(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄電器の充放電電流を制御して劣化を抑制することのできる蓄電制御装置及び建設機械を提供する。【解決手段】蓄電制御装置は、機器を駆動するためのバッテリの充放電を制御する。蓄電制御装置は、バッテリの出力に係わる複数の条件の各々に関してバッテリの出力を制限する割合を表すレベルを算出する。蓄電制御装置は、算出した各出力制限レベルに対応する出力係数を初期設定された最大充放電電流に掛けて算出した制限値により、バッテリの充放電電流を制限する。【選択図】図４
2010193630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器を駆動するためのバッテリの充放電を制御する蓄電制御装置であって、
前記バッテリの出力に係わる複数の条件の各々に関して前記バッテリの出力を制限する割合を表すレベルを算出し、算出した各レベルに基づいて前記バッテリの充放電電流を制限することを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電制御装置であって、
前記レベルを前記複数の条件の各々に関して独立に算出し、算出した前記レベルを合算して求めた出力制限レベルに基づいて前記バッテリの充放電電流を制限することを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の蓄電制御装置であって、
前記出力制限レベルに対応する出力係数を初期設定された最大充放電電流に掛けて算出した制限値により、現在のバッテリの充放電電流を制限することを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の蓄電制御装置であって、
前記複数の条件に係わる制御情報は、外気温度を表す情報、前記機器の運転条件の設定を表す情報、前記バッテリの劣化を表す情報、及び前記機器の故障状態を表す情報を含むことを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の蓄電制御装置であって、
前記レベルを前記複数の条件の各々に関して独立に算出する個別レベル算出部と、
算出した前記レベルを合算して出力制限レベルを求める最終レベル算出部と、
前記出力制限レベルに対応する出力係数を算出する制限割合算出部と、
予め設定された初期出力制限用放電電流に前記出力係数を掛けて出力制限用放電電流を算出し、且つ予め設定された初期入力制限用充電電流に前記出力係数を掛けて入力制限用充電電流を算出する電流算出部と
を有することを特徴とする蓄電制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の蓄電制御装置を有する作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電制御装置及び作業機械に係り、特に蓄電器からの電力で電気負荷を作動させる機械の蓄電制御装置及びそのような蓄電制御装置を具備する作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギ化や環境問題への対応を目的として、自動車や建設作業に用いられる作業機械において、ハイブリッド化が進められている。ハイブリッド式自動車では、蓄電器からの電力によって走行用電動機を駆動し、エンジンの動力により発電して蓄電器を充電する。ハイブリッド式建設機械では、蓄電器からの電力によって電動発電機を駆動してエンジンをアシストし、エンジンの動力により電動発電機を駆動して発電し、蓄電器を充電する。
【０００３】
蓄電器は繰り返し充放電が行なわれるため、使用時間が長くなるほど劣化する。キャパシタの劣化が進むと内部抵抗が大きくなり発熱量も増え最悪の事態として電極が短絡するおそれがある。キャパシタの内部電極が短絡すると、溶断などを起し、使用不可となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２６５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャパシタの劣化による寿命は、例えば外気温度等の使用時間以外の他の様々な要因に左右されるため、使用時間のみに基づく判断では、劣化の程度を精確に判定することができない。劣化の程度の判断が精確でないと、キャパシタの劣化がかなり進んでいるにもかかわらず、通常状態と同様な条件で使用してしまうおそれがある。そのような場合、キャパシタに無理な負荷がかかることとなり、キャパシタの劣化の進み具合が加速され、早期にキャパシタが使用不可の状態となってしまう。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、蓄電器の充放電電流を制御して劣化を抑制することのできる蓄電制御装置及び建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、機器を駆動するためのバッテリの充放電を制御する蓄電制御装置であって、前記バッテリの出力に係わる複数の条件の各々に関して前記バッテリの出力を制限する割合を表すレベルを算出し、算出した各レベルに基づいて前記バッテリの充放電電流を制限することを特徴とする蓄電制御装置が提供される。
【０００８】
上述の蓄電制御装置において、前記レベルを前記複数の条件の各々に関して独立に算出し、算出した前記レベルを合算して求めた出力制限レベルに基づいて前記バッテリの充放電電流を制限することが好ましい。前記出力制限レベルに対応する出力係数を初期設定された最大充放電電流に掛けて算出した制限値により、現在のバッテリの充放電電流を制限することが好ましい。また、前記複数の条件に係わる制御情報は、外気温度を表す情報、前記機器の運転条件の設定を表す情報、前記バッテリの劣化を表す情報、及び前記機器の故障状態を表す情報を含むことが好ましい。
【０００９】
上述の蓄電制御装置は、前記レベルを前記複数の条件の各々に関して独立に算出する個別レベル算出部と、算出した前記レベルを合算して出力制限レベルを求める最終レベル算出部と、前記出力制限レベルに対応する出力係数を算出する制限割合算出部と、予め設定された初期出力制限用放電電流に前記出力係数を掛けて出力制限用放電電流を算出し、且つ予め設定された初期入力制限用充電電流に前記出力係数を掛けて入力制限用充電電流を算出する電流算出部とを有することが好ましい。
【００１０】
また、本発明によれば、上述の蓄電制御装置を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓄電器の充放電電流を制御して劣化を抑制し、且つ安定に電力を供給することのできる蓄電制御装置及び建設機械を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ハイブリッド式油圧ショベルの側面図である。
【図２】ハイブリッド式油圧ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。
【図３】蓄電手段のブロック図である。
【図４】蓄電制御装置の機能ブロック図である。
【図５】外気温度範囲に対する内部抵抗値補正レベルを示す図である。
【図６】キャパシタの使用時間と内部抵抗の関係を示すグラフである。
【図７】故障内容に対するワーニングレベルを示す図である。
【図８】キャパシタの劣化が進んでいても初期状態のときと同じ大きさの最大充放電電流とした場合のキャパシタの劣化の進み具合を示すグラフである。
【図９】使用時間が長くなるにつれて最大充放電電流を制限して低減した場合のキャパシタの劣化の進み具合を示すグラフである。
【図１０】使用年数が経過し且つ外気温度が低い場合に、ハイブリッド式油圧ショベルを運転したときの出力制限レベルの推移を示すグラフである。
【図１１】図１０に示す運転条件において軽度の故障が発生した場合に、ハイブリッド式油圧ショベルを運転したときの出力制限レベルの推移を示すグラフである。
【図１２】図１１に示す運転条件において軽度の故障が発生した後にサービスマンが補正レベルを変更して下げた場合の出力制限レベルの推移を示すグラフである。
【図１３】本発明が適用可能な作業機械の一例としてのフォークリフトの側面図である。
【図１４】図１３に示すフォークリフトの駆動系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明が適用される蓄電制御装置が用いられる作業機械の一例としてハイブリッド式油圧ショベルについて説明する。なお、本発明は、作業機械に用いられる蓄電制御装置に限定されるものではなく、例えばハイブリッド自動車等の蓄電器を具備した機械や装置の蓄電制御装置にも適用できる。
【００１４】
図１はハイブリッド式油圧ショベルの側面図である。ハイブリッド式油圧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からブーム４が延在し、ブーム４の先端にアーム５が接続される。さらに、アーム５の先端にバケット６が接続される。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。また、上部旋回体３には、キャビン１０及び動力源（図示せず）が搭載される。
【００１５】
図２は、図１に示すハイブリッド式油圧ショベルの駆動系の構成を表すブロック図である。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とは、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。減速機１３の出力軸には、油圧ポンプであるメインポンプ１４が接続されている。メインポンプ１４で発生した油圧が上述のブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９にそれぞれ供給され、ブーム４、アーム５及びバケット６が駆動される。
【００１６】
電動発電機１２には、インバータ１８を介して蓄電器を含む蓄電手段３０が接続されている。蓄電手段３０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。旋回用電動機２１は、上述の旋回機構２を駆動して上部旋回体３を旋回させるための動力源であり、ハイブリッド式油圧ショベルにおける電気負荷に相当する。
【００１７】
図３は蓄電手段３０のブロック図である。蓄電手段３０は、変動電圧蓄電部としてバッテリ１９を有している。本実施形態ではバッテリ１９としてキャパシタ(電気二重層コンデンサ)を用いることとするが、キャパシタに限定されず、繰り返し充放電可能な電池であればどのような電池であってもよい。バッテリ１９は、昇降圧用コンバータ３２を介して一定電圧蓄電部であるＤＣバス３４に接続されている。インバータ１８，２０はＤＣバス３４に接続される。
【００１８】
図２において、本発明の一実施形態による蓄電制御装置４０は、メイン制御装置（図示せず）内に配置され、蓄電手段３０（後述の昇降圧コンバータ３２）に接続され、バッテリ１９の充放電電流を制御して、バッテリ１９の劣化を抑制する。
【００１９】
次に、上述のハイブリッド式油圧ショベルの駆動制御について説明する。
【００２０】
上述のブームシリンダ７、アームシリンダ８、パケットシリンダ９、及び走行用油圧モータ(図示せず)は、メインポンプ１４からの油圧により駆動される油圧負荷に相当する。エンジン１１は油圧ポンプであるメインポンプ１４に動力を供給して駆動し、エンジン１１が発生した動力はメインポンプ１４により油圧に変換されて油圧負荷に供給される。
【００２１】
電気負荷は電動モータや電動アクチュエータ等のように電力で駆動される構成部品に相当し、上述の旋回用電動機２１を含む。電気負荷にはバッテリ１９からコンバータ３２を介して電力が供給され駆動される。電気負荷が駆動されている場合を力行運転と称する。電気負荷は、例えば電動機兼発電機のように回生電力を発生することができるもので、発生した回生電力は蓄電手段３０のＤＣバス３４に供給され、コンバータ３２を介してバッテリ１９に蓄積されるか、あるいはインバータ１８を介して電動発電機１２に供給されて電動発電機１２を駆動する電力となる。
【００２２】
蓄電手段３０のバッテリ１９は、上述のように電気負荷からの回生電力により充電される。また、電動発電機１２がエンジン１１からの動力を受けて発電機として機能した場合、電動発電機１２が発生した電力を蓄電手段３０のバッテリ１９に供給して充電することもできる。本実施形態ではバッテリ１９としてキャパシタ(電気二重層コンデンサ)を用いることとする。
【００２３】
以上のような駆動制御が行なわれるハイブリッド式油圧ショベルにおいて、蓄電制御装置４０はバッテリ１９の充放電電流を制御することにより、蓄電手段３０におけるバッリ１９の劣化の進行を抑制する。具体的には、蓄電制御装置４０はバッテリ１９の出力に係わる複数の条件を考慮して充放電電流を制限することで、バッテリ１９が充放電する際にバッテリ１９にかかる負荷を低減して装置の異常発生を抑制するとともに、バッテリ１９の劣化の進行を抑制する。
【００２４】
ここで、考慮する複数の制御情報として以下の４つの情報がある。
【００２５】
１）内部抵抗
寒冷地などでハイブリッド式油圧ショベルを運転する場合は、バッテリ１９の温度が低くなり、それに応じてバッテリ１９の内部抵抗が大きくなる。このような状態で、大きな電流をバッテリ１９に流そうとするとバッテリ１９の損失が大きくなり、さらにはＳＯＣの計測誤差も大きくなってしまうので、バッテリ１９の充放電電流を制限することが望ましい。
【００２６】
２）運転条件の設定
例えばサービスマンの判断あるいはユーザの要望により、キャパシタ１９の出力を制限するように設定されることがある。
【００２７】
３）劣化状態（劣化指数）
積算使用時間が長くなるにつれてバッテリ１９の充放電回数も多くなり、バッテリ１９は劣化する。バッテリ１９が劣化すると内部抵抗が大きくなり、その分バッテリ１９の発熱も大きくなる。バッテリ１９の温度上昇は劣化の大きな要因の一つであり、温度上昇が大きくなることでさらに劣化が進む。これにより、内部抵抗が増加し、さらに、静電容量が減少する。これらのことを考慮して劣化指数が決定される。
【００２８】
４）故障状態
ハイブリッド式油圧ショベルの各部に故障が発生した場合でも、故障の種類や程度によっては、ハイブリッド式油圧ショベルの運転を継続できる場合がある。そのような状態のときに、バッテリ１９を通常と同様に充放電させると故障の程度が悪化したり、バッテリ１９に加わる負荷が増大して劣化の進行が早まることがある。
【００２９】
本実施形態では、蓄電制御装置４０が以上の４つの条件を考慮してバッテリ１９の出力を制限することで、バッテリ１９の劣化の進み具合を抑制し、運転上の異常を発生させることなく、バッテリ１９の寿命がなるべく長くなるようにハイブリッド式油圧ショベルの運転を制御する。
【００３０】
図４は蓄電制御装置４０の機能ブロック図である。蓄電制御装置４０には、上述の４つの条件に関する制御情報が入力される。
【００３１】
まず、１）制御情報としてキャパシタ１９の内部抵抗値が蓄電制御装置４０に入力される。蓄電制御装置４０の個別レベル算出部４０ａは、キャパシタ１９の内部抵抗値から内部抵抗補正レベルを算出し、算出した内部抵抗補正レベルを最終レベル算出部４０ｂに供給する。内部抵抗値は実測したものを使用することが望ましいが、できないときは、簡易的に外気温から推定してレベルを決めることが可能である。
【００３２】
内部抵抗補正レベルは、図５に示すように、外気温度の範囲によってレベル付けされる。例えば、外気温度が０℃以上のときはレベル０と設定され、外気温度が−１０℃以上０℃未満のときはレベル１と設定され、外気温度が−２０℃以上−１０℃未満のときはレベル２と設定され、外気温度が−３０℃以上−２０℃未満のときはレベル３と設定され、外気温度が−４０℃以上−３０℃未満のときはレベル４と設定され、外気温度が−４０℃未満のときはレベル５と設定される。なお、外気温度の範囲及び設定されるレベルの値は、図５に示されたものに限られず、温度範囲及び対応するレベルの値は適宜設定することができる。
【００３３】
次に、２）運転条件の設定を表わす制御情報としては、設定補正レベルが蓄電制御装置４０に直接入力されるので、レベルを算出する必要はない。運転条件の設定を表わす制御情報としての設定補正レベルは、最終レベル算出部４０ｂに供給される。
【００３４】
また、３）キャパシタ劣化情報（劣化指数）が蓄電制御装置４０に入力される。蓄電制御装置４０の個別レベル算出部４０ａは、キャパシタ１９の劣化情報からキャパシタ劣化レベルを算出し、算出した劣化レベルを最終レベル算出部４０ｂに供給する。
【００３５】
キャパシタ劣化情報として、例えばキャパシタの内部抵抗値の増加量を計測し、増加量に応じて劣化レベルを定義することができる。さらに、静電容量の減少量も計測する場合には、静電容量の減少量を考慮してもよい。さらに、内部抵抗を計測できない場合には、使用年数により劣化レベルを推定することもできる。この場合、キャパシタの積算使用時間（使用年数）とその内部抵抗とは図６のグラフに示すような関係があることが知られており、キャパシタの使用年数が長いほど内部抵抗は大きくなる。したがって、キャパシタの内部抵抗から劣化の程度を推定することができる。また、劣化状態は静電容量の計測値を使用してもよい。
【００３６】
本実施形態では、図６のグラフに示すように、キャパシタの内部抵抗が抵抗値１未満のときは劣化レベル０と設定され、抵抗値１以上２未満までは劣化レベル１と設定され、抵抗値２以上３未満までは劣化レベル２と設定され、抵抗値３以上４未満までは劣化レベル３と設定され、抵抗値４以上のときは劣化レベル４と設定される。抵抗値は具体的な数値でもよく、あるいは、初期の抵抗値を１００％として、初期の抵抗値に対する割合％で表してもよい。例えば、図６において、初期抵抗値０を１００％として、抵抗値１が１２０％、抵抗値２が１３５％、抵抗値３が１５０％、抵抗値４が１６０％、抵抗値５が１８０％というように設定することとしてもよい。なお、内部抵抗の範囲及び設定されるレベルの値は、図６に示されたものに限られず、内部抵抗の値の範囲及び対応する劣化レベルの値は適宜設定することができる。
【００３７】
さらに、４）故障状態を表わす制御情報としてワーニング情報が蓄電制御装置４０に入力される。蓄電制御装置４０の個別レベル算出部４０ａは、ワーニング情報からワーニングレベルを算出し、算出したワーニングレベルを最終レベル算出部４０ｂに供給する。
【００３８】
故障状態を表わす制御情報は、ハイブリッド式油圧ショベルの運転を制御する制御部から入力される情報であり、上述のようにハイブリッド式油圧ショベルを継続して運転しても差し支えないような軽度の故障に関する情報である。このような軽度の故障として、図７に示すような故障がある。軽度の故障においても重要度があり、各々の故障にワーニングレベルが設定される。例えば、本実施形態では、例えば、メイン制御部のデータに異常があるという故障にはワーニングレベル０が設定され、ハイブリッド式油圧ショベルの各部の温度を検出するサーミスタが断線したという故障にはワーニングレベル１が設定され、キャパシタ冷却用ファンの動作不良という故障にはワーニングレベル２が設定される。複数の故障が同時に発生している場合は、それぞれの故障内容に対応するワーニングレベルのうち最大の値が選択される。なお、故障の内容とワーニングレベルの値は、図７に示すものに限られず、故障の内容及びその故障による影響を考慮してワーニングレベルを適宜設定すればよい。
【００３９】
蓄電制御装置４０の最終レベル算出部４０ｂは、供給された内部抵抗補正レベルと設定補正レベルと劣化レベルとワーニングレベルとに基づいてバッテリ１９の出力制限レベルを算出する。本実施形態では、内部抵抗補正レベルと設定補正レベルと劣化レベルとワーニングレベルとを合算した値を出力制限レベルとする。算出した出力制限レベルは蓄電制御装置４０の制限割合算出部４０ｃに供給される。
【００４０】
蓄電制御装置４０の制限割合算出部４０ｃは、最終レベル算出部４０ｂから供給される出力制限レベルの値から、出力係数を算出する。図４に示すように、出力係数テーブルから出力制限レベルの値に対応する出力係数を求めることとしてもよい。制限割合算出部４０ｃは、算出した出力係数を電流値算出部４０ｄに供給する。
【００４１】
蓄電制御装置４０の電流値算出部４０ｄは、初期入力制限用充電電流制限値に出力係数を掛けて入力制限用充電電流制限値を算出し、蓄電手段３０の昇降圧コンバータ３２に出力する。初期入力制限用充電電流制限値は変数（パラメータ）で設定された値であり、バッテリ１９への充電電流の最大値（すなわち、制限値）を示す充電電流値である。昇降圧コンバータ３２はバッテリ１９への充電電流が電流入力制限用充電電流制限値以下になるように制御する。また、電流値算出部４０ｄは、出力制限用放電電流制限値に出力係数を掛けて出力制限用放電電流制限値を算出し、蓄電手段３０の昇降圧コンバータ３２に出力する。出力制限用放電電流制限値は、バッテリ１９からの放電電流の最大値（すなわち、制限値）を示す放電電流値であり、昇降圧コンバータ３２はバッテリ１９からの放電電流が出力制限用放電電流制限値以下になるように制御する。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、１）内部抵抗、２）運転条件の設定、３）劣化レベル、４）故障状態、という４つの要因のそれぞれについて単独で電流制限レベルを決定し、４つの要因の各々から得られる電流制限レベルを合算して最終的な電流制限レベルを決定する。この最終的な電流制限レベルに応じて充放電電流を制限することで、キャパシタ１９に加わる負荷を低減し、キャパシタ１９の劣化の進行を遅らせて寿命を延すことができるとともに装置の異常の発生を抑制することができる。
【００４３】
ここで、キャパシタ１９の劣化の進行程度と電流制限レベルについて、３）使用時間の要因を例にとって説明する。図８に示すようにキャパシタ１９の劣化が進んでいてもキャパシタが初期状態のときと同じ大きさの最大充放電電流に設定した場合（すなわち、電流制限量を一定とした場合）と、図９に示すように使用時間が長くなるにつれて最大充放電電流を制限して低減した場合（すなわち、電流制限量を大きくする場合）では、キャパシタの劣化の進み具合が異なる。使用時間が長くなるにつれて電流制限量を大きくする場合（すなわち、電流制限を行なう）のほうが、電流制限量を一定とする（すなわち、電流制限をしない）場合よりも劣化の進み具合が遅くなり、キャパシタの寿命を延すことができる。本実施形態では、以上のようなキャパシタの電流値の大きさとキャパシタの劣化の進み具合の関係を考慮して、キャパシタの劣化程度やキャパシタの状態に応じて充放電電流値を制限することで、キャパシタの劣化の進行を抑制するものである。
【００４４】
次に、いくつかの運転例における出力制限レベルの推移について説明する。
【００４５】
図１０は使用年数が経過した（キャパシタがある程度劣化した）場合で、外気温度が低い場合において、上述のハイブリッド式油圧ショベルを運転したときの出力制限レベルの推移を示すグラフである。図１０（ａ）はキャパシタの劣化の進み具合を示すグラフであり、使用日数が増えるにつれて劣化レベルが段階的にレベル０からレベル４まで進むことが示されている。ここで、この運転例は、キャパシタの使用日数が約１０００日となった時点での数日間に渡る運転例とする。
【００４６】
図１０（ｂ）はその数日間の運転におけるキャパシタの内部抵抗補正レベルの推移を示すグラフである。グラフ中には、外気温度の変化が示されており、また、内部抵抗補正レベルの切り替え温度として＋０℃と−１０℃が点線で示されている。外気温度が切り替え温度＋０℃以上のときは、内部抵抗補正レベルは０になるように設定される。また、外気温度が切り替え温度０℃より低く、切り替え温度−１０℃以上のときは、内部抵抗補正レベルは１になるように設定される。さらに、外気温度が切り替え温度−１０℃より低いときは、内部抵抗補正レベルは２になるように設定される。このように、外気温度が低いほど内部抵抗は大きくなるので、内部抵抗補正レベルも高いレベルに設定される。
【００４７】
図１０（ｃ）は図１０（ｂ）に示す数日間における出力制限レベルの推移を示すグラフである。この数日間におけるキャパシタの劣化レベルは図１０（ａ）に示すように２であり、且つ内部抵抗補正レベルは外気温度の変化に伴って０から２の間で変化している。したがって、出力制限レベルは劣化レベルと内部抵抗補正レベルとを合算した値となり、図１０（ｃ）に示すように２から４の間で推移する。
【００４８】
例えば、１０００日目の昼頃は、外気温度が上昇して０℃を越えているので内部抵抗補正レベルは０である。そこで、出力制限レベルは内部抵抗補正レベル０と劣化レベル２とを合算してレベル２となる。１０００日目の夜になると外気温度が下降して０℃より低くなるので内部抵抗補正レベルは１となる。そこで、出力制限レベルは内部抵抗補正レベル１と劣化レベル２とを合算してレベル３となる。また、１００１日目の朝方になると、外気温度がさらに下降して−１０℃より低くなっているので内部抵抗補正レベルは２となる。そこで、出力制限レベルは内部抵抗補正レベル２と劣化レベル２とを合算してレベル４となる。このように、短期間では劣化レベルは一定であるが、一日の外気温度の変化に伴い内部抵抗補正レベルが変動し、それに伴って出力制限レベルも変化する。
【００４９】
図１１は図１０に示す運転条件において、軽度の故障が発生した場合に、上述のハイブリッド式油圧ショベルを運転したときの出力制限レベルの推移を示すグラフである。図１１（ａ）はキャパシタの劣化レベルを示すグラフであり、図１０（ａ）に示すように劣化レベルは２である。図１１（ｂ）は内部抵抗補正レベルを示すグラフであり、図１０（ｂ）に示すグラフと同じである。
【００５０】
図１１（ｃ）はワーニングレベルを示すグラフである。１０００日目の朝方に故障が発生したため、ワーニングレベルが０から１に変えられたことが示されている。この故障は軽度であり、ハイブリッド式油圧ショベルを継続して運転できるような故障である。
【００５１】
図１１（ｄ）は出力制限レベルの推移を示すグラフである。この数日間におけるキャパシタの劣化レベルは図１１（ａ）に示すように２であり、且つ内部抵抗補正レベルは外気温度の変化に伴って０から２の間で変化し、且つワーニングレベルは０から１へと変更されている。したがって、出力制限レベルは劣化レベルと内部抵抗補正レベルとワーニングレベルとを合算した値となり、図１１（ｄ）に示すように２から５の間で推移する。特に、故障が発生した後には、ワーニングレベルが一段階高くなったので、出力制限レベルも全体に一段階上がって３から５の間で推移している。
【００５２】
図１２は図１１に示す運転条件において、軽度の故障が発生した後にサービスマンが補正レベルを変更して下げた場合の出力制限レベルの推移を示すグラフである。図１２（ａ）はキャパシタの劣化レベルを示すグラフであり、図１１（ａ）に示すように劣化レベルは２である。図１２（ｂ）は内部抵抗補正レベルを示すグラフであり、図１１（ｂ）に示すグラフと同じである。図１２（ｃ）はワーニングレベルを示すグラフであり、図１１（ｃ）に示すグラフと同じである。
【００５３】
図１２（ｄ）は補正レベルを示すグラフである。故障が発生した後に１００１日目の昼頃にサービスマンが点検し、サービスマンがこの故障による影響が無いと判断して設定補正レベルを一段階引き下げて、−１としている。すなわち、この故障がある状態でバッテリを通常に使用しても、故障が悪化することは無くまたキャパシタの劣化を促進することも無いという判断の下で、故障が発生したためにワーニングレベルが引き上げられて出力制限レベルが引き上げられた分を相殺するように、設定補正レベルを引き下げている。
【００５４】
図１２（ｅ）は出力制限レベルの推移を示すグラフである。この数日間におけるキャパシタの劣化レベルは図１２（ａ）に示すように２であり、且つ内部抵抗補正レベルは外気温度の変化に伴って０から２の間で変化し、且つワーニングレベルは０から１へと変更され、その後補正レベルが０から−１へと変更されている。したがって、出力制限レベルは劣化レベルと内部抵抗補正レベルとワーニングレベルと設定補正レベルとを合算した値となり、図１２（ｅ）に示すように２から５の間で推移する。特に、故障が発生した後には、ワーニングレベルが一段階高くなったので、出力制限レベルも全体に一段階上がって３から５の間で推移し、その後サービスマンが設定補正レベルを一段階引き下げたので、出力制限レベルも全体に一段階下がって２から４の間で推移している。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態による蓄電制御装置は、バッテリの出力に係わる複数の条件の各々に関してバッテリの出力を制限する割合を表すレベルを算出し、算出した各レベルに基づいてバッテリの充放電電流を制限する。これにより、バッテリの劣化の進み具合を抑制し、バッテリの寿命がなるべく長くなるようにハイブリッド式油圧ショベルの運転を制御する。
【００５６】
上述の実施形態は、ハイブリッド式油圧ショベルを例にとって説明したが、本発明は他の作業機械あるいは作業機械以外の機器にも適用することもできる。本発明による蓄電制御装置が適用可能な他の作業機械として、図１３に示すフォークリフトが挙げられる。
【００５７】
図１３に示すフォークリフトは、運転者が乗り込んで着座するための運転席５０、荷物を持ち上げるためのフォーク５２、走行するための前輪５４及び後輪５６等を有する。フォーク１２は荷役モータ（図示せず）で駆動されて上下に移動する。また、前輪１４は駆動輪であり、走行モータ（図示せず）により駆動される。荷役モータ及び走行モータはバッテリからの電力により駆動される。
【００５８】
図１４は、図１３に示すフォークリフトの駆動系のブロック図である。荷役モータ５８はインバータ６０を介してバッテリ６２に接続される。バッテリ６２からの電力がインバータ６０を介して荷役モータ５８に供給されて荷役モータ５８が駆動され、これによりフォーク１２が駆動される。また、走行モータ６４はインバータ６６を介してバッテリ６２に接続される。バッテリ６２からの電力がインバータ６６を介して走行モータ６４に供給されて走行モータ６４が駆動され、これにより前輪１４が駆動されてフォークリフトが走行する。上述の蓄電制御装置をフォークリフトに設けることバッテリ６２の充放電電流を制限し、バッテリ６２の劣化の進行を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１１  エンジン
１２  電動発電機
１３  減速機
１４  メインポンプ
１８，２０  インバータ
１９  バッテリ
３０  蓄電手段
３２  昇降圧コンバータ
３４  一定電圧蓄電部（ＤＣバス）
４０  蓄電制御装置
４０ａ  個別レベル算出部
４０ｂ  最終レベル算出部
４０ｃ  制限割合算出部
４０ｄ  電流算出部
５０  運転席
５２  フォーク
５４  前輪
５６  後輪
５８  荷役モータ
６０，６６  インバータ
６２  バッテリ
６４  走行モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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