(57)【要約】  本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体（１）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）上に一端が回動自在に取り付けられたブーム（４）と、ブーム（４）の他端に一端が回動自在に取り付けられたアーム（５）と、アーム（５）の他端に回動可能に取り付けられたバケット（６）と、上部旋回体（３）に搭載される複数のキャパシタセル（１９−１〜１９−ｎ）を有するキャパシタ（１９）と、キャパシタセル（１９−１〜１９−ｎ）のそれぞれのセル電圧を均等化する蓄電管理装置（１４０）と、蓄電管理装置（１４０）との間で情報を送受信するコントローラ（３０）と、を備え、蓄電管理装置（１４０）は、コントローラ（３０）との情報の送受信に関する異常を検知した場合に、キャパシタセル（１９−１〜１９−ｎ）のそれぞれのセル電圧を均等化する。
2014122869.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、
前記上部旋回体上に一端が回動自在に取り付けられたブームと、
前記ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、
前記アームの他端に回動可能に取り付けられた作業要素と、
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、
前記蓄電セルのセル電圧を均等化する蓄電管理装置と、
前記蓄電管理装置との間で情報を送受信するコントローラと、を備え、
前記蓄電管理装置は、前記コントローラとの情報の送受信に関する異常を検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する、
ショベル。
【請求項２】
前記蓄電管理装置は、前記複数の蓄電セルのうち、セル電圧が所定電圧以上の蓄電セルを放電させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記蓄電管理装置は、前記蓄電管理装置と前記コントローラとの間で通信異常を検知した場合、又は、前記コントローラの異常を検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記蓄電管理装置は、前記通信異常が解消したこと、又は、前記コントローラの異常が解消したことを検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧の均等化を中止する、
請求項３に記載のショベル。
【請求項５】
前記蓄電管理装置は、当該ショベルを構成する各種機器の異常を検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
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、前記上部旋回体上に一端が回動自在に取り付けられたブームと、前記ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、前記アームの他端に回動可能に取り付けられた作業要素と、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、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する蓄電管理装置と、前記蓄電管理装置との間で情報を送受信するコントローラと、を備えるショベルの制御方法であって、
前記蓄電管理装置が前記蓄電管理装置と前記コントローラとの間の情報の送受信に関する異常を検知する異常検知ステップと、
前記異常検知ステップにおいて異常を検知した場合に、前記蓄電管理装置が前記蓄電セルのセル電圧を均等化する均等化ステップと、を有する、
制御方法。
【請求項７】
前記蓄電管理装置は、前記複数の蓄電セルのうち、セル電圧が所定電圧以上の蓄電セルを放電させる、
請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記蓄電管理装置は、前記蓄電管理装置と前記コントローラとの間で通信異常を検知した場合、又は、前記コントローラの異常を検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する、
請求項６に記載の制御方法。
【請求項９】
前記蓄電管理装置は、前記通信異常が解消したこと、又は、前記コントローラの異常が解消したことを検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧の均等化を中止する、
請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記蓄電管理装置は、当該ショベルを構成する各種機器の異常を検知した場合に、前記蓄電セルのセル電圧を均等化する、
請求項６に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルで構成される蓄電器を有するショベル、及び、ショベルの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直列接続された複数個の電気二重層キャパシタ（セル）と、セル毎に設けられた均等化回路とを有する蓄電装置を搭載するショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の均等化回路は、セルの電極間電圧（セル電圧）を抵抗で分圧して検出素子で検出することにより、セル電圧が作動電圧以上になっているか否かを判定し、作動電圧以上であれば半導体スイッチをオンしてバイパス回路で電流リークさせる。【０００４】
このように、特許文献１の均等化回路は、セル電圧が作動電圧以上のセルを個別に放電することにより各セルの電圧が作動電圧より大きくなっていくことを防止する。そして、各セルのセル電圧を一定の範囲内に維持し、任意の２つのセル間のセル電圧の差を一定の範囲内に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３０３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のショベルは、任意の２つのセル間のセル電圧の差のバラツキを監視していない。そのため、特定のセルのセル電圧が作動電圧以上となった場合に、セル毎のセル電圧に大きなバラツキが生じていないにもかかわらずその特定のセルの放電を行う場合がある。これは、無駄な放電であるとともに、逆にセル毎のセル電圧のバラツキを大きくしてしまうと考えられる。【０００７】
上述の問題に鑑み、セル電圧のバラツキを監視可能であり、且つ、監視不能に陥った場合にも対処可能なショベル及びショベルの制御方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、上部旋回体上に一端が回動自在に取り付けられたブームと、ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、アームの他端に回動可能に取り付けられた作業要素と、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、蓄電セルのセル電圧を均等化する蓄電管理装置と、蓄電管理装置との間で情報を送受信するコントローラと、を備え、蓄電管理装置は、コントローラとの情報の送受信に関する異常を検知した場合に、蓄電セルのセル電圧を均等化する。【０００９】
また、本発明の実施形態に係るショベルの制御方法は、下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、上部旋回体上に一端が回動自在に取り付けられたブームと、ブームの他端に一端が回動自在に取り付けられたアームと、アームの他端に回動可能に取り付けられた作業要素と、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、蓄電セルのセル電圧を均等化する蓄電管理装置と、蓄電管理装置との間で情報を送受信するコントローラと、を備えるショベルの制御方法であって、蓄電管理装置が蓄電管理装置とコントローラとの間の情報の送受信に関する異常を検知する異常検知ステップと、異常検知ステップにおいて異常を検知した場合に、蓄電管理装置が蓄電セルのセル電圧を均等化する均等化ステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上述の手段により、セル電圧のバラツキを監視可能であり、且つ、監視不能に陥った場合にも対処可能なショベル及びショベルの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハイブリッド型ショベルの側面図である。
【図２】図１のハイブリッド型ショベルの駆動系の構成例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】セル電圧の時間的推移を示すグラフである。
【図６】強制バランス処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】キーオン時均等化処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１に示すように、ハイブリッド型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が旋回自在に搭載されている。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。具体的には、上部旋回体３にはブーム４の一端が回動自在に取り付けられ、ブーム４の他端にはアーム５の一端が回動自在に取り付けられ、アーム５の他端にはバケット６が回動可能に取り付けられる。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。なお、バケット６は、作業要素の一例である。作業要素は、アーム５の先端に回動可能に取り付けられる要素であり、例えば、リフティングマグネット、クラッシャ、グラップル等を含む。
【００１５】
図２は、ハイブリッド型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。
【００１６】
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は、ともに変速機１３の入力軸に接続されている。また、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。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。
【００１９】
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、及び旋回変速機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。
【００２０】
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。
【００２１】
インバータ１８は、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、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。
【００２２】
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、力行運転用の電力を供給できる。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。
【００２３】
インバータ２０は、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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、昇降圧コンバータ１００は、ＤＣバス１１０の電圧を一定にする制御を行ってもよい。この場合、昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２の力行運転と回生運転の切り替わりに応じ、インバータ１８を介してＤＣバス１１０から電流を流出させ或いはＤＣバス１１０に電流を流入させる。このようにして、昇降圧コンバータ１００は、キャパシタ１９の充放電を実行する。
【００３０】
また、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、ＤＣバス電圧値が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。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、他端は一方の電源接続端子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。
【００３５】
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。
【００３６】
蓄電器としては、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が採用される。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が採用されてもよい。
【００３７】
電源接続端子１０４は、キャパシタ１９が接続可能な端子であり、出力端子１０６は、インバータ１８、２０が接続可能な端子である。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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Ｉ１の値を検出する。
【００４０】
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電圧が印加される。そして、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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の上述の一方の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１４に、電源ライン１１４を遮断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。
【００４３】
また、キャパシタ１９の負極端子を昇降圧コンバータ１００の他方の電源接続端子１０４に接続する電源ライン１１７に、電源ライン１１７を遮断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を切り離してもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
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」とも称する。）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。
【００４６】
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、キャパシタ１９から電力の供給を受けて常時動作可能な状態にある。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。
【００４７】
また、蓄電管理装置１４０は、蓄電装置１２０に含まれるように構成されてもよく、蓄電装置１２０とは別個に構成されていてもよい。また、その一部が蓄電装置１２０に含まれ、別の一部が蓄電装置１２０に含まれない構成であってもよい。
【００４８】
また、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１９−１〜１９ｎ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。
【００４９】
なお、以下では、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、均等化回路部１４１−１〜１４１−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。
【００５０】
均等化回路部１４１−１〜１４１−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１４１−１〜１４１−ｎは、均等化制御部１４２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。
【００５１】
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のグループである。
【００５２】
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。
【００５３】
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のセル電圧測定値は、電圧測定部１４９−１〜１４９−ｎによって個別に測定される。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。
【００５４】
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。
【００５５】
このような複数のセル電圧に関する情報は、後述する均等化要否判定部６００を含むコントローラ３０に取り込まれる。均等化要否判定部６００は、セル電圧のバラツキを抑制するために均等化を行うか否かの判定を行う。なお、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。また、上述のように、コントローラ３０は、蓄電装置１２０とは別に設けられていてもよい。
【００５６】
したがって、コントローラ３０は、駆動制御部３２、電動旋回制御部４０、及び主制御部６０の制御状態、並びに、これらの制御部から得られる情報をも考慮し、複数のセル電圧に関する情報を用いてキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの均等化を行うか否かを判定できる。また、コントローラ３０は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎを含め、電動発電機１２、メインポンプ１４、旋回用電動機２１等のショベルを構成する各種機器が通常状態か異常状態かを判定することもできる。また、上述のとおり、複数のセル電圧に関する情報は、蓄電装置１２０内で処理されたものでもよいし、測定した電圧値そのものでもよい。なお、コントローラ３０は、均等化を行うと判定した場合は、均等化制御部１４２に均等化開始指令を出力する。
【００５７】
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、例えば、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。
【００５８】
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。
【００５９】
この場合、特定のキャパシタセル１９−ｎは導通状態となるので、キャパシタ１９の全体としての電圧は低下する。したがって、コントローラ３０は、均等化機能に関する情報（複数のセル電圧に関する情報を含む。）に基づいてショベルの駆動制御（駆動制御部３２、電動旋回制御部４０、及び主制御部６０の制御を含む。）の内容を変更してもよい。例えば、コントローラ３０は、電動発電機１２、メインポンプ１４、旋回用電動機２１等の出力を少なくとも一定期間制限し或いは停止させる様な制御を行ってもよい。また、均等化機能の実行が終了した場合、コントローラ３０は、均等化機能に関する情報に基づいてこの制御を解除してもよい。このようにして、コントローラ３０は、ショベルの運転中・作業中にでも均等化機能を実行させることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。このように、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からのバランス停止指令が無くとも、キャパシタセル１９−ｎの放電を停止させることができるので、より確実にキャパシタセル１９−ｎを保護することができ、キャパシタセル１９−ｎの電圧を均等に維持することができる。
【００６３】
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値である最大セル電圧と最小値である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。この構成により、均等化制御部１４２は、単に一定期間にわたって均等化のためにキャパシタセル１９−ｎを放電させる場合と比較して、任意の２つのセル間のセル電圧の差のバラツキを小さくできる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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のそれぞれのセル電圧に関する情報に基づいて、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つを含んでいてもよいし、これらの電圧に関係する情報でもよい。
【００６７】
「同じ条件で測定される」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測定されることを含む。なお、「同じ条件で測定される」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順次取得するためである。
【００６８】
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、「同じ条件で測定される」のであれば、例えば充放電量が小さい状態等、キャパシタ１９の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。また、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を判別するために、ショベルの誤動作を防ぐためのゲートレバーの状態を用いてもよい。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、キャパシタ１９の充放電が行われていない状態であると判断してもよい。なお、ゲートレバーのオフ状態は、ゲートレバーが下げられた状態であり、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。
【００６９】
そして、均等化要否判定部６００は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれの直近のセル電圧測定値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する。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セル電圧測定値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Ｖ１以上である場合にセル電圧測定値のバラツキが大きいと判断し、セル電圧の均等化が必要と判定する。
【００７０】
そして、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。一方で、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してもよい。例えば、均等化要否判定部６００は、既にバランス開始指令を出力している場合には、バラツキ幅が所定電圧Ｖ２（＜Ｖ１）未満となった場合にバランス停止指令を出力してもよい。
【００７１】
このように、コントローラ３０は、複数のセル電圧に関する情報に基づいて均等化の要否を判定するので、任意の２つのセル間のセル電圧の差を直接的に制御できる。
【００７２】
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。
【００７３】
次に、図５を参照しながら、セル電圧のバラツキ幅Ｖｗの推移について説明する。なお、図５は、セル電圧の時間的推移を示すグラフであり、横軸が時間経過を表し、縦軸がセル電圧の大きさを表す。また、図５は、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧のうちの最大電圧であるセル電圧（最大セル電圧）の推移Ｃ１と最小電圧であるセル電圧（最小セル電圧）の推移Ｃ２を示す。
【００７４】
通常、セル毎の充電効率及び放電効率は、周囲温度、製造誤差、劣化度等に応じて異なるが短時間でその大小関係が大きく変動するものではない。そのため、最大セル電圧と最小セル電圧との差であるバラツキ幅Ｖｗは、図５（時刻ｔａ以前）に示すように、時間の経過と共に、すなわち、キャパシタ１９の充放電を繰り返すにつれて増大する傾向を有する。
【００７５】
また、キャパシタ１９の充放電は、キャパシタ１９の全体の劣化を抑制するために所定の電圧を超えないように制御される。具体的には、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧が所定の変動幅に収まるように制御される。また、キャパシタ１９の充放電は、所定の電圧を下回らないように制御される。すなわち、最大セル電圧が許容最大電圧以下に維持され、最小セル電圧が許容最小電圧以上に維持される。そのため、最大セル電圧が大きいほどキャパシタ１９の充電がより早期に中止され、最小セル電圧が小さいほどキャパシタ１９の放電がより早期に中止される。具体的には、キャパシタ１９の充放電を行うとキャパシタ１９の全体にエネルギが流入出する。すなわち、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれにエネルギが流入出する。これは、特定のキャパシタセル１９−ｎのセル電圧次第でキャパシタ１９の充放電が早期に中止されることを意味する。すなわち、バラツキ幅Ｖｗが大きくなればなるほど充放電可能な電気量が減少することを意味する。
【００７６】
コントローラ３０は、この充放電可能な電気量（エネルギ）の減少を回避するために、バラツキ幅Ｖｗが所定電圧Ｖ１以上になったと判定できた場合に、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧を均等化してバラツキ幅Ｖｗを減少させる。例えば図５の時刻ｔａにおいて、コントローラ３０が蓄電管理装置１４０に対してバランス開始指令を出力した場合を想定する。具体的には、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が、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を想定する。この場合、蓄電管理装置１４０は、バランス開始指令に応じて後述の図７に示すようなキーオン時均等化処理を実行する。具体的には、蓄電管理装置１４０の均等化制御部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。バランス開始信号を受けたバランス用スイッチ１４６−ｎは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。その結果、図５に示すように、最大セル電圧は、時間の経過と共に低下して所定電圧Ｖ０に近づく。また、最小セル電圧は、最大セル電圧の低下に伴って充電の早期中止が抑制され、時間の経過と共に増大して所定電圧Ｖ０に近づく。
【００７７】
一方、時刻ｔａにおいてコントローラ３０が蓄電管理装置１４０に対してバランス開始指令を出力できない場合、図５の点線Ｃ１ａに示すように、最大セル電圧は増大し続け、また、図５の点線Ｃ２ａに示すように、最小セル電圧は低下し続ける。バランス開始指令を出力できない状況は、例えば、キャパシタ１９の充放電が絶え間なく実行される場合に起こり得る。セル電圧の変動が大きいためコントローラ３０がセル電圧のバラツキ幅Ｖｗの大きさを正確に算出できず、バラツキ幅Ｖｗの大きさに基づく均等化の要否を判定できないためである。
【００７８】
また、セル電圧のバラツキ幅Ｖｗの大きさを正確に算出できない状況は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常が発生した場合にも起こり得る。コントローラ３０がキャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧を取得できないためである。また、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常が発生した場合は、キャパシタ１９の充放電が絶え間なく実行される場合に比べ事態はより深刻である。バランス開始指令を出力できない状況がより長い期間に亘って継続する、或いは、その状況から抜け出せないおそれがあるためである。
【００７９】
なお、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常の発生は、ショベルでは無視できない問題である。ショベルでは、走行時や掘削等の作業時に強い振動がコントローラ３０及び蓄電管理装置１４０に伝わり易いためである。具体的には、一般的なショベルは、ゴム製タイヤで走行する自動車とは異なり、金属製クローラで走行するためである。また、軸受け及び旋回機構２を介して実現される下部走行体１と上部旋回体３との間の接続は、金属同士が接触した状態となっているためである。そして、強い振動がコントローラ３０及び蓄電管理装置１４０に伝わると、コントローラ３０及び蓄電管理装置１４０を含む通信系に異常が発生するおそれが高まるためである。また、通信系に異常が発生すると、上述のように、蓄電管理装置１４０がコントローラ３０からバランス開始指令を受信できなくなるためである。
【００８０】
なお、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０からの情報無しにはキャパシタ１９の充放電の有無を知り得ず、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎのそれぞれのセル電圧が同じ条件で測定されたか否かを判断できない。そのため、蓄電管理装置１４０は、適切なタイミングで均等化を開始させることができない。
【００８１】
そこで、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常を検知した場合には、バラツキ幅Ｖｗの大きさに関係なく、キーオン時均等化処理を実行する。キャパシタセル１９−ｎの過充電、過放電を確実に防止するためである。
【００８２】
例えば、蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２は、コントローラ３０からのＡＣＫ（肯定応答）を検出できない場合、或いは、コントローラ３０のウォッチドッグカウンタが更新されない若しくはリセットされないことを検知した場合に、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常が発生したと判断する。
【００８３】
そして、均等化制御部１４２は、例えば時刻ｔａにおいて情報の送受信に関する異常が発生したと判断した場合、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。
【００８４】
ここで、図６を参照しながら、キーオン中にコントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の情報の送受信に関する異常が発生した場合に蓄電管理装置１４０の均等化制御部１４２がセル電圧を強制的に均等化する処理（以下、「強制バランス処理」とする。）について説明する。なお、図６は、強制バランス処理の流れを示すフローチャートであり、均等化制御部１４２は、所定周期で繰り返しこの強制バランス処理を実行する。
【００８５】
最初に、均等化制御部１４２は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の通信異常の有無を判定する（ステップＳ１）。具体的には、均等化制御部１４２は、ＣＡＮ通信を介して電圧測定部１４９−ｎが測定したセル電圧測定値をコントローラ３０に送信する。そして、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からＡＣＫを受信することで、コントローラ３０がセル電圧測定値を適切に受信できたことを認識する。このとき、コントローラ３０からＡＣＫを受信できない場合、均等化制御部１４２は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間で通信異常が発生したと判定する。この場合、均等化制御部１４２は、通信異常フラグをオン（異常有り）に設定してもよい。
【００８６】
通信異常が発生していないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、均等化制御部１４２は、コントローラ３０の異常の有無を判定する（ステップＳ２）。具体的には、均等化制御部１４２は、ＣＡＮ通信を介して取得するコントローラ３０のウォッチドッグカウンタの値が異常値を示す場合に、コントローラ３０が異常であると判定する。この場合、均等化制御部１４２は、コントローラ異常フラグをオン（異常有り）に設定してもよい。
【００８７】
コントローラ３０が正常であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、均等化制御部１４２は、セル電圧の均等化を開始させることなく、今回の強制バランス処理を終了させる。コントローラ３０がセル電圧のバラツキ幅Ｖｗの大きさを正確に判定できる状態にあると判断できるためである。
【００８８】
一方、通信異常が発生したと判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、或いは、コントローラ３０が異常であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からの指令の受け付けを禁止する（ステップＳ３）。コントローラ３０がセル電圧のバラツキ幅の大きさを正確に判定できる状態にないと判断できるためであり、また、不正確な判定に基づくバランス開始指令又はバランス停止指令に応じた処理の実行を防止するためである。
【００８９】
その上で、均等化制御部１４２は、コントローラ３０からバランス開始指令を受けることなく、後述の図７に示すようなキーオン時均等化処理を実行する（ステップＳ４）。このままの状態を放置すれば、キャパシタセル１９−ｎの過充電、過放電を引き起こすおそれがあるためである。
【００９０】
なお、以下では、コントローラ３０からの指令の受け付けを禁止してキーオン時均等化処理を実行する均等化制御部１４２の状態を「緊急均等化作業モード」と称し、それ以外の状態を「通常モード」と称する。
【００９１】
次に、図７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、「キーオン時均等化処理」とする。）について説明する。なお、図７は、キーオン時均等化処理の流れを示す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。
【００９２】
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測定値が所定電圧Ｖ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００９３】
セル電圧測定値が所定電圧Ｖ０以上であると判定した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、均等化制御部１４２は、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Ｓ１２）。
【００９４】
一方、セル電圧測定値が所定電圧Ｖ０未満であると判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、均等化制御部１４２は、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Ｓ１３）。
【００９５】
なお、均等化制御部１４２は、所定電圧Ｖ０ではなく、直近のセル電圧の統計値（例えば、平均値である。）に基づいて、バランス開始信号の出力の要否を判断してもよい。
【００９６】
その後、均等化制御部１４２は、全てのバランス用スイッチ１４６−ｎ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Ｓ１４）。
【００９７】
そして、全てのバランス用スイッチ１４６−ｎの設定を未だ完了していないと判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、均等化制御部１４２は、全てのバランス用スイッチ１４６−ｎの設定を完了するまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を繰り返す。
【００９８】
全てのバランス用スイッチ１４６−ｎの設定を完了したと判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、均等化制御部１４２は、今回のキーオン時均等化処理を終了させる。
【００９９】
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１４６−ｎをＯＦＦ（遮断）状態に設定した上でキーオン時均等化処理の繰り返しを中止する。
【０１００】
このように、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０から適切なバランス開始指令を受けることができなくなった場合、すなわち、キャパシタ１９の充放電が行われているか否かを適切に判定できなくなった場合には、セル電圧の均等化を強制的に開始させる。その結果、セル電圧のバラツキ幅が過度に大きくなるのを確実に防止し、キャパシタセル１９−ｎの過充電、過放電を確実に防止する。
【０１０１】
また、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間で通信異常が発生したことを検知した場合には、コントローラ３０からバランス開始指令を受けることなく独自の判断によりキーオン時均等化処理を開始する。そのため、コントローラ３０と蓄電管理装置１４０との間の通信異常が発生した場合にも、セル電圧のバラツキ幅が過度に大きくなるのを確実に防止し、キャパシタセル１９−ｎの過充電、過放電を確実に防止する。
【０１０２】
また、蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０のウォッチドッグカウンタの値に基づいてコントローラ３０の異常を検知した場合にも、コントローラ３０からバランス開始指令を受けることなく独自の判断によりキーオン時均等化処理を開始する。そのため、コントローラ３０の故障が発生した場合にも、セル電圧のバラツキ幅が過度に大きくなるのを確実に防止し、キャパシタセル１９−ｎの過充電、過放電を確実に防止する。
【０１０３】
また、均等化制御部１４２は、緊急均等化作業モードに移行した場合であっても、その後に異常が解消したことを検知した場合には、通常モードに復帰してもよい。具体的には、均等化制御部１４２は、全てのバランス用スイッチ１４６−ｎの設定を完了したか否かにかかわらず、通信異常の有無及びコントローラ異常の有無を繰り返し判定し、発生した異常が全て解消したことを検知した場合に、セル電圧の均等化を中止させてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、通信異常又はコントローラ３０の異常が発生した場合、均等化を実行するか否かの判定は、コントローラ３０とは異なる部分によって行われる。具体的には、均等化制御部１４２が通信異常フラグ及びコントローラ異常フラグの値を参照して判定する。すなわち、均等化を実行するか否かの判定は、蓄電装置１２０又は蓄電管理装置１４０に含まれる機能として実装される。そのため、本発明の実施形態に係るショベルは、キャパシタセル１９−ｎの劣化をより確実に抑制することができる。
【０１０５】
また、蓄電装置１２０又は蓄電管理装置１４０は、コントローラ３０と同様、キャパシタセル１９−１〜１９−ｎを含め、電動発電機１２、メインポンプ１４、旋回用電動機２１等のショベルを構成する各種機器が通常状態か異常状態かを判定する機能を有していてもよい。この構成により、蓄電装置１２０又は蓄電管理装置１４０は、通信異常又はコントローラ３０の異常が発生した場合ばかりでなく、各種機器に異常が発生した場合にも、コントローラ３０によることなく、必要に応じて均等化機能の実行を開始させることができる。そのため、本発明の実施形態に係るショベルは、キャパシタセル１９−ｎの劣化をより確実に抑制することができる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
例えば、コントローラ３０は、ゲートレバーが下げられたときに、昇降圧コンバータ１００の制御を停止し、キャパシタ１９の充放電が行われていない状態を創り出してもよい。
【０１０８】
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、キャパシタ１９の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、セル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、上述の何れかの状態が所定時間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。
【０１０９】
また、本願は、２０１３年２月８日に出願した、日本国特許出願２０１３−０２３６２１号に基づく優先権を主張するものでありそれらの日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１１０】
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・・・レバー  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  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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【国際調査報告】
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