(57)【要約】本発明は、エネルギー貯蔵部と、前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されたエネルギーを放電する放電機器と、前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、前記放電機器から発生する熱を冷却して放電機器の放熱容量を増加させるエネルギー冷却部と、を備えてなる建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムに係り、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電する間に放電機器から発生する熱を冷却装置を用いて冷却することから、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮させ、従来の放電システムよりも同じ時間でより大量のエネルギーを放電する他、冷却装置の運転周期をエネルギー貯蔵部の残留電圧に応じて比例的に制御して冷却効率を極大化させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵部と、
前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されたエネルギーを放電する放電機器と、
前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、前記放電機器から発生する熱を冷却して放電機器の放熱容量を増大させるエネルギー冷却部と、を備えてなる建設機械のエネルギー貯蔵部放電システム。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例して前記エネルギー冷却部の運転周期を制御して、放電機器の放電効率及びエネルギー冷却部の運転効率を増加させる運転周期制御部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエネルギー貯蔵部放電システム。
【請求項３】
前記制御は、
前記エネルギー貯蔵部の残留電圧が高電圧である場合にはエネルギー冷却部の運転周期を長周期に設定維持するのに対し、前記エネルギー貯蔵部残留電圧が低電圧である場合にはエネルギー冷却部の運転周期を短周期に設定維持することを特徴とする請求項２に記載の建設機械のエネルギー貯蔵部放電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド建設車両または建設機械（例えば、掘削機）のエネルギー貯蔵部の放電システムに係り、さらに詳しくは、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させるが、放電中に放電機器から発生する熱を冷却装置を用いて冷却することにより、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮し、従来の放電システムよりも同じ時間でより大量のエネルギーを放電する他、冷却装置の運転周期をエネルギー貯蔵部の残留電圧に応じて比例的に制御して冷却効率を極大化させたハイブリッド建設車両または建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電システムは、安全上の問題やメンテナンスの目的で、エネルギー貯蔵部の電圧を安全なレベルで放電する必要がある。しかしながら、図１に示すように、従来の抵抗機器のみを用いる放電システムでは、エネルギー貯蔵部のエネルギーを放電機器で消耗するため、短時間内にエネルギー貯蔵部の電圧を所望のレベルで放電するためには大容量の放電機器を用いることを余儀なくされる結果、放電効率が良好ではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする技術的課題】
【０００３】
本発明は上記の問題点を解消するために案出されたものであり、１以上のエネルギー貯蔵部を用いるシステムにおいて放電中に冷却装置を用いて放電機器で発生する熱を冷却することにより、より早い時間内にエネルギー貯蔵部の電圧を安全なレベルの電圧にして放電すると共に、エネルギー貯蔵部の残留電圧値に応じて比例的に冷却装置の運転周期を制御することにより冷却効率を極大化させた建設機械に適用されたエネルギー貯蔵部の放電システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための本発明による建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムは、エネルギー貯蔵部と、前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されたエネルギーを放電する放電機器と、前記エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、前記放電機器から発生する熱を冷却して放電機器の放熱容量を増大させるエネルギー冷却部と、を備えてなることを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例して前記エネルギー冷却部の運転周期を制御して、放電機器の放電効率及びエネルギー冷却部の運転効率を増加させる運転周期制御部を備えてなることを特徴とする。
【０００６】
そして、前記制御は、前記エネルギー貯蔵部の残留電圧が高電圧である場合にはエネルギー冷却部の運転周期を長周期に設定維持し、前記エネルギー貯蔵部の残留電圧が低電圧である場合にはエネルギー冷却部の運転周期を短周期に設定維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、下記の効果を奏する。
１．本発明は、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電するが、放電中に放電機器から発生する熱をエネルギー貯蔵部と並列に連結された冷却装置を用いて冷却することにより、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮することができると共に、従来の放電システムよりも、同じ時間でより大量のエネルギーを放電することができる。
【０００８】
２．本発明は、エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例してエネルギー冷却部の運転周期を制御して、放電機器の放電効率及び冷却装置の運転効率を増加させて放電機器及び冷却装置の運転耐久性を増加させることができ、また、従来の抵抗機器よりも大量のエネルギーを同じ時間で放電することができるので、同じ容量のエネルギーを放電するときに抵抗機器の抵抗値を従来のシステムよりも低めることができる。
【０００９】
３．本発明は、放電機器の電源として、従来の技術とは異なり、外部電源ではなく、エネルギー貯蔵部の電力を用いることから、システムを単純化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の抵抗機器のみを用いる放電システムを示すブロック構成図である。
【図２】本発明による建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムを示すブロック構成図である。
【図３】本発明による建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明によるエネルギー貯蔵部の放電特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２は、本発明によるハイブリッド建設車両または建設機械（例えば、掘削機）のエネルギー貯蔵部の放電システムを示す図である。
【００１２】
図２に示すように、この放電システムは、エネルギー貯蔵部（例えば、バッテリまたはスーパーキャパシタ）と、エネルギー貯蔵部に貯蔵されたエネルギーを放電する放電機器（例えば、電気エネルギー消耗機能付きの抵抗などのシステム）と、前記エネルギー貯蔵部と並列に連結されてエネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、放電機器から発生する熱を冷却するエネルギー冷却部と、前記エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例して前記エネルギー冷却部の運転周期を制御する運転周期制御部と、を備えてなる。
【００１３】
ここで、エネルギー冷却部（例えば、冷却水、冷媒、空気などを用いて冷却する装置）は、前記エネルギー貯蔵部と並列に連結されてエネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、放電機器から発生する熱を冷却することにより、下記の数式１のように放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮することができる。
【００１４】
【数１】
2013542112.tif 000003
ここで、Ｅ１＝エネルギー貯蔵部のエネルギー、Ｅ２＝従来の放電機器の放熱エネルギー、Ｅ２´＝本発明における放電機器の放熱エネルギー、Ｅ３＝冷却装置の冷却エネルギー
【００１５】
前記運転周期制御部は、エネルギー貯蔵部１０１の残留電圧に比例して前記エネルギー冷却部の運転周期を制御するものであり、より具体的に、エネルギー貯蔵部１０１の電圧値を読み込んでエネルギー貯蔵部１０１の残留電圧が高い場合にはエネルギー冷却部２０１の運転周期を長く設定し、これとは異なり、エネルギー貯蔵部１０１の残留電圧が低い場合にはエネルギー冷却部２０１の運転周期を短く設定するように制御して、放電機器の放電効率及び冷却装置の運転効率を増加させて放電機器及び冷却装置の運転耐久性を増加させる。
【００１６】
そして、従来の抵抗機器よりも大量のエネルギーを同じ時間で放電することができるので、同じ容量のエネルギーを放電するときに抵抗機器の抵抗値を従来のシステムよりも低めることができる。
【００１７】
エネルギー貯蔵部の放電時間は、下記の数式２のように抵抗値に比例するので、図４に示すように、従来のシステムよりも短い時間内に同じ容量のエネルギーを放電することが可能になる。
【００１８】
【数２】
2013542112.tif 000004
ここで、ｄｔは放電時間、Ｒは抵抗機器の抵抗値、Ｃはエネルギー貯蔵部の静電容量、Ｖ１はエネルギー貯蔵部の放電目標電圧、Ｖ２はエネルギー貯蔵部の初期電圧である。
【００１９】
以下、添付図面の図３に基づき、図２の本発明による建設機械（例えば、掘削機）のエネルギー貯蔵部の放電システムの動作について説明する。
【００２０】
図３は、本発明による建設機械（例えば、掘削機）のエネルギー貯蔵部の放電システムの動作手順を示す図である。
【００２１】
図３に示すように、まず、放電機器は、入力される放電命令に従って、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電する。
【００２２】
すると、エネルギー冷却部は、前記放電中に、放電機器で発生する熱を冷却する。
【００２３】
すなわち、エネルギー冷却部は、エネルギー貯蔵部と並列に連結されてエネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させる間、放電機器から発生する熱を冷却する。
【００２４】
その結果、下記の数式３のように、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮することが可能になる。
【００２５】
【数３】
2013542112.tif 000005
ここで、Ｅ１＝エネルギー貯蔵部のエネルギー、Ｅ２＝従来の放電機器の放熱エネルギー、Ｅ２´＝この技術における放電機器の放熱エネルギー、Ｅ３＝冷却装置の冷却エネルギー
【００２６】
一方、このとき、運転周期制御部は、前記エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例して前記エネルギー冷却部の運転周期を制御する。
【００２７】
このために、エネルギー貯蔵部１０１の電圧値が運転周期制御部に入力される。
【００２８】
次いで、入力されたエネルギー貯蔵部１０１の残留電圧が高い場合（例えば、設定値以上である場合）にはエネルギー冷却部２０１の運転周期を長周期に設定維持する。
【００２９】
これに対し、入力されたエネルギー貯蔵部１０１の残留電圧が低い場合（例えば、設定値以下である場合）には、エネルギー冷却部２０１の運転周期を短週期に設定維持する。
【００３０】
このようにして放電機器の放電効率及び冷却装置の運転効率を増加させて放電機器及び冷却装置の運転耐久性を増加させる。
【００３１】
そして、従来の抵抗機器よりも大量のエネルギーを同じ時間で放電することができるので、同じ容量のエネルギーを放電するときに抵抗機器の抵抗値を従来のシステムよりも低めることができる。
【００３２】
エネルギー貯蔵部の放電時間は、下記の数式４のように抵抗値に比例するので、図３に示すように、従来のシステムよりも短時間内で同じ容量のエネルギーを放電することが可能になる。
【００３３】
【数４】
2013542112.tif 000006
ここで、ｄｔは放電時間、Ｒは抵抗機器の抵抗値、Ｃはエネルギー貯蔵部の静電容量、Ｖ１はエネルギー貯蔵部の放電目標電圧、Ｖ２はエネルギー貯蔵部の初期電圧である。
【００３４】
上述したように、本発明は、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させるが、放電中に放電機器から発生する熱をエネルギー貯蔵部と並列に連結された冷却装置を用いて冷却することにより、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮することができると共に、従来の放電システムよりも同じ時間でより大量のエネルギーを放電することができる。
【００３５】
そして、エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例してエネルギー冷却部の運転周期を制御して、放電機器の放電効率及び冷却装置の運転効率を増加させて放電機器及び冷却装置の運転耐久性を増加させることができ、また、従来の抵抗機器よりも大量のエネルギーを同じ時間で放電することができるので、同じ容量のエネルギーを放電するときに抵抗機器の抵抗値を従来のシステムよりも低めることができる。
【００３６】
図４は、本発明によるエネルギー貯蔵部の放電特性を示す図である。
【００３７】
図４に示すように、この放電特性は、充電されていた電圧が、抵抗値の違いによって異なる放電時間特性をもって目標電圧まで放電されることを示す。
【００３８】
本発明においては、上述したように、従来の抵抗機器よりも大量のエネルギーを同じ時間で放電することができるので、同じ容量のエネルギーを放電するときに抵抗機器の抵抗値を従来のシステムよりも低めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムに利用可能なものであり、エネルギー貯蔵部に貯蔵されているエネルギーを放電機器により放電させるが、放電中に放電機器から発生する熱をエネルギー貯蔵部と並列に連結された冷却装置を用いて冷却することにより、放電機器の放熱容量を増加させて放電時間を短縮することができ、従来よりも同じ時間でより大量のエネルギーを放電する建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムに利用可能である。
【００４０】
そして、エネルギー貯蔵部の残留電圧に比例してエネルギー冷却部の運転周期を制御して、放電機器の放電効率及び冷却装置の運転効率を増加させて放電機器及び冷却装置の運転耐久性を増加させる建設機械のエネルギー貯蔵部放電システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  エネルギー貯蔵部
１０２  放電機器
２０１  エネルギー冷却部
２０２  運転周期制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2013542112.tif 000012
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