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技術 異常予兆通知システム

出願人 日立建機株式会社
発明者 河原洋平高橋宏文納谷到竹内健石田誠司
出願日 2018年9月18日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-174043
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-045668
状態 未査定
技術分野 二次電池の保守(充放電、状態検知) 掘削機械の作業制御 建設機械の構成部品
主要キーワード 集約回路 原動機室 車体性能 規定間隔 個体差情報 電流履歴 警告表示装置 表示用画面データ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (20)

課題

蓄電池故障に至る前に異常の予兆を検知し、検知結果を通知して適切にメンテナンスをするシステムを提供する。

解決手段

異常予兆通知システムは、複数の蓄電システムから送信される稼働情報を記憶する情報蓄積装置と、通知装置と、管理装置と、を有し、管理装置は、蓄電システムのいずれかから異常通知情報を受信した場合、当該異常通知情報を送信した蓄電システムの蓄電池の稼働情報を情報蓄積装置から取得し、この異常蓄電池の稼働情報と、情報蓄積装置に記憶されている他の蓄電池の稼働情報との類似度を、それぞれ算出し、算出された類似度に基づき、稼働情報が異常蓄電池の稼働情報と類似している蓄電池を特定し、特定される類似蓄電池に関する情報を通知装置に通知する。

概要

背景

一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベルなどの建設機械は、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、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動する油圧作業装置と、油圧ポンプを駆動するエンジンとを備えている。

また、建設機械における土砂掘削・積み込みを油圧作業装置で頻繁に行うなどの重負荷作業は、作業全体の一部にとどまり、地面を均すための水平引きなど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、燃料消費量を低減するためにエンジン出力の一部を蓄電装置電動機とによる出力でアシスト補助)するハイブリッド式建設機械が知られている。このようなハイブリッド式建設機械に搭載される蓄電装置には、例えばリチウムイオン電池キャパシタ電気二重層キャパシタリチウムイオンキャパシタなど)、ニッケル水素電池などが用いられる。蓄電装置は一般に、電池充放電や保存に伴う経年劣化により、電気容量(以下、容量と略すことがある)が低下し、内部抵抗が上昇する。また、電池の充放電量が想定した範囲を超えると、電池の内部抵抗が急激に上昇し、電池の性能悪化の要因になる。

ハイブリッド式建設機械に搭載される蓄電装置の容量が低下、若しくは抵抗が上昇した場合、エンジンアシスト力が低下するため、車体性能が著しく低下する可能性がある。このような事態計画外で生じると建設機械の稼働率の低下につながるため、前述した蓄電装置の性能悪化が生じる前に、性能悪化が発生することを予兆し、適切に通知メンテナンスするための異常予兆通知ステムが必要である。

下記の特許文献1は、建設機械の異常値の検出結果と1日のうちで建設機械の異常値が検出されている時間帯計時結果とを、建設機械から管理用端末装置に送信し、当該端末装置は、送信された情報に基づいて、建設機械の状態が異常値に達していた時間帯と、異常値に達していなかった時間帯と、異常の種類とを同一の画面併記して、日単位に表示して管理することを提案している。

概要

蓄電池故障に至る前に異常の予兆を検知し、検知結果を通知して適切にメンテナンスをするシステムを提供する。異常予兆通知システムは、複数の蓄電システムから送信される稼働情報を記憶する情報蓄積装置と、通知装置と、管理装置と、を有し、管理装置は、蓄電システムのいずれかから異常通知情報を受信した場合、当該異常通知情報を送信した蓄電システムの蓄電池の稼働情報を情報蓄積装置から取得し、この異常蓄電池の稼働情報と、情報蓄積装置に記憶されている他の蓄電池の稼働情報との類似度を、それぞれ算出し、算出された類似度に基づき、稼働情報が異常蓄電池の稼働情報と類似している蓄電池を特定し、特定される類似蓄電池に関する情報を通知装置に通知する。

目的

本発明は、このような従来技術の実情からなされたものであり、その目的は、蓄電装置が故障に至る前に、自律的に過去の事例を踏まえて異常の予兆を検知し、検知結果を通知して適切に蓄電装置のメンテナンスをする異常予兆通知システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

蓄電池と、当該蓄電池の稼働情報および当該蓄電池に異常が生じた際の異常通知情報を外部に送信する通信端末とを、それぞれが有している複数の蓄電システムと、前記複数の蓄電システムから送信される稼働情報を記憶して蓄積する情報蓄積装置と、通知装置と、前記情報蓄積装置に蓄積されている稼働情報に基づき、異常傾向にある蓄電池を特定して前記通知装置に当該蓄電池に関する情報を通知する管理装置と、を有する異常予兆通知ステムであって、前記管理装置は、前記蓄電システムのいずれかより異常通知情報を受信した場合、前記情報蓄積装置から、当該異常通知情報を送信した蓄電システムに収容されている蓄電池の稼働情報を取得し、取得した異常蓄電池の稼働情報と、前記情報蓄積装置に記憶されている他の蓄電池の稼働情報との類似度を、前記他の蓄電池ごとに算出し、算出した各類似度に基づき、稼働情報が前記異常蓄電池の稼働情報と類似している蓄電池を特定し、特定した類似蓄電池に関する情報を、前記通知装置に通知する、ことを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項2

請求項1に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記蓄電システムは、建設機械に搭載され、前記蓄電池は当該建設機械の動作に伴い充放電を行うことを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項3

請求項1に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記稼働情報は、前記蓄電池に関する計測値、および当該計測値を用いて算出される前記蓄電池の状態を示す数値の各数値情報により構成されており、前記管理装置は、前記各数値情報と数値情報ごとに事前に設けられる重み係数とで演算した後の数値情報を用いて、前記類似度を算出することを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項4

請求項1に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記蓄電システムは、前記蓄電池の電圧所定範囲からの逸脱、電流の所定範囲からの逸脱、温度の所定範囲からの逸脱、充電状態の所定範囲からの逸脱、蓄電池の抵抗閾値を超えて上昇、容量が閾値を下回って低下、電池間における電圧、電流、温度の個体差が所定範囲から逸脱、のうち、いずれか一つ以上の場合に、前記異常通知情報を送信することを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項5

請求項1に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記管理装置は、前記異常蓄電池の稼働情報と、その他の蓄電池の稼働情報との差に基づき、前記類似度を算出し、算出した前記類似度が規定の範囲内となっている稼働情報を取得し、取得した当該稼働情報に対応付けられた蓄電池を類似蓄電池として特定することを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項6

請求項1に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記管理装置は、前記異常蓄電池の稼働情報と、その他の蓄電池の稼働情報との差に基づき、前記類似度を算出し、前記類似度の小さい順または大きい順に前記蓄電池をソートし、前記ソートの順で前記蓄電池を並べ替えて通知することを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項7

請求項2に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記建設機械には、複数の蓄電池が搭載されており、前記情報蓄積装置は、前記建設機械に対応付けて、当該建設機械に搭載されている蓄電池の稼働情報を記憶することを特徴とする異常予兆通知システム。

請求項8

請求項2に記載の異常予兆通知システムにおいて、前記情報蓄積装置は、さらに、前記建設機械の走行動作旋回動作フロント作業動作の各動作時間を示す機械動作情報を、建設機械ごとに記憶し、前記管理装置は、さらに、前記異常通知情報を受信した場合、前記情報蓄積装置から、当該蓄電システムを搭載した建設機械の機械動作情報を取得し、取得した機械動作情報と、前記情報蓄積装置に記憶されている他の建設機械の機械動作情報との類似度を、前記他の建設機械ごとに算出し、算出した前記機械動作情報に関する類似度に基づき、前記異常蓄電池と類似している蓄電池を特定することを特徴とする異常予兆通知システム。

技術分野

0001

本発明は、蓄電装置を対象とした異常予兆通知ステムに関する。

背景技術

0002

一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベルなどの建設機械は、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、この油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動する油圧作業装置と、油圧ポンプを駆動するエンジンとを備えている。

0003

また、建設機械における土砂掘削・積み込みを油圧作業装置で頻繁に行うなどの重負荷作業は、作業全体の一部にとどまり、地面を均すための水平引きなど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の低減を難しくする要因の1つである。

0004

この点に鑑みて、燃料消費量を低減するためにエンジン出力の一部を蓄電装置と電動機とによる出力でアシスト補助)するハイブリッド式建設機械が知られている。このようなハイブリッド式建設機械に搭載される蓄電装置には、例えばリチウムイオン電池キャパシタ電気二重層キャパシタリチウムイオンキャパシタなど)、ニッケル水素電池などが用いられる。蓄電装置は一般に、電池充放電や保存に伴う経年劣化により、電気容量(以下、容量と略すことがある)が低下し、内部抵抗が上昇する。また、電池の充放電量が想定した範囲を超えると、電池の内部抵抗が急激に上昇し、電池の性能悪化の要因になる。

0005

ハイブリッド式建設機械に搭載される蓄電装置の容量が低下、若しくは抵抗が上昇した場合、エンジンアシスト力が低下するため、車体性能が著しく低下する可能性がある。このような事態計画外で生じると建設機械の稼働率の低下につながるため、前述した蓄電装置の性能悪化が生じる前に、性能悪化が発生することを予兆し、適切に通知メンテナンスするための異常予兆通知システムが必要である。

0006

下記の特許文献1は、建設機械の異常値の検出結果と1日のうちで建設機械の異常値が検出されている時間帯計時結果とを、建設機械から管理用端末装置に送信し、当該端末装置は、送信された情報に基づいて、建設機械の状態が異常値に達していた時間帯と、異常値に達していなかった時間帯と、異常の種類とを同一の画面併記して、日単位に表示して管理することを提案している。

先行技術

0007

特開2011—220104号公報

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1に開示された建設機械の管理装置は、建設機械がいずれの時点で過酷な使われ方をされたかを判断することが可能となり、致命的な故障に至る前に措置をとることができ損失を未然に防止することができる。ここで、これら故障の予兆を自動検知できれば、故障を防止するための作業量が軽減できる。また、過去の異常発生事例も踏まえて状態を監視することで、故障を未然に防止する措置の信頼性が向上する。

0009

本発明は、このような従来技術の実情からなされたものであり、その目的は、蓄電装置が故障に至る前に、自律的に過去の事例を踏まえて異常の予兆を検知し、検知結果を通知して適切に蓄電装置のメンテナンスをする異常予兆通知システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成するために、本発明の異常予兆通知システムは、蓄電池と、当該蓄電池の稼働情報および当該蓄電池に異常が生じた際の異常通知情報を外部に送信する通信端末とを、それぞれが有している複数の蓄電システムと、前記複数の蓄電システムから送信される稼働情報を記憶して蓄積する情報蓄積装置と、通知装置と、前記情報蓄積装置に蓄積されている稼働情報に基づき、異常傾向にある蓄電池を特定して前記通知装置に当該蓄電池に関する情報を通知する管理装置と、を有する異常予兆通知システムであって、前記管理装置は、前記蓄電システムのいずれかより異常通知情報を受信した場合、前記情報蓄積装置から、当該異常通知情報を送信した蓄電システムに収容されている蓄電池の稼働情報を取得し、取得した異常蓄電池の稼働情報と、前記情報蓄積装置に記憶されている他の蓄電池の稼働情報との類似度を、前記他の蓄電池ごとに算出し、算出した各類似度に基づき、稼働情報が前記異常蓄電池の稼働情報と類似している蓄電池を特定し、特定した類似蓄電池に関する情報を、前記通知装置に通知する、ことを特徴とする。

発明の効果

0011

蓄電池に異常が発生する前に、異常の予兆を少ない作業量で検知することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、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

0012

第1実施形態に係るハイブリッドショベルの構成を示す図である。
第1実施形態に係るハイブリッドショベルのシステム構成を示すシステムブロック図である。
第1実施形態に係る蓄電装置のシステム構成を示すブロック図である。
第1実施形態に係る蓄電装置が備えるバッテリコントローラ電池状態検知部の処理内容を示すブロック図である。
リチウムイオン電池における充電状態開回路電圧の関係である。
第1実施形態に係るハイブリッドコントローラの処理内容を示すブロック図である。
第1実施形態に係る建設機械と建設機械を遠隔から管理する管理システムの説明図である。
第1実施形態に係る情報蓄積装置に記憶される情報の説明図である。
第1実施形態に係る管理装置の構成例を示すブロック図である。
第1実施形態に係る管理装置のハードウェア構成例を示す図である。
第1実施形態に係る管理装置の動作例を示すフローチャートである。
第1実施形態に係る管理装置の処理内容の説明図である。
第1実施形態に係る管理装置の処理内容の説明図である。
第2実施形態に係る管理装置の動作例を示すフローチャートである。
第3実施形態に係る情報蓄積装置に記憶される情報の説明図である。
第3実施形態に係る管理装置の動作例を示すフローチャートである。
第4実施形態に係るハイブリッドコントローラの構成例を示すブロック図である。
実施形態のハイブリッドショベルでの表示例を示す図である。
実施形態の管理装置での表示例を示す図である。

実施例

0013

以下の実施形態においては、便宜上必要があるときは、複数のセクション又は実施形態に分割して説明する。以下の実施形態において、要素の数等(個数数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。尚、以下の実施形態において、その構成要素(処理ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。

0014

以下、図面等を用いて、実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、実施形態に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

0015

また、以下に説明する実施形態では、蓄電装置を搭載したハイブリッドショベルに対して適用した場合を例に挙げて説明する。尚、以下に説明する実施形態は、ハイブリッドホイールローダハイブリッドダンプなどのハイブリッド式建設機械(プラグインハイブリッド式建設機械を含む)、エンジンを搭載せず蓄電装置の出力だけで駆動するバッテリ式建設機械など、蓄電装置を搭載した建設機械や車両、装置、機器であれば適用できる。

0016

また以下に説明する実施形態は、蓄電装置を構成する蓄電素子にリチウムイオン電池を適用した場合を例に挙げて説明するが、キャパシタやニッケル水素電池など、その他の蓄電素子にも、同様に適用できる。

0017

[第1実施形態]
図1は、本発明に係るハイブリッド式建設機械の第1実施形態として挙げたハイブリッドショベルの構成を示す図である。

0018

第1実施形態のハイブリッド式建設機械は、図1に示すハイブリッド式油圧ショベル(以下、便宜的にハイブリッドショベルと呼ぶ)11に適用される。このハイブリッドショベル11は、走行体12と、この走行体12上に旋回可能に設けられた旋回体13と、旋回体13の前部の片側(前方を向いて右側)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14とを備えている。走行体12、旋回体13、およびフロント作業機14は、油圧作業装置として機能する。

0019

旋回体13は、車体前部の他方の片側(前方を向いて左側)に配置されたキャビン15と、車体の後部に配置され、車体の重量のバランスを保つカウンタウェイト16とを備える。また旋回体13は、キャビン15とカウンタウェイト16との間に配置され、後述のエンジン21や蓄電装置26が収納される原動機室17を備えている。

0020

図2は、第1実施形態のハイブリッドショベル11のシステム構成を示すブロック図である。

0021

旋回体13は、エンジン21と、エンジン21の動作を制御するエンジンコントローラエンジンコントロールユニット:ECU)22とを備えている。

0022

旋回体13は、エンジン21に接続され、エンジン21の駆動力で動作する空調設備などの補機負荷23を備える。また旋回体13は、エンジン21の駆動軸上に配置され、エンジン21との間でトルクを伝達することにより、エンジン21の動力のアシストおよび発電を行う電動発電機モータジェネレータ:M/G)24を備える。旋回体13は、この電動発電機24に接続され、電動発電機24の動作を制御するインバータ25と、インバータ25を介して電動発電機24との間で電力の授受を行う蓄電装置26とを備えている。

0023

蓄電装置26は、蓄電池として例えばリチウムイオン電池261(蓄電池)を有している。また蓄電装置26は、リチウムイオン電池261とインバータ25との間に接続され、リチウムイオン電池261の電流を測定する電流センサ262を有している。蓄電装置26は、リチウムイオン電池261および電流センサ262に接続され、リチウムイオン電池261の電圧、温度、電流等を測定して管理するバッテリコントローラ(バッテリコントロールユニット:BCU)263を有している。

0024

旋回体13は、エンジン21および電動発電機24に対して直列に接続され、エンジン21および電動発電機24の駆動力で動作することにより圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプ(以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ)27を備えている。旋回体13は、油圧ポンプ27に接続され、走行体12、旋回体13、およびフロント作業機14といった油圧作業装置へ供給する圧油の流れ(流量および方向)を制御するコントロールバルブ28を備えている。旋回体13は、バッテリコントローラ263およびエンジンコントローラ22と通信し、油圧ポンプ27およびインバータ25の動作を含む車体全体の動作を制御する制御装置としてのハイブリッドコントローラ(ハイブリッドコントロールユニット:HCU)29を備えている。ハイブリッドコントローラ29の処理結果は、第1通信端末30を介してハイブリッドショベル11の外部に情報伝達できる。

0025

尚、蓄電装置26、第1通信端末30、およびハイブリッドコントローラ29(主に蓄電装置26と第1通信端末30とに対する動作制御およびデータ入出力制御の機能)を含む構成を、蓄電システム50とする。

0026

図3は、第1実施形態に係る蓄電装置26の機能ブロック図である。蓄電装置26は、上記のとおりリチウムイオン電池261と電流センサ262とバッテリコントローラ263とを備える。また、図2では省略したが、蓄電装置26内にはバッテリコントローラ263とリチウムイオン電池261との間を通信するための信号通信部31を備えており、インバータ25と蓄電装置26との間には、接続又は切り離しが可能なリレー32が備えられている。

0027

リチウムイオン電池261は、電気エネルギーの蓄積および放出(直流電力の充放電)が可能な複数の単電池電気的に直列、又は並列に接続して構成している。本実施形態のリチウムイオン電池261の接続方法は、必要な電圧が得られるよう単電池を複数個直列接続するか、更に必要な容量を得るために直列接続した単電池を並列接続してもよく、並列接続したものを直列接続することも可能である。

0028

リチウムイオン電池261とバッテリコントローラ263とは、信号通信部31により接続されている。本実施形態では図3接続形態をとっているが、リチウムイオン電池261とバッテリコントローラ263とを接続して信号の送受信を実現できれば、他の接続形態を採用することも可能である。バッテリコントローラ263は、この信号通信部31を経由してリチウムイオン電池261の電圧と温度を取得し、リチウムイオン電池261に出入りする電流については、電流センサ262から取得する構成とした。尚、本実施形態では、リチウムイオン電池261の電圧、電流、温度などの計測値は、リチウムイオン電池261の動作や状態を示す数値情報として扱われる。

0029

バッテリコントローラ263の処理内容を説明する。バッテリコントローラ263は、各種接続端子や、演算処理装置記憶装置集約回路などのハードウェアを含んでおり、主にソフトウェア制御により、リチウムイオン電池261を直接的に監視し、制御するユニットである。バッテリコントローラ263は、電池データ取得部33と電池状態検知部34と電池状態出力部35とを備える。リチウムイオン電池261の電圧、電流、温度は、電池データ取得部33により取得され、これらを用いて電池状態検知部34がリチウムイオン電池261の状態検知などを行う。状態検知の結果は、電池状態出力部35によってハイブリッドコントローラ29に送信され、ハイブリッドコントローラ29は受信したリチウムイオン電池261の状態に基づき、リチウムイオン電池261に対して充放電の制御を行う。

0030

図4を用いて、バッテリコントローラ263が備える電池状態検知部34の処理内容を説明する。電池状態検知部34は、リチウムイオン電池261の充電状態(SOC:State of Charge)を検知するためのSOC演算部41と、容量劣化を検知するためのSOHQ演算部42と、抵抗劣化を検知するためのSOHR演算部43とを有する。また電池状態検知部34は、リチウムイオン電池261の最大に入出力可能な電力である許容電力を検知するための許容電力演算部44と、リチウムイオン電池261の計測値と演算値とを用いて異常の発生を検知する異常検知部45とを有する。これらを実現するために、バッテリコントローラ263に備えられる記憶装置は、リチウムイオン電池261の内部抵抗特性、満充電時の容量、SOCと開回路電圧(OCV:OpenCircuit Voltage)の関係、劣化特性個体差情報などを記憶しておく。尚、電圧、電流、温度と同様に、図4に示す各ブロックにより行われる演算結果もまた、リチウムイオン電池261の動作や状態を示す数値情報として扱われる。

0031

SOC演算部41について説明する。SOC演算部41はリチウムイオン電池261のSOCを検知するための処理を実行する。SOCを検知するための方法は、図5のOCVとSOCとの関係を逐次用いてもよいし、初回演算時は図5を用いて電池使用開始時のSOCを検知し、その後はリチウムイオン電池261に出入りする電流を積分することで、SOCを検知してもよい。図5は充放電していない条件で成立する関係であるため、図5を逐次用いる方法を選択する場合は、充放電中に生じる電圧ドロップなどをリアルタイムに差し引き、充放電中でも電流を流していない条件の電圧であるOCVを演算によって推定するとよい。

0032

SOHQ演算部42について説明する。SOHQ演算部42は、リチウムイオン電池261の満充電容量(劣化するに従い減少)を検知するための処理を実行する。これを実現するために、以下の(式1)および(式2)の計算処理を実行する方法がある。
Qmax=100×∫Idt÷(使用終了SOC−使用開始SOC)・・・(式1)
SOHQ=100×(Qmax÷Qmax_ini)・・・(式2)
ここで、使用開始SOCは、電池の充放電を開始する前にリチウムイオン電池261の電圧を測定して図5の関係からSOCに変換した結果である。使用終了SOCは、電池の充放電を終了した後にリチウムイオン電池261の電圧を測定して図5の関係からSOCに変換した結果である。∫Idtは、電池使用中の充放電電流を積分した結果である。これらを用いることで、(式1)により現在の電池の満充電容量Qmaxが得られる。更に、(式2)を用いることで、電池の初期容量Qmax_iniに対して、どれだけ満充電容量が維持されているかを示すSOHQが得られる。上記は一例であり、リチウムイオン電池261を完全充電し、完全放電することができる場合は、その時に得られる電流量から満充電容量を検知することも可能である。また、その他の方法を採用することも可能である。

0033

SOHR演算部43について説明する。SOHR演算部43は、リチウムイオン電池261の内部抵抗(劣化するに従い上昇)を検知するための処理を実行する。これを実現するために、SOHR演算部43は、以下の(式3)および(式4)の計算処理を実行すればよい。
Ro=(V(t)−V(t−Δt))÷(I(t)−I(t−Δt))・・(式3)
SOHR=100×Ro÷Ro_ini・・・(式4)
ここで、V(t)は時刻tで測定できたリチウムイオン電池261の電圧、V(t−Δt)は、時刻tよりも演算間隔Δt前に測定できたリチウムイオン電池261の電圧である。またI(t)は、時刻tで測定できたリチウムイオン電池261に流れた電流、I(t−Δt)は、時刻tよりも演算間隔Δt前に測定できたリチウムイオン電池261に流れた電流である。これらを用いることで、(式3)により現在の電池の内部抵抗Roが得られる。更に、(式4)を用いることで、電池の初期抵抗Ro_iniに対して、どれだけ内部抵抗が上昇しているかを示すSOHRが得られる。尚、電池の内部抵抗はSOCや温度によって値が変わるため、それらに応じた初期抵抗値マップデータとして実装しておき、演算時のSOCと温度をマップデータに入力することで、現在の条件に合ったRo_iniを取得することができる。尚、上記は一例であり、リチウムイオン電池261を充放電した際の電流と電圧のペア複数点測定しておき、直線近似して得られる傾きを内部抵抗Roとすることもできる。また、その他の方法を採用することも可能である。

0034

許容電力演算部44について説明する。許容電力演算部44は、リチウムイオン電池261が最大に充放電可能な電力を検知するための処理を実行する。これを実現するために、許容電力演算部44は、以下の(式5)、(式6)、(式7)および(式8)の計算処理を実行すればよい。
Ichg=(上限電圧−OCV)÷(R×SOHR÷100)・・・(式5)
Idis=(OCV−下限電圧)÷(R×SOHR÷100)・・・(式6)
許容充電電力=Vchg×Ichg・・・(式7)
許容放電電力=Vdis×Idis・・・(式8)
ここで、上限電圧と下限電圧は、リチウムイオン電池261の動作可能な上下限電圧、OCVは現在の開回路電圧、RはSOCと温度を入力してマップデータから取得した現在の内部抵抗である。これらを用いることで、(式5)により現在の許容充電電流Ichgが得られ、(式6)により許容放電電流Idisが得られる。更に、(式7)を用いることで許容充電電力が得られ、(式8)を用いることで許容放電電力が得られる。ここで、VchgはIchgで充電した時のリチウムイオン電池261の電圧、VdisはIdisで放電した時のリチウムイオン電池261の電圧である。蓄電装置26は、この許容電力に基づいてリチウムイオン電池261を充放電制御することで、上限電圧と下限電圧を逸脱することなく、リチウムイオン電池261を使用することができる。

0035

異常検知部45について説明する。異常検知部45はリチウムイオン電池261における異常状態を検知する機能を有する。異常状態としては、リチウムイオン電池261の電圧が使用範囲を逸脱したことを示す過電圧過充電過放電などがある。また異常状態として、リチウムイオン電池261の性能を超える電流が流れたことを示す過電流、リチウムイオン電池261の使用可温度範囲を逸脱したことを示す過温度などがある。異常状態として、更に、所定範囲である使用可能SOC範囲を逸脱したことを示すSOC異常、リチウムイオン電池261の性能や容量が閾値を下回り、著しく低下したことを示すSOHR異常とSOHQ異常、許容電力異常などがある。さらには、電池間における電圧、電流、温度などの計測値の個体差が所定範囲から逸脱する場合も、異常状態として検知される。バッテリコントローラ263に備えられる記憶装置には、正常であるか異常であるかを判定するための各閾値が記憶されており、異常検知部45は、計測結果や演算結果と閾値とを比較することで、異常検知を行う。また異常検知部45は、異常レベルの手前の警告レベルを設けることで、異常の度合いを表現することも可能である。これら情報は、個別に外部に送信してもよいし、異常フラグを一つにまとめて送信することも可能である。

0036

上より、バッテリコントローラ263の電池状態検知部34の処理内容を説明した。前述した処理の結果は、電池状態出力部35を介することでハイブリッドコントローラ29に送信され、ハイブリッドコントローラ29は受信した電池状態検知部34からのデータを後述する処理によって加工する。

0037

図6を用いて、ハイブリッドコントローラ29の処理内容について説明する。本来であれば、ハイブリッドコントローラ29は、エンジンコントローラ22の情報に基づく処理など様々な処理内容を実行する機能を有するが、ここでは内容を簡潔に説明するため、電池状態検知部34から受信したデータの加工処理のみを述べる。

0038

図6に示すように、ハイブリッドコントローラ29は電池状態検知部34から受信したデータを加工するために、滞在時間検出部61とデータ設定部62とを有している。これらは、ハイブリッドコントローラ29に備えられる演算処理装置が、記憶装置に事前に記憶されているプログラム演算実行することで実現される。まず滞在時間検出部61は、電圧、電流、温度といった電池計測値の時系列データや、SOC、SOHQ、SOHR、許容電力、異常フラグといった電池状態検知結果の時系列データを監視する。滞在時間検出部61は、この監視とともに、検出した電池測定値や電池状態検知結果が、規定の単位期間(例えば1日)内のうちに滞在し続けた時間(当該状態が維持し続けた時間)をカウントアップし、集計する。SOCを例に述べると、SOC100%の状態で一日放置された場合は、SOC100%が24時間分カウントアップされる。また一日のうち、10:00〜12:00の間、および13:30〜14:00の間、SOCが50%であった場合、SOC50%の滞在時間は2.5時間(2時間+0.5時間)として集計される。このように滞在時間検出部61は、例えば1%刻みや10%刻みでSOC0%からSOC100%までを区分して、各区分における滞在時間を集計する。滞在時間検出部61は、電圧などの測定値やSOHQなどの電池状態の検知結果も、同手法で単位期間内での滞在時間を集計する。

0039

データ設定部62は、例えば、一日一回などの所定間隔で、カウントアップした値のヒストグラムデータを作成する。このヒストグラムデータは第1通信端末30に出力され、第1通信端末30は、リチウムイオン電池261の稼働情報として、このヒストグラムデータをハイブリッドショベル11の外部に送信する。尚、異常フラグに関しては、ヒストグラムデータでの出力に加え、即時に外部に送信するために滞在時間検出部61とデータ設定部62を介することなく、直接、第1通信端末30に情報伝達することが可能である。第1通信端末30は、受信した異常フラグを所定の周期ショベルの外部に情報伝達する。以降、この異常が発生した際に即時に送信される情報を、必要に応じて異常通知情報と称する。

0040

図7を用いて、第1通信端末30が情報伝達した後の処理イメージを説明するとともに、実施形態の異常予兆通知システムについて説明する。異常予兆通知システム1は、ハイブリッドショベル11(図7における11A〜11D)と、ハイブリッドショベル11の外部に設けられる、ハイブリッドショベル11を管理するための管理システム71とを有する。第1通信端末30から発信した、ヒストグラムデータを含んだ稼働情報は、管理システム71が備える第2通信端末72によって受信され、管理装置73に転送される。管理装置73は、受信データを読み取り、情報蓄積装置74に出力して情報蓄積装置74がこのデータを単位期間ごと(例えば1日ごと)にまとめて記憶し、蓄積する。図7に示す例では、管理装置73は、ハイブリッドショベル11A〜11Dのそれぞれから、ハイブリッドショベルを一意識別する識別情報とともに、ヒストグラムデータを受信する。尚、リチウムイオン電池261を一意に識別する識別情報も、あわせて受信してもよい。そして情報蓄積装置74は、図8に示すように、リチウムイオン電池261の使用履歴情報となるヒストグラムデータ81A〜81D、およびハイブリッドショベルの識別情報82A〜82Dを相互に対応付けデータセット80A〜80Dを、データ検索可能な態様で蓄積する。

0041

管理装置73は、さらに、情報蓄積装置74に記憶され蓄積されているヒストグラムデータに基づき、異常傾向にあるリチウムイオン電池を特定し、通知装置75に当該リチウムイオン電池に関する情報を通知する。リチウムイオン電池に関する情報は、例えばリチウムイオン電池の識別情報でもよく、当該リチウムイオン電池を搭載しているハイブリッドショベルの識別情報でもよい。

0042

通知装置75は、利用者が使用するための端末装置であり、管理装置73による処理結果を表示して利用者に通知する機能を、少なくとも有している。

0043

図9を用いて管理装置73の構成について説明する。管理装置73は、履歴登録部91、異常稼働情報取得部92、類似度算出部93、類似蓄電池特定部94、通知制御部95を有する。

0044

履歴登録部91は、例えば1日に1回など、規定間隔でハイブリッドコントローラ20により集計されるヒストグラム(稼働情報)を、第2通信端末72を介して取得し、情報蓄積装置74に記憶する。

0045

異常稼働情報取得部92は、複数のハイブリッドショベル11のいずれかに搭載されている蓄電システム50から、即時送信される異常フラグ、すなわち異常通知情報を受信した場合、情報蓄積装置74から、この異常蓄電システム50に収容されているリチウムイオン電池261のヒストグラムデータ、すなわち稼働情報を取得する。尚、過去1日分、過去1週間分、過去1年分など、規定期間分のヒストグラムデータを取得する構成としてもよいし、全期間分のヒストグラムデータを取得する構成としてもよい。

0046

類似度算出部93は、類似度を算出する部位であり、異常稼働情報取得部92により取得される、異常となったリチウムイオン電池のヒストグラムデータを取得し、また情報蓄積装置74に記憶されているその他のリチウムイオン電池のヒストグラムデータ(好ましくは異常稼働情報取得部92で取得されるものと同じ期間分)を取得し、これらの類似度を算出する。類似度算出部93は、情報蓄積装置74に登録されている全てのリチウムイオン電池ごとに、類似度を算出する。尚、類似度は、データ間相互でどの程度類似しているかを示す指標値であり、その算出方法については後述する。

0047

類似蓄電池特定部94は、類似度算出部93により算出された類似度の全てを取得し、これら類似度に基づき、稼働情報が異常蓄電池の稼働情報と類似しているリチウムイオン電池を特定する。

0048

通知制御部95は、類似蓄電池特定部94により特定される類似蓄電池に関する情報(例えばショベルの識別情報やリチウムイオン電池の識別情報)を、通知装置75に通知する。通知制御部95は、例えば、通知装置75で表示される画面用データに整形して、当該画面用データを通知装置75に送信する。また、通知装置75がスピーカを用いた音声通知を行うことができる場合、通知制御部95は、音声データなどに変換して送信してもよい。

0049

尚、図9の例では、表示画面データや音声データが通知装置75に送信されるものとしているが、第2通信端末72を介してハイブリッドショベル11に表示画面データや音声データが送信され、ショベルのキャビン5内に備えられる通知装置が、これをオペレータに通知してもよい。また通知制御部95は、例えばショベルや蓄電池の製造ベンダー営業所などに、表示画面データや音声データを送信し、製造ベンダーや営業所の各担当者がこれを確認してもよい。また紙面Eメールなどの文章による通知、ランプ点灯や点滅などによる通知でも構わない。これらの各態様も、通知制御部95が通知装置に通知する態様と認められる。

0050

引き続き図10を用いて、管理装置73のハードウェア構成を説明する。管理装置73は、図10に例示するように従前のコンピュータと同様のハードウェア構成となっている。

0051

CPU101(CPU:Central Processing Unit)は、ROM103(ROM:Read Only Memory)やストレージ104に記憶されているプログラムを、RAM102(RAM:Random Access Memory)に展開して演算実行する処理装置である。CPU101は、プログラムを演算実行することで、管理装置73の内部の各ハードウェアを統括的に制御する。RAM102は揮発性メモリであり、CPU101との間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。RAM102は、CPU101がプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。

0052

ROM103は不揮発性メモリであり、CPU101で実行されるファームウェアを記憶している。ストレージ104は、フラッシュメモリSSD(Solid State Drive)、ハードディスクドライブなどの補助記憶装置である。ストレージ104は、CPU101が演算実行するプログラムや、パラメータなどの制御データを不揮発的に記憶する。

0053

接続I/F105は、各種周辺機器などと接続するためのインターフェイス群である。接続I/F105は、例えばキーボードマウスなどと接続するUSB(Universal Serial Bus)規格準拠したシリアルバス端子モニタと接続するための端子、LAN(Local Area Network)ケーブル接続可能な端子などである。

0054

管理装置73は、上記のような構成を有しているが、一部もしくは全てを、例えばASICなどの集積回路で実装してもよい。尚、一部もしくは全てが集積回路などで実装されている場合においても、当該構成はコンピュータの一形態とみなされる。また情報蓄積装置74、通知装置75も、管理装置73と同様にCPUなどの演算処理装置、RAMやROM、ストレージなどの記憶装置、外部装置と通信を行うインターフェイスを有しているものとする。また、図9に示す各ブロックは、図10に示すCPU101が、プログラムを演算実行することで実現されるものとする。

0055

図11を用いて、情報蓄積装置74に蓄積された各リチウムイオン電池261の履歴情報(上記のヒストグラムデータ)と、ハイブリッドショベル11から即時送信される異常フラグとを用いた管理装置73の処理内容について説明する。尚、図11に示すフローチャートは、時、分、秒のオーダーで繰り返し実行されるものとする。

0056

管理装置73は、ハイブリッドショベル11に搭載されたリチウムイオン電池261に異常が発生したかを監視する(S111)。管理装置73は、リチウムイオン電池261の異常発生の際にハイブリッドショベル11から即時送信される異常フラグを受信したか否かを判定することで、異常が発生したかを監視する。またここで送信される異常フラグは、上記のとおり、リチウムイオン電池261の電圧の所定範囲からの逸脱、電流の所定範囲からの逸脱、温度の所定範囲からの逸脱、充電状態の所定範囲からの逸脱、蓄電池の抵抗が閾値を超えて上昇、容量が閾値を下回って低下、のうち、いずれか一つ以上のフラグデータとなっている。尚、本実施形態では、この監視処理は異常稼働情報取得部92が行うものとするが、これに限定されない。

0057

異常が発生していない場合(S111:無)、図11の処理は終了し、次の実行サイクル時に改めてS111の判定処理が実行される。異常が発生した場合(S111:有)、異常稼働情報取得部92は、異常フラグとともに受信した、ハイブリッドショベルの識別情報を用いて、情報蓄積装置74に蓄えられた履歴情報の中から該当するハイブリッドショベルにおける異常リチウムイオン電池の履歴情報を探索する(S112)。

0058

次に類似度算出部93は、情報蓄積装置74に蓄積された、その他のリチウムイオン電池の履歴情報を取得し、異常リチウムイオン電池の履歴情報との間の類似度を算出する(S113)。この類似度算出の詳細については、後述する。尚、本実施形態では、ハイブリッドショベルとリチウムイオン電池とが1:1の関係となっているため、図11のフローチャートでは、ショベル同士の類似度と表記している(1:多の構成については第3実施形態で説明する)。

0059

次いで類似蓄電池特定部94は、類似度算出部93により算出された類似度を踏まえ、類似したリチウムイオン電池を搭載したハイブリッドショベル11が存在するか否かを判定する(S114)。この判定処理(特定処理)の詳細についても後述する。類似したハイブリッドショベル11が存在しない場合(S114:無)、処理は終了する。類似したハイブリッドショベル11が存在する場合(S114:有)、類似蓄電池特定部94は、当該ハイブリッドショベル11内のリチウムイオン電池261は、将来的には同様の異常が発生する可能性があるものとして扱い、この類似した履歴情報に対応したハイブリッドショベル11の識別情報を、通知制御部95に出力する。

0060

通知制御部95は、類似蓄電池特定部94からハイブリッドショベル11の識別情報を取得し、当該ハイブリッドショベル11が他とは異なる表示形式となるように、表示画面データを作成する。そして通知制御部95がこの画面データを送信することで、通知装置75は表示内容を変更する(S115)。また通知制御部95は、第2通信端末72を介して、当該ハイブリッドショベル11に通知してもよい。

0061

以上により管理装置73は、類似した履歴情報を持つハイブリッドショベル11の使用者、管理者、所有者製造者など(以下、システム利用者と称する)に、異常発生前の通知(異常予兆通知)を行うことができる。

0062

システム利用者は、この通知内容を確認し、類似した履歴情報を持つハイブリッドショベル11が備えるリチウムイオン電池261に対し、異常発生を回避、もしくは延命するための処置を講ずる。システム利用者は、例えば、異常が起きる前にメンテナンスをするか、リチウムイオン電池261の充放電方法を変更するためのショベル内制御方法を変更するか、ショベルの保管方法を変更するなどして、異常発生を回避、延命するための処置を行う。

0063

次に、図12図13を用いて、類似度算出部93、類似蓄電池特定部94による類似度の算出方法、および類似蓄電池の特定方法を説明する。図12は、異常リチウムイオン電池の履歴情報であり、一例として電池温度に応じた滞在時間を示す図である。これと比較するため、その他のリチウムイオン電池の履歴情報もあわせてプロットしている。類似度算出部93は、異常リチウムイオン電池とその他のリチウムイオン電池の履歴情報との間で差をとり(図12の矢印部分)、離散化した電池温度に対する滞在時間の一つ一つの差の絶対値を合算することで、電池温度履歴の一致度の度合いを定量化する。類似度算出部93は、これをSOCや電流などの履歴情報に対しても適用する。そして類似度算出部93は、下記の(式9)を用いることで、類似度を算出する。尚、ここでは、温度、SOC、電流の3つの数値情報を用いる場合を例示している。
履歴情報の類似度=√(ΔHT2+ΔHI2+ΔHS2)・・・(式9)
ここで、ΔHTは温度ヒストグラム間の差、ΔHIは電流ヒストグラムの差、ΔHSはSOCヒストグラムの差である。

0064

そして類似蓄電池特定部94は、図13に示すように、類似度が閾値Thの範囲以内(破線の範囲内)のリチウムイオン電池を、履歴情報が類似している電池として扱う。図13の例では、ハイブリッドショベル11Aのリチウムイオン電池の履歴情報が、閾値Thの範囲内に位置するため、異常リチウムイオン電池の履歴情報と類似しているものとして判定される。また一方で、その他のハイブリッドショベル11B〜11Dは、閾値Thの範囲内には無いため、類似していないものとして判定される。

0065

上記で説明した処理によって、リチウムイオン電池261に何らかの異常が発生した場合に、履歴情報を活用することで、その他のリチウムイオン電池261に対して、将来の異常発生を予兆し、将来の異常発生を防止することが可能となる。ここで、リチウムイオン電池261を低温で過剰に充放電させていくと、急激に内部抵抗が上昇する異常が発生することが知られている。この異常の予兆を特に検知したい場合、温度と電流の履歴情報が重要であり、その他の履歴情報についての重要性は低下する。この異常をより的確に捉えるため、(式9)を以下の(式10)のように改良する方法を採用することができる。ここで、WTは温度履歴重み係数、WIは電流履歴の重み係数、WSはSOC履歴の重み係数である。
履歴情報の類似度
=√(WT×ΔHT2+WI×ΔHI2+WS×ΔHS2)・・・(式10)
温度および電流の履歴を重視して観察したい場合は、WTとWIの重み係数を他の係数よりも大きく設定すればよい。これにより、リチウムイオン電池261の内部抵抗が急激に上昇する異常を監視することを目的とする場合は、温度と電流を重点的に監視することで、将来の異常発生をより確実に予兆することが可能となる。

0066

以上、リチウムイオン電池261の稼働情報の履歴を用いて異常予兆通知を行うシステムについて説明した。本実施形態により、ハイブリッドショベルのリチウムイオン電池に異常が発生した場合、類似の履歴情報を持ち、将来に異常が発生する可能性があるショベルに対して、メンテナンスや車体の制御方法又は保管方法を変更するなどの処置をとることができる。これにより、ハイブリッドショベルに搭載されたリチウムイオン電池の異常を未然に防止することが可能となる。

0067

[第2実施形態]
図14は、第2実施形態における管理装置73の処理内容を説明するためのフローチャートである。第2実施形態の管理装置73は、上記の第1実施形態と同様に、異常ショベルの有無を確認し(S141)、異常ショベルが存在する場合は情報蓄積装置74内の異常ショベルの履歴情報を探索する(S142)。そして管理装置73は、異常ショベルの履歴情報を発見すると、上記の図12を用いて説明したとおり、それ以外のショベルの履歴情報との間で差をとり、(式9)又は(式10)を適用することで、ショベル毎に異常ショベルとの間の類似度を算出する(S143)。ここまでは第1実施形態と同様の動作となる。

0068

第2実施形態の類似蓄電池特定部94は、ステップS143で求めた各ハイブリッドショベル11の類似度をそれぞれ取得し、類似度合いが強い順(本例の場合は類似度が小さい順)に並び替えソートする(S144)。そして類似蓄電池特定部94は、このソート後リストを、通知制御部95に出力する。通知制御部95は、このリストを表示用画面データに加工して、通知装置75などに送信する。このようにすることで、通知装置75は、異常発生となる可能性の高い順に、ショベルやリチウムイオン電池を表示することができる。

0069

システム利用者は、このリスト順、すなわち類似度合いが強い順で、ハイブリッドショベル11に対して上記のメンテナンスなどの対応を実施することで、効率よく将来の異常発生を防止することが可能となる。尚、類似度合いが強い順とは逆に、類似度合いが弱い順(本例の場合は類似度が大きい順)に並び替え、現状と将来の見込みも含めた正常ショベルを表示する機能を持たせることで、ショベルを遠隔から管理する管理者の利便性を向上させることも可能である。

0070

尚、類似蓄電池特定部94は、管理している全てのリチウムイオン電池に対して順位付けを行い、これをリスト化して通知制御部95に出力してもよいし、上位数個のみ順位を特定し(上位1つのみでもよい)、これをリスト化して通知制御部95に出力してもよい。または、類似蓄電池特定部94は、第1実施形態で説明した閾値Thの範囲内に含まれるリチウムイオン電池に対してのみ、順位付けを行ってリスト化してもよい。

0071

[第3実施形態]
第3実施形態では、1台のハイブリッドショベル11に複数のリチウムイオン電池261が搭載されている場合の態様例について説明する。

0072

図15は第3実施形態における情報蓄積装置74に記憶される稼働情報の一例を示す図である。第1、第2実施形態では、ハイブリッドショベル11を単位に履歴情報を管理していたが、第3実施形態では、ハイブリッドショベル11がそれぞれ備えるリチウムイオン電池261の単位で、履歴情報を管理することとしている。ハイブリッドショベル11Aを例にして説明すると、ハイブリッドショベル11Aの識別情報82Aには、当該ハイブリッドショベル11Aに備えられた、3つのリチウムイオン電池261の識別情報83AA〜83ACが対応付けられている(尚、図15では、一部のデータを省略している)。そして識別情報83AA〜83ACには、それぞれ履歴情報81AA〜81ACが対応付けられている。第3実施形態では、このデータ構成をデータセット80Aとしており、同様にハイブリッドショベル11B、11C、11Dに対応したデータセット80B、80C、80Dも、情報蓄積装置74に記憶されている(図15では、データセット80B、80Cについては不図示)。すなわち、ハイブリッドショベル11A〜11Dに対応したデータセット80A〜80Dが、情報蓄積装置74に記憶される。

0073

図16は、第3実施形態における管理装置73の動作例を示すフローチャートである。図16に示すように、管理装置73は、リチウムイオン電池261を処理単位として、異常の有無を監視し(S161)、異常があった場合(S161:有)、情報蓄積装置74内の当該異常電池の履歴情報を探索する(S162)。その後に、管理装置73は異常蓄電池の履歴情報と類似したリチウムイオン電池261がないか探索する(S163、S164)。この類似性の判定は、第1実施形態と同手法となる。履歴情報が類似しているリチウムイオン電池261が存在する場合(S164:有)、管理装置73は、この類似リチウムイオン電池を、他のリチウムイオン電池とは異なる表示内容となるように加工(変更)して表示画面データを作成し、通知装置75に送信する(S165)。

0074

上記を実現するために、リチウムイオン電池261を識別するための識別情報(図15に示す識別情報83AA〜83ACなど)を、蓄電装置26内に備える記憶装置に記憶させておく。管理装置73は、この識別情報と当該リチウムイオン電池261の履歴情報とを対応付けたデータセットを、一日一回などの所定間隔で受信し、この対応付けを維持しながら情報蓄積装置74で管理する。これにより、ハイブリッドショベル11に複数のリチウムイオン電池261が備えられた場合でも、ショベル単位ではなく、ショベル内のどのリチウムイオン電池261が将来異常となり得るかを予兆可能な異常予兆通知システムを実現することができる。

0075

[第4実施形態]
第4実施形態では、ハイブリッドショベル11の走行動作旋回動作フロント作業動作の各動作に基づき、リチウムイオン電池261が将来異常となり得るかを予兆する態様例について説明する。図17は、第4実施形態のハイブリッドコントローラ29の処理内容を説明するための図である。第4実施形態のハイブリッドコントローラ29は、ハイブリッドショベル11における、走行動作と、旋回動作と、フロント作業動作といった動作モードの状態を入力する。第4実施形態においては、ハイブリッドコントローラ29は、例えばキャビン15に備えられる、走行、旋回、フロント作業を行うための各種操作レバーからの出力信号を入力し、これらを時系列に一時的に記憶する。そして稼働時間検出部151は、それぞれの動作モードでの動作時間カウントし、データ設定部152は、各動作モードでの動作時間を、ヒストグラムデータとしてまとめる。

0076

また、例えば走行動作と旋回動作が同時に行われるなど、複数の動作モードが同時に成立する場合が考えられるが、この場合、データ設定部152は、同時に成立した動作モードの組合せ毎に、稼働時間をカウントする。これにより、より正確なハイブリッドショベル11における稼働履歴をまとめることができる。このヒストグラムデータは、第1通信端末30に送信され、第1通信端末30はハイブリッドショベル11の外部に備えられる管理システム71にヒストグラムデータを送信する。情報蓄積装置74は、ハイブリッドショベル11の走行動作、旋回動作、フロント作業動作の各動作時間を示すヒストグラムデータを、ハイブリッドショベル11の識別情報に対応付けて記憶し、これを蓄積する。尚、このヒストグラムデータを機械動作情報と称する。

0077

以降は、上記の第1実施形態と同様の処理を適用し、機械動作情報を管理システム71の情報蓄積装置74でショベルの履歴情報として管理する。また、リチウムイオン電池261で異常が発生した場合、管理装置73は、第1実施形態と同手法により、下記の動作を行う。

0078

異常稼働情報取得部92は、即時送信される異常フラグ(異常通知情報)を受信した場合、情報蓄積装置74から、異常のあったハイブリッドショベル11の機械動作情報を取得する。そして類似度算出部93は、異常稼働情報取得部92により取得される機械動作情報と、その他のハイブリッドショベル11の機械動作情報との類似度を、ハイブリッドショベル11ごとに算出する。この算出方法には、上記図12、(式9)、(式10)などを用いて説明した態様などが適用される。

0079

類似蓄電池特定部94は、類似度算出部93により算出された類似度に基づき、前記異常蓄電池と類似している蓄電池を特定する。この特定手法は、上記第1実施形態の図13で説明したように閾値を用いる手法とするが、第2次実施形態のように類似度の小さい順または大きい順にソートするなどでもよい。これにより、ハイブリッドショベル11の機械動作の観点から、リチウムイオン電池の異常予兆を行うことが可能となる。

0080

更には、このようなハイブリッドショベル11の機械動作情報における類似度に加え、第1〜第3実施形態で説明した、リチウムイオン電池261の履歴情報の類似度も併用することで、異常の予兆を検知し、通知することもできる。即ち、動作モードとリチウムイオン電池261の履歴情報のそれぞれで、(式9)又は(式10)で示した類似度合いの定量化を評価し、2つの結果がどちらも異常ショベルと類似度合いが強いと判定されたショベルに対して、前述した表示内容の変更やメンテナンスなどの対応を行う。若しくは、2つの類似度合いの結果を合算し、合算した結果を類似度合いの強い順、若しくは弱い順などとなるように並び替えてリストを作成する実装でもよい。更には、第一段階で動作モードの類似性が強いショベルを抽出し、その中でリチウムイオン電池261の類似性を評価することも可能であり、この逆の処理順序でも構わない。

0081

最後に、上記各実施形態における通知方法について、具体例を示しつつ説明する。ハイブリッドショベル11に備えられる、例えばキャビン5内の通知装置などを用いて通知する場合は、図18(A)に示すように燃料メータの隣などに警告表示や異常表示を備えて実現してもよく、図18(B)に示すように、警告や異常を検知した際に点灯可能な、独立した警告表示装置や異常表示装置を用いることで実現してもよい。当該ハイブリッドショベル11のリチウムイオン電池261に異常が生じた場合、ショベル内の通知装置は異常表示を点灯する。また当該ハイブリッドショベル11が類似度合いの強いショベルと判定された場合、ショベル内の通知装置は警告表示を点灯する。

0082

また図19は、通知装置75の画面の一例である。図19では、ハイブリッドショベル11の識別情報(車体ID)、当該ハイブリッドショベル11が稼働している場所、警告表示と異常表示、ショベル所有者などの情報を読み出すための詳細情報タンを配置した画面例を示した。前述した通り、ハイブリッドショベル11に異常が生じた場合は異常表示が点灯し、類似度合いが強いと判定されたショベルに対しては、警告表示を点灯させる。管理装置73の通知制御部95は、図19に示す表示画面データを作成し、これを通知装置75に送信する。

0083

また、図19の例では、異常表示の点灯箇所を押下することで、ハイブリッドショベル11の中で使用履歴の類似性があるものをリストアップした結果(例えば第2実施形態で説明したソート後のリスト)を表示させることができる。また、この同一画面上に異常ショベルが発生した場合、それに類似したショベルが存在する場合の異常対応マニュアルを表示させている。異常対応マニュアルには、建設機械の制御方法の変更指示と変更のための手順書、建設機械の保管方法の変更指示とその具体的内容、又は作業員によるメンテナンス作業指示とその手順書など、異常発生後の対応、もしくは異常を未然に防止するための必要情報、手順書などが記載されており、システム利用者は、これらを閲覧することができる。これにより、管理装置73を用いて複数のハイブリッドショベル11を管理する担当者は、ハイブリッドショベル11に異常が起きた後の対応を実施するとともに、履歴が類似するショベルについても、異常を未然に防止するための対応を実施することができる。

0084

上記の各実施形態の説明では、管理装置73に内在している履歴登録部91、異常稼働情報取得部92、類似度算出部93、類似蓄電池特定部94、通知制御部95の機能部が動作主体となって各処理を行うものとして説明した。これら機能部の動作は、当然、管理装置73による動作と換言することができる。すなわち、各実施形態で説明した各機能部による動作や処理は、管理装置73による動作や処理とすることができる。

0085

以上より、ハイブリッドショベル11を例に、本発明における異常予兆通知システムを説明した。本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各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。

0086

11、11A、11B、11C、11D:ハイブリッドショベル
12:走行体
13:旋回体
14:フロント作業機
21:エンジン
22:エンジンコントローラ
23:補機負荷
24:電動発電機
25:インバータ
26:蓄電装置
27:油圧ポンプ
28:コントロールバルブ
29:ハイブリッドコントローラ
30:第1通信端末
31:信号通信部
32:リレー
33:電池データ取得部
34:電池状態検知部
35:電池状態出力部
41:SOC演算部
42:SOHQ演算部
43:SOHR演算部
44:許容電力演算部
45:異常検知部
50:蓄電システム
61:滞在時間検出部
62:データ設定部
71:管理システム
72:第2通信端末
73:管理装置
74:情報蓄積装置
75:通知装置
91:履歴登録部
92:異常稼働情報取得部
93:類似度算出部
94:類似蓄電池特定部
95:通知制御部
151:稼働時間検出部
152:データ設定部
261:リチウムイオン電池
262:電流センサ
263:バッテリコントローラ

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