JP2015227879A - 建設機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定すること。【解決手段】ハイブリッド型建設機械１００における蓄電装置１９の内部抵抗を測定する方法であって、オペレータからのハイブリッド型建設機械に対する操作が無い無操作状態において、内部抵抗計測パターンを生成するパターン生成ステップと、同無操作状態において、パターン生成ステップで生成されたパターンに基づいて、発電機１２の出力を変更する出力変更ステップと、発電機１２の出力変更の前後において、蓄電装置１９における電流値と電圧値をそれぞれ検出する電流等検出ステップと、発電機１９の出力変更の前後の電流値と電圧値とに基づいて、蓄電装置１９の内部抵抗を測定する内部抵抗測定ステップとを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド型建設機械における制御方法及び制御装置に関する。
従来から、車載されたキャパシタに蓄電されたエネルギーを利用する車両用電動システムにおいて、車載用キャパシタの充電電流を精密抵抗の電圧値から求め、システム起動後の充電電流と各車載用キャパシタの電圧の初期変化に基づいて、車載用キャパシタそれぞれの静電容量又は内部抵抗を求める車載用キャパシタの性能診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、二次電池に流れる電流と、電流に対応した二次電池の端子電圧との組データを複数個取得する工程と、充放電時の有効な複数個の組データに対して統計処理を行い、統計処理により求めた近似直線における傾きから二次電池の充放電時の内部抵抗値を算出する工程と、充電時の有効な複数個の組データに対して統計処理を行い、統計処理により求めた近似直線の傾きから二次電池の充電時の内部抵抗値を算出する工程と、充放電時の内部抵抗値と充電時の内部抵抗値とに基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する工程とを含む二次電池の状態検出方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２２４９０２号公報 特開２００６−１２６１７２号公報
ところで、蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定するためには、蓄電装置において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を用いることが望ましい。
そこで、本発明は、蓄電装置において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を取得して、蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定することができる制御方法及び制御装置の提供を目的とする。
本発明の一局面によれば、エンジンと、発電機と、蓄電装置と、前記蓄電装置からの電力を用いて駆動される駆動部とを備えるハイブリッド型建設機械における前記蓄電装置の内部抵抗を測定する制御方法であって、
オペレータからの前記ハイブリッド型建設機械に対する操作が無い無操作状態において、内部抵抗計測パターンを生成するパターン生成ステップと、
同無操作状態において、前記パターン生成ステップで生成されたパターンに基づいて、前記発電機の出力を変更する出力変更ステップと、
前記出力変更ステップによる前記発電機の出力変更の前後において、前記蓄電装置における電流値と電圧値をそれぞれ検出する電流等検出ステップと、
前記電流等検出ステップで検出した前記発電機の出力変更の前後の電流値と電圧値とに基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗を測定する内部抵抗測定ステップとを含むことを特徴とする、制御方法が提供される。
本発明によれば、蓄電装置において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を取得して、蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定することができる制御方法及び制御装置が得られる。
本発明の一実施例によるハイブリッド型建設機械１００を示す側面図である。 ハイブリッド型建設機械１００の要部構成を表すブロック図である。 ハイブリッド型建設機械１００に用いるキャパシタ１９の関連構成（蓄電系１２０）の詳細図である。 コントローラ３０の主要制御の一例を示す制御ブロック図である。 コントローラ３０により実現されるキャパシタ１９の内部抵抗計測処理の要部の流れを示すフローチャートである。 図５に示す内部抵抗算出方法を時系列で説明するための図である。 実施例１による内部抵抗計測パターンの生成態様を示す図である。 実施例２によるコントローラ３０の主要制御の一例を示す制御ブロック図である。 実施例２による内部抵抗計測パターンの生成態様を示す図である。 実施例３による内部抵抗計測パターンの生成態様を示す図である。 実施例４による内部抵抗計測パターンの生成態様を示す図である。 全ての駆動部が油圧によって作動する構成のハイブリッド型の建設機械の一例を示す図である。 ブーム回生用モータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する回路図である。 ブーム回生用モータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する波形図である。 冷却用ポンプモータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する回路図である。 冷却用ポンプモータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する波形図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
図１は、本発明の一実施例によるハイブリッド型建設機械１００を示す側面図である。
このハイブリッド型建設機械１００の下部走行体１には、旋回機構２Ａを介して上部旋回体３が搭載されている。また、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に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。
図２は、制御装置を含むハイブリッド型建設機械１００の要部構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、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。
エンジン１１と、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。また、この変速機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。
コントロールバルブ１７は、ハイブリッド型建設機械１００における油圧系の制御を行う制御装置であり、この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。
また、電動発電機１２には、インバータ１８を介してキャパシタ１９が接続されており、また、キャパシタ１９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。
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。
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、ハイブリッド型建設機械１００の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。
このようなハイブリッド型建設機械１００は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型の建設機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は変速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、ハイブリッド型建設機械１００の運転中は常時運転される。
電動発電機１２は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ２０によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は変速機１３の他方の入力軸に接続される。
変速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が力行運転を行い、電動発電機１２の駆動力が変速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が変速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が回生運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と回生運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々を駆動するために供給される。
パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。
コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。
インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２とキャパシタ１９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が電動発電機１２の力行を運転制御している際には、必要な電力をキャパシタ１９から電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２の回生を運転制御している際には、電動発電機１２により発電された電力をキャパシタ１９に充電する。
蓄電系１２０は、キャパシタ１９を含み（図３参照）、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、力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、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ーとして蓄積するための電源である。尚、キャパシタ１９は、電気２重層キャパシタ等のキャパシタであってよい。キャパシタ１９に代えて、鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等のバッテリが使用されてもよい。
インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１とキャパシタ１９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に対して運転制御を行う。これにより、インバータ２０が旋回用電動機２１の力行を運転制御している際には、必要な電力をキャパシタ１９から旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力をキャパシタ１９へ充電する。
旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であり、上述のインバータ２０によってＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動される。旋回用電動機２１は、好ましくは、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭモータである。旋回用電動機２１は、上部旋回体３の旋回機構２Ａを駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。
キャパシタ１９の充放電制御は、キャパシタ１９の充電状態（ＳＯＣ）、エンジン３０の運転状態（エンジン回転数）、電動発電機１２の運転状態（電動運転又は発電運転）、及び、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）等に基づき、コントローラ３０によって行われる。
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２Ａの回転角度及び回転方向が導出される。
メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１ａの回転速度を減速して旋回機構２Ａに機械的に伝達する減速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力として旋回体へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、旋回体で発生した回転数を増加させ、より多くの回転動作を旋回用電動機２１に発生させることができる。
旋回機構２Ａは、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。
操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａは、旋回用電動機２１及びアーム５を操作するためのレバーであり、上部旋回体３の運転席近傍に設けられる。レバー２６Ｂは、ブーム４及びバケット６を操作するためのレバーであり、運転席近傍に設けられる。また、ペダル２６Ｃは、下部走行体１を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。
この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を運転者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。
レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの各々が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。
なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂを操作するために１本ずつ（すなわち合計２本）、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をそれぞれ操作するために２本ずつ（すなわち合計６本）設けられるため、実際には全部で８本あるが、説明の便宜上、１本にまとめて表す。
圧力センサ２９では、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの各々の操作による油圧ライン２８内の油圧の変化が別個独立的に圧力センサ２９で検出される。圧力センサ２９は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの各々の操作により、旋回用電動機２１、ブーム４、アーム５、バケット６、及び下部走行体１の各々を操作するための油圧の変化を検出し、各々の操作による油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。これらの電気信号は、コントローラ３０に入力される。
キャパシタ１９には、キャパシタ１９を流れる電流（充電電流・放電電流）を検出する電流センサ７２、及び、キャパシタ１９の端子間電圧を検出する電圧計７４が設けられる。電流センサ７２により検出された電流値を表す電気信号及び電圧計７４により検出された電圧値を表す電気信号は、コントローラ３０に入力される。
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。コントローラ３０は、ハイブリッド型建設機械１００の各種の駆動制御を行う。コントローラ３０は、例えば、圧力センサ２９から出力される電気信号に基づいて、レバー２６Ａの操作量に応じて、インバータ２０を介して旋回用電動機２１を回転駆動させる（図４参照）。
コントローラ３０は、また、電流センサ７２及び電圧計７４からの電流値及び電圧値に基づいて、キャパシタ１９の内部抵抗を測定する機能を有する。コントローラ３０により実現されるキャパシタ１９の内部抵抗の測定方法について、以下で詳説する。キャパシタ１９の内部抵抗を測定する機能は、コントローラ３０とは別の処理装置により実現されてもよい。
図３は、ハイブリッド型建設機械１００に用いるキャパシタ１９の関連構成（蓄電系１２０）の詳細図である。この昇降圧コンバータ１０００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、インバータ１０５を接続するための出力端子１０６、及び、一対の出力端子１０６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０７を備える。昇降圧コンバータ１０００の出力端子１０６とインバータ１０５との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。インバータ１０５は、インバータ１８、２０に相当する。
リアクトル１０１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１０４に接続されており、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。
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
電源接続端子１０４及び出力端子１０６は、キャパシタ１９及びインバータ１０５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。
電圧計７４は、キャパシタ１９の電圧値を検出し、ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧を検出する。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バス電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。電流センサ７２は、キャパシタ１９に通流する電流の値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。この電流センサ７２は、リアクトル電流検出部として、キャパシタ１９に通流する電流値を検出する。
図４は、コントローラ３０の主要制御の一例を示す制御ブロック図である。コントローラ３０には、油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ，エンジン回転数Ｎａｃｔ，及びキャパシタ電圧Ｖｍが入力される。
油圧負荷要求出力Ｐｈｒ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に必要とされる機械的パワーの合計である。例えば、油圧負荷要求出力Ｐｈｒは、操作装置２６のレバー２６Ｂとペダル２６Ｃ等の操作量に基づいて算出される。
旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、旋回用電動機２１が必要とする電気的パワーに相当する。例えば、旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、操作装置２６のレバー２６Ａの操作量に基づいて算出される。
エンジン回転数Ｎａｃｔは、エンジン１１の実際の回転数に相当する。エンジン１１は、ハイブリッド型建設機械１００の運転時には常時駆動されており、その回転数Ｎａｃｔが検出されている。
キャパシタ電圧Ｖｍは、キャパシタ１９の端子間電圧に相当し、電圧計７４により検出される。
エンジン出力範囲決定ブロック３３２には、エンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値及びエンジン出力下限値を求めるためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。エンジン出力範囲決定ブロック３３２は、入力されたエンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌを算出し、動力分配ブロック３３５に与える。
キャパシタ出力決定ブロック３３３には、キャパシタ電圧Ｖｍ及び目標ＳＯＣが入力される。キャパシタ出力決定ブロック３３３は、キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａ，キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂ，及び、充電状態（ＳＯＣ）算出ブロック３３３Ｃを含む。充電状態算出ブロック３３３Ｃは、入力されたキャパシタ電圧Ｖｍから充電状態（ＳＯＣ）を算出する。算出されたＳＯＣは、キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａ及びキャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂに与えられる。
キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａには、ＳＯＣからキャパシタ出力上限値及び下限値を算出するためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂには、ＳＯＣ及び目標ＳＯＣからキャパシタ出力目標値を算出するためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。このマップ又は変換テーブルは、例えば、入力されたＳＯＣと目標ＳＯＣとの間の偏差と、キャパシタ出力目標値との関係を定義するものであってよい。尚、目標ＳＯＣは、任意の態様で決定されてよく、通常時は（即ち後述の内部抵抗計測パターンとして目標ＳＯＣのパターンが生成される場合を除く通常時は）、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａは、ＳＯＣから第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０を求め、動力分配ブロック３３５に与える。キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂは、入力されたＳＯＣ及び目標ＳＯＣから第１のキャパシタ出力目標値Ｐｂｏｔ０を算出し、動力分配ブロック３３５に与える。
第１のキャパシタ出力上限値Ｐｂｏｕ０は、放電電力の上限値に相当する。第１のキャパシタ出力下限値Ｐｂｏｌ０は、負であり、その絶対値は、充電電力の上限値に相当する。第２のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ１，Ｐｂｏｌ１により、キャパシタ１９の入出力電圧の適正範囲が定義される。例えば、後述のキャパシタ１９の内部抵抗計測結果に基づいてキャパシタ１９の劣化が検出されない場合は、Ｐｂｏｕ１＝Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＝Ｐｂｏｌ０とされる一方、キャパシタ１９の劣化が検出された場合は、Ｐｂｏｕ１＜Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＞Ｐｂｏｌ０とされる。
動力分配ブロック３３５は、油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ，エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌ、第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０及び第１のキャパシタ出力目標値Ｐｂｏｔ０に基づいて、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ，電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、旋回用電動機出力Ｐｅｏを決定する。この際、動力分配ブロック３３５は、エンジン出力がエンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌにより定義される範囲内に収まり、且つ、キャパシタ出力が第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０により定義される範囲に収まるように、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ，電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、旋回用電動機出力Ｐｅｏを決定する。
動力分配ブロック３３５から出力される電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏは、通常時は（即ち後述の内部抵抗計測パターンとして電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏのパターンが生成される場合を除く通常時は）、切換部３３６を介してコントローラ３０からそのまま出力される。他方、後述の内部抵抗計測パターンとして電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏのパターンが生成される場合、切換部３３６により、動力分配ブロック３３５から出力される電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏに代えて、内部抵抗計測パターン生成部３３７で生成された電動発電機出力Ｐａｏのパターン(即ち後述の内部抵抗計測パターン)がコントローラ３０から出力される。
コントローラ３０は、これらの決定された出力に基づいて、エンジン１１、インバータ１８，２０及びコンバータ１０００を制御する。
図５は、コントローラ３０により実現されるキャパシタ１９の内部抵抗計測処理の要部の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、エンジン１１が動作している状況下で実行される。
ステップ５００では、操作装置２６（レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃ）の操作状態に基づいて、オペレータからの操作が無い無操作状態であるか否かが判定される。即ち、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの何れの操作も無い無操作状態であるか否かが判定される。現在の状態が無操作状態であると判定された場合は、ステップ５０２に進み、それ以外の場合は、ステップ５００に戻る。
ステップ５０２では、電流センサ７２及び電圧計７４から現時点の電流値及び電圧値が取得される。尚、ステップ５０２では、所定時間に亘って複数の時点の電流値及び電圧値が取得されてもよい。このステップ５０２で取得される電流値及び電圧値は、後述の出力変更前に取得される電流値及び電圧値（出力変更前の電流値及び電圧値）となる。
ステップ５０４では、予め定められた内部抵抗計測パターンが制御指令として生成される。内部抵抗計測パターンは、キャパシタ１９において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化させることができるパターンであれば任意のパターンであってよい。例えば、内部抵抗計測パターンは、電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏのパターン（アシスト指令パターン）であってよい。この場合、キャパシタ１９において充放電が実施される電動発電機出力Ｐａｏのパターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。例えば、図４に示す例では、切換部３３６により、動力分配ブロック３３５から出力される電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏに代えて、内部抵抗計測パターン生成部３３７で生成された電動発電機出力Ｐａｏのパターン(内部抵抗計測パターン)がコントローラ３０から出力される。
ステップ５０６では、上記ステップ５０４で内部抵抗計測パターンが生成される結果として、電動発電機１２の出力が変化される。例えば、電動発電機１２が非作動状態から力行運転状態又は充電運転状態へと出力（動作状態）が変化される。
尚、ステップ５０４とステップ５０６の処理の間、オペレータからの操作があった場合には、ステップ５０４とステップ５０６の処理を中断してステップ５００に戻ることとしてよい（即ちオペレータからの操作が優先される）。
ステップ５０８では、電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）における電流値及び電圧値が取得される。尚、ステップ５０８では、所定時間に亘って複数の時点の電流値及び電圧値が取得されてもよい。このステップ５０８で取得される電流値及び電圧値は、出力変更後に取得される電流値及び電圧値（出力変更後の電流値及び電圧値）となる。
ステップ５１０では、上記ステップ５０２及び５０８で取得した電動発電機１２の出力変更の前後の電流値と電圧値とに基づいて、キャパシタ１９の内部抵抗が計測（算出）される。この内部抵抗算出方法は、上記ステップ５０２及び５０８で取得した電動発電機１２の出力変更の前後の電流値と電圧値とに基づいて算出する形態であれば、任意の方法であってよい。
図６は、図５に示す内部抵抗算出方法を時系列で示す図である。図６では、上から順に、電動発電機１２の出力波形（アシスト指令の波形）、キャパシタ１９の電流値の波形、及び、キャパシタ１９の電圧値の波形がそれぞれ示されている。
図６に示す例では、時刻０〜ｔ１の期間は、キャパシタ１９の充電が行われている。時刻ｔ１〜ｔ２では、無操作状態が形成されている。従って、時刻ｔ１〜ｔ２では、キャパシタ１９において充放電が実質的に無い状態が形成されている。時刻ｔ２において、電動発電機１２を放電出力に変更する予め定められた内部抵抗計測パターンが生成され、時刻ｔ４までキャパシタ１９の放電が実施される。
図６に示す例では、キャパシタ１９の内部抵抗Ｒは、次の式で算出されてもよい。
Ｒ＝−（Ｖｍ２−Ｖｍ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
ここで、Ｖｍ１及びＩ１は、電動発電機１２の出力変更の前の電圧値及び電流値であり、図６に示す例では、時刻ｔ１〜ｔ２の間に検出された電圧値及び電流値である。尚、Ｖｍ１及びＩ１は、時刻ｔ２又はその直後の電圧値及び電流値であってもよいし、時刻ｔ１〜ｔ２の複数の時点での電圧値及び電流値の平均値であってもよい。他方、Ｖｍ２及びＩ２は、電動発電機１２の出力変更の後の電圧値及び電流値であり、時刻ｔ２〜ｔ４の間に検出された電圧値及び電流値である。但し、好ましくは、Ｖｍ２及びＩ２は、電流が安定した時刻ｔ３〜ｔ４の間に検出された電圧値及び電流値である。同様に、複数の時点で出力変更の後の電圧値及び電流値を検出する場合は、Ｖｍ２及びＩ２は、それらの各平均値であってもよい。また、放電直後に生じる電圧降下の前後を計測してもよい。この場合、Ｖｍ１は無操作時の電圧値となり、Ｖｍ２は電圧降下直後の電圧値となる。また、Ｉ１は無操作時の電流値（０Ａ）となり、Ｉ２は電圧降下直後の電流値となる。
以上の図５に示す内部抵抗算出方法によれば、キャパシタ１９において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を取得して、キャパシタ１９の内部抵抗を精度良く測定することができる。また、無操作状態で内部抵抗計測パターンが生成されるので、安定した条件下で内部抵抗を精度良く計測することができると共に、電動発電機１２の出力変更に起因してハイブリッド型建設機械１００の動作・機能が変化してしまうこともない。
次に、図７以降を参照して、以上の図５に示す内部抵抗算出方法において採用されてよい好ましい内部抵抗計測パターンに基づくハイブリッド型建設機械１００の運転態様について、幾つかの実施例に分けて説明する。
図７は、実施例１によるハイブリッド型建設機械１００の運転態様を示す図である。図７では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、アシスト指令（電動発電機１２の出力）の時系列波形（Ｃ）、及び、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）が同一時間軸で示されている。
図示の例では、オペレータのキーオンによりハイブリッド型建設機械１００のエンジン１１が始動され、エンジン１１の回転数が設定される。図示の例では、エンジン１１の回転数は、１２００(毎分)から１８００(毎分)へと上昇される。エンジン１１の始動直後は、目標ＳＯＣ(本例では固定値)に対して実際のＳＯＣが低いため、電動発電機１２のアシスト指令が出力され、それに伴い、実際のＳＯＣが目標ＳＯＣに向けて上昇していく。エンジン１１の回転数が１８００で安定した後、オペレータがブーム上げ操作やブーム下げ操作を行うと、それに伴いブーム上げ動作やブーム下げ動作が実現される。各動作の際に、電動発電機１２の電動出力を伴いキャパシタ１９から電流が持ち出されて、実際のＳＯＣが目標ＳＯＣに対して再び減少するが、各動作後に当該目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの偏差に応じて電動発電機１２の発電指令が出力され、それに伴い、実際のＳＯＣが目標ＳＯＣに向けて上昇していく。ブーム下げ動作後、３秒間の無操作状態が発生すると、内部抵抗計測パターンが生成される。
実施例１では、上述でも例示したように、内部抵抗計測パターンは、図７（Ｃ）のＸ部に示すように、電動発電機１２のアシスト指令のパターンにより内部抵抗計測パターンが生成される。具体的には、無操作状態が形成されると、図７（Ｃ）のＸ部に示すように、電動発電機１２が放電出力となるようなアシスト指令のパターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。このようにして、上述の図５のステップ５０４の処理が実行されてもよい。そして、電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）におけるキャパシタ１９の電流値及び電圧値が取得され、これらに基づいてキャパシタ１９の内部抵抗が算出されることになる(図５のステップ５０６−５１０参照)。尚、アシスト指令のＸ部の変化に対応して、目標ＳＯＣも変化する（Ｂｘ部参照）。
尚、図示の例では、上述の図５のステップ５００の処理として、無操作状態は、予め定められた時間継続、具体的には連続して３秒継続した場合に検出されている。例えば、図７（Ａ）に示すように、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の間に２秒の無操作状態が存在するが、この無操作状態に対しては内部抵抗計測パターンが生成されていない。尚、内部抵抗計測パターンが生成される無操作状態の継続時間は、任意であり、無操作状態が継続することが予測（予見）できる場合には、予め定められた時間は非常に短い時間（究極的にはゼロ）であってもよい。
図８は、実施例２によるコントローラ３０の主要制御の一例を示す制御ブロック図である。コントローラ３０には、油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ，エンジン回転数Ｎａｃｔ，及びキャパシタ電圧Ｖｍが入力される。
油圧負荷要求出力Ｐｈｒ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に必要とされる機械的パワーの合計である。例えば、油圧負荷要求出力Ｐｈｒは、操作装置２６のレバー２６Ｂとペダル２６Ｃ等の操作量に基づいて算出される。
旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、旋回用電動機２１が必要とする電気的パワーに相当する。例えば、旋回用電動機要求出力Ｐｅｒは、操作装置２６のレバー２６Ａの操作量に基づいて算出される。
エンジン回転数Ｎａｃｔは、エンジン１１の実際の回転数に相当する。エンジン１１は、ハイブリッド型建設機械１００の運転時には常時駆動されており、その回転数Ｎａｃｔが検出されている。
キャパシタ電圧Ｖｍは、キャパシタ１９の端子間電圧に相当し、電圧計７４により検出される。
エンジン出力範囲決定ブロック３３２には、エンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値及びエンジン出力下限値を求めるためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。エンジン出力範囲決定ブロック３３２は、入力されたエンジン回転数Ｎａｃｔから、エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌを算出し、動力分配ブロック３３５に与える。
キャパシタ出力決定ブロック３３３には、キャパシタ電圧Ｖｍ及び目標ＳＯＣが入力される。キャパシタ出力決定ブロック３３３は、キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａ，キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂ，及び、充電状態（ＳＯＣ）算出ブロック３３３Ｃを含む。充電状態算出ブロック３３３Ｃは、入力されたキャパシタ電圧Ｖｍから充電状態（ＳＯＣ）を算出する。算出されたＳＯＣは、キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａ及びキャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂに与えられる。
キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａには、ＳＯＣからキャパシタ出力上限値及び下限値を算出するためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂには、ＳＯＣ及び目標ＳＯＣからキャパシタ出力目標値を算出するためのマップ又は変換テーブルが記憶されている。このマップ又は変換テーブルは、例えば、入力されたＳＯＣと目標ＳＯＣとの間の偏差と、キャパシタ出力目標値との関係を定義するものであってよい。
ここで、目標ＳＯＣは、通常時は（即ち後述の内部抵抗計測パターンとして目標ＳＯＣのパターンが生成される場合を除く通常時は）、任意の態様で決定されてよく、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。目標ＳＯＣは、通常時は切換部３３６を介してキャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂに入力される。他方、後述の内部抵抗計測パターンとして目標ＳＯＣのパターンが生成される場合、切換部３３６により、通常時の目標ＳＯＣに代えて、内部抵抗計測パターン生成部３３７で生成された目標ＳＯＣのパターン(即ち後述の内部抵抗計測パターン)がキャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂに入力される。
キャパシタ出力範囲決定ブロック３３３Ａは、ＳＯＣから第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０を求め、動力分配ブロック３３５に与える。キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂは、入力されたＳＯＣ及び目標ＳＯＣから第１のキャパシタ出力目標値Ｐｂｏｔ０を算出し、動力分配ブロック３３５に与える。
第１のキャパシタ出力上限値Ｐｂｏｕ０は、放電電力の上限値に相当する。第１のキャパシタ出力下限値Ｐｂｏｌ０は、負であり、その絶対値は、充電電力の上限値に相当する。第２のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ１，Ｐｂｏｌ１により、キャパシタ１９の入出力電圧の適正範囲が定義される。例えば、後述のキャパシタ１９の内部抵抗計測結果に基づいてキャパシタ１９の劣化が検出されない場合は、Ｐｂｏｕ１＝Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＝Ｐｂｏｌ０とされる一方、キャパシタ１９の劣化が検出された場合は、Ｐｂｏｕ１＜Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ１＞Ｐｂｏｌ０とされる。
動力分配ブロック３３５は、油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒ，エンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌ、第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０及び第１のキャパシタ出力目標値Ｐｂｏｔ０に基づいて、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ，電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、旋回用電動機出力Ｐｅｏを決定する。この際、動力分配ブロック３３５は、エンジン出力がエンジン出力上限値Ｐｇｏｕ及びエンジン出力下限値Ｐｇｏｌにより定義される範囲内に収まり、且つ、キャパシタ出力が第１のキャパシタ出力上限値及び下限値Ｐｂｏｕ０，Ｐｂｏｌ０により定義される範囲に収まるように、最終的な油圧負荷出力Ｐｈｏ，電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏ、及び、旋回用電動機出力Ｐｅｏを決定する。
動力分配ブロック３３５から出力される電動発電機１２に対する電動発電機出力Ｐａｏは、コントローラ３０からそのまま出力される。コントローラ３０は、これらの決定された出力に基づいて、エンジン１１、インバータ１８，２０及びコンバータ１０００を制御する。
図９は、実施例２によるハイブリッド型建設機械１００の運転態様を示す図である。図９では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、アシスト指令（電動発電機１２の出力）の時系列波形（Ｃ）、及び、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）が同一時間軸で示されている。
尚、図９に示す動作の流れは、内部抵抗計測パターンの生成以外は図７に示したものと同様であり、説明を省略する。本実施例２においては、図４中の切換部３３６及び内部抵抗計測パターン生成部３３７は、キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂへの目標ＳＯＣの入力ラインに設定される。
実施例２では、内部抵抗計測パターンは、図９（Ｂ）のＸ部に示すように、キャパシタ１９のＳＯＣの目標値パターンにより内部抵抗計測パターンが生成される。具体的には、無操作状態が形成されると、図９（Ｂ）のＸ部に示すように、電動発電機１２が充電出力となるようなＳＯＣの目標値パターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。図示の例では、ＳＯＣの目標値パターンが、低い側の目標値（Ｌｏｗ）から高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）に切り替えられる。このようにして、上述の図５のステップ５０４の処理が実行されてもよい。これにより、目標ＳＯＣのＸ部の変化に対応して、アシスト指令も変化する（Ａｘ部参照）。そして、ＳＯＣの目標値パターンの変化に伴う電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）におけるキャパシタ１９の電流値及び電圧値が取得され、これらに基づいてキャパシタ１９の内部抵抗が算出されることになる(図５のステップ５０６−５１０参照)。
或いは、図９（Ｂ）のＹ部に示すように、電動発電機１２が放電出力となるようなＳＯＣの目標値パターンが内部抵抗計測パターンとして生成されてもよい。このＳＯＣの目標値パターンは、無操作状態でキャパシタ１９の長寿命化を図るためにＳＯＣを下げる機能と連携してもよい。具体的には、図示の例では、ＳＯＣの目標値パターンが、高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）から低い側の目標値（Ｌｏｗ）に切り替えられる。このようにして、上述の図５のステップ５０４の処理が実行されてもよい。目標ＳＯＣのＹ部の変化に対応して、アシスト指令も変化する（Ａｙ部参照）。そして、ＳＯＣの目標値パターンの変化に伴う電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）におけるキャパシタ１９の電流値及び電圧値が取得され、これらに基づいて内部抵抗が算出されることになる(図５のステップ５０６−５１０参照)。
Ｙ部の領域では、無操作時の実際のＳＯＣが確実に高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）にあるとは限らないため、キャパシタ１９の電流値Ｉ１及び電圧値Ｖｍ１の測定精度が低下しうる。このため、一旦、低い側の目標値（Ｌｏｗ）に低減させてから、低い側の目標値（Ｌｏｗ）から高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）に切り替えるパターン（Ｘ部）を生成することで、精度良くキャパシタ１９の内部抵抗を測定することができる。
電動発電機１２の出力は、図４を参照して上述した如く、目標ＳＯＣの入力により決定される。無負荷状態では、目標ＳＯＣの以外の入力値で油圧負荷要求出力Ｐｈｒ，旋回用電動機要求出力Ｐｅｒはゼロになる。一方、エンジン出力値は無負荷であるので不変(一定)である。これにより、目標ＳＯＣを変化させることで、アシスト出力Ｐａｏを変化させることができ、これにより、充電電流若しくは放電電流を発生させることができる。尚、この結果として、図９（Ｂ）に示すように、実際のＳＯＣも変化する。
尚、図示の例では、上述の図５のステップ５００の処理として、無操作状態は、予め定められた時間継続、具体的には連続して３秒継続した場合に検出されている。例えば、図９（Ａ）に示すように、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の間に２秒の無操作状態が存在するが、この無操作状態に対しては内部抵抗計測パターンが生成されていない。尚、内部抵抗計測パターンが生成される無操作状態の継続時間は、任意であり、無操作状態が継続することが予測（予見）できる場合には、予め定められた時間は、非常に短い時間（究極的にはゼロ）であってもよい。
図１０は、実施例３によるハイブリッド型建設機械１００の運転態様を示す図である。図１０では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、アシスト指令（電動発電機１２の出力）の時系列波形（Ｃ）、及び、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）が同一時間軸で示されている。
尚、図１０に示す動作の流れは、内部抵抗計測パターンの生成以外は図７に示したものと同様であり、説明を省略する。本実施例３においては、図４中の切換部３３６及び内部抵抗計測パターン生成部３３７は、キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂへの目標ＳＯＣの入力ラインに設定される。
実施例３では、内部抵抗計測パターンは、図１０（Ｂ）のＸ部及び図１０（Ｄ）のＸ１部に示すように、エンジン回転数のパターンの変化をトリガとして、ＳＯＣの目標値パターンにより内部抵抗計測パターンが生成される。具体的には、予め定められた時間、無操作状態が形成されると、図１０（Ｄ）のＸ１部に示すように、エンジン回転数が低下し、これに連動して、図１０（Ｂ）のＸ部に示すように、電動発電機１２が充電出力となるようなＳＯＣの目標値パターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。即ち、本例では、エンジン回転数のパターンの変化をトリガとして、上述の実施例２と同様に、電動発電機１２が充電出力となるようなＳＯＣの目標値パターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。図示の例では、ＳＯＣの目標値パターンが、高い側の第１目標値（Ｈｉｇｈ（１））から、より高い第２目標値（Ｈｉｇｈ（２））に切り替えられる。このようにして、上述の図５のステップ５０４の処理が実行されてもよい。これにより、目標ＳＯＣのＸ部の変化に対応して、アシスト指令が変化する（Ａｘ部参照）。そして、ＳＯＣの目標値パターンの変化に伴う電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）におけるキャパシタ１９の電流値及び電圧値が取得され、これらに基づいてキャパシタ１９の内部抵抗が算出されることになる(図５のステップ５０６−５１０参照)。
このエンジン回転数の変化は、無操作状態で自動的に又は手動でアイドル回転数へとエンジン回転数を低下させるオートアイドル機能又はワンタッチアイドル機能に伴うものであってよい。即ち、オートアイドル機能又はワンタッチアイドル機能を実現する際のエンジン回転数の変化（アイドル回転数へのエンジン回転数の低下）が内部抵抗計測パターンの生成のトリガとして利用されてもよい。
尚、実施例３の場合も、基本的には図９に示した実施例２と同様に、目標ＳＯＣを変化させ、それに追従してアシスト出力Ｐａｏが変化することで、望ましい電流波形や電圧波形を得る。更に、エンジン回転数の変化(低下)させた際にエネルギーを無駄にしないように電動発電機１２で発電するのが本実施例３の特徴である。
尚、図示の例では、上述の図５のステップ５００の処理として、無操作状態は、予め定められた時間継続、具体的には連続して３秒継続した場合に検出されている。例えば、図１０（Ａ）に示すように、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の間に２秒の無操作状態が存在するが、この無操作状態に対しては内部抵抗計測パターンが生成されていない。尚、内部抵抗計測パターンが生成される無操作状態の継続時間は、任意であり、無操作状態が継続することが予測（予見）できる場合には、予め定められた時間は、非常に短い時間（究極的にはゼロ）であってもよい。
また、上述では、エンジン回転数のパターンの変化をトリガとして、ＳＯＣの目標値パターンにより内部抵抗計測パターンを生成しているが、実施例１と同様に、エンジン回転数のパターンの変化をトリガとして、電動発電機１２のアシスト指令のパターンにより内部抵抗計測パターンが生成されてもよい。
図１１は、実施例４によるハイブリッド型建設機械１００の運転態様を示す図である。図１１では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、アシスト指令（電動発電機１２の出力）の時系列波形（Ｃ）、及び、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）が同一時間軸で示されている。
尚、図１１に示す動作の流れは、内部抵抗計測パターンの生成以外は図７に示したものと同様であり、説明を省略する。本実施例４においては、図４中の切換部３３６及び内部抵抗計測パターン生成部３３７は、キャパシタ出力目標値決定ブロック３３３Ｂへの目標ＳＯＣの入力ラインに設定される。
実施例４では、内部抵抗計測パターンは、図１１（Ａ）及び（Ｂ）のＸ部に示すように、キーオン後においてオペレータからの操作が許可される前に、生成される。即ち、オペレータがエンジン１１等を始動させるためにキーオンする場合、始動シーケンスが起動され、この間、オペレータからの操作が無効化される。この間を利用して内部抵抗計測パターンが生成される。始動シーケンス中において、エンジン１１の始動直後は、目標ＳＯＣに対して実際のＳＯＣが低いため、電動発電機１２のアシスト指令が出力され、それに伴い、実際のＳＯＣが目標ＳＯＣに向けて上昇していく。始動シーケンス中では、後述の内部抵抗計測パターンの生成を可能とするために、高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）に代えて低い側の目標値（Ｌｏｗ）が設定される。
また、実施例４では、内部抵抗計測パターンは、図１１（Ｂ）のＸ部に示すように、予め定められた時間、無操作状態が形成されるとキャパシタ１９のＳＯＣの目標値パターンにより内部抵抗計測パターンが生成される。具体的には、無操作状態が形成される始動シーケンスの動作時間が経過すると、図１１（Ｂ）のＸ部に示すように、電動発電機１２が充電出力となるようなＳＯＣの目標値パターンが内部抵抗計測パターンとして生成される。具体的には、図示の例では、ＳＯＣの目標値パターンが、始動シーケンス中の低い側の目標値（Ｌｏｗ）から高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）に切り替えられる。このようにして、上述の図５のステップ５０４の処理が実行されてもよい。これにより、目標ＳＯＣのＸ部の変化に対応して、アシスト指令が変化する（Ａｘ部参照）。そして、ＳＯＣの目標値パターンの変化に伴う電動発電機１２の出力の変化後（電動発電機１２の出力の変化中も含む）におけるキャパシタ１９の電流値及び電圧値が取得され、これらに基づいて内部抵抗が算出されることになる(図５のステップ５０６−５１０参照)。これにより、エンジン起動直後の温度等が安定した状況下で内部抵抗を精度良く計測することができる。
実施例４において、内部抵抗計測パターン、即ち低い側の目標値（Ｌｏｗ）から高い側の目標値（Ｈｉｇｈ）に切り替えられるＳＯＣの目標値パターンは、好ましくは、図１１（Ｂ）に示すように、実際のＳＯＣが、目標ＳＯＣ、即ち低い側の目標値（Ｌｏｗ）に達した状態で生成される。この目的のため、低い側の目標値（Ｌｏｗ）は、始動シーケンスの途中で到達可能なレベルに設定され、典型的には通常時の目標値（例えばＨｉｇｈ）より有意に小さい値に設定される。
尚、実施例４において、内部抵抗計測パターンは、ＳＯＣの目標値パターンに代えて、上述の実施例１のように、電動発電機１２の指令パターンにより生成されてもよい。
実施例４の変形例として、内部抵抗計測パターンは、キーオフ入力をトリガとして生成されてもよい。オペレータがエンジン１１等を停止させるためにキーオフした場合に、内部抵抗計測パターンが生成されてもよい。この場合も、内部抵抗計測パターンは、ＳＯＣの目標値パターンにより生成されてもよいし、上述の実施例１のように、電動発電機１２の指令パターンにより生成されてもよい。また、この場合、キーオフ操作後、内部抵抗計測パターンの生成及び電圧値等の読み込みが完了した時点で、エンジン１１をオフすることとしてもよい。
以上の各実施例１乃至４は、適宜組み合わせて実施することも可能である。また、内部抵抗計測パターンの生成に対して他の条件を付加してもよい。例えば、エンジン回転数が所定値（例えば通常の回転数、図示の例では１８００／ｍｉｎ）以上である場合に限り、内部抵抗計測パターンを生成して内部抵抗を計測することとしてもよい。これは、エンジン回転数が高い場合には、内部抵抗計測パターンの生成に起因してエンジン音が大きく変化しないためである。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、図１２に示すように全ての駆動部が油圧によって作動する構成のハイブリッド型の建設機械にも本発明を適用することができる。図１２に示す構成のハイブリッド型の建設機械では、エンジン１１の余剰出力により電動発電機１２で発電された発電電力、及び、ブーム回生用モータ３００によって発電された発電電力が、蓄電系１２０に蓄電される。蓄電系１２０に蓄電された蓄電電力は、エンジン１１の出力をアシストするために用いられる。
図１３及び図１４は、それぞれ、ブーム回生用モータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する回路図及び波形図である。図１３では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、ブーム回生モータ指令の時系列波形（Ｃ）、及び、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）が同一時間軸で示されている。ブーム回生用モータ３００は、インバータ１８Ｃを介して蓄電系１２０に接続され、蓄電系１２０からの電力を用いてブーム回生用ポンプ２０２を駆動する。無操作状態が3秒以上継続すると、電磁切換弁２００が導通位置に切り換えられる。これにより、ブーム回生用ポンプ２０２は循環回路を形成する。ブーム回生用モータ３００に内部抵抗計測パターンの指令値が入力されると（図１４（Ｃ）のＸ部参照）、そのパターン指令値に基づいて力行運転が開始される。これに伴い、キャパシタ１９からの放電が開始され（図１４（Ａ）参照）、内部抵抗の計測が実行される。尚、図１４に示すように、アシスト指令のＸ部の変化に対応して、実際のＳＯＣも変化する（Ｂｘ部参照）。
図１５及び図１６は、それぞれ、冷却用ポンプモータを用いて内部抵抗を計測する構成に関する回路図及び波形図である。図１６では、上から順に、オペレータによる操作の時系列（Ａ）、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣの時系列波形（Ｂ）、冷却用ポンプモータ指令（冷却用ポンプモータの出力）の時系列波形（Ｃ）、エンジン回転数の時系列波形（Ｄ）、及び、アシスト指令（電動発電機１２の出力）の時系列波形（Ｅ）が同一時間軸で示されている。冷却用ポンプモータ２０４は、インバータ１８Ｂを介して蓄電系１２０に接続され、蓄電系１２０からの電力を用いて冷却用ポンプ２０６を駆動する。通常状態では、電動発電機１２の電力により、冷却用ポンプモータ２０４が駆動される。そして、冷却用ポンプモータ２０４は、無操作状態が3秒以上継続しても、通常の出力状態を維持する（図１６（Ｃ）のＸ２部参照）。しかし、電動発電機１２は、無操作状態が3秒以上継続すると、内部抵抗計測パターンの指令値により、出力がゼロになる（図１６（Ｅ）のＸ１部参照）。尚、ここでの内部抵抗計測パターンの指令値はゼロになる。従って、電動発電機１２から冷却用ポンプモータ２０４への電力供給がなくなるため、これを補うべく、キャパシタ１９からは放電が開始される（図１６（Ａ）参照）。この際の各種検出値を用いて、内部抵抗の計測が実行される。尚、図１６に示すように、アシスト指令のＸ１部の変化に対応して、実際のＳＯＣも変化する（Ｂｘ部参照）。
尚、本国際出願は、２００９年９月１５日に出願した日本国特許出願２００９−２１３６４１号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２Ａ 旋回機構
２Ｂ 走行機構
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 インバータ
１９ キャパシタ
２０ インバータ
２１ 旋回用電動機
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 旋回減速機
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
７２ 電流センサ
７４ 電圧計
１００ ハイブリッド型建設機械
本発明は、建設機械に関する。
そこで、本発明は、蓄電装置において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を取得して、蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定することができる建設機械の提供を目的とする。
本発明の一局面によれば、エンジンと、
前記エンジンに接続される電動発電機と、
前記エンジン及び前記電動発電機に接続される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータの操作装置と、
蓄電装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記操作装置の無操作状態において、前記電動発電機の出力を変更し、前記電動発電機の出力変更の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値とに基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗を計測することを特徴とする、建設機械が提供される。
本発明によれば、蓄電装置において充放電が実質的に無い状態から充放電が行われる状態へと変化する際の変化前後の各電流値・電圧値を取得して、蓄電装置の内部抵抗を精度良く測定することができる建設機械が得られる。

Claims (15)

  1. エンジンと、発電機と、蓄電装置と、前記蓄電装置からの電力を用いて駆動される駆動部とを備えるハイブリッド型建設機械における前記蓄電装置の内部抵抗を測定する制御方法であって、
    オペレータからの前記ハイブリッド型建設機械に対する操作が無い無操作状態において、内部抵抗計測パターンを生成するパターン生成ステップと、
    同無操作状態において、前記パターン生成ステップで生成されたパターンに基づいて、前記発電機の出力を変更する出力変更ステップと、
    前記出力変更ステップによる前記発電機の出力変更の前後において、前記蓄電装置における電流値と電圧値をそれぞれ検出する電流等検出ステップと、
    前記電流等検出ステップで検出した前記発電機の出力変更の前後の電流値と電圧値とに基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗を測定する内部抵抗測定ステップとを含むことを特徴とする、制御方法。
  2. 前記パターン生成ステップで生成される内部抵抗計測パターンは、前記発電機の指令パターンであり、
    前記電流等検出ステップでは、前記指令パターンの変化の前後の電流値と電圧値をそれぞれ検出する、請求項１に記載の制御方法。
  3. 前記パターン生成ステップで生成される内部抵抗計測パターンは、前記蓄電装置におけるＳＯＣの目標値パターンであり、
    前記電流等検出ステップでは、前記ＳＯＣの目標値パターンの変化の前後の電流値と電圧値をそれぞれ検出する、請求項１に記載の制御方法。
  4. 前記パターン生成ステップは、前記無操作状態において、エンジン回転数が所定値よりも高いときに、前記内部抵抗計測パターンを生成する、請求項２又は３に記載の制御方法。
  5. 前記パターン生成ステップで生成される内部抵抗計測パターンは、前記エンジンの回転数の変化をトリガとして発生するパターンであり、
    前記電流等検出ステップは、前記エンジンの回転数パターンの変化の前後の電流値と電圧値をそれぞれ検出する、請求項１に記載の制御方法。
  6. 前記パターン生成ステップは、キーオン後においてオペレータからの操作が許可される前に、前記内部抵抗計測パターンを生成する、請求項１に記載の制御方法。
  7. 前記パターン生成ステップは、キーオフ入力をトリガとして、前記内部抵抗計測パターンを生成する、請求項１に記載の制御方法。
  8. 前記発電機は回生用発電機である、請求項２に記載の制御方法。
  9. 内部抵抗の指令パターンが切り替わると共に、電磁切換弁が連通位置及び非連通位置の間で切り替わる、請求項８に記載の制御方法。
  10. 前記電磁切換弁はコントロールバルブの外側に配置され、前記電磁切換弁が連通位置に切り替わると、該コントロールバルブの外側で回生用ポンプの循環回路が形成される、請求項９に記載の制御方法。
  11. エンジンと、発電機と、蓄電装置と、前記蓄電装置からの電力を用いて駆動される駆動部とを備えるハイブリッド型建設機械における前記蓄電装置の内部抵抗を測定する制御装置であって、
    オペレータからの前記ハイブリッド型建設機械に対する操作が無い無操作状態において、内部抵抗計測パターンを生成するパターン生成部を備え、
    同無操作状態において、前記パターン生成部で生成されたパターンに基づいて、前記発電機の出力を変更し、前記発電機の出力変更の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値とに基づいて、前記蓄電装置の内部抵抗を測定することを特徴とする、制御装置。
  12. 前記パターン生成部で生成される内部抵抗計測パターンは、前記発電機の指令パターンであり、
    前記発電機の出力変更の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値は、前記指令パターンの変化の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値にそれぞれ対応する、請求項１１に記載の制御装置。
  13. 前記パターン生成部で生成される内部抵抗計測パターンは、前記蓄電装置におけるＳＯＣの目標値パターンであり、
    前記発電機の出力変更の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値は、前記ＳＯＣの目標値パターンの変化の前後の電流値の検出値と電圧値の検出値にそれぞれ対応する、請求項１１に記載の制御装置。
  14. 前記パターン生成部は、前記無操作状態において、エンジン回転数が所定値よりも高いときに、前記内部抵抗計測パターンを生成する、請求項１２又は１３に記載の制御装置。
  15. 前記発電機は回生用発電機である、請求項１１に記載の制御装置。
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