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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidleckage-Erfassungssystem.
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STAND DER TECHNIK
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JP2006-28744A offenbart einen Druckdetektor, der den Druck des Arbeitsfluids erfasst, als einen Fluiddetektor, der den Zustand des Arbeitsfluids erfasst, das einer Fluiddruckvorrichtung zugeführt wird. Ein derartiger Druckdetektor hat eine Erfassungseinheit, die mit dem Arbeitsfluid in Kontakt gebracht wird, und eine Ausgabeeinheit, die die von der Erfassungseinheit erfassten Werte an eine externe Vorrichtung ausgibt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Als Fluidleckage-Erfassungssystem zum Erkennen des Auftretens einer Fluidleckage in einem Fluiddruckzylinder ist es denkbar, den Fluiddetektor, wie er von
JP2006-28744A offenbart wird, an den Fluiddruckzylinder anzuschließen und es einem Regler zu ermöglichen, anhand eines Messergebnisses des Fluiddetektors zu bestimmen, ob eine Leckage des Arbeitsfluids verursacht wurde oder nicht.
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Wenn in einem derartigen Fall eine Abweichung in dem Fluiddetektor verursacht wird, kann die Leckagebestimmung des Arbeitsfluids nicht durch die Steuereinheit ausgeführt werden, weshalb es erforderlich ist, um das Auftreten der Leckage des Arbeitsfluids mit hoher Genauigkeit zu erfassen, eine Abweichungsdiagnose an dem Fluidleckage-Erfassungssystem auszuführen.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fluidleckage-Erfassungssystem anzugeben, das in der Lage ist, eine Abweichung zu diagnostizieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fluidleckerkennungssystem: eine an einem Fluiddruckzylinder vorgesehene Messeinheit, wobei die Messeinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Zustandsmenge von Arbeitsfluid misst, das durch einen Spalt zwischen einer Kolbenstange und einem Zylinderkopf austritt; und eine Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Messergebnis von der Messeinheit erfasst. Die Messeinheit hat: eine Stangendichtung, die in dem Zylinderkopf vorgesehen ist, wobei die Stangendichtung so konfiguriert ist, dass sie den Spalt zwischen der Kolbenstange und dem Zylinderkopf abdichtet; einen Erfassungsraum, dem das durch die Stangendichtung ausgetretene Arbeitsfluid zugeführt wird; und einen Messteil, der so konfiguriert ist, dass er unter vorbestimmten Betriebsbedingungen eine Messung der Zustandsmenge des Arbeitsfluids in dem Erfassungsraum und die Ausgabe eines Messergebnisses ausführt. Der Messteil hat: eine Batterie, die so konfiguriert ist, dass sie als Stromquelle arbeitet; einen Sensorteil, der so konfiguriert ist, dass er die Zustandsmenge des Arbeitsfluids in dem Erfassungsraum misst; und einen Kommunikationsteil, der so konfiguriert ist, dass er Daten, die das Messergebnis aus dem Sensorteil und eine Spannung der Batterie umfassen, über eine drahtlose Kommunikation an die Steuereinheit sendet. Die Steuereinheit hat: einen Datenbezugs-Bestimmungsteil, der so konfiguriert ist, dass er bestimmt, ob die Daten von dem Messteil eingegeben wurden oder nicht; einen Batterierestpegel-Berechnungsteil, der so konfiguriert ist, dass er einen Batterierestpegel auf der Grundlage der Spannung der Batterie berechnet; einen Batterierestpegel-Bestimmungsteil, der so konfiguriert ist, dass er bestimmt, ob sich die Batterie in einem Zustand eines niedrigen Batterierestpegels befindet oder nicht, indem er den Batterierestpegel, der durch den Batterierestpegel-Berechnungsteil berechnet wurde, mit einem vorbestimmten Schwellenwert des Batterierestpegels vergleicht; und einen Abweichungs-Diagnoseteil, der so konfiguriert ist, dass er das Auftreten einer Abweichung in dem Messteil diagnostiziert. Der Abweichungs-Diagnoseteil diagnostiziert, dass eine Batterieentleerung in der Batterie verursacht wird, wenn der Datenbezugs-Bestimmungsteil bestimmt, dass die Daten nicht erfasst werden, und wenn der Batterierestpegel-Bestimmungsteil bestimmt, dass sich die Batterie in dem niedrigen BatterierestpegelZustand befindet, und der Abweichungs-Diagnoseteil diagnostiziert, dass eine Kommunikationsabweichung in dem Kommunikationsteil verursacht wird, wenn der Datenbezugs-Bestimmungsteil bestimmt, dass die Daten nicht erfasst werden, und wenn der Batterierestpegel-Bestimmungsteil bestimmt, dass sich die Batterie nicht in dem Zustand eines niedrigen Batterierestpegels befindet.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Fluidleckage-Erfassungssystems entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Hydraulikzylinders gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hydraulikzylinders gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein Blockschaltbild, das eine Messeinheit des Fluidleckage-Erfassungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5 ist ein Blockschaltbild, das eine Steuereinheit des Fluidleckage-Erfassungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 6 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Betriebszustandes für einen Messteil des Fluidleckage-Erfassungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die vertikale Achse die in einem Datenspeicherteil akkumulierte Datengröße und die horizontale Achse die Zeit anzeigt.
- 7 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Abweichungsdiagnose, die von dem Fluidleckage-Erfassungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
- 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer Modifikation des Fluidleckage-Erfassungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Fluidleckage-Erfassungssystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst wird eine Gesamtkonfiguration eines Fluiddrucksystems101 mit dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Das Fluiddrucksystem 101 wird in einer Baumaschine, insbesondere einem Hydraulikbagger, als eine durch Fluiddruck angetriebene Maschine verwendet. In dem Fluiddrucksystem 101 werden Ströme von Arbeitsfluid, das einer Vielzahl von Fluiddruckzylindern zugeführt bzw. aus diesen abgelassen wird, gesteuert, um die Fluiddruckzylinder anzutreiben.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Fluiddrucksystem 101 versehen mit: einem Hydraulikzylinder 1, der als Fluiddruckzylinder zum Antrieb von anzutreibenden Objekten (nicht dargestellt) dient, wie z.B. einem Ausleger, einem Arm und einer Schaufel; einer Fluiddruck-steuervorrichtung 102 zum Steuern des Betriebs des Hydraulikzylinders 1 durch Steuerung der Zufuhr/Abfuhr von Arbeitsöl (des Arbeitsfluids) zu/von dem Hydraulikzylinder 1; und dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 zum Erfassen eines Öllecks durch eine Stangendichtung 11 (siehe 3), die als Dichtungselement in dem Hydraulikzylinder 1 dient.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Hydraulikzylinder 1 mit einem zylindrischen Zylinderrohr 2, einer Kolbenstange 3, die in das Zylinderrohr 2 eingeführt ist, und einem Kolben 4, der an einem unteren Ende der Kolbenstange 3 vorgesehen ist, ausgestattet. Der Kolben 4 ist so vorgesehen, dass er entlang einer inneren Umfangsfläche des Zylinderrohrs 2 frei gleiten kann. Ein Innenraum des Zylinderrohrs 2 ist durch den Kolben 4 in eine stangenseitige Kammer (Fluiddruckkammer) 2a und eine gegenstangenseitige Kammer 2b unterteilt.
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Die Kolbenstange 3 hat ein Spitzenende, das von einem offenen Ende des Zylinderrohrs 2 ausgeht. Da das Arbeitsöl von einer hydraulischen Druckquelle (nicht dargestellt) wahlweise in den stangenseitigen Raum 2a oder in den gegenstangenseitigen Raum 2b geleitet wird, wird die Kolbenstange 3 relativ zum Zylinderrohr 2 bewegt. Dadurch wird der Hydraulikzylinder 1 ausgefahren/zusammengezogen.
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An dem offenen Ende des Zylinderrohrs 2 ist ein Zylinderkopf 5 vorgesehen, durch den die Kolbenstange 3 eingeführt ist. Der Zylinderkopf 5 ist an dem offenen Ende des Zylinderrohrs 2 mit mehreren Schrauben 6 befestigt.
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Da eine bekannte Konfiguration für das Fluiddruck-Steuervorrichtung 102 verwendet werden kann, wird auf eine detaillierte Darstellung und Erläuterung verzichtet. Die Fluiddruck-Steuereinrichtung 102 steuert den Durchfluss des Arbeitsöls, das von einer Hydraulikpumpe (der Hydraulikdruckquelle) zu jedem Hydraulikzylinder 1 geleitet wird, und treibt damit jeden Hydraulikzylinder 1 an.
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Als nächstes wird das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 ausführlich beschrieben.
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In dem Hydraulikzylinder 1 erkennt das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 das Auftreten der Ölleckage (Fluidleckage), bei der das Arbeitsöl aus der stangenseitigen Kammer 2a durch einen Spalt zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 3 und einer inneren Umfangsfläche des Zylinderkopfes 5 austritt.
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Wie hauptsächlich in 1 und 3 gezeigt, ist das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 ausgestattet mit: einer Messeinheit 10, die an dem Hydraulikzylinder 1 vorgesehen ist und die Zustandsmenge des Arbeitsöls misst, das durch den Ringspalt (im Folgenden als „Ringspalt 8“ bezeichnet) zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 3 und der inneren Umfangsfläche des Zylinderkopfes 5 austritt; einer Steuereinheit 70, die das Auftreten der Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 auf der Grundlage eines Messergebnisses der Messeinheit 10 bestimmt; und einem Benachrichtigungsteil 90, der eine Bedienperson über das Auftreten einer Abweichung der Messeinheit 10 informiert (siehe 5).
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Wie in 3 dargestellt, ist die Messeinheit 10 versehen mit: der Stangendichtung 11, die in dem Zylinderkopf 5 vorgesehen ist und den Ringspalt 8 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 3 und der inneren Umfangsfläche des Zylinderkopfes 5 abdichtet; einem Erfassungsraum 20, in den das Arbeitsöl, das aus dem stangenseitigen Raum 2a über die Stangendichtung 11 hinaus ausgetreten ist, geleitet wird; einer Erfassungsdichtung 12, die den Ringspalt 8 abdichtet, indem sie in dem Zylinderkopf 5 vorgesehen ist, und die den Erfassungsraum 20 zusammen mit der Stangendichtung 11 abteilt; einem Verbindungskanal 21, der mit dem Erfassungsraum 20 in Verbindung steht; einem Überdruckventil 30, das den Druck in dem Verbindungskanal 21 freigibt, indem es geöffnet wird, wenn der Druck in dem Verbindungskanal 21 den Überdruck erreicht; einem Messteil 50, der die Zustandsmenge des Arbeitsöls misst, das in den Erfassungsraum 20 über die Stangendichtung 11 hinaus ausgetreten ist; und einem Gehäuse 40, das das Überdruckventil 30 und den Messteil 50 aufnimmt.
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In dem Innenumfang des Zylinderkopfes 5 sind die Stangendichtung 11, eine Buchse 13, die Detektordichtung 12 und eine Staubdichtung 14 in dieser Reihenfolge von der unteren Stirnseite (rechte Seite in 3) bis zur oberen Stirnseite (linke Seite in 3) angeordnet. Die Stangendichtung 11, die Buchse 13, die Detektordichtung 12 und die Staubdichtung 14 sind in ringförmigen Rillen 5a, 5b, 5c und 5d aufgenommen, die jeweils an dem Innenumfang des Zylinderkopfes 5 ausgebildet sind.
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Die Buchse 13 ist so vorgesehen, dass sie auf der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 3 gleitet und dadurch die Kolbenstange 3 in axialer Richtung des Zylinderrohrs 2 beweglich gelagert ist.
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Die Stangendichtung 11 wird zwischen dem Außenumfang der Kolbenstange 3 und der Ringnut 5a an dem Innenumfang des Zylinderkopfes 5 zusammengedrückt und dichtet so den Ringspalt 8 ab. Die Stangendichtung 11 ist dem stangenseitigen Raum 2a zugewandt (siehe 2), wobei die Leckage des Arbeitsöls in dem stangenseitigen Raum 2a nach außen durch die Stangendichtung 11 verhindert wird. Die Stangendichtung 11 ist eine sogenannte U-Packung.
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Die Staubdichtung 14 ist in dem Zylinderkopf 5 so angeordnet, dass sie zur Außenseite des Zylinderrohrs 2 weist und den Ringspalt 8 abdichtet. Die Staubdichtung 14 schabt an der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 3 anhaftende Stäube aus und verhindert das Eindringen der Stäube von außen in das Zylinderrohr 2.
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Ähnlich wie die Stangendichtung 11 wird die Erfassungsdichtung 12 zwischen dem Außenumfang der Kolbenstange 3 und der Ringnut 5c am Innenumfang des Zylinderkopfes 5 zusammengedrückt und dichtet so den Ringspalt 8 ab. Die Erfassungsdichtung 12 ist zwischen der Stangendichtung 11 und der Staubdichtung 14 vorgesehen und teilt den Erfassungsraum 20 zusammen mit der Stangendichtung 11 ab. Mit anderen Worten ist der Erfassungsraum 20 ein Raum, der durch die Kolbenstange 3, den Zylinderkopf 5, die Stangendichtung 11 und die Erfassungsdichtung 12 (in der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich die Buchse 13) unterteilt ist. Ähnlich wie die Stangendichtung 11 ist die Erfassungsdichtung 12 eine U-Packung.
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Der Verbindungskanal 21 ist von dem Zylinderkopf 5 zu dem Gehäuse 40 ausgebildet, um mit dem Erfassungsraum 20 zu in Verbindung zu stehen. Der Verbindungskanal 21 hat einen ersten Verbindungskanal 22, der in dem Zylinderkopf 5 derart ausgebildet ist, dass er sich zu dem Erfassungsraum 20 öffnet, und einen zweiten Verbindungskanal 23, der in dem Gehäuse 40 so ausgebildet ist, dass er mit dem ersten Verbindungskanal 22 in Verbindung steht. Das aus dem stangenseitigen Raum 2a durch die Stangendichtung 11 ausgetretene Arbeitsöl wird über den Ringspalt 8 und den Erfassungsraum 20 dem Verbindungskanal 21 zugeführt.
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Das Überdruckventil 30 wird geöffnet, wenn der Druck des Arbeitsöls in dem zweiten Verbindungskanal 23 einen vorbestimmten Druck (d.h. den Überdruck) erreicht, wobei das Arbeitsöl in dem Erfassungsraum 20 durch den zweiten Verbindungskanal 23 nach au-ßen abgeführt wird. Bei einer derartigen Konfiguration wird der Druck in dem Erfassungsraum 20 durch das Überdruckventil 30 auf den Entlastungsdruck begrenzt. Da es möglich ist, einen bekannte Struktur für den Aufbau des Überdruckventils 30 zu verwenden, wird auf eine detaillierte Darstellung und Beschreibung verzichtet.
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Das Gehäuse 40 ist durch Einpressen an einem Stirnteil des Zylinderkopfes 5 befestigt. Das Gehäuse 40 ist weiterhin mit einer Sensoraufnahmeloch 41 zur Aufnahme des Messteils 50 und einem Ventilaufnahmeloch 42 zur Aufnahme des Überdruckventils 30 ausgebildet. Das Sensoraufnahmeloch 41 und das Ventilaufnahmeloch 42 stehen jeweils mit dem zweiten Verbindungskanal 23 in Verbindung, und das Ventilaufnahmeloch 42 steht mit dem zweiten Verbindungskanal 23 auf der Seite des ersten Verbindungskanals 22 (der stromaufwärts gelegenen Seite) des Sensoraufnahmelochs 41 in Verbindung.
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Der Messteil 50 führt die Messung des Drucks als Zustandsmenge des Arbeitsöls und die Ausgabe des Messergebnisses an die Steuereinheit 70 unter einer vorgegebenen Betriebsbedingung aus. Der Messteil 50 führt die Messung des Drucks und der Temperatur und die Ausgabe des Messergebnisses bei Betriebsfrequenz auf der Grundlage des Betriebszustandes aus. Die Betriebsfrequenz umfasst eine Messfrequenz, bei der der Messteil 50 den Druck und die Temperatur misst, und eine Sendefrequenz, bei der das Messergebnis von dem Messteil 50 an die Steuereinheit 70 gesendet wird.
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Wie in 4 dargestellt, hat der Messteil 50: einen Sensorteil 51, der als Druck-Temperatur-Sensor dient und den Druck und die Temperatur messen kann; eine Sensorsteuereinheit 60, die ein Befehlssignal an den Sensorteil 51 ausgibt und das Messergebnis von dem Sensorteil 51 erfasst; einen ersten Kommunikationsteil 52, der das Senden/Empfangen eines Signals mit der Steuereinheit 70 über eine drahtlose Kommunikation ausführt; und eine Batterie 54, die als Energiequelle (Antriebsenergiequelle) für den Sensorteil 51, die Sensorsteuereinheit 60 und den ersten Kommunikationsteil 52 dient.
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Der Messteil 50 ist so konfiguriert, dass der Sensorteil 51, die Sensorsteuereinheit 60 und die Batterie 54 jeweils in demselben Gehäuse eingebaut sind und, wie in 3 dargestellt, ein Teil des Messteils 50 in dem in dem Gehäuse 40 ausgebildeten Sensoraufnahmeloch 41 aufgenommen ist. Zusätzlich ist der Messteil 50 befestigt, indem er in ein Gewindeloch 24 geschraubt ist, das mit dem zweiten Verbindungskanal 23 in dem Gehäuse 40 in Verbindung steht.
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Der Sensorteil 51 misst Druck und Temperatur des Arbeitsöls, das von dem Erfassungsraum 20 durch den ersten Verbindungskanal 22 und den zweiten Verbindungskanal 23 geleitet wurde (siehe 3). Die Funktionsweise des Sensorteils 51 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
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Die Batterie 54 ist mit der Sensorsteuereinheit 60, dem Sensorteil 51 und dem ersten Kommunikationsteil 52 elektrisch verbunden. Die Sensorsteuereinheit 60, der Sensorteil 51 und der erste Kommunikationsteil 52 werden jeweils durch eine Stromversorgung von der Batterie 54 betrieben. Darüber hinaus erfasst die Sensorsteuereinheit 60 in regelmäßigen Abständen Spannungswerte der Batterie 54.
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Der Sensorsteuereinheit 60 ist mit einem Mikrocomputer konfiguriert, der eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit), einen ROM (Festspeicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und eine E/A-Schnittstelle (Ein-/Ausgabeschnittstelle) umfasst. Der RAM speichert Daten aus der von der CPU ausgeführten Verarbeitung, der ROM speichert ein Steuerprogramm usw. für die CPU vor, und die E/A-Schnittstelle wird für die Ein-/Ausgabe von Informationen zu/von einer angeschlossenen Vorrichtung verwendet. Die Sensorsteuereinheit 60 kann mit einer Vielzahl von Mikrocomputern konfiguriert sein. Die Sensorsteuereinheit 60 ist so programmiert, dass sie wenigstens die für die hier beschriebene Steuerung durch die Sensorsteuereinheit 60 erforderliche Verarbeitung ausführen kann. Die Sensorsteuereinheit 60 kann als ein einziges Gerät konfiguriert sein oder in eine Vielzahl von Geräten unterteilt und so konfiguriert sein, dass jede Steuerung durch die Sensorsteuereinheit 60 von der Vielzahl von Geräten in einer verteilten Verarbeitung ausgeführt wird.
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Die Sensorsteuereinheit 60 verfügt über einen Befehlsteil 61, der ein Befehlssignal an den Sensorteil 51 ausgibt, und einen Datenspeicherteil 62, der das Messergebnis aus dem Sensorteil 51 und einen verbleibenden Batteriestand der Batterie 54 erfasst und akkumuliert.
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In Übereinstimmung mit dem Befehlssignal aus dem Befehlsteil 61 wird der Sensorteil 51 unter einer vorgegebenen Betriebsbedingung (der Messfrequenz) betrieben, um den Druck und die Temperatur in dem Erfassungsraum 20 zu messen. Das Messergebnis aus dem Sensorteil 51 wird in den Datenspeicherteil 62 eingegeben.
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Der Datenspeicherteil 62 sammelt die Messergebnisse des Sensorteils 51 und die Spannungswerte der Batterie 54 und gibt die gesammelten Daten unter einer vorgegebenen Betriebsbedingung (der Sendefrequenz) an die Steuereinheit 70 aus. Die Sendefrequenz, bei der die Daten von dem Datenspeicherteil 62 ausgegeben werden, kann entsprechend dem Befehlssignal aus dem Befehlsteil 61 geändert werden. Darüber hinaus gibt der Datenspeicherteil 62 in einem Fall, in dem das Messergebnis nicht in geeigneter Weise von dem Sensorteil 51 erfasst werden kann, einen Datenwert aus, der einen anormalen Wert als Messergebnis enthält.
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Der erste Kommunikationsteil 52 ist elektrisch mit der Sensorsteuereinheit 60 verbunden und führt die/den Signalsendung/-empfang mit der Sensorsteuereinheit 60 aus. Darüber hinaus ist der erste Kommunikationsteil 52 so konfiguriert, dass er die drahtlose Kommunikation mit der Steuereinheit 70 ausführen kann.
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Die Steuereinheit 70 ist z.B. in einer Fahrerkabine (Kabine) der Baumaschine angeordnet. Wie in 5 dargestellt, ist die Steuereinheit 70 mit einem zweiten Kommunikationsteil 71, der die/den Signalsendung/-empfang mit dem ersten Kommunikationsteil 52 des Messteils 50 über die drahtlose Kommunikation ausführt, und einem Regler 80 ausgestattet, der die/den Signalsendung/-Empfang mit dem Messteil 50 der Messeinheit 10 über den zweite Kommunikationsteil 71 ausführt.
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Die Steuereinheit 80 ist mit einem Mikrocomputer konfiguriert, der eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit), einen ROM (Festspeicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und eine E/A-Schnittstelle (Ein-/Ausgabeschnittstelle) umfasst. In dem RAM werden Daten aus der von der CPU ausgeführten Verarbeitung gespeichert, in dem ROM wird ein Steuerprogramm usw. für die CPU vorgespeichert, und die E/A-Schnittstelle dient zur Ein-/Ausgabe von Informationen in ein / aus einem angeschlossenen Gerät. Der Steuereinheit 80 kann mit einer Vielzahl von Mikrocomputern konfiguriert sein. Die Steuereinheit 80 ist so programmiert, dass sie wenigstens in der Lage ist, die Verarbeitung auszuführen, die für die hier beschriebene Steuerung durch die Regler 80 erforderlich ist. Die Steuereinheit 80 kann als einzelne Vorrichtung konfiguriert sein, oder kann in eine Vielzahl von Geräten unterteilt und so konfiguriert sein, dass jede Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der Vielzahl von Vorrichtungen in einer verteilten Verarbeitung ausgeführt wird.
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Die Regler 80 erfasst das Messergebnis aus dem Messteil 50 und stellt anhand des Messergebnisses aus dem Messteil 50 fest, ob die Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 verursacht wurde oder nicht. Darüber hinaus verfügt die Regler 80 über eine Abweichungs-Diagnosefunktion, die eine Abweichung des Messteils 50 diagnostizieren kann.
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Der Steuereinheit 80 hat: einen Speicherteil 81, der das Messergebnis aus dem Messteil 50 speichert; einen Leckage-Bestimmungsteil 82, der auf der Grundlage des Messergebnisses aus dem Messteil 50 bestimmt, ob die Ölleckage verursacht wurde oder nicht; einen Datenbezugs-Bestimmungsteil 83, der bestimmt, ob die Daten von dem Messteil 50 eingegeben wurden oder nicht; einen Batterierestpegel-Berechnungsteil 84, der den Batterierestpegel der Batterie 54 auf der Grundlage der Spannung der Batterie 54 und der von dem Sensorteil 51 gemessenen Temperatur berechnet; einen Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85, der bestimmt, ob sich die Batterie 54 in dem Zustand mit niedrigem Batterierestpegel befindet oder nicht, indem der durch den Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 berechnete Batterierestpegel mit einem vorbestimmten Schwellenwert des Batterierestpegels verglichen wird; und einen Abweichungs-Diagnoseteil 86, der die Abweichungen des Messteils 50 diagnostiziert.
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Die von der Sensorsteuereinheit 60 des Messteils 50 gesendeten Daten (Druck und Temperatur des Erfassungsraums 20 und der verbleibende Batterieladezustand der Batterie 54) werden in dem Speicherteil 81 gespeichert und in den Leckage-Bestimmungsteil 82 eingegeben.
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Der Leckage-Bestimmungsteil 82 bestimmt auf der Grundlage des von dem Sensorteil 51 der Messeinheit 10 gemessenen Drucks, ob die Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 verursacht wurde oder nicht. Der Leckage-Bestimmungsteil 82 bestimmt bei jeder Eingabe des Messergebnisses von der Messeinheit 10, ob die Ölleckage verursacht wurde oder nicht.
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Der Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, ob die Daten von dem ersten Kommunikationsteil 52 des Messteils 50 über den zweiten Kommunikationsteil 71 an den Regler 80 gesendet wurden oder nicht.
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Der Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 berechnet den Batterierestpegel der Batterie 54 auf der Grundlage der Spannung der Batterie 54 und der von dem Sensorteil 51 gemessenen Temperatur, die in den von dem Messteil 50 gesendeten Daten enthalten ist. Genauer gesagt, berechnet der Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 den Batterierestpegel auf der Grundlage eines in dem Speicherteil 81 gespeicherten Kennfeldes, das eine Beziehung zwischen der Spannung und dem Batterierestpegel der Batterie 54 zeigt. Das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Batterierestpegel der Batterie 54 ändert sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur der Batterie 54. Zusätzlich beeinflusst die Änderung der Umgebungstemperatur die von dem Sensorteil 51 gemessene Temperatur. Daher sind in dem Speicherteil 81 für jeden vorgegebenen Temperaturbereich jeweils mehrere Kennfelder vorgespeichert. Der Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 holt das Kennfeld, das der von dem Sensorteil 51 gemessenen Temperatur entspricht, aus dem Speicherteil 81 und berechnet den Batterierestpegel aus der Spannung der Batterie 54 auf der Grundlage des abgerufenen Kennfeldes. Wie oben beschrieben, wird der Batterierestpegel der Batterie 54 berechnet. Der durch den Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 berechnete Batterierestpegel wird in den Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85 eingegeben.
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Wenn der durch den Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 berechnete Batterierestpegel niedriger ist als der Schwellenwert für den Batterierestpegel, bestimmt der Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85, dass sich die Batterie 54 in einem Zustand mit niedrigem Batterierestpegel befindet, in dem die Batterie 54 eine Batterieentleerung verursachen kann, und wenn der Batterierestpegel gleich oder höher als der Schwellenwert für den Batterierestpegel ist, bestimmt der Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85, dass sich die Batterie 54 in einem normalen Zustand befindet. Der Schwellenwert für den Batterierestpegel wird in Übereinstimmung mit den Beschreibungen jeder Komponente des Messteils 50 (des Sensorteils 51, der Sensorsteuereinheit 60 und des ersten Kommunikationsteils 52), einem Betriebszustand des Messteils 50 usw. festgelegt. Ein Bestimmungsergebnis aus dem Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85 wird in den Abweichungs-Diagnoseteil 86 eingegeben.
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Der Abweichungs-Diagnoseteil 86 diagnostiziert die Abweichung des Messteils 50 auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisse aus dem Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 und dem Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85. Die in dem Messteil 50 auftretenden Abweichungen umfassen: „die Batterieentleerung“, d.h. einen Zustand, in dem der verbleibende Batteriepegel der Batterie 54 zu Null geworden ist und der Sensorteil 51 sowie der erste Kommunikationsteil 52 nicht mehr funktionieren; „die Kommunikationsabweichung“, d.h. einen Zustand, in dem der Regler 80 aufgrund eines Fehlers des ersten Kommunikationsteils 52 oder des zweiten Kommunikationsteils 71, einer schlechten Funkwellenqualität usw. nicht in der Lage ist, den von dem Sensorteil 51 gemessenen Druck und die Temperatur zu erfassen; und „einen Sensorausfall“, d.h. einen Zustand, in dem der Sensorteil 51 aufgrund einer anderen Ursache als der Entleerung der Batterie nicht in der Lage ist, angemessen zu arbeiten und den Druck und die Temperatur zu messen.
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Wenn in einem Fall, in dem durch den Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt wurde, dass die Daten nicht erfasst wurden, der Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85 bestimmt, dass sich die Batterie 54 in dem niedrigen Batterierestpegelzustand befindet, diagnostiziert der Abweichungs-Diagnoseteil 86, dass die Batterieentleerung der Batterie 54 verursacht wurde. Wenn zudem in einem Fall, in dem durch den Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt wurde, dass die Daten nicht erfasst wurden, der Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85 bestimmt, dass sich die Batterie 54 nicht in dem niedrigen Batterierestpegelzustand befindet, diagnostiziert der Abweichungs-Diagnoseteil 86, dass die Kommunikationsabweichung verursacht wurde. Wenn in einem Fall, in dem durch den Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt wurde, dass die Daten erfasst wurden, bestimmt wird, dass der abweichende Wert in dem Messergebnis des Sensorteils 51 enthalten ist, diagnostiziert der Abweichungs-Diagnoseteil 86, dass der Sensorausfall verursacht wurde. Ein Detail der Abweichungsdiagnose wird später beschrieben.
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Der Benachrichtigungsteil 90 ist so konfiguriert, dass er die Bedienperson über das Auftreten der Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 und über die Abweichung des Messteils 50, die durch den Abweichungs-Diagnoseteil 86 des Reglers 80 diagnostiziert wurde, benachrichtigt. Der Benachrichtigungsteil 90 ist in der Lage, je nach Inhalt (Ursache) der Abweichung in verschiedenen Modi zu benachrichtigen. Der Benachrichtigungsteil 90 kann eine beliebige Konfiguration haben, z.B. eine Warnlampe, einen Warnsummer, einen Monitor (Anzeige) usw.
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Als nächstes wird die Wirkung des Fluidleckage-Erfassungssystems 100 beschrieben.
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Die Funktionsweise des Messteils 50 der Messeinheit 10 wird zunächst speziell beschrieben.
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Für jeden Messzyklus mit einer vorbestimmten Zeitdauer und in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt, misst der Sensorteil 51 den Druck und die Temperatur mit einer vorbestimmten Abtastperiode. Wenn die akkumulierten Daten (das Messergebnis des Sensorteils 51 und der verbleibende Batterieladezustand der Batterie 54) eine vorbestimmte Datengröße erreicht haben, sendet der Datenspeicherteil 62 die akkumulierten Daten über den ersten Kommunikationsteil 52 an die Steuereinheit 70. Im Folgenden wird eine Zeitdauer des Messzyklus (eine Zeitdauer vom Beginn bis zum Ende des Messzyklus) als „eine Messzeitdauer Td“ und ein Zeitintervall zwischen dem Beginn eines Messzyklus und dem Beginn eines nächsten Messzyklus als „ein Zyklusintervall CT“ bezeichnet. Außerdem wird die Abtastperiode des Sensorteils 51 als „eine Abtastperiode SC“ bezeichnet, und eine Datengrö-ße, bis zu der die Messergebnisse durch den Datenspeicherteil 62 vor der Sendung (Ausgabe) akkumuliert werden, als „eine Sendegröße Dc“ bezeichnet. Der Betriebszustand des Messteils 50 umfasst die Messzeitdauer Td, die Abtastperiode SC und das Zyklusintervall CT, die Bedingungen für den Sensorteil 51 zur Erfassung des Drucks und der Temperatur sind, und die Sendegröße Dc, bei der der Datenspeicherteil 62 das Messergebnis von dem Sensorteil 51 an die Regler 80 der Steuereinheit 70 sendet.
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6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zeit und der Datengröße des Messergebnisses zeigt, das sich in dem Datenspeicher Teil 62 akkumuliert hat. Wie in 6 dargestellt, misst der Sensorteil 51 während der Messzeitdauer Td den Druck und die Temperatur in dem Erfassungsraum 20 bei jeder Abtastperiode SC und beendet die Messung des Drucks und der Temperatur, wenn die Messzeitdauer Td seit Beginn der Erfassung an verstrichen ist. Nachdem der Sensorteil 51 die Messung von Druck und Temperatur beendet hat, wird der Sensorteil 51 in einen Bereitschaftszustand (einen Ruhezustand) versetzt, während dessen Druck und Temperatur nicht gemessen werden.
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Das Messergebnis aus dem Sensorteil 51 wird in dem Datenspeicherteil 62 akkumuliert. Der Datenspeicherteil 62 gibt die akkumulierten Daten bei jeder Batteriemulation der Messergebnisse an den ersten Kommunikationsteil 52 aus, bis die Datengröße die Sendegröße Dc erreicht. In 6 entspricht die Datengröße der Messergebnisse für fünf Messungen der Sendegröße Dc. Der erste Kommunikationsteil 52 sendet die Daten, die vom Datenspeicherteil 62 ausgegeben wurden, drahtlos an den zweiten Kommunikationsteil 71 des Reglers 80. Die Sendefrequenz wird entsprechend der Sendegröße Dc eingestellt, mit der die Daten von dem Datenspeicherteil 62 der Sensorsteuereinheit 60 in dem Messteil 50 an die Regler 80 gesendet werden.
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Wie in 6 dargestellt, können in der Datenspeicherung Teil 62 die Daten zwar bei jeder Ausgabe der akkumulierten Daten an den ersten Kommunikationsteil 52 gelöscht werden, wobei jedoch die Daten kontinuierlich akkumuliert werden können, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Wie oben beschrieben, misst der Sensorteil 51 den Druck und die Temperatur in dem Erfassungsraum 20 intermittierend und nicht konstant (kontinuierlich). Außerdem wird das Messergebnis des Sensorteils 51 nicht sofort nach der Erfassung an die Regler 80 gesendet, sondern das Messergebnis in dem Datenspeicherteil 62 bis zur Sendegröße Dc akkumuliert und dann an den Regler 80 gesendet. Mit anderen Worten wird das Messergebnis von dem Sensorteil 51 intermittierend an den Regler 80 gesendet. Da die Messung durch den Sensorteil 51 und die Sendung des Messergebnisses aus dem Datenspeicherteil 62 jeweils intermittierend ausgeführt werden, ist es möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren. Der Betriebszustand des Messteils 50 kann durch das Signal von dem Regler 80 geändert werden, wobei es zudem möglich sein kann, dass der Sensorteil 51 und der Datenspeicherteil 62 eine kontinuierliche Messung bzw. die Ausgabe des Messergebnisses (die Datensendung) ausführen.
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Zusätzlich wird die Spannung der Batterie 54 in dem Datenspeicherteil 62 akkumuliert und zusammen mit dem Messergebnis von dem Sensorteil 51 über den ersten Kommunikationsteil 52 an den Regler 80 gesendet. Wie später beschrieben, reicht es aus, die Spannung der Batterie 54 bei der letzten Datensendung während des Messzyklus, in dem die Auffälligkeitsdiagnose ausgeführt wird, an den Regler 80 zu senden, wobei die Spannung der Batterie 54 nicht unbedingt jedes Mal an den Regler 80 gesendet werden muss.
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Als nächstes wird die Bestimmung der Ölleckage durch den Regler 80 beschrieben.
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Mit fortschreitender Verschlechterung der Stangendichtung 11 des Hydraulikzylinders 1 wird der Hydraulikdruck in der stangenseitigen Kammer 2a in den Erfassungsraum 20 jenseits der Stangendichtung 11 geleitet. Bei fortschreitender Verschlechterung der Stangendichtung 11 werden somit Druck und Temperatur in dem Erfassungsraum 20 erhöht. Bei dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 wird die Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 dadurch erkannt, dass der Druck in dem Erfassungsraum 20 von dem Messteil 50 der Messeinheit 10 gemessen wird und anhand des Messergebnisses bestimmt wird, ob die Ölleckage durch den Regler 80 der Steuereinheit 70 verursacht wurde oder nicht. In dieser Beschreibung schließt „die Verschlechterung“ der Stangendichtung 11 den Verschleiß und die Beschädigung ein. Der Verschleiß wird durch Routinebelastung wie z.B. eine Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 3 usw. verursacht und bezieht sich auf die Verschlechterung aufgrund der Lebensdauer. Der Schaden bezieht sich auf die Verschlechterung aufgrund einer versehentlichen Belastung durch einen Unfall und dergleichen.
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Genauer gesagt, wird bei der Bestimmung der Ölleckage die Bestimmung der Ölleckage auf der Grundlage des Drucks in dem Erfassungsraum 20 in dieser Ausführungsform ausgeführt. Bei jeder Sendung des Messergebnisses aus dem Sensorteil 51 von dem Datenspeicherteil 62 der Sensorsteuereinheit 60 erhält der Leckage-Bestimmungsteil 82 des Reglers 80 den höchsten Druckwert als Druckdaten aus der gesendeten Datengruppe. Der Leckage-Bestimmungsteil 82 vergleicht den höchsten Druckwert mit einem voreingestellten Bestimmungsschwellwert und stellt fest, dass die Ölleckage verursacht wurde, wenn der höchste Druckwert gleich oder größer als der Bestimmungsschwellwert ist. Wenn bestimmt wird, dass die Ölleckage durch den Leckage-Bestimmungsteil 82 verursacht wurde, wird das Bestimmungsergebnis an den Benachrichtigungsteil 90 übermittelt und die Bedienperson über das Auftreten der Ölleckage informiert. Wie oben beschrieben, wird die Ölleckage in dem Hydraulikzylinder 1 erkannt. Andererseits wird in einem Fall, in dem der höchste Druckwert kleiner als der Bestimmungsschwellenwert ist, durch den Leckage-Bestimmungsteil 82 festgestellt, dass die Ölleckage nicht verursacht wurde.
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Der Ausdruck „das Ölleck ist nicht verursacht worden“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, hat keine strenge Bedeutung und bedeutet nicht nur einen Zustand, in dem das Arbeitsöl überhaupt nicht in den Erfassungsraum 20 jenseits der Stangendichtung 11 ausgetreten ist. Selbst in einem Fall, in dem das Arbeitsöl aus dem stangenseitigen Raum 2a in den Erfassungsraum 20 ausgetreten ist, wird beispielsweise, wenn der Grad der Verschlechterung (Verschleiß/Schaden) der Stangendichtung 11 akzeptabel ist, durch den Leckage-Bestimmungsteil 82 bestimmt, dass „die Ölleckage nicht verursacht wurde“. Mit anderen Worten bezieht sich der Ausdruck „die Ölleckage wurde verursacht“ auf einen Zustand, in dem die Verschlechterung (Verschleiß/Schaden) der Stangendichtung 11 einen zulässigen Bereich überschritten hat. Der Bestimmungsschwellenwert wird also entsprechend dem zulässigen Grad der Verschlechterung (Verschleiß/Schaden) der Stangendichtung 11 festgelegt.
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Darüber hinaus sind die Druckdaten, die zur Bestimmung des Auftretens der Ölleckage verwendet werden, nicht auf den höchsten Druckwert beschränkt, und es können auch andere Werte verwendet werden. Als Druckdaten kann z.B. ein einzelner Messwert, wie z.B. der niedrigste Druckwert, der Mittelwert usw., der in der gesendeten Datengruppe enthalten ist, oder ein Wert, wie z.B. der Mittelwert, der durch Berechnung der Messwerte berechnet wird, verwendet werden. Mit anderen Worten umfassen die Druckdaten den gemessenen Wert des von dem Sensorteil 51 gemessenen Drucks selbst und auch einen aus den Messwerten gewonnenen Wert.
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Als nächstes wird die Diagnose der Abweichung des Messteils 50 durch die Steuereinheit 80 beschrieben.
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Wenn die Abweichung in dem Messteil 50 verursacht wird und der Regler 80 das Messergebnis von dem Sensorteil 51 nicht in geeigneter Weise erfassen kann, kann die Bestimmung des Auftretens der Ölleckage nicht ausgeführt werden. Um das Auftreten der Ölleckage mit einer höheren Zuverlässigkeit zu erkennen, ist es daher erforderlich, das Auftreten der Abweichung in dem Messteil 50 zu diagnostizieren und nach der Art der Abweichung geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wenn die Abweichung verursacht wurde.
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In dieser Ausführungsform führt der Regler 80 also die Abweichungsdiagnose aus, die diagnostiziert, ob die Abweichung, wie z.B. „die Batterieentleerung“, „die Kommunikationsabweichung“, „der Sensorausfall“ usw., in dem Messteil 50 verursacht wurde oder nicht.
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Die von dem Regler 80 ausgeführte Diagnose der Abweichungen wird im Folgenden anhand eines Flussdiagramms in beschrieben.
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Der Regler 80 führt den in 7 dargestellten Vorgang in einem vorgegebenen Zyklus aus. Konkret führt der Regler 80, wie in 6 dargestellt, die Diagnose der Abweichung zu einem Zeitpunkt aus, zu dem die letzten Daten in jedem Messzyklus gesendet werden. Ein Ausführungszyklus der Abweichungsdiagnose ist nicht darauf beschränkt und kann beliebig eingestellt werden.
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In Schritt 10 wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bestimmt, ob die Daten aus dem Messteil 50 in den Regler 80 eingegeben wurden oder nicht. Der Ausdruck „ein vorbestimmter Zeitpunkt“ bezieht sich auf einen Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereichs R (siehe 6) einschließlich des Zeitpunkts, zu dem der Messzyklus beendet wird (der Zeitpunkt der letzten Datensendung). Wenn die Daten von dem Messteil 50 innerhalb des Zeitbereichs R eingegeben werden, geht der Vorgang zu Schritt 11 über.
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In Schritt 11 wird der Batterierestpegel der Batterie 54 aus der Spannung der Batterie 54 unter Verwendung des Kennfeldes berechnet, das der Temperatur in dem Erfassungsraum 20 entspricht.
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In Schritt 12 wird bestimmt, ob sich die Batterie 54 in dem niedrigen Batterierestpegelzustand befindet oder nicht, indem der Batterierestpegel der Batterie 54 mit dem Batterierestpegel-Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Batterierestpegel der Batterie 54 niedriger ist als der Batterierestpegel-Schwellenwert, wird bestimmt, dass sich die Batterie 54 in dem Zustand mit niedrigem Batterierestpegel befindet, worauf der Vorgang mit Schritt 13 fortfährt, um eine Meldung für die Batterieentleerung (EIN) zu aktivieren. Wenn der Batterierestpegel der Batterie 54 gleich oder höher als der Batterierestpegel-Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass sich die Batterie 54 in dem normalen Zustand befindet, und der Vorgang fährt mit Schritt 14 fort, um die Anzeige für die Batterieentleerung zu deaktivieren (AUS).
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In Schritt 15 wird bestimmt, ob der abweichende Wert in dem Messergebnis des Sensorteils 51 enthalten ist, der in den Dateneingaben für die Regler 80 enthalten ist. Wie oben beschrieben, sendet der Messteil 50 (der Datenspeicherteil 62) in einem Fall, in dem der Sensorteil 51 den Druck und die Temperatur nicht angemessen messen kann, die Daten, die den abweichenden Wert enthalten, als Messergebnis an den Regler 80. So kann durch die Bestimmung, ob der abweichende Wert in dem Messergebnis des Sensorteils 51 enthalten ist oder nicht, bestimmt werden, ob der Sensorausfall verursacht wurde oder nicht.
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In Schritt 15 wird in einem Fall, in dem der abweichende Wert nicht in dem Messergebnis enthalten ist, bestimmt, dass sich der Messteil 50 in Schritt 16 im Normalzustand befindet, und der Vorgang wird beendet.
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In Schritt 15 wird in einem Fall, in dem der abweichende Wert in dem Messergebnis enthalten ist, in Schritt 17 bestimmt, dass der Sensorausfall verursacht wurde.
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Wenn in Schritt 10 bestimmt wird, dass die Daten nicht in den Regler 80 eingegeben werden, wird in den Schritten 18 bis 20 diagnostiziert, ob sich der Messteil 50 in dem Zustand der Batterieentleerung oder in dem Zustand der abweichenden Kommunikation befindet.
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In Schritt 18 wird bestimmt, ob das Batterieentleerung-Kennzeichen EIN ist oder nicht. Wenn sich die Batterie 54 in dem Zustand mit niedrigem Batterierestpegel befindet und das Batterieentleerungs-Kennzeichen bei der zuletzt in den Schritten 12 und 13 ausgeführten Abweichungsdiagnose auf EIN gesetzt ist, wird bei der aktuellen Abweichungsdiagnose von Schritt 18 bis Schritt 19 fortgefahren und bestimmt, dass sich der Messteil 50 im Zustand der Batterieentleerung befindet. Wenn andererseits das Batterieentleerungs-Kennzeichen in der zuvor ausgeführten Abweichungsdiagnose auf AUS gesetzt wird, geht der Vorgang in der aktuellen Abweichungsdiagnose von Schritt 18 bis Schritt 20 weiter, und es wird bestimmt, dass die Kommunikationsabweichung, aber nicht die Batterieentleerung, verursacht wurde.
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Wenn das Auftreten der Abweichung in den Schritten 17, 19 oder 20 diagnostiziert wird, wird die Bedienperson in Schritt 21 über das Auftreten der Abweichung und deren Modus informiert, und der Vorgang wird beendet.
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Wie oben beschrieben, wird bei der Abweichungsdiagnose nach dieser Ausführungsform zunächst bestimmt, ob die Daten von dem Messteil 50 an den Regler 80 gesendet (eingegeben) wurden oder nicht, und damit diagnostiziert, ob sich der Messteil 50 im „Normalzustand“ oder im „Sensorausfallzustand“, im „Batterieentleerungszustand“ oder im „Kommunikations-Abweichungszustand“ befindet.
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Der Batterierestpegel der Batterie 54 wird in einem Zustand berechnet, in dem die Daten in den Regler 80 eingegeben wurden (mit anderen Worten, in einem Zustand, in dem weder „die Batterieentleerung“ noch „die Kommunikationsabweichung“ verursacht wurde), und wenn er sich im Zustand mit niedrigem verbleibenden Batteriepegel befindet, wird das Batterieentleerungs-Kennzeichen auf EIN gesetzt. Anschließend wird beim Stoppen der Dateneingabe in den Regler 80 mit Hilfe des Batterieentleerungs-Kennzeichens bestimmt, ob sich der Messteil 50 im „Batterieentleerungszustand“ oder in der „Kommunikationsabweichung“ befindet. Wie oben beschrieben, kann durch Setzen des Kennzeichens für die Batterieentleerung in einem Zustand, in dem die Eingabe der Daten in den Regler 80 ausgeführt wird, festgestellt werden, ob sich der Messteil 50 im „Batterieentleerungszustand“ oder in der „Kommunikationsabweichung“ befindet, auch nachdem die Eingabe der Daten in den Regler 80 gestoppt wurde.
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Außerdem sendet die Sensorsteuereinheit 60 in einem Fall, in dem der Sensorteil 51 den Druck und die Temperatur nicht angemessen messen kann, das Messergebnis mit dem abweichenden Wert an den Regler 80. Bei der Diagnose der Abweichung wird diagnostiziert, ob sich der Messteil 50 im „Normalzustand“ oder im „Sensorausfallzustand“ befindet, indem bestimmt wird, ob der abweichende Wert in dem Messergebnis enthalten ist oder nicht.
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Durch Ausführen der Abweichungsdiagnose, wie oben beschrieben, ist es möglich, zu diagnostizieren, ob „die Batterieentleerung“, „die Kommunikationsabweichung“ oder „der Sensorausfall“ in dem Messteil 50 die Ursache war oder nicht. So können entsprechend dem diagnostizierten Ergebnis geeignete Maßnahmen ergriffen werden, und so ist es möglich, die Ölleckage durch das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 mit einer höheren Zuverlässigkeit zu erkennen.
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Als nächstes wird eine Modifikation dieser Ausführungsform beschrieben.
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In der oben genannten Ausführungsform wird bestimmt, ob der Regler 80 die Daten in geeigneter Weise erfassen konnte, indem bestimmt wird, ob die Daten innerhalb des vorgegebenen Zeitbereichs R, der die Zeitgabe umfasst, zu der der Messzyklus beendet wird, in die Regler 80 eingegeben wurden. Im Gegensatz dazu ist in der in 8 gezeigten Modifikation das Fluiddrucksystem 101 mit einer Vielzahl von Hydraulikzylindern 1 (zwei in der Abbildung) versehen und die Messeinheit 10 ist an jedem der Hydraulikzylinder 1 vorgesehen. In dieser Modifikation wird der Regler 80 von den Hydraulikzylindern 1 gemeinsam genutzt, und die Messeinheiten 10 der jeweiligen Hydraulikzylinder 1 werden unter den gleichen Betriebsbedingungen miteinander betrieben. Bei einer derartigen Modifikation kann bei der Ausführung der Diagnose einer Abweichung an dem Messteil 50, der an einem der Hydraulikzylinder 1 vorgesehen ist, ein Zeitpunkt zur Bestimmung, ob der Regler 80 die Daten erfasst hat oder nicht, innerhalb eines Zeitbereichs festgelegt werden, der eine Zeitgabe einschließt, zu der der Regler 80 die Daten von dem Messteil 50 der Messeinheit 10 des anderen der Hydraulikzylinder 1 erfasst hat. Auch in diesem Fall sind die betrieblichen Vorteile ähnlich denen in der oben genannten Ausführungsform.
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Zusätzlich misst in der oben genannten Ausführungsform der Sensorteil 51 den Druck als Zustandsmenge des Arbeitsöls, und der Leckage-Bestimmungsteil 82 des Reglers 80 bestimmt auf der Grundlage des von dem Sensorteil 51 gemessenen Drucks das Auftreten der Leckage des Arbeitsöls. Im Gegensatz dazu kann der Sensorteil 51 die Zustandsmenge außer dem Druck messen, und der Leckage-Bestimmungsteil 82 kann das Auftreten der Leckage des Arbeitsöls auf der Grundlage der von dem Sensorteil 51 gemessenen Zustandsmenge bestimmen. Beispielsweise kann der Sensorteil 51 die Dielektrizitätskonstante des zum Erfassungsraum 20 geleiteten Arbeitsöls als Zustandsmenge messen und der Leckage-Bestimmungsteil 82 das Auftreten der Leckage des Arbeitsöls auf der Basis der Dielektrizitätskonstante bestimmen.
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Außerdem ist der Sensorteil 51 in der oben erwähnten Ausführungsform der Druck-Temperatur-Sensor, der den Druck und die Temperatur messen kann. Das Auftreten der Ölleckage wird auf der Grundlage des von dem Sensorteil 51 gemessenen Drucks bestimmt, und der Batterierestpegel der Batterie 54 wird auf der Grundlage der von dem Sensorteil 51 gemessenen Temperatur (und der Spannung der Batterie 54) berechnet. Im Gegensatz dazu kann der Messteil 50 zur Bestimmung des Auftretens der Leckage des Arbeitsöls den Sensorteil 51, der die Zustandsmenge des Arbeitsöls misst, und einen Temperatursensor, der die Temperatur zur Berechnung des Batterierestpegels der Batterie 54 misst, auf separate Weise haben. Darüber hinaus muss der Messteil 50 nicht unbedingt so konfiguriert sein, dass er die Temperatur messen kann, und der Batterierestpegel der Batterie 54 kann nicht auf der Grundlage der Temperatur berechnet werden.
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Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform werden die unten beschriebenen Vorteile gewährt.
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In dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 wird bestimmt, ob die Daten von dem Messteil 50 an den Regler 80 gesendet (eingegeben) wurden oder nicht, wobei in einem Fall, in dem die Daten nicht eingegeben wurden, diagnostiziert wird, ob sich der Messteil 50 im „Zustand der Batterieentleerung“ oder im „Zustand der Kommunikationsabweichung“ befindet, indem bestimmt wird, ob sich die Batterie 54 im Zustand des niedrigen Batterierestpegels befindet oder nicht. Zusätzlich wird in einem Fall, in dem die Daten von dem Messteil 50 in den Regler 80 eingegeben wurden, diagnostiziert, ob sich der Messteil 50 im „Normalzustand“ oder im „Sensorausfallzustand“ befindet, indem bestimmt wird, ob der abweichende Wert in dem Messergebnis aus dem Messteil 50 enthalten ist oder nicht. Wie oben beschrieben, kann in dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 die Abweichung des Messteils 50 diagnostiziert werden, so dass es möglich ist, das Auftreten der Ölleckage mit einer höheren Zuverlässigkeit zu erkennen.
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Darüber hinaus kann in dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 der Batterierestpegel der Batterie 54 auf der Grundlage der Vielzahl der in dem Speicherteil 81 gespeicherten Kennfelder entsprechend den Temperaturen berechnet werden. Somit ist es möglich, den Batterierestpegel der Batterie 54 genau zu berechnen.
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Die Konfigurationen, Funktionsweisen und Effekte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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Das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es die Leckage des Arbeitsöls in dem Hydraulikzylinder 1, bei dem die Kolbenstange 3 aus dem Zylinderrohr 2 ausgefahren ist und dem Zylinderkopf 5 erkennt, durch den die Kolbenstange 3 eingeführt ist, wobei der Zylinderkopf 5 auf dem Zylinderrohr 2 vorgesehen ist und die Leckage des Arbeitsöls durch den Ringspalt 8 zwischen der Kolbenstange 3 und dem Zylinderkopf 5 verursacht wird. Das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 umfasst: die in dem Hydraulikzylinder 1 vorgesehene Messeinheit 10, wobei die Messeinheit 10 so konfiguriert ist, dass sie die Zustandsmenge des Arbeitsöls misst, das durch den Ringspalt 8 zwischen der Kolbenstange 3 und dem Zylinderkopf 5 austritt; und den Regler 80, die so konfiguriert ist, dass er das Messergebnis von der Messeinheit 10 erfasst, wobei die Messeinheit 10 umfasst: die Stangendichtung 11, die in dem Zylinderkopf 5 vorgesehen ist, wobei die Stangendichtung 11 so konfiguriert ist, dass sie den Ringspalt 8 zwischen der Kolbenstange 3 und dem Zylinderkopf 5 abdichtet; den Erfassungsraum 20, zu dem das durch die Stangendichtung 11 ausgetretene Arbeitsöl geleitet wird; und den Messteil 50, der so konfiguriert ist, dass er unter einer vorbestimmten Betriebsbedingung die Messung der Temperatur des Arbeitsöls in dem Erfassungsraum 20 und die Ausgabe des Messergebnisses ausführt, wobei der Messteil 50 umfasst: die Batterie 54, die so konfiguriert ist, dass sie als Stromquelle fungiert; den Sensorteil 51, der so konfiguriert ist, dass er die Zustandsmenge des Arbeitsöls in dem Erfassungsraum 20 misst; und den ersten Kommunikationsteil 52, der so konfiguriert ist, dass er die Daten, die das Messergebnis aus dem Sensorteil 51 und die Spannung der Batterie 54 enthalten, über die drahtlose Kommunikation an den Regler 80 sendet, wobei der Regler 80 umfasst: den Datenbezugs-Bestimmungsteil 83, der dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob die Daten von dem Messteil 50 eingegeben wurden oder nicht; den Batterierestpegel-Berechnungsteil 84, der dazu eingerichtet ist, den Batterierestpegel auf der Grundlage der Spannung der Batterie 54 zu berechnen; den Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85, der dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob sich die Batterie 54 in dem Zustand mit niedrigem Restladestand befindet oder nicht, indem der durch den Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 berechnete Restladepegel mit dem vorbestimmten Restladepegel-Schwellenwert verglichen wird; und den Abweichungs-Diagnoseteil 86, der dazu eingerichtet ist, das Auftreten der Abweichung in dem Messteil 50 zu diagnostizieren, wobei der Abweichungs-Diagnoseteil 86 diagnostiziert, dass die Batterieentleerung in der Batterie 54 verursacht wird, wenn der Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt, dass die Daten nicht erfasst werden, und wenn der Restbatteriepegel-Bestimmungsteil 85 bestimmt, dass die Batterie 54 sich in dem niedrigen Restbatteriepegelzustand befindet, und der Abweichung-Diagnoseteil 86 diagnostiziert, dass die Kommunikationsabweichung in dem ersten Kommunikationsteil 52 verursacht wird, wenn der Datenbezugs-Bestimmungsteil 83 bestimmt, dass die Daten nicht erfasst werden, und wenn der Batterierestpegel-Bestimmungsteil 85 bestimmt, dass sich die Batterie 54 nicht in dem Zustand des niedrigen Batterierestpegels befindet.
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Darüber hinaus bestimmt in dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 der Datenbezugs-Bestimmungsteil 83, dass die Daten nicht erfasst werden, wenn die Daten nicht zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eingegeben werden.
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Zusätzlich misst der Messteil 50 in dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 die Zustandsmenge des Arbeitsöls bei jedem Messzyklus, wobei die Messzyklen eine vorbestimmte Zeitdauer haben und in jedem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt werden und der vorbestimmte Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereichs eingestellt wird, der einen Zeitpunkt umfasst, zu dem der Messzyklus beendet wird.
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Darüber hinaus umfasst das Fluidleckage-Erfassungssystem 100 weiterhin eine Vielzahl der jeweils an einer Vielzahl der Hydraulikzylinder 1 vorgesehenen Messeinheiten 10, wobei ein vorbestimmter Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereichs festgelegt wird, der einen Zeitpunkt umfasst, zu dem die Daten von dem Messteil 50 der anderen der Messeinheiten 10 erfasst werden.
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Bei diesen Konfigurationen ist es unter Verwendung des verbleibenden Batteriestands der Batterie 54 und der Bestimmung der Kommunikation mit dem ersten Kommunikationsteil 52 möglich zu diagnostizieren, ob ein Zustand, in dem die Daten nicht von dem Regler 80 erfasst wurden, ein Zustand ist, in dem die Daten aufgrund der Batterieentleerung nicht erfasst wurden, oder ein Zustand, in dem die Daten aufgrund einer in der Kommunikation verursachten Abweichung nicht erfasst wurden. Daher ist es möglich, das Auftreten der Abweichung im Fluidleckage-Erfassungssystem 100 zu diagnostizieren.
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In dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 verfügt der Messteil 50 außerdem über die Sensorsteuereinheit 60, die das Messergebnis aus dem Sensorteil 51 erfasst, wobei die Sensorsteuereinheit 60 so konfiguriert ist, dass sie das Messergebnis an den ersten Kommunikationsteil 52 ausgibt, die Sensorsteuereinheit 60 das Messergebnis, das den abnormalen Wert enthält, an den ersten Kommunikationsteil 52 ausgibt, wenn der Sensorteil 51 die Zustandsmenge des Arbeitsöls nicht messen kann, und der Abweichungs-Diagnoseteil 86 diagnostiziert, dass der Sensorausfall, der auf einen Fehler in dem Sensorteil 51 hinweist, verursacht wurde, wenn ein Kommunikationsbestimmungsteil bestimmt, dass eine Kommunikation aus dem ersten Kommunikationsteil 52 ausgeführt wird, und wenn der abweichende Wert in dem Messergebnis aus dem Sensorteil 51 enthalten ist.
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Mit dieser Konfiguration ist es möglich, zu diagnostizieren, ob der Sensorausfall verursacht wurde oder nicht, indem bestimmt wird, ob der abweichende Wert in dem Messergebnis des Sensorteils 51 enthalten ist oder nicht.
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Darüber hinaus ist in dem Fluidleckage-Erfassungssystem 100 der Messteil 50 so konfiguriert, dass er die Temperatur messen kann, wobei der Batterierestpegel-Berechnungsteil 84 den Restpegel der Batterie 54 auf der Grundlage der von dem Messteil 50 gemessenen Temperatur und der Spannung der Batterie 54 berechnet.
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Da bei dieser Konfiguration der Batterierestpegel der Batterie 54 unter Berücksichtigung des Temperatureinflusses berechnet wird, ist es möglich, den Batterierestpegel der Batterie 54 genau zu berechnen.
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Ausführungsformen dieser Erfindung wurden oben beschrieben, wobei die oben genannten Ausführungsformen lediglich Beispiele für Anwendungen dieser Erfindung sind, und der technische Geltungsbereich dieser Erfindung nicht auf die spezifischen Verfassungen der oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-151708 , die am 10. August 2018 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt in diese Beschreibung enthalten ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006028744 A [0002, 0003]
- JP 2018151708 [0098]
