JP6005176B2 - 電動式油圧作業機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動し、各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧が最高負荷圧より一定の圧力だけ高くなるよう、油圧ポンプの吐出流量を制御する、いわゆるロードセンシング式の油圧駆動装置に関する。

電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動し、各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械が特許文献１及び２に記載されている。特許文献１の電動式油圧作業機械は、電動機により駆動される固定容量式の油圧ポンプを備え、この油圧ポンプの吐出圧と複数の油圧アクチュエータの最大負荷圧との差圧が一定となるよう電動機の回転数を制御することでロードセンシング制御を行う構成となっている。

特許文献２に記載の電動式油圧作業機械は、電動機（可変速モータ）により駆動される可変容量式の油圧ポンプを備え、電動機の回転数制御と，油圧ポンプのレギュレータのカットオフ制御（油圧ポンプの吐出圧がある圧力以上になると、油圧ポンプの容量をほぼ０までカットする制御）の組み合わせにより、油圧ポンプを電動機で駆動させて吐出圧力及び吐出流量を制御する際に、無駄な電力消費を低減できるようになっている。

特開２００８−２５６０３７号公報 特開２００３−１７２３０２号公報

特許文献１に記載の油圧駆動装置においては、複雑な流量制御を行う可変容量ポンプを用いることなく、電動機の回転数制御によりロードセンシング制御を行うことができるので、小型の油圧ショベルなどに容易にロードセンシングシステムを搭載できる。

しかし、特許文献１に記載の油圧駆動装置では次のような問題があった。

特許文献１に記載の油圧駆動装置では、例えばブームシリンダなどのアクチュエータがストロークエンドに達すると、油圧ポンプからの圧油供給油路に接続されたリリーフ弁の働きによって、この圧油供給油路の圧油がタンクに排出され、油圧ポンプの吐出圧力はリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）に保たれる。

しかし、リリーフ弁から排出される圧油は仕事をしないので、リリーフ弁によって保たれる圧油供給油路の圧力をＰ、圧油供給油路からタンクに流出する流量をＱとすると、Ｐ［ＭＰａ］×Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］／６０で表される動力が無駄に熱や音に変換され消費されてしまっていた。このとき、電動機冷却用の消費電力が増大するため、電動機の電力源であるバッテリ（蓄電装置）の放電量が増大し、バッテリの減りが早く、作業機械の稼動時間が短くなってしまうという問題があった。また、無駄に消費された動力が熱に変わり、作動油の冷却システムの容量が小さくできないという問題があった。

また、特許文献１の油圧駆動装置では、電動機の回転数制御によりロードセンシング制御のみを行うように構成しているので、例えば上記のようにブームシリンダなどのアクチュエータがストロークエンドに達すると、油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧の差圧が殆ど０になってしまい、電動機の回転数は、その差圧を目標差圧と等しくなるように制御されるので、最大回転数まで急激に上昇する。その結果、油圧ポンプの吐出流量も最大まで増え、リリーフ弁からタンクに流出する流量も最大まで増加するため、前述した問題（無駄な動力消費の発生に起因するバッテリ放電量増大による作業機械の稼動時間の短縮、作動油冷却システム容量の増大）が特に顕著となる。

しかも、ブームシリンダなどのアクチュエータがストロークエンドに達する度に、電動機回転数が最大回転数まで急上昇してしまうので、電動機回転数の急上昇に伴う不快な騒音・振動によりオペレータの快適性が損なわれるという問題があった。

一方、特許文献２に記載の油圧ユニットでは、油圧ポンプの吐出流量は、最終的に油圧ユニットからの漏れ量を補う程度の流量まで小さくなるので、非常に高効率なシステムを構築することができる。しかし、流量制御として油圧ポンプの吐出圧と各アクチュエータの最高負荷圧との差圧を一定に制御するロードセンシング制御を想定しておらず、仮にロードセンシング制御を行う場合には、特許文献１の実施例１と同様に、例えば油圧シリンダがストロークエンドに達する度に、電動機回転数が最高回転数まで急激に上昇してしまい、電動機回転数の急上昇に伴う不快な騒音・振動によりオペレータの快適性が損なわれるという問題があった。

本発明の目的は、電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動するとともに、電動機の回転数制御によりロードセンシング制御を行う電動式油圧作業機械において、リリーフ弁作動による無駄な動力消費を抑え、かつ電動機回転数の急激な上昇を抑え、より高効率で快適性を確保できる電動式油圧作業機械の油圧駆動装置を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、電動機と、この電動機により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出油を前記複数の流量制御弁に供給する圧油供給油路に接続され、前記油圧ポンプの吐出圧が設定圧力以上になると開状態となって前記圧油供給油路の圧油をタンクに戻すリリーフ弁と、前記電動機に電力を与える蓄電装置とを備えた電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの回転数を制御するロードセンシング制御と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記リリーフ弁の設定圧力近くの第１所定圧力以上に上昇したときに、前記油圧ポンプの吐出流量を減少させるよう前記油圧ポンプの回転数を制御するカットオフ制御とを行う電動機回転数制御装置とを備えるものとする。

このように電動機回転数制御装置にロードセンシング制御だけでなく、油圧ポンプの吐出圧がリリーフ弁の設定圧力近くの第１所定圧力以上に上昇したときに、油圧ポンプの吐出流量を減少させるよう油圧ポンプの回転数を制御するカットオフ制御を行わせることで、複数のアクチュエータが油圧シリンダを含み、この油圧シリンダがストロークエンドに達したときなどに、油圧ポンプから吐出される流量を抑えることができるため、リリーフ弁から無駄に消費される動力を抑えることができる。その結果、電動機の消費電力が減るため、電動機の電力源である蓄電装置を長持ちさせることができ、電動式油圧作業機械の稼動時間を延長することができる。更に、リリーフ弁作動時の発熱も減るため、作動油の冷却システムの小型化が可能となる。

また、同じく油圧シリンダがストロークエンドに達したときなどに、電動機の回転数が増加することを抑えることができるので、電動機回転数上昇に伴う騒音・振動の増加を抑え、オペレータの快適性が損なわれることを防ぐことができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記電動機回転数制御装置は、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する第１圧力センサと、前記最高負荷圧を検出する第２圧力センサと、前記電動機の回転数を制御するインバータと、コントローラとを備え、前記コントローラは、前記第１及び第２圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧及び前記最高負荷圧と目標ＬＳ差圧とに基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧と前記目標ＬＳ差圧との差圧偏差の正負に応じて増減する前記油圧ポンプの仮想容量を演算するロードセンシング制御演算部と、前記第１圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧が前記第１所定圧力以上に上昇すると急減するカットオフ制御の前記仮想容量の制限値を演算し、前記ロードセンシング制御演算部で演算した前記仮想容量と前記仮想容量の制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求める容量制限制御演算部とを有し、前記コントローラは、前記新たな仮想容量に基準回転数を乗じて前記油圧ポンプの目標流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標流量となるよう前記電動機の回転数を制御するための制御指令を前記インバータに出力する。

このようにロードセンシング制御演算部に油圧ポンプの仮想容量という概念を導入してロードセンシング制御の目標流量を求め、電動機の回転数を制御することで、電動機の回転数制御によるロードセンシング制御を行うことができる。また、容量制限制御演算部においてカットオフ制御の仮想容量の制限値を演算し、ロードセンシング制御演算部で演算した仮想容量とその仮想容量の制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求め、電動機の回転数を制御することで、電動機の回転数制御によるカットオフ制御を容易に実現することができる。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記油圧ポンプの吐出圧が第２所定圧力以上で前記第１所定圧力以下の圧力範囲にあるとき、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇するにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を更に備える。

このように電動機回転数制御装置によりロードセンシング制御とカットオフ制御を行うことに加えて、トルク制御装置を設け、油圧ポンプの吐出圧が第２所定圧力以上第１所定圧力以下の圧力範囲にあるとき、油圧ポンプの吐出圧が上昇するにしたがって油圧ポンプの吐出流量を減少させ油圧ポンプの吸収トルクを制限するトルク制御を行うことにより、油圧ポンプの吐出圧が上昇したとき、電動機回転数制御装置によるカットオフ制御が始まる前の間においても、油圧ポンプの吸収トルクを制限するトルク制御により油圧ポンプの消費馬力が抑えられる。これにより電動機の消費電力が減るため、電動機の電力源である蓄電装置を更に長持ちさせることができ、電動式油圧作業機械の稼動時間を更に延長することができる。また、電動機の消費電力が減るため、電動機を小型化することができる。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記油圧ポンプは可変容量型の油圧ポンプであり、前記油圧ポンプに設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を更に備える。

これによりトルク制御機能のある通常の油圧ポンプを用いて、電動機の回転数制御を行うことにより、ロードセンシング制御とカットオフ制御とトルク制御を容易に実現することができる。

（５）上記（２）において、好ましくは、前記油圧ポンプは固定容量型の油圧ポンプであり、前記コントローラの一機能として組み込まれ、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を更に備える。

これによりロードセンシング制御とカットオフ制御とトルク制御を実現できるとともに、油圧ポンプが固定容量型であるので、油圧ポンプのサイズを小さく抑え、省スペースを実現することができる。

（６）上記（２）において、好ましくは、前記油圧ポンプは固定容量型の油圧ポンプであり、前記容量制限制御演算部は、前記第１圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧が第２所定圧力以上で前記第１所定圧力以下の圧力範囲にあるときは、前記油圧ポンプの吐出圧が高くなるにしたがって減少するトルク制限制御の仮想容量の制限値を演算し、前記油圧ポンプの吐出圧が前記第１所定圧力以上に上昇すると前記トルク制限制御の仮想容量の制限値から急減するカットオフ制御の仮想容量の制限値を演算し、前記ロードセンシング制御演算部で演算した前記仮想容量と前記仮想容量の制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求める。

これにより電動機回転数制御によるロードセンシング制御とカットオフ制御とトルク制御の３つの制御を実現できるとともに、油圧ポンプが固定容量型であるので、油圧ポンプのサイズを小さく抑え、省スペースを実現することができる。

（７）上記（２）において、好ましくは、前記基準回転数を指示する操作装置を更に備え、前記コントローラは、前記操作装置の指示信号に基づいて前記基準回転数を設定し、かつこの基準回転数に基づいて前記基準回転数の大きさに応じた前記目標ＬＳ差圧と前記目標流量を演算する。

これによりオペレータが操作装置を操作して基準回転数を小さくすることで、目標ＬＳ差圧と目標流量が小さくなるため、電動機の回転数変化と回転数が小さくなり、良好な微操作性を得ることができる。

電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを駆動するとともに、電動機の回転数制御によりロードセンシング制御を行う電動式油圧作業機械において、リリーフ弁作動による無駄な動力消費を抑え、かつ電動機回転数の急激な上昇を抑え、より高効率で快適性を確保することができる。また、電動機の消費電力が減るため、電動機の電力源である蓄電装置を長持ちさせることができ、電動式油圧作業機械の稼動時間を延長することができる。更に、リリーフ弁作動時の発熱も減るため、作動油の冷却システムの小型化が可能となる。

本発明の第１の実施の形態における電動式油圧作業機械の油圧駆動装置の構成を示す図である。 コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。 演算部に設定されるカットオフ制御を模擬した特性（カットオフ制御特性）を示す図である。 トルク制御装置のポンプトルク特性（Ｐｑ特性：ポンプ吐出圧−ポンプ容量特性）を示す図特性）である。 本実施の形態における油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。 従来の電動機回転数制御によりロードセンシング制御を行う油圧駆動装置の馬力特性を示す図である。 本実施の形態の油圧駆動装置の馬力特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における電動式油圧作業機械の油圧駆動装置の構成を示す図である。 コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。 演算部に設定されるトルク制御を模擬する特性（トルク制御特性）とカットオフ制御を模擬した特性（カットオフ制御特性）を組み合わせた特性を示す図である。 メインポンプのトルク特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

〜構成〜
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動式油圧作業機械の油圧駆動装置の構成を示す図である。本実施の形態は、本発明をフロントスイング式の油圧ショベルの油圧駆動装置に適用した場合のものである。

図１において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は、電動機１と、この電動機１により駆動されるメインポンプとしての可変容量型の油圧ポンプ（以下メインポンプという）２及び固定容量型のパイロットポンプ３０と、メインポンプ２から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…と、メインポンプ２と複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…との間に位置するコントロールバルブ４と、パイロットポンプ３０にパイロット油路３１を介して接続され、パイロットポンプ３０の吐出油に基づいてパイロット一次圧を生成するパイロット油圧源３８と、パイロット油圧源３８の下流側に位置し、ゲートロックレバー２４によって操作される安全弁としてのゲートロック弁１００とを備えている。

コントロールバルブ４は、メインポンプ２の吐出油が供給される第１圧油供給油路２ａ（配管）に接続された第２圧油供給油路４ａ（内部通路）と、第２圧油供給油路４ａから分岐する油路８ａ，８ｂ，８ｃ…に接続され、メインポンプ２からアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…に供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御するクローズドセンタ型の複数の流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…と、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部と方向切換部とを接続する油路２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…に接続され、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の下流圧力が最高負荷圧（後述）と等しくなるように制御する圧力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃ…と、アクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の負荷圧のうちの最高圧力（最高負荷圧）を選択して信号油路２７に出力するシャトル弁９ａ，９ｂ，９ｃ…と、第２圧油供給油路４ａに接続され、第２圧油供給油路４ａの圧力（メインポンプ２の吐出圧）が設定圧力以上になると開状態となって前記圧油供給油路の圧油をタンクに戻し、第２圧油供給油路４ａの圧力（メインポンプ２の吐出圧）が設定圧力以上にならないように制限するメインリリーフ弁１４と、メインポンプ２の吐出油が導かれる油路である第２圧油供給油路４ａに接続され、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧にクラッキング圧（バネ１５ａのセット圧）を加算した圧力よりも高くなると開状態になってメインポンプ２の吐出油をタンクＴに戻し、メインポンプ２の吐出圧の上昇を制限するアンロード弁１５とを有している。

流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…はそれぞれ負荷ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…を有し、これらの負荷ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…は、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…が中立位置にあるときはタンクＴに連通し、負荷圧としてタンク圧を出力し、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…が中立位置から図示左右の操作位置に切り換えられたときは、それぞれのアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…に連通し、アクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の負荷圧を出力する。

シャトル弁９ａ，９ｂ，９ｃ…はトーナメント形式に接続され、負荷ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…及び信号油路２７とともに最高負荷圧検出回路を構成する。すなわち、シャトル弁９ａは、流量制御弁６ａの負荷ポート２６ａの圧力と流量制御弁６ｂの負荷ポート２６ｂの圧力との高圧側を選択して出力し、シャトル弁９ｂは、シャトル弁９ｂの出力圧と流量制御弁６ｃの負荷ポート２６ｃの圧力との高圧側を選択して出力し、シャトル弁９ｃは、シャトル弁９ｂの出力圧と図示しない他の同様なシャトル弁の出力圧との高圧側を選択して出力する。シャトル弁９ｃは最後段のシャトル弁であり、その出力圧は最高負荷圧として信号油路２７に出力され、信号油路２７に出力された最高負荷圧は信号油路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…を介して圧力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃ…とアンロード弁１５に導かれる。

圧力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃ…は、シャトル弁９ｃから信号油路２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…を介して最高負荷圧が導かれる閉方向作動の受圧部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…と、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の下流圧力が導かれる開方向作動の受圧部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…を有し、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の下流圧力が最高負荷圧に等しくなるように制御する。その結果、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の前後差圧はメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧に等しくなるよう制御される。

アンロード弁１５は、アンロード弁１５のクラッキング圧Ｐｕｎ０を設定する閉方向作動のバネ１５ａと、第２圧油供給油路４ａの圧力（メインポンプ２の吐出圧）が導かれる開方向作動の受圧部１５ｂと、最高負荷圧が信号油路２７を介して導かれる閉方向作動の受圧部１５ｃとを有し、圧油供給油路４ａの圧力が最高負荷圧にバネ１５ａのセット圧Ｐｕｎ０（クラッキング圧）よりも高くなると、開状態になって圧油供給油路４ａの圧油をタンクＴに戻し、圧油供給油路４ａの圧力（メインポンプ２の吐出圧）を、最高負荷圧にバネ１５ａのセット圧とアンロード弁１５のオーバライド特性により生じる圧力を加算した圧力に制御する。アンロード弁のオーバライド特性とは、アンロード弁を経由してタンクに戻る圧油の流量が増加するにしたがってアンロード弁の入口圧力、すなわち圧油供給油路４ａの圧力が上昇する特性である。本明細書中では、最高負荷圧にバネ１５ａのセット圧とアンロード弁１５のオーバライド特性により生じる圧力を加算した圧力をアンロード圧力という。

アクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃは例えば油圧ショベルのブームシリンダ、アームシリンダ、旋回モータであり、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ例えばブーム用、アーム用、旋回用の流量制御弁である。図示の都合上、バケットシリンダ、スイングシリンダ、走行モータ等のその他のアクチュエータ及びこれらアクチュエータに係わる流量制御弁の図示は省略している。

パイロット油圧源３８はパイロット油路３１に接続され、パイロット油路３１の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁３２を有している。ゲートロック弁１００は、ゲートロックレバー２４を操作することによりパイロット油路３１ａをパイロット油路３１に接続する位置と、パイロット油路３１ａをタンクＴに接続する位置とに切り換え可能である。

パイロット油路３１ａには、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…を操作して対応するアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…を動作させるための指令パイロット圧（指令信号）を生成する操作レバー装置１２２，１２３，１２４（図５参照）が接続されている。この操作レバー装置１２２，１２３，１２４は、ゲートロックレバー２４がパイロット油路３１ａをパイロット油路３１に接続する位置に切り換えられているとき、それぞれの操作レバーの操作量に応じてパイロット油圧源３８の油圧を一次圧として指令パイロット圧（指令信号）を生成する。一方、ゲートロック弁１００がパイロット油路３１ａをタンクＴに接続する位置に切り換えられると、操作レバー装置１２２，１２３，１２４は、操作レバーを操作しても指令パイロット圧を生成不能な状態となる。

本実施の形態の油圧駆動装置は、上述した構成に加え、電動機１の電源となるバッテリ７０（蓄電装置）と、バッテリ７０の直流電力を昇圧するチョッパ６１と、チョッパ６１によって昇圧した直流電力を交流電力に変換し電動機１に供給するインバータ６０と、オペレータによって操作され、電動機１の基準回転数を指示する基準回転数指示ダイヤル５１（操作装置）と、コントロールバルブ４の圧油供給油路４ａに接続され、メインポンプ２の吐出圧を検出する圧力センサ４０と、信号油路２７に接続され、最高負荷圧力を検出する圧力センサ４１と、基準回転数指示ダイヤル５１の指示信号と圧力センサ４０，４１の検出信号を入力し、インバータ６０を制御するコントローラ５０とを備えている。

図２は、コントローラ５０の処理内容を示す機能ブロック図である。

コントローラ５０は、演算部５０ａ〜５０ｍの各機能を有している。

演算部５０ａ，５０ｂは，それぞれ、圧力センサ４０，４１の検出信号Ｖ_PS，Ｖ_PLmaxを入力し、これらの値をそれぞれメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PS及び最高負荷圧Ｐ_PLmaxに変換する。次に、演算部５０ｃはその圧力Ｐ_PSと圧力Ｐ_PLmaxの差を取り、実ロードセンシング差圧Ｐ_LS（＝Ｐ_PS−Ｐ_PLmax）を算出する。続いて、演算部５０ｄは、基準回転数指示ダイヤル５１の指示信号Ｖ_ECを基準回転数Ｎ₀に変換し、演算部５０ｅは、基準回転数Ｎ₀を目標ＬＳ差圧Ｐ_GRに変換する。

演算部５０ｆは、目標ＬＳ差圧Ｐ_GRと実ロードセンシング差圧Ｐ_LSの差圧偏差ΔＰを算出する。演算部５０ｇは、差圧偏差ΔＰからメインポンプ２の仮想容量ｑ＊の増減値Δｑを算出する。演算部５０ｇはΔＰが高くなる程、仮想容量変化量Δｑも大きくなるように構成されている。また、増減値Δｑは、ΔＰが正の場合に正の値に、ΔＰが負の場合に負の値になるように演算される。演算部５０ｈは、増減値Δｑを１演算サイクル前の仮想容量ｑ＊に足すことで、今回の仮想容量ｑ＊を算出する。

ここで、メインポンプ２の仮想容量ｑ＊とは、電動機１の回転数制御により実ロードセンシング差圧Ｐ_LSを目標ＬＳ差圧Ｐ_GRに一致させるように制御するためのメインポンプ２の容量の演算値である。

演算部５０ｒは、メインポンプ２の吐出圧のカットオフ制御を模擬する特性（以下単にカットオフ制御特性という）を設定したテーブルを有し、演算部５０ｒには演算部５０ａで変換したメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PSが入力され、演算部５０ｒはそのメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PSをテーブルに参照してカットオフ制御の仮想容量ｑ＊の制限値（最大仮想容量）ｑ＊limitを算出する。

図３は、演算部５０ｒに設定されるカットオフ制御を模擬した特性（カットオフ制御特性）を示す図である。

演算部５０ｒに設定されるカットオフ制御特性は、メインポンプ２の吐出圧が予め設定した設定値Ｐ_psoより低いときのメインポンプ２の最大容量の特性線ＴＰ０（図４参照）に対応する特性ＴＰ０ｒ１と、メインポンプ２の吐出圧が設定値Ｐ_psoを超えたときのカットオフ制御特性ＴＰ３から構成されている。特性ＴＰ０ｒ１における制限値ｑ＊limitはメインポンプ２の最大容量ｑ_maxで一定である。カットオフ制御特性ＴＰ３は、設定値Ｐ_psoから最大吐出圧Ｐ_maxまで、制限値ｑ＊limitがｑ_maxから最小値ｑ＊limit0まで急峻かつ線形的に小さくなるように設定されている。メインポンプ２の最大吐出圧Ｐ_maxはメインリリーフ弁１４の設定圧力（リリーフ圧）である。設定値Ｐ_psoは吸収トルク一定制御の開始圧力Ｐ_０（後述）よりも高く、最大吐出圧Ｐ_maxに近い圧力である。また、最小値ｑ＊limit0はメインポンプ２の最小容量ｑ_minに近い小さな容量である。最小値ｑ＊limit0はメインポンプ２の最小容量ｑ_minと同じであってもよい。

演算部５０ｓは、演算部５０ｈで演算されたロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊と演算部５０ｒで求めた仮想容量ｑ＊の制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。ここで、ロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊と仮想容量の制限値ｑ＊limitが同じ値であるときは、そのいずれか一方、例えばロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊を選択するというように予めルールを定めておく。

演算部５０ｉは、得られた新たな仮想容量ｑ＊＊がメインポンプ２の最小容量ｑ_minと最大容量ｑ_maxの範囲内に収まる（最小容量ｑ_min以下とならず、かつ最大容量ｑ_max以上にならない）ように制限をかける処理を行う。

演算部５０ｊは、得られた仮想容量ｑ＊＊に基準回転数Ｎ₀を掛けて、メインポンプ２の目標流量Ｑ_dを算出する。演算部５０ｋは、目標流量Ｑ_dをメインポンプ２の最大容量ｑ_maxで割って、メインポンプ２の目標回転数Ｎ_dを算出する。演算部５０ｍは、目標回転数Ｎ_dをインバータ６０の制御指令である指令信号（電圧指令）Ｖ_INVに換算し、この指令信号Ｖ_INVをインバータ６０に出力する。

コントローラ５０の上述した機能とインバータ６０および圧力センサ４０，４１は、メインポンプ２の吐出圧が複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようメインポンプ２の回転数を制御するロードセンシング制御と、メインポンプ２の吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以上に上昇したときに、メインポンプ２の吐出流量を減少させるようメインポンプ２の回転数を制御するカットオフ制御とを行う電動機回転数制御装置２００を構成する。

また、コントローラ５０の演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈは、圧力センサ４０，４１が検出したメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PS及び最高負荷圧Ｐ_PLmaxと目標ＬＳ差圧Ｐ_GRとに基づいて、メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧Ｐ_LSと目標ＬＳ差圧Ｐ_GRとの差圧偏差ΔＰの正負に応じて増減するメインポンプ２の仮想容量ｑ＊を演算するロードセンシング制御演算部２０１を構成する。

コントローラ５０の演算部５０ｒ，５０ｓは、圧力センサ４０が検出したメインポンプ２の吐出圧に基づいて、メインポンプ２の吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以上に上昇すると急減するカットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limitを演算し、ロードセンシング制御演算部で演算した仮想容量ｑ＊と仮想容量制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊を求める容量制限制御演算部２０２を構成する。

図１に戻り、本実施の形態の油圧駆動装置は、メインポンプ２に設けられ、メインポンプ２の吐出圧が高くなるにしたがってメインポンプ２の容量を減らし、メインポンプ２の吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置１７を備えている。トルク制御装置１７は、メインポンプ２に設けられたレギュレータであり、メインポンプ２の吐出圧が油路１７ｃを介して導かれるトルク制御傾転ピストン１７ａとバネ１７ｂ１，１７ｂ２を有している。

図４は、トルク制御装置１７のポンプトルク特性（Ｐｑ特性：ポンプ吐出圧−ポンプ容量特性）を示す図特性）である。横軸はメインポンプ２の吐出圧を示し、縦軸はメインポンプ２の容量を示している。また、ＴＰ０はメインポンプ２の最大容量の特性線、ＴＰ１及びＴＰ２はバネ１７ｂ１，１７ｂ２により設定されるトルク制御の特性線であり、Ｐ_０はバネ１７ｂ１，１７ｂ２により決まる第２所定圧力（吸収トルク一定制御の開始圧力）である。

トルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａは、メインポンプ２の吐出圧が第２所定圧力Ｐ_０以下にあるときは動作せず、メインポンプ２の容量は特性線ＴＰ０上の最大容量ｑ_maxにある。メインポンプ２の吐出圧が上昇し、第２所定圧力Ｐ_０を超えると、トルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａが動作し、メインポンプ２の吐出圧が第２所定圧力Ｐ_０からメインポンプ２の最大吐出圧Ｐ_max（メインリリーフ弁１４の設定圧力）までにある間、メインポンプ２の容量は特性線ＴＰ１，ＴＰ２に沿ってｑ_maxからqlimit-minへと減少する。その結果、メインポンプ２の吸収トルク（ポンプ吐出圧と容量の積）は特性線ＴＰ１，ＴＰ２に接する最大トルク（制限トルク）ＴＭを超えないよう、概略一定の値に制御される。この制御を本明細書中ではトルク制限制御と呼び、油圧ポンプの容量を吐出流量に置き換えた特性で見た制御を馬力制御と呼ぶ。最大トルクＴＭの大きさは、バネ１７ｂ１，１７ｂ２の強さを選定することによって予め自由に設定することができる。

すなわち、トルク制御装置１７は、メインポンプ２の吐出圧が図４に示す第２所定圧力Ｐ_０以上で、第１所定圧力Ｐ_pso以下の圧力範囲（Ｐ_０〜Ｐ_pso範囲内）にあるときに、メインポンプ２の吐出圧が上昇するにしたがってメインポンプ２の吐出流量を減少させることでメインポンプ２の吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御する。

図５は、本実施の形態における油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。

図５において、作業機械としてよく知られている油圧ショベルは、上部旋回体３００と、下部走行体３０１と、スイング式のフロント作業機３０２を備え、フロント作業機３０２は、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８から構成されている。上部旋回体３００は下部走行体３０１を図１に示す旋回モータ３ｃの回転によって旋回可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ、このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト３０３は図示しないスイングシリンダの伸縮により上部旋回体３００に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機３０２のブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８はブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ１２の伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体３０１は中央フレームには、ブレードシリンダ３０４の伸縮により上下動作を行うブレード３０５が取り付けられている。下部走行体３０１は、走行モータ６，８の回転により左右の履帯３１０，３１１を駆動することによって走行を行う。図１ではブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、旋回モータ３ｃのみを示し、バケットシリンダ３ｄ、左右の走行モータ３ｆ，３ｇ、ブレードシリンダ３ｈやそれらの回路要素を省略している。

上部旋回体３００にはキャビン(運転室)３１３が設置され、キャビン３１３内には、運転席１２１、フロント／旋回用の操作レバー装置１２２，１２３（図５では右側のみ図示）、走行用の操作レバー装置１２４、ゲートロックレバー２４が設けられている。

〜動作〜
次に本実施の形態の動作を説明する。

＜操作レバー中立時＞
操作レバー装置１２２，１２３，１２４の操作レバーを含む全ての操作装置が中立にあるときは、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…も全て中立位置にある。このためアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の負荷ポート２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…は、それぞれタンクに接続され、シャトル弁９ａ，９ｂ，９ｃ…によって検出されるアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の最高負荷圧もタンク圧と等しくなる。圧力センサ４１は、このタンク圧を検出する。

一方、電動機１によってメインポンプ２が駆動され、圧油供給油路２ａ，４ａに圧油が供給される。圧油供給油路４ａには、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…と、メインリリーフ弁１４と、アンロード弁１５が接続されている。全ての操作レバーが中立のとき、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…が閉じているため、メインポンプ２の吐出圧はアンロード弁１５のバネ１５ａのセット圧にオーバライド特性の圧力を加算した圧力まで上昇する。

ここで、アンロード弁１５のセット圧はバネ１５ａによって一定に設定されており、そのセット圧は、基準回転数Ｎ₀が最大であるときに演算部５０ｅで算出される目標ＬＳ差圧Ｐ_GRよりも高めに設定してある。例えば、目標ＬＳ差圧Ｐ_GRが２ＭＰａであるとすると、バネ１５ａのセット圧は２．５ＭＰａ程度であり，メインポンプ２の吐出圧（アンロード圧力）も概ね２．５ＭＰａとなる。圧油供給油路４ａに接続された圧力センサ４０は、そのメインポンプ２の吐出圧を検出する。このときのメインポンプ２の吐出圧をＰ_minで表す。

前述したように、圧力センサ４０の検出信号はＶ_PS、圧力センサ４１の検出信号はＶ_PLmaxである。コントローラ５０は、演算部５０ａ〜５０ｈにおいて、圧力センサ４０，４１の検出信号Ｖ_PS，Ｖ_PLmaxと基準回転数指示ダイヤル５１の指示信号Ｖ_ECに基づいてメインポンプ２の仮想容量ｑ＊を算出する。

また、コントローラ５０は、演算部５０ｒにおいて、演算部５０ａで求められるメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PSからカットオフ制御特性を模擬する特性を設定したテーブルによって仮想容量ｑ＊の制限値ｑ＊limitを算出する。ここで、このときのメインポンプ２の吐出圧Ｐ_PSは、上述したとおりＰ_minであり、演算部５０ｒでは、Ｐ_PS＜Ｐ_psoであるため、図３に示すカットオフ制御特性の仮想容量の制限値ｑ＊limitとしてｑ_maxを算出する。図３中、このときの演算点をＡ点で示している。

また、ｑ＊≦ｑ＊limitであるので、演算部５０ｓにおいて、演算部５０ｈで演算されたロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊を選択し、これを新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。演算部５０ｊにおいて、仮想容量ｑ＊＊に基準回転数Ｎ₀を掛けて目標流量Ｑ_dを算出する。更に、演算部５０ｋにおいて、目標流量Ｑ_dをメインポンプ２の最大容量ｑ_maxで割って、メインポンプ２の目標回転数Ｎ_dを算出し、演算部５０ｍにおいて、目標回転数Ｎ_dをインバータ６０の指令信号Ｖ_INVに換算し、この指令信号Ｖ_INVをインバータ６０に出力する。

ここで、前述したように、全ての操作レバーの中立時には最高負荷圧はタンク圧に等しく、メインポンプ２の吐出圧は、目標ＬＳ差圧Ｐ_GRより大きくなっている。このため、Ｐ_LS＝Ｐ_PS−Ｐ_PLmax＝Ｐ_PS＞Ｐ_GRであるので、コントローラ５０内で演算される差圧偏差ΔＰ（＝Ｐ_GR−Ｐ_LS）は負の値となり、メインポンプ２の仮想容量ｑ＊が減少する。この仮想容量ｑ＊に対して、演算部５０ｉに最小容量ｑ_minと最大容量ｑ_maxが設定されており、仮想容量ｑ＊は最小容量ｑ_minまで小さくなり、その最小容量ｑ_minで保持される。このため、目標流量Ｑ_dが減少して最小の値となり、更にメインポンプ２の目標回転数Ｎ_d及びインバータ６０の指令信号Ｖ_INVがそれぞれ減少して最小の値となる。その結果、電動機１の回転数は最小値に保持される。

一方、このときのメインポンプ２の吐出圧は前述したとおりＰ_minであり、Ｐ_min＜Ｐ_０であるためトルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａは動作せず、メインポンプ２の容量は最大ｑ_maxにある。図４中、このときの動作点をＡ点で示している。

このようにメインポンプ２の容量は最大容量ｑ_maxに保たれるが、電動機１の回転数制御によるロードセンシング制御により、仮想容量ｑ＊＊は演算部５０ｉの制限処理により最小容量ｑ_minまで小さくなり、電動機１の回転数が最小値に保持されるので、メインポンプ２によって吐出される流量も最小に保持される。

ここで、電動機１の最小回転数をＮ_minとすると、
Ｑ_ｄ＝ｑ_min×Ｎ₀＝ｑ_max×Ｎ_min
Ｎ_min＝Ｎ₀×（ｑ_min／ｑ_max）
である。

すなわち、このときのメインポンプ２の実容量をｑとし、電動機１の制御後の回転数をＮ（以下単に回転数Ｎという）すると、この実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max
ｑ＊＊＝ｑ_min
Ｎ＝Ｎ_min＝Ｎ₀×（ｑ_min／ｑ_max）
のようになる。

＜ブーム上げ単独操作(軽負荷)＞
操作レバー装置１２２，１２３のうちブームに対応する操作レバー装置の操作レバーをブーム上げ方向に操作してブーム上げ操作を行った場合、パイロット圧供給路３１から供給されるパイロット圧を元圧として、ブーム用の操作レバー装置のブーム上げ操作用のリモコン弁（図示せず）から、流量制御弁６ａの端面受圧部にパイロット圧が作用し、流量制御弁６ａが図中で左側に切り換わる。メインポンプ２からの圧油供給路５の圧油は、圧力補償弁７ａを介して流量制御弁６ａを通り、ブームシリンダ３ａのボトム側に供給される。

このとき、ブームシリンダ３ａの負荷圧は、流量制御弁６ａの負荷ポート２６ａ及びシャトル弁９ａ，９ｂ，９ｃを経由して、信号油路２７からアンロード弁１５の受圧部１５ｃに導かれる。アンロード弁１５の受圧部１５ｃにブームシリンダ３ａの負荷圧が導かれることにより、アンロード弁１５のクラッキング圧は、負荷圧＋バネ１５ａのセット圧に設定され、メインポンプ２の吐出圧は負荷圧＋バネ１５ａのセット圧＋オーバライド特性の圧力まで上昇する。圧力センサ４０，４１はこのときのメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を検出する。

コントローラ５０は、演算部５０ａ〜５０ｈにおいて、圧力センサ４０，４１の検出信号Ｖ_PS，Ｖ_PLmaxと基準回転数指示ダイヤル５１の指示信号Ｖ_ECに基づいてメインポンプ２の仮想容量ｑ＊を算出する。

ここで、ブーム上げの起動時は、メインポンプ２の吐出圧は、上述したアンロード弁１５の働きにより、目標ＬＳ差圧Ｐ_GRよりも若干高めに設定されている。

一方、ブーム上げ起動時において、ブームシリンダ３ａの負荷圧がメインポンプ２の吐出圧よりも高かった場合は、ロードセンシング差圧Ｐ_LS（＝Ｐ_PS−Ｐ_PLmax）はＰ_PS＜Ｐ_PLmaxであるので、負の値となる。その結果、演算部５０ｆで計算される差圧偏差ΔＰは、ΔＰ＝Ｐ_PS−Ｐ_LS＞Ｐ_GR＞０となり、演算部５０ｇで仮想容量変化量Δｑが演算される。演算部５０ｇは、前述したように、ΔＰが高くなる程、仮想容量変化量Δｑも大きくなるように構成されている。また、ブーム上げ起動時にはΔＰ＞０であるため、Δｑも＞０である。演算部５０ｈでは、１サイクル前の仮想容量ｑ＊にそのΔｑを加算してロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊を算出する。Δｑ＞０であるから、仮想容量ｑ＊は増加していく。

また、メインポンプ２の吐出圧Ｐ_PSは演算部５０ｒにも導かれている。演算部５０ｒは、メインポンプ２の吐出圧が設定値Ｐ_pso以下である場合、カットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limitはｑmaxに保持される。図３中、このときの演算点の一例をＢ点で示している。メインポンプ２の吐出圧はＰ_ｂである。

演算部５０ｓでは、仮想容量ｑ＊とｑ_maxの小さい方を新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。仮想容量ｑ＊がｑ_maxよりも小さい場合は仮想容量ｑ＊をそのまま出力し、仮想容量ｑ＊がｑ_maxよりも大きくなると、ｑ_maxを出力する。続いて、演算部５０ｉにおいて、新たな仮想容量ｑ＊＊に対して、最小容量ｑ_min以下とならずかつ最大容量ｑmax以上とならないように制限が掛けられる。

よって、ブーム上げ起動時は、仮想容量ｑ＊＊は操作レバー中立時の最小容量q_minから最大容量ｑ_maxになるまで増加していく。

コントローラ５０は、このようにして得られた仮想容量ｑ＊＊に、演算部５０ｊにおいて基準回転数Ｎ₀を掛けて目標流量Ｑ_dを算出する。更に、演算部５０ｋにおいて、目標流量Ｑ_dをメインポンプ２の最大容量ｑ_maxで割って、メインポンプ２の目標回転数Ｎ_dを算出し、演算部５０ｍにおいて、目標回転数Ｎ_dをインバータ６０の指令信号Ｖ_INVに換算し、この指令信号Ｖ_INVをインバータ６０に出力する。

このようにブーム起動時には仮想容量ｑ＊＊が増加していくので、電動機１の目標回転数Ｎ_d、すなわちインバータ６０の指令信号Ｖ_INVが増加する。

電動機１の回転数は、ロードセンシング差圧Ｐ_LSが目標ＬＳ差圧Ｐ_GRと等しくなるまで増加を続け、Ｐ_LS＝Ｐ_GRとなるとΔＰ＝０となるので、Δq＝０となり、仮想容量ｑ＊＊はある一定の値に保たれる。

このように第２圧油供給油路４ａの圧力、すなわちメインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧よりも目標ＬＳ差圧Ｐ_GRだけ高くなるように、インバータの指令信号Ｖ_INVを増減させ、電動機１の回転数を制御し、電動機１を用いたいわゆるロードセンシング制御を行う。

一方、このときのメインポンプ２の吐出圧Ｐ_bは、軽負荷でＰ_b＜Ｐ_０であるため、トルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａは動作せず、メインポンプ２の容量は最大にある。図４中、このときの動作点の一例をＢ点で示している。

ここで、電動機１の最大回転数は仮想容量ｑ＊＊がｑ_maxにあるときの回転数であり、最大回転数をＮ_maxとすると、
Ｑ_ｄ＝ｑ_max×Ｎ₀＝ｑ_max×Ｎ_max
Ｎ_max＝Ｎ₀
である。

すなわち、このときのメインポンプ２の実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max
q_min＜ｑ＊＊≦ｑ_max
Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ_max
（Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ₀）
のようになる。

＜ブーム上げ単独操作(重負荷)＞
ブームシリンダ３ａの負荷圧が高くなり、メインポンプ２の吐出圧（圧油供給油路４ａの圧力）がトルク制御装置１７のバネ１７ｂ１，１７ｂ２により決まる第２所定圧力Ｐ_０以上になった場合、コントローラ５０では、「ブーム上げ単独操作(軽負荷)」の場合と同様に、演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈにおいてロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊が演算される。また、メインポンプ２の吐出圧がＰ_０以上で設定値Ｐ_pso以下である場合は、演算部５０ｒで演算されるカットオフ制御の制限値ｑ＊limitは、ｑ_maxに保持される。図３中、このときの演算点の一例をＣ点で示している。メインポンプ２の吐出圧はＰ_ｃである。そして、演算部５０ｓ，５０ｉにおいては「ブーム上げ単独操作(軽負荷)」の場合と同様の処理が行われ、演算部５０ｊ〜５０ｍにおいて、仮想容量ｑ＊＊からインバータ６０の指令信号Ｖ_INVが演算され、インバータ６０に出力される。したがって、このときも、「ブーム上げ単独操作(軽負荷)」の場合と同様、ロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊は操作レバーの操作量（要求流量）に応じて増減して最小から最大まで変化し、電動機１の回転数（メインポンプ２の回転数）も同様に操作レバーの操作量（要求流量）に応じて最小から最大まで変化する。

一方、このときは、メインポンプ２の吐出圧が第２所定圧力Ｐ_０以上であるため、トルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａが作動し、メインポンプ２の容量を減少させる。このためメインポンプ２の吐出圧が上昇するにしたがってメインポンプ２の容量を減少させる、いわゆるトルク制限制御が行われる。図４中、このときの動作点の一例をＣ１点で示している。メインポンプ２の容量（実容量）はｑcである。

ここで、前述したように、図４のＴＰ１，ＴＰ２の特性線はバネ１７ｂ１，１７ｂ２により設定されており、メインポンプ２の吸収トルク（ポンプ吐出圧と容量の積）−したがって電動機１の駆動トルク−は特性線ＴＰ１，ＴＰ２に接する最大トルク（制限トルク）ＴＭを超えないよう制御される。

すなわち、メインポンプ２の実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑc
q_min＜ｑ＊＊≦ｑ_max
Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ_max
（Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ₀）
のようになる。

ブームシリンダ３ａの負荷圧が更に高くなり、メインポンプ２の吐出圧が設定値Ｐ_pso以上の例えばＰ_ｅの圧力となった場合、コントローラ５０は、演算部５０ｒにおいて、カットオフ制御特性ＴＰ３から、カットオフ制御の制限値ｑ＊limitとして図３のＭ点とＮ点の間の例えばＥ点の値ｑ＊limite（ｑ_maxとｑ＊limit0の間の値）を演算する。続いて、演算部５０ｓで、仮想容量ｑ＊とｑ＊limitの小さい方を新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。続いて、演算部５０ｉにおいて、新たな仮想容量ｑ＊＊に対して制限が掛けられ、演算部５０ｊ〜５０ｍにおいて、仮想容量ｑ＊＊からインバータ６０の指令信号Ｖ_INVが演算され、インバータ６０に出力される。

このようにブームシリンダ３ａの負荷圧が更に高くなり、メインポンプ２の吐出圧が設定値Ｐ_pso以上となった場合は、仮想容量ｑ＊＊が制限されるので、電動機１の回転数が低く抑えられる。このとき、メインポンプ２Ａは図４中のＥ１点で動作しており、ポンプ容量（実容量）はｑｅである。

＜ブーム上げ単独操作(リリーフ時)＞
ブームシリンダ３ａが例えば伸長しストロークエンドに達するような場合、メインポンプ２の吐出圧（第２圧油供給油路４ａの圧力）は更に高くなり、リリーフ弁１４の設定圧まで上昇していく。リリーフ弁１４が作動すると、第２圧油供給油路４ａの圧力は、リリーフ弁１４のバネによって予め設定された圧力（いわゆるリリーフ圧−Ｐ_max）に保たれる。また、信号油路２７には、流量制御弁６ａの負荷ポート２６ａを経由してブームシリンダ３ａの負荷圧が導かれるが、この圧力は上記リリーフ圧と等しくなる。つまり、この状態では、第２圧油供給油路４ａの圧力は信号油路２７の圧力と等しく、リリーフ弁１４によって設定されるリリーフ圧と同じとなる。

また、コントローラ５０には、圧力センサ４０による第２圧油供給油路４ａの圧力の検出信号Ｖ_PSと、圧力センサ４１による信号油路２７の圧力の検出信号Ｖ_PLmaxが導かれるが、これらの圧力は等しく、リリーフ弁１４によって設定されるリリーフ圧と同じである。

このときコントローラ５０は、第２圧油供給油路４ａの圧力が信号油路２７の圧力よりも目標ＬＳ差圧Ｐ_GRだけ高くなるようにメインポンプ２の仮想容量ｑ＊を増減させるが、この場合は、Ｐ_LS＝Ｐ_PS−Plmax＝０＜Ｐ_GRであるので、ΔＰ（＝Ｐ_GR−Ｐ_LS）は正の値となり、メインポンプ２の仮想容量ｑ＊が増加する。

しかし、メインポンプ２の吐出圧、すなわち圧油供給油路４ａの圧力は、リリーフ弁１４が作動するリリーフ時にはＰ_maxとなるので、演算部５０ｒにおいて、カットオフ制御特性ＴＰ３から、カットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limitとして図３のＮ点の値、すなわち最小値ｑ＊limit0を演算する。続いて、演算部５０ｓで、仮想容量ｑ＊とｑ＊limitの小さい方を新たな仮想容量ｑ＊＊として出力するが、このときは仮想容量ｑ＊＞ｑ＊limit0であるので、仮想容量ｑ＊＊はｑ＊limit0に保持される。続いて、演算部５０ｉにおいて、新たな仮想容量ｑ＊＊に対して制限が掛けられ、演算部５０ｊ〜５０ｍにおいて、仮想容量ｑ＊＊からインバータ６０の指令信号Ｖ_INVが演算され、インバータ６０に出力される。ここで、仮想容量ｑ＊＊はｑ＊limit0であるので、演算部５０ｊにおいて演算される目標流量Ｑ_dもＱ_minに近いＱsmallであり、演算部５０ｋにおいて演算されるメインポンプ２の目標回転数Ｎ_dもＮ_minに近いＮsmallである。これにより電動機１の回転数はＮsmall相当の極めて小さい値に抑えられる。

一方、このときもメインポンプ２の吐出圧（Ｐ_max）は第２所定圧力Ｐ_０以上であるため、トルク制御装置１７のトルク制御傾転ピストン１７ａが作動し、メインポンプ２の容量を減少させるトルク制限制御が行われる。図４中、このときの動作点をＤ点で示している。メインポンプ２の容量はトルク制限制御の最小容量ｑlimit-minまで減少する。

すなわち、このときのメインポンプ２の実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑlimit-min
ｑ＊＊＝ｑ＊limit0
Ｎ＝Ｎsmall
のようになる。

以上はブーム操作を行った場合の動作であるが、アーム３０７等その他の作業要素に対応する操作レバー装置の操作レバーを操作した場合も同様である。

〜効果〜
＜効果１＞
本実施の形態においては、コントローラ５０にロードセンシング制御だけでなく、メインポンプ２の吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの設定値Ｐ_pso以上に上昇したときに、メインポンプ２の吐出流量を減少させるようメインポンプ２の回転数を制御するカットオフ制御を行わせる構成とした。これによりブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂなどの油圧シリンダがストロークエンドに達したときに、メインポンプ２から吐出される流量を抑えることができるため、メインリリーフ弁１４から無駄に消費される動力を抑えることができる。その結果、電動機１の消費電力が減るため、電動機１の電力源であるバッテリ７０を長持ちさせることができ、電動式油圧作業機械（油圧ショベル）の稼動時間を延長することができる。更に、メインリリーフ弁１４の作動時の発熱も減るため、作動油の冷却システムの小型化が可能となる。

また、同じくブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂなどの油圧シリンダがストロークエンドに達したときなどに、電動機１の回転数が増加することを抑えることができるので、電動機１の回転数上昇に伴う騒音・振動の増加を抑え、オペレータの快適性が損なわれることを防ぐことができる。

＜効果２＞
また、本実施の形態では、コントローラ５０の電動機回転数制御により、ロードセンシング制御とカットオフ制御を行うことに加えて、メインポンプ２にトルク制御装置１７を設け、メインポンプ２の吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの設定値Ｐ_pso以下の圧力範囲（Ｐ_０〜Ｐ_pso範囲内）にあるとき、メインポンプ２の吐出圧が上昇するにしたがってメインポンプ２の吐出流量を減少させ、メインポンプ２の吸収トルクを制限するトルク制御を行わせる構成とした。これによりメインポンプ２の吐出圧が上昇したとき、電動機回転数制御によるカットオフ制御が始まる前の間においても、メインポンプ２の吸収トルクを制限するトルク制御によりメインポンプ２の消費馬力が抑えられ、電動機１の消費電力が減るため、電動機１の電力源であるバッテリ７０を更に長持ちさせ、電動式油圧作業機械の稼動時間を更に延長することができる。また、電動機１の消費電力が減るため、電動機１を小型化することができる。

この効果を図６Ａ及び図６Ｂを用いて更に説明する。

図６Ａは、トルク制御装置を備えない固定容量式油圧ポンプを電動機回転数制御することでロードセンシング制御を行う従来の油圧駆動装置の馬力特性を示す図であり、図６Ｂは本実施の形態の油圧駆動装置の馬力特性を示す図である。従来の油圧駆動装置における固定容量式の油圧ポンプの容量（一定）は、図３に示した本実施の形態におけるメインポンプ２の最大容量と同じｑ_maxであると仮定する。

従来の油圧駆動装置では、油圧ポンプが固定容量式の油圧ポンプであるため、油圧ポンプの吐出圧が最大Ｐ_maxとなるとき、油圧ポンプの容量は最大ｑ_maxで一定のままである。このためロードセンシング制御により電動機の回転数が最大に制御されたとき、油圧ポンプの吐出流量は最大Ｑ_maxとなり、油圧ポンプの消費馬力は最大吐出圧Ｐ_maxと最大吐出流量Ｑ_maxの積で表される値（図６Ａ斜線部の面積）まで増加する。その結果、電動機の出力馬力が油圧ポンプの消費馬力に対応するＨＭ＊と大きくなる。電動機の消費電力が増加する。しかもこのときは、電動機冷却用の消費電力も増大する。したがって、電動機の電力源であるバッテリ（蓄電装置）の放電量が増大し、バッテリの減りが早く、作業機械の稼動時間が短くなってしまうという問題がある。

また、電動機は油圧ポンプの最大の消費馬力を考慮して出力を決める必要があり、大きな出力の電動機が必要となるという問題もある。

これに対し、本実施の形態では、電動機回転数制御によりロードセンシング制御を行うだけでなく、メインポンプ２を可変容量型としてトルク制御装置１７を設け、「ブーム上げ単独操作(重負荷)」及び「ブーム上げ単独操作(リリーフ時)」の動作例で説明したように、メインポンプ２の吐出圧が上昇したときにメインポンプの吸収トルクが最大トルクＴＭを超えないように制御している。このようにメインポンプ２のトルク制限制御を行うことにより、メインポンプ２の吐出圧が上昇したときに、メインポンプ２の吸収トルクは最大トルクＴＭ以下に制御され、メインポンプ２の消費馬力は最大トルクＴＭにそのときのメインポンプ２の回転数をかけた最大馬力ＨＭを超えないように制御される。その結果、メインポンプ２の消費馬力が抑えられ、従来の電動機回転数制御によりロードセンシング制御を行う場合に比べて電動機１の出力馬力もＨＭに減り、電動機１の消費電力が減少する。これによりバッテリ７０を長持ちさせ、電動式油圧作業機械の稼動時間を延長することができる。また、電動機１の出力馬力が減ることで電動機１を小型化することができる。

＜効果３＞
また、本実施の形態では、コントローラ５０のロードセンシング制御演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈに油圧ポンプの仮想容量ｑ＊という概念を導入してロードセンシング制御の目標流量Ｑ_dを求め、電動機１の回転数を制御することで、電動機１の回転数制御によるロードセンシング制御を行うため、ロードセンシング制御に他の機能を組み込むことが容易となる。

例えば、上述したように、演算部５０ｒでカットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limitを演算し、演算部５０ｓで、ロードセンシング制御演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈで演算した仮想容量とその仮想容量制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求め、電動機１の回転数を制御することで、電動機１の回転数制御によるカットオフ制御を容易に実現することができる。

また、コントローラ５０は、基準回転数指示ダイヤル５１の指示信号Ｖ_ECに基づいて基準回転数Ｎ₀を設定し、かつこの基準回転数Ｎ₀に基づいて基準回転数Ｎ₀の大きさに応じた目標ＬＳ差圧Ｐ_GRと目標流量Ｑ_dを演算する。

これによりオペレータが基準回転数指示ダイヤル５１を操作して基準回転数Ｎ₀を小さくすることで、目標ＬＳ差圧Ｐ_GRと目標流量Ｑ_dが小さくなるため、電動機１の回転数変化と回転数が小さくなり、良好な微操作性を得ることができる。

更に、第２の実施の形態として後述するように、コントローラ５０にトルク制御装置１７と同様の働きをする制御アルゴリズムを組み込むことも可能となる。

＜効果４＞
また、本実施の形態では、メインポンプ２を可変容量型とし、トルク制御装置１７がメインポンプ２に設けられたため、トルク制御機能のある通常の油圧ポンプを用いて電動機の回転数制御を行うことにより、ロードセンシング制御とカットオフ制御とトルク制御を容易に実現することができる。

図７は、本発明の第２の実施の形態における電動式油圧作業機械の油圧駆動装置の構成を示す図である。本実施の形態も、本発明をフロントスイング式の油圧ショベルの油圧駆動装置に適用した場合のものである。

〜構成〜
図７において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は、図１に示す第１の実施の形態と異なり、メインポンプ２Ａは固定容量型であり、メインポンプ２Ａは馬力制御用のトルク制御装置１７を備えていない。一方、コントローラ５０Ａはメインポンプ２Ａのカットオフ制御を模擬する制御機能に加えて、メインポンプ２Ａの馬力制御を模擬する制御機能（トルク制御装置の機能）を備えている。

図８は、コントローラ５０Ａの処理内容を示す機能ブロック図である。

コントローラ５０Ａは、図２に示す機能ブロック図の演算部５０ｒに代えて演算部５０Ａｒを備えている。

演算部５０Ａｒは、トルク制御を模擬する特性（トルク制御特性）とカットオフ制御を模擬した特性（カットオフ制御特性）を組み合わせた特性を設定したテーブルを有している。演算部５０Ａｒには演算部５０ａで変換したメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSが入力され、演算部５０Ａｒはそのメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSをテーブルに参照して対応する仮想容量の制限値（最大仮想容量）ｑ＊limitを算出する。

図９は、演算部５０Ａｒに設定されるトルク制御を模擬する特性（トルク制御特性）とカットオフ制御を模擬した特性（カットオフ制御特性）を組み合わせた特性を示す図である。図１０はメインポンプ２Ａのトルク特性を示す図である。

図１０に示すように、メインポンプ２Ａは固定容量型であるため、メインポンプ２Ａの容量はメインポンプ２Ａの吐出圧の全範囲にわたって一定であり、特性線ＴＰ０上の最大容量ｑ_maxにある。また、メインポンプ２Ａの吐出圧が上昇するとき、メインポンプ２Ａの消費トルクは吐出圧の全範囲にわたって直線比例的に増大する。

演算部５０Ａｒに設定されるトルク制御特性は、メインポンプ２Ａの吐出圧がＰ_０より低いときのメインポンプ２Ａの最大容量の特性線ＴＰ０に対応する特性ＴＰ０ｒ２と、メインポンプ２Ａの吐出圧がＰ_０以上になったときのトルク一定曲線ＴＰ４と、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_psoを超えたときのカットオフ制御特性ＴＰ５から構成されている。カットオフ制御特性ＴＰ５は、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_psoから最大吐出圧Ｐ_maxまで上昇するとき、制限値ｑ＊limitがｑ＊limit1から最小値ｑ＊limit2まで急峻かつ線形的に小さくなるように設定されている。設定値Ｐ_psoは、前述したように、吸収トルク一定制御の開始圧力Ｐ_０（後述）よりも高く、最大吐出圧Ｐ_maxに近い圧力である。また、制限値ｑ＊limit1は、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_psoにあるときのトルク一定曲線ＴＰ４上の値である。最小値ｑ＊limit2はメインポンプ２Ａの最小容量ｑ_minに近い小さな容量であり、例えば最小容量ｑ_minである。

このように演算部５０Ａｒにトルク制御特性とカットオフ制御特性を組み合わせた特性が設定されている結果、演算部５０Ａｒでは、メインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSが低く、Ｐ_PS＜Ｐ_０では特性線ＴＰ０ｒ２に基づいてｑ＊limit＝ｑ_maxが演算され、メインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSが上昇し、Ｐ_PS≧Ｐ_０になると、トルク一定曲線ＴＰ４に基づいてｑ＊limit＝ｑlimitが演算される。また、メインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSが更に上昇し、Ｐ_PS≧Ｐ_psoになると、カットオフ制御特性ＴＰ５に基づいてｑ＊limit＝ｑlimitが演算され、ブームシリンダ３ａがストロークエンドに達し、メインポンプ２Ａの吐出圧が最大のＰ_maxに達すると、最小容量ｑ＊limit2（＝ｑ_min）が演算される。

演算部５０ｓは、演算部５０ｈで演算されたロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊と演算部５０ｒで求めた仮想容量の制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。

それ以外の処理（演算部５０ａ〜５０ｈ、演算部５０ｉ〜５０ｍの処理）は図２に示したものと同じである。

コントローラ５０Ａの上述した機能とインバータ６０および圧力センサ４０，４１は、第１の実施の形態と同様、メインポンプ２Ａの吐出圧が複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ…の最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようメインポンプ２Ａの回転数を制御するロードセンシング制御と、メインポンプ２Ａの吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以上に上昇したときに、メインポンプ２Ａの吐出流量を減少させるようメインポンプ２Ａの回転数を制御するカットオフ制御とを行う電動機回転数制御装置２００Ａを構成する。

また、コントローラ５０Ａの演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈは、圧力センサ４０，４１が検出したメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PS及び最高負荷圧Ｐ_PLmaxと目標ＬＳ差圧Ｐ_GRとに基づいて、メインポンプ２Ａの吐出圧と最高負荷圧との差圧Ｐ_LSと目標ＬＳ差圧Ｐ_GRとの差圧偏差ΔＰの正負に応じて増減するメインポンプ２Ａの仮想容量ｑ＊を演算するロードセンシング制御演算部２０１を構成する。

コントローラ５０Ａの演算部５０Ａｒ，５０ｓは、圧力センサ４０が検出したメインポンプ２Ａの吐出圧に基づいて、メインポンプ２Ａの吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以上に上昇すると急減するカットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limitを演算し、ロードセンシング制御演算部で演算した仮想容量ｑ＊と仮想容量制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊を求める容量制限制御演算部２０２Ａを構成する。

また、コントローラ５０Ａの演算部５０Ａｒ及び５０ｓは、コントローラ５０Ａにコントローラ５０Ａの一機能として組み込まれ、メインポンプ２Ａの吐出圧が上昇したときにメインポンプ２Ａの吐出流量を減少させることでメインポンプ２Ａの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を構成する。

更に、演算部５０Ａｒ，５０ｓは、圧力センサ４０が検出したメインポンプ２Ａの吐出圧に基づいて、メインポンプ２Ａの吐出圧が、第２所定圧力Ｐ_０以上で、メインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以下の圧力範囲（Ｐ_０〜Ｐ_pso範囲内）にあるときは、メインポンプ２Ａの吐出圧が高くなるにしたがって減少するトルク制限制御の仮想容量制限値ｑ＊limiを演算し、メインポンプ２Ａの吐出圧がメインリリーフ弁１４の設定圧力Ｐ_max近くの第１所定圧力Ｐ_pso以上に上昇するとトルク制限制御の仮想容量の制限値から急減するカットオフ制御の仮想容量制限値ｑ＊limiを演算し、ロードセンシング制御演算部で演算した仮想容量ｑ＊と仮想容量制限値ｑ＊limiの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊を求める容量制限制御演算部２０２Ａを構成する。

演算部５０Ａｒ，５０ｓは、圧力センサ４０が検出したメインポンプ２Ａの吐出圧に基づいて、メインポンプ２Ａの吐出圧が高くなるにしたがって減少する仮想容量の制限値ｑ＊limitを演算し、上記ロードセンシング制御演算部（演算部５０ａ〜５０ｃ，５０ｆ〜５０ｈ）で計算した仮想容量ｑ＊と仮想容量の制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊を求めるトルク制限制御演算部であるということもできる。

〜動作〜
次に本実施の形態の動作を説明する。

＜操作レバー中立時＞
操作レバー装置１２２，１２３，１２４の操作レバーを含む全ての操作装置が中立にあるときは、第１の実施の形態の「操作レバー中立時」の動作例で説明したように、メインポンプ２Ａの吐出圧はアンロード弁１５のバネ１５ａのセット圧相当のＰ_minである。この場合、前述したように、コントローラ５０Ａの演算部５０ｆで演算される差圧偏差ΔＰ（＝Ｐ_GR−Ｐ_LS）は負の値であり、ロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊は減少する。

一方、コントローラ５０Ａの演算部５０ａで求められるメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSはＰ_minであり、演算部５０Ａｒでは、Ｐ_PS＜Ｐ_０であるため、トルク制御を模擬する特性から仮想容量の制限値ｑ＊limitとしてｑ_maxを算出する。図９中、このときの演算点をＡ１点で示している。

ここで、ｑ＊≦ｑ＊limitであるので、演算部５０ｓでは、演算部５０ｈで演算されたロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊を選択し、これを新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。

これ以後の処理は、第１の実施の形態における「操作レバー中立時」の場合と同じである。

ここで、仮想容量ｑ＊＊は演算部５０ｉの制限処理により最小容量ｑ_minまで小さくなり、目標流量Ｑ_d、メインポンプ２Ａの目標回転数Ｎ_d、インバータ６０の指令信号Ｖ_INVがそれぞれ最小の値となる。これにより電動機１の回転数が最小値に保持され、メインポンプ２Ａの吐出流量も最小に保持される。

一方、メインポンプ２Ａは図１０中のＡ１点で動作しており、ポンプ容量（実容量）はｑ_max（固定）である。

すなわち、メインポンプ２Ａの実容量ｑと仮想容量ｑ＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max（固定）
ｑ＊＊＝ｑ_min
Ｎ＝Ｎ_min＝Ｎ₀×（ｑ_min／ｑ_max）
のようになる。

＜ブーム上げ単独操作(軽負荷)＞
操作レバー装置１２２，１２３のうちブームに対応する操作レバー装置の操作レバーをブーム上げ方向に操作してブーム上げ操作を行った場合、コントローラ５０Ａで演算されるロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊は操作レバーの操作量（要求流量）に応じて増減する。このとき、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_０以下である場合、演算部５０Ａｒではトルク制御を模擬する特性（図９の特性線ＴＰ０ｒ２）から仮想容量の制限値ｑ＊limitとしてｑ_maxを算出する。図９中、このときの演算点をＢ１点で示している。メインポンプ２Ａの吐出圧はＰ_ｂである。

そしてこの場合も、ｑ＊≦ｑ＊limitであるので、演算部５０ｓでは演算部５０ｈで演算されたロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊を選択し、これを新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。

これ以後の処理は第１の実施の形態における「ブーム上げ単独操作(軽負荷)」の場合と同じである。

ここで、仮想容量ｑ＊＊は操作レバーの操作量（要求流量）に応じて増減し、演算部５０ｉの制限処理により最小から最大まで変化する。その結果、電動機１の回転数（メインポンプ２Ａの回転数）も同様に操作レバーの操作量（要求流量）に応じて最小から最大まで変化する。

一方、メインポンプ２Ａは図１０中のＢ１点で動作しており、ポンプ容量（実容量）はｑ_max（固定）である。

すなわち、このときのメインポンプ２Ａの実容量ｑと仮想容量ｑ＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max（固定）
q_min＜ｑ＊＊≦ｑ_max
Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ_max
（Ｎ_min＜Ｎ≦Ｎ₀）
のようになる。

＜ブーム上げ単独操作(重負荷)＞
ブームシリンダ３ａの負荷圧が高くなる重負荷時においても、コントローラ５０Ａで演算されるロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊は操作レバーの操作量（要求流量）に応じて増減する。このとき、重負荷時でメインポンプ２Ａの吐出圧がＰ_０以上で設定値Ｐ_pso以下である場合は、演算部５０Ａｒでは、トルク制御を模擬する特性（図９のトルク一定曲線ＴＰ４）から仮想容量の制限値ｑ＊limitとしてｑlimit（＜ｑ_max）を算出する。図９中、このときの演算点をＣ２点で示している。メインポンプ２Ａの吐出圧はＰ_ｃである。Ｃ２点ではｑ＊limit＝ｑ＊limitcである。

演算部５０ｓでは、仮想容量ｑ＊と仮想容量の制限値ｑ＊limitの小さい方を選択して新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。すなわち、ｑ＊≦ｑ＊limitの場合はｑ＊を選択し、ｑ＊＞ｑ＊limitの場合はｑ＊limitを選択し、それぞれこれらを新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。

これ以後の処理は、第１の実施の形態における「ブーム上げ単独操作(重負荷)」の場合と同じである。

ここで、仮想容量ｑ＊＊がｑ＊limitに制限されるので、目標流量Ｑ_d、メインポンプ２Ａの目標回転数Ｎ_d、インバータ６０の指令信号Ｖ_INVがそれぞれ同様に制限され、電動機１の回転数が制限される。

このようにコントローラ５０の内部に、第１の実施の形態におけるトルク制御装置１７と同じ働きを持つ制御機能を持ち、メインポンプ２Ａの吸収トルクが最大トルク（制限トルク）ＴＭを超えないよう制御される。

一方、メインポンプ２Ａは図１０中のＣ３点で動作しており、ポンプ容量（実容量）はｑ_max（固定）である。

このときのＰ点の仮想容量制限値ｑ＊limit1に対応する回転数をＮlimit1とすると、メインポンプ２Ａの実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max（固定）
ｑ＊limit1＜ｑ＊＊≦ｑ_max
Ｎlimit1＜Ｎ≦Ｎ_max
のようになる。

ブームシリンダ３ａの負荷圧が更に高くなり、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_pso以上の例えばＰ_ｆの圧力となった場合、コントローラ５０は、演算部５０Ａｒにおいて、カットオフ制御特性ＴＰ５から、カットオフ制御の制限値ｑ＊limitとして図９のＰ点とＱ点の間のＦ点の値ｑ＊limitｆを演算する。続いて、演算部５０ｓで、仮想容量ｑ＊とｑ＊limitの小さい方を新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。続いて、演算部５０ｉにおいて、新たな仮想容量ｑ＊＊に対して制限が掛けられ、演算部５０ｊ〜５０ｍにおいて、仮想容量ｑ＊＊からインバータ６０の指令信号Ｖ_INVが演算され、インバータ６０に出力される。

このようにブームシリンダ３ａの負荷圧が更に高くなり、メインポンプ２Ａの吐出圧が設定値Ｐ_pso以上となった場合は、仮想容量ｑ＊＊が制限されるので、電動機１の回転数が低く抑えられる。このとき、メインポンプ２Ａは図１０中のＦ１点で動作しており、ポンプ容量（実容量）はｑ_max（固定）である。

＜ブーム上げ単独操作(リリーフ時)＞
ブームシリンダ３ａが例えば伸長しストロークエンドに達するような場合は、前述したように、メインポンプ２Ａの吐出圧はリリーフ圧Ｐ_maxに保たれ、最高負荷圧もリリーフ圧と同じとなる。図１０中、このときメインポンプ２ＡはＤ１点で動作している。この場合、前述したように、コントローラ５０Ａの演算部５０ｆで演算される差圧偏差ΔＰ（＝Ｐ_GR−Ｐ_LS）は正の値となり、ロードセンシング制御の仮想容量ｑ＊は増加する。

一方、コントローラ５０Ａの演算部５０ａで求められるメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐ_PSはＰ_maxであるため、演算部５０Ａｒでは、カットオフ制御特性ＴＰ５から、カットオフ制御の制限値ｑ＊limitとして図９のＱ点の値、すなわち最小容量ｑ＊limit2（＝ｑ_min）を演算する。続いて、ｑ＊＞ｑ＊limitであるため、演算部５０ｓでは、演算部５０ｒで演算した仮想容量の制限値ｑ＊limitを選択し、これを新たな仮想容量ｑ＊＊として出力する。

これ以後の処理は、「ブーム上げ単独操作(リリーフ時)」の場合と同じである。

ここで、仮想容量ｑ＊＊はｑlimit2（＝ｑ_min）に制限されるので、目標流量Ｑ_d、メインポンプ２Ａの目標回転数Ｎ_d、インバータ６０の指令信号Ｖ_INVもそれぞれ同様に最小の値に制限され、電動機１の回転数が最小のＮ_minに制限される。

すなわち、このときのメインポンプ２Ａの実容量ｑと仮想容量ｑ＊＊と回転数Ｎは
ｑ＝ｑ_max（固定）
ｑ＊＊＝ｑlimit2（＝ｑ_min）
Ｎ＝Ｎ_min
のようになる。

以上はブーム操作を行った場合の動作であるが、アーム３０７等その他の作業要素に対応する操作レバー装置の操作レバーを操作した場合も同様である。

〜効果〜
＜効果１＞
本実施の形態によっても、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂなどの油圧シリンダがストロークエンドに達したときに、メインポンプ２Ａから吐出される流量を抑えることができるため、メインリリーフ弁１４から無駄に消費される動力を抑えることができる。その結果、電動機１の消費電力が減るため、電動機１の電力源であるバッテリ７０を長持ちさせることができ、電動式油圧作業機械（油圧ショベル）の稼動時間を延長することができる。更に、メインリリーフ弁１４の作動時の発熱も減るため、作動油の冷却システムの小型化が可能となる。

また、同じくブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂなどの油圧シリンダがストロークエンドに達したときなどに、電動機１の回転数が増加することを抑えることができるので、電動機１の回転数上昇に伴う騒音・振動の増加を抑え、オペレータの快適性が損なわれることを防ぐことができる。

また、メインポンプ２Ａの吐出圧が上昇したとき、電動機回転数制御によるカットオフ制御が始まる前の間においても、電動機回転数制御によるトルク制御によりメインポンプ２Ａの消費馬力が抑えられ、電動機１の消費電力が減るため、電動機１の電力源であるバッテリ７０を更に長持ちさせ、電動式油圧作業機械の稼動時間を更に延長することができる。また、電動機１の消費電力が減るため、電動機１を小型化することができる。

＜効果２＞
また、本実施の形態によれば、メインポンプ２Ａが固定容量型であるので、メインポンプ２Ａのサイズを小さく抑えることができ、省スペースを実現することができる。

＜その他＞
以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、圧力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃ…は、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の下流側に配置され、全ての流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…の下流圧力を同じ最高負荷圧に制御することで流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…の前後差圧を同じ差圧に制御する後置きタイプとしたが、流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ…のメータイン絞り部の上流側に配置され、メータイン絞り部の前後差圧を設定値に制御する前置きタイプであってもよい。

また、上記実施の形態では、作業機械が油圧ショベルである場合について説明したが、メインポンプの吐出油に基づいて複数のアクチュエータを駆動する作業機械であれば、油圧ショベル以外建設機械（例えば油圧クレーン、ホイール式ショベル等）に本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。

１ 電動機
２，２Ａ 油圧ポンプ（メインポンプ）
２ａ 第１圧油供給油路
３ａ，３ｂ，３ｃ，… アクチュエータ
４ コントロールバルブ
４ａ 第２圧油供給油路
６ａ，６ｂ，６ｃ，… 流量制御弁
７ａ，７ｂ，７ｃ，… 圧力補償弁
８ａ，８ｂ，８ｃ，… 油路
９ａ，９ｂ，９ｃ，… シャトル弁
１４ メインリリーフ弁
１５ アンロード弁
１５ａ バネ
１５ｂ 開方向作動の受圧部
１５ｃ 閉方向作動の受圧部
１７ トルク制御装置
１７ａ トルク制御傾転ピストン
１７ｂ１，１７ｂ２ バネ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，… 閉方向作動の受圧部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，… 開方向作動の受圧部
２４ ゲートロックレバー
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，… 油路
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，… 負荷ポート
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，… 信号油路
３０ パイロットポンプ
３１，３１ａ パイロット油路
３２ パイロットリリーフ弁
３８ パイロット油圧源
４０，４１ 圧力センサ
５０，５０Ａ コントローラ
５０ａ〜５０ｍ 演算部
５０ｒ，５０Ａｒ，５０ｓ 演算部
５１ 基準回転数指示ダイヤル５１
６０ インバータ
６１ チョッパ
７０ バッテリ
１００ ゲートロック弁
１２２，１２３ 操作レバー装置
２００，２００Ａ 電動機回転数制御装置
２０１ ロードセンシング制御演算部
２０２，２０２Ａ 容量制限制御演算部
ｑ＊ 仮想容量
ｑ＊limit 仮想容量の制限値
ｑ＊＊ 新たな仮想容量
ＴＰ１，ＴＰ２ トルク制御の特性線
ＴＰ３ カットオフ制御特性
ＴＰ４ トルク一定曲線
ＴＰ５ カットオフ制御特性

Claims (7)

1. 電動機と、
   この電動機により駆動される油圧ポンプと、
   この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
   前記油圧ポンプから複数のアクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、
   前記油圧ポンプの吐出油を前記複数の流量制御弁に供給する圧油供給油路に接続され、前記油圧ポンプの吐出圧が設定圧力以上になると開状態となって前記圧油供給油路の圧油をタンクに戻すリリーフ弁と、
   前記電動機に電力を与える蓄電装置とを備えた電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの回転数を制御するロードセンシング制御と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記リリーフ弁の設定圧力近くの第１所定圧力以上に上昇したときに、前記油圧ポンプの吐出流量を減少させるよう前記油圧ポンプの回転数を制御するカットオフ制御とを行う電動機回転数制御装置とを備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記電動機回転数制御装置は、
   前記油圧ポンプの吐出圧を検出する第１圧力センサと、
   前記最高負荷圧を検出する第２圧力センサと、
   前記電動機の回転数を制御するインバータと、
   コントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１及び第２圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧及び前記最高負荷圧と目標ＬＳ差圧とに基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧と前記目標ＬＳ差圧との差圧偏差の正負に応じて増減する前記油圧ポンプの仮想容量を演算するロードセンシング制御演算部と、
   前記第１圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧が前記第１所定圧力以上に上昇すると急減するカットオフ制御の前記仮想容量の制限値を演算し、前記ロードセンシング制御演算部で演算した前記仮想容量と前記仮想容量の制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求める容量制限制御演算部とを有し、
   前記コントローラは、前記新たな仮想容量に基準回転数を乗じて前記油圧ポンプの目標流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標流量となるよう前記電動機の回転数を制御するための制御指令を前記インバータに出力することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
3. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプの吐出圧が第２所定圧力以上で前記第１所定圧力以下の圧力範囲にあるとき、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇するにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を更に備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
4. 請求項２に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプは可変容量型の油圧ポンプであり、
   前記油圧ポンプに設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するレギュレータを更に備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
5. 請求項２に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプは固定容量型の油圧ポンプであり、
   前記コントローラの一機能として組み込まれ、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記油圧ポンプの吐出流量を減少させることで前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御装置を更に備えることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
6. 請求項２に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプは固定容量型の油圧ポンプであり、
   前記容量制限制御演算部は、
   前記第１圧力センサが検出した前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記油圧ポンプの吐出圧が第２所定圧力以上で前記第１所定圧力以下の圧力範囲にあるときは、前記油圧ポンプの吐出圧が高くなるにしたがって減少するトルク制限制御の仮想容量の制限値を演算し、前記油圧ポンプの吐出圧が前記第１所定圧力以上に上昇すると前記トルク制限制御の仮想容量の制限値から急減するカットオフ制御の仮想容量の制限値を演算し、前記ロードセンシング制御演算部で演算した前記仮想容量と前記仮想容量の制限値の小さい方を選択して新たな仮想容量を求めることを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。
7. 請求項２に記載の電動式油圧作業機械の油圧駆動装置において、
   前記基準回転数を指示する操作装置を更に備え、
   前記コントローラは、前記操作装置の指示信号に基づいて前記基準回転数を設定し、かつこの基準回転数に基づいて前記基準回転数の大きさに応じた前記目標ＬＳ差圧と前記目標流量を演算することを特徴とする電動式油圧作業機械の油圧駆動装置。

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