(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリにより駆動される電動機と、該電動機により駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプにより作動される複数のアクチュエータを有する油圧作業機械において、
前記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
該バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量が、予め設定されているバッテリ設定値に達したとき、一部または全部の前記アクチュエータの作動を制限する作動制限手段と、
オペレータの操作により前記アクチュエータの作動制限を解除可能な解除手段とを備えたことを特徴とするバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項２】
前記バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量が、前記バッテリ設定値に達していない状態で前記解除手段が操作された際に、前記アクチュエータの作動を制限するように構成されている請求項１記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項３】
前記作動制限手段は、前記油圧ポンプから吐出される吐出油量を制限することによって前記アクチュエータの作動を制限するように構成されている請求項１又は２記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項４】
油圧ポンプと操作レバーの油圧リモコン弁とを接続する一次圧管路に介設され該管路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開閉制御を行う操作制御部とを有し、該操作制御部から前記開閉弁に対して閉信号を出力することにより前記アクチュエータの作動を制限する請求項３記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項５】
油圧ポンプの吐出流量を調整するレギュレータと、該レギュレータの流量を制御する流量制御部とを有し、該流量制御部から前記レギュレータに対して流量低減信号を出力することにより、前記アクチュエータの作動を制限する請求項３記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項６】
前記作動制限手段は、前記バッテリから前記電動機に対する電力供給を制限することによって前記アクチュエータの作動を制限するように構成されている請求項１又は２記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項７】
前記バッテリから前記電動機に対して電力を供給する回路と、該回路に接続され電力の供給を制御する電力供給制御部とを有し、該電力供給制御部から前記電動機に対して電力供給を停止または低減させる信号を出力することにより、前記アクチュエータの作動を制限する請求項６記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項８】
前記アクチュエータの作動を制限する際に、走行用アクチュエータのみ作動を可能とするように構成されている請求項１又は２記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項９】
前記バッテリ設定値よりも完全充電側に第二のバッテリ設定値を有し、前記バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量がその第二のバッテリ設定値に達したときに警報を発する警報発生手段を備えてなる請求項１〜８のいずれかに記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【請求項１０】
前記バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量を報知する報知手段を有する請求項１〜９のいずれかに記載のバッテリ駆動の油圧作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリから電力が供給される電動機によって油圧ポンプを駆動し、その油圧ポンプから吐出される吐出油でアクチュエータを作動させるバッテリ駆動の油圧作業機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧作業機械には例えば特開昭60−215298号公報に記載のモニタ装置が装備されている。この種のモニタ装置は、図５のブロック図に示すように、バッテリ電圧の異常、ブレーキ故障、冷却水温の異常、燃料レベルの異常低下等を検出するオンオフセンサ群４1 〜４n および油圧、冷却水温度、燃料レベル等をアナログ的に検出するアナログセンサ群５1 〜５n を有し、各センサ群から出力される出力信号はハーネス１を介してコントローラ２の入力回路２Ａに与えられるようになっている。
【０００３】
この入力回路２Ａを介して加えられるセンサ信号に対して処理回路２ＢはＡ／Ｄ変換等の処理を施し、パネル部３に出力する。パネル部３は液晶表示器３Ｂとその表示器３Ｂを駆動する駆動回路３Ａを有し、センサ信号に基づく警告表示やケージ表示を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のモニタ装置を、ブルドーザ、パワーショベル等の油圧作業機械に装備すると、バッテリ電圧の異常、燃料レベルの異常低下等が発生した場合にオペレータに対して警告表示やケージ表示が行われ、注意を促すことができる。しかしながら、それ以降、バッテリや燃料の消耗をセーブするような手段は講じられていない。特に、バッテリ駆動の電動機を搭載し油圧ポンプを駆動して作業を行うバッテリ駆動の油圧作業機械においてバッテリ切れは深刻な問題となる。すなわち、バッテリの電気量が警告レベル以下に低下しているにも拘らず継続して作業を行なっていると、バッテリの電気量が完全にゼロになってしまうことになる。この状態では油圧作業機械におけるアクチュエータの作動が全くできなくなるばかりか、充電設備まで自力で戻ることができずに立ち往生してしまうことになる。また、例えば完全充電時の電気量の８０％以上放電することが何度も繰り返されるとバッテリ自体の性能が劣化し、その結果、バッテリの寿命も縮まることになり、メンテナンス上かつ経済上、不都合があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来のバッテリ駆動の油圧作業機械における事情を考慮してなされたものであり、バッテリの電気量がほとんど残っていないことをオペレータに認知させて過放電を防止することができるとともに、充電設備まで自力で移動できる電気量を確保して油圧作業機械が立ち往生することを防止することができるバッテリ駆動の油圧作業機械を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリと、該バッテリにより駆動される電動機と、該電動機により駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプにより作動される複数のアクチュエータを有する油圧作業機械において、前記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、該バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量が、予め設定されているバッテリ設定値に達したとき、一部または全部の前記アクチュエータの作動を制限する作動制限手段と、オペレータの操作により前記アクチュエータの作動制限を解除可能な解除手段とを備えたことを特徴とするバッテリ駆動の油圧作業機械である。
【０００７】
本発明において、バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量が、バッテリ設定値に達していない状態で解除手段が操作された際に、アクチュエータの作動を制限するように構成することができる。
【０００８】
上記作動制限手段の第一の形態は、油圧ポンプから吐出される吐出油量を制限することによってアクチュエータの作動を制限するものが示される。具体的には、油圧ポンプと操作レバーの油圧リモコン弁とを接続する一次圧管路に介設され該管路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開閉制御を行う操作制御部とを有し、該操作制御部から開閉弁に対して閉信号を出力することによりアクチュエータの作動を制限することができる。また、これに限らず、油圧ポンプの吐出油量を調整するレギュレータと、そのレギュレータの流量を制限する流量制御部とを有し、流量制御部からレギュレータに対して流量低減信号を出力することによってもアクチュエータの作動を制限することができる。
【０００９】
上記作動制限手段の第二の形態は、バッテリから電動機に対する電力供給を制限することによって前記アクチュエータの作動を制限するものが示される。具体的には、バッテリから電動機に対して電力を供給する回路と、その回路に接続され電力の供給を制御する電力供給制御部とを有し、電力供給制御から電動機に対して電力供給を停止または低減させる信号を出力することによりアクチュエータの作動を制限することができる。
【００１０】
本発明において、アクチュエータの作動を制限する場合、走行用アクチュエータのみ作動を可能とすることが好ましい。
【００１１】
本発明において、バッテリ設定値よりも完全充電側に第二のバッテリ設定値を設定し、バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量がその第二のバッテリ設定値に達したときに警報を発するように警報発生手段を備えることができる。
【００１２】
本発明において、バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量を報知する報知手段を有することが好ましい。
【００１３】
本発明に従えば、バッテリ使用状態においてその電気量がバッテリ残量検出手段によって検出され、バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量が、バッテリ設定値よりも完全充電側に設定されている第二のバッテリ設定値（例えば完全充電時の３５％）に達すると、警報発生手段により警報が発せられる。警報が発せられてもなおバッテリが使用され、検出されたバッテリ残量がバッテリ設定値（例えば完全充電時の３０％）に達すると、作動制御手段が一部または全部のアクチュエータの作動を制限する。一部のアクチュエータについて作動を制限するときは、例えば、走行用アクチュエータについては作動可能な状態とし、それ以外のアクチュエータ、例えばフロントアタッチメントについてはその作動が停止される。
【００１４】
また、全部のアクチュエータを制限するときは、全部のアクチュエータの作動速度が低下されるかまたは作動が停止される。この場合、アタッチメントの作動制限を解除するための解除手段をオペレータがオン操作すると油圧作業機械の作動を再開させることができ、油圧作業機械を速やかに充電設備まで移動させることができる。
【００１５】
また、バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリ残量がバッテリ設定値に達していないにもかかわらず解除操作手段がオン操作されると、例えばアクチュエータの操作を不能にするかまたは電動機の作動を停止させる。それにより、検出されたバッテリ残量がバッテリ設定値に達していない場合には、解除スイッチを必ずオフ状態にしておかなければならないことをオペレータに認識させるようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態を示すバッテリ駆動の油圧作業機械（本実施形態では油圧ショベルを例に取り説明する）の側面図である。同図において、６は油圧ショベルの下部走行体、７は下部走行体６の上部に搭載された上部旋回体、８は上部旋回体７に装備している運転席、９は上部旋回体７の前部に装着された作業アタッチメント、１０は上部旋回体７の後方に配置されたバッテリ（バッテリ１０は複数のバッテリ個体、いわゆるセルで構成されている）である。
【００１８】
図２は、図１に示した上部旋回体７の一部切欠きを有する平面図である。同図において、１１はバッテリ（鉛蓄電池）１０を構成する複数のバッテリ個体、１２は上部旋回体７の側方に配置されバッテリ１０により駆動する電動機、１３はその電動機１２により駆動されメイン圧油を吐出する油圧ポンプ、３４は作動油タンクである。
【００１９】
図３は、本発明の油圧ショベルの油圧システムに係る要部回路図である。同図において、１４は作業アタッチメントを作動させる複数のアクチュエータの内、代表的に示された一つのアクチュエータ、１５はアクチュエータ１４を制御するパイロット切換弁、１６はアクチュエータ１４操作用の油圧リモコン弁、１７はパイロット一次圧を導出するパイロット油圧源であるパイロットポンプである。１８は油圧リモコン弁１６のパイロット弁１９Ｆまたは１９Ｒから導出されるパイロット二次圧を検出することにより油圧リモコン弁１６の操作状態を検出する圧力センサである。なお、圧力センサ１８は油圧リモコン弁１６の操作レバー３５の操作量を検出するポテンショメータで構成することもできる。
【００２０】
２０はバッテリ電解液の比重を検出することによりバッテリ１０のバッテリ残量（詳くは残電気量）を検出するバッテリ残量検出手段としての比重センサ、２１はバッテリ１０の電圧制御を行うチョッパ用のトランジスタ、２２はバッテリ電源開閉用のスイッチ、２３は警報発生手段としてのブザーからなる警報器、２４は警告ランプ、２５は比重センサ２０によって検出されたバッテリ残量を表示する報知手段としての表示部である。上記警報器２３は、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値（例えば完全充電時の３５％）に達したとき警報を発するようになっている。
【００２１】
２６ａは後述する開閉弁としての電磁開閉弁３０に対して開閉信号を出力する操作制御部、２６ｂは後述するレギュレータ３２に対して流量低減信号を出力する流量制御部、２６ｃはバッテリ１０から電動機１２に対する電力供給を停止または低減させる電力供給制御部であり、これらの各制御部はマイクロプロセッサから構成されるコントローラ２８から構成される。各制御部２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、それぞれ比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したとき、一部または全部のアクチュエータの作動を制限する作動制限手段として機能する。
【００２２】
２９ａ，２９ｂはコントローラ２８に接続された解除手段としての解除スイッチ、３０はパイロット一次圧管路３１ａ−３１ｂ間に介設された電磁開閉弁、３２は油圧ポンプ１３の吐出流量を制御するレギュレータ、３３は電油変換器としての電磁比例減圧弁である。
【００２３】
上記電磁開閉弁３０は、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したとき、操作制御部２６ａによってロ位置に切り換えられ、油路を遮断して油圧ポンプ１３により作動される複数のアクチュエータの内、一部のアクチュエータ１４の操作を停止させるようになっている。本実施形態では、一部のアクチュエータ１４とは、走行用油圧モータ以外のアクチュエータである。
【００２４】
また、流量制御部２６ｂは、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したとき、レギュレータ３２に対して流量低減信号を出力し、アクチュエータ１４の作動を制限するようになっている。詳しくは、レギュレータ３２は、ポンプ１３によって作動される複数のアクチュエータの内、一部のアクチュエータ１４の作動速度を低下させるようになっており、流量制御部２６ｂから出力される指令信号により電磁比例減圧弁３３を介して油圧ポンプ１３の吐出流量を制御するようになっている。
【００２５】
さらにまた、電力供給制御部２６ｃは、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したとき、バッテリ１０から電動機１２に供給される電力を停止または低減するようになっている。
【００２６】
上記アクチュエータ１４または電動機１２の停止状態は、解除スイッチ２９ａを操作することにより解除することができるようになっている。ただし、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達していない場合に解除スイッチ２９ａをオン操作すると、作動状態のアクチュエータ１４または電動機１２の作動を停止させるようにしている。
【００２７】
解除スイッチ２９ｂは、アクチュエータ１４または電動機１２の作動速度低下状態を解除するようになっている。そして比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達していない状態で、解除スイッチ２９ｂがオン操作されると、アクチュエータ１４または電動機１２の作動速度が低減するようになっている。
【００２８】
次に、上記構成を有するコントローラ２８の制御動作を図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００２９】
油圧ショベルのメインスイッチを投入すると、バッテリ１０の電気量が比重センサ２０によって検出され、その検出信号がコントローラ２８に入力される。比重センサ２０によって検出されるバッテリ残量が第二のバッテリ設定値に達し、すなわちバッテリ放電量が６５％以上になると（ステップＳ１）、コントローラ２８は警報器２３に対して警報を発するよう指令し、同時に警告ランプ２４を点滅させる（ステップＳ２）。
【００３０】
警告が促された後にさらに継続してアクチュエータ１４の作動が行われ、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達し、すなわちバッテリ放電量が７０％以上になると（ステップＳ３）、コントローラ２８は操作制御部２６ａを介し電磁開閉弁３０に対して指令信号を出力する。それにより、パイロット一次圧管路３１ａ−３１ｂ間に介設された電磁開閉弁３０は、開通油路位置イを遮断油路位置ロに切り換え、一部のアクチュエータに対応する油圧リモコン弁１６の操作レバー３５についてその操作を不能にする（ステップＳ４→Ｓ５）。具体的には、油圧作業機械に装備されている複数のアクチュエータの内、走行用油圧モータを除いてフロントアタッチメント等に対応する他のアクチュエータ１４の作動を停止させる。
【００３１】
また、ステップＳ５において、操作を停止させる代わりに電動機１２を停止させる場合では、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したときコントローラ２８の電力供給制御部２６ｃは、バッテリ１０から電動機１２への電力供給を停止して電動機１２の回転を停止させ、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
この状態で解除スイッチ２９ａをオン操作すると（ステップＳ４）、電動機１２の作動が再開され（ステップＳ６）、走行モータを作動させることができる。従って油圧作業機械を直ちに充電設備（図示しない）まで移動させることができる。
【００３３】
解除スイッチ２９ａをオン操作した後、アクチュエータ１４の作動が再開されると、電動機１２の作動時間はコントローラ２８に内蔵されている内部クロックによって計時され（ステップＳ７）、作動時間が所定の時間Ｔ分を経過するまでは（ステップＳ８）走行モータを通常速度で作動させ（ステップＳ９）、作動時間がＴ分を経過すると走行モータを通常速度の０．７倍の作動速度で作動させる（ステップＳ１０）。
【００３４】
なお、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達していない状態で、解除スイッチ２９ａがオン操作されると（ステップＳ１１）、作動状態のアクチュエータ１４または電動機１２の作動を停止するようにしている（ステップＳ１２）。この処理は解除スイッチ２９ａの誤操作を防ぐためにあり、詳しくは、検出値がバッテリ設定値または第二のバッテリ設定値に達していない場合には、解除スイッチ２９ａをオフ状態にしておかないとアクチュエータを作動できないようにし（ステップＳ１３）、検出値がバッテリ設定値に達したときにのみ解除スイッチ２９ａをオン操作させることにある。
【００３５】
また、上記実施形態では操作レバー１６の操作を不能とするか、または電動機１２の回転を停止させたが、これに限らず、アクチュエータの作動速度を低下させることによりアクチュエータの作動を制限することもできる。すなわち、電磁比例減圧弁３３を介して油圧ポンプ１３のレギュレータ３２に対して指令信号を出力し、レギュレータ３２を作動させて油圧ポンプ１３の吐出流量を低減させると、アクチュエータ１４の作動速度を低下させることができる。或いはまた、比重センサ２０の検出値がバッテリ設定値に達したとき、電力供給量制御部２６ｃによりバッテリ１０から電動機１２へ供給される電力供給量を低減させ、電動機１２の回転を低速にすることもできる。
【００３６】
上述したようにアクチュエータの作動速度低減または電動機の減速回転は、解除スイッチ２９ｂをオン操作することにより解除することができ、アクチュエータの作動を再開させることができるため、直ちにバッテリ充電のための操作を行うことができる。
【００３７】
なお、比重センサ２０の検出値はコントローラ２８を介して報知手段としての表示部２５に表示されるようになっている。したがってオペレータは表示部２５を目視することによってもバッテリ残量を確認することができる。なお、報知手段は上記表示部２５に限らず、音声で報知することもできる。
【００３８】
このように、本実施形態では、比重センサ２０によって検出された検出値が第二のバッテリ設定値（例えば完全充電時の３５％）に達したときに警報が発せられるため、オペレータは都合の良い作業の区切りを選定して、充電設備まで油圧作業機械を移動させる必要があることを認識することができる。しかしながら、この状態でバッテリの充電を行わず油圧作業機械の運転を続行し、比重センサ２０の検出値が次にバッテリ設定値（例えば完全充電時の３０％）に達すると、油圧作業機械の複数のアクチュエータの内、一部の作動が停止されるか、または電動機１２の作動が停止される。または、検出値がバッテリ設定値に達したとき、油圧作業機械のアクチュエータの内少なくとも一つの作動速度が低下するか、または電動機１２の回転速度が低下する。
【００３９】
従って、このような状態になると、オペレータはバッテリ残電気量がほとんど残っていないことを認識することができるとともに、バッテリ自体の寿命を縮めるような状態であることが分かる。この状態を認知したオペレータは、アクチュエータの作動停止状態または作動速度低下状態を解除する解除スイッチ２９ａ（２９ｂ）をオン操作することによって、正常な作動速度で油圧作業機械を作動させ充電設備まで移動させることができる。すなわち、解除スイッチ２９ａ（２９ｂ）を操作して充電設備まで移動できるだけのバッテリ電気量を使用することにより、油圧作業機械のバッテリ切れに起因する立ち往生を防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、バッテリ残量検出手段によって検出された検出値が第二のバッテリ設定値に達したときに警報が発せられるため、充電設備まで油圧作業機械を移動させる必要があることを認識することができ、過放電を防止することができる。
【００４１】
バッテリ残量検出手段によって検出された検出値がバッテリ設定値に達すると、油圧作業機械の複数のアクチュエータの内、一部の作動が停止、または電動機の作動が停止、またはアクチュエータの内の一部の作動速度が低下、または電動機の回転速度が低下するため、オペレータはバッテリ残電気量がほとんど残っていないことを確認でき、この状態で解除スイッチをオン操作することにより、アクチュエータを通常の作動速度で作動させることができ、それにより油圧作業機械を充電設備まで移動させることができる。
【００４２】
また、本発明によれば、バッテリ残量検出手段によって検出されたバッテリ残量を報知する報知手段を備えているため、表示または音声にてバッテリ残量を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すバッテリ駆動の油圧作業機械の側面図である。
【図２】  図１における上部旋回体の一部切欠きを有する平面図である。
【図３】  本発明に係るバッテリ駆動の油圧装置の要部回路図である。
【図４】  図３に示すコントローラの制御動作を示すフローチャートである。
【図５】  従来例のモニタ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
６  下部旋回体
７  上部旋回体
９  作業アタッチメント
１０  バッテリ
１２  電動機
１３  油圧ポンプ
１４  アクチュエータ
１５  パイロット切換弁
１６  油圧リモコン弁
１８  圧力センサ
２０  比重センサ
２３  警報器
２４  警告ランプ
２５  表示部
２６ａ  操作制御部
２６ｂ  流量制御部
２６ｃ  電力供給制御部
２８  コントローラ
２９ａ，２９ｂ  解除スイッチ
３０  電磁開閉弁
３２  レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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