JP5116787B2 - ハイブリッド型作業機械 - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Description
電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続されたDCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にするとともに、前記コンバータによる前記蓄電キャパシタへの電力の供給及び前記蓄電キャパシタからの電力の強制的な取り出しのいずれも行われていない状態で、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出するハイブリッド型作業機械。
放電電流i(t)が0になったときの蓄電キャパシタ19の端子間電圧Vc(t)は、時刻t=0の直前における端子間電圧V0よりも低い。ただし、蓄電キャパシタ19の静電容量Ccが、平滑キャパシタ105の静電容量Cdに比べて十分大きいため、蓄電キャパシタ19の端子間電圧Vc(t)の低下量は極僅かである。
図7に示したキャパシタ用電圧計106で測定される電圧Vc(t)は、下記の式で表される。
1A、1B 油圧モータ
2 旋回機構
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 キャビン
11 エンジン
12 電動発電機
13 変速機
14 メインポンプ
15 パイロットポンプ
16 高圧油圧ライン
17 コントロールバルブ
18 インバータ
19 蓄電キャパシタ
20 インバータ(第1の電気回路)
21 旋回用電動機(第1の電動機)
22 レゾルバ
23 メカニカルブレーキ
24 変速機
25 パイロットライン
26 操作装置
27、28 油圧ライン
29 圧力センサ
30 制御装置
32 始動キー
35 表示装置
100 コンバータ
101 リアクトル
102A 昇圧用IGBT
102B 降圧用IGBT
102a、102b ダイオード
105 平滑キャパシタ
106 キャパシタ用電圧計
107 キャパシタ用電流計
108 充電抵抗
111 DCバスライン用電圧計
112 温度計
115 第1のスイッチ
116 第2のスイッチ
117 第3のスイッチ
Claims (13)
- 電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続されたDCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にするとともに、前記コンバータによる蓄電キャパシタへの電力の供給及び前記蓄電キャパシタからの電力の強制的な取り出しのいずれも行われていない状態で、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出するハイブリッド型作業機械。 - 前記制御装置は、
前記第1のスイッチがオフ状態のときの前記蓄電キャパシタの端子間の電圧を測定して
第1の測定値を取得し、
前記第1のスイッチをオン状態にしたときの前記蓄電キャパシタの放電電流を測定して第2の測定値を取得し、
前記第1の測定値、及び前記第2の測定値に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出する請求項1に記載のハイブリッド型作業機械。 - さらに、前記制御装置は、
前記第1のスイッチをオン状態した時点から、第1の経過時間経過した時点における前記蓄電キャパシタからの放電電流を測定して第3の測定値を取得し、
前記第1の測定値、前記内部抵抗の算出値、前記第3の測定値、及び前記第1の経過時間に基づいて、前記蓄電キャパシタの静電容量を算出する請求項2に記載のハイブリッド型作業機械。 - 前記蓄電回路は、前記蓄電キャパシタに直列に接続された充電抵抗を含み、前記制御装置は、さらに、前記充電抵抗の抵抗値に基づいて前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出する請求項2または3に記載のハイブリッド型作業機械。
- 電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続されたDCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にした後、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出し、
前記第1のスイッチがオフ状態のときの前記蓄電キャパシタの端子間の電圧を測定して第1の測定値を取得し、
前記第1のスイッチをオン状態にしたときの前記蓄電キャパシタの放電電流を測定して第2の測定値を取得し、
前記第1の測定値、及び前記第2の測定値に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出し、
前記蓄電回路は、前記蓄電キャパシタに直列に接続された充電抵抗を含み、前記制御装置は、さらに、前記充電抵抗の抵抗値に基づいて前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出し、
さらに、前記充電抵抗の温度を測定する温度計を有し、
前記制御装置は、前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出する際に、前記充電抵抗の温度
に基づいて該充電抵抗の抵抗値を補正するハイブリッド型作業機械。 - 電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続されたDCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にした後、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出し、
さらに、前記蓄電キャパシタに直列に接続された充電抵抗と、
前記充電抵抗に並列に接続され、該充電抵抗の端子間を短絡させることができる第2のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記第1のスイッチをオン状態にした後、第2の時刻において、前記第2のスイッチを閉じて、前記充電抵抗の端子間を短絡させ、
前記第2の時刻の直前における前記蓄電キャパシタ及び前記平滑キャパシタの端子間電圧、及び前記第2の時刻の直前と直後とにおける前記蓄電キャパシタの放電電流とに基づいて、該蓄電キャパシタの内部抵抗を算出するハイブリッド型作業機械。 - 前記制御装置は、
前記第2のスイッチを閉じた後の前記蓄電キャパシタからの放電電流の減少の時定数、及び前記蓄電キャパシタの内部抵抗の算出値に基づいて、前記蓄電キャパシタの静電容量を算出する請求項6に記載のハイブリッド型作業機械。 - 電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続された
DCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にした後、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出し、
前記第1のスイッチがオフ状態のときの前記蓄電キャパシタの端子間の電圧を測定して第1の測定値を取得し、
前記第1のスイッチをオン状態にした時点から、第3の経過時間経過した第3の時刻までの前記蓄電キャパシタの放電電流の積分値である第1の積分値を取得し、
前記第3の時刻における前記蓄電キャパシタの端子間電圧を測定して第3の測定値を取得し、
前記第1の測定値、前記第1の積分値、及び前記第3の測定値に基づいて、前記蓄電キャパシタの静電容量を算出するハイブリッド型作業機械。 - 前記平滑キャパシタの静電容量をCd、前記蓄電キャパシタの静電容量の定格値をCc、内部抵抗の定格値をRc、前記第3の時刻における放電電流をi(T3)、前記第1の測定値をV0としたとき、Rc×i(T3)が、V0×(Cd/(Cc+Cd))の1/10以下になるように前記第3の時刻が選択されている請求項8に記載のハイブリッド型作業機械。
- 前記制御装置は、さらに、
前記第1のスイッチをオン状態にした後、前記第3の時刻よりも前の第4の時刻における前記蓄電キャパシタの端子間電圧及び放電電流を測定して、それぞれ第4の測定値及び第5の測定値を取得し、
前記第1のスイッチをオン状態にした時点から、前記第4の時刻までの前記蓄電キャパシタの放電電流の積分値を算出して第2の積分値とし、
前記第1の測定値、第4の測定値、第5の測定値、第2の積分値、及び前記蓄電キャパシタの算出された静電容量に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出する請求項8または9に記載のハイブリッド型作業機械。 - 前記制御装置は、
前記第1のスイッチがオフ状態のときの前記蓄電キャパシタの端子間の電圧を測定して第1の測定値を取得し、
前記第1のスイッチをオン状態にした後、第4の時刻における前記蓄電キャパシタの端子間電圧及び放電電流を測定して、それぞれ第4の測定値及び第5の測定値を取得し、
前記第1の測定値、第4の測定値及び第5の測定値に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗を算出する請求項1に記載のハイブリッド型作業機械。 - 電力の供給によって駆動される力行動作、及び電力を発生する回生動作を行う第1の電動機と、
前記第1の電動機の力行動作及び回生動作を制御する第1の電気回路と、
前記第1の電動機に電力を供給し、及び前記第1の電動機からの回生電力を蓄電する蓄電回路と、
前記第1の電気回路及び前記蓄電回路を制御する制御装置と、
前記制御装置を起動する始動キーと
を有し、
前記蓄電回路は、
前記第1の電気回路に接続され、接地線と電源線との間に平滑キャパシタが接続されたDCバスラインと、
内部抵抗を有する蓄電キャパシタと、
前記DCバスラインと前記蓄電キャパシタとを接続し、前記蓄電キャパシタから前記DCバスラインに電気エネルギを供給する放電動作、及び前記DCバスラインから前記蓄電キャパシタに電気エネルギを供給する充電動作を行うコンバータと、
前記蓄電キャパシタと前記DCバスラインとを接続する電気回路を導通させるオン状態と、遮断するオフ状態との切り替えを行う第1のスイッチと
を有し、
前記制御装置は、
前記始動キーがオンにされると、前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態にした後、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定し、測定結果に基づいて、前記蓄電キャパシタの内部抵抗及び静電容量の少なくとも一方を算出し、
前記第1のスイッチをオフ状態からオン状態に切替えた時点から、第5、第6及び第7の経過時間が経過した第5、第6及び第7の時刻において、前記蓄電キャパシタの端子間電圧、及び放電電流を測定し、
前記第5の時刻から第6の時刻までの期間、前記第5の時刻から第7の時刻までの期間、及び前記第6の時刻から第7の時刻までの期間のうち2つの期間において、前記放電電流の積分値を算出し、
測定された端子間電圧、放電電流、及び算出された積分値に基づいて、前記蓄電キャパシタの静電容量及び内部抵抗を算出するハイブリッド型作業機械。 - 前記コンバータは、リアクトル、及び前記リアクトルに並列に接続された第3のスイッチを含み、前記リアクトルに発生する誘導起電力によって前記蓄電キャパシタの充電動作及び放電動作を行い、
前記制御装置は、前記蓄電キャパシタの放電特性に関わる物理量を測定するときに、前記第3のスイッチを閉じた状態で測定を行う請求項1に記載のハイブリッド型作業機械。
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