JP2010133148A - Electric drive type working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリを駆動電源としてアクチュエータの主動力源である電動モータの駆動を行う電気駆動式作業機械に係り、特に、バッテリ残量を正確に推定して、電気駆動式作業機械の稼働を確保する手段に関する。 The present invention relates to an electrically driven work machine that drives an electric motor, which is a main power source of an actuator, using a battery as a drive power source. In particular, the present invention accurately estimates the remaining amount of the battery and operates the electrically driven work machine. It relates to means for securing.
従来、油圧ポンプの駆動源として電動モータを搭載し、この電動モータに車載バッテリから電力を供給して、必要なアクチュエータを駆動する電気駆動式作業機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrically driven work machine has been known in which an electric motor is mounted as a drive source for a hydraulic pump, and electric power is supplied to the electric motor from an in-vehicle battery to drive a necessary actuator (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1に記載の技術は、バッテリを搭載したショベルに関するものであって、バッテリからインバータを介して複数の電動モータに電力を供給し、これらの各電動モータにより油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油をリンク機構に備えられたアクチュエータのシリンダに供給して、掘削などの作業を行なうものである。ショベルには、バッテリ残量(電源容量)を検出する手段が備えられており、この残量が減少して予め設定された閾値に達したことが検知されると、バッテリからの電力供給を制限してアクチュエータの作動を制限すると共に、その旨を知らせる警報を発する警報手段が設けられている。この閾値はショベルが自力で充電施設まで移動できる程度のバッテリ残量を表わすものであり、警報の発生と共にショベルを充電施設まで移動させることにより、ショベルが立ち往生するのを防止できるようにしている。
The technique described in
この種のバッテリ搭載型の電気駆動式作業機械は、排ガスを全く排出せず、騒音及び振動も大幅に低減できるので、エンジン排気を行なうことができない地下での作業や騒音及び振動に規制が課される市街地での作業に適するほか、商用電源を利用するタイプの電気駆動式作業機械とは異なり、電源と電動モータとを電力ケーブルを介して接続する必要がないので、作業機械の移動や旋回が電源ケーブルに制限されないという長所を有する。 This type of battery-powered work machine does not emit any exhaust gas and can significantly reduce noise and vibration, so there are restrictions on underground work and noise and vibration where engine exhaust cannot be performed. It is suitable for work in urban areas, and unlike electric drive type work machines that use commercial power, there is no need to connect the power source and electric motor via a power cable. Has the advantage that it is not limited to the power cable.
ところで、ショベルなどの大型の作業機械を駆動するような大容量の出力を有するバッテリは、高価であるばかりでなく、エンジンの駆動に使用される軽油に比べて重量当たりのエネルギ出力も低いので、車載できる限られた容量のバッテリを如何に有効利用して作業量や稼働時間を延ばすかが大きな問題になる。また、バッテリ容量の有効利用を図るためには、作業機械の操作者に対して現在のバッテリ残量を正確に表示することが必要になる。 By the way, a battery having a large output for driving a large work machine such as an excavator is not only expensive, but also has a lower energy output per weight than light oil used for driving an engine. How to effectively use a battery with a limited capacity that can be mounted on a vehicle to extend the amount of work and operating time is a big problem. In order to effectively use the battery capacity, it is necessary to accurately display the current remaining battery level to the operator of the work machine.
特許文献2には、かかる課題を解決する手段として、バッテリの電解液の比重を測定し、測定された電解液の比重から利用可能な電力量を推定してバッテリ残量を算出し、表示装置に表示する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献2に開示の技術は、電解液の比重から利用可能な電力量を推定する構成であるが、電解液の比重から推定される電力量は、バッテリ温度やバッテリの劣化などによって変動しやすいため、バッテリ残量を正確に算出することが困難であるという問題がある。
However, although the technique disclosed in
本発明は、かかる従来技術の問題を解消するためになされたものであり、その目的は、バッテリ残量を正確に算出することができ、限られたバッテリ容量を有効利用して作業量や稼働時間を延長できる電気駆動式作業機械を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to accurately calculate the remaining amount of the battery and to effectively use the limited battery capacity, An object is to provide an electrically driven work machine capable of extending the time.
本発明は、前記目的を達成するため、第1に、アクチュエータと、当該アクチュエータの主動力源である電動モータと、電動モータの駆動電源であるバッテリとを搭載した電気駆動式作業機械において、前記バッテリのバッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測手段と、当該バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧から前記バッテリのバッテリ残量を判定するバッテリ残量判定手段と、前記電動モータの駆動時に消費される消費電力量及びバッテリ回生量を積算する消費電力量算出手段と、前記バッテリ残量判定手段にて判定されたバッテリ残量の前回値から前記消費電力量算出手段にて算出された消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、バッテリ残量の今回値を算出するバッテリ残量算出手段とを備え、前記バッテリ残量判定手段は、少なくとも前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを記憶しており、前記アクチュエータの駆動時には、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値として、バッテリ残量の判定を行うという構成にした。 In order to achieve the above object, the present invention provides, firstly, in an electrically driven work machine equipped with an actuator, an electric motor that is a main power source of the actuator, and a battery that is a driving power source of the electric motor. Battery voltage measuring means for measuring the battery voltage of the battery, battery remaining amount determining means for determining the battery remaining amount of the battery from the battery voltage measured by the battery voltage measuring means, and consumed when the electric motor is driven A power consumption amount calculating means for integrating the power consumption amount and the battery regeneration amount, and a power consumption amount calculated by the power consumption amount calculating means from a previous value of the battery remaining amount determined by the battery remaining amount determining means, and Battery remaining amount calculating means for subtracting the battery regeneration amount and calculating the current value of the remaining battery level, and the remaining battery level The determining means stores at least battery remaining amount data when the electric motor is stopped, and determines the remaining amount of battery when the actuator is driven, with the battery remaining data when the electric motor is stopped as an initial value. It was configured to do.
バッテリによりアクチュエータが駆動できるか否かは、バッテリが有するバッテリ電圧値に依存するところが大きい。また、バッテリ電圧値を計測してバッテリ残量を判定すると、バッテリ温度やバッテリの劣化の程度等を考慮する必要がないので、バッテリ残量を正確に算出することができる。一方、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データは、バッテリの内部抵抗による電圧降下などを考慮する必要がないので、正確に推定することができる。よって、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値とし、バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うと、バッテリ残量を正確に推定して表示装置に表示できるので、バッテリの電源容量を無駄なく十分に利用できて作業量や稼働時間の延長を図ることができると共に、作業機械の操作者に安心感を与えることができて作業性を良好なものにできる。 Whether or not the actuator can be driven by a battery largely depends on the battery voltage value of the battery. In addition, when the battery voltage value is measured to determine the remaining battery level, it is not necessary to consider the battery temperature, the degree of battery deterioration, and the like, so that the remaining battery level can be accurately calculated. On the other hand, the remaining battery capacity data when the electric motor is stopped does not need to consider a voltage drop due to the internal resistance of the battery, and can be estimated accurately. Therefore, when the battery remaining amount data at the time of stopping the electric motor is set as an initial value and the battery remaining amount is determined based on the battery voltage measured by the battery voltage measuring means, the remaining battery amount is accurately estimated and displayed. The battery power capacity can be fully utilized without waste, and the work amount and operating time can be extended, and the operator of the work machine can be given a sense of security and workability is improved. Can be a thing.
本発明は第2に、前記第1の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が通常駆動状態からアイドル駆動状態に移行したときには、前記電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。 According to a second aspect of the present invention, in the first electrically driven work machine, the battery remaining amount determining means includes a battery remaining amount data when the electric motor is stopped and a battery remaining amount when the electric motor is in an idle driving state. When the drive state of the electric motor shifts from the normal drive state to the idle drive state, the battery remaining amount is calculated based on the battery remaining amount data in the idle drive state of the electric motor. Made the configuration.
電動モータがアイドル駆動状態にあるときには、バッテリにかかる負荷が一定若しくはほとんど無負荷となるため、バッテリ温度やバッテリの劣化の程度等を考慮する必要がなく、バッテリ残量を正確に算出することができる。そして、作業機械が一旦停止状態から駆動状態に移行された後は、アクチュエータを駆動する通常駆動状態とアクチュエータの駆動を停止するアイドル駆動状態との間で作業機械の駆動状態が遷移するので、電動モータのアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データとバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うと、より正確なバッテリ残量の算出が可能になると共に、バッテリ残量を判定するために電動モータをいちいち停止状態にする必要がないので、実用性を高めることができる。 When the electric motor is in the idle drive state, the load on the battery is constant or almost no load, so it is not necessary to consider the battery temperature, the degree of battery deterioration, etc., and the remaining battery charge can be calculated accurately. it can. After the work machine is shifted from the stop state to the drive state, the drive state of the work machine transitions between the normal drive state in which the actuator is driven and the idle drive state in which the drive of the actuator is stopped. When the remaining battery level is determined based on the remaining battery level data and the battery voltage measured by the battery voltage measuring means in the motor idle driving state, the remaining battery level can be calculated more accurately and the remaining battery level can be calculated more accurately. Since it is not necessary to stop the electric motor every time in order to determine the above, practicality can be improved.
本発明は第3に、前記第1の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データと、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データとを記憶しており、前記電動モータの駆動状態が最大負荷状態になったときには、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。 Thirdly, in the first electrically driven work machine according to the present invention, the battery remaining amount determining means includes battery remaining amount data when the electric motor is stopped and battery remaining amount when the electric motor is at a maximum load. Data is stored, and when the driving state of the electric motor reaches a maximum load state, the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data at the maximum load of the electric motor.
電動モータを駆動可能な負荷の大きさは、バッテリが有するバッテリ電圧値に依存し、バッテリが有するバッテリ電圧値が電動モータを最大負荷で駆動可能な値に満たない場合には、最大負荷以下の小負荷でしか電動モータを駆動できなくなり、アクチュエータを駆動することにより行われる作業の内容が制限されることになる。そこで、電動モータの駆動状態が最大負荷状態になったときに、電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うと、バッテリ残量が尽きるまでアクチュエータを最大負荷で駆動することができ、作業機械の作業性を確保することができる。 The magnitude of the load that can drive the electric motor depends on the battery voltage value that the battery has, and if the battery voltage value that the battery has is less than the value that can drive the electric motor with the maximum load, the load is less than the maximum load. The electric motor can be driven only with a small load, and the content of work performed by driving the actuator is limited. Therefore, if the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data at the maximum load of the electric motor when the driving state of the electric motor reaches the maximum load state, the actuator is loaded at the maximum load until the remaining battery level is exhausted. The workability of the work machine can be ensured.
本発明は第4に、前記第3の電気駆動式作業機械において、前記バッテリ残量判定手段は、バッテリ残量又はバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧が予め定められた規定値を下回った場合に、前記電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うという構成にした。 Fourthly, in the third electrically driven work machine according to the present invention, the battery remaining amount determining means has a battery remaining amount or a battery voltage measured by the battery voltage measuring means being lower than a predetermined specified value. In this case, the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data at the maximum load of the electric motor.
このように、バッテリ残量又はバッテリ電圧の規定値を予め定めておき、バッテリ残量又はバッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧が予め定められた規定値を下回った場合にのみ、電動モータの最大負荷時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うと、計測されたバッテリ電圧が規定値を下回る以前においては、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データに基づいてバッテリ残量の算出を行うことができるので、バッテリ残量判定手段の負担を軽減でき、バッテリ残量の算出を迅速に行うことができる。 In this way, a specified value of the remaining battery level or battery voltage is determined in advance, and only when the battery voltage measured by the remaining battery level or the battery voltage measuring means falls below a predetermined specified value, When the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data at the maximum load, the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data when the electric motor is stopped before the measured battery voltage falls below the specified value. Therefore, it is possible to reduce the load on the remaining battery level determination means, and to quickly calculate the remaining battery level.
本発明によると、電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値とし、バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリ残量の判定を行うので、バッテリ残量を正確に推定して表示装置に表示することができ、バッテリの電源容量を無駄なく十分に利用できて作業量や稼働時間の延長を図ることができると共に、作業機械の操作者に安心感を与えることができて作業性を良好なものにできる。 According to the present invention, the remaining battery data when the electric motor is stopped is used as an initial value, and the remaining battery is determined based on the battery voltage measured by the battery voltage measuring means. Can be displayed on the display device, the battery power capacity can be fully utilized without waste, the work volume and operation time can be extended, and the operator of the work machine can be reassured. Workability can be improved.
〈第1実施形態〉
以下、本発明に係る電気駆動式作業機械の第1実施形態を、バッテリ式電動ショベルを例にとって説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of an electrically driven work machine according to the present invention will be described taking a battery-type electric excavator as an example.
図1は実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの充電時の状態を示す図であって、1はバッテリ式電動ショベル、2はバッテリ式電動ショベル1に充電用の電力を供給する電源供給部を示している。バッテリ式電動ショベル1は、上部旋回体10と、下部走行体11と、ブーム12a、アーム12b及びバケット12cを有するフロント部材12と、上部旋回体10の内部に搭載されたバッテリ20とを含んで構成される。一方、外部電源供給部2は、商用の高圧電源や発電機などの外部電源21と、バッテリ20と外部電源21とを接続する電力ケーブル21aとから構成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a state during charging of a battery-type electric excavator according to the embodiment, where 1 is a battery-type electric excavator, and 2 is a power supply unit that supplies electric power for charging to the battery-type
ブーム12aは、一端が上部旋回体10にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。アーム12bは、一端がブーム12aの先端部にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。バケット12cは、一端がアーム12bの先端部にピン結合されており、このピン結合部を中心として垂直な面内で回転する。これらの各フロント部材12a,12b,12cは、各フロント部材毎に備えられた図示しないブーム用油圧シリンダ、アーム用用油圧シリンダ及びバケット用油圧シリンダを伸縮することによって回転動作するようになっており、運転者は、運転室に備えられた操作レバー等を操作し、これら各油圧シリンダを適宜伸縮することにより、掘削や積み込み等の所要の作業を行う。
One end of the
上部旋回体10と下部走行体11との間には、旋回用電動モータ106(図2参照)によって回転される旋回輪13が設けられており、運転者は運転室に備えられた操作レバー等を操作して旋回用電動モータ106を駆動し、これにより旋回輪13を旋回することによって、上部旋回体10を下部走行体11上で旋回する。また、下部走行体11には、図示しない走行用油圧モータによって駆動される走行履帯11aが設けられており、運転者は運転室に備えられた操作レバー等を操作して走行用油圧モータを駆動し、これにより走行履帯11aを駆動することによって、バッテリ式電動ショベル1を前方又は後方に走行させる。なお、走行履帯11a及びこれを駆動する走行用油圧モータは、下部走行体11の左右両側にそれぞれ備えられる。
Between the upper turning
バッテリ式電動ショベル1には、前記各油圧シリンダ及び走行用油圧モータ(本明細書では、これらを総称して「アクチュエータ」ということがある。)に圧油を供給する油圧ポンプ102及びこれを駆動する電動モータ103(図2参照)とが搭載されており、バッテリ20は、この電動モータを含む車載電気機器の電源として用いられる。
The battery-type
上部旋回体10には、電力ケーブル21aを接続するための図示しない外部電源接続口が設けられており、この外部電源接続口に外部電源供給源2の電力ケーブル21aを接続することにより、外部電源供給源2の外部電源21をバッテリ20の充電装置に接続できる。電力ケーブル21aは、外部電源接続口に対して着脱可能に構成されており、外部電源接続口に電力ケーブル21aが接続されたときには、充電装置を介してバッテリ20が外部電源21によって充電可能となり、バッテリ充電量が所定量以上になった後においては、このバッテリ20が前記各アクチュエータの駆動電源となる。
The
図2は実施形態に係るバッテリ式電動ショベル1に搭載される電源管理部の構成を示すシステムブロック図であり、この図から明らかなように、本例の電源管理部は、制御装置100と、バッテリ20と、バッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測装置22と、バッテリ残量を含む必要な情報を運転者に表示する表示装置101と、下部走行体11を駆動する走行用油圧モータ並びにブーム12aを駆動するブーム駆動用油圧シリンダ、アーム12bを駆動するアーム駆動用油圧シリンダ及びバケット12cを駆動するバケット駆動用油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプ102と、油圧ポンプ102を駆動する第1電動モータ103と、第1電動モータ103に交流電流を供給する第1インバータ104と、下部走行体11に対して上部旋回体10を旋回させる旋回用電動モータ(第2電動モータ)106と、第2電動モータ106に交流電流を供給する第2インバータ107と、外部電源21が接続されるバッテリ20の充電装置108と、制御装置100からの制御信号によりバッテリ式電動ショベル1の駆動電源をバッテリ20又は外部電源21若しくはこれらの双方に切り換える電源切換部109とからなる。
FIG. 2 is a system block diagram showing the configuration of the power management unit mounted on the battery-powered
制御装置100は、図2及び図3に示すように、入力部110と、出力部120と、判定・制御部130と、ROM140と、RAM150とから主に構成されている。入力部110には、運転者がバッテリ式電動ショベル1の起動・スタート・停止のために操作する図示しないキースイッチから出力されるキースイッチ信号SD1、運転者が作業を実行するために操作する操作レバーから出力されるレバー操作量信号SD2、運転者が操作レバーの誤操作を防止するために操作するロックレバーから出力されるロックレバー信号SD3、バッテリ電圧計測装置22から出力されるバッテリ残量信号SD4、電力ケーブル21aが外部電源接続口に接続されたときに充電装置108から出力される外部電源接続信号SD5、運転室に設置された図示しない充電操作スイッチから出力される充電スイッチ信号SD6、及びアクチュエータ(第1電動モータ103)に作用する負荷を検出する図示しない負荷検出手段から出力される負荷信号SD7が入力される。また、出力部120には、表示装置101に表示する表示データ信号SC1、第1及び第2のインバータ104,107に印加するアクチュエータ指令信号SC2,SC3、及び電源切換部109に印加する電源切換信号SC4が出力される。判定・制御部130は、バッテリ電圧計測装置22により計測されたバッテリ電圧に基づくバッテリ残量の判定と、負荷信号SD7に基づく消費電力量及びバッテリ回生量の積算と、バッテリ残量の前回値から消費電力量及びバッテリ回生量の積算値を減算することによるバッテリ残量の今回値の算出とを行う。また、ROM140には、図4に示すように、電動モータ103,106の停止時におけるバッテリ残量データAと、電動モータ103,106のアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データBとが記憶され、RAM150には、判定・制御部130にて実行される処理のプログラムが記憶される。なお、制御装置100には、図2及び図3に示すように、例えば24Vの制御装置電源VSが供給駆動される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
以下、本実施形態に係るバッテリ式電動ショベル1の動作を、図4乃至図6に基づいて説明する。
Hereinafter, the operation of the battery-powered
バッテリ式電動ショベル1が駆動停止状態にある場合において、運転者が運転室に設置されたキースイッチをOFF位置からON位置に切り換えると、制御装置用電源VSから制御装置100に補助電源電圧が供給されて駆動待機状態となり、また、制御装置100は表示装置101に電源電圧を供給してそれを稼動状態にする(図5のステップS1)。この状態において、制御装置100の判定・制御部130は、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ20のバッテリ電圧値α1を取り込み、図4に示すように、取り込まれたバッテリ電圧値α1をROM140に記憶された電動モータ103,106の停止時におけるバッテリ残量データAと対照して、バッテリ残量の初期値β1を得る。このバッテリ残量の初期値β1は、表示装置101に表示される。
When the battery-powered
この状態からキースイッチをスタート位置に切り換えると、キースイッチからキースイッチ信号SD1が制御装置100に供給され、これを受けて制御装置100は、電源切換部109に切換制御信号SC4を出力し、バッテリ20からインバータ104,107に電動モータ103,106の駆動電源電圧が供給されるように電源切換部109を切り換える。これにより、バッテリ20からの直流電源電圧が電源切換部109を介して各インバータ104,107に供給され、操作レバーの操作によるバッテリ式電動ショベル1が作業可能な駆動状態となる(図5のステップS2)。
When the key switch is switched to the start position from this state, the key switch signal SD1 is supplied from the key switch to the
なお、この状態で運転者がキースイッチから手を離すと、キースイッチはON位置に戻るが、作業機械の駆動状態はそのまま維持される。また、作業機械が駆動状態にあるときに、キースイッチをON位置からOFF位置に切り換えると、キースイッチから制御装置100にキースイッチ信号SD1が供給されなくなるので、制御装置100は電源切換部109に切換制御信号SC4を送って、これをOFF(開いた)状態に切り換える。これにより、各インバータ104,107への電力の供給がなくなり、操作レバーを操作してもバッテリ式電動ショベル1の作業が行なわれない駆動終了状態となる(図5のステップS3)。また、これに伴って、制御装置用電源VSから制御装置100への補助電源電圧の供給も終了する。
In this state, when the driver releases the key switch, the key switch returns to the ON position, but the driving state of the work machine is maintained as it is. Further, when the key switch is switched from the ON position to the OFF position when the work machine is in the driving state, the key switch signal SD1 is not supplied from the key switch to the
バッテリ式電動ショベル1が駆動状態にある場合において、運転者により操作レバーが操作されると、操作レバーの操作量に応じたレバー操作量信号SD2が制御装置100に供給される。これにより、制御装置100は、操作された操作レバーに該当するインバータ104,107にアクチュエータ指令信号SC2,SC3を送り、その操作量に応じた動作をアクチュエータに行なわせる通常駆動状態に遷移する(図5のステップS21)。
When the battery-operated
即ち、インバータ104,107は、バッテリ20或いは外部電源21が接続されているときには、充電装置108からの直流電源電圧を交流電圧に変換し、これに接続された電動モータ103,106の交流電源電圧を作成するものであって、制御装置100からのアクチュエータ指令信号SC2,SC3に応じて、動作がON、OFF制御されると共に、操作レバーの操作量に応じて交流電源電圧のデューティ比や極性が制御される。これにより、各電動モータ103,106の回転速度及び回転方向が制御される。油圧ポンプ102は、電動モータ103の回転速度に応じた圧力の圧油を吐出し、油圧アクチュエータを操作レバーの操作方向に応じた方向に、その操作量に応じた速度で駆動する。各油圧アクチュエータの最大出力(最大トルク又は最大速度)は、電動モータ103の回転速度、ひいては電動モータ103に供給される電源電圧値によって規制される。同様に、旋回輪13の最大出力(最大速度)は、電動モータ106の回転速度、ひいては電動モータ106に供給される電源電圧値によって規制される。
That is, when the
この通常駆動状態における電動モータ103,106の消費電力量及びバッテリ回生量は、負荷信号SD7に基づいて制御装置100により継続的に積算される。そして、制御装置100は、の判定・制御部130は、ステップS1にて求められたバッテリ残量の初期値β1からステップS21の通常駆動時における消費電力量及びバッテリ回生量の積算値を減算して、バッテリ残量の今回値を繰り返し算出する。バッテリ残量の今回値は、順次表示装置101に表示される。これにより、作業機械の操作者は、最新のバッテリ残量を知ることができるので、バッテリ残量に応じた適切な作業を実行することができる。
The power consumption amount and the battery regeneration amount of the
運転者により操作レバーが操作位置から中立位置に戻されると、操作レバーから制御装置100へのレバー操作量信号SD2の供給が断たれ、アクチュエータの駆動が停止される。この状態では、電動モータ103,106の駆動状態が、油圧ポンプ102の回転数を予め定められた規定回転数まで下げるか、その回転を停止するアイドル駆動状態に遷移する(図5のステップS22)。この状態では、バッテリにかかる負荷が一定若しくはほとんど無負荷となる。
When the driver returns the operating lever from the operating position to the neutral position, the supply of the lever operating amount signal SD2 from the operating lever to the
この状態において、ロックレバーが操作された場合には、ロックレバー信号SD3が制御装置100に供給され、制御装置100はこれを受けて電源切換部109に切換制御信号SC4を出力し、これをOFF状態にする。これにより、キースイッチがON位置の駆動状態にありながら、レバー操作をしてもアクチュエータが動作しないロック状態になり、不用意或いは意図しないレバー操作によるバッテリ式電動ショベル1の不正な動作を防止することができる。
In this state, when the lock lever is operated, the lock lever signal SD3 is supplied to the
このように、運転者により操作レバーが操作位置から中立位置に戻され、作業機械が通常駆動状態からアイドル駆動状態に遷移した場合、制御装置100の判定・制御部130は、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ20のバッテリ電圧値α2を取り込み、図4に示すように、取り込まれたバッテリ電圧値α2をROM140に記憶された電動モータ103,106のアイドル駆動状態におけるバッテリ残量データBと対照して、バッテリ残量の初期値β2を得る。このバッテリ残量の初期値β2は、表示装置101に表示される。これにより、作業機械を通常駆動している間の消費電力量とバッテリ回生量の積算により生じた計測誤差の補正を行うことができ、より正確なバッテリ残量の今回値を得ることができる。
As described above, when the operating lever is returned from the operating position to the neutral position by the driver, and the work machine transitions from the normal driving state to the idle driving state, the determination /
即ち、図6に示すように、操作レバーが中立位置から所定の方向に所定の操作量だけ操作され、作業機械が駆動待機状態から通常駆動状態に遷移された場合(時刻T0)には、時刻T51で操作レバーが中立位置に戻され、作業機械がアイドル駆動状態に遷移するまで、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ電圧値α1をROM140に記憶された電動モータ103,106の停止時におけるバッテリ残量データAと対照することにより得られたバッテリ残量の初期値β1を基準とし、このバッテリ残量の初期値β1から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。操作レバーが中立位置に戻された時刻T51においては、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ電圧値α2をROM140に記憶された電動モータ103,106のアイドル駆動時におけるバッテリ残量データBと対照してバッテリ残量の初期値β2を得る。そして、時刻T52で再度操作レバーが操作され、作業機械が通常駆動状態に遷移した場合には、先に求められたバッテリ残量の初期値β2を基準とし、このバッテリ残量の初期値β2から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。これにより、正確なバッテリ残量の今回値を得ることができる。また、バッテリ残量の初期値α1を求めるするために電動モータをいちいち停止状態にする必要がないので、システムの実用性を高めることができる。
That is, as shown in FIG. 6, when the operating lever is operated by a predetermined operation amount in a predetermined direction from the neutral position and the work machine is changed from the drive standby state to the normal drive state (time T0), The battery voltage value α1 measured by the battery
〈第2実施形態〉
次に、本発明に係る電気駆動式作業機械の第2実施形態について説明する。本例の電気駆動式作業機械は、図7に示すように、制御装置100に備えられたROM140に、電動モータ103,106の停止時におけるバッテリ残量データAと、電動モータ103,106の最大負荷時におけるバッテリ残量データCとが記憶されており、これらの各バッテリ残量データA,Cには、制限域値a及びアクチュエータ駆動限界電圧bとが設定されている。そして、バッテリ残量データA,Cから求められるバッテリ残量が制限域値aを下回った場合には、その時点から、図示しない負荷検出手段から出力される負荷信号SD7に基づいて最大負荷の検出を行い、最大負荷がかかったときには、電動モータ103,106の最大負荷時におけるバッテリ残量データCに基づいてバッテリ残量の算出を行う。なお、バッテリ20にかかる負荷が無負荷と最大負荷との間にある場合には、バッテリ20にかかる負荷の大きさに応じて、バッテリ残量を算出する。作業機械の負荷は、例えばアクチュエータが油圧ポンプである場合には、その吐出流量と吐出圧力の積で求められる。また、バッテリ20にかかる負荷が大きいほど、バッテリ20の電圧降下が大きくなるので、この電圧降下の大きさを作業機械にかかる負荷として用いることもできる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the electrically driven work machine according to the present invention will be described. As shown in FIG. 7, the electrically driven work machine of this example stores the remaining battery data A when the
以下、第2実施形態に係る電気駆動式作業機械におけるバッテリ残量の算出手順について説明する。操作レバーが中立位置から所定の方向に所定の操作量だけ操作され、作業機械が駆動待機状態から通常駆動状態に遷移された場合(時刻T0)には、時刻T61でバッテリ残量が制限域値aを下回ったと判定されるまで、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ電圧値α1をROM140に記憶された電動モータ103,106の停止時におけるバッテリ残量データAと対照することにより得られたバッテリ残量の初期値β1を基準とし、このバッテリ残量の初期値β1から通常駆動中の消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、順次バッテリ残量の今回値を求める。
Hereinafter, the calculation procedure of the battery remaining amount in the electrically driven work machine according to the second embodiment will be described. When the operation lever is operated by a predetermined operation amount in a predetermined direction from the neutral position, and the work machine is shifted from the drive standby state to the normal drive state (time T0), the remaining battery level is the limit value at time T61. obtained by comparing the battery voltage value α1 measured by the battery
時刻T61以降、制御装置100は、負荷信号SD7に基づく最大負荷の検出を行うと共に、検出された負荷が最大負荷を超えたか否かの判定を行う。例えば、時刻T61から時刻T62までは、作業機械にかかる負荷が連続的に上昇しているため、最大負荷の検出を行うタイミング毎に、その時点の負荷値が最大負荷と判定され、最大負荷値が更新される。作業機械に最大負荷が作用したと判定された場合、制御装置100は、バッテリ電圧計測装置22によって計測されたバッテリ電圧値を電動モータ103,106の最大負荷時におけるバッテリ残量データCと対照してバッテリ残量の算出を行う。時刻T63から時刻T64までの間も同様である。これにより、作業中においてバッテリ電圧がアクチュエータ駆動限界電圧bを下回ることを防止できるので、電気駆動式作業機械の安全性及び作業性を高めることができる。
After time T61,
なお、前記第2実施形態においては、バッテリ残量が制限域値aを下回ったと判定された後に、最大負荷の検出と、最大負荷時のバッテリ残量データCを基準としたバッテリ残量の算出とを行う構成にしたが、かかる構成に代えて、バッテリ残量の制限域値aを設定せず、作業機械への電源投入から最大負荷の検出と、最大負荷時のバッテリ残量データCを基準としたバッテリ残量の算出とを行う構成とすることもできる。 In the second embodiment, after it is determined that the remaining battery level is less than the limit value a, the maximum load is detected and the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data C at the maximum load. However, instead of such a configuration, the limit value a of the remaining battery level is not set, the maximum load is detected after the power is turned on to the work machine, and the remaining battery level data C at the maximum load is obtained. It can also be set as the structure which calculates the battery remaining amount used as the reference | standard.
1 バッテリ式電動ショベル
2 電源供給部
10 上部旋回体
11 下部走行体
12 フロント部材
13 旋回輪
20 バッテリ
21 外部電源
21a 電力ケーブル
22 バッテリ電圧計測装置
100 制御装置
101 表示装置
102 油圧ポンプ
103 第1電動モータ
104 第1インバータ
106 旋回用(第2)電動モータ
107 第2インバータ
108 充電装置
109 電源切換部
110 入力部
120 出力部
130 判定・制御部
140 ROM
150 RAM
DESCRIPTION OF
150 RAM
Claims (4)
前記バッテリのバッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測手段と、当該バッテリ電圧計測手段により計測されたバッテリ電圧から前記バッテリのバッテリ残量を判定するバッテリ残量判定手段と、前記電動モータの駆動時に消費される消費電力量及びバッテリ回生量を積算する消費電力量算出手段と、前記バッテリ残量判定手段にて判定されたバッテリ残量の前回値から前記消費電力量算出手段にて算出された消費電力量及びバッテリ回生量を減算して、バッテリ残量の今回値を算出するバッテリ残量算出手段とを備え、
前記バッテリ残量判定手段は、少なくとも前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを記憶しており、前記アクチュエータの駆動時には、前記電動モータの停止時におけるバッテリ残量データを初期値として、バッテリ残量の判定を行うことを特徴とする電気駆動式作業機械。 In an electrically driven work machine equipped with an actuator, an electric motor that is a main power source of the actuator, and a battery that is a driving power source of the electric motor,
Battery voltage measuring means for measuring the battery voltage of the battery, battery remaining capacity determining means for determining the battery remaining capacity of the battery from the battery voltage measured by the battery voltage measuring means, and consumed when the electric motor is driven. Power consumption calculation means for integrating the power consumption amount and the battery regeneration amount, and the power consumption amount calculated by the power consumption calculation means from the previous value of the battery remaining amount determined by the battery remaining amount determination means And a battery remaining amount calculating means for subtracting the battery regeneration amount and calculating a current value of the battery remaining amount,
The battery remaining amount determining means stores at least battery remaining amount data when the electric motor is stopped. When the actuator is driven, the battery remaining amount data when the electric motor is stopped is used as an initial value. An electrically driven work machine characterized in that a quantity is determined.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012232724A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Kubota Corp | Working vehicle |
JP2012252837A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Fujitsu Ltd | Information processing unit, remaining battery capacity prediction method, and remaining battery capacity prediction program |
JP2014107929A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Motor-driven construction machine |
JP2014190089A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | Shovel |
CN104763015A (en) * | 2015-04-27 | 2015-07-08 | 姚耀春 | Alternating current/storage battery dual-purpose electric loader |
JP2020051065A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 株式会社日立建機ティエラ | Electric construction machine |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0659003A (en) * | 1992-08-11 | 1994-03-04 | Toyota Motor Corp | Remaining capacity meter for battery |
JPH06331714A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-02 | Seiko Epson Corp | Residual capacity meter for battery |
JPH0819103A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-19 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Indicator for lead-acid battery for electric motor vehicle |
JPH08278352A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Yazaki Corp | Method and device for measuring remaining capacity of battery |
JPH09318717A (en) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Yazaki Corp | Battery remaining capacity measuring device for electric vehicle |
JP2002050409A (en) * | 2000-05-26 | 2002-02-15 | Araco Corp | Cell residual capacity measuring device for electromotive vehicle |
JP2002228731A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Seiko Epson Corp | Electronic equipment |
JP2007047117A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Remaining charge computing apparatus |
JP2008170196A (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Yamaha Motor Co Ltd | Battery capacity management device |
-
2008
- 2008-12-04 JP JP2008309937A patent/JP5079674B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0659003A (en) * | 1992-08-11 | 1994-03-04 | Toyota Motor Corp | Remaining capacity meter for battery |
JPH06331714A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-02 | Seiko Epson Corp | Residual capacity meter for battery |
JPH0819103A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-19 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Indicator for lead-acid battery for electric motor vehicle |
JPH08278352A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Yazaki Corp | Method and device for measuring remaining capacity of battery |
JPH09318717A (en) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Yazaki Corp | Battery remaining capacity measuring device for electric vehicle |
JP2002050409A (en) * | 2000-05-26 | 2002-02-15 | Araco Corp | Cell residual capacity measuring device for electromotive vehicle |
JP2002228731A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Seiko Epson Corp | Electronic equipment |
JP2007047117A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Remaining charge computing apparatus |
JP2008170196A (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Yamaha Motor Co Ltd | Battery capacity management device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012232724A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Kubota Corp | Working vehicle |
JP2012252837A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Fujitsu Ltd | Information processing unit, remaining battery capacity prediction method, and remaining battery capacity prediction program |
JP2014107929A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Motor-driven construction machine |
JP2014190089A (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | Shovel |
CN104763015A (en) * | 2015-04-27 | 2015-07-08 | 姚耀春 | Alternating current/storage battery dual-purpose electric loader |
JP2020051065A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 株式会社日立建機ティエラ | Electric construction machine |
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Publication number | Publication date |
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