JP5726929B2 - 建設機械及び建設機械の制御方法 - Google Patents
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Description
下部走行体と、
該下部走行体に搭載された上部旋回体と、
該上部旋回体に搭載されたブームと、
該上部旋回体に搭載されたアームと、
該上部旋回体に搭載されたバケットとを備える建設機械であって、
前記上部旋回体に搭載されたエンジンと、
前記上部旋回体に搭載され、前記エンジンから伝達された駆動力で発電運転を行う電動発電機と、
該電動発電機を運転制御するインバータと、
該インバータに接続されたDCバスと、
該DCバスに接続された昇降圧コンバータと、
前記電動発電機により発電された電力を前記昇降圧コンバータを介して蓄積する蓄電器と、
該蓄電器の端子間電圧値を検出する電圧値検出部と、
前記蓄電器と前記昇降圧コンバータの間に通流する電流の値を検出する電流値検出部と、
前記DCバスの電圧が一定の範囲内に収まるように、前記DCバスから前記蓄電器への充電動作と前記蓄電器から前記DCバスへの放電動作を行う前記昇降圧コンバータの動作の切替制御を行う制御装置とを有し、
該制御装置は、前記電動発電機が回生動作又は力行動作を行う稼働中に、前記電動発電機の動作に対応した前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において前記電圧値検出部によって検出された電圧値と、前記電動発電機の動作に対応した前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において前記電流値検出部によって検出された電流値とに基づいて、前記蓄電器の内部抵抗値を導出する、ことを特徴とする、建設機械を提供するものである。
下部走行体と、
該下部走行体に搭載された上部旋回体と、
該上部旋回体に搭載されたブームと、
該上部旋回体に搭載されたアームと、
該上部旋回体に搭載されたバケットと、
該上部旋回体に搭載されたエンジンと、
該上部旋回体に搭載され、前記エンジンから伝達された駆動力で発電運転を行う電動発電機と、
該電動発電機を運転制御するインバータと、
該インバータに接続されたDCバスと、
該DCバスに接続された昇降圧コンバータと、
前記電動発電機により発電された電力を前記昇降圧コンバータを介して蓄積する蓄電器とを備える建設機械の制御方法であって、
前記DCバスの電圧が一定の範囲内に収まるように、前記DCバスから前記蓄電器への充電動作と前記蓄電器から前記DCバスへの放電動作を行う前記昇降圧コンバータの動作の切替制御を行い、
前記電動発電機が回生動作又は力行動作を行う稼働中に、前記電動発電機の動作に対応した前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において検出された前記蓄電器の端子間電圧値と、前記電動発電機の動作に対応した前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において検出された前記蓄電器と前記昇降圧コンバータの間に通流する電流値とに基づいて、前記蓄電器の内部抵抗値を導出する、ことを特徴とする、建設機械の制御方法を提供するものである。
実施の形態1の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置を適用したハイブリッド型建設機械の適用例について説明するにあたり、まず、図1及び図2を用いてハイブリッド型建設機械の基本構成を説明する。
図2は、実施の形態1の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置を適用したハイブリッド型建設機械の構成を表すブロック図である。この図2では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。
エンジン11は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機13の一方の入力軸に接続される。このエンジン11は、建設機械の運転中は常時運転される。
コントローラ30は、実施の形態1の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置を適用したハイブリッド型建設機械の駆動制御を行う制御装置であり、旋回駆動制御部40、及び駆動制御部120を含み、CPU(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、CPUが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。実施の形態1の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置は、このコントローラ30の一機能として実現される測定方法及び測定装置である。
このような昇降圧コンバータ100において、DCバス110を昇圧する際には、昇圧用IGBT102Aのゲート端子にPWM電圧を印加し、降圧用IGBT102Bに並列に接続されたダイオード102bを介して、昇圧用IGBT102Aのオン/オフに伴ってリアクトル101に発生する誘導起電力をDCバス110に供給する。これにより、DCバス110が昇圧される。
バッテリ19の内部抵抗値の測定は、実施の形態1の内部抵抗測定装置として機能するコントローラ30によって行われる。
Vm2=Vc2+Vr2・・・(2)
ここで、充放電の切替開始時における値Vc1と、充放電の切替終了時における値Vc2とが略同一の値であるため、Vc1=Vc2が成立するので、以下の(3)式を導出できる。
また、時刻t=t1〜t2の間におけるバッテリ19の電流値の変化分ΔIは、(4)式で表すことができる。
以上より、(3)(4)式を用いると、内部抵抗132の抵抗値Rは(5)式で導出される。
ここで、端子間電圧値Vm1及びVm2は、時刻t=t1、t2においてバッテリ電圧検出部106によって検出され、電流値I1、I2は、時刻t=t1、t2においてバッテリ電流検出部107によって検出され、すべてコントローラ30に入力される。
図8は、実施の形態2の蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置における電圧値及び電流値の処理手法を説明するための図である。この実施の形態2の蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置は、実施の形態1と同様に、図1及び図2に示すハイブリッド型建設機械に適用可能である。このため、同一又は同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
図9は、実施の形態3の蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置における電圧値及び電流値の処理手法を説明するための図である。実施の形態3では、電圧値及び電流値の処理に平均値を用いる代わりに、電圧値及び電流値の処理に最小二乗法を用いて正確な内部抵抗値を導出する点が実施の形態2と異なる。
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 減速機
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
18A、18B インバータ
19 バッテリ
21 旋回用電動機
22 レゾルバ
23 メカニカルブレーキ
24 旋回減速機
25 パイロットライン
26 操作装置
26A、26B レバー
26C ペダル
27 油圧ライン
28 油圧ライン
29 圧力センサ
30 コントローラ
31 速度指令変換部
32 駆動制御装置
40 旋回駆動制御装置
100 昇降圧コンバータ
101 リアクトル
102A 昇圧用IGBT
102B 降圧用IGBT
103 電源接続端子
104 出力端子
105 コンデンサ
106 バッテリ電圧検出部
107 バッテリ電流検出部
110 DCバス
111 DCバス電圧検出部
120 モータ
131 容量
132 内部抵抗
Claims (5)
- 下部走行体と、
該下部走行体に搭載された上部旋回体と、
該上部旋回体に搭載されたブームと、
該上部旋回体に搭載されたアームと、
該上部旋回体に搭載されたバケットとを備える建設機械であって、
前記上部旋回体に搭載されたエンジンと、
前記上部旋回体に搭載され、前記エンジンから伝達された駆動力で発電運転を行う電動発電機と、
該電動発電機を運転制御するインバータと、
該インバータに接続されたDCバスと、
該DCバスに接続された昇降圧コンバータと、
前記電動発電機により発電された電力を前記昇降圧コンバータを介して蓄積する蓄電器と、
該蓄電器の端子間電圧値を検出する電圧値検出部と、
前記蓄電器と前記昇降圧コンバータの間に通流する電流の値を検出する電流値検出部と、
前記DCバスの電圧が一定の範囲内に収まるように、前記DCバスから前記蓄電器への充電動作と前記蓄電器から前記DCバスへの放電動作を行う前記昇降圧コンバータの動作の切替制御を行う制御装置とを有し、該制御装置は、前記電動発電機が回生動作又は力行動作を行う稼働中に、前記電動発電機の動作に対応して実行させた前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において前記電圧値検出部によって検出された電圧値と、前記電動発電機の動作に対応して実行させた前記昇降圧コンバータの前記充電動作と前記放電動作の切替前後において前記電流値検出部によって検出された電流値とに基づいて、前記蓄電器の内部抵抗値を導出することを特徴とする、建設機械であって、
更に前記上部旋回体を回転させ、力行運転又は回生運転を行う旋回用電動機と、
前記DCバスに接続された該旋回用電動機を運転制御するインバータとを備え、
前記充電動作と前記放電動作は、前記電動発電機と前記旋回用電動機の運転状態に応じて切り替わることを特徴とする建設機械 - 前記昇降圧コンバータは、リアクトルと、該リアクトルに接続された昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子とを備える、請求項1に記載の建設機械。
- 前記制御装置は、前記蓄電器の充放電の切替前後の10ミリ秒以下の時間において検出された電圧値及び電流値に基づいて、前記内部抵抗値を導出する、請求項1又は2に記載の建設機械。
- 前記制御装置は、前記蓄電器の充放電の切替前後において前記蓄電器の容量の電圧値が略同一となる時刻で検出された電圧値及び電流値に基づいて、前記内部抵抗値を導出する、請求項1から3のいずれか一項に記載の建設機械。
- 前記制御装置は、前記蓄電器の充放電の切替前後において平均又は最小二乗法を用いて検出された電圧値及び電流値に基づいて、前記内部抵抗値を導出する、請求項1から4のいずれか一項に記載の建設機械。
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