JP2017041952A - Shovel and shovel support server - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ショベル、及びショベルの管理を支援するショベル支援サーバに関する。 The present invention relates to an excavator and an excavator support server that supports excavator management.
内燃機関（エンジン）と電動発電機とを搭載したハイブリッド型ショベルが実用化されている。ハイブリッド型ショベルでは、電動発電機で発電された電力により蓄電装置が充電される。蓄電装置は、その特性上、過放電を防止することが望まれる。下記の特許文献１に、ハイブリッド型ショベルに搭載された蓄電装置の過放電を防止する技術が開示されている。この技術によると、蓄電装置の過放電が生じる可能性がある場合に、蓄電装置の負荷である電動機の動作速度が制限される。速度制限が行われることにより、電動機による消費電力が低減し、その結果蓄電装置の過放電が生じにくくなる。 A hybrid excavator equipped with an internal combustion engine (engine) and a motor generator has been put into practical use. In the hybrid excavator, the power storage device is charged with the electric power generated by the motor generator. The power storage device is desired to prevent overdischarge due to its characteristics. Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228561 discloses a technique for preventing overdischarge of a power storage device mounted on a hybrid excavator. According to this technology, when there is a possibility of overdischarge of the power storage device, the operation speed of the electric motor that is a load of the power storage device is limited. By limiting the speed, power consumption by the electric motor is reduced, and as a result, overdischarge of the power storage device is less likely to occur.
ショベルが運転されない期間が長くなると、自然放電によって蓄電装置が過放電状態になる場合がある。このような例として、ショベルが山奥等の遠隔地に放置されて長期間運転されない場合、レンタル用として購入されたショベルが、貸し出しされないまま長期間が経過した場合等が挙げられる。蓄電装置が過放電状態になると、蓄電装置の劣化の進行が速くなる。上述の特許文献１に開示された技術では、自然放電による過放電を防止することはできない。 If the period during which the excavator is not operated becomes long, the power storage device may be in an overdischarged state due to natural discharge. Examples of such cases include a case where the excavator is left in a remote place such as the back of a mountain and is not operated for a long period of time, or a case where an excavator purchased for rental has not been rented for a long period of time. When the power storage device is in an overdischarged state, the deterioration of the power storage device is accelerated. With the technique disclosed in Patent Document 1 described above, overdischarge due to spontaneous discharge cannot be prevented.
本発明の目的は、ショベルに搭載されている蓄電装置の自然放電による過放電を防止するための充電を行うことが可能なショベルを提供することである。本発明の他の目的は、ショベルに搭載されている蓄電装置の自然放電による過放電を防止するためのショベル支援サーバを提供することである。 An object of the present invention is to provide a shovel capable of performing charging for preventing overdischarge due to natural discharge of a power storage device mounted on the shovel. Another object of the present invention is to provide a shovel support server for preventing overdischarge due to spontaneous discharge of a power storage device mounted on a shovel.
本発明の一観点によると、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機で発電された電力で充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力によって駆動される電気負荷と、
ショベル支援サーバとデータ通信を行なう通信装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、前記ショベル支援サーバから、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信すると、前記エンジンを始動させて前記発電機を動作させることにより、前記蓄電装置の充電を行うショベルが提供される。
According to one aspect of the invention,
An engine,
A generator driven by the engine;
A power storage device that is charged with the electric power generated by the generator;
An electric load driven by electric power from the power storage device;
A communication device for data communication with the excavator support server;
A processing device,
When the processing device receives a signal for instructing automatic start of the engine via the communication device from the excavator support server, the processing device starts the engine and operates the generator to charge the power storage device. An excavator is provided.
本発明の他の観点によると、
出力装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、エンジンによって駆動される発電機からの電力によって充電される蓄電装置が搭載された１つのショベルを特定して、当該ショベルの前記エンジンを始動して前記蓄電装置の充電を促す充電督促情報を、前記出力装置に出力するショベル支援サーバが提供される。
According to another aspect of the invention,
An output device;
A processing device,
The processing device specifies a single excavator on which a power storage device charged by electric power from a generator driven by an engine is mounted, and starts the engine of the shovel to charge the power storage device An excavator support server is provided for outputting the reminder information to the output device.
ショベル支援サーバからショベルに、エンジンの自動始動を指令する信号を送信することにより、ショベルの蓄電装置を充電することができる。これにより、蓄電装置の自然放電による過放電を防止することが可能になる。 By transmitting a signal for instructing automatic start of the engine from the shovel support server to the shovel, the power storage device of the shovel can be charged. As a result, overdischarge due to spontaneous discharge of the power storage device can be prevented.
図１〜図４を参照して、実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。
図１に、ショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及びショベル管理用の端末８０の概略図を示す。
With reference to FIGS. 1-4, the shovel and excavator assistance server by an Example are demonstrated.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the
ショベル２０は、下部走行体２１、上部旋回体２２、及び作業要素２３を含む。上部旋回体２２は下部走行体２１に対して旋回可能である。作業要素２３は、例えばブーム、アーム、及びバケットを含む。
The
ショベル支援サーバ５０は、処理装置５１、記憶装置５２、出力装置５３、及び入力装置５６を含む。出力装置５３は、表示装置５４及び通信装置５５を含む。記憶装置５２に、処理装置５１が実行する処理プログラム、及び処理に必要な種々のデータが格納されている。処理装置５１の処理結果が、文字情報、図形情報等を含む画像として表示装置５４に表示される。支援サーバ運用者が、入力装置５６を介して処理装置５１に種々の指令（コマンド）を入力する。ショベル支援サーバ５０は、通信装置５５を介してネットワーク９０に接続されている。
The
ショベル２０の管理者が、ショベル管理用の端末８０を所持している。端末８０として、デスクトップコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット端末等を用いることができる。端末８０は、例えば、タッチパネル８１を有する。タッチパネル８１は、表示装置と入力装置とを兼ねる。
An administrator of the
ショベル支援サーバ５０の通信装置５５は、ネットワーク９０を介してショベル２０及び端末８０とデータ通信を行う機能を有する。
The
図２に、ショベル２０の主要部のブロック図を示す。エンジン２５及び電動発電機２６が、それぞれトルク伝達機構２７の第１入力軸及び第２入力軸に連結されている。油圧ポンプ２８が、トルク伝達機構２７の出力軸に連結されている。エンジン２５として、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いることができる。
In FIG. 2, the block diagram of the principal part of the
電動発電機２６は、発電動作及びアシスト動作のいずれかの動作を行うことができる。発電動作中は、エンジン２５で発生した動力がトルク伝達機構２７を介して電動発電機２６に伝達される。電動発電機２６で発電された電力が、インバータ２９を介して蓄電回路３０に伝送される。電動発電機２６で発電された電力によって、蓄電回路３０の蓄電装置３１が充電される。
The
アシスト動作中は、蓄電回路３０からインバータ２９を介して電動発電機２６に電力が伝送される。電動発電機２６が電動機として動作することにより発生した動力が、トルク伝達機構２７を介して油圧ポンプ２８に伝達される。油圧ポンプ２８からの吐出される作動油によって、油圧負荷３７が駆動される。油圧負荷３７には、下部走行体２１（図１）を駆動する油圧モータ、作業要素２３（図１）を駆動する油圧シリンダ等が含まれる。
During the assist operation, power is transmitted from the
蓄電回路３０からインバータ３３を介して旋回モータ３２に電力が供給される。旋回モータ３２は、上部旋回体２２（図１）を旋回させる。旋回モータ３２を発電機として動作させることにより、上部旋回体２２に制動力を与えることができる。旋回モータ３２が発電機として動作しているときに発生した回生電力が、インバータ３３を介して蓄電回路３０に伝送される。この回生電力によって蓄電回路３０の蓄電装置３１が充電される。
Electric power is supplied from the
電動発電機２６及び旋回モータ３２は、共に電動機として動作可能であるため、蓄電回路３０の蓄電装置３１の電気負荷と考えることができる。
Since both the
処理装置３４が、エンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５の動作を制御する。さらに、処理装置３４は、インバータ２９、３３、蓄電回路３０を制御する。処理装置３４の処理結果が、表示装置３６に表示される。処理装置３４は、さらに、通信装置４５を介してショベル支援サーバ５０（図１）とデータ通信を行う。
The
図３に、蓄電回路３０の概略等価回路図を示す。蓄電装置３１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介してＤＣバスライン３９に接続されている。蓄電装置３１には、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等の充電及び放電が可能な装置を用いることができる。
FIG. 3 shows a schematic equivalent circuit diagram of the
ＤＣバスライン３９の低圧ラインと高圧ラインとの間に平滑キャパシタ４０が接続されている。ＤＣバスライン３９と電動発電機２６との間で、インバータ２９を介して電力の送受が行われる。ＤＣバスライン３９と旋回モータ３２との間で、インバータ３３を介して電力の送受が行われる。
A smoothing
電圧センサ４１が、蓄電装置３１の端子間電圧を測定する。端子間電圧の測定値が処理装置３４に入力される。電流センサ４２が、蓄電装置３１の充放電電流を測定する。充放電電流の測定値が処理装置３４に入力される。
図４に、ショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。図４に示したフローチャートは、厳密な意味でのフローチャートとは異なり、準正常処理、異常処理、分岐処理等の記載は省略されており、ショベル２０及びショベル支援サーバ５０で実行される主な処理のみが示されている。他の図面に示されたフローチャートも、同様に主な処理のみが示されている。
FIG. 4 shows a flowchart of processing executed by the
ステップＳＡ１０において、ショベル２０の操作者が、エンジン２５（図２）を停止させる操作を行う。例えば、エンジンスターターキーをオフにすることにより、エンジン２５を停止させる。エンジン２５が停止すると、ショベル２０の処理装置３４（図２）が、エンジン２５の停止時における稼働情報をショベル支援サーバ５０に送信する。稼働情報には、ショベル２０の機体を特定する識別情報、及びエンジン２５が停止した日付情報が含まれる。日付情報には、例えば年月日、及び時刻が含まれる。
In step SA10, the operator of the
ショベル支援サーバ５０は、ショベル２０から稼働情報を受信すると、ステップＳＢ１０において、稼働情報のデータベース化を行う。具体的には、ショベル２０の識別情報と、エンジン停止の日付情報とを関連付けて、記憶装置５２に格納する。
When the
ステップＳＢ２０において、ショベル支援サーバ５０の処理装置５１（図１）が、ショベル２０の機体ごとに、エンジンが停止した直近の日付からの経過時間に基づいて、充電督促情報を出力するか否かを判定する。この判定処理は、定期的に起動される。例えば、エンジンが停止した直近の日付からの経過時間と、予め設定されている停止期間の許容上限値とを比較する。停止期間の許容上限値として、蓄電装置３１が過放電状態になると推測される期間よりもやや短い期間を設定することが好ましい。
In step SB20, whether or not the processing device 51 (FIG. 1) of the
エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が停止期間の許容上限値を超えていると、充電督促情報を出力要と判定される。充電督促情報を出力要と判定された場合、ショベル支援サーバ５０は、判定の対象となったショベル２０に、充電督促情報を送信する。この充電督促情報は、ショベル２０に対してエンジン自動始動を指令する信号を含む。
When the elapsed time from the most recent date when the engine has stopped exceeds the allowable upper limit value of the stop period, it is determined that the charging reminder information needs to be output. When it is determined that the charging reminder information is required to be output, the
ショベル２０が充電督促情報を受信すると、ステップＳＡ２０において、処理装置３４（図２）がエンジン２５を自動始動させることにより、蓄電装置３１（図３）を充電する。具体的には、処理装置３４がエンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５を始動させる。エンジン２５が始動すると、電動発電機２６が発電機として動作する。電動発電機２６で発電された電力により、蓄電装置３１が充電される。電動発電機２６の発電動作は、処理装置３４がインバータ２９（図２）を制御することにより実現される。蓄電装置３１の充電動作は、処理装置３４がＤＣ／ＤＣコンバータ３８（図３）を制御することにより実現される。
When the
ステップＳＡ３０において、処理装置３４は、エンジン２５の自動始動によって蓄電装置３１が充電中であることを知らせる情報を表示装置３６（図２）に表示する。エンジン２５が自動始動によって動作しているときに、操縦者がショベル２０に近づいたとき、自動始動によってエンジン２５が動作中であることを認識することができる。
In step SA30, the
処理装置３４は、エンジン２５が自動始動された後、蓄電装置３１（図３）の端子間電圧を周期的に測定する。蓄電装置３１の端子間電圧が、予め設定されている自動充電停止電圧を超えたら、ステップＳＡ４０においてエンジン２５を自動停止させる。具体的には、処理装置３４がエンジン制御ユニット３５を制御することにより、エンジン２５を停止させる。エンジン２５が停止すると、ステップＳＡ１０のときと同様に、ショベル２０からショベル支援サーバ５０に稼働情報が送信される。
The
蓄電装置３１の内部抵抗の影響を排除するために、端子間電圧の測定時に、充放電電流が流れない状態とすることが好ましい。これにより、充放電電流を０にすることにより、蓄電装置３１の開路電圧を測定することができる。処理装置３４がＤＣ／ＤＣコンバータ３８を制御することにより、充放電電流が一時的に流れない状態にすることができる。
In order to eliminate the influence of the internal resistance of the
次に、図１〜図４に示した実施例の優れた効果について説明する。本実施例においては、ショベル２０のエンジン２５が停止した後、経過時間が停止期間の許容上限値を超えると、エンジン２５が自動始動されて、蓄電装置３１が充電される。このため、蓄電装置３１の自然放電による過放電を防止することができる。これにより、蓄電装置３１の過放電による劣化の進行を抑制することができる。
Next, the excellent effect of the embodiment shown in FIGS. In this embodiment, after the
次に、図５及び図６を参照して、他の実施例について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。 Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described, and description of common configurations will be omitted.
図５に、本実施例によるショベルの主要部分のブロック図を示す。図２に示した実施例では、油圧ポンプ２８がトルク伝達機構２７に直結されていた。図５に示した実施例では、油圧ポンプ２８が、切離し機構４６を介してトルク伝達機構２７に連結されている。切離し機構４６は、エンジン２５からの動力が油圧ポンプ２８に伝達される接続状態と、油圧ポンプ２８に伝達されない切離し状態とを切り替えることができる。接続状態と切離し状態との切り換え制御は、処理装置３４によって行われる。切離し機構４６には、種々のクラッチを使用することができる。
FIG. 5 shows a block diagram of the main part of the shovel according to the present embodiment. In the embodiment shown in FIG. 2, the
図６に、ショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。本実施例においては、ショベル２０が充電督促情報を受信すると、ステップＳＡ２０でエンジン２５を自動始動させる前に、ステップＳＡ１５において、処理装置３４（図５）が切離し機構４６を制御することにより、エンジン２５から油圧ポンプ２８を切り離す。
FIG. 6 shows a flowchart of processing executed by the
本実施例においては、エンジン２５で発生した動力が電動発電機２６のみに伝達される。このため、エンジン２５の動力を効率的に発電に利用することができる。
In the present embodiment, the power generated by the
次に、図７Ａを参照して、さらに他の実施例によるショベル２０及びショベル支援サーバ５０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 7A, the
図７Ａに、本実施例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、図１〜図４に示した実施例と同様に、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。充電督促情報を出力すると判定された場合には、ステップＳＢ３０において、ショベル支援サーバ５０の処理装置５１が表示装置５４（図１）に、対象のショベル２０の識別情報と、充電督促情報とを表示する。充電督促情報として、「過放電の危険があるため充電を行ってください。」というような文字情報を用いてもよいし、過放電の危険を知らせる図形情報を用いてもよい。
FIG. 7A shows a flowchart of processing executed by the
ショベル支援サーバ５０の運用者が、表示装置５４に表示された充電督促情報を視認すると、ステップＳＣ１０において、充電の要否を判断する。充電が必要であると判断されると、ショベル支援サーバ５０の運用者は、ショベル支援サーバ５０の入力装置５６（図１）に自動充電指令（コマンド）を入力する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電指令が入力されたことを検知すると、ショベル２０に対してエンジン自動始動を指令する充電督促情報を送信する。
When the operator of the
図７Ａに示した実施例のように、ショベル２０のエンジン２５を自動始動させるか否かの判断を、ショベル支援サーバ５０の運用者が行うようにしてもよい。
As in the embodiment shown in FIG. 7A, the operator of the
図７Ｂに、図７Ａに示した実施例の変形例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。この変形例では、ショベル支援サーバ５０の運用者が、充電が必要と判断すると、対象のショベル２０の管理者に充電が必要であることを通知する。この通知は、電話、電子メール、ファックス等を用いて行うことができる。ショベル２０の管理者は、例えばショベルの所有者、保守要員、現場責任者等である。
FIG. 7B shows a flowchart of processing executed by the
ショベル２０の管理者は、ショベル支援サーバ５０の運用者から通知を受けると、ショベル２０を手動で始動させる。ステップＳＡ２５において、エンジン２５が始動して、蓄電装置３１の充電が行われる。
When the administrator of the
図７Ｂに示した実施例のように、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性が高まった時に、ショベル２０を手動で始動させるようにしてもよい。
As in the embodiment shown in FIG. 7B, the
次に、図８Ａを参照して、さらに他の実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 8A, the
図８Ａに、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、図１〜図４に示した実施例と同様に、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。充電督促情報を出力すると判定された場合には、ショベル支援サーバ５０は端末８０に充電督促情報を送信する。充電督促情報には、対象となるショベル２０の識別情報が含まれる。
FIG. 8A shows a flowchart of processing executed by the
端末８０は、充電督促情報を受信すると、ステップＳＤ１０において、タッチパネル８１に充電督促情報を、文字または図形等の画像として表示する。ショベル２０の管理者が、端末８０に表示された充電督促情報を視認すると、ステップＳＥ１０において充電実行の適否を判断する。充電の実行が適切であると判断されると、ショベル２０の管理者はショベル２０のエンジン２５を手動で始動させる。ステップＳＡ２５において、エンジン２５が始動して、蓄電装置３１の充電が行われる。
Upon receiving the charging reminder information, the terminal 80 displays the charging reminder information on the
図８Ａに示した実施例のように、ショベル２０の管理者が所持する端末８０に、充電督促情報が送られるようにしてもよい。ショベル２０の管理者は、蓄電装置３１の放電状態のみならず、その他の種々の情報を加味して、充電実行の適否を判断することができる。その他の種々の情報には、例えば燃料の残量、ショベル２０の設置環境、今後のショベル２０の稼働予定等が含まれる。
As in the embodiment shown in FIG. 8A, the charging reminder information may be sent to the terminal 80 possessed by the administrator of the
図８Ｂに、図８Ａに示した実施例の変形例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。この変形例では、ショベル２０の管理者がステップＳＥ１０において充電の実行が適切であると判断すると、端末８０を操作して、自動充電依頼を入力する。
FIG. 8B shows a flowchart of processing executed by the
端末８０は、自動充電依頼が入力されると、ショベル支援サーバ５０に自動充電を依頼する信号を送信する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電を依頼する信号を受信すると、対象のショベル２０にエンジン２５の自動始動を指令する充電督促情報を送信する。
When the automatic charging request is input, the terminal 80 transmits a signal for requesting automatic charging to the
図８Ｂに示した変形例では、ショベル２０の管理者は、ショベル２０まで赴くことなく、ショベル２０を自動始動することができる。
In the modification shown in FIG. 8B, the administrator of the
次に、図９及び図１０を参照して、さらに他の実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０について説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。
Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, the
図１〜図４に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準として、停止期間の許容上限値が設定されていた。図９及び図１０に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準として、停止期間の第１許容上限値及び第２許容上限値の２つが設定されている。第２許容上限値は第１許容上限値よりも長い。第１許容上限値は、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性が高いか否かの判断基準となる。これに対し、第２許容上限値は、蓄電装置３１が過放電状態になる危険性がより高いか否かの判断基準となる。
In the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4, the allowable upper limit value of the stop period is set as a criterion for determining whether or not the charging reminder information is output. In the embodiment shown in FIG. 9 and FIG. 10, the first allowable upper limit value and the second allowable upper limit value for the stop period are set as determination criteria for determining whether or not the charging prompt information is output. The second allowable upper limit value is longer than the first allowable upper limit value. The first allowable upper limit is a criterion for determining whether or not there is a high risk that the
図９に、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。ショベル支援サーバ５０は、ステップＳＢ２０において充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第１許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は端末８０に一次充電督促情報を送信する。
FIG. 9 shows a flowchart of processing executed by the
端末８０は、一次充電督促情報を受信すると、一次充電督促情報をタッチパネル８１（図１）に表示する。ショベル２０の管理者が、タッチパネル８１に表示された一次充電督促情報を視認すると、ステップＳＥ１０において、充電実行の適否を判断する。図９では、現時点では充電を実行しないと判断した例を示している。
When the terminal 80 receives the primary charging prompt information, the terminal 80 displays the primary charging prompt information on the touch panel 81 (FIG. 1). When the administrator of the
ショベル支援サーバ５０は、ステップＳＢ２０の後、ステップＳＢ２５において、再度、充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第２許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は端末８０に二次充電督促情報を送信するとともに、ショベル２０にエンジン２５の自動始動を指令する充電督促情報を送信する。
The
端末８０は、二次充電督促情報を受信すると、二次充電督促情報をタッチパネル８１（図１）に表示する。二次充電督促情報には、例えば「ショベルのエンジンを自動始動させます。」という文字情報が含まれる。ショベル２０の管理者は、タッチパネル８１に表示された二次充電督促情報を視認することにより、ショベル２０のエンジンが自動始動されたことを認識することができる。
When the terminal 80 receives the secondary charge reminder information, the terminal 80 displays the secondary charge reminder information on the touch panel 81 (FIG. 1). The secondary charging reminder information includes, for example, character information “The excavator engine is automatically started.” The manager of the
図１０に、本実施例によるショベル２０、ショベル支援サーバ５０、及び端末８０で実行される処理、及びデータの送受の他のフローチャートを示す。図１０に示した例では、ステップＳＥ１０において、ショベル２０の管理者が充電の実行を禁止すべきであると判断する。例えば、燃料の残量がほとんど０である場合、メンテナンスを実行する予定である場合等に、充電の実行を禁止すべきであると判断する。管理者は、端末８０を操作して、自動充電の禁止指令を入力する。
FIG. 10 shows another flowchart of processing executed by the
自動充電の禁止指令が入力されると、端末８０は、ショベル支援サーバ５０に自動充電禁止を指示する信号を送信する。ショベル支援サーバ５０は、自動充電禁止を指示する信号を受信すると、ステップＳＢ２２において、対象のショベル２０が自動充電禁止状態に設定されていることを示す情報を記憶装置５２（図１）に格納する。
When an automatic charging prohibition command is input, the terminal 80 transmits a signal instructing the
ステップＳＢ２５において、再度、充電督促情報を出力するか否かを判定する。エンジンが停止した直近の日付からの経過時間が第２許容上限値を超えたと判定された場合、ショベル支援サーバ５０は、二次充電督促情報とともに、自動充電禁止状態であることを通知する信号を端末８０に送信する。ショベル２０に対しては、エンジンを自動始動させるための充電督促情報は送信しない。
In step SB25, it is determined again whether or not charging prompt information is output. When it is determined that the elapsed time from the most recent date when the engine has stopped exceeds the second allowable upper limit value, the
端末８０は、二次充電督促情報、及び自動充電禁止状態であることを通知する信号を受信すると、ステップＳＤ３０において、タッチパネル８１（図１）に、二次充電督促情報、及び自動充電が禁止されていることを通知する情報を表示する。 When the terminal 80 receives the secondary charging prompt information and the signal notifying that the automatic charging is prohibited, the terminal 80 prohibits the secondary charging prompt information and automatic charging on the touch panel 81 (FIG. 1) in step SD30. Display information to notify you.
本実施例においては、図９に示したように、ショベル２０の管理者が現時点で自動充電を実行しなくてもよいと判断した場合であっても、過放電の危険性が高まると、エンジン２５が自動始動され、蓄電装置３１の充電が行われる。このため、蓄電装置３１の過放電による劣化の促進を抑制することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, even when the administrator of the
図１０に示した例では、ショベル２０の管理者がショベル２０の自動充電の実行を禁止することができる。このため、不必要なエンジン自動始動を回避することができる。
In the example illustrated in FIG. 10, the administrator of the
次に、図１１及び図１２を参照して、さらに他の実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。以下、図１〜図４に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。 Next, with reference to FIG.11 and FIG.12, the shovel and excavator assistance server by another Example are demonstrated. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described, and description of common configurations will be omitted.
図１〜図４に示した実施例では、ショベル支援サーバ５０がステップＳＢ２０（図４）において充電督促情報を出力するか否かを判定する際に基準となるエンジン停止期間の許容上限値として、予め設定された値が用いられた。図１１及び図１２に示した実施例では、停止期間の許容上限値として、エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧及び劣化情報が参酌される。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, as the allowable upper limit value of the engine stop period that becomes a reference when the
図１１に、蓄電装置３１（図３）が自然放電することによる開路電圧の時間変化（自然放電曲線）の一例を示す。図１１には、蓄電装置３１の劣化度がＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２の３つの例を示している。劣化度ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２は、ＤＬ０＜ＤＬ１＜ＤＬ２の関係を満たす。時刻０において蓄電装置３１が満充電状態（充電状態ＳＯＣが１００％）とされており、その時の開路電圧がＶ０である。時間の経過とともに自然放電によって開路電圧が低下する。蓄電装置３１の劣化度が大きい程、自然放電による開路電圧の低下の度合いも大きくなる。
FIG. 11 shows an example of the change over time (spontaneous discharge curve) of the open circuit voltage due to spontaneous discharge of the power storage device 31 (FIG. 3). FIG. 11 shows three examples in which the degradation degree of the
開路電圧の値として、第１許容下限値ＶＬ１、第２許容下限値ＶＬ２、及び第３許容下限値ＶＬ３が定義されている。第３許容下限値ＶＬ３は、過放電による劣化が促進される開路電圧の下限値を意味する。従って、蓄電装置３１の使用中は、開路電圧が第３許容下限値ＶＬ３よりも低い状態することは禁止される。第２許容下限値ＶＬ２は第３許容下限値ＶＬ３よりもやや高い値に設定され、第１許容下限値ＶＬ１は第２許容下限値ＶＬ２よりもやや高い値に設定される。開路電圧が第１許容下限値ＶＬ１まで低下したら、充電を行うことが推奨され、第２許容下限値ＶＬ２まで低下したら、充電を行うことが強く推奨される。
As the open circuit voltage value, a first allowable lower limit value VL1, a second allowable lower limit value VL2, and a third allowable lower limit value VL3 are defined. The third allowable lower limit value VL3 means a lower limit value of the open circuit voltage that promotes deterioration due to overdischarge. Therefore, while the
蓄電装置３１の劣化が進むと、蓄電装置３１の静電容量が小さくなるとともに、内部抵抗が大きくなる。従って、蓄電装置３１の静電容量または内部抵抗を劣化度の指標として用いることができる。
As the deterioration of the
次に、静電容量の算出方法の一例について説明する。蓄電装置３１を、抵抗値が既知の放電抵抗を介して一定時間放電させる。放電前の端子間電圧をＶｓと表記し、放電後の端子間電圧をＶｅと表記する。放電時間をＴと表記し、放電抵抗の抵抗値をＲと表記すると、静電容量Ｃは、下記の式で算出される。ここで、蓄電装置３１の内部抵抗は放電抵抗に比べて十分小さいと仮定している。
Ｃ＝−Ｔ／（Ｒ×ｌｎ（Ｖｅ／Ｖｓ））
Next, an example of a capacitance calculation method will be described. The
C = −T / (R × ln (Ve / Vs))
次に、内部抵抗の算出方法の一例について説明する。蓄電装置３１の開路電圧Ｖｏｃを測定する。その後、放電を開始した直後の端子間電圧Ｖと、放電電流Ｉとを測定する。内部抵抗Ｒｉは、下記の式で算出される。
Ｒｉ＝（Ｖ−Ｖｏｃ）／Ｉ
Next, an example of a method for calculating the internal resistance will be described. The open circuit voltage Voc of the
Ri = (V−Voc) / I
次に、エンジンが停止した時の開路電圧Ｖ１と、蓄電装置３１の劣化度とから、経過時間の許容上限値を求める方法について説明する。
Next, a method for obtaining the allowable upper limit value of the elapsed time from the open circuit voltage V1 when the engine is stopped and the deterioration degree of the
図１１に示した自然放電曲線が、種々の劣化度の蓄電装置３１について予め測定されている。蓄電装置３１の劣化度ごとの自然放電曲線が、ショベル支援サーバ５０の記憶装置５２に格納されている。自然放電曲線は、数値テーブルによって定義することができる。
The natural discharge curves shown in FIG. 11 are measured in advance for the
図１２に、本実施例によるショベル２０とショベル支援サーバ５０とで実行される処理、及びデータの送受のフローチャートを示す。
FIG. 12 shows a flowchart of processing executed by the
ステップＳＡ１０でショベル２０のエンジン２５が停止すると、図４に示した実施例と同様に、ショベル２０からショベル支援サーバ５０に稼働情報が送信される。図４に示した実施例では、この稼働情報にショベル２０の識別情報とエンジン停止の日付情報が含まれていたが、図１２に示した実施例では、この稼働情報に、さらにエンジン停止時の蓄電装置３１の開路電圧、及び蓄電装置３１の劣化情報が含まれる。劣化情報は、例えば蓄電装置３１の内部抵抗、静電容量等の劣化度を表す指標を含む。
When the
ショベル支援サーバ５０は、ショベル２０から稼働情報を受信すると、ステップＳＢ５において、エンジン停止時からの経過時間の第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２を算出する。
When receiving the operation information from the
以下、第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２の算出方法について、図１１を参照しながら説明する。まず、蓄電装置３１の劣化情報に基づいて、図１１に示した複数の自然放電曲線から１つの自然放電曲線を選択する。ここでは、一例として、劣化度がＤＬ１の自然放電曲線が選択された場合について説明する。
Hereinafter, a method of calculating the first allowable upper limit value TU1 and the second allowable upper limit value TU2 will be described with reference to FIG. First, based on the deterioration information of the
エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧と、選択された自然放電曲線とから、エンジン停止時に対応する経過時間の初期値を算出する。算出された経過時間の初期値をｔ０と表記する。選択された自然放電曲線から、蓄電装置３１の開路電圧が第１許容下限値ＶＬ１及び第２許容下限値ＶＬ２まで低下する経過時間をそれぞれ算出する。算出された経過時間を、それぞれｔ１及びｔ２と表記する。第１許容上限値ＴＵ１は、経過時間ｔ１から初期値ｔ０を減算することにより算出される。第２許容上限値ＴＵ２は、経過時間ｔ２から初期値ｔ０を減算することにより算出される。
From the open circuit voltage of the
ステップＳＢ１０において、ショベル２０から受信した情報、ステップＳＢ５で算出された第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２をデータベース化する。具体的には、ショベル２０の識別情報、エンジン停止の日付情報、停止時の開路電圧、蓄電装置３１の劣化情報、第１許容上限値ＴＵ１、及び第２許容上限値ＴＵ２を関連付けて記憶装置５２に格納する。
In step SB10, the information received from the
ステップＳＢ２０において、充電督促情報を出力するか否かを判定する。判定基準として、第１許容上限値ＴＵ１または第２許容上限値ＴＵ２を用いることができる。 In step SB20, it is determined whether or not charging prompt information is output. As a determination criterion, the first allowable upper limit value TU1 or the second allowable upper limit value TU2 can be used.
図１１及び図１２に示した実施例では、エンジン停止時の開路電圧と、蓄電装置３１の劣化情報とに基づいて、経過時間の第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２が算出される。このため、経過時間の許容上限値として固定値を用いる場合と比べて、ショベル２０ごとの状態に適合して充電督促情報を出力することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the first allowable upper limit value TU1 and the second allowable upper limit value TU2 of the elapsed time are calculated based on the open circuit voltage when the engine is stopped and the deterioration information of the
次に、図１３を参照して、さらに他の実施例によるショベル及びショベル支援サーバについて説明する。以下、図９に示した実施例との相違点について説明し、共通の構成については説明を省略する。 Next, an excavator and an excavator support server according to still another embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, differences from the embodiment shown in FIG. 9 will be described, and description of common configurations will be omitted.
図９に示した実施例では、充電督促情報を出力するか否かの判定基準となる第１許容上限値及び第２許容上限値として固定値が用いられた。図１３に示した実施例では、図１１及び図１２に示した実施例と同様に、第１許容上限値ＴＵ１及び第２許容上限値ＴＵ２が、エンジン停止時における蓄電装置３１の開路電圧、及び劣化情報に基づいて決定される。図１３に示したショベル支援サーバ５０が実行するステップＳＢ５、ＳＢ１０の処理は、それぞれ図１２に示したステップＳＢ５、ＳＢ１０の処理と同一である。
In the embodiment shown in FIG. 9, fixed values are used as the first allowable upper limit value and the second allowable upper limit value, which are criteria for determining whether or not the charging reminder information is output. In the embodiment shown in FIG. 13, as in the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the first allowable upper limit value TU1 and the second allowable upper limit value TU2 are the open circuit voltage of the
図１３に示した実施例では、第１許容上限値及び第２許容上限値として固定値を用いる場合と比べて、ショベル２０ごとの状態に適合し一次充電督促情報及び二次充電督促情報を出力することができる。
In the embodiment shown in FIG. 13, the primary charging reminder information and the secondary charge reminder information are output in conformity with the state of each
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
２０ ショベル
２１ 下部走行体
２２ 上部旋回体
２３ 作業要素
２５ エンジン
２６ 電動発電機
２７ トルク伝達機構
２８ 油圧ポンプ
２９ インバータ
３０ 蓄電回路
３１ 蓄電装置
３２ 旋回モータ
３３ インバータ
３４ 処理装置
３５ エンジン制御ユニット
３６ 表示装置
３７ 油圧負荷
３８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３９ ＤＣバスライン
４０ 平滑キャパシタ
４１ 電圧センサ
４２ 電流センサ
４５ 通信装置
４６ 切離し機構
５０ ショベル支援サーバ
５１ 処理装置
５２ 記憶装置
５３ 出力装置
５４ 表示装置
５５ 通信装置
５６ 入力装置
８０ 端末
８１ タッチパネル
９０ ネットワーク
20
Claims (13)
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機で発電された電力で充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力によって駆動される電気負荷と、
ショベル支援サーバとデータ通信を行なう通信装置と、
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、前記ショベル支援サーバから、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信すると、前記エンジンを始動させて前記発電機を動作させることにより、前記蓄電装置の充電を行うショベル。 An engine,
A generator driven by the engine;
A power storage device that is charged with the electric power generated by the generator;
An electric load driven by electric power from the power storage device;
A communication device for data communication with the excavator support server;
A processing device,
When the processing device receives a signal for instructing automatic start of the engine via the communication device from the excavator support server, the processing device starts the engine and operates the generator to charge the power storage device. Do excavator.
前記処理装置は、前記通信装置を介して前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信して前記エンジンを始動させると、前記エンジンの自動始動によって前記蓄電装置が充電中であることを表す情報を、前記表示装置に表示する請求項１に記載のショベル。 Furthermore, it has a display device,
When the processing device receives a signal instructing automatic start of the engine via the communication device and starts the engine, information indicating that the power storage device is being charged by the automatic start of the engine. The shovel according to claim 1, wherein the shovel is displayed on the display device.
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの作動油によって動作する油圧負荷と、
前記エンジンからの動力が前記油圧ポンプに伝達される状態と伝達されない状態とを切り替える切離し機構と
を有し、
前記処理装置は、前記エンジンの自動始動を指令する信号を受信したとき、前記切離し機構を制御して、前記油圧ポンプを前記エンジンから切り離して前記エンジンを始動させる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のショベル。 further,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic load operated by hydraulic oil from the hydraulic pump;
A disconnect mechanism that switches between a state in which power from the engine is transmitted to the hydraulic pump and a state in which the power is not transmitted to the hydraulic pump;
4. The processing device according to claim 1, wherein the processing device controls the separation mechanism to disconnect the hydraulic pump from the engine and start the engine when receiving a signal instructing automatic start of the engine. The excavator described in the item.
処理装置と
を有し、
前記処理装置は、エンジンによって駆動される発電機からの電力によって充電される蓄電装置が搭載された１つのショベルを特定して、当該ショベルの前記エンジンを始動して前記蓄電装置の充電を促す充電督促情報を、前記出力装置に出力するショベル支援サーバ。 An output device;
A processing device,
The processing device specifies a single excavator on which a power storage device charged by electric power from a generator driven by an engine is mounted, and starts the engine of the shovel to charge the power storage device An excavator support server that outputs dunning information to the output device.
前記ショベルの前記エンジンが停止した直近の日付からの経過時間に基づいて、前記充電督促情報を出力するか否かを判定し、
前記充電督促情報を出力すると判定された場合に、前記出力装置に前記充電督促情報を出力する請求項５に記載のショベル支援サーバ。 The processor is
Determining whether to output the charging reminder information based on the elapsed time from the most recent date when the engine of the excavator is stopped;
The shovel support server according to claim 5, wherein when it is determined to output the charging reminder information, the charging reminder information is output to the output device.
前記処理装置は、前記充電督促情報を前記端末に送信する請求項５乃至８のいずれか１項に記載のショベル支援サーバ。 The output device has a function of performing data communication with a terminal,
The shovel support server according to any one of claims 5 to 8, wherein the processing device transmits the charging reminder information to the terminal.
前記処理装置は、前記端末から、前記ショベルの前記蓄電装置の自動充電を依頼する信号を受信すると、前記ショベルに対して前記エンジンの自動始動を指令する信号を送信する請求項９に記載のショベル支援サーバ。 The output device has a function of performing data communication with the excavator,
The excavator according to claim 9, wherein the processing device transmits a signal instructing automatic start of the engine to the shovel when receiving a signal requesting automatic charging of the power storage device of the excavator from the terminal. Support server.
前記処理装置は、前記充電督促情報を出力すると判定された場合に、前記出力装置を介して前記ショベルに、前記充電督促情報として、前記エンジンの自動始動を指令する信号を送信する請求項５乃至８のいずれか１項に記載のショベル支援サーバ。 The output device has a function of performing data communication with the excavator,
The processing device, when it is determined to output the charging reminder information, transmits a signal instructing automatic start of the engine as the charging reminder information to the excavator via the output device. The excavator support server according to any one of 8.
前記処理装置は、前記充電督促情報を出力すると判定された場合に、前記表示装置に、前記充電督促情報を画像として表示する請求項５乃至８のいずれか１項に記載のショベル支援サーバ。 The output device includes a display device for displaying an image,
The shovel support server according to any one of claims 5 to 8, wherein the processing device displays the charging prompt information as an image on the display device when it is determined to output the charging reminder information.
前記処理装置は、前記入力装置を介して自動充電を指令する入力が行われると、前記ショベルに、前記エンジンの自動始動を指令する信号を送信する請求項１２に記載のショベル支援サーバ。 In addition, including an input device,
The shovel support server according to claim 12, wherein the processing device transmits a signal instructing automatic start of the engine to the shovel when input for instructing automatic charging is performed via the input device.
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