JP2009097270A - Construction method using battery-driven construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内蔵バッテリを駆動源として複数のアクチュエータを駆動するパワーショベルト等のバッテリ駆動建設機械を用いた建設作業を効率的に行うことのできるバッテリ駆動建設機械を用いた施工方法に関する。 The present invention relates to a construction method using a battery-driven construction machine capable of efficiently performing construction work using a battery-driven construction machine such as a power shovel that drives a plurality of actuators using a built-in battery as a drive source.
パワーショベル(掘削機)等のバッテリ駆動建設機械は、内蔵バッテリを駆動源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いてブームシリンダやアームシリンダ等を駆動するもので、排ガスの問題がないことと相俟って市街地で用いるのに好適な低振動・低騒音機械として注目されている(例えば特許文献1,2,3を参照)。
ところでこの種のバッテリ駆動建設機械においては、車体に搭載可能なバッテリ(内蔵バッテリ;車載バッテリ)の電源容量に自ずと限界があり、現状ではエンジン駆動型建設機械のように長時間に亘って連続運転することが困難である。ちなみに市街地、特に住宅地等の建設現場において利用可能な商用交流電源は、照明等に利用するべく仮敷設された比較的小容量のものであることが多く、一般的に上記商用交流電源を用いて内蔵バッテリ(車載バッテリ)を急速充電することも困難である。更にはこの種の建設現場に、発電機を搭載した大容量の電源車を持ち込むことも困難であることが多い。 By the way, in this type of battery-powered construction machine, the power capacity of the battery (built-in battery; vehicle-mounted battery) that can be mounted on the vehicle body is naturally limited, and currently it is continuously operated for a long time like an engine-driven construction machine. Difficult to do. Incidentally, commercial AC power sources that can be used in construction sites such as urban areas, particularly residential areas, are often of relatively small capacity that are temporarily laid for use in lighting, etc. It is also difficult to quickly charge the internal battery (vehicle battery). Furthermore, it is often difficult to bring a large-capacity power supply car equipped with a generator to this type of construction site.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、建設現場の作業環境に応じてバッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを適宜充電しながら、該バッテリ駆動建設機械を最適に運転することのできるバッテリ駆動建設機械を用いた施工方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to optimally operate the battery-powered construction machine while appropriately charging the built-in battery of the battery-powered construction machine according to the work environment of the construction site. It is providing the construction method using the battery drive construction machine which can do.
上述した目的を達成するべく本発明は、内蔵バッテリを駆動源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いて複数のアクチュエータを駆動して建設作業に携わるバッテリ駆動建設機械を用いた施工方法に係り、
バッテリと、このバッテリを作業現場に設けられた給電設備により充電する充電装置とを具備し、上記バッテリに蓄えた電気エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電可能なバッテリ設備を前記バッテリ駆動建設機械が投入される作業現場に待機させ、
前記バッテリ設備のバッテリを前記給電設備にて充電しながら、該バッテリ設備に前記バッテリ駆動建設機械が電気的に接続される都度、前記バッテリに蓄えた電気エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電して該バッテリ駆動建設機械の継続運転をアシストすることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a battery-driven construction machine that operates a hydraulic pump using a built-in battery as a drive source, and drives a plurality of actuators using hydraulic pressure generated by the hydraulic pump to engage in construction work. Depending on the construction method used,
A battery and a charging device for charging the battery by a power supply facility provided at a work site, and the battery facility capable of rapidly charging the built-in battery of the battery-driven construction machine with the electric energy stored in the battery. Wait at the work site where the battery-powered construction machine is put in,
Each time the battery-driven construction machine is electrically connected to the battery facility while charging the battery of the battery facility with the power supply facility, the built-in battery of the battery-driven construction machine is stored with the electric energy stored in the battery. Is rapidly charged to assist the continuous operation of the battery-powered construction machine.
ちなみに前記バッテリ設備は、前記作業現場を移動可能な自走式車両、例えば軽四輪トラックに搭載したバッテリ車として実現することが好ましい。また前記バッテリ駆動建設機械および前記バッテリ設備には、所定の電気容量を有する電源ケーブルを介して前記内蔵バッテリと前記バッテリとを相互に電気的接続する為の電源コネクタをそれぞれ設けておくことが好ましい。 Incidentally, the battery equipment is preferably realized as a self-propelled vehicle that can move on the work site, for example, a battery car mounted on a light four-wheel truck. Moreover, it is preferable that the battery-powered construction machine and the battery equipment are each provided with a power connector for electrically connecting the built-in battery and the battery to each other via a power cable having a predetermined electric capacity. .
また好ましくは前記バッテリ駆動建設機械には、前記バッテリ設備からの給電ラインを遮断するスイッチを設けておき、前記内蔵バッテリの残容量不足または故障の場合には前記スイッチを遮断することにより、前記バッテリ設備から給電される電力により前記油圧ポンプを駆動可能とすることで、内蔵バッテリを電気的に切り離した状態でも運転可能としておくことが望ましい。 Preferably, the battery-powered construction machine is provided with a switch that cuts off a power supply line from the battery facility, and the battery is cut off when the built-in battery has a shortage of remaining capacity or a failure. It is desirable that the hydraulic pump can be driven by the electric power supplied from the facility so that the operation can be performed even when the built-in battery is electrically disconnected.
上記構成のバッテリ駆動建設機械の施工方法によれば、バッテリとこのバッテリを作業現場に設けられた給電設備により充電する充電装置とを具備し、上記バッテリに蓄えた電気エネルギにてバッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電可能なバッテリ設備が、前記バッテリ駆動建設機械が投入される作業現場に待機させ、このバッテリ設備のバッテリを前記給電設備にて充電しておく。この結果、前記バッテリ設備に前記バッテリ駆動建設機械が電気的に接続される都度、前記バッテリに蓄えた電気エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電することができるので、前記バッテリ駆動建設機械の継続運転を効果的にアシストすることができる。 According to the construction method of the battery-driven construction machine having the above-described configuration, the battery-driven construction machine includes a battery and a charging device that charges the battery with a power supply facility provided at a work site, and uses the electric energy stored in the battery. A battery facility capable of rapidly charging the built-in battery waits at a work site where the battery-powered construction machine is put in, and the battery of the battery facility is charged by the power supply facility. As a result, each time the battery-powered construction machine is electrically connected to the battery facility, the built-in battery of the battery-powered construction machine can be rapidly charged with the electric energy stored in the battery. The continuous operation of the construction machine can be effectively assisted.
即ち、住宅地等の建設現場に敷設された商用交流電源設備が照明等に利用可能な比較的小容量のものであっても、該電源設備を用いて前記バッテリ設備のバッテリを充電しながら、このバッテリ設備からバッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを短時間に急速充電することが可能となる。従って建設現場の商用交流電源設備が小容量であっても、バッテリ駆動建設機械の充電所要時間を短くして該バッテリ駆動建設機械を効率的に稼働することが可能となる。 That is, even if the commercial AC power supply facility laid in a construction site such as a residential area has a relatively small capacity that can be used for lighting or the like, while charging the battery of the battery facility using the power supply facility, From this battery facility, it becomes possible to quickly charge the built-in battery of the battery-powered construction machine in a short time. Therefore, even if the commercial AC power supply equipment at the construction site has a small capacity, it is possible to shorten the time required for charging the battery-driven construction machine and to operate the battery-driven construction machine efficiently.
また前記バッテリ設備を、前記作業現場を移動可能な自走式車両、例えば軽四輪トラックに搭載したバッテリ車として構成しておけば、作業現場の環境(状況)に応じてその移動が容易である。また前記バッテリ駆動建設機械および前記バッテリ設備に、所定の電気容量を有する電源ケーブルを介して前記内蔵バッテリと前記バッテリとを相互に電気的接続する為の電源コネクタをそれぞれ設けておけば、前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリの充電作業を簡易に行うことが可能となる。 Further, if the battery equipment is configured as a self-propelled vehicle that can move on the work site, for example, a battery car mounted on a light four-wheel truck, the movement can be easily performed according to the environment (situation) of the work site. is there. Further, if the battery-driven construction machine and the battery facility are provided with power connectors for electrically connecting the built-in battery and the battery to each other via a power cable having a predetermined electric capacity, the battery It becomes possible to easily charge the built-in battery of the drive construction machine.
更には前記バッテリ駆動建設機械に、内蔵バッテリを切り離して前記バッテリ設備から給電される電力により前記油圧ポンプを駆動する機能を設けておけば、仮に前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリが、いわゆる充電切れとなった場合や、内蔵バッテリに障害が生じた場合であっても、前記バッテリ設備から外部的に供給される電力にて前記バッテリ駆動建設機械を運転することができる。従ってバッテリ駆動建設機械が建設現場において運転不能となる(立ち往生してしまう)ような事態を効果的に回避することが可能となる。 Furthermore, if the battery-driven construction machine is provided with a function of disconnecting the built-in battery and driving the hydraulic pump by the electric power supplied from the battery equipment, the built-in battery of the battery-driven construction machine is temporarily charged. Even when a failure occurs in the built-in battery, the battery-powered construction machine can be operated with electric power supplied externally from the battery facility. Therefore, it is possible to effectively avoid a situation where the battery-powered construction machine becomes inoperable (stuck) at the construction site.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るバッテリ駆動建設機械を用いた施工方法について説明する。
図1は本発明の概要を示す図であって、10は建設現場において土木作業を行うバッテリ駆動建設機械であり、50は上記バッテリ駆動建設機械10が投入される建設現場に待機させて該バッテリ駆動建設機械10が搭載した内蔵バッテリの充電に供せられるバッテリ設備である。このバッテリ設備50は、建設現場近傍の電柱60から商用電源を引き込んだ商用電源設備(分電盤)60から給電される、例えば100Vの交流電源を受けて後述するバッテリを充電し、このバッテリに蓄えた電力エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械10の内蔵バッテリを急速充電する役割を担う。また前記バッテリ駆動建設機械10は、例えば標準バケット容量が0.16m3程度の小型のパワーショベルであって、後述するように内蔵バッテリを駆動源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いてブームシリンダやアームシリンダ等を駆動するように構成されている。
Hereinafter, a construction method using a battery-powered construction machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the present invention, in which 10 is a battery-driven construction machine that performs civil engineering work at a construction site, and 50 is a battery that is put on standby at the construction site where the battery-driven
そして本発明においては、建設現場において前述したバッテリ設備50のバッテリを前記商用電源設備(分電盤)60にて充電しながら前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10の充電に待機させ、建設作業の休止期間に前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10に電気的に接続されたとき、前記バッテリに蓄えた電気エネルギにて該バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10の内蔵バッテリを急速充電することで、前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10の継続的な稼働(運転)をアシストするものとなっている。
In the present invention, at the construction site, while charging the battery of the
図2は前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10の概略構成図を示している。このパワーショベルの車体1は、走行部1aとこの走行部1aの上に旋回可能に設けられた旋回部1bとを備えて構成され、上記旋回部1bに運転席が設けられている。この車体1における上記走行部1aの前部にはブレード2が上下動自在に設けられており、また前記旋回部1bの運転席前方にはブーム3およびアーム4を介してバケット5が屈伸自在に設けられている。これらのブレード2、ブーム3、アーム4およびバケット5は、それぞれ後述する油圧シリンダにより駆動される。
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the battery-powered construction machine (power excavator) 10. The
特にこのパワーショベルは、旋回部1bに搭載した内蔵バッテリ6に蓄えた電力(直流電力エネルギ)を動力源とするバッテリ駆動型のものであって、従来一般的なエンジンに代えて上記内蔵バッテリ6から得られる直流電力により電動モータを介して前述した油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプにより生成された作動油にてブームシリンダやブームシリンダ等をそれぞれ駆動するように構成されている。また前記走行部1aの走行駆動や前記旋回部1bの旋回についても、上記油圧ポンプにより生成された作動油を用いて行われる。
In particular, this power shovel is of a battery drive type that uses electric power (DC power energy) stored in the built-in
ちなみに前記内蔵バッテリ6は、例えば定格出力160VDCを得るリチウムイオン電池等の二次電池からなり、前述した旋回部1bの運転席の後方部に搭載されている。またこの内蔵バッテリ6は、それ自体が重量物であることから前記ブーム3に加わる重量負荷に対する重量バランス体(カウンタウェイト)としての役割も担っている。尚、上記のように旋回部1bに搭載された内蔵バッテリ6の上方位置には制御盤7が設けられ、この制御盤7に商用電源接続コネクタ8および外部バッテリ接続コネクタ9が設けられている。
Incidentally, the built-in
さて上述した構成のパワーショベル10の駆動を担う制御盤7は、例えば図3に示すように構築されている。前述した油圧シリンダを駆動する為の高圧の作動油を生成する油圧ポンプ11は、例えば定格出力22kW程度の三相駆動型の電動モータ(三相誘導電動機)12によって駆動される。そしてこの電動モータ12により駆動される前記油圧ポンプ11にて生成された作動油は、コントロールバルブ(C/V)13を介して前述した油圧シリンダに、具体的にはブームシリンダ14やアームシリンダ15、バケットシリンダ16等にそれぞれ供給される。尚、コントロールバルブ(C/V)13は、運転席における操作レバー(図示せず)の操作量に応じてその作動が制御されることは言うまでもない。
Now, the
このような電動モータ12を前述した内蔵バッテリ6に蓄積された直流電力エネルギにより駆動すべく、その直流電力を三相200Vの交流電力に変換するインバータ21を備えている。具体的には上記インバータ21は、300Vの直流電圧を入力して三相200Vの交流電力を生成するように構成されている。また前記内蔵バッテリ6の出力電圧160VDCは、後述する昇降圧器(電圧調整器)22を介して300VDCに変換された後に前記インバータ21に給電されるようになっている。
In order to drive such an
また前述した商用電源接続コネクタ8からの給電ラインには、該商用電源接続コネクタ8を介して前述した商用電源設備60から給電される商用の三相200Vの交流電力を直流300Vの直流電力に変換する交流・直流変換器(AC/DC)23が設けられており、この交流・直流変換器(AC/DC)23から出力される300VDCもまた前記インバータ21に給電されるようになっている。尚、前記交流・直流変換器(AC/DC)23は、前記商用電源接続コネクタ8を介して単相100Vの交流電力が入力された場合には、この交流電力100VACを300VDCに変換して出力する機能も備える。この交流・直流変換器(AC/DC)23の動作モードの切り替えは、後述するコントローラ24によって行われる。
The commercial power supply connector 8 converts the commercial three-phase 200V AC power fed from the commercial
更に前記外部バッテリ接続コネクタ9からの給電ラインは、前述した昇降圧器22に入力されている。そして前述したバッテリ設備50から上記外部バッテリ接続コネクタ9を介して給電される、例えば直流250Vの直流電力は、前記昇降圧器22にて直流300Vに昇圧変換されて前記インバータ21に給電され、或いは直流160Vに降圧変換されて前記内蔵バッテリ6に供給されるようになっている。この昇降圧器22の昇圧・降圧動作モードについても、後述するコントローラ24によって制御される。
Further, the power supply line from the external
ちなみに上記昇降圧器22は、例えば図4に示すように充電回路22aと昇圧回路22bとを備え、複数のスイッチS1〜S5を切り替え制御することで上記充電回路22aおよび昇圧回路22bを選択的に作動させるように構成される。尚、充電回路22aは、例えば図5に示すようにスイッチ素子SWを直列に介して入力直流電圧Vinをスイッチングし、これによって断続的に切り取った直流電力をコイルLとコンデンサCとからなるフィルタを介して濾波(平滑化)することで降圧した出力電圧Voutを得る如く構成される。また昇圧回路22bは、例えば図6に示すようにコイルLに加わる入力直流電圧Vinによって該コイルLとコンデンサCとの間に生じる共振電流を、スイッチ素子SWによって断続することで前記コイルCに昇圧した出力電圧Voutを得るように構成される。
Incidentally, for example, as shown in FIG. 4, the step-up / step-down
ところでこのパワーショベルにおいては、基本的には前述したコントロールバルブ(C/V)13の制御や走行系の制御を含む車体回路25の駆動源としても、前述した内蔵バッテリ6を用いるように構成されている。これ故、前記内蔵バッテリ6の電力出力ライン(充放電端子)には該内蔵バッテリ6から出力される160VDCの直流電力を、車体系の駆動電圧である24Vまたは12Vの直流電圧に変換する直流・直流変換器(DC/DCコンバータ)26が設けられている。
By the way, this power shovel is basically configured to use the above-described built-in
更には前述した交流・直流変換器23から前記インバータ21に至る入力電源ラインには、その直流電圧300VDCを上述した車体系の駆動電圧24VDC/12VDCに変換する直流・直流変換器(DC/DCコンバータ)27が設けられている。この直流・直流変換器(DC/DCコンバータ)27は、前述した商用電源接続コネクタ8を介して商用電源から与えられる交流電力、或いは前記外部バッテリ接続コネクタ9を介して前記バッテリ設備50から与えられる直流電力から、車体系の駆動電圧24VDC/12VDCを生成する役割を担う。そしてこれらの直流・直流変換器(DC/DCコンバータ)26,27によって生成された直流電圧(車体系電圧)24VDC/12VDCは、ダイオード26a,27aをそれぞれ介して出力されることで、互いに干渉することなく前記車体回路25に給電されるものとなっている。
Furthermore, in the input power line extending from the AC /
さて前述したコントローラ24は、キースイッチ28の投入により前記車体系の直流電圧24VDC/12VDCを受けて作動するものであり、例えばマイクロコンピュータによって実現される。そしてコントローラ24は、センサ24aを介して前記内蔵バッテリ6の充電電圧や充放電電流を検出してその充電残容量を監視すると共に、前記商用電源接続コネクタ8に組み込んだセンサ24bを用いて該商用電源接続コネクタ8を介する商用電源の給電を、更に前記外部バッテリ接続コネクタ9に組み込んだセンサ24cを用いて該外部バッテリ接続コネクタ9を介する前記バッテリ設備50からの給電を検出するように構成されている。尚、これらのセンサ24a,24b,24cは、例えば電圧計とカレントトランス(CT)等の電流計からなる。そしてコントローラ24は、これらの各センサ24a,24b,24cを介して検出された状態情報に従って前述した交流・直流変換器(AC/DC)23および昇降圧器22の作動を、更には前記油圧ポンプ11の駆動条件を可変するレギュレータ29の作動を制御するものとなっている。
The
図7はコントローラ24の概略的な制御手順を示している。即ち、このコントローラ24においては、先ず前記商用電源接続コネクタ8を介して前述した商用電源設備60から商用交流電源が直接供給されている否かを判定し〈ステップS1〉、商用交流電源が供給されている場合には交流・直流変換器(AC/DC)23を作動させて上記商用交流電源を駆動源として前述した電動モータ12を駆動する〈ステップS2〉。次いで内蔵バッテリ6に対する充電ボタン(SW)30が投入されているか否かを判定し〈ステップS3〉、充電ボタン30が投入されている場合には前記昇降圧器22の充電回路22aを作動させ、前記商用交流電源を駆動源として前記内蔵バッテリ6を充電する〈ステップS4〉。
FIG. 7 shows a schematic control procedure of the
一方、商用電源の供給がない場合には、前記外部バッテリ接続コネクタ9を介して外部のバッテリ設備50からの給電があるか否かを判定する〈ステップS5〉。そして外部のバッテリ設備50からの給電がある場合には前記昇降圧器22の昇圧回路22aを作動させることで、外部バッテリを駆動源として前述した電動モータ12を駆動する〈ステップS6〉。この場合においても前述した充電ボタン30が投入されているか否かを判定する〈ステップS7〉。そして充電ボタン30が投入されている場合には、前記内蔵バッテリ6の充電を優先的に実行するべく、前記昇降圧器22における昇圧回路22aの作動を停止させ〈ステップS8〉、これに代えて前記昇降圧器22の充電回路22bを作動させて内蔵バッテリ6を充電する〈ステップS9〉。
On the other hand, if there is no supply of commercial power, it is determined whether or not there is power supply from the
尚、商用電源が供給されず、また外部バッテリBからの電力供給もない場合には、前記内蔵バッテリ6の充電残容量が十分であるか否かを判定する〈ステップS10〉。そして内蔵バッテリ6の充電残容量が十分である場合には、前記昇降圧器22の昇圧回路22aを作動させることで、内蔵バッテリ6を駆動源として前述した油圧モータ12を駆動する〈ステップS11〉。しかし内蔵バッテリ6の充電残容量が不足する場合には、パワーショベルを正常に運転することができない旨を警告すべくアラームを発する〈ステップS12〉。この場合には速やかに前記内蔵バッテリ6を再充電するべく建設作業を中止し、例えば前述したバッテリ設備50との電気的接続を行うことになる。
If no commercial power is supplied and no electric power is supplied from the external battery B, it is determined whether or not the remaining charge capacity of the
以上のような制御手順によりコントローラ24は、商用電源接続コネクタ8および外部バッテリ接続コネクタ9への接続状態、および内蔵バッテリ6の充電状態に応じてパワーショベルの運転動作モードを選択的に設定し、その運転モードを建設作業現場の環境に応じて最適化する。具体的には前記コントローラ24は、前述した昇降圧器22のスイッチS1〜S5を図8に示すように切り替えながら充電回路22aと昇圧回路22bの作動を制御し、同時に内蔵バッテリ6の充放電を制御して前記油圧モータ11の駆動源を切り替える。
With the control procedure as described above, the
即ち、商用電源接続コネクタ8を介して給電される商用電源を用いて油圧ポンプ11を駆動する場合には、昇降圧器22のスイッチS1〜S5の全てをオフとして内蔵バッテリ6を切り離してパワーショベルを運転する。しかし内蔵バッテリ6を充電する必要がある場合にはスイッチS1,S3をオンとし、前記交流電源から交流・直流変換器(AC/DC)23を介して得られた直流電力を充電回路22aに与えることで、この充電回路22aの出力にて内蔵バッテリ6を充電する。
In other words, when the
また内蔵バッテリ6を用いて油圧ポンプ11を駆動する場合にはスイッチS4をオンとし、内蔵バッテリ6から得られる直流電圧を昇圧回路22bを介して昇圧してインバータ21に加える。更に外部バッテリ接続コネクタ9に接続されたバッテリ設備50から供給される直流電力にて内蔵バッテリ6を充電する場合には、ステッチS3,S5をそれぞれオンとして充電回路22aを介する内蔵バッテリ6の充電路を形成すれば良い。また外部のバッテリ設備50を用いて油圧モータ11を駆動する場合にはステッチS2,S5をそれぞれオンとし、昇圧回路22bを介して外部バッテリBから供給される直流電圧を昇圧してインバータ21に加えるようにすれば良い。そして内蔵バッテリ6が故障しているような場合には、スイッチS4,S5をオフとし、これによって内蔵バッテリ6を車体回路25のコントローラ24等から切り離すようにすれば良い。
When the
上述した如く構成されたパワーショベルによれば、車体1に搭載した内蔵バッテリ6を駆動源として油圧ポンプ11を作動させるバッテリ駆動型の建設機械であるといえども、前記商用電源接続コネクタ8に接続された商用電源から給電される商用交流電源を用いて前記電動モータ12を、ひいては油圧ポンプ11を駆動し、また前記外部バッテリ接続コネクタ9に接続されたバッテリ設備50により前記電動モータ12を駆動するように構成されているので、内蔵バッテリ6の充電残容量が不足する場合や該内蔵バッテリ6が故障した場合であっても、前記商用電源接続コネクタ8または外部バッテリ接続コネクタ9を介して外部から電力供給することで該パワーショベル(建設機械)を運転することができる。従って内蔵バッテリ6の不具合に起因して該パワーショベル(建設機械)が建設現場にて立ち往生するような不具合を効果的に回避することができる。
According to the power shovel configured as described above, even though it is a battery-driven construction machine that operates the
また内蔵バッテリ6の充電残容量が低下している場合には、商用電源接続コネクタ8に接続された商用電源設備60から給電される商用交流電源を用いて、或いは前記外部バッテリ接続コネクタ9に接続されたバッテリ設備50から給電される直流電力を用いて前記内蔵バッテリ6を容易に充電することができるので、該内蔵バッテリ6の充電不足を容易に解消することができる。更には交流・直流変換器23を用いて商用交流電源を直流電力に変換して電動モータ12を駆動し、また内蔵バッテリ6や外部バッテリBから供給される直流電力を電圧変換して前記電動モータ12を駆動するように構成しているので、例えば電動モータ12の駆動に要する電圧を高く設定しておくことで電力変換損失を低く抑えながら該電動モータ12を効率的に駆動することができる等の効果が奏せられる。
When the remaining charge capacity of the built-in
一方、前述したバッテリ設備50は、図9に示すように、例えば18個の自動車用の鉛蓄電池(64Ah)を備えて構築された13.8kWh程度の容量を有するバッテリ51と、このバッテリ51を充電する充電装置52等を備えて構成される。具体的にはバッテリ設備50は、充電装置52において商用交流電源から生成した直流電力をスイッチSW1を介して前記大容量のバッテリ51に給電するように構成されている。またバッテリ51に蓄えられた直流電力は、その放電路に介挿されたスイッチSW2から電流ブレーカ59を直列に介して前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10に給電されるようになっている。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the
尚、バッテリ設備50は、上記スイッチSW1を導通(オン)させると共にスイッチSW2を遮断し(オフ)することで前記充電装置52によりバッテリ51を充電し、また前記スイッチSW1を遮断し(オフ)すると共にスイッチSW2を導通(オン)することで前記バッテリ51に蓄えた電力にて前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10の内蔵バッテリ6を急速充電する。更には前記スイッチSW1,SW2を共に導通(オン)させることで、バッテリ51を充電しながら前記バッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10に対してその駆動電力を供給する。
The
特にこのバッテリ設備50は、図1に示したように作業現場を移動可能な自走式車両、例えば軽四輪トラックに搭載したバッテリ車として実現されている。そして前記充電装置52は、商用電源設備60から給電される200V・30Aの交流電力または100V・15Aの交流電力を用いて、その電源設備容量の範囲において前記バッテリ51を充電し、該バッテリ51の出力として250Vの直流電力を得るものとなっている。
In particular, the
ちなみに前記充電装置52は、例えば図10に示すようにその交流入力段に過大電流の突入防止回路53を備え、商用交流電力を上記突入防止回路53から整流器54を介して直流変換して取り込むように構成される。そして前記整流器54から出力されてコイル55に加えられる入力直流電圧をスイッチ素子56にて断続制御することで前記コイル55に共振電流を生起し、この共振電流をダイオード57を介して取り出すことで前記入力直流電圧を昇圧した直流電圧を得るように構成される。このようにして昇圧した直流電圧にて前記バッテリ51が充電される。
Incidentally, for example, as shown in FIG. 10, the charging
尚、上記スイッチ素子56は、コイル55に加わる入力直流電圧とその入力電流、またダイオード57を介して取り出される出力直流電圧とその出力電流とに応じて、力率改善回路(PFC回路)機能を備えた充電制御回路58によりオン・オフ制御される。このようなPFC回路機能を備えて構成される充電装置52により、前記バッテリ51は前述した商用電源設備60の給電状況に応じた電力容量の直流電圧を生成して前記バッテリ51を充電することになる。
The
また前記バッテリ51の出力段には前述したように電流ブレーカ59が設けられており、前記バッテリ51からの出力電流値が制限されるようになっている。この電流ブレーカ59によって該バッテリ設備50の出力端子の短絡等によるバッテリ51の破損事故等が防止され、前述したパワーショベル10への安定した直流電力供給が実現される。そしてこのバッテリ51から出力される250Vの直流電圧により、前述したパワーショベル10の定格出力が160VDCの内蔵バッテリ6の充電が、効率的に高速度で行われるものとなっている。
Further, as described above, the
即ち、バッテリ設備50は、前記商用電源設備60により充電されて前記パワーショベル10の内蔵バッテリ6の充電電圧160VDCよりも高い直流電圧250VDCを出力し得るように構成されており、これによって前記内蔵バッテリ6を高速充電し得るようになっている。尚、バッテリ設備50のバッテリ51と、前記パワーショベル10の内蔵バッテリ6とは、専用の充電ケーブルを介して相互に電気的に接続される。この充電ケーブルを用いて前記パワーショベル10とバッテリ設備50とを必要に応じて接続するべく、前述したようにパワーショベル10には外部バッテリ接続コネクタ9が設けられ、またバッテリ設備50にも同様なコネクタ(図示せず)が設けられる。
In other words, the
かくして上述した如く構成されたバッテリ設備(バッテリ車)50を、前述したパワーショベル(バッテリ駆動建設機械)10が投入される建設現場に待機させておく本発明に係る施工方法によれば、例えばバッテリ設備50を用いてパワーショベル10を十分に充電すれば、前記バッテリ設備50からパワーショベル10を切り離すことで、該パワーショベル10を建設現場で自由に運転しながら土木作業等に供することができる。そしてパワーショベル10が作業している時間には、該パワーショベル10から切り離された前記バッテリ設備50のバッテリ51を、前述した商用電源設備60を利用して再充電することができる。しかも商用電源設備60の電源容量に応じてバッテリ51を無理なく充電することができる。
Thus, according to the construction method according to the present invention in which the battery equipment (battery vehicle) 50 configured as described above is put on standby at the construction site where the power shovel (battery-driven construction machine) 10 described above is put in, for example, the battery If the
その上で前記パワーショベル10における内蔵バッテリ6の充電残容量が低下してきたときには、該パワーショベル10をバッテリ設備50に接続することで、該バッテリ設備50に蓄積された直流電力にて前記パワーショベル10の内蔵バッテリを短時間に急速充電することができる。従ってパワーショベル10の内蔵バッテリ6の充電に多くの時間を費やすことなく、該パワーショベル10をほぼ継続的に建設作業に従事させることが可能となる。
Then, when the remaining charge capacity of the built-in
具体的には内蔵バッテリ6をフル充電した状態で略3〜4時間の連続運転が可能なパワーショベル10の場合には、前記バッテリ装置50として上記内蔵バッテリ6を15〜30分程度で急速充電可能な電力仕様のものとして構築しておけば良い。このような構成であれば、例えば1日の土木作業において午前中パワーショベル10を連続的に使用し、昼休み時間を利用してパワーショベル10を再充電した後、該パワーショベル10を午後の土木作業を再び使用することができる。この際、必要に応じて10時や15時等の一時休憩時間を利用して内蔵バッテリ6を再充電することも勿論可能である。
Specifically, in the case of the
そしてバッテリ設備50においては、パワーショベル10が接続されていない時間を利用してそのバッテリ51を充電し、これによって前記パワーショベル10の内蔵バッテリ6の充電に待機させておくだけで良いので、商用電源設備60の電源容量が小さい場合であっても十分にその役割を発揮させることができる。従ってパワーショベル10が投入された建設現場にバッテリ設備(バッテリ車)50を準備しておくだけで、現場作業を効率的に進めることが可能となる。
In the
また前述したようにバッテリ設備50を自走型車両(バッテリ車)に搭載したものとしておけば、パワーショベル10による作業位置にバッテリ設備50を容易に移動させることが可能となるので、例えばパワーショベル10がバッテリ切れによって走行できなくなった場合にも、これに効果的に対処することが可能となる。特にこの種のバッテリ駆動建設機械(パワーショベル)10は、大型建設機械が入り込むことが困難な市街地で用いられることが多いので、前述したように軽四輪トラックにバッテリ設備50を搭載することによってその利便性が高まると言える。
Further, if the
更には建設作業を行わない夜間等を利用してバッテリ設備50を充電しておくようにすれば、作業現場における商用電源設備60の電源容量が小さい場合でも、例えばパワーショベル10を2〜3回程度充電可能な電力量を蓄えることが可能となるので、その利便性を十分に高めることが可能となる。また本発明に係る施工方法によれば、例えば電源ケーブルを引きづりながらパワーショベル10を運転することもないので、パワーショベル10の作業行動を妨げることがない等の効果も奏せられる。
Further, if the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前述した直流電圧の電圧値についてはバッテリや電動モータの仕様等に応じて設定すれば良いものである。またここでは小型のパワーショベルを例に説明したが、その他のバッテリ駆動型建設機械にも同様に適用することができることは言うまでもない。更には1台のバッテリ設備50だけでパワーショベル10の稼働をアシストすることが困難な場合には、複数台のバッテリ設備50を準備し、これらのバッテリ設備50を巡回的に用いてパワーショベル10を充電することも勿論可能である。その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the voltage value of the DC voltage described above may be set according to the specifications of the battery or the electric motor. Although a small power shovel has been described here as an example, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other battery-powered construction machines. Furthermore, when it is difficult to assist the operation of the
6 内蔵バッテリ
8 商用電源接続コネクタ
9 外部バッテリ接続コネクタ
10 パワーショベル(バッテリ駆動建設機械)
12 電動モータ
21 インバータ
22 昇降圧器(電圧調整器)
23 交流・直流変換器
50 バッテリ設備
51 バッテリ
52 充電装置
6 Built-in battery 8
12
23 AC /
Claims (4)
バッテリと、このバッテリを作業現場に設けられた給電設備により充電する充電装置とを具備し、上記バッテリに蓄えた電気エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電可能なバッテリ設備を前記バッテリ駆動建設機械が投入される作業現場に待機させ、
前記バッテリ設備のバッテリを前記給電設備にて充電しながら、該バッテリ設備に前記バッテリ駆動建設機械が電気的に接続される都度、前記バッテリに蓄えた電気エネルギにて前記バッテリ駆動建設機械の内蔵バッテリを急速充電して該バッテリ駆動建設機械の継続運転をアシストすることを特徴とするバッテリ駆動建設機械を用いた施工方法。 A construction method using a battery-driven construction machine that operates a hydraulic pump using a built-in battery as a drive source, and drives a plurality of actuators using hydraulic pressure generated by the hydraulic pump to engage in construction work,
A battery and a charging device for charging the battery by a power supply facility provided at a work site, and the battery facility capable of rapidly charging the built-in battery of the battery-driven construction machine with the electric energy stored in the battery. Wait at the work site where the battery-powered construction machine is put in,
Each time the battery-driven construction machine is electrically connected to the battery facility while charging the battery of the battery facility with the power supply facility, the built-in battery of the battery-driven construction machine is stored with the electric energy stored in the battery. A construction method using a battery-driven construction machine, wherein the battery-driven construction machine is assisted by rapidly charging the battery-driven construction machine.
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