JP6505528B2 - 蓄電装置の暖機システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの動力を用いて所定の作業を行うとともに、エンジンの動力により発電電動機を発電させて蓄電装置を充電し、充電した電力を用いて発電電動機にエンジンをアシストさせるハイブリッド式の動力システムにおいて、蓄電装置を暖機制御する技術に関するものである。

ハイブリッド式の動力システムは、エンジンと、蓄電装置と、エンジンからの動力により発電機として作動するとともに蓄電装置からの電力により電動機として作動する発電電動機と、蓄電装置の充放電を制御するインバータとを備える。

ここで、蓄電装置は、低温環境下では内部抵抗が増加して充放電性能が低下するため、暖機を行なうことが望ましい。

従来、蓄電装置の暖機の技術として、蓄電装置の温度が所定の温度よりも低いときに蓄電装置の充放電を繰り返し、内部発熱により蓄電装置の暖機を行なう技術が公知である（例えば、特許文献１、２、３）。

特開２０１０−１２７２７１号公報 特開２０１２−２１８５３６号公報 特開２０１４−１６９５９７号公報

ところで、蓄電装置の充放電を繰り返し実施して暖機を行う際、早く暖機を行うためには、充放電させる電流が多いほど効果的である。

一方で、蓄電装置の充放電許容電流は、蓄電装置の温度と充電量とによって制限される。そのため、蓄電装置の充電状態を検出し、検出した充電状態において充放電できる最大限の電流で充放電を行うことが望ましい。

しかしながら、この状態で周期的に充放電を繰り返していると、次第に充電量と放電量とがバランスしたバランス状態に移行する。

ここで、ジュール熱は電流の二乗に比例するため、バランス状態での発熱量は極小値を取り、バランス状態ではない場合に比べ、すなわち充電量もしくは放電量のいずれかが大きい場合に比べ、蓄電装置の暖機効率が悪化する。以下、この理由を説明する。

図８はバランス状態に移行する際の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に対する電力の推移を示すグラフであり、縦軸は電力、横軸はＳＯＣを示している。図９はバランス状態に移行する際の充電状態に対する放電可能な最大放電電流と最大充電電流との推移を示すグラフであり、縦軸は電流、横軸はＳＯＣを示している。

図９の例では、ＳＯＣがｘ％の任意の点Ｐｘでの最大放電電流がｉｄｘ、最大充電電流がｉｃｘ（＜ｉｄｘ）で表されている。そして、点Ｐｘにおいて、暖機制御が開始されたとする。この場合、点Ｐｘでは、ｉｃｘ＜ｉｄｘであり、放電過多なので、ｉｃｘの割合がｉｄｘよりも徐々に多くされていき、点ＰｘはＳＯＣが減少する方向に移動する。点ＰｘがＳＯＣの減少方向に移動するにつれて、ｉｃｘの割合がｉｄｘよりも徐々に多くされていくので、やがて、ｉｃｘとｉｄｘとは同じ割合になる。ｉｃｘとｉｄｘとの割合が同じになるバランス点ＰＢでは充電量と放電量とがバランス状態になるので、点Ｐｘは移動を停止して安定する。以後、バランス点ＰＢにおいて充電量と放電量とが同じ割合で充放電が繰り返されて暖機制御が行われる。

点Ｐｘの電力Ｐは、Ｐ＝ｉｃｘ＾２＊ｒ＋ｉｄｘ＾２で表される。ｒは蓄電装置の内部抵抗である。このように、電力Ｐはｉｃｘ及びｉｄｘの２乗に比例するので、電力ＰのＳＯＣに対する推移は、図８で示されるようにバランス点ＰＢで極小値を持つ下に凸の曲線のグラフで表される。そのため、バランス点ＰＢでの暖機制御は、バランス点ＰＢ以外の点での暖機制御に比べて、暖機効率が悪化するのである。

本発明の目的は、暖機効率を向上することができる蓄電装置の暖機システムを提供することにある。

本発明の一態様に係る蓄電装置の暖機システムは、エンジンと、
蓄電装置と、
前記エンジンからの動力により発電機として作動するとともに、前記蓄電装置からの電力により電動機として作動する発電電動機と、
前記蓄電装置と前記発電電動機との電力の変換を行うインバータと、
前記インバータを制御して前記発電電動機を動作させ、前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御部と、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された前記蓄電装置の温度が予め設定された基準温度よりも低い低温条件下にあると判断した場合、前記充放電制御部を制御して、前記蓄電装置の充放電を周期的に繰り返す暖機制御を実行する暖機制御部と、
前記暖機制御における充放電がバランスしたバランス状態であるか否かを判断するバランス状態判断部とを備え、
前記暖機制御部は、前記バランス状態判断部によって前記バランス状態であると判断された場合、前記充放電制御部を制御して、前記バランス状態が崩れるように充電及び放電の少なくともいずれか一方を前記蓄電装置に行わせる。

この構成によれば、バランス状態判断部によってバランス状態であると判断された場合、暖機制御部により、バランス状態が崩されるので、バランス状態での充放電の継続が防止され、暖機効率を向上させることができる。

また、上記一態様において、前記蓄電装置の充電電流と放電電流とを計測する電流検出部をさらに備え、
前記バランス状態判断部は、前記電流検出部によって計測された充電電流と放電電流とを用いて、前記暖機制御における充放電の１周期の充電量と放電量とを算出し、前記算出した充電量と放電量との差が第１基準値以下の場合、前記バランス状態と判断してもよい。

この構成によれば、電流検出部によって計測された充電電流と放電電流とを用いて、蓄電装置の充電量と放電量とが算出され、算出された充電量と放電量との差が第１基準値以下の場合、バランス状態と判断されるので、バランス状態を正確に検出できる。

また、上記一態様において、前記バランス状態判断部は、前記充放電制御部が前記インバータに出力する充電指令値と放電指令値との差が第２基準値以下の場合、前記バランス状態と判断してもよい。

この構成によれば、充放電制御部がインバータに出力する充電指令値と放電指令値との差が第２基準値以下の場合、バランス状態と判断されるので、蓄電装置の充電状態を検出せずにバランス状態の有無を判断できる。

また、上記一態様において、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
前記バランス状態判断部は、前記充電状態検出部によって検出された充電状態の変化量が第３基準値以下の場合、前記バランス状態と判断してもよい。

この構成によれば、充電状態検出部によって検出された充電状態の変化量が第３基準値以下の場合、バランス状態と判断されるので、バランス状態を正確に判断できる。

また、上記一態様において、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
前記暖機制御部は、前記検出された充電状態に基づいて、充電電力及び放電電力のうちの一方が他方よりも多くなるように前記暖機制御を実行してもよい。

この構成によれば、充電電力及び放電電力のうちの一方が他方よりも多くなるように暖機制御が実行されるので、バランス状態を崩して暖機効率を高めることができる。また、充電状態を監視することでバランス状態の崩れが不必要に充電側又は放電側に寄ることを防止できる。

また、上記一態様において、前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より放電側に設定された状態であることを示す第４基準値に到達するまで、前記蓄電装置に放電のみを行わせてもよい。

この構成によれば、放電のみが行われるので、ＳＯＣが満充電側に推移しない。そのため、５０％よりも大きいＳＯＣでバランス状態が設定されている暖機システムにおいて有用である。また、蓄電装置の充電状態が第４基準値に到達すると放電が停止されるので、バランス状態の崩れが不必要に放電側に寄ることを防止できる。

また、上記一態様において、前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より放電側に設定された状態であることを示す第４基準値に到達するまで、前記充電制御部が前記インバータに出力する充電指令値を所定の割合で減少させてもよい。

この構成によれば、充電制御部がインバータに出力する充電指令値が所定の割合で減少されるので、充電量よりも放電量を多くしてバランス状態を崩すことができる。そのため、５０％よりも大きいＳＯＣでバランス状態が設定されている暖機システムにおいて有用である。また、蓄電装置の充電状態が第４基準値に到達するとバランス状態を崩す制御が停止されるので、バランス状態の崩れが不必要に放電側に寄ることを防止できる。

また、上記一態様において、前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より充電側に設定された状態であることを示す第５基準値に到達するまで、前記蓄電装置に充電のみを行わせてもよい。

この構成によれば、充電のみが行われるので、ＳＯＣが放電側に推移しない。そのため、５０％よりも小さいＳＯＣでバランス状態が設定されている暖機システムにおいて有用である。また、蓄電装置の充電状態が第５基準値に到達すると充電が停止されるので、バランス状態の崩れが不必要に充電側に寄ることを防止できる。

また、上記一態様において、前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より充電側に設定された状態であることを示す第５基準値に到達するまで前記充電制御部が前記インバータに出力する放電指令値を所定の割合で減少させてもよい。

この構成によれば、充電制御部がインバータに出力する放電指令値が所定の割合で減少されるので、放電量よりも充電量を多くしてバランス状態を崩すことができる。そのため、５０％よりも小さいＳＯＣでバランス状態が設定されている暖機システムにおいて有用である。また、蓄電装置の充電状態が第５基準値に到達するとバランス状態を崩す制御が停止されるので、バランス状態の崩れが不必要に充電側に寄ることを防止できる。

また、上記一態様において、前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
前記暖機制御部は、前記検出された充電状態が前記バランス状態から充電側に向かうにつれて前記最大充電電力に対する前記最大放電電力の割合が多くなり、且つ、前記検出された充電状態が前記バランス状態から放電側に向かうにつれて前記最大放電電力に対する前記最大充電電力の割合が多くなるように前記暖機制御を行ってもよい。

この構成によれば、充電状態がバランス状態から充電側に向かうにつれて最大充電電力に対する最大放電電力の割合が多くなり、且つ、充電状態がバランス状態から放電側に向かうにつれて最大放電電力に対する最大充電電力の割合が多くなるように暖機制御が行われる。そのため、暖機制御が進行するにつれて、最大充電電力と最大放電電力との割合は等しくなっていき、やがて、バランス状態に到達する。このとき、バランス状態を崩す制御が行われ、暖機効率が高められる。

本発明によれば、蓄電装置の発熱が極小値となるバランス状態になった際に、意図的にバランス状態を崩し、発熱量を増加させることができる。そのため、暖機効率を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッドショベルの全体構成を示す左側面図である。 図１に示すハイブリッドショベルの駆動系を示す概略図である。 暖機制御の処理を示すフローチャートである。 バランス状態解除処理（１）のフローチャートである。 バランス状態解除処理（２）のフローチャートである。 バランス状態解除処理（３）のフローチャートである。 バランス状態解除処理（４）のフローチャートである。 バランス状態に移行する際の充電状態に対する電力の推移を示すグラフである。 バランス状態に移行する際の充電状態に対する放電可能な最大放電電流の推移を示すグラフである。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る暖機制御システムをハイブリッドショベル１に適用した場合のハイブリッドショベル１の全体構成を示す左側面図である。ハイブリッドショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられた作業アタッチメント４とを備えている。

作業アタッチメント４は、上部旋回体３に対して起伏可能に取り付けられたブーム１５と、ブーム１５の先端部に対して揺動可能に取り付けられたアーム１６と、アーム１６の先端部に対して揺動可能に取り付けられたバケット１７とを備えている。

また、作業アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム１５を起伏させるブームシリンダ１８と、ブーム１５に対してアーム１６を揺動させるアームシリンダ１９と、アーム１６に対してバケット１７を揺動させるバケットシリンダ２０とを備えている。

ハイブリッドショベル１は、エンジン５と、エンジン５の出力軸に連結された油圧ポンプ６及び発電電動機８と、油圧ポンプ６から前記各シリンダ１８〜２０に対する作動油の給排を制御するコントロールバルブ７と、発電電動機８により発電された電力を充電可能な蓄電装置９と、蓄電装置９と発電電動機８との電力の変換を行うインバータ１０と、蓄電装置９の温度を検出する温度検出部１１と、蓄電装置９の端子に流れる充電電流及び放電電流を検出する電流検出部１２と、蓄電装置９の充電状態（ＳＯＣ）を検出する充電状態検出部１３と、インバータ１０を制御する制御部１４とを備えている。

図２は、図１に示すハイブリッドショベル１の駆動系を示す概略図である。なお、図２において、エンジン５、発電電動機８、蓄電装置９、インバータ１０、温度検出部１１、電流検出部１２、充電状態検出部１３、及び制御部１４は、暖機システムの一例を構成する。

油圧ポンプ６は、エンジン５の動力により作動して、作動油を吐出する。油圧ポンプ６から吐出された作動油は、コントロールバルブ７によって流量制御された状態で、各シリンダ１８〜２０に導かれる。

発電電動機８は、エンジン５からの動力により発電機として作動するとともに、蓄電装置９からの電力により電動機として作動する。図２の例では、発電電動機８は例えば三相モータで構成されているが、これは一例であり、単相モータで構成されていてもよい。

蓄電装置９は、例えば、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、電気二重層キャパシタ、及び鉛バッテリといった種々の二次電池で構成される。

インバータ１０は、制御部１４の制御の下、発電電動機８の発電機としての作動と、発電電動機８の電動機としての作動との切り換えを制御する。また、インバータ１０は、制御部１４の制御の下、発電電動機８に対する電流及び発電電動機８のトルクを制御する。図２の例では、インバータ１０は例えば、３相インバータで構成されているが、これは一例であり単相インバータで構成されていてもよい。

温度検出部１１は、例えば、蓄電装置９に取り付けられた温度センサで構成される。

電流検出部１２は、例えば、蓄電装置９の端子に接続された電流センサで構成され、放電電流及び充電電流を検出する。ここで、電流検出部１２は、例えば、放電電流をマイナスの電流値、充電電流をプラスの電流値で表せばよい。

充電状態検出部１３は、例えば、マイクロコントローラ等のプロセッサ及びプログラム等を記憶する記憶装置で構成され、蓄電装置９の残容量の指標となるＳＯＣを検出する。ここで、充電状態検出部１３は、例えば、電流積算法等の公知の手法でＳＯＣを算出すればよい。電流積算法を採用する場合、充電状態検出部１３は、電流検出部１２が検出した充電電流及び放電電流を用いてＳＯＣを算出すればよい。

制御部１４は、例えば、マイクロコントローラ等のプロセッサ及びプログラム等を記憶する記憶装置で構成されている。そして、制御部１４は、充放電制御部１４１、暖機制御部１４２、及びバランス状態判断部１４３を備えている。

充放電制御部１４１は、インバータ１０を制御して発電電動機８を動作させ、蓄電装置９の充放電を制御する。

暖機制御部１４２は、温度検出部１１により検出された蓄電装置９の温度が予め設定された基準温度よりも低い低温条件下にあると判断した場合、充放電制御部１４１を制御して、蓄電装置９の充放電を繰り返す暖機制御を実行する。

バランス状態判断部１４３は、暖機制御における充放電がバランスしたバランス状態であるか否かを判断する。

バランス状態判断部１４３によってバランス状態であると判断された場合、暖機制御部１４２は、充放電制御部１４１を制御して、バランス状態が崩れるように充電及び放電の少なくともいずれか一方を蓄電装置９に行わせる。

具体的には、バランス状態判断部１４３は、以下に示す４つ判断手法のうちいのいずれかを用いてバランス状態を判断する。

一つ目の判断手法では、バランス状態判断部１４３は、電流検出部１２によって計測された充電電流と放電電流とを用いて、暖機制御における充放電の１周期の充電量と放電量とを算出する。そして、バランス状態判断部１４３は、算出した充電量と放電量との差が第１基準値以下の場合、バランス状態と判断する。

第１基準値としては、例えば、電流検出部１２の計測精度及びハイブリッドショベル１の性能を考慮して予め定められた値であって、充電量と放電量とが実質的に同じとみなせる値が採用されればよい。なお、バランス状態判断部１４３は、充放電の１周期において、充電電流に充電時間を乗じて充電量を算出し、放電電流に放電時間を乗じて放電量を算出すればよい。

二つ目の判断手法では、バランス状態判断部１４３は、充放電制御部１４１がインバータ１０に出力する充電指令値と放電指令値との差が第２基準値以下の場合、バランス状態と判断する。ここで、第２基準値としては、例えば、インバータ１０、蓄電装置９、及び発電電動機８等の性能を考慮して予め定められた値であって、充電指令値による充電量と放電指令値による放電量とが実質的に同じとみなせる値が採用されればよい。

三つ目の例では、バランス状態判断部１４３は、充電状態検出部１３によって検出された充電状態の変化量が第３基準値以下の場合、バランス状態と判断する。暖機制御中では、ＳＯＣがバランス状態に近づくにつれて充電量と放電量とが近づいていくので、ＳＯＣの変化量が小さくなる。そのため、ＳＯＣの変化量からバランス状態の有無が判断できる。具体的には、バランス状態判断部１４３は、充電状態検出部１３が検出したＳＯＣを履歴として記録する。そして、バランス状態判断部１４３は、記録した履歴からＳＯＣの変化量を算出すればよい。ここで、第３基準値としては、例えば、電流検出部１２の検出精度及びハイブリッドショベル１の性能を考慮して予め定められた値であって、ＳＯＣの変化量がバランス状態であるとみなせるほど小さくなったことを示す値が採用されればよい。

以下、図３を参照して、制御部１４により実行される暖機制御について説明する。

まず、暖機制御部１４２は、充電状態検出部１３にＳＯＣを検出させ、温度検出部１１に蓄電装置９の温度を検出させる（Ｓ３０１）。

次に、暖機制御部１４２は、温度検出部１１の検出温度が基準温度よりも小さいか否かを判定する（Ｓ３０２）。基準温度としては、例えば、蓄電装置９等の性能を考慮して予め定められた値であって、内部抵抗の増加により充放電性能を大きく劣化させることが見込まれる温度が採用できる。

検出温度が基準温度よりも低い場合（Ｓ３０２でＹＥＳ）、暖機制御部１４２は、Ｓ３０１で検出された検出温度及びＳＯＣを用いて、現状放電することができる最大放電電力を決定し、充放電制御部１４１は、決定された最大放電電力で発電電動機８を動作させる放電指令値を設定する（Ｓ３０３）。

ここで、暖機制御部１４２は、例えば、温度とＳＯＣとに応じた最大放電電力が予め設定された放電マップを用いて、最大放電電力を決定すればよい。なお、放電マップでは、温度が増大するにつれて最大放電電力が増大し、且つ、ＳＯＣが増大するにつれて最大放電電力が増大するように温度とＳＯＣとに対する最大放電電力の関係が規定されている。

次に、バランス状態判断部１４３は、蓄電装置９がバランス状態にあるか否かを判断する（Ｓ３０４）。バランス状態でない場合（Ｓ３０４でＮＯ）、充放電制御部１４１は、Ｓ３０２で設定した放電指令値をインバータ１０に出力し、一定期間、蓄電装置９に最大放電電力で放電させる（Ｓ３０５）。

次に、暖機制御部１４２は、蓄電装置９の温度及びＳＯＣを温度検出部１１及び充電状態検出部１３に検出させる（Ｓ３０６）。検出温度が基準温度よりも低い場合（Ｓ３０８でＹＥＳ）、暖機制御部１４２は、Ｓ３０６で検出された検出温度及びＳＯＣを用いて、現状充電することができる最大充電電力を決定し、充放電制御部１４１は、決定された最大充電電力で発電電動機８を動作させる充電指令値を設定する（Ｓ３０９）。

ここで、暖機制御部１４２は、例えば、温度とＳＯＣとに応じた最大充電電力が予め設定された充電マップを用いて、最大充電電力を決定すればよい。なお、充電マップでは、温度が増大するにつれて最大充電電力が増大し、且つ、ＳＯＣが減少するにつれて最大充電電力が増大するように温度とＳＯＣとに対する最大充電電力の関係が規定されている。

なお、放電マップ及び充電マップにおいて、最大放電電力及び最大充電電力は、一定の温度条件下では、充電状態がバランス状態から充電側に向かうにつれて最大充電電力に対する最大放電電力の割合が多くなり、且つ、充電状態がバランス状態から放電側に向かうにつれて最大放電電力に対する最大充電電力の割合が多くなるように規定されている。

そのため、暖機制御が進行するにつれて、最大充電電力と最大放電電力との割合は等しくなっていく。したがって、図９で示すように、ＳＯＣは、やがて、バランス状態に到達し、最大充電電流と最大放電電流とは等しくなる。

次に、バランス状態判断部１４３は、蓄電装置９がバランス状態であるか否かを判断する（Ｓ３１０）。蓄電装置９がバランス状態でなければ（Ｓ３１０でＮＯ）、充放電制御部１４１は、Ｓ３０９で設定した充電指令値をインバータ１０に出力し、一定期間、最大充電電力で蓄電装置９を充電させる（Ｓ３１１）。ここで、一定期間としては、例えば、充電及び放電とも同じ値が採用される。これにより、蓄電装置９は一定期間ずつ充放電を交互に繰り返す。

次に、暖機制御部１４２は、蓄電装置９の温度及びＳＯＣを温度検出部１１及び充電状態検出部１３に検出させる（Ｓ３１３）。検出温度が基準温度よりも低い場合（Ｓ３１４でＹＥＳ）、処理はＳ３０３に戻り、検出温度が基準温度以上になるまでＳ３０３〜Ｓ３１４の処理が繰り返される。

なお、Ｓ３０２、Ｓ３０８、Ｓ３１４にて検出温度が基準温度以上と判断されると（Ｓ３０２でＮＯ、Ｓ３０８でＮＯ、Ｓ３１４でＮＯ）、暖機制御の必要がないため、処理は終了する。

また、Ｓ３０４、Ｓ３１０においてバランス状態である場合（Ｓ３０４でＹＥＳ、Ｓ３１０でＹＥＳ）、暖機制御部１４２はバランス状態解除処理を実行する（Ｓ３０７、Ｓ３１２）。

次に、バランス状態解除処理の詳細が説明される。

暖機制御部１４２は、４パターンあるバランス状態解除処理（１）〜（４）のうちいずれかのバランス状態解除処理を採用する。

図４はバランス状態解除処理（１）のフローチャートである。

まず、暖機制御部１４２は、図３のＳ３０３で設定した放電指令値に所定の係数を乗じる（Ｓ４０１）。ここで、係数としては、０より大きく、１．０未満の値が採用できる。係数を乗じると現状放電できる最大放電電力が低下するので、蓄電装置９の端子電圧が直ぐに下限電圧以下になって放電が停止される事態を回避でき、連続放電の時間を確保できる。係数としては、想定される連続放電時間内に蓄電装置９の端子電圧が下限電圧を下回わらない値が採用されればよい。また、係数は、連続放電が進行するにつれて徐々に下げられても良い。これにより、連続放電が進行するにつれて、放電電力が低下していき、蓄電装置９の端子電圧が下限電圧以下になり難くなり、連続放電の時間をより確保できる。

なお、ここでは、放電指令値に対して係数が乗じられたが、係数は乗じられなくてもよい。

次に、充放電制御部１４１は、Ｓ４０１で設定された放電電力で発電電動機８を動作させる放電指令値をインバータ１０に出力する。これにより、蓄電装置９は連続放電を開始する（Ｓ４０２）。

次に、充電状態検出部１３はＳＯＣを検出する（Ｓ４０３）。次に、暖機制御部１４２は、Ｓ４０３で検出されたＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値（第４基準値の一例）になったか否かを判定する（Ｓ４０４）。Ｓ４０３で検出したＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値になっていれば（Ｓ４０４でＹＥＳ）、暖機制御部１４２は、バランス状態を崩す制御が過度に進行されるのを防止するために、バランス状態解除処理を終了する。これにより、蓄電装置９の例えば、過放電が防止できる。なお、Ｓ４０４でＹＥＳの場合、処理は図３のＳ３０１に戻される。一方、Ｓ４０３で検出したＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値になっていなければ（Ｓ４０４でＮＯ）、暖機制御部１４２は処理をＳ４０２に戻し、連続放電を継続する。

なお、第１ＳＯＣ基準値としては、蓄電装置９の充電状態がバランス状態より放電側に設定された状態であることを示す値が採用でき、例えば、これ以上放電が継続されると蓄電装置９が過放電状態になることが想定される値などが採用できる。

バランス状態解除処理（１）では放電のみが行われるので、ＳＯＣが満充電側に推移しない。そのため、５０％よりも大きいＳＯＣでバランス状態が設定されている暖機システムにおいて有用である。

図５はバランス状態解除処理（２）のフローチャートである。

まず、暖機制御部１４２は、Ｓ３０３と同様にして、現状放電することができる最大放電電力を決定し、充放電制御部１４１は、決定された最大放電電力で発電電動機８を動作させる放電指令値を設定する（Ｓ５０１）。

次に、充放電制御部１４１は、Ｓ３０５と同様、Ｓ５０１で設定した放電指令値をインバータ１０に出力し、一定期間、蓄電装置９に最大放電電力で放電させる（Ｓ５０２）。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ３０６と同様、蓄電装置９の温度及びＳＯＣを温度検出部１１及び電流検出部１２に検出させる（Ｓ５０３）。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ３０８と同様、Ｓ５０３で検出された検出温度が基準温度よりも低ければ（Ｓ５０４でＹＥＳ）、処理をＳ５０５に進め、検出温度が基準温度以上であれば（Ｓ５０４でＮＯ）、暖機制御の必要がないので、暖機制御を終了させる。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ３０９と同様、現状充電することができる最大充電電力を決定し、充放電制御部１４１は、決定された最大充電電力で発電電動機８を動作させる充電指令値を設定する（Ｓ５０５）。次に、暖機制御部１４２は、Ｓ５０５で設定された充電指令値に係数を乗じる（Ｓ５０６）。ここで、係数としては０より大きく１．０未満の値が採用できる。そのため、実際の充電電力は最大充電電力よりも低く設定される。

次に、充放電制御部１４１は、Ｓ３１１と同様、Ｓ５０６で算出された充電指令値をインバータ１０に出力し、一定期間、蓄電装置９を充電させる（Ｓ５０７）。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ３１３と同様、蓄電装置９の温度及びＳＯＣを温度検出部１１及び充電状態検出部１３に検出させる（Ｓ５０８）。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ５０８で検出された検出温度が基準温度よりも低ければ（Ｓ５０９でＹＥＳ）、処理をＳ５１０に進め、検出温度が基準温度以上であれば（Ｓ５０９でＮＯ）、暖機制御の必要がないので、暖機制御を終了させる。

次に、暖機制御部１４２は、Ｓ５０９で検出したＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値になったか否かを判定する（Ｓ５１０）。Ｓ５０９で検出したＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値になっていれば（Ｓ５１０でＹＥＳ）、暖機制御部１４２は、バランス状態を崩す制御が過度に進行されるのを防止するために、バランス状態解除処理を終了する。これにより、蓄電装置９の充電状態が不必要に充電側に寄ることが防止される。Ｓ５１０でＹＥＳの場合、処理は図３のＳ３０１に戻る。一方、Ｓ５０９で検出したＳＯＣが第１ＳＯＣ基準値になっていなければ（Ｓ５１０でＮＯ）、暖機制御部１４２は処理をＳ５０２に戻し、Ｓ５０２〜Ｓ５１０の処理を繰り返す。

バランス状態解除処理（２）では、最大充電電力が係数（０より大きく１．０未満）が示す割合分低下された状態で、周期的な充放電が繰り返されるので、放電量が充電量よりも大きくなって、バランス状態を崩すことができる。

図６はバランス状態解除処理（３）のフローチャートである。なお、図６では図４と同じ処理には同じ符号が付されている。

バランス状態解除処理（１）では放電のみ行われていたが、バランス状態解除処理（３）では充電のみが行われている。したがって、バランス状態解除処理（３）では、Ｓ４０１、Ｓ４０２、Ｓ４０４に代えて、Ｓ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３が設けられている。

Ｓ６０１では、図３のＳ３０９で設定した充電指令値に所定の係数が乗じられる。ここで、係数としては、０より大きく、１．０未満の値が採用できる。充電指令値に係数を乗じると最大充電電力が低下するので、蓄電装置９の端子電圧が直ぐに上限電圧以上になって充電が停止される事態を回避でき、連続充電の時間を確保できる。係数としては、想定される連続充電時間内に蓄電装置９の端子電圧が上限電圧を上回わらない値が採用されればよい。また、係数は、連続充電が進行するにつれて徐々に下げられても良い。これにより、連続充電が進行するにつれて、充電電力が低下していき、蓄電装置９の端子電圧が上限電圧以上になり難くなり、連続充電の時間をより確保できる。

Ｓ６０２では、Ｓ６０１で算出された充電指令値で蓄電装置９が連続充電される。Ｓ６０３では、暖機制御部１４２は、Ｓ４０３で検出したＳＯＣが第２ＳＯＣ基準値（第５基準値の一例）になったか否かを判定する（Ｓ６０３）。Ｓ４０３で検出したＳＯＣが第２ＳＯＣ基準値になっていれば（Ｓ６０３でＹＥＳ）、暖機制御部１４２は、バランス状態を崩す制御が過度に進行されるのを防止するために、バランス状態解除処理を終了する。これにより、例えば、蓄電装置９の過充電が防止できる。一方、Ｓ４０３で検出したＳＯＣが第２ＳＯＣ基準値になっていなければ（Ｓ６０３でＮＯ）、暖機制御部１４２は処理をＳ６０２に戻し、連続充電を継続する。

なお、第２ＳＯＣ基準値としては、蓄電装置９の充電状態がバランス状態より充電側に設定された状態であることを示す値が採用でき、例えば、これ以上充電が継続されると蓄電装置９が過充電状態になることが想定される値などが採用できる。

図７はバランス状態解除処理（４）のフローチャートである。なお、図７では図５と同じ処理には同じ符号が付されている。

バランス状態解除処理（２）では充電指令値に係数が乗じられていたが、バランス状態解除処理（４）では放電指令値に係数が乗じられている。したがって、Ｓ５０１に続くＳ７０１にて、Ｓ５０１で設定された放電指令値に係数が乗じられて最大放電電力が低下されている。そして、この放電電力で一定期間、放電が行われる（Ｓ５０２）。また、バランス状態解除処理（４）では、最大充電電力はそのまま用いられるので、図５に示すＳ５０６が省かれている。また、Ｓ７０２では、バランス状態の崩れが不必要に充電側に寄ることを防止するために第１ＳＯＣ基準値に代えて第２ＳＯＣ基準値を用いてＹＥＳ、ＮＯが判断されている。これら以外は、バランス状態解除処理（４）はバランス状態解除処理（２）と同じである。

バランス状態解除処理（４）では、最大放電電力が係数（０より大きく１．０未満）が示す割合分低下された状態で、周期的な充放電が繰り返されるので、充電量が放電量よりも大きくなって、バランス状態を崩すことができる。

なお、図３のフローチャートでは、一定期間の放電（Ｓ３０５）が一定期間の充電（Ｓ３１１）よりも先に実行されているが、この順番は逆であってもよい。

このように、本実施の形態では、バランス状態判断部１４３によってバランス状態であると判断された場合、暖機制御部１４２により、バランス状態が崩されるので、バランス状態での充放電の継続が防止され、暖機効率を向上させることができる。

５ エンジン
８ 発電電動機
９ 蓄電装置
１０ インバータ
１１ 温度検出部
１２ 電流検出部
１３ 充電状態検出部
１４ 制御部
１４１ 充放電制御部
１４２ 暖機制御部
１４３ バランス状態判断部

Claims (10)

1. エンジンと、
   蓄電装置と、
   前記エンジンからの動力により発電機として作動するとともに、前記蓄電装置からの電力により電動機として作動する発電電動機と、
   前記蓄電装置と前記発電電動機との電力の変換を行うインバータと、
   前記インバータを制御して前記発電電動機を動作させ、前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御部と、
   前記蓄電装置の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部により検出された前記蓄電装置の温度が予め設定された基準温度よりも低い低温条件下にあると判断した場合、前記充放電制御部を制御して、前記蓄電装置の充放電を周期的に繰り返す暖機制御を実行する暖機制御部と、
   前記暖機制御における充放電がバランスしたバランス状態であるか否かを判断するバランス状態判断部とを備え、
   前記暖機制御部は、前記バランス状態判断部によって前記バランス状態であると判断された場合、前記充放電制御部を制御して、前記バランス状態が崩れるように充電及び放電の少なくともいずれか一方を前記蓄電装置に行わせる蓄電装置の暖機システム。
2. 前記蓄電装置の充電電流と放電電流とを計測する電流検出部をさらに備え、
   前記バランス状態判断部は、前記電流検出部によって計測された充電電流と放電電流とを用いて、前記暖機制御における充放電の１周期の充電量と放電量とを算出し、前記算出した充電量と放電量との差が第１基準値以下の場合、前記バランス状態と判断する請求項１に記載の蓄電装置の暖機システム。
3. 前記バランス状態判断部は、前記充放電制御部が前記インバータに出力する充電指令値と放電指令値との差が第２基準値以下の場合、前記バランス状態と判断する請求項１に記載の蓄電装置の暖機システム。
4. 前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
   前記バランス状態判断部は、前記充電状態検出部によって検出された充電状態の変化量が第３基準値以下の場合、前記バランス状態と判断する請求項１に記載の蓄電装置の暖機システム。
5. 前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
   前記暖機制御部は、前記検出された充電状態に基づいて、充電電力及び放電電力のうちの一方が他方よりも多くなるように前記暖機制御を実行する請求項１〜４のいずれか１に記載の蓄電装置の暖機システム。
6. 前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より放電側に設定された状態であることを示す第４基準値に到達するまで、前記蓄電装置に放電のみを行わせる請求項５に記載の蓄電装置の暖機システム。
7. 前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より放電側に設定された状態であることを示す第４基準値に到達するまで、前記充放電制御部が前記インバータに出力する充電指令値を所定の割合で減少させる請求項５に記載の蓄電装置の暖機システム。
8. 前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より充電側に設定された状態であることを示す第５基準値に到達するまで、前記蓄電装置に充電のみを行わせる請求項５に記載の蓄電装置の暖機システム。
9. 前記暖機制御部は、前記蓄電装置の充電状態がバランス状態より充電側に設定された状態であることを示す第５基準値に到達するまで前記充放電制御部が前記インバータに出力する放電指令値を所定の割合で減少させる請求項５に記載の蓄電装置の暖機システム。
10. 前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出部を更に備え、
    前記暖機制御部は、前記検出された充電状態が前記バランス状態から充電側に向かうにつれて最大充電電力に対する最大放電電力の割合が多くなり、且つ、前記検出された充電状態が前記バランス状態から放電側に向かうにつれて前記最大放電電力に対する前記最大充電電力の割合が多くなるように前記暖機制御を行う請求項１〜９のいずれか１に記載の蓄電装置の暖機システム。

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