WO2012081620A1 - ショベル - Google Patents

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WO2012081620A1
WO2012081620A1 PCT/JP2011/078913 JP2011078913W WO2012081620A1 WO 2012081620 A1 WO2012081620 A1 WO 2012081620A1 JP 2011078913 W JP2011078913 W JP 2011078913W WO 2012081620 A1 WO2012081620 A1 WO 2012081620A1
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temperature
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battery
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English (en)
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世鵬 李
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住友重機械工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an excavator that drives an electric working element with electric power from a capacitor.
  • An excavator having an electric work element such as a turning mechanism driven by an electric motor is provided with a power storage device having a capacitor for supplying electric power for driving the electric work element. Since the power storage device is generally housed in a small casing, the temperature of the power storage device itself rises due to heat from the surroundings and heat generated by charging and discharging of the power storage device.
  • the temperature of the storage battery rises, the deterioration of the storage battery will increase and the life of the storage battery will be shortened. Further, when the battery is deteriorated, the storage capacity is decreased, and the rate of decrease of the charging rate (SOC) is increased. In this case, the amount of electricity stored in the capacitor decreases in a short time, and the necessary power cannot be supplied to the electric working element.
  • SOC rate of decrease of the charging rate
  • the assist motor In the case of a hybrid excavator, the assist motor is driven by the electric power from the battery to perform engine assist. For this reason, when the battery deteriorates, the assist motor is often driven with a low charging rate (SOC). In such a case, when the charging rate (SOC) is low, it may be controlled not to supply electric power from the battery, and the usage rate of the assist motor will decrease. As a result, since the assist motor cannot be driven, the usage rate of the engine increases compared to the normal time, and the fuel consumption of the engine increases.
  • SOC charging rate
  • a cooling device such as a cooling pump in the vicinity of the condenser.
  • a cooling device such as a cooling pump is electrically driven, and can be driven by supplying power to the cooling device during operation of the shovel to cool the battery.
  • the cooling device cannot be driven.
  • the excavator is often exposed to a high-temperature atmosphere outdoors, and the part where the power storage device is provided is exposed to direct sunlight, and the power storage device is often heated. That is, even when the shovel is stopped, there is a risk that the temperature of the battery rises due to the heat from the surroundings and the deterioration is accelerated.
  • a 24V battery storage battery
  • a solar battery and a storage battery in combination.
  • the power from the above-described battery may be used during warm-up, in addition to driving the always-operating electrical components.
  • a lower traveling body an upper revolving body that is rotatably disposed on the lower traveling body, an electric drive unit that is disposed on the upper revolving body and is temperature-controlled during operation,
  • a battery that is arranged in the upper swing body and that supplies power to an always-on electric load that is always operated except for the electric drive unit, a photovoltaic power generation panel that is disposed in the upper swing body, and an upper swing body,
  • a solar power generation unit that includes a solar power storage unit that stores power generated by the solar power generation panel; and a voltage detector that detects an output voltage of the solar power storage unit; the solar power generation device and the battery;
  • a temperature control device connected to the temperature detector, a temperature detector for detecting the temperature of the electric drive unit, and a power source for connecting the temperature control device and the photovoltaic power generation device based on a temperature detection value of the temperature detector
  • a first switch for opening and closing the line, and the temperature detector Based on the degree detection value, shovel having a first two switches to
  • the temperature control unit when it is necessary to adjust the temperature of the electric drive unit that is temperature-controlled during operation, the temperature control unit is driven by the electric power from the photovoltaic power generator to adjust the temperature of the electric drive unit. And when it is not necessary to adjust the temperature of an electric drive part, the electric power from a solar power generation device can be supplied and charged to a battery. In addition, when the temperature of the electric drive unit is necessary, but the amount of power stored in the photovoltaic power generation device is small, the temperature control device can be driven by the power from the battery to adjust the temperature of the electric drive unit.
  • FIG. 1 is a side view showing a hybrid excavator as an example of an excavator to which the present invention is applied.
  • the upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the hybrid excavator via the swing mechanism 2.
  • a boom 4 as an attachment is attached to the upper swing body 3.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively.
  • the upper swing body 3 is provided with a cabin 10 and is mounted with a power source such as an engine. Thus, the cabin and attachment are configured as a part of the upper swing body 3.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system of the hybrid excavator according to one embodiment of the present invention.
  • the mechanical power system is indicated by a double line
  • the high-pressure hydraulic line is indicated by a solid line
  • the pilot line is indicated by a broken line
  • the electric drive / control system is indicated by a solid line.
  • the engine 11 as a mechanical drive unit and the motor generator 12 as an assist drive unit are connected to two input shafts of a transmission 13, respectively.
  • a main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the transmission 13 as hydraulic pumps.
  • a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16.
  • the control valve 17 is a control device that controls the hydraulic system in the hybrid excavator.
  • the hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 are connected to the control valve 17 via a high pressure hydraulic line.
  • the motor generator 12 is connected to a power storage system 120 including a capacitor as a battery via an inverter 18A.
  • the electric storage system 120 is connected to a turning electric motor 21 as an electric work element via an inverter 20.
  • a resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning transmission 24 are connected to the rotating shaft 21 ⁇ / b> A of the turning electric motor 21.
  • An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25.
  • the turning electric motor 21, the inverter 20, the resolver 22, the mechanical brake 23, and the turning transmission 24 constitute a load drive system.
  • the operating device 26 includes a lever 26A, a lever 26B, and a pedal 26C.
  • the lever 26A, the lever 26B, and the pedal 26C are connected to the control valve 17 and the pressure sensor 29 via hydraulic lines 27 and 28, respectively.
  • the pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that performs drive control of the electric system.
  • a boom regeneration motor 300 (also referred to as a motor generator 300) for obtaining boom regeneration power is connected to the power storage system 120 via an inverter 18C.
  • the motor generator 300 is driven by a hydraulic motor 310 that is driven by hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7.
  • the motor generator 300 converts the potential energy of the boom 4 into electrical energy by using the pressure of hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 when the boom 4 is lowered according to gravity.
  • the hydraulic motor 310 and the motor generator 300 are illustrated at positions separated from each other. However, in practice, the rotating shaft of the motor generator 300 is mechanically aligned with the rotating shaft of the hydraulic motor 310. It is connected to the.
  • the hydraulic motor 310 is configured to be rotated by hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 when the boom 4 is lowered, and converts energy when the boom 4 is lowered according to gravity into rotational force. It is provided for.
  • the hydraulic motor 310 is provided in a hydraulic pipe 7 ⁇ / b> A between the control valve 17 and the boom cylinder 7 and can be attached to an appropriate place in the upper swing body 3.
  • the electric power generated by the motor generator 300 is supplied as regenerative power to the power storage system 120 via the inverter 18C.
  • the motor generator 300 and the inverter 18C constitute a boom regeneration system.
  • a boom angle sensor 7B for detecting the angle of the boom 4 is attached to the support shaft of the boom 4.
  • the boom angle sensor 7B supplies the detected boom angle ⁇ B to the controller 30.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the power storage system 120.
  • Power storage system 120 includes a capacitor 19 as a power storage device, a step-up / down converter 100, and a DC bus 110.
  • the DC bus 110 serving as the second capacitor controls the power transfer between the capacitor 19 serving as the first capacitor, the motor generator 12, and the turning motor 21.
  • the capacitor 19 is provided with a capacitor voltage detector 112 for detecting a capacitor voltage value and a capacitor current detector 113 for detecting a capacitor current value.
  • the capacitor voltage value and the capacitor current value detected by the capacitor voltage detection unit 112 and the capacitor current detection unit 113 are supplied to the controller 30.
  • the step-up / step-down converter 100 is configured to switch between the step-up operation and the step-down operation so that the DC bus voltage value falls within a certain range according to the operation state of the motor generator 12, the motor generator 300, and the turning motor 21. I do.
  • the DC bus 110 is disposed between the inverters 18 ⁇ / b> A, 18 ⁇ / b> C, and 20 and the buck-boost converter 100, and power between the capacitor 19, the motor generator 12, the motor generator 300, and the turning motor 21. Give and receive.
  • the capacitor 19 has been described as an example.
  • a secondary battery that can be charged and discharged such as a lithium ion battery, or another type of power source that can exchange power is used as a capacitor. Also good.
  • the controller 30 is a control device as a main control unit that performs drive control of the hybrid excavator.
  • the controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory.
  • arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory.
  • CPU Central Processing Unit
  • the controller 30 converts the signal supplied from the pressure sensor 29 into a speed command, and performs drive control of the turning electric motor 21.
  • the signal supplied from the pressure sensor 29 corresponds to a signal indicating an operation amount when the operation device 26 is operated to turn the turning mechanism 2.
  • the controller 30 performs operation control of the motor generator 12 (switching between electric (assist) operation or power generation operation) and charge / discharge control of the capacitor 19 by drivingly controlling the buck-boost converter 100 as a buck-boost controller. Do.
  • the controller 30 is a step-up / down converter based on the charged state of the capacitor 19, the operating state of the motor generator 12 (electric (assist) operation or generating operation), and the operating state of the turning motor 21 (power running operation or regenerative operation). Switching control between 100 step-up operations and step-down operations is performed, and thereby charge / discharge control of the capacitor 19 is performed.
  • Switching control between the step-up / step-down operation of the buck-boost converter 100 is performed by the DC bus voltage value detected by the DC bus voltage detection unit 111, the capacitor voltage value detected by the capacitor voltage detection unit 112, and the capacitor current detection unit 113. This is performed based on the detected capacitor current value.
  • the electric power generated by the motor generator 12 which is an assist motor is supplied to the DC bus 110 of the power storage system 120 via the inverter 18A, and is supplied to the capacitor 19 via the step-up / down converter 100.
  • the regenerative power generated by the regenerative operation of the turning electric motor 21 is supplied to the DC bus 110 of the power storage system 120 via the inverter 20 and supplied to the capacitor 19 via the step-up / down converter 100.
  • the electric power generated by the motor generator 300 for boom regeneration is supplied to the DC bus 110 of the power storage system 120 via the inverter 18C, and is supplied to the capacitor 19 via the step-up / down converter 100.
  • Rotational speed (angular velocity ⁇ ) of the turning electric motor 21 is detected by the resolver 22. Further, the angle of the boom 4 (boom angle ⁇ B) is detected by a boom angle sensor 7B such as a rotary encoder provided on the support shaft of the boom 4.
  • a cooling fan is provided as a cooling device for cooling the capacitor 19 described above.
  • the cooling fan is driven by electric power generated by the solar power generation device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a drive system of the cooling device.
  • the cooling fan is an example of a temperature control device that controls the temperature of the electric drive unit.
  • the capacitor 19 as the main power storage device is accommodated in a power storage device box 50 mounted on the upper swing body 3.
  • a cooling fan 52 for cooling the capacitor 19 is attached to the power storage device box 50 and cools the capacitor 19 by introducing outside air into the power storage device box 50.
  • a temperature detection sensor 54 is provided in the power storage device box 50 as a temperature detector. The temperature detection sensor 54 detects the temperature in the power storage device box 50 and supplies the temperature detection value to the controller 30.
  • a solar power generation device 60 As a device for supplying power to the cooling fan 52, a solar power generation device 60 is provided.
  • the solar power generation device 60 includes a solar battery panel 62 and a solar battery capacitor 64 as a solar power storage unit that stores electric power generated by the solar battery panel 62.
  • the electric power generated by the solar cell panel 62 by receiving sunlight is accumulated in the solar cell capacitor 64, and the power is supplied from the solar cell capacitor 64 to the cooling fan 52.
  • the solar battery capacitor 64 is provided with a voltmeter 66 as a voltage detector. The voltmeter 66 detects the voltage across the terminals of the solar battery capacitor 64.
  • an electric load 70 is always provided in addition to the electric drive element including the electric work element and electric parts for electrically driving the electric work element.
  • the electric load 70 is always supplied with electric power even when the excavator is not operating, that is, even when the engine is not rotating and the inverter and converter are not activated.
  • An electric load for example, a communication device, a lighting device, a memory data holding device, or the like.
  • the electric load 70 is always supplied with power from the battery 72 as a dedicated power storage device, and the electric load 70 can always operate even when the excavator is stopped.
  • the electrical components for electrically driving the electric working element include a CPU of the controller, an inverter and converter that exchange power, a capacitor, a battery, and the like.
  • a solar cell power line 80 extends from the solar power generation device 60.
  • the solar cell power line 80 is branched into a cooling fan power line 82 and a battery power line 84.
  • the cooling fan power supply line 82 is connected to the cooling fan 52, and supplies the power from the solar battery capacitor 64 to the cooling fan 52 via the solar battery power supply line 80 and the cooling fan power supply line 82, thereby driving the cooling fan 52. can do.
  • the battery power line 84 is always connected to the battery 72 for the electric load 70, and the power from the solar battery capacitor 64 is supplied to the battery 72 via the solar battery power line 80 and the battery power line 84 and stored. can do.
  • cooling fan power supply line 82 and the battery power supply line 84 are connected at a branch point, power is supplied from the battery 72 to the cooling fan 52 via the battery power supply line 84 and the cooling fan power supply line 82, and the cooling fan 52. Can be driven.
  • the cooling fan power supply line 82 is provided with a first switch 90 made of, for example, an electromagnetic open / close switch, and the first switch 90 controls power supply to the cooling fan 52.
  • the battery power line 84 is provided with a second switch 92 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the second switch 92 controls power supply to the battery 72.
  • the solar cell power supply line 80 is provided with a third switch 94 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the third switch 94 controls the power supply from the solar cell battery 64 of the photovoltaic power generator 60. .
  • the first and second switches 90 and 92 are controlled to open and close by a signal from the controller 30.
  • the third switch 94 is controlled to open and close based on a voltage detection value from a voltmeter 66 provided in the solar battery capacitor 64.
  • the voltage detection value from the voltmeter 66 may be supplied to the controller 30, and the controller 30 may perform opening / closing control of the third switch 94.
  • FIG. 5 is a flowchart of the cooling fan drive control process.
  • the temperature detection sensor 54 detects the temperature Tc in the power storage device box 50.
  • Tc ⁇ Tlmt a predetermined temperature Tlmt
  • step S3 the normal mode is set, and as shown in FIG. 6, the second and third switches 92 and 94 are closed (ON), and the first switch 90 is opened (OFF). That is, when the temperature Tc in the capacitor box is low, the temperature of the capacitor 19 is also low, and there is no need to cool the capacitor box. Therefore, the first switch 90 is opened (OFF) to shut off the cooling fan power line 82 and the cooling fan 52 Do not operate.
  • the second and third switches 92 and 94 are closed (ON).
  • step S4 it is determined whether or not the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is higher than a preset voltage Vlmt. That is, it is determined whether or not the storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 exceeds a predetermined storage rate. Note that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is a voltage detected by the voltmeter 66.
  • step S4 when it is determined that voltage Vs of solar battery capacitor 64 is higher than preset voltage Vlmt (that is, it is determined that the storage rate (SOC) of solar cell capacitor 64 exceeds a predetermined storage rate). Then, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the first condenser cooling mode is set, and as shown in FIG. 7, the first and third switches 90 and 94 are closed (ON), and the second switch 92 is opened (OFF). . That is, by closing (ON) the first and third switches 90 and 94, the electric power of the solar battery capacitor 64 is supplied to the cooling fan 52 via the solar battery power line 80 and the cooling fan power line 82, The cooling fan 52 can be operated to cool the capacitor 19. At this time, since the second switch 92 is open (OFF), no power is supplied to the battery 72, and all the power of the solar battery capacitor 64 is used to drive the cooling fan 52.
  • step S4 when it is determined in step S4 that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the preset voltage Vlmt (that is, the power storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the predetermined power storage rate. If it is determined that there is, the process proceeds to step S6.
  • step S6 the second capacitor cooling mode is set, and as shown in FIG. 8, the first and second switches 90 and 92 are closed (ON), and the third switch 94 is opened (OFF). . That is, when the third switch 94 is opened (OFF), power is not supplied from the solar battery capacitor 64.
  • the cooling fan 52 is driven to cool the capacitor 19.
  • the cooling fan 52 can be driven by the electric power from the battery 72. Therefore, even when the excavator is in a place where sunlight is not sufficient, the capacitor 19 Can be cooled.
  • FIG. 9 is a plan view of the hybrid excavator described above, and hatched areas are provided where the solar cell panel 62 can be attached.
  • the solar cell panel 62 can be mounted on the upper surface (outside the ceiling) 10-1 of the cabin 10, the upper surface 3-1 (engine hood) of the counterweight of the upper swing body 3, the upper surface 4-1 of the boom 4, etc. It is.
  • the area of the upper surface 10-1 of the cabin 10 is 1.7 m 2 , for example, and the upper surface 3-1 of the counterweight of the upper-part turning body is 4.4 m 2 , for example.
  • the area of 1 is, for example, 0.8 m 2 .
  • the area where the solar cell panel 62 can be attached is 6.9 m 2 .
  • in order to obtain a 1kW of power current of the solar cell panel is said to require an area of about 7m 2. Therefore, assuming that the solar cell panel is attached to the entire area (6.9 m 2 ), about 1 kW of power can be obtained.
  • the annual power generation amount is equivalent to 1000 hours of clear sky
  • the annual power generation amount is about 1000 kWh. That is, when the solar cell panel 62 is attached to the place shown in FIG. 9 to generate power, it is possible to expect a power generation amount of about 1000 kWh in one year.
  • the power consumption of the cooling fan 52 is 36 W, for example, when the annual operating rate is 1000 hours, the annual power consumption is 36 kWh. This is far less than the annual power generation amount of 1000 kWh of the solar cell panel, and it can be seen that the power amount supplied to the cooling fan 52 can be sufficiently covered by the power generation amount of the solar cell panel.
  • the cooling fan 52 that ventilates the power storage device box 50 is used as the cooling device, but other cooling devices can also be used. If power consumption can be covered, for example, a heat exchanger using a refrigerant or an electronic cooling element such as a Peltier element can be used for cooling the capacitor 19. Further, even with an area of 1.7 m 2 on the upper surface of the cabin 10, an annual electric energy of about 250 kWh can be obtained. Similarly, an annual electric energy of about 640 kWh can be obtained even with an area of 4.4 m 2 on the upper surface of the counterweight 3-1. For this reason, by arranging the solar cell panel on at least one of the upper surface of the cabin 10 or the upper surface of the counterweight 3-1, electric energy necessary for cooling the power storage unit can be obtained.
  • the electric drive unit includes the controller 30, the inverters 18A, 18C, and 20, the buck-boost converter 100, the capacitor 19, the turning electric motor 21, the motor generator 12, and the like.
  • the cooling device is an example of a temperature control device that controls the temperature of the electric drive unit.
  • FIG. 10 is an overall configuration diagram of the cooling device.
  • the cooling device includes a tank 200, a pump 201, a pump motor 202, a radiator 203, and a water temperature gauge 204 (temperature detection means). Cooling water (refrigerant) in the cooling device is stored in the tank 200 and is sent to the radiator 203 by a pump 201 driven by a pump motor 202. The cooling water cooled by the radiator 203 is sent to the inverters 18A, 18C, 20, the step-up / down converter 100, the capacitor 19 and the like via the controller 30 by piping. The cooling water is further returned to the tank 200 via the turning electric motor 21, the motor generator 12, and the transmission 13. The water temperature gauge 204 detects the temperature of the cooling water sent from the radiator 203 and sends information related to the detected temperature to the controller 30.
  • the water temperature gauge 204 detects the temperature of the cooling water sent from the radiator 203 and sends information related to the detected temperature to the controller 30.
  • the cooling water piping to the controller 30 is directly connected to the radiator 203. Thereby, since the cooling performance with respect to CPU in the controller 30 can be ensured, the reliability of the shovel is ensured.
  • piping is connected so that the cooling water used for cooling the controller 30 is used for cooling the inverters 18 ⁇ / b> A, 18 ⁇ / b> C, 20, the step-up / down converter 100, etc., but the piping from the radiator 203 is connected to the controller 30.
  • the inverters 18A, 18C, 20 and the buck-boost converter 100 may be connected in parallel.
  • the controller 30, the inverters 18A, 18C, 20, the buck-boost converter 100, the capacitor 19, the turning electric motor 21, and the motor generator 12 are not all liquid-cooled, and some electric drive units are air-cooled by a fan. good.
  • the fan can be driven by the electric power supplied from the battery 72 or the solar battery capacitor 64.
  • the pump motor 202 is driven by the electric power from the solar battery capacitor 64 or the electric power from the battery 72, and the excavator is stopped (the engine 11 is stopped). Also cool the electric drive.
  • FIG. 11 is a block diagram of the drive system of the pump motor. Similar to the first embodiment, a solar cell power supply line 80 extends from the solar power generation device 60. The solar cell power supply line 80 branches into a pump motor power supply line 86 and a battery power supply line 84. The pump motor power line 86 is connected to the pump motor 202, and supplies power from the solar battery capacitor 64 to the pump motor 202 via the solar battery power line 80 and the pump motor power line 86 to drive the pump 201. be able to.
  • the battery power line 84 is always connected to the battery 72 for the electric load 70, and the power from the solar battery capacitor 64 is supplied to the battery 72 via the solar battery power line 80 and the battery power line 84 and stored. can do.
  • the pump motor power line 86 and the battery power line 84 are connected at a branch point, power is supplied from the battery 72 to the pump motor 202 via the battery power line 84 and the pump motor power line 86 so that the pump 201 is Can be driven.
  • the cooling fan 52 shown in FIG. 4 can be further arranged as a cooling fan for the radiator 203, and the cooling fan can be driven by the electric power supplied from the battery 72 or the solar battery capacitor 64.
  • the pump motor power supply line 86 is provided with a first switch 90 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the first switch 90 controls power supply to the pump motor 202.
  • the battery power line 84 is provided with a second switch 92 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the second switch 92 controls power supply to the battery 72.
  • the solar cell power supply line 80 is provided with a third switch 94 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the third switch 94 controls the power supply from the solar cell battery 64 of the photovoltaic power generator 60. .
  • the first and second switches 90 and 92 are controlled to open and close by a signal from the controller 30.
  • the third switch 94 is controlled to open and close based on a voltage detection value from a voltmeter 66 provided in the solar battery capacitor 64.
  • the voltage detection value from the voltmeter 66 may be supplied to the controller 30, and the controller 30 may perform opening / closing control of the third switch 94.
  • FIG. 12 is a flowchart of the pump drive control process.
  • the temperature detection sensor 56 detects the temperature Te of the electric drive unit.
  • the temperature detection sensor 56 is a temperature sensor provided in the controller 30, the inverters 18 ⁇ / b> A, 18 ⁇ / b> C, 20, the buck-boost converter 100, the capacitor 19, the turning electric motor 21, the motor generator 12, and the like.
  • step S12 it is determined whether or not the temperature Te of the electric drive unit is higher than a predetermined temperature Tlmt. When the temperature Te of the electric drive unit is equal to or lower than a predetermined temperature Tlmt (Te ⁇ Tlmt), the process proceeds to step S13.
  • step S13 the normal mode is set, and as shown in FIG. 13, the second and third switches 92 and 94 are closed (ON), and the first switch 90 is opened (OFF). That is, when the temperature Te of the electric drive unit is low, the temperature of the electric drive unit is also low, and there is no need to cool down. Therefore, the first switch 90 is opened (OFF), the pump motor power line 86 is shut off, and the pump motor 202 is not activated.
  • the second and third switches 92 and 94 are closed (ON).
  • step S14 it is determined whether or not the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is higher than a preset voltage Vlmt. That is, it is determined whether or not the storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 exceeds a predetermined storage rate. Note that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is a voltage detected by the voltmeter 66.
  • step S14 when it is determined that voltage Vs of solar battery capacitor 64 is higher than preset voltage Vlmt (that is, it is determined that the storage ratio (SOC) of solar battery capacitor 64 exceeds a predetermined storage ratio. Then, the process proceeds to step S15.
  • step S15 the first electric drive unit cooling mode is set, and as shown in FIG. 14, the first and third switches 90 and 94 are closed (ON), and the second switch 92 is opened (OFF). Is done. That is, by closing (ON) the first and third switches 90 and 94, the electric power of the solar battery capacitor 64 is supplied to the pump motor 202 via the solar battery power line 80 and the pump motor power line 86. The pump motor 202 is activated and the pump 201 is driven.
  • step S14 when it is determined in step S14 that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the preset voltage Vlmt (that is, the storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the predetermined power storage rate). If it is determined that there is, the process proceeds to step S16.
  • step S16 the second electric drive unit cooling mode is set, and as shown in FIG. 15, the first and second switches 90 and 92 are closed (ON), and the third switch 94 is opened (OFF). Is done. That is, when the third switch 94 is opened (OFF), power is not supplied from the solar battery capacitor 64.
  • the electric power stored in the battery 72 is supplied to the pump motor 202 via the battery power line 84 and the pump motor power line 86.
  • the pump motor 202 is actuated to drive the pump 201.
  • cooling water is supplied to an electric drive part, and an electric drive part can be cooled.
  • the pump motor 202 can be driven by the electric power from the battery 72 when the charging rate of the solar battery capacitor 64 is low, the electric drive unit can be used even when there is an excavator in a place where sunlight is not sufficient. (Electric motor, motor generator, controller, inverter, converter, etc.) can be cooled. Further, as in the example shown in FIG.
  • the controller 30, the inverters 18 ⁇ / b> A, 18 ⁇ / b> C, 20, the buck-boost converter 100, the capacitor 19, the turning electric motor 21, and the motor generator 12 that are electric driving units are cooled by one cooling circuit.
  • the cooling circuit may be configured only with the capacitor, the cooling circuit may be configured only with the inverter, or the respective cooling circuits may be combined. Further, oil may be used as the cooling medium instead of water.
  • the electric power of the solar battery capacitor 64 is used to warm up the capacitor 19.
  • an electric heater 58 is provided around the capacitor 19 as shown in FIG. By supplying electric power to the electric heater 58, the electric heater 58 generates heat and the capacitor 19 can be warmed up.
  • the electric heater 58 is an example of a temperature control device that controls the temperature of the electric drive unit.
  • a solar cell power line 80 extends from the solar power generator 60.
  • the solar cell power line 80 branches into a heater power line 88 and a battery power line 84.
  • the heater power supply line 86 is connected to an electric heater 58 provided around the capacitor 19, and supplies electric power from the solar battery capacitor 64 to the electric heater 58 via the solar battery power supply line 80 and the heater power supply line 88.
  • the electric heater 58 can generate heat.
  • the battery power line 84 is always connected to the battery 72 for the electric load 70, and the power from the solar battery capacitor 64 is supplied to the battery 72 via the solar battery power line 80 and the battery power line 84 and stored. can do.
  • the heater power supply line 88 and the battery power supply line 84 are connected at a branch point, power is supplied from the battery 72 to the electric heater 58 via the battery power supply line 84 and the heater power supply line 88 to drive the electric heater. be able to.
  • the heater power supply line 88 is provided with a first switch 90 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the first switch 90 controls the power supply to the electric heater 58. Yes.
  • the battery power line 84 is provided with a second switch 92 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the second switch 92 controls power supply to the battery 72.
  • the solar cell power supply line 80 is provided with a third switch 94 made of, for example, an electromagnetic opening / closing switch, and the third switch 94 controls the power supply from the solar cell battery 64 of the photovoltaic power generator 60. .
  • the first and second switches 90 and 92 are controlled to open and close by a signal from the controller 30.
  • the third switch 94 is controlled to open and close based on a voltage detection value from a voltmeter 66 provided in the solar battery capacitor 64.
  • the voltage detection value from the voltmeter 66 may be supplied to the controller 30, and the controller 30 may perform opening / closing control of the third switch 94.
  • FIG. 17 is a flowchart of the electric heater drive control process.
  • the temperature detection sensor 54 detects the temperature Tc in the power storage device box 50.
  • Tlmt2 a predetermined temperature
  • step S23 the normal mode is set, and as shown in FIG. 18, the second and third switches 92 and 94 are closed (ON), and the first switch 90 is opened (OFF). That is, when the temperature Tc in the capacitor box is high, the temperature of the capacitor 19 is also high and there is no need to warm up. Therefore, the first switch 90 is opened (OFF), the heater power supply line 88 is shut off, and the electric heater 58 Do not operate.
  • the second and third switches 92 and 94 are closed (ON).
  • the voltage of the solar cell capacitor 64 becomes higher than a preset voltage value (that is, the storage rate (SOC of the solar cell capacitor 64) ) Exceeds a predetermined power storage rate)
  • SOC of the solar cell capacitor 64 Exceeds a predetermined power storage rate
  • step S24 it is determined whether or not the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is higher than a preset voltage Vlmt. That is, it is determined whether or not the storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 exceeds a predetermined storage rate. Note that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is a voltage detected by the voltmeter 66.
  • step S24 when it is determined that voltage Vs of solar cell capacitor 64 is higher than preset voltage Vlmt (that is, it is determined that the storage rate (SOC) of solar cell capacitor 64 exceeds a predetermined storage rate. Then, the process proceeds to step S25.
  • step S25 the first capacitor warm-up mode is set, and as shown in FIG. 19, the first and third switches 90 and 94 are closed (ON), and the second switch 92 is opened (OFF). The That is, when the first and third switches 90 and 94 are closed (ON), the electric power of the solar battery capacitor 64 is supplied to the electric heater 58 via the solar battery power line 80 and the heater power line 88, and The heater 58 generates heat, and the capacitor 19 can be warmed up. At this time, since the second switch 92 is open (OFF), no power is supplied to the battery 72, and all the power of the solar battery capacitor 64 is used to drive the electric heater 58.
  • step S24 when it is determined in step S24 that the voltage Vs of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the preset voltage Vlmt (that is, the power storage rate (SOC) of the solar battery capacitor 64 is equal to or lower than the predetermined power storage rate. If it is determined that there is, the process proceeds to step S26.
  • step S26 the second battery warm-up mode is set, and as shown in FIG. 20, the first and second switches 90 and 92 are closed (ON), and the third switch 94 is opened (OFF). The That is, when the third switch 94 is opened (OFF), power is not supplied from the solar battery capacitor 64.
  • the capacitor 19 is warmed up.
  • the electric heater 58 can be driven by the electric power from the battery 72 when the charging rate of the solar battery capacitor 64 is low, the capacitor 19 can be connected even when there is an excavator in a place where sunlight is not sufficient. Can warm up.
  • the three embodiments of the first to third embodiments have been described in order. However, these embodiments can be appropriately combined to form one embodiment.
  • the power from the solar battery capacitor 64 can be used both when the capacitor is cooled and when it is warmed up.
  • the electric heater 58 may be provided in the capacitor 19 in the first embodiment, and the heater power line 88 may be connected to the solar cell power line 80 so as to be in parallel with the cooling fan power line 82.
  • any two embodiments can be combined, and all the first to third embodiments can be combined.
  • the turning mechanism 2 is driven by the turning electric motor 21, but the turning mechanism 2 is driven by the turning hydraulic motor 40 as shown in FIG. Also good.
  • the turning hydraulic motor 40 is connected to the control valve 17, and the load drive system including the turning electric motor 21 is deleted.
  • the present invention is not limited to the hybrid excavator but can be applied to an electric excavator driven only by an electric motor as shown in FIG.
  • the electric excavator shown in FIG. 22 is not provided with an engine, and all working elements are driven by the electric motor. All the electric power to each electric motor is covered by the electric power from the power storage system 120.
  • the pump motor 400 for driving the main pump 14 is also driven by electric power supplied from the power storage system 120 via the inverter 18A.
  • An external power supply 500 can be connected to the power storage system 120 via a converter 120A. Electric power is supplied from the external power supply 500 to the power storage system 120 to charge the power storage, and power is supplied from the power storage to each electric motor. .
  • the present invention can be applied to a working machine that drives an electric working element with electric power from a capacitor.

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Abstract

　ショベルは、動作中に温度制御される電気駆動部と、電気駆動部以外で常時作動する常時電気負荷に電力を供給するバッテリ７２とを含む。第１スイッチ９０は、電気駆動部の温度を検出する温度検出器５４の温度検出値に基づいて、電気駆動部の温度制御を行なう温度制御装置と太陽光発電装置６０との間の電源ライン８２を開閉する。第２スイッチ９２は、温度検出器５４の温度検出値に基づいて、温度制御装置とバッテリ７２との間の電源ライン８４を開閉する。

Description

ショベル
　本発明は蓄電器からの電力で電動作業要素を駆動するショベルに関する。
　電動機で駆動する旋回機構等の電動作業要素を有するショベルには、電動作業要素を駆動するための電力を供給する蓄電器を有する蓄電装置が設けられる。蓄電装置は一般的に小さな筐体内に収容されるため、周囲からの熱や蓄電器の充放電に伴う発熱により蓄電器自体の温度は上昇する。
　蓄電器の温度が上昇すると、蓄電器の劣化が大きくなり、蓄電器の寿命が短くなってしまう。また、蓄電器が劣化すると、蓄電容量が減少することで、充電率（ＳＯＣ）の減少率が大きくなる。この場合、蓄電器の蓄電量が短時間で減少してしまい、必要な電力を電動作業要素に供給することができなくなる。
　ハイブリッド式ショベルの場合、蓄電器からの電力によりアシストモータを駆動してエンジンアシストを行なう。このため、蓄電器が劣化すると、充電率（ＳＯＣ）が低い状態でアシストモータを駆動することが多くなる。そのような場合、充電率（ＳＯＣ）が低いと蓄電器から電力を供給しないように制御されることがあり、アシストモータの使用率が低下してしまう。これにより、アシストモータを駆動できないために通常時よりもエンジンの使用率が増加し、エンジンの燃料消費量が増大してしまう。
　そこで、冷却ポンプ等の冷却装置を蓄電器の近傍に設けて蓄電器を冷却することが提案されている。蓄電器を冷却することで蓄電器の温度上昇による劣化を抑制し、蓄電器の寿命を延ばすことができる。ところが、冷却ポンプ等の冷却装置は電動駆動であり、ショベルの運転時には冷却装置に電力を供給して駆動し、蓄電器を冷却することができる。しかし、ショベルの運転を停止しているときには電力を供給することができなくなり、冷却装置を駆動することができない。
　ショベルは屋外で高温の雰囲気に晒されていることが多く、蓄電装置が設けられている部分に直射日光が当たって蓄電装置が加熱される状態となることも多い。すなわち、ショベルの運転を停止しているときでも、周囲からの熱により蓄電器の温度が上昇して劣化が促進されるおそれがある。
　ここで、ショベルに設けられたインバータを冷却するための冷却水の温度が出力抑制温度以上になった場合に、旋回用電動機等の交流電動機に供給される電流の上限値を小さくする制御を行うことにより、インバータにおける温度上昇を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－２２２８１５号公報
　ショベルに太陽電池を取り付けて、太陽電池の発電電力により冷却装置を駆動することが考えられる。ただし、日差しがあまり強く無いときには太陽電池の発電電力が小さく、太陽電池の発電電力だけでは冷却装置を駆動することができないおそれがある。例えば、ショベルの運転を停止した直後には、蓄電装置自体の発熱や他の周辺機器（エンジンやモータ）の発熱により、高温の状態が持続することがある。したがって、ショベルの運転を停止した後でも、蓄電器を冷却することができることが望ましい。冷却が必要な部品として、蓄電器以外にも、コントローラ、インバータ、コンバータ等がある。
　ここで、ショベルの停止後にも常時作動させておく電気部品に電力を供給するための電源として、例えば２４Vのバッテリ（蓄電池）がショベルに設けられることが多い。そこで、太陽電池と蓄電池を併用することで、ショベルの停止後にも効率的に電力を供給することが望ましい。
　なお、常時作動電気部品を駆動するため以外に、暖機の際にも上述のバッテリからの電力が使用されることがある。
　本発明によれば、下部走行体と、該下部走行体の上に回動自在に配置された上部旋回体と、該上部旋回体に配置され、動作中に温度制御される電気駆動部と、該上部旋回体に配置され、該電気駆動部以外で常時作動する常時電気負荷に電力を供給するバッテリと、該上部旋回体に配置された太陽光発電パネルと、該上部旋回体に配置され、該太陽光発電パネルが発電した電力を蓄積する太陽光蓄電部と、該太陽光蓄電部の出力電圧を検出する電圧検出器とを含む太陽光発電装置と、該太陽光発電装置と該バッテリとに接続される温度制御装置と、該電気駆動部の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器の温度検出値に基づいて、該温度制御装置と該太陽光発電装置とを接続する電源ラインを開閉する第１のスイッチと、該温度検出器の温度検出値に基づいて、該温度制御装置と該バッテリとを接続する電源ラインを開閉する第の２スイッチとを有するショベルが提供される。
　上述の発明によれば、動作中に温度制御される電気駆動部の温度を調整する必要があるときには太陽光発電装置からの電力で温度制御装置を駆動して当該電気駆動部の温度を調整し、且つ、電気駆動部の温度を調整するする必要が無いときには太陽光発電装置からの電力をバッテリに供給して充電することができる。また、電気駆動部の温度調整が必要であるが太陽光発電装置の蓄電量が少ないときには、バッテリからの電力で温度制御装置を駆動して電気駆動部の温度を調整することができる。
ハイブリッド式ショベルの側面図である。 一実施形態によるハイブリッド式ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 蓄電系の構成を示すブロック図である。 冷却ファンの駆動系のブロック図である。 冷却ファン駆動制御処理のフローチャートである。 通常モードでの冷却ファン駆動回路の状態を示すブロック図である。 第１の蓄電器冷却モードにおける冷却ファン駆動回路の状態を示すブロック図である。 第２の蓄電器冷却モードにおける冷却ファン駆動回路の状態を示すブロック図である。 太陽電池パネルを取り付ける場所を示す、ハイブリッド式ショベルの平面図である。 冷却装置の全体構成図である。 ポンプモータの駆動系のブロック図である。 ポンプ駆動制御処理のフローチャートである。 通常モードでのポンプモータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 第１の電気駆動部冷却モードにおけるポンプモータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 第２の電気駆動部冷却モードにおけるポンプモータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 電気ヒータの駆動系のブロック図である。 電気ヒータ駆動制御処理のフローチャートである。 通常モードでの電気ヒータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 第１の蓄電器暖機モードにおける電気ヒータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 第２の蓄電器暖機モードにおける電気ヒータ駆動回路の状態を示すブロック図である。 旋回機構を旋回油圧モータで駆動する構成のハイブリッド式ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 電動ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。
　次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明が適用されるショベルの一例であるハイブリッド式ショベルを示す側面図である。
　ハイブリッド式ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、アタッチメントとしてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。ブーム４，アーム５及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。このように、キャビンとアタッチメントは上部旋回体３の一部として構成される。
　図２は、本発明の一実施形態によるハイブリッド式ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は実線でそれぞれ示されている。
　機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。
　コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。
　電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系１２０が接続される。蓄電系１２０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。旋回用電動機２１と、インバータ２０と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系が構成される。
　操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。
　本実施形態では、ブーム回生電力を得るためのブーム回生用モータ３００（電動発電機３００とも称する）がインバータ１８Ｃを介して蓄電系１２０に接続されている。電動発電機３００は、ブームシリンダ７から吐出される作動油により駆動される油圧モータ３１０によって駆動される。電動発電機３００は、ブーム４が重力に従って下げられるときにブームシリンダ７から吐出される作動油の圧力を利用して、ブーム４の位置エネルギを電気エネルギに変換する。なお、図２において、説明の便宜上、油圧モータ３１０と電動発電機３００は離れた位置に示されているが、実際には、電動発電機３００の回転軸は油圧モータ３１０の回転軸に機械的に接続されている。
　すなわち、油圧モータ３１０は、ブーム４が下げられるときにブームシリンダ７から吐出される作動油によって回転されるように構成されており、ブーム４が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ３１０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７の間の油圧配管７Ａに設けられており、上部旋回体３内の適当な場所に取り付けることができる。
　電動発電機３００で発電された電力は、回生電力としてインバータ１８Ｃを経て蓄電系１２０に供給される。電動発電機３００とインバータ１８Ｃとでブーム回生系が構成される。
　なお、本実施形態では、ブーム４の角度を検出するためのブーム角度センサ７Ｂがブーム４の支持軸に取り付けられている。ブーム角度センサ７Ｂは、検出したブーム角度θＢをコントローラ３０に供給する。
　図３は蓄電系１２０の構成を示すブロック図である。蓄電系１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と、昇降圧コンバータ１００と、ＤＣバス１１０とを含む。第２の蓄電器としてのＤＣバス１１０は、第１の蓄電器としてのキャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられている。キャパシタ電圧検出部１１２とキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電圧値とキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。
　昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２、電動発電機３００、及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように、昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８Ａ、１８Ｃ、及び２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２、電動発電機３００、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。
　ここで、キャパシタ１９を例にとって説明したが、キャパシタ１９の代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源ンを蓄電器として用いてもよい。
　図２に戻り、コントローラ３０は、ハイブリッド式ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。
　コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。
　コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりキャパシタ１９の充放電制御を行う。
　昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。
　以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８Ａを介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。また、ブーム回生用の電動発電機３００が発電した電力は、インバータ１８Ｃを介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。
　旋回用電動機２１の回転速度（角速度ω）はレゾルバ２２により検出される。また、ブーム４の角度（ブーム角度θＢ）はブーム４の支持軸に設けられたロータリエンコーダ等のブーム角度センサ７Ｂにより検出される。
　本発明の第１実施形態では、上述のキャパシタ１９を冷却するための冷却装置として冷却ファンが設けられている。冷却ファンは太陽光発電装置で発電した電力で駆動される。図４は冷却装置の駆動系を示すブロック図である。
　なお、主蓄電装置の一例であるキャパシタ１９は動作中に冷却等の温度調節が行なわれる電気駆動部に相当する。また、冷却ファンは、電気駆動部の温度制御を行なう温度制御装置の一例である。
　主蓄電装置としてのキャパシタ１９は上部旋回体３に搭載された蓄電装置ボックス５０内に収容されている。キャパシタ１９を冷却するための冷却ファン５２は蓄電装置ボックス５０に取り付けらており、蓄電装置ボックス５０内に外気を導入してキャパシタ１９を冷却する。また、蓄電装置ボックス５０内には、温度検出器として温度検知センサ５４が設けられる。温度検知センサ５４は蓄電装置ボックス５０内の温度を検出し、温度検出値をコントローラ３０に供給する。
　冷却ファン５２に電力を供給する装置として、太陽光発電装置６０が設けられている。太陽光発電装置６０は、太陽電池パネル６２と、太陽電池パネル６２で発電した電力を蓄積する太陽光蓄電部としての太陽電池蓄電器６４とを有する。太陽電池パネル６２が太陽光を受けて発電した電力は、太陽電池蓄電器６４に蓄積され、太陽電池蓄電器６４から冷却ファン５２に電力が供給される。太陽電池蓄電器６４には電圧検出器として電圧計６６が設けられている。電圧計６６は、太陽電池蓄電器６４の端子間電圧を検出する。
　ここで、ハイブリッド式ショベルには、電動作業要素や電動作業要素を電気駆動するための電気部品を含む電気駆動部の他に、常時電気負荷７０が設けられている。常時電気負荷７０とは、ショベルが運転していないときでも、すなわち、エンジンが回転しておらず、インバータ、コンバータが起動していない状態であっても、電力が供給されて作動し続けている電気負荷であり、例えば、通信装置、照明装置、メモリデータ保持装置等である。常時電気負荷７０には、専用の蓄電装置としてバッテリ７２から電力が常時供給されており、ショベルの運転が停止しているときでも常時電気負荷７０は作動することができる。なお、電動作業要素を電気駆動するための電気部品は、コントローラのＣＰＵ、電力の授受を行なうインバータやコンバータ、蓄電器あるいはバッテリ等を含むものである。
　太陽光発電装置６０からは、太陽電池電源ライン８０が延出している。太陽電池電源ライン８０は、冷却ファン電源ライン８２と、バッテリ電源ライン８４とに分岐している。冷却ファン電源ライン８２は冷却ファン５２に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及び冷却ファン電源ライン８２を介して冷却ファン５２に供給し、冷却ファン５２を駆動することができる。一方、バッテリ電源ライン８４は、常時電気負荷７０用のバッテリ７２に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介してバッテリ７２に供給し蓄積することができる。また、冷却ファン電源ライン８２とバッテリ電源ライン８４とは分岐点で繋がっているため、バッテリ電源ライン８４及び冷却ファン電源ライン８２を介してバッテリ７２から電力を冷却ファン５２に供給して冷却ファン５２を駆動することができる。
　冷却ファン電源ライン８２には、例えば電磁開閉スイッチからなる第１のスイッチ９０が設けられ、第１のスイッチ９０が冷却ファン５２への電力供給を制御している。また、バッテリ電源ライン８４には、例えば電磁開閉スイッチからなる第２のスイッチ９２が設けられ、第２のスイッチ９２がバッテリ７２への電力供給を制御している。さらに、太陽電池電源ライン８０には、例えば電磁開閉スイッチからなる第３のスイッチ９４が設けられ、第３のスイッチ９４が太陽光発電装置６０の太陽電池蓄電器６４からの電力供給を制御している。第１及び第２スイッチ９０，９２はコントローラ３０からの信号により開閉制御される。第３スイッチ９４は、太陽電池蓄電器６４に設けられた電圧計６６からの電圧検出値に基づいて開閉制御される。電圧計６６からの電圧検出値をコントローラ３０に供給し、コントローラ３０が第３スイッチ９４の開閉制御を行なうこととしてもよい。
　以下に、上述の冷却ファンの駆動系で行なわれる冷却ファン駆動制御について説明する。
　図５は冷却ファン駆動制御処理のフローチャートである。まず、ステップＳ１において、温度検知センサ５４により蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃを検知する。そして、ステップＳ２において、蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔより高いか否かが判定される。蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔ以下の場合（Ｔｃ≦Ｔｌｍｔ）、処理はステップＳ３に進む。
　ステップＳ３では、通常モードに設定され、図６に示すように、第２及び第３スイッチ９２，９４が閉（ＯＮ）とされ、第１スイッチ９０は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、蓄電器ボックス内の温度Ｔｃが低いときにはキャパシタ１９の温度も低くなっており、冷却する必要が無いので、第１スイッチ９０を開（ＯＦＦ）として冷却ファン電源ライン８２を遮断し、冷却ファン５２を作動させない。
　このとき、第２及び第３スイッチ９２，９４は閉（ＯＮ）とされる。これにより、太陽電池パネル６２が発電して太陽電池蓄電器６４に電力を蓄積した結果、太陽電池蓄電器６４の電圧が予め設定された電圧値より高くなると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると）、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介して太陽電池蓄電器６４から電力がバッテリ７２に供給され、バッテリ７２に充電される。したがって、キャパシタ１９を冷却する必要が無いときは、太陽電池パネル６２が発電した電力は無駄になることはなく、バッテリ７２に蓄積される。
　図５に戻り、ステップＳ２において蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔより高い場合（Ｔｃ＞Ｔｌｍｔ）、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いか否かが判定される。すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えているか否かが判定される。なお、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓは、電圧計６６で検知した電圧である。
　ステップＳ４において、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いと判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると判定されると）、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、第１の蓄電器冷却モードが設定され、図７に示すように、第１及び第３スイッチ９０，９４が閉（ＯＮ）とされ、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第１及び第３スイッチ９０，９４を閉（ＯＮ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４の電力は、太陽電池電源ライン８０及び冷却ファン電源ライン８２を介して冷却ファン５２に供給され、冷却ファン５２が作動してキャパシタ１９を冷却することができる。このとき、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされているので、バッテリ７２に電力は供給されず、太陽電池蓄電器６４の電力は全て冷却ファン５２を駆動するために使用される。
　図５に戻り、ステップＳ４において太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔ以下であると判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率以下であると判定されると）、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６では、第２の蓄電器冷却モードが設定され、図８に示すように、第１及び第２スイッチ９０，９２が閉（ＯＮ）とされ、第３スイッチ９４は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第３スイッチ９４を開（ＯＦＦ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４から電力が供給されなくなる。そして、第１及び第２スイッチ９０，９２を閉（ＯＮ）とすることにより、バッテリ７２に蓄積されている電力が、バッテリ電源ライン８４及び冷却ファン電源ライン８２を介して冷却ファン５２に供給され、冷却ファン５２が駆動されてキャパシタ１９が冷却される。このように、太陽電池蓄電器６４の充電率が低いときには、バッテリ７２からの電力で冷却ファン５２を駆動することができるので、太陽光が十分でないような場所にショベルがあるときでも、キャパシタ１９を冷却することができる。
　ここで、太陽電池パネル６２を取り付ける位置について検討する。図９は上述のハイブリッド式ショベルの平面図であり、太陽電池パネル６２を取り付けることのできる場所に斜線が施されている。太陽電池パネル６２を取り付けることのできる場所は、キャビン１０の上面（天井の外側）１０－１、上部旋回体３のカウンタウェイトの上面３－１（エンジンフード）、ブーム４の上面４－１等である。
　一般的なショベルでは、キャビン１０の上面１０－１の面積は例えば１．７ｍ２であり、上部旋回体のカウンタウェイトの上面３－１は例えば４．４ｍ２であり、ブーム４の上面４－１の面積は例えば０．８ｍ２である。これら面積を合計すると、太陽電池パネル６２を取り付けることのできる面積は６．９ｍ２となる。ここで、現在の太陽電池パネルで１ｋＷの電力を得るためには、約７ｍ２の面積が必要であると言われている。したがって、上述の面積（６．９ｍ２）全体に太陽電池パネルを取り付けたとすると、約１ｋＷの電力を得ることができる。年間の発電量を１０００時間の晴天に相当すると仮定すると、年間の発電量は約１０００ｋＷｈとなる。すなわち、図９に示す場所に太陽電池パネル６２を貼り付けて発電した場合、１年間で約１０００ｋＷｈの発電量を見込むことができる。
　一方、冷却ファン５２の消費電力を例えば３６Ｗとすると、年間稼働率が１０００時間の場合、年間電力消費量は３６ｋＷｈとなる。これは、太陽電池パネルの年間発電量１０００ｋＷｈよりはるかに少なく、冷却ファン５２に供給する電力量を太陽電池パネルの発電量で十分に賄えることがわかる。
　上述の実施形態では、冷却装置として蓄電装置ボックス５０を換気する冷却ファン５２を用いているが、他の冷却装置を用いることもできる。消費電力を賄えるのであれば、例えば、冷媒を用いた熱交換器、あるいはペルチェ素子のような電子冷却素子をキャパシタ１９の冷却用に用いることもできる。また、キャビン１０の上面における１．７ｍ２の面積でも、約２５０ｋＷｈの年間電力量を得ることができる。同様に、カウンタウェイト３－１の上面における４．４ｍ２の面積でも、約６４０ｋＷｈの年間電力量を得ることができる。このため、キャビン１０の上面、若しくは、カウンタウェイト３－１の上面の少なくとも一方に太陽電池パネルを配置することで、蓄電部の冷却に必要な電力量を得ることができる。
　次に第２実施形態について説明する。第２実施形態では、電気駆動部を冷却するための冷却装置が設けられている。ここで、電気駆動部とは、上述のように、コントローラ３０、インバータ１８Ａ，１８Ｃ，２０、昇降圧コンバータ１００、キャパシタ１９、旋回用電動機２１，電動発電機１２等を含むものである。また、冷却装置は、電気駆動部の温度制御を行なう温度制御装置の一例である。
　図１０は冷却装置の全体構成図である。冷却装置は、タンク２００、ポンプ２０１、ポンプモータ２０２、ラジエタ２０３及び水温計２０４（温度検出手段）を備える。冷却装置における冷却水（冷媒）は、タンク２００に蓄えられており、ポンプモータ２０２により駆動されるポンプ２０１によりラジエタ２０３に送られる。ラジエタ２０３で冷却された冷却水は、配管によりコントローラ３０を経由して、インバータ１８Ａ，１８Ｃ，２０、昇降圧コンバータ１００、キャパシタ１９等に送られる。冷却水は、さらに旋回用電動機２１、電動発電機１２、変速機１３を経由してタンク２００に戻される。水温計２０４は、ラジエタ２０３から送出された冷却水の温度を検出し、検出した温度に関する情報をコントローラ３０に送出する。
　また、コントローラ３０への冷却水の配管は、ラジエタ２０３と直結されている。これにより、コントローラ３０内のＣＰＵに対する冷却性能を確保することができるので、ショベルの信頼性が確保される。図１０では、コントローラ３０の冷却に使用した冷却水がインバータ１８Ａ，１８Ｃ，２０、昇降圧コンバータ１００等の冷却に用いられるように配管が接続されているが、ラジエタ２０３からの配管が、コントローラ３０、インバータ１８Ａ，１８Ｃ，２０、昇降圧コンバータ１００等に並列接続されても良い。また、コントローラ３０、インバータ１８Ａ、１８Ｃ、２０、昇降圧コンバータ１００、キャパシタ１９、旋回用電動機２１、電動発電機１２の全てが液冷でなく、一部の電気駆動部をファンによる空冷にしても良い。この場合、ファンはバッテリ７２若しくは太陽電池蓄電器６４から供給される電力で駆動させることもできる。
　本実施形態では、第１実施形態におけるファン５２の代わりに、ポンプモータ２０２を太陽電池蓄電器６４からの電力、又はバッテリ７２からの電力で駆動し、ショベルの運転停止中（エンジン１１を停止中）にも電気駆動部を冷却する。
　図１１はポンプモータの駆動系のブロック図である。第１実施形態と同様に、太陽光発電装置６０からは、太陽電池電源ライン８０が延出している。太陽電池電源ライン８０は、ポンプモータ電源ライン８６と、バッテリ電源ライン８４とに分岐している。ポンプモータ電源ライン８６はポンプモータ２０２に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及びポンプモータ電源ライン８６を介してポンプモータ２０２に供給し、ポンプ２０１を駆動することができる。一方、バッテリ電源ライン８４は、常時電気負荷７０用のバッテリ７２に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介してバッテリ７２に供給し蓄積することができる。また、ポンプモータ電源ライン８６とバッテリ電源ライン８４とは分岐点で繋がっているため、バッテリ電源ライン８４及びポンプモータ電源ライン８６を介してバッテリ７２から電力をポンプモータ２０２に供給してポンプ２０１を駆動することができる。このようにして、ポンプ２０１が駆動するとラジエタ２０３で冷却された冷却水が各電気駆動部へ供給される。ここで、図４に示す冷却ファン５２を、ラジエタ２０３の冷却用ファンとして更に配置し、この冷却用ファンをバッテリ７２若しくは太陽電池蓄電器６４から供給される電力で駆動させることもできる。
　第１実施形態と同様に、ポンプモータ電源ライン８６には、例えば電磁開閉スイッチからなる第１のスイッチ９０が設けられ、第１のスイッチ９０がポンプモータ２０２への電力供給を制御している。また、バッテリ電源ライン８４には、例えば電磁開閉スイッチからなる第２のスイッチ９２が設けられ、第２のスイッチ９２がバッテリ７２への電力供給を制御している。さらに、太陽電池電源ライン８０には、例えば電磁開閉スイッチからなる第３のスイッチ９４が設けられ、第３のスイッチ９４が太陽光発電装置６０の太陽電池蓄電器６４からの電力供給を制御している。第１及び第２スイッチ９０，９２はコントローラ３０からの信号により開閉制御される。第３スイッチ９４は、太陽電池蓄電器６４に設けられた電圧計６６からの電圧検出値に基づいて開閉制御される。電圧計６６からの電圧検出値をコントローラ３０に供給し、コントローラ３０が第３スイッチ９４の開閉制御を行なうこととしてもよい。
　以下に、上述のポンプ２０１の駆動系で行なわれるポンプ駆動制御について説明する。
　図１２はポンプ駆動制御処理のフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、温度検知センサ５６により電気駆動部の温度Ｔｅを検知する。温度検知センサ５６は、コントローラ３０、インバータ１８Ａ、１８Ｃ、２０、昇降圧コンバータ１００、キャパシタ１９、旋回用電動機２１、電動発電機１２等に備えられる温度センサである。そして、ステップＳ１２において、電気駆動部の温度Ｔｅが予め定められた温度Ｔｌｍｔより高いか否かが判定される。電気駆動部の温度Ｔｅが予め定められた温度Ｔｌｍｔ以下の場合（Ｔｅ≦Ｔｌｍｔ）、処理はステップＳ１３に進む。
　ステップＳ１３では、通常モードに設定され、図１３に示すように、第２及び第３スイッチ９２，９４が閉（ＯＮ）とされ、第１スイッチ９０は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、電気駆動部の温度Ｔｅが低いときには電気駆動部の温度も低くなっており、冷却する必要が無いので、第１スイッチ９０を開（ＯＦＦ）としてポンプモータ電源ライン８６を遮断し、ポンプモータ２０２を作動させない。
　このとき、第２及び第３スイッチ９２，９４は閉（ＯＮ）とされる。これにより、太陽電池パネル６２が発電して太陽電池蓄電器６４に電力を蓄積した結果、太陽電池蓄電器６４の電圧が予め設定された電圧値より高くなると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると）、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介して太陽電池蓄電器６４から電力がバッテリ７２に供給され、バッテリ７２に充電される。したがって、電気駆動部を冷却する必要が無いときは、太陽電池パネル６２が発電した電力は無駄になることはなく、バッテリ７２に蓄積される。
　図１２に戻り、ステップＳ１２において電気駆動部の温度Ｔｅが予め定められた温度Ｔｌｍｔより高い場合（Ｔｃ＞Ｔｌｍｔ）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いか否かが判定される。すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えているか否かが判定される。なお、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓは、電圧計６６で検知した電圧である。
　ステップＳ１４において、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いと判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると判定されると）、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、第１の電気駆動部冷却モードが設定され、図１４に示すように、第１及び第３スイッチ９０，９４が閉（ＯＮ）とされ、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第１及び第３スイッチ９０，９４を閉（ＯＮ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４の電力は、太陽電池電源ライン８０及びポンプモータ電源ライン８６を介してポンプモータ２０２に供給され、ポンプモータ２０２が作動してポンプ２０１が駆動される。これにより、冷却水が電気駆動部に供給され、電気駆動部を冷却することができる。このとき、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされているので、バッテリ７２に電力は供給されず、太陽電池蓄電器６４の電力は全てポンプモータ２０２を駆動するために使用される。
　図１２に戻り、ステップＳ１４において太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔ以下であると判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率以下であると判定されると）、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、第２の電気駆動部冷却モードが設定され、図１５に示すように、第１及び第２スイッチ９０，９２が閉（ＯＮ）とされ、第３スイッチ９４は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第３スイッチ９４を開（ＯＦＦ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４から電力が供給されなくなる。そして、第１及び第２スイッチ９０，９２を閉（ＯＮ）とすることにより、バッテリ７２に蓄積されている電力が、バッテリ電源ライン８４及びポンプモータ電源ライン８６を介してポンプモータ２０２に供給され、ポンプモータ２０２が作動してポンプ２０１が駆動される。これにより、冷却水が電気駆動部に供給され、電気駆動部を冷却することができる。このように、太陽電池蓄電器６４の充電率が低いときには、バッテリ７２からの電力でポンプモータ２０２を駆動することができるので、太陽光が十分でないような場所にショベルがあるときでも、電気駆動部（電動機、電動発電機、コントローラ、インバータ、コンバータ等）を冷却することができる。また、図１０に示す例のように電気駆動部であるコントローラ３０、インバータ１８Ａ、１８Ｃ、２０、昇降圧コンバータ１００、キャパシタ１９、旋回用電動機２１、電動発電機１２を一つの冷却回路で冷却させる必要は無い。キャパシタのみで冷却回路を構成しても良く、インバータのみで冷却回路を構成しても良く、それぞれの冷却回路を組み合わせても良い。更に、冷却媒体として水ではなく油を用いても良い。
　次に第３実施形態について説明する。第３実施形態では、キャパシタ１９を暖機するために太陽電池蓄電器６４の電力が用いられる。
　本実施形態では、図１６に示すように、キャパシタ１９の周囲に電気ヒータ５８が設けられる。電気ヒータ５８に電力を供給することで、電気ヒータ５８が発熱し、キャパシタ１９を暖機することができる。なお、主蓄電装置の一例であるキャパシタ１９は暖機等の温度調節が行なわれる電気駆動部に相当する。また、電気ヒータ５８は、電気駆動部の温度制御を行なう温度制御装置の一例である。
　第１及び第２実施形態と同様に、太陽光発電装置６０からは、太陽電池電源ライン８０が延出している。太陽電池電源ライン８０は、ヒータ電源ライン８８と、バッテリ電源ライン８４とに分岐している。ヒータ電源ライン８６はキャパシタ１９の周囲に設けられた電気ヒータ５８に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及びヒータ電源ライン８８を介して電気ヒータ５８に供給し、電気ヒータ５８を発熱させることができる。一方、バッテリ電源ライン８４は、常時電気負荷７０用のバッテリ７２に接続されており、太陽電池蓄電器６４からの電力を、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介してバッテリ７２に供給し蓄積することができる。また、ヒータ電源ライン８８とバッテリ電源ライン８４とは分岐点で繋がっているため、バッテリ電源ライン８４及びヒータ電源ライン８８を介してバッテリ７２から電力を電気ヒータ５８に供給して電気ヒータを駆動することができる。
　第１及び第２実施形態と同様に、ヒータ電源ライン８８には、例えば電磁開閉スイッチからなる第１のスイッチ９０が設けられ、第１のスイッチ９０が電気ヒータ５８への電力供給を制御している。また、バッテリ電源ライン８４には、例えば電磁開閉スイッチからなる第２のスイッチ９２が設けられ、第２のスイッチ９２がバッテリ７２への電力供給を制御している。さらに、太陽電池電源ライン８０には、例えば電磁開閉スイッチからなる第３のスイッチ９４が設けられ、第３のスイッチ９４が太陽光発電装置６０の太陽電池蓄電器６４からの電力供給を制御している。第１及び第２スイッチ９０，９２はコントローラ３０からの信号により開閉制御される。第３スイッチ９４は、太陽電池蓄電器６４に設けられた電圧計６６からの電圧検出値に基づいて開閉制御される。電圧計６６からの電圧検出値をコントローラ３０に供給し、コントローラ３０が第３スイッチ９４の開閉制御を行なうこととしてもよい。
　以下に、上述の電気ヒータ５８の駆動系で行なわれるヒータ駆動制御について説明する。
　図１７は電気ヒータ駆動制御処理のフローチャートである。まず、ステップＳ２１において、温度検知センサ５４により蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃを検知する。そして、ステップＳ２２において、蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔ２より低いか否かが判定される。蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔ２以上の場合（Ｔｃ≧Ｔｌｍｔ２）、処理はステップＳ２３に進む。
　ステップＳ２３では、通常モードが設定され、図１８に示すように、第２及び第３スイッチ９２，９４が閉（ＯＮ）とされ、第１スイッチ９０は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、蓄電器ボックス内の温度Ｔｃが高いときにはキャパシタ１９の温度も高くなっており、暖機する必要が無いので、第１スイッチ９０を開（ＯＦＦ）としてヒータ電源ライン８８を遮断し、電気ヒータ５８を作動させない。
　このとき、第２及び第３スイッチ９２，９４は閉（ＯＮ）とされる。これにより、太陽電池パネル６２が発電して太陽電池蓄電器６４に電力を蓄積した結果、太陽電池蓄電器６４の電圧が予め設定された電圧値より高くなると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると）、太陽電池電源ライン８０及びバッテリ電源ライン８４を介して太陽電池蓄電器６４から電力がバッテリ７２に供給され、バッテリ７２に充電される。したがって、キャパシタ１９を暖機する必要が無いときは、太陽電池パネル６２が発電した電力は無駄になることはなく、バッテリ７２に蓄積される。
　図１７に戻り、ステップＳ２２において蓄電装置ボックス５０内の温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｌｍｔ２より高い場合（Ｔｃ＞Ｔｌｍｔ２）、処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いか否かが判定される。すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えているか否かが判定される。なお、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓは、電圧計６６で検知した電圧である。
　ステップＳ２４において、太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔより高いと判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率を超えていると判定されると）、処理はステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、第１の蓄電器暖機モードが設定され、図１９に示すように、第１及び第３スイッチ９０，９４が閉（ＯＮ）とされ、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第１及び第３スイッチ９０，９４を閉（ＯＮ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４の電力は、太陽電池電源ライン８０及びヒータ電源ライン８８を介して電気ヒータ５８に供給され、電気ヒータ５８が発熱してキャパシタ１９を暖機することができる。このとき、第２スイッチ９２は開（ＯＦＦ）とされているので、バッテリ７２に電力は供給されず、太陽電池蓄電器６４の電力は全て電気ヒータ５８を駆動するために使用される。
　図１７に戻り、ステップＳ２４において太陽電池蓄電器６４の電圧Ｖｓが予め設定された電圧Ｖｌｍｔ以下であると判定されると（すなわち、太陽電池蓄電器６４の蓄電率（ＳＯＣ）が所定の蓄電率以下であると判定されると）、処理はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、第２の蓄電器暖機モードが設定され、図２０に示すように、第１及び第２スイッチ９０，９２が閉（ＯＮ）とされ、第３スイッチ９４は開（ＯＦＦ）とされる。すなわち、第３スイッチ９４を開（ＯＦＦ）とすることにより、太陽電池蓄電器６４から電力が供給されなくなる。そして、第１及び第２スイッチ９０，９２を閉（ＯＮ）とすることにより、バッテリ７２に蓄積されている電力が、バッテリ電源ライン８４及びヒータ電源ライン８８を介して電気ヒータ５８に供給され、電気ヒータ５８が発熱してキャパシタ１９が暖機される。このように、太陽電池蓄電器６４の充電率が低いときには、バッテリ７２からの電力で電気ヒータ５８を駆動することができるので、太陽光が十分でないような場所にショベルがあるときでも、キャパシタ１９を暖機することができる。
　以上、第１乃至第３実施形態の３つの実施形態について順次説明したが、これらの実施形態を適宜組み合わせて１つの実施形態とすることもできる。例えば、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせることで、キャパシタを冷却するときと暖機するときの両方において太陽電池蓄電器６４からの電力を用いることができる。この場合、第１実施形態においてキャパシタ１９に電気ヒータ５８を設け、ヒータ電源ライン８８を冷却ファン電源ライン８２に並列になるように太陽電池電源ライン８０に接続すればよい。同様にして任意の２つの実施形態を組み合わせることができ、さらには第１乃至第３実施形態の全てを組み合わせることもできる。
　なお、上述の第１乃至第３実施形態では、旋回機構２の駆動を旋回用電動機２１で行なっているが、図２１に示すように旋回機構２の駆動を旋回油圧モータ４０で駆動することとしてもよい。この場合、旋回油圧モータ４０がコントロールバルブ１７に接続され、旋回用電動機２１を含む負荷駆動系は削除される。
　また、本発明はハイブリッド式ショベルに限定されることなく、図２２に示すような電動機のみで駆動される電動ショベルにも適用することができる。図２２に示す電動ショベルは、エンジンが設けられておらず、作業要素は全て電動機により駆動される。各電動機への電力は蓄電系１２０からの電力で全て賄われる。メインポンプ１４を駆動するためのポンプ用電動機４００も、蓄電系１２０からインバータ１８Ａを介して供給される電力で駆動される。蓄電系１２０には、コンバータ１２０Ａを介して外部電源５００が接続可能となっており、外部電源５００から電力が蓄電系１２０に供給されて蓄電器が充電され、蓄電器から各電動機に電力が供給される。
　本出願は、２０１０年１２月１５日出願の優先権を主張した日本国特許出願第２０１０－２７９９０２号に基づくものであり、その全内容は本出願に援用される。
　本発明は、蓄電器からの電力で電動作業要素を駆動する作業機械に適用可能である。
　１　下部走行体
　１Ａ、１Ｂ　油圧モータ
　２　旋回機構
　３　上部旋回体
　４　ブーム
　５　アーム
　６　バケット
　７　ブームシリンダ
　７Ａ　油圧配管
　７Ｂ　ブーム角度センサ
　８　アームシリンダ
　９　バケットシリンダ
　１０　キャビン
　１１　エンジン
　１２　電動発電機
　１３　変速機
　１４　メインポンプ
　１５　パイロットポンプ
　１６　高圧油圧ライン
　１７　コントロールバルブ
　１８、１８Ａ、１８Ｂ、２０　インバータ
　１９　キャパシタ 
　２１　旋回用電動機
　２２　レゾルバ
　２３　メカニカルブレーキ
　２４　旋回変速機
　２５　パイロットライン
　２６　操作装置
　２６Ａ、２６Ｂ　レバー
　２６Ｃ　ペダル
　２６Ｄ　ボタンスイッチ
　２７　油圧ライン
　２８　油圧ライン
　２９　圧力センサ
　３０　コントローラ
　３５　表示装置
　４０　旋回油圧モータ
　５０　蓄電装置ボックス
　５２　冷却ファン
　５４，５６　温度検知センサ
　５８　電気ヒータ
　６０　太陽光発電装置
　６２　太陽電池パネル
　６４　太陽電池蓄電器
　６６　電圧計
　７０　常時電気負荷
　７２　バッテリ
　８０　太陽電池電源ライン
　８２　冷却ファン電源ライン
　８４　バッテリ電源ライン
　８６　ポンプモータ電源ライン
　８８　ヒータ電源ライン
　９０　第１のスイッチ
　９２　第２のスイッチ
　９４　第３のスイッチ
　１００　昇降圧コンバータ
　１１０　ＤＣバス
　１１１　ＤＣバス電圧検出部
　１１２　キャパシタ電圧検出部
　１１３　キャパシタ電流検出部
　１２０　蓄電系
　１２０Ａ　コンバータ
　３００　ブーム回生用モータ（電動発電機）
　３１０　ブーム回生用油圧モータ
　２００　タンク
　２０１　ポンプ
　２０２　ポンプモータ
　２０３　ラジエタ
　２０４　水温計
　４００　ポンプ用電動機
　５００　外部電源

Claims (10)

  1. 　下部走行体と、
    　該下部走行体の上に回動自在に配置された上部旋回体と、
    　前記上部旋回体に配置され、動作中に温度制御される電気駆動部と、
    　前記上部旋回体に配置され、前記電気駆動部以外で常時作動する常時電気負荷に電力を供給するバッテリと、
    　前記上部旋回体に配置された太陽光発電パネルと、
    　前記上部旋回体に配置され、該太陽光発電パネルが発電した電力を蓄積する太陽光蓄電部と、該太陽光蓄電部の出力電圧を検出する電圧検出器とを含む太陽光発電装置と、
    　前記太陽光発電装置と前記バッテリとに接続される温度制御装置と、
    　前記電気駆動部の温度を検出する温度検出器と、
    　前記温度検出器の温度検出値に基づいて、前記温度制御装置と前記太陽光発電装置とを接続する電源ラインを開閉する第１のスイッチと、
    　前記温度検出器の温度検出値に基づいて、前記温度制御装置と前記バッテリとを接続する電源ラインを開閉する第の２スイッチと
    　を有するショベル。
  2. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記太陽光発電装置は前記太陽光蓄電部の出力電圧を検出する電圧検出器を含み、
    　前記電圧検出器の電圧検出値に基づいて、前記太陽光発電装置と前記第１及び第２のスイッチとの間の電源ラインを開閉する第３のスイッチをさらに有するショベル。
  3. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値より高く、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値より高いときに、前記第１のスイッチは閉であり、前記第２のスイッチは開であり、前記第３のスイッチは閉であるショベル。
  4. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値より高く、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値以下のときに、前記第１のスイッチは閉であり、前記第２のスイッチは閉であり、前記第３のスイッチは開であるショベル。
  5. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値以下であり、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値より高いときに、前記第１のスイッチは開であり、前記第２のスイッチは閉であり、前記第３のスイッチは閉であるショベル。
  6. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値より低く、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値より高いときに、前記第１のスイッチは閉であり、前記第２のスイッチは開であり、前記第３のスイッチは閉であるショベル。
  7. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値より低く、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値以下のときに、前記第１のスイッチは閉であり、前記第２のスイッチは閉であり、前記第３のスイッチは開であるショベル。
  8. 　請求項２記載のショベルであって、
    　前記温度検出器の温度検出値が所定の温度値以上であり、且つ前記電圧検出器の電圧検出値が所定の電圧値より高いときに、前記第１のスイッチは開であり、前記第２のスイッチは閉であり、前記第３のスイッチは閉であるショベル。
  9. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記電気駆動部は、主蓄電装置であるショベル。
  10. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記電気駆動部は、インバータ、コンバータ及びコントローラのうちの少なくとも１つであるショベル。
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