギをバッテリ６４に
蓄電している。作業負荷が大きく、油圧ポンプ５２の吸
収トルクがエンジン５１の出力トルクよりも大きい場合
には、コントローラ６１は第１電動機６０をアシスト作
動に切換え、バッテリ６４からの放電エネルギにより不
足分のトルクを発生するように第１電動機６０のトルク
制御を行う。
【０００９】旋回コントローラ６３は、旋回操作レバー
６５による指令値と回転センサ６６による検出値とに基
づいて、第２電動機６２を、（１）油圧ポンプモータ５
８のモータ作動時に増速回転をアシスト作動するように
トルク制御し、（２）油圧ポンプモータ５８のポンプ作
動時にアキュムレータ５６の容量を越える慣性エネルギ
を電気エネルギに変換して回生するように発電作動のト
ルク制御する。
【００１０】上記構成によれば、作業負荷が小さいとき
エンジン５１の余剰トルクにより発電しており、エンジ
ン５１を効率良く使用でき、旋回制動時にはエネルギ回
生を行っている。また、作業負荷が大きいときには、バ
ッテリ６４からの放電によるアシスト作動により油圧ポ
ンプ５２の吸収トルクを増大できるので、エンジン５１
の最大発生トルクよりも大きい吸収トルクにより作業を
行うことができる。つまり、省エネルギを図りつつ、エ
ンジンを有効に使用できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の技術においては、アキュムレータ５６からの
圧油供給により旋回用の油圧ポンプモータ５８を駆動し
ているので、蓄圧補助手段５５（例えば、電動機と油圧
ポンプ）、コントロールバルブ５７及びアキュムレータ
５６を含む油圧回路が必要となり、システムが複雑とな
る。また、エンジンが発生するエネルギの一部を旋回制
動時に回収するので、エンジン出力を従来よりも小さい
ものにできるが、エネルギの回収量が十分でないので、
エンジンの小型化を十分に図ることができない。
【００１２】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、エンジンにかかる負荷を平準化すると共
に、簡単なシステムで効率良くエネルギ回生を行うこと
により、エンジンを小型化できるハイブリッド式建設機
械を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１の発明は、下部走行体上に旋
回自在に配置された上部旋回体上に、エンジンと、エン
ジンにより駆動する油圧ポンプと、油圧ポンプからの吐
出油により駆動する油圧アクチュエータと、エンジンに
より駆動する第１電動機と、第１電動機による発電電力
を充電するバッテリと、バッテリの電力により駆動する
第２電動機とを備えたハイブリッド式建設機械におい
て、前記第２電動機は旋回制動時に発電作動し発電電力
をバッテリに充電する上部旋回体旋回用の電動機であ
り、油圧ポンプの吸収トルクを検出する吸収トルク検出
手段と、エンジン特性により定まるエンジンの所定出力
トルクと、吸収トルク検出手段により検出される油圧ポ
ンプの吸収トルクとを比較し、油圧ポンプの吸収トルク
がエンジンの所定出力トルクよりも小さい場合は、余剰
のトルクにより第１電動機の発電作動の制御を行い、油
圧ポンプの吸収トルクがエンジンの所定トルクよりも大
きい場合には、不足分のトルクを発生するように第１電
動機のモータ作動の制御を行う制御装置とを備えた構成
としている。
【００１４】第１の発明によると、作業負荷が小さく、
油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの所定出力トルクよ
りも小さい場合には、エンジン出力の余裕分で発電して
バッテリに充電して貯めておき、作業機負荷が大きく、
油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの所定出力トルクよ
りも大きい場合には、貯めておいた電力により第１電動
機を駆動して不足分のトルクを発生させ、エンジンが油
圧ポンプを駆動するの助勢している。つまり、エンジン
の出力を「余るときには貯めて、足りないときに貯めた
ものを出す」という使い方をしているので、省エネルギ
化とエンジンにかかる負荷を平準化が可能となる。これ
により、油圧ポンプの吸収トルクを維持しつつ、平均必
要馬力相当の定格出力を有するエンジンを採用できる。
また、旋回駆動系を電動化したので、旋回駆動系のシス
テムが油圧装置のない簡単なシステムで構成することが
可能となり、旋回制動時には旋回体の慣性エネルギを電
気エネルギに変換して回生できる。この旋回回生を行う
ことにより、エンジン出力の一部を効率良く回収してい
る。そして、このエネルギ回生を行っているので、上記
平均必要馬力が低くなり、採用するエンジンの小型化を
十分に図ることができる。
【００１５】第２の発明は、前記油圧アクチュエータは
ブームシリンダであり、ブームシリンダのボトム側から
の戻り油で回転する油圧モータと、この油圧モータに連
結され発電電力をバッテリに充電する発電機とを備えた
を備えた構成としている。
【００１６】第２の発明によると、第１の発明の作用効
果に加え、ブームシリンダからの高圧の戻り油を用いて
発電するシステムを用いているので、作業機の位置エネ
ルギを電気エネルギに変換して回生できる。このブーム
下げ時の回生を行なうことにより、第１の発明よりも平
均必要馬力が低くなるので、エンジンの小型化をさらに
進めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施形態に
ついて詳細に説明する。図１は、本発明を適用する建設
機械の例機を油圧ショベルとして、駆動システムのブロ
ック図を示している。エンジン１により駆動される可変
容量式の油圧ポンプ２から吐出される圧油は、コントロ
ールバルブ３を介して油圧アクチュエータ４（ブームシ
リンダ４a、アームシリンダ４b、バケットシリンダ４
c、右側走行モータ４d及び左側走行モータ４e）に供給
される。エンジン１はコントローラ５からのガバナ指令
を受けるガバナ１aにより調速される。油圧ポンプ２の
斜板の傾転角は、油圧アクチュエータ４にかかる負荷及
びコントローラ５からの指令に応じて駆動する斜板角駆
動手段６により駆動され、油圧ポンプ２からの圧油の吐
出量を制御している。
【００１８】エンジン１にはフライホイールと一体にな
った第１電動機７が装着されている。すなわち、フライ
ホイールを回転子とし周囲に固定子を設けた誘導電動機
で、発電機としての機能も兼ねており、エンジン１の油
圧ポンプ駆動を助勢するモータ作動と、エンジン１を駆
動源として発電する発電作動とを切換作動することが可
能である。第１電動機７は、第１インバータ８を介して
バッテリ９に接続されている。第１インバータ８はコン
トローラ５からの指令に応じて、後述のように第１電動
機７の発電作動及びモータ作動を制御している。
【００１９】１２は油圧ショベルの上部旋回体で、減速
機１３を介して接続された第２電動機１０により旋回自
在となっている。第２電動機１０は、第１電動機７と同
様に発電機としての機能も兼ねており、上部旋回体１２
を駆動するモータ作動と、旋回制動時の上部旋回体１２
の慣性エネルギによる発電作動とを切換作動することが
可能な誘導電動機である。第２電動機１０は、第２イン
バータ１１を介してバッテリ９に接続されている。第２
インバータ１１はコントローラ５からの指令に応じて、
後述のように第２電動機１０の発電作動及びモータ作動
を制御している。
【００２０】ブームシリンダ４aのボトム側の管路１５
には、油圧モータ１６を備えたバイパス管路１５aが設
けられており、管路１５のチェック弁１４によりブーム
シリンダ縮退時（ブーム下げ時）のブームシリンダ４a
からの戻り油はバイパス管路１５aを通過し、この際油
圧モータ１６が駆動するように構成されている。油圧モ
ータ１６には発電機１７が接続されており、この発電機
１７はＡＣ／ＤＣコンバータ１８を介してバッテリ９に
接続されている。
【００２１】バッテリ９は、リチウムイオン電池等の二
次電池である。この種のバッテリは高温になると、内圧
の上昇、電解液の分解等が発生し不安定な状態となるた
め、温度管理を厳しく行う必要がある。そのため、付設
のバッテリコントローラ９aがバッテリ９の電圧、電
流、温度等を常に監視しており、温度管理や放充電の制
御を行っている。
【００２２】コントローラ５は、オペレータが操作する
ブーム操作レバー２１、アーム操作レバー２２、バケッ
ト操作レバー２３、右側走行ペダル２４及び左側走行ペ
ダル２５のそれぞれに設けられた操作量検出器（例え
ば、ポテンショメータ）２１a，２２a，２３a，２４a，
２５aからの検出信号を入力して、図示しない駆動手段
によりコントロールバルブ３を制御して、対応する油圧
アクチュエータ４に供給する圧油の流量を制御してい
る。また、コントローラ５は旋回操作レバー２６に設け
られた操作量検出器２６aからの検出信号を入力して、
第２インバータ１１を介して第２電動機１０のモータ作
動を制御している。２７は上記操作レバーのいずれかの
ノブに設けられた操作スイッチで、短時間掘削力を増加
したいときに操作するスイッチである。
【００２３】コントローラ５は、エンジン１の回転数を
検出する回転センサ３１及びエンジン１の出力トルクを
検出するトルクセンサ３２からの検出信号を入力してい
る。また、コントローラ５は、油圧ポンプ２の斜板角を
検出する斜板角センサ３３及び油圧ポンプ２の吐出圧を
検出する圧力センサ３４からの検出信号を入力してい
る。
【００２４】作業時において、コントローラ５は定格回
転ＮAのガバナ指令をガバナに送信し、エンジン１は、
図２に示すエンジントルク特性となる。そして、コント
ローラ５は、このエンジントルク特性の定格出力点Ｐa
にて定トルク定回転駆動するように、第１インバータ８
を介して第１電動機７を後述のように制御している。な
お、同図においてＬaは、後述する平均必要馬力曲線で
ある。また、破線にて示すエンジントルク特性は、従来
の油圧ショベルのエンジントルク特性であり、油圧ショ
ベルが作業を行うのに必要とする最大必要馬力Ｌに等し
い定格出力点ＰHを有している。
【００２５】（１）負荷トルクがエンジン出力トルクよ
りも小さい場合 作業負荷が小さく、油圧ポンプ２の吸収トルクがエンジ
ン１の出力トルクよりも小さい場合（例えば、図２の点
Ｐb）は、コントローラ５は余剰トルクにより第１電動
機７を発電作動させる。すなわち、コントローラ５は、
ポンプ吐出圧と斜板角とから求まるポンプ吸収トルク
と、定格トルクとを比較して余剰トルクを算出し、この
余剰トルクが発電トルクとして第１電動機７に作用する
ように、第１インバータ８にて第１電動機７に流れる電
流を制御する。そして、この余剰トルクにより発電され
る電気エネルギをバッテリ９に蓄電している。従って、
エンジン１の出力は、一部は油圧ポンプ２に吸収され作
業機駆動に消費され、残りは発電作動する第１電動機７
に吸収され電気エネルギとしてバッテリ９に蓄電され
る。
【００２６】（２）負荷トルクがエンジン出力トルクよ
りも大きい場合 作業負荷が大きく、油圧ポンプ２の吸収トルクがエンジ
ン１の出力トルクよりも大きい場合（例えば、図２の点
Ｐc）は、コントローラ５は第１電動機７をモータ作動
して不足分のトルクを発生し、エンジン１が油圧ポンプ
２を駆動するのを助勢する。すなわち、コントローラ５
は、ポンプ吐出圧と斜板角とから求まるポンプ吸収トル
クと、定格トルクとを比較して不足トルクを算出し、第
１電動機７がこの不足トルクを出力するように、第１イ
ンバータ８にて第１電動機７にバッテリ９から供給する
電流を制御する。従って、エンジン１の出力はすべて油
圧ポンプ２に吸収されると共に、バッテリ９からの電力
供給を受けて第１電動機７が作業機駆動に不足のトルク
を発生し、油圧ポンプ２の吸収トルクを図２の点Ｐcの
ように従来の最大必要馬力まで向上させている。
【００２７】上記（１）及び（２）の制御により、エン
ジン１のトルクに余裕があれば余裕分で発電し、エンジ
ン１のトルクが不足すればモータ作動による助勢を受け
るようにし、エンジン１にかかる負荷を平準化してい
る。これにより、エンジン１は作業負荷の大小に関係な
く定格出力点Ｐaにて定トルク定回転駆動できる。
【００２８】旋回操作時にコントローラ５は、旋回操作
レバー２６の操作量に応じた操作信号を操作量検出器２
６aから入力して、この操作信号に応じて第２インバー
タ１１を介して第２電動機１０のモータ作動の制御を行
う。これにより、レバー操作量に応じた旋回速度が得ら
れる。また、旋回制動時には、コントローラ５は旋回を
制動する向きにトルクが発生するように第２電動機１０
を発電作動に切換え、上部旋回体１２の慣性エネルギを
電気エネルギに変換してバッテリ９に蓄電するエネルギ
回生を行っている。
【００２９】作業機（ブーム、アーム、バケット）及び
バケット積載物の自重を支えるブームシリンダ４aのボ
トム室の油圧は高圧となっており、ブーム下げ時にはこ
のブームシリンダ４aからの高圧の戻り油はバイパス管
路１５aに設けられた油圧モータ１６を駆動する。これ
により、油圧モータ１６に接続された発電機１７が発電
駆動され、発生する電力はＡＣ／ＤＣコンバータ１８で
直流電力に変換されバッテリ９に供給されて蓄電され
る。すなわち、ブーム下げ時に、位置エネルギを電気エ
ネルギに変換してエネルギ回生を行っている。
【００３０】土砂掘削中に、埋まっている岩を掘り起こ
す場合等のように、ここ一番というときに掘削力を増大
して作業を行いたい場合がある。この場合に、オペレー
タが操作スイッチ２７をオンにすると、コントローラ５
は、エンジン１の回転数を所定量増大すると共に、第１
電動機７のモータ作動の助勢トルクを所定量増大させ、
油圧ポンプ２の吸収馬力を増加する。これにより、上記
の増大した掘削力を得ている。この制御は、定格を越え
る駆動となるので、負荷がなくなってから所定時間（例
えば、５秒間）の経過により自動的に解除されるのが望
ましい。
【００３１】本発明においては、旋回駆動源を電動化す
ることにより、油圧装置のない簡単なシステムで、旋回
駆動と旋回制動時のエネルギ回生を可能としている。さ
らに、ブームシリンダからの高圧の戻り油を用いて発電
するシステムを用いているので、作業機の位置エネルギ
を電気エネルギに回生して、省エネルギを図れる。さら
に、エンジンにかかる負荷を平準化することにより、エ
ンジン出力の余剰分を電気エネルギとして貯めて省エネ
ルギを図り、出力不足のときに貯めた電気エネルギを放
出して従来のポンプ吸収トルクを維持しつつ、平均必要
馬力相当の定格出力を有するエンジンの採用を可能とし
ている。この平均必要馬力は、旋回制動時の回生及びブ
ーム下げ時の回生により、エンジン出力の一部を効率良
く回収しているので、図４での従来の平均負荷よりも低
く設定できる。このため、エンジンの小型化を十分に図
ることが可能となる。また、従来よりも小さい定格馬力
のエンジンを定格駆動するため、燃費の向上や排気ガス
の改善（ＣＯ2の排出減）も達成される。なお、上記平
均必要馬力は、図４での「掘削積込み作業」の１サイク
ルの平均負荷率にエネルギ回生量を考慮して設定しても
良いし、これに限らずに、１日の作業での平均負荷率に
エネルギ回生量を考慮して設定するようにしても構わな
い。また、エネルギ回生として、旋回制動時の回生及び
ブーム下げ時の回生を実施しているが、いずれか一方の
みの実施でも構わない。また、エンジンを定格出力点に
て駆動する例にて説明したが、定格点付近であれば同様
の効果が得られるのは言うまでもない。さらに、油圧シ
ョベルを例に挙げて説明したが、本発明をクレーン車に
適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係わるハイブリッドシステムのブロ
ック図である。
【図２】実施形態に係わるエンジントルク特性図であ
る。
【図３】従来技術に係わるエンジントルク特性図であ
る。
【図４】油圧ショベルの負荷変動を表す図である。
【図５】従来技術のハイブリッドシステムのブロック図
である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…油圧ポンプ、３…コントロールバル
ブ、４…油圧アクチュエータ、４a…ブームシリンダ、
５…コントローラ、７，１０…電動機、８，１１…イン
バータ、９…バッテリ、１２…上部旋回体、１７…発電
機、１８…ＡＣ／ＤＣコンバータ、３１…回転センサ、
３２…トルクセンサ、３３…斜板角センサ、３４…圧力
センサ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年５月８日（２００１．５．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１の発明は、下部走行体上に旋
回自在に配置された上部旋回体上に、エンジンと、エン
ジンにより駆動する油圧ポンプと、油圧ポンプからの吐
出油により駆動する油圧アクチュエータと、エンジンに
より駆動する第１電動機と、第１電動機による発電電力
を充電するバッテリと、バッテリの電力により駆動する
第２電動機とを備えたハイブリッド式建設機械におい
て、前記第２電動機は旋回制動時に発電機として機能し
発電電力をバッテリに充電する上部旋回体旋回用の電動
機であり、油圧ポンプの吸収トルクを検出する吸収トル
ク検出手段と、エンジン特性により定まるエンジンの所
定出力トルクと、吸収トルク検出手段により検出される
油圧ポンプの吸収トルクとを比較し、油圧ポンプの吸収
トルクがエンジンの所定出力トルクよりも小さい場合
は、余剰のトルクにより第１電動機を発電機として機能
するように制御し、油圧ポンプの吸収トルクがエンジン
の所定トルクよりも大きい場合には、不足分のトルクを
発生するように第１電動機をモータとして機能するよう
に制御する制御装置とを備えた構成としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】第１の発明によると、作業負荷が小さく、
油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの所定出力トルクよ
りも小さい場合には、第１電動機を発電機として機能さ
せエンジン出力の余裕分で発電してバッテリに充電して
貯めておき、作業機負荷が大きく、油圧ポンプの吸収ト
ルクがエンジンの所定出力トルクよりも大きい場合に
は、第１電動機をモータとして機能させ貯めておいた電
力によりこれを駆動して不足分のトルクを発生させ、エ
ンジンが油圧ポンプを駆動するの助勢している。つま
り、エンジンの出力を「余るときには貯めて、足りない
ときに貯めたものを出す」という使い方をしているの
で、省エネルギ化とエンジンにかかる負荷を平準化が可
能となる。これにより、油圧ポンプの吸収トルクを維持
しつつ、平均必要馬力相当の定格出力を有するエンジン
を採用できる。また、旋回駆動系を電動化したので、旋
回駆動系のシステムが油圧装置のない簡単なシステムで
構成することが可能となり、旋回制動時には旋回体の慣
性エネルギを電気エネルギに変換して回生できる。この
旋回回生を行うことにより、エンジン出力の一部を効率
良く回収している。そして、このエネルギ回生を行って
いるので、上記平均必要馬力が低くなり、採用するエン
ジンの小型化を十分に図ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０４Ｂ 49/00 Ａ Ｆ０４Ｂ 49/00 ３３１ ３３１ Ｂ６０Ｌ 11/12 ＺＨＶ // Ｂ６０Ｌ 11/12 ＺＨＶ Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＥ Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB05 AB06 BA05 CA03 CA10 DA04 DB01 DB02 DB03 DB04 3G093 AA10 AA15 AA16 BA00 BA19 CA08 DA01 DB27 DB28 EA02 EA03 EB08 EB09 EC02 FA12 3H045 AA04 AA09 AA10 AA13 AA24 AA33 BA33 CA03 CA09 CA13 5H115 PA12 PC06 PG04 PG10 PI16 PI24 PI30 PO02 PO06 PO17 PU09 PU24 PU26 PV07 PV09 QA10 QE10 QI04 RB08 SE04 SE05 SE06 SE10 TE02 TE05 TI05 TI06 TI10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下部走行体上に旋回自在に配置された上
    部旋回体上に、エンジンと、エンジンにより駆動する油
    圧ポンプと、油圧ポンプからの吐出油により駆動する油
    圧アクチュエータと、エンジンにより駆動する第１電動
    機と、第１電動機による発電電力を充電するバッテリ
    と、バッテリの電力により駆動する第２電動機とを備え
    たハイブリッド式建設機械において、 前記第２電動機は旋回制動時に発電作動し発電電力をバ
    ッテリに充電する上部旋回体旋回用の電動機であり、 油圧ポンプの吸収トルクを検出する吸収トルク検出手段
    と、 エンジン特性により定まるエンジンの所定出力トルク
    と、吸収トルク検出手段により検出される油圧ポンプの
    吸収トルクとを比較し、油圧ポンプの吸収トルクがエン
    ジンの所定出力トルクよりも小さい場合は、余剰のトル
    クにより第１電動機の発電作動の制御を行い、油圧ポン
    プの吸収トルクがエンジンの所定トルクよりも大きい場
    合には、不足分のトルクを発生するように第１電動機の
    モータ作動の制御を行う制御装置とを備えたことを特徴
    とするハイブリッド式建設機械。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド式建設機械
    において、 前記油圧アクチュエータはブームシリンダであり、ブー
    ムシリンダのボトム側からの戻り油で回転する油圧モー
    タと、この油圧モータに連結され発電電力をバッテリに
    充電する発電機とを備えたことを特徴とするハイブリッ
    ド式建設機械。
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