JP2004147477A

JP2004147477A - 電動機の電源装置

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Publication number: JP2004147477A
Application number: JP2002312762A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Endo; 遠藤　貴義
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】複数の電池が並列接続されて電動機が駆動されるシステムにおいて、実容量の小さい電池によって全体の電池の寿命が律速されることを回避して、長時間にわたり高負荷の作業を継続して行わせる。
【解決手段】各電池１１〜１４から自己の実容量Ｗｈ′ｎに応じた分担電力Ｗｂａｔ　ｎが出力され、電動機４１、４２に必要な電力Ｗｌｏａｄが供給される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機の電源装置に関し、特に建設機械に用いて好適な電動機の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車には、電動機（電気モータ）に電力を供給する電池（バッテリ）が搭載されている。この場合、複数の電池が直列に接続されて電動機に電力が供給される。
【０００３】
近年、建設機械などの作業機械の分野においてもエンジンの代わりに電動機を駆動源として作業機、旋回体、走行体等を作動させる電動システムの開発がすすめられている。この場合、電気自動車と同様に電動機には電池から電力が供給される。
【０００４】
なお建設機械などの作業機械の電動システムに関連する公知文献として、特許文献（特開２００１−９９１０３号公報）がある。この特許文献には建設機械の油圧ポンプの駆動源にエンジンと電動機を併用するハイブリッドシステムの装置構成が開示されているが、駆動源をすべて電動機に置き換える電動システムに関しての開示はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
建設機械は走行以外に掘削等の高負荷な作業を行うため大馬力が必要とされる。このため建設機械の駆動源をすべて電気モータに置き換えた場合、大電力が必要とされる。この場合、建設機械のパワーに見合った専用の電池を開発することが考えられる。ところが建設機械は機種、型式のバリエーションが多く、建設機械の種類毎に専用電池を開発したのでは高コストを招く。このため現状では、一般自動車用に開発された汎用の電池を使用することが望ましい。しかしながら汎用の電池の容量は小さくそのままでは大電力を必要とする建設機械に適合しない。したがって汎用の電池を複数接続して搭載することになるが、大電力を必要とする建設機械では複数の電池を並列接続することが不可欠となる。
【０００６】
ここで電池の内部インピーダンスのばらつき等により、同じ定格容量（公称の容量）の電池であっても個々の電池で実際の容量（実容量）はばらつく。このように実容量がばらついている各電池が並列接続されて電動機に電力が供給されると、実容量が小さい電池が先に完全放電し寿命に達するため、当初予定していたパワーで電動機が駆動されなくなり所望する機械性能が得られなくなるおそれがある。すなわち実容量の小さい電池によって複数の電池全体の寿命が律速されてしまい長時間にわたり高負荷の作業を継続して行うことができなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、複数の電池が並列接続されて電動機が駆動されるシステムにおいて、実容量の小さい電池によって複数の電池全体の寿命が律速されることを回避して、長時間にわたり高負荷の作業を継続して行わせることを解決課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
第１発明は、
並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と
を備えた電動機の電源装置であることを特徴とする。
【０００９】
第２発明は、
並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と、
前記電動機（４１、４２）の負荷の大きさに応じて、前記複数の蓄電手段毎に分担すべき電力を求め、対応する分担電力が前記電動機（４１、４２）に供給されるよう前記複数の電力変換手段（２１〜２４）それぞれに指令を与える分担電力指令出力手段（５０）と
を備えた電動機の電源装置であることを特徴とする。
【００１０】
第３発明は、
並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に、実際の容量を計測する実容量計測手段（７１、７２、７３、５０）と、
前記計測した実際の容量に応じて分担すべき電力を前記蓄電手段（１１〜１４）毎に求め、対応する分担電力が前記電動機（４１、４２）に供給されるよう前記複数の電力変換手段（２１〜２４）それぞれに指令を与える分担電力指令出力手段（５０）と
を備えた電動機の電源装置であることを特徴とする。
【００１１】
第１発明、第３発明によれば、各電池１１〜１４から自己の実容量Ｗｈ′ｎに応じた分担電力Ｗｂａｔ　ｎが出力され、電動機４１、４２に必要な電力Ｗｌｏａｄが供給される。このため実容量の小さい電池によって複数の電池１１〜１４の寿命が律速されてしまうことなく長時間にわたり高負荷の作業を継続して行うことができるようになる。
【００１２】
第１発明、第２発明によれば、たとえば現在、作業機（ブーム）が作動していることが検出されると、負荷が大きいと判断し、供給電力Ｗｌｏａｄが高めに設定され、各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが高めに演算される。また現在、作業機（ブーム）が作動していない（上部旋回体が旋回作動している）ことが検出されると、負荷が小さいと判断し、供給電力Ｗｌｏａｄが低めに設定され、各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが低めに演算される。
【００１３】
また第２発明ではつぎのような実施の概念も含まれる。すなわち負荷が大きいと判断された場合には、すべての電池１１〜１４から電力が出力されるようＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４に指令が与えられ、各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが電動機４１、４２に供給される。また負荷が小さいと判断された場合には、１個の電池（たとえば電池１１）から電力が出力され（電力分担あり）、他の電池からの電力出力がオフ（電力分担なし）されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４に指令が与えられ、１個の電池１１のみの電力が電動機４１、４２に供給される。
【００１４】
このように第２発明では、現在の負荷の大きさに応じて各電池の分担電力を定めるようにしたので、必要十分な電力を常時、電動機に供給でき、作業を効率よく行うことができる。
【００１５】
第４発明は、第２発明または第３発明において、
前記求めた分担電力が上限値を超えた場合または下限値を下回った場合に、警告信号を出力する手段（５０）
を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
たとえば電池１１の分担電力Ｗｂａｔ　１が上限値Ｗｌｉｍ　１を超えた場合には、モニタパネル６０の表示画面６０ａに警告内容が表示され、警告内容に応じて電動機４１、４２への供給電力Ｗｌｏａｄを減らし各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎを下げる措置等が施される。また電池１１の分担電力Ｗｂａｔ　１が下限値Ｗｍｉｎ　１を下回った場合には、モニタパネル６０の表示画面６０ａに警告内容が表示され、警告内容に応じて供給電力Ｗｌｏａｄを減らし各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎを下げたり、電池１１を充電する等の措置が施される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る電動機の電源装置の実施の形態について説明する。なお実施形態では、油圧ショベル等の建設機械に搭載される装置を想定しているが、これに限ることなく一般自動車、産業機械などに搭載してもよい。
【００１８】
図１は実施形態の電動機の電源装置の全体構成を示している。建設機械は油圧ショベルを想定している。
【００１９】
建設機械は上部旋回体、下部走行体を備え、車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。
【００２０】
なお実際のシステムには、上部旋回体、下部走行体の左右履帯、ブーム、アーム、バケット毎に電動機（電動モータ）が設けられているが、図１では説明の便宜上、ブーム用電動機４１、上部旋回体用電動機４２のみを示している。ブーム用電動機４１は減速機等を介してブームに接続されており、ブーム用電動機４１が回転するとブームが上下方向に作動する。上部旋回体用電動機４２はスイングマシナリ等を介して上部旋回体に接続されており、上部旋回体用電動機４２が回転すると上部旋回体が旋回作動する。なおエアコン等の補機類を備えている場合に補機用電動機を駆動する場合に本実施形態を適用してもよい。また１個の作業機に１個の電動機を設けた建設機械に本実施形態を適用してもよい。また油圧ポンプと電動モータを併用して作業機を駆動するシステムに本実施形態を適用してもよい。
【００２１】
ブーム用電動機４１はインバータ３１の出力端子に電気的に接続されている。インバータ３１の入力端子は直流電源線を介して各ＤＣ−ＤＣコンバータ２１〜２４の出力端子に電気的に接続されている。
【００２２】
同様に上部旋回体用電動機４２はインバータ３２の出力端子に電気的に接続されている。インバータ３２の入力端子は直流電源線を介して各ＤＣ−ＤＣコンバータ２１〜２４の出力端子に電気的に接続されている。
【００２３】
複数の電池１１〜１４（一般化して電池１ｎ；ｎ＝１、２、３、４）は、並列に電気的に接続されている。
【００２４】
ここで電池１１〜１４としては汎用の鉛電池が使用される。電池１１〜１４は直列の組電池である。各電池１１、１２、１３、１４の定格容量（Ｗｈ）はそれぞれ、Ｗｈ１、Ｗｈ２、Ｗｈ３、Ｗｈ４であるものとする。なお定格容量とは、完全充電された蓄電池を一定の電流で放電させたとき取り出し得る公称の総電気量のことであり放電電流と放電時間の積で表され単位にＡｈ（アンペアアワー）を用いたものをいう。ここで各電池１１、１２、１３、１４の定格容量Ｗｈ１、Ｗｈ２、Ｗｈ３、Ｗｈ４は同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
なお電池１１〜１４としては、鉛電池の代わりに、アルカリ電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、燃料電池等を使用してもよい。また電池１１〜１４の代わりに、静電気として電力を蓄積するキャパシタを用いてもよい。また種類の異なる電池（たとえば鉛電池とリチウムイオン電池）を組み合わせて並列接続してもよく、電池とキャパシタを組み合わせたものを並列接続してもよい。
【００２５】
電池１１、１２、１３、１４にはそれぞれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、２２、２３、２４の入力端子が電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は電池１１の電力を所望の電力に変換し直流電源線を介してインバータ３１、３２に出力する。他のＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２３、２４も同様に動作する。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２３、２４はコントローラ５０から出力された指令に応じて、後述する分担電力が電池１２、１３、１４から出力されるように動作する。
【００２７】
電池１１には、電池１１の出力端子から流れる電流を検出する電流センサ７１が、また電池１１の出力端子の電圧を検出する電圧センサ７２が、また電池１１の周囲の温度を検出する温度センサ７３がそれぞれ設けられている。他の電池１２、１３、１４についても同様な電流センサ７１、電圧センサ７２、温度センサ７３が設けられている。電流センサ７１、電圧センサ７２、温度センサ７３の検出信号は、コントローラ５０に入力される。
【００２８】
ブーム用操作レバー装置８１は、ブームの作動を操作する装置であり、操作レバー８１ａの操作量に応じてブームが作動する。ブーム用操作レバー装置８１には、操作レバー８１ａの操作量を検出する操作センサ９１が付設されている。操作センサ９１で検出される操作量を示す信号はコントローラ５０に入力される。
【００２９】
同様に上部旋回体用操作レバー装置８２は、上部旋回体の旋回作動を操作する装置であり、操作レバー８２ａの操作量に応じて上部旋回体が旋回する。上部旋回体用操作レバー装置８２には、操作レバー８２ａの操作量を検出する操作センサ９２が付設されている。操作センサ９２で検出される操作量を示す信号はコントローラ５０に入力される。
【００３０】
モニタパネル６０上には、建設機械の作業モードとして「重掘削モード」、「エコモード」を選択する選択スイッチ６１、６２が配置されている。選択スイッチ６１、６２のいずれかが選択操作されると、選択された内容を示す信号がコントローラ５０に入力される。またコントローラ５０は警告信号をモニタパネル６０に出力してモニタパネル６０の表示画面に警告内容を表示させる。
【００３１】
なお図１では電動機４１、４２が電動作用（モータ作用）を行うものとして説明したが、電動機４１、４２で発電作用を行わせることもできる。
【００３２】
この場合、電動機４１、４２はそれぞれインバータ３１、３２によってトルク制御される。インバータ３２を例にとり説明する。コントローラ５０からインバータ３２に対して正（＋）極性のトルク指令値が与えられると、インバータ３２は電動機４２が電気モータとして作動するように制御する。この場合電池１１〜１４から電力が出力され（放電され）電池１１〜１４に蓄積された直流電力がＤＣ．／ＤＣコンバータ２１〜２４、直流電源線を介してインバータ３２に供給され交流電力に変換される。インバータ３２で変換された交流電力は電動機４２に供給され、電動機４２の駆動軸を回転作動させる。
【００３３】
上部旋回体が減速すると、スイングマシナリで発生したトルクは、電動機４２の駆動軸に伝達され吸収されて発電が行われる。そして電動機４２で発生した交流電力はインバータ３２で直流電力に変換されて直流電源線、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４を介して電池１１〜１４に電力が蓄積される（充電される）。
【００３４】
つぎに図５に示すフローチャートを参照してコントローラ５０で行われる処理内容について説明する。
【００３５】
コントローラ５０では、電池１１の電流センサ７１、電圧センサ７２、温度センサ７３の検出信号が所定の間隔で入力され（ステップ１０１）、検出された電池１１の出力電流、端子電圧、周囲温度に基づいて電池１１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆＣｈａｒｇｅ）が演算される。ここでＳＯＣとは、（電池の残存電気量／電池の満充電電気量）×１００％で表され、電池の残存容量を示す指標の一つである。
【００３６】
ＳＯＣは、電池の出力電流、端子電圧、周囲温度をパラメータとするものであり、電池１１のＳＯＣは、センサ７１、７２、７３の検出出力電流、検出端子電圧、検出周囲温度に基づき求めることができる。同様にして他の電池１２、１３、１４ついてもそれぞれのＳＯＣが演算される（ステップ１０２）。
【００３７】
つぎに各電池１１、１２、１３、１４の実際の容量（実容量）Ｗｈ′１、Ｗｈ′２、Ｗｈ′３、Ｗｈ′４が演算される。なお簡易的には電池の電圧のみから実容量を計算してもよい（ステップ１０３、１０４）。
【００３８】
ここで定格容量Ｗｈｎを実容量Ｗｈ′ｎに修正する式は次式で表される。
【００３９】
Ｗｈ′ｎ＝Ｋｎ・Ｗｈｎ（ｎ＝１、２、３、４）　…（１）
上記（１）式における係数Ｋｎは、定格容量Ｗｈｎを実容量Ｗｈ′ｎに修正する係数であり、図２に示す対応関係から求められる。
【００４０】
図２は電池１１〜１４のＳＯＣと係数Ｋｎとの対応関係を示しており、ＳＯＣが大きいほど係数Ｋｎが大きくなる特性となっている。すなわち電池１１〜１４のＳＯＣが大きく残存容量が大きいほど係数Ｋｎを大きくし、実容量Ｗｈ′ｎを大きくする。図２ではＳＯＣの値に応じて比例的に係数Ｋｎが増大しＳＯＣが１００％のとき係数Ｋｎが１になる。
【００４１】
ＳＯＣと係数Ｋｎとの対応関係は、全ての電池１１〜１４について共通のものであってもよく、各電池１１、１２、１３、１４毎に異ならせてもよい。
【００４２】
また高負荷に対処するためにパワー重視とするか、電池の高寿命を得るために寿命重視とするかに応じて、ＳＯＣと係数Ｋｎとの対応関係を設定してもよい。
【００４３】
図３（ａ）、（ｂ）はパワー重視とした場合のＳＯＣと係数Ｋｎとの対応関係をそれぞれ示している。
【００４４】
図３（ａ）では、ＳＯＣの値に応じて図２よりも大きな傾きをもって比例的に係数Ｋｎが増大しＳＯＣが１００％のとき係数Ｋｎが１よりも大きな値になる。
【００４５】
図３（ｂ）では、ＳＯＣの値に応じてノンリニアに係数Ｋｎが増大しＳＯＣが１００％のとき係数Ｋｎが１になる。ただし図３（ｂ）では０＜ＳＯＣ＜１００％の領域における係数Ｋｎの値は、図２の係数Ｋｎの値よりも大きく設定されている。このため図３（ａ）、（ｂ）の対応関係を用いて上記（１）式から実容量Ｗｈ′ｎを求めた場合には、図２の対応関係を用いた場合と比較して、同じＳＯＣの値でもあっても実容量Ｗｈ′ｎが高めの値として得られる。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）は寿命重視とした場合のＳＯＣと係数Ｋｎとの対応関係をそれぞれ示している。
【００４７】
図４（ａ）では、ＳＯＣの値に応じて図２よりも小さな傾きをもって比例的に係数Ｋｎが増大しＳＯＣが１００％のとき係数Ｋｎが１よりも小さな値になる。
【００４８】
図４（ｂ）では、ＳＯＣの値に応じてノンリニアに係数Ｋｎが増大しＳＯＣが１００％のとき係数Ｋｎが１になる。ただし図４（ｂ）では０＜ＳＯＣ＜１００％の領域における係数Ｋｎの値は、図２の係数Ｋｎの値よりも小さく設定されている。このため図４（ａ）、（ｂ）の対応関係を用いて上記（１）式から実容量Ｗｈ′ｎを求めた場合には、図２の対応関係を用いた場合と比較して、同じＳＯＣの値でもあっても実容量Ｗｈ′ｎが低めの値として得られる。
【００４９】
図２、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）に示される対応関係は、テーブル形式で記憶しておいてもよく、演算式として記憶しておいてもよい。
以上のようにステップ１０２で演算されたＳＯＣの値に対応する係数Ｋｎが図２に示す対応関係（あるいは図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）に示す対応関係）を用いて求められ（ステップ１０３）、この求められた係数Ｋｎと各電池１１〜１４の定格容量Ｗｈｎとを用いて上記（１）式から各電池１１〜１４の実容量Ｗｈ′ｎが求められる（ステップ１０４）。
【００５０】
つぎに各電池１１〜１４の実容量Ｗｈ′ｎを用いて各電池１１〜１４の電力の分担が決定される。
【００５１】
ここで、仮に各電池１１〜１４の定格容量Ｗｈｎに応じて全負荷を分担した場合を、参考例として説明する。
【００５２】
この場合、建設機械に現在かかっている全負荷に対処するために必要な電力、つまり電動機４１、４２に供給されるべき電力がＷｌｏａｄ（Ｗ）であるとすると、各電池１１、１２、１３、１４から供給されるべき分担電力Ｗｂａｔ　ｎ（Ｗ）は下記（２）式にて求められる。
【００５３】
Ｗｂａｔ　ｎ＝Ｗｌｏａｄ×Ｗｈｎ／Ｗｈｓｕｍ　（ｎ＝１、２、３、４）　…（２）
ただしＷｈｓｕｍは、各電池１１〜１４の定格容量Ｗｈ１、Ｗｈ２、Ｗｈ３、Ｗｈ４を合計した値であり次式から求められる。
【００５４】
Ｗｈｓｕｍ＝Ｗｈ１＋Ｗｈ２＋Ｗｈ３＋Ｗｈ４　…（３）
このように自己の定格容量Ｗｈｎに応じた電力分Ｗｂａｔ　ｎを各電池１１〜１４が分担することにすると、実容量Ｗｈ′ｎが小さい電池が先に完全放電し寿命に達してしまう。すなわち実容量の小さい電池によって複数の電池１１〜１４全体の寿命が律速されてしまい高負荷の作業を長時間にわたり継続して行うことができなくなるおそれがある。
【００５５】
そこで本実施形態では、各電池１１〜１４の実容量Ｗｈ′ｎに応じて負荷を分担することにする。
【００５６】
この場合、各電池１１、１２、１３、１４から供給されるべき分担電力Ｗｂａｔ　ｎ（Ｗ）は下記（４）式にて求められる。
【００５７】
Ｗｂａｔ　ｎ＝Ｗｌｏａｄ×Ｗｈ′ｎ／Ｗｈ′ｓｕｍ　（ｎ＝１、２、３、４）　…（４）
ただしＷｈ′ｓｕｍは、各電池１１〜１４の実容量Ｗｈ′１、Ｗｈ′２、Ｗｈ′３、Ｗｈ′４を合計した値であり次式から求められる。
【００５８】
Ｗｈ′ｓｕｍ＝Ｗｈ′１＋Ｗｈ′２＋Ｗｈ′３＋Ｗｈ′４　…（５）
コントローラ５０は操作センサ９１、９２の検出信号を入力して、操作レバー８１ａ、８２ａの操作量から作業機（ブーム）、上部旋回体の現在の負荷を演算し、この演算された現在の負荷から電動機４１、４２へ供給すべき電力Ｗｌｏａｄを演算する。なお図１では説明の便宜のためブーム、上部旋回体を建設機械の全負荷であるとしているが、作業機のブーム、アーム、バケット、下部走行体の左右履帯、上部旋回体のすべてについてレバー操作量、アクセル開度量等の操作状態を検出して、その操作状態に応じて建設機械の全負荷を求め、この全負荷から各電動機（ブーム、アーム、バケット、下部走行体の左右履帯、上部旋回体毎に設けられた各電動機）へ供給すべき供給電力Ｗｌｏａｄを演算することができる。
【００５９】
なお実施形態では操作レバー等の操作子の操作状態から間接的に現在の負荷を演算し、これより対応する供給電力Ｗｌｏａｄを演算しているが、トルクセンサ等、直接に負荷を検出できるセンサを配設し、センサの検出値を現在の負荷とみなして供給電力Ｗｌｏａｄを演算してもよい。
【００６０】
コントローラ５０は、ステップ１０４で得られた各電池１１〜１４の実容量Ｗｈ′１、Ｗｈ′２、Ｗｈ′３、Ｗｈ′４を用いて上記（５）式から合計実容量Ｗｈ′ｓｕｍを演算する。
【００６１】
そしてコントローラ５０は、供給電力Ｗｌｏａｄと合計実容量Ｗｈ′ｓｕｍと各電池の実容量Ｗｈ′ｎとを用いて、上記（４）式から各電池１１、１２、１３、１４が分担すべき電力Ｗｂａｔ　ｎを演算する（ステップ１０５）。
【００６２】
コントローラ５０からＤＣ／ＤＣコンバータ２１に対して、電池１１より分担電力Ｗｂａｔ　１を出力すべき旨の指令が出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１で指令が入力されると、電池１１の電力が分担電力Ｗｂａｔ　１に変換され直流電源線を介してインバータ３１、３２に出力される。コントローラ５０は他のＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２３、２４に対しても同様な指令を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、２３、２４はコントローラ５０から出力された指令に応じた分担電力Ｗｂａｔ　２、Ｗｂａｔ　３、Ｗｂａｔ　４が各電池１２、１３、１４から出力されるように動作する（ステップ１０７、１０８）。
【００６３】
以上のように本実施形態によれば、各電池１１〜１４から自己の実容量Ｗｈ′ｎに応じた分担電力Ｗｂａｔ　ｎを出力して電動機４１、４２に必要な電力Ｗｌｏａｄを供給するようにしたので、実容量の小さい電池によって複数の電池１１〜１４全体の寿命が律速されてしまうことなく長時間にわたり高負荷の作業を継続して行うことができるようになる。
【００６４】
ただし定格容量と実容量の差が大きくなり電池の分担電力Ｗｂａｔ　が許容できない上限値を超えたら警告信号を出力することができる。すなわち、分担電力Ｗｂａｔ　ｎに上限値Ｗｌｉｍ　ｎが設定され、分担電力Ｗｂａｔ　ｎが上限値Ｗｌｉｍ　ｎを超えた場合には、コントローラ５０からモニタパネル６０に対して警告信号が出力される。これにより警告内容がモニタパネル６０の表示画面６０ａに表示される。たとえば電池１１の分担電力Ｗｂａｔ　１が上限値Ｗｌｉｍ　１を超えた場合には、モニタパネル６０の表示画面６０ａに「電池１１が上限を超えた」等の警告内容が表示される（ステップ１０６、ステップ１０９）。そして警告内容に応じて供給電力Ｗｌｏａｄを減らし各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎを下げる措置等が施される（ステップ１１０）。
【００６５】
さらに上限値を２段階に設けて、分担電力Ｗｂａｔ　ｎが下位の上限値を超えた段階では警告信号を出力することにし、上位の上限値を超えた段階でシステムエラーとしてシステムを停止させるようにしてもよい。
【００６６】
上限値Ｗｌｉｍ　ｎは全ての電池１１〜１４について共通の値であってもよく、電池毎に異ならせてもよい。
【００６７】
また定格容量と実容量の差が大きくなり電池の分担電力Ｗｂａｔ　が許容できない下限値を下回ったならば警告信号を出力することができる。すなわち、分担電力Ｗｂａｔ　ｎに下限値Ｗｍｉｎ　ｎが設定され、分担電力Ｗｂａｔ　ｎが下限値Ｗｍｉｎ　ｎを下回った場合には、コントローラ５０からモニタパネル６０に対して警告信号が出力される。これにより警告内容がモニタパネル６０の表示画面６０ａに表示される。たとえば電池１１の分担電力Ｗｂａｔ　１が下限値Ｗｍｉｎ　１を下回った場合には、モニタパネル６０の表示画面６０ａに「電池１１が下限を下回った」等の警告内容が表示される。そして警告内容に応じて供給電力Ｗｌｏａｄを減らし各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎを下げたり、電池１１を充電する等の措置が施される。
【００６８】
さらに下限値を２段階に設けて、分担電力Ｗｂａｔ　ｎが上位の下限値を下回った段階では警告信号を出力することにし、下位の下限値を下回った段階でシステムエラーとしてシステムを停止させるようにしてもよい。
【００６９】
下限値Ｗｍｉｎ　ｎは全ての電池１１〜１４について共通の値であってもよく、電池毎に異ならせてもよい。
【００７０】
なお警告内容を画面表示しているが、ブザー等を設け警告信号に応じて警告内容を音で知らせるようにしてもよい。
【００７１】
また上述した実施形態では、建設機械の負荷に応じた電力Ｗｌｏａｄが電動機４１、４２に供給されるようにしているが、供給電力をオペレータの指示に応じて任意に変化させてもよい。供給電力Ｗｌｏａｄが高めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｈ、低めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｌの二段階に変化する場合を想定して説明する。
モニタパネル６０上で選択スイッチ６１が選択操作されると、「重掘削モード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０では、高めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｈが選択され、この供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｈを用いて上記（４）式の演算がなされ各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが高めに演算される。演算された高めの分担電力Ｗｂａｔ　ｎは電動機４１、４２に供給される。これにより高負荷の重掘削作業が作業効率よく行われる。
【００７２】
またモニタパネル６０上で選択スイッチ６２が選択操作されると、「エコモード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０では、低めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｌが選択され、この供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｌを用いて上記（４）式の演算がなされ各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが低めに演算される。演算された低めの分担電力Ｗｂａｔ　ｎは電動機４１、４２に供給される。これにより電池１１〜１４が完全放電するまでの時間が長くなり作業を長時間にわたって継続して行うことができる。
【００７３】
係数Ｋｎを二段階に設定することで供給電力Ｗｌｏａｄを高めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｈ、低めの供給電力Ｗｌｏａｄ　Ｌの二段階に変化させてもよい。
【００７４】
この場合たとえば図３（ａ）の高めの係数Ｋｎと図４（ａ）の低めの係数Ｋｎが設定される。
【００７５】
モニタパネル６０上で選択スイッチ６１が選択操作されると、「重掘削モード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０では、図３（ａ）より係数Ｋｎが求められ、この係数Ｋｎを用いて上記（１）、（４）式の演算がなされ各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが高めに演算される。演算された高めの分担電力Ｗｂａｔ　ｎは電動機４１、４２に供給される。これにより高負荷の重掘削作業が作業効率よく行われる。
【００７６】
またモニタパネル６０上で選択スイッチ６２が選択操作されると、「エコモード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０では、図４（ａ）より係数Ｋｎが求められ、この係数Ｋｎを用いて上記（１）、（４）式の演算がなされ各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが低めに演算される。演算された低めの分担電力Ｗｂａｔ　ｎは電動機４１、４２に供給される。これにより電池１１〜１４が完全放電するまでの時間が長くなり作業を長時間にわたって継続して行うことができる。
【００７７】
以上のように現在の負荷の大きさに応じて各電池の分担電力を定めるようにすれば、必要十分な電力を常時、電動機に供給でき、作業を効率よく行うことができる。
【００７８】
上述した実施形態では、オペレータの任意的な選択スイッチ６１、６２の選択操作に応じて、供給電力Ｗｌｏａｄを変化させているが、実際の作業状態に応じて、供給電力Ｗｌｏａｄを変化させてもよい。たとえば操作センサ９１、９２の検出信号から現在、作業機（ブーム）が作動していることが検出されると、現在負荷が大きいものと判断し、供給電力Ｗｌｏａｄが高めに設定される。これにより各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが高めに演算される。また操作センサ９１、９２の検出信号から現在、作業機（ブーム）が作動していない（上部旋回体が旋回作動している）ことが検出されると、負荷が小さいものと判断し、供給電力Ｗｌｏａｄが低めに設定される。これにより各電池１１〜１４の分担電力Ｗｂａｔ　ｎが低めに演算される。
【００７９】
なお上述した実施形態では、作業モードを二段階に選択操作し、供給電力Ｗｌｏａｄを二段階に変化させているが、もちろん作業モードを三段階以上に選択操作し、供給電力Ｗｌｏａｄを三段階以上に変化させてもよい。
【００８０】
上述した実施形態では、並列接続された全電池１１〜１４を使用して電力を負荷に供給しているが、下記各実施例に示すように、負荷状態に応じて、使用すべき電池を切り換える実施も可能である。
【００８１】
（実施例１）
モニタパネル６０上で選択スイッチ６１が選択操作されると、「重掘削モード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、すべての電池１１〜１４から電力が出力されるようＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４に指令を与える。これにより各電池１１〜１４から各分担電力Ｗｂａｔ　ｎが電動機４１、４２に供給される。この結果、高負荷の重掘削作業が作業効率よく行われる。
【００８２】
またモニタパネル６０上で選択スイッチ６２が選択操作されると、「エコモード」が選択されたことを示す信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、１個の電池（たとえば電池１１）から電力が出力され他の電池からの電力出力がオフされるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４に指令を与える。これにより１個の電池１１のみから電力が電動機４１、４２に供給される。なお電池１１の実容量が下限値に達した場合にはその電池１１の使用が停止され他の電池に切り換えられる。電池が不使用の期間は充電に当てられ、充電後は再使用される。この結果、複数の電池を効率よく使用でき、作業を長時間にわたって継続して行うことができる。
【００８３】
なお１個の電池のみから電力を出力させているが、少なくとも１個の電池を休止させるものであれば２個以上の電池から電力を出力させる実施も可能である。
【００８４】
（実施例２）
コントローラ５０は、１個の電池（たとえば電池１１）から電力が出力され他の電池からの電力出力がオフされるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４に指令を与える。これにより通常は、１個の電池１１のみから電力が電動機４１、４２に供給される。１個の電池１１の実容量が下限値に達した場合には、つぎの電池１２、１３、１４に順次切り換えられて、同様に実容量が下限値に達するまで順次使用される。下限値に達した電池は他の電池に切り換えられている時間内に充電されて、再使用される。このため、複数の電池を効率よく使用でき、作業を長時間にわたって継続して行うことができる。
【００８５】
実施例１、２においてＤＣ／ＤＣコンバータ２１〜２４の代わりにコンタクタ、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチを使用してもよい。またＤＣ／ＤＣコンバータ２１、２２、２３、２４の代わりにダイオードを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の構成例を示す図である。
【図２】図２は電池のＳＯＣと定格容量を修正する係数との対応関係を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、図２と同様の対応関係を示す図でありパワーを重視した場合の対応関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図２と同様の対応関係を示す図であり電池の寿命を重視した場合の対応関係を示す図である。
【図５】図５は実施形態の処理内容を説明する図である。
【符号の説明】
１１〜１４　電池
２１〜２４　ＤＣ／ＤＣコンバータ
４１、４２　電動機
５０　コントローラ
７１　電流センサ
７２　電圧センサ
７３　温度センサ

Claims

並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と
を備えたことを特徴とする電動機の電源装置。
並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と、
前記電動機（４１、４２）の負荷の大きさに応じて、前記複数の蓄電手段毎に分担すべき電力を求め、対応する分担電力が前記電動機（４１、４２）に供給されるよう前記複数の電力変換手段（２１〜２４）それぞれに指令を与える分担電力指令出力手段（５０）と
を備えたことを特徴とする電動機の電源装置。
並列接続した複数の蓄電手段（１１〜１４）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に設けられ、蓄電手段（１１〜１４）の出力電力の大きさを変換して出力する複数の電力変換手段（２１〜２４）と、
前記複数の電力変換手段（２１〜２４）から出力される電力が供給される電動機（４１、４２）と、
前記複数の蓄電手段（１１〜１４）毎に、実際の容量を計測する実容量計測手段（７１、７２、７３、５０）と、
前記計測した実際の容量に応じて分担すべき電力を前記蓄電手段（１１〜１４）毎に求め、対応する分担電力が前記電動機（４１、４２）に供給されるよう前記複数の電力変換手段（２１〜２４）それぞれに指令を与える分担電力指令出力手段（５０）と
を備えたことを特徴とする電動機の電源装置。
前記求めた分担電力が上限値を超えた場合または下限値を下回った場合に、警告信号を出力する手段（５０）
を更に備えたことを特徴とする請求項２または３記載の電動機の電源装置。