JP2015070690A - Device and method for charging power storage device for driving work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業機械駆動用蓄電装置の充電装置及び充電方法に関する。 The present invention relates to a charging device and a charging method for a power storage device for driving a work machine.
作業機械には、油圧ポンプを駆動する動力源として内燃機関に代えて電動機を採用し、電動機に電力を供給する蓄電装置を搭載した電気駆動式のものがある。電気駆動式作業機械の蓄電装置は、長時間の稼動を可能にするために、複数の蓄電池を直列接続して構成した蓄電池群を複数備え、各蓄電池群を並列に接続し、各蓄電池群を切り替えて電力を電動機に供給している。このような複数の蓄電池群を備えた蓄電装置では、一般的に各蓄電池群を切り替えて順番に充電するので、多大な充電時間を要する。そこで、充電時間の短縮のために、複数の蓄電池群を並列に接続して同時に充電する方法が考えられる。 Some work machines employ an electric drive instead of an internal combustion engine as a power source for driving a hydraulic pump, and are equipped with a power storage device that supplies electric power to the electric motor. In order to enable long-time operation, the power storage device of the electrically driven work machine includes a plurality of storage battery groups configured by connecting a plurality of storage batteries in series, and connects each storage battery group in parallel. The power is switched and supplied to the motor. In a power storage device provided with such a plurality of storage battery groups, each storage battery group is generally switched and charged in order, and therefore a long charging time is required. Therefore, in order to shorten the charging time, a method is conceivable in which a plurality of storage battery groups are connected in parallel and charged simultaneously.
複数の蓄電池(群)を並列に接続して充電する方法として、コストや手間をかけず、また昇降圧チョッパなどの特別な装置を用いなくとも、低圧電源から1回の充電操作で容易に効率良く充電するために、スイッチ装置によって全ての蓄電池を並列接続することにより、高電圧の蓄電池から低電圧の蓄電池へ電流を流して、複数の蓄電池の電圧が略同一の電圧になってから所定の時間経過後に充電を開始するものがある(特許文献1参照)。 As a method of charging by connecting multiple storage batteries (groups) in parallel, efficiency is easily achieved by a single charging operation from a low-voltage power source without the need for cost and labor and without using a special device such as a buck-boost chopper. In order to charge well, all the storage batteries are connected in parallel by the switch device, so that a current flows from the high-voltage storage battery to the low-voltage storage battery, and the voltage of the plurality of storage batteries becomes a predetermined voltage after the voltage becomes substantially the same. Some start charging after the passage of time (see Patent Document 1).
上記した特許文献1に記載された発明においては、蓄電池を並列接続することにより高電圧の蓄電池から低電圧の蓄電池へ電流を流して、複数の蓄電池の電圧が略同一の電圧になってから所定の時間経過後に充電を開始するため、複数の蓄電池の電圧が略同一の電圧になるまで充電せず、充電を開始するまでに多大な時間を要し、この間、建設機械の稼動を休止しなければならない。
In the invention described in
また、特許文献1に記載された発明においては、蓄電池を並列接続することにより高電圧の蓄電池から低電圧の蓄電池へ電流を流して、複数の蓄電池の電圧を略同一の電圧にするため、蓄電池間の電圧が大きく異なる場合には、高電圧の蓄電池から低電圧の蓄電池に大電流が流れ、接続配線や蓄電池が高温になり、安全性に問題が生じる場合がある。
Moreover, in the invention described in
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、安全性を確保し、かつ、充電時間の短縮を図ることができる作業機械用蓄電装置の充電装置及び充電方法を提供するものである。 The present invention has been made based on the above-described matters, and an object of the present invention is to provide a charging device and a charging method for a power storage device for a working machine that can ensure safety and shorten the charging time. Is.
上記目的を達成するため、第1の発明は、外部電源からの電力供給により充電される複数の蓄電池を直列に接続して構成した一方の蓄電池群と、前記一方の蓄電池群と並列に接続した他方の蓄電池群とを備えた作業機械用蓄電装置の充電装置であって、前記外部電源と前記各蓄電池群とをそれぞれ電気的に接続した状態と遮断した状態とに切り換えるスイッチと、前記各蓄電池群の電圧をそれぞれ検出する電圧センサと、前記各電圧センサからの検出値に基づいて、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断した場合に、低電圧側の蓄電池群のスイッチを閉状態に、高電圧側の蓄電池群のスイッチを開状態に制御し、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断した場合に、前記各スイッチを閉状態に制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided one storage battery group configured by connecting a plurality of storage batteries that are charged by power supply from an external power supply in series, and the one storage battery group connected in parallel. A storage device for a working machine comprising the other storage battery group, wherein the external power source and each of the storage battery groups are switched between a state of being electrically connected and a state of being shut off, and each of the storage batteries. When it is determined that there is a voltage difference between the one storage battery group and the other storage battery group based on the voltage sensor that detects the voltage of each group and the detection value from each voltage sensor, The switch of the low-voltage side storage battery group is closed and the switch of the high-voltage side storage battery group is controlled to be in the open state, and it is determined that the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage. If, before Each switch characterized by comprising a controller for controlling a closed state.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記コントローラは、前記各電圧センサからの検出値の差の絶対値を演算し、この演算結果と予め記憶した閾値とを比較し、前記演算結果が前記閾値より小さい場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断し、それ以外の場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the controller calculates an absolute value of a difference between detection values from the voltage sensors, compares the calculation result with a prestored threshold value, and calculates the calculation result. When the result is smaller than the threshold value, it is determined that the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage, and otherwise, between the one storage battery group and the other storage battery group It is characterized in that it is determined that there is a voltage difference.
さらに、第3の発明は、外部電源からの電力供給により充電される複数の蓄電池を直列に接続して構成した一方の蓄電池群と、前記一方の蓄電池群と並列に接続した他方の蓄電池群とを備えた作業機械用蓄電装置の充電方法であって、前記各蓄電池群の電圧を電圧センサでそれぞれ検出する手順と、前記電圧センサの検出値に基づいて、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じているか又は前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であるかを判断する手順と、前記判断する手順において前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断した場合に、高電圧側の蓄電池群と前記外部電源とを電気的に遮断し、低電圧側の蓄電池群を前記外部電源と電気的に接続して充電する手順と、前記判断する手順において前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断した場合に、前記各蓄電池群を前記外部電源と電気的に接続して充電する手順とを備えたことを特徴とする。 Furthermore, the third aspect of the invention relates to one storage battery group configured by connecting a plurality of storage batteries charged by power supply from an external power supply in series, and the other storage battery group connected in parallel to the one storage battery group. A method for charging a power storage device for a working machine comprising: a step of detecting a voltage of each of the storage battery groups with a voltage sensor; and based on a detection value of the voltage sensor, the one storage battery group and the other storage battery group A procedure for determining whether there is a voltage difference with the storage battery group or whether the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage, and the one storage battery group in the determining procedure; When it is determined that a voltage difference has occurred with the other storage battery group, the storage battery group on the high voltage side and the external power supply are electrically disconnected, and the storage battery group on the low voltage side is connected with the external power supply. Connect electrically to charge When it is determined that the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage in the procedure and the determination procedure, the storage battery groups are electrically connected to the external power source and charged. And a procedure.
また、第4の発明は、第3の発明において、前記判断する手順は、前記各電圧センサからの検出値の差の絶対値を演算する手順と、この演算結果と予め記憶した閾値とを比較する手順とを含み、前記演算結果が前記閾値より小さい場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間の電圧が略同一であると判断し、それ以外の場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断する手順であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the determining step is performed by comparing the step of calculating the absolute value of the difference between the detected values from the voltage sensors and the calculation result with a previously stored threshold value. And determining that the voltage between the one storage battery group and the other storage battery group is substantially the same when the calculation result is smaller than the threshold, and otherwise, the one storage battery It is a procedure for judging that a voltage difference is generated between the group and the other storage battery group.
本発明によれば、一方の蓄電池群と他方の蓄電池群との間に電圧差が生じている場合に低電圧側の蓄電池群のみを先行して充電し、一方の蓄電池群と他方の蓄電池群とが略同一の電圧になってから並列接続した各蓄電池群を同時に充電するので、高電圧側の蓄電池群から低電圧側の蓄電池群に大電流が流入することがなく、安全性を確保することができると共に、充電時間の短縮を図ることができる。 According to the present invention, when a voltage difference is generated between one storage battery group and the other storage battery group, only the storage battery group on the low voltage side is charged in advance, and one storage battery group and the other storage battery group are charged. Since the storage battery groups connected in parallel are charged at the same time after the voltage becomes substantially the same voltage, a large current does not flow from the storage battery group on the high voltage side to the storage battery group on the low voltage side, ensuring safety. In addition, the charging time can be shortened.
以下、作業機械としてバッテリ式油圧ショベルを例に挙げて本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置及び充電方法の実施の形態を図面を用いて説明する。
なお、本発明は、電動機の電力源として蓄電装置を備えた作業機械に適用が可能であり、バッテリ式油圧ショベルに限定されるものではない。例えば、蓄電装置を主動力源とするバッテリ式フォークリフト等の作業機械や電動機を内燃機関の補助動力とする、所謂ハイブリッド式の作業機械にも適用可能である。
Hereinafter, a battery-type hydraulic excavator will be described as an example of a work machine, and an embodiment of a charging device and a charging method for a power storage device for driving a work machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention can be applied to a work machine including a power storage device as a power source of an electric motor, and is not limited to a battery-type hydraulic excavator. For example, the present invention can also be applied to a so-called hybrid work machine in which a work machine such as a battery-type forklift that uses a power storage device as a main power source or an auxiliary power of an internal combustion engine that uses an electric motor.
図1乃至図3は本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態を示すもので、図1は本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態を適用した作業機械を示す側面図、図2は図1に示す本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態を適用した作業機械を示す平面図、図3は本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態を蓄電装置と共に示す構成図である。なお、図2中、図1に示した作業フロント4を一部省略している。
1 to 3 show an embodiment of a charging device for a power storage device for driving a work machine according to the present invention. FIG. 1 shows an embodiment of a charging device for a power storage device for driving a work machine according to the present invention. 2 is a side view showing the working machine, FIG. 2 is a plan view showing the working machine to which an embodiment of the charging device for the power storage device for driving the working machine of the present invention shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 3 is the working machine of the present invention. It is a block diagram which shows one Embodiment of the charging device of the electrical storage apparatus for a drive with an electrical storage apparatus. In FIG. 2, the
図1において、バッテリ式油圧ショベル1は、走行体2と、走行体2上に旋回可能に搭載された旋回体3と、旋回体3の前側に俯仰可能に装設した作業フロント4とを備えている。
In FIG. 1, a battery-type
走行体2は、トラックフレーム5と、トラックフレーム5の後端(図1の右側)に回転可能に支持され、走行用電動モータ(図示せず)により駆動する駆動輪6と、トラックフレーム5の前端(図1の左側)に回転可能に支持された遊動輪7と、駆動輪6と遊動輪7とに掛け回された履帯8とを備えている。
The
作業フロント4は、ブームシリンダ9aにより俯仰可能に旋回体3に取り付けたブーム9と、アームシリンダ10aにより回動可能にブーム9に取り付けたアーム10と、バケットシリンダ11aにより回動可能にアーム10の先端に設けたバケット11とを備えている。
The
旋回体3は、図1及び図2に示すように、走行体2上に旋回可能に搭載した旋回フレーム12と、旋回フレーム12の前側(図1及び図2の左側)に設けられ、オペレータが操作を行う運転室13と、旋回フレーム12の後端部(図1及び図2の右側)に設けたカウンターウェイト14と、運転室13とカウンターウェイト14との間に設け、蓄電装置30を収納した蓄電装置収納部15と、運転室13の右側方(図2の上側)に設け、油圧ポンプ21及び油圧ポンプ用電動モータ22を収納した油圧ポンプ収納部16と、運転室13と油圧ポンプ収納部16との間に設け、旋回用電動モータ23を有する旋回機構17とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the revolving
バッテリ式油圧ショベル1は、油圧ポンプ用電動モータ22で油圧ポンプ21を駆動し、ブームシリンダ9a、アームシリンダ10a、及びバケットシリンダ11aにそれぞれ圧油を供給することにより、ブーム9、アーム10、及びバケット11をそれぞれ駆動させている。また、旋回用電動モータ23により旋回体3を旋回させ、走行用電動モータ(図示せず)により走行体2を前後進させている。これらの油圧ポンプ用電動モータ22、旋回用電動モータ23、走行用電動モータは、蓄電装置30から電力の供給を受けている。
The battery-type
次に、本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態を図3を用いて説明する。なお、図3において、図1及び図2に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Next, an embodiment of a charging device for a power storage device for driving a work machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図3に示す充電装置は、外部電源100からの電力供給により蓄電装置30を充電するものである。蓄電装置30は、充電時にコネクタ25を介して外部電源100と電気的に接続される。
The charging device illustrated in FIG. 3 charges the
蓄電装置30は、複数(例えば、図3では5個)の蓄電池31を直列に接続して構成した第1の蓄電池群32と、複数(例えば、図3では5個)の蓄電池31を直列に接続して構成した第2の蓄電池群33とを備え、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを並列に接続したものである。
The
蓄電装置30は、前述した油圧ポンプ用電動モータ22(図2参照)、旋回用電動モータ23(図2参照)、走行用電動モータ(図示せず)を含む車体駆動系24に電気的に接続されており、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを切り換えて車体駆動系24の各電動モータ22、23に電力を供給している。
The
第1の蓄電池群32には、第1のスイッチ36が直列に接続されている。第1のスイッチ36は、第1の蓄電池群32と外部電源100とを電気的に接続された状態と遮断された状態とに切り換えるものである。第2の蓄電池群33には、第2のスイッチ37が直列に接続されている。第2のスイッチ37は、第2の蓄電池群33と外部電源100とを電気的に接続された状態と遮断された状態とに切り換えるものである。
A
第1の蓄電池群32の両端には、第1の蓄電池群32の電圧を検出する第1の電圧センサ38が接続されている。第2の蓄電池群33の両端には、第2の蓄電池群33の電圧を検出する第2の電圧センサ39が接続されている。第1の電圧センサ38及び第2の電圧センサ39はそれぞれ、コントローラ41に接続され、検出した電圧に対応した検出信号V1、V2をコントローラ41に出力する。
A
コントローラ41は、各電圧センサ38、39の検出信号V1、V2を入力する入力部42と、閾値及び設定値を予め記憶する記憶部43と、所定の演算及び比較判断を行う演算部44と、演算部44の判断に基づき各スイッチ36、37に開指令信号又は閉指令信号を出力する出力部45とを備えている。
The
記憶部43には、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33との間に電圧差が生じているか又は第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であるかを判断するために、演算部44の後述する演算結果|δV|と比較する閾値Vtが記憶されている。また、充電中の第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達したか否かを判断するために、各電圧センサ38、39からの検出信号V1、V2と比較する設定値Vcが記憶されている。
In the
演算部44は、後述するように、第1の電圧センサ38からの検出値V1と第2の電圧センサ39からの検出値V2の差の絶対値|δV|(=|V1−V2|)を演算し、この演算結果|δV|と記憶部43に記憶された閾値Vtを比較することで、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33との間に電圧差が生じているか又は第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であるかを判断する。第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33との間に電圧差が生じていると判断した場合には、低電圧側の蓄電池群のみを充電するために、低電圧側の蓄電池群のスイッチの閉指令信号を出力する。一方、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であると判断した場合には、並列接続された第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを同時に充電するために、各スイッチ36、37の閉指令信号を出力する。
As will be described later, the
また、演算部44は、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33の同時充電中に、各電圧センサ38、39からの検出値V1、V2と記憶部43に記憶された設定値Vcを比較することで、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達したか否かを判断する。満充電状態に達したと判断した場合に、各スイッチ36、37の開指令信号を出力する。
The
出力部45は、演算部44からの第1のスイッチ36の開指令信号又は閉指令信号を第1のスイッチ36に、演算部44からの第2のスイッチ37の開指令信号又は閉指令信号を第2のスイッチ37に出力する。
The
次に、本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態における充電方法を図3乃至図5を用いて説明する。
図4は図3に示す本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態における充電方法の一例を示すフローチャート図、図5は図3に示す本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態における充電方法の一例での各蓄電池群の充電率の推移を示す模式図であり、(a)は低電圧側の蓄電池群のみを先行して充電する状態を示す図、(b)は略同一の電圧になった各蓄電池群を同時に充電する状態を示す図である。図5中、斜線の領域は蓄電池群の蓄電率を、矢印は蓄電率の上昇を、破線矢印は、蓄電池群への電力供給を示す。なお、図4及び図5において、図1乃至図3に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, a charging method in an embodiment of a charging device for a power storage device for driving a work machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a charging method in the embodiment of the charging device for the power storage device for working machine drive of the present invention shown in FIG. 3, and FIG. 5 is the power storage device for driving the work machine of the present invention shown in FIG. It is a schematic diagram which shows transition of the charging rate of each storage battery group in an example of the charging method in one embodiment of this charging device, (a) shows the state of charging only the storage battery group on the low voltage side in advance. FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the storage battery groups having substantially the same voltage are charged simultaneously. In FIG. 5, the hatched area indicates the storage rate of the storage battery group, the arrow indicates the increase in the storage rate, and the broken line arrow indicates power supply to the storage battery group. 4 and FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 to FIG. 3 are the same parts, and detailed description thereof will be omitted.
先ず、上述のように構成された蓄電装置30の蓄電状態について説明する。図3に示す蓄電装置30は、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを切り換えて車体駆動系24に電力を供給しているので、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33は、通常、その使用状況に応じて蓄電残量が大きく異なっている。そのため、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33の電圧も蓄電残量に応じて大きく異なっている。
First, the power storage state of the
次に、本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置の一実施の形態における充電方法を説明する。この蓄電装置30を充電するために、外部電源100をコネクタ25を介して図3に示す充電装置に接続し、充電開始を指示するスイッチ(図示せず)の操作を行う。このことにより、コントローラ41は、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33の充電制御を開始する。
Next, a charging method in an embodiment of the charging device for the power storage device for driving a work machine according to the present invention will be described. In order to charge this
図4において、コントローラ41は、図3に示す第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37の両方に開指令信号を出力する(ステップS1)。これによって、第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37は開状態に制御され、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33は外部電源100と電気的に遮断された状態になる。
In FIG. 4, the
次に、図3に示す第1の電圧センサ38により検出された第1の蓄電池群32の電圧の検出信号V1及び第2の電圧センサ39により検出された第2の蓄電池群33の電圧の検出信号V2をそれぞれ取り込む(ステップS2)。
Next, the voltage detection signal V1 of the
次いで、コントローラ41は、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であるかを判断する(ステップS3)。具体的には、第1の電圧センサ38からの検出信号V1と第2の電圧センサ39からの検出信号V2の差の絶対値|δV|(=|V1−V2|)を演算し、この演算結果|δV|が図3に示す記憶部43に予め記憶された閾値Vtより小さいか否かで判断する。演算結果|δV|が閾値Vtより小さい場合には、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33は略同一の電圧であると判断し、ステップS16に進み、それ以外の場合には、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33との間に電圧差が生じている判断し、ステップS4に進む。
Next, the
蓄電装置30が上述した蓄電状態にある場合、すなわち、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33の電圧が大きく異なっている場合、ステップS3において、第1の電圧センサ38からの検出信号V1と第2の電圧センサ39からの検出信号V2との差の絶対値|δV|が閾値Vt以上である(NO)と判定し、第1の蓄電池群32が第2の蓄電池群33より低電圧であるか否かを判断する(ステップS4)。具体的には、第1の電圧センサ38からの検出信号V1が第2の電圧センサ39からの検出信号V2より小さいか否かで判断する。第1の電圧センサ38からの検出信号V1が第2の電圧センサ39からの検出信号V2より小さい場合には、第1の蓄電池群32が第2の蓄電池群33より低電圧であると判断し、ステップS5に進み、それ以外の場合には、第2の蓄電池群33が第1の蓄電池群32より低電圧である判断し、ステップS12に進む。
When the
ステップS4において、コントローラ41は、第1の電圧センサ38からの検出信号V1が第2の電圧センサ39からの検出信号V2より小さい(YES)と判定すると、第1の蓄電池群32が第2の蓄電池群33より低電圧であると判断し、第1のスイッチ36に閉指令信号を出力する(ステップS5)。これによって、第1のスイッチ36は閉状態に制御され、第1の蓄電池群32は外部電源100と電気的に接続された状態になる。すなわち、図5(a)に示すように、低電圧側の第1の蓄電池群32のみを先行して充電する。このとき、コントローラ41は、一方の蓄電池群のみを充電する場合に対応した充電電流となるように外部電源100を制御する。
In step S4, when the
その後、第1の蓄電池群32の充電率は上昇し、その電圧もその充電率に応じて上昇していく。この第1の蓄電池群32の充電中に、コントローラ41は、第1の電圧センサ38からの検出信号V1及び第2の電圧センサ39からの検出信号V2をそれぞれ取り込み(ステップS6)、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であるか否かを判断する(ステップS7)。具体的には、ステップS3と同様に、検出信号V1と検出信号V2の差の絶対値|δV|を演算し、この演算結果|δV|が閾値Vtより小さいか否かで判断する。
Thereafter, the charging rate of the first
ステップS7において、第1の蓄電池群32の電圧が第2の蓄電池群33の電圧と略同一になるまで上昇していない場合、コントローラ41は、演算結果|δV|が閾値Vt以上である(NO)と判定し、すなわち、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33との間に電圧差が生じていると判断し、ステップS6に戻り、上述した手順を繰り返す。換言すると、低電圧側の第1の蓄電池群32の電圧が高電圧側の第2の蓄電池群33の電圧と略同一になるまで、第1の蓄電池群32のみの充電を継続する。
In step S7, when the voltage of the first
その後、低電圧側の第1の蓄電池群32の電圧が上昇して高電圧側の第2の蓄電池群33の電圧と略同一になると、ステップS7において、コントローラ41は、演算結果|δV|が閾値Vtより小さい(YES)と判定し、第2のスイッチ37に閉指令信号を出力する(ステップS8)。これによって、第2のスイッチ37は閉状態に制御され、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33はそれぞれ外部電源100と電気的に接続された状態になる。すなわち、図5(b)に示すように、各スイッチ36、37を閉状態にして、並列に接続された第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを同時に充電する。
Thereafter, when the voltage of the first
このとき、各蓄電池群32、33は略同一の電圧であるので、充電中に高電圧の蓄電池群から低電圧の蓄電池群に大電流が流れることはない。この充電中、コントローラ41は、両蓄電池群32、33を充電する場合に対応した充電電流となるように外部電源100を制御する。
At this time, since the
次に、両蓄電池群32、33を同時に充電している状態において、コントローラ41は、第1の電圧センサ38からの検出信号V1及び第2の電圧センサ39からの検出信号V2をそれぞれ取り込み(ステップS9)、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達したか否かを判断する(ステップS10)。具体的には、各電圧センサ38、39からの検出信号V1、V2が記憶部43に予め記憶された設定値Vcより大きいか否かで判断する。
Next, in a state where both the
ステップS10において、コントローラ41は、各電圧センサ38、39からの検出信号V1、V2が設定値Vc以下である(NO)と判定した場合、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33は充電不足と判断し、ステップ9に戻り、上述した手順を繰り返す。換言すると、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達するまで、並列に接続された第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33の同時充電を継続する。
In step S10, when the
一方、ステップS10において、コントローラ41は、各電圧センサ38、39からの検出信号V1、V2が設定値Vcより大きい(YES)と判定した場合、両蓄電池群32、33は満充電状態に達したと判断し、第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37にそれぞれ開指令信号を出力し(ステップS11)、充電制御を終了する。これによって、第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37は開状態に制御され、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33はそれぞれ外部電源100と電気的に遮断された状態になる。
On the other hand, in step S10, when the
また、ステップS4において、第2の蓄電池群33が第1の蓄電池群32より低電圧である場合、コントローラ41は、第1の電圧センサ38からの検出信号V1が第2の電圧センサ39からの検出信号V2より大きい(NO)と判定し、第2のスイッチ37に閉指令信号を出力する(ステップS12)。これによって、第2のスイッチ37は閉状態に制御され、第2の蓄電池群33は外部電源100と電気的に接続された状態になる。すなわち、低電圧側の第2の蓄電池群33のみを先行して充電する。
In
次に、コントローラ41は、前述した第1の蓄電池群32のみを充電する場合(ステップS6、S7)と同様に、第2の蓄電池群32の充電中に、各電圧センサ38、39からの検出信号V1、V2をそれぞれ取り込み(ステップS13)、第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧であるか否かを判断する(ステップS14)。
Next, the
コントローラ41は、低電圧側の第2の蓄電池群33の電圧が高電圧側の第1の蓄電池群32の電圧と略同一になるまで、ステップS14において演算結果|δV|が閾値Vt以上である(NO)と判定し、ステップS13に戻り、上述した手順を繰り返す。すなわち、第2の蓄電池群33のみの充電状態を継続する。
The
第2の蓄電池群33のみの充電により第2の蓄電池群33の電圧が第1の蓄電池群32の電圧と略同一になると、コントローラ41は、演算結果|δV|が閾値Vtより小さい(YES)と判定し(ステップS14)、第1のスイッチ36に閉指令信号を出力する(ステップS15)。これによって、第1のスイッチ36は閉状態に制御され、各蓄電池群32、33はそれぞれ外部電源100と電気的に接続された状態になる。すなわち、並列に接続された第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とを同時に充電する。
When the voltage of the second
次に、コントローラ41は、両蓄電池群32、33を同時に充電している状態において、前述と同様に、ステップS9〜ステップS11の手順を実行した後、充電制御を終了する。
Next, the
また、ステップS3において、蓄電装置30が前述した蓄電状態と異なり、充電前の第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが略同一の電圧である場合には、コントローラ41は、演算結果|δV|が閾値Vtより小さい(YES)と判定し、第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37にそれぞれ閉指令信号を出力する(ステップS16)。これによって、第1のスイッチ36及び第2のスイッチ37はそれぞれ閉状態に制御され、並列に接続された第1の蓄電池群32と第2の蓄電池群33とが同時に充電される。
Further, in step S3, when the
次に、コントローラ41は、両蓄電池群32、33を同時に充電している状態において、前述と同様に、ステップS9〜ステップS11の手順を実行した後、充電制御を終了する。
Next, the
上述したように、本発明の作業機械駆動用蓄電装置の充電装置及び充電方法の一実施の形態によれば、一方の蓄電池群32(33)と他方の蓄電池群33(32)との間に電圧差が生じている場合に低電圧側の蓄電池群のみを先行して充電し、一方の蓄電池群32(33)と他方の蓄電池群33(32)とが略同一の電圧になってから並列接続した各蓄電池群32、33を同時に充電するので、高電圧側の蓄電池群から低電圧側の蓄電池群に大電流が流入することがなく、安全性を確保することができると共に、充電時間の短縮を図ることができる。
As described above, according to the embodiment of the charging device and the charging method for the power storage device for driving a work machine of the present invention, between one storage battery group 32 (33) and the other storage battery group 33 (32). When there is a voltage difference, only the low-voltage storage battery group is charged in advance, and one of the storage battery groups 32 (33) and the other storage battery group 33 (32) become substantially the same voltage in parallel. Since the connected
なお、上述した実施の形態においては、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達したか否かを判断するのに、第1の電圧センサ38及び第2の電圧センサ39からの検出信号V1、V2が記憶部43に予め記憶された設定値Vcより大きいか否かで判断した例を示したが、第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33の充電電流と記憶部43に予め記憶された設定値に基づいて第1の蓄電池群32及び第2の蓄電池群33が満充電状態に達したか否かを判断することもできる。この場合、各蓄電池群32、33の電流値を検出する電流センサを各蓄電池群32、33に直列にそれぞれ接続する。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態においては、2つの蓄電池群32、33が並列接続された場合を例に説明したが、蓄電池群を3つ以上並列に接続した場合にも適用することができる。この場合、コントローラ41は、最も低電圧の蓄電池群及び最も低電圧の蓄電池群と略同一の電圧である蓄電池群を先行して同時に充電する。その後、充電により上昇した蓄電池群の電圧と略同一の電圧である蓄電池群をさらに外部電源に接続して同時に充電する。さらに、すべての蓄電池群が略同一の電圧となるまでこの手順を繰り返して充電する。このことにより、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the case where the two
1 バッテリ式油圧ショベル(作業機械)
30 蓄電装置
31 蓄電池
32 第1の蓄電池群
33 第2の蓄電池群
36 第1のスイッチ
37 第2のスイッチ
38 第1の電圧センサ
39 第2の電圧センサ
41 コントローラ
100 外部電源
1 Battery-powered excavator (work machine)
30
Claims (4)
前記外部電源と前記各蓄電池群とをそれぞれ電気的に接続した状態と遮断した状態とに切り換えるスイッチと、
前記各蓄電池群の電圧をそれぞれ検出する電圧センサと、
前記各電圧センサからの検出値に基づいて、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断した場合に、低電圧側の蓄電池群のスイッチを閉状態に、高電圧側の蓄電池群のスイッチを開状態に制御し、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断した場合に、前記各スイッチを閉状態に制御するコントローラとを備えた
ことを特徴とする作業機械用蓄電装置の充電装置。 A power storage device for a working machine comprising one storage battery group configured by connecting a plurality of storage batteries that are charged by power supply from an external power supply in series, and the other storage battery group connected in parallel to the one storage battery group Charging device,
A switch for switching between a state in which the external power source and each storage battery group are electrically connected to each other, and a state in which they are shut off;
A voltage sensor for detecting a voltage of each of the storage battery groups,
When it is determined that there is a voltage difference between the one storage battery group and the other storage battery group based on the detection value from each voltage sensor, the switch of the low voltage side storage battery group is closed. In addition, the switches of the storage battery group on the high voltage side are controlled to be in the open state, and when it is determined that the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage, the switches are controlled to be in the closed state. A charging device for a power storage device for a working machine.
前記コントローラは、前記各電圧センサからの検出値の差の絶対値を演算し、この演算結果と予め記憶した閾値とを比較し、前記演算結果が前記閾値より小さい場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断し、それ以外の場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断する
ことを特徴とする作業機械用蓄電装置の充電装置。 In the charging device of the electrical storage device for work machines according to claim 1,
The controller calculates an absolute value of a difference between detection values from the voltage sensors, compares the calculation result with a previously stored threshold value, and if the calculation result is smaller than the threshold value, It is determined that the other storage battery group has substantially the same voltage, and otherwise, it is determined that a voltage difference is generated between the one storage battery group and the other storage battery group. A power storage device charging device for a working machine.
前記各蓄電池群の電圧を電圧センサでそれぞれ検出する手順と、
前記電圧センサの検出値に基づいて、前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じているか又は前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であるかを判断する手順と、
前記判断する手順において前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断した場合に、高電圧側の蓄電池群と前記外部電源とを電気的に遮断し、低電圧側の蓄電池群を前記外部電源と電気的に接続して充電する手順と、
前記判断する手順において前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群とが略同一の電圧であると判断した場合に、前記各蓄電池群を前記外部電源と電気的に接続して充電する手順とを備えた
ことを特徴とする作業機械用蓄電装置の充電方法。 A power storage device for a working machine comprising one storage battery group configured by connecting a plurality of storage batteries that are charged by power supply from an external power supply in series, and the other storage battery group connected in parallel to the one storage battery group Charging method,
A procedure for detecting the voltage of each storage battery group with a voltage sensor, and
Based on the detection value of the voltage sensor, there is a voltage difference between the one storage battery group and the other storage battery group, or the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage. A procedure to determine if it exists,
When it is determined that a voltage difference is generated between the one storage battery group and the other storage battery group in the determining procedure, the high-voltage side storage battery group and the external power source are electrically disconnected, A procedure for electrically connecting a storage battery group on the low voltage side with the external power source and charging the battery group;
When it is determined in the determining procedure that the one storage battery group and the other storage battery group have substantially the same voltage, a procedure for electrically connecting each storage battery group with the external power source and charging A method for charging a power storage device for a work machine, comprising:
前記判断する手順は、前記各電圧センサからの検出値の差の絶対値を演算する手順と、この演算結果と予め記憶した閾値とを比較する手順とを含み、前記演算結果が前記閾値より小さい場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間の電圧が略同一であると判断し、それ以外の場合に前記一方の蓄電池群と前記他方の蓄電池群との間に電圧差が生じていると判断する手順である
ことを特徴とする作業機械用蓄電装置の充電方法。 The method for charging the power storage device for a work machine according to claim 3,
The determining step includes a step of calculating an absolute value of a difference between detection values from the voltage sensors, and a step of comparing the calculation result with a prestored threshold value, and the calculation result is smaller than the threshold value. In this case, it is determined that the voltage between the one storage battery group and the other storage battery group is substantially the same, and in other cases, there is a voltage difference between the one storage battery group and the other storage battery group. A method of charging a power storage device for a work machine, characterized in that the procedure is to determine that it occurs.
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