本發(fā)明涉及混合動(dòng)力式工程機(jī)械,該混合動(dòng)力式工程機(jī)械具有對(duì)馬達(dá)以及逆變器等的電動(dòng)機(jī)供給電力的蓄電裝置。
背景技術(shù):
近年來,對(duì)于汽車,從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)混合動(dòng)力式和電動(dòng)式的汽車正在普及,對(duì)于工程機(jī)械,混合動(dòng)力化也正在發(fā)展。通常,由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)等工程機(jī)械具有:可進(jìn)行最大負(fù)荷作業(yè)從而能夠應(yīng)對(duì)從輕負(fù)荷作業(yè)至重負(fù)荷作業(yè)的全部作業(yè)的液壓泵;和驅(qū)動(dòng)該液壓泵的大型發(fā)動(dòng)機(jī)。
但是,工程機(jī)械中的頻繁進(jìn)行土砂的挖掘/裝載的重挖掘作業(yè)等的重負(fù)荷作業(yè)是作業(yè)整體的一部分,在用于平整地面的水平牽引等的輕負(fù)荷作業(yè)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的能力會(huì)閑置。該情況是難以改善液壓挖掘機(jī)的燃料消耗量(以下,簡(jiǎn)稱為油耗)的要因之一。鑒于這一點(diǎn),公知一種混合動(dòng)力式工程機(jī)械,其為了改善油耗而使發(fā)動(dòng)機(jī)小型化,并且通過蓄電裝置與電動(dòng)機(jī)的輸出來輔助(assist)伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化而產(chǎn)生的輸出不足。對(duì)于構(gòu)成該混合動(dòng)力式工程機(jī)械的蓄電裝置和電動(dòng)機(jī)等的電氣設(shè)備,為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)回路的熱學(xué)上的保護(hù)和高效率運(yùn)轉(zhuǎn)而需要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。
尤其,蓄電裝置具有能夠無電流限制地使用的上限溫度,另一方面在低溫時(shí)蓄電裝置的輸出會(huì)降低。為了不會(huì)導(dǎo)致這種蓄電裝置的輸出降低地使用蓄電裝置,而需要將蓄電裝置加熱至規(guī)定的溫度以上。例如,在日本特開2010-127271號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中,提出了一種混合動(dòng)力式工程機(jī)械的預(yù)熱方法,其在蓄電池(蓄電裝置)的溫度比預(yù)先設(shè)定的溫度低時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作來進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn),并且使輔助馬達(dá)(電動(dòng)發(fā)電機(jī))工作來使蓄電裝置充放電,由此利用蓄電裝置的內(nèi)部發(fā)熱來使蓄電裝置的溫度上升(參照說明書摘要)。另外,在日本特開2008-290636號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中,記載了一種混合動(dòng)力車,其具有:使車輛行駛的水冷發(fā)動(dòng)機(jī)以及馬達(dá);向該馬達(dá)供給電力的電池組(蓄電裝置);與水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水路連結(jié)而使制冷液在其與水冷發(fā)動(dòng)機(jī)之間循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器;和經(jīng)由旁通閥與水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水路連結(jié)且由在水冷發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)的制冷液來將蓄電裝置預(yù)熱的熱交換器,該混合動(dòng)力車?yán)冒l(fā)動(dòng)機(jī)的排熱來將蓄電裝置預(yù)熱(參照說明書摘要)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-127271號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-290636號(hào)公報(bào)
在專利文獻(xiàn)1的預(yù)熱方法中,利用基于蓄電裝置的充放電所產(chǎn)生的內(nèi)部發(fā)熱來加熱蓄電裝置,因此若在蓄電裝置內(nèi)流動(dòng)的電流小,則直到蓄電裝置到達(dá)至規(guī)定的溫度為止會(huì)花費(fèi)時(shí)間。由此,在此期間,有可能無法確保為了使工程機(jī)械動(dòng)作所必要的輸出,因此擔(dān)心無法立即開始基于工程機(jī)械進(jìn)行的作業(yè)。
另一方面,若在蓄電裝置內(nèi)流動(dòng)的電流大,則能夠縮短蓄電裝置的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間。但是,伴隨著在蓄電裝置內(nèi)流動(dòng)的電流的增加而會(huì)導(dǎo)致蓄電裝置的負(fù)荷增高,因此蓄電裝置易于劣化。由此,擔(dān)心會(huì)發(fā)生蓄電裝置的更換頻度增加等的不良情況。
另外,在專利文獻(xiàn)2的預(yù)熱方法中,雖然通過使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水在蓄電裝置內(nèi)循環(huán)而進(jìn)行預(yù)熱,但是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水通過防水片與蓄電裝置隔離地進(jìn)行熱交換。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水從構(gòu)造上僅能夠與蓄電裝置的一部分接觸的情況下,僅將蓄電裝置的一部分預(yù)熱。在這種情況下,在構(gòu)成蓄電裝置的多個(gè)單體電池的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生溫度不均。單體電池內(nèi)的溫度不均會(huì)導(dǎo)致在單體電池的內(nèi)部電阻中產(chǎn)生偏差,從而出現(xiàn)電流易于流動(dòng)的部分和難以流動(dòng)的部分,擔(dān)心會(huì)加速電池的劣化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于,提供一種混合動(dòng)力式工程機(jī)械,其能夠使蓄電裝置迅速地預(yù)熱并且提高蓄電裝置的壽命。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械具有:原動(dòng)機(jī);電動(dòng)機(jī),其進(jìn)行所述原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力的輔助以及發(fā)電;蓄電裝置,其在與所述電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行電力的交接;預(yù)熱回路,其使加熱介質(zhì)在所述蓄電裝置附近循環(huán),其中,該加熱介質(zhì)通過所述原動(dòng)機(jī)或者所述電動(dòng)機(jī)的排熱而被加熱或者通過加熱器而被加熱;控制裝置,其控制所述蓄電裝置的充放電、和所述預(yù)熱回路的加熱介質(zhì)的循環(huán);和外部氣體溫度計(jì)測(cè)裝置,其計(jì)測(cè)外部氣體溫度,所述控制裝置進(jìn)行基于所述加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn),并且根據(jù)由所述外部氣體溫度計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)的外部氣體溫度,來判定是否進(jìn)行用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的所述蓄電裝置的充放電,從而執(zhí)行將基于所述蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)并用的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械,能夠使蓄電裝置迅速地預(yù)熱,并且能夠提高蓄電裝置的壽命。上述以外的課題、構(gòu)成以及效果通過以下的實(shí)施方式的說明而明晰。
附圖說明
圖1是表示作為本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械的一個(gè)實(shí)施方式而舉出的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的構(gòu)成的圖。
圖2是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的主要部分的構(gòu)成的圖。
圖3是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的駕駛室內(nèi)的操作桿以及顯示裝置的構(gòu)成的圖。
圖4是針對(duì)蓄電裝置的每個(gè)溫度來表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的蓄電裝置的充電率(SOC)與允許輸出的關(guān)系的圖。
圖5是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的構(gòu)成的圖。
圖6是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作的流程圖。
圖7是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作的流程圖。
圖8是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的控制閥的開啟/關(guān)閉控制的動(dòng)作的流程圖。
圖9是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、基于外部氣體溫度得到的單體電池的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與外部氣體溫度對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
圖10是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
圖11是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、基于輸出模式設(shè)定得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與輸出模式設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
圖12是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、基于有無桿操作得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與有無桿操作對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
圖13是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、基于門鎖桿的位置得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與門鎖桿的位置對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
圖14是說明本實(shí)施方式的與外部氣體溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的圖。
圖15是說明本實(shí)施方式的與外部氣體溫度和輸出模式設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法、或者與外部氣體溫度和桿操作對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法、或者與外部氣體溫度和門鎖桿位置對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的圖。
圖16是針對(duì)基于外部氣體溫度來切換預(yù)熱方法的情況和基于電池溫度來切換預(yù)熱方法的情況而表示預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的圖。
具體實(shí)施方式
以下,基于附圖來說明用于實(shí)施本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械的方式。
圖1是表示作為本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械的一個(gè)實(shí)施方式而舉出的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的構(gòu)成的圖。圖2是說明本實(shí)施方式的混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)的主要部分的構(gòu)成的圖。
例如如圖1所示,本發(fā)明的混合動(dòng)力式工程機(jī)械的一個(gè)實(shí)施方式被適用于混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)(以下,簡(jiǎn)便地稱為液壓挖掘機(jī))。該液壓挖掘機(jī)具有:行駛體100;經(jīng)由旋轉(zhuǎn)架111能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)在該行駛體100上的旋轉(zhuǎn)體110;和安裝在該旋轉(zhuǎn)體110的前方且沿上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)來進(jìn)行挖掘等作業(yè)的前作業(yè)機(jī)70。
前作業(yè)機(jī)70具有:基端能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在旋轉(zhuǎn)架111上而沿上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂71;能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在該動(dòng)臂71的前端的斗桿73;和能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在該斗桿73的前端的鏟斗75。
另外,前作業(yè)機(jī)70具有:將旋轉(zhuǎn)體110與動(dòng)臂71連接且通過伸縮來使動(dòng)臂71轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂液壓缸72;將動(dòng)臂71與斗桿73連接且通過伸縮而使斗桿73轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿液壓缸74;和將斗桿73與鏟斗75連接且通過伸縮來使鏟斗75轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗液壓缸76。
如圖1以及圖2所示,旋轉(zhuǎn)體110具有:設(shè)在旋轉(zhuǎn)架111上的前部的駕駛室(操作室)3;設(shè)在旋轉(zhuǎn)架111上的后部的原動(dòng)機(jī)室112內(nèi)的作為原動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)1;調(diào)整該發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃料噴射量的調(diào)速器7;檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器1a;檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器1b;和進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力的輔助以及發(fā)電的作為電動(dòng)機(jī)的輔助發(fā)電馬達(dá)2。該輔助發(fā)電馬達(dá)2配置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)軸上,在發(fā)動(dòng)機(jī)1之間進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的傳遞。
另外,旋轉(zhuǎn)體110具有:控制輔助發(fā)電馬達(dá)2的轉(zhuǎn)速的逆變器裝置9;經(jīng)由該逆變器裝置9在輔助發(fā)電馬達(dá)2之間進(jìn)行電力的交接的蓄電裝置8;和對(duì)向上述的動(dòng)臂液壓缸72、斗桿液壓缸74以及鏟斗液壓缸76等液壓致動(dòng)裝置供給的液壓油的流量以及方向進(jìn)行控制的閥裝置12。
在旋轉(zhuǎn)體110的原動(dòng)機(jī)室112內(nèi),配置有用于驅(qū)動(dòng)液壓致動(dòng)裝置72、74、76的液壓系統(tǒng)90。該液壓系統(tǒng)90包括:產(chǎn)生液壓的成為液壓源的液壓泵5;產(chǎn)生先導(dǎo)液壓油的先導(dǎo)液壓泵6;和經(jīng)由先導(dǎo)管路P與閥裝置12的操作部連接且能夠使各液壓致動(dòng)裝置72、74、76進(jìn)行所希望的動(dòng)作的操作裝置4。該操作裝置4具有設(shè)在駕駛室3內(nèi)且供操作者握持來操作的操作桿17。
并且,旋轉(zhuǎn)體110具有:調(diào)整液壓泵5的容量的泵容量調(diào)節(jié)裝置10;和調(diào)整調(diào)速器7來控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速、并控制逆變器裝置9來控制輔助發(fā)電馬達(dá)2的轉(zhuǎn)矩的作為控制裝置的控制器11。此外,通過液壓泵5、液壓致動(dòng)裝置72、74、76、以及閥裝置12而構(gòu)成了液壓回路,由上述的轉(zhuǎn)速傳感器1a檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)際轉(zhuǎn)速、由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器1b檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩、以及操作桿17的操作量等被輸入至控制器11。
而且,液壓泵5經(jīng)由輔助發(fā)電馬達(dá)2與發(fā)動(dòng)機(jī)1連接,液壓泵5以及先導(dǎo)液壓泵6通過發(fā)動(dòng)機(jī)1以及輔助發(fā)電馬達(dá)2的驅(qū)動(dòng)力而動(dòng)作,由此從液壓泵5排出的液壓油被供給至閥裝置12,從先導(dǎo)液壓泵6排出的先導(dǎo)液壓油被供給至操作裝置4。
此時(shí),當(dāng)駕駛室3內(nèi)的操作者對(duì)操作桿17進(jìn)行操作時(shí),操作裝置4將與操作桿17的操作量對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)液壓油經(jīng)由先導(dǎo)管路P向閥裝置12的操作部供給,由此閥裝置12內(nèi)的滑閥的位置被先導(dǎo)液壓油切換,來自液壓泵5并從閥裝置12流過的液壓油向液壓致動(dòng)裝置72、74、76供給。由此,液壓致動(dòng)裝置72、74、76通過從液壓泵5經(jīng)由閥裝置12所供給的液壓油而被驅(qū)動(dòng)。
液壓泵5作為可變?nèi)萘繖C(jī)構(gòu)而例如具有斜盤(未圖示),通過調(diào)整該斜盤的傾斜角來控制液壓油的排出流量。以下,雖然將液壓泵5作為斜盤泵來說明,但只要具有控制液壓油的排出流量的功能,則液壓泵5也可以為斜軸泵等。此外,雖未圖示,但在液壓泵5上設(shè)有檢測(cè)液壓泵5的排出壓力的排出壓力傳感器、檢測(cè)液壓泵5的排出流量的排出流量傳感器、以及計(jì)測(cè)斜盤的傾斜角的傾斜角傳感器。控制器11輸入這些從各傳感器得到的液壓泵5的排出壓力、排出流量以及斜盤的傾斜角來運(yùn)算液壓泵5的負(fù)荷。
泵容量調(diào)節(jié)裝置10基于從控制器11輸出的操作信號(hào)來調(diào)節(jié)液壓泵5的容量(排油容積)。具體地,泵容量調(diào)節(jié)裝置10具有:能夠傾轉(zhuǎn)地支承斜盤的調(diào)節(jié)器13;和根據(jù)控制器11的指令值而對(duì)調(diào)節(jié)器13施加控制壓的電磁比例閥14。調(diào)節(jié)器13當(dāng)從電磁比例閥14接收到控制壓時(shí),由該控制壓來變更斜盤的傾斜角,由此能夠調(diào)節(jié)液壓泵5的容量(排油容積),并控制液壓泵5的吸收轉(zhuǎn)矩(輸入轉(zhuǎn)矩)。
另外,在發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣通路上,設(shè)有對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)1排出的廢氣進(jìn)行凈化的廢氣凈化系統(tǒng)。該廢氣凈化系統(tǒng)具有:促進(jìn)從作為還原劑的尿素生成的氨對(duì)廢氣中的氮氧化物的還原反應(yīng)的選擇性的接觸還原催化劑(SCR催化劑)80;向發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣通路內(nèi)添加尿素的還原劑添加裝置81;存儲(chǔ)向該還原劑添加裝置81供給的尿素的尿素箱82;和將發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣聲音消音的消聲器(消聲設(shè)備)83。因此,發(fā)動(dòng)機(jī)1的廢氣在通過選擇性的接觸還原催化劑80將廢氣中的氮氧化物凈化為無害的水和氮之后,經(jīng)由消聲器83向大氣排放。
上述的發(fā)動(dòng)機(jī)1、輔助發(fā)電馬達(dá)2、逆變器裝置9以及蓄電裝置8因持續(xù)使用而會(huì)發(fā)熱,因此為了抑制這些設(shè)備的溫度上升,在旋轉(zhuǎn)體110內(nèi)具有冷卻裝置。
圖3是具體表示駕駛室3內(nèi)的操作桿17a~17d以及顯示裝置15的構(gòu)成的圖。
如圖3所示,操作桿17a~17d例如是供落座于駕駛席18的操作者握持來手動(dòng)操作車身動(dòng)作的部件。這些各操作桿17a~17d的操作信號(hào)向控制器11發(fā)送。
操作桿17a配置在駕駛席18的前方左側(cè),通過向前方向(箭頭A方向)操作,而使行駛體100的左側(cè)的履帶100a向前方向行駛(左履帶前進(jìn))。操作桿17a通過向后方向(箭頭B方向)操作,而使行駛體100的左側(cè)的履帶100a向后方向行駛(左履帶后退)。
操作桿17b配置在駕駛席18的前方右側(cè),通過向前方向(箭頭C方向)操作,而使行駛體100的右側(cè)的履帶100a向前方向行駛(右履帶前進(jìn))。操作桿17b通過向后方向(箭頭D方向)操作,而使行駛體100的右側(cè)的履帶100a向后方向行駛(右履帶后退)。
操作桿17c配置在駕駛席18的左側(cè)方,通過向前方向(箭頭E方向)操作而使旋轉(zhuǎn)裝置110a向左旋轉(zhuǎn)(左轉(zhuǎn)),通過向后方向(箭頭F方向)操作而使旋轉(zhuǎn)裝置110a向右旋轉(zhuǎn)(右轉(zhuǎn))。另外,操作桿17c通過向左方向(箭頭G方向)操作而使斗桿73向上方向轉(zhuǎn)動(dòng)(斗桿伸出),通過向右方向(箭頭H方向)操作而使斗桿73向下方向轉(zhuǎn)動(dòng)(斗桿折回)。
操作桿17d配置在駕駛席18的右側(cè)方,通過向前方向(箭頭I方向)操作而使動(dòng)臂71向下方向轉(zhuǎn)動(dòng)(動(dòng)臂下降),通過向后方向(箭頭J方向)操作而使動(dòng)臂71向上方向轉(zhuǎn)動(dòng)(動(dòng)臂上舉)。另外,操作桿17d通過向左方向(箭頭K方向)操作而使鏟斗75向下方向轉(zhuǎn)動(dòng)(鏟斗挖掘),通過向右方向(箭頭L方向)操作而使鏟斗75向上方向轉(zhuǎn)動(dòng)(鏟斗放開)。
此外,在駕駛室3內(nèi),設(shè)有檢測(cè)操作桿17a~17d的操作狀態(tài)、即檢測(cè)操作桿17a~17d的位置的操作桿狀態(tài)檢測(cè)部19(參照?qǐng)D2)。
顯示裝置15由顯示從控制器11接收到的信息的監(jiān)視器15a、將該監(jiān)視器15a的電源切換為接通狀態(tài)或者斷開狀態(tài)的電源開關(guān)、以及對(duì)當(dāng)該電源開關(guān)為接通狀態(tài)時(shí)顯示在監(jiān)視器15a上的映像進(jìn)行切換的切換開關(guān)等的操作開關(guān)15b而構(gòu)成。
配置在駕駛席18的左側(cè)的門鎖桿50為切換液壓挖掘機(jī)能否動(dòng)作的桿。通過將門鎖桿50向前方傾倒而成為開啟,而成為即使操作了操作桿17,履帶100a、旋轉(zhuǎn)裝置110a、動(dòng)臂71、斗桿73以及鏟斗75也不會(huì)動(dòng)作的狀態(tài)。該門鎖桿50為液壓挖掘機(jī)的安全裝置。為了使液壓挖掘機(jī)動(dòng)作,將門鎖桿50向后方傾倒而成為關(guān)閉,從而可對(duì)操作桿17進(jìn)行操作。此外,在駕駛室3內(nèi),設(shè)有檢測(cè)門鎖桿50的操作狀態(tài)、即檢測(cè)門鎖桿50位置的門鎖桿狀態(tài)檢測(cè)部51(參照?qǐng)D2)。
另外,在駕駛室3內(nèi)設(shè)有對(duì)液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作輸出進(jìn)行設(shè)定的輸出設(shè)定部16。該輸出設(shè)定部16例如由調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來設(shè)定液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整度盤16a、和設(shè)定節(jié)能模式和動(dòng)力模式的輸出模式設(shè)定開關(guān)16b而構(gòu)成。駕駛室3內(nèi)的操作者與作業(yè)內(nèi)容對(duì)應(yīng)地,通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整度盤16a和輸出模式設(shè)定開關(guān)16b而將車身的動(dòng)作輸出的設(shè)定選擇為“小輸出”(適于進(jìn)行輕負(fù)荷作業(yè)的設(shè)定)或者“大輸出”(適于進(jìn)行高負(fù)荷作業(yè)的設(shè)定)。該輸出設(shè)定部16的狀態(tài)由輸出設(shè)定檢測(cè)部16A(參照?qǐng)D2)檢測(cè)并被輸入至控制器11。
在此,對(duì)于蓄電裝置8具有能夠無電流限制地使用的上限溫度,因此需要進(jìn)行冷卻以使得蓄電裝置8的溫度不會(huì)變得過高。另外,蓄電裝置8在低溫時(shí)允許輸出會(huì)降低。圖4是針對(duì)蓄電裝置8的每個(gè)溫度(低溫度、中溫度、高溫度)來表示蓄電裝置8的充電率(SOC)與允許輸出之間的關(guān)系的圖。如圖4所示,蓄電裝置8在低溫時(shí)允許輸出降低。因此,為了不使允許輸出降低地來使用蓄電裝置8,需要將蓄電裝置8加熱至規(guī)定的溫度以上。即,需要通過將蓄電裝置8預(yù)熱,而將蓄電裝置8保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。尤其,在外部氣體溫度低的冬季中的液壓挖掘機(jī)的起動(dòng)時(shí)等,具有為了提高蓄電裝置8的允許輸出而只要在作業(yè)開始之前將蓄電裝置8預(yù)熱即可的情況。
圖5是表示將蓄電裝置8冷卻或者預(yù)熱而保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)的調(diào)溫裝置20的構(gòu)成的圖。
如圖5所示,調(diào)溫裝置20包括:使冷卻水等的冷卻介質(zhì)在蓄電裝置8的附近(能夠?qū)崿F(xiàn)熱量交接的位置)循環(huán)來冷卻蓄電裝置8的冷卻回路21;和使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水等的加熱介質(zhì)在蓄電裝置8的附近(能夠?qū)崿F(xiàn)熱量交接的位置)循環(huán)來預(yù)熱蓄電裝置8的預(yù)熱回路25。
冷卻回路21由供冷卻介質(zhì)在內(nèi)部流通的液配管22、在該液配管22內(nèi)使冷卻介質(zhì)循環(huán)的泵23、在蓄電裝置8與冷卻介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換的作為熱交換部件的水套24、和在冷卻介質(zhì)與外部氣體之間進(jìn)行熱交換的蓄電池散熱器26而構(gòu)成,這些各設(shè)備通過液配管22而依次連接為環(huán)狀。此外,在蓄電池散熱器26上,安裝有將外部氣體向旋轉(zhuǎn)體110內(nèi)取入而對(duì)冷卻介質(zhì)等進(jìn)行冷卻的送風(fēng)用風(fēng)扇27。
預(yù)熱回路25由供因冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)1而被加熱的加熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)在內(nèi)部流通的液配管37、在該液配管37內(nèi)使加熱介質(zhì)循環(huán)的泵38、在蓄電裝置8與加熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換的作為熱交換部件的水套24、和切換是否向水套24流通加熱介質(zhì)的控制閥35而構(gòu)成,這些各設(shè)備通過液配管37而依次連接為環(huán)狀。
與預(yù)熱回路25并列地具有制熱回路41和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路42,使加熱介質(zhì)在處于制熱回路41內(nèi)的加熱器芯部40循環(huán),由此能夠?qū)Ⅰ{駛室3內(nèi)加熱。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路42上設(shè)有:在加熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)與外部氣體之間進(jìn)行熱交換的發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器28;和在加熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)成為規(guī)定溫度以上的情況下使加熱介質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路42內(nèi)循環(huán)的恒溫器39。
此外,在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器28上,安裝有將外部氣體向旋轉(zhuǎn)體110內(nèi)取入來對(duì)加熱介質(zhì)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水)進(jìn)行冷卻的送風(fēng)用風(fēng)扇29。
蓄電裝置8為了防止灰塵或水等異物混入而導(dǎo)致破損,而優(yōu)選為由保護(hù)罩等覆蓋。
處于冷卻回路21內(nèi)的泵23為電動(dòng)泵,由控制器11來進(jìn)行開啟/關(guān)閉控制。另一方面,處于預(yù)熱回路25內(nèi)的泵38為與發(fā)動(dòng)機(jī)1直接連結(jié)的泵,始終與發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)一同動(dòng)作。
控制閥35作為在開啟時(shí)為開的常閉閥,由控制器11來進(jìn)行開啟/關(guān)閉控制??刂崎y35在關(guān)閉時(shí)成為閉,不使加熱介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán),不進(jìn)行蓄電裝置8的預(yù)熱??刂崎y35在開啟時(shí)成為開,使加熱介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán),將蓄電裝置8預(yù)熱。
蓄電裝置8例如由沿著水套24串聯(lián)配置的多個(gè)單體電池30構(gòu)成。這些單體電池30經(jīng)由熱傳導(dǎo)片36而與水套24以熱耦合狀態(tài)固定。各單體電池30由方形形狀的鋰離子二次電池構(gòu)成。但是,各單體電池30也可以取代鋰離子二次電池,而為鎳氫電池或鎳鎘電池等的其他電池、或電容器。
另外,分別安裝有:計(jì)測(cè)在蓄電裝置8內(nèi)流動(dòng)的電流的作為電流計(jì)測(cè)部的電流傳感器31;計(jì)測(cè)各單體電池30的電壓的作為電壓計(jì)測(cè)部的電壓傳感器32;計(jì)測(cè)各單體電池30的上部溫度的作為上部溫度計(jì)測(cè)部的上部溫度傳感器33;以及計(jì)測(cè)各單體電池30的下部溫度的作為下部溫度計(jì)測(cè)部的下部溫度傳感器34。
從多個(gè)傳感器得到的電壓以及溫度由控制器11來運(yùn)算,從各單體電池30的電壓以及溫度的計(jì)測(cè)值計(jì)算出蓄電裝置8中的電壓以及溫度的平均值、最大值以及最小值。而且,控制器11基于由電流傳感器31計(jì)測(cè)所得的電流、由電壓傳感器32計(jì)測(cè)所得的電壓、由上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的溫度、以及由下部溫度傳感器34計(jì)測(cè)所得的溫度等,來運(yùn)算蓄電裝置8的蓄電量,由此管理蓄電裝置8的蓄電量。另外,控制器11例如從運(yùn)算得到的蓄電裝置8的蓄電量計(jì)算出充電率(SOC)。
此外,如圖5所示,電壓傳感器32、上部溫度傳感器33以及下部溫度傳感器34可以不設(shè)置在全部的單體電池30上,只要能夠測(cè)定代表點(diǎn)即可。另外,下部溫度傳感器34是為了測(cè)定單體電池30的下部的溫度所設(shè)置的,但是也可以從設(shè)置上的限制考慮而設(shè)置在單體電池30附近的水套24上。并且,下部溫度傳感器34如后述那樣地使用于求出單體電池30的上下的溫度差,由此希望將下部溫度傳感器34設(shè)置在設(shè)置有上部溫度傳感器33的單體電池30上。
在圖5中記載了風(fēng)扇27以及風(fēng)扇29為獨(dú)立結(jié)構(gòu),但是也可以由1個(gè)風(fēng)扇向蓄電池散熱器26以及發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器28送風(fēng)。另外,風(fēng)扇27、29由發(fā)動(dòng)機(jī)1直接驅(qū)動(dòng)。
水套24由薄板狀的金屬部件形成,具有使冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)循環(huán)的流路。雖未圖示,但是在水套24上設(shè)有:供冷卻介質(zhì)向內(nèi)部流入的冷卻介質(zhì)入口;形成在內(nèi)部且使從該冷卻介質(zhì)入口流入的冷卻介質(zhì)循環(huán)的槽;供在該槽內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)向外部流出的冷卻介質(zhì)出口;供加熱介質(zhì)向內(nèi)部流入的加熱介質(zhì)入口;形成在內(nèi)部且使從該加熱介質(zhì)入口流入的加熱介質(zhì)循環(huán)的槽;和供在該槽內(nèi)循環(huán)的加熱介質(zhì)向外部流出的加熱介質(zhì)出口。在水套24的內(nèi)部循環(huán)的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)經(jīng)由熱傳導(dǎo)片36與各單體電池30進(jìn)行熱量的交接。
另外,水套24如上述那樣地為金屬部件,因此在相鄰的各單體電池30之間存在電位差。由此,若使單體電池30與水套24直接接觸,則流動(dòng)有大的短路電流。夾在單體電池30與水套24之間的熱傳導(dǎo)片36具有避免這種短路電流的功能。即,熱傳導(dǎo)片36使單體電池30與水套24絕緣,且能夠在單體電池30與水套24之間高效地進(jìn)行熱交換。此外,熱傳導(dǎo)片36由彈性體構(gòu)成,作為該彈性體,例如使用硅樹脂片、填充有熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的填充物的塑料片或者云母(mica)等,但只要具有同樣的功能,也可以使用其他材料。
在上述中,作為加熱介質(zhì)而使用了因冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)1而被加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水,但是只要能夠得到同樣的效果,也可以使用其他介質(zhì),只要是由加熱器和輔助發(fā)電馬達(dá)2或逆變器裝置9等的車載設(shè)備來加熱的介質(zhì)即可。
圖2所示的控制器11具有將蓄電裝置8冷卻或者預(yù)熱而保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)的作為調(diào)溫裝置20的控制裝置的功能。另外,控制器11還具有為了預(yù)熱而將蓄電裝置8強(qiáng)制充放電而通過蓄電裝置8的內(nèi)部電阻(DCR)發(fā)熱的功能。這樣,本實(shí)施方式的蓄電裝置8的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)由加熱介質(zhì)和蓄電裝置8的充放電的多種方法來進(jìn)行。
接著,參照?qǐng)D6、圖7以及圖8來說明本實(shí)施方式的調(diào)溫裝置20的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作。圖6是說明本實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作的流程圖。圖7是說明本實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作的流程圖。圖8是說明本實(shí)施方式的調(diào)溫裝置的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的控制閥的開啟/關(guān)閉控制的動(dòng)作的流程圖。
蓄電裝置8的溫度調(diào)整具有將傳遞蓄電裝置8熱量的冷卻介質(zhì)由蓄電池散熱器26冷卻的情況(冷卻運(yùn)轉(zhuǎn))、以及由被發(fā)動(dòng)機(jī)排熱加熱的加熱介質(zhì)和蓄電裝置8的充放電來預(yù)熱的情況(預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn))。調(diào)溫裝置20的動(dòng)作與蓄電裝置8的溫度對(duì)應(yīng)地變化。圖6、圖7以及圖8的動(dòng)作是在每個(gè)規(guī)定的時(shí)間計(jì)測(cè)溫度、電壓以及電流而反復(fù)進(jìn)行的。
首先,使用圖6所示的流程圖來說明本實(shí)施方式的基于控制器11進(jìn)行的蓄電裝置8的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作。冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)是在由多個(gè)上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的蓄電裝置8的最高溫度比規(guī)定的溫度T1高的情況下進(jìn)行的。
在S201中,將控制閥35設(shè)為關(guān)閉,不使加熱介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán)。由此,加熱介質(zhì)的熱量不向蓄電裝置8傳遞。
接著在S202中,將泵23設(shè)為開啟,使冷卻介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán)。此時(shí),由蓄電裝置8產(chǎn)生的熱量向在水套24內(nèi)流通的冷卻介質(zhì)傳遞。在水套24內(nèi)被加熱的冷卻介質(zhì)向蓄電池散熱器26供給而冷卻。此外,為了控制蓄電裝置8的溫度,只要調(diào)整從泵23排出的冷卻介質(zhì)的流量或者由風(fēng)扇27送風(fēng)的外部氣體的風(fēng)量即可。
具體地,在由上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的蓄電裝置8的溫度高的情況下,只要使從泵23排出的冷卻介質(zhì)的流量增加、或使由風(fēng)扇27送風(fēng)的外部氣體的風(fēng)量增加即可。另一方面,在由上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的蓄電裝置8的溫度低的情況下,只要使從泵23排出的冷卻介質(zhì)的流量減少、或使由風(fēng)扇27送風(fēng)的外部氣體的風(fēng)量減少即可。
接著,使用圖7所示的流程圖來說明本實(shí)施方式的基于控制器11進(jìn)行的蓄電裝置8的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作。預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是在由多個(gè)上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的蓄電裝置8的最低溫度比規(guī)定的溫度T2低的情況下進(jìn)行的。
在S301中,將泵23設(shè)為關(guān)閉,不使冷卻介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán)。由此,能夠防止蓄電裝置8的熱量從水套24向冷卻介質(zhì)釋放。接著在S302中,進(jìn)行控制閥35的開啟/關(guān)閉控制。此外,在后具體說明控制閥35的控制。
而且,在S303中,判定是否為液壓挖掘機(jī)起動(dòng)緊后的運(yùn)轉(zhuǎn)。在為起動(dòng)緊后的情況下,在S304中進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)用的蓄電裝置8的充放電。這是由于在起動(dòng)緊后,蓄電裝置8的最低溫度與溫度T2之間的溫度差大,并用基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)和基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)來迅速地將蓄電裝置8預(yù)熱。在該情況下,可以為,在基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中,根據(jù)需要,驅(qū)動(dòng)輔助發(fā)電馬達(dá)2以及液壓泵5等的設(shè)備,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)1的負(fù)荷的方式控制,從而提高加熱介質(zhì)的溫度來提高預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。在S303中,在并非液壓挖掘機(jī)起動(dòng)緊后的運(yùn)轉(zhuǎn)、且由上部溫度傳感器33計(jì)測(cè)所得的蓄電裝置8的最低溫度曾經(jīng)到達(dá)至規(guī)定溫度T2以上之后降低了的情況下,不進(jìn)行用于預(yù)熱的蓄電裝置8的充放電。不進(jìn)行蓄電裝置8的充放電是因?yàn)樾铍娧b置8的最低溫度與溫度T2之差小,能夠通過基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱迅速地使蓄電裝置8溫度上升。另外,這是因?yàn)橥ㄟ^減少蓄電裝置8的充放電次數(shù),能夠抑制蓄電裝置8的劣化,且能夠降低液壓挖掘機(jī)的耗能。此外,進(jìn)行對(duì)液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作所需要的蓄電裝置8的充放電。
如以上那樣地,運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)溫裝置20,將蓄電裝置8冷卻或者預(yù)熱而保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi),但在上部溫度傳感器33的最低溫度為T2以上、且最高溫度為T1以下的情況下,既不進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)也不進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
接著,使用圖8所示的流程圖來說明S302所示的控制閥35的開啟/關(guān)閉控制。該控制用于切換是否使加熱介質(zhì)在水套24內(nèi)循環(huán)。
在S401中,判定下部溫度傳感器34的溫度是否比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度T3高。在S401中判定為單體電池30的下部溫度比T3高的情況下,在S403中將控制閥35設(shè)為關(guān)閉,停止基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。這是為了防止單體電池30的下部成為高溫。在S401中單體電池30的下部溫度為規(guī)定溫度T3以下的情況下,在S402中判定單體電池30的上部與下部的溫度差是否為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度T4以上。在S402中單體電池30的上部與下部的溫度差為規(guī)定溫度T4以上的情況下,在S404中將控制閥設(shè)為關(guān)閉,停止基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。這是為了抑制單體電池30的內(nèi)部的溫度不均。這是因?yàn)閱误w電池30內(nèi)的溫度不均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生單體電池30的內(nèi)部電阻的偏差,而會(huì)劃分為電流易于流動(dòng)的部分和難以流動(dòng)的部分,擔(dān)心加快電池的劣化。在S402中單體電池30的上部與下部的溫度差比規(guī)定溫度T4小的情況下,在S405中將控制閥35設(shè)為開啟,進(jìn)行基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外,用于S401的判定的單體電池30的下部溫度也可以為全部的下部溫度傳感器34之中的最高溫度,只要預(yù)先掌握下部溫度最高的點(diǎn)即可。另外,用于S402的判定的單體電池30的上部與下部的溫度差也可以為全部的計(jì)測(cè)部位之中的最大溫度差,只要預(yù)先掌握溫度差最大的部位即可。
如以上那樣,進(jìn)行控制閥35的開啟/關(guān)閉控制,防止單體電池30的下部成為高溫,且抑制單體電池30內(nèi)部的溫度不均。
在此,由于基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致在單體電池30內(nèi)易于產(chǎn)生溫度不均,這是因?yàn)槿鐖D5所示那樣低溫的單體電池30的下表面會(huì)由加熱介質(zhì)加熱。雖然只要能夠使單體電池30的側(cè)面和上表面也由加熱介質(zhì)加熱即可,但由于蓄電裝置8的構(gòu)造上的限制而是困難的。由此,單體電池30的下部的溫度會(huì)比上部的溫度高。
接著,說明S304所示的用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電電流的計(jì)算。
用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的充放電電流例如是基于由電壓傳感器32計(jì)測(cè)所得的電壓、蓄電裝置8的充放電的狀態(tài)以及蓄電裝置8的電壓的規(guī)定的上下限值Vmax、Vmin而運(yùn)算的。在此,當(dāng)將在蓄電裝置8上連接有負(fù)載的狀態(tài)下的1個(gè)單體電池30的端子間電壓即閉路電壓(CCV)設(shè)為V1,將沒有在蓄電裝置8上連接負(fù)載的狀態(tài)下的1個(gè)單體電池30的端子間電壓即開路電壓(OCV)設(shè)為V2,將蓄電裝置8的內(nèi)部電阻(DCR)設(shè)為r,將在蓄電裝置8內(nèi)流動(dòng)的電流設(shè)為I時(shí),成立如下的數(shù)式(數(shù)式1)。
V1=V2+r×I (數(shù)式1)
此外,蓄電裝置8的電壓的規(guī)定的上下限值作為單體電池30的電壓上限值Vmax以及電壓下限值Vmin,而根據(jù)單體電池規(guī)格或者液壓挖掘機(jī)的系統(tǒng)規(guī)格而預(yù)先決定。
蓄電裝置8的各單體電池30的電壓需要設(shè)定在電壓上限值Vmax與電壓下限值Vmin的范圍內(nèi),因此當(dāng)充電時(shí)的電流I為正值時(shí),需要設(shè)定為閉路電壓(CCV)V1比電壓上限值Vmax小的電流I。另一方面,當(dāng)放電時(shí)的電流I為負(fù)值時(shí),需要設(shè)定為閉路電壓(CCV)V1比電壓下限值Vmin大的電流I。
上述的數(shù)式1所示的開路電壓(OCV)V2因單體電池30的溫度和充電率(SOC)而變化,內(nèi)部電阻(DCR)r也因單體電池30的溫度和充電率(SOC)而變化。尤其,內(nèi)部電阻(DCR)r在低溫時(shí)變大,因此使閉路電壓(CCV)V1比電壓上限值Vmax小且比電壓下限值Vmin大的電流I變小。即,電流I越是在低溫時(shí)變得越小,越是在高溫時(shí)變得越大。此外,根據(jù)蓄電裝置8的充放電的狀態(tài)(充電或者放電)而在蓄電裝置8內(nèi)流動(dòng)的電流是不同的,充放電的狀態(tài)根據(jù)蓄電裝置8的充電率(SOC)而由控制器11判定。
預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中的蓄電裝置8的放電使構(gòu)成液壓回路的液壓泵5、液壓致動(dòng)裝置72、74、76以及閥裝置12中的至少一個(gè)動(dòng)作。
發(fā)動(dòng)機(jī)1以及液壓泵5與輔助發(fā)電馬達(dá)2機(jī)械性地連接,因此這些發(fā)動(dòng)機(jī)1以及液壓泵5成為輔助發(fā)電馬達(dá)2的電氣負(fù)載。另外,使輔助發(fā)電馬達(dá)2發(fā)電來進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中的蓄電裝置8的充電。
此外,上述計(jì)算出的電流的絕對(duì)值也可以比液壓挖掘機(jī)中的限制小。另外,在本實(shí)施方式中,優(yōu)先液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作地進(jìn)行蓄電裝置8的充放電。
如以上那樣地,液壓挖掘機(jī)在起動(dòng)緊后的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中,并用加熱介質(zhì)和蓄電裝置8的充放電。不僅利用加熱介質(zhì),而且進(jìn)行蓄電裝置8的充放電是為了不僅能夠縮短預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間),而且從內(nèi)部加熱蓄電裝置8,能夠抑制蓄電裝置8內(nèi)的溫度不均。即,并用基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)和基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn),由此能夠通過基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)而從外部加熱蓄電裝置8,并通過蓄電裝置8的充放電而從內(nèi)部加熱蓄電裝置8。由此,能夠?qū)⑿铍娧b置8高效率且均勻地加熱。但是,當(dāng)考慮蓄電裝置8的劣化、和液壓挖掘機(jī)的耗能降低時(shí),希望盡可能地不進(jìn)行蓄電裝置8的充放電。
因此,根據(jù)外部氣體溫度和液壓挖掘機(jī)的狀態(tài),而不進(jìn)行用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電。液壓挖掘機(jī)的狀態(tài)由車身狀態(tài)檢測(cè)部(車身狀態(tài)檢測(cè)機(jī)構(gòu))來檢測(cè)。在本實(shí)施例中,車身狀態(tài)檢測(cè)部以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定、輸出模式設(shè)定、操作桿狀態(tài)、門鎖桿狀態(tài)的方式構(gòu)成。關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定和輸出模式設(shè)定,通過輸出設(shè)定檢測(cè)部16A來檢測(cè)由發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整度盤16a和輸出模式設(shè)定開關(guān)16b構(gòu)成的輸出設(shè)定部16的設(shè)定。操作桿狀態(tài)和門鎖桿狀態(tài)分別由操作桿狀態(tài)檢測(cè)部19和門鎖桿狀態(tài)檢測(cè)部51來檢測(cè)。即,在本實(shí)施例中,車身狀態(tài)檢測(cè)部由輸出設(shè)定檢測(cè)部16A、操作桿狀態(tài)檢測(cè)部19以及門鎖桿狀態(tài)檢測(cè)部51構(gòu)成。此外,雖然外部氣體溫度由外部氣體溫度計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)(外部氣體溫度計(jì)測(cè)裝置)來檢測(cè),但例如上部溫度傳感器33的初期溫度與外部氣體溫度相等,因此能夠?qū)⒃摮跗跍囟扔米魍獠繗怏w溫度。只要能夠檢測(cè)外部氣體溫度,也能夠?yàn)槠渌麢C(jī)構(gòu)。例如,作為外部氣體溫度計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu),也可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入空氣溫度傳感器或空調(diào)的溫度傳感器。
接著,說明外部氣體溫度、液壓挖掘機(jī)的狀態(tài)與單體電池30的內(nèi)部溫度不均以及預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和預(yù)熱方法的切換。
圖9是說明基于外部氣體溫度導(dǎo)致的單體電池的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與外部氣體溫度對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
如圖9所示,在外部氣體溫度低的情況下,單體電池30的初期溫度低,由此當(dāng)由加熱介質(zhì)來預(yù)熱時(shí),單體電池30的內(nèi)部溫度不均容易變大。另外,單體電池30的初期溫度低,且來自單體電池30和水套24等的散熱量大,由此預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱所需要的時(shí)間)長(zhǎng)。因此,在外部氣體溫度低的情況下,需要基于加熱介質(zhì)和蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。另外,在外部氣體溫度高的情況下,單體電池30的內(nèi)部溫度不均小,預(yù)熱時(shí)間短,由此僅通過加熱介質(zhì)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是足夠的。
圖10是說明基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定導(dǎo)致的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
如圖10所示,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定小的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出小且發(fā)動(dòng)機(jī)1的排熱小,由此加熱介質(zhì)的溫度低,因此單體電池30的內(nèi)部溫度不均小。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定小這一情況意味著操作者沒有對(duì)液壓挖掘機(jī)要求大輸出,由此即便預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱所需要的時(shí)間)長(zhǎng)也行。這是因?yàn)槿鐝膱D4所了解地那樣,在即使減少輸出也行的情況下,即便降低蓄電裝置8的溫度也可以。因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定小的情況下,僅通過加熱介質(zhì)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是足夠的。另外,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定大的情況下,單體電池30的內(nèi)部溫度不均變大,操作者希望縮短預(yù)熱時(shí)間,由此需要基于加熱介質(zhì)和蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖11是說明基于輸出模式設(shè)定得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與輸出模式設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
如圖11所示,在輸出模式設(shè)定為節(jié)能模式的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出小且發(fā)動(dòng)機(jī)1的排熱小,由此加熱介質(zhì)的溫度低,因此單體電池30的內(nèi)部溫度不均小。另外,由于意味著操作者沒有對(duì)液壓挖掘機(jī)要求大輸出,所以如上述那樣地即便預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱所需要的時(shí)間)長(zhǎng)也可以。因此,在輸出模式設(shè)定為節(jié)能模式的情況下,僅通過加熱介質(zhì)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是足夠的。另外,在輸出模式設(shè)定為動(dòng)力模式的情況下,單體電池30的內(nèi)部溫度不均變大,操作者希望縮短預(yù)熱時(shí)間,由此需要基于加熱介質(zhì)和蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖12是說明基于有無桿操作得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與有無桿操作對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
如圖12所示,在操作者沒有移動(dòng)操作桿17,沒有進(jìn)行前作業(yè)機(jī)70的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出小且發(fā)動(dòng)機(jī)1的排熱小,由此加熱介質(zhì)的溫度低,因此單體電池30的內(nèi)部溫度不均小。另外,由于意味著即便操作者不馬上地操作液壓挖掘機(jī)也可以,所以即便預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱所需要的時(shí)間)長(zhǎng)也可以。因此,在沒有桿操作的情況下,僅通過加熱介質(zhì)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是足夠的。另外,在具有桿操作的情況下,單體電池30的內(nèi)部溫度不均變大,操作者希望縮短預(yù)熱時(shí)間,由此需要基于加熱介質(zhì)和蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖13是說明基于門鎖桿的位置得到的單體電池30的內(nèi)部溫度不均與預(yù)熱時(shí)間之間的關(guān)系、和與門鎖桿的位置對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的切換的圖。
如圖13所示,在門鎖桿為開啟,且沒有進(jìn)行前作業(yè)機(jī)70的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出小且發(fā)動(dòng)機(jī)1的排熱小,由此加熱介質(zhì)的溫度低,因此單體電池30的內(nèi)部溫度不均小。另外,由于意味著即便操作者不馬上地操作液壓挖掘機(jī)也可以,所以即便預(yù)熱時(shí)間(預(yù)熱所需要的時(shí)間)長(zhǎng)也可以。因此,在門鎖桿為開啟的情況下,僅通過加熱介質(zhì)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是足夠的。另外,在門鎖桿為關(guān)閉的情況下,單體電池30的內(nèi)部溫度不均變大,操作者希望縮短預(yù)熱時(shí)間,由此需要基于加熱介質(zhì)和蓄電裝置的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
如以上那樣,根據(jù)外部氣體溫度或液壓挖掘機(jī)的狀態(tài)來切換預(yù)熱方法。由此,能夠減少用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電。因此,能夠抑制單體電池30內(nèi)的溫度不均,且能夠不損害預(yù)熱時(shí)間的要求地,謀求蓄電裝置8的長(zhǎng)壽命化和液壓挖掘機(jī)的耗能降低。此外,在上述的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中,主要進(jìn)行基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)(基于調(diào)溫裝置20所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)),根據(jù)必要而將基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)與基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)組合來進(jìn)行。這種預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是在進(jìn)行基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí),根據(jù)外部氣體溫度或液壓挖掘機(jī)的狀態(tài)而將基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)為開啟/關(guān)閉來執(zhí)行的。
另外,在圖9~圖13中,表示了分別針對(duì)外部氣體溫度或液壓挖掘機(jī)的狀態(tài)來切換預(yù)熱方法的示例,但如圖14所示,也可以根據(jù)外部氣體溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定來切換預(yù)熱方法(有無用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電)。圖14是說明與外部氣體溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的圖。在圖14中,例如能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為大、中、小,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和外部氣體溫度,來切換有無用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定越大且外部氣體溫度越低,則進(jìn)行蓄電裝置8的充放電。即,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大的情況下,與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小的情況相比,在高的外部氣體溫度下使蓄電裝置8的充放電從有切換為無。這是因?yàn)閱误w電池30的內(nèi)部溫度不均容易變大,需要縮短預(yù)熱時(shí)間。
圖15是說明與外部氣體溫度和輸出模式設(shè)定對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法、或者與外部氣體溫度和桿操作對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法、或者與外部氣體溫度和門鎖桿位置對(duì)應(yīng)的預(yù)熱方法的圖。如圖15所示,也可以根據(jù)外部氣體溫度和輸出模式設(shè)定、或者外部氣體溫度和桿操作、或者外部氣體溫度和門鎖桿位置來切換預(yù)熱方法(有無用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電)。在圖15中,輸出模式設(shè)定為“動(dòng)力”的情況下,與為“節(jié)能”相比較,在高的外部氣體溫度下使蓄電裝置8的充放電從有切換為無,在桿操作為“有”的情況下,與為“無”的情況相比較,在高的外部氣體溫度下使蓄電裝置8的充放電從有切換為無,另外在門鎖桿位置為開啟的情況下,與為關(guān)閉的情況相比較,在高的外部氣體溫度下使蓄電裝置8的充放電從有切換為無。
在設(shè)置于駕駛室3內(nèi)的顯示裝置15的監(jiān)視器15a上,顯示調(diào)溫裝置20的運(yùn)轉(zhuǎn)模式(冷卻、預(yù)熱)、和有無用于預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電裝置8的充放電。另外,在監(jiān)視器15a上顯示用于加快預(yù)熱時(shí)間的輸出設(shè)定部16的設(shè)定、和操作桿17或門鎖桿50的操作。操作者觀察監(jiān)視器15a來變更設(shè)定或操作,由此能夠縮短預(yù)熱時(shí)間。
接著,說明如本實(shí)施方式那樣地基于外部氣體溫度來切換預(yù)熱方法的情況、與作為本實(shí)施方式的比較例而基于電池溫度來切換預(yù)熱方法的情況之間的差異。圖16是針對(duì)基于外部氣體溫度來切換預(yù)熱方法的情況和基于電池溫度來切換預(yù)熱方法的情況,表示預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)的圖。在圖16中,在上部,縱軸為蓄電池溫度(蓄電裝置溫度)T,橫軸為時(shí)間,表示伴隨著預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的蓄電池溫度T的時(shí)間變化。另外,在圖16的下部,針對(duì)本實(shí)施方式的情況和比較例的情況,而表示了相對(duì)于蓄電池溫度T的時(shí)間變化的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)切換。此外,本實(shí)施方式是與外部氣體溫度對(duì)應(yīng)地控制基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2的開始以及停止,相對(duì)于此,在比較例中,基于蓄電裝置8或單體電池30的溫度(以下,稱為蓄電池溫度)來控制基于充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2的開始以及停止。
針對(duì)蓄電池溫度T而設(shè)定了4個(gè)溫度。溫度Ta為初期溫度,該點(diǎn)P1處的蓄電裝置8的溫度與外部氣體溫度是相同的(Ta)。溫度Tb為切換預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度,在溫度Tb處,從將基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1和基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2并用的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn),切換為基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的單獨(dú)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1。溫度Tc為結(jié)束預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1、W2的溫度。
在初期溫度Ta的點(diǎn)P1處,在本實(shí)施方式與比較例之間沒有差異,開始了將基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1和基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2并用的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)通過預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1、W2而使蓄電池溫度上升并達(dá)到至溫度Tb時(shí),在比較例中,在點(diǎn)P2處,停止基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2,以后轉(zhuǎn)移至基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的單獨(dú)的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1。另一方面,在本實(shí)施方式中,即使蓄電池溫度上升,只要外部氣體溫度沒有上升就不進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的切換,因此繼續(xù)進(jìn)行將基于加熱介質(zhì)所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W1和基于蓄電裝置8的充放電所實(shí)施的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)W2并用的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。而且當(dāng)蓄電池溫度到達(dá)至溫度Tc時(shí),在本實(shí)施方式和比較例中都停止預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
在外部氣體溫度低的情況下散熱量多,由此優(yōu)選為在預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)中不使預(yù)熱方法變化。若如比較例那樣地基于蓄電池溫度來切換預(yù)熱方法,則在外部氣體溫度低的狀態(tài)下,預(yù)熱方法被切換。相對(duì)于此,在本實(shí)施方式中,在外部氣體溫度低的狀態(tài)下,預(yù)熱方法沒有被切換,因此能夠?qū)嵤┓€(wěn)定的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外,本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式,包括了各種變形例。例如,上述的實(shí)施方式例是為了容易理解地說明本發(fā)明而具體說明的,并非限定于必須具有所說明的全部構(gòu)成。另外,針對(duì)實(shí)施方式的構(gòu)成的一部分,能夠進(jìn)行其他構(gòu)成的追加、刪除、置換。
另外,雖然說明了本實(shí)施方式的混合動(dòng)力式工程機(jī)械由混合動(dòng)力式液壓挖掘機(jī)構(gòu)成的情況,但并不限定于該情況,也可以為混合動(dòng)力式輪式裝載機(jī)等的工程機(jī)械。
附圖標(biāo)記說明
1:發(fā)動(dòng)機(jī)(原動(dòng)機(jī)),2:輔助發(fā)電馬達(dá)(電動(dòng)機(jī)),4:操作裝置,8:蓄電裝置,11:控制器,15:顯示裝置,15a:監(jiān)視器,15b:操作開關(guān),16:輸出設(shè)定部,16a:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整度盤(輸出設(shè)定部),16b:輸出模式設(shè)定開關(guān),17:操作桿,19:操作桿狀態(tài)檢測(cè)部,20:調(diào)溫裝置,22:液配管,23:泵,24:水套,25:預(yù)熱回路,30:?jiǎn)误w電池,33:上部溫度傳感器,34:下部溫度傳感器,35:控制閥,36:熱傳導(dǎo)片,40:加熱器芯部,41:制熱回路,42:發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路,50:門鎖桿,51:門鎖桿狀態(tài)檢測(cè)部。