KR20160031437A - 건설 기계 - Google Patents

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KR20160031437A
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electric motor
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마사토시 호시노
신지 이시하라
겐타로 이토가
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

엔진의 동작 제어에 있어서의 헌팅의 발생을 억제할 수 있는 건설 기계의 제공.
본 발명은, 펌프 흡수 동력(P)을 추정하는 부하 추정부(45)와, 배터리(34)의 충전 상태에 따라, 회생 역행 요구 동력(Q)을 연산하는 회생 역행 요구 연산부(46)와, 펌프 흡수 동력(P) 및 회생 역행 요구 동력(Q)에 의거하여, 엔진 요구 동력(L)을 연산하는 엔진 요구 연산부(47)와, 회전수 제어 및 토크 제어 중 어느 것을 행하는 전동 발전기 제어부(48)를 구비하고, 전동 발전기 제어부(48)는, 엔진 요구 동력(L)과 엔진(15)의 회전수에 따라, 회전수 제어와 토크 제어를 전환하는 제어 전환부(48A)를 포함하고, 제어 전환부(48A)는, 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 엔진 요구 동력(L)이 증대하여 엔진(15)의 회전수가 회전수 Nmin보다 낮아졌을 때, 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환한다.

Description

건설 기계{CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은, 엔진 및 전동 발전기에 의해 유압 펌프를 구동하는 하이브리드 시스템이 적용된 건설 기계에 관한 것이다.
이 종류의 하이브리드 시스템이 적용된 건설 기계, 소위 하이브리드 건설 기계에 있어서는, 차체의 동작에 따른 부하가 클 때에는, 축전 장치의 전력을 이용하여 전동 발전기를 역행시킴으로써 엔진의 동력을 어시스트하고, 차체의 동작에 따른 부하가 작을 때에는, 엔진으로 전동 발전기를 회생시킴으로써 축전 장치를 충전하는 기술이 알려져 있다.
또한, 하이브리드 건설 기계의 종래기술 중 하나로서, 엔진의 동작을 제어하는 엔진 제어 수단과, 전동 발전기의 동작을 제어하는 전동 발전 제어 수단을 구비하고, 엔진 제어 수단은, 회전수의 저하에 따라 토크가 일정한 비율로 증가하는 드 루프(droop) 특성으로 엔진을 동작시키고, 전동 발전 제어 수단은, 전동 발전기에 목표 회전수를 부여함으로써, 엔진의 회전수가 목표 회전수에 일치하도록, 전동 발전기의 토크를 발생시키는 제어를 행하는 회전수 제어로 전동 발전기를 동작시키는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
구체적으로는, 이 종래기술의 하이브리드 건설 기계에 의하면, 전동 발전 제어 수단이, 엔진의 동작 특성(회전수-토크 특성)에 있어서 저연비나 저배기가 되는 영역에 대응하는 회전수를 목표 회전수로 하여 전동 발전기에 부여하고, 주로는 전동 발전기를 회전수 제어로 동작시키도록 하고 있다. 이때, 엔진은 엔진 제어 수단에 의해 드루프 특성에 따라, 그 제어된 회전수에 대응하는 토크를 발생하기 때문에, 차체의 동작에 따른 부하가 변화하더라도, 엔진의 회전수와 토크를 항상 저연비나 저배기가 되는 영역 내에 유지할 수 있다.
일본국 공개특허 특개2003-28071호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래기술의 하이브리드 건설 기계에서는, 과도적인 거동을 시간으로 평균화하여 평가하면, 상술한 바와 같이 엔진 제어 수단 및 전동 발전 제어 수단에 의해 엔진의 회전수와 토크를 원하는 영역으로 제어할 수 있으나, 엔진의 각 기통 내에 있어서의 폭발의 주기에 대응하는 단시간에서의 거동을 평가하면, 엔진의 회전수 및 토크는 원하는 영역에 있어도, 그 안에서의 회전수 및 토크의 변동이 커지는 경우가 있다.
여기에서, 엔진의 토크는 각 기통의 폭발에 의해 발생하고, 엔진의 회전은 폭발 직후에 가속하여 압축 행정에서 감속하기 때문에, 엔진의 회전수는 각 기통 내에 있어서의 폭발의 주기로 변동한다. 즉, 엔진은 각 기통의 폭발 행정에서밖에 토크를 발생시킬 수 없기 때문에, 엔진의 회전수는 평균적으로 일정해도 반드시 변동하게 된다.
종래기술의 하이브리드 건설 기계에서는, 엔진 제어 수단은, 통상, 엔진의 각 기통 내에 있어서 폭발이 일어나는 타이밍을 파악하고 있기 때문에, 엔진의 회전수의 변동 성분이 크지 않으면, 그 변동 성분을 제거할 수 있다. 이것에 의해, 드루프 특성에 있어서 변동 성분이 제거된 엔진의 회전수와 토크가 1 대 1로 대응한다. 한편, 전동 발전 제어 수단은, 엔진의 각 기통 내에 있어서 폭발이 일어나는 타이밍을 파악할 수 없기 때문에, 변동 성분이 포함되는 엔진의 회전수를 측정하고, 전동 발전기의 회전수를 목표 회전수(대체로 상수)에 일치시키고자 하는 회전수 제어를 행함으로써, 전동 발전기의 토크는 차체의 동작에 따른 부하가 일정해도 변동하게 된다.
그리고, 전동 발전기의 토크의 변동에 의해 엔진의 회전수의 변동이 커지고, 그 결과, 엔진 제어 수단이 변동 성분을 제거할 수 없을 정도로 엔진의 회전수가 변동하면, 드루프 특성에 있어서 엔진의 회전수에 대응하는 토크도 변동하고, 이 토크의 변동에 따라 엔진의 회전수가 더욱 크게 변동한다. 이와 같이, 종래기술의 하이브리드 건설 기계에서는, 전동 발전 제어 수단에 의한 회전수 제어가 엔진의 각 기통 내에서의 폭발에 따른 회전수 및 토크의 변동을 증폭시킴으로써, 엔진의 회전수 및 토크가 안정되지 않아 변동을 반복하는 헌팅이 생기는 것이 우려되고 있다.
본 발명은, 이와 같은 종래기술의 실정으로 이루어진 것으로, 그 목적은, 엔진의 동작 제어에 있어서의 헌팅의 발생을 억제할 수 있는 건설 기계를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 건설기계는, 엔진과, 상기 엔진의 동력의 어시스트 및 발전을 행하는 전동 발전기와, 상기 전동 발전기와의 사이에서 전력의 주고 받음을 행하는 축전 장치와, 상기 엔진 및 상기 전동 발전기에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 엔진의 실회전수를 검출하는 회전수 검출 장치와, 상기 회전수 검출 장치에 의해 검출된 상기 엔진의 실회전수 및 상기 엔진의 목표 회전수에 의거하여, 상기 엔진의 토크를 발생시키는 제어를 행하는 엔진 컨트롤러와, 차체의 동작을 제어하는 차체 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 차체 컨트롤러는, 상기 유압 펌프의 흡수 동력을 추정하는 부하 추정부와, 상기 축전 장치의 충전 상태에 따라, 상기 전동 발전기의 회생 동작 또는 역행 동작에 대하여 요구되는 동력을 연산하는 회생 역행 요구 연산부와, 상기 부하 추정부에 의해 추정된 흡수 동력 및 상기 회생 역행 요구 연산부에 의해 연산된 동력에 의거하여, 상기 엔진에 요구되는 동력을 연산하는 엔진 요구 연산부와, 상기 전동 발전기의 목표 회전수에 의거하여 상기 전동 발전기의 토크를 발생시키는 회전수 제어 및 상기 전동 발전기의 목표 토크에 의거하여 상기 전동 발전기의 토크를 발생시키는 토크 제어 중 어느 것을 행하는 전동 발전기 제어부를 포함하고, 상기 전동 발전기 제어부는, 상기 엔진 요구 연산부에 의해 연산된 동력 및 상기 회전수 검출 장치에 의해 검출된 상기 엔진의 실회전수에 따라, 상기 회전수 제어와 상기 토크 제어를 전환하는 제어 전환부를 가지고, 상기 제어 전환부는, 상기 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 상기 엔진에 요구되는 동력이 증대하여 상기 엔진의 회전수가 소정의 제 1 회전수보다 낮아졌을 때, 상기 토크 제어로부터 상기 회전수 제어로 전환하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에서는, 전동 발전기 제어부에 의해 토크 제어가 행해지고 있을 때에, 엔진에 요구되는 동력이 증대하여 엔진의 토크가 최대 토크까지 증가하면, 그 후 엔진의 회전수가 저하된다. 즉, 엔진의 러그 다운(lug-down)이 생긴다. 그리고, 엔진의 회전수가 소정의 제 1 회전수보다 낮아지면, 전동 발전기 제어부의 제어 전환부가 전동 발전기의 동작 제어를 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환함으로써, 전동 발전기의 목표 회전수에 의거하여 전동 발전기의 토크가 발생하기 때문에, 엔진의 회전수가 변동해도, 엔진은 최대 토크의 상태를 유지할 수 있다. 이와 같은 엔진의 최대 토크의 상태에서는, 엔진의 특성상, 엔진의 회전수의 변동에 따른 엔진의 토크의 변동이 적어도 되기 때문에, 엔진의 회전수 및 토크를 안정시킬 수 있다. 이것에 의해, 엔진의 동작 제어에 있어서의 헌팅의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 건설 기계는, 상기 발명에 있어서, 상기 제어 전환부는, 상기 회전수 제어가 행해지고 있는 동안에, 상기 엔진에 요구되는 동력이 소정의 동력보다 작아졌을 때, 상기 회전수 제어로부터 상기 토크 제어로 전환하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에서는, 전동 발전기 제어부에 의해 회전수 제어가 행해지고 있을 때에, 엔진에 요구되는 동력이 소정의 동력보다 작아지면, 전동 발전기 제어부의 제어 전환부가 전동 발전기의 동작 제어를 회전수 제어로부터 토크 제어로 전환함으로써, 엔진의 토크를 최대 토크 이하로 신속하게 감소시킬 수 있기 때문에, 축전 장치의 과잉된 충전이 행해지는 것을 방지하면서, 엔진의 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 건설 기계는, 상기 발명에 있어서, 상기 전동 발전기제어부는, 상기 회전수 제어를 행하고 있는 동안, 상기 전동 발전기의 목표 회전수를 상기 엔진의 목표 회전수보다 낮은 회전수로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성하면, 전동 발전기 제어부에 의해 회전수 제어가 행해지고 있는 동안은, 엔진의 회전수가 목표 회전수보다 낮아지기 때문에, 전동 발전기의 토크의 변동에 관계없이, 엔진이 최대 토크의 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 건설 기계는, 상기 발명에 있어서, 상기 엔진 컨트롤러는, 상기 엔진의 회전수의 저하에 대응하여 상기 엔진의 토크가 소정의 기울기로 증가하는 거버너(governor) 특성으로 상기 엔진을 동작시키고, 상기 전동 발전기 제어부는, 상기 토크 제어를 행하고 있는 동안에, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크로 설정한 상태에서, 상기 엔진의 회전수가 소정의 제 2 회전수보다 높아졌을 때, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에서는, 전동 발전기 제어부에 의해 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 역행 동작에 대응하는 전동 발전기의 목표 토크에 대하여 과대한 토크가 잘못 설정되어도, 엔진의 회전수가 소정의 제 2 회전수보다 높아진 시점에서, 전동 발전기의 목표 토크가 감소함으로써, 전동 발전기의 여분의 토크가 발생하여 엔진이 과잉으로 회전하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 엔진의 과회전을 미연에 회피할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 건설 기계는, 상기 발명에 있어서, 상기 차체 컨트롤러는, 상기 엔진의 토크를 추정하는 토크 추정부를 구비하고, 상기 엔진 컨트롤러는, 상기 엔진의 회전수가 상기 엔진의 목표 회전수에 일치하도록 상기 엔진의 토크를 발생시키고, 상기 전동 발전기 제어부는, 상기 토크 제어를 행하고 있는 동안에, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크로 설정한 상태에서, 상기 토크 추정부에 의해 추정된 토크가 소정의 토크보다 작아졌을 때, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에서는, 전동 발전기 제어부에 의해 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 역행 동작에 대응하는 전동 발전기의 목표 토크에 대하여 과대한 토크가 잘못 설정되어도, 토크 추정부에 의해 추정된 토크가 소정의 토크보다 작아진 시점에서, 전동 발전기의 목표 토크가 감소함으로써, 전동 발전기의 여분의 토크가 발생하여 엔진이 과잉으로 회전하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 엔진의 과회전을 미연에 회피할 수 있다.
본 발명의 건설 기계에 의하면, 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 엔진에 요구되는 동력이 증대하여 엔진의 회전수가 소정의 제 1 회전수보다 낮아졌을 때에, 전동 발전기 제어부의 제어 전환부에 의해 전동 발전기의 동작 제어가 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환됨으로써, 엔진이 최대 토크의 상태를 유지할 수 있기 때문에, 엔진의 회전수 및 토크를 안정시킬 수 있다. 이것에 의해, 엔진의 동작 제어에 있어서의 헌팅의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 종래보다 엔진의 배기 및 연비의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 실시형태에 관련된 건설 기계의 일례로 든 하이브리드 유압 셔블의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 하이브리드 유압 셔블의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 2의 차체 컨트롤러의 제어 연산 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3의 제어 전환부에 의한 회전수 제어와 토크 제어의 전환 동작에 대하여 설명하는 도면이다.
도 5는, 도 4의 전환 동작에 따른 엔진의 동작 특성을 나타낸 회전수-토크 특성선도이다.
도 6은, 도 3의 전동 발전기 제어부에 의한 전동 발전기의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때의 전동 발전기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은, 도 3의 전동 발전기 제어부에 의한 전동 발전기의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때의 전동 발전기의 동작에 있어서, 펌프 흡수 동력, 엔진 요구 동력, 전동 발전기에의 요구 토크, 전동 발전기의 토크 및 엔진의 동작 상태의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은, 도 3의 전동 발전기 제어부에 의한 전동 발전기의 동작 제어의 상태가 상태 S1일 때의 전동 발전기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 9는, 도 3의 전동 발전기 제어부에 있어서의 전동 발전기의 목표 토크의 보정에 관한 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 차체 컨트롤러의 제어 연산 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은, 도 10의 전동 발전기 제어부에 의한 전동 발전기의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때의 전동 발전기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 12는, 도 10의 전동 발전기 제어부에 의한 전동 발전기의 동작 제어의 상태가 상태 S1일 때의 전동 발전기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 13은, 도 10의 전동 발전기 제어부에 있어서의 전동 발전기의 목표 토크의 보정에 관한 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 건설 기계를 실시하기 위한 형태를 도면에 의거하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
본 발명에 관련된 건설 기계의 제 1 실시형태는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 하이브리드 유압 셔블(이하, 편의적으로 유압 셔블이라고 부른다)(1)에 적용된다. 이 유압 셔블(1)은, 주행체(2)와, 이 주행체(2) 상에 선회 프레임(도시 생략)을 통하여 선회 가능하게 설치된 선회체(3)와, 선회체(3)의 전방에 장착되고, 상하 방향으로 회전 운동하여 굴삭 등의 작업을 행하는 다관절형의 프론트 작업기(4)를 구비하고 있다.
주행체(2)는, 트랙 프레임(6)과, 이 트랙 프레임(6)에 설치되어, 선회체(3)를 선회시키는 선회 전동기(7)(도 2 참조)와, 트랙 프레임(6)의 전후 방향을 따른 일단(一端)에 장착되어 회전 운동 구동하는 스프로킷(구동륜)(8)과, 이 스프로킷(8)을 회전시키는 주행 모터(9)와, 트랙 프레임(6)의 전후 방향을 따른 타단(他端)에 회전 운동 가능하게 장착된 아이들러(유동륜)(10)와, 이러한 스프로킷(8) 및 아이들러(10)의 외주(外周)에 무단(無端) 형상으로 감겨진 크롤러(11)를 가지고 있고, 스프로킷(8)이 회전 운동 구동함으로써 크롤러(11)가 회전 운동하여 지면과 요동하고, 차체가 이동하도록 되어 있다.
선회체(3)는, 전부에 설치된 운전실(13)과, 후부에 설치되어, 차체의 중량의 밸런스를 유지하는 카운터 웨이트(14)와, 후부에 설치되어, 후술하는 엔진(15)(도 2 참조)이 수납되는 엔진 룸(16)과, 선회 전동기(7), 주행 모터(9), 후술하는 붐 실린더(4a), 아암 실린더(4b) 및 버킷 실린더(4c) 등의 액추에이터의 구동을 제어하는 액추에이터 구동 제어 시스템(17)(도 2 참조)을 구비하고 있다.
프론트 작업기(4)는, 기단(基端)이 선회 프레임에 회전 운동 가능하게 장착되어 상하 방향으로 회전 운동하는 붐(4A)과, 이 붐(4A)의 선단에 회전 운동 가능하게 장착된 아암(4B)과, 이 아암(4B)의 선단에 회전 운동 가능하게 장착된 버킷(4C)을 가지고 있다. 또, 프론트 작업기(4)는, 선회체(3)와 붐(4A)을 접속하여, 신축함으로써 붐(4A)을 회전 운동시키는 붐 실린더(4a)와, 붐(4A)과 아암(4B)을 접속하여, 신축함으로써 아암(4B)을 회전 운동시키는 아암 실린더(4b)와, 아암(4B)과 버킷(4C)을 접속하여, 신축함으로써 버킷(4C)을 회전 운동시키는 버킷 실린더(4c)를 가지고 있다. 붐(4A), 아암(AB), 버킷(4C) 및 선회체(3)의 각 동작은, 후술하는 조작 레버 장치(24A, 24B)의 유압 조작 신호(제어 파일럿 압력)에 의해 지시되며, 주행체(2)의 동작은, 후술하는 주행용의 조작 페달 장치의 유압 조작 신호(제어 파일럿 압력)에 의해 지시된다.
다음으로, 선회체(3)에 탑재된 액추에이터 구동 제어 시스템(17)의 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 액추에이터 구동 제어 시스템(17)은, 엔진(15)과, 이 엔진(15)에 의해 구동되는 유압 펌프(21)와, 이 유압 펌프(21)에 의해 토출된 압유의 흐름을 제어하는 방향 전환 밸브(22)와, 파일럿 압유로서의 작동유를 방향전환 밸브(22)로 공급하는 파일럿 펌프(도시 생략)와, 유압 펌프(21) 및 파일럿 펌프로 공급되는 작동유를 저장하는 작동유 탱크(23)와, 운전실(13) 내에 설치되어, 액추에이터(4a∼4c, 7)의 원하는 동작을 가능하게 하고, 운전실(13) 내의 조작자가 파지하여 조작하는 조작 레버(24A1, 24B1)가 탑재된 조작 레버 장치(24A, 24B)와, 운전실(13) 내에 설치되어, 주행체(2)의 원하는 동작을 가능하게 하고, 운전실(13) 내의 조작자가 밟아서 조작하는 조작 페달(도시 생략)이 탑재된 조작 페달 장치(도시 생략)와, 이러한 조작 레버 장치(24A, 24B) 및 조작 페달 장치에 입구측이 접속되고, 방향 전환 밸브(22)의 후술하는 수압실에 출구측이 접속된 셔틀 밸브 블록(25)을 포함하고 있다.
엔진(15)은, 내부의 각 기통 내로의 연료 분사량을 조정하는 전자 거버너(15A)를 가지고 있다. 유압 펌프(21)는, 예를 들면, 가변 용량형 유압 펌프로 이루어져 있다. 구체적으로는, 유압 펌프(21)는, 경사판(도시 생략)과, 이 경사판의 경전각을 조정하고, 토출하는 압유의 유량을 제어하는 포지티브 제어 방식의 레귤레이터(21A)를 가지고 있다.
이 레귤레이터(21A)는, 셔틀 밸브 블록(25)에 전기적으로 접속되어 있고, 조작 레버 장치(24A, 24B) 및 조작 페달 장치의 조작 부재인 조작 레버(24A1, 24B1) 및 조작 페달의 조작량(요구 유량)이 증가하고, 셔틀 밸브 블록(25)을 통하여 수신된 유압 조작 신호가 상승함에 따라 유압 펌프(21)의 경사판의 경전각(용량)을 증가시킴으로써, 유압 펌프(21)의 토출 유량이 증가하도록 되어 있다. 또한, 레귤레이터(21A)는, 도시되지 않으나, 유압 펌프(21)의 토출압이 높아짐에 따라 유압 펌프(21)의 경전각(용량)을 줄이고, 유압 펌프(21)의 흡수 토크를 미리 설정한 최대 토크를 넘지 않도록 제어하는 토크 제한 제어 기능을 가지고 있다.
방향 전환 밸브(22)는, 예를 들면, 센터 바이패스 라인에 배치되는 오픈 센터형의 스풀 밸브로 이루어지고, 유압 펌프(21) 및 액추에이터(4a∼4c)와의 사이에서 유압 회로를 구성하고 있다. 또, 방향 전환 밸브(22)는, 도시되지 않으나, 외각(外殼)을 형성하는 하우징 내에서 스트로크함으로써, 유압 펌프(21)로부터 토출된 압유의 유량 및 방향을 조정하는 스풀과, 셔틀 밸브 블록(25)으로부터의 제어 파일럿 압력이 작용하고, 스풀의 스트로크량을 변경하는 수압부를 가지고 있다.
조작 레버 장치(24A, 24B) 및 조작 페달 장치는, 파일럿 펌프로부터 토출된 압유에 의해 생성된 1차압을 당해 각 장치에 구비되는 감압 밸브(리모트 컨트롤 밸브)의 조작 개도에 따라 2차압으로 감압하여 제어 파일럿 압력(유압 조작 신호)을 생성하고, 그 제어 파일럿 압력이 방향 전환 밸브(22)의 수압실로 보내짐으로써, 방향 전환 밸브(22)를 중립 위치로부터 전환 조작한다. 셔틀 밸브 블록(25)은, 조작 레버(24A1, 24B1)가 생성하는 유압 조작 신호 중 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호 이외의 유압 조작 신호와, 조작 페달 장치가 생성하는 유압 조작 신호 중 가장 압력이 높은 유압 조작 신호를 선택하여 레귤레이터(21A)로 출력한다.
또, 액추에이터 구동 제어 시스템(17)은, 엔진(15)의 구동축 상에 배치되고, 엔진(11)과의 사이에서 토크를 전달함으로써, 엔진(11)의 동력의 어시스트 및 발전을 행하는 전동 발전기(M/G)(31)와, 선회체(3)를 구동하는 상술한 선회 전동기(M)(7)와, 이러한 전동 발전기(31) 및 선회 전동기(7)의 동작을 제어하는 인버터(32, 33)와, 인버터(32, 33)를 통하여 전동 발전기(31) 및 선회 전동기(7)와의 사이에서 전력의 주고 받음을 행하는 축전 장치로서의 배터리(34)와, 이 배터리(34)의 동작을 제어하는 배터리 컨트롤러(35)를 구비하고 있다.
또한, 액추에이터 구동 제어 시스템(17)은, 엔진(15)의 목표 회전수를 설정하는 목표 회전수 설정부(36)와, 엔진(15)의 실회전수를 검출하는 회전수 검출 장치로서의 회전수 센서(37)와, 이 회전수 센서(37) 및 전자 거버너(15A)에 접속되어, 엔진(15)의 동작을 제어하는 엔진 컨트롤러(38)와, 조작 레버 장치(24A, 24B) 및 조작 페달 장치에 의해 감압된 제어 파일럿 압력을 검출하는 압력 센서(39A,39B)와, 유압 펌프(21)와 방향 전환 밸브(22)의 사이에 설치되어, 유압 펌프(21)로부터 토출된 압유의 토출압을 검출하는 토출압 센서(40)와, 인버터(32, 33), 배터리 컨트롤러(35), 목표 회전수 설정부(36), 엔진 컨트롤러(38) 및 압력 센서(39A, 39B)에 접속되며, 이러한 각 기기와 다양한 신호의 입출력을 행함으로써, 차체 전체의 동작을 제어하는 차체 컨트롤러(41)를 포함하고 있다.
전동 발전기(31)는, 엔진(15) 및 유압 펌프(21)의 회전축과 연결되어 있고, 엔진(15)의 동력을 전기 에너지(전력)로 변환하여 인버터(32)로 출력하는 발전기로서의 기능과, 인버터(32)로부터 공급되는 전기 에너지(전력)에 의해 구동되며, 엔진(15)의 동력을 어시스트하여 유압 펌프(21)를 구동하는 전동기로서의 기능을 가지고 있다. 선회 전동기(7)는, 인버터(33)로부터 공급되는 전기 에너지(전력)에 의해 선회체(3)를 구동한다. 또, 선회 전동기(7)는, 선회체(3)의 제동시의 동력을 전기 에너지(전력)로 변환하여 인버터(33)로 출력하는 회생 기능을 가지고 있다.
인버터(32)는, 전동 발전기(31)가 발전기로서 기능할 때에는, 전동 발전기(31)에서 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(34) 또는 인버터(33)로 출력하고, 전동 발전기(31)가 전동기로서 기능할 때에는, 배터리(34)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기(31)로 공급한다. 인버터(33)는, 선회 전동기(7)에 의한 회생 기능이 작동할 때에는, 선회 전동기(7)에서 생성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(34)로 출력하고, 선회 전동기(7)가 선회체(3)를 구동할 때는, 배터리(34) 또는 인버터(32)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 선회 전동기(7)로 공급한다.
배터리(34)는, 배터리 컨트롤러(35)로부터의 제어 지령을 입력하고, 인버터(32, 33)로 직류 전력을 공급하여 방전하고, 또는 인버터(32, 33)로부터 공급된 직류 전력을 축적하여 충전함으로써, 전동 발전기(31)에서 생성된 전기 에너지 및 선회 전동기(7)에서 회생된 전기 에너지를 축적한다. 배터리 컨트롤러(35)는, 배터리(34)의 전압 및 전류를 검출하고, 배터리(34)에 축적되어 있는 전기 에너지의 양, 소위 축전 잔량(SOC)을 추정하여 차체 컨트롤러(41)에 입력한다.
목표 회전수 설정부(36)는, 예를 들면, 운전실(13) 내에 설치되고, 경(輕)굴삭 작업이나 고르기 작업 등의 경부하 또는 중부하의 작업을 행할 때의 모드인 이코노미 모드 및 이 이코노미 모드보다 고부하의 작업을 행할 때의 모드인 고부하 모드 등의 작업의 내용에 따른 작업 모드를 선택하고, 각 작업 모드에 있어서 엔진(15)의 목표 회전수를 설정하는 목표 회전수 설정 다이얼로 구성되어 있다.
엔진 컨트롤러(38)는, 엔진(15)의 목표 회전수 및 엔진(15)의 실회전수를 차체 컨트롤러(41) 및 회전수 센서(37)로부터 각각 입력하고, 이러한 엔진(15)의 목표 회전수와 엔진(15)의 실회전수의 편차를 연산한다. 그리고, 엔진 컨트롤러(38)는, 연산된 편차에 의거하여 목표 연료 분사량을 연산하고, 이 목표 연료 분사량에 대응하는 제어 지령을 전자 거버너(15A)로 출력한다. 전자 거버너(15A)는, 엔진 컨트롤러(38)로부터 입력된 제어 지령에 의해 작동하고, 목표 연료 분사량에 상당하는 연료를 엔진(15)의 각 기통 내로 분사하여 공급한다.
이것에 의해, 엔진(15)의 동작은, 엔진(15)의 회전수가 목표 회전수에 유지 되도록, 엔진(15)의 토크를 발생시키는 제어가 행해진다. 또, 엔진 컨트롤러(38)는, 엔진(15)의 회전수의 저하에 대응하여 엔진(15)의 토크가 소정의 기울기로 증가하는 거버너 특성(도 5 참조)으로 엔진(15)을 동작시키도록 하고 있다. 즉, 엔진 컨트롤러(38)는 엔진(15)의 동작 제어로서 드루프 제어를 행한다.
차체 컨트롤러(41)는, 각 기기로 출력하는 제어 지령에 관한 연산을 행하는 제어 연산 회로(42)(도 3 참조)를 가지고 있고, 예를 들면, 선회 전동기(7) 및 전동 발전기(31)에 대하여 하기의 제어를 행한다.
(1) 선회 전동기(7)의 구동 제어
압력 센서(39A)는, 조작 레버 장치(24A)가 생성한 유압 조작 신호 중 좌우 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호를 유도하는 파일럿 유로에 접속되고, 이 파일럿 유로에 있어서의 유압 조작 신호를 검출한다. 차체 컨트롤러(41)는, 압력 센서(39A)의 검출 신호(전기 신호)를 입력하고, 압력 센서(39A)에 의해 검출된 유압 조작 신호에 따라, 선회 전동기(7)의 구동 제어를 행한다.
구체적으로는, 차체 컨트롤러(41)는, 입력한 압력 센서(39A)의 검출 신호가 좌측 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호일 때는, 그 유압 조작 신호에 의거하여, 인버터(32)의 동작을 제어하여 전동 발전기(31)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행함과 함께, 인버터(33)의 동작을 제어하여 선회 전동기(7)를 전동기로서 구동하는 역행 제어를 행한다. 이것에 의해, 선회 전동기(7)가 인버터(33)로부터 공급된 전력에 의해 작동함으로써, 선회체(3)가 유압 조작 신호에 대응한 속도로 좌선회한다.
또, 차체 컨트롤러(41)는, 입력한 압력 센서(39A)의 검출 신호가 우측 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호일 때는, 그 유압 조작 신호에 의거하여, 인버터(32)의 동작을 제어하여 전동 발전기(31)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행함과 함께, 인버터(33)의 동작을 제어하여 선회 전동기(7)를 전동기로서 구동하는 역행 제어를 행한다. 이것에 의해, 선회 전동기(7)가 인버터(33)로부터 공급된 전력에 의해 작동함으로써, 선회체(3)가 유압 조작 신호에 대응한 속도로 우선회한다.
(2) 선회 전동기(7)의 회생 제어
차체 컨트롤러(41)는, 선회체(3)의 선회 동작의 제동시에, 인버터(33)의 동작을 제어하여 선회 전동기(7)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행함으로써, 선회 전동기(7)로부터 전기 에너지를 회수한다. 그리고, 차체 컨트롤러(41)는, 회수한 전기 에너지를 배터리(34)에 축적함으로써, 배터리(34)의 축전 잔량이 상승한다.
(3) 전동 발전기(31)의 동작 제어(배터리(34)의 축전 관리 제어)
차체 컨트롤러(41)는, 유압 펌프(21)의 흡수 동력, 즉 유압 펌프(21)의 부하가 낮으면서 배터리 컨트롤러(35)에 의해 관리되는 배터리(34)의 축전 잔량이 적을 때에는, 인버터(32)에 대하여, 전동 발전기(31)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행한다. 이것에 의해, 전동 발전기(31)가 잉여의 전력을 발생시킴으로써, 배터리(34)에 의한 충전 동작이 행해져, 배터리(34)의 축전 잔량이 상승한다.
한편, 차체 컨트롤러(41)는, 유압 펌프(21)의 흡수 동력, 즉 유압 펌프(21)의 부하가 무거우면서 배터리 컨트롤러(35)에 의해 관리되는 배터리(34)의 축전 잔량이 소정량 이상 있을 때에는, 인버터(32)에 대하여, 배터리(34)의 전력을 공급하여 전동 발전기(31)를 전동기로서 동작시키는 역행 제어를 행한다. 이것에 의해 전동 발전기(31)가 엔진(15)의 동력을 어시스트함으로써, 유압 펌프(21)가 엔진(15) 및 전동 발전기(31)에 의해 구동된다. 따라서, 배터리(34)에 의한 방전 동작이 행해져, 배터리(34)의 축전 잔량이 감소한다.
다음으로, 상기 (3)의 배터리(34)의 축전 관리 제어를 고려한 전동 발전기(31)의 동작 제어를 실현하는 차체 컨트롤러(41)의 제어 연산 회로(42)의 구성에 대하여, 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 차체 컨트롤러(41)의 제어 연산 회로(42)는, 유압 펌프(21)의 흡수 동력(이하, 편의적으로 펌프 흡수 동력이라고 부른다)을 추정하는 부하 추정부(45)와, 배터리(34)의 충전 상태에 따라, 전동 발전기(31)의 회생 동작 또는 역행 동작에 대하여 요구되는 동력(이하, 편의적으로 회생 역행 요구 동력이라고 부른다)을 연산하는 회생 역행 요구 연산부(46)와, 부하 추정부(45)에 의해 추정된 펌프 흡수 동력 및 회생 역행 요구 연산부(46)에 의해 연산된 회생 역행 요구 동력에 의거하여, 엔진(15)에 요구되는 동력(이하, 엔진 요구 동력이라고 부른다)을 연산하는 엔진 요구 연산부(47)를 구비하고 있다.
부하 추정부(45)는, 예를 들면, 압력 센서(39A, 39B)의 검출 신호로부터 얻어진 조작 레버(24A1, 24B1)의 조작량에 의거하여, 유압 펌프(21)의 토출 유량을 추정하는 토출 유량 추정부(45A)와, 토출압 센서(40)에 의해 검출된 토출압과 토출 유량 추정부(45A)에 의해 추정된 토출 유량을 곱함으로써, 펌프 출력을 연산하는 펌프 출력 연산부(45B)를 가지고 있다.
또, 부하 추정부(45)는, 유압 펌프(21)의 회전수, 토출압 및 토출 유량 등의 유압 펌프(21)의 운전 상태에 대한 펌프 효율 및 손실의 맵을 기억하는 맵 기억부(45C)와, 펌프 출력 연산부(45B)에 의해 연산된 펌프 출력을, 맵 기억부(45C)에 기억된 맵을 참조하여 얻어진 펌프 효율로 나눔으로써, 또는, 펌프 출력 연산부(45B)에 의해 연산된 펌프 출력으로부터, 맵 기억부(45C)에 기억된 맵을 참조하여 얻어진 손실을 감산함으로써, 펌프 흡수 동력을 연산하는 부하 연산부(45D)를 가지고 있다.
여기에서, 배터리(34)의 축전 잔량의 기준값이, 예를 들면, 축전 용량의 50%로 설정되어 있는 경우에, 배터리(34)의 축전 잔량이 기준값보다 적을 때, 회생 역행 요구 연산부(46)는, 회생 역행 요구 동력으로서, 배터리(34)의 축전 잔량과 기준값의 차이 및 엔진(15)의 목표 회전수에 의거한 회생 토크를 발생시키는데 필요한 회생 동력을 연산한다. 한편, 배터리(34)의 축전 잔량이 기준값보다 많을 때, 회생 역행 요구 연산부(46)는, 회생 역행 요구 동력으로서, 배터리(34)의 축전 잔량과 기준값의 차이 및 엔진(15)의 목표 회전수에 의거한 역행 토크를 발생시키는데 필요한 역행 동력을 연산한다.
이러한 회생 토크 및 역행 토크는, 전동 발전기(31)의 동작 제어가 토크 제어일 때의 목표 토크이며, 이 목표 토크에 따른 회생 동작과 역행 동작이 행해짐으로써, 배터리(34)의 축전 잔량은 적정한 범위로 조정된다. 또한, 회생 역행 요구 동력의 부호는, 예를 들면, 회생 동력일 때에 음이 되고, 역행 동력일 때에 양이 된다.
여기에서, 엔진 요구 동력을 L, 펌프 흡수 동력을 P, 회생 역행 요구 동력을 Q로 하면, 엔진 요구 동력(L)은 하기의 수학식 (1)에 의해 정의된다.
Figure pat00001
회생 역행 요구 동력(Q)이 회생 동력 Qg(＞0)가 될 때에는 (Q＝－Qg), 수학식 (1)에 있어서 Q가 음의 값이 되기 때문에, 엔진(15)은 펌프 흡수 동력(P)과 회생 동력(Qg)을 가산한 동력을 발생시킨다. 한편, 회생 역행 요구 동력(Q)이 역행 동력 Qd(＞0)가 될 때에는 (Q＝Qd), 수학식 (1)에 있어서 Q가 양의 값이 되기 때문에, 엔진(15)은 펌프 흡수 동력(P)으로부터 역행 동력(Qd)을 감산한 동력을 발생시키는 것만으로 충분하다. 따라서, 엔진(15)이 엔진 요구 동력(L)을 발생함으로써, 적절한 펌프 흡수 동력(P)이 얻어지는데다가, 회생 역행 요구 동력(Q)도 만족시킬 수 있다.
엔진 요구 연산부(47)는, 부하 연산부(45D)에 의해 연산된 펌프 흡수 동력(P)과 회생 역행 요구 연산부(48)에 의해 연산된 회생 역행 요구 동력(Q)을, 상기의 수학식 (1)에 대입함으로써, 엔진 요구 동력(L)을 연산한다.
또, 제어 연산 회로(42)는, 전동 발전기(31)의 목표 회전수에 의거하여 전동 발전기(31)의 토크를 발생시키는 회전수 제어 및 전동 발전기(31)의 목표 토크에 의거하여 전동 발전기(31)의 토크를 발생시키는 토크 제어 중 어느 것을 행하는 전동 발전기 제어부(48)를 구비하고 있다. 이 전동 발전기 제어부(48)는, 엔진 요구 연산부(47)에 의해 연산된 엔진 요구 동력(L) 및 회전수 센서(37)에 의해 검출된 엔진(15)의 실회전수에 따라, 회전수 제어와 토크 제어를 전환하는 제어 전환부(48A)를 포함하고 있다.
이 제어 전환부(48A)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 토크 제어가 행해지고 있는 동안에(상태 S1), 엔진 요구 동력(L)이 증대하여 엔진(15)의 회전수가 소정의 제 1 회전수 Nmin보다 낮아졌을 때, 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환하고, 회전수 제어가 행해지고 동안에(상태 S2), 엔진 요구 동력(L)이 소정의 동력(이하, 편의적으로 기준 동력이라고 부른다)(LO)보다 작아졌을 때, 회전수 제어로부터 토크 제어로 전환한다. 전동 발전기 제어부(48)는, 회전수 제어를 행하고 있는 동안(상태 S2), 전동 발전기(31)의 목표 회전수를 엔진(15)의 목표 회전수보다 낮은 회전수로 설정한다. 또한, 엔진 요구 동력(L)은 엔진(15)에 요구되는 동력, 회생 역행 요구 동력(Q)은 전동 발전기(31)의 회생 동작 또는 역행 동작에 대하여 요구되는 동력으로서, 상기의 수학식 (1)에 의해 정의하였으나, 후술하는 바와 같이, 실제로는 그 요구는 만족되지 않는 경우가 많다.
다음으로, 이와 같이 구성된 차체 컨트롤러(41)의 제어 연산 회로(42)에 의한 전동 발전기(31)의 동작 제어에 따른 엔진(15)의 동작에 대하여, 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진(15)은 엔진 컨트롤러(38)에 의해 드루프 제어로 동작하기 때문에, 무부하에서 엔진(15)의 토크가 0이 되는 회전수를 엔진(15)의 목표 회전수 Ne*(구체예로서, 2000rpm)로 하여, 조작자가 작업의 내용에 따라 목표 회전수 설정 다이얼(36)에 의해 지정할 수 있다. 전동 발전기(31)가 토크를 발생하지 않을 때에, 조작 레버(24A1, 24B1) 및 조작 페달이 무조작이면, 엔진(15)의 동작 상태는 유압 펌프(21)의 끌기 등에 대응하는 동작점(EO)에 있고, 유압 펌프(21)의 부하, 즉 펌프 흡수 동력(P)이 증가함에 따라 엔진 요구 동력(L)이 증대하기 때문에, 엔진(15)의 토크도 증가하여 엔진(15)의 동작 상태가 최대 토크인 동작점(E2)까지 이동한다. 그리고, 펌프 흡수 동력(P)이 한층 더 증가하면, 엔진(15)의 동작 상태는 최대 토크를 따라 천이하고, 엔진(15)의 회전수가 저하된다.
여기에서, 전동 발전기 제어부(48)에 의한 전동 발전기(31)의 동작 제어의 초기 상태를 상태 S1로 하여, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태 천이를 설명한다. 전동 발전기(31)의 동작 제어가 상태 S1일 때, 전동 발전기 제어부(48)는 전동 발전기(31)에 대하여 토크 제어를 행하기 때문에, 회전수에 관계없이, 대체로 지정한 목표 토크를 발생한다. 이 목표 토크는, 상술한 바와 같이, 배터리(34)의 축전 잔량을 고려한 회생 역행 요구 동력(Q)으로부터 연산된다.
전동 발전기(31)가 회생하고 있을 때에는, 전동 발전기(31)의 회생에 의한 토크와 유압 펌프(21)의 부하에 의한 토크를 합계한 토크가 엔진(15)에 부가되며, 전동 발전기(31)가 역행하고 있을 때에는, 유압 펌프(21)의 토크로부터 전동 발전기(31)의 토크를 감산한 토크를 엔진(15)이 지탱하게 된다. 어느 쪽이든, 그러한 엔진(15)의 부하가 되는 토크가 엔진(15)의 최대 토크보다 작을 때에는, 엔진(15)은 동작점(EO)으로부터 동작점(E2)까지의 드루프 특성상에서 운전한다.
그 때문에, 엔진(15)의 부하가 변동하면, 엔진(15)의 토크도 드루프 특성에 따라 변동한다. 이때, 전동 발전기(31)에 의한 부하는 회전수에 의해 변동하는 것이 아니고, 게다가 토크 제어가 행해지기 때문에, 목표 토크의 변화율을 배터리(34)의 충방전 관리에 악영향이 없는 범위에서 설정할 수 있다. 따라서, 전동 발전기(31)에 의해 엔진(15)의 토크의 변동이 증가하여 엔진(15)의 배기 및 연비의 성능이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 배터리(34)의 축전 잔량의 관리를 용이하게 행할 수 있다.
그 후, 엔진(15)의 동작 상태가 동작점(E2)에 있어서, 엔진(15)의 부하가 증가하면, 엔진(15)의 회전수가 저하되고, 엔진(15)의 동작 상태가 동작점(E3)으로부터 동작점(E4)까지 천이한다. 그리고, 엔진(15)의 부하가 더욱 증가하여, 엔진(15)의 회전수가 동작점(E4)의 회전수 Nmin보다 저하되면, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1로부터 상태 S2로 천이하고, 제어 전환부(48A)가 전동 발전기(31)의 동작 제어를 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환한다. 그리고, 전동 발전기 제어부(48)는, 전동 발전기(31)의 목표 회전수를 엔진(15)의 목표 회전수 Ne*보다 낮은 회전수 Na*(구체예로서, 1980rpm)로 설정함으로써(Na*＜Ne*), 전동 발전기(31)의 회전수가 목표 회전수 Na*에 일치하도록 전동 발전기(31)의 토크를 조정한다.
이때, 엔진(15)의 회전수는 완전하게는 목표 회전수 Na*에 일치하는 것은 아니지만, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때에는, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)의 부근에 있고, 엔진(15)의 회전수는 목표 회전수 Ne*보다 낮게 유지되기 때문에, 전동 발전기(31)의 토크의 변동에 관계없이, 엔진(15)이 최대 토크의 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 이것에 의해, 전동 발전기(31)에 의해 엔진(15)의 토크의 변동이 증가하더라도, 엔진(15)이 배기 및 연비의 높은 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때에는, 상술한 바와 같이, 엔진(15)은 목표 회전수 Ne*보다 낮은 목표 회전수 Na*로 운전되지만, 이러한 목표 회전수 Ne*와 목표 회전수 Na*의 차이(구체예에서는, 20rpm)는, 예를 들면, 엔진(15)의 정격 회전수의 1% 정도로 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있기 때문에, 엔진(15)의 토크나 동력으로의 영향은 거의 없다.
그리고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때에, 엔진 요구 연산부(47)에 의해 연산된 엔진 요구 동력(L)이 기준 동력(LO)보다 작아지면, 제어 전환부(48A)가 전동 발전기(31)의 동작 제어를 회전수 제어로부터 토크 제어로 전환함으로써, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2로부터 상태 S1로 천이한다. 이것에 의해, 엔진(15)의 토크를 최대 토크 이하로 신속하게 감소시킬 수 있기 때문에, 배터리(34)의 과잉된 충전이 행해지는 것을 방지하면서, 엔진(15)의 부하를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 엔진(15) 및 배터리(34)의 장수명화를 도모할 수 있다.
상술한 상태 S2는, 엔진 요구 동력(L)이 클 때, 조작자가 목표 회전수 설정 다이얼(36)로 지시한 회전수, 또는 유압 펌프(21)의 구동에 필요한 회전수를 확보하면서, 엔진(15)이 확실하고 또한 안정적으로 최대 토크를 발생하기 위한 상태이다. 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태 S2로부터 상태 S1로의 천이는, 엔진 요구 동력(L)이 저하된 것을 의미하기 때문에, 기준 동력(LO)은, 예를 들면, 엔진(15)의 최대 토크의 8할 정도로 설정하면 된다.
다음으로, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때의 전동 발전기(31)의 동작에 대하여, 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2이기 때문에, 도 6에 나타낸 엔진 요구 동력(L1∼L3)은, 제어 전환부(48A)에 의한 전동 발전기(31)의 동작 제어의 전환이 행해지는 기준 동력(LO)보다 큰 것으로 한다. 또, 펌프 흡수 동력(P1)은, 엔진(15)의 최대 토크에 대응하는 동력에 비해 작고, 펌프 흡수 동력(P2)은, 엔진(15)의 최대 토크에 대응하는 동력에 비해 큰 것으로 한다. 또한, 이하의 설명은, 이러한 엔진 요구 동력(L1∼L3) 및 펌프 흡수 동력(P1, P2)을 조합한 이하의 5가지의 경우에 대하여 나타내고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 펌프 흡수 동력(P)이 P1일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L1이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 회생 토크(G1)를 발생시키는 것이 요구된다. 그러나, 실제로는, 엔진 요구 동력(L1)은 기준 동력(LO)보다 크고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태는 상태 S2에 유지되어 있기 때문에, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기(31)는, 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P1)까지의 회생 토크(G)를 발생시킨다. 이 경우에는, 요구된 회생 토크(G1)보다 큰 회생 토크(G)가 얻어진다(G＞G1).
펌프 흡수 동력(P)이 P1일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L2이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 회생 토크(G2)를 발생시키는 것이 요구된다. 그러나, 실제로는, 엔진 요구 동력(L2)은 기준 동력(LO)보다 크고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태는 상태 S2에 유지되어 있기 때문에, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기(31)는, 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P1)까지의 회생 토크(G)를 발생시킨다. 이 경우에는, 요구된 회생 토크(G2)보다 작은 회생 토크(G)가 얻어진다(G＜G2).
펌프 흡수 동력(P)이 P2일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L1이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 역행 토크(D1)를 발생시키는 것이 요구된다. 그러나, 실제로는, 엔진 요구 동력(L1)은 기준 동력(LO)보다 크고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태는 상태 S2에 유지되어 있기 때문에, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기(31)는, 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P2)까지의 역행 토크(D)를 발생시킨다. 이 경우에는, 요구된 역행 토크(D1)보다 작은 역행 토크(D)가 얻어진다(D＜D1).
펌프 흡수 동력(P)이 P2일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L2이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 역행 토크(D2)를 발생시키는 것이 요구된다. 그러나, 실제로는, 엔진 요구 동력(L2)은 기준 동력(LO)보다 크고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태는 상태 S2에 유지되어 있기 때문에, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기(31)는, 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P2)까지의 역행 토크(D)를 발생시킨다. 이 경우에는, 요구된 역행 토크(D2)보다 큰 역행 토크(D)가 얻어진다(D＞D2).
펌프 흡수 동력(P)이 P2일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L3이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 회생 토크(G3)를 발생시키는 것이 요구된다. 그러나, 실제로는, 엔진 요구 동력(L3)은 기준 동력(LO)보다 크고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태는 상태 S2에 유지되어 있기 때문에, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기(31)는, 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P2)까지의 역행 토크(D)를 발생시킨다. 이 경우에는, 요구된 회생 토크(G3)가 아닌, 역행 토크(D)가 얻어진다.
이상, 설명한 5가지의 경우의 전동 발전기(31)의 동작에 있어서의 펌프 흡수 동력, 엔진 요구 동력, 전동 발전기(31)로의 요구 동작, 전동 발전기(31)의 토크(실제 토크) 및 엔진(15)의 동작 상태를 도 7에 나타낸다. 이 도 7에 나타낸 바와 같이, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때에는, 엔진(15)의 동작 상태는 동작점(E3)에 있고, 전동 발전기 제어부(48)에 의해 전동 발전기(31)에 대하여 회전수 제어가 행해지기 때문에, 엔진(15)이 최대 토크를 발생함과 함께, 전동 발전기(31)가 목표 회전수 Na*를 실현하는 토크를 발생한다. 이러한 엔진(15) 및 전동 발전기(31)의 동작이 우선되기 때문에, 전동 발전기(31)의 회생 동작 또는 역행 동작에 대한 요구는, 대부분의 경우, 완전하게는 충족시켜지지 않는다.
여기에서, 배터리(34)로의 충전이 많아지는 경우에는, 배터리(34)의 축전 잔량이 커지고, 회생 역행 요구 연산부(46)에 의해 연산되는 회생 역행 요구 동력(Q)(회생 동력(Qg))이 감소하기 때문에, 엔진 요구 동력(L)(＝P－Q)이 LO보다 작아진다(L＜LO). 그 때문에, 전동 발전기 제어부(48)는, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 역행 토크로 설정함으로써, 배터리(34)에 의한 방전 동작이 행해지기 때문에, 배터리(34)의 축전 잔량은 기준값으로 제어된다.
유압 펌프(21)의 부하가 클 때에는, 전동 발전기(31)가 엔진(15)의 동력의 어시스트를 행하기 위해, 배터리(34)에 의한 방전 동작이 많아지나, 유압 펌프(21)의 부하가 저하되면, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2에 있어서, 전동 발전기 제어부(48)가 전동 발전기(31)의 회전수 제어를 행함으로써, 전동 발전기(31)가 동작점(E3)으로부터 펌프 흡수 동력(P)까지의 회생 토크를 발생한다. 그리고, 유압 펌프(21)의 부하가 더욱 저하되고, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2로부터 상태 S1로 천이하면, 전동 발전기 제어부(48)는, 전동 발전기(31)의 토크 제어를 행하여 전동 발전기(31)의 목표 토크를 회생 토크로 설정함으로써, 배터리(34)의 축전 잔량은 기준값으로 제어된다.
다음으로, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1일 때의 전동 발전기(31)의 동작에 대하여, 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.
전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1이기 때문에, 도 8에 나타낸 엔진 요구 동력(L4)은, 제어 전환부(48A)에 의한 전동 발전기(31)의 동작 제어의 전환이 행해지는 기준 동력(LO)보다 작은 것으로 한다. 또, 펌프 흡수 동력(P3)은, 엔진 요구 동력(L4)에 비해 작고, 펌프 흡수 동력(P4)은, 엔진 요구 동력(L4)에 비해 큰 것으로 한다. 또한, 이하의 설명은, 이러한 엔진 요구 동력(L4) 및 펌프 흡수 동력(P3, P4)을 조합한 이하의 2가지의 경우에 대하여 나타내고 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 펌프 흡수 동력(P)이 P3일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L4이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 회생 토크(G)를 발생시키는 것이 요구된다. 그 때문에, 전동 발전기 제어부(48)는, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 엔진 요구 동력(L4)으로부터 펌프 흡수 동력(P3)까지의 회생 토크(G)로 설정함으로써, 전동 발전기(31)가 회생 토크(G)를 발생시킨다.
펌프 흡수 동력(P)이 P4일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L4이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 역행 토크(D)를 발생시키는 것이 요구된다. 그 때문에, 전동 발전기 제어부(48)는, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 엔진 요구 동력(L4)으로부터 펌프 흡수 동력(P4)까지의 역행 토크(D)로 설정함으로써, 전동 발전기(31)가 역행 토크(D)를 발생시킨다.
여기에서, 전동 발전기(31)의 목표 토크로서 잘못하여 과대한 역행 토크가 설정되면, 엔진(15)에 대한 부하, 즉 엔진 요구 동력(L)은 저하됨으로써, 엔진 컨트롤러(38)에 의한 드루프 제어에 의해 엔진(15)의 회전수가 증가하고, 엔진(15)의 토크가 저하된다. 그리고, 엔진(15)의 토크가 0이 되어도, 전동 발전기(31)가 발생하는 토크가 유압 펌프(21)의 부하나 끌기에 의한 토크보다 크면, 엔진(15)의 회전수는 엔진(15)의 목표 회전수 Ne*를 초과하여 증가하는 과회전이 생긴다. 이와 같은 엔진(15)의 과회전은, 엔진(15) 및 유압 펌프(21)에 불필요한 부담이 되기 때문에, 엔진(15) 및 유압 펌프(21)의 고장의 원인이 되기 쉽다.
그래서, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 전동 발전기 제어부(48)는, 토크 제어를 행하고 있는 동안에, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크, 즉 역행 토크로 설정한 상태에서, 엔진(15)의 회전수가 소정의 제 2 회전수 NO보다 높아졌을 때, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 감소시킨다.
구체적으로는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전동 발전기 제어부(48)는, 회생 역행 요구 연산부(46)에 의해 연산된 회생 역행 요구 동력(Q)을 회전수 센서(37)에 의해 검출된 실회전수로 나눔으로써, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 연산하는 목표 토크 연산부(48B)와, 목표 토크 연산부(48B)에 의해 연산된 목표 토크에 보정 계수를 곱함으로써, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 보정하는 목표 토크 보정부(48C)와, 엔진(15)의 회전수와 보정 계수의 관계를 나타낸 맵이 미리 기억된 보정 맵 기억부(48D)를 포함하고 있다.
보정 맵 기억부(48D)의 맵은, 예를 들면, 엔진(15)의 회전수가 회전수 NO보다 낮을 때, 보정 계수는 1(최대값)로 설정되고, 엔진(15)의 회전수가 회전수 NO으로부터 회전수 Ne*일 때, 보정 계수는, 엔진(15)의 회전수에 대하여 반비례하고, 0 이상 또한 1 이하의 값으로 설정되며, 엔진(15)의 회전수가 회전수 Ne*보다 높을 때, 보정 계수는 0(최소값)으로 설정되어 있다. 또한, 회전수 NO는, 예를 들면, 조작 레버(24A1, 24B1) 및 조작 페달이 무조작일 때의 유압 펌프(21)의 끌기에 대하여 엔진(15)이 균형잡힌 회전수로 설정되어 있다.
그리고, 보정 맵 기억부(48D)는, 맵에 있어서의 엔진(15)의 회전수와 보정 계수의 관계에, 회전수 센서(37)에 의해 검출된 회전수를 적용함으로써, 대응하는 보정 계수를 구하여 목표 토크 보정부(48C)로 출력한다. 따라서, 전동 발전기(31)의 목표 토크에 대하여 과대한 역행 토크가 잘못 설정되어도, 엔진(15)의 회전수가 회전수 NO보다 높아진 시점에서, 전동 발전기(31)의 목표 토크가 감소함으로써, 전동 발전기(31)의 여분의 토크가 발생하여 엔진(15)이 과잉으로 회전하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 엔진(15)의 과회전을 미연에 회피할 수 있다. 특히, 엔진(15)의 회전수가 회전수 Ne*를 초과하면, 목표 토크 보정부(48C)에 의해 전동 발전기(31)의 목표 토크가 0으로 보정되고, 전동 발전기(31)가 발생하는 토크를 제한할 수 있기 때문에, 엔진(15)의 과회전의 억제의 실효성을 높일 수 있어, 엔진(15) 및 유압 펌프(21)의 고장을 충분히 방지할 수 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 제 1 실시형태에 의하면, 전동 발전기 제어부(48)에 의해 토크 제어가 행해지고 있을 때에(상태 S1), 엔진 요구 동력(L)이 증대하여 엔진(15)의 토크가 최대 토크까지 증가하고, 그 후 엔진(15)의 회전수가 저하되어 회전수 Nmin보다 낮아지면, 제어 전환부(48A)가 전동 발전기(31)의 동작 제어를 토크 제어로부터 회전수 제어로 전환함으로써, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1로부터 상태 S2로 천이한다. 그 때문에, 전동 발전기(31)의 목표 회전수에 의거하여 전동 발전기(31)의 토크가 발생함으로써, 엔진(15)의 회전수가 변동하더라도, 엔진(15)은 최대 토크의 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진(15)의 특성상, 엔진(15)의 회전수의 변동에 따른 엔진(15)의 토크의 변동이 적어도 되기 때문에, 엔진(15)의 회전수 및 토크를 안정시킬 수 있다. 이것에 의해, 엔진(15)의 동작 제어에 있어서의 헌팅의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 엔진(15)의 배기 및 연비의 성능을 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태가 상술한 제 1 실시형태와 다른 것은, 제 1 실시형태는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진 컨트롤러(38)가, 엔진(15)의 회전수의 저하에 대응하여 엔진(15)의 토크가 소정의 기울기로 증가하는 거버너 특성으로 엔진(15)을 동작시키도록 한 것에 대하여, 제 2 실시형태는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 엔진 컨트롤러(58)(도 10 참조)는, 엔진(15)의 회전수가 엔진(15)의 목표 회전수에 일치하도록 엔진(15)의 토크를 발생시키도록 한 것이다. 즉, 엔진 컨트롤러(58)는 엔진(15)의 동작 제어로서, 소위 등시성(isochronous) 제어를 행한다.
이 경우에는, 유압 펌프(21)의 부하, 즉 펌프 흡수 동력(P)이 증가하더라도, 엔진(15)의 토크가 최대 토크에 도달할 때까지는, 목표 회전수 설정 다이얼(36)에 의해 설정된 엔진(15)의 목표 회전수 Ne*와 회전수 센서(37)에 의해 검출된 실회전수는 거의 일치한다. 펌프 흡수 동력(P)이 증가함에 따라, 엔진(15)의 동작 상태가 최대 토크를 따라 천이하고, 엔진(15)의 회전수가 저하되는 것은, 상술한 드루프 제어의 경우와 동일하다. 따라서, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S2일 때의 전동 발전기(31)의 동작에 대해서는, 상술한 제 1 실시형태와 동일해지며, 엔진(15)의 동작 제어에 관계없이, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1일 때의 전동 발전기(31)의 동작에 대해서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 펌프 흡수 동력(P)이 P3일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L4이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 회생 토크(G)를 발생시키는 것이 요구된다. 그 때문에, 전동 발전기 제어부(68)(도 10 참조)는, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 엔진 요구 동력(L4)으로부터 펌프 흡수 동력(P3)까지의 회생 토크(G)로 설정함으로써, 전동 발전기(31)가 회생 토크(G)를 발생시킨다.
펌프 흡수 동력(P)이 P4일 때, 엔진 요구 동력(L)이 L4이면, 전동 발전기(31)의 동작으로서, 역행 토크(D)를 발생시키는 것이 요구된다. 그 때문에, 전동 발전기 제어부(68)는, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 엔진 요구 동력(L4)으로부터 펌프 흡수 동력(P4)까지의 역행 토크(D)로 설정함으로써, 전동 발전기(31)가 역행 토크(D)를 발생시킨다.
이와 같이, 전동 발전기(31)의 동작 제어의 상태가 상태 S1일 때의 전동 발전기(31)의 동작에 대해서도, 상술한 제 1 실시형태와 동일해지며, 엔진(15)의 동작 제어에 관계없이, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있으나, 엔진 컨트롤러(58)에 의한 등시성 제어에서는, 엔진(15)의 회전수는, 펌프 흡수 동력(P)에 관계없이, 목표 회전수 Ne*에 거의 일치하기 때문에, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전동 발전기(31)의 목표 토크의 보정에 대해서는, 상술한 제 1 실시형태와 다른 구성을 적용한다.
예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 차체 컨트롤러(61)의 제어 연산 회로(62)는, 엔진(15)의 토크를 추정하는 토크 추정부(51)를 구비하고, 전동 발전기 제어부(68)는, 토크 제어를 행하고 있는 동안에(상태 S1), 전동 발전기(31)의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크, 즉 역행 토크로 설정한 상태에서, 토크 추정부(51)에 의해 추정된 토크가 소정의 토크 TO보다 작아졌을 때, 전동 발전기(31)의 목표 토크를 감소시킨다. 구체적으로는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전동 발전기 제어부(68)는, 상술한 제 1 실시형태에 관련된 보정 맵 기억부(48D) 대신, 도 13에 나타낸 바와 같이, 엔진(15)의 토크와 보정 계수의 관계를 나타낸 맵이 미리 기억된 보정 맵 기억부(68D)를 포함하고 있다.
보정 맵 기억부(68D)의 맵은, 예를 들면, 엔진(15)의 토크가 토크 TO보다 클 때, 보정 계수는 1(최대값)로 설정되고, 엔진(15)의 토크가 0부터 토크 TO일 때, 보정 계수는, 엔진(15)의 토크에 대하여 정비례하고, 0 이상 또한 1 이하의 값으로 설정되어 있다. 또한, 토크 TO은, 예를 들면, 조작 레버(24A1, 24B1) 및 조작 페달이 무조작일 때의 유압 펌프(21)의 끌기에 대하여 엔진(15)이 균형잡힌 토크로 설정되어 있다. 그리고, 보정 맵 기억부(68D)는, 맵에 있어서의 엔진(15)의 토크와 보정 계수의 관계에, 토크 추정부(51)에 의해 추정된 토크를 적용함으로써, 대응하는 보정 계수를 구하여 목표 토크 보정부(48C)로 출력한다. 본 발명의 제 2 실시형태의 그 외의 구성은, 제 1 실시형태의 구성과 동일하기 때문에, 중복하는 설명을 생략하고, 제 1 실시형태의 구성과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과가 얻어지는 것 외, 전동 발전기(31)의 목표 토크에 대하여 과대한 역행 토크가 잘못 설정되어도, 엔진(15)의 토크가 토크 TO보다 작아진 시점에서, 전동 발전기(31)의 목표 토크가 감소함으로써, 전동 발전기(31)의 여분의 토크가 발생하여 엔진(15)이 과잉으로 회전하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 엔진(15)의 과회전을 미연에 회피할 수 있다. 특히, 토크 추정부(51)에 의해 추정된 토크가 0이 되면, 목표 토크 보정부(48C)에 의해 전동 발전기(31)의 목표 토크가 0으로 보정되고, 전동 발전기(31)가 발생하는 토크를 제한할 수 있기 때문에, 엔진(15)의 과회전의 억제의 실효성을 높일 수 있어, 엔진(15) 및 유압 펌프(21)의 고장을 충분히 방지할 수 있다.
또한, 상술한 본 실시형태는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 부가하는 것도 가능하다.
또, 본 실시형태에 관련된 건설 기계는, 유압 셔블(1)로 이루어지는 경우에 대하여 설명하였으나, 이 경우에 한정되지 않으며, 하이브리드 휠 로더 등의 건설 기계여도 된다.
1: 유압 셔블(건설 기계)
3: 선회체
7: 선회 전동기
15: 엔진
15A: 전자 거버너
17: 액추에이터 구동 제어 시스템
21: 유압 펌프
22: 방향 전환 밸브
24A, 24B: 조작 레버 장치
24A1, 24Bl: 조작 레버
25: 셔틀 밸브 블록
31: 전동 발전기
32, 33: 인버터
34: 배터리(축전 장치)
35: 배터리 컨트롤러
36: 목표 회전수 설정 다이얼(목표 회전수 설정부)
37: 회전수 센서(회전수 검출 장치)
38, 58: 엔진 컨트롤러
39A, 39B: 압력 센서
40: 토출압 센서
41, 61: 차체 컨트롤러
42, 62: 제어 연산 회로
45: 부하 추정부
45A: 토출 유량 추정부
45B: 펌프 출력 연산부
45C: 맵 기억부
45D: 부하 연산부
46: 회생 역행 요구 연산부
47: 엔진 요구 연산부
48, 68: 전동 발전기 제어부
48A: 제어 전환부
48B: 목표 토크 연산부
48C: 목표 토크 보정부
48D, 68D: 보정 맵 기억부
51: 토크 추정부

Claims (5)

  1. 엔진과,
    상기 엔진의 동력의 어시스트 및 발전을 행하는 전동 발전기와,
    상기 전동 발전기와의 사이에서 전력의 주고 받음을 행하는 축전 장치와,
    상기 엔진 및 상기 전동 발전기에 의해 구동되는 유압 펌프와,
    상기 엔진의 실회전수를 검출하는 회전수 검출 장치와,
    상기 회전수 검출 장치에 의해 검출된 상기 엔진의 실회전수 및 상기 엔진의 목표 회전수에 의거하여, 상기 엔진의 토크를 발생시키는 제어를 행하는 엔진 컨트롤러와,
    차체의 동작을 제어하는 차체 컨트롤러를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 차체 컨트롤러는,
    상기 유압 펌프의 흡수 동력을 추정하는 부하 추정부와,
    상기 축전 장치의 충전 상태에 따라, 상기 전동 발전기의 회생 동작 또는 역행 동작에 대하여 요구되는 동력을 연산하는 회생 역행 요구 연산부와,
    상기 부하 추정부에 의해 추정된 흡수 동력 및 상기 회생 역행 요구 연산부에 의해 연산된 동력에 의거하여, 상기 엔진에 요구되는 동력을 연산하는 엔진 요구 연산부와,
    상기 전동 발전기의 목표 회전수에 의거하여 상기 전동 발전기의 토크를 발생시키는 회전수 제어 및 상기 전동 발전기의 목표 토크에 의거하여 상기 전동 발전기의 토크를 발생시키는 토크 제어 중 어느 것을 행하는 전동 발전기 제어부를 포함하고,
    상기 전동 발전기 제어부는, 상기 엔진 요구 연산부에 의해 연산된 동력 및 상기 회전수 검출 장치에 의해 검출된 상기 엔진의 실회전수에 따라, 상기 회전수 제어와 상기 토크 제어를 전환하는 제어 전환부를 가지고,
    상기 제어 전환부는, 상기 토크 제어가 행해지고 있는 동안에, 상기 엔진에 요구되는 동력이 증대하여 상기 엔진의 회전수가 소정의 제 1 회전수보다 낮아졌을 때, 상기 토크 제어로부터 상기 회전수 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 전환부는, 상기 회전수 제어가 행해지고 있는 동안에, 상기 엔진에 요구되는 동력이 소정의 동력보다 작아졌을 때, 상기 회전수 제어로부터 상기 토크 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전동 발전기 제어부는, 상기 회전수 제어를 행하고 있는 동안, 상기 전동 발전기의 목표 회전수를 상기 엔진의 목표 회전수보다 낮은 회전수로 설정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 엔진 컨트롤러는, 상기 엔진의 회전수의 저하에 대응하여 상기 엔진의 토크가 소정의 기울기로 증가하는 거버너 특성으로 상기 엔진을 동작시키고,
    상기 전동 발전기 제어부는, 상기 토크 제어를 행하고 있는 동안에, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크로 설정한 상태에서, 상기 엔진의 회전수가 소정의 제 2 회전수보다 높아졌을 때, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 차체 컨트롤러는,
    상기 엔진의 토크를 추정하는 토크 추정부를 구비하고,
    상기 엔진 컨트롤러는, 상기 엔진의 회전수가 상기 엔진의 목표 회전수에 일치하도록 상기 엔진의 토크를 발생시키고,
    상기 전동 발전기 제어부는, 상기 토크 제어를 행하고 있는 동안에, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 역행 동작에 대응하는 목표 토크로 설정한 상태에서, 상기 토크 추정부에 의해 추정된 토크가 소정의 토크보다 작아졌을 때, 상기 전동 발전기의 목표 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
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