CN103711171A - 工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工程机械，其包括蓄电装置(11)、充放电控制部(41)、温度测量部(21)、充电状态确定部(23)和动作状态判定部(35)。充放电控制部基于由温度测量部测量的蓄电装置的温度以及由充电状态确定部确定的蓄电装置充电状态，设定充放电电力上限值作为蓄电装置的充电以及放电中的电力的上限值。充放电控制部在由动作状态判定部判定的动作状态为低限制动作状态时，将充放电电力上限值设定为大于由动作状态判定部判定的动作状态为高限制动作状态时的充放电电力上限值。据此，能够抑制蓄电装置的劣化且能够确保该蓄电装置的安全性，并且能够抑制该蓄电装置的充放电电力的过度限制。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及具有控制蓄电装置的充放电的控制部的工程机械。
背景技术
从以往，已知有例如混合动力式工程机械或电动式工程机械等具备蓄电装置和为了抑制蓄电装置的劣化而控制蓄电装置的充放电的控制部的工程机械(例如，日本专利公开公报特开2010-193630号，以下称为专利文献1)。
在专利文献1中所记载的工程机械中，根据基于表示室外空气温度的信息的蓄电装置的内阻的大小以及基于表示蓄电装置的劣化的信息(累计使用时间的长度)的蓄电装置的内阻的大小，来限制蓄电装置的充放电电流(权利要求1、权利要求4、[0025]～[0028]段落)。
如专利文献1中所记载的技术，为了抑制蓄电装置的劣化和确保安全性，根据蓄电装置的内阻的大小对蓄电装置的充放电电流设置限制值是必不可缺的。
但是，蓄电装置的内阻的大小也根据工程机械的动作状态而发生变化。因此，如专利文献1中所记载的工程机械，即使根据基于室外空气温度以及蓄电装置的劣化的内阻的大小控制充放电电流，在较低地维持蓄电装置的内阻的动作状态下，会存在过度地限制蓄电装置的充放电电流的情况。
此时，蓄电装置的能力因充放电电流的限制而被过度地抑制，为了即使在如此的状况下也发挥足够的能力，对蓄电装置要求过剩的性能(规格)。
其结果，会使蓄电装置的成本增大，且大型化。如果蓄电装置大型化，则压迫工程机械的设备的布局。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械，能够抑制蓄电装置的劣化且能够确保该蓄电装置的安全性，并且能够抑制该蓄电装置的充放电电力的过度限制。
本发明所涉及的工程机械，包括：蓄电装置；发电电动机，具有通过由所述蓄电装置供应的电力而作为电动机动作的功能和通过从外部供应的动力而作为发电机动作的功能；电力控制部，控制在所述蓄电装置和所述发电电动机之间的电力的授受；充放电控制部，将用于控制所述蓄电装置的充电电力以及放电电力的指令向所述电力控制部输出；温度测量部，测量所述蓄电装置的温度；充电状态确定部，确定所述蓄电装置的充电状态；以及动作状态判定部，判定所述工程机械的动作状态是预先设定的高限制动作状态还是预先设定的低限制动作状态，其中，所述低限制动作状态为所述高限制动作状态以外的动作状态，所述低限制动作状态将所述蓄电装置的内阻维持在比所述高限制动作状态低的范围，其中，所述充放电控制部基于由所述温度测量部测量的所述蓄电装置的温度以及由所述充电状态确定部确定的所述蓄电装置的充电状态，设定充放电电力上限值作为所述蓄电装置的充电以及放电中的电力上限值，所述充放电控制部在由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述低限制动作状态时，将所述充放电电力上限值设定为大于由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述高限制动作状态时的充放电电力上限值。
根据本发明，能够抑制蓄电装置的劣化且能够确保该蓄电装置的安全性，并且能够抑制该蓄电装置的充放电电力的过度限制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的工程机械的整体结构的左侧视图。
图2是主要表示设置于图1所示的工程机械中的充放电控制装置的电气结构的框图。
图3是表示图2所示的蓄电装置的连续充放电时间和内阻之间的关系的曲线图。
图4是表示为了通过图2所示的充放电控制装置设定充放电电力上限值而执行的处理的流程图。
图5是存储于图2所示的充放电控制部中的充放电映射的例子。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。而且，以下的实施方式是将本发明加以具体化的一例，并不具有限定本发明的技术性范围的性质。
图1表示本实施方式所涉及的工程机械的一例即挖掘机1。挖掘机1进行例如挖掘作业等作业。
挖掘机1具有使用化石燃料以及电的混合动力系统或仅使用电的电动系统(以下，以具有混合动力系统的挖掘机1为例进行说明)来作为其驱动系统。
挖掘机1具备：自走式的下部行走体3；上部回转体5，能够回转地设置于下部行走体3；行走马达22(参照图2)，用于使下部行走体3行走；附属装置7，能够移位地安装于上部回转体5；以及充放电控制装置10(参照图2)。
附属装置7例如具有：动臂7a，能够起伏地安装于上部回转体5；斗杆7b，能够转动地安装于动臂7a的顶端部；以及铲斗7c(也可以是叉子等)，能够转动地安装于斗杆7b的顶端部。
另外，尽管在图1中省略图示，但附属装置7还包括：动臂工作缸，使动臂7a相对于上部回转体5起伏；斗杆工作缸，使斗杆7b相对于动臂7a转动；以及铲斗工作缸，使铲斗7c相对于斗杆7b转动。这些动臂工作缸、斗杆工作缸、铲斗工作缸在图2中作为一个液压缸20表示。
参照图2，充放电控制装置10是控制蓄电装置11的充放电的装置。
充放电控制装置10包括：蓄电装置11；发动机12；液压泵16，由发动机12驱动而喷出液压油；发电电动机13以及回转电动机18(分别是发电电动机的一例)，具有利用从蓄电装置11供应的电力而作为电动机动作的功能和利用从外部供应的动力而作为发电机动作的功能；电力控制部14，控制在蓄电装置11与发电电动机13以及回转电动机18之间的电力的授受；充放电控制部41，将用于控制蓄电装置11的充电电力以及放电电力的指令向电力控制部14输出；温度测量部21，测量蓄电装置11的温度；充电状态确定部23，确定蓄电装置11的充电状态(State of Charge：以下称为SOC)；行走杆31、回转杆32以及移位杆33(分别是操作杆的一例)，为了挖掘机1的动作而由操作员分别操作；以及动作状态判定部35，判定挖掘机1的动作状态。
蓄电装置11是能够释放以及蓄积电能的二次电池。蓄电装置11包括例如镍氢电池或锂离子电池等。蓄电装置11由于具备比电容(例如，双电层电容)大的能量容量，所以被利用于需要连续的充放电(电容不能够实现的程度的连续充放电)的用途。
当蓄电装置11的端子间的电压超过预先设定的最高电压V_max时以及端子间的电压低于预先设定的最低电压V_min时，存在蓄电装置11的劣化恶化且损及安全性的可能性。
因此，以将蓄电装置11的端子间的电压控制在最低电压V_min以上且在最高电压V_max以下的范围内的方式设定蓄电装置11的充电电力以及放电电力的允许值(能够充放电的电力)。
决定蓄电装置11的充放电电力的允许值的主要因素之一是蓄电装置11的内阻。若蓄电装置11的内阻变大，则蓄电装置11的充放电电力的允许值变小。
在此，说明蓄电装置11的内阻。蓄电装置11的内阻由SOC(充电率)、温度状态、劣化状态以及连续充放电时间等决定。具体而言，蓄电装置11的内阻在低温时以及劣化时变大。
另外，如图3所示，连续充放电时间(连续通电时间)越长，蓄电装置11的内阻(表观内阻，apparent internal resistance)变得越大。图3是表示蓄电装置11的温度在某个温度T[℃]时的连续充放电时间和内阻之间的关系的曲线图。
图3中的区域A是蓄电装置11的连续充放电时间长(数十秒以上，例如约20秒以上等)的区域，且是蓄电装置11的极化的影响几乎不存在的区域。
图3中的区域B是蓄电装置11的连续充放电时间短(数秒，例如约10秒以下等)的区域。在区域B，由于蓄电装置11的极化的影响，表观内阻比区域A低。
参照图2，液压泵16将液压油供应至行走马达22以及用于使附属装置7移位的液压缸20。在此，在液压泵16和液压缸20以及行走马达22之间设置有调整从液压泵16向液压缸20以及行走马达22的液压油的给排的控制阀19。在图2中，为便于说明显示了一个控制阀19，在液压缸20(动臂工作缸、斗杆工作缸以及铲斗工作缸)以及行走马达22分别设置有一个控制阀。
发电电动机13通过消费来自蓄电装置11的电力而作为电动机工作，使挖掘机1(以下，关于挖掘机1参照图1)驱动(电动机动作)。具体而言，在液压缸20以及行走马达22工作时，发电电动机13作为电动机而工作，从而辅助负担液压泵16的动力的发动机12。
另外，发电电动机13将从发动机12供应的动力转换为电力(发电机动作)。发电电动机13经由电力转换装置15(电力控制部14)而连接于蓄电装置11。
回转电动机18通过消费来自蓄电装置11的电力而作为电动机工作，从而使上部回转体5回转(电动机动作)。另外，回转电动机18在上部回转体5回转减速时将上部回转体5的惯性能转换为电力(发电机动作)。回转电动机18经由电力转换装置15(电力控制部14)而连接于蓄电装置11。
电力控制部14包括电力转换装置15和电力控制器17，电力转换装置15用于在蓄电装置11与发电电动机13以及回转电动机18之间授受电力，电力控制器17连接于电力转换装置15，并且控制在电力转换装置15中授受的电力。
电力转换装置15包括逆变电路(inverter circuit)和转换电路(converter circuit)。逆变电路将来自蓄电装置11的直流电力转换为交流电力，并将该交流电力供应至发电电动机13以及回转电动机18。转换电路将来自发电电动机13以及回转电动机18的交流电力转换为直流电力，并将该直流电力供应至蓄电装置11。
电力控制器17具备控制发电电动机13以及回转电动机18的驱动的动力控制器的功能和控制蓄电装置11的充电电力的充电控制器的功能。
温度测量部21测量(观测)蓄电装置11的温度。
充电状态确定部23确定蓄电装置11的SOC。具体而言，充电状态确定部23检测蓄电装置11的输出电流和端子间电压。在此，因蓄电装置11的端子间电压依赖于温度，因此，充电状态确定部23使用由温度测量部21测量的温度修正端子间电压。并且，充电状态确定部23基于蓄电装置11的输出电流以及端子间电压计算出蓄电装置11的电力，基于该电力计算出充电量。并且，充电状态确定部23计算出SOC来作为所算出的充电量相对于蓄电装置11的最大充电量的比。
此外，由于充电状态确定部23如上所述地使用蓄电装置11的温度计算出SOC，因此，温度测量部21也可作为充电状态确定部23的功能的一部分而合并于其中。
为使下部行走体3(参照图1)行走，由挖掘机1的操作员操作行走杆31。通过行走杆31的操作，输出用于操作控制阀19的指令(电信号或先导压力)。
为使上部回转体5(参照图1)回转，由操作员操作回转杆32。通过回转杆32的操作，输出用于驱动回转电动机18的指令(电信号)。
为使附属装置7(参照图1)进行移位动作，由操作员操作移位杆33。通过移位杆33的操作，输出用于操作控制阀19的指令(电信号或先导压力)。
动作状态判定部35判定(判断)挖掘机1的动作状态(动作模式)。具体而言，动作状态判定部35判定挖掘机1的动作状态是预先设定的高限制动作状态，还是作为高限制动作状态以外的动作状态而预先设定的低限制动作状态，其中，低限制动作状态将蓄电装置11的内阻维持在比高限制动作状态低的范围内。
与高限制动作状态相比，低限制动作状态是作为蓄电装置11的连续充电时间或连续放电时间(以下，称为连续充放电时间)而估计的时间短的动作状态。
具体而言，低限制动作状态是作为蓄电装置11的连续充放电时间而估计的时间为数秒(例如，约10秒以下、约5秒以下等)的动作状态。即，在低限制动作状态下，估计在蓄电装置11的内阻沿图3所示的区域B内的连续充放电时间和内阻之间的关系的曲线(以下简称为“关系曲线”)推移的状态下蓄电装置11进行充放电。
另一方面，高限制动作状态是作为蓄电装置11的连续充放电时间而估计的时间为数十秒以上(例如，比约10秒长、约20秒以上、数分钟等)的动作状态。即，在高限制动作状态下，估计在蓄电装置11的内阻沿图3所示的区域A内的关系曲线推移的状态下蓄电装置11进行充放电。
另外，低限制动作状态是挖掘机1的作业状态。具体而言，作业状态是进行图1所示的附属装置7的移位动作(附属装置作业)以及上部回转体5的回转动作中的至少一个的状态。
如图2所示，在附属装置作业时，从蓄电装置11放电的电力被供应至发电电动机13(发动机12得到辅助)。在回转加速时，从蓄电装置11放电的电力被供应至回转电动机18。另一方面，在回转减速时，由回转电动机18发电的电力被充电至蓄电装置11。在低限制动作状态下进行的这些充放电与高限制动作状态时的蓄电装置11的充放电相比以大电力(大电流)进行。
另一方面，高限制动作状态是进行挖掘机1的行走的状态或待机状态(空转状态)。在此，待机状态意味着附属装置7的移位动作、上部回转体5的回转动作以及下部行走体3的行走动作未进行的状态。
在行走时，从蓄电装置11释放的电力被供应至发电电动机13(发动机12得到辅助)。在待机状态中，利用处于空转状态的发动机12的动力而由发电电动机13发电的电力被充电至蓄电装置11。在该待机状态下的充电在行走杆31、回转杆32以及移位杆33的至少一个被操作为止的期间或蓄电装置11充电至规定的SOC为止的期间进行。在高限制动作状态下进行的这些充放电与低限制动作状态时的蓄电装置11的充放电相比以小电力(小电流)进行。
此外，在挖掘机1处于行走状态且作业状态时，动作状态判定部35判定为行走状态(高限制动作状态)。即，不管是否进行附属装置7的移位动作以及上部回转体5的回转动作中的至少一个，动作状态判定部35都将进行下部行走体3的行走动作的动作状态判定为高限制动作状态。
如图2所示，动作状态判定部35以能够检测从行走杆31、回转杆32以及移位杆33输出的指令的方式连接于各杆31至33。
动作状态判定部35基于回转杆32以及移位杆33的操作状态判定是否处于低限制动作状态。具体而言，动作状态判定部35基于从回转杆32以及移位杆33输出的杆信号(先导压力或电信号等)判定是否处于低限制动作状态。
另一方面，动作状态判定部35基于行走杆31的操作状态(杆信号)判定为处于高限制动作状态。另外，动作状态判定部35基于各杆31至33均未被操作而判定为处于高限制动作状态。
充放电控制部41控制蓄电装置11的充放电电力(充电电力以及放电电力)。充放电控制部41经由电力控制器17而连接于电力转换装置15。充放电控制部41经由电力控制器17将在电力转换装置15中授受的电力值(指令)输出至电力转换装置15。
另外，充放电控制部41连接于温度测量部21、充电状态确定部23、动作状态判定部35。充放电控制部41基于蓄电装置11的动作状态(电池动作状态)以及挖掘机1的动作状态，设定蓄电装置11的充电以及放电中的电力的上限值(充放电电力上限值)。充放电电力上限值包括充电电力上限值(充电允许电力)和放电电力上限值(放电允许电力)。
具体而言，充放电控制部41基于由温度测量部21测量的蓄电装置11的温度、由充电状态确定部23确定的SOC以及由动作状态判定部35判定的动作状态设定充放电电力上限值。
另外，在充放电控制部41中预先存储有蓄电装置11的端子间的最高电压V_max和最低电压V_min。充放电控制部41以蓄电装置11的端子间的电压为最高电压V_max以下且最低电压V_min以上的方式，设定充放电电力上限值(详细后述)。而且，最高电压V_max以及最低电压V_min被设定为能够抑制蓄电装置11的劣化和确保安全性。
接着，说明充放电控制装置10(参照图2)的功能。以下，关于挖掘机1参照图1，关于充放电控制装置10的构成要素参照图2，关于由充放电控制装置10执行的步骤S1至S35参照图4。
首先，说明由充放电控制装置10执行的处理的概要。
动作状态判定部35判定挖掘机1是高限制动作状态还是低限制动作状态(步骤S1至S7)。充放电控制部41在判定挖掘机1是高限制动作状态时(步骤S10、S30)，设定充放电电力上限值。另一方面，充放电控制部41在判定挖掘机1是低限制动作状态时(步骤S20)，将充放电电力上限值设定为大于高限制动作状态的充放电电力上限值(步骤S25)。
以下，说明由充放电控制装置10执行的处理的详细内容。
在步骤S1、S3、S5以及S7，由动作状态判定部35判定挖掘机1的动作状态。
在步骤S1，动作状态判定部35确认是否被输入行走杆31的杆信号。接着，处理前进至步骤S3。
在步骤S3，动作状态判定部35判定是否有行走杆31的杆信号。
在有行走杆31的杆信号时(在步骤S3为“是”)，判定挖掘机1的动作状态是(1)行走状态(步骤S10)。在此，动作状态判定部35向充放电控制部41输出判定结果(关于该判定结果的输出，判定为后述的(2)作业状态以及(3)待机状态时的步骤S20、S30也相同)。
另一方面，在无行走杆31的杆信号时(在步骤S3为“否”)，处理前进至步骤S5。
在步骤S5，动作状态判定部35确认是否被输入回转杆32以及移位杆33(图4中一并显示为操作杆)的杆信号。接着，处理前进至步骤S7。
在步骤S7，动作状态判定部35判定是否有回转杆32以及移位杆33中至少一个的杆信号。
在有回转杆32以及移位杆33中的至少一个的杆信号时(在步骤S7为“是”)，判定挖掘机1的动作状态是(2)作业状态(步骤S20)。
另一方面，在无回转杆32以及移位杆33的两者的杆信号时(在步骤S7为“否”)，判定挖掘机1的动作状态是(3)待机状态(空转状态)(步骤S30)。
在步骤S11、S21以及S31，执行图5所示的充放电映射(充放电控制映射)的选择处理。在此，充放电映射对应于行走状态、作业状态以及待机状态而分别准备，并且预先存储于充放电控制部41中。
并且，在步骤S11、S21以及S31进行的选择是由充放电控制部41基于动作状态判定部35判定的动作状态而执行。
具体而言，当(1)行走状态时(步骤S10)选择行走用充放电映射M1(步骤S11)，处理前进至步骤S13。
当(2)作业状态时(步骤S20)，在附属装置作业以及／或回转加速时选择作业用充放电映射M21，且在回转减速时选择作业用充放电映射M22(步骤S21)，处理前进至步骤S23。而且，在附属装置作业时且在回转减速时，选择两映射M21以及M22。
当(3)待机状态时(步骤S30)，选择待机用充放电映射M3(步骤S31)，处理前进至步骤S33。
各充放电映射M1、M21、M22、M3的详细内容将在后面叙述。
在步骤S13、S23以及S33，充放电控制部41取得蓄电装置11的温度以及充电状态的信息(SOC信息)。具体而言，这些信息从温度测量部21以及充电状态确定部23被输入充放电控制部41。接着，在(1)行走状态时，处理前进至步骤S15，在(2)作业状态时，处理前进至步骤S25，在(3)待机状态时，处理前进至步骤S35。
在步骤S15、S25以及S35，由充放电控制部41决定蓄电装置11的充放电电力上限值。充放电电力上限值按照在步骤S11、S21或S31选择的充放电映射M1、M21、M22、M3被决定。
并且，充放电电力上限值基于在步骤S13、S23或S33取得的蓄电装置11的温度以及SOC信息决定。具体而言，充放电控制部41在各充放电映射M1、M21、M22、M3中确定相当于由充电状态确定部23获得的SOC的充放电电力上限值。在此，如图5所示，各充放电映射M1、M21、M22、M3由于分别是蓄电装置11为特定的温度T时的映射，所以基于由温度测量部21测量的蓄电装置11的温度来修正充放电电力上限值。即，以与根据蓄电装置11的温度而不同的蓄电装置11的内阻相称的方式修正充电电力上限值。
并且，充放电控制部41将以上述方式决定的充放电电力上限值输出至电力控制器17。电力控制器17基于该充放电电力上限值控制电力转换装置15。其结果，控制从蓄电装置11被供应至发电电动机13的电力(发电电动机13的动力)或从发电电动机13被供应至蓄电装置11的电力(充电电力)。
图5表示在各个动作状态的充放电映射的设定例。充放电映射表示蓄电装置11的SOC(横轴)和充放电电力上限值(纵轴)的关系。另外，在充放电映射中，将充电电力上限值显示为正的值，且将放电电力上限值显示为负的值。并且，充放电映射是蓄电装置11的温度为温度T[℃]时的映射。
首先，对在充放电映射中设定的事项中的在各动作状态下共同的事项进行说明。充电状态(SOC)越大，则充电电力上限值(的绝对值)设定得越小。另外，充电状态(SOC)越大，则放电电力上限值(的绝对值)设定得越大。这是由于SOC越大，则越是要促进蓄电装置11的放电并限制充电以保护蓄电装置11。
接着，说明充放电映射的设定事项中的在各动作状态下不同的事项。
(1)行走状态(高限制动作状态)下的放电电力上限值(的绝对值)比(2)作业状态中的放电电力的上限值(的绝对值)设定得小(低)(放电电力的限制设定得大)。其理由如下。
在(1)行走状态下，估计蓄电装置11的内阻沿区域A(参照图3)内的关系曲线推移，并且蓄电装置11进行放电。因此，与蓄电装置11的内阻比该行走状态低的低限制动作状态(参照图3的区域B)比较，有必要抑制放电电力。
另外，在图5所示的充放电映射中，基于在区域A的内阻和蓄电装置11的最低电压V_min设定放电电力上限值。具体而言，放电电力上限值被设定为电压从某个充电状态(SOC)下的开路电压(open voltage)变动时，蓄电装置11的电压不低于最低电压V_min(成为V_min以上)。
(2)作业状态(低限制动作状态)下的放电电力上限值(的绝对值)比(1)行走状态下的放电电力上限值(的绝对值)设定得大(高)(放电电力的限制设定得小)。另外，作业状态(低限制动作状态)下的充电电力上限值比(3)待机状态下的充电电力上限值设定得大(高)(充电电力的限制设定得小)。其理由如下。
在(2)作业状态中，估计蓄电装置11的内阻沿区域B(参照图3)内的关系曲线推移，并且蓄电装置11进行充放电。因此，与蓄电装置11的内阻比该作业状态高的高限制动作状态(参照图3的区域A)比较，能够增大充放电电力。
另外，在图5所示的充放电映射中，基于在区域B的内阻和蓄电装置11的最高电压V_max设定充放电电力上限值。具体而言，充电电力上限值被设定为电压从某个充电状态(SOC)下的开路电压变动时，蓄电装置11的电压不超过最高电压V_max(成为V_max以下)。另外，放电电力上限值被设定为电压从某个充电状态(SOC)下的开路电压变动时，蓄电装置11的电压不低于最低电压V_min。
(3)待机状态时(高限制动作状态)的充电电力上限值设定得比(2)作业状态下的充电电力上限值小(低)。其理由如下。
在(3)待机状态(高限制动作状态)下，估计蓄电装置11的内阻沿区域A(参照图3)内的关系曲线推移，并且蓄电装置11进行充电。因此，与蓄电装置11的内阻比该待机状态低的低限制动作状态(参照图3的区域B)比较，有必要抑制充电电力。
另外，在图5所示的充放电映射中，基于在区域A的内阻和蓄电装置11的最高电压V_max设定充电电力上限值。
如以上所说明，挖掘机1包括：蓄电装置11；发电电动机13以及回转电动机18，连接于蓄电装置11；电力控制部14，控制在蓄电装置11和发电电动机13之间的电力授受；充放电控制部41，控制蓄电装置11的充放电电力；温度测量部21，测量蓄电装置11的温度；充电状态确定部23，确定蓄电装置11的充电状态；以及动作状态判定部35，判定挖掘机1的动作状态是高限制动作状态还是低限制动作状态。
在此，充放电控制部41基于由温度测量部21测量的温度以及由充电状态确定部23确定的充电状态，设定蓄电装置11的充电以及放电中的电力的上限值、即充放电电力上限值。
另外，充放电控制部41在由动作状态判定部35判定的动作状态是低限制动作状态时，将充放电电力上限值设定为大于高限制动作状态时的充放电电力上限值(参照图4的步骤S10至S15、步骤S20至S25以及步骤S30至S35)。
如上所述，基于蓄电装置11的温度以及充电状态设定充放电电力上限值，从而能够根据蓄电装置11的内阻限制蓄电装置11的充放电。
在此，将在判定是低限制动作状态时的充放电电力上限值设定为大于高限制动作状态时的充放电电力上限值。即，与高限制动作状态相比，在低限制动作状态下缓和充放电电力的限制。
因此，在蓄电装置11的内阻被维持在低范围的低限制动作状态下，能够抑制过度限制充放电电力的情况。其结果，在蓄电装置11中无需具备过剩的性能(容量等)，能够抑制蓄电装置11的成本的增大并且使蓄电装置11小型化。并且，能够使蓄电装置11小型化的结果，能够抑制挖掘机1的设备布局因蓄电装置11被限制的情况。
因此，能够抑制蓄电装置11的劣化以及确保安全性，并且抑制蓄电装置11的充放电电力的过度限制。
更详细地说明，蓄电装置11的连续充放电时间的长度会根据挖掘机1的动作状态(例如，(1)行走状态、(2)作业状态、(3)待机状态等)而不同。并且，蓄电装置11的内阻根据连续充放电时间的长度而不同(参照图3)，蓄电装置11的充放电电力的允许值(能够确保蓄电装置11的安全性和抑制劣化的允许值)根据内阻的大小而不同。即，蓄电装置11的充放电电力的允许值根据挖掘机1的动作状态而不同。
在此，在以往技术(专利文献1)中，不考虑挖掘机1的动作状态而设定了蓄电装置11的充放电电力上限值(专利文献1中“电池的输出”，“电池的充放电电流”)。因此，在以往技术中，充放电电力上限值可能过度提高安全水平而设定(以限制严格的条件)。其结果，产生在蓄电装置11中具备过剩的性能(容量等)的必要性。而在上述的工程机械中，能够抑制该问题。
另外，通过所述实施方式能够获得以下的效果。
与高限制动作状态相比，低限制动作状态是蓄电装置11的连续充放电时间(连续充电时间或连续放电时间)短的动作状态。
如上所述，蓄电装置11的连续充电时间以及连续放电时间越长，蓄电装置11中的极化产生的影响越小，所以蓄电装置11的内阻变大。
因此，通过如所述实施方式地定义低限制动作状态，能够可靠地判定内阻被维持在低范围的低限制动作状态。
动作状态判定部35将进行上部回转体5的回转动作以及附属装置7的移位动作中的至少一个的作业状态判定为低限制动作状态。
上部回转体5的回转动作以及附属装置7的移位动作分别在短期间进行的频率高，所以估计伴随这些动作的连续充电时间以及连续放电时间也比较短。
因此，根据所述实施方式，能够根据具体的动作进行低限制动作状态的判定。
另一方面，下部行走体3的行走动作与附属装置7的移位动作以及上部回转体5的回转动作相比长期间进行的频率高，所以估计伴随行走动作的连续充电时间以及连续放电时间比较长。
因此，如所述实施方式，无论回转动作以及附属装置的移位动作，动作状态判定部35均能够将进行下部行走体3的行走动作的状态判定为高限制动作状态。
另外，在所述实施方式中，由于将挖掘机1的待机状态判定为高限制动作状态，所以即使在重新开始作业需要长期间时，也能够通过设定较小的充放电电力上限值，来抑制蓄电装置11的劣化。
在所述实施方式中，由于基于各杆31至33的操作状态进行高限制动作状态和低限制动作状态的判定，因此，能够在挖掘机1中不设置新的装置(挖掘机1必须具备的各杆31至33之外的装置)等的情况下进行动作状态的判定。
充放电控制部41预先存储蓄电装置11的端子间的最高电压V_max和最低电压V_min，并且以蓄电装置11的端子间的电压成为最高电压V_max以下且最低电压V_min以上的方式设定充放电电力上限值。
由此，由于蓄电装置11的端子间的电压被限制在最高电压V_max以下且在最低电压V_min以上，所以能够抑制蓄电装置11的劣化以及确保安全性。
而且，在上述实施方式中，动作状态判定部35检测行走杆31、回转杆32以及移位杆33的杆信号，且判定挖掘机1的动作状态(参照图4的步骤S1至S7)。
动作状态判定部35也可检测挖掘机1具备的致动器(液压缸20、行走马达22、回转电动机18)的负荷，并判定挖掘机1的动作状态。
此外，在上述的具体实施方式中主要包含具有下述结构的发明。
即，本发明提供一种工程机械，包括：蓄电装置；发电电动机，具有通过由所述蓄电装置供应的电力而作为电动机动作的功能和通过从外部供应的动力而作为发电机动作的功能；电力控制部，控制在所述蓄电装置和所述发电电动机之间的电力的授受；充放电控制部，将用于控制所述蓄电装置的充电电力以及放电电力的指令向所述电力控制部输出；温度测量部，测量所述蓄电装置的温度；充电状态确定部，确定所述蓄电装置的充电状态；以及动作状态判定部，判定所述工程机械的动作状态是预先设定的高限制动作状态还是预先设定的低限制动作状态，其中，所述低限制动作状态为所述高限制动作状态以外的动作状态，所述低限制动作状态将所述蓄电装置的内阻维持在比所述高限制动作状态低的范围，其中，所述充放电控制部基于由所述温度测量部测量的所述蓄电装置的温度以及由所述充电状态确定部确定的所述蓄电装置的充电状态，设定充放电电力上限值作为所述蓄电装置的充电以及放电中的电力上限值，所述充放电控制部在由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述低限制动作状态时，将所述充放电电力上限值设定为大于由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述高限制动作状态时的充放电电力上限值。
蓄电装置的内阻根据蓄电装置的温度变化。因此，如本发明，基于蓄电装置的温度以及充电状态设定充放电电力上限值，从而能够根据蓄电装置的内阻限制蓄电装置的充放电。
在此，在本发明中，将判定为处于低限制动作状态时的充放电电力上限值设定为大于处于高限制动作状态时的充放电电力上限值。即，与高限制动作状态相比，在低限制动作状态下缓和充放电电力的限制。
因此，在将蓄电装置的内阻维持在低范围的低限制动作状态下，能够抑制过度限制充放电电力的情况。
因此，根据本发明，能够抑制蓄电装置的劣化以及确保安全性，并且抑制蓄电装置的充放电电力的过度限制。
在所述工程机械中，较为理想的是，所述低限制动作状态是所述蓄电装置的连续充电时间或连续放电时间短于所述高限制动作状态的动作状态。
蓄电装置的连续充电时间以及连续放电时间越长，蓄电装置中的极化产生的影响越小，所以蓄电装置的内阻越大。
因此，通过如所述实施方式定义低限制动作状态，能够可靠地判定将内阻维持在低范围的低限制动作状态。
较为理想的是，所述工程机械还包括：自走式的下部行走体；上部回转体，能够回转地设置在所述下部行走体上；以及附属装置，能够移位地设置在所述上部回转体，其中，所述动作状态判定部将进行所述上部回转体的回转动作和所述附属装置的移位动作中的至少一动作的作业状态判定为所述低限制动作状态(也就是，所述工程机械处于进行所述回转动作和／或所述移位动作的作业状态时，所述动作状态判定部判定所述工程机械的动作状态是所述低限制动作状态)。
上部回转体的回转动作以及附属装置的移位动作分别在短期间进行的频率高，所以估计伴随这些动作的连续充电时间以及连续放电时间也比较短。
因此，根据所述实施方式，能够根据附属装置的移位动作以及上部回转体的回转动作等具体的动作进行低限制动作状态的判定。
另一方面，下部行走体的行走动作与附属装置的移位动作以及上部回转体的回转动作相比长期间进行的频率高，所以估计伴随行走动作的连续充电时间以及连续放电时间比较长。
因此，在所述工程机械中，不管所述工程机械是否进行所述上部回转体的回转动作和所述附属装置的移位动作中的至少一动作，所述动作状态判定部将进行所述下部行走体的行走动作的状态判定为所述高限制动作状态(也就是，所述动作状态判定部根据所述下部行走体的行走动作的有无，所述工程机械处于进行所述下部行走体的行走动作的状态时，判定所述工程机械的动作状态是所述高限制动作状态)。
另外，即使在附属装置的移位动作、上部回转体的回转动作以及下部行走体的行走动作等未进行的待机状态时，在具有向发电电动机供应电力的发动机时，由发电电动机利用处于空转状态的发动机的动力而发电的电力被充电至蓄电装置。
该充电在作业再次进行为止的期间(待机状态被解除为止的期间)继续进行，所以当重新开始作业需要时间时，继续比较长的期间。
因此，较为理想的是，所述工程机械还包括：发动机，对所述发电电动机供应动力，其中，所述动作状态判定部将所述发电电动机利用从处于空转状态的所述发动机供应的动力而作为发电机动作的状态判定为所述高限制动作状态(也就是，所述发电电动机在利用从处于空转状态的所述发动机供应的动力而作为发电机动作的状态时，所述动作状态判定部判定所述工程机械的动作状态是所述高限制动作状态)。
根据该实施方式，即使在至作业再次进行为止需要长期间时，也能够通过设定较小的充放电电力上限值，来抑制蓄电装置的劣化。
较为理想的是，所述工程机械还包括：操作杆，为执行所述工程机械的动作而被操作，其中，所述动作状态判定部基于所述操作杆的操作状态判定是所述高限制动作状态还是所述低限制动作状态。
根据所述实施方式，能够在工程机械中不设置新的装置的情况下，进行高限制动作状态和低限制动作状态的判定。
在所述工程机械中，较为理想的是，所述充放电控制部预先存储有所述蓄电装置的端子间的最高电压和最低电压，并且，所述充放电控制部以所述蓄电装置的端子间的电压成为所述最高电压以下且所述最低电压以上的方式设定所述充放电电力上限值。
根据所述实施方式，由于能够在最高电压和最低电压之间的范围内抑制蓄电装置的端子间电压，因此，能够更可靠地抑制蓄电装置的劣化以及确保安全性。

Claims (7)

1.一种工程机械，其特征在于包括：
蓄电装置；
发电电动机，具有通过由所述蓄电装置供应的电力而作为电动机动作的功能和通过从外部供应的动力而作为发电机动作的功能；
电力控制部，控制在所述蓄电装置和所述发电电动机之间的电力的授受；
充放电控制部，将用于控制所述蓄电装置的充电电力以及放电电力的指令向所述电力控制部输出；
温度测量部，测量所述蓄电装置的温度；
充电状态确定部，确定所述蓄电装置的充电状态；以及
动作状态判定部，判定所述工程机械的动作状态是预先设定的高限制动作状态还是预先设定的低限制动作状态，其中，所述低限制动作状态为所述高限制动作状态以外的动作状态，所述低限制动作状态将所述蓄电装置的内阻维持在比所述高限制动作状态低的范围，其中，
所述充放电控制部基于由所述温度测量部测量的所述蓄电装置的温度以及由所述充电状态确定部确定的所述蓄电装置的充电状态，设定充放电电力上限值作为所述蓄电装置的充电以及放电中的电力上限值，
所述充放电控制部在由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述低限制动作状态时，将所述充放电电力上限值设定为大于由所述动作状态判定部判定的动作状态为所述高限制动作状态时的充放电电力上限值。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于：
所述低限制动作状态是所述蓄电装置的连续充电时间或连续放电时间短于所述高限制动作状态的动作状态。
3.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于还包括：
自走式的下部行走体；
上部回转体，能够回转地设置在所述下部行走体上；以及
附属装置，能够移位地设置在所述上部回转体，其中，
所述动作状态判定部将进行所述上部回转体的回转动作和所述附属装置的移位动作中的至少一动作的作业状态判定为所述低限制动作状态。
4.根据权利要求3所述的工程机械，其特征在于：
不管所述工程机械是否进行所述上部回转体的回转动作和所述附属装置的移位动作中的至少一动作，所述动作状态判定部将进行所述下部行走体的行走动作的状态判定为所述高限制动作状态。
5.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于还包括：
发动机，对所述发电电动机供应动力，其中，
所述动作状态判定部将所述发电电动机利用从处于空转状态的所述发动机供应的动力而作为发电机动作的状态判定为所述高限制动作状态。
6.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于还包括：
操作杆，为执行所述工程机械的动作而被操作，其中，
所述动作状态判定部基于所述操作杆的操作状态判定是所述高限制动作状态还是所述低限制动作状态。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于：
所述充放电控制部预先存储有所述蓄电装置的端子间的最高电压和最低电压，并且，所述充放电控制部以所述蓄电装置的端子间的电压成为所述最高电压以下且所述最低电压以上的方式设定所述充放电电力上限值。
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