JP5271500B2 - Battery-powered construction machinery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To preheat pressure oil that passes through a hydraulic circuit during charging, without having to add a special power circuit for preheating, or without having to use a timer. <P>SOLUTION: Battery-driven construction machine includes: a charger 22 that charges a battery 21 utilizing power from a commercial power supply 9; a voltage sensor 271 that detects the voltage on the output side of the charger 22; a current sensor 272 that detects the current on the output side of the charger 22; an oil temperature sensor 273 that detects the temperature of the pressure oil in the hydraulic circuit 25; a contactor 275 that controls supply and the stop of supply of power from the charger 22 to the battery 21; and a contactor 274 that controls supply and the stop of supply of power from the charger 22 to an inverter 23. The construction machine is provided with a controller 26 that appropriately switches between the contactor 275 and the contactor 274 to control the charging power of the charger 22 and power for heat generation, according to the signals outputted from the voltage sensor 271, the current sensor 272, and the oil temperature sensor 273. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、バッテリと、このバッテリの電力で駆動する電動機と、この電動機によって駆動する油圧ポンプとを有するバッテリ式油圧ショベル等のバッテリ駆動式建設機械に関する。   The present invention relates to a battery-driven construction machine such as a battery-type hydraulic excavator having a battery, an electric motor driven by the electric power of the battery, and a hydraulic pump driven by the electric motor.

昨今、油圧ショベルとして特許文献1に示されるように、低騒音やゼロ排ガスを特徴とする環境に優しいバッテリ式油圧ショベル等のバッテリ駆動式建設機械が開発されてきている。バッテリ式油圧ショベルは、バッテリで蓄電した電力をインバータを介して電動モータ、すなわち電動機に供給してこの電動機を駆動し、さらにこの電動機によってアクチュエータを駆動する構成になっており、騒音源、排ガス源となるエンジンを備えない構成となっている。このようなバッテリ式油圧ショベルは一般に、作業環境に制約を受けやすい住宅近郊での夜間作業等に好適である。   Recently, as shown in Patent Document 1 as a hydraulic excavator, a battery-driven construction machine such as an environmentally friendly battery-type hydraulic excavator characterized by low noise and zero exhaust gas has been developed. A battery-type hydraulic excavator is configured to supply electric power stored in a battery to an electric motor, that is, an electric motor through an inverter, to drive the electric motor, and to drive an actuator by the electric motor. It has a configuration that does not have an engine. Such a battery-type hydraulic excavator is generally suitable for night work or the like in a residential suburb that is easily restricted by the work environment.

バッテリ式油圧ショベルは、バッテリに蓄電される電力に限りがあることから、このバッテリ電力の効率的な使用が要求される。例えば、作業時以外では運転室の暖房等に電力が消費されることになる。なお、運転室の暖房に関しては、特許文献2に、作業に伴って流量制御弁、すなわちコントロールバルブで絞られて温められた圧油の熱を、熱交換器を介して熱交換し、これによって運転室内を温めるようにしたものが提案されている。   Since the battery-type hydraulic excavator has a limited amount of power stored in the battery, efficient use of this battery power is required. For example, power is consumed for heating the cab, etc., except during work. Regarding the heating of the cab, in Patent Document 2, the heat of the pressure oil heated by the flow rate control valve, that is, the control valve, is heat-exchanged through the heat exchanger in accordance with the work. The one that warms the cab has been proposed.

ところで、作業中は例えば上述の特許文献2に示されるように、圧油すなわち作動油が温まった時点で運転室内へ温風が供給されるので問題はないが、油圧ショベルの始動時には作動油は温まっていないので、この作動油によって暖房することはできない。このようなことから、油圧ショベルの始動前に暖機運転を実施して予熱することが必要になる。   By the way, there is no problem because hot air is supplied into the cab when the pressure oil, that is, the hydraulic oil is warmed, for example, as shown in Patent Document 2 described above. Since it is not warmed, it cannot be heated by this hydraulic oil. For this reason, it is necessary to perform warm-up and preheat before starting the excavator.

作動油を予熱する手段として、従来、外部電力を利用して予熱する特許文献3に示されるもの、また,バッテリの電力を用いて予熱する特許文献4に示されるものがある。なお、本発明のバッテリ駆動式建設機械とは対象の異なる電気自動車の充電に関するものであるが、特許文献5にタイマーにより充電し、その後に運転席のエアコンを作動させるようにしたものが提案されている。
特開2000−273913公報 実開平5−10020号公報 特開平10−331205号公報 特開平11−229430号公報 特開平10−262305号公報
As means for preheating hydraulic fluid, there are conventionally disclosed in Patent Document 3 in which preheating is performed using external electric power and in Patent Document 4 in which preheating is performed using electric power of a battery. The battery-driven construction machine of the present invention relates to charging of an electric vehicle of a different target, but Patent Document 5 proposes charging with a timer and then operating an air conditioner in the driver's seat. ing.
JP 2000-273913 A Japanese Utility Model Publication No. 5-10020 Japanese Patent Laid-Open No. 10-331205 JP-A-11-229430 JP-A-10-262305

始動前に作動油の予熱を実施する従来技術のうちの特許文献4に示されるものは、予熱にバッテリ電力を使用するので、バッテリ電力の省力化を実施することができない。また、特許文献3に示されるものは、外部電力を使用するのでバッテリ電力の消費は抑えられるものの、予熱用の電力回路を特別に付設する必要があることから、複雑な構造となって製作費が高くなりやすい。なお、特許文献5に示されるように、タイマーでの充電の後にエアコンによる暖房を実施しようとするものでは、暖房されるまでに時間がかかる問題がある。   Among the prior arts that perform preheating of hydraulic oil before starting, the battery power shown in Patent Document 4 uses battery power for preheating, and thus cannot save battery power. Moreover, although the thing shown by patent document 3 uses external electric power, although consumption of battery power is suppressed, since it is necessary to attach the power circuit for preheating specially, it becomes a complicated structure and manufacturing cost Tends to be high. In addition, as shown in Patent Document 5, there is a problem that it takes time until the heating is performed by the air conditioner after charging by the timer.

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、予熱のための特別な電力回路を付設することなく、また、タイマーによることなく、充電中に油圧回路を流れる圧油を予熱することができるバッテリ駆動式建設機械を提供することにある。   The present invention has been made from the above-described prior art, and its purpose is to provide a hydraulic fluid that flows through a hydraulic circuit during charging without a special power circuit for preheating and without using a timer. It is an object of the present invention to provide a battery-powered construction machine capable of preheating.

上記目的を達成するために、本発明は、バッテリと、バッテリ電力を制御するインバータと、このインバータの出力電力により駆動する電動機と、この電動機によって駆動する油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油に熱を発生させる弁機構とを含む油圧回路と、この油圧回路で温められた圧油の熱を交換する熱交換手段とを備えたバッテリ駆動式建設機械において、上記バッテリに外部電源からの電力を利用して充電する充電手段と、この充電手段の出力側の電圧を検出する電圧検出手段と、上記充電手段の出力側の電流を検出する電流検出手段と、上記油圧回路の上記圧油の温度を検出する油温検出手段と、上記充電手段から上記バッテリへの電力の供給、供給停止を制御する第1切換手段と、上記充電手段から上記インバータへの電力の供給、供給停止を制御する第2切換手段とを備え、上記充電手段の作動、作動停止を指示する制御スイッチから出力される信号に応じて上記第1切換手段を切り換え、充電時に運転室内の暖房をするかどうかを指示する予熱スイッチの信号に応じて上記第2切換手段を切り換えるとともに、上記電圧検出手段から出力される信号、上記電流検出手段から出力される信号、及び上記油温検出手段から出力される信号に応じて上記充電手段の充電電力と発熱用電力とを制御する制御手段を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a battery, an inverter for controlling battery power, an electric motor driven by output power of the inverter, a hydraulic pump driven by the electric motor, and a discharge from the hydraulic pump. In a battery-driven construction machine comprising a hydraulic circuit including a valve mechanism for generating heat in pressure oil, and heat exchange means for exchanging heat of the pressure oil warmed in the hydraulic circuit, the battery is supplied from an external power source. A charging means for charging using the electric power, a voltage detecting means for detecting a voltage on the output side of the charging means, a current detecting means for detecting a current on the output side of the charging means, and the pressure of the hydraulic circuit. Oil temperature detecting means for detecting the temperature of the oil, first switching means for controlling supply and stop of power supply from the charging means to the battery, and from the charging means to the inverter Supply of power to, and a second switching means for controlling the supply stop, the operation of the charging means, switching the first switching means in response to the signal outputted from the control switch for instructing deactivation, during charging The second switching means is switched in response to a signal from a preheating switch instructing whether or not to heat the cab, and a signal output from the voltage detection means, a signal output from the current detection means, and the oil depending on the signal output from the temperature detecting means is characterized by comprising a control means for controlling the charging power and heat power of the charging means.

このように構成した本発明にあっては、制御手段によって第1切換手段及び第2切換手段を選択的に切り換えることにより、外部電源からの電力によって充電する充電手段からバッテリに供給される充電電力と、充電手段からインバータに供給される発熱用電力とが制御される。発熱用電力によって電動機が駆動し、この電動機によって油圧ポンプが駆動し、油圧回路内に油圧ポンプから吐出される圧油が流れ、この圧油が弁機構を介して発熱する。発熱した圧油は熱交換手段で熱交換され、これによって暖房することができる。すなわち、充電手段の一部の電力を発熱用電力とすることができるので、予熱のための特別な電力回路を付設することなく、また、タイマーによることなく、充電中に油圧回路を流れる圧油を予熱し、その発熱を利用して暖房することができる。   In the present invention configured as described above, the charging power supplied to the battery from the charging means for charging by the power from the external power source by selectively switching the first switching means and the second switching means by the control means. And heating power supplied from the charging means to the inverter are controlled. The electric motor is driven by the electric power for heat generation, the hydraulic pump is driven by the electric motor, the pressure oil discharged from the hydraulic pump flows into the hydraulic circuit, and the pressure oil generates heat through the valve mechanism. The heated pressure oil is heat-exchanged by the heat exchanging means, and can thereby be heated. In other words, since a part of the power of the charging means can be used as heat generation power, the pressure oil flowing through the hydraulic circuit during charging without a special power circuit for preheating and without using a timer. Can be preheated and heated using the generated heat.

また、充電手段の出力電圧を検出する電圧検出手段、充電手段の出力電流を検出する電流検出手段からの信号に応じて制御手段はバッテリに供給される電力を制御するので、バッテリへ充電しながら暖房用に電力を配電するようにしてあっても、電圧がバッテリに対して過電圧にならないように電流を制御する特別な装置は不要となる。また、油圧回路の圧油の温度を検出する油温検出手段からの信号に応じて制御手段はインバータに供給される電力を制御するので、適切な油温による暖房を実施できる。   Further, since the control means controls the power supplied to the battery according to the signal from the voltage detection means for detecting the output voltage of the charging means and the current detection means for detecting the output current of the charging means, Even if power is distributed for heating, a special device for controlling the current so that the voltage does not become an overvoltage with respect to the battery becomes unnecessary. Further, since the control means controls the electric power supplied to the inverter according to the signal from the oil temperature detecting means for detecting the temperature of the pressure oil in the hydraulic circuit, heating with an appropriate oil temperature can be performed.

本発明は、外部電力が供給されるバッテリの充電手段を利用し、その電力の一部を暖房へのエネルギとして活用することができるので、予熱のための特別な電力回路を付設することなく、また、タイマーによることなく、充電中に油圧回路を流れる圧油を予熱することができる。これにより、従来に比べて構造を簡単にすることができ、これに伴って製作費を抑えることができるとともに、始動時に従来よりも早く暖房することができる。また、電圧がバッテリに対して過電圧にならないように電流を制御する特別な装置は不要となり、これによっても構造を簡単にすることができる。また、適切な油温による暖房を実施でき、精度の良い暖房性能を確保できる。   The present invention uses a battery charging means to which external electric power is supplied, and can use a part of the electric power as energy for heating. Therefore, without adding a special power circuit for preheating, Further, it is possible to preheat the pressure oil flowing through the hydraulic circuit during charging without using a timer. As a result, the structure can be simplified as compared with the conventional case, and the manufacturing cost can be reduced accordingly. Further, a special device for controlling the current so that the voltage does not become an overvoltage with respect to the battery is not necessary, and this also simplifies the structure. Moreover, heating with an appropriate oil temperature can be performed, and accurate heating performance can be ensured.

以下,本発明に係るバッテリ駆動式建設機械を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。   The best mode for carrying out a battery-driven construction machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[本実施形態の構成]
図1は本発明のバッテリ駆動式建設機械の一実施形態を構成するバッテリ式油圧ショベルを示す側面図、図2は本実施形態に備えられる駆動回路を示す回路図、図3は図2に示す駆動回路に備えられるコントローラの構成を示す図である。
[Configuration of this embodiment]
1 is a side view showing a battery-type hydraulic excavator constituting one embodiment of a battery-driven construction machine according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a drive circuit provided in this embodiment, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the controller with which a drive circuit is equipped.

本実施形態は、掘削作業等が可能なフロント作業機すなわちリンク機構を油圧システムで作動させ、旋回及び走行を電動機すなわち電動モータで直動させるバッテリ式油圧ショベルである。また、3相交流の電動モータを設けてあり、バッテリからの直流−交流変換を行うインバータを備えている。   The present embodiment is a battery-type hydraulic excavator in which a front working machine capable of excavation work or the like, that is, a link mechanism is operated by a hydraulic system, and turning and traveling are directly moved by an electric motor, that is, an electric motor. In addition, a three-phase AC electric motor is provided, and an inverter that performs DC-AC conversion from the battery is provided.

図1に示すように、本実施形態に係るバッテリ式油圧ショベル1は、旋回体2と、その旋回体2に上下方向の回動可能に装着されるリンク機構3と、旋回体2の下方に配置される走行体4とを備えている。リンク機構3は、旋回体2に取り付けられるブーム31、このブーム31の先端に取り付けられるアーム32、このアーム32の先端に取り付けられるバケット33の他に、ブームシリンダ34a、アームシリンダ34b、バケットシリンダ34cを含んでいる。走行体4は、主にトラックフレーム41と、旋回体2を回動させる旋回輪ベアリング42と、走行機構43L,43Rと、無限軌道履帯44L,44Rとを含んでいる。   As shown in FIG. 1, a battery-type hydraulic excavator 1 according to this embodiment includes a revolving body 2, a link mechanism 3 that is mounted on the revolving body 2 so as to be rotatable in the vertical direction, and a lower side of the revolving body 2. And a traveling body 4 to be arranged. The link mechanism 3 includes a boom 31 attached to the swing body 2, an arm 32 attached to the tip of the boom 31, a bucket 33 attached to the tip of the arm 32, a boom cylinder 34a, an arm cylinder 34b, and a bucket cylinder 34c. Is included. The traveling body 4 mainly includes a track frame 41, a turning wheel bearing 42 for turning the turning body 2, traveling mechanisms 43L and 43R, and endless track tracks 44L and 44R.

図1に示すバッテリ式油圧ショベルに備えられる図2に示される駆動回路に含まれる構成要素のうちの外部電源、例えば商用電源9を除くものは、旋回体2に搭載されている。この図2は100V,200V等の商用電源9によって充電されている状態を示している。   Among the components included in the drive circuit shown in FIG. 2 provided in the battery-type hydraulic excavator shown in FIG. 1, those other than the external power source, for example, the commercial power source 9, are mounted on the swing body 2. FIG. 2 shows a state where the battery is charged by a commercial power source 9 such as 100V or 200V.

商用電源9より充電手段すなわち充電器22に電力が供給されると、充電器22の電力はバッテリ21、及びインバータ23へ供給可能となる。充電器22からバッテリ21への電力の供給、供給停止すなわちオンオフは、第1切換手段例えばコンタクタ275で行われ、充電器22からインバータ23への電力の供給、供給停止すなわちオンオフは、第2切換手段例えばコンタクタ274で行われる。インバータ23は電動機、すなわち電動モータ24へ制御電力を供給する。電動モータ24は油圧回路25に含まれる油圧ポンプ251へ回転動力を与える。 When electric power is supplied from the commercial power supply 9 to the charging means, that is, the charger 22, the electric power of the charger 22 can be supplied to the battery 21 and the inverter 23. Supply of power from the charger 22 to the battery 21 , supply stop, that is, on / off is performed by the first switching means, for example, the contactor 275. Supply of power from the charger 22 to the inverter 23, supply stop, that is, on / off, is performed by the second switching. This is done by means such as contactor 274. The inverter 23 supplies control power to the electric motor, that is, the electric motor 24. The electric motor 24 provides rotational power to a hydraulic pump 251 included in the hydraulic circuit 25.

油圧回路25においては、油圧ポンプ251が作動油タンク254から作動油を吸入し、コントロールバルブ252へ吐出する。コントロールバルブ252は、作動油流量を制御し、リンク機構3に含まれるブームシリンダ34a等のアクチュエータへ作動油を供給する。これによりリンク機構3が駆動し、掘削作業等が実施される。なお、旋回、走行は、インバータ23を介して供給される電力によって図示しない旋回用電動モータ、走行用電動モータが駆動することによって行われる。 In the hydraulic circuit 25, the hydraulic pump 251 draws hydraulic oil from the hydraulic oil tank 254 and discharges it to the control valve 252. The control valve 252 controls the hydraulic oil flow rate and supplies the hydraulic oil to an actuator such as a boom cylinder 34 a included in the link mechanism 3. Thereby, the link mechanism 3 is driven and excavation work or the like is performed. The turning and traveling are performed by driving a turning electric motor and a traveling electric motor (not shown) by electric power supplied through the inverter 23 .

例えば油圧ポンプ251の吐出管路には、吐出された圧油の温度を検出する油温検出手段、例えば油温センサ273と、リリーフ弁253とを設けてある。このリリーフ弁253、及びコントロールバルブ252等の弁体は、油圧ポンプ251から吐出される圧油に熱を発生させる弁機構を構成している。   For example, an oil temperature detecting means for detecting the temperature of the discharged pressure oil, for example, an oil temperature sensor 273 and a relief valve 253 is provided on the discharge pipe of the hydraulic pump 251. Valve bodies such as the relief valve 253 and the control valve 252 constitute a valve mechanism that generates heat in the pressure oil discharged from the hydraulic pump 251.

リリーフ弁253の下流側は、運転室28内に配置される熱交換手段、すなわち熱交換器281に接続されており、この熱交換器281で作動油の熱が運転室28内の暖気に変換され、運転室28内の暖房が可能となる。   The downstream side of the relief valve 253 is connected to heat exchange means, that is, a heat exchanger 281 disposed in the cab 28, and the heat of the hydraulic oil is converted into warm air in the cab 28 by the heat exchanger 281. Thus, the inside of the cab 28 can be heated.

運転室28内には、操作者が充電器22の作動、及び作動停止を指示する制御スイッチ282と、充電時に運転室28内の暖房をするかどうかを指示する予熱スイッチ283を配置してある。   In the cab 28, an operator arranges a control switch 282 for instructing the operation and stoppage of the charger 22, and a preheating switch 283 for instructing whether or not to heat the cab 28 during charging. .

また、本実施形態は、充電器22からの出力電圧を検出する電圧センサ271、充電器22からの出力電流を検出する電流センサ272、油圧回路25を流れる圧油の温度を検出する油温センサ273からそれぞれ出力される信号、及び上述した制御スイッチ282、予熱スイッチ283から出力される信号に応じて、コンタクタ275,274を適宜切り換えて、充電器22の充電電力と発熱用電力とを制御する制御手段、すなわちコントローラ26を備えている。   In the present embodiment, a voltage sensor 271 that detects an output voltage from the charger 22, a current sensor 272 that detects an output current from the charger 22, and an oil temperature sensor that detects the temperature of the pressure oil flowing through the hydraulic circuit 25. The contactors 275 and 274 are appropriately switched in accordance with the signals output from the 273 and the signals output from the control switch 282 and the preheating switch 283 described above to control the charging power and heating power of the charger 22. Control means, that is, a controller 26 is provided.

図3に示すように、このコントローラ26は、制御スイッチ282から出力される信号S1inに基づいて判定を行い、その判定結果に相応する信号S1outを充電器22お呼びコンタクタ275に出力する判定器261と、予熱スイッチ283から出力される信号S2inに基づいて判定を行い、その判定結果に相応する信号S2outをインバータ23及びコンタクタ274に出力する判定器262とを備えている。   As shown in FIG. 3, the controller 26 makes a determination based on the signal S1in output from the control switch 282, and outputs a signal S1out corresponding to the determination result to the charger 22 and the call contactor 275. And a determination unit 262 that performs determination based on the signal S2in output from the preheating switch 283 and outputs a signal S2out corresponding to the determination result to the inverter 23 and the contactor 274.

また、油圧回路25のリリーフ弁253等における圧損による発熱量、例えばリリーフ弁253の入口と出口間の差圧と通過流量の積にほぼ等しいと考えられる発熱量を考慮し、油圧ポンプ251を駆動する電動モータ24に対するインバータ23の供給馬力の目標値Poを設定するとともに、充電器22の制御電流の目標値Ioを設定し、さらに油圧回路25を流れる圧油の上限温度、すなわち上限値Toを設定する目標値設定器263を備えている。   The hydraulic pump 251 is driven in consideration of the amount of heat generated by pressure loss in the relief valve 253 of the hydraulic circuit 25, for example, the amount of heat generated that is considered to be approximately equal to the product of the differential pressure between the inlet and outlet of the relief valve 253 and the passing flow rate. The target value Po of the horsepower supplied from the inverter 23 to the electric motor 24 is set, the target value Io of the control current of the charger 22 is set, and the upper limit temperature of the pressure oil flowing through the hydraulic circuit 25, that is, the upper limit value To is set. A target value setter 263 for setting is provided.

また、判定器262から出力される信号S2outとインバータ23の供給馬力の目標値Poとの積を求め、指令値P’oを出力する乗算器264と、この乗算器264から出力される指令値P’oを電圧センサ271から出力される信号Vsenで除算し、加算電流ΔIoを出力する増幅器265と、この増幅器265から出力される加算電流ΔIoと充電器22の制御電流の目標値Ioとを加算し、最終目標値I’oを出力する加算器266とを備えている。   Further, a product of the signal S2out output from the determiner 262 and the target value Po of the horsepower supplied from the inverter 23 is obtained, and a multiplier 264 that outputs a command value P′o, and a command value output from the multiplier 264 An amplifier 265 that divides P′o by a signal Vsen output from the voltage sensor 271 and outputs an addition current ΔIo, an addition current ΔIo output from the amplifier 265, and a target value Io of the control current of the charger 22. And an adder 266 for adding and outputting the final target value I′o.

また、加算器266から出力される充電器22の制御電流の最終目標値I’oと、電圧センサ271の信号Vsenと、電流センサ272の信号Isenとが入力され、定電流・定電圧制御を行う制御器269と、目標値設定器263から出力される上限値Toと温度センサ273から出力される信号Tsenに基づいて判定を行い、その結果に相応する信号Toutを出力する判定器268と、制御器269から出力される信号と判定器268から出力される信号Toutとを乗算し、その積に相応する信号を充電器22に出力する乗算器267とを備えている。   Further, the final target value I′o of the control current of the charger 22 output from the adder 266, the signal Vsen of the voltage sensor 271 and the signal Isen of the current sensor 272 are input, and constant current / constant voltage control is performed. A controller 269 that performs the determination, an upper limit value To that is output from the target value setter 263, and a signal Tsen that is output from the temperature sensor 273, and a determiner 268 that outputs a signal Tout corresponding to the result. A multiplier 267 that multiplies the signal output from the controller 269 and the signal Tout output from the determiner 268 and outputs a signal corresponding to the product to the charger 22 is provided.

[本実施形態の動作]
上述したコントローラ26においては、図3に示すように、制御スイッチ282からの信号、すなわちバッテリ21への充電の指示に相応する信号S1inが判定器261に入力される。判定器261では、
S1in≠0のとき、S1out=1
S1in=0のとき、S1out=0
の判定が行われ、信号S1outが充電器22、及びコンタクタ275へ出力される。充電器22は信号S1outを受け、スイッチON、すなわちS1out=1のときスタンバイ状態となる。これとともに、コンタクタ275がONとなり、充電器22からバッテリ21へ通電可能な状態となる。
[Operation of this embodiment]
In the controller 26 described above, as shown in FIG. 3, a signal from the control switch 282, that is, a signal S <b> 1 in corresponding to an instruction to charge the battery 21 is input to the determiner 261. In the determiner 261,
When S1in ≠ 0, S1out = 1
When S1in = 0, S1out = 0
The signal S1out is output to the charger 22 and the contactor 275. The charger 22 receives the signal S1out and enters a standby state when the switch is ON, that is, when S1out = 1. At the same time, the contactor 275 is turned on, and the battery 22 can be energized from the charger 22.

また、予熱スイッチ283からの信号、すなわち暖房開始に相応する信号S2inが判定器262に入力される。判定器262では、
S2in≠0のとき、S2out=1
S2in=0のとき、S2out=0
の判定が行われ、信号S2outがインバータ23、及びコンタクタ274へ出力される。インバータ23は信号S2outを受け、スイッチON、すなわちS2out=1のときスタンバイ状態となる。これとともに、コンタクタ274がONとなりインバータ23から電動モータ24へ通電可能な状態となる。
Further, a signal from the preheating switch 283, that is, a signal S2in corresponding to the start of heating is input to the determiner 262. In the determiner 262,
When S2in ≠ 0, S2out = 1
When S2in = 0, S2out = 0
The signal S2out is output to the inverter 23 and the contactor 274. The inverter 23 receives the signal S2out and enters a standby state when the switch is ON, that is, when S2out = 1. At the same time, the contactor 274 is turned on and the electric motor 24 can be energized from the inverter 23.

目標値設定器263では、上述したように油圧ポンプ251を駆動する電動モータ24に対するインバータ23の供給馬力の目標値Poと、充電器22の制御電流の目標値Ioと、油圧回路25を流れる油、すなわち作動油の温度の上限値Toの3つの目標値が設定される。   In the target value setter 263, as described above, the target value Po of the horsepower supplied from the inverter 23 to the electric motor 24 that drives the hydraulic pump 251, the target value Io of the control current of the charger 22, and the oil flowing through the hydraulic circuit 25 That is, three target values of the upper limit value To of the hydraulic oil temperature are set.

乗算器264では、判定器262からの信号S2outと、供給馬力の目標値Poの乗算を行う。すなわち、予熱スイッチ283がONのとき、信号S2out=1であるので、
S2out×Po=1×Po=P’o
となり、指令値P’o=Poが増幅器265に出力される。
The multiplier 264 multiplies the signal S2out from the determiner 262 and the target horsepower supply value Po. That is, since the signal S2out = 1 when the preheating switch 283 is ON,
S2out × Po = 1 × Po = P′o
The command value P′o = Po is output to the amplifier 265.

増幅器265では、電圧センサ271で検出された充電器22の出力電圧、すなわち信号Vsenが入力され、上述の指令値P’oと除算され、加算電流ΔIoが求められる。この加算電流ΔIoは、暖房のための発熱に必要な電力を得るために、インバータ23へ供給される電流分である。加算器266では、加算電流ΔIoと目標値Ioとが加算され、最終目標値I’oとして制御器269に入力される。   In the amplifier 265, the output voltage of the charger 22 detected by the voltage sensor 271, that is, the signal Vsen is input, and divided by the above-described command value P′o to obtain the addition current ΔIo. This added current ΔIo is the amount of current supplied to the inverter 23 in order to obtain electric power necessary for heat generation for heating. In the adder 266, the addition current ΔIo and the target value Io are added and input to the controller 269 as the final target value I′o.

4は充電制御として一般に実施されている定電流・定電圧制御を説明する図、図5は図2に示すコントローラに備えられる制御器で実施される制御を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining constant current / constant voltage control generally performed as charge control, and FIG. 5 is a diagram for explaining control performed by a controller provided in the controller shown in FIG.

一般的な定電流・定電圧制御は、図4に示すように、バッテリ21の端子電圧、電流を測定し、電圧が上限値に到達するまで定電流で制御される。また、電圧が上限値に到達した後には、その電圧の上限値を一定に保つように電流を制御する定電圧制御が行われる。通常は、電流がほぼ0Aになった時点で制御が停止する。この制御は、検出電圧、検出電流を観察しながら、目標値を維持するフィードバック制御が一般的である。なお、定電圧制御を行う理由は、バッテリ21への電圧が過電圧になると、バッテリ21によっては電解質の気化が始まり、使用不可の状態なったり、さらには何らかの要因で引火し爆発する可能性があるためである。   In general constant current / constant voltage control, as shown in FIG. 4, the terminal voltage and current of the battery 21 are measured, and controlled at a constant current until the voltage reaches an upper limit value. Further, after the voltage reaches the upper limit value, constant voltage control is performed to control the current so as to keep the upper limit value of the voltage constant. Normally, the control stops when the current becomes approximately 0A. This control is generally feedback control that maintains the target value while observing the detection voltage and detection current. The reason for performing the constant voltage control is that when the voltage to the battery 21 becomes an overvoltage, the evaporation of the electrolyte starts depending on the battery 21, and the battery 21 may become unusable, or may ignite and explode due to some factor. Because.

これに対して、本実施形態の制御器269では、図5に示す定電流・定電圧制御が行われる。すなわち、最終目標値I’oは発熱のためのΔIoを加算されたものなので、制御器269から充電器22へ出力する信号、すなわち制御器269から充電器22へ出力する電流は、図に示される従来の細実線から太実線へ変換される。定電圧制御域に到達すると、電流はΔIoを加算した状態で定電圧を維持するように制御される。なお、充電器22は、バッテリ21側に図5の細実線で示す電流を供給し、インバータ23側に同図5の太実線と細実線の差に相応する電流を供給する。また、充電完了後は、同図5に示すように、充電器22からバッテリ21側に供給される電流は略0となる。 In contrast, the controller 269 of the present embodiment performs constant current / constant voltage control shown in FIG. That is, since the final target value I'o such that by adding the ΔIo for heating, the signal output from the controller 269 to the charger 22, that is, the current output from the controller 269 to the charger 22, in FIG. 5 The conventional fine solid line shown is converted into a thick solid line. Upon reaching the constant voltage control region, the current that are controlled to maintain a constant voltage while adding DerutaIo. The charger 22 supplies a current indicated by a thin solid line in FIG. 5 to the battery 21 side, and supplies a current corresponding to the difference between the thick solid line and the thin solid line in FIG. 5 to the inverter 23 side. Further, after the charging is completed, as shown in FIG. 5, the current supplied from the charger 22 to the battery 21 side is substantially zero.

図3に示すように、乗算器267では、制御器269から出力される信号と、判定器268から出力される信号Toutとが乗算される。判定器268では、作動油の上限値Toと、油温センサ273から出力される検出温度、すなわち信号Tsenとが比較され、信号Tsenが上限値Toに到達していないときにはTout=1、到達したときにTout=0を出力することが行われる。これらは、作動油の温度が要求温度に到達したかどうか、すなわち運転室28の暖房が得られる要求温度に到達したかどうかの判定である。乗算器267の乗算の結果、作動油の温度が上限値Toより小さいときには予熱制御が継続され、作動油の温度が上限値To以上になったときには、図5に示す定電流・定電圧制御が停止する。 As shown in FIG. 3, the multiplier 267 multiplies the signal output from the controller 269 and the signal Tout output from the determiner 268. The determination unit 268 compares the upper limit value To of the hydraulic oil with the detected temperature output from the oil temperature sensor 273, that is, the signal Tsen. When the signal Tsen has not reached the upper limit value To, Tout = 1 is reached. Sometimes Tout = 0 is output. These are determinations as to whether the temperature of the hydraulic oil has reached the required temperature, that is, whether the required temperature at which the cab 28 can be heated has been reached. As a result of multiplication by the multiplier 267, the preheating control is continued when the hydraulic oil temperature is lower than the upper limit value To, and when the hydraulic oil temperature becomes equal to or higher than the upper limit value To , the constant current / constant voltage control shown in FIG. Stop.

上述のように本実施形態では、コントローラ26によってコンタクタ275,274を同時にオンに切り換えることにより、商用電源9からの電力によって充電する充電器22からバッテリ21に供給される充電電力と、充電器22からインバータ23に供給される発熱用電力とが制御される。発熱用電力によって電動モータ24が駆動し、この電動モータ24によって油圧ポンプ251が駆動し、油圧回路25内に油圧ポンプ251から吐出される圧油が流れ、この圧油がリリーフ弁253、コントロールバルブ252等を介して発熱する。発熱した圧油は例えば運転室28内の熱交換器281で熱交換され、これによって運転室28内を暖房することができる。すなわち、充電器22の一部の電力を発熱用電力とすることができるので、予熱のための特別な電力回路を付設することなく、また、タイマーによることなく、充電中に油圧回路25を流れる圧油を予熱し、その発熱を利用して運転室28内を暖房することができる。これにより構造を簡単にすることができ、これに伴って製作費を抑えることができるとともに、始動時に早く暖房することができる。 As described above, in this embodiment, the contactor 275 and 274 are simultaneously turned on by the controller 26, whereby the charging power supplied from the charger 22 charged by the power from the commercial power supply 9 to the battery 21, and the charger 22. The power for heating supplied from the inverter to the inverter 23 is controlled. The electric motor 24 is driven by the electric power for heat generation, the hydraulic pump 251 is driven by the electric motor 24, and the pressure oil discharged from the hydraulic pump 251 flows into the hydraulic circuit 25. This pressure oil is used as the relief valve 253, the control valve. Heat is generated through 252 and the like. The heated pressure oil is heat-exchanged by, for example, the heat exchanger 281 in the cab 28, whereby the cab 28 can be heated. That is, since a part of electric power of the charger 22 can be used as heat generation power, the hydraulic circuit 25 flows during charging without adding a special power circuit for preheating and without using a timer. The pressure oil can be preheated and the inside of the cab 28 can be heated using the generated heat. As a result, the structure can be simplified, and the production cost can be reduced accordingly, and heating can be performed quickly at the start.

また、充電器22の出力電圧を検出する電圧センサ271、充電器22の出力電流を検出する電流センサ272からの信号に応じてコントローラ26はバッテリ21に供給される電力を制御するので、バッテリ21へ充電しながら暖房用に電力を配電するようにしてあっても、電圧がバッテリ21に対して過電圧にならないように電流を制御する特別な装置は不要となる。これによっても構造を簡単にすることができる。また、油圧回路25の圧油の温度を検出する油温センサ273からの信号に応じてコントローラ26はインバータ23に供給される電力を制御するので、適切な油温による暖房を実施でき、精度の良い暖房性能を確保できる。   Further, the controller 26 controls the power supplied to the battery 21 in accordance with signals from the voltage sensor 271 that detects the output voltage of the charger 22 and the current sensor 272 that detects the output current of the charger 22. Even if power is distributed for heating while charging the battery, a special device for controlling the current so that the voltage does not become an overvoltage with respect to the battery 21 becomes unnecessary. This also simplifies the structure. Further, since the controller 26 controls the electric power supplied to the inverter 23 in accordance with a signal from the oil temperature sensor 273 that detects the temperature of the pressure oil in the hydraulic circuit 25, heating with an appropriate oil temperature can be performed, and the accuracy can be improved. Good heating performance can be secured.

本発明のバッテリ駆動式建設機械の一実施形態を構成するバッテリ式油圧ショベルを示す側面図である。It is a side view which shows the battery-type hydraulic shovel which comprises one Embodiment of the battery drive type construction machine of this invention. 本実施形態に備えられる駆動回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the drive circuit with which this embodiment is equipped. 図2に示す駆動回路に備えられるコントローラの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a controller provided in the drive circuit illustrated in FIG. 2. 充電制御として一般に実施されている定電流・定電圧制御を説明する図である。It is a figure explaining the constant current and constant voltage control generally implemented as charge control. 図2に示すコントローラに備えられる制御器で実施される制御を説明する図である。It is a figure explaining the control implemented with the controller with which the controller shown in FIG. 2 is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリ式油圧ショベル(バッテリ駆動式建設機械)
2 旋回体
21 バッテリ
22 充電器(充電手段)
23 インバータ
24 電動モータ(電動機)
25 油圧回路
251 油圧ポンプ
252 コントロールバルブ(弁機構)
253 リリーフ弁(弁機構)
26 コントローラ(制御手段)
261 判定器
262 判定器
263 目標値設定器
264 乗算器
265 増幅器
266 加算器
267 乗算器
268 判定器
269 制御器
271 電圧センサ(電圧検出手段)
272 電流センサ(電流検出手段)
273 油温センサ(油温検出手段)
274 コンタクタ(第2切換手段)
275 コンタクタ(第1切換手段)
28 運転室
281 熱交換器(熱交換手段)
282 制御スイッチ
283 予熱スイッチ
9 商用電源(外部電源)
1 Battery-powered excavator (Battery-driven construction machine)
2 Revolving body 21 Battery 22 Charger (charging means)
23 Inverter 24 Electric motor (electric motor)
25 Hydraulic circuit 251 Hydraulic pump 252 Control valve (valve mechanism)
253 Relief valve (valve mechanism)
26 controller (control means)
261 determiner 262 determiner 263 target value setter 264 multiplier 265 amplifier 266 adder 267 multiplier 268 determiner 269 controller 271 voltage sensor (voltage detection means)
272 Current sensor (current detection means)
273 Oil temperature sensor (oil temperature detection means)
274 Contactor (second switching means)
275 Contactor (first switching means)
28 cab 281 heat exchanger (heat exchange means)
282 Control switch 283 Preheating switch 9 Commercial power supply (external power supply)

Claims (1)

バッテリと、バッテリ電力を制御するインバータと、このインバータの出力電力により駆動する電動機と、
この電動機によって駆動する油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油に熱を発生させる弁機構とを含む油圧回路と、
この油圧回路で温められた圧油の熱を交換する熱交換手段とを備えたバッテリ駆動式建設機械において、
上記バッテリに外部電源からの電力を利用して充電する充電手段と、
この充電手段の出力側の電圧を検出する電圧検出手段と、上記充電手段の出力側の電流を検出する電流検出手段と、上記油圧回路の上記圧油の温度を検出する油温検出手段と、
上記充電手段から上記バッテリへの電力の供給、供給停止を制御する第1切換手段と、上記充電手段から上記インバータへの電力の供給、供給停止を制御する第2切換手段とを備え
上記充電手段の作動、作動停止を指示する制御スイッチから出力される信号に応じて上記第1切換手段を切り換え、充電時に運転室内の暖房をするかどうかを指示する予熱スイッチの信号に応じて上記第2切換手段を切り換えるとともに、上記電圧検出手段から出力される信号、上記電流検出手段から出力される信号、及び上記油温検出手段から出力される信号に応じて上記充電手段の充電電力と発熱用電力とを制御する制御手段を備えたことを特徴とするバッテリ駆動式建設機械。
A battery, an inverter for controlling battery power, an electric motor driven by output power of the inverter,
A hydraulic circuit including a hydraulic pump driven by the electric motor and a valve mechanism for generating heat in the pressure oil discharged from the hydraulic pump;
In a battery-powered construction machine provided with heat exchange means for exchanging heat of the pressure oil warmed by this hydraulic circuit,
Charging means for charging the battery using power from an external power source;
Voltage detection means for detecting the voltage on the output side of the charging means, current detection means for detecting current on the output side of the charging means, oil temperature detection means for detecting the temperature of the pressure oil in the hydraulic circuit,
A first switching means for controlling supply and stop of power supply from the charging means to the battery; and a second switching means for controlling supply and stop of power supply from the charging means to the inverter ;
The first switching means is switched in response to a signal output from a control switch that instructs operation and stop of the charging means, and in response to a preheat switch signal that indicates whether or not to heat the cab in charging. switches the second switching means, a signal output from said voltage detection means, the signal is outputted from said current detecting means, and in response to the signal outputted from the oil temperature detecting means, a charging power of the charging means A battery-powered construction machine comprising control means for controlling electric power for heat generation.
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