JP2008109764A - Working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はメインバッテリと同バッテリの状態を監視するバッテリ監視装置とを備えたショベル等の作業機械に関するものである。 The present invention relates to a work machine such as an excavator provided with a main battery and a battery monitoring device for monitoring the state of the battery.
本発明の好適例であるハイブリッドショベルを例にとって背景技術を説明する。 The background art will be described by taking a hybrid excavator as a preferred example of the present invention as an example.
ショベルは、図6に示すようにクローラ式の下部走行体1上に上部旋回体2を旋回自在に搭載し、この上部旋回体2に作業アタッチメント3を装着して構成される。
As shown in FIG. 6, the excavator is configured such that an
この作業アタッチメント3は、起伏自在なブーム4と、このブーム4の先端に取付けられたアーム5と、このアーム5の先端に取付けられたバケット6と、これらを駆動する油圧アクチュエータであるブーム、アーム、バケット各シリンダ7,8,9とによって構成される。 The work attachment 3 includes a boom 4 that can be raised and lowered, an arm 5 attached to the tip of the boom 4, a bucket 6 attached to the tip of the arm 5, and a boom and an arm that are hydraulic actuators for driving them. And bucket cylinders 7, 8, and 9.
そして、上部旋回体2を旋回させる旋回用アクチュエータとして、油圧ショベルの場合は旋回油圧モータ、ハイブリッドショベルの場合は旋回電動機がそれぞれ用いられる。
As a turning actuator for turning the upper turning
また、ハイブリッドショベルには、
(A) エンジンで発電機を駆動し、この発電機の発電電力でメインバッテリに充電するとともに、発電機とメインバッテリとによって旋回電動機を駆動するシリーズ方式、
(B) エンジンによって油圧ポンプと発電電動機とをパラレルに駆動し、発電電動機またはメインバッテリによって旋回電動機を駆動するとともに、発電電動機の発電機作用によってメインバッテリに充電し、かつ、適時、このメインバッテリの蓄電力により発電電動機を駆動して電動機作用(エンジンアシスト作用)を行わせるパラレル方式
の二通りがある。
In addition, the hybrid excavator
(A) A series system in which a generator is driven by an engine, and a main battery is charged by the generated power of the generator, and a swing motor is driven by the generator and the main battery,
(B) The hydraulic pump and the generator motor are driven in parallel by the engine, the turning motor is driven by the generator motor or the main battery, the main battery is charged by the generator action of the generator motor, and this main battery is There are two types of parallel systems, in which the generator motor is driven by the stored power and the motor action (engine assist action) is performed.
このハイブリッドショベルにおいて、メインバッテリとしてリチウムイオン電池のような複数のセルが接続されて構成される高電圧・高性能のバッテリを用いる場合に、その特性を最大限に引き出し、また劣化を防止するために電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置が設けられている。 In this hybrid excavator, when using a high-voltage, high-performance battery composed of multiple cells connected as a main battery, such as a lithium ion battery, to maximize its characteristics and prevent deterioration Is provided with a battery monitoring device for monitoring the battery state such as voltage, charge amount, temperature and the like.
このバッテリ監視装置は、制御バッテリ(作業灯や電装品等の電気補機類の電源でもあることから補機バッテリとも呼ばれる)を電源として、バッテリ監視作動やセルバランス作動を行う。 This battery monitoring device performs a battery monitoring operation and a cell balance operation using a control battery (also called an auxiliary battery because it is also a power source for electric auxiliary devices such as work lights and electrical components) as a power source.
このセルバランス作動は、特許文献1に示されるように、各セルの特性のばらつきによる各セル電圧のばらつきを修正し、各セル電圧を均一に保つために行われるもので、正確な無負荷電圧を把握するために機械の運転停止後(機械のメインスイッチであるキースイッチをオフ操作した後)に行われる。 As shown in Patent Document 1, this cell balance operation is performed in order to correct each cell voltage variation due to variation in the characteristics of each cell and to keep each cell voltage uniform. Is performed after the operation of the machine is stopped (after the key switch which is the main switch of the machine is turned off).
従って、制御バッテリは、機械運転中だけでなく運転停止後もセルバランス作動が行われる間はバッテリ監視装置に電源を供給する必要がある。 Therefore, the control battery needs to supply power to the battery monitoring device while the cell balance operation is performed not only during the machine operation but also after the operation is stopped.
この場合、制御バッテリをバッテリ監視装置に直結すると、セルバランス作動の終了後も電源を供給し続けることから早期にバッテリ上がりに陥ってしまう。 In this case, when the control battery is directly connected to the battery monitoring device, the battery is quickly exhausted because the power is continuously supplied even after the cell balance operation is finished.
そこで、通常は、キースイッチとは別に、制御バッテリとバッテリ監視装置との間にバッテリ監視電源スイッチを設け、機械運転停止後、セルバランス作動の終了をみはからって同スイッチをオフ操作する構成をとっている。
ところが、バッテリ監視電源スイッチはオペレータによって手動操作されるため、操作の煩わしさがあるうえに、どうしても入れ忘れ、切り忘れが生じる。 However, since the battery monitoring power switch is manually operated by an operator, it is bothersome to operate, and forgetting to turn it on or forgetting to cut it occurs.
バッテリ監視電源スイッチを切り忘れると、バッテリ直結と同じ状態となるためバッテリ上がりに陥る。 If you forget to turn off the battery monitoring power switch, the battery will run out because it is in the same state as the direct battery connection.
一方、同スイッチを入れ忘れると、バッテリ監視装置が作動しないだけでなく、同装置からの情報が制御装置に送られないことからメインバッテリが機能せず、機械が起動しなくなる。この入れ忘れは、とくに長期に亘る機械の保管後や運転休止後に起こり易い。しかも、同スイッチは、元々、頻繁に操作されるものではないことからオペレータの目につきにくい場所に設置されることが多いため、機械の起動失敗がこのバッテリ監視電源スイッチの入れ忘れにあることすら気付かないケースもある。 On the other hand, if the switch is forgotten to be turned on, not only does the battery monitoring device not operate, but also the information from the device is not sent to the control device, so the main battery does not function and the machine does not start. This forgetting is easy to occur especially after storing the machine for a long time or after stopping the operation. Moreover, since the switch is not frequently operated from the beginning, it is often installed in a place where it is difficult for the operator to recognize it. There are cases where there is no.
なお、この入れ忘れ対策として、バッテリ監視電源スイッチがオフの状態で起動操作が行われたときに、同スイッチがオフのために起動できない旨をオペレータに音やモニタ表示で報知することが考えられるが、スイッチ操作の煩わしさは残る。 As a countermeasure against this forgotten insertion, it may be possible to notify the operator with a sound or a monitor display that the switch cannot be started because the switch is off when the battery monitoring power switch is off. The troublesome operation of the switch remains.
そこで本発明は、セルバランス作動の終了後、バッテリ監視装置に対する電源供給を自動的に停止させることができる作業機械を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a work machine capable of automatically stopping the power supply to the battery monitoring device after the cell balance operation is completed.
請求項1の発明は、複数のセルを接続して構成される主電源としてのメインバッテリと、このメインバッテリの電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置と、このバッテリ監視装置の電源としての制御バッテリとを備えた作業機械において、上記バッテリ監視装置に対する電源供給を制御するバッテリ監視電源制御手段を備え、このバッテリ監視電源制御手段は、機械の運転停止後、上記メインバッテリの各セルの電圧を均一に保つためのセルバランス作動が終了したときに上記制御バッテリからバッテリ監視装置への電源供給を停止するように構成されたものである。 The invention according to claim 1 is a main battery as a main power source constituted by connecting a plurality of cells, a battery monitoring device for monitoring a battery state such as a voltage, a charge amount, and a temperature of the main battery, and A work machine having a control battery as a power source for the apparatus includes battery monitoring power source control means for controlling power supply to the battery monitoring device, and the battery monitoring power source control means is configured to control the main battery after the operation of the machine is stopped. The power supply from the control battery to the battery monitoring device is stopped when the cell balance operation for keeping the voltage of each cell is uniform.
請求項2の発明は、請求項1の構成において、制御バッテリとバッテリ監視装置との間に、機械の運転/停止時にオン/オフ操作されるキースイッチとオフディレイタイマとが設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、上記オフディレイタイマは、キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間が経過したときにオフとなるように構成されたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a battery switch is provided by providing a key switch that is turned on / off when the machine is operated / stopped and an off-delay timer between the control battery and the battery monitoring device. The power supply control means is configured, and the off-delay timer is configured to be turned off when a cell balance operation set time as a time required for the cell balance operation elapses after the key switch is turned off.
請求項3の発明は、請求項1の構成において、機械の運転/停止時にオン/オフ操作されるキースイッチと、このキースイッチのオン操作により作動しかつバッテリ監視装置からの自己保持出力によって自己保持作動を行うリレーとが、制御バッテリとバッテリ監視装置との間に設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、バッテリ監視装置は、上記キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動が終了したときに上記リレーに対する自己保持出力を停止するように構成されたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a key switch that is turned on / off when the machine is operated / stopped, and a self-holding output from the battery monitoring device that operates when the key switch is turned on. A relay that performs a holding operation is provided between the control battery and the battery monitoring device to constitute a battery monitoring power source control means, and the battery monitoring device is configured to terminate the cell balance operation after the key switch is turned off. In addition, the self-holding output to the relay is stopped.
本発明によると、キースイッチとオフディレイタイマ(請求項2)、またはキースイッチと自己保持リレーとバッテリ監視装置(請求項3)によってバッテリ監視電源制御手段を構成し、同手段により、機械の運転停止後、セルバランス作動が終了したときに、制御バッテリからバッテリ監視装置への電源供給を自動的に停止させることができる。 According to the present invention, the battery monitoring power source control means is constituted by the key switch and the off-delay timer (Claim 2), or the key switch, the self-holding relay, and the battery monitoring device (Claim 3). After the stop, when the cell balance operation ends, the power supply from the control battery to the battery monitoring device can be automatically stopped.
このため、セルバランス機能を確保しながら、バッテリ電源監視スイッチによって電源をオン/オフする場合の切り忘れや入れ忘れ、これによる種々のトラブルを回避することができる。 For this reason, while ensuring the cell balance function, it is possible to avoid various troubles caused by forgetting to turn off or forgetting to turn on / off the power by the battery power monitoring switch.
この場合、請求項2の発明によるとオフディレイタイマを追加するだけでよいため、構成が簡単ですみ、かつ、既存の機械に容易に後付けできる。 In this case, according to the second aspect of the present invention, it is only necessary to add an off-delay timer, so that the configuration is simple and it can be easily retrofitted to an existing machine.
また、請求項3の発明によると、セルバランス作動の終了時に自己保持作動を解除して電源供給を停止するため、この電源供給停止が早すぎたり遅過ぎたりするおそれがない。 According to the invention of claim 3, since the self-holding operation is canceled at the end of the cell balance operation and the power supply is stopped, there is no possibility that the power supply stop is too early or too late.
本発明の実施形態を図1〜図5によって説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
以下の実施形態では、パラレル方式をとるハイブリッドショベルを適用対象として例示している。 In the following embodiments, a hybrid excavator adopting a parallel system is exemplified as an application target.
第1実施形態(図1〜図3参照)
第1実施形態にかかるハイブリッドショベルのブロック構成を図1に示す。
1st Embodiment (refer FIGS. 1-3)
FIG. 1 shows a block configuration of the hybrid excavator according to the first embodiment.
同図に示すようにエンジン10に動力分配装置(パワーデバイダ)11を介して可変容量型の油圧ポンプ12と、発電機作用と電動機作用を行う発電電動機13とがパラレルに接続され、これらがエンジン10によって駆動される。
As shown in the figure, a variable displacement
油圧ポンプ12には油圧回路14が接続され、図6のブームシリンダ7ほかの油圧アクチュエータ(一括して符号15を付している)が油圧ポンプ12からの圧油によって駆動される。なお、図1では油圧ポンプ12が一台のみ接続された場合を示しているが、複数台が並列に接続される場合もある。
A
発電電動機13からの電力は、発電電動機制御器16及び電動機制御器17を介して旋回電動機18に送られ、この旋回電動機18の回転力が図示しない減速機を介して図6の上部旋回体2に伝えられて同旋回体2が旋回する。
The electric power from the
一方、発電電動機13には、旋回電動機18の第2の電源として、リチウムイオン電池のような複数のセルを接続して構成される高性能・高電圧のメインバッテリ19が発電電動機制御器16を介して接続されている。
On the other hand, the
このメインバッテリ19は発電電動機13の発電機作動によって充電され、適時、このメインバッテリ19の放電力により発電電動機13が電動機作動を行ってエンジンをアシストする。
The
発電電動機制御器16は、発電電動機13の発電機作動と電動機作動の切換え、発電電力、電動機としての電流またはトルクを制御するとともに、発電電動機13の発電機出力の過不足に応じてメインバッテリ19の充・放電を制御する。
The
このメインバッテリ19には、その電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するとともにメインバッテリ19のセルバランス作動を行うバッテリ監視装置20が接続され、このバッテリ監視装置20からのバッテリ情報が制御装置21に送られる。
The
制御装置21は、バッテリ情報その他の情報に基づき、メインバッテリ19に対する充放電やエンジン回転速度、ポンプ容量、発電電動機13のトルクその他の制御信号を指令する。
Based on the battery information and other information, the
また、メインバッテリ19に制御電源制御器22を介して制御バッテリ23が接続され、この制御バッテリ23を電源として作業灯その他の電気補機類24及びバッテリ監視装置20が作動する。
In addition, a
第1実施形態においては、エンジン始動/停止等を行う機械のメインスイッチであるキースイッチ25とオフディレイタイマ26とが直列に接続されてバッテリ監視電源制御手段27が構成され、このバッテリ監視電源制御手段27がバッテリ監視装置20と制御バッテリ23との間に接続されている。図2はこのバッテリ監視電源制御手段27とその関連部分のみを抽出して示す。
In the first embodiment, a
オフディレイタイマ26は、キースイッチ25がオフ操作された時点から計時作動を開始し、セルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間の経過後にオフとなる。
The off-
図3はこの状況をタイムチャートとして示し、上記オフディレイタイマ作用により、キースイッチ25のオフ操作(機械の運転停止)後、バッテリ監視装置20によるセルバランス作動の終了を待って同装置20に対する電源供給が自動的に停止する。
FIG. 3 shows this situation as a time chart. After the
このため、セルバランス機能を確保しながら、バッテリ電源監視スイッチによって電源をオン/オフする場合の切り忘れや入れ忘れ、これによる種々のトラブルを回避することができる。 For this reason, while ensuring the cell balance function, it is possible to avoid various troubles caused by forgetting to turn off or forgetting to turn on / off the power by the battery power monitoring switch.
また、この第1実施形態の構成によると、オフディレイタイマ26を追加するだけでよいため、構成が簡単ですみ、かつ、既存の機械に容易に後付けできる。
Further, according to the configuration of the first embodiment, it is only necessary to add the off-
第2実施形態(図4,5参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
Second embodiment (see FIGS. 4 and 5)
Only differences from the first embodiment will be described.
第2実施形態においては、キースイッチ25とリレー28とが直列に接続されるとともに、制御バッテリ23とバッテリ監視装置20とがこのリレー28の常開接点28aを介して接続され、かつ、リレー28がバッテリ監視装置20からの自己保持出力によって自己保持作動を行うように構成されている。図4中、29,30は逆流阻止ダイーオードである。
In the second embodiment, the
リレー28は、キースイッチ25の投入によってオン作動し、その後はバッテリ監視装置20から送られる自己保持出力によってオン保持される。
The
バッテリ監視装置20は、キースイッチ25のオフ操作時点からセルバランス作動を開始し、セルバランス作動の終了時点で自己保持出力を停止する。
The
すなわち、キースイッチ25とリレー28とバッテリ監視装置20の三者によって自己保持機能を持ったバッテリ監視電源制御手段31が構成され、図5に示すように、キースイッチ25のオフ操作後、バッテリ監視装置20のセルバランス作動が終了したときに、リレー28の自己保持作動が解除されてバッテリ監視装置20に対する電源供給が自動停止するように構成されている。
That is, the battery monitoring power source control means 31 having a self-holding function is constituted by the
この第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、この第2実施形態によると、セルバランス作動が終了したそのときに電源供給を停止するため、この電源供給停止が早過ぎたり遅過ぎたりするおそれがない。 According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, according to the second embodiment, the power supply is stopped when the cell balance operation is completed, so there is no possibility that the power supply stop will be too early or too late.
ところで、本発明はシリーズ方式をとるハイブリッドショベルにも適用することができる。また、ハイブリッドショベルに限らず、複数のセルを接続して構成されるメインバッテリと、このメインバッテリのバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置と、このバッテリ監視装置の電源としての制御バッテリとを備えた作業機械に広く適用することができる。 By the way, the present invention can be applied to a hybrid excavator adopting a series system. The main battery is not limited to a hybrid excavator, and includes a main battery configured by connecting a plurality of cells, a battery monitoring device that monitors a battery state of the main battery, and a control battery as a power source of the battery monitoring device. Can be widely applied to work machines.
19 メインバッテリ
20 バッテリ監視装置
23 制御バッテリ
25 キースイッチ
26 オフディレイタイマ
27 バッテリ監視電源制御手段
28 自己保持リレー
31 バッテリ監視電源制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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