WO2013121916A1 - ショベル及びショベルの制御方法 - Google Patents

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capacitance
capacitor
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竹尾　実高
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住友建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an excavator provided with a capacitor as a driving power source.
  • Capacitors are often used as capacitors installed in excavators. Since a capacitor used in an excavator or the like requires a large capacity and a high voltage, a large number of capacitor cells (hereinafter simply referred to as cells) are connected to form one capacitor (see, for example, Patent Document 1). ).
  • an equalization function is activated for cells having a charge rate (SOC) of a predetermined value or more to equalize the charge rates of a plurality of cells.
  • the equalizing function is a function for forcibly discharging a cell having a charging rate equal to or higher than a predetermined value until the charging rate reaches a predetermined value.
  • an equalization circuit for realizing the equalization function is provided in the capacitor itself.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an excavator that operates a cell voltage equalization function only when necessary.
  • a lower traveling body an upper revolving body that performs a turning operation on the lower traveling body, a boom having one end rotatably attached to the upper revolving body, and the boom
  • An arm having one end rotatably attached to the other end, a working element rotatably attached to the other end of the arm, an engine mounted on the upper swing body and generating a driving force,
  • a generator that is mounted on the upper swing body and performs a power generation operation with the driving force transmitted from the engine, and a plurality of storage cells that are mounted on the upper swing body and store the electric power generated by the generator.
  • a storage device an equalization circuit provided for each storage cell, and provided with a discharge resistor and a switching circuit, and an excavator for causing the equalization circuit to function when the output of each storage cell varies.
  • a lower traveling body an upper revolving body that performs a turning operation on the lower traveling body, a boom having one end rotatably attached to the upper revolving body, An arm having one end rotatably attached to the other end of the boom, a working element rotatably attached to the other end of the arm, an engine mounted on the upper swing body and generating a driving force;
  • a generator mounted on the upper swing body and generating electric power with a driving force transmitted from the engine, and a plurality of storage cells mounted on the upper swing body and storing electric power generated by the generator.
  • a shovel control method comprising a storage battery having an equalizing circuit provided for each storage cell and having a discharge resistor and a switching circuit, and determining variations in the output of each storage cell.
  • the equalizer circuit functions. The method of the bell is provided.
  • the capacitance of each storage cell can be measured individually. Therefore, based on the measured capacitance, the equalization function can be applied to the cell only when necessary. Therefore, the electric power forcibly discharged by the equalizing function can be suppressed, and wasteful power consumption can be reduced.
  • FIG. 1 is a side view of an excavator according to an embodiment.
  • the shovel shown in FIG. 1 is a hybrid excavator
  • the present invention is not limited to the hybrid excavator, and can be applied to any type of excavator as long as it has a capacitor as a power source for driving an electric load. be able to.
  • an upper swing body 3 is mounted on a lower traveling body 1 of a hybrid excavator via a swing mechanism 2.
  • the upper swing body 3 is provided with a boom 4, an arm 5 and a bucket 6, and a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 for hydraulically driving them.
  • the upper swing body 3 is equipped with a cabin 10 and a power source.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system of the hybrid excavator.
  • 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 one-dot chain line.
  • the engine 11 as the mechanical drive unit and the motor generator 12 as the assist drive unit are both connected to the input shaft of the transmission 13.
  • a main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the transmission 13.
  • 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. Connected to the control valve 17 are hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 via a high-pressure hydraulic line.
  • the motor generator 12 is connected to a power storage device 120 including a power storage capacitor or battery via an inverter 18.
  • the power storage device 120 includes the capacitor 19 as a power storage device.
  • a turning electric motor 21 is connected to the power storage device 120 via an inverter 20.
  • a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, or another form of power source capable of receiving and transferring power may be used.
  • a resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21A of the turning electric motor 21.
  • An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25.
  • the control device 17 and a pressure sensor 29 as a lever operation detection unit are connected to the operation device 26 via hydraulic lines 27 and 28, respectively.
  • the pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that performs electric system drive control.
  • the inverter 18 is provided between the motor generator 12 and the power storage device 120 as described above, and controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the controller 30. Thereby, when the inverter 18 controls the power running operation of the motor generator 12, the electric power required by the motor generator 12 is supplied from the power storage device 120 to the motor generator 12. On the other hand, when the regenerative operation of the motor generator 12 is controlled, the electric power generated by the motor generator 12 is stored in the capacitor 19 of the power storage device 120.
  • the power storage device 120 is disposed between the inverter 18 and the inverter 20. Thereby, when at least one of the motor generator 12 and the turning electric motor 21 is performing a power running operation, the power storage device 120 supplies electric power necessary for the power running operation. Further, when at least one of the motor generator 12 and the turning electric motor 21 is performing the regenerative operation, the power storage device 120 accumulates the regenerative power generated by the regenerative operation as electric energy.
  • the inverter 20 is provided between the turning electric motor 21 and the power storage device 120 as described above, and controls the operation of the turning electric motor 21 based on a command from the controller 30.
  • the inverter 20 controls the power running operation of the turning electric motor 21
  • the electric power required by the turning electric motor 21 is supplied from the power storage device 120 to the turning electric motor 21.
  • the turning electric motor 21 is performing a regenerative operation
  • the electric power generated by the turning electric motor 21 is stored in the capacitor 19 of the power storage device 120.
  • the charge / discharge control of the capacitor 19 of the power storage device 120 is performed in the charged state of the capacitor 19, the operating state of the motor generator 12 (powering operation or regenerative operation), and the operating state of the turning motor 21 (powering operation or regenerative operation). Based on the controller 30.
  • the controller 30 is a control device that performs drive control of the excavator, and includes a drive control device 32, an electric turning control device 40, a main control unit 60, and a capacitance calculation unit 154.
  • the controller 30 includes a processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory.
  • the drive control device 32, the electric turning control device 40, and the main control unit 60 are realized by the CPU of the controller 30 executing a drive control program stored in an internal memory.
  • the speed command conversion unit 31 is an arithmetic processing unit that converts a signal input from the pressure sensor 29 into a speed command. Thereby, the operation amount of the lever 26A is converted into a speed command (rad / s) for rotating the turning electric motor 21.
  • the speed command is input to the drive control device 32, the electric turning control device 40, and the main control unit 60.
  • the drive control device 32 performs operation control of the motor generator 12 (switching between power running operation or regenerative operation) and charge / discharge control of the capacitor 19.
  • the drive control device 32 switches between the power running operation and the regenerative operation of the motor generator 12 according to the load state of the engine 11 and the charge state of the capacitor 19.
  • the drive control device 32 performs charge / discharge control of the capacitor 19 via the inverter 18 by switching between the power running operation and the regenerative operation of the motor generator 12.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the power storage device 120.
  • the power storage device 120 includes a capacitor 19 as a power storage, a buck-boost converter, and a DC bus 110.
  • the DC bus 110 controls transmission and reception of electric power among the capacitor 19, the motor generator 12, and the turning electric 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 performs control 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 operating state of the motor generator 12 and the turning electric motor 21.
  • the DC bus 110 is disposed between the inverters 18 and 20 and the step-up / down converter 100, and transfers power between the capacitor 19, the motor generator 12, and the turning electric motor 21.
  • 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 device 120 via the inverter 18 and then supplied to the capacitor 19 via the buck-boost 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 then supplied to the capacitor 19 via the buck-boost converter 100.
  • the buck-boost converter 100 includes a reactor 101, a boosting IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 102A, a step-down IGBT 102B, a power connection terminal 104 for connecting the capacitor 19, an output terminal 106 for connecting the inverter 105, and a pair. And a smoothing capacitor 107 inserted in parallel with the output terminal 106.
  • the output terminal 106 of the buck-boost converter 100 and the inverters 18 and 20 are connected by a DC bus 110.
  • reactor 101 One end of the reactor 101 is connected to an intermediate point between the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B, and the other end is connected to the power connection terminal 104.
  • Reactor 101 is provided in order to supply induced electromotive force generated when boosting IGBT 102 ⁇ / b> A is turned on / off to DC bus 110.
  • the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B are semiconductor elements (switching elements) that are composed of bipolar transistors in which MOSFETs (Metal Oxide Semiconductors Field Effect Transistors) are incorporated in the gate portions and can perform high-power high-speed switching.
  • the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B are driven by the controller 30 by applying a PWM voltage to the gate terminal.
  • Diodes 102a and 102b, which are rectifier elements, are connected in parallel to the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B.
  • Capacitor 19 may be a chargeable / dischargeable capacitor so that power can be exchanged with DC bus 110 via buck-boost converter 100.
  • 3 shows a capacitor 19 as a capacitor.
  • a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, or other forms capable of transmitting and receiving power.
  • a power source may be used.
  • the power connection terminal 104 and the output terminal 106 are terminals to which the capacitor 19 and the inverters 18A and 20 can be connected.
  • a capacitor voltage detection unit 112 that detects a capacitor voltage is connected between the pair of power supply connection terminals 104.
  • a DC bus voltage detector 111 that detects a DC bus voltage is connected between the pair of output terminals 106.
  • the capacitor voltage detector 112 detects the voltage value Vcap of the capacitor 19.
  • the DC bus voltage detection unit 111 detects the voltage value Vdc of the DC bus 110.
  • the smoothing capacitor 107 is a power storage element for smoothing the DC bus voltage, and is inserted between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal 106. The voltage on the DC bus 110 is maintained at a predetermined voltage by the smoothing capacitor 107.
  • the capacitor current detection unit 113 is a detector that detects the value of the current flowing through the capacitor 19 on the positive electrode terminal (P terminal) side of the capacitor 19, and includes a resistor for current detection. That is, the capacitor current detection unit 113 detects the current value I1 flowing through the positive terminal of the capacitor 19.
  • the capacitor current detection unit 117 is a detector that detects the value of the current flowing through the capacitor 19 on the negative electrode terminal (N terminal) side of the capacitor, and includes a resistor for current detection. That is, the capacitor current detection unit 117 detects the current value I2 flowing through the negative electrode terminal of the capacitor 19.
  • the buck-boost converter 100 when boosting the DC bus 110, a PWM voltage is applied to the gate terminal of the boosting IGBT 102A, and the boosting IGBT 102A is turned on / off via the diode 102b connected in parallel to the step-down IGBT 102B.
  • the induced electromotive force generated in the reactor 101 when the power is turned off is supplied to the DC bus 110. Thereby, the DC bus 110 is boosted.
  • the relay 130-1 is provided on the power supply line 114 that connects the positive terminal of the capacitor 19 to the power supply connection terminal 104 of the buck-boost converter 100.
  • the relay 130-1 is a circuit breaker that can cut off the power supply line 114.
  • Relay 130-1 is arranged between connection point 115 of capacitor voltage detection unit 112 to power supply line 114 and the positive terminal of capacitor 19.
  • the relay 130-1 is actuated by a signal from the controller 30 and can cut off the power supply line 114 from the capacitor 19. As a result, the capacitor 19 can be disconnected from the step-up / down converter 100.
  • a relay 130-2 is provided on the power supply line 117 that connects the negative terminal of the capacitor 19 to the power supply connection terminal 104 of the buck-boost converter 100.
  • the relay 130-2 is a circuit breaker capable of interrupting the power supply line 117.
  • the relay 130-2 is disposed between the connection point 118 of the capacitor voltage detection unit 112 to the power supply line 117 and the negative terminal of the capacitor 19.
  • the relay 130-2 is actuated by a signal from the controller 30 and can cut off the power supply line 117 from the capacitor 19. As a result, the capacitor 19 can be disconnected from the step-up / down converter 100.
  • the relays 130-1 and 130-2 may be a single relay, so that both the positive terminal side power line 114 and the negative terminal side power line 117 may be cut off simultaneously to disconnect the capacitor 19. .
  • a drive unit that generates a PWM signal for driving the boosting IGBT 102A and the step-down IGBT 102B exists between the controller 30 and the step-up IGBT 102A and the step-down IGBT 102B, but is omitted in FIG.
  • Such a driving unit can be realized by either an electronic circuit or an arithmetic processing unit.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the capacitor 19.
  • the capacitor 19 as a capacitor is actually composed of n capacitor cells (hereinafter referred to as energy storage cells or simply cells) 19-1 to 19-n (n Is an integer of 2 or more) and a capacitor control circuit 140.
  • the capacitor control circuit 140 has a capacitance measuring function for measuring the capacitance of each capacitor 19n and an equalizing function for equalizing the capacitance of each capacitor.
  • all of the n cells 19-1 to 19-n are connected in series, but the cells connected in series are regarded as one group, and a plurality of groups are connected in parallel. It may be.
  • all the cells 19-1 to 19-n may be collectively referred to as a cell 19-n, and each cell may be referred to as a cell 19-n for convenience.
  • Both ends of each cell 19-n are connected to a voltage detector 152 in the capacitor control circuit 140.
  • one of the electrodes of the cell 19-1 is connected to the voltage detection unit 152 by a wiring 144-1 and the other electrode is connected to the voltage detection unit 152 by a wiring 144-2.
  • one of the electrodes of the cell 19-n is connected to the voltage detector 152 by a wiring 144-n, and the other electrode is connected to the voltage detector 152 by a wiring 144- (n + 1).
  • the voltage detection unit 152 is connected to the capacitance calculation unit 154 of the controller 30 via the interface 142.
  • a balancing FET (field effect transistor) 146-1 and a discharge resistor 148-1 are connected in series (in parallel to the cell 19-1).
  • the The gate of the balancing FET 146-1 is connected to the voltage detection unit 152.
  • a balancing FET (field effect transistor) 146-n and a discharge resistor 148-n are connected in series (for the cell 19-n). Connected in parallel).
  • the gate of the balancing FET 146-n is connected to the voltage detection unit 152.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining functions related to capacitance calculation.
  • the capacitance is calculated by a voltage detector 152 that measures the voltage between the terminals of each cell 19-n and a capacitance calculator 154 that calculates the capacitance based on the voltage detected by the voltage detector 152. Done. As described above, the capacitance is a calculated value using the detected voltage and is an output of each storage cell.
  • the voltage detection unit 152 detects the interelectrode voltage of each cell 19-n (hereinafter, the interelectrode voltage is referred to as cell voltage Vn), and the detected cell voltage of each cell 19-n.
  • Vn is sent to the capacitance calculation unit 154 via the interface 142.
  • the cell voltage V1 of the cell 19-1 can be detected as a voltage difference between the wiring 144-1 and the wiring 144-2.
  • the cell electrode Vn of the cell 19-n can be detected as a voltage difference between the wiring 144-n and the wiring 144- (n + 1).
  • the capacitance calculation unit 154 calculates the capacitance Cn of each cell based on the value of the cell voltage Vn of each cell 19n sent from the voltage detection unit 152 via the interface 142.
  • the calculation of the capacitance Cn is performed as follows.
  • the capacitance calculating unit 154 detects the cell voltage Vn0 of the cell 19-n for calculating the capacitance Cn at the time when the calculation of the capacitance Cn is started. Then, the capacitance calculating unit 154 sends a signal to the gate of the balancing FET 146-n to close (turn on) the balancing FET 146-n, thereby short-circuiting and discharging the cell 19-n. Since the discharge resistor 148-n is provided in the short circuit, the discharge current of the cell 19-n is a minute current. Therefore, the cell voltage Vn of the cell 19-n due to the discharge gradually decreases rather than suddenly.
  • the capacitance Cn of the cell 19-n can be calculated by the following equation (1). That is, the capacitance can be used as an index for determining deterioration.
  • the capacitance decreases and the internal resistance increases. If the capacitance and internal resistance vary between cells, the cell voltage tends to vary. Therefore, although the same current is applied, the voltage level is increased between the cells. As a result, the deteriorated cell is further deteriorated. For this reason, it is desirable to positively equalize the voltage of each cell in accordance with variation in cell deterioration.
  • the degree of deterioration of each cell 19-n is determined based on the calculated current capacitance Cn of each cell 19-n, and the equalization circuit is applied only to necessary cells according to the degree of deterioration.
  • the cell voltage is equalized by discharging the function.
  • the cell voltage of each cell 19-n is managed by a cell monitoring unit (CMU: capacitor control circuit 140) provided in the capacitor 19.
  • the CMU is provided for each cell 19-n and is managed by a battery management unit (BMU) that manages the capacitor 19.
  • the BMU is provided in the excavator controller 30. Further, the BMU includes a capacitance calculation unit 154.
  • the BMU and the CMU can always operate by receiving power supply from the capacitor 19 even when the excavator is not operating. However, in order to suppress the power consumption of the capacitor 19, the BMU and the CMU sleep when the excavator is not operating. It is set to be in a state.
  • the capacitance calculation process is started when there is no input / output of current to the capacitor, for example, when the excavator is not operated by key-off. That is, the capacitance calculation process is performed in a state where no charge / discharge current flows through each cell 19-n of the capacitor 19.
  • step S1 it is determined whether or not the temperature of all the cells 19-n is higher than the measurement start determination temperature td1 (step S1).
  • step S17 information “impossible to measure” is stored in the memory of the BMU.
  • step S1 determines whether or not the temperature of all the cells 19-n is higher than the measurement start determination temperature td1. If it is determined in step S1 that the temperature of all the cells 19-n is higher than the measurement start determination temperature td1, the process proceeds to step S2. In step S2, it is determined whether or not the difference between the maximum temperature and the minimum temperature among the temperatures of the cells 19-n is smaller than the temperature variation determination temperature range tr2.
  • step S17 If the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is not smaller than tr2, that is, if the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is equal to or greater than the temperature variation determination temperature range tr2, there is a condition for performing the capacitance calculation process. If not, the process proceeds to step S17 (see FIG. 7).
  • step S2 determines whether the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is smaller than tr2. If it is determined in step S2 that the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is smaller than tr2, the process proceeds to step S3.
  • Whether or not the temperature of all the cells 19-n is higher than the measurement start determination temperature td1 in step 1 is based on the relationship between the cell capacitance and the measurement temperature as shown in FIG. In other words, the capacitance of the cell decreases as the cell temperature decreases, and in the region where the cell temperature is lower than the predetermined temperature, the capacitance change due to the temperature change is too large. Variations will increase. Therefore, in this embodiment, the measurement of the cell voltage is started in a state where the temperature of the cell is not so low, and the temperature is set as the measurement start determination temperature td1.
  • the capacitance calculation error ⁇ F increases.
  • the cell voltage measurement is started and the capacitance is calculated only when it is determined in step S2 that the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the cell is smaller than the predetermined temperature difference range tr2. I try to do it. That is, the measurement of the cell voltage is started only when the temperatures of all the cells 19-n are within the predetermined temperature difference range tr2.
  • step S3 the cell voltages of all the cells 19-n are detected. Subsequently, in step S4, it is determined whether or not the cell voltages of all the cells 19-n are higher than the measurement start determination cell voltage Vd1. If the cell voltages of all the cells 19-n are not higher than the measurement start determination cell voltage Vd1, that is, if one cell has a voltage less than the measurement start determination cell voltage Vd1, the condition for performing the capacitance calculation process is satisfied. If not, the process proceeds to step S17 (see FIG. 7).
  • step S4 if it is determined in step S4 that the cell voltages of all the cells 19-n are higher than the measurement start determination cell voltage Vd1, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the cell voltage Vds for starting measurement and the cell voltage Vde for ending measurement are determined.
  • the cell voltage Vds at which measurement is started is determined as the minimum cell voltage Vdmin of all cells.
  • step S6 a cell voltage measurement (detection) is started by sending a signal to the gates of the balancing FETs 146-n of all the cells 19-n and closing (turning on) the balancing FETs 146-n. .
  • step S7 it is determined whether or not the elapsed time ⁇ Td from when the balancing FET 146-n is turned on is equal to or shorter than the time Td1 until the cell voltage measurement is started.
  • the elapsed time ⁇ Td from when the balancing FET 146-n is turned on is not shorter than the time Td1 until the measurement of the cell voltage is started, that is, the elapsed time ⁇ Td from when the balancing FET 146-n is turned on is the cell voltage measurement. If it is longer than the time Td1 until the start of the process, the process proceeds to step S18 (see FIG. 7), assuming that the condition for performing the capacitance calculation process is not satisfied. In step S18, the balancing FETs 146-n of all the cells 19-n are turned off. Subsequently, in step S19, information “impossible to measure” is stored in the memory of the BMU.
  • step S7 if it is determined in step S7 that the elapsed time ⁇ Td from when the balancing FET 146-n is turned on is equal to or less than the time Td1 until the measurement of the cell voltage is started, the cells sequentially determined as Td1 or less are sequentially Proceed to step S8.
  • step S8 it is determined for each cell 19-n whether or not the cell voltage Vn of each cell 19-n is lower than the measurement start cell voltage Vds determined in step S5.
  • step S8 the determination condition whether or not the cell voltage Vn of the cell 19-n is lower than the measurement start cell voltage Vds (Vn ⁇ Vds) is defined as a condition D1.
  • step S8 If it is determined in step S8 that the cell voltage Vn of the cell 19-n is not lower than the measurement start cell voltage Vds, that is, if the cell voltage Vn of the cell 19-n is equal to or higher than the measurement start cell voltage Vds, the process proceeds to step S7. Returning to step S8, the cell voltage of the next cell 19-n is checked in step S8.
  • step S8 determines whether the cell voltage Vn of the cell 19-n is lower than the measurement start cell voltage Vds. If it is determined in step S8 that the cell voltage Vn of the cell 19-n is lower than the measurement start cell voltage Vds, the process proceeds to step S9 sequentially from the cells determined to be lower than Vds. In step S9, the measurement of elapsed time is started for the cell in which the condition D1 in step S8 is satisfied. Thus, the determination from step S7 to step S9 is executed in each cell. For this reason, if it is determined in step S7 that one cell is longer than Td1, the process proceeds to step S19 even if the remaining other cells have reached step S9, and “measurement is impossible”. Is stored in the memory of the BMU.
  • step S10 it is determined whether or not the elapsed time ⁇ Td is equal to or less than the time Td2 until the measurement is completed.
  • the elapsed time ⁇ Td is a time from when the ON of the balancing FETs of all the cells 19-n is instructed until the measurement of the cell voltage is finished, and is a preset time.
  • step S18 the balancing FETs 146-n for all the cells 19-n are turned off.
  • step S19 information indicating that measurement is not possible is stored in the BMU memory.
  • step S10 determines whether or not the cell voltage Vn of each cell 19-n is equal to or lower than the measurement end cell voltage Vde determined in step S5. This determination condition Vn ⁇ Vde? Is (condition D2).
  • the process returns to step S10 and again It is determined whether the elapsed time ⁇ Td is equal to or less than the cell voltage measurement end time Td2.
  • step S11 when it is determined in step S11 that the cell voltage Vn of each cell 19-n is equal to or lower than the measurement end cell voltage Vde determined in step S5, the cells determined to be equal to or lower than Vde are sequentially step S12 (FIG. Go to step 7).
  • the cell voltage measurement is started when the cell voltages Vn of all the cells 19-n are equal to or higher than a predetermined voltage (Vds).
  • Vds a predetermined voltage
  • the cell voltage decrease rate is almost the same, so that a cell with a low cell voltage is higher than a cell with a high cell voltage. It becomes a small voltage quickly. If the cell voltage decreases too much, the deterioration of the cell is promoted. Therefore, even if the cell voltage is measured, the cell voltages of all the cells need to be maintained at a predetermined voltage or higher.
  • this predetermined voltage is determined as the cell voltage Vde at which the measurement is terminated. That is, the measurement start cell voltage Vds is determined so that the cell voltage Vde at the end of measurement does not fall below the lower limit voltage when the cell having the lowest cell voltage is discharged for the measurement time ⁇ Td.
  • step S12 the measurement of the cell voltage Vn for the cell 19-n in which (Condition D2) is satisfied is terminated.
  • step S13 the capacitance Cn of the cell 19-n is calculated based on the measurement time tn for each cell, and the calculated value of the capacitance Cn is stored in the memory of the BMU.
  • the calculation of the capacitance can be performed by the above equation (1). Or it is computable also by the following formula
  • Cn ⁇ tn / ⁇ R ⁇ ln (Vde / Vds) ⁇ + Ic ⁇ tn / (Vds ⁇ Vde) (2)
  • R is the discharge resistance ( ⁇ ) of the cell 19-n
  • Ic is the current consumption (A) of the CMU.
  • step S13 When the process of step S13 ends, the process proceeds to step S14. Note that the processing proceeds to step S14 even after the processing of step S17 and step S19 is completed.
  • step S14 the maximum temperature, the minimum temperature, and the average temperature of the cells 19-n when the cell voltage measurement of all the cells 19-n is completed are calculated and stored in the memory of the BMU.
  • step S15 the CMUs of all the cells 19-n are set in the sleep state, and in step S16, the BMUs are set in the sleep state. Therefore, when step S16 is completed, the processing by the BMU and CMU is temporarily stopped until the excavator is started.
  • the capacitances of the plurality of cells 19-n can be calculated individually for each cell. For this reason, the degree of deterioration of the cell can be known based on the calculated capacitance, and the cell voltage can be positively balanced according to the variation in deterioration.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the capacitance calculated for each cell is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the capacitance of the cells of the plurality of cells 19-n has variation. Is done. If it is determined that there is a variation, an instruction to start balance is output from the controller 30.
  • the determination of the presence or absence of variation may use an average value or the like instead of the difference between the maximum value and the minimum value of the capacitance.
  • the equalization processing (balance processing) shown in FIG. 8 is performed at the timing when the shovel operation is restarted by key-on.
  • step S20 in response to the key-on, the BMU receives a work request signal ON from the main control unit 60 of the shovel and sends the work request signal ON to the CMU.
  • step S21 the BMU and the CMU shift from the sleep state to the operating state and start measuring the cell voltage.
  • step S22 it is determined whether or not the balance start instruction signal is ON.
  • the balance start instruction signal ON is a signal for performing a process of discharging each cell 19-n to a predetermined voltage by using an equalizing function.
  • step S23 the cell voltage Vn of the cells 19-n is, whether or not the voltage Vg1 or more to forcibly turn ON the FET148-n for balance is determined. This determination condition is defined as condition G. If the cell voltage Vn is equal to or higher than the voltage Vg1 forcibly turning on the balancing FET 148-n, the process proceeds to step S24. In step S24, the balancing FET 148-n provided for the cell 19-n that satisfies the condition G is turned ON, and the cell 19-n is forcibly discharged to lower the cell voltage.
  • step S23 if it is determined in step S23 that the condition G is not satisfied, the process proceeds to step S25.
  • step S25 the balancing FET 148-n provided for 19-n determined as not satisfying the condition G is turned OFF so that the cell 19-n is not discharged. That is, when the cell voltage Vn is less than the voltage Vg1, the balancing FET 148-n of the cell 19-n is turned off.
  • the equalization function works for the cell whose cell voltage is equal to or higher than the predetermined cell voltage Vg1, and the cell is forcibly discharged to reduce the interelectrode voltage (charge rate). .
  • the equalization function does not work for cells whose cell voltage is lower than the cell voltage Vg1, and forced discharge is not performed.
  • step S26 it is determined whether or not the cell voltage Vn of each cell 19-n is equal to or higher than the voltage Vf1 forcibly turning on the balancing FET 148-n.
  • This determination condition is defined as condition F.
  • the voltage Vf1 is set to a value higher than the voltage Vg1 used in step S23.
  • the voltage Vg1 is within the voltage range during use and is set to a voltage smaller than the voltage Vf1.
  • step S27 the balancing FET 148-n provided for the cell 19-n that satisfies the condition F is turned ON, and the cell 19-n is discharged.
  • the balancing FET 148-n provided for the cell 19-n where the condition F is not satisfied is turned OFF, and the cell 19-n is not discharged.
  • steps S26 to S28 Through the processing of steps S26 to S28, cells whose cell voltage Vn is equal to or higher than the preset voltage Vf1 are forcibly discharged and lowered to a predetermined cell voltage.
  • step S24, S25, S27, and S28 When the processes of steps S24, S25, S27, and S28 are completed, the process returns to step S22. Further, when the key is turned off, the balance process is interrupted. Furthermore, if the present invention is used, the capacitance of each cell can be measured, so that the replacement time for each cell can be estimated. Furthermore, even when an abnormality occurs in the storage battery, abnormal cells can be individually identified, so that maintenance costs for replacement can be reduced.
  • the information on the cell voltage is the latest voltage information when the excavator is stopped (key OFF), and includes the maximum value of the cell voltage, the minimum value of the cell voltage, the average value of the cell voltage, and the like.
  • the information on the capacitance includes a capacitance value, a maximum cell temperature value, a minimum cell temperature value, an average cell temperature value, and the like.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a drive system when the turning mechanism of the hybrid excavator shown in FIG. 2 is hydraulically driven.
  • a turning hydraulic motor 2A is connected to the control valve 17, and the turning mechanism 2 is driven by the turning hydraulic motor 2A.
  • each of the cells having a voltage of a predetermined value or higher in the battery can function as an equalization circuit by turning on and off the switching circuit, as in the above-described embodiment.
  • the capacitance of the storage cell can be measured individually. Based on the measured capacitance, the equalization function can be applied to the cell only when necessary. Therefore, the electric power forcibly discharged by the equalizing function can be suppressed, and wasteful power consumption can be reduced.
  • the present invention is applicable to an excavator provided with a capacitor as a driving power source.

Abstract

　ショベルは下部走行体の上で旋回動作を行う上部旋回体を有する。ブームの一端が上部旋回体に回動自在に取り付けられる。ブームの他端にアームの一端が回動自在に取り付けられる。作業要素がアームの他端に回動自在に取り付けられる。エンジンと発電機と蓄電器とが、上部旋回体に搭載される。蓄電器は、発電機で発電された電力が蓄積される複数の蓄電セルを含む。放電抵抗と開閉回路とを備えた均等化回路が、各蓄電セルに対して設けられる。各蓄電セルの静電容量にばらつきがある場合に、均等化回路を機能させる。

Description

ショベル及びショベルの制御方法
　本発明は、駆動電源として蓄電器が設けられたショベルに関する。
　ショベルに設けられる蓄電器としてキャパシタが用いられることが多い。ショベル等に用いられるキャパシタには、大容量且つ高電圧が要求されるため、多数のキャパシタセル（以下、単にセルと称する）が接続されて一つのキャパシタが形成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－７１９０５号公報
　多数のセルが接続されたキャパシタにおいて、セルが劣化するとセルの静電容量にばらつきが生じる。セルの静電容量にばらつきが生じているままキャパシタの充放電を繰り返していると、劣化の度合いが大きいセルに対する負荷がさらに増大する。このため、セルの静電容量のばらつきはさらに大きくなり、劣化の度合いが大きいセルの静電容量はさらに減少する。したがって、複数のセルの静電容量の総和であるキャパシタ全体の静電容量（すなわち、蓄電量）が減少し、内部抵抗が増大するといった問題が発生する。
　そこで、ある時点において充電率（ＳＯＣ）が所定値以上のセルに対して均等化機能を働かせ、複数のセルの充電率を均等化することが行なわれている。均等化機能とは、所定値以上の充電率を有するセルを、充電率が所定値となるまで強制的に放電させる機能である。均等化機能を持たせるために、キャパシタ自体に均等化機能を実現するための均等化回路が設けられる。
　以上のようなセルの充電率の均等化を行なうと、充電率の高いセルは強制的に放電させられてしまい、せっかく蓄積した電力が無駄になってしまう。
　本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、必要な場合にのみセル電圧の均等化機能を働かせるショベルを提供することを目的とする。
　本発明の一実施態様によれば、下部走行体と、該下部走行体の上で旋回動作を行う上部旋回体と、該上部旋回体に一端が回動自在に取り付けられたブームと、該ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、該アームの他端に回動自在に取り付けられた作業要素と、該上部旋回体に搭載され、駆動力を発生するエンジンと、該上部旋回体に搭載され、該エンジンから伝達された駆動力で発電動作を行う発電機と、該上部旋回体に搭載され、該発電機で発電された電力が蓄積される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、各蓄電セルに対して設けられ、放電抵抗と開閉回路とを備えた均等化回路と、該各蓄電セルの出力にばらつきがある場合に、該均等化回路を機能させるショベルが提供される。
　本発明の他の実施態様によれば、下部走行体と、該下部走行体の上で旋回動作を行う上部旋回体と、該上部旋回体に一端が回動自在に取り付けられたブームと、該ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、該アームの他端に回動自在に取り付けられた作業要素と、該上部旋回体に搭載され、駆動力を発生するエンジンと、該上部旋回体に搭載され、該エンジンから伝達された駆動力で発電動作を行う発電機と、該上部旋回体に搭載され、該発電機で発電された電力が蓄積される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、各蓄電セルに対して設けられ、放電抵抗と開閉回路とを備えた均等化回路とを有するショベルの制御方法であって、該各蓄電セルの出力のばらつきを判定し、ばらつきがある場合に該均等化回路を機能させるショベルの制御方法が提供される。
　上述の発明によれば、各蓄電セルの静電容量を個別に測定できる。そのため、測定した静電容量に基づいて、必要な場合にのみそのセルに均等化機能を働かせることができる。したがって、均等化機能により強制的に放電する電力を抑制することができ、無駄な電力消費を低減することができる。
ハイブリッド型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型ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 蓄電装置の回路図である。 キャパシタの構成を示す回路図である。 静電容量の算出を行なう部分の機能ブロック図である。 静電容量算出及び電圧均等化処理のフローチャートの一部である。 静電容量算出及び電圧均等化処理のフローチャートの一部である。 静電容量算出及び電圧均等化処理のフローチャートの一部である。 セルの静電容量とセルの温度との関係を示すグラフである。 セル電圧と放電時間との関係を示すグラフである。 旋回機構を旋回油圧モータで駆動する構成の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、一実施形態によるショベルの側面図である。図１に示すショベルはハイブリッド型ショベルであるが、本発明はハイブリッド型ショベルに限られず、電気負荷の駆動用電源として蓄電器を備えているものであれば、どのような型のショベルにも適用することができる。
　図１に示すように、ハイブリッド型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、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が設けられる。また、上部旋回体３には、キャビン１０及び動力源が搭載される。
　図２は、ハイブリッド型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、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。
　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、ともに変速機１３の入力軸に接続されている。変速機１３の出力軸には、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、油圧系の制御を行う制御装置である。コントロールバルブ１７には、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が高圧油圧ラインを介して接続される。
　電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電用のキャパシタ又はバッテリを含む蓄電装置１２０が接続されている。本実施形態では蓄電装置１２０は蓄電器としてキャパシタ１９を含むものとする。蓄電装置１２０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。蓄電器としてキャパシタ１９を用いる代わりに、リチウムイオン電池等の充電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。
　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、及び旋回減速機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。
　操作装置２６には、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及びレバー操作検出部としての圧力センサ２９がそれぞれ接続される。圧力センサ２９には、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。
　インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８が電動発電機１２の力行運転を制御している際には、電動発電機１２が必要とする電力は、蓄電装置１２０から電動発電機１２に供給される。一方、電動発電機１２の回生運転を制御している際には、電動発電機１２により発電された電力は蓄電装置１２０のキャパシタ１９に蓄電される。
　蓄電装置１２０は、インバータ１８とインバータ２０との間に配設されている。これにより、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくともどちらか一方が力行運転を行っている際には、蓄電装置１２０は、力行運転に必要な電力を供給する。また、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくともどちらか一方が回生運転を行っている際には、蓄電装置１２０は回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギとして蓄積する。
　インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１の運転を制御する。これにより、インバータ２０が旋回用電動機２１の力行運転を制御している際には、旋回用電動機２１が必要とする電力は蓄電装置１２０から旋回用電動機２１に供給される。一方、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力は蓄電装置１２０のキャパシタ１９に蓄電される。
　なお、蓄電装置１２０のキャパシタ１９の充放電制御は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は回生運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、コントローラ３０によって行われる。
　コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置であり、駆動制御装置３２、電動旋回制御装置４０、主制御部６０、及び、静電容量算出部１５４を含む。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る。駆動制御装置３２、電動旋回制御装置４０及び主制御部６０は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される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。
　速度指令変換部３１は、圧力センサ２９から入力される信号を速度指令に変換する演算処理部である。これにより、レバー２６Ａの操作量は、旋回用電動機２１を回転駆動させるための速度指令（rad/s）に変換される。速度指令は、駆動制御装置３２、電動旋回制御装置４０及び主制御部６０に入力される。
　駆動制御装置３２は、電動発電機１２の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）、及び、キャパシタ１９の充放電制御を行う。駆動制御装置３２は、エンジン１１の負荷の状態とキャパシタ１９の充電状態に応じて、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替える。駆動制御装置３２は、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替えることにより、インバータ１８を介してキャパシタ１９の充放電制御を行う。
　図３は、蓄電装置１２０の回路図である。蓄電装置１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と、昇降圧コンバータとＤＣバス１１０とを含む。ＤＣバス１１０は、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、及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を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１８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、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。
　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１８を介して蓄電装置１２０のＤＣバス１１０に供給され、そして昇降圧コンバータ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、そして昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。
　昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、キャパシタ１９を接続するための電源接続端子１０４、インバータ１０５を接続するための出力端子１０６、及び、一対の出力端子１０６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１０７を備える。昇降圧コンバータ１００の出力端子１０６とインバータ１８，２０との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。
　リアクトル１０１の一端は昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続され、他端は電源接続端子１０４に接続される。リアクトル１０１は、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０に供給するために設けられている。
　昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子（スイッチング素子）である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、コントローラ３０により、ゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。
　キャパシタ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図３には、蓄電器としてキャパシタ１９を示すが、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、リチウムイオンキャパシタ、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。
　電源接続端子１０４及び出力端子１０６は、キャパシタ１９及びインバータ１８Ａ，２０が接続可能な端子である。一対の電源接続端子１０４の間には、キャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６の間には、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。
　キャパシタ電圧検出部１１２は、キャパシタ１９の電圧値Ｖｃａｐを検出する。ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧値Ｖｄｃを検出する。平滑用のコンデンサ１０７は、ＤＣバス電圧を平滑化するための蓄電素子であり、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入される。平滑用のコンデンサ１０７によって、ＤＣバス１１０の電圧は予め定められた電圧に維持されている。
　キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子（Ｐ端子）側においてキャパシタ１９に流れる電流の値を検出する検出器であり、電流検出用の抵抗器を含む。すなわち、キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子に流れる電流値Ｉ１を検出する。一方、キャパシタ電流検出部１１７は、キャパシタの負極端子（Ｎ端子）側においてキャパシタ１９に流れる電流の値を検出する検出器であり、電流検出用の抵抗器を含む。すなわち、キャパシタ電流検出部１１７は、キャパシタ１９の負極端子に流れる電流値Ｉ２を検出する。
　昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がＤＣバス１１０に供給される。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。
　ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加される。これにより、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、インバータ１０５を介して供給される回生電力がＤＣバス１１０からキャパシタ１９に供給される。したがって、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がキャパシタ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。
　本実施形態では、キャパシタ１９の正極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１４に、リレー１３０－１が設けられる。リレー１３０－１は、電源ライン１１４を遮断することのできる遮断器である。リレー１３０－１は、電源ライン１１４へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１５とキャパシタ１９の正極端子の間に配置されている。リレー１３０－１は、コントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１４を遮断することができる。これにより、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。
　また、キャパシタ１９の負極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１７に、リレー１３０－２が設けられる。リレー１３０－２は、電源ライン１１７を遮断することのできる遮断器である。リレー１３０－２は、電源ライン１１７へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１８とキャパシタ１９の負極端子の間に配置されている。リレー１３０－２はコントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１７を遮断することができる。これにより、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。なお、リレー１３０－１とリレー１３０－２を一つのリレーとすることで、正極端子側の電源ライン１１４と負極端子側の電源ライン１１７の両方を同時に遮断してキャパシタ１９を切り離すこととしてもよい。
　なお、実際には、コントローラ３０と昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂとの間には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するＰＷＭ信号を生成する駆動部が存在するが、図３では省略する。このような駆動部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。
　図４は、キャパシタ１９の構成を示す回路図である。図４に示すように、蓄電器としてのキャパシタ１９は、実際には、複数の蓄電部としてのｎ個のキャパシタセル（以下、蓄電セル、あるいは単にセルと称する）１９－１～１９－ｎ（ｎは２以上の整数）とキャパシタ制御回路１４０とを含む。キャパシタ制御回路１４０は、各キャパシタ１９ｎの静電容量を測定する静電容量測定機能と各キャパシタの静電容量を均一化する均等化機能とを有する。本実施形態では、説明の便宜上ｎ個のセル１９－１～１９－ｎの全ては直列に接続されているが、直列に接続されたセルを一つのグループとし、複数のグループが並列に接続されていてもよい。以下、全てのセル１９－１～１９－ｎをまとめてセル１９－ｎと称することもあり、各セルを便宜上セル１９－ｎと称することもある。
　各セル１９－ｎの両端は、キャパシタ制御回路１４０内の電圧検出部１５２に接続されている。具体的には、例えばセル１９－１の電極の一方は配線１４４－１により電圧検出部１５２に接続され、他方の電極は配線１４４－２により電圧検出部１５２に接続される。同様に、セル１９－ｎの電極の一方は配線１４４－ｎにより電圧検出部１５２に接続され、他方の電極は配線１４４－（ｎ＋１）により電圧検出部１５２に接続される。電圧検出部１５２はインタフェース１４２を介してコントローラ３０の静電容量算出部１５４に接続される。
　配線１４４－１と配線１４４－２との間には、バランス用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４６－１と放電抵抗１４８－１とが直列に（セル１９－１に対しては並列に）接続される。バランス用ＦＥＴ１４６－１のゲートは電圧検出部１５２に接続される。同様に、配線１４４－ｎと配線１４４－（ｎ＋１）との間には、バランス用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４６－ｎと放電抵抗１４８－ｎとが直列に（セル１９－ｎに対しては並列に）接続される。バランス用ＦＥＴ１４６－ｎのゲートは電圧検出部１５２に接続される。
　以上のような構成において、静電容量算出部１５４は、各セル１９－ｎの静電容量を個別に測定することができる。図５は静電容量算出に係る機能を説明するためのブロック図である。
　静電容量の算出は、各セル１９－ｎの端子間電圧を測定する電圧検出部１５２と、電圧検出部１５２で検出した電圧に基づいて静電容量を算出する静電容量算出部１５４とにより行なわれる。このように、静電容量は検出した電圧を用いた演算値であり、各蓄電セルの出力である。
　電圧検出部１５２は、電圧検出指令が与えられると、各セル１９－ｎの電極間電圧を検出し（以下、電極間電圧をセル電圧Ｖｎと称する）、検出した各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎをインタフェース１４２を介して静電容量算出部１５４に送る。例えば、セル１９－１のセル電圧Ｖ１は、配線１４４－１と配線１４４－２の間の電圧差として検出することができる。セル１９－ｎのセル電極Ｖｎは、配線１４４－ｎと配線１４４－（ｎ＋１）の間の電圧差として検出することができる。
　静電容量算出部１５４は、インタフェース１４２を介して電圧検出部１５２から送られてくる各セル１９ｎのセル電圧Ｖｎの値に基づいて、各セルの静電容量Ｃｎを算出する。静電容量Ｃｎの算出は以下のようにして行なわれる。
　まず、静電容量算出部１５４は、静電容量Ｃｎの算出を始めた時点における、静電容量Ｃｎを算出するセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎ０を検出する。そして、静電容量算出部１５４は、バランス用ＦＥＴ１４６－ｎのゲートに信号を送ってバランス用ＦＥＴ１４６－ｎを閉じる（ＯＮ状態にする）ことにより、セル１９－ｎを短絡して放電させる。短絡路には放電抵抗１４８－ｎが設けられているので、セル１９－ｎの放電電流は微小電流である。したがって、放電によるセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎは急激にではなく、徐々に降下する。所定の時間Ｔだけ放電させたら、その時点でのセル電圧Ｖｎ１を検出する。セル１９－ｎの静電容量Ｃｎは以下の式（１）により算出することができる。すなわち、静電容量を劣化判定の指標として用いることができる。
　Ｃｎ＝－Ｔ／（Ｒ１＋Ｒ２）×ｌｎ－１｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖｎ１／Ｖｎ０｝
　ここで、Ｒ１はセル１９－ｎの内部抵抗であり、Ｒ２は放電抵抗１４８－ｎの内部抵抗である。ただし、Ｒ１＜＜Ｒ２のため、Ｒ１を無視すると、以下の式（１）が導き出される。
　Ｃｎ＝－Ｔ／Ｒ２×ｌｎ－１（Ｖｎ１／Ｖｎ０）　・・・（１）　
　算出したセル１９－ｎの静電容量Ｃｎを、予め求められているセル１９－ｎの初期静電容量Ｃｎ０（セル１９－ｎが使用される前の静電容量）と比較することで、現在のセル１９－ｎがどの程度劣化しているかを判定することができる。
　セルの劣化が進むと、静電容量が小さくなるとともに内部抵抗が大きくなる。静電容量や内部抵抗が各セル間でばらつくと、セル電圧もばらつきやすくなってしまう。したがって、同一の電流を通電させているのにもかかわらず、各セル間において電圧の高低が生じてしまう。その結果、劣化しているセルがより一層劣化することになる。このため、セルの劣化のばらつきに応じて積極的に各セルの電圧を均等にすることが望ましい。
　そこで、本実施形態では、算出した各セル１９－ｎの現在の静電容量Ｃｎに基づいてそのセル１９－ｎの劣化度を判定し、劣化度に応じて必要なセルのみに均等化回路の機能を働かせて放電させることで、セル電圧の均等化を行なう。
　次に、各セルの出力である静電容量を算出する静電容量算出処理と、劣化の進んだセルのセル電圧を下げる電圧均等化処理について、図６乃至図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　まず、キャパシタ１９に関する動作や処理を管理する構成について説明する。各セル１９－ｎのセル電圧は、キャパシタ１９に設けられたセルモニタリングユニット（ＣＭＵ：キャパシタ制御回路１４０）により管理される。ＣＭＵは、各セル１９－ｎに対して設けられており、キャパシタ１９を管理するバッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）により管理される。ＢＭＵはショベルのコントローラ３０に設けられる。また、ＢＭＵは静電容量算出部１５４を備えている。
　ＢＭＵ及びＣＭＵは、ショベルを運転していないときにも、キャパシタ１９からの電力供給を受けて常時作動可能であるが、キャパシタ１９の電力消費を抑制するために、ショベルを運転していないときにはスリープ状態となるように設定されている。
　静電容量算出処理は、キャパシタへの電流の入出力が無い状態で、例えば、キーオフによりショベルが運転されていないときに開始される。すなわち、キャパシタ１９の各セル１９－ｎに充放電電流が流れない状態で静電容量算出処理が行なわれる。
　ここで、ばらつき判断を行なうための条件が適切かを判断する条件判定処理が行なわれる。まず、ステップＳ１において、全てのセル１９－ｎの温度が計測開始判定温度ｔｄ１より高いか否かが判定される（ステップＳ１）。
　全てのセル１９－ｎの温度がｔｄ１より高くない、すなわち、一つのセルでも計測開始判定温度ｔｄ１以下のものがあると、静電容量算出処理を行なうことのできる条件にはなっていないとして、処理はステップＳ１７（図７参照）に進む。ステップＳ１７では、ＢＭＵのメモリに「計測不可」という情報を格納する。
　一方、ステップＳ１において全てのセル１９－ｎの温度が計測開始判定温度ｔｄ１より高いと判定されると、処理はステップＳ２に進む。ステップＳ２では、セル１９－ｎの温度のうち、最大温度と最小温度との差が、温度ばらつき判定温度範囲ｔｒ２より小さいか否かが判定される。
　最大温度と最小温度との差がｔｒ２より小さくない、すなわち、最大温度と最小温度との差が温度ばらつき判定温度範囲ｔｒ２以上であると、静電容量算出処理を行なうことのできる条件にはなっていないとして、処理はステップＳ１７（図７参照）に進む。
　一方、ステップＳ２において最大温度と最小温度との差がｔｒ２より小さいと判定されると、処理はステップＳ３に進む。
　ステップ１において全てのセル１９－ｎの温度が計測開始判定温度ｔｄ１より高いか否かを判定するのは、図９に示すようなセルの静電容量と計測温度との関係によるものである。すなわち、セルの静電容量はセルの温度が低くなるほど小さくなり、セルの温度が所定の温度より低い領域では、温度変化に対する静電容量の変化が大すぎるため、温度の変化による静電容量のバラツキが大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、セルの温度があまり低くない状態でセル電圧の測定を開始することとし、その温度を計測開始判定温度ｔｄ１としている。
　また、キャパシタ１９の中に配列された複数のセルの間でも温度にばらつきがあり、セルの温度の差が大きくなると、静電容量の算出誤差ΔＦが大きくなってしまう。図９において、キャパシタ１９の中の例えば一つのセル１９－１の温度がｔ１であり、他のセル１９－２の温度がｔ２であったとすると、セル１９－１の静電容量は変化してしまうので、本実施形態では、ステップＳ２においてセルの最大温度と最小温度の温度差が所定の温度差範囲ｔｒ２より小さいと判定された場合にのみセル電圧測定を開始して静電容量の算出を行なうようにしている。すなわち、全てのセル１９－ｎの温度が所定の温度差範囲ｔｒ２以内に入っている場合にのみ、セル電圧の測定を開始している。
　ステップＳ３では、全てのセル１９－ｎのセル電圧が検出される。続いて、ステップＳ４において全てのセル１９－ｎのセル電圧が計測開始判定セル電圧Ｖｄ１より高いか否かが判定される。全てのセル１９－ｎのセル電圧が計測開始判定セル電圧Ｖｄ１より高くない、すなわち一つのセルでも計測開始判定セル電圧Ｖｄ１以下のものがあると、静電容量算出処理を行なうことのできる条件にはなっていないとして、処理はステップＳ１７（図７参照）に進む。
　一方、ステップＳ４において全てのセル１９－ｎのセル電圧が計測開始判定セル電圧Ｖｄ１より高いと判定されると、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、計測を開始するセル電圧Ｖｄｓ及び計測を終了するセル電圧Ｖｄｅを決定する。計測を開始するセル電圧Ｖｄｓは、全セルのセル電圧の最小値Ｖｄｍｉｎとして決定する。計測を終了するセル電圧Ｖｄｅは、全セルのセル電圧の最小値Ｖｄｍｉｎから、計測開始電圧と計測終了電圧との差Ｖｄ２を減算した値として決定する（Ｖｄｅ＝Ｖｄｍｉｎ－Ｖｄ２）。
　続いて、ステップＳ６において、全セル１９－ｎのバランス用ＦＥＴ１４６－ｎのゲートに信号を送ってバランス用ＦＥＴ１４６－ｎを閉じる（ＯＮとする）ことにより、セル電圧の計測（検出）を開始する。
　次に、ステップＳ７において、バランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＮとしてからの経過時間ΔＴｄが、セル電圧の計測を開始するまでの時間Ｔｄ１以下であるか否かが判定される。バランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＮとしてからの経過時間ΔＴｄが、セル電圧の計測を開始するまでの時間Ｔｄ１以下ではない、すなわちバランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＮとしてからの経過時間ΔＴｄが、セル電圧の計測を開始するまでの時間Ｔｄ１より長いと、静電容量算出処理を行なうことのできる条件にはなっていないとして、処理はステップＳ１８（図７参照）に進む。ステップＳ１８では、全セル１９－ｎのバランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＦＦとする。続いてステップＳ１９において、ＢＭＵのメモリに「計測不可」という情報を格納する。
　一方、ステップＳ７においてバランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＮとしてからの経過時間ΔＴｄが、セル電圧の計測を開始するまでの時間Ｔｄ１以下であると判定されると、Ｔｄ１以下と判定されたセルから順次、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、各セル１９－ｎのセル電圧ＶｎがステップＳ５において決定した計測開始セル電圧Ｖｄｓより低いか否かが、各セル１９－ｎ毎に判定される。ステップＳ８においてセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測開始セル電圧Ｖｄｓより低いか否か（Ｖｎ＜Ｖｄｓ）という判定条件を条件Ｄ１とする。
　ステップＳ８においてセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測開始セル電圧Ｖｄｓより低くない、すなわち、セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測開始セル電圧Ｖｄｓ以上であると判定されると、処理はステップＳ７に戻り、ステップＳ８において次のセル１９－ｎのセル電圧をチェックする。
　一方、ステップＳ８においてセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測開始セル電圧Ｖｄｓより低いと判定されると、Ｖｄｓより低いと判定されたセルから順次、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ８の条件Ｄ１が成立したセルに対して、経過時間の計測を開始する。このように、ステップＳ７からステップＳ９までの判定は、各セルにおいて実行される。このため、ステップＳ７の判定で、一つのセルがＴｄ１より長いと判定されると、残りの他のセルがステップＳ９まで到達していた場合であっても、ステップＳ１９へ進み、「計測不可」という情報が、ＢＭＵのメモリに格納される。
　このように、全セル１９－ｎのバランス用ＦＥＴ１４６－ｎを閉じた（ＯＮとした）時点から計測開始までの時間を規定することで、セル電圧のばらつきが大きいために計測開始されない場合であっても、ＣＭＵによるセル電圧の消費を制限することができる。
　続いて、ステップＳ１０において、経過時間ΔＴｄが計測を終了するまでの時間Ｔｄ２以下であるか否かが判定される。経過時間ΔＴｄは、全セル１９－ｎのバランス用ＦＥＴのＯＮを指示してからセル電圧の計測を終了するまでの時間であり、予め設定された時間である。
　経過時間ΔＴｄがセル電圧の計測を終了するまでの時間Ｔｄ２以下ではない、すなわち経過時間ΔＴｄがセル電圧計測終了時間Ｔｄ２より長いと判定されると、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、全てのセル１９－ｎに対するバランス用ＦＥＴ１４６－ｎをＯＦＦとする。続いて、ステップＳ１９において、計測不可を示す情報をＢＭＵのメモリに格納する。
　一方、ステップＳ１０において経過時間ΔＴｄがセル電圧計測終了時間Ｔｄ２以下であると判定されると、Ｔｄ２以下と判定されたセルから順次、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが、ステップＳ５で決定した計測終了セル電圧Ｖｄｅ以下であるか否かが判定される。この判定条件Ｖｎ≦Ｖｄｅ？を（条件Ｄ２）とする。各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測終了セル電圧Ｖｄｅ以下ではない、すなわち、各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが計測終了セル電圧Ｖｄｅより高い場合は、処理はステップＳ１０に戻って、再び経過時間がΔＴｄがセル電圧計測終了時間Ｔｄ２以下であるか否かが判定される。
　一方、ステップＳ１１において、各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが、ステップＳ５で決定した計測終了セル電圧Ｖｄｅ以下であると判定されると、Ｖｄｅ以下と判定されたセルから順次、ステップＳ１２（図７参照）に進む。
　以上の処理では、全てのセル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが所定の電圧（Ｖｄｓ）以上であるときにセル電圧の測定を開始する。図１０に示すように、複数のセルを一定の放電抵抗を介して放電させた場合、セル電圧の減少率はほぼ同じであるので、セル電圧の低いセルのほうが、セル電圧の高いセルより、早く小さな電圧となる。セル電圧が低下し過ぎると、セルの劣化が促進されるので、セル電圧の計測を行なっても全てのセルのセル電圧が所定の電圧以上に維持されている必要がある。ステップＳ５ではこの所定の電圧を、計測を終了するセル電圧Ｖｄｅとして決定している。すなわち、セル電圧の一番低いセルを測定時間ΔＴｄだけ放電させたときに、計測終了時のセル電圧Ｖｄｅが下限電圧を下回らないように計測開始セル電圧Ｖｄｓを決定する。
　次に、ばらつき判断処理が行なわれる。ステップＳ１２では、（条件Ｄ２）が成立したセル１９－ｎに対するセル電圧Ｖｎの計測を終了する。次に、ステップＳ１３において、セル毎の計測時間ｔｎに基づいてそのセル１９－ｎの静電容量Ｃｎを算出し、算出した静電容量Ｃｎの値をＢＭＵのメモリに格納する。静電容量の計算は上述の式（１）により計算できる。あるいは、以下の式（２）でも算出できる。
　　Ｃｎ＝－ｔｎ／｛Ｒ×ｌｎ（Ｖｄｅ／Ｖｄｓ）｝＋
　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｃ×ｔｎ／（Ｖｄｓ－Ｖｄｅ）　・・・（２）
　ここで、Ｒはセル１９－ｎの放電抵抗（Ω）であり、ＩｃはＣＭＵの消費電流（Ａ）である。
　ステップＳ１３の処理が終了すると、処理はステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１７及びステップＳ１９の処理を終了した後も、ステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４において、全てのセル１９－ｎのセル電圧計測が終了したときのセル１９－ｎの温度における、最大温度、最小温度、及びそれらの平均温度を算出し、ＢＭＵのメモリに格納する。そして、ステップＳ１５において全てセル１９－ｎのＣＭＵをスリープ状態とし、ステップＳ１６においてＢＭＵをスリープ状態として、ＣＭＵ及びＢＭＵの作動を停止してＣＭＵ及びＢＭＵの電力消費を抑制する。したがって、ステップＳ１６が終了すると、ショベルの運転が開始されるまで、ＢＭＵ及びＣＭＵによる処理は一旦停止する。
　以上のように、上述の処理によれば、複数のセル１９－ｎの静電容量をセル毎に個別に算出することができる。このため、算出した静電容量に基づいてセルの劣化度を知ることができ、劣化のばらつきに応じて積極的にセル電圧のバランスを働かせることができる。ここで、セル毎に算出した静電容量の最大値と最小値との差が、予め定められた閾値より大きい場合に、複数のセル１９－ｎのセルの静電容量にばらつきがあると判断される。ばらつきがあると判断されると、バランス開始の指示がコントローラ３０から出力される。ここで、ばらつきの有無の判断は、静電容量の最大値と最小値との差ではなく、平均値などを用いてもよい。
　図６及び図７に示す処理が終了してＢＭＵ及びＣＭＵがスリープ状態になった後、キーオンによりショベルの運転を再開させるタイミングで、図８に示す均等化処理（バランス処理）が行なわれる。
　まず、ステップＳ２０において、キーオンに対応してＢＭＵはショベルの主制御部６０から作業要求信号ＯＮを受信し、作業要求信号ＯＮをＣＭＵに対して送出する。そして、ステップＳ２１において、ＢＭＵ及びＣＭＵはスリープ状態から作動状態に移行し、セル電圧の計測を開始する。
　次に、ステップＳ２２において、バランス開始指示信号がＯＮであるか否かが判定される。バランス開始指示信号ＯＮは、均等化機能を働かせて各セル１９－ｎを所定の電圧となるまで放電させる処理を行なうための信号である。
　ステップＳ２２においてバランス開始指示信号がＯＮであると判定されると、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが、強制的にバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＮとする電圧Ｖｇ１以上であるか否かが判定される。この判定条件を条件Ｇとする。セル電圧Ｖｎが強制的にバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＮとする電圧Ｖｇ１以上の場合、処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では条件Ｇが成立したセル１９－ｎに対して設けられたバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＮとし、当該セル１９－ｎを強制的に放電させてセル電圧を低下させる。
　一方、ステップＳ２３において条件Ｇが不成立と判定された場合、処理はステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、条件Ｇが不成立と判定された１９－ｎに対して設けられたバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＦＦとし、当該セル１９－ｎの放電が行なわれないようにする。すなわち、セル電圧Ｖｎが電圧Ｖｇ１未満の場合、当該セル１９－ｎのバランス用ＦＥＴ１４８－ｎはＯＦＦとなる。
　ステップＳ２３～Ｓ２５の処理により、セル電圧が所定のセル電圧Ｖｇ１以上であるセルに対して均等化機能が働き、当該セルは強制的に放電させられて、電極間電圧（充電率）が下げられる。これにより、当該セルの劣化のばらつきにより生じたセル電圧のばらつきが均等化される。なお、セル電圧がセル電圧Ｖｇ１未満のセルには均等化機能は働かず、強制的な放電は行われない。
　また、ステップＳ２２においてバランス開始指示信号がＯＮではないと判定されると、処理はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、各セル１９－ｎのセル電圧Ｖｎが、強制的にバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＮとする電圧Ｖｆ１以上であるか否かが判定される。この判定条件を条件Ｆとする。ここで、電圧Ｖｆ１はステップＳ２３において用いられる電圧Ｖｇ１よりも高い値に設定される。一方、電圧Ｖｇ１は、使用時の電圧範囲内であり、電圧Ｖｆ１よりも小さい電圧に設定される。
　Ｓ２６において条件Ｆが成立したと判定されると、処理はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、条件Ｆが成立したセル１９－ｎに対して設けられたバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＮとして、当該セル１９－ｎを放電させる。一方、Ｓ２６において条件Ｆが成立しないと判定されると、条件Ｆが成立しないセル１９－ｎに対して設けられたバランス用ＦＥＴ１４８－ｎをＯＦＦとし、当該セル１９－ｎの放電が行なわれないようにする。
　ステップＳ２６～Ｓ２８の処理により、セル電圧Ｖｎが予め設定した電圧Ｖｆ１以上のセルは強制的に放電させられ、所定のセル電圧まで下げられる。
　ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２７，Ｓ２８の処理が終了すると、処理はステップＳ２２に戻る。また、キーオフされるとバランス処理は中断される。さらに、本願発明を用いると、各セルの静電容量が計測できるので、セル毎の交換時期を推定できる。さらに、蓄電器に異常が発生した場合でも、異常であるセルを個別に特定できるので、交換する際のメンテナンス費用を低減することができる。
　セル電圧に関する情報は、ショベルの運転が停止されているとき（キーＯＦＦ）の最新電圧情報であり、セル電圧の最大値、セル電圧の最小値、セル電圧の平均値等を含む。また、静電容量に関する情報は、静電容量の値、セル温度の最大値、セル温度の最小値、セル温度の平均値等を含む。
　なお、上述の実施形態では旋回機構２が電動式であったが、旋回機構２が電動ではなく油圧駆動の場合がある。図１１は図２に示すハイブリッド型ショベルの旋回機構を油圧駆動式とした場合の駆動系の構成を示すブロック図である。図１１に示すショベルでは、旋回用電動機２１の代わりに、旋回油圧モータ２Ａがコントロールバルブ１７に接続され、旋回機構２は旋回油圧モータ２Ａにより駆動される。このような構成のショベルであっても、上述の実施形態のようにして、蓄電器において電圧が所定値以上のセルに対して、開閉回路のＯＮ・ＯＦＦにより均等化回路を機能させることで、各蓄電セルの静電容量を個別に測定できる。そして、測定した静電容量に基づいて、必要な場合にのみそのセルに均等化機能を働かせることができる。したがって、均等化機能により強制的に放電する電力を抑制することができ、無駄な電力消費を低減することができる。
　本発明は具体的に開示された上述のショベルを一例とする実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形例及び改良例がなされるであろう。
　本出願は、２０１２年２月１７日出願の優先権主張日本国特許出願第２０１２－０３３２５９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、駆動電源として蓄電器が設けられたショベルに適用可能である。
　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
　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
　１８，２０　インバータ
　１９　キャパシタ
　１９－ｎ　セル 
　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
　３１　速度指令変換部
　３２　駆動制御装置
　４０　電動旋回制御装置
　６０　主制御部
　１０１　リアクトル
　１０２Ａ　昇圧用ＩＧＢＴ
　１０２Ｂ　降圧用ＩＧＢＴ
　１０３　電源接続端子
　１０４　出力端子
　１０５　コンデンサ
　１０６　バッテリ電圧検出部
　１０７　バッテリ電流検出部
　１１０　ＤＣバス
　１１１　ＤＣバス電圧検出部
　１２０　蓄電装置
　１４０　キャパシタ制御回路
　１４２　インタフェース
　１４４－１～１４４－（ｎ＋１）　配線
　１４６－１～１４６－ｎ　バランス用ＦＥＴ
　１４８－１～１４８－ｎ　放電抵抗
　１５２　電圧検出部
　１５４　静電容量算出部

Claims (14)

  1. 　下部走行体と、
    　該下部走行体の上で旋回動作を行う上部旋回体と、
    　該上部旋回体に一端が回動自在に取り付けられたブームと、
    　該ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、
    　該アームの他端に回動自在に取り付けられた作業要素と、
    　前記上部旋回体に搭載され、駆動力を発生するエンジンと、
    　前記上部旋回体に搭載され、前記エンジンから伝達された駆動力で発電動作を行う発電機と、
    　前記上部旋回体に搭載され、前記発電機で発電された電力が蓄積される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、
    　各蓄電セルに対して設けられ、放電抵抗と開閉回路とを備えた均等化回路と、
    　前記各蓄電セルの出力にばらつきがある場合に、該均等化回路を機能させるショベル。
  2. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記均等化回路は、電圧が所定値以上の蓄電セルに対して機能されるショベル。
  3. 　請求項１又は２記載のショベルであって、
    　前記開閉回路のＯＮ、ＯＦＦにより前記均等化回路を機能させることにより、各蓄電セルの静電容量を出力として算出する静電容量算出部を有するショベル。
  4. 　請求項３記載のショベルであって、
    　各蓄電セルの電極間電圧を計測する電圧検出部をさらに有し、
    　前記静電容量算出部は、電極間電圧を計測する時間を計測する計時部を備えるとともに、前記蓄電セルの各々を前記放電抵抗を介して放電させたときに所定の電圧降下が得られたときの時間に基づいて、各蓄電セルの静電容量を算出するショベル。
  5. 　請求項４記載のショベルであって、
    　前記電圧検出部は、前記蓄電器への電流の入出力が無い状態で、各蓄電セルの電圧の計測を行なうショベル。
  6. 　請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のショベルであって、
    　全ての前記蓄電セルの温度が所定温度より高いか否か判定し、判定結果に基づいて前記蓄電セルの静電容量を算出する処理に移行するショベル。
  7. 　請求項６記載のショベルであって、
    　全ての前記蓄電セルの温度が所定温度より高い場合に、前記蓄電セルの最大温度と最小温度との温度差を算出し、算出した温度差に基づいて前記蓄電セルの静電容量を算出する処理に移行するショベル。
  8. 　請求項７記載のショベルであって、
    　全ての前記蓄電セルの電圧が所定電圧より高いか否か判定し、判定結果に基づいて前記蓄電セルの静電容量を算出する処理に移行するショベル。
  9. 　下部走行体と、
    　該下部走行体の上で旋回動作を行う上部旋回体と、
    　該上部旋回体に一端が回動自在に取り付けられたブームと、
    　該ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、
    　該アームの他端に回動自在に取り付けられた作業要素と、
    　前記上部旋回体に搭載され、駆動力を発生するエンジンと、
    　前記上部旋回体に搭載され、前記エンジンから伝達された駆動力で発電動作を行う発電機と、
    　前記上部旋回体に搭載され、前記発電機で発電された電力が蓄積される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、
    　各蓄電セルに対して設けられ、放電抵抗と開閉回路とを備えた均等化回路と
    　を有するショベルの制御方法であって、
    　前記各蓄電セルの出力のばらつきを判定し、
    　ばらつきがある場合に該均等化回路を機能させる
    　ショベルの制御方法。
  10. 　請求項９記載のショベルの制御方法であって、
    　電圧が所定値以上の蓄電セルに対して前記均等化回路を機能せるショベルの制御方法。
  11. 　請求項９又は１０記載のショベルの制御方法であって、
    　前記蓄電器への電流の入出力が無い状態で、各蓄電セルの電圧の計測を行なうショベルの制御方法。
  12. 　請求項９乃至１１のうちいずれか一項記載のショベルの制御方法であって、
    　全ての前記蓄電セルの温度が所定温度より高いか否か判定し、判定結果に基づいて前記蓄電セルの静電容量を算出する処理に移行するショベルの制御方法。
  13. 　請求項１２記載のショベルの制御方法であって、
    　全ての前記蓄電セルの温度が所定温度より高い場合に、前記蓄電セルの最大温度と最小温度との温度差を算出し、算出した温度差に基づいて前記蓄電セルの静電容量を算出する処理に移行するショベルの制御方法。
  14. 　請求項１３記載のショベルの制御方法であって、
    　全ての前記蓄電セルの電圧が所定電圧より高いか否か判定し、判定結果に基づいて前記蓄電セルの静電容量を出力として算出する処理に移行するショベルの制御方法。
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