挖土机以及挖土机的控制方法

挖土机以及挖土机的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种能够监控单体电压的偏差的挖土机以及挖土机的控制方法。本发明的实施方式所涉及的挖土机具有下部行走体（1）、以回转自如的方式搭载于下部行走体（1）的上部回转体（3）、搭载于上部回转体（3）的具有多个电容器单体（19-1～19-n）的电容器（19）、对电容器（19）的充放电进行控制的控制器（30）以及对电容器单体（19-n）的单体电压进行测定的电压测定部（149-n），电压测定部（149-n）的输出被发送至控制器（30）。
【专利说明】挖土机以及挖土机的控制方法
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2013年2月8日申请的日本专利申请第2013-023620号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种具有由多个蓄电单体构成的蓄电器的挖土机以及挖土机的控制方法。
【背景技术】
[0003]以往，已知有一种搭载蓄电装置的挖土机，所述蓄电装置具有串联连接的多个双电层型电容器(单体)和对每个单体设置的均衡电路(例如参考专利文献I)。
[0004]专利文献I的均衡电路将单体的电极间电压(单体电压)利用电阻进行分压并利用检测元件检测出来，从而判定单体电压是否为工作电压以上，若为工作电压以上，则接通半导体开关，通过旁通电路泄漏电流。
[0005]如此，专利文献I的均衡电路通过对单体电压为工作电压以上的单体进行个别放电，防止每个单体的电压变得大于工作电压，并将每个单体的电压维持在恒定范围内，从而均等地维持单体之间的电压。
[0006]专利文献1:日本特开2011-30389号公报
[0007]但是，专利文献I的挖土机并不监控多个单体之间的单体电压之差即偏差。因此，当单体电压为工作电压以上时，尽管每个单体的单体电压没有发生偏差，也会进行放电。这会是无用的放电，并且反而会产生多个单体之间的单体电压之差。

【发明内容】

[0008]鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够监控单体电压的偏差的挖土机以及挖土机的控制方法。
[0009]为了实现上述目的，本发明的实施方式所涉及的挖土机具有:下部行走体；上部回转体，其以回转自如的方式搭载于下部行走体；动臂，其一端以转动自如的方式安装于上部回转体上；斗杆，其一端以转动自如的方式安装于动臂的另一端；工作要件，其以能够转动的方式安装于斗杆的另一端；蓄电器，其搭载于上部回转体，具有多个蓄电单体；控制器，其对蓄电器的充放电进行控制；以及多个电压测定部，所述多个电压测定部分别对多个蓄电单体的单体电压进行测定，其中，单体电压的信息被发送至控制器。
[0010]并且，本发明的实施方式所涉及的挖土机的控制方法中，所述挖土机具备:下部行走体；上部回转体，其以回转自如的方式搭载于下部行走体；动臂，其一端以转动自如的方式安装于上部回转体上；斗杆，其一端以转动自如的方式安装于动臂的另一端；工作要件，其以能够转动的方式安装于斗杆的另一端；蓄电器，其搭载于上部回转体，具有多个蓄电单体；控制器，其对蓄电器的充放电进行控制；以及多个电压测定部，所述多个电压测定部分别对多个蓄电单体的单体电压进行测定，其中，所述挖土机的控制方法具有将单体电压的信息发送至控制器的步骤。[0011]发明效果
[0012]根据上述手段，本发明能够提供一种能够监控单体电压的偏差的挖土机以及挖土机的控制方法。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是混合式挖土机的侧视图。
[0014]图2是表示图1的混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0015]图3是蓄电装置的电路图。
[0016]图4是表示电容器的结构的概略图。
[0017]图5是表示均等化要否判定处理的流程的流程图。
[0018]图6是表示接通时均等化处理的流程的流程图。
[0019]图7是表示断开时均等化处理的流程的流程图。
[0020]图中:1_下部行走体，1A、1B_液压马达，2-回转机构，3_上部回转体，4_动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18,20-逆变器，19-电容器，19-1?19-n-电容器单体，21-回转用电动机，22-分解器，23-机械制动器，24-回转变速器，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-操纵杆，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，32-驱动控制部，40-电动回转控制部，60-主控制部，101-电抗器，102A-升压用IGBT，102B-降压用IGBT，104-电源连接端子，106-输出端子，107-电容器，110-DC母线，111-DC母线电压检测部，112-电容器电压检测部，113-电容器电流检测部，114、117-电源管路，120-蓄电装置，140-蓄电管理装置，141-1?141_n_均衡电路部，142-均衡控制部，146-1?146-n-平衡用开关，148-1?148_η_放电电阻，149-1?149-η-电压测定部，600-均等化要否判定部。
【具体实施方式】
[0021]参考附图对本发明的一实施方式进行说明。
[0022]图1是一实施方式的挖土机的侧视图。图1所示的挖土机为混合式挖土机，但本发明不限于混合式挖土机，只要作为电负载的驱动用电源而具备蓄电器，则还能够应用于任何类型的挖土机。
[0023]如图1所示，在混合式挖土机的下部行走体I经由回转机构2搭载有上部回转体
3。在上部回转体3设置有动臂4、斗杆5、铲斗6以及用于对这些动臂4、斗杆5、铲斗6进行液压驱动的动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9。并且，在上部回转体3搭载有驾驶室10以及动力源。
[0024]图2是表示混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。在图2中，分别用双重线表示机械动力系统，用实线表示高压液压管路，用虚线表示先导管路，用单点划线表示电力驱动/控制系统。
[0025]作为机械式驱动部的引擎11和作为辅助驱动部的电动发电机12均与变速器13的输入轴连接。并且，在变速器13的输出轴连接有主泵14以及先导泵15。在主泵14经由高压液压管路16连接有控制阀17。[0026]控制阀17是进行液压系统的控制的控制装置。下部行走体I用的液压马达IA(右侦_)以及IB (左侧用)、动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9经由高压液压管路与控制阀17连接。
[0027]在电动发电机12经由逆变器18连接有包括作为蓄电用的电容器或蓄电池的蓄电器的蓄电装置120。在本实施方式的蓄电装置120中，作为蓄电器包含双电层型电容器(Electric Double Layer Capacitor (EDLC))等电容器。并且,在蓄电装置120经由逆变器20连接有回转用电动机21。并且，在上述内容中，举例示出电容器作为蓄电器，但是也可以将锂离子电池(Lithium 1n Battery (LIB))等可充放电的二次电池或能够进行电力的授受的其他形式的电源用作蓄电器，以代替电容器。
[0028]在回转用电动机21的旋转轴21A连接有分解器22、机械制动器23以及回转变速器24。并且，在先导泵15经由先导管路25连接有操作装置26。
[0029]在操作装置26经由液压管路27和28分别连接有控制阀17以及作为操纵杆操作检测部的压力传感器29。在该压力传感器29连接有进行电力系统的驱动控制的控制器30。
[0030]逆变器18设置在如上述的电动发电机12与蓄电装置120之间，且根据来自控制器30的指令进行电动发电机12的运行控制。由此，当电动发电机12进行动力运行时，逆变器18能够从蓄电装置120向电动发电机12供给所需的电力。并且，当电动发电机12进行再生运行时，能够将电动发电机12所发电的电力蓄电给蓄电装置120的蓄电器。
[0031]蓄电装置120配设在逆变器18与逆变器20之间。由此，在电动发电机12与回转用电动机21中的至少任意一方进行动力运行时，蓄电装置120能够供给动力运行所需的电力。并且，在电动发电机12与回转用电动机21中的至少任意一方进行再生运行时，蓄电装置120能够将通过再生运行产生的再生电力作为电能蓄积。
[0032]逆变器20设置在如上述的回转用电动机21与蓄电装置120之间，且根据来自控制器30的指令进行回转用电动机21的运行控制。由此，当回转用电动机21进行动力运行时，逆变器20能够从蓄电装置120向回转用电动机21供给所需的电力。并且，当回转用电动机21进行再生运行时，能够将由回转用电动机21所发电的电力蓄电给蓄电装置120的
蓄电器。
[0033]另外，根据蓄电器的充电状态、电动发电机12的运行状态(动力运行或再生运行)以及回转用电动机21的运行状态(动力运行或再生运行)，由控制器30进行蓄电装置120的蓄电器的充放电控制。
[0034]控制器30为进行挖土机的驱动控制的控制装置，且包括驱动控制部32、电动回转控制部40以及主控制部60。控制器30由包括CPU (Central Processing Unit)以及内部存储器的运算处理装置构成。驱动控制部32、电动回转控制部40以及主控制部60是通过由控制器30的CPU执行储存于内部存储器中的驱动控制用的程序来实现的功能要件。
[0035]并且，控制器30具备将从压力传感器29输入的信号转换为速度指令的运算处理部(未图示)。由此，操纵杆26A的操作量被转换为用于使回转用电动机21回转驱动的速度指令(rad/s)。该速度指令输入至驱动控制部32、电动回转控制部40以及王控制部60。
[0036]驱动控制部32是用于进行电动发电机12的运行控制(动力运行或再生运行的切换)以及蓄电器的充放电控制的控制装置。驱动控制部32根据引擎11的负载状态和蓄电器的充电状态切换电动发电机12的动力运行与再生运行。驱动控制部32通过切换电动发电机12的动力运行与再生运行，经由逆变器18进行蓄电器的充放电控制。
[0037]图3是蓄电装置120的电路图。蓄电装置120包括作为蓄电器的电容器19、升降压转换器100以及DC母线110。DC母线110控制电容器19、电动发电机12以及回转用电动机21之间的电力的授受。在电容器19设置有用于检测电容器电压值的电容器电压检测部112和用于检测电容器电流值的电容器电流检测部113。通过电容器电压检测部112检测的电容器电压值和通过电容器电流检测部113检测的电容器电流值被供给至控制器30。也可以由升降压转换器100进行使DC母线110的电压保持恒定的控制。在该情况下，通过切换电动发电机12的动力运行与再生运行，经由逆变器18向DC母线流入电流以及从DC母线流出电流，其结果由升降压转换器100进行蓄电器的充放电。
[0038]升降压转换器100根据电动发电机12以及回转用电动机21的运行状态，进行切换升压动作与降压动作的控制，以将DC母线电压值限制在恒定的范围内。DC母线110配设在逆变器18、20与升降压转换器100之间，并进行电容器19、电动发电机12以及回转用电动机21之间的电力的授受。
[0039]根据由DC母线电压检测部111检测的DC母线电压值、由电容器电压检测部112检测的电容器电压值以及由电容器电流检测部113检测的电容器电流值，进行升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制。
[0040]在如以上结构中，作为辅助马达的电动发电机12所发电的电力经由逆变器18被供给至蓄电装置120的DC母线110，且经由升降压转换器100被供给至电容器19。回转用电动机21进行再生运行所生成的再生电力经由逆变器20被供给至蓄电装置120的DC母线110，且经由升降压转换器100被供给至电容器19。
[0041]升降压转换器100具备电抗器101、升压用IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)102A、降圧用IGBT102B、用于连接电容器19的电源连接端子104以及用于连接逆变器18、20的输出端子106。逆变器18、20这两者与升降压转换器100的输出端子106之间通过DC母线110连接。
[0042]电抗器101的一端与升压用IGBT102A以及降圧用IGBT102B的中间点连接，另一端与电源连接端子104连接。电抗器101是为了将随着升压用IGBT102A的导通/截止而产生的感应电动势供给至DC母线110而设置的。
[0043]升压用IGBT102A 以及降圧用 IGBT102B 由将M0SFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)组装到栅极部的双极晶体管构成,且为能够进行大功率的高速转换的半导体元件(转换元件)。利用控制器30，向栅极端子施加PWM电压，从而对升压用IGBT102A以及降圧用IGBT102B进行驱动。在升压用IGBT102A以及降圧用IGBT102B并联连接有作为整流元件的二极管102a、102b。
[0044]电容器19只要是能够进行充放电的蓄电器即可，以经由升降压转换器100可在与DC母线110之间进行电力授受。另外，在图3中作为蓄电器示出了电容器19，但也可以使用锂离子电池等能够充放电的二次电池或者能够进行电力的授受的其他形式的电源来代替电容器19。
[0045]电源连接端子104只要是能够连接电容器19的端子即可，输出端子106只要是能够连接逆变器18、20的端子即可。在一对电源连接端子104之间连接有检测电容器电压的电容器电压检测部112。在一对输出端子106之间连接有检测DC母线电压的DC母线电压检测部111。
[0046]电容器电压检测部112检测电容器19的电压值Vcap。DC母线电压检测部111检测DC母线110的电压值Vdc。平滑用的电容器107插入于输出端子106的正极端子与负极端子之间，是用于使DC母线电压平滑化的蓄电元件。通过该平滑用的电容器107，DC母线110的电压维持成预先设定的电压。
[0047]电容器电流检测部113是在电容器19的正极端子(P端子)侧检测流向电容器19的电流的值的检测构件。即，电容器电流检测部113检测流向电容器19的正极端子的电流值II。
[0048]在升降压转换器100中，在使DC母线110升压时，向升压用IGBT102A的栅极端子施加PWM电压，经由与降圧用IGBT102B并联连接的二极管102b向DC母线110供给感应电动势，所述感应电动势是随着升压用IGBT102A的导通/截止而在电抗器101中产生的。由此，DC母线110被升压。
[0049]在使DC母线110降圧时，向降圧用IGBT102B的栅极端子施加PWM电压，经由逆变器18、20供给的再生电力从DC母线110经降圧用IGBT102B供给至电容器19。由此，蓄积在DC母线110中的电力充电给电容器19，DC母线110降压。
[0050]在本实施方式中，在电源管路114设置有继电器130-1作为能够切断该电源管路114的切断器，所述电源管路114用于将电容器19的正极端子连接于升降压转换器100的电源连接端子104。继电器130-1配置在向电源管路114连接电容器电压检测部112的连接点115与电容器19的正极端子之间。继电器130-1根据来自控制器30的信号进行工作，并切断从电容器19延伸的电源管路114，从而能够从升降压转换器100断开电容器19。
[0051]并且，在电源管路117设置有继电器130-2作为能够切断该电源管路117的切断器，所述电源管路117用于将电容器19的负极端子连接于升降压转换器100的电源连接端子104。继电器130-2配置在向电源管路117连接电容器电压检测部112的连接点118与电容器19的负极端子之间。继电器130-2根据来自控制器30的信号进行工作，并切断从电容器19延伸的电源管路117，从而能够从升降压转换器100断开电容器19。另外，也可以将继电器130-1和继电器130-2设成一个继电器，同时切断正极端子侧的电源管路114和负极端子侧的电源管路117这两者，从而断开电容器19。
[0052]另外，实际上在控制器30与升压用IGBT102A、降圧用IGBT102B这两者之间存在驱动部，但是在图3中省略，所述驱动部生成对升压用IGBT102A以及降圧用IGBT102B进行驱动的PWM信号。通过电子电路或运算处理装置均能实现这种驱动部。
[0053]图4是表示电容器19的结构的概略图。如图4所示，作为蓄电器的电容器19包括作为多个蓄电部的η个电容器单体(以下，还称为“蓄电单体”或者简称为“单体”)19-1?19-η (η为2以上的整数)和蓄电管理装置140。另外，在图4中，分别用实线表示电力驱动系统，用虚线表示电力控制系统。
[0054]蓄电管理装置140为对电容器19的蓄电进行管理的装置，且主要包括均衡电路部141以及均衡控制部142。在本实施方式中，蓄电管理装置140处于从电容器19接受电力的供给而始终能够进行动作的状态。另外，蓄电管理装置140也可以从24V蓄电池等外部蓄电池接受电力的供给。并且，蓄电管理装置140与控制器30分开配置，且经由以CAN等通信规格为基准的通信线145与控制器30连接。另外，蓄电管理装置140与控制器30也可以经由无线通信连接。
[0055]蓄电管理装置140也可以为包含在蓄电装置120的结构。并且，也可以与蓄电装置120分开构成。并且，也可以是其一部分不包括在蓄电装置120中的结构。
[0056]并且，在本实施方式中，η个单体19-1?19_η均被串联连接，并相对于所有单体设置有一个蓄电管理装置140。然而，也可以以串联连接的单体为一组，多组被串联连接或并联连接，并在每组设置一个蓄电管理装置。并且，也可以设置对多个蓄电管理装置进行控制的上位蓄电管理装置。
[0057]另外，以下为方便起见，有时将所有单体19-1?19-η统称为单体19_η，也有时将各个单体称为19-η。关于均衡电路部141以及作为均衡电路部141的构成要件的后述平衡用开关146、放电电阻148以及电压测定部149等也相同。
[0058]均衡电路部141为实现均等化功能的电气电路。在本实施方式中，均衡电路部141在均衡控制部142的控制下执行均等化功能。均等化功能是为了减小每个单体19-1?19-η的单体电压的偏差而使单体19-1?19-η的一部分或全部放电的功能。
[0059]具体而言，各均衡电路部141-η与对应的I个单体19_η的两端连接。例如，如图4所示，特定的单体19-m (m为I以上η以下的整数)的2个电极与均衡电路部141_m连接。并且，均衡电路部141-m具有平衡用开关146-m以及放电电阻148-m。并且，均衡电路部141-m在单体19-m的2个电极之间串联连接平衡用开关146_m和放电电阻148_m，并且相对于单体19-m并联连接。并且，均衡电路部141-m包括对单体19_m的电极间电压进行测定的电压测定部149-m。并且，各均衡电路部141-η也可以与I个或多个单体组的两端连接。另外，单体组为串联连接的多个单体19-η的组合。
[0060]平衡用开关146-η是对用于均等化的单体19-η的放电进行控制的开闭器，当为ON(导通)状态时，使单体19-η放电，当为OFF (截止)状态时，停止单体19-η放电。在本实施方式中，平衡用开关146-η由FET (场效应晶体管)构成，且根据来自均衡控制部142的控制信号切换ON (导通)状态与OFF (截止)状态。
[0061]均衡控制部142为对均等化功能进行控制的装置。在本实施方式中，均衡控制部142分别对均衡电路部141-1?141-η进行控制。具体而言，均衡控制部142从均衡电路部141-1?141-η分别获取电容器单体19_1?19_η的单体电压测定值。另外，电容器单体19-1?19-η的单体电压测定值分别由电压测定部149-1?149_η测定。并且，均衡控制部142对平衡用开关146-1?146-η输出控制信号，分别对平衡用开关146-1?146_η的ON (导通)/OFF (截止)状态进行控制。
[0062]更具体而言，均衡控制部142经由以CAN等通信规格为基准的通信分别与均衡电路部141-1?141-η连接。而且，均衡控制部142以预定的周期分别从均衡电路部141-1?141-η获取单体电压测定值。而且，均衡控制部142计算所获得的I组单体电压测定值的最大值、最小值、平均值等统计值，并向控制器30输出计算出的统计值。I组单体电压测定值由电容器单体19-1?19-η各自最新的单体电压测定值构成。另外，均衡控制部142也可以直接向控制器30输出所获取的单体电压测定值。
[0063]这种与多个单体电压相关的信息被读入包括后述均等化要否判定部600的控制器30中。均等化要否判定部600进行是否为了抑制单体电压的偏差而进行均等化的判定。控制器30为进行挖土机的驱动控制的控制装置，且包括驱动控制部32、电动回转控制部40以及主控制部60。如前所述，控制器30也可以与蓄电装置120分开设置。
[0064]因此，控制器30还能够考虑驱动控制部32、电动回转控制部40以及主控制部的控制状态以及从这些控制部获得的信息，并利用与多个单体电压相关的信息判断是否进行电容器单体的均等化。如前所述，与多个单体电压相关的信息可以为在蓄电装置内进行处理而得到的信息，也可以是所测量的电压值其本身。当判断为进行均等化时，向均衡控制部142输出均等化开始指令。
[0065]并且，均衡控制部142根据来自控制器30的均等化开始指令(平衡开始指令)，向与电容器单体19-1?19-η中的满足预定条件的单体对应的平衡用开关146-η输出均等化开始信号(平衡开始信号)。例如，均衡控制部142向与单体电压高于预定电压VO的电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡开始信号。预定电压VO可以是预先设定的电压值，也可以是均衡控制部142计算出的单体电压的统计值(例如平均值)。
[0066]接收平衡开始信号的平衡用开关146-η无论是否进行电容器19的充放电，都切换为ON (导通)状态，并使对应的电容器单体19-η进行放电。
[0067]在该情况下，由于特定的单体呈导通状态，因此在该期间电容器整体的电压会下降。因此，控制器30也可以根据均等化动作的信息，在挖土机的驱动控制中(包括驱动控制部32、电动回转控制部40以及主控制部的控制)进行如将马达或液压泵等的输出至少限制一定期间或者使其停止之类的控制。并且，在结束均等化动作的情况下，控制器30也可以根据均等化动作的信息解除该控制。在挖土机的运行中/工作中也能够使平衡用开关进行均等化。
[0068]并且，控制器30在接通期间接受电力供给而进行工作，而在断开期间切断电力供给而停止。因此，在断开期间，平衡用开关146-η不接收平衡开始信号。但是，在断开之前已接收平衡开始信号的情况下，平衡用开关146-η在断开之后也维持ON (导通)状态，继续进行对应的电容器单体19-η的均等化(放电)。另外，“接通”是指使挖土机工作的状态，例如包括引擎工作期间。并且，“断开”是指除接通以外的状态，即使挖土机的工作停止的状态。
[0069]并且，均衡控制部142根据来自控制部30的均等化停止指令(平衡停止指令)，向与开始放电的电容器单体19-η对应的所有平衡用开关146-η输出均等化停止信号(平衡停止信号)。在该情况下，接收到平衡停止信号的平衡用开关146-η无论对应的电容器单体19-η的单体电压的大小如何，都切换为OFF (切断)状态，并停止对应的电容器单体19-η放电。
[0070]并且，若已开始放电的电容器单体19-η的单体电压在接通期间下降至预定电压V0，则均衡控制部142不管有没有来自控制器30的平衡停止指令，都向与该电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡停止信号。接收到平衡停止信号的平衡用开关146-η切换为OFF (切断)状态，停止对应的电容器单体19_η放电。由于即使没有来自控制器30的平衡停止指令，也能够停止放电，因此能够进一步保护电容器单体，并能够均等地维持电压。
[0071]并且，均衡控制部142也可以在断开期间，使已开始放电的电容器单体19-η继续放电，直至电容器单体19-1?19-η各自的单体电压的偏差小于预定电平。具体而言，均衡控制部142也可以使已开始放电的电容器单体19-η继续放电，直至电容器单体19-1?19-η各自的单体电压的最大单体电压与最小单体电压之差即偏差幅度小于预定电压Vth。与仅在一定期间为了进行均等化而放电的情况相比，能够可靠地防止多个单体之间的电压的偏差。
[0072]接着，对控制器30的主控制部60进行说明。主控制部60为控制挖土机的移动的功能要件，且包括均等化要否判定部600作为下位的功能要件。
[0073]均等化要否判定部600为判定是否需要进行蓄电器中的多个单体的单体电压的均等化的功能要件。在本实施方式中，均等化要否判定部600在接通期间判定是否需要进行电容器单体19-1~19-η各自的单体电压的均等化。
[0074]具体而言，均等化要否判定部600根据与在相同条件下测定的电容器单体19-1~19-η各自的单体电压相关的信息，判定是否需要进行单体电压的均等化。另外，均等化要否判定部600从蓄电管理装置140的均衡控制部142获取与单体电压相关的信息。并且，与单体电压相关的信息可以包括电容器单体19-1~19-η各自的单体电压测定值、以及I组单体电压测定值的最大值、最小值、平均值中的至少一个，也可以是与这些电压有关的信息。
[0075]“在相同条件下测定”包括在不存在大幅变动单体电压的因素的状态下测定的情况，例如不进行电容器19的充放电的状态下测定的情况。另外，“在相同条件下测定”允许在不同的时刻测定 电容器单体19-1~19-η各自的单体电压。在本实施方式中，均衡控制部142用于以预定周期分别从均衡电路部141-1~141-η获取单体电压测定值。
[0076]在本实施方式中，均等化要否判定部600使用与在不进行电容器19的充放电的状态下测定的单体电压相关的信息。另外，只要是“在相同条件下测定”，则均等化要否判定部600也可以使用例如在充放电量较小的状态等稍微进行充放电的状态下测定的单体电压相关的信息。并且，均等化要否判定部600为了判别不进行充放电的状态，也可以应用用于防止挖土机进行错误动作的节流板杆的状态。具体而言，只要节流板杆为闭合状态，则均等化要否判定部600也可以判断为不进行充放电的状态。另外，节流板杆的闭合状态为节流板杆下降的状态，是各种操作杆的操作无效的状态。并且，在节流板杆闭合的状态下，均等化要否判定部600也可以停止升降压转换器100的控制，从而防止DC母线110中的电压的变动影响电容器19的电压。
[0077]并且，均等化要否判定部600根据电容器单体19-1~19_η各自最新的单体电压测定值的偏差大小，判定是否需要进行单体电压的均等化。具体而言，均等化要否判定部600例如在电容器单体19-1~19-η各自最新的单体电压测定值的最大单体电压与最小单体电压之差即偏差幅度为预定电压Vl以上的情况下，判断为单体电压测定值的偏差较大，并判定需要进行单体电压的均等化。
[0078]并且，均等化要否判定部600在判定为需要进行单体电压的均等化的情况下，向蓄电管理装置140的均衡控制部142输出平衡开始指令。另一方面，均等化要否判定部600在判定为不需要进行单体电压的均等化的情况下，向蓄电管理装置140的均衡控制部142输出平衡停止指令。另外，均等化要否判定部600也可以不根据单体电压的均等化要否的判定结果，选择性地输出平衡开始指令或平衡停止指令，而是按其他步骤输出平衡开始指令或平衡停止指令。例如，在已经输出了平衡开始指令的情况下，均等化要否判定部600也可以在偏差幅度小于预定电压V2 ? VI)时输出平衡停止指令。
[0079]由于控制器30根据多个单体电压的信息进行均等化控制的判定，因此能够直接控制多个单体的电压值之差。
[0080]如上所述，接收到平衡开始指令的均衡控制部142向与电容器单体19-1~19_n中的满足预定条件的单体对应的平衡用开关146-η输出平衡开始信号。并且，接收到平衡停止指令的均衡控制部142向与已开始放电的电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡停止信号。另外，接收到平衡停止指令的均衡控制部142也可以向所有电容器单体19-1~19-η输出平衡停止信号。
[0081]接着，参考图5对控制器30在接通期间判定是否需要进行电容器单体19-1~19-η各自的单体电压的均等化的处理(以下，称为“均等化要否判定处理”)进行说明。另外，图5是表示均等化要否判定处理的流程的流程图，控制器30以预定周期反复执行该均等化要否判定处理。
[0082]首先，控制器30的主控制部60中的均等化要否判定部600判定有无系统异常(步骤SI)。具体而言，均等化要否判定部600判定有无控制器30与蓄电管理装置140之间的通信异常、均衡控制部142与各均衡电路部141-1~141-η之间的通信异常以及电压测定部149-1~149-η各自的电压测定异常等。
[0083]当判定为不存在系统异常时(步骤SI的是)，均等化要否判定部600判定是否正在进行电容器19的充放电(步骤S2)。
[0084]另一方面，当判定为存在系统异常时(步骤SI的否)或者判定为正进行电容器19的充放电时(步骤S2的否)，均等化要否判定部600结束本次均等化要否判定处理。
[0085]当判定为未进行电容器19的充放电时(步骤S2的是)，均等化要否判定部600对未进行充放电的状态的持 时间(以下，称为“充放电停止状态持续时间”)进行监控(步骤S3)。
[0086]当充放电停止状态持续时间小于预定时间tl时(步骤S3的否)，均等化要否判定部600结束本次均等化要否判定处理。另一方面，当充放电停止状态持续时间为预定时间tl以上时(步骤S3的是)，均等化要否判定部600根据电容器单体19-1~19-η各自的单体电压的偏差大小判定是否需要进行单体电压的均等化(步骤S4)。具体而言，均等化要否判定部600根据在未进行充放电期间所测定的电容器单体19-1~19-η各自最新的单体电压测定值，导出单体电压的偏差大小。这是因为，能够判断为在相同条件下测定了电容器单体19-1~19-η各自的单体电压测定值，而且是因为能够判断为准确地导出偏差大小。并且，在本实施方式中，均等化要否判定部600判定最新I组单体电压测定值的最大单体电压与最小单体电压之差即偏差幅度是否为预定电压Vl以上。
[0087]由于根据未进行充放电时的电压信息进行均等化要否判断，因此能够进行精度较闻的判定。
[0088]当判定为偏差幅度为预定电压Vl以上时(步骤S4的是)，均等化要否判定部600判定为需要进行单体电压的均等化，并向蓄电管理装置140的均衡控制部142输出平衡开始指令(步骤S5 )。
[0089]另一方面，当判定为偏差幅度小于预定电压Vl时(步骤S4的否)，均等化要否判定部600判定为不需要进行单体电压的均等化，并向均衡控制部142输出平衡停止指令(步骤S6)。另外，均等化要否判定部600也可以在判定为偏差幅度小于预定电压V2 (<V1)时输出平衡停止指令，直至偏差幅度小于预定电压V2 ? VI)为止，使平衡用开关继续进行单体电压的均等化。
[0090]并且，均等化要否判定部600在每次判定是否需要进行单体电压的均等化时，都使充放电停止状态持续时间复位，而每次在充放电停止状态持续时间为预定时间tl以上时，都反复判定是否需要进行单体电压的均等化。但是，均等化要否判定部600也可以在暂时判定是否需要进行单体电压的均等化之后，到经过预定时间t2 O tl)为止，不进行再次的要否判定。并且，均等化要否判定部600也可以任意设定用于进行再次的要否判定的条件。例如，均等化要否判定部600也可以在暂时判定是否需要进行单体电压的均等化之后，在被断开之后到再次接通为止，不进行再次的要否判定。
[0091]接着，参考图6对在接通期间均衡控制部142控制与各电容器单体19-1?19_n对应的平衡用开关146-1?146-η的处理(以下，称为“接通时均等化处理”)进行说明。另夕卜，图6是表示接通时均等化处理的流程的流程图。均衡控制部142在接通期间从控制器30接收平衡开始指令之后，以预定周期反复执行接通时均等化处理。
[0092]首先，均衡控制部142根据与电容器单体19-η对应的电压测定部149_η的输出，判定单体电压测定值是否为预定电压VO以上(步骤S11)。
[0093]当判定为单体电压测定值为预定电压VO以上时(步骤Sll的是)，均衡控制部142向与电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡开始信号，并将平衡用开关146_η设定为ON (导通)状态(步骤S12)。
[0094]另一方面，当判定为单体电压测定值小于预定电压VO时(步骤Sll的否)，均衡控制部142向与电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡停止信号，并将平衡用开关146-η设定为OFF (切断)状态(步骤S13)。
[0095]之后，均衡控制部142判定是否完成了所有平衡用开关的ON (导通)/OFF (截止)状态的设定(步骤S14)。
[0096]并且，当判定为尚未完成所有平衡用开关的设定时(步骤S14的否)，均衡控制部142反复进行步骤Sll?步骤S14的处理，直至完成所有平衡用开关的设定。
[0097]当判定为完成了所有平衡用开关的设定时(步骤S14的是)，均衡控制部142结束本次接通时均等化处理。
[0098]另外，均衡控制部142在执行接通时均等化处理的过程中从控制器30接收到平衡停止指令的情况下，在将所有平衡用开关设定为OFF (切断)状态之后，中止反复进行接通时均等化处理。
[0099]均等化要否判定部600也可以包含在主控制部60中，控制器30包括主控制部60。从而，控制器30包括均等化要否判定部600和其他控制部，因此还能够根据工作要件的动作、操作杆的操作以及驱动部的驱动信息等适当地输出平衡停止指令。
[0100]接着，参考图7对在断开期间均衡控制部142控制与各电容器单体19-1?19_η对应的平衡用开关146-1?146-η的处理(以下，称为“断开时均等化处理”)进行说明。另夕卜，图7是表示断开时均等化处理的流程的流程图。均衡控制部142在接通期间从控制器30接收到平衡开始指令之后的断开期间，以预定周期反复执行断开时开关控制处理。
[0101]首先，均衡控制部142根据电压测定部149-1?149_η各自的输出，计算电容器单体19-1?19-η各自的单体电压的最大单体电压与最小单体电压之差即偏差幅度以及平均单体电压Vavg。而且，均衡控制部142判定计算出的偏差幅度是否为预定电压Vth以上(步骤 S21)。
[0102]当判定为偏差幅度为预定电压Vth以上时(步骤S21的是)，均衡控制部142根据与电容器单体19-η对应的电压测定部149-η的输出，判定单体电压测定值是否为平均单体电压Vavg以上(步骤S22)。
[0103]当判定为单体电压测定值为平均单体电压Vavg以上时(步骤S22的是)，均衡控制部142向与电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡开始信号，并将平衡用开关146-η设定为ON (导通)状态(步骤S23)。
[0104]另一方面，当判定为单体电压测定值小于平均单体电压Vavg时(步骤S22的否)，均衡控制部142向与电容器单体19-η对应的平衡用开关146-η输出平衡停止信号，并将平衡用开关146-η设定为OFF (截止)状态(步骤S24)。
[0105]之后，均衡控制部142判定是否完成了所有平衡用开关的ON (导通)/OFF (截止)状态的设定(步骤S25)。
[0106]并且，当判定为尚未完成所有平衡用开关的设定时(步骤S25的否)，均衡控制部142反复进行步骤S22?步骤S25的处理，直至完成所有平衡用开关的设定。
[0107]当判定为完成了所有平衡用开关的设定时(步骤S25的是)，均衡控制部142结束本次断开时均等化处理。控制器30也可以使处理结束信息反映给其他控制部来进行挖土机的驱动。
[0108]另一方面，当判定为偏差幅度小于预定电压Vth时(步骤S21的否)，均衡控制部142在将所有平衡用开关设定为OFF (截止)状态之后，终止反复进行断开时均等化处理(步骤S26)。控制器30也可以使处理中止信息反映给其他控制部来进行挖土机的驱动。
[0109]根据以上结构，与蓄电管理装置140连接的控制器30能够掌握有无接通期间的电容器19的充放电、以及在没有充放电时所测定的电容器单体19-1?19-η各自的单体电压。其结果，控制器30能够根据单体电压的偏差大小判定是否需要进行单体电压的均等化，并能够回避即使单体电压的偏差较小也开始进行单体电压的均等化(放电)之类的浪费。
[0110]并且，控制器30在根据单体电压的偏差大小判定为需要进行单体电压的均等化时，在断开期间或接通期间中的任一情况下都执行单体电压的均等化。因此，控制器30即使在断开期间无法进行单体电压的充分的均等化时，也能够在接通期间使平衡用开关继续进行单体电压的均等化。
[0111]以上，对本发明的优选的实施方式进行了详细叙述，但是本发明不限定于上述的实施方式，在技术方案中记载的本发明的范围内，能够进行各种变形、变更等。
[0112]例如，控制器30也可以在节流板杆下降时，停止升降压转换器100的控制，形成不进行电容器19的充放电的状态。
[0113]并且，即使在不具备升降压转换器100的结构，即直接连接电容器19与逆变器18、20的结构中，控制器30也可以根据与电容器单体19-1?19-η各自的单体电压相关的信息，判定是否需要进行单体电压的均等化。具体而言，控制器30也可以根据未进行充放电的状态或者与在如下状态下测定的单体电压相关的信息，判定是否需要进行单体电压的均等化，其中，所述状态为，能够将在不同时刻所测定的电容器单体19-1?19-η各自的单体电压容许为“在相同条件下测定”的单体电压的程度的略微的充放电的状态。更具体而言，只要上述状态持续预定时间tl以上，则控制器30也可以根据在该期间所测定的电容器单体19-1?19-η各自最新的单体电压的偏差大小，判定是否需要进行单体电压的均等化。
【权利要求】
1.一种挖土机，其具有: 下部行走体； 上部回转体，其以回转自如的方式搭载于所述下部行走体； 动臂，其一端以转动自如的方式安装于所述上部回转体上； 斗杆，其一端以转动自如的方式安装于所述动臂的另一端； 工作要件，其以能够转动的方式安装于所述斗杆的另一端； 蓄电器，其搭载于所述上部回转体，具有多个蓄电单体； 控制器，其对所述蓄电器的充放电进行控制；以及 多个电压测定部，所述多个电压测定部分别对所述多个蓄电单体的单体电压进行测定， 所述单体电压的信息被发送至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中， 所述控制器在接通 期间根据在相同的条件下测定的所述多个蓄电单体的单体电压，判定是否需要进行单体电压的均等化。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中， 所述控制器在判断为在接通期间的预定时间内未进行所述蓄电器的充放电的情况下，当判断为在该预定时间内测定的所述多个蓄电单体的单体电压存在偏差时，判定为需要进行单体电压的均等化。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中， 所述控制器在判定为需要进行单体电压的均等化时，对所述多个蓄电单体中单体电压为预定电压以上的蓄电单体的单体电压进行均等化。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中， 所述控制器在每次判断为在接通期间的预定时间内未进行所述蓄电器的充放电时，根据在该预定时间内测定的所述多个蓄电单体的单体电压，判定是否需要进行单体电压的均等化。
6.根据权利要求2或3所述的挖土机，其中， 所述控制器在判定为需要进行单体电压的均等化的情况下，当正在进行所述蓄电器的充放电时，对所述多个蓄电单体中单体电压为预定电压以上的蓄电单体的单体电压进行均等化。
7.根据权利要求2或3所述的挖土机，其中， 所述控制器在判定为需要进行单体电压的均等化的情况下，当未进行所述蓄电器的充放电时，对所述多个蓄电单体中单体电压为预定电压以上的蓄电单体的单体电压进行均等化。
8.根据权利要求1所述的挖土机,其中， 在包含所述蓄电器的蓄电装置中设置有均衡控制部，该均衡控制部将来自所述多个电压测定部的所述单体电压的信息输出至所述控制器。
9.根据权利要求8所述的挖土机，其中， 对将所述多个蓄电单体串联连接的多个单体分别设置有所述均衡控制部。
10.根据权利要求1所述的挖土机，其中，所述电压测定部配置于包含所述蓄电器的蓄电装置的内部，所述控制器为进行挖土机的驱动控制的驱动装置，所述控制器与所述蓄电装置分开设置。
11.根据权利要求1所述的挖土机，其中， 所述控制器根据均等化动作的信息进行挖土机的驱动控制。
12.一种挖土机的控制方法，所述挖土机具备: 下部行走体；上部回转体，其以回转自如的方式搭载于所述下部行走体；动臂，其一端以转动自如的方式安装于所述上部回转体上；斗杆，其一端以转动自如的方式安装于所述动臂的另一端；工作要件，其以能够转动的方式安装于所述斗杆的另一端；蓄电器，其搭载于所述上部回转体，具有多个蓄电单体；控制器，其对所述蓄电器的充放电进行控制；以及多个电压测定部，所述多个电压测定部分别对所述多个蓄电单体的单体电压进行测定， 在所述挖土机的控制方法中， 具有将所述单体电压的信息发送至所述控制器的步骤。
13.根据权利要求12所述的挖土机的控制方法，其中具有以下步骤: 所述控制器在接通期间在相同的条件下对所述多个蓄电单体的单体电压进行测定的步骤；以及所述控制 器根据所测定的单体电压判定是否需要进行单体电压的均等化的步骤。
14.根据权利要求12或13所述的挖土机的控制方法，其中具有以下步骤: 所述控制器判断为在接通期间的预定时间内未进行所述蓄电器的充放电的步骤；所述控制器判断为在该预定时间内测定的所述多个蓄电单体的单体电压存在偏差的步骤；以及所述控制器判定为需要进行单体电压的均等化的步骤。
15.根据权利要求12所述的挖土机的控制方法，其中， 在包含所述蓄电器的蓄电装置中设置有均衡控制部，所述挖土机的控制方法具备该均衡控制部将来自所述多个电压测定部的所述单体电压的信息输出至所述控制器的步骤。
【文档编号】E02F9/20GK103981918SQ201310741256
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年2月8日
【发明者】竹尾实高 申请人:住友建机株式会社