JP5208067B2

JP5208067B2 - ハイブリッド建設機械の制御装置

Info

Publication number: JP5208067B2
Application number: JP2009164279A
Authority: JP
Inventors: 治彦川崎; 祐弘江川
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: JP2011017426A

Description

この発明は、スタンバイ時のエネルギーをバッテリーにチャージする建設機械の制御装置に関する。

本出願人は、この種の建設機械を、特願２００８−１４３４１０号にかかわる出願としてすでに提供している。
上記特願２００８−１４３４１０号にかかわる発明（以下「従来の建設機械」という）は、アクチュエータを制御する操作弁をすべて中立位置に保っているとき、すなわち各アクチュエータが非作動状態にあるとき、その中立流路の最下流に設けた絞りの上流側の圧力でレギュレータを制御し、可変容量型ポンプの傾転角を最小にして、その一回転当たりの押し除け容積を最少に保つ。
そして、上記従来の建設機械は、押し除け容積を最少に保った可変吐出量型ポンプの吐出量を回生エネルギーとして利用し、バッテリーをチャージするようにしている。

特開２００２−２７５９４５号公報

上記のようにした従来の装置では、回生エネルギーを利用して発電をしようとしたときポンプの傾転角が最小になって、その１回転当たりの押し除け容積が小さくなってしまう。そのために、バッテリーをチャージするためのエネルギーが不足気味になるとともに、押しのけ容積を小さくした状態でポンプを使用すると、ポンプ効率も悪くなり、その分、エネルギーロスも大きくなるという問題があった。

また、ポンプの押し除け容積を小さくした状態で、大きな油圧エネルギーを得ようとすれば、当該ポンプの回転数を上げなければならない。しかし、ポンプの回転数を上げるためには、その原動機であるエンジンの回転数を上げなければならないが、エンジンの回転数を上げれば、それだけエネルギーの消費量が多くなるとともに、騒音の原因にもなるという問題があった。

この発明の目的は、回生エネルギーを効率よく利用できるようにしたハイブリッド建設機械の制御装置を提供することである。

この発明は、可変容量型ポンプと、この可変容量型ポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる回路系統と、この回路系統に設けた操作弁のすべてが中立位置を保っているとき可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、最下流に位置する操作弁のさらに下流側における上記中立流路に設けたパイロット圧発生用の絞りと、上記最下流の操作弁とパイロット圧発生用の絞りとの間に発生する圧力を導くパイロット流路と、このパイロット流路に接続するとともに可変容量型ポンプの傾転角を制御するレギュレータとを備えたハイブリッド建設機械の制御装置を前提にする。

上記の装置を前提にしつつ、第１の発明は、上記各操作弁が中立位置にあることを検出する中立位置検出手段と、上記可変容量型ポンプとは別のパイロット圧力源に接続した電磁可変減圧弁と、通常制御位置と回生エネルギー制御位置とに切り換え可能であって、通常制御位置ではパイロット流路とレギュレータとを接続し、回生エネルギー制御位置では電磁可変減圧弁とレギュレータとを接続する電磁切換弁と、発電機に連係した発電用油圧モータと、上記可変容量型ポンプをアシストするアシストポンプと、上記可変容量型ポンプと最上流の上記操作弁と間に接続した３位置切換弁であって、その第１位置で可変容量型ポンプを上記回路系統に接続し、第２位置で可変容量型ポンプを発電用油圧モータに接続し、第３位置でアシストポンプを可変容量型ポンプとの合流点に接続するメイン切換弁と、このメイン切換弁のパイロット室にパイロット圧を導くとともに、このパイロット圧でメイン切換弁を切り換える電磁パイロット制御弁と、上記中立位置検出手段、上記電磁可変減圧弁、電磁切換弁および電磁パイロット制御弁を制御するコントローラとを備えている。

そして、上記コントローラは、中立位置検出手段から中立信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御してパイロット圧力源とメイン切換弁のパイロット室とを接続してメイン切換弁を第２位置に切り換え、メイン切換弁を介して可変容量型ポンプと発電用油圧モータとを接続するとともに、電磁切換弁を回生エネルギー制御位置に保持して、電磁可変減圧弁をレギュレータに接続し、電磁可変減圧弁を制御してレギュレータに作用させる圧力を制御し、可変容量型ポンプの吐出流量を制御する。さらに、アシストポンプを駆動させるための駆動信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御して上記メイン切換弁を第３位置に切り換える構成にしている。

第２の発明は、コントローラは、電磁可変減圧弁の二次側の圧力であるレギュレータに作用する圧力を、可変容量型ポンプの最少傾転角を維持する圧力から、最大傾転角を維持する圧力範囲まで制御可能にしている。

第３の発明は、上記発電用油圧モータとアシストポンプとを連係して回転させる構成にするとともに、発電用油圧モータに連係した発電機を駆動モータとして上記アシストポンプを回転させる構成にしている。

第１〜３の発明によれば、レギュレータに作用する圧力を電磁可変減圧弁で可変制御できるので、可変容量型ポンプの傾転角を必要に応じて自由に制御できる。したがって、バッテリをチャージするためのチャージ量が可変になり、エネルギーを適正に維持できるとともに、傾転角の小さいポンプ効率の悪い領域を使わず、エネルギーロスが少なくなる。
また、上記のように可変容量型ポンプの傾転角を自由に制御できるので、可変容量型ポンプの吐出量を大きくするためにエンジン回転数を上げたりしなくてもよくなり、その分、エネルギーロスも少なくなる。

さらに、可変容量型ポンプと発電用油圧モータとは、メイン切換弁を介して接続されるので、可変容量型ポンプと発電用油圧モータとの間に、特別なバルブなどを設ける必要がなくなり、その分、回路構成も簡素化できる。

また、メイン切換弁は、第１位置から第３位置まで切り換え可能にするとともに、第１位置では可変容量型ポンプを複数の操作弁を備えた回路系統に接続し、第２位置では可変容量型ポンプを発電用油圧モータに接続し、第３位置ではアシストポンプを可変容量型ポンプとの合流点に接続する。このようにひとつのメイン切換弁で３方向の切り換えが可能なので、回路構成を簡素化できる。

第３の発明によれば、発電用油圧モータとアシストポンプとを一方向に回転させるとともに、アシストポンプは発電機を駆動源にして回転するので、発電機を駆動電動モータとしても活用でき、発電用油圧モータで直接アシストポンプを駆動された分だけ、駆動電動モータの駆動力が少なくて済み、効率的な構成となる。

回路図である。制御系のフローチャート図である。

図１に示した第１実施形態は、パワーショベルの制御装置で、図示していない回転数センサーを備えたエンジンＥで駆動する可変容量型の第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２を設けているが、これら第１，２可変容量型ポンプＭＰ１、ＭＰ２は同軸回転するものである。なお、図中符号１はエンジンＥに設けたジェネレータで、エンジンＥの余力を利用して発電機能を発揮するものである。

上記第１可変容量型ポンプＭＰ１は第１回路系統に接続しているが、この第１回路系統は、その上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁２、アームシリンダを制御する操作弁３、ブームシリンダを制御するブーム２速用の操作弁４、予備用アタッチメントを制御する操作弁５および左走行用のモータを制御する操作弁６を接続している。

上記各操作弁２〜６のそれぞれは、中立流路７およびパラレル通路８を介して第１可変容量型ポンプＭＰ１に接続している。
上記中立流路７であって、左走行モータ用の操作弁６の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り９を設けている。この絞り９はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。

また、上記中立流路７は、上記操作弁２〜６のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第１可変容量型ポンプＭＰ１から吐出された油の全部または一部を、絞り９を介してタンクＴに導くが、このときには絞り９を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。

一方、上記操作弁２〜６がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路７が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、絞り９を流れる流量がなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁２〜６の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路７からタンクに導かれることになるので、絞り９は、中立流路７に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、絞り９は、操作弁２〜６の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。

また、上記中立流路７であって、操作弁６と絞り９との間にはパイロット流路１０を接続しているが、このパイロット流路１０は、電磁切換弁１１を介して、第１可変容量型ポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１２に接続している。
上記レギュレータ１２は、パイロット流路１０のパイロット圧と逆比例して第１可変容量型ポンプＭＰ１の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁２〜６をフルストロークして中立流路７の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第１可変容量型ポンプＭＰ１の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。

また、上記電磁切換弁１１には、電磁可変減圧弁１３を介してパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁１１が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ１２がパイロット流路１０に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ１２が電磁可変減圧弁１３に接続する。

また、上記第１可変容量型ポンプＭＰ１と第１回路系統の最上流の操作弁２との間にはメイン切換弁１４を接続している。そして、このメイン切換弁１４はその両端に設けたパイロット室１４ａ，１４ｂに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室１４ａは第１電磁制御弁１５を介して上記パイロット油圧源ＰＰに接続し、他方のパイロット室１４ｂは第２電磁制御弁１６を介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。

上記のようにしたメイン切換弁１４は、図示の中立位置である第１位置と、図面左側位置である第２位置と、図面右側位置である第３位置とに切り換え可能にしている。そして、このメイン切換弁１４が上記第１位置（中立位置）にあるとき、第１可変容量型ポンプＭＰ１は第１回路系統に接続される。また、上記左側位置である第２位置に切り換えられたときには、第１可変容量型ポンプＭＰ１は発電用油圧モータＭに接続し、上記右側位置である第３位置にあるときには、第１可変容量型ポンプＭＰ１は第１回路系統に接続するとともに、アシストポンプＡＰがこの第１可変容量型ポンプＭＰ１とメイン切換弁１４との間における合流点に接続される。

なお、図中符号１７は上記発電用油圧モータＭ側からの逆流を防ぐチェック弁であり、符号１８は第１可変容量型ポンプＭＰ１からアシストポンプＡＰへの流れを防止するチェック弁である。

そして、上記電磁切換弁１１および第１，２電磁制御弁１５，１６のソレノイドはコントローラＣに接続して、それらの切り換え動作をコントローラＣが制御するようにしている。
また、上記電磁可変減圧弁１３のソレノイドもコントローラＣに接続し、当該減圧弁１３の二次圧をコントローラＣで制御できるようにしている。

一方、上記第２可変容量型ポンプＭＰ２は第２回路系統に接続しているが、この第２回路系統は、その上流側から順に、右走行用モータを制御する操作弁１９、バケットシリンダを制御する操作弁２０、ブームシリンダを制御する操作弁２１およびアームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁２２を接続している。

上記各操作弁１９〜２２は、中立流路２３を介して第２可変容量型ポンプＭＰ２に接続するとともに、操作弁２０および操作弁２１はパラレル通路２４を介して第２可変容量型ポンプＭＰ２に接続している。
上記中立流路２３であって、操作弁２２の下流側にはパイロット圧制御用の絞り２５を設けているが、この絞り２５は、第１回路系統の絞り９と全く同様に機能するものである。

そして、上記中立流路２３であって、最下流の操作弁２２と上記絞り２５との間には、パイロット流路２６を接続しているが、このパイロット流路２６は、電磁切換弁２７を介して、第２可変容量型ポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２８に接続している。
上記レギュレータ２８は、パイロット流路２６のパイロット圧と逆比例して第２可変容量型ポンプＭＰ２の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１９〜２２をフルストロークして中立流路２３の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第２可変容量型ポンプＭＰ２の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。

また、上記電磁切換弁２７には、上記電磁可変減圧弁１３を介してパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁２７が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ２８がパイロット流路２６に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ２８が電磁可変減圧弁１３に接続する。つまり、電磁可変減圧弁１３に対して、上記電磁切換弁１１，２７が並列に接続され、これら電磁切換弁１１，２７には、電磁可変減圧弁１３で制御された同じ圧力が導かれることになる。

また、上記第２可変容量型ポンプＭＰ２と第２回路系統の最上流の操作弁１９との間にはメイン切換弁２９を接続している。そして、このメイン切換弁２９はその両端に設けたパイロット室２９ａ，２９ｂに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室２９ａは上記第１電磁制御弁１５を介して上記パイロット油圧源ＰＰに接続し、他方のパイロット室２９ｂは第２電磁制御弁１６を介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。

上記のようにしたメイン切換弁２９は、図示の中立位置である第１位置と、図面左側位置である第２位置と、図面右側位置である第３位置とに切り換え可能にしている。そして、このメイン切換弁２９が上記第１位置（中立位置）にあるとき、第２可変容量型ポンプＭＰ２は第２回路系統に接続される。また、上記左側位置である第２位置に切り換えられたときには、第２可変容量型ポンプＭＰ２は発電用油圧モータＭに接続し、上記右側位置である第３位置にあるときには、第２可変容量型ポンプＭＰ２は第２回路系統に接続するとともに、アシストポンプＡＰがこの第２可変容量型ポンプＭＰ２とメイン切換弁２９との間における合流点に接続される。

なお、図中符号３０は上記発電用油圧モータＭ側からの逆流を防ぐチェック弁であり、符号３１は第２可変容量型ポンプＭＰ２からアシストポンプＡＰへの流れを防止するチェック弁である。
また、上記電磁切換弁２７のソレノイドはコントローラＣに接続して、それらの切り換え動作をコントローラＣが制御できるようにしている。

上記のようにした操作弁２〜６および１９〜２２には、その中立位置を検出するための図示していない中立位置検出手段を設けているが、この中立位置検出手段は、操作弁２〜６および１９〜２２の中立位置を電気的なセンサーを利用して検出してもよいし、油圧的に検出するようにしてもよい。操作弁２〜６および１９〜２２の中立位置を油圧的に検出するとは、例えば、各操作弁２〜６および１９〜２２に、それらを直列につなぐパイロットラインを設け、上記操作弁を中立位置から切り換え位置に切り換えたとき、上記パイロットラインがふさがれてその圧力が変化する構成が考えられるが、この圧力変化を電気信号に変換する。
いずれにしても、操作弁２〜６および１９〜２２が中立位置にあるかどうかの電気信号はコントローラＣに入力されるようにしている。

さらに、上記発電用油圧モータＭは発電機３２に連係し、発電用油圧モータＭが回転することによって、発電機３２が回転して発電機能を発揮するとともに、この発電機３２で発電された電力は、インバータ３３を介してバッテリー３４に充電されるようにしている。そして、このバッテリー３４はコントローラＣに接続し、バッテリー３４の充電量をコントローラＣが把握できるようにしている。
上記のようにした発電用油圧モータＭは、可変容量型であって、その傾転角を、コントローラＣに接続したレギュレータ３５で制御できるようにしている。

なお、図中符号３６はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ１で発電された電力をバッテリー３４に充電するためのものであるが、この実施形態では、バッテリーチャージャー３６を、家庭用の電源などの別系統の電源３７にも接続している。

また、上記のようにした発電用油圧モータＭにはアシストポンプＡＰを連係しているが、このアシストポンプＡＰは発電用油圧モータＭに連係して回転する構成にしている。ただし、このアシストポンプＡＰは、可変容量型にするとともに、その傾転角をレギュレータ３８で制御できるようにしている。したがって、発電用油圧モータＭが発電機能を発揮しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最少にして、その負荷が発電用油圧モータＭにほとんど作用しない状態に設定できる。そして、発電機３２を電動モータとして機能させれば、上記アシストポンプＡＰが回転してポンプ機能を発揮させることができる。

上記のようにした実施形態において、コントローラＣは、すべての操作弁２〜６，１９〜２２が中立位置に保たれていなければ、これら操作弁に接続したアクチュエータが作動状態にあると判定して、電磁切換弁１１，２７、電磁制御弁１５，１６および電磁可変減圧弁１３のソレノイドを励磁せず、それら各弁をノーマル状態に保つ。また、上記のように電磁制御弁１５，１６をノーマル位置に保った状態では、メイン切換弁１４，２９のパイロット室１４ａ，１４ｂおよび２９ａ、２９ｂのそれぞれには、パイロット圧が作用しないので、メイン切換弁１４，２９も図示の中立位置である第１位置を維持し、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油を、それぞれの回路系統に導く。

上記の状態では、当該操作弁の操作量に応じて中立流路７，２３に流れる流量が変化する。そして、中立流路７，２３に流れる流量に応じて、パイロット圧発生用の絞り９，２５の上流側に発生するパイロット圧が変化するが、このパイロット圧に応じてレギュレータ１２，２８は第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の傾転角を制御する。すなわち、パイロット圧が小さくなればなるほど、上記傾転角を大きくして第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の１回転当たりの押し除け量を多くする。反対にパイロット圧が大きくなればなるほど、上記傾転角を小さくして第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の１回転当たりの押し除け量を少なくする。
したがって、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２は、操作弁の操作量に応じた要求流量に見合った流量を吐出することになる。

また、第１電磁制御弁１５のソレノイドを励磁して、第１電磁制御弁１５を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁１４，２９の一方のパイロット室１４ａ，２９ａにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁１４，２９は図面左側位置である第２位置に切り換わる。メイン切換弁１４，２９が上記第２位置に切り換われば、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２と第１，２回路系統との接続が遮断されるとともに、それら可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油はそれぞれ合流して発電用油圧モータＭに供給される。
したがって、発電用油圧モータＭが回転して発電機３２を回転させるので、発電機３２が発電機能を発揮するとともに、その発電された電力はインバータ３３を介してバッテリー３４に充電される。

さらに、第２電磁制御弁１６のソレノイドを励磁して、第２電磁制御弁１６を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁１４，２９の他方のパイロット室１４ｂ，２９ｂにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁１４，２９は図面右側位置である第３位置に切り換わる。メイン切換弁１４，２９が上記第３位置に切り換われば、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２と第１，２回路系統とが接続されるとともに、アシストポンプＡＰが、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２との間における合流点に接続される。したがって、可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量とアシストポンプＡＰの吐出量の合計量が、第１，２回路系統に供給されることになる。

なお、上記アシストポンプＡＰは、可変容量型であってその傾転角をレギュレータ３８で制御できるようにしている。また、このアシストポンプＡＰは、発電機３２を電動モータとして機能させることによって回転するもので、バッテリー３４に充電した電力をこのアシストポンプＡＰを介して利用することができる。
発電用油圧モータＭとアシストポンプＡＰとを一方向に回転させるとともに、アシストポンプＡＰは発電機３２を駆動源にして回転するので、発電機３２を駆動電動モータとしても活用でき、発電用油圧モータＭで直接アシストポンプＡＰを駆動する分だけ、駆動電動モータの駆動力が少なくて済み、効率的な構成となる。

次に、図２に基づいてこの実施形態の制御フローを説明する。
コントローラＣは、上記中立位置検出手段の信号に基づいて各アクチュエータの作動状態を読み込む（ステップＳ１）。そして、コントローラＣは、すべての操作弁２〜６、１９〜２２が中立位置にあるか否かを判定し（ステップＳ２）、いずれかの操作弁が中立位置以外の切り換え位置にあるときには、操作弁に接続されたアクチュエータが作業中であると判断してステップＳ３に移行する。

そして、上記ステップＳ３では、オペレータの入力信号に応じて、アシストポンプＡＰのアシストを必要としているか否かを判定し、オペレータがアシストを必要とする旨の信号を入力していれば、コントローラＣは、ステップＳ４に移行して、第２電磁制御弁１６のソレノイドを励磁し、当該第２電磁制御弁１６を切り換える。このようにして第２電磁制御弁１６が切り換えられれば、メイン切換弁１４，２９のパイロット室１４ｂ，２９ｂにパイロット圧が作用して、メイン切換弁１４，２９が第３位置に切り換わる。したがって、上記したようにアシストポンプＡＰの吐出油が第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と合流して第１，２回路系統に供給され、アシスト付きの作業が実施される（ステップＳ５）。

また、上記ステップＳ３において、オペレータからアシストを必要とする信号が入力されていなければ、コントローラＣは、ステップＳ６に移行し、第１，２電磁制御弁１５，１６のソレノイドを非励磁状態にして、メイン切換弁１４，２９を第１位置に保つ。したがって、このときにはアシストポンプＡＰからのアシストがない状態での作業が実施されることになる（ステップＳ７）。

上記ステップＳ２ですべての操作弁が中立位置にあると判定したときには、上記各アクチュエータが非作業状態にあると判断してステップＳ８に移行する。このステップＳ８において、オペレータからのスタンバイ回生信号が入力されているかどうかを判定し、スタンバイ回生信号が入力されていなければ、ステップＳ１に戻る。

上記ステップＳ８においてスタンバイ回生信号が入力されていると、コントローラＣは、ステップＳ９に移行してバッテリー３４がフル充電近傍の状態にあるかどうかを判定する。
バッテリー３４がフル充電近傍の状態にあれば、コントローラＣは、ステップＳ１０，Ｓ１１に移行して、電磁切換弁１１，２７および第１，２電磁制御弁１５，１６のソレノイドを非励磁にし、それら各弁を図示のノーマル位置に保つとともにステップＳ１に戻る。

上記のように電磁切換弁１１，２７および第１，２電磁制御弁１５，１６のそれぞれがノーマル位置を保てば、メイン切換弁１４，２９が第１位置を保つので、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油は、メイン切換弁１４，２９を通って中立流路７，２３からパイロット流路１０，２６を経由するとともに、電磁切換弁１１，２７を通ってレギュレータ１２，２８にいたる。
したがって、レギュレータ１２，２８は、絞り９，２５の上流に発生するパイロット圧によって、可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量を最少すなわちスタンバイ流量に保つとともに、そのスタンバイ流量は絞り９，２５を介してタンクＴに戻される。

また、コントローラＣが上記ステップＳ９においてバッテリー３４の充電量が不足していると判定すると、コントローラＣは、ステップＳ１２に移行し、第１電磁制御弁１５のソレノイドを励磁して、第１電磁制御弁１５を図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換える。第１電磁制御弁１５がこのように切り換われば、パイロット油圧源ＰＰからの圧力が、メイン切換弁１４，２９のパイロット室１４ａ，２９ａに導かれるので、メイン切換弁１４，２９は図示の左側位置である第２位置に切り換わり、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２を発電用油圧モータＭに連通させる。

第１電磁制御弁１５を切り換えてメイン切換弁１４，２９を切り換え位置に切り換えたら、コントローラＣは、ステップＳ１３に移行して電磁切換弁１１，２７をノーマル位置である通常制御位置から回生エネルギー制御位置に切り換えて、レギュレータ１２，２８とパイロット流路１０，２６との連通を遮断するとともに、電磁可変減圧弁１３を上記レギュレータ１２，２８に連通させる。

上記のように第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２を発電用油圧モータＭに連通させるとともに、電磁可変減圧弁１３をレギュレータ１２，２８に連通させたら、コントローラＣは、ステップＳ１４に移行し、エンジンＥに備えた上記回転数センサーからの信号に基づいて、現状のエンジンＥの回転数が高速か低速かを判定する。なお、高速か低速かの判定基準は、コントローラＣにあらかじめ記憶されているものである。
そして、エンジン回転数が高速の場合に、コントローラＣは、ステップＳ１５に移行し、電磁可変減圧弁１３を制御してその二次圧を、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の一回転当たりの押し除け量が最小近傍になるように設定する。

上記のようにエンジンＥの回転数が高いときに、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の一回転当たりの押し除け量を最小近傍に設定したのは、その一回転当たりの押し除け量が少なくても、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の単位時間当たりの吐出量はエンジンＥの回転数で確保できるからである。

また、上記ステップＳ１４においてエンジン回転数が低いと判定されたときには、コントローラＣは、ステップＳ１６でバッテリー３４の充電状況を判定する。このときバッテリーの充電量が多いと判定したときには、コントローラＣは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する（ステップＳ１７）。

そして、コントローラＣは、ステップＳ１８に移行して、電磁可変減圧弁１３の励磁電流を制御するが、この励磁電流に応じて電磁可変減圧弁１３の二次圧が制御されるとともに、この制御された二次圧がレギュレータ１２，２８に作用する。したがって、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量は、上記必要充電量を充電するのに必要な吐出量を確保することになる。

一方、ステップＳ１６において、バッテリー２９の充電量が少ないと判定したときには、コントローラＣは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する（ステップＳ１９）が、このときには、第１，２可変吐出量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量がスタンバイ流量よりも多くなるようにしている。
なお、上記充電量の多少を判定する基準は、コントローラＣにあらかじめ記憶されているものである。
そして、コントローラＣは、ステップＳ１９に移行して、電磁可変減圧弁１３の励磁電流を制御するが、この励磁電流に応じて電磁可変減圧弁１３の二次圧が制御されるとともに、この制御された二次圧がレギュレータ１２，２８に作用する。したがって、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量は、上記必要充電量を充電するのに必要な吐出量を確保することになる。

上記のようにして電磁可変減圧弁１３が制御され、その制御された二次圧に応じて第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量が制御されるとともに、その吐出量に応じて発電用油圧モータＭが動作して、スタンバイ回生制御が実行される（ステップＳ２０）。

したがって、この実施形態によれば、電磁可変減圧弁１３を制御してレギュレータ１２，２８に導かれる圧力を自由に制御できるので、バッテリー３４をチャージするためのエネルギーが不足気味になることもなく、ポンプ効率の良いところを利用しているので、エネルギーロスが少なくなる。
また、上記のように第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の傾転角を自由に制御できるので、当該可変容量型ポンプの吐出量を大きくするためにエンジン回転数を上げたりしなくてもよくなり、その分、エネルギーロスも少なくなる。

さらに、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２と発電用油圧モータＭおよびアシストポンプＡＰとは、メイン切換弁１４，２９を介して直接接続されるので、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２と発電用油圧モータＭとの間、あるいは第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２とアシストポンプＡＰとの間に、特別なバルブを設ける必要がなくなり、その分、回路構成も簡素化できる。

この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。

ＭＰ１，ＭＰ２第１，２可変容量型ポンプ
２〜６操作弁
７中立流路
９絞り
１０パイロット流路
１１電磁切換弁
１２レギュレータ
１３電磁可変減圧弁
１４メイン切換弁
１５第１電磁制御弁
１６第２電磁制御弁
ＰＰパイロット油圧源
１９〜２２操作弁
２３中立流路
２５絞り
Ｔタンク
２６パイロット流路
２７電磁切換弁
２８レギュレータ
２９メイン切換弁
Ｍ発電用油圧モータ
３２発電機

Claims

可変容量型ポンプと、この可変容量型ポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる回路系統と、この回路系統に設けた操作弁のすべてが中立位置を保っているとき可変容量型ポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、最下流に位置する操作弁のさらに下流側における上記中立流路に設けたパイロット圧発生用の絞りと、上記最下流の操作弁とパイロット圧発生用の絞りとの間に発生する圧力を導くパイロット流路と、このパイロット流路に接続するとともに可変容量型ポンプの傾転角を制御するレギュレータとを備えた建設機械の制御装置において、上記各操作弁が中立位置にあることを検出する中立位置検出手段と、上記可変容量型ポンプとは別のパイロット圧力源に接続した電磁可変減圧弁と、通常制御位置と回生エネルギー制御位置とに切り換え可能であって、通常制御位置ではパイロット流路とレギュレータとを接続し、回生エネルギー制御位置では電磁可変減圧弁とレギュレータとを接続する電磁切換弁と、発電機に連係した発電用油圧モータと、上記可変容量型ポンプをアシストするアシストポンプと、上記可変容量型ポンプと最上流の上記操作弁と間に接続した３位置切換弁であって、その第１位置で可変容量型ポンプを上記回路系統に接続し、第２位置で可変容量型ポンプを発電用油圧モータに接続し、第３位置でアシストポンプを可変容量型ポンプとの合流点に接続するメイン切換弁と、このメイン切換弁のパイロット室にパイロット圧を導くとともに、このパイロット圧でメイン切換弁を切り換える電磁パイロット制御弁と、上記中立位置検出手段、上記電磁可変減圧弁、電磁切換弁および電磁パイロット制御弁を制御するコントローラとを備え、コントローラは、中立位置検出手段から中立信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御してパイロット圧力源とメイン切換弁のパイロット室とを接続してメイン切換弁を第２位置に切り換え、メイン切換弁を介して可変容量型ポンプと発電用油圧モータとを接続するとともに、電磁切換弁を回生エネルギー制御位置に保持して、電磁可変減圧弁をレギュレータに接続し、電磁可変減圧弁を制御してレギュレータに作用させる圧力を制御する一方、アシストポンプを駆動させるための駆動信号が入力したとき、電磁パイロット制御弁を制御して上記メイン切換弁を第３位置に切り換える構成にしたハイブリッド建設機械の制御装置。
コントローラは、電磁可変減圧弁の二次側の圧力であるレギュレータに作用する圧力を、可変容量型ポンプの最少傾転角を維持する圧力から、最大傾転角を維持する圧力範囲まで制御可能にした請求項１記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
上記発電用油圧モータとアシストポンプとを連係して回転させる構成にするとともに、発電用油圧モータに連係した発電機を駆動モータとして上記アシストポンプを回転させる構成にした請求項１または２記載のハイブリッド建設機械の制御装置。