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CN101978118A - 混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法及装置 - Google Patents

混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法及装置 Download PDF

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CN101978118A
CN101978118A CN2009801098733A CN200980109873A CN101978118A CN 101978118 A CN101978118 A CN 101978118A CN 2009801098733 A CN2009801098733 A CN 2009801098733A CN 200980109873 A CN200980109873 A CN 200980109873A CN 101978118 A CN101978118 A CN 101978118A
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CN
China
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storage device
electrical storage
deterioration state
charging
capacitor
Prior art date
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CN2009801098733A
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English (en)
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CN101978118B (zh
Inventor
山根润
远藤贵义
佐藤知久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Abstract

本发明提供一种在车载有电容器等蓄电装置的状态下，且不是通过外部的装置而是在搭载于混合动力建筑机械的系统中，能够进行电容器等蓄电装置的劣化判定的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法及装置。为了达成上述目的，至少确认作业设备是否处于停止中。接下来，在确认了作业设备处于停止中时，转移到劣化状态判定时控制模式，以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机而使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压(步骤102)。接下来，根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机的转速值及转矩值、蓄电装置的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置的电容。接下来，通过比较计算出的蓄电装置的电容与作为基准的电容来判定蓄电装置的劣化状态。

Description

混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法及装置
技术领域
本发明涉及具有发动机、发电电动机、蓄电装置和作业设备的混合动力建筑机械，特别涉及能够判定电容器等蓄电装置的劣化状态的方法及装置。
背景技术
近年来，在建筑机械的领域也与普通机动车同样地开发出混合动力车。在这种混合动力建筑机械中具备发动机、发电电动机、蓄电装置和作业设备。这里，蓄电装置是能够自由地进行充放电的蓄电池，由电容器或二次电池等构成。需要说明的是，以下，以电容器为代表对蓄电装置进行说明。作为蓄电装置的电容器对发电电动机在发挥发电作用时发出的电力进行蓄积。另外，电容器经由发电逆变器等驱动器将蓄积在电容器中的电力向发电电动机供给，或将该电力向电力负载、例如用于驱动作业设备的电动机供给。
电容器在长期使用或者反复进行过充电或过放电时，或者因发热等，劣化加剧。特别是建筑机械由于在恶劣的环境下使用，因此车载的电容器的劣化容易加剧。若电容器劣化，则混合动力建筑机械向电动机供给的电力减少，作业能力降低。因此，事先判定电容器的劣化状态，当劣化加剧到限度时，需要实施更换电容器等必要的维护。
这里，作为判定电容器的劣化状态的技术，已知有以下的技术。
(现有技术1)
作为当前实施的电容器劣化判定方法，已知有使用为维护人员准备的高输出放电装置计测电容器的电容、并判定计测出的电容是否在规定的电容以下的方法。需要说明的是，当电容器的电容计测值达到了规定电容以下时，实施更换电容器的维护。根据该方法，首先，进行如下作业：从车上拆下车载于混合动力建筑机械上的电容器，将电容器搬送到高输出放电装置所在的位置，连接高输出放电装置与电容器。然后，使用高输出放电装置对电容器反复进行充放电，检测出此时的电压值、电流值，进而根据电压检测值、电流检测值计测电容器的电容，判定计测出的电容是否在规定的电容以下。
(现有技术2)
在专利文献1中记载有如下发明：在起动混合动力建筑机械的发动机前，在没有驱动发动机或发电电动机的状态下从升降压整流器单元向电容器供给电力，并检测出此时的电容器的电压值和电流值，根据检测出的电压值和电流值计算电容器的内部电阻值，并根据计算出的内部电阻值判定电容器的劣化状态。
专利文献1：日本特开2007-155586号公报
在上述现有技术1中，需要进行拆下、搬运车载的电容器，并使其与高输出放电装置连接的作业。因此，存在电容器劣化判定耗费大量的劳力和作业时间这一问题。
并且，电容器的端子电压为300V这样的高电压，拆下、搬运车载的电容器，并使其与高输出放电装置连接的作业中伴随有危险。
进而，高输出放电装置是为维护人员准备的特殊的装置，使用者、操作者无法在驾驶席简单地得知劣化状态的判定结果。另外，电容器劣化判定的作业花费时间，这期间无法使建筑机械工作，存在工作效率恶化这一问题。
另一方面，根据上述现有技术2，在车载有电容器的状态下，且在搭载于混合动力建筑机械的系统中，能够进行电容器劣化判定。因此，解决上述现有技术1中产生的上述各问题。
然而，该技术以在不驱动发动机或发电电动机的状态下、从升降压整流器单元向电容器供给电力这样的系统结构为前提。这里，混合动力建筑机械工作中的通常的电能的流动如下：驱动发动机和发电电动机，且发电电动机发挥发电作用时发出的电力被蓄积在电容器中(这称作通常控制)。此外，也存在如下的电能的流动，即，再生时从电动机等电力负载向电容器供给电能而进行充电。
在现有技术2中，与驱动发动机和发电电动机而对电容器充电这一通常控制不同，必须构成在不驱动发动机和发电电动机的状态下对电容器进行充电这一特殊的系统结构。由于是特殊的系统结构，因此需要进行与通常控制完全不同的其他控制，控制变得繁杂。
进而，由于采用了检测出电容器的电压值和电流值、根据检测出的电压值和电流值计算电容器的内部电阻值、并根据计算出的内部电阻值判定电容器的劣化状态这一方法，因此，需要用于检测出电容器的电流值的电流传感器。电流传感器不是通常控制时所必须的传感器。为了实现部件件数减少或成本降低或者小型化，惯例是在已有的混合动力建筑机械中不设置电流传感器。根据现有技术2，只是为了进行电容器劣化判定就需要设置电流传感器，存在装置成本增多的问题。
发明内容
本发明鉴于这样的实际情况而提出，其要解决的课题在于，在车载有电容器等蓄电装置的状态下，且不是通过外部的装置而是在搭载于混合动力建筑机械的系统中，能够进行电容器等蓄电装置的劣化判定。并且，本发明要解决的课题在于，该系统能够直接利用已有的装置结构，无须特殊的系统结构即可，不需要新增加电流传感器等传感器。
本发明的第一方面提供一种混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法，所述混合动力建筑机械具备发动机、发电电动机、蓄电装置、电力负载、通过电力负载动作的作业设备，
所述混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法的特征在于，包括：
至少确认作业设备是否处于停止中的步骤；
在确认了作业设备处于停止中时，转移到劣化状态判定时控制模式，以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机而使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的步骤；
根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机的转速值及转矩值、蓄电装置的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置的电容的步骤；
通过比较计算出的蓄电装置的电容与作为基准的电容，判定蓄电装置的劣化状态的步骤。
本发明的第二方面以第一方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法为基础，其特征在于，
利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置的温度修正蓄电装置的电容后，计算蓄电装置的电容。
本发明的第三方面以第一方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法为基础，其特征在于，
在劣化状态判定时控制模式中，进行多次使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，
计算将各充电动作的蓄电装置的电容平均后的平均电容，比较平均电容和作为基准的电容，从而判定蓄电装置的劣化状态。
本发明的第四方面以第一方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法为基础，其特征在于，
还包括显示蓄电装置的劣化状态的判定结果的步骤。
本发明的第五方面提供一种混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，所述混合动力建筑机械具备：
发动机；
驱动轴连结到发动机的输出轴、进行发电作用和电动作用的发电电动机；
通过发电电动机进行发电作用而蓄积电力、并将电力向电力负载及发电电动机供给的蓄电装置；
电力负载；
通过电力负载动作的作业设备，
所述混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置的特征在于，具备：
检测蓄电装置的充电电压值的电压值检测机构；
进行用于判定蓄电装置的劣化状态的控制的控制装置，
控制装置包括：
状态管理部，该状态管理部至少确认作业设备是否处于停止中，在确认了作业设备处于停止中时，输出向劣化状态判定时控制模式转移的指令；
充放电控制部，当从状态管理部赋予了指令时，该充放电控制部转移到劣化状态判定时控制模式，向发动机及发电电动机赋予控制指令，使得以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机，从而使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压，并且，该充放电控制部取入由电压值检测机构检测的蓄电装置的充电电压值；
电容计算部，该电容计算部根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机的转速值及转矩值、蓄电装置的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置的电容；
劣化判定部，该劣化判定部通过比较计算出的蓄电装置的电容与作为基准的电容来判定蓄电装置的劣化状态。
本发明的第六方面以第五方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置为基础，其特征在于，
还具备检测蓄电装置的温度的温度检测机构，
电容计算部利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置的温度修正蓄电装置的电容后，计算蓄电装置的电容。
本发明的第七方面以第五方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置为基础，其特征在于，
充放电控制部进行多次使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，
电容计算部计算将各充电动作的蓄电装置的电容平均后的平均电容，
劣化判定部通过比较平均电容与作为基准的电容来判定蓄电装置的劣化状态。
本发明的第八方面以第五方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置为基础，其特征在于，
还具备显示器，
控制装置还包括使蓄电装置的劣化状态的判定结果显示在显示器上的状态显示部。
本发明的第九方面以第五方面的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置为基础，其特征在于，
电力负载是驱动作业设备的电动机。
根据第一方面，如图3所示，首先，至少确认作业设备2是否处于停止中(步骤101)。
接下来，在确认了作业设备2处于停止中时，转移到劣化状态判定时控制模式，以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机20，使蓄电装置30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压(步骤102)。
接下来，根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值及转矩值、蓄电装置30的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置30的电容(步骤103)。
接下来，通过比较计算出的蓄电装置30的电容与作为基准的电容来判定蓄电装置30的劣化状态(步骤104)。
根据第一方面，在车载有电容器等蓄电装置30的状态下，且不是通过外部的装置而是在搭载于混合动力建筑机械1的系统中，能够进行电容器等蓄电装置30的劣化判定。
并且，通过与通常控制同样地实施驱动发动机10和发电电动机20而对蓄电装置30进行充电这样的劣化状态判定时控制模式，能够进行蓄电装置30的劣化判定，所述通常控制是驱动发动机10和发电电动机20而对蓄电装置30充电这样的控制。因此，为了进行蓄电装置30的劣化判定，进行与通常控制同样的控制即可，能够直接利用已有的装置、系统，控制不会变得繁杂。
另外，在本发明中，根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值及转矩值、蓄电装置30的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置30的电容，能够直接利用已有的装置所具备的传感器等。无须像现有技术2那样新增加电流传感器等传感器。
在第二方面中，如图6的步骤406所示，利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置30的温度修正蓄电装置30的电容后，计算蓄电装置30的电容。
在第三方面中，如图5的步骤301到步骤306所示，在劣化状态判定时控制模式中，进行多次使蓄电装置30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，如图6的步骤405所示，计算将各充电动作的蓄电装置的电容平均后的平均电容，如图7的步骤502所示，通过比较平均电容与作为基准的电容来判定蓄电装置30的劣化状态。
在第四方面中，如图3的步骤105所示，进而实施显示蓄电装置30的劣化状态的判定结果的步骤。
第五方面是与第一方面的方法的发明对应的装置的发明，如图1所示，混合动力建筑机械1具备：发动机10；驱动轴连结到发动机10的输出轴、进行发电作用和电动作用的发电电动机20；通过发电电动机20进行发电作用而蓄积电力、并将电力向电力负载40及发电电动机20供给的蓄电装置30；电力负载40；通过电力负载40动作的作业设备2；检测蓄电装置的充电电压值的电压值检测机构50；进行用于判定蓄电装置30的劣化状态的控制的控制装置60。
如图2所示，控制装置60具备状态管理部61、充放电控制部62、电容计算部63、劣化判定部64。
状态管理部61至少确认作业设备2是否处于停止中，在确认了作业设备2处于停止中时，输出向劣化状态判定时控制模式转移的指令。
当从状态管理部61赋予了指令时，充放电控制部62转移到劣化状态判定时控制模式，向发动机10及发电电动机20赋予控制指令，使得以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机20，从而使蓄电装置30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压，并且，该充放电控制部62取入由电压值检测机构50检测的蓄电装置30的充电电压值。
电容计算部63根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值及转矩值、蓄电装置30的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置30的电容。
劣化判定部64通过比较计算出的蓄电装置30的电容与作为基准的电容来判定蓄电装置30的劣化状态。
在第六方面中，还具备检测蓄电装置30的温度的温度检测机构31，电容计算部63利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置30的温度修正蓄电装置30的电容后，计算蓄电装置30的电容。
在第七方面中，充放电控制部62进行多次使蓄电装置30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，电容计算部63计算将各充电动作的蓄电装置30的电容平均后的平均电容，劣化判定部64通过比较平均电容与作为基准的电容来判定蓄电装置30的劣化状态。
如图1所示，在第八方面中，还具备显示器71，控制装置60的状态显示部65使蓄电装置30的劣化状态的判定结果显示在显示器71上。
如图1所示，在第九方面中，将驱动作业设备2的电动机40作为电力负载而构成装置。
附图说明
图1是表示实施例的整体装置结构的图。
图2是表示实施例的控制装置的结构的框图。
图3是表示实施例的劣化状态判定时控制的整体的流程的流程图。
图4是表示状态管理部的处理顺序的流程图。
图5是表示充放电控制部的处理顺序的流程图。
图6是表示电容计算部的处理顺序的流程图。
图7是表示劣化判定部的处理顺序的流程图。
图8是表示状态显示部的处理顺序的流程图。
图9是表示实施例的能量的流动的图。
具体实施方式
以下，参照附图对混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法及装置的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下说明中，蓄电装置为电容器，电力负载为驱动作业设备2的电动机。
图1表示实施例的整体装置结构。
如该图1所示，实施例的混合动力建筑机械1具备：发动机10；驱动轴连结到发动机的输出轴、进行发电作用和电动作用的发电电动机20；通过发电电动机20进行发电作用而蓄积电力、并将电力向作为电力负载的电动机40及发电电动机20供给的作为蓄电装置的电容器30；作为电力负载的电动机40；通过电动机40动作的作业设备2。
作为电压值检测机构的电压传感器50检测电容器30的充电电压值。
作为温度检测机构的温度传感器31检测电容器30的温度。
在驾驶席设有监视器70。监视器70具有显示器71。
为了进行用于判定电容器30的劣化状态的劣化状态判定时控制而设有控制装置60。控制装置60如图2中后述，由状态管理部61、充放电控制部62、电容计算部63、劣化判定部64和状态显示部65构成。充放电控制部62、电容计算部63和劣化判定部64设置在控制器69中，状态管理部61和状态显示部65设置在监视器70中。另外，控制器69具备通常控制部66而进行通常控制。电压传感器50及温度传感器31的检测信号被输入到控制装置60。
一体型逆变器80包括控制器69、交流信号线81a、81b、81c、81d、81e、81f、驱动器82、直流信号线83a、83b、逆变器(インバ一タ)84、交流信号线85a、85b、85c、直流信号线86a、86b、整流器(コンバ一タ)87、直流信号线88a、88b、接触器89。
发电电动机20使用例如SR(Swiched Reluctanse)电动机。
驱动器82由驱动发电电动机20的逆变器构成。发电电动机20经由交流信号线81a、81b、81c、81d、81e、81f与驱动器82电连接。
驱动器82经由直流信号线83a、83b与逆变器84电连接。逆变器84经由交流信号线85a、85b、85c与电动机40电连接。电动机40使用例如PM(Permanent Magnetic)电动机。
电动机40的输出轴与作业设备2的驱动轴连接。例如建筑机械为液压挖掘机时，电动机40为用于使上部回旋体回旋的回旋电动机，作业设备2为降低回旋电动机的旋转速度而回旋上部回旋体的回转机构。通过操作杆2a操作作业设备2。由中立位置传感器2b检测出操作杆2a处于中立的情况，并将该情况向控制装置60输入。
电容器30经由直流信号线88a、88b与整流器87电连接。在直流信号线88a设有接触器89。通过接通发动机钥匙开关来闭合接触器89，使直流信号线88a成为导通状态。
整流器87经由直流信号线86a、86b与直流信号线83a、83b电连接。为了升高电容器30的充电电压并将升压后的电压施加到直流信号线83a、83b上而设置有整流器87。整流器87例如由AC环双向DC-DC整流器(ACリンク双方向DC-DCコンバ一タ)构成。整流器87由控制器69控制。
发动机10的转速、即发电电动机20的转速由控制器69控制。控制器69对发动机10赋予用于使发动机10以规定的转速旋转的转速指令。
发电电动机20的转矩由控制器69控制。控制器69对驱动器82赋予用于以规定的转矩驱动发电电动机20的转矩指令。
由驱动器82对发电电动机20进行转矩控制。对驱动器82赋予负(-)极性的转矩指令时，驱动器82进行控制而使发电电动机20作为发电机进行动作。即，在发动机10产生的输出转矩的一部分被向发电电动机20的驱动轴传递，发电电动机20吸收发动机10的转矩而进行发电。并且，在发电电动机20产生的交流电力被作为发电逆变器的驱动器82转换成直流电力而向直流信号线83a、83b供给。
另外，对驱动器82赋予正(+)极性的转矩指令时，驱动器82进行控制而使发电电动机20作为电动机进行动作。即，蓄积在电容器30中的直流电力经由直流信号线88a、88b、整流器87、直流信号线86a、86b、直流信号线83a、83b，被作为发电逆变器的驱动器82转换成交流电力而向发电电动机20供给，使发电电动机20的驱动轴旋转动作。由此，在发电电动机20产生转矩，该转矩从发电电动机20的驱动轴向发动机输出轴传递，与发动机10的输出转矩相加。驱动器82转换成适合于发电电动机20的所期望的电压、频率、相数的电力而向发电电动机20供给。
发电电动机20的发电量(吸收转矩量)、电动量(助推量、产生转矩量)根据上述转矩指令的内容而变化。
逆变器84将发电电动机20发挥发电作用时发出的电力或者蓄积在电容器30中的电力从直流信号线83a、83b经由交流信号线85a、85b、85c，转换成适合于电动机40的所期望的电压、频率、相数的电力而向电动机40供给。此外，在作业设备2减速、制动等情况下，将动能转换成电能后经由交流信号线85a、85b、85c、逆变器84向直流信号线83a、83b供给。供给到直流信号线83a、83b的再生电力蓄积在电容器30中、或作为用于电动机的电力经由驱动器82向发电电动机20供给。
这样，在电容器30中蓄积发电电动机20发挥发电作用时发出的电力。或者，蓄积通过作业设备2而再生的电力。另外，电容器30将蓄积在电容器30中的电力向发电电动机20供给，或者将该电力向电动机40供给。以上为通常控制的内容。
图2是表示实施例的控制装置60的结构的框图。
状态管理部61至少确认作业设备2是否处于停止中，即确认操作杆2a是否处于中立，在确认了作业设备2处于停止中时，向充放电控制部62输出向劣化状态判定时控制模式转移的开始指令。另外，状态管理部61向充放电控制部62输出结束劣化状态判定时控制模式的结束指令。另外，状态管理部61收到电容器30的劣化状态的判定结果时，将用于显示该判定结果的判定结果显示指令向状态显示部65输出。
当从状态管理部61赋予了开始指令时，充放电控制部62转移到劣化状态判定时控制模式，对发动机10赋予转速指令且对发电电动机20的驱动器82赋予转矩指令，使得以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机20，从而使电容器30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压。另外，充放电控制部62在执行劣化状态判定时控制模式的过程中，取入由电压传感器50检测出的电容器30的充电电压值，并且，取入由温度传感器31检测出的电容器30的温度。另外，充放电控制部62进行多次使电容器30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作。在从状态管理部61赋予了结束指令时，充放电控制部62结束劣化状态判定时控制模式。充放电控制部62将劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值及转矩值、电容器30的充电开始电压值及充电结束电压值、电容器30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的充电时间向电容计算部63输出。另外，充放电控制部62为了根据温度修正电容器30的电容，将劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度向电容计算部63输出。
电容计算部63根据从充放电控制部62输入的数据、即劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值及转矩值、电容器30的充电开始电压值及充电结束电压值、电容器30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的充电时间，计算电容器30的电容。电容计算部63计算将各充电动作的电容器30的电容平均后的平均电容。电容计算部63利用劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度修正电容器30的电容后，计算电容器30的电容。电容计算部63将电容器30的电容计算值向劣化判定部64输出。
劣化判定部64通过比较从电容计算部63输入的电容器30的电容计算值与作为基准的电容来判定电容器30的劣化状态。劣化判定部64通过比较计算出的平均电容与作为基准的电容来判定电容器30的劣化状态。劣化判定部64将电容器30的劣化状态的判定结果向状态管理部61输出。
状态显示部65从状态管理部61收到判定结果显示指令时，使电容器30的劣化状态的判定结果显示在监视器70的显示器71上。
接下来，参照图3到图7所示的流程图对实施例的劣化状态判定时控制的处理的顺序进行说明。
图3表示实施例的劣化状态判定时控制的整体的流程。
即，首先，至少确认作业设备2是否处于停止中、即确认操作杆2a是否处于中立(步骤101)。
接下来，在确认了作业设备2处于停止中时，向劣化状态判定时控制模式转移，以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机20，从而使电容器30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压。在劣化状态判定时控制模式中，进行多次使电容器30从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作(步骤102)。
接下来，根据在劣化状态判定时控制模式时取得的数据、即发电电动机20的转速值及转矩值、电容器30的充电开始电压值及充电结束电压值、电容器30从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算电容器30的电容。另外，计算将各充电动作的电容器30的电容平均后的平均电容。另外，利用劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度修正电容器30的电容后，计算电容器30的电容(步骤103)。
接下来，通过比较计算出的电容器30的电容与作为基准的电容来判定电容器30的劣化状态。通过比较将各充电动作的电容平均后的平均电容与作为基准的电容来判定电容器30的劣化状态。(步骤104)。
接下来，显示电容器30的劣化状态的判定结果(步骤105)。
以下，使用图4到图7，具体说明状态管理部61、充放电控制部62、电容计算部63、劣化判定部64、状态显示部65各自的处理内容。
图4表示状态管理部61的处理顺序。
在混合动力建筑机械1的驾驶席上设有指示劣化状态判定时控制的开关。操作该开关时，判断接下来的条件是否成立。
首先，状态管理部61确认作业设备2是否处于停止中、即根据中立位置传感器2b的检测结果确认操作杆2a是否处于中立位置。
另外，确认在各元件中是否没有错误。由控制装置60等设于混合动力建筑机械1的内部的各电子设备进行错误代码的检查，确认是否没有产生错误。
确认了以上情况时(步骤201的判断为是)，输出指示电容器30的电容的计测开始的开始指令(步骤202)。
接下来，判断是否从劣化判定部64接收到电容器30的劣化状态的判定结果(步骤203)。
状态管理部61接收到电容器30的劣化状态的判定结果时(步骤203的判断为是)，向状态显示部65输出指示将电容器30的劣化状态的判定结果显示在监视器70的显示器71上的判定结果显示指令(步骤204)。
图5表示充放电控制部62的处理顺序。
在从状态管理部61赋予了开始指令时，充放电控制部62开始图5的处理，向劣化状态判定时控制模式转移。在劣化状态判定时控制模式中，对发动机10赋予转速指令且对发电电动机20的驱动器82赋予转矩指令，从而以规定的转速Ne及规定的转矩Tr驱动发电电动机20，使电容器30从规定的充电开始电压V0上升至规定的充电结束电压V1(步骤301～304)。
即，对发电电动机20的驱动器82赋予转矩指令，对发电电动机20进行定电压控制以使电容器30成为定电压V0、例如220V。电容器30成为定电压V0(＝220V)时(步骤301的判断为是)，将该电压V0(＝220V)作为充电开始电压而开始电容器30的充电。充电开始时，开始计测充电时间ΔT的计时器所进行的计时(步骤302)。
之后，对发电电动机20的驱动器82赋予转矩指令，对发电电动机20进行转矩控制以使电容器30被充电至电压V1、例如280V。发电电动机20被充电至电压V1(＝280V)时(步骤303的判断为是)，将该电压V1(＝280V)作为充电结束电压而停止电容器30的充电。充电结束时，结束计测充电时间ΔT的计时器所进行的计时(步骤304)。根据电压传感器50的检测结果进行电容器30的实际的充电电压值是否达到充电开始电压V0、充电结束电压V1的判断。
在执行劣化状态判定时控制模式的过程中，充放电控制部62取入由温度传感器31检测出的电容器30的温度tc。另外，根据上述计时器的计时结果，计测电容器30从充电开始电压值V0达到充电结束电压值V1所需要的充电时间ΔT。
充放电控制部62为了计算电容器30的电容C，将劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值Ne及转矩值Tr、电容器30的充电开始电压值V0及充电结束电压值V1、电容器30从充电开始电压值V0达到充电结束电压值V1所需要的充电时间ΔT向电容计算部63输出。另外，为了根据温度tc修正并计算电容器30的电容C，充放电控制部62将劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度tc向电容计算部63输出(步骤305)。
接下来，在充放电控制部62中，判断是否进行了规定多次例如10次使电容器30从充电开始电压V0上升至充电结束电压V1的充电动作，即判断是否进行了规定次数(10次)的电容器30的电容C的计算。这里，进行规定次数(10次)的电容器30的电容C的计算是为了抑制电容C的计算结果的偏差。
没有进行规定的多次(10次)使电容器30从充电开始电压V0上升至充电结束电压V1的充电动作时(步骤306的判断为否)，反复进行上述步骤301到305的处理。进行了规定的多次(10次)使电容器30从充电开始电压V0上升至充电结束电压V1的充电动作时(步骤306的判断为是)，结束用于计测电容器30的电容C的处理、即上述的劣化状态判定时控制模式。在从状态管理部61赋予了结束指令时，充放电控制部62结束劣化状态判定时控制模式(步骤307)。
图6表示电容计算部63的处理顺序。
电容计算部63接收从充放电控制部62输入的数据、即劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值Ne及转矩值Tr、电容器30的充电开始电压值V0及充电结束电压值V1、电容器30从充电开始电压值V0达到充电结束电压值V1所需要的充电时间ΔT。另外，接收劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度tc(步骤401)。
接下来，根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值Ne及转矩值Tr、电容器30的充电开始电压值V0及充电结束电压值V1、电容器30从充电开始电压值V0达到充电结束电压值V1所需要的充电时间ΔT，计算电容器30的电容(步骤402、403)。
即，发电电动机20的发电能ΔW作为充电能ΔJ向电容器30供给时的能量的流动如图9中箭头A所示。
可以使用劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值Ne及转矩值Tr求解发电能ΔW。
由此，将从构成为SR电动机的发电电动机20向一体型逆变器80供给能量时的能量效率α设为常数0.95，且将一体型逆变器80的逆变效率β设为常数556.6[J/sec]时，使用发电电动机20的发电能ΔW、能量效率α(常数0.95)、逆变效率β(常数556.6[J/sec])、充电时间ΔT由下述(1)式表示电容器30的充电能ΔJ。
ΔJ＝ΔW×α-(β×ΔT)…(1)
另一方面，使用电容器30的电容C、电容器30的充电开始电压值V0、充电结束电压值V1由下述(2)式表示电容器30的充电能ΔJ。
ΔJ＝(1/2)·C·(V12-V02)…(2)
如上所述，计算电容器30的充电能ΔJ(步骤402)。
接下来，从上述(1)、(2)式的充电能ΔJ的计算式计算电容器30的电容C(步骤403)。
接下来，在电容计算部63中，判断是否进行了规定次数(10次)的根据上述(1)、(2)式的电容器30的电容C的计算(步骤404)。
在没有进行规定的多次(10次)基于上述(1)、(2)式的电容器30的电容C的计算时(步骤404的判断为否)，反复进行上述步骤401到403的电容计算处理。在进行了规定的多次(10次)基于上述(1)、(2)式的电容器30的电容C的计算时(步骤404的判断为是)，结束基于上述(1)、(2)式的计算电容器30的电容C的处理，移向接下来的步骤405。
接下来，电容计算部63进行多次(10次)算出的电容器30的电容C的平均运算，计算平均电容C(步骤405)。
接下来，电容计算部63利用劣化状态判定时控制模式时的电容器30的温度tc修正电容器30的平均电容C，计算修正后的电容C。通过将与例如下表所示的电容器30的温度tc对应的修正系数K乘以电容器30的平均电容C来进行修正。
电容器温度tc    →    修正系数K
0℃             →    1.03
25℃            →    0
40℃            →    0.99
60℃            →    0.98
(步骤406)
接下来，电容计算部63结束电容计算处理，将最终得到的电容器30的电容计算值(平均电容)C向劣化判定部64输出(步骤407)。
图7表示劣化判定部64的处理顺序。
劣化判定部64从电容计算部63接收电容器30的电容计算值(平均电容)C时(步骤501)，通过比较接收的电容计算值(平均电容)C与作为基准的初始电容C0来判定电容器30的劣化状态。
例如，在设电容器30的初始电容C0为100％的情况下，当电容器30的电容计算值C变成初始电容C0的75％以上时(步骤502的判断为是)，判定电容器30的劣化状态为OK(“没有劣化”)。劣化判定部64将电容器30的劣化状态的判定结果(“OK”)向状态管理部61输出(步骤503)。另外，在电容器30的电容计算值C小于初始电容C0的75％时(步骤502的判断为否)，判定电容器30的劣化状态为NG(“发生了劣化”)。劣化判定部6将电容器30的劣化状态的判定结果(“NG”)向状态管理部61输出(步骤504)。
需要说明的是，在实施例中，用“OK”、“NG”两个等级进行了电容器30的劣化状态的判定，但也可以进一步细分劣化程度的等级而进行判定。
图8表示状态显示部65的处理顺序。
状态显示部65从状态管理部61接收判定结果显示指令时(步骤601)，判断判定结果是否为“OK”(步骤602)。
在判定结果为“OK”时(步骤602的判断为是)，使表示电容器30的劣化状态当前为“OK”(“没有劣化”)的内容显示在监视器70的显示器71上(步骤603)。另外，在判定结果为“NG”时(步骤602的判断为否)，使表示电容器30的劣化状态当前为“NG”(“发生了劣化”)的内容显示在监视器70的显示器71上(步骤604)。
需要说明的是，在上述的实施例中，通过显示电容器30的劣化状态的判定结果来告知使用者、操作者或维护人员，但只要能够使使用者、操作者或维护人员在车上识别电容器30的劣化状态即可，可以通过使蜂鸣器等鸣响等发出的声音来告知。
如上所述，根据本实施方式，在车载有电容器30的状态下，且不是通过外部的装置而是在搭载于混合动力建筑机械1的系统中，能够进行电容器30的劣化判定。
并且，通过与通常控制同样地实施驱动发动机10和发电电动机20而对电容器30进行充电这样的劣化状态判定时控制模式，能够进行电容器30的劣化判定，所述通常控制是驱动发动机10和发电电动机20而对电容器30充电这样的控制。因此，为了进行电容器30的劣化判定，进行与通常控制同样的控制即可，能够直接利用已有的装置、系统，控制不会变得繁杂。
另外，在本实施方式中，根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机20的转速值Ne及转矩值Tr、电容器30的充电开始电压值V0及充电结束电压值V1、电容器30从充电开始电压值V0达到充电结束电压值V1所需要的时间ΔT，计算电容器30的电容C，能够直接利用已有的装置所具备的传感器等。无须像现有技术2那样新增加电流传感器等传感器，能够抑制装置成本。

Claims (9)

1.一种混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法，所述混合动力建筑机械具备发动机、发电电动机、蓄电装置、电力负载、通过电力负载动作的作业设备，
所述混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法的特征在于，包括：
至少确认作业设备是否处于停止中的步骤；
在确认了作业设备处于停止中时，转移到劣化状态判定时控制模式，以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机而使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的步骤；
根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机的转速值及转矩值、蓄电装置的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置的电容的步骤；
通过比较计算出的蓄电装置的电容与作为基准的电容，判定蓄电装置的劣化状态的步骤。
2.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法，其特征在于，
利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置的温度修正蓄电装置的电容后，计算蓄电装置的电容。
3.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法，其特征在于，
在劣化状态判定时控制模式中，进行多次使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，
计算将各充电动作的蓄电装置的电容平均后的平均电容，比较平均电容和作为基准的电容，从而判定蓄电装置的劣化状态。
4.根据权利要求1所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定方法，其特征在于，
还包括显示蓄电装置的劣化状态的判定结果的步骤。
5.一种混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，所述混合动力建筑机械具备：
发动机；
驱动轴连结到发动机的输出轴、进行发电作用和电动作用的发电电动机；
通过发电电动机进行发电作用而蓄积电力、并将电力向电力负载及发电电动机供给的蓄电装置；
电力负载；
通过电力负载动作的作业设备，
所述混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置的特征在于，具备：
检测蓄电装置的充电电压值的电压值检测机构；
进行用于判定蓄电装置的劣化状态的控制的控制装置，
控制装置包括：
状态管理部，该状态管理部至少确认作业设备是否处于停止中，在确认了作业设备处于停止中时，输出向劣化状态判定时控制模式转移的指令；
充放电控制部，当从状态管理部赋予了指令时，该充放电控制部转移到劣化状态判定时控制模式，向发动机及发电电动机赋予控制指令，使得以规定的转速及规定的转矩驱动发电电动机，从而使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压，并且，该充放电控制部取入由电压值检测机构检测的蓄电装置的充电电压值；
电容计算部，该电容计算部根据劣化状态判定时控制模式时的发电电动机的转速值及转矩值、蓄电装置的充电开始电压值及充电结束电压值、蓄电装置从充电开始电压值达到充电结束电压值所需要的时间，计算蓄电装置的电容；
劣化判定部，该劣化判定部通过比较计算出的蓄电装置的电容与作为基准的电容来判定蓄电装置的劣化状态。
6.根据权利要求5所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，其特征在于，
还具备检测蓄电装置的温度的温度检测机构，
电容计算部利用劣化状态判定时控制模式时的蓄电装置的温度修正蓄电装置的电容后，计算蓄电装置的电容。
7.根据权利要求5所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，其特征在于，
充放电控制部进行多次使蓄电装置从规定的充电开始电压上升至规定的充电结束电压的充电动作，
电容计算部计算将各充电动作的蓄电装置的电容平均后的平均电容，
劣化判定部通过比较平均电容与作为基准的电容来判定蓄电装置的劣化状态。
8.根据权利要求5所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，其特征在于，
还具备显示器，
控制装置还包括使蓄电装置的劣化状态的判定结果显示在显示器上的状态显示部。
9.根据权利要求5所述的混合动力建筑机械的蓄电装置的劣化状态判定装置，其特征在于，
电力负载是驱动作业设备的电动机。
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