JP2023150458A - working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気駆動式の作業機械に関する。 The present invention relates to electrically driven working machines.
電気駆動式の作業機械（例えば、油圧ショベル）は、作業装置の駆動源としての電動モータと、電動モータに電力を供給する高電圧バッテリと、電動モータ等を制御する制御装置と、制御装置に電力を供給する低電圧バッテリと、を備える。 An electrically driven working machine (for example, a hydraulic excavator) has an electric motor as a driving source for the working device, a high-voltage battery that supplies power to the electric motor, a control device that controls the electric motor, etc., and a control device that controls the electric motor. and a low voltage battery that supplies power.
エンジン駆動式の作業機械では、エンジンを始動させる際に大電流が必要であり、低電圧バッテリには所定のＣＣＡ（Ｃｏｌｄ Ｃｒａｎｋｉｎｇ Ａｍｐｅｒｅ）性能が要求される。これに対して、電気駆動式の作業機械は、上記のようなＣＣＡ性能を要求されることがない。このため、電気駆動式の作業機械の低電圧バッテリの容量は、エンジン駆動式の作業機械の低電圧バッテリの容量に比べて小さくすることができる。 Engine-driven working machines require a large current to start the engine, and low-voltage batteries are required to have a predetermined CCA (Cold Cranking Ampere) performance. On the other hand, electrically driven working machines are not required to have the above CCA performance. Therefore, the capacity of the low voltage battery of the electrically driven working machine can be made smaller than the capacity of the low voltage battery of the engine driven working machine.
電気駆動式の作業機械では、低電圧バッテリの容量を小さくできるため、低コスト化及び小型化の観点でメリットがあるが、長期休車時にバッテリ上がりが生じやすいというデメリットがある。バッテリ上がりが発生すると、作業機械を稼働させることができず、作業効率が低下してしまう。 Electrically driven working machines have advantages in terms of cost reduction and downsizing because the capacity of low-voltage batteries can be reduced, but they have the disadvantage that the batteries tend to run out when the machines are not operated for long periods of time. When the battery runs out, the work machine cannot be operated, resulting in a decrease in work efficiency.
そこで、バッテリ上がりを防止するための技術として、充電容量の低下した低電圧バッテリを充電する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、高電圧で動作する走行用の電動モータに電力を供給する高電圧バッテリ、及び、低電圧で動作する電気部品に電力を供給する低電圧バッテリの充電を行う充電装置が開示されている。
Therefore, as a technique for preventing a dead battery, a technique has been proposed for charging a low-voltage battery whose charging capacity has decreased (see Patent Document 1).
また、特許文献１に記載の充電装置は、入力される交流電力から高電圧バッテリ及び低電圧バッテリの充電用の電力を生成する充電手段と、充電手段から高電圧バッテリへの電力の供給の有無を切替える第１の切替え手段と、充電手段から低電圧バッテリへの電力の供給の有無を切替える第２の切替え手段と、交流電力により動作する充電制御手段と、を備えている。
Further, the charging device described in
この充電制御手段は、高電圧バッテリを充電する場合、低電圧バッテリの電圧が所定の電圧以下であるとき、高電圧バッテリを充電する前に、充電手段から低電圧バッテリに電力を供給し、低電圧バッテリを充電するように第１の切替え手段及び第２の切替え手段を制御する。 When charging a high-voltage battery, this charging control means supplies power from the charging means to the low-voltage battery before charging the high-voltage battery when the voltage of the low-voltage battery is below a predetermined voltage. The first switching means and the second switching means are controlled to charge the voltage battery.
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、低電圧バッテリを充電するためには、外部電源（商用電源）から電力の供給を受ける必要がある。つまり、特許文献１に記載の技術では、外部電源を用いた充電を行わない限り、低電圧バッテリの充電容量の低下を回避することができない。このため、特許文献１に記載の技術では、長期休車中の低電圧バッテリの充電容量の低下の防止という観点で改善の余地がある。
However, in the technique described in
本発明は、外部電源を用いることなく、長期休車中の低電圧バッテリの充電容量の低下を防止可能な作業機械を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a working machine that can prevent a reduction in the charging capacity of a low-voltage battery during long periods of non-operation without using an external power source.
本発明の一態様による作業機械は、作業装置と、前記作業装置の駆動源としての電動モータと、前記電動モータを制御する制御装置と、前記制御装置に電力を供給する低電圧バッテリと、前記低電圧バッテリが設けられる低電圧回路と、前記電動モータに電力を供給する高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリが設けられる高電圧回路と、前記低電圧回路と前記高電圧回路との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。前記制御装置は、前記低電圧バッテリの電圧を検出し、前記作業機械が非稼働状態であるときに、前記低電圧バッテリの電圧が予め定められた電圧閾値を下回った場合には、前記高電圧バッテリの出力電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧して前記低電圧バッテリに供給し、前記低電圧バッテリを充電するための非稼働時充電制御を実行する。 A work machine according to one aspect of the present invention includes a work device, an electric motor as a drive source of the work device, a control device that controls the electric motor, a low voltage battery that supplies power to the control device, and a low-voltage battery that supplies power to the control device. A low voltage circuit provided with a low voltage battery, a high voltage battery that supplies power to the electric motor, a high voltage circuit provided with the high voltage battery, and provided between the low voltage circuit and the high voltage circuit. DC/DC converter. The control device detects the voltage of the low voltage battery, and when the work machine is in a non-operating state, if the voltage of the low voltage battery is below a predetermined voltage threshold, the control device detects the voltage of the high voltage battery. The output voltage of the battery is stepped down by the DC/DC converter and supplied to the low voltage battery, and non-operating charging control is executed to charge the low voltage battery.
本発明によれば、外部電源を用いることなく、長期休車中の低電圧バッテリの充電容量の低下を防止可能な作業機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a working machine that can prevent a reduction in the charging capacity of a low-voltage battery during long-term suspension without using an external power source.
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械としての油圧ショベルについて説明する。 A hydraulic excavator as a working machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
図１～図７を参照して、第１実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。図１は油圧ショベル１の側面図であり、図２は油圧ショベル１の背面図である。なお、本明細書において、油圧ショベル１が図１に示す状態にてオペレータが運転席に着座した場合におけるオペレータの前側（図１において右側）、後側（図１において左側）、左側（図２において左側）、右側（図２において右側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
<First embodiment>
A
－油圧ショベルの構成－
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、車体重量６トン未満の電気駆動式のミニショベルである。油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体８と、下部走行体８上に旋回可能に設けられる上部旋回体１５と、上部旋回体１５に取り付けられる多関節型の作業装置１９とを備える。
-Configuration of hydraulic excavator-
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上部旋回体１５は、その基礎下部構造としての旋回フレーム１５ａと、旋回フレーム１５ａに設けられたキャノピータイプの運転室９と、旋回フレーム１５ａの後端に設けられたカウンターウエイト１０とを備える。旋回フレーム１５ａの前側には、左右方向に回動可能なスイングポスト１８が設けられる。作業装置１９は、スイングポスト１８に上下方向に回動可能に連結される。
The upper revolving
作業装置１９は、スイングポスト１８に上下方向に回動可能に連結されたブーム２と、ブーム２に上下方向に回動可能に連結されたアーム３と、アーム３に上下方向に回動可能に連結されたバケット４とを備える。ブーム２はブーム用の油圧シリンダ５によって駆動され、アーム３はアーム用の油圧シリンダ６によって駆動され、バケット４はバケット用の油圧シリンダ７によって駆動される。なお、バケット４は、オプション用の油圧アクチュエータが組み込まれたアタッチメント（図示せず）と交換可能である。
The
下部走行体８は、上方から見てＨ字形状のトラックフレーム８ａと、トラックフレーム８ａの左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪８ｂと、トラックフレーム８ａの左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪（アイドラ）８ｃと、駆動輪８ｂと従動輪８ｃとで掛けまわされたクローラベルト８ｄとを備えている。下部走行体８は、走行用の油圧モータ８ｅによって駆動輪８ｂを介してクローラベルト８ｄが駆動されることにより走行する。
The lower traveling
トラックフレーム８ａの中央部には旋回輪１５ｂが設けられている。旋回フレーム１５ａは旋回輪１５ｂを介してトラックフレーム８ａに旋回可能に設けられている。旋回フレーム１５ａ（すなわち、上部旋回体１５）は旋回用の油圧モータ（図示せず）の駆動により旋回する。
A turning
カウンターウエイト１０には、外部電源から供給される電力を車両に導入する受電ボックス１３が設けられている。受電ボックス１３には、給電ケーブル１２を接続するための給電コネクタ１６が設けられている。外部電源の電力は、給電ケーブル１２、給電コネクタ１６及び受電ボックス１３を介して、油圧ショベル１の電動システムＥＳ（図４参照）に供給される。
The
図３は、油圧ショベル１の背面図の部分拡大図である。図３に示すように、受電ボックス１３には、作業者が充電を指示するための充電スイッチ７７が設けられている。充電スイッチ７７がオン操作されることにより後述する低電圧バッテリ１０２（図４参照）及び高電圧バッテリ１１１（図４参照）の充電が開始され、充電スイッチ７７がオフ操作されることにより低電圧バッテリ１０２及び高電圧バッテリ１１１の充電が停止する。
FIG. 3 is a partially enlarged rear view of the
充電スイッチ７７は、給電コネクタ１６の近くに配置されている。このため、作業者は、給電ケーブル１２を給電コネクタ１６に接続した後すぐに充電スイッチ７７のオン操作を行うことができる。また、作業者は、充電スイッチ７７のオフ操作を行って充電を停止した後すぐに給電ケーブル１２を給電コネクタ１６から取り外すことができる。
Charging
受電ボックス１３には、ブレーカー１７が設けられている。ブレーカー１７が遮断操作されることにより、外部電源と電動システムＥＳとの接続が物理的に遮断される。上部旋回体１５の後部には、開閉可能なラジエータカバー１１と、開閉可能なスライドカバー１４とが設けられている。メンテナンス作業の際、作業者は、ラジエータカバー１１及びスライドカバー１４を開放し、内部の機器にアクセスする。
A
－電動システムの構成－
図４は、第１実施形態に係る電動システムＥＳの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電動システムＥＳは、商用電源である外部電源６１から供給される電力を、高電圧バッテリ１１１及び低電圧バッテリ１０２に供給し充電する機能と、外部電源６１または高電圧バッテリ１１１からの電力を、インバータ６３を介して電動モータ６４に供給し、作業装置１９、下部走行体８及び上部旋回体１５を稼働させる機能とを有している。さらに、電動システムＥＳは、油圧ショベル１が非稼働状態であるときに、所定の条件が成立した場合には、高電圧バッテリ１１１からの電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して低電圧バッテリ１０２に供給し、低電圧バッテリ１０２を充電する機能を有している。
-Electric system configuration-
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electric system ES according to the first embodiment. The electric system ES according to the present embodiment has a function of supplying and charging electric power from an
本実施形態に係る電動システムＥＳは、作業装置１９の駆動源としての電動モータ６４と、電動モータ６４に電力を供給する高電圧バッテリ装置１０１と、高電圧バッテリ装置１０１が設けられる高電圧回路９２と、低電圧バッテリ１０２と、低電圧バッテリ１０２が設けられる低電圧回路９１と、低電圧回路９１と高電圧回路９２との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ１０３と、を備える。低電圧バッテリ１０２の端子電圧は、高電圧バッテリ装置１０１に設けられるバッテリモジュール（以下、高電圧バッテリとも記す）１１１の端子電圧よりも低い。
The electric system ES according to the present embodiment includes an
また、電動システムＥＳは、インバータ６３を介して電動モータ６４を制御するメインコントローラ１０５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１と、高電圧バッテリ装置１０１を制御するバッテリコントローラ１１０と、を有する。メインコントローラ１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１及びバッテリコントローラ１１０は、相互に接続され、電動モータ６４等の油圧ショベル１に設けられる各種装置の制御を行う制御装置１００として構成される。
The electric system ES also includes a
制御装置１００を構成するメインコントローラ１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、及びバッテリコントローラ１１０は、それぞれ低電圧回路９１に接続されている。制御装置１００には、油圧ショベル１の非稼働時には低電圧バッテリ１０２から電力が供給され、油圧ショベル１の稼働時には高電圧バッテリ１１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して電力が供給される。
The
メインコントローラ１０５には、インバータ６３、モニタ７１、キースイッチ７２、ダイヤル７３、ロックスイッチ７４、アラーム７５、インジケータ７６、充電スイッチ７７、通信端末７８、及び電圧検出器７９が接続されている。
An
電動システムＥＳは、受電ボックス１３に接続される整流器６２と、メインコントローラ１０５からの制御信号に基づいて、電動モータ６４の回転速度を制御するインバータ６３とを備える。整流器６２、インバータ６３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３及び高電圧バッテリ装置１０１は、高電圧回路９２によって接続されている。
The electric system ES includes a
外部電源６１から給電コネクタ１６を介して電動システムＥＳに供給される三相交流電力は、整流器６２で直流電力に変換され、高電圧回路９２に供給される。受電ボックス１３にはリレー（不図示）が設けられており、このリレーは、メインコントローラ１０５からオン信号が入力されると外部電源６１と整流器６２とを接続する。また、このリレーは、メインコントローラ１０５からオフ信号が入力されると、外部電源６１と整流器６２との接続を遮断する。
Three-phase AC power supplied from the
メインコントローラ１０５は、充電スイッチ７７がオン操作されると、受電ボックス１３のリレーにオン信号を出力し、充電スイッチ７７がオフ操作されると、受電ボックス１３のリレーにオフ信号を出力する。充電スイッチ７７がオン操作されると、受電ボックス１３のリレーによって外部電源６１からの交流電力が電動システムＥＳに供給される。充電スイッチ７７がオフ操作されると、受電ボックス１３のリレーによって外部電源６１から電動システムＥＳへの交流電力の供給が遮断される。
The
ＤＣ/ＤＣコンバータ１０３には、低電圧回路９１及び高電圧回路９２が接続されている。ＤＣ/ＤＣコンバータ１０３は、外部電源６１から供給される電圧を、低電圧（例えば１２Ｖや２４Ｖ）に降圧し、低電圧バッテリ１０２に供給する。これにより、低電圧バッテリ１０２が充電される。
A
低電圧バッテリ１０２は、油圧ショベル１の電気システムの電源、すなわち電動モータ６４以外の電気機器の電源として機能する。電動モータ６４以外の電気機器としては、メインコントローラ１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、バッテリコントローラ１１０、通信端末７８、整流器６２、入出力切替リレー１１２，１１３及びインバータ６３等である。これらの電気機器は、低電圧バッテリ１０２から供給される電力によって動作可能となっている。
The
電動システムＥＳには、高電圧回路９２の一部を内蔵した配電ユニット９３が設けられている。配電ユニット９３は、高電圧回路９２から絶縁された金属製の箱に覆われており、内蔵するバスバーによって回路を形成する分電ボックスの構造になっている(図示せず)。
The electric system ES is provided with a
インバータ６３は、高電圧回路９２から入力される直流電力を交流電力に変換し、電動モータ６４へ供給する電力変換装置である。インバータ６３は、例えば、トランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などからなる複数（例えば６個）のスイッチング素子を有するインバータ回路を有する。
The
インバータ６３は、メインコントローラ１０５からのモータ回転速度指令に基づいて、インバータ回路のスイッチング素子の開閉動作を制御することにより、電動モータ６４への供給電圧の周波数を制御し、電動モータ６４の回転速度を制御する。
The
電動モータ６４には油圧ポンプ６５が接続されている。図示しないが、油圧ポンプ６５は、電動モータ６４により駆動され、油圧ショベル１の油圧システムに作動油を供給する。油圧ポンプ６５から吐出される作動油は、コントロールバルブを介して、各油圧アクチュエータ（油圧シリンダ５，６，７、走行用の油圧モータ８ｅ及び旋回用の油圧モータ）に供給されることで、作業装置１９、下部走行体８及び上部旋回体１５が駆動される。
A
ダイヤル７３は、電動モータ６４の回転速度を指示する操作装置であり、運転室９内に設けられている。上述したように、電動モータ６４は油圧ポンプ６５に接続されているため、ダイヤル７３は、各油圧アクチュエータ（油圧シリンダ５，６，７、走行用の油圧モータ８ｅ及び旋回用の油圧モータ）の動作速度を調整するための操作装置ともいえる。ダイヤル７３は操作量に応じて内部抵抗値が変動し、電圧値がアナログ信号としてメインコントローラ１０５に入力される。
The
メインコントローラ１０５には、電圧値（ダイヤル７３の操作量）と目標回転速度との関係を規定する目標速度テーブルが記憶されている。メインコントローラ１０５は、目標速度テーブルを参照し、ダイヤル７３の操作量（電圧値）に基づいて、目標回転速度を演算する。メインコントローラ１０５は、電動モータ６４の実回転速度が目標回転速度となるようにインバータ６３を制御する。電動モータ６４の回転速度が変化すると、各油圧アクチュエータに供給される圧油の流量も変わる。したがって、オペレータは、ダイヤル７３を操作することにより、各油圧アクチュエータの動作速度を調整することができる。
The
高電圧バッテリ装置１０１は、高電圧回路９２に接続され、インバータ６３に駆動用電力を供給する。高電圧バッテリ装置１０１は、低電圧回路９１に接続されるバッテリコントローラ１１０と、入出力切替リレー１１２，１１３を介して高電圧回路９２に接続される高電圧バッテリ１１１と、高電圧回路９２と高電圧バッテリ１１１との接続状態（接続／遮断）を切り替える入出力切替リレー１１２，１１３とを備える。
High
高電圧バッテリ１１１は、外部電源６１から整流器６２を介して高電圧回路９２に供給される直流電力により充電される。高電圧バッテリ（バッテリモジュール）１１１は、複数の二次電池（以下、電池セルとも記す）１１１ａを有している。電池セル１１１ａは、充電と放電が可能な蓄電素子であり、例えば、リチウムイオン電池である。複数の電池セル１１１ａは、直列あるいは並列で接続される。
バッテリコントローラ１１０は、高電圧バッテリ１１１の電圧、温度の管理を行う。バッテリコントローラ１１０は、高電圧バッテリ１１１の電圧、温度のデータをメインコントローラ１０５に出力する。
The
バッテリコントローラ１１０は、高電圧バッテリ１１１と高電圧回路９２との接続制御を行う。高電圧バッテリ１１１と高電圧回路９２の間において、入出力切替リレー１１２，１１３が高電圧バッテリ装置１０１の電源回路の正極側と負極側に設けられている。バッテリコントローラ１１０は、メインコントローラ１０５からの指令に応じて、入出力切替リレー１１２，１１３を制御する。
The
キースイッチ７２は、油圧ショベル１の稼働及び停止（非稼働）の指示を行う操作装置である。キースイッチ７２は、キーシリンダ及びこのキーシリンダに挿入可能なキーで構成されており、キーの回転操作位置（オフ位置、オン位置）に応じて、メインコントローラ１０５に信号を出力する。メインコントローラ１０５は、キースイッチ７２がオン位置に操作されると、バッテリコントローラ１１０にリレー接続指令を出力する。メインコントローラ１０５は、キースイッチ７２がオフ位置に操作されると、バッテリコントローラ１１０にリレー遮断指令を出力する。
The
バッテリコントローラ１１０は、メインコントローラ１０５からリレー接続指令が入力されると、入出力切替リレー１１２，１１３にオン信号を出力し、入出力切替リレー１１２，１１３を接続状態にする。これにより、高電圧バッテリ１１１が高電圧回路９２に接続される。バッテリコントローラ１１０は、メインコントローラ１０５からリレー遮断指令が入力されると、入出力切替リレー１１２，１１３にオフ信号を出力し、入出力切替リレー１１２，１１３を遮断状態（接続解除状態）にする。これにより、高電圧バッテリ１１１と高電圧回路９２との接続が遮断される。
When the relay connection command is input from the
入出力切替リレー１１２，１１３によって、高電圧バッテリ１１１と高電圧回路９２とが接続されると、高電圧バッテリ１１１から高電圧回路９２を介して各機器に電力が供給され、油圧ショベル１が稼働状態になる。油圧ショベル１が稼働状態のときには、オペレータが運転室９内の操作レバーを操作することにより、各油圧アクチュエータを動作させることができる。
When the
入出力切替リレー１１２，１１３によって、高電圧バッテリ１１１と高電圧回路９２との接続が遮断されると、高電圧バッテリ１１１から高電圧回路９２を介して各機器に電力が供給されなくなり、油圧ショベル１が非稼働状態になる。非稼働状態とは、高電圧回路９２における高電圧バッテリ１１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１０３との接続が遮断され、高電圧回路９２からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して低電圧回路９１に電力が供給されていない状態である。油圧ショベル１が非稼働状態のときには、オペレータが運転室９内の操作レバーを操作したとしても、各油圧アクチュエータが動作することはない。
When the connection between the
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、高電圧回路９２の電圧を降圧して低電圧回路９１に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、高電圧回路９２と低電圧回路９１に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ回路部１３２と、メインコントローラ１０５からの指令に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部１３２の回路の切り替えを制御して、高電圧回路９２から低電圧回路９１への電力の供給の開始と停止を切り換えるＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部１３２は、高電圧回路９２から低電圧回路９１に供給する電圧を降圧する電圧変換部であり、スイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング素子の開閉動作を制御する駆動回路とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部１３２の低電圧系統の負極側は、油圧ショベル１（以下、車両とも記す）のアースに接続される。
The DC/
なお、図示しないが、整流器６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、高電圧バッテリ装置１０１内の入出力切替リレー１１２，１１３、バッテリコントローラ１１０、インバータ６３、メインコントローラ１０５の電源の負極側回路は、電気回路的に車両のアースに接続される。
Although not shown, the
低電圧バッテリ１０２は、低電圧回路９１に直流電力を供給する。また、低電圧バッテリ１０２は、低電圧回路９１から供給される直流電力によって充電される。低電圧バッテリ１０２は、例えば、充放電可能な鉛バッテリである。低電圧バッテリ１０２の負極端子は、車両のアースに接続される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３が低電圧回路９１に供給する電力は、低電圧バッテリ１０２、整流器６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、高電圧バッテリ装置１０１内の入出力切替リレー１１２，１１３、バッテリコントローラ１１０、インバータ６３、通信端末７８及びメインコントローラ１０５に供給される。
The power that the DC/
電圧検出器７９は、低電圧回路９１に並列してメインコントローラ１０５に接続され、低電圧回路９１の電圧を検出する。電圧検出器７９の検出した電圧は、メインコントローラ１０５に入力される。
モニタ７１は、メインコントローラ１０５からの指令に応じて、車両の稼働状態、及び、バッテリコントローラ１１０が取得する高電圧バッテリ１１１の状態を表示する。高電圧バッテリ１１１の状態としては、例えば、高電圧バッテリ１１１の電池残量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が挙げられる。
The
ロックスイッチ７４は車両に設けられる安全装置である。ロックスイッチ７４がロック位置に操作されると、車両が稼働状態である場合であっても、作業装置１９、上部旋回体１５及び下部走行体８の油圧アクチュエータの動作が禁止される。ロックスイッチ７４がロック解除位置に操作されると、車両が稼働状態である場合に、作業装置１９、上部旋回体１５及び下部走行体８の油圧アクチュエータの動作が許容される。
The
アラーム７５は、メインコントローラ１０５からの指令に応じて、作業者に警告を音で報知する報知装置である。インジケータ７６は、メインコントローラ１０５からの指令に応じて、充電時に点灯することで、車両が充電中であることを作業者に報知する報知装置である。
The
通信端末７８は、車両の稼働情報をメインコントローラ１０５から受け取り、受け取った稼働情報を油圧ショベル１から遠く離れた管理施設に送信する。管理施設にはサーバーが設けられる。通信端末７８は、例えば、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等の帯域を感受帯域とする通信アンテナを含む通信インタフェースを有する。通信端末７８は、広域ネットワークである通信回線を介した通信を行うことにより、管理施設のサーバーと情報の授受を行う。通信端末７８に接続される通信回線は、インターネット、４Ｇ，５Ｇ等の携帯電話通信網（移動通信網）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等である。サーバーは油圧ショベル１から送信された車両の稼働情報を収集する。サーバーは、収集した車両の稼働情報を管理施設内のモニタに表示する。これにより、管理者は、油圧ショベル１のメンテナンス計画を効率的に立てることができる。車両の稼働情報には、車両の稼働時間、位置情報、高電圧バッテリ装置１０１のステータス、故障情報などがある。
The
油圧ショベル１が稼働状態であるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３が起動しているので、低電圧回路９１に接続された機器類（整流器６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、入出力切替リレー１１２，１１３、バッテリコントローラ１１０、インバータ６３、メインコントローラ１０５等）、及び、その他図示しない車両の電装品には、高電圧バッテリ装置１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して十分な電力が供給される。また、油圧ショベル１が稼働状態であるときには、高電圧バッテリ装置１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して低電圧バッテリ１０２に電力が供給され、低電圧バッテリ１０２が充電される。
When the
油圧ショベル１が非稼働状態（停止状態）であるときには、低電圧回路９１に接続された機器類（整流器６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、入出力切替リレー１１２，１１３、バッテリコントローラ１１０、インバータ６３、メインコントローラ１０５等）の電源は、低電圧バッテリ１０２となる。
When the
油圧ショベル１が非稼働状態であるときには、各機器（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、バッテリコントローラ１１０、メインコントローラ１０５）のメモリのバックアップのために暗電流（待機電流）が常時流れている。また、油圧ショベル１が非稼働状態であるときには、メインコントローラ１０５が通信端末７８を用いて車両の稼働情報（位置情報等）を管理施設のサーバーに定期的に送信するため、通信端末７８にも常時電流が流れている。さらに、油圧ショベル１が非稼働状態であるときには、バッテリコントローラ１１０が高電圧バッテリ１１１の電池セル１１１ａの電圧及び温度の監視、並びに電池セル間の電圧バランシング制御を行うため、バッテリコントローラ１１０にも常時電流が流れている。したがって、油圧ショベル１を長期に亘って休車する場合、低電圧バッテリ１０２は、各機器への電力の供給及び自然放電などによって、充電容量（残容量）が時間の経過に応じて減少する。
When the
そこで、本実施形態に係る制御装置１００は、長期休車に起因する低電圧バッテリ１０２のバッテリ上がりの発生を防止するために、油圧ショベル１が非稼働状態であるときに、低電圧バッテリ１０２の電圧が予め定められた電圧閾値を下回った場合には、高電圧バッテリ１１１の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により降圧して低電圧バッテリ１０２に供給し、低電圧バッテリ１０２を充電するための非稼働時充電制御を実行する。以下、制御装置１００により実行される非稼働時充電制御の詳細について説明する。
Therefore, in order to prevent the low-
低電圧バッテリ１０２は、充電容量の低下に応じて端子電圧が低下する。なお、油圧ショベル１が非稼働状態であるときには、低電圧回路９１に流れる電流は電圧降下にほぼ影響しないとみなせる。このため、油圧ショベル１が非稼働状態であるときに電圧検出器７９により検出される電圧は、低電圧バッテリ１０２の端子電圧に相当するといえる。つまり、メインコントローラ１０５は、電圧検出器７９を介して低電圧バッテリ１０２の電圧を検出している。
The terminal voltage of the
メインコントローラ１０５は、車両が非稼働状態のとき(すなわち、キーオフのとき)に、低電圧バッテリ１０２の電圧を監視する。メインコントローラ１０５は、車両が非稼働状態のときに低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０を下回ったか否かを判定する。車両が非稼働状態のときに低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０を下回った場合、メインコントローラ１０５は、非稼働時充電条件が成立したと判定する。
電圧閾値ＶＢ０は、油圧ショベル１の起動が可能な電圧の下限値に余裕値を加算した値として予め定められている。なお、油圧ショベル１の起動とは、高電圧回路９２から低電圧回路９１に電力が供給されていない状態（非稼働状態）から、入出力切替リレー１１２，１１３が遮断状態から接続状態に切り替えられることにより、高電圧回路９２から低電圧回路９１に電力が供給される状態（稼働状態）へと遷移することを指す。
The voltage threshold value VB0 is predetermined as a value obtained by adding a margin value to the lower limit value of the voltage at which the
非稼働時充電条件が成立したと判定されると、メインコントローラ１０５は、バッテリコントローラ１１０へリレー接続指令を出力する。バッテリコントローラ１１０は、リレー接続指令が入力されると、入出力切替リレー１１２，１１３にオン信号を出力し、入出力切替リレー１１２，１１３を接続状態にする。これにより、高電圧バッテリ装置１０１が高電圧回路９２に接続され、高電圧バッテリ１１１から高電圧回路９２に直流電力が供給される。
When it is determined that the non-operating charging condition is satisfied, the
非稼働時充電条件が成立したと判定されると、メインコントローラ１０５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１に起動指令を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を起動させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、高電圧バッテリ１１１が接続される高電圧回路９２から、低電圧バッテリ１０２が接続される低電圧回路９１に電力を供給する。これにより、高電圧バッテリ１１１の蓄電電力によって低電圧バッテリ１０２が充電される。
When it is determined that the non-operating charging condition is satisfied, the
－制御装置のハードウェア構成－
図５は、メインコントローラ１０５のハードウェア構成図である。図５に示すように、メインコントローラ１０５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の処理装置１５１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ１５２、所謂ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と呼ばれる揮発性メモリ１５３、入力インタフェース１５４、出力インタフェース１５５、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。これらのハードウェアは、協働してソフトウェアを動作させ、複数の機能を実現する。なお、メインコントローラ１０５は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。
-Hardware configuration of control device-
FIG. 5 is a hardware configuration diagram of the
不揮発性メモリ１５２には、各種演算が実行可能なプログラム及び閾値（例えば、電圧閾値ＶＢ０）、データテーブルなどが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ１５２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。揮発性メモリ１５３は、処理装置１５１による演算結果及び入力インタフェース１５４から入力された信号を一時的に記憶する記憶媒体（記憶装置）である。処理装置１５１は、不揮発性メモリ１５２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ１５３に展開して演算実行する装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１５４、不揮発性メモリ１５２及び揮発性メモリ１５３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。
The
入力インタフェース１５４は、各種装置（例えば、ダイヤル７３、充電スイッチ７７、電圧検出器７９、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、バッテリコントローラ１１０）から入力された信号を処理装置１５１で演算可能なデータに変換する。また、出力インタフェース１５５は、処理装置１５１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（例えば、モニタ７１、アラーム７５、インジケータ７６、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１、バッテリコントローラ１１０）に出力する。
The
なお、バッテリコントローラ１１０及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１は、メインコントローラ１０５と同様のハードウェア構成とすることができる。
Note that the
－制御装置による非稼働時充電制御－
図６を参照して、メインコントローラ１０５により実行される充電制御での処理の流れの一例について説明する。図６は、メインコントローラ１０５により実行される充電制御の内容の一例を示すフローチャートである。図６に示す充電制御は、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップＳ１００において、メインコントローラ１０５は、キースイッチ７２の回転操作位置がオフ位置であるか否かを判定する。キースイッチ７２がオフ位置である場合、メインコントローラ１０５は、油圧ショベル１は非稼働状態であると判定し、処理をステップＳ１０５に進める。一方、キースイッチ７２がオン位置である場合、メインコントローラ１０５は、油圧ショベル１は稼働状態であると判定し、図６のフローチャートに示す処理を終了する。
-Charging control during non-operation using control device-
With reference to FIG. 6, an example of the flow of processing in charging control executed by the
ステップＳ１０５において、メインコントローラ１０５は、電圧検出器７９により検出された低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢを取得し、処理をステップＳ１１０に進める。
In step S105, the
ステップＳ１１０において、メインコントローラ１０５は、ステップＳ１０５で取得した電圧ＶＢが予め定められた電圧閾値ＶＢ０以下であるか否かを判定する。メインコントローラ１０５は、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０以下である場合、非稼働時充電条件が成立したと判定し、処理をステップＳ１１５に進める。一方、メインコントローラ１０５は、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０よりも高い場合には、非稼働時充電条件は成立していないと判定し、図６のフローチャートに示す処理を終了する。
In step S110, the
ステップＳ１１５において、メインコントローラ１０５は、バッテリコントローラ１１０にリレー接続指令を出力し、処理をステップＳ１２０へ進める。ステップＳ１１５の処理が実行されることにより、バッテリコントローラ１１０は、入出力切替リレー１１２，１１３にオン信号（リレーのコイルへの励磁電流）を出力する。これにより、入出力切替リレー１１２，１１３が接続状態になる。
In step S115,
ステップＳ１２０において、メインコントローラ１０５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１に起動指令を出力し、処理をステップＳ１２５へ進める。ステップＳ１２０の処理が実行されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３が起動され、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部１３２によって高電圧回路９２の電圧（すなわち、高電圧バッテリ１１１の出力電圧）が降圧され、低電圧回路９１に供給される。これにより、高電圧バッテリ１１１から低電圧バッテリ１０２に電力が供給されるため、低電圧バッテリ１０２の充電が行われる。
In step S120, the
ステップＳ１２５において、メインコントローラ１０５は、カウント変数Ｎｃに１を加算し、新たなカウント変数Ｎｃとするカウントアップ処理を実行する。なお、カウント変数Ｎｃの初期値は、０（ゼロ）である。カウントアップ処理は、後述するようにカウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓに到達するまで所定の制御周期で繰り返し実行される。
In step S125, the
つまり、カウントアップ処理（Ｓ１２５）は、非稼働時充電制御が開始されてからの時間を計測する処理に相当する。 In other words, the count-up process (S125) corresponds to the process of measuring the time since the non-operating charging control was started.
カウントアップ処理（Ｓ１２５）が実行されると、処理がステップＳ１３０へ進み、メインコントローラ１０５は、カウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓであるか否かを判定する。カウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓでない場合、メインコントローラ１０５は、非稼働時充電制御が開始されてからの計測時間（カウント変数Ｎｃ×制御周期）が所定時間（変数閾値Ｎｓ×制御周期）ΔＴを経過していないと判定し、処理をステップＳ１２５に戻す。一方、カウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓである場合、メインコントローラ１０５は、非稼働時充電制御が開始されてからの計測時間が所定時間ΔＴを経過したと判定し、処理をステップＳ１３５へ進める。
When the count-up process (S125) is executed, the process proceeds to step S130, and the
変数閾値Ｎｓは、車両の仕様に基づいた設計値であり、車格、システム構成、回路規模、低電圧バッテリ１０２の性能などの様々な要件に基づいて、予め定められる。変数閾値Ｎｓは、不揮発性メモリ１５２に記憶されている。
The variable threshold value Ns is a design value based on vehicle specifications, and is predetermined based on various requirements such as vehicle class, system configuration, circuit scale, and performance of the low-
ステップＳ１３５において、メインコントローラ１０５は、カウント変数Ｎｃを初期値に戻し（Ｎｃ＝０）、処理をステップＳ１４０へ進める。ステップＳ１４０において、メインコントローラ１０５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１に停止指令を出力する。これにより、高電圧回路９２から低電圧回路９１への電力の供給が停止する。
In step S135, the
次のステップＳ１４５において、メインコントローラ１０５は、バッテリコントローラ１１０にリレー遮断指令を出力し、図６のフローチャートに示す処理を終了する。ステップＳ１４５の処理が実行されることにより、バッテリコントローラ１１０は、入出力切替リレー１１２，１１３にオフ信号を出力する。これにより、入出力切替リレー１１２，１１３が遮断状態になる。
In the next step S145, the
以上のとおり、本実施形態では、非稼働時充電制御（Ｓ１１５～Ｓ１３０）により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により、高電圧回路９２から低電圧回路９１への電力供給が維持されている間、低電圧バッテリ１０２が充電される。非稼働時充電制御が開始されてからの計測時間が所定時間ΔＴに達すると、非稼働時充電制御が終了する（Ｓ１３０でＹｅｓ，Ｓ１３５～Ｓ１４５）。
As described above, in this embodiment, while the DC/
－低電圧バッテリの電圧の時間変化－
図７は、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢの時間変化を示す図である。図７において、縦軸は低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢ［Ｖ］を表し、横軸は時間Ｔ［ｓ］の経過を表している。ＶＢＬは、油圧ショベル１を起動できなくなる充電容量に達したときの電圧である。ＶＢ０は、起動不可電圧ＶＢＬに余裕値を加えた値である（ＶＢ０＞ＶＢＬ）。また、図７では、非稼働時充電制御を実行した場合（本実施形態）の電圧変動を実線（Ａ）で示し、非稼働時充電制御を実行しない場合（比較例）の電圧変動を破線（Ｂ）で示す。
- Time change in voltage of low voltage battery -
FIG. 7 is a diagram showing changes in voltage VB of
油圧ショベル１が稼働状態から非稼働状態に遷移すると、時間の経過に応じて低電圧バッテリ１０２の充電容量が低下する。低電圧バッテリ１０２の充電容量の低下に応じて、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが低下する。実線（Ａ）で示されるように、本実施形態では、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０以下になると、非稼働時充電制御が実行され、低電圧バッテリ１０２の充電が開始される（時刻Ｔ０）。
When the
非稼働時充電制御が開始されてからの時間が、所定時間ΔＴ（＝充電終了時刻Ｔ１－充電開始時刻Ｔ０）を経過するまでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して高電圧バッテリ１１１から低電圧バッテリ１０２に電力が供給され、低電圧バッテリ１０２の充電容量が回復する。
Until the time from the start of non-operating charging control passes a predetermined time ΔT (=charging end time T1 - charging start time T0), low voltage is supplied from the
図示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を起動している間（時刻Ｔ０～Ｔ１）、電圧検出器７９によって検出される電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３が出力する電圧ＶＢ１となる。時刻Ｔ１において非稼働時充電制御が終了すると、そこから充電容量は時間の経過にしたがって減少する。充電容量が低下することにより、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢも低下する。
As shown in the figure, while the DC/
低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０まで低下すると、再び、非稼働時充電制御が実行され、低電圧バッテリ１０２の充電が行われる。なお、高電圧バッテリ１１１の容量は、低電圧バッテリ１０２の容量に比べて十分に大きい。このため、高電圧バッテリ１１１を用いた低電圧バッテリ１０２の充電による高電圧バッテリ１１１の容量の低下はほとんど問題ではない。
When the voltage VB of the
破線（Ｂ）で示されるように、本実施形態の比較例では、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが時刻Ｔ０でＶＢ０に達した後も電圧ＶＢが時間の経過とともに低下する。比較例では、時刻ＴＬで低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが起動不可電圧ＶＢＬに達する。その結果、比較例では、時刻ＴＬ以降、低電圧バッテリ１０２が低充電状態となり、油圧ショベル１を起動させることができなくなる。つまり、バッテリ上がりが発生する。このため、比較例では、長期休車の終了後に、外部電源６１と受電ボックス１３とを給電ケーブル１２により接続し、外部電源６１からの電力により低電圧バッテリ１０２の充電を行う作業が発生する。
As shown by the broken line (B), in the comparative example of the present embodiment, even after the voltage VB of the
また、低電圧バッテリ１０２が低充電状態で放置されると、充電速度の低下、電圧の低下など、低電圧バッテリ１０２の性能劣化が早まる。その結果、低電圧バッテリ１０２の交換サイクルを早めてしまう。さらに、低電圧バッテリ１０２が低充電状態になると、低電圧バッテリ１０２を電源とする機器を正常に動作させることができなくなり、サービス品質が低下する。例えば、通信端末７８を正常に動作させることができなくなると、油圧ショベル１の稼働情報（位置情報等）を管理施設のサーバーに送信することができなくなってしまう。また、バッテリコントローラ１１０を正常に動作させることができなくなると、非稼働中の高電圧バッテリ１１１の状態（電池セルの電圧、温度）の監視が行えず、電池セル間の電圧バランシング制御や充電量推定の精度が落ちてしまう。
Further, if the
これに対して、本実施形態では、実線（Ａ）で示されるように、長期休車中、高電圧バッテリ１１１から低電圧バッテリ１０２への充電が繰り返し行われる。このため、長期休車の終了後、直ちに油圧ショベル１を起動させることができる。長期休車中に、低電圧バッテリ１０２のバッテリ上がりが発生することを防止できるので、長期休車中に、外部電源６１を用いた充電作業を行う必要もない。このため、本実施形態によれば、油圧ショベル１の起動に関する信頼性を確保することができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown by the solid line (A), charging from the
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。 According to the embodiment described above, the following effects are achieved.
（１）油圧ショベル（作業機械）１は、作業装置１９と、作業装置１９の駆動源としての電動モータ６４と、電動モータ６４を制御する制御装置１００（メインコントローラ１０５、バッテリコントローラ１１０及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１）と、制御装置１００に電力を供給する低電圧バッテリ１０２と、低電圧バッテリ１０２が設けられる低電圧回路９１と、電動モータ６４に電力を供給する高電圧バッテリ１１１と、高電圧バッテリ１１１が設けられる高電圧回路９２と、低電圧回路９１と高電圧回路９２との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ１０３とを備える。
(1) The hydraulic excavator (work machine) 1 includes a
制御装置１００は、低電圧バッテリ１０２の電圧を検出する。制御装置１００は、油圧ショベル１が非稼働状態であるときに、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが予め定められた電圧閾値ＶＢ０を下回った場合（図６のＳ１００でＹｅｓ，Ｓ１０５，Ｓ１１０でＹｅｓ）には、高電圧バッテリ１１１の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により降圧して低電圧バッテリ１０２に供給し、低電圧バッテリ１０２を充電するための非稼働時充電制御（図６のステップＳ１１５～Ｓ１３０）を実行する。
したがって、本実施形態によれば、外部電源６１を用いることなく、長期休車中の低電圧バッテリ１０２の充電容量の低下を防止可能な油圧ショベル１を提供することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the
（２）制御装置１００は、非稼働時充電制御が開始されてからの時間を計測し（図６のＳ１２５，Ｓ１３０でＮｏ）、計測した時間が所定時間ΔＴを経過した場合に（図６のＳ１３０でＹｅｓ）、非稼働時充電制御を終了する（図６のＳ１３５～Ｓ１４０）。これにより、低電圧バッテリ１０２の過充電を防止することができる。
(2) The
（３）制御装置１００は、非稼働時充電制御において充電対象となる低電圧バッテリ１０２からの電力により動作し、非稼働時充電制御を実行する。このため、油圧ショベル１が非稼働状態のときの制御装置１００の電源を低電圧バッテリ１０２とは別に設ける場合に比べて、電動システムＥＳの大型化及び高コスト化を防止することができる。
(3) The
＜第２実施形態＞
図８～図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。
<Second embodiment>
A
－電動システムの構成－
図８は、第２実施形態に係る電動システムＥＳの構成を示すブロック図である。図８に示すように、第２実施形態に係る高電圧バッテリ装置２０１は、第１実施形態と同様、バッテリコントローラ２１０、高電圧バッテリ（バッテリモジュール）１１１、及び入出力切替リレー１１２，１１３を有している。また、第２実施形態に係る高電圧バッテリ装置２０１は、高電圧バッテリ１１１の電圧（端子電圧）を検出する電圧検出器２１５と、高電圧バッテリ１１１に流れる電流を検出する電流検出器２１６とを備えている。
-Electric system configuration-
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the electric system ES according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, a high
電圧検出器２１５及び電流検出器２１６は、検出結果（高電圧バッテリ１１１の電圧値及び電流値）を表す信号をバッテリコントローラ２１０に出力する。バッテリコントローラ２１０は、周期的に取得した高電圧バッテリ１１１の電圧値及び電流値の少なくとも一方に基づき、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣを推定する。
バッテリコントローラ２１０は、高電圧バッテリ１１１の充放電停止時の端子電圧である開放電圧及び充放電電流量の積算値の少なくとも一方に基づき、ＳＯＣを演算する。ＳＯＣの推定方法には、周知のＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）推定法、電流積算法などを採用することができる。詳細なＳＯＣの推定は、高電圧バッテリ１１１の特性、使用環境、充放電の頻度など、システムの条件によるため一概では無い。メインコントローラ１０５は、バッテリコントローラ２１０により演算されたＳＯＣを周期的に取得する。メインコントローラ１０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣを監視し、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに応じた制御を行う。例えば、メインコントローラ１０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが低い状態では消費電力を低減させるために、電動モータ６４の回転速度を制限する。
The
－制御装置による非稼働時充電制御－
図９を参照して、メインコントローラ２０５により実行される充電制御での処理の流れの一例について説明する。図９は、図６と同様の図であり、第２実施形態に係るメインコントローラ２０５により実行される充電制御の内容の一例を示すフローチャートである。なお、図９に示す充電制御の例では、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣは、ＯＣＶ推定法により推定される。
-Charging control during non-operation using control device-
With reference to FIG. 9, an example of the flow of processing in charging control executed by the
図９のフローチャートでは、図６のフローチャートのステップＳ１０５とステップＳ１１０の間にステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理が追加され、ステップＳ１１０とステップＳ１１５の間にステップＳ２１２の処理が追加され、ステップＳ１２０とステップＳ１２５の間にステップＳ２２３の処理が追加されている。なお、図６のフローチャートと同様の処理には、同じ記号を付し、説明を省略する。 In the flowchart of FIG. 9, the processing of steps S206 and S207 is added between step S105 and step S110 of the flowchart of FIG. 6, the processing of step S212 is added between step S110 and step S115, and the processing of step S120 and step S125 is added. The process of step S223 is added in between. Note that processes similar to those in the flowchart of FIG. 6 are denoted by the same symbols, and description thereof will be omitted.
図９に示すように、ステップＳ１０５の電圧取得処理が終了すると、処理がステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、メインコントローラ２０５は、電圧検出器２１５により検出された高電圧バッテリ１１１の開放電圧ＶＨＢを取得し、処理をステップＳ２０７に進める。
As shown in FIG. 9, when the voltage acquisition process in step S105 ends, the process advances to step S206. In step S206, the
ステップＳ２０７において、メインコントローラ２０５は、不揮発性メモリ１５２に記憶されているＳＯＣ－ＯＣＶテーブルを参照し、ステップＳ２０６で取得した高電圧バッテリ１１１の開放電圧ＶＨＢに基づいて、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣを計算する。ＳＯＣ－ＯＣＶテーブルは、開放電圧とＳＯＣの関係を規定するデータテーブルであり、実験等により予め定められている。ＳＯＣが計算されると、処理がステップＳ１１０に進む。
In step S207, the
ステップＳ１１０において、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０以下であると判定されると処理がステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２において、メインコントローラ２０５は、ステップＳ１１０の計算処理で得られたＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ以上であるか否かを判定する。メインコントローラ２０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満である場合には、充電制御無効化条件が成立したと判定し、図９のフローチャートに示す処理を終了する。一方、メインコントローラ２０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ以上である場合には、充電制御無効化条件は成立していないと判定し、処理をステップＳ１１５に進める。
If it is determined in step S110 that the voltage VB of the
このように、第２実施形態では、非稼働時充電条件が成立し、かつ、充電制御無効化条件が成立していない場合（Ｓ１１０でＹｅｓ，Ｓ２１２でＹｅｓ）には、非稼働時充電制御（Ｓ１１５～Ｓ１３０）が実行される。一方、非稼働時充電条件が成立した場合であっても、充電制御無効化条件が成立している場合（Ｓ１１０でＹｅｓ，Ｓ２１２でＮｏ）には、非稼働時充電制御が実行されない。なお、図示しないが、充電制御無効化条件が成立した場合、メインコントローラ２０５は、アラーム７５及びインジケータ７６の少なくとも一方によって、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満であることを報知させることが好ましい。さらに、メインコントローラ２０５は、通信端末７８によって、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満であることを表す情報を管理施設のサーバーに送信してもよい。
As described above, in the second embodiment, when the non-operating charging condition is satisfied and the charging control disabling condition is not satisfied (Yes in S110, Yes in S212), the non-operating charging control ( S115 to S130) are executed. On the other hand, even if the non-operating charging condition is satisfied, if the charging control disabling condition is satisfied (Yes in S110, No in S212), the non-operating charging control is not executed. Although not shown, when the charging control disabling condition is satisfied, the
ステップＳ１２０でＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１に対する起動指令の出力処理が終了すると、処理がステップＳ２２３に進む。ステップＳ２２３において、メインコントローラ２０５は、不揮発性メモリ１５２に記憶されている閾値計算用テーブルを参照し、ステップＳ２０７の計算処理で得られたＳＯＣに基づいて、変数閾値Ｎｓを計算する。変数閾値Ｎｓは、非稼働時充電制御の終了時刻を規定する。
When the process of outputting the activation command to the DC/DC
図１０は、不揮発性メモリ１５２に記憶されている閾値計算用テーブルを示す図である。図１０に示すように、閾値計算用テーブルは、ＳＯＣに比例して充電時間が長くなるように、ＳＯＣ[％]と変数閾値Ｎｓの関係が規定されたデータテーブルである。図９のステップＳ２２３において、変数閾値Ｎｓは、ＳＯＣが高くなるほど大きい値が設定され、ＳＯＣが低くなるほど小さい値が設定される。
FIG. 10 is a diagram showing a threshold calculation table stored in the
図１０に示すように、例えば、ＳＯＣがＣＡの場合には、変数閾値ＮｓはＮＳＡに設定され、ＳＯＣがＣＢの場合には、変数閾値ＮｓはＮＳＢに設定される。また、ＳＯＣがＣＬよりも小さい場合には、変数閾値Ｎｓは１に設定される。ＣＡ，ＣＢ，ＣＬの大小関係は、ＣＡ＞ＣＢ＞ＣＬである。ＮＳＡ，ＮＳＢ，１の大小関係は、ＮＳＡ＞ＮＳＢ＞１である。図９に示すように、変数閾値Ｎｓの計算処理が終了すると、処理がステップＳ１２５に進む。 As shown in FIG. 10, for example, when the SOC is CA, the variable threshold Ns is set to NSA, and when the SOC is CB, the variable threshold Ns is set to NSB. Further, when the SOC is smaller than CL, the variable threshold value Ns is set to 1. The size relationship among CA, CB, and CL is CA>CB>CL. The magnitude relationship between NSA, NSB, and 1 is NSA>NSB>1. As shown in FIG. 9, when the process of calculating the variable threshold value Ns is completed, the process proceeds to step S125.
ステップＳ１３０において、メインコントローラ２０５は、カウント変数ＮｃがステップＳ２２３の計算処理により得られた変数閾値Ｎｓであるか否かを判定する。カウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓでない場合、メインコントローラ２０５は、非稼働時充電制御が開始されてからの計測時間（カウント変数Ｎｃ×制御周期）が所定時間（変数閾値Ｎｓ×制御周期）ΔＴを経過していないと判定し、処理をステップＳ１２５に戻す。一方、カウント変数Ｎｃが変数閾値Ｎｓである場合、メインコントローラ２０５は、非稼働時充電制御が開始されてからの計測時間が所定時間ΔＴを経過したと判定し、処理をステップＳ１３５へ進める。
In step S130, the
－低電圧バッテリの電圧の時間変化－
図１１は、第２実施形態に係る低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢの時間変化を示す図である。図１１（ａ）は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＡである場合の電圧ＶＢの時間変化を示し、図１１（ｂ）は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＢである場合の電圧ＶＢの時間変化を示す。図１１において、縦軸は低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢ[Ｖ]を表し、横軸は時間Ｔ[ｓ]の経過を表している。
- Time change in voltage of low voltage battery -
FIG. 11 is a diagram showing a temporal change in the voltage VB of the
図１１に示すように、油圧ショベル１が稼働状態から非稼働状態に遷移すると、時間の経過に応じて低電圧バッテリ１０２の充電容量が低下する。低電圧バッテリ１０２の充電容量の低下に応じて、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが低下する。
As shown in FIG. 11, when the
本第２実施形態では、第１実施形態と同様、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０以下になると、非稼働時充電制御が実行され、低電圧バッテリ１０２の充電が開始される（時刻Ｔ０）。
In the second embodiment, as in the first embodiment, when the voltage VB of the
時刻Ｔ０において、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＡである場合、図１１（ａ）に示すように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１Ａまでの所定時間ΔＴＡ（＝充電終了時刻Ｔ１Ａ－充電開始時刻Ｔ０）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して高電圧バッテリ１１１から低電圧バッテリ１０２に電力が供給され、低電圧バッテリ１０２が充電される。
When the SOC of the
時刻Ｔ０において、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＢである場合、図１１（ｂ）に示すように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１Ｂまでの所定時間ΔＴＢ（＝充電終了時刻Ｔ１Ｂ－充電開始時刻Ｔ０）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して高電圧バッテリ１１１から低電圧バッテリ１０２に電力が供給され、低電圧バッテリ１０２が充電される。
When the SOC of the
図１１（ａ）に示す時刻Ｔ１Ａは高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＡのときに、Ｔ＝Ｔ０で充電を開始した場合の充電終了時刻である。図１１（ｂ）に示す時刻Ｔ１Ｂは高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＢのときに、Ｔ＝Ｔ０で充電を開始した場合の充電終了時刻である。所定時間ΔＴＡ，ΔＴＢの大小関係は、ΔＴＡ＞ΔＴＢである。つまり、充電開始時刻Ｔ０における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが高いほど、充電時間が長くなる。
Time T1A shown in FIG. 11A is the charging end time when charging is started at T=T0 when the SOC of the
－高電圧バッテリのＳＯＣの時間変化－
図１２は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣの時間変化を示す図である。図１２において、縦軸は高電圧バッテリ１１１のＳＯＣ［％］を表し、横軸は時間Ｔ［ｓ］の経過を表している。なお、図１２では、説明の便宜上、時間経過に伴うＳＯＣの変化量（低下量）を誇張して示している。ＣＡ１は、充電開始時刻Ｔ０における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＡである場合の充電終了時刻Ｔ１ＡにおけるＳＯＣである。ＣＢ１は、充電開始時刻Ｔ０における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＢである場合の充電終了時刻Ｔ１ＢにおけるＳＯＣである。ΔＣＡは、充電開始時刻Ｔ０における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＡである場合の充電時間ΔＴＡ経過後のＳＯＣの低下量である（ΔＣＡ＝ＣＡ－ＣＡ１）。ΔＣＢは、充電開始時刻Ｔ０における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＣＢである場合の充電時間ΔＴＢ経過後のＳＯＣの低下量である（ΔＣＢ＝ＣＢ－ＣＢ１）。
-Time change of SOC of high voltage battery-
FIG. 12 is a diagram showing changes in the SOC of the
充電時間ΔＴＡは充電時間ΔＴＢよりも長いため、同じ電力で高電圧バッテリ装置２０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して低電圧バッテリ１０２を充電した場合、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣの低下量ΔＣＡ，ΔＣＢの大小関係はΔＣＡ＞ΔＣＢとなる。
Since the charging time ΔTA is longer than the charging time ΔTB, when the
なお、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０を下回ったとき（時刻Ｔ０）に高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満である場合には、非稼働時充電制御が実行されない。この場合、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣの時間経過に応じた低下量は、非稼働時充電制御が実行される場合に比べて小さくなる（一点鎖線参照）。
Note that if the SOC of the
以上のように、本第２実施形態では、低電圧バッテリ１０２の充電開始時に充電の電力源となる高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに余裕がある場合には比較的長く低電圧バッテリ１０２を充電し、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに余裕が無い場合には、低電圧バッテリ１０２の充電時間を短くする。なお、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満の場合には、低電圧バッテリ１０２の充電を行わない。
As described above, in the second embodiment, if there is a margin in the SOC of the
第１実施形態では、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに関係なく、非稼働時充電制御が実行される。このため、休車期間が非常に長くなった場合、非稼働時充電制御が繰り返し行われることに起因して高電圧バッテリ１１１の性能が低下する。最悪の場合、高電圧バッテリ１１１が過放電状態となり、高電圧バッテリ１１１のメンテナンス作業（復旧作業）が必要になるおそれがある。
In the first embodiment, charging control during non-operation is executed regardless of the SOC of the
このメンテナンス作業には、例えば、高電圧バッテリ１１１の交換作業、あるいは、高電圧バッテリ１１１への給電作業がある。高電圧バッテリ１１１のメンテナンス作業では、作業者が高電圧回路９２と接触する作業となるため、作業者は注意を払いながら作業をする必要がある。また、一般的に、高電圧バッテリ１１１は低電圧バッテリ１０２に比べて交換がしにくく、交換作業に多大な工数と費用がかかる。
This maintenance work includes, for example, replacing the
これに対して、本第２実施形態に係るメインコントローラ２０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣを監視し、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０を下回ったときの高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが低いほど、非稼働時充電制御における低電圧バッテリ１０２の充電時間（所定時間ΔＴ）を短くする。したがって、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが低くなるほど、非稼働時充電制御における高電圧バッテリ１１１のＳＯＣの低下量を抑えることができる。
In contrast, the
また、メインコントローラ２０５は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが予め定められたＳＯＣ閾値ＣＬ未満の場合には、油圧ショベル１が非稼働状態であるときに、低電圧バッテリ１０２の電圧ＶＢが電圧閾値ＶＢ０を下回ったとしても、非稼働時充電制御を実行しない。このように、本第２実施形態では、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに応じて非稼働時充電制御の実行可否を決定するとともに、非稼働時充電制御を実行する場合に高電圧バッテリ１１１のＳＯＣに応じた充電時間の制御を行う。これにより、高電圧バッテリ１１１を優先的に保護し、高電圧バッテリ１１１の劣化を抑制することができる。その結果、高電圧バッテリ１１１のメンテナンス作業の頻度を低減できる。
Furthermore, when the SOC of the
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and the configurations shown in the modifications may be combined with the configurations described in the above-described embodiments, the configurations described in the different embodiments described above may be combined, or the following different embodiments may be used. It is also possible to combine the configurations described in the modified examples.
＜変形例１＞
第２実施形態に係る制御装置１００は、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣが低いほど充電時間ΔＴを短くする充電時間制御、及び、高電圧バッテリ１１１のＳＯＣがＳＯＣ閾値ＣＬ未満の場合には充電を行わない充電無効制御を実行する例について説明した。しかしながら、第２実施形態において、制御装置１００は、上記充電時間制御及び上記充電無効制御の少なくとも一方を実行しないようにしてもよい。
<
The
＜変形例２＞
上記実施形態では、油圧ショベル１の稼働及び停止（非稼働）の指示を行う操作装置が、キースイッチ７２である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。キースイッチ７２に代えて、プッシュ式の操作スイッチとしてもよい。
<
In the embodiment described above, an example has been described in which the
＜変形例３＞
上記実施形態では、電圧検出器７９が低電圧回路９１に並列してメインコントローラ１０５に接続され、メインコントローラ１０５が電圧検出器７９を用いて低電圧バッテリ１０２の電圧を検出する例について説明した。しかしながら、低電圧バッテリ１０２の電圧の検出方法はこれに限定されない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１が低電圧バッテリ１０２の電圧を検出してもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１は、検出した低電圧バッテリ１０２の電圧の情報をメインコントローラ１０５に出力する。
<
In the above embodiment, an example has been described in which the
＜変形例４＞
電動システムＥＳの構成は、上記実施形態で説明した構成に限定されない。例えば、入出力切替リレー１１２，１１３は、配電ユニット９３に設けられていてもよい。
<
The configuration of the electric system ES is not limited to the configuration described in the above embodiment. For example, the input/output switching relays 112 and 113 may be provided in the
＜変形例５＞
バッテリコントローラ１１０，２１０の機能の一部または全部をメインコントローラ１０５，２０５が備えていてもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１３１の機能の一部または全部をメインコントローラ１０５，２０５が備えていてもよい。例えば、メインコントローラ１０５，２０５は、バッテリコントローラ１１０，２１０を介すことなく入出力切替リレー１１２，１１３を制御してもよい。
<
The
＜変形例６＞
上記実施形態では、メインコントローラ１０５，２０５は、キースイッチ７２の回転操作位置がオフ位置である場合には油圧ショベル１が非稼働状態であると判定し、キースイッチ７２がオン位置である場合には油圧ショベル１が稼働状態であると判定した。しかしながら、非稼働状態であるか稼働状態であるかの判定方法はこれに限定されない。例えば、メインコントローラ１０５，２０５は、所定の機器に流れる電流の電流値に基づいて、油圧ショベル１が非稼働状態である稼働状態であるかを判定してもよい。
<
In the embodiments described above, the
＜変形例７＞
メインコントローラ１０５，２０５は、非稼働時充電制御が実行されている間、インジケータ７６を点灯させ、非稼働時充電制御が実行されていることをインジケータ７６により報知させてもよい。また、メインコントローラ１０５，２０５は、非稼働時充電制御の終了時に、通信端末７８を介して、非稼働時充電制御を実行したことを表す情報を油圧ショベル１の識別情報及び非稼働時充電制御を実行した日時とともに管理施設のサーバーに送信してもよい。
<
The
＜変形例８＞
上記実施形態において、低電圧バッテリ１０２が鉛バッテリであり、高電圧バッテリ１１１がリチウムイオンバッテリである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。低電圧バッテリ１０２及び高電圧バッテリ１１１は、ニッケル水素バッテリであってもよい。また、低電圧バッテリ１０２はリチウムイオンバッテリであってもよいし、高電圧バッテリ１１１は鉛バッテリであってもよい。
<
In the above embodiment, an example has been described in which the
＜変形例９＞
上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベル１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ、道路機械、フォークリフトなど、作業装置を備える種々の作業機械に適用することができる。また、本発明は、エンジンにより発電機を駆動し、発電機により発生する電力あるいは高電圧バッテリ１１１の電力によって電動モータを駆動させるハイブリッド式の作業機械であって、低電圧バッテリ１０２と高電圧バッテリ１１１とがＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して接続された電動システムを備えた作業機械に適用することができる。
<
In the above embodiment, an example in which the working machine is a crawler type
＜変形例１０＞
上記実施形態では、外部電源６１から電動システムＥＳに供給される電力が三相交流電力である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。外部電源６１から電動システムＥＳに供給される電力は、単相交流電力であってもよい。この場合、ブレーカー１７は、外部電源６１に合わせて単相用のブレーカーが採用される。なお、ブレーカー１７は省略してもよい。
<
In the above embodiment, an example has been described in which the power supplied from the
＜変形例１１＞
上記実施形態で説明した制御装置１００の機能は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。
<
Some or all of the functions of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態及び変形例は本発明を理解し易く説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態、変形例の構成の一部を他の実施形態、変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態、変形例の構成に他の実施形態、変形例の構成を加えることも可能である。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have. The above-described embodiments and modified examples are exemplified to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. In addition, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment or modification with the configuration of another embodiment or modification, and the configuration of one embodiment or modification can be replaced with another embodiment or modification. It is also possible to add configurations. Note that the control lines and information lines shown in the figures are those considered necessary for the explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary on the product. In reality, almost all configurations may be considered to be interconnected.
１…油圧ショベル（作業機械）、２…ブーム、３…アーム、４…バケット、５～７…油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、８…下部走行体、８ｅ…油圧モータ（油圧アクチュエータ）、１５…上部旋回体、１９…作業装置、６１…外部電源、６２…整流器、６３…インバータ、６４…電動モータ、６５…油圧ポンプ、７１…モニタ、７２…キースイッチ、７５…アラーム（報知装置）、７６…インジケータ（報知装置）、７７…充電スイッチ、７８…通信端末、７９…電圧検出器、９１…低電圧回路、９２…高電圧回路、９３…配電ユニット、１００…制御装置、１０１，２０１…高電圧バッテリ装置、１０２…低電圧バッテリ、１０３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０５，２０５…メインコントローラ、１１０，２１０…バッテリコントローラ、１１１…高電圧バッテリ（バッテリモジュール）、１１１ａ…電池セル（二次電池）、１１２，１１３…入出力切替リレー、１３１…ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部、１３２…ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部、１５１…処理装置、１５２…不揮発性メモリ（記憶装置）、１５３…揮発性メモリ（記憶装置）、１５４…入力インタフェース、１５５…出力インタフェース、２１５…電圧検出器、２１６…電流検出器、ＣＬ…ＳＯＣ閾値、ＥＳ…電動システム、Ｎｃ…カウント変数、Ｎｓ…変数閾値、Ｔ０…充電開始時刻、Ｔ１，Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂ…充電終了時刻、ＶＢ…低電圧バッテリの電圧、ＶＢ０…電圧閾値、ＶＢＬ…起動不可電圧、ＶＨＢ…開放電圧、ΔＴ，ΔＴＡ，ΔＴＢ…充電時間（所定時間） 1...Hydraulic excavator (work machine), 2...Boom, 3...Arm, 4...Bucket, 5-7...Hydraulic cylinder (hydraulic actuator), 8...Lower traveling body, 8e...Hydraulic motor (hydraulic actuator), 15...Upper part Revolving body, 19... Working device, 61... External power supply, 62... Rectifier, 63... Inverter, 64... Electric motor, 65... Hydraulic pump, 71... Monitor, 72... Key switch, 75... Alarm (notification device), 76... Indicator (notification device), 77... Charging switch, 78... Communication terminal, 79... Voltage detector, 91... Low voltage circuit, 92... High voltage circuit, 93... Power distribution unit, 100... Control device, 101, 201... High voltage Battery device, 102... Low voltage battery, 103... DC/DC converter, 105, 205... Main controller, 110, 210... Battery controller, 111... High voltage battery (battery module), 111a... Battery cell (secondary battery), 112, 113... Input/output switching relay, 131... DC/DC converter control unit, 132... DC/DC converter circuit unit, 151... Processing device, 152... Non-volatile memory (storage device), 153... Volatile memory (storage device) ), 154...Input interface, 155...Output interface, 215...Voltage detector, 216...Current detector, CL...SOC threshold, ES...Electric system, Nc...Count variable, Ns...Variable threshold, T0...Charging start time, T1, T1A, T1B...Charging end time, VB...Voltage of low voltage battery, VB0...Voltage threshold, VBL...Voltage that cannot be started, VHB...Open circuit voltage, ΔT, ΔTA, ΔTB...Charging time (predetermined time)
Claims (5)
前記制御装置は、
前記低電圧バッテリの電圧を検出し、
前記作業機械が非稼働状態であるときに、前記低電圧バッテリの電圧が予め定められた電圧閾値を下回った場合には、前記高電圧バッテリの出力電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧して前記低電圧バッテリに供給し、前記低電圧バッテリを充電するための非稼働時充電制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。 A working device, an electric motor as a drive source for the working device, a control device for controlling the electric motor, a low-voltage battery for supplying power to the control device, and a low-voltage circuit provided with the low-voltage battery. , a working machine comprising: a high-voltage battery that supplies power to the electric motor; a high-voltage circuit provided with the high-voltage battery; and a DC/DC converter provided between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit. In,
The control device includes:
detecting the voltage of the low voltage battery;
If the voltage of the low voltage battery falls below a predetermined voltage threshold while the work machine is in a non-operating state, the output voltage of the high voltage battery is stepped down by the DC/DC converter to A work machine characterized by supplying to a low voltage battery and performing non-operating charging control for charging the low voltage battery.
前記非稼働状態とは、前記高電圧回路における前記高電圧バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの接続が遮断され、前記高電圧回路から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記低電圧回路に電力が供給されていない状態である
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 1,
The non-operating state means that the connection between the high voltage battery and the DC/DC converter in the high voltage circuit is cut off, and power is supplied from the high voltage circuit to the low voltage circuit via the DC/DC converter. A working machine characterized by being in a state in which it has not been used.
前記制御装置は、前記非稼働時充電制御が開始されてからの時間を計測し、計測した時間が所定時間を経過した場合に、前記非稼働時充電制御を終了する
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 1,
The work machine is characterized in that the control device measures the time since the start of the non-operating charging control, and ends the non-operating charging control when the measured time has passed a predetermined time. .
前記制御装置は、前記高電圧バッテリのＳＯＣを監視し、前記高電圧バッテリのＳＯＣが低いほど前記所定時間を短くする
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 3,
The working machine is characterized in that the control device monitors the SOC of the high-voltage battery, and the lower the SOC of the high-voltage battery, the shorter the predetermined time is.
前記制御装置は、前記高電圧バッテリのＳＯＣを監視し、前記高電圧バッテリのＳＯＣが予め定められたＳＯＣ閾値未満の場合には、前記作業機械が非稼働状態であるときに、前記低電圧バッテリの電圧が前記電圧閾値を下回ったとしても、前記非稼働時充電制御を実行しない
ことを特徴とする作業機械。 The working machine according to claim 1,
The control device monitors the SOC of the high-voltage battery, and when the SOC of the high-voltage battery is less than a predetermined SOC threshold, the control device controls the low-voltage battery when the work machine is in a non-operating state. A working machine, wherein the non-operating charging control is not performed even if the voltage of the working machine is below the voltage threshold.
Priority Applications (1)
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| JP2022059570A JP2023150458A (en) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | working machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2023150458A true JP2023150458A (en) | 2023-10-16 |
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ID=88327065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2022059570A Pending JP2023150458A (en) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | working machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
2022
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