特許 6587538 ハイブリッド式建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6587538

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】ハイブリッド式建設機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20191001BHJP

   B60K 6/28 20071001ALI20191001BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20191001BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20191001BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20191001BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20191001BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20191001BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20191001BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/20 Z

   B60K6/28

   H01M10/613

   H01M10/615

   H01M10/625

   H01M10/633

   H01M10/6563

   H01M10/6568

【請求項の数】3

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-254033(P2015-254033)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-115502(P2017-115502A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】尾坂 忠史

(72)【発明者】

【氏名】竹内 健

(72)【発明者】

【氏名】石田 誠司

【審査官】 中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５４０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０９４１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５５０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９１４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９７２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１２５６４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２０３６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０３５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｂ６０Ｋ ６／２８

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６３

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機と、前記原動機の動力の補助及び発電を行う電動機と、複数の蓄電セルを有し前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、加温媒体を前記蓄電装置の近傍に循環する暖機回路と、前記暖機回路の加温媒体の循環を制御する制御装置とを備えるハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電装置に対する搭載機器の要求出力を推定するために搭載機器の状態を検出する搭載機器状態検出部を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置が有する前記蓄電セルの内部の温度差とに基づいて前記加温媒体の循環を制御すると共に、前記蓄電セルの内部の温度差を判定する判定温度として第一判定温度と前記第一判定温度よりも低い第二判定温度とを用い、
前記蓄電セルの内部の温度差が前記第一判定温度に到達した場合に前記加温媒体の循環を停止し、前記蓄電セルの内部の温度差が前記第二判定温度に到達した場合に前記加温媒体を循環するように制御し、
前記搭載機器状態検出部における検出結果に応じて前記判定温度を変更することを特徴とするハイブリッド式建設機械。

【請求項2】

請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記搭載機器状態検出部は、ハイブリッド式建設機械を操作する操作レバーの状態を検出する操作レバー状態検出部、ハイブリッド式建設機械の動作の可否を切り替えるゲートロックレバーの状態を検出するゲートロックレバー状態検出部、前記原動機の設定回転数を検出する原動機設定回転数検出部、ハイブリッド式建設機械が搭載する作業機を駆動する作動油の温度を検出する作動油温検出部、前記原動機の回転数を検出する原動機回転数検出部、前記蓄電装置の暖機運転の状態を判定する暖機運転状態判定部、外気温度を検出する外気温度検出部、又は前記原動機の冷却水の温度を検出する原動機冷却水温度検出部のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とするハイブリッド式建設機械。

【請求項3】

請求項１に記載のハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電セルの内部の温度差を検出する温度計測部は、前記加温媒体が流れる方向に対して最も上流側に位置する蓄電セルの内部の温度差を計測することを特徴とするハイブリッド式建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ（電動機）及びインバータ等に電力を供給する蓄電装置を備えたハイブリッド式建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車においては、省エネの観点からハイブリッド式や電気式のものが普及しており、建設機械においてもハイブリッド化が進められている。一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベル等の建設機械は、軽負荷作業から重負荷作業までの全ての作業に対応できるように、最大負荷の作業を可能とする油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する大型のエンジンとを備えている。

【0003】

しかし、建設機械における土砂の掘削及び積み込みを頻繁に行う重掘削作業等の重負荷作業は作業全体の一部であり、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業時には、エンジンの能力が余ってしまう。このことは、油圧ショベルの燃料消費量（以下、燃費と略すことがある）の低減を難しくする要因の１つである。この点に鑑みて、燃費を低減するためにエンジンを小型化すると共に、エンジンの小型化に伴う出力不足を蓄電装置と電動機とによる出力で補助（アシスト）するハイブリッド式建設機械が知られている。このハイブリッド式建設機械を構成する蓄電装置や電動機等の電気機器は、駆動回路の熱的保護や高効率運転のために適切な温度調節を必要とする。

【0004】

特に、蓄電装置は、電流制限なく使用できる上限温度がある一方で、低温時に蓄電装置の出力が低下する。このような蓄電装置の出力低下を招くことなく、蓄電装置を使用するためには、蓄電装置を所定の温度以上に暖める必要がある。例えば、特開２００８−２９０６３６号公報（特許文献１）には、車両を走行させる水冷エンジン及びモータと、このモータに電力を供給する組電池（蓄電装置）と、水冷エンジンの冷却水路に連結されて水冷エンジンとの間で冷媒液を循環させるエンジンラジエータと、水冷エンジンの冷却水路にバイパス弁を介して連結されて、水冷エンジンに循環される冷媒液で蓄電装置を暖機する熱交換器とを備え、エンジンの排熱を利用して蓄電装置を暖機するハイブリッドカーが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２９０６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の暖機方法では、エンジン冷却水を蓄電装置に循環することにより暖機するが、エンジン冷却水を蓄電装置から防水シートで隔離して熱交換を行うようにしている。エンジン冷却水が、構造上、蓄電装置の一部にしか接触できない場合には、蓄電装置の一部のみ暖機することになる。このような場合には、蓄電装置を構成する複数の電池セルの内部に温度ばらつきが生じる。電池セル内の温度ばらつきは、電池セルの内部抵抗にばらつきを生じさせ、電流の流れやすい部分と流れにくい部分とができ、電池の劣化を早めるおそれがある。

【0007】

本発明の目的は、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができるハイブリッド式建設機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド式建設機械は、
原動機と、前記原動機の動力の補助及び発電を行う電動機と、複数の蓄電セルを有し前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、加温媒体を前記蓄電装置の近傍に循環する暖機回路と、前記暖機回路の加温媒体の循環を制御する制御装置とを備えるハイブリッド式建設機械において、
前記蓄電装置に対する搭載機器の要求出力を推定するために搭載機器の状態を検出する搭載機器状態検出部を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の温度と前記蓄電装置が有する前記蓄電セルの内部の温度差とに基づいて前記加温媒体の循環を制御すると共に、前記蓄電セルの内部の温度差を判定する判定温度として第一判定温度と前記第一判定温度よりも低い第二判定温度とを用い、
前記蓄電セルの内部の温度差が前記第一判定温度に到達した場合に前記加温媒体の循環を停止し、前記蓄電セルの内部の温度差が前記第二判定温度に到達した場合に前記加温媒体を循環するように制御し、
前記搭載機器状態検出部における検出結果に応じて前記判定温度を変更する。

【発明の効果】

【0009】

本発明のハイブリッド式建設機械によれば、蓄電装置を迅速に暖機すると共に、蓄電装置の寿命を向上させることができる。

【0010】

前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施例として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施例に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。

【図3】本発明の一実施例に係るハイブリッド式油圧ショベルの運転室内の操作レバー及び表示装置の構成を説明する図である。

【図4】本発明の一実施例に係るハイブリッド式油圧ショベルの蓄電装置の充電率（ＳＯＣ）と許容出力との関係を蓄電装置の温度毎に示す図である。

【図5】本発明の一実施例に係る温調装置の構成を示す図である。

【図6】本発明の一実施例に係る温調装置の冷却運転の動作を説明するフローチャートである。

【図7】本発明の一実施例に係る温調装置の暖機運転の動作を説明するフローチャートである。

【図8】本発明の一実施例に係る温調装置の暖機運転の制御弁のＯＮ／ＯＦＦ制御の動作を説明するフローチャートである。

【図9】本発明の一実施例に係り、電池セル内温度差と制御弁のＯＮ／ＯＦＦ信号との関係を説明する図である。

【図10】本発明の一実施例に係り、電池セル内温度差と制御弁のＯＮ／ＯＦＦ信との別の関係を説明する図である。

【図11】本発明の一実施例に係り、加温媒体の流量調整を行うコントローラを説明する図である。

【図12】本発明の一実施例に係り、車体状態に応じた加温媒体の流量調整方法の変更を説明する図である。

【図13】本発明の一実施例に係り、暖機優先及び寿命優先の各場合と暖機目標温度との関係を説明する図である。

【図14】本実施の一実施例に係り、暖機優先及び寿命優先の各場合と電池セル内温度差の判定温度との関係を説明する図である。

【図15】本実施の一実施例に係り、蓄電装置を複数設置する場合のウォータジャケットの冷却回路と暖機回路の接続方法と電池セル内温度差の計測方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係るハイブリッド式建設機械を実施するための形態の一実施例を図に基づいて説明する。

【0013】

図１は本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施例として挙げたハイブリッド式油圧ショベルの構成を示す図である。図２は本実施形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの要部の構成を説明する図である。

【0014】

本発明に係るハイブリッド式建設機械の一実施形態は、例えば図１に示すようにハイブリッド式油圧ショベル（以下、便宜的に油圧ショベルと呼ぶ）に適用される。本実施例の油圧ショベルは、走行体１００と、走行体１００上に旋回フレーム１１１を介して旋回可能に設けられた旋回体１１０と、旋回体１１０の前方に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行うフロント作業機７０とを備えている。フロント作業機７０はハイブリッド式建設機械の作業機として備えられる。ハイブリッド式建設機械が例えばダンプトラックの場合は、作業機は荷台で構成される。要するに作業機は、ハイブリッド式建設機械がその役割を果たすために搭載した搭載機器によって構成される。

【0015】

フロント作業機７０は、基端が旋回フレーム１１１に回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム７１と、ブーム７１の先端に回動可能に取り付けられたアーム７３と、アーム７３の先端に回動可能に取り付けられたバケット７５とを有している。また、フロント作業機７０は、旋回体１１０とブーム７１とを接続し、伸縮することによってブーム７１を回動させるブームシリンダ７２と、ブーム７１とアーム７３とを接続し、伸縮することによってアーム７３を回動させるアームシリンダ７４と、アーム７３とバケット７５とを接続し、伸縮することによってバケット７５を回動させるバケットシリンダ７６とを有している。

【0016】

旋回体１１０は、図１及び図２に示すように旋回フレーム１１１上の前部に設けられた運転室（キャビン）３と、旋回フレーム１１１上の後部の原動機室１１２内に設けられた原動機としてのエンジン１と、エンジン１の燃料噴射量を調整するガバナ７と、エンジン１の実回転数を検出する回転数センサ１ａと、エンジン１のトルクを検出するエンジントルクセンサ１ｂと、エンジン１の動力の補助及び発電を行う電動機としてのアシスト発電モータ２とを備えている。アシスト発電モータ２は、エンジン１の駆動軸上に配置され、エンジン１との間でトルクの伝達を行う。

【0017】

また、旋回体１１０は、アシスト発電モータ２の回転数を制御するインバータ装置９と、インバータ装置９を介してアシスト発電モータ２との間で電力の授受を行う蓄電装置８と、上述したブームシリンダ７２、アームシリンダ７４及びバケットシリンダ７６等の油圧アクチュエータへ供給する作動油の流量及び方向を制御するバルブ装置１２とを備えている。

【0018】

旋回体１１０の原動機室１１２内には、油圧アクチュエータ７２，７４，７６を駆動するための油圧システム９０が配置されている。油圧システム９０は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ５及びパイロット油圧ポンプ６と、バルブ装置１２の操作部にパイロット管路Ｐを介して接続され、各油圧アクチュエータ７２，７４，７６の所望の動作を可能とする操作装置４とを含んでいる。操作装置４は、運転室３内に設けられており、操作者が把持して操作する操作レバー１７を有している。

【0019】

さらに、旋回体１１０は、油圧ポンプ５の容量を調整するポンプ容量調節装置１０と、ガバナ７を調整してエンジン１の回転数を制御すると共に、インバータ装置９を制御してアシスト発電モータ２のトルクを制御する制御装置としてのコントローラ１１とを備えている。なお、油圧ポンプ５、油圧アクチュエータ７２，７４，７６及びバルブ装置１２によって油圧回路が構成される。上述の回転数センサ１ａによって検出されたエンジン１の実回転数、エンジントルクセンサ１ｂによって検出されたエンジン１のトルク及び操作レバー１７の操作量等はコントローラ１１に入力される。

【0020】

油圧ポンプ５はアシスト発電モータ２を介してエンジン１に接続されている。油圧ポンプ５及びパイロット油圧ポンプ６はエンジン１及びアシスト発電モータ２の駆動力で動作する。油圧ポンプ５から吐出された作動油はバルブ装置１２に供給される。また、パイロット油圧ポンプ６から吐出された作動油は操作装置４に供給される。

【0021】

このとき、運転室３内の操作者が操作レバー１７を操作すると、操作装置４は、操作レバー１７の操作量に応じた作動油を、パイロット管路Ｐを介してバルブ装置１２の操作部へ供給する。これにより、バルブ装置１２内のスプールの位置が作動油によって切換えられ、油圧ポンプ５からバルブ装置１２を流通した作動油が油圧アクチュエータ７２，７４，７６へ供給される。これにより、油圧アクチュエータ７２，７４，７６が油圧ポンプ５からバルブ装置１２を介して供給された作動油によって駆動される。

【0022】

油圧ポンプ５は、可変容量機構として例えば斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾斜角を調整することによって作動油の吐出流量を制御している。以下、油圧ポンプ５を斜板ポンプとして説明するが、作動油の吐出流量を制御する機能を有するものであれば、油圧ポンプ５は斜軸ポンプ等であっても良い。なお、油圧ポンプ５には図示されないが、油圧ポンプ５の吐出圧を検出する吐出圧センサ、油圧ポンプ５の吐出流量を検出する吐出流量センサ及び斜板の傾斜角を計測する傾斜角センサが設けられている。コントローラ１１は、これらの各センサから得られた油圧ポンプ５の吐出圧、吐出流量及び斜板の傾斜角を入力して油圧ポンプ５の負荷を演算する。

【0023】

ポンプ容量調節装置１０は、コントローラ１１から出力される操作信号に基づいて油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）を調節するものである。具体的には、ポンプ容量調節装置１０は、斜板を傾転可能に支持するレギュレータ１３と、コントローラ１１の指令値に応じてレギュレータ１３に制御圧を加える電磁比例弁１４とを有する。レギュレータ１３は、電磁比例弁１４から制御圧を受けると、この制御圧によって斜板の傾斜角を変更する。これにより、油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）が調節され、油圧ポンプ５の吸収トルク（入力トルク）を制御することができる。

【0024】

また、エンジン１の排気通路には、エンジン１から排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムが設けられている。この排気ガス浄化システムは、還元剤としての尿素から生成されたアンモニアによる排気ガス中の窒素酸化物の還元反応を促進する選択的接触還元触媒（ＳＣＲ触媒）８０と、尿素をエンジン１の排気通路内に添加する還元剤添加装置８１と、この還元剤添加装置８１へ供給する尿素を蓄える尿素タンク８２と、エンジン１の排気音を消音するマフラ（消音機）８３とを備えている。従って、エンジン１の排気ガスは、選択的接触還元触媒８０で排気ガス中の窒素酸化物を無害な水と窒素に浄化してからマフラ８３を介して大気へ放出される。

【0025】

上述したエンジン１、アシスト発電モータ２、インバータ装置９及び蓄電装置８は使用され続けることによって発熱するので、これらの機器の温度上昇を抑えるために、冷却装置を旋回体１１０内に備えている。また，油圧ポンプ５から吐出される作動油の温度を計測する作動油温検出部６０と，油圧ショベル周辺の外気温度を計測する外気温検出部６１を旋回体１１０内に備えている。

【0026】

図３は本発明の一実施例に係るハイブリッド式油圧ショベルの運転室内の操作レバー及び表示装置の構成を説明する図である。

【0027】

図３に示すように、操作レバー１７ａ〜１７ｄは、例えば、運転席１８に着座した操作者が把持して車体の動作を手動で操作するものである。これらの各操作レバー１７ａ〜１７ｄの操作信号はコントローラ１１へ送信される。

【0028】

操作レバー１７ａは、運転席１８の前方左側に配置されている。操作レバー１７ａは前方向（矢印Ａ方向）に操作されることにより、走行体１００の左側の履帯１００ａを前方向へ走行させる（左履帯前進）。操作レバー１７ａは後方向（矢印Ｂ方向）に操作されることにより、走行体１００の左側の履帯１００ａを後方向へ走行させる（左履帯後退）。

【0029】

操作レバー１７ｂは、運転席１８の前方右側に配置されている。操作レバー１７ｂは前方向（矢印Ｃ方向）に操作されることにより、走行体１００の右側の履帯１００ａを前方向へ走行させる（右履帯前進）。操作レバー１７ｂは、後方向（矢印Ｄ方向）に操作されることにより、走行体１００の右側の履帯１００ａを後方向へ走行させる（右履帯後退）。

【0030】

操作レバー１７ｃは、運転席１８の左側方に配置されている。操作レバー１７ｃは、前方向（矢印Ｅ方向）に操作されることにより、旋回装置１１０ａを左に旋回させ（左旋回）、後方向（矢印Ｆ方向）に操作されることにより、旋回装置１１０ａを右に旋回させる（右旋回）。また、操作レバー１７ｃは、左方向（矢印Ｇ方向）に操作されることにより、アーム７３を上方向に回動させ（アーム伸ばし）、右方向（矢印Ｈ方向）に操作されることにより、アーム７３を下方向に回動させる（アーム曲げ）。

【0031】

操作レバー１７ｄは、運転席１８の右側方に配置されている。操作レバー１７ｄは、前方向（矢印Ｉ方向）に操作されることにより、ブーム７１を下方向に回動させ（ブーム下げ）、後方向（矢印Ｊ方向）に操作されることにより、ブーム７１を上方向に回動させる（ブーム上げ）。また、操作レバー１７ｄは、左方向（矢印Ｋ方向）に操作されることにより、バケット７５を下方向に回動させ（バケット掘削）、右方向（矢印Ｌ方向）に操作されることにより、バケット７５を上方向に回動させる（バケット開放）。

【0032】

なお、運転室３には、操作レバー１７ａ〜１７ｄの操作状態、すなわち操作レバー１７ａ〜１７ｄの位置を検出する操作レバー状態検出部１９（図２参照）が設けられている。

【0033】

表示装置１５は、コントローラ１１から受信した情報を映し出すモニタ１５ａと、モニタ１５ａを操作する操作スイッチ１５ｂとから構成されている。操作スイッチ１５ｂは、モニタ１５ａの電源をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切替える電源スイッチ及びこの電源スイッチがＯＮ状態のときにモニタ１５ａに映し出される映像を切替える切替スイッチ等を備えている。

【0034】

運転席１８の左側に配置されたゲートロックレバー５０は、油圧ショベルの動作の可否を切り替えるレバーである。ゲートロックレバー５０を前方に倒すことによりＯＮとなり、操作レバー１７を操作しても履帯１００ａ、旋回装置１１０ａ、ブーム７１、アーム７３及びバケット７５が動作しない状態となる。このゲートロックレバー５０は油圧ショベルの安全装置である。油圧ショベルを動作させるためには、ゲートロックレバー５０を後方に倒してＯＦＦとし、操作レバー１７を操作する。なお、運転室３には、ゲートロックレバー５０の操作状態、すなわちゲートロックレバー５０の位置を検出するゲートロックレバー状態検出部５１（図２参照）が設けられている。

【0035】

また、運転室３には、油圧ショベルの動作出力を設定する出力設定部１６が設けられている。この出力設定部１６は、例えばエンジン回転数を調整して油圧ショベルの動作出力を設定するエンジン回転数調整ダイヤル１６ａや、エコノミーモードやパワーモードを設定する出力モード設定スイッチ１６ｂから成っている。エンジン回転数調整ダイヤル１６ａや出力モード設定スイッチ１６ｂは、運転室３内の操作者が作業内容に応じて、車体の動作出力の設定を「小出力」（軽負荷作業を行うのに適した設定）又は「大出力」（高負荷作業を行うのに適した設定）に選択するようになっている。この出力設定部１６の状態は，出力設定検出部１６Ａ（図２参照）で検出され，コントローラ１１に入力される。

【0036】

ここで、蓄電装置８には電流制限がなく使用できる上限温度があるので、蓄電装置８の温度が過度に高くならないように冷却する必要がある。また、蓄電装置８は低温時に許容出力が低下する。図４は蓄電装置８の充電率（ＳＯＣ）と許容出力との関係を蓄電装置８の温度（低温度，中温度，高温度）毎に示す図である。図４に示すように蓄電装置８は、低温時に許容出力が低下する。従って、許容出力を低下させることなく蓄電装置８を使用するためには、蓄電装置８を所定の温度以上に暖める必要がある。すなわち、蓄電装置８を暖機することにより、蓄電装置８を適切な温度範囲に保つ必要がある。特に、外気の温度が低い冬季における油圧ショベルの始動時等では、蓄電装置８の許容出力を高めるために作業が開始される前に蓄電装置８を予め暖機しておくと良い場合がある。

【0037】

図５は、本発明の一実施例に係る温調装置の構成を示す図である。温調装置２０は、蓄電装置８を冷却又は暖機し、蓄電装置８を適切な温度範囲に保つ装置である。

【0038】

図５に示すように、温調装置２０は、冷却水等の冷却媒体を蓄電装置８の近傍（熱の授受が可能な位置）に循環させて蓄電装置８を冷却する冷却回路２１と、エンジン冷却水等の加温媒体を蓄電装置８の近傍（熱の授受が可能な位置）に循環させて蓄電装置８を暖機する暖機回路２５とを含む。

【0039】

冷却回路２１は、冷却媒体が内部を流通する液配管２２と、この液配管２２内で冷却媒体を循環させるポンプ２３と、蓄電装置８と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換部材としてのウォータジャケット２４と、冷却媒体と外気との間で熱交換を行うバッテリラジエータ２６とから構成されている。冷却回路２１を構成する各機器は液配管２２によって順に環状に接続されている。なお、バッテリラジエータ２６には、外気を旋回体１１０内へ取り込んで冷却媒体等を冷却する送風用のファン２７が取り付けられている。

【0040】

暖機回路２５は、エンジン１を冷却することによって暖められた加温媒体（エンジン冷却水）が内部を流通する液配管３７と、この液配管３７内で加温媒体を循環させるポンプ３８と、蓄電装置８と加温媒体との間で熱交換を行う熱交換部材としてのウォータジャケット２４と、ウォータジャケット２４に加温媒体を流すか否かを切り替える制御弁３５とから構成されている。暖機回路２５を構成する各機器は液配管３７によって順に環状に接続されている。また，エンジン１で温められた加温媒体の温度を計測するエンジン冷却水温検出部６２を液配管３７に備えている。

【0041】

暖機回路２５と並列に暖房回路４１とエンジン冷却回路４２とを備えている。暖房回路４１にあるヒータコア４０に加温媒体を循環することにより、運転室３内を暖めることができる。エンジン冷却回路４２には、加温媒体（エンジン冷却水）と外気との間で熱交換を行うエンジンラジエータ２８と、加温媒体（エンジン冷却水）が所定温度以上になった場合に加温媒体をエンジン冷却回路４２に循環するサーモスタット３９とが設けられている。なお、エンジンラジエータ２８には、外気を旋回体１１０内へ取り込んで加温媒体（エンジン冷却水）を冷却する送風用のファン２９が取り付けられている。

【0042】

蓄電装置８は、塵埃や水等の異物が混入して破損することを防ぐために、保護カバー等で覆われるのが好ましい。

【0043】

冷却回路２１に備わるポンプ２３は電動ポンプであり、コントローラ１１によりＯＮ/ＯＦＦ制御される。一方、暖機回路２５にあるポンプ３８は、エンジン１に直結したポンプでありエンジン１の駆動とともに常に動作している。なお、この暖機回路２５にあるポンプ３８は、冷却回路２１にあるポンプ２３と同様に電動ポンプであっても構わない。この場合には、制御弁３５を暖機回路２５に設置せず、電動ポンプのＯＮ／ＯＦＦや流量制御によりウォータジャケット２４に加温媒体を流すか否かを切り替えるようにすればよい。

【0044】

制御弁３５は、ＯＮ時に開となるノーマルクローズ弁としており、コントローラ１１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。制御弁３５は、ＯＦＦ時には閉となり、加温媒体がウォータジャケット２４に循環しない。この場合、蓄電装置８の暖機は行われない。制御弁３５は、ＯＮ時に開となり、加温媒体がウォータジャケット２４に循環する。この場合、蓄電装置８は暖機される。なお、制御弁３５は、上記のようにＯＮ／ＯＦＦ弁ではなく、流量を制御できる比例弁であっても良い。

【0045】

蓄電装置８は、例えばウォータジャケット２４に沿って直列に配置された複数の電池セル（蓄電セル）３０から構成されている。これらの電池セル３０は、熱伝導シート３６を介してウォータジャケット２４に熱結合状態で固定されている。各電池セル３０は、角形形状のリチウムイオン二次電池から成っている。ただし、各電池セル３０は、他の電池やキャパシタであっても良い。例えば、リチウムイオン二次電池の代わりに、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等を使用しても良い。

【0046】

また、蓄電装置８に流れる電流を計測する電流計測部としての電流センサ３１、各電池セル３０の電圧を計測する電圧計測部としての電圧センサ３２、各電池セル３０の上部温度を計測する上部温度計測部としての上部温度センサ３３及び各電池セル３０の下部温度を計測する下部温度計測部としての下部温度センサ３４がそれぞれ取り付けられている。複数のセンサから得られる電圧及び温度はコントローラ１１で演算され、各電池セル３０の電圧及び温度の計測値から蓄電装置８における電圧及び温度の平均値、最大値及び最小値が算出される。そして、コントローラ１１は、電流センサ３１によって計測された電流、電圧センサ３２によって計測された電圧、上部温度センサ３３によって計測された温度及び下部温度センサ３４によって計測された温度等に基づいて蓄電装置８の蓄電量を演算する。コントローラ１１は、演算した蓄電量に基づいて、蓄電装置８の蓄電量を管理している。また、コントローラ１１は、例えば演算した蓄電装置８の蓄電量から充電率（ＳＯＣ）を算出するようにしている。

【0047】

なお、電圧センサ３２、上部温度センサ３３及び下部温度センサ３４は、図５に示すように電池セル３０の全てに設置しなくてもよく、代表的な点の電圧及び温度を測定できればよい。下部温度センサ３４は、電池セル３０の下部の温度を測定するために備えるが、設置上の制約から電池セル３０近傍のウォータジャケット２４に設置してもよい。また、下部温度センサ３４は、後述するように電池セル３０の上下の温度差を求めるのに使用する。このため，上部温度センサ３３を設置した電池セル３０に下部温度センサ３４を設置することが望ましい。電池セル３０の上下の温度差は、電池セル３０内部の温度ばらつきとして説明する場合もある。

【0048】

図５では、ファン２７とファン２９とを別のものとして記載しているが、１つのファンによりバッテリラジエータ２６とエンジンラジエータ２８とに送風する構成であっても良い。また、ファン２７，２９は、エンジン１により直接駆動するようにしている。

【0049】

ウォータジャケット２４は、薄板状の金属部材により形成されており、冷却媒体と加温媒体を循環させる流路を有する。ウォータジャケット２４には、図示されないが、冷却媒体が内部へ流入する冷却媒体入口と、内部に形成され、この冷却媒体入口から流入した冷却媒体を循環させる溝と、この溝を循環した冷却媒体が外部へ流出する冷却媒体出口と、加温媒体が内部へ流入する加温媒体入口と、内部に形成され、この加温媒体入口から流入した加温媒体を循環させる溝と、この溝を循環した加温媒体が外部へ流出する加温媒体出口とを備えている。ウォータジャケット２４の内部を循環する冷却媒体と加温媒体とは、熱伝導シート３６を介して各電池セル３０と熱の授受を行っている。

【0050】

また、ウォータジャケット２４は、上述したように金属部材であることから隣接する各電池セル３０との間で電位差が存在する。そのため、電池セル３０をウォータジャケット２４に直接接触させると、大きなショート電流が流れる。電池セル３０とウォータジャケット２４との間に介在する熱伝導シート３６は、このようなショート電流を回避する機能（絶縁機能）を有している。すなわち、熱伝導シート３６は、電池セル３０とウォータジャケット２４とを電気的に絶縁し、かつ、電池セル３０とウォータジャケット２４との間で熱交換を効率良く行うものである。なお、熱伝導シート３６は弾性体から成る。この弾性体として、例えばシリコン樹脂シート、熱伝導の優れたフィラーが充填されているプラスチックシート或いはマイカ等を用いることができる。しかし、これらの材料（部材）と同様の機能を有するものであれば、他のものを用いても良い。

【0051】

上記では、加温媒体としてエンジン１を冷却することによって暖められたエンジン冷却水を用いている。しかし、同様の効果が得られれば他のものであってもよい。例えば、ヒータやアシスト発電モータ２或いはインバータ装置９等の車載機器で暖められた媒体を用いてもよい。

【0052】

図２に示すコントローラ１１は、蓄電装置８を冷却又は暖機し、適切な温度範囲に保つ温調装置２０の制御装置としての機能を有している。このように本実施例に係る蓄電装置８の暖機運転は、加温媒体により行われる。

【0053】

次に、本実施例に係る温調装置２０の運転動作について図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は、本発明の一実施例に係る温調装置の冷却運転の動作を説明するフローチャートである。図７は、本発明の一実施例に係る温調装置の暖機運転の動作を説明するフローチャートである。図８は、本発明の一実施例に係る温調装置の暖機運転の制御弁のＯＮ／ＯＦＦ制御の動作を説明するフローチャートである。

【0054】

蓄電装置８の温度調整は、蓄電装置８の熱が伝達された冷却媒体をバッテリラジエータ２６により冷却する場合（冷却運転）、およびエンジン排熱に暖められた加温媒体により暖機する場合（暖機運転）がある。温調装置２０の動作は蓄電装置８の温度に応じて変化する。図６、図７及び図８の動作は、所定の時間毎に温度、電圧及び電流を計測して、繰り返して行われる。

【0055】

まず、本実施例に係るコントローラ１１による蓄電装置８の冷却運転の動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。冷却運転は、複数ある上部温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の最高温度が所定の温度Ｔ１より高い場合に行われる。

【0056】

Ｓ２０１において、制御弁３５をＯＦＦとし、加温媒体をウォータジャケット２４に循環させないようにする。これにより加温媒体の熱が蓄電装置８に伝わらないようになる。次にＳ２０２において、ポンプ２３をＯＮとし、冷却媒体をウォータジャケット２４に循環させる。このとき、蓄電装置８で発生した熱は、ウォータジャケット２４内を流通する冷却媒体に伝わる。ウォータジャケット２４内で暖められた冷却媒体は、バッテリラジエータ２６に供給されて冷却される。なお、蓄電装置８の温度を制御するためには、ポンプ２３から吐出される冷却媒体の流量又はファン２７によって送風される外気の風量を調整すれば良い。もちろん、冷却媒体の流量及び送風される外気の風量の両方を調整してもよい。

【0057】

具体的には、上部温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度が高い場合には、ポンプ２３から吐出される冷却媒体の流量を増加させたり、あるいはファン２７により送風される外気の風量を増加させたりすれば良い。一方、上部温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の温度が低い場合には、ポンプ２３から吐出される冷却媒体の流量を減少させたり、あるいはファン２７によって送風される外気の風量を減少させたりすれば良い。

【0058】

次に、本実施形態に係るコントローラ１１による蓄電装置８の暖機運転の動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。暖機運転は、複数ある上部温度センサ３３によって計測された蓄電装置８の最低温度が所定の温度Ｔ２より低い場合に行われる。この温度Ｔ２は、後述する暖機目標温度である。

【0059】

Ｓ３０１において、ポンプ２３をＯＦＦにし、冷却媒体をウォータジャケット２４に循環させないようにする。これにより、蓄電装置８の熱がウォータジャケット２４から冷却媒体へ逃げるのを防ぐことができる。次にＳ３０２において、制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、制御弁３５の制御の詳細は後述する。

【0060】

以上のようにして、温調装置２０を運転し、蓄電装置８を冷却又は暖機して適切な温度範囲に保つ。しかし、上部温度センサ３３の最低温度がＴ２以上、かつ、最高温度がＴ１以下の場合には、冷却運転も暖機運転も行わないことにしている。この場合には、ポンプ２３をＯＦＦとし、制御弁３５をＯＦＦとする。

【0061】

次に、Ｓ３０２に示す制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦ制御について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。この制御は、加温媒体をウォータジャケット２４に循環するか否かを切り替えるものである。

【0062】

Ｓ４０１において、下部温度センサ３４の温度が予め設定された所定温度Ｔ３より高いか否かを判定する。Ｓ４０１において電池セル３０の下部温度がＴ３より高いと判定された場合には、Ｓ４０４において制御弁３５をＯＦＦとし、加温媒体による暖機運転を停止する。これは、電池セル３０の下部が高温になるのを防止するためである。Ｓ４０１において電池セル３０の下部温度が所定温度Ｔ３以下である場合には、Ｓ４０２において電池セル３０の上部と下部の温度差である電池セル内温度差が予め設定された温度に対して高いか低いかを判定する。制御弁３５がＯＮであり、Ｓ４０２において電池セル内温度差が第一判定温度Ｔ４より低い場合にはＳ４０３に移り、制御弁３５はＯＮの状態を保つ。制御弁３５がＯＮであり、Ｓ４０２において電池セル内温度差が第一判定温度Ｔ４以上の場合にはＳ４０４において制御弁３５をＯＦＦとし、加温媒体による暖機運転を停止する。

【0063】

制御弁３５がＯＦＦであり、Ｓ４０２において電池セル内温度差が第二判定温度Ｔ５より低い場合にはＳ４０３に移り、制御弁３５をＯＮにする。制御弁３５がＯＦＦであり、Ｓ４０２において電池セル内温度差が第二判定温度Ｔ５以上の場合には、Ｓ４０４において制御弁３５がＯＦＦの状態を保つ。なお、第一判定温度Ｔ４は第二判定温度Ｔ５よりも高い温度に設定されている。

【0064】

このように電池セル内温度差により制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるのは、電池セル３０の内部の温度ばらつきを抑えるためである。電池セル３０内の温度ばらつきは、電池セル３０に内部抵抗のばらつきを生じさせる。電池セル３０は、内部抵抗のばらつきを生じることにより、電流の流れやすい部分と流れにくい部分とに分かれ、電池の劣化を早めるおそれがある。

【0065】

また、Ｓ４０１の判定に用いる電池セル３０の下部温度は、複数設置した下部温度センサ３４の中での最高温度を用いるのがよい。さらに好ましくは、最も下部温度が高くなるウォータジャケット２４の加温媒体入口近傍の温度を測るのがよい。Ｓ４０２の判定に用いる電池セル内温度差は、全ての計測箇所の中での最大のセル内温度差を用いるのがよい。さらに好ましくは、最も電池セル内温度差が大きくなるウォータジャケット２４の加温媒体入口近傍の電池セル内温度差を測定するのがよい。このように、ウォータジャケット２４の加温媒体入口近傍の電池セル３０の上部温度と下部温度とから電池セル内温度差を計測できればよいので，下部温度の計測点を少なくできる。

【0066】

以上のようにして、制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、電池セル３０の下部が高温になるのを防止し、かつ、電池セル３０内部の温度ばらつきを抑制するようにしている。

【0067】

上記の暖機運転を行う低温環境において、油圧ショベルを起動した直後は、蓄電装置８の最低温度と温度Ｔ２との差が大きい。従って、速やかに蓄電装置８を暖機する必要がある。一方、油圧ショベルが起動直後の運転ではなく、蓄電装置８の最低温度が一度、所定温度Ｔ２に到達した後に再度、蓄電装置８の温度が低下した場合には、蓄電装置８の最低温度と温度Ｔ２との差が小さい。そのため、暖機運転を行う場合には、起動直後より比較的早く蓄電装置８の温度を温度Ｔ２まで上昇させることが可能である。そこで、油圧ショベル起動直後の蓄電装置８の暖機を暖機運転と呼び、起動直後以外の暖機を暖機維持運転と呼ぶことにする。

【0068】

また、加温媒体による暖機運転により電池セル３０内に温度ばらつきが生じやすいのは、図５に示すように低温の電池セル３０の下部を加温媒体により暖めるからである。電池セル３０の側部や上部も加温媒体により暖めることができればよいが、蓄電装置８の構造上の制約により困難である。そのため、電池セル３０の下部の温度が上部の温度より高くなる。本実施例では、電池セル内温度差が大きく（第一判定温度Ｔ４以上に）なると制御弁３５をＯＦＦにする。制御弁３５がＯＦＦされることにより加温媒体の循環が停止する。制御弁３５がＯＦＦされている間に、電池セル３０の下部から上部に熱が伝達され、電池セル３０の上部の温度が上昇する。このため、電池セル内温度差は小さくなる。さらに、電池セル３０の上部の温度が所定温度Ｔ２より低い場合には、再度制御弁３５をＯＮする。このように制御弁３５のＯＮ/ＯＦＦを繰り返し、電池セル３０が所定温度Ｔ２に到達して暖機を終了することになる。

【0069】

上記のように蓄電装置８の暖機終了後、油圧ショベルを休止した場合には、再び電池セル３０の温度が低下して、電池セル３０の暖機（暖機維持運転）を行うことになる。この場合も制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになる。

【0070】

制御弁３５は動作保証回数が決められており、寿命向上のためには可能な限り作動回数を少なくする必要がある。上記では制御弁３５としてＯＮ/ＯＦＦ弁を用いているが、代わりに比例弁を用いても同様に流量調整を行う必要がある。また、制御弁３５の代りに電動ポンプにした場合であっても流量調整を行うことになる。つまり、制御弁３５と同様に比例弁やポンプ等の加温媒体の流量調整を行う機器は、可能な限り作動回数を少なくする必要がある。

【0071】

電磁弁３５のＯＮ／ＯＦＦは、図８のＳ４０２で示したように電池セル３０の上部と下部の温度差が予め設定された温度であるか否かにより切り替えられる。図９は、本発明の一実施例に係り、電池セル内温度差と制御弁のＯＮ／ＯＦＦ信号との関係を説明する図である。

【0072】

電池セル内温度差が第一判定温度Ｔ４の到達で制御弁３５はＯＮからＯＦＦに切り替え、電池セル内温度差が第二判定温度Ｔ５に到達で制御弁をＯＦＦからＯＮに切り替える。第一判定温度Ｔ４が高い場合には電池セル内温度差が大きくなるため、蓄電装置８の寿命に影響する。第一判定温度Ｔ４と第二判定温度Ｔ５の差が小さい場合には、電磁弁３５のＯＮ／ＯＦＦ回数が多くなり、かつ、制御弁のＯＮ時間が長くなるため、電磁弁３５の寿命に影響する。しかし、第一判定温度Ｔ４が高く、第一判定温度Ｔ４と第二判定温度Ｔ５の差が小さい場合には、上記のように制御弁３５のＯＮ時間が長くなるため、加温媒体から蓄電装置８への伝熱量が多くなり、蓄電装置８を早く暖機することができる。

【0073】

一方、図１０に、第一判定温度Ｔ４が低く、第一判定温度Ｔ４と第二判定温度Ｔ５との差が大きい場合の電池セル内温度差と制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦ信号とを示す。図１０は、本発明の一実施例に係り、電池セル内温度差と制御弁のＯＮ／ＯＦＦ信号との別の関係を説明する図である。

【0074】

図９に比べ、図１０は制御弁３５の作動回数が減り、作動時間も減っていることがわかる。これにより、電池セル内温度差を小さくできるため、蓄電装置８の寿命を向上することができる。また制御弁３５の作動回数を減らすことができるので、制御弁３５の寿命向上が図れる。しかし、制御弁３５のＯＮ時間が短くなることにより、加温媒体から蓄電装置８への伝熱量が少なくなり、蓄電装置８の暖機時間が長くなる。そこで、本実施例では車体の状態に応じて第一判定温度と第二判定温度を変えることにした。

【0075】

また、図４に示すように蓄電装置８は、温度に応じて許容出力が決まる。つまり、車体要求出力以上に蓄電装置８を暖める必要がない。そこで、暖機する蓄電装置８の目標温度を車体要求出力に応じた温度とすることにした。

【0076】

以上のように、本実施例では、車体の状態により、暖機する目標温度を車体要求出力に応じた温度とした。また、車体の状態により制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一判定温度、第二判定温度を変更することにした。すなわち、蓄電装置８を早く暖める場合（暖機優先）と、制御弁３５の作動回数を減らす場合（寿命優先）を切り替えることにした。すなわち、本実施例では、暖機を優先する暖機優先モードと、それ以外の暖機モード（通常暖機モード）とを備え、通常暖機モードとして制御弁３５の寿命を優先する寿命優先モードを備える。

【0077】

図１１に本発明に係る加温媒体の流量調整を行うコントローラ１１のブロック図を示す。図１１は、本発明の一実施例に係り、加温媒体の流量調整を行うコントローラを説明する図である。

【0078】

コントローラ１１は、車体状態検出部である上部温度センサ３３、下部温度センサ３４、操作レバー状態検出部１９、出力設定検出部１６Ａ、作動油温検出部６０、外気温検出部６１、エンジン冷却水温検出部６２、エンジン回転数センサ１ａで検出する車体情報である暖機／暖機維持の状態、操作レバーの状態、運転モード設定、作動油温、外気温、エンジン冷却水温、エンジン回転数の入力情報に対して、加温媒体の流量調整方法（制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦ制御）を変更する。具体的には、これらの車体情報から蓄電装置８を早く暖める場合（暖機優先）と、制御弁３５の作動回数を減らす場合（寿命優先）とを判定し、電池セルの暖機目標温度（Ｔ２）および電池セル内温度差の判定温度（第一判定温度および第二判定温度）を変更する。加温媒体の流量調整を行う制御弁３５は、コントローラ１１で設定した電池セル３０の暖機目標温度および電池セル内温度差の判定温度に基づき、上述した図８に示したフローチャートの通りに、電池セル温度及び電池セル内温度差に応じて制御される。

【0079】

電池セル温度は、複数の上部温度センサ３３で計測した蓄電装置８の最低温度である。電池セル内温度差は、下部温度センサ３４及び上部温度センサ３３で計測した電池セルの下部温度から上部温度を引いた値である。

【0080】

暖機／暖機維持の状態には、上記のように車体起動直後の暖機運転の状態、または、それ以外の暖機運転（暖機維持運転）の状態とがある。暖機／暖機維持の状態は、上部温度センサ３３で計測した蓄電装置８の最低温度を基に、コントローラ１１の暖機運転状態判定部（暖機運転状態検出部）１１Ａにおける判定により検出する。

【0081】

操作レバーの状態は、操作レバー状態検出部１９で検出した信号とゲートロックレバー状態検出部５１で検出した信号とで検出される。

【0082】

運転モード設定は、エンジン調整ダイヤル１６ａと出力モード設定スイッチ１６ｂとからなる出力設定部１６の設定を出力設定検出部１６Ａで検出した信号である。本実施例では、出力設定部１６はエンジン（原動機）の回転数を設定するエンジン回転数設定部を構成しており、出力設定検出部１６Ａはエンジン調整ダイヤル１６ａ及び／又は出力モード設定スイッチ１６ｂによる設定に基づいて設定されるエンジンの設定回転数を検出するエンジン設定回転数検出部を構成する。

【0083】

作動油温は、油圧アクチュエータ７２，７４，７６を駆動する作動油の温度であり、作動油温検出部６０で検出する。

【0084】

外気温は、外気温度検出部６１で検出する。外気温度検出部６１は、例えばエンジンの吸入空気温度センサやエアコンの温度センサであるが、外気温を検出できれば他のものであっても構わない。

【0085】

エンジン冷却水温は、エンジン１の排熱で暖められた加温媒体の温度であり、加温媒体温度検出部でもあるエンジン冷却水温度検出部６２で検出する。

【0086】

エンジン回転数は、上述の原動機回転数検出部である回転数センサ１ａによって検出された、エンジン１の実回転数である。

【0087】

次に車体状態に応じて、蓄電装置８を早く暖める場合（暖機優先）と、制御弁３５の作動回数を減らす場合（寿命優先）との切り替え判定について説明する。図１２は、本発明の一実施例に係り、車体状態に応じた加温媒体の流量調整方法の変更を説明する図である。

【0088】

まず、暖機／暖機維持の状態による判定について説明する。暖機運転の場合には、上述のように車体起動直後の運転であり、蓄電装置８の温度と暖機目標温度との差が大きいため、蓄電装置８を早く暖めたい。そのため、暖機優先とする。一方、暖機維持運転の場合には、蓄電装置８の温度と暖機目標温度との差が小さいため、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。

【0089】

次に操作レバーの状態による判定について説明する。ゲートロックレバーがＯＦＦまたは、操作者による操作レバー１７の操作が有る場合には、蓄電装置８を早く暖めたいため、暖機優先とする。一方、ゲートロックレバーがＯＮ、または、操作者が操作レバー１７を動かさず、フロント作業機７０の暖機運転をしていない場合には、操作者が油圧ショベルを早く操作しなくてもよいことを意味する。この場合には、暖機時間（暖機に要する時間）は長くてもよい。したがって、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。

【0090】

次に運転モード設定の状態による判定について説明する。出力モード設定がパワーモードまたは、エンジン回転数設定が大きい場合には、操作者が高出力を要求している。この場合には、蓄電装置８を早く暖めたい。そのため、暖機優先とする。一方、出力モード設定がエコノミーモード、または、エンジン回転数設定が小さい場合には、操作者が高出力を要求していないことを意味する。この場合には、暖機時間は長くてもよい。したがって、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。なお、車体からの蓄電装置８の要求出力に応じて、暖機優先または寿命優先のいずれかを判定してもよい。

【0091】

次に作動油温による判定について説明する。作動油温が高い場合には、フロント作業機７０をスムーズに動かせることを意味しており、蓄電装置８に高い出力要求がある。そのため、蓄電装置８を早く暖めるように、暖機優先とする。一方、作動油温が低い場合には、フロント作業機７０をスムーズに動かすことができず、蓄電装置８に高い出力要求はない。したがって、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。また、蓄電装置８の温度と作動油温の差により判定しても良い。すなわち、蓄電装置８の温度が作動油温より低い場合には、蓄電装置８を早く暖めるように、暖機優先とする。一方、蓄電装置８の温度が作動油温より高い場合には、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。

【0092】

次に外気温による判定について説明する。外気温が低い場合には、電池セル３０の初期温度が低く、電池セル３０やウォータジャケット２４等からの放熱量が大きいため、暖機時間（暖機に要する時間）が長くなる。そのため、蓄電装置８を早く暖めるように、暖機優先とする。一方、外気温度が高い場合には、暖機時間が短いため、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。上述したように外気温は、暖機時間を長くしたり、短くしたりする車体状態に関係する。このため、吸入空気温度センサやエアコンの温度センサで構成される外気温度検出部６１は、車体状態を検出する車体状態検出部の一つを構成する。

【0093】

次にエンジン冷却水温度による判定について説明する。エンジン冷却水温度が高い場合には、蓄電装置８を早く暖めたいため、暖機優先とする。一方、エンジン冷却水温度が低い場合には、暖機時間は長くてもよい。したがって、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。

【0094】

次にエンジン回転数による判定について説明する。上記のエンジン回転数設定と異なり、実エンジン回転数である。エンジンの暖機等によりエンジン回転数設定とは異なる回転数となる場合があるため、入力情報の一つとした。エンジン回転数が大きい場合には、高出力を要求しているため，蓄電装置８を早く暖めたい。そのため、暖機優先とする。一方、エンジン回転数が小さい場合には、高出力を要求していないことを意味するため、暖機時間は長くてもよい。したがって、制御弁３５の作動回数を減らす寿命優先にする。

【0095】

以上のように、車体状態に応じて蓄電装置８を早く暖める場合（暖機優先）と、制御弁３５の作動回数を減らす場合（寿命優先）とを切り替えるようにしている。なお、入力情報である車体情報は図１２に示す全てを用いて判定するものでなくても良く、少なくとも一つを用いて判定する。また、複数の車体状態のうち一つの車体状態に基づく判定が暖機優先の場合には、暖機優先とする。これは、仮にこの判定が誤りであった場合でも、この一回の判定誤りが機器の寿命に及ぼす影響は小さいためである。逆に、この一つの車体状態に基づく暖機優先の判定を無視して寿命優先とした場合、仮にこの寿命優先の判定が誤りであった場合には、暖機運転に時間がかかり油圧ショベルの作業開始が遅くなってしまう。本実施例によれば、誤判定による油圧ショベルの作業開始の遅延を防ぐことができる。

【0096】

上述したように、本実施例では、車体状態検出部（車体情報検出部）として、温度センサ（本実施例では上部温度センサ３３）で計測した蓄電装置８の温度（本実施例では最低温度）に基づいて蓄電装置８の暖機運転の状態を判定する暖機運転状態判定部１１Ａと、ハイブリッド式建設機械を操作する操作レバー１７の状態を検出する操作レバー状態検出部１９と、ハイブリッド式建設機械の動作の可否を切り替えるゲートロックレバーの状態を検出するゲートロックレバー状態検出部５１と、ハイブリッド式建設機械の動作出力設定を検出する出力設定検出部（エンジン設定回転数検出部）１６Ａと、ハイブリッド式建設機械の作業機を駆動する作動油の温度を検出する作動油温検出部６０と、外気温度を検出する外気温度検出部６１と、加温媒体の温度を検出する加温媒体温度検出部６２と、原動機の回転数を検出する原動機回転数検出部１ａとを備える。

【0097】

操作レバー状態検出部１９、ゲートロックレバー状態検出部５１、出力設定検出部１６Ａ、作動油温検出部６０、及び原動機回転数検出部１ａは、蓄電装置８に要求される出力の高低に関係する車体状態（車体情報）を検出する車体状態検出部（車体情報検出部）である。また暖機運転状態判定部１１Ａ、外気温度検出部６１、及び加温媒体温度検出部６２は、蓄電装置の暖機に要する時間の長短に関係する車体状態（車体情報）を検出する車体状態検出部（車体情報検出部）である。

【0098】

本実施例において、車体状態は、本実施例で説明した、ハイブリッド式建設機械に搭載される種々の搭載機器の状態、動作又は設定を意味する。この場合、搭載機器の状態は、搭載機器が置かれている環境の状態、例えば周囲温度（外気温度）を含む。この意味において、上述した車体状態検出部はハイブリッド式建設機械の搭載機器状態検出部（搭載機器情報検出部）と言ってもよい。

【0099】

本実施例では、上述した車体状態検出部が検出する車体情報（搭載機器情報）に基づいて、コントローラ１１が暖機モードを暖機優先モードにするか、それ以外の暖機モードにするかを判定する。すなわち、車体状態検出部が検出する車体情報は、蓄電装置８に対する車体（搭載機器）の要求出力を推定し、暖機モードを判定するために使用される。このために、コントローラ１１は、車体の要求出力を推定する車体要求出力推定部（搭載機器要求出力推定部）を構成すると共に、暖機モードを判定する暖機モード判定部を構成する。本実施例では、車体要求出力推定部及び暖機モード判定部を備えることにより、暖機する蓄電装置８の目標温度を車体要求出力に応じた温度とし、必要以上に蓄電装置８を暖めることを抑制することができる。なお、上述した車体の要求出力は、具体的な電力の数値であってもよいし、例えば暖機優先モードを必要とする高出力の要求の有無であってもよい。高出力の要求の有無は、上述した車体状態によって判断される。

【0100】

コントローラ１１によって構成される車体要求出力推定部及び暖機モード判定部が推定及び判定を行うための車体情報として、上述した以外の車体情報（搭載機器情報）を用いてもよく、車体情報を取得するために上述した車体状態検出部以外の車体状態検出部（搭載機器状態検出部）を備えてもよい。

【0101】

次に、暖機優先と寿命優先の場合の電池セルの暖機目標温度（Ｔ２）および電池セル内温度差の判定温度（第一判定温度および第二判定温度）について説明する。図１３は、本発明の一実施例に係り、暖機優先及び寿命優先の各場合と暖機目標温度との関係を説明する図である。図１４は、本実施の一実施例に係り、暖機優先及び寿命優先の各場合と電池セル内温度差の判定温度との関係を説明する図である。

【0102】

図１３に示すように暖機優先の場合には、目標温度を高くして、蓄電装置８が高い出力を出せるようにする。一方、寿命優先の場合には、目標温度を低くして、制御弁３５の作動回数を減らすようにする。図１３中の線が制御弁３５をＯＮからＯＦＦに切り替える温度を示す。なお、図１３に示すように暖機目標温度は直線状に変化させるものでなくてもよく、同様の効果が得られれば曲線状や階段状に設定してもよい。

【0103】

また、図１４に示すように暖機優先の場合には電池セル内温度差の第一判定温度を高くし、第一判定温度と第二判定温度との差を小さくする。これにより、蓄電装置８を早く暖機でき、高い出力を出せるようになる。一方、寿命優先の場合には電池セル内温度差の第一判定温度を低くし、第一判定温度と第二判定温度との差を大きくする。これにより、電池セル内温度差を小さくでき、制御弁３５の作動回数を減らすことができる。なお、図１４に示すように電池セル内温度差の判定温度は直線状に変化させるものでなくてもよく、同様の効果が得られれば曲線状や階段状に設定してもよい。

【0104】

上記のように、暖機優先または寿命優先と判定した場合、暖機目標温度と電池セル内温度差の判定温度の両方を変更しなくても良く、どちらか一方でも構わない。

【0105】

以上のように、本実施例では車体要求出力に応じたバッテリ温度にすることができる。また、蓄電装置８の温度ばらつきを抑えることができる。さらに、加温媒体の流量調整回数を可能な限り少なくすることができ、蓄電装置８や制御弁等の機器の寿命向上を図れる。

【0106】

次に蓄電装置８を複数設置する場合について、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施の一実施例に係り、蓄電装置を複数設置する場合のウォータジャケットの冷却回路と暖機回路の接続方法と電池セル内温度差の計測方法を説明する図である。

【0107】

図１５に示すように蓄電装置８のウォータジャケット２４は、それぞれの冷却媒体および加温媒体の入口温度に差が生じないように並列に接続する。制御弁３５は一つ設置することにし、図８に示したフローチャートに示すように制御弁３５を制御する。すなわち、エンジン側から各ウォータジャケット２４に向かう配管は分岐しており、この分岐点の上流側に制御弁３５が配設されている。また、各ウォータジャケット２４からエンジン側に戻る配管は各ウォータジャケット２４の下流側で集合されてエンジン側に戻るように構成される。各蓄電装置８に制御弁３５を設けないのは、それぞれ独立に暖機/暖機維持運転を行うことなく、各蓄電装置８間の温度差を抑制するためである。また、電池セル内温度差を計測する電池セル３０はウォータジャケット２４の最も上流の電池セルがよい。

【0108】

電池セル内温度差は各蓄電装置８において計測できるようにしてもよいし、１つの蓄電装置８の電池セル内温度差を計測したものであってもよい。電池セル内温度差を各蓄電装置８で計測する場合には、電池セル内温度差の最大値により制御弁３５のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

【0109】

蓄電装置８を複数設置する場合には、以上のようにすることにより、蓄電装置８の温度ばらつきを抑えることができる。

【0110】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり，必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0111】

また、本実施形態に係るハイブリッド式建設機械はハイブリッド式油圧ショベルから成る場合について説明したが、この場合に限らず、ハイブリッド式ホイールローダ等の建設機械であっても良い。

【符号の説明】

【0112】

１…エンジン（原動機）、２…アシスト発電モータ（電動機）、４…操作装置、８…蓄電装置、１１…コントローラ、１１Ａ…暖機運転状態判定部、１６…出力設定部、１６ａ…エンジン回転数調整ダイヤル（出力設定部）、１６ｂ…出力モード設定スイッチ、１７…操作レバー、１９…操作レバー状態検出部、２０…温調装置、２５…暖機回路、３０…電池セル、３３…上部温度センサ、３４…下部温度センサ、３５…制御弁、５０…ゲートロックレバー、５１…ゲートロックレバー状態検出部、６０…作動油温検出部、６１…外気温検出部、６２…エンジン冷却水温検出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】