(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された３以上の所定数の蓄電セルを含む蓄電装置の劣化判定装置であって、
前記所定数の蓄電セルのうち、相対的に電極間電圧が高い蓄電セルである１又は前記所定数より少ない複数の対象セルから放電させる均等化制御回路と、
前記所定数の蓄電セルのそれぞれについて、相対的な劣化度を判定する劣化判定部を備え、
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われるときの前記対象セルの個数に基づき、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
蓄電装置の劣化判定装置。
【請求項２】
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われる度に、前記対象セルに対して、当該対象セルの個数が少ない程高くなる劣化度を表す指標値を付与すると共に、前記所定数の蓄電セル毎の前記指標値の積算値に基づき、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
請求項１に記載の蓄電装置の劣化判定装置。
【請求項３】
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われるときの前記対象セルの放電時間に基づき、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
請求項２に記載の蓄電装置の劣化判定装置。
【請求項４】
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われる度に、前記対象セルに対して、前記放電時間が長い程高くなるように前記指標値を付与する、
請求項３に記載の蓄電装置の劣化判定装置。
【請求項５】
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われるときの前記対象セルの個数が、前記対象セル以外の蓄電セルである非対象セルの個数よりも多いのか少ないのかに基づき、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
請求項１に記載の蓄電装置の劣化判定装置。
【請求項６】
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われるときの前記対象セルの個数が前記非対象セルの個数より少ない場合、前記対象セルの劣化度が前記非対象セルの劣化度よりも高くなり、前記対象セルの個数が前記非対象セルの個数より多い場合、前記非対象セルの劣化度が前記対象セルの劣化度よりも高くなるように、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
請求項５に記載の蓄電装置の劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧や高容量が要求される蓄電装置（例えば、ハイブリッド型のショベル等に搭載されるキャパシタ）は、通常、キャパシタセルや二次電池セル等の蓄電セルを多数接続して構成される。
【０００３】
かかる蓄電装置について、各蓄電セルの劣化状態を判定する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、ショベルに搭載されるキャパシタの各セルの静電容量を算出し、算出した静電容量に基づき、各セルの劣化度を判定する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１３／１２１９１６号
【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に開示される技術では、キャパシタの充放電が行われない状態で、静電容量を算出する必要があるため、機会が限定され、容易に各蓄電セルの劣化度を判定することができない可能性がある。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑み、蓄電装置に含まれる各蓄電セルの劣化度を容易に判定することが可能な蓄電装置の劣化判定装置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】
上記目的を達成するため、一実施形態では、
直列接続された３以上の所定数の蓄電セルを含む蓄電装置の劣化判定装置であって、
前記所定数の蓄電セルのうち、相対的に電極間電圧が高い蓄電セルである１又は前記所定数より少ない複数の対象セルから放電させる均等化制御回路と、
前記所定数の蓄電セルのそれぞれについて、相対的な劣化度を判定する劣化判定部を備え、
前記劣化判定部は、前記均等化制御回路による均等化制御が行われるときの前記対象セルの個数に基づき、前記所定数の蓄電セルそれぞれの劣化度を判定する、
蓄電装置の劣化判定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上述の実施形態によれば、蓄電装置に含まれる各蓄電セルの劣化度を容易に判定することが可能な蓄電装置の劣化判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ショベルの側面図である
【図２】ショベルの駆動系の構成の一例を示す図である。
【図３】ショベルの蓄電系の構成の一例を示す回路図である。
【図４】キャパシタの構成の一例を示す回路図である。
【図５】劣化判定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図６】正常セルと劣化セルの電圧特性を説明する図である。
【図７】各キャパシタセルの劣化判定方法を説明する図である。
【図８】劣化判定処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。
【図９】各キャパシタセルの劣化判定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係るショベルの構成について説明をする。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るショベルを示す側面図である。
【００１４】
図１に示すように、油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２参照）により油圧駆動される下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端には、バケット６が取り付けられる。アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３には、オペレータが搭乗するキャビン１０が設けられると共に、エンジン１１（図２参照）等が搭載される。
【００１５】
図２は、ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図中、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示されている。
【００１６】
本実施形態に係るショベルにおけるメイン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、減速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機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が接続される。また、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が接続される。
【００１７】
エンジン１１は、減速機１３を介して、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。
【００１８】
電動発電機１２は、減速機１３を介して、エンジン１１をアシストしメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動することができる。また、電動発電機１２は、減速機１３を介して伝達されるエンジン１１の動力で発電することができる。
【００１９】
メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、斜板の角度（傾転角）を制御することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量（吐出圧）を制御することができる。
【００２０】
パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプである。
【００２１】
コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作入力に応じて、油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）、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（以下、包括的に或いは個別に「油圧アクチュエータ」と称する場合がある）は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４と各油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量（圧力）と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁を含む。
【００２２】
電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電装置の一例としてのキャパシタ１９（図３参照）を含む蓄電系１２０が接続される。
【００２３】
尚、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等の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。
【００２４】
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。操作装置２６は、レバー２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル２６Ｃを含み、下部走行体１（油圧モータ１Ａ，１Ｂ）、上部旋回体３（後述する旋回用電動機２１）、ブーム４（ブームシリンダ７）、アーム５（アームシリンダ８）、及びバケット６（バケットシリンダ９）等の操作を行うための操作手段である。レバー２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び油圧ライン２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。圧力センサ２９は、コントローラ３０に接続される。これにより、コントローラ３０には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じた圧力信号が入力される。
【００２５】
また、本実施形態に係るショベルは、旋回機構２が電動化され、旋回機構２を介して上部旋回体３を駆動する旋回用電動機２１が設けられる。また、旋回用電動機２１は、上部旋回体３の旋回減速時に、運動エネルギを電気エネルギに変換し、回生発電を行う。旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂを介して蓄電系１２０に接続される。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。
【００２６】
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る。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を含む演算処理装置（マイクロコンピュータ）等により構成され、ＲＯＭに格納される各種駆動制御用のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種駆動制御が実現される。
【００２７】
コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される圧力信号（操作装置２６における上部旋回体３の操作状態を表す信号）を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。
【００２８】
尚、圧力センサ２９からコントローラ３０に供給される信号には、旋回機構２を旋回させるための操作装置２６における操作量を表す信号が含まれる。
【００２９】
また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、昇降圧コンバータ１００（図３参照）を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりキャパシタ１９の充放電制御を行う。
【００３０】
また、コントローラ３０は、キャパシタ１９の劣化判定処理を行う。詳細は、後述する。
【００３１】
図３は、蓄電系１２０の構成の一例を示す回路図である。
【００３２】
蓄電系１２０は、キャパシタ１９、昇降圧コンバータ１００、ＤＣバス１１０等を含む。
【００３３】
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１９の電圧値及び電流値を検出するキャパシタ電圧検出部１１２及びキャパシタ電流検出部１１３が設けられる。キャパシタ電圧検出部１１２及びキャパシタ電流検出部１１３により検出されるキャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。
【００３４】
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１１０の電圧値（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。ＤＣバス１１０は、インバータ１８Ａ、１８Ｂと昇降圧コンバータ１００との間に配設され、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１は、ＤＣバス１１０を介して、電力の授受を行う。
【００３５】
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により検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２により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により検出されるキャパシタ電流値に基づき、コントローラ３０により実行される。
【００３６】
図４は、キャパシタ１９の構成の一例を示す回路図である。
【００３７】
キャパシタ１９は、直列接続される３以上の所定数（ｎ個）のキャパシタセル（以下、単に「セル」と称する）１９−１〜１９−ｎ（ｎは３以上の整数）を含む。即ち、キャパシタ１９は、ｎ個のセル１９−１〜１９−ｎの直列接続体として構成される。
【００３８】
尚、本実施形態では、ｎ個のセル１９−１〜１９−ｎの全てが直列に接続されているが、直列に接続されたセルを一つのグループ（セル群）とし、複数のセル群が並列に接続される構成であってもよい。以下、セル１９−１〜１９−ｎを包括的に或いは個別にセル１９−ｋ（ｋ＝１，２，...，ｎ）と称する。
【００３９】
また、キャパシタ１９には、キャパシタ制御回路１４０（均等化制御回路の一例）が接続される。
【００４０】
キャパシタ制御回路１４０は、各セル１９−ｋの電圧を測定する機能（電圧測定機能）と各セルの電圧を均一化する均等化機能（セルバランス機能ともいう）とを有する。
【００４１】
キャパシタ制御回路１４０は、制御部としての監視ＩＣ（Integrated Circuit）１４２を含み、各セル１９−ｋの両端は、監視ＩＣ１４２に接続される。具体的には、例えば、セル１９−１の電極の一方は、配線１４４−１により監視ＩＣ１４２に接続され、他方の電極は、配線１４４−２により監視ＩＣ１４２に接続される。同様に、セル１９−ｎの電極の一方は、配線１４４−ｎにより監視ＩＣ１４２に接続され、他方の電極は、配線１４４−（ｎ＋１）により監視ＩＣ１４２に接続される。即ち、セル１９−ｋの両端は、２本の配線１４４−ｋ，１４４−（ｋ＋１）により監視ＩＣ１４２に接続される。
【００４２】
配線１４４−１と配線１４４−２との間には、バランス用ＦＥＴ（Field effect transistor：電界効果トランジスタ）１４６−１と放電抵抗１４８−１が直列に接続される。換言すれば、配線１４４−１と配線１４４−２との間で、バランス用ＦＥＴ１４６−１と放電抵抗１４８−１の直列接続体が、セル１９−１に対して並列に接続される。バランス用ＦＥＴ１４６−１のゲートは、監視ＩＣ１４２に接続される。同様に、配線１４４−ｎと配線１４４−（ｎ＋１）との間には、バランス用ＦＥＴ１４６−ｎと放電抵抗１４８−ｎが直列に接続される。換言すれば、配線１４４−ｎと配線１４４−（ｎ＋１）との間で、バランス用ＦＥＴ１４６−ｎと放電抵抗１４８−ｎの直列接続体が、セル１９−ｎに対して並列に接続される。バランス用ＦＥＴ１４６−ｎのゲートは監視ＩＣ１４２に接続される。即ち、配線１４４−ｋと配線１４４−（ｋ＋１）との間には、セル１９−ｋに並列に接続される形で、バランス用ＦＥＴ１４６−ｋと放電抵抗１４８−ｋの直列接続体が接続されると共に、バランス用ＦＥＴ１４６−ｋのゲートは、監視ＩＣ１４２に接続される。
【００４３】
バランス用ＦＥＴ１４８−ｋ及び放電抵抗１４８−ｋは、所謂、均等化（セルバランス）回路を構成し、バランス用ＦＥＴ１４８−ｋをＯＮすることにより、セル１９−ｋを短絡させることができる。即ち、バランス用ＦＥＴ１４８−ｋの短絡時には、セル１９−ｋからの放電が行われ、放電エネルギは放電抵抗１４８−ｋで消費される。これにより、各セル１９−ｋの間で、電極間電圧（以下、セル電圧Ｖｋと称する）、即ち、静電容量にアンバランスが生じた場合に、相対的にセル電圧Ｖｋが高いセル１９−ｋを放電させてアンバランスを解消することができる。そのため、各セル１９−ｋの間でのセル電圧Ｖｋのアンバランスにより、キャパシタ１９の容量を全て使い切れないような事態を回避することができる。
【００４４】
監視ＩＣ１４２は、コントローラ３０から電圧測定指令が入力されると、各セル１９−ｋのセル電圧Ｖｋを測定し、測定した各セル１９−ｋのセル電圧Ｖｋをコントローラ３０に出力する。例えば、セル１９−１のセル電圧Ｖ１は、配線１４４−１と配線１４４−２の間の電位差として検出することができる。同様に、セル１９−ｎのセル電圧Ｖｎは、配線１４４−ｎと配線１４４−（ｎ＋１）の間の電位差として検出することができる。即ち、セル１９−ｋのセル電圧Ｖｋは、配線１４４−ｋと配線１４４−（ｋ＋１）の間の電位差として検出することができる。
【００４５】
また、監視ＩＣ１４２は、コントローラ３０から入力される強制バランス指令に応じて、各セル１９−ｋの間でのセル電圧Ｖｋのアンバランスを解消させる均等化制御を行う。具体的には、監視ＩＣ１４２は、バランス用ＦＥＴ１４６−ｋのゲートにＯＮ信号を送信し、均等化制御の対象となるセル１９−ｋ（以下、対象セル１９−ｉ（ｉは、１〜ｎの間の整数値）と称する）を短絡させる。この際、放電抵抗１４８−ｉの作用により、対象セル１９−ｉからの放電電流は微小電流となるため、対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉは徐々に降下する。
【００４６】
次に、図５を参照して、コントローラ３０によるキャパシタ１９の劣化判定処理（各セル１９−ｋの相対的な劣化度を判定する処理）の一例について説明する。
【００４７】
尚、本実施形態では、コントローラ３０によりキャパシタ１９の劣化判定処理が実行されるが、監視ＩＣ１４２で実行されてもよいし、コントローラ３０以外の他の処理装置で実行されてもよい。
【００４８】
図５は、コントローラ３０によるキャパシタ１９の劣化判定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。以下で説明するように、本実施形態におけるキャパシタ１９の劣化判定処理は、対象セル１９−ｉの均等化制御を一体として含む態様で実行される。本フローチャートによる処理は、ショベルの運転中、即ち、ショベルのキーオンからキーオフまでの間で、所定時間間隔で繰り返し実行されてよい。
【００４９】
ステップＳ１０２にて、コントローラ３０は、全てのセル１９−ｋのセル電圧Ｖｋを測定する旨の電圧測定指令を監視ＩＣ１４２に送信する。これにより、監視ＩＣ１４２は、全てのセル１９−ｋのセル電圧Ｖｋを測定し、コントローラ３０に測定値を送信する。
【００５０】
ステップＳ１０４にて、コントローラ３０は、均等化制御が必要か否かを判定する。コントローラ３０は、例えば、セル１９−ｋのセル電圧Ｖｋのうち、最も高いセル電圧値と最も低いセル電圧値との差が所定値より大きい場合や、セル１９−ｋのうちの少なくとも１つのセル電圧Ｖｋが所定の上限電圧値を超えている場合等に、均等化制御が必要と判定することができる。コントローラ３０は、均等化制御が必要と判定した場合、ステップＳ１０６に進み、均等化制御が必要でないと判定した場合、今回の処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ１０６にて、コントローラ３０は、均等化制御により対象セル１９−ｉの電圧を低下させる際の目標電圧Ｖｔｇｔを設定する。目標電圧Ｖｔｇｔは、所定の電圧値（一定）であってもよいし、全てのセル１９−ｋのセル電圧Ｖｋの平均値であってもよい。
【００５２】
ステップＳ１０８にて、コントローラ３０は、対象セル１９−ｉを決定する。例えば、コントローラ３０は、目標電圧Ｖｔｇｔより高いセル１９−ｋを対象セル１９−ｉに決定してよい。
【００５３】
ステップＳ１１０にて、コントローラ３０は、決定された対象セル１９−ｉの放電を行う、即ち、対象セル１９−ｉに対して均等化制御を行う。決定された対象セル１９−ｉが複数ある場合は、対象セル１９−ｉ毎に均等化制御を行う。具体的には、コントローラ３０は、監視ＩＣ１４２に強制バランス信号を送信し、監視ＩＣ１４２が強制バランス信号の受信に応じて、均等化制御を行う。監視ＩＣ１４２は、バランス用ＦＥＴ１９−ｉのゲートにＯＮ信号を送信し、対象セル１９−ｉを短絡させて、対象セル１９−ｉの放電を行う。
【００５４】
尚、監視ＩＣ１４２は、均等化制御を行う際、対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉを常時或いは定期的に取得することにより、対象セル１９−ｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで低下したことを確認して、バランス用ＦＥＴ１９−ｉのゲートにＯＦＦ信号を送信する。また、監視ＩＣ１４２は、予め目標電圧Ｖｔｇｔまで低下させるための時間を算出し、算出した時間だけ、バランス用ＦＥＴ１９−ｉをＯＮしてもよい。
【００５５】
ステップＳ１１２にて、コントローラ３０は、対象セル１９−ｉの個数に基づき、対象セル１９−ｉの劣化度を表す指標値（劣化ポイントＰｉ）をインクリメントする。具体的には、コントローラ３０は、今回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が少ない程劣化ポイントＰｉのインクリメント値を大きくする。即ち、コントローラ３０は、今回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が少ない程劣化度が高くなるように、対象セル１９−ｉに対して劣化ポイントを追加的に付与する。例えば、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が１個の場合に付与される劣化ポイントを最大値として、対象セル１９−ｉの個数が１個増えるごとに、対象セル１９−ｉに付与される劣化ポイントを所定量ずつ減らす態様であってよい。また、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が１個の場合に付与される劣化ポイントを最大値として、対象セル１９−ｉに付与される劣化ポイントは、当該最大値を対象セル１９−ｉの個数で除した値であってもよい。
【００５６】
尚、ステップＳ１１２の処理は、ステップＳ１１０と並行して（即ち、同時に）、実行されてよい。また、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、コントローラ３０の不揮発性の内部メモリに格納される。また、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、キャパシタ１９が未使用の場合、全て"０"に設定され、ショベルの運転によるキャパシタ１９の使用時間が進み、均等化制御の回数が増えるに従い、ステップＳ１１２の処理で順次更新されていく。即ち、コントローラ３０は、均等化制御が行われる度に、対象セル１９−ｉに対して、対象セル１９−ｉの個数が少ない程高くなる劣化度を表す指標値を付与すると共に、セル１９−ｋ毎の指標値の積算値を内部メモリに格納する。また、後述の如く、セル１９−ｋの何れかが相対的に劣化していると判定され、当該セル１９−ｋが交換された場合、全てのセル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、"０"に初期化される。
【００５７】
ステップＳ１１４にて、コントローラ３０は、ステップＳ１１２の処理で更新された各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋ（即ち、各回のステップＳ１１２の処理で対象セル１９−ｉに対して付与される劣化度を表す指標値の積算値）に基づき、キャパシタ１９の劣化の有無を判定する。具体的には、コントローラ３０は、キャパシタ１９に含まれる各セル１９−ｋの劣化進行のばらつきが所定基準以上に大きくなっている場合、キャパシタ１９が劣化していると判定する。例えば、コントローラ３０は、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋの最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍｉｎの差が所定閾値Ｐｔｈ１以上になった場合、キャパシタ１９が劣化していると判定してよい。
【００５８】
ステップＳ１１６にて、コントローラ３０は、ステップＳ１１４の結果に基づき、キャパシタ１９が劣化しているか否かを判定する。コントローラ３０は、キャパシタ１９が劣化していると判定した場合、ステップＳ１１８に進み、キャパシタ１９が劣化していないと判定した場合、今回の処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ１１８にて、コントローラ３０は、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋに基づき、キャパシタ１９のセル１９−ｋのうちの劣化が異常に進行している（即ち、相対的に劣化している）セル１９−ｋ（以下、劣化セルと称する）を特定する。具体的には、コントローラ３０は、劣化ポイントＰｋが所定閾値Ｐｔｈ２以上になっている場合や劣化ポイントＰｋが最小値Ｐｍｉｎに対して所定閾値Ｐｔｈ１以上の差がある場合等において、セル１９−ｋが相対的に劣化していると判定してよい。
【００６０】
ステップＳ１２０にて、コントローラ３０は、キャビン１０の室内に配置されるディスプレイやインジケータ（共に不図示）に対する表示やスピーカ（不図示）を通じた音声等により、キャパシタ１９が劣化している旨の警報を行う。この際、コントローラ３０は、キャビン１０内のディスプレイ等に、キャパシタ１９の全てのセル１９−ｋのうちの何れが劣化セルであるかを示す表示を行ってよい。これにより、ショベルのオペレータやショベルをメンテナンスする作業者に対して、キャパシタ１９の劣化セルの交換を促すことができる。
【００６１】
このように、本例では、コントローラ３０は、キャパシタ制御回路１４０（具体的には、監視ＩＣ１４２）による均等化制御が行われるときの対象セル１９−ｉの個数に基づき、キャパシタ１９の劣化の有無、及び各セル１９−ｋの劣化度を判定する。具体的には、コントローラ３０は、監視ＩＣ１４２による均等化制御が行われる度に、対象セル１９−ｉに対して、対象セル１９−ｉの個数が少ない程高くなる劣化度を表す指標値（劣化ポイント）を付与する。そして、コントローラ３０は、各セル１９−ｋの劣化ポイントの積算値（劣化ポイントＰｋ）に基づき、キャパシタ１９の劣化の有無、及び各セル１９−ｋの劣化度を判定する。従って、本実施形態によれば、通常の均等化制御に付随して蓄電装置の劣化判定を行うことができる。そのため、蓄電装置の劣化判定の機会が限定されることがなく、容易に蓄電装置の劣化判定を行うことができる。
【００６２】
ここで、図６、図７を参照して、上述した図５のステップＳ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１８の処理の詳細、即ち、キャパシタ１９の劣化判定方法の詳細について説明を行う。
【００６３】
図６は、劣化がほとんど進行していない正常なセル１９−ｋ（以下、正常セルと称する）と劣化がある程度進行した劣化セルの電圧特性を説明する図であり、具体的には、正常セルと劣化セルの充電時間に対するセル電圧の変化特性を示す図である。図７は、各セル１９−ｋの劣化判定方法を説明する図であり、具体的には、劣化セルが均等化制御の対象になる場合（ａ）と、正常セルが均等化制御の対象になる場合（ｂ）の各セル１９−ｋのセル電圧Ｖｋを示す図である。
【００６４】
尚、図７に示す一例では、キャパシタ１９に含まれるセル１９−ｋの個数が６個（即ち、ｎ＝６）である。また、図７に示す一例では、劣化セルが１個である。
【００６５】
図６に示すように、正常セル（図中実線）は、充電時間に対して比較的緩やかな傾きでセル電圧が変化する。一方、異常セル（図中点線）は、充電時間に対して比較的急な傾きでセル電圧が変化する。よって、キャパシタ１９の充電率が比較的高い状態では、図中の実線と点線の交差点Ｐｓより右側の領域（充電時間が長い領域）に対応するため、均等化制御の対象セル１９−ｉは、劣化セルになる。一方、キャパシタ１９の充電率が比較的低い状態では、図中の実線と点線の交差点Ｐｓより左側の領域（充電時間が短い領域）に対応するため、均等化制御の対象は、正常セルになる。即ち、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉは、正常セルと異常セルの何れか一方になる。
【００６６】
劣化セルの個数は、キャパシタ１９の全てのセル１９−ｋの個数に対して、通常、比較的少数である（本例の場合、セル１９−４の１個）である。そのため、図７（ａ）に示すように、劣化セルが均等化制御の対象になる場合、対象セル１９−ｉの個数は、全体の個数に対して比較的少なくなる（図中点線枠）。即ち、対象セル１９−ｉの個数は、対象セル１９−ｉ以外のセル１９−ｋ（以下、非対象セル１９−ｊ（ｊは、１〜ｎの間の整数値）と称する）の個数より少なくなる。一方、図７（ｂ）に示すように、正常セルが均等化制御の対象になる場合、対象セル１９−ｉの個数は、全体の個数に対して比較的多くなる（図中点線枠）。即ち、対象セル１９−ｉの個数は、非対象セル１９−ｊの個数より多くなる（図中点線枠）。従って、上述の如く、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が少ない程高くなるように、対象セル１９−ｉに対して劣化ポインを追加的に付与する（劣化ポイントＰｉをインクリメントする）ことにより、劣化セルの劣化ポイントＰｋは、増加しやすくなり、正常セルの劣化ポイントＰｋは、増加しにくくなる。そのため、均等化制御が実行される度に、対象セル１９−ｉの劣化ポイントＰｉを更新（積算）していくことにより、キャパシタ１９の劣化（具体的には、各セル１９−ｋの劣化進行のばらつき）を判定できると共に、各セル１９−ｋの相対的な劣化を判定することができる。
【００６７】
例えば、各回の均等化制御において、対象セル１９−ｉが１個の場合に劣化ポイントとして５点を追加的に付与（劣化ポイントＰｉを５点だけインクリメント）し、対象セル１９−ｉが１個増える毎に、対象セル１９−ｉに付与される劣化ポイントを１点ずつ減点する方法を採用する。この場合、図７に示す一例では、劣化セル（セル１９−４）が均等化制御の対象になる場合、劣化セルには、劣化ポイントとして５点が付与される。一方、正常セル（セル１９−１〜１９−３及びセル１９−５，１９−６）が均等化制御の対象になる場合、正常セルには、劣化ポイントとして１点しか付与されない。また、キャパシタ１９は、比較的高い充電率から比較的低い充電率まで幅広く使用されるのが通常であるため、正常セルと劣化セルの一方に均等化制御の対象が集中することはない。そのため、劣化セル（セル１９−４）の劣化ポイントは、正常セルの劣化ポイントよりも早く増加し、上述した図５のステップＳ１１４、Ｓ１１８の処理により、キャパシタ１９の劣化判定及びセル１９−４の劣化判定を行うことができる。
【００６８】
尚、本例では、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数に基づき、各セル１９−ｋの劣化度を判定するが、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数と非対象セル１９−ｊの個数の双方に基づき、劣化度を判定してもよい。具体的には、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数と非対象セル１９−ｊの個数の大小関係、即ち、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉが非対象セル１９−ｊより多いのか少ないのかに基づき、各セル１９−ｋの劣化度を判定してもよい。
【００６９】
例えば、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より少ない場合、対象セル１９−ｉに劣化ポイントを追加的に付与する（劣化ポイントＰｉをインクリメントする）。一方、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より多い場合、逆に、非対象セル１９−ｊに劣化ポイントを追加的に付与する（劣化ポイントＰｊをインクリメントする）。即ち、対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数よりも少ない場合、対象セル１９−ｉの劣化度が非対象セル１９−ｊの劣化度より高くなり、対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より多い場合、非対象セル１９−ｊの劣化度が対象セル１９−ｉの劣化度より高くなるように、各セル１９−ｋの相対的な劣化度を判定してもよい。これにより、上述した一例（図５）と同様の作用・効果を得ることができる。
【００７０】
次に、図８を参照して、コントローラ３０によるキャパシタ１９の劣化判定処理の他の例について説明する。
【００７１】
図８は、コントローラ３０によるキャパシタ１９の劣化判定処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、図５のフローチャートと同様、ショベルの運転中、即ち、ショベルのキーオンからキーオフまでの間で、所定時間間隔で繰り返し実行されてよい。
【００７２】
本フローチャートのステップＳ２０２〜Ｓ２０８、Ｓ２１６〜Ｓ２２２の処理は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１０２〜Ｓ１０８、Ｓ１１４〜１２０の処理と同様である。そのため、以下の説明では、図５のフローチャートと異なる部分を中心に説明を行う。
【００７３】
ステップＳ２１０にて、コントローラ３０は、決定された対象セル１９−ｉの放電を行う、即ち、対象セル１９−ｉに対して均等化制御を行う。決定された対象セル１９−ｉが複数ある場合は、対象セル１９−ｉ毎に均等化制御を行う。この際、コントローラ３０は、所定時間Ｔを上限として対象セル１９−ｉの放電を行わせる。具体的には、コントローラ３０は、監視ＩＣ１４２に所定時間Ｔを上限として放電させる旨の指示を含む強制バランス信号を送信し、監視ＩＣ１４２が強制バランス信号に応じて、均等化制御を行う。監視ＩＣ１４２は、バランス用ＦＥＴ１９−ｉのゲートにＯＮ信号を送信し、対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで低下するか、所定時間Ｔが経過するかのいずれか一方の条件が成立するまで、対象セル１９−ｉを短絡させて、対象セル１９−ｉの放電を行う。
【００７４】
ステップＳ２１２にて、コントローラ３０は、対象セル１９−ｉの均等化が完了したか、即ち、ステップＳ２０８で決定された対象セル１９−ｉの全てのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで低下したか否かを判定する。コントローラ３０は、全ての対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで下がった場合、ステップＳ２１４に進む。一方、コントローラ３０は、全ての対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで下がっていない場合、ステップＳ２１２に戻って、対象セル１９−ｉのうちのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔまで低下していないものを対象として、再度、均等化制御を行う（リトライ）。
【００７５】
尚、コントローラ３０は、対象セル１９−ｉ毎に、均等化制御のリトライ回数を内部メモリ等に記憶させる。
【００７６】
ステップＳ２１４にて、コントローラ３０は、対象セル１９−ｉの個数、及び各対象セル１９−ｉの放電回数（即ち、均等化制御のリトライ回数）に基づき、対象セル１９−ｉの劣化度を表す指標値（劣化ポイントＰｉ）をインクリメントする。具体的には、コントローラ３０は、今回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が少ない程、各対象セル１９−ｉの劣化ポイントＰｉのインクリメント値を大きくする。また、コントローラ３０は、今回の均等化制御における各対象セル１９−ｉのリトライ回数が多い程、各対象セル１９−ｉの劣化ポイントＰｉのインクリメント値を大きくする。即ち、コントローラ３０は、今回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が少ない程劣化度が高くなるように、且つ、今回の均等化制御のリトライ回数が多い程劣化度が高くなるように、対象セル１９−ｉに対して劣化ポイントを追加的に付与する。例えば、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が１個の場合に付与される劣化ポイントを最大値として、対象セル１９−ｉの個数が１個増えるごとに、全ての対象セル１９−ｉに付与される劣化ポイントを所定量ずつ減らす態様であってよい。また、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が１個の場合に付与される劣化ポイントを最大値として、全ての対象セル１９−ｉに付与される劣化ポイントは、当該最大値を対象セル１９−ｉの個数で除した値であってもよい。また、各対象セル１９−ｉに対して、リトライ回数が１回増える毎に、劣化ポイントを更に所定量付与する態様であってよい。
【００７７】
尚、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、コントローラ３０の不揮発性の内部メモリに格納される。また、各セル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、キャパシタ１９が未使用の場合、全て"０"に設定され、ショベルの運転によるキャパシタ１９の使用時間が進み、均等化制御の回数が増えるに従い、ステップＳ２１４の処理で順次更新されていく。また、セル１９−ｋの何れかが相対的に劣化していると判定され、当該セル１９−ｋが交換された場合、全てのセル１９−ｋの劣化ポイントＰｋは、"０"に初期化される。
【００７８】
このように、本例では、コントローラ３０は、監視ＩＣ１４２による均等化制御が行われるときの対象セル１９−ｉの個数に加えて、対象セル１９−ｉの放電時間（リトライ回数）に基づき、キャパシタ１９の劣化の有無、及び各セル１９−ｋの劣化度を判定する。具体的には、コントローラ３０は、監視ＩＣ１４２による均等化制御が行われる度に、対象セル１９−ｉに対して、放電時間が長い程高くなるように、劣化度を表す指標値（劣化ポイント）を付与する。そして、コントローラ３０は、各セル１９−ｋの劣化ポイントの積算値（劣化ポイントＰｋ）に基づき、キャパシタ１９の劣化の有無、及び各セル１９−ｋの劣化度を判定する。
【００７９】
ここで、図９を参照して、上述した図８のステップＳ２１４，Ｓ２１６，Ｓ２２０の処理の詳細、即ち、キャパシタ１９の劣化判定方法の詳細について説明を行う。
【００８０】
図９（ａ）〜（ｃ）は、各セル１９−ｋの劣化判定方法を説明する図であり、具体的には、劣化セルが均等化制御の対象になり、且つ、各劣化セルの間で絶対的な劣化度に差異がある場合の均等化制御の実行状況を表す図である。
【００８１】
尚、図９に示す一例では、キャパシタ１９に含まれるセル１９−ｋの個数が６個（即ち、ｎ＝６）である。また、図９に示す一例では、劣化セルが２個（セル１９−３，１９−４）である。また、図９に示す一例では、目標電圧Ｖｔｇｔは、正常セルのセル電圧Ｖｋと同じである。
【００８２】
図９（ａ）に示すように、均等化制御の対象が劣化セルの場合、劣化セルの間で絶対的な劣化度に差異が生じているときがある。上述した図５に示すように、劣化度が高くなる程、充電時間に対するセル電圧Ｖｋの上昇速度（傾き）が急になるため、均等化対象のセル１９−３，１９−４のうち、絶対的な劣化度が高いセル１９−４の方がセル１９−３よりも正常セルのセル電圧（目標電圧Ｖｔｇｔ）との乖離が大きくなる。
【００８３】
このような場合、上述の如く、均等化制御における放電させる時間の上限を所定時間Ｔに設定すると、図９（ｂ）に示すように、劣化セルのうちの劣化度が低いセル１９−３は、１回目の均等化制御で、セル電圧Ｖ３が目標電圧Ｖｔｇｔまで低下する。一方、劣化セルのうちの劣化度が高いセル１９−４は、１回目の均等化制御では、セル電圧Ｖ４が目標電圧Ｖｔｇｔまで低下しない。そのため、劣化度が高いセル１９−４は、再度、均等化制御（リトライ）が行われ、図９（ｃ）に示すように、２回目の均等化制御でセル電圧Ｖ４が目標電圧Ｖｔｇｔまで低下する。
【００８４】
このように、均等化制御における放電させる時間の上限（所定時間Ｔ）を設けると、劣化セルが均等化制御の対象である場合、絶対的な劣化度が高い対象セル１９−ｉ程、リトライ回数が多くなる。従って、上述の如く、均等化制御における放電回数（リトライ回数）が多くなる程高くなるように、対象セル１９−ｉに対して劣化ポイントを追加的に付与することで、劣化度が高い劣化セル程、劣化ポイントが増加しやすくなる。そのため、絶対的な劣化度を考慮することが可能となり、例えば、劣化セルの中での劣化度の差異を判定したり、劣化セルと正常セルとの劣化度の絶対的な差異を判定したりすることができる。
【００８５】
尚、放電回数（リトライ回数）の代わりに、均等化制御において、対象セル１９−ｉのセル電圧Ｖｉが目標電圧Ｖｔｇｔに到達するまでの時間（即ち、放電させる時間）を計測し、当該時間が長くなる程高くなるように、対象セル１９−ｉに対して劣化ポイントを追加的に付与する構成であってもよい。これにより、上述した他の例（図８）と同様の作用・効果を得ることができる。
【００８６】
また、本例では、各回の均等化制御において、対象セル１９−ｉが正常セルなのか劣化セルなのかに依らず、放電時間に基づく劣化ポイントの追加的な付与が行われるが、当該構成には限定されない。即ち、各回の均等化制御において、対象セル１９−ｉが劣化セルの場合、即ち、対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より少ない場合に限定して、放電時間に基づく劣化ポイントの追加的な付与が行われてもよい。
【００８７】
また、本例において、上述の如く、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉが非対象セル１９−ｊより多いのか少ないのかに基づき、各セル１９−ｋの劣化度を判定してもよい。具体的には、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より少ない場合、対象セル１９−ｉに劣化ポイントを追加的に付与する（劣化ポイントＰｉをインクリメントする）。一方、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より多い場合、逆に、非対象セル１９−ｊに劣化ポイントを追加的に付与する（劣化ポイントＰｊをインクリメントする）。これにより、上述した他の例（図８）と同様の作用・効果を得ることができる。この場合、各回の均等化制御における対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より少ないとき、即ち、対象セル１９−ｉが劣化セルであるときは、放電時間に基づき、対象セル１９−ｉに対して、更に劣化ポイントを追加的に付与する。一方、対象セル１９−ｉの個数が非対象セル１９−ｊの個数より多いとき、即ち、対象セル１９−ｉが正常セルであるときは、対象セル１９−ｉの放電時間に基づく劣化ポイントの付与を行わない。
【００８８】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定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要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８９】
例えば、上述した実施形態では、劣化判定の対象となる蓄電装置（キャパシタ１９）は、ショベルに搭載されるが、当該構成には限定されない。例えば、劣化判定の対象は、電動車両に搭載される蓄電装置であってもよいし、定置型の蓄電装置であってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
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  減速機
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
１８，１８Ａ，１８Ｂ  インバータ
１９  キャパシタ（蓄電装置）
１９−１〜１９〜ｎ，１９−ｋ  キャパシタセル（蓄電セル）
１９−ｉ  対象セル
１９−ｊ  非対象セル
２１  旋回用電動機
２２  レゾルバ
２３  メカニカルブレーキ
２４  旋回減速機
２５  パイロットライン
２６  操作装置
２６Ａ，２６Ｂ  レバー
２６Ｃ  ペダル
２７，２８  油圧ライン
２９  圧力センサ
３０  コントローラ
１００  昇降圧コンバータ
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
１２０  蓄電系
１４０  キャパシタ制御回路（均等化制御回路）
１４２  監視ＩＣ
１４４−１〜１４４−（ｎ＋１）  配線
１４６−１〜１４６−ｎ  バランス用ＦＥＴ
１４８−１〜１４８−ｎ  放電抵抗
Ｐｋ  劣化ポイント（劣化度を表す指標値の積算値）
Ｖｋ  セル電圧（電極間電圧）
【図１】
0006656986.tif 000002
【図２】
0006656986.tif 000003
【図３】
0006656986.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006656986.tif 000006
【図６】
0006656986.tif 000007
【図７】
0006656986.tif 000008
【図８】
0006656986.tif 000009
【図９】
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