本發(fā)明涉及搭載有發(fā)動機和發(fā)電電動機的混合動力式工程機械。

背景技術(shù)：

通常，已知具有與發(fā)動機和液壓泵機械結(jié)合的發(fā)電電動機、和鋰離子電池或電容器等蓄電裝置的混合動力式工程機械(例如參照專利文獻1)。在這樣的混合動力式工程機械中，發(fā)電電動機發(fā)揮如下作用：將通過發(fā)動機的驅(qū)動力發(fā)電產(chǎn)生的電力充電至蓄電裝置、或者通過利用蓄電裝置的電力進行動力運行來輔助發(fā)動機。另外，在很多混合動力式工程機械中，與發(fā)電電動機分開地具有電動馬達，并通過該電動馬達代行或輔助液壓執(zhí)行機構(gòu)的動作。例如在通過電動馬達進行旋轉(zhuǎn)動作時，通過向電動馬達的電力供給來進行上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)動作和輔助，并且將旋轉(zhuǎn)停止時的制動能量再生來進行蓄電裝置的充電。

在此，專利文獻1中公開了如下結(jié)構(gòu)：在具有發(fā)電電動機、旋轉(zhuǎn)電動馬達、行駛用電動機、起重電磁鐵等多個電動執(zhí)行機構(gòu)的混合動力式工程機械中，當這多個電動執(zhí)行機構(gòu)同時要求大電力、且其合計值高于蓄電裝置的電力供給極限時，按照預先決定的電動執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)先度來分配電力。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-248870號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在專利文獻1記載的混合動力式工程機械中，即使在蓄電裝置的電力供給量不夠時，也能夠確保優(yōu)先度高的電動執(zhí)行機構(gòu)的動作性能，但對于多個電動執(zhí)行機構(gòu)同時驅(qū)動時的動作平衡卻未做考慮。

例如，在通過挖掘機向自卸車上裝載砂石或沙土時，頻繁進行一邊旋轉(zhuǎn)一邊抬升動臂的被稱為旋轉(zhuǎn)動臂抬升的動作。在這樣的動作中，優(yōu)選包括動臂在內(nèi)的前部(作業(yè)裝置)相對于相同的桿操作量總是描畫相同的軌跡。然而，在專利文獻1記載的混合動力式工程機械中，當蓄電裝置的電力供給量不足時，由于按照電動執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)先度分配電力，所以對旋轉(zhuǎn)電動馬達和與液壓泵連結(jié)的發(fā)電電動機的電力供給的比率有可能根據(jù)蓄電裝置的電力供給量發(fā)生變化。該情況下，基于旋轉(zhuǎn)電動馬達進行的旋轉(zhuǎn)動作與基于液壓泵進行的動臂抬升動作的比率發(fā)生變化，前部描畫與通常時不同的軌跡。

另外，即使蓄電裝置的電力供給量足夠，也存在例如由于溫度上升等原因?qū)е滦D(zhuǎn)電動馬達和/或發(fā)電電動機無法產(chǎn)生足夠輸出的情況。即使在該情況下，也與前述同樣地會產(chǎn)生前部描畫的軌跡發(fā)生變化的問題。

當前部描畫的軌跡像這樣根據(jù)各種狀況發(fā)生變化時，會將與平常操作不同的操作強加于操作員。因此，會產(chǎn)生操作不適感，有對操作員造成額外壓力之虞。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題完成的，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在蓄電裝置的電力供給量和/或電動機的輸出不夠的情況下，也能抑制操作員的操作不適感的混合動力式工程機械。

(1)為了解決上述課題，本發(fā)明的混合動力式工程機械具有：具備旋轉(zhuǎn)體的車身；設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)體上的作業(yè)裝置；設(shè)在上述車身上的發(fā)動機；與上述發(fā)動機機械連接的發(fā)電電動機；與上述發(fā)電電動機電連接的蓄電裝置；與上述發(fā)動機機械連接的液壓泵；驅(qū)動上述車身或上述作業(yè)裝置的多個執(zhí)行機構(gòu)；根據(jù)操作量使上述多個執(zhí)行機構(gòu)進行驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)操作裝置；以及控制上述發(fā)電電動機的輸出的控制器，該混合動力式工程機械的特征在于，上述控制器具有：速度降低模式，其根據(jù)上述發(fā)電電動機、上述蓄電裝置的狀態(tài)降低上述多個執(zhí)行機構(gòu)的動作速度；和通常模式，其解除了上述多個執(zhí)行機構(gòu)的動作速度的降低，并具有如下功能：當在上述速度降低模式下進行使上述多個執(zhí)行機構(gòu)中的兩個以上執(zhí)行機構(gòu)同時動作的復合動作時，以將上述多個執(zhí)行機構(gòu)的動作速度的比率保持為上述通常模式下的比率的方式降低上述多個執(zhí)行機構(gòu)的輸出。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，控制器具有速度降低模式和通常模式，并具有如下功能：當進行使兩個以上執(zhí)行機構(gòu)同時動作的復合動作時，以將多個執(zhí)行機構(gòu)的動作速度的比率保持為通常模式下的比率的方式降低多個執(zhí)行機構(gòu)的輸出。由此，即使是在速度降低模式下執(zhí)行機構(gòu)的動作速度降低了時，也能夠?qū)⑼瑫r驅(qū)動的多個執(zhí)行機構(gòu)的動作速度的比率保持為與通常模式下的比率接近的狀態(tài)。因此，即使是速度降低模式，也能夠以接近通常模式的速度比率進行多個執(zhí)行機構(gòu)的復合動作，從而能夠抑制操作員的操作不適感。

(2)在本發(fā)明中，上述多個執(zhí)行機構(gòu)中的一個執(zhí)行機構(gòu)是由來自上述液壓泵的液壓油驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)液壓馬達，在上述車身上，設(shè)有與上述發(fā)電電動機及上述蓄電裝置電連接、并通過與上述旋轉(zhuǎn)液壓馬達的復合轉(zhuǎn)矩使上述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)動作的旋轉(zhuǎn)電動機，上述控制器具有控制上述旋轉(zhuǎn)電動機的輸出的功能，當在上述速度降低模式下進行上述復合動作時、且是上述旋轉(zhuǎn)電動機和上述發(fā)電電動機同時發(fā)揮動力運行作用時，使上述發(fā)電電動機的輸出的減少值比上述旋轉(zhuǎn)電動機的輸出的減少值大。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，控制器當在速度降低模式下進行復合動作時、且是旋轉(zhuǎn)電動機和發(fā)電電動機同時發(fā)揮動力運行作用時，使發(fā)電電動機的輸出的減少值比旋轉(zhuǎn)電動機的輸出的減少值大。通常，與由發(fā)電電動機的動力運行作用驅(qū)動的液壓泵相比，旋轉(zhuǎn)電動機的能量效率更高。因此，在包括旋轉(zhuǎn)的復合動作中，能夠在能量效率高的狀態(tài)下降低旋轉(zhuǎn)速度和執(zhí)行機構(gòu)的動作速度。

(3)在本發(fā)明中，還具有根據(jù)操作量使上述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)動作的旋轉(zhuǎn)操作裝置，上述控制器基于上述旋轉(zhuǎn)操作裝置的操作量和上述執(zhí)行機構(gòu)操作裝置的操作量來確定上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度與上述多個執(zhí)行機構(gòu)中的除上述旋轉(zhuǎn)液壓馬達以外的執(zhí)行機構(gòu)的動作速度之間的比率。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，控制器基于旋轉(zhuǎn)操作裝置的操作量和執(zhí)行機構(gòu)操作裝置的操作量來確定旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度與執(zhí)行機構(gòu)的動作速度的比率。因此，即使是速度降低模式，若將旋轉(zhuǎn)操作裝置和執(zhí)行機構(gòu)操作裝置的操作量設(shè)定為與通常模式相同的程度，則也能夠以接近通常模式的速度比率來進行復合動作，從而能夠抑制操作員的操作不適感。

(4)在本發(fā)明中，上述控制器構(gòu)成為根據(jù)上述蓄電裝置的蓄電量、上述蓄電裝置的溫度、上述發(fā)電電動機的溫度、上述旋轉(zhuǎn)電動機的溫度中的至少一個條件從上述通常模式轉(zhuǎn)變成上述速度降低模式。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，控制器根據(jù)蓄電裝置的蓄電量、蓄電裝置的溫度、發(fā)電電動機的溫度、旋轉(zhuǎn)電動機的溫度中的至少一個條件從通常模式轉(zhuǎn)變成速度降低模式。由此，由于控制器根據(jù)蓄電裝置、發(fā)電電動機、旋轉(zhuǎn)電動機的狀態(tài)自動轉(zhuǎn)變成速度降低模式，所以能夠使蓄電裝置、發(fā)電電動機、旋轉(zhuǎn)電動機盡可能在合理使用范圍內(nèi)動作，從而能夠抑制這些裝置的劣化。

(5)在本發(fā)明中，還具有能夠選擇上述通常模式和上述速度降低模式中的某一方的模式選擇開關(guān)，上述控制器根據(jù)由上述模式選擇開關(guān)選擇的模式來設(shè)定上述執(zhí)行機構(gòu)的動作速度。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于還具有能夠選擇通常模式和速度降低模式中的某一方的模式選擇開關(guān)，所以操作員能夠主動選擇是否節(jié)約電力。

(6)在本發(fā)明中，上述發(fā)動機的最大輸出比上述液壓泵的最大動力小。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，發(fā)動機的最大輸出比液壓泵的最大動力小。因此，在通常模式下，當以最大動力驅(qū)動液壓泵時，能夠使發(fā)電電動機發(fā)揮動力運行作用來驅(qū)動液壓泵。另外，在速度降低模式下，能夠使例如基于發(fā)電電動機的動力運行作用的輸出降低并驅(qū)動液壓泵。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的混合動力式液壓挖掘機的主視圖。

圖2是表示適用于圖1中的混合動力式液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)和電動系統(tǒng)的框圖。

圖3是表示圖2中的混合動力控制單元的框圖。

圖4是表示圖3中的電池放電限制值運算部的框圖。

圖5是表示根據(jù)電池蓄電率求出第一電池放電電力限制值的表的說明圖。

圖6是表示根據(jù)電池單元(cell)溫度求出第二電池放電電力限制值的表的說明圖。

圖7是表示圖3中的總輸出上限值運算部的框圖。

圖8是表示根據(jù)發(fā)電電動機溫度求出發(fā)電電動機輸出上限值的表的說明圖。

圖9是表示圖3中的動作輸出分配運算部的框圖。

圖10是表示圖3中的液壓電動輸出分配運算部的框圖。

圖11是表示根據(jù)旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度求出旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值的表的說明圖。

圖12是表示圖1的駕駛室內(nèi)的主要部分立體圖。

圖13是表示通常模式下的輸出分配的說明圖。

圖14是表示基于模式選擇開關(guān)而轉(zhuǎn)變成速度降低模式時的輸出分配的說明圖。

圖15是表示基于發(fā)電電動機溫度而轉(zhuǎn)變成速度降低模式時的輸出分配的說明圖。

圖16是表示基于旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度而轉(zhuǎn)變成速度降低模式時的輸出分配的說明圖。

具體實施方式

以下，根據(jù)附圖列舉混合動力式液壓挖掘機為例對本發(fā)明的實施方式的混合動力式工程機械進行說明。

圖1至圖16示出本發(fā)明的實施方式。在圖1中，混合動力式液壓挖掘機1(以下稱為液壓挖掘機1)具有后述的發(fā)動機21和發(fā)電電動機27。該液壓挖掘機1由能夠自行駛的履帶式的下部行駛體2、設(shè)在下部行駛體2上的旋轉(zhuǎn)裝置3、經(jīng)由旋轉(zhuǎn)裝置3能夠旋轉(zhuǎn)地搭載在下部行駛體2上的上部旋轉(zhuǎn)體4、和設(shè)在上部旋轉(zhuǎn)體4的前側(cè)且進行挖掘作業(yè)等的多關(guān)節(jié)構(gòu)造的作業(yè)裝置12構(gòu)成。此時，下部行駛體2和上部旋轉(zhuǎn)體4構(gòu)成了液壓挖掘機1的車身。

上部旋轉(zhuǎn)體4具有設(shè)在旋轉(zhuǎn)架5上且收納有后述的發(fā)動機21等的構(gòu)造罩6、和供操作員搭乘的駕駛室7。如圖12所示，在駕駛室7內(nèi)設(shè)有供操作員落座的駕駛席8，并且在駕駛席8的周圍設(shè)有由操作桿和操作踏板等構(gòu)成的行駛操作裝置9、由操作桿等構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)操作裝置10、以及由操作桿等構(gòu)成的作業(yè)操作裝置11。

行駛操作裝置9例如配置在駕駛席8的前側(cè)。另外，例如配置在駕駛席8左側(cè)的操作桿中的前后方向的操作部分相當于旋轉(zhuǎn)操作裝置10。而且，配置在駕駛席8左側(cè)的操作桿中的左右方向的操作部分(斗桿操作)、和配置在駕駛席8右側(cè)的操作桿中的前后方向的操作部分(動臂操作)及左右方向的操作部分(鏟斗操作)相當于作業(yè)操作裝置11。此時，將右側(cè)的操作桿沿前后方向拉到身前(后側(cè))的操作成為與動臂抬升動作對應(yīng)的操作。需要說明的是，操作桿的操作方向與旋轉(zhuǎn)動作和作業(yè)動作之間的關(guān)系并不限于前述的情況，根據(jù)液壓挖掘機1的規(guī)格等適當進行設(shè)定。

在此，在操作裝置9～11上分別設(shè)有檢測這些裝置的操作量(桿操作量oar、oabu、oax)的操作量傳感器9a～11a。這些操作量傳感器9a～11a構(gòu)成了檢測例如下部行駛體2的行駛操作、上部旋轉(zhuǎn)體4的旋轉(zhuǎn)操作、作業(yè)裝置12的俯仰運動操作(挖掘操作)等這樣的車身操作狀態(tài)的車身操作狀態(tài)檢測裝置。另外，在駕駛室7內(nèi)設(shè)有后述的模式選擇開關(guān)38、發(fā)動機控制刻度盤39、車載監(jiān)控器40等。

如圖1所示，作業(yè)裝置12由例如動臂12a、斗桿12b、鏟斗12c、和驅(qū)動這些部件的動臂液壓缸12d、斗桿液壓缸12e、鏟斗液壓缸12f構(gòu)成。動臂12a、斗桿12b、鏟斗12c彼此由銷結(jié)合。作業(yè)裝置12安裝在旋轉(zhuǎn)架5上，并通過使液壓缸12d～12f伸長或縮短來進行俯仰運動。

在此，液壓挖掘機1搭載有控制發(fā)電電動機27等的電動系統(tǒng)、和控制作業(yè)裝置12等的動作的液壓系統(tǒng)。以下，參照圖2至圖12對液壓挖掘機1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行說明。

發(fā)動機21搭載于旋轉(zhuǎn)架5。該發(fā)動機21例如由柴油發(fā)動機等內(nèi)燃機構(gòu)成。如圖2所示，在發(fā)動機21的輸出側(cè)以機械式串聯(lián)連接地安裝有后述的液壓泵23和發(fā)電電動機27，這些液壓泵23和發(fā)電電動機27由發(fā)動機21驅(qū)動。在此，發(fā)動機21的動作由發(fā)動機控制單元22(以下稱為ecu22)控制，ecu22基于來自hcu36的發(fā)動機輸出指令pe控制發(fā)動機21的輸出轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)速度(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)等。另外，在發(fā)動機21上設(shè)有檢測發(fā)動機實際輸出p0e的傳感器(未圖示)，發(fā)動機實際輸出p0e經(jīng)由后述的can37輸入至hcu36。此外，發(fā)動機21的最大輸出例如比液壓泵23的最大動力小。

液壓泵23由發(fā)動機21驅(qū)動。該液壓泵23對蓄存在油箱(未圖示)內(nèi)的工作油加壓，并將其作為液壓油(壓力油)向行駛液壓馬達25、旋轉(zhuǎn)液壓馬達26、作業(yè)裝置12的液壓缸12d～12f等排出。

液壓泵23經(jīng)由控制閥24與作為液壓執(zhí)行機構(gòu)(執(zhí)行機構(gòu))的行駛液壓馬達25、旋轉(zhuǎn)液壓馬達26、液壓缸12d～12f連接?？刂崎y24根據(jù)針對行駛操作裝置9、旋轉(zhuǎn)操作裝置10、作業(yè)操作裝置11的操作而將從液壓泵23排出的液壓油向行駛液壓馬達25、旋轉(zhuǎn)液壓馬達26、液壓缸12d～12f供給或排出。

具體地，根據(jù)行駛操作裝置9的操作從液壓泵23向行駛液壓馬達25供給液壓油。由此，行駛液壓馬達25使下部行駛體2行駛驅(qū)動。根據(jù)旋轉(zhuǎn)操作裝置10的操作從液壓泵23向旋轉(zhuǎn)液壓馬達26供給液壓油。由此，旋轉(zhuǎn)液壓馬達26使上部旋轉(zhuǎn)體4旋轉(zhuǎn)動作。根據(jù)作業(yè)操作裝置11的操作從液壓泵23向液壓缸12d～12f供給液壓油。由此，液壓缸12d～12f使作業(yè)裝置12俯仰運動。

發(fā)電電動機27(電動發(fā)電機)由發(fā)動機21驅(qū)動。該發(fā)電電動機27由例如同步電動機等構(gòu)成。發(fā)電電動機27發(fā)揮發(fā)電和動力運行這兩種作用，當發(fā)電時，以發(fā)動機21為動力源并作為發(fā)電機而動作，進行向蓄電裝置31和/或旋轉(zhuǎn)電動馬達33的電力供給；當動力運行時，以來自蓄電裝置31和/或旋轉(zhuǎn)電動馬達33的電力為動力源并作為馬達而動作，輔助發(fā)動機21及液壓泵23的驅(qū)動。因此，對于發(fā)動機21的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)狀況追加發(fā)電電動機27的輔助轉(zhuǎn)矩，并通過這些轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動液壓泵23。通過從該液壓泵23排出的液壓油來進行作業(yè)裝置12的動作和/或車輛的行駛等。

如圖2所示，發(fā)電電動機27經(jīng)由第一換流器28與一對直流母線29a、29b連接。第一換流器28例如使用由晶體管、絕緣柵雙極型晶體管(igbt)等構(gòu)成的多個開關(guān)元件構(gòu)成，并通過電動發(fā)電機控制單元30(以下稱為mgcu30)來控制各開關(guān)元件的開/關(guān)。直流母線29a、29b在正極側(cè)和負極側(cè)成對，并被施加例如幾百v程度的直流電壓。

在發(fā)電電動機27的發(fā)電時，第一換流器28將來自發(fā)電電動機27的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力并將其向蓄電裝置31和/或旋轉(zhuǎn)電動馬達33供給。在發(fā)電電動機27的動力運行時，第一換流器28將直流母線29a、29b的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力并將其向發(fā)電電動機27供給。而且，mgcu30基于來自hcu36的發(fā)電電動機動力運行輸出指令pmg等來控制第一換流器28的各開關(guān)元件的開/關(guān)。由此，mgcu30對發(fā)電電動機27的發(fā)電時的發(fā)電電力和動力運行時的驅(qū)動電力進行控制。另外，mgcu30具有檢測發(fā)電電動機27的溫度(發(fā)電電動機溫度tmg)的溫度傳感器(未圖示)，并將發(fā)電電動機溫度tmg向hcu36輸出。

蓄電裝置31與發(fā)電電動機27電連接。該蓄電裝置31例如通過由鋰離子電池構(gòu)成的多個電池單元(未圖示)構(gòu)成，并與直流母線29a、29b連接。

蓄電裝置31在發(fā)電電動機27發(fā)電時充入從發(fā)電電動機27供給的電力，并在發(fā)電電動機27動力運行時(輔助驅(qū)動時)向發(fā)電電動機27供給驅(qū)動電力。另外，蓄電裝置31在旋轉(zhuǎn)電動馬達33再生時充入從旋轉(zhuǎn)電動馬達33供給的再生電力，并在旋轉(zhuǎn)電動馬達33動力運行時向旋轉(zhuǎn)電動馬達33供給驅(qū)動電力。像這樣，蓄電裝置31在蓄積由發(fā)電電動機27發(fā)電產(chǎn)生的電力的基礎(chǔ)上，吸收旋轉(zhuǎn)電動馬達33在液壓挖掘機1旋轉(zhuǎn)制動時產(chǎn)生的再生電力，并將直流母線29a、29b的電壓保持為固定。

蓄電裝置31通過電池控制單元32(以下稱為bcu32)來控制充電動作和放電動作。bcu32檢測電池容許放電電力pbmax、電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell并將其向hcu36輸出。另一方面，bcu32以旋轉(zhuǎn)電動馬達33、發(fā)電電動機27根據(jù)來自hcu36的電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per、發(fā)電電動機動力運行輸出指令pmg進行驅(qū)動的方式控制蓄電裝置31的充放電。此時，電池蓄電率soc成為與蓄電裝置31的蓄電量對應(yīng)的值。

此外，在本實施方式中，對于蓄電裝置31，使用例如電壓350v、放電容量5ah左右、且電池蓄電率soc(蓄電率)的合理使用范圍設(shè)定為30～70％左右的鋰離子電池。電池蓄電率soc的合理使用范圍等并不限于上述值，根據(jù)蓄電裝置31的規(guī)格等適當進行設(shè)定。

旋轉(zhuǎn)電動馬達33(旋轉(zhuǎn)電動機)由來自發(fā)電電動機27或蓄電裝置31的電力驅(qū)動。該旋轉(zhuǎn)電動馬達33由例如三相感應(yīng)電動機構(gòu)成，并與旋轉(zhuǎn)液壓馬達26一同設(shè)在旋轉(zhuǎn)架5上。旋轉(zhuǎn)電動馬達33與旋轉(zhuǎn)液壓馬達26協(xié)動來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置3。因此，旋轉(zhuǎn)裝置3由旋轉(zhuǎn)液壓馬達26與旋轉(zhuǎn)電動馬達33的復合轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動，從而對上部旋轉(zhuǎn)體4進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)電動馬達33經(jīng)由第二換流器34與直流母線29a、29b連接。旋轉(zhuǎn)電動馬達33發(fā)揮動力運行和再生這兩種作用，當動力運行時，旋轉(zhuǎn)電動馬達33接受來自蓄電裝置31和/或發(fā)電電動機27的電力進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；當再生時，旋轉(zhuǎn)電動馬達33通過旋轉(zhuǎn)制動時的多余轉(zhuǎn)矩發(fā)電來使蓄電裝置31蓄電。因此，對于動力運行時的旋轉(zhuǎn)電動馬達33，經(jīng)由直流母線29a、29b供給來自發(fā)電電動機27或蓄電裝置31的電力。由此，旋轉(zhuǎn)電動馬達33根據(jù)旋轉(zhuǎn)操作裝置10的操作產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，輔助旋轉(zhuǎn)液壓馬達26的驅(qū)動，并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置3來使上部旋轉(zhuǎn)體4旋轉(zhuǎn)動作。

第二換流器34與第一換流器28同樣地使用多個開關(guān)元件構(gòu)成。第二換流器34通過旋轉(zhuǎn)電動馬達控制單元35(以下稱為rmcu35)來控制各開關(guān)元件的開/關(guān)。在旋轉(zhuǎn)電動馬達33動力運行時，第二換流器34將直流母線29a、29b的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力并將其向旋轉(zhuǎn)電動馬達33供給。在旋轉(zhuǎn)電動馬達33再生時，第二換流器34將來自旋轉(zhuǎn)電動馬達33的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力并將其向蓄電裝置31等供給。

rmcu35基于來自hcu36的電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per等來控制第二換流器34的各開關(guān)元件的開/關(guān)。由此，rmcu35對旋轉(zhuǎn)電動馬達33的再生時的再生電力和動力運行時的驅(qū)動電力進行控制。另外，rmcu35具有檢測旋轉(zhuǎn)電動馬達33的溫度(旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm)的溫度傳感器(未圖示)，并將旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm向hcu36輸出。

混合動力控制單元36(以下稱為hcu36)構(gòu)成了控制器。該hcu36由例如微型計算機構(gòu)成，并且利用can37(controllerareanetwork：控制器局域網(wǎng)絡(luò))等與ecu22、mgcu30、rmcu35、bcu32電連接。hcu36與ecu22、mgcu30、rmcu35、bcu32進行通信，同時分別控制發(fā)動機21、發(fā)電電動機27、旋轉(zhuǎn)電動馬達33、蓄電裝置31。

通過can37等向hcu36輸入電池容許放電電力pbmax、電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、發(fā)電電動機溫度tmg、發(fā)動機實際輸出p0e、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm等。另外，在hcu36上連接有檢測操作裝置9～11的桿操作量oar、oabu、oax的操作量傳感器9a～11a。而且，在hcu36上連接有模式選擇開關(guān)38、發(fā)動機控制刻度盤39等。由此，向hcu36輸入桿操作量oar、oabu、oax和速度降低模式選擇開關(guān)信息smode、發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe。

模式選擇開關(guān)38選擇通常模式nmode和速度降低模式lsmode中的某一種。在此，在速度降低模式lsmode下，例如當需要高于發(fā)動機21的實際輸出p0e的輸出時，降低旋轉(zhuǎn)裝置3和作業(yè)裝置12的動作速度。另一方面，在通常模式nmode下，解除基于速度降低模式lsmode進行的動作速度的降低。

模式選擇開關(guān)38例如由切換開(on)和關(guān)(off)的開關(guān)構(gòu)成，并由操作員進行切換操作。另外，模式選擇開關(guān)38配置在駕駛室7內(nèi)，并且其輸出側(cè)與hcu36連接。hcu36例如在模式選擇開關(guān)38成為on時選擇速度降低模式lsmode，在模式選擇開關(guān)38成為off時選擇通常模式nmode。因此，向hcu36輸入與模式選擇開關(guān)38的on和off對應(yīng)的速度降低模式選擇開關(guān)信息smode。

發(fā)動機控制刻度盤39由能夠旋轉(zhuǎn)的刻度盤構(gòu)成，并根據(jù)刻度盤的旋轉(zhuǎn)位置來設(shè)定發(fā)動機21的目標轉(zhuǎn)速ωe。該發(fā)動機控制刻度盤39位于駕駛室7內(nèi)，并由操作員進行旋轉(zhuǎn)操作而輸出與目標轉(zhuǎn)速ωe相應(yīng)的指令信號。

車載監(jiān)控器40配置在駕駛室7內(nèi)，并顯示例如燃料的剩余量、發(fā)動機冷卻水的水溫、運轉(zhuǎn)時間、車內(nèi)溫度等這樣的與車身有關(guān)的各種信息。在此基礎(chǔ)上，車載監(jiān)控器40與hcu36連接，并且顯示通常模式nmode和速度降低模式lsmode中的當前正在動作的模式。

hcu36根據(jù)從通常模式nmode和速度降低模式lsmode中選擇的模式而分別控制發(fā)動機21、發(fā)電電動機27、旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出。于是，接下來參照圖3至圖11對hcu36的具體結(jié)構(gòu)進行說明。

如圖3所示，hcu36具有電池放電限制值運算部41、總輸出上限值運算部42、動作輸出分配運算部43、和液壓電動輸出分配運算部44。該hcu36例如輸入電池容許放電電力pbmax、電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe、發(fā)電電動機溫度tmg、速度降低模式選擇開關(guān)信息smode、旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu、其他桿操作量oax、發(fā)動機實際輸出p0e、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm。而且，hcu36基于這些輸入來輸出發(fā)動機輸出指令pe、電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per、發(fā)電電動機動力運行輸出指令pmg。

如圖4所示，電池放電限制值運算部41具有第一電池放電電力限制值運算部41a、第二電池放電電力限制值運算部41b、和最小值選擇部41c。從bcu32向該電池放電限制值運算部41輸入電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、和電池容許放電電力pbmax。此時，電池容許放電電力pbmax表示當前蓄電裝置31能夠放電的電力，例如根據(jù)蓄電裝置31的電池單元電壓和硬性的電流上限值來計算。

第一電池放電電力限制值運算部41a為了基于電池蓄電率soc運算第一電池放電電力限制值plim1，而具有例如圖5所示那樣的表t1。第一電池放電電力限制值運算部41a利用表t1來運算與電池蓄電率soc相應(yīng)的第一電池放電電力限制值plim1。

第二電池放電電力限制值運算部41b為了基于電池單元溫度tcell運算第二電池放電電力限制值plim2，而具有例如圖6所示那樣的表t2。第二電池放電電力限制值運算部41b利用表t2來運算與電池單元溫度tcell相應(yīng)的第二電池放電電力限制值plim2。

此時，圖5及圖6中的電池放電電力限制值plim1、plim2的最大值p11、p21設(shè)定為與在蓄電裝置31是全新的、且電池單元溫度tcell為常溫的情況下的典型的電池容許放電電力pbmax接近的值。

表t1中，當電池蓄電率soc降低到比合理使用范圍的最低值soc2低時，將電池放電電力限制值plim1設(shè)定為最小值p10(例如p10＝0kw)，當電池蓄電率soc上升到比作為閾值的合理基準值soc1高時，將電池放電電力限制值plim1設(shè)定為最大值p11。另外，當電池蓄電率soc成為最低值soc2與合理基準值soc1之間的值時，表t1中，使電池放電電力限制值plim1隨著電池蓄電率soc增加而增加。在此，合理基準值soc1相對于最低值soc2略有余裕地設(shè)定為較大的值。例如當最低值soc2為30％時，合理基準值soc1設(shè)定為35％左右的值。

表t2中，當電池單元溫度tcell上升到比合理使用范圍的最高值tcell2高時，將電池放電電力限制值plim2設(shè)定為最小值p20(例如p20＝0kw)。另一方面，表t2中，當電池單元溫度tcell降低到比作為閾值的合理基準值tcell1低時，將電池放電電力限制值plim2設(shè)定為最大值p21。另外，當電池單元溫度tcell成為最高值tcell2與合理基準值tcell1之間的值時，表t2中，使電池放電電力限制值plim2隨著電池單元溫度tcell上升而降低。在此，合理基準值tcell1相對于最高值tcell2略減余裕地設(shè)定為較小的值。例如當最高值tcell2為60℃時，合理基準值tcell1設(shè)定為50℃左右的值。

最小值選擇部41c將由第一、第二電池放電電力限制值運算部41a、41b運算得到的電池放電電力限制值plim1、plim2和電池容許放電電力pbmax這三個值進行比較，并選擇其中的最小值作為電池放電電力限制值plim0輸出。

如圖7所示，總輸出上限值運算部42具有發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a、發(fā)動機輸出上限值運算部42b、和總輸出上限值運算部42c。向該總輸出上限值運算部42輸入電池放電電力限制值plim0、根據(jù)發(fā)動機控制刻度盤39的指令等確定的發(fā)動機21的目標轉(zhuǎn)速ωe、發(fā)電電動機溫度tmg、和速度降低模式選擇開關(guān)信息smode。

發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a運算在電池放電電力限制值plim0的范圍內(nèi)發(fā)電電動機27進行最大限度動力運行時的輸出，并將其作為發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax輸出。此時，發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a考慮了例如發(fā)電電動機27的溫度tmg、效率等這樣的硬性制約來運算發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax。

具體地，發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a具有例如圖8所示那樣的表t3。發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a利用表t3來運算與發(fā)電電動機溫度tmg相應(yīng)的發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax。

表t3中，當發(fā)電電動機溫度tmg上升到比合理使用范圍的最高值tmg2高時，將發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax設(shè)定為最小值p30。另一方面，表t3中，當發(fā)電電動機溫度tmg下降到比作為閾值的合理基準值tmg1低時，將發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax設(shè)定為最大值p31。另外，當發(fā)電電動機溫度tmg成為最高值tmg2與合理基準值tmg1之間的值時，表t3中，使發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax隨著發(fā)電電動機溫度tmg上升而降低。在此，合理基準值tmg1相對于最高值tmg2略減余裕地設(shè)定為較小的值。

發(fā)動機輸出上限值運算部42b運算以目標轉(zhuǎn)速ωe能夠輸出的發(fā)動機21的輸出最大值，并將其作為發(fā)動機輸出上限值pemax輸出。

總輸出上限值運算部42c首先計算作為由發(fā)電電動機動力運行輸出上限值運算部42a運算得到的發(fā)電電動機27的動力運行輸出上限值的發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax、與由發(fā)動機輸出上限值運算部42b運算得到的發(fā)動機輸出上限值pemax的合計值(pmgmax+pemax)。

另外，總輸出上限值運算部42c具有模式輸出上限值pmodemax。該模式輸出上限值pmodemax是在各模式(速度降低模式lsmode和通常模式nmode)下能夠從發(fā)電電動機27及發(fā)動機21供給的輸出的上限值。因此，模式輸出上限值pmodemax在模式選擇開關(guān)38為on和off的情況下分別設(shè)定為不同的值。

例如，當模式選擇開關(guān)38為on時，選擇速度降低模式lsmode。此時，速度降低模式lsmode的模式輸出上限值pmodemax與模式選擇開關(guān)38成為off而選擇通常模式nmode時相比設(shè)定為較小的值。

于是，總輸出上限值運算部42c基于速度降低模式選擇開關(guān)信息smode掌握由模式選擇開關(guān)38選擇的模式，并設(shè)定與所選擇的模式相應(yīng)的模式輸出上限值pmodemax。在此基礎(chǔ)上，總輸出上限值運算部42c將模式輸出上限值pmodemax與發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax及發(fā)動機輸出上限值pemax的合計值進行比較，并將其中值較小的一方作為總輸出上限值ptmax輸出。

如圖9所示，動作輸出分配運算部43具有旋轉(zhuǎn)基本要求輸出運算部43a、動臂抬升基本要求輸出運算部43b、其他基本要求輸出運算部43c、旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d、旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出運算部43e、和其他要求輸出運算部43f。向該動作輸出分配運算部43輸入總輸出上限值ptmax、旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu、和其他桿操作量oax。此外，在圖9中，其他桿操作量oax統(tǒng)一記載為一個，但例如像斗桿桿操作量、鏟斗桿操作量等那樣實際上包括多種桿操作量。

旋轉(zhuǎn)基本要求輸出運算部43a運算相對于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar單調(diào)增加那樣的旋轉(zhuǎn)基本要求輸出pr0。該旋轉(zhuǎn)基本要求輸出pr0的值被調(diào)整為能夠充分進行旋轉(zhuǎn)單獨動作的程度。

動臂抬升基本要求輸出運算部43b運算相對于動臂抬升桿操作量oabu單調(diào)增加那樣的動臂抬升基本要求輸出pbu0。該動臂抬升基本要求輸出pbu0的值被調(diào)整為能夠充分進行抬升動臂12a的動臂抬升單獨動作的程度。

與旋轉(zhuǎn)基本要求輸出運算部43a和動臂抬升基本要求輸出運算部43b同樣地，其他基本要求輸出運算部43c運算相對于其他桿操作量oax中包含的各個桿操作量單調(diào)增加那樣的其他基本要求輸出px0。其他基本要求輸出px0的值被調(diào)整為能夠分別充分進行單獨動作的程度的值。

旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d基于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu及其他桿操作量oax來判斷將總輸出上限值ptmax中的何種程度的輸出分配給旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作，并運算旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出prbu1。此時，旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作是將旋轉(zhuǎn)動作與動臂抬升動作一同進行的復合動作。

例如，即使僅是旋轉(zhuǎn)動臂抬升的動作，在由于電池蓄電率soc的減少或電池單元溫度tcell的上升而導致蓄電裝置31變得無法充分供給電力的情況下，總輸出上限值ptmax也會如上述那樣變小。該情況下，旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d根據(jù)總輸出上限值ptmax，將分配給旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的值、即旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出prbu1的值減小。另外，例如即使像行駛動作那樣，在同時要求與旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作相比優(yōu)先度更高的其他動作的情況下，旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d也會減小旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出prbu1的值。

旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出運算部43e運算旋轉(zhuǎn)基本要求輸出pr0與動臂抬升基本要求輸出pbu0的比率。旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出運算部43e根據(jù)該比率將旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出prbu1分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作，運算并輸出與旋轉(zhuǎn)動作相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1、和與動臂抬升動作對應(yīng)的動臂抬升要求輸出pbu1。

其他要求輸出運算部43f運算總輸出上限值ptmax與旋轉(zhuǎn)動臂抬升要求輸出prbu1之差。其他要求輸出運算部43f將該差根據(jù)其他基本要求輸出px0適當?shù)胤峙?，并輸出其他要求輸出px1。

在此，列舉將旋轉(zhuǎn)動作與動臂抬升動作這兩個動作復合而成的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作為例，關(guān)于該旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作進行輸出分配。但是，本發(fā)明并不限于此，對于將作為其他匯總的多個動作中的一個動作增加到旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作中并將這三個動作復合而成的復合動作，也能通過擴展旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d來適用。

例如，在除旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作以外也同時進行將斗桿12b拉近的斗桿牽引動作的情況下，將旋轉(zhuǎn)動臂抬升輸出分配運算部43d擴展為旋轉(zhuǎn)動臂抬升斗桿牽引輸出分配運算部。此時，旋轉(zhuǎn)動臂抬升斗桿牽引輸出分配運算部根據(jù)總輸出上限值ptmax來確保將旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作與斗桿牽引動作相加后的合計輸出，并與前述同樣地以不改變動臂抬升和斗桿牽引的相對于旋轉(zhuǎn)速度的速度比率的方式來分配輸出即可。通過進行同樣的擴展，還能夠?qū)πD(zhuǎn)動臂抬升動作追加鏟斗動作。

如圖10所示，液壓電動輸出分配運算部44具有液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a、推定總泵輸出運算部44b、和發(fā)動機發(fā)電電動機輸出分配運算部44c。向液壓電動輸出分配運算部44輸入電池放電電力限制值plim0、旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm、動臂抬升要求輸出pbu1、其他要求輸出px1、發(fā)動機輸出上限值pemax、和發(fā)動機實際輸出p0e。

液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a將在電池放電電力限制值plim0的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動馬達33進行最大限度動力運行時的輸出作為旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax來運算。此時，液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a考慮了例如旋轉(zhuǎn)電動馬達33的溫度trm、效率等這樣的硬性制約來運算旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax。

具體地，液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a具有例如圖11所示那樣的表t4。液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a利用表t4來運算與旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax。

表t4中，當旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm上升到比合理使用范圍的最高值trm2高時，將旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax設(shè)定為最小值p40。另一方面，表t4中，當旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm下降到比作為閾值的合理基準值trm1低時，將旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax設(shè)定為最大值p41。另外，當旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm成為最高值trm2與合理基準值trm1之間的值時，表t4中，使旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax隨著旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm上升而降低。在此，合理基準值trm1相對于最高值trm2略減余裕地設(shè)定為較小的值。

液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a將旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax與旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1進行比較，并將較小的一方作為電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per輸出。當與旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax相比旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1的值較大時，由于電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per變成旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax，所以液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a將電動旋轉(zhuǎn)輸出指令per與旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1之差(pr1－per)作為液壓旋轉(zhuǎn)輸出指令phr輸出。另一方面，當與旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1的值相比旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax較大時，由于旋轉(zhuǎn)動作僅由旋轉(zhuǎn)電動馬達33進行，所以液壓電動旋轉(zhuǎn)輸出分配運算部44a將液壓旋轉(zhuǎn)輸出指令phr設(shè)定為0(phr＝0kw)輸出。

推定總泵輸出運算部44b計算液壓旋轉(zhuǎn)輸出指令phr與動臂抬升要求輸出pbu1和其他要求輸出px1的合計值。推定總泵輸出運算部44b根據(jù)該合計值，考慮了泵效率來運算推定總泵輸出pp，并將推定總泵輸出pp輸出。

發(fā)動機發(fā)電電動機輸出分配運算部44c在推定總泵輸出pp比發(fā)動機實際輸出p0e大的情況下，將它們的差分作為發(fā)電電動機動力運行輸出指令pmg輸出，并將發(fā)動機輸出上限值pemax作為發(fā)動機輸出指令pe輸出。反之，在發(fā)動機實際輸出p0e比推定總泵輸出pp大的情況下，將發(fā)電電動機動力運行輸出指令pmg設(shè)定為0(pmg＝0kw)并輸出，將推定總泵輸出pp作為發(fā)動機輸出指令pe輸出。

通過使用如以上那樣構(gòu)成的液壓電動輸出分配運算部44，能夠使用的電池放電電力盡可能地分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，而剩余的電力分配給僅靠發(fā)動機21的輸出無法確保液壓負荷的情況下的發(fā)電電動機27的動力運行作用。因此，在蓄電裝置31的放電電力受到其蓄電量(電池蓄電率soc)和/或電池單元溫度tcell的限制的情況下，與旋轉(zhuǎn)電動馬達33相比發(fā)電電動機27的電力供給優(yōu)先降低。

通常，與液壓泵23的效率相比，蓄電裝置31、換流器28、34、旋轉(zhuǎn)電動馬達33的復合效率更好。即，在旋轉(zhuǎn)動作中，與驅(qū)動液壓泵23進行液壓旋轉(zhuǎn)相比，使用蓄電裝置31的電池電力進行電動旋轉(zhuǎn)的能量效率更高。考慮到這點，液壓電動輸出分配運算部44與發(fā)電電動機27相比優(yōu)先向旋轉(zhuǎn)電動馬達33分配電池放電電力。

本實施方式的混合動力式液壓挖掘機具有上述那樣的結(jié)構(gòu)，接下來，參照圖13至圖16來說明在通常模式nmode和速度降低模式lsmode下進行旋轉(zhuǎn)動臂抬升復合動作時的輸出分配。此外，圖13至圖16示出只進行旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的情況下的輸出分配的一例。另外，圖13至圖16中所示的值表示輸出的一例，根據(jù)液壓挖掘機1的規(guī)格等適當進行變更。

首先，對通常模式nmode下的輸出分配進行說明。如圖13所示，在通常模式nmode下，hcu36將通常模式nmode的模式輸出上限值pmodemax設(shè)定為例如100kw，并根據(jù)發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe等將發(fā)動機輸出上限值pemax設(shè)定為例如60kw。此時，總輸出上限值ptmax根據(jù)模式輸出上限值pmodemax設(shè)定為100kw。另外，總輸出上限值ptmax是能夠通過發(fā)動機21和蓄電裝置31供給的動力，且在考慮了蓄電裝置31的狀態(tài)的情況下成為發(fā)電電動機27能夠動力運行的動力與發(fā)動機21能夠輸出的動力(發(fā)動機輸出上限值pemax)的合計值。

另一方面，hcu36基于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar和動臂抬升桿操作量oabu來確定旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1與動臂抬升要求輸出pbu1的比率。此時，由于挖掘機只進行旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作而不進行其他動作，所以總輸出上限值ptmax分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作這兩個動作。假如基于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar和動臂抬升桿操作量oabu將旋轉(zhuǎn)動作的輸出與動臂抬升動作的輸出設(shè)為相同比例的話，則hcu36將總輸出上限值ptmax分成兩半，并分別分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作。因此，旋轉(zhuǎn)輸出和動臂抬升輸出均成為例如50kw。

在此，旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax設(shè)為例如20kw。此時，旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax成為比旋轉(zhuǎn)輸出的50kw小的值。因此，旋轉(zhuǎn)輸出的50kw中的與旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax相應(yīng)的20kw分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，而剩余的30kw分配給旋轉(zhuǎn)液壓馬達26。其結(jié)果是，在從蓄電裝置31供給的電力中，20kw分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，20kw分配給發(fā)電電動機27的動力運行作用。此時，100kw的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作中的20kw成為電動系統(tǒng)供給動力，80kw成為液壓系統(tǒng)供給動力。

接下來，對速度降低模式lsmode下的輸出分配進行說明。在此，雖然通過速度降低模式lsmode限制了總輸出上限值ptmax，但關(guān)于發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe、旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu等這樣的其他條件，均設(shè)為與圖13所示的通常模式nmode相同。

如圖14所示，當例如通過模式選擇開關(guān)38選擇速度降低模式lsmode時，hcu36將速度降低模式lsmode的模式輸出上限值pmodemax設(shè)定為例如90kw。另一方面，由于發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe與通常模式nmode相同，所以發(fā)動機輸出上限值pemax設(shè)定為與通常模式nmode相同的例如60kw。此時，總輸出上限值ptmax與通常模式nmode相比降低，并根據(jù)模式輸出上限值pmodemax設(shè)定為90kw。該總輸出上限值ptmax是能夠通過發(fā)動機21和蓄電裝置31供給的動力，且成為發(fā)電電動機27能夠動力運行的動力與發(fā)動機21能夠輸出的動力的合計值。

另一方面，hcu36基于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar和動臂抬升桿操作量oabu來確定旋轉(zhuǎn)要求輸出pr1與動臂抬升要求輸出pbu1的比率。由于旋轉(zhuǎn)桿操作量oar及動臂抬升桿操作量oabu均與通常模式nmode相同，所以旋轉(zhuǎn)動作的輸出與動臂抬升動作的輸出的比率也成為與通常模式nmode相同的值。因此，由于旋轉(zhuǎn)動作的輸出與動臂抬升動作的輸出為相同的比例，所以hcu36將總輸出上限值ptmax分成兩半，并分別分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作。因此，旋轉(zhuǎn)輸出與動臂抬升輸出均成為例如45kw。

此時，作為旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax的20kw成為比旋轉(zhuǎn)輸出的45kw小的值。因此，在從蓄電裝置31供給的電力中，20kw分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，10kw分配給發(fā)電電動機27的動力運行作用。此時，90kw的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作中的20kw成為電動系統(tǒng)供給動力，70kw成為液壓系統(tǒng)供給動力。

如以上那樣，能夠使用的電池放電電力盡可能地分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，而剩余的電力分配給僅靠發(fā)動機21的輸出無法確保液壓負荷的情況下的發(fā)電電動機27的動力運行作用。因此，在總輸出上限值ptmax根據(jù)模式輸出上限值pmodemax降低、且蓄電裝置31的放電電力受到限制的情況下，與旋轉(zhuǎn)電動馬達33相比發(fā)電電動機27的電力供給優(yōu)先降低。

此外，圖14列舉通過由模式選擇開關(guān)38選擇速度降低模式lsmode而使總輸出上限值ptmax降低的情況為例進行了說明。另一方面，即使在根據(jù)電池蓄電率soc和/或電池單元溫度tcell而限制了蓄電裝置31的放電電力的情況下，總輸出上限值ptmax也會降低。因此，當電池蓄電率soc下降到比作為閾值的合理基準值soc1低時，或者當電池單元溫度tcell上升到比作為閾值的合理基準值tcell1高時，hcu36自動轉(zhuǎn)變成總輸出上限值ptmax降低了的速度降低模式lsmode。

另外，圖15示出根據(jù)發(fā)電電動機溫度tmg限制了發(fā)電電動機27的輸出(發(fā)電電力)的情況。在此，關(guān)于發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe、旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu等這樣的其他條件，均設(shè)為與圖13所示的通常模式nmode相同。

該情況下，發(fā)電電動機溫度tmg上升到比作為閾值的合理基準值tmg1高，發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax降低為例如10kw。因此，總輸出上限值ptmax隨著發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax降低，并作為發(fā)電電動機輸出上限值pmgmax與發(fā)動機輸出上限值pemax的合計值而設(shè)定為70kw。其結(jié)果是，由于能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的輸出的合計值降低為70kw，所以hcu36將該70kw分成兩半，并分別分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作。由此，旋轉(zhuǎn)輸出與動臂抬升輸出均成為例如35kw。

在此，由于旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax為20kw，所以從蓄電裝置31供給的電力有20kw分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33。由于總輸出上限值ptmax中剩余的50kw能夠全部由發(fā)動機21供給，所以hcu36將發(fā)動機21的輸出設(shè)定為50kw。另一方面，為了使發(fā)電電動機27成為無負荷狀態(tài)，hcu36將發(fā)電電動機27設(shè)為發(fā)電和動力運行均不進行的狀態(tài)。其結(jié)果是，70kw的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作中的20kw成為電動系統(tǒng)供給動力，50kw成為液壓系統(tǒng)供給動力。

像這樣，即使在根據(jù)發(fā)電電動機溫度tmg限制了發(fā)電電動機27的輸出的情況下，能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的輸出的合計值(總輸出上限值ptmax)也會降低。因此，當發(fā)電電動機溫度tmg上升到比作為閾值的合理基準值tmg1高時，hcu36自動轉(zhuǎn)變成能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作等的輸出降低了的速度降低模式lsmode。

另外，圖16示出根據(jù)旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm限制了旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的情況。在此，關(guān)于發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速ωe、旋轉(zhuǎn)桿操作量oar、動臂抬升桿操作量oabu等這樣的其他條件，均設(shè)為與圖13所示的通常模式nmode相同。

該情況下，總輸出上限值ptmax與通常模式nmode同樣地成為100kw。因此，hcu36將該100kw分成兩半，并分別分配給旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作。由此，旋轉(zhuǎn)輸出和動臂抬升輸出均成為例如50kw。

但是，旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm上升到比作為閾值的合理基準值trm1高，旋轉(zhuǎn)電動馬達動力運行上限值prmmax降低為例如10kw。因此，在從蓄電裝置31供給的電力中，10kw分配給旋轉(zhuǎn)電動馬達33，30kw分配給發(fā)電電動機27的動力運行作用。其結(jié)果是，100kw的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作中的10kw成為電動系統(tǒng)供給動力，90kw成為液壓系統(tǒng)供給動力。

像這樣，在根據(jù)旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm限制了旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的情況下，電動系統(tǒng)供給動力與液壓系統(tǒng)供給動力的比率發(fā)生變化。因此，電動系統(tǒng)供給動力降低，液壓系統(tǒng)供給動力上升。與之相對，旋轉(zhuǎn)輸出和動臂抬升輸出均變成與通常模式nmode相同的50kw。因此，由操作員進行的旋轉(zhuǎn)動臂抬升的操作性維持為與通常模式nmode相同的狀態(tài)。

此外，圖16中例示了即使在根據(jù)旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm限制了旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的情況下，也將能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的輸出的合計值(總輸出上限值ptmax)保持為與通常模式nmode相同的值時的情況。但是，本發(fā)明并不限于此，也可以在限制了旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的情況下使能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作的輸出的合計值降低。該情況下，當旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm上升到比作為閾值的合理基準值trm1高時，hcu36自動轉(zhuǎn)變成能夠用于旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作等的輸出降低了的速度降低模式lsmode。

于是，根據(jù)本實施方式，hcu36具有速度降低模式lsmode和通常模式nmode。hcu36具有如下功能：當在速度降低模式lsmode下進行旋轉(zhuǎn)動作與動臂抬升動作的復合動作時，以將上部旋轉(zhuǎn)體4的旋轉(zhuǎn)速度與抬升動臂12a的動作速度的比率保持為通常模式nmode下的比率的方式降低旋轉(zhuǎn)電動馬達33、旋轉(zhuǎn)液壓馬達26、動臂液壓缸12d等的輸出。由此，即使是在速度降低模式lsmode下動臂液壓缸12d的動作速度降低了時，也能夠?qū)⑸喜啃D(zhuǎn)體4的旋轉(zhuǎn)速度與動臂液壓缸12d的動作速度的比率保持為與通常模式nmode下的比率接近的狀態(tài)。

另外，hcu36根據(jù)基于旋轉(zhuǎn)操作裝置10進行的旋轉(zhuǎn)動作的桿操作量oar和基于作業(yè)操作裝置11進行的動臂抬升動作的桿操作量oabu來確定上部旋轉(zhuǎn)體4的旋轉(zhuǎn)速度與動臂抬升的動作速度的比率。因此，即使是速度降低模式lsmode，若將旋轉(zhuǎn)操作裝置10的桿操作量oar和作業(yè)操作裝置11的桿操作量oabu設(shè)定為與通常模式nmode相同的程度，則也能夠以接近通常模式nmode的速度比率來進行旋轉(zhuǎn)動臂抬升的復合動作，從而能夠抑制操作員的操作不適感。

而且，hcu36當在速度降低模式lsmode下進行復合動作時、且是旋轉(zhuǎn)電動馬達33與發(fā)電電動機27同時發(fā)揮動力運行作用時，使發(fā)電電動機27的輸出的減少值與旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的減少值相比變大。因此，在旋轉(zhuǎn)動作與動臂抬升動作的復合動作中，能夠相對于能量效率高的旋轉(zhuǎn)電動馬達33優(yōu)先供給電力，并能夠在能量效率高的狀態(tài)下降低旋轉(zhuǎn)速度和動臂抬升動作速度。

另外，hcu36根據(jù)蓄電裝置31的電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、發(fā)電電動機溫度tmg、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm中的至少一個條件從通常模式nmode轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode。由此，hcu36由于根據(jù)蓄電裝置31、發(fā)電電動機27、旋轉(zhuǎn)電動馬達33的狀態(tài)自動轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode，所以能夠使蓄電裝置31、發(fā)電電動機27、旋轉(zhuǎn)電動馬達33盡可能在合理使用范圍內(nèi)動作，從而能夠抑制這些裝置的劣化。

除此之外，hcu36構(gòu)成為根據(jù)蓄電裝置31的電池蓄電率soc的降低程度、或者電池單元溫度tcell、發(fā)電電動機溫度tmg、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm的上升程度來增大旋轉(zhuǎn)電動馬達33、旋轉(zhuǎn)液壓馬達26、動臂液壓缸12d等的速度降低的程度。由此，與速度降低的程度為固定的情況相比，能夠使蓄電裝置31、發(fā)電電動機27、旋轉(zhuǎn)電動馬達33脫離合理使用范圍的可能性降低，從而能夠提高這些裝置的劣化抑制的效果。

另外，由于還具有能夠選擇通常模式nmode和速度降低模式lsmode中的某一方的模式選擇開關(guān)38，所以操作員能夠主動選擇是否節(jié)約電力。

發(fā)動機21的最大輸出比液壓泵的最大動力小。因此，在通常模式nmode下，當以最大動力驅(qū)動液壓泵23時，能夠通過發(fā)電電動機27的動力運行作用來輔助發(fā)動機21并驅(qū)動液壓泵23。另外，在速度降低模式lsmode下，能夠使例如基于發(fā)電電動機27的動力運行作用的輸出降低并驅(qū)動液壓泵23。而且，由于發(fā)動機21的最大輸出比液壓泵23的最大動力小，所以能夠使用小型且耗油量能夠降低的發(fā)動機21。

此外，在上述實施方式中，hcu36設(shè)為具有通常模式nmode和速度降低模式lsmode這兩種模式。但是，本發(fā)明并不限于此，例如也可以在通常模式nmode和速度降低模式lsmode的基礎(chǔ)上追加根據(jù)重負荷暫時解除蓄電裝置31的電池放電電力限制值plim0的重負荷模式，從而設(shè)為具有三種模式的結(jié)構(gòu)，還可以設(shè)為具有四種以上模式的結(jié)構(gòu)。

在上述實施方式中，設(shè)為通過模式選擇開關(guān)38切換是否為速度降低模式lsmode，但也可以構(gòu)成為通過刻度盤、桿等來進行模式的選擇和切換。

在上述實施方式中，hcu36設(shè)為當在速度降低模式lsmode下進行旋轉(zhuǎn)動臂抬升的復合動作時，使發(fā)電電動機27的輸出的減少值比旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的減少值大，但也可以使旋轉(zhuǎn)電動馬達33的輸出的減少值比發(fā)電電動機27的輸出的減少值大，還可以將兩者的減少值設(shè)為相同程度。

在上述實施方式中，hcu36設(shè)為根據(jù)作為與蓄電裝置31的蓄電量對應(yīng)的值的電池蓄電率soc從通常模式nmode轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode，但也可以利用蓄電裝置31的蓄電量其自身從通常模式nmode轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode。

在上述實施方式中，hcu36設(shè)為基于電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、發(fā)電電動機溫度tmg、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm從通常模式nmode轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode。但是，hcu36無需基于所有這些值來進行模式轉(zhuǎn)變，只要根據(jù)電池蓄電率soc、電池單元溫度tcell、發(fā)電電動機溫度tmg、旋轉(zhuǎn)電動馬達溫度trm中的至少一個條件從通常模式nmode轉(zhuǎn)變成速度降低模式lsmode即可。而且，模式轉(zhuǎn)變還可以設(shè)為僅由模式選擇開關(guān)38進行而省略了自動的模式轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)。

在上述實施方式中，使發(fā)動機21的最大輸出比液壓泵23的最大動力小，但發(fā)動機21的最大輸出根據(jù)液壓挖掘機1的規(guī)格等適當設(shè)定。因此，發(fā)動機21的最大輸出既可以與液壓泵23的最大動力為相同程度，也可以比液壓泵23的最大動力小。

在上述實施方式中，通過對于蓄電裝置31使用鋰離子電池的例子進行了說明，但也可以采用能夠供給必要電力的二次電池(例如鎳鎘電池、鎳氫電池)和電容器。另外，也可以在蓄電裝置與直流母線之間設(shè)置dc-dc轉(zhuǎn)換器等升壓-降壓裝置。

在上述實施方式中，作為使兩個以上執(zhí)行機構(gòu)同時動作的復合動作，列舉同時進行旋轉(zhuǎn)動作和動臂抬升動作的旋轉(zhuǎn)動臂抬升動作為例進行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此，也可以適用于例如同時進行斗桿動作和動臂動作的復合動作、同時進行旋轉(zhuǎn)動作和斗桿動作的復合動作、同時進行行駛動作和作業(yè)裝置的動作的復合動作等，還可以并不限于兩個執(zhí)行機構(gòu)而是適用于使三個以上執(zhí)行機構(gòu)同時動作的復合動作。

在上述實施方式中，作為混合動力式工程機械列舉履帶式的混合動力式液壓挖掘機1為例進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，只要是具有與發(fā)動機和液壓泵連結(jié)的發(fā)電電動機、和蓄電裝置的混合動力式工程機械即可，例如能夠適用于輪式的混合動力式液壓挖掘機、混合動力輪式裝載機、升降運送車(lifttruck)等各種工程機械。

附圖標記說明

1混合動力式液壓挖掘機

2下部行駛體(車身)

4上部旋轉(zhuǎn)體(車身)

9行駛操作裝置

10旋轉(zhuǎn)操作裝置

11作業(yè)操作裝置

12作業(yè)裝置

12d動臂液壓缸(執(zhí)行機構(gòu))

12e斗桿液壓缸(執(zhí)行機構(gòu))

12f鏟斗液壓缸(執(zhí)行機構(gòu))

21發(fā)動機

23液壓泵

25行駛液壓馬達(執(zhí)行機構(gòu))

26旋轉(zhuǎn)液壓馬達(執(zhí)行機構(gòu))

27發(fā)電電動機

31蓄電裝置

33旋轉(zhuǎn)電動馬達(旋轉(zhuǎn)電動機)

36混合動力控制單元(控制器)

38模式選擇開關(guān)