專利名稱：工程機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動式起重機或挖掘機等工程機械，尤其涉及基于進行怠速停止控制而配備有兩種用途的電池的工程機械。
背景技術：
近年來，為了在移動式起重機或挖掘機等工程機械中實現節約燃料及降低排氣及噪音等而有各種各樣的配備發動機控制裝置的提案，該發動機控制裝置在指定條件成立時進行使怠速運轉中的發動機自動停止的怠速停止控制。例如，日本專利公開公報特開2006-62782號中公開了一種如下的發動機控制裝置在以移動式起重機進行吊載作業時，考慮操作員即便在作業的間歇中也在駕駛室內等待等情況，在沒有起重機操作的狀態和沒有吊載的狀態同時持續指定時間時使發動機自動停止。此外，為調節工程機械的駕駛室內的空氣而配備的空調裝置，通常其壓縮機由發動機的動力直接驅動或經由液壓驅動，因此隨著發動機停止，該空調裝置便無法使用。然而，較為理想的是即便在發動機怠速停止時，操作員在駕駛室內等待時也能使用空調裝置。為實現此目標，必須對工程機械實施將空調裝置的壓縮機變更為由電動機驅動等的結構上的改良，并且在此基礎上配備與通常用于發動機的起動而配備的第一電池不同用途的第二電池，以用于怠速停止時的壓縮機驅動用電動機等電安裝件的負載驅動。作為此時的電路結構，可考慮圖18所示的電路結構，其中，工程機械上配備的電氣安裝件負載b、第一電池c及第二電池d并聯連接于由發動機驅動的交流發電機等發電裝置a，通過使用未圖示的開關等部件，能夠從第一電池c或第二電池d向電氣安裝件負載b側放電(通電)，并且能夠從發電裝置a對第一電池c及第二電池d充電。然而，這樣的電路結構中，即便在第一電池c與第二電池d為同一種類且相同容量的情況下，當從發電裝置a對第一電池c及第二電池d充電時因發動機轉速較低而無法充分確保發電裝置a的發電電流時，會對應于兩電池C、d間的容量差(詳細而言為剩余容量差)而在兩電池C、d間發生充放電。尤其，怠速停止時用于電氣安裝件負載b的驅動的第二電池d由于與第一電池c相比進行深度放電，因此會發生從第一電池c向第二電池d放電的現象。如果第二電池d的放電深度過大，則在充電時來自第一電池c的放電量便增多。因此存在如下的問題在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電時間的情況下，第一電池c的剩余容量低于起動發動機所需的容量，其結果，在下次的發動機起動時產生發動機起動不良的問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種工程機械，其具有第一電池與第二電池并聯連接且這些電池分別經由開關與發電裝置連接的電路結構，即便在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電時間的情況下，也能夠在第一電池中始終確保發動機起動所需的容量，從而能夠抑制發動機起動不良。
本發明所涉及的工程機械包括發動機，作為動力源；發動機控制部，在指定條件 成立時進行使怠速運轉中的所述發動機自動停止的怠速停止控制；電氣安裝件；發電裝 置，由所述發動機驅動，且供應電；第一電池，用于所述發動機的起動，經由第一開關與所述 發電裝置連接，通過所述第一開關而被切換為由所述發電裝置充電的狀態與不由所述發電 裝置充電的狀態；第二電池，在所述發動機怠速停止時用于使所述電氣安裝件工作，與所述 第一電池并聯且經由第二開關與所述發電裝置連接，通過所述第二開關而被切換為由所述 發電裝置充電的狀態與不由所述發電裝置充電的狀態；剩余容量推定部，推定所述第一電 池的剩余容量亦即第一推定剩余容量以及所述第二電池的剩余容量亦即第二推定剩余容 量；充電時間推定部，推定使所述第一電池的容量從所述第一推定剩余容量恢復至所述第 一電池的目標容量值所需的充電時間亦即第一推定充電時間、以及使所述第二電池的容量 從所述第二推定剩余容量恢復至所述第二電池的目標容量值所需的充電時間亦即第二推 定充電時間；容量管理實施部，控制所述第一開關使得所述第一電池僅充電所述第一推定 充電時間來實施所述第一電池的容量管理，并且控制所述第二開關使得所述第二電池僅充 電所述第二推定充電時間來實施所述第二電池的容量管理；放電量限制部，限制從所述第 二電池的放電量使得所述發動機怠速停止時所述第二電池的放電后的剩余容量維持在設 定值以上。
根據本發明的工程機械，即便在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電 時間的情況下，也能夠在第一電池中始終確保發動機起動所需的容量，從而能夠抑制因第 一電池的容量不足所引起的發動機的起動不良。


圖1是本發明的第一實施方式所涉及的工程機械的框結構圖。
圖2是表示第一實施方式的電池充放電控制部的控制內容的流程圖的前半部分。
圖3是表示第一實施方式的電池充放電控制部的控制內容的流程圖的后半部分。
圖4是表示怠速停止放電處理的子程序的流程圖。
圖5是表示用于發動機再起動及電池的充電的子程序的流程圖。
圖6至圖9是用于說明上述控制內容的說明圖。
圖10是表示電池的充電電流與經過時間的相關關系的圖。
圖11是表示電池容量與電池可接受電流的相關關系的圖。
圖12是表示當前電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充電時間的相關 關系的圖。
圖13是本發明的第二實施方式所涉及的工程機械的相當于圖1的圖。
圖14至圖17是用于說明第二實施方式的電池充放電控制部的控制內容的相當于 圖6至圖9的圖。
圖18是配備兩種電池的工程機械的電路結構圖。
具體實施方式
下面，根據

本發明的實施方式。
(第一實施方式)
圖1表示本發明的第一實施方式所涉及的配備電池充放電控制裝置的工程機械的框結構。圖1中，符號I表示作為動力源的發動機，符號2表示經由調節器3控制發動機I的動作的發動機控制部。發動機控制部2包括怠速停止控制部4，與對應于操作員進行的加速踏板或制動踏板等的操作而控制發動機I的動作的通常的控制不同，在指定的怠速停止條件信號被輸入且指定的怠速停止條件成立時，進行使怠速運轉中的發動機I自動停止的怠速停止控制。怠速停止控制部4例如在供操作員操作而設置在駕駛室內的操作部件未受到操作且操作員的身體的一部分未接觸或未接近操作部件時，或者在工程機械尤其為移動式起重機時未操作起重機的狀態與無吊載的狀態同時持續指定時間時，進行怠速停止控制。另外，圖1中，符號5表示由上述發動機I驅動的作為發電裝置的交流發電機。該交流發電機5以對工程機械上配備的作為電負載的各種電氣安裝件6供應電的方式連接。作為所述各種電氣安裝件6，例如能列舉發動機起動用起動器、空調裝置的壓縮機驅動用電動機、照明燈等。圖1中，符號7表示發動機起動用的作為第一電池的主電池。該主電池7為了進行發動機I的起動而對電氣安裝件6中尤其是發動機起動用起動器供應蓄電電力。另外，符號8表示發動機I的怠速停止時用于使作為電負載的電氣安裝件6驅動的作為第二電池的副電池。主電池7和副電池8并聯連接于交流發電機5。另外，主電池7經由第一開關9連接于交流發電機5，能通過該第一開關9選擇(切換)由交流發電機5對主電池7能夠充電的狀態與不能夠充電的狀態。另外，副電池8經由第二開關10連接于交流發電機5，能通過該第二開關10選擇(切換)由交流發電機5對副電池8能夠充電的狀態與不能夠充電的狀態。另外，主電池7及副電池8為同一種類且相同容量的電池。上述第一開關9及第二開關10均由繼電器開關形成。第一開關9的繼電器觸點9a與主電池7串聯連接。第二開關10的繼電器觸點IOa與副電池8串聯連接。該兩開關9、10的繼電器觸點9a、10a的開閉由電池充放電控制裝置11控制。電池充放電控制裝置11包括第一開關9的繼電器線圈％、第二開關10的繼電器線圈10b、以及控制向該兩個繼電器線圈9b、10b的通電的電池充放電控制部12。發動機I的工作狀況等信息作為信號從發動機控制部2輸入至該電池充放電控制部12。電池充放電控制部12具有作為其功能塊的剩余容量推定部21、充電時間推定部22、容量管理實施部23以及放電量限制部24。此外，電池充放電控制部12還具有存儲各種值的存儲器25。剩余容量推定部21推定主電池7的剩余容量亦即推定剩余容量值Cmain和副電池8的剩余容量亦即推定剩余容量值Csub。具體而言，剩余容量推定部21求出主電池7的每次放電時的放電量，并從此時存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain減去該求出的主電池7的放電量來推定新的推定剩余容量值Cmain,并且將存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain更新為該推定的新的推定剩余容量值Cmain。此外，剩余容量推定部21求出副電池8的每次放電時的放電量，并從此時存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub減去該求出的副電池8的放電量來推定新的推定剩余容量值Csub,并且將存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub更新為該推定的新的推定剩余容量值Csub。此外，與主電池7相關的推定剩余容量值Cmain包含于本發明的第一推定剩余容量的概念中，與副電池8相關的推定剩余容量值Csub包含于本發明的第二推定剩余容量的概念中。
充電時間推定部22推定使主電池7的容量從主電池7的推定剩余容量值Cmain恢復至主電池7的目標容量值所需的充電時間Tml、Tm2以及使副電池8的容量從副電池8的推定剩余容量值Csub恢復至副電池8的目標容量值所需的充電時間Tsl、Ts20此外，與主電池7相關的充電時間Tml、Tm2包含于本發明的第一推定充電時間的概念中，與副電池8相關的充電時間Tsl、Ts2包含于本發明的第二推定充電時間的概念中。另外，充電時間推定部22 在推定主電池7的充電時間Tml、Tm2時使用此時存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain,在推定副電池8的充電時間Tsl、Ts2時使用此時存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub。
容量管理實施部23通過控制第一開關9的開閉使得主電池7僅充電針對主電池 7的充電時間Tml、Tm2來實施主電池7的容量管理，通過控制第二開關10的開閉使得副電池 8僅充電針對副電池8的充電時間Tsl、Ts2來實施副電池8的容量管理。
放電量限制部24限制從副電池8的放電量使得發動機I怠速停止時副電池8的放電后的剩余容量維持在設定值(放電限制容量值Clim)以上。此處，放電限制容量值Clim 是為了預先確保在作業機械進行下次的作業時發動機I起動所需的主電池7的容量而設定的值。具體而言，放電限制容量值Clim設定為滿足如下條件的值，S卩在進行基于從具有大于該放電限制容量值Clim的容量的所述主電池7向具有等于放電限制容量值Clim的容量的副電池8的這兩電池7、8間的容量差的放電時，主電池7的剩余容量維持在起動發動機I 所需的最低限度的容量以上。更具體而言，放電限制容量值Clim設定為滿足如下條件的值， 即發動機I的起動所需的最低限度的容量小于主電池7的放電前的容量與副電池8的放電限制容量值Clim的總和的二分之一的值。放電量限制部24在發動機I怠速停止且副電池8的剩余容量下降而達到放電限制容量Clim時，打開第二開關10而終止從第二電池的放電從而限制從副電池8的放電量。
接下來，依照圖2至圖5所示的流程圖，以及參照圖6至圖9來說明電池充放電控制部12的控制內容。
圖2中，首先,在步驟SI中,通過操作員的發動機起動操作而起動發動機I。此時， 電池充放電控制部12如圖6所示，閉合第一開關9，詳細而言為閉合繼電器觸點9a，且打開第二開關10，詳細而言為打開繼電器觸點10a。由此，從主電池7對電氣安裝件負載6中的發動機起動用起動器供應電力即進行放電，其結果，發動機I起動。另外，電池充放電控制部12的剩余容量推定部21，在步驟SI中求出發動機I的起動時所消耗的主電池7的容量亦即主電池7的放電量，從存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain減去該求出的放電量而計算出發動機I起動后的主電池7的推定剩余容量值Cmain,并將存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值更新為該計算出的推定剩余容量值Cmain。此外，發動機 I在起動時消耗的主電池7的容量為經驗值或實測值，使用預先設定的值。
繼而，在步驟S2中，電池充放電控制部12的充電時間推定部22推定將主電池7從存儲器25中存儲的當前主電池7的當前的推定剩余容量值Cmain充電至主電池7的充電目標容量值(；所需的充電時間Tml。其后，在步驟S3中，僅對主電池7進行充電。僅對該主電池7的充電通過由容量管理實施部23如圖7所示般與發動機I起動時同樣地維持閉合第一開關9且打開第二開關10的狀態而進行。然后，在步驟S4中，電池充放電控制部12的容量管理實施部23判斷 是否已經過充電時間Tml，并在判斷為已經過充電時間Tml時，剩余容量推定部21在步驟S5中，通過將存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain替換為充電目標容量值(；而進行主電池7的推定剩余容量值Cmain的設定。此處，充電目標容量值(；為使用者設定的容量。當該充電目標容量值(；為相當于主電池7的最大充電容量的100%的值時，主電池7的充電時間過長而不現實，因此實際上，該充電目標容量值(；設定為主電池7的最大充電容量的80% 90%的值。此外，當在步驟S4中容量管理實施部23判斷為未經過充電時間Tml時，再次進行步驟S3以后的處理。其次，在步驟S6中，剩余容量推定部21將副電池8的推定剩余容量值Csub設定為與放電限制容量值Clim相等的值。具體而言，剩余容量推定部21使與放電限制容量值Clim相等的值作為副電池8的推定剩余容量值Csub存儲在存儲器25中。其原因在于，該副電池8的推定剩余容量值Csub的設定中考慮到在前一次通過工程機械進行作業時副電池8的充電中斷的情況，特意將副電池8的推定剩余容量值Csub估算得較小。繼而，在步驟S7中，剩余容量推定部21考慮如后述般在副電池8與主電池7 —同充電時產生的從主電池7向副電池8的放電。此時的放電量最大為主電池7放電前的容量與副電池8的容量的差的二分之一的值，因此副電池8剛開始充電后的主電池7的容量為主電池7放電前的容量與副電池8的容量的總和的二分之一的值。由此，在步驟S7中，剩余容量推定部21考慮到從上述主電池7向副電池8的放電，具體而言，通過下述式(I)計算出主電池7的推定剩余容量值Cmain,并將存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain替換為該計算出的推定剩余容量值Cmain。Cmain= (Cmain+Csub)/2 (I)其后，在步驟S8中，充電時間推定部22推定將副電池8從存儲器25中存儲的當前的副電池8的推定剩余容量值Csub充電至副電池8的充電目標容量值(；所需的充電時間Tsl。然后，在步驟S9中，副電池8與主電池7—同充電。該副電池8的充電通過容量管理實施部23如圖8所示一并閉合第一開關9及第二開關10而進行。此處，在副電池8的容量因前一次通過工程機械進行作業時的怠速停止而受到消耗，且發動機轉速較低時，電氣安裝件負載6的消耗電流與副電池8所要求的充電電流的總和有時超過交流發電機5的發電電流。此時如果為對副電池8充電而一并閉合第一開關9及第二開關10，則發生從在上述步驟S2至S4中已完成充電的主電池7向副電池8放電。因此，在步驟S9中對副電池8充電之前，先在步驟S7中如上述般考慮從主電池7向副電池8的放電。其次，在步驟SlO中，容量管理實施部23判斷是否已經過充電時間Tsl，并在判斷為已經過充電時間Tsl時，在圖3的步驟Sll中，剩余容量推定部21通過將存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub替換為副電池8的充電目標容量值(；而進行副電池8的推定剩余容量值Csub的設定。此處，副電池8的充電目標容量值C,，與主電池7的情況同樣為使用者設定的容量，當其為相當于副電池8的最大充電容量的100%的值時，副電池8的充電時間過長而不現實，因此實際上，該副電池8的充電目標容量值(；設定為副電池8的最大充電容量的80% 90%的值。此外，當在步驟SlO中容量管理實施部23判斷為未經過充電時間Tsl時，再次進行步驟S9以后的處理。繼而，在步驟S12中，電池充放電控制部12根據來自發動機控制部2的信號而判斷是否開始發動機I的怠速停止。當在該判定中電池充放電控制部12判斷為開始怠速停止時，在步驟S13中實施怠速停止放電處理，其后，在步驟S14中實施發動機I的再起動和主電池7及副電池8的充電，然后進行步驟S15的處理。另一方面，當在上述判定中電池充 放電控制部12判定為不開始怠速停止時，直接進行步驟S15的處理。在步驟S15中，電池 充放電控制部12根據來自發動機控制部2的作業結束信號，例如是否已輸出在操作員通過 發動機鑰匙進行發動機I的停止操作行時從發動機控制部2輸出的信號，而判定通過工程 機械進行的作業是否結束。當在該判定中電池充放電控制部12因未從發動機控制部2輸 出作業結束信號而判定為作業未結束時，再次進行步驟S12以后的處理，另一方面，在因從 發動機控制部2輸出作業結束信號而判定為作業結束時，結束控制。
上述步驟13中的怠速停止放電處理依照圖4所示的子程序的流程圖而進行。
具體而言，參照圖4，在開始怠速停止放電處理后，容量管理實施部23在步驟S16 中進行副電池8的放電。該副電池8的放電通過由容量管理實施部23如圖9所示打開第 一開關9且閉合第二開關10而進行。通過該放電，在怠速停止時電氣安裝件負載6工作。
繼而，在步驟S17中，放電量限制部24判定存儲器25中存儲的當前副電池8的推 定剩余容量值Csub是否為放電限制容量值Clim以下。
當在步驟S17中放電量限制部24判定為存儲器25中存儲的當前副電池8的推定 剩余容量值Csub為放電限制容量值Clim以下時，接下來，放電量限制部24在步驟S19中中止 副電池8的放電。其后，返回處理過程的流程。副電池8的放電中止通過由放電量限制部 24維持打開第一開關9的狀態并且打開第二開關10而進行。另一方面，當在步驟S17中放 電量限制部24判定為存儲器25中存儲的當前副電池8的推定剩余容量值Csub不為放電限 制容量值Clim以下時，接下來在步驟S18中，電池充放電控制部12根據來自發動機控制部2 的信號而判定有無進行怠速停止中斷操作。在電池充放電控制部12判定為有怠速停止中 斷操作時，接下來通過放電量限制部24進行步驟S19的處理。另一方面，在電池充放電控 制部12判定為無怠速停止中斷操作時，在步驟S20中，剩余容量推定部21求出副電池8的 伴隨負載驅動所產生的推定消耗電流與控制循環時間(dt)的積而計算出副電池8的放電 時的放電量，從存儲器25中存儲的當前的副電池8的推定剩余容量值Csub減去該計算出的 放電量從而計算出副電池8的新的推定剩余容量值Csub，并將存儲器25中存儲的副電池8 的當前的推定剩余容量值Csub更新為該計算出的新的推定剩余容量值Csub。其后，進行步驟 S16以后的處理。
另外，圖3的步驟S14中的發動機I的再起動與主電池7及副電池8的充電依照 圖5所示的子程序的流程圖而進行。
具體而言，在開始涉及該發動機I的再起動與電池7、8的充電的處理之后，在步驟 S21中，為了再起動發動機1，與步驟SI中的發動機起動時同樣地，如圖6所示，通過閉合第 一開關9且打開第二開關10而進行從主電池7向電氣安裝件負載6中的發動機I起動用 起動器供應電力，并且通過從存儲器25中存儲的當前主電池7的推定剩余容量值Cmain減去 在發動機I再起動時所消耗的主電池7的容量而計算出發動機I再起動后的主電池7的推 定剩余容量值Cmain,從而存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain更新為該計算 出的剩余容量值Cmain。此外，在發動機I再起動時消耗的主電池7的容量為經驗值或實測 值，使用預先設定的值。
繼而，在步驟S22中，充電時間推定部22推定將主電池7從存儲器25中存儲的當 前的推定剩余容量值Cmain充電至主電池7的充電目標容量值Cr所需的充電時間Tm2。其后，在步驟S23中，僅對主電池7進行充電。僅對該主電池7的充電通過由容量管理實施部23如圖7所示，與發動機再起動時同樣地維持閉合第一開關9且打開第二開關10的狀態而進行。然后，在步驟S24中，容量管理實施部23判斷是否已經過充電時間Tm2，并在判斷為已經過充電時間Tm2時，剩余容量推定部21在步驟S25中通過將存儲器25中存儲的當前主電池7的推定剩余容量值Cmain替換為主電池7的充電目標容量值(；而進行主電池7的推定剩余容量值Cmain的設定。此外，當在步驟S24中容量管理實施部23判斷為未經過充電時間Tffl2時，再次進行步驟S23以后的處理。其次，在步驟S26中，剩余容量推定部21考慮從主電池7向副電池8的放電。具體而言，剩余容量推定部21與圖2的步驟S7同樣地，通過下述式(I)計算出主電池7的推定剩余容量值Cmain,并將存儲器25中存儲的主電池7的推定剩余容量值Cmain替換為該計算出的推定剩余容量值Cmain。Cmain= (Cmain+Csub)/2 (I)繼而，在步驟S27中，充電時間推定部22推定將副電池8從存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub充電至副電池8的充電目標容量值Cr所需的充電時間Ts2。其后，在步驟S28中，副電池8與主電池7—同充電。該副電池8的充電通過容量管理實施部23如圖8所示一并閉合第一開關9及第二開關10而進行。然后，在步驟S29中，容量管理實施部23判斷是否已經過充電時間Ts2，并在判斷為已經過充電時間Ts2時，剩余容量推定部21在步驟S30中，通過將存儲器25中存儲的副電池8的推定剩余容量值Csub替換為副電池8的充電目標容量值(；而進行副電池8的推定剩余容量值Csub的設定。其后，返回處理過程的流程。此外，當在步驟S29中容量管理實施部23判斷為尚未經過充電時間Ts2時，再次進行步驟S28以后的處理。依照以上說明的圖2至圖5的流程圖的處理過程中尤其是步驟S1、S5至S7、S11、S20、S21、S25、S26、S30的處理，由剩余容量推定部21予以實施。另外，步驟S2、S8、S22、S27的處理，由充電時間推定部22予以實施。另外，步驟S3、S4、S9、S10、S23、S24、S28、S29的處理由容量管理實施部23予以實施。此外，圖4的步驟S17、S19的處理由放電量限制部24予以實施。此外，圖2的步驟SI中所使用的主電池7的推定剩余容量值Cmain,使用在工程機械上次為止的作業中計算出的推定剩余容量值。但是，在實施的作業為首次通過工程機械進行的作業時，作為其推定剩余容量值Cmain而必須設定適當的值。此時，例如如果主電池7為新電池，則也可設定該電池的標稱容量的100%作為推定剩余容量值Cmain。此外，在步驟
SI中，能夠起動發動機I時，可認為是在發動機I起動前主電池7中至少殘存有能起動發動機I的容量，因此在步驟SI中，也可將主電池7的推定剩余容量值Cmain設定為從能起動發動機I的容量減去在發動機I起動時所消耗的容量而計算出的容量。下面，對由上述充電時間推定部22推定充電時間Tml、Tsl、Tm2、Ts2的方法進行說明。通常，電池具有如下特性，即在以某固定電壓實施充電時，如圖10所示在剛開始充電后充電電流變大，但隨著容量恢復而充電電流變小。為了考慮該特性而計算出充電時間，預先在存儲器25中存儲由圖11所示的電池容量與電池可接受電流的相關函數所表現的電池特性、以及圖12所示的由當前的電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充電時間的相關函數所表現的電池特性，充電時間推定部22根據這兩特性而按照下述的(I)至(6)步驟推定電池的充電時間。
(I)通過從交流發電機5的發電電流減去因負載所產生的消耗電流而計算出充電電流lb。此處，交流發電機5的發電電流及因負載所產生的消耗電流必須視為固定。此時， 作為交流發電機5的發電電流,較為理想的是米用發動機I低速旋轉時的交流發電機5的發電電流的值，因負載所產生的消耗電流較為理想的是采用負載可能消耗的消耗電流的最大值。
(2)根據充電對象的電池的當前的推定剩余容量值Ccot(具體而言為Cmain、Csub)，以及包含電池容量與電池可接受電流的相關曲線的電池特性，如圖11所示求出與當前的推定剩余容量值C·對應的電池可接受電流Ilim。
(3)比較上述充電電流Ib與電池可接受電流IliJ^大小。在充電電流Ib大于電池可接受電流Ilim時，即Ib > Ilim時，充電時間如下述⑷那樣求出。另一方面，在充電電流 Ib與電池可接受電流Ilim相同或比其小時，即Ib彡Ilim時，充電時間如下述(5)及(6)那樣求出。
(4)根據充電對象的電池的當前的推定剩余容量值C·，以及包含當前的電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充電時間的相關曲線的電池特性，如圖12所示般求出與當前的推定剩余容量值C·對應的充電時間Tdlg,并將該求出的充電時間Tdlg設定為充電對象的電池的充電時間Tml、Tsl、Tm2、Ts2。
(5)根據包含電池容量與電池可接受電流的相關曲線的電池特性，如圖11所示般求出電池可接受電流為Ib時的電池容量Csw，且通過下述式(2)計算出將電池從當前的推定剩余容量值Ccot充電至Csw所需的充電時間Tdlgltl
Tchgl = (Csw-Ccur)/Ib (2)
(6)根據圖12所示的包含當前的電池容量與充電時間的相關曲線的電池特性求出與當前的電池容量Csw對應的充電時間Tdlg2,將該求出的充電時間Tdlg2設為電池從電池容量Csw充電至目標容量值(；所需的充電時間Tdlg2，并將該充電時間Tdlg2與之前計算出的充電時間Tdlgl的合計時間(Tdlgl+!^)設定為充電對象的電池的充電時間Tml、Tsl、Tm2、Ts2。
如上所述，根據上述電池充放電控制部12的控制，求出主電池7的推定剩余容量值Cmain及副電池8的推定剩余容量值Csub,并推定將各電池7、8從該求出的推定剩余容量值 Cmain、Csub充電至各電池7、8的充電目標容量值(；所需的充電時間Tml、Tsl、Tm2、Ts2，控制第一開關9及第二開關10的開閉，使得各電池7、8充電該推定出的充電時間Tml、Tsl、Tm2、Ts2的期間，因此能實施主電池7及副電池8的容量管理。
尤其，在該容量管理下，由于怠速停止時副電池8的剩余容量維持在設定值(放電限制容量值Clim)以上，因此在之后的充電時能抑制從主電池7向副電池8的對應于主電池 7與副電池8之間的容量差的放電量。因此，即便在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電時間時，也能始終確保為了發動機I的起動而所需的主電池7的容量。其結果，能切實地避免因主電池7的容量不足而引起的發動機I的起動不良。
另外，上述容量管理中，無需用于各電池7、8的容量檢測或電流檢測等的傳感器， 因此在成本等方面也發揮能容易地實施的效果。
(第二實施方式)
圖13表示配備本發明的第二實施方式所涉及的電池充放電控制裝置的工程機械的框結構。在該第二實施方式的情況下，工程機械上配備的作為電負載的各種電氣安裝件的負載分為通常負載31、及與該通常負載31相比為輕負載的怠速停止時專用負載(以下，稱作IS用負載)32。該通常負載31與IS用負載32并聯地與作為發電裝置的交流發電機5連接，并且通常負載31經由第三開關33連接于交流發電機5，IS用負載32經由第四開關34連接于交流發電機5。通過該結構，通常負載31與IS用負載32中的某一者能從交流發電機5選擇性地接受供電。上述第三開關33及第四開關34與第一開關9及第二開關10同樣地由繼電器開關形成。第三開關33的繼電器觸點33a串聯連接于通常負載31，第四開關34的繼電器觸點34a串聯連接于IS用負載32。該兩開關33、34的繼電器觸點33a、34a的開閉，與第一開關9及第二開關10的繼電器觸點9a、IOa的開閉一并由電池充放電控制裝置35控制。該電池充放電控制裝置35包括第一開關9的繼電器線圈％、第二開關10的繼電器線圈10b、第三開關33的繼電器線圈33b、第四開關34的繼電器線圈34b、以及控制向這些四個繼電器線圈9b、10b、33b、34b的通電的電池充放電控制部36。與第一實施方式的電池充放電控制部12的情況同樣，發動機I的工作狀況等信息作為信號從發動機控制部2輸入至電池充放電控制部36。此外，工程機械上配備的發動機1、發動機控制部2、交流發電機5、主電池7及副電池8等的結構與第一實施方式的情況同樣,對同一部件標注同一符號并省略其說明。上述電池充放電控制部36的控制內容，基本上與上述第一實施方式中使用圖2至圖5所示的流程圖說明的電池充放電控制部12的控制內容同樣。但是，在該第二實施方式的電池充放電控制部36的控制內容中，在實施主電池7及副電池8的容量管理的各工序中，除了第一開關9及第二開關10的開閉控制以外還加入了第三開關33及第四開關34的開閉控制。具體而言,在發動機I起動時(圖2的步驟SI)或發動機I怠速停止后的再起動時(圖5的步驟S21)，由電池充放電控制部36如圖14所示閉合第一開關9，且打開第二開關10，并且閉合第三開關33且打開第四開關34，由此從主電池7對通常負載31，尤其對發動機起動用起動器供應電力，即進行放電。其結果，發動機I起動。在僅對主電池7充電時(圖2的步驟S3、圖5的步驟S23)，由電池充放電控制部36的容量管理實施部23如圖15所示，與發動機起動時同樣地維持閉合第一開關9、打開第二開關10、閉合第三開關33且打開第四開關34的狀態，由此從交流發電機5對通常負載31及主電池7供應發電電力。其結果，僅對主電池7充電。在對副電池8充電時(圖2的步驟S9、圖5的步驟S28)，由電池充放電控制部36的容量管理實施部23如圖16所示一并閉合第一開關9及第二開關10，并且閉合第三開關33而打開第四開關34，由此從交流發電機5對通常負載31、主電池7及副電池8供應發電電力。其結果，對副電池8進行充電。在怠速停止時，由電池充放電控制部36的容量管理實施部23如圖17所示打開第一開關9，閉合第二開關10，并且打開第三開關33而閉合第四開關34，由此從副電池8對IS用負載32放電，從而IS用負載32工作。而且，在通過該第二實施方式的電池充放電控制部36實現的控制中，除能發揮與通過第一實施方式的電池充放電控制部12而實現的控制同樣的作用效果以外，通過以在怠速停止時使IS用負載32工作，在發動機起動時及電池充電時使通常負載31工作的方式控制第三開關33及第四開關34的開閉，這樣還能發揮減小怠速停止時的副電池8的消耗電流值，從而能使發動機I的怠速停止相應地持續更長時間的效果。
此外，本發明并不限定于上述第一及第二實施方式，其還包含其他的各種實施方式。例如，在上述的各實施方式中，當將主電池7與副電池8并聯地連接于作為發電裝置的交流發電機5并且通過開關切換為能充電狀態與無法充電狀態時，使用由繼電器開關形成的第一開關9及第二開關10，并將第一開關9的繼電器觸點9a與主電池7串聯連接，且將第二開關10的繼電器觸點IOa與副電池8串聯連接。然而，也可通過包含第一開關與第二開關的一個切換開關將主電池7及副電池8切換為能充電狀態與無法充電狀態，或者使用繼電器開關以外的開關。
另外，上述的各實施方式中，均是與發動機控制部2分別地設置電池充放電控制裝置11、35的電池充放電控制部12、36，該電池充放電控制部12、36接收來自發動機控制部 2的信號，但只要有必要則也可由一個控制部形成發動機控制部2與電池充放電控制部12、 36。
此外，上述第一實施方式中，因必須預先計算出各電池7、8的充電時間的關系，所以作為交流發電機5的發電電流而米用發動機I低轉速時的交流發電機5的發電電流的值，且作為因負載所產生的消耗電流而采用可取的最大值來計算出充電時間，且各電池7、8 僅充電該充電時間。然而，有時也可根據發動機I的轉速或負載的運轉狀況而加上向各電池7、8的充電電流值來求出各電池7、8的容量值，并根據該求出的容量值實施各電池7、8 的充電結束與否的判定。該方法中，在發動機I的轉速較高且因負載所產生的消耗電流較小時能縮短所確保的電池7、8的充電時間，其結果，能實施考慮到工程機械的作業狀況的有效率的充電作業。
另外，電池充放電控制部也可根據從前一次通過工程機械進行作業時的發動機I 停止至在此次作業中起動發動機I為止的發動機I的停止期間，變更用于限制副電池8的放電量的成為基準的設定值(放電限制容量值)。具體而言，電池充放電控制部也可在發動機I的所述停止期間小于預先設定的特定期間(例如24小時)時，將在前一次的發動機I 的停止時刻的副電池8的容量設為此次作業時的副電池8的放電限制容量值，而在發動機I 的所述停止期間為所述特定期間以上時，將相當于針對副電池8的額定容量而預先設定的特定比率(例如75% )的值設為此次作業時的副電池8的放電限制容量值。
[實施方式的概要]
所述的各實施方式及其他的實施方式總結如下。
S卩，所述的各實施方式 及其他的實施方式所涉及的工程機械包括發動機，作為動力源；發動機控制部，在指定條件成立時進行使怠速運轉中的所述發動機自動停止的怠速停止控制；電氣安裝件；發電裝置，由所述發動機驅動，且供應電；第一電池，用于所述發動機的起動，經由第一開關與所述發電裝置連接，通過所述第一開關而被切換為由所述發電裝置充電的狀態與不由所述發電裝置充電的狀態；第二電池，在所述發動機怠速停止時用于使所述電氣安裝件工作，與所述第一電池并聯且經由第二開關與所述發電裝置連接，通過所述第二開關而被切換為由所述發電裝置充電的狀態與不由所述發電裝置充電的狀態; 剩余容量推定部，推定所述第一電池的剩余容量亦即第一推定剩余容量以及所述第二電池的剩余容量亦即第二推定剩余容量；充電時間推定部，推定使所述第一電池的容量從所述第一推定剩余容量恢復至所述第一電池的目標容量值所需的充電時間亦即第一推定充電時間、以及使所述第二電池的容量從所述第二推定剩余容量恢復至所述第二電池的目標容量值所需的充電時間亦即第二推定充電時間；容量管理實施部，控制所述第一開關使得所述第一電池僅充電所述第一推定充電時間來實施所述第一電池的容量管理，并且控制所述第二開關使得所述第二電池僅充電所述第二推定充電時間來實施所述第二電池的容量管理；放電量限制部，限制從所述第二電池的放電量使得所述發動機怠速停止時所述第二電池的放電后的剩余容量維持在設定值以上。在該結構中，充電時間推定部推定使各電池的容量從各電池的推定剩余容量恢復至各電池的目標容量值所需的各電池的充電時間，容量管理實施部通過控制各開關使得各電池僅充電該推定的充電時間來實施各電池的容量管理。在該容量管理下，基于放電量限制部，第二電池的放電量在發動機怠速停止時被限制使得第二電池的放電后的剩余容量維持在設定值以上，因此在其后的充電時能抑制從第一電池向第二電池的對應于第一電池與第二電池之間的容量差的放電量。因此，即便在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電時間時，也能在第一電池中始終確保發動機起動所需的容量，從而能避免因第一電池的容量不足所引起的發動機的起動不良。另外，若采用上述容量管理，則工程機械無需具備用于各電池的容量檢測或電流檢測等的傳感器，因此上述工程機械在成本方面及可靠性等方面優異。上述工程機械中較為理想的是，所述設定值設定為滿足如下條件的值，即在進行基于從具有大于該設定值的容量的所述第一電池向具有等于該設定值的容量的所述第二電池的這些兩電池間的容量差的放電時，所述第一電池的剩余容量維持在起動所述發動機所需的最低限度的容量以上。作為此時的具體結構，所述設定值只要設定為滿足如下的條件的值即可，即起動所述發動機所需的最低限度的容量小于所述怠速停止后且進行從所述第一電池向所述第二電池的放電前的所述第一電池的容量與該設定值的總和的二分之一的值。根據該結構，能具體設定發動機怠速停止時用于限制第二電池的放電量的成為基準的設定值。上述工程機械中較為理想的是，還包括存儲器，存儲所述第一推定剩余容量及所述第二推定剩余容量；其中，所述剩余容量推定部求出所述第一電池的每次放電時的放電量并從此時所述存儲器中存儲的所述第一推定剩余容量減去該求出的所述第一電池的放電量來推定新的第一推定剩余容量，并且將所述存儲器中存儲的第一推定剩余容量更新為該推定的新的第一推定剩余容量，而且該剩余容量推定部求出所述第二電池的每次放電時的放電量并從此時所述存儲器中存儲的所述第二推定剩余容量減去該求出的所述第二電池的放電量來推定新的第二推定剩余容量，并且將所述存儲器中存儲的第二推定剩余容量更新為該推定的新的第二推定剩余容量，所述剩余容量推定部在推定所述第一推定充電時間時使用此時所述存儲器中存儲的所述第一推定剩余容量，在推定所述第二充電時間時使用此時所述存儲器中存儲的所述第二推定剩余容量。根據該結構，在上述工程機械中，能提供通過剩余容量推定部推定各電池的剩余容量的具體的推定方式。上述工程機械中較為理想的是，所述充電時間推定部根據預先求出的電池容量與電池可接受電流的相關關系以及當前的電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充 電時間的相關關系，推定所述第一推定充電時間及所述第二推定充電時間。
根據該結構，在上述工程機械中，能提供通過充電時間推定機構推定各電池的充 電時間的具體的推定方式。
如上所述，所述的實施方式及其他的實施方式中，在實施發動機起動用第一電池 及在怠速停止時用于使電氣安裝件工作的第二電池的容量管理時，怠速停止時第二電池的 放電后的剩余容量被維持在設定值以上，由此，充電時從第一電池向第二電池的放電量受 到抑制，因此即便在因工程機械的作業中斷等而無法確保充足的充電時間時，也能在第一 電池中始終確保發動機的起動所需的容量。其結果，能抑制因第一電池的容量不足所引起 的發動機起動不良。另外，兩電池的容量管理無需用于各電池的容量檢測或電流檢測等的 傳感器，因此上述工程機械還具有在成本等方面優異的效果。
權利要求
1.一種工程機械，其特征在于包括發動機，作為動力源；發動機控制部，在指定條件成立時進行使怠速運轉中的所述發動機自動停止的怠速停止控制；電氣安裝件；發電裝置，由所述發動機驅動，且供應電；第一電池，用于所述發動機的起動，經由第一開關與所述發電裝置連接，通過所述第一開關而被切換為由所述發電裝置充電的狀態與不由所述發電裝置充電的狀態；第二電池，在所述發動機怠速停止時用于使所述電氣安裝件工作，與所述第一電池并聯且經由第二開關與所述發電裝置連接，通過所述第二開關而被切換為由所述發電裝置充電的狀態與不由所述發電裝置充電的狀態；剩余容量推定部，推定所述第一電池的剩余容量亦即第一推定剩余容量以及所述第二電池的剩余容量亦即第二推定剩余容量；充電時間推定部，推定使所述第一電池的容量從所述第一推定剩余容量恢復至所述第一電池的目標容量值所需的充電時間亦即第一推定充電時間、以及使所述第二電池的容量從所述第二推定剩余容量恢復至所述第二電池的目標容量值所需的充電時間亦即第二推定充電時間；容量管理實施部，控制所述第一開關使得所述第一電池僅充電所述第一推定充電時間來實施所述第一電池的容量管理，并且控制所述第二開關使得所述第二電池僅充電所述第二推定充電時間來實施所述第二電池的容量管理；放電量限制部，限制從所述第二電池的放電量使得所述發動機怠速停止時所述第二電池的放電后的剩余容量維持在設定值以上。
2.根據權利要求1所述的工程機械，其特征在于所述設定值設定為滿足如下條件的值，即在進行基于從具有大于該設定值的容量的所述第一電池向具有等于該設定值的容量的所述第二電池的這兩電池間的容量差的放電時，所述第一電池的剩余容量維持在起動所述發動機所需的最低限度的容量以上。
3.根據權利要求2所述的工程機械，其特征在于所述設定值設定為滿足如下條件的值，即起動所述發動機所需的最低限度的容量小于所述怠速停止后且進行從所述第一電池向所述第二電池的放電前的所述第一電池的容量與該設定值的總和的二分之一的值。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的工程機械，其特征在于還包括存儲器，存儲所述第一推定剩余容量及所述第二推定剩余容量；其中，所述剩余容量推定部求出所述第一電池的每次放電時的放電量并從此時所述存儲器中存儲的所述第一推定剩余容量減去該求出的所述第一電池的放電量來推定新的第一推定剩余容量，并且將所述存儲器中存儲的第一推定剩余容量更新為該推定的新的第一推定剩余容量，而且該剩余容量推定部求出所述第二電池的每次放電時的放電量并從此時所述存儲器中存儲的所述第二推定剩余容量減去該求出的所述第二電池的放電量來推定新的第二推定剩余容量，并且將所述存儲器中存儲的第二推定剩余容量更新為該推定的新的第二推定剩余容量，所述剩余容量推定部在推定所述第一推定充電時間時使用此時所述存儲器中存儲的所述第一推定剩余容量，在推定所述第二充電時間時使用此時所述存儲器中存儲的所述第二推定剩余容量。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的工程機械，其特征在于所述充電時間推定部根據預先求出的電池容量與電池可接受電流的相關關系以及當前的電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充電時間的相關關系，推定所述第一推定充電時間及所述第二推定充電時間。
6.根據權利要求4所述的工程機械，其特征在于所述充電時間推定部根據預先求出的電池容量與電池可接受電流的相關關系以及當前的電池容量與將該電池充電至目標容量值所需的充電時間的相關關系，推定所述第一推定充電時間及所述第二推定充電時間。
全文摘要
本發明的工程機械包括充電時間推定部，推定使第一電池的容量從第一推定剩余容量恢復至第一電池的目標容量值所需的充電時間亦即第一推定充電時間及使第二電池的容量從第二推定剩余容量恢復至第二電池的目標容量值所需的充電時間亦即第二推定充電時間；容量管理實施部，通過控制第一開關使得第一電池僅充電第一推定充電時間來實施第一電池的容量管理，通過控制第二開關使得第二電池僅充電第二推定充電時間來實施第二電池的容量管理；放電量限制部，用于限制從第二電池的放電量使得發動機怠速停止時第二電池的放電后的剩余容量維持在設定值以上。由此，能夠抑制發動機的起動不良。
文檔編號B60L11/18GK103029592SQ201210366948
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年9月29日
發明者河合宏明, 下村耕一, 石原英明, 笹井慎太郎 申請人:神鋼起重機株式會社