JP2008109764A

JP2008109764A - 作業機械

Info

Publication number: JP2008109764A
Application number: JP2006289391A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Komiyama; 昌之小見山; Masayuki Kagoshima; 昌之鹿児島
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】バッテリ監視装置によるセルバランス作動の終了後、バッテリ監視装置に対する電源供給を自動的に停止させる。
【解決手段】ハイブリッドショベルにおいて、制御バッテリ２３と、メインバッテリ１９のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置２０との間に、機械の運転／停止時にオン／オフ操作されるキースイッチ２５とオフディレイタイマ２６とを設けてバッテリ監視電源制御手段２７を構成する。オフディレイタイマ２６は、バッテリ監視装置２０によるメインバッテリ１９のセルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間の経過時点でオフとなるように構成し、キースイッチ２５のオフ操作後、セルバランス作動が終了したときにバッテリ監視装置２０に対する電源供給を自動停止するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明はメインバッテリと同バッテリの状態を監視するバッテリ監視装置とを備えたショベル等の作業機械に関するものである。

本発明の好適例であるハイブリッドショベルを例にとって背景技術を説明する。

ショベルは、図６に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２を旋回自在に搭載し、この上部旋回体２に作業アタッチメント３を装着して構成される。

この作業アタッチメント３は、起伏自在なブーム４と、このブーム４の先端に取付けられたアーム５と、このアーム５の先端に取付けられたバケット６と、これらを駆動する油圧アクチュエータであるブーム、アーム、バケット各シリンダ７,８,９とによって構成される。

そして、上部旋回体２を旋回させる旋回用アクチュエータとして、油圧ショベルの場合は旋回油圧モータ、ハイブリッドショベルの場合は旋回電動機がそれぞれ用いられる。

また、ハイブリッドショベルには、
（Ａ）エンジンで発電機を駆動し、この発電機の発電電力でメインバッテリに充電するとともに、発電機とメインバッテリとによって旋回電動機を駆動するシリーズ方式、
（Ｂ）エンジンによって油圧ポンプと発電電動機とをパラレルに駆動し、発電電動機またはメインバッテリによって旋回電動機を駆動するとともに、発電電動機の発電機作用によってメインバッテリに充電し、かつ、適時、このメインバッテリの蓄電力により発電電動機を駆動して電動機作用（エンジンアシスト作用）を行わせるパラレル方式
の二通りがある。

このハイブリッドショベルにおいて、メインバッテリとしてリチウムイオン電池のような複数のセルが接続されて構成される高電圧・高性能のバッテリを用いる場合に、その特性を最大限に引き出し、また劣化を防止するために電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置が設けられている。

このバッテリ監視装置は、制御バッテリ（作業灯や電装品等の電気補機類の電源でもあることから補機バッテリとも呼ばれる）を電源として、バッテリ監視作動やセルバランス作動を行う。

このセルバランス作動は、特許文献１に示されるように、各セルの特性のばらつきによる各セル電圧のばらつきを修正し、各セル電圧を均一に保つために行われるもので、正確な無負荷電圧を把握するために機械の運転停止後（機械のメインスイッチであるキースイッチをオフ操作した後）に行われる。

従って、制御バッテリは、機械運転中だけでなく運転停止後もセルバランス作動が行われる間はバッテリ監視装置に電源を供給する必要がある。

この場合、制御バッテリをバッテリ監視装置に直結すると、セルバランス作動の終了後も電源を供給し続けることから早期にバッテリ上がりに陥ってしまう。

そこで、通常は、キースイッチとは別に、制御バッテリとバッテリ監視装置との間にバッテリ監視電源スイッチを設け、機械運転停止後、セルバランス作動の終了をみはからって同スイッチをオフ操作する構成をとっている。
特開２００４−２６６９１７号公報

ところが、バッテリ監視電源スイッチはオペレータによって手動操作されるため、操作の煩わしさがあるうえに、どうしても入れ忘れ、切り忘れが生じる。

バッテリ監視電源スイッチを切り忘れると、バッテリ直結と同じ状態となるためバッテリ上がりに陥る。

一方、同スイッチを入れ忘れると、バッテリ監視装置が作動しないだけでなく、同装置からの情報が制御装置に送られないことからメインバッテリが機能せず、機械が起動しなくなる。この入れ忘れは、とくに長期に亘る機械の保管後や運転休止後に起こり易い。しかも、同スイッチは、元々、頻繁に操作されるものではないことからオペレータの目につきにくい場所に設置されることが多いため、機械の起動失敗がこのバッテリ監視電源スイッチの入れ忘れにあることすら気付かないケースもある。

なお、この入れ忘れ対策として、バッテリ監視電源スイッチがオフの状態で起動操作が行われたときに、同スイッチがオフのために起動できない旨をオペレータに音やモニタ表示で報知することが考えられるが、スイッチ操作の煩わしさは残る。

そこで本発明は、セルバランス作動の終了後、バッテリ監視装置に対する電源供給を自動的に停止させることができる作業機械を提供するものである。

請求項１の発明は、複数のセルを接続して構成される主電源としてのメインバッテリと、このメインバッテリの電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置と、このバッテリ監視装置の電源としての制御バッテリとを備えた作業機械において、上記バッテリ監視装置に対する電源供給を制御するバッテリ監視電源制御手段を備え、このバッテリ監視電源制御手段は、機械の運転停止後、上記メインバッテリの各セルの電圧を均一に保つためのセルバランス作動が終了したときに上記制御バッテリからバッテリ監視装置への電源供給を停止するように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、制御バッテリとバッテリ監視装置との間に、機械の運転／停止時にオン／オフ操作されるキースイッチとオフディレイタイマとが設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、上記オフディレイタイマは、キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間が経過したときにオフとなるように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１の構成において、機械の運転／停止時にオン／オフ操作されるキースイッチと、このキースイッチのオン操作により作動しかつバッテリ監視装置からの自己保持出力によって自己保持作動を行うリレーとが、制御バッテリとバッテリ監視装置との間に設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、バッテリ監視装置は、上記キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動が終了したときに上記リレーに対する自己保持出力を停止するように構成されたものである。

本発明によると、キースイッチとオフディレイタイマ（請求項２）、またはキースイッチと自己保持リレーとバッテリ監視装置（請求項３）によってバッテリ監視電源制御手段を構成し、同手段により、機械の運転停止後、セルバランス作動が終了したときに、制御バッテリからバッテリ監視装置への電源供給を自動的に停止させることができる。

このため、セルバランス機能を確保しながら、バッテリ電源監視スイッチによって電源をオン／オフする場合の切り忘れや入れ忘れ、これによる種々のトラブルを回避することができる。

この場合、請求項２の発明によるとオフディレイタイマを追加するだけでよいため、構成が簡単ですみ、かつ、既存の機械に容易に後付けできる。

また、請求項３の発明によると、セルバランス作動の終了時に自己保持作動を解除して電源供給を停止するため、この電源供給停止が早すぎたり遅過ぎたりするおそれがない。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

以下の実施形態では、パラレル方式をとるハイブリッドショベルを適用対象として例示している。

第１実施形態（図１〜図３参照）
第１実施形態にかかるハイブリッドショベルのブロック構成を図１に示す。

同図に示すようにエンジン１０に動力分配装置（パワーデバイダ）１１を介して可変容量型の油圧ポンプ１２と、発電機作用と電動機作用を行う発電電動機１３とがパラレルに接続され、これらがエンジン１０によって駆動される。

油圧ポンプ１２には油圧回路１４が接続され、図６のブームシリンダ７ほかの油圧アクチュエータ（一括して符号１５を付している）が油圧ポンプ１２からの圧油によって駆動される。なお、図１では油圧ポンプ１２が一台のみ接続された場合を示しているが、複数台が並列に接続される場合もある。

発電電動機１３からの電力は、発電電動機制御器１６及び電動機制御器１７を介して旋回電動機１８に送られ、この旋回電動機１８の回転力が図示しない減速機を介して図６の上部旋回体２に伝えられて同旋回体２が旋回する。

一方、発電電動機１３には、旋回電動機１８の第２の電源として、リチウムイオン電池のような複数のセルを接続して構成される高性能・高電圧のメインバッテリ１９が発電電動機制御器１６を介して接続されている。

このメインバッテリ１９は発電電動機１３の発電機作動によって充電され、適時、このメインバッテリ１９の放電力により発電電動機１３が電動機作動を行ってエンジンをアシストする。

発電電動機制御器１６は、発電電動機１３の発電機作動と電動機作動の切換え、発電電力、電動機としての電流またはトルクを制御するとともに、発電電動機１３の発電機出力の過不足に応じてメインバッテリ１９の充・放電を制御する。

このメインバッテリ１９には、その電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するとともにメインバッテリ１９のセルバランス作動を行うバッテリ監視装置２０が接続され、このバッテリ監視装置２０からのバッテリ情報が制御装置２１に送られる。

制御装置２１は、バッテリ情報その他の情報に基づき、メインバッテリ１９に対する充放電やエンジン回転速度、ポンプ容量、発電電動機１３のトルクその他の制御信号を指令する。

また、メインバッテリ１９に制御電源制御器２２を介して制御バッテリ２３が接続され、この制御バッテリ２３を電源として作業灯その他の電気補機類２４及びバッテリ監視装置２０が作動する。

第１実施形態においては、エンジン始動／停止等を行う機械のメインスイッチであるキースイッチ２５とオフディレイタイマ２６とが直列に接続されてバッテリ監視電源制御手段２７が構成され、このバッテリ監視電源制御手段２７がバッテリ監視装置２０と制御バッテリ２３との間に接続されている。図２はこのバッテリ監視電源制御手段２７とその関連部分のみを抽出して示す。

オフディレイタイマ２６は、キースイッチ２５がオフ操作された時点から計時作動を開始し、セルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間の経過後にオフとなる。

図３はこの状況をタイムチャートとして示し、上記オフディレイタイマ作用により、キースイッチ２５のオフ操作（機械の運転停止）後、バッテリ監視装置２０によるセルバランス作動の終了を待って同装置２０に対する電源供給が自動的に停止する。

また、この第１実施形態の構成によると、オフディレイタイマ２６を追加するだけでよいため、構成が簡単ですみ、かつ、既存の機械に容易に後付けできる。

第２実施形態（図４,５参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。

第２実施形態においては、キースイッチ２５とリレー２８とが直列に接続されるとともに、制御バッテリ２３とバッテリ監視装置２０とがこのリレー２８の常開接点２８ａを介して接続され、かつ、リレー２８がバッテリ監視装置２０からの自己保持出力によって自己保持作動を行うように構成されている。図４中、２９,３０は逆流阻止ダイーオードである。

リレー２８は、キースイッチ２５の投入によってオン作動し、その後はバッテリ監視装置２０から送られる自己保持出力によってオン保持される。

バッテリ監視装置２０は、キースイッチ２５のオフ操作時点からセルバランス作動を開始し、セルバランス作動の終了時点で自己保持出力を停止する。

すなわち、キースイッチ２５とリレー２８とバッテリ監視装置２０の三者によって自己保持機能を持ったバッテリ監視電源制御手段３１が構成され、図５に示すように、キースイッチ２５のオフ操作後、バッテリ監視装置２０のセルバランス作動が終了したときに、リレー２８の自己保持作動が解除されてバッテリ監視装置２０に対する電源供給が自動停止するように構成されている。

この第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、この第２実施形態によると、セルバランス作動が終了したそのときに電源供給を停止するため、この電源供給停止が早過ぎたり遅過ぎたりするおそれがない。

ところで、本発明はシリーズ方式をとるハイブリッドショベルにも適用することができる。また、ハイブリッドショベルに限らず、複数のセルを接続して構成されるメインバッテリと、このメインバッテリのバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置と、このバッテリ監視装置の電源としての制御バッテリとを備えた作業機械に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかるハイブリッドショベルのブロック構成図である。図１の一部を抽出して示す電気回路図である。第１実施形態の作用を説明するためのタイムチャートである。本発明の第２実施形態にかかるハイブリッドショベルにおける図２相当図である。同図３相当図である。本発明が適用されるショベルの概略側面図である。

符号の説明

１９メインバッテリ
２０バッテリ監視装置
２３制御バッテリ
２５キースイッチ
２６オフディレイタイマ
２７バッテリ監視電源制御手段
２８自己保持リレー
３１バッテリ監視電源制御手段

Claims

複数のセルを接続して構成される主電源としてのメインバッテリと、このメインバッテリの電圧、充電量、温度等のバッテリ状態を監視するバッテリ監視装置と、このバッテリ監視装置の電源としての制御バッテリとを備えた作業機械において、上記バッテリ監視装置に対する電源供給を制御するバッテリ監視電源制御手段を備え、このバッテリ監視電源制御手段は、機械の運転停止後、上記メインバッテリの各セルの電圧を均一に保つためのセルバランス作動が終了したときに上記制御バッテリからバッテリ監視装置への電源供給を停止するように構成されたことを特徴とする作業機械。
制御バッテリとバッテリ監視装置との間に、機械の運転／停止時にオン／オフ操作されるキースイッチとオフディレイタイマとが設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、上記オフディレイタイマは、キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動に要する時間としてのセルバランス作動設定時間が経過したときにオフとなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
機械の運転／停止時にオン／オフ操作されるキースイッチと、このキースイッチのオン操作により作動しかつバッテリ監視装置からの自己保持出力によって自己保持作動を行うリレーとが、制御バッテリとバッテリ監視装置との間に設けられてバッテリ監視電源制御手段が構成され、バッテリ監視装置は、上記キースイッチのオフ操作後、セルバランス作動が終了したときに上記リレーに対する自己保持出力を停止するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。