JP2008069517A - バッテリ駆動式建設機械の電力補給システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ駆動式建設機械の電力補給システムにおいて、作業現場にバッテリ充電設備を設置しなくても、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を補給する事ができるようにする。
【解決手段】管理局６は、バッテリ２４１を搭載したバッテリ駆動式油圧ショベル１からの電力補給要求を受け取ると、バッテリ５２を搭載したバッテリ搭載車両５に電力補給指令を出力し、バッテリ搭載車両５は電力補給指令を受け取るとバッテリ駆動式油圧ショベル１が稼動する現場に移動してバッテリ駆動式油圧ショベル１に電力を補給する。バッテリ駆動式油圧ショベル１への電力補給を終えたバッテリ搭載車両５は充電局７に移動し、商用電源８からバッテリ５２に電力を充電し、次の電力補給指令を受け取るまで待機する。
【選択図】 図１

Description

バッテリ電力を動力源とした建設機械に関する。

土木工事や産業廃棄業等に用いられる建設機械においては、排気ガスや騒音振動等が問題となっており、駆動源であるエンジンがその主な要因である。

そこで、このような問題を解決するための技術として、排気ガスを全く排出せず、騒音振動も大幅に減らすことのできる電動式建設機械が提案されている。電動式建設機械はエンジンの代わりに電動モータを搭載し、アクチュエータを直接、若しくは油圧系を用いて間接的に駆動させるものである。この電動モータに電力を供給する一つの方法として、実開昭５６−１５６３０１号公報には、商用電源からキャプタイヤケーブル等の配線を介して建設機械に直接電力を供給する方法（ケーブル式）が記載されており、また、他の方法として、特開２０００−２７３９１３号公報には建設機械に搭載したバッテリから電力を供給する方法（バッテリ式）が記載されている。

実開昭５６−１５６３０１号公報 特開２０００−２７３９１３号公報

バッテリ式で電力を供給するメリットは、ケーブル式と違いケーブル長の制約を受けないため移動範囲に制限がなく、自由に移動し作業できる点である。

しかしながら、上記バッテリ式建設機械には電力補給、即ちバッテリの充電が必要であり、このバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリの充電を行うには、配電ラインや充電器及び変圧器などを備えた充電設備の設置が必要である。この充電設備の設置においては電柱からの分岐配電が必要であり、この分岐配電を行うには電力会社へ申請し許可を得る必要がある。

このように、充電設備の設置においては、分岐配電の申請の手間、申請から許可までの時間及び充電設備を設置する時間が必要である。また、充電設備設置の費用も発生する。

バッテリ駆動式建設機械を使用する現場が長期の間固定される場合、例えば屋内産廃業などの施設内であれば、分岐配電の申請や充電設備の設置に必要な時間及び費用に対して充電設備を使用する期間が長いので、充電設備の設置による顧客への負担は小さい。

しかし、外部作業である土木工事の現場においては、上記屋内産廃業などと比較して工事期間が短いので、充電設備の設置に必要な分岐配電の申請、申請から許可までの時間、充電設備を設置する時間及び充電設備設置の費用などの顧客への負担は大きい。

これらは従来のエンジン式油圧建設機械には無い新たな問題点である。

上記問題点の解決方法としては、商用電源に固執せず、エンジンを駆動源とした発電機を作業現場に持ち込み、充電用電力源として用いる方法もあるが、この方法ではエンジン式建設機械を用いた場合と同様に排気ガスや騒音振動も発生し、発電機等が介在するため効率も悪化するので、バッテリ式建設機械を用いる意味がない。

本発明の目的は、作業現場にバッテリ充電設備を設置しなくても、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を補給する事ができるバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムを提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、バッテリを搭載したバッテリ駆動式建設機械からの電力補給要求を受けて電力補給指令を出す管理局と、バッテリを搭載し、前記管理局からの電力補給指令を受けて前記バッテリ駆動式建設機械の稼働する現場に移動し、前記バッテリ駆動式建設機械に電力を補給するバッテリ搭載車両と、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリに電力を補給する充電局とを備えるものとする。

このように、バッテリ搭載車両を備え、このバッテリ搭載車両によりバッテリ駆動式建設機械に電力を補給し、このバッテリ搭載車両への電力補給は充電局で行うので、作業現場にバッテリ充電設備を設置しなくても、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を補給することができる。

（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、バッテリを搭載したバッテリ駆動式建設機械と、前記バッテリ駆動式建設機械からの電力補給要求を受けて電力補給指令を出す管理局と、バッテリを搭載し、前記管理局からの電力補給指令を受けて前記バッテリ駆動式建設機械の稼働する現場に移動し、前記バッテリ駆動式建設機械に電力を補給するバッテリ搭載車両と、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリに電力を補給する充電局とを備えるものとする。

このように、バッテリ搭載車両を備え、このバッテリ搭載車両によりバッテリ駆動式建設機械に電力を補給し、このバッテリ搭載車両への電力補給は充電局で行うので、上記（１）と同様に、作業現場にバッテリ充電設備を設置しなくても、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を補給することができる。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記バッテリ搭載車両は、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリから前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電するための補給装置を更に備えるものとする。

これにより、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリとバッテリ搭載車両に搭載されたバッテリをケーブルで接続してバッテリ搭載車両に搭載されたバッテリからバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電することができるので、バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリを吊り上げてバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリと交換して電力を補給する場合の煩雑な作業を行う必要がなく、バッテリ搭載車両の操作者の電力補給にかかる手間を省くことができる。

（４）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記バッテリ搭載車両は、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリを吊り上げて前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリを交換するために移動させる移動装置を更に備えるものとする。

これにより、バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリからバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電する場合に比べ、バッテリ駆動式建設機械に電力を補給するのに必要な時間を短縮することができる。

（５）更に、上記（２）において、好ましくは、前記バッテリ駆動式建設機械は、前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリの残量を検出する検出手段と、前記バッテリの残量を前記バッテリ駆動式建設機械の操作者に認識させる表示手段とを更に備えるものとする。

これにより、バッテリ駆動式建設機械の操作者はバッテリの残量を把握することができ、管理局に電力補給要求を出す時期を判断することができる。

（６）また、上記（２）において、好ましくは、前記バッテリ駆動式建設機械は、前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリの残量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出したバッテリ残量とあらかじめ設定した閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果に応じて、前記管理局に前記電力補給要求を出力する指令手段とを備えるものとする。

これにより、操作者はバッテリ残量の把握及び電力補給要求を行う必要がなくなるので、操作者の手間を省くことができるとともに、操作者のバッテリ残量把握の誤りによるバッテリ切れを防止することができ、作業の遅延を防止することができる。

（７）上記目的を達成するために、本発明は、架台と、この架台に搭載されたバッテリと、前記架台に搭載され、管理局から出力された電力補給指令を受信する無線装置と、前記架台に搭載され、前記バッテリからバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電するための補給装置とを備えるものとする。

（８）また、上記目的を達成するために、本発明は、架台と、この架台に搭載されたバッテリと、前記架台に搭載され、管理局から出力された電力補給指令を受信する無線装置と、前記架台に搭載され、前記バッテリを吊り上げてバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリと交換するための移動装置とを備えるものとする。

本発明によれば、作業現場にバッテリ充電設備を設置しなくても、バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を補給することができ、バッテリ駆動式建設機械を使用する顧客の負担を軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。本発明の実施の形態ではバッテリ駆動式建設機械として、掘削等の作業を行うフロント作業機を油圧システム、旋回及び走行を電動モータで行うバッテリ駆動式油圧ショベルを例にとり説明する。

本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を用いて説明する。

図１は、本発明のバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムの全体構成を示す図である。

図１において、バッテリ駆動式建設機械の電力補給システムは、バッテリ駆動式油圧ショベル１と、管理局６と、バッテリ搭載車両５と、充電局７とを備えている。バッテリ駆動式油圧ショベル１及びバッテリ搭載車両５は、複数のバッテリ駆動式油圧ショベル及び複数のバッテリ搭載車両のうちそれぞれ１つを代表して示すものである。

以下に上記各構成の詳細を説明する。

図２は、バッテリ駆動式油圧ショベル１の全体構造を示す側面図である。

図２において、バッテリ駆動式油圧ショベル１は、下部走行体４と、この下部走行体４に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の前部に設けられたフロント作業機３とを備えている。

下部走行体４は、トラックフレーム４１、旋回輪ベアリング４２、走行機構４３Ｌ，４３Ｒ及び無限軌道履帯４４Ｌ，４４Ｒを備えている。

上部旋回体２の前方に設けられたフロント作業機３は、上下方向に回動可能に連結したブーム３１と、ブーム３１の先端に上下方向に回動可能に連結したアーム３２と、アーム３２の先端に上下及び前後方向に回動可能に連結したバケット３３とを備えており、これらは、ブームシリンダ３４ａ、アームシリンダ３４ｂ及びバケットシリンダ３４ｃにより回動駆動される。

図３は、バッテリ駆動式油圧ショベル１を示す前面図である。ただし、フロント作業機３は除去して示している。

図３において、上部旋回体２はメインフレーム２０と、メインフレーム２０に搭載された旋回機構２８と、スリップリング２１と、運転室２９とを備えている。

旋回機構２８は、旋回用電動モータ２８１及び旋回減速機２８２を備えており、旋回用電動モータ２８１は、旋回減速機２８２にボルト等（図示せず）で締結され、さらに旋回減速機２８２は、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。

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）から旋回輪ベアリング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。

走行機構４３Ｌ，４３Ｒはトラックフレーム４１を挟み、同様（トラックフレーム４１に関して対照）の機構が左右に設置される。ここではトラックフレーム４１の車体進行方向左側に設置される走行機構４３Ｌについて説明し、走行機構４３Ｌと同様の構成である走行機構４３Ｒ（車体進行方向右側）については説明を省略する。

走行機構４３Ｌは、走行用電動モータ４３１Ｌと、トラックフレームにボルト等（図示せず）で締結固定され、走行用電動モータ４３１Ｌをボルト等（図示せず）で締結した走行減速機４３２Ｌと、走行減速機４３２Ｌにボルト等（図示せず）で締結されたスプロケット４３３Ｌとを備え、スプロケット４３３Ｌに噛合接続された無限軌道履帯４４Ｌとを備えている。走行用電動モータ４３１Ｌは、この走行用電動モータを外部の障害物（岩、土、等）から保護するための保護カバー４１１Ｌに覆われている。

走行用電動モータ４３１Ｌの動力は走行減速機４３２Ｌによって減速増力され、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。

図４は、バッテリ駆動式油圧ショベル１の上面図である。

前述したように、上部旋旋回体２のメインフレーム２０上には旋回機構２８と、スリップリング２１と、運転室２９が設置されている。また、メインフレーム２０上にはコンダクタ制御盤２２、インバータ収納部２３、バッテリ収納部２４、作動油タンク２５、油圧制御弁部２６、油圧ポンプ収納部２７及び図示しないオイルクーラ等の補機類が設置されている。

バッテリ収納部２４は、動力用の複数のバッテリ２４１と、各種制御系に用いる複数のバッテリ２４２と、これら複数のバッテリを覆うカバー２４３とを備えている。バッテリ２４１は高電圧であり、油圧ポンプ駆動用電動モータ２７１、パイロット油圧ポンプ駆動用電動モータ２７４、旋回用電動モータ２８１及び走行用電動モータ４３１Ｌ，４３１Ｒなどの電動モータを駆動するのに用いられる。バッテリ２４３は低電圧であり、バッテリコントローラ２２１などの電源として用いられる。

インバータ収納部２３は、複数のインバータ２３１ａ〜２３１ｅと、これら複数のインバータを覆うカバー２３２とで構成される。インバータ２３１ａは油圧ポンプ駆動用電動モータ２７１、インバータ２３１ｂは旋回用電動モータ２８１、インバータ２３１ｃ，２３１ｄは走行用電動モータ４３１Ｌ，４３１Ｒ、インバータ２３１ｅはパイロット油圧ポンプ駆動用電動モータ２７４の制御にそれぞれ用いられる。

コンダクタ制御盤２２は、バッテリ残量等を管理するバッテリコントローラ２２１と、バッテリ２４１からの電力のスイッチングを行う図示しないコンダクタ及びブレーカとを設けている。バッテリ残量の検出方法としては、例えば、バッテリ電流を測定し、その時間積算から算出する方法や、バッテリの解放端子電圧（バッテリに負荷を掛けていない際の電圧）から算出する方法などがある。なお、電流や端子電圧の測定はバッテリを構成するセル（図示せず）を監視するセルコントローラ（図示せず）で行われ、その測定結果がバッテリコントローラへ送られる。バッテリコントローラ２２１は、この測定結果からバッテリ２４１のバッテリ残量を算出する。つまり、バッテリコントローラ２２１はバッテリ駆動式油圧ショベル１のバッテリ残量を検出する検出手段である。

スリップリング２１は、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４３Ｌ，４３Ｒに伝達するものである。

油圧制御弁部２６は、フロント作業機３へ供給する圧油の流量を制御する油圧制御弁２６１と、油圧制御弁２６１を制御するパイロット弁２６２とで構成されている。

油圧ポンプ収納部２７は、油圧ポンプ駆動用電動モータ２７１、油圧ポンプ２７２、及びこれら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駆動用電動モータ２７４、パイロット油圧ポンプ２７５、及びこれらの軸を連結するカップリング２７６と、これらを覆うカバー２７７とで構成されている。

運転室２９には、バッテリコントローラ２２１と配線４７を介して接続され、バッテリコントローラ２２１で算出されたバッテリ残量の情報を配線４７を介して受け取り、バッテリ残量を表示する表示装置４６が設けられている。バッテリ駆動式油圧ショベル１の操作者は、この表示装置４６を見てバッテリ残量を把握する。

図５は、バッテリ搭載車両５の全体構造を示す側面図である。

図５において、バッテリ搭載車両５は、操縦部５０１と、架台５０２と、タイヤ５０３と、図示しない動力源を備えている。

バッテリ搭載車両５は動力源を内蔵し、機械的伝達により最終的にタイヤ５０３を駆動し自走する。この動力源としては軽油及びガソリンを燃料とするエンジン式などが考えられるが、環境を考慮して電気駆動及びハイブリッド形態とする方が望ましい。

架台５０２上には、外部との通信を行う通信装置５１と、この通信装置５１に接続された送受信アンテナ５１１と、バッテリ５２と、このバッテリ５２に配線５４を介して接続され、バッテリ５２からの電力を電流制御をかけて出力するための補給装置５３とを備えており、通信装置５１、バッテリ５２及び補給装置５３を含む架台５０２はカバー５０４により覆われている。

操縦部５０１には配線５５を介して通信装置５１と接続された表示装置５６が設けられており、送受信アンテナ５１１を介して電力補給要求の信号を通信装置５1が受信すると、電力補給要求の内容を表示して操作者に教示する。

図１に戻り、管理局６は、通信装置６１及アンテナ６１１を備えている。

充電局７は、商用電源８と配線８１を介して接続され、バッテリ搭載車両５と接続するための配線７２を有する補給装置７１を備えている。

以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。

図１において、作業現場にあるバッテリ駆動式油圧ショベル１の操作者（図示せず）は、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１の残量を表示装置４６により把握する。操作者は、このバッテリ２４１の残量が少なくなり、バッテリ２４１への電力補給が必要であると判断した場合、携帯電話など手持ちの通信手段を用いて管理局６の管理者（図示せず）と通信し、電力補給を行う場所や時間などの補給情報を含む電力補給要求を行う（矢印９０１）。管理局６の管理者は、バッテリ駆動式油圧ショベル１の操作者からの電力補給要求を受け取ると、通信装置６１及びアンテナ６１１を用いてバッテリ搭載車両５に補給情報を含む電力補給指令を送信する（矢印９０２）。バッテリ搭載車両５において、通信装置５１がアンテナ５１１を介して電力補給要求を受信すると、表示装置５６に電力補給指令を受信したこと及び補給情報が表示され、バッテリ搭載車両５の操作者は電力補給要求を理解する。操作者は電力補給指令及び補給情報に従い、バッテリ駆動式油圧ショベル１の稼動する作業現場へバッテリ搭載車両５を移動させる（矢印９０３）。作業現場へ移動したバッテリ搭載車両５は、バッテリ搭載車両５に搭載されたバッテリ５２からバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１に電力を充電する。

バッテリ搭載車両５に搭載されたバッテリ５２からバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１に電力を充電する充電作業の詳細を図６を用いて説明する。

図６において、バッテリ搭載車両５はバッテリ駆動式油圧ショベル１の稼動する作業現場に移動後、バッテリ搭載車両５の補給装置５３とバッテリ駆動式油圧ショベル１のバッテリ２４１を配線５８で接続し、バッテリ５２の電力をバッテリ２４１に補給する。バッテリ５２から配線５４を介して出力された電力は、補給装置５３においてバッテリ駆動式油圧ショベル１のバッテリ２４１の仕様（充電電流上限）に合致するように電流制限を掛けられ、配線５８を介してバッテリ２４１に補給される。バッテリ２４１への電力補給が終わると、配線５８の接続を外し、バッテリ駆動式油圧ショベルへの電力補給の作業を終了する。電力補給が完了したバッテリ駆動式油圧ショベル１は現場での作業を開始することが出来る。

図１に戻り、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１への電力の充電が終わると、バッテリ搭載車両５の操作者はバッテリ搭載車両５を充電局７へ移動する（矢印９０４）。バッテリ搭載車両５は充電局７に移動後、バッテリ搭載車両５のバッテリ５２と充電局７に設けられた充電装置７１を配線７２で接続し、商用電源８からバッテリ搭載車両５に搭載されたバッテリ５２に電力を充電する。商用電源８から配線８１を介して補給装置７１に出力された電力は、補給装置７１においてバッテリ搭載車両５に搭載されたバッテリ５２の仕様（充電電流の上限など）に合致するように電流制限を掛けられ、配線５８を介してバッテリ５２に補給される。バッテリ搭載車両５は、バッテリ５２への電力の充電が終わると、バッテリ５２と配線７２の接続を外し、図示しない待機場所で待機する。

バッテリ駆動式油圧ショベル１の操作者から管理局６の管理者への電力補給要求（矢印９０１）が行われる度に、矢印９０２〜矢印９０４を繰り返すことにより、バッテリ駆動式油圧ショベル１に電力を充電する。

以上のように構成した本実施の形態によれば、バッテリ搭載車両５がバッテリ駆動式油圧ショベル１の稼働する現場に移動し、バッテリ搭載車両５に搭載されたバッテリ５２からバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１に電力を充電するので、作業現場にバッテリの充電設備を設けなくてもバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ２４１に電力を充電することができ、バッテリ駆動式油圧ショベル１を使用する顧客の負担を軽減することができる。

本発明の第２の実施の形態を図７及び図８を用いて説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態における運転室２９に補給要求通信装置４５及びアンテナ４５１を設けた場合の実施の形態である。

図７は、本実施の形態に係わるバッテリ駆動式油圧ショベル１の運転室２９を示す図である。

図７において、運転室２９には、配線４５４を介してバッテリコントローラ２２１に接続された補給要求通信装置４５と、この補給要求通信装置４５に接続され、運転室２９の外部に突出設置されたアンテナ４５１が設けられている。

図８は、図７における補給要求通信装置４５の内部構成を示す図である。

図８において、補給要求通信装置４５は、比較装置４５２と、指令装置４５３とを備えている。

比較装置４５２は、補給要求通信装置４５の外部にあるバッテリコントローラ２２１に接続されており、バッテリコントローラ２２１で算出されたバッテリ残量の情報とあらかじめ比較装置４５２の内部に設定した閾値とを比較する。バッテリ残量が閾値より多いときは比較装置４５２から指令装置４５３へ出力する信号はＯＦＦであり、バッテリ残量が閾値以下のときは指令装置４５３へ出力する信号をＯＮにする。

指令装置４５３は、比較装置４５２からの信号がＯＦＦのときは作動せず、比較装置４５２からの信号がＯＮのときのみアンテナ４５１を介して管理局６の管理者へ電力補給要求信号を出力する。これは、本発明の第１の実施の形態の図１における矢印９０１に相当する。

その他の構成及び動作は本発明の第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、バッテリ２４１の残量があらかじめ設定した値（閾値）以下になると、管理局６の管理者へ自動的に電力補給要求が出力されるので、操作者がバッテリ残量を確認して電力補給要求を出力する必要がなくなり、操作者の手間を省くことができる。また、操作者のバッテリ残量把握の誤りによるバッテリ切れを防止することができ、作業の遅延を防ぐことができる。

なお、本実施の形態における比較装置４５２の内部に設定した値（閾値）は変更可能であり、任意の値に設定可能である。

本発明の第３の実施の形態を図９〜図１６を用いて説明する。上記第１の実施の形態では、バッテリ搭載車両を用いてバッテリ駆動式油圧ショベルに搭載したバッテリに充電することより電力補給したのに対し、第３の実施の形態は、バッテリを交換することにより電力を補給するものである。

図９は、本実施の形態におけるバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムの全体構成を示す図である。図中、図１に示した部材と同様のものには同じ符号を付し、説明を省略する。

図９において、本実施の形態におけるバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムは、第１の実施の形態におけるバッテリ搭載車両５に替えてバッテリ搭載車両５Ａを備えている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。バッテリ駆動式油圧ショベル１及びバッテリ搭載車両５Ａは、複数のバッテリ駆動式油圧ショベル及び複数のバッテリ搭載車両のうちそれぞれ１つを代表して示すものである。

図１０は、バッテリ駆動式油圧ショベル１の全体構造を示す上面図である。図中、図４に示した部材と同様のものには同じ符号を付し、説明を省略する。

図１０において、バッテリ駆動式油圧ショベル１の駆動用のバッテリ２４１はバッテリ収納部２４９に収納されている。

バッテリ駆動式油圧ショベル１のバッテリ収納部２４９の構造を図１１〜図１４を用いて説明する。

図１１は、バッテリ駆動式油圧ショベル１に設けられたバッテリ収納部２４９の構造を示す図である。

図１１において、バッテリ収納部２４９は、バッテリ筐体支持ケース２４６と、このバッテリ筐体支持ケースに収納され、駆動用のバッテリ２４１を収納したバッテリ筐体２４４とで構成されている。

図１２は、バッテリ筐体支持ケース２４６を示す図である。このバッテリ筐体支持ケース２４９はバッテリ駆動式油圧ショベル１のメインフレーム２０に防振ゴム（図示せず）を介して設置される。

図１３は、バッテリ筐体支持ケース２４６に収納された複数段（この例では３段）のバッテリ筐体２４４のうちの１つを代表して示す図である。

図１３において、バッテリ筐体２４４にはバッテリ２４１が複数個（この例では１０個）
収納されている。このように、バッテリ筐体２４４はバッテリ２４１を収納した状態で取り扱う。

図１４は、バッテリ２４１を除いたバッテリ筐体２４４の構造を示す図である。

図１４において、バッテリ筐体２４４の上部には、クレーンなどにより吊り上げるために用いるアイボルト（図示せず）を付設できるようにボルト穴２４５が設けられている。このボルト穴２４５にアイボルトを付設し、ロープなどを用いて移動装置５７（後述）で吊り上げることにより、複数のバッテリ２４１を収納した状態でバッテリ筐体２４４を移動させることができる。

図１５は、バッテリ搭載車両５Ａの全体構造を示す側面図である。図中、図５に示した部材と同様のものには同じ符号を付し、説明を省略する。

図１５において、バッテリ搭載車両５Ａは、架台５０２上に通信装置５１と、送受信アンテナ５１１と、バッテリ収納部５４９と、支柱５７１、腕部５７２及びフック５７３により構成された移動装置５７を備えている。通信装置５１とバッテリ収納部５４９はカバー５０４により覆われている。

バッテリ収納部５４９は、前述したバッテリ駆動式油圧ショベル１のバッテリ収納部２４９と同様の構造を有している。ただし、バッテリ搭載車両５Ａにおけるバッテリ筐体支持ケース２４６はバッテリ搭載車両５Ａの架台５０２に防振ゴム（図示せず）を介して設置されている。

本発明の第３の実施の形態におけるその他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態において、バッテリ搭載車両５Ａからバッテリ駆動式油圧ショベル１に電力を補給する作業の詳細を図１６〜図１８を用いて、作業の進行順に説明する。

図１６に示すように、バッテリ搭載車両５Ａはバッテリ駆動式油圧ショベル１の稼動する作業現場に移動後、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ筐体２４４ｂを移動装置５７により吊り上げ（矢印９０５）、適当な場所に降ろす（矢印９０６）。これをバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載された全てのバッテリ筐体２４４ｂに対して行う。また、図示しないが、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ筐体２４４を交換する前に、バッテリ駆動式油圧ショベル１とバッテリ筐体２４４の間の配線の接続や固定用の器具を取り外す作業を行う。

図１７に示すように、バッテリ搭載車両５Ａは搭載してきた充電済みのバッテリ２４１を収納したバッテリ筐体２４４ａを移動装置５７により吊り上げ（矢印９０７）、バッテリ駆動式油圧ショベル１の上まで移動し（矢印９０８）、バッテリ駆動式油圧ショベル１に降ろして搭載する（矢印９０９）。これを、図１６でバッテリ駆動式油圧ショベル１から降ろしたバッテリ筐体２４４ｂの個数と同じ個数分行う。

図１８に示すように、バッテリ搭載車両５Ａは図１６でバッテリ駆動式油圧ショベル１から降ろしたバッテリ筐体２４４ｂを移動装置５７により吊り上げ（矢印９１０）、バッテリ搭載車両５Ａの上まで移動し（矢印９１２）、バッテリ搭載車両５Ａに降ろして搭載する（矢印９１３）。これを、図１６でバッテリ駆動式油圧ショベル１から降ろしたバッテリ筐体２４４ｂの全てに対して行う。また、図示しないが、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ筐体２４４の交換が終了した後には、バッテリ駆動式油圧ショベル１とバッテリ筐体２４４の間の配線の接続や固定用の器具の取り付けを行う。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、作業現場にバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ（バッテリ筐体２４４）に電力を充電する充電設備を設けなくてもバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ筐体２４４に電力を充電することができ、バッテリ駆動式油圧ショベル１を使用する顧客の負担を軽減することができるという効果が得られる。

また、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載したバッテリ筐体２４４とバッテリ搭載車両５Ａに搭載したバッテリ筐体２４４を交換するだけで電力補給ができるので、バッテリ搭載車両５Ａに搭載されたバッテリ（バッテリ筐体２４４）からバッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載されたバッテリ（バッテリ筐体２４４）に電力を充電する場合に比べ、バッテリ駆動式油圧ショベル１に電力を補給するのに必要な時間を短縮することができる。

なお、上記第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様、運転室２９に補給要求通信装置４５及びアンテナ４５１を設けても良い。この場合においても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第１〜第３の実施の形態のバリエーションとして、第１の実施の形態で示したバッテリ搭載車両５と第３の実施の形態で示したバッテリ搭載車両５Ａとを混在させて電力補給システムを構成することもできる。

バッテリ搭載車両５は、バッテリ駆動式油圧ショベル１に搭載したバッテリ５２に電力を充電することにより電力補給を行うので、バッテリ搭載車両５Ａを用いて電力補給を行う場合に比べてバッテリ駆動式油圧ショベル１とバッテリ筐体２４４の間を接続するケーブルの取り付け、取り外しやバッテリ筐体２４４の移動などの煩雑な作業を行う必要がなく、バッテリ搭載車両５の操作者の電力補給にかかる手間を省くことができる。

一方、バッテリ搭載車両５Ａは、バッテリ駆動式油圧ショベル１への電力補給をバッテリ筐体２４４の交換により行うので、電力の充電に長い時間の必要なバッテリ搭載車両５を用いた電力補給に比べてバッテリ駆動式油圧ショベル１への電力補給に必要な時間を短縮することができる。

このバッテリ搭載車両５とバッテリ搭載車両５Ａを混在させた電力補給システムでは、バッテリ搭載車両５とバッテリ搭載車両５Ａのそれぞれの利点を組み合わせた電力補給が可能である。例えば、作業を行わない夜間は、電力補給に時間を割くことができるのでバッテリ搭載車両５により電力補給を行い、電力補給が完了した状態で午前中の作業を開始する。作業内容が非常に軽微である場合は夜間の電力補給のみで１日バッテリがもつことも考えられるが、通常考えられる作業内容であれば、作業中にバッテリ残量が無くなる可能性が高い。そこで、午後の作業中にバッテリ残量が無くなることを考えて、昼休みの作業を行わない時間に電力補給を行う。ただし、バッテリ搭載車両５の充電による電力補給では昼休みの間だけでは時間が足りないので、作業時間の損失を抑えるためにバッテリ搭載車両５Ａのバッテリ交換により電力補給を行う。また、夕方の作業終了までにバッテリ残量が無くなる場合も考えられ、この場合においても、作業時間の損失を抑えるためバッテリ搭載車両５Ａのバッテリ交換により電力補給を行う。

以上のように、バッテリ搭載車両５とバッテリ搭載車両５Ａを混在させて電力補給システムを構成することにより、それぞれの特長を生かすことができ、バッテリ搭載車両５の操作者の手間を省きつつ、電力補給に必要な時間を短縮することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムの全体構成を示す図である。 バッテリ駆動式油圧ショベルの全体構造を示す側面図である。 バッテリ駆動式油圧ショベルの前面図である。 バッテリ駆動式油圧ショベルの上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係わるバッテリ搭載車両の全体構造を示す側面図である。 バッテリ搭載車両からバッテリ駆動式油圧ショベルへの充電による電力補給作業の詳細を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係わるバッテリ駆動式油圧ショベルの運転室を示す図である。 補給要求通信装置の内部構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態におけるバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムの全体構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係わるバッテリ駆動式油圧ショベルの上面図である。 バッテリ収納部の構造を示す図である。 バッテリ筐体支持ケースを示す図である。 バッテリを収納したバッテリ筐体を示す図である。 バッテリ筐体を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係わるバッテリ搭載車両の全体構造を示す側面図である。 バッテリ搭載車両からバッテリ駆動式油圧ショベルへの交換による電力補給作業の一動作を示す図である。 バッテリ搭載車両からバッテリ駆動式油圧ショベルへの交換による電力補給作業の一動作を示す図である。 バッテリ搭載車両からバッテリ駆動式油圧ショベルへの交換による電力補給作業の一動作を示す図である。

符号の説明

１ バッテリ駆動式油圧ショベル
２ 上部旋回体
３ フロント作業機
４ 下部走行体
５，５Ａ バッテリ搭載車両
６ 管理局
７ 充電局
８ 商用電源
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
２３ インバータ収納部
２４ バッテリ収納部
２５ 作動油タンク
２６ 油圧制御弁部
２７ 油圧ポンプ収納部
２８ 旋回機構
２９ 運転室
３１ ブーム
３２ アーム
３３ バケット
３４ａ〜３４ｃ 油圧シリンダ
４１ トラックフレーム
４２ 旋回輪ベアリング
４３Ｌ，４３Ｒ 走行機構
４４Ｌ，４４Ｒ 無限軌道履帯
４５ 補給要求通信装置
４６，５６ 表示装置
５１，６１ 通信装置
５２，２４１ バッテリ
５３，７１ 補給装置
５７ 移動装置
２２１ バッテリコントローラ（検出手段）
２３１ａ〜２３１ｅ インバータ
２３２ カバー
２４２ バッテリ（制御用）
２４３ カバー
２４４ バッテリ筐体
２４５ ボルト穴
２４６ バッテリ筐体支持ケース
２４９，５４９ ケース収納部
２６１ 油圧制御弁
２６２ パイロット弁
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駆動用電動モータ
２７５ パイロット油圧ポンプ
２７７ カバー
２８１ 旋回用電動モータ
２８２ 旋回減速機
４１１Ｌ 保護カバー
４３１Ｌ 走行用電動モータ
４３２Ｌ 走行減速機
４３３Ｌ スプロケット
４５１，５１１，６１１ アンテナ
４５２ 比較装置（比較手段）
４５３ 指令装置（指令手段）
４５４，４７，５４，５５，５８，７２，８１ 配線
５０１ 操縦部
５０２ 架台
５０３ タイヤ
５０４ カバー
５７１ 支柱
５７２ 腕部
５７３ フック
９０１〜９１３ ルーティンを示す矢印

Claims (8)

1. バッテリを搭載したバッテリ駆動式建設機械からの電力補給要求を受けて電力補給指令を出す管理局と、
   バッテリを搭載し、前記管理局からの電力補給指令を受けて前記バッテリ駆動式建設機械の稼働する現場に移動し、前記バッテリ駆動式建設機械に電力を補給するバッテリ搭載車両と、
   前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリに電力を補給する充電局とを備えることを特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
2. バッテリを搭載したバッテリ駆動式建設機械と、
   前記バッテリ駆動式建設機械からの電力補給要求を受けて電力補給指令を出す管理局と、
   バッテリを搭載し、前記管理局からの電力補給指令を受けて前記バッテリ駆動式建設機械の稼働する現場に移動し、前記バッテリ駆動式建設機械に電力を補給するバッテリ搭載車両と、
   前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリに電力を補給する充電局とを備えることを特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
3. 請求項１又は２記載のバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムにおいて、
   前記バッテリ搭載車両は、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリから前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電するための補給装置を更に備えることを特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
4. 請求項１又は２記載のバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムにおいて、
   前記バッテリ搭載車両は、前記バッテリ搭載車両に搭載されたバッテリを吊り上げて前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリを交換するために移動させる移動装置を更に備える事を特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
5. 請求項２記載のバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムにおいて、
   前記バッテリ駆動式建設機械は、
   前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリの残量を検出する検出手段と、
   前記バッテリの残量を前記バッテリ駆動式建設機械の操作者に認識させる表示手段とを更に備えることを特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
6. 請求項２記載のバッテリ駆動式建設機械の電力補給システムにおいて、
   前記バッテリ駆動式建設機械は、
   前記バッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリの残量を検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出したバッテリ残量とあらかじめ設定した閾値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段での比較結果に応じて、前記管理局に前記電力補給要求を出力する指令手段とを備える事を特徴とするバッテリ駆動式建設機械の電力補給システム。
7. 架台と、この架台に搭載されたバッテリと、前記架台に搭載され、管理局から出力された電力補給指令を受信する無線装置と、前記架台に搭載され、前記バッテリからバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリに電力を充電するための補給装置とを備えることを特徴とするバッテリ搭載車両。
8. 架台と、この架台に搭載されたバッテリと、前記架台に搭載され、管理局から出力された電力補給指令を受信する無線装置と、前記架台に搭載され、前記バッテリを吊り上げてバッテリ駆動式建設機械に搭載されたバッテリと交換するための移動装置とを備えることを特徴とするバッテリ搭載車両。

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