JP4538427B2

JP4538427B2 - Work vehicle

Info

Publication number: JP4538427B2
Application number: JP2006153694A
Authority: JP
Inventors: 昌夫吉岡
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: JP2007321461A; CN101454514A; CN101454514B

Description

本発明は、バッテリーで駆動される電動モータを動力源とする作業用車両に関し、特に詳細には、この電動モータにより駆動される油圧ポンプから供給される作動油により作動する作業用車両に関する。 The present invention relates to a working vehicle that uses an electric motor driven by a battery as a power source, and more particularly to a working vehicle that operates with hydraulic oil supplied from a hydraulic pump driven by the electric motor.

従来の作業用車両の動力源はエンジンが主流である。しかし、地下の建設現場のように、周囲環境との関係でエンジンを使用できない現場では、電動モータを駆動源として搭載した建設機械が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この電動モータの電源としては、商用電源や、建設機械に搭載され商用電源により充電されるバッテリーが用いられる。また、このような電動モータの作動はインバータにより制御される。 The engine is the mainstream power source for conventional work vehicles. However, construction machines equipped with an electric motor as a drive source are used at sites where the engine cannot be used due to the surrounding environment, such as underground construction sites (see, for example, Patent Document 1). As a power source of the electric motor, a commercial power source or a battery mounted on a construction machine and charged by the commercial power source is used. The operation of such an electric motor is controlled by an inverter.

特開２００４−２２５３５５号公報JP 2004-225355 A

しかしながら、この電動モータに負荷がかかると、バッテリーからインバータに流れ込む負荷電流が増大するが、過負荷の状態が継続するとインバータに過電流が流れ込んで発熱し、このインバータの保護回路（発熱により内部回路が壊れることを防止するための保護手段）が作動して停止してしまう。インバータが発熱により停止すると、所定の閾値より低い温度になるまで、このインバータを再起動することができず、結果として、この作業用車両を利用することができなくなる時間が発生するという課題がある。 However, when a load is applied to this electric motor, the load current flowing from the battery to the inverter increases. However, if the overload condition continues, the overcurrent flows into the inverter and generates heat. The protective means for preventing the breakage of the battery is activated and stopped. When the inverter stops due to heat generation, the inverter cannot be restarted until the temperature becomes lower than a predetermined threshold value. As a result, there is a problem that a time during which the work vehicle cannot be used occurs. .

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、インバータに過電流が流れている状態が所定の時間継続したことを検出したときは、電動モータの作動を停止するように構成された作業用車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is configured to stop the operation of the electric motor when it is detected that the state in which the overcurrent flows through the inverter continues for a predetermined time. An object is to provide a working vehicle.

前記課題を解決するために、本発明に係る作業用車両（例えば、実施形態におけるクローラ型パワーショベル車１）は、油圧アクチュエータにより作動するものであり、この油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプを駆動する交流電力駆動型の電動モータと、直流電力を供給するバッテリーと、バッテリーの直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給して供給することにより、電動モータを作動させるインバータと、インバータによる電動モータへの交流電力の供給制御を行って電動モータの作動を制御する制御コントローラと、バッテリーからインバータに流れ込む負荷電流の大きさを検出する電流センサ（例えば、実施形態における電圧・電流センサ４２）と、を有し、制御コントローラが、電流センサにより検出された負荷電流の大きさが、所定の時間継続して所定の閾値を超えたときに、電動モータを停止させるように制御コントローラがインバータの作動制御を行い、油圧アクチュエータによる作動のためにオペレータにより操作される操作装置と、アクセル量を設定するためにオペレータにより操作されるアクセル量設定スイッチとを備え、制御コントローラは操作装置の操作およびアクセル量設定スイッチの操作に基づいてインバータによる電動モータへの交流電力の供給制御を行うように構成される。
また、オペレータにより操作可能なリセットボタンを備え、電流センサにより検出された負荷電流の大きさが所定の時間継続して所定の閾値を超えて制御コントローラがインバータにより電動モータを停止させる作動制御が行われた後に、リセットボタンが操作されたときに制御コントローラはインバータによる電動モータへの交流電力の供給制御を再開させるように構成されていても良い。 In order to solve the above-described problem, a working vehicle according to the present invention (for example, a crawler type power shovel 1 in the embodiment) is operated by a hydraulic actuator, and a hydraulic pump supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator. An AC power drive type electric motor for driving the battery, a battery for supplying DC power, an inverter for operating the electric motor by converting the DC power of the battery into AC power and supplying the electric motor, and A controller for controlling the operation of the electric motor by controlling the supply of AC power to the electric motor by the inverter, and a current sensor for detecting the magnitude of the load current flowing from the battery to the inverter (for example, the voltage / current sensor in the embodiment) 42), and the controller is detected by a current sensor Operation magnitude of the load current, when it exceeds a predetermined threshold value continuously for a predetermined time, the controller to stop the electric motor have rows the operation control of the inverter, by the operator for actuation by the hydraulic actuator And an accelerator amount setting switch operated by an operator to set the accelerator amount, and the control controller operates the operation device and operates the accelerator amount setting switch to exchange AC with the electric motor by the inverter. It is configured to perform power supply control.
It also has a reset button that can be operated by the operator, and the control of the load controller detected by the current sensor continuously exceeds a predetermined threshold for a predetermined time and the controller stops the electric motor by the inverter. Then, when the reset button is operated, the control controller may be configured to resume supply control of AC power to the electric motor by the inverter.

本発明に係る作業用車両を以上のように構成すると、電動モータに大きな負荷がかかり、インバータに過電流が流れて発熱したとしても、このインバータが有する保護回路が作動する前に、すなわち、インバータが高温状態になり停止する前に、制御コントローラにより電動モータの作動が停止されるため、すぐにこの作業用車両を用いて作業を再開することができ、作業効率が向上する。 When the working vehicle according to the present invention is configured as described above, even if a large load is applied to the electric motor and an overcurrent flows through the inverter to generate heat, the inverter is operated before the protection circuit of the inverter is activated, that is, the inverter. Since the operation of the electric motor is stopped by the controller before the motor becomes hot and stops, the work can be immediately resumed using the work vehicle, and the work efficiency is improved .

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る作業用車両の一例として、クローラ型パワーショベル車１について図１を用いて説明する。なお、このパワーショベル車１は、地下等の比較的密閉された空間で使用されることを目的に、バッテリーからの電力を利用して作動するものである。このパワーショベル車１は、走行装置２を構成する走行台車４と、この走行台車４の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード９と、走行台車４の上に旋回可能に設けられた旋回台１１と、旋回台１１の前部に枢結されたパワーショベル機構１３と、旋回台１１の上に設けられたオペレータキャビン１５とを有している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, as an example of a working vehicle according to the present invention, a crawler type power shovel vehicle 1 will be described with reference to FIG. In addition, this power shovel vehicle 1 operates using the electric power from a battery for the purpose of being used in comparatively sealed space, such as underground. The power shovel vehicle 1 is provided with a traveling cart 4 constituting the traveling device 2, a blade 9 that is swingable up and down at the rear of the traveling cart 4, and a swivel provided on the traveling cart 4. A swivel base 11, a power shovel mechanism 13 pivotally connected to the front portion of the swivel base 11, and an operator cabin 15 provided on the swivel base 11 are provided.

走行装置２は、略Ｈ型をなす走行台車４と、この走行台車４の左右に設けられた走行機構３とからなる。走行機構３は、走行台車４の左右の前部に設けられた駆動用スプロケットホイール５と、後部に設けられたアイドラホイール６（駆動用スプロケットホイール５とアイドラホイール６とを合わせて「クローラホイール」と呼ぶ場合がある）と、これら両ホイール５，６に掛け回されて駆動される左右一対の履帯７とからなる。なお、駆動用スプロケットホイール５の各々は、図示しない左右の走行モータ（油圧モータ）により駆動され、このパワーショベル車１を走行させることができる。また、旋回台１１は、図示しない旋回モータ（油圧モータ）により走行台車４に対して旋回動させることができる。 The traveling device 2 includes a traveling carriage 4 having a substantially H shape, and traveling mechanisms 3 provided on the left and right sides of the traveling carriage 4. The traveling mechanism 3 includes a driving sprocket wheel 5 provided at the left and right front parts of the traveling carriage 4 and an idler wheel 6 provided at the rear part (a combination of the driving sprocket wheel 5 and the idler wheel 6 is a “crawler wheel”). And a pair of left and right crawler belts 7 that are driven around these wheels 5 and 6. Each of the driving sprocket wheels 5 is driven by left and right traveling motors (hydraulic motors) (not shown), and the power shovel vehicle 1 can travel. The swivel base 11 can be swung with respect to the traveling carriage 4 by a turn motor (hydraulic motor) (not shown).

パワーショベル機構１３は、旋回台１１の前部に起伏動自在に枢結されたブーム１６、ブーム１６の先端部にこのブーム１６の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム１７、および、このアーム１７の先端に上下に揺動自在に枢結されたバケット１８から構成される。ブーム１６は、ブームシリンダ２１により起伏動され、アーム１７は、アームシリンダ２２により揺動され、バケット１８は、バケットシリンダ２３により揺動される。なお、このようなシリンダや上述した走行モータおよび旋回モータは、図２に示すように、油圧ユニット３０から供給される作動油により駆動されるため、以降の説明においては、これらをまとめて「油圧アクチュエータ２０」と呼ぶ。また、このパワーショベル機構１３の操作は、オペレータキャビン１５内に設けられた操作装置１４により行われる。 The power shovel mechanism 13 includes a boom 16 pivotably connected to the front portion of the swivel base 11, and an arm 17 pivotally connected to the tip end portion of the boom 16 so as to swing up and down within the undulating surface of the boom 16. And a bucket 18 pivotally connected to the tip of the arm 17 so as to be swingable up and down. The boom 16 is raised and lowered by the boom cylinder 21, the arm 17 is swung by the arm cylinder 22, and the bucket 18 is swung by the bucket cylinder 23. Such a cylinder and the above-described travel motor and swing motor are driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic unit 30 as shown in FIG. It will be called “actuator 20”. The power shovel mechanism 13 is operated by an operation device 14 provided in the operator cabin 15.

油圧ユニット３０は、電動モータ３１、この電動モータ３１により駆動されて所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ３２、作動油を溜めるタンク３３、油圧ポンプ３２から吐出される作動油を操作装置１４の操作に応じた供給方向および供給量で油圧アクチュエータ２０に供給制御するコントロールバルブ（電磁比例弁）３４、並びに、温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラ３５等から構成される。なお、操作装置１４から出力される操作信号は、後述する制御コントローラ４０に入力され、この制御コントローラ４０が操作信号に応じた指令信号をコントロールバルブ３４に出力してこのコントロールバルブ３４の作動を制御するように構成されている。 The hydraulic unit 30 includes an electric motor 31, a hydraulic pump 32 that is driven by the electric motor 31 and discharges hydraulic oil having a predetermined hydraulic pressure and flow rate, a tank 33 that stores hydraulic oil, and hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 32. 14 includes a control valve (electromagnetic proportional valve) 34 that controls supply to the hydraulic actuator 20 with a supply direction and supply amount according to the operation 14, an oil cooler 35 that cools the operating oil whose temperature has increased, and the like. An operation signal output from the operation device 14 is input to a control controller 40 described later. The control controller 40 outputs a command signal corresponding to the operation signal to the control valve 34 to control the operation of the control valve 34. Is configured to do.

ここで、本実施例においては、油圧ポンプ３２は、３台のポンプ３２ａ〜３２ｃから構成され、この３台のポンプ３２ａ〜３２ｃが電動モータ３１により同時に駆動される。例えば、第１ポンプ３２ａは右駆動用スプロケットホイール５を駆動するアクチュエータとブーム１６を駆動するブームシリンダ２１に作動油を供給し、第２ポンプ３２ｂは左駆動用スプロケットホイール５を駆動するアクチュエータ、アーム１７を駆動するアームシリンダ２２およびバケット１８を駆動するバケットシリンダ２３に作動油を供給し、第３ポンプ３２ｃは旋回台１１を旋回させる旋回モータおよびブレード９を駆動するアクチュエータに作動油を供給するように構成されている。また、電動モータ３１は、バッテリー５０から供給される直流電力を、インバータ４１で所定の電圧および周波数を有する交流電力に変換して供給することにより駆動される。なお、このような電動モータ３１としては、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータ等が用いられる。 Here, in the present embodiment, the hydraulic pump 32 includes three pumps 32 a to 32 c, and the three pumps 32 a to 32 c are simultaneously driven by the electric motor 31. For example, the first pump 32a supplies hydraulic oil to the actuator that drives the right drive sprocket wheel 5 and the boom cylinder 21 that drives the boom 16, and the second pump 32b is an actuator and arm that drive the left drive sprocket wheel 5. The hydraulic oil is supplied to the arm cylinder 22 that drives 17 and the bucket cylinder 23 that drives the bucket 18, and the third pump 32 c supplies hydraulic oil to the swing motor that rotates the swivel 11 and the actuator that drives the blade 9. It is configured. The electric motor 31 is driven by converting the DC power supplied from the battery 50 into AC power having a predetermined voltage and frequency by the inverter 41 and supplying it. In addition, as such an electric motor 31, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor etc. are used, for example.

以上のように、このパワーショベル車１は、コントロールバルブ３４およびインバータ４１を制御することにより供給される作動油を用いて駆動されるが、これらの作動は制御コントローラ４０により制御される。なお、コントロールバルブ３４およびインバータ４１の作動を制御するために、油圧センサ３６（３６ａ〜３６ｃ）により油圧ポンプ３２を構成するポンプ３２ａ〜３２ｃの各々の吐出油圧が測定されるように構成されており、検出値は制御コントローラ４０に入力される。また、バッテリー５０とインバータ４１との間にこのバッテリー５０の出力電圧Ｖoとインバータ４１に流れる負荷電流Ｉoを測定するために、電圧・電流センサ４２が設けられており、検出値は制御コントローラ４０に入力される。また、インバータ４１から電動モータ３１に印加される電圧値（これを以降の説明では「アクセル量」と呼ぶ）をオペレータが設定するために、オペレータキャビン１５内にはアクセル量設定スイッチ２４が設けられており、設定値は制御コントローラ４０に入力される。 As described above, the power shovel vehicle 1 is driven using hydraulic oil supplied by controlling the control valve 34 and the inverter 41, and these operations are controlled by the controller 40. In order to control the operation of the control valve 34 and the inverter 41, the hydraulic pressure sensor 36 (36a to 36c) is configured to measure the discharge hydraulic pressure of each of the pumps 32a to 32c constituting the hydraulic pump 32. The detected value is input to the controller 40. Further, a voltage / current sensor 42 is provided between the battery 50 and the inverter 41 in order to measure the output voltage Vo of the battery 50 and the load current Io flowing through the inverter 41, and the detected value is sent to the controller 40. Entered. An accelerator amount setting switch 24 is provided in the operator cabin 15 in order for the operator to set a voltage value (hereinafter referred to as “accelerator amount”) applied from the inverter 41 to the electric motor 31. The set value is input to the controller 40.

それでは、この制御コントローラ４０による電動モータ３１の制御について説明する。上述のように、操作装置１４の操作量に応じてこの操作装置１４から操作信号が出力され、制御コントローラ４０は、操作信号に応じてコントロールバルブ３４に指令信号を出力して油圧アクチュエータ２０の作動を制御する。そのため、油圧アクチュエータ２０に作動油を供給してパワーショベル車１を駆動させているときは、電動モータ３１を高速で回転させて油圧ポンプ３２から作動油を供給し、反対に、油圧アクチュエータ２０が停止しているときは、電動モータ３１は低速で回転させることで、バッテリー５０の電力消費を抑えるように構成されている。 Now, control of the electric motor 31 by the controller 40 will be described. As described above, an operation signal is output from the operation device 14 according to the operation amount of the operation device 14, and the controller 40 outputs a command signal to the control valve 34 according to the operation signal to operate the hydraulic actuator 20. To control. Therefore, when hydraulic oil is supplied to the hydraulic actuator 20 to drive the power shovel 1, the electric motor 31 is rotated at a high speed to supply hydraulic oil from the hydraulic pump 32. When stopped, the electric motor 31 is rotated at a low speed so as to suppress the power consumption of the battery 50.

ここで、図３に示すように、電動モータ３１にかかる負荷の大きさに応じて、電動モータ３１に印加される電圧Ｖiとモータ効率の関係は変化するため、本実施例においては、パワーショベル車１の作業状況に応じて、オペレータがアクセル量設定スイッチ２４により３段階（Ｌ，Ｍ，Ｈ）のアクセル量（電動モータ３１に印加される電圧値）を選択できるようになっている。すなわち、軽負荷の状態でモータ効率が最も良くなる印加電圧Ｖ₁の付近で電動モータ３１を回転させるアクセル量Ｌ、中負荷の状態でモータ効率が最も良くなる印加電圧Ｖ₂の付近で電動モータ３１を回転させるアクセル量Ｍ、および、重負荷の状態でモータ効率が最も良くなる印加電圧Ｖ₃の付近で電動モータ３１を回転させるアクセル量Ｈを選択可能に構成されている。 Here, as shown in FIG. 3, the relationship between the voltage Vi applied to the electric motor 31 and the motor efficiency changes according to the load applied to the electric motor 31. The operator can select a three-stage (L, M, H) accelerator amount (voltage value applied to the electric motor 31) by the accelerator amount setting switch 24 according to the work status of the vehicle 1. That is, the accelerator amount L for rotating the electric motor 31 near the applied voltage V ₁ where the motor efficiency is the best in the light load state, and the electric motor near the applied voltage V ₂ where the motor efficiency is the best in the medium load state. The accelerator amount M for rotating the motor 31 and the accelerator amount H for rotating the electric motor 31 in the vicinity of the applied voltage V ₃ where the motor efficiency is the best in the heavy load state can be selected.

一方、電動モータ３１の回転数と負荷（出力トルク）の関係において検討すると、図４に示すように、回転数が低いときは電動モータ３１の効率は悪く、回転数が高くなると効率が良くなる特性を有している。特に、定格負荷（出力トルク１００％）で、定格回転数で運転したときがもっとも効率が良くなる特性を有している。そこで、制御コントローラ４０は、図５に示すように、アクセル量設定スイッチ２４により選択されたアクセル量（Ｌ，Ｍ，Ｈ）に応じて電動モータ３１の最低回転数Ｒ_L，Ｒ_M，Ｒ_Hを設定し、電動モータ３１の負荷変動（負荷電流Ｉoの変化）に応じて、この回転数を上昇させるように構成されている（以降の説明では、この回転数の上昇量を「加速量ΔＲ_L，ΔＲ_M，ΔＲ_L」と呼ぶ）。 On the other hand, considering the relationship between the rotational speed of the electric motor 31 and the load (output torque), as shown in FIG. 4, the efficiency of the electric motor 31 is poor when the rotational speed is low, and the efficiency is improved when the rotational speed is high. It has characteristics. In particular, it has the characteristic that the efficiency is best when it is operated at the rated rotation speed with the rated load (output torque 100%). Therefore, as shown in FIG. 5, the controller 40 sets the minimum number of rotations R _L , R _M , R _{H of the} electric motor 31 according to the accelerator amount (L, M, H) selected by the accelerator amount setting switch 24. And the rotational speed is increased in accordance with the load fluctuation (change in load current Io) of the electric motor 31 (in the following description, the rotational speed increase amount is expressed as “acceleration amount ΔR”). _L , ΔR _M , ΔR _L ”).

また、無操作状態のとき（操作装置１４から操作信号が出力されていない状態のとき）は、電動モータ３１を効率の良い高回転で回転させなくても、負荷電流Ｉoが小さくなる低回転で作動させた方がバッテリー５０の消費電力を抑えることができる。そのため、アクセル量設定スイッチ２４によりどのアクセル量が選択されていたとしても、制御コントローラ４０は、無操作状態が所定の時間継続したと判断すると、電動モータ３１をアイドリング回転数Ｒ_I（但し、Ｒ_I＜Ｒ_L＜Ｒ_M＜Ｒ_H）となるように制御する（アイドリング回転数Ｒ_Iをインバータ４１に指令する）。もちろん、この状態で操作装置１４が操作されると、上述の最低回転数Ｒ_L，Ｒ_M，Ｒ_Hおよび加速量ΔＲ_L，ΔＲ_M，ΔＲ_Lがインバータ４１に指令される。 In the non-operation state (when the operation signal is not output from the operation device 14), the load current Io is low and the rotation is small even if the electric motor 31 is not efficiently rotated at a high rotation. The power consumption of the battery 50 can be suppressed by operating it. Therefore, no matter what accelerator amount is selected by the accelerator amount setting switch 24, when the controller 40 determines that the non-operation state has continued for a predetermined time, the electric motor 31 is set to the idling speed R _I (however, R Control is performed so that _I < _RL < _RM < _RH (commanding the idling speed _RI to the inverter 41). Of course, when the operating device 14 is operated in this state, the above-described minimum rotational speeds R _L , R _M , R _H and acceleration amounts ΔR _L , ΔR _M , ΔR _L are commanded to the inverter 41.

例えば、図５の場合、最高回転数Ｒ_MAXが２４００ｒｐｍの電動モータ３１に対して、Ｌモードのときの最低回転数Ｒ_Lを１４００ｒｐｍとし、Ｍモードのときの最低回転数Ｒ_Mを１７００ｒｐｍとし、Ｈモードのときの最低回転数Ｒ_Hを２０００ｒｐｍとし、アイドル回転数Ｒ_Iを５００ｒｐｍとした場合を示している。なお、Ｌモードのときの加速量ΔＲ_Lは、電動モータ３１の回転数がＭモードのときの最低回転数Ｒ_Mを超えない範囲で制御され、Ｍモードのときの加速量ΔＲ_Mは、Ｈモードのときの最低回転数Ｒ_Hを超えない範囲で制御され、Ｈモードのときの加速量ΔＲ_Hは、最高回転数Ｒ_MAXを超えない範囲で制御される。 For example, in the case of FIG. 5, for the highest rotational speed R _MAX is the electric motor 31 of 2400 rpm, the minimum rotation speed R _L when the L-mode and 1400 rpm, the minimum rotation speed R _M in the case of M-mode and 1700 rpm, the minimum rotation speed R _H when the H-mode and 2000 rpm, shows a case in which the 500rpm idling speed R _I. The acceleration amount ΔR _L in the _L mode is controlled within a range that does not exceed the minimum rotation number R _M when the electric motor 31 is in the M mode. The acceleration amount ΔR _M in the M mode is H Control is performed in a range that does not exceed the minimum rotational speed R _H in the mode, and the acceleration amount ΔR _H in the H mode is controlled in a range that does not exceed the maximum rotational speed R _MAX .

それでは、制御コントローラ４０による電動モータ３１の作動の制御について図６を用いて説明する。なお、制御コントローラ４０は、インバータ４１に電動モータ３１の回転数と印加電圧を指令し、インバータ４１がこの指令値に基づいた交流電力を電動モータ３１に供給して作動を制御する。 Now, control of the operation of the electric motor 31 by the controller 40 will be described with reference to FIG. The controller 40 commands the inverter 41 to rotate the electric motor 31 and the applied voltage, and the inverter 41 supplies AC power based on the command value to the electric motor 31 to control the operation.

このパワーショベル車１のメインスイッチがオンされて起動されると、制御コントローラ４０はモータ制御Ｓ１００を開始する。このモータ制御Ｓ１００において、制御コントローラ４０は、まず操作装置１４から出力される操作信号を監視し、運転操作がされたか否かを判断する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１で運転操作がされたと判断したときは、制御コントローラ４０は、次に負荷電流Ｉoを監視し、負荷変動があるか否かを判断し（Ｓ１０２）、負荷変動があると判断したときは、選択されているアクセル量に応じた加速量を算出してその結果を設定し（Ｓ１０３）、負荷変動がないと判断したときは、加速量を０に設定する（Ｓ１０４）。そして、制御コントローラ４０は、設定された加速量（ΔＲ_L、ΔＲ_M、若しくは、ΔＲ_H）とアクセル量に対応した最低回転数（Ｒ_L、Ｒ_M、若しくは、Ｒ_H）の和を電動モータ３１の回転数として、また、設定されたアクセル量に応じた電圧値を電動モータ３１に印加される電圧値としてインバータ４１に指令し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１に戻る。 When the main switch of the power shovel 1 is turned on and started, the controller 40 starts motor control S100. In this motor control S100, the controller 40 first monitors an operation signal output from the operation device 14 and determines whether or not a driving operation has been performed (S101). When it is determined in step S101 that the driving operation has been performed, the controller 40 next monitors the load current Io to determine whether or not there is a load variation (S102), and when it is determined that there is a load variation. The acceleration amount corresponding to the selected accelerator amount is calculated and the result is set (S103). If it is determined that there is no load fluctuation, the acceleration amount is set to 0 (S104). Then, the controller 40 calculates the sum of the set acceleration amount (ΔR _L , ΔR _M , or ΔR _H ) and the minimum rotational speed (R _L , R _M , or R _H ) corresponding to the accelerator amount. The inverter 41 is instructed as a voltage value applied to the electric motor 31 as a voltage value corresponding to the set accelerator amount as the number of rotations 31 (step S105), and the process returns to step S101.

一方、ステップＳ１０１で運転操作がされていないと判断したときは、制御コントローラ４０は、一定時間無操作状態が継続したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。制御コントローラ４０は、ステップＳ１０６で無操作状態が一定時間継続したと判断したときは、アイドリング回転数Ｒ_Iを電動モータ３１の回転数として、また、設定されたアクセル量に応じた電圧値を電動モータ３１に印加される電圧値としてインバータ４１に指令し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１に戻り、無操作状態が一定時間継続していないと判断したときは、そのままステップＳ１０１に戻る。 On the other hand, when it is determined in step S101 that the driving operation has not been performed, the control controller 40 determines whether or not the no-operation state has continued for a certain time (step S106). Controller 40, when it is determined that no operation state continues for a predetermined time in step S106, the idling rotational speed R _I as the rotation speed of the electric motor 31, The electric voltage value corresponding to the accelerator amount set The inverter 41 is instructed as a voltage value to be applied to the motor 31 (step S107), and the process returns to step S101. If it is determined that the no-operation state has not continued for a certain time, the process returns to step S101 as it is.

ここで、ステップＳ１０３における加速量ΔＲ_L，ΔＲ_M，ΔＲ_Hの算出方法であるが、現在設定されているアクセル量（Ｌ，Ｍ，Ｈ）、第１〜第３ポンプ３２ａ〜３２ｃの吐出油圧Ｐ₁〜Ｐ₃、インバータ４１に流れ込む負荷電流Ｉ₀、および、バッテリー５０の出力電圧Ｖ₀をパラメータとして算出される。なお、この加速量の算出は、これらのパラメータに対応した表を予め制御コントローラ４０に設定しておいてこの表から求めるように構成しても良いし、制御コントローラ４０で所定の計算式にこれらのパラメータを当てはめて算出するように構成しても良い。 Here, the acceleration amounts ΔR _L , ΔR _M , ΔR _H are calculated in step S103. The currently set accelerator amounts (L, M, H), the discharge hydraulic pressures of the first to third pumps 32a to 32c. P _{1 to} P ₃ , load current I ₀ flowing into inverter 41, and output voltage V ₀ of battery 50 are calculated as parameters. The calculation of the acceleration amount may be configured such that a table corresponding to these parameters is set in the controller 40 in advance and obtained from this table, or these values are calculated by the controller 40 according to a predetermined calculation formula. The calculation may be performed by applying the above parameters.

このように、一定時間無操作状態が継続した場合は、油圧ポンプ３２から油圧アクチュエータ２０に作動油を供給する必要はなく、通常の運転時よりも遅いアイドル回転数Ｒ_Iで電動モータ３１を回すことにより、バッテリー５０の電力消費を抑えることができる。また、電動モータ３１にかかる負荷に応じて、アクセル量設定スイッチ２４によりアクセル量を設定できるため、電動モータ３１を効率良く運転することができ、バッテリー５０の電力を有効に利用することができる。なお、電動モータ３１の応答速度はエンジンと比較して非常に大きいので、負荷電流からこの電動モータ３１にかかる負荷を判断して最適な回転数になるように制御コントローラ４０で制御することが可能である。そのため、リアルタイムで電動モータ３１の回転数を変化させても応答速度が速いので油圧ポンプ３２の油圧変動を感じることはほとんどない。 Thus, if the predetermined time no operation state continues, it is not necessary to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump 32 to the hydraulic actuator 20, turning the electric motor 31 at a slow idle speed R _I than during normal operation As a result, the power consumption of the battery 50 can be suppressed. Further, since the accelerator amount can be set by the accelerator amount setting switch 24 according to the load applied to the electric motor 31, the electric motor 31 can be operated efficiently and the power of the battery 50 can be used effectively. Since the response speed of the electric motor 31 is very high compared to the engine, the load applied to the electric motor 31 can be determined from the load current and controlled by the controller 40 so as to obtain an optimum rotational speed. It is. Therefore, even if the number of rotations of the electric motor 31 is changed in real time, the response speed is fast, so that the hydraulic pressure fluctuation of the hydraulic pump 32 is hardly felt.

ところで、制御コントローラ４０は、操作装置１４の操作に応じてコントロールバルブ３４を開閉する制御を行うと同時に、電動モータ３１の回転速度を加速若しくは減速する制御を行うように構成されている。例えば、図７に示すように、このパワーショベル車１の走行中に、時刻ｔ₁において操作装置１４を操作して加速し、時刻ｔ₂において減速した場合に、制御コントローラ４０はコントロールバルブ３４（走行モータに作動油を供給するコントロールバルブ）と電動モータ３１との両方を制御する。すなわち、パワーショベル車１の加減速操作に対応した作動油を油圧アクチュエータ２０に供給するとともに、この作動に必要な作動油を油圧ポンプ３２から供給するためである。図７の場合、制御コントローラ４０は、操作装置１４からの操作信号が加速側に増加すると（時刻ｔ₁）、コントロールバルブ３４の開度を大きくすると同時に、電動モータ３１の回転数を加速して供給される作動油の量を増加させる。また、操作装置１４からの操作信号が減速側に減少すると（時刻ｔ2）、コントロールバルブ３４の開度を小さくすると同時に、電動モータ３１の回転数を減速して供給される作動油の量を減少させる。 Incidentally, the control controller 40 is configured to perform control for opening or closing the control valve 34 in accordance with the operation of the operation device 14 and at the same time performing control for accelerating or decelerating the rotational speed of the electric motor 31. For example, as shown in FIG. 7, during running of the power shovel 1, when the operating device 14 is accelerated by operating at time t _1, and deceleration at time t _2, the controller 40 controls valve 34 ( Both the control valve for supplying hydraulic oil to the traveling motor and the electric motor 31 are controlled. That is, the hydraulic oil corresponding to the acceleration / deceleration operation of the power shovel 1 is supplied to the hydraulic actuator 20 and the hydraulic oil necessary for this operation is supplied from the hydraulic pump 32. In the case of FIG. 7, when the operation signal from the operation device 14 increases to the acceleration side (time t ₁ ), the controller 40 increases the opening degree of the control valve 34 and simultaneously accelerates the rotation speed of the electric motor 31. Increase the amount of hydraulic fluid supplied. Further, when the operation signal from the operation device 14 decreases to the deceleration side (time t2), the opening of the control valve 34 is decreased, and at the same time, the amount of hydraulic oil supplied by reducing the rotational speed of the electric motor 31 is decreased. Let

このように、電動モータ３１とコントロールバルブ３４の作動を同時に行う場合、コントロールバルブ３４の開度をステップ状に変化させると、このパワーショベル車１が急激に加減速する場合があり、操作性が悪化する。そのため、本実施例においては、制御コントローラ４０は、電動モータ３１の加減速とコントロールバルブ３４の開閉を同時に行うときは（例えば、図７における時刻ｔ₁およびｔ₂）、コントロールバルブ３４の開閉作動をランプ出力とし、所定の時間で開閉作動するように制御する。これにより、油圧アクチュエータ２０に供給される作動油の変化が緩やかになり、急激な動作の変化を防止することができる。 As described above, when the electric motor 31 and the control valve 34 are operated simultaneously, if the opening degree of the control valve 34 is changed stepwise, the power shovel 1 may be accelerated / decelerated suddenly. Getting worse. Therefore, in this embodiment, when the controller 40 simultaneously performs acceleration / deceleration of the electric motor 31 and opening / closing of the control valve 34 (for example, times t ₁ and t ₂ in FIG. 7), the opening / closing operation of the control valve 34 is performed. Is controlled so as to open and close in a predetermined time. Thereby, the change of the hydraulic fluid supplied to the hydraulic actuator 20 becomes gentle, and a sudden change in operation can be prevented.

一方、図８に示すように、操作装置１４の操作量に変化がなく、コントロールバルブ３４の開度は変化しないが、負荷変動等により電動モータ３１の速度を加速および減速する場合は、電動モータ３１の加減速により、吐出油圧が増減して、油圧アクチュエータ２０の速度も加減速してしまう場合がある。例えば、このパワーショベル車１を一定速度で走行させているときに、路面状態の悪い部分に入り、電動モータ３１に流れる負荷電流Ｉoが増加した場合である。このような場合、制御コントローラ４０は、電動モータ３１の回転数を加速して作動油の供給量を増加させるが（図８における時刻ｔ₃）、同時にコントロールバルブ３４の開度を所定の量だけ小さくすることにより、作動油の吐出量の増加がアクチュエータ２０の作動に影響しないように制御する。同様に、路面状態が良い部分に入り、負荷電流Ｉoの減少に応じて電動モータ３１の回転数を減速し、作動油の供給量を減少させるとき（図８の時刻ｔ₄）には、制御コントローラ４０は、コントロールバルブ３４の開度を所定の量だけ大きくすることにより、作動油の吐出量の減少が油圧アクチュエータ２０の作動に影響しないように制御する。これにより、電動モータ３１の回転数の変化による油圧ポンプ３２から吐出される作動油量の変化が油圧アクチュエータ２０の作動に影響を与えることを防止し、このパワーショベル車１の操作性を向上させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 8, there is no change in the operation amount of the operating device 14 and the opening of the control valve 34 does not change, but when the speed of the electric motor 31 is accelerated and decelerated due to load fluctuation or the like, By the acceleration / deceleration of 31, the discharge hydraulic pressure may increase or decrease, and the speed of the hydraulic actuator 20 may also accelerate / decelerate. For example, when the power shovel 1 is traveling at a constant speed, the load current Io that flows into the electric motor 31 increases due to entering a portion having a bad road surface condition. In such a case, the controller 40 accelerates the rotational speed of the electric motor 31 to increase the amount of hydraulic oil supplied (time t ₃ in FIG. 8), but at the same time, the control valve 34 is opened by a predetermined amount. By making it small, control is performed so that an increase in the discharge amount of the hydraulic oil does not affect the operation of the actuator 20. Similarly, when the road surface condition is good and the rotational speed of the electric motor 31 is reduced according to the decrease in the load current Io and the supply amount of hydraulic oil is decreased (time t _{4 in} FIG. 8), the control is performed. The controller 40 increases the opening of the control valve 34 by a predetermined amount so that the decrease in the discharge amount of the hydraulic oil does not affect the operation of the hydraulic actuator 20. As a result, a change in the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 32 due to a change in the number of revolutions of the electric motor 31 is prevented from affecting the operation of the hydraulic actuator 20, and the operability of the power shovel vehicle 1 is improved. be able to.

このパワーショベル車１において、電動モータ３１に負荷がかかるとインバータ４１に流れ込む負荷電流Ｉoが増加する。バッテリー５０の充電量が多い場合に負荷電流Ｉoが増加しても出力電圧Ｖoの変化は小さいが、バッテリー５０の充電量が少ない場合に負荷電流Ｉoが増加すると、出力電圧Ｖoの変化（出力電圧Ｖoの低下量）は大きくなる。バッテリー５０の大きな電圧変動が発生すると、電動モータ３１のトルクの低下や回転ムラが発生する虞がある。また、バッテリー５０の出力電圧Ｖoが大きく低下すると、インバータ４１が瞬時停電と判断して電動モータ３１への出力を遮断する虞がある。 In the power shovel 1, when a load is applied to the electric motor 31, the load current Io flowing into the inverter 41 increases. Even if the load current Io increases when the charge amount of the battery 50 is large, the change in the output voltage Vo is small. However, if the load current Io increases when the charge amount of the battery 50 is small, the change in the output voltage Vo (output voltage) The amount of decrease in Vo increases. When a large voltage fluctuation of the battery 50 occurs, there is a possibility that the torque of the electric motor 31 is reduced or uneven rotation occurs. Further, when the output voltage Vo of the battery 50 greatly decreases, there is a possibility that the inverter 41 determines an instantaneous power failure and interrupts the output to the electric motor 31.

そのため、制御コントローラ４０は、バッテリー５０の出力電圧Ｖoを監視しており、この出力電圧Ｖoが所定の閾値より低下したときに、電動モータ３１にかかる負荷を軽減してバッテリー５０の出力電圧Ｖoを安定させるように構成されている。例えば、電動モータ３１に指令している回転数が低い場合は、回転数を増加させる指令をインバータ４１に出力し、電動モータ３１の回転数を増加させる。これにより、インバータ４１に流れ込む負荷電流Ｉoが減少するため、出力電圧Ｖoの変化も小さくすることができる。また、電動モータ３１に指令している回転数が高い場合は、コントロールバルブ３４の開度を小さくし、油圧ポンプ３２の負荷を小さくするように制御する。これにより、電動モータ３１にかかる負荷が減少し、それにより負荷電流Ｉoが減少するため出力電圧Ｖoの変化を小さくすることができる。 For this reason, the controller 40 monitors the output voltage Vo of the battery 50, and when the output voltage Vo falls below a predetermined threshold, the load applied to the electric motor 31 is reduced to reduce the output voltage Vo of the battery 50. It is configured to stabilize. For example, when the rotational speed commanded to the electric motor 31 is low, a command to increase the rotational speed is output to the inverter 41 to increase the rotational speed of the electric motor 31. As a result, the load current Io flowing into the inverter 41 is reduced, so that the change in the output voltage Vo can be reduced. When the rotational speed commanded to the electric motor 31 is high, the control valve 34 is controlled so that the opening degree of the control valve 34 is reduced and the load of the hydraulic pump 32 is reduced. As a result, the load applied to the electric motor 31 is reduced, and the load current Io is thereby reduced, so that the change in the output voltage Vo can be reduced.

以上説明したように、本実施例にかかるパワーショベル車１においては、オペレータがアクセル量、すなわち、電動モータ３１に印加される電圧値をアクセル量設定スイッチ２４により選択するように構成されている。また、このパワーショベル車１において、インバータ４１は、制御コントローラ４０から指令された電圧値に応じた電圧を電動モータ３１に印加するとともに、この制御コントローラ４０から指令された回転数になるように電動モータ３１を制御する。そのため、たとえばアクセル量Ｌが選択されている状態で走行中に、スピンターンやピボットターンを行うと、電動モータ３１にかかる負荷が増加し、電動モータ３１の回転数を維持するためにインバータ４１には過電流が流れる。インバータ４１に過電流が流れる状態が継続すると、インバータ４１は発熱し、このインバータ４１の温度が所定の大きさを超えると保護回路が作動してインバータ４１が停止してしまい、結果としてこのパワーショベル車１を作動させることができなくなる。 As described above, the power shovel vehicle 1 according to this embodiment is configured such that the operator selects the accelerator amount, that is, the voltage value applied to the electric motor 31 by the accelerator amount setting switch 24. Further, in this power shovel 1, the inverter 41 applies a voltage corresponding to the voltage value commanded from the controller 40 to the electric motor 31 and is electrically driven so as to have the rotation speed commanded from the controller 40. The motor 31 is controlled. Therefore, for example, if a spin turn or a pivot turn is performed while traveling with the accelerator amount L selected, the load applied to the electric motor 31 increases, and the inverter 41 is connected to maintain the rotation speed of the electric motor 31. Overcurrent flows. If the state where an overcurrent flows through the inverter 41 continues, the inverter 41 generates heat. When the temperature of the inverter 41 exceeds a predetermined level, the protection circuit is activated and the inverter 41 is stopped. As a result, the power shovel The car 1 cannot be operated.

そのため、本実施例に係るパワーショベル車１においては、制御コントローラ４０で負荷電流Ｉoを監視し、インバータ４１の保護回路が作動する温度まで上昇しないように制御される。この制御コントローラ４０の制御は、図９に示すように、負荷電流Ｉoを監視し、所定の時間、過電流状態が継続したことを検出すると（Ｓ２００）、インバータ４１を制御して電動モータ３１を停止するとともに、オペレータキャビン１５内に設けられた警報用パイロットランプ２５を点灯し、オペレータに過電流で電動モータ３１を停止させたことを警報する（Ｓ２０１）。オペレータキャビン１５内には、リセットボタン２６が設けられており、制御コントローラ４０は電動モータ３１を停止させると、リセットボタン２６が押下されるのを待つ（Ｓ２０２）。そして、オペレータによりリセットボタン２６が押下されたのを検出すると、インバータ４１により電動モータ３１を再起動し、このパワーショベル車１を作動可能にする（Ｓ２０３）。なお、この状態で、過電流で停止したときと同じ操作（たとえば、スピンターンやピボットターン）を行うと、同様に過電流が流れて電動モータ３１の停止制御が作動するため、オペレータはアクセル量設定スイッチ２４により、現在設定されている以上のアクセル量（ＭまたはＨ）を選択する必要がある。 For this reason, in the power shovel 1 according to the present embodiment, the load current Io is monitored by the controller 40 and is controlled so as not to rise to a temperature at which the protection circuit of the inverter 41 operates. As shown in FIG. 9, the control of the controller 40 monitors the load current Io and detects that the overcurrent state has continued for a predetermined time (S200), and controls the inverter 41 to control the electric motor 31. At the same time, the alarm pilot lamp 25 provided in the operator cabin 15 is turned on to warn the operator that the electric motor 31 has been stopped by an overcurrent (S201). A reset button 26 is provided in the operator cabin 15, and when the controller 40 stops the electric motor 31, it waits for the reset button 26 to be pressed (S202). Then, when it is detected that the reset button 26 is pressed by the operator, the electric motor 31 is restarted by the inverter 41 to enable the power shovel 1 (S203). In this state, if the same operation (for example, spin turn or pivot turn) is performed as when the vehicle is stopped by an overcurrent, the overcurrent flows in the same manner and the stop control of the electric motor 31 is activated. It is necessary to select an accelerator amount (M or H) that is larger than the currently set value by the setting switch 24.

このように、制御コントローラ４０によりインバータ４１に流れ込む負荷電流Ｉoを監視し、過電流状態が所定の時間継続したときに、電動モータ３１を停止するように構成することにより、アクセル量設定スイッチ２４による設定を誤って、インバータ４１に過電流が流れたとしても、このインバータ４１が発熱により停止することがなく、リセットボタン２６の操作により、すぐにこのパワーショベル車１の作動を継続（再開）することができる。 As described above, the controller 40 monitors the load current Io flowing into the inverter 41 and stops the electric motor 31 when the overcurrent state continues for a predetermined time. Even if the setting is mistaken and an overcurrent flows to the inverter 41, the inverter 41 does not stop due to heat generation, and the operation of the power shovel 1 is immediately continued (resumed) by operating the reset button 26. be able to.

本発明に係る作業用車両の一例であるクローラ型パワーショベル車の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of a crawler type power shovel that is an example of a working vehicle according to the present invention. 上記パワーショベル車に搭載される油圧ユニットおよび電源ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydraulic unit and power supply unit which are mounted in the said power shovel vehicle. 電動モータに印加される電圧とモータ効率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the voltage applied to an electric motor, and motor efficiency. モータ回転数とモータ出力トルクから決定されるモータの効率を示すグラフである。It is a graph which shows the efficiency of the motor determined from a motor rotation speed and a motor output torque. アクセル量と電動モータの回転数の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the amount of accelerators, and the rotation speed of an electric motor. 制御コントローラによる省電力のためのモータ制御の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the motor control for the power saving by a control controller. 操作装置を操作したときの電動モータ速度とコントロールバルブの開度の制御状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control state of the electric motor speed when operating an operating device, and the opening degree of a control valve. 負荷等により電動モータの速度が変化したときのコントロールバルブの開度の制御状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control state of the opening degree of a control valve when the speed of an electric motor changes with load. 制御コントローラによる過電流防止制御の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the overcurrent prevention control by a controller.

Explanation of symbols

１クローラ型パワーショベル車（作業用車両）
２０油圧アクチュエータ
３１電動モータ
３２油圧ポンプ
４０制御コントローラ
４１インバータ
４２電圧・電流センサ（電流センサ）
５０バッテリー 1 Crawler excavator (work vehicle)
20 Hydraulic Actuator 31 Electric Motor 32 Hydraulic Pump 40 Control Controller 41 Inverter 42 Voltage / Current Sensor (Current Sensor)
50 battery

Claims

A working vehicle operated by a hydraulic actuator,
An AC power drive type electric motor that drives a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator;
A battery for supplying DC power;
An inverter that converts the DC power of the battery into AC power and supplies the electric motor to operate the electric motor;
A controller for controlling the operation of the electric motor by controlling the supply of AC power to the electric motor by the inverter;
A current sensor for detecting the magnitude of a load current flowing from the battery into the inverter;
The size of the detected load current by the current sensor, when it exceeds a predetermined threshold value continuously for a predetermined period of time, have the controller rows the operation control of the inverter to stop the electric motor,
An operating device operated by an operator for operation by the hydraulic actuator; and an accelerator amount setting switch operated by an operator for setting an accelerator amount, wherein the control controller operates the operating device and the accelerator amount. A working vehicle that performs AC power supply control to the electric motor by the inverter based on an operation of a setting switch .

An operation control comprising a reset button operable by an operator, wherein the control controller stops the electric motor by the inverter when the magnitude of the load current detected by the current sensor continuously exceeds a predetermined threshold for a predetermined time after has been performed, the controller when the reset button is operated in claim 1, characterized in that it is configured to resume the supply control of the AC power to the electric motor by the inverter The working vehicle described.