JP2018148747A - Power storage device, injection molding machine, and construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
近年、パワーショベルやクレーンをはじめとする建設機械のハイブリッド化が進められている。ハイブリッド建設機械は、上部旋回体の動力源として電動機を備えており、上部旋回体の加速時においては電動機を力行運転させ、減速時においては電動機を回生運転させて、回生運転で発生した発電エネルギーを蓄電装置の蓄電モジュールに充電する。また射出成形機の中にも、蓄電装置を搭載し、モータからの回生エネルギーを蓄電モジュールに回収可能なものが存在する。 In recent years, construction machines such as power shovels and cranes have been hybridized. The hybrid construction machine is equipped with an electric motor as a power source for the upper-part turning body, and the electric power generated by the regenerative operation is generated by causing the electric motor to perform a power running operation during acceleration of the upper-part turning body and regenerating the motor during deceleration. Is charged into the power storage module of the power storage device. Some injection molding machines are equipped with a power storage device, and regenerative energy from the motor can be collected in a power storage module.
蓄電装置を適切に動作させるためには、蓄電モジュールの状態を適切に監視、管理する必要がある。具体的には、蓄電モジュールは、直列に接続された複数のセルを含んでおり、各セルの状態を個別かつ正確に監視する必要がある。 In order to appropriately operate the power storage device, it is necessary to appropriately monitor and manage the state of the power storage module. Specifically, the power storage module includes a plurality of cells connected in series, and the state of each cell needs to be individually and accurately monitored.
本発明者らはこのような蓄電装置において以下の課題を認識するに至った。
セルの開放電圧(OCV:Open Circuit voltage)などは、数秒〜数分という長い時間スケールで変動する。したがって、複数の測定モジュールを非同期(フリーラン)で動作させても、測定モジュールのセンシングのタイミングのずれが問題となることはない。
The present inventors have come to recognize the following problems in such a power storage device.
The open circuit voltage (OCV) of a cell etc. fluctuates on a long time scale of several seconds to several minutes. Therefore, even if a plurality of measurement modules are operated asynchronously (free run), there is no problem with the sensing timing deviation of the measurement modules.
一方で、セルの瞬時的な状態(たとえば瞬時電力や瞬時的な内部抵抗)を測定したい場合、セルの電圧や電流を同時刻に測定する必要があるが、複数の測定モジュールが非同期で測定を行うと、異なる時刻の電流と電圧の測定値を使用することになり、正しい電力や正しい内部抵抗を計算することが難しい。なおこの課題を当業者の一般的な技術認識と捉えてはならない。 On the other hand, if you want to measure the instantaneous state of a cell (for example, instantaneous power or instantaneous internal resistance), you need to measure the cell voltage and current at the same time. Doing so would use current and voltage measurements at different times, making it difficult to calculate the correct power and correct internal resistance. This problem should not be regarded as general technical recognition of those skilled in the art.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、蓄電モジュールを構成する複数のセルの状態を正確に監視可能な蓄電装置の提供にある。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a power storage device that can accurately monitor the states of a plurality of cells included in the power storage module.
本発明のある態様は蓄電装置に関する。蓄電装置は、複数のセルを含む蓄電モジュールと、複数のセルそれぞれの電圧または電流を測定する複数の測定モジュールと、複数の測定モジュールと通信可能であり、測定された電圧および電流を処理する管理モジュールと、を備える。複数の測定モジュールが同期して電圧または電流を測定可能である。 One embodiment of the present invention relates to a power storage device. The power storage device is capable of communicating with a power storage module including a plurality of cells, a plurality of measurement modules that measure the voltage or current of each of the plurality of cells, and a plurality of measurement modules, and manages the measured voltage and current A module. A plurality of measurement modules can measure voltage or current synchronously.
この態様によると、複数の測定モジュールを同期してセンシングさせることができるため、セルの瞬時的な状態を正確に測定できる。 According to this aspect, since a plurality of measurement modules can be sensed in synchronization, the instantaneous state of the cell can be accurately measured.
複数の測定モジュールは、共通の通信マスターとの通信をトリガとして、電圧または電流を測定してもよい。
この態様によれば、複数の測定モジュールを同期させるために、既存の通信手段を活用することで、追加のハードウェアが不要となる。
The plurality of measurement modules may measure voltage or current using a communication with a common communication master as a trigger.
According to this aspect, in order to synchronize a plurality of measurement modules, additional hardware is not required by utilizing existing communication means.
管理モジュールは、複数のセルそれぞれの内部抵抗を算出してもよい。 The management module may calculate the internal resistance of each of the plurality of cells.
管理モジュールが通信マスターとして動作してもよい。複数の測定モジュールのひとつが、通信マスターとして動作してもよい。 The management module may operate as a communication master. One of the plurality of measurement modules may operate as a communication master.
本発明の別の態様は建設機械である。建設機械は、上述のいずれかの蓄電装置を備える。 Another embodiment of the present invention is a construction machine. The construction machine includes any one of the above-described power storage devices.
本発明の別の態様は射出成形機である。射出成形機は、上述のいずれかの蓄電装置を備える。 Another aspect of the present invention is an injection molding machine. The injection molding machine includes any one of the above-described power storage devices.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、蓄電モジュールを構成する複数のセルの状態を正確に監視できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the state of the some cell which comprises an electrical storage module can be monitored correctly.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
図1は、実施の形態に係る蓄電装置100のブロック図である。蓄電装置100には、インバータおよびコンバータなどが接続される。蓄電装置100は、蓄電モジュール104、複数の測定モジュール110_1〜110_3、管理モジュール120、通信ネットワーク130、充放電器150を備える。特に区別する必要がない場合、測定モジュール110_1〜110_3を単に110と記して総称する。そのほかの構成要素についても、特に必要がない場合、「_X」(Xは番号)を省略して総称する。
FIG. 1 is a block diagram of a
蓄電モジュール104は、複数のセル102を含む。たとえば蓄電モジュール104は、複数のバッテリパック101を直列に接続したものであってもよい。セル102の種類は特に限定されず、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどを用いることができるがその限りでない。蓄電モジュール104には充放電器150が接続される。充放電器150は、蓄電モジュール104の充電器や、蓄電モジュールの電力を受けて動作する負荷、あるいは蓄電モジュールの電圧を別の電圧レベルに変換するコンバータ、それらの任意の組み合わせを含みうる。
The
複数の測定モジュール110は、複数のセル102それぞれの電圧または電流を測定する。電圧および電流の波形を検出するために、測定の周波数は高速であり、たとえば数kHzのオーダーである。本実施の形態では、複数のセル102はすべて直列に接続されているため、電流は共通であり、複数の測定モジュール110のひとつは、共通の電流を測定する電流測定モジュール110_1であり、電流センサ112を含む。電流センサ112は、蓄電モジュール104の電流の経路上に設けられる。
The plurality of
複数の測定モジュール110の残りは、各セル102の電圧を測定する電圧測定モジュール110_2〜110_3である。本実施の形態では、電圧測定モジュール110_2〜110_3は、バッテリパック101ごとに設けられ、対応するバッテリパック101に含まれる複数のセル102それぞれの電圧を測定可能に構成される。電圧測定モジュール110_2(110_3)は、セル102ごとに設けられた電圧センサ114を含む。電圧測定モジュール110_2(110_3)は、セル監視ユニット(CMU:Cell Monitoring Unit)とも称される。
The rest of the plurality of
管理モジュール120は、複数の測定モジュール110_1〜110_3と通信ネットワーク130を介して接続され、通信可能となっている。管理モジュール120はバッテリ管理ユニット(BMU:Battery Management Unit)とも称され、複数の測定モジュール110_1〜110_3により測定された電圧および電流を処理する。管理モジュール120による処理の内容は特に限定されないが、SOC(State Of Charge)、各セルの電力、内部抵抗、開放電圧などを取得、管理してもよい。また管理モジュール120は、過電圧や過電流などの異常検出、各種故障診断機能を備えてもよいし、フェイルセーフ機能を提供してもよい。通信ネットワーク130のトポロジーは限定されず、マルチドロップ型、ツリー型、スター型などを採用しうる。
The
本実施の形態において、複数の測定モジュール110_1〜110_3は、同期して電圧または電流を測定可能となっている。複数の測定モジュール110_1〜110_3は、共通の通信マスターとの通信をトリガとして、電圧または電流を測定してもよい。通信マスターは、ネットワークのメンバー、すなわち複数の測定モジュール110_1〜110_3および管理モジュール120のうちのひとつであってもよいし、図示しない通信マスターが設けられてもよい。
In the present embodiment, the plurality of measurement modules 110_1 to 110_3 can measure voltage or current in synchronization. The plurality of measurement modules 110_1 to 110_3 may measure voltage or current using a communication with a common communication master as a trigger. The communication master may be a network member, that is, one of the plurality of measurement modules 110_1 to 110_3 and the
図2は、蓄電装置200の構成を示す図である。図2は、図1の蓄電装置100を、通信の側面から説明する図である。蓄電装置200は、通信マスター202と、複数の通信スレーブ204_1〜204_3を備える。この実施例では、通信マスター202は図1の管理モジュール120に対応し、複数の通信スレーブ204_1〜204_3は、図1の測定モジュール110_1〜110_3に対応する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
複数の測定モジュール110_1〜110_3は、通信マスターである管理モジュール120からのデータ受信をトリガとして、電圧/電流測定を行う。
The plurality of measurement modules 110_1 to 110_3 perform voltage / current measurement using data reception from the
複数の通信スレーブ204_1〜204_3、言い換えれば複数の測定モジュール110_1〜110_3は同一あるいは同様のアーキテクチャで構成される。具体的には電流測定モジュール110_1は、電流センサ112に加えて、計測・送信タイミング制御器(以下、単に制御器という)116Aおよび電流測定回路118Aを含む。また電圧測定モジュール110_2(110_3)は、電圧センサ114に加えて、制御器116Bおよび電圧測定回路118Bを含む。電流測定回路118A(電圧測定回路118B)は、対応する電流センサ112(電圧センサ114)の出力をデジタル値に変換するA/Dコンバータなどを含みうる。
The plurality of communication slaves 204_1 to 204_3, in other words, the plurality of measurement modules 110_1 to 110_3 are configured with the same or similar architecture. Specifically, the current measurement module 110_1 includes a measurement / transmission timing controller (hereinafter simply referred to as a controller) 116A and a
制御器116は、管理モジュール120である通信マスター202からのデータを受信し、受信データDRXに含まれる管理モジュール120からのリクエストに応答して、測定したデータやそのほかの情報、割り込み信号などを管理モジュール120に送信する。また制御器116A,116Bは、管理モジュール120からの受信データDRXや信号と同期してトリガ信号TRIGを発生する。電流測定回路118Aは、制御器116Aが生成するトリガ信号TRIGに応じたタイミングで、電流センサ112の出力をA/D変換する。同様に電圧測定回路118Bは、制御器116Bが生成するトリガ信号TRIGに応じたタイミングで、電圧センサ114の出力をA/D変換する。
The controller 116 receives data from the
たとえば通信マスター202(測定モジュール110)は、一定の時間間隔TPで通信フレームCFを含む送信データDTXを送信する。そして通信スレーブ204_1〜204_3(複数の測定モジュール110_1〜110_3)において測定されたデータを収集し、それらを処理する。複数の通信スレーブ204_1〜204_3は、通信フレームCFを同期信号として、電圧、電流測定を行う。通信スレーブ204_1〜204_3は、測定したデータや情報を通信フレームCFに書き込み、次の通信スレーブ204(もしくは通信マスター202)に送信してもよい。 For example, the communication master 202 (measurement module 110) transmits the transmission data D TX including the communication frame CF at regular time intervals T P. Then, data measured in the communication slaves 204_1 to 204_3 (a plurality of measurement modules 110_1 to 110_3) are collected and processed. The plurality of communication slaves 204_1 to 204_3 perform voltage and current measurement using the communication frame CF as a synchronization signal. The communication slaves 204_1 to 204_3 may write the measured data and information in the communication frame CF and transmit them to the next communication slave 204 (or communication master 202).
図3は、図2の蓄電装置200の動作を説明するタイミングチャートである。図2には、通信スレーブ204_3の動作は省略される。通信スレーブ204は、一定間隔TPで通信フレームCFを受信し、各通信フレームCFの先頭(プリアンブル)あるいは図示しないイネーブル信号などの遷移に応答して、トリガ信号TRIGを発生する。そしてトリガ信号TRIGのアサートに応答して、測定回路118がA/D変換を行う。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the
通信スレーブ204は、A/D変換により得られた電圧情報あるいは電流情報を、測定した次のサイクルのタイミングで通信マスター202に送信してもよい。これにより通信マスター202は、通信スレーブ204からの電圧情報あるいは電流情報が、いつ測定されたものであるかを知ることができる。
The
あるいは通信スレーブ204は、A/D変換の契機となった通信フレームCFの番号を管理しておき、電圧情報あるいは電流情報を、通信フレームCFの番号とともに通信マスター202に送信してもよい。この場合、通信マスター202から通信スレーブ204へのデータ送信のタイミングの自由度が高まる。
Alternatively, the
以上が蓄電装置200の動作である。この蓄電装置200によれば、複数の測定モジュール110_1〜110_3を通信スレーブ204として構成し、共通の通信マスター202からの受信データDRXにもとづいて、データ測定のタイミングを制御することにより、複数の測定モジュール110_1〜110_3の測定タイミングを同期させることができる。より具体的には、複数の測定モジュール110における電圧、電流測定のタイミングの誤差は、10μs以内、より具体的には1μsより小さくすることも可能である。
The above is the operation of the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
(変形例1)
図2には、通信ネットワーク130の送信チャンネルと受信チャンネルを2本のラインで示したが、1本のチャンネルで送信と受信を行ってもよい。
(Modification 1)
In FIG. 2, the transmission channel and the reception channel of the
(変形例2)
図3のタイムチャートでは、通信フレームCFの先頭を、トリガ信号TRIGのタイミングとしたがその限りでない。たとえば通信フレームCFの後端を、トリガ信号TRIGのタイミングとしてもよいし、通信フレームCFに含まれるデータの先頭を、トリガ信号TRIGのタイミングとしてもよい。また通信フレームCF(もしくはデータ)の先頭(後端)から、所定時間の経過後をトリガ信号TRIGのタイミングとしてもよい。
(Modification 2)
In the time chart of FIG. 3, the start of the communication frame CF is set to the timing of the trigger signal TRIG, but this is not restrictive. For example, the rear end of the communication frame CF may be the timing of the trigger signal TRIG, or the head of data included in the communication frame CF may be the timing of the trigger signal TRIG. Alternatively, the timing of the trigger signal TRIG may be after a predetermined time from the beginning (rear end) of the communication frame CF (or data).
(変形例3)
図2では、管理モジュール120を通信マスター202として、測定モジュール110を通信スレーブ204としてネットワークを構築したがその限りではなく、複数の測定モジュール110のひとつを通信マスター202としてネットワークを構築してもよい。
(Modification 3)
In FIG. 2, the network is constructed with the
(変形例4)
実施の形態では、通信信号(通信フレームCF)を同期信号として利用したが、その限りではなく、通信ラインとは別に独立した制御ラインを設け、制御ラインを介して通信マスターから通信スレーブに対して同期信号を生成し、同期信号にもとづいてトリガ信号TRIGを生成するようにしてもよい。
(Modification 4)
In the embodiment, the communication signal (communication frame CF) is used as a synchronization signal. However, the present invention is not limited to this. A control line independent from the communication line is provided, and the communication master to the communication slave is provided via the control line. A synchronization signal may be generated, and the trigger signal TRIG may be generated based on the synchronization signal.
(変形例5)
複数の測定モジュール110の一部を、同一のハードウェアに統合してもよい。あるいはひとつの測定モジュール110を、さらに複数のモジュールあるいはユニットに分割してもよい。
(Modification 5)
A part of the plurality of
(用途)
続いて蓄電装置100の用途を説明する。蓄電装置100は、射出成形機に用いることができる。
(Use)
Next, the use of the
図4は、実施の形態に係る射出成形機600を示す図である。射出成形機600は主として、射出装置611、型締装置612、金型装置643、エジェクタ装置671を備える。これらはベースフレーム613の上に支持されている。
FIG. 4 is a view showing an
金型装置643は固定金型644および可動金型645を含む。射出装置611は、樹脂を加熱して溶かし、金型装置643の内部空間に流し込む(射出)。型締装置612は、固定金型644と可動金型645とを締結し、内部の樹脂に圧力を加え、冷却し、樹脂を金型に応じた形状に成形する。エジェクタ装置671は、成形された樹脂を金型装置643から取り出す。
The
射出成形機600の具体的な構成を説明する。
(射出装置)
射出装置611は、射出装置フレーム614によって支持されている。ガイド681は、射出装置フレーム614の長手方向に配設される。そして、射出装置フレーム614によってボールねじ軸621が回転自在に支持され、ボールねじ軸621の一端が可塑化移動用モータ622に連結される。また、ボールねじ軸621とボールねじナット623とが螺合させられ、ボールねじナット623と射出装置611とがスプリング624およびブラケット625を介して連結される。したがって、可塑化移動用モータ622を正方向あるいは逆方向に駆動すると、可塑化移動用モータ622の回転運動は、ボールねじ軸621とボールねじナット623との組合せ、すなわち、ねじ装置691によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット625に伝達される。そして、ブラケット625がガイド681に沿って矢印A方向に移動させられ、射出装置611が進退させられる。
A specific configuration of the
(Injection device)
The
また、ブラケット625には、前方(図における左方)に向けて加熱シリンダ615が固定され、加熱シリンダ615の前端(図における左端)に射出ノズル616が配設される。そして、加熱シリンダ615にホッパ617が配設されるとともに、加熱シリンダ615の内部にはスクリュ626が進退(図における左右方向に移動)自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ626の後端(図における右端)が支持部材682によって支持される。
A
支持部材682には計量装置駆動用サーボモータ(以下、計量用サーボモータと略称する)683が取り付けられ、この計量用サーボモータ683を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト684を介してスクリュ626に伝達されるようになっている。
The supporting
射出装置フレーム614には、スクリュ626と平行にボールねじ軸685が回転自在に支持されるとともに、ボールねじ軸685と射出装置駆動用サーボモータ(以下、射出用サーボモータと略称する)686とがタイミングベルト687を介して連結される。そして、ボールねじ軸685の前端は、支持部材682に固定されたボールねじナット674と螺合させられる。したがって、射出用サーボモータ686を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸685とボールねじナット674との組合せ、すなわち、ねじ装置692によって直線運動に変換され、直線運動が支持部材682に伝達される。
A
次に、射出装置611の動作について説明する。まず、計量工程においては、計量用サーボモータ683を駆動し、タイミングベルト684を介してスクリュ626を回転させ、スクリュ626を所定の位置まで後退(図における右方に移動)させる。このとき、ホッパ617から供給された樹脂は、加熱シリンダ615内において加熱されて溶融させられ、スクリュ626の後退に伴ってスクリュ626の前方に溜められる。
Next, the operation of the
次に、射出工程においては、射出ノズル616を固定金型644に押し付け、射出用サーボモータ686を駆動し、タイミングベルト687を介してボールねじ軸685を回転させる。このとき、支持部材682はボールねじ軸685の回転に伴って移動させられ、スクリュ626を前進(図における左方に移動)させるので、スクリュ626の前方に溜められた樹脂は射出ノズル616から射出され、固定金型644と可動金型645との間に形成されたキャビティ空間647に充填される。
Next, in the injection process, the
(型締装置)
次に、型締装置612について説明する。型締装置612は、射出装置611と対向するようにしてベースフレーム613に支持される。型締装置612は、固定プラテン651、トグルサポート652、固定プラテン651とトグルサポート652との間に架設されたタイバー653、固定プラテン651と対向して配設され、タイバー653に沿って進退自在に配設された可動プラテン654、および、可動プラテン654とトグルサポート652との間に配設されたトグル機構656を備える。そして、固定プラテン651および可動プラテン654に、互いに対向させて固定金型644および可動金型645がそれぞれ取り付けられる。
(Clamping device)
Next, the
トグル機構656は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド658をトグルサポート652と可動プラテン654との間で進退させることによって、可動プラテン654をタイバー653に沿って進退させ、可動金型645を固定金型644に対して接離させて、型閉、型締および型開を行うようになっている。
The
そのために、トグル機構656は、クロスヘッド658に対して揺動自在に支持されたトグルレバー661、トグルサポート652に対して揺動自在に支持されたトグルレバー662、可動プラテン654に対して揺動自在に支持されたトグルアーム663から成り、トグルレバー661とトグルレバー662との間、およびトグルレバー662とトグルアーム663との間がそれぞれリンク結合される。
For this purpose, the
また、ボールねじ軸664がトグルサポート652に対して回転自在に支持され、ボールねじ軸664と、クロスヘッド658に固定されたボールねじナット665とが螺合させられる。そして、ボールねじ軸664を回転させるために、トグルサポート652の側面にサーボモータ(図示省略)が取り付けられる。
The
したがって、サーボモータを駆動すると、サーボモータの回転運動が、ボールねじ軸664とボールねじナット665との組合せ、すなわち、ねじ装置693によって直線運動に変換され、直線運動がクロスヘッド658に伝達され、クロスヘッド658は矢印C方向に進退させられる。すなわち、クロスヘッド658を前進(図における右方に移動)させると、トグル機構656が伸展して可動プラテン654が前進させられ、型閉および型締が行われ、クロスヘッド658を後退(図における左方に移動)させると、トグル機構656が屈曲して可動プラテン654が後退させられ、型開が行われる。
Therefore, when the servo motor is driven, the rotational motion of the servo motor is converted into a linear motion by the combination of the
図5は、射出成形機600の電気系統を示すブロック図である。整流器702は交流電源と接続され、交流を整流して直流電圧を生成する。コンバータ704は、整流器702からの直流電圧を、所定の電圧レベルに安定化し、DCリンクバス708にDCリンク電圧VDCを発生する。DCリンクバス708には、DCリンク電圧VDCを安定化するための平滑コンデンサ706が接続される。DCリンクバス708には、複数のインバータ720が接続される。各インバータ720は対応するモータ722を駆動する。モータ722A〜722Cは、上述の可塑化移動用モータ622、計量用サーボモータ683、射出用サーボモータ686であってもよい。そのほか射出成形機600にはさまざまなサーボ機構が設けられており、各軸に、インバータ720とモータ722が設けられる。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical system of the
双方向コンバータ710は、DCリンクバス708と蓄電モジュール712の間に設けられる。蓄電モジュール712は主としてバックアップ電源として機能し、交流電源が遮断された場合などに、双方向コンバータ710は、コンバータ704に変わって、蓄電モジュール712の電力を平滑コンデンサ706に供給する。また、インバータ720が回生運転を行い、余剰なエネルギーが発生した場合には、双方向コンバータ710はその余剰なエネルギーで蓄電モジュール712を充電する。
以上が射出成形機600の構成である。上述の蓄電装置100は、図5の蓄電モジュール712に好適に用いることができる。
The above is the configuration of the
蓄電装置100は建設機械にも用いることができる。図6は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル500の外観を示す斜視図である。ショベル500は、主として下部走行体(クローラ)502と、下部走行体502の上部に旋回機構503を介して回動自在に搭載された上部旋回体504とを備えている。
The
上部旋回体504には、アタッチメント510が取り付けられる。アタッチメント510は、ブーム512と、ブーム512の先端にリンク接続されたアーム514と、アーム514の先端にリンク接続されたバケット516とを備える。ブーム512、アーム514、およびバケット516は、それぞれブームシリンダ520、アームシリンダ522、およびバケットシリンダ524によって油圧駆動される。また、上部旋回体504には、オペレータを収容するための運転室508や、油圧を発生するためのエンジン506といった動力源が設けられている。
An
図7は、実施の形態に係るショベル500の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図7では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
FIG. 7 is a block diagram of an electric system and a hydraulic system of the
エンジン506および電動発電機530の回転軸は、共に減速機532の入力軸に接続され、互いに連結されている。エンジン506の負荷が大きいときには、電動発電機530が自身の駆動力によりエンジン506の駆動力を補助(アシスト)し、電動発電機530の駆動力が減速機532の出力軸を経てメインポンプ534に伝達される。一方、エンジン506の負荷が小さいときには、エンジン506の駆動力が減速機532を経て電動発電機530に伝達されることにより、電動発電機530が発電を行う。
The rotation shafts of
電動発電機530はアシスト用インバータ531の2次側(出力)端に接続される。アシスト用インバータ531は、コントローラ540(アシスト用インバータコントローラ)からの指令にもとづき、電動発電機530の運転制御を行う。電動発電機530の駆動と発電との切りかえは、ショベル500における電気系統の駆動制御を行うコントローラ540により、エンジン506の負荷等に応じて行われる。
The
減速機532の出力軸にはメインポンプ534およびパイロットポンプ536が接続されており、メインポンプ534には高圧油圧ライン542を介してコントロールバルブ544が接続されている。コントロールバルブ544は、ショベル500における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ544には、図6に示した下部走行体502を駆動するための油圧モータ550Aおよび550Bの他、ブームシリンダ520、アームシリンダ522およびバケットシリンダ524が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ544は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
A
パイロットポンプ536には、パイロットライン552を介して操作手段554が接続されている。操作手段554は、旋回用電動機560、下部走行体502、ブーム512、アーム514およびバケット516を操作するためのレバーやペダルであり、オペレータによって操作される。
An operation means 554 is connected to the
操作手段554には、油圧ライン556を介してコントロールバルブ544が接続され、また、油圧ライン558を介して圧力センサ559が接続される。操作手段554は、パイロットライン552を通じて供給される油圧(1次側の油圧)をオペレータ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。操作手段554から出力される2次側の油圧は、油圧ライン556を通じてコントロールバルブ544に供給されるとともに、圧力センサ559によって検出される。
A control valve 544 is connected to the operating means 554 via a
圧力センサ559は、操作手段554に対して旋回機構503を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン558内の油圧の変化として検出する。圧力センサ559は、油圧ライン558内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、旋回指令としてコントローラ540に入力され、旋回用電動機560の駆動制御に用いられる。
When an operation for turning the
コントローラ540(旋回用インバータコントローラ)は、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ562により検出される旋回用電動機560の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ561を制御する。たとえば旋回用電動機560は、PWM(Pulse Width Modulation)制御指令により旋回用インバータ561によって交流駆動される。
The controller 540 (turning inverter controller) receives a rotation speed command corresponding to the operation input, and controls the turning
コントローラ540は、CPU(Central Processing Unit)および内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをCPUが実行することにより実現される。コントローラ540は、各種センサおよび操作手段554等からの操作入力を受けて、アシスト用インバータ531、旋回用インバータ561および蓄電手段570等の駆動制御を行う。
The
旋回用電動機560は、図6の旋回機構503に設けられ、上部旋回体504を回動させる交流電動機である。旋回用電動機560の回転軸566には、レゾルバ562、メカニカルブレーキ563および旋回減速機564が接続される。
The turning
旋回用電動機560が力行運転を行う際には、旋回用電動機560の回転駆動力の回転力が旋回減速機564にて増幅され、上部旋回体504が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体504の慣性回転により、旋回減速機564にて回転数が増加されて旋回用電動機560に伝達され、回生電力を発生させる。
When the turning
レゾルバ562は、旋回用電動機560と機械的に連結され、旋回用電動機560の回転軸566の回転位置および回転角度を検出する。メカニカルブレーキ563は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ540からの指令によって、旋回用電動機560の回転軸566を機械的に停止させる。旋回減速機564は、旋回用電動機560の回転軸566の回転速度を減速して旋回機構503に機械的に伝達する。
The
蓄電手段570は、旋回用インバータ561の電源であり、DCリンク電圧を供給する。蓄電手段570は、蓄電手段を含み、アシスト用インバータ531や旋回用インバータ561が回生運転を行う際には、それらからの回生エネルギーを蓄電可能に構成される。
The power storage means 570 is a power source for the turning
図8は、蓄電手段570の構成例を示す図である。蓄電手段570は、蓄電モジュール572と、蓄電モジュール572の充放電を制御する双方向コンバータ574と、正極および負極の直流配線からなるDCリンクバス576とを備えている。DCリンクバス576には、平滑コンデンサ578が接続される。蓄電モジュール572としては、リチウムイオン電池等の充電可能な2次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いることができる。DCリンクバス576には、アシスト用インバータ531、旋回用インバータ561それぞれの1次側(直流入力)が接続されている。双方向コンバータ574は、コントローラ540によって、DCリンクバス576に生ずるDCリンク電圧VDCが所定の電圧レベルとなるように制御される。たとえば双方向コンバータ574は昇降圧コンバータであり、電動発電機530や旋回用電動機560が力行運転する際には、双方向コンバータ574を昇圧動作させ、それらに電源を供給する。反対に電動発電機530や旋回用電動機560が回生運転する際には、双方向コンバータ574を降圧動作させ、電動発電機530が発生した電力を蓄電器に回収する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、DCリンクバス電圧値、バッテリ電圧値およびバッテリ電流値にもとづき、コントローラ540によって行われる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the
以上がショベル500の全体構成である。実施の形態に係る蓄電装置100は、ショベル500の蓄電モジュール572に用いることができる。ここでは実施の形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル500を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、旋回機構を備えるリフティングマグネット車両やクレーン等が挙げられる。また蓄電装置100は、電動フォークリフトの作業車両にも利用可能である。
The above is the overall configuration of the
100…蓄電装置、101…バッテリパック、102…セル、104…蓄電モジュール、110…測定モジュール、110_1…電流測定モジュール、110_2,110_3…電圧測定モジュール、112…電流センサ、114…電圧センサ、116…制御器、118…測定回路、118A…電流測定回路、118B…電圧測定回路、120…管理モジュール、130…通信ネットワーク、200…蓄電装置、202…通信マスター、204…通信スレーブ、500…ショベル、502…下部走行体、503…旋回機構、504…旋回体、506…エンジン、508…運転室、510…アタッチメント、512…ブーム、514…アーム、516…バケット、520…ブームシリンダ、522…アームシリンダ、524…バケットシリンダ、530…電動発電機、531…アシスト用インバータ、532…減速機、534…メインポンプ、536…パイロットポンプ、540…コントローラ、542…高圧油圧ライン、544…コントロールバルブ、550A,550B…油圧モータ、552…パイロットライン、554…操作手段、556…油圧ライン、560…旋回用電動機、561…旋回用インバータ、562…レゾルバ、563…メカニカルブレーキ、564…旋回減速機、566…回転軸、558…油圧ライン、559…圧力センサ、570…蓄電手段、572…蓄電モジュール、574…双方向コンバータ、576…DCリンクバス、578…平滑コンデンサ、600…射出成形機、611…射出装置、612…型締装置、613…ベースフレーム、614…射出装置フレーム、615…加熱シリンダ、616…射出ノズル、617…ホッパ、621…ボールねじ軸、622…可塑化移動用モータ、623…ボールねじナット、624…スプリング、625…ブラケット、626…スクリュ、643…金型装置、644…固定金型、645…可動金型、647…キャビティ空間、651…固定プラテン、652…トグルサポート、653…タイバー、654…可動プラテン、656…トグル機構、658…クロスヘッド、661,662…トグルレバー、663…トグルアーム、664…ボールねじ軸、665…ボールねじナット、671…エジェクタ装置、674…ボールねじナット、681…ガイド、682…支持部材、683…計量用サーボモータ、684…タイミングベルト、685…ボールねじ軸、686…射出用サーボモータ、687…タイミングベルト、691,692,693…ねじ装置、702…整流器、704…コンバータ、706…平滑コンデンサ、708…DCリンクバス、710…双方向コンバータ、712…蓄電モジュール、720…インバータ、722…モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数のセルそれぞれの電圧または電流を測定する複数の測定モジュールと、
前記複数の測定モジュールと通信可能であり、測定された電圧および電流を処理する管理モジュールと、
を備え、
前記複数の測定モジュールが同期して電圧または電流を測定可能であることを特徴とする蓄電装置。 A power storage module including a plurality of cells;
A plurality of measurement modules for measuring the voltage or current of each of the plurality of cells;
A management module capable of communicating with the plurality of measurement modules and processing measured voltages and currents;
With
The power storage device, wherein the plurality of measurement modules can measure voltage or current in synchronization.
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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A521 | Request for written amendment filed |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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A521 | Request for written amendment filed |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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