(57)【要約】【課題】これらの問題を解決し、ランニングコストを低減できる作業車両を提供することにある。【解決手段】バッテリショベル１は、バッテリ２４１と、バッテリの電力を制御するインバータ２３１と、インバータの出力電力でアクチュエータに動力を伝える電動機２７０を有する。バッテリコントローラ２２１は、バッテリの充電量を検出する。表示器５１には、バッテリコントローラによって検出されたバッテリの充電量が表示される。メインコントローラ５は、インバータに対し、インバータの出力電力を制御する制御信号を出力する。調整器７は、メインコントローラに対し、インバータの出力電力の調整信号を送る。【選択図】図４
2007170050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、このバッテリの電力を制御するインバータと、このインバータの出力電力でアクチュエータに動力を伝える電動機を有する作業車両であって、
前記バッテリの充電量を検出するバッテリコントローラと、
このバッテリコントローラによって検出された前記バッテリの充電量を表示する表示器と、
前記インバータに対し、前記インバータの出力電力を制御する制御信号を出力するメインコントローラと、
このメインコントローラに対し、前記インバータの出力電力の調整信号を送る調整器とを備えることを特徴とする作業車両。
【請求項２】
請求項１記載の作業車両において、
前記調整器は、建設機械を操作する運転室内に配置されたことを特徴とする作業車両。
【請求項３】
請求項１記載の作業車両において、
前記調整器は、複数段階に分けた調整信号を設定できることを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを主動力源とした建設機械や産業機械などの作業車両に係り、特に、電動モータの駆動源であるバッテリーの残量に応じて電動モータの駆動制御をする作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械などの作業車両は、土木工事や産業廃棄物業等に用いられるが、排気ガス規制や騒音振動低減等が求められている。これらの主要因はエンジンを駆動源にしていることにある。そのため、排気ガスを全く排出せず、騒音振動も大幅に減少する電動式建設機械が存在する。電動式は商用電源やバッテリから電力を供給し、付設の電動モータを駆動して、アクチュエータを駆動する。
【０００３】
従来の電動式建設機械としては、例えば、特開２０００−２７３９１３号公報に記載のように、バッテリを電力供給源としたショベルでは、バッテリからの電力はインバータを介し、複数の電動モータへ供給される。アクチュエータ駆動用電動モータは、掘削作業等を行うリンク機構を駆動する各アクチュエータのシリンダヘ圧油を供給する油圧ポンプを駆動する。旋回用電動モータは、（上部）旋回体を下部走行体に相対的に回動する旋回機構を直接駆動し、走行用電動モータは走行機構を直接駆動している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７３９１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリは、基本的に要求動力に見合った電力，即ち、望まれたら望まれた分の電力を出力するため、作業量は確保できるが、充電残量が少なくなるに従い、電力，即ち電流を流そうとすればする程、残量の減り度合いが増し、充電間隔が縮められる他、バッテリ寿命も短くなり、交換間隔が狭められる結果、ランニングコストが上昇するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、これらの問題を解決し、ランニングコストを低減できる作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、バッテリと、このバッテリの電力を制御するインバータと、このインバータの出力電力でアクチュエータに動力を伝える電動機を有する作業車両であって、前記バッテリの充電量を検出するバッテリコントローラと、このバッテリコントローラによって検出された前記バッテリの充電量を表示する表示器と、前記インバータに対し、前記インバータの出力電力を制御する制御信号を出力するメインコントローラと、このメインコントローラに対し、前記インバータの出力電力の調整信号を送る調整器とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、ランニングコストを低減し得るものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記調整器は、建設機械を操作する運転室内に配置したものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記調整器は、複数段階に分けた調整信号を設定できるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、作業車両におけるバッテリ関連のランニングコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態による作業車両の構成及び動作について説明する。ここでは、作業車両として、掘削等の作業を行うリンク機構を油圧システムで駆動し、旋回及び走行を電動モータで直動で動かすバッテリ式電動油圧ショベルを例として説明する。
【００１２】
最初に、図１を用いて、本実施形態による作業車両である電動ショベルの全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの全体構成を示す側面図である。
【００１３】
バッテリショベル１は、上部旋回体２と、リンク機構３と、下部走行体４とからなる。また、このシステムでは、リンク機構３を油圧で駆動し、上部旋回体２の旋回及び下部走行体４の走行は電動モータにより駆動する。
【００１４】
リンク機構３の構成は、ブーム３１と、アーム３２と、バケット３３と、ブーム３１，アーム３２，バケット３３にそれぞれ駆動力を与える油圧シリンダ３４ａ，３４ｂ，３４ｃとからなる。
【００１５】
下部走行体４は、主に、トラックフレーム４１と、上部旋回体を回動させる旋回輪ベアリング４２と、走行機構４３Ｌ，４３Ｒと、無限軌道履帯４４Ｌ，４４Ｒとからなる。
【００１６】
次に、図２を用いて、本実施形態による作業車両である電動ショベルの上部旋回体２の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの上部旋回体の構成を示す上面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００１７】
上部旋回体２は、メインフレーム２０の上に、主にスリップリング２１と、コンダクタ制御盤２２と、インバータ収納部２３と、バッテリ収納部２４と、作動油タンク２５と、油圧制御弁部２６と、油圧ポンプ収納部２７と、旋回機構２８と、運転室２９とが搭載されている。他、オイルクーラ等の補機類があるが、ここでは省略する。
【００１８】
スリップリング２１は、後述の駆動用バッテリ２４１の電力を上部旋回体２の回動に妨げられる事なく、走行機構４３に伝達する機構である。
【００１９】
インバータ収納部２３は、複数のインバータ２３１ａ，…，２３１ｅ及びインバータ２３１ａ，…，２３１ｅを覆うカバー２３２からなる。本実施例では、インバータ２３１ａを油圧ポンプ駆動用、インバータ２３１ｂが旋回用、インバータ２３１ｃ，２３１ｄが走行用、インバータ２３１ｅがパイロット油圧ポンプ駆動用としている。
【００２０】
バッテリ収納部２４は、高電圧で複数の動力用バッテリ２４１と低電圧で複数の制御系電力用バッテリ２４２と、動力用バッテリ２４１及び制御系電力用バッテリ２４２を覆うカバー２４３とからなる。
【００２１】
コンダクタ制御盤２２には図示しないが、動力用バッテリ２４１からの電力のスイッチングを行うコンダクタや、ブレーカが設置してある他、バッテリを管理するバッテリコントローラ２２１がある。
【００２２】
油圧制御弁部２６は、リンク機構に圧油を供給する油圧制御弁２６１と、油圧制御弁２６１を制御するパイロット弁２６２とからなる。
【００２３】
油圧ポンプ収納部２７は、油圧ポンフ用電動モータ２７１と、油圧ボンプ２７２と、電動モータ２７１及び油圧ボンプ２７２の軸を連結するカップリング２７３と、パイロット油圧ポンプ用電動モータ２７４と、パイロット油圧ポンプ２７５と、電動モータ２７４及びパイロット油圧ポンプ２７５の軸を連結するカップリング２７６と、これらを覆うカバーとからなる。電動モータ２７１，２７４は、３相交流とし、バッテリからの直流一交流変換にインバータを用いている。
【００２４】
次に、図３を用いて、本実施形態による作業車両である電動ショベルの旋回機構２８及び走行機構４３Ｌ（Ｒ）の構成について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの旋回機構及び走行機構の構成を示す前面図である。なお、図１，図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００２５】
旋回機構２８は、旋回用電動モータ２８１を旋回減速機２８２にボルト等（図示せず）で締結した構成であり、更にメインフレーム２０にボルト等（図示せず）で締結固定される。
【００２６】
旋回用電動モータ２８１の動力は、旋回減速機２８２にて減速増力され、旋回減速機２８２の最終端であるピニオンギヤ（図示せず）から旋回輪べアリング４２のギヤ（図示せず）と噛合伝達され、上部旋回体２が回動する。
【００２７】
走行機構４３Ｌ（Ｒ）は、トラックフレーム４１を挟み、同じ機構が左右に設置される。ここでは車体進行方向左側を用いて説明する。走行用電動モータ４３１Ｌは、走行減速機４３２Ｌにボルト等（図示せず）で締結した構成であり、更にトラックフレーム４１にボルト等（図示せず）で締結固定される。走行減速機４３２Ｌから無限軌道履帯４４Ｌに動力を伝えるため、スプロケット４３３Ｌが走行減速機４３２Ｌにボルト等（図示せず）で締結されている。また、外部の障害物（岩，土等）との保護するため、走行用電動モータ４３１Ｌは保護カバー４１１Ｌで覆われている。
【００２８】
走行用電動モータ４３１Ｌの動力は、走行減速機４３２Ｌにて減速増力され、スプロケット４３３Ｌから無限軌道履帯４４Ｌに噛合い伝達され、無限軌道履帯４４Ｌが回動し、電動ショベル１を前後進させる。
【００２９】
次に、図４を用いて、本実施形態による作業車両である電動ショベルの制御システムの構成について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
駆動用バッテリ２４１からは動力線６１１を通りインバータ２３１（ここでは油圧ポンプ駆動用２３１ａ、旋回用２３１ｂ、走行用２３１ｃ，ｄ、及びパイロット油圧ポンプ用２３１ｅを代表して表記）へ動力を供給する。バッテリ２４１の電圧値、電流値は図示しないがバッテリ２４１に付属の電圧センサー、電流センサーより検出され、これらの情報信号は信号線６２１を通りバッテリコントローラ２２１へ出力する。
【００３１】
バッテリコントローラ２２１からは電圧値、電流値、の情報信号が車体全体を制御するメインコントローラ５に信号線６２２を介し送られる。この他、インバータ２３１よりモータの回転数、トルクが信号線６２３よりメインコントローラ５ヘフィードバックされる。
【００３２】
車体は運転室２９内の操作レバー（図示せず）からの操作信号は受けメインコントローラ５からはインバータ２３１へ駆動信号を信号線６２３を介し送られ、動力線６１１からの電力を用いて各モータ２７０（ここでは油圧ホ。ンプ駆動用２７１、旋回用２８１、走行用４３１Ｌ，４３１Ｒ、及びパイロット油圧ポンプ用２７４を代表して表記）が駆動される。
【００３３】
バッテリ２４１から出力される電力はメインコントローラ５内で電圧値、電流値の積から算出する。また充電量はバッテリコントローラ２２１内で電流センサより検出された電流値を時間積算し、充電量の残量を算出し、メインコントローラ５へ出力する。残量を受け取ったメインコントローラ５は運転室２９内のモニタ５１に残量信号を送付し、モニタ５１に残量を表示する。
【００３４】
電力を調整する調整器７は運転室２９内に設置され、本例ではＨｉモード、Ｍｉｄｄ１ｅモード、Ｌｏｗモードの３段階に設置しているとしたタイヤル構造である。常時３段階の内、どれかのモードに設定されており、Ｈｉモードは電力に対し制限無し、Ｍｉｄｄ１ｅモードは各モータ速度をは５０％減速し、電力を押え、Ｌｏｗモードは各モータ速度を２０％まで減速し、電力をおさえる事をメインコントローラ５へ指示する。メインコントローラ５内では、調整器７からの電力が閾値となり、この閾値を越えない様、モータ２７０の回転数を制御する。
【００３５】
次に、動作について説明する。
【００３６】
運転室２９内で操作する操作者は、モニタ５１に表示される充電量残量を観測し、残量が減って来たら、Ｍｉｄｄｌｅモード、若しくはＬｏｗモードヘ切り替えて、作業速度を落とし、バッテリ残量の急激な減少を防止する。
【００３７】
一方、作業中、どうしても一時的に早く作業したい場合は、Ｈｉモードヘ戻し、作業を行う。
【００３８】
この様な構成にすることで、操作者は運転室内で充電量残量を観ながら、ダイヤルを回すだけなので簡単に調整ができ、初心者でも行える、また、一時的に作業速度を上げたい場合などは、Ｈｉモードに戻す事で対応できる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、操作者がバッテリ残量を表示器で目視し、残量が減って来た場合に調整器によりインバータの出力電力を押えることで、バッテリからの電流を押え、バッテリの減り方、寿命短縮を防ぐことができ、バッテリのランニングコストを低減することができる。
【００４０】
また、調整器を運転室に配置したことで、操作者が操作し易いものとすることができる。
【００４１】
さらに、調整器は、複数段階に分けて調整信号を出力できる様にしたことで、操作者が簡単に調整ができ、経験を積まない初心者でも調整可能となる他、一時的に作業効率を上げたい場合にも対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの上部旋回体の構成を示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの旋回機構及び走行機構の構成を示す前面図である。
【図４】本発明の一実施形態による作業車両である電動ショベルの制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…バッテリショベル
２…上部旋回体
２０…メインフレーム
２１…スリップリング
２２…コンダクタ制御盤
２２１…バッテリコントローラ
２３…インバータ収納部
２３１ａ〜２３１ｅ…インバータ
２３２…カバー
２４…バッテリ収納部
２４１…駆動用バッテリ
２４２…制御用バッテリ
２４３…カバー
２５…作動油タンク
２６…油圧制御弁部
２６１…油圧制御弁
２６２…パイロット弁
２７…油圧ポンプ収納部
２７０…電動モータ
２７１…油圧ポンプ駆動用電動モータ
２７２…油圧ポンプ
２７３，２７６…カップリング
２７４…パイロット油圧ポンプ用電動モータ
２７５…パイロット油圧ポンプ
２７７…カバー
２７８…可変機構
２８…旋回機構
２８１…旋回用電動モータ
２８２…旋回減速機
２９…運転室
３…リンク機構
３１…ブ一ム
３２…アーム
３３…バケット
３４ａ〜３４ｃ…油圧シリンダ
４…下部走行体
４１…トラックフレーム
４１１Ｌ，４１１Ｒ…保護カバー
４２…旋回輪ベアリング
４３Ｌ，４３Ｒ…走行機構
４３１Ｌ，４３１Ｒ…走行用電動モータ
４３２Ｌ，４３２Ｒ…走行減速機
４４Ｌ，４４Ｒ…無限軌道履帯
５…コントローラ
５１…モニタ
６１１，６１２…動力線
６２１，６２２，６２３，６２４，６２５…信号線
７…調整器
【図１】
2007170050.tif 000003
【図２】
2007170050.tif 000004
【図３】
2007170050.tif 000005
【図４】
2007170050.tif 000006