KR20140040076A - 쇼벨 - Google Patents

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KR20140040076A
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유타 스기야마
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

쇼벨의 축전장치(120)는, 발전기로 발전한 전력을 축적하는 축전기(19)와 축전기의 충방전을 제어하는 전기회로를 포함한다. 이상검출부는, 축전장치(120)의 이상을 검출한다. 이상검출음의 축전상태 추정부는, 전압검출부와 전류검출부에 의하여 얻어지는 검출치에 근거하여, 축전기(19)의 축전상태를 추정하여 추정치를 구한다. 이상판단부는, 축전상태 추정부에서 구해진 추정치에 근거하여 이상판단을 행한다.

Description

쇼벨{Shovel}
본 발명은 축전기로부터의 전력으로 전동작업요소를 구동하는 쇼벨에 관한 것이다.
전동기로 구동하는 선회기구 등의 전동작업요소를 가지는 쇼벨 등의 건설기계에는, 전동작업요소를 구동하기 위한 전력을 공급하는 축전기를 포함하는 축전장치가 설치된다. 축전기를 포함하는 축전장치는 일반적으로 작은 케이싱 내에 수용되어 있으며, 축전장치의 발열이나 외부로부터의 열이 케이싱 내에 가득 차기 때문에, 축전장치의 분위기 온도는 통상의 온도보다 높은 경우가 많다. 축전장치의 분위기 온도가 높으면, 축전기의 열화가 촉진되거나, 축전장치의 전기회로에 고장이 발생하는 경우가 많아진다.
여기에서, 축전장치에 있어서 축전기의 충방전을 행하는 승강압컨버터에 인텔리전트파워모듈(IPM)을 이용하여, 승강압컨버터의 파워디바이스(축전장치의 일부)가 과열하지 않도록 보호하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조. ).
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2010-226782호
예를 들면, 축전장치의 축전기 전압을 검출하는 전압계가 고장나 축전기 전압을 검출하지 못하여, 전압치가 제로가 되었을 경우를 생각한다. 이러한 경우에는, 실제의 축전기 전압은 제로가 아님(축전기는 충전되어 있음)에도 불구하고, 건설기계의 제어장치가 축전기 전압이 제로라고 오인식하여 축전기를 초기 충전해 버리는 경우가 있다. 이와 같이 축전기의 초기 충전이 행하여지면, 축전기가 만충전임에도 축전기 전압의 검출치는 제로인 채이므로, 충전이 계속해서 행해져 과충전이 되어, 최악의 경우, 축전기가 열화될 우려가 있다.
따라서, 축전기를 포함하는 축전장치의 이상을 용이하게 판단함으로써, 축전장치의 이상이나 축전기의 열화에 대응하는 것이 요망되고 있다.
본 발명에 의하면, 어태치먼트가 연결되는 암과, 상기 암이 연결된 붐과, 상기 붐이 연결된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 배치된 엔진과, 발전기로 발전한 전력을 축적하는 축전기와 상기 축전기의 충방전을 제어하는 전기회로를 포함하는 축전장치와, 상기 축전기와 상기 발전기와의 사이에 배치되어, 상기 축전기의 전압을 계측하는 전압검출부와, 상기 축전기에 흐르는 전류를 계측하는 전류검출부와, (상기 축전기의 충방전량을 연산하는 제어부와,) 상기 축전장치의 이상을 검출하는 이상검출부를 가지고, 상기 이상검출부는, 상기 전압검출부와 상기 전류검출부에 의하여 얻어지는 검출치에 근거하여, 상기 축전기의 축전상태를 추정하여 추정치를 구하는 축전상태 추정부와, 상기 축전상태 추정부에서 구해진 상기 추정치에 근거하여 이상판단을 행하는 이상판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼벨이 제공된다.
상술의 발명에 의하면, 축전기를 포함하는 축전장치의 이상을 용이하게 판단할 수 있다.
도 1은 하이브리드식 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 일 실시형태에 의한 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 축전계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 축전계의 회로도이다.
도 5는 본 실시형태에 의한 이상검출음의 기능 블록도이다.
도 6은 축전장치의 이상판단 처리의 플로우차트이다.
도 7은 이상판단 처리를 행하고 있을 때의 커패시터를 흐르는 전류치 및 커패시터의 충전율의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 충전율의 변화량을 지표로서 이용하여 축전장치의 열화·고장을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 선회기구를 선회유압모터로 구동하는 구성의 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 시리즈방식의 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 전동쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
다음으로, 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 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 쇼벨에도 적용할 수 있다.
도 1에 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 2는, 도 1에 나타내는 하이브리드식 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기 구동·제어계는 실선으로 각각 나타내고 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. 유압펌프(14)는 가변용량식 유압펌프이며, 경사판의 각도(경전각)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 행하여진다.
또한, 축전기 전압검출부에 의하여 검출되는 축전기 전압치에 근거하여, 축전기(커패시터)의 SOC가 산출된다. 또, 상술에서는 축전기로서 커패시터를 예로서 나타냈지만, 커패시터 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 또는, 전력의 수수(授受)가 가능한 그 외의 형태의 전원을 축전기로서 이용하여도 된다.
도 2에 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 3은 축전계(120)의 구성을 나타내는 블록도이다. 축전계(120)는, 축전기로서의 커패시터(19)와, 승강압컨버터와 DC버스(110)를 포함한다. DC버스(110)는, 커패시터(19), 전동발전기(12), 및 선회용 전동기(21)의 사이에서 전력의 수수를 제어한다. 커패시터(19)에는, 커패시터 전압치를 검출하기 위한 커패시터 전압검출부(112)와, 커패시터 전류치를 검출하기 위한 커패시터 전류검출부(113)가 설치되어 있다. 커패시터 전압검출부(112)와 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 검출되는 커패시터 전압치와 커패시터 전류치는, 컨트롤러(30)에 공급된다.
승강압컨버터(100)는, 전동발전기(12), 발전기(300), 및 선회용 전동기(21)의 운전상태에 따라, DC버스 전압치를 일정한 범위 내에 들어가도록 승압동작과 강압동작을 전환하는 제어를 행한다. DC버스(110)는, 인버터(18A 및 20)와 승강압컨버터(100)와의 사이에 배치되어 있으며, 커패시터(19), 전동발전기(12), 발전기(300), 및 선회용 전동기(21)의 사이에서 전력의 수수를 행한다.
도 2로 되돌아와, 컨트롤러(30)는, 하이브리드식 쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 제어장치이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, 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)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 행하여진다.
이상과 같은 구성에 있어서, 어시스트 모터인 전동발전기(12)가 발전한 전력은, 인버터(18A)를 통하여 축전계(120)의 DC버스(110)에 공급되어, 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 공급되어, 승강압컨버터(100)를 통하여 커패시터(19)에 공급된다.
도 4는, 축전계(축전장치)(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(18, 20)를 접속하기 위한 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 발생되는 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 구성되고, 대전력의 고속스위칭이 가능한 반도체소자(스위칭소자)이다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)는, 컨트롤러(30)에 의하여, 게이트단자에 PWM전압이 인가됨으로써 구동된다. 승압용 IGBT(102A) 및 강압용 IGBT(102B)에는, 정류소자인 다이오드(102a 및 102b)가 각각 병렬접속된다.
커패시터(19)는, 승강압컨버터(100)를 통하여 DC버스(110)와의 사이에서 전력의 수수가 행하여지도록, 충방전 가능한 축전기이면 된다. 다만, 도 4에는, 축전기로서 커패시터(19)를 나타내지만, 커패시터(19) 대신에, 리튬이온전지 등의 충방전 가능한 이차전지, 리튬이온 커패시터, 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 양극단자와 음극단자와의 사이에 삽입되어, DC버스 전압을 평활화하기 위한 축전소자이다. 이 평활용 콘덴서(107)에 의하여, DC버스(110)의 전압은 미리 정해진 전압으로 유지되어 있다.
커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 양극단자(P단자)측에 있어서 커패시터(19)를 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이며, 전류검출용의 저항기를 포함한다. 즉, 커패시터 전류검출부(113)는, 커패시터(19)의 양극단자에 흐르는 전류치(I1)를 검출한다. 한편, 커패시터 전류검출부(116)는, 커패시터의 음극단자(N단자)측에 있어서 커패시터(19)를 흐르는 전류의 값을 검출하는 검출수단이며, 전류검출용의 저항기를 포함한다. 즉, 커패시터 전류검출부(116)는, 커패시터(19)의 음극단자에 흐르는 전류치(I2)를 검출한다.
승강압컨버터(100)에 있어서, DC버스(110)를 승압할 때에는, 승압용 IGBT(102A)의 게이트단자에 PWM전압이 인가되어, 강압용 IGBT(102B)에 병렬로 접속된 다이오드(102b)를 통하여, 승압용 IGBT(102A)의 온/오프에 따라 리액터(101)에 발생되는 유도 기전력이 DC버스(110)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)가 승압된다.
DC버스(110)를 강압할 때에는, 강압용 IGBT(102B)의 게이트단자에 PWM전압이 인가되어, 강압용 IGBT(102B), 인버터(18A, 20)를 통하여 공급되는 회생전력이 DC버스(110)로부터 커패시터(19)에 공급된다. 이로써, DC버스(110)에 축적된 전력이 커패시터(19)에 충전되어, DC버스(110)가 강압된다.
본 실시형태에서는, 커패시터(19)의 양극단자를 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)으로의 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(115)과 커패시터(19)의 양극단자의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-1)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 작동하고, 커패시터(19)로부터의 전원라인(114)을 차단함으로써, 커패시터(19)를 승강압컨버터(100)로부터 분리할 수 있다.
또, 커패시터(19)의 음극단자를 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)으로의 커패시터 전압검출부(112)의 접속점(118)과 커패시터(19)의 음극단자의 사이에 배치되어 있다. 릴레이(130-2)는 컨트롤러(30)로부터의 신호에 의하여 작동하고, 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 양극단자측의 전원라인(114)과 음극단자측의 전원라인(117)의 양방을 동시에 차단하여 커패시터(19)를 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 PWM신호를 생성하는 구동부가 존재하지만, 도 4에서는 생략한다. 이러한 구동부는, 전자 회로 또는 연산처리장치 중 어느 것으로도 실현할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상술과 같은 구성의 하이브리드식 쇼벨에 있어서, 커패시터(19)의 충전율(SOC)을 항상 높은 상태로 유지함으로써, 축전기로부터의 전력으로 전기부하를 에너지 효율이 좋은 상태로 구동할 수 있다.
본 실시형태에서는, 이상과 같은 구성의 하이브리드식 쇼벨에 있어서, 컨트롤러(30)에는, 축전장치의 고장 및 축전기의 열화 등에 기인하는 이상을 판정하는 이상검출부가 설치된다. 이상검출부에 의하여 검출된 이상에 대응하여, 적절한 처리를 행함으로써, 안전하고 안정된 쇼벨의 운전을 실현할 수 있다.
도 5는 본 실시형태에 의한 이상검출부(200)의 기능 블록도이다. 이상검출부(200)는, SOC계측부(210), 전류적분부(220), 축전상태 추정부(230), 및 이상판단부(240)를 가진다. 이상검출부(200)는 마이크로 컴퓨터 등으로 구성되는 제어회로에 의하여 실현된다. 도 5에 나타내는 예에서는, 이상검출부(200)는 쇼벨의 컨트롤러(30)와는 별도로 나타나 있지만, 컨트롤러(30)에 포함되어 있어도 된다.
본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)에 DC버스 전압의 목표치(Vdcr)가 공급된다. 컨트롤러(30)는, DC버스 전압의 목표치(Vdcr)와 승강압컨버터(100)로부터 출력되는 전압치(즉, 전압검출부(113)가 검출한 DC버스 전압(Vdc))와 커패시터(19)에 공급하는 충전전류의 목표치(Ir)를 구하여, 승강압컨버터(100)에 공급한다. 승강압컨버터(100)는, 커패시터(19)에 공급하는 충전전류의 목표치(Ir)에 근거하여, 커패시터(19)에 충전전류(I2)를 공급한다. 이상과 같이 하여 커패시터(19)는 충전되어, 충전율(SOC)이 시스템제어 상한치와 시스템제어 하한치와의 사이의 일정한 범위 내로 유지된다.
본 실시형태에 의한 이상검출부(200)는, 어느 시간 간격 내에서의 커패시터(19)의 충전율(SOC)의 변화량(ΔSOC)에 근거하여, 커패시터의 축전상태를 추정하여 추정치를 구하여 이상유무를 판단한다.
이상검출부(200)의 SOC계측부(210)는, 커패시터 전압검출부(112)가 검출한 커패시터 전압치(Vcap)와 커패시터 전류검출부(116)가 검출한 전류치(I1)에 근거하여, 커패시터(19)의 충전율(SOC)을 계측한다. SOC계측부(210)는, 계측한 충전율(SOC)을 이상판단부(240)에 출력한다. 전류적분부(220)는, 커패시터 전류검출부(116)가 검출한 전류치(I1)를 적분하여, 적분치를 축전상태 추정부(230)에 출력한다. 이 적분치는 이상판단부(240)에도 공급된다.
축전상태 추정부(230)는, 커패시터 전압검출부(112)가 검출한 커패시터 전압치(Vcap)와 커패시터 전류검출부(116)가 검출한 전류치(I1)와 전류적분부(220)로부터 공급되는 적분치에 근거하여, 충전율(SOC)의 변화량(ΔSOC)을 연산한다. 이 충전율(SOC)의 변화량(ΔSOC)은, 커패시터(19)의 실제의 충전율(SOC)의 변화량이 아닌, 전압(Vcap)과 전류(I1)와 전류적분치로부터 추정한 추정치이다. 축전상태 추정부(230)는, 얻어진 충전율(SOC)의 변화량(ΔSOC)을 이상판단부(240)에 출력한다.
이상판단부(240)는, SOC계측부(210)로부터 공급되는 충전율(SOC)과 축전상태 추정부(230)로부터 공급되는 충전율의 변화량(ΔSOC)으로부터, 커패시터(19)를 포함하는 축전계(축전장치)(120)의 이상유무를 판단한다. 이상판단부(240)는, 커패시터(19)를 포함하는 축전계(축전장치)(120)에 이상이 있다고 판단하면, 그 이상에 대처하도록 처리를 행한다.
여기에서, 축전장치의 이상판단 처리에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 6은 축전장치의 이상판단 처리의 플로우차트이다. 도 7은 이상판단 처리를 행하고 있을 때의, 전류치(I1) 및 커패시터(19)의 충전율(SOC)의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
이상판단 처리가 개시되면, 먼저 스텝 S1에 있어서, 제1 일정시간 간격(T1) 내에 있어서의 전류치(I1)가 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 계측된다. 여기에서의 제1 일정시간 간격(T1)이란, 시각(t0)부터 시각(t1)까지의 짧은 시간이며, 예를 들면 0.5초이다. 또, 스텝 S1에 있어서, 시각(t0)에 있어서의 커패시터(19)의 충전율(SOC0)과, 시각(t1)에 있어서의 커패시터(19)의 충전율(SOC1)이 SOC계측부(210)로 계측된다.
다음으로, 스텝 S2에 있어서, 전류적분부(220)는, 전류치(I1)를 시각(t0)부터 시각(t1)까지의 사이(즉, 제1 일정시간 간격(T1))에서 적분한 적분치를 연산하고, 그 적분치의 절대치가, 소정치(A)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 전류치(I1)를 적분함으로써, 시각(t0)부터 시각(t1)까지 흐른 전류량을 구하고 있다. 전류치(I1)의 적분치를 소정치(A)와 비교함으로써, 커패시터(19)에 전류가 흘렀는지 아닌지가 판정되고 있다. 전류치(I1)가 시각(t0)부터 시각(t1)까지의 사이(제1 일정시간 간격(T1))는 짧은 시간으로 설정되어 있으므로, 전류치(I1)의 계측치에 노이즈가 들어갈 우려가 있다. 따라서, 소정치(A)를 미리 설정해 두어, 노이즈의 영향을 제거하고 있다. 여기에서, 소정치(A)는, 단기간(short span)의 시간에 있어서, 전류가 확실히 흘렀는지를 판정할 수 있을 정도의 전류량이 설정되어 있다. 즉, 전류치(I1)의 적분치가 소정치(A) 이하인 경우는, 노이즈에 의하여 전류치(I1)가 계측된 가능성이 있다고 하여, 커패시터(19)에 전류가 흘렀다고는 판정하지 않는다. 한편, 전류치(I1)의 적분치가 소정치(A)보다 큰 경우는, 전류치(I1)의 계측치는 노이즈보다 커, 실제로 전류가 흘렀다고 판정한다. 다만, 전류치(I1)의 적분치의 절대치를 취하는 이유는, 커패시터(19)로부터 방전되고 있는 경우의 전류치(I1)를 양의 값으로 하면, 커패시터(19)에 충전되고 있는 경우의 전류치(I1)는 음의 값이 되기 때문이다. 따라서, 스텝 S2에서는, 충전의 경우에도 방전의 경우에도, 커패시터에 전류가 흘렀는지 아닌지가 판정되고 있다.
스텝 S2에 있어서, 전류치(I1)를 시각(t0)부터 시각(t1)까지의 사이에서 적분한 값의 절대치가 소정치(A)보다 크지 않다(소정치(A) 이하라)고 판정된 경우, 즉, 커패시터(19)에 전류가 흐르지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S1로 되돌아와, 다시 전류치(I1) 및 충전율(SOC0, SOC1)의 계측이 행하여진다. 한편, 스텝 S2에 있어서 전류치(I1)의 적분치의 절대치가 소정치(A)보다 큰, 즉 커패시터(19)에 전류가 흘렀다고 판정되면, 처리는 스텝 S3으로 진행된다.
스텝 S3에서는, 이상판단부(240)는, 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC1)에서 시각(t0)에 있어서의 충전율(SOC0)를 뺀 값의 절대치가 소정치(B)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 즉, 시각(t0)부터 시각(t1)까지의 사이(제1 일정시간 간격(T1))에 변화한 충전율의 변화량이, 소정치(B)보다 작은지 아닌지가 판정된다. 소정치(B)는, 커패시터(19)에 상술의 소정치(A)에 상당하는 전류가 흘렀을 경우에, 커패시터(19)가 충전되어 충전율이 상승하는 양, 또는 커패시터(19)가 방전되어 충전율이 저하하는 양에 상당한다. 소정치(B)에는, 노이즈의 영향을 제거할 수 있을 정도의 값이 미리 설정되어 있다. 따라서, 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC1)에서 시각(t0)에 있어서의 충전율(SOC0)을 뺀 값의 절대치가 소정치(B)보다 작은 경우, 즉, 커패시터에 흐른 전류량에 대해서, 매우 작은 충전율의 변화인 경우는, 이상판단부(240)는, 축전장치 또는 커패시터(19)에 이상이 발생했다고 판단한다. 한편, 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC1)에서 시각(t0)에 있어서의 충전율(SOC0)를 뺀 값의 절대치가 소정치(B)보다 큰 경우, 즉, 커패시터에 흐른 전류량에 대해서, 노이즈 상당량 이상의 충전율의 변화인 경우는, 이상판단부(240)는, 축전장치 또는 커패시터(19)에 이상은 발생하고 있지 않다고 판단한다. 여기에서, 판정치로서 이용하는 소정치(B)를 제로로 하면, 이상이 발생하였을 경우여도, 노이즈에 의하여 검출치가 제로가 되지 않는 경우에는, 이상을 검출할 수 없다. 이로 인하여, 소정치(B)에는 노이즈의 영향을 제거할 수 있을 정도의 값이 미리 설정되어 있다.
따라서, 스텝 S3에 있어서, 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC1)에서 시각(t0)에 있어서의 충전율(SOC0)을 뺀 값의 절대치가 소정치(B)보다 작다고 판정된 경우, 즉, 커패시터에 흐른 전류량에 대해서, 매우 작은 충전율의 변화인 경우는, 이상이 발생하고 있다고 판단하여, 처리는 스텝 S4로 진행된다. 그리고, 스텝 S4에 있어서, 이상의 종류를 판정하기 위하여, 이상판단부(240)는, 커패시터(19)의 양극단자측에 흐르는 전류치(I1)와, 커패시터(19)의 음극단자측에 흐르는 전류치(I2)가 서로 동일한지 아닌지를 판정한다.
전류치(I1)와 전류치(I2)가 동일한 경우는, 커패시터(19)에서 전류가 외부로 새고 있는 경우는 아니어서, 커패시터(19) 자체는 정상이라고 판단할 수 있다. 그리고, 커패시터(19)가 정상이면, 축전장치 내의 부품이나 배선의 이상이라고 판단할 수 있다. 따라서, 스텝 S4에 있어서, 전류치(I1)와 전류치(I2)가 서로 동일하다고 판정되면, 처리는 스텝 S5로 진행되고, 이상판단부(240)는, 축전장치 내의 부품이나 배선의 이상이라는 판단에 근거하여, 축전장치의 동작을 정지함과 함께 정상인 커패시터(19)를 축전장치의 회로로부터 분리한다. 커패시터(19)의 분리는, 릴레이(130-1, 130-2)를 OFF로 하여 전원라인(114, 117)을 차단함으로써 행하여진다. 한편, 스텝 S4에 있어서, 전류치(I1)와 전류치(I2)가 서로 동일하지 않다고 판정되면, 처리는 스텝 S6으로 진행되고, 이상판단부(240)는, 커패시터(19)에 지락 등의 중대한 이상이 발생하고 있다는 판단에 근거하여, 축전장치의 동작을 정지함과 함께 이상이 발생한 커패시터(19)를 축전장치의 회로로부터 분리한다. 커패시터(19)의 분리는, 릴레이(130-1, 130-2)를 OFF로 하여 전원라인(114, 117)을 차단함으로써 행하여진다.
스텝 S3에 있어서 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC1)에서 시각(t0)에 있어서의 충전율(SOC0)을 뺀 값의 절대치가 소정치(B)보다 크다고 판정된 경우, 즉, 커패시터에 흐른 전류량에 대해서, 노이즈 상당량 이상의 충전율의 변화인 경우는, 처리는 스텝 S7로 진행된다. 스텝 S7에서는, 제2 일정시간 간격(T2) 내에 있어서의 전류치(I1)가 커패시터 전류검출부(113)에 의하여 계측된다. 여기에서의 제2 일정시간 간격(T2)은, 제1 일정시간 간격(T1)보다 긴, 시각(t0)부터 시각(t2)까지의 시간 간격이며, 예를 들면 1분간이다. 또, 스텝 S7에 있어서, SOC계측부(210)는, 시각(t2)에 있어서의 커패시터(19)의 충전율(SOC2)을 계측한다.
여기에서, 스텝 S10~S14에 있어서 축전장치의 이상을 특정 판단하기 위해서는 소양의 충전량이 필요하다. 이로 인하여, 시각(t0)부터 시각(t2)까지의 사이의 장기간(long span)의 시간에서, 충분한 전류량이 흘렀는지를 판단할 필요가 있다. 따라서, 스텝 S8에 있어서, 전류적분부(220)는, 전류치(I1)를 시각(t0)부터 시각(t2)까지의 사이(즉, 제2 일정시간 간격(T2))에서 적분하여 적분치를 구한다. 그리고, 전류적분부(220)는, 적분치의 절대치가 소정치(D)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 전류적분부(220)는, 전류치(I1)를 제2 시간 간격(T2)의 사이에서 적분함으로써, 시각(t0)부터 시각(t2)까지의 비교적 긴 시간에 흐른 전류량을 구하고 있으며, 이 전류량이 소정치(D)보다 큰지 아닌지를 판정하고 있다. 스텝 S8에 있어서의 처리는, 커패시터(19)의 충전율(SOC)이 소정량보다 크게 변화한 전류가 흘렀는지 아닌지를 판정하기 위한 처리이다. 따라서, 소정치(D)는, 스텝 S10~S14에 있어서 소양의 충전량을 얻기 위하여 필요한 전류량에 상당한다.
스텝 S8에 있어서, 전류치(I1)의 적분치의 절대치가 소정치(D) 이하인 경우는, 처리는 스텝 S7로 되돌아와, 스텝 S7 및 스텝 S8의 처리를 반복하여 행한다. 한편, 전류치(I1)의 적분치의 절대치가 소정치(D)보다 큰 경우는, 처리는 스텝 S9로 진행된다. 다만, 전류치(I1)의 적분치의 절대치를 취하는 이유는, 커패시터(19)로부터 방전되고 있는 경우의 전류치(I1)를 양의 값으로 하면, 커패시터(19)에 충전하고 있는 경우의 전류치(I1)는 음의 값이 되기 때문이다. 따라서, 스텝 S8에서는, 충전전류(양의 값) 및 방전전류(음의 값)가 합산되어, 충전전류가 많은 경우는 적분치가 음의 값이 되므로, 이것의 절대치를 취하여, 양의 값인 소정치(D)와 비교하여 대소를 판정하고 있다.
스텝 S9에서는, 축전상태 추정부(230)는, 시각(t0)부터 시각(t2)까지의 커패시터(19)의 충전율의 변화량(ΔSOC)을 산출한다. 즉, 시각(t2)에 있어서의 충전율(SOC2)과 시각(t1)에 있어서의 충전율(SOC0)과의 차가 ΔSOC가 된다. 충전율의 변화량(ΔSOC)은 이하의 식에 의하여 산출할 수 있다.
[수 1]
Figure pct00001
계속해서, 스텝 S10에 있어서, 이상판단부(240)는, SOC2-SOC0의 절대치를ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이, 제1 임계치(F)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 여기에서, 제1 임계치(F)는 예를 들면 0.9(ΔSOC에 대해서 90%)로 설정된다. 여기에서, 제1 임계치(F)는, 허용할 수 있는 편차를 경험적으로 고려하여 설정한 값이다. 충전율의 변화량이 임계치(F)보다 작은 경우에는, 계측으로 구한 충전량의 변화량(|SOC2-SOC0|)이, 연산으로 구한 충전량의 변화량(|ΔSOC|)보다 작아져 있는 것이며, 이러한 상황은 통상 상태에서는 있을 수 없는 일이다. 따라서, SOC2-SOC0의 절대치를 ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이 제1 임계치(F)보다 작은 경우는, 이상판단부(240)는, 축전장치의 전기회로에 어떠한 고장(중대한 고장)이 발생하고 있으며, 축전장치를 그대로 작동시켜 두면 커패시터(19)에 이상이 발생할 우려가 있다고 판단한다. 따라서, 처리는 스텝 S11로 진행되어, 이상검출부(200)는, 축전장치의 작동을 정지하고 또한 커패시터(19)를 축전장치의 전기회로로부터 분리한다. 이와 동시에, 이상검출부(200)는, 축전장치에 중대한 고장이 발생한 것을, 경보음을 울리거나 운전실의 표시패널에 표시함으로써, 쇼벨의 조작자에게 통지하는 것으로 하여도 된다.
한편, 스텝 S10에 있어서, SOC2-SOC0의 절대치를 ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이, 제1 임계치(F)보다 작지 않다고 판정되면, 처리는 스텝 S12로 진행된다. 스텝 S12에서는, 이상판단부(240)는, SOC2-SOC0의 절대치를 ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이, 제2 임계치(E)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 제2 임계치(E)는 커패시터(19)의 열화 정도의 판단규준이 되는 값이며, 예를 들면 1.25(ΔSOC에 대해서 125%)로 설정한다. 여기에서, 제2 임계치(E)는 경험적으로 구할 수 있다. SOC2-SOC0의 절대치를ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이 제2 임계치(E)보다 크면, 커패시터(19)의 열화가 진행되고 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 스텝 S12에 있어서 SOC2-SOC0의 절대치를 ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이 제2 임계치(E)보다 크다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S13으로 진행된다.
스텝 S13에서는, 이상판단부(240)는, 커패시터(19)의 내부저항의 현재치(R)를 초기치(R0)로 나눈 값(R/R0)이, 제3 임계치(G)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 커패시터(19)의 내부저항은 열화가 진행될수록 커지므로, 제3 임계치(G)도 커패시터(19)의 열화 정도의 판단 규준이 되는 값이며, 예를 들면 1.50(150%)으로 설정된다. 스텝 S13에 있어서 커패시터(19)의 내부저항의 현재치(R)를 초기치(R0)로 나눈 값(R/R0)이 제3 임계치(G)보다 작다고 판정되면, 이상판단부(240)는, 커패시터(19)의 특성이 악화되고 있다(경미한 고장)고 판단한다. 따라서, 처리는 스텝 S14로 진행되어, 커패시터(19)로부터의 방전전류 및 커패시터(19)로의 충전전류를 제한하여 커패시터(19)에 그다지 부하를 가하지 않도록 하면서, 축전장치의 작동이 계속된다. 이와 동시에, 이상검출부(200)는, 커패시터(19)에 경미한 고장이 발생한 것을, 경보음을 울리거나 운전실의 표시패널에 표시함으로써, 쇼벨의 조작자에게 통지하는 것으로 하여도 된다. 여기에서, 커패시터(19)의 특성악화에는, 예를 들면 커패시터(19)의 셀의 일음의 단락이나, 균등화 회로의 고장이 포함된다. 한편, 스텝 S13에 있어서 커패시터(19)의 내부저항의 현재치(R)를 초기치(R0)로 나눈 값(R/R0)이 제3 임계치(G)보다 작지 않다고 판정되면, 커패시터(19)의 열화에 의한 것이라고 판단할 수 있다. 따라서, 처리는 스텝 S15로 진행되어, 커패시터(19)로부터의 방전전류 및 커패시터(19)로의 충전전류를 제한하여 커패시터(19)에 그다지 부하를 가하지 않도록 하면서, 축전장치의 작동이 계속된다. 여기에서, 내부저항의 현재치(R)의 측정에 관하여, 쇼벨의 키 온시에 계측한 내부저항의 값을 현재치(R)로서 이용하여도 되고, 엔진의 아이들링 운전시에 계측한 내부저항의 값을 현재치(R)로 하여도 된다. 혹은, 상술의 이상판단 처리 중에 측정한 최신치를 현재치(B)로서 이용할 수도 있다. 또, 내부저항의 측정은, 당업계에 있어서 통상 알려진 측정 방법에 따라 행할 수 있다.
한편, 스텝 S12에 있어서 SOC2-SOC0의 절대치를 ΔSOC의 절대치로 나눈 값(|SOC2-SOC0|/|ΔSOC|)이 제2 임계치(E)보다 크다고 판정된 경우, 실제의 계측치에 근거하여 구한 충전율과 커패시터에 흐르는 전류량으로부터 구한 충전율이 대략 일치하고 있으며, 이상판단부(240)는, 커패시터(19)를 포함하는 축전장치는 정상적으로 작동하고 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 처리는 스텝 S16으로 진행되어, 축전장치를 그대로 계속해서 작동시킨다.
이상의 처리에 있어서의 판단을 정리하면 도 8에 나타나게 된다. 도 8에 있어서, 가로축은 계측치에 근거하는 충전율의 변화량(ΔSOC)을 나타내고 있다.
먼저, 스텝 S1~S6까지의 처리(제1 일정시간 간격(T1)(예를 들면, 0.5초간)에서의 판정(단기간 검출)에서는, 충전전류 또는 방전전류가 흘러 충전 또는 방전이 행하여졌음에도 불구하고, 계측으로 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)이 소정치(B)보다 작을 경우, 센서의 단선이나 고장, 혹은 지락 등의 중대한 고장이라고 판단한다.
단기간 검출이 종료되면, 다음으로 스텝 S7~S16까지의 처리(제2 T2(예를 들면, 1분간)에서의 판정(장기간 검출)이 행하여진다. 장기간 검출에서는, 커패시터(19)를 흐르는 전류에 근거하여 연산에 의하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)(이론치)과, 실제의 계측치에 근거하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)을 비교함으로써, 축전회로의 고장이나 커패시터(19)의 열화를 판단한다. 즉, 실제의 계측치에 근거하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)이, 전류에 근거하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)(이론치)의 예를 들면 90% 미만인 경우는(제1 임계치(F)를 0.9로 하였을 경우) 중대한 고장이 발생하고 있다고 판정하고, 90%~125%인 경우는(제2 임계치(E)를 1.25로 하였을 경우) 정상이라고 판정하며, 125%를 넘고 있는 경우는, 커패시터(19)의 열화라고 판단한다.
또, 실제의 계측치에 근거하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)이, 전류에 근거하여 구한 충전율의 변화량(ΔSOC)(이론치)의 125%를 넘고 있으며, 커패시터(19)의 열화로 판정된 경우로서, 또한 커패시터(19)의 내부저항의 최신치(R)가 초기치(R0)의 150% 미만인 경우는(제3 임계치(G)를 1.50으로 하였을 경우), 커패시터(19)의 경미한 고장(셀의 단락이나 균등화 회로의 고장)에 의한 열화라고 판단한다.
상술의 실시형태에서는, 고장이나 열화를 판단하기 위한 지표로서 충전율(SOC)을 이용하고 있다. 충전율(SOC)은 커패시터 전압의 제곱에 비례하는 값이며, 충전율(SOC) 및 충전율의 변화량(ΔSOC) 대신에, 커패시터(19)의 전압 및 전압의 변화량을 이용하는 것으로 하여도 된다.
다만, 상술의 실시형태에서는 선회기구(2)가 전동식이었지만, 선회기구(2)가 전동이 아닌 유압구동인 경우가 있다. 도 10은 도 2에 나타내는 하이브리드식 쇼벨의 선회기구를 유압구동식으로 하였을 경우의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10에 나타내는 하이브리드형 유압쇼벨에서는, 선회용 전동기(21) 대신에, 선회유압모터(2A)가 컨트롤밸브(17)에 접속되어, 선회기구(2)는 선회유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 이러한, 하이브리드식 쇼벨이어도, 상술과 같이 하여, 커패시터(19)를 포함하는 축전장치의 이상을 판단할 수 있다.
또, 상술의 실시형태에서는, 엔진(11)과 전동발전기(12)를 유압펌프인 메인펌프(14)에 접속하여 메인펌프를 구동하는, 이른바 패러럴형의 하이브리드식 쇼벨에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했다. 본 발명은, 도 10에 나타내는 바와 같이 엔진(11)으로 전동발전기(12)를 구동하여, 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 10에 나타내는 하이브리드식 쇼벨에서는, 붐실린더(7)로부터의 리턴유압을 이용하여 유압회생이 행하여지고 있다. 즉, 붐실린더(7)로부터의 리턴유압용의 유압배관(7A)에 붐회생유압모터(310)가 설치되고, 붐회생유압모터에 의하여 발전기(300)를 구동하여 회생전력을 발생한다. 발전기(300)에 의하여 발생한 전력은 인버터(18C)를 통하여 축전계(120)에 공급된다.
또, 본 발명은 하이브리드식 쇼벨에 한정되지 않고, 도 11에 나타내는 바와 같은 전동쇼벨에도 적용할 수 있다. 도 10에 나타내는 전동쇼벨은, 엔진(11)이 설치되어 있지 않아, 펌프용 전동기(400)만으로 메인펌프(14)가 구동된다. 펌프용 전동기로의 전력은 축전계(120)로부터의 전력으로 모두 조달된다. 축전계(120)에는, 컨버터(120A)를 통하여 외부전원(500)이 접속 가능하도록 되어 있고, 외부전원(500)으로부터 전력이 축전계(120)에 공급되어 축전기가 충전되고, 축전기로부터 펌프용 전동기(400)에 전력이 공급된다.
본 발명은 구체적으로 개시된 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이, 다양한 변형예 및 개량예가 이루어질 것이다.
본 출원은, 2011년 1월 28일 출원의 우선권 주장 일본 특허출원 제2011-016546호에 근거하는 것이며, 그 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은, 축전기로부터의 전력으로 전동작업요소를 구동하는 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 메카니컬 브레이크 24 선회변속기
25 파일럿라인 26 조작장치
26A, 26B 레버 26C 페달
26D 버튼스위치 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 120A 컨버터
130-1, 130-2 릴레이 300 발전기
310 유압모터 400 펌프용 전동기
500 외부전원

Claims (10)

  1. 어태치먼트가 연결되는 암과,
    상기 암이 연결된 붐과,
    상기 붐이 연결된 상부 선회체와,
    상기 상부 선회체에 배치된 엔진과,
    발전기로 발전한 전력을 축적하는 축전기와 상기 축전기의 충방전을 제어하는 전기회로를 포함하는 축전장치와,
    상기 축전기와 상기 발전기와의 사이에 배치되어, 상기 축전기의 전압을 계측하는 전압검출부와,
    상기 축전기에 흐르는 전류를 계측하는 전류검출부와,
    상기 축전장치의 이상을 검출하는 이상검출부를 가지고,
    상기 이상검출부는,
    상기 전압검출부와 상기 전류검출부에 의하여 얻어지는 검출치에 근거하여, 상기 축전기의 축전상태를 추정하여 추정치를 구하는 축전상태 추정부와,
    상기 축전상태 추정부에서 구해진 상기 추정치에 근거하여 이상판단을 행하는 이상판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 축전기의 충전상태의 변화량과 상기 추정치를 비교하여 상기 이상판단을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 축전기의 충방전을 제어하는 스위칭소자와,
    상기 스위칭소자와 상기 축전기와의 사이의 전원라인을 차단하는 차단기를 더욱 가지고,
    상기 이상검출부는, 상기 이상판단음의 이상판단 결과에 근거하여, 상기 스위칭소자와 상기 차단기를 제어하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 축전기의 충전상태의 변화량이 제1 임계치보다 작을 때는, 상기 스위칭소자의 작동을 정지하고, 또한 상기 차단기에 의하여 상기 전원라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 축전기의 충전상태의 변화량이 제2 임계치보다 클 때는, 상기 축전기에 흐르는 전류를 제한하도록 상기 스위칭소자의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 축전기의 충전상태의 변화량이 상기 제1 임계치 이상이고 또한 제2 임계치 이하일 때는, 상기 차단기에 의하여 상기 전원라인을 차단하지 않고 상기 스위칭소자의 작동을 계속시키는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 이상검출부는, 상기 축전기의 내부저항의 초기치에 대한 현재치의 비율이, 제3 임계치보다 작을 때는, 고장이 발생하고 있는 것을 조작자에게 통지하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 전류검출부가 계측한 전류치와 상기 축전기의 충전상태의 변화량에 근거하여 이상판단을 행하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상검출부는, 상기 전류검출부가 계측한 전류의 적분치에 근거하여, 상기 이상판단부에 의한 이상판단의 실시여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상판단부는, 상기 축전기의 충전상태의 변화량이 제4 임계치보다 작을 때에, 상기 스위칭소자의 제어를 정지하고 또한 상기 차단기를 구동하여 상기 전원라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
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