(57)【要約】【課題】蓄電モジュールを構成する複数のセルの状態を正確に監視可能な蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電モジュール１０４は、複数のセル１０２を含む。複数の測定モジュール１１０は、複数のセル１０２それぞれの電圧または電流を測定する。管理モジュール１２０は、複数の測定モジュール１１０と通信可能であり、測定された電圧および電流を処理する。蓄電装置１００は、複数の測定モジュール１１０が同期して電圧または電流を測定可能に構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを含む蓄電モジュールと、
前記複数のセルそれぞれの電圧または電流を測定する複数の測定モジュールと、
前記複数の測定モジュールと通信可能であり、測定された電圧および電流を処理する管理モジュールと、
を備え、
前記複数の測定モジュールが同期して電圧または電流を測定可能であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記複数の測定モジュールは、共通の通信マスターとの通信をトリガとして、電圧または電流を測定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記管理モジュールは、前記複数のセルそれぞれの内部抵抗を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記管理モジュールが前記通信マスターとして動作することを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記複数の測定モジュールのひとつが前記通信マスターとして動作することを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の蓄電装置を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の蓄電装置を備えることを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワーショベルやクレーンをはじめとする建設機械のハイブリッド化が進められている。ハイブリッド建設機械は、上部旋回体の動力源として電動機を備えており、上部旋回体の加速時においては電動機を力行運転させ、減速時においては電動機を回生運転させて、回生運転で発生した発電エネルギーを蓄電装置の蓄電モジュールに充電する。また射出成形機の中にも、蓄電装置を搭載し、モータからの回生エネルギーを蓄電モジュールに回収可能なものが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５６４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２３２７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄電装置を適切に動作させるためには、蓄電モジュールの状態を適切に監視、管理する必要がある。具体的には、蓄電モジュールは、直列に接続された複数のセルを含んでおり、各セルの状態を個別かつ正確に監視する必要がある。
【０００５】
本発明者らはこのような蓄電装置において以下の課題を認識するに至った。
セルの開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit voltage）などは、数秒〜数分という長い時間スケールで変動する。したがって、複数の測定モジュールを非同期（フリーラン）で動作させても、測定モジュールのセンシングのタイミングのずれが問題となることはない。
【０００６】
一方で、セルの瞬時的な状態（たとえば瞬時電力や瞬時的な内部抵抗）を測定したい場合、セルの電圧や電流を同時刻に測定する必要があるが、複数の測定モジュールが非同期で測定を行うと、異なる時刻の電流と電圧の測定値を使用することになり、正しい電力や正しい内部抵抗を計算することが難しい。なおこの課題を当業者の一般的な技術認識と捉えてはならない。
【０００７】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、蓄電モジュールを構成する複数のセルの状態を正確に監視可能な蓄電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は蓄電装置に関する。蓄電装置は、複数のセルを含む蓄電モジュールと、複数のセルそれぞれの電圧または電流を測定する複数の測定モジュールと、複数の測定モジュールと通信可能であり、測定された電圧および電流を処理する管理モジュールと、を備える。複数の測定モジュールが同期して電圧または電流を測定可能である。
【０００９】
この態様によると、複数の測定モジュールを同期してセンシングさせることができるため、セルの瞬時的な状態を正確に測定できる。
【００１０】
複数の測定モジュールは、共通の通信マスターとの通信をトリガとして、電圧または電流を測定してもよい。
この態様によれば、複数の測定モジュールを同期させるために、既存の通信手段を活用することで、追加のハードウェアが不要となる。
【００１１】
管理モジュールは、複数のセルそれぞれの内部抵抗を算出してもよい。
【００１２】
管理モジュールが通信マスターとして動作してもよい。複数の測定モジュールのひとつが、通信マスターとして動作してもよい。
【００１３】
本発明の別の態様は建設機械である。建設機械は、上述のいずれかの蓄電装置を備える。
【００１４】
本発明の別の態様は射出成形機である。射出成形機は、上述のいずれかの蓄電装置を備える。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蓄電モジュールを構成する複数のセルの状態を正確に監視できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る蓄電装置のブロック図である。
【図２】蓄電装置の構成を示す図である。
【図３】図２の蓄電装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】実施の形態に係る射出成形機を示す図である。
【図５】射出成形機の電気系統を示すブロック図である。
【図６】実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。
【図７】実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。
【図８】蓄電手段の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１９】
図１は、実施の形態に係る蓄電装置１００のブロック図である。蓄電装置１００には、インバータおよびコンバータなどが接続される。蓄電装置１００は、蓄電モジュール１０４、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３、管理モジュール１２０、通信ネットワーク１３０、充放電器１５０を備える。特に区別する必要がない場合、測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３を単に１１０と記して総称する。そのほかの構成要素についても、特に必要がない場合、「＿Ｘ」（Ｘは番号）を省略して総称する。
【００２０】
蓄電モジュール１０４は、複数のセル１０２を含む。たとえば蓄電モジュール１０４は、複数のバッテリパック１０１を直列に接続したものであってもよい。セル１０２の種類は特に限定されず、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどを用いることができるがその限りでない。蓄電モジュール１０４には充放電器１５０が接続される。充放電器１５０は、蓄電モジュール１０４の充電器や、蓄電モジュールの電力を受けて動作する負荷、あるいは蓄電モジュールの電圧を別の電圧レベルに変換するコンバータ、それらの任意の組み合わせを含みうる。
【００２１】
複数の測定モジュール１１０は、複数のセル１０２それぞれの電圧または電流を測定する。電圧および電流の波形を検出するために、測定の周波数は高速であり、たとえば数ｋＨｚのオーダーである。本実施の形態では、複数のセル１０２はすべて直列に接続されているため、電流は共通であり、複数の測定モジュール１１０のひとつは、共通の電流を測定する電流測定モジュール１１０＿１であり、電流センサ１１２を含む。電流センサ１１２は、蓄電モジュール１０４の電流の経路上に設けられる。
【００２２】
複数の測定モジュール１１０の残りは、各セル１０２の電圧を測定する電圧測定モジュール１１０＿２〜１１０＿３である。本実施の形態では、電圧測定モジュール１１０＿２〜１１０＿３は、バッテリパック１０１ごとに設けられ、対応するバッテリパック１０１に含まれる複数のセル１０２それぞれの電圧を測定可能に構成される。電圧測定モジュール１１０＿２（１１０＿３）は、セル１０２ごとに設けられた電圧センサ１１４を含む。電圧測定モジュール１１０＿２（１１０＿３）は、セル監視ユニット（ＣＭＵ：Cell Monitoring Unit）とも称される。
【００２３】
管理モジュール１２０は、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３と通信ネットワーク１３０を介して接続され、通信可能となっている。管理モジュール１２０はバッテリ管理ユニット（ＢＭＵ：Battery Management Unit）とも称され、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３により測定された電圧および電流を処理する。管理モジュール１２０による処理の内容は特に限定されないが、ＳＯＣ（State Of Charge）、各セルの電力、内部抵抗、開放電圧などを取得、管理してもよい。また管理モジュール１２０は、過電圧や過電流などの異常検出、各種故障診断機能を備えてもよいし、フェイルセーフ機能を提供してもよい。通信ネットワーク１３０のトポロジーは限定されず、マルチドロップ型、ツリー型、スター型などを採用しうる。
【００２４】
本実施の形態において、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３は、同期して電圧または電流を測定可能となっている。複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３は、共通の通信マスターとの通信をトリガとして、電圧または電流を測定してもよい。通信マスターは、ネットワークのメンバー、すなわち複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３および管理モジュール１２０のうちのひとつであってもよいし、図示しない通信マスターが設けられてもよい。
【００２５】
図２は、蓄電装置２００の構成を示す図である。図２は、図１の蓄電装置１００を、通信の側面から説明する図である。蓄電装置２００は、通信マスター２０２と、複数の通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３を備える。この実施例では、通信マスター２０２は図１の管理モジュール１２０に対応し、複数の通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３は、図１の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３に対応する。
【００２６】
複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３は、通信マスターである管理モジュール１２０からのデータ受信をトリガとして、電圧／電流測定を行う。
【００２７】
複数の通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３、言い換えれば複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３は同一あるいは同様のアーキテクチャで構成される。具体的には電流測定モジュール１１０＿１は、電流センサ１１２に加えて、計測・送信タイミング制御器（以下、単に制御器という）１１６Ａおよび電流測定回路１１８Ａを含む。また電圧測定モジュール１１０＿２（１１０＿３）は、電圧センサ１１４に加えて、制御器１１６Ｂおよび電圧測定回路１１８Ｂを含む。電流測定回路１１８Ａ（電圧測定回路１１８Ｂ）は、対応する電流センサ１１２（電圧センサ１１４）の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータなどを含みうる。
【００２８】
制御器１１６は、管理モジュール１２０である通信マスター２０２からのデータを受信し、受信データＤＲＸに含まれる管理モジュール１２０からのリクエストに応答して、測定したデータやそのほかの情報、割り込み信号などを管理モジュール１２０に送信する。また制御器１１６Ａ，１１６Ｂは、管理モジュール１２０からの受信データＤＲＸや信号と同期してトリガ信号ＴＲＩＧを発生する。電流測定回路１１８Ａは、制御器１１６Ａが生成するトリガ信号ＴＲＩＧに応じたタイミングで、電流センサ１１２の出力をＡ／Ｄ変換する。同様に電圧測定回路１１８Ｂは、制御器１１６Ｂが生成するトリガ信号ＴＲＩＧに応じたタイミングで、電圧センサ１１４の出力をＡ／Ｄ変換する。
【００２９】
たとえば通信マスター２０２（測定モジュール１１０）は、一定の時間間隔ＴＰで通信フレームＣＦを含む送信データＤＴＸを送信する。そして通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３（複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３）において測定されたデータを収集し、それらを処理する。複数の通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３は、通信フレームＣＦを同期信号として、電圧、電流測定を行う。通信スレーブ２０４＿１〜２０４＿３は、測定したデータや情報を通信フレームＣＦに書き込み、次の通信スレーブ２０４（もしくは通信マスター２０２）に送信してもよい。
【００３０】
図３は、図２の蓄電装置２００の動作を説明するタイミングチャートである。図２には、通信スレーブ２０４＿３の動作は省略される。通信スレーブ２０４は、一定間隔ＴＰで通信フレームＣＦを受信し、各通信フレームＣＦの先頭（プリアンブル）あるいは図示しないイネーブル信号などの遷移に応答して、トリガ信号ＴＲＩＧを発生する。そしてトリガ信号ＴＲＩＧのアサートに応答して、測定回路１１８がＡ／Ｄ変換を行う。
【００３１】
通信スレーブ２０４は、Ａ／Ｄ変換により得られた電圧情報あるいは電流情報を、測定した次のサイクルのタイミングで通信マスター２０２に送信してもよい。これにより通信マスター２０２は、通信スレーブ２０４からの電圧情報あるいは電流情報が、いつ測定されたものであるかを知ることができる。
【００３２】
あるいは通信スレーブ２０４は、Ａ／Ｄ変換の契機となった通信フレームＣＦの番号を管理しておき、電圧情報あるいは電流情報を、通信フレームＣＦの番号とともに通信マスター２０２に送信してもよい。この場合、通信マスター２０２から通信スレーブ２０４へのデータ送信のタイミングの自由度が高まる。
【００３３】
以上が蓄電装置２００の動作である。この蓄電装置２００によれば、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３を通信スレーブ２０４として構成し、共通の通信マスター２０２からの受信データＤＲＸにもとづいて、データ測定のタイミングを制御することにより、複数の測定モジュール１１０＿１〜１１０＿３の測定タイミングを同期させることができる。より具体的には、複数の測定モジュール１１０における電圧、電流測定のタイミングの誤差は、１０μｓ以内、より具体的には１μｓより小さくすることも可能である。
【００３４】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００３５】
（変形例１）
図２には、通信ネットワーク１３０の送信チャンネルと受信チャンネルを２本のラインで示したが、１本のチャンネルで送信と受信を行ってもよい。
【００３６】
（変形例２）
図３のタイムチャートでは、通信フレームＣＦの先頭を、トリガ信号ＴＲＩＧのタイミングとしたがその限りでない。たとえば通信フレームＣＦの後端を、トリガ信号ＴＲＩＧのタイミングとしてもよいし、通信フレームＣＦに含まれるデータの先頭を、トリガ信号ＴＲＩＧのタイミングとしてもよい。また通信フレームＣＦ（もしくはデータ）の先頭（後端）から、所定時間の経過後をトリガ信号ＴＲＩＧのタイミングとしてもよい。
【００３７】
（変形例３）
図２では、管理モジュール１２０を通信マスター２０２として、測定モジュール１１０を通信スレーブ２０４としてネットワークを構築したがその限りではなく、複数の測定モジュール１１０のひとつを通信マスター２０２としてネットワークを構築してもよい。
【００３８】
（変形例４）
実施の形態では、通信信号（通信フレームＣＦ）を同期信号として利用したが、その限りではなく、通信ラインとは別に独立した制御ラインを設け、制御ラインを介して通信マスターから通信スレーブに対して同期信号を生成し、同期信号にもとづいてトリガ信号ＴＲＩＧを生成するようにしてもよい。
【００３９】
（変形例５）
複数の測定モジュール１１０の一部を、同一のハードウェアに統合してもよい。あるいはひとつの測定モジュール１１０を、さらに複数のモジュールあるいはユニットに分割してもよい。
【００４０】
（用途）
続いて蓄電装置１００の用途を説明する。蓄電装置１００は、射出成形機に用いることができる。
【００４１】
図４は、実施の形態に係る射出成形機６００を示す図である。射出成形機６００は主として、射出装置６１１、型締装置６１２、金型装置６４３、エジェクタ装置６７１を備える。これらはベースフレーム６１３の上に支持されている。
【００４２】
金型装置６４３は固定金型６４４および可動金型６４５を含む。射出装置６１１は、樹脂を加熱して溶かし、金型装置６４３の内部空間に流し込む（射出）。型締装置６１２は、固定金型６４４と可動金型６４５とを締結し、内部の樹脂に圧力を加え、冷却し、樹脂を金型に応じた形状に成形する。エジェクタ装置６７１は、成形された樹脂を金型装置６４３から取り出す。
【００４３】
射出成形機６００の具体的な構成を説明する。
（射出装置）
射出装置６１１は、射出装置フレーム６１４によって支持されている。ガイド６８１は、射出装置フレーム６１４の長手方向に配設される。そして、射出装置フレーム６１４によってボールねじ軸６２１が回転自在に支持され、ボールねじ軸６２１の一端が可塑化移動用モータ６２２に連結される。また、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３とが螺合させられ、ボールねじナット６２３と射出装置６１１とがスプリング６２４およびブラケット６２５を介して連結される。したがって、可塑化移動用モータ６２２を正方向あるいは逆方向に駆動すると、可塑化移動用モータ６２２の回転運動は、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３との組合せ、すなわち、ねじ装置６９１によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット６２５に伝達される。そして、ブラケット６２５がガイド６８１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置６１１が進退させられる。
【００４４】
また、ブラケット６２５には、前方（図における左方）に向けて加熱シリンダ６１５が固定され、加熱シリンダ６１５の前端（図における左端）に射出ノズル６１６が配設される。そして、加熱シリンダ６１５にホッパ６１７が配設されるとともに、加熱シリンダ６１５の内部にはスクリュ６２６が進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ６２６の後端（図における右端）が支持部材６８２によって支持される。
【００４５】
支持部材６８２には計量装置駆動用サーボモータ（以下、計量用サーボモータと略称する）６８３が取り付けられ、この計量用サーボモータ６８３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６に伝達されるようになっている。
【００４６】
射出装置フレーム６１４には、スクリュ６２６と平行にボールねじ軸６８５が回転自在に支持されるとともに、ボールねじ軸６８５と射出装置駆動用サーボモータ（以下、射出用サーボモータと略称する）６８６とがタイミングベルト６８７を介して連結される。そして、ボールねじ軸６８５の前端は、支持部材６８２に固定されたボールねじナット６７４と螺合させられる。したがって、射出用サーボモータ６８６を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸６８５とボールねじナット６７４との組合せ、すなわち、ねじ装置６９２によって直線運動に変換され、直線運動が支持部材６８２に伝達される。
【００４７】
次に、射出装置６１１の動作について説明する。まず、計量工程においては、計量用サーボモータ６８３を駆動し、タイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６を回転させ、スクリュ６２６を所定の位置まで後退（図における右方に移動）させる。このとき、ホッパ６１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ６１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュ６２６の後退に伴ってスクリュ６２６の前方に溜められる。
【００４８】
次に、射出工程においては、射出ノズル６１６を固定金型６４４に押し付け、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してボールねじ軸６８５を回転させる。このとき、支持部材６８２はボールねじ軸６８５の回転に伴って移動させられ、スクリュ６２６を前進（図における左方に移動）させるので、スクリュ６２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル６１６から射出され、固定金型６４４と可動金型６４５との間に形成されたキャビティ空間６４７に充填される。
【００４９】
（型締装置）
次に、型締装置６１２について説明する。型締装置６１２は、射出装置６１１と対向するようにしてベースフレーム６１３に支持される。型締装置６１２は、固定プラテン６５１、トグルサポート６５２、固定プラテン６５１とトグルサポート６５２との間に架設されたタイバー６５３、固定プラテン６５１と対向して配設され、タイバー６５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン６５４、および、可動プラテン６５４とトグルサポート６５２との間に配設されたトグル機構６５６を備える。そして、固定プラテン６５１および可動プラテン６５４に、互いに対向させて固定金型６４４および可動金型６４５がそれぞれ取り付けられる。
【００５０】
トグル機構６５６は、図示されないサーボモータによってクロスヘッド６５８をトグルサポート６５２と可動プラテン６５４との間で進退させることによって、可動プラテン６５４をタイバー６５３に沿って進退させ、可動金型６４５を固定金型６４４に対して接離させて、型閉、型締および型開を行うようになっている。
【００５１】
そのために、トグル機構６５６は、クロスヘッド６５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６１、トグルサポート６５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６２、可動プラテン６５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６６３から成り、トグルレバー６６１とトグルレバー６６２との間、およびトグルレバー６６２とトグルアーム６６３との間がそれぞれリンク結合される。
【００５２】
また、ボールねじ軸６６４がトグルサポート６５２に対して回転自在に支持され、ボールねじ軸６６４と、クロスヘッド６５８に固定されたボールねじナット６６５とが螺合させられる。そして、ボールねじ軸６６４を回転させるために、トグルサポート６５２の側面にサーボモータ（図示省略）が取り付けられる。
【００５３】
したがって、サーボモータを駆動すると、サーボモータの回転運動が、ボールねじ軸６６４とボールねじナット６６５との組合せ、すなわち、ねじ装置６９３によって直線運動に変換され、直線運動がクロスヘッド６５８に伝達され、クロスヘッド６５８は矢印Ｃ方向に進退させられる。すなわち、クロスヘッド６５８を前進（図における右方に移動）させると、トグル機構６５６が伸展して可動プラテン６５４が前進させられ、型閉および型締が行われ、クロスヘッド６５８を後退（図における左方に移動）させると、トグル機構６５６が屈曲して可動プラテン６５４が後退させられ、型開が行われる。
【００５４】
図５は、射出成形機６００の電気系統を示すブロック図である。整流器７０２は交流電源と接続され、交流を整流して直流電圧を生成する。コンバータ７０４は、整流器７０２からの直流電圧を、所定の電圧レベルに安定化し、ＤＣリンクバス７０８にＤＣリンク電圧ＶＤＣを発生する。ＤＣリンクバス７０８には、ＤＣリンク電圧ＶＤＣを安定化するための平滑コンデンサ７０６が接続される。ＤＣリンクバス７０８には、複数のインバータ７２０が接続される。各インバータ７２０は対応するモータ７２２を駆動する。モータ７２２Ａ〜７２２Ｃは、上述の可塑化移動用モータ６２２、計量用サーボモータ６８３、射出用サーボモータ６８６であってもよい。そのほか射出成形機６００にはさまざまなサーボ機構が設けられており、各軸に、インバータ７２０とモータ７２２が設けられる。
【００５５】
双方向コンバータ７１０は、ＤＣリンクバス７０８と蓄電モジュール７１２の間に設けられる。蓄電モジュール７１２は主としてバックアップ電源として機能し、交流電源が遮断された場合などに、双方向コンバータ７１０は、コンバータ７０４に変わって、蓄電モジュール７１２の電力を平滑コンデンサ７０６に供給する。また、インバータ７２０が回生運転を行い、余剰なエネルギーが発生した場合には、双方向コンバータ７１０はその余剰なエネルギーで蓄電モジュール７１２を充電する。
【００５６】
以上が射出成形機６００の構成である。上述の蓄電装置１００は、図５の蓄電モジュール７１２に好適に用いることができる。
【００５７】
蓄電装置１００は建設機械にも用いることができる。図６は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル５００の外観を示す斜視図である。ショベル５００は、主として下部走行体（クローラ）５０２と、下部走行体５０２の上部に旋回機構５０３を介して回動自在に搭載された上部旋回体５０４とを備えている。
【００５８】
上部旋回体５０４には、アタッチメント５１０が取り付けられる。アタッチメント５１０は、ブーム５１２と、ブーム５１２の先端にリンク接続されたアーム５１４と、アーム５１４の先端にリンク接続されたバケット５１６とを備える。ブーム５１２、アーム５１４、およびバケット５１６は、それぞれブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２、およびバケットシリンダ５２４によって油圧駆動される。また、上部旋回体５０４には、オペレータを収容するための運転室５０８や、油圧を発生するためのエンジン５０６といった動力源が設けられている。
【００５９】
図７は、実施の形態に係るショベル５００の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図７では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
【００６０】
エンジン５０６および電動発電機５３０の回転軸は、共に減速機５３２の入力軸に接続され、互いに連結されている。エンジン５０６の負荷が大きいときには、電動発電機５３０が自身の駆動力によりエンジン５０６の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機５３０の駆動力が減速機５３２の出力軸を経てメインポンプ５３４に伝達される。一方、エンジン５０６の負荷が小さいときには、エンジン５０６の駆動力が減速機５３２を経て電動発電機５３０に伝達されることにより、電動発電機５３０が発電を行う。
【００６１】
電動発電機５３０はアシスト用インバータ５３１の２次側（出力）端に接続される。アシスト用インバータ５３１は、コントローラ５４０（アシスト用インバータコントローラ）からの指令にもとづき、電動発電機５３０の運転制御を行う。電動発電機５３０の駆動と発電との切りかえは、ショベル５００における電気系統の駆動制御を行うコントローラ５４０により、エンジン５０６の負荷等に応じて行われる。
【００６２】
減速機５３２の出力軸にはメインポンプ５３４およびパイロットポンプ５３６が接続されており、メインポンプ５３４には高圧油圧ライン５４２を介してコントロールバルブ５４４が接続されている。コントロールバルブ５４４は、ショベル５００における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ５４４には、図６に示した下部走行体５０２を駆動するための油圧モータ５５０Ａおよび５５０Ｂの他、ブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２およびバケットシリンダ５２４が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ５４４は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００６３】
パイロットポンプ５３６には、パイロットライン５５２を介して操作手段５５４が接続されている。操作手段５５４は、旋回用電動機５６０、下部走行体５０２、ブーム５１２、アーム５１４およびバケット５１６を操作するためのレバーやペダルであり、オペレータによって操作される。
【００６４】
操作手段５５４には、油圧ライン５５６を介してコントロールバルブ５４４が接続され、また、油圧ライン５５８を介して圧力センサ５５９が接続される。操作手段５５４は、パイロットライン５５２を通じて供給される油圧（１次側の油圧）をオペレータの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作手段５５４から出力される２次側の油圧は、油圧ライン５５６を通じてコントロールバルブ５４４に供給されるとともに、圧力センサ５５９によって検出される。
【００６５】
圧力センサ５５９は、操作手段５５４に対して旋回機構５０３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン５５８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ５５９は、油圧ライン５５８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、旋回指令としてコントローラ５４０に入力され、旋回用電動機５６０の駆動制御に用いられる。
【００６６】
コントローラ５４０（旋回用インバータコントローラ）は、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ５６２により検出される旋回用電動機５６０の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ５６１を制御する。たとえば旋回用電動機５６０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ５６１によって交流駆動される。
【００６７】
コントローラ５４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ５４０は、各種センサおよび操作手段５５４等からの操作入力を受けて、アシスト用インバータ５３１、旋回用インバータ５６１および蓄電手段５７０等の駆動制御を行う。
【００６８】
旋回用電動機５６０は、図６の旋回機構５０３に設けられ、上部旋回体５０４を回動させる交流電動機である。旋回用電動機５６０の回転軸５６６には、レゾルバ５６２、メカニカルブレーキ５６３および旋回減速機５６４が接続される。
【００６９】
旋回用電動機５６０が力行運転を行う際には、旋回用電動機５６０の回転駆動力の回転力が旋回減速機５６４にて増幅され、上部旋回体５０４が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体５０４の慣性回転により、旋回減速機５６４にて回転数が増加されて旋回用電動機５６０に伝達され、回生電力を発生させる。
【００７０】
レゾルバ５６２は、旋回用電動機５６０と機械的に連結され、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転位置および回転角度を検出する。メカニカルブレーキ５６３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ５４０からの指令によって、旋回用電動機５６０の回転軸５６６を機械的に停止させる。旋回減速機５６４は、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転速度を減速して旋回機構５０３に機械的に伝達する。
【００７１】
蓄電手段５７０は、旋回用インバータ５６１の電源であり、ＤＣリンク電圧を供給する。蓄電手段５７０は、蓄電手段を含み、アシスト用インバータ５３１や旋回用インバータ５６１が回生運転を行う際には、それらからの回生エネルギーを蓄電可能に構成される。
【００７２】
図８は、蓄電手段５７０の構成例を示す図である。蓄電手段５７０は、蓄電モジュール５７２と、蓄電モジュール５７２の充放電を制御する双方向コンバータ５７４と、正極および負極の直流配線からなるＤＣリンクバス５７６とを備えている。ＤＣリンクバス５７６には、平滑コンデンサ５７８が接続される。蓄電モジュール５７２としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いることができる。ＤＣリンクバス５７６には、アシスト用インバータ５３１、旋回用インバータ５６１それぞれの１次側（直流入力）が接続されている。双方向コンバータ５７４は、コントローラ５４０によって、ＤＣリンクバス５７６に生ずるＤＣリンク電圧ＶＤＣが所定の電圧レベルとなるように制御される。たとえば双方向コンバータ５７４は昇降圧コンバータであり、電動発電機５３０や旋回用電動機５６０が力行運転する際には、双方向コンバータ５７４を昇圧動作させ、それらに電源を供給する。反対に電動発電機５３０や旋回用電動機５６０が回生運転する際には、双方向コンバータ５７４を降圧動作させ、電動発電機５３０が発生した電力を蓄電器に回収する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣリンクバス電圧値、バッテリ電圧値およびバッテリ電流値にもとづき、コントローラ５４０によって行われる。
【００７３】
以上がショベル５００の全体構成である。実施の形態に係る蓄電装置１００は、ショベル５００の蓄電モジュール５７２に用いることができる。ここでは実施の形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル５００を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、旋回機構を備えるリフティングマグネット車両やクレーン等が挙げられる。また蓄電装置１００は、電動フォークリフトの作業車両にも利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…蓄電装置、１０１…バッテリパック、１０２…セル、１０４…蓄電モジュール、１１０…測定モジュール、１１０＿１…電流測定モジュール、１１０＿２，１１０＿３…電圧測定モジュール、１１２…電流センサ、１１４…電圧センサ、１１６…制御器、１１８…測定回路、１１８Ａ…電流測定回路、１１８Ｂ…電圧測定回路、１２０…管理モジュール、１３０…通信ネットワーク、２００…蓄電装置、２０２…通信マスター、２０４…通信スレーブ、５００…ショベル、５０２…下部走行体、５０３…旋回機構、５０４…旋回体、５０６…エンジン、５０８…運転室、５１０…アタッチメント、５１２…ブーム、５１４…アーム、５１６…バケット、５２０…ブームシリンダ、５２２…アームシリンダ、５２４…バケットシリンダ、５３０…電動発電機、５３１…アシスト用インバータ、５３２…減速機、５３４…メインポンプ、５３６…パイロットポンプ、５４０…コントローラ、５４２…高圧油圧ライン、５４４…コントロールバルブ、５５０Ａ，５５０Ｂ…油圧モータ、５５２…パイロットライン、５５４…操作手段、５５６…油圧ライン、５６０…旋回用電動機、５６１…旋回用インバータ、５６２…レゾルバ、５６３…メカニカルブレーキ、５６４…旋回減速機、５６６…回転軸、５５８…油圧ライン、５５９…圧力センサ、５７０…蓄電手段、５７２…蓄電モジュール、５７４…双方向コンバータ、５７６…ＤＣリンクバス、５７８…平滑コンデンサ、６００…射出成形機、６１１…射出装置、６１２…型締装置、６１３…ベースフレーム、６１４…射出装置フレーム、６１５…加熱シリンダ、６１６…射出ノズル、６１７…ホッパ、６２１…ボールねじ軸、６２２…可塑化移動用モータ、６２３…ボールねじナット、６２４…スプリング、６２５…ブラケット、６２６…スクリュ、６４３…金型装置、６４４…固定金型、６４５…可動金型、６４７…キャビティ空間、６５１…固定プラテン、６５２…トグルサポート、６５３…タイバー、６５４…可動プラテン、６５６…トグル機構、６５８…クロスヘッド、６６１，６６２…トグルレバー、６６３…トグルアーム、６６４…ボールねじ軸、６６５…ボールねじナット、６７１…エジェクタ装置、６７４…ボールねじナット、６８１…ガイド、６８２…支持部材、６８３…計量用サーボモータ、６８４…タイミングベルト、６８５…ボールねじ軸、６８６…射出用サーボモータ、６８７…タイミングベルト、６９１，６９２，６９３…ねじ装置、７０２…整流器、７０４…コンバータ、７０６…平滑コンデンサ、７０８…ＤＣリンクバス、７１０…双方向コンバータ、７１２…蓄電モジュール、７２０…インバータ、７２２…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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