JP6817494B2

JP6817494B2 - 電動式建設機械

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Publication number: JP6817494B2
Application number: JP2020509548A
Authority: JP
Inventors: 渉高木; 湯上　誠之; 誠之湯上; 沢哉野村; 勇樹廣瀬
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2021-01-20
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Description

本発明は、蓄電装置と蓄電装置の電力によって駆動されて油圧ポンプを駆動する電動機とを備えた電動式建設機械に関する。

油圧ショベル等の建設機械は、油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータ（詳細には、走行用油圧モータ及び作業用油圧モータ）とを備えている。エンジン駆動式の建設機械は、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクの燃料によって駆動されるエンジンとを備え、エンジンによって油圧ポンプを駆動するように構成されている。エンジン駆動式の建設機械において、燃料タンクの燃料量に基づいて建設機械の稼動可能時間（言い換えれば、エンジンの駆動可能時間）を算出し、算出した稼動可能時間を表示するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−０７７８７２号公報

近年、蓄電装置と、蓄電装置の電力によって駆動される電動機とを備え、電動機によって油圧ポンプを駆動するように構成された電動式の建設機械が提唱されている。電動式の建設機械は、蓄電装置を充電する充電場所と作業場所の間を往復しなければならない場合がある。詳しく説明すると、例えば、蓄電装置を充電するための充電装置を搭載した充電車両を用意しても、この充電車両が作業場所に近づけない場合がある。あるいは、例えば蓄電装置を充電するための充電設備が作業場所から離れている場合がある。このような場合に、電動式建設機械は、充電場所（すなわち、充電車両又は充電設備が存在する場所）で蓄電装置を充電してから作業場所へ走行し、作業場所で稼動する。そして、電動式建設機械は、蓄電装置の蓄電量が少なくなれば、作業場所から充電場所へ戻らなければならない。

そこで、例えば、建設機械が作業場所で稼動したときに消費された電動機の消費電力量に基づいて単位時間あたりの平均消費電力を算出し、蓄電装置の蓄電量を平均消費電力で除算して建設機械の稼動可能時間を算出し、算出した稼動可能時間を表示する方法が考えられる。この方法にて算出されて表示された稼動可能時間に基づいて、建設機械が作業場所から充電場所へ戻るタイミングを、運転者が判断する。

しかし、一般的に、走行用油圧モータの負荷は、作業用油圧アクチュエータの負荷と比べて高い。そのため、建設機械の走行時に消費される電動機の消費電力量は、建設機械の作業時に消費される電動機の消費電力量と比べて高い。このような理由から、運転者は、上述した方法にて算出されて表示された稼動可能時間に対して、建設機械が作業場所から充電場所まで走行するのに必要な蓄電装置の蓄電量に対応する稼動可能時間（言い換えれば、走行可能時間）を大きく見積もなければならない。そして、運転者による走行可能時間の見積もりが十分でなければ、建設機械が作業場所から充電場所まで走行することができない。一方、運転者による走行可能時間の見積もりが必要以上に大きければ、建設機械の作業効率が低下する。

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業場所から充電場所まで走行することができ、且つ、作業効率の低下を抑えることができる電動式建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置の電力によって駆動される電動機と、前記電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータ及び作業用油圧アクチュエータと、コントローラと、表示装置とを備えた建設機械において、前記コントローラは、前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機の駆動中の単位時間あたりの平均消費電力で除算して稼動可能時間を算出し、前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中の単位時間あたりの平均消費電力で除算して走行可能時間を算出し、算出した稼動可能時間及び走行可能時間を前記表示装置に表示させる。

本発明によれば、作業場所から充電場所まで走行することができ、且つ、作業効率の低下を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態における電動式油圧ショベルの構造を表す側面図である。本発明の第１の実施形態における電動式油圧ショベルの構造を表す上面図である。本発明の第１の実施形態における駆動装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態におけるコントローラの機能的構成を関連機器とともに表す図である。本発明の第１の実施形態におけるコントローラの稼動可能時間演算部の処理を表すフローチャートである。本発明の第１の実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の処理を表すフローチャートである。本発明の第１の実施形態における表示装置の画面の具体例を表す図である。本発明の第２の実施形態における駆動装置の構成を表す図である。本発明の第２の実施形態におけるコントローラの機能的構成を関連機器とともに表す図である。本発明の第２の実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の一処理を表すフローチャートである。本発明の第２の実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の他の処理を表すフローチャートである。本発明の第２の実施形態における表示装置の画面の具体例を表す図である。

以下、本発明の適用対象として電動式油圧ショベルを例にとり、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は、本実施形態における電動式油圧ショベルの構造を表す側面図及び上面図である。なお、以降、電動式油圧ショベルが図１及び図２で示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１及び図２中右側）、後側（図１及び図２中左側）、右側（図２中下側）、左側（図２中上側）を、単に前側、後側、右側、左側と称する。

本実施形態の電動式油圧ショベルは、機械質量６０００ｋｇ未満のミニショベルである。この電動式油圧ショベルは、自走可能な下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２とを備えており、下部走行体１及び上部旋回体２が車体を構成している。上部旋回体２は、旋回用油圧モータ（図示せず）によって旋回する。

下部走行体１は、上方から見てＨ字形状のトラックフレーム３を備えている。トラックフレーム３の右側には駆動輪４と遊動輪５が設けられ、それらの間で右側の履帯（クローラ）６が掛けまわされている。右側の駆動輪４が右側の走行用油圧モータ７によって回転し、これによって右側の履帯６が駆動する。トラックフレーム３の左側にも駆動輪と遊動輪が設けられ、それらの間で左側の履帯６が掛けまわされている。左側の駆動輪が左側の走行用油圧モータ（図示せず）によって回転し、これによって左側の履帯６が駆動する。

トラックフレーム３の前側には排土用のブレード８が上下動可能に設けられている。ブレード８はブレード用油圧シリンダ（図示せず）によって上下動する。

上部旋回体２の前側には作業装置９が連結されている。作業装置９は、上部旋回体２（詳細には、後述の旋回フレーム１７）の前側に左右方向に回動可能に連結されたスイングポスト１０と、スイングポスト１０に上下方向に回動可能に連結されたブーム１１と、ブーム１１に上下方向に回動可能に連結されたアーム１２と、アーム１２に上下方向に回動可能に連結されたバケット１３とを備えている。スイングポスト１０、ブーム１１、アーム１２、及びバケット１３は、スイング用油圧シリンダ（図示せず）、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、及びバケット用油圧シリンダ１６によってそれぞれ回動する。

上部旋回体２は、基礎構造体をなす旋回フレーム１７と、旋回フレーム１７の左側に設けられたキャノピータイプの運転室１８と、旋回フレーム１７の後側に設けられ、バッテリ装置１９（後述の図３及び図４参照）を収納するバッテリ搭載部２０とを備えている。

運転室１８内には、運転者が着座する運転席２１が設けられている。運転席２１の前側には、右側の走行用操作部材２２（後述の図３参照）と左側の走行用操作部材（図示せず）が設けられている。走行用操作部材は、操作ペダル及び操作レバーを一体化したものであって、前後方向の操作によって下部走行体１の走行動作を指示する。走行用操作部材２２の右側にはスイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。スイング用操作ペダルは、左右方向の操作によってスイングポスト１０の動作を指示する。

運転席２１の右側には作業用操作レバー２３及びブレード用操作レバー（図示せず）が設けられている。右側の作業用操作レバー２３は、前後方向の操作によってブーム１１の動作を指示し、左右方向の操作によってバケット１３の動作を指示する。ブレード用操作レバーは、前後方向の操作によってブレード８の動作を指示する。運転席２１の左側には作業用操作レバー（図示せず）が設けられている。左側の作業用操作レバーは、前後方向の操作によってアーム１２の動作を指示し、左右方向の操作によって上部旋回体２の旋回動作を指示する。

運転室１８内には、表示装置２４及び始動・停止スイッチ２６（後述の図４参照）が設けられている。

上述した下部走行体１、上部旋回体２、ブレード８、スイングポスト１０、ブーム１１、アーム１２、及びバケット１３は、電動式油圧ショベルに搭載された駆動装置によって駆動される被駆動体を構成している。図３は、本実施形態における駆動装置の構成のうち、走行用油圧モータの代表として右側の走行用油圧モータ７の駆動に係わる構成と、作業用油圧アクチュエータの代表としてブーム用油圧シリンダ１４の駆動に係わる構成を表す図である。

本実施形態の駆動装置は、バッテリ装置１９（蓄電装置）と、バッテリ装置１９の電力がインバータ装置２７を介し供給されて駆動される電動機２８と、電動機２８によって駆動される油圧ポンプ２９及びパイロットポンプ３０と、油圧ポンプ２９から走行用油圧モータ７への圧油の流れを制御する走行用制御弁３１と、走行用制御弁３１を切換える走行用操作装置３２と、油圧ポンプ２９からブーム用油圧シリンダ１４への圧油の流れを制御するブーム用制御弁３３と、ブーム用制御弁３３を切換える作業用操作装置３４とを備えている。

走行用操作装置３２は、上述した走行用操作部材２２と、走行用操作部材２２の前側操作に応じて作動する第１の減圧弁（図示せず）と、走行用操作部材２２の後側操作に応じて作動する第２の減圧弁（図示せず）とを備えている。第１の減圧弁は、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧として、走行用操作部材２２の前側操作量に対応するパイロット圧を生成し、生成したパイロット圧を走行用制御弁３１の図３中右側の受圧部へパイロットラインを介し出力する。これにより、走行用制御弁３１を図３中右側の切換位置に切換えて、走行用油圧モータ７を前方向に回転させる。

第２の減圧弁は、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧として、走行用操作部材２２の後側操作量に対応するパイロット圧を生成し、生成したパイロット圧を走行用制御弁３１の図３中左側の受圧部へパイロットラインを介し出力する。これにより、走行用制御弁３１を図３中左側の切換位置に切換えて、走行用油圧モータ７を後方向に回転させる。

作業用操作装置３４は、上述した作業用操作レバー２３と、作業用操作レバー２３の前側操作に応じて作動する第３の減圧弁（図示せず）と、作業用操作レバー２３の後側操作に応じて作動する第４の減圧弁（図示せず）とを備えている。第３の減圧弁は、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧として、作業用操作レバー２３の前側操作量に対応するパイロット圧を生成し、生成したパイロット圧をブーム用制御弁３３の図３中右側の受圧部へパイロットラインを介し出力する。これにより、ブーム用制御弁３３を図３中右側の切換位置に切換えて、ブーム用油圧シリンダ１４を縮短させる。

第４の減圧弁は、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧として、作業用操作レバー２３の後側操作量に対応するパイロット圧を生成し、生成したパイロット圧をブーム用制御弁３３の図３中左側の受圧部へパイロットラインを介し出力する。これにより、ブーム用制御弁３３を図３中左側の切換位置に切換えて、ブーム用油圧シリンダを伸長させる。

なお、左側の走行用油圧モータ並びに他の作業用油圧アクチュエータ（詳細には、旋回用油圧モータ、ブレード用油圧シリンダ、スイング用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ１５、及びバケット用油圧シリンダ１６）の駆動に係わる構成は、右側の走行用油圧モータ７及びブーム用油圧シリンダ１４の駆動に係わる構成とほぼ同じである。

右側の走行用油圧モータ７の駆動に係わる２つのパイロットラインには圧力センサ３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ設けられている。図示しないものの、左側の走行用油圧モータの駆動に係わる２つのパイロットラインにも２つの圧力センサがそれぞれ設けられている。そして、圧力センサ３５Ａ，３５Ｂ及び２つの圧力センサで検出されたパイロット圧のうちの最大値を選択して出力するシャトル弁（図示せず）が設けられている。これら圧力センサ及びシャトル弁は、下部走行体１の走行の動作を検出する走行検出器３６（後述の図４参照）を構成する。

ところで、上述した電動式油圧ショベルは、バッテリ装置１９を充電する充電場所と作業場所の間を往復しなければならない場合がある。そこで、本実施形態の電動式油圧ショベルのコントローラ３７は、バッテリ装置１９の蓄電量及び油圧ショベルの稼動可能時間だけでなく、油圧ショベルの走行可能時間も算出して表示装置２４に表示させる。本実施形態のコントローラ３７及び関連機器を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態におけるコントローラの機能的構成を関連機器とともに表す図である。

バッテリ装置１９とインバータ装置２７の間には電流センサ３８が設けられており、例えば１ｍｓ毎に、電流センサ３８で検出されたバッテリ装置１９の供給電流（言い換えれば、電動機２８の消費電流）がコントローラ３７へ出力される。始動・停止スイッチ２６は、例えばプッシュスイッチで構成されており、電動機２８の始動または停止の指示を入力する。

コントローラ３７は、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ）と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有するものである。コントローラ３７は、機能的構成として、始動・停止制御部３９、稼動可能時間演算部４０、及び走行可能時間演算部４１を有している。

コントローラ３７の始動・停止制御部３９は、始動・停止スイッチ２６の入力に応じてインバータ装置２７を制御し、これによって電動機２８の始動・停止を制御する。

コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、電流センサ３８の検出結果に基づいてバッテリ装置１９の蓄電量を算出する。また、稼動可能時間演算部４０は、算出したバッテリ装置１９の蓄電量を、油圧ショベルの稼動中（言い換えれば、電動機２８の駆動中）の単位時間あたりの平均消費電力で除算して、稼動可能時間を算出する。

コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、稼動可能時間演算部４０で算出されたバッテリ装置１９の蓄電量を、油圧ショベルの走行中（言い換えれば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中）の単位時間あたりの平均消費電力で除算して、走行可能時間を算出する。

次に、本実施形態のコントローラ３７の各処理について説明する。図５は、本実施形態におけるコントローラの稼動可能時間演算部の処理を表すフローチャートである。

ステップＳ１０１にて、コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、始動・停止制御部３９の制御情報に基づいて、電動機２８が駆動しているかどうか（言い換えれば、油圧ショベルが稼動しているかどうか）を判定する。電動機２８が駆動している場合（言い換えれば、油圧ショベルが稼動している場合）、ステップＳ１０２に進み、稼動可能時間演算部４０は、電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流を記憶する。すなわち、電動機２８の駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの稼動中）に電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流の第１履歴を記憶する。この記憶データの最大数は、油圧ショベルが所定時間ｔ１（例えば１０ｍｉｎ）稼動している間に検出されるデータの数として設定されている。稼動可能時間演算部４０は、記憶データが最大数を超える場合に、最古の記憶データを削除するようになっている。

ステップＳ１０２の後、ステップＳ１０３に移る。ステップＳ１０１にて電動機２８が駆動していない場合（言い換えれば、油圧ショベルが稼動していない場合）、ステップＳ１０２を経由しないで、ステップＳ１０３に移る。ステップＳ１０３にて、コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、タイマにより、予め設定された所定時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１。例えば１ｓ）が経過したかどうかを判定する。所定時間ｔ２が経過していない場合、稼動可能時間演算部４０は、タイマをカウントアップし、ステップＳ１０１に戻って上記同様の手順を繰り返す。所定時間ｔ２が経過した場合、稼動可能時間演算部４０は、タイマをリセットし、ステップＳ１０４及びＳ１０５に移る。

ステップＳ１０４にて、コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、上述した電動機２８の消費電流の第１履歴に基づいて、バッテリ装置１９の現在の蓄電量を算出する。詳細には、稼動可能時間演算部４０は、第１履歴として記憶された電動機２８の消費電流のうち、直近の所定時間ｔ２における電動機２８の消費電流を積算して、電動機２８の消費電力量を算出する。そして、稼動可能時間演算部４０は、バッテリ装置１９の過去（所定時間ｔ２の経過前）の蓄電量から、前述した消費電力量を減算して、現在の蓄電量を算出する。そして、稼動可能時間演算部４０は、算出したバッテリ装置１９の現在の蓄電量を表示装置２４に出力して表示させる。表示装置２４は、例えば図７で示す画面２５にて、目盛り間の針の位置によって蓄電量を表示する。

ステップＳ１０５にて、コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、上述した電動機２８の消費電流の第１履歴に基づいて、電動機２８の駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの稼動中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。詳細には、稼動可能時間演算部４０は、第１履歴として記憶された電動機２８の消費電流を積算して、電動機２８の消費電力量を算出する。そして、稼動可能時間演算部４０は、前述した消費電力量を所定時間ｔ１で除算して、電動機２８の駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの稼動中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。そして、ステップＳ１０６に進み、稼動可能時間演算部４０は、バッテリ装置１９の現在の蓄電量を、前述した平均消費電力で除算して、稼動可能時間を算出する。そして、稼動可能時間演算部４０は、算出した稼動可能時間を表示装置２４に出力して表示させる。表示装置２４は、例えば図７で示す画面２５にて、稼動可能時間（数値）を表示する。

図６は、本実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の処理を表すフローチャートである。

ステップＳ２０１にて、コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、走行検出器３６の検出結果に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータが駆動しているかどうか（言い換えれば、油圧ショベルが走行しているかどうか）を判定する。具体的に説明すると、走行検出器３６で得られたパイロット圧が所定の閾値以上である場合に、走行可能時間演算部４１は、電動機２８及び走行用油圧モータが駆動している（言い換えれば、油圧ショベルが走行している）と判定する。この場合、ステップＳ２０２に進み、走行可能時間演算部４１は、電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流を記憶する。すなわち、電動機２８及び走行モータの駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの走行中）に電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流の第２履歴を記憶する。この記憶データの最大数は、油圧ショベルが所定時間ｔ１走行している間に検出されるデータの数として設定されている。走行可能時間演算部４１は、記憶データが最大数を超える場合に、最古の記憶データを削除するようになっている。

ステップ２０２の後、ステップＳ２０３に移る。ステップＳ２０１にて、走行検出器３６で得られたパイロット圧が所定の閾値未満である場合に、走行可能時間演算部４１は、走行モータが駆動していない（言い換えれば、油圧ショベルが走行していない）と判定する。この場合、ステップＳ２０２を経由しないで、ステップＳ２０３に移る。ステップＳ２０３にて、コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、タイマにより、所定時間ｔ２が経過したかどうかを判定する。所定時間ｔ２が経過していない場合、走行可能時間演算部４１は、タイマをカウントアップし、ステップＳ２０１に戻って上記同様の手順を繰り返す。所定時間ｔ２が経過した場合、走行可能時間演算部４１は、タイマをリセットし、ステップＳ２０４に移る。

ステップＳ２０４にて、コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、上述した電動機２８の消費電流の第２履歴に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。詳細には、走行可能時間演算部４１は、第２履歴として記憶された電動機２８の消費電流を積算して、電動機２８の消費電力量を算出する。そして、走行可能時間演算部４１は、前述した消費電力量を所定時間ｔ１で除算して、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中（言い換えれば、油圧ショベルの走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。そして、ステップＳ２０５に進み、走行可能時間演算部４１は、バッテリ装置１９の現在の蓄電量を、前述した平均消費電力で除算して、走行可能時間を算出する。そして、走行可能時間演算部４１は、算出した走行可能時間を表示装置２４に出力して表示させる。表示装置２４は、例えば図７で示す画面２５にて、走行可能時間（数値）を表示する。

上述した本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態では、バッテリ装置１９の蓄電量及び油圧ショベルの稼動可能時間だけでなく、油圧ショベルの走行可能時間も算出して表示装置２４に表示させる。これにより、運転者は、表示装置２４で表示されたバッテリ装置１９の蓄電量又は油圧ショベルの稼動可能時間に基づいて油圧ショベルの走行可能時間を見積もる必要がなく、表示装置２４で表示された油圧ショベルの走行可能時間に注意を払えばよい。したがって、油圧ショベルが作業場所から充電場所まで走行することができる。また、運転者は、作業場所での作業計画や表示装置２４で表示された稼動可能時間及び走行可能時間に基づいて、バッテリ装置１９を充電するタイミング、すなわち、作業場所から充電場所に戻るタイミングを検討することができる。これにより、作業場所での油圧ショベルの稼動時間を高めることができ、油圧ショベルの作業効率を高めることができる。

なお、第１の実施形態において、コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、電動機２８の消費電流の第１履歴に基づいて電動機２８の駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を算出し、この平均消費電力を用いて稼動可能時間を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。コントローラ３７の稼動可能時間演算部４０は、例えば、電動機２８の駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を予め設定し、この平均消費電力を用いて稼動可能時間を算出してもよい。

また、第１の実施形態において、コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、電動機２８の消費電流の第２履歴に基づいて電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を算出し、この平均消費電力を用いて走行可能時間を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。コントローラ３７の走行可能時間演算部４１は、例えば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を予め設定し、この平均消費電力を用いて走行可能時間を算出してもよい。

本発明の第２の実施形態を、図８〜図１２を用いて説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図８は、上述の図３に対応し、本実施形態における駆動装置の構成を表す図である。図９は、上述の図４に対応し、本実施形態におけるコントローラの機能的構成を関連機器とともに表す図である。

本実施形態では、運転室１８内には、走行モード選択スイッチ４２が設けられている。走行モード選択スイッチ４２は、例えばシーソースイッチで構成されており、低速走行モードと高速走行モードのうちの一方を選択する指示を入力する。

右側の走行用油圧モータ７及び左側の走行用油圧モータは可変容量型であり、それらの容量モードとして、低速走行モードに対応する大容量モードと高速走行モードに対応する小容量モードを切換えるモータ容量制御装置４３が設けられている。

モータ容量制御装置４３は、詳細を図示しないものの、例えば、右側の走行用油圧モータ７の斜板の傾斜角を可変する単動式の第１油圧シリンダと、左側の走行用油圧モータの斜板の傾斜角を可変する単動式の第２油圧シリンダと、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダの作動圧を制御する電磁弁とで構成されている。電磁弁の非駆動状態では、電磁弁を介して第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダの作動室がタンクに連通される。これにより、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダが縮短し、右側の走行用油圧モータ７及び左側の走行用油圧モータを大容量に制御する（大容量モード）。一方、電磁弁の駆動状態では、電磁弁を介して第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダの作動室にパイロットポンプ３０からの圧油が供給される。これにより、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダが伸長し、右側の走行用油圧モータ７及び左側の走行用油圧モータを小容量に制御する（小容量モード）。

コントローラ３７Ａは、機能的構成として、始動・停止制御部３９、稼動可能時間演算部４０、走行可能時間演算部４１Ａ、及び走行モード制御部４４を有している。始動・停止制御部３９及び稼動可能時間演算部４０は、第１の実施形態と同様である。

コントローラ３７Ａの走行モード制御部４４は、走行モード選択スイッチ４２の入力に基づいてモータ容量制御装置４３を制御する。走行モード選択スイッチ４２で低速走行モードが選択された場合、走行モード制御部４４は、モータ容量制御装置４３を制御して、走行用油圧モータの容量モードを大容量モードとする。一方、走行モード選択スイッチ４２で高速走行モードが選択された場合、走行モード制御部４４は、バッテリ装置１９の蓄電量が所定値以上であるかどうかを判定する。そして、バッテリ装置１９の蓄電量が所定値以上であれば、走行モード制御部４４は、モータ容量制御装置４３を制御して、走行用油圧モータの容量モードを小容量モードとする。

コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、稼動可能時間演算部４０で算出されたバッテリ装置１９の蓄電量を、油圧ショベルの低速走行中（言い換えれば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合）の単位時間あたりの平均消費電力で除算して、低速走行可能時間を算出する一処理を実行する。また、走行可能時間演算部４１Ａは、稼動可能時間演算部４０で算出されたバッテリ装置１９の蓄電量を、油圧ショベルの高速走行中（言い換えれば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合）の単位時間あたりの平均消費電力で除算して、高速走行可能時間を算出する他の処理を実行する。なお、前述した一処理と他の処理は、並行して行われる。

次に、本実施形態のコントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａの各処理について説明する。図１０は、本実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の一処理を表すフローチャートである。

ステップＳ３０１にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、走行検出器３６の検出結果と走行モード制御部４４の制御情報に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードであるかどうか（言い換えれば、油圧ショベルが低速走行しているかどうか）を判定する。電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルが低速走行している場合）、ステップＳ３０２に進み、走行可能時間演算部４１Ａは、電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流を記憶する。すなわち、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの低速走行中）に電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流の第３履歴を記憶する。この記憶データの最大数は、油圧ショベルが所定時間ｔ１（例えば１０ｍｉｎ）低速走行している間に検出されるデータの数として設定されている。走行可能時間演算部４１Ａは、記憶データが最大数を超える場合に、最古の記憶データを削除するようになっている。

ステップＳ３０２の後、ステップＳ３０３に移る。ステップＳ３０１にて、走行モータが駆動していないか、若しくは、走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルが低速走行していない場合）、ステップＳ３０２を経由しないで、ステップＳ３０３に移る。ステップＳ３０３にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、タイマにより、所定時間ｔ２が経過したかどうかを判定する。所定時間ｔ２が経過していない場合、走行可能時間演算部４１Ａは、タイマをカウントアップし、ステップＳ３０１に戻って上記同様の手順を繰り返す。所定時間ｔ２が経過した場合、走行可能時間演算部４１Ａは、タイマをリセットし、ステップＳ３０４に移る。

ステップＳ３０４にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、上述した電動機２８の消費電流の第３履歴に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの低速走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。詳細には、走行可能時間演算部４１Ａは、第３履歴として記憶された電動機２８の消費電流を積算して、電動機２８の消費電力量を算出する。そして、走行可能時間演算部４１Ａは、前述した消費電力量を所定時間ｔ１で除算して、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの低速走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。そして、ステップＳ３０５に進み、走行可能時間演算部４１Ａは、バッテリ装置１９の現在の蓄電量を、前述した平均消費電力で除算して、低速走行可能時間を算出する。走行可能時間演算部４１Ａは、算出した低速走行可能時間を表示装置２４に出力する。

図１１は、本実施形態におけるコントローラの走行可能時間演算部の他の処理を表すフローチャートである。

ステップＳ４０１にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、走行検出器３６の検出結果と走行モード制御部４４の制御情報に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードであるかどうか（言い換えれば、油圧ショベルが高速走行しているかどうか）を判定する。電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルが高速走行している場合）、ステップＳ４０２に進み、走行可能時間演算部４１Ａは、電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流を記憶する。すなわち、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの高速走行中）に電流センサ３８で検出された電動機２８の消費電流の第４履歴を記憶する。この記憶データの最大数は、油圧ショベルが所定時間ｔ１（例えば１０ｍｉｎ）高速走行している間に検出されるデータの数として設定されている。走行可能時間演算部４１Ａは、記憶データが最大数を超える場合に、最古の記憶データを削除するようになっている。

ステップＳ４０２の後、ステップＳ４０３に移る。ステップＳ４０１にて、走行用油圧モータが駆動していないか、若しくは、走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルが高速走行していない場合）、ステップＳ４０２を経由しないで、ステップＳ４０３に移る。ステップＳ４０３にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、タイマにより、所定時間ｔ２が経過したかどうかを判定する。所定時間ｔ２が経過していない場合、走行可能時間演算部４１Ａは、タイマをカウントアップし、ステップＳ４０１に戻って上記同様の手順を繰り返す。所定時間ｔ２が経過した場合、走行可能時間演算部４１Ａは、タイマをリセットし、ステップＳ４０４に移る。

ステップＳ４０４にて、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、上述した電動機２８の消費電流の第４履歴に基づいて、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの高速走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。詳細には、走行可能時間演算部４１Ａは、第４履歴として記憶された電動機２８の消費電流を積算して、電動機２８の消費電力量を算出する。そして、走行可能時間演算部４１Ａは、前述した消費電力量を所定時間ｔ１で除算して、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合（言い換えれば、油圧ショベルの高速走行中）の単位時間あたりの平均消費電力を算出する。そして、ステップＳ４０５に進み、走行可能時間演算部４１Ａは、バッテリ装置１９の現在の蓄電量を、前述した平均消費電力で除算して、高速走行可能時間を算出する。走行可能時間演算部４１Ａは、算出した高速走行可能時間を表示装置２４に出力する。

コントローラ３７Ａは、走行モード選択スイッチ４２からの入力に応じて、例えば図１２で示すように表示装置２４の画面を切換えさせる。コントローラ３７Ａは、走行モード選択スイッチ４２で低速走行モードが選択されたときに表示装置２４の画面２５Ａに切換えさせて、稼動可能時間及び低速走行可能時間を表示装置２４に表示させる。コントローラ３７Ａは、走行モード選択スイッチ４２で高速走行モードが選択されたときに表示装置２４の画面２５Ｂに切換えさせて、稼動可能時間及び高速走行可能時間を表示装置２４に表示させる。

上述した本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態では、運転者は、作業場所での作業計画や表示装置２４で表示された稼動可能時間、低速走行可能時間、及び高速可能時間に基づいて、作業場所から充電場所に戻るタイミングだけでなく、作業場所から充電場所に戻るときの走行モードを検討することができる。

なお、第２の実施形態において、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、電動機２８の消費電流の第３履歴に基づいて電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を算出し、この平均消費電力を用いて低速走行可能時間を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、例えば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を予め設定し、この平均消費電力を用いて低速走行可能時間を算出してもよい。

また、第２の実施形態において、コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、電動機２８の消費電流の第４履歴に基づいて電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を算出し、この平均消費電力を用いて高速走行可能時間を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。コントローラ３７Ａの走行可能時間演算部４１Ａは、例えば、電動機２８及び走行用油圧モータの駆動中かつ走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を予め設定し、この平均消費電力を用いて高速走行可能時間を算出してもよい。

また、第２の実施形態において、コントローラ３７Ａは、走行モード選択スイッチ４２からの入力に応じて、表示装置２４の画面を切換えさせる（言い換えれば、稼動可能時間及び低速走行可能時間の表示と稼動可能時間及び高速走行可能時間の表示を切換えさせる）場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。コントローラ３７Ａは、例えば、表示装置２４に稼動可能時間、低速走行可能時間、及び高速走行可能時間を同時に表示させてもよい。

また、第２の実施形態において、コントローラ３７Ａは、走行モード制御部４４を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、コントローラ３７Ａは、走行モード制御部４４を有しなくてもよい。すなわち、走行モード制御部を有する別のコントローラを設けてもよい。あるいは、モータ容量制御装置４３は、走行モード選択スイッチ４２からの指示（信号）を直接入力し、これに応じて大容量モードと小容量モードを切換えてもよい。

また、第１及び第２の実施形態において、コントローラ３７又は３７Ａは、始動・停止制御部３９を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、コントローラ３７又は３７Ａは、始動・停止制御部３９を有しなくてもよい。すなわち、始動・停止制御部を有する別のコントローラを設けてもよい。

また、第１及び第２の実施形態において、走行検出器３６は、パイロット圧センサ及びシャトル弁で構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。走行検出器は、例えば油圧ショベルの走行速度を検出する速度センサで構成されてもよい。

なお、以上においては、電動式油圧ショベルに本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば電動式油圧クレーン等に本発明を適用してもよい。

７，７Ａ走行用油圧モータ
１４ブーム用油圧シリンダ
１５アーム用油圧シリンダ
１６バケット用油圧シリンダ
１９バッテリ装置（蓄電装置）
２４表示装置
２８電動機
２９油圧ポンプ
３７，３７Ａコントローラ
４２走行モード選択スイッチ
４３モータ容量制御装置

Claims

蓄電装置と、前記蓄電装置の電力によって駆動される電動機と、前記電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータ及び作業用油圧アクチュエータと、コントローラと、表示装置とを備えた建設機械において、
前記コントローラは、
前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機の駆動中の単位時間あたりの平均消費電力で除算して稼動可能時間を算出し、
前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中の単位時間あたりの平均消費電力で除算して走行可能時間を算出し、
算出した稼動可能時間及び走行可能時間を前記表示装置に表示させることを特徴とする電動式建設機械。
請求項１に記載の電動式建設機械において、
前記電動機の消費電流を検出する電流センサを更に備え、
前記コントローラは、
前記電動機の駆動中に前記電流センサで検出された前記電動機の消費電流の第１履歴を記憶し、前記電動機の消費電流の第１履歴に基づいて前記電動機の駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を算出すると共に、
前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中に前記電流センサで検出された前記電動機の消費電流の第２履歴を記憶し、前記電動機の消費電流の第２履歴に基づいて前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中の単位時間あたりの平均消費電力を算出することを特徴とする電動式建設機械。
請求項１に記載の電動式建設機械において、
低速走行モードと高速走行モードのうちの一方を選択する指示を入力する走行モード選択スイッチと、
前記走行モード選択スイッチの指示に基づき、前記走行用油圧モータの容量モードとして、前記低速走行モードに対応する大容量モードと前記高速走行モードに対応する小容量モードを切換えるモータ容量制御装置とを備え、
前記コントローラは、
前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力で除算して低速走行可能時間を算出し、
前記蓄電装置の蓄電量を前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力で除算して高速走行可能時間を算出し、
算出した稼動可能時間、低速走行可能時間、及び高速走行可能時間を前記表示装置に表示させることを特徴とする電動式建設機械。
請求項３に記載の電動式建設機械において、
前記電動機の消費電流を検出する電流センサを更に備え、
前記コントローラは、
前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合に前記電流センサで検出された前記電動機の消費電流の第３履歴を記憶し、前記電動機の消費電流の第３履歴に基づいて前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが大容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を算出すると共に、
前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合に前記電流センサで検出された前記電動機の消費電流の第４履歴を記憶し、前記電動機の消費電流の第４履歴に基づいて前記電動機及び前記走行用油圧モータの駆動中かつ前記走行用油圧モータの容量モードが小容量モードである場合の単位時間あたりの平均消費電力を算出することを特徴とする電動式建設機械。
請求項３に記載の電動式建設機械において、
前記コントローラは、前記走行モード選択スイッチで前記低速走行モードが選択されたときに、前記稼動可能時間及び前記低速走行可能時間を前記表示装置に表示させ、前記走行モード選択スイッチで前記高速走行モードが選択されたときに、前記稼動可能時間及び前記高速走行可能時間を前記表示装置に表示させることを特徴とする電動式建設機械。