JP7744272B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に関する。

近年、人類の生産活動によって排出される炭素ガスを起因とした地球温暖化によって引き起こされる、海面上昇や異常気象などの自然災害に対して、地球規模の対策が叫ばれている。

その対策の一つとして、化石燃料を燃焼させ動力を得る内燃機関を、電気を動力源とする電動機に置き換えることで、二酸化炭素の排出量を低減し、如いては温暖化を抑制する取り組みが急速に進んでいる。

クローラショベル、ホイールローダ等の建設機械においても脱内燃機関の取り組みが求められており、その方策として動力源に電動機を搭載した建設機械製品が市場投入されている。

従来の建設機械では、エンジンで燃料を燃焼させて発生させた動力により油圧ポンプを駆動し、前記油圧ポンプより吐出される作動油をコントロールバルブによって各油圧装置に分配して駆動させ、車体動作を実現している。このような建設機械において、油圧ポンプを駆動するエンジン、もしくは各油圧装置そのものを、電気で駆動する電動モータや電動アクチュエータ等で置き換えたものが電動式の建設機械である。

電動式の建設機械の形態としては、搭載した蓄電池に前もって充電により蓄えておいた電力を用いて稼働するものや、施設備付等の電源設備からケーブルによって給電しながら稼働するもの、また、両方の稼働方法に対応したものなどが知られている。

例えば、特許文献１には、交流電源に接続され、前記交流電源からの交流電力を供給する電源コントローラと、直流電力を出力するバッテリーと、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣ変換部、および、直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換するインバータ部を有し、前記ＡＣ－ＤＣ変換部および前記インバータ部を直列に接続し、前記インバータ部で変換された交流電力を交流モータに供給する電動モータ駆動装置と、前記電源コントローラを前記ＡＣ－ＤＣ変換部に接続するか、若しくは、前記バッテリーを前記インバータ部に接続するかのいずれかを選択可能な電源切換装置と、前記電源切換装置を制御するシステムコントローラとを有する電源システムが開示されている。

特開２００７－２２８７１５号公報

ところで、自動車の用途が目的地から目的地への移動、輸送であることに対し、建設機械は土壌の掘削や整形、構造物の解体などの作業が用途であり、移動が無い、もしくは限定された範囲内のみであることが少なくない。また、トンネル工事などの坑道内や、解体工場などの屋内での作業の様に、電源設備を整備しやすい環境も多いことから、外部電源設備からの給電ケーブルによる給電での稼働に対応した車両が一定の割合で運用されている。但し、稼働場所が決まった場所に固定される場合を除き、どの様な作業環境でも稼働が出来る汎用性を考慮し、給電ケーブルによる外部給電稼働に加えて蓄電装置からの給電による蓄電装置稼働の両方に対応した車両が多い。

今日、リチウムイオン電池は、エネルギー出力、およびエネルギー容量における体積密度の高さや、鉛電池やニッケル水素電池に見られる継ぎ足し充電によるメモリー効果の発生がない等の特徴から、携帯用電子機器から移動体、電力設備等の大型プラントまで幅広く採用されており、建設機械においても蓄電装置として採用が始まっている。但し、リチウムイオン電池においても充放電容量の低下や、電池内部抵抗の増大による出力低下といった劣化モードが存在する為、その劣化を進行させない運用、および保管が重要となる。

一般的にリチウムイオン電池の劣化の種類としては、充放電の繰り返し回数に伴って増加するサイクル劣化と、充放電をせずとも放置しているだけで時間経過と共に増加する保存劣化の２種類の劣化があることが知られている。どちらの劣化も電池温度が高温であるほど劣化の度合いが増大し、保存劣化においてはＳＯＣが高い状態であるほど劣化の度合いが増大する特徴がある。リチウムイオン電池を効率よく運用するためには、劣化を如何に低減するかが重要となる。

ここで蓄電装置の搭載に関して、ＥＶやハイブリッド自動車では、蓄電装置を車両シート下のフレーム内スペースへ搭載することが主流となっている。そのため車両外気温の影響や、エンジン等搭載機器の放射熱等の影響も限定的で、かつ必要に応じて搭乗者室内の冷暖房の雰囲気を蓄電装置の冷却・加温に流用できる等、蓄電装置の温度環境としては優良な環境であると言える。対して、建設機械では操縦者が登場するキャブ内ではなく、上部旋回体の内側、もしくは外側への搭載が主流となっており、日光や外気、旋回体内部ではエンジン等搭載機器の放射熱等に晒される状態であり、蓄電装置の温度環境としては劣悪な条件であることが大きな違いである。

また、運用に関して、建設機械は投入される場所・用途によって、使われ方や稼働条件も大きく異なり、工期が数か月から数年と長い事も多く、同じ場所（環境）で同じ使われ方を長期に渡って行う使用方法が少なくない。

このような建設機械の特徴的な使われ方において、従来の外部給電稼働と蓄電装置稼働の両方に対応した建設機械では、外部給電稼働の際、蓄電装置を電気的に切り離して停止状態とした後は車両に搭載したままの放置状態としていた。このため、従来方式の車両では外部給電稼働の際、蓄電装置を電気的に切り離した時点の蓄電池状態で維持されるため、その際の蓄電池の充電率が高い場合、その状態が外部給電稼働中維持されることとなる。

先にも述べた通り、リチウムイオン電池の保存劣化は充電率が高いほど劣化の度合いが増大する傾向があるため、リチウムイオン電池の充電率が高いほど、使用していないにもかかわらず、その期間にリチウムイオン電池の保存劣化が急速に進行する。

リチウムイオン電池が一般的になったとは言え、交換に伴う費用は高額である。そのため交換せずに劣化の進んだリチウムイオン電池を継続使用した場合には、電池稼働時間が短くなる、大きな出力が出せなくなるなど、建設機械車両の利便性が低下してしまう。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、蓄電装置の充電率適切に制御して蓄電装置の劣化を抑制することができる建設機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電動モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される作業装置とを備えた建設機械において、電力を蓄電する蓄電装置と、前記建設機械の外部から電力を供給する外部電力供給装置と、前記蓄電装置に蓄えられた電力により前記電動モータを駆動する蓄電装置稼働と前記外部電力供給装置を介して供給される電力により前記電動モータを駆動する外部給電稼働の少なくとも一方を行う電力変換器と、コントローラとを備え、前記コントローラは、前記外部電力供給装置による外部電力の供給が可能な状態において、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記蓄電装置稼働又は前記外部給電稼働により前記電動モータを駆動し、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値より小さい場合には、前記外部給電稼働のみにより前記電動モータを駆動するものとする。

本発明によれば、蓄電装置の充電率適切に制御して蓄電装置の劣化を抑制することができる。

建設機械の一例である電動クローラショベルの外観を概略的に示す側面図である。 電動クローラショベルの電力供給に係る構成を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 蓄電装置の構成を模式的に示す図である。 蓄電装置のモード判定の処理内容を示すフローチャートである。 稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図であり、蓄電装置の充電率ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値より高い場合を示している。 稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図であり、蓄電装置の充電率ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値より低い場合を示している。 図４における外部給電稼働時の蓄電装置メンテンスの処理内容を示すフローチャートである。 外部給電稼働時の蓄電装置メンテンス制御のタイムチャートである。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態においては、建設機械の一例として電動クローラショベルを示して説明するが、電動ホイールローダのような他の電動建設機械においても本発明を適用することが可能である。

図１は、本実施の形態に係る建設機械の一例である電動クローラショベルの外観を概略的に示す側面図である。

図１において、電動クローラショベル１００（建設機械）は、自走可能なクローラ式の下部走行体１０９と、下部走行体１０９上に設けられた旋回装置１０と、下部走行体１０９上に旋回装置１０を介して旋回可能に搭載された上部旋回体１１０と、上部旋回体１１０の前側に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置１００Ａとにより構成されている。

作業装置１００Ａは、互いにピン結合されたブーム１１１、アーム１１２、及び、作業具としてのバケット１１３と、こられを駆動するブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、及び、作業具アクチュエータとしてのバケットシリンダ１３とから構成されている。

また、上部旋回体１１０の上部後側には、商用電源１（後述）から電動クローラショベル１００に電力を供給する電力ケーブルを接続するコネクタ２が設けられている。

図２は、電動クローラショベルの電力供給に係る構成を関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。

図２において、電動クローラショベル１００は、電動モータ５の機械動力により駆動され、作動油タンク８に蓄えられた作動油を吸入して所定の圧力で吐出する油圧ポンプ６と、油圧ポンプ６から吐出される圧油で駆動される油圧アクチュエータである走行用油圧モータ９、旋回装置１０、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、及びバケットシリンダ１３と、油圧ポンプ６から吐出された作動油を油圧装置（油圧アクチュエータ９～１３）へ分配する油圧コントロールバルブ７と、電動クローラショベル１００の外部電源である商用電源１に接続されているハーネスと着脱可能に設けられ、商用電源１と接続して電動クローラショベル１００の外部から電力を供給するコネクタ２と、商用電源１よりコネクタ２を介して供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ３と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３を介して供給される直流電力により充電リレー１５を介して蓄電装置１７を充電する充電器１４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３より供給される直流電力、もしくは放電リレー１６を介して蓄電装置１７から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ５を駆動、または電動モータ５で発電された交流電力を直流電力に変換して放電リレー１６を介して蓄電装置１７に充電するインバータ４（電力変換器）と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３、インバータ４、油圧コントロールバルブ７、充電器１４、充電リレー１５、放電リレー１６、蓄電装置１７を冷却する冷却装置（冷却ファン）１８、及び蓄電装置１７を制御し、蓄電装置１７の筐体温度（周囲温度）を計測するサーミスタ１９を監視するメインコントローラ２０と、メインコントローラ２０への各種情報や設定の入力および出力（表示）等を行うスイッチパネル、キーボードやマウス、ディスプレイなどの入出力装置であるコンソール２０ａとを有している。ここで、コネクタ２とＡＣ／ＤＣコンバータ３とは、外部電力供給装置を構成している。

メインコントローラ２０では、オペレータなどがコンソール２０ａを介して、例えば、電動クローラショベル１００への電力の供給元を指定する電力供給モードの設定を行う。電力供給モードには、主にコネクタ２及びＡＣ／ＤＣコンバータ３（外部電力供給装置）を介して商用電源１から供給される電力による電動モータ５の駆動を指示する外部給電稼働があり、この外部給電による駆動を有効（ＯＮ）又は無効（ＯＦＦ）を設定することができる。なお、外部給電稼働を無効（ＯＦＦ）とした場合には、主に蓄電装置１７に蓄えられた電力による電動モータ５の駆動を指示する蓄電装置稼働が設定される。また、外部給電稼働の設定は、車両運転席のコンソール２０ａに設定用のスイッチを設け、車両起動の際にそのスイッチの状態を観測して外部給電稼働の設定の有無の判定を行っても良い。

図３は、蓄電装置の構成を模式的に示す図である。

図３において、蓄電装置１７は、直列接続および並列接続された複数のリチウムイオン電池（電池セル）により構成されたリチウムイオン２次電池３０と、リチウムイオン２次電池３０の充放電電流を計測する電流センサ３１と、リチウムイオン２次電池３０の電圧、温度および電流センサ３１で測定した電流値より、リチウムイオン２次電池３０の状態判定、状態推定、制御を行うバッテリコントローラ（ＢＣＵ）３２と、充電リレー１５及び放電リレー１６の正極側に接続され、リチウムイオン２次電池３０の正極とインバータ４の直流側正極間との接続・遮断を実施するリレー３３と、充電リレー１５及び放電リレー１６の負極側に接続され、リチウムイオン２次電池３０の負極とインバータ４直流側負極間との接続・遮断を実施するリレー３４とで構成されている。

以上のように構成した本実施の形態における動作を説明する。

図４は、蓄電装置のモード判定の処理内容を示すフローチャートである。

図４に示すように、電動クローラショベル１００の始動装置（始動キー）がＯＮ操作（ＫＥＹ－ＯＮ）されると、まず、メインコントローラ２０が起動状態となる（ステップＳ１００）。

続いて、メインコントローラ２０からの起動信号を受けてバッテリコントローラ（ＢＣＵ）３２が起動して蓄電装置１７が起動し（ステップＳ１１０）、故障診断、搭載電池の開回路電圧（ＯＣＶ）の計測、および計測した開回路電圧（ＯＣＶ）を基にセルバランシング実施判断を実施する。この時、セルバランシング実施判断にて実施判定となった場合はセルバランシングを開始する。

ここで、セルバランシングとは、蓄電装置１７に搭載されている複数の電池セルの電圧を一定の電圧範囲内に収めて、各電池セルの状態・性能を均一にする処理である。本実施の形態では、一番電圧の低い電池セルを基準とし、それより電圧の高い電池セルに抵抗を接続することで、一番電圧の低い電池セルとの電圧差に応じて放電時間を制御することにより、各電池セルの電圧のバラツキを一定の電圧差以内に調整する。

なお、セルバランシングの実施判断は、蓄電装置１７に搭載されるバッテリコントローラ（ＢＣＵ）３２に既にその機能が実装されている場合と、別途同機能を実装する場合が考えられるが、本実施の形態ではバッテリコントローラ（ＢＣＵ）３２に予めセルバランシング実施判断機能およびセルバランシング機能が搭載されているものとする。

ステップＳ１１０の処理が終了すると、続いて、給電ケーブルが接続されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。給電ケーブルの接続の有無の判定は、コネクタ２の状態に基づいてメインコントローラ２０において行う。

ここで、判定の手法について説明する。まず、コネクタ２の電動クローラショベル１００側（車両側）のソケットと商用電源１側（給電ケーブル側）のプラグのそれぞれに接続判定用の端子（例えば、端子ａ、端子ｂ）を設ける。コネクタ２が接続状態の場合（すなわち、ソケットにプラグが接続された場合）には、ソケットの端子ａとプラグの端子ａが接続されて導通し、また、ソケットの端子ｂとプラグの端子ｂとが接続されて導通する。

ここで、コネクタ２のプラグにおいて端子ａと端子ｂとを配線で接続して電気的に導通させ、また、コネクタ２のソケットに設けた端子ａに任意の電圧を印加し、端子ｂをメインコントローラの入力端子へ接続する。この状態で、ソケットにプラグが接続されると、ソケットの端子ａに印加されている任意の電圧がプラグの端子ａ、端子ｂおよびソケットの端子ｂを経由してメインコントローラ２０に入力され、給電ケーブルの接続が検出される。また、ソケットにプラグが接続されていなければ、ソケットの端子ｂは開放状態のままとなり、メインコントローラ２０では電圧が入力されず、給電ケーブルの未接続が検出される。

なお、本実施の形態では、メインコントローラ２０において給電ケーブルの接続有無の判定を行っているが、ＡＣ／ＤＣコンバータ３にて判定し、その結果情報をメインコントローラ２０で受信して給電ケーブルの接続判定、状態遷移を管理しても良い。

ステップＳ１２０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、給電ケーブルが接続されていないと判定した場合に、蓄電装置稼働での車両稼働を行い（ステップＳ１２１）、処理を終了する。

また、ステップＳ１２０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、給電ケーブルが接続されていると判定した場合には、続いて、外部給電稼働が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、外部給電稼働が無効（ＯＦＦ）に設定されている場合には、蓄電装置１７の充電を行い（ステップＳ１３１）、処理を終了する。蓄電装置１７の充電は、蓄電装置１７を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも一つの電子セルの電圧が、予め設定してた電池セル充電終了しきい値（電圧Ｖ２）に到達した場合に充電を終了する。ここで、充電を終了するしきい値電圧から充電率を演算し、最も電圧の高い電池セルの充電率と比較を行って充電終了を判定しても良い。

ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、外部給電稼働の設定が有効（ＯＮ）である場合には、続いて、長期外部給電稼働が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。

長期外部給電稼働の設定は、長期間の外部給電稼働での車両稼働が計画されている場合に有効（ＯＮ）に設定する。このように、長期間の外部給電がない場合、すなわち、例えば翌日から蓄電装置稼働での運用が計画されており、充電時間の節約等から蓄電装置１７の充電率を下げたくない場合には、長期外部給電稼働設定をＯＮに設定することで蓄電装置１７の充電率を下げるための稼働（放電）を行わずに蓄電装置稼働で車両稼働することができる。なお、この長期外部給電稼働の設定は外部給電稼働の設定と同様に、コンソール２０ａへの入力設定や専用スイッチの操作などで行うことができ、メインコントローラ２０はこれらの設定状態から長期外部給電稼働の設定の有無を判定することができる。

ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合には、続いて、蓄電装置１７の全ての電池セルの電圧平均値より求めた蓄電装置１７の充電率ＳＯＣが予め設定したＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１５０での判定結果がＹＥＳの場合には、続いて、蓄電装置稼働により車両稼働を開始する（ステップＳ１６０）。

続いて、蓄電装置１７の充電率ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１６０の処理に戻る。

また、ステップＳ１７０での判定結果がＹＥＳの場合には、蓄電装置１７を停止して電動クローラショベル１００への給電を停止し（ステップＳ１８０）、外部給電稼働での車両可動を開始し（ステップＳ１９０）、処理を終了する。

また、ステップＳ１４０，Ｓ１５０での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１８０の処理に進む。

ここで、図４の破線に示すステップＳ１５０～Ｓ１９０の処理を、稼働モード切換制御と称する。

ステップＳ１２１，Ｓ１３１，Ｓ１９０の処理が終了し、車両ＫＥＹがＯＦＦされるとメンテナンス制御を終了し、車両を停止する。

図５及び図６は、稼働モード切換制御のタイムチャートを示す図である。

図５及び図６では、車両ＫＥＹ－ＯＮからの各機器の状態の遷移、蓄電装置の充電率の比較判定とその結果に応じた車両稼働モードの遷移を時間経過で示している。

図５は、蓄電装置１７の充電率ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１より高い場合を示したタイムチャートである。

車両ＫＥＹがＯＮになると、メインコントローラ２０が起動（ＯＮ）し、メインコントローラ２０からの起動信号により蓄電装置が起動（ＯＮ）して蓄電装置１７の故障診断、ＯＣＶ計測（ＳＯＣ推定）、セルバランシング実施判断が実施される。その後、給電ケーブル接続、外部給電稼働設定、および長期外部給電稼働設定の状態を判定し、判定結果が全てＹｅｓの場合には、蓄電装の充電率（蓄電装置ＳＯＣ)と予め設定しておいたＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１との比較を行う。蓄電装置ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１より高いことから、蓄電装置稼働に車両稼働モードを遷移し、蓄電装置１７からの電力供給により車両を稼働させる。その後、車両を稼働させたことで、蓄電装置１７の充電率（蓄電装置ＳＯＣ）が低下してＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１を下回った場合、外部給電稼働に車両稼働モードを遷移し、外部給電からの電力供給により車両を稼働させる車両稼働モードの状態遷移を時系列で示している。

図６は、蓄電装置１７の充電率ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１より低い場合を示したタイムチャートである。

蓄電装置１７の充電率（蓄電装置ＳＯＣ）と予め設定しておいたＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１との比較までは図５と同様に遷移し、蓄電装置ＳＯＣがＳＯＣ低減判定しきい値Ｖ１より低いため外部給電稼働に車両稼働モードを設定し、外部からの電力供給により車両を稼働させる車両稼働モードの状態遷移を時系列で示している。

図７は、図４における外部給電稼働時の蓄電装置メンテンスの処理内容を示すフローチャートである。

図７に示すように、外部給電稼働の状態（図４のステップＳ１９０参照）において蓄電装置メンテナンスが開始されると、まず、車両ＫＥＹ－ＯＮもしくは前回のステップＳ２００での判定から任意に設定した時間（例えば、２４時間）以上が経過したか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここでの設定時間は、電池セルの正確な開回路電圧（ＯＣＶ）の計測が目的である。充放電により発生した電池内部の分極、もしくは内部抵抗の増加分が解消されるのに必要な安静状態（蓄電装置停止状態）であることが必要条件であり、搭載する電池セルの特性により決定する。

ステップＳ２００での判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２６０の処理に進む。

また、ステップＳ２００での判定結果がＹＥＳの場合には、蓄電装置１７を起動する（ステップＳ２１０）。このとき、蓄電装置１７においては、故障診断、電池開回路電圧（ＯＣＶ）の計測、および計測した開回路電圧（ＯＣＶ）を基にセルバランシングの実施判断、実施判断の際のセルバランシングが実施される。

ステップＳ２１０での処理が終了すると、続いて、補充電の実施中か否かを判定する（ステップＳ２２０）。

ステップＳ２２０での判定結果がＮＯ（補充電が実施中でない）の場合には、蓄電装置１７の最低電池セルの電圧（以降、最低電圧と称する）が予め定めた補充電開始しきい値Ｖ３よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２１）。

ステップＳ２２１での判定結果がＹＥＳ（最低電圧が補充電開始しきい値Ｖ３より大きい）の場合には、ステップＳ２６０の処理に進む。

また、ステップＳ２２１での判定結果がＮＯ（最低電圧が補充電開始しきい値Ｖ３以下）の場合には、補充電を開始し（ステップＳ２２２）、ステップＳ２６０の処理に進む。ここで、補充電の際の電流値は、ステップＳ２００で設定した時間（次の蓄電装置起動）内に充電が完了する値であれば良い。

また、ステップＳ２２０での判定結果がＹＥＳ（補充電実施中）の場合には、最低電池セル電圧（最低電圧）が予め定めた補充電終了しきい値Ｖ４よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３０）。

ステップＳ２３０での判定結果がＮＯ（最低電圧が補充電終了しきい値Ｖ４以下）の場合には、補充電を継続し（ステップＳ２３１）、ステップＳ２６０の処理に進む。

また、ステップＳ２３０での判定結果がＹＥＳ（最低電圧が補充電終了しきい値Ｖ４より大）の場合には、補充電を停止し（ステップＳ２４０）、蓄電装置１７を停止させる（ステップＳ２５０）。

なお、補充電開始しきい値Ｖ３と補充電終了しきい値Ｖ４の大小関係は、Ｖ３＜Ｖ４となるように設定する。

ここで、本実施の形態では、蓄電装置１７の電池セルの電圧の最低値に基づき充電を行う構成であるが、蓄電装置の充電率に基づいて充電を行うように構成しても良い。

ステップＳ２５０での処理が終了すると、続いて、冷却装置１８が稼働中（ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。

ステップＳ２６０での判定結果がＮＯ（冷却装置１８が停止）の場合には、計測した蓄電装置周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２６１）。

ステップＳ２６１での判定結果ＹＥＳ（蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１よりも小さい）の場合には、ステップＳ２９０の処理に進む。

また、ステップＳ２６１での判定結果がＮＯ（蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１以上）の場合には、冷却装置１８を稼働させて冷却を開始し（ステップＳ２６２）、ステップＳ２９０の処理に進む。

また、ステップＳ２６０での判定結果がＹＥＳ（冷却装置１８が稼働中）の場合には、続いて、蓄電装置１７の周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２７０）。

ステップＳ２７０での判定結果がＮＯ（周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２以上）の場合には、蓄電装置１７の冷却をそのまま継続し（ステップＳ２７１）、ステップＳ２９０の処理に進む。

また、ステップＳ２７０での判定結果がＹＥＳ（周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２より低い）の場合には、蓄電装置１７の冷却を終了して冷却装置１８を停止し（ステップＳ２８０）、ステップＳ２９０の処理に進む。

なお、蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１と蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２の大小関係は、Ｔ１＞Ｔ２となるように設定する。

ここで、冷却の判定に使用する蓄電装置１７の温度は、蓄電装置１７内のバッテリコントローラ（ＢＣＵ）よりも、上位もしくは他のコントローラの監視する計測値（蓄電装置の筐体温度や蓄電装置筐体内の温度、特定の電池セル温度等、蓄電装置の温度状況が把握できる温度）であれば良い。

ステップＳ２６２，Ｓ２７１，Ｓ２８０での処理が終了すると、続いて、車両ＫＥＹの状態（起動ＯＮまたは停止ＯＦＦ）を確認して、ＫＥＹ－ＯＦＦ状態であるか否かを判定する（ステップＳ２９０）。

ステップＳ２９０での判定結果がＮＯ（ＫＥＹ－ＯＮ状態）の場合には、ステップＳ２００の処理に戻り、蓄電装置メンテンスの処理を繰り返す。

また、ステップＳ２９０での判定結果がＹＥＳ（ＫＥＹ－ＯＦＦ状態）の場合には、外部給電稼働（図４のステップＳ１９０参照）の制御を終了する。

続いて、蓄電装置メンテナンス制御における動作を説明する。

図８は、外部給電稼働時の蓄電装置メンテンス制御のタイムチャートである。

図８において、時刻ｔ０で車両ＫＥＹがＯＮ操作されると、メインコントローラ２０が起動し、車両ＫＥＹがＯＮ操作、もしくは前回の確認から２４時間経過しているか否かを判定する（図７のステップＳ２００参照）。

時刻ｔ１で、起動直後であることから、蓄電装置を起動させ（図７のステップＳ２１０参照）、その後、補充電実施中であるか否かを判定する（図７のステップＳ２２０参照）。ここでは、補充電は未実施であるので、続いて、蓄電装置１７の最低電池セル電圧が補充電開始しきい値Ｖ３よりも大きいか否かを判定する（図７のステップＳ２２１参照）。ここでは、蓄電装置の最低電池セル電圧が補充電開始しきい値Ｖ３よりも小さいため、補充電を開始する（図７のステップＳ２２２参照）。これにより、蓄電装置１７の最低電池セル電圧が上昇を始める。

時刻ｔ２で、最低電池セル電圧が補充電終了しきい値Ｖ４よりも大きいか否かを判定する（図７のステップＳ２３０参照）。ここでは、最低電池セル電圧が補充電終了しきい値Ｖ４より高いため、補充電を終了し（図７のステップＳ２４０参照）、その後、蓄電装置を停止する（図７のステップＳ２５０参照）。

時刻ｔ３で、冷却装置１８の稼働状況を確認する（図７のステップＳ２６０参照）。ここでは、冷却装置１８が停止中であるため、続いて、蓄電装置１７の周囲温度が予め定めた蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１よりも小さいか否かを判定する（図７のステップＳ２６１参照）。ここでは、蓄電装置１７の周囲温度が蓄電装置冷却開始しきい値Ｔ１より高いため、冷却装置を稼働する（図７のステップＳ２６２）。これにより、蓄電装置周囲温度が低下し始める。

時刻t４で、蓄電装置周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２よりも小さいか否かを判定する（図７のステップＳ２７０参照）。ここでは、蓄電装置１７の周囲温度が蓄電装置冷却終了しきい値Ｔ２よりも低いため、冷却装置１８を停止する（図７のステップＳ２８０参照）。

以上の様にして、車両が長期の外部給電稼働の際に、蓄電装置の充電率を低い状態で車両を稼働させることで、稼働中に蓄電装置の充電率が高い状態で維持されることを防止し、結果、蓄電装置の保存劣化を低減することができる。

また、建設機械の使われ方の特徴である夏季炎天下や、夏季の冷房設備の無い屋内などの高温環境下での稼働、他搭載機器の放射熱を起因とした高温環境下での稼働では更に保存劣化の増大が懸念されるが、本実施の形態においては、蓄電装置未使時（外部給電稼働時）において、蓄電装置の周囲環境温度が高い（蓄電装置が高温に晒されている）場合に、車両の冷却機構を作動させて蓄電装置の周囲環境温度を低下させることで、蓄電装置の保存劣化への温度の影響を低減できる。

また、長期間、外部給電による車両稼働が続いた場合は、その間、蓄電装置は起動されないため、起動中に行われる電池セルの自己放電への対応（セル電圧バラツキ調整、過放電防止の為の補充電）が行えないことから、別途、定期的に車両を起動しての蓄電装置の保守対応作業が必要となり、メンテナンス性の面での問題もあるが、本実施の形態においては、外部給電稼働時（蓄電装置停止時）において、蓄電装置電池セルの自然放電等によるセルバランシング調整の要否判定、実施、および電圧低下に対する監視と補充電を自動で実施することで、メンテナンス性が向上し、かつ同作業失念等により蓄電装置が使用できなくなるリスクを防ぐことが可能となる。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…商用電源、２…コネクタ、３…ＡＣ／ＤＣコンバータ、４…インバータ、５…電動モータ、６…油圧ポンプ、７…油圧コントロールバルブ、８…作動油タンク、９…走行用油圧モータ、１０…旋回装置、１１…油圧アクチュエータ、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１３…バケットシリンダ、１４…充電器、１５…充電リレー、１６…放電リレー、１７…蓄電装置、１８…冷却装置（冷却ファン）、１９…サーミスタ、２０…メインコントローラ、２０ａ…コンソール、２１…電流センサ、３０…リチウムイオン２次電池、３１…電流センサ、３２…バッテリコントローラ（ＢＣＵ）、３３…リレー、３４…リレー、１００…電動クローラショベル、１００Ａ…作業装置、１０９…下部走行体、１１０…上部旋回体、１１１…ブーム、１１２…アーム、１１３…バケット

Claims (5)

1. 電動モータにより駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される作業装置とを備えた建設機械において、
   電力を蓄電する蓄電装置と、
   前記建設機械の外部から電力を供給する外部電力供給装置と、
   前記蓄電装置に蓄えられた電力により前記電動モータを駆動する蓄電装置稼働と前記外部電力供給装置を介して供給される電力により前記電動モータを駆動する外部給電稼働の少なくとも一方を行う電力変換器と、
   コントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記外部電力供給装置による外部電力の供給が可能な状態において、
   前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記蓄電装置稼働、又は、前記外部給電稼働により前記電動モータを駆動し、
   前記蓄電装置の充電率が予め設定された値より小さい場合には、前記外部給電稼働のみにより前記電動モータを駆動するとともに、
   前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置を構成する複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セル電圧が予め設定した補充電判定閾値以下に低下した場合に、前記蓄電装置の電池セル電圧が予め設定した補充電終了閾値になるまで前記蓄電装置の充電を行うことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１記載の建設機械において、
   前記電動モータの駆動方法を前記蓄電装置稼働と前記外部給電稼働の何れか一方に予め設定する設定装置を備え、
   前記コントローラは、
   前記外部給電稼働が予め設定されている場合において、前記蓄電装置の充電率が予め設定された値以上である場合には、前記外部給電稼働で前記電動モータを駆動する前に、前記蓄電装置で前記電動モータを駆動させることで前記蓄電装置の充電率を予め設定された値以下に低下させ、その後に外部給電稼働による前記電動モータの駆動に切り換えることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置の充電率が予め設定した補充電判定閾値以下に低下した場合に、前記蓄電装置の充電率が予め設定した補充電終了閾値以上に大きくなるまで前記蓄電装置の充電を行うことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置を構成する複数の電池セルの電圧差が予め設定した閾値以上に拡大した場合に、各電池セルの放電を個別に行い、前記複数の電池セルの電圧差が予め設定した値よりも小さい電圧差に減少するようにバランシングを行うことを特徴とする建設機械。
5. 請求項１記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記外部給電稼働による前記電動モータの駆動時に、前記蓄電装置の周囲温度、筐体温度、筐体内部温度、又は前記蓄電装置を構成している電池セルの温度が予め設定した冷却開始閾値以上の温度となった場合に、冷却装置を駆動させて前記蓄電装置の周囲温度、筐体温度、筐体内部温度、又は前記電池セルの温度を予め設定した冷却終了閾値以下の温度となるまで冷却することを特徴とする建設機械。