JP2024059126A - 作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】充電部に人が触れにくくすることが可能な、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械３の制御方法は、電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５）と、インバータ２１と、を備える作業機械３の制御方法であって、少なくともインバータ２１が動作を停止するタイミングにおいて、第１状態から、第２状態へと切り替えることを有する。第１状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に接続している状態である。第２状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に遮断し、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５）とを電気的に接続する状態である。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータを備える作業機械に用いられる、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械に関する。

関連技術として、直流電力を交流電力に変換して交流電動機又は電動発電機を駆動するためのインバータ（インバータユニット）を備える作業機械（ショベル）が知られている（例えば、特許文献１参照）。関連技術に係る作業機械は、インバータ回路の入力端に接続されている蓄電装置が、直流母線であるＤＣバス、昇降圧コンバータ（直流電圧変換器）及び入力キャパシタ（キャパシタ）を備えている。入力キャパシタの一例としては、電圧２．５Ｖ、容量２４００Ｆのキャパシタセルが１４４個直列に接続されキャパシタが用いられる。

ここで、関連技術に係る作業機械においては、エンジンの駆動が停止されたら、入力キャパシタの電圧が、入力キャパシタの劣化度が最小となるときのセル電圧であるような電圧まで「電圧抜き」が行われる。このようにして、作業終了時のセル電圧を適正範囲内にすることで、エンジン停止中においてセル電圧が低下しても、セル電圧を通常使用範囲内に維持することができ、セル電圧に起因した劣化が抑制され、セルを劣化させないようにする。

国際公開第２０１３／１４６２０４号

しかし、上記関連技術では、エンジンの駆動停止中でもインバータの入力キャパシタの両端電圧が適正範囲に維持されるため、例えば、作業機械の故障等により、メンテナンス（点検）を行う人（作業者）が、充電部に触れる可能性がある。

本発明の目的は、充電部に人が触れにくくすることが可能な、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供することにある。

本発明の一態様に係る作業機械の制御方法は、電源から電力供給を受けて動作する電気負荷と、入力キャパシタを有し、前記入力キャパシタの両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える作業機械の制御方法であって、少なくとも前記インバータが動作を停止するタイミングにおいて、第１状態から、第２状態へと切り替えることを有する。前記第１状態は、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に接続している状態である。前記第２状態は、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に遮断し、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する状態である。

本発明の一態様に係る作業機械用制御プログラムは、前記作業機械の制御方法を、１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

本発明の一態様に係る作業機械用制御システムは、電源から電力供給を受けて動作する電気負荷と、入力キャパシタを有し、前記入力キャパシタの両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える作業機械の制御に用いられる、前記作業機械用制御システム１は、切替処理部を備える。前記切替処理部は、少なくとも前記インバータが動作を停止するタイミングにおいて、第１状態から、第２状態へと切り替える。前記第１状態は、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に接続している状態である。前記第２状態は、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に遮断し、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する状態である。

本発明の一態様に係る作業機械は、前記作業機械用制御システムと、前記電気負荷及び前記インバータが搭載される機体と、を備える。

本発明によれば、充電部に人が触れにくくすることが可能な、作業機械の制御方法、作業機械用制御プログラム、作業機械用制御システム及び作業機械を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る作業機械の全体構成を示す概略斜視図である。 図２は、実施形態１に係る作業機械の電気回路等を示す概略図である。 図３は、実施形態１に係る作業機械のインバータの一例を示す概略回路図である。 図４は、実施形態１に係る作業機械の充電器の一例を示す概略ブロック図である。 図５は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第１状態を示す概略図である。 図６は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第２状態を示す概略図である。 図７は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第３状態を示す概略図である。 図８は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第４状態を示す概略図である。 図９は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第５状態を示す概略図である。 図１０は、実施形態１に係る作業機械の電気回路の第６状態を示す概略図である。 図１１は、実施形態１に係る作業機械用制御システムの動作例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
［１］全体構成
本実施形態に係る作業機械３は、図１に示すように、走行部３１と、旋回部３２と、作業部３３と、を機体３０に備えている。また、作業機械３は、図２に示すように、作業機械用制御システム１（以下、単に「制御システム１」ともいう）を更に備えている。

本開示でいう「作業機械」は、各種の作業用の機械を意味し、一例として、バックホー（油圧ショベル、ミニショベル等を含む）、ホイルローダー及びキャリア等の作業車両である。作業機械３は、１つ以上の作業を実行可能に構成された作業部３３を備えている。作業機械３は、「車両」に限らず、例えば、作業用船舶、ドローン又はマルチコプター等の作業飛翔体等であってもよい。さらに、作業機械３は建設機械（建機）に限らず、例えば、田植機、トラクタ又はコンバイン等の農業機械（農機）であってもよい。本実施形態では、特に断りが無い限り、作業機械３が吊り機能付き（クレーン機能付き）のバックホーであって、吊り作業の他に、掘削作業、整地作業、溝掘削作業又は積込作業等を作業として実行可能である場合を例に挙げて説明する。

また、本実施形態では、説明の便宜上、作業機械３が使用可能な状態での鉛直方向を上下方向Ｄ１と定義する。さらに、旋回部３２の非旋回状態において、作業機械３（の運転室３２１）に搭乗したユーザ（オペレータ）から見た方向を基準として、前後方向Ｄ２及び左右方向Ｄ３を定義する。言い換えれば、本実施形態で用いられる各方向は、いずれも作業機械３の機体３０を基準として規定される方向であって、作業機械３の前進時に機体３０が移動する方向が「前方」、作業機械３の後退時に機体３０が移動する方向が「後方」となる。同様に、作業機械３の右旋回時に機体３０の前端部が移動する方向が「右方」、作業機械３の左旋回時に機体３０の前端部が移動する方向が「左方」となる。ただし、これらの方向は、作業機械３の使用方向（使用時の方向）を限定する趣旨ではない。

本実施形態に係る作業機械３は、動力を発生する駆動装置の少なくとも一部が電動化されている。本実施形態では一例として、作業機械３は、複数の動力源を駆動機構に有するハイブリッド式の作業機械である。これら複数の動力源は、その方式及び種類等が完全に異なる異種の動力源である。複数の動力源は、電力（電気エネルギー）の供給を受けて動力を発生するモータ４１（図２参照）と、燃料の燃焼により動力を発生するエンジン（内燃機関）と、を含む。より詳細には、モータ４１は、交流電力により駆動される交流モータ（交流電動機）であって、エンジンは、軽油を燃料として駆動されるディーゼルエンジンである。

モータ４１とエンジンとは、個別に駆動され、それぞれ動力を発生する。ここで、モータ４１で発生する動力とエンジンで発生する動力とは、動力伝達部にて合成可能である。そのため、例えば、モータ４１がエンジンをアシストして、エンジン単独よりも大きな動力を発生することが可能である。

モータ４１及びエンジンで発生する動力は、少なくとも駆動装置における油圧ポンプ４２（図２参照）の駆動に用いられる。本実施形態では更に、モータ４１は、発電機としても、エンジン等からモータ４１の出力軸に加わる動力（回転力）を電力（電気エネルギー）に変換する発電動作を行う。モータ４１で発電された電力は、インバータ２１（図２参照）を介してバスライン２００（図２参照）に出力される。モータ４１の駆動モードと発電モードとは、作業機械３全体の制御を行う統合コントローラにて切り替えられる。

作業機械３においては、上記の通りモータ４１及びエンジンによって油圧ポンプ４２が駆動され、油圧ポンプ４２から機体３０の各部の油圧アクチュエータ（油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４等を含む）に作動油が供給されることで、機体３０が駆動する。また、作業機械３は、例えば、機体３０の運転室３２１に搭乗したユーザ（オペレータ）が、操作装置の操作レバー等を操作することにより制御される。

本実施形態では、上述したように作業機械３が乗用タイプのバックホーである場合を想定しているので、作業部３３は、運転室３２１に搭乗したユーザ（オペレータ）の操作に従って駆動され、掘削作業等の作業を実行する。ユーザが搭乗する運転室３２１は、旋回部３２に設けられている。図１の例では、キャノピータイプの運転室３２１を例示するが、運転室３２１はキャビンタイプであることが好ましい。キャビンタイプの運転室３２１は、キャビンを備え、キャビンの内部のキャビン空間にユーザが搭乗する。キャノピータイプの運転室３２１は、キャノピー（屋根）を備え、キャノピーの下方の空間にユーザが搭乗する。さらに、運転室３２１は、キャビンタイプ及びキャノピータイプに限らず、例えば、キャビン及びキャノピー等を備えず、上方に開放された空間にユーザが搭乗するフロアタイプ等であってもよい。

走行部３１は、走行機能を有し、地面を走行（旋回を含む）可能に構成されている。走行部３１は、例えば、左右一対のクローラ３１１及びブレード３１２等を有している。走行部３１は、クローラ３１１を駆動するための走行用の油圧モータ４３（油圧アクチュエータ）等を更に有する。

旋回部３２は、走行部３１の上方に位置し、走行部３１に対して、鉛直方向に沿った回転軸を中心に旋回可能に構成されている。旋回部３２は、旋回用の油圧モータ（油圧アクチュエータ）等を有している。旋回部３２には、運転室３２１の他、エンジン及び油圧ポンプ４２等が搭載されている。さらに、旋回部３２の前端部には、作業部３３が取り付けられるブームブラケット３２２が設けられている。

作業部３３は、吊り作業を含む作業を実行可能に構成されている。作業部３３は、旋回部３２のブームブラケット３２２に支持されており、作業を実行する。作業部３３は、バケット３３１、ブーム３３２及びアーム３３３等を有している。作業部３３は、各部を駆動するための油圧アクチュエータ（油圧シリンダ４４及び油圧モータ等を含む）を更に有する。

バケット３３１は、作業機械３の機体３０に取り付けられるアタッチメント（作業具）の一種であって、複数種類のアタッチメントの中から作業の内容に応じて選択される任意の器具からなる。バケット３３１は、一例として、機体３０に対して取り外し可能に取り付けられ、作業の内容に応じて交換される。作業機械３用のアタッチメントとしては、例えば、バケット３３１の他に、ブレーカ、オーガ、クラッシャ、フォーク、フォーククロー、鉄骨カッタ、アスファルト切削機、草刈機、リッパ、マルチャ、チルトローテータ及びタンパ等の種々の器具がある。作業部３３は、駆動装置からの動力により、バケット３３１を駆動することで作業を実行する。

ブーム３３２は、旋回部３２のブームブラケット３２２にて、回転可能に支持されている。具体的には、ブーム３３２は、ブームブラケット３２２にて、水平方向に沿った回転軸を中心に回転可能に支持されている。ブーム３３２は、ブームブラケット３２２に支持される基端部から上方に延びる形状を有している。アーム３３３は、ブーム３３２の先端に連結されている。アーム３３３は、ブーム３３２に対して、水平方向に沿った回転軸を中心に回転可能に支持されている。アーム３３３の先端には、バケット３３１が取り付けられる。

作業部３３は、動力源としてのモータ４１及びエンジンからの動力を受けて動作する。具体的には、モータ４１及びエンジンによって油圧ポンプ４２が駆動され、作業部３３の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ４４等）に油圧ポンプ４２から作動油が供給されることで、作業部３３の各部（バケット３３１、ブーム３３２及びアーム３３３）が動作する。

本実施形態では特に、作業部３３は、ブーム３３２及びアーム３３３が個別に回転可能に構成された多関節型の構造を有している。つまり、ブーム３３２及びアーム３３３の各々が、水平方向に沿った回転軸を中心に回転することにより、例えば、ブーム３３２及びアーム３３３を含む多関節型の作業部３３は、全体として伸ばしたり、折りたたんだりする動作が可能である。

走行部３１及び旋回部３２の各々についても、作業部３３と同様に、動力源としてのモータ４１及びエンジンからの動力を受けて動作する。つまり、走行部３１の油圧モータ４３及び旋回部３２の油圧モータ等に、油圧ポンプ４２から作動油が供給されることで、旋回部３２及び走行部３１が動作する。

モータ４１及びエンジンは、油圧ポンプ４２等と共に旋回部３２に搭載されている。モータ４１は、バスライン２００（厳密にはバスライン２００に電気的に接続されるバッテリ２２）から電力が供給されることにより駆動し、エンジンは、燃料タンクから燃料（ここでは軽油）が供給されることにより駆動する。

図２では、本実施形態に係る作業機械３の電気回路（電気的な接続関係）を模式的に示す。図２では、実線が電力の経路を示し、一点鎖線の矢印が電気信号の経路を示す。

図２に示すように、作業機械３は、モータ４１（及びモータ４１にて駆動される油圧ポンプ４２）に加えて、切替回路２０、インバータ２１、バッテリ２２、充電器２３、バッテリ用ヒータ２４、ヒータ２５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、蓄電池２７及び電装機器２８等を備えている。さらに、作業機械３は、メインスイッチ３４、報知装置３５、第１検出部３６１、第２検出部３６２及び異常検知部３７を備えている。

モータ４１は、インバータ２１から供給される交流電力により駆動される交流モータである。モータ４１（及びエンジン）により駆動される油圧ポンプ４２からの作動油は、走行部３１の油圧モータ４３（図１参照）、旋回部３２の油圧モータ、及び作業部３３の油圧シリンダ４４（図１参照）等に供給される。これにより、油圧モータ４３及び油圧シリンダ４４等の油圧アクチュエータが駆動される。

切替回路２０は、インバータ２１、バッテリ２２、充電器２３、バッテリ用ヒータ２４、ヒータ２５及びＤＣ／ＤＣコンバータ２６間の電気的な接続関係を切り替える回路である。本実施形態では、切替回路２０は、バスライン２００と、第１接点Ｒｙ１と、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２と、第３接点Ｒｙ３と、第４接点Ｒｙ４と、第５接点Ｒｙ５と、を有している。

バスライン２００は、高電位側（正極側）及び低電位側（負極側）の一対の電路からなる。バスライン２００には、バッテリ２２又は充電器２３から直流電圧が印加される。そして、バスライン２００には、インバータ２１、バッテリ用ヒータ２４、ヒータ２５及びＤＣ／ＤＣコンバータ２６等が、切り離し可能な態様で電気的に接続される。したがって、例えば、インバータ２１がバスライン２００に電気的に接続された状態では、バッテリ２２からバスライン２００を介してインバータ２１に直流電力が供給可能である。

第１接点Ｒｙ１は、バッテリ２２とバスライン２００との間に挿入されており、バッテリ２２及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。第２接点Ｒｙ２１は、バッテリ用ヒータ２４とバスライン２００との間に挿入されており、バッテリ用ヒータ２４及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。第２接点Ｒｙ２２は、ヒータ２５とバスライン２００との間に挿入されており、ヒータ２５及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。第３接点Ｒｙ３は、インバータ２１とバスライン２００との間に挿入されており、インバータ２１及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。第４接点Ｒｙ４は、充電器２３とバスライン２００との間に挿入されており、充電器２３及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。第５接点Ｒｙ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６とバスライン２００との間に挿入されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及びバスライン２００間の導通／遮断を切り替える。

本実施形態では一例として、第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２、第３接点Ｒｙ３、第４接点Ｒｙ４及び第５接点Ｒｙ５は、それぞれ電磁リレーにて構成されている。第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２、第３接点Ｒｙ３、第４接点Ｒｙ４及び第５接点Ｒｙ５は、それぞれ制御システム１（の切替処理部１１）からの制御信号に応じて個別にオン／オフが切り替えられる。したがって、例えば、第１接点Ｒｙ１がオンの状態ではバッテリ２２とバスライン２００とは電気的に接続された「導通」状態となり、第１接点Ｒｙ１がオフの状態ではバッテリ２２とバスライン２００とは電気的に非接続の「遮断」状態となる。

インバータ２１は、入力キャパシタ２１１を有し、入力キャパシタ２１１の両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力する。入力キャパシタ２１１は、インバータ２１の入力段（つまりインバータ２１の入力端子間）に設けられており、第３接点Ｒｙ３がオンの状態では、第３接点Ｒｙ３を介してバスライン２００に接続される。インバータ２１の出力端子は、モータ４１に電気的に接続されている。したがって、インバータ２１は、バスライン２００から入力キャパシタ２１１に印加される直流電圧を、交流電圧に変換してモータ４１に出力することによって、交流モータであるモータ４１を駆動する。インバータ２１は、制御システム１からの制御信号にて制御され、当該制御信号に応じて直流電力の交流電力への電力変換動作を実行する。

図３は、インバータ２１の具体的な構成例を示す概略回路図である。インバータ２１は、図３に示すように、入力キャパシタ２１１に加えて、複数（ここでは６つ）のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を有する。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、トランジスタからなり、制御システム１からの制御信号に応じて個別にオン／オフ制御される。ここで、一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、一対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、及び一対のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、それぞれ入力キャパシタ２１１の両端間において電気的に直列に接続されている。これら各一対のスイッチング素子にて構成される３相のアームの中点に設けた端子に、モータ４１が接続される。これにより、インバータ２１の動作時には、モータ４１に対して三相交流が供給され、モータ４１が駆動する。

バッテリ２２は、インバータ２１等に直流電力を供給する「電源」の一例である。本実施形態では一例として、バッテリ２２は、充放電可能な二次電池（蓄電装置）であって、例えばリチウムイオンバッテリである。バッテリ２２は、第１接点Ｒｙ１がオンの状態では、第１接点Ｒｙ１を介してバスライン２００に接続される。これにより、バッテリ２２の残容量が十分にある状態では、バッテリ２２からバスライン２００に対して直流電圧が印加される。厳密には、第１接点Ｒｙ１がオンする際、バッテリ２２は、まずは第１接点Ｒｙ１に並列接続されているプリチャージ回路を介してバスライン２００に接続され、その後、第１接点Ｒｙ１がオンすることで第１接点Ｒｙ１を介してバスライン２００に接続される。これにより、入力キャパシタ２１１，２６１等にバッテリ２２から突入電流が流れることを抑制する。

充電器２３は、出力キャパシタ２３１を有し、出力キャパシタ２３１の両端電圧である直流電圧を電源としてのバッテリ２２に印加してバッテリ２２を充電する。出力キャパシタ２３１は、充電器２３の出力段（つまり充電器２３の出力端子間）に設けられており、第４接点Ｒｙ４がオンの状態では、第４接点Ｒｙ４を介してバスライン２００に接続される。充電器２３の入力端子は、交流電力を供給する外部電源５１に電気的に接続されている。外部電源５１は商用電源等であって、作業機械３の構成要素には含まれない。充電器２３は、外部電源５１に対して切り離し可能に接続される。したがって、充電器２３は、外部電源５１に電気的に接続された状態で、外部電源５１から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、出力キャパシタ２３１の両端電圧としてバスライン２００に印加する。第１接点Ｒｙ１及び第４接点Ｒｙ４がオンの状態では、充電器２３から出力される直流電圧は、バスライン２００を介してバッテリ２２に印加され、バッテリ２２を充電する。充電器２３は、制御システム１からの制御信号にて制御され、当該制御信号に応じて交流電力の直流電力への電力変換動作を実行する。

図４は、充電器２３の具体的な構成例を示す概略回路図である。充電器２３は、図４に示すように、出力キャパシタ２３１を含む平滑整流回路２３６に加えて、整流回路２３２、昇圧回路２３３、インバータ回路２３４及び絶縁トランス２３５を有する。昇圧回路２３３及びインバータ回路２３４は、スイッチング方式の回路であって、制御システム１からの制御信号に応じて個別に制御される。充電器２３は、整流回路２３２にて外部電源５１から入力される交流を整流して直流とし、昇圧回路２３３にて直流電圧を昇圧する。インバータ回路２３４は、昇圧された直流電圧を高周波（交流）に変換し、絶縁トランス２３５を介して平滑整流回路２３６に出力する。平滑整流回路２３６は、絶縁トランス２３５から印加される高周波を整流し、出力キャパシタ２３１にて平滑して、出力端子から直流の出力電圧Ｖ２をバスライン２００に出力する。

バッテリ用ヒータ２４は、電源（本実施形態ではバッテリ２２）から電力供給を受けて動作する「電気負荷」の一例である。バッテリ用ヒータ２４は、バッテリ２２を加熱することで、バッテリ２２の温度を適切な温度範囲に維持し、気温の変化等の影響でバッテリ２２の性能が低下することを抑制する。バッテリ用ヒータ２４は、第２接点Ｒｙ２１がオンの状態では、第２接点Ｒｙ２１を介してバスライン２００に接続される。これにより、バッテリ２２の残容量が十分にあり、かつ第１接点Ｒｙ１及び第２接点Ｒｙ２１がオンの状態では、バッテリ２２から出力される直流電力がバスライン２００を介してバッテリ用ヒータ２４に供給され、バッテリ用ヒータ２４が発熱する。

ヒータ２５は、電源（本実施形態ではバッテリ２２）から電力供給を受けて動作する「電気負荷」の一例である。ヒータ２５は、作業機械３（の機体３０）の運転室３２１に設けられており、運転室３２１の温度（気温）を適切な温度範囲に維持する。具体的に、ヒータ２５は、ヒータ２５で加熱された空気をファンにて運転室３２１に送り込む空調装置に用いられる。ただし、空調装置のヒータに限らず、ヒータ２５は、例えば、運転室３２１に設置されたシートに内蔵されたシートヒータ等であってもよい。ヒータ２５は、第２接点Ｒｙ２２がオンの状態では、第２接点Ｒｙ２２を介してバスライン２００に接続される。これにより、バッテリ２２の残容量が十分にあり、かつ第１接点Ｒｙ１及び第２接点Ｒｙ２２がオンの状態では、バッテリ２２から出力される直流電力がバスライン２００を介してヒータ２５に供給され、ヒータ２５が発熱する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、直流電圧からなる入力電圧に対して、降圧と昇圧との少なくとも一方を実行し、出力電圧として出力する回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、入力キャパシタ２６１を有し、入力キャパシタ２６１の両端電圧である直流電圧を所望の大きさの直流電圧に変換（本実施形態では一例として降圧）して出力する。入力キャパシタ２６１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の入力段（つまりＤＣ／ＤＣコンバータ２６の入力端子間）に設けられており、第５接点Ｒｙ５がオンの状態では、第５接点Ｒｙ５を介してバスライン２００に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の出力端子は、蓄電池２７に電気的に接続されている。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、バスライン２００から入力キャパシタ２６１に印加される直流電圧を、例えば、１２Ｖの直流電圧に変換（降圧）して蓄電池２７に出力することによって、蓄電池２７を充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、制御システム１からの制御信号にて制御され、当該制御信号に応じて直流電圧の変換動作を実行する。

蓄電池２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６から出力される直流電力にて充電される。本実施形態では一例として、蓄電池２７は、１２Ｖの鉛蓄電池である。電装機器２８は、蓄電池２７に電気的に接続されており、蓄電池２７の出力する直流電圧（１２Ｖ）によって動作する種々の電装機器（設備を含む）である。具体的に、電装機器２８は、表示装置、照明機器及び通信機器等の種々の機器を含む。表示装置は、機体３０の運転室３２１に配置されており、ユーザ（オペレータ）による操作入力を受け付け、ユーザに種々の情報を出力するためのユーザインターフェースである。

入力キャパシタ２１１，２６１及び出力キャパシタ２３１は、いずれも電荷を蓄積する蓄電装置（容量性素子）であって、例えば、電解コンデンサ又は電気二重層コンデンサ等にて実現される。つまり、バスライン２００に、これら入力キャパシタ２１１，２６１及び出力キャパシタ２３１が接続された状態では、バスライン２００には、これら入力キャパシタ２１１，２６１及び出力キャパシタ２３１の両端電圧（直流電圧）が印加される。

制御システム１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の１以上のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の１以上のメモリとを有するコンピュータシステムを主構成とし、種々の処理（情報処理）を実行する。本実施形態では、制御システム１は、作業機械３全体の制御を行う統合コントローラであって、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）からなる。ただし、制御システム１は、統合コントローラと別に設けられていてもよい。制御システム１について詳しくは「［２］制御システムの構成」の欄で説明する。

メインスイッチ３４は、メインキー（スターターキー）に連動しており、ユーザ（オペレータ）がメインキーを操作することによって、オン／オフが切り替わる。つまり、ユーザがメインキーを操作してメインスイッチ３４をオンすることで作業機械３が起動し、ユーザがメインキーを操作してメインスイッチ３４をオフすることで作業機械３が動作を停止する。

報知装置３５は、例えば、ブザー又はスピーカ等を含み、電気信号を受けて音を出力することにより、ユーザ（オペレータ）に対して異常の発生等を報知する。報知装置３５は、制御システム１（の報知処理部１３）に接続されており、制御システム１からの制御信号に応じて、ビープ音又は音声等の音を出力する。また、報知装置３５は、音に加えて又は代えて、表示（発光を含む）等の手段によって報知を行ってもよい。

第１検出部３６１は、入力キャパシタ２１１の残留電荷を検出する。具体的には、第１検出部３６１は、入力キャパシタ２１１の両端電圧、つまりインバータ２１の入力電圧Ｖ１（図２参照）を検出し、当該入力電圧Ｖ１の大きさから入力キャパシタ２１１の残留電荷が求められる。

第２検出部３６２は、出力キャパシタ２３１の残留電荷を検出する。具体的には、第２検出部３６２は、出力キャパシタ２３１の両端電圧、つまり充電器２３の出力電圧Ｖ２（図２参照）を検出し、当該出力電圧Ｖ２の大きさから出力キャパシタ２３１の残留電荷が求められる。

異常検知部３７は、電源としてのバッテリ２２の異常（故障を含む）の発生を検知する。異常検知部３７は、例えば、バッテリ２２の過充電、過放電又は異常過熱等の異常を検知し、異常の発生時には、異常検知信号を制御システム１に出力する。

また、機体３０は、上述した構成に加えて、操作レバー、カットオフレバー、通信端末及び燃料タンク等を更に備えている。さらには、機体３０には、冷却水温センサ、作動油温センサ、エンジンの回転数を計測する回転数計、機体３０の周囲を監視するセンサ（カメラ等を含む）、及び稼働時間を計測するアワーメータ等、機体３０の稼働状態を監視するためのセンサ類が備わっている。その他、カットオフレバー及びメインスイッチ３４（図２参照）等の状態等を検出するセンサも、機体３０に備わっている。

［２］制御システムの構成
次に、本実施形態に係る制御システム１の構成について、図２を参照して説明する。制御システム１は、作業機械３の機体３０の各部（切替回路２０及びインバータ２１等を含む）を制御する。制御システム１は、作業機械３の構成要素であって、機体３０等と共に作業機械３を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る作業機械３は、少なくとも制御システム１と、電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）及びインバータ２１が搭載される機体３０（走行部３１、旋回部３２及び作業部３３を含む）と、を備えている。

制御システム１は、作業機械３の制御に用いられ、図２に示すように、切替処理部１１を備えている。制御システム１は、判定処理部１２及び報知処理部１３を更に備えている。本実施形態では一例として、制御システム１は１以上のプロセッサを有するコンピュータシステムを主構成とするので、１以上のプロセッサが作業機械用制御プログラムを実行することにより、これら複数の機能部（切替処理部１１等）が実現される。制御システム１に含まれる、これら複数の機能部は、複数の筐体に分散して設けられていてもよいし、１つの筐体に設けられていてもよい。

制御システム１は、機体３０の各部に設けられたデバイスと通信可能に構成されている。つまり、制御システム１には、少なくとも切替回路２０、インバータ２１、充電器２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、メインスイッチ３４、報知装置３５、第１検出部３６１、第２検出部３６２及び異常検知部３７等が接続されている。これにより、制御システム１は、切替回路２０、インバータ２１、充電器２３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２６等を制御したり、第１検出部３６１及び第２検出部３６２等の検出結果を取得したりすることが可能である。ここで、制御システム１は、各種の情報（データ）の授受を、各デバイスと直接的に行ってもよいし、中継器等を介して間接的に行ってもよい。

切替処理部１１は、少なくともインバータ２１が動作を停止するタイミングにおいて、第１状態から、第２状態へと切り替える第１切替処理を実行する。第１状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に接続する状態である。第２状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に遮断し、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に接続する状態である。

また、本実施形態では、切替処理部１１は、第１状態から第２状態への切り替えを行った後、第３状態へと切り替える第２切替処理を実行する。第３状態は、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断する状態である。

さらに、本実施形態では、切替処理部１１は、充電器２３が動作を停止するタイミングにおいて、第４状態から、第５状態へと切り替える第３切替処理を実行する。第４状態は、電源（バッテリ２２）と出力キャパシタ２３１とを電気的に接続している状態である。第５状態は、電源（バッテリ２２）と出力キャパシタ２３１とを電気的に遮断し、出力キャパシタ２３１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に接続する状態である。

また、本実施形態では、切替処理部１１は、第４状態から第５状態への切り替えを行った後、第６状態へと切り替える第４切替処理を実行する。第６状態は、出力キャパシタ２３１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断する状態である。

具体的に、切替処理部１１は、切替回路２０の第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２、第３接点Ｒｙ３、第４接点Ｒｙ４及び第５接点Ｒｙ５を、制御信号により個別にオン／オフさせることで、第１状態、第２状態、第３状態、第４状態、第５状態又は第６状態の各状態を実現する。つまり、切替処理部１１は、切替回路２０を制御し、第１接点Ｒｙ１～第５接点Ｒｙ５のオン／オフを変更することにより、第１状態、第２状態、第３状態、第４状態、第５状態及び第６状態間での切り替えを可能とする。

判定処理部１２は、第１状態から第２状態への切り替えを行った後、所定時間以内に第３状態への切り替えが開始されなければ、制御システム１又は切替回路２０等の異常と判定する第１判定処理を実行する。また、本実施形態では、判定処理部１２は、第４状態から第５状態への切り替えを行った後、規定時間以内に第６状態への切り替えが開始されなければ、制御システム１又は切替回路２０等の異常と判定する第２判定処理を実行する。ここで、所定時間及び規定時間は、それぞれ任意に設定される時間であって、互いに同一長さの時間であってもよいし、異なる長さの時間であってもよい。

報知処理部１３は、少なくとも判定処理部１２が「異常」と判定した場合に、報知装置３５を制御することにより、報知装置３５から音及び／又は表示等の手段により、異常の報知を行う。これにより、作業機械３を操作するユーザ（オペレータ）に対して、制御システム１又は切替回路２０等の異常の発生を知らせて、メンテナンス等の必要な措置をとらせることができる。

［３］作業機械の制御方法
以下、図５～図１１を参照しつつ、主として制御システム１によって実行される作業機械３の制御方法（以下、単に「制御方法」という）の一例について説明する。

本実施形態に係る制御方法は、コンピュータシステムを主構成とする制御システム１にて実行されるので、言い換えれば、作業機械用制御プログラム（以下、単に「制御プログラム」という）にて具現化される。つまり、本実施形態に係る制御プログラムは、制御方法に係る各処理を１以上のプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。このような制御プログラムは、例えば、制御システム１及び電装機器２８によって協働して実行されてもよい。

ここで、制御システム１は、制御プログラムを実行させるための予め設定された特定の開始操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を実行する。開始操作は、例えば、作業機械３のエンジンの起動操作等である。一方、制御システム１は、予め設定された特定の終了操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を終了する。終了操作は、例えば、作業機械３のエンジンの停止操作等である。

［３．１］切替処理
ここではまず、本実施形態に係る制御方法に含まれる切替処理（第１切替処理、第２切替処理、第３切替処理及び第４切替処理）について説明する。これらの切替処理によれば、入力キャパシタ２１１及び出力キャパシタ２３１の残留電荷を強制的に放電することが可能である。その結果、例えば、作業機械３の故障等により、メンテナンス（点検）を行う人（作業者）が、充電部に触れにくくなる。ここでいう「充電部」は、正常使用状態で電圧が印加される導体及び導電性の部分を意味し、例えば、電荷が十分に残った状態の入力キャパシタ２１１等の端子、又はこれに接続されるバスライン２００等である。

本実施形態では、第１切替処理、第２切替処理、第３切替処理及び第４切替処理といった切替処理は、制御システム１の切替処理部１１にて実行される。上述したように、第１切替処理は第１状態から第２状態へ切り替える処理であって、第２切替処理は第２状態から第３状態へ切り替える処理である。また、第３切替処理は第４状態から第５状態へ切り替える処理であって、第６切替処理は第５状態から第６状態へ切り替える処理である。

まず、切替処理部１１は、少なくともインバータ２１が動作を停止するタイミングにおいて、図５に例示する第１状態から、図６に例示する第２状態へと切り替える第１切替処理を実行する。インバータ２１が動作を停止するタイミングとしては、例えば、ユーザ（オペレータ）がメインキーを操作することによってメインスイッチ３４がオフされた際（つまり、作業機械３のシステムをシャットダウンする際）、及び、モータ４１が動作を停止する際等がある。

第１状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に接続する状態である。そのため、切替処理部１１は、第１状態では、図５に示すように、切替回路２０における少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第３接点Ｒｙ３をオンにする。したがって、第１状態では、少なくとも電源（バッテリ２２）からバスライン２００を介してインバータ２１に直流電力が供給され、この状態でインバータ２１が直流電圧を交流電圧に変換するように動作することで、モータ４１を駆動可能である。このとき、インバータ２１の入力段に設けられている入力キャパシタ２１１は、充電されることになる。

さらに、図５の例では、第１状態において、第５接点Ｒｙ５はオン、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第４接点Ｒｙ４はオフである。そのため、第１状態では、電源（バッテリ２２）からバスライン２００を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２６に直流電力が供給され、この状態でＤＣ／ＤＣコンバータ２６が直流電圧を降圧するように動作することで、蓄電池２７を充電し、かつ電装機器２８を駆動可能である。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の入力段に設けられている入力キャパシタ２６１は、充電されることになる。

ただし、第１状態においては、少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第３接点Ｒｙ３がオンであればよく、例えば、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２についてはオフでなくてもよい。つまり、第１状態において、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２がオンすることで、電源（バッテリ２２）からバスライン２００を介して、電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に直流電力が供給されてもよい。

一方、第２状態は、電源（バッテリ２２）と入力キャパシタ２１１とを電気的に遮断し、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に接続する状態である。そのため、切替処理部１１は、第２状態では、図６に示すように、切替回路２０における第１接点Ｒｙ１をオフにし、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第３接点Ｒｙ３をオンにする。したがって、第２状態では、インバータ２１の入力段に設けられている入力キャパシタ２１１が、バスライン２００を介して電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に電気的に接続される。そのため、入力キャパシタ２１１からバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に直流電力が供給され、入力キャパシタ２１１は放電されることになる。

さらに、図６の例では、第２状態において、第５接点Ｒｙ５はオン、第４接点Ｒｙ４はオフのままである。

ただし、第２状態においては、少なくとも第３接点Ｒｙ３と、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２の少なくとも一方とがオンであればよく、例えば、第５接点Ｒｙ５についてはオンでなくてもよいし、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２の一方はオフであってもよい。

このように、切替処理部１１は、第１状態から第２状態への切り替え（第１切替処理）に際しては、少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第３接点Ｒｙ３がオンの状態から、第１接点Ｒｙ１がオフ、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第３接点Ｒｙ３がオンの状態に切り替える。したがって、切替回路２０の第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第３接点Ｒｙ３の制御のみで、第１状態から第２状態への切り替えが容易に実現可能である。

すなわち、本実施形態に係る制御方法では、少なくともインバータ２１が動作を停止するタイミングにおいて、第１状態から第２状態へと切り替えられるので、入力キャパシタ２１１の残留電荷を強制的に放電することが可能である。要するに、第１状態でインバータ２１の動作中に入力キャパシタ２１１に蓄電された電荷を、第２状態では、バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５等の電気負荷に放電させることで、強制的に放電する。その結果、例えば、作業機械３の故障等により、メンテナンス（点検）を行う人（作業者）が、充電部に触れにくくなる。

本実施形態では特に、電源（本実施形態ではバッテリ２２）から電力供給を受けて動作する「電気負荷」は、作業機械３の運転室３２１のヒータ２５と、電源としてのバッテリ２２を加熱するバッテリ用ヒータ２４との少なくとも一方を含む。これらの電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５）は、いずれも受動素子であって、かつ作業機械３の動作（走行、旋回及び作業）には直接的に影響しない機器である。そのため、これらの電気負荷に対して、入力キャパシタ２１１等の残留電荷が放電されても、作業機械３が予期せず動作することを抑制できる。しかも、元々、作業機械３に設けられているこれらの電気負荷を利用することで、放電専用の回路を別途追加しなくても、入力キャパシタ２１１等の残留電荷を放電することが可能である。

また、本実施形態では、切替処理部１１は、少なくとも電源（バッテリ２２）の異常発生時に、第１状態から第２状態への切り替えを実行する。つまり、切替処理部１１は、メインスイッチ３４がオフされた際、及び、モータ４１が動作を停止する際等の、インバータ２１が動作を停止するタイミングのみならず、電源（バッテリ２２）の異常発生時においても、第１切替処理を実行する。具体的に、切替処理部１１は、異常検知部３７から異常検知信号が入力されると、第１状態から第２状態へ切り替える第１切替処理を実行する。これにより、電源（バッテリ２２）の異常発生時においても、メンテナンス（点検）を行う人（作業者）が、充電部に触れにくくなる。

次に、第２状態から、図７に例示するような第３状態へと切り替える第２切替処理について説明する。切替処理部１１は、第１状態から第２状態への切り替えを行った後、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断する第３状態へと切り替える第２切替処理を実行する。これにより、入力キャパシタ２１１の残留電荷の少なくとも一部が放電された後には、入力キャパシタ２１１と電気負荷とが切り離されるので、電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）の不要な動作を抑制可能である。

切替処理部１１は、第３状態では、図７に示すように、切替回路２０における第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第３接点Ｒｙ３をオフにする。したがって、第３状態では、インバータ２１の入力段に設けられている入力キャパシタ２１１が、バスライン２００から切り離され、電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５もバスライン２００から切り離される。そのため、入力キャパシタ２１１と電気負荷との間は電気的に遮断され、電気負荷の不要な動作が抑制されることになる。また、入力キャパシタ２１１に残留電荷が残っていても、バスライン２００が充電部となることを回避できる。

さらに、図７の例では、第３状態において、第５接点Ｒｙ５はオンのままであって、第１接点Ｒｙ１及び第４接点Ｒｙ４はオフのままである。

ただし、第３状態においては、少なくとも第３接点Ｒｙ３と、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２との少なくとも一方がオフであればよく、例えば、第３接点Ｒｙ３がオフで、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２についてはオンであってもよい。

ここにおいて、本実施形態では、切替処理部１１が第２状態から第３状態へ切り替える第２切替処理を開始するタイミングは、入力キャパシタ２１１の残留電荷に応じて決定される。つまり、本実施形態に係る制御方法では、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下になると、入力キャパシタ２１１と電気負荷とを電気的に遮断する第３状態へと切り替える。これにより、入力キャパシタ２１１の残留電荷がある程度減少したのを待ってから、入力キャパシタ２１１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断することができる。したがって、入力キャパシタ２１１の残留電荷を確実に放電することが可能となる。

特に本実施形態では、切替処理部１１は、第１切替処理の後、インバータ２１の入力電圧Ｖ１が閾値電圧以下になることをもって、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下であると判断する。具体的に、切替処理部１１は、第１検出部３６１の検出結果を受けて、入力キャパシタ２１１の両端電圧、つまりインバータ２１の入力電圧Ｖ１の大きさが閾値電圧以下となると、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下であると判断し、第２状態から第３状態への切り替えを行う。したがって、比較的簡単な構成で、入力キャパシタ２１１の残留電荷を監視できる。

ただし、第２切替処理を開始するタイミングは、入力キャパシタ２１１の残留電荷によらず、任意に設定可能である。例えば、第１状態から第２状態への切り替えを行った時点から一定時間が経過したタイミング等であってもよい。

また、本実施形態では、切替処理部１１は、充電器２３が動作を停止するタイミングにおいて、図８に例示する第４状態から、図９に例示する第５状態へと切り替える第３切替処理を実行する。充電器２３が動作を停止するタイミングとしては、例えば、作業機械３の機体３０が外部電源５１から切り離された際、及び、バッテリ２２が満充電となった際等がある。

第４状態は、電源（バッテリ２２）と出力キャパシタ２３１とを電気的に接続している状態である。そのため、切替処理部１１は、第４状態では、図８に示すように、切替回路２０における少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第４接点Ｒｙ４をオンにする。したがって、第４状態では、少なくとも充電器２３からバスライン２００を介してバッテリ２２に直流電力が供給され、この状態で充電器２３が交流電圧を直流電圧に変換するように動作することで、バッテリ２２を充電可能である。このとき、充電器２３の出力段に設けられている出力キャパシタ２３１は、充電されることになる。

さらに、図８の例では、第４状態において、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第３接点Ｒｙ３はオフであって、第５接点Ｒｙ５はオンである。そのため、第４状態では、インバータ２１及び電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５）には直流電力が供給されず、インバータ２１及び電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５）は駆動しない。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６については、駆動可能な状態にあるため、蓄電池２７の電圧低下は抑制可能である。

ただし、第４状態においては、少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第４接点Ｒｙ４がオンであればよく、例えば、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２についてはオフでなくてもよい。つまり、第４状態において、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２がオンすることで、電源（バッテリ２２）からバスライン２００を介して、電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に直流電力が供給されてもよい。

一方、第５状態は、電源（バッテリ２２）と出力キャパシタ２３１とを電気的に遮断し、出力キャパシタ２３１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に接続する状態である。そのため、切替処理部１１は、第５状態では、図９に示すように、切替回路２０における第１接点Ｒｙ１をオフにし、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第４接点Ｒｙ４をオンにする。したがって、第５状態では、充電器２３の出力段に設けられている出力キャパシタ２３１が、バスライン２００を介して電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に電気的に接続される。そのため、出力キャパシタ２３１からバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に直流電力が供給され、出力キャパシタ２３１は放電されることになる。

さらに、図９の例では、第５状態において、第３接点Ｒｙ３はオフのままであって、第５接点Ｒｙ５はオンのままである。そのため、第５状態では、インバータ２１には直流電力が供給されず、インバータ２１は駆動しない。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６については、駆動可能な状態にあるため、蓄電池２７の電圧低下は抑制可能である。

ただし、第５状態においては、少なくとも第４接点Ｒｙ４と、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２の少なくとも一方とがオンであればよく、例えば、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２の一方はオフであってもよい。

このように、切替処理部１１は、第４状態から第５状態への切り替え（第３切替処理）に際しては、少なくとも第１接点Ｒｙ１及び第４接点Ｒｙ４がオンの状態から、第１接点Ｒｙ１がオフ、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第４接点Ｒｙ４がオンの状態に切り替える。したがって、切替回路２０の第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第４接点Ｒｙ４の制御のみで、第４状態から第５状態への切り替えが容易に実現可能である。

すなわち、本実施形態に係る制御方法では、少なくとも充電器２３が動作を停止するタイミングにおいて、第４状態から第５状態へと切り替えられるので、出力キャパシタ２３１の残留電荷を強制的に放電することが可能である。要するに、第４状態で充電器２３の動作中に出力キャパシタ２３１に蓄電された電荷を、第５状態では、バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５等の電気負荷に放電させることで、強制的に放電する。その結果、例えば、作業機械３の故障等により、メンテナンス（点検）を行う人（作業者）が、充電部に触れにくくなる。

次に、第５状態から、図１０に例示するような第６状態へと切り替える第４切替処理について説明する。切替処理部１１は、第４状態から第５状態への切り替えを行った後、出力キャパシタ２３１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断する第６状態へと切り替える第４切替処理を実行する。これにより、出力キャパシタ２３１の残留電荷の少なくとも一部が放電された後には、出力キャパシタ２３１と電気負荷とが切り離されるので、電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）の不要な動作を抑制可能である。

切替処理部１１は、第６状態では、図１０に示すように、切替回路２０における第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２及び第４接点Ｒｙ４をオフにする。したがって、第６状態では、充電器２３の出力段に設けられている出力キャパシタ２３１が、バスライン２００から切り離され、電気負荷としてのバッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５もバスライン２００から切り離される。そのため、出力キャパシタ２３１と電気負荷との間は電気的に遮断され、電気負荷の不要な動作が抑制されることになる。また、出力キャパシタ２３１に残留電荷が残っていても、バスライン２００が充電部となることを回避できる。

さらに、図１０の例では、第６状態において、第１接点Ｒｙ１及び第３接点Ｒｙ３はオフのままであって、第５接点Ｒｙ５はオンのままである。そのため、第６状態では、インバータ２１の入力段に設けられている入力キャパシタ２１１についても、バスライン２００から切り離される。そのため、入力キャパシタ２１１と電気負荷との間は電気的に遮断され、電気負荷の不要な動作が抑制されることになる。また、入力キャパシタ２１１に残留電荷が残っていても、バスライン２００が充電部となることを回避できる。

ただし、第６状態においては、少なくとも第４接点Ｒｙ４と、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２との少なくとも一方がオフであればよく、例えば、第４接点Ｒｙ４がオフで、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２についてはオンであってもよい。

ここにおいて、本実施形態では、切替処理部１１が第４状態から第５状態への切り替え（第３切替処理）を有効／無効のいずれにするかは、出力キャパシタ２３１の残留電荷に応じて決定される。つまり、本実施形態に係る制御方法では、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下である場合に、第４状態から第５状態への切り替えを無効にする。これにより、出力キャパシタ２３１の残留電荷があまり多くない場合、出力キャパシタ２３１と電気負荷（バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５を含む）とを電気的に遮断することができる。したがって、出力キャパシタ２３１の残留電荷を確実に放電することが可能となる。ここで、所定値及び規定値は、それぞれ任意に設定される値であって、互いに同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

特に本実施形態では、切替処理部１１は、第３切替処理の後、充電器２３の出力電圧Ｖ２が閾値電圧以下になることをもって、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下であると判断する。具体的に、切替処理部１１は、第２検出部３６２の検出結果を受けて、出力キャパシタ２３１の両端電圧、つまり充電器２３の出力電圧Ｖ２の大きさが閾値電圧以下となると、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下であると判断し、第４状態から第５状態への切り替えを有効にする。したがって、比較的簡単な構成で、出力キャパシタ２３１の残留電荷を監視できる。

ただし、第４切替処理を開始するタイミングは、出力キャパシタ２３１の残留電荷によらず、任意に設定可能である。例えば、第３状態から第４状態への切り替えを行った時点から一定時間が経過したタイミング等であってもよい。

［３．２］その他の処理
本実施形態に係る制御方法では、第１状態から第２状態への切り替え（第１切替処理）を行った後、所定時間以内に第３状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定する。つまり、判定処理部１２は、第１状態から第２状態への切り替え後、所定時間以内に、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下にならなければ、例えば接点溶着等、何らかの異常が発生していると判定する。この場合、報知処理部１３は、報知装置３５を作動させて異常の報知を行わせる。

同様に、本実施形態に係る制御方法では、第４状態から第５状態への切り替えを行った後、規定時間以内に第６状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定する。つまり、判定処理部１２は、第４状態から第５状態への切り替え後、規定時間以内に、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下にならなければ、例えば接点溶着等、何らかの異常が発生していると判定する。この場合、報知処理部１３は、報知装置３５を作動させて異常の報知を行わせる。

［３．３］フローチャート
次に、制御方法に係る処理の全体の流れについて、図１１を参照して説明する。図１１は、制御方法に係る処理の一例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御システム１の切替処理部１１は、まず充電器２３が電源としてのバッテリ２２を充電する充電モードであるか否かを判断する（Ｓ１）。充電器２３が外部電源５１に電気的に接続されており、充電器２３がバッテリ２２を充電する状態にあれば、切替処理部１１は、充電モードにあると判断し（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７に移行させる。一方、充電器２３が外部電源５１に電気的に接続されていない等、充電器２３がバッテリ２２を充電し得ない状態にあれば、切替処理部１１は、充電モードにないと判断し（Ｓ１：Ｎｏ）、処理をステップＳ２に移行させる。

ステップＳ２では、切替処理部１１は、切替回路２０を第１状態に切り替え、電源（バッテリ２２）の出力を用いてインバータ２１を駆動可能な状態にする。そして、切替処理部１１は、インバータ２１が動作を停止するか否かを判断する（Ｓ３）。例えば、メインスイッチ３４がオフされた際には、切替処理部１１は、インバータ２１が動作を停止すると判断し（Ｓ３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４に移行させる。インバータ２１が動作を停止しなければ（Ｓ３：Ｎｏ）、切替処理部１１は、処理をステップＳ２に移行させる。ステップＳ４では、切替処理部１１は、切替回路２０を第２状態に切り替え、インバータ２１の入力キャパシタ２１１を強制的に放電する。

次に、切替処理部１１は、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下か否かを判断する（Ｓ５）。このとき、第１検出部３６１で検出されるインバータ２１の入力電圧Ｖ１が閾値電圧以下になると、切替処理部１１は、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値以下であると判断し（Ｓ５：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ６に移行させる。第１検出部３６１で検出されるインバータ２１の入力電圧Ｖ１が閾値電圧より大きいと、切替処理部１１は、入力キャパシタ２１１の残留電荷が所定値より大きいと判断し（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップＳ５を繰り返し実行する。

ステップＳ６では、切替処理部１１は、切替回路２０を第３状態に切り替え、入力キャパシタ２１１の強制放電を停止し、一連の処理を終了する。

ステップＳ７では、切替処理部１１は、切替回路２０を第４状態に切り替え、外部電源５１からの交流電力を用いて充電器２３がバッテリ２２を充電可能な状態にする。そして、切替処理部１１は、充電器２３が動作を停止するか否かを判断する（Ｓ８）。例えば、バッテリ２２が満充電になると、切替処理部１１は、充電器２３が動作を停止すると判断し（Ｓ８：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ９に移行させる。充電器２３が動作を停止しなければ（Ｓ８：Ｎｏ）、切替処理部１１は、処理をステップＳ７に移行させる。ステップＳ９では、切替処理部１１は、切替回路２０を第５状態に切り替え、充電器２３の出力キャパシタ２３１を強制的に放電する。

次に、切替処理部１１は、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下か否かを判断する（Ｓ１０）。このとき、第２検出部３６２で検出される充電器２３の出力電圧Ｖ２が閾値電圧以下になると、切替処理部１１は、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値以下であると判断し（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１１に移行させる。第２検出部３６２で検出される充電器２３の出力電圧Ｖ２が閾値電圧より大きいと、切替処理部１１は、出力キャパシタ２３１の残留電荷が規定値より大きいと判断し（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０を繰り返し実行する。

ステップＳ１１では、切替処理部１１は、切替回路２０を第６状態に切り替え、出力キャパシタ２３１の強制放電を停止し、一連の処理を終了する。

制御システム１は、上記ステップＳ１～Ｓ１１の処理を繰り返し実行する。ただし、図１１に示すフローチャートは一例に過ぎず、処理が適宜追加又は省略されてもよいし、処理の順番が適宜入れ替わってもよい。

［４］変形例
以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示における制御システム１は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御システム１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。また、制御システム１に含まれる一部又は全部の機能部は電子回路で構成されていてもよい。

また、制御システム１の少なくとも一部の機能が、１つの筐体内に集約されていることは制御システム１に必須の構成ではなく、制御システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。反対に、実施形態１において、複数の装置（例えば制御システム１及び電装機器２８）に分散されている機能が、１つの筐体内に集約されていてもよい。さらに、制御システム１の少なくとも一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

また、作業機械３は、動力源としてモータ４１とエンジンとを含むハイブリッド式に限らず、例えば、動力源としてモータ４１のみを用いた電動式（電気式）の作業機械であってもよい。さらに、ハイブリッド式であっても、エンジンはディーゼルエンジンに限らず、例えば、ディーゼルエンジン以外のエンジンであってもよい。

また、充電器２３の出力キャパシタ２３１の残留電荷を強制的に放電する機能は、必須ではない。

インバータ２１に直流電力を供給する電源はバッテリ２２に限らず、例えば、一次電池、又は外部電源であってもよい。

また、第１状態から第２状態への切り替え等を実現する第１接点Ｒｙ１、第２接点Ｒｙ２１，Ｒｙ２２、第３接点Ｒｙ３、第４接点Ｒｙ４及び第５接点Ｒｙ５は、それぞれ電磁リレーに限らず、例えば、半導体スイッチ等で構成されてもよい。

入力キャパシタ２１１等の放電に用いられる電気負荷は、バッテリ用ヒータ２４及びヒータ２５に限らず、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６又は照明器具等を含んでもよい。また、入力キャパシタ２１１等の放電に用いられる電気負荷が複数あることも必須ではなく、電気負荷は１つのみであってもよい。

〔発明の付記〕
以下、上述の実施形態から抽出される発明の概要について付記する。なお、以下の付記で説明する各構成及び各処理機能は取捨選択して任意に組み合わせることが可能である。

＜付記１＞
電源から電力供給を受けて動作する電気負荷と、
入力キャパシタを有し、前記入力キャパシタの両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える作業機械の制御方法であって、
少なくとも前記インバータが動作を停止するタイミングにおいて、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に接続している第１状態から、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に遮断し、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する第２状態へと切り替えることを有する、
作業機械の制御方法。

＜付記２＞
前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行った後、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する第３状態へと切り替えることを更に有する、
付記１に記載の作業機械の制御方法。

＜付記３＞
前記入力キャパシタの残留電荷が所定値以下になると、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する前記第３状態へと切り替える、
付記２に記載の作業機械の制御方法。

＜付記４＞
前記インバータの入力電圧が閾値電圧以下になることをもって、前記入力キャパシタの残留電荷が前記所定値以下であると判断する、
付記３に記載の作業機械の制御方法。

＜付記５＞
前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行った後、所定時間以内に前記第３状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定することを更に有する、
付記２～４のいずれかに記載の作業機械の制御方法。

＜付記６＞
前記作業機械は、前記電源とバスラインとの間に挿入される第１接点と、前記電気負荷と前記バスラインとの間に挿入される第２接点と、前記インバータと前記バスラインとの間に挿入される第３接点と、を更に備え、
前記第１状態から前記第２状態への切り替えは、少なくとも前記第１接点及び前記第３接点がオンの状態から、前記第１接点がオフ、前記第２接点及び前記第３接点がオンの状態に切り替えることによって実行される、
付記１～５のいずれかに記載の作業機械の制御方法。

＜付記７＞
少なくとも前記電源の異常発生時に、前記第１状態から前記第２状態への切り替えを実行する、
付記１～６のいずれかに記載の作業機械の制御方法。

＜付記８＞
前記電気負荷は、前記作業機械の運転室のヒータと、前記電源としてのバッテリを加熱するバッテリ用ヒータとの少なくとも一方を含む、
付記１～７のいずれかに記載の作業機械の制御方法。

＜付記９＞
前記作業機械は、出力キャパシタを有し、出力キャパシタの両端電圧である直流電圧を前記電源としてのバッテリに印加して前記バッテリを充電する充電器を更に備え、
前記充電器が動作を停止するタイミングにおいて、前記電源と前記出力キャパシタとを電気的に接続している第４状態から、前記電源と前記出力キャパシタとを電気的に遮断し、前記出力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する第５状態へと切り替えることを更に有する、
付記１～８のいずれかに記載の作業機械の制御方法。

＜付記１０＞
前記第４状態から前記第５状態への切り替えを行った後、前記出力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する第６状態へと切り替えることを更に有する、
付記９に記載の作業機械の制御方法。

＜付記１１＞
前記第４状態から前記第５状態への切り替えを行った後、規定時間以内に前記第６状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定することを更に有する、
付記１０に記載の作業機械の制御方法。

＜付記１２＞
付記１～１１のいずれかに記載の作業機械の制御方法を、
１以上のプロセッサに実行させるための作業機械用制御プログラム。

付記２～１０に係る構成については、作業機械の制御方法に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 作業機械用制御システム
３ 作業機械
１１ 切替処理部
２１ インバータ
２２ バッテリ（電源）
２３ 充電器
２４ バッテリ用ヒータ（電気負荷）
２５ ヒータ（電気負荷）
３０ 機体
２００ バスライン
２１１ 入力キャパシタ
２３１ 出力キャパシタ
３２１ 運転室
Ｒｙ１ 第１接点
Ｒｙ２１，Ｒｙ２２ 第２接点
Ｒｙ３ 第３接点
Ｖ１ （インバータの）入力電圧

Claims (14)

1. 電源から電力供給を受けて動作する電気負荷と、
   入力キャパシタを有し、前記入力キャパシタの両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える作業機械の制御方法であって、
   少なくとも前記インバータが動作を停止するタイミングにおいて、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に接続している第１状態から、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に遮断し、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する第２状態へと切り替えることを有する、
   作業機械の制御方法。
2. 前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行った後、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する第３状態へと切り替えることを更に有する、
   請求項１に記載の作業機械の制御方法。
3. 前記入力キャパシタの残留電荷が所定値以下になると、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する前記第３状態へと切り替える、
   請求項２に記載の作業機械の制御方法。
4. 前記インバータの入力電圧が閾値電圧以下になることをもって、前記入力キャパシタの残留電荷が前記所定値以下であると判断する、
   請求項３に記載の作業機械の制御方法。
5. 前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行った後、所定時間以内に前記第３状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定することを更に有する、
   請求項２～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
6. 前記作業機械は、前記電源とバスラインとの間に挿入される第１接点と、前記電気負荷と前記バスラインとの間に挿入される第２接点と、前記インバータと前記バスラインとの間に挿入される第３接点と、を更に備え、
   前記第１状態から前記第２状態への切り替えは、少なくとも前記第１接点及び前記第３接点がオンの状態から、前記第１接点がオフ、前記第２接点及び前記第３接点がオンの状態に切り替えることによって実行される、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
7. 少なくとも前記電源の異常発生時に、前記第１状態から前記第２状態への切り替えを実行する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
8. 前記電気負荷は、前記作業機械の運転室のヒータと、前記電源としてのバッテリを加熱するバッテリ用ヒータとの少なくとも一方を含む、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
9. 前記作業機械は、出力キャパシタを有し、出力キャパシタの両端電圧である直流電圧を前記電源としてのバッテリに印加して前記バッテリを充電する充電器を更に備え、
   前記充電器が動作を停止するタイミングにおいて、前記電源と前記出力キャパシタとを電気的に接続している第４状態から、前記電源と前記出力キャパシタとを電気的に遮断し、前記出力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する第５状態へと切り替えることを更に有する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法。
10. 前記第４状態から前記第５状態への切り替えを行った後、前記出力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に遮断する第６状態へと切り替えることを更に有する、
    請求項９に記載の作業機械の制御方法。
11. 前記第４状態から前記第５状態への切り替えを行った後、規定時間以内に前記第６状態への切り替えが開始されなければ、異常と判定することを更に有する、
    請求項１０に記載の作業機械の制御方法。
12. 請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械の制御方法を、
    １以上のプロセッサに実行させるための作業機械用制御プログラム。
13. 電源から電力供給を受けて動作する電気負荷と、
    入力キャパシタを有し、前記入力キャパシタの両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える作業機械の制御に用いられ、
    少なくとも前記インバータが動作を停止するタイミングにおいて、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に接続している第１状態から、前記電源と前記入力キャパシタとを電気的に遮断し、前記入力キャパシタと前記電気負荷とを電気的に接続する第２状態へと切り替える切替処理部を備える、
    作業機械用制御システム。
14. 請求項１３に記載の作業機械用制御システムと、
    前記電気負荷及び前記インバータが搭載される機体と、を備える、
    作業機械。