JP5562870B2 - ハイブリッド式作業機械及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド式作業機械に係り、特に内燃機関を電動モータによりアシストしてポンプを駆動して油圧を発生させるハイブリッド式作業機械及びその制御方法に関する。

ハイブリッド式作業機械は、一般的にエンジン（内燃機関）の出力で油圧ポンプを駆動し、発生した油圧により作業を行なう。そして、電動モータでエンジンをアシストすることでエンジンを効率的に運転する。電動モータは主にバッテリからの電力により駆動される。バッテリは充放電式であり、エンジンをアシストするときは放電して電動モータに電力を供給する。一方、エンジンをアシストしないときには、エンジンで駆動される発電機からの電力や油圧負荷からの回生電力により充電される。これにより、バッテリが常にある程度充電された状態に維持して電動モータをアシストできるようにする。

このようにハイブリッド式作業機械では、エンジンを電動モータでアシストすることができるため、エンジンの最大出力を小さくして小型のエンジンとすることができる。エンジンの最大出力より大きな出力が油圧ポンプに要求された場合には、電動モータでアシストしてその要求に応えることができる。

電動モータを電動発電機とすることで、電動モータと発電機の機能を一つにまとめることができる。この場合、電動モータとしてアシスト機能を実行するか、あるいは発電機として発電機能を実行するかを制御する必要がある。

そこで、油圧ポンプの出力を演算により求め、求めた油圧ポンプ出力と閾値とを比較して電動発電機を電動モータとして機能させるか発電機として機能させるかを切替え制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ハイブリッド式作業機械では、油圧負荷の要求に応じて発生する油圧を変化させることができるように、可変容量式油圧ポンプが用いられることが多い（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１１２５６号公報 特開平１０−１０３１１２号公報

油圧ポンプの出力Ｗは、油圧ポンプの圧力と流量から演算により求めることができる。すなわち、油圧ポンプの出力Ｗは、油圧ポンプの吐出圧力Ｐと吐出流量Ｑを掛け合わせたものをポンプ効率ηで割ることにより求められる（Ｗ＝ＰＱ／η）。このように演算により求められるポンプ出力Ｗを油圧想定出力Ｗと称する。

ポンプ効率は油圧ポンプの設計値から設定されているだけである。したがって、ポンプ効率には個々の油圧ポンプの出力特性は反映されていない。このため、個々の油圧ポンプの出力特性のばらつきに起因して、ポンプ効率に基づいて算出した油圧想定出力Ｗと、実際のポンプ出力との間に誤差が生じるおそれがある。また、油圧ポンプを使用している間に油圧ポンプが劣化して出力特性が変化してポンプ効率も変化してしまう。この場合にも、ポンプ効率マップから求めたポンプ効率は、実際のポンプ効率とは異なる値となってしまい、油圧想定出力Ｗと実際のポンプ出力との間に誤差が生じるおそれがある。

油圧想定出力Ｗと実際のポンプ出力との間に誤差が生じると、油圧想定出力Ｗに基づいて決定するアシストモータとエンジンへのエネルギ配分を適切に行なうことができなくなる。したがって、アシストモータの運転制御を適切に行なうことができなくなり、例えば、アシストモータによる急負荷補償を適切に行なうことができずにエンジンがストールするおそれがある。また、アシストモータが無駄に運転される結果、エンジンの燃費が悪化したり、エンジン回転数が不要に変動して操作性が悪化するといった問題が発生するおそれがある。

また、上述のようなハイブリッド式作業機械において、エンジンをアシストする電動モータの出力は、油圧負荷及び電気負荷の要求する出力に基づき、エンジンとバッテリの状態に応じて制御される。そこで、電動モータの出力を精確に制御するためには、油圧負荷を精確に算出する必要がある。

油圧負荷の算出に誤差が含まれている場合、電動モータのアシスト量を適切に決定できない。すなわち、算出した油圧負荷に含まれる誤差は、エンジンと電動モータとの出力配分（エネルギ配分）に影響を及ぼす。エンジンへの負荷が過大になった場合には、例えばエンジンの燃費が悪化したり、最悪の場合にはエンジンが停止してしまい（エンストを起し）、システムが破綻するおそれもある。また、システムが不安になって作業機械の操作性が悪化することもある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、油圧ポンプの特性のばらつきや劣化を考慮して算出した油圧想定出力に基づいてアシストモータの運転を適切に制御することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、エンジンと、該エンジンに連結された可変容量式油圧ポンプと、前記エンジンに連結され、該エンジンをアシストする電動発電機と、該電動発電機を制御する制御部とを有するハイブリッド式作業機械であって、該制御部は、所定のアルゴリズムを用いて、該油圧ポンプに供給されるポンプ電流及び該油圧ポンプからの吐出圧力から該油圧ポンプの油圧ポンプ算出値を求め、該油圧ポンプ算出値と油圧ポンプ実際値との油圧想定誤差に基づいて該所定のアルゴリズムで用いられる油圧ポンプ特性パラメータを補正し、補正した油圧ポンプ特性パラメータを用いて補正後油圧想定出力を算出し、該補正後油圧想定出力に基づいて該電動発電機を制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械が提供される。

また、本発明の他の実施態様によれば、固有の流量変化特性を有する油圧ポンプをエンジンの出力で駆動するハイブリッド式作業機械の制御方法であって、制御信号に対して、油圧ポンプが有する前記固有の流量変化特性に近づくように油圧ポンプ特性パラメータの補正を行ない、該補正された油圧ポンプ特性パラメータに基づいて前記油圧ポンプの出力を算出し、該算出された前記油圧ポンプの出力に基づいて、前記エンジンをアシストする電動発電機の出力を制御することを特徴とするハイブリッド式作業機械の制御方法が提供される。

本発明の一実施態様によれば、油圧ポンプの油圧想定出力を実際の油圧出力に近い値として精度よく算出することができる。このため、算出した油圧想定出力に基づいてアシストモータの運転を適切に制御することができ、エンジンを運転効率の良い状態に維持することができる。

また、本発明の他の実施態様によれば、油圧ポンプの吐出圧、制御電流、ネガコン圧などの過渡特性におけるポンプ吐出流量特性を考慮したうえで、油圧ポンプの吐出流量を算出する。したがって、精確に算出された油圧負荷に基づいて電動モータによるアシストを適切に制御することができるので、エンジンの負荷を適切に制御することができる。

本発明に適用される油圧ショベルの制御回路である。 図１の制御回路によって実現させる油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。 図１に示す制御装置が設けられた油圧ショベルの駆動系のブロック図である。 油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 油圧ポンプ効率マップを示す図である。 ネガコン圧力を考慮したときの油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 本発明の第１実施形態による油圧想定出力算出アルゴリズムを示す機能ブロック図である。 効率マップ自動調整処理のフローチャートである。 効率マップのデータ更新を示す図である。 ポジコン制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、軸入力側の出力（動力）を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 ポジコン制御を行なう場合において、油圧想定出力を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 ロードセンシング制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、軸入力側の出力（動力）を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 ロードセンシング制御を行なう場合において、油圧想定出力を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 本発明の第２実施形態による油圧想定出力算出アルゴリズムを示す機能ブロック図である。 ＰＱマップ自動調整処理のフローチャートである。 ＰＱマップにおけるポンプ吐出流量のデータを書き換える処理を示す図である。 ポジコン制御を行なう場合において、油圧想定出力を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 ロードセンシング制御を行なう場合において、油圧想定出力を算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 コントローラにより実行される動力分配処理の一例を示す制御ブロック図である。 本発明の第３実施形態による油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。 油圧ポンプの吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図である。 ネガティブコントロール圧−吐出量特性線図を示すグラフである。 ポンプ吐出圧を上昇させる際の変化特性を示すグラフである。 図２３に示す圧力変化に対応したポンプ吐出流量の変化を示すグラフである。 ポンプ制限電流を上昇させる際の変化特性を示すグラフである。 図２５に示す電流変化に対応したポンプ吐出流量の変化を示すグラフである。 ネガコン圧力を上昇させる際の変化特性を示すグラフである。 図２７に示す圧力変化に対応したポンプ吐出流量の変化を示すグラフである。 ポンプ吐出圧力の変化特性を示すグラフである。 ポンプ制御電流の変化特性を示すグラフである。 ネガティブコントロール圧の変化特性を示すグラフである。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明による出力制限方法が適用されるハイブリッド式作業機械の一例としての油圧ショベルの制御装置について説明する。図１は本発明による制御方法が適用される油圧ショベルの制御回路を示すブロック図である。なお、本発明が適用されるハイブリッド式作業機械は、油圧ショベルに限定されるものではない。

まず、図１に示す油圧ショベルの制御回路の構成について説明する。エンジンモータ１によって駆動される可変容量式油圧ポンプ（以下、単に油圧ポンプと称する）２１の油路には、それぞれ、切換弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃが接続されている。そして、切換弁２２ａの上流側の油路には、ポンプ吐出圧センサ２３が接続されている。ポンプ吐出圧センサ２３は、油圧ポンプ２１の吐出圧を検出する。さらに、切換弁２２ｃの下流側の油路は、ネガティブコントロール絞り弁（ 以下、ネガコン絞り弁と称する）２４を介してタンク２５に接続されている。

可変容量式油圧ポンプ２１は、例えば可変斜板式油圧ポンプであり、斜板の角度を変更することでポンプ出力を変更することができる。すなわち、油圧ポンプ２１への制御電流を変更することにより斜板の角度を調整し、これにより油圧ポンプ２１の出力を変更することができる。

ネガコン絞り弁２４の上流側には、ネガティブコントロールセンサ（以下、ネガコンセンサ）２６が接続されている。ネガコンセンサ２６はコントローラ２に結線され、それぞれのタンク２５への油圧流路の油圧を検出し、検出圧力の信号をコントローラ２へ入力する。

ネガコン絞り弁２４、ネガコンセンサ２６及びコントローラ２からなるネガティブコントローラ（以下、ネガコンと称する）は、タンク２５に戻る油圧ポンプ２１の吐出流量の損失を低減するための制御システムである。

コントローラ２には、重掘削モード（Ｈモード）、標準掘削モード（Ｓモード）、仕上げ掘削モード（Ｌモード）などの各作業モードに切り換えるためのモード切換器３、及びエンジン回転数を設定するためのスロットルボリューム４が接続されている。さらに、コントローラ２には、電磁比例弁５と吐出圧センサ２３が結線されている。また、電磁比例弁５はレギュレータ２７に接続され、レギュレータ２７が油圧ポンプ２１の吐出流量を制御する。

通常、油圧ショベルには、重掘削モード（Ｈモード）、標準掘削モード（Ｓモード）、仕上げ掘削モード（Ｌモード）などの各作業モードに切り換えるための切換機構が装備されている。すなわち、モード切換器３の切り換え操作によってコントローラ２がポンプ電流Ｉを変更することで、各作業モードに適宜切り換えている。このような制御回路の切換機構によって、レギュレータ２７によって変更されたポンプ電流Ｉに対応して斜板２１ａの傾転角を変更し、油圧ポンプ２１の吐出流量を制御している。さらに、電磁比例弁５ によって油圧ポンプ２１の入力馬力を変化させると共に、コントローラ２によってエンジンモータ１の回転数を変化させて上記の各作業モードを切り換え、図２に示すような油圧ポンプの吐出圧力−吐出流量特性（Ｐ−Ｑ特性）を実現させている。

そして、ネガコンセンサ２６によってポンプ吐出量を制御し、さらに、ポンプ吐出圧センサ２３によってポンプ吐出圧Ｐの変動を検出して油圧ポンプ２１の吐出量を制御する。

図３は図１に示す制御装置が設けられた油圧ショベルの駆動系のブロック図である。内燃機関からなるエンジン３０と電動発電機からなるアシストモータ３４は、動力分配機であるスプリッタ３２に接続される。エンジン３０とアシストモータ３４とスプリッタ３２とで、図１に示すエンジンモータ１を構成する。可変容量式油圧ポンプ２１はスプリッタ３２に接続され、スプリッタ３２からの出力により駆動されて高圧の作動油を吐出する。

油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、図１に示す切換弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなるコントローラバルブ２２に送られ、コントロールバルブ２２から油圧シリンダや油圧モータ等の油圧負荷に供給される。油圧ポンプ２１には油圧出力を検出して制御するためのパイロット・ギアポンプ２１Ａが接続されている。このパイロット・ギアポンプ２１Ａで検出した圧力Ｐ及び吐出流量Ｑに基づいて、油圧ポンプ２１の軸出力側の出力（動力）Ｗｏｕｔを求めることができる。

アシストモータ３４はインバータ（ＩＮＶ）３６を介して蓄電器であるバッテリ３８に接続されている。アシストモータ３４はバッテリ３８から電力の供給を受けて駆動され、電動機として機能してエンジン３０をアシストする。また、アシストモータ３４はエンジンの動力をスプリッタ３２を介して受けることで、発電機として機能してバッテリ３８を充電する。電動モータや電動アクチュエータ等の電気負荷は、インバータ（ＩＮＶ）４０を介してバッテリ３８に接続され、バッテリ３８からの電力の供給を受けて作動する。

図３に示すシステムにおいて、エンジン３０，アシストモータ３４及び油圧ポンプ２１の作動は、コントローラ４２により制御される。特に、コントローラ４２は、油圧ポンプ２１の軸入力側の出力（動力）Ｗｉｎを油圧ポンプ算出値として精確に算出してアシストモータ３４の出力（アシスト量）を制御する。これにより、エンジン３０の出力を常に適切な値に維持し、エンジンの作動が異常とならないように且つ効率の良い範囲で運転されるように制御する。

ここで、コントローラ４２が油圧ポンプ２１の軸入力側の出力（動力）Ｗｉｎを算出する際に用いるアルゴリズムについて、図４を参照しながら説明する。

油圧負荷は油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔに相当し、油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐｉと吐出流量Ｑの積として算出される（Ｗｏｕｔ＝Ｐｉ×Ｑ）。吐出圧力Ｐｉとしては、油圧センサにより実測された値が用いられる。吐出流量Ｑは、ポンプ吐出量Ｖにポンプ回転速度（回転数）Ｎｐを乗じることで算出される。ポンプ吐出量Ｖは、油圧ポンプ２１の吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図に基づいて、吐出圧力Ｐｉと油圧ポンプ２１に供給する制御電流Ｉとから求めることができる。

以上のように、まず油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐｉとポンプ制限電流Ｉとを用いてポンプ馬力制御ＰＱ線図からポンプ吐出量Ｖを求め、求めたポンプ吐出量Ｖにポンプ回転速度（回転数）Ｎｐを乗じることで油圧ポンプ流量Ｑを算出する。そして、算出した油圧ポンプ流量Ｑに吐出圧力Ｐｉを乗じることで油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔを算出する。

次に、油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔを油圧ポンプ効率ηｏで割ることにより油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを算出する。油圧ポンプ効率ηｏを考慮することで、油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを精度良く求めることができる。油圧ポンプ効率ηｏは、油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐｉや傾斜板角度Ｋｉにより変動するが、変動範囲の平均値として固定値としてもよい。ただし、より精度よく油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを算出するためには、油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐｉ及び傾斜板角度Ｋｉに基づいて油圧ポンプ効率ηｏを算出し、算出した値で油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔを割って油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを算出することが好ましい。

油圧ポンプ効率ηｏは、吐出圧力Ｐｉと傾斜板角度Ｋｉとを用いて油圧ポンプ効率マップにより求めることができる。傾斜板角度Ｋｉは、上述のＰＱ線図から求めたポンプ吐出量Ｖをポンプ最大吐出量Ｖｍａｘで割ることにより算出する。すなわち、算出したポンプ吐出量Ｖと吐出圧力Ｐｉとを用いて油圧ポンプ効率マップにより油圧ポンプ効率ηｏを精度よく算出することができる。

油圧ポンプ効率マップは、予め吐出圧力と傾斜板角度を変えながら油圧ポンプを運転して効率を求めて作成する。図５は油圧ポンプ効率マップを示す図である。図５に示す例では、吐出圧力を縦軸にしてＰ１からＰｎまで変化させ、ポンプ傾斜板角度を横軸としてＫ１からＫｎまで変化させた際の、ポンプ効率の値がテーブル化されている。例えば、ポンプ傾斜板角度がＫｊで、ポンプ吐出圧力がＰｊであった場合、ポンプ傾斜板角度Ｋｊの列とポンプ吐出圧力Ｐｊの行の交点であるη（ｊ，ｊ）がポンプ効率として求められる。

図４に示すように、演算により求めた油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔを、以上の演算処理により求めたポンプ効率ηｏで割ることで、油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを精度よく推定し求めることができる。このようにして推定演算により算出した油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎは、油圧ポンプ２１に入力する動力に相当する。油圧ポンプ２１に入力する動力は、エンジン３０の出力とアシストモータ３４の出力の和であるから、エンジン３０の出力とアシストモータ３４の出力の和が求めた油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎとなるようにアシストモータ３０の出力を制御することで、エンジン３０の出力（すなわち、エンジン３０の負荷）を精度よく制御することができる。したがって、エンジン３０への負荷が常に適切な負荷となるように制御することができ、エンジン３０を効率のよい状態で運転することができる。

以上説明した油圧負荷推定アルゴリズムではネガティブコントロール圧力（ネガコン圧力Ｎｃ）が考慮されていないが、ネガコン圧力Ｎｃを考慮することで、より精度よく油圧想定出力（油圧ポンプ出力（軸入力側））Ｗｉｎを求めることができる。

図６はネガコン圧力Ｎｃを考慮して油圧想定出力Ｗｉｎを算出する際に用いる油圧想定出力算出アルゴリズムを示す図である。ネガコン圧力Ｎｃを考慮した場合、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理が図４に示す油圧想定出力算出アルゴリズムと異なり、他の部分は同じであるので、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理について説明する。

ポンプ吐出量Ｖを求める際に、油圧ポンプ吐出圧力Ｐｉとポンプ制御電流ＩとからＰＱ線図を用いて馬力制御吐出量Ｖｐを求めるのと同時に、ネガコン圧力Ｎｃからネガコン制御吐出量Ｖｎを求める。ここで、図１に示す如く、馬力制御吐出量Ｖｐは吐出圧力Ｐｉを元に算出されたポンプ２１の吐出量であり、ネガコン制御吐出量Ｖｎはネガコン圧力Ｎｃを元に算出されたポンプ２１の吐出量である。なお、図４に示す油圧想定出力算出アルゴリズムでは、馬力制御吐出量Ｖｐをそのままポンプ吐出量Ｖとしている。

図６に示すＰＱ線図において、横軸が吐出圧力Ｐを表し、縦軸が馬力制御吐出量Ｖｐを表す。油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐと馬力制御吐出量Ｖｐとは反比例の関係にあり、ＰＱ線図はポンプ制御電流Ｉによって変化する。このＰＱ線図において、ポンプ制御電流Ｉと吐出圧力Ｐとが決まれば、馬力制御吐出量Ｖｐを求めることができる。

ネガコン制御吐出量Ｖｎは、ネガティブコントロール圧−吐出量特性線図に基づいて、ネガティブコントロール圧力（ネガコン圧）Ｎｃから求めることができる。図６に示すネガコン圧−吐出量特性線図にネガコン圧を入れることで、ネガコン制御吐出量Ｖｎを求めることができる。

ポンプ吐出量Ｖは、上述の馬力制御吐出量Ｖｐとネガコン制御吐出量Ｖｎのうちいずれか小さい方となる。このようにして求めたポンプ吐出量Ｖを、油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔの算出及び油圧ポンプ効率ηｏの算出に用いることで、より精度よく油圧想定出力Ｗｉｎを算出することができる。

以上説明した油圧想定出力算出アルゴリズムにおいて、油圧ポンプ効率ηｏを図５に示す油圧ポンプ効率マップから求めている。この油圧ポンプ効率マップは、予め一つの油圧ポンプを運転して効率を求めて作成したものであり、個々の油圧ポンプの出力特性のばらつきは考慮されていない。したがって、この油圧ポンプ効率マップから求めた油圧ポンプ効率を用いて算出された油圧想定出力Ｗｉｎは、個々の油圧ポンプの出力（軸入力側）に対して厳密に対応していない。また、油圧ポンプは使用時間が経つにつれて劣化し、その出力特性は変化する。出力特性が変化するということは、油圧ポンプ効率も変化したことであり、実際の油圧ポンプ効率は、予め用意されていた油圧ポンプ効率マップから求められる油圧ポンプ効率とは異なることとなってしまう。

以上のように、油圧ポンプ効率マップから求められる油圧ポンプ効率が実際の油圧ポンプ効率と異なると、油圧想定出力アルゴリズムにより算出した油圧想定出力と軸入力側の実際の油圧ポンプの出力（油圧実際出力Ｗａｃｔ）との間に誤差（油圧想定出力誤差ΔＷ）が生じてしまう。したがって、電動発電機３４のアシスト運転が正確になされず、その結果、バッテリ３８が充電不足となってしまい、継続運転ができなくなってしまう。

そこで、本発明の第１実施形態では、油圧想定出力と油圧実際出力との間の油圧想定出力誤差を求め、求めた油圧想定出力誤差に基づいて油圧ポンプ効率マップのデータを更新して、より実際の値に近い油圧想定出力が算出されるようにしている。

図７は本発明の第１実施形態による油圧想定出力算出アルゴリズムを示す機能ブロック図である。ネガコン圧ＮＣ、油圧ポンプ圧力Ｐｉ、及びポンプ電流Ｉから油圧想定出力Ｗｉｎを算出するまでのアルゴリズム（図７で点線で囲まれた部分）は、図６に示す油圧想定出力算出アルゴリズムと同じである。本実施形態では、算出した油圧想定出力Ｗｉｎが効率マップ調整量自動算出部５０に供給される。また、油圧実際出力算出部５２で求められた油圧実際出力Ｗａｃｔが効率マップ調整量自動算出部５０に供給される。

油圧実際出力算出部５２は、エンジンの出力軸において測定されたエンジン実際出力とアシストモータの出力軸において測定されたアシストモータ出力との和からスプリッタ損失、エンジン損失及びアシストモータ損失を引くことにより、油圧実際出力Ｗａｃｔを油圧ポンプ実際値として求める。すなわち、油圧実際出力算出部５２は、以下の式によりに油圧実際出力Ｗａｃｔを求めて、求めた油圧実際出力Ｗａｃｔを効率マップ調整量自動算出部５０に供給する。

油圧実際出力Ｗａｃｔ＝エンジン出力＋アシストモータ出力−（スプリッタ損失＋エンジン損失＋アシストモータ損失）
効率マップ調整量自動算出部５０は、油圧想定出力Ｗｉｎから油圧実際出力Ｗａｃｔを減算して油圧想定出力誤差ΔＷを求める。油圧想定出力Ｗｉｎのほうが油圧実際出力Ｗａｃｔより小さい場合は、油圧想定出力誤差ΔＷは負の値（マイナス）となる。油圧想定出力Ｗｉｎのほうが油圧実際出力Ｗａｃｔより大きい場合は、油圧想定出力誤差ΔＷは正の値（プラス）となる。そして、効率マップ調整量自動算出部５０は、求められた油圧想定出力誤差ΔＷが大きすぎる場合は、油圧ポンプ効率マップ５４のデータを更新して油圧想定出力算出アルゴリズムで用いられる油圧ポンプ効率ηがより実際の油圧ポンプ効率に近くなるように調整する。

図８は効率マップ調整量自動算出部５０で行なわれる効率マップ自動調整処理のフローチャートである。

効率マップ自動調整処理が開始されると、まずステップＳ１Ａ及びステップＳ１Ｂの処理が行なわれる。ステップＳ１Ａでは、ポンプ電流Ｉｉ、ポンプ吐出圧力Ｐｉ，及び効率マップ５４から求めたポンプ効率ηｉｊを用いて、油圧想定出力算出アルゴリズムにより油圧想定出力Ｗｉｎが算出される。また、ステップＳ１Ｂでは、油圧実際出力算出部５２が、エンジン出力とアシストモータ出力を用いて油圧実際出力Ｗａｃｔを算出する。

続いて、ステップＳ２において、効率マップ調整量自動算出部５０は、ステップＳ１Ａで算出された油圧想定出力ＷｉからステップＳ１Ｂで算出された油圧実際出力Ｗａｃｔを減算して油圧想定出力誤差ΔＷを算出する。そして、ステップＳ３において、効率マップ調整量自動算出部５０は、油圧想定出力誤差ΔＷが予め設定された閾値１（負の値）より小さいか否かを判定する。

ステップＳ３において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１（負の値）より小さいと判定されると、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、効率マップ調整量自動算出部５０は、ステップＳ１Ａで用いたポンプ効率ηｉｊより小さなポンプ効率η'ｉｊを決定する。油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１（負の値）より小さいと判定されることは、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔよりかなり小さいことを意味する。したがって、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔに等しいか近くなるように補正するには、Ｗｉｎ＝（Ｐｉ×Ｑ）／ηの分母となるポンプ効率ηを小さくして算出結果であるＷｉｎを大きくすればよい。ポンプ効率ηｉｊより小さなポンプ効率η'ｉｊの値は、油圧想定出力誤差ΔＷの大きさに応じて予め設定しておくことが好ましい。

油圧ポンプ効率マップ５４には、図５に示すようにポンプ吐出圧力Ｐとポンプ斜板角度Ｋとで決まるポンプ効率ηが格納されている。したがって、ステップＳ４では、ポンプ吐出圧力Ｐｉとポンプ斜板角度Ｋｊにより決定されるポンプ効率ηｉｊより小さなポンプ効率η'ｉｊを決定することとなる。

一方、ステップＳ３において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１以上であると判定されると、処理はステップＳ５に進む。そして、ステップＳ５において、効率マップ調整量自動算出部５０は、油圧想定出力誤差ΔＷが予め設定された閾値２（正の値）より大きいか否かを判定する。

ステップＳ５において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）より大きいと判定されると、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６において、効率マップ調整量自動算出部５０は、ステップＳ１Ａで用いたポンプ効率ηｉｊより大きなポンプ効率η'ｉｊを求める。油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）より大きいと判定されることは、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔよりかなり大きいことを意味する。したがって、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔに等しいか近くなるように補正するには、Ｗｉｎ＝（Ｐｉ×Ｑ）／ηの分母となるポンプ効率ηを大きくして算出結果であるＷｉｎを小さくすればよい。ポンプ効率ηｉｊより大きなポンプ効率η'ｉｊの値は、油圧想定出力誤差ΔＷの大きさに応じて予め設定しておくことが好ましい。

油圧ポンプ効率マップ５４には、図５に示すようにポンプ吐出圧力Ｐとポンプ斜板角度Ｋとで決まるポンプ効率ηが格納されている。したがって、ステップＳ６では、ポンプ吐出圧力Ｐｉとポンプ斜板角度Ｋｊにより決定されるポンプ効率ηｉｊより大きなポンプ効率η'ｉｊを決定することとなる。

ステップＳ４又はステップＳ６でポンプ効率ηｉｊより小さな又は大きなポンプ効率η'ｉｊが求められたら、処理はステップＳ７に進む。ステップＳ７では、効率マップ調整量自動算出部５０は、ポンプ効率η'ｉｊのデータを効率マップ５４に送って効率マップ５４中のポンプ効率ηｉｊをポンプ効率η'ｉｊで書き換える。この際、図９に示すように、ポンプ効率ηｉｊの周囲のポンプ効率ηｉ−１，ｊ−１〜ηｉ＋１，ｊ＋１も、それらより小さなポンプ効率η'ｉ−１，ｊ−１〜η'ｉ＋１，ｊ＋１に書き換えることが好ましい。

なお、上述の油圧想定出力算出アルゴリズムにおいて、調整される油圧ポンプ効率マップは油圧ポンプ特性パラメータに相当する。

以上のステップＳ７までの処理が、効率マップ自動調整処理に相当する。ステップＳ７においてメモリに格納されたポンプ効率マップを更新したら、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ポンプ電流Ｉｉ、ポンプ吐出圧力Ｐｉ、及び書き換えられた効率マップ５４から求めたポンプ効率η'ｉｊを用いて、油圧想定出力算出アルゴリズムにより油圧想定出力Ｗｉｎが算出される。ステップＳ８で算出される油圧想定出力Ｗｉｎは、書き換えられたポンプ効率η'ｉｊに基づいて算出されており、実際のポンプ出力に近い値となっている。

その後、ステップＳ９において、ステップＳ８で算出された油圧想定出力Ｗｉｎを用いてアシストモータ３４の運転を制御する。油圧想定出力Ｗｉｎは実際のポンプ出力に近い値となっているため、アシストモータ３４の運転を適切に制御して、エンジン３０の負荷を適切な状態に維持することができる。

なお、ステップＳ５において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）以下である（大きくない）と判定されると、ポンプ効率マップを更新しないで、処理はステップＳ９に進む。したがって、ステップＳ１Ａで算出された油圧想定出力ＷｉｎがステップＳ９の処理で用いられる。

以上の説明では、油圧ポンプ２１の駆動をネガティブコントロール（略して、ネガコン制御）に基づいて制御しているが、油圧ポンプ２１の駆動制御方法には、ネガコン制御の他に、ポジティブコントロール（略して、ポジコン制御）及びロードセンシング制御という駆動制御方法がある。

まず、ポジコン制御により油圧ポンプ２１の駆動を制御する場合について説明する。図１０はポジコン制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、軸入力側の油圧ポンプ出力（動力）Ｗｉｎを算出する際に用いる油圧負荷推定アルゴリズムを示す図である。ポジコン制御を行なう場合、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理が、図４に示すネガコン制御を行なう場合の油圧負荷推定アルゴリズムと異なり、他の部分は同じであるので、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理について説明する。

ポジコン制御を行なう場合には、油圧駆動部を駆動するために運転者が操作する操作レバーのレバー操作量θ_１，θ_２，・・・から、各操作レバーの操作量に応じた油圧ポンプ２１に要求される吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・が、レバー操作量θ_１，θ_２，・・・と吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・との関係を示すマップから求められる。そして、全ての吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・を加算したものが、油圧ポンプ２１に要求される要求吐出量Ｖ_Ｌとなる。

そして、ポンプ吐出量Ｖは、馬力制御吐出量Ｖｐと要求吐出量Ｖ_Ｌのうちいずれか小さい方となる。このようにして求めたポンプ吐出量Ｖを、油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔの算出及び油圧ポンプ効率ηｏの算出に用いることで、図１１に示すアルゴリズムを用いて油圧想定出力（油圧ポンプ出力（軸入力側））Ｗｉｎを算出することができる。

次に、ロードセンシング制御により油圧ポンプ２１の駆動を制御する場合について説明する。図１２はロードセンシング制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、軸入力側の油圧ポンプ出力（動力）Ｗｉｎを算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。ロードセンシング制御を行なう場合、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理が、図４に示す油圧負荷推定アルゴリズムと異なり、他の部分は同じであるので、ポンプ吐出量Ｖを求めるまでの処理について説明する。

ロードセンシング制御を行なう場合には、図４における油圧ポンプ吐出圧力Ｐｉを、最大負荷圧力Ｐｍａｘに差圧ΔＰを加算した値とする。差圧ΔＰはポンプの吐出量にある程度余裕を持たせるために加算するものであり、一定の値としても可変値としてもよい。そして、ポンプ吐出量Ｖは、油圧ポンプ２１の吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図に基づいて、上述のようにして求められた油圧ポンプ吐出圧力Ｐｉと油圧ポンプ２１に供給するポンプ電流（制御電流）Ｉとから求める。このようにして求めたポンプ吐出量Ｖを、油圧ポンプ出力（軸出力側）Ｗｏｕｔの算出及び油圧ポンプ効率ηｏの算出に用いることで、図１３に示すアルゴリズムを用いて油圧想定出力（油圧ポンプ出力（軸入力側））Ｗｉｎを算出することができる。

次に、本発明の第２実施形態による油圧想定出力算出アルゴリズムについて説明する。図１４は本発明の第２実施形態による油圧想定出力算出アルゴリズムを示す機能ブロック図である。図１４において、ネガコン圧ＮＣ、油圧ポンプ圧力Ｐｉ、及びポンプ電流Ｉから油圧想定出力Ｗｉｎを算出するまでのアルゴリズム（図１４で点線で囲まれた部分）は、図７に示す油圧想定出力算出アルゴリズムと同じである。本実施形態では、油圧ポンプ算出値として算出した油圧想定出力ＷｉｎがＰＱマップ調整量自動算出部５６に供給される。また、油圧実際出力算出部５８で求められた油圧実際出力ＷａｃｔがＰＱマップ調整量自動算出部５６に供給される。

油圧実際出力算出部５８は、図７に示す油圧実際出力算出部５２と同様の機能を有しており、エンジンの出力軸において測定されたエンジン実際出力とアシストモータの出力軸において測定されたアシストモータ出力との和からスプリッタ損失、エンジン損失及びアシストモータ損失を引くことにより、油圧実際出力Ｗａｃｔを油圧ポンプ実際値として求め、求めた油圧実際出力ＷａｃｔをＰＱマップ調整量自動算出部５６に供給する。

ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、油圧想定出力Ｗｉｎから油圧実際出力Ｗａｃｔを減算して油圧想定出力誤差ΔＷを求める。油圧想定出力Ｗｉｎのほうが油圧実際出力Ｗａｃｔより小さい場合は、油圧想定出力誤差ΔＷは負の値（マイナス）となる。油圧想定出力Ｗｉｎのほうが油圧実際出力Ｗａｃｔより大きい場合は、油圧想定出力誤差ΔＷは正の値（プラス）となる。そして、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、求められた油圧想定出力誤差ΔＷが大きすぎる場合は、ＰＱマップ６０のデータを更新して油圧想定出力算出アルゴリズムで用いられる油圧ポンプ吐出流量がより実際の油圧ポンプ吐出流量に近くなるように調整する。

図１２はＰＱマップ調整量自動算出部５６で行なわれるＰＱマップ自動調整処理のフローチャートである。

ＰＱマップ自動調整処理が開始されると、まずステップＳ１１Ａ及びステップＳ１１Ｂの処理が行なわれる。ステップＳ１１Ａでは、ポンプ電流Ｉｉ、ポンプ吐出圧力Ｐｉ，及び効率マップ５４から求めたポンプ効率ηｉｊを用いて、油圧想定出力算出アルゴリズムにより油圧想定出力Ｗｉｎが算出される。また、ステップＳ１１Ｂでは、油圧実際出力算出部５８が、エンジン出力とアシストモータ出力を用いて油圧実際出力Ｗａｃｔを算出する。

続いて、ステップＳ１２において、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、ステップＳ１１Ａで算出された油圧想定出力ＷｉからステップＳ１１Ｂで算出された油圧実際出力Ｗａｃｔを減算して油圧想定出力誤差ΔＷを算出する。そして、ステップＳ１３において、ＰＱマップ調整量自動算出部５０は、油圧想定出力誤差ΔＷが予め設定された閾値１（負の値）より小さいか否かを判定する。

ステップＳ１３において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１（負の値）より小さいと判定されると、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、ステップＳ１１Ａの処理で用いたＰＱマップから求められるポンプ吐出流量Ｑｉより大きなポンプ吐出流量Ｑ'ｉを決定する。油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１（負の値）より小さいと判定されることは、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔより大幅に小さいことを意味する。したがって、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔに等しいか近くなるように補正するには、Ｗｉｎ＝（Ｐｉ×Ｑ）／ηの分子におけるポンプ吐出流量Ｑを大きくして算出結果であるＷｉｎを大きくすればよい。ポンプ吐出流量Ｑｉより大きなポンプ吐出流量Ｑ'ｉの値は、油圧想定出力誤差ΔＷの大きさに応じて予め設定しておくことが好ましい。

一方、ステップＳ１３において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１以上であると判定されると、処理はステップＳ１５に進む。そして、ステップＳ１５において、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、油圧想定出力誤差ΔＷが予め設定された閾値２（正の値）より大きいか否かを判定する。

ステップＳ１５において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）より大きいと判定されると、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、ステップＳ１１Ａの処理で用いたＰＱマップから求められるポンプ吐出流量Ｑｉより小さなポンプ吐出流量Ｑ'ｉを決定する。油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）より大きいと判定されることは、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔより大幅に大きいことを意味する。したがって、算出された油圧想定出力Ｗｉｎが油圧実際出力Ｗａｃｔに等しいか近くなるように補正するには、Ｗｉｎ＝（Ｐｉ×Ｑ）／ηの分子におけるポンプ吐出流量Ｑを小さくして算出結果であるＷｉｎを小さくすればよい。ポンプ吐出流量Ｑｉより小さなポンプ吐出流量Ｑ'ｉの値は、油圧想定出力誤差ΔＷの大きさに応じて予め設定しておくことが好ましい。

ステップＳ１４又はステップＳ１６でポンプ吐出流量Ｑｉより小さな又は大きなポンプ吐出流量Ｑ'ｉが求められたら、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ＰＱマップ調整量自動算出部５６は、ポンプ吐出流量Ｑ'ｉのデータをＰＱマップ６０に送ってＰＱマップ６０中のポンプ吐出流量Ｑｉをポンプ吐出流量Ｑ'ｉで書き換える。

図１６はＰＱマップ６０におけるポンプ吐出流量のデータを書き換える処理を示す図である。ポンプ吐出流量のデータを書き換える前のＰＱマップ６０には、図１６の実線で示されるＰＱ線に沿った値のデータが格納されている。ポンプ吐出圧力Ｐｉが与えられると、実線のＰＱ線上の点Ａ１におけるポンプ吐出流量ＱｉがＰＱマップ６０から出力される。

油圧想定出力誤差ΔＷが閾値１（負の値）より小さい場合は、上述のステップＳ１４における処理により、ポンプ吐出流量Ｑｉより大きなポンプ吐出流量Ｑ'ｉが決定される。そして、ＰＱマップ６０においてポンプ吐出圧力Ｐｉに対応するポンプ吐出流量がＱからＱ'に書き換えられる。すなわち、実線のＰＱ線上の点Ａ１が点Ａ２に移動することとなり、あたかもＰＱ線が２点鎖線で示すように変えられたようになる。

反対に油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）より大きい場合は、上述のステップＳ１４における処理により、ポンプ吐出流量Ｑｉより小さなポンプ吐出流量Ｑ'ｉが決定される。そして、ＰＱマップ６０においてポンプ吐出圧力Ｐｉに対応するポンプ吐出流量がＱｉからＱ'ｉに書き換えられる。すなわち、実線のＰＱ線上の点Ａ１が点Ａ３に移動することとなり、あたかもＰＱ線が変えられたようになる。したがって、ＰＱマップ自動調整処理が行なわる前は、ＰＱマップ６０にポンプ吐出圧力Ｐｉが入力されるとＰｉに対応するポンプ吐出流量Ｑｉが出力されるが、ＰＱマップ自動調整処理が行なわれた後は、ポンプ吐出圧力Ｐｉが入力されるとポンプ吐出流量Ｑ'ｉが出力される。

ＰＱマップ自動調整処理は、ポンプ吐出圧力Ｐｉを変えて図１６における点Ｂ１や点Ｃ１においても行なうことが好ましい。図１６は、点Ｂ１が点Ｂ２に移動するように、また点Ｃ１が点Ｃ２に移動するようにＰＱマップ６０のデータが更新されたことを示している。

なお、上述の油圧想定出力算出アルゴリズムにおいて、調整されるＰＱマップは油圧ポンプ特性パラメータに相当する。

以上のステップＳ１７までの処理が、ＰＱマップ自動調整処理に相当する。ステップＳ１７においてメモリに格納されたＰＱマップを更新したら、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、ポンプ電流Ｉｉ、ポンプ吐出圧力Ｐｉ、及び書き換えられたＰＱマップ６０から求めたポンプ吐出流量Ｑ'を用いて、油圧想定出力算出アルゴリズムにより油圧想定出力Ｗｉｎが算出される。ステップＳ１８で算出される油圧想定出力Ｗｉｎは、書き換えられたポンプ吐出流量Ｑ'に基づいて算出されており、実際のポンプ出力に近い値となっている。

その後、ステップＳ１９において、ステップＳ１８で算出された油圧想定出力Ｗｉｎを用いてアシストモータ３４の運転を制御する。油圧想定出力Ｗｉｎは実際のポンプ出力に近い値となっているため、アシストモータ３４の運転を適切に制御して、エンジン３０の負荷を適切な状態に維持することができる。

なお、ステップＳ１５において油圧想定出力誤差ΔＷが閾値２（正の値）以下である（大きくない）と判定されると、ＰＱマップを更新しないで、処理はステップＳ１９に進む。したがって、ステップＳ１１Ａで算出された油圧想定出力ＷｉｎがステップＳ１９の処理で用いられる。

以上の説明では、油圧ポンプ２１の駆動をネガコン制御に基づいて制御しているが、上述の第１実施形態と同様に、ポジコン制御又はロードセンシング制御により油圧ポンプ２１の駆動を制御してもよい。

まず、ポジコン制御により油圧ポンプ２１の駆動を制御する場合について説明する。図１７はポジコン制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、油圧想定出力Ｗｉｎを算出する際に用いる油圧負荷推定アルゴリズムを示す図である。ポジコン制御を行なう場合、ポンプ吐出流量Ｑを求めるまでの処理が、図１４に示すネガコン制御を行なう場合の油圧負荷推定アルゴリズムと異なり、他の部分は同じであるので、ポンプ吐出流量Ｑを求めるまでの処理について説明する。

ポジコン制御を行なう場合には、油圧駆動部を駆動するために運転者が操作する操作レバーのレバー操作量θ_１，θ_２，・・・から、各操作レバーの操作量に応じた油圧ポンプ２１に要求される吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・が、レバー操作量θ_１，θ_２，・・・と吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・との関係を示すマップから求められる。そして、全ての吐出量Ｖ_Ｌ１，Ｖ_Ｌ２，・・・を加算したものが、油圧ポンプ２１に要求される要求吐出流量Ｑ_Ｌとなる。

そして、ポンプ吐出流量Ｑは、ＰＱ線図から求めた油圧ポンプ吐出流量と要求吐出流量Ｑ_Ｌのうちいずれか小さい方となる。このようにして求めたポンプ吐出流量Ｑを、油圧想定出力Ｗｉｎの算出に用いることで、図１７に示すアルゴリズムを用いて油圧想定出力Ｗｉｎを精度よく算出することができる。

次に、ロードセンシング制御により油圧ポンプ２１の駆動を制御する場合について説明する。図１８はロードセンシング制御を行なうようにポンプの制御回路が構成された場合において、油圧想定出力Ｗｉｎを算出する際に用いる油圧負荷算出アルゴリズムを示す図である。ロードセンシング制御を行なう場合、ポンプ吐出流量Ｑを求めるまでの処理が、図１４に示す油圧負荷推定アルゴリズムと異なり、他の部分は同じであるので、ポンプ吐出流量Ｑを求めるまでの処理について説明する。

ロードセンシング制御を行なう場合には、図１４における油圧ポンプ圧力Ｐｉを、最大負荷圧力Ｐｍａｘに差圧ΔＰを加算した値とする。差圧ΔＰはポンプの吐出流量にある程度余裕を持たせるために加算するものであり、一定の値としても可変値としてもよい。そして、ポンプ吐出流量Ｑは、油圧ポンプ２１の吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図に基づいて、上述のようにして求められた油圧ポンプ圧力Ｐｉと油圧ポンプ２１に供給するポンプ電流（制御電流）Ｉとから求める。このようにして求めたポンプ吐出流量Ｑを、油圧想定出力Ｗｉｎの算出に用いることで、図１８に示すアルゴリズムを用いて油圧想定出力Ｗｉｎを精度よく算出することができる。

また、上述の第２実施形態では、ネガコン圧力Ｎｃと油圧ポンプ圧力Ｐｉの両方を用いて算出するブロック図を示したが、必ずしもネガコン圧力Ｎｃを用いる必要はなく、油圧ポンプ圧力Ｐｉよりポンプ吐出流量Ｑを算出してもよい。

以上説明した図７、図１１、図１３、図１４、図１７、及び図１８に示す油圧想定出力算出アルゴリズムを用いて油圧ポンプ出力（軸入力側）である油圧想定出力Ｗｉｎを精度よく算出して、アシストモータ３４のアシスト量を制御することにより、エンジン３０の負荷を常に適切にすることができる。したがって、エンジン３０への過負荷が防止され、常に効率のよい条件で運転することができる。

すなわち、アシストモータ３４の出力（電動状態を正の値とした場合）が、可変容量式油圧ポンプ２１の出力（軸入力側）Ｗｉｎとエンジン３０の出力Ｗｅとの差分に等しくなるように制御する（Ｗａ＝Ｗｉｎ−Ｗｅ）。また、油圧ポンプ２１の出力Ｗｉｎがエンジン３０の出力Ｗｅとアシストモータ３４の出力Ｗａとの和より大きくなると（Ｗｉｎ＞Ｗｅ＋Ｗａ）、エンジン３０に過大な負荷が加わることとなるので、アシストモータ３４の最大出力Ｗａｍａｘが、可変容量式油圧ポンプ２１の出力Ｗｉｎとエンジンの最大出力Ｗｅｍａｘの差分より大きくなるように制御する（Ｗａｍａｘ＞Ｗｉｎ−Ｗｅｍａｘ）。ここで、電動状態にあるアシストモータ３４の最大出力Ｗａｍａｘは、電気負荷に出力要求Ｗｏｕｔがある場合にバッテリ３８の最大出力Ｗｂａｍａｘを考慮すると、バッテリ３８の最大出力Ｗｂｍａｘと電気負荷の出力要求Ｗｏｕｔとの差分より小さい範囲に制限される（Ｗａｍａｘ＜Ｗｂｍａｘ−Ｗｏｕｔ）。

ここで、上述した本発明の実施形態を用いて、各油圧負荷算出アルゴリズムに基づいて求められた油圧負荷に基づいて、エンジン及びバッテリからの動力を分配する動力分配処理を用いる場合において、その一例について説明する。以下に説明する例は、図４及び図７に示す油圧負荷算出アルゴリズムを用いて油圧ポンプ出力（軸入力側）を推定演算により求めた場合である。油圧ポンプ出力（軸入力側）を精度よく算出して、アシストモータ３４のアシスト量を制御することにより、エンジン３０の負荷を常に適切にすることができる。したがって、エンジン３０への過負荷が防止され、常に効率のよい条件で運転することができる。なお、動力分配処理はコントローラ４２により行なわれる。

図１９は、コントローラ４２の動力分配処理の一例を示す制御ブロック図である。コントローラ４２には、ポンプ制御電流Ｉ、ポンプ吐出圧力Ｐｉ、旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ、エンジン回転数Ｎａｃｔ、及びバッテリ電圧Ｖｍが入力される。

旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、電気負荷が必要とする電気的パワーに相当する。例えば、旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、例えば、操縦者が操作する操作レバーの操作量に基づいて算出される。

エンジン回転数Ｎａｃｔは、エンジン３０の実際の回転数に相当する。エンジン３０は、油圧ショベルの運転時には常時駆動されており、その回転数Ｎａｃｔが検出されている。バッテリ電圧Ｖｍは、バッテリ３８の端子間電圧に相当し、電圧計により検出される。

ポンプ制御電流Ｉ及びポンプ吐出圧力Ｐｉは、油圧負荷推定演算部７０に入力される。油圧負荷推定演算部７０は、ポンプ制御電流Ｉ及びポンプ吐出圧力Ｐｉを用いて、上述の油圧負荷算出アルゴリズムにより、油圧負荷として油圧ポンプ出力Ｗｉｎを算出する。算出した油圧ポンプ出力Ｗｉｎは動力分配部８０に供給される。

エンジン回転数Ｎａｃｔは、エンジン出力範囲決定部５２に入力される。エンジン出力範囲決定部７２には、エンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値及びエンジン出力下限値を求めるためのマップ又は変換テーブルが格納されている。エンジン出力範囲決定部７４は、入力されたエンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌを算出し、動力分配部８０に供給する。

バッテリ電圧Ｖｍ及び目標ＳＯＣは、バッテリ出力決定部５４に入力される。バッテリ出力決定部７４は、バッテリ出力範囲決定部７４Ａ，バッテリ出力目標値決定部７４Ｂ，及び、充電状態算出部７４Ｃを含む。充電状態算出ブロック７４Ｃは、入力されたバッテリ電圧Ｖｍから充電状態（ＳＯＣ）を算出する。算出されたＳＯＣは、バッテリ出力範囲決定部７４Ａ及びバッテリ出力目標値決定部７４Ｂに与えられる。

バッテリ出力範囲決定部７４Ａには、ＳＯＣからバッテリ出力上限値及び下限値を算出するためのマップ又は変換テーブルが格納されている。バッテリ出力目標値決定部７４Ｂには、ＳＯＣ及び目標ＳＯＣからバッテリ出力目標値を算出するためのマップ又は変換テーブルが格納されている。このマップ又は変換テーブルは、例えば、入力されたＳＯＣと目標ＳＯＣとの間の偏差と、バッテリ出力目標値との関係を定義するものであってよい。なお、目標ＳＯＣは、任意の態様で決定されてよく、通常時は（即ち後述の内部抵抗計測パターンとして目標ＳＯＣのパターンが生成される場合を除く通常時は）、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。バッテリ出力範囲決定部７４Ａは、ＳＯＣから第１のバッテリ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０を求め、動力分配部８０に供給する。バッテリ出力目標値決定ブロック７４Ｂは、入力されたＳＯＣ及び目標ＳＯＣから第１のバッテリ出力目標値Ｐｂｏｔ０を算出し、動力分配部８０に供給する。

第１のバッテリ出力上限値Ｐｂｏｕ０は、放電電力の上限値に相当する。第１のバッテリ出力下限値Ｐｂｏｌ０は、負であり、その絶対値は、充電電力の上限値に相当する。第２のバッテリ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ１，Ｐｂｏｌ１により、バッテリ３８の入出力電圧の適正範囲が定義される。例えば、バッテリ３８の内部抵抗計測結果に基づいてバッテリ３８の劣化が検出されない場合は、Ｐｂｏｕ１＝Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＝Ｐｂｏｌ０とされる一方、バッテリ３８の劣化が検出された場合は、Ｐｂｏｕ１＜Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＞Ｐｂｏｌ０とされる。

動力分配部８０は、油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ，エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌ、第１のバッテリ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０及び第１のバッテリ出力目標値Ｐｂｏｔ０に基づいて、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ、アシストモータ３４に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、電気負荷出力Ｐｅｏを決定する。この際、動力分配部８０は、エンジン出力がエンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌにより定義される範囲内に収まり、且つ、バッテリ出力が第１のバッテリ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０により定義される範囲に収まるように、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ，アシストモータ３４に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、電気負荷出力Ｐｅｏを決定し、出力する。

コントローラ４２は、これらの決定された出力に基づいて、アシストモータ３４を制御する。

以上のように、油圧負荷推定アルゴリズムを用いて油圧ポンプ出力（軸入力側）Ｗｉｎを精度よく算出して、アシストモータ３４のアシスト量を制御することにより、エンジン３０の負荷を常に適切にすることができる。したがって、エンジン３０への過負荷が防止され、常に効率のよい条件で運転することができる。

また、ポジコン制御の場合にはポンプ吐出圧Ｐｉに代えてレバー操作量θｉが、ロードセンシング制御の場合には最大負荷圧力Ｐｍａｘ及び差圧ΔＰが、コントローラ４２へ入力される。

しかしながら、特に、油圧負荷を算出する際に、エンジン及び電動モータの出力により駆動される油圧ポンプの吐出流量を精確に算出する必要がある。油圧ポンプの吐出流量は、油圧ポンプの吐出圧、油圧ポンプの制御電流、ネガティブコントロール（ネガコン）圧を用いて、油圧ポンプのポンプ圧力−流量特性線図（ＰＱ線図）やネガコン制御マップ（ＮＣ制御マップ）により求められる。ここで、ＰＱ線図やＮＣ制御マップは、静特性を表すものであり、過渡特性における算出誤差が大きいという問題がある。

具体的には、例えば油圧ポンプの吐出圧実測値をＰ１からＰ２に急激に短時間で直線的に増大する場合には、ＰＱ線図より求められた油圧ポンプの吐出流量ＱもＱ１からＱ２に急激に短時間で直線的に低下してしまい、ＰＱ線図から求めた吐出流量と実際の流量変化特性との誤差が大きくなってしまう。油圧ポンプの出力は、吐出圧と吐出流量の積として求められるので、吐出圧に対する吐出流量変化に誤差が含まれると、油圧ポンプの出力にも誤差が含まれることとなり、精確に油圧負荷を算出することができない。

上述のような過渡特性におけるポンプ吐出流量の誤差の問題は、油圧ポンプの吐出圧だけでなく、ポンプ制御電流やネガコン圧からポンプ吐出流量を求める場合にも存在する。したがって、ポンプ制御電流やネガコン圧から求められたポンプ吐出量にも誤差が含まれることとなり、油圧負荷の算出に誤差が生じて油圧負荷を精確に算出することができないという問題がある。

上述のように、油圧ポンプの吐出圧、制限電流、ネガコン圧などの実測値をそのまま使用してポンプ吐出流量を計算すると、過渡特性におけるポンプ吐出流量の計算による誤差が大きい。

そこで、上述の問題に鑑みて、本発明の第３実施形態において、油圧ポンプの吐出圧、制御電流、ネガコン圧などの過渡特性におけるポンプ吐出流量特性を考慮したうえで、油圧ポンプの吐出流量を算出し、油圧負荷を精確に算出するようにした。

次に本発明の第３実施形態について説明する。

本発明の第３実施形態では、油圧ポンプの吐出圧、制御電流、ネガコン圧などの過渡特性におけるポンプ吐出流量特性を考慮したうえで、油圧ポンプの吐出流量を算出する。これにより、精確に算出された油圧負荷に基づいて電動モータによるアシストを適切に制御することができるので、エンジンの負荷を適切に制御することができる。

ここで、本実施形態において、コントローラ４２が油圧負荷を算出する際に用いるアルゴリズムについて、図２０を参照しながら説明する。

油圧負荷は油圧ポンプ出力（油圧ポンプ２１の軸出力Ｗｏ）に相当し、油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐと吐出流量Ｑの積として算出される（Ｗｏ＝Ｐ×Ｑ）。吐出圧力Ｐとしては、油圧センサにより実測された値を用いる。吐出流量Ｑは、ポンプ吐出量Ｖにポンプ回転速度（回転数）Ｎｐを乗じることで算出される。

ポンプ吐出量Ｖは、油圧ポンプ２１の馬力制御吐出量Ｖｐとネガコン制御吐出量Ｖｎのいずれか小さい方として求められる。

馬力制御吐出量Ｖｐは、油圧ポンプ２１の吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図に基づいて、吐出圧力Ｐと油圧ポンプ２１に供給する制御電流Ｉとから求めることができる。図２１は油圧ポンプ２１の吐出圧力−吐出量特性を示すＰＱ線図である。図２１に示すＰＱ線図において、横軸が吐出圧力Ｐを表し、縦軸が馬力制御吐出量Ｖｐを表す。油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐと馬力制御吐出量Ｖｐとは反比例の関係にあり、ＰＱ線図はポンプ制御電流Ｉによって変化する。このＰＱ線図において、ポンプ制御電流Ｉと吐出圧力Ｐとが決まれば、馬力制御吐出量Ｖｐを求めることができる。

ネガコン制御吐出量Ｖｎは、ネガティブコントロール圧−吐出量特性線図に基づいて、ネガティブコントロール圧Ｐｎから求めることができる。図２２はネガティブコントロール圧−吐出量特性線図を示すグラフである。図２２に示すグラフにおいて、横軸がネガティブコントロール圧Ｐｎを表し、縦軸がネガコン制御吐出量Ｖｎを表す。図６に示すグラフにおいて、ネガティブコントロール圧Ｐｎが決まれば、ネガコン制御吐出量Ｖｎを求めることができる。

油圧ポンプ２１の馬力制御吐出量Ｖｐとネガコン制御吐出量Ｖｎのいずれか小さい方を吐出量Ｖとして求めたら、求めた吐出量Ｖに油圧ポンプ２１の回転速度（回転数）Ｎｐを乗じて油圧ポンプ２１の吐出流量Ｑを求める（Ｑ＝Ｖ×Ｎｐ）。そして、油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐに吐出流量Ｑを乗じることで、油圧ポンプ２１の出力Ｗｏを求めることができる（Ｗｏ＝Ｐ×Ｑ）。

以上のような図２０に示す油圧負荷算出アルゴリズムにおいて、ＰＱ線図から馬力制御吐出量Ｖｐを求める際に、油圧ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ制御電流Ｉを用いる。ここで、ポンプ吐出圧センサ２３における吐出圧力Ｐが所定の値より大きくなってから、実際に、油圧ポンプ２１の吐出流量Ｑが減少するまでには時間遅れが発生するため、油圧ポンプ吐出圧力Ｐに対する吐出流量Ｑには過渡特性が発生してしまう。このため、例えば、図２３に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧力ＰがＰ１からＰ２に上昇した場合（図中、実線で示す変化）、図２４に示すようにＰＱ線図より計算された油圧ポンプ算出値としてのポンプ吐出量はＱ１からＱ２に急激に低下してしまい（図２４中、実線で示す変化）、油圧ポンプ実際値としての固有の吐出流量変化特性（図２４中、二点鎖線で示す変化）との誤差が大きくなってしまう。この固有の吐出流量変化特性はベンチテスト等によって予め求められる特性である。

そこで、油圧ポンプ吐出圧力Ｐをそのまま使用せず、ポンプ吐出流量の過渡特性（固有の吐出流量変化特性）に合うように、油圧ポンプ特性パラメータとしての吐出圧力Ｐを時定数Ｔｐａを用いて補正する。その結果、補正したポンプ吐出圧Ｐ（図２３中、二点鎖線で示す）から求められた油圧ポンプ吐出流量（図２４中、一点鎖線で示す）は、固有の吐出量変化特性（図２４中、二点鎖線で示す）との誤差が小さくなり、求めた流量変化特性に基づいて油圧負荷を算出することで、油圧負荷を精確に算出することができる。これにより、電動発電機３４を精確に制御することができ、ハイブリッド式建設機械を継続的に運転することができる。

吐出圧力Ｐと同様に、ポンプ制御電流Ｉの変化についても固有の吐出流量変化特性を考慮する必要がある。例えば、図２５に示すように、油圧ポンプ２１の制御電流ＩがＩ１からＩ２に上昇した場合（図中、実線で示す変化）、図２６に示すようにＰＱ線図より計算された油圧ポンプ算出値としてのポンプ吐出量はＱ１からＱ２に急激に上昇してしまい（図２６中、実線で示す変化）、油圧ポンプ実際値としての固有の吐出流量変化特性（図２６中、二点鎖線で示す変化）との誤差が大きくなってしまう。

そこで、ポンプ制御電流Ｉをそのまま使用せず、ポンプ吐出流量の過渡特性に合うように油圧ポンプ特性パラメータとしてのポンプ制御電流Ｉを時定数Ｔｉａを用いて補正する。その結果、補正した制限電流Ｉ（図２５中、二点鎖線で示す）から求められた油圧ポンプ吐出流量（図２６中、一点鎖線で示す）は、固有の吐出流量変化特性（図２６中、二点鎖線で示す）との誤差が小さくなり、求めた流量変化特性に基づいて油圧負荷を算出することで、油圧負荷を精確に算出することができる。

さらに、ネガティブコントロール圧Ｐｎの変化についても固有の吐出流量変化特性を考慮する必要がある。例えば、図２７に示すようにネガティブコントロール圧ＰｎがＰｎ１からＰｎ２に上昇した場合（図２７中、実線で示す変化）、図２８に示すようにＰＱ線図より計算された油圧ポンプ算出値としてのポンプ吐出量はＱ１からＱ２に急激に低下してしまい（図２８中、実線で示す変化）、油圧ポンプ実際値としての固有の吐出流量変化特性（図２８中、二点点鎖線で示す変化）との誤差が大きくなってしまう。

そこで、ネガティブコントロール圧Ｐｎをそのまま使用せず、ポンプ吐出流量の過渡特性に合うように、油圧ポンプ特性パラメータとしてのネガティブコントロール圧Ｐｎを時定数Ｔｎａを用いて補正する。その結果、補正したネガティブコントロール圧Ｐｎ（図２７中、二点鎖線で示す）から求められた油圧ポンプ吐出流量（図２８中、一点鎖線で示す）は、油圧ポンプ実際値としての固有の吐出流量変化特性（図２８中、二点鎖線で示す）との誤差が小さくなり、求めた流量変化特性に基づいて油圧負荷を算出することで、油圧負荷を精確に算出することができる。

本実施形態では、図２０に示す負荷計算アルゴリズムにおいて用いる制御信号として、油圧ポンプ吐出圧力Ｐ、ポンプ制御電流Ｉ、及びネガティブコントロール圧Ｐｎの値を、上述の固有の流量変化特性に基づいて補正し、補正した値を用いて馬力制御吐出量Ｖｐ及びＮＣ制御吐出量Ｖｎを求めている。

すなわち、油圧ポンプ２１の駆動を制御するための制御信号として油圧ポンプ２１に入力される油圧ポンプ吐出圧力Ｐ及びポンプ制御電流Ｉの値を、油圧ポンプ２１の固有の流量変化特性に基づいて補正し、補正した値を用いて馬力制御吐出量Ｖｐを精確に求めている。また、ネガティブコントロール圧Ｐｎの値を、ネガティブコントロールシステムに固有の流量変化特性に基づいて補正し、補正した値を用いてＮＣ制御吐出量Ｖｎを精確に求めている。

ここで、油圧ポンプ２１の駆動を制御するための制御信号の一つである油圧ポンプ吐出圧力Ｐの補正に関してさらに詳しく説明する。図２３はポンプ吐出圧Ｐを圧力Ｐ１からＰ２に上昇させる際の変化特性を示すグラフである。図２３において、実測上の圧力変化が実線で示され、油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性を考慮して吐出圧力を補正した場合の圧力変化が一点鎖線で示されている。油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性を考慮して補正した圧力変化は、実測上の圧力変化に追従せずに時間遅れをもって変化する。

図２４は図２３に示す圧力変化に基づいて計算により求めたポンプ吐出流量Ｑの変化を示すグラフである。吐出圧力をＰ１からＰ２に上昇させると、吐出流量はＱ１からＱ２に減少する。図２４において、図２３の実線で示される実測上の圧力変化に基づいて求められた補正無しの計算上の吐出流量変化が実線で示されている。しかし、図２３の実線で示される実測上の圧力変化があったとしても実際の吐出流量は圧力変化に追従できず、実際の吐出流量は図２４の二点鎖線に示すように油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性に従って変化する。

そこで、図２３の一点鎖線で示すように吐出流量変化特性を考慮して圧力変化を補正し、補正した圧力変化に基づいて吐出流量を算出すると、図２４の一点鎖線で示すように、二点鎖線で示す実際の吐出流量に近似した吐出流量変化を算出することができる。

このように、固有の流量変化特性を考慮して補正した吐出圧力Ｐにより油圧ポンプ２１の吐出流量を算出することで、実際の吐出流量にほぼ等しい吐出流量を算出することができ、油圧ポンプ２１の出力をより精度良く算出することができる。これにより、油圧ポンプ２１への入力を精度よく求めることができ、電動発電機３４のアシスト量を適切に設定することができる。この結果、エンジン３０への負荷を適切に制御することができ、過負荷によるエンジン３０の燃費悪化やエンストを防止することができる。

なお、上述の説明では、吐出圧力ＰをＰ１からＰ２に上昇させるときに立ち上がり時定数Ｔｐａを用いて吐出圧力Ｐを補正する場合について説明したが、図１９に示すように、吐出圧力ＰをＰ２からＰ１に下降させるときにも立ち下がり時定数Ｔｐｂを用いて吐出圧力Ｐを補正することが好ましい。

次に、油圧ポンプ２１を駆動するための制御信号の一つであるポンプ制御電流Ｉの補正に関してさらに詳しく説明する。図２５はポンプ制限電流Ｉを電流Ｉ１からＩ２に上昇させる際の変化特性を示すグラフである。図２５において、実測上の電流変化が実線で示され、油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性を考慮してポンプ制御電流を補正した場合の電流変化が一点鎖線で示されている。油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性を考慮した電流変化は実測上の電流変化に追従せず、時間遅れをもって変化する。

図２６図２５に示す電流変化に基づいて計算により求めたポンプ吐出流量Ｑの変化を示すグラフである。ポンプ制限電流ＩをＩ１からＩ２に上昇させると、吐出流量はＱ１からＱ２に増大する。図２６において、図２５の実線で示される実測上の電流変化に基づいて求められた補正無しの計算上の吐出流量変化が実線で示されている。また、図２５の一点鎖線で示される電流変化特性を考慮した場合の吐出流量変化が同様に一点鎖線で示されている。しかし、図２５の実線で示される実測上の電流変化があったとしても実際の吐出流量は圧力変化に追従できず、実際の吐出流量は図２６の二点鎖線で示すように油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性に従って変化する。

そこで、図２５の一点鎖線で示すように吐出流量変化特性を考慮して電流変化を補正し、補正した電流変化に基づいて吐出流量を算出すると、図２６の一点鎖線で示すように、二点鎖線で示す実際の吐出流量に近似した吐出流量変化を算出することができる。

このように、吐出流量変化特性を考慮して補正したポンプ制限電流Ｉにより油圧ポンプ２１の吐出流量を算出することで、実際の吐出流量にほぼ等しい吐出流量を算出することができ、油圧ポンプ２１の出力をより精度良く算出することができる。これにより、油圧ポンプ２１への入力を精度よく求めることができ、電動発電機３４のアシスト量を適切に設定することができる。この結果、エンジン３０への負荷を適切に制御することができ、過負荷によるエンジン３０の燃費悪化やエンストを防止することができる。

ここで、上述のポンプ制御電流Ｉの変化特性は、作業機械の作業モードによって調整することが好ましい。例えば、ハイブリッド式作業機械の一例としての油圧ショベルでは、図２に示すように。重掘削モード（Ｈモード）、標準掘削モード（Ｓモード）、仕上げ掘削モード（Ｌモード）があり、各モードによって油圧ポンプの特性を変えて、掘削条件に適合させることが好ましい。そのため、作業モードによって、ポンプ制御電流Ｉの変化特性を異なるものに設定する。すなわち、ポンプ制限電流Ｉの変化の時定数を、作業モードによって調整することで、油圧ポンプの特性を変えて、掘削条件に適合させることができる。

なお、上述の説明では、ポンプ制限電流ＩをＩ１からＩ２に増大させるときに立ち上がり時定数Ｔｉａを用いてポンプ制限電流Ｉを補正する場合について説明したが、図３０に示すように、ポンプ制限電流ＩをＩ２からＩ１に減少させるときにも立ち下がり時定数Ｔｉｂを用いてポンプ制限電流Ｉを補正することが好ましい。

次に、油圧ポンプ２１の駆動を制御する制御信号の一つであるネガティブコントロール圧（ネガコン圧力）Ｐｎの補正に関してさらに詳しく説明する。図２７はネガコン圧力ＰｎＩを圧力Ｐｎ１からＰｎ２に上昇させる際の変化特性を示すグラフである。図２７において、実測上のネガコン圧力変化が実線で示され、圧力変化特性を考慮してネガコン圧力を補正した場合の圧力変化が一点鎖線で示されている。また、油圧ポンプ２１の固有の吐出流量変化特性を考慮して吐出圧力を補正した場合のネガコン圧力変化が一点鎖線で示されている。油圧ポンプ２１の固有の吐出流量特性を考慮して補正したネガコン圧力変化は実測上のネガコン圧力変化に追従せず、時間遅れをもって変化する。

図２８は図２７に示すネガコン圧力変化に対応したポンプ吐出流量Ｑの変化を示すグラフである。ネガコン圧力ＰｎをＰｎ１からＰｎ２に上昇させると、ポンプ吐出流量ＱはＱ１からＱ２に減少する。図２８において、図２７の実線で示される実測上の圧力変化に基づいて求められた補正無しの計算上の吐出流量変化が実線で示されている。しかし、図２７の実線で示される実測上のネガコン圧力変化があったとしても実際の吐出流量はネガコン圧変化に追従できず、実際の吐出流量は図２８の二点鎖線に示すように油圧ポンプ２１の固有の流量変化特性に従って変化する。

そこで、図２７の一点鎖線で示すように吐出流量変化特性を考慮してネガコン圧力変化を補正し、補正したネガコン圧力変化に基づいて吐出流量を算出すると、図２８の一点鎖線で示すように、二点鎖線で示す実際の吐出流量に近似した吐出流量変化を算出することができる。

このように、吐出流量変化特性を考慮して補正したネガコン圧力Ｐｎに基づいて油圧ポンプ２１の吐出流量を算出することで、実際の吐出流量にほぼ等しい吐出流量を算出することができ、油圧ポンプ２１の出力をより精度良く算出することができる。これにより、油圧ポンプ２１への入力を精度よく求めることができ、電動発電機３４のアシスト量を適切に設定することができる。この結果、エンジン３０への負荷を適切に制御することができ、過負荷によるエンジン３０の燃費悪化やエンストを防止することができる。

なお、上述の説明では、ネガコン圧力ＰｎをＰｎ１からＰｎ２に上昇させるときに立ち上がり時定数Ｔｎａを用いてネガコン圧力Ｐｎを補正する場合について説明したが、図３１に示すように、ネガコン圧力ＰｎをＰｎ２からＰｎ１に下降させるときにも立ち下がり時定数Ｔｎｂを用いてネガコン圧力Ｐｎを補正することが好ましい。

以上のように、油圧ポンプ２１の固有の流量変化特性を求め、固有の流量変化特性に基づいて油圧ポンプ２１の出力Ｗｈｙｄを補正後油圧想定出力として算出し、算出された油圧ポンプ２１の出力Ｗｈｙｄに基づいて電動発電機３４の出力を制御する。具体的には、電動発電機３４の出力が、油圧ポンプ２１の出力Ｗｈｙｄとエンジン３０の出力Ｗｅとの差分に等しくなるように制御する（Ｗａ＝Ｗｈｙｄ−Ｗｅ）。また、油圧ポンプ２１の出力Ｗｈｙｄがエンジン３０の出力Ｗｅと電動発電機３４の出力Ｗａ（電動運転状態を正の値とした場合）との和より大きくなると（Ｗｈｙｄ＞Ｗｅ＋Ｗａ）、エンジン３０に過大な負荷が加わることとなるので、油圧ポンプ２１の出力Ｗｈｙｄと電動発電機３４の最大出力Ｗａｍａｘの差分が、エンジンの最大出力Ｗｅｍａｘより小さくなるように制御する（Ｗｅｍａｘ＞Ｗｈｙｄ−Ｗａｍａｘ）。

ここで、電動状態にある電動発電機３４の最大出力Ｗａｍａｘは、電気負荷に出力要求Ｗｏｕｔがある場合にバッテリの最大出力Ｗｂｍａｘを考慮すると、バッテリの最大出力Ｗｂｍａｘと電気負荷の出力要求Ｗｏｕｔとの差分より小さい範囲に制限される（Ｗａｍａｘ＜Ｗｂｍａｘ−Ｗｏｕｔ）。

また、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様に、図１９に示すような動力分配を行なって、電動発電機３４を制御することとしてもよい。

以上説明した第３実施形態を、上述の第１実施形態、第２実施形態、及びそれらの変形例（ポジコン制御、ロードセンシング制御）と組み合わせることで、油圧想定出力（油圧ポンプ出力（軸入力側））Ｗｉｎをより精度高く算出することができる。これにより、エンジン３０の出力（すなわち、エンジン３０の負荷）をより精度よく制御することができるので、エンジン３０への負荷が常に適切な負荷となるように制御することができ、エンジン３０を効率のよい状態で運転することができる。

第３実施形態においては、ネガコン回路を用いたハイブリッド式作業機械について説明したが、ポジコン制御やロードセンシング制御を用いて制御する場合には、図２７及び図２８を用いて説明した補正は不要である。

また、第３実施形態の補正方法は、図１９に示す油圧負荷推定演算部７０内で行なうこともできる。

さらにまた、第３実施形態で説明した補正方法は、第１及び第２実施形態と組み合わせて用いることもできる。

本発明は具体的に開示された実施形態に限られず、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

本出願は２００９年１月１６日出願の優先権主張日本特許出願２００９−００７９４９号及び２００９年６月１５日出願の優先権主張日本特許出願２００９−１４２６３８号に基づくものであり、その全内容はここに援用される。

本発明は、内燃機関を電動モータによりアシストしてポンプを駆動して油圧を発生させるハイブリッド式作業機械に適用可能である。

１ エンジンモータ
２ コントローラ
３ モード切換器
４ スロットルボリューム
５ 電磁比例弁
２１ 油圧ポンプ
２１Ａ パイロット・ギアポンプ
２２ コントローラバルブ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 切換弁
２３ ポンプ吐出圧センサ
２４ ネガティブコントロール絞り弁（ネガコン絞り弁）
２５ タンク
２６ ネガティブコントロールセンサ（ネガコンセンサ）
２７ レギュレータ
３０ エンジン
３２ スプリッタ
３４ アシストモータ
３６，４０ インバータ
３８ バッテリ
４２ コントローラ
５０ 効率マップ調整量自動算出部
５２，５８ 油圧実際出力算出部
５４ 油圧ポンプ効率マップ
５６ ＰＱマップ調整量自動算出部
６０ ＰＱマップ
７０ 油圧負荷推定演算部
７２ エンジン出力範囲決定部
７４ バッテリ出力決定部
７４Ａ バッテリ出力範囲決定部
７４Ｂ バッテリ出力目標値決定部
７４Ｃ 充電状態算出部
８０ 動力分配部

Claims (12)

1. エンジンと、
   該エンジンに連結された可変容量式油圧ポンプと、
   前記エンジンに連結され、該エンジンをアシストする電動発電機と、
   該電動発電機を制御する制御部と
   を有するハイブリッド式作業機械であって、
   前記制御部は、
   所定のアルゴリズムを用いて、前記油圧ポンプに供給されるポンプ電流及び前記油圧ポンプからの吐出圧力から前記油圧ポンプの油圧ポンプ算出値を求め、
   該油圧ポンプ算出値と油圧ポンプ実際値との油圧想定誤差に基づいて前記所定のアルゴリズムで用いられる油圧ポンプ特性パラメータを補正し、
   補正した油圧ポンプ特性パラメータを用いて補正後油圧想定出力を算出し、
   該補正後油圧想定出力に基づいて前記電動発電機を制御する
   ことを特徴とするハイブリッド式作業機械。
2. 請求項１記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記油圧ポンプ算出値は前記油圧ポンプの出力としての油圧想定出力、前記油圧ポンプ実際値は前記油圧ポンプの実際の出力としての油圧実際出力であり、
   前記制御部は、前記エンジンの出力及び前記電動発電機の出力から前記油圧実際出力を算出し、
   前記所定のアルゴリズムを用いて、前記油圧ポンプに供給されるポンプ電流及び前記油圧ポンプからの吐出圧力から前記油圧想定出力を算出し、
   前記油圧想定出力と前記油圧実際出力との差として前記油圧想定誤差を算出することを特徴とするハイブリッド式作業機械。
3. 請求項１記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記油圧ポンプ特性パラメータは、油圧ポンプ効率マップであることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
4. 請求項１記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記油圧ポンプ特性パラメータは、前記油圧ポンプの圧力流量特性線図であることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
5. 請求項２記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記制御部は、前記油圧ポンプでの動力損失と前記電動発電機での動力損失とを考慮して前記油圧実際出力を算出することを特徴とするハイブリッド式作業機械。
6. 請求項１記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記油圧ポンプ特性パラメータは油圧ポンプの制御信号であり、
   該制御信号に対して油圧ポンプが有する前記固有の流量変化特性に近づくように補正を行ない、
   該補正された制御信号に基づいて前記油圧ポンプの出力を算出し、
   該算出された前記油圧ポンプの出力に基づいて、前記エンジンをアシストする電動発電機の出力を制御する
   ことを特徴とするハイブリッド式作業機械。
7. 請求項６記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記制御信号は時間遅れを有するように補正されることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
8. 請求項６記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記制御信号は、前記油圧ポンプの吐出圧力若しくは制御電流を表す信号であることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
9. 請求項８記載のハイブリッド式作業機械であって、
   前記油圧ポンプの出力を算出する際に、前記制御信号としてネガティブコントロール圧を表す信号の変化に伴う前記油圧ポンプの固有の流量変化特性を求め、求められた流量変化特性に基づいて前記油圧ポンプの吐出量を算出し、
   前記制御信号に基づいて算出した吐出量と前記ネガティブコントロール圧から算出した吐出量のいずれか小さいほうを前記油圧ポンプの吐出量として用いて前記油圧ポンプの出力を算出する
   ことを特徴とするハイブリッド式作業機械。
10. 請求項６記載のハイブリッド式作業機械であって、
    前記ハイブリッド式作業機械の作業モード別に、前記油圧ポンプの制御信号の変化による前記油圧ポンプの固有の流量変化特性を求めることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
11. 請求項６記載のハイブリッド式作業機械であって、
    前記固有の流量変化特性を、前記制御信号の増大及び減少のそれぞれに対して求めることを特徴とするハイブリッド式作業機械。
12. 固有の流量変化特性を有する油圧ポンプをエンジンの出力で駆動するハイブリッド式作業機械の制御方法であって、
    制御信号に対して、油圧ポンプが有する前記固有の流量変化特性に近づくように油圧ポンプ特性パラメータの補正を行ない、
    該補正された油圧ポンプ特性パラメータに基づいて前記油圧ポンプの出力を算出し、
    該算出された前記油圧ポンプの出力に基づいて、前記エンジンをアシストする電動発電機の出力を制御する
    ことを特徴とするハイブリッド式作業機械の制御方法。

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