JP2023151377A

JP2023151377A - 電動式作業機械の電動駆動システム

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Publication number: JP2023151377A
Application number: JP2022060961A
Authority: JP
Inventors: 究高橋; Kiwamu Takahashi; 憲幸岩佐; Noriyuki IWASA
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-16

Abstract

【課題】外部電源の電圧が異常であった場合に，電力変換装置にその異常な電圧が伝わることを防止し，かつ電気回路機器のメンテナンスを行う際に，簡単な操作で内部バッテリだけでなく外部電源からの電力も遮断し，電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができるようにする。【解決手段】制御用バッテリ４１からの制御電圧の供給を遮断する遮断スイッチ４５を設ける。また，電力線L11, L21, L31及び中立線N1を備えたACボックス１００に，外部電源リレー１００ｄと電力線L11, L21, L31と制御電圧供給路４６に接続され，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換え，電力線L11, L21, L31を遮断する遮断制御装置１２０とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は，電動機により各種作業を行う油圧ショベル等の電動式作業機械の電動駆動システムに関する。

電動機により油圧ポンプ等を駆動し，複数のアクチュエータにより各種作業を行う，油圧ショベル等の電動式作業機械が，エンジンによる排ガスを出さない点や，低騒音である点などの特徴により，排ガス排出が好ましくない環境，例えば屋内や地下等の作業環境で利用されている。

このような電動式作業機械は，電源として内部バッテリと外部電源を用いて電動機を駆動し，作業を行うものが知られており，その一例が例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１は，内部バッテリと，内部バッテリから供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路と，昇圧回路によって昇圧した直流の昇圧電圧を交流電圧に変換するインバータと，インバータから供給される交流電圧によって駆動する電動モータと，電動モータによって駆動する油圧ポンプと，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する電動式作業機械を開示している。この電動式作業機械において，インバータの入力側には，交流電圧を直流電圧に変換する交流・直流変換器が接続され，交流・直流変換器の入力側には，外部電源である商用交流電源が接続可能な商用電源接続コネクタが接続され，交流・直流変換器の出力側と内部バッテリとの間には，内部バッテリを充電するための充電回路が設けられ，商用交流電源を用いて内部バッテリの充電と電動モータの駆動を行えるようになっている。

特開２０１０－２３３３２３号公報

しかしながら，特許文献１に記載される電動式作業機械においては，次のような問題がある。

例えば，商用交流電源（外部電源）に他の負荷装置が接続され，この他の負荷装置が作動した場合や，商用交流電源の中立線が過大なインピーダンスを介してアースされている場合に，商用交流電源に過大な電圧が発生し，交流・直流変換器を破損させてしまう場合があった。

また，電動式作業機械は，電気回路機器のメンテナンスを実施する際に，作業者が安全に作業を行えるようにするため，電力供給源から電気回路機器に供給される電力を遮断する必要がある。電力供給源から電気回路機器に供給される電力を遮断するには，電力供給源に対して電力遮断装置を設ける必要があり，電力供給源として内部バッテリだけでなく外部電源もある場合は，外部電源に対しても電力遮断装置を設ける必要がある。

しかしながら，外部電源にも電力遮断装置を設ける場合は，メンテナンス作業を行う際に，内部バッテリと外部電源の両方の電力遮断装置を操作する必要があり，その手順が煩わしいという問題があった。

本発明の目的は，内部バッテリと外部電源を用いて電動機を駆動し，作業を行う電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，外部電源の電圧が異常であった場合に，電力変換装置にその異常な電圧が伝わることを防止し，かつ電気回路機器のメンテナンスを行う際に，簡単な操作で内部バッテリだけでなく外部電源からの電力も遮断し，電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができる電動式作業機械の電動駆動システムを提供することである。

上記の目的を達成するために，本発明は，駆動用の動力を生成する電動機と，前記電動機を駆動するインバータと，前記インバータに前記電動機を駆動するための電力を供給する内部バッテリと，外部電源接続装置と，前記外部電源接続装置に接続され，外部電源から供給される電力を整流して前記内部バッテリを充電するための電力を生成する電力変換装置と，前記インバータと前記電力変換装置に制御電圧供給路を介して制御電圧を供給する制御電源とを備えた電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，前記制御電源からの前記制御電圧の供給を遮断する遮断スイッチを更に備え，前記外部電源接続装置は，前記外部電源と前記電力変換装置を接続する電力線と，前記電力線に接続され，接続位置から遮断位置に切り換わることで前記電力線を遮断する外部電源リレーと，前記電力線と前記制御電圧供給路とに接続され，前記外部電源の電圧異常が発生した場合，または前記遮断スイッチによって前記制御電圧が遮断された場合に，前記外部電源リレーを前記接続位置から前記遮断位置に切り換え，前記電力線を遮断する遮断制御装置とを備えるものとする。

このように外部電源接続装置に遮断制御装置を設け，外部電源の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチによって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレーを接続位置から遮断位置に切り換え，電力線を遮断することにより，外部電源の電圧が異常であった場合に，電力変換装置にその異常な電圧が伝わることを防止し，電力変換装置が破損することを防止することができる。

また，遮断スイッチによって制御電圧が遮断された場合電気回路機器のメンテナンスを行う際に，遮断スイッチを操作するだけの簡単な操作で，内部バッテリだけでなく外部電源からの電力も遮断し，電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができる
できる。

本発明によれば，外部電源の電圧が異常であった場合に，電力変換装置にその異常な電圧が伝わることを防止し，電力変換装置が破損することを防止することができる。また，電気回路機器のメンテナンスを行う際に，遮断スイッチを操作するだけの簡単な操作で，内部バッテリだけでなく外部電源からの電力も遮断し，電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができる。

本発明の第１の実施形態における電動式作業機械の電動駆動システムの全体構成を示す図である。車体コントローラ用リレーの回路構成を示す図である。本実施形態の電動駆動システムが搭載される電動式油圧作業機械の外観を示す図である。本発明の第２の実施形態における電動式作業機械の電動駆動システムの全体構成を示す図である。

以下，本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。

～電動駆動システム～
図１は，本発明の第１の実施形態における電動式作業機械の電動駆動システムの全体構成を示す図である。

図１において，電動式作業機械の電動駆動システムは，駆動用の動力を生成する電動機１と，電動機１が生成する動力に基づいて動作する油圧駆動システム１０Ａと，電動機１に電力を供給する電力供給システム１０Ｂとを備えている。

油圧駆動システム１０Ａは，電動機１によって駆動される油圧ポンプ２と，油圧ポンプ２から吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータであるブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｃ，旋回モータ３ｄ（図３参照），走行モータ３ｆ，３ｇ（図３参照）及び図示しないスイングシリンダ，ブレードシリンダと，油圧ポンプ２から複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇ…に供給される圧油の流量と方向を制御するコントロールバルブ４と有している。

電力供給システム１０Ｂは，電動機１を駆動するインバータ６０と，インバータ６０に電動機１を駆動するための電力を供給する内部バッテリである駆動用バッテリ７０と，外部電源である三相AC電源９２（以下外部電源という）が接続されるACボックスと呼ばれる外部電源接続装置１００（以下，ACボックスという）と，ACボックス１００に接続され，外部電源９２から供給される外部電力を整流して駆動用バッテリ７０を充電するための電力や，インバータ６０，DC/DCコンバータ４０に供給する電力を生成する電力変換装置９０と，駆動用バッテリ７０及び電力変換装置９０から出力される電力の電圧を降圧し，制御電力を生成するDC/DCコンバータ４０と，駆動用バッテリ７０及び電力変換装置９０から出力される電力をインバータ６０とDC/DCコンバータ４０とに分配して供給するジャンクションボックス６５と，駆動用バッテリ７０，電力変換装置９０及びインバータ６０の制御を司る車体コントローラ５０と，DC/DCコンバータ４０に接続され，DC/DCコンバータ４０とともに，関連する電気回路機器（車体コントローラ５０，インバータ６０，駆動用バッテリ７０，電力変換装置９０，ACボックス１００）に制御電圧を供給する制御用バッテリ４１（制御電源）を含む制御電源システム３０とを有している。

駆動用バッテリ７０は，複数のバッテリモジュール７０ｂと，複数のバッテリモジュール７０ｂのプラス側を接続位置と遮断位置に切り換えるバッテリリレー７０ｃと，複数のバッテリモジュール７０ｂのマイナス側を接続位置と遮断位置に切り換えるバッテリリレー７０ｄと，バッテリリレー７０ｃ，７０ｄをそれぞれ接続位置に切り換えたときに過大な電流が流れることを防止するプリチャージリレー７０ｅ及びプリチャージ抵抗７０ｆと，複数のバッテリモジュール７０ｂの状態を監視し，車体コントローラ５０にその状態情報を送信するとともに，車体コントローラ５０からの指令を受信し，バッテリリレー７０ｃ，７０ｄ及びプリチャージリレー７０ｅを制御するバッテリマネージメントユニット（以下，BMUという）７０ａとを有している。

ACボックス１００は，外部電源９２の三相AC線L10, L20, L30と中立線N0とが接続される第１給電コネクタ１０１と，三相AC線L12, L22, L32と中立線N2を介して電力変換装置９０が接続される第２給電コネクタ１０２と，第１給電コネクタ１０１と第２給電コネクタ１０２とに接続され，外部電源９２と電力変換装置９０を接続する三相AC線L11, L21, L31（以下電力線と言う）及び中立線N1と，電力線L11, L21, L31及び中立線N1に接続され，接続位置から遮断位置に切り換わることで電力線L11, L21, L31を遮断する外部電源リレー１００ｄと，電力線L11, L21, L31及び中立線N1と制御電圧供給路４６とに接続され，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５（後述）によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレー１００ｄを遮断位置に切り換え，電力線L11, L21, L31及び中立線N1を遮断する遮断制御装置１２０とを有している。

外部電源リレー１００ｄは，外部電源９２からの電力が供給されて遮断位置から接続位置に切り換わるように構成され，遮断制御装置１２０は，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源９２からの外部電源リレー１００ｄへの電力の供給を遮断する。

より詳しくは,遮断制御装置１２０は，電力線L11, L21, L31及び中立線N1に接続され，外部電源９２の電圧異常を監視する電圧監視装置１００ａと，電圧監視装置１００ａが電力線L11, L21, L31の各相と中立線N1の電圧異常を検出しないときは接続位置にあり，電圧監視装置１００ａが電圧異常を検出したときに接続位置から遮断位置に切り換わり，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換える電圧監視リレー１００ｂと，制御用バッテリ４１に車体コントローラ用リレー４２及び制御電圧供給路４６を介して接続され，遮断スイッチ４５によって制御用バッテリ４１からの制御電圧が遮断されていないときは接続位置にあり，遮断スイッチ４５によって制御電圧の遮断を検出したときに接続位置から遮断位置に切り換わり，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換える制御電源判定リレー１００ｃとを有している。

外部電源リレー１００ｄはスイッチ部１００ｄ１と制御コイル部１００ｄ２とを有し，電圧監視リレー１００ｂはスイッチ部１００ｂ１と制御コイル部１００ｂ２を有し，制御電源判定リレー１００ｃはスイッチ部１００ｃ１と制御コイル部１００ｃ２を有している。

外部電源リレー１００ｄのスイッチ部１００ｄ１は電力線L11, L21, L31に接続され，スイッチ部１００ｄ１が接続位置から遮断位置に切り換わることで電力線L11, L21, L31を遮断する。

外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２は，電力線L11, L21, L31の１つ，図示の実施形態では，AC線L11と，電圧監視リレー１００ｂのスイッチ部１００ｂ１と制御電源判定リレー１００ｃのスイッチ部１００ｃ１とを介して接続され，電圧監視リレー１００ｂのスイッチ部１００ｂ１と制御電源判定リレー１００ｃのスイッチ部１００ｃ１は，AC線L11と外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２との間に直列に接続されている。これにより電圧監視リレー１００ｂのスイッチ部１００ｂ１と制御電源判定リレー１００ｃのスイッチ部１００ｃ１の少なくとも一方が遮断位置に切り換わったときに，外部電源リレー１００ｄのスイッチ部１００ｄ１は遮断位置に切り換わる。

電圧監視リレー１００ｂの制御コイル部１００ｂ２は電圧監視装置１００ａの信号回路１００ａ１に接続され，電圧監視装置１００ａは，電圧異常を検出したときに信号回路１００ａ１に制御電圧を出力し，電圧監視リレー１００ｂのスイッチ部１００ｂ１を接続位置から遮断位置に切り換える。電圧監視装置１００ａは，監視する三相AC電源９２の電力を用いて動作し，制御電圧を生成する。

制御電源判定リレー１００ｃの制御コイル部１００ｃ２は，制御電圧供給路４６に接続された信号回路１００ｃ３に接続され，信号回路１００ｃ３に制御電圧が供給されていないとき，制御電源判定リレー１００ｃのスイッチ部１００ｃ１を接続位置から遮断位置に切り換える。

制御電源システム３０は，上述したDC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１に加え，車体コントローラ用リレー４２と，キースイッチ４３と，充電開始スイッチ４４と，遮断スイッチ４５と，制御電圧供給路４６とを有している。DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１は電源ライン４１ａを介して車体コントローラ用リレー４２に接続され，車体コントローラ用リレー４２は制御電圧供給路４６を介して車体コントローラ５０と，駆動用バッテリ７０のBMU７０ａと，電力変換装置９０と，インバータ６０と，制御電源判定リレー１００ｃの信号回路１００ｃ３に接続されている。

遮断スイッチ４５は，制御用バッテリ４１からの制御電圧の供給を遮断するものであり，制御用バッテリ４１のマイナス端子をアースする回路４１G上に設けられている。

遮断スイッチ４５は，通常は接続位置にあり，このとき，DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１から出力される電力は，車体コントローラ用リレー４２に導かれる。車体コントローラ用リレー４２は，キースイッチ４３又は充電開始スイッチ４４の入力により，DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１から出力される制御電力を制御電圧として制御電圧供給路４６に出力するか否かを切り換える。

遮断スイッチ４５が遮断位置に切り換わると，DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１から車体コントローラ用リレー４２に供給される電力は遮断され，制御電圧供給路４６への制御電圧の供給は遮断される。

制御電圧供給路４６は，車体コントローラ５０と，駆動用バッテリ７０のBMU７０ａと，電力変換装置９０と，インバータ６０と，制御電源判定リレー１００ｃの信号回路１００ｃ３に接続され，これら電気回路機器に制御用バッテリ４１から車体コントローラ用リレー４２を介して供給された制御電圧を導く。

図２は，車体コントローラ用リレー４２の回路構成を示す図である。

車体コントローラ用リレー４２は，キースイッチ４３のON操作で作動する第１リレー４２ａと，第１リレー４２ａに並列に接続され，充電開始スイッチ４４のON操作で作動する第２リレー４２ｂとを備えている。

第１リレー４２ａは，第１スイッチ部４２ａ１及び第１制御コイル部４２ａ２を有し，第１スイッチ部４２ａ１は，DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１のそれぞれのプラス端子に接続された電源ライン４１ａと制御電圧供給路４６との間に設けられ，第１制御コイル部４２ａ２は電源ライン４１ａをアースする回路４２Gに設けられている。

第２リレー４２ｂも，同様に，第２スイッチ部４２ｂ１及び第２制御コイル部４２ｂ２を有し，第２スイッチ部４２ｂ１は電源ライン４１ａと制御電圧供給路４６との間に設けられ，第２制御コイル部４２ｂ２は電源ライン４１ａをアースする回路４２Gに設けられている。

また，電源ライン４１ａを第１制御コイル部４２ａ２に接続する分岐ライン４１ａ１にキースイッチ４３が設けられ，電源ライン４１ａを第２制御コイル部４２ｂ２に接続する分岐ライン４１ａ２に充電開始スイッチ４４が設けられている。

キースイッチ４３及び充電開始スイッチ４４がそれぞれ遮断位置にあるときは，第１及び第２制御コイル部４２ａ２，４２ｂ２に電流が流れないので，第１及び第２スイッチ部４２ａ１，４２ｂ１は遮断位置に保持され，制御電圧供給路４６に制御電圧は出力されない。キースイッチ４３がON操作され，接続位置に切り換わると，第１制御コイル部４２ａ２に電流が流れ，第１スイッチ部４２ａ１は接続位置に切り換わり，制御電圧供給路４６に制御電圧が導かれる。同様に，充電開始スイッチ４４がON操作され，接続位置に切り換わると，第２制御コイル部４２ｂ２に電流が流れ，第２スイッチ部４２ｂ１は接続位置に切り換わり，制御電圧供給路４６に制御電圧が導かれる。

～電動式油圧作業機械～
図３は，本実施形態の電動駆動システムが搭載される電動式油圧作業機械の外観を示す図である。本実施形態において，作業機械は，建設機械として知られている油圧ショベルである。

すなわち，電動式油圧作業機械は，下部走行体２０１と，上部旋回体２０２と，スイング式のフロント作業機２０３とを備え，フロント作業機２０３は，ブーム１１１，アーム１１２，バケット１１３から構成されている。下部走行体は，右左の走行モータ３ｆ，３ｇの回転により右左の履帯１１４，１１５を駆動して走行を行う履帯式である。上部旋回体２０２は下部走行体２０１に対し旋回モータ３ｄの回転によって旋回可能である。フロント作業機２０４は上部旋回体２０２に対して上下動可能に取付けられている。フロント作業機２０４のブーム１１１，アーム１１２，バケット１１３はブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｃの伸縮により上下方向に回動可能である。

上部旋回体２０２には，運転席１２２とアクチュエータを操作する操作レバー装置１２４が設けられている。また，上部旋回体２０２には，前述した外部電源９２，ACボックス１００，電力変換装置９０，駆動用バッテリ７０，インバータ６０，DC/DCコンバータ４０，制御用バッテリ４１，車体コントローラ用リレー４２，車体コントローラ５０，キースイッチ４３，充電開始スイッチ４４，遮断スイッチ４５，電動機１，油圧ポンプ２，コントロールバルブ４が設けられている。

～動作～
以上のように構成した本実施形態の動作を説明する。

(a)休車時
遮断スイッチ４５は接続位置にあり，制御用バッテリ４１から車体コントローラ用リレー４２に制御電力が供給されているが，休車時は，キースイッチ４３及び充電開始スイッチ４４が操作されていないため，制御電圧供給路４６には制御電圧が供給されない。

制御電圧供給路４６に制御電圧が供給されないので，駆動用バッテリ７０内のBMU７０ａ，ACボックス１００内の制御電源判定リレー１００ｃ，電力変換装置９０，車体コントローラ５０，インバータ６０には，いずれも制御電圧が供給されない。

BMU７０ａに制御電圧が供給されないので，プリチャージリレー７０ｅ，バッテリリレー７０ｃ，７０ｄはいずれも遮断位置を維持する。

バッテリリレー７０ｃ，７０ｄが遮断位置なので，電力供給路+HV，-HVには駆動用バッテリ７０から電力が供給されない。

また，ACボックス１００内の制御電源判定リレー１００ｃに制御電圧が供給されないので，制御電源判定リレー１００ｃが遮断位置となり，電圧監視リレー１００ｂの作動に関わらず，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２には電力が供給されず，外部電源リレー１００ｄは遮断位置を維持する。

外部電源リレー１００ｄが遮断位置にあるので，電力線L11, L21, L31は遮断され，外部電源９２から供給される電力は，電力変換装置９０に供給されない。

電力供給路+HV，-HVに駆動用バッテリ７０と電力変換装置９０のいずれからも電力が供給されないので，インバータ６０は作動せず，電動機１は停止状態となり，油圧ポンプ２も停止状態を維持する。

油圧ポンプ２が停止しているので，ブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｃは共に停止状態を維持する。

(b)駆動用バッテリ７０の電力で稼働をする場合
遮断スイッチ４５は接続位置にあり，制御用バッテリ４１から車体コントローラ用リレー４２に制御電力が供給されている。

オペレータがキースイッチ４３を操作すると，車体コントローラ用リレー４２が作動し，制御用バッテリ４１から供給されている制御電力が制御電圧として制御電圧供給路４６に供給される。

制御電圧供給路４６の制御電圧は，駆動用バッテリ７０内のBMU７０ａ，ACボックス１００内の制御電源判定リレー１００ｃ，電力変換装置９０，車体コントローラ５０，インバータ６０に供給される。

BMU７０ａに制御電圧が供給されると，BMU７０ａは複数のバッテリモジュール７０ｂの状態が異常でない場合に，車体コントローラ５０の指令を受け，プリチャージリレー７０ｅ，バッテリリレー７０ｃ，７０ｄを制御し，最終的にバッテリリレー７０ｃ，７０ｄを接続位置へ切り換える。

バッテリリレー７０ｃ，７０ｄが接続されると，電力供給路+HV，-HVに駆動用バッテリ７０からの電力が供給される。

また，ACボックス１００の制御電源判定リレー１００ｃに制御電圧が供給されるので，制御電源判定リレー１００ｃが接続位置に切り換わる。

外部電源９２から電力が供給されていない場合，制御電源判定リレー１００ｃが接続位置に切り換わっていても，外部電源９２から電力変換装置９０へ電力は供給されない。

電力変換装置９０に電力が供給されないので，電力変換装置９０から電力供給路+HV，-HVへ電力は供給されない。

また，インバータ６０にも制御電圧が供給されるので，インバータ６０は，駆動用バッテリ７０から電力供給路+HV，-HVに供給された電力に基づいて。車体コントローラ５０からの指令に応じた回転数で電動機１を駆動する。

外部電源９２から電力が供給されている場合は，電圧監視装置１００ａが電圧監視リレー１００ｂを接続位置に切り換える。このため，外部電源９２の電圧が，電圧監視リレー１００ｂ，制御電源判定リレー１００ｃを介して，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２に供給され，外部電源リレー１００ｄは接続位置に保持される。

外部電源リレー１００ｄが接続位置に保持されるので，外部電源９２から電力変換装置９０へ電力が供給され，電力変換装置９０から電力供給路+HV，-HVに電力が供給可能となる。

インバータ６０は，電力変換装置９０と駆動用バッテリ７０から電力供給路+HV，-HVに供給された電力に基づいて。車体コントローラ５０からの指令に応じた回転数で電動機１を駆動する。

電動機１により油圧ポンプ２が駆動され，コントロールバルブ４を介して，ブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｃに圧油が供給される。

(c)外部電源９２の電力で駆動用バッテリ７０を充電する場合
遮断スイッチ４５は接続位置にあり，制御用バッテリ４１から車体コントローラ用リレー４２に制御電力が供給されている。

オペレータが充電開始スイッチ４４を作動させると，車体コントローラ用リレー４２が作動し，制御用バッテリ４１から供給されている制御電力を制御電圧として制御電圧供給路４６に供給する。

バッテリリレー７０ｃ，７０ｄが接続され，電力供給路+HV，-HVと駆動用バッテリ７０のバッテリモジュール７０ｂが接続される。

また，ACボックス内１００内の制御電源判定リレー１００ｃに制御電圧が供給されるので，制御電源判定リレー１００ｃが接続位置に切り換わる。

仮に外部電源９２から供給される電力が異常な電圧ではなく，電圧監視装置１００aが，電圧監視リレー１００ｂを接続位置に切り換えている場合，外部電源９２の三相のうち，一つの相の電圧が，電圧監視リレー１００ｂ，制御電源判定リレー１００ｃを介して，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２に供給され，外部電源リレー１００ｄを接続位置に切り換える。

外部電源リレー１００ｄが接続位置になるので，外部電源９２から供給される電力が，電力変換装置９０に導かれる。

電力変換装置９０に制御電圧が供給されているので，電力変換装置９０は起動し，上記のように外部電源９２から供給された三相のAC電力を，DCに変換し，電力供給路+HV，-HVに供給する。

電力供給路+HV，-HVと駆動用バッテリ７０のバッテリモジュール７０ｂが接続され，電力変換装置９０から電力供給路+HV，-HVに電力が供給されているので，バッテリモジュール７０ｂはその電力で充電される。

一方，インバータ６０にも制御電圧が供給されているが，この場合はキースイッチ４３がON位置でないため，インバータ６０は電動機１を停止させる。

(d)充電中に外部電源の電圧が異常に高くなった場合
充電中に，外部電源９２の電圧が異常となり，電力線L11, L21, L31のうち，例えばAC線L11と中立線Nとの間の電圧が異常に高くなった場合，電圧監視装置１００ａにより，電圧監視リレー１００ｂが遮断位置に切り換わる。

電圧監視リレー１００ｂが遮断位置となるので，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２に電力が供給されなくなり，外部電源リレー１００ｄが接続位置から遮断位置に切り換わる。

外部電源リレー１００ｄが遮断位置になるので電力線L11, L21, L31が遮断され，外部電源９２から電力変換装置９０に電力は供給されない。

電力変換装置９０に電力が供給されないので，電力変換装置９０から電力供給路+HV，-HVに電力は供給されず，インバータ６０にも電力は供給されない。

このように，外部電源９２の電圧が異常だった場合に，遮断制御装置１２０の電圧監視装置１００ａと電圧監視リレー１００ｂが作動し，外部電源リレー１００ｄが遮断位置に切り換わることで，電力変換装置９０に異常な電圧が伝わることを防止し，電力変換装置９０が破損することを防止することができる。

(e)電気回路機器のメンテナンスを行う場合
電気回路機器のメンテナンスを行う場合，オペレータは遮断スイッチ４５を遮断位置に切り換える。遮断スイッチ４５を遮断位置に切換えると，DC/DCコンバータ４０及び制御用バッテリ４１から，車体コントローラ用リレー４２への制御電力の供給は停止する。

車体コントローラ用リレー４２に制御電力が供給されないので，キースイッチ４３，充電開始スイッチ４４を作動しても，制御電圧供給路４６に制御電圧は供給されない。

制御電圧供給路４６に制御電圧が供給されないので，駆動用バッテリ７０内のBMU７０ａ，ACボックス１００内の制御電源判定リレー１００ｃ，電力変換装置９０，車体コントローラ５０，インバータ６０にはいずれも制御電圧が供給されない。

また，ACボックス１００内の制御電源判定リレー１００ｃにも制御電圧は供給されないので，遮断制御装置１２０の制御電源判定リレー１００ｃが遮断位置となり，電圧監視リレー１００ｂの作動に関わらず，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２には電力が供給されず，外部電源リレー１００ｄは遮断位置を維持する。

外部電源リレー１００ｄが遮断位置にあるので電力線L11, L21, L31は遮断され，外部電源９２から電力変換装置９０に電力は供給されない。また，ACボックス１００と電力変換装置９０の間の電力線L12, L22, L32と中立線N2にも電力は供給されない。

また，電力変換装置９０，インバータ６０に制御電圧が供給されないので，電力変換装置９０，インバータ６０は共に作動しない。

電力供給路+HV，-HVには駆動用バッテリ７０から電力が供給されず，インバータ６０も作動しないので，電動機１は停止状態となり，油圧ポンプ２も停止状態を維持する。

このように，制御用バッテリ４１の電力を遮断する遮断スイッチ４５を遮断位置に切り換えるだけで，遮断制御装置１２０の制御電源判定リレー１２０ｃによって電力供給源である駆動用バッテリ７０と外部電源９２から供給される電力が遮断されるので，電気回路機器（電力変換装置９０，インバータ６０，車体コントローラ５０，車体コントローラ用リレー４２，DC/DCコンバータ４０等）のメンテナンスを行う場合などに，遮断スイッチ４５を操作するだけ，駆動用バッテリ７０と外部電源９２の両方の電力供給源からの電力供給が遮断され，簡単な操作で電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができる。

～効果～
本実施形態によれば，以下の効果が得られる。

（１）外部電源９２の電圧が異常だった場合に，遮断制御装置１２０が作動し，外部電源リレー１００ｄが遮断位置に切り換わることで，電力変換装置９０に異常な電圧が伝わることを防止し，電力変換装置９０が破損することを防止することができる。

（２）制御用バッテリ４１の電力を遮断する遮断スイッチ４５を遮断位置に切り換えるだけで，遮断制御装置１２０によって電力供給源である駆動用バッテリ７０と外部電源９２から供給される電力が遮断されるので，電気回路機器（電力変換装置９０，インバータ６０，車体コントローラ５０，車体コントローラ用リレー４２，DC/DCコンバータ４０等）のメンテナンスを行う場合などに，遮断スイッチ４５を操作するだけ，駆動用バッテリ７０と外部電源９２の両方の電力供給源からの電力供給が遮断され，簡単な操作で電気的に安全なメンテナンス作業を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
図４は，本発明の第２の実施形態における電動式作業機械の電動駆動システムの全体構成を示す図である。

図４において，本実施形態における電動駆動システムのACボックス１００は，第１の実施形態の遮断制御装置１２０と同様，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換え，電力線L11, L21, L31を遮断する遮断制御装置１３０を有している。

第１の実施形態では，ACボックス１００の遮断制御装置１２０を電圧監視装置１００ａと電圧監視リレー１００ｂと制御電源判定リレー１００ｃとで構成し，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレー１００ｄを遮断位置に切り換え，電力線L11, L21, L31及び中立線N1を遮断するようにした。

本実施形態では，ACボックス１００の電圧制御装置１３０を電圧監視装置１００ｅと電圧監視リレー１００ｆとで構成し，電圧監視装置１００ｅで外部電源９２の電圧異常と制御電圧の遮断の両方を監視することで，外部電源９２の電圧異常が発生した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断された場合に，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換え，電力線L11, L21, L31を遮断するようにしたものである。

より詳しくは，図４において，本実施形態のACボックス１００の遮断制御装置１３０は，電圧監視装置１００ｅと電圧監視リレー１００ｆとを有し，外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２は，電力線L11, L21, L31の１つである三相AC線L11と電圧監視リレー１００ｆのスイッチ部１００ｆ１を介して接続され，電圧監視リレー１００ｆのスイッチ部１００ｆ１は，三相AC線L11と外部電源リレー１００ｄの制御コイル部１００ｄ２との間に接続されている。これにより電圧監視リレー１００ｆのスイッチ部１００ｆ１が遮断位置に切り換わったときに，外部電源リレー１００ｄのスイッチ部１００ｄ１は遮断位置に切り換わる。

また，電圧監視リレー１００ｆの制御コイル部１００ｆ２は電圧監視装置１００ｅの信号回路１００ｅ１に接続され，電圧監視装置１００ｅは，電圧異常を検出したときに信号回路１００ｅ１に制御電圧を出力し，電圧監視リレー１００ｆのスイッチ部１００ｆ１を接続位置から遮断位置に切り換える。

また，電圧監視装置１００ｅは信号回路１００ｅ２を介して制御電圧供給路４６にも接続され，遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断されたことを検出したときは，信号回路１００ｅ１に制御電圧を出力し，電圧監視リレー１００ｆのスイッチ部１００ｆ１を接続位置から遮断位置に切り換える。

これにより遮断制御装置１３０は，電圧監視装置１００ｅが外部電源９２の電圧異常を検出した場合，または遮断スイッチ４５によって制御電圧が遮断されたことを検出した場合に，外部電源リレー１００ｄを接続位置から遮断位置に切り換える。

このように構成した本実施形態においても，第１の実施形態と同様の効果がえられる。また，本実施形態においては，リレーを備えた信号回路は信号回路１００ｅ１だけであるため，回路構成がシンプルとなり，安価なシステム構成とすることができる。

＜その他＞
以上の実施形態では，電動式作業機械が履帯式の油圧ショベルである場合について説明したが，作業機械は履帯式の油圧ショベル以外の作業機械（例えば，ホイール式の油圧ショベル，油圧クレーン，ホイールローダ等）であってもよい。

１電動機
２油圧ポンプ
１０Ａ油圧駆動システム
１０Ｂ電力供給システム
３０制御電源システム
４０ DC/DCコンバータ
４１制御用バッテリ（制御電源）
４２車体コントローラ用リレー
４３キースイッチ
４４充電開始スイッチ
４５遮断スイッチ
４６制御電圧供給路
５０車体コントローラ
６０インバータ
６５ジャンクションボックス
７０駆動用バッテリ（内部バッテリ）
７０a BMU
７０b バッテリモジュール
７０c，７０d バッテリリレー
７０e プリチャージリレー
７０f プリチャージ抵抗
９０電力変換装置
９２三相AC電源９２（外部電源）
１００ ACボックス（外部電源接続装置）
１００a 電圧監視装置（遮断制御装置）
１００b 電圧監視リレー（遮断制御装置）
１００b1 スイッチ部
１００b2 制御コイル部
１００c 制御電源判定リレー（遮断制御装置）
１００c1 スイッチ部
１００c2 制御コイル部
１００d 外部電源リレー
１００d1 スイッチ部
１００d2 制御コイル部
１００e 電圧監視装置（遮断制御装置）
１００f 電圧監視リレー（遮断制御装置）
１００f1 スイッチ部
１００f2 制御コイル部
１２０，１３０遮断制御装置
L11, L21, L31 三相AC線（電力線）
N1 中立線

Claims

駆動用の動力を生成する電動機と，
前記電動機を駆動するインバータと，
前記インバータに前記電動機を駆動するための電力を供給する内部バッテリと，
外部電源接続装置と，
前記外部電源接続装置に接続され，外部電源から供給される電力を整流して前記内部バッテリを充電するための電力を生成する電力変換装置と，
前記インバータと前記電力変換装置に制御電圧供給路を介して制御電圧を供給する制御電源とを備えた電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記制御電源からの前記制御電圧の供給を遮断する遮断スイッチを更に備え，
前記外部電源接続装置は，
前記外部電源と前記電力変換装置を接続する電力線と，
前記電力線に接続され，接続位置から遮断位置に切り換わることで前記電力線を遮断する外部電源リレーと，
前記電力線と前記制御電圧供給路とに接続され，前記外部電源の電圧異常が発生した場合，または前記遮断スイッチによって前記制御電圧が遮断された場合に，前記外部電源リレーを遮断位置に切り換え，前記電力線を遮断する遮断制御装置とを備えることを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。
請求項１に記載の電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記外部電源リレーは，前記外部電源からの電力が供給されて遮断位置から接続位置に切り換わるように構成され，
前記遮断制御装置は，前記外部電源の電圧異常が発生した場合，または前記遮断スイッチによって前記制御電圧が遮断された場合に，前記外部電源からの前記外部電源リレーへの電力の供給を遮断することを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。
請求項２に記載の電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記遮断制御装置は，
前記電力線に接続され，前記外部電源の電圧異常を監視する電圧監視装置と，
前記電圧監視装置が前記外部電源の電圧異常を検出したときに遮断位置に切り換わり，前記外部電源からの前記外部リレーへの電力の供給を遮断して前記外部電源リレーを遮断位置に切り換える電圧監視リレーと，
前記制御電圧供給路に接続され，前記遮断スイッチによって前記制御電圧が遮断された場合に遮断位置に切り換わり，前記外部電源からの前記外部リレーへの電力の供給を遮断して前記外部電源リレーを遮断位置に切り換える制御電源判定リレーとを有することを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。
請求項３に記載の電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記電圧監視リレーのスイッチ部と前記制御電源判定リレーのスイッチ部とは，前記電力線と前記外部電源リレーの制御コイル部との間に直列に接続されていることを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。
請求項１に記載の電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記遮断制御装置は，
前記電力線と前記制御電源に接続され，前記外部電源の電圧異常と前記遮断スイッチによる前記制御電圧の遮断を監視する電圧監視装置と，
前記電圧監視装置が前記外部電源の電圧異常を検出した場合，または前記遮断スイッチよって前記制御電圧が遮断されたことを検出した場合に遮断位置に切り換わり，前記外部電源からの前記外部電源リレーへの電力の供給を遮断して前記外部電源リレーを遮断位置に切り換える電圧監視リレーとを有することを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。
請求項５に記載の電動式作業機械の電動駆動システムにおいて，
前記電圧監視リレーのスイッチ部は，前記電力線と前記外部電源リレーの制御コイル部との間に接続されていることを特徴とする電動式作業機械の電動駆動システム。