挖土机及挖土机的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有由将发电机所发的电进行充电的多个蓄电单元构成的蓄电器、以及分别连接于多个蓄电单元的均衡电路的挖土机及挖土机的控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知有具有串联连接的多个双电层电容器(单元)和设置在每个单元的平衡电路(均衡电路)的电容器(例如参考专利文献I)。
[0003]以往技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2010-213417号公报
[0006]发明的内容
[0007]发明要解决的技术课题
[0008]在具有多个单元的电容器中，若单元劣化，则每个单元的静电容量产生偏差。若在每个单元的静电容量产生偏差的状态下重复进行电容器的充放电，则对于劣化程度较大的单元的负荷进一步增大。因此，偏差进一步变大，劣化程度较大的单元的静电容量进一步减小。其结果，产生作为多个单元的静电容量的总和的电容器整体的静电容量(即蓄电量)减小，且内部电阻增大的问题。
[0009]对此，如专利文献I所记载的均衡电路在某一时刻对电极间电压成为规定值以上的单元进行均衡。即，使具有规定值以上的电极间电压的单元进行强制放电，使其电极间电压成为规定值，以使多个单元的电极间电压均衡。
[0010]然而，均衡电路短路时，与该均衡电路对应的单元成为过放电状态，可能会对电容器产生不良影响。
[0011]因此，期望即使在均衡电路发生异常的情况下也能防止与该均衡电路对应的单元成为过放电状态。
[0012]用于解决技术课题的手段
[0013]本发明的实施例所涉及的挖土机具有:蓄电器，由将发电机所发的电进行充电的多个蓄电单元构成；均衡电路，分别连接于所述多个蓄电单元，且包括平衡用开关及电路保护用开关；以及均衡控制部，输出切换所述平衡用开关的切断和导通的平衡控制信号以及切断所述电路保护用开关的电路保护信号。
[0014]并且，本发明的实施例所涉及的挖土机的控制方法中，所述挖土机具有:蓄电器，由将发电机所发的电进行充电的多个蓄电单元构成；以及均衡电路，分别连接于所述多个蓄电单元，且包括平衡用开关及电路保护用开关，其中，所述挖土机的控制方法具有如下步骤:输出切换所述平衡用开关的切断和导通的平衡控制信号；以及输出切断所述电路保护用开关的电路保护信号。
[0015]发明效果
[0016]通过上述方法，提供一种即使在均衡电路发生异常的情况下也能防止与该均衡电路对应的单元成为过放电状态的挖土机以及挖土机的控制方法。
【附图说明】
[0017]图1是混合式挖土机的侧视图。
[0018]图2是表示一实施方式的混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0019]图3是蓄电装置的电路图。
[0020]图4是表示电容器结构的概要图。
[0021]图5是表示电路保护处理流程的流程图。
[0022]图6是表示单元电压变化的图。
[0023]图7是表示电容器结构的概要图。
【具体实施方式】
[0024]参考附图，对本发明的一实施方式进行说明。
[0025]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，只要作为电负荷的驱动用电源而具备蓄电器，则能够适用于任意类型的挖土机。
[0026]如图1所示，混合式挖土机的下部行走体I上经由回转机构2搭载有上部回转体
3。上部回转体3上设置有动臂4、斗杆5、铲斗6以及用于液压驱动它们的动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9。并且，上部回转体3上搭载有驾驶室10及动力源。
[0027]图2是表示混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。图2中，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。
[0028]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，变速器13的输出轴上连接有主泵14和先导泵15。主泵14上经由高压液压管路16连接有控制阀17。
[0029]控制阀17是进行液压系统控制的液压控制装置。控制阀17上经由高压液压管路连接有用于下部行走体I的液压马达IA(右用)和液压马达IB(左用)、动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9。
[0030]电动发电机12上经由逆变器18连接有包括蓄电用电容器或者电池的蓄电装置120。本实施方式中，蓄电装置120作为蓄电器包括锂离子电容器(Lithium 1nCapacitor (LIC))、双电层电容器(Electric Double Layer Capacitor(EDLC))等电容器19。蓄电装置120上经由逆变器20连接有回转用电动机21。并且，上述中，作为蓄电器例示了电容器19，但也可以将锂离子电池(Lithium 1n Battery (LIB))等能够充电的二次电池或者能够进行电力授受的其他形态的电源用作蓄电器，来代替电容器19。
[0031]回转用电动机21的旋转轴21A上连接有分解器22、机械制动器23以及回转减速机24。并且，先导泵15上经由先导管路25连接有操作装置26。
[0032]操作装置26上分别经由液压管路27和液压管路28连接有控制阀17和作为操纵杆操作检测部的压力传感器29。该压力传感器29上连接有进行电力系统的驱动控制的控制器30。
[0033]如上所述，逆变器18设置于电动发电机12与蓄电装置120之间，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，逆变器18对电动发电机12的动力运行进行运行控制时，将所需的电力从蓄电装置120供给到电动发电机12。并且，对电动发电机12的再生运行进行运行控制时，将通过电动发电机12所发的电力蓄电至蓄电装置120的电容器19中。
[0034]蓄电装置120配设于逆变器18与逆变器20之间。由此，电动发电机12和回转用电动机21中至少任意一方进行动力运行时，蓄电装置120供给动力运行所需的电力。并且，至少任意一方进行再生运行时，蓄电装置120将通过再生运行产生的再生电力作为电能而蓄积。
[0035]如上所述，逆变器20设置于回转用电动机21与蓄电装置120之间，根据来自控制器30的指令，对回转用电动机21进行运行控制。由此，逆变器对回转用电动机21的动力进行运行控制时，将所需的电力从蓄电装置120供给到回转用电动机21。并且，回转用电动机21进行再生运行时，将通过回转用电动机21所发电的电力蓄电至蓄电装置120的电容器19中。
[0036]另外，蓄电装置120的电容器19的充放电控制根据电容器19的充电状态、电动发电机12的运行状态(动力运行或者再生运行)、回转用电动机21的运行状态(动力运行或者再生运行)，通过控制器30来进行。
[0037]控制器30是进行挖土机的驱动控制的控制装置，其包括驱动控制装置32、电动回转控制装置40以及主控制部60。控制器30由包括CPU (Central Processing Unit)和内部存储器的运算处理装置构成。驱动控制装置32、电动回转驱动装置40以及主控制部60是通过控制器30的CPU执行存储在内部存储器的驱动控制用程序来实现的装置。
[0038]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的操作量转换为用于旋转驱动回转用电动机21的速度指令(rad/s)。该速度指令输入到驱动控制装置32、电动回转控制装置40以及主控制部60。
[0039]驱动控制装置32是用于进行电动发电机12的运行控制(动力运行或者再生运行的切换)以及电容器19的充放电控制的控制装置。驱动控制装置32根据引擎11的负荷状态和电容器19的充电状态，切换电动发电机12的动力运行和再生运行。驱动控制装置32通过切换电动发电机12的动力运行和再生运行，经由逆变器18进行电容器19的充放电控制。
[0040]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对电容器19、电动发电机12以及回转用电动机21之间的电力授受进行控制。电容器19上设置有用于检测电容器电压值的电容器电压检测部11