JP5079674B2

JP5079674B2 - Electric drive work machine

Info

Publication number: JP5079674B2
Application number: JP2008309937A
Authority: JP
Inventors: 豊渡辺; 篤司田中
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: JP2010133148A

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 (for example, see 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 Patent Document 1 relates to an excavator equipped with a battery, and supplies electric power from the battery to a plurality of electric motors via inverters, and drives each of these electric motors to drive a hydraulic pump. The pressure oil discharged from the cylinder is supplied to a cylinder of an actuator provided in the link mechanism to perform work such as excavation. The excavator is provided with a means for detecting the remaining battery level (power capacity), and when it is detected that the remaining battery level has decreased to reach a preset threshold, the power supply from the battery is limited. Thus, there is provided alarm means for restricting the operation of the actuator and issuing an alarm notifying that effect. This threshold value represents the remaining battery level at which the excavator can move to the charging facility by itself, and the excavator can be prevented from getting stuck by moving the excavator to the charging facility when an alarm is generated.

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。
特開平１１−１０７３２０号公報特開平１０−３１７４２８号公報 In Patent Document 2, as a means for solving such a problem, a specific gravity of a battery electrolyte is measured, an available electric energy is estimated from the measured specific gravity of the electrolyte, a battery remaining amount is calculated, and a display device The technique to display is disclosed.
JP-A-11-107320 Japanese Patent Laid-Open No. 10-317428

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 Patent Document 2 is configured to estimate the amount of power that can be used from the specific gravity of the electrolyte, the amount of power estimated from the specific gravity of the electrolyte varies depending on battery temperature, battery deterioration, and the like. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately calculate the remaining battery level.

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、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い、前記電動モータの駆動状態が前記アクチュエータを駆動する通常駆動状態から前記アクチュエータの駆動を停止する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。 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 Constant means includes a battery remaining quantity data at the time of stopping before Symbol electric motor, the stores the battery remaining quantity data in the idle driving state of the electric motor, when the driving of the actuator, at the time of stopping the electric motor There line determination of battery-remaining battery remaining amount data as the initial value, when a driving state of the electric motor is shifted to the idle driving state to stop driving of the actuator from the normal drive state for driving the actuator, The remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data in the idle drive state of the electric motor .

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。また、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。 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. In addition, when the electric motor is in the idle drive state, the load applied to the battery is constant or almost no load, so it is not necessary to consider the battery temperature, the degree of deterioration of the battery, etc., and the battery remaining amount is accurately calculated. be able to. 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２に、前記第１の電気駆動式作業機械において、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、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い、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。 The present invention is the second, the in the first electrically-driven work machine, actuators and the main power source and the electric motor is a battery and equipped with an electric drive work machine which is the driving power of the electric motor of the actuator The battery voltage measuring means for measuring the battery voltage of the battery, the 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 when the electric motor is driven Power consumption calculating means for integrating the consumed power amount and the battery regeneration amount, and the consumption calculated by the power consumption calculating means from the previous value of the remaining battery power determined by the remaining battery power determining means. by subtracting the amount of power and battery regeneration amount, and a battery remaining amount calculating means for calculating the current value of remaining battery capacity, the Tteri residual amount judging means includes a battery remaining quantity data at the time of stopping the electric motor, the stores the battery remaining quantity data at the maximum load of the electric motor, when the driving of the actuator, stop of the electric motor When the electric motor driving state reaches a maximum load state, the remaining battery level is determined based on the remaining battery level data at the maximum load of the electric motor. The amount is calculated.

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３に、前記第２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。 The present invention is the third in the second electrically-driven work machine, the battery residual amount judging means falls below a specified value the battery voltage measured by the battery remaining capacity or the battery voltage measuring means reaches a predetermined 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 electric excavator 1. ing. The battery-type electric excavator 1 includes an upper swing body 10, a lower traveling body 11, a front member 12 having a boom 12 a, an arm 12 b and a bucket 12 c, and a battery 20 mounted inside the upper swing body 10. Composed. On the other hand, the external power supply unit 2 includes an external power source 21 such as a commercial high-voltage power source or a generator, and a power cable 21 a that connects the battery 20 and the external power source 21.

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 boom 12a is pin-coupled to the upper swing body 10, and rotates in a vertical plane around the pin coupling portion. One end of the arm 12b is pin-coupled to the tip of the boom 12a, and the arm 12b rotates in a vertical plane around the pin-coupled portion. One end of the bucket 12c is pin-coupled to the tip of the arm 12b, and the bucket 12c rotates in a vertical plane around the pin-coupled portion. These front members 12a, 12b, and 12c rotate by expanding and contracting a boom hydraulic cylinder, an arm hydraulic cylinder, and a bucket hydraulic cylinder (not shown) provided for each front member. The driver operates a control lever or the like provided in the driver's cab and appropriately expands and contracts each of the hydraulic cylinders to perform necessary work such as excavation and loading.

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 body 10 and the lower traveling body 11, a turning wheel 13 that is rotated by an electric motor 106 for turning (see FIG. 2) is provided, and the driver operates an operation lever or the like provided in the cab. Is operated to drive the turning electric motor 106 and thereby turn the turning wheel 13 to turn the upper turning body 10 on the lower traveling body 11. Further, the lower traveling body 11 is provided with a traveling crawler belt 11a driven by a traveling hydraulic motor (not shown), and the driver operates the operating lever provided in the driver's cab to drive the traveling hydraulic motor. Then, the battery-powered excavator 1 is caused to travel forward or backward by driving the traveling crawler belt 11a. The traveling crawler belt 11a and the traveling hydraulic motor that drives the traveling crawler belt 11a are provided on both the left and right sides of the lower traveling body 11, respectively.

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 electric excavator 1 includes a hydraulic pump 102 that supplies pressure oil to each of the hydraulic cylinders and the traveling hydraulic motor (in the present specification, these may be collectively referred to as “actuators”) and drives the hydraulic pump 102. The electric motor 103 (see FIG. 2) is mounted, and the battery 20 is used as a power source for in-vehicle electric devices including the electric motor.

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 upper swing body 10 is provided with an external power connection port (not shown) for connecting the power cable 21a. By connecting the power cable 21a of the external power supply source 2 to the external power connection port, an external power source is connected. The external power source 21 of the supply source 2 can be connected to the battery 20 charging device. The power cable 21a is configured to be detachable from the external power supply connection port. When the power cable 21a is connected to the external power supply connection port, the battery 20 can be charged by the external power supply 21 via the charging device. After the battery charge amount exceeds a predetermined amount, the battery 20 becomes a driving power source for each actuator.

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 excavator 1 according to the embodiment. As is clear from this figure, the power management unit of this example includes the control device 100, A battery 20, a battery voltage measuring device 22 for measuring the battery voltage, a display device 101 for displaying necessary information including the remaining battery level to the driver, a traveling hydraulic motor for driving the lower traveling body 11, and a boom 12a A hydraulic cylinder for driving the boom, an hydraulic cylinder for driving the arm for driving the arm 12b, a hydraulic pump 102 for supplying pressure oil to the hydraulic cylinder for driving the bucket 12c, and a first electric motor for driving the hydraulic pump 102 103, a first inverter 104 for supplying an alternating current to the first electric motor 103, and an upper part with respect to the lower traveling body 11. A turning electric motor (second electric motor) 106 for turning the turning body 10, a second inverter 107 for supplying an alternating current to the second electric motor 106, and a charging device 108 for the battery 20 to which the external power source 21 is connected, The power source switching unit 109 switches the driving power source of the battery-powered excavator 1 to the battery 20 or the external power source 21 or both according to a control signal from the control device 100.

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 control device 100 mainly includes an input unit 110, an output unit 120, a determination / control unit 130, a ROM 140, and a RAM 150. The input unit 110 includes a key switch signal SD1 output from a key switch (not shown) that is operated by the driver to start, start, and stop the battery-powered excavator 1, and an operation that the driver operates to perform work. Lever operation amount signal SD2 output from the lever, lock lever signal SD3 output from the lock lever operated by the driver to prevent erroneous operation of the operation lever, battery remaining amount signal SD4 output from the battery voltage measuring device 22 The external power connection signal SD5 output from the charging device 108 when the power cable 21a is connected to the external power connection port, the charging switch signal SD6 output from the charging operation switch (not shown) installed in the cab, and the actuator A load detector (not shown) for detecting a load acting on the (first electric motor 103) A load signal SD7 output from the input. The output unit 120 includes a display data signal SC1 to be displayed on the display device 101, actuator command signals SC2 and SC3 to be applied to the first and second inverters 104 and 107, and a power source switching signal to be applied to the power source switching unit 109. SC4 is output. The determination / control unit 130 determines the remaining battery level based on the battery voltage measured by the battery voltage measuring device 22, the integration of the power consumption and the battery regeneration amount based on the load signal SD7, and the previous value of the remaining battery level. The current value of the remaining battery level is calculated by subtracting the integrated value of the power consumption amount and the battery regeneration amount. Further, as shown in FIG. 4, the ROM 140 stores battery remaining amount data A when the electric motors 103 and 106 are stopped and battery remaining amount data B when the electric motors 103 and 106 are in an idle driving state. Stores a program of processing executed by the determination / control unit 130. As shown in FIGS. 2 and 3, for example, a control device power supply VS of 24 V is supplied to the control device 100 and driven.

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 excavator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

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 excavator 1 is in the drive stop state, when the driver switches the key switch installed in the cab from the OFF position to the ON position, the auxiliary power supply voltage is supplied to the control device 100 from the control device power supply VS. The control device 100 then supplies a power supply voltage to the display device 101 and puts it into an operating state (step S1 in FIG. 5). In this state, the determination / control unit 130 of the control device 100 takes in the battery voltage value α1 of the battery 20 measured by the battery voltage measurement device 22, and, as shown in FIG. In contrast to the remaining battery level data A when the electric motors 103 and 106 are stopped, an initial value β1 of the remaining battery level is obtained. The initial value β1 of the remaining battery level is displayed on the display device 101.

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 control device 100. In response to this, the control device 100 outputs a switching control signal SC4 to the power supply switching unit 109, and the battery. The power supply switching unit 109 is switched so that the drive power supply voltage of the electric motors 103 and 106 is supplied from the inverter 20 to the inverters 104 and 107. As a result, the DC power supply voltage from the battery 20 is supplied to each of the inverters 104 and 107 via the power supply switching unit 109, and the battery-powered excavator 1 is operated so as to be operable by operating the operation lever (step in FIG. 5). S2).

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 control device 100. A switching control signal SC4 is sent to switch it to the OFF (open) state. As a result, power is not supplied to the inverters 104 and 107, and the operation of the battery-powered excavator 1 is not performed even if the operation lever is operated (step S3 in FIG. 5). Accordingly, the supply of the auxiliary power supply voltage from the control device power supply VS to the control device 100 is also terminated.

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 excavator 1 is in the driving state, when the operation lever is operated by the driver, a lever operation amount signal SD2 corresponding to the operation amount of the operation lever is supplied to the control device 100. As a result, control device 100 sends actuator command signals SC2 and SC3 to inverters 104 and 107 corresponding to the operated operation lever, and transitions to a normal drive state in which the actuator performs an operation corresponding to the operation amount (FIG. 5 step S21).

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 battery 20 or the external power supply 21 is connected, the inverters 104 and 107 convert the DC power supply voltage from the charging device 108 into an AC voltage, and the AC power supply voltage of the electric motors 103 and 106 connected thereto. In accordance with the actuator command signals SC2 and SC3 from the control device 100, the operation is controlled ON and OFF, and the duty ratio and polarity of the AC power supply voltage are changed according to the operation amount of the operation lever. Be controlled. Thereby, the rotation speed and rotation direction of each electric motor 103,106 are controlled. The hydraulic pump 102 discharges pressure oil having a pressure corresponding to the rotation speed of the electric motor 103, and drives the hydraulic actuator in a direction corresponding to the operation direction of the operation lever at a speed corresponding to the operation amount. The maximum output (maximum torque or maximum speed) of each hydraulic actuator is regulated by the rotational speed of the electric motor 103 and, in turn, the power supply voltage value supplied to the electric motor 103. Similarly, the maximum output (maximum speed) of the swivel wheel 13 is regulated by the rotational speed of the electric motor 106 and, consequently, the power supply voltage value supplied to the electric motor 106.

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 electric motors 103 and 106 in the normal drive state are continuously accumulated by the control device 100 based on the load signal SD7. Then, in the control device 100, the determination / control unit 130 subtracts the integrated value of the power consumption amount and the battery regeneration amount during normal driving in Step S21 from the initial value β1 of the battery remaining amount obtained in Step S1. Thus, the current value of the remaining battery level is repeatedly calculated. The current value of the remaining battery level is sequentially displayed on the display device 101. As a result, the operator of the work machine can know the latest battery remaining amount, and therefore can perform an appropriate operation according to the remaining battery amount.

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 control device 100 is cut off, and the driving of the actuator is stopped. In this state, the drive state of the electric motors 103 and 106 changes to the idle drive state in which the rotation speed of the hydraulic pump 102 is lowered to a predetermined specified rotation speed or stopped (step S22 in FIG. 5). . In this state, the load applied to the battery is constant or almost no load.

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 control device 100, and the control device 100 receives this and outputs a switching control signal SC4 to the power supply switching unit 109, which is turned off. Put it in a state. As a result, the actuator is locked even when the lever is operated while the key switch is in the ON position, and the battery-powered excavator 1 is prevented from being operated improperly or unintentionally. be able to.

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 / control unit 130 of the control device 100 causes the battery voltage measuring device 22 to The battery voltage value α2 of the battery 20 measured according to the above is fetched, and as shown in FIG. 4, the remaining battery voltage data B in the idle drive state of the electric motors 103 and 106 stored in the ROM 140 is stored in the fetched battery voltage value α2. In contrast, the initial value β2 of the remaining battery level is obtained. The initial value β2 of the remaining battery level is displayed on the display device 101. Thereby, it is possible to correct the measurement error caused by the integration of the power consumption amount and the battery regeneration amount during normal driving of the work machine, and to obtain a more accurate current value of the remaining battery level.

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 voltage measuring device 22 is stopped when the electric motors 103 and 106 stored in the ROM 140 are stopped until the operating lever is returned to the neutral position at T51 and the work machine shifts to the idle drive state. The initial value β1 of the battery remaining amount obtained by contrasting with the battery remaining amount data A is used as a reference, and the power consumption amount and the battery regeneration amount during normal driving are subtracted from the initial value β1 of the battery remaining amount, and sequentially Find the current battery level. At time T51 when the operating lever is returned to the neutral position, the battery voltage value α2 measured by the battery voltage measuring device 22 is contrasted with the remaining battery data B when the electric motors 103 and 106 stored in the ROM 140 are idling. Thus, the initial value β2 of the remaining battery level is obtained. Then, when the operating lever is operated again at time T52 and the work machine changes to the normal driving state, the initial value β2 of the remaining battery level obtained above is used as a reference, and the initial value β2 of the remaining battery level is used as a reference. The current value of the remaining battery level is sequentially obtained by subtracting the power consumption amount and the battery regeneration amount during normal driving. As a result, an accurate current value of the remaining battery level can be obtained. Further, since it is not necessary to stop the electric motor every time in order to obtain the initial value α1 of the battery remaining amount, the practicality of the system can be improved.

〈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 electric motors 103 and 106 are stopped and the maximum of the electric motors 103 and 106 in the ROM 140 provided in the control device 100. Battery remaining amount data C at the time of load is stored, and a limit range value a and an actuator drive limit voltage b are set in each of the remaining battery amount data A and C. When the battery remaining amount obtained from the battery remaining amount data A and C falls below the limit value a, the maximum load is detected based on the load signal SD7 output from the load detecting means (not shown) from that point. When the maximum load is applied, the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data C when the electric motors 103 and 106 are at the maximum load. When the load applied to the battery 20 is between the no load and the maximum load, the remaining battery level is calculated according to the magnitude of the load applied to the battery 20. For example, when the actuator is a hydraulic pump, the load of the work machine is obtained by the product of the discharge flow rate and the discharge pressure. Moreover, since the voltage drop of the battery 20 becomes large, so that the load concerning the battery 20 is large, the magnitude | size of this voltage drop can also be used as a load concerning a working machine.

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 voltage measuring device 22 with the remaining battery charge data A when the electric motors 103 and 106 are stored in the ROM 140 until it is determined that the value is below a. Using the initial value β1 of the remaining battery level as a reference, the current value of the remaining battery level is sequentially obtained by subtracting the power consumption and the battery regeneration amount during normal driving from the initial value β1 of the remaining battery level.

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, control device 100 detects the maximum load based on load signal SD7, and determines whether the detected load exceeds the maximum load. For example, from time T61 to time T62, the load applied to the work machine continuously increases. Therefore, at each timing when the maximum load is detected, the load value at that time is determined as the maximum load, and the maximum load value is determined. Is updated. When it is determined that the maximum load is applied to the work machine, the control device 100 compares the battery voltage value measured by the battery voltage measuring device 22 with the remaining battery data C when the electric motors 103 and 106 are at the maximum load. To calculate the remaining battery power. The same applies from time T63 to time T64. As a result, it is possible to prevent the battery voltage from falling below the actuator drive limit voltage b during work, so that the safety and workability of the electrically driven work machine can be improved.

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.

実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの構成図である。It is a lineblock diagram of the battery type electric excavator concerning an embodiment. 実施形態に係る電源管理部のシステムブロック図である。It is a system block diagram of the power management part which concerns on embodiment. 実施形態に係る制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus which concerns on embodiment. 第１実施形態に係るバッテリ残量データを示すグラフ図である。It is a graph which shows the battery residual amount data which concern on 1st Embodiment. 実施形態に係るバッテリ式電動ショベルの状態遷移図である。It is a state transition diagram of the battery type electric excavator according to the embodiment. 第１実施形態に係るバッテリ式電動ショベルのバッテリ残量補正方式を示すグラフ図である。It is a graph which shows the battery remaining charge correction | amendment system of the battery-type electric shovel which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係るバッテリ残量データを示すグラフ図である。It is a graph which shows the battery residual amount data which concern on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るバッテリ式電動ショベルのバッテリ残量補正方式を示すグラフ図である。It is a graph which shows the battery remaining charge correction | amendment system of the battery-type electric shovel which concerns on 2nd Embodiment.

Explanation of symbols

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
１４０ＲＯＭ
１５０ＲＡＭ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery type electric shovel 2 Power supply part 10 Upper turning body 11 Lower traveling body 12 Front member 13 Turning wheel 20 Battery 21 External power supply 21a Electric power cable 22 Battery voltage measuring device 100 Control device 101 Display device 102 Hydraulic pump 103 1st electric motor 104 First Inverter 106 Turning (Second) Electric Motor 107 Second Inverter 108 Charging Device 109 Power Supply Switching Unit 110 Input Unit 120 Output Unit 130 Judgment / Control Unit 140 ROM
150 RAM

Claims

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 residual amount judging means includes a battery remaining quantity data at the time of stopping before Symbol electric motor, the stores the battery remaining quantity data in the idle driving state of the electric motor, when the driving of the actuator, the electric motor stomach line determines battery-remaining battery remaining amount data as the initial value at the time of stop, the idle drive state to stop driving of the actuator from the normal drive state in which the driving condition for driving the actuator of the electric motor An electrically driven work machine characterized in that when the transition is made, the remaining battery level is calculated based on the remaining battery level data when the electric motor is idling .

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 battery remaining amount data when the electric motor is stopped and battery remaining amount data at the maximum load of the electric motor, and when the actuator is driven, The battery remaining amount data at the time of stop is determined as an initial value, and the battery remaining amount is determined. When the driving state of the electric motor reaches the maximum load state, the battery is determined based on the battery remaining amount data at the maximum load of the electric motor. An electrically driven work machine characterized by calculating a remaining amount .

The battery remaining amount determining means is based on the remaining battery data at the maximum load of the electric motor when the battery remaining voltage or the battery voltage measured by the battery voltage measuring means falls below a predetermined specified value. The electrically driven work machine according to claim 2 , wherein the remaining battery level is calculated .