JP2014187735A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電セルで構成される蓄電器を有するショベルに関する。 The present invention relates to an excavator having a power storage device including a plurality of power storage cells.
従来、直列接続された複数個のキャパシタ（セル）と、セル毎に設けられた均等化回路とを有する蓄電装置を搭載するショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an excavator equipped with a power storage device having a plurality of capacitors (cells) connected in series and an equalization circuit provided for each cell (for example, see Patent Document 1).
特許文献１に開示された均等化回路は、セルの電極間電圧（セル電圧）を抵抗で分圧して検出素子で検出する。そして、均等化回路は、検出したセル電圧が作動電圧以上になっているか否かを判定する。検出したセル電圧が作動電圧以上であれば、均等化回路は、半導体スイッチをオンとして、該当するセルからバイパス回路経由で電流をリークさせる。これにより、該当するセルの電圧を小さくすることができる。
The equalization circuit disclosed in
このように、特許文献１に開示された均等化回路は、セル電圧が作動電圧以上のセルを個別に放電させ、当該セルのセル電圧が作動電圧となるように制御して複数のセルのセル電圧を均等化する。
As described above, the equalization circuit disclosed in
上述のセル電圧の均等化は、セルからの放電電流をバランス回路で消費するだけなので、例えばショベルの運転停止中にも実行することができる。すなわち、ショベルがキーオフされたら、均等化回路によりセル電圧が所定電圧以上のセルを個別に放電させ、当該セルのセル電圧が所定電圧となるように制御することができる。これにより、ショベルのキーオフ中にもセル電圧を均等化し、所定電圧より高いセル電圧とならないようにしておくことで、キーオフ中でも高い電圧に維持されることによるセルの劣化を抑制することができる。 The above-described equalization of the cell voltage only consumes the discharge current from the cell by the balance circuit, and can therefore be executed even when the excavator is stopped. That is, when the excavator is keyed off, it is possible to control the cells so that the cell voltage of the cell becomes the predetermined voltage by discharging the cells whose cell voltage is equal to or higher than the predetermined voltage by the equalization circuit. Thereby, the cell voltage is equalized even during the key-off of the shovel so that the cell voltage does not become higher than the predetermined voltage, so that the deterioration of the cell due to the high voltage being maintained even during the key-off can be suppressed.
ここで、ショベルがキーオフした時点では、キーオン中の充放電によりセルの温度は上昇した状態に維持されており、セルの温度が高い状態においてセル電圧を均等化することとなる。セルの温度が高い状態では、セルの内部抵抗は小さくなっており、充放電の際のセル電圧の変動幅は小さい。したがって、均等化により設定されるセル電圧の所定電圧は、通常、セル電圧の上限値に近い値に設定される。 Here, when the excavator is keyed off, the cell temperature is maintained in an increased state due to charging / discharging during key-on, and the cell voltage is equalized when the cell temperature is high. When the cell temperature is high, the internal resistance of the cell is small, and the fluctuation range of the cell voltage during charging and discharging is small. Accordingly, the predetermined voltage of the cell voltage set by equalization is normally set to a value close to the upper limit value of the cell voltage.
ところが、このようにキーオフ後に均等化回路によりセル電圧を低減した後、ある程度の時間が経過すると、キーオフ中はセルの充放電は行なわれないので、セルの温度は周囲温度に向けて低下する。このとき、セルの温度の低下に伴ってセルの内部抵抗は上昇し、その結果、充放電の際のセル電圧の変動幅は大きくなる。したがって、セルの温度が低下してセル電圧の変動幅が大きくなった状態で、ショベルがキーオンされて充放電電流がセルに流れると、セル電圧は容易に上限値（最大使用電圧）を超えてしまうおそれがある。 However, after a certain amount of time has elapsed after the cell voltage is reduced by the equalization circuit after the key-off, the cell is not charged or discharged during the key-off, so that the cell temperature decreases toward the ambient temperature. At this time, the internal resistance of the cell increases as the cell temperature decreases, and as a result, the fluctuation range of the cell voltage during charge / discharge increases. Therefore, when the excavator is turned on and charge / discharge current flows into the cell with the cell temperature decreasing and the cell voltage fluctuation range increasing, the cell voltage easily exceeds the upper limit (maximum operating voltage). There is a risk that.
上述の問題に鑑み、本発明は、キーオフ時にセルの温度が低下した後にキーオンされたときにでも、セル電圧が上限値を超えないようにしたショベルを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an excavator in which the cell voltage does not exceed the upper limit even when the key is turned on after the temperature of the cell is lowered at the time of key-off.
上述の目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、前記蓄電セルの蓄電率を制御する蓄電率制御部と、前記蓄電セルの各々のセル電圧を検出する電圧検出部とを有し、前記蓄電率制御部は、ショベルのキーオフ中において、前記蓄電器の温度が所定の温度より低い場合に、セル電圧が所定値以上の蓄電セルを放電させることで当該蓄電セルの蓄電率を低減するショベルが提供される。 In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, a lower traveling body, an upper revolving body that is pivotably mounted on the lower traveling body, and a plurality of revolving bodies that are mounted on the upper revolving body. A storage battery having a storage cell; a storage rate control unit for controlling a storage rate of the storage cell; and a voltage detection unit for detecting a cell voltage of each of the storage cells. During the key-off, when the temperature of the capacitor is lower than a predetermined temperature, there is provided a shovel that reduces the storage rate of the storage cell by discharging the storage cell having a cell voltage equal to or higher than a predetermined value.
本発明の実施形態によれば、キーオフ中にセルの温度が低下した際に適度なセル電圧となるまで、セルの蓄電率を低減させることができる。これにより、キーオフ時にセルの温度が低下した後にキーオンされたときでも、セル電圧が上限値を超えないようにすることができる。 According to the embodiment of the present invention, the storage rate of a cell can be reduced until an appropriate cell voltage is reached when the temperature of the cell decreases during key-off. Thus, the cell voltage can be prevented from exceeding the upper limit value even when the key is turned on after the temperature of the cell is lowered at the time of key-off.
図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、一実施形態によるショベルの側面図である。図１に示すショベルはハイブリッド型ショベルであるが、本発明はハイブリッド型ショベルに限られず、電気負荷の駆動用電源として蓄電器を備えているものであれば、どのような型のショベルにも適用することができる。 FIG. 1 is a side view of an excavator according to an embodiment. Although the shovel shown in FIG. 1 is a hybrid excavator, the present invention is not limited to the hybrid excavator, and can be applied to any type of excavator as long as it has a capacitor as a power source for driving an electric load. be able to.
図１に示すように、ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が設けられる。また、上部旋回体３には、キャビン１０及び動力源が搭載される。
As shown in FIG. 1, an
図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを太い実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system of the shovel shown in FIG. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a one-dot chain line.
機械式駆動部としてのエンジン１１及びアシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに変速機１３の入力軸に接続されている。変速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。
The
コントロールバルブ１７は、油圧系の制御を行う制御装置である。コントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。
The
電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電用のキャパシタ又はバッテリである蓄電器を含む蓄電装置１２０が接続されている。本実施形態では蓄電装置１２０は蓄電器として電気二重層キャパシタ（Electric Double Layer Capacitor（EDLC））等のキャパシタを含むものとする。また、蓄電装置１２０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。また、上述では蓄電器としてキャパシタを例として示したが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池（Lithium Ion Battery（LIB））等の充電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。
The
旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。
A
操作装置２６には、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及びレバー操作検出部としての圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。
A
インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８は、電動発電機１２が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から電動発電機１２に供給できる。また、電動発電機１２が回生運転をする際には、電動発電機１２により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。
The inverter 18 is provided between the
蓄電装置１２０は、インバータ１８とインバータ２０との間に配設されている。これにより、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくともどちらか一方が力行運転を行っている際には、蓄電装置１２０は、力行運転に必要な電力を供給できる。また、蓄電装置１２０は、少なくともどちらか一方が回生運転を行っている際には、回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギとして蓄積できる。
The
インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１の運転制御を行う。これにより、インバータ２０は、旋回用電動機２１が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から旋回用電動機２１に供給できる。また、旋回用電動機２１が回生運転をする際には、旋回用電動機２１により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。
The inverter 20 is provided between the turning
なお、蓄電装置１２０の蓄電器の充放電制御は、蓄電器の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は回生運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、コントローラ３０によって行われる。
The charge / discharge control of the battery of the
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置であり、駆動制御部３２、電動旋回制御部４０、及び主制御部６０を含む。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。駆動制御部３２、電動旋回制御部４０及び主制御部６０は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される機能要素である。
The
また、コントローラ３０は、圧力センサ２９から入力される信号を速度指令に変換する演算処理部（図示せず。）を備える。これにより、レバー２６Ａの操作量は、旋回用電動機２１を回転駆動させるための速度指令（rad/s）に変換される。この速度指令は、駆動制御部３２、電動旋回制御部４０及び主制御部６０に入力される。
Further, the
駆動制御部３２は、電動発電機１２の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）、及び、蓄電器の充放電制御を行うための制御装置である。駆動制御部３２は、エンジン１１の負荷の状態と蓄電器の充電状態に応じて、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替える。駆動制御部３２は、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替えることにより、インバータ１８を介して蓄電器の充放電制御を行う。
The
図３は、蓄電装置１２０の回路図である。蓄電装置１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と、昇降圧コンバータ１００とＤＣバス１１０とを含む。ＤＣバス１１０は、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられている。キャパシタ電圧検出部１１２とキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電圧値とキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８及び２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。
The step-up / step-down
昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。
Switching control between the step-up / step-down operation of the buck-
以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８を介して蓄電装置１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。
In the configuration as described above, the electric power generated by the
昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、キャパシタ１９を接続するための電源接続端子１０４、及び、インバータ１８、２０を接続するための出力端子１０６を備える。昇降圧コンバータ１００の出力端子１０６とインバータ１８、２０との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。
The step-up / down
リアクトル１０１の一端は昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続され、他端は電源接続端子１０４に接続される。リアクトル１０１は、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０に供給するために設けられている。
One end of the
昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子（スイッチング素子）である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、コントローラ３０により、ゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。
The step-up
キャパシタ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図３には、蓄電器としてキャパシタ１９を示すが、キャパシタ１９の代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。
電源接続端子１０４は、キャパシタ１９が接続可能な端子であればよく、出力端子１０６は、インバータ１８、２０が接続可能な端子であればよい。一対の電源接続端子１０４の間には、キャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６の間には、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。
The
キャパシタ電圧検出部１１２は、キャパシタ１９の電圧値Ｖｃａｐを検出する。ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧値Ｖｄｃを検出する。平滑用のコンデンサ１０７は、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス電圧を平滑化するための蓄電素子である。この平滑用のコンデンサ１０７によって、ＤＣバス１１０の電圧は予め定められた電圧に維持されている。
The
キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子（Ｐ端子）側においてキャパシタ１９に流れる電流の値を検出する検出手段である。すなわち、キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子に流れる電流値Ｉ１を検出する。
The capacitor
昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がＤＣバス１１０に供給される。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。
In the buck-
ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加され、インバータ１８、２０を介して供給される回生電力がＤＣバス１１０から降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを通ってキャパシタ１９に供給される。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がキャパシタ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。
When the
本実施形態では、キャパシタ１９の正極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１４に、当該電源ライン１１４を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−１が設けられる。リレー１３０−１は、電源ライン１１４へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１５とキャパシタ１９の正極端子との間に配置されている。リレー１３０−１はコントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１４を遮断することで、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。
In the present embodiment, a relay 130-1 is provided as a circuit breaker capable of interrupting the
また、キャパシタ１９の負極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１７に、当該電源ライン１１７を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−２が設けられる。リレー１３０−２は、電源ライン１１７へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１８とキャパシタ１９の負極端子との間に配置されている。リレー１３０−２はコントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１７を遮断することで、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。なお、リレー１３０−１とリレー１３０−２を一つのリレーとして正極端子側の電源ライン１１４と負極端子側の電源ライン１１７の両方を同時に遮断してキャパシタ１９を切り離すこととしてもよい。
In addition, a relay 130-2 is provided as a circuit breaker capable of interrupting the
なお、実際には、コントローラ３０と昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂとの間には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するＰＷＭ信号を生成する駆動部が存在するが、図３では省略する。このような駆動部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。
In practice, a drive unit that generates a PWM signal for driving the boosting
図４は、キャパシタ１９の構成を示す概略図である。図４に示すように、蓄電器としてのキャパシタ１９は、複数の蓄電部としてのｎ個のキャパシタセル（以下、「蓄電セル」或いは単に「セル」と称する。）１９−１〜１９−ｎ（ｎは２以上の整数）と蓄電管理装置１４０とを含む。なお、図４では、電気駆動系を実線、電気制御系を破線でそれぞれ示す。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the
蓄電管理装置１４０は、キャパシタ１９の蓄電を管理する装置であり、放電回路部１４１−１〜１４１−ｎ及び蓄電率制御部１４２を含む。本実施形態では、蓄電管理装置１４０は、ショベルがキーオフ状態であるときに、一定時間間隔でキャパシタ１９から電力の供給を受けて動作可能な状態となる。なお、蓄電管理装置１４０は、２４Ｖバッテリ等の外部バッテリから電力の供給を受けてもよい。また、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０から離間して配置され、ＣＡＮ等の通信規格に準拠する通信線１４５を介してコントローラ３０に接続される。蓄電管理装置１４０とコントローラ３０とは無線通信を介して接続されてもよい。
The power
本実施形態では、ｎ個のセル１９−１〜１９−ｎの全ては直列に接続され、全てのセルに対して一つの蓄電管理装置１４０が設けられている。しかしながら、直列に接続されたセルを一つのグループとし、複数のグループが直列又は並列に接続され、グループ毎に一つの蓄電管理装置が設けられてもよい。また、複数の蓄電管理装置を制御する上位の蓄電管理装置が設けられてもよい。
In the present embodiment, all of the n cells 19-1 to 19-n are connected in series, and one power
なお、以下の説明では、便宜上、全てのセル１９−１〜１９−ｎをまとめてセル１９−ｎと称することもあり、各セルを１９−ｎと称することもある。放電回路部１４１−１〜１４１−ｎ、並びに、各放電回路部１４１−ｎの構成要素である後述のバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎ、放電抵抗１４８−１〜１４８−ｎ、電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎ、及び温度センサ１５０−１〜１５０ｎについても同様である。 In the following description, for convenience, all the cells 19-1 to 19-n may be collectively referred to as a cell 19-n, and each cell may be referred to as 19-n. Discharge circuit units 141-1 to 141-n, and later-described balance switches 146-1 to 146-n, discharge resistors 148-1 to 148-n, which are components of each discharge circuit unit 141-n, voltage measurement The same applies to the units 149-1 to 149-n and the temperature sensors 150-1 to 150 n.
放電回路部１４１−ｎは、各セルの蓄電率（ＳＯＣ）を必要に応じて低減するＳＯＣ低減機能を実現する電気回路である。なお、セルの蓄電率（ＳＯＣ）はセル電圧と関係があり、「蓄電率を低減する」ということは「セル電圧を低減する」ということと同義である。本実施形態では、放電回路部１４１−ｎは、蓄電率制御部１４２−ｎによる制御の下でＳＯＣ低減機能を実行する。ＳＯＣ低減機能は、セル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧を低減するためにセル１９−１〜１９−ｎの一部又は全部を放電させる機能である。 The discharge circuit unit 141-n is an electric circuit that realizes an SOC reduction function that reduces the storage rate (SOC) of each cell as necessary. The cell storage rate (SOC) is related to the cell voltage, and “reducing the storage rate” is synonymous with “reducing the cell voltage”. In the present embodiment, the discharge circuit unit 141-n performs the SOC reduction function under the control of the power storage rate control unit 142-n. The SOC reduction function is a function of discharging part or all of the cells 19-1 to 19-n in order to reduce the cell voltages of the cells 19-1 to 19-n.
具体的には、放電回路部１４１−ｎのそれぞれは、対応する１つのセル１９−ｎの両端に接続されている。例えば、図４に示すように、特定のセル１９−ｍ（ｍは１以上ｎ以下の整数）の２つの電極は均等化回路部１４１−ｍに接続されている。放電回路部１４１−ｍは、バランス用スイッチ１４６−ｍ及び放電抵抗１４８−ｍを有する。また、放電回路部１４１−ｍは、セル１９−ｍの２つの電極の間でバランス用スイッチ１４６−ｍ及び放電抵抗１４８−ｍを直列に、且つ、セル１９−ｍに対して並列に接続する。また、放電回路部１４１−ｍは、セル１９−ｍの電極間電圧を測定する電圧測定部１４９−ｍを含む。また、放電回路部１４１−ｎのそれぞれは、１又は複数のセルグループの両端に接続されてもよい。なお、セルグループは、直列に接続された複数のセル１９−ｎのグループである。 Specifically, each of the discharge circuit units 141-n is connected to both ends of the corresponding one cell 19-n. For example, as shown in FIG. 4, two electrodes of a specific cell 19-m (m is an integer of 1 to n) are connected to an equalization circuit unit 141-m. The discharge circuit unit 141-m includes a balance switch 146-m and a discharge resistor 148-m. The discharge circuit unit 141-m connects the balance switch 146-m and the discharge resistor 148-m in series between the two electrodes of the cell 19-m and in parallel to the cell 19-m. . Moreover, the discharge circuit unit 141-m includes a voltage measurement unit 149-m that measures the interelectrode voltage of the cell 19-m. Each of the discharge circuit units 141-n may be connected to both ends of one or a plurality of cell groups. The cell group is a group of a plurality of cells 19-n connected in series.
バランス用スイッチ１４６−ｎは、セル１９−ｎの放電を制御する開閉器であり、ＯＮ（導通）状態のときにセル１９−ｎを放電させ、ＯＦＦ（遮断）状態のときにセル１９−ｎの放電を停止させる。本実施形態では、バランス用スイッチ１４６−ｎは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成され、蓄電率制御部１４２からの制御信号に応じてＯＮ（導通）状態とＯＦＦ（遮断）状態とが切り替わる。
The balance switch 146-n is a switch that controls the discharge of the cell 19-n, and discharges the cell 19-n when in the ON (conducting) state, and discharges the cell 19-n when in the OFF (cut-off) state. Stop discharging. In the present embodiment, the balance switch 146-n is configured by an FET (field effect transistor), and is switched between an ON (conducting) state and an OFF (blocking) state in accordance with a control signal from the power storage
また、セル１９−１〜１９−ｎにはそれぞれ、例えばサーミスタ等よりなる温度センサ１５０−１〜１５０−ｎが設けられている。温度センサ１５０−１〜１５０−ｎはセル１９−１〜１９−ｎの温度を測定し、測定信号を蓄電率制御部１４２に供給する。温度センサ１５０−１〜１５０−ｎとしてサーミスタを用いた場合は、測定信号はサーミスタの抵抗値である。蓄電率制御部１４２は、温度センサ１５０−１〜１５０−ｎから供給された測定信号から対応するセルのセル温度を求め、蓄電率制御に用いる。なお、温度センサは一つでもよく、あるいは、複数個の温度センサを設けてもよい。また、セル温度ではなく、セル近傍の空気温度を測定することとしてもよい。
Each of the cells 19-1 to 19-n is provided with temperature sensors 150-1 to 150-n made of, for example, a thermistor. The temperature sensors 150-1 to 150-n measure the temperatures of the cells 19-1 to 19-n, and supply measurement signals to the storage
蓄電率制御部１４２は、セル１９−ｎの電圧Ｖｎを制御して蓄電率（ＳＯＣ）を制御する装置である。本実施形態では、蓄電率制御部１４２は、放電回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれを制御する。具体的には、蓄電率制御部１４２は、放電回路部１４１−１〜１４１−ｎからキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧測定値を個別に取得する。なお、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧の測定値（検出値）は、電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎによって個別に測定（検出）される。また、蓄電率制御部１４２は、バランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎに対して制御信号を出力し、バランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎのＯＮ（導通）／ＯＦＦ（遮断）状態を個別に制御する。
The storage
より具体的には、蓄電率制御部１４２は、ＣＡＮ等の通信規格に準拠する通信を介して放電回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれに接続される。そして、蓄電率制御部１４２は、所定の周期で放電回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれからセル電圧測定値を取得する。そして、蓄電率制御部１４２は、取得した１セットのセル電圧測定値の最大値、最小値、平均値等の統計値を算出する。
More specifically, the power storage
また、蓄電率制御部１４２は、所定の周期で温度センサ１５０−１〜１５０−ｎのそれぞれからセル温度を表す測定信号を取得し、セル温度測定値を求める。そして、蓄電率制御部１４２は、取得した１セットのセル温度測定値の最大値、最小値、平均値等の統計値を算出する。
In addition, the power storage
そして、蓄電率制御部１４２は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル温度測定値に基づいて、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのうち所定条件を満たすセルに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対して放電開始信号を出力する。例えば、蓄電率制御部１４２は、セル電圧が所定電圧Ｖｔｈより高いキャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対して放電開始信号を出力する。所定電圧Ｖｔｈは、予め設定された電圧値であり、後述のように温度により可変の電圧値である。
Then, based on the measured cell temperature values of the capacitor cells 19-1 to 19-n, the power storage
放電開始信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎはＯＮ（導通）状態に切り替わり、対応するキャパシタセル１９−ｎを放電させる。 Upon receiving the discharge start signal, the balance switch 146-n switches to the ON (conducting) state, and discharges the corresponding capacitor cell 19-n.
また、均等化制御部１４２は、放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎのセル電圧が所定電圧Ｖｔｈ未満となったら、対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対して放電停止信号を出力する。放電停止信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎは、ＯＦＦ（遮断）状態に切り替わり、対応するキャパシタセル１９−ｎの放電を停止させる。
Further, when the cell voltage of the capacitor cell 19-n that has started discharging becomes less than the predetermined voltage Vth, the
ここで、以上のような構成のショベルにおいて、キャパシタ１９を充放電する際のキャパシタ１９の端子電圧の変動について説明する。
Here, the fluctuation of the terminal voltage of the
図５はキャパシタの温度が高い状態においてキャパシタの充放電を行なったときの蓄電率（ＳＯＣ）の変化と端子電圧の変化を示すタイムチャートである。ショベルの運転中は、通常、キャパシタ１９の目標蓄電率（ＳＯＣ）を高めに設定することで、キャパシタ１９の端子電圧が高い範囲で使用する。キャパシタ１９の端子電圧が高い状態でキャパシタ１９を使用することで、充放電効率を上げるためである。例えば、ショベルの運転中は、図５（ｂ）に示すように、目標蓄電率を例えば最大蓄電率の７０％程度に設定する。これにより、図５（ｂ）に示すように、キャパシタ１９が放電するときには蓄電率（ＳＯＣ）は低下し、蓄電率を回復するために充電されて再び上昇するという変動が繰り返される。
FIG. 5 is a time chart showing a change in the storage rate (SOC) and a change in the terminal voltage when the capacitor is charged and discharged in a state where the temperature of the capacitor is high. During the operation of the shovel, the
このように充放電が繰り返されるとき、キャパシタ１９の端子電圧は、図５（ａ）に示すように、最大電圧と最小電圧の間の範囲で、最大電圧に近い側で変動する。ここで、最大電圧とはキャパシタの特性から決定される最大使用電圧のことであり、最小電圧とはキャパシタの特性から決定される最小使用電圧のことである。このときのキャパシタ１９の端子電圧の変動幅は、キャパシタ１９の温度が上昇していて内部抵抗が小さくなっているので、充放電電流の変動に伴う端子電圧の変動幅は小さい。これは、同じ電流がキャパシタ１９に流れても、温度が高いときのほうが内部抵抗が小さくなっており、電圧変動は小さくなるためである。したがって、キャパシタ１９の温度が高いときには、端子電圧は最大電圧に近い側で変動しているが、最大電圧を超えることはなく、最大電圧以下に維持されている。
When charging / discharging is repeated in this way, the terminal voltage of the
一方、キャパシタ１９の温度が低い状態では、キャパシタ１９の内部抵抗が大きくなるので、端子電圧の変動幅も大きくなる。図６はキャパシタの温度が低い状態においてキャパシタの充放電を行なったときの蓄電率（ＳＯＣ）の変化と端子電圧の変化を示すタイムチャートである。
On the other hand, when the temperature of the
キャパシタ１９の温度が低いときには、図６（ａ）に示すように、充放電電流がキャパシタに流れたときの端子電圧の変動幅が大きい。そのため、端子電圧が上昇したときに最大電圧を超えないように、目標蓄電率を低めに設定する。図６に示す例では、図６（ｂ）に示すように、目標蓄電率を最大蓄電率の例えば４０％程度に設定し、端子電圧の変動幅を全体的に低くすることで、端子電圧の最大値が最大電圧を超えないようにしている。
When the temperature of the
ここで、キャパシタ１９の温度が低い状態であるのにかかわらず、キャパシタ１９の蓄電率が高くなっている場合を考える。図７はキャパシタの温度が低く且つ蓄電率が高い状態において、キャパシタの充放電を行なったときの蓄電率（ＳＯＣ）の変化と端子電圧の変化を示すタイムチャートである。
Here, let us consider a case where the storage rate of the
このような条件においては、端子電圧の変動幅が大きくなり、図７（ａ）に示すように、放電から充電に切り替わったときの端子電圧の最大値が、最大電圧を超えてしまう。端子電圧が最大電圧を超えたり、最大電圧に近い電圧値まで上昇している時間が長いと、キャパシタ１９の劣化が促進されてしまう。また、端子電圧がキャパシタ１９の許容端子電圧まで到達して問題を生じるおそれがある。
Under such conditions, the fluctuation range of the terminal voltage increases, and as shown in FIG. 7A, the maximum value of the terminal voltage when switching from discharging to charging exceeds the maximum voltage. If the terminal voltage exceeds the maximum voltage or has risen to a voltage value close to the maximum voltage for a long time, the deterioration of the
このような条件は、例えば、キャパシタ１９の蓄電率が高い状態でショベルの運転が停止され、運転停止中にキャパシタの温度が下がり、その後ショベルの運転が開始された直後に生じ得る。
Such a condition may occur, for example, immediately after the operation of the excavator is stopped in a state where the storage rate of the
そこで、本実施形態では、上述の蓄電率制御部１４２がショベルの運転停止中にキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル温度を監視し、セル温度がある程度低下したら、温度の低下に対応してセルを放電させるように制御する。ショベルの運転停止中（キーオフ状態）に各キャパシタセル１９−１〜１９−ｎの蓄電率を下げておくことで、次に運転を開始した直後でも、端子電圧の最大値が最大電圧を超えないようにする蓄電率制御処理を達成することができる。
Therefore, in the present embodiment, the above-described power storage
以下、ショベルの運転停止中に実行される蓄電率制御処理について、図８を参照しながら説明する。図８は、上述の蓄電率制御部１４２が放電回路部１４１−１〜１４１−ｎを用いて行なう蓄電率制御処理のフローチャートである。
Hereinafter, the storage rate control process executed while the excavator is stopped will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart of the storage rate control process performed by the above-described storage
蓄電率制御処理は、ショベルの運転停止中、すなわちショベルのキーオフ中に行なわれる。ショベルの運転停止中とは、例えば、一日のショベルでの作業が終了してショベルがキーオフされてから、次の日にショベルで作業を始めるためにショベルがキーオンされるまでの間のことである。蓄電率制御処理は、ショベルの運転停止中に所定の時間間隔で繰り返し行なわれる。 The power storage rate control process is performed while the excavator is stopped, that is, when the excavator is keyed off. For example, when the excavator is stopped, it means that the excavator is keyed off after the excavator is turned off and the excavator is keyed off the next day. is there. The storage rate control process is repeatedly performed at predetermined time intervals while the excavator is stopped.
蓄電率制御処理の開始タイミングは、ショベルのコントローラ３０がタイマー等の時間に基づいて所定の時間間隔で繰り返し行なわれるように管理している。ショベルの運転停止中にコントローラ３０が蓄電率制御処理を開始するタイミングとなったと判断すると、蓄電管理装置１４０にキャパシタ１９からの電力を供給して、蓄電管理装置１４０を起動する。これにより、スリープ状態であった蓄電管理装置１４０は作動状態となる（ステップＳ１）。
The start timing of the storage rate control process is managed so that the
起動した蓄電管理装置１４０の蓄電率制御部１４２は、まず、各キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル温度をチェックし、セル温度の中の最小温度が高温閾値Ｔｈｉ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
The storage
セル温度の最小温度が高温閾値Ｔｈｉ以下ではない場合（ステップＳ２のＮＯ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
If the minimum cell temperature is not equal to or lower than the high temperature threshold Thi (NO in step S2), the process proceeds to step S17. In step S <b> 17, the power
一方、セル温度の最小温度が高温閾値Ｔｈｉ以下であった場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３では、蓄電率制御部１４２は、セル温度の中の最小温度が中温閾値Ｔｍｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
On the other hand, when the minimum cell temperature is equal to or lower than the high temperature threshold Thi (YES in step S2), the process proceeds to step S3. In step S3, the power storage
セル温度の最小温度が中温閾値Ｔｍｄ以上であった場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。 When the minimum cell temperature is equal to or higher than the medium temperature threshold Tmd (YES in step S3), the process proceeds to step S4.
ステップＳ４では、各キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧をチェックし、蓄電率制御部１４２は、セル電圧Ｖｎが高電圧閾値Ｖｈｉ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。セル電圧Ｖｎの判定は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎの各々について実施される。なお、セル電圧Ｖｎが高電圧閾値Ｖｈｉ以上であるか否かという判定条件を（条件Ａ）とする。
In step S4, the cell voltage of each capacitor cell 19-1 to 19-n is checked, and the storage
セル電圧Ｖｎが高電圧閾値Ｖｈｉ以上である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、（条件Ａ）が成立したセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを導通状態（ＯＮ）とする。これにより、当該セル１９−ｎはバランス用スイッチ１４６−ｎを通じて放電し、放電電流は放電抵抗１４８−ｎの発熱により消費される。 If the cell voltage Vn is equal to or higher than the high voltage threshold Vhi (YES in step S4), the process proceeds to step S5. In step S5, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition A) is satisfied is turned on (ON). As a result, the cell 19-n is discharged through the balance switch 146-n, and the discharge current is consumed by the heat generated by the discharge resistor 148-n.
セル１９−ｎの消費により、セル１９−ｎのセル電圧は低下し、その結果、セル１９−ｎの蓄電率（ＳＯＣ）も低下する。蓄電率制御部１４２は、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎを監視し、セル電圧Ｖｎが高電圧閾値Ｖｈｉ未満となったら、バランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。これにより、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎは高電圧閾値Ｖｈｉ以下に低減された状態となり、セル１９−ｎの蓄電率も高電圧閾値Ｖｈｉに対応する値まで低減された状態となる。
Due to the consumption of the cell 19-n, the cell voltage of the cell 19-n decreases, and as a result, the storage rate (SOC) of the cell 19-n also decreases. The storage
続いて、処理はステップＳ７に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ７のＮＯ）、処理はステップＳ４に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であると判定されると（ステップＳ７のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
Subsequently, the process proceeds to step S7, and the power storage
ここで、本実施の形態ではコントローラ３０が蓄電管理装置１４０を起動する例を示したが、蓄電管理装置１４０内に蓄電率制御部１４２を起動するための起動管理部を設けてもよい。この場合、蓄電率管理装置１４０内に設けられた起動管理部が蓄電率制御処理を開始するタイミングとなったと判断すると、蓄電率管理制御部１４２にキャパシタ１９からの電力を供給して、蓄電率制御部１４２を起動する。これにより、スリープ状態であった蓄電率制御部１４２は作動状態にすることができる（ステップＳ１）。これにより、キーオフと同時にコントローラ３０をスリープ状態にすることができる。
Here, although the example in which the
一方、ステップＳ４において、セル電圧Ｖｎが高電圧閾値Ｖｈｉ未満であると判定されると（ステップＳ４のＮＯ）、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６では、（条件Ａ）が成立しないセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。続いて、処理はステップＳ７に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in step S4 that the cell voltage Vn is less than the high voltage threshold Vhi (NO in step S4), the process proceeds to step S6. In step S6, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition A) is not satisfied is set in a non-conductive state (OFF). Subsequently, the process proceeds to step S7, and the power storage
全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ７のＮＯ）、処理はステップＳ４に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であると判定されると（ステップＳ７のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are not non-conductive (OFF) (NO in step S7), the process returns to step S4. The processing is continued for the next cell 19-n. If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are in the non-conductive state (OFF) (YES in step S7), the process proceeds to step S17. Then, the power
ここで、上述のステップＳ３において、セル温度の最小温度が中温閾値Ｔｍｄ未満であると判定された場合（ステップＳ３のＮＯ）、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、蓄電率制御部１４２は、セル温度の中の最小温度が低温閾値Ｔｌｏ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
If it is determined in step S3 described above that the minimum cell temperature is less than the medium temperature threshold Tmd (NO in step S3), the process proceeds to step S8. In step S8, the power storage
セル温度の最小温度が低温閾値Ｔｌｏ以上であった場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、蓄電率制御部１４２は、各キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧をチェックし、セル電圧Ｖｎが中電圧閾値Ｖｍｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。セル電圧Ｖｎの判定は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎの各々について実施される。なお、セル電圧Ｖｎが中電圧閾値Ｖｍｄ以上であるか否かという判定条件を（条件Ｂ）とする。
If the minimum cell temperature is equal to or higher than the low temperature threshold Tlo (YES in step S8), the process proceeds to step S9. In step S9, the storage
セル電圧Ｖｎが中電圧閾値Ｖｍｄ以上である場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、（条件Ｂ）が成立したセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを導通状態（ＯＮ）とする。これにより、当該セル１９−ｎはバランス用スイッチ１４６−ｎを通じて放電し、放電電流は放電抵抗１４８−ｎの発熱により消費される。 If the cell voltage Vn is equal to or higher than the medium voltage threshold Vmd (YES in step S9), the process proceeds to step S10. In step S10, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition B) is satisfied is turned on (ON). As a result, the cell 19-n is discharged through the balance switch 146-n, and the discharge current is consumed by the heat generated by the discharge resistor 148-n.
セル１９−ｎの消費により、セル１９−ｎのセル電圧は低下し、その結果、セル１９−ｎの蓄電率（ＳＯＣ）も低下する。蓄電率制御部１４２は、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎを監視し、セル電圧Ｖｎが中電圧閾値Ｖｍｄ未満となったら、バランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。これにより、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎは中電圧閾値Ｖｍｄ以下に低減された状態となり、セル１９−ｎの蓄電率も中電圧閾値Ｖｍｄに対応する値まで低減された状態となる。
Due to the consumption of the cell 19-n, the cell voltage of the cell 19-n decreases, and as a result, the storage rate (SOC) of the cell 19-n also decreases. The storage
続いて、処理はステップＳ１２に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ１２のＮＯ）、処理はステップＳ９に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であると判定されると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
Subsequently, the process proceeds to step S12, and the power storage
一方、ステップＳ９において、セル電圧Ｖｎが中電圧閾値Ｖｍｄ未満であると判定されると（ステップＳ９のＮＯ）、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、（条件Ｂ）が成立しないセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。続いて、処理はステップＳ１２に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in step S9 that the cell voltage Vn is less than the medium voltage threshold Vmd (NO in step S9), the process proceeds to step S11. In step S11, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition B) is not satisfied is set in a non-conductive state (OFF). Subsequently, the process proceeds to step S12, and the power storage
全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ１２のＮＯ）、処理はステップＳ９に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であると判定されると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are not non-conductive (OFF) (NO in step S12), the process returns to step S9. The processing is continued for the next cell 19-n. If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are in the non-conductive state (OFF) (YES in step S12), the process proceeds to step S17. Then, the power
ここで、上述のステップＳ８において、セル温度の最小温度が低温閾値Ｔｌｏ未満であると判定された場合（ステップＳ８のＮＯ）、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、蓄電率制御部１４２は、各キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧をチェックし、セル電圧Ｖｎが低電圧閾値Ｖｌｏ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。セル電圧Ｖｎの判定は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎの各々について実施される。なお、セル電圧Ｖｎが低電圧閾値Ｖｌｏ以上であるか否かという判定条件を（条件Ｃ）とする。
If it is determined in step S8 described above that the minimum cell temperature is less than the low temperature threshold Tlo (NO in step S8), the process proceeds to step S13. In step S13, the storage
セル電圧Ｖｎが低電圧閾値Ｖｌｏ以上である場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、（条件Ｃ）が成立したセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを導通状態（ＯＮ）とする。これにより、当該セル１９−ｎはバランス用スイッチ１４６−ｎを通じて放電し、放電電流は放電抵抗１４８−ｎの発熱により消費される。 When the cell voltage Vn is equal to or higher than the low voltage threshold Vlo (YES in step S13), the process proceeds to step S14. In step S14, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition C) is satisfied is turned on (ON). As a result, the cell 19-n is discharged through the balance switch 146-n, and the discharge current is consumed by the heat generated by the discharge resistor 148-n.
セル１９−ｎの消費により、セル１９−ｎのセル電圧は低下し、その結果、セル１９−ｎの蓄電率（ＳＯＣ）も低下する。蓄電率制御部１４２は、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎを監視し、セル電圧Ｖｎが低電圧閾値Ｖｌｏ未満となったら、バランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。これにより、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎは低電圧閾値Ｖｌｏ以下に低減された状態となり、セル１９−ｎの蓄電率も低電圧閾値Ｖｌｏに対応する値まで低減された状態となる。
Due to the consumption of the cell 19-n, the cell voltage of the cell 19-n decreases, and as a result, the storage rate (SOC) of the cell 19-n also decreases. The power storage
続いて、処理はステップＳ１６に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ１６のＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＮ）であると判定されると（ステップＳ１６のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
Subsequently, the process proceeds to step S16, and the power storage
一方、ステップＳ１３において、セル電圧Ｖｎが低電圧閾値Ｖｌｏであると判定されると（ステップＳ１３のＮＯ）、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、（条件Ｃ）が成立しないセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎを非導通状態（ＯＦＦ）とする。続いて、処理はステップＳ１６に進み、蓄電率制御部１４２は、全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であるか否かを判定する。
On the other hand, when it is determined in step S13 that the cell voltage Vn is the low voltage threshold Vlo (NO in step S13), the process proceeds to step S15. In step S15, the balance switch 146-n corresponding to the cell 19-n in which (Condition C) is not satisfied is set in a non-conductive state (OFF). Subsequently, the process proceeds to step S16, and the power storage
全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）では無いと判定されると（ステップＳ１６のＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻り、次のセル１９−ｎについて処理を続ける。全てのセル１９−１〜１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎが非導通状態（ＯＦＦ）であると判定されると（ステップＳ１６のＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進み、蓄電率制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０はスリープ状態とされ、今回の蓄電率制御処理は終了する。
If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are not non-conductive (OFF) (NO in step S16), the process returns to step S13. The processing is continued for the next cell 19-n. If it is determined that the balance switches 146-1 to 146-n corresponding to all the cells 19-1 to 19-n are non-conductive (OFF) (YES in step S16), the process proceeds to step S17. Then, the power
以上説明した蓄電率制御処理によれば、ショベルのキーオフ中に、キャパシタのセルを放電させて蓄電率を低減することで、セル電圧を低減することができる。蓄電率の低減度合は、セルの温度に基づいて決定される。すなわち、上述の蓄電率制御処理では、セル温度の最小温度が、高温閾値Ｔｈｉを超えている場合は、セル温度が高いので蓄電率を低減する必要は無いとして、セルの蓄電率制御は行なわない。 According to the power storage rate control process described above, the cell voltage can be reduced by discharging the cell of the capacitor and reducing the power storage rate during excavator key-off. The degree of reduction of the power storage rate is determined based on the cell temperature. That is, in the power storage rate control process described above, if the minimum cell temperature exceeds the high temperature threshold Thi, the cell storage rate control is not performed because it is not necessary to reduce the power storage rate because the cell temperature is high. .
一方、セルの最小温度が高温閾値Ｔｈｉ以下であり且つ中温閾値Ｔｍｄ以上である場合、すなわち高温閾値と中温閾値との間の温度である場合には、セル電圧が高い（高電圧閾値Ｖｈｉ以上）のセルに対して蓄電率を低減する処理（放電処理）を行うことでセル電圧を低減する。セル温度が高温閾値Ｔｈｉと中温閾値Ｔｍｄとの間の温度である場合には、セルの温度が低くなっているが、温度の低下はあまり大きくないとして、セル電圧の高いセルの蓄電率を温度の低下分に見合っただけ低減してセル電圧を下げている。 On the other hand, when the minimum temperature of the cell is not more than the high temperature threshold Thi and not less than the medium temperature threshold Tmd, that is, if the temperature is between the high temperature threshold and the medium temperature threshold, the cell voltage is high (above the high voltage threshold Vhi). The cell voltage is reduced by performing a process (discharge process) for reducing the storage rate on the cell. When the cell temperature is a temperature between the high temperature threshold value Thi and the intermediate temperature threshold value Tmd, the cell temperature is low, but the decrease in temperature is not so large, and the storage rate of the cell having a high cell voltage is set to the temperature. The cell voltage is lowered by a reduction corresponding to the decrease in the cell voltage.
また、セルの最小温度が中温閾値Ｔｍｄ以下であり且つ低温閾値Ｔｌｏ以上である場合、すなわち中温閾値Ｔｍｄと低温閾値Ｔｌｏとの間の温度である場合には、セル電圧が高い（中電圧閾値Ｖｍｄ以上）のセルに対して蓄電率を低減する処理（放電処理）を行うことでセル電圧を低減する。セル温度が中温閾値Ｔｍｄと低温閾値Ｔｌｏとの間の温度である場合には、セルの温度が低くなっているとして、セル電圧の高いセルの蓄電率を温度の低下分に見合っただけ低減するためセル電圧を下げている。 When the minimum temperature of the cell is equal to or lower than the medium temperature threshold Tmd and equal to or higher than the low temperature threshold Tlo, that is, when the temperature is between the medium temperature threshold Tmd and the low temperature threshold Tlo, the cell voltage is high (the medium voltage threshold Vmd). The cell voltage is reduced by performing a process (discharge process) for reducing the power storage rate on the above cells. When the cell temperature is between the middle temperature threshold value Tmd and the low temperature threshold value Tlo, it is assumed that the cell temperature is low, and the power storage rate of the cell having a high cell voltage is reduced in proportion to the decrease in temperature. Therefore, the cell voltage is lowered.
さらに、セルの最小温度が低温閾値Ｔｌｏ未満である場合には、セル電圧が高い（低電圧閾値Ｖｌｏ以上）のセルに対して蓄電率を低減する処理（放電処理）を行うことでセル電圧を低減する。セル温度が低温閾値Ｔｌｏ未満である場合には、セルの温度が非常に低くなっているとして、セル電圧の高いセルの蓄電率を温度の低下分に見合っただけ低減するためセル電圧を下げている。 Further, when the minimum temperature of the cell is lower than the low temperature threshold Tlo, the cell voltage is reduced by performing a process (discharge process) for reducing the storage rate on a cell having a high cell voltage (more than the low voltage threshold Vlo). Reduce. If the cell temperature is lower than the low temperature threshold Tlo, the cell temperature is assumed to be very low, and the cell voltage is lowered to reduce the storage rate of the cell having a high cell voltage in proportion to the temperature drop. Yes.
以上の処理では、測定した全てのセルの温度のうち最小温度をセル温度として、蓄電率低減のための条件としているが、測定した全てのセルの温度の平均値を用いてもよい。あるいは、全てのセルの温度からセル温度を求めるのではなく、例えば、全てのセルを代表する所定のセルを決めておき、当該所定のセルの温度のみを測定して、セル温度として用いることもできる。 In the above processing, the minimum temperature among the measured temperatures of all cells is set as the cell temperature, and the condition for reducing the power storage rate is used. However, an average value of the measured temperatures of all cells may be used. Alternatively, instead of obtaining the cell temperature from the temperature of all the cells, for example, a predetermined cell representing all the cells is determined, and only the temperature of the predetermined cell is measured and used as the cell temperature. it can.
また、上述の処理では、高温閾値Ｔｈｉ、中温閾値Ｔｍｄ、低温閾値Ｔｌｏという三段階の温度閾値を設定したが、三段階に限定することなく、より多くの段階の温度閾値を設定して、セル温度の低下に対してより細かい幅で蓄電率を制御してもよし、一段階のみでもよい。 In the above-described processing, the three-stage temperature thresholds, ie, the high-temperature threshold Thi, the intermediate-temperature threshold Tmd, and the low-temperature threshold Tlo, are set. The storage rate may be controlled with a finer width with respect to the decrease in temperature, or only one stage may be used.
１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １２・・・電動発電機 １３・・・変速機 １４・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １６・・・高圧油圧ライン １７・・・コントロールバルブ １８、２０・・・インバータ １９・・・キャパシタ １９−１〜１９−ｎ・・・キャパシタセル ２１・・・旋回用電動機 ２２・・・レゾルバ ２３・・・メカニカルブレーキ ２４・・・旋回変速機 ２５・・・パイロットライン ２６・・・操作装置 ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー ２６Ｃ・・・ペダル ２７・・・油圧ライン ２８・・・油圧ライン ２９・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３２・・・駆動制御部 ４０・・・電動旋回制御部 ６０・・・主制御部 １０１・・・リアクトル １０２Ａ・・・昇圧用ＩＧＢＴ １０２Ｂ・・・降圧用ＩＧＢＴ １０４・・・電源接続端子 １０６・・・出力端子 １０７・・・コンデンサ １１０・・・ＤＣバス １１１・・・ＤＣバス電圧検出部 １１２・・・キャパシタ電圧検出部 １１３・・・キャパシタ電流検出部 １１４、１１７・・・電源ライン １２０・・・蓄電装置 １４０・・・蓄電管理装置 １４１−１〜１４１−ｎ・・・放電回路部 １４２・・・蓄電率制御部 １４６−１〜１４６−ｎ・・・バランス用スイッチ １４８−１〜１４８−ｎ・・・放電抵抗 １４９−１〜１４９−ｎ・・・電圧測定部 １５０−１〜１５０−ｎ・・・温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、
前記蓄電セルの蓄電率を制御する蓄電率制御部と、
前記蓄電セルの各々のセル電圧を検出する電圧検出部と
を有し、
前記蓄電率制御部は、ショベルのキーオフ中において、前記蓄電器の温度が所定の温度より低い場合に、セル電圧が所定値以上の蓄電セルを放電させることで当該蓄電セルの蓄電率を低減するショベル。 A lower traveling body,
An upper swing body that is rotatably mounted on the lower traveling body;
A storage battery having a plurality of storage cells mounted on the upper swing body;
A storage rate control unit for controlling a storage rate of the storage cell;
A voltage detector for detecting a cell voltage of each of the storage cells,
The power storage rate control unit is configured to reduce a power storage rate of the power storage cell by discharging a power storage cell having a cell voltage equal to or higher than a predetermined value when the temperature of the power storage device is lower than a predetermined temperature during excavator key-off. .
前記蓄電率制御部は、前記蓄電セルの電圧が所定電圧まで低下したら、当該蓄電セルの放電を停止するショベル。 The excavator according to claim 1,
The power storage rate control unit is an excavator that stops discharging the power storage cell when the voltage of the power storage cell decreases to a predetermined voltage.
前記所定電圧は、前記蓄電器の温度によって可変であるショベル。 The excavator according to claim 2,
The excavator, wherein the predetermined voltage is variable depending on the temperature of the battery.
前記蓄電率制御部は、エンジンがキーオフの時に蓄電率を低減する処理を実行するショベル。 The excavator according to any one of claims 1 to 3,
The power storage rate control unit is a shovel that performs a process of reducing the power storage rate when the engine is key-off.
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