KR101560300B1 - 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법 - Google Patents

Abstract

쇼벨은, 하부 주행체(1)와, 하부 주행체에 구비된 상부 선회체(3)와, 상부 선회체에 구비된 축전장치(120)와, 축전장치에 접속된 컨버터(100)와, 컨버터를 제어하는 제어부(30)를 가진다. 제어부(30)는, 쇼벨의 기동시에 축전장치와 컨버터에 통전하고, 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하며, 검출된 상태치와 소정의 값과의 비교결과에 근거하여 컨버터(100)를 제어하여 축전장치의 출력제한을 행한다.

Description

쇼벨 및 쇼벨의 제어방법{Shovel, and method for controlling shovel}

본 발명은 쇼벨에 관한 것으로, 특히, 전동부하에 전력을 공급하기 위한 축전장치를 구비한 쇼벨에 관한 것이다.

축전장치를 구비한 쇼벨의 일례로서 하이브리드식 쇼벨이 있다. 하이브리드식 쇼벨에서는, 일반적으로, 엔진의 출력으로 유압펌프를 구동하여 유압부하를 구동함과 함께, 축전장치로부터 공급되는 전력으로 어시스트용 전동기를 구동하여 엔진을 어시스트한다.

축전장치는, 전력을 축적하여 필요에 따라 공급하기 위하여, 전력을 축적하는 축전부(축전기 혹은 축전지)를 가진다. 축전부로서, 예를 들면 전기이중층 콘덴서나 리튬커패시터 등의 커패시터를 이용하는 경우가 있다.

커패시터의 내부저항은 커패시터의 온도에 의존하여, 온도가 낮아지면 내부저항은 커진다. 커패시터가 충방전할 때의 전압변동은, 커패시터의 내부저항에 의존하고 있으며, 내부저항이 높을수록 커진다. 즉, 임의의 방전전류가 흐를 때에, 커패시터의 온도가 낮은 경우에는, 통상의 온도일 때에 비하여 커패시터 전압은 낮아진다.

예를 들면, 통상의 온도사양의 커패시터를 가지는 축전장치가 장착된 쇼벨을, 외기온도가 -20℃가 되는 한랭지에서 운전하는 경우를 생각한다. 이 경우, 쇼벨의 운전개시시에 커패시터는 외기온도와 동일한 저온으로 되어 있으며, 커패시터의 내부저항은 매우 커져 있다. 그러한 상태에서, 통상의 축전장치의 충방전제어가 행해져 커패시터에 방전전류나 충전전류가 흐르면, 커패시터의 전압은 크게 변동되어 버린다. 예를 들면, 커패시터의 전압이 극단적으로 낮아지면, 커패시터의 열화가 급격하게 촉진되어 버린다.

따라서, 커패시터의 온도가 소정의 임계값 이하가 되면 커패시터의 충방전전류를 제한할 수 있는 하이브리드형 작업기계가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2010-178446호

쇼벨의 축전장치에 사용되는 커패시터는, 일반적으로, 장기간에 걸쳐 사용하면 열화되어 축전량이 적어진다는 특성을 가지고 있다. 커패시터 이외의 축전기나 리튬이온전지 등의 축전지도, 동일한 열화특성을 가지고 있다.

일반적으로 커패시터의 열화의 진행상태(열화속도)는, 그 온도와 전압에 의존하는 것이 알려져 있다. 커패시터의 온도가 높을수록 열화속도는 커서, 커패시터는 일찍 열화된다. 또, 커패시터의 전압이 높을수록 열화속도는 커서, 커패시터는 일찍 열화된다. 커패시터가 열화되면, 그 내부저항은 커진다.

여기에서, 예를 들면, 전기이중층 콘덴서의 내부저항은, 그 온도가 -40℃가 되면, 온도가 20℃일 때의 내부저항의 값의 약 2.5배로까지 커지는 경우가 있다. 또, 리튬커패시터의 내부저항은, 그 온도가 -20℃가 되면, 온도가 20℃일 때의 내부저항의 값의 약 4.5배로까지 커지는 경우가 있다.

따라서, 외기온도가 낮은 장소에서 쇼벨을 운전하면, 그때까지 어느 정도 열화되어 높아져 있던 커패시터의 내부저항이, 저온의 영향에 의하여 더욱 큰 값이 되고, 이에 따라 커패시터 전압의 변동이 매우 커져 버린다.

도 1은 저온시의 커패시터의 전압변동을 나타내는 도이다. 도 1에 있어서, 실선은 외기온도가 상온(예를 들면, 20℃)으로 커패시터가 상온상태일 때의 커패시터 전압의 변화를 나타내고, 점선은 외기온도가 저온(예를 들면, -20℃)으로 커패시터가 저온상태일 때의 커패시터 전압의 변화를 나타낸다.

도 1에 있어서, 시각 t1에 있어서 방전이 개시되어, 시각 t2까지의 동안에 방전전류(Id1)가 커패시터에 흐른다. 그 후, 시각 t3에 있어서 충전이 개시되어, 시각 t4까지의 동안에 충전전류(Ic1)가 커패시터에 흐른다. 계속해서, 시각 t4에 있어서 충전으로부터 방전으로 전환되어, 시각 t5까지의 동안에 방전전류(Id2)가 커패시터에 흐른다.

외기온도가 통상온도(예를 들면, 20℃)일 때에는, 시각 t1에 있어서 방전이 개시되면, 실선으로 나타내는 바와 같이, 커패시터 전압은 방전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압강하에 의하여 약간 내려간다(도 1의 A부). 이 때, 상온상태이므로 커패시터의 내부저항은 그 정도로 커져 있지 않아, 전압강하폭은 작다. 시각 t1부터 시각 t2까지 방전함으로써, 커패시터 전압은 더욱 서서히 강하되지만, 이 예에서는, 시스템 하한전압까지는 도달하지 않는다. 시스템 하한전압이란, 쇼벨의 제어시스템에 있어서 설정된 커패시터 전압의 하한치이다. 커패시터 전압이 시스템 하한전압보다 낮아지지 않도록 제어시스템에 의하여 커패시터의 충방전제어가 행해진다.

시각 t2에 있어서 방전이 정지되고, 방전전류(Id1)가 제로가 되면, 커패시터 전압은, 내부저항에 상당하는 분만큼 약간 상승한다(도 1의 B부). 그 후, 시각 t3에 있어서 충전이 개시되면, 실선으로 나타내는 바와 같이, 커패시터 전압은 충전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압상승에 의하여 약간 상승한다(도 1의 C부). 이 때, 상온상태이므로 커패시터의 내부저항은 그 정도로 커져 있지 않아, 전압상승폭은 작다. 시각 t3부터 시각 t4까지 충전됨으로써, 커패시터 전압은 더욱 서서히 상승하지만, 시스템 상한전압까지는 도달하지 않는다. 시스템 상한전압이란, 쇼벨의 제어시스템에 있어서 설정된 커패시터 전압의 상한치이다. 커패시터 전압이 시스템 상한전압보다 높아지지 않도록 제어시스템에 의하여 커패시터의 충방전제어가 행해진다.

시각 t4에 있어서, 충전이 방전으로 전환되면, 커패시터 전압은 충전전류, 방전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압강하에 의하여 내려간다(도 1의 D부). 이 때, 상온상태이므로 커패시터의 내부저항은 그 정도로 커져 있지 않아, 전압강하폭은 작다. 시각 t4부터 시각 t5까지 방전함으로써, 커패시터 전압은 더욱 서서히 강하되지만, 시스템 하한전압까지는 도달하지 않는다.

이상이, 도 1에 있어서 실선으로 나타내는, 통상상태에 있어서의 커패시터 전압의 변동이다.

다음으로, 외기온도가 낮고, 커패시터가 저온상태에 있을 때의 커패시터 전압의 변동에 대하여 설명한다.

외기온도가 저온(예를 들면, -20℃)일 때에는, 시각 t1에 있어서 방전이 개시되면, 점선으로 나타내는 바와 같이, 커패시터 전압은 방전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압강하에 의하여 내려간다(도 1의 E부). 이 때, 저온상태이므로 커패시터의 내부저항은 커져 있으며, 전압강하폭은 크고, 이 예에서는, 시스템 하한전압보다 아래의 레벨까지 강하되어 버린다. 커패시터 전압이 시스템 하한전압까지 내려갔을 때에, 방전제한이 작용하도록 설정되어 있는 경우에는 방전제한이 작용하여, 통상의 방전전류(Id1)를 흘려 보낼 수 없게 되어 버린다. 이로써, 쇼벨의 전기계의 제어가 적절히 행해지지 않게 되어, 쇼벨의 운전에 지장을 초래할 우려가 있다.

따라서, 커패시터 전압이 시스템 하한전압보다 낮아져도 방전제한이 작용하지 않는 경우를 생각한다. 이 경우, 시각 t1부터 시각 t2에 걸쳐 방전전류(Id1)가 흐르므로, 시각 t1에 있어서 시스템 하한전압보다 낮아진 커패시터 전압은, 방전과 함께 서서히이기는 하지만 더욱 계속 강하되어, 커패시터의 하한전압보다 낮아져 버린다(도 1의 F부). 하한전압이란, 커패시터의 사용하한을 나타내는 정격전압이다. 예를 들면, 리튬이온커패시터의 경우, 커패시터 전압이 하한전압 이하가 되면, 커패시터의 열화가 크게 촉진되어 버린다. 전기이중층 콘덴서의 경우에는, 하한전압이 0볼트이기 때문에, 하한전압은 설정되지 않는다.

시각 t2에 있어서 방전이 정지되고, 방전전류(Id1)가 제로가 되면, 커패시터 전압은, 내부저항에 상당하는 분만큼 상승한다. 그 후, 시각 t3에 있어서 충전이 개시되면, 점선으로 나타내는 바와 같이, 커패시터 전압은 충전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압상승에 의하여 상승한다(도 1의 G부). 이 때, 저온상태이므로 커패시터의 내부저항은 커져 있으며, 전압상승폭은 크고, 시스템 상한전압을 넘어 버린다. 커패시터 전압이 시스템 상한전압을 넘어 버리면, 충전제한이 걸려, 통상의 충전전류(Ic1)를 흘려 보낼 수 없게 되어 버린다. 이로써, 쇼벨의 전기계의 제어가 적절하게 행해지지 않게 되어, 쇼벨의 운전에 지장을 초래할 우려가 있다.

따라서, 커패시터 전압이 시스템 상한전압보다 높아져도 충전제한이 작용하지 않는 경우를 생각한다. 이 경우, 시각 t3부터 시각 t4에 걸쳐 충전전류(Ic1)가 흐르므로, 시각 t3에 있어서 시스템 상한전압보다 높아진 커패시터 전압은, 충전과 함께 서서히이기는 하지만 더욱 계속 상승하여, 커패시터의 상한전압보다 높아져 버린다(도 1의 H부). 상한전압이란, 커패시터의 사용상한을 나타내는 정격전압이다. 예를 들면, 커패시터 전압이 상한전압 이상이 되면, 커패시터의 열화가 크게 촉진되어 버린다.

시각 t4에 있어서, 충전이 방전으로 전환되면, 커패시터 전압은 충전전류, 방전전류와 내부저항의 곱에 상당하는 전압강하에 의하여 내려간다. 이 때, 저온상태이므로 커패시터의 내부저항은 커져 있으며, 전압강하폭은 크고, 커패시터 전압은 다시 시스템 하한전압보다 낮아져 버린다. 그대로 방전을 계속하면, 커패시터 전압은 더욱 서서히 강하되어, 하한전압을 넘어 버린다.

이상과 같이, 저온상태에서 커패시터의 내부저항이 커지면, 커패시터의 충방전시의 전압변동이 매우 커져, 시스템 상한전압이나 시스템 하한전압을 넘어 버리는 상황이 많이 발생하여, 충방전제어를 할 수 없게 되거나, 커패시터의 열화가 크게 촉진되어 버린다.

특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 커패시터 전압이 임계값보다 낮아지면 방전제한을 행하는 경우에는, 적절한 임계값을 설정할 필요가 있다. 시스템 하한의 임계값이 너무 높으면 커패시터의 온도가 조금 낮아진 것만으로(즉, 커패시터의 내부저항이 조금 높아진 것만으로), 커패시터 전압이 임계값보다 낮아져 방전제한이 걸려 버려, 쇼벨의 운전에 지장을 초래할 우려가 있다. 반대로, 시스템 하한의 임계값이 너무 낮으면 커패시터의 온도가 상당히 낮아져도, (즉, 커패시터의 내부저항이 커져도), 커패시터 전압이 임계값보다 낮아지지 않아, 커패시터 전압이 너무 내려가 열화가 촉진되어 버리게 된다.

여기에서, 커패시터의 내부저항이 상온상태에 있어서 일정한 값이며, 또한 온도 변화에 따라 항상 동일하게 변화한다면, 상술의 임계값을 일정한 값으로 설정해 둘 수 있다. 그러나, 커패시터의 내부저항은 그 열화의 정도에 따라서 상이하며, 또, 온도 변화에 따른 내부저항의 변화율도 열화의 정도에 따라 상이하다. 즉, 열화가 진행되고 있는 커패시터에서는, 그 온도가 통상상태여도 커패시터의 내부저항은 커져 있으며, 또한 충방전시의 커패시터 전압의 변동폭도 커진다. 따라서, 상술의 임계값을 커패시터의 열화의 정도를 고려한 값으로 설정하지 않으면, 커패시터의 열화가 진행됨에 따라, 적절한 충방전제어를 행할 수 없게 되어 버린다.

본 발명은 상술의 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 축전기 또는 축전지의 열화의 정도와 관계없이, 저온상태시에 축전기 또는 축전지의 출력제한을 적절히 행할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 구비된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 구비된 축전장치와, 상기 축전장치에 접속된 컨버터와, 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 상태 검출부와, 상기 컨버터를 제어하는 제어부를 가지는 쇼벨로서, 상기 제어부는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전함과 함께, 통전 후에 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하고, 검출된 상태치와 소정의 값을 비교하며, 비교결과에 근거하여 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨이 제공된다.

다른 실시형태에 의하면, 쇼벨의 기동시에 상기 쇼벨에 구비된 축전장치와 컨버터에 통전하고, 통전 후에 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하며, 검출된 상태치와 소정의 값과의 비교결과에 근거하여, 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법이 제공된다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 및 이점은, 첨부의 도면을 참조하면서 이하의 발명의 상세한 설명을 읽음으로써, 한층 명료해질 것이다.

상술의 발명에 의하면, 축전장치에 포함되는 축전기 또는 축전지의 열화의 정도에 관계없이, 저온상태시에 축전기 또는 축전지의 출력제한을 적절히 행할 수 있다.

도 1은 저온시의 커패시터의 전압변동을 나타내는 도이다.
도 2는 하이브리드식 쇼벨의 측면도이다.
도 3은 일 실시형태에 의한 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 축전계의 회로도이다.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다.
도 6은 커패시터의 온도와 내부저항과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제2 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다.
도 8은 제3 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다.
도 9는 커패시터의 온도와 전압변화량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제4 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다.
도 11은 커패시터의 온도와 전압변화량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 선회기구를 유압구동식으로 한 경우의 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 시리즈형의 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 전동쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.

다음으로, 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 쇼벨의 일례인 하이브리드식 쇼벨의 측면도이다. 본 발명이 적용되는 쇼벨로서는, 하이브리드식 쇼벨에 한정되지 않고, 축전장치로부터의 전력으로 전동작업요소 혹은 전동부하를 구동하는 것이면, 다른 구성의 쇼벨이나 작업기계에도 적용할 수 있다.

도 2에 나타내는 하이브리드식 쇼벨의 하부 주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부 선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부 선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에, 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5) 및 버킷(6)은, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부 선회체(3)에는, 캐빈(10)이 설치되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.

도 3은, 도 2에 나타내는 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿 라인은 파선, 전기 구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.

기계식 구동부로서의 엔진(11)과, 어시스트 구동부로서의 전동발전기(12)는, 변속기(13)의 2개의 입력축에 각각 접속되어 있다. 변속기(13)의 출력축에는, 유압펌프로서 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)는 가변용량식 유압펌프이며, 경사판의 각도(경전각(傾轉角))를 제어함으로써 피스톤의 스트로크 길이를 조정하여, 토출유량을 제어할 수 있다.

컨트롤밸브(17)는, 하이브리드식 쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 제어장치이다. 하부 주행체(1)용의 유압모터(1A(우측용) 및 1B(좌측용)), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다.

전동발전기(12)에는, 인버터(18A)를 통하여, 축전기를 포함하는 축전계(축전장치)(120)가 접속된다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다. 조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속된다. 압력센서(29)는, 전기계의 구동제어를 행하는 컨트롤러(30)에 접속되어 있다.

컨트롤러(30)는, 전동발전기(12)의 운전제어(전동(어시스트)운전 또는 발전운전의 전환)를 행함과 함께, 승강압제어부로서의 승강압컨버터를 구동제어함으로써 축전기(커패시터)의 충방전제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 축전기(커패시터)의 충전상태, 전동발전기(12)의 운전상태(전동(어시스트)운전 또는 발전운전)에 근거하여, 승강압컨버터의 승압동작과 강압동작의 전환제어를 행하고, 이로써 축전기(커패시터)의 충방전제어를 행한다.

이 승강압컨버터의 승압동작과 강압동작의 전환제어는, DC버스에 설치된 DC버스 전압검출부에 의하여 검출되는 DC버스 전압치, 축전기 전압검출부에 의하여 검출되는 축전기 전압치, 및 축전기 전류검출부에 의하여 검출되는 축전기 전류치에 근거하여 행해진다.

또한, 축전기 전압검출부에 의하여 검출되는 축전기 전압치에 근거하여, 축전기(커패시터)의 SOC가 산출된다. 또, 상술에서는 축전기로서 커패시터를 예로 하여 나타냈지만, 커패시터 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 또는, 전력의 수수가 가능한 그 외의 형태의 전원을 축전기로서 이용하여도 된다.

도 3에 나타내는 하이브리드식 쇼벨은 선회기구를 전동으로 한 것으로, 선회기구(2)를 구동하기 위하여 선회용 전동기(21)가 설치되어 있다. 전동작업요소로서의 선회용 전동기(21)는, 인버터(20)를 통하여 축전계(120)에 접속되어 있다. 선회용 전동기(21)의 회전축(21A)에는, 리졸버(22), 메커니컬브레이크(23), 및 선회변속기(24)가 접속된다. 선회용 전동기(21)와, 인버터(20)와, 리졸버(22)와, 메커니컬브레이크(23)와, 선회변속기(24)로 부하구동계가 구성된다.

도 3으로 되돌아가, 컨트롤러(30)는, 하이브리드식 쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 제어장치이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되며, CPU가 내부메모리에 격납된 구동제어용의 프로그램을 실행함으로써 실현되는 장치이다.

컨트롤러(30)는, 압력센서(29)로부터 공급되는 신호를 속도지령으로 변환하여, 선회용 전동기(21)의 구동제어를 행한다. 압력센서(29)로부터 공급되는 신호는, 선회기구(2)를 선회시키기 위하여 조작장치(26)를 조작한 경우의 조작량을 나타내는 신호에 상당한다.

컨트롤러(30)는, 전동발전기(12)의 운전제어(전동(어시스트)운전 또는 발전운전의 전환)를 행함과 함께, 승강압제어부로서의 승강압컨버터(100)(도 4 참조)를 구동제어함으로써 커패시터(19)의 충방전제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 커패시터(19)의 충전상태, 전동발전기(12)의 운전상태(전동(어시스트)운전 또는 발전운전), 및 선회용 전동기(21)의 운전상태(역행운전 또는 회생운전)에 근거하여, 승강압컨버터(100)의 승압동작과 강압동작의 전환제어를 행하고, 이로써 커패시터(19)의 충방전제어를 행한다.

승강압컨버터(100)의 승압동작과 강압동작의 전환제어는, DC버스 전압검출부(111)에 의하여 검출되는 DC버스 전압치, 커패시터 전압검출부(112)에 의하여 검출되는 커패시터 전압치, 및 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 검출되는 커패시터 전류치에 근거하여 행해진다.

이상과 같은 구성에 있어서, 어시스트모터인 전동발전기(12)가 발전한 전력은, 인버터(18A)를 통하여 축전계(120)의 DC버스(110)(도 4 참조)에 공급되고, 승강압컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다. 선회용 전동기(21)가 회생운전하여 생성한 회생전력은, 인버터(20)를 통하여 축전계(120)의 DC버스(110)에 공급되고, 승강압컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다.

도 4는, 축전계(120)의 회로도이다. 승강압컨버터(100)는, 리액터(101), 승압용 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)(102A), 강압용 IGBT(102B), 커패시터(19)를 접속하기 위한 전원접속단자(104), 인버터(18A, 20)를 접속하기 위한 한 쌍의 출력단자(106), 및, 한 쌍의 출력단자(106)에 병렬로 삽입되는 평활용 콘덴서(107)를 구비한다. 승강압컨버터(100)의 출력단자(106)와 인버터(18A, 20)와의 사이는, DC버스(110)에 의하여 접속된다.

리액터(101)의 일단은 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)의 중간점에 접속되고, 타단은 전원접속단자(104)에 접속된다. 리액터(101)는, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 발생하는 유도 기전력을 DC버스(110)에 공급하기 위하여 설치되어 있다.

승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 게이트부에 장착한 바이폴러트랜지스터로 구성되어, 대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체소자(스위칭소자)이다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, 컨트롤러(30)에 의하여, 게이트단자에 PWM 전압이 인가됨으로써 구동된다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)에는, 정류소자인 다이오드(102a 및 102b)가 병렬접속된다.

커패시터(19)는, 승강압컨버터(100)를 통하여 DC버스(110)와의 사이에서 전력의 수수가 행해지도록, 충방전 가능한 축전기이면 된다. 다만, 도 4에는, 축전기로서 커패시터(19)를 나타내지만, 커패시터(19) 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 리튬이온커패시터, 또는, 전력의 수수가 가능한 그 외의 형태의 전원을 이용하여도 된다.

전원접속단자(104) 및 출력단자(106)는, 커패시터(19) 및 인버터(18A, 20)가 접속 가능한 단자이면 된다. 한 쌍의 전원접속단자(104)의 사이에는, 커패시터 전압을 검출하는 커패시터 전압검출부(112)가 접속된다. 한 쌍의 출력단자(106)의 사이에는, DC버스 전압을 검출하는 DC버스 전압검출부(111)가 접속된다.

커패시터 전압검출부(112)는, 커패시터(19)의 전압치(Vcap)를 검출한다. DC버스 전압검출부(111)는, DC버스(110)의 전압치(Vdc)를 검출한다. 평활용 콘덴서(107)는, 출력단자(106)의 정극단자와 부극단자와의 사이에 삽입되어, DC버스 전압을 평활화하기 위한 축전소자이다. 이 평활용 콘덴서(107)에 의하여, DC버스(110)의 전압은 미리 정해진 전압으로 유지되고 있다.

커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 정극단자(P단자)측에 있어서 커패시터(19)에 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이며, 전류검출용의 저항기를 포함한다. 즉, 커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 정극단자에 흐르는 전류치(I1)를 검출한다. 한편, 커패시터 전류검출부(116)는, 커패시터의 부극단자(N단자)측에 있어서 커패시터(19)에 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이며, 전류검출용의 저항기를 포함한다. 즉, 커패시터 전류검출부(116)는, 커패시터(19)의 부극단자에 흐르는 전류치(I2)를 검출한다.

승강압컨버터(100)에 있어서, DC버스(110)를 승압할 때에는, 승압용 IGBT(102A)의 게이트단자에 PWM 전압이 인가되어, 강압용 IGBT(102B)에 병렬로 접속된 다이오드(102b)를 통하여, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 리액터(101)에 발생하는 유도 기전력이 DC버스(110)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)가 승압된다.

DC버스(110)를 강압할 때에는, 강압용 IGBT(102B)의 게이트단자에 PWM 전압이 인가되어, 인버터(18A)를 통하여 공급되는 회생전력이 DC버스(110)로부터 강압용 IGBT(102B)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)에 축적된 전력이 커패시터(19)에 충전되어, DC버스(110)가 강압된다.

본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 정극단자를 승강압컨버터(100)의 전원접속단자(104)에 접속하는 전원라인(114)에, 당해 전원라인(114)을 차단할 수 있는 차단기로서 릴레이(130-1)가 설치된다. 릴레이(130-1)는, 전원라인(114)에 대한 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(115)과 커패시터(19)의 정극단자의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-1)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 작동되고, 커패시터(19)로부터의 전원라인(114)을 차단함으로써, 커패시터(19)를 승강압컨버터(100)로부터 분리할 수 있다.

또, 커패시터(19)의 부극단자를 승강압컨버터(100)의 전원접속단자(104)에 접속하는 전원라인(117)에, 당해 전원라인(117)을 차단할 수 있는 차단기로서 릴레이(130-2)가 설치된다. 릴레이(130-2)는, 전원라인(117)에 대한 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(118)과 커패시터(19)의 부극단자의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-2)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 작동되고, 커패시터(19)로부터의 전원라인(117)을 차단함으로써, 커패시터(19)를 승강압컨버터(100)로부터 분리할 수 있다. 다만, 릴레이(130-1)와 릴레이(130-2)를 하나의 릴레이로 하여 정극단자측의 전원라인(114)과 부극단자측의 전원라인(117)의 양방을 동시에 차단하여 커패시터를 분리하는 것으로 하여도 된다.

다만, 실제로는, 컨트롤러(30)와 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)와의 사이에는, 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)를 구동하는 PWM 신호를 생성하는 구동부가 존재하지만, 도 4에서는 생략한다. 이러한 구동부는, 전자회로 또는 연산처리장치 중 어느 것에서도 실현될 수 있다.

[제1 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 쇼벨에 있어서의 커패시터의 충방전제어에 대하여 설명한다. 제1 실시형태에서는, 상술과 같은 구성의 하이브리드식 쇼벨에 있어서, 저온상태에 있어서 커패시터(19)의 충방전제어를 행하여, 적절한 커패시터(19)의 출력제한을 행한다.

도 5는 제1 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다. 도 6은 커패시터의 온도와 내부저항과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5에 나타내는 출력제한 처리는, 주로 컨트롤러(30)에 의하여 행해지는 처리이며, 엔진(11)의 스타트키가 ON이 되면 즉시 개시된다. 먼저, 스텝 S1에 있어서, 커패시터(19)의 온도와 내부저항을 계측한다. 커패시터(19)의 내부저항은, 예를 들면 변화하는 전류를 커패시터(19)에 흘리고, 그 때의 커패시터(19)의 전압변화를 계측함으로써 구할 수 있다.

다음으로, 스텝 S2에 있어서, 제한해제온도(T2)를 연산에 의하여 구한다. 제한해제온도(T2)란, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth)이 될 때의 온도이다. 이하에, 제한해제온도(T2)의 구하는 방법에 대하여 설명한다.

커패시터(19)의 온도와 내부저항은 도 6의 실선 또는 점선으로 나타내는 바와같은 관계이며, 소정 온도일 때의 내부저항을 알 수 있으면, 온도-내부저항 특성 곡선에 근거하여 구할 수 있다. 도 6에 있어서의 실선은, 커패시터(19)가 초기상태에서 열화되어 있지 않을 때의 온도-내부저항 특성 곡선이며, 도 6에 있어서의 점선은, 커패시터(19)가 어느 정도 열화된 상태에서의 온도-내부저항 특성 곡선이다. 커패시터(19)가 열화되었을 때의 온도-내부저항 특성 곡선(점선으로 나타냄)은, 커패시터(19)가 초기상태에서 열화되어 있지 않을 때의 온도-내부저항 특성 곡선(실선으로 나타냄)을 상방으로 평행이동한 것이다. 따라서, 커패시터(19)가 초기상태에서 열화되어 있지 않을 때의 온도-내부저항 특성 곡선(실선으로 나타냄)을 미리 구해 두면, 커패시터(19)가 어느 정도 열화된 시점에서의 내부저항치와 그 때의 온도로부터, 그 시점에서의 온도-내부저항 특성 곡선을 구할 수 있다.

도 6에 나타내는 예에서는, 커패시터(19)가 초기상태에서 열화되어 있지 않을 때의 온도-내부저항 특성 곡선(실선으로 나타냄)은 미리 구해져 있으므로, 스텝 S1에서 계측한 온도로부터, 커패시터(19)가 열화되어 있지 않을 때의 내부저항(R1)을 구할 수 있다.

스텝 S1에 있어서 계측된 내부저항이 R3이었다고 하면, 현시점에서의 커패시터(19)의 온도-내부저항 특성 곡선(점선으로 나타냄)은, 미리 구해져 있는 온도-내부저항 특성 곡선(실선으로 나타냄)을 R3-R1만큼 상방으로 평행이동함으로써 구할 수 있다.

여기에서, 커패시터(19)의 온도가 상승하면, 커패시터(19)의 내부저항은 작아져, 소정 온도가 되면, 커패시터(19)에 통상으로 충방전전류를 흘려 보낼 수 있게 된다. 커패시터(19)가 초기상태이며 열화되어 있지 않는 상태에 있어서, 커패시터(19)에 통상으로 충방전전류를 흘려 보낼 수 있게 될 때의 온도를 제한해제온도(T1)로 하고, 이 때의 커패시터(19)의 내부저항치를 R2로 한다. 즉, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth)까지 내려갈 때의 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T1)이며, 내부저항치(R2)는 임계값(Rth)과 동일하다.

커패시터(19)가 초기상태이며 열화되어 있지 않은 상태이면, 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T1) 이하가 되었을 때에, 커패시터(19)의 출력제한을 해제하면 된다. 그러나, 도 6의 점선으로 나타내는 온도-내부저항 특성 곡선이 되도록 커패시터(19)가 열화되어 있는 경우에는, 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T1)가 되었을 때에는 내부저항치는 R4이며, 내부저항치(R2)(즉, 임계값(Rth))보다 높다. 따라서, 커패시터(19)가 열화된 상태에서의 온도-내부저항 특성 곡선(점선으로 나타냄)을 이용하여, 내부저항치가 R5(=R2=Rth)가 될 때의 온도를 구한다. 이 온도가 제한해제온도(T2)가 된다.

도 5에 나타내는 플로우차트로 되돌아가 설명을 계속한다. 스텝 S2에 있어서 제한해제온도(T2)가 산출된 후, 스텝 S3에 있어서, 쇼벨의 운전준비가 완료되어, 쇼벨에서의 작업이 개시된다. 따라서, 쇼벨에 있어서, 전동발전기(어시스트모터)(12) 및 선회용 전동기(21)를 구동할 수 있는 상태가 된다. 그리고, 전동발전기(12)가 구동되어, 작업에 따라 선회용 전동기(21)가 구동된다. 다음으로, 스텝 S4에 있어서, 커패시터(19)의 온도가 계측된다. 그리고, 스텝 S5에 있어서, 스텝 S4에서 계측한 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T2) 이상인지 아닌지가 판정된다.

스텝 S5에 있어서, 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T2) 이상이 아니라고 판정된 경우는(스텝 S5의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S6으로 진행된다. 이 때의 커패시터의 내부저항치는, 예를 들면 도 6에 나타내는 R3, R4이다. 스텝 S6에서는, 커패시터(19)의 출력제한 지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전에 제한이 가해진다. 충방전의 제한이란, 예를 들면, 충방전전류를 작은 값으로 제한하는 것이다. 커패시터(19)의 충방전전류를 작은 값으로 제한함으로써, 커패시터(19)의 내부저항이 증대하고 있는 것에 의한 급격한 전압강하 혹은 전압상승을 억제할 수 있다. 이로써, 저온상태에 있어서의, 커패시터(19)의 충방전시의 전압을, 예를 들면, 시스템 하한전압과 시스템 상한전압과의 사이의 범위 내에 둘 수 있다. 또, 제한된 충방전의 출력에 의하여, 커패시터(19)를 워밍업시킬 수 있다.

스텝 S6의 처리가 종료되면, 스텝 S8에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S8의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S8의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S4로 되돌아간다.

한편, 스텝 S5에 있어서, 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T2) 이상이라고 판정된 경우는(스텝 S5의 YES), 출력제한 처리는 스텝 S7로 진행된다. 이 때의 커패시터(19)의 내부저항치는, 예를 들면 도 6에 나타내는 R5이다. 스텝 S7에서는, 커패시터(19)의 출력제한 해제지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전제한이 해제되어, 커패시터(19)에는 통상의 충방전제어가 행해진다.

스텝 S7의 처리가 종료되면, 스텝 S8에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S8의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S8의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S4로 되돌아간다. 쇼벨에서의 작업이 종료할 때까지 이 처리는 반복된다.

이상과 같은 출력제한 처리에 의하면, 예를 들면, 커패시터(19)가 저온상태에 있어서 쇼벨의 운전이 개시된 경우, 쇼벨의 운전개시 직후에서 커패시터(19)가 워밍업상태가 될 때까지는, 커패시터(19)의 온도는 제한해제온도보다 낮기 때문에, 스텝 S5의 NO로부터 스텝 S6으로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 적용된다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 되어, 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도 이상이 되면, 스텝 S5의 YES로부터 스텝 S7로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 해제되고, 커패시터(19)에 통상의 충방전제어를 적용할 수 있게 된다. 커패시터(19)의 온도가, 현시점에서의 커패시터(19)의 열화에 의한 내부저항의 증대를 고려하면서 구한 제한해제온도(T2)가 된 시점에서 커패시터(19)의 출력제한을 해제하므로, 커패시터(19)의 열화의 정도에 관계없이, 커패시터(19)의 온도가 적절한 온도가 된 시점에서, 출력제한을 해제할 수 있다. 이로써, 저온시에 쇼벨을 기동하는 경우에도, 커패시터(19)의 열화를 억제하면서 커패시터(19)를 워밍업시켜, 통상의 충방전제어로 신속하게 되돌릴 수 있다.

상술과 같이, 본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 온도에 근거하여 커패시터의상태를 검출하고 있으며, 커패시터의 온도는 커패시터(19)의 상태를 나타내는 상태치에 상당한다. 그리고, 컨트롤러(30)가 스텝 S4에 있어서 커패시터(19)의 온도를 계측함으로써, 상태 검출부가 실현된다.

이상 설명한 바와 같이, 출력제한을 하면서 쇼벨의 작업을 개시할 수 있으므로, 쇼벨에서의 작업개시의 지연을 막을 수 있다. 즉, 쇼벨의 엔진의 운전을 개시한 후, 실제로 쇼벨에서의 작업을 개시할 수 있게 될 때까지의 지연시간의 발생을 방지할 수 있다.

[제2 실시형태]

다음으로, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 같이 커패시터(19)의 온도가 제한해제온도(T2) 이상이 되면 출력제한을 해제하는 것이 아니라, 커패시터(19)의 내부저항치가 임계값(Rth) 이하가 되면 출력제한을 해제한다. 즉, 제2 실시형태에서는, 현재의 커패시터(19)의 내부저항을 축차 계산하여 구하고, 내부저항에 근거하여 출력제한을 해제한다.

도 7은 제2 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다. 커패시터의 온도와 내부저항과의 관계는, 도 6에 나타내는 것 것과 동일하므로, 도 6도 참조하면서 설명을 행한다.

도 7에 나타내는 출력제한 처리는, 주로 컨트롤러(30)에 의하여 행해지는 처리이며, 엔진(11)의 스타트키가 ON이 되면 즉시 개시된다. 먼저, 스텝 S11에 있어서, 커패시터(19)의 내부저항을 계측한다. 커패시터(19)의 내부저항은, 예를 들면 변화하는 전류를 커패시터(19)에 흘리고, 그 때의 커패시터(19)의 전압변화를 계측함으로써 구할 수 있다. 이 때에 계측되는 내부저항은 도 6에 있어서의 R3에 상당한다.

스텝 S12에 있어서 쇼벨의 운전준비가 완료되어, 쇼벨에서의 작업이 개시된다. 따라서, 쇼벨에 있어서, 전동발전기(어시스트모터)(12) 및 선회용 전동기(21)를 구동할 수 있는 상태가 된다. 그리고, 전동발전기(12)가 구동되어, 작업에 따라 선회용 전동기(21)가 구동된다. 계속해서, 스텝 S14에 있어서, 커패시터(19)의 현재의 내부저항치가 산출된다.

다음으로, 스텝 S15에 있어서, 커패시터(19)의 현재의 내부저항치가, 내부저항의 임계값(Rth) 이하인지 아닌지가 판정된다. 커패시터(19)의 현재의 내부저항치가, 내부저항의 임계값(Rth) 이하가 아니라고 판정된 경우는(스텝 S15의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S16으로 진행된다. 이 때의 커패시터(19)의 내부저항치는, 예를 들면 도 6에 나타내는 R3, R4이다. 스텝 S16에서는, 커패시터(19)의 출력제한 지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전에 제한이 가해진다. 충방전의 제한이란, 예를 들면, 충방전전류를 작은 값으로 제한하는 것이다. 커패시터(19)의 충방전전류를 작은 값으로 제한함으로써, 커패시터(19)의 내부저항이 증대하고 있는 것에 의한 급격한 전압강하 혹은 전압상승을 억제할 수 있다. 이로써, 저온상태에 있어서의, 커패시터(19)의 충방전시의 전압을, 예를 들면, 시스템 하한전압과 시스템 상한전압과의 사이의 범위 내에 둘 수 있다. 또, 제한된 충방전의 출력에 의하여, 커패시터(19)를 워밍업시킬 수 있다.

스텝 S16의 처리가 종료되면, 스텝 S18에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S18의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S18의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S13으로 되돌아간다.

한편, 스텝 S15에 있어서, 커패시터(19)의 현재의 내부저항치가, 내부저항의 임계값(Rth) 이하라고 판정된 경우는(스텝 S15의 YES), 출력제한 처리는 스텝 S17로 진행된다. 이 때의 커패시터(19)의 내부저항치는, 예를 들면 도 6에 나타내는 R5이다. 스텝 S17에서는, 커패시터(19)의 출력제한 해제지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전제한이 해제되어, 커패시터(19)에는 통상의 충방전제어가 행해진다.

스텝 S17의 처리가 종료되면, 스텝 S18에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S18의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S18의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S13으로 되돌아간다. 쇼벨에서의 작업이 종료될 때까지 이 처리는 반복된다.

이상과 같은 제2 실시형태에 의한 출력제한 처리에 의하면, 예를 들면, 커패시터(19)가 저온상태에 있어서 쇼벨의 운전이 개시된 경우, 운전을 개시한 직후는 커패시터(19)의 내부저항은 임계값(Rth)보다 크기 때문에, 스텝 S15의 NO로부터 스텝 S16으로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 적용된다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 되어, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth) 이하가 되면, 스텝 S15의 YES로부터 스텝 S17로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 해제되고, 커패시터(19)에 통상의 충방전제어를 적용할 수 있게 된다. 계측으로 구한 커패시터(19)의 현재의 내부저항이, 실제로 임계값(Rth)이 된 시점에서 커패시터(19)의 출력제한을 해제하므로, 커패시터(19)의 열화의 정도에 관계없이, 적시에 출력제한을 해제할 수 있다. 이로써, 저온시에 쇼벨을 기동하는 경우여도, 커패시터(19)의 열화를 억제하면서 커패시터(19)를 워밍업시켜, 통상의 충방전제어로 신속하게 되돌릴 수 있다.

상술과 같이, 본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 내부저항치에 근거하여 커패시터상태를 검출하고 있으며, 커패시터(19)의 내부저항치는 커패시터(19)의 상태를 나타내는 상태치에 상당한다. 그리고, 컨트롤러(30)가 스텝 S14에 있어서 커패시터(19)의 내부저항치를 산출함으로써, 상태 검출부가 실현된다.

[제3 실시형태]

다음으로, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 제3 실시형태에서는, 커패시터에 전류를 흘렸을 때에 변화되는 커패시터 전압의 전압변화량에 근거하여 커패시터(19)의 출력제한 및 출력제한의 해제를 행한다.

도 8은 제3 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다. 도 9는 커패시터의 온도와 전압변화량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

커패시터(19)의 전압변화량은, 커패시터(19)에 흐르는 전류가 변화되었을 때의 전압차에 상당한다. 즉, 전압변화량은, 예를 들면, 커패시터(19)에 흐르는 전류가 제1 값으로부터 제2 값으로 크게 감소하였을 때에, 제1 값의 전류가 흐르고 있을 때의 제1 전압과 제2 값의 전류가 흐르고 있을 때의 제2 전압과의 차(이른바 IR 드롭)에 상당한다. 따라서, 전압변화량은 커패시터(19)의 내부저항과 동등한 파라미터로 간주할 수 있으며, 내부저항 대신에 전압변화량을 이용하여 상술의 제2 실시형태와 같이 출력제한 처리를 행할 수 있다.

제3 실시형태에 의한 출력제한 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S21에 있어서, 쇼벨의 운전준비가 완료되어, 쇼벨에서의 작업이 개시된다. 따라서, 쇼벨에 있어서, 전동발전기(어시스트모터)(12) 및 선회용 전동기(21)를 구동할 수 있는 상태가 된다. 그리고, 전동발전기(12)가 구동되고, 작업에 따라 선회용 전동기(21)가 구동된다. 계속해서, 스텝 S22에 있어서, 커패시터(19)의 전압이 계측된다(전압계측 1). 이 전압의 계측은, 커패시터에 전류가 흐르고 있는 타이밍에서 행해진다. 계속해서, 스텝 S23에 있어서, 일정시간이 경과하는 것을 기다린다. 일정시간이란, 커패시터(19)에 흐르고 있는 전류가 변화하는데 충분한 시간이며, 예를 들면, 0.2~0.3초 등의 시간간격이다.

계속해서, 스텝 S24에 있어서, 재차 커패시터(19)의 전압이 계측된다(전압계측 2). 그리고, 전압계측 1에서 계측된 전압과 전압계측 2에서 계측된 전압과의 차를 연산에 의하여 구함으로써, 전압변화량이 구해진다. 여기에서 구해진 전압변화량은, 도 9에 있어서의 전압변화량(V1, V3)에 상당한다.

계속해서, 스텝 S25에 있어서, 커패시터(19)의 현재의 온도가 계측된다. 그리고, 스텝 S26에 있어서, 커패시터(19)의 현재의 온도가 실온 이상인지 아닌지가 판정된다. 커패시터(19)의 현재의 온도가 실온 이상이라고 판정된 경우는(스텝 S26의 YES), 커패시터(19)는 저온상태는 아니라고 판단되어, 출력제한 처리는 스텝 S27로 진행된다.

스텝 S27에서는, 스텝 S22에서의 전압계측 1에 의한 전압과 스텝 S24에서의 전압계측 2에 의한 전압과의 차가, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하인지 아닌지가 판정된다. 전압변화량의 임계값(Vth)은, 제2 실시형태에 있어서의 내부저항의 임계값(Rth)과 동등한 임계값이며, 전압변화량이 임계값(Vth) 이하이면, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth) 이하라고 간주할 수 있다.

전압계측 1에 의한 전압과 전압계측 2에 의한 전압과의 차가, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정된 경우는(스텝 27의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S28로 진행된다. 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정되는 전압변화량은 도 9에 있어서의 전압변화량(V4, V5)에 상당한다. 이 경우, 스텝 S26에 있어서 커패시터(19)의 온도는 실온 이상이라고 판정되고 있으므로, 전압변화량이 크다고 하는 것은 커패시터(19)가 열화되어 있기 때문에 내부저항이 커져 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 스텝 S28에서는, 커패시터(19)의 출력제한 지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전에 제한이 가해진다. 충방전의 제한이란, 예를 들면, 충방전전류를 작은 값으로 제한하는 것이다. 커패시터(19)의 충방전전류를 작은 값으로 제한함으로써, 커패시터(19)가 열화되어 그 내부저항이 증대하고 있는 것에 의한 급격한 전압강하 혹은 전압상승을 억제할 수 있다. 이로써, 열화상태에 있어서의 커패시터(19)의 충방전시의 전압을, 예를 들면, 시스템 하한전압과 시스템 상한전압과의 사이의 범위 내에 둘 수 있다. 또, 제한된 충방전의 출력에 의하여, 커패시터(19)를 워밍업시킬 수 있다.

스텝 S28의 처리가 종료되면, 스텝 S30에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S30의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S30의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S30의 처리를 반복하여 쇼벨의 운전이 종료되는 것을 기다린다. 전압변화량이 큰 것이, 커패시터(19)의 열화에 따른 것이며, 커패시터(19)의 온도도 실온 이상이므로(저온상태는 아니므로), 커패시터(19)의 내부저항은 현재의 값보다 작아지지는 않기 때문에, 재차 전압변화량을 구할 필요는 없기 때문이다.

한편, 스텝 S27에 있어서, 커패시터(19)의 전압변화량이, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하라고 판정된 경우는(스텝 S27의 YES), 출력제한 처리는 스텝 S29로 진행된다. 임계값(Vth) 이하라고 판정되는 전압변화량은, 도 9에 있어서의 전압변화량(V2, V6)에 상당한다. 스텝 S29에서는, 커패시터(19)의 출력제한은 행해지지 않고, 혹은, 커패시터(19)의 출력제한 해제지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전제한은 행해지지 않고, 커패시터(19)에는 통상의 충방전제어가 적용된다.

스텝 S29에 이어, 스텝 S30에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S30의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S30의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S30의 처리를 반복하여 쇼벨의 운전이 종료되는 것을 기다린다. 전압변화량은 작아, 커패시터(19)는 열화되어 있지 않다고 판단할 수 있으며, 커패시터(19)의 온도도 실온 이상이므로(저온상태는 아니므로), 커패시터(19)의 내부저항은 현재의 값보다 커지지 않는다고 판단할 수 있어, 재차 전압변화량을 구할 필요는 없기 때문이다.

한편, 스텝 S26에서 현재의 커패시터(19)의 온도가 실온 이상이 아니라고 판정된 경우는(스텝 S26의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S31로 진행된다. 스텝 S31에 있어서도, 스텝 S27과 마찬가지로, 스텝 S22에서의 전압계측 1에 의한 전압과 스텝 S24에서의 전압계측 2에 의한 전압과의 차가, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하인지 아닌지가 판정된다.

전압계측 1에 의하여 계측된 전압과 전압계측 2에 의하여 계측된 전압과의 차가 전압변화량의 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정된 경우는(스텝 S31의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S32로 진행된다. 여기에서, 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정되는 전압변화량은, 도 9에 있어서의 전압변화량(V1, V3)에 상당한다. 이 경우, 스텝 S26에 있어서 커패시터(19)의 온도는 실온 이상은 아니라고(저온상태라고) 판정되고 있으므로, 전압변화량이 크다는 것은 커패시터(19)의 온도가 낮기 때문에 내부저항이 커져 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 스텝 S32에서는, 커패시터(19)의 출력제한 지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전에 제한이 가해진다. 충방전의 제한이란, 예를 들면, 충방전전류를 작은 값으로 제한하는 것이다. 커패시터(19)의 충방전전류를 작은 값으로 제한함으로써, 커패시터(19)의 온도가 낮아 그 내부저항이 증대하고 있는 것에 의한 급격한 전압강하 혹은 전압상승을 억제할 수 있다. 이로써, 열화상태에 있어서의 커패시터(19)의 충방전시의 전압을, 예를 들면, 시스템 하한전압과 시스템 상한전압과의 사이의 범위 내에 둘 수 있다. 또, 제한된 충방전의 출력에 의하여, 커패시터(19)를 워밍업시킬 수 있다.

스텝 S32의 처리가 종료되면, 스텝 S34에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S34의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S34의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S22로 되돌아간다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 됨으로써, 내부저항이 작아져, 출력제한을 해제할 수 있는 상태가 된다고 예상되기 때문이다.

한편, 스텝 S32에 있어서, 커패시터(19)의 전압변화량이, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하라고 판정된 경우는(스텝 S32의 YES), 출력제한 처리는 스텝 S33으로 진행된다. 스텝 S33에서는, 커패시터(19)의 출력제한은 행해지지 않고, 혹은, 커패시터(19)의 출력제한 해제지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전제한은 행해지지 않고, 커패시터(19)에는 통상의 충방전제어가 적용된다.

스텝 S33에 이어, 스텝 S34에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S34의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S34의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S22로 되돌아간다. 쇼벨의 운전이 계속되고 있는 동안에 커패시터(19)가 저온상태가 됨으로써, 내부저항이 커져, 출력제한을 가할 필요가 있는 상태가 되는 경우도 있을 수 있기 때문이다. 쇼벨에서의 작업이 종료될 때까지 이 처리는 반복된다.

이상과 같은 제3 실시형태에 의한 출력제한 처리에 의하면, 예를 들면, 커패시터(19)가 저온상태에 있어서 쇼벨의 운전이 개시된 경우, 운전을 개시한 직후는 커패시터(19)의 내부저항은 임계값(Rth)보다 크기 때문에 전압변화량은 임계값(Vth)보다 크다. 따라서, 출력제한 처리는, 스텝 S26의 NO로부터 스텝 S31를 거쳐 스텝 S32로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 적용된다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 되어, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth) 이하가 되고 전압변화량이 임계값(Vth) 이하가 되면, 출력제한 처리는 스텝 S26의 YES로부터 스텝 S31를 거쳐 스텝 S33으로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 해제되고, 커패시터(19)에 통상의 충방전제어를 적용할 수 있게 된다. 계측으로 구한 전압변화량이 임계값(Vth) 이하가 된 시점, 즉 커패시터(19)의 현재의 내부저항이 실제로 임계값(Rth)보다 작아진 시점에서 커패시터(19)의 출력제한을 해제하므로, 커패시터(19)의 열화의 정도에 관계없이, 적시에 출력제한을 해제할 수 있다. 이로써, 저온시에 쇼벨을 기동하는 경우여도, 커패시터(19)의 열화를 억제하면서 커패시터(19)를 워밍업시켜, 통상의 충방전제어로 신속하게 되돌릴 수 있다.

상술과 같이, 본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 전압변화량에 근거하여 커패시터(19)의 상태를 검출하고 있으며, 커패시터(19)의 전압변화량은 커패시터(19)의 상태를 나타내는 상태치에 상당한다. 그리고, 컨트롤러(30)가 스텝 S24에 있어서 커패시터(19)의 전압변화량을 산출함으로써, 상태 검출부가 실현된다.

[제4 실시형태]

다음으로, 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 제4 실시형태에서는, 제3 실시형태와 마찬가지로 커패시터에 전류를 흘렸을 때에 변화되는 커패시터 전압의 전압변화량에 근거하여 커패시터(19)의 출력제한 및 출력제한의 해제를 행하지만, 현재의 커패시터(19)의 온도에 의한 열화의 판단은 행하지 않는다.

도 10은 제4 실시형태에 있어서의 출력제한 처리의 플로우차트이다. 도 11은 커패시터의 온도와 전압변화량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

제4 실시형태에 의한 출력제한 처리가 개시되면, 먼저, 스텝 S41에 있어서, 쇼벨의 운전준비가 완료되어, 쇼벨에서의 작업이 개시된다. 따라서, 쇼벨에 있어서, 전동발전기(어시스트모터)(12) 및 선회용 전동기(21)를 구동할 수 있는 상태가 된다. 그리고, 전동발전기(12)가 구동되어, 작업에 따라 선회용 전동기(21)가 구동된다. 계속해서, 스텝 S42에 있어서, 커패시터(19)의 전압이 계측된다(전압계측 1). 이 전압의 계측은, 커패시터에 전류가 흐르고 있는 타이밍에서 행해진다. 계속해서, 스텝 S43에 있어서, 일정시간이 경과하는 것을 기다린다. 일정시간이란, 커패시터(19)에 흐르고 있는 전류가 변화하는데 충분한 시간이며, 예를 들면, 0.2~0.3초 등의 시간간격이다.

계속해서, 스텝 S44에 있어서, 재차 커패시터(19)의 전압이 계측된다(전압계측 2). 그리고, 전압계측 1과 전압계측 2에 있어서 계측된 전압의 차를 연산에 의하여 구함으로써, 전압변화량이 구해진다. 여기에서 구해진 전압변화량은, 도 11에 있어서의 전압변화량(V1, V3, V5)에 상당한다.

계속해서, 스텝 S45에 있어서, 스텝 S42에서의 전압계측 1에서 계측된 전압과 스텝 S44에서의 전압계측 2에서 계측된 전압과의 차가, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하인지 아닌지가 판정된다.

전압계측 1에서 계측된 전압과 전압계측 2에서 계측된 전압과의 차가 전압변화량의 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정된 경우는(스텝 S45의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S46으로 진행된다. 스텝 S46에서 전압변화량의 임계값(Vth) 이하가 아니라고 판정되는 전압변화량은, 도 11에 있어서의 전압변화량(V1, V3, V5)에 상당한다. 스텝 S46에서는, 커패시터(19)의 출력제한 지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전에 제한이 가해진다. 충방전의 제한이란, 예를 들면, 충방전전류를 작은 값으로 제한하는 것이다. 커패시터(19)의 충방전전류를 작은 값으로 제한함으로써, 커패시터(19)의 온도가 낮고 그 내부저항이 증대하고 있는 것에 의한 급격한 전압강하 혹은 전압상승을 억제할 수 있다. 이로써, 열화상태에 있어서의 커패시터(19)의 충방전시의 전압을, 예를 들면, 시스템 하한전압과 시스템 상한전압과의 사이의 범위 내에 둘 수 있다. 또, 제한된 충방전의 출력에 의하여, 커패시터(19)를 워밍업시킬 수 있다.

스텝 S46의 처리가 종료되면, 스텝 S48에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S48의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S48의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S42로 되돌아간다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 됨으로써, 내부저항이 작아져, 출력제한을 해제할 수 있는 상태가 된다고 예상되기 때문이다.

한편, 스텝 S45에 있어서, 커패시터(19)의 전압변화량이, 전압변화량의 임계값(Vth) 이하라고 판정된 경우는(스텝 S45의 YES), 출력제한 처리는 스텝 S47로 진행된다. 스텝 S45에 있어서 전압변화량의 임계값(Vth) 이하라고 판정되는 전압변화량은, 도 11에 있어서의 전압변화량(V2, V4)에 상당한다. 스텝 S47에서는, 커패시터(19)의 출력제한은 행해지지 않거나, 혹은, 커패시터(19)의 출력제한 해제지령이 컨트롤러(30)로부터 축전계(120)로 송신된다. 이로써, 커패시터(19)의 충방전제한은 행해지지 않고, 커패시터(19)에는 통상의 충방전제어가 적용된다.

스텝 S47에 이어, 스텝 S48에 있어서, 쇼벨의 운전이 종료되었는지 아닌지가 판정된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있는 경우는(스텝 S48의 YES), 출력제한 처리는 종료된다. 쇼벨의 운전이 종료되어 있지 않은 경우는(스텝 S48의 NO), 출력제한 처리는 스텝 S42로 되돌아간다. 쇼벨의 운전이 계속되고 있는 동안에 커패시터(19)가 저온상태가 됨으로써, 내부저항이 커져, 출력제한을 가할 필요가 있는 상태가 되는 경우도 있을 수 있기 때문이다. 쇼벨에서의 작업이 종료될 때까지 이 처리는 반복된다.

이상과 같은 제4 실시형태에 의한 출력제한 처리에 의하면, 예를 들면, 커패시터(19)가 저온상태에 있어서 쇼벨의 운전이 개시된 경우, 운전을 개시한 직후는 커패시터(19)의 내부저항은 임계값(Rth)보다 크기 때문에 전압변화량은 임계값(Vth)보다 크다. 따라서, 출력제한 처리는, 스텝 S45의 NO로부터 스텝 S46으로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 적용된다. 쇼벨의 운전이 계속되어 커패시터(19)가 워밍업상태가 되어, 커패시터(19)의 내부저항이 임계값(Rth) 이하가 되어, 전압변화량이 임계값(Vth) 이하가 되면, 출력제한 처리는 스텝 S45의 YES로부터 스텝 S47로 진행되어, 커패시터(19)의 출력제한이 해제되고, 커패시터(19)에 통상의 충방전제어를 적용할 수 있게 된다. 계측으로 구한 전압변화량이 임계값(Vth) 이하가 된 시점, 즉 커패시터(19)의 현재의 내부저항이 실제로 임계값(Rth)보다 작아진 시점에서 커패시터(19)의 출력제한을 해제하므로, 커패시터(19)의 열화의 정도에 관계없이, 적시에 출력제한을 해제할 수 있다. 이로써, 저온시에 쇼벨을 기동하는 경우여도, 커패시터(19)의 열화를 억제하면서 커패시터의 (19)를 워밍업시켜, 통상의 충방전제어로 신속하게 되돌릴 수 있다.

상술과 같이, 본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 전압변화량에 근거하여 커패시터(19)의 상태를 검출하고 있으며, 커패시터(19)의 전압변화량은 커패시터(19)의 상태를 나타내는 상태치에 상당한다. 그리고, 컨트롤러(30)가 스텝 S44에 있어서 커패시터(19)의 전압변화량을 산출함으로써, 상태 검출부가 실현된다.

다만, 상술의 실시형태에서는 선회기구(2)가 전동식이었지만, 선회기구(2)가 전동이 아닌 유압구동인 경우가 있다. 도 12는 도 3에 나타내는 하이브리드식 쇼벨의 선회기구를 유압구동식으로 한 경우의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12에 나타내는 하이브리드식 쇼벨에서는, 선회용 전동기(21) 대신에, 선회유압모터(2A)가 컨트롤밸브(17)에 접속되고, 선회기구(2)는 선회유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 이러한, 하이브리드식 쇼벨이어도, 상술과 같이 하여, 커패시터(19)의 출력제한 처리를 행할 수 있다.

또, 상술의 실시형태에서는, 엔진(11)과 전동발전기(12)를 유압펌프인 메인펌프(14)에 접속하여 메인펌프(14)를 구동하는, 이른바 패럴렐형의 하이브리드식 쇼벨에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명하였다. 본 발명은, 도 13에 나타내는 바와 같이 엔진(11)으로 전동발전기(12)를 구동하고, 전동발전기(12)가 생성한 전력을 축전계(120)에 축적한 후 축적한 전력에 의해서만 펌프용 전동기(400)를 구동하여 메인펌프(14)를 구동하는, 이른바 시리즈형의 하이브리드식 쇼벨에도 적용할 수도 있다. 이 경우, 전동발전기(12)는, 본 실시형태에서는 엔진(11)에 의하여 구동시킴으로써 발전운전만을 행하는 발전기로서의 기능을 구비하고 있다.

다만, 도 13에 나타내는 하이브리드식 쇼벨에서는, 붐실린더(7)로부터의 복귀 유압을 이용하여 유압회생이 행해지고 있다. 즉, 붐실린더(7)로부터의 복귀유압용의 유압배관(7A)에 붐회생 유압모터(310)가 설치되고, 붐회생 유압모터에 의하여 발전기(300)를 구동하여 회생전력을 발생시킨다. 발전기(300)에 의하여 발생된 전력은 인버터(18C)를 통하여 축전계(120)에 공급된다.

또한, 본 발명은 하이브리드식 쇼벨에 한정되는 일 없이, 도 14에 나타내는 바와 같은 전동쇼벨에도 적용할 수 있다. 도 14에 나타내는 전동쇼벨은, 엔진(11)이 설치되어 있지 않으며, 외부 전원으로부터의 전력에 의하여 펌프용 전동기(400)와 선회용 전동기(21)가 구동된다. 메인펌프(14)는 펌프용 전동기(400)만으로 구동된다. 펌프용 전동기로의 전력은 축전계(120)로부터의 전력으로 모두 제공된다.

본 명세서에서는 하이브리드식 쇼벨의 실시형태에 의하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이, 다양한 변형예 및 개량예가 이루어 질 것이다.

본 출원은, 2011년 6월 28일 출원된 우선권 주장 일본 특허출원 제2011-143262호에 근거하는 것이며, 그 전체 내용은 본 출원에 원용된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명은, 전동부하에 전력을 공급하기 위한 축전장치를 구비한 쇼벨에 적용 가능하다.

1: 하부 주행체 1A, 1B: 유압모터
2: 선회기구 2A: 선회유압모터
3: 상부 선회체 4: 붐
5: 암 6: 버킷
7: 붐실린더 7A: 유압배관
8: 암실린더 9: 버킷실린더
10: 캐빈 11: 엔진
12: 전동발전기 13: 변속기
14: 메인펌프 15: 파일럿펌프
16: 고압유압라인 17: 컨트롤밸브
18A, 18C, 20: 인버터 19: 커패시터
21: 선회용 전동기 22: 리졸버
23: 메커니컬브레이크 24: 선회변속기
25: 파일럿라인 26: 조작장치
26A, 26B: 레버 26C: 페달
27: 유압라인
28: 유압라인 29: 압력센서
30: 컨트롤러 100: 승강압컨버터
110: DC버스 111: DC버스 전압검출부
112: 커패시터 전압검출부 113, 116: 커패시터 전류검출부
114, 117: 전원라인 115, 118: 접속점
120: 축전계 130-1, 130-2: 릴레이
300: 발전기 310: 유압모터

Claims (12)

1. 삭제
2. 하부 주행체와,
   상기 하부 주행체에 구비된 상부 선회체와,
   상기 상부 선회체에 구비된 축전장치와,
   상기 축전장치에 접속된 컨버터와,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 상태 검출부와,
   상기 컨버터를 제어하는 제어부를 가지는 쇼벨로서,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전하였을 때에, 상기 상태 검출부에서 검출한 상기 축전장치의 전류치 또는 전압치에 근거하여 산출되는 상기 축전장치의 내부저항의 값이며,
   상기 제어부는, 상기 산출된 내부저항의 값이, 소정의 값 이하가 될 때까지, 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
3. 하부 주행체와,
   상기 하부 주행체에 구비된 상부 선회체와,
   상기 상부 선회체에 구비된 축전장치와,
   상기 축전장치에 접속된 컨버터와,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 상태 검출부와,
   상기 컨버터를 제어하는 제어부를 가지는 쇼벨로서,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 축전장치의 온도이며,
   상기 제어부는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전하였을 때에, 상기 상태 검출부에서 검출한 전류치 또는 전압치에 근거하여 상기 축전장치의 내부저항의 값을 산출하고, 산출된 내부저항의 값에 근거하여, 상기 내부저항이 임계값 이하가 되는 온도를 소정의 값으로서 산출하며, 상기 축전장치의 온도가 상기 소정의 값 이상이 될 때까지 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
4. 하부 주행체와,
   상기 하부 주행체에 구비된 상부 선회체와,
   상기 상부 선회체에 구비된 축전장치와,
   상기 축전장치에 접속된 컨버터와,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 상태 검출부와,
   상기 컨버터를 제어하는 제어부를 가지는 쇼벨로서,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전하였을 때에 검출된 상기 축전장치의 전압과, 상기 검출로부터 일정시간 후에 검출된 상기 축전장치의 전압과의 차에 상당하는 전압변화량이며,
   상기 제어부는, 상기 전압변화량이 소정의 값 이하가 될 때까지 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 일정시간 후에 더욱 일정시간이 경과한 후에, 상기 축전장치의 온도가 온도 임계값 이하가 되었을 때에 상기 축전장치의 전압변화량을 계측하고,
   상기 제어부는, 상기 전압변화량이 전압변화량 임계값 이하가 될 때까지 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 쇼벨의 기동 후에 출력제한을 행하고 있는 상태에서, 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전시켜, 상기 상태 검출부에 의하여 상기 쇼벨의 동작 중의 상기 상태치를 검출하고, 검출한 상기 상태치와 상기 소정의 값을 비교하며, 비교결과에 근거하여 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 해제하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
7. 삭제
8. 쇼벨의 기동시에 상기 쇼벨에 구비된 축전장치와 컨버터에 통전하는 단계;
   통전 후에 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 단계; 및
   검출된 상태치와 소정의 값과의 비교결과에 근거하여, 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 단계를 포함하며,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터에 통전하였을 때에 검출된 상기 축전장치의 전류치 또는 전압치에 근거하여 산출되는 상기 축전장치의 내부저항의 값이며,
   상기 산출된 내부저항의 값이, 상기 소정의 값 이하가 될 때까지, 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법.
9. 쇼벨의 기동시에 상기 쇼벨에 구비된 축전장치와 컨버터에 통전하는 단계;
   통전 후에 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 단계; 및
   검출된 상태치와 소정의 값과의 비교결과에 근거하여, 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 단계를 포함하며,
   상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 축전장치의 온도이며,
   검출된 전류치 또는 전압치에 근거하여 상기 축전장치의 내부저항의 값을 산출하고,
   산출된 내부저항의 값에 근거하여, 상기 내부저항이 임계값 이하가 되는 온도를 상기 소정의 값으로서 산출하며,
   상기 축전장치의 온도가 산출된 온도 이상이 될 때까지 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법.
10. 쇼벨의 기동시에 상기 쇼벨에 구비된 축전장치와 컨버터에 통전하는 단계;
    통전 후에 상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치를 검출하는 단계; 및
    검출된 상태치와 소정의 값과의 비교결과에 근거하여, 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 단계를 포함하며,
    상기 축전장치의 상태를 나타내는 상태치는, 상기 쇼벨의 기동시에 상기 축전장치와 상기 컨버터에 통전하였을 때에 검출된 상기 축전장치의 전압과, 상기 검출로부터 일정시간 후에 검출된 상기 축전장치의 전압과의 차에 상당하는 전압변화량이며,
    상기 전압변화량이 상기 소정의 값 이하가 될 때까지 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 일정시간 후에 더욱 일정시간이 경과한 후에, 상기 축전장치의 온도가 온도 임계값 이하가 되었을 때에 상기 축전장치의 전압변화량을 계측하고,
    상기 전압변화량이 전압변화량 임계값 이하가 될 때까지 상기 축전장치의 출력제한을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쇼벨의 기동 후에 출력제한을 행하고 있는 상태에서, 상기 축전장치와 상기 컨버터를 통전하고,
    상기 쇼벨의 동작중의 상기 상태치를 검출하며,
    검출된 상기 상태치와 상기 소정의 값과의 비교결과에 근거하여 상기 컨버터를 제어하여 상기 축전장치의 출력제한을 해제하는 것을 특징으로 하는 쇼벨의 제어방법.

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