JP6356956B2 - Hybrid construction machine - Google Patents

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誠司 石田
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Description

本発明は、モータ及びインバータ等の電動機に電力を供給する蓄電装置を備えたハイブリッド式建設機械に関する。   The present invention relates to a hybrid construction machine including a power storage device that supplies electric power to an electric motor such as a motor and an inverter.

近年、自動車においては、省エネの観点からハイブリッド式や電気式のものが普及しており、建設機械においてもハイブリッド化が進められている。一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベル等の建設機械は、軽負荷作業から重負荷作業までの全ての作業に対応できるように、最大負荷の作業を可能とする油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する大型のエンジンとを備えている。   In recent years, hybrid and electric vehicles are widely used in automobiles from the viewpoint of energy saving, and hybrids are also being promoted in construction machines. In general, a construction machine such as a hydraulic excavator that is driven by a hydraulic system drives a hydraulic pump that enables a maximum load work so that it can handle all work from light load work to heavy load work. And a large engine.

しかし、建設機械における土砂の掘削・積み込みを頻繁に行う重掘削作業等の重負荷作業は作業全体の一部であり、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業時には、エンジンの能力が余ってしまう。このことは、油圧ショベルの燃料消費量(以下、燃費と略すことがある)の低減を難しくする要因の1つである。この点に鑑みて、燃費を低減するためにエンジンを小型化すると共に、エンジンの小型化に伴う出力不足を蓄電装置と電動機とによる出力で補助(アシスト)するハイブリッド式建設機械が知られている。このハイブリッド式建設機械を構成する蓄電装置や電動機等の電気機器は、駆動回路の熱的保護や高効率運転のために適切な温度調節を必要とする。   However, heavy-duty work such as heavy excavation work that frequently digs and loads earth and sand in construction machinery is a part of the whole work, and the engine capacity is low during light-load work such as horizontal pulling to level the ground. It will remain. This is one of the factors that make it difficult to reduce the fuel consumption of the hydraulic excavator (hereinafter sometimes abbreviated as fuel efficiency). In view of this point, a hybrid construction machine is known in which the engine is downsized to reduce fuel consumption, and the output shortage due to the downsizing of the engine is assisted by the output of the power storage device and the electric motor. . Electric devices such as power storage devices and electric motors that constitute this hybrid construction machine require appropriate temperature control for thermal protection of the drive circuit and high-efficiency operation.

特に、蓄電装置は、電流制限なく使用できる上限温度がある一方で、低温時に蓄電装置の出力が低下するので、このような蓄電装置の出力低下を招くことなく、蓄電装置を使用するためには、蓄電装置を所定の温度以上に暖める必要がある。そこで、蓄電装置の温度が予め設定された温度より低いときにエンジンを作動させて暖機運転を行うと共に、電動発電機を作動させて蓄電装置を充放電させることにより、蓄電装置を発熱させるハイブリッド式建設機械の暖機方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In particular, the power storage device has an upper limit temperature that can be used without current limitation, while the output of the power storage device decreases at a low temperature. Therefore, in order to use the power storage device without incurring such a decrease in the output of the power storage device. The power storage device needs to be heated to a predetermined temperature or higher. Therefore, when the temperature of the power storage device is lower than a preset temperature, the engine is operated to perform a warm-up operation, and the motor generator is operated to charge / discharge the power storage device, thereby generating heat in the power storage device. A warming-up method for a construction machine has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−127271号公報JP 2010-127271 A

しかし、上述した特許文献1に開示された従来技術のハイブリッド式建設機械の暖機方法では、蓄電装置の充放電による自己発熱を利用して蓄電装置を暖めているので、蓄電装置に流す電流が小さければ、蓄電装置が所定の温度に達するまでに時間がかかる。そのため、その間は建設機械を動作させるのに必要とする出力を確保できない可能性があるので、建設機械による作業を即座に開始できないことが懸念されている。   However, in the warming-up method of the conventional hybrid construction machine disclosed in Patent Document 1 described above, the power storage device is warmed using self-heating due to charging / discharging of the power storage device. If it is smaller, it takes time for the power storage device to reach a predetermined temperature. Therefore, since there is a possibility that the output required to operate the construction machine during that time may not be secured, there is a concern that work by the construction machine cannot be started immediately.

一方、蓄電装置に流す電流が大きければ、蓄電装置の暖機運転に要する時間を短縮することができるが、蓄電装置に流れる電流の増加に伴って蓄電装置の負荷が高まるので、蓄電装置が劣化し易くなる。これにより、蓄電装置の交換頻度が増加する等の不都合が生じるおそれがある。   On the other hand, if the current flowing through the power storage device is large, the time required for the warm-up operation of the power storage device can be shortened. However, the load on the power storage device increases as the current flowing through the power storage device increases, so the power storage device deteriorates. It becomes easy to do. This may cause inconveniences such as an increase in the replacement frequency of the power storage device.

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができるハイブリッド式建設機械を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to provide a hybrid construction machine that can quickly warm up the power storage device and improve the life of the power storage device. is there.

上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド式建設機械は、原動機と、この原動機の動力の補助及び発電を行う電動発電機と、この電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、この蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、前記蓄電装置の電圧を計測する電圧計測部と、を備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の充放電の状態を判定する充放電状態判定部と、前記電圧計測部によって計測された電圧、前記充放電状態判定部によって判定された前記蓄電装置の充放電の状態、及び前記蓄電装置の電圧の所定の上下限値に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電流を演算する演算部と、この演算部によって演算された電流に応じて、前記蓄電装置の暖機運転中に前記蓄電装置に流す電流を制御する電流制御部と、を含み、前記演算部は、前記蓄電装置の充電時には、前記電圧計測部によって計測される電圧と前記蓄電装置の電圧の所定の上限値との偏差がゼロとなるような電流を演算し、前記蓄電装置の放電時には、前記電圧計測部によって計測される電圧と前記蓄電装置の電圧の所定の下限値との偏差がゼロとなるような電流を演算し、前記電流制御部は、車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力と前記蓄電装置の許容出力とを比較して前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、この暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a hybrid construction machine according to the present invention includes a prime mover, a motor generator that assists and generates power for the prime mover, and a power storage that transfers power between the motor generator. And a control device that controls charging / discharging of the power storage device, and a voltage measuring unit that measures a voltage of the power storage device, wherein the control device determines a charge / discharge state of the power storage device. Based on the voltage determined by the state determination unit, the voltage measurement unit, the charge / discharge state of the power storage device determined by the charge / discharge state determination unit, and the predetermined upper and lower limit values of the voltage of the power storage device, A calculation unit that calculates a current for charging and discharging the power storage device, and a current control unit that controls a current flowing through the power storage device during a warm-up operation of the power storage device according to the current calculated by the calculation unit; Including The calculation unit calculates a current such that a deviation between a voltage measured by the voltage measurement unit and a predetermined upper limit value of the voltage of the power storage device is zero when the power storage device is charged, and discharges the power storage device. Sometimes, a current is calculated such that a deviation between a voltage measured by the voltage measurement unit and a predetermined lower limit value of the voltage of the power storage device is zero, and the current control unit A warm-up operation determination unit that determines whether or not to perform a warm-up operation of the power storage device by comparing an output required of the power storage device with an allowable output of the power storage device; It is characterized in that the current flowing through the power storage device is controlled when it is determined to perform the warm-up operation of the device .

このように構成した本発明では、制御装置が、低温による蓄電装置の出力不足を解消するために蓄電装置を充放電させることにより、蓄電装置の暖機運転を行う。このとき、蓄電装置の暖機運転の時間を短縮できるように蓄電装置に流す電流を大きくしても、電圧センサによって計測された電圧、充放電状態判定部によって判定された蓄電装置の充放電の状態、及び蓄電装置の電圧の所定の上下限値に合わせて蓄電装置に流れる電流が電流制御部により蓄電装置の充放電を行うのに適切な範囲に制御されるので、蓄電装置が過充電の状態になったり、あるいは過放電の状態になることを防止することができ、蓄電装置に流れる電流の増加に伴う蓄電装置の負担を軽減することができる。これにより、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができる。   In the present invention configured as described above, the control device performs the warm-up operation of the power storage device by charging and discharging the power storage device in order to solve the shortage of output of the power storage device due to low temperature. At this time, even if the current flowing through the power storage device is increased so that the warm-up operation time of the power storage device can be shortened, the voltage measured by the voltage sensor, the charge / discharge state of the power storage device determined by the charge / discharge state determination unit The current flowing through the power storage device in accordance with the state and the predetermined upper and lower limit values of the voltage of the power storage device is controlled by the current control unit to an appropriate range for charging and discharging the power storage device. It is possible to prevent the battery from becoming a state or an overdischarged state, and the burden on the power storage device accompanying an increase in the current flowing through the power storage device can be reduced. Accordingly, the power storage device can be quickly warmed up and the life of the power storage device can be improved.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、前記演算部によって演算された電流に、0より大きく1より小さい係数を乗じた値を前記蓄電装置に流す電流として設定することを特徴としている。このように構成すると、演算部によって演算された電流に乗じる係数を適宜調整することにより、蓄電装置の暖機時間と蓄電装置の劣化との関係を考慮して蓄電装置を暖機運転させることができるので、蓄電装置に関する操作者の要望を上手く取り入れることができる。   The hybrid construction machine according to the present invention is the hybrid construction machine according to the present invention, wherein the current control unit causes the current that is calculated by the calculation unit to be multiplied by a coefficient that is greater than 0 and less than 1 and that flows through the power storage device. It is characterized by setting as. With this configuration, the power storage device can be warmed up in consideration of the relationship between the warm-up time of the power storage device and the deterioration of the power storage device by appropriately adjusting a coefficient to be multiplied by the current calculated by the calculation unit. Therefore, the operator's request regarding the power storage device can be taken in well.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、前記演算部によって演算された電流と前記蓄電装置の充放電を行う電流の制限値とを比較して前記蓄電装置に流す電流を前記制限値以下に設定することを特徴としている。このように構成すると、蓄電装置の充放電を行う電流に制限値が設定されているので、蓄電装置に流す電流を大きくしても、蓄電装置に流れる電流が過剰になることを防止することができる。これにより、蓄電装置を安定した状態で効率良く充放電させることができる。   In the hybrid construction machine according to the present invention as set forth in the invention, the current control unit compares the current calculated by the calculation unit with a limit value of a current for charging and discharging the power storage device. The current flowing through the apparatus is set to be equal to or less than the limit value. With this configuration, since a limit value is set for the current for charging and discharging the power storage device, it is possible to prevent the current flowing to the power storage device from becoming excessive even if the current flowing to the power storage device is increased. it can. Thus, the power storage device can be efficiently charged and discharged in a stable state.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記蓄電装置の温度を計測する温度計測部を備え、前記電流制御部は、前記温度計測部によって計測された温度に基づいて、前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴としている。   Further, the hybrid construction machine according to the present invention includes a temperature measurement unit that measures the temperature of the power storage device in the invention, and the current control unit is based on the temperature measured by the temperature measurement unit. A warm-up operation determination unit that determines whether or not to perform the warm-up operation of the power storage device, and a current that flows to the power storage device when the warm-up operation determination unit determines that the warm-up operation of the power storage device is performed It is characterized by control.

このように構成した本発明は、暖機運転判定部は、温度計測部によって計測された温度に基づいて、蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定し、電流制御部は、この暖機運転判定部の判定結果を受けてから蓄電装置に流す電流を制御することにより、蓄電装置の余分な充放電を回避することができる。そのため、例えば蓄電装置の温度が高く、既に蓄電装置から十分な出力を得ることができる場合には、蓄電装置の暖機運転を行わなくて済むので、暖機運転による蓄電装置の使用回数を減少させることができ、蓄電装置の寿命をより向上させることができる。   In the present invention configured as described above, the warm-up operation determination unit determines whether or not to perform the warm-up operation of the power storage device based on the temperature measured by the temperature measurement unit, and the current control unit performs the warm-up operation. By controlling the current flowing through the power storage device after receiving the determination result of the operation determination unit, excessive charging / discharging of the power storage device can be avoided. For this reason, for example, when the temperature of the power storage device is high and sufficient output can be obtained from the power storage device, the power storage device does not need to be warmed up. The life of the power storage device can be further improved.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電流制御部は、車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力と前記蓄電装置の許容出力とを比較して前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、この暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御することを特徴としている。   Further, in the hybrid construction machine according to the present invention, in the invention, the current control unit compares the output required of the power storage device with respect to the operation output of the vehicle body and the allowable output of the power storage device. A warm-up operation determination unit that determines whether or not to perform the warm-up operation of the power storage device, and a current that flows to the power storage device when the warm-up operation determination unit determines that the warm-up operation of the power storage device is performed. It is characterized by control.

このように構成した本発明は、車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が蓄電装置の許容出力以下であれば、この許容出力を取り出して車体を十分に動作させることができる。そのため、暖機運転判定部は、車体の動作出力に対して蓄電装置に要求される出力と蓄電装置の許容出力とを比較して蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定し、電流制御部は、この暖機運転判定部の判定結果を受けてから蓄電装置に流す電流を制御することにより、蓄電装置の余分な充放電を回避することができる。これにより、暖機運転による蓄電装置の使用回数を減少させることができ、蓄電装置の寿命をより向上させることができる。   In the present invention configured as described above, if the output required of the power storage device with respect to the operation output of the vehicle body is less than or equal to the allowable output of the power storage device, the allowable output can be taken out to sufficiently operate the vehicle body. . Therefore, the warm-up operation determination unit determines whether or not to perform the warm-up operation of the power storage device by comparing the output required for the power storage device with respect to the operation output of the vehicle body and the allowable output of the power storage device. The unit can avoid excessive charging / discharging of the power storage device by controlling the current flowing through the power storage device after receiving the determination result of the warm-up operation determination unit. Thereby, the frequency | count of use of the electrical storage apparatus by warm-up operation can be reduced, and the lifetime of an electrical storage apparatus can be improved more.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記蓄電装置の許容出力は、前記電圧計測部によって計測された前記蓄電装置の電圧と前記演算部によって演算された電流との積により算出されることを特徴としている。このように構成すると、電流制御部による電流の制御の過程で得られる電圧センサの計測結果と演算部の演算結果を蓄電装置の許容出力の演算に有効に活用できるので、蓄電装置の許容出力を容易に求めることができる。   In the hybrid construction machine according to the present invention, in the invention, the allowable output of the power storage device is a product of a voltage of the power storage device measured by the voltage measurement unit and a current calculated by the calculation unit. It is characterized by being calculated. According to this configuration, the measurement result of the voltage sensor obtained in the process of current control by the current control unit and the calculation result of the calculation unit can be effectively used for calculation of the allowable output of the power storage device. It can be easily obtained.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の許容出力に基づいて、車体の動作を制限する制限部を含むことを特徴としている。このように構成すると、蓄電装置の許容出力を考慮して車体の動作が制限部で制限されることにより、車体を動作させるために必要な許容出力を得るために、原動機で電動発電機の力行(駆動)/回生(発電)を急激に繰り返す過度な暖機運転が行われなくなるので、このような暖機運転に伴う原動機の燃料消費量を抑制することができる。   The hybrid construction machine according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the control device includes a limiting unit that limits the operation of the vehicle body based on an allowable output of the power storage device. With this configuration, the operation of the vehicle body is restricted by the restriction unit in consideration of the allowable output of the power storage device, so that the motor generator can be powered by the prime mover in order to obtain the allowable output necessary for operating the vehicle body. Since excessive warm-up operation in which (drive) / regeneration (power generation) is repeated rapidly is not performed, the fuel consumption of the prime mover associated with such warm-up operation can be suppressed.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、前記制限部は、前記出力設定部によって設定された出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が前記蓄電装置の許容出力より大きい場合に、車体の動作出力をこの蓄電装置の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定して車体の動作を制限することを特徴としている。このように構成すると、操作者が出力設定部によって車体の動作出力を大きく設定した場合に、蓄電装置の許容出力が暖機運転によってその車体の動作出力に対して必要とされる出力が得られるまで車体の動作が制限部により適切に規制されるが、操作者は車体を蓄電装置の許容出力の範囲内で動作させることができるので、蓄電装置の暖機運転中であっても建設機械を用いて作業を行う操作者の利便性を十分に確保することができる。   The hybrid construction machine according to the present invention may further include an output setting unit that sets an operation output of a vehicle body in the invention, and the limiting unit is connected to the power storage device with respect to the output set by the output setting unit. When the required output is larger than the allowable output of the power storage device, the vehicle body operation output is set to be equal to or lower than a preset output with respect to the allowable output of the power storage device, and the vehicle body operation is limited. Yes. With this configuration, when the operator sets the vehicle operation output to be large by the output setting unit, the allowable output of the power storage device can be obtained as the output required for the vehicle operation output by the warm-up operation. Although the operation of the vehicle body is appropriately regulated by the restriction unit, the operator can operate the vehicle body within the allowable output range of the power storage device, so the construction machine can be operated even during the warm-up operation of the power storage device. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the convenience of the operator who performs the work.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記制限部によって車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置を備えたことを特徴としている。このように構成すると、操作者は表示装置に表示された情報を確認することにより、蓄電装置の温度が原因で車体の動作が制限されていることを容易に把握することができる。これにより、蓄電装置の暖機運転が終了するまで操作者が作業を中断して待機する等の適切な対応を図ることができる。   In addition, the hybrid construction machine according to the present invention is characterized in that, in the above invention, when the operation of the vehicle body is restricted by the restriction unit, a display device that displays information related to the operation of the vehicle body is provided. If comprised in this way, the operator can grasp | ascertain easily that the operation | movement of a vehicle body is restrict | limited by the temperature of an electrical storage apparatus by confirming the information displayed on the display apparatus. Accordingly, it is possible to take appropriate measures such as the operator interrupting the work and waiting until the warm-up operation of the power storage device is completed.

また、本発明に係るハイブリッド式建設機械は、前記発明において、前記電動発電機に接続された油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置とを備え、前記制御装置は、前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたとき、前記油圧ポンプ、前記油圧アクチュエータ、及び前記バルブ装置の少なくとも一つを動作して前記蓄電装置を放電させることを特徴としている。   In the hybrid construction machine according to the present invention, the hydraulic pump connected to the motor generator, the hydraulic actuator driven by the pressure oil discharged from the hydraulic pump, and the hydraulic actuator And a valve device that controls a flow rate and a direction of the pressure oil to be operated, and when the control device determines that the warm-up operation determination unit performs the warm-up operation of the power storage device, the hydraulic pump, the hydraulic actuator And at least one of the valve devices is operated to discharge the power storage device.

このように構成した本発明は、原動機及び油圧ポンプが電動発電機の電気的な負荷となるので、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、及びバルブ装置の少なくとも一つを動作させ、油圧ポンプの駆動に対する電動発電機の消費電力量を高めることにより、蓄電装置に蓄積されたエネルギーを放電エネルギーとして効率良く解放することができる。   In the present invention configured as described above, since the prime mover and the hydraulic pump serve as an electrical load of the motor generator, at least one of the hydraulic pump, the hydraulic actuator, and the valve device is operated, and the motor generator generates power for driving the hydraulic pump. By increasing the power consumption of the machine, the energy stored in the power storage device can be efficiently released as discharge energy.

本発明のハイブリッド式建設機械によれば、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the hybrid construction machine of the present invention, the power storage device can be quickly warmed up and the life of the power storage device can be improved. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hybrid type hydraulic shovel mentioned as one Embodiment of the hybrid type construction machine which concerns on this invention. 本実施形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the principal part of the hybrid type hydraulic shovel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る温調装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the temperature control apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る蓄電装置の充電率(SOC)と許容出力との関係を蓄電装置の温度毎に示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging rate (SOC) of the electrical storage apparatus which concerns on this embodiment, and an allowable output for every temperature of an electrical storage apparatus. 本実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the controller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力を説明する図である。It is a figure explaining the vehicle body request | requirement output used for control of the controller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the vehicle body request | requirement output used for control of the controller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of the warming-up operation | movement of the electrical storage apparatus by the controller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る蓄電装置の充放電を行う電流の制限値について説明する図である。It is a figure explaining the limiting value of the current which charges / discharges the power storage device according to the present embodiment. 本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作の他の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the other example of operation | movement of the warming-up operation | movement of the electrical storage apparatus by the controller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の電流、電圧、及び充電率(SOC)の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of the electric current of the electrical storage apparatus, voltage, and a charging rate (SOC) when the electrical storage apparatus which concerns on this embodiment is warmed up. 本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の温度及び許容出力の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of the temperature of an electrical storage apparatus when an electrical storage apparatus which concerns on this embodiment is warmed up, and allowable output. 本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the allowable output of the electrical storage apparatus memorize | stored in the controller which concerns on this embodiment, and the operation output of a vehicle body. 本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the relationship between the allowable output of the electrical storage apparatus memorize | stored in the controller which concerns on this embodiment, and the operation output of a vehicle body.

以下、本発明に係るハイブリッド式建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the hybrid type construction machine which concerns on this invention is demonstrated based on figures.

図1は本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図、図2は本実施形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a hybrid hydraulic excavator cited as an embodiment of a hybrid construction machine according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the hybrid hydraulic excavator according to the present embodiment. is there.

本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態は、例えば図1に示すようにハイブリッド式油圧ショベル(以下、便宜的に油圧ショベルと呼ぶ)に適用される。この油圧ショベルは、走行体100と、この走行体100上に旋回フレーム111を介して旋回可能に設けられた旋回体110と、この旋回体110の前方に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行うフロント作業機70とを備えている。   One embodiment of a hybrid construction machine according to the present invention is applied to, for example, a hybrid hydraulic excavator (hereinafter referred to as a hydraulic excavator for convenience) as shown in FIG. This hydraulic excavator is attached to a traveling body 100, a revolving body 110 provided on the traveling body 100 via a revolving frame 111 so as to be able to swivel, and mounted in front of the revolving body 110, and is rotated in the vertical direction. And a front work machine 70 for performing excavation and the like.

フロント作業機70は、基端が旋回フレーム111に回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム71と、このブーム71の先端に回動可能に取り付けられたアーム72と、このアーム72の先端に回動可能に取り付けられたバケット73とを有している。また、フロント作業機70は、旋回体110とブーム71とを接続し、伸縮することによってブーム71を回動させるブームシリンダ71aと、ブーム71とアーム72とを接続し、伸縮することによってアーム72を回動させるアームシリンダ72aと、アーム72とバケット73とを接続し、伸縮することによってバケット73を回動させるバケットシリンダ73aとを有している。   The front work machine 70 includes a boom 71 that is pivotally attached to the revolving frame 111 and pivots in the vertical direction, an arm 72 that is pivotally attached to the tip of the boom 71, and the arm 72. The bucket 73 is rotatably attached to the tip of the bucket. Further, the front work machine 70 connects the swing body 110 and the boom 71, connects the boom cylinder 71a that rotates the boom 71 by expanding and contracting, the boom 71 and the arm 72, and expands and contracts the arm 72. The arm cylinder 72a for rotating the bucket 73 and the bucket cylinder 73a for connecting the arm 72 and the bucket 73 and rotating the bucket 73 by expanding and contracting are provided.

旋回体110は、図1、図2に示すように旋回フレーム111上の前部に設けられた運転室(キャビン)3と、旋回フレーム111上の後部の原動機室112内に設けられた原動機としてのエンジン1と、このエンジン1の燃料噴射量を調整するガバナ7と、エンジン1の実回転数を検出する回転数センサ1aと、エンジン1のトルクを検出するエンジントルクセンサ1bと、エンジン1の動力の補助及び発電を行う電動発電機としてのアシスト発電モータ2とを備えている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the revolving body 110 is a driving machine (cabin) 3 provided in the front part on the revolving frame 111 and a prime mover provided in a motor room 112 in the rear part on the revolving frame 111. The engine 1, the governor 7 for adjusting the fuel injection amount of the engine 1, the rotational speed sensor 1 a for detecting the actual rotational speed of the engine 1, the engine torque sensor 1 b for detecting the torque of the engine 1, An assist power generation motor 2 as a motor generator for assisting power generation and generating electric power is provided.

このアシスト発電モータ2は、エンジン1の駆動軸上に配置され、エンジン1との間でトルクの伝達を行う。運転室3は、車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、この出力設定部は、例えばエンジン1の回転数を調整して車体の動作出力を設定するエンジン回転数調整ダイヤル3bから成っている。このエンジン回転数調整ダイヤル3bは、運転室3内の操作者が作業内容に応じて、車体の動作出力の設定を「小出力」(軽負荷作業を行うのに適したエコノミーモード)又は「大出力」(高負荷作業を行うのに適したパワーモード)に選択するようになっている。   The assist generator motor 2 is disposed on the drive shaft of the engine 1 and transmits torque to and from the engine 1. The cab 3 includes an output setting unit that sets the operation output of the vehicle body. The output setting unit includes an engine rotation speed adjustment dial 3b that adjusts the rotation speed of the engine 1 and sets the operation output of the vehicle body, for example. Yes. The engine speed adjustment dial 3b is used by the operator in the cab 3 to set the operation output of the vehicle body to “small output” (economy mode suitable for light load work) or “large” according to the work contents. "Output" (power mode suitable for high-load work) is selected.

また、旋回体110は、アシスト発電モータ2の回転数を制御するインバータ装置9と、このインバータ装置9を介してアシスト発電モータ2との間で電力の授受を行う蓄電装置8と、上述したブームシリンダ71a、アームシリンダ72a、及びバケットシリンダ73a等の油圧アクチュエータ71a〜73aへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置12とを備えている。   Further, the swing body 110 includes an inverter device 9 that controls the number of rotations of the assist power generation motor 2, a power storage device 8 that transfers power to and from the assist power generation motor 2 via the inverter device 9, and the boom described above. And a valve device 12 that controls the flow rate and direction of pressure oil supplied to hydraulic actuators 71a to 73a such as a cylinder 71a, an arm cylinder 72a, and a bucket cylinder 73a.

旋回体110の原動機室112内には、油圧アクチュエータ71a〜73aを駆動するための油圧システム90が配置されている。この油圧システム90は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ5と、パイロット圧油を発生するパイロット油圧ポンプ6と、バルブ装置12の操作部にパイロット管路Pを介して接続され、各油圧アクチュエータ71a〜73aの所望の動作を可能とする操作装置4とを含んでいる。この操作装置4は、運転室3内に設けられており、操作者が把持して操作する操作レバー4aを有している。   A hydraulic system 90 for driving the hydraulic actuators 71 a to 73 a is disposed in the prime mover chamber 112 of the swing body 110. The hydraulic system 90 is connected to the hydraulic pump 5 serving as a hydraulic source that generates hydraulic pressure, the pilot hydraulic pump 6 that generates pilot pressure oil, and the operation unit of the valve device 12 via a pilot pipe P, and And an operation device 4 that enables a desired operation of the actuators 71a to 73a. The operating device 4 is provided in the cab 3 and has an operating lever 4a that is gripped and operated by an operator.

さらに、旋回体110は、油圧ポンプ5の容量を調整するポンプ容量調節装置10と、ガバナ7を調整してエンジン1の回転数を制御すると共に、インバータ装置9を制御してアシスト発電モータ2のトルクを制御するコントローラ11とを備えている。なお、油圧ポンプ5、油圧アクチュエータ71a〜73a、及びバルブ装置12によって油圧回路が構成されており、上述の回転数センサ1aによって検出されたエンジン1の実回転数、エンジントルクセンサ1bによって検出されたエンジン1のトルク、及び操作レバー4aの操作量等はコントローラ11に入力される。   Further, the swing body 110 adjusts the capacity of the hydraulic pump 5, and adjusts the governor 7 to control the rotational speed of the engine 1 and also controls the inverter device 9 to control the assist generator motor 2. And a controller 11 for controlling torque. The hydraulic pump 5, the hydraulic actuators 71a to 73a, and the valve device 12 constitute a hydraulic circuit. The actual rotational speed of the engine 1 detected by the above-described rotational speed sensor 1a and the engine torque sensor 1b are detected. The torque of the engine 1, the operation amount of the operation lever 4a, and the like are input to the controller 11.

そして、油圧ポンプ5はアシスト発電モータ2を介してエンジン1に接続されており、油圧ポンプ5及びパイロット油圧ポンプ6はエンジン1及びアシスト発電モータ2の駆動力で動作することにより、油圧ポンプ5から吐出された圧油はバルブ装置12に供給され、パイロット油圧ポンプ6から吐出されたパイロット圧油は操作装置4に供給される。   The hydraulic pump 5 is connected to the engine 1 via the assist power generation motor 2, and the hydraulic pump 5 and the pilot hydraulic pump 6 operate from the hydraulic pump 5 by operating with the driving force of the engine 1 and the assist power generation motor 2. The discharged pressure oil is supplied to the valve device 12, and the pilot pressure oil discharged from the pilot hydraulic pump 6 is supplied to the operating device 4.

このとき、運転室3内の操作者が操作レバー4aを操作すると、操作装置4は、操作レバー4aの操作量に応じたパイロット圧油をパイロット管路Pを介してバルブ装置12の操作部へ供給することにより、バルブ装置12内のスプールの位置がパイロット圧油によって切換えられ、油圧ポンプ5からバルブ装置12を流通した圧油が油圧アクチュエータ71a〜73aへ供給される。これにより、油圧アクチュエータ71a〜73aが油圧ポンプ5からバルブ装置12を介して供給された圧油によって駆動する。   At this time, when an operator in the cab 3 operates the operation lever 4a, the operation device 4 supplies pilot pressure oil corresponding to the operation amount of the operation lever 4a to the operation portion of the valve device 12 via the pilot pipe P. By supplying, the position of the spool in the valve device 12 is switched by the pilot pressure oil, and the pressure oil flowing through the valve device 12 from the hydraulic pump 5 is supplied to the hydraulic actuators 71a to 73a. Thereby, the hydraulic actuators 71 a to 73 a are driven by the pressure oil supplied from the hydraulic pump 5 via the valve device 12.

油圧ポンプ5は、可変容量機構として例えば斜板(図示せず)を有し、この斜板の傾斜角を調整することによって圧油の吐出流量を制御している。以下、油圧ポンプ5を斜板ポンプとして説明するが、圧油の吐出流量を制御する機能を有するものであれば、油圧ポンプ5は斜軸ポンプ等であっても良い。なお、油圧ポンプ5には図示されないが、油圧ポンプ5の吐出圧を検出する吐出圧センサ、油圧ポンプ5の吐出流量を検出する吐出流量センサ、及び斜板の傾斜角を計測する傾斜角センサが設けられており、コントローラ11は、これらの各センサから得られた油圧ポンプ5の吐出圧、吐出流量、及び斜板の傾斜角を入力して油圧ポンプ5の負荷を演算するようにしている。   The hydraulic pump 5 has, for example, a swash plate (not shown) as a variable displacement mechanism, and controls the discharge flow rate of the pressure oil by adjusting the inclination angle of the swash plate. Hereinafter, although the hydraulic pump 5 will be described as a swash plate pump, the hydraulic pump 5 may be a slant shaft pump or the like as long as it has a function of controlling the discharge flow rate of pressure oil. Although not shown in the drawing, the hydraulic pump 5 includes a discharge pressure sensor that detects the discharge pressure of the hydraulic pump 5, a discharge flow rate sensor that detects the discharge flow rate of the hydraulic pump 5, and an inclination angle sensor that measures the inclination angle of the swash plate. The controller 11 calculates the load of the hydraulic pump 5 by inputting the discharge pressure, the discharge flow rate, and the inclination angle of the swash plate obtained from these sensors.

ポンプ容量調節装置10は、コントローラ11から出力される操作信号に基づいて油圧ポンプ5の容量(押しのけ容積)を調節するものである。具体的には、ポンプ容量調節装置10は、斜板を傾転可能に支持するレギュレータ13と、コントローラ11の指令値に応じてレギュレータ13に制御圧を加える電磁比例弁14とを有し、レギュレータ13は、電磁比例弁14から制御圧を受けると、この制御圧によって斜板の傾斜角を変更することにより、油圧ポンプ5の容量(押しのけ容積)が調節され、油圧ポンプ5の吸収トルク(入力トルク)を制御することができる。   The pump capacity adjusting device 10 adjusts the capacity (displacement volume) of the hydraulic pump 5 based on an operation signal output from the controller 11. Specifically, the pump capacity adjusting device 10 includes a regulator 13 that supports the swash plate so as to be tiltable, and an electromagnetic proportional valve 14 that applies a control pressure to the regulator 13 in accordance with a command value of the controller 11. When a control pressure is received from the electromagnetic proportional valve 14, the capacity (displacement volume) of the hydraulic pump 5 is adjusted by changing the inclination angle of the swash plate by this control pressure, and the absorption torque (input) of the hydraulic pump 5 is adjusted. Torque) can be controlled.

また、エンジン1の排気通路には、エンジン1から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムが設けられ、この排気ガス浄化システムは、還元剤としての尿素から生成されたアンモニアによる排気ガス中の窒素酸化物の還元反応を促進する選択的接触還元触媒(SCR触媒)80と、尿素をエンジン1の排気通路内に添加する還元剤添加装置81と、この還元剤添加装置81へ供給する尿素を蓄える尿素タンク82と、エンジン1の排気音を消音するマフラ(消音機)83とを備えている。従って、エンジン1の排気ガスは、選択的接触還元触媒80で排気ガス中の窒素酸化物を無害な水と窒素に浄化してからマフラ83を介して大気へ放出される。   Further, an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas discharged from the engine 1 is provided in the exhaust passage of the engine 1, and this exhaust gas purification system is included in the exhaust gas by ammonia generated from urea as a reducing agent. A selective catalytic reduction catalyst (SCR catalyst) 80 for promoting the reduction reaction of nitrogen oxides, a reducing agent adding device 81 for adding urea into the exhaust passage of the engine 1, and urea supplied to the reducing agent adding device 81 And a muffler (silencer) 83 that silences the exhaust sound of the engine 1. Therefore, the exhaust gas of the engine 1 is discharged into the atmosphere through the muffler 83 after the selective catalytic reduction catalyst 80 purifies the nitrogen oxides in the exhaust gas into harmless water and nitrogen.

上述したアシスト発電モータ2、インバータ装置9、及び蓄電装置8は使用され続けることによって発熱するので、これらの機器の温度上昇を抑えるために、旋回体110は、アシスト発電モータ2、インバータ装置9、及び蓄電装置8を冷却する後述の冷却回路を備えている。ここで、蓄電装置8には電流制限がなく使用できる上限温度があるので、旋回体110には、蓄電装置8の温度が過度に高くならないように、蓄電装置8の温度を調整する温調装置が搭載されている。   Since the assist power generation motor 2, the inverter device 9, and the power storage device 8 described above generate heat as they continue to be used, the revolving unit 110 includes the assist power generation motor 2, the inverter device 9, And the below-mentioned cooling circuit which cools the electrical storage apparatus 8 is provided. Here, since the power storage device 8 has an upper limit temperature that can be used without current limitation, the revolving structure 110 adjusts the temperature of the power storage device 8 so that the temperature of the power storage device 8 does not become excessively high. Is installed.

図3は本実施形態に係る温調装置の構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the temperature control device according to the present embodiment.

図3に示すように、温調装置20は、冷却水等の機器冷却媒体を循環させて蓄電装置8を冷却する前述の冷却回路21を含み、この冷却回路21は、機器冷却媒体が内部を流通する液配管22と、この液配管22内で機器冷却媒体を循環させるポンプ23と、蓄電装置8と機器冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換部材としてのウォータジャケット24と、機器冷却媒体と外気との間で熱交換を行うラジエータ26とから構成されており、これらの各機器は液配管22によって順に環状に接続されている。なお、ラジエータ26には、外気を旋回体110内へ取り込んで機器冷却媒体等を冷却する送風用のファン27が取り付けられている。   As shown in FIG. 3, the temperature adjustment device 20 includes the above-described cooling circuit 21 that circulates a device cooling medium such as cooling water to cool the power storage device 8, and the cooling circuit 21 includes the device cooling medium inside. A liquid pipe 22 that circulates, a pump 23 that circulates an equipment cooling medium in the liquid pipe 22, a water jacket 24 as a heat exchange member that exchanges heat between the power storage device 8 and the equipment cooling medium, and equipment cooling It comprises a radiator 26 that exchanges heat between the medium and the outside air, and these devices are connected in an annular manner in order by a liquid pipe 22. The radiator 26 is provided with a blower fan 27 that takes outside air into the revolving structure 110 and cools the device cooling medium and the like.

ウォータジャケット24の出口に接続された液配管22には、機器冷却媒体の温度を計測するサーミスタや熱電対等の温度センサ(図示せず)が設けられている。この温度センサが計測した機器冷却媒体の温度信号は、コントローラ11へ出力されている。ここで、油圧ショベルは、一般に塵埃が多い場所で使用されるので、機器冷却媒体に冷却水を用いるのが好ましい。また、蓄電装置8は、塵埃や水等の異物が混入して破損することを防ぐために、保護カバー等で覆われるのが好ましい。   The liquid piping 22 connected to the outlet of the water jacket 24 is provided with a temperature sensor (not shown) such as a thermistor or a thermocouple for measuring the temperature of the equipment cooling medium. The temperature signal of the equipment cooling medium measured by this temperature sensor is output to the controller 11. Here, since the hydraulic excavator is generally used in a place with a lot of dust, it is preferable to use cooling water as a device cooling medium. In addition, the power storage device 8 is preferably covered with a protective cover or the like in order to prevent foreign matter such as dust or water from entering and being damaged.

蓄電装置8は、バッテリ又はキャパシタ等から成り、例えばウォータジャケット24に沿って直列に配置された複数の電池セル30から構成されており、これらの電池セル30は、熱伝導シート36を介してウォータジャケット24に熱結合状態で固定されている。各電池セル30は、角形形状のリチウムイオン二次電池から成っている。ただし、各電池セル30は、リチウムイオン二次電池の代わりに、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の他の電池やキャパシタであっても良い。   The power storage device 8 includes a battery, a capacitor, or the like, and includes, for example, a plurality of battery cells 30 arranged in series along the water jacket 24. These battery cells 30 are connected to the water via a heat conductive sheet 36. It is fixed to the jacket 24 in a thermally coupled state. Each battery cell 30 consists of a square-shaped lithium ion secondary battery. However, each battery cell 30 may be another battery or capacitor such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery instead of the lithium ion secondary battery.

また、蓄電装置の内部には、蓄電装置8に流れる電流を計測する電流計測部としての電流センサ31、各電池セル30の電圧を計測する電圧計測部としての電圧センサ32、及び各電池セル30の温度を計測する温度計測部としての温度センサ33がそれぞれ取り付けられている。複数のセンサを有する電圧、及び温度は、各電池セル30の電圧、及び温度の計測値から平均値、最大値、最小値を算出している。そして、コントローラ11は、電流センサ31によって計測された電流、電圧センサ32によって計測された電圧、及び温度センサ33によって計測された温度等に基づいて蓄電装置8の蓄電量を演算することにより、蓄電装置8の蓄電量を管理している。また、コントローラ11は、例えば演算した蓄電装置8の蓄電量から充電率(SOC)を算出するようにしている。   Further, inside the power storage device, a current sensor 31 as a current measurement unit that measures a current flowing through the power storage device 8, a voltage sensor 32 as a voltage measurement unit that measures the voltage of each battery cell 30, and each battery cell 30. A temperature sensor 33 is attached as a temperature measuring unit for measuring the temperature of each. For the voltage and temperature having a plurality of sensors, the average value, maximum value, and minimum value are calculated from the measured values of the voltage and temperature of each battery cell 30. Then, the controller 11 calculates the amount of power stored in the power storage device 8 based on the current measured by the current sensor 31, the voltage measured by the voltage sensor 32, the temperature measured by the temperature sensor 33, and the like. The amount of electricity stored in the device 8 is managed. Further, the controller 11 calculates a charging rate (SOC) from, for example, the calculated amount of power stored in the power storage device 8.

ウォータジャケット24は、薄板状の金属部材により形成されており、図示されないが、機器冷却媒体が内部へ流入する機器冷却媒体入口と、内部に形成され、この機器冷却媒体入口から流入した機器冷却媒体を循環させる溝と、この溝を循環した機器冷却媒体が外部へ流出する機器冷却媒体出口とを備えており、ウォータジャケット24の内部を循環する機器冷却媒体が熱伝導シート36を介して各電池セル30の熱を奪うようになっている。   The water jacket 24 is formed of a thin plate-like metal member, and although not shown, the equipment cooling medium inlet into which the equipment cooling medium flows into the inside, and the equipment cooling medium that is formed inside and flows in from the equipment cooling medium inlet. And an equipment cooling medium outlet through which the equipment cooling medium circulated through the groove flows out to the outside. The equipment cooling medium circulating inside the water jacket 24 is connected to each battery via the heat conductive sheet 36. The cell 30 is deprived of heat.

また、ウォータジャケット24は、上述したように金属部材であることから隣接する各電池セル30の間で電位差が存在する。そのため、電池セル30をウォータジャケット24に直接接触させると、大きなショート電流が流れる。電池セル30とウォータジャケット24との間に介在する熱伝導シート36は、このようなショート電流を回避する機能を有している。すなわち、熱伝導シート36は、電池セル30とウォータジャケット24とを絶縁し、かつ、電池セル30とウォータジャケット24との間で熱交換を効率良く行うものである。なお、熱伝導シート36は弾性体から成り、この弾性体として、例えばシリコン樹脂シート、熱伝導の優れたフィラーが充填されているプラスチックシート、及びマイカ等を用いるが、同様の機能を有するものであれば、他のものを用いても良い。   Moreover, since the water jacket 24 is a metal member as described above, there is a potential difference between adjacent battery cells 30. Therefore, when the battery cell 30 is brought into direct contact with the water jacket 24, a large short current flows. The heat conductive sheet 36 interposed between the battery cell 30 and the water jacket 24 has a function of avoiding such a short current. That is, the heat conductive sheet 36 insulates the battery cell 30 and the water jacket 24 and efficiently exchanges heat between the battery cell 30 and the water jacket 24. The heat conductive sheet 36 is made of an elastic body. As the elastic body, for example, a silicon resin sheet, a plastic sheet filled with a filler having excellent heat conductivity, mica, or the like is used, and the same function is used. Others may be used if they exist.

図4は本実施形態に係る蓄電装置の充電率(SOC)と許容出力との関係を蓄電装置の温度(低温度、中温度、高温度)毎に示す図、図5は本実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the charging rate (SOC) of the power storage device and the allowable output according to the present embodiment for each temperature (low temperature, medium temperature, high temperature) of the power storage device, and FIG. 5 is related to the present embodiment. It is a figure which shows the structure of a controller.

蓄電装置8は、図4に示すように低温時に許容出力が低下する。従って、許容出力を低下させることなく蓄電装置8を使用するためには、蓄電装置8を所定の温度以上に暖める必要がある。すなわち、蓄電装置8を暖機することにより、蓄電装置8を適切な温度範囲に保つ必要がある。特に、外気の温度が低い冬季における油圧ショベルの始動時等では、蓄電装置8の許容出力を高めるために作業が開始される前に蓄電装置8を予め暖機しておくと良い場合がある。そこで、コントローラ11は、蓄電装置8の充放電を制御する制御装置としての機能を有し、蓄電装置8を強制的に充放電して蓄電装置8の内部抵抗(DCR)で発熱させることにより、蓄電装置8の暖機運転を行うようにしている。   As shown in FIG. 4, the allowable output of the power storage device 8 decreases at a low temperature. Therefore, in order to use the power storage device 8 without reducing the allowable output, it is necessary to warm the power storage device 8 to a predetermined temperature or higher. That is, it is necessary to keep the power storage device 8 in an appropriate temperature range by warming up the power storage device 8. In particular, when the hydraulic excavator is started in winter when the temperature of the outside air is low, it may be preferable to warm up the power storage device 8 in advance before starting work in order to increase the allowable output of the power storage device 8. Therefore, the controller 11 has a function as a control device that controls charging / discharging of the power storage device 8, and forcibly charges and discharges the power storage device 8 to generate heat with the internal resistance (DCR) of the power storage device 8. The power storage device 8 is warmed up.

具体的には、コントローラ11は、図5に示すように蓄電装置8の充放電の状態を判定する充放電状態判定部11aと、電圧センサ32によって計測された電圧、充放電状態判定部11aによって判定された蓄電装置8の充放電の状態、及び蓄電装置8の電圧の所定の上下限値に基づいて、蓄電装置8の充放電を行う電流を演算する演算部11bと、この演算部11bによって演算された電流に応じて、蓄電装置8の暖機運転中に蓄電装置8に流す電流を制御する電流制御部11cとを含んでいる。なお、蓄電装置8の電圧の所定の上下限値は、電池セル30の電圧上限値Vmax及び電圧下限値Vminとして、電池セル仕様又は油圧ショベルのシステム仕様により予め定められている。   Specifically, as shown in FIG. 5, the controller 11 includes a charge / discharge state determination unit 11 a that determines the charge / discharge state of the power storage device 8, a voltage measured by the voltage sensor 32, and a charge / discharge state determination unit 11 a. Based on the state of charge / discharge of the determined power storage device 8 and a predetermined upper and lower limit value of the voltage of the power storage device 8, a calculation unit 11b that calculates a current for charging / discharging the power storage device 8 and the calculation unit 11b A current control unit 11c that controls a current that flows through the power storage device 8 during the warm-up operation of the power storage device 8 according to the calculated current is included. The predetermined upper and lower limit values of the voltage of the power storage device 8 are determined in advance as the voltage upper limit value Vmax and the voltage lower limit value Vmin of the battery cell 30 according to the battery cell specification or the hydraulic excavator system specification.

また、コントローラ11は、温度センサ33によって計測された温度に基づいて、蓄電装置8の暖機運転を行うかどうかを判定する第1の暖機運転判定部11dと、車体の動作出力に対して蓄電装置8に要求される出力(以下、便宜的に車体要求出力と呼ぶ)と蓄電装置8の許容出力とを比較して蓄電装置8の暖機運転を行うかどうかを判定する第2の暖機運転判定部11eと、蓄電装置8の許容出力に基づいて、車体の動作を制限する制限部11fとを含んでいる。さらに、運転室3は、この制限部11fによって車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置としてのモニタ3aを備えている。   In addition, the controller 11 determines the first warm-up operation determination unit 11d that determines whether or not to perform the warm-up operation of the power storage device 8 based on the temperature measured by the temperature sensor 33, and the operation output of the vehicle body. A second warm-up that determines whether or not the warm-up operation of the power storage device 8 is performed by comparing an output required for the power storage device 8 (hereinafter referred to as a vehicle body required output for convenience) and an allowable output of the power storage device 8. A machine operation determination unit 11e and a restriction unit 11f that restricts the operation of the vehicle body based on the allowable output of the power storage device 8 are included. Furthermore, the cab 3 includes a monitor 3a as a display device that displays information related to the operation of the vehicle body when the operation of the vehicle body is restricted by the restriction unit 11f.

図6は本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力を説明する図、図7は本実施形態に係るコントローラの制御に用いられる車体要求出力の他の例を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a vehicle body required output used for control of the controller according to the present embodiment, and FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the vehicle body required output used for control of the controller according to the present embodiment.

ここで、車体要求出力は、例えば図6に示すようにエンジン回転数調整ダイヤル3bによって設定された車体の動作出力が「小出力」のとき、所定の出力値P0に設定され、エンジン回転数調整ダイヤル3bによって設定された車体の動作出力が「大出力」のとき、前述の出力値P0より大きい所定の出力値P1(>P0)に設定されるようになっている。   Here, the vehicle body required output is set to a predetermined output value P0 when the vehicle body operation output set by the engine rotation speed adjustment dial 3b is “small output” as shown in FIG. When the operation output of the vehicle body set by the dial 3b is “high output”, it is set to a predetermined output value P1 (> P0) larger than the output value P0 described above.

なお、車体要求出力は、車体の動作に対してアシスト発電モータ2を駆動するのに必要とされる出力に応じて設定しても良い。例えば、図7に示すようにエンジン1を始動するためにアシスト発電モータ2を駆動するときの車体要求出力を「小出力」であるP0、走行体100を動作させるためにアシスト発電モータ2を駆動するときの車体要求出力を「中出力」であるP3(>P0)、フロント作業機70を動作させるためにアシスト発電モータ2を駆動するときの車体要求出力を「大出力」であるP4(>P3)に設定しても良い。この場合には、コントローラ11が油圧ショベルの始動時間、及び運転室3内の操作レバー4aの操作位置により車体の動作を判断するようにしている。   The vehicle body required output may be set according to the output required to drive the assist power generation motor 2 with respect to the operation of the vehicle body. For example, as shown in FIG. 7, when the assist generator motor 2 is driven to start the engine 1, the required output of the vehicle body is “small output” P0, and the assist generator motor 2 is driven to operate the traveling body 100. P3 (> P0), which is a “medium output” when the vehicle body required output is set to P4 (> P0), which is a “large output”, when the assist generator motor 2 is driven to operate the front work machine 70. P3) may be set. In this case, the controller 11 determines the operation of the vehicle body from the start time of the hydraulic excavator and the operation position of the operation lever 4a in the cab 3.

次に、本実施形態に係る温調装置20の運転動作について図3を参照して説明する。   Next, the operation | movement operation | movement of the temperature control apparatus 20 which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIG.

蓄電装置8の温度調整は、蓄電装置8の熱が伝達された機器冷却媒体をラジエータ26により冷却する場合、及び後述するように蓄電装置8の充放電により暖機する場合があり、温調装置20の動作は蓄電装置8の温度に応じて変化する。温調装置20は、温度センサ33によって計測された蓄電装置8の温度が所定の温度T1より高いとき、冷却回路21のポンプ23を駆動させることにより、ポンプ23から吐出された機器冷却媒体をウォータジャケット24及びラジエータ26に循環させる。   The temperature adjustment of the power storage device 8 may be performed when the equipment cooling medium to which the heat of the power storage device 8 is transferred is cooled by the radiator 26, or may be warmed up by charging / discharging of the power storage device 8 as described later. The operation 20 changes in accordance with the temperature of the power storage device 8. When the temperature of the power storage device 8 measured by the temperature sensor 33 is higher than a predetermined temperature T1, the temperature adjustment device 20 drives the pump 23 of the cooling circuit 21 to thereby cool the equipment cooling medium discharged from the pump 23. Circulate through the jacket 24 and the radiator 26.

このとき、蓄電装置8で発生した熱は、ウォータジャケット24内を流通する機器冷却媒体に伝わるので、ウォータジャケット24内で暖められた機器冷却媒体は、ラジエータ26に供給されて冷却される。なお、蓄電装置8の温度を制御するためには、ポンプ23から吐出される機器冷却媒体の流量又はファン27によって送風される外気の風量を調整すれば良い。   At this time, the heat generated in the power storage device 8 is transferred to the equipment cooling medium circulating in the water jacket 24, so that the equipment cooling medium warmed in the water jacket 24 is supplied to the radiator 26 and cooled. In order to control the temperature of the power storage device 8, the flow rate of the equipment cooling medium discharged from the pump 23 or the air volume of the outside air blown by the fan 27 may be adjusted.

具体的には、温度センサ33によって計測された蓄電装置8の温度が目標温度より高い場合には、ポンプ23から吐出される機器冷却媒体の流量を増加させたり、あるいはファン27によって送風される外気の風量を増加させれば良い。一方、温度センサ33によって計測された蓄電装置8の温度が目標温度より低い場合には、ポンプ23から吐出される機器冷却媒体の流量を減少させたり、あるいはファン27によって送風される外気の風量を減少させれば良い。   Specifically, when the temperature of the power storage device 8 measured by the temperature sensor 33 is higher than the target temperature, the flow rate of the equipment cooling medium discharged from the pump 23 is increased, or the outside air blown by the fan 27 It is sufficient to increase the air volume. On the other hand, when the temperature of the power storage device 8 measured by the temperature sensor 33 is lower than the target temperature, the flow rate of the equipment cooling medium discharged from the pump 23 is decreased, or the air volume of the outside air blown by the fan 27 is reduced. Reduce it.

次に、本実施形態に係るコントローラ11による蓄電装置8の暖機運転の動作について図8を参照して説明する。なお、蓄電装置8の暖機運転が行われている間、コントローラ11は、蓄電装置8の熱がウォータジャケット24により機器冷却媒体へ逃げるのを防ぐために、温調装置20のポンプ23の動作を停止している。また、電流センサ31及び電圧センサ33は、所定の時間毎に蓄電装置8の電流及び電圧をそれぞれ計測するようにしている。   Next, the warm-up operation of the power storage device 8 by the controller 11 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. During the warm-up operation of the power storage device 8, the controller 11 operates the pump 23 of the temperature control device 20 in order to prevent the heat of the power storage device 8 from escaping to the equipment cooling medium by the water jacket 24. It has stopped. In addition, the current sensor 31 and the voltage sensor 33 measure the current and voltage of the power storage device 8 at predetermined time intervals, respectively.

図8は本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作を説明するフローチャート、図9は本実施形態に係る蓄電装置の充放電を行う電流の制限値について説明する図である。図10は本実施形態に係るコントローラによる蓄電装置の暖機運転の動作の他の例を説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the warm-up operation of the power storage device by the controller according to this embodiment, and FIG. 9 is a diagram for explaining the current limit value for charging and discharging the power storage device according to this embodiment. FIG. 10 is a flowchart illustrating another example of the warm-up operation of the power storage device by the controller according to the present embodiment.

まず、コントローラ11の第1の暖機運転判定部11dは、温度センサ33によって計測された温度が所定の温度T2以下であるかどうか判断する((ステップ(以下、Sと記す)201)。このとき、第1の暖機運転判定部11dは、温度センサ33によって計測された温度が所定の温度T2より大きいと判断すると(S201/NO)、蓄電装置8の暖機運転を行わないと判定し、S201からの動作が繰り返される(S208)。   First, the first warm-up operation determination unit 11d of the controller 11 determines whether or not the temperature measured by the temperature sensor 33 is equal to or lower than a predetermined temperature T2 ((step (hereinafter referred to as S) 201). When the first warm-up operation determination unit 11d determines that the temperature measured by the temperature sensor 33 is higher than the predetermined temperature T2 (S201 / NO), the first warm-up operation determination unit 11d determines not to perform the warm-up operation of the power storage device 8. , The operation from S201 is repeated (S208).

このように、蓄電装置8の温度が高く、既に蓄電装置8から十分な出力を得ることができる場合には、蓄電装置8の暖機運転を行う必要がないので、蓄電装置8の余分な充放電を回避することができる。これにより、暖機運転による蓄電装置8の使用回数を減少させることができるので、蓄電装置8の劣化により内部抵抗(DCR)が増加することを抑制でき、蓄電装置8の性能を長期に渡って維持することができる。   As described above, when the temperature of the power storage device 8 is high and a sufficient output can be obtained from the power storage device 8, it is not necessary to perform the warm-up operation of the power storage device 8. Discharging can be avoided. Thereby, since the frequency | count of use of the electrical storage apparatus 8 by warm-up operation can be decreased, it can suppress that an internal resistance (DCR) increases by deterioration of the electrical storage apparatus 8, and can perform the performance of the electrical storage apparatus 8 over a long term. Can be maintained.

S201において、第1の暖機運転判定部11dは、温度センサ33によって計測された温度が所定の温度T2以下であると判断すると(S201/YES)、蓄電装置8の暖機運転を行うと判定し、コントローラ11の第2の暖機運転判定部11eは、車体要求出力が蓄電装置8の許容出力より大きいかどうか比較する(S202)。このとき、第2の暖機運転判定部11eは、車体要求出力が蓄電装置8の許容出力以下であると判断すると(S202/NO)、蓄電装置8の暖機運転を行わないと判定し、S201からの動作が繰り返される(S208)。このように、車体要求出力が蓄電装置8の許容出力以下であれば、この許容出力を取り出して車体を十分に動作させることができるので、蓄電装置8の余分な充放電を回避することができ、上述した第1の暖機運転判定部11eによって蓄電装置8の暖機運転を行わないと判定された場合と同様の効果を得ることができる。   In S201, when the first warm-up operation determination unit 11d determines that the temperature measured by the temperature sensor 33 is equal to or lower than the predetermined temperature T2 (S201 / YES), the first warm-up operation determination unit 11d determines to perform the warm-up operation of the power storage device 8. Then, the second warm-up operation determination unit 11e of the controller 11 compares whether the vehicle body required output is larger than the allowable output of the power storage device 8 (S202). At this time, if the second warm-up operation determination unit 11e determines that the vehicle body required output is equal to or less than the allowable output of the power storage device 8 (S202 / NO), the second warm-up operation determination unit 11e determines that the warm-up operation of the power storage device 8 is not performed. The operation from S201 is repeated (S208). Thus, if the vehicle body required output is less than or equal to the allowable output of the power storage device 8, the allowable output can be taken out and the vehicle body can be operated sufficiently, so that excessive charging / discharging of the power storage device 8 can be avoided. The same effect as that obtained when the above-described first warm-up operation determination unit 11e determines not to perform the warm-up operation of the power storage device 8 can be obtained.

一方、S202において、第2の暖機運転判定部11eは、車体要求出力が蓄電装置8の許容出力より大きいと判断すると(S202/YES)、蓄電装置8の暖機運転を行うと判定し、コントローラ11の充放電状態判定部11aは、蓄電装置8の充放電の状態を判定する。本実施形態では、充放電状態判定部11aは、蓄電装置8の充電率(SOC)に応じて、蓄電装置8を充電するのか、あるいは放電するのかどうかを判定する。   On the other hand, when the second warm-up operation determination unit 11e determines in S202 that the vehicle body required output is larger than the allowable output of the power storage device 8 (S202 / YES), the second warm-up operation determination unit 11e determines that the power storage device 8 is to be warmed up. The charge / discharge state determination unit 11 a of the controller 11 determines the charge / discharge state of the power storage device 8. In the present embodiment, the charge / discharge state determination unit 11a determines whether the power storage device 8 is charged or discharged according to the charging rate (SOC) of the power storage device 8.

例えば、充電中の蓄電装置8の充電率(SOC)が上限値に到達するとき、充放電状態判定部11aは、蓄電装置8が充電状態から放電状態へ切り換わるように蓄電装置8を放電すると判定し、放電中の蓄電装置8の充電率(SOC)が下限値に到達するとき、充放電状態判定部11aは、蓄電装置8が放電状態から充電状態へ切り換わるように蓄電装置8を充電すると判定する。コントローラ11は、このような充放電状態判定部11aによる判定結果を受けて蓄電装置8の充電率(SOC)が上限値と下限値の範囲内に収まるように蓄電装置8を充放電させる(S203)。   For example, when the charging rate (SOC) of the power storage device 8 being charged reaches an upper limit value, the charge / discharge state determination unit 11a discharges the power storage device 8 so that the power storage device 8 switches from the charge state to the discharge state. When the charging rate (SOC) of the power storage device 8 being discharged reaches the lower limit value, the charge / discharge state determination unit 11a charges the power storage device 8 so that the power storage device 8 switches from the discharge state to the charge state. Judge that. In response to the determination result by the charge / discharge state determination unit 11a, the controller 11 charges and discharges the power storage device 8 so that the charging rate (SOC) of the power storage device 8 falls within the range between the upper limit value and the lower limit value (S203). ).

そして、コントローラ11の演算部11bは、電圧センサ32によって計測された電圧、S203において充放電状態判定部11aによって判定された蓄電装置8の充放電の状態、及び蓄電装置8の電圧の所定の上下限値Vmax,Vminに基づいて、蓄電装置8の充放電を行う電流を演算する。ここで、蓄電装置8に負荷を接続した状態における1個の電池セル30の端子間電圧である閉路電圧(CCV)をV1、蓄電装置8に負荷を接続していない状態における1個の端子間電圧である開路電圧(OCV)をV2、蓄電装置8の内部抵抗(DCR)をr、蓄電装置8に流れる電流をIとすると、次の数式が成り立つ。
Then, the calculation unit 11b of the controller 11 obtains a predetermined value of the voltage measured by the voltage sensor 32, the charge / discharge state of the power storage device 8 determined by the charge / discharge state determination unit 11a in S203, and the voltage of the power storage device 8. Based on the lower limit values Vmax and Vmin, a current for charging / discharging the power storage device 8 is calculated. Here, the closed circuit voltage (CCV) which is the voltage between the terminals of one battery cell 30 in a state where a load is connected to the power storage device 8 is V1, and between one terminal in a state where the load is not connected to the power storage device 8 When the open circuit voltage (OCV), which is a voltage, is V2, the internal resistance (DCR) of the power storage device 8 is r, and the current flowing through the power storage device 8 is I, the following equation is established.

蓄電装置8の各電池セル30の電圧は、これらの電圧上限値Vmaxと電圧下限値Vminの範囲に設定される必要があるので、充電時の電流Iを正の値とすると、閉路電圧(CCV)V1が電圧上限値Vmaxより小さくなる電流Iに設定する必要がある。一方、放電時の電流Iを負の値とすると、閉路電圧(CCV)V1が電圧下限値Vminより大きくなる電流Iに設定する必要がある。   Since the voltage of each battery cell 30 of the power storage device 8 needs to be set in a range between these voltage upper limit value Vmax and voltage lower limit value Vmin, if the current I during charging is a positive value, the closed circuit voltage (CCV ) It is necessary to set the current I to be smaller than the voltage upper limit value Vmax. On the other hand, if the current I during discharge is a negative value, the closed circuit voltage (CCV) V1 needs to be set to a current I that is greater than the voltage lower limit value Vmin.

上述の数式1に示される開路電圧(OCV)V2は電池セル30の温度と充電率(SOC)により変化し、内部抵抗(DCR)rも電池セル30の温度と充電率(SOC)により変化する。特に、内部抵抗(DCR)rは、低温時に大きくなるので、閉路電圧(CCV)V1を電圧上限値Vmaxより小さく、電圧下限値Vminより大きくする電流Iは小さくなる。すなわち、電流Iは、低温ほど小さく、高温ほど大きくなる。なお、蓄電装置8の充放電の状態によって蓄電装置8に流す電流は異なる。   The open circuit voltage (OCV) V2 expressed by the above equation 1 varies depending on the temperature and the charging rate (SOC) of the battery cell 30, and the internal resistance (DCR) r also varies depending on the temperature and the charging rate (SOC) of the battery cell 30. . In particular, since the internal resistance (DCR) r becomes large at low temperatures, the current I that makes the closed circuit voltage (CCV) V1 smaller than the voltage upper limit value Vmax and smaller than the voltage lower limit value Vmin becomes smaller. That is, the current I is smaller at lower temperatures and larger at higher temperatures. Note that the current flowing through the power storage device 8 varies depending on the charge / discharge state of the power storage device 8.

本実施形態では、演算部11bは、蓄電装置8の充電時には所定の時間毎に電圧センサ32によって計測される閉路電圧(CCV)と電圧上限値Vmaxとの差からPI制御により蓄電装置8の充電を行う電流を導出する。すなわち、演算部11bは、閉路電圧(CCV)と電圧上限値Vmaxとの偏差がゼロとなるような電流を求めるようにしている。   In the present embodiment, the calculation unit 11b charges the power storage device 8 by PI control from the difference between the closed circuit voltage (CCV) measured by the voltage sensor 32 and the voltage upper limit value Vmax every predetermined time when the power storage device 8 is charged. To derive the current. That is, the calculation unit 11b obtains a current such that the deviation between the closed circuit voltage (CCV) and the voltage upper limit value Vmax is zero.

また、演算部11bは、蓄電装置8の放電時には所定の時間毎に電圧センサ32によって計測される閉路電圧(CCV)と電圧下限値Vminとの差からPI制御により蓄電装置8の放電を行う電流を導出する。すなわち、演算部11bは、閉路電圧(CCV)と電圧下限値Vminとの偏差がゼロとなるような電流を求めるようにしている。   In addition, when the power storage device 8 is discharged, the arithmetic unit 11b discharges the power storage device 8 by PI control from the difference between the closed circuit voltage (CCV) measured by the voltage sensor 32 at a predetermined time and the voltage lower limit value Vmin. Is derived. That is, the calculation unit 11b obtains a current such that the deviation between the closed circuit voltage (CCV) and the voltage lower limit value Vmin is zero.

ここで、演算部11bによる電流の演算は、上述の数式(1)を用いて行うことも考えられるが、数式(1)には開路電圧(OCV)及び内部抵抗(DCR)が含まれており、この内部抵抗(DCR)は蓄電装置8の劣化によって大きくなるので、油圧ショベルに搭載された状態では通常計測されない。そのため、蓄電装置8の充放電を行う電流の演算に数式(1)を用いると、蓄電装置8が劣化したときの内部抵抗(DCR)を推定しなければならないので、仮に内部抵抗(DCR)を実際よりも小さいと誤って推定した場合には、蓄電装置8に電流Iを流しすぎ、閉路電圧(CCV)が電圧上限値Vmaxより大きく、あるいは電圧下限値Vminより小さくなる可能性がある。従って、上述した本実施形態に係る演算部11bによるPI制御を用いた電流の演算が適している。   Here, the calculation of the current by the calculation unit 11b may be performed using the above formula (1), but the formula (1) includes an open circuit voltage (OCV) and an internal resistance (DCR). Since the internal resistance (DCR) increases due to deterioration of the power storage device 8, it is not normally measured when mounted on a hydraulic excavator. Therefore, if Formula (1) is used for the calculation of the current for charging / discharging the power storage device 8, the internal resistance (DCR) when the power storage device 8 deteriorates must be estimated. If it is erroneously estimated that it is smaller than the actual value, the current I may flow too much through the power storage device 8, and the closed circuit voltage (CCV) may be larger than the voltage upper limit value Vmax or smaller than the voltage lower limit value Vmin. Therefore, the calculation of current using PI control by the calculation unit 11b according to the present embodiment described above is suitable.

また、コントローラ11の演算部11bは、蓄電装置8の許容出力を、例えば電圧センサ32によって計測された蓄電装置8の電圧と、演算した電流との積により算出している。これにより、電圧センサ32の計測結果と演算部11bの演算結果を蓄電装置8の許容出力の演算に有効に活用することができるので、蓄電装置8の許容出力を容易に求めることができる。従って、コントローラ11による蓄電装置8の暖機運転の制御動作を円滑に実行することができる。なお、演算部11bは、蓄電装置8の許容出力を、電圧センサ32によって計測された蓄電装置8の電圧と、演算した電流との積により算出する代わりに、例えば蓄電装置8の温度及び充電率(SOC)に対して蓄電装置8の許容出力が予め設定された関係をマップとして記憶し、この関係に温度センサ33によって計測された温度及びコントローラ11によって算出された充電率(SOC)を適用して蓄電装置8の許容出力を求めても良い。   The calculation unit 11b of the controller 11 calculates the allowable output of the power storage device 8 by, for example, the product of the voltage of the power storage device 8 measured by the voltage sensor 32 and the calculated current. Thereby, since the measurement result of the voltage sensor 32 and the calculation result of the calculation unit 11b can be effectively used for the calculation of the allowable output of the power storage device 8, the allowable output of the power storage device 8 can be easily obtained. Therefore, the control operation of the warm-up operation of the power storage device 8 by the controller 11 can be executed smoothly. The calculation unit 11b does not calculate the allowable output of the power storage device 8 by the product of the voltage of the power storage device 8 measured by the voltage sensor 32 and the calculated current, for example, the temperature and the charging rate of the power storage device 8 (SOC) stores a relationship in which the allowable output of the power storage device 8 is set in advance as a map, and applies the temperature measured by the temperature sensor 33 and the charging rate (SOC) calculated by the controller 11 to this relationship. Thus, the allowable output of the power storage device 8 may be obtained.

次に、コントローラ11の電流制御部11cは、S204において演算部11bによって演算された電流と蓄電装置8の充放電を行う電流の制限値Ilimitとを比較して蓄電装置8に流す電流をこの制限値Ilimit以下に設定する。具体的には、制限値Ilimitは、例えば図9に示すように蓄電装置8の温度が所定の温度T3以上であるときに、所定の電流I1に設定されており、電流制御部11cは、演算部11bによって演算された電流の絶対値が蓄電装置8の充放電を行う電流の制限値I1より小さいかどうかを判断する(S205)。   Next, the current control unit 11c of the controller 11 compares the current calculated by the calculation unit 11b in S204 with the current limit value Ilimit for charging / discharging the power storage device 8 to limit the current flowing to the power storage device 8. Set below the value Ilimit. Specifically, the limit value Ilimit is set to a predetermined current I1 when the temperature of the power storage device 8 is equal to or higher than a predetermined temperature T3, for example, as shown in FIG. It is determined whether the absolute value of the current calculated by the unit 11b is smaller than a current limit value I1 for charging / discharging the power storage device 8 (S205).

このとき、電流制御部11cは、演算部11bによって演算された電流の絶対値が蓄電装置8の充放電を行う電流の制限値I1以上であると判断すると(S205/NO)、例えば蓄電装置8に流す電流を制限値I1に設定して暖機運転を行い(S207)、S201からの動作が繰り返される(S208)。従って、S204において演算部11bによって演算された電流が大きくなっても、暖機運転中に蓄電装置8に流す電流は制限値I1に抑えられるので、蓄電装置8に流れる電流が過剰になることを防止することができる。これにより、蓄電装置8を安定した状態で効率良く充放電させることができる。   At this time, if the current control unit 11c determines that the absolute value of the current calculated by the calculation unit 11b is equal to or greater than the current limit value I1 for charging / discharging the power storage device 8 (S205 / NO), for example, the power storage device 8 The warming-up operation is performed by setting the current to be supplied to the limit value I1 (S207), and the operation from S201 is repeated (S208). Therefore, even if the current calculated by the calculation unit 11b in S204 increases, the current flowing through the power storage device 8 during the warm-up operation is suppressed to the limit value I1, and therefore the current flowing through the power storage device 8 becomes excessive. Can be prevented. Thereby, the electrical storage apparatus 8 can be charged / discharged efficiently in a stable state.

一方、電流制御部11cは、演算部11bによって演算された電流の絶対値が蓄電装置8の充放電を行う電流の制限値I1より小さいと判断すると(S205/YES)、演算部11bによって演算された電流に0より大きく1より小さい係数α(0<α<1)を乗じた値を蓄電装置8に流す電流Iとして設定して暖機運転を行い(S206)、S201からの動作が繰り返される(S208)。   On the other hand, when current control unit 11c determines that the absolute value of the current calculated by calculation unit 11b is smaller than current limit value I1 for charging / discharging power storage device 8 (S205 / YES), calculation is performed by calculation unit 11b. A value obtained by multiplying the measured current by a coefficient α greater than 0 and smaller than 1 (0 <α <1) is set as the current I flowing through the power storage device 8 to perform warm-up operation (S206), and the operations from S201 are repeated. (S208).

ここで、上述の係数αが大きいときには、蓄電装置8に流す電流Iが大きくなることを意味しており、蓄電装置8の暖機時間を短く設定することができるが、蓄電装置8の負担が大きくなる。一方、係数αが小さいときには、蓄電装置8に流す電流Iが小さくなることを意味しており、蓄電装置8の負担を減少させることができるが、蓄電装置8の暖機時間が長くなる。そのため、油圧ショベルの使用環境や条件に応じて係数αを適宜調整することにより、蓄電装置8の暖機運転に伴う長所と短所のバランスを自由に設定することができる。これにより、油圧ショベルを使用する操作者に対して優れた利便性を提供することができる。   Here, when the coefficient α is large, it means that the current I flowing through the power storage device 8 is large, and the warm-up time of the power storage device 8 can be set short. growing. On the other hand, when the coefficient α is small, it means that the current I flowing through the power storage device 8 is small, and the burden on the power storage device 8 can be reduced, but the warm-up time of the power storage device 8 becomes long. Therefore, the balance between the advantages and disadvantages associated with the warm-up operation of the power storage device 8 can be freely set by appropriately adjusting the coefficient α according to the use environment and conditions of the hydraulic excavator. Thereby, it is possible to provide excellent convenience to an operator who uses the hydraulic excavator.

本実施形態では、S206又はS207において蓄電装置8の暖機運転中に油圧回路を構成する油圧ポンプ5、油圧アクチュエータ71a〜73a、及びバルブ装置12の少なくとも一つを動作して蓄電装置8を放電させるようにしている。具体的には、エンジン1及び油圧ポンプ5はアシスト発電モータ2に機械的に接続されているので、これらのエンジン1及び油圧ポンプ5がアシスト発電モータ2の電気的な負荷となる。   In the present embodiment, at least one of the hydraulic pump 5, the hydraulic actuators 71a to 73a, and the valve device 12 constituting the hydraulic circuit is operated during the warm-up operation of the power storage device 8 in S206 or S207 to discharge the power storage device 8. I try to let them. Specifically, since the engine 1 and the hydraulic pump 5 are mechanically connected to the assist power generation motor 2, the engine 1 and the hydraulic pump 5 serve as an electrical load for the assist power generation motor 2.

従って、例えば油圧ポンプ5を効率が悪い動作点で駆動したり、演算部11bによって演算された電流に応じてバルブ装置12の開度を小さくしたり、あるいは油圧アクチュエータ71a〜73aに負荷を加えることにより、油圧ポンプ5にかかる負荷が大きくなり、油圧ポンプ5の駆動に対するアシスト発電モータ2の消費電力量を高めることができるので、蓄電装置8に蓄積されたエネルギーを放電エネルギーとして効率良く解放することができる。これにより、蓄電装置8の温度を早期に上昇させることができるので、蓄電装置8の暖機運転に要する時間を短縮することができ、作業の開始時期を早めることができる。   Therefore, for example, the hydraulic pump 5 is driven at an inefficient operating point, the opening degree of the valve device 12 is reduced according to the current calculated by the calculation unit 11b, or a load is applied to the hydraulic actuators 71a to 73a. As a result, the load on the hydraulic pump 5 increases, and the amount of power consumed by the assist power generation motor 2 for driving the hydraulic pump 5 can be increased. Therefore, the energy accumulated in the power storage device 8 can be efficiently released as discharge energy. Can do. Thereby, since the temperature of the electrical storage apparatus 8 can be raised early, the time required for the warm-up operation of the electrical storage apparatus 8 can be shortened, and the start time of work can be advanced.

さらに、蓄電装置8の低温時には油圧回路を循環する作動油の粘度が高く、エネルギー損失が大きくなるが、上述のように油圧ポンプ5、油圧アクチュエータ71a〜73a、及びバルブ装置12を動作して蓄電装置8を放電させることにより、油圧回路を流通する作動油も同時に暖機することができるので、フロント作業機70を用いて掘削等の作業を開始する際に、油圧回路のエネルギー損失を十分に低減することができる。   Furthermore, when the power storage device 8 is at a low temperature, the viscosity of the hydraulic oil circulating in the hydraulic circuit is high and energy loss increases. As described above, the hydraulic pump 5, the hydraulic actuators 71a to 73a, and the valve device 12 are operated to store power. By discharging the device 8, the hydraulic fluid flowing through the hydraulic circuit can be warmed up at the same time, so that sufficient energy loss of the hydraulic circuit can be achieved when starting work such as excavation using the front work machine 70. Can be reduced.

一方、S206又はS207における蓄電装置8の暖機運転中の充電は、アシスト発電モータ2を発電させて行われる。なお、S206において電流制御部11cによって設定された電流I又はS207において電流制御部11cによって設定された電流Ilimitにより蓄電装置8の充放電を行うことにしているが、本実施形態では油圧ショベルの動作を優先して蓄電装置8の充放電を行うようにしている。   On the other hand, the charging during the warm-up operation of the power storage device 8 in S206 or S207 is performed by causing the assist power generation motor 2 to generate power. The power storage device 8 is charged / discharged by the current I set by the current control unit 11c in S206 or the current Ilimit set by the current control unit 11c in S207. In this embodiment, the operation of the hydraulic excavator is performed. The power storage device 8 is charged and discharged by giving priority to the above.

また、本実施形態では、S205において電流制御部11cは、演算部11bによって演算された電流と蓄電装置8の充放電を行う電流の制限値Ilimitとを比較した場合について説明したが、この場合に限らず、電流制御部11cは、例えば図10に示すように演算部11bによって演算された電流を蓄電装置8に流す電流Iとして設定して蓄電装置8の暖機運転を行っても良い(S205A)。従って、図10では図8に示すS205及びS207の動作を行わずに済む。   In the present embodiment, the current control unit 11c compares the current calculated by the calculation unit 11b with the current limit value Ilimit for charging / discharging the power storage device 8 in S205. Not limited to this, the current control unit 11c may set the current calculated by the calculation unit 11b as a current I that flows to the power storage device 8 as illustrated in FIG. 10 and perform the warm-up operation of the power storage device 8 (S205A). ). Therefore, in FIG. 10, it is not necessary to perform the operations of S205 and S207 shown in FIG.

さらに、本実施形態は、温度センサ33によって計測された蓄電装置8の温度として、蓄電装置8を暖機する場合には、S201における第1の暖機運転判定部11dによる蓄電装置8の暖機運転の実行の有無の判定に各電池セル30の計測値のうち最低温度を用いるのが好ましい。一方、温調装置20を運転して蓄電装置8を冷却する場合には、蓄電装置8の冷却運転の実行の有無の判定に各電池セル30の計測値のうち最高温度を用いるのが好ましい。   Further, in the present embodiment, when the power storage device 8 is warmed up as the temperature of the power storage device 8 measured by the temperature sensor 33, the first warm-up operation determination unit 11d in S201 warms up the power storage device 8. It is preferable to use the lowest temperature among the measured values of each battery cell 30 for determining whether or not the operation is performed. On the other hand, when the temperature control device 20 is operated to cool the power storage device 8, it is preferable to use the highest temperature among the measured values of each battery cell 30 for determining whether or not the cooling operation of the power storage device 8 is performed.

また、本実施形態は、電圧センサ33によって計測された蓄電装置8の電圧として、S204において演算部11bが蓄電装置8の充電を行う電流を導出する際に、各電池セル30の計測値のうち最大電圧を用い、演算部11bが蓄電装置8の放電を行う電流を導出する際に、各電池セル30の計測値のうち最小電圧を用いるのが好ましい。この場合には、S206又はS207において蓄電装置8の全ての電池セル30の電圧を電圧上限値Vmaxと電圧下限値Vminの範囲で制御することができる。   Further, according to the present embodiment, when the calculation unit 11b derives a current for charging the power storage device 8 in S204 as the voltage of the power storage device 8 measured by the voltage sensor 33, It is preferable to use the minimum voltage among the measured values of each battery cell 30 when the calculation unit 11b derives a current for discharging the power storage device 8 using the maximum voltage. In this case, the voltage of all the battery cells 30 of the power storage device 8 can be controlled in the range between the voltage upper limit value Vmax and the voltage lower limit value Vmin in S206 or S207.

図11は本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の電流、電圧、及び充電率(SOC)の時間推移を示す図、図12は本実施形態に係る蓄電装置を暖機運転したときの蓄電装置の温度及び許容出力の時間推移を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a time transition of the current, voltage, and charging rate (SOC) of the power storage device when the power storage device according to the present embodiment is warmed up, and FIG. 12 is a diagram illustrating warm-up of the power storage device according to the present embodiment. It is a figure which shows the time transition of the temperature of an electrical storage apparatus when it drive | operates, and an allowable output.

図11に示すように、蓄電装置8の暖機運転が行われると、蓄電装置8の充電率(SOC)の変化に応じて蓄電装置8の電圧及び電流が変化し、蓄電装置8の電圧は電圧上限値Vmaxと電圧下限値Vminの範囲で制御されていることが分かる。また、図12に示すように、暖機運転によって蓄電装置8の温度が上昇し、これに伴って蓄電装置8の許容出力が大きくなり、図11に示すように蓄電装置8の電流の絶対値も大きくなっていることが分かる。このように、本実施形態は、電流制御部11cによって蓄電装置8に流す電流を制御することにより、蓄電装置8の充放電を蓄電装置8の電圧の上下限値Vmax,Vminの範囲で効率良く繰り返すことができるので、蓄電装置8を迅速に暖機すると共に、蓄電装置8の寿命を向上させることができる。   As shown in FIG. 11, when the warm-up operation of power storage device 8 is performed, the voltage and current of power storage device 8 change according to the change in the charging rate (SOC) of power storage device 8, and the voltage of power storage device 8 is It can be seen that the voltage is controlled in the range between the voltage upper limit value Vmax and the voltage lower limit value Vmin. Further, as shown in FIG. 12, the temperature of power storage device 8 rises due to the warm-up operation, and the allowable output of power storage device 8 increases accordingly, and the absolute value of the current of power storage device 8 as shown in FIG. You can see that it is getting bigger. As described above, in the present embodiment, by controlling the current flowing through the power storage device 8 by the current control unit 11c, charging / discharging of the power storage device 8 is efficiently performed within the upper and lower limit values Vmax and Vmin of the voltage of the power storage device 8. Since this can be repeated, the power storage device 8 can be quickly warmed up and the life of the power storage device 8 can be improved.

次に、本実施形態に係るコントローラ11の制限部11fの動作について図13、図14を参照して説明する。   Next, the operation of the limiting unit 11f of the controller 11 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図13は本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係を示す図、図14は本実施形態に係るコントローラに記憶された蓄電装置の許容出力と車体の動作出力との関係の他の例を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the allowable output of the power storage device stored in the controller according to the present embodiment and the operation output of the vehicle body, and FIG. 14 is the allowable output of the power storage device stored in the controller according to the present embodiment and the vehicle body. It is a figure which shows the other example of a relationship with the operation | movement output of.

上述したように、蓄電装置8の許容出力は、蓄電装置8の暖機運転によって増加するが、コントローラ11の制限部11fは、車体要求出力が蓄電装置8の許容出力より大きい場合に、車体の動作出力をこの蓄電装置8の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定することにより、車体の動作を制限する。   As described above, the allowable output of the power storage device 8 increases due to the warm-up operation of the power storage device 8, but the limiting unit 11 f of the controller 11 determines that the vehicle body demand output is larger than the allowable output of the power storage device 8. By setting the operation output to be equal to or lower than the preset output with respect to the allowable output of the power storage device 8, the operation of the vehicle body is limited.

具体的には、コントローラ11は、蓄電装置8の許容出力に対して車体の動作出力が予め設定された関係を記憶しており、この関係は、例えば図13に示すように2つの領域に区分され、蓄電装置8の許容出力がP0以上P1未満のとき、車体の動作出力は「小出力」に設定され、蓄電装置8の許容出力がP1以上P2(>P1)未満のとき、車体の動作出力は「大出力」に設定される。なお、車体の動作出力として「中出力」が設定可能な場合には、上述の関係は、例えば図14に示すように3つの領域に区分され、蓄電装置8の許容出力がP0以上P3(>P0)未満のとき、車体の動作出力は「小出力」に設定され、蓄電装置8の許容出力がP3以上P4(>P3)未満のとき、車体の動作出力は「中出力」に設定され、蓄電装置8の許容出力がP4以上P2(>P4)未満のとき、車体の動作出力は「大出力」に設定される。また、上述の関係は、車体の動作出力に応じて4つ以上の領域に区分されても良い。   Specifically, the controller 11 stores a relationship in which the vehicle body operation output is preset with respect to the allowable output of the power storage device 8, and this relationship is divided into, for example, two regions as shown in FIG. 13. When the allowable output of the power storage device 8 is not less than P0 and less than P1, the operation output of the vehicle body is set to “small output”, and when the allowable output of the power storage device 8 is not less than P1 and less than P2 (> P1) The output is set to “large output”. When “medium output” can be set as the operation output of the vehicle body, the above-described relationship is divided into three regions as shown in FIG. 14, for example, and the allowable output of the power storage device 8 is P0 or more and P3 (> When it is less than P0), the vehicle body operation output is set to “small output”, and when the allowable output of the power storage device 8 is P3 or more and less than P4 (> P3), the vehicle body operation output is set to “medium output”. When the allowable output of power storage device 8 is not less than P4 and less than P2 (> P4), the operation output of the vehicle body is set to “large output”. Further, the above relationship may be divided into four or more regions according to the operation output of the vehicle body.

例えば、図13に示すように運転室3内の操作者がエンジン回転数調整ダイヤル3bによって車体の動作出力の設定を「高出力」に選択しているとき、蓄電装置8の温度が低く、蓄電装置8の許容出力がP1未満である場合には、制限部11fは、車体の動作出力をこの許容出力に対応する「小出力」に設定する。これにより、車体の動作が制限部11fによって制限されるので、車体を動作させるために必要な許容出力を得るために、エンジン1でアシスト発電モータ2の力行(駆動)/回生(発電)を急激に繰り返す過度な暖機運転が行われなくなるので、このような暖機運転に伴うエンジン1の燃料消費量を抑制することができる。これにより、エネルギー効率を向上させることができる。また、車体の動作が制限されても、車体の動作が完全に停止するものではなく、操作者は蓄電装置8の出力を利用して車体を動かすことができるので、蓄電装置8の暖機運転中であっても作業を行う操作者の利便性を十分に確保することができる。   For example, as shown in FIG. 13, when the operator in the cab 3 selects the “high output” setting of the vehicle body operation output by the engine speed adjustment dial 3 b, the temperature of the power storage device 8 is low, When the allowable output of the device 8 is less than P1, the limiter 11f sets the operation output of the vehicle body to “small output” corresponding to the allowable output. As a result, the operation of the vehicle body is restricted by the restricting portion 11f, so that the engine 1 suddenly performs power running (drive) / regeneration (power generation) of the assist power generation motor 2 in order to obtain an allowable output necessary for operating the vehicle body. Since the excessive warm-up operation is not performed repeatedly, the fuel consumption of the engine 1 associated with such a warm-up operation can be suppressed. Thereby, energy efficiency can be improved. Further, even if the operation of the vehicle body is restricted, the operation of the vehicle body is not completely stopped, and the operator can move the vehicle body using the output of the power storage device 8, so that the warm-up operation of the power storage device 8 is performed. Even during the operation, the convenience of the operator who performs the work can be sufficiently ensured.

また、制限部11fによって車体の動作が制限されると、運転室3内のモニタ3aは、その車体の動作に関する情報として、例えば操作者がエンジン回転数調整ダイヤル3bによって車体の動作出力の設定を「高出力」に選択しているときに、蓄電装置8が低温であり、車体の動作出力を強制的に「小出力」に設定している旨を表示する。これにより、操作者はモニタ3aに表示された情報を確認することにより、蓄電装置8の温度が原因で車体の動作が制限されていることを容易に把握することができる。   When the operation of the vehicle body is restricted by the restriction unit 11f, the monitor 3a in the operator cab 3 sets the operation output of the vehicle body, for example, by the operator using the engine speed adjustment dial 3b as information on the operation of the vehicle body. When “high output” is selected, it is displayed that the power storage device 8 is at a low temperature and the operation output of the vehicle body is forcibly set to “small output”. Thus, the operator can easily grasp that the operation of the vehicle body is restricted due to the temperature of the power storage device 8 by checking the information displayed on the monitor 3a.

従って、操作者は、蓄電装置8の暖機運転が終了するまで作業を中断して待機し、油圧ショベルによる作業の準備等を行うことができる。そして、暖機運転によって蓄電装置8の温度が高くなり、蓄電装置8の許容出力がP1以上になった場合には、制限部11fは、車体の動作出力を操作者が選択した通りに「高出力」に設定する。これにより、操作者はフロント作業機70によって掘削等の作業を円滑に進めることができる。   Therefore, the operator can suspend the work and wait until the warm-up operation of the power storage device 8 is completed, and can prepare for the work by the hydraulic excavator. When the temperature of the power storage device 8 becomes high due to the warm-up operation and the allowable output of the power storage device 8 is equal to or higher than P1, the limiting unit 11f displays “high” as the operator selects the operation output of the vehicle body. Set to “Output”. As a result, the operator can smoothly perform work such as excavation by the front work machine 70.

なお、運転室3内のモニタ3aは、車体の動作に関する情報の他の例として、暖機運転によって蓄電装置8の温度が高くなり、蓄電装置8の許容出力がP1以上になった場合に、車体の動作出力を「小出力」から「大出力」へ移行して良いかどうかを表示すると共に、操作者にその確認及び選択を促す旨を表示しても良い。また、モニタ3aは、車体の動作に関する情報の他の例として、蓄電装置8の許容出力に応じて、「エンジン始動可」、「走行体動作可」、及び「フロント作業機動作可」を含む車体の動作可能な内容を表示したり、あるいは蓄電装置8の暖機運転に要する時間、すなわち操作者の待機時間を表示しても良い。   Note that the monitor 3a in the cab 3 is another example of the information on the operation of the vehicle body, when the temperature of the power storage device 8 is increased by the warm-up operation, and the allowable output of the power storage device 8 becomes P1 or more. It may be displayed whether or not the operation output of the vehicle body may be shifted from “small output” to “large output”, and a message that prompts the operator to confirm and select it may be displayed. Further, the monitor 3a includes “engine start possible”, “running body operable”, and “front work machine operable” according to the allowable output of the power storage device 8, as other examples of information relating to the operation of the vehicle body. The operable content of the vehicle body may be displayed, or the time required for the warm-up operation of the power storage device 8, that is, the waiting time of the operator may be displayed.

このように構成した本実施形態によれば、コントローラ11の電流制御部11cは、電圧センサ32によって計測された電圧、充放電状態判定部11aによって判定された蓄電装置8の充放電の状態、及び蓄電装置8の電圧の所定の上下限値を考慮した上で蓄電装置8に流す電流を蓄電装置8の充放電を行うのに適切な範囲に制御するので、蓄電装置8が過充電の状態になったり、あるいは過放電の状態になることを防止することができ、蓄電装置8に流れる電流の増加に伴う蓄電装置8の負担を軽減することができる。これにより、蓄電装置8を迅速に暖機すると共に、蓄電装置8の寿命を向上させることができるので、蓄電装置8を長期に渡って使用することができる。従って、蓄電装置8の交換頻度を減少させることができるので、蓄電装置8のメンテナンス作業にかかる労力を軽減すると共に、蓄電装置8の交換費用を抑えることができる。   According to the present embodiment configured as described above, the current control unit 11c of the controller 11 includes the voltage measured by the voltage sensor 32, the charge / discharge state of the power storage device 8 determined by the charge / discharge state determination unit 11a, and Considering a predetermined upper and lower limit value of the voltage of the power storage device 8, the current flowing through the power storage device 8 is controlled to an appropriate range for charging and discharging the power storage device 8, so that the power storage device 8 is in an overcharged state. Or an overdischarged state can be prevented, and the burden on the power storage device 8 accompanying an increase in the current flowing through the power storage device 8 can be reduced. Accordingly, the power storage device 8 can be quickly warmed up and the life of the power storage device 8 can be improved, so that the power storage device 8 can be used for a long time. Therefore, since the replacement frequency of the power storage device 8 can be reduced, labor required for maintenance work of the power storage device 8 can be reduced and the replacement cost of the power storage device 8 can be suppressed.

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。   In addition, this embodiment mentioned above was described in detail in order to demonstrate this invention easily, and is not necessarily limited to what is provided with all the demonstrated structures. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

また、本実施形態に係るハイブリッド式建設機械はハイブリッド式油圧ショベルから成る場合について説明したが、この場合に限らず、ハイブリッド式ホイールローダ等の建設機械であっても良い。   The hybrid construction machine according to the present embodiment has been described with respect to a hybrid hydraulic excavator. However, the present invention is not limited to this and may be a construction machine such as a hybrid wheel loader.

1 エンジン(原動機)
2 アシスト発電モータ(電動機)
3 運転室
3a モニタ(表示装置)
3b エンジン回転数調整ダイヤル(出力設定部)
4 操作装置
4a 操作レバー
5 油圧ポンプ
8 蓄電装置
9 インバータ装置
11 コントローラ
11a 充放電状態判定部
11b 演算部
11c 電流制御部
11d 第1の暖機運転判定部
11e 第2の暖機運転判定部
11f 制限部
12 バルブ装置
20 温調装置
30 電池セル
31 電流センサ
32 電圧センサ(電圧計測部)
33 温度センサ(電圧計測部)
36 熱伝導シート
90 油圧システム
1 engine (motor)
2 Assist generator motor (electric motor)
3 cab 3a monitor (display device)
3b Engine speed adjustment dial (output setting section)
4 Operation device 4a Operation lever 5 Hydraulic pump 8 Power storage device 9 Inverter device 11 Controller 11a Charge / discharge state determination unit 11b Calculation unit 11c Current control unit 11d First warm-up operation determination unit 11e Second warm-up operation determination unit 11f Limit Unit 12 Valve device 20 Temperature control device 30 Battery cell 31 Current sensor 32 Voltage sensor (voltage measurement unit)
33 Temperature sensor (voltage measurement unit)
36 Heat conduction sheet 90 Hydraulic system

Claims (6)

原動機と、
この原動機の動力の補助及び発電を行う電動発電機と、
この電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、
この蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、
前記蓄電装置の電圧を計測する電圧計測部と、を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の充放電の状態を判定する充放電状態判定部と、
前記電圧計測部によって計測された電圧、前記充放電状態判定部によって判定された前記蓄電装置の充放電の状態、及び前記蓄電装置の電圧の所定の上下限値に基づいて、前記蓄電装置の充放電を行う電流を演算する演算部と、
この演算部によって演算された電流に応じて、前記蓄電装置の暖機運転中に前記蓄電装置に流す電流を制御する電流制御部と、を含み、
前記演算部は、
前記蓄電装置の充電時には、前記電圧計測部によって計測される電圧と前記蓄電装置の電圧の所定の上限値との偏差がゼロとなるような電流を演算し、
前記蓄電装置の放電時には、前記電圧計測部によって計測される電圧と前記蓄電装置の電圧の所定の下限値との偏差がゼロとなるような電流を演算し、
前記電流制御部は、
車体の動作出力に対して前記蓄電装置に要求される出力と前記蓄電装置の許容出力とを比較して前記蓄電装置の暖機運転を行うかどうかを判定する暖機運転判定部を含み、この暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたときに前記蓄電装置に流す電流を制御する
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
Prime mover,
A motor generator for assisting the power of the prime mover and generating electricity;
A power storage device that transfers power to and from the motor generator;
A control device for controlling charging and discharging of the power storage device;
A voltage measuring unit that measures the voltage of the power storage device,
The controller is
A charge / discharge state determination unit for determining a charge / discharge state of the power storage device;
Based on the voltage measured by the voltage measurement unit, the state of charge / discharge of the power storage device determined by the charge / discharge state determination unit, and a predetermined upper and lower limit value of the voltage of the power storage device, charging / discharging of the power storage device is performed. A calculation unit for calculating a current for discharging;
A current control unit that controls a current flowing through the power storage device during a warm-up operation of the power storage device according to the current calculated by the calculation unit;
The computing unit is
At the time of charging the power storage device, a current is calculated such that a deviation between a voltage measured by the voltage measuring unit and a predetermined upper limit value of the voltage of the power storage device is zero,
At the time of discharging the power storage device, a current is calculated such that a deviation between a voltage measured by the voltage measuring unit and a predetermined lower limit value of the voltage of the power storage device is zero ,
The current controller is
A warm-up operation determination unit that determines whether or not to perform a warm-up operation of the power storage device by comparing an output required for the power storage device with respect to an operation output of a vehicle body and an allowable output of the power storage device; A hybrid construction machine , wherein a current flowing through the power storage device is controlled when it is determined by the warm-up operation determination unit that the power storage device is to be warmed up .
請求項1に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電装置の許容出力は、前記電圧計測部によって計測された前記蓄電装置の電圧と前記演算部によって演算された電流との積により算出される
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
The hybrid construction machine according to claim 1,
An allowable output of the power storage device is calculated by a product of a voltage of the power storage device measured by the voltage measurement unit and a current calculated by the calculation unit. .
請求項1に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の許容出力に基づいて、前記車体の動作を制限する制限部を含む
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
The hybrid construction machine according to claim 1,
The controller is
A hybrid construction machine , comprising: a limiting unit that limits the operation of the vehicle body based on an allowable output of the power storage device .
請求項に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記車体の動作出力を設定する出力設定部を備え、
前記制限部は、
前記出力設定部によって設定された出力に対して前記蓄電装置に要求される出力が前記蓄電装置の許容出力より大きい場合に、前記車体の動作出力をこの蓄電装置の許容出力に対して予め設定された出力以下に設定して前記車体の動作を制限する
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
The hybrid construction machine according to claim 3 ,
An output setting unit for setting the operation output of the vehicle body;
The restriction unit is
When the output required for the power storage device with respect to the output set by the output setting unit is larger than the allowable output of the power storage device, the operation output of the vehicle body is preset with respect to the allowable output of the power storage device. The hybrid construction machine is characterized in that the operation of the vehicle body is restricted by setting the output to be less than the output .
請求項に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記制限部によって前記車体の動作が制限されたとき、その車体の動作に関する情報を表示する表示装置を備えた
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
The hybrid construction machine according to claim 4 ,
A hybrid construction machine, comprising: a display device that displays information on the operation of the vehicle body when the operation of the vehicle body is restricted by the restriction unit .
請求項に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記電動発電機に接続された油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、
この油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量及び方向を制御するバルブ装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記暖機運転判定部によって前記蓄電装置の暖機運転を行うと判定されたとき、前記油圧ポンプ、前記油圧アクチュエータ、及び前記バルブ装置の少なくとも一つを動作して前記蓄電装置を放電させる
ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
The hybrid construction machine according to claim 1 ,
A hydraulic pump connected to the motor generator;
A hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump;
A valve device for controlling the flow rate and direction of the pressure oil supplied to the hydraulic actuator,
The controller is
When it is determined by the warm-up operation determination unit that the power storage device is to be warmed up, at least one of the hydraulic pump, the hydraulic actuator, and the valve device is operated to discharge the power storage device. A hybrid construction machine characterized by the above.
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