JP2011064063A - Working machine and operation starting method for the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a working machine from continuing to work with a degraded battery. <P>SOLUTION: The working machine includes: a capacitor unit 300; an electric motor operated using electric power of the capacitor unit 300; an internal resistance value computing means (included in an SOH monitor 400) for computing the internal resistance value of the capacitor unit 300; a degraded state determining means (included in the SOH monitor 400) for determining the degraded state of a storage battery using the internal resistance value computed by the internal resistance value computing means; and an alarm 600 emitting a sound for notifying the degraded state of the storage battery based on the determined result of the determining means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、作業機械及び作業機械の運転開始方法、さらに詳しくは、蓄電池の電力を利用して作動する電動モータを備えた作業機械及びその作業機械の運転開始方法に関する。   The present invention relates to a work machine and a method for starting operation of the work machine, and more particularly, to a work machine including an electric motor that operates using electric power of a storage battery and a method for starting operation of the work machine.

従来の油圧ショベル(作業機械)は、図13及び図14(A)に示すように、上部旋回体1に搭載されたエンジン(内燃機関)7の動力を利用して油圧ポンプ8を駆動し、この油圧ポンプ8から吐出された圧油を、油圧制御器を介してブーム3を駆動するブームシリンダ3C、アーム4を駆動するアームシリンダ4C、バケット5を駆動するバケットシリンダ5C、更には、旋回用の油圧モータ6と走行部2の走行用油圧モータ9に備わる各アクチュエータに供給することにより、各部の駆動を行うようになっていた(特許文献1参照)。   As shown in FIGS. 13 and 14A, the conventional hydraulic excavator (working machine) drives the hydraulic pump 8 using the power of the engine (internal combustion engine) 7 mounted on the upper swing body 1, The hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 8 is supplied to the boom cylinder 3C for driving the boom 3, the arm cylinder 4C for driving the arm 4, the bucket cylinder 5C for driving the bucket 5, and further for turning through the hydraulic controller. These parts are driven by supplying them to the respective actuators provided in the hydraulic motor 6 and the traveling hydraulic motor 9 of the traveling part 2 (see Patent Document 1).

特に最近は、地球環境に配慮した省燃費性能、低公害性能、低騒音性能などが重要視される社会の変化に伴って、作業機械においても油圧ポンプ8の補助的、更には代替的に電動モータを利用したものが登場している。   In recent years, in response to changes in society where fuel saving performance, low pollution performance, low noise performance, etc. that consider the global environment are important, substituting the hydraulic pump 8 in work machines, and also electric The one using a motor has appeared.

例えば、図14(B)のように構成した作業機械が存在する。図14(B)に油圧ショベルを電動モータを利用してハイブリッド化(油圧−電気ハイブリッド)した構成図の一例を示す。   For example, there is a work machine configured as shown in FIG. FIG. 14B shows an example of a configuration diagram in which a hydraulic excavator is hybridized (hydraulic-electric hybrid) using an electric motor.

この構成図では、エンジン7の動力を利用して油圧ポンプ8を駆動し、ブーム3、アーム4、バケット5及び走行用油圧モータ9に備わる各アクチュエータに、圧油を供給する点は前述の例と共通している。しかし、エンジン7と油圧ポンプ8との間に割り込むように設けられた発電電動機10が設けられている点が前述の例と相違している。この発電電動機10は、バッテリ(蓄電池)13からの電力の供給を受けて、エンジン7と油圧ポンプ8の駆動を補助すると共に、エンジン7からの動力を利用してバッテリ13への充電を行うことが可能である。   In this configuration diagram, the hydraulic pump 8 is driven using the power of the engine 7, and the pressure oil is supplied to the actuators provided in the boom 3, the arm 4, the bucket 5, and the traveling hydraulic motor 9 in the above-described example. And in common. However, it differs from the above example in that a generator motor 10 provided so as to interrupt between the engine 7 and the hydraulic pump 8 is provided. The generator motor 10 is supplied with electric power from a battery (storage battery) 13, assists in driving the engine 7 and the hydraulic pump 8, and charges the battery 13 using power from the engine 7. Is possible.

又、バケット5等の各ユニットには圧油が油圧ポンプ8から供給されると共に、発電電動機11が設けられている。この発電電動機11は、各ユニットの動力を利用して発電し、その電力をバッテリ13へと回生して再利用するための発電機である。即ち、各ユニットの位置エネルギーが上昇する方向の運動には油圧ポンプ8からの圧油による駆動力を利用して運動し、各ユニットの位置エネルギーが減少する方向の運動には、放出されるエネルギーで発電電動機11を駆動して発電させ、その電力を回生する。   Each unit such as the bucket 5 is supplied with pressure oil from a hydraulic pump 8 and is provided with a generator motor 11. The generator motor 11 is a generator for generating power using the power of each unit and regenerating the power to the battery 13 for reuse. That is, the movement of each unit in the direction in which the potential energy rises uses the driving force of the hydraulic oil from the hydraulic pump 8 to move, and the movement in the direction in which the position energy of each unit decreases decreases the released energy. Then, the generator motor 11 is driven to generate electric power, and the electric power is regenerated.

上記のような構成とすることで、小燃費性能、低公害性能、低騒音性能等を向上させている。   By adopting the configuration as described above, low fuel consumption performance, low pollution performance, low noise performance, and the like are improved.

特開2002−242234号公報JP 2002-242234 A

上記のように、電動モータによる駆動方式を一部にでも採用した場合には、電力供給装置としてのバッテリが必要となる。又、電力の回生を考慮すれば、バッテリとしては放電及び蓄電が自由に行える蓄電池(二次電池及びキャパシタ)が不可欠となる。   As described above, when the driving method using the electric motor is adopted even in part, a battery as a power supply device is required. In consideration of power regeneration, a storage battery (secondary battery and capacitor) that can freely discharge and store electricity is indispensable as a battery.

このようにバッテリ(蓄電池)を利用することによって、より効率のよい運転が可能となるが、この蓄電池の性能(電力を蓄えておく性能)は長期間の使用により、又、過充電や過放電、更には発熱等によって、必ず劣化する方向に進んでいく。   By using a battery (storage battery) in this way, more efficient operation is possible, but the performance of this storage battery (the ability to store electric power) is due to long-term use, and overcharge and overdischarge. Furthermore, it always advances in the direction of deterioration due to heat generation.

蓄電池の性能が劣化すれば、作業機械の意図する操作、例えば旋回部を旋回させたり、アームを上昇させる等の動作ができなかったり、動作が遅くなる等の弊害が生じる。又、各動作(例えば推進、持ち上げ、掘削など)において規定の力が発揮できないことになる。   If the performance of the storage battery deteriorates, the operation intended by the work machine, such as turning the turning part or raising the arm, cannot be performed, or the operation may be delayed. In addition, the specified force cannot be exhibited in each operation (for example, propulsion, lifting, excavation, etc.).

本発明は、このような問題の発生を未然に防止するためになされたものであって、作業機械を始動して作業を始める前に、バッテリ(蓄電池)の劣化状態を検知判断し、規程の劣化レベルを超えている場合には、その旨を報知することが可能な作業機械を提供することをその課題としている。   The present invention has been made in order to prevent the occurrence of such a problem. Before starting the work after starting the work machine, the deterioration state of the battery (storage battery) is detected and determined. When the deterioration level is exceeded, the task is to provide a work machine capable of notifying that effect.

本発明は、蓄電池と、該蓄電池の電力を利用して作動する電動モータと、前記蓄電池の内部抵抗値を算出するための内部抵抗値算出手段と、該内部抵抗値算出手段により算出された内部抵抗値を利用して、前記蓄電池の劣化状態を判定するための劣化状態判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記蓄電池の劣化状態を知らせる報知手段と、を備えて作業機械を構成することにより、上記課題を解決するものである。   The present invention provides a storage battery, an electric motor that operates using the power of the storage battery, an internal resistance value calculating means for calculating an internal resistance value of the storage battery, and an internal resistance calculated by the internal resistance value calculating means. A work machine comprising a deterioration state determination unit for determining a deterioration state of the storage battery using a resistance value, and a notification unit for informing the deterioration state of the storage battery based on a determination result of the determination unit By doing so, the above-described problems are solved.

これにより、バッテリ(蓄電池)が、所定のレベル以上に劣化している様態のままで、作業機械を始動し、作業(又はその準備としての移動)を開始することを防止できる。   Thereby, it can prevent starting a work machine and starting work (or the movement as preparation) in the state where the battery (storage battery) has deteriorated to a predetermined level or more.

又、本発明は、蓄電池と、該蓄電池の電力を利用して作動する電動モータを備えた作業機械が始動して、前記蓄電池に蓄電可能な状態になる前に、前記蓄電池の内部抵抗値を算出するステップと、算出された内部抵抗値を利用して、前記蓄電池の劣化状態を判定するステップと、判定結果に基づいて所定の処理を行うステップとを経て作業機械の運転を開始することにより、上記課題を解決するものである。   In addition, the present invention relates to the internal resistance value of the storage battery before the work machine including the storage battery and the electric motor that operates using the power of the storage battery starts and can store power in the storage battery. By starting the operation of the work machine through the step of calculating, the step of determining the deterioration state of the storage battery using the calculated internal resistance value, and the step of performing a predetermined process based on the determination result The above-mentioned problems are solved.

これにより、バッテリ(蓄電池)が、所定のレベル以上に劣化している様態のままで、作業機械を始動し、作業(又はその準備としての移動)を開始することを防止できる。   Thereby, it can prevent starting a work machine and starting work (or the movement as preparation) in the state where the battery (storage battery) has deteriorated to a predetermined level or more.

本発明を適用することで、劣化したバッテリのままで作業機械が作業し続けることを未然に防止できる。   By applying the present invention, it is possible to prevent the work machine from continuing working with a deteriorated battery.

本発明の要部であるバッテリマネージメントのブロック図Block diagram of battery management which is the main part of the present invention キャパシタユニットと昇降圧コンバータユニットとインバータとのシステム構成図System configuration diagram of capacitor unit, buck-boost converter unit and inverter キャパシタの構成例を示す図Diagram showing an example of capacitor configuration キャパシタユニットの等価回路図Capacitor unit equivalent circuit diagram SOCモニタのフローチャートFlow chart of SOC monitor 図5における記号の名称及び各値の参照先を表した表A table showing the names of symbols in FIG. SOCの計測経過を示したグラフGraph showing the progress of SOC measurement 内部抵抗とSOHの関係図Relationship diagram between internal resistance and SOH 昇降圧コンバータ運転状態におけるキャパシタユニットの内部抵抗計測時の等価回路図Equivalent circuit diagram when measuring the internal resistance of the capacitor unit in the buck-boost converter operation state 昇降圧コンバータ停止状態におけるキャパシタユニットの内部抵抗計測時の等価回路図Equivalent circuit diagram when measuring the internal resistance of the capacitor unit when the buck-boost converter is stopped SOHモニタのフローチャートFlow chart of SOH monitor 図11における記号の名称及び各値の参照先を示した表A table showing the names of symbols in FIG. 特許文献1に記載される油圧ショベル(作業機械)Hydraulic excavator (work machine) described in Patent Document 1 (A)は油圧ショベルの構成図、(B)は油圧と電動モータのハイブリッドショベルの構成図(A) is a configuration diagram of a hydraulic excavator, (B) is a configuration diagram of a hybrid excavator of hydraulic pressure and an electric motor.

以下、添付図面を用いて本発明に係る実施形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

なお、以下の説明では作業機械全体については説明しないが、一例として背景技術のところで説明したような、「蓄電池の電力を利用して作動する電動モータ」を備えた作業機械であることを前提に説明する。   In the following description, the entire work machine will not be described, but it is assumed that the work machine is provided with an “electric motor that operates using the power of the storage battery” as described in the background art as an example. explain.

図1は、本発明に係る作業機械が備えるバッテリマネージメントのブロック図である。ここでいうバッテリマネージメントとは、作業機械に用いる蓄電池の状態を管理する機能である。   FIG. 1 is a block diagram of battery management provided in a work machine according to the present invention. The battery management here is a function for managing the state of the storage battery used in the work machine.

この図1に示すバッテリマネージメントは、バッテリ状態管理部100と、充放電制御部200と、蓄電池であるキャパシタユニット300と、内部抵抗値算出手段及び劣化状態判定手段に相当するSOHモニタ400と、SOCモニタ500と、報知手段に相当するアラーム600とを少なくとも含んだ構成とされている。   The battery management shown in FIG. 1 includes a battery state management unit 100, a charge / discharge control unit 200, a capacitor unit 300 as a storage battery, an SOH monitor 400 corresponding to an internal resistance value calculation unit and a deterioration state determination unit, an SOC It is configured to include at least a monitor 500 and an alarm 600 corresponding to notification means.

バッテリ状態管理部100は、後述する充放電制御部200へと充放電の制御に関連する指令信号を発信可能な部分である。   The battery state management unit 100 is a part capable of transmitting a command signal related to charge / discharge control to a charge / discharge control unit 200 described later.

充放電制御部200は、バッテリ状態管理部100からの信号を受けて、後述するコンバータを介してキャパシタユニット300に対する充放電を制御する他、キャパシタユニット300の電流値Iや電圧値Vを測定可能な部分である。   The charge / discharge control unit 200 receives a signal from the battery state management unit 100 and controls charge / discharge of the capacitor unit 300 through a converter described later, and can measure the current value I and voltage value V of the capacitor unit 300. It is an important part.

キャパシタユニット300は、本実施形態に係る作業機械に設けられた蓄電池として機能する。なお、本実施形態では、蓄電池としてキャパシタを採用しているが、これに限られるものではなく、例えばリチウムイオン電池やニッカド電池、ニッケル水素電池、鉛電池、マンガン電池などの二次電池を用いてもよい。   The capacitor unit 300 functions as a storage battery provided in the work machine according to the present embodiment. In this embodiment, a capacitor is employed as a storage battery, but the present invention is not limited to this, and for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, a lead battery, or a manganese battery is used. Also good.

SOHモニタ400は、充放電制御部200からのコンバータ運転状態フラグ、キャパシタ電流値I、キャパシタ電圧値Vを情報として入力し、所定の手順を経て(詳細は後述する。)キャパシタユニット300の内部抵抗値を算出すると共に、そのキャパシタユニット300の劣化度を判定可能である。即ち、このSOHモニタ400が、内部抵抗値算出手段及び劣化状態判定手段に相当する。   The SOH monitor 400 receives the converter operating state flag, the capacitor current value I, and the capacitor voltage value V from the charge / discharge control unit 200 as information, and passes through a predetermined procedure (details will be described later). While calculating a value, the deterioration degree of the capacitor unit 300 can be determined. That is, the SOH monitor 400 corresponds to an internal resistance value calculation unit and a deterioration state determination unit.

SOCモニタ500は、充放電制御部200からのキャパシタ電流値I及びキャパシタ電圧値Vの情報と、前述したSOHモニタ400からのキャパシタ内部抵抗値の情報を入力し、キャパシタユニット300の充電量をリアルタイムに算出することが可能である。   The SOC monitor 500 receives the information on the capacitor current value I and the capacitor voltage value V from the charge / discharge control unit 200 and the information on the internal resistance value of the capacitor from the SOH monitor 400 described above, and determines the charge amount of the capacitor unit 300 in real time. Can be calculated.

SOHモニタ400から出力されるキャパシタの劣化度(SOHというパラメータとして出力される。詳細は後述する。)及びキャパシタ内部抵抗値、及びSOCモニタ500から出力されるキャパシタの充電量(SOCというパラメータとして出力される。詳細は後述する。)の情報は、バッテリ状態管理部100へとフィードバックされる。   Degradation level of the capacitor output from the SOH monitor 400 (output as a parameter called SOH, details will be described later), the internal resistance of the capacitor, and the charge amount of the capacitor output from the SOC monitor 500 (output as a parameter called SOC) The information of which will be described later is fed back to the battery state management unit 100.

SOHモニタ400により判断されたキャパシタユニット300の劣化度に応じて、報知手段としてのアラーム600へと信号が出力される。本実施形態では、この報知手段としてのアラームが行う「所定の処理」はアラーム音の発信となる。なお、報知手段としてはこれに限られるものではなく、例えばLED等の発光体や操作パネルへの表示等の視覚的な報知でもよいし、又、振動により体感的に報知してもよい。更に、これらを組み合わせて採用してもよい。   A signal is output to an alarm 600 serving as a notification unit according to the degree of deterioration of the capacitor unit 300 determined by the SOH monitor 400. In the present embodiment, the “predetermined process” performed by the alarm as the notification means is an alarm sound. Note that the notification means is not limited to this, and visual notification such as a light emitting body such as an LED or a display on an operation panel may be used, or notification may be made sensibly through vibration. Furthermore, you may employ | adopt combining these.

次に図2を用いて説明する。図2は、キャパシタユニット300と昇降圧コンバータユニット201とインバータ700とのシステム構成図である。   Next, it demonstrates using FIG. FIG. 2 is a system configuration diagram of the capacitor unit 300, the buck-boost converter unit 201, and the inverter 700.

キャパシタユニット300には、キャパシタセルが集合したキャパシタ本体301と、このキャパシタ本体301の安全装置として機能するヒューズ303が備わっている。キャパシタユニット300は、誘導リアクタンスを有効に利用するためのリアクトル305を介して、昇降圧コンバータユニット201と接続されている。この昇降圧コンバータユニット201は、図1で説明した充放電制御部200によって制御されている。昇降圧コンバータユニット201には、昇降圧コンバータ202が備わっている。この昇降圧コンバータ202によって、キャパシタユニット300への充電電圧を調整したり、キャパシタユニット300からの放電電圧をコントロールしている。昇降圧コンバータユニット201は、インバータ700と接続されており、このインバータ700を介して、作業機械の電動モータ(図示しない)と電気的に接続されている。なお、本実施形態においてはインバータ700は、1つのみ接続されているが、複数接続することも可能である。   The capacitor unit 300 includes a capacitor body 301 in which capacitor cells are gathered and a fuse 303 that functions as a safety device for the capacitor body 301. The capacitor unit 300 is connected to the step-up / down converter unit 201 via a reactor 305 for effectively using inductive reactance. The step-up / down converter unit 201 is controlled by the charge / discharge control unit 200 described with reference to FIG. The step-up / down converter unit 201 includes a step-up / down converter 202. The step-up / down converter 202 adjusts the charging voltage to the capacitor unit 300 and controls the discharging voltage from the capacitor unit 300. The step-up / down converter unit 201 is connected to an inverter 700, and is electrically connected to an electric motor (not shown) of the work machine via the inverter 700. In the present embodiment, only one inverter 700 is connected, but a plurality of inverters 700 may be connected.

本実施形態においては、蓄電池としてキャパシタユニット300が採用されている。このキャパシタユニット300におけるキャパシタ本体301は、例えば、図3のような構成とされている。ここでは、1つのキャパシタセルが20個直列に接続されて1つのモジュールを形成し、更にこのモジュールが7つ直列に接続されて1つのバンクを形成している。更に、このバンクが4並列に接続されることによってキャパシタ本体301を構成している。例えば、キャパシタセル1個当たりの定格電圧を2.7Vとして設計すると、1モジュール当りの定格電圧は54Vとなり、更に、1バンク当たりの定格電圧は378Vとなる。勿論、キャパシタの構成が前述した構成例に限定されるものではない。又、本発明における蓄電池がキャパシタに限定されるものでもない。   In the present embodiment, a capacitor unit 300 is employed as a storage battery. The capacitor main body 301 in the capacitor unit 300 is configured as shown in FIG. 3, for example. Here, 20 capacitor cells are connected in series to form one module, and 7 modules are further connected in series to form one bank. Further, the capacitor main body 301 is configured by connecting the banks in four parallel. For example, when the rated voltage per capacitor cell is designed to be 2.7 V, the rated voltage per module is 54 V, and the rated voltage per bank is 378 V. Of course, the configuration of the capacitor is not limited to the configuration example described above. Further, the storage battery in the present invention is not limited to the capacitor.

〔SOCモニタ〕
続いて、図1で示したSOCモニタ500について説明する。
[SOC monitor]
Next, the SOC monitor 500 shown in FIG. 1 will be described.

このSOCモニタ500は、蓄電池であるキャパシタユニット300の充電量を算出可能である。ここで算出されたキャパシタユニット300の充電量の情報を利用して、バッテリ状態管理部100における充電/放電の切換えの判断や、作業機械全体のエネルギーマネージメントの動力配分の調整が可能である。即ち、作業機械の運転中は常にこのキャパシタユニット300の充電量を算出しておくのが望ましい。   The SOC monitor 500 can calculate the charge amount of the capacitor unit 300 that is a storage battery. By using the information on the charge amount of the capacitor unit 300 calculated here, it is possible to determine the switching of charge / discharge in the battery state management unit 100 and to adjust the power distribution of the energy management of the entire work machine. That is, it is desirable to always calculate the charge amount of the capacitor unit 300 during operation of the work machine.

キャパシタユニットの充電量は、SOC(State Of Charge)というパラメータを用いて判断する。   The amount of charge of the capacitor unit is determined using a parameter called SOC (State Of Charge).

このSOCは、キャパシタユニット300の定格電圧時(前述したキャパシタの構成例でいえば例えば378V)の蓄電エネルギーEに対する現時点(SOC測定時)での蓄電エネルギーE´との比(E´/E)で表わすものである。   This SOC is the ratio (E ′ / E) of the stored energy E ′ at the current time (at the time of SOC measurement) to the stored energy E at the rated voltage of the capacitor unit 300 (for example, 378 V in the configuration example of the capacitor described above). It is represented by

より具体的に、図4を用いて説明する。図4は、キャパシタユニットの等価回路図である。   This will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the capacitor unit.

キャパシタ本体301の静電容量値をC、キャパシタ本体301の定格電圧値をVCP0とすると、キャパシタユニット301の定格電圧時の蓄電エネルギーEは次の式で表わされる。

Figure 2011064063
When the capacitance value of the capacitor body 301 is C and the rated voltage value of the capacitor body 301 is VCP0, the stored energy E at the rated voltage of the capacitor unit 301 is expressed by the following equation.
Figure 2011064063

同様に、キャパシタ本体301の電圧が定格電圧値にまで達しておらず、例えばキャパシタ本体301電圧値(開放電圧値)がVCP1のとき(現時点)の蓄電エネルギーE’は次の式で表わされる。

Figure 2011064063
Similarly, when the voltage of the capacitor body 301 does not reach the rated voltage value, for example, the stored energy E ′ when the capacitor body 301 voltage value (open voltage value) is VCP1 (current time) is expressed by the following equation.
Figure 2011064063

しかしながら、このとき実際にキャパシタ本体301の開放電圧値(VCP)のみを計測することは不可能である。即ち、キャパシタユニット300には内部抵抗(抵抗値RS)が存在しており、電圧降下が生じているからである。よって計測したとしても、この内部抵抗(抵抗値RS)による電圧降下が生じた後の電圧を計測していることになる。この内部抵抗(抵抗値RS)による電圧の降下分は、内部抵抗(抵抗値RS)に流れる電流と内部抵抗値を積算することにより求められるので、この電圧降下が生じた実際のキャパシタユニット300の電圧値をVCとすると、VCは次の式で表わされる。

Figure 2011064063
However, at this time, it is impossible to actually measure only the open circuit voltage value (VCP) of the capacitor body 301. That is, the capacitor unit 300 has an internal resistance (resistance value RS), which causes a voltage drop. Therefore, even if measured, the voltage after the voltage drop due to the internal resistance (resistance value RS) is measured. Since the voltage drop due to the internal resistance (resistance value RS) is obtained by integrating the current flowing through the internal resistance (resistance value RS) and the internal resistance value, the actual capacitor unit 300 in which this voltage drop has occurred. If the voltage value is VC, VC is expressed by the following equation.
Figure 2011064063

又、キャパシタユニット300の充電量を示すSOCの値は、前述したようにキャパシタユニット300の定格電圧時の蓄電エネルギーEに対する、現時点(SOC計測時)でのキャパシタユニット300の蓄電エネルギーE´との比であるから、
SOC=E’/E・・・・・・(4)
となる。
In addition, the SOC value indicating the charge amount of the capacitor unit 300 is equal to the stored energy E ′ of the capacitor unit 300 at the present time (at the time of SOC measurement) with respect to the stored energy E at the rated voltage of the capacitor unit 300 as described above. Because it is a ratio
SOC = E '/ E (4)
It becomes.

よって、前記説明した式(1)乃至(4)から導くと、このSOCは以下の式で表わされる。

Figure 2011064063
Therefore, when derived from the above-described equations (1) to (4), this SOC is expressed by the following equation.
Figure 2011064063

続いて、図5のフローチャートを用いて、このSOCの具体的な計測の流れ(SOCモニタ500がキャパシタユニット300の充電量を計測する順序)について説明する。   Next, a specific flow of measurement of the SOC (the order in which the SOC monitor 500 measures the charge amount of the capacitor unit 300) will be described using the flowchart of FIG.

最初に、SOCモニタ500が起動される(S501)。   First, the SOC monitor 500 is activated (S501).

次に、キャパシタユニット300の電流値Iを読み込む(S502)。   Next, the current value I of the capacitor unit 300 is read (S502).

次に、キャパシタユニット300の電流値Iが読み込めたかどうかが判断される(S503)。ここで、電流値Iが読み込めていれば次のステップS504へと進み、電流値Iが読み込めていない場合にはステップS502へと戻る。   Next, it is determined whether or not the current value I of the capacitor unit 300 has been read (S503). If the current value I has been read, the process proceeds to the next step S504. If the current value I has not been read, the process returns to step S502.

次に、キャパシタユニット300の電圧値VCを読み込む(S504)。   Next, the voltage value VC of the capacitor unit 300 is read (S504).

次に、キャパシタユニット300の電圧値VCが読み込めたかどうかが判断される。このとき電圧値VCが読み込めている場合には次のステップS506へと進み、電圧値VCが読み込めていない場合にはステップS504へと戻る。   Next, it is determined whether or not the voltage value VC of the capacitor unit 300 has been read. If the voltage value VC is read at this time, the process proceeds to the next step S506, and if the voltage value VC is not read, the process returns to step S504.

次に、キャパシタユニット300の内部抵抗値RSを読み込む(S506)。   Next, the internal resistance value RS of the capacitor unit 300 is read (S506).

次に、このキャパシタユニット300の内部抵抗値RSが読み込めたかどうかが判断される(S507)。このとき内部抵抗値RSが読み込めている場合には次のステップS508へと進み、内部抵抗値RSが読み込めていない場合には、ステップS506へと戻る。   Next, it is determined whether or not the internal resistance value RS of the capacitor unit 300 has been read (S507). At this time, if the internal resistance value RS is read, the process proceeds to the next step S508, and if the internal resistance value RS is not read, the process returns to step S506.

次に、これら読み込んだ3つのデータを基にSOCを計算する(S508)。   Next, the SOC is calculated based on these three read data (S508).

次に、算出したSOCの値を出力して(S509)、終了する。   Next, the calculated SOC value is output (S509), and the process ends.

なお、フローチャートには示していないが、ここで説明したSOC計測の流れは、予め設定したSOC計測間隔のパラメータに基づいて、その間隔毎に繰り返して計測される。   Although not shown in the flowchart, the flow of the SOC measurement described here is repeatedly measured at each interval based on a preset SOC measurement interval parameter.

図6は、図5のフローチャートの流れにおける記号の名称及び各値の参照先を表した表である。   FIG. 6 is a table showing the name of the symbol and the reference destination of each value in the flow of the flowchart of FIG.

記号VCP0は、キャパシタ本体301の定格電圧値であり、この値は予め設定されたパラメータを参照して読み込まれる。VCは、キャパシタユニット300の(現時点の、SOH計測時の)電圧値であり、充放電制御部200からの出力値を参照して読み込まれる。Iは、キャパシタユニットの(現時点の、SOH計測時の)電流値であり、この値も充放電制御部200からの出力値を参照して読み込まれる。RSは、キャパシタユニット300の内部抵抗値のことであり、この値はSOHモニタ400(詳細は後述する)から出力される値を参照して読み込まれる。なお、作業機械を始動してから停止させるまでの間は、作業機械の始動時にSOHモニタ400から出力された内部抵抗値RSを使用しつづけるため、一定となる。tSOCは、SOCの計測間隔を示しており、この値は予め設定したパラメータを参照してその設定した間隔毎にSOCの計測(図5で示したフローチャート)が実行される。   Symbol VCP0 is a rated voltage value of the capacitor body 301, and this value is read with reference to a preset parameter. VC is a voltage value (at the time of SOH measurement) of the capacitor unit 300, and is read with reference to an output value from the charge / discharge control unit 200. I is a current value (at the time of SOH measurement) of the capacitor unit, and this value is also read with reference to an output value from the charge / discharge control unit 200. RS is an internal resistance value of the capacitor unit 300, and this value is read by referring to a value output from the SOH monitor 400 (details will be described later). It should be noted that the internal resistance value RS output from the SOH monitor 400 at the time of starting the work machine is continuously used until the work machine is started and then stopped. tSOC indicates an SOC measurement interval, and the SOC measurement (flowchart shown in FIG. 5) is executed at each set interval with reference to a preset parameter.

上述したような流れのもとでSOCが計測されると、図7に示すようなグラフとなる。図7は、SOCの計測経過を示したグラフである。   When the SOC is measured under the flow as described above, a graph as shown in FIG. 7 is obtained. FIG. 7 is a graph showing the progress of SOC measurement.

キャパシタユニット300の電圧値VC及び電流値Iは運転時において常に変化しているので、作業機械の運転中は絶えず(tSOCに基づいた間隔毎に)SOCの値が計測されている。   Since the voltage value VC and the current value I of the capacitor unit 300 are constantly changing during operation, the value of the SOC is constantly measured during the operation of the work machine (at intervals based on tSOC).

〔SOHモニタ〕
続いて図8乃至図12を用いてSOHモニタ400について説明する。
[SOH monitor]
Next, the SOH monitor 400 will be described with reference to FIGS.

蓄電池であるキャパシタユニット300は、長期間の使用や、過放電・過充電、及び発熱等によって、キャパシタユニット300の内部抵抗の増加や、静電容量の減少が発生し、徐々にキャパシタユニット300の特性が変化してしまう。よって、作業機械の運転中に、キャパシタユニット300が適切な充放電を行なうためには、予めキャパシタユニット300の劣化状態を計測して把握しておく必要がある。これを把握しておくことによって、バッテリーマネージメント、更には作業機械全体のエネルギーマネージメントを効率よく行うことが可能となる。更に、所定の劣化レベルとなった場合にその旨を報知することによって、蓄電池の交換を促し、劣化による弊害、即ち、作業機械の動作ができなかったり、動作が遅くなったり、更に、各動作(例えば推進、持ち上げ、掘削など)において規定の力が発揮できない等の弊害の発生を未然に防止することが可能となる。   The capacitor unit 300, which is a storage battery, causes an increase in internal resistance or a decrease in capacitance due to long-term use, overdischarge / overcharge, heat generation, and the like. The characteristics will change. Therefore, in order for the capacitor unit 300 to perform appropriate charge / discharge during operation of the work machine, it is necessary to measure and grasp the deterioration state of the capacitor unit 300 in advance. By grasping this, it becomes possible to efficiently perform battery management and further energy management of the entire work machine. Further, when a predetermined deterioration level is reached, the fact is notified to prompt the replacement of the storage battery, and the adverse effects caused by the deterioration, that is, the operation of the work machine cannot be performed or the operation is slowed down. It is possible to prevent the occurrence of adverse effects such as the inability to exert a specified force (for example, propulsion, lifting, excavation, etc.).

キャパシタユニットの劣化度は、SOH(State Of Health)というパラメータを用いて判断する。   The degree of deterioration of the capacitor unit is determined using a parameter called SOH (State Of Health).

SOHモニタ400では、キャパシタユニット300の内部抵抗値RSの増加量を指標として、キャパシタユニット300の劣化度を判定している。より具体的には、キャパシタユニット300の使用前の内部抵抗値(例えば、新品時の値や、キャパシタユニット300を作業機械に搭載して実際に使用する前に事前に計測した値、更には後述する内部抵抗値判定手段により判定された当該キャパシタユニット300の初期の値)RS0と、現時点(SOH計測時)での内部抵抗値RSとの比で表わし、計測時点での内部抵抗値RSが使用前の内部抵抗値RS0のn倍(劣化度係数)となったときにそのキャパシタユニット300の寿命として設定する。このときの劣化時計数(n)は任意に設定可能なパラメータ(第2のパラメータ)であり、作業機械の種類や、使用する蓄電池の種類に応じて設定する。例えば、作業機械の使用頻度が高く、蓄電池の充放電の性能が燃料消費率や運転性能に大きく影響するような場合には、蓄電池を早目に交換することのメリットが大きいため劣化度係数を低めに設定し、そうでない場合には高めに設定して蓄電池の交換コストを低減することが可能になる。又、蓄電池により動作させる部位の性質により設定値を決めることもできる。即ち、頻繁に動作が繰り返される部位である場合には、上記と同じく燃料消費率や運転性能に大きく影響するため劣化度係数を低めに設定し、早目の交換を促し、そうでない場合には高めに設定して蓄電池の交換コストを低減することが可能になる。勿論、ユーザーの意向に合わせて設定することも可能である。   In the SOH monitor 400, the degree of deterioration of the capacitor unit 300 is determined using the increase amount of the internal resistance value RS of the capacitor unit 300 as an index. More specifically, the internal resistance value before use of the capacitor unit 300 (for example, a value at the time of a new product, a value measured in advance before the capacitor unit 300 is actually used after being mounted on a work machine, and further described later. This is expressed as a ratio between the initial value RS0 of the capacitor unit 300 determined by the internal resistance value determination means and the internal resistance value RS at the present time (at the time of SOH measurement), and the internal resistance value RS at the time of measurement is used. The lifetime of the capacitor unit 300 is set when n times the previous internal resistance value RS0 (deterioration coefficient). The number of deteriorated clocks (n) at this time is a parameter (second parameter) that can be arbitrarily set, and is set according to the type of work machine and the type of storage battery to be used. For example, if the working machine is used frequently and the charging / discharging performance of the storage battery greatly affects the fuel consumption rate or the operating performance, the deterioration factor coefficient can be calculated because the merit of replacing the storage battery early is great. It is possible to reduce the replacement cost of the storage battery by setting it lower and setting it higher otherwise. Moreover, a set value can also be determined by the property of the site | part operated with a storage battery. In other words, if it is a part where the operation is frequently repeated, the deterioration factor coefficient is set low because it greatly affects the fuel consumption rate and the operating performance as described above, and prompt replacement is promoted. It is possible to reduce the replacement cost of the storage battery by setting it higher. Of course, it can be set according to the user's intention.

SOHの算出式は次式で表わされる。

Figure 2011064063
The calculation formula of SOH is expressed by the following formula.
Figure 2011064063

この式に基づくと、SOHの値は図8に示すように変化する。なお、劣化度係数(n)に「2」が設定されていると仮定して説明する。   Based on this equation, the value of SOH changes as shown in FIG. The description will be made assuming that “2” is set to the deterioration degree coefficient (n).

キャパシタユニット300の使用開始直後の内部抵抗値は、使用前(例えば新品時)のキャパシタ内部抵抗値であるRS0と略同一のため、2倍したRS0からRS0が差し引かれ、結局(6)式の分子はRS0となる。その結果、SOHは1となる。その後、キャパシタユニット300の使用に伴ってキャパシタユニット300の内部抵抗値RSは徐々に増大し、予め設定した劣化度係数に基づく値(使用前の内部抵抗値のn倍)となった時点でSOHが0となる。即ち、予め設定した蓄電池の寿命となる。   Since the internal resistance value immediately after the start of use of the capacitor unit 300 is substantially the same as RS0 which is the capacitor internal resistance value before use (for example, when it is new), RS0 is subtracted from the doubled RS0. The molecule is RS0. As a result, SOH becomes 1. Thereafter, as the capacitor unit 300 is used, the internal resistance value RS of the capacitor unit 300 gradually increases and reaches a value based on a preset deterioration factor (n times the internal resistance value before use). Becomes 0. That is, it becomes the life of the preset storage battery.

次に、図9及び図10を用いて、キャパシタユニット300の内部抵抗値の算出方法について具体的に説明する。図9は、昇降圧コンバータ運転状態におけるキャパシタユニットの内部抵抗計測時の等価回路図である。図10は、昇降圧コンバータ停止状態におけるキャパシタユニットの内部抵抗計測時の等価回路図である。   Next, a method for calculating the internal resistance value of the capacitor unit 300 will be specifically described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram when measuring the internal resistance of the capacitor unit in the operation state of the buck-boost converter. FIG. 10 is an equivalent circuit diagram when measuring the internal resistance of the capacitor unit when the buck-boost converter is stopped.

図9に示した等価回路から昇降圧コンバータ運転状態におけるキャパシタユニット300の内部抵抗RSは次の式で表わされる((3)式を参照。)。

Figure 2011064063
From the equivalent circuit shown in FIG. 9, the internal resistance RS of the capacitor unit 300 in the operation state of the buck-boost converter is expressed by the following formula (see formula (3)).
Figure 2011064063

従って、内部抵抗RSを算出するためには、キャパシタ本体301の開放電圧VCP1を計測する必要がある。SOCのところでも説明したが、この開放電圧値VCP1のみを計測することは不可能である。即ち、キャパシタユニット300には内部抵抗(抵抗値RS)が存在しており、電圧降下が生じているからである。よって計測したとしても、この内部抵抗(抵抗値RS)による電圧降下が生じた後の電圧を計測していることになる。この内部抵抗(抵抗値RS)による電圧の降下分は、内部抵抗(抵抗値RS)に流れる電流と内部抵抗値を積算することにより求められるので、次式が成立する。

Figure 2011064063
Therefore, in order to calculate the internal resistance RS, it is necessary to measure the open circuit voltage VCP1 of the capacitor body 301. As described in the SOC, it is impossible to measure only the open circuit voltage value VCP1. That is, the capacitor unit 300 has an internal resistance (resistance value RS), which causes a voltage drop. Therefore, even if measured, the voltage after the voltage drop due to the internal resistance (resistance value RS) is measured. Since the voltage drop due to the internal resistance (resistance value RS) is obtained by integrating the current flowing through the internal resistance (resistance value RS) and the internal resistance value, the following equation is established.
Figure 2011064063

ここで、内部抵抗RSによる電圧降下が生じていないとすれば、開放電圧VCP1とキャパシタユニット300の電圧値は一致することになる。即ち、図10に示したように、キャパシタユニット300に流れる電流Iを0としたときのキャパシタユニット300の電圧値をVC0とすると、VC0は、電流I=0のため、キャパシタ本体301の開放電圧値VCP1と一致し、次の式が成立する。

Figure 2011064063
Here, if the voltage drop due to the internal resistance RS does not occur, the open circuit voltage VCP1 and the voltage value of the capacitor unit 300 match. That is, as shown in FIG. 10, assuming that the voltage value of the capacitor unit 300 when the current I flowing through the capacitor unit 300 is 0 is VC0, VC0 is the open circuit voltage of the capacitor body 301 because the current I = 0. In agreement with the value VCP1, the following equation holds.
Figure 2011064063

従って、キャパシタユニット300に電流が流れているとき(I≠0)のキャパシタユニット300の電圧値VCと、キャパシタユニット300に電流が流れていないとき(I=0)のキャパシタユニット300の電圧値VC0とを測定すれば、上記(7)式に代入すると次式が成立する。

Figure 2011064063
Accordingly, the voltage value VC of the capacitor unit 300 when current flows through the capacitor unit 300 (I ≠ 0) and the voltage value VC0 of the capacitor unit 300 when current does not flow through the capacitor unit 300 (I = 0). If the above is measured, substituting it into the above equation (7), the following equation is established.
Figure 2011064063

ここで、キャパシタユニット300への電流の制御(I=0 or I≠0)は、昇降圧コンバータ202のON/OFFによって実現することが可能である。   Here, control of the current to the capacitor unit 300 (I = 0 or I ≠ 0) can be realized by ON / OFF of the buck-boost converter 202.

その結果、上記(6)式を用いてSOHの算出が可能となる。   As a result, SOH can be calculated using the above equation (6).

再度(6)式を示す。

Figure 2011064063
Equation (6) is shown again.
Figure 2011064063

このように、本実施形態での内部抵抗算出手段は、キャパシタユニット(蓄電池)300に電流が流れていないときの蓄電池の電圧と、電流が流れているときの蓄電池の電圧とから内部抵抗値を算出する手段である。   Thus, the internal resistance calculation means in this embodiment calculates the internal resistance value from the voltage of the storage battery when no current flows through the capacitor unit (storage battery) 300 and the voltage of the storage battery when the current flows. It is a means for calculating.

この(6)式に先ほど求めた内部抵抗値RSを代入すると、次の式が成立する。

Figure 2011064063
Substituting the previously determined internal resistance value RS into this equation (6), the following equation is established.
Figure 2011064063

この(11)式を用いて、キャパシタユニット300の劣化度(SOH)を算出することが可能となる。   Using this equation (11), the deterioration degree (SOH) of the capacitor unit 300 can be calculated.

次に、ここまで説明したSOHの具体的な計測の流れ(SOHモニタ400がキャパシタユニット300の劣化度を計測する順序)について説明する。   Next, a specific flow of SOH measurement described so far (the order in which the SOH monitor 400 measures the deterioration degree of the capacitor unit 300) will be described.

図11は、SOHモニタ400のフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart of the SOH monitor 400.

最初に、SOCモニタ500が起動される(S1201)。   First, the SOC monitor 500 is activated (S1201).

次に、昇降圧コンバータ202の運転指令を「停止」に設定する(S1202)。   Next, the operation command of the buck-boost converter 202 is set to “stop” (S1202).

次に、昇降圧コンバータの運転状態フラグを見る(S1203)。   Next, the operation state flag of the buck-boost converter is viewed (S1203).

次に、コンバータ運転状態フラグが「停止」であるか否かが判断される(S1204)。ここで、コンバータ運転状態フラグが「停止」であれば次のステップS1205へと進み、コンバータ運転状態フラグが「停止」でない場合にはステップS1202へと戻る。   Next, it is determined whether or not the converter operation state flag is “stop” (S1204). If the converter operation state flag is “stop”, the process proceeds to the next step S1205. If the converter operation state flag is not “stop”, the process returns to step S1202.

次に、キャパシタユニット300の電流値Iを計測する(S1205)。   Next, the current value I of the capacitor unit 300 is measured (S1205).

次に、キャパシタユニット300の電流値Iが「0」であるか否かが判断される(S1206)。このとき電流値Iが「0」である場合には次のステップS1207へと進み、電流値Iが「0」でない場合にはステップS1205へと戻る。   Next, it is determined whether or not the current value I of the capacitor unit 300 is “0” (S1206). At this time, if the current value I is “0”, the process proceeds to the next step S1207, and if the current value I is not “0”, the process returns to step S1205.

次に、キャパシタユニット300の電圧値VC0(電流値が0のときのキャパシタユニットの電圧値)を読み込む(S1207)。   Next, the voltage value VC0 of the capacitor unit 300 (the voltage value of the capacitor unit when the current value is 0) is read (S1207).

次に、このキャパシタユニット300の電圧値VC0が読み込めたかどうかが判断される(S1208)。このときキャパシタユニット300の電圧値VC0が読み込めている場合には次のステップS1209へと進み、読み込めていない場合には、ステップS1207へと戻る。次に、昇降圧コンバータ202を起動して、キャパシタユニット300への充電を開始する(S1209)。即ち、キャパシタユニット300に電流が流れるようにする。   Next, it is determined whether or not the voltage value VC0 of the capacitor unit 300 has been read (S1208). At this time, if the voltage value VC0 of the capacitor unit 300 is read, the process proceeds to the next step S1209, and if not, the process returns to step S1207. Next, the buck-boost converter 202 is activated to start charging the capacitor unit 300 (S1209). That is, a current flows through the capacitor unit 300.

次に、電流が流れている状態でのキャパシタユニット300の電圧値VC及び電流値Iを読み込む(S1210)。   Next, the voltage value VC and current value I of the capacitor unit 300 in a state where current is flowing are read (S1210).

次に、キャパシタユニット300の電圧値VC及び電流値Iが読み込めたか否かが判断される(S1211)。このとき電圧値VC及び電流値Iが読み込め手いる場合には、ステップS1212へと進み、電圧値VC及び電流値Iが読み込めていない場合には、ステップS1210へと戻る。   Next, it is determined whether the voltage value VC and current value I of the capacitor unit 300 have been read (S1211). At this time, if the voltage value VC and the current value I are read, the process proceeds to step S1212. If the voltage value VC and the current value I are not read, the process returns to step S1210.

次に、前記説明した算出式を利用して、キャパシタユニット300の内部抵抗値RSを算出する(S1212)。   Next, the internal resistance value RS of the capacitor unit 300 is calculated using the above-described calculation formula (S1212).

ここまで説明したステップS1201〜ステップS1212までが本発明における内部抵抗値算出手段に相当する。   Steps S1201 to S1212 described so far correspond to the internal resistance value calculating means in the present invention.

次に、予め設定されている2つのパラメータ(使用前のキャパシタ内部抵抗値RS0(第1のパラメータ)、劣化度係数n(第2のパラメータ))を読み込む(S1213)。   Next, two preset parameters (capacitor internal resistance value RS0 (first parameter) before use, deterioration factor n (second parameter)) before use are read (S1213).

次に、この両パラメータが読み込めたか否かが判断される(S1214)。このとき両パラメータが読み込めている場合には、ステップS1215へと進み、両パラメータが読み込めていない場合には、ステップS1213へと戻る。   Next, it is determined whether or not both parameters have been read (S1214). If both parameters are read at this time, the process proceeds to step S1215. If both parameters are not read, the process returns to step S1213.

次に、読み込んだ情報をもとにSOHを算出する(S1215)。   Next, SOH is calculated based on the read information (S1215).

次に、算出した値が「0(第3のパラメータ)」以下であるか否かが判断される(S1216)。このとき算出した値が「0」以下である場合には、ステップS1217へと進み、算出した値が「0」以下でない場合には終了する。   Next, it is determined whether or not the calculated value is “0 (third parameter)” or less (S1216). If the calculated value is “0” or less, the process proceeds to step S1217. If the calculated value is not “0” or less, the process ends.

ここまで説明したステップS1213〜ステップS1216までが本発明における劣化状態判定手段に相当する。このように、本実施形態における劣化状態判定手段は、蓄電池毎に設定される第1のパラメータ(RS0)と、作業機械の種類に応じて設定される第2のパラメータ(n)と、前記内部抵抗値算出手段により算出された内部抵抗値(RS)に依存して、即ち、第1のパラメータ(RS0)及び第2のパラメータ(n)及び内部抵抗値(RS)の3つのデータを用いて導き出された数値と、予め設定された第3のパラメータとを比較して劣化状態を判定する判定手段である。   Steps S1213 to S1216 described so far correspond to the deterioration state determination means in the present invention. Thus, the deterioration state determination means in this embodiment includes the first parameter (RS0) set for each storage battery, the second parameter (n) set according to the type of work machine, and the internal Depending on the internal resistance value (RS) calculated by the resistance value calculation means, that is, using three data of the first parameter (RS0), the second parameter (n), and the internal resistance value (RS). It is a determination unit that compares the derived numerical value with a preset third parameter to determine the deterioration state.

次に、アラームを出力して(S1217)、終了する。   Next, an alarm is output (S1217), and the process ends.

なお、ここで説明したSOHモニタの機能は、作業機械が始動して、キャパシタユニット(蓄電池)300に蓄電が可能となる前に実行される。より具体的には、作業機械にキーが差し込まれた後であって、エンジンが始動して当該作業機械が作業ないしは移動可能な状態になるまでの間に実行される。   The function of the SOH monitor described here is executed before the work machine is started and the capacitor unit (storage battery) 300 can be charged. More specifically, it is executed after the key is inserted into the work machine and before the engine is started and the work machine is in a workable or movable state.

図12は、図11のフローチャートの流れにおける記号の名称及び各値の参照先を表した表である。   FIG. 12 is a table showing the name of the symbol and the reference destination of each value in the flow of the flowchart of FIG.

記号VC0は、コンバータ停止時のキャパシタユニット300の電圧値であり、この値は充放電制御部200からの出力値を参照して読み込まれる。VCは、コンバータ運転時のキャパシタユニット300の電圧値であり、この値も充放電制御部200からの出力値を参照して読み込まれる。RS0は、使用前のキャパシタユニット300の内部抵抗値であり、この値は予め設定されたパラメータ(第1のパラメータ)を参照して読み込まれる。Iは、キャパシタユニット300の電流値であり、この値も充放電制御部200からの出力値を参照して読み込まれる。nは、劣化度係数であり、この値は予め設定されたパラメータ(第2のパラメータ)を参照して読み込まれる。   Symbol VC0 is a voltage value of capacitor unit 300 when the converter is stopped, and this value is read with reference to an output value from charge / discharge control unit 200. VC is a voltage value of the capacitor unit 300 during the converter operation, and this value is also read with reference to an output value from the charge / discharge control unit 200. RS0 is an internal resistance value of the capacitor unit 300 before use, and this value is read with reference to a preset parameter (first parameter). I is the current value of the capacitor unit 300, and this value is also read with reference to the output value from the charge / discharge control unit 200. n is a deterioration degree coefficient, and this value is read with reference to a preset parameter (second parameter).

このように、蓄電池の電力を利用して作動する電動モータと、蓄電池の内部抵抗値を算出するための内部抵抗値算出手段と、該内部抵抗値算出手段により算出された内部抵抗値を利用して、蓄電池の劣化状態を判定するための劣化状態判定手段と、この判定手段の判定結果に基づいて所定の処理を行う報知手段とを備えて作業機械を構成することにより、作業機械の始動時に蓄電池の劣化状態を知ることができる。   As described above, the electric motor that operates using the power of the storage battery, the internal resistance value calculating means for calculating the internal resistance value of the storage battery, and the internal resistance value calculated by the internal resistance value calculating means are used. When the work machine is started, a deterioration state determination unit for determining the deterioration state of the storage battery and a notification unit that performs predetermined processing based on the determination result of the determination unit are configured. It is possible to know the deterioration state of the storage battery.

なお、背景技術での説明を含め、作業機械としてショベルを例に説明しているが、本発明での「作業機械」はショベルに限定されるものではなく、その他に、例えば、リフティングマグネット等の作業機械、自走式クラッシャ、アスファルトフィニッシャ等の道路機械、クレーン等の建設機械なども含まれるものである。   It should be noted that the excavator is described as an example of the working machine including the description in the background art, but the “working machine” in the present invention is not limited to the excavator, and other examples include a lifting magnet and the like. This includes work machines, road machines such as self-propelled crushers and asphalt finishers, and construction machines such as cranes.

なお、実施形態の説明において使用した数式は、あくまでも一例であって、この数式以外の数式によって算出されることを除外するものではない。   Note that the mathematical expressions used in the description of the embodiments are merely examples, and do not exclude calculation using mathematical expressions other than the mathematical expressions.

本発明は、広く作業機械に適用することができる。   The present invention can be widely applied to work machines.

100・・・バッテリ状態管理部
200・・・充放電制御部
201・・・昇降圧コンバータユニット
202・・・昇降圧コンバータ
300・・・キャパシタユニット
301・・・キャパシタ本体
400・・・SOHモニタ
500・・・SOCモニタ
600・・・アラーム
700・・・インバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Battery state management part 200 ... Charge / discharge control part 201 ... Buck-boost converter unit 202 ... Buck-boost converter 300 ... Capacitor unit 301 ... Capacitor main body 400 ... SOH monitor 500 ... SOC monitor 600 ... Alarm 700 ... Inverter

Claims (7)

蓄電池と、
該蓄電池の電力を利用して作動する電動モータと、
前記蓄電池の内部抵抗値を算出するための内部抵抗値算出手段と、
該内部抵抗値算出手段により算出された内部抵抗値を利用して、前記蓄電池の劣化状態を判定するための劣化状態判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記蓄電池の劣化状態を知らせる報知手段と、
を備えた作業機械。
A storage battery,
An electric motor that operates using the power of the storage battery;
An internal resistance value calculating means for calculating an internal resistance value of the storage battery;
A deterioration state determination means for determining a deterioration state of the storage battery using the internal resistance value calculated by the internal resistance value calculation means;
Informing means for informing the deterioration state of the storage battery based on the determination result of the determining means;
Working machine with.
請求項1において、
前記内部抵抗値算出手段は、前記蓄電池に電流が流れていないときの前記蓄電池の電圧と、前記蓄電池に電流が流れているときの前記蓄電池の電圧とから内部抵抗値を算出する手段である
ことを特徴とする作業機械。
In claim 1,
The internal resistance value calculating means is a means for calculating an internal resistance value from a voltage of the storage battery when no current flows through the storage battery and a voltage of the storage battery when current is flowing through the storage battery. A working machine characterized by
請求項1又は2において、
前記劣化状態判定手段は、蓄電池毎に設定される第1のパラメータと、作業機械の種類に応じて設定される第2のパラメータと、前記内部抵抗値算出手段により算出された内部抵抗値とに依存して劣化状態を判定する判定手段である
ことを特徴とする作業機械。
In claim 1 or 2,
The deterioration state determining means includes a first parameter set for each storage battery, a second parameter set according to the type of work machine, and an internal resistance value calculated by the internal resistance value calculating means. A work machine characterized by being a determination means that relies on and determines a deterioration state.
請求項3において、
前記劣化状態判定手段は、前記第1のパラメータ及び前記第2のパラメータ及び前記内部抵抗値の3つのデータを用いて導き出された数値と、予め設定された第3のパラメータとを比較して判定する判定手段である
ことを特徴とする作業機械。
In claim 3,
The deterioration state determining means is determined by comparing a numerical value derived using the three data of the first parameter, the second parameter, and the internal resistance value with a preset third parameter. A working machine characterized by being a determination means.
請求項3又は4において、
前記第1のパラメータは、前記蓄電池の定格内部抵抗値である
ことを特徴とする作業機械。
In claim 3 or 4,
The working machine, wherein the first parameter is a rated internal resistance value of the storage battery.
請求項3又は4において、
前記第1のパラメータは、前記内部抵抗値判定手段により判定された当該蓄電池の初期の内部抵抗値である
ことを特徴とする作業機械。
In claim 3 or 4,
The work machine characterized in that the first parameter is an initial internal resistance value of the storage battery determined by the internal resistance value determining means.
蓄電池と、該蓄電池の電力を利用して作動する電動モータを備えた作業機械が始動して、前記蓄電池に蓄電可能な状態になる前に、
前記蓄電池の内部抵抗値を算出するステップと、
算出された内部抵抗値を利用して、前記蓄電池の劣化状態を判定するステップと、
判定結果に基づいて所定の処理を行うステップと
を有する作業機械の運転開始方法。
Before a working machine equipped with a storage battery and an electric motor that operates using the power of the storage battery is started and can be stored in the storage battery,
Calculating an internal resistance value of the storage battery;
Determining a deterioration state of the storage battery using the calculated internal resistance value;
And a step of performing a predetermined process based on the determination result.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2990542A3 (en) * 2014-08-29 2016-05-11 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Hybrid construction machine
JP2017166874A (en) * 2016-03-14 2017-09-21 株式会社東芝 Storage battery evaluation device, storage battery, storage battery evaluation method, and program

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5186690B2 (en) 2008-03-21 2013-04-17 株式会社小松製作所 Method and apparatus for determining deterioration state of power storage device in hybrid construction machine
JP2009294102A (en) * 2008-06-05 2009-12-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method of measuring internal resistance of electric storage device and internal resistance measuring apparatus
JP5384039B2 (en) * 2008-06-16 2014-01-08 住友重機械工業株式会社 Method for measuring internal resistance of storage battery in working machine and internal resistance measuring device
JP5704676B2 (en) * 2008-06-25 2015-04-22 住友重機械工業株式会社 Hybrid work machine
JP5329187B2 (en) * 2008-11-19 2013-10-30 住友重機械工業株式会社 Hybrid construction machine
CN102216198B (en) 2008-11-18 2014-09-10 住友重机械工业株式会社 Working machine
JP5306786B2 (en) * 2008-11-19 2013-10-02 住友重機械工業株式会社 Servo control system and work machine
JP5283515B2 (en) * 2009-01-09 2013-09-04 住友重機械工業株式会社 Capacitor degradation judgment method and work machine
EP2383862A4 (en) 2009-01-28 2017-11-22 Sumitomo Heavy Industries, LTD. Hybrid working machine and electricity storage control apparatus
JP5116787B2 (en) * 2009-03-05 2013-01-09 住友重機械工業株式会社 Hybrid work machine
EP2418504B1 (en) 2009-04-01 2019-09-11 Sumitomo Heavy Industries, LTD. Hybrid operating machinery
JP5100696B2 (en) * 2009-04-09 2012-12-19 住友重機械工業株式会社 Hybrid work machine
WO2010143628A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-16 住友重機械工業株式会社 Hybrid excavator and manufacturing method therefor
US8922228B2 (en) 2009-09-15 2014-12-30 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Control method and a control apparatus in a hybrid type construction apparatus
CN102596616A (en) * 2009-12-17 2012-07-18 道依茨股份公司 Mobile work machine having an integrated starter generator
JP5398647B2 (en) * 2010-06-21 2014-01-29 日立建機株式会社 Hybrid construction machine
JP5425721B2 (en) * 2010-06-22 2014-02-26 住友重機械工業株式会社 Hybrid work machine
JP5459713B2 (en) * 2010-07-06 2014-04-02 日立建機株式会社 Electric construction machine
KR101892594B1 (en) * 2011-01-28 2018-08-28 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 Shovel
JP5574538B2 (en) * 2011-02-03 2014-08-20 日立建機株式会社 Work machine
EP2728701B1 (en) * 2011-06-28 2019-07-24 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Shovel, and method for controlling shovel
JP5867039B2 (en) 2011-12-09 2016-02-24 コベルコ建機株式会社 Hybrid construction machinery
JP5726929B2 (en) * 2013-02-08 2015-06-03 住友重機械工業株式会社 Construction machine and method for controlling construction machine
JP6376777B2 (en) 2013-07-30 2018-08-22 住友重機械工業株式会社 Work machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001003397A (en) * 1999-06-25 2001-01-09 Kobe Steel Ltd Controller of hybrid construction machine
JP2001016891A (en) * 1999-06-29 2001-01-19 Kobe Steel Ltd Construction machine
JP2002242234A (en) * 2001-02-19 2002-08-28 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd Hybrid shovel
JP2002325379A (en) * 2001-04-27 2002-11-08 Kobe Steel Ltd Power controller of hybrid construction machine
JP2004056937A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Nissan Motor Co Ltd Electricity accumulation system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004045235A (en) * 2002-07-12 2004-02-12 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Method of estimating internal resistance, method of estimating charged condition, and method of determining start of engine
JP2004257785A (en) * 2003-02-25 2004-09-16 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Battery status detection system
JP2004320923A (en) * 2003-04-17 2004-11-11 Tsubakimoto Chain Co Method of judging service lifetime of battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001003397A (en) * 1999-06-25 2001-01-09 Kobe Steel Ltd Controller of hybrid construction machine
JP2001016891A (en) * 1999-06-29 2001-01-19 Kobe Steel Ltd Construction machine
JP2002242234A (en) * 2001-02-19 2002-08-28 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd Hybrid shovel
JP2002325379A (en) * 2001-04-27 2002-11-08 Kobe Steel Ltd Power controller of hybrid construction machine
JP2004056937A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Nissan Motor Co Ltd Electricity accumulation system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2990542A3 (en) * 2014-08-29 2016-05-11 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Hybrid construction machine
US9726205B2 (en) 2014-08-29 2017-08-08 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Hybrid construction machine
JP2017166874A (en) * 2016-03-14 2017-09-21 株式会社東芝 Storage battery evaluation device, storage battery, storage battery evaluation method, and program

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