JP2023139914A - Construction machine - Google Patents

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到 納谷
Itaru Naya
誠司 石田
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Abstract

To provide a construction machine which appropriately controls charging rate of a power storage device to suppress deterioration of the power storage device.SOLUTION: In a construction machine with a work device driven by pressure oil to be discharged from a hydraulic pump driven by an electric motor, it comprises: a power storage device which stores power; an external power supply device which supplies power from the outside of the construction machine; and a power converter which performs at least one of a power storage device operation for driving the electric motor by the power stored in the power storage device and an external power supply operation for driving the electric motor by the power to be supplied via the external power supply device, drives the electric motor by the power storage device operation or the external power supply operation when charging rate of the power storage device is a preset value or more, and drives the electric motor only by the external power supply operation when the charging rate of the power storage device is the preset value or less in a state in which supply of external power by the external power supply device is allowed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、建設機械に関する。 The present invention relates to construction machinery.

近年、人類の生産活動によって排出される炭素ガスを起因とした地球温暖化によって引き起こされる、海面上昇や異常気象などの自然災害に対して、地球規模の対策が叫ばれている。 In recent years, there has been a call for global countermeasures against natural disasters such as sea level rise and abnormal weather caused by global warming caused by carbon gas emitted by human production activities.

その対策の一つとして、化石燃料を燃焼させ動力を得る内燃機関を、電気を動力源とする電動機に置き換えることで、二酸化炭素の排出量を低減し、如いては温暖化を抑制する取り組みが急速に進んでいる。 One of the countermeasures is to replace internal combustion engines that generate power by burning fossil fuels with electric motors that use electricity as a power source, thereby reducing carbon dioxide emissions and, in turn, curbing global warming. It's progressing rapidly.

クローラショベル、ホイールローダ等の建設機械においても脱内燃機関の取り組みが求められており、その方策として動力源に電動機を搭載した建設機械製品が市場投入されている。 Construction machinery such as crawler excavators and wheel loaders are also required to eliminate internal combustion engines, and as a measure to achieve this, construction machinery products equipped with electric motors as a power source are being introduced into the market.

従来の建設機械では、エンジンで燃料を燃焼させて発生させた動力により油圧ポンプを駆動し、前記油圧ポンプより吐出される作動油をコントロールバルブによって各油圧装置に分配して駆動させ、車体動作を実現している。このような建設機械において、油圧ポンプを駆動するエンジン、もしくは各油圧装置そのものを、電気で駆動する電動モータや電動アクチュエータ等で置き換えたものが電動式の建設機械である。 In conventional construction machinery, a hydraulic pump is driven by the power generated by burning fuel in the engine, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is distributed to each hydraulic device by a control valve to drive the vehicle body operation. It has been realized. In such construction machinery, an electric construction machine is one in which the engine that drives the hydraulic pump or each hydraulic device itself is replaced with an electric motor, electric actuator, or the like that is driven by electricity.

電動式の建設機械の形態としては、搭載した蓄電池に前もって充電により蓄えておいた電力を用いて稼働するものや、施設備付等の電源設備からケーブルによって給電しながら稼働するもの、また、両方の稼働方法に対応したものなどが知られている。 Types of electric construction machinery include those that operate using electricity stored in an on-board storage battery by charging in advance, those that operate while being powered by cables from power equipment attached to facilities, and those that operate using both. There are also known ones that correspond to different operating methods.

例えば、特許文献1には、交流電源に接続され、前記交流電源からの交流電力を供給する電源コントローラと、直流電力を出力するバッテリーと、交流電力を直流電力に変換するAC-DC変換部、および、直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換するインバータ部を有し、前記AC-DC変換部および前記インバータ部を直列に接続し、前記インバータ部で変換された交流電力を交流モータに供給する電動モータ駆動装置と、前記電源コントローラを前記AC-DC変換部に接続するか、若しくは、前記バッテリーを前記インバータ部に接続するかのいずれかを選択可能な電源切換装置と、前記電源切換装置を制御するシステムコントローラとを有する電源システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a power supply controller that is connected to an AC power source and supplies AC power from the AC power source, a battery that outputs DC power, and an AC-DC converter that converts AC power to DC power. and an inverter unit that converts DC power into AC power having an arbitrary frequency, the AC-DC conversion unit and the inverter unit are connected in series, and the AC power converted by the inverter unit is applied to an AC motor. an electric motor drive device to be supplied; a power supply switching device capable of selecting either connecting the power supply controller to the AC-DC conversion unit or connecting the battery to the inverter unit; and the power supply switching device. A power supply system is disclosed having a system controller for controlling a device.

特開2007-228715号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-228715

ところで、自動車の用途が目的地から目的地への移動、輸送であることに対し、建設機械は土壌の掘削や整形、構造物の解体などの作業が用途であり、移動が無い、もしくは限定された範囲内のみであることが少なくない。また、トンネル工事などの坑道内や、解体工場などの屋内での作業の様に、電源設備を整備しやすい環境も多いことから、外部電源設備からの給電ケーブルによる給電での稼働に対応した車両が一定の割合で運用されている。但し、稼働場所が決まった場所に固定される場合を除き、どの様な作業環境でも稼働が出来る汎用性を考慮し、給電ケーブルによる外部給電稼働に加えて蓄電装置からの給電による蓄電装置稼働の両方に対応した車両が多い。 By the way, while automobiles are used for moving and transporting from one destination to another, construction machines are used for tasks such as digging and shaping soil, and dismantling structures, with no or limited movement. In many cases, it is only within the specified range. In addition, since there are many environments where it is easy to maintain power supply equipment, such as inside a mine shaft such as in tunnel construction or indoor work such as a demolition factory, vehicles that can be operated using power supply cables from external power supply equipment are required. is being operated at a certain rate. However, except when the operation location is fixed to a fixed location, considering the versatility of being able to operate in any work environment, in addition to external power supply operation using a power supply cable, it is also possible to operate the power storage device by supplying power from the power storage device. Many vehicles are compatible with both.

今日、リチウムイオン電池は、エネルギー出力、およびエネルギー容量における体積密度の高さや、鉛電池やニッケル水素電池に見られる継ぎ足し充電によるメモリー効果の発生がない等の特徴から、携帯用電子機器から移動体、電力設備等の大型プラントまで幅広く採用されており、建設機械においても蓄電装置として採用が始まっている。但し、リチウムイオン電池においても充放電容量の低下や、電池内部抵抗の増大による出力低下といった劣化モードが存在する為、その劣化を進行させない運用、および保管が重要となる。 Today, lithium-ion batteries are widely used in portable electronic devices and mobile devices due to their high volumetric density in terms of energy output and energy capacity, as well as the absence of the memory effect caused by recharging that occurs with lead-acid and nickel-metal hydride batteries. It has been widely adopted in large-scale plants such as electric power equipment, and has also begun to be used as a power storage device in construction machinery. However, even in lithium ion batteries, there are deterioration modes such as a decrease in charge/discharge capacity and a decrease in output due to an increase in battery internal resistance, so it is important to operate and store the battery to prevent the deterioration from progressing.

一般的にリチウムイオン電池の劣化の種類としては、充放電の繰り返し回数に伴って増加するサイクル劣化と、充放電をせずとも放置しているだけで時間経過と共に増加する保存劣化の2種類の劣化があることが知られている。どちらの劣化も電池温度が高温であるほど劣化の度合いが増大し、保存劣化においてはSOCが高い状態であるほど劣化の度合いが増大する特徴がある。リチウムイオン電池を効率よく運用するためには、劣化を如何に低減するかが重要となる。 In general, there are two types of deterioration in lithium-ion batteries: cycle deterioration, which increases with the number of charging and discharging cycles, and storage deterioration, which increases over time even if left uncharged and discharged. It is known that there is deterioration. In both types of deterioration, the degree of deterioration increases as the battery temperature increases, and in storage deterioration, the degree of deterioration increases as the SOC increases. In order to operate lithium ion batteries efficiently, it is important to know how to reduce deterioration.

ここで蓄電装置の搭載に関して、EVやハイブリッド自動車では、蓄電装置を車両シート下のフレーム内スペースへ搭載することが主流となっている。そのため車両外気温の影響や、エンジン等搭載機器の放射熱等の影響も限定的で、かつ必要に応じて搭乗者室内の冷暖房の雰囲気を蓄電装置の冷却・加温に流用できる等、蓄電装置の温度環境としては優良な環境であると言える。対して、建設機械では操縦者が登場するキャブ内ではなく、上部旋回体の内側、もしくは外側への搭載が主流となっており、日光や外気、旋回体内部ではエンジン等搭載機器の放射熱等に晒される状態であり、蓄電装置の温度環境としては劣悪な条件であることが大きな違いである。 Regarding the installation of the power storage device, in EVs and hybrid vehicles, it has become mainstream to mount the power storage device in the space within the frame under the vehicle seat. As a result, the effects of outside temperature of the vehicle and radiant heat from onboard equipment such as the engine are limited, and the air-conditioning atmosphere in the passenger cabin can be used to cool and heat the power storage device as needed. It can be said that the temperature environment is excellent. On the other hand, construction machinery is mainly mounted inside or outside the upper revolving structure, rather than inside the cab where the operator appears, and is exposed to sunlight, outside air, and radiant heat from the engine and other mounted equipment inside the revolving structure. The major difference is that the temperature environment for the power storage device is poor.

また、運用に関して、建設機械は投入される場所・用途によって、使われ方や稼働条件も大きく異なり、工期が数か月から数年と長い事も多く、同じ場所(環境)で同じ使われ方を長期に渡って行う使用方法が少なくない。 In addition, regarding operation, the usage and operating conditions of construction machinery vary greatly depending on the place and purpose in which it is used, and the construction period is often long, ranging from several months to several years. There are many ways to use it over a long period of time.

このような建設機械の特徴的な使われ方において、従来の外部給電稼働と蓄電装置稼働の両方に対応した建設機械では、外部給電稼働の際、蓄電装置を電気的に切り離して停止状態とした後は車両に搭載したままの放置状態としていた。このため、従来方式の車両では外部給電稼働の際、蓄電装置を電気的に切り離した時点の蓄電池状態で維持されるため、その際の蓄電池の充電率が高い場合、その状態が外部給電稼働中維持されることとなる。 In this characteristic way of using construction machinery, conventional construction machines that are compatible with both external power supply operation and power storage device operation have to electrically disconnect the power storage device and bring it to a stopped state when external power supply operation is in operation. After that, it was left in the vehicle and left unattended. For this reason, in conventional vehicles, when operating external power supply, the battery is maintained in the state it was in when the power storage device was electrically disconnected, so if the charging rate of the storage battery at that time is high, that state is when external power supply is operating. It will be maintained.

先にも述べた通り、リチウムイオン電池の保存劣化は充電率が高いほど劣化の度合いが増大する傾向があるため、リチウムイオン電池の充電率が高いほど、使用していないにもかかわらず、その期間にリチウムイオン電池の保存劣化が急速に進行する。 As mentioned earlier, the degree of storage deterioration of lithium-ion batteries tends to increase as the charging rate increases. During this period, storage deterioration of lithium-ion batteries progresses rapidly.

リチウムイオン電池が一般的になったとは言え、交換に伴う費用は高額である。そのため交換せずに劣化の進んだリチウムイオン電池を継続使用した場合には、電池稼働時間が短くなる、大きな出力が出せなくなるなど、建設機械車両の利便性が低下してしまう。 Although lithium-ion batteries have become commonplace, they are expensive to replace. Therefore, if a degraded lithium ion battery is continued to be used without replacing it, the usability of the construction machinery vehicle will decrease, such as shortening the battery operating time and not being able to produce a large output.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、蓄電装置の充電率適切に制御して蓄電装置の劣化を抑制することができる建設機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a construction machine that can suppress deterioration of the power storage device by appropriately controlling the charging rate of the power storage device.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電動モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される作業装置とを備えた建設機械において、電力を蓄電する蓄電装置と、前記建設機械の外部から電力を供給する外部電力供給装置と、前記蓄電装置に蓄えられた電力により前記電動モータを駆動する蓄電装置稼働と前記外部電力供給装置を介して供給される電力により前記電動モータを駆動する外部給電稼働の少なくとも一方を行う電力変換器と、コントローラとを備え、前記コントローラは、前記外部電力供給装置による外部電力の供給が可能な状態において、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記蓄電装置稼働又は前記外部給電稼働により前記電動モータを駆動し、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値より小さい場合には、前記外部給電稼働のみにより前記電動モータを駆動するものとする。 The present application includes a plurality of means for solving the above problems, and one example thereof includes a hydraulic pump driven by an electric motor and a working device driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump. In a construction machine, there is provided a power storage device that stores power, an external power supply device that supplies power from outside the construction machine, an operation of the power storage device that drives the electric motor with the power stored in the power storage device, and the external power supply device. The controller includes a power converter that performs at least one of an external power supply operation for driving the electric motor with the power supplied via the power supply device, and the controller is configured to perform external power supply operation by the external power supply device. In a possible state, if the charging rate of the power storage device is equal to or higher than a preset value, the electric motor is driven by the power storage device operation or the external power supply operation, and the charging rate of the power storage device is set in advance. If the electric motor is smaller than the specified value, the electric motor is driven only by the external power supply operation.

本発明によれば、蓄電装置の充電率適切に制御して蓄電装置の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, deterioration of the power storage device can be suppressed by appropriately controlling the charging rate of the power storage device.

建設機械の一例である電動クローラショベルの外観を概略的に示す側面図である。1 is a side view schematically showing the appearance of an electric crawler excavator that is an example of a construction machine. 電動クローラショベルの電力供給に係る構成を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration related to power supply of an electric crawler excavator along with related configurations. 蓄電装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a power storage device. 蓄電装置のモード判定の処理内容を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating processing details of mode determination of the power storage device. 稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図であり、蓄電装置の充電率SOCがSOC低減判定しきい値より高い場合を示している。FIG. 3 is a diagram showing a time chart of operation mode switching control, and shows a case where the charging rate SOC of the power storage device is higher than the SOC reduction determination threshold. 稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図であり、蓄電装置の充電率SOCがSOC低減判定しきい値より低い場合を示している。FIG. 3 is a diagram showing a time chart of operation mode switching control, and shows a case where the charging rate SOC of the power storage device is lower than the SOC reduction determination threshold. 図4における外部給電稼働時の蓄電装置メンテンスの処理内容を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing the processing details of power storage device maintenance when external power supply is in operation in FIG. 4. FIG. 外部給電稼働時の蓄電装置メンテンス制御のタイムチャートである。5 is a time chart of power storage device maintenance control when external power supply is in operation.

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態においては、建設機械の一例として電動クローラショベルを示して説明するが、電動ホイールローダのような他の電動建設機械においても本発明を適用することが可能である。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an electric crawler excavator will be described as an example of a construction machine, but the present invention can also be applied to other electric construction machines such as an electric wheel loader.

図1は、本実施の形態に係る建設機械の一例である電動クローラショベルの外観を概略的に示す側面図である。 FIG. 1 is a side view schematically showing the appearance of an electric crawler excavator that is an example of a construction machine according to the present embodiment.

図1において、電動クローラショベル100(建設機械)は、自走可能なクローラ式の下部走行体109と、下部走行体109上に設けられた旋回装置10と、下部走行体109上に旋回装置10を介して旋回可能に搭載された上部旋回体110と、上部旋回体110の前側に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置100Aとにより構成されている。 In FIG. 1, an electric crawler excavator 100 (construction machine) includes a self-propelled crawler type undercarriage 109, a swing device 10 provided on the undercarriage 109, and a swing device 10 provided on the undercarriage 109. The rotating upper body 110 is rotatably mounted on the rotating upper body 110, and a working device 100A having a multi-joint structure is provided on the front side of the rotating upper body 110 and performs excavation work, etc.

作業装置100Aは、互いにピン結合されたブーム111、アーム112、及び、作業具としてのバケット113と、こられを駆動するブームシリンダ11、アームシリンダ12、及び、作業具アクチュエータとしてのバケットシリンダ13とから構成されている。 The working device 100A includes a boom 111, an arm 112, and a bucket 113 as a working tool, which are pin-coupled to each other, a boom cylinder 11 for driving these, an arm cylinder 12, and a bucket cylinder 13 as a working tool actuator. It consists of

また、上部旋回体110の上部後側には、商用電源1(後述)から電動クローラショベル100に電力を供給する電力ケーブルを接続するコネクタ2が設けられている。 Further, on the rear side of the upper part of the upper revolving body 110, a connector 2 is provided for connecting a power cable that supplies power from a commercial power source 1 (described later) to the electric crawler excavator 100.

図2は、電動クローラショベルの電力供給に係る構成を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration related to power supply of the electric crawler excavator along with related configurations.

図2において、電動クローラショベル100は、電動モータ5の機械動力により駆動され、作動油タンク8に蓄えられた作動油を吸入して所定の圧力で吐出する油圧ポンプ6と、油圧ポンプ6から吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータである走行用油圧モータ9、旋回装置10、ブームシリンダ11、アームシリンダ12、及びバケットシリンダ13と、油圧ポンプ6から吐出された作動油を油圧装置(油圧アクチュエータ9~13)へ分配する油圧コントロールバルブ7と、電動クローラショベル100の外部電源である商用電源1に接続されているハーネスと着脱可能に設けられ、商用電源1と接続して電動クローラショベル100の外部から電力を供給するコネクタ2と、商用電源1よりコネクタ2を介して供給される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ3と、AC/DCコンバータ3を介して供給される直流電力により充電リレー15を介して蓄電装置17を充電する充電器14と、AC/DCコンバータ3より供給される直流電力、もしくは放電リレー16を介して蓄電装置17から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ5を駆動、または電動モータ5で発電された交流電力を直流電力に変換して放電リレー16を介して蓄電装置17に充電するインバータ4(電力変換器)と、AC/DCコンバータ3、インバータ4、油圧コントロールバルブ7、充電器14、充電リレー15、放電リレー16、蓄電装置17を冷却する冷却装置(冷却ファン)18、及び蓄電装置17を制御し、蓄電装置17の筐体温度(周囲温度)を計測するサーミスタ19を監視するメインコントローラ20と、メインコントローラ20への各種情報や設定の入力および出力(表示)等を行うスイッチパネル、キーボードやマウス、ディスプレイなどの入出力装置であるコンソール20aとを有している。ここで、コネクタ2とAC/DCコンバータ3とは、外部電力供給装置を構成している。 In FIG. 2, the electric crawler excavator 100 is driven by the mechanical power of an electric motor 5, and includes a hydraulic pump 6 that sucks hydraulic oil stored in a hydraulic oil tank 8 and discharges it at a predetermined pressure; Hydraulic oil discharged from the hydraulic actuators 9, swivel 10, boom cylinder 11, arm cylinder 12, and bucket cylinder 13, and the hydraulic pump 6, which are hydraulic actuators, are driven by hydraulic oil. A hydraulic control valve 7 that distributes to the actuators 9 to 13) and a harness connected to a commercial power source 1, which is an external power source of the electric crawler excavator 100, are removably provided. a connector 2 that supplies power from outside, an AC/DC converter 3 that converts the AC power supplied from the commercial power supply 1 through the connector 2 into DC power, and the DC power supplied via the AC/DC converter 3. The charger 14 charges the power storage device 17 with electric power via the charging relay 15, and the DC power supplied from the AC/DC converter 3 or the DC power supplied from the power storage device 17 via the discharge relay 16 is converted into AC power. AC/AC/ Controls the DC converter 3, inverter 4, hydraulic control valve 7, charger 14, charging relay 15, discharge relay 16, cooling device (cooling fan) 18 that cools the power storage device 17, and the power storage device 17, and controls the power storage device 17. A main controller 20 that monitors the thermistor 19 that measures the case temperature (ambient temperature), a switch panel that inputs and outputs (displays) various information and settings to the main controller 20, and inputs such as a keyboard, mouse, and display. It has a console 20a which is an output device. Here, the connector 2 and the AC/DC converter 3 constitute an external power supply device.

メインコントローラ20では、オペレータなどがコンソール20aを介して、例えば、電動クローラショベル100への電力の供給元を指定する電力供給モードの設定を行う。電力供給モードには、主にコネクタ2及びAC/DCコンバータ3(外部電力供給装置)を介して商用電源1から供給される電力による電動モータ5の駆動を指示する外部給電稼働があり、この外部給電による駆動を有効(ON)又は無効(OFF)を設定することができる。なお、外部給電稼働を無効(OFF)とした場合には、主に蓄電装置17に蓄えられた電力による電動モータ5の駆動を指示する蓄電装置稼働が設定される。また、外部給電稼働の設定は、車両運転席のコンソール20aに設定用のスイッチを設け、車両起動の際にそのスイッチの状態を観測して外部給電稼働の設定の有無の判定を行っても良い。 In the main controller 20, an operator or the like sets, for example, a power supply mode that specifies the source of power supply to the electric crawler excavator 100 via the console 20a. The power supply mode mainly includes an external power supply operation that instructs the electric motor 5 to be driven by the power supplied from the commercial power supply 1 via the connector 2 and the AC/DC converter 3 (external power supply device). It is possible to enable (ON) or disable (OFF) driving by power supply. Note that when the external power supply operation is disabled (OFF), the power storage device operation is set, which instructs the electric motor 5 to be driven mainly by the electric power stored in the power storage device 17. Furthermore, the external power supply operation may be set by providing a setting switch on the console 20a of the driver's seat of the vehicle, and observing the state of the switch when starting the vehicle to determine whether or not the external power supply operation is set. .

図3は、蓄電装置の構成を模式的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the power storage device.

図3において、蓄電装置17は、直列接続および並列接続された複数のリチウムイオン電池(電池セル)により構成されたリチウムイオン2次電池30と、リチウムイオン2次電池30の充放電電流を計測する電流センサ31と、リチウムイオン2次電池30の電圧、温度および電流センサ31で測定した電流値より、リチウムイオン2次電池30の状態判定、状態推定、制御を行うバッテリコントローラ(BCU)32と、充電リレー15及び放電リレー16の正極側に接続され、リチウムイオン2次電池30の正極とインバータ4の直流側正極間との接続・遮断を実施するリレー33と、充電リレー15及び放電リレー16の負極側に接続され、リチウムイオン2次電池30の負極とインバータ4直流側負極間との接続・遮断を実施するリレー34とで構成されている。 In FIG. 3, the power storage device 17 measures a lithium ion secondary battery 30 configured of a plurality of lithium ion batteries (battery cells) connected in series and in parallel, and the charging/discharging current of the lithium ion secondary battery 30. A battery controller (BCU) 32 that performs state determination, state estimation, and control of the lithium ion secondary battery 30 based on the current sensor 31 and the voltage, temperature, and current values of the lithium ion secondary battery 30 measured by the current sensor 31; A relay 33 is connected to the positive electrode side of the charging relay 15 and the discharging relay 16 and connects and disconnects between the positive electrode of the lithium ion secondary battery 30 and the DC side positive electrode of the inverter 4; The relay 34 is connected to the negative electrode side and is configured to connect and disconnect between the negative electrode of the lithium ion secondary battery 30 and the DC side negative electrode of the inverter 4.

以上のように構成した本実施の形態における動作を説明する。 The operation of this embodiment configured as above will be explained.

図4は、蓄電装置のモード判定の処理内容を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart illustrating the process of determining the mode of the power storage device.

図4に示すように、電動クローラショベル100の始動装置(始動キー)がON操作(KEY-ON)されると、まず、メインコントローラ20が起動状態となる(ステップS100)。 As shown in FIG. 4, when the starting device (starting key) of the electric crawler excavator 100 is turned on (KEY-ON), the main controller 20 first enters the starting state (step S100).

続いて、メインコントローラ20からの起動信号を受けてバッテリコントローラ(BCU)32が起動して蓄電装置17が起動し(ステップS110)、故障診断、搭載電池の開回路電圧(OCV)の計測、および計測した開回路電圧(OCV)を基にセルバランシング実施判断を実施する。この時、セルバランシング実施判断にて実施判定となった場合はセルバランシングを開始する。 Subsequently, in response to the activation signal from the main controller 20, the battery controller (BCU) 32 is activated and the power storage device 17 is activated (step S110), which performs failure diagnosis, measurement of the open circuit voltage (OCV) of the installed battery, and A cell balancing execution decision is made based on the measured open circuit voltage (OCV). At this time, if the cell balancing implementation determination is determined to be performed, cell balancing is started.

ここで、セルバランシングとは、蓄電装置17に搭載されている複数の電池セルの電圧を一定の電圧範囲内に収めて、各電池セルの状態・性能を均一にする処理である。本実施の形態では、一番電圧の低い電池セルを基準とし、それより電圧の高い電池セルに抵抗を接続することで、一番電圧の低い電池セルとの電圧差に応じて放電時間を制御することにより、各電池セルの電圧のバラツキを一定の電圧差以内に調整する。 Here, cell balancing is a process of keeping the voltages of a plurality of battery cells mounted on the power storage device 17 within a certain voltage range to make the state and performance of each battery cell uniform. In this embodiment, the battery cell with the lowest voltage is used as a reference, and by connecting a resistor to the battery cell with a higher voltage, the discharge time is controlled according to the voltage difference with the battery cell with the lowest voltage. By doing so, variations in the voltage of each battery cell are adjusted to within a certain voltage difference.

なお、セルバランシングの実施判断は、蓄電装置17に搭載されるバッテリコントローラ(BCU)32に既にその機能が実装されている場合と、別途同機能を実装する場合が考えられるが、本実施の形態ではバッテリコントローラ(BCU)32に予めセルバランシング実施判断機能およびセルバランシング機能が搭載されているものとする。 Note that the decision to perform cell balancing may be made in the case where the function is already implemented in the battery controller (BCU) 32 installed in the power storage device 17, or in the case where the function is separately implemented. Here, it is assumed that the battery controller (BCU) 32 is equipped with a cell balancing implementation determination function and a cell balancing function in advance.

ステップS110の処理が終了すると、続いて、給電ケーブルが接続されているか否かを判定する(ステップS120)。給電ケーブルの接続の有無の判定は、コネクタ2の状態に基づいてメインコントローラ20において行う。 When the process of step S110 is completed, it is then determined whether the power supply cable is connected (step S120). The main controller 20 determines whether or not the power supply cable is connected based on the state of the connector 2 .

ここで、判定の手法について説明する。まず、コネクタ2の電動クローラショベル100側(車両側)のソケットと商用電源1側(給電ケーブル側)のプラグのそれぞれに接続判定用の端子(例えば、端子a、端子b)を設ける。コネクタ2が接続状態の場合(すなわち、ソケットにプラグが接続された場合)には、ソケットの端子aとプラグの端子aが接続されて導通し、また、ソケットの端子bとプラグの端子bとが接続されて導通する。 Here, the determination method will be explained. First, terminals for connection determination (for example, terminal a and terminal b) are provided in the socket on the electric crawler excavator 100 side (vehicle side) and the plug on the commercial power source 1 side (power supply cable side) of the connector 2, respectively. When the connector 2 is in the connected state (that is, when the plug is connected to the socket), terminal a of the socket and terminal a of the plug are connected and conductive, and terminal b of the socket and terminal b of the plug are connected. are connected and conductive.

ここで、コネクタ2のプラグにおいて端子aと端子bとを配線で接続して電気的に導通させ、また、コネクタ2のソケットに設けた端子aに任意の電圧を印加し、端子bをメインコントローラの入力端子へ接続する。この状態で、ソケットにプラグが接続されると、ソケットの端子aに印加されている任意の電圧がプラグの端子a、端子bおよびソケットの端子bを経由してメインコントローラ20に入力され、給電ケーブルの接続が検出される。また、ソケットにプラグが接続されていなければ、ソケットの端子bは開放状態のままとなり、メインコントローラ20では電圧が入力されず、給電ケーブルの未接続が検出される。 Here, connect terminal a and terminal b in the plug of connector 2 with wiring to establish electrical continuity, apply an arbitrary voltage to terminal a provided in the socket of connector 2, and connect terminal b to the main controller. Connect to the input terminal of In this state, when a plug is connected to the socket, any voltage applied to terminal a of the socket is input to the main controller 20 via terminal a, terminal b of the plug, and terminal b of the socket, and power is supplied. Cable connection detected. Further, if a plug is not connected to the socket, terminal b of the socket remains open, no voltage is input to the main controller 20, and disconnection of the power supply cable is detected.

なお、本実施の形態では、メインコントローラ20において給電ケーブルの接続有無の判定を行っているが、AC/DCコンバータ3にて判定し、その結果情報をメインコントローラ20で受信して給電ケーブルの接続判定、状態遷移を管理しても良い。 In this embodiment, the main controller 20 determines whether or not the power supply cable is connected, but the AC/DC converter 3 makes the determination, and the main controller 20 receives the result information to connect the power supply cable. Judgment and state transition may be managed.

ステップS120での判定結果がNOの場合、すなわち、給電ケーブルが接続されていないと判定した場合に、蓄電装置稼働での車両稼働を行い(ステップS121)、処理を終了する。 If the determination result in step S120 is NO, that is, if it is determined that the power supply cable is not connected, the vehicle is operated with the power storage device in operation (step S121), and the process ends.

また、ステップS120での判定結果がYESの場合、すなわち、給電ケーブルが接続されていると判定した場合には、続いて、外部給電稼働が設定されているか否かを判定する(ステップS130)。 Further, if the determination result in step S120 is YES, that is, if it is determined that the power supply cable is connected, then it is determined whether external power supply operation is set (step S130).

ステップS130での判定結果がNOの場合、すなわち、外部給電稼働が無効(OFF)に設定されている場合には、蓄電装置17の充電を行い(ステップS131)、処理を終了する。蓄電装置17の充電は、蓄電装置17を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも一つの電子セルの電圧が、予め設定してた電池セル充電終了しきい値(電圧V2)に到達した場合に充電を終了する。ここで、充電を終了するしきい値電圧から充電率を演算し、最も電圧の高い電池セルの充電率と比較を行って充電終了を判定しても良い。 If the determination result in step S130 is NO, that is, if the external power supply operation is set to be disabled (OFF), the power storage device 17 is charged (step S131), and the process ends. The power storage device 17 is charged when the voltage of at least one electronic cell among the plurality of battery cells constituting the power storage device 17 reaches a preset battery cell charging end threshold (voltage V2). Terminate charging. Here, the charging rate may be calculated from the threshold voltage for terminating charging, and the charging rate may be compared with the charging rate of the battery cell with the highest voltage to determine the end of charging.

ステップS130での判定結果がYESの場合、すなわち、外部給電稼働の設定が有効(ON)である場合には、続いて、長期外部給電稼働が設定されているか否かを判定する(ステップS140)。 If the determination result in step S130 is YES, that is, if the external power supply operation setting is valid (ON), then it is determined whether long-term external power supply operation is set (step S140) .

長期外部給電稼働の設定は、長期間の外部給電稼働での車両稼働が計画されている場合に有効(ON)に設定する。このように、長期間の外部給電がない場合、すなわち、例えば翌日から蓄電装置稼働での運用が計画されており、充電時間の節約等から蓄電装置17の充電率を下げたくない場合には、長期外部給電稼働設定をONに設定することで蓄電装置17の充電率を下げるための稼働(放電)を行わずに蓄電装置稼働で車両稼働することができる。なお、この長期外部給電稼働の設定は外部給電稼働の設定と同様に、コンソール20aへの入力設定や専用スイッチの操作などで行うことができ、メインコントローラ20はこれらの設定状態から長期外部給電稼働の設定の有無を判定することができる。 The setting for long-term external power supply operation is set to valid (ON) when the vehicle is planned to be operated with external power supply for a long period of time. In this way, if there is no external power supply for a long period of time, that is, if the power storage device is scheduled to operate from the next day and it is not desired to lower the charging rate of the power storage device 17 in order to save charging time, etc., By setting the long-term external power supply operation setting to ON, the vehicle can be operated by operating the power storage device without performing operation (discharging) to lower the charging rate of the power storage device 17. Note that the setting for long-term external power supply operation can be made by inputting settings to the console 20a or operating a dedicated switch, similar to the setting for external power supply operation, and the main controller 20 can switch to long-term external power supply operation from these settings. The presence or absence of the setting can be determined.

ステップS140での判定結果がYESの場合には、続いて、蓄電装置17の全ての電池セルの電圧平均値より求めた蓄電装置17の充電率SOCが予め設定したSOC低減判定しきい値V1以上であるか否かを判定する(ステップS150)。 If the determination result in step S140 is YES, then the charging rate SOC of the power storage device 17 calculated from the average voltage value of all the battery cells of the power storage device 17 is equal to or higher than the preset SOC reduction determination threshold V1. It is determined whether or not (step S150).

ステップS150での判定結果がYESの場合には、続いて、蓄電装置稼働により車両稼働を開始する(ステップS160)。 If the determination result in step S150 is YES, then the vehicle operation is started by operating the power storage device (step S160).

続いて、蓄電装置17の充電率SOCがSOC低減判定しきい値V1よりも小さいか否かを判定する(ステップS170)。ステップS170での判定結果がNOの場合には、ステップS160の処理に戻る。 Subsequently, it is determined whether the charging rate SOC of power storage device 17 is smaller than SOC reduction determination threshold V1 (step S170). If the determination result in step S170 is NO, the process returns to step S160.

また、ステップS170での判定結果がYESの場合には、蓄電装置17を停止して電動クローラショベル100への給電を停止し(ステップS180)、外部給電稼働での車両可動を開始し(ステップS190)、処理を終了する。 Further, if the determination result in step S170 is YES, the power storage device 17 is stopped to stop power supply to the electric crawler excavator 100 (step S180), and the vehicle starts moving with external power supply operation (step S190). ), the process ends.

また、ステップS140,S150での判定結果がNOの場合には、ステップS180の処理に進む。 Further, if the determination result in steps S140 and S150 is NO, the process advances to step S180.

ここで、図4の破線に示すステップS150~S190の処理を、稼働モード切換制御と称する。 Here, the processing in steps S150 to S190 indicated by the broken line in FIG. 4 is referred to as operation mode switching control.

ステップS121,S131,S190の処理が終了し、車両KEYがOFFされるとメンテナンス制御を終了し、車両を停止する。 When the processes of steps S121, S131, and S190 are completed and the vehicle KEY is turned off, maintenance control is ended and the vehicle is stopped.

図5及び図6は、稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図である。 5 and 6 are diagrams showing time charts of operation mode switching control.

図5及び図6では、車両KEY-ONからの各機器の状態の遷移、蓄電装置の充電率の比較判定とその結果に応じた車両稼働モードの遷移を時間経過で示している。 5 and 6 show the transition of the state of each device from the vehicle KEY-ON, the comparative determination of the charging rate of the power storage device, and the transition of the vehicle operating mode according to the results over time.

図5は、蓄電装置17の充電率SOCがSOC低減判定しきい値V1より高い場合を示したタイムチャートである。 FIG. 5 is a time chart showing a case where the charging rate SOC of the power storage device 17 is higher than the SOC reduction determination threshold V1.

車両KEYがONになると、メインコントローラ20が起動(ON)し、メインコントローラ20からの起動信号により蓄電装置が起動(ON)して蓄電装置17の故障診断、OCV計測(SOC推定)、セルバランシング実施判断が実施される。その後、給電ケーブル接続、外部給電稼働設定、および長期外部給電稼働設定の状態を判定し、判定結果が全てYesの場合には、蓄電装の充電率(蓄電装置SOC)と予め設定しておいたSOC低減判定しきい値V1との比較を行う。蓄電装置SOCがSOC低減判定しきい値V1より高いことから、蓄電装置稼働に車両稼働モードを遷移し、蓄電装置17からの電力供給により車両を稼働させる。その後、車両を稼働させたことで、蓄電装置17の充電率(蓄電装置SOC)が低下してSOC低減判定しきい値V1を下回った場合、外部給電稼働に車両稼働モードを遷移し、外部給電からの電力供給により車両を稼働させる車両稼働モードの状態遷移を時系列で示している。 When the vehicle KEY is turned ON, the main controller 20 is activated (ON), and the power storage device is activated (ON) by the activation signal from the main controller 20, and the power storage device 17 is fault diagnosed, OCV measurement (SOC estimation), and cell balancing is performed. Implementation decisions are implemented. After that, the status of the power supply cable connection, external power supply operation setting, and long-term external power supply operation setting is determined, and if all the determination results are Yes, the charging rate of the power storage device (power storage device SOC) and the state set in advance are determined. A comparison is made with the SOC reduction determination threshold V1. Since the power storage device SOC is higher than the SOC reduction determination threshold V1, the vehicle operation mode is changed to power storage device operation, and the vehicle is operated by power supply from the power storage device 17. After that, when the vehicle is operated, the charging rate of the power storage device 17 (power storage device SOC) decreases and falls below the SOC reduction determination threshold V1, the vehicle operation mode is transitioned to external power supply operation, and the external power supply The state transition of the vehicle operation mode in which the vehicle is operated by power supply from the vehicle is shown in chronological order.

図6は、蓄電装置17の充電率SOCがSOC低減判定しきい値V1より低い場合を示したタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart showing a case where the charging rate SOC of power storage device 17 is lower than SOC reduction determination threshold V1.

蓄電装置17の充電率(蓄電装置SOC)と予め設定しておいたSOC低減判定しきい値V1との比較までは図5と同様に遷移し、蓄電装置SOCがSOC低減判定しきい値V1より低いため外部給電稼働に車両稼働モードを設定し、外部からの電力供給により車両を稼働させる車両稼働モードの状態遷移を時系列で示している。 The transition is similar to that shown in FIG. 5 until the charging rate of the power storage device 17 (power storage device SOC) is compared with the preset SOC reduction determination threshold V1, and the power storage device SOC is lower than the SOC reduction determination threshold V1. Since the power consumption is low, the vehicle operation mode is set to external power supply operation, and the state transition of the vehicle operation mode in which the vehicle is operated by external power supply is shown in chronological order.

図7は、図4における外部給電稼働時の蓄電装置メンテンスの処理内容を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the processing details of the power storage device maintenance during the external power supply operation in FIG. 4.

図7に示すように、外部給電稼働の状態(図4のステップS190参照)において蓄電装置メンテナンスが開始されると、まず、車両KEY-ONもしくは前回のステップS200での判定から任意に設定した時間(例えば、24時間)以上が経過したか否かを判定する(ステップS200)。ここでの設定時間は、電池セルの正確な開回路電圧(OCV)の計測が目的である。充放電により発生した電池内部の分極、もしくは内部抵抗の増加分が解消されるのに必要な安静状態(蓄電装置停止状態)であることが必要条件であり、搭載する電池セルの特性により決定する。 As shown in FIG. 7, when power storage device maintenance is started in the state of external power supply operation (see step S190 in FIG. 4), first, an arbitrarily set time has elapsed since the vehicle KEY-ON or the previous determination in step S200. It is determined whether or not more than (for example, 24 hours) has elapsed (step S200). The purpose of the set time here is to accurately measure the open circuit voltage (OCV) of the battery cell. A necessary condition is a resting state (power storage device stopped state) necessary to eliminate polarization inside the battery or increase in internal resistance caused by charging and discharging, and this is determined by the characteristics of the battery cells installed. .

ステップS200での判定結果がNOの場合には、ステップS260の処理に進む。 If the determination result in step S200 is NO, the process advances to step S260.

また、ステップS200での判定結果がYESの場合には、蓄電装置17を起動する(ステップS210)。このとき、蓄電装置17においては、故障診断、電池開回路電圧(OCV)の計測、および計測した開回路電圧(OCV)を基にセルバランシングの実施判断、実施判断の際のセルバランシングが実施される。 Further, if the determination result in step S200 is YES, power storage device 17 is activated (step S210). At this time, in the power storage device 17, a failure diagnosis, measurement of battery open circuit voltage (OCV), determination of whether to perform cell balancing based on the measured open circuit voltage (OCV), and cell balancing at the time of determination of implementation are performed. Ru.

ステップS210での処理が終了すると、続いて、補充電の実施中か否かを判定する(ステップS220)。 When the process in step S210 is completed, it is subsequently determined whether supplementary charging is being performed (step S220).

ステップS220での判定結果がNO(補充電が実施中でない)の場合には、蓄電装置17の最低電池セルの電圧(以降、最低電圧と称する)が予め定めた補充電開始しきい値V3よりも大きいか否かを判定する(ステップS221)。 If the determination result in step S220 is NO (auxiliary charging is not being performed), the voltage of the lowest battery cell of the power storage device 17 (hereinafter referred to as the lowest voltage) is lower than the predetermined auxiliary charging start threshold V3. It is determined whether or not the value is also larger (step S221).

ステップS221での判定結果がYES(最低電圧が補充電開始しきい値V3より大きい)の場合には、ステップS260の処理に進む。 If the determination result in step S221 is YES (the lowest voltage is greater than the supplementary charging start threshold V3), the process proceeds to step S260.

また、ステップS221での判定結果がNO(最低電圧が補充電開始しきい値V3以下)の場合には、補充電を開始し(ステップS222)、ステップS260の処理に進む。ここで、補充電の際の電流値は、ステップS200で設定した時間(次の蓄電装置起動)内に充電が完了する値であれば良い。 Further, if the determination result in step S221 is NO (the lowest voltage is below the supplementary charge start threshold V3), supplementary charge is started (step S222), and the process proceeds to step S260. Here, the current value at the time of supplementary charging may be any value that completes charging within the time set in step S200 (next activation of the power storage device).

また、ステップS220での判定結果がYES(補充電実施中)の場合には、最低電池セル電圧(最低電圧)が予め定めた補充電終了しきい値V4よりも大きいか否かを判定する(ステップS230)。 Further, if the determination result in step S220 is YES (supplementary charging is being performed), it is determined whether the lowest battery cell voltage (minimum voltage) is greater than a predetermined supplementary charging end threshold V4 ( Step S230).

ステップS230での判定結果がNO(最低電圧が補充電終了しきい値V4以下)の場合には、補充電を継続し(ステップS231)、ステップS260の処理に進む。 If the determination result in step S230 is NO (the lowest voltage is below the supplementary charge end threshold V4), supplementary charging is continued (step S231), and the process proceeds to step S260.

また、ステップS230での判定結果がYES(最低電圧が補充電終了しきい値V4より大)の場合には、補充電を停止し(ステップS240)、蓄電装置17を停止させる(ステップS250)。 Further, if the determination result in step S230 is YES (the lowest voltage is higher than the supplementary charge end threshold V4), supplementary charging is stopped (step S240), and power storage device 17 is stopped (step S250).

なお、補充電開始しきい値V3と補充電終了しきい値V4の大小関係は、V3<V4となるように設定する。 Note that the magnitude relationship between the auxiliary charge start threshold V3 and the auxiliary charge end threshold V4 is set so that V3<V4.

ここで、本実施の形態では、蓄電装置17の電池セルの電圧の最低値に基づき充電を行う構成であるが、蓄電装置の充電率に基づいて充電を行うように構成しても良い。 Here, in this embodiment, the configuration is such that charging is performed based on the lowest value of the voltage of the battery cell of the power storage device 17, but the configuration may be such that charging is performed based on the charging rate of the power storage device.

ステップS250での処理が終了すると、続いて、冷却装置18が稼働中(ON)であるか否かを判定する(ステップS260)。 When the process in step S250 is completed, it is then determined whether the cooling device 18 is in operation (ON) (step S260).

ステップS260での判定結果がNO(冷却装置18が停止)の場合には、計測した蓄電装置周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却開始しきい値T1よりも小さいか否かを判定する(ステップS261)。 If the determination result in step S260 is NO (cooling device 18 is stopped), it is determined whether the measured power storage device ambient temperature is smaller than a predetermined power storage device cooling start threshold T1 (step S261 ).

ステップS261での判定結果YES(蓄電装置冷却開始しきい値T1よりも小さい)の場合には、ステップS290の処理に進む。 If the determination result in step S261 is YES (less than power storage device cooling start threshold T1), the process proceeds to step S290.

また、ステップS261での判定結果がNO(蓄電装置冷却開始しきい値T1以上)の場合には、冷却装置18を稼働させて冷却を開始し(ステップS262)、ステップS290の処理に進む。 Further, if the determination result in step S261 is NO (power storage device cooling start threshold T1 or more), the cooling device 18 is operated to start cooling (step S262), and the process proceeds to step S290.

また、ステップS260での判定結果がYES(冷却装置18が稼働中)の場合には、続いて、蓄電装置17の周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却終了しきい値T2よりも低いか否かを判定する(ステップS270)。 Further, if the determination result in step S260 is YES (cooling device 18 is in operation), it is then determined whether the ambient temperature of power storage device 17 is lower than a predetermined power storage device cooling end threshold T2. is determined (step S270).

ステップS270での判定結果がNO(周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値T2以上)の場合には、蓄電装置17の冷却をそのまま継続し(ステップS271)、ステップS290の処理に進む。 If the determination result in step S270 is NO (the ambient temperature is equal to or higher than the power storage device cooling end threshold T2), cooling of the power storage device 17 is continued (step S271), and the process proceeds to step S290.

また、ステップS270での判定結果がYES(周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値T2より低い)の場合には、蓄電装置17の冷却を終了して冷却装置18を停止し(ステップS280)、ステップS290の処理に進む。 Further, if the determination result in step S270 is YES (the ambient temperature is lower than the power storage device cooling end threshold T2), cooling of the power storage device 17 is finished and the cooling device 18 is stopped (step S280), The process advances to step S290.

なお、蓄電装置冷却開始しきい値T1と蓄電装置冷却終了しきい値T2の大小関係は、T1>T2となるように設定する。 Note that the magnitude relationship between the power storage device cooling start threshold T1 and the power storage device cooling end threshold T2 is set so that T1>T2.

ここで、冷却の判定に使用する蓄電装置17の温度は、蓄電装置17内のバッテリコントローラ(BCU)よりも、上位もしくは他のコントローラの監視する計測値(蓄電装置の筐体温度や蓄電装置筐体内の温度、特定の電池セル温度等、蓄電装置の温度状況が把握できる温度)であれば良い。 Here, the temperature of the power storage device 17 used for the cooling determination is determined by a measured value monitored by a higher-level or other controller than the battery controller (BCU) in the power storage device 17 (such as the temperature of the power storage device casing or the power storage device casing temperature). Any temperature that allows the temperature status of the power storage device to be grasped, such as internal body temperature or specific battery cell temperature, may be used.

ステップS262,S271,S280での処理が終了すると、続いて、車両KEYの状態(起動ONまたは停止OFF)を確認して、KEY-OFF状態であるか否かを判定する(ステップS290)。 When the processes in steps S262, S271, and S280 are completed, the state of the vehicle KEY (starting ON or stopping OFF) is subsequently checked to determine whether or not it is in the KEY-OFF state (step S290).

ステップS290での判定結果がNO(KEY-ON状態)の場合には、ステップS200の処理に戻り、蓄電装置メンテンスの処理を繰り返す。 If the determination result in step S290 is NO (KEY-ON state), the process returns to step S200 and the power storage device maintenance process is repeated.

また、ステップS290での判定結果がYES(KEY-OFF状態)の場合には、外部給電稼働(図4のステップS190参照)の制御を終了する。 Further, if the determination result in step S290 is YES (KEY-OFF state), control of external power supply operation (see step S190 in FIG. 4) is ended.

続いて、蓄電装置メンテナンス制御における動作を説明する。 Next, the operation in power storage device maintenance control will be explained.

図8は、外部給電稼働時の蓄電装置メンテンス制御のタイムチャートである。 FIG. 8 is a time chart of power storage device maintenance control during external power supply operation.

図8において、時刻t0で車両KEYがON操作されると、メインコントローラ20が起動し、車両KEYがON操作、もしくは前回の確認から24時間経過しているか否かを判定する(図7のステップS200参照)。 In FIG. 8, when the vehicle KEY is turned ON at time t0, the main controller 20 is activated and determines whether 24 hours have elapsed since the vehicle KEY was turned ON or the last confirmation (steps in FIG. 7). (See S200).

時刻t1で、起動直後であることから、蓄電装置を起動させ(図7のステップS210参照)、その後、補充電実施中であるか否かを判定する(図7のステップS220参照)。ここでは、補充電は未実施であるので、続いて、蓄電装置17の最低電池セル電圧が補充電開始しきい値V3よりも大きいか否かを判定する(図7のステップS221参照)。ここでは、蓄電装置の最低電池セル電圧が補充電開始しきい値V3よりも小さいため、補充電を開始する(図7のステップS222参照)。これにより、蓄電装置17の最低電池セル電圧が上昇を始める。 At time t1, since it has just been started, the power storage device is started (see step S210 in FIG. 7), and then it is determined whether supplementary charging is being performed (see step S220 in FIG. 7). Since auxiliary charging has not been performed here, it is subsequently determined whether the lowest battery cell voltage of power storage device 17 is greater than auxiliary charging start threshold V3 (see step S221 in FIG. 7). Here, since the lowest battery cell voltage of the power storage device is smaller than the supplementary charge start threshold V3, supplementary charge is started (see step S222 in FIG. 7). As a result, the lowest battery cell voltage of power storage device 17 starts to rise.

時刻t2で、最低電池セル電圧が補充電終了しきい値V4よりも大きいか否かを判定する(図7のステップS230参照)。ここでは、最低電池セル電圧が補充電終了しきい値V4より高いため、補充電を終了し(図7のステップS240参照)、その後、蓄電装置を停止する(図7のステップS250参照)。 At time t2, it is determined whether the lowest battery cell voltage is greater than the supplementary charge end threshold V4 (see step S230 in FIG. 7). Here, since the lowest battery cell voltage is higher than the auxiliary charge end threshold V4, the auxiliary charge is ended (see step S240 in FIG. 7), and then the power storage device is stopped (see step S250 in FIG. 7).

時刻t3で、冷却装置18の稼働状況を確認する(図7のステップS260参照)。ここでは、冷却装置18が停止中であるため、続いて、蓄電装置17の周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却開始しきい値T1よりも小さいか否かを判定する(図7のステップS261参照)。ここでは、蓄電装置17の周囲温度が蓄電装置冷却開始しきい値T1より高いため、冷却装置を稼働する(図7のステップS262)。これにより、蓄電装置周囲温度が低下し始める。 At time t3, the operating status of the cooling device 18 is confirmed (see step S260 in FIG. 7). Here, since the cooling device 18 is stopped, it is subsequently determined whether the ambient temperature of the power storage device 17 is lower than a predetermined power storage device cooling start threshold T1 (see step S261 in FIG. 7). ). Here, since the ambient temperature of power storage device 17 is higher than power storage device cooling start threshold T1, the cooling device is operated (step S262 in FIG. 7). As a result, the ambient temperature of the power storage device begins to decrease.

時刻t4で、蓄電装置周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値T2よりも小さいか否かを判定する(図7のステップS270参照)。ここでは、蓄電装置17の周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値T2よりも低いため、冷却装置18を停止する(図7のステップS280参照)。 At time t4, it is determined whether the ambient temperature of the power storage device is lower than the power storage device cooling end threshold T2 (see step S270 in FIG. 7). Here, since the ambient temperature of power storage device 17 is lower than power storage device cooling end threshold T2, cooling device 18 is stopped (see step S280 in FIG. 7).

以上の様にして、車両が長期の外部給電稼働の際に、蓄電装置の充電率を低い状態で車両を稼働させることで、稼働中に蓄電装置の充電率が高い状態で維持されることを防止し、結果、蓄電装置の保存劣化を低減することができる。 As described above, when the vehicle is operating with external power supply for a long period of time, by operating the vehicle with the charging rate of the power storage device at a low state, it is possible to maintain the charging rate of the power storage device at a high state during operation. As a result, storage deterioration of the power storage device can be reduced.

また、建設機械の使われ方の特徴である夏季炎天下や、夏季の冷房設備の無い屋内などの高温環境下での稼働、他搭載機器の放射熱を起因とした高温環境下での稼働では更に保存劣化の増大が懸念されるが、本実施の形態においては、蓄電装置未使時(外部給電稼働時)において、蓄電装置の周囲環境温度が高い(蓄電装置が高温に晒されている)場合に、車両の冷却機構を作動させて蓄電装置の周囲環境温度を低下させることで、蓄電装置の保存劣化への温度の影響を低減できる。 In addition, it is even more difficult to operate in high-temperature environments such as under the scorching sun in summer, indoors without air conditioning equipment, or in high-temperature environments caused by radiant heat from other on-board equipment, which is a characteristic of how construction machinery is used. Although there is a concern that storage deterioration will increase, in this embodiment, when the power storage device is not in use (external power supply is operating) and the ambient temperature of the power storage device is high (the power storage device is exposed to high temperature), In addition, by operating the cooling mechanism of the vehicle to lower the ambient temperature of the power storage device, the influence of temperature on storage deterioration of the power storage device can be reduced.

また、長期間、外部給電による車両稼働が続いた場合は、その間、蓄電装置は起動されないため、起動中に行われる電池セルの自己放電への対応(セル電圧バラツキ調整、過放電防止の為の補充電)が行えないことから、別途、定期的に車両を起動しての蓄電装置の保守対応作業が必要となり、メンテナンス性の面での問題もあるが、本実施の形態においては、外部給電稼働時(蓄電装置停止時)において、蓄電装置電池セルの自然放電等によるセルバランシング調整の要否判定、実施、および電圧低下に対する監視と補充電を自動で実施することで、メンテナンス性が向上し、かつ同作業失念等により蓄電装置が使用できなくなるリスクを防ぐことが可能となる。 In addition, if the vehicle continues to operate with external power supply for a long period of time, the power storage device will not be started during that time, so it is necessary to take precautions against self-discharge of the battery cells (adjustment of cell voltage variations, prevention of over-discharge, etc.) during startup. Since supplementary charging cannot be performed, it is necessary to periodically start the vehicle and perform maintenance work on the power storage device, which poses problems in terms of maintainability. However, in this embodiment, external power supply is not possible. During operation (when the power storage device is stopped), maintenance is improved by automatically determining and implementing cell balancing adjustments due to natural discharge of the power storage device battery cells, and automatically monitoring and supplementary charging for voltage drops. , and it is possible to prevent the risk of the power storage device becoming unusable due to forgetting the same task.

<付記>
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
<Additional notes>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and combinations within the scope of the invention. Furthermore, the present invention is not limited to having all the configurations described in the above embodiments, but also includes configurations in which some of the configurations are deleted. Moreover, each of the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in part or in whole by, for example, designing an integrated circuit. Furthermore, each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function.

1…商用電源、2…コネクタ、3…AC/DCコンバータ、4…インバータ、5…電動モータ、6…油圧ポンプ、7…油圧コントロールバルブ、8…作動油タンク、9…走行用油圧モータ、10…旋回装置、11…油圧アクチュエータ、11…ブームシリンダ、12…アームシリンダ、13…バケットシリンダ、14…充電器、15…充電リレー、16…放電リレー、17…蓄電装置、18…冷却装置(冷却ファン)、19…サーミスタ、20…メインコントローラ、20a…コンソール、21…電流センサ、30…リチウムイオン2次電池、31…電流センサ、32…バッテリコントローラ(BCU)、33…リレー、34…リレー、100…電動クローラショベル、100A…作業装置、109…下部走行体、110…上部旋回体、111…ブーム、112…アーム、113…バケット 1... Commercial power supply, 2... Connector, 3... AC/DC converter, 4... Inverter, 5... Electric motor, 6... Hydraulic pump, 7... Hydraulic control valve, 8... Hydraulic oil tank, 9... Hydraulic motor for travel, 10 ...Swivel device, 11...Hydraulic actuator, 11...Boom cylinder, 12...Arm cylinder, 13...Bucket cylinder, 14...Charger, 15...Charging relay, 16...Discharge relay, 17...Power storage device, 18...Cooling device (cooling) fan), 19... thermistor, 20... main controller, 20a... console, 21... current sensor, 30... lithium ion secondary battery, 31... current sensor, 32... battery controller (BCU), 33... relay, 34... relay, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Electric crawler excavator, 100A... Working device, 109... Lower traveling body, 110... Upper rotating body, 111... Boom, 112... Arm, 113... Bucket

Claims (6)

電動モータにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される作業装置とを備えた建設機械において、
電力を蓄電する蓄電装置と、
前記建設機械の外部から電力を供給する外部電力供給装置と、
前記蓄電装置に蓄えられた電力により前記電動モータを駆動する蓄電装置稼働と前記外部電力供給装置を介して供給される電力により前記電動モータを駆動する外部給電稼働の少なくとも一方を行う電力変換器と、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記外部電力供給装置による外部電力の供給が可能な状態において、
前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記蓄電装置稼働、又は、前記外部給電稼働により前記電動モータを駆動し、
前記蓄電装置の充電率が予め設定された値より小さい場合には、前記外部給電稼働のみにより前記電動モータを駆動することを特徴とする建設機械。
a hydraulic pump driven by an electric motor;
A construction machine equipped with a working device driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump,
A power storage device that stores electricity;
an external power supply device that supplies power from outside the construction machine;
a power converter that performs at least one of operating a power storage device to drive the electric motor using power stored in the power storage device and operating an external power supply to drive the electric motor using power supplied via the external power supply device; ,
Equipped with a controller,
The controller includes:
In a state where external power can be supplied by the external power supply device,
If the charging rate of the power storage device is equal to or higher than a preset value, driving the electric motor by operating the power storage device or operating the external power supply;
A construction machine characterized in that when the charging rate of the power storage device is smaller than a preset value, the electric motor is driven only by the external power supply operation.
請求項1記載の建設機械において、
前記電動モータの駆動方法を前記蓄電装置稼働と前記外部給電稼働の何れか一方に予め設定する設定装置を備え、
前記コントローラは、
前記外部給電稼働が予め設定されている場合において、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記外部給電稼働で前記電動モータを駆動する前に、前記蓄電装置で前記電動モータを駆動させることで前記蓄電装置の充電率を予め設定された値以下に低下させ、その後に外部給電稼働による前記電動モータの駆動に切り換えることを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
comprising a setting device for presetting the driving method of the electric motor to either the power storage device operation or the external power supply operation,
The controller includes:
In the case where the external power supply operation is set in advance, if the charging rate of the power storage device is equal to or higher than the preset value, the power storage device is operated before driving the electric motor in the external power supply operation. A construction machine characterized in that the charging rate of the power storage device is lowered to a preset value or less by driving the electric motor, and then the electric motor is driven by external power supply operation.
請求項1記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも1つの電池セル電圧が予め設定した補充電判定閾値以下に低下した場合に、前記蓄電装置の電池セル電圧が予め設定した補充電終了閾値になるまで前記蓄電装置の充電を行うことを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
The controller includes:
When the electric motor is driven by the external power supply operation, if the voltage of at least one battery cell among the plurality of battery cells constituting the power storage device falls below a preset supplementary charge determination threshold, the power storage device A construction machine characterized in that the power storage device is charged until a battery cell voltage reaches a preset supplementary charge end threshold.
請求項1記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置の充電率が予め設定した補充電判定閾値以下に低下した場合に、前記蓄電装置の充電率が予め設定した補充電終了閾値以上に大きくなるまで前記蓄電装置の充電を行うことを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
The controller includes:
When the electric motor is driven by the external power supply operation, when the charging rate of the power storage device decreases below a preset supplementary charging determination threshold, the charging rate of the power storage device becomes larger than a preset supplementary charging end threshold. A construction machine characterized in that the power storage device is charged until the power storage device is charged.
請求項1記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置を構成する複数の電池セルの電圧差が予め設定した閾値以上に拡大した場合に、各電池セルの放電を個別に行い、前記複数の電池セルの電圧差が予め設定した値よりも小さい電圧差に減少するようにバランシングを行うことを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
The controller includes:
When the electric motor is driven by the external power supply operation, if the voltage difference between the plurality of battery cells constituting the power storage device increases to a preset threshold value or more, each battery cell is individually discharged, and the plurality of battery cells are individually discharged. A construction machine characterized by performing balancing so that a voltage difference between battery cells is reduced to a voltage difference smaller than a preset value.
請求項1記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置の周囲温度、筐体温度、筐体内部温度、又は前記蓄電装置を構成している電池セルの温度が予め設定した冷却開始閾値以上の温度となった場合に、冷却装置を駆動させて前記蓄電装置の周囲温度、筐体温度、筐体内部温度、又は前記電池セルの温度を予め設定した冷却終了閾値以下の温度となるまで冷却することを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
The controller includes:
When the electric motor is driven by the external power supply operation, the ambient temperature, the casing temperature, the internal casing temperature of the power storage device, or the temperature of the battery cells constituting the power storage device are equal to or higher than a preset cooling start threshold. temperature, the cooling device is operated to cool the power storage device until the ambient temperature, casing temperature, casing internal temperature, or temperature of the battery cell becomes a temperature equal to or lower than a preset cooling end threshold. A construction machine characterized by:
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