(57)【要約】【課題】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課題とする。【解決手段】  ショベルは、下部走行体と、下部走行体１に旋回自在に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載される複数の蓄電セル１９−ｎを有する蓄電器１９と、蓄電器１９の充放電を制御するコントローラ３０と、蓄電セル１９−ｎの各々のセル電圧を検出する電圧検出部１５２とを有する。コントローラ３０は、ショベルのキーオン中において、蓄電器１９に対して充放電が行なわれない状態で、蓄電セル１９−ｎの各々の静電容量を個別に算出する。【選択図】図４
2014187734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、
前記蓄電器の充放電を制御するコントローラと、
前記蓄電セルの各々のセル電圧を検出する電圧検出部と
を有し、
前記コントローラは、ショベルのキーオン中において、前記蓄電器に対して充放電が行なわれない状態で、前記蓄電セルの各々の静電容量を個別に算出するショベル。
【請求項２】
請求項１記載のショベルであって、
前記コントローラは、前記蓄電セルの各々の静電容量の算出結果に基づいて、前記蓄電セルの各々のセル電圧の均等化処理を実施するショベル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のショベルであって、
ショベルの運転者の運転席への乗り降りを許可又は禁止するために開閉されるゲートレバーが運転席の近傍に設けられ、
前記コントローラは、前記ゲートレバーが開かれて運転者の乗り降りが許可されているときに、前記蓄電器の充放電を制御するコンバータの制御を停止して、前記蓄電器に対して充放電が行なわれない状態とするショベル。
【請求項４】
請求項１又は２記載のショベルであって、
前記コントローラは、運転者が操作する操作レバーの全てが、所定時間だけ中立状態に維持されているときに、前記蓄電器に対して充放電が行なわれない状態であると判定するショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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生じることがある。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される複数の蓄電セルを有する蓄電器と、前記蓄電器の充放電を制御するコントローラと、前記蓄電セルの各々のセル電圧を検出する電圧検出部とを有し、前記コントローラは、ショベルのキーオン中において、前記蓄電器に対して充放電が行なわれない状態で、前記蓄電セルの各々の静電容量を個別に算出するショベルが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ショベルの側面図である。
【図２】図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。
【図３】蓄電装置の回路図である。
【図４】キャパシタの構成を示す概略図である。
【図５】キャビンの運転席及びその近傍を示す図である。
【図６】均等化要否判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】電圧検出部及静電容量算出部を示すブロック図である。
【図８】静電容量算出処理のフローチャートである。
【図９】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。
【図１０】セル電圧と放電時間との関係を示すグラフである。
【図１１】セル電圧の均等化処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
図１に示すように、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。
【００１４】
図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを太い実線、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。
【００１５】
機械式駆動部としてのエンジン１１及び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。
【００１６】
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。
【００１７】
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である蓄電器を含む蓄電装置１２０が接続されている。本実施形態では蓄電装置１２０は蓄電器として電気二重層キャパシタ（Electric Double Layer Capacitor（EDLC））等のキャパシタを含むものとする。また、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。また、上述では蓄電器としてキャパシタを例として示したが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池（Lithium Ion Battery（LIB））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蓄電器として用いてもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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。この圧力センサ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。
【００２０】
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は、電動発電機１２が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から電動発電機１２に供給できる。また、電動発電機１２が回生運転をする際には、電動発電機１２により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。
【００２１】
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できる。また、蓄電装置１２０は、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、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できる。
【００２２】
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の運転制御を行う。これにより、インバータ２０は、旋回用電動機２１が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から旋回用電動機２１に供給できる。また、旋回用電動機２１が回生運転をする際には、旋回用電動機２１により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。
【００２３】
なお、蓄電装置１２０の蓄電器の充放電制御は、蓄電器の充電状態、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。
【００２４】
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、駆動制御部３２、電動旋回制御部４０、及び主制御部６０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。駆動制御部３２、電動旋回制御部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機能要素である。
【００２５】
また、コントローラ３０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（図示せず。）を備える。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。この速度指令は、駆動制御部３２、電動旋回制御部４０及び主制御部６０に入力される。
【００２６】
駆動制御部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、蓄電器の充放電制御を行うための制御装置である。駆動制御部３２は、エンジン１１の負荷の状態と蓄電器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。駆動制御部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を介して蓄電器の充放電制御を行う。
【００２７】
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１００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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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、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。
【００３１】
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、及び、インバータ１８、２０を接続するための出力端子１０６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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、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。
【００３５】
電源接続端子１０４は、キャパシタ１９が接続可能な端子であればよく、出力端子１０６は、インバータ１８、２０が接続可能な端子であればよい。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。
【００３６】
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、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス電圧を平滑化するための蓄電素子である。この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。
【００３７】
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手段である。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、インバータ１８、２０を介して供給される回生電力がＤＣバス１１０から降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを通ってキャパシタ１９に供給される。これにより、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。
【００４０】
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、当該電源ライン１１４を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−１が設けられる。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の正極端子と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を遮断することで、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。
【００４１】
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、当該電源ライン１１７を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−２が設けられる。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の負極端子と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を遮断することで、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を一つのリレーとして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。
【００４２】
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。
【００４３】
図４は、キャパシタ１９の構成を示す概略図である。図４に示すように、蓄電器としてのキャパシタ１９は、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」或いは単に「セル」と称する。）１９−１〜１９−ｎ（ｎは２以上の整数）と蓄電管理装置１４０とを含む。なお、図４では、電気駆動系を実線、電気制御系を破線でそれぞれ示す。
【００４４】
蓄電管理装置１４０は、キャパシタ１９の蓄電を管理する装置であり、主に、均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎ及び均等化制御部１４２を含む。本実施形態では、蓄電管理装置１４０は、ショベルがキーオン状態であるときに、キャパシタ１９から電力の供給を受けて動作可能な状態となる。なお、蓄電管理装置１４０は、２４Ｖバッテリ等の外部バッテリから電力の供給を受けてもよい。また、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０から離間して配置され、ＣＡＮ等の通信規格に準拠する通信線１４５を介してコントローラ３０に接続される。なお、蓄電管理装置１４０とコントローラ３０とは無線通信を介して接続されてもよい。
【００４５】
本実施形態では、ｎ個のセル１９−１〜１９−ｎの全ては直列に接続され、全てのセルに対して一つの蓄電管理装置１４０が設けられている。しかしながら、直列に接続されたセルを一つのグループとし、複数のグループが直列又は並列に接続され、グループ毎に一つの蓄電管理装置が設けられてもよい。また、複数の蓄電管理装置を制御する上位の蓄電管理装置が設けられてもよい。
【００４６】
なお、以下の説明では、便宜上、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１９−ｎと称することもある。均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎ、並びに、各均等化回路部１４１−ｎの構成要素である後述のバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎ、放電抵抗１４８−１〜１４８−ｎ、及び電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎ等についても同様である。
【００４７】
均等化回路部１４１−ｎは、均等化機能を実現する電気回路である。本実施形態では、均等化回路部１４１−ｎは、均等化制御部１４２−ｎによる制御の下で均等化機能を実行する。均等化機能は、セル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧のバラツキを小さくするためにセル１９−１〜１９−ｎの一部又は全部を放電させる機能である。
【００４８】
具体的には、均等化回路部１４１−ｎのそれぞれは、対応する１つのセル１９−ｎの両端に接続されている。例えば、図４に示すように、特定のセル１９−ｍ（ｍは１以上ｎ以下の整数）の２つの電極は均等化回路部１４１−ｍに接続されている。また、均等化回路部１４１−ｍは、バランス用スイッチ１４６−ｍ及び放電抵抗１４８−ｍを有する。また、均等化回路部１４１−ｍは、セル１９−ｍの２つの電極の間でバランス用スイッチ１４６−ｍ及び放電抵抗１４８−ｍを直列に、且つ、セル１９−ｍに対して並列に接続する。また、均等化回路部１４１−ｍは、セル１９−ｍの電極間電圧を測定する電圧測定部１４９−ｍを含む。また、均等化回路部１４１−ｎのそれぞれは、１又は複数のセルグループの両端に接続されてもよい。なお、セルグループは、直列に接続された複数のセル１９−ｎのグループである。
【００４９】
バランス用スイッチ１４６−ｎは、均等化のためのセル１９−ｎの放電を制御する開閉器であり、ＯＮ（導通）状態のときにセル１９−ｎを放電させ、ＯＦＦ（遮断）状態のときにセル１９−ｎの放電を停止させる。本実施形態では、バランス用スイッチ１４６−ｎは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成され、均等化制御部１４２からの制御信号に応じてＯＮ（導通）状態とＯＦＦ（遮断）状態とが切り替わる。
【００５０】
均等化制御部１４２は、均等化機能を制御する装置である。本実施形態では、均等化制御部１４２は、均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれを制御する。具体的には、均等化制御部１４２は、均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎからキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧測定値を個別に取得する。なお、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのセル電圧の測定値（検出値）は、電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎによって個別に測定（検出）される。また、均等化制御部１４２は、バランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎに対して制御信号を出力し、バランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎのＯＮ（導通）／ＯＦＦ（遮断）状態を個別に制御する。
【００５１】
より具体的には、均等化制御部１４２は、ＣＡＮ等の通信規格に準拠する通信を介して均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれに接続される。そして、均等化制御部１４２は、所定の周期で均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれからセル電圧測定値を取得する。そして、均等化制御部１４２は、取得した１セットのセル電圧測定値の最大値、最小値、平均値等の統計値を算出し、算出した統計値をコントローラ３０に対して出力する。１セットのセル電圧測定値は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの直近のセル電圧測定値で構成される。なお、均等化制御部１４２は、取得したセル電圧測定値をそのままコントローラ３０に対して出力してもよい。
【００５２】
また、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からの均等化開始指令（バランス開始指令）に応じて、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのうち所定条件を満たすセルに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対して均等化開始信号（バランス開始信号）を出力する。例えば、均等化制御部１４２は、セル電圧が所定電圧Ｖ０より高いキャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス開始信号を出力する。所定電圧Ｖ０は、予め設定された電圧値であってもよく、均等化制御部１４２が算出したセル電圧の統計値（例えば平均値である。）であってもよい。
【００５３】
バランス開始信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎは、キャパシタ１９の充放電が行われているか否かにかかわらず、ＯＮ（導通）状態に切り替わり、対応するキャパシタセル１９−ｎを放電させる。また、コントローラ３０は、キーオン中に電力供給を受けて作動し、キーオフ中に電力供給が遮断されて停止する。そのため、キーオフ中にバランス用スイッチ１４６−ｎがバランス開始信号を受けることはない。しかしながら、キーオフ前にバランス開始信号を受けていた場合、バランス用スイッチ１４６−ｎは、キーオフ後もＯＮ（導通）状態を維持し、対応するキャパシタセル１９−ｎの均等化（放電）を継続する。なお、「キーオン」は、ショベルを作動させた状態を意味し、例えば、エンジン作動中を含む。また、「キーオフ」は、キーオン以外の状態、すなわち、ショベルの作動を停止させた状態を意味する。
【００５４】
また、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からの均等化停止指令（バランス停止指令）に応じて、放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎの全てに対して均等化停止信号（バランス停止信号）を出力する。この場合、バランス停止信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎは、対応するキャパシタセル１９−ｎのセル電圧の大きさにかかわらず、ＯＦＦ（遮断）状態に切り替わり、対応するキャパシタセル１９−ｎの放電を停止させる。
【００５５】
また、均等化制御部１４２は、放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎのセル電圧がキーオン中に所定電圧Ｖ０まで低下すると、コントローラ３０からのバランス停止指令の有無にかかわらず、そのキャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス停止信号を出力する。バランス停止信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎは、ＯＦＦ（遮断）状態に切り替わり、対応するキャパシタセル１９−ｎの放電を停止させる。
【００５６】
また、均等化制御部１４２は、キーオフ中においては、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧のバラツキが所定レベル未満となるまで、放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎの放電を継続させてもよい。具体的には、均等化制御部１４２は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧の最大セル電圧と最小セル電圧との差であるバラツキ幅が所定電圧Ｖｔｈ未満となるまで放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎの放電を継続させてもよい。
【００５７】
次に、コントローラ３０の主制御部６０について説明する。主制御部６０は、ショベルの動きを制御する機能要素であり、下位の機能要素として均等化要否判定部６００を含む。
【００５８】
均等化要否判定部６００は、蓄電器における複数のセルのセル電圧の均等化の要否を判定する機能要素である。本実施形態では、均等化要否判定部６００は、キーオン中にキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧の均等化の要否を判定する。
【００５９】
具体的には、均等化要否判定部６００は、同じ条件で測定されたキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの同じ条件で算出される静電容量に基づいて、セル電圧の均等化の要否を判定する。なお、均等化要否判定部６００は、セル電圧に関する情報を蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２から取得する。また、セル電圧に関する情報は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧測定値、並びに、１セットのセル電圧測定値の最大値、最小値、及び平均値のうちの少なくとも１つを含む。
【００６０】
「同じ条件で算出される」は、セル電圧を大きく変動させる要因が存在しない状態で測定されること、例えば、キャパシタ１９の充放電が行われていない状態で算出されることを含む。なお、「同じ条件で算出される」は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧が異なるタイミングで測定されることを許容する。本実施形態では、均等化制御部１４２は、所定の周期で、均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれからセル電圧測定値を取得するためである。
【００６１】
本実施形態では、均等化要否判定部６００は、キャパシタ１９の充放電が行われていない状態のときに測定されたセル電圧に関する情報を用いる。なお、均等化要否判定部６００は、「同じ条件で算出される」のであれば、例えば充放電量が小さい状態等、充放電が僅かに行われている状態のときに測定されたセル電圧に関する情報を用いてもよい。
【００６２】
また、均等化要否判定部６００は、ショベルの誤動作を防ぐためのゲートレバーの状態に基づいて、充放電が行われていない状態を判定することとしてもよい。具体的には、均等化要否判定部６００は、ゲートレバーがオフ状態であれば、充放電が行われていない状態であると判定してもよい。なお、ゲートレバーのオフ状態は、ゲートレバーが開かれた状態であり、各種操作レバーの操作が無効とされる状態である。また、ゲートレバーのオフ状態において、均等化要否判定部６００は、昇降圧コンバータ１００の制御を停止させ、ＤＣバス１１０における電圧の変動がキャパシタ１９の電圧に影響するのを防止してもよい。
【００６３】
ここで、上述のゲートレバーに関して、図５を参照しながら説明する。図５はショベルの運転席及びその周辺を示す図であり、（ａ）は運転席及びその周辺の斜視図、（ｂ）は、運転席の左側に配置されているコンソールを示す側面図である。
【００６４】
キャビン１０内に配設された運転席１０Ａの両側には、一対のコンソール１０Ｂが配置されている。左側のコンソール１０Ｂには、操作レバー２６Ａが設けられ、右側のコンソール１０ｂには操作レバー２６Ｂが設けられている。運転者は、運転席１０Ａの左側から乗降するようになっている。図５（ｂ）に示すように、左側のコンソール１０Ｂには、ゲートロック操作部７０が設けられている。
【００６５】
図５（ｂ）に示すように、左側のコンソール１０Ｂに配設されるゲートロック操作部７０は、ゲートロック操作レバー７０Ａ、ゲートレバー７０Ｂ、及びリミットスイッチ７０Ｃを備える。
【００６６】
ゲートロック操作部７０は、上部旋回体３のキャビン１０内に配設される運転席１０Ａの脇に配置されており、運転席への乗降部に配設されるゲートレバー７０Ｂを開閉操作するための操作部である。ゲートレバー７０Ｂとゲートロック操作レバー７０Ａはワイヤで接続されており、ゲートロック操作レバー７０Ａを操作することで、ゲートレバー７０Ｂを操作することができる。ゲートロックレバー６０Ａが引き倒されるとゲートレバー７０Ｂはコンソール１０Ｂから前方に張り出した状態（ゲートを閉じた状態：図５（ｂ）において実線で示す状態）となる。一方、ゲートロック操作レバー７０Ａが前方に押されると、ゲートレバー７０Ｂはコンソール１０Ｂに収容された状態（ゲートを開いた状態：図５（ｂ）において破線で示す状態）となる。ゲートレバー７０Ｂがコンソール１０Ｂから前方に張り出した状態では、ゲートレバー７０Ｂが邪魔になり、運転者は運転席１０Ａへの乗り降りはできない。ゲートレバー７０Ｂがコンソール１０Ｂに収容された状態とすることで、運転者は運転席１０Ａに乗り降りすることができるようになる。
【００６７】
リミットスイッチ７０Ｃは、ゲートロック操作レバー７０Ａの操作を検出するためのセンサである。ゲートロック操作レバー７０Ａが引き倒されてゲートレバー７０Ｂによりゲートを閉じた状態となると、リミットスイッチ７０Ｃはオンになる。一方、ゲートロック操作レバー７０Ａが前方に押されてゲートレバー７０Ｂによりゲートを開いた状態となると、リミットスイッチ７０Ｃはオフとなる。
【００６８】
リミットスイッチ７０Ｃは、パイロットポンプ１５から操作装置２６にパイロット圧を伝達するパイロットライン２５に設けられた遮断弁に接続されている。この遮蔽弁は、リミットスイッチ７０Ｃから供給される電気信号に応じて、連通状態／遮断状態の切り替えを行なう。ショベルの使用時は遮蔽弁は連通状態にされてパイロット圧が操作装置２６に供給される。ショベルの不使用時は遮蔽弁は遮断状態にされ、パイロット圧は操作装置２６へ供給されない。
【００６９】
リミットスイッチ７０Ｃがオンになると、遮断弁のリレーはオンになり、リミットスイッチ７０Ｃがオフになると、リレーはオフになる。このように、遮断弁は、リミットスイッチ７０Ｃによって切り替えられる。なお、リミットスイッチ７０Ｃのオン／オフを表す信号は、コントローラ３０にも入力される。
【００７０】
ゲートロック操作レバー７０Ａが引き倒されてゲートレバー７０Ｂによりゲートが閉じられた状態では、リレーがオンにされて遮断弁が連通状態にされるので、ショベルは操作可能（運転可能）な状態になる。
【００７１】
一方、ゲートロック操作レバー７０Ａが前方に押されてゲートレバー７０Ｂによりゲートが開かれた状態では、リレーがオフにされて遮断弁が遮断状態にされるので、ショベルの各部は操作不能（運転不可能）な状態になる。したがって、ショベルがキーオン状態であっても、ゲートレバー７０Ｂによりゲートが開かれた状態（ゲートレバー７０Ｂがオフ状態と称する）では、運転者が操作レバーを操作してもショベルの作業要素は駆動されない状態である。したがって、蓄電装置１２０の充放電を制御するコンバータ１００の制御を停止しても差し支えないこととなる。そこで、ショベルがキーオン状態であっても、ゲートレバー７０Ｂによりゲートが開かれた状態（ゲートレバー７０Ｂがオフ状態）において、コントローラ３０からコンバータ２０へ旋回用電動機２１の運転制御指令が送信されず、また、コントローラ３０からコンバータ１００へ充放電の制御指令が送信されないため、ショベルがキーオン状態であっても蓄電装置１２０に対して充放電が行なわれない状態を実現することができる。また、蓄電装置１２０に対して充放電が行なわれない状態を実現するための他の方法として、ゲートレバー７０Ｂによりゲートが開かれた状態で、リレー１３０−１、１３０−２の少なくともいずれか一方を、オフにしてもよい。
【００７２】
ここで、図４に戻って主制御部６０の機能について更に説明する。主制御部６０に含まれる均等化要否判定部６００は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの静電容量を個別に算出する。そして、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、セル電圧の均等化の要否を判定する。
【００７３】
具体的には、均等化要否判定部６００は、例えば、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの直近の静電容量算出値が所定の閾値以下の場合に、セルの劣化のバラツキが大きいと判断し、セル電圧の均等化が必要であると判定する。
【００７４】
均等化要否判定部６００は、セル電圧の均等化が必要と判定した場合、蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２に対してバランス開始指令を出力する。一方、均等化要否判定部６００は、セル電圧の均等化が不要と判定した場合、蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２に対してバランス停止指令を出力する。なお、均等化要否判定部６００は、セル電圧の均等化の要否の判定結果に応じてバランス開始指令又はバランス停止指令を二者択一的に出力するのではなく、別の手順でバランス開始指令又はバランス停止指令を出力するようにしてもよい。
【００７５】
バランス開始指令を受けた均等化制御部１４２は、上述のように、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのうち所定条件を満たすセルに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス開始信号を出力する。また、バランス停止指令を受けた均等化制御部１４２は、放電を開始させたキャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス停止信号を出力する。なお、バランス停止指令を受けた均等化制御部１４２は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎの全てに対してバランス停止信号を出力してもよい。
【００７６】
図６は、均等化要否判定部６００を含む主制御部６０と均等化制御部１４２を含む蓄電管理装置１４０との接続を示すブロック図である。
【００７７】
蓄電管理装置１４０の均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎは、上述のようにキャパシタセル１９−１〜１９−ｎの各々のセル電圧を測定して検出する電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎをそれぞれ含んでいる。電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎをまとめて電圧検出部１５２と称する。
【００７８】
電圧検出部１５２が検出したキャパシタセル１９−１〜１９−ｎの各々のセル電圧は均等化制御部１４２に送られ、均等化制御部１４２から通信線１４５を介してコントローラ３０の主制御部６０に送られる。主制御部６０には、均等化要否判定部６００の他に静電容量算出部１５４が設けられている。静電容量算出部１５４は、通信線１４５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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、セルの劣化のバラツキ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。
【００８３】
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。ここで、図７中では主制御部６０は静電容量算出部１５４を含んだ事例を示したが、均等化制御部１４２が静電容量算出部１５４を含むように構成してもよい。
【００８４】
次に、図７を参照しながら、コントローラ３０がキーオン中にキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧の均等化の要否を判定する処理（以下、「均等化要否判定処理」とする。）について説明する。図７は、均等化要否判定処理のフローチャートである。コントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの均等化要否判定処理を実行する。
【００８５】
まず、コントローラ３０の主制御部６０における均等化要否判定部６００は、システム異常の有無を判定する（ステップＳ１）。具体的には、均等化要否判定部６００は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の通信異常、均等化制御部１４２と均等化回路部１４１−１〜１４１−ｎのそれぞれとの間の通信異常、電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎのそれぞれにおける電圧測定異常等の有無を判定する。
【００８６】
システム異常が存在しないと判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、均等化要否判定部６００は、キャパシタ１９の充放電が行われているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００８７】
一方、システム異常が存在すると判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、或いは、キャパシタ１９の充放電が行われていると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、均等化要否判定部６００は、今回の均等化要否判定処理を終了させる。
【００８８】
キャパシタ１９の充放電が行われていないと判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、均等化要否判定部６００は、充放電が行われていない状態の継続時間（以下、「充放電停止状態継続時間」とする。）を監視する（ステップＳ３）。
【００８９】
充放電停止状態継続時間が所定時間ｔ１未満の場合（ステップＳ３のＮＯ）、均等化要否判定部６００は、今回の均等化要否判定処理を終了させる。一方、充放電停止状態継続時間が所定時間ｔ１以上となった場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、均等化要否判定部６００の静電容量算出部１５４は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧に基づいて静電容量Ｃｎを算出する。そして、均等化要否判定部６００は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの静電容量Ｃｎのバラツキを求め、静電容量のバラツキの大きさが所定値以上であるか否かを判定する。具体的には、均等化要否判定部６００は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの静電容量Ｃｎの最大値と最小値との差が、予め定められた閾値Ｃｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００９０】
均等化要否判定部６００は、複数のセル１９−ｎの静電容量にバラツキがあると判定すると（ステップＳ４のＹＥＳ）、セル電圧の均等化機能を働かせる必要があると判断し、蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２に対してバランス開始指令を出力する（ステップＳ５）。一方、均等化要否判定部６００は、複数のセル１９−ｎの静電容量にバラツキが無いと判定すると（ステップＳ４のＮＯ）、セル電圧の均等化が不要と判定し、均等化制御部１４２に対してバランス停止指令を出力する（ステップＳ６）。
【００９１】
なお、均等化要否判定部６００は、静電容量Ｃｎのバラツキ幅が所定値Ｃｔｈ２（＜Ｃｔｈ１）未満であると判定した場合にバランス停止指令を出力するようにし、バラツキ幅が所定値Ｃｔｈ２（＜Ｃｔｈ１）未満となるまでセル電圧の均等化を継続させてもよい。
【００９２】
均等化要否判定部６００は、セル電圧の均等化の要否を判定する度に充放電停止状態継続時間をリセットし、充放電停止状態継続時間が所定時間ｔ１以上となる度にセル電圧の均等化の要否判定を繰り返す。但し、均等化要否判定部６００は、一旦セル電圧の均等化の要否を判定した後は、所定時間ｔ２（＞ｔ１）が経過するまで再度の要否判定を行わないようにしてもよい。また、均等化要否判定部６００は、再度の要否判定を行うための条件を任意に設定してもよい。例えば、均等化要否判定部６００は、一旦セル電圧の均等化の要否を判定した後は、キーオフされた後に再びキーオンされるまで再度の要否判定を行わないようにしてもよい。
【００９３】
ここで、上述のステップＳ４において行なわれる静電容量の算出処理についてさらに詳細に説明する。図８は、図７のステップＳ４において行なわれる静電容量算出処理のフローチャートである。
【００９４】
上述のように、キャパシタ１９に関する充放電停止状態継続時間が所定時間ｔ１以上となると、図７のステップＳ４において静電容量算出処理が開始される。静電容量算出処理は、コントローラ３０の主制御部６０に含まれる静電容量算出部１５４により行なわれる。
【００９５】
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。
【００９６】
ここで、静電容量を算出するための条件が適切か否かを判断する条件判定処理が行なわれる。まず、ステップＳ１１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。
【００９７】
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、静電容量算出部１５４は、静電容量算出処理を終了する。
【００９８】
一方、ステップＳ１１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Ｓ１２に進む。ステップＳ１２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。
【００９９】
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、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１００】
一方、ステップＳ１２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Ｓ１３に進む。
【０１０１】
ステップＳ１１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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
ステップＳ１３では、電圧検出部１５２から供給された全てのセル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、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１０４】
一方、ステップＳ１３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Ｓ１４に進む。ステップＳ１４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）。
【０１０５】
続いて、ステップＳ１５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。
【０１０６】
次に、ステップＳ１６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、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１０７】
一方、ステップＳ１６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Ｓ１７の処理に進む。ステップＳ１７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。
【０１０８】
ステップＳ１７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Ｓ１６に戻り、続いてステップＳ１７において次のセル１９−ｎのセル電圧をチェックする。
【０１０９】
一方、ステップＳ１７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Ｓ１８に進む。ステップＳ１８では、ステップＳ１７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Ｓ１６からステップＳ１８までの判定は、各セルについて実行される。このため、ステップＳ１６の判定で、一つのセルに対する経過時間がＴｄ１より長いと判定されると、残りの他のセルがステップＳ１８まで到達していた場合であっても、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１１０】
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。
【０１１１】
続いて、ステップＳ１９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。
【０１１２】
ステップＳ１９において、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、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Ｓ２３に進む。ステップＳ２３では、全てのセル１９−ｎに対するバランス用ＦＥＴ１４６−ｎをＯＦＦとし、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１１３】
一方、ステップＳ１９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Ｓ２０の処理に進む。ステップＳ２０では、各セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎが、ステップＳ１４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Ｓ１９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。
【０１１４】
一方、ステップＳ２０において、各セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎが、ステップＳ１４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Ｓ２１に進む。
【０１１５】
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Ｓ１４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。
【０１１６】
次に、ステップＳ２１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Ｓ２２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の値をコントローラ３０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。
【０１１７】
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は蓄電管理装置１４０の消費電流（Ａ）である。
【０１１８】
ステップＳ２２の処理が終了すると、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３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、コントローラ３０のメモリに格納する。その後、静電容量算出部１５４は静電容量算出処理を終了する。
【０１１９】
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、劣化のバラツキ（すなわち、静電容量のバラツキ）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バラツキ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。静電容量のバラツキの有無の判断は、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。
【０１２０】
次に、図１１を参照しながら、キーオン中に、均等化制御部１４２がキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれに対応するバランス用スイッチ１４６−１〜１４６−ｎを制御する処理（以下、「均等化処理」と称する）について説明する。図１１は、均等化処理のフローチャートである。均等化制御部１４２は、キーオン中において、コントローラ３０からバランス開始指令（図７のステップＳ５参照）を受けた後、所定周期で繰り返しこのキーオン時均等化処理を実行する。
【０１２１】
最初に、均等化制御部１４２は、キャパシタセル１９−ｎに対応する電圧測定部１４９−ｎの出力に基づいてセル電圧Ｖｎが所定電圧Ｖ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【０１２２】
セル電圧Ｖｎが所定電圧Ｖ０以上であると判定した場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）、均等化制御部１４２は、当該キャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス開始信号を出力し、バランス用スイッチ１４６−ｎをＯＮ（導通）状態に設定する（ステップＳ３２）。
【０１２３】
一方、セル電圧測定値Ｖｎが所定電圧Ｖ０未満であると判定した場合（ステップＳ３１のＮＯ）、均等化制御部１４２は、当該キャパシタセル１９−ｎに対応するバランス用スイッチ１４６−ｎに対してバランス停止信号を出力し、バランス用スイッチ１４６−ｎをＯＦＦ（遮断）状態に設定する（ステップＳ３３）。
【０１２４】
その後、均等化制御部１４２は、全てのバランス用スイッチのＯＮ（導通）／ＯＦＦ（遮断）状態の設定を完了したか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【０１２５】
そして、全てのバランス用スイッチの設定を未だ完了していないと判定した場合（ステップＳ３４のＮＯ）、均等化制御部１４２は、全てのバランス用スイッチの設定を完了するまで、ステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理を繰り返す。
【０１２６】
全てのバランス用スイッチの設定を完了したと判定した場合（ステップＳ３４のＹＥＳ）、均等化制御部１４２は、今回の均等化処理を終了させる。
【０１２７】
なお、均等化制御部１４２は、キーオン時均等化処理の実行中にコントローラ３０からバランス停止指令を受けた場合には、全てのバランス用スイッチをＯＦＦ（遮断）状態に設定した上で均等化処理の繰り返しを中止する。
【０１２８】
以上の構成により、蓄電管理装置１４０に接続されるコントローラ３０は、キーオン中におけるキャパシタ１９の充放電の有無と、充放電が無いときに測定されるキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧とを把握することができる。そのため、コントローラ３０は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの静電容量Ｃｎのバラツキの大きさを精度よく判定することができる。その結果、コントローラ３０は、静電容量Ｃｎのバラツキの大きさに基づいてセル電圧の均等化の要否を判定でき、静電容量Ｃｎのバラツキが小さいにもかかわらずセル電圧の均等化（放電）を開始させてしまい蓄積した電力を無駄に消費してしまうことを回避することができる。
【０１２９】
また、コントローラ３０は、セルの静電容量のバラツキの大きさに基づいてセル電圧の均等化が必要と判定した場合には、キーオン中であってもセル電圧の均等化を実行する。そのため、コントローラ３０は、キーオフ中にセル電圧の十分な均等化ができなかった場合であってもキーオン中にセル電圧の均等化を継続させることができる。
【０１３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形、変更等が可能である。
【０１３１】
また、昇降圧コンバータ１００を備えない構成、すなわち、キャパシタ１９とインバータ１８、２０とを直接接続する構成においても、コントローラ３０は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧に関する情報に基づいて静電容量を算出し、算出した静電容量のバラツキに基づいてセル電圧の均等化の要否を判定してもよい。具体的には、コントローラ３０は、充放電が行われていない状態、又は、異なるタイミングで測定されたキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧を「同じ条件で測定された」セル電圧として許容できる程度の僅かな充放電が行われている状態で測定されたセル電圧に関する情報に基づいて、各セルの静電容量を算出し、算出した静電容量に基づいて電圧の均等化の要否を判定してもよい。より具体的には、コントローラ３０は、上述の状態が所定時間ｔ１以上継続すれば、その間に測定されたキャパシタ１９−１〜１９−ｎのそれぞれの直近のセル電圧に基づいて静電容量を算出し、そのバラツキの大きさに基づいてセル電圧の均等化の要否を判定してもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
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  １９−１〜１９−ｎ・・・キャパシタセル  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  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  ３２・・・駆動制御部  ４０・・・電動旋回制御部  ６０・・・主制御部  １０１・・・リアクトル  １０２Ａ・・・昇圧用ＩＧＢＴ  １０２Ｂ・・・降圧用ＩＧＢＴ  １０４・・・電源接続端子  １０６・・・出力端子  １０７・・・コンデンサ  １１０・・・ＤＣバス  １１１・・・ＤＣバス電圧検出部  １１２・・・キャパシタ電圧検出部  １１３・・・キャパシタ電流検出部  １１４、１１７・・・電源ライン  １２０・・・蓄電装置  １４０・・・蓄電管理装置  １４１−１〜１４１−ｎ・・・均等化回路部  １４２・・・均等化制御部  １４６−１〜１４６−ｎ・・・バランス用スイッチ  １４８−１〜１４８−ｎ・・・放電抵抗  １４９−１〜１４９−ｎ・・・電圧測定部  １５２・・・電圧検出部    １５４・・・静電容量算出部    ６００・・・均等化要否判定部
【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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