JPWO2015011788A1 - ハイブリッド作業機械およびハイブリッド作業機械の情報報知制御方法 - Google Patents

ハイブリッド作業機械およびハイブリッド作業機械の情報報知制御方法 Download PDF

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Abstract

ハイブリッド油圧ショベル(1)は、エンジン(4)と、発電電動機(5)と、蓄電装置(12)と、メンテナンス作業用のサービスモードの実行および蓄電装置(5)の電荷抜き処理の実行を少なくとも指示する指示装置(462)と、少なくとも蓄電装置(12)の電荷抜き処理に関する情報を報知する表示装置(461)と、表示装置(461)の表示を制御する表示制御手段(430)とを有する。表示制御手段(430)は、サービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、電荷抜き処理が実行中である場合は、表示装置(461)に電荷抜き失敗画面を表示する。

Description

本発明は、蓄電装置を備えたハイブリッド作業機械およびハイブリッド作業機械の情報報知制御方法に関する。
作業機械として、エンジンによって発電電動機と油圧ポンプとを駆動するとともに、発電電動機で発電された電力により、キャブ等が設けられた上部旋回体用の電動モータを駆動し、また、油圧ポンプからの圧油によって作業機の油圧アクチュエータや走行装置の油圧モータを駆動するパワーショベルなどのハイブリッド作業機械が知られている。発電電動機で発電された電力は、蓄電装置としてのキャパシタに充電され、キャパシタからインバータを介して電動モータに出力される。
ハイブリッド作業機械において、蓄電装置(キャパシタ)の容量を計測するために、蓄電装置の電荷抜きを行う場合がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、キャパシタ容量を計測する際に、以前の計測データと比較するため、キャパシタの電荷抜き(放電)を行って、キャパシタ電圧を予め決められた電圧まで低下させることが好ましいとされている。
また、キャパシタ容量の計測時は、エンジンを始動して作業モードをパワーモードなどにして、エンジンおよび発電電動機を安定した回転数で回転させ、安定した発電動作を行うことで、安定かつ正確なキャパシタ容量計測を行っていた。
特開2011−242344号公報
しかしながら、前記特許文献1の電荷抜きは、あくまでもキャパシタ容量計測時の初期条件を一定にするために行うものである。このため、特許文献1においても、電荷抜きは必須ではないことが記載されている。従って、特許文献1では、電荷抜きができなかった場合の処理については何ら記載されていない。
一方、ハイブリッド作業機械における蓄電装置の電荷抜きは、前記容量計測用だけではなく、メンテナンス作業のために行う場合がある。蓄電装置、発電電動機、電動モータなどのハイブリット機器を交換したり点検する場合に、蓄電装置に電荷が残っていると作業できないためである。このため、メンテナンス担当者がハイブリッド作業機械をメンテナンス作業用のサービスモードに設定した場合に、電荷抜き処理を選択して実行できるように設定されている。
ところで、ハイブリッド作業機械では、サービスモードを実行してから一定時間経過すると、サービスモードを自動的に終了する場合がある。例えば、燃料消費量を低減するため、機械の非作動時にエンジンを停止するオートアイドルストップ機構(Auto Idle Stop:AIS機構)を採用したハイブリッド作業機械がある。オートアイドルストップ機構を備える場合、サービスモード状態のままではオートアイドルストップが実行されず、エンジンを作動し続けることになる。このため、サービスモード状態への移行後、設定時間経過した場合に、サービスモード状態を解除して通常状態に強制的に遷移し、オートアイドルストップを実行することで燃料消費量をより低減することが求められるようになった。
しかしながら、オートアイドルストップの実行などでエンジンが停止すると、発電電動機を作動できなくなり、発電電動機を作動することで行う蓄電装置の電荷抜き処理も実行できなくなる。このため、電荷抜き処理が中断して電荷抜き処理に失敗する場合があった。
また、オートアイドルストップ機能を備えない場合でも、サービスモードを長時間放置することを防止するために、サービスモード状態への移行後、設定時間経過した場合に、サービスモード状態を自動的に解除することも考えられる。サービスモード状態を解除した場合、電荷抜き処理も中断して電荷抜き処理に失敗する場合も想定される。
しかしながら、従来は、電荷抜き処理失敗等の情報をメンテナンス担当者等などに報知することについては何ら考慮されておらず、メンテナンス作業を適切に行えない場合があった。
本発明の目的は、電荷抜き処理の情報をオペレータに報知できるハイブリッド作業機械およびハイブリッド作業機械の情報報知制御方法を提供することにある。
本発明のハイブリッド作業機械は、エンジンと、発電電動機と、前記発電電動機で発電された電力を蓄積する蓄電装置と、メンテナンス作業用のサービスモードの実行および前記蓄電装置の電荷抜き処理の実行を少なくとも指示する指示装置と、少なくとも前記蓄電装置の電荷抜き処理に関する情報を報知する報知装置と、前記報知装置の報知を制御する報知制御手段とを有し、前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置による報知を実行することを特徴とする。
本発明では、メンテナンス担当者などが指示装置でサービスモードの実行を指示し、さらにサービスモードにおいて電荷抜き処理の実行を指示すると、電荷抜き処理が実行される。そして、報知制御手段は、サービスモード開始から設定時間経過した時点で、電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置による報知を実行する。報知装置が表示装置であれば、電荷抜き処理に関する情報を表示装置で表示する。このため、メンテナンス担当者は、前記設定時間経過時に電荷抜き処理が完了していないことを把握できる。
従って、その後に、サービスモードを解除して通常状態に強制的に遷移し、さらにオートアイドルストップの実行条件に該当してエンジンが停止して電荷抜き処理が中断しても、前記設定時間経過時に情報を報知しているので、予めメンテナンス担当者に対して注意を喚起できる。このため、メンテナンス担当者は、蓄電装置や蓄電装置から電力が供給される機器のメンテナンス作業を、電荷抜き処理が中断している状態を前提に対応できる。このため、エンジン停止で実際に電荷抜き処理に失敗した場合にも適切に対応できる。
本発明のハイブリッド作業機械において、前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、前記エンジンの自動停止動作の開始時までに電荷抜き処理が完了しても、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続することが望ましい。
本発明では、サービスモード開始から設定時間経過した時点で電荷抜き失敗情報を報知する。この際、報知装置は電荷抜き失敗情報を報知するが、エンジンが作動し続けている限りは電荷抜き処理を継続できる。このため、オートアイドルストップの実行条件に該当するまでにある程度の時間があれば、その間に電荷抜き処理が完了することがある。
この場合も、一旦、電荷抜き失敗情報を報知した場合には、実際に電荷抜きに成功した場合でも電荷抜き失敗情報の報知を継続することで、メンテナンス担当者の注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。すなわち、設定時間経過時には、メンテナンス担当者に注意を喚起できる点で電荷抜き失敗情報を報知することが好ましい。そして、その後に電荷抜きに成功した場合に、電荷抜き成功情報に切り替えて報知すると、メンテナンス担当者が混乱する。これに対し、本発明のように、その後に電荷抜きに成功した場合でも、電荷抜き失敗情報を報知することで、メンテナンス担当者の混乱を防止できる。
本発明のハイブリッド作業機械において、前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時までに、前記電荷抜き処理が完了した場合は、前記報知装置で電荷抜き正常終了情報を報知し、前記設定時間経過後および前記エンジンの自動停止動作の開始後も、前記電荷抜き正常終了情報の報知を継続することが望ましい。
本発明では、サービスモード開始から設定時間経過するまでに電荷抜き処理が完了した場合には、その時点で電荷抜き正常終了情報を報知する。さらに、設定時間経過後やエンジンの自動停止動作後も電荷抜き正常終了情報の報知を継続する。すなわち、電荷抜き処理が行われた場合には、処理が正常に完了した場合も、電荷抜き処理結果を報知し続けることで、メンテナンス担当者に電荷抜き状態を確実に報知できる。従って、メンテナンス担当者に対して注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。
本発明のハイブリッド作業機械において、前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時までに、前記電荷抜き処理に失敗した場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、前記設定時間経過後および前記エンジンの自動停止動作の開始後も、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続することが望ましい。
本発明では、サービスモード開始から設定時間経過するまでに電荷抜き処理に失敗した場合には、その時点で電荷抜き失敗情報を報知する。さらに、設定時間経過後やエンジンの自動停止動作後も電荷抜き失敗情報の報知を継続する。すなわち、電荷抜き処理が中断して失敗した場合も、電荷抜き処理結果を報知し続けることで、メンテナンス担当者に電荷抜き状態を確実に報知できる。従って、メンテナンス担当者に対して注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。
本発明は、エンジンと、発電電動機と、前記発電電動機で発電された電力を蓄積する蓄電装置と、メンテナンス作業用のサービスモードの実行および前記蓄電装置の電荷抜き処理の実行を少なくとも指示する指示装置と、少なくとも前記蓄電装置の電荷抜き処理に関する情報を報知する報知装置とを有するハイブリッド作業機械の情報報知制御方法であって、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置による報知を実行することを特徴とする。
本発明においても、サービスモード開始から設定時間経過した時点で、電荷抜き処理が実行中である場合は、報知装置による報知を実行する。このため、メンテナンス担当者に対して注意を喚起できる。このため、メンテナンス担当者は、蓄電装置や蓄電装置から電力が供給される機器のメンテナンス作業を、電荷抜き処理が中断している状態を前提に対応できる。このため、エンジン停止で実際に電荷抜き処理に失敗した場合にも適切に対応できる。
本発明のハイブリッド作業機械の情報報知制御方法において、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、前記エンジンの自動停止動作の開始時までに電荷抜き処理が完了しても、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続することが望ましい。
本発明においても、一旦、電荷抜き失敗情報を報知した場合には、実際に電荷抜き成功した場合でも電荷抜き失敗情報の報知を継続することで、メンテナンス担当者の注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド油圧ショベルを示す斜視図。 ハイブリッド油圧ショベルの駆動系の全体構成を示す図。 ハイブリッド油圧ショベルのハイブリッド機器の回路構成を示す図。 ハイブリッド油圧ショベルの制御システムの構成を示すブロック図。 電荷抜き画面表示処理を示すフローチャート。 電荷抜き不可能判定処理を示すフローチャート。 電荷抜き画面表示処理での画面遷移を示す図。 電荷抜き画面表示処理での画面遷移を示す図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[油圧ショベル全体の説明]
図1には、本実施形態に係るハイブリッド作業機械としてのハイブリッド油圧ショベル1が示されている。このハイブリッド油圧ショベル1は、車両本体2と作業機3とを備えている。
[車両本体]
車両本体2は、走行体21と、走行体21上に旋回可能に設けられた旋回体22とを備えている。走行体21は、一対の走行装置211を備えている。各走行装置211は、履帯212を備え、後述する油圧モータ213L,213Rで履帯212を駆動することによってハイブリッド油圧ショベル1を走行させる。
[旋回体]
旋回体22は、キャブ23、カウンタウェイト24、およびエンジンルーム25を備えている。カウンタウェイト24は、作業機3との重量バランス用に設けられ、内部に重量物が充填されている。エンジンルーム25を覆うエンジンフード26には、格子状の開口部261が設けられ、外部からの冷却空気が開口部261を通してエンジンルーム25内に取り込まれる。
[作業機]
作業機3は、旋回体22の前部中央位置に取り付けられており、ブーム31、アーム32、バケット33、ブームシリンダ34、アームシリンダ35、およびバケットシリンダ36を備えている。ブーム31、アーム32、バケット33、旋回体22は、運転席の左右に設置された左右の作業機レバーの傾倒操作に応じて駆動する。ブーム31の基端部は、旋回体22に回転可能に連結されている。また、ブーム31の先端部は、アーム32の基端部に回転可能に連結されている。アーム32の先端部は、バケット33に回転可能に連結されている。
ブームシリンダ34、アームシリンダ35、およびバケットシリンダ36は、油圧ポンプ6から吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。そして、ブームシリンダ34はブーム31を動作させ、アームシリンダ35はアーム32を動作させる。バケットシリンダ36は、バケット33を動作させる。
[ハイブリッド油圧ショベルの駆動系の構成]
図2には、ハイブリッド油圧ショベル1の駆動系の全体構成が示されている。
図2において、ハイブリッド油圧ショベル1は、駆動源としてエンジン4を備えている。エンジン4の出力軸には、発電電動機5および一対の油圧ポンプ6,6が直列に連結され、それぞれエンジン4によって駆動される。エンジン4と発電電動機5はPTOを介して接続されてもよい。
油圧ポンプ6から圧送された作動油は、コントロールバルブ7を介して作業機3に供給され、作業機3が油圧によって動作する。また、走行体21は、左右のクローラ(履帯212)に噛合するスプロケットを駆動するための油圧モータ213L、213Rを有している。そして、キャブ23内に備えられた図示しない走行レバーの操作に応じて、油圧ポンプ6からの作動油は、コントロールバルブ7を介して前記油圧モータ213L、213Rに供給される。
[ハイブリッド機器の構成]
発電電動機5は、発電作用と電動作用を行うものであり、例えばSR(Switched Reluctance)モータ等で構成されている。この発電電動機5にはパワーケーブル8,9が接続されている。発電電動機5で発電された電力は、パワーケーブル9を介して電力変換装置10に送電される。
電力変換装置10には別のパワーケーブル9の一端が接続されており、パワーケーブル9の他端が、旋回体22を駆動するための旋回電動モータ11に接続されている。旋回電動モータ11は、たとえばPM(Permanent Magnet)モータ等で構成されている。
また、電力変換装置10には蓄電装置としてのキャパシタ12が接続されており、発電電動機5で発電された電力は、電力変換装置10を通してキャパシタ12に蓄電される。キャパシタ12に充電された電力は、旋回操作時にキャパシタ12から電力変換装置10を通して旋回電動モータ11に供給される。
旋回電動モータ11は、遊星歯車機構等を有した減速機11Aを介して、走行体21の上部に旋回自在に設置された旋回体22を駆動する。また、旋回電動モータ11を減速した場合に発生する回生エネルギーも、前記電力変換装置10を介してキャパシタ12に蓄電される。従って、旋回電動モータ11は、旋回用発電電動機として機能する。
さらに、キャパシタ12の電力は、エンジン4の起動時などに必要に応じて発電電動機5に供給される。これにより、発電電動機5は、電動機として使用され、エンジン4を補助する。
以上のとおり、ハイブリッド油圧ショベル1は、一般的な油圧ショベルに対して、前記発電電動機5、電力変換装置10、旋回電動モータ11、キャパシタ12等のハイブリット機器を追加したものである。
なお、本実施形態では、旋回体22を駆動する旋回モータとしては、旋回電動モータ11のみを設けていたが、旋回電動モータ11に加えて旋回用の油圧モータを設けてもよい。
さらに、ハイブリッド機器としては、少なくとも、発電電動機5、電力変換装置10、キャパシタ12を備えていればよい。すなわち、キャパシタ12に蓄電された電力で駆動されるアクチュエータは、旋回電動モータ11に限らず、ハイブリッド作業機械の種類などに応じたアクチュエータを用いればよい。
[電力変換装置の構成]
図3には、電力変換装置10およびキャパシタ12の内部構成が示されている。
電力変換装置10は、インバータ104を介した旋回電動モータ11若しくはキャパシタ12からの直流電流を交流電流に変換し発電電動機5へ供給し発電電動機5を駆動するドライバ101と、発電電動機5の発電を開始する為コイルを励磁する電流を供給する励磁電源102と、波形整形用のコンデンサ103と、発電電動機5若しくはキャパシタ12からの直流電流を交流電流に変換し旋回電動モータ11へ供給し旋回電動モータ11を駆動するインバータ104と、キャパシタ12の端子間電圧を昇圧するためにインバータ104、ドライバ101からの直流電流を変圧する昇圧器105と、キャパシタ12と昇圧器105との間に設けられたコンタクタ106と、キャパシタ12の電流を検出する電流計107と、キャパシタ12の電圧を検出する電圧計108と、ドライバ101、励磁電源102、昇圧器105を制御するハイブリッドコントローラ44とを備えている。
蓄電装置であるキャパシタ12は、複数のキャパシタセル121を備え、昇圧器105との直流電流の授受により充・放電を行う。複数のキャパシタセル121は電気的に直列または並列に接続している。
[ハイブリッド機器の温度センサ]
図3に示すように、ハイブリッド機器の各装置の温度を測定する温度センサが設けられている。具体的には、発電電動機5の温度を測定する発電電動機用温度センサ131と、旋回電動モータ11の温度を測定する旋回電動モータ用温度センサ132と、電力変換装置10の温度を測定する電力変換装置用温度センサと、キャパシタ12の温度を測定する蓄電装置用温度センサ136、137とを備える。
電力変換装置用温度センサは、ドライバ101用の温度センサ141と、インバータ104用の温度センサ142と、昇圧器105用の温度センサ143とを備える。
これらの各温度センサ131,132,136,137,141,142,143で計測された温度データは、ハイブリッドコントローラ44に送信される。
[制御システムの構成]
次に、ハイブリッド油圧ショベル1の制御を行う制御システム40について、図4を参照して説明する。
制御システム40は、図4に示すように、主として、車体コントローラ41、エンジンコントローラ42、モニタコントローラ43、ハイブリッドコントローラ44、車両情報管理コントローラ45、モニタ46を備えている。各コントローラ41〜45は、車載ネットワーク(CAN)によってデータ通信可能に接続されている。
[車体コントローラ]
車体コントローラ41は、ポンプコントローラとも呼ばれ、車体内における駆動部、たとえばエンジン4によって駆動される油圧ポンプ6の斜板の傾斜角度等を制御するコントローラであり、他のコントローラ42〜45と車載ネットワークを介して通信可能に構成されている。
また、車体コントローラ41は、AIS(Auto Idle Stop:オートアイドルストップ)の作動条件やエンジン稼動状態からAIS状態を判定し、モニタコントローラ43に送信する。ここで、AIS状態としては、例えば、AISが作動していない通常状態、AIS作動条件が成立してから一定時間経過するまでのISカウントアップ状態、前記一定時間経過後にエンジンコントローラ42に減筒指令を出力するIS指示中、減筒指令に基づきエンジン4が停止しているIS作動中の4種類がある。
車体コントローラ41は、エンジンコントローラ42に対して前記減筒指令を出力し、エンジン4の自動停止動作を制御する自動停止動作制御部としての減筒指令発行手段414を備える。また、車体コントローラ41は、車両情報管理コントローラ45に対して車両の動作情報などを送信する。
[エンジンコントローラ]
エンジンコントローラ42は、アクセル開度センサやエンジン回転数センサで検出されるデータ等に基づいてエンジン4を制御するコントローラである。エンジンコントローラ42は、エンジン稼動状態である、エンジン回転数を車体コントローラ41に送信する。従って、エンジンコントローラ42は、エンジン4が停止中であるか作動中であるかを判定できる。さらに、エンジンコントローラ42は、エンジン水温、ディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter)の再生状態等も送信する。
また、車体コントローラ41の減筒指令発行手段414から減筒指令が出されると、エンジンコントローラ42はエンジン4を停止してアイドルストップを実行する。なお、減筒指令発行手段414はエンジンコントローラ42等の他のコントローラに設けられてもよい。
[モニタ]
モニタ46は、表示制御手段430で制御される表示装置461と、モード設定などを入力するスイッチ部を備えた指示装置462とを有する。表示装置461は、本発明の報知装置の一例である。
このモニタ46は、表示装置461に、エンジン水温、燃料量等の車両状態を表示する通常画面の他、電荷抜きを行うサービス画面、AIS動作の設定等を行う作業や車体の状態などによって用意されている画面を切り替えて表示する。モニタコントローラ43とモニタ46は一体の筐体に収められてもよい。
[指示装置]
指示装置462は、サービスモード指示部4621、AIS指示部4622、電荷抜き指示部4623を有する。
サービスモード指示部4621は、メンテナンス担当者等(以下サービスマンと総称する)が、車体をメンテナンスするサービスモードを選択する場合に操作するスイッチ部である。
AIS指示部4622は、サービスマンが、ISカウントアップ状態からIS指示中に遷移するまでの時間であるAIS設定時間を入力する場合に操作するスイッチ部である。
電荷抜き指示部4623は、サービスマンが、電荷抜き処理の実行を指示する場合に操作するスイッチ部である。
なお、各指示部はスイッチ以外にタッチパネル等の画面より直接入力する手段を用いてもよい。
[モニタコントローラ]
モニタコントローラ43は、キャブ23に設けられるオペレータ用のモニタ46の動作を制御する。モニタコントローラ43は、表示制御手段430、サービスモード検出手段431、タイマー432、AIS検出手段433、電荷抜き指示検出手段434を備える。
[表示制御手段]
表示制御手段430は、モニタ46の表示装置461を制御する。このため、表示制御手段430は、電荷抜き指示検出手段434から電荷抜き処理の実行検出通知を受け取ると、電荷抜き状態を示す画面を表示装置461に表示する。表示制御手段430は、本発明の報知制御手段の一例である。
[サービスモード検出手段]
サービスモード検出手段431は、サービスマンがサービスモード指示部4621を操作して、車体をメンテナンスするサービスモードを選択したことを検出して、サービスモードフラグを「1:サービスモード中」に設定する。
また、サービスモード検出手段431は、タイマー432からサービスモード設定時間が経過した通知を受け取ると、サービスモードフラグを「0:サービスモードではない」に設定する。
そして、サービスモード検出手段431は、設定したサービスモードフラグを車体コントローラ41やハイブリッドコントローラ44に出力する。
[タイマー]
タイマー432は、サービスモード検出手段431でサービスモードフラグが「1:サービスモード中」に設定された時点(サービスモード開始時)からの経過時間を計測する。そして、予め設定されたサービスモード設定時間(例えば60分)が経過すると、サービスモード検出手段431に通知する。
[AIS検出手段]
AIS検出手段433は、サービスマンがAIS指示部4622を操作して設定したAIS設定時間を検出して車体コントローラ41に出力する。車体コントローラ41は、モニタコントローラ43から出力されたAIS設定時間により、前述のAIS状態がISカウントアップ状態からIS指示中に遷移するまでの時間を決定する。
[電荷抜き指示検出手段]
電荷抜き指示検出手段434は、サービスモードにおいてサービスマンが電荷抜き指示部4623を操作して、電荷抜き処理を選択して実行したことを検出する。そして、電荷抜き指示検出手段434は、電荷抜き処理の実行指示(電荷抜き指示)を検出すると、表示制御手段430に通知し、さらにハイブリッドコントローラ44にも通知する。
[ハイブリッドコントローラ]
ハイブリッドコントローラ44は、発電電動機5、旋回電動モータ11、キャパシタ12の電力の授受を可能とするドライバ101、インバータ104、昇圧器105の駆動つまり電力変換装置10の駆動を制御するものである。また、ハイブリッドコントローラ44は、キャパシタ12の電荷抜き処理を制御する電荷抜き制御手段440、昇圧器制御状態検出手段441、昇圧器動作不可状態検出手段442、電荷抜き禁止状態検出手段443、ハイブリッド制御状態検出手段444、電荷抜き不可能判定手段445、キャパシタチャージ率検出手段446を備える。
[電荷抜き制御手段]
電荷抜き制御手段440は、電力変換装置10のドライバ101や昇圧器105の動作を制御し、キャパシタ12の電荷を用いて発電電動機5を駆動することで、キャパシタ12の電荷抜き(放電)処理を制御する。
[昇圧器制御状態検出手段]
昇圧器制御状態検出手段441は、ハイブリッドコントローラ44による昇圧器105の制御状態が、キャパシタ電荷抜き完了状態であるか否かを判定する。
[昇圧器動作不可状態検出手段]
昇圧器動作不可状態検出手段442は、昇圧器105が動作不可状態であるか否かを判定する。例えば、温度センサ143で測定される昇圧器105の温度が閾値以上である場合などに、昇圧器105は動作不可状態であると判定する。
[電荷抜き禁止状態検出手段]
電荷抜き禁止状態検出手段443は、キャパシタ12の電荷抜きが禁止状態であるか否かを判定する。
[ハイブリッド制御状態検出手段]
ハイブリッド制御状態検出手段444は、電荷抜き制御手段440がドライバ101や昇圧器105を制御することで、キャパシタ12の電荷抜き処理を行っている状態であるか否かを判定する。
[電荷抜き不可能判定手段]
電荷抜き不可能判定手段445は、前記各検出手段441〜444やサービスモード検出手段431から送信されるサービスモードフラグに基づいて、電荷抜き不可能状態になったか否かを判定し、電荷抜き不可能フラグを設定する。電荷抜き不可能判定手段445は、設定した電荷抜き不可能フラグをモニタコントローラ43に通知する。
[キャパシタチャージ率検出手段]
キャパシタチャージ率検出手段446は、電圧計108や電流計107の計測データを用いてキャパシタ12のチャージ率を検出する。キャパシタチャージ率検出手段446は、検出したキャパシタチャージ率をモニタコントローラ43に通知する。
[車両情報管理コントローラ]
車両情報管理コントローラ45は、ハイブリッド油圧ショベル1の各種情報を定期的にまたは不定期に収集して管理センタに送信する装置である。車両情報管理コントローラ45は、通信衛星や移動体通信網等の無線通信ネットワークを介して、管理センタと相互通信可能に接続されている。また、車両情報管理コントローラ45は、GPS衛星からの電波を受信することにより現在位置を把握し、現在位置情報も管理センタに通信可能とされている。
[電荷抜き画面表示処理]
次に、モニタコントローラ43による電荷抜き画面表示処理について、図5,6のフローチャートと、図7,8の画面遷移図を用いて説明する。
制御システム40のサービスモード検出手段431は、サービスマンがモニタ46の指示装置462のサービスモード指示部4621を操作し、サービスモードの実行を指示したか否かを判定する(ステップS1)。サービスモード検出手段431は、ステップS1でNoと判定した場合は、ステップS1に戻り、判定処理を継続する。
一方、サービスモード検出手段431は、ステップS1でYesと判定すると、サービスモードフラグを「1:サービスモード中」に設定する。
そして、タイマー432は、サービスモード開始時(サービスモードの実行指示時)からの経過時間のカウント(計測)を開始する(ステップS2)。
次に、表示制御手段430は、表示装置461にサービスモードでのメニューを表示し、電荷抜き指示検出手段434は、サービスマンが指示装置462の電荷抜き指示部4623を操作し、サービスモード内の電荷抜き処理のメニューを選択したか否かを判定する(ステップS3)。電荷抜き指示検出手段434は、ステップS3でNoと判定した場合は、ステップS3に戻り、判定処理を継続する。
一方、ステップS3でYesと判定されると、表示制御手段430は、図7に示すように、表示装置461にキャパシタ電荷抜き開始画面71を表示する(ステップS4)。図7のキャパシタ電荷抜き開始画面71は、キャパシタ充電率が30%であった場合を例示する。
次に、電荷抜き指示検出手段434は、サービスマンがキャパシタ電荷抜き開始画面71のスタートボタンを押して電荷抜き開始操作が行われたかを判定する(ステップS5)。電荷抜き不可能判定手段445はS5でNoと判定した場合、ステップS4に戻り、処理を継続する。
[電荷抜き不可能判定処理]
ステップS5でYesと判定した場合、電荷抜き不可能判定手段445は、図6に示す電荷抜き不可能判定処理S20を実行し、判定した電荷抜き不可能フラグをモニタコントローラ43に送信する。
すなわち、電荷抜き不可能判定手段445は、昇圧器制御状態検出手段441で検出される昇圧器105の制御状態が「キャパシタ電荷抜き完了状態ではない」に該当するかを判定する(ステップS21)。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS21でYesと判定した場合、ハイブリッド制御状態検出手段444で検出されるハイブリッド制御状態が「キャパシタ電荷抜き状態である」に該当するかを判定する(ステップS22)。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS22でYesと判定した場合、ステップS2でカウントを開始したタイマー432からサービスモード設定時間の経過通知があったか、つまり、ステップS1でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過したかを判定する(ステップS23)。
具体的には、前述の通り、サービスモード検出手段431は、タイマー432からサービスモード設定時間が経過した通知を受け取ると、サービスモードフラグを「0:サービスモードではない」に設定するため、電荷抜き不可能判定手段445はサービスモード検出手段431から送信されるサービスモードフラグが0であり、「サービスモード中ではない」に該当するかを判定することで、サービスモードの実行が指示されてから設定時間経過したかを判定する。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS23でNoと判定した場合、昇圧器動作不可状態検出手段442で検出される昇圧器105の状態が「動作不可状態である」に該当するかを判定する(ステップS24)。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS24でNoと判定した場合、電荷抜き禁止状態検出手段443で検出される状態が「電荷抜き禁止状態である」に該当するかを判定する(ステップS25)。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS23〜S25のいずれかでYesと判定した場合、電荷抜き不可能フラグを「1:電荷抜き不可能」に設定する(ステップS26)。すなわち、電荷抜き不可能判定手段445が前記ステップS21,S22で共にYesと判定するのは、電荷抜き処理の開始時から完了するまでの期間つまり電荷抜き処理中の場合である。従って、電荷抜き処理中に、前記ステップS23〜S25の1つでも該当した場合に、電荷抜き不可の条件が成立したと判定する。なお、電荷抜き不可能判定手段445は、電荷抜き不可の条件が成立した際に、直ちに電荷抜き不可能フラグを「1:電荷抜き不可能」に設定するのではなく、一定時間、例えば1秒間、前記電荷抜き不可の条件が成立したままで有る場合に電荷抜き不可能フラグを「1:電荷抜き不可能」に設定してもよい。このようにすれば、例えば、一時的な誤作動等で電荷抜き不可の条件が成立した場合などに誤判定することを防止でき、電荷抜き不可の条件を確実に判定できる。
一方、電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS21でNoの場合と、ステップS22でNoの場合と、ステップS23〜S25のすべてでNoの場合は、電荷抜き不可能フラグを「0:電荷抜き可能」に設定する(ステップS27)。
電荷抜き不可能判定手段445は、ステップS26またはステップS27で設定した電荷抜き不可能フラグを、モニタコントローラ43に送信し(ステップS28)、電荷抜き不可能判定処理S20を終了する。
従って、電荷抜き不可能判定手段445は、少なくとも、電荷抜き処理中(ステップS21,S22でYes)であり、サービスモードフラグが「0」つまりサービスモード開始時(サービスモード実行指示時)から設定時間経過した場合(ステップS23でYes)に、電荷抜き不可能状態になったと判定する。
(電荷抜き画面表示処理)
図6の電荷抜き不可能判定処理S20が終了すると、図5の電荷抜き画面表示処理のステップS6に戻る。そして、キャパシタチャージ率検出手段446は、キャパシタ12のチャージ率を検出し、モニタコントローラ43に送信する(ステップS6)。
表示制御手段430は、電荷抜き不可能判定手段445で判定された電荷抜き不可能フラグが「1:電荷抜き不可」であるかを判定する(ステップS7)。
表示制御手段430は、電荷抜き不可能フラグが「0:電荷抜き可能」の場合(ステップS7でNo)、キャパシタチャージ率検出手段446から検出したキャパシタチャージ率が0%であるかを判定する(ステップS8)。
そして、表示制御手段430は、キャパシタチャージ率が0%ではない場合は(ステップS8でNo)、図7に示すキャパシタ電荷抜き中画面72をモニタ46の表示装置461に表示する(ステップS9)。
キャパシタ電荷抜き中画面72は、電荷抜き中であることと、キャパシタチャージ率と、電荷抜きを中止する場合にはキーOFF操作をすることを報知するメッセージとを表示する画面である。
また、表示制御手段430は、キャパシタチャージ率が0%であり、ステップS8でYesと判定した場合は、図7に示すキャパシタ電荷抜き正常終了画面73をモニタ46に表示する(ステップS10)。
キャパシタ電荷抜き正常終了画面73は、電荷抜きが完了したことと、キャパシタチャージ率が0%であることと、キーOFF操作をすることを報知するメッセージとを表示する画面である。
一方、表示制御手段430は、電荷抜き不可能判定処理S20で設定された電荷抜き不可能フラグが「1:電荷抜き不可」であるため、ステップS7でYesと判定した場合、図7に示すキャパシタ電荷抜き失敗画面74をモニタ46に表示する(ステップS11)。例えば、図6のステップS23でYesと判定された場合、つまり、サービスモード開始時(サービスモード実行指示時)から設定時間経過した時点で、電荷抜き処理を実行中の場合は、電荷抜き不可能フラグが「1:電荷抜き不可」に設定され、キャパシタ電荷抜き失敗画面74がモニタ46に表示される。
キャパシタ電荷抜き失敗画面74は、電荷抜きができないこと、失敗時点でのキャパシタチャージ率と、キーOFF操作をすることを報知するメッセージとを表示する画面である。
表示制御手段430は、各画面72〜74の表示時に、キーOFF操作が行われたかを判定する(ステップS12,S13,S14)。ステップS12〜S14でYesと判定した場合、表示制御手段430は電荷抜き画面表示処理を終了する。
また、表示制御手段430は、ステップS12でNoと判定した場合、電荷抜き不可能判定処理S20に戻り、S6〜S12の処理を繰り返す。
一方で、表示制御手段430は、ステップS13,S14でNoと判定した場合、電荷抜き不可能判定処理S20に戻らずに、ステップS10、S11の表示処理を継続する。すわなち、一旦、キャパシタ電荷抜き正常終了画面73やキャパシタ電荷抜き失敗画面74を表示した場合には、キーOFF操作が行われない限り、その画面表示を継続する。
[画面遷移]
以上の処理におけるモニタ46の表示装置461に表示される画面の遷移を図8に示す。
図8において、縦方向に整列する(1)〜(3)は時間経過を示し、(1)はサービスモードの開始時から設定時間経過するまでの間の期間であり、(2)は前記設定時間が経過した時点での画面表示あり、(3)はAISによってエンジン4が停止後の画面を示す。
図8において、(A)〜(D)はそれぞれの電荷抜きの状態における時間経過を示し、(A)−(1)〜(A)−(3)は電荷抜き処理の開始前にオートアイドルストップが開始した場合、(B)−(1)〜(B)−(3)は電荷抜き中にオートアイドルストップが開始した場合、(C)−(1)〜(C)−(3)は電荷抜き失敗(中断)時にオートアイドルストップが開始した場合、(D)−(1)〜(D)−(3)は電荷抜き完了(正常)時にオートアイドルストップが開始した場合を示す。
従って、表示制御手段430は、(A)電荷抜き処理の開始前の状態で、(1)サービスモードの開始時から設定時間経過前は、キャパシタ電荷抜き開始画面71をモニタ46の表示装置461に表示する。
表示制御手段430は、(A)電荷抜き処理の開始前の状態のままで、(2)サービスモードの開始時から設定時間経過した時に、予め設定されたエンジン4の自動停止条件に該当する場合には、オートアイドルストップの実行までの残り時間を表示するAIS残り時間表示画面61を表示装置461に表示する。
さらに、表示制御手段430は、(A)電荷抜き処理の開始前の状態のままで、(3)AISによってエンジン4が停止した時は、オートアイドルストップを実行中であることを表示するAIS実施中表示画面62を表示装置461に表示する。
同様に、(B)の(1)の場合は、表示制御手段430は、キャパシタ電荷抜き中画面72を表示する。また、(B)で(2)の場合は、表示制御手段430は、キャパシタ電荷抜き失敗画面74を表示する。さらに、(B)で(3)の場合は、前記(B)の(2)で表示したキャパシタ電荷抜き失敗画面74の表示を継続する。このため、(2)の設定時間経過時点でキャパシタ電荷抜き失敗画面74を表示しているので、サービスマンに対して注意を喚起できる。このため、サービスマンは、キャパシタ12の電荷抜きに失敗した前提で、キャパシタ12や発電電動機5、旋回電動モータ11等のメンテナンス作業の対応を行うことができ、適切に対応できる。
また、(C)の(1)の場合、表示制御手段430は、電荷抜きに失敗したので、キャパシタ電荷抜き失敗画面74を表示する。また、(C)の(2)および(3)の場合、前記(C)の(1)で表示したキャパシタ電荷抜き失敗画面74の表示を継続する。このため、電荷抜き処理が中断して失敗した場合にキャパシタ電荷抜き失敗画面74を表示し続けることで、サービスマンに電荷抜き状態を確実に報知できる。従って、サービスマンに対して注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。
さらに、(D)の(1)の場合、表示制御手段430は、電荷抜きに成功したので、キャパシタ電荷抜き正常終了画面73を表示する。また、(D)の(2)および(3)の場合、前記(D)の(1)で表示したキャパシタ電荷抜き正常終了画面73の表示を継続する。この場合も、サービスマンに電荷抜き状態を確実に報知できるために注意を喚起でき、メンテナンス作業の安全性をより高めることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、電荷抜き不可能判定処理S20における判定条件は、前記実施形態に記載したものに限定されない。すなわち、キャパシタ12の電荷抜きを行うことができない他の条件が有る場合には、その条件を含めて判断すればよい。
また、蓄電装置であるキャパシタ12の電荷抜き処理に関する情報を報知する報知装置としては、前記表示装置461に限らず、サービスマンに電荷抜き処理の失敗等の情報を報知できればランプやブザーによる警告等の代替手段であってもよい。
また、前記実施形態は、オートアイドルストップ機能を備えるハイブリッド油圧ショベル1において、AIS設定が有効である場合に前記電荷抜き画面表示処理を行うようにしたが、AIS設定の有無に関係なく処理を行ってよい。例えばオートアイドルストップ機能の有無とは関係なく、サービスモードを長時間放置することを防止するために、サービスモード開始時から設定時間経過した場合に通常画面に強制的に遷移するように設定されている場合に、前記電荷抜き画面表示処理を実行してもよい。この場合は、例えば、サービスモード実行指示から設定時間経過時に電荷抜き処理中の場合、電荷抜き処理中を示すキャパシタ電荷抜き中画面72を表示し、電荷抜き処理に成功した時点でキャパシタ電荷抜き正常終了画面73を表示すればよい。
さらに、本発明は、ハイブリッド油圧ショベル1に限らず、エンジンおよび油圧機構に加えて発電電動機や蓄電装置等のハイブリッド機器を備える各種のハイブリッド作業機械に利用できる。
1…ハイブリッド作業機械であるハイブリッド油圧ショベル、2…車両本体、3…作業機、4…エンジン、6…油圧ポンプ、10…電力変換装置、11…旋回電動モータ、12…蓄電装置であるキャパシタ、21…走行体、22…旋回体、40…制御システム、41…車体コントローラ、42…エンジンコントローラ、43…モニタコントローラ、44…ハイブリッドコントローラ、45…車両情報管理コントローラ、46…モニタ、461…表示装置、462…指示装置、61…AIS残り時間表示画面、62…AIS実施中表示画面、71…キャパシタ電荷抜き開始画面、72…キャパシタ電荷抜き中画面、73…キャパシタ電荷抜き正常終了画面、74…キャパシタ電荷抜き失敗画面、101…ドライバ、102…励磁電源、103…コンデンサ、104…インバータ、105…昇圧器、121…キャパシタセル、414…自動停止動作制御部である減筒指令発行手段、430…報知制御手段である表示制御手段、431…サービスモード検出手段、432…タイマー、433…AIS検出手段、434…電荷抜き指示検出手段、440…電荷抜き制御手段、441…昇圧器制御状態検出手段、442…昇圧器動作不可状態検出手段、443…電荷抜き禁止状態検出手段、444…ハイブリッド制御状態検出手段、445…電荷抜き不可能判定手段、446…キャパシタチャージ率検出手段、461…報知装置である表示装置、462…指示装置、4621…サービスモード指示部、4622…AIS指示部、4623…電荷抜き指示部。


Claims (6)

  1. エンジンと、
    発電電動機と、
    前記発電電動機で発電された電力を蓄積する蓄電装置と、
    メンテナンス作業用のサービスモードの実行および前記蓄電装置の電荷抜き処理の実行を少なくとも指示する指示装置と、
    少なくとも前記蓄電装置の電荷抜き処理に関する情報を報知する報知装置と、
    前記報知装置の報知を制御する報知制御手段とを有し、
    前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置による報知を実行する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド作業機械において、
    前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、
    前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、
    前記報知制御手段は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、前記エンジンの自動停止動作の開始時までに電荷抜き処理が完了しても、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械。
  3. 請求項1または請求項2に記載のハイブリッド作業機械において、
    前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、
    前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、
    前記報知制御手段は、
    前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時までに、前記電荷抜き処理が完了した場合は、前記報知装置で電荷抜き正常終了情報を報知し、
    前記設定時間経過後および前記エンジンの自動停止動作の開始後も、前記電荷抜き正常終了情報の報知を継続する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載のハイブリッド作業機械において、
    前記エンジンの自動停止動作を制御する自動停止動作制御部をさらに備え、
    前記自動停止動作制御部は、前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、
    前記報知制御手段は、
    前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時までに、前記電荷抜き処理に失敗した場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、
    前記設定時間経過後および前記エンジンの自動停止動作の開始後も、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械。
  5. エンジンと、
    発電電動機と、
    前記発電電動機で発電された電力を蓄積する蓄電装置と、
    メンテナンス作業用のサービスモードの実行および前記蓄電装置の電荷抜き処理の実行を少なくとも指示する指示装置と、
    少なくとも前記蓄電装置の電荷抜き処理に関する情報を報知する報知装置とを有するハイブリッド作業機械の情報報知制御方法であって、
    前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置による報知を実行する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械の情報報知制御方法。
  6. 請求項5に記載のハイブリッド作業機械の情報報知制御方法において、
    前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過後、予め設定された自動停止条件に該当する場合には、前記エンジンの自動停止動作を実行し、
    前記指示装置でサービスモードの実行が指示されてから設定時間経過時に、前記電荷抜き処理が実行中である場合は、前記報知装置で電荷抜き失敗情報を報知し、前記エンジンの自動停止動作の開始時までに電荷抜き処理が完了しても、前記電荷抜き失敗情報の報知を継続する
    ことを特徴とするハイブリッド作業機械の情報報知制御方法。



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