特許 6243808 ハイブリッド式作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6243808

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】ハイブリッド式作業車両

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/16 20160101AFI20171127BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20171127BHJP

   B60L 11/12 20060101ALI20171127BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20171127BHJP

   F02D 29/04 20060101ALI20171127BHJP

   B60W 10/30 20060101ALI20171127BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20171127BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20171127BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   B60W20/16ZHV

   B60W10/06 900

   B60L11/12

   F02D29/06 D

   F02D29/04 H

   F02D29/06 N

   B60W10/30 900

   B60W20/00 900

   B60K6/46

   E02F9/20 Z

【請求項の数】1

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-138710(P2014-138710)

(22)【出願日】2014年7月4日

(65)【公開番号】特開2016-16688(P2016-16688A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2016年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】509241041

【氏名又は名称】株式会社ＫＣＭ

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100167748

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輝

(72)【発明者】

【氏名】石田 一雄

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 徳孝

【審査官】 田中 将一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０９９２５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２４１５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１５７５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１５０３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９８６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ６／２０ − ６／５４７

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ２０／５０

Ｅ０２Ｆ ３／４２ − ３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４ − ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／２０ − ９／２２

Ｆ０２Ｄ ２９／００ − ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンで駆動される発電電動機と、
前記発電電動機の電力で駆動される走行電動機と、
走行制動時に前記走行電動機で発生した回生電力が充電される蓄電装置と、
前記エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、
前記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータと、
前記走行電動機の要求トルク指令を出力するアクセルペダルと、
前記可変容量油圧ポンプのポンプ要求流量指令を出力する操作装置と、
前記要求トルク指令と前記ポンプ要求流量指令とに基づいて、前記エンジンの回転数と前記可変容量油圧ポンプの押除け容積を制御するとともに、前記発電電動機のトルクと、前記走行電動機のトルクと、前記蓄電装置の充放電とを制御するコントローラとを備えるハイブリッド式作業車両において、
前記コントローラは、前記アクセルペダルがオフ操作された場合、前記アクセルペダルがオフ操作されたときから所定時間経過までの間、前記発電電動機の負荷が最小、かつ前記操作装置からの出力で前記可変容量油圧ポンプの押除け容積が最小となる場合の前記エンジンの回転数の低減率に比べて、小さい低減率で前記エンジンの回転数を低減させることを特徴とするハイブリッド式作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド式作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、レバー操作量、作業モードおよびスロットルダイヤルの設定値、上部旋回体の旋回速度等の情報に基づいて、燃費を抑制したエンジン制御を行う作業機械が知られている（たとえば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２４１５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、アクセルペダルのオン操作とオフ操作とを繰り返す作業において、低下したエンジン回転数を再度増加させる場合には、ＰＭ発生量が増加するとともに、燃費が低下するという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）本発明によるハイブリッド式作業車両は、エンジンで駆動される発電電動機と、発電電動機の電力で駆動される走行電動機と、走行制動時に走行電動機で発生した回生電力が充電される蓄電装置と、エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータと、走行電動機の要求トルク指令を出力するアクセルペダルと、可変容量油圧ポンプのポンプ要求流量指令を出力する操作装置と、要求トルク指令とポンプ要求流量指令とに基づいて、エンジンの回転数と可変容量油圧ポンプの押除け容積を制御するとともに、発電電動機のトルクと、走行電動機のトルクと、蓄電装置の充放電とを制御するコントローラとを備える。そしてコントローラは、アクセルペダルがオフ操作された場合、アクセルペダルがオフ操作されたときから所定時間経過までの間、発電電動機の負荷が最小、かつ操作装置からの出力で可変容量油圧ポンプの押除け容積が最小となる場合のエンジンの回転数の低減率に比べて、小さい低減率でエンジンの回転数を低減させる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、減速時のエンジン回転数の低減率を緩やかに、具体的には、エンジン無負荷状態でエンジンを減速する際の低減率よりも小さくした。たとえばエンジン回転数下限値が設定され、減速と増速を繰り返すハイブリッド作業車両において、エンジン回転数下限値までエンジン回転数が下がらない状態で増速可能となるようにした。これにより、ＰＭ発生量が抑制されるとともに、燃費の低下が抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両の外観側面図

【図2】実施の形態によるハイブリッド式作業車両の回路ブロック図

【図3】メインコントローラの機能を説明するブロック図

【図4】許容充電電力マップの一例を示す図

【図5】ポンプ要求流量マップの一例を示す図

【図6】アクセル要求トルクマップの一例を示す図

【図7】（ａ）は蓄電管理部の機能を説明するブロック図,（ｂ）はエンジン回転数下限値演算部の機能を説明するブロック図

【図8】エンジン回転数の上限と車速との関係を説明する図

【図9】エンジン回転数下限とアクセルペダルの操作量との関係を説明する図

【図10】エンジン回転数下限とキャパシタ電圧との関係を説明する図

【図11】エンジン回転数と時間との関係を模式的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照しながら、本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業車両について説明する。図１は実施の形態のハイブリッド式作業車両２００の一例として示されるホイールローダの外観側面図であり、図２はハイブリッド式作業車両２００の主要構成を示す回路ブロック図である。

【0009】

図１に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、アーム２０１、バケット２０、前輪１８ａ，１８ｂ等を有する前部車体２０２と、運転室１９、後輪１８ｃ，１８ｄ等を有する後部車体２０３とを有する。アーム２０１はリフトシリンダ１３の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット２０はバケットシリンダ１４の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。なお、前輪１８ａ，１８ｂと後輪１８ｃ，１８ｄについて、総称する場合には車輪１８として説明する。

【0010】

前部車体２０２と後部車体２０３とは、不図示の連結軸により互いに回動自在に連結されている。このハイブリッド式作業車両２００は、連結軸にて前部車体２０２と後部車体２０３とが屈曲されるアーティキュレート式の作業車両である。前部車体２０２と後部車体２０３には、連結軸を中心とする一対のステアリングシリンダ（以下、ステアリングシリンダ）１２の一端と他端とが、それぞれ回転可能に係止されている。後述する油圧装置により一対のステアリングシリンダ１２のうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、前部車体２０２と後部車体２０３とをそれぞれ連結軸を中心に回転させる。これにより、前部車体２０２と後部車体２０３との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。

【0011】

図２に示すように、ハイブリッド式作業車両２００は、エンジン１、エンジン１の駆動を制御するエンジン制御装置（以下、エンジンコントローラ）２、蓄電装置（以下、キャパシタ）３、コンバータ４、発電電動機５、発電インバータ６、走行電動機７Ｆ，７Ｒ、走行インバータ８Ｆ，８Ｒ、油圧ポンプ９、操作装置３１およびシフトスイッチ４０を備えている。またハイブリッド式作業車両２００は、以上の構成部を制御する主制御装置（以下、メインコントローラ）１００を備えている。

【0012】

油圧ポンプ９はハイブリッド式作業車両２００の各油圧アクチュエータ、すなわちステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ９の回転軸はエンジン１の駆動軸と同軸上に設けられている。油圧ポンプ９がエンジン１により駆動されると、オイルタンク１０の作動油がコントロールバルブ１１を介してステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に供給される。コントロールバルブ１１は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のボトム室またはロッド室への作動油の流れを制御する制御弁である。コントロールバルブ１１は、運転室１９内に設置された操作装置３１から出力される信号（油圧信号または電気信号）によって制御される。油圧ポンプ９からコントロールバルブ１１に導かれた作動油は、操作装置３１の操作に応じてステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４に分配される。

【0013】

発電電動機５は、エンジン１の駆動軸と同軸上にある回転軸にロータが取り付けられ、ロータの外周にステータが配置されている。発電電動機５は発電機モードと電動機モードのいずれかのモードで駆動される。発電機モードが選択されているとき、発電電動機５は、エンジン１によってロータが回転することにより発電する。発電インバータ６は発電電動機５で発電された交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。電動機モードが選択されているとき、発電電動機５は、発電インバータ６から交流電力が供給されて電動機として機能する。発電電動機５の回転軸はエンジン１の回転軸と油圧ポンプ９の回転軸に連結されている。そのため、発電電動機５の出力トルクは油圧ポンプ９に与えられる。

【0014】

コンバータ４は、キャパシタ３に蓄電された電荷により得られる直流電力を所定電圧に昇圧して、発電電動機５、走行電動機７Ｆ，７Ｒに供給する。コンバータ４は、後述するメインコントローラ１００により制御される。
なお、キャパシタ３に代えて、たとえば鉛蓄電池や、リチウムイオンバッテリのような２次電池を用いてもよい。

【0015】

走行電動機７Ｆ，７Ｒは、キャパシタ３および発電電動機５に電力線を介して接続され、キャパシタ３および発電電動機５の一方、または双方から供給される電力によって車輪１８を駆動する。走行加速時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒは、後述する走行インバータ８Ｆ，８Ｒにより力行駆動される。力行駆動により発生した力行トルクはプロペラシャフト１５ｆ，１５ｒ、ディファレンシャルギア１６ｆ，１６ｒおよびドライブシャフト１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを介して前輪１８ａ，１８ｂおよび後輪１８ｃ，１８ｄへと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が加速する。走行制動時には、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発生した回生トルク（制動トルク）は、車輪１８へと伝えられ、ハイブリッド式作業車両２００が減速する。

【0016】

走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行加速時には走行電動機７Ｆ，７Ｒに交流走行駆動電力を供給してそれぞれ駆動する。また、走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、走行制動時に走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した回生電力（交流電力）を所定電圧の直流電力に変換してキャパシタ３に供給する。コンバータ４、発電インバータ６および走行インバータ８Ｆ，８Ｒは、同一の電力線に接続され、相互に電力の供給が可能となるように構成されている。また、コンバータ４は、電力線に取り付けられた平滑コンデンサ（不図示）の直流電圧（ＤＣ電圧）を監視し、この平滑コンデンサのＤＣ電圧を一定に保つようにキャパシタ３の充放電を制御する。

【0017】

運転室１９に設けられた操作装置３１は、ステアリングホイール、リフトレバー、バケットレバー等を含んで構成される。ステアリングホイールはステアリングシリンダ１２を伸縮させる際に操作される。オペレータはステアリングホイールを操作することで、ステアリングシリンダ１２を伸縮させてハイブリッド式作業車両２００の操舵角を調整して、ハイブリッド式作業車両２００を旋回させる。リフトレバーはリフトシリンダ１３を伸縮する際に操作される。バケットレバーはバケットシリンダ１４を伸縮する際に操作される。オペレータはリフトレバー、バケットレバー等を操作することにより、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４を伸縮させて、バケット２０の高さと傾きとを制御し、掘削および荷役作業を行う。

【0018】

運転室１９には、シフトスイッチ４０、図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチ操作部が設けられている。オペレータはシフトスイッチ４０を操作することによって、たとえば１速〜３速の間で速度段を設定することができる。シフトスイッチ４０は、設定された速度段を示す信号（速度段信号）を後述するメインコントローラ１００へ出力する。オペレータは、上記のシフトスイッチ４０、アクセルペダル、ブレーキペダル、前後進スイッチ操作部を操作することによって、車輪１８を駆動してハイブリッド式作業車両２００を走行させることができる。アクセルペダルの踏込量はアクセルペダル踏込量に応じアクセル信号を出力するアクセルペダルセンサ２９０で検出され、ブレーキペダルの踏込量はブレーキペダル踏込量に応じたブレーキ信号を出力するブレーキペダルセンサ２９１で検出される。それらのセンサ２９０，２９１は、オペレータによる操作量、すなわち踏込量に応じて、それぞれアクセル信号とブレーキ信号とを後述するメインコントローラ１００へ出力する。また、前後進スイッチ操作部が前進側または後進側に操作されたことは前後進スイッチ２９２により検出され、この前後進スイッチ２９２は前進信号または後進信号をメインコントローラ１００に送信する。

【0019】

なお、本実施の形態のハイブリッド式作業車両２００は、ブレーキペダルの操作に応じて油圧ブレーキ制御弁３５ａ，３５ｂに所定の油圧力が導入され、ディスクブレーキである油圧ブレーキ３６ａ，３６ｂにより摩擦力で車輪１８ａ，１８ｂの回転を機械的に制動する。そして、上述した走行電動機７Ｆ，７Ｒの回生トルクによる回生制動力も加味される。

【0020】

速度センサ２１は、ハイブリッド式作業車両２００の走行速度を検出して、速度信号をメインコントローラ１００へ出力し、モータ回転数センサ２２は、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数を検出して、モータ回転数信号をメインコントローラ１００へ出力する。

【0021】

メインコントローラ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいてハイブリッド式作業車両２００の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路である。メインコントローラ１００は、上述したアクセルペダルセンサ２９０、ブレーキペダルセンサ２９１、シフトスイッチ４０からそれぞれ入力したアクセル信号とブレーキ信号と速度段信号とを用いて車速制御を行う。

【0022】

図３に示すように、メインコントローラ１００は、蓄電管理部１１０と、油圧要求演算部１２０と、走行要求演算部１３０と、出力管理部１４０と、目標回転数演算部１５０と、発電電動機制御部１６０と、傾転角制御部１７０と、走行電動機・ブレーキ制御部１８０と、ブレーキ制御部１９０とを機能的に備える。

【0023】

以下の数式（１）〜（１４）で用いる主な表記は以下のとおりである。
「トルク」 Ｔ_ｒｑ
「出力」 Ｐ_ｗｒ
「ポンプ」 Ｐ_ｐｍｐ
「走行」 _ｄｒｖ
「アクセル」 _ａｃｃ
「発電」 _ｇｅｎ
「要求」 _ｒｅｑ
「指令（目標値）」 _ｔ
「走行電動機」、「回生電力」 _ｍｏｔ

【0024】

油圧要求出力 Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ} …（１）式
アクセル要求トルク Ｔ_{ｒｑ_ａｃｃ_ｒｅｑ} …図６のアクセル要求トルクマップ
走行要求トルク Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ} …（２）式
走行要求出力 Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ} …（３）式
エンジン出力指令 Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ} …（９）式
回生電力低減指令 ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ} …（６）式
発電出力指令 Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ} …（８）式
発電電動機トルク指令 Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ} …（１０）式
走行電動機トルク指令 Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ} …（１２）式
エンジン回転数指令 Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}
制動トルク指令 Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ} …（１３）式
エンジン回転数 Ｎ_ｅｎｇ
走行電動機回転数 Ｎ_ｍｏｔ

【0025】

−蓄電管理部−
蓄電管理部１１０は、図７（ａ）に示すように、キャパシタ３の許容充電電力を演算する許容充電電力演算部８００と、エンジン回転数の下限値を演算するエンジン回転数下限値演算部８２０と、キャパシタ開放電圧演算部８１０とを備えている。蓄電管理部１１０は、出力管理部１４０に許容充電電力を出力し、エンジン回転数目標演算部１５０にエンジン回転数下限値とエンジン回転数低減率とを出力する。詳細は以下で説明する。
蓄電管理部１１０には、コンバータ４で検出されるキャパシタ３の充放電電圧（キャパシタ電圧）と充放電電流（キャパシタ電流）と、速度センサ２１からの車体速度信号と、シフトスイッチ４０からの速度段信号と、アクセルペダルセンサ２９０からのアクセルペダル操作量信号と、モードスイッチ２９３からのモード信号とが入力されている。モード信号は、たとえばＰモードやＥモードであり、Ｐモードが設定されているときはＥモードが設定されているときよりも高出力で作業車両を運転することができる。Ｅモードが設定されているときは低燃費で作業車両を運転することができる。
また蓄電管理部１１０には、後述するエンジン回転数低減率を決定するためエンジン回転数も入力されている。

【0026】

許容充電電力演算部８００は図４に示すような許容充電電力マップを有し、コンバータ４から入力したキャパシタ３の充放電電圧と充放電電力に基づいて、キャパシタ３の許容充電電力を算出する。許容充電電力は出力演算部１４０に出力される。

【0027】

図４に許容充電電力マップの一例を示す。図４では、Ｖｃｍｉｎ、Ｖｃｍａｘはそれぞれキャパシタ３が劣化しにくい使用範囲における最低電圧、最高電圧である。許容充電電力マップは、キャパシタ３の電圧（蓄電電圧）が最高電圧Ｖｃｍａｘを超えないように、許容充電電力が最高電圧Ｖｃｍａｘ付近で０以下になるように設定されている。一方、図４において、Ｉｃｍａｘはコンバータ４の最大電流制限に基づいて設定される。許容充電電力マップは、充電電流が最大電流制限Ｉｃｍａｘを超えないように蓄電電圧が低いほど許容充電電力が小さくなるようにも設定されている。
なお、上記は充電時における例を説明するものであるが、放電時においても同様の演算が成される。

【0028】

キャパシタ開放電圧演算部８１０には、キャパシタ電流とキャパシタ電圧とが入力され、これらの信号値からキャパシタ開放電圧が算出される。

【0029】

図７（ｂ）は、エンジン回転数下限値演算部８２０の機能を説明するブロック図である。エンジン回転数下限値演算部８２０は、第１関数発生器８２０ａと、第２関数発生器８２０ｂと、第３関数発生器８２０ｃと、最小値選択器８２０ｄと、最大値選択器８２０ｅと、エンジン回転数低減率決定部８２０ｆとを備えている。

【0030】

エンジン回転数下限値演算部８２０には、キャパシタ開放電圧と、シフトスイッチ４０からの速度段信号と、速度センサ２１からの車体速度信号と、アクセル信号と、モード信号と、エンジン回転数とが入力されている。これらの入力値を使用して、エンジン回転数下限値演算部８２０ではエンジン１の回転数の下限値（以下、エンジン回転数下限と呼ぶ）が算出される。また、後述するエンジン回転数低減率も決定される。

【0031】

第１関数発生器８２０ａは、図８に示すように車体速度に応じたエンジン回転数の上限値を決定するものであり、入力された車体速度に応じてエンジン回転数の上限値が読み出される。第１関数発生器８２０ａは、燃費改善のため、車体速度が速いほど上限値を低くする特性Ｓ１，Ｓ２を有している。また、第１関数発生器８２０ａで決定されるエンジン回転数の上限値は１速の速度段（Ｓ１）で走行しているときと、２速以上の速度段（Ｓ２）で走行しているときとで車体速度に応じたエンジン回転数の上限値が異なるような特性を有している。同一車体速度であれば１速選択時の上限値が低い。

【0032】

図８の特性Ｓ１に示すように、車体速度がＶ１〜Ｖ２の範囲でエンジン回転数上限がＲ０〜Ｒ０１の範囲で減少し、車体速度がＶ２を超えるとエンジン回転数上限値はＲ０１で保持される。速度段が２速〜４速の場合には、特性Ｓ２に示すように、車体速度がＶ２となるまではエンジン回転数上限値はＲ０に保持され、車体速度がＶ２を超えるとエンジン回転数上限値はＲ０〜Ｒ０１の範囲で減少する。

【0033】

第２関数発生器８２０ｂは、図９に示すようにアクセルペダル操作量に応じたエンジン回転数の下限値を決定するものであり、入力されたアクセルペダル操作量に応じてエンジン回転数の下限値が読み出される。第２関数発生器８２０ｂは、応答性をよくするため、アクセル踏込み量が大きいほどエンジン回転数下限値を大きくし、また、高い出力を要求するモードほどエンジン回転数値を大きくする特性を有している。Ｓ３はＰモード、Ｓ４はＥモードである。なお、Ｓ５はパーキングモードであるが、本発明に関係しないので説明を省略する。

【0034】

図９において、Ｐモードの特性Ｓ３は、Ｅモードの特性Ｓ４に比べて、アクセルペダル踏み込み量に対して設定されるエンジン回転数下限値が大きい。このような特性は、Ｐモードが作業優先の作業モードであり、Ｅモードが燃費優先の作業モードであることに起因する。
なお、符号Ｓ５はパーキングモードの特性である。ホイールローダの点検時に、パーキングブレーキを作動させた状態でアクセルペダルを操作全域で踏み込むことを想定して設定した特性である。

【0035】

第３関数発生器８２０ｃは、図１０に示すようにキャパシタ開放電圧に応じたエンジン回転数の下限値を決定するものであり、入力されたキャパシタ開放電圧に応じてエンジン回転数の下限値が読み出される。キャパシタの充電量は、その開放電圧（容量）が高いほど少なくする必要がある。第３関数発生器８２０ｃは、キャパシタ開放電圧が低いほどエンジン回転数の下限値を高くする特性Ｓ６を有している。これは、キャパシタ容量が少ないときのアシストパワーが不足することに対応するためである。特性Ｓ６はキャパシタ電圧がＥｖを超えるとエンジン回転数下限値はＲ０から減少するように設定されている。

【0036】

最小値選択器８２０ｄは、車体速度と速度段に応じたエンジン回転数の上限値と、アクセルペダル操作量とモードに応じたエンジン回転数の下限値とのいずれか小さい値を選択する。
図８の特性に基づいて、車体速度が早いほど小さいエンジン回転数上限値が決定される。図８の特性は燃費低減を目的として設定されている。図９の特性に基づき、アクセル踏み込み量が大きいほど大きなエンジン回転数下限値が決定される。図９の特性はエンジンの応答性を高めることを目的として設定されている。そして、最小値選択器８２０ｄにより、応答性と燃費改善を目的としてそれぞれ決定されたエンジン回転数のうちいずれか小さい値が選択される。

【0037】

最大値選択器８２０ｅは、最小値選択器８２０ｄで選択されたエンジン回転数と、キャパシタ開放電圧に応じたエンジン回転数の下限値とのいずれか大きい値を選択する。最大値選択器８２０ｅにより、図９の応答性と図８の燃費に基づいて決定された２つのエンジン回転数のいずれか小さいエンジン回転数と、キャパシタ開放電圧に応じて決定されたエンジン回転数下限値のいずれか大きい値が選択される。最大値選択器８２０ｅで選択されたエンジン回転数下限値は目標回転数演算部１５０に出力される。

【0038】

エンジン回転数低減率決定部８２０ｆは、減速開始時のエンジン回転数が目標回転数演算部１５０によって選択されたエンジン回転数下限値を上回っている場合、エンジン１の回転を停止させるときに比べて、エンジン回転数が低減する率、すなわち割合を小さくする。換言すると、エンジン回転数低減率決定部８２０ｆは、減速開始時のエンジン回転数がエンジン回転数下限値を上回るときはエンジン回転数の低減の割合を後述する第１低減率に決定し、エンジン１の停止時はエンジン回転数の低減の割合を第１低減率より大きい第２低減率に決定して、エンジン回転数下限値とともに目標回転数演算部１５０に出力する。

【0039】

エンジン回転数低減レートについて説明する。
ホイールローダは、減速と増速を頻繁に繰り返し、エンジン変動も頻繁である。実施の形態のハイブリッド式ホイールローダでは、走行時はアクセルペダルの踏み込み量、すなわち走行要求出力に応じて発電電動機５で発電した電力で走行モータ７Ｆと７Ｒが駆動される。アクセルペダル解放時は発電電動機５の発電量はゼロでありエンジン負荷が非常に小さい。したがって、減速時にエンジン回転数が減少する割合が大きく、増速時にエンジン回転数が急峻に立ち上がって黒煙が発生しがちである。減速開始（アクセルペダル踏み込み量減小開始）から増速開始（アクセルペダル踏み込み開始）までの時間内におけるエンジン回転数の低下を緩やかにし、増速時（アクセルペダル踏み込み開始時）のエンジン回転数を高めに設定するのが好ましい。

【0040】

本発明では、走行、掘削、走行を繰り返す標準的な作業において、アクセルペダルの踏み込み量が低減されてから踏み込み量が増えるまで間、すなわち減速から増速までの標準的な時間を想定し、減速開始時のエンジン回転数が上記標準的な時間内で低減し，その後増速したときに黒煙が発生しないように、エンジン回転数の低減率を設定することとしている。具体的には、減速開始時のエンジン回転数と、上記標準的な時間と、増速時に黒煙の発生を抑制しえる増速開始エンジン回転数などに基づいて、上記エンジン回転数低減率が決定されている。このエンジン回転数低減率は、発電電動機５と可変容量油圧ポンプ９が無負荷であるときにエンジン回転数が低減する割合よりも小さい割合でエンジン回転数を低減させるように設定される。

【0041】

図７（ｂ）のエンジン回転数下限値演算部８２０による演算が減速時に行われたとき、演算されたエンジン回転数下限値が減速開始時のエンジン回転数よりも小さいときは、第１低減レート、すなわち第１低減率が選択される。一方、エンジン１の回転を停止させるときは、第２低減レート、すなわち第２低減率が選択される。第１低減率は第２低減率よりも小さい値であり、エンジン回転数は緩やかに減少する。
低減率は、目標回転数演算部１５０がエンジン回転数を目標値に向けて低減する際の回転数低減率である。たとえば、目標回転数演算部１５０がエンジン回転数指令を１０ｍｓごとに演算する場合、１０ｍｓごとに低減するエンジン回転数の量である。したがって、１０ｍｓごとに低減するエンジン回転数の量を小さくすると低減率は小さくなり、エンジン回転数は緩やかに低減される。

【0042】

第１低減率は減速開始時のエンジン回転数に依存しない。すなわち、減速開始時におけるエンジン回転数にかかわらず、減速時は同一の低減率でエンジン回転数が減少する。

【0043】

−油圧要求演算部１２０−
油圧要求演算部１２０は、油圧ポンプ９の油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}を演算する。油圧要求演算部１２０には、リフトレバーおよびバケットレバー、すなわち操作装置３１からレバー信号が入力され、油圧ポンプ９とコントロールバルブ１１との間に設けられた圧力センサ（不図示）からポンプ圧ｐ_ｐｍｐが入力される。なお、説明を簡略化するため、ステアリングホイールの操作およびステアリングシリンダ１２の動作については演算に含めないものとする。

【0044】

図５は、ポンプ要求流量マップの一例を示す図である。ポンプ要求流量マップは、レバー信号にポンプ要求流量がほぼ比例するように設定され、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されている。油圧要求演算部１２０は、受信したレバー信号とポンプ要求流量マップとに基づいて、ポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}を算出する。そして油圧要求演算部１２０は、算出したポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、受信したポンプ圧力ｐ_ｐｍｐとを用いて、以下の（１）式により油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}＝ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}・ｐ_ｐｍｐ …（１）
なお、説明を簡略化するため、油圧ポンプ９の効率は考慮しないものとし、以下の計算式においても同様に油圧ポンプ９の効率は含まれない。

【0045】

−走行要求演算部１３０−
走行要求演算部１３０は、走行時に走行電動機７Ｆ，７Ｒに要求されるトルクである走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を（２）式に基づいて算出して出力し、走行時に走行電動機７で消費または発生（回生）される電力である走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を（３）式に基づいて算出して出力する。このとき、走行要求演算部１３０は、メインコントローラ１００の記憶装置（不図示）に記憶されたアクセル要求トルクマップを用いて演算を行う。

【0046】

図６にアクセル要求トルクマップの一例を示す。アクセル要求トルクマップは速度段ごとに設けられる。（ａ）が１速、（ｂ）が２速、（ｃ）が３速の特性である。アクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ_ｒｅｑ}は、アクセル信号と、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回転数の絶対値とに基づいて算出される。すなわち、走行要求演算部１３０は、シフトスイッチ４０から入力される速度段信号と、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサ２９０から入力されるアクセル信号と、車両の走行速度に相当する、回転数センサ２２から入力される走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔとに基づいて、設定された速度段に対応するアクセル要求トルクマップを選択してアクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ_ｒｅｑ}を算出する。そして、走行要求演算部１３０は、算出したアクセル要求トルクＴ_{ｒｑ_ａｃｃ_ｒｅｑ}と、前後進スイッチから入力される前後進スイッチ信号Ｖ_ＦＮＲと、車両の走行速度に相当する、回転数センサ２２から入力される走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔと、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ２９１から入力されるブレーキ信号Ｖ_ｂｒｋとを用いて、以下の（２）式により走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}＝ｓｉｇｎ（Ｖ_ＦＮＲ）・Ｔ_{ｒｑ_ａｃｃ_ｒｅｑ}−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）・Ｋ_ｂｒｋ・Ｖ_ｂｒｋ
…（２）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は「１」を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。さらに、前後進スイッチ信号Ｖ_ＦＮＲは、前後進スイッチが前進方向の場合は「１」を、後進方向の場合は「−１」を、中立の場合は「０」を示す。Ｋ_ｂｒｋは比例定数であり、ブレーキペダルの操作によって過不足のない減速が得られるように予め設定されている。

【0047】

走行要求演算部１３０には、コンバータ４で検出されるＤＣ電圧Ｖ_ＤＣと、走行インバータ８Ｆ，８Ｒで検出される走行直流電流（ＤＣ電流）Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ}が入力されている。ただし、走行ＤＣ電流は走行インバータ８Ｆ，８Ｒの電力線側を流れるＤＣ電流であり、消費側を正とし、回生側を負とする。走行要求演算部１３０は、ＤＣ電圧Ｖ_ＤＣと、走行ＤＣ電流Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ}とを用いて、以下の（３）式により走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}＝Ｖ_ＤＣ・Ｉ_{ＤＣ_ｍｏｔ} …（３）
（３）式によれば、回生運転時の走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}は負の値をとる。

【0048】

−出力管理部１４０−
出力管理部１４０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、蓄電管理部１１０からの許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}と、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、走行要求演算部１３０からの走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}とが入力される。
出力管理部１４０は、（４）式に基づいて余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}を算出する。また、（５）式に基づいて傾転角増加指令ｄＤ_ｐｍｐを算出して出力し、（６）式に基づいて回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出して出力し、（８）式に基づいて発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を算出して出力し、（９）式に基づいてエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出して出力する。
なお、出力管理部１４０は、エンジン回転数を受信して演算に用いているが、エンジン１、発電電動機５および油圧ポンプ９が機械的に接続されているため、エンジン回転数に代えて発電電動機５および油圧ポンプ９の回転数をセンサ等を介して適宜受信して演算に用いてもよい。

【0049】

（余剰電力）
出力管理部１４０は、走行要求演算部１３０で（３）式で算出した走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を受信する。この走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０以上であれば、出力管理部１４０はハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断し、走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が負であればハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、出力管理部１４０は、蓄電管理部１１０からの許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}と、走行要求演算部１３０からの走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}とを用いて、以下の（４）式により、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}＝ｍａｘ（｜Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}｜−Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}，０）…（４）

【0050】

回生時の走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}の絶対値が許容充電電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｈｇ_ｍａｘ}より大きいとき、その差が余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}として計算される。
すなわち、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}とは、回生運転中の走行電動機７Ｆ，７Ｒによる回生電力がキャパシタ３に充電可能な許容充電電力を上回っている電力である。したがって、この余剰電力は、発電電動機５を駆動して消費するか、あるいは、回生電力自体を低減して余剰電力自体を低減する必要がある。
余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}の消費は、（１０）式で算出される発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}により発電電動機５を駆動することで消費される。また、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとその第２閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}との差（Ｎ_ｅｎｇ−Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}）から（６）式で算出される回生電力低減指令により低減される。この点は後に詳述する。

【0051】

出力管理部１４０は、算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０か否かを監視することで、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生した全ての回生電力をキャパシタ３に充電可能か否か、すなわち余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が発生するか否かを判定する。ただし、力行運転中と判断されている場合には、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}は０に設定される。
すなわち、出力管理部１４０は、（４）式で算出される余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}から以下のことを認識することができる。
（ａ）余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０のときは、回生電力でキャパシタ３を充電することができると認識する。
（ｂ）余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０ではないときは、回生電力でキャパシタ３を充電することができないと認識する。
出力管理部１４０は（ｂ）を認識すると、発電電動機５を電動モードで駆動して回生電力を消費するか、もしくは、回生電力低減指令により余剰電力自体を低減する。

【0052】

（エンジン回転数判定）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断すると、エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下であるか、さらに第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以下であるかを判定する。ここで、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}および第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}は、「エンジン１のアイドル回転数＜第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}＜第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}＜ｍｉｎ（エンジン１の最高回転数、油圧ポンプ９の最高回転数）」を満たすように設定されている。第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}および第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}は、メインコントローラ１００の記憶装置に記憶され、必要に応じて適宜再設定が可能である。なお、エンジン１の回転数に代えて、発電電動機５の回転数を用いても良いし、油圧ポンプ９の回転数を用いても良い。

【0053】

出力管理部１４０は、入力されたエンジン１の回転数と第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}と第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを比較して、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定する。この場合、エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を低回転モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}よりも大きく第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以下であれば、出力管理部１４０はエンジン１を回転抑制モードと判定する。エンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}よりも大きい場合は、出力管理部１４０はエンジン１を高回転モードと判定する。

【0054】

なお、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断された場合には、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇの大小にかかわらず、エンジン１を通常モードと判定する。
以上のように、この実施の形態のハイブリッド作業車両２００ではエンジン１の運転モードを以下の４つのモードに分類している。
回生運転時は、低回転モードと、回転抑制モードと、高回転モードに分類し、力行運転時は、通常モードに分類する。

【0055】

（掘削装置動作判定）
出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０で（１）式から算出された油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に基づいて、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定する。油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}が、たとえばポンプ圧力×最小吐出流量で算出される設定値以上であれば、出力管理部１４０はリフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４が動作中であると判定する。

【0056】

なお、油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に代えて、操作装置３１の操作を検出してリフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれが動作中であるかを判定してもよい。この場合、操作装置３１からレバー信号が出力されていることを検出するセンサ、たとえば、レバー信号が油圧信号の場合は圧力センサを設け、出力管理部１４０は、センサによって検出された検出値を用いて上記シリンダ１３〜１４のいずれかが動作中であると判定すればよい。また、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４の伸縮速度を検出するセンサを設け、出力管理部１４０は、センサにより検出された検出速度を用いて判定してもよい。

【0057】

（傾転角増加指令）
さらに、出力管理部１４０は、以下の３つの条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たす場合に、油圧ポンプ９の傾転角を増加するための傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を下記（５）式にしたがって算出する。
（ｉ）ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判定されている。
（ｉｉ）走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動されているとき、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でないと判定されている。
（ｉｉｉ）エンジン１が高回転モードと判定されている。

【0058】

出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}とを用いて、以下の（５）式により傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を算出する。
ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｎＤ（Ｎ_ｅｎｇ−Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}），０｝…（５）
ただし、Ｋ_ｎＤは、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}と実回転数Ｎ_ｅｎｇの差から傾転角増加指令を算出する比例定数であり、あらかじめメインコントローラ１００に記憶されている。

【0059】

なお、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で電動発電機５が駆動されている場合であっても、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中である場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を０に設定する。また、力行運転中と判定された場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を０に設定する。さらに、回生運転中、回生電力の全量がキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、油圧ポンプ９の負荷が小さいときには、出力管理部１４０は、（５）式で算出された傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を出力する。その結果、油圧ポンプ９の傾転角が大きくなって余剰電力の消費量が増加する。

【0060】

回生運転中に上記の（５）式に基づいて傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が算出された場合、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が大きくなり、油圧ポンプ９の吐出容量が大きくなる。この結果、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、油圧ポンプ９の負荷トルク、すなわち回生電力消費量を大きくすることができる。その結果、回生制動力も大きくなる。

【0061】

（回生電力低減指令）
出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、かつエンジン１が高回転モードと判定された場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒが発電する回生トルクを低減するための回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。出力管理部１４０は、エンジンコントローラ２から入力されたエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを用いて、以下の（６）式により回生電力低減指令（回生電力低減目標値）ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。
ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｎＰ（Ｎ_ｅｎｇ−Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}），０｝…（６）
なお、（６）式において、Ｋ_ｎＰは、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}と実エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとの差から回生電力低減指令を算出する比例定数である。
エンジン１が通常モード、低回転モード、回転抑制モードのいずれかの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定する。

【0062】

上記の（６）式に基づいて回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が算出されると、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が大きくなり、走行電動機７Ｆ，７Ｒの回生電力が小さくなる。この結果、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇが高くなるほど、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}を小さくすることができる。
この回生電力低減指令制御は、エンジン１の回転数が高速域で走行しているときに、例えば、アクセルペダルを解放して作業車両２００が回生運転に入るような場合にて、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が大きすぎることに伴うエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇの過回転を防止することができる。

【0063】

（消費電力）
出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中であると判定した場合に、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発生する回生電力のうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。出力管理部１４０は、（４）式で算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}と、（６）式で算出した回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とを用いて、以下の（７）式から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}＝ｍａｘ（Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}−ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}，０）…（７）
ただし、出力管理部１４０は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判定した場合には、消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を０に設定する。

【0064】

上記の（７）式を用いて消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出すると、出力管理部１４０は、走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}と消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}に基づいて、以下の式（８）から発電出力指令（発電出力目標値）Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}＝ｍａｘ（Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}，０）−Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ} …（８）

【0065】

力行運転時と回生運転時に（８）式で算出される発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}をまとめると以下のとおりである。
力行運転時、消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}は０に設定され、また、走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}は正の値をとるので、（８）式の発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}は、（３）式で算出される走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}となる。一方、回生運転時、走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}は負の値をとるので、（８）式の発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}は、（７）式で算出される消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。
換言すると、力行時の発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}は走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}であり、回生時の発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}は消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}であり、負の値をとる。

【0066】

出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、（８）式で算出した発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}とを用いて、以下の（９）式によりエンジン出力指令（エンジン出力目標値）Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出する。
Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}＝Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}＋Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ} …（９）

【0067】

力行運転時と回生運転時に（９）式で算出されるエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}をまとめると以下のとおりである。
力行運転時、出力管理部１４０が算出するエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は、ポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}とポンプ圧力ｐ_ｐｍｐとの積である油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}（（１）式で算出される）に、（８）式で算出した走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}である発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を加算したものとなる。
回生運転時、出力管理部１４０が算出するエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は、ポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}とポンプ圧力ｐ_ｐｍｐとの積である油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}（（１）式で算出される）に、（７）式で算出した消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎ}である発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を加算したものとなる。
換言すると、力行時のエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を加算したものであり、回生時のエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を減算したものである。油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}が０の場合、エンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。

【0068】

−目標回転数演算部１５０−
目標回転数演算部１５０は、エンジンコントローラ２に送信するエンジン回転数指令、すなわちエンジン回転数目標値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}が正の場合、エンジン等燃費マップを用いて、最もエンジン効率が高くなる動作点を算出する。そして、目標回転数演算部１５０は、算出した動作点でのエンジン回転数をエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とする。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。

【0069】

回生時、(９）式により出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ＿ｅｎｇ_ｔ}が負となる。この場合、蓄電管理部１１０から出力されるエンジン回転数下限値とエンジン回転数の第１低減率または第２低減率に基づいて、目標回転数演算部１５０はエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を算出する。ただし、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ＿ｔ}が第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ＿ｔｈ２}を超える場合、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ＿ｔｈ２}がそのままエンジンコントローラ２へ送信される。

【0070】

−発電電動機制御部１６０−
発電電動機制御部１６０には、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、出力管理部１４０からの発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、目標回転数演算部１５０からのエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とが入力される。発電電動機制御部１６０は、これらの値を用いて、以下の（１０）式によって発電電動機トルク指令（発電電動機トルク目標値）Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。
Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}＝ｍａｘ｛Ｋ_ｐ（Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}−Ｎ_ｅｎｇ），０｝−Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}／Ｎ_ｅｎｇ…（１０）
ただし、Ｋ_ｐは、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇとエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}との差から発電電動機トルクを算出する比例定数である。
そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６へ送信する。これにより、発電電動機５が駆動制御される。

【0071】

力行運転時と回生運転時に（１０）式で算出される発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}をまとめると以下のとおりである。
力行運転時、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}はエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇより大きい。したがって、力行運転時、発電電動機制御部１６０は、Ｋ_ｐ（Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}−Ｎ_ｅｎｇ）で求めた要求トルクから、エンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}をエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇで除して得られるトルクを減算することにより、発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。力行運転時のエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は、油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に走行要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を加算したものである。
一方、回生運転時、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}はエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇより小さい。また、回生時のエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}は油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}に消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を加算したものである。したがって、回生運転時に発電電動機制御部１６０が算出する発電電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}は、油圧要求出力Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を減算した値をエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇで除して得られるトルクとなる。

【0072】

−傾転角制御部１７０−
傾転角制御部１７０は、下記の（１１）式に基づいて傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}を算出して、この傾転角制御信号に基づいて油圧ポンプ９の図示しないレギュレータを駆動することによって、油圧ポンプ９の傾転角、すなわち容量を制御する。傾転角制御部１７０は、エンジンコントローラ２からのエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、油圧要求演算部１２０からのポンプ要求流量ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、出力管理部１４０からの傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}とを用いて、以下の（１１）式によって傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}を算出する。
Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}＝Ｋ_Ｄｐ｛（ｑ_{ｐｍｐ_ｒｅｑ}／Ｎ_ｅｎｇ）＋ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}｝ …（１１）
なお、Ｋ_Ｄｐは、油圧ポンプの傾転角を目標値とするために必要な傾転制御信号を算出するための比例定数である。
また、力行運転中と判定された場合には、出力管理部１４０は傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を０に設定する。さらに、回生運転中、回生電力の全量がキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、油圧ポンプ９の負荷が小さいときには、出力管理部１４０は、（５）式で算出された傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を出力する。その結果、油圧ポンプ９の傾転角が大きくなって余剰電力の消費量が増加する。

【0073】

傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}が０の場合、すなわち、（１）力行運転中と判定された場合、または、（２）走行電動機７Ｆ，７Ｒの余剰電力で発電電動機５が駆動され、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれかが動作中の場合には、傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}が以下のように設定される。すなわち、操作装置３１を介してオペレータから要求されるポンプ要求流量に実際のポンプ吐出流量が保持されるように傾転角制御信号Ｖ_{Ｄｐ_ｔ}が設定される。したがって、油圧ポンプ９の傾転角は、油圧ポンプ９の吐出量がオペレータによって要求する値（ポンプ要求流量）に保持されるように、エンジン１、発電電動機５または油圧ポンプ９の回転数の増加に合わせて小さくなるように制御される。

【0074】

−走行電動機・ブレーキ制御部１８０−
走行電動機・ブレーキ制御部１８０には、走行要求演算部１３０で（２）式から算出された走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}と、回転数センサ２２からの走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔと、出力管理部１４０で（６）式から算出された回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とが入力されている。走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、これらの値を用いて、以下の（１２）式によって走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。
Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}＝ｓｉｇｎ（Ｔ_{ｒｑ＿ｄｒｖ_ｒｅｑ}）・ｍａｘ｛｜Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}｜
−（ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}）／｜Ｎ_ｍｏｔ｜，０｝ …（１２）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は１を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。

【0075】

走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、算出した走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を走行インバータ８Ｆ，８Ｒに送信する。これにより、走行電動機７Ｆ，７Ｒの力行・回生が制御される。すなわち、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、アクセルペダル踏込量と、ブレーキペダル踏込量と、選択された速度段とに基づいて（２）式で算出した走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}の絶対値を算出する。力行運転時、走行要求トルクＴ_{ｒｑ＿ｄｒｖ_ｒｅｑ}は正、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}がゼロなので、（１２）式で算出される走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}は走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}となる。

【0076】

回生運転時、回生電力の全量をキャパシタ３に充電することができず余剰電力が０でなく、かつ、エンジンが第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}以上の高速で運転されているとき（エンジンが高速モードのとき）、（６）式から回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が算出される。走行要求トルクの絶対値｜Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}｜から、回生電力低減指令ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔの絶対値で除して求めた回生電力低減トルクを減算する。この減算結果は、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が負のときは負の値となり、負の値を有する走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ、}すなわち、回生制動トルク指令となる。

【0077】

また、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、（１２）式から算出した走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}と、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}と、走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔとを用いて、以下の（１３）式により制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}を算出する。
Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}＝ｍａｘ｛−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）・（Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}−Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}），０｝
…（１３）
ただし、ｓｉｇｎは符号関数であり、引数が正の場合は１を、負の場合は「−１」を、０の場合は「０」を返すものとする。

【0078】

（１３）式により制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}は次のように算出される。まず、アクセルペダル踏込量と、ブレーキペダル踏込量と、選択された速度段とに基づいて（２）式で算出した走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}から、（１２）式で算出した走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}が減算される。力行運転時、走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}は走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}であるから、制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_}ｔはゼロである。
回生運転時、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}も走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}もいずれも負であり、また、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}の絶対値は走行電動機トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}の絶対値よりも大きいので、（Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}−Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}）は負である。符号関数｛−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）｝は電動機が前進（正転）しているときは「−１」、電動機が後進（逆転）しているときは「１」である。したがって、前進時の回生運転時は、｛−ｓｉｇｎ（Ｎ_ｍｏｔ）・（Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}−Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}）｝が正となり、この正の値が回生運転時の制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}として選択されて使用される。

【0079】

−ブレーキ制御部１９０−
走行電動機・ブレーキ制御部１８０で演算された制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}から次式（１４）を用いてブレーキ制御信号Ｖ_{ｂｒｋ_ｔ}を演算する。
Ｖ_{ｂｒｋ_ｔ}＝Ｋ_ｂｒｋＴ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ} …（１４）
ただし、Ｋ_ｂｒｋは、制動トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}と油圧ブレーキの実際の制動トルクとが一致するように予め設定された比例定数である。
ブレーキ制御信号Ｖ_{ｂｒｋ_ｔ}に基づいて油圧ブレーキ制御弁３５ａ，３５ｂが駆動され、油圧ブレーキ３６ａ，３６ｂが車輪１８を制動する。これが回生協調時の機械的ブレーキ力である。

【0080】

−メインコントローラ１００の処理−
以下、メインコントローラ１００により行われる処理について詳細に説明する。以下の説明は、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中の場合と、回生運転中の場合とに分けて行う。
−力行運転の場合−
力行運転時に走行電動機・ブレーキ制御部１８０から出力される走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を説明する。上述したように、走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}は（１２）式から算出される。力行運転時、走行電動機・ブレーキ制御部１８０は、走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}として、走行要求トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}を出力する。走行用インバータ８Ｆ，８Ｒはこの走行要求トルク指令Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}により駆動され、走行電動機７Ｆ，７Ｒは要求されたトルクを出力する。

【0081】

メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力値Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が０以上の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が力行運転中と判断する。そして、メインコントローラ１００は、走行電動機７Ｆ，７Ｒに必要な電力を供給するために、（８）式により発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}および（９）式によりエンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出する。発電出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}により発電電動機６が駆動され、エンジン出力指令Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}によりエンジンが駆動制御される。

【0082】

走行電動機・ブレーキ制御部１８０は上述した（１３）式により制動トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}を算出する。上述したように、力行運転時、（１３）式から算出され制動トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｂｒｋ_ｔ}はゼロである。

【0083】

−回生運転の場合−
回生時に走行電動機・ブレーキ制御部１８０から出力される走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}を説明する。上述したように、走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}は（１２）式から算出される。回生時、走行要求トルクＴ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}は負であり、回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}が所定値となる。走行要求トルクの絶対値｜Ｔ_{ｒｑ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}｜から、回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を走行電動機回転数Ｎ_ｍｏｔの絶対値で除して求めた回生電力低減トルクを減算した値の負の値が走行電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｍｏｔ_ｔ}となる。これが回生制動トルクである。インバータ８Ｆ，８Ｒはこの回生制動トルク指令に基づいて駆動され、走行電動機７Ｆ，７Ｒからの回生電力を取り出し、発電機インバータ６により発電電動機６を駆動制御する。

【0084】

メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述したように、走行要求演算部１３０で算出された走行要求出力値Ｐ_{ｗｒ_ｄｒｖ_ｒｅｑ}が負の場合に、ハイブリッド式作業車両２００が回生運転中と判断する。この場合、メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、走行電動機７Ｆ，７Ｒで発電された回生電力をキャパシタ３および発電電動機５へ配分するために、（８）式により発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}、（９）式によりエンジン出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}、（５）式より傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}、（６）式より回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}により発電電動機６が駆動され、エンジン出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}によりエンジンが駆動制御される。傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}によりポンプレギュレータが駆動制御される。

【0085】

メインコントローラ１００の出力管理部１４０は、上述した（４）式を用いて算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０の場合には、キャパシタ３への充電が可能と判断する。そして、回生運転時、発電電動機制御部１６０は、（１０）式にしたがって、発電電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。すなわち、回生運転時の発電電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}は、エンジン回転数指令値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}と実エンジン回転数との差分に定数を乗じて得たトルクから、発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}をエンジン回転数Ｎ_ｅｎｇで除して得られるトルクを減算した値となる。メインコントローラ１００が（１０）式で算出された発電電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}により発電インバータ６を駆動し、発電電動機５が回生電力により電動機モードで回生電力を消費する。

【0086】

出力管理部１４０は、回生運転中に算出した余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が０以外の場合には、キャパシタ３への充電ができないと判断する。この場合、出力管理部１４０は、エンジン１が低回転モードか、回転抑制モードか、高回転モードかを判定した後、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}のうち発電電動機５で消費すべき電力である消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。各モードでの消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}は次のとおりである。

【0087】

−−低回転モード−−
エンジン１が低回転モードの場合、すなわちエンジン１の回転数Ｎ_ｅｎｇが第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}以下の場合、出力管理部１４０は、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}と、回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}とを用いて、上記の（７）式から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。上述したように、エンジン１が低回転モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定するので、低回転モードの場合には、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。

【0088】

−−回転抑制モード−−
エンジン１が回転抑制モードの場合、出力管理部１４０は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ傾転角増加処理を行った後、上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。傾転角増加処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第１設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ１}とを用いて、上記の式（５）により傾転角増加指令ｄＤ_{ｐｍｐ_ｔ}を算出する。そして、出力管理部１４０は、低回転モードの場合と同様に上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。上述したように、エンジン１が回転抑制モードの場合には、出力管理部１４０は回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を０に設定するので、回転抑制モードの場合においても、余剰電力Ｐ_{ｗｒ_ｓｕｐ}が消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}となる。

【0089】

−−高回転モード−−
エンジン１が高回転モードの場合、出力管理部１４０は、回生電力低減処理を行った後、上記の式（７）から消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}を算出する。回生電力低減処理では、出力管理部１４０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、第２設定閾値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔｈ２}とを用いて、上記の式（６）により回生電力低減指令値ｄＰ_{ｗｒ_ｍｏｔ_ｔ}を算出する。なお、高回転モードの場合であっても、出力管理部１４０は、ステアリングシリンダ１２、リフトシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のいずれも動作中でなければ、回転抑制モードの場合と同様に傾転角増加処理を行う。

【0090】

上述したように、低回転モード、回転抑制モード、高回転モードのいずれかにおいて消費電力Ｐ_{ｗｒ_ｃｎｓ}が算出されると、出力管理部１４０は、上記の（８）式を用いて発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。発電電動機制御部１６０は、エンジン回転数Ｎ_ｅｎｇと、出力管理部１４０により算出された発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}と、エンジン回転数指令値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}とを用いて、上記の（１０）式によって発電電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を算出する。そして、発電電動機制御部１６０は、算出した発電電動機トルク指令値Ｔ_{ｒｑ_ｇｅｎ_ｔ}を発電インバータ６へ送信することによって、発電電動機５を制御する。その結果、余剰電力により生じるトルクが適宜減じられたトルク値によって発電電動機５が駆動される。

【0091】

発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}が算出されると、出力管理部１４０は、油圧要求演算部１２０からの油圧要求出力値Ｐ_{ｗｒ_ｐｍｐ_ｒｅｑ}と、発電出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｇｅｎ_ｔ}とを用いて、上記の（９）式によりエンジン出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}を算出する。目標回転数演算部１５０は、出力管理部１４０で算出されたエンジン出力指令値Ｐ_{ｗｒ_ｅｎｇ_ｔ}に基づいて、上述したように、エンジン等燃費マップを用いて算出したエンジン回転数を算出する。このエンジン回転数は、エンジン回転数下限値とエンジン回転数低減率に基づいて次のように制御される。
すなわち、あらかじめ車体速度、速度段、アクセル踏込量、モード、キャパシタ容量すなわち開放電圧に基づいて算出されたエンジン回転数下限値を下回らないようにエンジン回転数が制御される。さらに、予め定めたエンジン回転数低減率でエンジン回転数が低減するように、エンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ＿ｔ}が算出される。このエンジン回転数指令Ｎ_{ｅｎｇ＿ｔ}がエンジンコントローラ２に送出される。エンジンコントローラ２は、エンジン回転数指令値Ｎ_{ｅｎｇ_ｔ}を目標回転数演算部１５０から受信すると、そのエンジン回転数指令値が示すエンジン回転数でエンジン１を回転させる。
以上の処理がエンジン回転数を目標値に制御する手順である。

【0092】

次に、アクセルペダルを開放した際のエンジン回転数の低減制御について説明する。
図１１は、アクセル時刻Ｔ０でアクセルペダルを開放した場合のエンジン回転数と時間との関係を模式的に示す図である。図１１（ａ）においては、Ｌ１は、エンジン回転数がＲ１のとき、すなわち時刻Ｔ０でアクセルペダルがオフ操作された場合におけるエンジン回転数と時間との関係を示し、Ｌ２は、エンジン回転数がＲ２（＜Ｒ１）のときに、すなわち時刻Ｔ０でアクセルペダルがオフ操作された場合におけるエンジン回転数と時間との関係を示す。Ｌ３は、エンジン回転数低減率が本発明のものと比べて大きい比較例において、エンジン回転数がＲ１のときに、すなわち時刻Ｔ０でアクセルペダルがオフ操作された場合のエンジン回転数と時間との関係を示す。なお、図１１では、説明の都合上、特性Ｌ１〜Ｌ３において、エンジン回転数下限に対応するエンジン回転数がＲｍｉｎであるものとする。
Ｌ３は、無負荷でエンジンを減速させる際に回転数が低減する割合でエンジン回転数が減小する場合の線である。ここでエンジン無負荷とは、たとえば、油圧ポンプ９の押除け容積が最小、発電電動機５の負荷が最小の状態である。上述した第２低減率はたとえばＬ３のようにエンジン回転数が減少する低減率である。

【0093】

上述したように、エンジン回転数下限値演算部８２０で設定されるエンジン回転数の減少率は、上述したように、減速後に増速開始されたときのＰＭ削減を狙って設定している。このような観点で設定されるエンジン回転数低減率よりも大きい低減率と比較する。
図１１の特性Ｌ１ではアクセルペダルのオフ操作後の時間Ｔ１でエンジン回転数Ｒｍｉｎに到達し、特性Ｌ３では時間Ｔ４（＜Ｔ１）でエンジン回転数Ｒｍｉｎに到達する。図１１（ａ）に示すように、比較例として示す特性Ｌ３では大きな減少率でエンジン回転数が減少するのに対して、特性Ｌ１ではなだらかにエンジン回転数が減少する。換言すると、特性Ｌ１においては、アクセルペダルがオフ操作されてから所定時間（たとえば時間Ｔ３（＜Ｔ１））が経過するまでは、所定のエンジン回転数以上の範囲（たとえばＲ３（＜Ｒ１））でエンジン回転数が低下する。このため、時間Ｔ３（Ｔ４＜Ｔ３＜Ｔ１）においてアクセルペダルがオン操作された場合、特性Ｌ１では、エンジン回転数Ｒ３（Ｒｍｉｎ＜Ｒ３＜Ｒ１）からアクセルペダルの操作に応じたエンジン回転数まで増加する（特性Ｌ１’）のに対し、特性Ｌ３ではエンジン回転数Ｒｍｉｎから増加（特性Ｌ３’）する必要がある。すなわち、特性Ｌ１は特性Ｌ３と比較して、エンジン回転数変動（Ｒ３−Ｒｍｉｎ）に相当して発生するＰＭの抑制と、燃費の低減が可能になる。

【0094】

さらに、エンジン回転数の低減率は、アクセルペダルがオフ操作されたり、踏み戻されたときのエンジン回転数、すなわち減速開始エンジン回転数にかかわらず一定の率に設定される。したがって、特性Ｌ１および特性Ｌ２において、エンジン回転数の減少率を示す傾きは同一であり、特性Ｌ２においても特性Ｌ１と同様になだらかにエンジン回転数が減少し、時間Ｔ２（Ｔ４＜Ｔ２＜Ｔ１）でエンジン回転数Ｒｍｉｎに到達する。このため、時間Ｔ３（Ｔ４＜Ｔ３＜Ｔ２）においてアクセルペダルがオン操作された場合、特性Ｌ２では、エンジン回転数Ｒ４（Ｒｍｉｎ＜Ｒ４＜Ｒ２）からアクセルペダルの操作に応じたエンジン回転数まで増加させることができる。すなわち、特性Ｌ３と比較して、エンジン回転数（Ｒ４−Ｒｍｉｎ）に相当して発生するＰＭの抑制と、燃費の低減が可能になる。

【0095】

上述した実施の形態によるハイブリッド式ホイールローダによれば、次の作用効果が得られる。
（１）ハイブリッド式ホイールローダは、エンジン１で駆動される発電電動機５と、発電電動機５の電力で駆動される走行電動機７Ｆ，７Ｒと、回生時に走行電動機７Ｆ，７Ｒが発電する電力で充電される蓄電素子、すなわちキャパシタ３と、エンジン１で駆動される可変容量油圧ポンプ９と、可変容量油圧ポンプ９から吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータ、すなわちリフトシリンダやバケットシリンダ１３，１４と、要求トルク指令を出力するアクセルペダル（不図示）と、ポンプ要求流量指令を出力する操作装置３１と、要求トルク指令とポンプ要求流量指令に基づいてエンジン１の回転数と可変容量油圧ポンプ９の押除け容積を演算し、この演算結果によりエンジン１の回転数と可変容量油圧ポンプ９の押除け容積を制御するとともに、発電電動機５、走行電動機７Ｆ，７Ｒ、蓄電素子３の充放電を制御する制御部、すなわちメインコントローラ１００とを備える。
そして、メインコントローラ１００は、減速時において、無負荷でエンジン１を減速させる際に回転数が低減する割合よりも小さい割合でエンジン回転数を低減させる。したがって、前進、掘削、後進を繰り返す作業が行われる場合に、増速時にエンジン回転数が下限まで到達する可能性が少なくなり、エンジン回転数下限値からエンジン回転数を増加させる場合と比較して、ＰＭ排出量を低減し、燃費を抑制することが可能となる。さらには、高負荷作業を行うために必要となるエンジン回転数に増加するまでの時間を短縮できるので、速やかに高負荷作業に移行可能となり、作業効率の向上に寄与する。

【0096】

（２）実施形態のハイブリッド式ホイールローダでは、回生時のエンジン回転数の低減の割合は、減速開始時のエンジン回転数にかかわらず一定である。減速開始時のエンジン回転数によらず小さな低減率にてエンジン回転数を減少させることができるので、アクセルオフ時の減速感が高速度でも低速度でも違和感がない。

【0097】

（３）実施形態のハイブリッド式ホイールローダでは、エンジン回転数下限値演算部８２０が運転状態に基づいてエンジン回転数下限値を演算し、エンジン回転数下限値以下にならないようにエンジン回転数を制御する。減速と増速を繰り返すハイブリッド作業車両において、エンジン回転数下限値までエンジン回転数が下がらない状態で増速する可能が多くなり、ＰＭ発生量が抑制されるとともに、燃費の低下が抑制できる。
また、減速開始時のエンジン回転数が演算されたエンジン回転数下限値を上回っているときは、エンジン１の停止時に比べて、エンジン回転数の低減の割合を小さくした。エンジン１を停止する際にはＰＭ対策としての緩やかなエンジン低減処理は不要であり、エンジン回転数を短時間で停止させることができる。

【0098】

（４）エンジン回転数下限値演算部８２０は、車速に応じてエンジン回転数の上限値を決定する第１関数発生器８２０ａと、アクセルペダルの操作量に応じてエンジン回転数の下限値を決定する第２関数発生器８２０ｂと、キャパシタ３の開放電圧に応じたエンジン回転数の下限値を決定する第３関数発生器８２０ｃと、車体速度に応じたエンジン回転数の上限値とアクセルペダル操作量に応じたエンジン回転数の下限値とのうち、いずれか小さい値を選択する最小値選択器８２０ｄと、最小値選択器８２０ｄで選択されたエンジン回転数下限値と、開放電圧に応じたエンジン回転数下限値とのうち、いずれか大きい値を選択して目標回転数演算部１５０に出力する最大値選択器８２０ｅと、減速開始時のエンジン回転数が選択されたエンジン回転数下限値を上回る場合にエンジン回転数の低減の割合を第１低減率に決定し、エンジン１の停止時には低減の割合を第１低減率よりも大きい第２低減率に決定して目標回転数演算部１５０に出力する低減率決定部８２０ｆとを備える。
燃費改善のために車体速度で決定するエンジン回転数と、応答性をよくするためアクセルペダル踏み込み量で決定されるエンジン回転数と、キャパシタ容量が小さくなってもパワーが不足することがないように開放電圧で決定されるエンジン回転数とに基づいてエンジン回転数の下限値を決定した。エンジン回転数下限値と低減率の両データを目標回転数演算部１５０に送り、減速開始時のエンジン回転数はその低減率で低減されるようにした。したがって、同一の処理により減速時のエンジン回転数制御に使用する情報を得ることができる。

【0099】

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）以上ではエンジン回転数の低減率を緩やかに設定してＰＭの発生を抑制するようにした。しかし、減速開始から所定の時間が経過するまでは予め設定された所定のエンジン回転数以下にエンジン回転数が低下することを禁止させるものについても本発明の一態様に含まれる。たとえば、図１１（ｂ）の特性Ｌ４に示すように、アクセルペダルがオフ操作されてから所定時間Ｔｘが経過するまでは、所定のエンジン回転数Ｒｘ（Ｒｍｉｎ＜Ｒｘ＜Ｒ１）に制御する。このため、時間Ｔ３（Ｔ４＜Ｔ３＜Ｔｘ）においてアクセルペダルがオン操作された場合、エンジン回転数Ｒｘからアクセルペダルの操作に応じたエンジン回転数まで増加させることができるので、エンジン回転数Ｒｍｉｎから増加させる場合と比較して、エンジン回転数（Ｒｘ−Ｒｍｉｎ）に相当して発生するＰＭの抑制と、燃費の低減が可能になる。なお、エンジン回転数Ｒ１からＲｘまでのエンジン回転数の減少率については、実施の形態の場合と同様に小さな減少率を設定しても良いし、特性Ｌ３の場合と同様に大きな減少率を設定しても良い。

【0100】

（２）エンジン回転数下限値を設定しないハイブリッド式作業車両にも本発明を適用できる。
（３）実施形態のハイブリッド式作業車両２００では、一対の走行電動機７Ｆ，７Ｒを使用しているが、一つの走行電動機を使用した作業車両でもよい。
（４）実施形態のメインコントローラ１００では、（１）式〜（１４）式により、エンジン１、発電電動機５，走行電動機７Ｆ，７Ｒ、ブレーキ弁３５ｂなどを駆動制御するようにしたが、これは一例である。異なる数式を採用して同様の装置を駆動制御するように設計されたメインコントローラを採用することもできる。

【0101】

（５）実施形態のハイブリッド式作業車両２００は、１速〜３速の速度段を設定したが、１速と２速の速度段を有する作業車両でもよく、４段以上の速度段を有するようにしてもよい。
（６）エンジン１により駆動された発電電動機５によって車輪１８を駆動するシリーズハイブリッド式を用いるものに代えて、エンジン１により走行駆動力を得るとともに、エンジン１により駆動された発電電動機５による電力で駆動される走行電動機を得るようにしたパラレルハイブリッド式やシリーズパラレル式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

【0102】

（７）実施形態の作業車両はホイールローダで説明したが、エンジンで駆動される発電電動機と、発電電動機の電力で駆動される走行電動機と、回生時に前記走行電動機が発電する電力で充電される蓄電素子と、エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータと、要求トルク指令を出力するアクセルペダルと、ポンプ要求流量指令を出力する操作部材と、要求トルク指令とポンプ要求流量指令に基づいてエンジンの回転数と可変容量油圧ポンプの押除け容積を演算し、この演算結果によりエンジンの回転数と可変容量油圧ポンプの押除け容積を制御するとともに、発電電動機、走行電動機、蓄電素子の充放電を制御する制御部とを備え、減速時において、無負荷でエンジンを減速させる際に回転数が低減する割合よりも小さい割合でエンジン回転数を低減させるようにした、種々のハイブリッド式作業車両に本発明を適用できる。

【0103】

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0104】

１…エンジン、 ３…蓄電装置、
５…発電電動機、 ７Ｆ，７Ｒ…走行電動機、
９…油圧ポンプ、 １２…ステアリングシリンダ、
１３…リフトシリンダ、 １４…バケットシリンダ、
３１…操作装置、 ４０…シフトスイッチ、
１００…メインコントローラ、 １１０…蓄電管理部、
１２０…油圧要求演算部、 １３０…走行要求演算部、
１４０…出力管理部、 １５０…目標回転数演算部、
１６０…発電電動機制御部、 １７０…傾転角制御部、
１８０…走行電動機・ブレーキ制御部、 ２００…ハイブリッド式作業車両、
８００…許容充電電力演算部 ８１０…キャパシタ開放電圧演算部
８２０…エンジン回転数下限値演算部、８２０ａ〜８２０ｃ…関数発生器
８２０ｄ…最小値選択器 ８２０ｅ…最大値選択器
８２０ｆ…エンジン回転数低減率決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】