(57)【要約】      （修正有）【課題】キャパシタなどの蓄電装置の内部中心の温度を直接計測することなく、リアルタイムに正確に計測できるようにする。【解決手段】測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）から蓄電装置の直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する。つぎに、蓄電装置の端子の逐次の端子温度Ｔmを測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流ｉを測定する。つぎに、逐次測定される電流ｉと、前記演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲから蓄電装置における逐次の電力損失Ｗlossを求め、この電力損失Ｗlossと、逐次測定される端子温度Ｔmと、蓄電装置の中心から端子までの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmcから、蓄電装置の逐次の中心温度Ｔｃを検出する。【選択図】図９
2011232083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算ステップと、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定する温度／電流測定ステップと、
逐次測定される温度と、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出ステップと
を含む蓄電装置の温度検出方法。
【請求項２】
蓄電装置の端子に一定電流Ｉを所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置に充電される充電エネルギーＥ1を目標充電エネルギーＥＴ１に到達させる充電処理と、蓄電装置の端子に一定電流Ｉを同じ所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置から放電される放電エネルギーＥ2を目標放電エネルギーＥＴ２に到達させる放電処理とを行い、電流Ｉ、所定時間Ｔを測定し、充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を演算する充放電ステップと、
測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
から蓄電装置の直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する直流内部抵抗演算ステップと、
蓄電装置の端子の逐次の端子温度Ｔmを測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流ｉを測定する温度／電流測定ステップと、
逐次測定される電流ｉと、前記演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ
から蓄電装置における逐次の電力損失Ｗlossを求め、この電力損失Ｗlossと、逐次測定される端子温度Ｔmと、蓄電装置の中心から端子までの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
から、蓄電装置の逐次の中心温度Ｔｃを検出する中心温度検出ステップと
を含む蓄電装置の温度検出方法。
【請求項３】
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定する温度／電流測定手段と、
逐次測定される温度と、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
が備えられた蓄電装置の温度検出装置。
【請求項４】
蓄電装置の端子に一定電流Ｉを所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置に充電される充電エネルギーＥ1を目標充電エネルギーＥＴ１に到達させる充電処理と、蓄電装置の端子に一定電流Ｉを同じ所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置から放電される放電エネルギーＥ2を目標放電エネルギーＥＴ２に到達させる放電処理とが行われる充放電手段と、
充放電手段によって充放電が行われる際の電流Ｉ、所定時間Ｔを測定し、充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を演算する測定・演算手段と、
測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
から蓄電装置の直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する直流内部抵抗演算手段と、
蓄電装置の端子の逐次の端子温度Ｔmを測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流ｉを測定する温度／電流測定手段と、
逐次測定される電流ｉと、前記演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ
から蓄電装置における逐次の電力損失Ｗlossを求め、この電力損失Ｗlossと、逐次測定される端子温度Ｔmと、蓄電装置の中心から端子までの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
から、蓄電装置の逐次の中心温度Ｔｃを検出する中心温度検出手段と
が備えられた蓄電装置の温度検出装置。
【請求項５】
直流内部抵抗演算モード時に、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
通常運転時に、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定し、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
が備えられたハイブリッド建設機械における蓄電装置の温度検出装置。
【請求項６】
直流内部抵抗演算モード時に、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
通常運転時に、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定し、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
計測された蓄電装置の逐次の中心温度が予め設定された異常温度に到達したことを判断する判断手段と、
計測された蓄電装置の逐次の中心温度が前記異常温度に到達したことが判断された場合に、異常信号を生成する異常信号生成手段と
が備えられたハイブリッド建設機械における蓄電装置の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタなどの蓄電装置の内部の温度を検出する方法および装置並びに、蓄電装置が搭載されたハイブリッド建設機械において蓄電装置の内部の温度を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設機械の分野においても一般自動車と同様にハイブリッド車が開発されている。  この種のハイブリッド建設機械には、エンジンと発電電動機と蓄電装置と作業用電動機とインバータとが備えられている。ここで、蓄電装置は、充放電を自由に行うことができる蓄電池のことであり、キャパシタや二次電池などによって構成されている。なお、以下では、蓄電装置として、キャパシタを代表し説明する。蓄電装置としてのキャパシタは、発電電動機が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。またキャパシタは、キャパシタに蓄積された電力を発電インバータなどのドライバを介して発電電動機に供給する。たとえば建設機械が、上部旋回体を有し、上部旋回体に作業機が取り付けられた掘削機である場合、キャパシタは、キャパシタに蓄積された電力を電力負荷となる上部旋回体を駆動するための作業用電動機に供給する。
【０００３】
ハイブリッド建設機械には、電気二重層キャパシタなどのキャパシタが搭載されている。
【０００４】
図１０は、ハイブリッド建設機械に搭載される蓄電装置（キャパシタ）３０の構成を概念的に示している。通常、高電圧（たとえば３００Ｖ）、大容量を得るために、複数のキャパシタセル３０Ｃがバスバー３１を介して直列接続されて１つの蓄電装置３０のモジュールが構成されている。蓄電装置３０のプラス端子３０Ｐ、マイナス端子３０Ｍは、それぞれ直流信号線８１、８２に接続されている。キャパシタセル３０Ｃ単体は、筐体（ケース）３０Ｂの密閉構造となっており、内部には化学物質である電解液が充填され、非常に狭い間隔で薄膜電極が配置されている。バスバー３１は、プラス極バスバー３１ａとマイナス極バスバー３１ｂからなる。
【０００５】
キャパシタは、長期間使用されたり、過充電あるいは過放電を繰り返したりすると、または発熱などによって、劣化が進行する。特にハイブリッド建設機械に用いられるキャパシタは、大電流を頻繁に繰り返し出し入れする使われ方をされるため、車載されたキャパシタは、劣化が進み易い。キャパシタが劣化すると、ハイブリッド建設機械は、回生、再生利用可能なエネルギーが減少し燃費性能が低下する。このため、キャパシタの劣化状態を事前に判定し、劣化が進行している場合には、キャパシタを交換するなどの必要なメンテナンスを施す必要がある。
【０００６】
ところで、キャパシタの性能を評価する指標に、蓄電容量と直流内部抵抗がある。一般的に時間の経過に伴って蓄電容量が小さくなるとともに、直流内部抵抗が大きくなり、キャパシタの性能が劣化する。
【０００７】
ここで、キャパシタの劣化状態を判定する従来技術として、以下の技術がある。
【０００８】
（従来技術１）
下記特許文献１には、キャパシタなどの蓄電装置の内部に、サーミスタや温度ヒューズなどの温度検出器を配設して、蓄電装置の内部の温度を直接計測し、計測結果から異常温度になったことを判断するという発明が記載されている。
【０００９】
（従来技術２）
下記特許文献２には、キャパシタなどの蓄電装置の内部に内部抵抗検出手段を配設して、検出した内部抵抗値が、低温になったことにより増大した場合に、キャパシタ間で充放電を繰り返すことで、自己発熱による温度上昇で内部抵抗を低減させるという発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１９１４３６号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、キャパシタの劣化度合いを長いスパン（たとえば年ごと）で管理してキャパシタ交換などのメンテナンスに役立てるというよりはむしろ、キャパシタの劣化度合いをリアルタイムに監視して、その監視結果から逐次適切な保護を図るということが重要となってきている。
【００１２】
とりわけハイブリッド建設機械に搭載されるキャパシタには、前述したように頻繁に大電力、大電流が出し入れされるため、キャパシタセル内の電解液が短時間のうちに沸騰し、そのまま放置すると場合によっては破損に至るおそれがある。このためキャパシタセルの状態をリアルタイムに監視することが必要となる。
【００１３】
また、キャパシタセルの劣化度を早期に判断するためにも劣化度合いをリアルタイムに監視することが必要となる。
【００１４】
こうしたキャパシタの劣化度合いをリアルタイムに監視するために最も重要な指標が、キャパシタセル内部の中心温度であることが本発明者の知見により明らかになった。
【００１５】
上記従来技術１は、蓄電器内部に、温度検出器を配設することで、蓄電器内部温度を検出するというものである。しかし、実際には、前述したように非常に狭い間隔で薄膜電極が配置されており、わずかな振動によって、温度検出器の端子が電極に接触して、ショート等を引き起こすおそれがあり、温度検出器の配設は非常に困難を極める。しかも外部に信号線を引き出すために、蓄電器の筐体に孔を設ける必要があり、その場合、電解液の漏れを防止するために精密なシール構造が要求され、そのシールの施工が非常に困難を極めるとともに、長期にわたるシール性の確保が困難である。
【００１６】
一方、上記従来技術２は、キャパシタの内部抵抗を直接計測するというものである。しかし、キャパシタの内部抵抗を演算して、長いスパンでの劣化度合いを捉えることはできても、瞬間的な劣化度合いについては正確に捉えることはできない。また、従来技術２も従来技術１と同様に、検出手段を直接内部に設けることで計測を行う手法をとっており、従来技術１で説明したのと同様に、その計測手法は、キャパシタの構造からみて極めて困難である。
【００１７】
キャパシタ内部温度を直接計測する以外に、当業者が考えられる内部温度検出方法としては、つぎの従来技術３の方法がある。
【００１８】
（従来技術３）
バッテリのセル表面に貼り付けられた温度センサにより検出された温度に基づいて、バッテリを取り巻く環境温度が急変したときには、セル表面温度に対するセル内部温度の遅れを考慮して、セル内部の温度を推定する。
【００１９】
この従来技術３に関する発明は、たとえば特開２００５−３３１４８４公報に記載されている。
【００２０】
この従来技術３の問題点はつぎのとおりである。
【００２１】
すなわち、キャパシタ内部温度と、端子などの表面温度とでは、当然温度差がある。とりわけハイブリッド建設機械に搭載されるキャパシタには、大電流が頻繁に出し入れされるため、セル中心温度が端子や筐体の表面温度と非常に大きく乖離し、キャパシタセルの中心温度を正確に把握することが難しくなる。そこで、端子などで測定された表面温度に、所定の係数を加味して、セル中心温度を推定演算することが考えられる。しかしながら、その係数の加味加減によって、実際の温度よりも低く推定したり、高く推定したりする可能性が非常に大きい。これによりキャパシタを過剰に保護したり、逆にキャパシタの保護不足となりかねない。キャパシタを過剰に保護した場合には、高温領域の有効利用ができなくなり、またキャパシタの保護不足の場合には、予想を超えたキャパシタの劣化を招く。
【００２２】
よって、この従来技術３の方法もキャパシタの劣化度合いをリアルタイムに正確に捉えるという課題を解決するに至らない。
【００２３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、キャパシタなどの蓄電装置の内部中心の温度を直接計測することなく、リアルタイムに正確に検出できるようにして、蓄電装置の劣化度合いをリアルタイムに正確に検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
第１発明は、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算ステップと、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定する温度／電流測定ステップと、
逐次測定される温度と、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出ステップと
を含む蓄電装置の温度検出方法であることを特徴とする。
【００２５】
第２発明は、
蓄電装置の端子に一定電流Ｉを所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置に充電される充電エネルギーＥ1を目標充電エネルギーＥＴ１に到達させる充電処理と、蓄電装置の端子に一定電流Ｉを同じ所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置から放電される放電エネルギーＥ2を目標放電エネルギーＥＴ２に到達させる放電処理とを行い、電流Ｉ、所定時間Ｔを測定し、充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を演算する充放電ステップと、
測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
から蓄電装置の直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する直流内部抵抗演算ステップと、
蓄電装置の端子の逐次の端子温度Ｔmを測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流ｉを測定する温度／電流測定ステップと、
逐次測定される電流ｉと、前記演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ
から蓄電装置における逐次の電力損失Ｗlossを求め、この電力損失Ｗlossと、逐次測定される端子温度Ｔmと、蓄電装置の中心から端子までの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
から、蓄電装置の逐次の中心温度Ｔｃを検出する中心温度検出ステップと
を含む蓄電装置の温度検出方法であることを特徴とする。
【００２６】
第３発明は、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定する温度／電流測定手段と、
逐次測定される温度と、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
が備えられた蓄電装置の温度検出装置であることを特徴とする。
【００２７】
第４発明は、
蓄電装置の端子に一定電流Ｉを所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置に充電される充電エネルギーＥ1を目標充電エネルギーＥＴ１に到達させる充電処理と、蓄電装置の端子に一定電流Ｉを同じ所定時間Ｔ通電させて、蓄電装置から放電される放電エネルギーＥ2を目標放電エネルギーＥＴ２に到達させる放電処理とが行われる充放電手段と、
充放電手段によって充放電が行われる際の電流Ｉ、所定時間Ｔを測定し、充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を演算する測定・演算手段と、
測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
から蓄電装置の直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する直流内部抵抗演算手段と、
蓄電装置の端子の逐次の端子温度Ｔmを測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流ｉを測定する温度／電流測定手段と、
逐次測定される電流ｉと、前記演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ
から蓄電装置における逐次の電力損失Ｗlossを求め、この電力損失Ｗlossと、逐次測定される端子温度Ｔmと、蓄電装置の中心から端子までの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
から、蓄電装置の逐次の中心温度Ｔｃを検出する中心温度検出手段と
が備えられた蓄電装置の温度検出装置であることを特徴とする。
【００２８】
第５発明は、
直流内部抵抗演算モード時に、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
通常運転時に、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定し、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
が備えられたハイブリッド建設機械における蓄電装置の温度検出装置であることを特徴とする。
【００２９】
第６発明は、
直流内部抵抗演算モード時に、
蓄電装置の直流内部抵抗を演算する直流内部抵抗演算手段と、
通常運転時に、
蓄電装置の端子の逐次の温度を測定するとともに、蓄電装置の端子に逐次流れる電流を測定し、逐次測定される電流と、前記演算された直流内部抵抗とを用いて、蓄電装置の逐次の中心温度を検出する中心温度検出手段と
計測された蓄電装置の逐次の中心温度が予め設定された異常温度に到達したことを判断する判断手段と、
計測された蓄電装置の逐次の中心温度が前記異常温度に到達したことが判断された場合に、異常信号を生成する異常信号生成手段と
が備えられたハイブリッド建設機械における蓄電装置の温度検出装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、直流内部抵抗という逐次変動するパラメータを計測し、その計測値と、逐次変動する電流、端子温度とを用いて、蓄電装置の中心温度を検出するようにしたので、
蓄電装置の中心温度がリアルタイムに検出できるようになり、蓄電装置の劣化度合いをリアルタイムに検出できるようになる。
【００３１】
とりわけ蓄電装置がハイブリッド建設機械に搭載された場合には、たとえ蓄電装置に大電流が頻繁に出し入れされ、電解液の沸騰などが発生し得る状況であったとしても、その瞬間的な温度上昇を正確に捉えることができるようになる（第５発明、第６発明）。そして、キャパシタを構成するキャパシタセルの中心温度が異常な温度に達した場合には、異常信号を生成することで、キャパシタを適切に保護することができるようになる（第６発明）。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施例の全体装置構成を示す図である。
【図２】図２は、コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、キャパシタセル内部を概念的に示す図である。
【図４】図４は、熱抵抗測定装置の構成例を示した図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ充電時、放電時におけるキャパシタの等価回路を示した図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は充放電時におけるエネルギー収支の関係を説明する図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、電流、電圧、電力の時間変化を示す図で、充放電時におけるエネルギー収支の関係を説明する図である。
【図８】図８は、直流内部抵抗の演算処理の手順を示したフローチャートである。
【図９】図９は、キャパシタの中心温度の検出処理の手順を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、キャパシタの構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、油圧ショベルなどのハイブリッド建設機械に搭載される蓄電装置を想定して説明する。
【００３４】
なお、以下では、蓄電装置は、キャパシタであり、電力負荷は、油圧ショベルの上部旋回体を駆動する作業用電動機（以下、旋回用電動モータ）であるとして説明する。
【００３５】
図１は、実施例の全体装置構成を示す。
【００３６】
同図１に示すように、実施例のハイブリッド建設機械１には、エンジン１０と、エンジン１０の出力軸に駆動軸が連結され、発電作用と電動作用を行う発電電動機２０と、発電電動機２０が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を電力負荷としての旋回用電動モータ４０および発電電動機２０に供給する蓄電装置としてのキャパシタ３０と、電力負荷としての旋回用電動モータ４０と、旋回用電動モータ４０が回転されることによって旋回作動する上部旋回体２と、発電電動機２０の駆動軸に連結される油圧ポンプ９０と、発電電動機２０および旋回用電動モータ４０とそれぞれ交流信号線８８、８９を介して電気的に接続されるとともに、キャパシタ３０と直流信号線８１、８２を介して電気的に接続される一体型インバータ８０と、一体型インバータ８０内のコントローラ６９と電気信号線６９ａを介して接続されるモニタ７０とが備えられている。なお、エンジン１０、油圧ポンプ９０を駆動源として、図示しないハイブリッド建設機械１の作業機、下部走行体が駆動される。コントローラ６９は、ＣＰＵなどの数値演算プロセッサや情報等の読み書きが可能なＲＡＭなどのメモリで構成されている。なお、また旋回用電動モータ４０の回転速度は、図示しないスイングマシナリ（旋回減速機）により減速されて、回転駆動力が上部旋回体２に伝達される。
【００３７】
ハイブリッド建設機械１の運転席には、モニタ７０が設けられている。モニタ７０は、表示器７１を有している。表示器７１は、例えば液晶パネルあるいは有機ＥＬパネルで構成される。
【００３８】
一体型インバータ８０は、ドライバ１８２と、インバータ８４と、昇圧器８７と、コントローラ６９とを含んで構成されている。ドライバ１８２は、発電電動機２０を駆動するインバータで構成されている。発電電動機２０は、ドライバ１８２に交流信号線８８を介して電気的に接続されている。
【００３９】
ドライバ１８２は、直流信号線８３ａ、８３ｂを介してインバータ８４に電気的に接続されている。インバータ８４は、交流信号線８９を介して旋回用電動モータ４０に電気的に接続されている。
【００４０】
キャパシタ３０は、直流信号線８１、８２を介して昇圧器８７に電気的に接続されている。昇圧器８７は、直流信号線８６ａ、８６ｂを介して、直流信号線８３ａ、８３ｂに電気的に接続されている。昇圧器８７は、キャパシタ３０の充電電圧ｖを昇圧して直流信号線８３ａ、８３ｂに、昇圧された電圧を印加するために設けられている。
【００４１】
昇圧器８７は、コントローラ６９によって制御される。
【００４２】
また、エンジン１０の回転数、つまり発電電動機２０の回転数は、コントローラ６９によって制御される。コントローラ６９は、エンジン１０に対してエンジン１０を所定の回転数で回転させるための回転数指令を与える。
【００４３】
また、発電電動機２０のトルクは、コントローラ６９によって制御される。コントローラ６９のトルク指令生成部６９ｂは、ドライバ１８２に対して発電電動機２０を所定のトルクで駆動させるためのトルク指令を与える。
【００４４】
発電電動機２０は、ドライバ１８２によってトルク制御される。ドライバ１８２に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、ドライバ１８２は発電電動機２０が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン１０で発生した出力トルクの一部は、発電電動機２０の駆動軸に伝達されてエンジン１０のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機２０で発生した交流電力は、発電インバータとしてのドライバ１８２で直流電力に変換されて直流信号線８３ａ、８３ｂに供給される。そして、直流信号線８６ａ、８６ｂ、昇圧器８７、直流信号線８１、８２を介してキャパシタ３０に直流電力が供給される（キャパシタ３０への充電）。
【００４５】
また、ドライバ１８２に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、ドライバ１８２は発電電動機２０が電動機として作動するように制御する。すなわちキャパシタ３０に蓄積された直流電力は、直流信号線８１、８２、昇圧器８７、直流信号線８６ａ、８６ｂ、直流信号線８３ａ、８３ｂを介して、発電インバータとしてのドライバ１８２で交流電力に変換されて発電電動機２０に供給され、発電電動機２０の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機２０でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機２０の駆動軸からエンジン出力軸に伝達されて、エンジン１０の出力トルクに加算される。ドライバ１８２は、交流電力を発電電動機２０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して発電電動機２０に供給する（キャパシタ３０の放電）。
【００４６】
発電電動機２０の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。
【００４７】
インバータ８４は、発電電動機２０が発電作用した場合には発電した電力を、またはキャパシタ３０に蓄積された電力を、直流信号線８３ａ、８３ｂから交流信号線８９を経由して、旋回用電動モータ４０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して旋回用電動モータ４０に供給する。なお、上部旋回体２が減速、制動等された場合には、旋回用電動モータ４０の運動エネルギーが電気エネルギー（回生電力）に変換された上で、交流信号線８９、インバータ８４を介して、直流信号線８３ａ、８３ｂに供給される。直流信号線８３ａ、８３ｂに供給された回生電力は、キャパシタ３０に蓄電されるか、ドライバ１８２を介して発電電動機２０に電動機のための電力として供給される。
【００４８】
こうしてキャパシタ３０には、発電電動機２０が発電作用した場合に発電した電力が蓄積される。あるいは、上部旋回体２を介して回生した回生電力が蓄積される。またキャパシタ３０は、キャパシタ３０に蓄積された電力を発電電動機２０に、または同電力を旋回用電動モータ４０に供給する。
【００４９】
コントローラ６９は、上記するトルク制御の他に、キャパシタ３０の内部の中心温度Ｔｃを検出するための演算処理などを行う。
【００５０】
そのために、キャパシタ３０側には、測定手段、温度／電流測定手段が備えられている。
【００５１】
またコントローラ６９は、トルク指令生成部６９ｂの他に、充放電手段５４、演算手段、直流内部抵抗演算手段、温度／電流測定手段、中心温度検出手段、判断手段６６、異常信号生成手段６７を備えている。測定・演算手段は、キャパシタ３０側に設けられた測定手段とコントローラ６９に設けられた演算手段からなる。また、温度／電流測定手段は、キャパシタ３０側に設けられた温度／電流測定手段とコントローラ６９に設けられた温度／電流測定手段からなる。
【００５２】
図２は、図１に示すキャパシタ３０、一体型インバータ８０、モニタ７０の内部構成を詳細に示したブロック図である。
【００５３】
キャパシタ３０は、電気二重層キャパシタであり、前述した図１０と同様に構成されている。すなわち、複数のキャパシタセル３０Ｃがバスバー３１を介して直列接続されて１つのキャパシタ３０のモジュールが構成されている。キャパシタ３０のプラス端子３０Ｐ、マイナス端子３０Ｍには、それぞれ直流信号線８１、８２が接続されている。直流信号線８１、８２は、昇圧器８７に電気的に接続されている。キャパシタセル３０Ｃ単体は、筐体（ケース）３０Ｂの密閉構造となっており、内部には化学物質である電解液が充填され、非常に狭い間隔で薄膜電極が配置されている。
【００５４】
図２を用いてコントローラ６９の構成等を説明する。
【００５５】
直流信号線８１には、直流信号線８１に通電される電流を測定することで、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍに逐次流れる電流ｉを測定する電流計５１が設けられている。また、直流信号線８１、８２には、両信号線８１、８２間の電位差を測定することで、キャパシタ３０の充電電圧ｖを測定する電圧計５２が設けられている。なお、電流計５１や電圧計５２は、電流センサや電圧センサなどが用いられる。
【００５６】
キャパシタ３０のプラス端子３０Ｐには、プラス端子３０Ｐの逐次の端子温度Ｔmを測定する温度センサ５３が設けられている。温度センサ５３は、たとえばサーミスタや熱電対が使用される。
【００５７】
電流計５１、電圧計５２、温度センサ５３の測定結果を示す信号は、コントローラ６９に入力される。温度センサ５３の検出信号は、コントローラ６９の温度換算部６９ｃで端子温度Ｔmに換算される。
【００５８】
充放電手段５４は、コントローラ６９における前述のトルク指令生成部６９ｂと同様のトルク指令を生成して所定のパターンでキャパシタ３０に充放電を行わせる。コントローラ６９が予め定められた時間間隔で直流内部抵抗演算モードを起動させるか、建設機械のオペレータがモニタ７０に設けられた図示しないスイッチを操作することによりモード変更信号が発信されコントローラ６９で直流内部抵抗演算モードが起動される。すなわち、充放電手段５４では、直流内部抵抗演算モード時に、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍに一定電流Ｉを所定時間Ｔ通電させて、キャパシタ３０に充電される充電エネルギーＥ1を目標充電エネルギーＥＴ１に到達させる充電処理と、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍに一定電流Ｉを同じ所定時間Ｔ通電させて、キャパシタ３０から放電される放電エネルギーＥ2を目標放電エネルギーＥＴ２に到達させる放電処理とが行われる。
【００５９】
測定・演算手段は、キャパシタ３０側に設けられた測定手段と、コントローラ６９に設けられた演算手段から構成される。測定手段は、電流計５１と、電圧計５２から構成される。演算手段は、電力積算器５９と、エネルギー積算器６０と、タイマ６１と、平均値算出器６３から構成される。
【００６０】
測定・演算手段では、直流内部抵抗演算モード時に、充放電手段５４によって充放電が行われる際の電流Ｉ（符号Ｉは一定電流を示すものとして使用する）、所定時間Ｔが測定され、充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2が演算される。
【００６１】
直流内部抵抗演算手段は、コントローラ６９のメモリ６２、直流内部抵抗演算器６４とから構成されている。
【００６２】
直流内部抵抗演算手段では、直流内部抵抗演算モード時に、メモリ６２からデータを読み出し、測定・演算手段によって測定された電流Ｉ、所定時間Ｔおよび演算された充電エネルギーＥ1、放電エネルギーＥ2を用いて下記式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
からキャパシタ３０の直流内部抵抗ＤＣＩＲが演算される。なお、メモリ６２から読み出すデータについては後述する。
【００６３】
温度／電流測定手段は、キャパシタ３０側に設けられた温度／電流測定手段と、コントローラ６９に設けられた温度／電流測定手段から構成される。温度／電流測定手段は、電流計５１と、温度センサ５３から構成される。温度／電流測定手段は、温度換算部６９ｃから構成される。
【００６４】
温度／電流測定手段では、通常運転時に、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍの逐次の端子温度Ｔmが測定されるとともに、キャパシタ３０の端子３０Ｐに逐次流れる電流ｉが測定される。通常運転時とは、ハイブリッド建設機械１のオペレータによりハイブリッド建設機械１の上部旋回体、作業機、下部走行体が操作されている運転時にモニタ７０に設けられた図示しないスイッチをオペレータが操作することにより設定される。なお、図示しないエンジン回転数センサなどの信号を検出して、予め設定した条件を満たしたときに、自動的に通常運転が設定されてもよい。
【００６５】
中心温度検出手段は、コントローラ６９のメモリ６２と、中心温度算出器６５とから構成されている。メモリ６２は、一つのメモリを用いて、各種情報やデータを記憶あるいは格納してもよいし、複数のメモリを用いて、各種情報毎あるいはデータ毎に情報やデータを記憶あるいは格納してもよい。
【００６６】
中心温度検出手段では、通常運転時に、メモリ６２からデータ（後述する熱抵抗の数値データ）を読み出し、温度／電流測定手段で逐次測定される電流ｉと、直流内部抵抗演算手段で演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲとを用いて下記式、
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ
からキャパシタ３０の１つのキャパシタセル３０Ｃの逐次の電力損失Ｗlossが求められる。さらに、この電力損失Ｗlossと、温度／電流測定手段で逐次測定される端子温度Ｔmと、メモリ６２に記憶されている、キャパシタ３０の中心から端子３０Ｐまでの既知の熱抵抗θmcとを用いて、下記式、
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
から、キャパシタ３０の１つのキャパシタセル３０Ｃの逐次のセル中心温度Ｔcが検出される。
【００６７】
コントローラ６９は、計測されたキャパシタ３０の１つのキャパシタセル３０Ｃの逐次の中心温度Ｔcに基づいて異常信号を生成する処理を行う。判断手段６６では、通常運転時に、中心温度検出手段で計測されたキャパシタ３０の１つのキャパシタセル３０Ｃの逐次の中心温度Ｔcが、予め設定された異常温度に到達したことが判断される。異常信号生成手段６７では、判断手段６６によって、キャパシタ３０の１つのキャパシタセル３０Ｃの逐次の中心温度Ｔcが異常温度に到達したことが判断された場合に、異常信号が生成される。異常信号は、たとえばモニタ７０に出力される。モニタ７０では、異常信号に基づいて表示器７１に、キャパシタ３０のセル中心温度Ｔcが異常温度に達したことを示す表示がなされる。
【００６８】
つぎに、本実施例に適用される原理について図３を用いて説明する。
【００６９】
図３は、キャパシタ３０のセル３０Ｃの内部構成を概念的に示している。
【００７０】
図３において、プラス端子３０Ｐにおける端子温度測定点の温度をＴm[℃]、キャパシタセル３０Ｃの中心温度をＴc[℃]、これら端子温度測定点とキャパシタセル３０Ｃの中心との間における熱抵抗をθmc[℃／ｗ]とし、キャパシタセル３０Ｃに通電される電流をｉとする。
【００７１】
また、キャパシタセル３０Ｃにおける直流内部抵抗をＤＣＩＲとする。
【００７２】
すると、キャパシタセル３０Ｃにおける電力損失Ｗlossは、下記式で表される。
【００７３】
Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ  …（１）
セル中心温度Ｔcは、下記式で表される。
【００７４】
Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc
＝Ｔm＋（ｉ２×ＤＣＩＲ）×θmc  …（２）
ここで、キャパシタセル３０Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＩＲは、キャパシタ３０の寿命劣化により時々刻々と変化しており、それに応じてキャパシタセル３０Ｃにおける電力損失Ｗlossも時々刻々と変化している。
【００７５】
このため、現時点における直流内部抵抗ＤＣＩＲを正確に求めなければ、現時点におけるセル中心温度Ｔcを正確に求めることはできない。ただし、熱抵抗θmcは、固定値であり、実験により予め求められる。図４は、熱抵抗θmcを実験的に求める熱抵抗測定装置の構成例を示している。
【００７６】
同図４に示すように、キャパシタセル３０Ｃのバスバー３１のプラス極バスバー３１ａとマイナス極バスバー３１ｂには、充放電装置１５０が電気的に接続される。プラス極バスバー３１ａに通電される電流ｉは電流計１５１により測定され、プラス極バスバー３１ａとマイナス極バスバー３１ｂとの間の電圧ｖは、電圧計１５２により測定される。プラス極バスバー３１ａには、熱電対１５３が設けられ、プラス極バスバー３１ａの端子温度Ｔmが測定される。また、キャパシタセル３０Ｃの内部には、熱電対１５４が設けられ、中心温度Ｔcが測定される。なお、キャパシタセル３０Ｃのケース３０Ｂは、極冷却器１５５により冷却される。
【００７７】
ここで、キャパシタセル３０Ｃの内部抵抗ＤＣＩＲは、たとえば「ＪＩＳ  Ｄ１４０１」の方法により、測定電圧ｖを用いて事前に計測される。
【００７８】
そして、充放電装置１５０により、ある充放電パターンにてキャパシタセル３０Ｃを充放電する。そのときの電流ｉが電流計１５１により測定され、測定結果に基づき実効電流Ｉrmsが求められる。そして、下記（３）式にて、熱抵抗θmcが求められる。
【００７９】
θmc＝（Ｔm−Ｔc）／Ｉrms２×ＤＣＩＲ    …（３）
求められたθmcは、上記のようにメモリ６２に記憶されている。
【００８０】
つぎに現時点における直流内部抵抗ＤＣＩＲを正確に求める手法について説明する。
【００８１】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ充電時におけるキャパシタ３０の等価回路、放電時におけるキャパシタ３０の等価回路を示している。図中、キャパシタ３０の静電容量をＣで示し、直流内部抵抗をＤＣＩＲで示している。また、電流計５１で測定される電流をｉ、電圧計５２で測定される電圧をｖとする。すると、充電時においては、次式で示す関係、
ｖ＝ＤＣＩＲ・ｉ＋（１／Ｃ）・∫ｉｄｔ    …（４）
が成立し、放電時には、次式で示す関係、
ｖ＝（１／Ｃ）・∫ｉｄｔ−ＤＣＩＲ・ｉ    …（５）
が成立する。なお、ｔは時間を示す。
【００８２】
図６は、同じく充放電を行った際のエネルギー収支の関係を説明する図である。
【００８３】
図６（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０から一定電流Ｉを時間Ｔをかけて流し、キャパシタ３０を、たとえば電圧１５０Ｖから電圧３００Ｖまで充電したとする。すると、斜線で示す面積Ａ1相当分の充電エネルギーＥ1が投入されることになる。同図６（ａ）において、充電開始時（ｔ＝０）に電圧が１５０Ｖを示す破線が示されている。充電開始時には、瞬間的に１５０Ｖよりも若干高い電圧から充電が開始され、ギャップＧ１を生じる。また、時間ｔ＝Ｔの経過直後には、電圧３００Ｖよりも若干低い電圧となり、ギャップＧ２を生じる。
【００８４】
この充電エネルギーＥ1は、図６（ｂ）に示すように、キャパシタセル３０Ｃに実質的に蓄積される、斜線で示す面積Ａ2相当分の蓄積エネルギーと、充電時にキャパシタセル３０Ｃの直流内部抵抗ＤＣＩＲの影響により熱として損失される、斜線で示す面積Ａ3相当分の充電時損失エネルギー、
Ｅloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ×Ｔ  …（６）
とに分けられる。
【００８５】
その後、キャパシタ３０から蓄積電力を放電させて一定電流Ｉが時間Ｔをかけて流れたとすると、斜線で示す面積Ａ2相当分の蓄積エネルギーは、図６（ｃ）に示すように、実質的に放電エネルギーとして取り出すことができる、斜線で示す面積Ａ4相当分の放電エネルギーＥ2と、放電時にキャパシタセル３０Ｃの直流内部抵抗ＤＣＩＲの影響により熱として損失される、斜線で示す面積Ａ5相当分の放電時損失エネルギー、つまり（６）式で表される放電時損失エネルギー（Eloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ×Ｔ…（６））
とに分けられることになる。以上のことから、
投入された充電エネルギー（充電時損失エネルギーを含む）Ｅ1と、取り出すことができる放電エネルギー（放電時損失エネルギーを除く）Ｅ2との合計Ｅ1−Ｅ2と、直流内部抵抗ＤＣＩＲとの間には、次式で示す関係、
Ｅ1−Ｅ2＝２（ｉ２×ＤＣＩＲ×Ｔ）  …（７）
が成立する。なお、（７）式の導入に関しては、後記する（９）〜（１２）式を用いて説明する。この（７）式を用いて直流内部抵抗ＤＣＩＲは、次式、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）  …（８）
により求められる。
【００８６】
図７は、図６に示すエネルギー収支の関係をグラフにて説明する図である。
【００８７】
図７（ａ）は、横軸の時間ｔの変化に伴って変化する縦軸の電流ｉを示す。縦軸の電流ｉが正となっている場合は、充電状態を示し、縦軸の電流ｉが負となっている場合は、放電状態を示す。図７（ａ）に示すように、時刻０から時刻ｔ1まで時間Ｔをかけて一定電流Ｉにて充電が行われ、その後時刻ｔ1から時刻ｔ２まで時間Ｔをかけて一定電流Ｉにて放電が行われる。
【００８８】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に時間軸を対応させた図であり、横軸の時間ｔの変化に伴って変化する縦軸の電圧ｖを示す。電圧ｖは、前述の（４）、（５）式にしたがい時間ｔの経過に応じて変化する。図７（ｂ）において、充電開始後、時間ｔ1において最大の電圧に到達するが、その直後に瞬間的に放電がなされるため、放電の開始は、電圧がギャップＧ２´下がったところから開始される。
【００８９】
図７（ｃ）は、図７（ａ）、図７（ｂ）に時間軸を対応させた図であり、横軸の時間ｔの変化に伴って変化する縦軸の電力Ｗを示す。なお、図７（ａ）の時刻ｔにおける電流ｉ（一定電流Ｉ）と図７（ｂ）の同時刻ｔにおける電圧ｖとを乗算したものが、図７（ｃ）の同時刻ｔにおける電力Ｗとなる。
【００９０】
図７（ｃ）において、電力Ｗを充電時間Ｔ分積算した斜線で示す面積相当部分が充電エネルギーＥ1に相当し、電力Ｗを放電時間Ｔ分積算した斜線で示す面積相当部分が放電エネルギーＥ2に相当する。充電エネルギーＥ1あるいは放電エネルギーＥ2の演算は、数値演算プロセッサなどで構成されるエネルギー演算器６０によって行われる。すなわち、充電エネルギーＥ1は、次式、
【数１】
2011232083.tif 000003
【００９１】
…（９）
で表され、放電エネルギーＥ2は、次式、
【数２】
2011232083.tif 000004
【００９２】
…（１０）
で表される。
【００９３】
図７に示す関係を以下、数式にて表す。
【００９４】
（９）式で示される充電エネルギーＥ1は、（４）式を用いて整理すると、
【数３】
2011232083.tif 000005
【００９５】
…（１１）
となる。
【００９６】
また、（１０）式で示される放電エネルギーＥ2は、（５）式を用いて整理すると、
【数４】
2011232083.tif 000006
【００９７】
…（１２）
となる。
【００９８】
（１１）式、（１２）式より、Ｅ1−Ｅ2を計算すると、（７）式の関係
Ｅ1−Ｅ2＝２（ｉ２×ＤＣＩＲ×Ｔ）
が得られる。よって、この（７）式より、（８）式の関係、
ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ）
が得られることになる。
【００９９】
つぎに、得られた（８）式にしたがい、直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
図８は、コントローラ６９で行われる直流内部抵抗ＤＣＩＲの演算処理の手順を示す。
【０１０１】
この処理は、直流内部抵抗演算モード時に行われる。直流内部抵抗演算モードは、ハイブリッド建設機械１で作業が行なわれていない状態のとき、つまりオペレータによりハイブリッド建設機械１の上部旋回体、作業機、下部走行体が操作されていないときに設定される。
【０１０２】
直流内部抵抗演算モードが開始されると、充放電手段５４は、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍに、充電方向に一定電流Ｉを通電させて、キャパシタ３０に電力を蓄積させる処理を開始する。充電処理開始と同時にタイマ６１による計時がスタートする。タイマ６１は、サンプリングタイムΔｔと充電処理が開始されてからの時間Ｔを計時する（ステップ１０１）。つぎに、電流計５１により逐次の電流ｉが測定されるとともに、電圧計５２により逐次の電圧ｖが測定される（ステップ１０２）。
【０１０３】
つぎに、電力積算器５９は、ステップ１０２で測定された電流ｉ、電圧ｖを用いて逐次の電力Ｗ＝ｉ×ｖを積算処理し、さらにエネルギー積算器６０は、タイマ６１で計時されるサンプリングタイムΔｔと上記のごとく積算された電力Ｗを用いて、電力Ｗ×サンプリングタイムΔｔ、つまりｉ×ｖ×Δｔを逐次積算して、充電エネルギーＥ1を演算する。充電エネルギーＥ1の演算は、上述した（９）式にしたがい行われる（ステップ１０３）。
【０１０４】
つぎに、逐次演算される充電エネルギーＥ1が目標充電エネルギーＥＴ１に到達したか否かが判断される（ステップ１０４）。ここで、目標充電エネルギーＥＴ１とは、予め固定値として設定されたエネルギーのことである。逐次演算される充電エネルギーＥ1が目標充電エネルギーＥＴ１に到達していないと判断された場合には（ステップ１０４の判断Ｎ）、ステップ１０２に戻り、同様の処理が繰り返し行なわれる。一方、逐次演算される充電エネルギーＥ1が目標充電エネルギーＥＴ１に到達したと判断された場合には（ステップ１０４の判断Ｙ）、そのときにタイマ６１により計時されている充電処理が開始されてからの時間Ｔを、メモリ６２に記憶させる。なおメモリ６２には、時間Ｔが経過したときまでに積算処理された充電エネルギーＥ1、つまり目標充電エネルギーＥＴ１の値が記憶されている（ステップ１０５）。ステップ１０５の処理終了をもって充電処理を終了させ、つぎの放電処理に移行させる。
【０１０５】
なお、この実施例では、目標充電エネルギーＥＴ１を予め固定値として設定して、充電エネルギーＥ1が目標充電エネルギーＥＴ１に到達したときの時間Ｔを求めるようにしているが、時間Ｔを予め固定値として設定して、時間Ｔが経過したときに充電エネルギーが目標充電エネルギーＥＴ１に達したとして、そのときの充電エネルギーＥ1を求めるようにしてもよい。
【０１０６】
つぎに、放電処理が行われる。すなわち、充放電手段５４は、キャパシタ３０から電力を放電させて、キャパシタ３０の端子３０Ｐ、３０Ｍに、放電方向に一定電流Ｉを通電させる処理を開始する。放電処理開始と同時にタイマ６１による計時がスタートする。タイマ６１は、サンプリングタイムΔｔと放電処理が開始されてからの時間Ｔを計時する（ステップ１０６）。つぎに、電流計５１により逐次の電流ｉが測定されるとともに、電圧計５２により逐次の電圧ｖが測定される（ステップ１０７）。
【０１０７】
つぎに、電力積算器５９は、ステップ１０７で測定された電流ｉ、電圧ｖを用いて逐次の電力Ｗ＝ｉ×ｖを積算処理し、さらにエネルギー積算器６０は、タイマ６１で計時されるサンプリングタイムΔｔと上記のごとく積算された電力Ｗを用いて、電力Ｗ×サンプリングタイムΔｔ、つまりｉ×ｖ×Δｔを逐次積算して、放電エネルギーＥ2を演算する。放電エネルギーＥ2の演算内容は、上述した（１０）式にしたがう（ステップ１０８）。
【０１０８】
つぎに、放電処理が開始されてからの時間が、ステップ１０５で記憶された充電時間Ｔに到達したか否かが判断される（ステップ１０９）。放電処理が開始されてからの時間が、ステップ１０５で記憶された充電時間Ｔに到達していないと判断された場合には（ステップ１０９の判断Ｎ）、ステップ１０７に戻り、同様の処理が繰り返し行なわれる。一方、放電処理が開始されてからの時間が、ステップ１０５で記憶された充電時間Ｔに到達したと判断された場合には（ステップ１０９の判断Ｙ）、その時間Ｔが経過したときまでに積算処理された放電エネルギーＥ2、つまり目標放電エネルギーＥＴ２の値を、メモリ６２に記憶させる（ステップ１１０）。ステップ１１０の処理終了をもって放電処理を終了させ、つぎの直流内部抵抗ＤＣＩＲの演算処理に移行させる。
【０１０９】
すなわち、平均値算出器６３は、電流計５１で逐次測定された電流ｉの平均値を算出して一定電流Ｉを求める。また、メモリ６２から充電時間Ｔ計時時点の充電エネルギーＥ1（固定値）、充電時間Ｔ計時時点の放電エネルギーＥ2（演算値）および充電時間Ｔ（演算値）を読み出す。そして、これらを用いて直流内部抵抗演算器６４は、前述の（８）式（ＤＣＩＲ＝（Ｅ1−Ｅ2）／（Ｉ２×２Ｔ））を用いて、直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する（ステップ１１１）。直流内部抵抗ＤＣＩＲの演算処理が完了すると、直流内部抵抗演算モードの全処理を終える（ステップ１１２）。
【０１１０】
図９は、通常運転時の処理内容を説明する図で、コントローラ６９で行われる中心温度Ｔｃの検出処理および異常信号生成処理の手順を示す。
【０１１１】
通常運転は、オペレータによりハイブリッド建設機械１の上部旋回体、作業機、下部走行体が操作されている運転時にモニタ７０に設けられた図示しないスイッチをオペレータが操作することにより設定される。
【０１１２】
通常運転が開始されると、温度センサ５３で逐次端子温度Ｔmが測定され（ステップ２０１）、電流計５１で逐次電流ｉが測定される（ステップ２０２）。
【０１１３】
つぎに中心温度算出器６５は、直流内部抵抗演算モード時に演算された直流内部抵抗ＤＣＩＲと、ステップ２０２で逐次測定される電流ｉとを用いて（１）式（Ｗloss＝ｉ２×ＤＣＩＲ）からキャパシタセル３０Ｃにおける逐次の電力損失Ｗlossを演算する。そして、この電力損失Ｗlossと、ステップ２０１で逐次測定される端子温度Ｔmと、メモリ６２に記憶された既知の熱抵抗θmcとを用いて、（２）式（Ｔc＝Ｔm＋Ｗloss×θmc）から、キャパシタ３０の逐次の中心温度Ｔcを演算する（ステップ２０３）。
【０１１４】
中心温度Ｔcの計測が完了すると、異常信号生成処理に移行される。
【０１１５】
異常信号生成処理に移行されると、まず、判断手段６６は、計測されたキャパシタセル３０Ｃの逐次の中心温度Ｔcを、予め設定された異常温度（たとえば６５℃）と対比し、中心温度Ｔcが異常温度に到達したか否かを判断する（ステップ２０４）。この結果、中心温度Ｔcが異常温度に到達したと判断された場合には（ステップ２０４の判断Ｙ）、異常信号を生成する（ステップ２０５）。その後、異常信号に対応した処理が実行される。異常処理の内容は、たとえば以下のとおりである。
【０１１６】
ａ）異常信号がモニタ７０に出力され、異常信号に基づきモニタ７０の表示器７１に、キャパシタ３０（一つまたは複数のキャパシタセル３０Ｃ）が異常温度に達していることを示す表示が行われる。これにより、オペレータは、キャパシタ３０の中心温度Ｔcが異常温度に達したことを認識することができ、キャパシタ３０の温度上昇を抑制する手動操作を行うことができる。たとえば、キースイッチを一旦オフにして、キャパシタ３０を冷却させる措置をとることができる。なお、モニタ７０による表示は一例であり、オペレータがキャパシタ３０の劣化状態を車上で認識することができればよく、ブザーなどを鳴らすなど音で知らせるようにしてもよい。
【０１１７】
ｂ）また、異常信号が生成された場合に、コントローラ６９において、キャパシタ３０の温度上昇を抑制する自動制御を行うことができる。たとえば、安全が確認されることを条件に、強制的にハイブリッド建設機械１の稼動を停止させる。これにより、キャパシタ３０を冷却させることができる。つまり、キャパシタ３０に充放電される電流を抑制する制御を行なう。たとえば、発電電動機２０で発電される発電量、発電電動機２０で駆動される駆動量を抑制することができるトルク指令が生成される。これによりキャパシタ３０で充放電される電流が抑制され、キャパシタセル３０Ｃの中心温度Ｔcを徐々に低下させることができる。
【０１１８】
なお、異常信号は、電気信号線６９ａを介して、電気信号としてモニタ７０に送信され、モニタ７０の図示しない制御回路が、受信した電気信号に対応して、表示器７１に警報マークやメッセージを表示する。また、モニタ７０が受信した電気信号に対応して、モニタ７０に設けられた図示しない警報ランプを点灯させることを行ってもよい。これらの表示方法あるいは認知方法によって、オペレータに注意を促すことができる。
【０１１９】
以上のようにして本実施例によれば、直流内部抵抗ＤＣＩＲという逐次変動するパラメータを計測し、その計測値と、逐次変動する電流ｉ、端子温度Ｔmとを用いて、キャパシタセル３０Ｃの中心温度Ｔｃを検出するようにしたので、キャパシタセル３０Ｃの中心温度Ｔcがリアルタイムに正確に検出できるようになり、キャパシタ３０の劣化度合いをリアルタイムに正確に計測できるようになる。
【０１２０】
とりわけキャパシタ３０がハイブリッド建設機械１に搭載された場合には、たとえキャパシタ３０に大電流が頻繁に出し入れされ、電解液の沸騰などが発生し得る状況であったとしても、その瞬間的な温度上昇を正確に捉えることができるようになる。そして、キャパシタセル３０Ｃの中心温度が異常な温度に達した場合には、異常信号を生成することで、キャパシタ３０を適切に保護することができるようになる。
【０１２１】
上述した実施例では、蓄電装置としてキャパシタを想定して説明したが、本発明としては、これに限定されるものではなく、たとえばリチウムイオン電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、鉛電池、マンガン電池などの二次電池にも本発明を適用することができる。
【０１２２】
また、実施例では、充電後に放電を行うことで直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算する手法について説明したが、これはあくまで一例であり、他の手法により直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算してもよい。また、当然、放電後に充電を行うことで直流内部抵抗ＤＣＩＲを演算するようにしてもよい。
【０１２３】
また、実施例では、ハイブリッド建設機械に本発明が適用される場合について説明したが、本発明は、充放電が行われる蓄電装置が備えられたものであれば、建設機械のみならず一般自動車を含む輸送用機械、フォークリフトといった産業車両、さらには広くは産業用機械に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１  ハイブリッド建設機械、３０  キャパシタ（蓄電装置）、５４  充放電手段、６６  判断手段、６７  異常信号生成手段
【図１】
2011232083.tif 000007
【図２】
2011232083.tif 000008
【図３】
2011232083.tif 000009
【図４】
2011232083.tif 000010
【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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