JP6675774B2 - ショベル管理装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、ショベル、及びショベルの管理を支援するショベル支援サーバに関する。

内燃機関（エンジン）と電動発電機とを搭載したハイブリッド型ショベルが実用化されている。ハイブリッド型ショベルでは、電動発電機で発電された電力により蓄電装置が充電される。蓄電装置は、その特性上、過放電を防止することが望まれる。下記の特許文献１に、ハイブリッド型ショベルに搭載された蓄電装置の過放電を防止する技術が開示されている。この技術によると、蓄電装置の過放電が生じる可能性がある場合に、蓄電装置の負荷である電動機の動作速度が制限される。速度制限が行われることにより、電動機による消費電力が低減し、その結果蓄電装置の過放電が生じにくくなる。

特開２００１−３３９６号公報

ショベルが運転されない期間が長くなると、自然放電によって蓄電装置が過放電状態になる場合がある。このような例として、ショベルが山奥等の遠隔地に放置されて長期間運転されない場合、レンタル用として購入されたショベルが、貸し出しされないまま長期間が経過した場合等が挙げられる。蓄電装置が過放電状態になると、蓄電装置の劣化の進行が速くなる。上述の特許文献１に開示された技術では、自然放電による過放電を防止することはできない。

本発明の目的は、ショベルに搭載されている蓄電装置の自然放電による過放電を防止するための充電を行うことが可能なショベルを提供することである。本発明の他の目的は、ショベルに搭載されている蓄電装置の自然放電による過放電を防止するためのショベル支援サーバを提供することである。

本発明の一観点によると、
出力装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
エンジンによって駆動される発電機からの電力によって充電される蓄電装置が搭載されたショベルの前記エンジンを始動して前記蓄電装置の充電を促す情報を出力するか否かを判定し、
前記情報を出力すべきと判定した対象のショベルに対応させて、前記情報を前記出力装置に出力し、
前記出力装置は、前記ショベルとデータ通信を行う機能を有し、
前記処理装置は、前記情報を出力すると判定された場合に、前記出力装置を介して前記ショベルに、前記情報として、前記エンジンの自動始動を指令する信号を送信するショベル管理装置が提供される。

ショベル管理装置からショベルに、エンジンの自動始動を指令する信号を送信することにより、ショベルの蓄電装置を充電することができる。これにより、蓄電装置の自然放電による過放電を防止することが可能になる。

図１は、実施例によるショベル、ショベル支援サーバ、及びショベル管理用の端末の概略図である。 図２は、ショベルの主要部のブロック図である。 図３は、ショベルに搭載された蓄電回路の概略等価回路図である。 図４は、実施例によるショベルとショベル支援サーバとで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートである。 図５は、他の実施例によるショベルの主要部分のブロック図である。 図６は、図５に示したショベルと、ショベル支援サーバとで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートである。 図７Ａは、さらに他の実施例によるショベルとショベル支援サーバとで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートであり、図７Ｂは、その変形例を示すフローチャートである。 図８Ａは、さらに他の実施例によるショベルとショベル支援サーバと端末とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートであり、図８Ｂは、その変形例を示すフローチャートである。 図９は、さらに他の実施例によるショベルとショベル支援サーバと端末とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートである。 図１０は、図９に示した実施例によるショベルとショベル支援サーバと端末とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートの他の例である。 図１１は、さらに他の例によるショベルに搭載された蓄電装置が自然放電することによる開路電圧の時間変化（自然放電曲線）の一例を示すグラフである。 図１２は、図１１に示した実施例によるショベルとショベル支援サーバとで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートである。 図１３は、さらに他の実施例によるショベルとショベル支援サーバと端末とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートである。

図１〜図４を参照して、実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。
図１に、ショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及びショベル管理用の端末８０の概略図を示す。

ショベル２０は、下部走行体２１、上部旋回体２２、及び作業要素２３を含む。上部旋回体２２は下部走行体２１に対して旋回可能である。作業要素２３は、例えばブーム、アーム、及びバケットを含む。

ショベル支援サーバ５０は、処理装置５１、記憶装置５２、出力装置５３、及び入力装置５６を含む。出力装置５３は、表示装置５４及び通信装置５５を含む。記憶装置５２に、処理装置５１が実行する処理プログラム、及び処理に必要な種々のデータが格納されている。処理装置５１の処理結果が、文字情報、図形情報等を含む画像として表示装置５４に表示される。支援サーバ運用者が、入力装置５６を介して処理装置５１に種々の指令（コマンド）を入力する。ショベル支援サーバ５０は、通信装置５５を介してネットワーク９０に接続されている。

ショベル２０の管理者が、ショベル管理用の端末８０を所持している。端末８０として、デスクトップコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット端末等を用いることができる。端末８０は、例えば、タッチパネル８１を有する。タッチパネル８１は、表示装置と入力装置とを兼ねる。

ショベル支援サーバ５０の通信装置５５は、ネットワーク９０を介してショベル２０及び端末８０とデータ通信を行う機能を有する。

図２に、ショベル２０の主要部のブロック図を示す。エンジン２５及び電動発電機２６が、それぞれトルク伝達機構２７の第１入力軸及び第２入力軸に連結されている。油圧ポンプ２８が、トルク伝達機構２７の出力軸に連結されている。エンジン２５として、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いることができる。

電動発電機２６は、発電動作及びアシスト動作のいずれかの動作を行うことができる。発電動作中は、エンジン２５で発生した動力がトルク伝達機構２７を介して電動発電機２６に伝達される。電動発電機２６で発電された電力が、インバータ２９を介して蓄電回路３０に伝送される。電動発電機２６で発電された電力によって、蓄電回路３０の蓄電装置３１が充電される。

アシスト動作中は、蓄電回路３０からインバータ２９を介して電動発電機２６に電力が伝送される。電動発電機２６が電動機として動作することにより発生した動力が、トルク伝達機構２７を介して油圧ポンプ２８に伝達される。油圧ポンプ２８からの吐出される作動油によって、油圧負荷３７が駆動される。油圧負荷３７には、下部走行体２１（図１）を駆動する油圧モータ、作業要素２３（図１）を駆動する油圧シリンダ等が含まれる。

蓄電回路３０からインバータ３３を介して旋回モータ３２に電力が供給される。旋回モータ３２は、上部旋回体２２（図１）を旋回させる。旋回モータ３２を発電機として動作させることにより、上部旋回体２２に制動力を与えることができる。旋回モータ３２が発電機として動作しているときに発生した回生電力が、インバータ３３を介して蓄電回路３０に伝送される。この回生電力によって蓄電回路３０の蓄電装置３１が充電される。

電動発電機２６及び旋回モータ３２は、共に電動機として動作可能であるため、蓄電回路３０の蓄電装置３１の電気負荷と考えることができる。

処理装置３４が、エンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５の動作を制御する。さらに、処理装置３４は、インバータ２９、３３、蓄電回路３０を制御する。処理装置３４の処理結果が、表示装置３６に表示される。処理装置３４は、さらに、通信装置４５を介してショベル支援サーバ５０（図１）とデータ通信を行う。

図３に、蓄電回路３０の概略等価回路図を示す。蓄電装置３１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介してＤＣバスライン３９に接続されている。蓄電装置３１には、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等の充電及び放電が可能な装置を用いることができる。

ＤＣバスライン３９の低圧ラインと高圧ラインとの間に平滑キャパシタ４０が接続されている。ＤＣバスライン３９と電動発電機２６との間で、インバータ２９を介して電力の送受が行われる。ＤＣバスライン３９と旋回モータ３２との間で、インバータ３３を介して電力の送受が行われる。

電圧センサ４１が、蓄電装置３１の端子間電圧を測定する。端子間電圧の測定値が処理装置３４に入力される。電流センサ４２が、蓄電装置３１の充放電電流を測定する。充放電電流の測定値が処理装置３４に入力される。

図４に、ショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。図４に示したフローチャートは、厳密な意味でのフローチャートとは異なり、準正常処理、異常処理、分岐処理等の記載は省略されており、ショベル２０及びショベル支援サーバ５０で実行される主な処理のみが示されている。他の図面に示されたフローチャートも、同様に主な処理のみが示されている。

ステップＳＡ１０において、ショベル２０の操作者が、エンジン２５（図２）を停止させる操作を行う。例えば、エンジンスターターキーをオフにすることにより、エンジン２５を停止させる。エンジン２５が停止すると、ショベル２０の処理装置３４（図２）が、エンジン２５の停止時における稼働情報をショベル支援サーバ５０に送信する。稼働情報には、ショベル２０の機体を特定する識別情報、及びエンジン２５が停止した日付情報が含まれる。日付情報には、例えば年月日、及び時刻が含まれる。

ショベル支援サーバ５０は、ショベル２０から稼働情報を受信すると、ステップＳＢ１０において、稼働情報のデータベース化を行う。具体的には、ショベル２０の識別情報と、エンジン停止の日付情報とを関連付けて、記憶装置５２に格納する。

ステップＳＢ２０において、ショベル支援サーバ５０の処理装置５１（図１）が、ショベル２０の機体ごとに、エンジンが停止した直近の日付からの経過時間に基づいて、充電督促情報を出力するか否かを判定する。この判定処理は、定期的に起動される。例えば、エンジンが停止した直近の日付からの経過時間と、予め設定されている停止期間の許容上限値とを比較する。停止期間の許容上限値として、蓄電装置３１が過放電状態になると推測される期間よりもやや短い期間を設定することが好ましい。

エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が停止期間の許容上限値を超えていると、充電督促情報を出力要と判定される。充電督促情報を出力要と判定された場合、ショベル支援サーバ５０は、判定の対象となったショベル２０に、充電督促情報を送信する。この充電督促情報は、ショベル２０に対してエンジン自動始動を指令する信号を含む。

ショベル２０が充電督促情報を受信すると、ステップＳＡ２０において、処理装置３４（図２）がエンジン２５を自動始動させることにより、蓄電装置３１（図３）を充電する。具体的には、処理装置３４がエンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５を始動させる。エンジン２５が始動すると、電動発電機２６が発電機として動作する。電動発電機２６で発電された電力により、蓄電装置３１が充電される。電動発電機２６の発電動作は、処理装置３４がインバータ２９（図２）を制御することにより実現される。蓄電装置３１の充電動作は、処理装置３４がＤＣ／ＤＣコンバータ３８（図３）を制御することにより実現される。

ステップＳＡ３０において、処理装置３４は、エンジン２５の自動始動によって蓄電装置３１が充電中であることを知らせる情報を表示装置３６（図２）に表示する。エンジン２５が自動始動によって動作しているときに、操縦者がショベル２０に近づいたとき、自動始動によってエンジン２５が動作中であることを認識することができる。

処理装置３４は、エンジン２５が自動始動された後、蓄電装置３１（図３）の端子間電圧を周期的に測定する。蓄電装置３１の端子間電圧が、予め設定されている自動充電停止電圧を超えたら、ステップＳＡ４０においてエンジン２５を自動停止させる。具体的には、処理装置３４がエンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５を停止させる。エンジン２５が停止すると、ステップＳＡ１０のときと同様に、ショベル２０からショベル支援サーバ５０に稼働情報が送信される。

蓄電装置３１の内部抵抗の影響を排除するために、端子間電圧の測定時に、充放電電流が流れない状態とすることが好ましい。これにより、充放電電流を０にすることにより、蓄電装置３１の開路電圧を測定することができる。処理装置３４がＤＣ／ＤＣコンバータ３８を制御することにより、充放電電流が一時的に流れない状態にすることができる。

次に、図１〜図４に示した実施例の優れた効果について説明する。本実施例においては、ショベル２０のエンジン２５が停止した後、経過時間が停止期間の許容上限値を超えると、エンジン２５が自動始動されて、蓄電装置３１が充電される。このため、蓄電装置３１の自然放電による過放電を防止することができる。これにより、蓄電装置３１の過放電による劣化の進行を抑制することができる。

次に、図５及び図６を参照して、他の実施例について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図５に、本実施例によるショベルの主要部分のブロック図を示す。図２に示した実施例では、油圧ポンプ２８がトルク伝達機構２７に直結されていた。図５に示した実施例では、油圧ポンプ２８が、切離し機構４６を介してトルク伝達機構２７に連結されている。切離し機構４６は、エンジン２５からの動力が油圧ポンプ２８に伝達される接続状態と、油圧ポンプ２８に伝達されない切離し状態とを切り替えることができる。接続状態と切離し状態との切り換え制御は、処理装置３４によって行われる。切離し機構４６には、種々のクラッチを使用することができる。

図６に、ショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。本実施例においては、ショベル２０が充電督促情報を受信すると、ステップＳＡ２０でエンジン２５を自動始動させる前に、ステップＳＡ１５において、処理装置３４（図５）が切離し機構４６を制御することにより、エンジン２５から油圧ポンプ２８を切り離す。

本実施例においては、エンジン２５で発生した動力が電動発電機２６のみに伝達される。このため、エンジン２５の動力を効率的に発電に利用することができる。

次に、図７Ａを参照して、さらに他の実施例によるショベル２０及びショベル支援サーバ５０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図７Ａに、本実施例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、図１〜図４に示した実施例と同様に、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。充電督促情報を出力すると判定された場合には、ステップＳＢ３０において、ショベル支援サーバ５０の処理装置５１が表示装置５４（図１）に、対象のショベル２０の識別情報と、充電督促情報とを表示する。充電督促情報として、「過放電の危険があるため充電を行ってください。」というような文字情報を用いてもよいし、過放電の危険を知らせる図形情報を用いてもよい。

ショベル支援サーバ５０の運用者が、表示装置５４に表示された充電督促情報を視認すると、ステップＳＣ１０において、充電の要否を判断する。充電が必要であると判断されると、ショベル支援サーバ５０の運用者は、ショベル支援サーバ５０の入力装置５６（図１）に自動充電指令（コマンド）を入力する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電指令が入力されたことを検知すると、ショベル２０に対してエンジン自動始動を指令する充電督促情報を送信する。

図７Ａに示した実施例のように、ショベル２０のエンジン２５を自動始動させるか否かの判断を、ショベル支援サーバ５０の運用者が行うようにしてもよい。

図７Ｂに、図７Ａに示した実施例の変形例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。この変形例では、ショベル支援サーバ５０の運用者が、充電が必要と判断すると、対象のショベル２０の管理者に充電が必要であることを通知する。この通知は、電話、電子メール、ファックス等を用いて行うことができる。ショベル２０の管理者は、例えばショベルの所有者、保守要員、現場責任者等である。

ショベル２０の管理者は、ショベル支援サーバ５０の運用者から通知を受けると、ショベル２０を手動で始動させる。ステップＳＡ２５において、エンジン２５が始動して、蓄電装置３１の充電が行われる。

図７Ｂに示した実施例のように、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性が高まった時に、ショベル２０を手動で始動させるようにしてもよい。

次に、図８Ａを参照して、さらに他の実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図８Ａに、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、図１〜図４に示した実施例と同様に、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。充電督促情報を出力すると判定された場合には、ショベル支援サーバ５０は端末８０に充電督促情報を送信する。充電督促情報には、対象となるショベル２０の識別情報が含まれる。

端末８０は、充電督促情報を受信すると、ステップＳＤ１０において、タッチパネル８１に充電督促情報を、文字または図形等の画像として表示する。ショベル２０の管理者が、端末８０に表示された充電督促情報を視認すると、ステップＳＥ１０において充電実行の適否を判断する。充電の実行が適切であると判断されると、ショベル２０の管理者はショベル２０のエンジン２５を手動で始動させる。ステップＳＡ２５において、エンジン２５が始動して、蓄電装置３１の充電が行われる。

図８Ａに示した実施例のように、ショベル２０の管理者が所持する端末８０に、充電督促情報が送られるようにしてもよい。ショベル２０の管理者は、蓄電装置３１の放電状態のみならず、その他の種々の情報を加味して、充電実行の適否を判断することができる。その他の種々の情報には、例えば燃料の残量、ショベル２０の設置環境、今後のショベル２０の稼働予定等が含まれる。

図８Ｂに、図８Ａに示した実施例の変形例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。この変形例では、ショベル２０の管理者がステップＳＥ１０において充電の実行が適切であると判断すると、端末８０を操作して、自動充電依頼を入力する。

端末８０は、自動充電依頼が入力されると、ショベル支援サーバ５０に自動充電を依頼する信号を送信する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電を依頼する信号を受信すると、対象のショベル２０にエンジン２５の自動始動を指令する充電督促情報を送信する。

図８Ｂに示した変形例では、ショベル２０の管理者は、ショベル２０まで赴くことなく、ショベル２０を自動始動することができる。

次に、図９及び図１０を参照して、さらに他の実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図１〜図４に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準として、停止期間の許容上限値が設定されていた。図９及び図１０に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準として、停止期間の第１許容上限値及び第２許容上限値の２つが設定されている。第２許容上限値は第１許容上限値よりも長い。第１許容上限値は、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性が高いか否かの判断基準となる。これに対し、第２許容上限値は、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性がより高いか否かの判断基準となる。

図９に、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第１許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は端末８０に一次充電督促情報を送信する。

端末８０は、一次充電督促情報を受信すると、一次充電督促情報をタッチパネル８１（図１）に表示する。ショベル２０の管理者が、タッチパネル８１に表示された一次充電督促情報を視認すると、ステップＳＥ１０において、充電実行の適否を判断する。図９では、現時点では充電を実行しないと判断した例を示している。

ショベル支援サーバ５０は、ステップＳＢ２０の後、ステップＳＢ２５において、再度、充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第２許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は端末８０に二次充電督促情報を送信するとともに、ショベル２０にエンジン２５の自動始動を指令する充電督促情報を送信する。

端末８０は、二次充電督促情報を受信すると、二次充電督促情報をタッチパネル８１（図１）に表示する。二次充電督促情報には、例えば「ショベルのエンジンを自動始動させます。」という文字情報が含まれる。ショベル２０の管理者は、タッチパネル８１に表示された二次充電督促情報を視認することにより、ショベル２０のエンジンが自動始動されたことを認識することができる。

図１０に、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受の他のフローチャートを示す。図１０に示した例では、ステップＳＥ１０において、ショベル２０の管理者が充電の実行を禁止すべきであると判断する。例えば、燃料の残量がほとんど０である場合、メンテナンスを実行する予定である場合等に、充電の実行を禁止すべきであると判断する。管理者は、端末８０を操作して、自動充電の禁止指令を入力する。

自動充電の禁止指令が入力されると、端末８０は、ショベル支援サーバ５０に自動充電禁止を指示する信号を送信する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電禁止を指示する信号を受信すると、ステップＳＢ２２において、対象のショベル２０が自動充電禁止状態に設定されていることを示す情報を記憶装置５２（図１）に格納する。

ステップＳＢ２５において、再度、充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第２許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は、二次充電督促情報とともに、自動充電禁止状態であることを通知する信号を端末８０に送信する。ショベル２０に対しては、エンジンを自動始動させるための充電督促情報は送信しない。

端末８０は、二次充電督促情報、及び自動充電禁止状態であることを通知する信号を受信すると、ステップＳＤ３０において、タッチパネル８１（図１）に、二次充電督促情報、及び自動充電が禁止されていることを通知する情報を表示する。

本実施例においては、図９に示したように、ショベル２０の管理者が現時点で自動充電を実行しなくてもよいと判断した場合であっても、過放電の危険性が高まると、エンジン２５が自動始動され、蓄電装置３１の充電が行われる。このため、蓄電装置３１の過放電による劣化の促進を抑制することができる。

図１０に示した例では、ショベル２０の管理者がショベル２０の自動充電の実行を禁止することができる。このため、不必要なエンジン自動始動を回避することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、さらに他の実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図１〜図４に示した実施例では、ショベル支援サーバ５０がステップＳＢ２０（図４）において充電督促情報を出力するか否かを判定する際に基準となるエンジン停止期間の許容上限値として、予め設定された値が用いられた。図１１及び図１２に示した実施例では、停止期間の許容上限値として、エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧及び劣化情報が参酌される。

図１１に、蓄電装置３１（図３）が自然放電することによる開路電圧の時間変化（自然放電曲線）の一例を示す。図１１には、蓄電装置３１の劣化度がＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２の３つの例を示している。劣化度ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２は、ＤＬ０＜ＤＬ１＜ＤＬ２の関係を満たす。時刻０において蓄電装置３１が満充電状態（充電状態ＳＯＣが１００％）とされており、その時の開路電圧がＶ０である。時間の経過とともに自然放電によって開路電圧が低下する。蓄電装置３１の劣化度が大きい程、自然放電による開路電圧の低下の度合いも大きくなる。

開路電圧の値として、第１許容下限値ＶＬ１、第２許容下限値ＶＬ２、及び第３許容下限値ＶＬ３が定義されている。第３許容下限値ＶＬ３は、過放電による劣化が促進される開路電圧の下限値を意味する。従って、蓄電装置３１の使用中は、開路電圧が第３許容下限値ＶＬ３よりも低い状態することは禁止される。第２許容下限値ＶＬ２は第３許容下限値ＶＬ３よりもやや高い値に設定され、第１許容下限値ＶＬ１は第２許容下限値ＶＬ２よりもやや高い値に設定される。開路電圧が第１許容下限値ＶＬ１まで低下したら、充電を行うことが推奨され、第２許容下限値ＶＬ２まで低下したら、充電を行うことが強く推奨される。

蓄電装置３１の劣化が進むと、蓄電装置３１の静電容量が小さくなるとともに、内部抵抗が大きくなる。従って、蓄電装置３１の静電容量または内部抵抗を劣化度の指標として用いることができる。

次に、静電容量の算出方法の一例について説明する。蓄電装置３１を、抵抗値が既知の放電抵抗を介して一定時間放電させる。放電前の端子間電圧をＶｓと表記し、放電後の端子間電圧をＶｅと表記する。放電時間をＴと表記し、放電抵抗の抵抗値をＲと表記すると、静電容量Ｃは、下記の式で算出される。ここで、蓄電装置３１の内部抵抗は放電抵抗に比べて十分小さいと仮定している。
Ｃ＝−Ｔ／（Ｒ×ｌｎ（Ｖｅ／Ｖｓ））

次に、内部抵抗の算出方法の一例について説明する。蓄電装置３１の開路電圧Ｖｏｃを測定する。その後、放電を開始した直後の端子間電圧Ｖと、放電電流Ｉとを測定する。内部抵抗Ｒｉは、下記の式で算出される。
Ｒｉ＝（Ｖ−Ｖｏｃ）／Ｉ

次に、エンジンが停止した時の開路電圧Ｖ１と、蓄電装置３１の劣化度とから、経過時間の許容上限値を求める方法について説明する。

図１１に示した自然放電曲線が、種々の劣化度の蓄電装置３１について予め測定されている。蓄電装置３１の劣化度ごとの自然放電曲線が、ショベル支援サーバ５０の記憶装置５２に格納されている。自然放電曲線は、数値テーブルによって定義することができる。

図１２に、本実施例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。

ステップＳＡ１０でショベル２０のエンジン２５が停止すると、図４に示した実施例と同様に、ショベル２０からショベル支援サーバ５０に稼働情報が送信される。図４に示した実施例では、この稼働情報にショベル２０の識別情報とエンジン停止の日付情報が含まれていたが、図１２に示した実施例では、この稼働情報に、さらにエンジン停止時の蓄電装置３１の開路電圧、及び蓄電装置３１の劣化情報が含まれる。劣化情報は、例えば蓄電装置３１の内部抵抗、静電容量等の劣化度を表す指標を含む。

ショベル支援サーバ５０は、ショベル２０から稼働情報を受信すると、ステップＳＢ５において、エンジン停止時からの経過時間の第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２を算出する。

以下、第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２の算出方法について、図１１を参照しながら説明する。まず、蓄電装置３１の劣化情報に基づいて、図１１に示した複数の自然放電曲線から１つの自然放電曲線を選択する。ここでは、一例として、劣化度がＤＬ１の自然放電曲線が選択された場合について説明する。

エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧と、選択された自然放電曲線とから、エンジン停止時に対応する経過時間の初期値を算出する。算出された経過時間の初期値をｔ０と表記する。選択された自然放電曲線から、蓄電装置３１の開路電圧が第１許容下限値ＶＬ１及び第２許容下限値ＶＬ２まで低下する経過時間をそれぞれ算出する。算出された経過時間を、それぞれｔ１及びｔ２と表記する。第１許容上限値ＴＵ１は、経過時間ｔ１から初期値ｔ０を減算することにより算出される。第２許容上限値ＴＵ２は、経過時間ｔ２から初期値ｔ０を減算することにより算出される。

ステップＳＢ１０において、ショベル２０から受信した情報、ステップＳＢ５で算出された第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２をデータベース化する。具体的には、ショベル２０の識別情報、エンジン停止の日付情報、停止時の開路電圧、蓄電装置３１の劣化情報、第１許容上限値ＴＵ１、及び第２許容上限値ＴＵ２を関連付けて記憶装置５２に格納する。

ステップＳＢ２０において、充電督促情報を出力するか否かを判定する。判定基準として、第１許容上限値ＴＵ１または第２許容上限値ＴＵ２を用いることができる。

図１１及び図１２に示した実施例では、エンジン停止時の開路電圧と、蓄電装置３１の劣化情報とに基づいて、経過時間の第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２が算出される。このため、経過時間の許容上限値として固定値を用いる場合と比べて、ショベル２０ごとの状態に適合して充電督促情報を出力することができる。

次に、図１３を参照して、さらに他の実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。以下、図９に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。

図９に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準となる第１許容上限値及び第２許容上限値として固定値が用いられた。図１３に示した実施例では、図１１及び図１２に示した実施例と同様に、第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２が、エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧、及び劣化情報に基づいて決定される。図１３に示したショベル支援サーバ５０が実行するステップＳＢ５、ＳＢ１０の処理は、それぞれ図１２に示したステップＳＢ５、ＳＢ１０の処理と同一である。

図１３に示した実施例では、第１許容上限値及び第２許容上限値として固定値を用いる場合と比べて、ショベル２０ごとの状態に適合し一次充電督促情報及び二次充電督促情報を出力することができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

２０ ショベル
２１ 下部走行体
２２ 上部旋回体
２３ 作業要素
２５ エンジン
２６ 電動発電機
２７ トルク伝達機構
２８ 油圧ポンプ
２９ インバータ
３０ 蓄電回路
３１ 蓄電装置
３２ 旋回モータ
３３ インバータ
３４ 処理装置
３５ エンジン制御ユニット
３６ 表示装置
３７ 油圧負荷
３８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３９ ＤＣバスライン
４０ 平滑キャパシタ
４１ 電圧センサ
４２ 電流センサ
４５ 通信装置
４６ 切離し機構
５０ ショベル支援サーバ
５１ 処理装置
５２ 記憶装置
５３ 出力装置
５４ 表示装置
５５ 通信装置
５６ 入力装置
８０ 端末
８１ タッチパネル
９０ ネットワーク

Claims (8)

1. 出力装置と、
   処理装置と
   を有し、
   前記処理装置は、
   エンジンによって駆動される発電機からの電力によって充電される蓄電装置が搭載されたショベルの前記エンジンを始動して前記蓄電装置の充電を促す情報を出力するか否かを判定し、
   前記情報を出力すべきと判定した対象のショベルに対応させて、前記情報を前記出力装置に出力し、
   前記出力装置は、前記ショベルとデータ通信を行う機能を有し、
   前記処理装置は、前記情報を出力すると判定された場合に、前記出力装置を介して前記ショベルに、前記情報として、前記エンジンの自動始動を指令する信号を送信するショベル管理装置。
2. 前記処理装置は、
   前記ショベルの前記エンジンが停止した直近の日付からの経過時間に基づいて、前記情報を出力するか否かを判定し、
   前記情報を出力すると判定された場合に、前記出力装置に前記情報を出力する請求項１に記載のショベル管理装置。
3. 前記処理装置は、前記ショベルの前記エンジンが停止した直近の日付からの前記経過時間に加えて、前記ショベルに搭載されている前記蓄電装置の劣化情報に基づいて、前記情報を出力するか否かを判定する請求項２に記載のショベル管理装置。
4. 前記処理装置は、さらに、前記ショベルの前記エンジンが停止した時点における前記蓄電装置の開路電圧に基づいて、前記情報を出力するか否かを判定する請求項２または３に記載のショベル管理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のショベル管理装置と、
   前記ショベル管理装置の管理対象のショベルと
   を有し、
   前記ショベルは、
   エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される発電機と、
   前記発電機で発電された電力で充電される蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力によって駆動される電気負荷と、
   前記ショベル管理装置とデータ通信を行なう通信装置と、
   機体側処理装置と
   を有し、
   前記機体側処理装置は、前記ショベル管理装置から、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信すると、前記エンジンを始動させて前記発電機を動作させることにより、前記蓄電装置の充電を行うシステム。
6. さらに、機体側表示装置を有し、
   前記機体側処理装置は、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信して前記エンジンを始動させると、前記エンジンの自動始動によって前記蓄電装置が充電中であることを表す情報を、前記機体側表示装置に表示する請求項５に記載のシステム。
7. 前記機体側処理装置は、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信して前記エンジンを始動した後、前記蓄電装置の端子間電圧を測定し、前記端子間電圧の測定値が、自動充電停止電圧を超えたか否かを判定し、前記自動充電停止電圧を超えたと判定した場合、前記エンジンを停止させる請求項５または６に記載のシステム。
8. さらに、
   前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの作動油によって動作する油圧負荷と、
   前記エンジンからの動力が前記油圧ポンプに伝達される状態と伝達されない状態とを切り替える切離し機構と
   を有し、
   前記機体側処理装置は、前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信したとき、前記切離し機構を制御して、前記油圧ポンプを前記エンジンから切り離して前記エンジンを始動させる請求項５乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
   

Images