CN108138469B - 混合动力式工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够对蓄电装置迅速地进行预热并且提高蓄电装置的寿命的混合动力式工程机械。在该混合动力式工程机械中，具有：进行原动机的动力辅助及发电的电动机；在与电动机之间进行电力的授受的蓄电装置；使加热介质在蓄电装置附近循环的预热回路；和控制预热回路的加热介质的循环的控制装置(11)，具有搭载设备状态检测部(1a、16A、19、33、34、51、60～62)，其为了推定搭载设备对蓄电装置的请求输出而检测搭载设备的状态，控制装置(11)基于蓄电装置的温度和判定是否使预热回路的加热介质循环的判定温度来控制加热介质的循环，并且根据搭载设备状态检测部中的检测结果来改变判定温度。

Description

混合动力式工程机械

技术领域

本发明涉及具有向马达(电动机)及逆变器等供给电力的蓄电装置的混合动力式工程机械。

背景技术

近年来，在汽车中从节能的观点考虑，混合动力式和电动式的汽车正在普及，而在工程机械中混合动力化也正在发展。通常，由液压系统驱动的液压挖掘机等工程机械具有：可进行最大负荷作业从而能够应对从轻负荷作业到重负荷作业的所有作业的液压泵；和驱动该液压泵的大型发动机。

但是，工程机械中的频繁地进行砂土的挖掘及装载的重挖掘作业等重负荷作业是作业整体的一部分，在进行用于平整地面的水平牵引等轻负荷作业时，发动机的能力会闲置。这是难以降低液压挖掘机的燃料消耗量(以下存在将其简略为油耗的情况)的一个主要原因。鉴于该方面，公知一种混合动力式工程机械，其为了降低油耗而将发动机小型化，并且通过蓄电装置和电动机的输出来辅助(支援：assist)随着发动机的小型化而导致的输出不足。构成该混合动力式工程机械的蓄电装置和电动机等电气设备为了实现驱动回路的热保护和高效率运转而需要恰当的温度调节。

尤其是，蓄电装置具有能够无电流限制地使用的上限温度，另一方面在低温时蓄电装置的输出降低。为了不招致这样的蓄电装置的输出降低地使用蓄电装置，需要将蓄电装置加热到规定温度以上。例如，在日本特开2008-290636号公报(专利文献1)中，记载有如下混合动力车，具有：使车辆行驶的水冷发动机及马达；向该马达供给电力的电池组(蓄电装置)；与水冷发动机的冷却水路连结而在与水冷发动机之间使制冷剂液循环的发动机散热器；和经由旁通阀与水冷发动机的冷却水路连结且通过在水冷发动机中循环的制冷剂液来对蓄电装置进行预热的热交换器，利用发动机的排热来对蓄电装置进行预热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-290636号公报

发明内容

在专利文献1的预热方法中，通过使发动机冷却水在蓄电装置中循环来进行预热，但会通过防水薄板将发动机冷却水从蓄电装置隔离来进行热交换。

在发动机冷却水从构造上来说仅能够与蓄电装置的一部分接触的情况下，仅会对蓄电装置的一部分进行预热。在这样的情况下，在构成蓄电装置的多个电池单元内部会产生温度偏差。电池单元内的温度偏差会使电池单元的内部电阻产生偏差，形成电流容易流动的部分和难以流动的部分，而有可能加快电池的劣化。

本发明的目的在于提供一种能够迅速地对蓄电装置进行预热并且提高蓄电装置的寿命的混合动力式工程机械。

为了实现上述目的，本发明的混合动力式工程机械具有：

原动机；进行上述原动机的动力辅助及发电的电动机；在与上述电动机之间进行电力的授受的蓄电装置；使加热介质在上述蓄电装置附近循环的预热回路；和控制上述预热回路的加热介质的循环的控制装置，在混合动力式工程机械中，

具有搭载设备状态检测部，其为了推定搭载设备对上述蓄电装置的请求输出而检测搭载设备的状态，

上述控制装置基于上述蓄电装置的温度和判定是否使上述预热回路的加热介质循环的判定温度来控制上述加热介质的循环，并且

根据上述搭载设备状态检测部中的检测结果来改变上述判定温度。

发明效果

根据本发明的混合动力式工程机械，能够对蓄电装置迅速地进行预热并且提高蓄电装置的寿命。

上述以外的课题、结构及效果通过以下实施方式的说明而得以明确。

附图说明

图1是表示作为本发明的混合动力式工程机械的一个实施例而列举的混合动力式液压挖掘机的结构的图。

图2是说明本发明的一个实施例的混合动力式液压挖掘机的主要部分的结构的图。

图3是说明本发明的一个实施例的混合动力式液压挖掘机的驾驶室内的操作杆及显示装置的结构的图。

图4是按蓄电装置的温度来表示本发明的一个实施例的混合动力式液压挖掘机的蓄电装置的充电率(SOC)与允许输出之间的关系的图。

图5是表示本发明的一个实施例的调温装置的结构的图。

图6是说明本发明的一个实施例的调温装置的冷却运转的动作的流程图。

图7是说明本发明的一个实施例的调温装置的预热运转的动作的流程图。

图8是说明本发明的一个实施例的调温装置的预热运转的控制阀的ON/OFF控制的动作的流程图。

图9是与本发明的一个实施例相关且说明电池单元内温度差与控制阀的ON/OFF信号之间的关系的图。

图10是与本发明的一个实施例相关且说明电池单元内温度差与控制阀的ON/OFF信号之间的其他关系的图。

图11是与本发明的一个实施例相关且说明进行加热介质的流量调整的控制器的图。

图12是与本发明的一个实施例相关且说明与车身状态相应地改变加热介质的流量调整方法的图。

图13是与本发明的一个实施例相关且说明预热优先及寿命优先的各情况与预热目标温度之间的关系的图。

图14是与本实施的一个实施例相关且说明预热优先及寿命优先的各情况与电池单元内温度差的判定温度之间的关系的图。

图15是与本实施的一个实施例相关且说明设置多个蓄电装置的情况下的水套的冷却回路与预热回路的连接方法、和电池单元内温度差的计测方法的图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明用于实施本发明的混合动力式工程机械的方式的一个实施例。

图1是表示作为本发明的混合动力式工程机械的一个实施例而列举的混合动力式液压挖掘机的结构的图。图2是说明本实施方式的混合动力式液压挖掘机的主要部分的结构的图。

本发明的混合动力式工程机械的一个实施方式例如如图1所示那样适用于混合动力式液压挖掘机(以下为方便起见称为液压挖掘机)。本实施例的液压挖掘机具有：行驶体100；经由旋转架111而能够旋转地设在行驶体100上的旋转体110；和安装在旋转体110的前方且沿上下方转动来进行挖掘等作业的前作业机70。前作业机70是作为混合动力式工程机械的作业机而具备的。在混合动力式工程机械为例如自卸卡车的情况下，作业机由货斗构成。总之作业机由为了使混合动力式工程机械发挥其作用而搭载的搭载设备构成。

前作业机70具有：基端能够转动地安装在旋转架111上且沿上下方转动的动臂71；能够转动地安装在动臂71的前端的斗杆73；和能够转动地安装在斗杆73的前端的铲斗75。另外，前作业机70具有：将旋转体110和动臂71连接并通过伸缩来使动臂71转动的动臂缸72；和将动臂71和斗杆73连接并通过伸缩来使斗杆73转动的斗杆缸74；和将斗杆73和铲斗75连接并通过伸缩来使铲斗75转动的铲斗缸76。

如图1及图2所示，旋转体110具有：设在旋转架111上的前部的驾驶室(舱室)3；设在旋转架111上的后部的原动机室112内的作为原动机的发动机1；调整发动机1的燃料喷射量的调节器7；检测发动机1的实际转速的转速传感器1a；检测发动机1的转矩的发动机转矩传感器1b；和进行发动机1的动力辅助及发电的作为电动机的辅助发电马达2。辅助发电马达2配置在发动机1的驱动轴上，在与发动机1之间进行转矩的传递。

另外，旋转体110具有：控制辅助发电马达2的转速的逆变器装置9；经由逆变器装置9而在与辅助发电马达2之间进行电力的授受的蓄电装置8；和控制向上述的动臂缸72、斗杆缸74及铲斗缸76等液压执行机构供给的工作油的流量及方向的阀装置12。

在旋转体110的原动机室112内配置有用于驱动液压执行机构72、74、76的液压系统90。液压系统90包含：作为产生液压的液压源的液压泵5及先导液压泵6；和经由先导管路P而与阀装置12的操作部连接且能够进行各液压执行机构72、74、76的所期望的动作的操作装置4。操作装置4设在驾驶室3内，具有供操作者握持来进行操作的操作杆17。

而且，旋转体110具有：调整液压泵5的容量的泵容量调节装置10；和调整调节器7来控制发动机1的转速并且控制逆变器装置9来控制辅助发电马达2的转矩的作为控制装置的控制器11。此外，通过液压泵5、液压执行机构72、74、76及阀装置12构成了液压回路。将由上述的转速传感器1a检测出的发动机1的实际转速、由发动机转矩传感器1b检测出的发动机1的转矩及操作杆17的操作量等向控制器11输入。

液压泵5经由辅助发电马达2而与发动机1连接。液压泵5及先导液压泵6通过发动机1及辅助发电马达2的驱动力而动作。将从液压泵5排出的工作油向阀装置12供给。另外，将从先导液压泵6排出的工作油向操作装置4供给。

此时，当驾驶室3内的操作者对操作杆17进行操作时，操作装置4将与操作杆17的操作量相应的工作油经由先导管路P而向阀装置12的操作部供给。由此，阀装置12内的阀柱的位置通过工作油而被切换，从液压泵5在阀装置12中流通的工作油被向液压执行机构72、74、76供给。由此，液压执行机构72、74、76通过从液压泵5经由阀装置12供给的工作油而被驱动。

液压泵5作为可变容量机构而具有例如斜盘(未图示)，通过调整该斜盘的倾斜角来控制工作油的排出流量。以下将液压泵5作为斜盘泵来进行说明，但若为具有控制工作油的排出流量的功能的泵，则液压泵5也可以为斜轴泵等。此外，在液压泵5上，虽然没有图示，但设有检测液压泵5的排出压的排出压传感器、检测液压泵5的排出流量的排出流量传感器及检测斜盘的倾斜角的倾斜角传感器。控制器11输入从这些各传感器得到的液压泵5的排出压、排出流量及斜盘的倾斜角来对液压泵5的负荷进行运算。

泵容量调节装置10基于从控制器11输出的操作信号来调节液压泵5的容量(排油容积)。具体地说，泵容量调节装置10具有：能够倾转地支承斜盘的调节器13；和根据控制器11的指令值来对调节器13施加控制压的电磁比例阀14。调节器13当从电磁比例阀14接收到控制压时，根据该控制压来改变斜盘的倾斜角。由此，调节液压泵5的容量(排油容积)，而能够控制液压泵5的吸收转矩(输入转矩)。

另外，在发动机1的排气通路上设有对从发动机1排出的废气进行净化的废气净化系统。该废气净化系统具有：促进基于由作为还原剂的尿素生成的氨对废气中的氮氧化物进行的还原反应的选择性接触还原催化剂(SCR催化剂)80；将尿素向发动机1的排气通路内添加的还原剂添加装置81；蓄存向该还原剂添加装置81供给的尿素的尿素箱82；和对发动机1的排气音进行消音的消声器(消音器)83。因此，发动机1的废气通过选择性接触还原催化剂80将废气中的氮氧化物净化成无害的水和氮后经由消声器83向大气释放。

上述的发动机1、辅助发电马达2、逆变器装置9及蓄电装置8因被持续使用而发热，因此为了抑制这些设备的温度上升，而在旋转体110内具有冷却装置。另外，在旋转体110内具有计测从液压泵5排出的工作油的温度的工作油温检测部60、和计测液压挖掘机周边的外部气体温度的外部气体温度检测部61。

图3是说明本发明的一个实施例的混合动力式液压挖掘机的驾驶室内的操作杆及显示装置的结构的图。

如图3所示，操作杆17a～17d供例如落座于驾驶席18的操作者握持来以手动对车身的动作进行操作。这些各操作杆17a～17d的操作信号被向控制器11发送。

操作杆17a配置在驾驶席18的前方左侧。通过将操作杆17a向前方(箭头A方向)操作来使行驶体100的左侧的履带100a向前方行驶(左履带前进)。通过将操作杆17a向后方(箭头B方向)操作来使行驶体100的左侧的履带100a向后方行驶(左履带后退)。

操作杆17b配置在驾驶席18的前方右侧。通过将操作杆17b向前方(箭头C方向)操作来使行驶体100的右侧的履带100a向前方行驶(右履带前进)。通过将操作杆17b向后方(箭头D方向)操作来使行驶体100的右侧的履带100a向后方行驶(右履带后退)。

操作杆17c配置在驾驶席18的左侧方。通过将操作杆17c向前方(箭头E方向)操作来使旋转装置110a向左旋转(左旋转)，通过将操作杆17c向后方(箭头F方向)操作来使旋转装置110a向右旋转(右旋转)。另外，通过将操作杆17c向左方(箭头G方向)操作来使斗杆73向上方转动(斗杆伸出)，通过将操作杆17c向右方(箭头H方向)操作来使斗杆73向下方转动(斗杆弯曲)。

操作杆17d配置在驾驶席18的右侧方。通过将操作杆17d向前方(箭头I方向)操作来使动臂71向下方转动(动臂下降)，通过将操作杆17d向后方(箭头J方向)操作来使动臂71向上方转动(动臂抬升)。另外，通过将操作杆17d向左方(箭头K方向)操作来使铲斗75向下方转动(铲斗挖掘)，通过将操作杆17d向右方(箭头L方向)操作来使铲斗75向上方转动(铲斗打开)。

此外，在驾驶室3中设有检测操作杆17a～17d的操作状态、即操作杆17a～17d的位置的操作杆状态检测部19(参照图2)。

显示装置15由显示出从控制器11接收到的信息的监视器15a、和对监视器15a进行操作的操作开关15b构成。操作开关15b具有将监视器15a的电源切换到ON状态或OFF状态的电源开关、以及在该电源开关为ON状态时对显示在监视器15a上的图像进行切换的切换开关等。

配置在驾驶席18的左侧的门锁杆50为对液压挖掘机可否动作进行切换的杆。通过使门锁杆50向前方倒伏而成为ON，成为即使对操作杆17进行操作，履带100a、旋转装置110a、动臂71、斗杆73及铲斗75也不会进行动作的状态。该门锁杆50为液压挖掘机的安全装置。为了使液压挖掘机动作，使门锁杆50向后方倒伏而成为OFF，然后对操作杆17进行操作。此外，在驾驶室3中设有检测门锁杆50的操作状态、即门锁杆50的位置的门锁杆状态检测部51(参照图2)。

另外，在驾驶室3中设有对液压挖掘机的动作输出进行设定的输出设定部16。该输出设定部16由例如调整发动机转速来设定液压挖掘机的动作输出的发动机转速调整刻度盘16a、以及设定节能模式和动力模式的输出模式设定开关16b构成。发动机转速调整刻度盘16a和输出模式设定开关16b由驾驶室3内的操作者根据作业内容将车身的动作输出的设定选择为“小输出”(适于进行轻负荷作业的设定)或“大输出”(适于进行高负荷作业的设定)。该输出设定部16的状态由输出设定检测部16A(参照图2)检测，并向控制器11输入。

在此，由于蓄电装置8具有能够无电流限制地使用的上限温度，所以需要进行冷却以避免蓄电装置8的温度过度变高。另外，蓄电装置8在低温时允许输出降低。图4是按蓄电装置8的温度(低温、中温、高温)来表示蓄电装置8的充电率(SOC)与允许输出之间的关系的图。如图4所示，蓄电装置8在低温时允许输出降低。因此，为了不使允许输出降低地使用蓄电装置8，需要将蓄电装置8加热到规定温度以上。即，需要通过对蓄电装置8进行预热来将蓄电装置8保持为恰当的温度范围。尤其是在外部气体的温度低的冬季下的液压挖掘机的起动时等，存在为了提高蓄电装置8的允许输出而在开始作业之前最好预先对蓄电装置8进行预热的情况。

图5是表示本发明的一个实施例的调温装置的结构的图。调温装置20是对蓄电装置8进行冷却或预热来将蓄电装置8保持为恰当的温度范围的装置。

如图5所示，调温装置20包含：使冷却水等冷却介质在蓄电装置8附近(能够进行热授受的位置)循环来对蓄电装置8进行冷却的冷却回路21；和使发动机冷却水等加热介质在蓄电装置8附近(能够进行热授受的位置)循环来对蓄电装置8进行预热的预热回路25。

冷却回路21由供冷却介质在内部流通的液体配管22、使冷却介质在该液体配管22内循环的泵23、作为在蓄电装置8与冷却介质之间进行热交换的热交换部件的水套24、和在冷却介质与外部气体之间进行热交换的蓄电池散热器26构成。构成冷却回路21的各设备通过液体配管22而按顺序连接成环状。此外，在蓄电池散热器26上安装有将外部气体向旋转体110内取入来对冷却介质等进行冷却的送风用的风扇27。

预热回路25由供通过对发动机1进行冷却而被加热了的加热介质(发动机冷却水)在内部流通的液体配管37、使加热介质在该液体配管37内循环的泵38、作为在蓄电装置8与加热介质之间进行热交换的热交换部件的水套24、和切换是否使加热介质向水套24流动的控制阀35构成。构成预热回路25的各设备通过液体配管37而按顺序连接成环状。另外，在液体配管37上具有计测被发动机1加热了的加热介质的温度的发动机冷却水温检测部62。

与预热回路25并联地具有暖气回路41和发动机冷却回路42。在处于暖气回路41的加热器芯部40中使加热介质循环，由此能够加热驾驶室3内。在发动机冷却回路42上设有在加热介质(发动机冷却水)与外部气体之间进行热交换的发动机散热器28、和在加热介质(发动机冷却水)成为规定温度以上的情况下使加热介质在发动机冷却回路42中循环的恒温器39。此外，在发动机散热器28上安装有将外部气体向旋转体110内取入来冷却加热介质(发动机冷却水)的送风用的风扇29。

蓄电装置8为了防止尘埃和水等异物混入而造成破损，优选被保护罩等覆盖。

冷却回路21所具有的泵23为电动泵，通过控制器11来控制ON/OFF。另一方面，处于预热回路25的泵38为与发动机1直接连结的泵，与发动机1的驱动一起始终动作。此外，处于该预热回路25的泵38也可以与处于冷却回路21的泵23同样地为电动泵。在该情况下，在预热回路25上不设置控制阀35，而只要通过电动泵的ON/OFF、和/或流量控制来切换是否使加热介质向水套24流动即可。

控制阀35为在ON时成为打开的常闭阀，通过控制器11来进行ON/OFF控制。控制阀35在OFF时成为关闭，加热介质不在水套24中循环。在该情况下，不进行蓄电装置8的预热。控制阀35在ON时成为打开，加热介质在水套24中循环。在该情况下，蓄电装置8被预热。此外，控制阀35也可以不是如上述那样为ON/OFF阀，而是能够控制流量的比例阀。

蓄电装置8由例如沿着水套24串联地配置的多个电池单元(蓄电单元)30构成。这些电池单元30经由热传导片36在热结合状态下固定于水套24。各电池单元30由方形形状的锂离子二次电池构成。但是，各电池单元30也可以为其他电池或电容器。例如，也可以代替锂离子二次电池而使用镍氢电池或镍镉电池等。

另外，分别安装有计测在蓄电装置8中流动的电流的作为电流计测部的电流传感器31、计测各电池单元30的电压的作为电压计测部的电压传感器32、计测各电池单元30的上部温度的作为上部温度计测部的上部温度传感器33、以及计测各电池单元30的下部温度的作为下部温度计测部的下部温度传感器34。

从多个传感器得到的电压及温度由控制器11进行运算，根据各电池单元30的电压及温度的计测值来计算出蓄电装置8中的电压及温度的平均值、最大值及最小值。并且，控制器11基于由电流传感器31计测出的电流、由电压传感器32计测出的电压、由上部温度传感器33计测出的温度及由下部温度传感器34计测出的温度等来对蓄电装置8的蓄电量进行运算。控制器11基于运算出的蓄电量来管理蓄电装置8的蓄电量。另外，控制器11例如根据运算出的蓄电装置8的蓄电量来计算出充电率(SOC)。

此外，电压传感器32、上部温度传感器33及下部温度传感器34可以不如图5所示那样设置在所有电池单元30上，只要能够测定具有代表性的点处的电压及温度即可。为了测定电池单元30的下部的温度而具有下部温度传感器34，但根据设置上的制约也可以设置在电池单元30附近的水套24上。另外，下部温度传感器34如后述那样用于求出电池单元30的上下的温度差。因此，期望在设置了上部温度传感器33的电池单元30上设置下部温度传感器34。也存在将电池单元30的上下的温度差作为电池单元30内部的温度偏差来说明的情况。

在图5中，虽然将风扇27和风扇29作为不同部件进行了记载，但也可以为通过一个风扇来向蓄电池散热器26和发动机散热器28送风的结构。另外，风扇27、29通过发动机1而直接驱动。

水套24由薄板状的金属部件形成，具有使冷却介质和加热介质循环的流路。在水套24上，虽有没有图示，但具有：供冷却介质向内部流入的冷却介质入口；形成在内部且使从该冷却介质入口流入的冷却介质循环的槽；供在该槽中循环的冷却介质向外部流出的冷却介质出口；供加热介质向内部流入的加热介质入口；形成在内部且使从该加热介质入口流入的加热介质循环的槽；和供在该槽中循环的加热介质向外部流出的加热介质出口。在水套24的内部循环的冷却介质和加热介质经由热传导片36而与各电池单元30进行热授受。

另外，水套24如上述那样为金属部件，因此与相邻的各电池单元30之间存在电位差。因此，若使电池单元30与水套24直接接触，则会流动有较大的短路电流。夹设在电池单元30与水套24之间的热传导片36具有避免这样的短路电流的功能(绝缘功能)。即，热传导片36将电池单元30和水套24电绝缘，且在电池单元30与水套24之间高效地进行热交换。此外，热传导片36由弹性体构成。作为该弹性体而能够使用例如硅树脂片、填充了热传递优异的填料的塑料片或云母等。但是，只要具有与这些材料(部件)相同的功能，则也可以使用其他材料。

在上述中，作为加热介质而使用通过冷却发动机1而被加热的发动机冷却水。但是，只要能够得到相同的效果，则也可以使用其他加热介质。例如，也可以使用通过加热器、辅助发电马达2或逆变器装置9等车载设备而被加热的介质。

图2所示的控制器11具有作为对蓄电装置8进行冷却或预热来将其保持为恰当的温度范围的调温装置20的控制装置的功能。像这样本实施例的蓄电装置8的预热运转通过加热介质来进行。

接下来，参照图6、图7及图8来说明本实施例的调温装置20的运转动作。图6是说明本发明的一个实施例的调温装置的冷却运转的动作的流程图。图7是说明本发明的一个实施例的调温装置的预热运转的动作的流程图。图8是说明本发明的一个实施例的调温装置的预热运转的控制阀的ON/OFF控制的动作的流程图。

蓄电装置8的温度调整具有通过蓄电池散热器26对传递了蓄电装置8的热量的冷却介质进行冷却的情况(冷却运转)、以及通过被发动机排热加热了的加热介质来进行预热的情况(预热运转)。调温装置20的动作根据蓄电装置8的温度而发生变化。图6、图7及图8的动作按每个规定的时间来计测温度、电压及电流，并重复进行。

首先，使用图6所示的流程图来说明基于本实施例的控制器11控制的蓄电装置8的冷却运转的动作。冷却运转在由多个上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的最高温度比规定温度T1高的情况下进行。

在S201中，使控制阀35为OFF而使加热介质不向水套24循环。由此加热介质的热量不会传递到蓄电装置8。

接着在S202中，使泵23为ON来使冷却介质向水套24循环。此时，在蓄电装置8中产生的热量向在水套24内流通的冷却介质传递。在水套24内被加热了的冷却介质被向蓄电池散热器26供给而被冷却。此外，为了控制蓄电装置8的温度，只要调整从泵23排出的冷却介质的流量或由风扇27吹送的外部气体的风量即可。当然，也可以调整冷却介质的流量及吹送的外部气体的风量双方。

具体地说，在由上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的温度高的情况下，只要使从泵23排出的冷却介质的流量增加、或使由风扇27吹送的外部气体的风量增加即可。另一方面，在由上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的温度低的情况下，只要使从泵23排出的冷却介质的流量减少、或使由风扇27吹送的外部气体的风量减少即可。

接下来，使用图7所示的流程图来说明基于本实施方式的控制器11控制的蓄电装置8的预热运转的动作。预热运转在由多个上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的最低温度比规定温度T2低的情况下进行。

该温度T2为后述的预热目标温度。

在S301中，使泵23为OFF而使冷却介质不向水套24循环。由此，能够防止蓄电装置8的热量从水套24向冷却介质散放。接着在S302中，进行控制阀35的ON/OFF控制。此外，控制阀35的控制的详细情况将在后叙述。

如以上那样，使调温装置20运转，对蓄电装置8进行冷却或预热而将其保持为恰当的温度范围。但是，在上部温度传感器33的最低温度为T2以上、且最高温度为T1以下的情况下，既不进行冷却运转也不进行预热运转。在该情况下，使泵23为OFF，使控制阀35为OFF。

接下来，使用图8所示的流程图来说明S302所示的控制阀35的ON/OFF控制。该控制对是否使加热介质向水套24循环进行切换。

在S401中，判定下部温度传感器34的温度是否比预先设定的规定温度T3高。当在S401中判定成电池单元30的下部温度比T3高的情况下，在S404中使控制阀35为OFF，停止基于加热介质的预热运转。这是为了防止电池单元30的下部成为高温。当在S401中电池单元30的下部温度为规定温度T3以下的情况下，在S402中判定电池单元30的上部与下部的温度差即电池单元内温度差相对于预先设定的温度是高还是低。在控制阀35为ON且在S402中电池单元内温度差比第一判定温度T4低的情况下，转移到S403，控制阀35保持ON的状态。在控制阀35为ON且在S402中电池单元内温度差为第一判定温度T4以上的情况下，在S404中使控制阀35为OFF，停止基于加热介质的预热运转。

在控制阀35为OFF且在S402中电池单元内温度差比第二判定温度T5低的情况下，转移到S403，使控制阀35为ON。在控制阀35为OFF且在S402中电池单元内温度差为第二判定温度T5以上的情况下，在S404中保持控制阀35为OFF的状态。此外，将第一判定温度T4设定为比第二判定温度T5高的温度。

像这样根据电池单元内温度差来切换控制阀35的ON/OFF，是为了抑制电池单元30的内部的温度偏差。电池单元30内的温度偏差会使电池单元30产生内部电阻的偏差。电池单元30由于产生内部电阻的偏差而分成电流容易流动的部分和难以流动的部分，有可能会加快电池的劣化。

另外，用于S401的判定的电池单元30的下部温度可以使用设置了多个的下部温度传感器34中的最高温度。而且优选的是可以测定下部温度最高的水套24的加热介质入口附近的温度。用于S402的判定的电池单元内温度差可以使用所有的计测部位中的最大的单体内温度差。更优选的是可以测定电池单元内温度差最大的水套24的加热介质入口附近的电池单元内温度差。像这样，由于只要能够根据水套24的加热介质入口附近的电池单元30的上部温度和下部温度来计测电池单元内温度差即可，所以能够减少下部温度的计测点。

如以上那样，进行控制阀35的ON/OFF控制，防止电池单元30的下部成为高温，且抑制电池单元30内部的温度偏差。

在进行上述的预热运转的低温环境下，在刚起动了液压挖掘机后，蓄电装置8的最低温度与温度T2之差大。因此，需要尽早地对蓄电装置8进行预热。另一方面，不是在液压挖掘机刚起动之后的运转中，而是在蓄电装置8的最低温度一度达到了规定温度T2后蓄电装置8的温度再次降低了的情况下，蓄电装置8的最低温度与温度T2之差小。因此，在进行预热运转的情况下，能够比刚起动后较早地使蓄电装置8的温度上升至温度T2。因此，将液压挖掘机刚起动后的蓄电装置8的预热称为预热运转，将刚起动后以外的预热称为预热维持运转。

另外，通过基于加热介质的预热运转而容易在电池单元30内产生温度偏差是因为，如图5所示那样通过加热介质对低温的电池单元30的下部进行加热。虽然通过加热介质也对电池单元30的侧部和上部进行加热即可，但由于蓄电装置8的构造上的制约而难以实现。因此，电池单元30的下部的温度比上部的温度高。在本实施例中，当电池单元内温度差变大(第一判定温度T4以上)时使控制阀35为OFF。通过使控制阀35为OFF，加热介质的循环停止。在使控制阀35为OFF的期间，热量从电池单元30的下部向上部传递，电池单元30的上部的温度上升。因此，电池单元内温度差变小。而且，在电池单元30的上部的温度比规定温度T2低的情况下，再次使控制阀35为ON。像这样重复进行控制阀35的ON/OFF，电池单元30达到规定温度T2后结束预热。

如上述那样在蓄电装置8的预热结束后停止了液压挖掘机的情况下，电池单元30的温度再次降低，进行电池单元30的预热(预热维持运转)。在该情况下也重复进行控制阀35的ON/OFF。

控制阀35确定了动作保证次数，为了提高寿命，而需要尽可能地减少工作次数。在上述中作为控制阀35而使用了ON/OFF阀，但即使代替该ON/OFF阀而使用比例阀，也需要同样地进行流量调整。另外，即使在代替控制阀35而使其为电动泵的情况下，也要进行流量调整。也就是说，与控制阀35同样地，比例阀和泵等的进行加热介质的流量调整的设备需要尽可能地减少工作次数。

电磁阀35的ON/OFF如图8的S402所示那样根据电池单元30的上部与下部的温度差是否为预先设定的温度来进行切换。图9是与本发明的一个实施例相关且说明电池单元内温度差与控制阀的ON/OFF信号之间的关系的图。

在电池单元内温度差达到第一判定温度T4时将控制阀35从ON切换到OFF，在电池单元内温度差达到第二判定温度T5时将控制阀从OFF切换到ON。

在第一判定温度T4高的情况下电池单元内温度差变大，因此会对蓄电装置8的寿命造成影响。在第一判定温度T4与第二判定温度T5之差小的情况下，电磁阀35的ON/OFF次数变多，且控制阀的ON时间变长，因此会对电磁阀35的寿命造成影响。但是，在第一判定温度T4高、第一判定温度T4与第二判定温度T5之差小的情况下，如上述那样控制阀35的ON时间变长，因此从加热介质向蓄电装置8的传热量变多，而能够尽早地对蓄电装置8进行预热。

另一方面，在图10中示出第一判定温度T4低、第一判定温度T4与第二判定温度T5之差大的情况下的电池单元内温度差和控制阀35的ON/OFF信号。图10是与本发明的一个实施例相关且说明电池单元内温度差与控制阀的ON/OFF信号之间的其他关系的图。

与图9相比，关于图10可知控制阀35的工作次数减少，工作时间也减少。由此，能够减小电池单元内温度差，因此能够提高蓄电装置8的寿命。另外由于能够减少控制阀35的工作次数，因此能够谋求提高控制阀35的寿命。但是，由于控制阀35的ON时间变短，从加热介质向蓄电装置8的传热量减少，蓄电装置8的预热时间变长。因此，在本实施例中根据车身的状态来改变第一判定温度和第二判定温度。

另外，如图4所示蓄电装置8根据温度来确定允许输出。也就是说，无需将蓄电装置8加热到车身请求输出以上。因此，使要预热的蓄电装置8的目标温度成为与车身请求输出相应的温度。

如以上那样，在本实施例中，根据车身的状态，使要预热的目标温度成为与车身请求输出相应的温度。另外，根据车身的状态改变对控制阀35的ON/OFF进行切换的第一判定温度、第二判定温度。即，对尽早加热蓄电装置8的情况(预热优先)、和减少控制阀35的工作次数的情况(寿命优先)进行切换。即，在本实施例中，具有使预热优先的预热优先模式和除此以外的预热模式(通常预热模式)，作为通常预热模式而具有使控制阀35的寿命优先的寿命优先模式。

在图11中示出进行本发明的加热介质的流量调整的控制器11的框图。图11是与本发明的一个实施例相关且说明进行加热介质的流量调整的控制器的图。

控制器11针对由作为车身状态检测部的上部温度传感器33、下部温度传感器34、操作杆状态检测部19、输出设定检测部16A、工作油温检测部60、外部气体温度检测部61、发动机冷却水温检测部62、发动机转速传感器1a检测的、作为车身信息的预热/预热维持的状态、操作杆的状态、运转模式设定、工作油温、外部气体温度、发动机冷却水温、发动机转速的输入信息，来改变加热介质的流量调整方法(控制阀35的ON/OFF控制)。具体地说，根据这些车身信息来判定尽早加热蓄电装置8的情况(预热优先)、和减少控制阀35的工作次数的情况(寿命优先)，改变电池单元的预热目标温度(T2)及电池单元内温度差的判定温度(第一判定温度及第二判定温度)。进行加热介质的流量调整的控制阀35基于由控制器11设定的电池单元30的预热目标温度及电池单元内温度差的判定温度，如上述的图8所示的流程图那样根据电池单元温度及电池单元内温度差进行控制。

电池单元温度为由多个上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的最低温度。电池单元内温度差是从由下部温度传感器34计测出的电池单元的下部温度减去由上部温度传感器33计测出上部温度而得到的值。

在预热/预热维持的状态中，如上述那样具有车身刚起动后的预热运转的状态、或除其以外的预热运转(预热维持运转)的状态。预热/预热维持的状态基于由上部温度传感器33计测出的蓄电装置8的最低温度，通过控制器11的预热运转状态判定部(预热运转状态检测部)11A中的判定进行检测。

操作杆的状态通过由操作杆状态检测部19检测出的信号和由门锁杆状态检测部51检测出的信号进行检测。

运转模式设定是通过输出设定检测部16A检测到由发动机调整刻度盘16a和输出模式设定开关16b构成的输出设定部16的设定的信号。在本实施例中，输出设定部16构成设定发动机(原动机)的转速的发动机转速设定部，输出设定检测部16A构成检测发动机的设定转速的发动机设定转速检测部，其中发动机的设定转速是基于由发动机调整刻度盘16a及/或输出模式设定开关16b进行的设定而设定的。

工作油温为驱动液压执行机构72、74、76的工作油的温度，由工作油温检测部60进行检测。

外部气体温度由外部气体温度检测部61进行检测。外部气体温度检测部61为例如发动机的进气温度传感器或空调的温度传感器，但若能够检测外部气体温度，则也可以为其他设备。

发动机冷却水温度为被发动机1的排热加热后的加热介质的温度，由也作为加热介质温度检测部的发动机冷却水温度检测部62进行检测。

发动机转速是由作为上述的原动机转速检测部的转速传感器1a检测出的发动机1的实际转速。

接下来说明根据车身状态进行的尽早加热蓄电装置8的情况(预热优先)、和减少控制阀35的工作次数的情况(寿命优先)的切换判定。图12是与本发明的一个实施例相关且说明与车身状态相应地改变加热介质的流量调整方法的图。

首先，说明基于预热/预热维持的状态进行的判定。在预热运转的情况下，如上述那样为车身刚起动后的运转，蓄电装置8的温度与预热目标温度之差大，因此想要尽早加热蓄电装置8。因此，设为预热优先。另一方面，在预热维持运转的情况下，蓄电装置8的温度与预热目标温度之差小，因此设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。

接下来说明基于操作杆的状态进行的判定。在门锁杆为OFF、或具有由操作者对操作杆17的操作的情况下，由于想要尽早加热蓄电装置8，所以设为预热优先。另一方面，在门锁杆为ON、或操作者没有移动操作杆17而不进行前作业机70的预热运转的情况下，表示操作者可以不尽早对液压挖掘机进行操作。在该情况下，预热时间(预热所需的时间)也可以较长。因此，设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。

接下来说明基于运转模式设定的状态进行的判定。在输出模式设定为动力模式、或发动机转速设定大的情况下，操作者要求高输出。在该情况下，想要尽早加热蓄电装置8。因此，设为预热优先。另一方面，在输出模式设定为节能模式、或发动机转速设定小的情况下，表示操作者不要求高输出。在该情况下，预热时间也可以较长。因此，设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。此外，也可以根据来自车身的对蓄电装置8的请求输出来判定是预热优先和寿命优先的哪一方。

接下来说明基于工作油温进行的判定。在工作油温高的情况下，表示使前作业机70顺利地动作，对蓄电装置8具有高输出要求。因此，为了尽早加热蓄电装置8，而设为预热优先。另一方面，在工作油温低的情况下，无法使前作业机70顺利地动作，对蓄电装置8没有高输出要求。因此，设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。另外，也可以根据蓄电装置8的温度与工作油温之差来判定。即，在蓄电装置8的温度比工作油温低的情况下，为了尽早加热蓄电装置8，而设为预热优先。另一方面，在蓄电装置8的温度比工作油温高的情况下，使减少控制阀35的工作次数的寿命优先。

接下来说明基于外部气体温度进行的判定。在外部气体温度低的情况下，由于电池单元30的初始温度低且来自电池单元30和水套24等的散热量大，所以预热时间(预热所需的时间)变长。因此，为了尽早加热蓄电装置8，而设为预热优先。另一方面，在外部气体温度高的情况下，由于预热时间短，所以设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。如上述那样外部气体温度与延长或缩短预热时间的车身状态相关。因此，由进气温度传感器或空调的温度传感器构成的外部气体温度检测部61构成检测车身状态的车身状态检测部之一。

接下来说明基于发动机冷却水温度进行的判定。在发动机冷却水温度高的情况下，想要尽早加热蓄电装置8，因此设为预热优先。另一方面，在发动机冷却水温度低的情况下，预热时间也可以较长。因此，设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。

接下来说明基于发动机转速进行的判定。与上述的发动机转速设定不同，为实际发动机转速。由于具有根据发动机的预热等而成为与发动机转速设定不同的转速的情况，因此使其为输入信息之一。在发动机转速大的情况下，要求高输出，因此想要尽早加热蓄电装置8。因此，设为预热优先。另一方面，在发动机转速小的情况下，表示不要求高输出，因此预热时间也可以较长。因此，设为减少控制阀35的工作次数的寿命优先。

如以上那样，根据车身状态对尽早加热蓄电装置8的情况(预热优先)、和减少控制阀35的工作次数的情况(寿命优先)进行切换。此外，作为输入信息的车身信息也可以不使用图12所示的所有信息来进行判定，而使用至少一个来进行判定。另外，在基于多个车身状态中的一个车身状态的判定为预热优先的情况下，设为预热优先。这是因为即使在假设该判定有误的情况下，这一次的判定失误对设备的寿命造成的影响也很小。相反，在无视该基于一个车身状态做出的预热优先的判定而设为寿命优先的情况下，在假设该寿命优先的判定有误的情况下，预热运转花费时间而导致液压挖掘机的作业开始延迟。根据本实施例，能够防止因误判定导致的液压挖掘机的作业开始延迟。

如上述那样，在本实施例中，作为车身状态检测部(车身信息检测部)而具有：预热运转状态判定部11A，其基于由温度传感器(在本实施例中为上部温度传感器33)计测出的蓄电装置8的温度(在本实施例中为最低温度)来判定蓄电装置8的预热运转的状态；操作杆状态检测部19，其检测对混合动力式工程机械进行操作的操作杆17的状态；门锁杆状态检测部51，其检测对混合动力式工程机械可否动作进行切换的门锁杆的状态；输出设定检测部(发动机设定转速检测部)16A，其检测混合动力式工程机械的动作输出设定；工作油温检测部60，其检测对混合动力式工程机械的作业机进行驱动的工作油的温度；外部气体温度检测部61，其检测外部气体温度；加热介质温度检测部62，其检测加热介质的温度；和原动机转速检测部1a，其检测原动机的转速。

操作杆状态检测部19、门锁杆状态检测部51、输出设定检测部16A、工作油温检测部60及原动机转速检测部1a是检测与对蓄电装置8要求的输出的高低相关的车身状态(车身信息)的车身状态检测部(车身信息检测部)。另外预热运转状态判定部11A、外部气体温度检测部61及加热介质温度检测部62是检测与蓄电装置的预热所需的时间的长短相关的车身状态(车身信息)的车身状态检测部(车身信息检测部)。

在本实施例中，车身状态表示在本实施例中说明的搭载在混合动力式工程机械上的各种搭载设备的状态、动作或设定。在该情况下，搭载设备的状态包含放置了搭载设备的环境的状态、例如周围温度(外部气体温度)。在该意义下，上述的车身状态检测部也可以称为混合动力式工程机械的搭载设备状态检测部(搭载设备信息检测部)。

在本实施例中，基于上述的车身状态检测部检测的车身信息(搭载设备信息)，判定控制器11将预热模式设为预热优先模式、还是设为除其以外的预热模式。即，车身状态检测部检测的车身信息用于推定车身(搭载设备)对蓄电装置8的请求输出而判定预热模式。因此，控制器11构成推定车身的请求输出的车身请求输出推定部(搭载设备请求输出推定部)，并且构成判定预热模式的预热模式判定部。在本实施例中，通过具有车身请求输出推定部及预热模式判定部，而能够使要预热的蓄电装置8的目标温度成为与车身请求输出相应的温度，抑制将蓄电装置8加热到所需以上。此外，上述的车身的请求输出可以为具体的电力数值，也可以为例如有无需要预热优先模式的高输出的要求。有无高输出的要求通过上述的车身状态来进行判断。

作为用于供由控制器11构成的车身请求输出推定部及预热模式判定部进行推定及判定的车身信息，可以使用上述以外的车身信息(搭载设备信息)，也可以为了获取车身信息而具有上述的车身状态检测部以外的车身状态检测部(搭载设备状态检测部)。

接下来，说明预热优先和寿命优先的情况下的电池单元的预热目标温度(T2)及电池单元内温度差的判定温度(第一判定温度及第二判定温度)。图13是与本发明的一个实施例相关且说明预热优先及寿命优先的各情况与预热目标温度之间的关系的图。图14是与本实施的一个实施例相关且说明预热优先及寿命优先的各情况与电池单元内温度差的判定温度之间的关系的图。

如图13所示在预热优先的情况下，提高目标温度，使蓄电装置8能够发出高输出。另一方面，在寿命优先的情况下，降低目标温度，减少控制阀35的工作次数。图13中的线示出将控制阀35从ON切换到OFF的温度。此外，预热目标温度也可以不如图13所示那样呈直线状变化，只要能够得到同样的效果则也可以设定为曲线状或阶梯状。

另外，如图14所示在预热优先的情况下，提高电池单元内温度差的第一判定温度，减小第一判定温度与第二判定温度之差。由此，能够尽早对蓄电装置8进行预热，发出高输出。另一方面，在寿命优先的情况下降低电池单元内温度差的第一判定温度，增大第一判定温度与第二判定温度之差。由此，能够减小电池单元内温度差，能够减少控制阀35的工作次数。此外，电池单元内温度差的判定温度也可以不如图14所示那样呈直线状变化，只要能够得到同样的效果，则也可以设定为曲线状或阶梯状。

如上述那样，在判定成预热优先或寿命优先的情况下，可以不改变预热目标温度和电池单元内温度差的判定温度双方，可以改变其中某一方。

如以上那样，能够在本实施例中成为与车身请求输出相应的蓄电池温度。另外，能够抑制蓄电装置8的温度偏差。而且，能够尽可能地减少加热介质的流量调整次数，从而能够谋求提高蓄电装置8和控制阀等设备的寿命。

接下来使用图15来说明设置多个蓄电装置8的情况。图15是与本实施的一个实施例相关且说明设置多个蓄电装置的情况下的水套的冷却回路与预热回路的连接方法、和电池单元内温度差的计测方法的图。

如图15所示蓄电装置8的水套24并联地连接以避免各个冷却介质及加热介质的入口温度产生差异。控制阀35设置一个，如图8所示的流程图所示那样对控制阀35进行控制。即，从发动机侧朝向各水套24的配管分支，在该分支点的上游侧配置控制阀35。另外，从各水套24向发动机侧返回的配管以在各水套24的下游侧集合而返回到发动机侧的方式构成。在各蓄电装置8上没有设置控制阀35是为了不分别独立地进行预热/预热维持运转而抑制各蓄电装置8之间的温度差。另外，计测电池单元内温度差的电池单元30最好为水套24的最上游的电池单元。

关于电池单元内温度差，可以是能够在各蓄电装置8中进行计测，也可以是计测一个蓄电装置8的电池单元内温度差。当在各蓄电装置8中计测电池单元内温度差的情况下，根据电池单元内温度差的最大值来对控制阀35的ON/OFF进行控制。

在设置多个蓄电装置8的情况下，通过设为以上那样，而能够抑制蓄电装置8的温度偏差。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，包含各种变形例。例如，上述的实施方式为了易于理解地说明本发明而详细地进行了说明，并不限定于一定具有所说明的所有结构。另外，能够对实施方式的结构的一部分进行其他结构的追加/删除/置换。

另外，说明了本实施方式的混合动力式工程机械为由混合动力式液压挖掘机构成的情况，但并不限于该情况，也可以为混合动力式轮式装载机等工程机械。

附图标记说明

1…发动机(原动机)，2…辅助发电马达(电动机)，4…操作装置，8…蓄电装置，11…控制器，11A…预热运转状态判定部，16…输出设定部，16a…发动机转速调整刻度盘(输出设定部)，16b…输出模式设定开关，17…操作杆，19…操作杆状态检测部，20…调温装置，25…预热回路，30…电池单元，33…上部温度传感器，34…下部温度传感器，35…控制阀，50…门锁杆，51…门锁杆状态检测部，60…工作油温检测部，61…外部气体温度检测部，62…发动机冷却水温检测部。

Claims (3)

1.一种混合动力式工程机械，具有：原动机；进行所述原动机的动力辅助及发电的电动机；具有多个蓄电单元且在与所述电动机之间进行电力的授受的蓄电装置；使加热介质在所述蓄电装置附近循环的预热回路；和控制所述预热回路的加热介质的循环的控制装置，所述混合动力式工程机械的特征在于，

具有搭载设备状态检测部，其为了推定搭载设备对所述蓄电装置的请求输出而检测搭载设备的状态，

所述控制装置基于所述蓄电装置的温度和所述蓄电装置所具有的所述蓄电单元的内部的温度差来控制所述加热介质的循环，并且，作为与所述蓄电单元的内部的温度差进行比较而预先设定的判定值，使用第一判定温度和比所述第一判定温度低的第二判定温度，所述蓄电单元的内部的温度差是在同一时间点各蓄电池单元的上部与下部的温度差中的最大温度差，

所述控制装置以如下方式进行控制：在所述蓄电单元的内部的温度差达到了所述第一判定温度的情况下停止所述加热介质的循环，在所述蓄电单元的内部的温度差达到了所述第二判定温度的情况下使所述加热介质循环，

根据所述搭载设备状态检测部中的检测结果来改变所述判定温度。

2.如权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

所述搭载设备状态检测部包含检测对混合动力式工程机械进行操作的操作杆的状态的操作杆状态检测部、检测对混合动力式工程机械可否动作进行切换的门锁杆的状态的门锁杆状态检测部、检测所述原动机的设定转速的原动机设定转速检测部、检测对混合动力式工程机械搭载的作业机进行驱动的工作油的温度的工作油温检测部、检测所述原动机的转速的原动机转速检测部、判定所述蓄电装置的预热运转的状态的预热运转状态判定部、检测外部气体温度的外部气体温度检测部、和检测所述原动机的冷却水的温度的原动机冷却水温度检测部中的至少某一个。

3.如权利要求1所述的混合动力式工程机械，其特征在于，

检测所述蓄电单元的内部的温度差的温度计测部，计测相对于所述加热介质流动的方向而位于最上游侧的蓄电单元的内部的温度差。

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