JP5100696B2 - Hybrid work machine - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電された電気エネルギを利用して駆動系を駆動するハイブリッド型作業機械に関する。   The present invention relates to a hybrid work machine that drives a drive system using stored electrical energy.

旋回、ブームの昇降など、力行（駆動）と回生（制動発電）とを繰り返す建設用作業機械においては、回生エネルギを蓄電手段に蓄えることで、エネルギ効率の増大が図られている。蓄電手段は、短時間ではあるが、２０ｋＷ以上の電力で充電や放電を行う。ここで蓄電手段（バッテリ）としては、たとえば電気二重層キャパシタを多数、直列に接続したものが使用される（特許文献１参照）。直列接続された各々の電気二重層キャパシタはセルと呼ばれる。   In a construction work machine that repeats power running (driving) and regenerative (braking power generation), such as turning and raising / lowering a boom, energy efficiency is increased by storing regenerative energy in a power storage means. The power storage means is charged and discharged with a power of 20 kW or more for a short time. Here, as the power storage means (battery), for example, a plurality of electric double layer capacitors connected in series are used (see Patent Document 1). Each electric double layer capacitor connected in series is called a cell.

電気二重層キャパシタは、アルミニウム製のごく薄い電極板の両面に活性層を貼着し、一対の電極板間にシート状の絶縁層を挟んで、電解質溶液に含浸させたものである。   In the electric double layer capacitor, an active layer is attached to both surfaces of a very thin electrode plate made of aluminum, and a sheet-like insulating layer is sandwiched between a pair of electrode plates and impregnated with an electrolyte solution.

一般的に、電気二重層キャパシタに含まれる静電容量は、急速充放電によって充放電が可能な部位と、緩和充電によってのみ充電可能で、急速放電を行うことができない部位とに分けられる。両部位は、活性層表面側と、活性層孔部の奥側とにおけるアニオン（陰イオン）及びカチオン（陽イオン）の移動度の相違に基づいて生じる。   In general, the electrostatic capacitance included in the electric double layer capacitor is divided into a part that can be charged / discharged by rapid charge / discharge and a part that can be charged only by relaxation charge and cannot perform rapid discharge. Both sites are generated based on the difference in mobility of anions (anions) and cations (cations) on the active layer surface side and the back side of the active layer pores.

なお、急速充電とは、たとえば数十秒以内といった短い時間に電流を供給することによって、電気二重層キャパシタを急速に充電することをいう。また、急速放電とは、たとえば数十秒以内といった短い時間に電流を出力することによって、電気二重層キャパシタを急速に放電することをいう。更に、緩和充電とは、たとえば数分から数時間の電圧印加により、電気二重層キャパシタを充電することをいう。緩和放電とは、数分から数時間といった長い時間をかけて、電気二重層キャパシタを放電することをいう。   Note that rapid charging means that the electric double layer capacitor is rapidly charged by supplying a current in a short time such as within several tens of seconds. Rapid discharge means that the electric double layer capacitor is rapidly discharged by outputting a current in a short time such as within several tens of seconds. Furthermore, relaxation charging refers to charging the electric double layer capacitor by applying a voltage for several minutes to several hours, for example. Relaxed discharge refers to discharging an electric double layer capacitor over a long time, such as several minutes to several hours.

急速充放電では、電気二重層キャパシタのうち内部抵抗値の比較的低い領域（たとえば、活性層の表面側の領域）の充電及び放電を行うことは可能であるが、内部抵抗値の比較的高い領域（たとえば、活性層の孔部の奥の領域）の充電または放電を行うことはできない。内部抵抗値の比較的高い領域については、緩和充放電によって充電及び放電を行うことができる。   In the rapid charge / discharge, it is possible to charge and discharge a region having a relatively low internal resistance value (for example, a region on the surface side of the active layer) of the electric double layer capacitor, but a relatively high internal resistance value. It is not possible to charge or discharge the region (for example, the region behind the hole of the active layer). About the area | region where an internal resistance value is comparatively high, charge and discharge can be performed by relaxation charge / discharge.

このように、電気二重層キャパシタには、急速充放電によって充放電される静電容量と、緩和充放電によってのみ充放電可能な静電容量とが存在する。   Thus, the electric double layer capacitor has an electrostatic capacity that is charged and discharged by rapid charging and discharging and an electrostatic capacity that can be charged and discharged only by relaxing charging and discharging.

複数の電気二重層キャパシタ（セル）をバッテリ（キャパシタ）として使用する建設用作業機械においては、その稼働中に緩和充電を行うことは困難である。このため、建設用作業機械の稼動においては、原則として、急速充放電可能な静電容量のみが使用される。   In a construction work machine that uses a plurality of electric double layer capacitors (cells) as a battery (capacitor), it is difficult to perform relaxation charging during operation. For this reason, in operation of a construction work machine, in principle, only a capacitance that can be rapidly charged and discharged is used.

したがって、緩和充電まで行った上で測定された静電容量値を用いて作業機械の制御を行った場合、実際に使用可能な静電容量値（急速充放電可能な静電容量値）との相違から、正確な制御が困難となる。   Therefore, when the work machine is controlled using the capacitance value measured after the relaxation charge, the actual usable capacitance value (capacitance value that can be rapidly charged / discharged) Due to the difference, accurate control becomes difficult.

同様に、バッテリ（キャパシタ）の端子間電圧を用いて作業機械の制御を行った場合にも、正確な制御は難しい。   Similarly, when the work machine is controlled using the voltage between the terminals of the battery (capacitor), accurate control is difficult.

特開平１０−１０３１１２号公報JP-A-10-103112

本発明の目的は、正確な制御を行うことが可能なハイブリッド型作業機械を提供することである。   An object of the present invention is to provide a hybrid work machine capable of performing accurate control.

本発明の一観点によれば、動力を発生するエンジンと、前記エンジンに接続され、発電動作をする発電機として機能する電動発電機と、第１の時定数以下で充放電可能な第１領域と、前記第１の時定数より大きな時定数で充放電する第２領域とを備え、前記電動発電機に電力を供給するキャパシタと、前記キャパシタからの電力により駆動され、かつ、回生電力を前記キャパシタに供給する電気駆動部と、前記電動発電機の動作を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記エンジンの出力条件を算出する出力条件算出部と、前記キャパシタの前記第１領域の充電状態に基づいて、キャパシタ出力目標値を求めるキャパシタ目標値算出部と、前記出力条件算出部で算出された出力条件、及び前記電気駆動部が要求するパワーを示す電気負荷要求値とに基づいて、前記電動発電機の出力値を決定する動力分配部とを備えるハイブリッド型作業機械が提供される。   According to one aspect of the present invention, an engine that generates power, a motor generator that is connected to the engine and functions as a generator that performs a power generation operation, and a first region that can be charged and discharged with a first time constant or less. And a second region that charges and discharges with a time constant larger than the first time constant, a capacitor that supplies power to the motor generator, driven by the power from the capacitor, and regenerative power that is An electric drive unit that supplies the capacitor; and a control device that controls the operation of the motor generator, wherein the control device calculates an output condition of the engine; and the first of the capacitor. A capacitor target value calculation unit for obtaining a capacitor output target value based on the state of charge of the region, an output condition calculated by the output condition calculation unit, and an electric power indicating the power required by the electric drive unit Based on the load demand value, a hybrid operating machine comprising a power distribution unit for determining an output value of said motor generator is provided.

本発明によれば、正確な制御を行うことが可能なハイブリッド型作業機械を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hybrid type working machine which can perform exact control can be provided.

実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図を示す。The side view of the hybrid type working machine by an Example is shown. ハイブリッド型作業機械のブロック図を示す。The block diagram of a hybrid type work machine is shown. 蓄電回路１２０の等価回路図を示す。An equivalent circuit diagram of the storage circuit 120 is shown. キャパシタ１９の等価回路図を示す。An equivalent circuit diagram of the capacitor 19 is shown. 図５Ａに、キャパシタ１９に電気二重層キャパシタを用いた場合の等価回路図を示し、図５Ｂに、キャパシタ１９の、より単純化した等価回路図を示す。FIG. 5A shows an equivalent circuit diagram when an electric double layer capacitor is used as the capacitor 19, and FIG. 5B shows a simplified equivalent circuit diagram of the capacitor 19. 静電容量Ｃの充電率ＳＯＣ、電流Ｉ、電圧Ｖｍの時間変化の一例を示す。Charging rate SOC of the capacitance C, current I, an example of a time variation of the voltage V m shown. 電圧ＶＣＬとＶＨとの時間変化の一例を示す。It shows an example of time variation of the voltage V CL and V H. キャパシタ１９の内部抵抗が相対的に小さい部位の静電容量ＣＬを求めるためのフローチャートである。The internal resistance of the capacitor 19 is a flowchart for obtaining the electrostatic capacitance C L of the relatively small site. ハイブリッド型作業機械の一例としてのパワーショベルの動力系をモデル化して示す。A power system of a power shovel as an example of a hybrid work machine is modeled and shown. 電力及び動力の移動の方向性を出力極性としてとらえた表である。It is the table | surface which caught the directionality of the movement of electric power and motive power as an output polarity. 制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of a CPU 30A included in the control device 30. FIG. ＣＰＵ３０Ａにおいて行われる処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process performed in CPU30A. ステップＳ４における処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in step S4. ステップＳ５の処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process of step S5. ステップＳ６の処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process of step S6. ステップＳ７の処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process of step S7. アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆの算出モデルを示す図である。It is a figure which shows the calculation model of assist motor output instruction | command Pasmref. 他の実施形態におけるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of CPU30A in other embodiments. 他の実施形態における処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in other embodiment.

図１に、実施例によるハイブリッド型作業機械の側面図を示す。下部走行体（基体）１に、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。旋回機構２は、電動機（モータ）を含み、上部旋回体３を時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体３に、ブーム４が取り付けられている。ブーム４は、油圧駆動されるブームシリンダ７により、上部旋回体３に対して上下方向に揺動する。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられている。アーム５は、油圧駆動されるアームシリンダ８により、ブーム３に対して前後方向に揺動する。アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。バケット６は、油圧駆動されるバケットシリンダ９により、アーム５に対して上下方向に揺動する。上部旋回体３には、さらに運転者を収容するキャビン１０が搭載されている。   FIG. 1 shows a side view of a hybrid work machine according to an embodiment. An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body (base body) 1 via a swing mechanism 2. The turning mechanism 2 includes an electric motor (motor), and turns the upper turning body 3 clockwise or counterclockwise. A boom 4 is attached to the upper swing body 3. The boom 4 swings up and down with respect to the upper swing body 3 by a hydraulically driven boom cylinder 7. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4. The arm 5 swings in the front-rear direction with respect to the boom 3 by an arm cylinder 8 that is hydraulically driven. A bucket 6 is attached to the tip of the arm 5. The bucket 6 swings up and down with respect to the arm 5 by a hydraulically driven bucket cylinder 9. The upper swing body 3 further includes a cabin 10 that accommodates a driver.

図２に、ハイブリッド型作業機械のブロック図を示す。図２において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気系統を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。   FIG. 2 shows a block diagram of the hybrid work machine. In FIG. 2, the mechanical power system is represented by a double line, the high-pressure hydraulic line is represented by a thick solid line, the electric system is represented by a thin solid line, and the pilot line is represented by a broken line.

エンジン１１の駆動軸が減速機１３の入力軸に連結されている。エンジン１１には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン１１は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。   The drive shaft of the engine 11 is connected to the input shaft of the speed reducer 13. As the engine 11, an engine that generates a driving force by a fuel other than electricity, for example, an internal combustion engine such as a diesel engine is used. The engine 11 is always driven during operation of the work machine.

電動発電機１２の駆動軸が、減速機１３の他の入力軸に連結されている。電動発電機１２は、電動（アシスト）運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機１２には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型（ＩＭＰ）モータが用いられる。   The drive shaft of the motor generator 12 is connected to the other input shaft of the speed reducer 13. The motor generator 12 can perform both the electric (assist) operation and the power generation operation. As the motor generator 12, for example, an internal magnet embedded (IMP) motor in which magnets are embedded in the rotor is used.

減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸とを有する。この出力軸には、メインポンプ１４の駆動軸が連結されている。   The speed reducer 13 has two input shafts and one output shaft. A drive shaft of the main pump 14 is connected to the output shaft.

エンジン１１に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機１２がアシスト運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３を介してメインポンプ１４に伝達される。これにより、エンジン１１に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン１１に加わる負荷が小さい場合には、エンジン１１の駆動力が減速機１３を介して電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電運転される。電動発電機１２のアシスト運転と発電運転との切り替えは、電動発電機１２に接続されたインバータ１８により行われる。インバータ１８は、制御装置３０により制御される。   When the load applied to the engine 11 is large, the motor generator 12 performs an assist operation, and the driving force of the motor generator 12 is transmitted to the main pump 14 via the speed reducer 13. Thereby, the load applied to the engine 11 is reduced. On the other hand, when the load applied to the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 via the speed reducer 13 so that the motor generator 12 is in a power generation operation. Switching between the assist operation and the power generation operation of the motor generator 12 is performed by an inverter 18 connected to the motor generator 12. The inverter 18 is controlled by the control device 30.

制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３０Ａ及び内部メモリ３０Ｂを含む。ＣＰＵ３０Ａは、内部メモリ３０Ｂに格納されている駆動制御用プログラムを実行する。制御装置３０は、表示装置３５に、各種装置の劣化状態等を表示することにより、運転者の注意を喚起する。   The control device 30 includes a central processing unit (CPU) 30A and an internal memory 30B. The CPU 30A executes a drive control program stored in the internal memory 30B. The control device 30 alerts the driver by displaying the deterioration state of various devices on the display device 35.

メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して、コントロールバルブ１７に油圧を供給する。コントロールバルブ１７は、運転者からの指令により、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びパケットシリンダ９に油圧を分配する。油圧モータ１Ａ及び１Ｂは、それぞれ図１に示した旋回機構２を時計回り、及び反時計回りに旋回させる回転力を発生する。   The main pump 14 supplies hydraulic pressure to the control valve 17 via the high pressure hydraulic line 16. The control valve 17 distributes hydraulic pressure to the hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the packet cylinder 9 in accordance with a command from the driver. The hydraulic motors 1A and 1B generate torques that cause the turning mechanism 2 shown in FIG. 1 to turn clockwise and counterclockwise, respectively.

電動発電機１２の電気系統の入出力端子が、インバータ１８を介して蓄電回路１２０のＤＣバスラインに接続されている。また、蓄電回路１２０のＤＣバスラインは、他のインバータ２０を介して旋回用電動機２１に接続されている。   The input / output terminal of the electric system of the motor generator 12 is connected to the DC bus line of the storage circuit 120 via the inverter 18. The DC bus line of the storage circuit 120 is connected to the turning electric motor 21 via another inverter 20.

温度検出器３６が、蓄電回路１２０に含まれるキャパシタの温度を検出する。検出された温度データは、制御装置３０に入力される。   The temperature detector 36 detects the temperature of the capacitor included in the power storage circuit 120. The detected temperature data is input to the control device 30.

旋回用電動機２１は、インバータ２０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号により交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回用電動機２１には、例えばＩＭＰモータが用いられる。ＩＭＰモータは、回生時に大きな誘導起電力を発生する。   The turning electric motor 21 is AC driven by a pulse width modulation (PWM) control signal from the inverter 20 and can perform both a power running operation and a regenerative operation. For example, an IMP motor is used for the turning electric motor 21. The IMP motor generates a large induced electromotive force during regeneration.

旋回用電動機２１の力行動作中は、旋回用電動機２１の回転力が減速機２４を介して、図１に示した旋回機構２に伝達される。この際、減速機２４は、回転速度を遅くする。これにより、旋回用電動機２１で発生した回転力が増大して、旋回機構２に伝達される。また、回生運転時には、上部旋回体３の回転運動が、減速機２４を介して旋回用電動機２１に伝達されることにより、旋回用電動機２１が回生電力を発生する。この際、減速機２４は、力行運転の時とは逆に、回転速度を速める。これにより、旋回用電動機２１の回転数を上昇させることができる。   During the power running operation of the turning electric motor 21, the rotational force of the turning electric motor 21 is transmitted to the turning mechanism 2 shown in FIG. At this time, the speed reducer 24 decreases the rotation speed. As a result, the rotational force generated by the turning electric motor 21 increases and is transmitted to the turning mechanism 2. Further, during regenerative operation, the rotational motion of the upper swing body 3 is transmitted to the turning electric motor 21 via the speed reducer 24, whereby the turning electric motor 21 generates regenerative power. At this time, the speed reducer 24 increases the rotation speed, contrary to the power running operation. Thereby, the rotation speed of the electric motor 21 for rotation can be raised.

レゾルバ２２が、旋回用電動機２１の回転軸の回転方向の位置を検出する。検出結果は、制御装置３０に入力される。旋回用電動機２１の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。   The resolver 22 detects the position of the rotation shaft of the turning electric motor 21 in the rotation direction. The detection result is input to the control device 30. By detecting the position of the rotating shaft in the rotational direction before and after the operation of the turning electric motor 21, the turning angle and the turning direction are derived.

メカニカルブレーキ２３が、旋回用電動機２１の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ２３の制動状態と解除状態とは、制御装置３０からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。   A mechanical brake 23 is connected to the rotating shaft of the turning electric motor 21 and generates a mechanical braking force. The braking state and the released state of the mechanical brake 23 are controlled by the control device 30 and switched by an electromagnetic switch.

パイロットポンプ１５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン２５を介して操作装置２６に供給される。操作装置２６は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置２６は、パイロットライン２５から供給される１次側の油圧を、運転者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に伝達されると共に、他の油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に伝達される。   The pilot pump 15 generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system. The generated pilot pressure is supplied to the operating device 26 via the pilot line 25. The operating device 26 includes a lever and a pedal and is operated by a driver. The operating device 26 converts the primary side hydraulic pressure supplied from the pilot line 25 into a secondary side hydraulic pressure in accordance with the operation of the driver. The secondary side hydraulic pressure is transmitted to the control valve 17 via the hydraulic line 27 and to the pressure sensor 29 via the other hydraulic line 28.

圧力センサ２９で検出された圧力の検出結果が、制御装置３０に入力される。これにより、制御装置３０は、下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６の操作の状況を検知することができる。特に、実施例によるハイブリッド型作業機械では、油圧モータ１Ａ、１Ｂのみならず、旋回用電動機２１も旋回機構２を駆動する。このため、旋回機構２を制御するためのレバーの操作量を高精度に検出することが望まれる。制御装置３０は、圧力センサ２９を介して、このレバーの操作量を高精度に検出することができる。   The detection result of the pressure detected by the pressure sensor 29 is input to the control device 30. Thereby, the control apparatus 30 can detect the operation state of the lower traveling body 1, the turning mechanism 2, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. In particular, in the hybrid work machine according to the embodiment, not only the hydraulic motors 1A and 1B but also the turning electric motor 21 drives the turning mechanism 2. For this reason, it is desirable to detect the operation amount of the lever for controlling the turning mechanism 2 with high accuracy. The control device 30 can detect the operation amount of the lever with high accuracy via the pressure sensor 29.

図３に、蓄電回路１２０の等価回路図を示す。蓄電回路１２０は、コンバータ１００、ＤＣバスライン１１０、及びキャパシタ１９を含んで構成される。コンバータ１００は、キャパシタ１９の充放電電流を制御する。ＤＣバスライン１１０は、平滑用コンデンサ１０５を含む。   FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the power storage circuit 120. The power storage circuit 120 includes the converter 100, the DC bus line 110, and the capacitor 19. Converter 100 controls the charge / discharge current of capacitor 19. The DC bus line 110 includes a smoothing capacitor 105.

コンバータ１００の一対の電源接続端子１０３Ａ、１０３Ｂにキャパシタ１９が接続されており、一対の出力端子１０４Ａ、１０４ＢにＤＣバスライン１１０の平滑用コンデンサ１０５が接続されている。一方の電源接続端子１０３Ｂ、及び一方の出力端子１０４Ｂは接地されている。   The capacitor 19 is connected to the pair of power supply connection terminals 103A and 103B of the converter 100, and the smoothing capacitor 105 of the DC bus line 110 is connected to the pair of output terminals 104A and 104B. One power connection terminal 103B and one output terminal 104B are grounded.

ＤＣバスライン１１０は、インバータ１８、２０を介して、電動発電機１２及び旋回用電動機２１に接続されている。   The DC bus line 110 is connected to the motor generator 12 and the turning electric motor 21 via inverters 18 and 20.

電動発電機１２が発電運転されている期間は、電動発電機１２によって発電された電力が、インバータ１８を介してキャパシタ１９に供給され、キャパシタ１９が充電される。電動発電機１２がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、キャパシタ１９からインバータ１８を介して電動発電機１２に供給される。   During the period in which the motor generator 12 is generating, the electric power generated by the motor generator 12 is supplied to the capacitor 19 via the inverter 18 and the capacitor 19 is charged. During the period in which the motor generator 12 is being assisted, necessary power is supplied from the capacitor 19 to the motor generator 12 via the inverter 18.

旋回用電動機２１には、キャパシタ１９から電力が供給される。また、旋回用電動機２１で発生した回生電力は、キャパシタ１９に蓄電される。   Electric power is supplied from the capacitor 19 to the turning electric motor 21. Further, the regenerative power generated by the turning electric motor 21 is stored in the capacitor 19.

平滑用コンデンサ１０５の両端に発生している電圧が、電圧計１１１により測定され、測定結果が制御装置３０に入力される。   The voltage generated at both ends of the smoothing capacitor 105 is measured by the voltmeter 111, and the measurement result is input to the control device 30.

なお、制御装置３０は、下部走行体１、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びバケット６のいずれも動作しておらず、キャパシタ１９の充電及び放電のいずれも行われていない状態（非運転状態）を検出することができる。   Note that the control device 30 is in a state in which none of the lower traveling body 1, the turning mechanism 2, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 is operating, and neither charging nor discharging of the capacitor 19 is performed. Operation state) can be detected.

昇圧用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１０２Ａのコレクタと、降圧用のＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタとが相互に接続された直列回路が、出力端子１０４Ａと１０４Ｂとの間に接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのエミッタが接地され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのコレクタが、高圧側の出力端子１０４Ａに接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの相互接続点が、リアクトル１０１を介して、高圧側の電源接続端子１０３Ａに接続されている。   A series circuit in which the collector of the step-up insulated gate bipolar transistor (IGBT) 102A and the emitter of the step-down IGBT 102B are connected to each other is connected between the output terminals 104A and 104B. The emitter of the step-up IGBT 102A is grounded, and the collector of the step-down IGBT 102B is connected to the output terminal 104A on the high voltage side. An interconnection point between the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B is connected to the high-voltage side power supply connection terminal 103A via the reactor 101.

昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに、それぞれダイオード１０２ａ、１０２ｂが、エミッタからコレクタに向かう向きが順方向になる向きで並列接続されている。   Diodes 102a and 102b are connected in parallel to the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B, respectively, such that the direction from the emitter to the collector is the forward direction.

電源接続端子１０３Ａと１０３Ｂとの間に接続された電圧計１０６が、キャパシタ１９の端子間電圧を測定する。リアクトル１０１に直列に挿入された電流計１０７が、キャパシタ１９の充放電電流を測定する。電圧及び電流の測定結果は、制御装置３０に入力される。   A voltmeter 106 connected between the power supply connection terminals 103 </ b> A and 103 </ b> B measures a voltage between terminals of the capacitor 19. An ammeter 107 inserted in series with the reactor 101 measures the charge / discharge current of the capacitor 19. The measurement results of voltage and current are input to the control device 30.

制御装置３０が、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、制御用のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を印加する。   The control device 30 applies a pulse width modulation (PWM) voltage for control to the gate electrodes of the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B.

以下、昇圧動作（放電動作）について説明する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート電極にＰＷＭ電圧を印加する。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオフ時に、リアクトル１０１に、高圧側の電源接続端子１０３Ａから昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのコレクタに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この起電力が、ダイオード１０２ｂを介してＤＣバスライン１１０に印加される。これにより、ＤＣバスライン１１０が昇圧される。   Hereinafter, the boosting operation (discharging operation) will be described. A PWM voltage is applied to the gate electrode of the boosting IGBT 102A. When the boosting IGBT 102A is turned off, an induced electromotive force is generated in the reactor 101 in a direction in which a current flows from the high-voltage power supply connection terminal 103A toward the collector of the boosting IGBT 102A. This electromotive force is applied to the DC bus line 110 via the diode 102b. Thereby, the DC bus line 110 is boosted.

次に、降圧動作（充電動作）について説明する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート電極に、ＰＷＭ電圧を印加する。降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのオフ時に、リアクトル１０１に、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのエミッタから高圧側の電源接続端子１０３Ａに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、キャパシタ１９が充電される。コンバータ１００の仕様値は、一例として下記の通りである。なお、キャパシタ１９を放電する向きの電流を正とし、充電する向きの電流を負とする。   Next, the step-down operation (charging operation) will be described. A PWM voltage is applied to the gate electrode of the step-down IGBT 102B. When the step-down IGBT 102B is turned off, an induced electromotive force is generated in the reactor 101 in a direction in which a current flows from the emitter of the step-down IGBT 102B toward the high-voltage side power supply connection terminal 103A. The capacitor 19 is charged by this induced electromotive force. The specification value of the converter 100 is as follows as an example. Note that the current in the direction of discharging the capacitor 19 is positive, and the current in the direction of charging is negative.

図４に、キャパシタ１９の等価回路図を示す。キャパシタ１９は、相互に直列に接続された静電容量Ｃと内部抵抗Ｒとで表すことができる。キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍは、静電容量Ｃに発生している電圧Ｖｃと、内部抵抗Ｒによる電圧降下Ｖｒとの和で表される。キャパシタ１９の充放電電流をＩとし、放電電流の向きを正とすると、Ｖｒ＝−Ｒ×Ｉが成立する。 FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the capacitor 19. The capacitor 19 can be represented by a capacitance C and an internal resistance R connected in series with each other. The inter-terminal voltage V m of the capacitor 19 is represented by the sum of the voltage V c generated in the capacitance C and the voltage drop V r due to the internal resistance R. When the charging / discharging current of the capacitor 19 is I and the direction of the discharging current is positive, V r = −R × I is established.

端子間電圧Ｖｍは、図３に示したバッテリ用電圧計１０６で測定され、電流Ｉは、バッテリ用電流計１０７で測定される。 The inter-terminal voltage V m is measured by the battery voltmeter 106 shown in FIG. 3, and the current I is measured by the battery ammeter 107.

図５Ａに、キャパシタ１９に電気二重層キャパシタを用いた場合の等価回路図を示す。電気二重層キャパシタでは、活性層がアニオン（陰イオン）とカチオン（陽イオン）を補足する電極として機能する。この活性層には多数の孔が存在する。活性層の表面に蓄積される電荷と、孔の奥部に蓄積される電荷とでは、内部抵抗の違いにより移動速度が大きく異なる。このため、キャパシタ１９は、内部抵抗の異なるｎ個の静電容量Ｃ１〜Ｃｎの並列接続として表すことができる。静電容量Ｃ１〜Ｃｎには、それぞれ内部抵抗Ｒ１〜Ｒｎが直列に挿入されている。 FIG. 5A shows an equivalent circuit diagram when an electric double layer capacitor is used as the capacitor 19. In the electric double layer capacitor, the active layer functions as an electrode that captures anions (anions) and cations (cations). There are a large number of pores in this active layer. The charge accumulated on the surface of the active layer and the charge accumulated in the inner part of the hole are greatly different in moving speed due to the difference in internal resistance. Therefore, the capacitor 19 can be expressed as a parallel connection of n electrostatic capacitors C 1 to C n having different internal resistances. Internal resistances R 1 to R n are inserted in series in the capacitances C 1 to C n , respectively.

図５Ｂに、キャパシタ１９の、より単純化した等価回路図を示す。単純化した等価回路図では、静電容量Ｃは、活性層の表層（第１領域）に電荷が蓄積される静電容量ＣＬと、孔の奥部（第２領域）に電荷が蓄積される静電容量ＣＨとで表される。一対の電極間に、静電容量ＣＬと内部抵抗ＲＬとの直列回路が挿入される。さらに、静電容量ＣＨと内部抵抗ＲＨとの直列回路が、静電容量ＣＬに並列に接続される。静電容量ＣＬの端子間電圧をＶＣＬ、静電容量ＣＨの端子間電圧をＶＨと表す。 FIG. 5B shows a simplified equivalent circuit diagram of the capacitor 19. In a simplified equivalent circuit diagram, an electrostatic capacitance C, the capacitance C L to charge the surface of the active layer (the first region) are accumulated, the charge on the inner part of the hole (second region) are stored that represented by the capacitance C H. A series circuit of a capacitance C L and an internal resistance R L is inserted between the pair of electrodes. Furthermore, a series circuit of the capacitance C H and the internal resistance RH is connected in parallel to the capacitance C L. The terminal voltage of the capacitance C L represents V CL, a terminal voltage of the capacitance C H and V H.

次に、キャパシタ１９の内部抵抗の測定方法について説明する。内部抵抗の測定は、制御装置３０によって行われる。   Next, a method for measuring the internal resistance of the capacitor 19 will be described. The internal resistance is measured by the control device 30.

図６に、静電容量Ｃの充電率ＳＯＣ、電流Ｉ、電圧Ｖｍの時間変化の一例を示す。時刻０〜ｔ１の期間は、電流Ｉが負である。すなわち、キャパシタ１９の充電が行われている。このため、充電率ＳＯＣが徐々に上昇している。 Figure 6 shows the charging rate SOC of the capacitance C, current I, an example of a time variation of the voltage V m. The time period from 0 to t 1 is the negative current I. That is, the capacitor 19 is charged. For this reason, the charging rate SOC is gradually increased.

時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、電流Ｉがほぼ０である。すなわち、キャパシタ１９には充電が行われず、キャパシタ１９からの放電も行われない。このとき、作業機械は非動作状態であり、エンジン１１は、一定回転数が維持されているアイドリング状態である。また、キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍ及び充電率ＳＯＣはほぼ一定である。時刻ｔ１〜ｔ２の測定時間は、５０〜５００ミリ秒であることが望ましい。 During the period from time t 1 to t 2 , the current I is almost zero. That is, the capacitor 19 is not charged and the capacitor 19 is not discharged. At this time, the work machine is in a non-operating state, and the engine 11 is in an idling state in which a constant rotational speed is maintained. Further, the voltage V m between terminals of the capacitor 19 and the charging rate SOC are substantially constant. The measurement time at times t 1 to t 2 is desirably 50 to 500 milliseconds.

時刻ｔ２において、エンジン１１の回転数を一定に維持したまま、電動発電機１２を発電状態にすると共に、コンバータ１００を充電状態にする。時刻ｔ２またはその直後の電流Ｉ及び電圧Ｖｍを測定する。時刻ｔ２における電流の測定結果をＩ１、電圧の測定結果をＶ１とする。 In time t 2, the while maintaining the rotational speed of the engine 11 constant, while the motor generator 12 to the power generation state, the converter 100 to the charging state. Time t 2 or measuring the current I and voltage V m of immediately. The current measurement result at time t 2 is I 1 , and the voltage measurement result is V 1 .

コンバータ１００の充電動作が安定するまで待機する。電流が、予め定められた値になったとき、電流が安定したと判断する。このときの時刻をｔ３とする。時刻ｔ３またはその直後における電流Ｉ及び電圧Ｖｍを測定する。電流の測定結果をＩ２、電圧の測定結果をＶ２とする。 Wait until the charging operation of converter 100 is stabilized. When the current reaches a predetermined value, it is determined that the current is stable. The time of this time is t 3. The current I and the voltage V m at time t 3 or immediately after it are measured. The current measurement result is I 2 , and the voltage measurement result is V 2 .

時刻ｔ３〜ｔ４の期間は、充電電流が単調に増加し、充電率ＳＯＣが上昇する。時刻ｔ２からｔ３までの時間、及び時刻ｔ３からｔ４までの時間は、実際には、それぞれ数十ミリ秒、及び数十〜数百ミリ秒である。具体的には、時刻ｔ３〜ｔ４の測定時間は、５０〜５００ミリ秒であることが望ましい。 During the period from time t 3 to t 4 , the charging current increases monotonously and the charging rate SOC increases. The time from the time t 2 to t 3 and the time from the time t 3 to t 4 are actually tens of milliseconds and tens to hundreds of milliseconds, respectively. Specifically, the measurement time at times t 3 to t 4 is preferably 50 to 500 milliseconds.

時刻ｔ２からｔ３までのキャパシタ１９の蓄積電荷量の増加量をΔＱとすると、内部抵抗ＲＬは以下の式で表される。 When the increase of the amount of charges stored in the capacitor 19 from time t 2 to t 3 and Delta] Q, the internal resistance R L is expressed by the following equation.

時刻ｔ２からｔ３までの待機時間は十分短く、静電容量ＣＬが十分大きいため、上式の右辺第２項はほぼ０と近似することができる。従って、電圧及び電流の測定値から、内部抵抗ＲＬを算出することができる。 Waiting time from time t 2 to t 3 is sufficiently short, since the capacitance C L is sufficiently large, can be approximated second term in the right side of the above equation is approximately zero. Therefore, the internal resistance RL can be calculated from the measured values of voltage and current.

なお、電流Ｉ１及び電圧Ｖ１として、時刻ｔ１〜ｔ２の期間の電流及び電圧の平均値を採用し、電流Ｉ２及び電圧Ｖ２として、時刻ｔ３〜ｔ４の期間の電流及び電圧の平均値を採用してもよい。 Note that, as the current I 1 and the voltage V 1 , an average value of the current and voltage during the period from the time t 1 to t 2 is adopted, and as the current I 2 and the voltage V 2 , the current during the period from the time t 3 to t 4 and You may employ | adopt the average value of a voltage.

静電容量ＣＬとＣＨ、及び内部抵抗ＲＨとで構成される閉回路の時定数が、静電容量ＣＬと内部抵抗ＲＬとで構成される直列回路の時定数に比べて十分大きい。このため、数十秒以下の急速充電時、及び急速放電時には、静電容量ＣＬのみが充放電される。数時間程度の緩和充電時、及び緩和放電時には、静電容量ＣＨの充放電も行われる。 The time constant of the closed circuit composed of the capacitances C L and C H and the internal resistance RH is sufficient as compared to the time constant of the series circuit composed of the capacitance C L and the internal resistance RL. large. Accordingly, when several tens of seconds or less rapid charging, and at the time of rapid discharge, is the capacitance C L NomigaTakashi discharge. During relaxation charging of several hours, and at the time of relaxation and discharge, charge and discharge of the capacitance C H is also performed.

次に、図７を参照して、静電容量の測定方法について説明する。   Next, a method for measuring capacitance will be described with reference to FIG.

図７に、電圧ＶＣＬとＶＨとの時間変化の一例を示す。図中の実線が電圧ＶＣＬを示し、破線が電圧ＶＨを示す。時刻０からＴ１までの期間は、運転動作が行われている。すなわち、キャパシタ１９の充電及び放電が行われている。キャパシタ１９が放電されている期間は電圧ＶＣＬが低下し、充電されている期間は電圧ＶＣＬが上昇する。電圧ＶＣＬが電圧ＶＨよりも高い期間は、静電容量ＣＨへの充電が行われるため、電圧ＶＨが上昇し、電圧ＶＣＬが電圧ＶＨよりも低い期間は、静電容量ＣＨからの放電が行われるため、電圧ＶＨが低下する。ただし、静電容量ＣＨの充放電の時定数が大きいため、電圧ＶＨの変化は、電圧ＶＣＬの変化に比べて緩やかである。 FIG. 7 shows an example of the time change between the voltages V CL and V H. The solid line in the figure shows the voltage V CL, the broken line shows the voltage V H. Period from time 0 to T 1, the driving operation is performed. That is, the capacitor 19 is charged and discharged. Period where the capacitor 19 is discharged is lowered voltage V CL, a period in which the charged voltage V CL increases. When the voltage V CL is higher than the voltage V H , the capacitance C H is charged. Therefore, the voltage V H increases, and during the period when the voltage V CL is lower than the voltage V H , the capacitance C H Since the discharge from H is performed, the voltage V H decreases. However, since the time constant for charging and discharging the capacitance C H is large, the change in the voltage V H is more gradual than the change in the voltage V CL .

時刻Ｔ１において、運転を停止させる。すなわち、キャパシタ１９への充放電が行われなくなる。このため、電圧ＶＣＬと電圧ＶＨとが等しくなるまで、静電容量ＣＬとＣＨとの間で電荷が移動する。時刻Ｔ２において、電圧ＶＣＬと電圧ＶＨとが等しくなる。このときの電圧をＶＡとする。 At time T 1, stops the operation. That is, the capacitor 19 is not charged or discharged. Thus, until the voltage V CL and the voltage V H becomes equal to the charge between the capacitance C L and C H moves. At time T 2, and the voltage V CL and the voltage V H is equal. The voltage at this time is assumed to be VA .

時刻Ｔ３において、キャパシタ１９の充電を開始する。この充電は、インバータ１８を制御して電動発電機１２を発電状態にし、コンバータ１００を制御して充電状態にすることにより行われる。キャパシタ１９が充電されることにより、電圧ＶＣＬ及びＶＨが上昇する。キャパシタＣＨの充電は緩やかに進むため、電圧ＶＨの上昇は緩やかである。時刻Ｔ４において、充電動作を停止させる。充電動作を停止させた直後の電圧ＶＣＬの値をＶＢとする。キャパシタ１９の充電時間は、１〜３０秒であることが望ましい。 At time T 3, it starts charging the capacitor 19. This charging is performed by controlling the inverter 18 to bring the motor generator 12 into a power generation state and controlling the converter 100 to a charging state. As the capacitor 19 is charged, the voltages V CL and V H rise. Since the charging of the capacitor C H proceeds slowly, increase of the voltage V H is moderate. At time T 4, to stop the charging operation. The value of the voltage V CL immediately after stopping the charging operation is set to V B. The charging time of the capacitor 19 is preferably 1 to 30 seconds.

時刻Ｔ４以降は、電圧ＶＨとＶＣＬとが等しくなるまで、静電容量ＣＬから静電容量ＣＨへの電荷の移動が緩やかに生じる。時刻Ｔ３からＴ４までの期間が十分に短い場合には、静電容量ＣＬから静電容量ＣＨへの電荷の移動がほとんど無視できる。この条件の下で、静電容量ＣＬは、次の式で求めることができる。 Time T 4 and later, until the voltage V H and V CL is equal, transfer of charge from the capacitance C L into the capacitance C H occurs gradually. If a sufficiently short time to T 4 from time T 3, the movement of charges from the electrostatic capacitance C L into the capacitance C H is almost negligible. Under this condition, the capacitance C L can be obtained by the following equation.

ここで、電流Ｉは、キャパシタ１９に流れる電流である。Ｉ（ｔ）にマイナス符号を付しているのは、放電電流の向きを正としたためである。電流Ｉ（ｔ）は、バッテリ用電流計１０７で測定することができる。例えば、極短い時間刻み幅で電流を測定し、測定結果を数値積分することにより、上述の式の積分項の値が求まる。   Here, the current I is a current flowing through the capacitor 19. The reason why I (t) is given a minus sign is that the direction of the discharge current is positive. The current I (t) can be measured by the battery ammeter 107. For example, by measuring the current with an extremely short time step and numerically integrating the measurement result, the value of the integral term in the above equation can be obtained.

時刻Ｔ３における充電動作開始の直前、及び時刻Ｔ４における充電動作停止の直後は、キャパシタ１９の充放電電流は０であるため、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬは生じない。このため、電圧ＶＡ及びＶＢは、それぞれ時刻Ｔ３及びＴ４においてバッテリ用電圧計１０６で測定される電圧Ｖｍに等しい。数値積分の結果、及び時刻Ｔ３及びＴ４においてそれぞれ測定された電圧ＶＡ及びＶＢから、静電容量ＣＬを算出することができる。 Immediately before the charging operation starts at time T 3, and immediately after the charging operation is stopped at time T 4, because the charge and discharge current of the capacitor 19 is zero, the voltage drop V RL does not occur due to the internal resistance R L. Thus, the voltages V A and V B are equal to the voltage V m measured by the battery voltmeter 106 at times T 3 and T 4 , respectively. Capacitance C L can be calculated from the results of numerical integration and the voltages V A and V B measured at times T 3 and T 4 , respectively.

図８を参照する。すなわちキャパシタ１９の内部抵抗が相対的に小さい部位の静電容量ＣＬは以下のように求めることができる。 Please refer to FIG. That capacitance C L of the internal resistance is relatively small portion of the capacitor 19 can be determined as follows.

まず、第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）と第２領域（内部抵抗が相対的に大きい部位、緩和充放電によって充電及び放電が可能な部位）の電荷移動の定常状態（時刻Ｔ３）において、第１領域を急速充電または急速放電する。ここではたとえば、第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）は、約３０秒以下の時定数を用いて充放電可能な領域と決定することができる。逆に、第２領域（内部抵抗が相対的に大きい部位、緩和充放電によって充電及び放電が可能な部位）は約３０秒より大きな時定数を用いて充放電可能な領域を決定することができる。 First, the first region (part with a relatively small internal resistance, a part capable of rapid charge / discharge) and the second region (part with a relatively large internal resistance, part capable of charging and discharging by relaxation charge / discharge) In the charge transfer steady state (time T 3 ), the first region is rapidly charged or rapidly discharged. Here, for example, the first region (a portion having a relatively low internal resistance, a portion capable of rapid charge / discharge) can be determined as a chargeable / dischargeable region using a time constant of about 30 seconds or less. Conversely, in the second region (a portion having a relatively large internal resistance, a portion that can be charged and discharged by relaxation charging / discharging), a region that can be charged / discharged can be determined using a time constant greater than about 30 seconds. .

第１領域と第２領域との分水嶺となる時定数は、どのような場合においても同じ値を用いる必要はない。たとえば作業機械の運転の態様によって適宜変更することが可能である。作業機械の個々の動作に必要な時間が短く、パワーが大きい場合には、第１領域と第２領域とを分ける時定数の値を小さく設定することができる。   It is not necessary to use the same value for the time constant as the water divide between the first region and the second region in any case. For example, it can be appropriately changed depending on the mode of operation of the work machine. When the time required for each operation of the work machine is short and the power is high, the value of the time constant that separates the first region and the second region can be set small.

続いて、時刻Ｔ４において、急速充放電による第１領域の電圧の変化分（ＶＢ−ＶＡ）を測定する。 Subsequently, at time T 4, measures the change in the first region of the voltage due to rapid charging and discharging (V B -V A).

更に、急速充放電時に第１領域に流れる電流の値、及び急速充放電による第１領域の電圧の変化分に基づいて、第１領域の静電容量を導出する。静電容量の導出は制御装置３０で行われる。   Furthermore, the capacitance of the first region is derived based on the value of the current flowing through the first region during rapid charge / discharge and the amount of change in the voltage of the first region due to rapid charge / discharge. Derivation of the capacitance is performed by the control device 30.

なお、第１領域と第２領域とが電荷移動の定常状態にあるか否かについては、たとえば電圧計１０６で検出される電圧の単位時間あたりの変化率が所定値以下である場合に、定常状態にあると判定される。また、キャパシタの充電または放電が終了した後所定の時間、たとえば３０分、が経過した場合に定常状態であると判定することも可能である。変化率の所定値や所定時間は制御装置３０の内部メモリ３０Ｂに記憶され、判定は制御装置３０で行われる。   Whether or not the first region and the second region are in a steady state of charge transfer is determined when the rate of change of voltage detected by the voltmeter 106 per unit time is a predetermined value or less. It is determined that it is in a state. It is also possible to determine that the state is in a steady state when a predetermined time, for example, 30 minutes elapses after the charging or discharging of the capacitor is completed. The predetermined value and the predetermined time of the change rate are stored in the internal memory 30B of the control device 30, and the determination is performed by the control device 30.

図９〜図１７を参照して、実施例によるハイブリッド型作業機械の制御方法について説明する。   With reference to FIGS. 9-17, the control method of the hybrid type working machine by an Example is demonstrated.

図９に、ハイブリッド型作業機械の一例としてのパワーショベルの動力系をモデル化して示す。   FIG. 9 shows a model of a power system of a power shovel as an example of a hybrid work machine.

本図に示すエンジン１１は、図２のエンジン１１に相当する。また、アシストモータ５２は、図２において、電動機及び発電機の機能を有する電動発電機１２に相当する。油圧負荷５４は油圧により駆動される構成部品に相当し、図２に示すブームシリンダ７、アームシリンダ８、パケットシリンダ９、及び油圧モータ１Ａ、１Ｂを含む。   The engine 11 shown in the figure corresponds to the engine 11 shown in FIG. Further, the assist motor 52 corresponds to the motor generator 12 having functions of an electric motor and a generator in FIG. The hydraulic load 54 corresponds to a component driven by hydraulic pressure, and includes the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the packet cylinder 9, and the hydraulic motors 1A and 1B shown in FIG.

電気負荷５６は、電動モータや電動アクチュエータ等の電力で駆動される構成部品に相当し、図２の旋回用電動機２１を含む。バッテリ５８は蓄電器であり、図２の蓄電回路１２０に相当する。   The electric load 56 corresponds to a component driven by electric power such as an electric motor or an electric actuator, and includes the turning electric motor 21 of FIG. The battery 58 is a battery and corresponds to the battery circuit 120 in FIG.

油圧負荷５４には、油圧を発生する油圧ポンプ５３（図２におけるメインポンプ１４に相当）で発生した油圧が供給される。エンジン１１は油圧ポンプ５３に動力を供給して油圧負荷５４を駆動する。すなわちエンジン１１が発生した動力は、油圧ポンプ５３により油圧に変換されて油圧負荷５４に供給される。   The hydraulic load 54 is supplied with hydraulic pressure generated by a hydraulic pump 53 that generates hydraulic pressure (corresponding to the main pump 14 in FIG. 2). The engine 11 supplies power to the hydraulic pump 53 to drive the hydraulic load 54. That is, the power generated by the engine 11 is converted into hydraulic pressure by the hydraulic pump 53 and supplied to the hydraulic load 54.

油圧ポンプ５３にはアシストモータ５２も接続されている。アシストモータ５２で発生した動力を油圧ポンプ５３に供給し駆動することができる。すなわち、アシストモータ５２に供給された電力はアシストモータ５２により動力に変換され、その動力が油圧ポンプ５３により油圧に変換されて油圧負荷５４に供給される。この際、アシストモータ５２は電動機として動作する。   An assist motor 52 is also connected to the hydraulic pump 53. The power generated by the assist motor 52 can be supplied to the hydraulic pump 53 and driven. That is, the electric power supplied to the assist motor 52 is converted into power by the assist motor 52, and the power is converted into hydraulic pressure by the hydraulic pump 53 and supplied to the hydraulic load 54. At this time, the assist motor 52 operates as an electric motor.

電気負荷５６は、バッテリ５８から供給された電力で駆動される。電気負荷５６が電力によって駆動される場合を力行運転と称する。電気負荷５６は、たとえば電動機兼発電機のように回生電力を発生することができるもので、発生した回生電力はバッテリ５８に供給されて蓄積されるか、あるいはアシストモータ５２に供給されてアシストモータ５２を駆動する電力となる。   The electric load 56 is driven by the electric power supplied from the battery 58. A case where the electric load 56 is driven by electric power is referred to as power running operation. The electric load 56 can generate regenerative electric power, for example, like an electric motor / generator. The generated regenerative electric power is supplied to the battery 58 and stored, or supplied to the assist motor 52 to assist the assist motor. It becomes the electric power which drives 52.

バッテリ５８は、電気負荷５６からの回生電力により充電されるだけでなく、アシストモータ５２がエンジン１１からの動力を受けて発電機として機能した場合、アシストモータ５２が発生した電力をバッテリ５８に供給して充電することもできる。アシストモータ５２が発生した電力は、バッテリ５８を経由して電気負荷５６を駆動することもできる。   The battery 58 is not only charged by the regenerative power from the electric load 56, but also supplies power generated by the assist motor 52 to the battery 58 when the assist motor 52 functions as a generator by receiving power from the engine 11. Can be charged. The electric power generated by the assist motor 52 can also drive the electric load 56 via the battery 58.

図１０を参照する。上述の構成において、電力に関連する部分を見ると、電力（動力）の移動には方向性がある。図１０は、この方向性を出力極性としてとらえた表である。   Please refer to FIG. In the above-described configuration, when a portion related to electric power is viewed, movement of electric power (power) has directionality. FIG. 10 is a table in which this directionality is regarded as the output polarity.

「アシストモータ」の欄を参照する。エンジン１１をアシストして油圧を発生させ、動力を油圧負荷５４に供給する場合は、電力を動力として出力することとなるため、このときのアシストモータ５２の出力極性を「＋」とする。一方、エンジン１１の駆動力でアシストモータ５２を駆動して発電する場合は、アシストモータ５２に動力が入力されることとなる。したがって、このときのアシストモータ５２の出力極性は「−」となる。   Refer to the “Assist motor” column. When the engine 11 is assisted to generate hydraulic pressure and power is supplied to the hydraulic load 54, electric power is output as power, so the output polarity of the assist motor 52 at this time is “+”. On the other hand, when the assist motor 52 is driven by the driving force of the engine 11 to generate power, power is input to the assist motor 52. Accordingly, the output polarity of the assist motor 52 at this time is “−”.

バッテリの欄を参照する。放電して電気負荷５６又はアシストモータ５２を駆動する場合の出力極性を「＋」とする。一方、電気負荷５６から回生電力、あるいはアシストモータ５２の発電による電力が供給されて充電される場合のバッテリ５８の出力極性は「−」となる。   Refer to the battery column. The output polarity when driving the electric load 56 or the assist motor 52 by discharging is “+”. On the other hand, the output polarity of the battery 58 when the regenerative power from the electric load 56 or the power generated by the assist motor 52 is supplied for charging is “−”.

電気負荷の欄を参照する。電気負荷５６に電力が供給されて駆動（力行運転）されている場合の出力極性を「＋」とすると、回生電力を発生しているときの出力極性は「−」となる。   Refer to the electric load column. If the output polarity when power is supplied to the electric load 56 and driven (powering operation) is “+”, the output polarity when regenerative power is generated is “−”.

以上のように、ハイブリッド型パワーショべルにおいては、電力に関連する構成部品である、アシストモータ５２及び電気負荷５６の運転状態及びバッテリ５８の充電状態を考慮してそれらの出力極性を適宜調整することで、運転条件を決定する必要がある。特に、バッテリ５８が常時適度に充電されている状態になるように、アシストモータ５２の出力極性を調整しながら、油圧負荷５４への出力と電気負荷５６への出力の配分を制御することが重要である。   As described above, in the hybrid power shovel, the output polarities thereof are appropriately adjusted in consideration of the operation state of the assist motor 52 and the electric load 56 and the charging state of the battery 58, which are components related to electric power. Therefore, it is necessary to determine the operating conditions. In particular, it is important to control the distribution of the output to the hydraulic load 54 and the output to the electric load 56 while adjusting the output polarity of the assist motor 52 so that the battery 58 is always properly charged. It is.

ここで、制御に関する入力は以下の４つの変数となる。   Here, the input relating to control is the following four variables.

（１）エンジン実回転数Ｎａｃｔ
エンジン実回転数Ｎａｃｔは、エンジン１１の実際の回転数を示す変数である。エンジン１１はパワーショべルの運転時には常に駆動されており、エンジン実回転数Ｎａｃｔが検出されている。 (1) Actual engine speed Nact
The actual engine speed Nact is a variable indicating the actual engine speed of the engine 11. The engine 11 is always driven during operation of the power shovel, and the actual engine speed Nact is detected.

（２）油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ
油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑは、油圧負荷５４が必要とする動力を示す変数であり、例えばパワーショべルを運転者が操作する際の操作レバーの操作量に相当する。 (2) Hydraulic load request output Phydreq
The hydraulic load request output Phydreq is a variable indicating the power required by the hydraulic load 54, and corresponds to, for example, the operation amount of the operation lever when the driver operates the power shovel.

（３）電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ
電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑは、電気負荷５６が必要とする電力を示す変数であり、たとえばパワーショペルを運転者が操作する際の操作レバーの操作量に相当する。 (3) Electric load demand output Pelcreq
The electrical load request output Pelcreq is a variable indicating the power required by the electrical load 56, and corresponds to, for example, the operation amount of the operation lever when the driver operates the power shopper.

（４）バッテリ電圧Ｖｍ
バッテリ電圧Ｖｍは、バッテリ５８（キャパシタ１９）の出力電圧を示す変数である。実施例においては、バッテリ電圧Ｖｍとして、キャパシタ１９の第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）の静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬを用いる。 (4) Battery voltage Vm
The battery voltage Vm is a variable indicating the output voltage of the battery 58 (capacitor 19). In the examples, as the battery voltage Vm, the first region of the capacitor 19 (the internal resistance is relatively small sites, rapid charging and discharging is available sites) using the inter-terminal voltage V CL of the electrostatic capacitance C L of.

静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬは、キャパシタ１９の端子間電圧Ｖｍから、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬを減じることによって算出することができる。内部抵抗ＲＬは（数１）を用いて求められる。電圧Ｖｍは電圧計１０６で測定される。電流計１０７で測定された電流値Ｉを基に、内部抵抗ＲＬによる電圧降下ＶＲＬ（＝ＩＲＬ）が計算される。電圧ＶＣＬの算出は、制御装置３０によって行われる。 Terminal voltage V CL of the capacitance C L is the terminal voltage V m of the capacitor 19 can be calculated by subtracting the voltage drop V RL due to the internal resistance R L. The internal resistance RL is obtained using (Equation 1). The voltage V m is measured by a voltmeter 106. Based on the current value I measured by the ammeter 107, a voltage drop V RL (= IR L ) due to the internal resistance R L is calculated. The calculation of the voltage V CL is performed by the control device 30.

バッテリ電圧Ｖｍを用いて、キャパシタ１９の第１領域の充電状態（充電率ＳＯＣ）を求めることができる。実施例においては、キャパシタ１９の充電率ＳＯＣを、ＣＬＶＣＬ ２／ＣＬＶ０ ２で定義する。ここでＶ０はキャパシタ１９の定格電圧（急速充電及び緩和充電によって充電される最大電圧）を示す。また、ＣＬは算出された最新のキャパシタ１９の第１領域の静電容量である。すなわち実施例においては、第１領域の静電容量ＣＬ及びその端子間電圧ＶＣＬを用いて、キャパシタ１９の残存エネルギ（ＣＬＶＣＬ ２／２）を表す。また、ＲＬも算出された最新のキャパシタ１９の第１領域の内部抵抗である。 Using the battery voltage Vm, the charge state (charge rate SOC) of the first region of the capacitor 19 can be obtained. In the embodiment, the charging rate SOC of the capacitor 19 is defined as C L V CL 2 / C L V 0 2 . Here, V 0 indicates the rated voltage of the capacitor 19 (the maximum voltage charged by rapid charging and relaxation charging). CL is the calculated capacitance of the first region of the latest capacitor 19. In other words, in the embodiment, by using the electrostatic capacitance C L and the terminal voltage V CL of the first region represents the remaining energy of the capacitor 19 (C L V CL 2/ 2). RL is also the calculated internal resistance of the first region of the latest capacitor 19.

以上の４つの変数に基づいて、以下の出力を制御し、最適な運転条件を達成する。   Based on the above four variables, the following outputs are controlled to achieve optimum operating conditions.

（１）油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ
油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに対して、実際に油圧負荷５４に供給する動力である。油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに対して常に要求された動力を供給すると、同時に駆動されている電気負荷５６の要求を満たせなくなったり、バッテリ５８の充電率ＳＯＣを適当な範囲内に維持できなくなってしまう。このため、実際に油圧負荷５４に供給する動力をある程度制限しなくてはならない場合がある。 (1) Hydraulic load actual output Phydout
This is the power that is actually supplied to the hydraulic load 54 with respect to the hydraulic load request output Phydreq. If the required power is always supplied to the hydraulic load request output Phydreq, the request for the electric load 56 that is being driven at the same time cannot be satisfied, and the charge rate SOC of the battery 58 cannot be maintained within an appropriate range. For this reason, the power actually supplied to the hydraulic load 54 may have to be limited to some extent.

（２）電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ
電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに対して、実際に電気負荷５６に供給する電力である。電気負荷要求出力Ｐｅ１ｃｒｅｑに対して常に要求された電力を供給すると、同時に駆動されている油圧負荷５４の要求を満たせなくなったり、バッテリ５８の充電率ＳＯＣを適当な範囲内に維持できなくなってしまう。このため、実際に電気負荷５６に供給する電力をある程度制限しなくてはならない場合がある。 (2) Electric load actual output Pelcout
The electric power actually supplied to the electric load 56 with respect to the electric load required output Pelcreq. If the required electric power is always supplied to the electric load required output Pe1creq, the request for the hydraulic load 54 that is being driven at the same time cannot be satisfied, and the charge rate SOC of the battery 58 cannot be maintained within an appropriate range. For this reason, the power actually supplied to the electric load 56 may have to be limited to some extent.

（３）アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ
アシストモータ５２の出力を指示する値である。アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆにより、アシストモータ５２が電動機として機能してエンジン１１をアシストし、油圧負荷５４に動力を供給するか、あるいはアシストモータ５２が発電機として機能して電気負荷５６に電力を供給するか、バッテリ５８を充電するか、が指示される。 (3) Assist motor output command Pasmref
This is a value for instructing the output of the assist motor 52. According to the assist motor output command Pasmref, the assist motor 52 functions as an electric motor to assist the engine 11 and supplies power to the hydraulic load 54, or the assist motor 52 functions as a generator and supplies electric power to the electric load 56. Whether to charge the battery 58 is instructed.

実施例による制御方法においては、制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａが、エンジン実回転数Ｎａｃｔ、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ、電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ、及びバッテリ電圧Ｖｍに基づいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを制御する。   In the control method according to the embodiment, the CPU 30A included in the control device 30 performs the hydraulic load actual output Phydout, the electric load requested output Phydreq, the electric load requested output Pelreq, and the battery voltage Vm based on the actual engine speed Nact, the hydraulic load requested output Phydreq, and the battery voltage Vm. The actual load output Pelcout and the assist motor output command Pasmref are controlled.

図１１は、制御装置３０に含まれるＣＰＵ３０Ａの機能ブロック図である。本図には、実施例による制御方法に係る部分のみ示した。   FIG. 11 is a functional block diagram of the CPU 30 </ b> A included in the control device 30. This figure shows only the part related to the control method according to the embodiment.

ＣＰＵ３０Ａは、出力条件算出部６０−９と動力分配部６０−８とを備えている。出力条件算出部６０−９は、ブロック６０−１〜６０−７で構成され、エンジン１１とバッテリ５８の出力条件である上下限値を算出する。   The CPU 30A includes an output condition calculation unit 60-9 and a power distribution unit 60-8. The output condition calculation unit 60-9 includes blocks 60-1 to 60-7, and calculates upper and lower limit values that are output conditions of the engine 11 and the battery 58.

まず、ＣＰＵ３０Ａの出力条件算出部６０−９に入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔは、ブロック６０−１に入力される。ブロック６０−１は、入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔにおける出力の上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを決定し、動力分配部であるブロック６０−８に入力する。ブロック６０−１は図１１に示すように、エンジン１１の回転数と出力との関係において、上限値と下限値とを示すマップあるいは変換テーブルを参照しながら、入力されたエンジン実回転数Ｎａｃｔにおける出力の上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを決定する。マップあるいは変換テーブルは予め作成されて制御装置３０の内部メモリ３０Ｂに格納されている。なお、マップあるいは変換テーブルを用いることなく、上限値と下限値を表す式にエンジン実回転数Ｎａｃｔを代入して、上限値Ｐｅｎｇｍａｘと下限値Ｐｅｎｇｍｉｎとを求めてもよい。   First, the actual engine speed Nact input to the output condition calculation unit 60-9 of the CPU 30A is input to the block 60-1. The block 60-1 determines the upper limit value Pengmax and the lower limit value Pengmin of the output at the input actual engine speed Nact, and inputs them to the block 60-8 which is a power distribution unit. As shown in FIG. 11, the block 60-1 shows the relationship between the engine speed and the output of the engine 11 with reference to a map or conversion table showing the upper limit value and the lower limit value. The output upper limit value Pengmax and lower limit value Pengmin are determined. The map or conversion table is created in advance and stored in the internal memory 30B of the control device 30. Note that the upper limit value Pengmax and the lower limit value Pengmin may be obtained by substituting the actual engine speed Nact into an expression representing the upper limit value and the lower limit value without using a map or a conversion table.

ＣＰＵ３０Ａに入力された油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ及び電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑは、動力分配部であるブロック６０−８に入力される。   The hydraulic load request output Phydreq and the electric load request output Pelcreq input to the CPU 30A are input to the block 60-8 which is a power distribution unit.

ＣＰＵ３０Ａの出力条件算出部６０−９に入力されたバッテリ電圧Ｖｍは、ブロック６０−２に入力される。ブロック６０−２では、入力されたバッテリ電圧Ｖｍ、ＣＬ、Ｖ０、ＲＬ及びＩから、バッテリ５８の現在の充電率ＳＯＣａｃｔを求める。求められた現在の充電率ＳＯＣａｃｔは、ブロック６０−３、６０−４及び６０−７に出力される。 The battery voltage Vm input to the output condition calculation unit 60-9 of the CPU 30A is input to the block 60-2. In block 60-2, the current charging rate SOCact of the battery 58 is determined from the input battery voltages Vm, C L , V 0 , R L and I. The obtained current charging rate SOCact is output to blocks 60-3, 60-4 and 60-7.

ブロック６０−３は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと、所定の最大充放電電流（一定の電流）とから、現在放電できる放電出力の最大値（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）及び現在充電できる入力電力の最大値（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）を求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−３に示すような、充電率ＳＯＣに対してその充電率において一定の電流のもとで充放電可能な最大入力電力及び最大放電出力を表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−３は、このマップ又は変換テーブルを参照して現在の充電率ＳＯＣａｃｔにおいて一定の電流のもとで、許容される最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）及び最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）を求める。求められた最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１）はブロック６０−５に出力され、求められた最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１）はブロック６０−６に出力される。   The block 60-3 includes a current discharge rate SOCact and a predetermined maximum charge / discharge current (constant current), and a maximum discharge output value (battery output upper limit value Pbatmax11) that can be discharged at present and an input that can be currently charged. The maximum power value (battery output lower limit value Pbatmin11) is obtained. In the internal memory 30B of the control device 30, the maximum input power and the maximum discharge output that can be charged and discharged under a constant current at the charging rate with respect to the charging rate SOC as shown in the block 60-3 of the figure. A map or conversion table to represent is stored. The block 60-3 refers to this map or conversion table, and accepts the maximum discharge output (battery output upper limit value Pbatmax11) and the maximum input power (battery output lower limit value) under a constant current at the current charging rate SOCact. The value Pbatmin11) is determined. The determined maximum discharge output (battery output upper limit value Pbatmax11) is output to block 60-5, and the determined maximum input power (battery output lower limit value Pbatmin11) is output to block 60-6.

ブロック６０−４は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと所定のＳＯＣ下限値及び ＳＯＣ上限値とから、現在放電できる放電出力の最大値（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）及び現在充電できる入力電力の最大値（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）を求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−４に示すような、充電率ＳＯＣに対して、ＳＯＣ下限値以下にならず、ＳＯＣ上限値以上とならないための最大放電出力及び最大入力電力を表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−４は、このマップ又は変換テーブルを参照して現在の充電率ＳＯＣａｃｔにおいて許容される最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）及び最大入力電圧（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）を求める。求められた最大放電出力（バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２）はブロック６０−５に出力され、求められた最大入力電力（バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２）はブロック６０−６に出力される。   The block 60-4 determines the maximum value of the discharge output that can be discharged (battery output upper limit value Pbatmax12) and the maximum of the input power that can be currently charged from the current charge rate SOCact that is input, the predetermined SOC lower limit value, and the SOC upper limit value. A value (battery output lower limit value Pbatmin12) is obtained. In the internal memory 30B of the control device 30, the maximum discharge output and the maximum input for preventing the charge rate SOC from being lower than the SOC lower limit value and not higher than the SOC upper limit value as shown in this block 60-4. A map or conversion table representing power is stored. The block 60-4 refers to this map or conversion table to determine the maximum discharge output (battery output upper limit value Pbatmax12) and the maximum input voltage (battery output lower limit value Pbatmin12) allowed at the current charging rate SOCact. The determined maximum discharge output (battery output upper limit value Pbatmax12) is output to block 60-5, and the determined maximum input power (battery output lower limit value Pbatmin12) is output to block 60-6.

ブロック６０−５は、ブロック６０−３から供給されたバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１と、ブロック６０−４から供給されたバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２のうち、大きくない方をバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１として、動力分配部であるブロック６０−８に出力する。   The block 60-5 uses the battery output upper limit value Pbatmax11 supplied from the block 60-3 and the battery output upper limit value Pbatmax12 supplied from the block 60-4 as the battery current output upper limit value Pbatmax1, It outputs to block 60-8 which is a distribution part.

一方、ブロック６０−６は、ブロック６０−３から供給されたバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１と、ブロック６０−４から供給されたバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２のうち、小さくない方をバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１として、動力分配部であるブロック６０−８に出力する。ここで、バッテリ出力値がマイナスの場合が充電を表すため、バッテリ出力下限値の小さくない方ということは、マイナスの値が大きくない方、すなわち、ゼロに近い方の値を意味する。これによりバッテリ５８を、出力能力を超えた過度な充放電から確実に保護することができる。   On the other hand, the block 60-6 uses the battery output lower limit value Pbatmin11 supplied from the block 60-3 and the battery output lower limit value Pbatmin12 supplied from the block 60-4 as the battery current output lower limit value Pbatmin1. And output to the block 60-8 which is a power distribution unit. Here, since the case where the battery output value is negative represents charging, the direction where the battery output lower limit value is not small means that the negative value is not large, that is, a value close to zero. Thereby, the battery 58 can be reliably protected from excessive charging / discharging exceeding the output capability.

ブロック６０−７は、入力された現在の充電率ＳＯＣａｃｔと所定のＳＯＣ目標値から、充電率ＳＯＣを目標値に近づけるためのバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔを求める。制御装置３０の内部メモリ３０Ｂには、本図ブロック６０−７に示すような、充電率に対して、その充電率においてＳＯＣ目標値に近づくバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔを表すマップ又は変換テーブルが格納されている。ブロック６０−７は、このマップあるいは変換テーブルを参照することで、充電率ＳＯＣを最適な目標値にするために、どのくらい充電をすべきかを示す入力電力、又はどのくらい放電をするべきかを示す放電出力を求めることができる。   A block 60-7 obtains a battery output target value Pbattgt for making the charging rate SOC close to the target value from the input current charging rate SOCact and a predetermined SOC target value. The internal memory 30B of the control device 30 stores a map or conversion table representing the battery output target value Pbattgt that approaches the SOC target value at the charging rate with respect to the charging rate, as shown in this block 60-7. ing. The block 60-7 refers to this map or conversion table, and in order to set the charging rate SOC to an optimum target value, the input power indicating how much charging should be performed or the discharging indicating how much should be discharged. The output can be determined.

ブロック６０−７が参照するマップにおける縦軸の出力は充電も放電もしていないときをゼロとし、充電側がマイナスであり、放電側がプラスである。図１１に示す例では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔがＳＯＣの目標値より小さい状態であり、バッテリ５８を充電すべきであり、入力電力の目標値、すなわちバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが示されている。バッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔがプラスの値の場合は目標放電出力を表し、マイナスの値の場合は目標入力電力を表す。ブロック６０−７で求められたバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔは、動力分配部であるブロック６０−８に出力される。   The output of the vertical axis in the map referred to by the block 60-7 is zero when neither charging nor discharging is performed, the charging side is negative, and the discharging side is positive. In the example shown in FIG. 11, the current charging rate SOCact is smaller than the SOC target value, the battery 58 should be charged, and the input power target value, that is, the battery output target value Pbattgt is shown. When the battery output target value Pbattgt is a positive value, it represents a target discharge output, and when it is a negative value, it represents a target input power. The battery output target value Pbattgt obtained in block 60-7 is output to block 60-8 which is a power distribution unit.

ここで本願発明では、ブロック６０−３、６０−４及び６０−７にて用いる現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出される充電率とすることができる。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。 Here, in the present invention, the current charging rate SOCact used in the blocks 60-3, 60-4, and 60-7 is obtained by using the capacitance “C L ” and the internal resistance “ The charging rate can be calculated based on “R L ”. For this reason, since the latest state of the region of the capacitor used for control can be reflected, the output command Pasmref of the motor generator can be calculated with high accuracy. Thereby, engine stall due to insufficient output of the capacitor or insufficient engine assist of the motor generator can be prevented, and stable operation can be realized.

以上のように、動力分配部であるブロック６０−８には、エンジン出力限界値としてのエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ、エンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎ、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１、バッテリ出力限界値としてのバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１、及びバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが入力される。ブロック６０−８は、これら入力された値に基づいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを決定し、制御装置３０の各部に出力する。   As described above, the block 60-8 as the power distribution unit includes the engine output upper limit value Pengmax, the engine output lower limit value Pengmin, the battery current output upper limit value Pbatmax1, and the battery current limit value as the battery output limit value. The output lower limit value Pbatmin1 and the battery output target value Pbatttgt are input. The block 60-8 determines the hydraulic load actual output Phydout, the electric load actual output Pelcout, and the assist motor output command Pasmref based on these input values, and outputs them to each part of the control device 30.

そこで、制御装置３０は、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔに基づいて油圧負荷５４に供給する油圧を制御し、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔに基づいて電気負荷５６に供給する電力を制御し、アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆに基づいてアシストモータ５２によるエンジン１１のアシスト量又はアシストモータ５２による発電量を制御する。   Therefore, the control device 30 controls the hydraulic pressure supplied to the hydraulic load 54 based on the actual hydraulic load output Phydout, controls the power supplied to the electric load 56 based on the actual electrical load Pelcout, and outputs the assist motor output command Pasmref. Based on the control, the assist amount of the engine 11 by the assist motor 52 or the power generation amount by the assist motor 52 is controlled.

ここで、ＣＰＵ３０Ａにおいて、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを決定する処理について説明する。   Here, a process for determining the actual hydraulic load output Phydout, the actual electric load Pelcout, and the assist motor output command Pasmref in the CPU 30A will be described.

図１２はＣＰＵ３０Ａにおいて行われる処理のフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart of processing performed in the CPU 30A.

ステップＳ１において、エンジン１１の現在の回転数を示すエンジン実回転数Ｎａｃｔから、マップ又は変換テーブルを用いて、現在のエンジン１１のエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎが決定される。この処理はブロック６０−１により行われる。この際、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを、マップ又は変換テーブルにおいて、エンジン１１の燃費効率の良い範囲に設定しておけば、エンジン１１の省エネ効果を得ることができる。   In step S1, an engine output upper limit value Pengmax and an engine output lower limit value Pengmin of the engine 11 are determined from the actual engine speed Nact indicating the current speed of the engine 11 using a map or a conversion table. This process is performed by block 60-1. At this time, if the engine output upper limit value Pengmax and the engine output lower limit value Pengmin are set in a range where the fuel efficiency of the engine 11 is good in the map or the conversion table, the energy saving effect of the engine 11 can be obtained.

次に、ステップＳ２において、現在のバッテリ電圧Ｖｍから、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１が決定される。この処理は、ブロック６０−２〜６０−６により行われる。   Next, in step S2, a battery current output upper limit value Pbatmax1 and a battery current output lower limit value Pbatmin1 are determined from the current battery voltage Vm. This process is performed by blocks 60-2 to 60-6.

まず、ブロック６０−２は、現在のバッテリ電圧Ｖｍから演算により現在の充電率ＳＯＣａｃｔを求める。次に、ブロック６０−３は、マップあるいは変換テーブルを用いて現在の充電率ＳＯＣａｃｔから、充電電流及び放電電流を最大値として一定とした際のバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１及びバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１を決定する。同時に、ブロック６０−４は、マップあるいは変換テーブルを用いて現在の充電率ＳＯＣａｃｔから、ＳＯＣ下限値以下にならず、ＳＯＣ上限値以上とならないバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２及びバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２を決定する。続いて、ブロック６０−５は、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１１とバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１２のうち、値の大きくない方をバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１として決定する。また、ブロック６０−６は、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１１とバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１２のうち、小さくない方をバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１として決定する。   First, the block 60-2 obtains the current charging rate SOCact by calculation from the current battery voltage Vm. Next, the block 60-3 determines the battery output upper limit value Pbatmax11 and the battery output lower limit value Pbatmin11 when the charging current and the discharging current are made constant as maximum values from the current charging rate SOCact using the map or the conversion table. To do. At the same time, the block 60-4 determines a battery output upper limit value Pbatmax12 and a battery output lower limit value Pbatmin12 that are not lower than the SOC lower limit value and not higher than the SOC upper limit value from the current charging rate SOCact using the map or the conversion table. . Subsequently, the block 60-5 determines the battery current output upper limit value Pbatmax1 that is not larger between the battery output upper limit value Pbatmax11 and the battery output upper limit value Pbatmax12. Further, the block 60-6 determines a battery current output lower limit value Pbatmin1 which is smaller than the battery output lower limit value Pbatmin11 and the battery output lower limit value Pbatmin12.

以上のように、ステップＳ２で、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１が決定されたら、続いて、ステップＳ３において、現在の充電率ＳＯＣａｃｔからバッテリ出力目標値Ｐｂａｔｔｇｔが決定される。この処理はブロック６０−７により行われる。   As described above, when the battery current output upper limit value Pbatmax1 and the battery current output lower limit value Pbatmin1 are determined in step S2, subsequently, in step S3, the battery output target value Pbatgtt is determined from the current charging rate SOCact. This process is performed by block 60-7.

次に、ステップＳ４において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが、エンジン１１及びバッテリ５８の要求出力の限界値に基づいて決定される。ステップＳ４における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。   Next, in step S <b> 4, the electric load actual output Pelcout is determined based on the limit values of the required output of the engine 11 and the battery 58. The process in step S4 is performed in block 60-8 which is a power distribution unit. This process will be described later.

続いて、ステップＳ５において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔが、エンジン１１及びバッテリ５８の要求出力の限界値に基づいて決定される。ステップＳ５における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。   Subsequently, in step S5, the actual hydraulic load output Phydout is determined based on the limit values of the required output of the engine 11 and the battery 58. The process in step S5 is performed in block 60-8 which is a power distribution unit. This process will be described later.

次に、ステップＳ６において、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔが、エンジン１１、電気負荷５６、及びバッテリ５８の算出された出力に基づいて決定される。バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔは、バッテリ５８への充放電出力である。ステップＳ６における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。   Next, in step S <b> 6, the battery output Pbatout is determined based on the calculated outputs of the engine 11, the electric load 56, and the battery 58. The battery output Pbatout is a charge / discharge output to the battery 58. The process in step S6 is performed in block 60-8 which is a power distribution unit. This process will be described later.

続いて、ステップＳ７において、アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆが、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔとバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔとの比較に基づいて決定される。ステップＳ７における処理は動力分配部であるブロック６０−８で行われる。この処理については後述する。   Subsequently, in step S7, an assist motor output command Pasmref is determined based on a comparison between the actual electric load output Pelcout and the battery output Pbatout. The processing in step S7 is performed in block 60-8 which is a power distribution unit. This process will be described later.

ステップＳ７の処理が終了したら、ＣＰＵ３０Ａでの処理は終了する。以上のＣＰＵ３０Ａでの処理により、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ、及びアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆが決定される。   When the process of step S7 ends, the process in the CPU 30A ends. Through the above processing in the CPU 30A, the hydraulic load actual output Phydout, the electric load actual output Pelcout, and the assist motor output command Pasmref are determined.

ここで、上述のステップＳ４における処理について詳細に説明する。図１３はステップＳ４における処理のフローチャートである。   Here, the process in step S4 described above will be described in detail. FIG. 13 is a flowchart of the process in step S4.

まず、ステップＳ４−１において、電気負荷出力限界値として電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを算出する。電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘは、電気負荷５６に供給可能な最大電力である。ここで油圧負荷５４は電気負荷５６に対する駆動力源としては機能しないため、油圧負荷出力要求Ｐｈｙｄｒｅｑは考慮されず０となるので、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘは、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘとバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１との和である。すなわち、電気負荷５６に供給可能な最大の電力は、エンジン１１の最大出力で得られるアシストモータ５２による発電電力とバッテリの最大放電出力との和である。また、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎは、電気負荷５６で回生された電力を消費できるか、あるいはバッテリ５８に蓄積可能な電力である。電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎは、エンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎから油圧負荷出力要求Ｐｈｙｄｒｅｑを減算し、且つバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１を加算して求められる。   First, in step S4-1, an electric load output upper limit value Pelcmax and an electric load output lower limit value Pelcmin are calculated as electric load output limit values. The electric load output upper limit Pelcmax is the maximum power that can be supplied to the electric load 56. Here, since the hydraulic load 54 does not function as a driving force source for the electric load 56, the hydraulic load output request Phydreq is not taken into consideration, and thus the electric load output upper limit Pelcmax is equal to the engine output upper limit Pengmax and the current battery output. This is the sum of the upper limit value Pbatmax1. That is, the maximum power that can be supplied to the electric load 56 is the sum of the power generated by the assist motor 52 obtained by the maximum output of the engine 11 and the maximum discharge output of the battery. The electric load output lower limit value Pelcmin is power that can be consumed by the electric load 56 or can be stored in the battery 58. The electric load output lower limit value Pelcmin is obtained by subtracting the hydraulic load output request Phydreq from the engine output lower limit value Pengmin and adding the battery current output lower limit value Pbatmin1.

再度、図１３を参照する。次に、ステップＳ４−２において、電気負荷要求出力と電気負荷出力限界値とを比較する。つまり、ステップＳ４−１にて算出された電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを比較し、電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ以下であるか否か、及び電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎ以上であるか否かを判定する。   Reference is again made to FIG. Next, in step S4-2, the required electrical load output and the electrical load output limit value are compared. That is, the electric load output upper limit value Pelcmax and the electric load output lower limit value Pelcmin calculated in step S4-1 are compared, whether or not the electric load request output Pelcreq is equal to or lower than the electric load output upper limit value Pelcmax, and the electric load It is determined whether or not the output lower limit value Pelcmin is greater than or equal to.

その後、ステップＳ４−３、もしくはステップＳ４−４へ進み、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを決定する。   Then, it progresses to step S4-3 or step S4-4, and the electrical load actual output Pelcout is determined.

電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力限界値以内であれば、ステップＳ４−３へ進む。この場合、ステップＳ４−３において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくして、ステップＳ４−５にて後処理を終了する。   If the electrical load required output Pelcreq is within the electrical load output limit value, the process proceeds to step S4-3. In this case, in step S4-3, the electric load actual output Pelcout is made equal to the electric load request output Pelcreq, and the post-processing is ended in step S4-5.

一方、ステップＳ４−２において電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑが電気負荷出力限界値以内ではない場合には、ステップＳ４−４へ進む。この場合、ステップＳ４−４において、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘ以内でない場合には、電気負荷出力上限値Ｐｅｌｃｍａｘを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくし、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔが電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎ以上でない場合には、電気負荷出力下限値Ｐｅｌｃｍｉｎを電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑに等しくし、ステップＳ４−５にて処理を終了する。   On the other hand, if the electric load request output Pelcreq is not within the electric load output limit value in step S4-2, the process proceeds to step S4-4. In this case, when the electric load actual output Pelcout is not within the electric load output upper limit Pelcmax in step S4-4, the electric load output upper limit Pelcmax is made equal to the electric load required output Pelcreq, and the electric load actual output Pelcout is If it is not equal to or greater than the electric load output lower limit Pelcmin, the electric load output lower limit Pelcmin is made equal to the electric load request output Pelcreq, and the process ends in step S4-5.

次に、上述のステップＳ５の処理について詳細に説明する。図１４は、ステップＳ５の処理のフローチャートである。   Next, the process of step S5 described above will be described in detail. FIG. 14 is a flowchart of the process in step S5.

まず、ステップＳ５−１において、油圧負荷出力限界値として油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘを算出する。油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘは、油圧負荷５４に供給可能な最大動力である。油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘは、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘにバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘを加算し、且つ電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを減算して算出される。ここで、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔには極性があり、プラスとマイナスの値をとる。電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔがプラスの値のときは電気負荷５６に電力を供給することを意味し、油圧負荷５４に供給可能な動力は電気負荷５６に供給する電力を減算したものとなる。一方、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔがマイナスの値のときは電気負荷５６から回生電力が供給されることを意味し、油圧負荷５４に供給可能な動力は電気負荷５６からの回生電力を加算したものとなる。電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔのマイナスの値が減算されるため、自動的にマイナスとマイナスでプラスとなり、回生電力は加算されることとなる。   First, in step S5-1, the hydraulic load output upper limit value Phydmax is calculated as the hydraulic load output limit value. The hydraulic load output upper limit value Phydmax is the maximum power that can be supplied to the hydraulic load 54. The hydraulic load output upper limit value Phydmax is calculated by adding the battery output upper limit value Pbatmax to the engine output upper limit value Pengmax and subtracting the electric load actual output Pelcout. Here, the actual electric load output Pelcout has polarity and takes a positive value and a negative value. When the electric load actual output Pelcout is a positive value, it means that electric power is supplied to the electric load 56, and the power that can be supplied to the hydraulic load 54 is obtained by subtracting the electric power supplied to the electric load 56. On the other hand, when the electrical load actual output Pelcout is a negative value, it means that regenerative power is supplied from the electrical load 56, and the power that can be supplied to the hydraulic load 54 is the sum of the regenerative power from the electrical load 56. Become. Since the negative value of the actual electric load output Pelcout is subtracted, it automatically becomes positive between negative and negative, and the regenerative power is added.

次に、ステップＳ５−２において、油圧負荷要求出力と油圧負荷出力限界値とを比較する。つまり、ステップＳ５−１にて算出された油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘに対して、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘ以下であるか否かを判定する。   Next, in step S5-2, the hydraulic load request output is compared with the hydraulic load output limit value. That is, it is determined whether the hydraulic load request output Phydreq is equal to or less than the hydraulic load output upper limit Phydmax with respect to the hydraulic load output upper limit Phydmax calculated in step S5-1.

その後、ステップＳ５−３、もしくはステップＳ５−４にへ進み、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔを決定する。   Then, it progresses to step S5-3 or step S5-4, and hydraulic load actual output Phydout is determined.

油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力限界値以内であれば、ステップＳ５−３へ進む。この場合、ステップＳ５−３において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔを油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに等しくして、ステップＳ５−５にて後処理を終了する。   If the hydraulic load request output Phydreq is within the hydraulic load output limit value, the process proceeds to step S5-3. In this case, in step S5-3, the hydraulic load actual output Phydout is made equal to the hydraulic load request output Phydreq, and the post-processing is ended in step S5-5.

一方、ステップＳ５−２において、油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑが油圧負荷出力限界値以内ではない場合には、ステップＳ５−４に進む。この場合、ステップＳ５−４において、油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔが油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘ以内でない場合には、油圧負荷出力上限値Ｐｈｙｄｍａｘを油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑに等しくし、ステップＳ５−５にて処理を終了する。   On the other hand, when the hydraulic load request output Phydreq is not within the hydraulic load output limit value in step S5-2, the process proceeds to step S5-4. In this case, if the actual hydraulic load output Phydout is not within the hydraulic load output upper limit value Phydmax in step S5-4, the hydraulic load output upper limit value Phydmax is made equal to the hydraulic load request output Phydreq and processed in step S5-5. Exit.

次に、上述のステップＳ６の処理について詳細に説明する。図１５はステップＳ６の処理のフローチャートである。   Next, the process of step S6 described above will be described in detail. FIG. 15 is a flowchart of the process in step S6.

まず、ステップＳ６−１において、バッテリ制御出力限界値としてバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２を算出する。バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２は、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔとの和からエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを減算して算出される。バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２は、電気負荷５６で消費できる電力と、アシストモータ５２で油圧系をアシストして消費することのできる電力との和になる。バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２は、電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔとの和からエンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘを減算して算出される。   First, in step S6-1, a battery control output upper limit value Pbatmax2 and a battery control output lower limit value Pbatmin2 are calculated as battery control output limit values. The battery control output upper limit value Pbatmax2 is calculated by subtracting the engine output lower limit value Pengmin from the sum of the electric load actual output Pelcout and the hydraulic load actual output Phydout. The battery control output upper limit value Pbatmax2 is the sum of the power that can be consumed by the electric load 56 and the power that can be consumed by assisting the hydraulic system by the assist motor 52. The battery control output lower limit value Pbatmin2 is calculated by subtracting the engine output upper limit value Pengmax from the sum of the electric load actual output Pelcout and the hydraulic load actual output Phydout.

次に、ステップＳ６−２において、バッテリ制御出力限界値とバッテリ現在出力限界値（バッテリ制御出力上限値、バッテリ制御出力下限値）とを比較する。具体的には、ステップＳ２で算出したバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１とバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２とを比較し、バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２がバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上であるか否かを判定する。また、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１とバッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２とを比較し、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２がバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下であるか否かを判定する。   Next, in step S6-2, the battery control output limit value and the battery current output limit value (battery control output upper limit value, battery control output lower limit value) are compared. Specifically, the battery current output upper limit value Pbatmax1 calculated in step S2 is compared with the battery control output upper limit value Pbatmax2, and it is determined whether or not the battery control output upper limit value Pbatmax2 is equal to or greater than the battery current output upper limit value Pbatmax1. . Further, the battery current output lower limit value Pbatmin1 is compared with the battery control output lower limit value Pbatmin2, and it is determined whether or not the battery control output lower limit value Pbatmin2 is equal to or less than the battery current output lower limit value Pbatmin1.

その後、ステップＳ６−３、もしくはステップＳ６−４へ進み、上限と下限のそれぞれについてバッテリ出力限界値を決定する。   Then, it progresses to step S6-3 or step S6-4, and determines a battery output limit value for each of the upper limit and the lower limit.

バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２について、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上であれば、ステップＳ６−３に進む。この場合、ステップＳ６−３において、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘをバッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１に等しくする。一方、バッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２について、バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１以上でない場合には、ステップＳ６−４へ進む。この場合、ステップＳ６−４において、バッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘをバッテリ制御出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ２に等しくする。   If the battery control output upper limit value Pbatmax2 is equal to or greater than the battery current output upper limit value Pbatmax1, the process proceeds to step S6-3. In this case, in step S6-3, the battery output upper limit value Pbatmax is made equal to the battery current output upper limit value Pbatmax1. On the other hand, if the battery control output upper limit value Pbatmax2 is not equal to or greater than the battery current output upper limit value Pbatmax1, the process proceeds to step S6-4. In this case, in step S6-4, the battery output upper limit value Pbatmax is made equal to the battery control output upper limit value Pbatmax2.

同様に、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２についても判定を行う。バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２が、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下であれば、ステップＳ６−３に進み、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎが求められる。逆に、バッテリ制御出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ２について、バッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１以下でない場合には、ステップＳ６−４へ進み、バッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎが求められる。   Similarly, the battery control output lower limit value Pbatmin2 is determined. If the battery control output lower limit value Pbatmin2 is equal to or less than the battery current output lower limit value Pbatmin1, the process proceeds to step S6-3, and the battery output lower limit value Pbatmin is obtained. Conversely, if the battery control output lower limit value Pbatmin2 is not less than or equal to the current battery output lower limit value Pbatmin1, the process proceeds to step S6-4, where the battery output lower limit value Pbatmin is obtained.

そしてステップＳ６−５では、ブロック６０−７により求められたバッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔが、バッテリ出力限界値以内かを判定する。バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力限界値以内であれば、ステップＳ６−６へ進む。この場合、ステップＳ６−６において、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔに等しくして、ステップＳ６−８にて後処理を終了する。   In step S6-5, it is determined whether the battery target output Pbattgt obtained in block 60-7 is within the battery output limit value. If the battery target output Pbattgt is within the battery output limit value, the process proceeds to step S6-6. In this case, in step S6-6, the battery output Pbatout is made equal to the battery target output Pbatttgt, and the post-processing is ended in step S6-8.

一方、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔが、バッテリ出力限界値以内でない場合には、ステップＳ６−７へ進む。この場合、ステップＳ６−７において、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ以下でない場合には、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ出力上限値Ｐｂａｔｍａｘに等しいとし、バッテリ目標出力Ｐｂａｔｔｇｔがバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ以上でない場合には、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔをバッテリ出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎに等しいとして、ステップＳ６−８にて処理を終了する。   On the other hand, when the battery target output Pbattgt is not within the battery output limit value, the process proceeds to step S6-7. In this case, when the battery target output Pbatgt is not less than or equal to the battery output upper limit value Pbatmax in step S6-7, the battery output Pbatout is set equal to the battery output upper limit value Pbatmax, and the battery target output Pbatgtt is not equal to or greater than the battery output lower limit value Pbatmin. In this case, the battery output Pbatout is set equal to the battery output lower limit value Pbatmin, and the process ends in step S6-8.

このように、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔは、ブロック６０−３、６０−４、６０−７において、現在の充電率ＳＯＣａｃｔに対応して求められたバッテリ現在出力限界値やバッテリ目標出力と比較して算出される。ここで本願発明では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出している。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よくバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔを求めることができる。 As described above, the battery output Pbatout is calculated in blocks 60-3, 60-4, and 60-7 in comparison with the battery current output limit value and the battery target output obtained corresponding to the current charging rate SOCact. The Here, in the present invention, the current charging rate SOCact is calculated based on the capacitance “C L ” and the internal resistance value “R L ” in the first region where the time constant of the capacitor is small. For this reason, since the latest state of the region of the capacitor used for the control can be reflected, the battery output Pbatout can be obtained with high accuracy.

次に、上述のステップＳ７の処理について詳細に説明する。図１６はステップＳ７の処理のフローチャートである。   Next, the process of step S7 described above will be described in detail. FIG. 16 is a flowchart of the process in step S7.

処理が開始されると、ステップＳ７−１において、アシストモータ５２の運転を指示するアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出し、その後処理を終了する。アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆは、バッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔから電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔを減算して算出される。図１７はアシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆの算出モデルを示す図である。アシストモータ５２の出力はバッテリ５８から放電する電力から電気負荷５６で消費される電力を引いて得られる電力に相当する。本願発明では、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」を基に算出している。このため、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて制御することができるので、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。 When the process is started, in step S7-1, an assist motor output command Pasmref for instructing the operation of the assist motor 52 is calculated, and then the process ends. The assist motor output command Pasmref is calculated by subtracting the electric load actual output Pelcout from the battery output Pbatout. FIG. 17 is a diagram showing a calculation model of the assist motor output command Pasmref. The output of the assist motor 52 corresponds to the power obtained by subtracting the power consumed by the electric load 56 from the power discharged from the battery 58. In the present invention, the current charging rate SOCact is calculated based on the capacitance “C L ” and the internal resistance value “R L ” in the first region where the time constant of the capacitor is small. For this reason, since the latest state of the region of the capacitor used for control can be reflected, the output command Pasmref of the motor generator can be calculated with high accuracy. Thereby, engine stall due to insufficient output of the capacitor or insufficient engine assist of the motor generator can be prevented, and stable operation can be realized.

ここで、電気負荷５６の出力は極性を有しており、電気負荷５６が実際に電力を消費する場合は極性はプラスである。この場合、バッテリ５８が放電する電力から電気負荷５６で消費される電力である電気負荷実出力を減算した値がプラスであれば、電力がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は電動機として機能する。一方、バッテリ５８が放電する電力から電気負荷５６で消費される電力である電気負荷実出力を減算した値がマイナスであれば、エンジン１１からの動力がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は発電機として機能する。これにより、アシストモータ５２はマイナスになった分の電力を発電し、その電力が電気負荷５６に供給される。   Here, the output of the electric load 56 has a polarity, and the polarity is positive when the electric load 56 actually consumes power. In this case, if the value obtained by subtracting the actual load of the electric load that is consumed by the electric load 56 from the electric power discharged from the battery 58 is positive, the electric power is supplied to the assist motor 52, and the assist motor 52 functions as an electric motor. To do. On the other hand, if the value obtained by subtracting the actual output of the electrical load, which is the power consumed by the electrical load 56, from the power discharged from the battery 58 is negative, the power from the engine 11 is supplied to the assist motor 52. Functions as a generator. As a result, the assist motor 52 generates a negative amount of electric power, and the electric power is supplied to the electric load 56.

また、電気負荷５６が回生電力を発生する場合は、電気負荷５６の出力極性はマイナスである。この場合、マイナスの値を引くこととなるから、バッテリ５８が放電する電力に電気負荷５６で回生する電力が加算されることとなる。したがって、バッテリ５８が放電する電力と電気負荷５６で回生する電力との和がアシストモータ５２に供給され、アシストモータ５２は電動機として機能して、エンジン１１をアシストすることとなる。すなわち、電気駆動部の出力設定値である電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔと、蓄電器出力設定値であるバッテリ出力Ｐｂａｔｏｕｔとの電気的な比較に基づいて、アシストモータ５２の制御が行われる。   Further, when the electric load 56 generates regenerative power, the output polarity of the electric load 56 is negative. In this case, since a negative value is subtracted, the power regenerated by the electric load 56 is added to the power discharged from the battery 58. Therefore, the sum of the electric power discharged from the battery 58 and the electric power regenerated by the electric load 56 is supplied to the assist motor 52, and the assist motor 52 functions as an electric motor to assist the engine 11. That is, the assist motor 52 is controlled based on an electrical comparison between the actual electric load Pelcout, which is the output setting value of the electric drive unit, and the battery output Pbatout, which is the capacitor output setting value.

以上説明したように、本実施例が適用されるハイブリッド型作業機械の一例であるパワーショベルは、油圧発生機、電動発電機、蓄電器、電気駆動部、及び制御装置を有する。油圧発生機は油圧モータである油圧ポンプ５３に相当し、エンジン１１の出力を油圧のパワーに変換し、油圧駆動部に供給する。電動発電機１２は、アシストモータ５２に相当し、エンジン１１に接続され、電動機及び発電機の両方として機能する。蓄電器はバッテリ５８に相当し、電動発電機１２に電力を供給して電動機として機能させる。電気駆動部は、蓄電器及び電動発電機からの電力により駆動され、且つ回生電力を発生して蓄電器及び電動発電機の少なくとも一方に供給する。制御装置３０は電動発電機１２の動作を制御する。以上のような構成のハイブリッド型作業機械において、制御装置３０は電動発電機１２の動作及び出力を制御するための動力分配部６０−８を備える。動力分配部６０−８は、蓄電器の充電率ＳＯＣに基づいて決定される蓄電器出力設定値（バッテリ現在出力上限値Ｐｂａｔｍａｘ１及びバッテリ現在出力下限値Ｐｂａｔｍｉｎ１）と、エンジンの回転数に基づいて決定されるエンジン出力設定値（エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎ）と、油圧発生機が要求する動力（パワー）を示す油圧負荷要求値（油圧負荷要求出力Ｐｈｙｄｒｅｑ）と、電気駆動部が要求する電力を示す電気負荷要求値（電気負荷要求出力Ｐｅｌｃｒｅｑ）とに基づいて電動発電機１２の動作及び出力を制御するための出力指令（アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ）を生成して出力する。   As described above, the power shovel that is an example of the hybrid work machine to which the present embodiment is applied includes a hydraulic generator, a motor generator, a capacitor, an electric drive unit, and a control device. The hydraulic generator corresponds to a hydraulic pump 53 that is a hydraulic motor, converts the output of the engine 11 into hydraulic power, and supplies the hydraulic power to the hydraulic drive unit. The motor generator 12 corresponds to the assist motor 52, is connected to the engine 11, and functions as both the motor and the generator. The accumulator corresponds to the battery 58 and supplies electric power to the motor generator 12 to function as an electric motor. The electric drive unit is driven by electric power from the electric storage device and the motor generator, generates regenerative electric power, and supplies it to at least one of the electric storage device and the motor generator. The control device 30 controls the operation of the motor generator 12. In the hybrid work machine having the above-described configuration, the control device 30 includes a power distribution unit 60-8 for controlling the operation and output of the motor generator 12. Power distribution unit 60-8 is determined based on the capacitor output set values (battery current output upper limit value Pbatmax1 and battery current output lower limit value Pbatmin1) determined based on the charge rate SOC of the capacitor, and the engine speed. The engine output set values (engine output upper limit value Pengmax and engine output lower limit value Pengmin), the hydraulic load request value (hydraulic load request output Phydreq) indicating the power required by the hydraulic pressure generator, and the electric drive unit request An output command (assist motor output command Pasmref) for controlling the operation and output of the motor generator 12 is generated and output based on an electric load request value (electric load request output Pelcreq) indicating electric power.

動力分配部６０−８は、電気駆動部に供給する電力を決定し、電気負荷実出力値（電気負荷実出力Ｐｅｌｃｏｕｔ）として出力する。また、動力分配部６０−８は、油圧駆動部に供給する出力を決定し、油圧負荷実出力値（油圧負荷実出力Ｐｈｙｄｏｕｔ）として出力する。さらに、動力分配部６０−８は、蓄電器の蓄電率（ＳＯＣ）に基づいて出力指令（アシストモータ出力指令Ｐａｓｍｒｅｆ）を決定する。   The power distribution unit 60-8 determines the electric power to be supplied to the electric drive unit and outputs it as an electric load actual output value (electric load actual output Pelcout). Further, the power distribution unit 60-8 determines an output to be supplied to the hydraulic drive unit and outputs it as a hydraulic load actual output value (hydraulic load actual output Phydout). Further, the power distribution unit 60-8 determines an output command (assist motor output command Pasmref) based on the storage rate (SOC) of the battery.

本実施例によれば、蓄電器出力設定値、電気負荷要求値、エンジン出力設定値、及び油圧負荷要求値を考慮して、電動発電機の動作及び出力を制御することができるため、動力源であるエンジンと蓄電器とを適正な出力範囲で使用することができる。また、本実施例によれば、電気負荷からの回生電力を効率よく利用することができ、更に、蓄電器の充電率（ＳＯＣ）を効率的に目標値近辺に維持することがきる。   According to this embodiment, it is possible to control the operation and output of the motor generator in consideration of the capacitor output set value, the electric load request value, the engine output set value, and the hydraulic load request value. A certain engine and battery can be used in an appropriate output range. In addition, according to the present embodiment, the regenerative power from the electric load can be used efficiently, and the charge rate (SOC) of the battery can be efficiently maintained near the target value.

実施例においては、蓄電器（キャパシタ１９）の出力電圧として、キャパシタ１９の第１領域（内部抵抗が相対的に小さい部位、急速充放電が可能な部位）の静電容量ＣＬの端子間電圧ＶＣＬを用いた。また、蓄電器（キャパシタ１９）の充電率（ＳＯＣ）をＣＬ及びＶＣＬを使って算出した。第１領域の静電容量ＣＬ、及びＣＬの端子間電圧ＶＣＬを使って作業機械の制御を行うことにより、制御の正確性を高めることができる。 In the examples, as the output voltage of the capacitor (capacitor 19), the first region (the internal resistance is relatively small sites, rapid charging and discharging is available sites) capacitance C L terminal voltage V of the capacitor 19 CL was used. The charging rate of the capacitor (capacitor 19) to (SOC) is calculated using the C L and V CL. The capacitance C L of the first region, and by controlling the working machine with the terminal voltage V CL of C L, it is possible to enhance the accuracy of the control.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto.

たとえば図１８の機能ブロック図のブロック６０−１に示すように、ＳＯＣ算出部で算出されたＳＯＣａｃｔに基づいて、エンジン出力上限値Ｐｅｎｇｍａｘ、及びエンジン出力下限値Ｐｅｎｇｍｉｎを求めてもよい。これは、図１９に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１１−１に対応する。ステップＳ１１−１においては、現在の充填状態（ＳＯＣａｃｔ）に応じたエンジン出力の上限値及び下限値が決定される。そしてステップＳ１１−２において、現在の充填状態（ＳＯＣａｃｔ）に応じたバッテリ出力目標値が決定される。図１８において、ステップＳ１１−２に対応するのは、ブロック６０−７に示される部分である。   For example, as shown in block 60-1 of the functional block diagram of FIG. 18, the engine output upper limit value Pengmax and the engine output lower limit value Pengmin may be obtained based on the SOCact calculated by the SOC calculation unit. This corresponds to step S11-1 in the flowchart shown in FIG. In step S11-1, an upper limit value and a lower limit value of the engine output corresponding to the current filling state (SOCact) are determined. In step S11-2, a battery output target value corresponding to the current charging state (SOCact) is determined. In FIG. 18, the part corresponding to step S11-2 is the part indicated by block 60-7.

その後、動力分配部ではステップＳ１１−３において、エンジン出力上限値と油圧負荷要求との比較を行い、油圧負荷要求がエンジン出力上限値より大きい場合には、バッテリより放電することで電動発電機にてエンジンをアシストすべく、ステップＳ１１−４へ進む。   Thereafter, in step S11-3, the power distribution unit compares the engine output upper limit value with the hydraulic load request. If the hydraulic load request is greater than the engine output upper limit value, the motor generator is discharged by discharging from the battery. Then, the process proceeds to step S11-4 to assist the engine.

ステップＳ１１−４では、バッテリ目標出力、エンジン出力上下限値、油圧負荷要求、及び電気負荷要求とにより、バッテリ出力が決定される。そしてステップＳ１１−６において、決定されたバッテリ出力が放電可能な範囲にあるか否かを判断する。放電可能範囲にない場合には、放電を行うとバッテリの充電量が過度に減少してしまうため、電気負荷の出力を制限する（ステップＳ１１−９）。ここで電気負荷がない場合には、油圧負荷の出力が制限される。放電可能範囲である場合には、放電により電動発電機の電動制御がなされ、エンジンがアシストされる（ステップＳ１１−１０）。   In step S11-4, the battery output is determined based on the battery target output, the engine output upper and lower limit values, the hydraulic load request, and the electric load request. In step S11-6, it is determined whether or not the determined battery output is within a dischargeable range. If it is not within the dischargeable range, the amount of charge of the battery is excessively reduced when discharging is performed, so that the output of the electric load is limited (step S11-9). Here, when there is no electrical load, the output of the hydraulic load is limited. When it is within the dischargeable range, electric control of the motor generator is performed by discharging, and the engine is assisted (step S11-10).

一方、ステップＳ１１−３において、エンジン出力上限値と油圧負荷要求との比較を行い、油圧負荷要求がエンジン出力上限値より大きくないと判断された場合には、バッテリへ充電するために電動発電機をエンジンの動力により発電運転すべく、ステップＳ１１−５へ進む。   On the other hand, in step S11-3, the engine output upper limit value is compared with the hydraulic load request, and if it is determined that the hydraulic load request is not greater than the engine output upper limit value, the motor generator is charged to charge the battery. Is advanced to step S11-5 in order to perform power generation operation with the power of the engine.

ステップＳ１１−５では、バッテリ目標出力、エンジン出力上下限値、油圧負荷要求、及び電気負荷要求とにより、バッテリ出力が決定される。そしてステップＳ１１−８において、決定されたバッテリ出力が充電可能な範囲にあるか否かを判断する。充電可能範囲にない場合には、充電を行うとバッテリの充電量が過度に増加してしまうため、油圧負荷の出力を制限する（ステップＳ１１−１２）。ここで電気負荷による回生動作がなされている場合には、電気負荷の出力も制限される。充電可能範囲である場合には、エンジンの動力により電動発電機の発電制御がなされ、充電がなされる（ステップＳ１１−１１）。   In step S11-5, the battery output is determined based on the battery target output, the engine output upper and lower limit values, the hydraulic load request, and the electric load request. In step S11-8, it is determined whether or not the determined battery output is within a chargeable range. If it is not within the chargeable range, the amount of charge of the battery will increase excessively when charging is performed, so that the output of the hydraulic load is limited (step S11-12). Here, when the regenerative operation by the electric load is performed, the output of the electric load is also limited. If it is within the chargeable range, the power generation of the motor generator is controlled by the power of the engine and charging is performed (step S11-11).

この場合、制御に用いるキャパシタの領域の最新状態を反映させて、エンジンの出力上限値及びバッテリ目標出力値を求めることができるので、電動発電機を精度よく制御することができる。これによりキャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができる。   In this case, since the engine output upper limit value and the battery target output value can be obtained by reflecting the latest state of the capacitor region used for control, the motor generator can be accurately controlled. As a result, engine stall due to insufficient output of the capacitor or insufficient engine assist of the motor generator can be prevented.

また、たとえば実施例においては、エンジン１１にメインポンプ１４と電動発電機１２とが平行に接続されたパラレル方式のハイブリッド型作業機械を示したが、エンジン１１の動力を発電動作によりすべて電気エネルギへ変換する電動発電機１２のみを接続するシリーズ方式のハイブリッド型作業機械へも適用することができる。この場合、電動発電機１２は、発電機としてのみ機能する。   Further, for example, in the embodiment, a parallel type hybrid work machine in which the main pump 14 and the motor generator 12 are connected in parallel to the engine 11 is shown. The present invention can also be applied to a series type hybrid work machine in which only the motor generator 12 to be converted is connected. In this case, the motor generator 12 functions only as a generator.

ここで、本実施の形態においては、現在の充電率ＳＯＣａｃｔを、キャパシタの時定数が小さい第１領域の静電容量「ＣＬ」と内部抵抗値「ＲＬ」の両方を用いて算出しているが、いずれか一方のみを用いることでも、精度よく電動発電機の出力指令Ｐａｓｍｒｅｆを算出することができる。これにより、キャパシタの出力不足、もしくは電動発電機のエンジンアシスト不足によるエンストを防止することができ、安定した運転を実現することができる。 Here, in the present embodiment, the current charging rate SOCact is calculated by using both the capacitance “C L ” and the internal resistance value “R L ” in the first region where the time constant of the capacitor is small. However, the output command Pasmref of the motor generator can be accurately calculated by using only one of them. Thereby, engine stall due to insufficient output of the capacitor or insufficient engine assist of the motor generator can be prevented, and stable operation can be realized.

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

ハイブリッド型作業機械一般に利用することができる。   It can be used for hybrid work machines in general.

１ 下部走行体（基体）
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１２ 電動発電機
１３ 減速機
１４ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８ インバータ
１９ キャパシタ
２０ インバータ
２１ 旋回用電動機
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 減速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２７、２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ 制御装置
３５ 表示装置
３６ 温度検出器
５２ アシストモータ
５３ 油圧ポンプ
５４ 油圧負荷
５６ 電気負荷（電気駆動部）
５８ バッテリ
６０−１〜６０−７ ブロック
６０−８ 動力分配部
６０−９ 出力条件算出部
１００ コンバータ（キャパシタ充放電回路）
１０１ リアクトル
１０２Ａ 昇圧用ＩＧＢＴ
１０２Ｂ 降圧用ＩＧＢＴ
１０２ａ、１０２ｂ ダイオード
１０３Ａ、１０３Ｂ 電源接続端子
１０４Ａ、１０４Ｂ 出力端子
１０５ 平滑用コンデンサ
１０６ 電圧計
１０７ 電流計
１１０ ＤＣバスライン
１１１ 電圧計
１２０ 蓄電回路 1 Lower traveling body (base)
1A, 1B Hydraulic motor 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 13 Reducer 14 Main pump 15 Pilot pump 16 High pressure hydraulic line 17 Control Valve 18 Inverter 19 Capacitor 20 Inverter 21 Turning motor 22 Resolver 23 Mechanical brake 24 Reducer 25 Pilot line 26 Operating device 27, 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Control device 35 Display device 36 Temperature detector 52 Assist motor 53 Hydraulic pump 54 Hydraulic load 56 Electric load (electric drive unit)
58 Battery 60-1 to 60-7 Block 60-8 Power distribution unit 60-9 Output condition calculation unit 100 Converter (capacitor charge / discharge circuit)
101 Reactor 102A Boost IGBT
102B IGBT for step-down
102a and 102b Diodes 103A and 103B Power connection terminals 104A and 104B Output terminal 105 Smoothing capacitor 106 Voltmeter 107 Ammeter 110 DC bus line 111 Voltmeter 120 Power storage circuit

Claims (9)

動力を発生するエンジンと、
前記エンジンに接続され、発電動作をする発電機として機能する電動発電機と、
第１の時定数以下で充放電可能な第１領域と、前記第１の時定数より大きな時定数で充放電する第２領域とを備え、前記電動発電機に電力を供給するキャパシタと、
前記キャパシタからの電力により駆動され、かつ、回生電力を前記キャパシタに供給する電気駆動部と、
前記電動発電機の動作を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記エンジンの出力条件を算出する出力条件算出部と、前記キャパシタの前記第１領域の充電状態に基づいて、キャパシタ出力目標値を求めるキャパシタ目標値算出部と、前記出力条件算出部で算出された出力条件、及び前記電気駆動部が要求するパワーを示す電気負荷要求値とに基づいて、前記電動発電機の出力値を決定する動力分配部とを備えるハイブリッド型作業機械。 An engine that generates power,
A motor generator connected to the engine and functioning as a generator for generating electricity;
A capacitor for supplying electric power to the motor generator, comprising: a first region capable of charging / discharging at or below a first time constant; and a second region charging / discharging at a time constant greater than the first time constant;
An electric drive unit driven by power from the capacitor and supplying regenerative power to the capacitor;
A control device for controlling the operation of the motor generator,
The control device includes: an output condition calculation unit that calculates an output condition of the engine; a capacitor target value calculation unit that obtains a capacitor output target value based on a charge state of the first region of the capacitor; and the output condition calculation And a power distribution unit that determines an output value of the motor generator based on an output condition calculated by the unit and an electric load request value indicating the power required by the electric drive unit. 前記キャパシタの端子間の電圧測定値を用いて、前記キャパシタの充電状態が判断される請求項１に記載のハイブリッド型作業機械。 The hybrid work machine according to claim 1, wherein a charge state of the capacitor is determined using a voltage measurement value between terminals of the capacitor. 前記キャパシタの充電状態は、前記キャパシタの内部抵抗と静電容量に基づいて算出される請求項２に記載のハイブリッド型作業機械。 The hybrid work machine according to claim 2, wherein the charge state of the capacitor is calculated based on an internal resistance and a capacitance of the capacitor. 前記キャパシタの充電状態の算出に用いられる内部抵抗は、前記キャパシタの前記第１領域の内部抵抗であり、前記第１領域の内部抵抗を算出するための前記キャパシタの端子間電圧の測定が、５０〜５００ミリ秒の間で行われる請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。 The internal resistance used for calculating the charge state of the capacitor is the internal resistance of the first region of the capacitor, and the measurement of the voltage across the capacitor for calculating the internal resistance of the first region is 50. The hybrid work machine according to claim 3, wherein the hybrid work machine is performed in a period of ˜500 milliseconds. 更に、前記キャパシタの充放電電流を制御するキャパシタ充放電回路を含み、
前記第１領域の内部抵抗は、
（ａ）前記キャパシタが充電されるように、前記制御装置が前記キャパシタ充放電回路を制御する工程と、
（ｂ）前記キャパシタの充電に伴う、前記キャパシタの電圧の変化分、及び前記キャパシタを流れる電流の変化分を測定する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で測定された変化分に基づいて、前記第１領域の内部抵抗を算出する工程と
を含む算出方法によって算出される請求項４に記載のハイブリッド型作業機械。 Furthermore, a capacitor charge / discharge circuit for controlling the charge / discharge current of the capacitor is included,
The internal resistance of the first region is
(A) the control device controlling the capacitor charge / discharge circuit so that the capacitor is charged;
(B) measuring a change in the voltage of the capacitor and a change in the current flowing through the capacitor as the capacitor is charged;
The hybrid work machine according to claim 4, which is calculated by a calculation method including: (c) calculating an internal resistance of the first region based on the change measured in the step (b). 前記キャパシタの充電状態の算出に用いられる静電容量は、前記キャパシタの前記第１領域の静電容量であり、前記第１領域の静電容量を算出するための前記キャパシタの端子間電圧の測定が１〜３０秒の間で行われる請求項３に記載のハイブリッド型作業機械。   The capacitance used for calculating the charge state of the capacitor is the capacitance of the first region of the capacitor, and the voltage across the capacitor for calculating the capacitance of the first region is measured. The hybrid work machine according to claim 3, wherein is performed in 1 to 30 seconds. 前記第１領域の静電容量は、
（ｄ）前記第１領域と前記第２領域の電荷移動の定常状態において、前記第１領域を充電または放電する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の充放電による前記第１領域の電圧の変化分を測定する工程と、
（ｆ）前記工程（ｄ）の充放電時に前記第１領域に流れる電流の値、及び前記工程（ｅ）で測定された前記第１領域の電圧の変化分に基づいて、前記第１領域の静電容量を算出する工程と
を含む算出方法によって算出される請求項６に記載のハイブリッド型作業機械。 The capacitance of the first region is
(D) charging or discharging the first region in a steady state of charge transfer between the first region and the second region;
(E) a step of measuring a change in voltage of the first region due to charge / discharge in the step (d);
(F) Based on the value of the current flowing through the first region during charge / discharge in the step (d) and the change in the voltage of the first region measured in the step (e), The hybrid work machine according to claim 6, which is calculated by a calculation method including a step of calculating a capacitance. 前記工程（ｄ）において、単位時間当たりの電圧の変化率が所定値以下である場合に、前記第１領域及び前記第２領域の電荷移動が定常状態であると判定する請求項７に記載のハイブリッド型作業機械。   The said process (d) WHEREIN: When the rate of change of the voltage per unit time is below a predetermined value, it determines with the charge transfer of the said 1st area | region and the said 2nd area | region being a steady state. Hybrid work machine. 前記工程（ｄ）において、充電または放電の終了後の経過時間が所定時間以上である場合に、前記第１領域及び前記第２領域の電荷移動が定常状態であると判定する請求項７に記載のハイブリッド型作業機械。 The said process (d) WHEREIN: When the elapsed time after completion | finish of charge or discharge is more than predetermined time, it determines with the charge transfer of the said 1st area | region and the said 2nd area | region being a steady state. Hybrid work machine.
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