KR20140090136A

KR20140090136A - 건설 기계 및 그 전지 팩

Info

Publication number: KR20140090136A
Application number: KR1020147004218A
Authority: KR
Inventors: 다케시 이노우에; 모토오 후타미; 겐 다케우치; 게이 사카베
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-07-16
Also published as: CN103764919B; CN103764919A; US9745723B2; US20160083932A1; EP2759642A4; WO2013042495A1; KR101925491B1; JP5568533B2; EP2759642B1; EP2759642B8; US20140214253A1; JP2013068020A; EP2759642A1

Abstract

전지 팩(18)의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 건설 기계를 제어하는 것이며, 축전 팩의 사양 정보 및 충전 상태, 또한 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압에 의거하여, 복수의 제한 전력 모드 마다의 축전 팩의 남은 전력량을 산출하는 관리 유닛(11, 12)과, 당해 관리 유닛으로 산출된 남은 전력량에 의거하여, 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량을 표시하기 위한 표시 장치(14)를 구비한다.
이것에 의해 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드에서의 남은 전력량을 표시할 수 있음과 함께, 전지 교환 작업이 용이해진다.

Description

건설 기계 및 그 전지 팩{CONSTRUCTION MACHINERY AND BATTERY PACK THEREFOR}

본 발명은 축전지의 전력을 동력으로 변환하는 건설 기계에 관한 것이다.

건설 기계에는, 축전지(배터리)를 구비하고, 당해 축전지의 전력을 동력으로 변환하고 있는 것이 있다. 이 종류의 건설 기계로서는, 예를 들면, 엔진 대신 축전지 및 전동기를 구비하고, 유압 액추에이터를 구동하기 위한 유압 펌프를 당해 전동기로 구동하는 배터리식 유압 셔블(배터리 셔블)이나, 엔진, 축전지 및 발전 전동기를 구비하는 하이브리드식 유압 셔블이나, 축전지로부터의 전력으로 주행용의 전동기를 구동하는 휠 로더 및 덤프 트럭 등이 있다.

이 종류의 건설 기계에 구비되는 축전지는, 대용량의 출력을 가지기 때문에 고가이나, 엔진의 구동에 사용되는 경유에 비해 중량당의 에너지 출력이 낮다. 그 때문에, 차재(車載)할 수 있는 한정된 용량의 축전지를 어떻게 유효하게 이용하여 작업량이나 가동 시간을 연장시킬지가 큰 문제가 된다.

이 점을 감안한 건설 기계로서는, 건설 기계에 설치된 인버터 장치에 있어서 축전지의 잔량을 산출하고, 당해 축전지의 잔량이 적다고 판정되면 전동 액추에이터의 최대 출력을 제한하는 경우가 있다(일본 공개특허 특개2009-197514호 공보 참조). 즉, 이 기술에서는, 축전지의 잔량이 적다고 판정되는 전후에 있어서, 축전지의 출력을 제한하기 위한 모드(이하에 있어서 「제한 전력 모드」로 약칭하는 경우가 있다)가 복수 존재하고 있다. 또한, 건설 기계가 아닌 전기 자동차에 관한 기술이지만, 축전지의 잔량으로서 남은 전력량(Wh)을 차량 측의 컨트롤러로 계산하고, 당해 남은 전력량을 표시 장치에 표시하는 기술이 있다(일본 공개특허 특개평8-201488호 공보 참조).

일본 공개특허 특개2009-197514호 공보 일본 공개특허 특개평8-201488호 공보

그런데, 상기의 기술과 같이 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 건설 기계를 제어하는 경우에는, 그 시점에서 선택되어 있는 제한 전력 모드에서의 축전지의 잔량(남은 전력량)이 표시되어지나, 그 시점에서 선택되어 있지 않은 다른 제한 전력 모드에서의 축전지의 잔량(남은 전력량)은 표시할 수 없다. 즉, 예를 들면, 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 자동으로 전환되는 경우에는, 당해 제 1 모드가 선택되어 있는 동안에는, 당해 제 2 모드의 남은 전력량을 표시할 수 없다.

또한, 충전지의 남은 전력량을 계산하는 방법으로서는, (1) 당해 축전지의 충전 상태(예를 들면, 충전율)와, (2) 당해 축전지의 전압(전지 전압) 및 내부 저항과, (3) 각 제한 전력 모드에 있어서의 건설 기계의 제한 전압 및 최저 전압을 이용하는 것이 있다. 이 중 (1)의 데이터는 충전지의 충방전을 관리하기 위한 제어 수단인 전지 제어 장치(전지 관리 유닛)에 의해 차례로 산출되는 것이고, (2)의 데이터는 당해 전지 제어 장치가 소지(所持)하는 것이며, (3)의 데이터는 건설 기계를 제어하기 위한 제어 수단인 주 제어 장치(건기(建機) 관리 유닛)가 소지하는 것이다. 따라서, 주 제어 장치로 남은 전력량을 산출하는 경우에는, 축전지의 사양인 (2)의 데이터를 당해 주 제어 장치에 미리 기억해 두고, 전지 제어 장치로부터 차례로 입력되는 (1)의 데이터를 이용함으로써 산출하고 있다.

그러나, 요즘, 안전성을 향상시키는 관점으로부터, 전지 제어 장치와 충전지가 일체로 되어 있는 전지 팩(예를 들면, 리튬 이온 전지)이 많아, 충전지를 교환하는 경우에는 전지 제어 장치도 교환되게 된다. 즉, 상기한 바와 같이 주 제어 장치로 남은 전력량을 산출하는 방법을 채용한 경우에 충전지를 사양이 다른 것으로 교환할 때에는, 주 제어 장치에 기억된 (2)의 데이터를 새로운 충전지의 것으로 갱신할 필요가 있어, 전지 교환 작업이 번잡해진다.

본 발명의 목적은, 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드에서의 남은 전력량을 표시할 수 있음과 함께, 전지 교환 작업이 용이한 건설 기계를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 축전지의 전력을 동력으로 변환하는 건설 기계에 있어서, 상기 축전지의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 상기 건설 기계를 제어하는 것이며, 상기 축전지의 사양 정보 및 충전 상태, 또한 상기 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 축전지의 남은 전력량을 산출하는 제어부와, 당해 제어부에서 산출된 상기 남은 전력량에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량을 표시하기 위한 표시 장치를 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 의하면, 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드에서의 남은 전력량이 표시되므로 실질적인 남은 전력량을 확인하면서 작업할 수 있음과 함께, 전지 교환 작업이 용이해진다.

도 1은, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 배터리식 유압 셔블의 외관도이다.
도 2는, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 유압 셔블에 탑재되는 축전 시스템의 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 무부하(無負荷)시 전지 전압(OCV)과 충전율의 함수 테이블을 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 전지 저항(R)과 충전율의 함수 테이블을 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 유압 셔블에 있어서의 제한 전력 모드 마다의 제한 전력 및 최저 동작 전압을 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 건기 관리 유닛에 있어서 실행되는 남은 전력량 산출 처리의 플로우 차트이다.
도 7은, 유압 셔블의 상태에 따라 제한 전력 모드가 자동적으로 선택되는 경우의 남은 전력량의 계산예의 설명도이다.
도 8은, 각 제한 전력 모드에 있어서의 총 전력량(E01, E02) 및 남은 전력량(E1, E2)의 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는, 전지 팩의 전압에 따라 제한 전력 모드가 자동적으로 선택되는 경우에 있어서의 표시 장치의 표시 화면을 나타낸 도면이다.
도 10은, 모드 전환 장치를 통하여 제한 전력 모드가 수동으로 선택되는 경우의 남은 전력량의 계산예의 설명도이다.
도 11은, 모드 전환 장치로부터의 입력에 따라 제한 전력 모드가 수동으로 선택 가능한 경우에 있어서의 표시 장치의 표시 화면을 나타낸 도면이다.
도 12는, 제한 전력 모드가 반자동으로 선택되는 경우에 있어서의 표시 장치의 표시 화면을 나타낸 도면이다.
도 13은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전지 관리 유닛에 있어서 실행되는 남은 전력량 산출 처리의 플로우 차트이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 각 실시형태에 관련된 배터리식 유압 셔블(배터리 셔블)의 외관도이다. 이 도면에 나타낸 유압 셔블은, 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)을 가지는 다관절형의 작업 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)를 가지는 차체(1B)를 구비하고 있다.

붐(1a)은, 상부 선회체(1d)에 회동(回動) 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(붐 실린더)(3a)에 의해 구동된다. 아암(1b)은, 붐(1a)에 회동 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(아암 실린더)(3b)에 의해 구동된다. 버킷(1c)은, 아암(1b)에 회동 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(버킷 실린더)(3c)에 의해 구동된다. 상부 선회체(1d)는 전동 모터(선회 모터)(도시 생략)에 의해 선회 구동되며, 하부 주행체(1e)는 좌우의 주행 모터(유압 모터)(3e, 3f)(도시 생략)에 의해 구동된다. 유압 실린더(3a), 유압 실린더(3b), 유압 실린더(3c) 및 주행 모터(3e, 3f)는, 유압 펌프(6)(도 2 참조)에 의해 탱크(9)로부터 퍼 올려지는 압유(壓油)에 의해 구동된다.

도 2는, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 유압 셔블에 탑재되는 축전 시스템의 구성도이다. 이 도면에 나타낸 축전 시스템은, 전지 팩(18)과, 전지 팩(18)의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드(뒤에 상세히 기술)에 의거하여 유압 셔블을 제어하기 위한 건설 기계(건기) 관리 유닛(주 제어 장치(종 제어부))(12)과, 전지 팩(18)의 남은 전력량을 미터 표시(90)하기 위한 표시 장치(14)와, 제한 전력 모드를 오퍼레이터가 원하는 것으로 전환하기 위한 모드 전환 장치(19)와, 전지 팩(18)으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하면서 모터(17)를 제어하기 위한 인버터 장치(전력 변환 장치)(16)와, 전지 팩(18)의 전력에 의해 동력을 발생하는 삼상 교류 모터(전동기)(17)와, 모터(17)에 의해 구동되는 유압 펌프(6)를 구비하고 있다.

건기 관리 유닛(12)은, 하드웨어 구성으로서, 각종의 제어 프로그램을 실행하기 위한 연산 처리 장치(예를 들면, CPU), 당해 제어 프로그램을 비롯하여 각종 데이터를 기억하기 위한 기억 장치(예를 들면, ROM, RAM) 등을 구비하고 있다(모두 도시 생략).

전지 팩(18)은, 전지 모듈(10)과, 전지 관리 유닛(전지 제어 장치(전지 제어부))(11)과, 전지 관리 유닛(11)을 전지 모듈(10)에 접속하기 위한 통신선(15)을 포함하고 있다. 전지 팩(18)은, 유압 셔블로부터 착탈 가능하며, 전지의 열화나 구성 부품의 문제 등에 따라 적절히 교환 가능하게 되어 있다.

전지 모듈(10)은, 전지 단위의 모듈이며, 복수의 전지(전지 셀)를 직병렬로 적절히 접속함으로써 구성되어 있다. 일반적으로, 전지 모듈(10)은, 4직렬부터 40직렬 정도에 전지를 접속함으로써 구성되어 있고, 상자 안에 넣어져 있다. 또한, 도 2에 나타낸 전지 팩(18)에서는 직렬로 전지 모듈(10)을 접속하고 있으나 직병렬로 접속하는 등 해도 된다.

전지 관리 유닛(11)은, 전지 팩(18)의 충전 상태(SOC:State of Charge), 열화도(SOH:State of health) 등을 계산하고, 또한, 전지 팩(18)이 과충전·과방전으로 되어 있지 않은지를 감시하고 있다. 전지 관리 유닛(11)은, 하드웨어 구성으로서, 각종의 제어 프로그램을 실행하기 위한 연산 처리 장치(예를 들면, CPU), 당해 제어 프로그램을 비롯하여 각종 데이터를 기억하기 위한 기억 장치(예를 들면, ROM, RAM) 등을 구비하고 있다(모두 도시 생략). 본 실시형태에 있어서의 전지 관리 유닛(11)에서는, 전지 팩(18)의 충전 상태를 나타내는 값으로서 「충전율」을 산출하는 것으로 한다. 여기에서 충전율은, 「100%―100×현재의 만충전으로부터의 방전량/만충전 용량」으로서 정의할 수 있다.

또한, 전지 관리 유닛(11)에는, 전지 팩(18)을 구성하는 전지의 사양 정보로서 무(無)부하시 전지 전압(OCV[V]) 및 전지 저항(R[Ω])이 기억되어 있다. 또한, 이들의 값(OCV[V], R[Ω])은 전지의 충전 상태에 따라 변화하므로, 본 실시형태에 있어서의 전지 관리 유닛(11)은, 충전율[%]과 무부하시 전지 전압(OCV[V])의 관계와, 충전율[%]과 전지 저항(R[Ω])의 관계를 테이블의 형식으로 기억하고 있다(도 3 및 도 4 참조). 무부하시 전지 전압(OCV) 및 전지 저항(R)은, 이들의 테이블의 정보와 전지 관리 유닛(11)에 의해 산출된 충전율에 의거하여 산출된다.

도 3은 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 무부하시 전지 전압(OCV)과 충전율의 함수 테이블(OCV 테이블)을 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, OCV는, 전지가 충방전을 잠시 정지하고 나서의 전압(OCV[V])과 충전[%]의 함수 테이블로 되어 있다. 이 도면의 예에서는 충전율은 10% 간격으로 되어 있고, 각 충전율에 대하여 OCV가 설정되어 있다. 그 때문에, 산출된 충전율이 OCV 테이블에 저장되어 있지 않은 값일 경우에는, 당해 값에 가장 가까운 2개 충전율에 대응하는 2개의 OCV를 이용하고, 당해 2개의 OCV로부터 최종적인 OCV를 산출하는 것으로 한다. 즉, 충전율 15%일 때의 OCV를 구하려면, 충전율 10%와 20%일 때의 OCV의 값으로부터 산출하면 된다.

또한, 후술하는 식 (3)에 있어서의 OCV(x)의 x(방전량 [Ah])로 환산하기 위해서는, 다음 식 (1)을 이용하면 된다. 충전율의 초기값을 산출하는 방법으로서는, 건설 기계를 움직이기 전의 전압에 의거하여 도 3의 OCV 테이블로부터 계산하는 것이 있다. 건설 기계를 움직이고 있는 도중의 충전율은, 「충전율 초기값＋전류 적분/만충전 용량×100」으로 산출해도 된다. 또한, 건설 기계를 움직이고 있는 도중에, 저항에 의거하여 전지의 개방 전압을 추정하여, 도 3의 OCV 테이블로부터, 충전율을 추정해도 된다.

또한, 도 3의 OCV 테이블은 전지 셀 마다의 전압을 나타내고 있다. 그 때문에, 전지 팩(18) 전체의 전압을 산출하는 경우에는, 전지 팩(18)에 포함되는 전지의 개수(예를 들면, 직렬 개수분)를 곱하여 계산하는 것으로 한다. 또한, OCV 테이블을 설정하는 방법으로서는, 충전율을 0%부터 100%까지 10% 간격으로 변화시키고, 충방전을 정지하여 2시간 방치했을 때의 전압에 의거하여 테이블을 작성하는 경우가 있다.

전지의 만충전 용량은 사용함에 따라 열화되기 때문에, 공지된 방법(예를 들면, 일본국 공개특허 특개평6-242193호 공보에 기재된 기술)을 이용하여 전지 관리 유닛(11)으로 계산하여 적절히 업데이트하는 것이 바람직하다. 만충전 용량의 구체적인 계산 예로서는, 유압 셔블이 움직이기 전의 충전율을 도 3의 OCV 테이블을 이용하여 계산하고, 한창 움직이고 있을 때의 방전량을 별도 계산하고, 가동 종료 후의 충전율을 도 3의 OCV 테이블을 이용하여 계산하고, 이들 계산한 값과 다음 식 (2)를 이용하여 구한다. 또한, 전지 관리 유닛(11)에는 전류계가 설치되어 있다. 그 때문에, 다음 식 (2)에 있어서의 방전량(Q)은, 당해 전류계의 출력값(전류값)의 적분값으로서 계산하면 된다.

도 4는 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 전지 저항(R)과 충전율의 함수 테이블(저항 테이블)을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 예에서는, 저항(R)은, 전지 팩(18)의 충전율[%]과 전류값[A](방전측을 ＋(플러스)로 한다)에 의해 결정된다. 이 저항 테이블에 있어서의 충전율은 10% 간격이기 때문에, 도 3의 경우와 동일하게, 충전율 15%의 경우의 저항을 산출하는 경우에는 충전율 10%와 20%의 값을 이용하는 것으로 한다. 한편, 전류는 20[A] 간격이기 때문에, 30[A]의 경우의 저항을 산출하는 경우에는, 20[A]의 데이터와 40[A]의 데이터를 이용하는 것으로 한다.

또한, 저항 테이블을 설정하는 방법으로서는, 예를 들면 다음과 같은 경우가 있다. 즉, 예를 들면, 충전율 40%에서 전류 20[A]의 저항을 설정하는 경우에는, 충전율 40%에서 전류를 20[A]로 하고 잠시 경과한 후(예를 들면, 2분)의 전압(Vs)의 값과 OCV의 값의 차이를 20[A]의 값으로 나누어 산출하는 방법이 있다. 또한, 저항(R)은 전지가 열화됨에 따라 값이 커지기 때문에, 저항 테이블은, 전지의 열화에 따라 적절히 업데이트하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 건설 기계를 움직이고 있는 한가운데에서, 일정 전류, 일정 시간(예를 들면, 2분) 경과한 경우의 전압을 바탕으로, OCV와의 차이를 전류로 나눈 값(R)을 구한다. 또한, 도 4의 저항 테이블에 있어서 충전율과 전류에 해당하는 값을 r로 하고, 양자의 비(R/r)를 구한다. 그리고, 당해 R/r을 도 4의 테이블의 저항의 모두에 곱하여 저항 테이블을 업데이트하는 방법이 있다.

또한, 전지의 저항은 온도에 의해서도 변화되기 때문에, 도 4의 인자(因子)(충전율 및 전류)에 온도를 가해 저항 테이블을 설정해도 된다.

도 2로 돌아가, 전지 관리 유닛(11)과 건설 관리 유닛(12)은 통신선(13)으로 접속되어 있고, 각 관리 유닛(11, 12)에 기억된 정보(예를 들면, OCV 테이블, 저항 테이블)나 각 관리 유닛(11, 12)이 산출된 정보 등을 통신선(13)을 통하여 주고 받고 있다. 전지 관리 유닛(11)은, 또한 통신선(15)을 통하여 전지 모듈(10)과 접속되어 있고, 전지 모듈(10)과 전압, 온도, 전류 등의 정보를 주고 받는다. 전지 팩(18)의 전력은, 인버터(16)에 공급된다.

건기 관리 유닛(12)은, 본 실시형태에서는, 모드 전환 장치(19)로부터의 입력에 따른 제어 전력 모드의 전환과, 인버터 장치(16)의 제어에 의한 유압 펌프(6)의 제어와, 표시 장치(14)의 표시 제어를 주로 행한다. 또한, 건기 관리 유닛(12)에는, 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 유압 셔블의 제한 전력 및 동작 전압이 기억되어 있다.

도 5는 본 발명의 각 실시형태에 관련된 유압 셔블에 있어서의 제한 전력 모드 마다의 제한 전력[kWh] 및 최저 동작 전압[V]을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 건기 관리 유닛(12)에는 제한 전력 모드의 수가 기억되어 있다. 본 실시형태에서는, 2개의 제한 전력 모드(제 1 제한 전력 모드(34), 제 2 제한 전력 모드(35))가 존재한다. 제 1 제한 전력 모드(34)는, 유압 셔블을 풀 파워로 움직이게 하는 모드(풀 파워 모드)이며, 제 2 제한 전력 모드(35)는 전력 소비를 제한한 모드(이코노미 모드(전력 절약 모드))이다. 여기에서, 「제한 전력」이란, 이 이상의 전력을 내지 않는다는 전력의 상한값이며, 도 5의 예에서는 풀 파워 모드에서 50[kW], 에코 모드에서 30[kW]로 설정되어 있다. 또한, 「최저 동작 전압」이란, 이 이하의 전압에서는 인버터 장치(16)의 동작을 보장할 수 없다는 동작 전압의 하한값이며, 도 5의 예에서는 양쪽 모드 모두 170[V]로 설정되어 있다.

또한, 각 제한 전력 모드에 있어서의 제한 전력의 값은 설계자 등이 미리 정한 값을 이용해도 된다. 또한, 인버터 장치(16)나 모터(17)의 온도를 센서 등으로 검출하고, 당해 검출값에 따라 적절히 보정한 값을 제한 전력으로서 이용해도 된다. 이 경우의 보정의 방법으로서는, 예를 들면, 모터(17)의 온도가 외(外)기온보다 상대적으로 15℃ 높을 경우에, 디폴트의 설정 값에 비해 제한 전력을 10% 내린 값으로 하는 경우가 있다.

또한, 상기의 예에서는, 인버터 장치(16)의 동작 전압을 각 제한 전력 모드의 최저 동작 전압으로 설정하였으나, 당해 최저 동작 전압보다 큰 값이면 설계자들이 미리 정한 값을 동작 전압으로서 이용해도 된다. 예를 들면, 모터(17)의 정격 전압보다 10% 작은 값을 동작 전압으로서 이용해도 된다. 또한, 도 5의 예에서는, 각 제한 전력 모드로 공통의 값(170[V])을 이용하고 있으나, 제한 전력 모드 마다 다른 값을 동작 전압으로서 이용해도 된다. 또한, 도 5의 예에서는 제한 전력 모드가 2개의 예이지만, 모드 수를 3개 이상으로 해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

모드 전환 장치(19)는, 건기 관리 유닛(12)에 기억된 복수의 제한 전력 모드 중에서 1의 제한 전력 모드를 선택하기 위한 장치이며, 건기 관리 유닛(12)과 접속되어 있다. 건기 관리 유닛(12)에서는, 모드 전환 장치(19)를 통하여 오퍼레이터에게 선택된 제한 전력 모드가 선택되며, 당해 선택된 제한 전력 모드에 의거하여 유압 셔블의 구동이 제어된다. 또한, 건기 관리 유닛(12)이, 유압 셔블의 상태에 따라 제한 전력 모드를 자동적으로 선택하도록 구성한 경우(예를 들면, 제한 전력이 가장 작은 모드(본 실시형태에 있어서의 에코 모드) 밖에 선택할 수 없을 정도로 전지 팩(18)의 남은 전력량이 적을 때)에는, 모드 전환 장치(19)에 선택된 모드보다, 건기 관리 유닛(12)에 자동적으로 선택된 모드가 우선되는 경우가 있다.

표시 장치(14)는, 건기 관리 유닛(12)과 접속되어 있고, 건기 관리 유닛(12)으로부터의 입력값에 의거하여, 복수의 제한 전력 모드 마다의 전지 팩(18)의 남은 전력량과, 각 제한 전력 모드로 유압 셔블이 어느 정도 동안 가동할 수 있는지를 나타낸 남은 가동 시간(예를 들면, 뒤의 도 10 참조)을 표시한다. 표시 장치(14)의 화면상은, 전지 팩(18)의 남은 전력량과 유압 셔블의 남은 가동 시간을 표시하기 위한 표시부가 설치되어 있다(상세한 것은 후술한다).

도 6은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 건기 관리 유닛(12)에 있어서 실행되는 남은 전력량 산출 처리의 플로우 차트이다. 이 도면에 나타낸 플로우 차트는, 유압 셔블의 전원이 OFF에서 ON이 되었을 때에 개시된다. 먼저 처음에, 전지관리 유닛(11)으로부터 건기 관리 유닛(12)에 대하여, 전지 팩(18)의 사양 정보로서 OCV 테이블(도 3 참조) 및 저항 테이블(도 4 참조)을 입력하는 처리가 실행된다(단계(121)). 그리고, 전지 관리 유닛(11)은 전지 팩(18)의 충전율(충전 상태) 및 방전량을 산출하여 건기 관리 유닛(12)에 출력하는 처리를 실행하고, 건기 관리 유닛(12)은 당해 충전율을 입력하는 처리를 실행한다(단계(122)).

다음으로, 건기 관리 유닛(12)은, 전지 관리 유닛(11)으로부터 입력된 OCV 테이블, 저항 테이블 및 충전율에 의거하여, 그 때의 충전 상태에 있어서의 전지 팩(18)의 OCV와 저항값을 산출하는 처리를 실행한다(단계(123)).

다음으로, 건기 관리 유닛(12)은, 단계(123)에서 산출된 전지 팩(18)의 OCV 및 저항과, 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압(도 5 참조)에 의거하여, 제한 전력 모드 마다의 전지 팩(18)의 남은 전력량을 산출한다(단계(124)). 다음으로, 이 계산 예를 도 7에서 설명한다. 여기에서는, 먼저, 건기 관리 유닛(12)이, 복수의 제한 전력 모드 중에서 1의 제한 전력 모드를 유압 셔블의 상태(이하의 예에서는, 각 제한 전력 모드의 제한 전력과 전지 팩(18)의 전지 전압)에 따라 자동적으로 선택되는 경우에 있어서의 계산 예에 대하여 설명한다. 이하의 예에서는, 제한 전력 모드는, 제한 전력이 상대적으로 큰 제 1 제한 전력 모드가 만충전시에 선택되어 있고, 그 후, 전지 팩(18)의 전지 전압이 제 1 제한 전력 모드의 최저 동작 전압에 도달했을 때(전지 팩(18)의 방전량이 x1(후술)에 도달했을 때)에, 제한 전력이 상대적으로 작은 제 2 제한 전력 모드가 자동적으로 선택되는 것으로 한다.

도 7은 유압 셔블의 상태에 따라 제한 전력 모드가 자동적으로 선택될 경우의 남은 전력량의 계산 예의 설명도이다. 이 도면에 나타낸 세로축(41)은 전지 팩(18)의 전압[V]을 나타내고, 가로축(42)은 전지 팩(18)의 방전량[Ah](만충전 상태로부터의 방전량[Ah]의 적산값)을 나타낸다. 가로축(42) 상의 x0은 현재의 방전량을 나타낸다. 또한, 최저 동작 전압(43)은, 건기 관리 유닛(12)에 미리 기억되며, 제한 전력 모드 마다에 설정된 도 5의 값(170[V])이다. 이 도면에 있어서의 제 1 전지 전압 곡선(44)은, 제 1 제한 전력 모드(도 5의 풀 파워 모드에 대응)일 때의 전류로 전지 팩(18)을 방전했을 때의 커브를 나타낸다. 여기에서 말하는 제 1 제한 전력 모드일 때의 전류(I)는, 다음 식 (3)의 답으로서 구할 수 있다.

상기 식 (3)에 있어서, 단계(123)에 있어서 OCV 및 R이 산출되어 있고, 제한 전력은 도 5에 나타낸 바와 같이 미리 설정되어 있기 때문에, 상기 식 (3)은 I에 대한 2차 방정식이 된다. 그 때문에, 식 (3)으로부터는 2개의 I의 해(이하 I1로 한다)가 얻어지나, 여기에서는 2개의 해 중 작은 쪽(전류가 작은 쪽(즉, 미리 설정된 제한 전류 이하))을 선택한다. 여기에서, 다음으로 다음 식 (4)로 얻어지는 곡선이 전류(I1)를 흘려보냈을 때의 제 1 전지 전압 곡선(44)이 된다.

다음으로, 제 1 전지 전압 곡선(44)이 최저 동작 전압(43)에 도달하는 방전량(x)(x1로 한다)을 구한다. 이것은 다음 식 (5)를 풀음에 의해서 얻어진다.

이 때, 제 1 제한 전력 모드로 유압 셔블을 구동했을 때의 전지 팩(18)의 남은 전력량(E1)은, 현재의 방전량(x0)으로부터 방전량(x1)까지의 구간에 있어서, 식 (4)를 방전량(x)으로 적분한 값(영역(46)의 면적)으로서 얻어진다. 또한, 제 1 제한 전력 모드의 총 전력량(E01)(즉, 만충전의 상태로부터 x1까지 방전했을 때의 전력량의 합계)은 x＝0부터 x1까지의 구간에 있어서 식 (4)를 방전량(x)으로 적분한 값(영역(45)과 영역(46)의 면적의 합계)으로서 얻어진다. 또한, 총 전력량(E01)은, 유압 셔블의 기동시의 남은 전력량으로부터 산출해도 된다.

다음으로, 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량(E2)을 구한다. 이것은 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량(E1)과 동일하게 구한다. 처음에 식 (3)의 해(I2로 한다)를 구하고, 다음 식 (6)으로 전류(I2)를 흘려보냈을 때의 제 2 전지 전압 곡선(47)을 구한다. 다음으로, 제 2 전지 전압 곡선(47)이 최저 동작 전압(43)에 도달하는 방전량(x)(x2로 한다)을 구한다.

이것에 의해, 제 2 제한 전력 모드로 유압 셔블을 구동할 때의 전지 팩(18)의 총 전력량(E02)은, 방전량(x1)으로부터 방전량(x2)까지의 구간에 있어서, 식 (6)을 방전량(x)으로 적분한 값(영역(48)과 영역(49)의 면적의 합계)으로서 얻어진다. 또한, 제 2 제한 전력 모드로 유압 셔블을 구동할 때의 전지 팩(18)의 남은 전력량(E2)은, x1＞x0의 경우(즉, 제 1 제한 전력 모드가 선택되어 있는 경우)에는, 방전량 x1부터 x2까지의 구간에 있어서 식 (6)을 x로 적분한 값(영역(48)과 영역(49)의 면적의 합계)이 되고, x1＜x0의 경우(즉, 자동적으로 제 2 제한 전력 모드로 전환된 후)에는, 방전량 x0부터 x2까지의 구간에 있어서 식 (6)을 x로 적분한 값(영역(48)과 영역(49)의 면적의 합계)이 된다.

도 8은 각 제한 전력 모드에 있어서의 총 전력량(E01, E02) 및 남은 전력량(E1, E2)의 계산 결과를 나타낸 도면이다. 이 도면의 예에서는, 제 1 제한 전력 모드(81)와, 제 2 제한 전력 모드(82)의 2개의 정보로부터 구성된다. 그리고, 제 1 제한 전력 모드의 정보는, 총 전력량(83)과, 남은 전력량(84)으로 구성된다. 제 2 제한 전력 모드도 마찬가지로, 총 전력량과 남은 전력량으로부터 구성된다. 건기 관리 유닛(12)은, 이들의 계산 결과에 의거하여 각 제한 전력 모드의 남은 전력량 및 남은 가동 시간을 표시 장치(14)에 표시하기 위한 계산을 실행한다.

도 9는 전지 팩(18)의 전압에 따라 제한 전력 모드가 자동적으로 선택되는 경우에 있어서의 표시 장치(14)의 표시 화면을 나타낸 도면이다. 여기에서는, 전술한 바와 같이 각 제한 전력 모드의 제한 전력 및 전지 팩(18)의 전압을 기준으로 하여, 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 미리 정해진 순서로 선택되는 것으로 한다. 구체적으로는, 먼저, 전지 전압이 제 1 제한 전력 모드의 동작 전압(170[V])에 도달할 때까지의 동안에는 제 1 제한 전력 모드가 선택되며, 다음으로 제 2 제한 전력 모드가 선택되는 것으로 한다. 또한, 이 도면에 나타낸 표시 화면은, 선택 모드 표시부(100)와, 미터 표시부(90)와, 남은 전력량 표시부(96)와, 남은 가동 시간 표시부(97)를 구비하고 있다.

선택 모드 표시부(100)는, 건기 관리 유닛(12)에 의해 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드가 표시되는 부분이며, 도시한 예에서는 건기 관리 유닛(12)에 의해 풀 파워 모드(제 1 제한 전력 모드)가 선택되어 있다. 남은 전력량 표시부(96)는, 전지 팩(18)의 남은 전력량이 표시되는 부분이며, 상기의 순서로 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 선택된 경우에 있어서의 남은 전력량의 합계값이 표시된다. 또한, 도면 중의 예에서는 총 전력량에 대한 백분율[%]로 남은 전력량을 표시하고 있으나, 전력량[kWh]으로 표시해도 된다. 남은 가동 시간 표시부(97)는, 제한 전력 모드 마다에 정해진 평균 전력[W]으로 유압 셔블을 가동했을 때의 남은 가동 시간[h]이 표시되는 부분이며, 상기의 순서로 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 선택된 경우에 있어서의 남은 가동 시간의 합계값이 표시된다.

미터 표시부(90)는, 현재의 전지 팩(18)의 남은 전력량(92)을 시각적으로 표시하는 부분이며, 건기 관리 유닛(12)에 의해 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드(제 1 제한 전력 모드)의 남은 전력량을 나타낸 제 1 미터부(93)와, 건기 관리 유닛(12)에 의해 최후에 선택되는 제한 전력 모드(제 2 제한 전력 모드)의 남은 전력량을 나타낸 제 2 미터부(94)와, 지금까지의 소비 전력량을 나타낸 소비 미터부(91)로 구성되어 있다. 도시한 예에서는 소비 미터부(91)는 검게 나타내어져 있다.

본 실시형태에 있어서의 현재의 전지 팩(18)의 남은 전력량(92)은, 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량과 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량의 합계값이며, 하기 식 (7)에 의거하여 산출하고 있다.

또한, 도시한 예에 있어서, 제 1 미터부(93)와 제 2 미터부(94)의 경계 위치(95)가 되는 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량은 하기 식 (8)에 의거하여 산출하고 있다.

E02 : 제 2 제한 전력 모드의 총 전력량(Wh)

또한, 도시한 예에서는 남은 전력량을 미터 표시하였으나, 남은 가동 시간을 미터 표시해도 된다. 이 경우에는, 하기 식 (9-1)∼(9-3)에 의거하여 산출하면 되고, 제 1 미터부(93)와 제 2 미터부(94)의 경계 위치(95)가 되는 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량은 하기 식 (10-1)∼(10-3)에 의거하여 산출하면 된다. 여기에서, 남은 가동 시간을 산출할 때에 이용하는 「각 제한 전력 모드의 평균 전력량」은, 건설 기계 측에서의 가장 가까운 일정 시간의 값(예를 들면 5분), 미리 설정한 값, 또는 과거의 실적값을 이용해도 된다.

그런데, 본 실시형태에서는, 최후에 선택되는 제 2 미터부(91)의 상부에, 최초로 선택되는 제 1 미터부(93)를 연결하여 표시함으로써 2개의 모드의 남은 전력량을 합계하여 표시하고 있다. 이와 같이 미리 정해진 순서로 미터부를 연결하여 표시하면, 현재 및 앞으로 선택되는 제한 전력 모드와 남은 전력량의 관계를 용이하게 파악할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 2개의 제한 전력 모드가 설정되어 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 3개 이상의 제한 전력 모드가 설정되어 있는 경우에도 본 발명은 적용 가능하다. 이 경우에는, 건기 관리 유닛(12)에 의해 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드의 남은 전력량과, 당해 선택되어 있는 제한 전력 모드를 제외한 나머지의 제한 전력 모드 중 적어도 1개의 남은 전력량(예를 들면, 모든 제한 전력 모드 중에서 가장 제한 전력이 작은 것의 남은 전력량)을 표시하면 된다.

상기한 바와 같이 단계(124)에 있어서 각 제한 전력 모드의 남은 전력량(남은 가동 시간)을 산출하는 처리를 실행하면, 당해 산출 결과를 도 9와 같이 표시하기 위한 표시 신호를 표시 장치(14)에 출력하는 처리를 실행한다(단계(125)). 이것에 의해, 표시 장치(14)에는 도 9에 나타낸 바와 같이 남은 전력량(남은 가동 시간) 등이 표시된다. 단계(125)가 종료하면, 유압 셔블의 전원이 OFF로 전환되었는지 여부를 체크하는 처리를 실행하고(단계(126)), 전원이 ON이면 단계(122) 이후의 처리를 반복한다. 한편, 전원이 OFF이면 일련의 처리를 종료한다.

또한, 단계(126)는 건기 관리 유닛(12)으로 판정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 일련의 처리를 반복하는 주기로서, 소정의 설정값(예를 들면, 100[ms]나 1[s])을 사용해도 된다. 또한, 2바퀴째 이후의 처리에서는, 단계(124)에 있어서의 총 전력량의 산출 처리를 생략해도 된다. 또한, 단계(121)에서 OCV·저항 테이블을 일단 입력한 후에는, 당해 테이블을 건기 관리 유닛(12)의 기억 장치에 기억시켜 두고, 다음번의 전지 팩(18)의 교환까지는 단계(121)를 생략해도 된다.

이상과 같이 구성한 본 실시형태에 의하면, 현재 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드(제 2 제한 전력 모드)에 관련된 남은 전력량을 포함한 토털(total)의 남은 전력량이 표시 장치(14)에 표시되므로, 실질적인 남은 전력량을 확인하면서 작업을 진행시킬 수 있다. 또한, 전지 팩의 사양 정보(전지 전압 및 내부 저항)를 산출하기 위한 정보(OCV 테이블 및 저항 테이블)를 건기 관리 유닛(12)에 입력하는 처리(단계(121))가 일련의 남은 전력량 산출 처리의 안에 포함되어 있고, 건기 관리 유닛(12)에 일단 기억된 교환 전의 전지 팩의 사양 정보를 새로운 것으로 갱신하는 작업이 불필요해지므로, 전지 교환 작업을 간이하게 행할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 변형예로서, 모드 전환 장치(19)를 통하여 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 수동으로 전환되는 경우의 남은 전력량의 계산 예를 도 10에서 설명한다. 도 10은 모드 전환 장치(19)를 통하여 제한 전력 모드가 수동으로 선택되는 경우의 남은 전력량의 계산 예의 설명도이다. 이 경우에는, 방전량이 x1에 도달하기 전이더라도 제 2 제한 전력 모드를 임의로 선택할 수 있으므로, 2개의 제한 전력 모드의 남은 전력량을 개별적으로 산출하게 된다.

이 경우에 있어서의 제 1 제한 전력 모드로 유압 셔블을 구동할 때의 전지 팩(18)의 남은 전력량(E1)의 계산은 도 7을 이용하여 설명한 전술의 방법과 동일하며, 식 (4)로부터 제 1 전지 전압 곡선(44)을 구하고, 그것을 방전량(x)으로 적분한 값(영역(46)의 면적)으로부터 산출할 수 있다.

한편, 제 2 제한 전력 모드에 있어서는, 전술한 방법과 동일하게 식 (3)으로 전류(I2)를 구하고, 식 (6)으로 전류(I2)를 흘려보냈을 때의 제 2 전지 전압 곡선(47)을 구한다. 또한, 전지 전압이 최저 동작 전압(43)에 도달하는 방전량(x2)을 구한다. 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량(E2)은, 방전량(x0)에서 방전량(x2)까지의 구간에 있어서, 식 (6)을 방전량(x)으로 적분한 값(영역(46, 48, 49, 50)의 면적의 합계)으로서 얻어진다. 또한, 제 2 제한 전력 모드(2)의 총 전력량(E02)은, 식 (6)을 방전량(x)으로 0부터 x2까지 적분한 값(영역(45, 46, 48, 49, 50, 51)의 면적의 합계)이 된다.

도 11은 모드 전환 장치(19)로부터의 입력에 따라 제한 전력 모드가 수동으로 선택 가능한 경우에 있어서의 표시 장치(14)의 표시 화면을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 표시 화면은, 선택 모드 표시부(100)와, 남은 전력량 표시부(96A)와, 남은 가동 시간 표시부(97A)와, 제 1 미터 표시부(90A)와, 제 2 미터 표시부(90B)를 구비하고 있다.

남은 전력량 표시부(96A)와 남은 가동 시간 표시부(97A)는, 각 제한 전력 모드의 남은 전력량과 남은 가동 시간이 표시되는 부분이다. 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드에 관련된 남은 전력량 및 남은 가동 시간의 시인성을 향상시키는 관점으로부터, 현재 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드(에코 모드)에 관련된 남은 전력량 및 남은 가동 시간은 현재 선택되어 있는 것(파워 모드)에 관련된 남은 전력량 및 남은 가동 시간과 비교하여 시인하기 어렵게 해도 된다. 즉, 예를 들면, 도시한 예와 같이 망점 표시해도 되고, 반투명 표시해도 되며, 비표시해도 된다. 또한, 도시한 예에 있어서 오퍼레이터가 수동으로 에코 모드를 선택한 경우에는, 파워 모드가 망점 표시된다.

제 1 미터 표시부(90A)는, 건기 관리 유닛(12)에 의해 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드(제 1 제한 전력 모드)의 남은 전력량(92A)을 시각적으로 표시한 부분이며, 제 1 제한 전력 모드가 계속 선택되었을 때의 남은 전력량을 나타낸 미터부(93)와, 지금까지의 소비 전력량을 나타낸 소비 미터부(91A)로 구성되어 있다.

제 2 미터 표시부(90B)는, 건기 관리 유닛(12)에 의해 현재 선택되어 있는 것을 제외한 나머지의 제한 전력 모드(제 2 제한 전력 모드)의 남은 전력량(92B)을 시각적으로 표시한 부분이며, 제 2 제한 전력 모드가 계속 선택되었을 때의 남은 전력량을 나타낸 미터부(94)와, 지금까지의 소비 전력량을 나타낸 소비 미터부(91B)로 구성되어 있다.

이 경우의 예에 있어서의 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량(92A)은 하기 식 (11)에 의거하여 산출할 수 있고, 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량(92B)은 하기 식 (12)에 의거하여 산출할 수 있다.

또한, 도시한 예에서는 남은 전력량을 미터 표시하였으나, 이전의 경우와 동일하게, 남은 가동 시간을 미터 표시해도 된다. 이 경우의 예에 있어서의 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량(92A)은 하기 식 (13)에 의거하여 산출할 수 있고, 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량(92B)은 하기 식 (14)에 의거하여 산출할 수 있다.

W2 : 제 2 제한 전력 모드의 평균 전력(W)

상기한 바와 같이 단계(124)에 있어서 각 제한 전력 모드의 남은 전력량(남은 가동 시간)을 산출하는 처리를 실행하면, 당해 산출 결과를 도 11과 같이 표시하기 위한 표시 신호를 표시 장치(14)에 출력하는 처리를 실행한다(단계(125)). 이후의 처리는 이전에 설명한 경우와 동일하므로 생략한다.

이상과 같이 구성한 변형예에 의하면, 제한 전력 모드가 수동으로 전환 가능한 경우에 있어서, 현재 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드에 관련된 남은 전력량도 표시 장치(14)에 표시되므로, 당해 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드로 유압 셔블을 가동시킨 경우의 남은 전력량을 용이하게 파악할 수 있다. 이것에 의해, 실질적인 남은 전력량을 확인하면서 작업을 진행시킬 수 있음과 함께, 작업 내용 및 남은 전력량을 고려한 제한 전력 모드의 선택이 용이해진다. 또한, 건기 관리 유닛(12)의 정보를 갱신하는 수고가 경감되므로 전지 교환 작업도 용이하다.

다음으로, 본 실시형태의 다른 변형예로서, 모드 전환 장치(19)를 통하여 제 1 및 제 2 제한 전력 모드가 수동으로 전환되어지나, 제 1 제한 전력 모드가 선택되어 있는 경우에 전지 팩(18)의 전압이 동작 전압에 도달했을 때에 자동적으로 제 2 제한 전력 모드가 선택되는 경우(이하에 있어서 「제한 전력 모드가 반자동으로 선택되는 경우」로 약칭하는 경우가 있다)의 표시 예를 도 12에서 설명한다.

도 12는 제한 전력 모드가 반자동으로 선택되는 경우에 있어서의 표시 장치(14)의 표시 화면을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 표시 화면은, 제 1 미터 표시부(90)와, 제 2 미터 표시부(90B)와, 선택 모드 표시부(100)와, 남은 전력량 표시부(96A)와, 남은 가동 시간 표시부(97A)를 구비하고 있다.

제 1 미터 표시부(90)는, 도 9에서 나타낸 미터 표시부(90)와 동일한 것이다. 즉, 제 1 제한 전력 모드에서는 전지 전압이 동작 전압까지 저하하면 제 2 제한 전력 모드가 자동적으로 선택되는 사양으로 되어 있고, 제 1 및 제 2 제한 전력 모드에 의한 남은 전력량이 동시에 표시되어 있다. 또한, 도시한 예와 같이 남은 전력량으로 표시하는 경우, 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량은 상기 식 (7)을 이용 하면 되고, 가동 시간으로 표시하는 경우에는 상기 식 (9)를 이용하면 된다.

상기한 바와 같이 단계(124)에 있어서 각 제한 전력 모드의 남은 전력량(남은 가동 시간)을 산출하는 처리를 실행하면, 당해 산출 결과를 도 12와 같이 표시하기 위한 표시 신호를 표시 장치(14)에 출력하는 처리를 실행한다(단계(125)). 이후의 처리는 이전에 설명한 경우와 동일하므로 생략한다.

상기한 바와 같이 구성된 변형예에 의하면, 이전의 변형예의 효과에 더해, 전지 전압이 저하하여 최종적으로 자동적으로 선택되는 제한 전력 모드(제 2 제한 전력 모드)에 관련된 남은 전력량을 고려하는 것이 용이해지므로, 실질적인 남은 전력량을 고려하여 작업을 행할 수 있다.

또한, 상기 2개의 변형예에서는, 현재 선택되어 있는 제한 전력 모드의 미터 표시부와, 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드의 미터 표시부의 쌍방을 표시하는 사양으로 하였으나, 후자에 대한 전자의 시인성을 상대적으로 향상시키는 관점으로부터, 후자를 망점 표시하는 등 하여 시인성을 저하시키는 처리를 실행해도 된다(도 11에서 설명한 경우와 동일한 처리를 행할 수 있다). 또한, 후자를 비표시로 하는 경우에는, 현재 선택되어 있지 않은 제한 전력 모드의 남은 전력량을 미터 표시할 것인지의 여부를 전환하기 위한 표시 전환 장치를 건기 관리 유닛(12)에 별도 접속하고, 당해 전환 장치를 통하여 표시/비표시를 적절히 전환하도록 해도 된다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는 남은 전력량을 전지 관리 유닛(11)으로 산출한다는 점에서 이전의 실시형태와 다르다.

도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전지 관리 유닛(11)에 있어서 실행되는 남은 전력량 산출 처리의 플로우 차트이다. 이 도면에 나타낸 플로우 차트는, 유압 셔블의 전원이 OFF에서 ON이 되었을 때에 개시된다. 먼저 처음으로, 건기 관리 유닛(12)으로부터 전지 관리 유닛(11)에 대하여, 각 제한 전력 모드의 제한 전력값 및 동작 전압값(도 5 참조)을 입력하는 처리가 실행된다(단계(21)). 또한, 모터 온도, 인버터 온도 또는 외기온에 의해 제한 전력이 변화하지 않는 시스템의 경우에는, 공장 출하시 또는 전지 교환시만으로 단계(21)를 행해도 된다.

다음으로, 전지 관리 유닛(11)은, 전지 팩(18)의 충전율을 산출하는 처리를 실행하고(단계(22)), 또한, 당해 충전율, OCV 테이블 및 저항 테이블에 의거하여, 그 때의 충전 상태에 있어서의 전지 팩(18)의 OCV와 저항값을 산출하는 처리를 실행한다(단계(23)).

다음으로, 전지 관리 유닛(11)은, 단계(23)에서 산출된 전지 팩(18)의 OCV 및 저항과, 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압에 의거하여 제한 전력 모드 마다의 전지 팩(18)의 남은 전력량을 산출한다(단계(24)). 산출 방법의 상세에 대해서는, 이전의 실시형태와 동일하므로 생략한다.

단계(24)에 있어서 각 제한 전력 모드의 남은 전력량(남은 가동 시간)을 산출하는 처리를 실행하면, 당해 산출 결과를 건기 관리 유닛(12)에 출력한다(단계(25)). 이 경우에는, 예를 들면 도 8에 나타낸 형식으로 단계(24)의 산출 결과를 출력하는 방법이 있다. 전지 관리 유닛(11)으로부터 산출 결과의 입력을 받은 건기 관리 유닛(12)은, 당해 산출 결과를 표시하기 위한 표시 신호를 표시 장치(14)에 출력하는 처리를 실행한다. 이 처리의 상세한 것은, 이전의 실시형태에서 설명한 단계(125)와 동일하므로 생략한다. 이것에 의해, 표시 장치(14)에 남은 전력량(또는 남은 가동 시간) 등이 표시된다.

단계(25) 및 건기 관리 유닛(12)에 의한 표시가 종료하면, 유압 셔블의 전원이 OFF로 전환되었는지의 여부를 체크하는 처리를 실행하고(단계(26)), 전원이 ON이면 단계(22) 이후의 처리를 반복한다. 한편, 전원이 OFF이면 일련의 처리를 종료한다.

이와 같이, 전지 관리 유닛(11)으로 남은 전력량을 산출하더라도 전지 팩(18)의 남은 전력량(또는 남은 가동 시간)을 표시할 수 있으므로, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 소위 배터리 셔블의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이것에만 한정되지 않고 축전지의 전력을 동력으로 변환하는 시스템을 구비하는 건설 기계이면 적용 가능하다. 이 종류의 건설 기계로서는, 예를 들면, 축전지로부터의 전력으로 주행용의 전동기를 구동하는 휠 로더 및 덤프 트럭 등이 있다. 또한, 전동식의 건설 기계에 한정되지 않고, 엔진 및 발전 전동기로 전동 액추에이터를 구동하는 하이브리드식의 건설 기계에도 적용 가능하다.

6: 유압 펌프 10: 전지 모듈
11: 전지 관리 유닛 12: 건기 관리 유닛
14: 표시 장치 16: 인버터 장치
17: 모터 18: 전지 팩
19: 모드 전환 장치 61: 전지 개방 전압
62: 충전율 71: 충전율
72: 전류 73: 저항
90: 미터 표시부 92: 남은 전력량
93: 제 1 제한 전력 모드의 남은 전력량
94: 제 2 제한 전력 모드의 남은 전력량 96: 남은 전력량 표시부
97: 남은 가동 시간 표시부 100: 선택 모드 표시부

Claims

축전지의 전력을 동력으로 변환하는 건설 기계에 있어서,
상기 축전지의 충방전을 감시하기 위한 것이며, 상기 축전지의 사양 정보를 기억하고 있고, 또한 상기 축전지의 충전 상태를 산출하는 전지 제어부와,
축전지의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 상기 건설 기계를 제어하기 위한 것이며, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압, 또한 상기 전지 제어부로부터 입력되는 상기 사양 정보 및 상기 충전 상태에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 축전지의 남은 전력량을 산출하는 주 제어부와,
당해 주 제어부에서 산출된 상기 남은 전력량에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량을 표시하기 위한 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
축전지의 전력을 동력으로 변환하는 건설 기계에 있어서,
축전지의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 상기 건설 기계를 제어하기 위한 것이며, 당해 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압을 기억한 주 제어부와,
상기 축전지의 충방전을 감시하기 위한 것이며, 상기 축전지의 충전 상태를 산출하고, 당해 충전 상태, 상기 축전지의 사양 정보, 또한 상기 주 제어부로부터 입력되는 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 제한 전력 및 상기 동작 전압 에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 축전지의 남은 전력량을 산출하는 전지 제어부와,
상기 주 제어부에서 산출된 상기 남은 전력량에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량을 표시하기 위한 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 건설 기계에 있어서,
상기 복수의 제한 전력 모드 중에서 1의 제한 전력 모드를 선택하기 위한 모드 전환 장치를 더 구비하고,
상기 표시 장치에는, 상기 모드 전환 장치에 의해 선택되어 있는 제한 전력 모드의 남은 전력량과, 당해 선택되어 있는 제한 전력 모드를 제외한 나머지의 제한 전력 모드 중 적어도 1개의 남은 전력량이 표시되는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 건설 기계에 있어서,
상기 주 제어부는, 상기 복수의 제한 전력 모드 중에서 1의 제한 전력 모드를 상기 건설 기계의 상태에 따라 선택하고,
상기 표시 장치에는, 상기 주 제어부에 의해 선택되어 있는 제한 전력 모드의 남은 전력량과, 당해 선택되어 있는 제한 전력 모드를 제외한 나머지의 제한 전력 모드 중 적어도 1개의 남은 전력량이 표시되는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제 4항에 기재된 건설 기계에 있어서,
상기 주 제어부는, 미리 정해진 순번을 따라 상기 제한 전력 모드를 선택하고,
상기 표시 장치에는, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량이 상기 순번으로 연결되어 표시되는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제 1항에 기재된 건설 기계에 있어서,
상기 주 제어부는, 상기 남은 전력량에 의거하여 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 건설 기계의 남은 가동 시간을 산출하고,
상기 표시 장치는, 상기 주 제어부에서 산출된 상기 남은 가동 시간에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 건설 기계의 남은 가동 시간을 표시하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제 2항에 기재된 건설 기계에 있어서,
상기 전지 제어부는, 상기 남은 전력량에 의거하여 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 건설 기계의 남은 가동 시간을 산출하고,
상기 표시 장치는, 상기 전지 제어부에서 산출된 상기 남은 가동 시간에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 건설 기계의 남은 가동 시간을 표시하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
축전지의 전력을 동력으로 변환하는 건설 기계에 있어서,
상기 축전지의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 상기 건설 기계를 제어하는 것이며, 상기 축전지의 사양 정보 및 충전 상태, 또한 상기 복수의 제한 전력 모드 마다에 정해진 제한 전력 및 동작 전압에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 축전지의 남은 전력량을 산출하는 제어부와,
당해 제어부에서 산출된 상기 남은 전력량에 의거하여, 그 때에 선택되어 있는 제한 전력 모드의 남은 전력량과, 당해 선택되어 있는 제한 전력 모드를 제외한 나머지의 제한 전력 모드 중 적어도 1개의 남은 전력량을 표시하기 위한 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
축전지 및 당해 축전지의 충방전을 감시하기 위한 전지 제어부를 가지는 전지 팩과, 상기 축전지의 출력을 제한하기 위해 정해진 복수의 제한 전력 모드에 의거하여 건설 기계를 제어하기 위한 주 제어부를 구비하는 건설 기계의 전지 팩에 있어서,
당해 전지 제어부는,
상기 축전지의 충전 상태를 산출하는 처리와,
당해 산출된 충전 상태, 상기 축전지의 사양 정보, 또한 상기 주 제어부로부터 입력되는 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 제한 전력 및 동작 전압에 의거하여, 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 상기 축전지의 남은 전력량을 산출하는 처리와,
당해 산출된 상기 복수의 제한 전력 모드 마다의 남은 전력량을 상기 주 제어부에 출력하는 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전지 팩.