WO2007049767A1 - エンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの制御装置、並びにエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの制御装置、並びにエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置 Download PDF

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WO2007049767A1
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torque
generator motor
target
speed
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Jun Morinaga
Tadashi Kawaguchi
Hiroaki Inoue
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Komatsu Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/04—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine

Definitions

  • Engine control device engine and hydraulic pump control device, and engine, hydraulic pump and generator motor control device
  • the present invention relates to an engine control device, an engine and hydraulic pump control device, and an engine, hydraulic pump and generator motor control device, and more particularly to a control device used when a hydraulic pump is driven by an engine.
  • the hydraulic actuators 31 to 36 When hydraulic oil is supplied to the hydraulic actuators 31 to 36, the hydraulic actuators 31 to 36 are driven, and work machines including booms, arms, and packets connected to the hydraulic actuators 31 to 36, The lower traveling body and the upper swing body are activated. While the construction machine 1 is in operation, the load on the work equipment, the lower traveling body, and the upper turning body constantly changes according to the excavated soil quality, traveling road gradient, and the like. Accordingly, the load on the hydraulic equipment (hydraulic pump 3) (hereinafter referred to as the oil machine load), that is, the load on the engine 2 changes.
  • the oil machine load hydroaulic pump 3
  • the output P (horsepower; kw) of the diesel engine 2 is controlled by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder. This adjustment is performed by controlling the governor 4 attached to the fuel injection pump of the engine 1.
  • the governor 4 an all-speed control type governor is generally used, and the engine speed n and the fuel injection amount (torque) according to the load so that the target engine speed set by the fuel dial is maintained. T) is adjusted. That is Vana 4 increases or decreases the fuel injection amount so that the difference between the target speed and the engine speed disappears.
  • FIG. 2 shows a torque diagram of the engine 1.
  • the horizontal axis represents the engine speed n (rpm; rev / min), and the vertical axis represents the torque T (N'm).
  • the fuel consumption rate (hereinafter referred to as fuel consumption) refers to the amount of fuel consumed per lkW of output per hour, and is an index of engine 2 efficiency.
  • the pump efficiency is the efficiency of the hydraulic pump 3 defined by volumetric efficiency and torque efficiency.
  • variable displacement hydraulic pump 3 In the case of the variable displacement hydraulic pump 3, generally, if the discharge pressure PRP is the same, the larger the pump capacity q (swash plate tilt angle), the higher the volume efficiency and torque efficiency, and the higher the pump efficiency. High, known to be! [0013] As is clear from the following equation (1), if the flow rate Q of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 3 is the same, the lower the engine speed n, the lower the pump capacity q. Can be enlarged. For this reason, if the engine 2 is driven at a low speed, the pump efficiency can be increased.
  • the regulation line Fe corresponds to the high speed region of the engine 2. For this reason, the conventional control method has a problem that the pump efficiency is low.
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 2, a target engine operation line L0 that passes through the minimum fuel consumption point is set.
  • the engine 2 is controlled along the regulation line FeO corresponding to the set rotational speed set by the fuel dial. If the deviation between the target engine speed nr and the current engine speed n is positive, the target engine speed nr corresponding to the point A where the regulation line FeO and the target engine operating line L0 intersect is obtained.
  • the electric motor is actuated to assist the driving force of the engine 2 with the torque generated by the generator motor and the deviation is negative, the generator motor is caused to generate electric power and the electric power is stored in the capacitor. Yes.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-28071
  • Patent Document 1 estimates and calculates how much the rotational speed and horsepower the hydraulic pump 3 currently requires based on the operation amount of each operation lever 41, 42, etc. The engine target speed corresponding to it is calculated and it is just! /.
  • the absorption horsepower of the hydraulic pump may be low for earth removal work or work for holding earth and sand with a packet. If the engine horsepower is not appropriately limited according to the work pattern in this way, there is a possibility that unnecessary energy consumption may be caused.
  • the target engine speed nr is uniquely determined by the setting of the fuel dial, and the engine speed n varies only slightly along the regulation line FeO. As the movement from point B to point A on the target engine operating line L0, Depending on the load of pump 3, the engine speed will not fluctuate significantly along the target engine operating line L0. For this reason, unless the fuel dial is set, the engine 2 does not operate in a low rotation region, and there is a problem that pump efficiency, fuel consumption, and noise are deteriorated.
  • the first invention includes a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied, Operating means for operating each hydraulic actuator; detecting means for detecting an operation amount of the operating means; target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the hydraulic pump based on the operating amount of the operating means; and the target flow rate And a first target rotational speed calculating means for calculating a first target rotational speed of the engine, and an operation state determining means for determining that the operating means has switched from the non-operating state to the operating state.
  • the operation state determination means determines that the operation state has been switched to a non-operation state when a target flow rate of the hydraulic pump is a predetermined threshold value or less. When the operation amount of the operation means is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the operation state has been switched.
  • the fourth invention is a hydraulic pump driven by an engine and the hydraulic pump.
  • a plurality of hydraulic actuators supplied with the pressure oil discharged from the operation means, operating means for operating each hydraulic actuator, detecting means for detecting the operating amount of the operating means, and the operating amount obtained by the detecting means A first target revolution speed setting means for setting a first target revolution speed of the engine, a discrimination means for discriminating work patterns of the plurality of hydraulic actuators from an operation amount of each operation means and a load pressure of the hydraulic pump; , A horsepower limit value setting means for setting the horsepower limit value of the hydraulic pump according to each work pattern, and a second target for setting the second target engine speed of the engine according to the horsepower limit value of the hydraulic pump.
  • the target rotational speed setting means and the hydraulic pressure so that the pump absorption torque corresponding to the target rotational speed of either the first target rotational speed or the second target rotational speed can be obtained.
  • the engine speed is controlled so as to coincide with the smaller target speed of the first target speed and the second target speed, and capacity control means for controlling the capacity of the pump And a rotational speed control means.
  • the fifth invention provides a hydraulic pump driven by an engine, a plurality of hydraulic actuators to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied, operating means for operating each hydraulic actuator, A detecting means for detecting an operation amount of the operating means, a means for setting the engine speed by a fuel dial, and a first target speed for setting an engine first target speed in accordance with a set value of the fuel dial.
  • the target rotational speed setting means, the operation amount of each operation means and the load pressure of the hydraulic pump is set according to each work pattern.
  • Horsepower limit value setting means for setting a second target engine speed of the engine according to the horsepower limit value of the hydraulic pump, and the first target speed Capacity control means for controlling the capacity of the hydraulic pump so as to obtain a pump absorption torque corresponding to the smaller target number of rotations and the second target number of rotations.
  • a rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so as to match the target rotational speed of the standard rotational speed and the second target rotational speed which is smaller or smaller. Let's say.
  • the sixth invention is connected to a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator supplied with pressure oil discharged from the hydraulic pump, and an output shaft of the engine
  • a generator motor that stores the electric power generated by the generator motor and supplies the electric power to the generator motor
  • a calculation means that calculates a required power generation amount of the generator motor according to a storage state of the capacitor
  • Engine target speed setting means for setting the target engine speed
  • maximum torque line setting means for setting a maximum torque line indicating the maximum absorption torque that can be absorbed by the hydraulic pump according to the engine target speed
  • an engine speed control means for controlling the engine speed so that the engine speed matches the current engine target speed, and the pump absorption torque on the maximum torque line corresponding to the current engine target speed as the upper limit.
  • the seventh invention provides a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied, a generator motor connected to an output shaft of the engine, and the power generation
  • An accumulator that stores electric power generated by the electric motor and supplies electric power to the electric generator motor
  • calculation means that calculates the required electric power generation amount of the electric generator motor according to the electric storage state of the electric accumulator, and a target engine speed are set
  • Engine target engine speed setting means for setting a first maximum torque line indicating a maximum absorption torque that can be absorbed by the hydraulic pump according to the engine target engine speed
  • a second maximum torque line setting means for setting a second maximum torque line for increasing the maximum absorption torque in the engine low speed region
  • a rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so as to coincide with the current engine target rotational speed, a determination means for determining whether or not to cause the generator motor to perform an engine torque assist action or an engine torque assist action, If the determination means determines that the generator motor is to be
  • the capacity of the hydraulic pump is controlled so that the pump absorption torque with the upper limit of the pump absorption torque above is obtained, and if the determination means determines that the generator motor does not act as an engine torque assist, the maximum The first maximum torque line is selected as the torque line, and the capacity of the hydraulic pump is set so that the pump absorption torque up to the pump absorption torque on the first maximum torque line corresponding to the current engine target speed is obtained. If the determination means determines that the generator motor is to be subjected to engine torque assist, the generator motor is caused to perform engine torque assist, and the generator motor is allowed to perform engine torque assist. If it is determined that the generator motor is not to be operated, the generator motor is caused to generate power according to the required power generation amount. And DENDEN motive control means, characterized by comprising a.
  • the determination means is configured such that the absolute value of the deviation between the engine target speed and the actual engine speed is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the generator motor When the generator motor is determined to be subjected to engine torque assist, and the absolute value of the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is smaller than a predetermined threshold value, the generator motor is It is characterized in that it is determined that the engine torque assist is not applied.
  • a ninth invention includes a storage amount calculation means for calculating a storage amount that the capacitor is currently storing! /, Wherein the determination means includes the storage amount When the amount of electricity calculated by the calculating means is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the engine motor is not subjected to engine torque assist.
  • a turning motor for turning the upper turning body of the construction machine, a turning operation means for turning the upper turning body, and a turning operation by the turning operation means.
  • the control means for driving the swing motor output calculation means for calculating the current output of the swing motor, the storage state of the battery and the drive state of the swing motor according to the storage state of the generator motor.
  • Calculating means for calculating the required power generation amount, and the determination means determines that the engine motor is not allowed to act as an engine torque when the current output of the swing motor is equal to or greater than a predetermined threshold value. It is characterized by.
  • the generator motor control means is configured such that when the current engine speed is smaller than the engine target speed, the engine shaft on the engine torque diagram
  • the output torque of the generator motor is controlled so that the engine speed is equal to the engine target speed by adding torque, and the current engine speed is greater than the engine target speed
  • the output torque of the generator motor is controlled so that the engine torque is absorbed on the torque diagram of the engine and the engine speed becomes the same as the engine target speed.
  • torque control means for controlling the torque of the generator motor within a range equal to or lower than a torque upper limit value when the engine torque assist of the generator motor is applied;
  • Torque upper limit value setting means for gradually decreasing the torque upper limit value as the amount of stored electricity decreases from the first predetermined value to a second predetermined value smaller than the first predetermined value. It is characterized by that.
  • torque control means for controlling the torque of the generator motor within a range of a torque upper limit value or less when the engine torque assist of the generator motor is applied, and the battery
  • the torque upper limit value is gradually reduced as the amount of stored electricity decreases from the first predetermined value to a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value. Is increased, the torque upper limit value is gradually increased as the charged amount of the battery increases from a third predetermined value to a fourth predetermined value larger than the third predetermined value.
  • a torque upper limit setting means for performing the operation.
  • the fifteenth aspect of the present invention is that in the above-mentioned invention, a torque control means for controlling the torque of the generator motor within a range equal to or lower than a torque upper limit value when the engine torque assist of the generator motor is applied, and the swing motor As the current output increases from a first predetermined value to a second predetermined value that is greater than the first predetermined value, the torque upper limit value is gradually reduced, When increasing the torque upper limit value once reduced, the current output of the swing motor is
  • the determination means determines that the generator motor is to be subjected to engine torque assist
  • the engine is assisted by engine torque and the generator motor is determined not to be engine torque assist.
  • the generator motor control means for causing the generator motor to generate power according to the required power generation amount, and the torque upper limit value during the assist operation of the generator motor is smaller than the first predetermined value from the first predetermined value As the pressure decreases to the second predetermined value, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is gradually reduced.
  • the third pump maximum absorption torque calculation means for calculating the maximum torque of the engine and the determination means determine that the generator motor is to be subjected to engine torque assist, the current engine target speed is handled.
  • An eighteenth aspect of the invention relates to a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator supplied with pressure oil discharged from the hydraulic pump, a generator motor connected to an output shaft of the engine, and the power generation
  • An accumulator that accumulates electric power generated by the electric motor and supplies electric power to the electric generator motor, arithmetic means for calculating a required electric power generation amount of the electric generator motor according to an electric storage state of the electric accumulator, and a target engine speed Engine target speed setting means to be set, and first maximum torque line setting means for setting a first maximum torque line indicating the maximum absorption torque that can be absorbed by the hydraulic pump according to the engine target speed, A second maximum torque line setting means for setting a second maximum torque line, wherein the maximum absorption torque is increased in the engine low speed region with respect to the first maximum torque line; Rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so that the rotational speed matches the current engine target rotational speed, and determination means for determining whether or not to cause the generator motor to act as an engine torque
  • the maximum absorption torque of the hydraulic pump is gradually reduced. If it is determined by the third pump maximum absorption torque calculation means that calculates a large torque and the determination motor that the engine motor is to be subjected to engine torque assist, the second maximum speed corresponding to the current engine target speed is determined. Pump absorption torque on the maximum torque line or the third pump maximum absorption torque The capacity of the hydraulic pump is controlled with the smaller one of the third pump maximum absorption torques calculated by the torque calculation means as the upper limit of the pump absorption torque, and the generator motor is not allowed to act as an engine torque by the determination means.
  • a pump capacity control means is provided that gradually changes the pump maximum absorption torque before switching to the pump maximum absorption torque after switching. It is characterized by.
  • the time constant when changing from the pump maximum absorption torque before switching to the pump maximum absorption torque after switching is the pump maximum absorption torque before switching. Is set to a larger value when the pump maximum absorption torque before switching is larger than the pump maximum absorption torque after switching than when the pump is smaller than the pump maximum absorption torque after switching.
  • the current target discharge flow rate Qsum of the hydraulic pump 3 is calculated from the operation amount of the operation means 41 to 44 for operating the hydraulic actuators 31 to 36, and this current pump target discharge flow rate is calculated.
  • the first engine target speed ncoml that suits Qs awakening is set.
  • it is determined that the non-operating state force of the operating means 41 to 44 has been switched to the operating state.
  • the operation amount of the operating means 41 to 44 is larger than the predetermined threshold value, it is determined that the operating means 41 to 44 have switched the non-operating state force to the operating state.
  • the operating means 41 to 44 switch the non-operating state force to the operating state. It is determined that it has been replaced. When it is determined that the non-operating state force has been switched to the operating state, the operating means 41 to 44 has a rotational speed nM (for example, 1400 rpm) larger than the engine low idle rotational speed nL as the second engine target. Set as rotation speed ncom2.
  • the engine speed is controlled so that the second engine target speed ncom2 is obtained.
  • the method of setting the first target rotational speed in the present invention is arbitrary.
  • the rotation speed of the engine 2 can be set by the fuel dial, and the first target rotation speed ncoml of the engine 2 can be set according to the set value of the fuel dial.
  • third engine target speed ncom3 is equal to or lower than first engine target speed ncoml
  • the engine speed is controlled so that the third engine target speed ncom3 is obtained
  • the hydraulic pump 3 is controlled so that the pump absorption torque corresponding to the third engine target speed ncom3 is obtained.
  • the pump absorption torque can be set to an appropriate value, and unnecessary energy consumption can be suppressed.
  • the horizontal axis is time t, and as an example, work pattern (7), work pattern (5), work pattern (3), work pattern (11), work pattern (12), work pattern
  • the boom lever one signal Lbo, the arm lever signal Lar, the bucket lever signal Lbk, and the swing lever signal Lsw which are the operation amounts of the operation levers 41 and 42, change over time, pump absorption
  • the time change of torque Tp and the time change of engine speed ⁇ are shown.
  • the pump absorption torque can be set to an appropriate value, and unnecessary energy consumption more than necessary can be suppressed. Was confirmed.
  • the required power generation amount Tgencom of the generator motor 11 is calculated according to the 12 storage states.
  • the generator motor command value switching unit 187 is on the T side, that is, the modulation processing unit 97.
  • the generator motor 11 is caused to act as engine torque assist.
  • the assist motor presence / absence determination unit 90 determines that (the determination result F) without causing the generator motor 11 to perform the engine torque assist operation
  • the generator motor command value switching unit 187 is switched to the F side.
  • the engine speed assist of the generator motor 11 is turned off and the engine torque assist is not applied, and the generator motor command value switching unit 287 is switched to the F side, that is, the required power generation amount calculation unit 120 side.
  • the generator motor 11 is operated to generate a power generation amount corresponding to the required power generation amount Tgencom calculated by the required power generation amount calculation unit 120. [0067]
  • the generator motor 11 in accordance with the necessity of the engine torque assist operation, the force for performing the engine torque assist operation, or the generation of power according to the required power generation amount without performing the engine torque assist operation. Since the generator motor 11 is used, the amount of electricity stored in the capacitor 12 can be stably maintained at the target state, and the operability of the working machine and the upper-part turning body can always be maintained at a high level.
  • the required power generation amount calculation unit 120 calculates the required power generation amount Tgencom of the generator motor 11 according to the storage state of the battery 12.
  • a first maximum torque line 66a indicating the maximum absorption torque that can be absorbed by the hydraulic pump 3 is set according to the engine target speed.
  • a second maximum torque line 85a in which the maximum absorption torque becomes large in the engine low rotation region is set with respect to the first maximum torque line 66a.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 is on the T side, that is, the second Switched to the pump target absorption torque calculator 85, the second maximum torque line 85a is selected as the maximum torque line, and the pump absorption torque on the second maximum torque line 85a corresponding to the current engine target rotational speed is selected.
  • the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled so that the pump absorption torque that is the upper limit is obtained.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 is In other words, the first pump target absorption torque calculator 66 is switched to the first maximum torque line 66a as the maximum torque line, and the first maximum torque line 66a corresponding to the current engine target speed is selected.
  • the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled so as to obtain a pump absorption torque with the upper limit of the pump absorption torque.
  • the generator motor command value switching unit 187 is That is, switching to the modulation processing unit 97 side causes the generator motor 11 to perform engine torque assist.
  • the generator motor command value switching unit 187 is switched to the F side, The rotation speed control of the generator motor 11 is turned off and the engine torque assist is not applied, and the generator motor command value switching unit 287 is switched to the F side, that is, the required power generation amount calculation unit 120 side.
  • the generator motor 11 generates power so that a power generation amount corresponding to the required power generation amount Tgencom calculated by the required power generation amount calculation unit 120 is obtained.
  • the engine torque assist operation is performed according to the necessity of the engine torque assist operation, or the power generation corresponding to the required power generation amount is performed without the engine torque assist operation. Since the generator motor 11 is used, the amount of electricity stored in the battery 12 can always be stably maintained in the target state, and the operability of the work machine and the upper-part turning body can always be maintained at a high level. .
  • the second maximum torque line in which the maximum absorption torque increases in the engine low rotation region with respect to the first maximum torque line 66a while the engine torque assist action is performed by the generator motor 11. Since the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled so that the pump absorption torque up to the pump absorption torque on the 85a is obtained, the absorption torque of the hydraulic pump 3 at the initial stage when the engine speed increases is increased. Can do. As a result, the work implement starts to move faster than the operation lever moves, so that a reduction in work efficiency can be suppressed, and the uncomfortable feeling of operation given to the operator can be reduced. If the generator motor 11 controls the engine 2 in accordance with the second maximum torque line L2 without causing the engine torque assist, an overload may be applied to the engine 2.
  • the hydraulic pump 3 absorbs torque exceeding the output of the engine alone.
  • the engine speed may be reduced due to the high load that is applied by force, leading to an engine stall in the worst case.
  • the control according to the second maximum torque line 85a is guaranteed on the premise of the engine torque assist action by the generator motor 11.
  • the threshold value is provided for the deviation A genspd to determine whether or not the engine torque assist is applied, the control is stabilized.
  • the engine torque assist action is to be performed immediately when there is a deviation, the engine torque assist action is performed at an engine speed close to the engine target speed. This will result in energy loss. This is because the energy source for the engine torque assist operation is originally the energy of the engine 2, and therefore, if the engine torque assist operation is performed, the energy loss always increases by the efficiency of the generator motor 11. Generally, the generator motor 11 becomes inefficient when driven and generated with a small torque.
  • the voltage value BATTvolt of the battery 12 decreases from the first predetermined value BD1 to the second predetermined value BD2 smaller than the first predetermined value BD1.
  • the torque upper limit value of the generator motor 11 generator motor torque limit
  • GENtrqlimit is obtained and output as a value that gradually decreases, while the torque upper limit value GE once reduced
  • Ntrqlimit is increased
  • the torque upper limit of the generator motor 11 increases as the voltage value BATTvolt of the battery 12 increases from the third predetermined value BD3 to the fourth predetermined value BD4 that is larger than the third predetermined value BD3.
  • Value (Generator motor torque limit) GENtrqlimit is obtained as a gradually increasing value and output.
  • the generator motor 11 Before switching from the state in which the engine torque assist operation is performed to the state in which the power generation operation according to the required power generation amount is performed, the generator motor 11
  • the upper limit of the torque that can be generated (torque limit) GENtrqlimit is gradually decreased with the increase in the current output SWGpow of the swing motor 103.
  • the change in the power generation torque of the generator motor 11 when switching to the state where the power generation action according to the amount is being performed becomes smooth. For this reason, it is possible to avoid a decrease in engine speed during switching.
  • the current output SWGpow of the swing motor 103 is from the first predetermined value SD1 to the second predetermined value larger than the first predetermined value SD1.
  • the torque upper limit value GENtrqlimit of the generator motor 11 generator motor torque limit
  • GENtrqlimit is obtained as a value that is gradually reduced and output while increasing to SD2
  • the torque upper limit value GENtrqlimit is increased once
  • the torque upper limit value of the generator motor 11 (the generator motor 11) is reduced as the current output SWGpow of the swing motor 103 decreases from the third predetermined value SD3 to the fourth predetermined value SD4 that is smaller than the third predetermined value SD3.
  • Torque limit) GENtrqlimit is calculated and output as a gradually increasing value.
  • the generator motor 11 immediately after switching from the state in which the engine torque assist operation is performed to the state in which the power generation operation according to the required power generation amount is performed, the generator motor The torque generated at the end of the assist is gradually changed to the power generation torque corresponding to the required power generation amount of the generator motor 11.
  • the change in the power generation torque of the generator motor 11 when switching to a state where the corresponding power generation action is performed becomes smooth. Cut for this It is possible to avoid a decrease in the engine speed at the time of replacement.
  • the third pump maximum absorption torque calculation unit 106 includes a maximum absorption of the hydraulic pump 3 as the torque upper limit value Tgencom2 of the generator motor 11 decreases.
  • Torque (Third pump maximum absorption torque)
  • the third maximum torque line L3 is set to gradually reduce Tpcommax.
  • the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled so that the maximum absorption torque of the hydraulic pump 3 is gradually reduced as the torque upper limit value of the generator motor 11 decreases.
  • the absorption torque of the hydraulic pump 3 decreases as the assist force of the engine 2 decreases, and the shaft torque of the engine 2 decreases.
  • the change in the engine speed becomes smoother, and it is possible to avoid the deterioration of the engine speed acceleration caused by the decrease in the assist force of the engine 2.
  • the time constant ⁇ when changing from the pump maximum absorption torque before switching to the pump maximum absorption torque after switching is the maximum pump absorption torque before switching.
  • the larger value is set when the pump maximum absorption torque before switching is larger than the pump maximum absorption torque after switching than when the pump maximum absorption torque after switching is smaller. If the time constant ⁇ is uniformly set to a large value, the pump maximum absorption torque is small and the state force is switched to the large state. In addition, since the time constant of the change in the maximum absorption torque of the pump is large, the working machine becomes sluggish.
  • FIG. 1 is a configuration diagram for carrying out a first embodiment.
  • FIG. 2 is a torque diagram used for explaining the prior art.
  • FIG. 5 is a control block diagram of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a control block diagram of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a control block diagram of the second embodiment.
  • FIG. 9- 3 is a torque diagram used for explaining the second embodiment.
  • FIG. 10 is a torque diagram used for explaining the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating pump output limit values corresponding to each work pattern.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the temporal change of each parameter during the operation of the construction machine.
  • FIG. 14 1 is a diagram for explaining the operation when there is no modulation processing during engine deceleration.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of the third embodiment, showing a configuration of the construction machine 1 equipped with the electric turning system.
  • FIG. 16 is a control block diagram showing processing contents performed by the controller 6.
  • FIG. 17 is a control block diagram showing processing contents performed by the controller 6.
  • FIG. 18 is a control block diagram showing processing contents performed by the controller 6.
  • FIG. 19 is a control block diagram showing processing contents performed by the controller 6. Explanation of symbols
  • the construction machine 1 includes an upper swing body and a lower traveling body, and the lower traveling body includes left and right crawler tracks.
  • a work machine including a boom, an arm, and a packet is attached to the vehicle body.
  • the boom is operated by driving the boom hydraulic cylinder 31,
  • the arm is operated by driving the arm hydraulic cylinder 32, and
  • the packet is operated by driving the packet hydraulic cylinder 33.
  • the left crawler belt and the right crawler belt rotate by driving the left travel hydraulic motor 36 and the right travel hydraulic motor 35, respectively.
  • the engine 2 is a diesel engine, and its output (horsepower; kw) is controlled by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder. This adjustment is performed by controlling the governor 4 attached to the fuel injection pump of the engine 2.
  • the controller 6 outputs a rotation command value for setting the engine speed to the target speed n com to the governor 4, and the governor 4 outputs the target speed n with the target torque line L1. Increase or decrease the fuel injection amount so that com is obtained.
  • the output shaft of the engine 2 is connected to the drive shaft of the generator motor 11 via the PTO shaft 10.
  • the generator motor 11 performs a power generation operation and an electric operation. That is, the generator motor 11 operates as an electric motor (motor) and also operates as a generator.
  • the generator motor 11 also functions as a starter for starting the engine 2. When the starter switch is turned on, the generator motor 11 is electrically operated, and the engine 2 is started by rotating the output shaft of the engine 2 at a low speed (for example, 400 to 500 rpm).
  • the generator motor 11 is torque controlled by the inverter 13. As will be described later, the inverter 13 torque-controls the generator motor 11 according to the generator motor command value GENcom output from the controller 6.
  • the capacitor 12 is constituted by a capacitor or a storage battery, and stores (charges) the generated power when the generator motor 11 generates power.
  • the battery 12 supplies the electric power stored in the battery 12 to the inverter 13.
  • a capacitor that accumulates electric power as static electricity including a storage battery such as a lead battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery, is referred to as a “capacitor”.
  • the drive shaft of the hydraulic pump 3 is connected to the output shaft of the engine 2 via the PTO shaft 10, and the hydraulic pump 3 is driven by the rotation of the engine output shaft.
  • the hydraulic pump 3 is a variable displacement hydraulic pump, and the capacity q ( CC / re V ) changes as the tilt angle of the swash plate 3a changes.
  • the boom control valve 21, the arm control valve 22, the packet control valve 23, the turning control valve 24, the right travel control valve 25, and the left travel control valve 26 are respectively supplied with the pressure oil.
  • the hydraulic cylinder 31 for the arm, the hydraulic cylinder 32 for the arm, the hydraulic cylinder 33 for the packet, the hydraulic hydraulic motor 34 for turning, the hydraulic motor 35 for right traveling, and the hydraulic motor 36 for left traveling are supplied.
  • the boom hydraulic cylinder 31, the arm hydraulic cylinder 32, the packet hydraulic cylinder 33, the turning hydraulic motor 34, the right traveling hydraulic motor 35, and the left traveling hydraulic motor 36 are driven, respectively, and the boom and arm are driven.
  • the left track and the right track of the packet, upper turning body and lower traveling body are activated.
  • the right operation lever 41 for operation 'turning is an operation lever for operating the boom and the packet.
  • the boom and the packet are operated according to the operation direction and at the speed corresponding to the operation amount. Is activated.
  • the operation lever 41 is provided with a sensor 45 for detecting the operation direction and the operation amount.
  • the sensor 45 inputs a lever signal indicating the operation direction and the operation amount of the operation lever 41 to the controller 6.
  • the boom lever signal LbO indicates the boom raising operation amount and boom lowering operation amount according to the tilt direction and tilt amount with respect to the neutral position of the operation lever 41.
  • the controller 6 When the operation lever 41 is operated in the direction in which the packet is operated, the bucket lever signal Lbk indicating the packet excavation operation amount and the packet dump operation amount is generated according to the tilt direction and the tilt amount with respect to the neutral position of the operation lever 41. Input to controller 6.
  • the pilot pressure (PPC pressure) PRbo corresponding to the tilting amount of the control lever 41 is the lever of each pilot port of the boom control valve 21. Added to the pi-port 21a corresponding to the tilting direction (boom up direction, boom down direction). Similarly, when the operation lever 41 is operated in the direction in which the packet is operated, the pilot pressure (PPC pressure) PRbk corresponding to the tilting amount of the operation lever 41 is set to each pilot of the packet operation valve 23. The port is added to the pilot port 23a corresponding to the lever tilt direction (packet excavation direction, packet dump direction).
  • the left operation lever 42 for operation 'turning is an operation lever for operating the arm and the upper turning body.
  • the arm and the upper turning body are operated according to the operation direction, and the speed according to the operation amount. To activate the arm and the upper swinging body.
  • the operation lever 42 is provided with a sensor 46 for detecting an operation direction and an operation amount.
  • the sensor 46 inputs a lever signal indicating the operation direction and the operation amount of the operation lever 42 to the controller 6.
  • the arm lever signal Lar indicating the arm excavation operation amount and the arm dump operation amount according to the tilt direction and the tilt amount with respect to the neutral position of the operation lever 42 Lar Is input to the controller 6.
  • Lever signal Lsw is input to controller 6.
  • the pilot pressure (PPC pressure) PRar corresponding to the tilting amount of the operating lever 42 is the lever of each pilot port of the arm operating valve 22. Added to the pie port 22a corresponding to the tilting direction (arm excavation direction, arm dumping direction).
  • the right operating lever 43 for driving and the left operating lever 44 for driving are operating levers for operating the right and left crawlers, respectively, and actuate the crawler according to the operating direction and according to the operation amount. Operate the crawler at the desired speed.
  • Pilot pressure (PPC pressure) according to the amount of tilt of the control lever 43 PRcr force Applied to the pilot port 25a of the right travel control valve 25.
  • the pilot pressure PRcr is detected by the hydraulic sensor 9 and indicates the right travel pilot pressure.
  • PRcr is input to controller 6.
  • pilot pressure (PPC pressure) according to the amount of tilt of the control lever 44 PRcl force is applied to the pilot port 26a of the left travel operation valve 26.
  • the pilot pressure PRcl is detected by the hydraulic sensor 8, and indicates the left travel pilot pressure.
  • PRcl is input to controller 6.
  • Each of the operation valves 21 to 26 is a flow direction control valve, and moves the spool in the direction corresponding to the operation direction of the corresponding operation lever 41 to 44, and the opening corresponding to the operation amount of the operation lever 41 to 44.
  • the spool is moved so that the oil passage opens by the area.
  • the pump control valve 5 is operated by a control current pc—epc output from the controller 6.
  • the pump control valve 5 is the product of the discharge pressure PRp (kg / cm2) of the hydraulic pump 3 and the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 3 is the pump absorption torque Tp com corresponding to the control current pc—epc.
  • the tilt angle of the swash plate 3a of the hydraulic pump 3 is controlled so as not to exceed. This control is called PC control.
  • the determination unit 62 it is determined whether or not the current pump target discharge flow rate Qsum is larger than a predetermined flow rate (for example, 10 (L / min)).
  • a predetermined flow rate for example, 10 (L / min)
  • the predetermined flow rate serving as the threshold value is set to a flow rate for determining whether or not each of the operation levers 41 to 44 has also operated the neutral position force.
  • step 75 it is determined whether or not the arm excavation operation amount La is larger than a predetermined operation amount Ka.
  • step 76 it is determined whether or not the packet excavation operation amount Lbk is larger than a predetermined operation amount Kbk.
  • step 77 it is determined whether or not the discharge pressure PRp of the hydraulic pump 3 is smaller than a predetermined pressure Kpl.
  • the judgment power of Step 71 is T
  • the judgment power of Step 72 is T
  • the judgment power of Step 73 is the judgment power of Step 74
  • the judgment of Step 74 is T
  • the work patterns of the plurality of hydraulic actuators 21 to 26 are The operation pattern (3) other than boom lowering is determined to be a work pattern (3)
  • the output limit value Pplimit of the hydraulic pump 3 is set to Pplimitl so as to match the work pattern.
  • step 71 When the judgment power of step 71 is T, the judgment power of step 73 is the judgment power of step 73, and the judgment power of step 74 is the judgment power of the plurality of hydraulic actuators 21 to 26, It is determined that the work pattern is “operation” (4), and the output limit value Pplimit force Pplimit6 of the hydraulic pump 3 is set so as to match the work pattern.
  • the work pattern of the multiple hydraulic actuators 21 to 26 is “the load is reduced by the arm earthing operation and the bucket earthing operation”.
  • the output limit value Pplimit of the hydraulic pump 3 is set to Pplimit5 so that it matches the work pattern.
  • the work pattern of the multiple hydraulic actuators 21 to 26 is ⁇
  • the load is large due to the arm single earthing operation (for example, It is judged that this is the work pattern (10) and the hydraulic pump 3 output limit value Pplim so that it conforms to the work pattern. it is set to Pplimit3.
  • step 71 When the judgment power of step 71 is the judgment power of step 72, the judgment power of step 75 and the judgment power of step 78, the work patterns of the plurality of hydraulic actuators 21 to 26 are referred to as "other work".
  • the operation pattern (12) is determined, and the output limit value Pplimit force Pplimitl of the hydraulic pump 3 is set so as to match the operation pattern.
  • the current working pattern of the plurality of hydraulic actuators 21 to 26, that is, the third engine target speed ncom3 corresponding to the output limit value Pplimit of the hydraulic pump 3 is functionally related. Calculated according to 63a.
  • the engine target speed ncom which is the lower one of 2 and the third engine target speed ncom3, is selected.
  • the controller 6 outputs to the governor 4 a rotation command value for setting the engine speed n to the target speed ncom.
  • the governor 4 outputs the engine speed on the target torque line L1 shown in FIG. Increase or decrease the fuel injection amount so that the target engine speed ncom is obtained.
  • Fig. 10 shows the torque diagram of engine 2 in the same way as Fig. 2, with the horizontal axis representing engine speed n (rpm; rev / min) and the vertical axis representing torque T (N'm). I'm stuck.
  • the function 66a corresponds to the target torque line L1 on the torque diagram shown in FIG.
  • the control current pc—epc is output from the controller 6 to the pump control valve 5, and the pump control valve 5 is changed via the servo piston.
  • the pump control valve 5 has a pump absorption torque Tp corresponding to the control current pc—epc, where the product of the discharge pressure PRp (kg / cm2) of the hydraulic pump 3 and the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 3
  • the current pump target discharge flow rate Qsum is set to the predetermined value. If it is determined that the flow rate is greater than 10 (L / min), for example, the engine speed nM (for example, 1400 rpm) greater than the idle speed nL is set as the second engine target speed ncom2. Is set. Then, the second engine target speed n C om2 is equal first engine target speed ncoml above, the engine rotational speed is controlled such that the second engine target speed ncom2 is obtained. Further, the hydraulic pump 3 is controlled so that a pump absorption torque corresponding to the second engine target speed ncom2 is obtained.
  • the first engine target speed ncoml that matches the current pump target discharge flow rate Qs is set, while the work patterns of the plurality of hydraulic actuators 21 to 26 are set. depending on the output limit value of the hydraulic pump 3 Pplimit is set, the third engine target speed n C OM3 is set corresponding thereto. If the third engine target speed nco m3 is equal to or less than the first engine target speed ncoml, the engine speed is controlled so that the third engine target speed nco m3 is obtained, and the third engine target speed The hydraulic pump 3 is controlled so that the pump absorption torque corresponding to ncom3 is obtained. For this reason, the pump absorption torque can be set to an appropriate value, and unnecessary energy consumption can be suppressed.
  • Figure 12 shows an example of work pattern (7), work pattern (5), work pattern (3), work pattern (11), work pattern (12), work pattern, with time t on the horizontal axis.
  • the boom lever that is the operation amount of each control lever 41, 42
  • One-time signal Lbo, arm lever signal Lar, bucket lever signal Lbk, turning lever signal Lsw, time change of pump absorption torque Tp, and time change of engine speed ⁇ are shown.
  • the pump absorption torque can be set to an appropriate value, and unnecessary energy consumption can be suppressed. It was confirmed that he would sing.
  • the current target discharge flow rate Qsum of the hydraulic pump 3 is calculated from the operation amount of the operation means 41 to 44 for operating the respective hydraulic actuators 31 to 36, and this current pump
  • the first engine target speed ncoml that matches the target discharge flow rate Qsum is set, while the current pump target discharge flow rate Qsum is larger than the predetermined flow rate (for example, 10 (L / min))! /
  • the predetermined flow rate for example, 10 (L / min)
  • the determination that the non-operating state force of the operating means 41 to 44 has switched to the operating state is not limited to this, and the operation amount of the operating means 41 to 44 is based on a predetermined threshold value. If it is greater, the operating means 41 to 44 may determine that the non-operating state force has been switched to the operating state.
  • the current pump target discharge flow rate Qsum is obtained in accordance with the operation amount of the operation means 41 to 44 for operating the hydraulic actuators 31 to 36.
  • the first engine target speed ncoml that matches the pump target discharge flow rate Qsum is set.
  • the method of setting the first target rotational speed in the present embodiment is arbitrary.
  • the engine 2 speed is set by the fuel dial, and the first target speed ncoml of the engine 2 is set according to the setting value of the fuel dial. Can do.
  • ⁇ 2 is the reduction ratio of PTO shaft 10.
  • the assist presence / absence determination unit 90 the target rotation speed Ngencom of the generator motor 11 and the current actual rotation speed GENspd of the generator motor 11 detected by the rotation sensor 14 and the current of the livestock generator 12 detected by the voltage sensor 15 are detected. On the basis of the voltage BATTvolt, it is determined whether or not the engine 2 is to be assisted by the generator motor 11 (assist presence / absence).
  • the assist presence / absence determination unit 90 is specifically shown in FIG.
  • the assist flag assist when the voltage BATTvolt of the battery 12 is within a predetermined range BC1 to BC4 (BC2 to BC3), the assist flag assist
  • the first threshold value BC1, the second threshold value BC2, the third threshold value BC3, and the fourth threshold value BC4 are set in the voltage value BATTvolt. 1st threshold BC1, 2nd threshold BC2, 3rd It is assumed that the threshold increases in the order of the value BC3, the fourth threshold! /, And the value BC4.
  • the assist flag assist flag is set to T when the voltage value BATTvolt is less than or equal to the third threshold value BC3, and the assist flag assists when the voltage value BATTvolt is greater than or equal to the fourth threshold value BC4.
  • a hysteresis is provided between the first threshold BC1 and the second threshold BC2, and a hysteresis is provided between the third threshold BC3 and the fourth threshold BC4.
  • the assist flag determination unit 95 determines whether the content of the assist flag assist flag output from the assist presence determination unit 90 is T or not.
  • the generator motor 11 is controlled by the rotation speed control or the torque control via the inverter 13.
  • the rotational speed control means that a target rotational speed is given as a generator motor command value GENcom. This is control for adjusting the rotational speed of the generator motor 11 so that the target rotational speed can be obtained.
  • the torque control is control for adjusting the torque of the generator motor 11 so that the target torque can be obtained by giving the target torque as the generator motor command value GENcom.
  • the modulation processing unit 97 outputs the rotation speed Ngencom that has been subjected to the modulation process according to the characteristic 97a with respect to the generator motor target rotation speed Ngencom obtained by the generator motor target rotation speed calculation unit 96.
  • Generator motor target rotation speed calculation unit 96 The generator motor target rotation speed calculation unit 96 does not directly output the generator motor target rotation speed Ngencom but increases the rotation speed gradually over time t. The motor / generator target speed Ngencom input from 96 is reached.
  • Fig. 13-1, Fig. 13-2, Fig. 14-1, and Fig. 14-2 are torque diagrams with the horizontal axis representing engine speed n and the vertical axis representing torque T, as in Figs. Showing
  • Fig. 13-1 illustrates the movement of governor 4 without modulation processing at the engine speed
  • Fig. 13-2 illustrates the movement of governor 4 with modulation processing during engine acceleration. It is a figure explaining.
  • P2 corresponds to the engine torque, and the torque obtained by adding the torque equivalent to the engine torque to the engine torque.
  • P1 corresponds to the pump absorption torque, and the pump absorption torque combined with the acceleration torque Compatible with all torque P3.
  • P2 corresponds to the engine torque, and is obtained by adding the regenerative torque to the engine torque.
  • the total torque P3 that combines the engine 2 and the generator motor 11 is obtained.
  • P1 corresponds to the pump absorption torque, and the sum of the pump absorption torque and the deceleration torque corresponds to the total torque P3.
  • the generator motor torque calculation unit 68 calculates the target torque Tgencom corresponding to the voltage BATTvolt based on the current voltage BATTvolt of the livestock generator 12 detected by the voltage sensor 15.
  • the storage device has a hysteresis that the target torque Tgencom decreases as the voltage BATTvolt 68b of the capacitor 12 decreases and the target torque Tgencom increases as the voltage BATTvolt decreases 68c of the capacitor 12.
  • Function relation 68a is stored in data table format. This functional relationship 68a is set to maintain the voltage value of the battery 12 within a desired range by adjusting the power generation amount of the generator motor 11! RU
  • the generator motor torque calculation unit 68 outputs the target torque Tgencom corresponding to the current voltage BATTvolt of the battery 12 according to the functional relationship 68a.
  • the generator motor command value switching unit 87 is switched to the modulation processing unit 97 side and output from the modulation processing unit 97.
  • the generator motor target rotation speed Ngencom is output to the inverter 13 as the generator motor command value GENcom, the generator motor 11 is controlled in rotation speed, and the generator motor 11 performs an electric action or a power generation action.
  • the generator motor command value switching unit 87 is switched to the generator motor torque calculation unit 68 side to generate the generator motor torque.
  • the generator motor target torque Tgencom output from the calculation unit 68 is output to the inverter 13 as the generator motor command value GENcom, the generator motor 11 is torque-controlled, and the generator motor 11 performs a power generation action.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 the content of the pump target absorption torque T to be applied to the control current calculation unit 67 according to whether or not the determination result of the assist flag determination unit 95 is T (F). Is switched to the first pump target absorption torque Tpcoml or the second pump target absorption torque Tpcom2.
  • the first pump target absorption torque Tpcoml is calculated by the first pump target absorption torque calculation unit 66 (same configuration as the pump absorption torque calculation unit shown in FIG. 4).
  • the first pump target absorption torque Tpcoml is given as a torque value on the first target torque line L1 in the torque diagram of FIG.
  • the first target torque line L1 is set as a target torque line such that the target absorption torque Tpcoml of the hydraulic pump 3 decreases as the engine target rotational speed n decreases.
  • the second pump target absorption torque Tpcom2 is calculated by the second pump target absorption torque calculator 85.
  • the second pump target absorption torque Tpcom2 is the second pump target absorption torque Tpcom2 in the torque diagram of FIG. 91.
  • the first pump target absorption torque calculator 66 the first pump target absorption torque Tpcoml of the hydraulic pump 3 corresponding to the engine target rotation speed ncom is calculated.
  • a functional relationship 66a in which the first target absorption torque Tpcoml of the hydraulic pump 3 increases as the engine target rotational speed ncom increases is stored in a data table format.
  • This function 66a is a curve corresponding to the first target torque line L1 on the torque diagram shown in FIG. 9-1 (FIG. 10).
  • Fig. 9-1 shows the torque diagram of engine 2 as in Fig. 10, with the horizontal axis representing engine speed n (rpm; rev / min) and the vertical axis representing torque T (N'm). I'm stuck. Function 66a is shown in Figure 9-1. Corresponding to the target torque line L1 on the torque diagram shown in Fig.
  • the first pump target absorption torque calculator 66 the first pump target absorption torque Tpcoml corresponding to the current engine target speed ncom is calculated according to the functional relationship 66a.
  • the second pump target absorption torque calculator 85 calculates the second pump target absorption torque Tpcom2 of the hydraulic pump 3 corresponding to the generator motor speed GENspd (engine actual speed).
  • the memory device stores a functional relationship 85a in which the second target absorption torque Tpcom2 of the hydraulic pump 3 changes according to the generator motor speed GENspd (actual engine speed) in a data table format.
  • This function 85a is a curve corresponding to the second target torque line L2 on the torque diagram shown in Fig. 9-1, and the pump target absorption in the low rotation range with respect to the first target torque line L1. It has characteristics that increase torque.
  • the second target torque line L 2 is a curve corresponding to an equal horsepower line, and a characteristic can be adopted so that the torque decreases as the engine speed increases.
  • the second pump target absorption torque calculator 85 the second pump target absorption torque Tpcom2 corresponding to the current generator motor speed GENspd (engine actual speed) is calculated according to the functional relationship 85a.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 is moved to the first pump target absorption torque calculation unit 66 side.
  • the first pump target absorption torque Tpcoml that is switched and output from the first pump target absorption torque calculating unit 66 is output to the subsequent filter processing unit 89 as the pump target absorption torque Tpcom.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 switches the selection of the target absorption torques Tpcoml and Tpcom2 of the hydraulic pump 3, that is, the target torque lines Ll and L2 in Fig. 9-1. It is done.
  • the filter processing unit 89 when the selection of the target torque lines L1 and L2 is switched, the pump target absorption torque (the second target torque line L2) on the target torque line (for example, the second target torque line L2) before switching is switched. Filter processing that gradually changes from the pump target absorption torque Tpcom2) to the pump target absorption torque (second pump target absorption torque Tpcoml) on the target torque line after switching (first target torque line L1) Is done.
  • the filter processing unit 89 outputs the target torque value Tpcom that has been subjected to the filtering process according to the characteristic 89a.
  • the pump target absorption torque (second pump target absorption torque Tp com2) on the target torque line before switching for example, the second target torque line L2
  • the pump target absorption torque (second pump target absorption torque Tpcoml) on the target torque line after switching for example, the second target torque line L1
  • the first pump at point H on the first target torque line L1 from the second pump target absorption torque Tpcom2 on point G on the second target torque line L2 It gradually changes over time toward the target absorption torque Tpcom2.
  • the filter processing may be performed in both cases where the determination result of the assist flag determination unit 95 is switched from T to F and when the determination result force is switched from T to T. Filter processing may be performed only when switching is performed. In particular, when the judgment result of the assist flag judgment unit 95 switches from T to F and switches from the second target torque line L2 to the first target torque line L1, if the filter processing is not performed, the torque decreases rapidly. In many cases, the operator feels a great sense of discomfort. For this reason, the judgment result is switched from T to F, and the first target torque is switched from the second target torque line L2. If you want to switch to line LI, you should filter.
  • the pump target absorption torque Tpcom output from the filter processing unit 89 is given to a control current calculation unit 67 having the same configuration as that shown in FIG.
  • control current calculator 67 the control current pc-epc corresponding to the pump target absorption torque Tpcom is calculated.
  • a functional relationship 67a in which the control current pc-epc increases as the pump target absorption torque Tpcom increases is stored in a data table format.
  • control current calculator 67 the control current pc-epc corresponding to the current pump target absorption torque Tpcom is calculated according to the functional relation 67a.
  • the control current pc-epc is output from the controller 6 to the pump control valve 5, and the pump control valve 5 is changed via the servo piston.
  • the pump control valve 5 has a pump absorption torque Tp corresponding to the control current pc—epc, where the product of the discharge pressure PRp (kg / cm2) of the hydraulic pump 3 and the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 3
  • the first target torque line L1 is set, in which the target absorption torque of the hydraulic pump 3 decreases as the engine target speed decreases. Is done.
  • a second target torque line L2 is set with respect to the first target torque line L1, which increases the pump target absorption torque in the low rotation range.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of the third embodiment, and shows a configuration of the construction machine 1 equipped with the electric turning system.
  • the assist torque limit calculation unit 110 outputs the generator motor torque limit GENtrqlimit to the generator motor controller 100 as a limit value of the generator motor torque command value (generator motor target torque) Tgencom.
  • the generator motor 11 generates power so that the required power generation amount calculated by the section 120 can be obtained according to Tgencom.
  • the required power generation amount Tgencom is output from the required power generation amount calculation unit 120 to the generator motor controller 100 as a generator motor torque command value (generator motor target torque).
  • the generator motor controller 100 controls the torque of the generator motor 11 so that the generator motor target torque Tgencom is obtained, and causes the generator motor 11 to generate power.
  • the assist presence / absence determination unit 90 determines that the voltage value BATTvolt of the battery 12 is equal to or lower than the predetermined threshold value BC1, or the current output SW Gpow of the swing motor 103 is equal to or higher than the predetermined threshold value SC1. If it is determined that the generator motor 11 is It is determined that the torque assist is not applied (judgment result F), the generator motor command value switching unit 287 is switched to the F side, that is, the required power generation amount calculation unit 120 side, and the required power generation calculated by the required power generation amount calculation unit 120. The generator motor 1 1 generates power so that the amount of power generated according to the amount Tgencom is obtained.
  • control example 11 instead of executing control example 7, control example 8, control example 9, and control example 10, or in combination with the execution of each of these control examples, the engine torque assist action is performed. Immediately after switching to a state where the power generation action according to the required power generation amount is being performed, the power generation torque of the generator motor 11 is gradually increased from the torque at the end of the assist to the power generation torque corresponding to the required power generation amount of the generator motor 11 By implementing the control that changes the engine speed, the sudden decrease in engine speed at the time of switching is avoided.
  • the larger value of the required power generation output P obtained by the calculation unit 121 and the required power generation output P obtained by the calculation unit 123 is selected by the maximum value selection unit 124 to obtain the final required power generation output P.
  • the output Pgencom is added to the generator motor required power generation torque calculation unit 125.
  • the generator motor required power generation torque calculation unit 125 calculates the generator motor required power generation torque Tgencom by the following equation (6) using the generator motor rotation speed GENspd and the required power generation output Pgencom.
  • Tgencom Pgencom ⁇ GENspd X Kgen
  • the generator motor required power generation torque Tgencom finally obtained by the above equation (6), that is, the power generation torque of the generator motor 11 is gradually reduced from zero torque to the required power generation of the power generation motor.
  • the required power generation torque Tgencom that increases the power generation torque according to the amount is output.
  • the generator motor command value switching unit 287 is switched to the F side, that is, the required power generation amount calculation unit 120 side.
  • the required power generation torque Tgencom for increasing the power generation torque of the generator motor 11 from zero torque to the power generation torque corresponding to the power generation amount required for the generator motor 11 as described above, that is, The generator motor torque command value (generator motor target torque) is output to the generator motor controller 100.
  • the generator motor controller 100 controls the torque of the generator motor 11 so that the generator motor target torque Tgencom is obtained, and causes the generator motor 11 to generate power.
  • the third limit is set as the torque upper limit value Tgencom2 of the generator motor torque limit GENtrqlimit force generator motor 11.
  • Output to the amplifier maximum absorption torque calculator 106 the maximum absorption torque (third pump maximum absorption torque) Tpcommax of the hydraulic pump 3 gradually increases as the generator generator torque limit GENtrqlimit of the generator motor 11 decreases.
  • the third maximum torque line L3 to be reduced is stored in the data table format as the functional relationship 106a between the generator / generator torque limit GENtrqlimit and the third pump maximum absorption torque Tpcommax.
  • calculation is performed according to the third pump maximum absorption torque Tpcommax force function relationship 106a corresponding to the generator generator torque limit GENtrqlimit of the current generator motor 11.
  • the first pump maximum absorption torque (first pump target absorption torque) Tpcoml is the first pump target absorption torque calculator 66, and the first maximum torque line (first target torque line)
  • the value on L1 is calculated according to function relation 66a.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 is switched to the minimum value selection unit 107 side, and the second pump target Of the current second pump maximum absorption torque Tpcom2 output from the absorption torque calculator 85 and the current third pump maximum absorption torque Tpcommax output from the third pump maximum absorption torque calculator 106, The smaller value is output to the subsequent filter processing unit 89 as the pump maximum absorption torque Tpcom.
  • the pump absorption torque command value switching unit 88 is moved to the first pump target absorption torque calculation unit 66 side.
  • the current first output from the first pump target absorption torque calculator 66 is switched.
  • the pump maximum absorption torque Tpcoml of 1 is output to the filter processing unit 89 in the subsequent stage as the pump maximum absorption torque Tpcom.
  • the filter processing unit 89 performs the above-described filter processing
  • the control current calculation unit 67 outputs the control current pc-epc to the pump control valve 5, and the swash plate 3a of the hydraulic pump 3 is adjusted.
  • the first pump maximum absorption torque Tpcoml determined from the first maximum torque line L1 that is related to the magnitude of the third pump maximum absorption torque Tpcommax determined from the third maximum torque line L3 is The first pump maximum absorption torque Tpcoml is selected as the upper limit Tpcom of the pump absorption torque, and the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled.
  • the second pump maximum absorption torque Tpcom2 determined from the second maximum torque line L2 and the third pump maximum absorption torque Tpcommax determined from the third maximum torque line L3 The smaller one is selected, and the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled with the smaller maximum pump absorption torque as the upper limit Tpcom of the pump absorption torque.
  • the capacity of the hydraulic pump 3 is controlled so that the maximum absorption torque of the hydraulic pump 3 is gradually reduced as the torque upper limit value of the generator motor 11 decreases. Therefore, when the engine torque assist operation is switched to the power generation operation corresponding to the required power generation amount, the absorption torque of the hydraulic pump 3 decreases as the assist force of the engine 2 decreases. The change in shaft torque of engine 2 becomes smooth, and deterioration of engine speed acceleration due to a decrease in assist force of engine 2 can be avoided.
  • the selection power of the maximum absorption torque of the hydraulic pump 3 The second pump maximum It switches between absorption torque Tpcom2 or third pump maximum absorption torque T pcommax and first pump maximum absorption torque Tpcoml. For this reason, at the time of switching, sudden changes in pump absorption torque may cause the operator to feel uncomfortable, such as a gap in working machine speed due to changes in pump discharge flow rate.
  • the filter processing unit 89 gradually changes the maximum torque value Tpcom according to the characteristic 89a in which the maximum torque value Tpcom changes with the lapse of time t.
  • the characteristic 89a has a curve corresponding to the time constant.
  • the above-described filtering process may be performed in both cases where the determination result of the assist flag determination unit 95 is switched from T to F when the T force is also switched to F. Filter processing may be performed only when one of the switching is performed.
  • the time constant ⁇ when changing from the pump maximum absorption torque before switching to the pump maximum absorption torque after switching is equal to the pump maximum absorption torque before switching greater than the pump maximum absorption torque after switching. Bonus before switching If the maximum absorption torque of the pump is larger than the maximum absorption torque of the pump after switching, it is desirable to set it to a larger value.
  • the engine control device, the engine and hydraulic pump control device, and the engine, hydraulic pump, and generator motor control device that are useful in the present invention, in particular, drive the hydraulic pump by the engine, This is useful when controlling work machines including arbitrary construction machines.

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Abstract

　エンジン効率、ポンプ効率等の向上を図りつつ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させることを目的とし、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに適合する第１のエンジン目標回転数ｎcom1を設定する一方で、たとえば現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きいことが判定された場合には、操作手段４１～４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定して、エンジンローアイドル回転数ｎLよりも大きい回転数ｎM（たとえば１４００ｒｐｍ）が第２のエンジン目標回転数ｎcom2として設定される。そして、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が第１のエンジン目標回転数ｎcom1以上であれば、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が得られるようにエンジン回転数が制御される。

Description

明 細 書
エンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの制御装置、並びにェ ンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、エンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの制御装置、並びに エンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置に関し、特にエンジンによって 油圧ポンプを駆動する場合に用いられる制御装置に関する。
背景技術
[0002] 油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械には、デ イーゼルエンジンが搭載されて 、る。
[0003] 図 1を用いて従来の建設機械 1の構成を概略説明すると、同図 1に示すように、ディ ーゼルエンジン 2を駆動源として油圧ポンプ 3が駆動される。油圧ポンプ 3は可変容 量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板 3aの傾転角等を変化させることで容量 q (cc /rev)が変化する。油圧ポンプ 3から吐出圧 PRP、流量 Q (cc/min)で吐出された圧 油は操作弁 21〜26を介してブーム用油圧シリンダ 31等の各油圧ァクチユエータ 31 〜36に供給される。各操作弁 21〜26は、各操作レバー 41、 42の操作によって作動 される。各油圧ァクチユエータ 31〜36に圧油が供給されることで、各油圧ァクチユエ ータ 31〜36が駆動され、各油圧ァクチユエータ 31〜36に接続されたブーム、ァー ム、パケットからなる作業機、下部走行体、上部旋回体が作動する。 建設機械 1が 稼動している間、作業機、下部走行体、上部旋回体にかかる負荷は掘削土質、走行 路勾配等に応じて絶えず変化する。これに応じて油圧機器 (油圧ポンプ 3)の負荷（ 以下油機負荷)、つまりエンジン 2にかかる負荷が変化する。
[0004] ディーゼルエンジン 2の出力 P (馬力； kw)の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量 を調整して行われる。この調整はエンジン 1の燃料噴射ポンプに付設したガバナ 4を 制御することで行われる。ガバナ 4としては、一般的にオールスピード制御方式のガ バナが用いられ、燃料ダイヤルで設定された目標エンジン回転数が維持されるように 、負荷に応じてエンジン回転数 nと燃料噴射量 (トルク T)とが調整される。すなわちガ バナ 4は、 目標回転数とエンジン回転数との差がなくなるよう燃料噴射量を増減する
[0005] 図 2はエンジン 1のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数 n (rpm； rev/min )をとり縦軸にトルク T(N'm)をとつている。
[0006] 図 2にお 、て最大トルク線 Rで規定される領域がエンジン 2が出し得る性能を示す。
ガバナ 4はトルク Tが最大トルク線 Rを超えて排気煙限界とならな 、ように、またェンジ ン回転数 nがハイアィドル回転数 nHを超えて過回転とならな 、ようにエンジン 2を制 御する。最大トルク線 R上の定格点 Vでエンジン 2の出力（馬力） Pが最大になる。 Jは 油圧ポンプ 3で吸収される馬力が等馬力になって 、る等馬力曲線を示して 、る。
[0007] 燃料ダイヤルで最大目標回転数が設定されると、ガバナ 4は定格点 Vとハイアイド ル点 nHとを結ぶ最高速レギュレーションライン Fe上で調速を行う。
[0008] 油圧ポンプ 3の負荷が大きくなるにつれて、エンジン 2の出力とポンプ吸収馬力とが 釣り合うマッチング点は、最高速レギュレーションライン Fe上を定格点 V側に移動する 。マッチング点が定格点 V側に移動するときエンジン回転数 nは徐々に減じられ定格 点 Vではエンジン回転数 nは定格回転数になる。
[0009] このようにエンジン回転数 nをほぼ一定の高回転数に固定して作業を行うと、燃料 消費率が大きく（悪く）、ポンプ効率が低いという問題がある。なお、燃料消費率 (以下 燃費）とは、 1時間、出力 lkW当たりの燃料の消費量をいい、エンジン 2の効率の一 指標である。またポンプ効率とは、容積効率、トルク効率で規定される油圧ポンプ 3の 効率のことである。
[0010] 図 2において Mは等燃費曲線を示している。等燃費曲線 Mの谷となる Mlで燃費が 最小となり、燃費最小点 Mlから外側に向かうにつれて燃費は大きくなる。
[0011] 同図 2からも明らかなように、レギュレーションライン Feは、等燃費曲線 M上で燃費 が比較的大きい領域に相当する。このため従来の制御方法によれば燃費が大きく（ 悪く）エンジン効率上望ましくな 、。
[0012] 一方、可変容量型の油圧ポンプ 3の場合、一般的に、同じ吐出圧 PRPであればポ ンプ容量 q (斜板傾転角度）が大きいほど容積効率、トルク効率が高くポンプ効率が 高 、と 、うことが知られて!/、る。 [0013] また下記（1)式力もも明らかなように、油圧ポンプ 3から吐出される圧油の流量 Qが 同じであれば、エンジン 2の回転数 nを低くすればするほどポンプ容量 qを大きくする ことができる。このためエンジン 2を低速ィ匕すればポンプ効率を高くすることができる。
[0014] Q=n-q …ひ）
したがって油圧ポンプ 3のポンプ効率を高めるためには、エンジン 2を回転数 nが低 V、低速領域で稼動させればよ!、。
[0015] し力し、図 2からも明らかなように、レギュレーションライン Feは、エンジン 2の高回転 領域に相当する。このため従来の制御方法によればポンプ効率が低いという問題が ある。
[0016] また、レギュレーションライン上でエンジン 2を稼動させると、高負荷になるとェンジ ン回転数が低下するため、エンストに至るおそれがある。
[0017] このような負荷に力からずエンジン回転数をほぼ固定とする制御方法に対して、レ バー操作量および負荷に応じてエンジン回転数を変化させるという制御方法が下記 特許文献 1に記載されて ヽる。
[0018] すなわち、この特許文献 1では、図 2に示すように、燃費最小点を通る目標エンジン 運転線 L0が設定される。
[0019] そして、各操作レバー 41、 42、 43、 44の操作量等に基づいて、油圧ポンプ 3の必 要回転数が演算され、このポンプ必要回転数に対応する第 1のエンジン必要回転数 が演算される。また、各操作レバー 41、 42、 43、 44の操作量等に基づいてエンジン 必要馬力が演算され、このエンジン必要馬力に対応する第 2のエンジン必要回転数 が算出される。ここで第 2のエンジン必要回転数は、図 2の目標エンジン運転線 L0上 のエンジン回転数として算出される。そして、これら第 1および第 2のエンジン必要回 転数のうち大きい方のエンジン目標回転数が得られるように、エンジン回転数および エンジントルクが制御される。
[0020] 図 2に示すように、目標エンジン運転線 L0に沿って、エンジン 2の回転数を制御す ると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率が向上する。これは、同じ馬力を出力させ、同 じ要求流量を得る場合でも、レギュレーションライン Fe上の点 ptlでマッチングさせる よりも、同じ等馬力^ J上の点であって目標エンジン運転線 L0上の点 pt2でマツチン グさせた方が、高回転、低トルクから低回転、高トルクに移行して、ポンプ容量 qが大 となり、等燃費曲線 M上の燃費最小点 Mlに近い点で運転される力 である。また低 回転領域でエンジン 2が稼動することにより騒音の向上が図られ、エンジンフリクショ ン、ポンプアンロードロスなどが向上する。
[0021] また、建設機械の分野で、発電電動機によってエンジンの駆動力をアシストするノ、 イブリツド方式の建設機械が開発されつつあり、既に多くの特許出願がなされている
[0022] 特許文献 2では、図 2を流用すると、燃料ダイヤルで設定された設定回転数に対応 するレギュレーションライン FeOに沿ってエンジン 2を制御している。レギュレーションラ イン FeOと目標エンジン運転線 L0とが交差する点 Aに対応する目標回転数 nrを求め 、エンジン目標回転数 nrと現在のエンジン回転数 nとの偏差が正である場合には、発 電電動機を電動作用させてエンジン 2の駆動力を、発電電動機で発生したトルクによ つてアシストし、同偏差が負である場合には、発電電動機を発電作用させて蓄電器 に電力を蓄積させている。
[0023] 特許文献 1 :特開平 11— 2144号公報
特許文献 2：特開 2003— 28071号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0024] 特許文献 1記載の発明は、油圧ポンプ 3が今現在どれだけ回転数および馬力を必 要としているのかを、各操作レバー 41、 42の操作量等に基づいて、推定演算して、 それに対応するエンジン目標回転数を算出して 、るに過ぎな!/、。
[0025] しかし、実際には、今現在のエンジン回転数に対応する実際のエンジン出力力 今 現在の油圧ポンプの実際の吸収馬力に対して余裕をもって ヽな 、ことがある。このた めエンジン回転数を、エンジン目標回転数まで上昇させようとしても、エンジン出力は 油圧ポンプの吸収馬力分のパワーに対して余裕がなくエンジン回転数を上昇させる ためのパワーが不足して 、るために、エンジン目標回転数まで上昇させられな 、か、 あるいは極めて緩慢にしか回転数が上昇しないことがある。この結果、建設機械 1の 作業機等（下部走行体、上部旋回体)がオペレータの意思通りに作動しな力つたり、 作動が遅れるなどの不具合が生じることがある。
[0026] また、実際には、作業パターンによって、必要とされるエンジン馬力、エンジン回転 数が異なる。
[0027] たとえば、掘削作業という作業パターンであれば、油圧ポンプの吸収馬力を高める 必要がある。これに対して、排土作業あるいはパケットで土砂を抱え込む作業などに は、油圧ポンプの吸収馬力は低くてもよい。このように作業パターンに応じて適切に エンジン馬力を制限しないと、無駄なエネルギー消費を招くおそれがある。
[0028] さらに、特許文献 1記載の発明では、油圧ポンプ 3の負荷に応じてエンジン目標回 転数が定まる。図 2において、油圧ポンプ 3が高負荷になるほど、 目標エンジン運転 線 L0上の高負荷側にマッチング点が B→Aと移動する。
[0029] しかし、上述したように、エンジン 2が低回転の点 Bでマッチングして 、る状態から、 目標とする高回転の点 Aまでエンジン回転数を上昇させようとしても、低回転のマツ チング点 Bでは、油圧ポンプ 3の吸収トルクが小さいため、エンジン回転上昇の立ち 上がり初期では、各操作レバー 41〜44を大きく動力したとしても作業機等（下部走 行体、上部旋回体）は、極めて緩慢にしか作動しないことがある。このため作業機等 が操作レバー 41〜44に応答性よく作動せず、オペレータに操作の違和感を与え、 作業効率が低下するおそれがある。
[0030] これに対して特許文献 2記載の発明は、レギュレーションライン FeOに沿ってマッチ ング点が C→Aと移動する。油圧ポンプ 3が高負荷になるほど、レギュレーションライン FeO上の高負荷側にマッチング点が移動することになる。
[0031] レギュレーションライン FeO上の低負荷側のマッチング点 Cから高負荷側のマツチン グ点 Aに移動するときエンジン回転数 nが徐々に減じられる。エンジン回転数 nが低 下することでエンジン 2のフライホイールに溜まっていた出力が瞬間的に外にでてい き、エンジン 2の実際の出力以上にみかけ上の出力が大きくなる。このためレギユレ ーシヨンラインに沿ったマッチング点の移動は、元々、応答性がよいといわれている。
[0032] しかし、特許文献 2では、エンジン目標回転数 nrは、燃料ダイヤルの設定によって 一義的に定まり、エンジン回転数 nは、レギュレーションライン FeOに沿って僅かに変 動するのみである。 目標エンジン運転線 L0上の点 Bから点 Aへの移動のように、油圧 ポンプ 3の負荷に応じて、エンジン回転数が目標エンジン運転線 L0に沿って大きく 変動することはな ヽ。このため燃料ダイヤルで設定しない限り低回転領域でエンジン 2が稼動せず、ポンプ効率、燃費、騒音が悪くなるという問題がある。
[0033] 本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジン効率、ポンプ効率等 の向上を図りつつ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させ、またこ の際無駄なエネルギー消費を防止することを解決課題とするものである。
課題を解決するための手段
[0034] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、第 1発明は、エンジンによって駆 動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧ァクチ ユエータと、各油圧ァクチユエータを操作する操作手段と、前記操作手段の操作量を 検出する検出手段と、前記操作手段の操作量をもとに油圧ポンプの目標流量を演算 する目標流量演算手段と、前記目標流量に応じて、エンジンの第 1の目標回転数を 演算する第 1の目標回転数演算手段と、前記操作手段が非操作の状態から操作状 態に切り替わつたことを判定する操作状態判定手段と、前記操作状態判定手段によ り操作状態に切り替わつたと判定された場合には、エンジンの目標回転数をローアイ ドル回転数よりも高い第 2の目標回転数に設定する第 2の目標回転数設定手段と、 前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちのいずれか高い方の目 標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、を備え たことを特徴とする。
[0035] また、第 2の発明は、上記の発明において、前記操作状態判定手段は、前記操作 手段の操作量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わつたと判定 し、前記操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に切り 替わったと判定することを特徴とする。
[0036] また、第 3の発明は、上記の発明において、前記操作状態判定手段は、前記油圧 ポンプの目標流量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わつたと 判定し、前記操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に 切り替わつたと判定することを特徴とする。
[0037] また、第 4の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプか ら吐出された圧油が供給される複数の油圧ァクチユエータと、各油圧ァクチユエータ を操作する操作手段と、前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、前記検出 手段により得られた操作量に応じて、エンジンの第 1の目標回転数を設定する第 1の 目標回転数設定手段と、各操作手段の操作量および油圧ポンプの負荷圧から前記 複数の油圧ァクチユエータの作業パターンを判別する判別手段と、各作業パターン に応じて、油圧ポンプの馬力制限値を設定する馬力制限値設定手段と、前記油圧ポ ンプの馬力制限値に応じて、エンジンの第 2の目標回転数を設定する第 2の目標回 転数設定手段と、前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちいずれ 力 vj、さい方の目標回転数に対応するポンプ吸収トルクが得られるように、油圧ポンプ の容量を制御する容量制御手段と、前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回 転数のうちいずれか小さい方の目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制 御する回転数制御手段と、を備えたことを特徴とする。
[0038] また、第 5の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプか ら吐出された圧油が供給される複数の油圧ァクチユエータと、各油圧ァクチユエータ を操作する操作手段と、前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、燃料ダイヤ ルによりエンジン回転数を設定する手段と、燃料ダイヤルの設定値に応じて、ェンジ ンの第 1の目標回転数を設定する第 1の目標回転数設定手段と、各操作手段の操作 量および油圧ポンプの負荷圧力 前記複数の油圧ァクチユエータの作業パターンを 判別する判別手段と、各作業パターンに応じて、油圧ポンプの馬力制限値を設定す る馬力制限値設定手段と、油圧ポンプの馬力制限値に応じて、エンジンの第 2の目 標回転数を設定する第 2の目標回転数設定手段と、前記第 1の目標回転数および前 記第 2の目標回転数のうちいずれか小さい方の目標回転数に対応するポンプ吸収ト ルクが得られるように、油圧ポンプの容量を制御する容量制御手段と、前記第 1の目 標回転数および前記第 2の目標回転数のうち 、ずれか小さ!/、方の目標回転数に一 致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、を備えたことを特徴と する。
[0039] また、第 6の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプか ら吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力軸に連結 された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発電 電動機に電力を供給する蓄電器と、前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電電 動機の要求発電量を演算する演算手段と、前記エンジンの目標回転数を設定する エンジン目標回転数設定手段と、エンジン目標回転数に応じて、前記油圧ポンプが 吸収可能な最大吸収トルクを示す最大トルク線を設定する最大トルク線設定手段と、 エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を 制御する回転数制御手段と、現在のエンジン目標回転数に対応する最大トルク線上 のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量 を制御する容量制御手段と、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか 、あるいはエンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、前記判定手 段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には 、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、前記発電電動機をエンジント ルクアシスト作用させないと判定した場合には、前記発電電動機を前記要求発電量 に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、第 7の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプか ら吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力軸に連結 された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動 機に電力を供給する蓄電器と、前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電電動機 の要求発電量を演算する演算手段と、エンジンの目標回転数を設定するエンジン目 標回転数設定手段と、エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大 吸収トルクを示す第 1の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段と、第 1 の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の 最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、エンジン回転数が、現在の エンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と 、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 あるいはエンジントルクァ シスト作用させないかを判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記発電電 動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、最大トルク線として第 2 の最大トルク線を選択し、現在のエンジン目標回転数に対応する第 2の最大トルク線 上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容 量を制御するとともに、前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクァ シスト作用させないと判定した場合には、最大トルク線として第 1の最大トルク線を選 択し、現在のエンジン目標回転数に対応する第 1の最大トルク線上のポンプ吸収トル クを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するボン プ容量制御手段と、前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシス ト作用させると判定した場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ 、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、前記 発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、を 備えたことを特徴とする。
[0041] また、第 8の発明は、上記の発明において、判定手段は、エンジン目標回転数とェ ンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値以上になっている場合に
、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定し、エンジン目標回転数 とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値よりも小さくなつてい る場合に、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定することを特 徴とする。
[0042] また、第 9の発明は、上記の発明にお 、て、前記蓄電器が現在蓄電して!/、る蓄電 量を演算する蓄電量演算手段を備え、前記判定手段は、前記蓄電量演算手段によ つて演算された蓄電量が所定のしきい値以下の場合には、前記発電電動機をェンジ ントルクアシスト作用させないと判定することを特徴とする。
[0043] また、第 10の発明は、上記の発明において、建設機械の上部旋回体を旋回させる 旋回電動機と、前記上部旋回体を旋回操作する旋回操作手段と、前記旋回操作手 段による旋回操作に応じて前記旋回電動機を駆動制御する制御手段と、前記旋回 電動機の現在の出力を演算する出力演算手段と、前記蓄電器の蓄電状態および前 記旋回電動機の駆動状態に応じて、前記発電電動機の要求発電量を演算する演算 手段とを備え、前記判定手段は、前記旋回電動機の現在の出力が、所定のしきい値 以上の場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させな 、と判定する ことを特徴とする。 [0044] また、第 11の発明は、上記の発明において、前記発電電動機制御手段は、現在の エンジン回転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、エンジンのトルク線図 上においてエンジンの軸トルクを加算してエンジン回転数がエンジン目標回転数と 同等の回転数となるように、前記発電電動機の出力トルクを制御し、現在のエンジン 回転数がエンジン目標回転数よりも大きい場合には、エンジンのトルク線図上におい てエンジンの軸トルクを吸収してエンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回 転数となるように、前記発電電動機の出力トルクを制御することを特徴とする。
[0045] また、第 12の発明は、上記の発明において、前記発電電動機のエンジントルクァシ スト作用時に前記発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制 御手段と、前記蓄電器の蓄電量が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値 設定手段と、を備えたことを特徴とする。
[0046] また、第 13の発明は、上記の発明において、前記発電電動機のエンジントルクァシ スト作用時に前記発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制 御手段と、前記蓄電器の蓄電量が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度 減じられたトルク上限値を増カロさせる場合には、前記蓄電器の蓄電量が第 3の所定 値から、該第 3の所定値よりも大きい第 4の所定値に増加するに従って、前記トルク上 限値を徐々に増カロさせていくトルク上限値設定手段と、を備えたことを特徴とする。
[0047] また、第 14の発明は、上記の発明において、前記発電電動機のエンジントルクァシ スト作用時に前記発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制 御手段と、前記旋回電動機の現在の出力が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも 大きい第 2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトル ク上限値設定手段と、を備えたことを特徴とする。
[0048] また、第 15の発明は、上記の発明において、前記発電電動機のエンジントルクァシ スト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手 段と、前記旋回電動機の現在の出力が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも大き い第 2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、 一度減じられたトルク上限値を増カロさせる場合には、旋回電動機の現在の出力が第
3の所定値から、該第 3の所定値よりも小さい第 4の所定値に減少するに従って、前 記トルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と、を備えたことを特 徴とする。
[0049] また、第 16の発明は、上記の発明において、発電電動機制御手段は、前記発電電 動機をエンジントルクアシスト作用力 発電作用に切り替えた直後には、前記発電電 動機の発電トルクをアシスト終了時のトルク力 徐々に前記発電電動機の要求発電 量に応じた発電トルクまで変化させるように制御することを特徴とする。
[0050] また、第 17の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプ 力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力軸に連 結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発 電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動 機の要求発電量を演算する演算手段と、前記エンジンの目標回転数を設定するェン ジン目標回転数設定手段と、エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能 な最大吸収トルクを示す第 1の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段 と、第 1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる 第 2の最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、エンジン回転数が、 現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御 手段と、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 あるいはエンジントルクァ シスト作用させないかを判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記発電電 動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、前記発電電動機をェ ンジントルクアシスト作用させ、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させな いと判定した場合には、前記発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる 発電電動機制御手段と、前記発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第 1の 所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記油 圧ポンプの最大吸収トルクが徐々に減じられる第 3の最大トルクを演算する第 3のポ ンプ最大吸収トルク演算手段と、前記判定手段によって、前記発電電動機をェンジ ントルクアシスト作用させると判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応 する第 2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクまたは前記第 3のポンプ最大吸収トル ク演算手段より演算された第 3のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収ト ルクの上限として、前記油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によつ て、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、現 在のエンジン目標回転数に対応する第 1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上 限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量 制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、第 18の発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプ から吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力軸に連 結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発 電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電 電動機の要求発電量を演算する演算手段と、エンジンの目標回転数を設定するェン ジン目標回転数設定手段と、エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能 な最大吸収トルクを示す第 1の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段 と、第 1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる 第 2の最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、エンジン回転数が、 現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御 手段と、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 あるいはエンジント ルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、前記判定手段によって、前記発 電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、前記発電電動機 をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させな ヽ と判定した場合には、前記発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる 発電電動機制御手段と、前記発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第 1の 所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記油 圧ポンプの最大吸収トルクが徐々に減じられる第 3の最大トルクを演算する第 3のポ ンプ最大吸収トルク演算手段と、前記判定手段によって、前記発電電動機をェンジ ントルクアシスト作用させると判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応 する第 2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクまたは前記第 3のポンプ最大吸収トル ク演算手段より演算された第 3のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収ト ルクの上限として、油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によって、 発電電動機をエンジントルクアシスト作用させな 、と判定した場合には、現在のェン ジン目標回転数に対応する第 1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポ ンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御し、さらに油圧ポンプの最 大吸収トルクの選択が切り替えられた場合に、切り替え前のポンプ最大吸収トルクか ら、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ、徐々に変化させるポンプ容量制御手段と 、を備えたことを特徴とする。
[0052] また、第 19の発明は、上記の発明において、切り替え前のポンプ最大吸収トルクか ら、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ変化させる際の時定数は、切り替え前のポ ンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切 り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも大きい場 合の方が、大きい値に設定されることを特徴とする。
[0053] つぎに、上述した第 1〜第 3の発明の構成による効果について図 10を併せ参照し て説明する。
[0054] 図 10に示すように、エンジン回転数 nの減少に伴いポンプ吸収トルク Tpcomが小さ くなる目標トルク線 L1にしたがってエンジン 2および油圧ポンプ 3を制御すると、燃費 、エンジン効率、ポンプ効率の向上が図られ騒音が低減されエンストが防止されるな どの効果が得られるものの、エンジン 2の応答性が悪いという問題がある。すなわち、 たとえば掘削作業を開始しょうとして操作レバー 41等を中立位置力も倒してエンジン 2が低回転力 上昇させようとしても、レバー倒し始めの初期の段階 (過渡状態)では 油圧ポンプ 3の負荷が急激に上昇するためにエンジン出力がポンプ吸収馬力分の パワーに対して余裕がなくエンジン 2を加速するためのパワーが不足する。このため エンジン 2を目標回転数まで上昇させられないか、あるいは極めて緩慢にしか上昇し ないことがある。
[0055] この点、本発明では、各油圧ァクチユエータ 31〜36を操作する操作手段 41〜44 の操作量より油圧ポンプ 3の現在の目標吐出流量 Qsumが演算され、この現在のポン プ目標吐出流量 Qs醒に適合する第 1のエンジン目標回転数 ncomlが設定される。 一方で、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に切り替わったことが判定 される。第 2発明では、操作手段 41〜44の操作量が所定のしきい値よりも大きい場 合に、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に切り替わつたものと判定す る。第 3発明では、現在のポンプ目標吐出流量 Qs醒が所定の流量 (たとえば 10 (L/ min) )よりも大き!/、場合に、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に切り 替わったものと判定する。そして、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に 切り替わつたものと判定された場合には、エンジンローアイドル回転数 nLよりも大きい 回転数 nM (たとえば 1400rpm)が第 2のエンジン目標回転数 ncom2として設定され る。
[0056] 第 2のエンジン目標回転数 ncom2が第 1のエンジン目標回転数 ncoml以上であれ ば、第 2のエンジン目標回転数 ncom2が得られるようにエンジン回転数が制御される
[0057] このため、たとえば掘削作業を開始しょうとして操作レバー 41等を中立位置から倒 した場合に、油圧ポンプ 3の負荷が急激に上昇する前にエンジン回転数が予め上昇 してエンジントルクが上昇するためエンジン 2を加速するためのパワーに余裕が生じ る。このためエンジン 2を低回転域から目標回転数まで迅速に上昇させることができ エンジン 2の応答性が向上する。
[0058] つぎに、上述した第 4および第 5の発明では、各油圧ァクチユエータ 31〜36を操作 する操作手段 41〜44の操作量に応じて、たとえば現在のポンプ目標吐出流量 Qsu mが求められ、このポンプ目標吐出流量 Qsumに適合する第 1のエンジン目標回転数 ncomlが設定される。
[0059] 一方で、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンに応じて、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが設定され、これに対応する第 3のエンジン目標回転数 ncom 3が設定される。
[0060] 本発明における第 1の目標回転数の設定の仕方は、任意である。第 2発明では、燃 料ダイヤルによりエンジン 2の回転数を設定し、この燃料ダイヤルの設定値に応じて、 エンジン 2の第 1の目標回転数 ncomlを設定することができる。
[0061] 第 3のエンジン目標回転数 ncom3が第 1のエンジン目標回転数 ncoml以下であれ ば第 3のエンジン目標回転数 ncom3が得られるようにエンジン回転数が制御され、第 3のエンジン目標回転数 ncom3に対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポ ンプ 3が制御される。このためポンプ吸収トルクを適切な値に定めることができ必要以 上の無駄なエネルギー消費を抑えることができる。
[0062] 図 12は、横軸を時間 tとして、一例として、作業パターン (7)、作業パターン (5)、作 業パターン (3)、作業パターン (11)、作業パターン (12)、作業パターン (2)の順序 で作業が行われた場合について、各操作レバー 41、 42の操作量であるブームレバ 一信号 Lbo、アームレバー信号 Lar、バケツトレバー信号 Lbk、旋回レバー信号 Lswの 時間変化、ポンプ吸収トルク Tpの時間変化、エンジン回転数 ηの時間変化をそれぞ れ示している。
[0063] 本発明によれば、図 12に示す一連の作業パターンで作業を行った場合に、ポンプ 吸収トルクを適切な値に定めることができ、必要以上の無駄なエネルギー消費を抑え られるということが確認された。
[0064] また、第 6の発明によれば、図 16に示すように、要求発電量演算部 120で、蓄電器
12の蓄電状態に応じて、発電電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算される。
[0065] そして、アシスト有無判定部 90では、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用さ せるか (判定結果 T)、ある 、はエンジントルクアシスト作用させな 、力ゝ (判定結果 F)が 判定される。
[0066] そして、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作 用させる (判定結果 T)と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が T 側、つまりモジュレーション処理部 97側に切り替えられて、発電電動機 11をエンジン トルクアシスト作用させる。これに対して、アシスト有無判定部 90によって、発電電動 機 11をエンジントルクアシスト作用させな 、 (判定結果 F)と判定した場合には、発電 電動機指令値切り替え部 187が F側に切り替えられて、発電電動機 11の回転数制御 がオフにされてエンジントルクアシスト作用されな 、ようになされるとともに、発電電動 機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えられて、 発電電動機 11が、要求発電量演算部 120で演算された要求発電量 Tgencomに応じ た発電量が得られるように発電作用される。 [0067] このように第 6の発明によれば、エンジントルクアシスト作用の必要性に応じて、ェン ジントルクアシスト作用させる力、エンジントルクアシスト作用させずに、要求発電量に 応じた発電を発電電動機 11で行わせるようにしたので、蓄電器 12の蓄電量を常に 目標とする状態に安定に維持できるとともに、作業機、上部旋回体の操作性を常に 高 、レベルに維持することができる。
[0068] 第 7の発明によれば、図 16に示すように、要求発電量演算部 120で、蓄電器 12の 蓄電状態に応じて、発電電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算される。
[0069] 第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66では、エンジン目標回転数に応じて、油圧ポ ンプ 3が吸収可能な最大吸収トルクを示す第 1の最大トルク線 66aが設定される。
[0070] 第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85では、第 1の最大トルク線 66aに対して、ェン ジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の最大トルク線 85aが設定される。
[0071] そして、アシスト有無判定部 90では、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用さ せるか (判定結果 T)、ある 、はエンジントルクアシスト作用させな 、力ゝ (判定結果 F)が 判定される。
[0072] そして、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作 用させる（判定結果 T)と判定した場合には、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が T側、つまり第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85側に切り替えられて、最大トルク線 として第 2の最大トルク線 85aが選択され、現在のエンジン目標回転数に対応する第 2の最大トルク線 85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られる ように油圧ポンプ 3の容量が制御される。これに対してアシスト有無判定部 90によつ て、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させな 、 (判定結果 F)と判定した場 合には、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が F側、つまり第 1のポンプ目標吸収 トルク演算部 66側に切り替えられて、最大トルク線として第 1の最大トルク線 66aが選 択され、現在のエンジン目標回転数に対応する第 1の最大トルク線 66a上のポンプ 吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ 3の容量が制御 される。
[0073] また、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用 させる (判定結果 T)と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が T側、 つまりモジュレーション処理部 97側に切り替えられて、発電電動機 11をエンジントル クアシスト作用させる。これに対して、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 1 1をエンジントルクアシスト作用させない (判定結果 F)と判定した場合には、発電電動 機指令値切り替え部 187が F側に切り替えられて、発電電動機 11の回転数制御がォ フにされてエンジントルクアシスト作用されな 、ようになされるとともに、発電電動機指 令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えられて、要求 発電量演算部 120で演算された要求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるよう に発電電動機 11が発電作用される。このように本第 2発明では、第 1発明と同様に、 エンジントルクアシスト作用の必要性に応じて、エンジントルクアシスト作用させるか、 エンジントルクアシスト作用させずに、要求発電量に応じた発電を発電電動機 11で 行わせるようにしたので、蓄電器 12の蓄電量を常に目標とする状態に安定に維持で きるとともに、作業機、上部旋回体の操作性を常に高いレベルに維持することができ る。
し力も、第 7の発明では、発電電動機 11によってエンジントルクアシスト作用させな がら、第 1の最大トルク線 66aに対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大き くなる第 2の最大トルク線 85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが 得られるように油圧ポンプ 3の容量を制御するようにしたため、エンジン回転上昇時の 初期の段階での油圧ポンプ 3の吸収トルクを大きくすることができる。このため操作レ バーの動きに対して作業機の動き出しが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、オペ レータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。なお、仮に、発電電動機 11によつ てエンジントルクアシスト作用させることなく第 2の最大トルク線 L2に従って制御しょう とすると、エンジン 2に過負荷が力かるおそれがある。すなわち、エンジントルクアシス ト作用なしで、第 2の最大トルク線 85aに従って油圧ポンプ 3の容量を制御しようとす ると、エンジン単体での出力以上のトルクを油圧ポンプ 3が吸収することになつてしま い、エンジン回転数を増カロさせることができないば力りでなぐ高負荷によりエンジン 回転数がダウンして、最悪の場合エンストに至ることがある。このように制御例 2では、 発電電動機 11によるエンジントルクアシスト作用を前提として、第 2の最大トルク線 85 aに従った制御を保証して 、る。 [0075] 第 8の発明では、図 17に示すように、偏差 A genspdに対してしきい値を設けてェン ジントルクアシスト作用させる力否かを判断しているため、制御が安定する。すなわち 、仮に偏差に対してしき 、値を設けな 、で偏差があったことをもって即座にエンジント ルクアシスト作用をさせるとすると、エンジン目標回転数近くのエンジン回転数でェン ジントルクアシスト作用をし続ける結果となり、エネルギーロスにつながる。これは、ェ ンジントルクアシスト作用するエネルギーの源は、元々エンジン 2のエネルギーである ため、エンジントルクアシスト作用をすると発電電動機 11の効率分だけ必ずエネルギ 一ロスが増えてしまうからである。一般的に発電電動機 11は小さなトルクで駆動、発 電すると効率が悪くなる。
[0076] 第 9の発明によれば、図 17に示すように、蓄電器 12の電圧値 BATTvolt、つまり蓄 電量が所定のしきい値 BC1以下の場合には、発電電動機動機 11をエンジントルクァ シスト作用させな ヽと判定し、アシストフラグ assist
flagを Fにする。このように蓄電器 12の蓄電量が低いときにエンジントルクアシスト作 用させな 、ようにすることで蓄電器 12の過放電を回避でき蓄電器 12の寿命低下を 回避することができる。特に電動旋回システムの場合には、上部旋回体を旋回作動さ せるために蓄電エネルギーが必要であり、仮に蓄電量が減りすぎると旋回性能の悪 影響を与えることになる。蓄電器 12の蓄電量が低いときにエンジントルクアシスト作用 させないようにすることで、蓄電量低下により旋回性能が悪ィ匕することを回避すること ができる。
[0077] 第 10の発明によれば、図 17に示すように、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpo wが所定のしき 、値 SC 1以上である場合には、発電電動機動機 11をエンジントルク アシスト作用させないと判定され、エンジントルクアシスト作用が禁止される一方で、 蓄電器 12の蓄電状態 (電圧値 BATTvolt)のみならず旋回モータ 6の駆動状態 (旋 回負荷電流 SWGcurr)を考慮して発電電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算され 、この要求発電量 Tgencomに応じた発電が発電電動機 11で行われ、発電した電力 が旋回モータ 103に供給される。このため旋回性能を落とすことなく上部旋回体を旋 回作動させることができる。
[0078] 第 11の発明によれば、回転数偏差 A genspdが符合プラスである程度以上大きくな つた場合には、モジュレーション処理部 97から発電電動機速度指令値 (発電電動機 目標回転数) Ngencomが発電電動機コントローラ 100に対して出力され、発電機コン トローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngencomが得られるように発 電電動機 11を回転数制御し、発電電動機 11を電動作用させる。すなわち、現在の エンジン回転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、発電電動機 11を電動 作用させて、エンジン 2のトルク線図上においてエンジン 2の軸トルクをカ卩算してェン ジン回転数を上昇させエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動 機 11の出力トルクを制御する。
[0079] また、回転数偏差 A genspdが符合マイナスである程度以上大きくなつた場合には、 モジュレーション処理部 97から発電電動機速度指令値 (発電電動機目標回転数) Ng encomが発電電動機コントローラ 100に対して出力され、発電機コントローラ 100は、 これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngencomが得られるように発電電動機 11を回 転数制御し、発電電動機 11を発電作用させる。すなわち、現在のエンジン回転数が エンジン目標回転数よりも大きい場合には、発電電動機 11を発電作用させて、ェン ジンのトルク線図上においてエンジン 2の軸トルクを吸収してエンジン回転数を下降 させエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機 11の出力トルクを 制御する。
[0080] 第 12の発明によれば、図 18に示すように、エンジントルクアシスト作用されている状 態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動 機 11が出し得るトルクの上限値（トルクリミット） GENtrqlimitを、蓄電器 12の蓄電量（ 電圧値 BATTvolt)の減少に応じて、徐々に小さな値にしたので、エンジントルクァシ スト作用されている状態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り 替わる際の発電電動機 11の発電トルク変化が滑らかなものとなり、この切り替え時に エンジン回転数が低下してしまうことを回避することができる。
[0081] 第 13の発明によれば、図 18に示すように、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 1の 所定値 BD1から、第 1の所定値 BD1よりも小さい第 2の所定値 BD2に減少するに従 つて、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimitが徐々 に減じられる値として求められて出力される一方で、一度減じられたトルク上限値 GE Ntrqlimitを増加させる場合には、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 3の所定値 BD 3から、第 3の所定値 BD3よりも大きい第 4の所定値 BD4に増加するに従って、発電 電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimitが徐々に増加され る値として求められて、出力される。このように発電電動機トルクリミット GENtrqlimitの 変化のさせ方にヒステリシスをもたせることで、制御を安定して行わせることができる。
[0082] 第 14の発明によれば、図 18に示すように、エンジントルクアシスト作用されている状 態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動 機 11が出し得るトルクの上限値（トルクリミット） GENtrqlimitを、旋回モータ 103の現 在の出力 SWGpowの増加に応じて、徐々に小さな値にしたので、エンジントルクァシ スト作用されている状態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り 替わる際の発電電動機 11の発電トルク変化が滑らかなものとなる。このため切り替え 時にエンジン回転数が低下してしまうことを回避することができる。
[0083] 第 15の発明によれば、図 18に示すように、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpo wが第 1の所定値 SD1から、第 1の所定値 SD1よりも大きい第 2の所定値 SD2に増加 するに従って、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimit が徐々に減じられる値として求められて、出力される一方で、一度減じられたトルク上 限値 GENtrqlimitを増加させる場合には、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが 第 3の所定値 SD3から、第 3の所定値 SD3よりも小さい第 4の所定値 SD4に減少す るに従って発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimitが 徐々に増加される値として求められて、出力される。このように発電電動機トルクリミツ ト GENtrqlimitの変化のさせ方にヒステリシスをもたせることで、制御を安定して行わ せることができる。
[0084] 第 16の発明によれば、図 19に示すように、エンジントルクアシスト作用されている状 態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替えた直後は、発電電 動機 11の発電トルクをアシスト終了時のトルク力 徐々に発電電動機 11の要求発電 量に応じた発電トルクまで変化させる制御を実施するようにしたので、エンジントルク アシスト作用されている状態力 要求発電量に応じた発電作用がされている状態に 切り替わる際の発電電動機 11の発電トルク変化が滑らかなものとなる。このため切り 替え時にエンジン回転数が低下してしまうことを回避することができる。
[0085] 第 17の発明によれば、図 16に示すように、第 3のポンプ最大吸収トルク演算部 106 には、発電電動機 11のトルク上限値 Tgencom2が減少するに従って、油圧ポンプ 3の 最大吸収トルク（第 3のポンプ最大吸収トルク) Tpcommaxが徐々に減じられる第 3の 最大トルク線 L3が設定されている。第 12発明によれば、発電電動機 11のトルク上限 値が減少するに従って、油圧ポンプ 3の最大吸収トルクが徐々に減じられるように油 圧ポンプ 3の容量を制御するようにしたので、エンジントルクアシスト作用されて!、る 状態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替わる際にエンジン 2のアシスト力の低下に合わせて油圧ポンプ 3の吸収トルクが低下してエンジン 2の軸 トルクの変化が滑らかなものとなり、エンジン 2のアシスト力の低下に伴うエンジン回転 数加速の悪ィ匕を回避することができる。
[0086] 第 18の発明によれば、図 16に示すように、切り替え前の最大トルク線 (たとえば第 3 の目標トルク線 L3)上のポンプ最大吸収トルク（第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcomm ax)から、切り替え後の最大トルク線 (第 1の最大トルク線 L1)上のポンプ最大吸収トル ク（第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcoml)へとそのまま切り替えられることなぐ切り替 え前の最大トルク線 (たとえば第 3の目標トルク線 L3)上のポンプ最大吸収トルク (第 3 のポンプ最大吸収トルク Tpcommax)から、切り替え後の最大トルク線 (第 1の最大トル ク線 L1)上のポンプ最大吸収トルク（第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcoml)へ、時間 t をかけて徐々に滑らかに変化することになる。これによりエンジントルクアシスト作用さ れて 、る状態と要求発電量に応じた発電作用がされて 、る状態との間の切り替え時 におけるポンプ吸収トルクの急な変化によって、エンジン 2の出力軸に力かる負荷が 急に変化し、エンジン回転数が低下してしまうことを回避することができる。
[0087] 第 19の発明は、第 18の発明において、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、 切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ変化させる際の時定数 τを、切り替え前のボン プ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切り 替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも大きい場 合の方を、大きい値に設定するものである。これは時定数 τを一律に大きな値に設 定すると、ポンプ最大吸収トルクが小さい状態力 大きい状態に切り替えられた場合 に、ポンプ最大吸収トルクの変化の時定数が大きいために、作業機の動きが鈍くなつ てしまうからである。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、第 1実施例を実施するための構成図である。
[図 2]図 2は、従来技術を説明するために用いたトルク線図である。
[図 3]図 3は、第 2実施例を実施するための構成図である。
[図 4]図 4は、第 1実施例の制御ブロック図である。
[図 5]図 5は、第 2実施例の制御ブロック図である。
[図 6]図 6は、第 1実施例および第 2実施例共通の制御ブロック図である。
[図 7]図 7は、第 2実施例の制御ブロック図である。
[図 8]図 8は、第 2実施例の制御ブロック図である。
[図 9-1]図 9- - 1は、第 2実施例を説明するために用いたトルク線図である。
[図 9-2]図 9- - 2は、第 2実施例を説明するために用いたトルク線図である。
[図 9-3]図 9- - 3は、第 2実施例を説明するために用いたトルク線図である。
圆 10]図 10は、第 1実施例を説明するために用いたトルク線図である。
[図 11]図 11は、各作業パターンに対応するポンプ出力制限値を説明する図である。
[図 12]図 12は、建設機械の作業時の各パラメータの時間変化を説明する図である。
[図 13- 1]図 13— 1は、エンジン加速時にモジュレーション処理が無い場合の動作を 説明する図である。
[図 13-2]図 13— 2は、エンジン加速時にモジュレーション処理が有る場合の動作を 説明する図である。
[図 14- 1]図 14 1は、エンジン減速時にモジュレーション処理が無!、場合の動作を 説明する図である。
[図 14-2]図 14 2は、エンジン減速時にモジュレーション処理が有る場合の動作を 説明する図である。
[図 15]図 15は、第 3実施例の構成図であり、電動旋回システムを搭載した建設機械 1 の構成を示した図である。
[図 16]図 16は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。 [図 17]図 17は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
[図 18]図 18は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
[図 19]図 19は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。 符号の説明
[0089] 2 エンジン
3 油圧ポンプ
2 エンジン
3 油圧ポンプ
5 ポンプ制御弁
6 コントローラ
11 発電電動機
31〜36 油圧ァクチユエータ
41〜44 操作レバー
103 旋回モータ
発明を実施するための最良の形態
[0090] 以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[0091] なお本実施形態では、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されるディーゼルェン ジンおよび油圧ポンプを制御する場合を想定して説明する。
[0092] 図 3は実施形態の建設機械 1の全体構成を示している。建設機械 1は油圧ショベル を想定している。
[0093] 建設機械 1は、上部旋回体と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からな る。車体にはブーム、アーム、パケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム 用油圧シリンダ 31が駆動することによりブームが作動し、アーム用油圧シリンダ 32が 駆動することによりアームが作動し、パケット用油圧シリンダ 33が駆動することにより パケットが作動する。また左走行用油圧モータ 36、右走行用油圧モータ 35がそれぞ れ駆動することにより左履帯、右履帯が回転する。
[0094] 旋回用油圧モータ 34が駆動することによりスイングマシナリが駆動し、スイングピ- オン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回する。 [0095] エンジン 2はディーゼルエンジンであり、その出力（馬力； kw)の制御は、シリンダ内 へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン 2の燃料噴射ボン プに付設したガバナ 4を制御することで行われる。
[0096] コントローラ 6は、後述するようにガバナ 4に対して、エンジン回転数を目標回転数 n comにするための回転指令値を出力し、ガバナ 4は、目標トルク線 L1で目標回転数 n comが得られるように燃料噴射量を増減する。
[0097] エンジン 2の出力軸は、 PTO軸 10を介して発電電動機 11の駆動軸に連結されて いる。発電電動機 11は発電作用と電動作用を行う。つまり、発電電動機 11は電動機 (モータ）として作動し、また発電機としても作動する。また発電電動機 11はエンジン 2を始動させるスタータとしても機能する。スタータスイッチがオンされると、発電電動 機 11が電動作用し、エンジン 2の出力軸を低回転 (たとえば 400〜500rpm)で回転 させ、エンジン 2を始動させる。
[0098] 発電電動機 11は、インバータ 13によってトルク制御される。インバータ 13は後述す るように、コントローラ 6から出力される発電電動機指令値 GENcomに応じて発電電 動機 11をトルク制御する。
[0099] インバータ 13は直流電源線を介して蓄電器 12に電気的に接続されている。なおコ ントローラ 6は蓄電器 12を電源として動作する。
[0100] 蓄電器 12は、キャパシタゃ蓄電池などによって構成され、発電電動機 11が発電作 用した場合に発電した電力を蓄積する（充電する)。また蓄電器 12は同蓄電器 12に 蓄積された電力をインバータ 13に供給する。なお本明細書では静電気として電力を 蓄積するキャパシタゃ鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も 含めて「蓄電器」と称するものとする。
[0101] エンジン 2の出力軸には PTO軸 10を介して油圧ポンプ 3の駆動軸が連結されてお り、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ 3が駆動する。油圧ポンプ 3は可 変容量型の油圧ポンプであり、斜板 3aの傾転角が変化することで容量 q (CC/reV)が 変化する。
[0102] 油圧ポンプ 3から吐出圧 PRp、流量 Q (cc/min)で吐出された圧油は、ブーム用操 作弁 21、アーム用操作弁 22、パケット用操作弁 23、旋回用操作弁 24、右走行用操 作弁 25、左走行用操作弁 26にそれぞれ供給される。ポンプ吐出圧 PRpは、油圧セ ンサ 7で検出され、油圧検出信号がコントローラ 6に入力される。
[0103] ブーム用操作弁 21、アーム用操作弁 22、パケット用操作弁 23、旋回用操作弁 24 、右走行用操作弁 25、左走行用操作弁 26から出力された圧油はそれぞれ、ブーム 用油圧シリンダ 31、アーム用油圧シリンダ 32、パケット用油圧シリンダ 33、旋回用油 圧モータ 34、右走行用油圧モータ 35、左走行用油圧モータ 36に供給される。これ によりブーム用油圧シリンダ 31、アーム用油圧シリンダ 32、パケット用油圧シリンダ 3 3、旋回用油圧モータ 34、右走行用油圧モータ 35、左走行用油圧モータ 36がそれ ぞれ駆動され、ブーム、アーム、パケット、上部旋回体、下部走行体の左履帯、右履 帯が作動する。
[0104] 建設機械 1の運転席の前方の右側、左側にはそれぞれ、作業'旋回用右操作レバ 一 41、作業'旋回用左操作レバー 42が設けられているとともに、走行用右操作レバ 一 43、走行用左操作レバー 44が設けられている。
[0105] 作業'旋回用右操作レバー 41は、ブーム、パケットを作動させるための操作レバー であり、操作方向に応じてブーム、パケットを作動させるとともに、操作量に応じた速 度でブーム、パケットを作動させる。
[0106] 操作レバー 41には、操作方向、操作量を検出するセンサ 45が設けられている。セ ンサ 45は、操作レバー 41の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ 6に 入力する。操作レバー 41がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レ バー 41の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、ブーム上げ操作量、ブー ム下げ操作量を示すブームレバー信号 LbOがコントローラ 6に入力される。また操作 レバー 41がパケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー 41の中立 位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、パケット掘削操作量、パケットダンプ操作 量を示すバケツトレバー信号 Lbkがコントローラ 6に入力される。
[0107] 操作レバー 41がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー 41 の傾動量に応じたパイロット圧（PPC圧） PRboが、ブーム用操作弁 21の各パイロット ポートのうちレバー傾動方向（ブーム上げ方向、ブーム下げ方向）に対応するパイ口 ットポート 21aに加えられる。 [0108] 同様に、操作レバー 41がパケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レ バー 41の傾動量に応じたパイロット圧（PPC圧） PRbkが、パケット用操作弁 23の各 パイロットポートのうちレバー傾動方向（パケット掘削方向、パケットダンプ方向）に対 応するパイロットポート 23aに加えられる。
[0109] 作業'旋回用左操作レバー 42は、アーム、上部旋回体を作動させるための操作レ バーであり、操作方向に応じてアーム、上部旋回体を作動させるとともに、操作量に 応じた速度でアーム、上部旋回体を作動させる。
[0110] 操作レバー 42には、操作方向、操作量を検出するセンサ 46が設けられている。セ ンサ 46は、操作レバー 42の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ 6に 入力する。操作レバー 42がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レ バー 42の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、アーム掘削操作量、ァー ムダンプ操作量を示すアームレバー信号 Larがコントローラ 6に入力される。また操作 レバー 42が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー 42の 中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、右旋回操作量、左旋回操作量を示 す旋回レバー信号 Lswがコントローラ 6に入力される。
[0111] 操作レバー 42がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー 42 の傾動量に応じたパイロット圧（PPC圧） PRarが、アーム用操作弁 22の各パイロット ポートのうちレバー傾動方向（アーム掘削方向、アームダンプ方向）に対応するパイ口 ットポート 22aに加えられる。
[0112] 同様に、操作レバー 42が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操 作レバー 42の傾動量に応じたパイロット圧（PPC圧） PRsw力 旋回用操作弁 24の各 パイロットポートのうちレバー傾動方向（右旋回方向、左旋回方向）に対応するパイ口 ットポート 24aに加えられる。
[0113] 走行用右操作レバー 43、走行用左操作レバー 44はそれぞれ右履帯、左履帯を作 動させるための操作レバーであり、操作方向に応じて履帯を作動させるとともに、操 作量に応じた速度で履帯を作動させる。
[0114] 操作レバー 43の傾動量に応じたパイロット圧 (PPC圧) PRcr力 右走行用操作弁 2 5のパイロットポート 25aに加えられる。 [0115] ノ ィロット圧 PRcrは、油圧センサ 9で検出され、右走行量を示す右走行パイロット圧
PRcrがコントローラ 6に入力される。
[0116] 同様に、操作レバー 44の傾動量に応じたパイロット圧（PPC圧） PRcl力 左走行用 操作弁 26のパイロットポート 26aに加えられる。
[0117] ノ ィロット圧 PRclは、油圧センサ 8で検出され、左走行量を示す左走行パイロット圧
PRclがコントローラ 6に入力される。
[0118] 各操作弁 21〜26は流量方向制御弁であり、対応する操作レバー 41〜44の操作 方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー 41〜44の操作量に 応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
[0119] ポンプ制御弁 5は、コントローラ 6から出力される制御電流 pc— epcによって動作し
、サーボピストンを介してポンプ制御弁 5を変化させる。
[0120] ポンプ制御弁 5は、油圧ポンプ 3の吐出圧 PRp (kg/cm2)と油圧ポンプ 3の容量 q (c c/rev)の積が制御電流 pc— epcに対応するポンプ吸収トルク Tp comを超えないよう に、油圧ポンプ 3の斜板 3aの傾転角を制御する。この制御は、 PC制御と呼ばれてい る。
[0121] 発電電動機 11には発電電動機 11の現在の実回転数 GENspd (rpm)、つまりェン ジン 2の実回転数を検出する回転センサ 14が付設されている。回転センサ 14で検出 される実回転数 GENspdを示す信号はコントローラ 6に入力される。
[0122] また、畜電器 12には畜電器 12の電圧 BATTvoltを検出する電圧センサ 15が設けら れて 、る。電圧センサ 15で検出される電圧 BATTvoltを示す信号はコントローラ 6に 入力される。
[0123] コントローラ 6は、ガバナ 4に対して、回転指令値を出力して、現在の油圧ポンプ 3の 負荷に応じた目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減して、エンジン 2の回転 数 nとトルク Tを調整する。
[0124] また、コントローラ 6は、インバータ 13に発電電動機指令値 GENcomを出力し発電 電動機 11を発電作用または電動作用させる。コントローラ 6からインバータ 13に対し て、発電電動機 11を発電機として作動させるための指令値 GENcomが出力されると 、エンジン 2で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸を介して発電電動機 11 の駆動軸に伝達されてエンジン 2のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電 動機 11で発生した交流電力はインバータ 13で直流電力に変換されて直流電源線を 介して蓄電器 12に電力が蓄積される（充電される）。
[0125] またコントローラ 6からインバータ 13に対して、発電電動機 11を電動機として作動さ せるための指令値 GENcomが出力されると、インバータ 13は発電電動機 11が電動 機として作動するように制御する。すなわち蓄電器 12から電力が出力され (放電され )蓄電器 12に蓄積された直流電力がインバータ 13で交流電力に変換されて発電電 動機 11に供給され、発電電動機 11の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動 機 11でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機 11の駆動軸を介してエンジン出力 軸に伝達されて、エンジン 2の出力トルクに加算される（エンジン 2の出力がアシストさ れる)。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ 3で吸収される。
[0126] 発電電動機 11の発電量（吸収トルク量）、電動量 (アシスト量;発生トルク量）は、上 記発電電動機指令値 GENcomの内容に応じて変化する。
[0127] 図 1は、建設機械 1の他の構成例を示す。
[0128] 図 1と図 3を対比してわ力るように、図 1に示す構成例では、図 3における PTO軸 10 、発電電動機 11、蓄電器 12、インバータ 13、回転センサ 14、電圧センサ 15が省略 されており、発電電動機 11による電動作用、発電作用は行われない構成となってい る。
[0129] 以下コントローラ 6で実行される制御内容について説明する。
[0130] (第 1実施例）
まず、第 1実施例について説明する。
[0131] この第 1実施例は、図 1に示す構成例を前提としている。図 4、図 6は、コントローラ 6 で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
[0132] 図 4に示すように、油圧ァクチユエータ目標流量演算部 50では、ブームレバー信号 Lbo、アームレバー信号 Lar、バケツトレバー信号 Lbk、旋回レバー信号 Lsw、右走行 パイロット圧 PRcr、左走行パイロット圧 PRclに基づいて、対応するブーム用油圧シリン ダ 31の目標流量 Qbo、アーム用油圧シリンダ 32の目標流量 Qar、パケット用油圧シリ ンダ 33の目標流量 Qbk、旋回用油圧モータ 34の目標流量 Qsw、右走行用モータ 35 の目標流量 Qcr、左走行用モータ 36毎の目標流量 Qclが演算される。
[0133] 記憶装置には、各油圧ァクチユエータ毎に、操作量と目標流量との関数関係 51a、
52a, 53a、 54a、 55a、 56a力 ^データテープノレ形式で記 '慮されて!ヽる。
[0134] ブーム目標流量演算部 51では、現在のブーム上げ方向の操作量若しくはブーム 下げ方向の操作量 Lboに対応するブーム目標流量 Qboが関数関係 51 aにしたがい 演算される。
[0135] アーム目標流量演算部 52では、現在のアーム掘削方向の操作量若しくはアームダ ンプ方向の操作量 Larに対応するアーム目標流量 Qarが関数関係 52aにしたがい演 算される。
[0136] パケット目標流量演算部 53では、現在のパケット掘削方向の操作量若しくはバケツ トダンプ方向の操作量 Lbkに対応するパケット目標流量 Qbkが関数関係 53aにした がい演算される。
[0137] 旋回目標流量演算部 54では、現在の右旋回方向の操作量若しくは左旋回方向の 操作量 Lswに対応する旋回目標流量 Qswが関数関係 54aにしたカ^、演算される。
[0138] 右走行目標流量演算部 55では、現在の右走行パイロット圧 PRcrに対応する右走 行目標流量 Qcrが関数関係 55aにしたがい演算される。
[0139] 左走行目標流量演算部 56では、現在の左走行パイロット圧 PRclに対応する左走 行目標流量 Qclが関数関係 56aにしたがい演算される。
[0140] なお、演算処理上、ブーム上げ操作量、アーム掘削操作量、パケット掘削操作量、 右旋回操作量は、プラス符合の操作量として扱い、ブーム下げ操作量、アームダン プ操作量、パケットダンプ操作量、左旋回操作量は、マイナス符合の操作量として扱 うものとする。
[0141] ポンプ目標吐出流量演算部 60では、油圧ァクチユエータ目標流量演算部 50で演 算された各油圧ァクチユエータ目標流量 Qbo、 Qar、 Qbk、 Qsw、 Qcr、 Qclの総和を、 ポンプ目標吐出流量 Qs醒として、下記のようにして求める処理が実行される。
[0142] Qsum=Qbo + Qar+Qbk+Qsw+Qcr+Qcl · , · (2)
ここで、各油圧ァクチユエータの目標流量の総和をポンプ目標吐出流量として 、る 1S 各油圧ァクチユエータ目標流量 Qbo、 Qar、 Qbk、 Qsw、 Qcr、 Qclのうちで最大の 目標流量を、油圧ポンプ 3の目標吐出流量としてもよ!、。
第 1のエンジン目標回転数演算部 61では、ポンプ目標吐出流量 Qs醒に対応する 第 1のエンジン目標回転数 ncomlが演算される。
[0143] 記憶装置には、ポンプ目標吐出流量 Qsumの増加に応じて第 1のエンジン目標回 転数 ncomlが増加する関数関係 6 laがデータテーブル形式で記憶されている。この 第 1のエンジン目標回転数 ncomlは、下記に示すように、変換定数を αとして、油圧 ポンプ 3を最大容量 qmaxで作動させた際にポンプ目標吐出流量 Qsumを吐出するこ とができる最小のエンジン回転数として与えられる。
[0144] ncoml = wsum/qmax' α · ·· (d)
第 1のエンジン回転数演算部 61では、現在のポンプ目標吐出流量 Qs醒に対応す る第 1のエンジン目標回転数 ncomlが関数関係 61a、つまり上記（3)式にしたがい演 算される。
[0145] 判定部 62では、現在のポンプ目標吐出流量 Qsumが所定の流量 (たとえば 10 (L/ min) )よりも大きいか否かが判定される。ここで、しきい値となる所定の流量は、各操 作レバー 41〜44が中立位置力も操作されたか否かを判断するための流量に設定さ れる。
[0146] 第 2のエンジン目標回転数設定部 68では、判定部 62の判定の結果、現在のボン プ目標吐出流量 Qsumが所定の流量 (たとえば 10 (L/min) )以下、つまり判定結果 が NOである場合には、第 2のエンジン目標回転数 ncom2が、エンジン 2のローアイド ル回転数 nL付近の回転数 nj (たとえば lOOOrpm)に設定される。これに対して現在 のポンプ目標吐出流量 Qsumが所定の流量（たとえば 10 (L/min) )よりも大き 、、つ まり判定結果が YESである場合には、第 2のエンジン目標回転数 ncom2が、エンジン 2のローアイドル回転数 nLよりも大きい回転数 nM (たとえば 1400rpm)に設定される
[0147] 最大値選択部 64では、第 1のエンジン目標回転数 ncoml、第 2のエンジン目標回 転数 ncom2のうちの!/、ずれか高!、方のエンジン目標回転数 ncoml2が選択される。
[0148] 図 4に示すポンプ出力制限演算部 70は、図 6に具体的に示される。なお、以下で は、判断結果 TRUEを Tと省略するとともに、判断結果 FALSEを Fと省略する。 [0149] 複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「走行操作」という操作パタ ーン（1)であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧 ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが、 Pplimitlに設定される。
[0150] ポンプ出力制限演算部 70では、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パター ンに応じて、油圧ポンプ 3の出力（馬力）制限値 Pplimitが演算される。
[0151] 油圧ポンプ 3の出力制限値として、予め Pplimitl、 Pplimit3、 Pplimit4、 Pplimit5、 Ppl imit6が演算される。油圧ポンプ 3の出力制限値の大きさは、図 11に示すトルク線図 上で示されるように、 Pplimitl, Pplimit2、 Pplimit3、 Pplimit4、 Pplimit5、 Pplimit6の順 番で順次小さくなるものとして設定されているものとする。
[0152] すなわち、右走行パイロット圧 Prcrが所定の圧力 Kcよりも大きいか、または左走行 ノ ィロット圧 Prclが所定の圧力 Kcよりも大きい場合には (ステップ 71の判断 T)、複数 の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「走行操作」という作業パターン（1 )であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが、 Pplimit 1に設定される。
[0153] 以下、同様にして、各ステップ 72〜79では以下のような判断が行われる。
[0154] すなわち、ステップ 72では、右旋回操作量 Lswが所定の操作量 Kswよりも大きぐ 左旋回操作量 Lswが所定の操作量— Kswよりも小さいか否かが判断される。
[0155] ステップ 73では、ブーム下げ操作量 Lboが所定の操作量 Kboよりも小さいか否か が判断される。
[0156] ステップ 74では、ブーム上げ操作量 Lboが所定の操作量 Kboよりも大きいか否か、 または、アーム掘削操作量 Laが所定の操作量 Kaよりも大きいか否力 または、ァー ムダンプ操作量 Laが所定の操作量—Kaよりも小さいか否力、または、パケット掘削操 作量 Lbkが所定の操作量 Kbkよりも大きいか否力 または、パケットダンプ操作量 Lbk が所定の操作量— Kbkよりも小さいか否かが判断される。
[0157] ステップ 75では、アーム掘削操作量 Laが所定の操作量 Kaよりも大きいか否かが判 断される。
[0158] ステップ 76では、パケット掘削操作量 Lbkが所定の操作量 Kbkよりも大きいか否か が判断される。 [0159] ステップ 77では、油圧ポンプ 3の吐出圧 PRpが所定の圧力 Kplよりも小さいか否か が判断される。
[0160] ステップ 78では、アームダンプ操作量 Laが所定の操作量—Kaよりも小さいか否か が判断される。
[0161] ステップ 79では、パケットダンプ操作量 Lbkが所定の操作量 Kbkよりも小さいか 否かが判断される。
[0162] ステップ 80では、油圧ポンプ 3の吐出圧 PRpが所定の圧力 Kp2よりも大きいか否か が判断される。
[0163] ステップ 81では、油圧ポンプ 3の吐出圧 PRpが所定の圧力 Κρ3よりも大きいか否か が判断される。
[0164] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断が Τでステップ 73の判断が Τである場合 には、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「旋回操作とブーム下 げ操作」 、う作業パターン (2)であると判断し、その作業パターンに適合するように 、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimit6に設定される。
[0165] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断が Tでステップ 73の判断力 でステップ 74の判断が Tである場合には、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターン は、「旋回操作とブーム下げ以外の作業機操作」という作業パターン (3)であると判断 し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが、 Pplim itlに設定される。
[0166] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断が Tでステップ 73の判断力 でステップ 74の判断力 である場合には、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターン は、「旋回操作の単独操作」という作業パターン (4)であると判断し、その作業パター ンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimit6に設定される。
[0167] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断が Tでステップ 76の判断が Tでステップ 77の判断が Tである場合には、複数の油圧ァクチユエータ 2 1〜26の作業パターンは、「アーム掘削操作とパケット掘削操作で負荷が小さいとき（ たとえば土砂を抱え込む作業)」と!、う作業パターン (5)であると判断し、その作業パ ターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimit2に設定され る。
[0168] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断が Tでステップ
76の判断が Τでステップ 77の判断力 である場合には、複数の油圧ァクチユエータ 2 1〜26の作業パターンは、「アーム掘削操作とパケット掘削操作で負荷が大きいとき（ たとえばアームとパケットの同時操作による掘削作業)」と 、う作業パターン (6)である と判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが 、 Pplimitlに設定される。
[0169] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断が Tでステップ
76の判断力 である場合には、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターン は、「アーム掘削操作」という作業パターン (7)であると判断し、その作業パターンに 適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimitlに設定される。
[0170] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断力 でステップ
78の判断が Tでステップ 79の判断が Tでステップ 80の判断が Tである場合には、複 数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「アーム排土操作とバケツト排土 操作で負荷が大きいとき (たとえばアームとパケットの同時排土操作による土砂押し 作業)」と 、う作業パターン (8)であると判断し、その作業パターンに適合するように、 油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimit3に設定される。
[0171] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断力 でステップ
78の判断が Tでステップ 79の判断が Tでステップ 80の判断力 である場合には、複 数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「アーム排土操作とバケツト排土 操作で負荷が小さいとき（たとえば空中でアームとパケットを同時に返す作業)」という 作業パターン (9)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3 の出力制限値 Pplimitが、 Pplimit5に設定される。
[0172] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断力 でステップ
78の判断が Tでステップ 79の判断 Fでステップ 81の判断が Tである場合には、複数 の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が大 、とき (たとえばアーム排土作業による土砂押し作業)」と!、う作業パターン（10)で あると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplim itが、 Pplimit3に設定される。
[0173] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断力 でステップ 78の判断が Tでステップ 79の判断 Fでステップ 81の判断力 である場合には、複数 の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が小 έ 、とき (たとえば空中でアームを返す作業)」と 、う作業パターン（11)であると判断 し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが、 Pplim it5に設定される。
[0174] ステップ 71の判断力 でステップ 72の判断力 でステップ 75の判断力 でステップ 78の判断力 である場合には、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の作業パターン は、「その他の作業」という作業パターン（12)であると判断し、その作業パターンに適 合するように、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimit力 Pplimitlに設定される。
[0175] 第 3のエンジン目標回転数演算部 63では、ポンプ出力制限演算部 70で演算され た油圧ポンプ 3の出力（馬力）制限値 Pplimitに対応する第 3のエンジン目標回転数 n com3が演算される。
[0176] 記憶装置には、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitの増加に応じて第 3のエンジン 目標回転数 ncom3が増加する関数関係 63aがデータテーブル形式で記憶されて ヽ る。
[0177] 第 3のエンジン回転数演算部 63では、現在の複数の油圧ァクチユエータ 21〜26 の作業パターン、つまり油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitに対応する第 3のエンジン 目標回転数 ncom3が関数関係 63aにしたがい演算される。
[0178] 最小値選択部 65では、最大値選択部 64で選択されたエンジン目標回転数 ncoml
2と、第 3のエンジン目標回転数 ncom3のうちのいずれか低い方のエンジン目標回転 数 ncomが選択される。
[0179] コントローラ 6は、ガバナ 4に対して、エンジン回転数 nを目標回転数 ncomにするた めの回転指令値を出力し、ガバナ 4は、図 10に示す目標トルク線 L1上でエンジン目 標回転数 ncomが得られるように燃料噴射量を増減する。
[0180] ポンプ吸収トルク演算部 66では、エンジン目標回転数 ncomに対応する油圧ポンプ 3の目標吸収トルク Tpcomが演算される。 [0181] 記憶装置には、エンジン目標回転数 ncomの増加に応じて油圧ポンプ 3の目標吸 収トルク Tpcomが増加する関数関係 66aがデータテーブル形式で記憶されて 、る。 この関数 66aは、図 10に示すトルク線図上の目標トルク線 L1に対応するカーブであ る。
[0182] 図 10は、図 2と同様にエンジン 2のトルク線図を示しており、横軸にエンジン回転数 n (rpm;rev/min)をとり、縦軸にトルク T (N 'm)をとつている。関数 66aは、同図 10 に示すトルク線図上の目標トルク線 L1に対応して 、る。
[0183] ポンプ吸収トルク演算部 66では、現在のエンジン目標回転数 ncomに対応する油 圧ポンプ 3の目標吸収トルク Tpcom力 関数 66aにしたがい演算される。
[0184] 制御電流演算部 67では、ポンプ目標吸収トルク Tpcomに対応する制御電流 pc— e pcが演算される。
[0185] 記憶装置には、ポンプ目標吸収トルク Tpcomの増加に応じて制御電流 pc— epcが 増加する関数関係 67aがデータテーブル形式で記憶されている。
[0186] ポンプ吸収トルク演算部 66では、現在のポンプ目標吸収トルク Tpcomに対応する 制御電流 pc— epcが関数関係 67aにしたがい演算される。
[0187] コントローラ 6からポンプ制御弁 5に対して制御電流 pc— epcが出力されてサーボピ ストンを介してポンプ制御弁 5を変化させる。ポンプ制御弁 5は、油圧ポンプ 3の吐出 圧 PRp (kg/cm2)と油圧ポンプ 3の容量 q (cc/rev)の積が制御電流 pc— epcに対応 するポンプ吸収トルク Tp
comを超えな!/、ように、油圧ポンプ 3の斜板 3aの傾転角を PC制御する。
[0188] つぎに、このような第 1実施例による効果について図 10を併せ参照して説明する。
[0189] 図 10に示すように、エンジン回転数 nの減少に伴いポンプ吸収トルク Tpcomが小さ くなる目標トルク線 L1にしたがってエンジン 2および油圧ポンプ 3を制御すると、燃費 、エンジン効率、ポンプ効率の向上が図られ、騒音が低減され、エンストが防止され るなどの効果が得られるものの、エンジン 2の応答性が悪いという問題がある。すなわ ち、たとえば掘削作業を開始しょうとして操作レバー 41等を中立位置から倒してェン ジン 2が低回転から上昇させようとしても、レバー倒し始めの初期の段階 (過渡状態） では油圧ポンプ 3の負荷が急激に上昇するためにエンジン出力がポンプ吸収馬力分 のパワーに対して余裕がなくエンジン 2を加速するためのパワーが不足する。このた めエンジン 2を目標回転数まで上昇させられな 、か、あるいは極めて緩慢にしか上昇 しないことがある。
[0190] この点、本第 1実施例では、現在のポンプ目標吐出流量 Qs醒に適合する第 1のェ ンジン目標回転数 ncomlを設定する一方で、現在のポンプ目標吐出流量 Qsumが所 定の流量 (たとえば 10 (L/min) )よりも大きいことが判定された場合には、エンジン口 一アイドル回転数 nLよりも大きい回転数 nM (たとえば 1400rpm)が第 2のエンジン目 標回転数 ncom2として設定される。そして、第 2のエンジン目標回転数 nCom2が第 1 のエンジン目標回転数 ncoml以上であれば、第 2のエンジン目標回転数 ncom2が得 られるようにエンジン回転数が制御される。また、第 2のエンジン目標回転数 ncom2に 対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ 3が制御される。
[0191] このため、たとえば掘削作業を開始しょうとして操作レバー 41等を中立位置から倒 した場合に、油圧ポンプ 3の負荷が急激に上昇する前にエンジン回転数が予め上昇 してエンジントルクが上昇するためエンジン 2を加速するためのパワーに余裕が生じ る。このためエンジン 2を低回転域から目標回転数まで迅速に上昇させることができ エンジン 2の応答性が向上する。
[0192] また、本第 1実施例では、現在のポンプ目標吐出流量 Qs醒に適合する第 1のェン ジン目標回転数 ncomlが設定される一方で、複数の油圧ァクチユエータ 21〜26の 作業パターンに応じて、油圧ポンプ 3の出力制限値 Pplimitが設定され、これに対応 する第 3のエンジン目標回転数 nCom3が設定される。第 3のエンジン目標回転数 nco m3が第 1のエンジン目標回転数 ncoml以下であれば第 3のエンジン目標回転数 nco m3が得られるようにエンジン回転数が制御され、第 3のエンジン目標回転数 ncom3に 対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ 3が制御される。このためボン プ吸収トルクを適切な値に定めることができ必要以上の無駄なエネルギー消費を抑 えることができる。
[0193] 図 12は、横軸を時間 tとして、一例として、作業パターン (7)、作業パターン (5)、作 業パターン (3)、作業パターン (11)、作業パターン (12)、作業パターン (2)の順序 で作業が行われた場合について、各操作レバー 41、 42の操作量であるブームレバ 一信号 Lbo、アームレバー信号 Lar、バケツトレバー信号 Lbk、旋回レバー信号 Lswの 時間変化、ポンプ吸収トルク Tpの時間変化、エンジン回転数 ηの時間変化をそれぞ れ示している。
[0194] 本第 1実施例によれば、図 12に示す一連の作業パターンで作業を行った場合に、 ポンプ吸収トルクを適切な値に定めることができ、必要以上の無駄なエネルギー消費 を抑えられると ヽうことが確認された。
[0195] 以上のように、本実施例では、各油圧ァクチユエータ 31〜36を操作する操作手段 41〜44の操作量より油圧ポンプ 3の現在の目標吐出流量 Qsumが演算され、この現 在のポンプ目標吐出流量 Qsumに適合する第 1のエンジン目標回転数 ncomlが設定 されるとともに、一方で、現在のポンプ目標吐出流量 Qsumが所定の流量 (たとえば 1 0 (L/min) )よりも大き!/ヽ場合に、操作手段 41〜44が非操作の状態カゝら操作状態に 切り替わつたものと判定し、この判定がされた場合には、エンジンローアイドル回転数 nLよりも大きい回転数 nM (たとえば 1400rpm)が第 2のエンジン目標回転数 ncom2 として設定されるようにして ヽる。
[0196] しかし、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に切り替わつたことの判定 は、これに限定されるわけではなぐ操作手段 41〜44の操作量が所定のしきい値よ りも大きい場合に、操作手段 41〜44が非操作の状態力も操作状態に切り替わつたも のと判定してもよい。
[0197] また、本実施例では、上述したように、各油圧ァクチユエータ 31〜36を操作する操 作手段 41〜44の操作量に応じて、現在のポンプ目標吐出流量 Qsumが求められ、こ のポンプ目標吐出流量 Qsumに適合する第 1のエンジン目標回転数 ncomlが設定さ れる。
[0198] しかし、本実施例における第 1の目標回転数の設定の仕方は、任意である。たとえ ば、従来技術で説明したのと同様に、燃料ダイヤルによりエンジン 2の回転数を設定 し、この燃料ダイヤルの設定値に応じて、エンジン 2の第 1の目標回転数 ncomlを設 定することができる。
[0199] (第 2実施例）
つぎに第 2実施例について説明する。 第 2実施例の建設機械 1の構成は、図 3に示す構成例を前提としており、図 1の構 成例に対して PTO軸 10、発電電動機 11、蓄電器 12、インバータ 13、回転センサ 14 、電圧センサ 15が付加されており、発電電動機 11による電動作用、発電作用が行わ れる。
[0200] 図 5、図 6、図 7、図 8は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す制御ブロック図で ある。
[0201] 図 5は、第 1実施例の図 4に対応する図であり、図 4と重複する部分については説明 を省略する。
[0202] 図 5、図 6に示すように、本第 2実施例では、第 1実施例と同様にして最小値選択部 65でエンジン目標回転数 ncomが選択されると、以下、図 7に示す制御ブロック図に 移行して以下説明する処理が実行される。
[0203] なお、以下ではエンジン回転数、エンジン目標回転数をそれぞれ、発電電動機回 転数、発電電動機目標回転数に変換した上で演算処理を行うようにしているが、下 記の説明にお 、て発電電動機回転数、発電電動機目標回転数をそれぞれエンジン 回転数、エンジン目標回転数に置換して同様の演算処理を行う実施も可能である。
[0204] 発電電動機目標回転数演算部 96では、現在のエンジン目標回転数 ncomに対応 する発電電動機 11の目標回転数 Ngencomが次式によって演算される。
[0205] Ngencom = ncom X K2 · · · (4)
ただし、 Κ2は、 PTO軸 10の減速比である。
[0206] アシスト有無判定部 90では、発電電動機 11の目標回転数 Ngencomと、回転センサ 14で検出される発電電動機 11の現在の実回転数 GENspdと電圧センサ 15で検出 される畜電器 12の現在の電圧 BATTvoltとに基づ!/、て、発電電動機 11によってェン ジン 2をアシストするか否か (アシスト有無）が判定される。
[0207] アシスト有無判定部 90は、図 8に具体的に示される。
[0208] まず、偏差演算部 91で、発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実回転数
GENspdとの偏差 Δ genspdが演算される。
[0209] つぎに、第 1の判定部 92では、発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実 回転数 GENspdとの偏差 Δ genspdが第 1のしき 、値 Δ GC1以上になった場合に、発 電電動機 11を電動作用すると判定し、アシストフラグ assist
flagを Tにし、発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実回転数 GENspdとの 偏差 Δ genspdが第 1のしき 、値 Δ GC1よりも小さ 、第 2のしき 、値 Δ GC2以下になつ た場合に、発電電動機 11を電動作用しない (ただし、必要に応じて発電作用させて 蓄電器 12に電力を蓄える）と判定し、アシストフラグを Fにする。
[0210] また、発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実回転数 GENspdとの偏差
Δ genspdが第 3のしき 、値 Δ GC3以下になった場合に、発電電動機 11を発電作用 すると判定し、アシストフラグ assist
flagを Tにし、発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実回転数 GENspdとの 偏差 Δ genspdが第 3のしき 、値 Δ GC3よりも大き 、第 4のしき 、値 Δ GC4以上にな つた場合に、発電電動機 11を発電作用しない (ただし、必要に応じて発電作用させ て蓄電器 12に電力を蓄える）と判定し、アシストフラグを Fにする。
[0211] このように、回転数偏差 A genspdが符合プラスで、ある程度以上大きくなると、発電 電動機 11を電動作用させエンジン 2をアシストさせるようにして!/、るのは、現在のェン ジン回転数と目標回転数とが離れている場合にエンジン目標回転数に向けて迅速 にエンジン回転数を上昇させるためである。
[0212] また、回転数偏差 Δ genspdが符合マイナスである程度以上大きくなると、発電電動 機 11を発電作用させエンジン 2を逆アシストさせるようにして!/、るのは、エンジン回転 数の減速時に発電作用させてエンジン回転数を迅速に低下させるとともにエンジン 2 のエネノレギーを回生するためである。
[0213] また第 1のしき 、値 Δ GC1と第 2のしき!/、値 Δ GC2との間にヒステリシスをもたせる とともに、第 3のしき 、値 Δ GC3と第 4のしき 、値 Δ GC4との間にヒステリシスをもたせ ることで、制御上のハンチングを防止している。
[0214] 第 2の判定部 93では、蓄電器 12の電圧 BATTvoltが所定の範囲 BC1〜： BC4 (BC 2〜BC3)内に収まっている場合に、アシストフラグ assist
flagを Tにし、所定の範囲外である場合には、アシストフラグ assist flagを Fにする。
[0215] 電圧値 BATTvoltに、第 1のしきい値 BC1、第 2のしきい値 BC2、第 3のしきい値 BC 3、第 4のしきい値 BC4を設定する。第 1のしきい値 BC1、第 2のしきい値 BC2、第 3 のしき 、値 BC3、第 4のしき!/、値 BC4の順序で大きくなるものとする。
[0216] 蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 3のしきい値 BC3以下になるとアシストフラグ assi st flagを Tにし、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 4のしきい値 BC4以上になるとァ シストフラグ assist
flagを Fにする。また、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 2のしきい値 BC2以上になる とアシストフラグ assist flagを Tにし、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 1のしきい値 B C 1以下になるとアシストフラグ assist
flagを Fにする。
[0217] このように蓄電器 12の電圧 BATTvoltが所定の範囲 BC1〜： BC4 (BC2〜： BC3)内 に収まっているときのみに、アシストさせるようにしているのは、所定範囲外の低電圧
、高電圧のときにアシストさせないようにすることで蓄電器 12に与える過充電や完全 放電等の悪影響を回避するためである。
[0218] また第 1のしきい値 BC1と第 2のしきい値 BC2との間にヒステリシスをもたせるととも に、第 3のしきい値 BC3と第 4のしきい値 BC4との間にヒステリシスをもたせることで、 制御上のハンチングを防止して 、る。
[0219] アンド回路 94では、第 1の判定部 92で得られたアシストフラグ assist flagと第 2の判 定部 93で得られたアシストフラグ assist flagがともに Tである場合に、最終的にアシス トフフグ assist
flagの内容を Tとし、それ以外である場合に、最終的にアシストフラグ assist flagの内容 を Fにする。
[0220] アシストフラグ判定部 95では、アシスト有無判定部 90から出力されるアシストフラグ assist flagの内容が Tであるか否かが判定される。
[0221] 発電電動機指令値切り替え部 87では、アシストフラグ判定部 95の判定結果が丁で あるか否か（F)に応じて、インバータ 13に与えるべき発電電動機指令値 GENcomの 内容を、目標回転数か、目標トルクかに切り替える。
[0222] 発電電動機 11は、インバータ 13を介して回転数制御若しくはトルク制御によって制 御される。
[0223] ここで、回転数制御とは、発電電動機指令値 GENcomとして目標回転数を与えて 目標回転数が得られるように発電電動機 11の回転数を調整する制御のことである。 また、トルク制御とは、発電電動機指令値 GENcomとして目標トルクを与えて目標ト ルクが得られるように発電電動機 11のトルクを調整する制御のことである。
[0224] モジュレーション処理部 97では、発電電動機 11の目標回転数が演算され出力され る。また、発電電動機トルク演算部 68では、発電電動機 11の目標トルクが演算され 出力される。
[0225] すなわち、モジュレーション処理部 97は、発電電動機目標回転数演算部 96で得ら れた発電電動機目標回転数 Ngencomに対して、特性 97aにしたがいモジユレーショ ン処理が施された回転数 Ngencomを出力する。発電電動機目標回転数演算部 96よ り入力された発電電動機目標回転数 Ngencomをそのまま出力するのではなくて、時 間 tをかけて徐々に回転数を増大させて、発電電動機目標回転数演算部 96より入力 された発電電動機目標回転数 Ngencomに到達させる。
[0226] 図 13、図 14を参照してモジュレーション処理を行わなかった場合に対してモジユレ ーシヨン処理を行った場合の効果にっ 、て説明する。
[0227] 図 13— 1、図 13— 2、図 14—1、図 14— 2は、図 2、図 10と同様に横軸をエンジン 回転数 nとし縦軸をトルク Tとするトルク線図を示して 、る。
[0228] 図 13— 1は、エンジンカ卩速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナ 4の動き を説明する図で、図 13— 2は、エンジン加速時にモジュレーション処理有りの場合の ガバナ 4の動きを説明する図である。
[0229] 図 14 1は、エンジン減速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナ 4の動き を説明する図で、図 14— 2は、エンジン減速時にモジュレーション処理有りの場合の ガバナ 4の動きを説明する図である。ガバナ 4としてメカガバナを使用すると、実際の エンジン回転数よりもガバナ 4が指定する回転数が遅れるという問題がある。
[0230] 図 13— 1、図 13— 2に示すように、油圧ポンプ 3の負荷が大きいときに低回転のマ ツチング点 P0から高回転側にエンジン 2を加速させる場合を想定する。
[0231] 図 13— 1、図 13— 2において、 P2はエンジントルクに対応し、エンジントルクにァシ スト分のトルクをカ卩えたもの力 エンジン 2と発電電動機 11を合わせた全トルク P3とな る。 P1はポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに加速トルクを合わせたものが 全トルク P3に対応している。
[0232] 図 13— 1に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数 とエンジン実回転数との偏差に応じたアシストトルクが発生する。偏差が大き 、場合 には、その大きな偏差に対応して、発電電動機 11によるアシストトルクが大きくなる。 このためガバナ 4の動きよりもエンジン 2が早く加速して、ガバナ 4が指定する回転数 よりも実回転数の方が大きくなる。エンジン 2が早く加速するとガバナ 4の調整により 燃料噴射量が減りエンジントルクが減少する。このためエンジン 2を発電電動機 11に よってアシストしているにもかかわらずエンジン 2がフリクションとなってしまい、ェンジ ン 2の加速度が上がらないことになる。このため燃料噴射量を減らしながら、エンジン トルクを減少させながら、エンジン 2がロスとなってエンジン 2が加速することなり、エネ ルギーロスを招くとともに、エンジン 2が十分に加速しないという結果を招く。
[0233] これに対して図 13— 2に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン 目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回 転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機 11で小さいアシストトルクが発 生する。このためガバナ 4の動きがエンジン 2の加速に追従し、ガバナ 4が指定する 回転数が実回転数に一致する。
[0234] このためエネルギーロスが低減され、エンジン 2が十分に加速する。
[0235] つぎにエンジン 2を減速させる場合にっ 、て説明する。
[0236] 図 14 1、図 14 2に示すように、油圧ポンプ 3の負荷が大きいときに高回転のマ ツチング点 P0から低回転側にエンジン 2を減速させる場合を想定する。
[0237] 図 14— 1、図 14— 2において、 P2はエンジントルクに対応し、エンジントルクに回生 トルクをカ卩えたもの力 エンジン 2と発電電動機 11を合わせた全トルク P3となる。 P1は ポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに減速トルクを合わせたものが全トルク P3に対応している。
[0238] 図 14— 1に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数 とエンジン実回転数との偏差に応じた回生トルクが発生する。偏差が大きい場合には
、その大きな偏差に対応して、発電電動機 11による回生トルクが大きくなる。このため ガバナ 4の動きよりもエンジン 2が早く減速して、ガバナ 4が指定する回転数よりも実回 転数の方が小さくなる。エンジン 2が早く減速するとガバナ 4の調整により燃料噴射量 が増加しエンジントルクが増大する。このためエンジン 2はトルクを増加させつつ発電 電動機 11で発電しながらエンジン 2が減速することになる。この結果、エンジン 2がト ルクを上げつつ、発電電動機 11によって、増加するエンジンエネルギーを回収しな がら、エンジン 2が減速することになり、無駄な発電が行われ、燃料を無駄に消費す ることになる。
[0239] これに対して図 14— 2に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン 目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回 転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機 11で小さい回生トルクが発生 する。このためガバナ 4の動きがエンジン 2の減速に追従し、ガバナ 4が指定する回 転数が実回転数に一致する。このためエンジン 2のトルクが負になり、発電電動機 11 によってエンジン 2の速度エネルギーを回収しながらエンジン 2が減速する。このため 無駄なエネルギー消費を招くことなく効率よくエンジン 2を減速させることができる。
[0240] 発電電動機トルク演算部 68では、電圧センサ 15で検出される畜電器 12の現在の 電圧 BATTvoltに基づいて、電圧 BATTvoltに対応する目標トルク Tgencomが演算さ れる。
[0241] 記憶装置には、蓄電器 12の電圧 BATTvoltの上昇 68bに応じて目標トルク Tgenco mが減少し、蓄電器 12の電圧 BATTvoltの下降 68cに応じて目標トルク Tgencomが増 加するというヒステリシスをもたせた関数関係 68aがデータテーブル形式で記憶され ている。この関数関係 68aは、発電電動機 11の発電量を調整することで蓄電器 12の 電圧値を所望の範囲内に維持するために設定されて！、る。
[0242] 発電電動機トルク演算部 68では、蓄電器 12の現在の電圧 BATTvoltに対応する目 標トルク Tgencomが関数関係 68aにしたがい出力される。
[0243] アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Tであると判定されると、 発電電動機指令値切り替え部 87が、モジュレーション処理部 97側に切り替えられ、 モジュレーション処理部 97から出力される発電電動機目標回転数 Ngencomが発電 電動機指令値 GENcomとしてインバータ 13に出力されて、発電電動機 11が回転数 制御され、発電電動機 11が電動作用若しくは発電作用をする。 [0244] また、アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Fであると判定され ると、発電電動機指令値切り替え部 87が、発電電動機トルク演算部 68側に切り替え られ、発電電動機トルク演算部 68から出力される発電電動機目標トルク Tgencomが 発電電動機指令値 GENcomとしてインバータ 13に出力されて、発電電動機 11がト ルク制御され、発電電動機 11が発電作用をする。
[0245] ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88では、アシストフラグ判定部 95の判定結果が Tであるか否か (F)に応じて、制御電流演算部 67に与えるべきポンプ目標吸収トルク Tの内容を、第 1のポンプ目標吸収トルク Tpcomlか、第 2のポンプ目標吸収トルク Tp com2かに切り替える。
[0246] 第 1のポンプ目標吸収トルク Tpcomlは、第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66 (図 4に示すポンプ吸収トルク演算部と同じ構成)で演算される。
[0247] すなわち、第 1のポンプ目標吸収トルク Tpcomlは、図 9 1のトルク線図における第 1の目標トルク線 L1上のトルク値として与えられる。第 1の目標トルク線 L1は、図 10で 説明したように、エンジン目標回転数 nが低下するに応じて油圧ポンプ 3の目標吸収 トルク Tpcomlが小さくなるような目標トルク線として設定されている。
[0248] 第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2は、第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85で 演算される。
[0249] すなわち、第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2は、図 9 1のトルク線図における第
1の目標トルク線 L1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなる第 2 の目標トルク線 L2上のトルク値として与えられる。
[0250] 第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66では、エンジン目標回転数 ncomに対応する 油圧ポンプ 3の第 1のポンプ目標吸収トルク Tpcomlが演算される。
[0251] 記憶装置には、エンジン目標回転数 ncomの増加に応じて油圧ポンプ 3の第 1の目 標吸収トルク Tpcomlが増加する関数関係 66aがデータテーブル形式で記憶されて いる。この関数 66aは、図 9—1 (図 10)に示すトルク線図上の第 1の目標トルク線 L1 に対応するカーブである。
[0252] 図 9—1は、図 10と同様にエンジン 2のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転 数 n (rpm;rev/min)をとり縦軸にトルク T(N'm)をとつている。関数 66aは、図 9—1 に示すトルク線図上の目標トルク線 L1に対応して 、る。
[0253] 第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66では、現在のエンジン目標回転数 ncomに対 応する第 1のポンプ目標吸収トルク Tpcomlが関数関係 66aにしたがい演算される。
[0254] 第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85では、発電電動機回転数 GENspd (エンジン 実回転数）に対応する油圧ポンプ 3の第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2が演算さ れる。
[0255] 記憶装置には、発電電動機回転数 GENspd (エンジン実回転数）に応じて油圧ポ ンプ 3の第 2の目標吸収トルク Tpcom2が変化する関数関係 85aがデータテーブル形 式で記憶されている。この関数 85aは、図 9—1に示すトルク線図上の第 2の目標トル ク線 L2に対応するカーブであり、第 1の目標トルク線 L1に対して、低回転領域でボン プ目標吸収トルクが大きくなるような特性を有して 、る。たとえば第 2の目標トルク線 L 2は、等馬力線に相当するカーブであり、エンジン回転数の上昇に応じてトルクが低 下するように特性を採用することができる。
[0256] 第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85では、現在の発電電動機回転数 GENspd ( エンジン実回転数）に対応する第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2が関数関係 85a にしたがい演算される。
[0257] アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Tであると判定されると、 ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が、第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85側 に切り替えられ、第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85から出力される第 2のポンプ 目標吸収トルク Tpcom2がポンプ目標吸収トルク Tpcomとして、後段のフィルタ処理部 89に出力される。
[0258] また、アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Fであると判定され ると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が、第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 6 6側に切り替えられ、第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66から出力される第 1のポ ンプ目標吸収トルク Tpcomlがポンプ目標吸収トルク Tpcomとして、後段のフィルタ処 理部 89に出力される。
[0259] 以上のようにしてポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88では、油圧ポンプ 3の目標 吸収トルク Tpcoml、 Tpcom2、つまり図 9—1の目標トルク線 Ll、 L2の選択が切り替え られる。
[0260] フィルタ処理部 89では、 目標トルク線 L1、 L2の選択が切り替えられた場合に、切り 替え前の目標トルク線 (たとえば第 2の目標トルク線 L2)上のポンプ目標吸収トルク（ 第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2)から、切り替え後の目標トルク線 (第 1の目標ト ルク線 L1)上のポンプ目標吸収トルク（第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcoml)へ、徐 々に変化させるフィルタ処理が行われる。
[0261] すなわち、フィルタ処理部 89は、 目標トルク線 L1、 L2の選択が切り替えられた場合 に、特性 89aにしたがいフィルタ処理が施された目標トルク値 Tpcomを出力する。 目 標トルク線 Ll、 L2の選択が切り替えられた場合に、切り替え前の目標トルク線 (たとえ ば第 2の目標トルク線 L2)上のポンプ目標吸収トルク (第 2のポンプ目標吸収トルク Tp com2)から、切り替え後の目標トルク線 (第 1の目標トルク線 L1)上のポンプ目標吸収 トルク（第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcoml)へとそのまま切り替え出力するのではな くて、時間 tをかけて徐々に切り替え前の目標トルク線 (第 2の目標トルク線 L2)上のポ ンプ目標吸収トルク（第 2のポンプ目標吸収トルク Tpcom2)から、切り替え後の目標ト ルク線 (第 1の目標トルク線 L1)上のポンプ目標吸収トルク（第 2のポンプ目標吸収ト ルク Tpcoml)へと滑らかに到達させる。
[0262] 図 9 1を用いて説明すると、第 2の目標トルク線 L2上の点 Gにおける第 2のポンプ 目標吸収トルク Tpcom2から、第 1の目標トルク線 L1上の点 Hにおける第 1のポンプ目 標吸収トルク Tpcom2に向けて徐々に時間をかけて変化する。
[0263] これによりトルクが急激に変化することでオペレータや車体に与えるショックを抑制す るとともに、操作感覚上の違和感をなくすことができる。
[0264] フィルタ処理は、アシストフラグ判定部 95の判定結果が Tから Fに切り替わった場合 、同判定結果力 から Tに切り替わった場合の両方の場合に行うようにしてもよぐど ちらか一方の切り替えが行われたときのみフィルタ処理を行うようにしてもよい。特に、 アシストフラグ判定部 95の判定結果が Tから Fに切り替わり第 2の目標トルク線 L2から 第 1の目標トルク線 L1に切り替わる場合に、フィルタ処理を行わないものとするとトル クが急激に低下してオペレータに大きな操作感覚の違和感を与えることが多い。この ため、判定結果が Tから Fに切り替わり第第 2の目標トルク線 L2から第 1の目標トルク 線 LIに切り替わる場合にはフィルタ処理を施すことが望ま 、。
[0265] フィルタ処理部 89から出力されたポンプ目標吸収トルク Tpcomは、図 4に示すもの と同構成の制御電流演算部 67に与えられる。
[0266] 制御電流演算部 67では、ポンプ目標吸収トルク Tpcomに対応する制御電流 pc— e pcが演算される。
[0267] 記憶装置には、ポンプ目標吸収トルク Tpcomの増加に応じて制御電流 pc— epcが 増加する関数関係 67aがデータテーブル形式で記憶されている。
[0268] 制御電流演算部 67では、現在のポンプ目標吸収トルク Tpcomに対応する制御電 流 pc— epcが関数関係 67aにしたがい演算される。
[0269] コントローラ 6からポンプ制御弁 5に対して制御電流 pc - epcが出力されてサーボピ ストンを介してポンプ制御弁 5を変化させる。ポンプ制御弁 5は、油圧ポンプ 3の吐出 圧 PRp (kg/cm2)と油圧ポンプ 3の容量 q (cc/rev)の積が制御電流 pc— epcに対応 するポンプ吸収トルク Tp
comを超えな!/、ように、油圧ポンプ 3の斜板 3aの傾転角を PC制御する。
[0270] つぎに本第 2実施例の効果にっ 、て説明する。
[0271] 本第 2実施例によれば、図 9—1に示すように、エンジン目標回転数が低下するに 応じて油圧ポンプ 3の目標吸収トルクが小さくなる第 1の目標トルク線 L1が設定される 。また、第 1の目標トルク線 L1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きく なる第 2の目標トルク線 L2が設定される。
[0272] そして、エンジン目標回転数に一致するように、エンジン回転数が制御される。たと えば各操作レバー 41〜44の操作量から油圧ポンプ 3の負荷が小さいと判断されると きには、エンジン目標回転数が低い回転数 nDに設定され、各操作レバー 41〜44の 操作量から油圧ポンプ 3の負荷が大きいと判断されるときには、エンジン目標回転数 が高い回転数 nEに設定される。
[0273] そして、エンジン目標回転数とエンジン 2の実際の回転数との偏差が所定のしき ヽ 値以上になって!/ヽる力否力が、つまり発電電動機 11によってエンジン 2をアシストす べき力否かが判定される。
[0274] エンジン目標回転数とエンジン 2の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上 になっていない場合には、第 1の目標トルク線 L1が選択され、エンジン目標回転数に 対応する第 1の目標トルク線 L1上のポンプ目標吸収トルクが得られるように、油圧ポ ンプ 3の容量が制御される。
[0275] このためエンジン目標回転数が低回転 nDに設定されているときには、ガバナ 4は、 エンジン目標回転数 nDに対応するレギュレーションライン FeD上において、第 1の目 標トルク線 L1と交差する点 Dを上限トルク値として、エンジン 2と油圧ポンプ吸収トルク がつりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第 1の目標トルク線 L1上の点 Dで マッチングする。
[0276] またエンジン目標回転数が高回転 nEに設定されているときには、ガバナ 4は、ェン ジン目標回転数 nEに対応するレギュレーションライン FeE上において、第 1の目標ト ルク線 L1と交差する点 Eを上限トルク値として、エンジン 2と油圧ポンプ吸収トルクが つりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第 1の目標トルク線 L1上の点 Eでマ ツチングする。
[0277] このため発電電動機 11によるアシストが行われていないときには、比較例と同様に 、エンジン 2は目標トルク線 L1に沿って制御されるため、燃費向上、ポンプ効率およ びエンジン効率の向上、騒音低減、エンスト防止等の効果が得られる。
[0278] エンジン目標回転数とエンジン 3の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上 になっている場合には、発電電動機 11が電動作用される。発電電動機 11が電動作 用された結果、図 9— 1に破線で示すトルク分がエンジントルクに加算される。
[0279] また、同しきい値以上になっている場合には、第 2の目標トルク線 L2が選択され、ェ ンジン回転数に対応する第 2の目標トルク線 L2上のポンプ目標吸収トルクが得られる ように、油圧ポンプ 3の容量が制御される。
[0280] この第 2実施例の制御について第 1実施例との対比において説明する。
[0281] ここで、たとえば掘削作業を開始すべく操作レバー 41等を中立位置力も倒した場 合を想定する。この場合、エンジン回転数を低回転から高回転の高負荷のマツチン グ点 Eまで上昇させる必要がある。
[0282] 第 1実施例の場合には、図 9— 2の経路 LN1に沿ってエンジン 2が加速する。掘削 作業開始の初期の段階では、エンジン回転を上昇 (過渡時)させながら作業機等を 作動させる必要がある。第 1実施例の場合には、エンジン 2の応答性はよいものの、 発電電動機 2によるアシストや第 2の目標トルク線 L2への移行がないため、エンジン 回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ 3の吸収トルクが小さくなつてしまう。このた め操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが遅くなり、作業効率の低下を招くと ともに、オペレータに操作感覚の違和感を与える。
[0283] 上述した第 1実施例に対して発電電動機 11によるアシストを加えた場合には、経路 LN2に沿ってエンジン 2が加速する。この場合、発電電動機 2によるアシストがあるた め、第 1実施例に比べてエンジン回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ 3の吸収 トルクが大きくなる。このため操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなり 、作業効率の低下を抑制でき、オペレータに与える操作感覚の違和感を軽減できる 。したがって第 2実施例の変形例として、第 1実施例に対して発電電動機 11によるァ シストを付加するだけの実施も可能である。
[0284] 第 2実施例の場合には、図 9— 3の経路 LN3に沿ってエンジン 2が加速する。第 2 実施例によれば、低回転力も第 2の目標トルク線 L2上の点 Fを経て E点に到達する。 すなわち操作レバー 41等を倒した直後に即座に油圧ポンプ吸収トルクが高トルクと なる点 Fに達するため、操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなる。この ためエンジン 2を加速させつつ作業機を、操作レバーの動きに遅れなぐ瞬時に力強 く動かすことができる。これにより作業効率が向上し、オペレータに操作感覚の違和 感を与えることがない。なお、仮に、発電電動機 11によるアシストなくして（図 9— 3に 示す斜線部分なくして）、第 2の目標トルク線 L2に移行させようとすると、エンジン 2に 過負荷が力かるおそれがある。第 2実施例では、発電電動機 11によるアシストを前提 として、第 2の目標トルク線 L2への移行を保証している。
[0285] 以上のように、第 2実施例によれば、エンジン効率、ポンプ効率等の向上を図りつ つ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させることができる。
[0286] (第 3実施例）
上述した第 2実施例では、建設機械 1の上部旋回体を油圧ァクチユエータ（油圧モー タ）によって旋回作動させる油圧旋回システムを前提として説明したが、以下では、建 設機械 1の上部旋回体を電動ァクチユエータで旋回作動させる電動旋回システムを 前提とする実施例 2について、説明する。
[0287] 図 15は、第 3実施例の構成図であり、電動旋回システムを搭載した建設機械 1の構 成を示している。
[0288] 同図 15に示すように、図 3の構成と同様に、図 1の第 1実施例に対して、 PTO軸 10 、発電電動機 11、蓄電器 12、インバータ 13、回転センサ 14、電圧センサ 15が付カロ されており、発電電動機 11による電動作用、発電作用が行われるのは同様であるが 、更に、上部旋回体を電動ァクチユエータ (旋回モータ 103)で旋回作動させるため の構成要素、つまり発電電動機コントローラ 100、電流センサ 101、旋回コントローラ 102、旋回モータ 103、旋回速度センサ 105が付加されている。
[0289] 図 5、図 6、図 16、図 17、図 18、図 19は、コントローラ 6で行われる処理内容を示す 制御ブロック図である。
[0290] 図 16は、第 2実施例の図 7に対応する制御ブロック 2を示す図であり、図 7と重複す る部分については以下において説明を省略する。
[0291] 同図 16に示すように、本第 3実施例の制御ブロック 2では、第 2実施例の制御ブロッ ク 2に対して、アシストトルクリミット演算部 110、第 3のポンプ最大吸収トルク演算部 1 06,最小値選択部 107が追加され、実施例 1の制御ブロック 2中の発電電動機指令 値切り替え部 87の代わりに、発電電動機指令値切り替え部 187、 287が設けられ、 実施例 1の制御ブロック 2中の発電電動機トルク演算部 68の代わりに、要求発電量 演算部 120が設けられて 、る。
[0292] 図 17は、第 2実施例の図 8に対応するアシスト有無判定部 90の内部構成を示すブ ロック図であり、図 8と重複する部分については以下において説明を省略する。
[0293] 図 18は、アシストルクリミット演算部 110の詳細な内部構成を示すブロック図である
[0294] 図 19は、要求発電量演算部 120の詳細な内部構成を示すブロック図である。
[0295] 本実施例を説明するにあたり、エンジントルクアシスト作用について定義をしておく
[0296] エンジンアシスト作用とは、ガバナ 4や燃料噴射ポンプを調整してエンジン 2の回転 数をある目標回転数になるように制御しているとき、エンジン実回転数が素早く目標 回転数に到達するように、発電電動機 11によってエンジン出力軸にトルクをカ卩えるこ とをいう。ここで、「トルクを加える」とは、エンジン回転を加速するときに素早く回転数 を増加させるために軸トルクを加算する場合だけではなぐエンジン回転を減速する ときに素早く回転数を減少させるために軸トルクを吸収する場合も含む意味で使用す る。
[0297] つまり、エンジントルクアシスト作用とは、前述の実施例 1において、発電電動機 11 を電動作用させてエンジン 2をアシストし、発電電動機 11を発電作用させてエンジン 2を逆アシストさせることに相当する。
[0298] エンジントルクアシスト作用の効果は、第 2実施例で前述した通り、エンジン回転の 加速時には、エンジン加速の応答性が良くなり、作業性が向上するととともに、ェンジ ン回転の減速時には、エンジン軸トルクが吸収されることでエンジン回転数が素早く 下がり、エンジン回転数の減速時の騒音や振動が改善される。また、エンジン回転数 を下げるときにエンジン軸トルクが吸収されるため、エンジン出力軸周りの慣性が持つ て！、た回転運動エネルギーを回収することができるので、エネルギー効率の面でも 向上すると ヽぅ効果が得られる。
[0299] これに対して、「エンジントルクアシスト作用をさせない」とは、発電電動機 11を発電 作用させて、そのエネルギー (電力）を蓄電器 12に供給したり、直接、旋回モータ 10 3に供給して電動の上部旋回体を作動させたりすることをいう。
[0300] 以上のようなエンジントルクアシスト作用させる力、エンジントルクアシスト作用させな いようにする制御は、後述するように、コントローラ 6からの指令に基づき、発電電動 機コントローラ 100、旋回コントローラ 102が実行する。
[0301] さて、図 15に示すように、第 3実施例にあっては、旋回マシナリ 104の駆動軸に電 動モータとしての旋回モータ 103が連結されており、この旋回モータ 103が駆動する ことにより旋回マシナリ 104が駆動し、スイングピ-オン、スイングサークル等を介して 上部旋回体が旋回作動するものである。
[0302] 旋回モータ 103は、発電作用と電動作用を行う。つまり旋回モータ 103は、電動機 として作動もし、また発電機としても作動する。旋回モータ 103が電動機として作動し たときには上部旋回体が旋回作動し、上部旋回体が旋回を停止したときには上部旋 回体のトルクが吸収されて旋回モータ 103が発電機として作動する。
[0303] 旋回モータ 103は、旋回コントローラ 102によって駆動制御される。旋回コントロー ラ 102は直流電源線を介して蓄電器 12に電気的に接続されているとともに、発電電 動機 100に電気的に接続されている。発電電動機コントローラ 100は、第 2実施例（ 図 3)のインバータ 13の機能を含んで構成されている。旋回コントローラ 102、発電電 動機コントローラ 100は、コントローラ 6から出力される指令に応じて制御される。
[0304] 旋回モータ 103に供給されている電流、つまり上部旋回体の負荷を示す旋回負荷 電流 SWGcurrは、電流センサ 101で検出される。電流センサ 101で検出された旋回 負荷電流 SWGcurrは、コントローラ 6に入力される。
[0305] 本第 3実施例では、図 5、図 6に示すように第 2実施例と同様にして最小値選択部 6 5でエンジン目標回転数 ncomが選択されると、以下、図 16に示す制御ブロック 2に移 行して以下に説明する処理が実行される。以下、各制御例について説明する。
[0306] (制御例 1)
本制御例 1では、要求発電量演算部 120で、蓄電器 12の蓄電状態に応じて、発電 電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算される。
[0307] そして、アシスト有無判定部 90では、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用さ せるか (判定結果 T)、ある 、はエンジントルクアシスト作用させな 、力ゝ (判定結果 F)が 判定される。
[0308] そして、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作 用させる (判定結果 T)と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が T 側、つまりモジュレーション処理部 97側に切り替えられて、発電電動機 11をエンジン トルクアシスト作用させる。この場合、モジュレーション処理部 97から発電電動機速度 指令値 (発電電動機目標回転数) Ngencomが発電電動機コントローラ 100に対して 出力される。発電機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngen comが得られるように発電電動機 11を回転数制御し、発電電動機 11を電動作用若し くは発電作用させてエンジントルクアシスト作用させる。これに対して、アシスト有無判 定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させない (判定結果 F) と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が F側に切り替えられて、発 電電動機 11の回転数制御がオフにされてエンジントルクアシスト作用されな 、ように なされるとともに、発電電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算 部 120側に切り替えられて、発電電動機 11が、要求発電量演算部 120で演算され た要求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるように発電作用される。この場合、 要求発電量演算部 120から要求発電量 Tgencomが、発電電動機トルク指令値 (発電 電動機目標トルク）として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。発電電 動機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標トルク Tgencomが得られるよ うに発電電動機 11をトルク制御し、発電電動機 11を発電作用させる。この場合、旋 回コントローラ 102は、発電電動機 11で発電された電力を蓄電器 12に供給したり、 直接、旋回モータ 103に供給して電動の上部旋回体を作動させたりする制御を行う。
[0309] このように本制御例 1では、エンジントルクアシスト作用の必要性に応じて、エンジン トルクアシスト作用させる力、エンジントルクアシスト作用させずに、要求発電量に応じ た発電を発電電動機 11で行わせるようにしたので、蓄電器 12の蓄電量を常に目標 とする状態に安定に維持できるとともに、作業機、特に上部旋回体の操作性を常に 高 、レベルに維持することができる。
[0310] (制御例 2)
本制御例 2では、要求発電量演算部 120で、蓄電器 12の蓄電状態に応じて、発電 電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算される。
[0311] 第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66では、エンジン目標回転数に応じて、油圧ポ ンプ 3が吸収可能な最大吸収トルクを示す第 1の最大トルク線 66aが設定される。
[0312] 第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85では、第 1の最大トルク線 66aに対して、ェン ジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の最大トルク線 85aが設定される。
[0313] そして、アシスト有無判定部 90では、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用さ せるか (判定結果 T)、ある 、はエンジントルクアシスト作用させな 、力ゝ (判定結果 F)が 判定される。
[0314] そして、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作 用させる（判定結果 T)と判定した場合には、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が T側、つまり第 2のポンプ目標吸収トルク演算部 85側に切り替えられて、最大トルク線 として第 2の最大トルク線 85aが選択され、現在のエンジン目標回転数に対応する第 2の最大トルク線 85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られる ように油圧ポンプ 3の容量が制御される。これに対してアシスト有無判定部 90によつ て、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させな 、 (判定結果 F)と判定した場 合には、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が F側、つまり第 1のポンプ目標吸収 トルク演算部 66側に切り替えられて、最大トルク線として第 1の最大トルク線 66aが選 択され、現在のエンジン目標回転数に対応する第 1の最大トルク線 66a上のポンプ 吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ 3の容量が制御 される。ポンプ容量の制御は、前述の実施例 1と同様にコントローラ 6からポンプ制御 弁 5に対して制御電流 pc-epcを出力しサーボピストンを介して油圧ポンプ 3の斜板 3 aを変化させることで行う。
また、アシスト有無判定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用 させる (判定結果 T)と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が T側、 つまりモジュレーション処理部 97側に切り替えられて、発電電動機 11をエンジントル クアシスト作用させる。この場合、モジュレーション処理部 97から発電電動機速度指 令値 (発電電動機目標回転数) Ngencomが発電電動機コントローラ 100に対して出 力される。発電機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngenco mが得られるように発電電動機 11を回転数制御し、発電電動機 11を電動作用若しく は発電作用させてエンジントルクアシスト作用させる。これに対して、アシスト有無判 定部 90によって、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させない (判定結果 F) と判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部 187が F側に切り替えられて、発 電電動機 11の回転数制御がオフにされてエンジントルクアシスト作用されな 、ように なされるとともに、発電電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算 部 120側に切り替えられて、要求発電量演算部 120で演算された要求発電量 Tgenc omに応じた発電量が得られるように発電電動機 11が発電作用される。この場合、要 求発電量演算部 120から要求発電量 Tgencomが、発電電動機トルク指令値 (発電電 動機目標トルク）として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。発電電動 機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標トルク Tgencomが得られるよう に発電電動機 11をトルク制御し、発電電動機 11を発電作用させる。この場合、旋回 コントローラ 102は、発電電動機 11で発電された電力を蓄電器 12に供給したり、直 接、旋回モータ 103に供給して電動の上部旋回体を作動させたりする制御を行う。
[0316] このように本制御例 2では、制御例 1と同様に、エンジントルクアシスト作用の必要性 に応じて、エンジントルクアシスト作用させる力、エンジントルクアシスト作用させずに 、要求発電量に応じた発電を発電電動機 11で行わせるようにしたので、蓄電器 12の 蓄電量を常に目標とする状態に安定に維持できるとともに、作業機、特に上部旋回 体の操作性を常に高いレベルに維持することができる。
[0317] し力も制御例 2では、発電電動機 11によってエンジントルクアシスト作用させながら 、第 1の最大トルク線 66aに対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくな る第 2の最大トルク線 85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得ら れるように油圧ポンプ 3の容量を制御するようにしたため、エンジン回転上昇時の初 期の段階での油圧ポンプ 3の吸収トルクを大きくすることができる。このため操作レバ 一の動きに対して作業機の動き出しが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、ォペレ ータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。なお、第 2実施例で述べたように、仮 に、発電電動機 11によってエンジントルクアシスト作用させることなく第 2の最大トルク 線 L2に従って制御しょうとすると、エンジン 2に過負荷力かかるおそれがある。すなわ ち、エンジントルクアシスト作用なしで、第 2の最大トルク線 85aに従って油圧ポンプ 3 の容量を制御しょうとすると、エンジン単体での出力以上のトルクを油圧ポンプ 3が吸 収することになつてしまい、エンジン回転数を増カロさせることができないば力りでなぐ 高負荷によりエンジン回転数がダウンして、最悪の場合エンストに至ることがある。こ のように制御例 2では、発電電動機 11によるエンジントルクアシスト作用を前提として 、第 2の最大トルク線 85aに従った制御を保証している。
[0318] (制御例 3)
上述した制御例 1、制御例 2において、アシスト有無判定部 90で、具体的には、図 17に示すような判定が行われる。すなわち、第 1の判定部 92では、発電電動機目標 回転数 Ngencomと発電電動機実回転数 GENspdとの偏差 Δ genspdの絶対値が所定 のしきい値以上になった場合、つまりエンジン目標回転数とエンジン 2の実際の回転 数との偏差の絶対値が所定のしきい値以上になっている場合に、発電電動機動機 1 1をエンジントルクアシスト作用させると判定し、アシストフラグ assist
flagを Tにする。これに対して発電電動機目標回転数 Ngencomと発電電動機実回転 数 GENspdとの偏差 Δ genspdの絶対値が所定のしき 、値以下になった場合、つまり エンジン目標回転数とエンジン 2の実際の回転数との偏差が所定のしきい値よりも小 さくなつて!/、る場合に、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させな 、と判定し 、アシストフラグを Fにする。
[0319] 回転数偏差 Δ genspdが符合プラスである程度以上大きくなつた場合には、発電電 動機 11を電動作用させエンジン 2をアシストさせる。これにより、現在のエンジン回転 数と目標回転数とが離れている場合にエンジン目標回転数に向けて迅速にエンジン 回転数が上昇する。 また、回転数偏差 Δ genspdが符合マイナスである程度以上大 きくなつた場合には、発電電動機 11を発電作用させエンジン 2を逆アシストさせる。こ れにより、エンジン回転数の減速時に発電作用されてエンジン回転数が迅速に低下 するとともにエンジン 2のエネノレギ が回生される。
[0320] 以上のように本制御例 3では、偏差に対してしき 、値を設けてエンジントルクアシス ト作用させるか否かを判断しているため、制御が安定する。すなわち、仮に偏差に対 してしき!ヽ値を設けな 、で偏差があったことをもって即座にエンジントルクアシスト作 用をさせるとすると、エンジン目標回転数近くのエンジン回転数でエンジントルクァシ スト作用をし続ける結果となり、エネルギーロスにつながる。これは、エンジントルクァ シスト作用するエネルギーの源は、元々エンジン 2のエネルギーであるため、ェンジ ントルクアシスト作用をすると発電電動機 11の効率分だけ必ずエネルギーロスが増 えてしまうからである。一般的に発電電動機 11は小さなトルクで駆動、発電すると効 率が悪くなる。
[0321] (制御例 4)
上述した制御例 1、制御例 2において、アシスト有無判定部 90で、具体的には、図 17に示すような判定が行われる。すなわち、第 2の判定部 93では、蓄電器 12の電圧 値 BATTvolt、つまり蓄電量が所定のしきい値 BC1以下の場合には、発電電動機動 機 11をエンジントルクアシスト作用させな!/、と判定し、アシストフラグ assist flagを Fにする。このように蓄電器 12の蓄電量が低いときにエンジントルクアシスト作 用させな 、ようにすることで蓄電器 12の過放電を回避でき蓄電器 12の寿命低下を 回避することができる。特に第 3実施例は、電動旋回システムを前提としているため、 上部旋回体を旋回作動させるために蓄電エネルギーが必要であり、仮に蓄電量が減 りすぎると旋回性能の悪影響を与えることになる。蓄電器 12の蓄電量が低いときにェ ンジントルクアシスト作用させないようにすることで、蓄電量低下により旋回性能が悪 化することを回避することができる。
[0322] (制御例 5)
上述した制御例 1、制御例 2において、アシスト有無判定部 90で、具体的には、図 17に示すような判定が行われる。すなわち、旋回出力演算部 95では、旋回モータ 1 03の現在の出力 SWGpowが下記（5)式によって、旋回負荷電流 SWGcurrと蓄電器 12の電圧値 BATTvoltとを用いて演算される。
[0323] SWGpow = SWGcurr X BATTvolt X Kswg · · · (5)
なお、 Kswgは、定数である。
[0324] そして、第 3の判定部 96では、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしき い値 SC1以上である場合には、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させな いと判定し、アシストフラグ assist
flagを Fにする。また、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpow力 しきい値 SC1よりも 小さ!/、しき!/、値 SC2以下である場合には、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作 用させると判定し、アシストフラグ assist
flagを Tにする。このようにしきい値 SC1としきい値 SC2との間にヒステリシスをもたせる ことで、制御上のハンチングを防止している。
[0325] アンド回路 94では、第 1の判定部 92で得られたアシストフラグ assist flagと、第 2の 判定部 93で得られたアシストフラグ assist flagと、第 3の判定部 96で得られたアシスト フフク assist
flagがともに Tである場合に、最終的にアシストフラグ assist flagの内容を Tとし、いず れカが Fである場合には、最終的にアシストフラグ assist
flagの内容を Fとする。 [0326] 一方、図 19に示すように、要求発電量演算部 120では、蓄電器 12の電圧値 BAT Tvolt、つまり蓄電器 12の蓄電状態と、旋回負荷電流 SWGcurr、つまり旋回モータ 1 03の駆動状態に応じて、発電電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算される。
[0327] 電動旋回システムの場合には、上部旋回体を旋回作動させるために電気工ネルギ 一が必要になる。上部旋回体を高出力で旋回作動させるには蓄電器 12の蓄積エネ ルギーだけでは足りず、発電電動機 11を発電作用させて旋回モータ 103に電力を 供給しなければならない。要求発電量演算部 120において、蓄電器 12の蓄電状態（ 電圧値 BATTvolt)だけではなぐ旋回電動機 11の駆動状態 (旋回負荷電流 SWGc urr)を考慮して 、るのはこのことを意味する。
[0328] 本制御例 5によれば、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしきい値 S C1以上である場合には、発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させないと判 定され、エンジントルクアシスト作用が禁止される一方で、蓄電器 12の蓄電状態 (電 圧値 BATTvolt)のみならず旋回モータ 6の駆動状態 (旋回負荷電流 SWGcurr)を考 慮して発電電動機 11の要求発電量 Tgencomが演算され、この要求発電量 Tgencom に応じた発電が発電電動機 11で行われ、発電した電力が旋回モータ 103に供給さ れる。このため旋回性能を落とすことなく上部旋回体を旋回作動させることができる。
[0329] (制御例 6)
上述したように回転数偏差 Δ genspdが符合プラスである程度以上大きくなつた場合 には、モジュレーション処理部 97から発電電動機速度指令値 (発電電動機目標回転 数) Ngencomが発電電動機コントローラ 100に対して出力され、発電機コントローラ 10 0は、これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngencomが得られるように発電電動機 1 1を回転数制御し、発電電動機 11を電動作用させる。すなわち、現在のエンジン回 転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、発電電動機 11を電動作用させて 、エンジン 2のトルク線図上にお!、てエンジン 2の軸トルクを加算してエンジン回転数 を上昇させエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機 11の出力 トルクを制御する。
[0330] また、回転数偏差 Δ genspdが符合マイナスである程度以上大きくなつた場合には、 モジュレーション処理部 97から発電電動機速度指令値 (発電電動機目標回転数) Ng encomが発電電動機コントローラ 100に対して出力され、発電機コントローラ 100は、 これを受けて、発電電動機目標回転数 Ngencomが得られるように発電電動機 11を回 転数制御し、発電電動機 11を発電作用させる。すなわち、現在のエンジン回転数が エンジン目標回転数よりも大きい場合には、発電電動機 11を発電作用させて、ェン ジンのトルク線図上においてエンジン 2の軸トルクを吸収してエンジン回転数を下降 させエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機 11の出力トルクを 制御する。
[0331] (制御例 7)
上述したように、アシスト有無判定部 90で、蓄電器 12の電圧値 BATTvolt、つまり 蓄電量が所定のしきい値 BC1以下と判定された場合には、発電電動機 11をェンジ ントルクアシスト作用させない (判定結果 F)と判定され、発電電動機指令値切り替え 部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えられて、要求発電量演算 部 120で演算された要求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動 機 11が発電作用される。
[0332] しかし、ここで仮に、蓄電器 12の蓄電量があるしきい値以下に達すると即座にェン ジントルクアシスト作用を禁止して、エンジントルクアシスト作用されて ヽる状態から要 求発電量に応じた発電作用がされている状態に急に切り替えてしまうと、エンジン 2 の出力軸に急負荷が加わることがある。このためエンジン 2が急負荷に対処できずに トルクの出力が追いつかずエンジン回転数が急に低下してしまうことがある。エンジン 回転数の急低下は、作業機の出力低下につながり作業効率上望ましくない。
[0333] そこで、本制御例 7では、エンジントルクアシスト作用されて 、る状態から要求発電 量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動機 11が出し得る トルクの上限値（トルクリミット）を、蓄電器 12の蓄電量 (電圧値 BATTvolt)の減少に 応じて、徐々に小さな値にする。具体的には、図 18に示すように、アシストトルクリミツ ト演算部 110の演算部 111では、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 1の所定値 BD 1から、第 1の所定値 BD1よりも小さい第 2の所定値 BD2に減少するに従って、発電 電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimitが徐々に減じられ る値として求められて、出力される。 [0334] 発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させる (判定結果 T)と判定され、発電 電動機指令値切り替え部 287が T側、つまりアシストトルクリミット演算部 110側に切り 替えられている場合には、アシストトルクリミット演算部 110から発電電動機トルクリミツ ト GENtrqlimitが、発電電動機トルク指令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomの制 限値として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。
[0335] エンジントルクアシスト作用させると判定された場合には、発電電動機 11は、目標 回転数が得られるように速度制御で動作する。発電電動機 11の発電電動機トルク指 令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomは、速度制御ループの結果、演算される。
[0336] 発電電動機コントローラ 100は、速度制御ループ力も演算された発電電動機トルク 指令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomが、アシストトルクリミット演算部 110で演算 された発電電動機トルクリミット GENtrqlimitを超えな ヽように、発電電動機 11を制御 し、発電電動機 11をアシスト作用させる。つまり発電電動機 11のトルクをトルク上限 値 GENtrqlimit以下の範囲で制御する。そして、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが所 定のしきい値 BC1以下となって、発電電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要 求発電量演算部 120側に切り替えられると、要求発電量演算部 120で演算された要 求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機 11が発電作用され る。この場合、要求発電量演算部 120から要求発電量 Tgencomが、発電電動機トル ク指令値 (発電電動機目標トルク）として、発電電動機コントローラ 100に対して出力 される。発電電動機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標トルク Tgenc omが得られるように発電電動機 11をトルク制御し、発電電動機 11を発電作用させる 。このように本制御例 7では、エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発 電量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動機 11が出し得 るトルクの上限値（トルクリミット） GENtrqlimitを、蓄電器 12の蓄電量（電圧値 BATT volt)の減少に応じて、徐々に小さな値にしたので、エンジントルクアシスト作用されて いる状態力 要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替わる際の発電 電動機 11の発電トルク変化が滑らかなものとなり、この切り替え時にエンジン回転数 が低下してしまうことを回避することができる。
[0337] (制御例 8) この制御例 8では、上述した制御例 7において、アシストトルクリミット演算部 110の 演算部 111で以下のような制御が行われる。すなわち、蓄電器 12の電圧値 BATTvo Itが第 1の所定値 BD1から、第 1の所定値 BD1よりも小さい第 2の所定値 BD2に減少 するに従って、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimit が徐々に減じられる値として求められて出力される一方で、一度減じられたトルク上 限値 GENtrqlimitを増加させる場合には、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが第 3の所 定値 BD3から、第 3の所定値 BD3よりも大きい第 4の所定値 BD4に増加するに従つ て、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimitが徐々に 増加される値として求められて、出力される。
[0338] このように発電電動機トルクリミット GENtrqlimitの変化のさせ方にヒステリシスをもた せることで、制御を安定して行わせることができる。
[0339] (制御例 9)
上述したように、アシスト有無判定部 90で、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpo wが所定のしきい値 SCI以上と判定された場合には、発電電動機 11をエンジントル クアシスト作用させない (判定結果 F)と判定され、発電電動機指令値切り替え部 287 が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えられて、要求発電量演算部 120 で演算された要求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機 11 が発電作用される。
[0340] ここで、制御例 7と同様に、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしきい 値 SC1以上に達すると即座にエンジントルクアシスト作用を禁止して、エンジントルク アシスト作用されている状態力 要求発電量に応じた発電作用がされている状態に 急に切り替えてしまうと、エンジン 2の出力軸に急負荷が加わることがある。このため エンジン 2が急負荷に対処できずにトルクの出力が追いつかずエンジン回転数が急 に低下してしまうことがある。エンジン回転数の急低下は、作業機の出力低下につな 力 Sり作業効率上望ましくない。
[0341] 本制御例 9では、制御例 7と同様に、エンジントルクアシスト作用されて 、る状態か ら要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動機 11 が出し得るトルクの上限値（トルクリミット）を、旋回電動機 11の現在の出力 SWGpow の増加に応じて、徐々に小さな値にする。
[0342] 具体的には、図 18に示すように、アシストトルクリミット演算部 110の旋回出力演算 部 112では、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが前述の（5)式（SWGpow= S WGcurr X BATTvolt X Kswg
)によって求められ、つぎに演算部 113では、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpo wが第 1の所定値 SDlから、第 1の所定値 SDlよりも大きい第 2の所定値 SD2に増加 するに従って、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット） GENtrqlimit が徐々に減じられる値として求められて、出力される。
[0343] 演算部 111で求められたトルク上限値 GENtrqlimitと、演算部 113で求められたト ルク上限値 GENtrqlimitのうち小さ 、方の値が最小値選択部 114で選択されて、最 終的なトルク上限値 (発電電動機トルクリミット GENtrqlimit)として、アシストトルクリミ ット演算部 110から出力されることになる。
[0344] 発電電動機 11をエンジントルクアシスト作用させる (判定結果 T)と判定され、発電 電動機指令値切り替え部 287が T側、つまりアシストトルクリミット演算部 110側に切り 替えられている場合には、アシストトルクリミット演算部 110から発電電動機トルクリミツ ト GENtrqlimitが、発電電動機トルク指令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomの制 限値として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。
[0345] エンジントルクアシスト作用させると判定された場合には、発電電動機 11は、目標 回転数が得られるように速度制御で動作する。発電電動機 11の発電電動機トルク指 令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomは、速度制御ループの結果、演算される。
[0346] 発電電動機コントローラ 100は、速度制御ループ力も演算された発電電動機トルク 指令値 (発電電動機目標トルク) Tgencomが、アシストトルクリミット演算部 110で演算 された発電電動機トルクリミット GENtrqlimitを超えな ヽように、発電電動機 11を制御 し、発電電動機 11をアシスト作用させる。つまり発電電動機 11のトルクをトルク上限 値 GENtrqlimit以下の範囲で制御する。
[0347] そして、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしきい値 SC1以上となつ て、発電電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切 り替えられると、要求発電量演算部 120で演算された要求発電量 Tgencomに応じた 発電量が得られるように発電電動機 11が発電作用される。この場合、要求発電量演 算部 120から要求発電量 Tgencomが、発電電動機トルク指令値 (発電電動機目標ト ルク）として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。発電電動機コントロー ラ 100は、これを受けて、発電電動機目標トルク Tgencomが得られるように発電電動 機 11をトルク制御し、発電電動機 11を発電作用させる。このように本制御例 9では、 エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発電量に応じた発電作用がされ ている状態に切り替える前に、発電電動機 11が出し得るトルクの上限値（トルクリミット ) GENtrqlimitを、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowの増加に応じて、徐々に 小さな値にしたので、エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発電量に 応じた発電作用がされている状態に切り替わる際の発電電動機 11の発電トルク変化 が滑らかなものとなり、この切り替え時にエンジン回転数が低下してしまうことを回避 することができる。
[0348] (制御例 10)
この制御例 10では、上述した制御例 9において、アシストトルクリミット演算部 110の 演算部 113で以下のような制御が行われる。すなわち、旋回モータ 103の現在の出 力 SWGpowが第 1の所定値 SD1から、第 1の所定値 SD1よりも大きい第 2の所定値 S D2に増加するに従って、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット) G ENtrqlimitが徐々に減じられる値として求められて、出力される一方で、一度減じら れたトルク上限値 GENtrqlimitを増加させる場合には、旋回モータ 103の現在の出 力 SWGpowが第 3の所定値 SD3から、第 3の所定値 SD3よりも小さ 、第 4の所定値 S D4に減少するに従って、発電電動機 11のトルク上限値 (発電電動機トルクリミット) G ENtrqlimitが徐々に増加される値として求められて、出力される。
[0349] このように発電電動機トルクリミット GENtrqlimitの変化のさせ方にヒステリシスをもた せることで、制御を安定して行わせることができる。
[0350] (制御例 11)
上述したように、アシスト有無判定部 90で、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが所定 のしきい値 BC1以下と判定された場合、あるいは旋回モータ 103の現在の出力 SW Gpowが所定のしきい値 SC1以上と判定された場合には、発電電動機 11をエンジン トルクアシスト作用させない (判定結果 F)と判定され、発電電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えられて、要求発電量演算部 1 20で演算された要求発電量 Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機 1 1が発電作用される。
[0351] ここで、蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが所定のしきい値 BC1以下に達した力、ある いは旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしきい値 SC1以上に達すると 即座にエンジントルクアシスト作用を禁止して、エンジントルクアシスト作用されて！、る 状態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に急に切り替えてしまうと、 エンジン 2の出力軸に急負荷が加わることがある。このためエンジン 2が急負荷に対 処できずにトルクの出力が追いつかずエンジン回転数が急に低下してしまうことがあ る。エンジン回転数の急低下は、作業機の出力低下につながり作業効率上望ましく ない。
[0352] 本制御例 11では、制御例 7、制御例 8、制御例 9、制御例 10の実施に代えて、ある いはこれら各制御例の実施と併せて、エンジントルクアシスト作用されて 、る状態から 要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替えた直後は、発電電動機 1 1の発電トルクをアシスト終了時のトルクから徐々に発電電動機 11の要求発電量に 応じた発電トルクまで変化させる制御を実施することで、同切り替え時のエンジン回 転数の急低下を回避するものである。
[0353] 具体的には、図 19に示すように、要求発電量演算部 120の演算部 121では、蓄電 器 12の電圧値 BATTvoltが第 1の所定値 BE1から、第 1の所定値 BE1よりも小さい 第 2の所定値 BE2に減少するに従って、要求発電出力 Pがゼロ出力力 徐々に発電 電動機 11の要求発電量に応じた発電出力 Pmaxまで増加される値として求められて 、出力される。ここで、一度増加された要求発電出力 Pを減少させる場合には、蓄電 器 12の電圧値 BATTvoltが第 3の所定値 BE3から、第 3の所定値 BE3よりも大きい 第 4の所定値 BE4に増加するに従って、要求発電出力 Pが徐々に減少される値とし て求められて、出力するようにしている。
[0354] このように要求発電出力 Pの変化のさせ方にヒステリシスをもたせることで、制御を安 定して行わせるようにして 、る。 [0355] 一方、旋回出力演算部 122では、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpow力 旋回 負荷電流 SWGcurrと蓄電器 12の電圧値 BATTvoltとを用いて、前述の（5)式（SW Gpow = SWGcurr X BATTvolt X Kswg)により求められる。つぎに、演算部 123では 、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが第 1の所定値 SE1から、第 1の所定値 S E1よりも大きい第 2の所定値 SE2に増加するに従って、要求発電出力 Pがゼロ出力 から徐々に発電電動機 11の要求発電量に応じた発電出力 Pmaxまで増加される値と して求められて、出力される。ここで、一度増加された要求発電出力 Pを減少させる 場合には、旋回モータ 103の現在の出力 SWGpowが第 3の所定値 SE3から、第 3の 所定値 SE3よりも小さい第 4の所定値 SE4に減少するに従って、要求発電出力 Pが 徐々に減少される値として求められて、出力するようにしている。
[0356] このように要求発電出力 Pの変化のさせ方にヒステリシスをもたせることで、制御を安 定して行わせるようにして 、る。
[0357] 演算部 121で求められた要求発電出力 Pと、演算部 123で求められた要求発電出 力 Pのうち大きい方の値が最大値選択部 124で選択されて、最終的な要求発電出力 Pgencomとして、発電電動機要求発電トルク演算部 125に加えられる。発電電動機 要求発電トルク演算部 125では、発電電動機回転数 GENspdと要求発電出力 Pgenc omとを用いて下記（6)式によって、発電電動機要求発電トルク Tgencomが求められ る。
[0358] Tgencom = Pgencom ÷ GENspd X Kgen · · · (6ノ
なお、 Kgenは定数である。
[0359] 要求発電量演算部 120からは、最終的に上記 (6)式により得られた発電電動機要 求発電トルク Tgencom、つまり発電電動機 11の発電トルクをゼロトルクから徐々に発 電電動機の要求発電量に応じた発電トルクまで増カロさせるような要求発電トルク Tge ncomが出力されることになる。
[0360] 蓄電器 12の電圧値 BATTvoltが所定のしきい値 BC1以下に達した力、あるいは旋 回モータ 103の現在の出力 SWGpowが所定のしきい値 SC1以上に達すると、発電 電動機指令値切り替え部 287が F側、つまり要求発電量演算部 120側に切り替えら れる。 [0361] この切り替えの直後は、上述のごとぐ発電電動機 11の発電トルクをゼロトルクから 徐々に発電電動機 11の要求発電量に応じた発電トルクまで増加させる要求発電ト ルク、つまり要求発電量 Tgencomが、発電電動機トルク指令値 (発電電動機目標トル ク）として、発電電動機コントローラ 100に対して出力される。発電電動機コントローラ 100は、これを受けて、発電電動機目標トルク Tgencomが得られるように発電電動機 11をトルク制御し、発電電動機 11を発電作用させる。
[0362] このように本制御例 11では、エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発 電量に応じた発電作用がされている状態に切り替えた直後は、発電電動機 11の発 電トルクをゼロトルクから徐々に発電電動機 11の要求発電量に応じた発電トルクまで 増加させる制御を実施するようにしたので、エンジントルクアシスト作用されて 、る状 態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替わる際の発電電動機 11の発電トルク変化が滑らかなものとなり、この切り替え時にエンジン回転数が低下 してしまうことを回避することができる。
[0363] (制御例 12)
制御例 7、 8、 9、 10では、エンジントルクアシスト作用中に発電電動機 11のトルクリ ミット値を徐々に小さくする制御について説明した。
[0364] し力し、エンジントルクアシスト作用中に発電電動機 11のトルク上限値（トルクリミット 値)を徐々に小さくする制御を行うとすると、エンジン 2をアシストする力が徐々に小さ くなることから、当然ながらエンジントルクアシスト作用されている状態力 要求発電 量に応じた発電作用がされている状態に切り替わる際に、エンジン 2の加速が悪ィ匕 する。
[0365] そこで、本制御例 12では、発電電動機 11のトルク上限値が減少するに従って、油 圧ポンプ 3の最大吸収トルクが徐々に減じられるように油圧ポンプ 3の容量を制御す ることで、エンジン 2のアシスト力の低下に合わせて油圧ポンプ 3の吸収トルクを低下 させ、エンジン 2のアシスト力の低下に伴うエンジン回転数加速の悪化を回避するも のである。
[0366] すなわち、図 16に示すように、アシストトルクリミット演算部 110からは発電電動機ト ルクリミット GENtrqlimit力 発電電動機 11のトルク上限値 Tgencom2として、第 3のポ ンプ最大吸収トルク演算部 106に対して出力される。第 3のポンプ最大吸収トルク演 算部 106には、発電電動機 11の発動発電機トルクリミット GENtrqlimitが減少するに 従って、油圧ポンプ 3の最大吸収トルク（第 3のポンプ最大吸収トルク) Tpcommaxが 徐々に減じられる第 3の最大トルク線 L3が、発動発電機トルクリミット GENtrqlimitと第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommaxとの関数関係 106aとしてデータテーブル形式 で記憶されている。第 3のポンプ最大吸収トルク演算部 106では、現在の発電電動 機 11の発動発電機トルクリミット GENtrqlimitに対応する第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommax力 関数関係 106aに従い演算される。
[0367] 一方、第 1のポンプ最大吸収トルク（第 1のポンプ目標吸収トルク) Tpcomlは、第 1 のポンプ目標吸収トルク演算部 66で、第 1の最大トルク線 (第 1の目標トルク線) L1上 の値として、関数関係 66aに従い演算される。
[0368] また、第 2のポンプ最大吸収トルク（第 2のポンプ目標吸収トルク) Tpcom2は、第 2の ポンプ目標吸収トルク演算部 85で、第 2の最大トルク線 (第 2の目標トルク線) L2上の 値として、関数関係に 85aに従い演算される。
[0369] 最小値選択部 107では、現在の第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommaxと現在の第 2のポンプ最大吸収トルク Tpcom2のうちいずれか小さいほうのポンプ最大吸収トルク 値が選択されて、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88の T側端子に出力される。
[0370] ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88の F側端子には、現在の第 1のポンプ最大吸 収トルク Tpcomが加えられる。
[0371] アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Tであると判定されると、 ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が、最小値選択部 107側に切り替えられ、第 2 のポンプ目標吸収トルク演算部 85から出力される現在の第 2のポンプ最大吸収トル ク Tpcom2と、第 3のポンプ最大吸収トルク演算部 106から出力される現在の第 3のポ ンプ最大吸収トルク Tpcommaxのうち、小さいほうの値がポンプ最大吸収トルク Tpcom として、後段のフィルタ処理部 89に出力される。
[0372] また、アシストフラグ判定部 95でアシストフラグ assit flagの内容が Fであると判定され ると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部 88が、第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 6 6側に切り替えられ、第 1のポンプ目標吸収トルク演算部 66から出力される現在の第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcomlがポンプ最大吸収トルク Tpcomとして、後段のフィ ルタ処理部 89に出力される。以下、フィルタ処理部 89で前述のフィルタ処理が行わ れ、制御電流演算部 67から制御電流 pc— epcがポンプ制御弁 5に出力されて、油圧 ポンプ 3の斜板 3aが調整される。すなわち、発電作用を行うときは、第 3の最大トルク 線 L3から定まる第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommaxの大きさにかかわりなぐ第 1 の最大トルク線 L1から定まる第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcomlが選択されて、この 第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcomlをポンプ吸収トルクの上限 Tpcomとして、油圧ポ ンプ 3の容量が制御される。一方、エンジントルクアシスト作用を行うときは、第 2の最 大トルク線 L2から定まる第 2のポンプ最大吸収トルク Tpcom2と、第 3の最大トルク線 L 3から定まる第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommaxのうち小さい方が選択されて、こ の小さ 、方のポンプ最大吸収トルクをポンプ吸収トルクの上限 Tpcomとして、油圧ポ ンプ 3の容量が制御される。
[0373] このように本制御例によれば、発電電動機 11のトルク上限値が減少するに従って、 油圧ポンプ 3の最大吸収トルクが徐々に減じられるように油圧ポンプ 3の容量を制御 するようにしたので、エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発電量に応 じた発電作用がされている状態に切り替わる際にエンジン 2のアシスト力の低下に合 わせて油圧ポンプ 3の吸収トルクが低下してエンジン 2の軸トルクの変化が滑らかなも のとなり、エンジン 2のアシスト力の低下に伴うエンジン回転数加速の悪化を回避する ことができる。
[0374] (制御例 13)
上述のように、エンジントルクアシスト作用されている状態と要求発電量に応じた発 電作用がされている状態との間の切り替え時には、油圧ポンプ 3の最大吸収トルクの 選択力 第 2のポンプ最大吸収トルク Tpcom2あるいは第 3のポンプ最大吸収トルク T pcommaxと、第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcomlとの間で切り替わる。このため、切り 替え時に、ポンプ吸収トルクの急な変化によって、ポンプ吐出流量の変化による作業 機速度のガクつきなど、オペレータに操作上の違和感を与えるおそれがある。
[0375] そこで、本制御例では、油圧ポンプ 3の最大吸収トルクの選択が切り替えられた場 合に、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収トルク へ、徐々に変化させる制御を行うようにして、切り替え時にポンプ吐出流量の急な変 化を防ぎ、作業機速度のガクつきなど、オペレータに対する操作上の違和感を回避 しょうとするちのである。
[0376] すなわち、図 16に示すように、第 2の最大トルク線 L2または第 3の最大トルク線 L3と 、第 1の最大トルク線 L1との間で最大トルク線の選択が切り替えられると、フィルタ処 理部 89は、時間 tの経過に伴い最大トルク値 Tpcomが変化する特性 89aにしたがつ て最大トルク値 Tpcomを徐々に変化させる。特性 89aは、時定数てに応じたカーブを 有している。これによつて、切り替え前の最大トルク線 (たとえば第 3の目標トルク線 L3 )上のポンプ最大吸収トルク（第 3のポンプ最大吸収トルク Tpcommax)から、切り替え 後の最大トルク線 (第 1の最大トルク線 L1)上のポンプ最大吸収トルク（第 1のポンプ 最大吸収トルク Tpcoml)へとそのまま切り替えられることなぐ切り替え前の最大トル ク線 (たとえば第 3の目標トルク線 L3)上のポンプ最大吸収トルク (第 3のポンプ最大 吸収トルク Tpcommax)から、切り替え後の最大トルク線 (第 1の最大トルク線 L1)上の ポンプ最大吸収トルク（第 1のポンプ最大吸収トルク Tpcoml)へ、時間 tをかけて徐々 に滑らかに変化することになる。トルク線図上での動きは、図 9—1を用いて前述した のと同様である。
[0377] これによりエンジントルクアシスト作用されている状態と要求発電量に応じた発電作 用がされている状態との間の切り替え時におけるポンプ吸収トルクの急な変化によつ て、ポンプ吐出流量の変化による作業機速度のガクつきなど、オペレータに操作上 の違和感を回避することができる。
[0378] 上述のフィルタ処理は、アシストフラグ判定部 95の判定結果が T力も Fに切り替わつ た場合、同判定結果力^から Tに切り替わった場合の両方の場合に行うようにしても よぐどちらか一方の切り替えが行われたときのみフィルタ処理を行うようにしてもよい
[0379] (制御例 14)
上述の制御例 13において、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後の ポンプ最大吸収トルクへ変化させる際の時定数 τは、切り替え前のポンプ最大吸収 トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切り替え前のボン プ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも大き ヽ場合の方が、大 き 、値に設定されることが望ま 、。
[0380] これは時定数 τを一律に大きな値に設定すると、ポンプ最大吸収トルクが小さい状 態から大きい状態に切り替えられた場合に、ポンプ最大吸収トルクの変化の時定数 が大きいために、作業機の動きが鈍くなつてしまうからである。
産業上の利用可能性
[0381] 以上のように、本発明に力かるエンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの 制御装置、並びにエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置は、特にェン ジンによって油圧ポンプを駆動し、任意の建設機械を含む作業機械を制御する場合 に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、 各油圧ァクチユエータを操作する操作手段と、
前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、
前記操作手段の操作量をもとに油圧ポンプの目標流量を演算する目標流量演算 手段と、
前記目標流量に応じて、エンジンの第 1の目標回転数を演算する第 1の目標回転 数演算手段と、
前記操作手段が非操作の状態力 操作状態に切り替わつたことを判定する操作状 態判定手段と、
前記操作状態判定手段により操作状態に切り替わつたと判定された場合には、ェ ンジンの目標回転数をローアイドル回転数よりも高い第 2の目標回転数に設定する 第 2の目標回転数設定手段と、
前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちの!/、ずれか高!、方の目 標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
[2] 前記操作状態判定手段は、
前記操作手段の操作量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わ つたと判定し、前記操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作 状態に切り替わつたと判定することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの制御装置
[3] 前記操作状態判定手段は、
前記油圧ポンプの目標流量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り 替わったと判定し、前記油圧ポンプの目標流量が所定のしきい値よりも大きい場合に は操作状態に切り替わつたと判定することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの制 御装置。
[4] エンジンによって駆動される油圧ポンプと、 前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される複数の油圧ァクチユエータと、 各油圧ァクチユエータを操作する操作手段と、
前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、
前記検出手段により得られた操作量に応じて、エンジンの第 1の目標回転数を設定 する第 1の目標回転数設定手段と、
各操作手段の操作量および油圧ポンプの負荷圧から前記複数の油圧ァクチユエ ータの作業パターンを判別する判別手段と、
各作業パターンに応じて、油圧ポンプの馬力制限値を設定する馬力制限値設定手 段と、
前記油圧ポンプの馬力制限値に応じて、エンジンの第 2の目標回転数を設定する 第 2の目標回転数設定手段と、
前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちいずれか小さい方の目 標回転数に対応するポンプ吸収トルクが得られるように、油圧ポンプの容量を制御す る容量制御手段と、
前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちいずれか小さい方の目 標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンおよび油圧ポンプの制御装置。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される複数の油圧ァクチユエータと、 各油圧ァクチユエータを操作する操作手段と、
前記操作手段の操作量を検出する検出手段と、
燃料ダイヤルによりエンジン回転数を設定する手段と、
燃料ダイヤルの設定値に応じて、エンジンの第 1の目標回転数を設定する第 1の目 標回転数設定手段と、
各操作手段の操作量および油圧ポンプの負荷圧から前記複数の油圧ァクチユエ ータの作業パターンを判別する判別手段と、
各作業パターンに応じて、油圧ポンプの馬力制限値を設定する馬力制限値設定手 段と、 油圧ポンプの馬力制限値に応じて、エンジンの第 2の目標回転数を設定する第 2の 目標回転数設定手段と、
前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちいずれか小さい方の目 標回転数に対応するポンプ吸収トルクが得られるように、油圧ポンプの容量を制御す る容量制御手段と、
前記第 1の目標回転数および前記第 2の目標回転数のうちいずれか小さい方の目 標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンおよび油圧ポンプの制御装置。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、 前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発電電動機に電力を供給 する蓄電器と、
前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電電動機の要求発電量を演算する演算 手段と、
前記エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、 エンジン目標回転数に応じて、前記油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示 す最大トルク線を設定する最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数力、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を 制御する回転数制御手段と、
現在のエンジン目標回転数に対応する最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限と するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御する容量制御手段と 前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 ある 、はエンジントルクァ シスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、前記発電電動 機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、前記発電電動機を前 記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
[7] エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、 前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する 蓄電器と、
前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電電動機の要求発電量を演算する演算 手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第 1 の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段と、
第 1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数力、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を 制御する回転数制御手段と、
前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 ある 、はエンジントルクァ シスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、最大トルク線として第 2の最大トルク線を選択し、現在のエンジン目 標回転数に対応する第 2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸 収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によつ て、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、最 大トルク線として第 1の最大トルク線を選択し、現在のエンジン目標回転数に対応す る第 1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られる ように油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、前記発電電動 機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、前記発電電動機を前 記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
[8] 判定手段は、
エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい 値以上になっている場合に、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると 判定し、エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定の しきい値よりも小さくなつている場合に、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作 用させないと判定することを特徴とする請求項 6または 7に記載のエンジン、油圧ボン プおよび発電電動機の制御装置。
[9] 前記蓄電器が現在蓄電して!/、る蓄電量を演算する蓄電量演算手段を備え、
前記判定手段は、
前記蓄電量演算手段によって演算された蓄電量が所定のしきい値以下の場合に は、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定することを特徴とす る請求項 8に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
[10] 建設機械の上部旋回体を旋回させる旋回電動機と、
前記上部旋回体を旋回操作する旋回操作手段と、
前記旋回操作手段による旋回操作に応じて前記旋回電動機を駆動制御する制御 手段と、
前記旋回電動機の現在の出力を演算する出力演算手段と、
前記蓄電器の蓄電状態および前記旋回電動機の駆動状態に応じて、前記発電電 動機の要求発電量を演算する演算手段とを備え、
前記判定手段は、
前記旋回電動機の現在の出力が、所定のしきい値以上の場合には、前記発電電 動機をエンジントルクアシスト作用させな ヽと判定することを特徴とする請求項 8記載 のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
[11] 前記発電電動機制御手段は、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも 小さい場合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを加算してェ ンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、前記発電電動機 の出力トルクを制御し、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも大きい場 合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを吸収してエンジン回 転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、前記発電電動機の出力ト ルクを制御することを特徴とする請求項 6または 7に記載のエンジン、油圧ポンプおよ び発電電動機の制御装置。
[12] 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に前記発電電動機のトルクをトル ク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
前記蓄電器の蓄電量が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定 値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値設定手段 と、
を備えたことを特徴とする請求項 6または 7に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発 電電動機の制御装置。
[13] 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に前記発電電動機のトルクをトル ク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
前記蓄電器の蓄電量が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも小さい第 2の所定 値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度減じられ たトルク上限値を増加させる場合には、前記蓄電器の蓄電量が第 3の所定値から、 該第 3の所定値よりも大きい第 4の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を 徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項 6または 7に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発 電電動機の制御装置。
[14] 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に前記発電電動機のトルクをトル ク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
前記旋回電動機の現在の出力が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも大きい第 2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値 設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項 10に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電 動機の制御装置。
[15] 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上 限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
前記旋回電動機の現在の出力が第 1の所定値から、該第 1の所定値よりも大きい第 2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度 減じられたトルク上限値を増カロさせる場合には、旋回電動機の現在の出力が第 3の 所定値から、該第 3の所定値よりも小さい第 4の所定値に減少するに従って、前記ト ルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項 10に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電 動機の制御装置。
[16] 発電電動機制御手段は、
前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用力 発電作用に切り替えた直後には 、前記発電電動機の発電トルクをアシスト終了時のトルク力 徐々に前記発電電動機 の要求発電量に応じた発電トルクまで変化させるように制御することを特徴とする請 求項 6に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
[17] エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、 前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発電電動機に電力を供給 する蓄電器と、
前記蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段 と、
前記エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、 エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第 1 の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段と、
第 1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数力、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を 制御する回転数制御手段と、
発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 ある 、はエンジントルクアシスト 作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、前記発電電動 機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、前記発電電動機を前 記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、
前記発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第 1の所定値から、該第 1の所 定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記油圧ポンプの最大吸収トル クが徐々に減じられる第 3の最大トルクを演算する第 3のポンプ最大吸収トルク演算 手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第 2の最大トルク線上のポ ンプ吸収トルクまたは前記第 3のポンプ最大吸収トルク演算手段より演算された第 3 のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収トルクの上限として、前記油圧 ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によって、前記発電電動機をェンジ ントルクアシスト作用させないと判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対 応する第 1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得ら れるように油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプ力 吐出された圧油が供給される油圧ァクチユエータと、 前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに前記発電電動機に電力を供給 する蓄電器と、
前記蓄電器の蓄電状態に応じて、前記発電電動機の要求発電量を演算する演算 手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、 エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第 1 の最大トルク線を設定する第 1の最大トルク線設定手段と、
第 1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第 2の最大トルク線を設定する第 2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数力、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を 制御する回転数制御手段と、
前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる力 ある 、はエンジントルクァ シスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機を エンジントルクアシスト作用させな 、と判定した場合には、前記発電電動機を前記要 求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と、
前記発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第 1の所定値から、該第 1の所 定値よりも小さい第 2の所定値に減少するに従って、前記油圧ポンプの最大吸収トル クが徐々に減じられる第 3の最大トルクを演算する第 3のポンプ最大吸収トルク演算 手段と、
前記判定手段によって、前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判 定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第 2の最大トルク線上のポ ンプ吸収トルクまたは前記第 3のポンプ最大吸収トルク演算手段より演算された第 3 のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収トルクの上限として、油圧ポンプ の容量を制御するとともに、前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクァ シスト作用させないと判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第 1 の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように 油圧ポンプの容量を制御し、さらに油圧ポンプの最大吸収トルクの選択が切り替えら れた場合に、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収 トルクへ、徐々に変化させるポンプ容量制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ変 化させる際の時定数は、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最 大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え 後のポンプ最大吸収トルクよりも大きい場合の方力 大きい値に設定されることを特 徴とする請求項 18に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
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