JP6695231B2 - ハイブリッド式建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、電動発電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。

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。

しかし、建設機械における土砂の掘削・積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アシスト（補助）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。

特に、リチウムイオン電池及びキャパシタ等の蓄電装置は、低温の環境下において内部抵抗が常温時に比べて高くなり、得られる出力が低下するので、エンジンの動力をアシストするための十分な電力を電動機へ供給することができない。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従来技術の１つとして提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、キャビン内を温めるヒータコアと、ヒータコアに加温媒体を供給する第１の循環系と、直列に接続された複数の蓄電セル及び蓄電セルを収容する筐体を含む蓄電装置と、筐体に形成されており、第１の循環系から分岐されて加温媒体が流れる加温流路とを有し、この加温流路に加温媒体を流すことにより、蓄電装置を温めるハイブリッド型ショベルが他の従来技術の１つとして提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１２７２７１号公報 特開２０１４−１５８８２号公報

上述した特許文献１、２に開示された従来技術は、電気ヒータ等の加熱機構を別個に用意しなくても、蓄電装置の暖機運転を安価に行うことができるが、その蓄電装置の暖機運転が終わるまでは、電動発電機がエンジンの動力を十分にアシスト及び発電することができない。そのため、油圧ポンプを駆動するための出力が常温時の出力よりも減少するので、油圧ポンプから吐出される流量が低下することにより、蓄電装置の暖機運転中は油圧アクチュエータの動作速度が遅くなると共に、車体の動力や操作装置の反応性等を含むオペレータの感応性に関する操作性が悪化する。このような車体の動作が制限されている状況を把握できないことは、オペレータにとって心理的な負担となるので、オペレータの作業効率の低下を引き起こす可能性がある。

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、蓄電装置の暖機運転におけるオペレータの作業効率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。

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、前記原動機の動力のアシスト及び発電を行う電動発電機と、前記原動機によって駆動する油圧ポンプと、前記電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部によって測定された前記蓄電装置の温度に基づいて、前記蓄電装置の暖機運転を制御する制御装置とを備えたハイブリッド式建設機械であって、車体の動作に関する情報を報知する報知装置と、オペレータが搭乗するキャブ内に設けられ、車体に要求する負荷毎に定められた動作モードを設定するモード設定部とを備え、前記制御装置は、前記油圧ポンプに要求される出力を推定する油圧ポンプ要求出力推定部と、前記原動機の出力の上限を演算する原動機出力上限演算部と、前記蓄電装置の充放電可能な最大電力を演算する最大電力演算部と、前記油圧ポンプ要求出力推定部によって推定された出力、前記原動機出力上限演算部によって演算された出力の上限、及び前記最大電力演算部によって演算された最大電力の全てに基づいて、前記蓄電装置の暖機運転に伴って車体の動作が制限されているかどうかを判定する動作制限判定部と、前記動作制限判定部によって車体の動作が制限されていると判定された場合に、その旨を前記報知装置に報知させる制御を行う報知制御部と、前記蓄電装置の暖機運転が行われたとき、前記温度測定部によって測定された温度が予め設定された目標温度に達するまでの時間を、前記蓄電装置の暖機運転に伴う車体の動作の制限が継続する動作制限時間として推定する動作制限時間推定部と、を含み、前記報知装置は、前記動作制限判定部の判定結果と、前記動作制限時間推定部の推定結果である動作制限時間と、前記モード設定部により設定された動作モードとを表示する表示装置から構成され、前記報知制御部は、前記モード設定部によって設定された動作モードを取得する処理と、当該動作モードに対応した動作制限時間を前記動作制限時間推定部から取得する処理と、前記表示装置で表示されている動作モードおよび動作制限時間を、当該取得した動作モードおよび動作制限時間へ表示切り換えを行う処理との一連の処理を、前記動作制限時間推定部によって推定された前記動作制限時間がゼロに達するまで繰り返し行い、前記動作制限時間がゼロに達すると、前記表示装置により表示されている前記動作制限判定部の判定結果と前記動作制限時間とを消去することを特徴とする。

本発明のハイブリッド式建設機械によれば、蓄電装置の暖機運転におけるオペレータの作業効率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。

本発明に係るハイブリッド式建設機械の第１実施形態の一例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。 図１に示す旋回体の内部の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す旋回体の内部を後方から見た概略図である。 図２に示す油圧ポンプの負荷特性を説明する出力−容積特性線図である。 図２に示す蓄電装置の温度特性を説明するＳＯＣ−出力特性線図である。 図３に示すバッテリコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 図３に示すハイブリッドコントローラの構成を示す機能ブロック図である。 図３に示す走行用油圧モータに要求される負荷特性を説明する操作量−要求負荷特性線図である。 図２に示すエンジンの回転数と出力の上限との関係を示す図である。 図１に示すモニタの表示を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る出力指令部による蓄電装置の暖機運転の制御の流れを示すフローチャートであり、特にＳ１１０１〜Ｓ１１１１の処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る出力指令部による蓄電装置の暖機運転の制御の流れをフローチャートであり、特にＳ１１１２〜Ｓ１１１７の処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の暖機運転の目標温度に対する蓄電装置の温度、内部抵抗、及び動作制限時間の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の温度、出力、及び暖機運転の有無の時間推移の一例を示す図である。 本発明の第２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。 本発明の第２実施形態に係る蓄電装置の暖機運転の目標温度に対する蓄電装置の温度、エンジンの冷却水の温度、及び動作制限時間の関係を示す図である。

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。

［第１実施形態］
本発明に係るハイブリッド式建設機械の第１実施形態は、例えば、図１に示す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）１から成っている。この油圧ショベル１は、走行用油圧モータ２Ａ（図２参照）により駆動される走行体２と、この走行体２上に旋回フレーム３ａを介して旋回可能に設けられた旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、走行体２に対して旋回体３を旋回させる旋回用油圧モータ３Ａ１（図２参照）が搭載された旋回装置３Ａと、旋回体３の前部の片側（前方を向いて右側）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４とを備えている。

フロント作業機４は、基端が旋回フレーム３ａ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４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとを有する多関節構造から成っている。また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。

旋回体３は、車体の前部の他方の片側（前方を向いて左側）に配置されたキャブ５と、車体の後部に配置され、車体の重量のバランスを保つカウンタウェイト６と、これらのキャブ５とカウンタウェイト６との間に配置され、後述のエンジン１１等が収納される原動機室７とを備えている。

図２はキャブ５を含む旋回体３の内部の構成の詳細を示す図、図３は旋回体３の内部を後方から見た概略図である。

図２に示すように、キャブ５は、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃ等の各油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃの所望の動作を可能とし、キャブ５内のオペレータが把持して操作する操作装置としての走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂと、上下方向に回動可能に設けられ、操作レバー５Ｂによるフロント作業機４の操作を不能とするロック位置又は操作レバー５Ｂによるフロント作業機４の操作を可能とするロック解除位置へ操作するゲートロックレバー５Ｃとを有している。

このゲートロックレバー５Ｃは、オペレータの乗降を許容する上方へ回動されると、ロック位置に保たれることにより、オペレータが乗降するときの安全が図られている。一方、ゲートロックレバー５Ｃは、オペレータの乗降を妨げる下方へ回動されると、ロック解除位置に保たれることにより、オペレータが操作レバー５Ｂを操作して意図通りに掘削等の作業を進めることができる。

また、キャブ５は、車体の動作モードを設定し、車体に要求する負荷を変更するモード設定部５Ｄと、このモード設定部５Ｄによって設定された動作モードにおいて、エンジン１１の目標回転数を設定する回転数設定ダイヤル５Ｅと、車体の動作に関する情報を含む各種の情報をオペレータに報知する報知装置としてのモニタ５Ｆとを有している。モード設定部５Ｄは、例えば、軽掘削作業やならし作業等の軽負荷又は中負荷の作業を行うときのモードであるエコモード、及びこのエコモードより高負荷の作業を行うときのモードであるパワーモードから成る動作モードを選択するモード設定スイッチから成っている。なお、動作モードは、エコモードとパワーモードの２種類に限らず、その他のモードを含んでもよい。

図２、図３に示すように、旋回体３は、原動機としての前述のエンジン１１と、このエンジン１１に取付けられ、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ１１Ａと、エンジン１１の燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）と、エンジン１１の燃料噴射量を調整するガバナ（図示せず）と、エンジン１１に設けられたターボチャージャ式の過給機（図示せず）と、エンジン１１の動作を制御するエンジンコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。

また、旋回体３は、エンジン１１に接続され、エンジン１１の駆動力で動作するエアコン等の補機負荷１３と、エンジン１１の駆動軸上に配置され、エンジン１１との間でトルクを伝達することにより、エンジン１１の動力のアシスト及び発電を行う電動発電機（Ｍ／Ｇ）１４と、この電動発電機１４に接続され、電動発電機１４の動作を制御するインバータ１５と、インバータ１５を介して電動発電機１４との間で電力の授受を行う蓄電装置１６とを備えている。

さらに、旋回体３は、エンジン１１及び電動発電機１４に対して直列に接続され、エンジン１１及び電動発電機１４の駆動力で動作することにより圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）１７と、エンジン１１及び油圧ポンプ１７との間で熱交換を行う熱交換器１８と、外気を原動機室７内へ取込んで冷却風を誘起し、この冷却風を熱交換器１８へ送風する冷却ファン１９とを備えている。

電動発電機１４は、力行時にエンジン１１の動力をアシストし、エンジン１１に接続された補機負荷１３及び油圧ポンプ１７を駆動し、回生時に発電を行うようにしている。インバータ１５は、直流電力を交流電力に変換し、交流電力を直流電力に変換するものである。蓄電装置１６は、例えば、複数の電池セルが積層されて形成されたリチウムイオン電池１６Ａと、このリチウムイオン電池１６Ａとインバータ１５との間に接続され、リチウムイオン電池１６Ａの電流を測定する電流センサ１６Ｂと、リチウムイオン電池１６Ａ及び電流センサ１６Ｂに接続され、リチウムイオン電池１６Ａの電圧、温度、電流等を測定して管理するバッテリコントローラ（ＢＣＵ）１６Ｃとを有している。

そして、リチウムイオン電池１６Ａに蓄えられた電力（エネルギー）は、インバータ１５へ供給されると、インバータ１５によって直流から交流に変換され、電動発電機１４へ供給される。これにより、蓄電装置１６が放電されるようになっている。一方、電動発電機１４によって発電された電力（エネルギー）は、インバータ１５によって交流から直流に変換され、蓄電装置１６へ供給される。これにより、蓄電装置１６が充電されるようになっている。

油圧ポンプ１７は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。さらに、油圧ポンプ１７には、図示されないが、吐出された圧油の圧力を測定する吐出圧センサ、吐出された圧油の流量を測定する吐出流量センサ、及び油圧ポンプ１７の斜板の傾転角を測定する傾転角センサ等が設けられている。なお、油圧ポンプ１７は、可変容量型斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸ポンプ等であっても良い。

熱交換器１８は、例えば、エンジン１１の冷却水を作成するラジエータ１８Ａと、作動油を冷却するオイルクーラ（図示せず）と、過給機によって過給された空気を冷却するインタクーラ（図示せず）とを含んでいる。冷却ファン１９は、エンジン１１の駆動力で回転し、原動機室７内に取り込んだ冷却風によって熱交換器１８に戻ったエンジン１１の冷却水及び油圧ポンプ１７の作動油を放熱して冷却するようにしている。

また、旋回体３は、油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃへ供給する圧油の流れ（流量及び方向）を制御するコントロールバルブ２０と、油圧ポンプ１７の容量を調節するポンプ容量調節装置２１と、走行レバー５Ａ、操作レバー５Ｂ、ゲートロックレバー５Ｃ、モード設定スイッチ５Ｄ、回転数設定ダイヤル５Ｅ、モニタ５Ｆ、油圧ポンプ１７、エンジンコントローラ１２、インバータ１５、バッテリコントローラ１６Ｃ、ポンプ容量調節装置２１に接続され、車体全体の動作を制御するハイブリッドコントローラ（ＨＣＵ）２２とを備えている。

コントロールバルブ２０は、油圧ポンプ１７及び油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃとの間で油圧回路を構成し、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ１７から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールと、ハイブリッドコントローラ２２の指令値に応じて、スプールのストローク量を変更する電磁比例弁とを有している。

図４は油圧ポンプ１７の負荷特性を説明する図である

ポンプ容量調節装置２１は、ハイブリッドコントローラ２２から出力される制御指令に基づいて油圧ポンプ１７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２１は、図示されないが、油圧ポンプ１７の斜板を傾転可能に支持するレギュレータと、ハイブリッドコントローラ２２の指令値に応じて、レギュレータに制御圧を加える電磁比例弁とを有している。レギュレータは、電磁比例弁から制御圧を受けると、この制御圧によって油圧ポンプ１７の斜板の傾転角を変更することにより、油圧ポンプ１７の容量（押しのけ容積）が調節される。これにより、油圧ポンプ１７の吐出圧を可変とし、油圧ポンプ１７の吸収トルク（入力トルク）を制御することにより、油圧ポンプ１７の負荷（ポンプ出力）を調節することができる。

ハイブリッドコントローラ２２は、吐出圧センサによって測定された吐出圧、吐出流量センサによって測定された吐出流量、及び傾転角センサによって測定された傾転角を入力し、これらの入力情報から油圧ポンプ１７の負荷を演算する。また、ハイブリッドコントローラ２２は、キャブ５内の走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂの操作信号を入力し、各レバー５Ａ，５Ｂの操作量に対応する制御指令をコントロールバルブ２０の電磁比例弁へ出力するようになっている。

従って、キャブ５内のオペレータが走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂを操作すると、ハイブリッドコントローラ２２から各レバー５Ａ，５Ｂの操作量に対応する制御指令がコントロールバルブ２０の電磁比例弁に入力されることにより、コントロールバルブ２０のスプールの位置が切換えられ、油圧ポンプ１７からコントロールバルブ２０を流通した圧油が油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃへ供給される。これにより、油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃが油圧ポンプ１７からコントロールバルブ２０を介して供給された圧油によって駆動する。

ここで、蓄電装置１６の温度特性について図５を参照して詳細に説明する。図５は蓄電装置１６のリチウムイオン電池１６Ａの温度が３つの異なる温度のときの蓄電装置１６のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Оｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）と出力との関係の一例を示している。

図５に示すように、リチウムイオン電池１６Ａは、ＳＯＣが上昇するにつれて出力も増大するが、リチウムイオン電池１６Ａの温度が低くなると、出力が低下する。特に、低温の環境下では、出力が大幅に減少しているので、十分な出力が供給可能となる温度まで蓄電装置１６の暖気運転を行う必要がある。そこで、本発明の第１実施形態では、ハイブリッドコントローラ２２は、リチウムイオン電池１６Ａの温度に応じて、蓄電装置１６を充放電して暖機運転を行うようにしている。

一般に、充放電を頻繁に繰り返すハイブリッド式の用途では、蓄電装置１６は、ＳＯＣが３０％〜７０％の範囲で使用され、車体が必要とする出力は、オペレータがモード設定スイッチ５Ｄで選択した動作モードによって異なる。動作モードがパワーモードのときは、蓄電装置１６の温度が高温でなければ、蓄電装置１６から得られる出力が不十分であるため、旋回体３やフロント作業機４の動作を含む車体の動作が制限されるが、動作モードがエコモードのときは、蓄電装置１６の温度が高温時より低くても、蓄電装置１６の出力としては問題がない。よって、蓄電装置１６の暖機運転中であっても、オペレータがモード設定スイッチ５Ｄを用いて動作モードを切換えることにより、掘削等の作業を違和感なく進行することができる。

図６はバッテリコントローラ１６Ｃの構成を示す機能ブロック図である。

バッテリコントローラ１６Ｃは、リチウムイオン電池１６Ａの温度を測定する温度測定部１６Ｃ１と、リチウムイオン電池１６Ａのセル電圧及び総電圧を測定する電圧測定部１６Ｃ２、電流センサ１６Ｂの測定値をＡＤ変換して入力する電流測定部１６Ｃ３と、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、電圧測定部１６Ｃ２によって測定された総電圧、及び電流測定部１６Ｃ３によって入力された電流に基づいて、蓄電装置１６のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部１６Ｃ４とを有している。

また、バッテリコントローラ１６Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、電圧測定部１６Ｃ２によって測定された総電圧、電流測定部１６Ｃ３によって入力された電流、及びＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣに基づいて、リチウムイオン電池１６Ａの充放電可能な最大電力である許容充放電電力を演算する最大電力演算部としての許容充放電電力演算部１６Ｃ５とを有している。そして、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣ、及び許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容充放電電力の情報はハイブリッドコントローラ２２に入力される。

次に、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４による蓄電装置１６のＳＯＣの推定について詳細に説明する。

例えば、車体が稼動する前のリレー開放状態におけるリチウムイオン電池１６Ａの電圧、すなわち開回路電圧をＳＯＣ（０）、車体の稼働中におけるリチウムイオン電池１６Ａの充放電電流の積算値をＩＳ、リチウムイオン電池１６Ａの満充電容量をＣｍａｘとすると、下記の数式（１）が成立する。

ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、図示されないが、蓄電装置１６のＳＯＣと開回路電圧との関係が示されたＳＯＣ−開回路電圧のテーブルＡを内部に保有している。ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、車体の起動時の開回路電圧をこのテーブルＡに適用することにより、得られたＳＯＣをＳＯＣ（０）として演算する。そして、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４は、演算したＳＯＣ（０）、車体の稼働中におけるリチウムイオン電池１６Ａの充放電電流の積算値ＩＳとリチウムイオン電池１６Ａの満充電容量Ｃｍａｘの比率、及び上記の数式（１）からその変化量を演算し、現在の蓄電装置１６のＳＯＣを求める。

次に、許容充放電電力演算部１６Ｃ５による許容充放電電力の演算について詳細に説明する。

例えば、許容充電電流をＩＣ、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値をＶｍａｘ、開回路電圧をＶｏ、内部抵抗をｒ、許容充電電力をＥＣとすると、下記の数式（２）、（３）が成立する。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ及び後述の下限値Ｖｍｉｎを内部に保有している。また、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、蓄電装置１６のＳＯＣと開回路電圧Ｖｏとの関係が示されたテーブルＢを内部に保有している。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、蓄電装置１６のＳＯＣ、リチウムイオン電池１６Ａの温度、及び内部抵抗ｒの関係が示されたテーブルＣを内部に保有している。なお、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ、下限値Ｖｍｉｎ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒは、リチウムイオン電池１６Ａにおける複数の電池セルを接続した際の総和の値である。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣをテーブルＢに適用することにより、開回路電圧Ｖｏを演算する。また、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣ、及び温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度をテーブルＣに適用することにより、内部抵抗ｒを演算する。

そして、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の上限値Ｖｍａｘ、演算した開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを上記の数式（２）に代入することにより、許容充電電流ＩＣを演算する。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、演算した許容充電電流ＩＣ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを数式（３）に代入することにより、許容充電電力ＥＣを演算する。

一方、許容放電電流をＩＤ、許容放電電力をＥＤとすると、下記の数式（４）、（５）が成立する。

許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、リチウムイオン電池１６Ａの電圧の下限値Ｖｍｉｎ、上述の許容充電電流ＩＣの演算と同様に演算した開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを上記の数式（４）に代入することにより、許容放電電流ＩＤを演算する。さらに、許容充放電電力演算部１６Ｃ５は、演算した許容放電電流ＩＤ、開回路電圧Ｖｏ、及び内部抵抗ｒを数式（５）に代入することにより、許容放電電力ＥＤを演算する。なお、許容充放電電力演算部１６Ｃ５による演算は、リチウムイオン電池１６Ａが内部短絡等の熱的影響を防止するため、リチウムイオン電池１６Ａの電圧を正常な範囲内に制御することを目的に行われたが、このような目的に限らず、例えば、過充電や過放電を防止する目的で蓄電装置１６のＳＯＣによる制限や、過充電や過放電を防止する目的でリチウムイオン電池１６Ａの温度による制限を別途設けても良い。

図７はハイブリッドコントローラ２２の構成を示す機能ブロック図である。

ハイブリッドコントローラ２２は、走行レバー５Ａ、操作レバー５Ｂ、及びモード設定スイッチ５Ｄに接続され、油圧ポンプ１７に要求される出力（以下、便宜的にポンプ要求出力と呼ぶ）を推定する油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａと、エンジンコントローラ１２に接続され、エンジン１１の出力の上限（以下、便宜的にエンジン出力上限と呼ぶ）を演算するエンジン出力上限演算部（原動機出力上限演算部）２２Ｂと、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａ、モード設定スイッチ５Ｄ、ゲートロックレバー５Ｃ、モニタ５Ｆ、エンジン出力上限演算部２２Ｂ、バッテリコントローラ１６Ｃ、ポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５に接続され、ポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５への制御指令を出力する出力指令部２２Ｃとを含んでいる。

油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａは、走行レバー５Ａと操作レバー５Ｂの操作量、及びモード設定スイッチ５Ｄの動作モードを入力し、これらの入力情報に基づいて、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃに要求される負荷をそれぞれ推定する。

図８は油圧アクチュエータ２Ａ，３Ａ１，４ａ〜４ｃのうち走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷特性を説明する図である。

図８に示すように、走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷は、走行レバー５Ａの操作量が増加するにつれて増大するように設定される。また、走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷は、オペレータがモード設定スイッチ５Ｄで設定した動作モードに応じて、その大小を変更するように設定される。

例えば、オペレータが車体の動作モードをエコモードに設定した場合には、燃費を重視するために、走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷が低く設定され、オペレータが車体の動作モードをパワーモードに設定した場合には、作業速度を重視するために、走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷が高く設定される。従って、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａは、モード設定スイッチ５Ｄで設定された動作モードにおける走行レバー５Ａの操作量から走行用油圧モータ２Ａに要求される負荷を推定する。

また、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａは、他の油圧アクチュエータである旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃに要求される負荷に関しても、上述の走行用油圧モータ２Ａと同様に、モード設定スイッチ５Ｄで設定された動作モードにおける操作レバー５Ｂの操作量から推定する。そして、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａは、走行用油圧モータ２Ａ、旋回用油圧モータ３Ａ１、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃに要求される負荷の合計値をポンプ要求出力として出力指令部２２Ｃへ出力する。

図９はエンジン１１の回転数と出力の上限との関係を示す図である。

図９に示すように、エンジン出力上限は、エンジン１１の回転数によって定まり、エンジン１１の回転数が低いときには、エンジン１１の回転数の上昇に伴ってエンジン出力上限が増大し、エンジン１１の回転数が高くなると、エンジン１１の回転数の上昇に伴ってエンジン出力上限が減少するようになっている。このように、エンジン出力上限は、エンジン１１の回転数から推定することができる。

本発明の第１実施形態では、エンジン出力上限演算部２２Ｂは、回転数センサ１１Ａによって検出されたエンジン１１の回転数を、エンジンコントローラ１２を介して入力し、この入力情報からエンジン出力上限を演算する。そして、エンジン出力上限演算部２２Ｂは、演算したエンジン出力上限を出力指令部２２Ｃへ出力する。なお、エンジン１１の回転数は、オペレータが回転数設定ダイヤル５Ｅによって目標回転数を調整することで変更することができる。

出力指令部２２Ｃは、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａによって推定されたポンプ要求出力、及びエンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限に基づいて、ポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５へ出力する指令値を演算する。そして、出力指令部２２Ｃは、演算した指令値に対応する制御指令として、ポンプ出力指令、エンジン出力指令、及びインバータ電力指令をポンプ容量調節装置２１、エンジンコントローラ１２、及びインバータ１５へそれぞれ出力し、これらの各装置を制御する。

本発明の第１実施形態では、出力指令部２２Ｃは、蓄電装置１６を充放電させる電力を設定する充放電電力設定部２２Ｃ１と、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａによって推定されたポンプ要求出力、エンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限、及び許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容充放電電力に基づいて、蓄電装置１６の暖機運転に伴って車体の動作が制限されているかどうかを判定する動作制限判定部２２Ｃ２とを含んでいる。

充放電電力設定部２２Ｃ１は、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ１以下であると判定された場合に、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａによって推定されたポンプ要求出力、エンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限、及び許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容充放電電力に基づいて、蓄電装置１６を充放電させる電力をインバータ電力指令として設定するようにしている。

また、本発明の第１実施形態では、出力指令部２２Ｃは、蓄電装置１６の暖機運転が行われたとき、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が予め設定された目標温度に達するまでの時間を、蓄電装置１６の暖機運転に伴う車体の動作の制限が継続する動作制限時間として推定する動作制限時間推定部２２Ｃ３を含んでいる。

そして、出力指令部２２Ｃは、動作制限判定部２２Ｃ２によって車体の動作が制限されていると判定された場合に、その旨をモニタ５Ｆに表示させると共に、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間をモニタ５Ｆに表示させる制御を行う表示制御部２２Ｃ４を含んでいる。すなわち、この表示制御部２２Ｃ４は報知制御部として機能する。さらに、出力指令部２２Ｃは、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードに応じて、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間のモニタ５Ｆへの表示を切換える制御を行う。

図１０はキャブ５内のモニタ５Ｆの表示画面を示す図である。

図１０においてモニタ５Ｆに表示される車体の動作に関する情報としては、例えば、燃料タンクに貯蔵された燃料の量５Ｆ１、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モード５Ｆ２（図１０に示す例では、エコモード）、動作制限判定部２２Ｃ２によって判定された蓄電装置１６の暖機運転に伴う車体の動作の制限に関する動作制限情報５Ｆ３（図１０に示す例では、車体の動作が制限されている旨のＷａｒｍＵＰ）、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間（図１０に示す例では、１０分）５Ｆ４が挙げられている。

この他、車体の動作に関する情報は、走行レバー５Ａ及び操作レバー５Ｂの操作量、ゲートロックレバー５Ｃの位置、回転数設定ダイヤル５Ｅによって設定された目標回転数、回転数センサ１１Ａによって検出された回転数、ＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣ、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａによって推定されたポンプ要求出力、及びエンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限等の情報を含んでいてもよい。

次に、出力指令部２２Ｃによる蓄電装置１６の暖機運転の制御について、図１１のフローチャートを参照して詳細に説明する。図１１に示す制御は、例えば、低温の環境下で油圧ショベル１を起動させたときに実施される。

まず、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ１以下であるかどうかを判定する（ステップ（以下、Ｓと記す）１１０１）。Ｓ１１０１において、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ１より大きいと判定したときには（Ｓ１１０１／ＮＯ）、蓄電装置１６の暖機運転を行わず、蓄電装置１６の暖機運転の制御を終了する。

Ｓ１１０１において、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ１以下のときには（Ｓ１１０１／ＹＥＳ）、出力指令部２２Ｃの充放電電力設定部２２Ｃ１は、油圧ポンプ要求出力推定部２２Ａによって推定されたポンプ要求出力及びエンジン出力上限演算部２２Ｂによって演算されたエンジン出力上限に基づいて、インバータ１５の電力の極性を推定する（Ｓ１１０２）。

このとき、充放電電力設定部２２Ｃ１は、例えば、ポンプ要求出力とエンジン出力上限の差分からインバータに要求される電力（以下、便宜的にインバータ要求電力と称する）を算出する。従って、ポンプ要求出力がエンジン出力上限よりも大きければ、インバータ要求電力は０より大きくなって放電電力となり、ポンプ要求出力がエンジン出力上限よりも小さければ、インバータ要求電力は０より小さくなって充電電力となる。

Ｓ１１０２において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が０より大きいと推定すると（Ｓ１１０２／ＹＥＳ）、インバータ要求電力が許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容放電電力より大きいかどうかを判定する（Ｓ１１０３）。なお、本発明の第１実施形態では、出力指令部２２Ｃによる演算を簡易化するため、電動発電機１４及びインバータ１５の効率を１００％とし、損失が発生しない理想状態とする。

Ｓ１１０３において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が許容放電電力より大きいと判定すると（Ｓ１１０３／ＹＥＳ）、許容放電電力をインバータ電力指令として設定する（Ｓ１１０４）。このとき、出力指令部２２Ｃは、許容放電電力を超過する分のインバータ要求電力に対しては、油圧ポンプ１７の出力をポンプ要求出力に対して低減することで調整し、後述のＳ１１０９の処理が行われる。

Ｓ１１０３において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が許容放電電力以下であると判定すると（Ｓ１１０３／ＮＯ）、インバータ要求電力をインバータ電力指令として設定し（Ｓ１１０５）、後述のＳ１１０９の処理が行われる。一方、Ｓ１１０２において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が０以下であると推定すると（Ｓ１１０２／ＮＯ）、インバータ要求電力が許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された許容充電電力より大きいかどうかを判定する（Ｓ１１０６）。

Ｓ１１０６において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が許容充電電力より大きいと判定すると（Ｓ１１０６／ＹＥＳ）、インバータ要求電力をインバータ電力指令として設定し（Ｓ１１０７）、後述のＳ１１０９の処理が行われる。Ｓ１１０６において、充放電電力設定部２２Ｃ１は、インバータ要求電力が許容充電電力以下であると判定すると（Ｓ１１０６／ＮＯ）、許容充電電力をインバータ電力指令として設定し（Ｓ１１０８）、後述のＳ１１０９の処理が行われる。

そして、Ｓ１１０９では、出力指令部２２Ｃは、エンジン出力上限をエンジン出力指令として設定した後、エンジン出力指令とインバータ電力指令の和をポンプ出力指令として設定し、蓄電装置１６の暖機運転を行う。

次に、出力指令部２２Ｃの動作制限判定部２２Ｃ２は、充放電電力設定部２２Ｃ１によって設定されたインバータ電力指令の内容を確認し、蓄電装置１６の暖機運転に伴って車体の動作が制限されているかどうかを判定する（Ｓ１１１０）。このとき、動作制限判定部２２Ｃ２は、充放電電力設定部２２Ｃ１によって設定されたインバータ電力指令がインバータ要求電力であることを確認すると、車体の動作が制限されていないと判定し（Ｓ１１１０／ＮＯ）、後述のＳ１１１１の処理が行われる。

一方、Ｓ１１１０において、動作制限判定部２２Ｃ２は、充放電電力設定部２２Ｃ１によって設定されたインバータ電力指令がインバータ要求電力でない、すなわち許容放電電力又は許容充電電力であることを確認すると、車体の動作が制限されていると判定する（Ｓ１１１０／ＹＥＳ）。次に、図１２に示すように、出力指令部２２Ｃの動作制限時間推定部２２Ｃ３は、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードがパワーモードであるかどうかを確認する（Ｓ１１１２）。

このとき、動作制限時間推定部２２Ｃ３は、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードがパワーモードであることを確認すると（Ｓ１１１２／ＹＥＳ）、パワーモードに対応する動作制限時間を推定する（Ｓ１１１３）。また、Ｓ１１１２において、動作制限時間推定部２２Ｃ３は、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードがエコモードであることを確認すると（Ｓ１１１２／ＮＯ）、エコモードに対応する動作制限時間を推定する（Ｓ１１１４）。

図１３は蓄電装置１６の暖機運転の目標温度に対する蓄電装置１６の温度、内部抵抗、及び動作制限時間の関係を示す図である。

図１３に示すように、動作制限時間推定部２２Ｃ３は、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度毎に、蓄電装置１６の温度、内部抵抗、及び動作制限時間の関係を示す動作制限時間推定用テーブルＤを予め記憶している。蓄電装置１６の暖機運転の目標温度は、例えば、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モード及びＳＯＣ推定部１６Ｃ４によって推定されたＳＯＣに基づいて、出力指令部２２Ｃにより予め決定される。

そして、動作制限時間推定部２２Ｃ３は、決定された目標温度に対応する動作制限時間推定用テーブルＤを参照し、この動作制限時間推定用テーブルＤに対して、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度、許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された内部抵抗を適用することにより、動作制限時間を求めることができる。

具体的には、図１３に示す例において、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度が２５℃、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が−１０℃、許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された内部抵抗がＣであれば、動作制限時間はｍ１となる。また、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度が２５℃、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が０℃、許容充放電電力演算部１６Ｃ５によって演算された内部抵抗がＢであれば、動作制限時間はｊ１となる。

図１２に示すＳ１１１３又はＳ１１１４において、動作制限時間推定部２２Ｃ３が動作モードに対応する動作制限時間を推定すると、出力指令部２２Ｃの表示制御部２２Ｃ４は、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードがパワーモードであれば、パワーモードを示す「ＰＯＷＥＲ」と「ＷａｒｍＵＰ」をモニタ５Ｆに表示すると共に、パワーモードに対応する動作制限時間を表示し、モード設定スイッチ５Ｄによって設定された動作モードがエコモードであれば、エコモードを示す「ＥＣＯ」と「ＷａｒｍＵＰ」をモニタ５Ｆに表示すると共に、エコモードに対応する動作制限時間を表示する（Ｓ１１１５）。

次に、表示制御部２２Ｃ４は、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間が０であるかどうかを確認する（Ｓ１１１６）。このとき、表示制御部２２Ｃ４は、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間が０でないことを確認すると（Ｓ１１１６／ＮＯ）、Ｓ１１１２からの処理が繰り返される。一方、Ｓ１１１６において、表示制御部２２Ｃ４は、動作制限時間推定部２２Ｃ３によって推定された動作制限時間が０であることを確認すると（Ｓ１１１６／ＹＥＳ）、モニタ５Ｆの表示から「ＷａｒｍＵＰ」と動作制限時間を消去し（Ｓ１１１７）、図１１に示すように、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ２以下であるかどうかを判定する（Ｓ１１１１）。

このとき、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ２以下であると判定すると（Ｓ１１１１／ＹＥＳ）、Ｓ１１０２からの処理が繰り返される。Ｓ１１１１において、出力指令部２２Ｃは、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が所定の温度Ｔ２より大きいと判定すると（Ｓ１１１１／ＮＯ）、蓄電装置１６の暖機運転の制御を終了する。

図１４は蓄電装置１６の温度、出力、及び暖機運転の有無の時間推移の一例を示す図である。この図では、パワーモードにおいて車体が制限されることなく動作可能な温度として、パワーモードに対応する目標温度が３０℃に設定されており、エコモードにおいて車体が制限されることなく動作可能な温度として、エコモードに対応する目標温度が１５℃に設定されている。

図１４に示すように、蓄電装置１６の温度が−１５℃のときに、出力指令部２２Ｃによって蓄電装置１６の暖機運転が開始されると、時間が経過するにつれて蓄電装置１６の温度と出力が上昇する。そして、蓄電装置１６の温度がパワーモードに対応する目標温度である３０℃に達すると、出力指令部２２Ｃによって蓄電装置１６の暖機運転の実行と停止が交互に繰り返されることにより、蓄電装置１６の温度が３０℃付近に維持され、蓄電装置１６が発揮することができる出力が１００％の状態になる。

このような時間推移において、動作モードがエコモードに設定されていた場合には、蓄電装置１６の暖機運転が開始してから時間ｔ１が経過するまで「ＥＣＯ」と「ＷａｒｍＵＰ」が動作制限時間と共にモニタ５Ｆに表示される。そして、時間ｔ１が経過した時点、すなわち、動作制限時間が０になった時点で「ＷａｒｍＵＰ」と動作制限時間の表示がモニタ５Ｆから消える。

一方、動作モードがパワーモードに設定されていた場合には、蓄電装置１６の暖機運転が開始してから時間ｔ２が経過するまで「ＰＯＷＥＲ」と「ＷａｒｍＵＰ」が動作制限時間と共にモニタ５Ｆに表示される。そして、時間ｔ２が経過した時点、すなわち、動作制限時間が０になった時点で「ＷａｒｍＵＰ」と動作制限時間の表示がモニタ５Ｆから消える。

このように構成した本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１によれば、低温の環境下において、キャブ５内のオペレータが走行レバー５Ａや操作レバー５Ｂを用いて作業を開始すると、蓄電装置１６の温度が低下していることから蓄電装置１６の暖機運転が行われる。このとき、モニタ５Ｆに「ＷａｒｍＵＰ」が表示されることにより、オペレータが車体の動作が制限されている状況を容易に把握することができる。これにより、蓄電装置１６の暖機運転に伴うオペレータの心理的な負担を軽減できるので、オペレータの作業効率を向上させることができる。

また、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１では、蓄電装置１６の暖機運転が行われている間、「ＷａｒｍＵＰ」の他に、動作制限時間がモニタ５Ｆに表示されることにより、オペレータが油圧ショベル１の所望の動作性能が得られるまでの時間を的確に知ることができるので、その時間が経過するまで車体への負荷が低い作業を進めることで時間を有効に使うことができる。これにより、油圧ショベル１による作業の生産性を高めることができる。

また、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１では、蓄電装置１６の暖機運転中に動作モードがパワーモードに設定されているとき、オペレータがモード設定スイッチ５Ｄでエコモードに設定し直すと、モニタ５Ｆの画面においてパワーモードに対応する動作制限時間がエコモードに対応する動作制限時間に切換わる。このとき、パワーモードに対応する動作制限時間が０に達していなくても、エコモードに対応する動作制限時間が０に達してその表示が消去されていれば、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業を、車体の動作が制限されることなく行うことができる。このように、蓄電装置１６の暖機運転中の車体の動作に対して、オペレータが迅速な対応を図ることができる。

［第２実施形態］
図１５は本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。

本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態に係る油圧ショベル１は、蓄電装置１６を充放電して蓄電装置１６の暖機運転を行うように構成したのに対して、第２実施形態に係る油圧ショベル１Ａは、エンジン１１の冷却水を用いて蓄電装置１６の暖機運転を行うように構成したことである。

具体的には、本発明の第２実施形態に係る蓄電装置２６のリチウムイオン電池２６Ａは、複数の電池セル２６ａが接続されて構成される複数の電池モジュール２６Ａ１と、これらの電池モジュール２６Ａ１内の各電池セル２６ａと熱交換を行う熱交換部材とを含んでいる。

この熱交換部材は、例えば、複数の電池モジュール２６Ａ１の下方に熱伝導シート（図示せず）を介して配置され、複数の電池セル２６ａを冷却する構造体としての温度調整プレート２６Ａ２から成っている。温度調整プレート２６Ａ２は、電池モジュール２６Ａ１が載置される矩形状の基台から構成され、この基台の内部には、エンジン１１の冷却水の流路となるＵ字状の複数の溝部が形成されている。

また、本発明の第２実施形態に係る熱交換器２８は、第１実施形態と同様のラジエータ１８Ａ、オイルクーラ、及びインタクーラの他、エンジン１１とラジエータ１８Ａとの間で冷却水が循環する流路を形成する回路２８Ａと、この回路２８Ａに設けられ、ラジエータ１８Ａによって作成されたエンジン１１の冷却水をエンジン１１へ圧送する駆動ポンプ２８Ｂと、回路２８Ａ内の冷却水の温度を測定する温度センサ２８Ｃとを含んでいる。

さらに、熱交換器２８は、回路２８Ａとバイパス弁２８Ｄを介して接続され、回路２８Ａ内の冷却水を温度調整プレート２６Ａ２の電池モジュール２６Ａ１側（上側）の溝部へ流通させる回路２８Ｅと、温度調整プレート２６Ａ２内において他の溝部（下側）を介して回路２８Ｅと近接して配設され、回路２８Ｅ内の冷却水と熱交換を行うための冷却媒体が循環する流路を形成する回路２８Ｆとを含んでいる。

また、熱交換器２８は、回路２８Ｆに設けられ、上述の冷却媒体を作成するラジエータ２８Ｇと、回路２８Ｆに設けられ、ラジエータ２８Ｇによって作成された冷却媒体を温度調整プレート２６Ａ２へ圧送する駆動ポンプ２８Ｈと、回路２８Ｆ内の冷却媒体の温度を測定する温度センサ２８Ｉとを含んでいる。

そして、本発明の第２実施形態では、リチウムイオン電池２６Ａ、駆動ポンプ２８Ｂ，２８Ｈ、バイパス弁２８Ｄ、及び温度センサ２８Ｃ，２８Ｉは、バッテリコントローラ１６Ｃを介してハイブリッドコントローラ２２に接続され、このハイブリッドコントローラ２２の制御指令に応じて駆動する。

従って、ハイブリッドコントローラ２２の出力指令部２２Ｃは、蓄電装置１６の暖機運転を行うとき、駆動ポンプ２８Ｂを駆動してラジエータ１８Ａで作成されたエンジン１１の冷却水を回路２８Ａ内で循環させる。次に、出力指令部２２Ｃは、バイパス弁２８Ｄを開くことにより、回路２８Ａ内の冷却水を回路２８Ｅへ流通する。その後、エンジン１１の排熱によって回路２８Ａ，２８Ｅ内の冷却水が徐々に暖められると、回路２８Ｅ内の冷却水と電池モジュール２６Ａ１の各電池セル２６ａが互いに熱交換を行う。これにより、蓄電装置１６の温度を目標温度まで上昇させることができる。

一方、出力指令部２２Ｃは、蓄電装置１６の暖機運転を終了するとき、蓄電装置１６の温度が上昇し過ぎないように、駆動ポンプ２８Ｈを駆動してラジエータ２８Ｇで作成された冷却媒体を回路２８Ｆ内で循環させる。これにより、回路２８Ｅ内の冷却水と回路２８Ｆ内の冷却媒体が互いに熱交換を行うので、エンジン１１の冷却水を作業時の適切な温度へ調整することができる。

図１６は蓄電装置１６の暖機運転の目標温度に対する蓄電装置１６の温度、エンジン１１の冷却水の温度、及び動作制限時間の関係を示す図である。

図１６に示すように、出力指令部２２Ｃの動作制限時間推定部２２Ｃ３は、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度毎に、蓄電装置１６の温度、エンジン１１の冷却水の温度、及び動作制限時間の関係を示す動作制限時間推定用テーブルＥを予め記憶している。そして、動作制限時間推定部２２Ｃ３は、決定された目標温度に対応する動作制限時間推定用テーブルＥを参照し、この動作制限時間推定用テーブルＥに対して、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度及び温度センサ２８Ｃによって測定された温度を適用することにより、動作制限時間を求めることができる。

具体的には、図１６に示す例において、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度が２５℃、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が−１０℃、温度センサ２８Ｃによって測定された温度がＣであれば、動作制限時間はｍ２となる。また、蓄電装置１６の暖機運転の目標温度が２５℃、温度測定部１６Ｃ１によって測定された温度が０℃、温度センサ２８Ｃによって測定された温度がＢであれば、動作制限時間はｊ２となる。なお、その他の第２実施形態の構成は、上述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このように構成した本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１Ａによれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、蓄電装置１６を充放電させずに、エンジン１１の排熱を利用して蓄電装置１６の暖機運転を行うようにしているので、暖機運転による蓄電装置１６の負荷を十分に低減することができる。これにより、蓄電装置１６の耐久性を向上させることができるので、蓄電装置１６の高寿命化を実現することができる。

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。

１，１Ａ…油圧ショベル（ハイブリッド式建設機械）、５…キャブ、５Ｄ…モード設定スイッチ（モード設定部）、５Ｆ…モニタ（報知装置）、１１…エンジン（原動機）、１４…電動発電機、１６，２６…蓄電装置、１６Ａ，２６Ａ…リチウムイオン電池、１６Ｃ…バッテリコントローラ、１６Ｃ１…温度測定部、１６Ｃ２…電圧測定部、１６Ｃ３…電流測定部、１６Ｃ４…ＳＯＣ推定部、１６Ｃ５…許容充放電電力演算部（最大電力演算部）、１７…油圧ポンプ、１８，２８…熱交換器、１８Ａ，２８Ｇ…ラジエータ
２２…ハイブリッドコントローラ、２２Ａ…油圧ポンプ要求出力推定部、２２Ｂ…エンジン出力上限演算部（原動機出力上限演算部）、２２Ｃ…出力指令部、２２Ｃ１…充放電電力設定部、２２Ｃ２…動作制限判定部、２２Ｃ３…動作制限時間推定部、２２Ｃ４…表示制御部（報知制御部）、２６Ａ１…電池モジュール、２６Ａ２…温度調整プレート、２６ａ…電池セル、２８Ａ，２８Ｅ，２８Ｆ…回路、２８Ｂ，２８Ｈ…駆動ポンプ、２８Ｃ，２８Ｉ…温度センサ、２８Ｄ…バイパス弁

Claims (1)

1. 原動機と、
   前記原動機の動力のアシスト及び発電を行う電動発電機と、
   前記原動機によって駆動する油圧ポンプと、
   前記電動発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、
   前記蓄電装置の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部によって測定された前記蓄電装置の温度に基づいて、前記蓄電装置の暖機運転を制御する制御装置とを備えたハイブリッド式建設機械であって、
   車体の動作に関する情報を報知する報知装置と、
   オペレータが搭乗するキャブ内に設けられ、車体に要求する負荷毎に定められた動作モードを設定するモード設定部とを備え、
   前記制御装置は、
   前記油圧ポンプに要求される出力を推定する油圧ポンプ要求出力推定部と、
   前記原動機の出力の上限を演算する原動機出力上限演算部と、
   前記蓄電装置の充放電可能な最大電力を演算する最大電力演算部と、
   前記油圧ポンプ要求出力推定部によって推定された出力、前記原動機出力上限演算部によって演算された出力の上限、及び前記最大電力演算部によって演算された最大電力の全てに基づいて、前記蓄電装置の暖機運転に伴って車体の動作が制限されているかどうかを判定する動作制限判定部と、
   前記動作制限判定部によって車体の動作が制限されていると判定された場合に、その旨を前記報知装置に報知させる制御を行う報知制御部と、
   前記蓄電装置の暖機運転が行われたとき、前記温度測定部によって測定された温度が予め設定された目標温度に達するまでの時間を、前記蓄電装置の暖機運転に伴う車体の動作の制限が継続する動作制限時間として推定する動作制限時間推定部と、を含み、
   前記報知装置は、前記動作制限判定部の判定結果と、前記動作制限時間推定部の推定結果である動作制限時間と、前記モード設定部により設定された動作モードとを表示する表示装置から構成され、
   前記報知制御部は、前記モード設定部によって設定された動作モードを取得する処理と、当該動作モードに対応した動作制限時間を前記動作制限時間推定部から取得する処理と、前記表示装置で表示されている動作モードおよび動作制限時間を、当該取得した動作モードおよび動作制限時間へ表示切り換えを行う処理との一連の処理を、前記動作制限時間推定部によって推定された前記動作制限時間がゼロに達するまで繰り返し行い、前記動作制限時間がゼロに達すると、前記表示装置により表示されている前記動作制限判定部の判定結果と前記動作制限時間とを消去することを特徴とするハイブリッド式建設機械。