CN102272389A - 混合式施工机械的暖机方法及混合式施工机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合式施工机械的暖机方法及混合式施工机械，其在低温环境下起动具有蓄电器的混合式施工机械时，首先，打开引擎的点火开关并驱动引擎，当蓄电器的温度低于预先设定的温度时，通过引擎的驱动对蓄电器进行加热。当蓄电器的温度低于预先设定的温度时，使引擎作动并进行暖机运转，并且使电动发电机作动来使蓄电器充放电，由此使蓄电器发热。

Description

混合式施工机械的暖机方法及混合式施工机械

技术领域

本发明涉及一种施工机械，尤其涉及一种混合式施工机械的暖机方法。

背景技术

施工机械大多为液压驱动。作为液压驱动式施工机械的一例，例如有液压挖土机。液压挖土机中，一般利用液压驱动器(液压缸、液压马达)进行挖土机的驱动、上部回转体的回转及下部行驶体的行驶。供给至液压驱动器的液压大多通过以引擎为驱动源的油压泵产生。此时，液压驱动器的输出由引擎的输出决定。

液压挖土机的工作不仅为相对于引擎的能力始终需要100％能力的工作，而且大多为例如输出90％、80％的能力就可以之类的工作。因此，通过由工作负荷改变液压挖土机的动作模式，从而可以在各个不同的工作负荷中进行最佳的引擎输出控制，并有效地驱动引擎来改善油耗比。

例如可以设定如下不同的工作模式：进行相当于引擎的最大输出的负荷工作的“高负荷模式”、进行通常的负荷工作的“通常负荷模式”和进行轻负荷工作的“低负荷模式”。并且，在各工作模式中，为了驱动液压驱动器而以液压泵所需的驱动转矩与引擎的输出转矩变得相等的方式进行等马力控制，并有效地活用引擎的输出且谋求改善燃料消耗费。

一般来讲，在液压挖土机上搭载具有与“高负荷模式”下的输出相等的最大输出的引擎。但是，“高负荷模式”下的运转远远少于“通常负荷模式”下的运转。因此，在“通常负荷模式”下运转液压挖土机时，引擎的输出充裕。换而言之，搭载有相比“通常负荷模式”下的运转具有额外输出的较大的引擎。

近几年来，在包括上述液压挖土机的液压驱动式施工机械中，有对引擎进行小型化而使燃料消耗量降低之类的要求。如果简单地对引擎进行小型化，则在“高负荷模式”下的运转时无法获得充分的液压输出。由此，开发出了具备引擎、由引擎驱动的发电机、由发电机充电的蓄电池、和由蓄电池的电力驱动的电动机的所谓混合式施工机械(例如，参照日本特开平10-103112号公报。)。

发明的概要

发明要解决的课题

混合式施工机械所进行的工作主要为在户外进行的工作，混合式施工机械在各种各样的环境下运转。例如，当在寒冷地方运转混合式施工机械时，由于起动时引擎变凉，所以引擎变暖到一定程度为止进行暖机运转。

混合式施工机械中，不仅从引擎获得工作用的动力(即驱动液压泵的动力)，而且有时还例如从辅助马达(电动机或电动发电机)获得。辅助马达由来自蓄电器(蓄电池)的电力驱动。在此，在如需要引擎的暖机运转那样的低温环境中，蓄电器的内部电阻变大，并在低温状态下放电电流下降而有可能无法从蓄电器获得充分的电力。

另外，在低温环境下对蓄电器进行充电时，由于蓄电器的内部电阻较大，所以若要向蓄电器供给充分的充电电流，则会发生不得不使充电电压非常高之类的事态。例如，利用电容器作为蓄电器时，为了减小充电电流而减少损失，在通常的温度下，一般以充电电压成为高电压的方式进行控制。但是，若要向在低温环境下内部电阻变得非常大的蓄电器供给充分的充电电流，则由于内部电阻较大，所以充电电压超过最大值而变得过大，有可能无法控制。

由于可能会发生如上的问题，所以为了在低温环境下运转混合式施工机械而进行暖机运转时，不仅要进行引擎的暖机运转，而且还优选使蓄电器变暖并降低内部电阻。即，在需要引擎的暖机运转那样的低温环境下运转混合式施工机械时，优选还要进行蓄电器的暖机运转并使蓄电器预先变暖。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够使蓄电器高效且迅速地变暖的混合式施工机械的暖机方法及混合式施工机械。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，打开引擎的点火开关并驱动该引擎，当蓄电器的温度低于预先设定的温度时，通过所述引擎的驱动对所述蓄电器进行加热。

在上述混合式施工机械的暖机方法中，当蓄电器的温度低于预先设定的温度时，优选使引擎作动来进行暖机运转，并且使电动发电机作动来使所述蓄电器充放电，由此使该蓄电器发热。

另外，在上述的混合式施工机械的暖机方法中，优选通过使该蓄电器的目标充电率产生变化，从而使该充电器充放电。当使该蓄电器放电时，也可以将该目标充电率设定为较低，当使该蓄电器充电时，将该目标充电率设定为较高。并且，在上述混合式施工机械的暖机方法中，也可以通过使电负载所要求的电力产生变化，从而使该蓄电器充放电。进而，当该蓄电器的温度低于预先设定的温度时，在使该引擎作动的情况下，也可以将该引擎的转速设定为高于暖机后的转速。

根据本发明的其他实施方式，提供一种混合式施工机械，其通过上述混合式机械的暖机方法进行暖机处理，其特征在于，具有通过电动发电机得到辅助的引擎、向该电动发电机供给电力的蓄电器、作为电负载的电动机及将该引擎及该电动机的至少一方与该蓄电器连接的通道。

在上述混合式施工机械中，优选进一步具有根据该蓄电器的温度、该引擎的排气温度及从该电动机排出的空气的温度，控制该遮断机构的开闭的控制部。另外，优选进一步具有向外部排出该蓄电器内的空气来冷却该蓄电器的冷却风扇。还可以进一步具有根据该蓄电器的温度、该引擎的排气温度及从该电动机排出的空气的温度，控制该冷却风扇的作动的控制部。该冷却风扇优选为附带风门的风扇。另外，还可以进一步具有开闭该通道的遮断机构。

发明效果

根据本发明，能够通过预先进行蓄电器的暖机来防止内部电阻较大状态下的充放电控制，所以能够进行混合式施工机械的稳定的运转。

有关本申请的其他目的、特征及优点，通过参照附图的同时，阅读以下详细说明，应该会进一步明确。

附图说明

图1是混合式挖土机的侧视图。

图2是表示图1所示的混合式挖土机的驱动系统的结构的块图。

图3是将图1所示的混合式挖土机的动力系统模型化而表示的图。

图4是图3所示的蓄电系统的块图。

图5是蓄电池暖机处理的流程图。

图6是表示进行蓄电池暖机处理时的蓄电池的充电率和流向蓄电池的电流的变化的曲线图。

图7是表示进行10分钟蓄电池暖机处理时的蓄电池的充电率的变化及温度变化的曲线图。

图8是表示蓄电池暖机系统的结构的图。

图9是利用了引擎排气热的蓄电池暖机处理的流程图。

图10是利用了回转用电动机的发热的蓄电池暖机处理的流程图。

图11是蓄电池暖机处理中的电容器单元冷却用风扇的控制处理流程图。

具体实施方式

基于本发明的暖机方法是为了使设置于混合式施工机械的蓄电池等蓄电器变暖而进行的。作为混合式施工机械，若是通过由来自蓄电池的电力驱动的电动发电机(辅助马达)辅助引擎的同时驱动液压泵、并以由液压泵产生的液压进行工作的混合式施工机械，则可以是任何施工机械。作为这种混合式施工机械，例如可以举出功率挖土机、起重磁铁、起重机、轮式装载机等。

首先，作为适用本发明的混合式施工机械的一例对混合式挖土机进行说明。

图1是混合式挖土机的侧视图。混合式挖土机的下部行驶体1上通过回转机构2搭载有上部回转体3。动臂4从上部回转体3延伸，在动臂4的前端连接斗杆5。并且，在斗杆5的前端连接铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9进行液压驱动。并且，在上部回转体3上搭载驾驶室10及动力源(未图示)。

图2是表示图1所示的混合式挖土机的驱动系统的结构的块图。在图2中，分别用双重线表示机械动力系统、用实线表示高压液压管路、用虚线表示先导管路、用点划线表示电力驱动或控制系统。

作为机械式驱动部的引擎11和作为辅助驱动部的电动发电机12均连接于作为增力器发挥作用的变速器13的输入轴。变速器13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15。主泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。在此，也可以不使用变速器13而直接连接引擎11与电动发电机12。

控制阀17为进行液压系统的控制的控制装置。在控制阀17上通过高压液压管路连接下部行驶体1用的液压马达1A(右用)及1B(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9。

电动发电机12上通过逆变器18连接有作为蓄电器的蓄电池19。蓄电池19上通过逆变器20连接有回转用电动机21。回转用电动机21为混合式挖土机中的电负载。在回转用电动机21的旋转轴21A上连接分解器22、机械制动器23及回转减速器24。先导泵15上通过先导管路25连接操作装置26。在操作装置26上通过液压管路27及28分别连接控制阀17及作为杠杆操作检测部的压力传感器29。压力传感器29连接于进行电气系统的驱动控制的控制器30。

具有以上结构的混合式挖土机为以引擎11、电动发电机12及回转用电动机21为动力源的混合式施工机械。这些动力源搭载于图1所示的上部回转体3。以下，对各部分进行说明。

引擎11例如为由柴油引擎构成的内燃机，其输出轴连接在变速器13的一方的输入轴上。引擎11在施工机械的运转中时常运转。

电动发电机12为能够进行动力运转及发电运转双方的电动机即可。在此，表示由逆变器18驱动的电动发电机作为电动发电机12。该电动发电机12例如能够由磁铁埋入于转子内部的IPM(Interior Permanent Magnet)马达构成。电动发电机12的旋转轴连接于变速器13的另一方的输入轴。另外，在本实施方式中，利用了能够进行动力运转及发电运转双方的电动发电机12，但是也可以通过变速器将进行动力运转的电动机和进行发电运转的发电机连接于引擎11。

变速器13具有2个输入轴和1个输出轴。在2个输入轴上分别连接引擎11的驱动轴和电动发电机12的驱动轴。另外，在输出轴上连接主泵14的驱动轴。通过控制器30并根据引擎11的负荷等进行电动发电机12的动力运转和发电运转的切换。

主泵14为产生用于供给至控制阀17的液压的液压泵。由主泵14产生的液压是为了通过控制阀17分别驱动作为液压负载的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9而被供给的。先导泵15为产生液压操作系统所需的先导压的泵。

控制阀17为如下液压控制装置：根据驾驶员的操作输入控制分别供给至通过高压液压管路连接的下部行驶体1用的液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9的液压，由此对它们进行液压驱动控制。

逆变器18如上所述设置于电动发电机12与蓄电系统120之间，并根据来自控制器30的指令进行电动发电机12的运转控制。由此，当逆变器18运转控制电动发电机12的动力时，将所需要的电力从蓄电系统120供给至电动发电机12。另外，当控制电动发电机12的发电运转时，将由电动发电机12发电的电力充电至蓄电系统120。

包括蓄电器的蓄电系统120配设于逆变器18与逆变器20之间。由此，是一种当电动发电机12和回转用电动机21中的至少任一方进行动力运转时，供给动力运转所需的电力的电源。另外，当电动发电机12和回转用电动机21中的至少任一方进行发电运转或再生运转时，蓄电系统120将通过发电运转或再生运转产生的电力作为电能蓄积。在本实施方式中使用电容器(双电层型电容器)作为蓄电系统120的蓄电器，但是并不限于电容器，只要是可反复充放电的电池或蓄电池，则可以为任何一种电池。

逆变器20如上所述被设置于回转用电动机21与蓄电系统120之间，并根据来自控制器30的指令对回转用电动21进行运转控制。由此，当回转用电动机21进行动力运转时，从蓄电池19向回转用电动机21供给所需的电力。另外，当回转用电动机21进行再生运转时，通过回转用电动机21发电的电力被充电至蓄电系统120。在此，图2中将电动机作为回转用电动机21使用，但是还能够使用于除回转用以外的用途中，并且还可将多个电动机连接于蓄电系统120来进行控制。

回转用电动机21为能够进行动力运转及再生运转双方的电动机即可，为了驱动上部回转体3的回转机构2而设置。当进行动力运转时，回转用电动机21的旋转驱动力的旋转力被减速器24放大，上部回转体3被加减速控制的同时进行旋转运动。并且，能够通过上部回转体3的惯性旋转，由减速器24增大转速而传递至回转用电动机21，并产生再生电力。在此，作为回转用电动机21，表示通过PWM(Pulse Width Modulation)控制信号并由逆变器20交流驱动的电动机。该回转用电动机21例如能够由磁铁埋入型的IPM马达构成。

操作装置26为用于由混合式挖土机的驾驶员操作回转用电动机21、下部行驶体1、动臂4、斗杆5及铲斗6的输入装置，其包括杠杆26A及26B和踏板26C。杠杆26A为用于操作回转用电动机21及斗杆5的杠杆，其设置于上部回转体3的驾驶席附近。杠杆26B为用于操作动臂4及铲斗6的杠杆，其设置于驾驶席附近。另外，踏板26C为用于操作下部行驶体1的一对踏板，其设置于驾驶席的脚下。

操作装置26将通过先导管路25供给的液压(1次侧的液压)转换为根据驾驶员的操作量的液压(2次侧的液压)而输出。从操作装置26输出的2次侧的液压通过液压管路27供给至控制阀17，并且由压力传感器29检测出。

若分别操作杠杆26A及26B和踏板26C，则通过液压管路27驱动控制阀17，由此，液压马达1A、1B、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9内的液压被控制，由此驱动下部行驶体1、动臂4、斗杆5及铲斗6。

另外，由于为了操作液压马达1A及1B而各设2支(即共计4支)液压管路27，为了分别操作动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9而各设2支(即共计6支)液压管路27，由此实际上共8支，但是，为了便于说明，概括表示为1支。

作为杠杆操作检测部的压力传感器29中，由压力传感器29检测出由杠杆26A的回转操作引起的液压管路28内的液压的变化。压力传感器29输出表示液压管路28内的液压的电信号。该电信号被输入至控制器30。由此，能够准确地掌握杠杆26A的回转操作量。另外，在本实施方式中，利用压力传感器作为杠杆操作检测部，但是也可使用直接用电信号读取杠杆26A的回转操作量的传感器。

控制器30为进行混合式挖土机的驱动控制的控制装置，包括引擎控制部32及驱动控制装置40。引擎控制部32进行引擎运转时的目标转速的设定或用于维持转速的燃料喷射量的控制。

驱动控制装置40根据来自压力传感器29、逆变器18、20及分解器28等的信号，进行回转用电动机21、电动发电机12及主泵14的输出控制。

接着，对上述混合式挖土机的驱动控制进行说明。

图3是将上述混合式挖土机的动力系统模型化而表示的图。在图3的模型图中，液压负载54相当于通过液压驱动的构成部件，包括上述动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、液压马达1A、1B。液压负载54中被供给由液压泵、即主泵14产生的液压。引擎11向液压泵、即主泵14供给动力而进行驱动。即，引擎11所产生的动力通过主泵14转换为液压而供给至液压负载54。

电负载56相当于如电动马达或电动驱动器等那样由电力驱动的构成部件，包括上述的回转用电动机21。电负载56中，从蓄电系统120的蓄电部通过转换器被供给电力而进行驱动。将驱动电负载56的情况称为动力运转。由于电负载56例如能够像电动机兼发电机那样产生再生电力，所以所产生的再生电力通过蓄电系统120的转换器供给至蓄电部而蓄积，或者通过转换器供给至电动发电机12而成为驱动电动发电机12的电力。

蓄电系统120如上所述那样通过来自电负载56的再生电力进行充电。另外，当电动发电机12接受来自引擎11的动力而作为发电机发挥作用时，还能够将电动发电机12所产生的电力供给至蓄电系统120而进行充电。在本实施方式中，使用电容器(双电层型电容器)作为蓄电系统120的蓄电部。

图4是蓄电系统120内部的详细图。蓄电系统120由作为恒定电压蓄电部的DC母线110、作为蓄电控制部的升降压转换器100和作为变动电压蓄电器的蓄电池19构成。

升降压转换器100的一侧通过DC母线110连接于电动发电机12及回转用电动机21，并且另一侧连接于蓄电池19，进行切换升压或降压的控制，以使DC母线电压值控制在恒定范围内。当电动发电机12进行电动(辅助)运转时，需要通过逆变器18向电动发电机12供给电力，所以需要对DC母线电压值进行升压。另一方面，当电动发电机12进行发电运转时，需要将被发电的电力通过逆变器18充电至蓄电系统120的蓄电池19，所以需要对DC母线电压值进行降压。这与在回转用电动机21的动力运转和再生运转时也相同，除此之外，电动发电机12根据引擎11的负荷状态切换运转状态，回转用电动机21根据上部回转体3的回转动作切换运转状态，所以在电动发电机12及回转用电动机21中有可能产生任一方进行电动(辅助)运转或动力运转、任一方进行发电运转或再生运转的情况。

因此，升降压转换器100根据电动发电机12及回转用电动机21的运转状态，进行切换升压动作和降压动作的控制，以便将DC母线电压值控制在恒定范围内。

DC母线110配设于逆变器18及20与升降压转换器100之间，并构成为可在蓄电池19、电动发电机12及回转用电动机21之间进行电力授受。

DC母线电压检测部111为用于检测DC母线电压值的电压检测部。被检测出的DC母线电压值被输入至控制器30，为了进行用于将该DC母线电压值控制在恒定范围内的升压动作和降压动作的切换控制而使用。

蓄电池电压检测部112为用于检测蓄电池19的电压值的电压检测部，为了检测蓄电池的充电状态而使用。被检测出的蓄电池电压值被输入至控制器30，并为了进行升降压转换器100的升压动作和降压动作的切换控制而使用。

蓄电池电流检测部113为用于检测蓄电池19的电流值的电流检测部。蓄电池电流值将从蓄电池19流向升降压转换器100的电流设为正值而被检测出。被检测出的蓄电池电流值被输入至控制器30，为了进行升降压转换器100的升压动作和降压动作的切换控制而使用。

当在寒冷地方，例如在-30℃的低温环境下运转如上结构的混合式挖土机时，需在进行通常运转之前进行暖机运转。引擎11的暖机运转一般在无负荷状态下使引擎11运转预定时间。在暖机运转时，将引擎11的转速设定为高于通常的转速，以便快速变暖。即，在从起动引擎11到进行暖机运转的期间，控制成，以高于暖机后的通常转速的转速运转引擎11，引擎11的温度迅速地上升至通常运转的温度。

若引擎11的暖机运转结束，则通过引擎11驱动主泵14来进行液压驱动系统的暖机运转。若液压驱动系统的暖机运转结束，则能够过渡至通常的的工作模式。但是，若为蓄电池19已变凉的状态，则导致蓄电池19的内部电阻变大，充放电电流变小。若在这样的状态下进行通常的工作，则基于电动发电机12的辅助有可能会变得不充分，或者向电负载56的电力供给变得不充分，无法进行像操作人员所希望那样的工作。另外，当对蓄电池19进行充电时，由于蓄电池19的内部电阻较高，所以充电电压过渡变大，还有可能无法控制。

因此，优选进行引擎11的暖机运转及液压驱动系统的暖机运转的同时，还进行蓄电池19的暖机。在以下说明的实施方式中，通过利用蓄电池19的内部发热来进行蓄电池19的暖机。即，当蓄电池19的温度较低时，通过使蓄电池19强制性地充放电来使其内部发热，并使温度上升来谋求降低内部电阻。

图5是基于本实施方式的蓄电池暖机处理的流程图。图5所示的蓄电池暖机处理在开始混合式液压挖土机的运转时被执行。

首先，在步骤S1中，判定构成蓄电池19的电容器的温度为暖机设定值Tw以上还是低于暖机设定值Tw。

暖机设定值Tw为根据电容器的内部电阻预先设定的温度，为能够成为实际应用上毫无障碍那样的充放电电流之类的温度。构成蓄电池19的电容器由于在暖机后的通常运转中若反复充放电，则会温度上升，所以在蓄电池19的暖机运转已结束的时刻，蓄电池19(电容器)无需完全变暖，变暖至实际应用上毫无障碍的程度(不会对运转操作造成障碍的程度)即可。

另外，如上所述，构成蓄电池19的电容器由于在暖机后的通常运转中若反复充放电，则会温度上升，所以在通常运转时为了控制温度上升而需要进行冷却。当设置有蓄电池19的冷却系统的情况下，优选在进行蓄电池19的暖机时停止，以便冷却系统不作动。

使用实际测量值作为步骤S1中所使用的蓄电池19的温度。构成蓄电池19的电容器通常为多个电容器排列成三维矩阵状而配置的电容器单元(以下，有时还将蓄电池19称为电容器单元19)。因此，电容器单元19具有温度分布，所以在电容器单元19中的例如4个电容器上安装热敏电阻等温度传感器来检测温度，取4处的平均温度作为电容器单元19的温度。由于位于电容器单元19内部(中央部分)的电容器的温度高于位于电容器单元19的外侧部分的电容器的温度，因此以可以获得它们的平均温度的方式适当选定安装温度传感器的电容器即可。或者预先调查电容器单元19的预定位置上的温度与电容器单元19的平均温度之间的关系，检测预定位置上的温度并换算成平均温度即可。作为预定位置，选定例如电容器单元19的外面的中央部分或电容器单元19的电极端子等即可。并且，并非使用平均温度，而是可以将配置于最外侧的电容器的温度的实际测量值作为暖机运转的判断基准来使用。

在步骤S1中，若判定为蓄电池19的温度低于暖机设定值Tw，则处理就进入步骤S2。在步骤S2中，判定蓄电池19的当前的目标充电率(目标SOC)被设定为高SOC还是被设定为低SOC。

高SOC是指在通常运转中，设定为蓄电池19可充分放电且还可充电的目标充电率。另一方面，低SOC是指低于在通常运转中设定的目标充电率(高SOC)的充电率。

在步骤S2中，若判定为当前的目标充电率设定为高SOC，则处理就进入步骤S3。在步骤S3中，将当前的目标充电率设定为低SOC。即，在步骤S3中，将当前的目标充电率从高SOC切换至低SOC。

另一方面，在步骤S2中，若判定为当前的目标充电率设定为低SOC，则处理就进入步骤S4。在步骤S4中，将当前的目标充电率设定为高SOC。即，在步骤S4中，将当前的目标充电率从低SOC切换至高SOC。

若步骤S3或步骤S4的处理结束，则处理就进入步骤S5。在步骤S5中，仅待机预先设定的时间(例如10秒钟)，之后处理就返回至步骤S1。

在此，对步骤S1～S5的处理进行进一步详细说明。在步骤S1中，当判定为蓄电池19的温度低于暖机设定值Tw时，意味着蓄电池19的温度较低(在低温下的起动时)，需要暖机。并且，在步骤S2中，当判定为蓄电池19的当前的目标充电率(目标SOC)设定为高SOC时，在步骤S3中，目标充电率从高SOC变更至低SOC。由于蓄电池19的当前的充电率应该会成为接近于当前的目标充电率(即高SOC)的值，所以若目标充电率变更至低SOC，则当前的充电率会变得高于目标充电率(低SOC)，以蓄电池19放电的方式进行控制。

若要使蓄电池19放电，则驱动辅助马达12或者驱动电负载56即可。在本实施方式中，以来自蓄电池19的放电电流驱动辅助马达12。这样，从步骤S1经过步骤S2而进入步骤S3时，从蓄电池19放电并驱动辅助马达12，在步骤S5中，其状态维持预先设定的时间(例如，10秒钟)。即，进行10秒钟来自蓄电池19的放电。

之后，若处理返回至步骤S1，并且进入步骤S2，则下次判定为蓄电池19的当前的目标充电率(目标SOC)设定为低SOC。因此，处理就进入步骤S4，当前的目标充电率从低SOC变更至高SOC。由于蓄电池19的当前的充电率应该会成为接近于当前的目标充电率(即低SOC)的值，所以若目标充电率变更为高SOC，则当前的充电率会变得低于目标充电率(高SOC)，以对蓄电池19进行充电的方式进行控制。

要对蓄电池19进行充电，则通过引擎11的驱动来使辅助马达12发电或者由电负载56进行再生运转即可。在本实施方式中，通过使辅助马达12作为发电机发挥作用并发电，从而向蓄电池19供给充电电流。这样，从步骤S1经过步骤S2而进入步骤S4时，辅助马达12发电而充电蓄电池19，在步骤S5中，其状态维持预先设定的时间(例如，10秒钟)。即，进行10秒钟向蓄电池19的充电。

通过反复进行以上处理，可以反复进行各10秒钟蓄电池19的放电和充电。图6是表示进行蓄电池暖机处理时的蓄电池19的充电率和流向蓄电池19的电流的变化的曲线图。在图6中可知，目标充电率(用实线表示的目标SOC)每10秒交替切换为高SOC和低SOC，伴随此蓄电池19的当前的充电率(用虚线表示的实际SOC)进行增减。并且，可知流向蓄电池19的电流每10秒变成充电电流和放电电流。

图7是表示反复进行10分钟上述步骤S1～S5的处理时的充电率的变化及蓄电池19的温度变化的曲线图。若用实线表示的目标充电率(目标SOC)和用虚线表示的当前的充电率(实际SOC)如图6所示那样反复变化，则可知蓄电池19的温度逐渐上升。通过蓄电池19反复进行充放电，从而充放电电流流向电容器19而进行内部发热，由此，蓄电池19的温度上升。

当进行蓄电池19的暖机时，由于引擎11也变凉，所以进行暖机运转。引擎11的暖机运转时间通常为10分钟左右，在此期间蓄电池19的温度也充分上升并结束暖机，能够进行接近通常的运转。

另外，当为非低温环境时，若在起动时开始蓄电池暖机控制，则在步骤S1中判定蓄电池的温度为暖机设定值Tw以上，处理就进入步骤S4。此时由于目标充电率设定成作为通常设定的高SOC，所以在步骤S4中可以维持作为通常设定的高SOC的设定。即，当不是低温环境下的起动，而是能够立刻开始通常运转时，将目标充电率变更为低SOC而不进行暖机蓄电池19的处理，从最初就设定为通常的高SOC而进行运转。

如上所述，基于本实施方式的暖机方法中，当蓄电池19的温度低于预先设定的温度时，使引擎11作动并进行暖机运转，并且使辅助马达12作动并使蓄电池19充放电，由此使蓄电池19发热来进行暖机。因此，蓄电池19的温度较低时使蓄电池19强制性地充放电，从而能够通过内部发热使蓄电池19变暖。因此，无需使用加热器等加热装置就能够使蓄电池19高效且迅速地变暖而降低内部电阻，能够成为能够通常运转那样的温度。

当在蓄电池19的暖机时使其放电之际，由于通过放电来运转辅助马达12并将动力返还至引擎11，所以不会白白地消耗放电能量。另外，由于利用蓄电池19的内部发热，从内部使蓄电池19变暖，所以还有能够使内部电阻有效地上升之类的效果。

在基于本实施方式的蓄电池暖机处理中，只是通过使目标充电率产生变化来反复进行蓄电池的充放电，而并非进行暖机专用的运转控制，所以即使在蓄电池暖机处理中进行了通常的运转操作时，也能够立刻进行根据其运转操作的运转。

并且，当同时进行蓄电池暖机处理和引擎暖机处理时，由于在暖机处理中将引擎的转速设定得较高，所以也能够增大蓄电池的输入输出。另外，由于在暖机处理中使引擎的转速增高，所以能够加大输出，即使在暖机处理中进行了通常的运转时，也能够抑制操作的不协调感。

另外，在上述实施方式中举例说明了并联方式的混合式施工机械，但是基于本发明的暖机方法还能够应用于所谓的串联方式的混合式施工机械。在此，在串联方式中，电动发电机12具备作为只进行基于引擎驱动的发电运转的发电机的作用。

接着，对本发明的其他实施方式进行说明。本发明的其他实施方式中，利用混合式挖土机的驱动部分中的发热或排热来使蓄电池19变暖。例如，能够将引擎11的排气引导至蓄电池19的筐体内部来使蓄电池19变暖，或者将通过回转用电动机21驱动时的发热被变暖的空气引导至蓄电池19的筐体内部来使蓄电池19变暖。

图8是表示用于进行基于本实施方式的蓄电池暖机处理的蓄电池暖机系统的结构的图。在本实施方式中，利用引擎11的排气热和回转用电动机21的发热作为用于使蓄电池19变暖的热源。另外，在本实施方式中，蓄电池19为电容器单元，下面对电容器单元附加与蓄电池相同的符号19。电容器单元19在筐体内将多个电容器排列成三维矩阵状而构成。基于本实施方式的蓄电池暖机系统为用于暖机上述电容器单元19的系统。

如图8所示，电容器单元19上通过排气通道60连接有引擎11的排气管。排气通道60中设置有附带风门的风扇62，打开附带风门的风扇62并使之作动(即，通过打开风门而驱动风扇)，由此能够将来自引擎11的排气引导至电容器单元19内。在引擎11的排气管或者其附近设置检测排气温度的排气温度传感器63，将排气温度的检测值(以下，称为引擎温度Teng)供给至温度管理控制器70。

并且，在电容器单元19上通过排热通道64连接有回转用电动机21。进一步具体而言，排热通道64连接于回转用电动机21的筐体，能够将吸收了回转用电动机21作动而产生的热的空气引导至排热通道64。排热通道64中设置有附带风门的风扇66，通过打开附带风门的风扇66并使之作动(即，通过打开作为遮断机构的风门来驱动作为送风机构的风扇)，由此能够将吸收了回转用电动机21的热的空气引导至电容器单元19内。在回转用电动机21的空气排出部附近设置检测所排出的空气的温度的温度传感器67，将从回转电动机21排出的空气温度的检测值(以下，称为回转部温度Tsw)供给至温度管理控制器70。

在电容器单元19的筐体中也设有附带风门的风扇68。附带风门的风扇68为用于冷却电容器单元19的冷却风扇，通常以将电容器单元19内的空气排出至外部的方式发挥作用。由于电容器单元19在充放电时发热，所以需要在混合式挖土机的通常环境下的运转中进行冷却，通过将使附带风门的风扇68作动而变暖的空气排出至外部来被冷却。在电容器单元19上设置检测内部的电容器的温度(以下，称为电容器温度Tcsap)的温度传感器69，将电容器温度的检测值供给至温度管理控制器。

在如上结构的蓄电池暖机系统中，温度管理控制器70根据来自排气温度传感器63的引擎温度Teng、来自温度传感器67的回转部温度Tsw及来自温度传感器69的电容器温度Tcap，控制用于暖机电容器单元19的蓄电池暖机处理。即，当电容器温度Tcap为低温时，在与引擎温度Teng或回转部温度Tsw相比电容器温度Tcap较低时，温度管理控制器70控制附带风门的风扇62、66、68的作动并将引擎11的排气或从回转电动机21排出的空气导入至电容器单元19，且暖机电容器单元19。在此，举例说明了具备遮断机构和送风机构的附带风门的风扇62、66、68，但是，由于只要排气通道60或排热通道64连通于电容器单元19就能够进行暖机，所以未必一定要设置附带风门的风扇62、66、68。

在此，对蓄电池暖机处理进行进一步详细说明。

图9是利用引擎排气热的蓄电池暖机处理的流程图。首先，在步骤S1中，判定电容器温度Tcap是否低于预先规定的温度A(以下，称为暖机温度Ta)、及电容器温度Tcap是否低于引擎温度Teng。暖机温度Ta为用于决定是否需要暖机电容器单元19的阈温度。即，电容器温度Tcap低于暖机温度Ta时，判定需要进行暖机处理。在此，暖机温度Ta为根据电容器的内部电阻预先设定的温度，是能够成为实际应用上毫无障碍那样的充放电电流之类的温度。另外，通过将电容器温度Tcap与引擎温度Teng进行比较来判定电容器单元19是否可以利用来自引擎11的排气变暖。即，当电容器温度Tcap低于引擎温度Teng时，判定通过将来自引擎11的排气导入至电容器单元19使电容器单元19变暖。

在步骤S1中，若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Ta(Tcap＜Ta)、且电容器温度Tcap低于引擎温度Teng(Tcap＜Teng)，则处理进入步骤S2。在步骤S2中，打开设置于排气通道60的附带风门的风扇62(附带风门的风扇A)并使之作动。若打开附带风门的风扇62，则封闭排气通道60的风门会打开，且风扇旋转。由此，引擎11的排气通过排气通道60而供给至电容器单元19内。由于判定电容器温度Tcap低于引擎温度Teng(Tcap＜Teng)，所以被供给的排气温度变得高于电容器单元19的温度，电容器单元19内的电容器通过来自引擎11的排气变暖。此时，设置于电容器单元19的附带风门的风扇68也被打开，将使电容器将变暖的排气向电容器单元19的外部排出。

另一方面，在步骤S1中，若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Ta(Tcap＜Ta)、且电容器温度Tcap低于引擎温度Teng(Tcap＜Teng)这样的条件不成立，则处理进入步骤S3，关闭附带风门的风扇62并不使之作动。即，当电容器温度Tcap为暖机温度Ta以上(Tcap≥Ta)时，或者电容器温度Tcap为引擎温度Teng以上(Tcap≥Teng)时，或者其双方条件成立时，不使附带风门的风扇62作动，不会将来自引擎11的排气供给至电容器单元19。这是因为，当电容器温度Tcap为暖机温度Ta以上(Tcap≥Ta)时，电容器单元19为通常的作动温度，无需加热。另外，是因为电容器温度Tcap为引擎温度Teng以上(Tcap≥Teng)时，即使供给来自引擎11的排气，也无法使电容器单元19变暖。另外，此时，设置于电容器单元19的附带风门的风扇68也被打开，将电容器单元19内的暖空气向电容器单元19的外部排出并进行通常的冷却。在此，举例说明了具备遮断机构和送风机构的附带风门的风扇68，但是，当引擎的排气顺畅地流入电容器单元19时，未必一定要设置送风机构。

图10是利用回转用电动机21的发热的蓄电池暖机处理的流程图。首先，在步骤S11中，判定电容器温度Tcap是否低于预先规定的温度B(以下，称为暖机温度Tb)、及电容器温度Tcap是否低于回转部温度Tsw。暖机温度Tb为用于决定是否需要暖机电容器单元19的阈温度。即，当电容器温度Tcap低于暖机温度Tb时，判定需要进行暖机处理。在此，暖机温度Tb与Ta相同，为根据电容器的内部电阻预先设定的温度，是能够成为实际应用上毫无障碍的充放电电流之类的温度。另外，通过对电容器温度Tcap与回转部温度Tsw进行比较来判定是否利用来自回转用电动机21的空气加热电容器单元19。即，当电容器温度Tcap低于回转部温度Tsw时，判定能够通过将来自回转用电动机21的空气导入至电容器单元19来来加热电容器单元19。

在步骤S11中，若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Tb(Tcap＜Tb)、且电容器温度Tcap低于回转部温度Tsw(Tcap＜Tsw)，则处理进入步骤S12。在步骤S12中，打开设置于排热通道64的附带风门的风扇66(附带风门的风扇B)并使之作动。若打开附带风门的风扇66，则封闭排气通道64的风门打开，且风扇旋转。由此，从回转用电动机21排出的空气通过排热通路64，供给至电容器单元19内。由于判定电容器温度Tcap低于回转部温度Tsw(Tcap＜Teng)，所以被供给的空气的温度变得高于电容器单元19的温度，且电容器单元19内的电容器通过来自回转用电动机21的空气而变暖。此时，设置于电容器单元19的附带风门的风扇68也被打开，将使电容器变暖的空气向电容器单元19的外部排出。

另一方面，在步骤S11中，若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Tb(Tcap＜Tb)、且电容器温度Tcap低于回转部温度Tsw(Tcap＜Tsw)这样的条件不成立，则处理进入步骤S13，关闭附带风门的风扇66并不使之作动。即，当电容器温度Tcap为暖机温度Tb以上(Tcap≥Tb)时，或者电容器温度Tcap为回转部温度Tsw以上(Tcap≥Tsw)时，或者其双方条件成立时，不使附带风门的风扇66作动，不会将来自回转用电动机21的空气供给至电容器单元19。这是因为，当电容器温度Tcap为暖机温度Tb以上(Tcap≥Tb)时，电容器单元19为通常的作动温度，无需变暖。另外，是因为当电容器温度Tcap为回转部温度Tsw以上(Tcap≥Tsw)时，即使供给来自回转用电动机21的排气，也无法使电容器单元19变暖。另外，此时设置于电容器单元19的附带风门的风扇68也被打开，将电容器单元19内的暖空气向电容器单元19的外部排出并进行通常的冷却。在此，举例说明了具备遮断机构和送风机构的附带风门的风扇68，但是当回转用电动机的排热顺畅地流入电容器单元19时，未必一定要设置送风机构。

接着，对蓄电池暖机处理中的附带风门的风扇68(电容器单元19的冷却用风扇)的控制进行说明。图11是蓄电池暖机处理中的电容器单元冷却用风扇的控制处理流程图。

首先，在步骤S21中，判定电容器温度Tcap是否低于预先规定的温度C(以下，称为暖机温度Tc)、及电容器温度Tcap是否低于外部空气温度Tout。暖机温度Tc为用于决定是否需要暖机电容器单元19的阈温度。在此，暖机温度Tc与Ta相同，为根据电容器的内部电阻预先设定的温度，为能够成为实际应用上毫无障碍的充放电电流之类的温度。即，当电容器温度Tcap低于暖机温度Tc时，判定需要进行暖机处理。另外，通过对电容器温度Tcap与外部空气温度Tout进行比较来判定是否能够利用外部空气冷却电容器单元19。即，当电容器温度Tcap高于外部空气温度Tout时，判定能够通过向电容器单元19供给外部空气来冷却电容器单元19。

在步骤S21中，在步骤S21中若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Tc(Tcap＜Tc)、且电容器温度Tcap低于外部空气温度Tout(Tcap＜Tout)这样的条件不成立，则处理进入步骤S22。在步骤S22中，打开电容器单元19的附带风门的风扇68(附带风门的风扇C)并使之作动，同时将设置于排气通道60的附带风门的风扇62(附带风门的风扇A)关闭，且将设置于排热通道64的附带风门的风扇66(附带风门的风扇B)关闭。由此，通过打开附带风门的风扇68，从而风门被打开且风扇作动，电容器单元19内的暖空气排出至电容器单元19的外部，并从电容器单元19的空气取入口向外部空气放出。因此，电容器单元19通过外部空气被冷却。该状态为基于附带风门的风扇68的通常的蓄电池冷却。

另一方面，在步骤S21中，若判定电容器温度Tcap低于暖机温度Tc(Tcap＜Tc)、且电容器温度Tcap低于外部空气温度Tout(Tcap＜Tout)，则处理进入步骤S23。判定电容器温度Tcap低于暖机温度Tc(Tcap＜Tc)、且电容器温度Tcap低于外部空气温度Tout(Tcap＜Tout)的情况为需要暖机电容器单元19的情况。因此，在步骤S23中，能够判定引擎温度Teng是否高于外部空气温度Tout。

在步骤S23中，若判定为引擎温度Teng不高于外部空气温度Tout，则处理进入步骤S24。当判定为引擎温度Teng不高于外部空气温度Tout、即引擎温度Teng为外部空气温度Tout以下时，不优选利用引擎11的排气加热电容器单元19。因此，在步骤S24中，在保持以关闭设置于电容器单元19的附带风门的风扇68的风门的状态下使风扇反转，同时关闭设置于排气通道60的附带风门的风扇62，且关闭设置于排热通道64的附带风门的风扇66。通过在保持关闭附带风门的风扇68的风门的状态下使风扇反转，从而通过附带风门的风扇68的马达的作动而产生的热供给至电容器单元19内。即，能够通过附带风门的风扇68的马达的发热来使电容器单元19变暖。

另一方面，在步骤S23中，若判定引擎温度Teng高于外部空气温度Tout，则处理进入步骤S25。当引擎温度Teng高于外部空气温度Tout时，能够利用引擎11的排气使电容器单元19变暖。因此，在步骤S25中，打开设置于电容器单元19的附带风门的风扇68并打开风门使风扇旋转，同时打开设置于排气通道60的附带风门的风扇62。由此，来自引擎11的排气通过排气通道60供给至电容器单元19，电容器单元19由引擎11的排气热变暖。

接着，处理进入步骤S26，判定回转部温度Tsw是否高于外部空气温度Tout。

在步骤S26中，若判定回转部温度Tsw不高于外部空气温度Tout，则处理进入步骤S27。当判定回转部温度Tsw不高于外部空气温度Tout、即回转部温度Tsw为外部空气温度Tout以下时，不优选利用来自回转用电动机21的空气使电容器单元19变暖。因此，在步骤S27中，在保持打开设置于电容器单元19的附带风门的风扇68、且打开设置于排气通道60的附带风门的风扇62的状态下，关闭设置于排热通道64的附带风门的风扇66。由此，来自引擎11的排气通过排气通道60供给至电容器单元19，电容器单元19通过引擎11的排气热变暖，但是来自回转用电动机21的空气不会供给至电容器单元19。

另一方面，在步骤S26中，若判定为回转部温度Tsw高于外部空气温度Tout，则处理进入步骤S28。当判定为回转部温度Tsw高于外部空气温度Tout时，能够利用来自回转用电动机21的空气使电容器单元19变暖。因此，在步骤S28中，在保持打开设置于电容器单元19的附带风门的风扇68、且打开设置于排气通道60的附带风门的风扇62的状态下，还打开设置于排热通道64的附带风门的风扇66。由此，来自引擎11的排气通过排气通道60供给至电容器单元19，同时来自回转用电动机21的空气通过排热通道64供给至电容器单元19，电容器单元19通过引擎11的排气热及回转用电动机的发热变暖。

根据以上说明的蓄电池暖机处理，即便不分别地设置用于使蓄电池(电容器单元)19变暖的加热装置，也能够利用引擎11的排气热和回转用电动机21的发热，使蓄电池19高效且迅速地变暖。该蓄电池暖机处理在开始低温环境下的运转时进行，但是根据运转环境(例如，在极低温下无法以蓄电池的内部发热维持温度那样的情况)，也可以在运转中时常进行。

另外，在上述实施方式中，使用了回转用电动机21作为利用发热的电负载，但是并非限定于此，只要是作动时伴有发热的电负载，就能够使用除了回转用电动机21以外的电负载。

另外，在上述实施方式中，由附带风门的风扇62、66、68的风门构成遮断机构，但是也可以分别地设置风扇和遮断机构。另外，未必一定需要设置于排气通道60及排热通道64的附带风门的风扇62、66的风扇，也可以通过设置于电容器单元19的附带风门的风扇68的风扇的作动，从排气通道60及排热通道64向电容器单元19内引入引擎排气或回转用电动机的空气。即，基于本实施方式的蓄电池暖机系统中只要有排气通道60及排热通道64和设置于这些通道的遮断机构即可。

另外，在上述实施方式中举例说明了并联方式的混合式施工机械，但是基于本发明的蓄电池暖机系统还能够应用于所谓的串联方式的混合式施工机械。

本发明并不限定于上述的具体公开的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下应该可以是各种各样的变形例、改良例。

本申请为基于2009年1月7日申请的优先权主张日本专利申请2009-001774号及2008年12月1日申请的日本专利申请2008-306732号，其全部内容援用于本说明书中。

产业上的可利用性

本发明能够应用于混合式施工机械中。

符号说明：

1-下部行驶体，1A、1B-行驶机构，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18-逆变器，19-蓄电池(电容器单元)，20-逆变器，21-回转用电动机，23-机械制动器，24-回转减速器，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-杠杆，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，32-引擎控制部，40-驱动控制装置，54-液压负载，56-电负载，60-排气通道，62-附带风门的风扇A，63-排气温度传感器，64-排热通道，66-附带风门的风扇B，67-温度传感器，68-附带风门的风扇C，69-温度传感器，70-温度管理控制器，100-升降压转换器，111-DC母线电压检测部，112-蓄电池电压检测部，113-蓄电池电流检测部，110-DC母线，120-蓄电系统。

Claims (12)

1.一种混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

打开引擎的点火开关并驱动该引擎，

当蓄电器的温度低于预先设定的温度时，通过所述引擎的驱动对所述蓄电器进行加热。

2.如权利要求1所述的混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

当所述蓄电器的温度低于预先设定的温度时，使所述引擎作动来进行暖机运转，并且使电动发电机作动来使所述蓄电器充放电，由此使所述蓄电器发热。

3.如权利要求2所述的混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

通过使所述蓄电器的目标充电率产生变化，从而使所述蓄电器充放电。

4.如权利要求3所述的混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

当使所述蓄电器放电时，将所述目标充电率设定为较低，当使所述蓄电器充电时，将所述目标充电率设定为较高。

5.如权利要求2所述的混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

通过使电负载所要求的电力变化，从而使所述蓄电器充放电。

6.如权利要求2所述的混合式施工机械的暖机方法，其特征在于，

当所述蓄电器的温度低于预先设定的温度时，在使所述引擎作动之际，将所述引擎的转速设定为高于暖机后的转速。

7.一种混合式施工机械，其根据如权利要求1所述的混合式施工机械的暖机方法进行暖机处理，其特征在于，具有：

通过电动发电机得到辅助的所述引擎；

向所述电动发电机供给电力的所述蓄电器；

作为电负载的电动机；及

将所述引擎及所述电动机的至少一方与所述蓄电器连接的通道。

8.如权利要求7所述的混合式施工机械，其特征在于，

进一步具有开闭所述通道的遮断机构。

9.如权利要求8所述的混合式施工机械，其特征在于，

进一步具有控制部，所述控制部根据所述蓄电器的温度、所述引擎的排气温度及从所述电动机排出的空气的温度控制所述通道的遮断机构的开闭。

10.如权利要求7所述的混合式施工机械，其特征在于，

进一步具有将所述蓄电器内的空气排出至外部并冷却所述蓄电器的冷却风扇。

11.如权利要求10所述的混合式施工机械，其特征在于，

进一步具有控制部，所述控制部根据所述蓄电器的温度、所述引擎的排气温度及从所述电动机排出的空气的温度控制所述冷却风扇的作动。

12.如权利要求10所述的混合式施工机械，其特征在于，

所述冷却风扇为附带风门的风扇。

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