JP7096177B2 - 電気駆動式作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリにより電動モータを駆動し、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た圧油によるアクチュエータを駆動する電気駆動式作業機械に関する。

近年、油圧ショベル等の建設機械の作業現場において、省エネや耐環境性向上の要求が高まりつつある。それに呼応するため、建機メーカではバッテリを駆動源とする油圧ショベルを開発し、市場投入を始めている。このバッテリ駆動の油圧ショベルは、車体に搭載した蓄電装置であるバッテリの電力により電動モータを駆動し、油圧ポンプを駆動するため、排気ガスは排出されず、低騒音であり耐環境性に優れている。このような技術を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。

特許文献１に記載の技術は、バッテリからインバータを介して電動モータに電力を供給し、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複数のアクチュエータに供給して、掘削などの作業を行なうものである。油圧ショベルには、バッテリの残量（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設備まで移動できる程度のバッテリの残量を表わすものであり、警報の発生と共に油圧ショベルを充電設備まで移動させることにより、油圧ショベルが充電設備に到達する前に途中で立ち往生することを防止できるようにしている。

特許第３８９７８７５号公報

しかしながら、特許文献１の開示技術によると、油圧ショベルの作業現場と充電設備までの距離がほぼ一定である状況に対して有効であるが、充電設備と作業現場までの距離が変化する場合、油圧ショベルが充電設備に到達することができず、途中で立ち往生する可能性がある。

すなわち、一定に設定された閾値では、警報の発生と共にショベルを充電設備に移動させても、距離が想定した範囲よりも長い場合、油圧ショベルが途中で停止し、充電設備にたどり着けない恐れがある。

本発明の目的は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、作業現場から充電設備までの移動距離に関係なく、確実に充電設備まで自力で移動することができる電気駆動式作業機械を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体を備えた車体と、フロント作業機と、バッテリと、前記バッテリの電力によって駆動される電動モータと、前記電動モータにより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り駆動される複数のアクチュエータとを有し、前記複数のアクチュエータは前記下部走行体を駆動する走行用油圧モータと、前記フロント作業機を駆動する複数の作業用油圧アクチュエータを含む電気駆動式作業機械において、前記バッテリの残量を計測するバッテリ残量計測装置と、警報装置と、前記複数のアクチュエータの少なくとも一部の作動を制限する作動制限装置と、前記複数のアクチュエータの全てを停止させる全停止装置と、前記バッテリの電力により前記電動モータを駆動し、前記油圧ポンプを駆動して前記走行用油圧モータを駆動することによって、前記電気駆動式作業機械が充電設備から作業現場まで走行するとき、前記バッテリ残量計測装置によって計測された値からその走行で使用した前記バッテリの減量を算出し、前記バッテリの減量を予め設定した限界バッテリ残量に加算した値に基づいて警告閾値を設定し、前記バッテリの残量が前記警告閾値まで減少したとき、前記電気駆動式作業機械の前記バッテリの充電設備への移動を促す警告処理を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記警告処理として、前記警報装置と前記作動制限装置とを作動させ、その後、所定時間経過後に、前記全停止装置を作動させものとする。

本発明によれば、電気駆動式作業機械が充電設備から作業現場まで走行するときに、バッテリ残量計測装置によって計測された値にからその走行で使用したバッテリの減量を算出し、このバッテリの減量を限界バッテリ残量に加算した値に基づいて警告閾値を設定したため、電気駆動式作業機械は作業現場から充電設備までの移動距離に関係なく、確実に充電設備２まで自力で移動することができる。

本実施の形態に係る電気駆動式油圧ショベルの充電時の状態を示す図である。 本実施の形態に係わる電気駆動式油圧ショベルの油圧駆動システムを示す図である。 本実施の形態に係わる電気駆動式油圧ショベルの電源管理部を含む電気制御システムを示す図である。 コントローラの内部構成を示す図である。 警告閾値Ｖ1の設定概念を示す図である。 コントローラの処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る電気駆動式作業機械の実施の形態を、油圧ショベルを例にとって説明する。

図１は、本実施の形態に係る電気駆動式油圧ショベルの充電時の状態を示す図である。

図１において、１は電気駆動式油圧ショベルであり、２は電気駆動式油圧ショベル１にバッテリ充電用の電力を供給する充電設備を示している。

電気駆動式油圧ショベル１は、上部旋回体１０及び下部走行体１１を備えた車体１８、ブーム１２ａ、アーム１２ｂ及びバケット１２ｃの複数のフロント部材を有するフロント作業機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、充電設備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。

フロント作業機１２のブーム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。これらのフロント部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ、複数の作業用油圧アクチュエータであるブーム用油圧シリンダ１４ａ、アーム用油圧シリンダ１４ｂ及びバケット用油圧シリンダ１４ｃ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、オペレータは、運転室に備えられた操作装置１６ａ～１６ｃ（図２参照）の操作レバーを操作し、これらの油圧シリンダ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを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。

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によって回転される旋回輪１３が設けられており、オペレータは運転室に備えられた旋回用の操作装置の操作レバー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上で回転する。また、下部走行体１１には、左右の走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅによって駆動される左右の走行履帯１１ａ，１１ｂが設けられており、オペレータは運転室に備えられた走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅ（図２参照）の操作レバー或いは操作ペダルを操作して走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅを駆動し、これにより走行履帯１１ａ，１１ｂを駆動することによって、電気駆動式油圧ショベル１を前方又は後方に走行させる。

電気駆動式油圧ショベル１には、ブーム用油圧シリンダ１４ａ、アーム用油圧シリンダ１４ｂ、バケット用油圧シリンダ１４ｃ及び走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅ（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）が搭載されており、バッテリ２０は、この電動モータ１０３を含む車載電気機器の電源として用いられ、電動モータ１０３はバッテリ２０の電力によって駆動される。

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充電設備２の電力ケーブル２１ａを接続することにより、充電設備２の外部電源２１をバッテリ２０の充電装置１０８（図２参照）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１０８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２０の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が電動モータ１０３、油圧ポンプ１０２、アクチュエータ１４ａ～１４ｅの駆動電源となる。

バッテリ２０は例えばリチウムイオン二次電池であり、複数のバッテリ個体から構成されている。

図２は、本実施の形態に係わる電気駆動式油圧ショベル１の油圧駆動システムを示す図である。

図２において、電気駆動式油圧ショベル１の油圧駆動システムは、電動モータ１０３により駆動される油圧ポンプ１０２と、油圧ポンプ１０２から吐出される圧油によって駆動される複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅと、油圧ポンプ１０２からアクチュエータ１４ａ～１４ｅに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁１５ａ～１５ｅと、アクチュエータ１４ａ～１４ｅが駆動するブーム１２ａ、アーム１２ｂ、バケット１２ｃ、左右の走行履帯１１ａ，１１ｂの動作を指示する操作装置１６ａ～１６ｅと、油圧ポンプ１０２とともに電動モータ１０３によって駆動されるパイロットポンプ１７と、油圧ポンプ１０２の最大吐出圧を規制するメインリリーフ弁５１と、パイロットポンプ１７の最大吐出圧を規制するパイロットリリーフ弁５２と、パイロットポンプ１７によって生成されたパイロット一次圧を操作装置１６ａ～１６ｅに内蔵された減圧弁に導くパイロット油路５３と、パイロットポンプ１７とパイロット油路５３との間に配置され、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの全てを停止させる全停止装置として設けられたゲートロック弁５５と、パイロット油路５３の走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅとの接続点よりも下流側に配置された、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅのうち走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅ以外のアクチュエータ（フロント作業機１２のアクチュエータ）１４ａ～１４ｃを停止させる部分停止装置としての電磁開閉弁５６と、パイロット油路５３のゲートロック弁５５と電磁開閉弁５６との間から分岐するパイロット油路５７に接続され、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの作動を制限する作動制限装置或いは複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を減速する減速装置として設けられた電磁比例弁５８とを備えている。

操作装置１６ａの操作レバーを操作すると、操作装置１６ａはパイロット油路５３のパイロット一次圧を元圧として操作パイロット圧ａ１又はａ２を生成し、この操作パイロット圧ａ１又はａ２により流量制御弁１５ａは図示の位置から切り換えられ、アクチュエータ１４ａが駆動される。操作装置１６ｂ～１６ｅの操作レバーを操作した場合も同様であり、それぞれ、パイロット油路５３のパイロット一次圧を元圧として操作パイロット圧ｂ１又はｂ２、ｃ１又はｃ２、ｄ１又はｄ２、ｅ１又はｅ２が生成され、この操作パイロット圧ｂ１又はｂ２、ｃ１又はｃ２、ｄ１又はｄ２、ｅ１又はｅ２により流量制御弁１５ｂ～１５ｅは図示の位置から切り換えられ、アクチュエータ１４ｂ～１４ｅが駆動される。

ゲートロック弁５５、電磁開閉弁５６及び電磁比例弁５８は、コントローラ１００（図３）から出力される制御信号に基づいて動作する。

ゲートロック弁５５は、図示のＯＦＦ位置にあるとき、パイロット油路５３をタンクに連通させ、ゲートロック弁５５が図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられると、パイロットポンプ１７からパイロット油路５３にパイロット一次圧が導かれる。電磁開閉弁５６は、図示のＯＦＦ位置にあるとき、パイロット油路５３の電磁開閉弁５６の上流側５３ａと下流側５３ｂを連通させ、電磁開閉弁５６が図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられると、パイロット油路５３の電磁開閉弁５６の上流側５３ａと下流側５３ｂを遮断する。これにより、ゲートロック弁５５が図示の位置にあるときは、電磁開閉弁５６の位置に係わらず、操作装置１６ａ～１６ｅの全てが操作パイロット圧を生成不能となり、複数のアクチュエータ１４ｂ～１４ｅの全てが駆動不能となる。すなわち、ゲートロック弁５５は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの全てを停止させる全停止装置として動作する。

ゲートロック弁５５が図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられたとき、電磁開閉弁５６が図示のＯＦＦ位置にあるときは、操作装置１６ａ～１６ｅの全てが操作パイロット圧を生成可能となり、複数のアクチュエータ１４ｂ～１４ｅの全てが駆動可能となる。ゲートロック弁５５が図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられ、かつ電磁開閉弁５６も図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられたときは、パイロット油路５３の電磁開閉弁５６の上流側５３ａに接続された操作装置１６ｄ，１６ｅは操作パイロット圧を生成可能となり、アクチュエータ１４ｄ，１４ｅは駆動可能となる一方、パイロット油路５３の電磁開閉弁５６の下流側５３ｂに接続された操作装置１６ａ～１６ｃは操作パイロット圧を生成不能となり、アクチュエータ１４ａ～１４ｄは駆動不能となる。これにより電磁開閉弁５６は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅのうち走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅ以外のアクチュエータ（フロント作業機１２のアクチュエータ）１４ａ～１４ｃを停止させる部分停止装置として動作する。

油圧ポンプ１０２は可変容量型であり、容量を調整するレギュレータ６０を有している。レギュレータ６０は電磁比例弁５８からの制御圧力によって駆動される制御ピストンを内蔵しており、コントローラ１００（図３）からの制御信号により電磁比例弁５８が駆動されると、レギュレータ５４の制御ピストンは電磁比例弁５８から出力される制御圧力により駆動され、油圧ポンプ１０２の吐出流量を低減させ、アクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を低下させる。その低下量は、例えば、通常速度の７割程度である。これにより電磁比例弁５８は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの作動を制限する作動制限装置、或いは複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を減速する減速装置として動作する。

走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅから走行用の流量制御弁１５ｄ，１５ｅに操作パイロット圧を導く操作パイロット圧ライン６１ａ，６１ｂ及び操作パイロット圧ライン６２ａ，６２ｂには、それぞれシャトル弁６３，６４を介して、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの操作パイロット圧を検出する圧力センサ６５，６６が接続されている。

図３は、本実施の形態に係わる電気駆動式油圧ショベル１の電源管理部を含む電気制御システムを示す図である。

図３において、本実施の形態の電気制御システムは、バッテリ２０の残量として例えばバッテリ電圧を計測するバッテリ電圧計測装置（バッテリ残量計測装置）２２と、油圧ショベル１のメインスイッチ（キースイッチ）４０と、ゲートロックレバー（図示せず）の位置センサ４１と、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの操作パイロット圧を検出する上述した圧力センサ６５，６６と、停止解除スイッチ４２（後述）と、バッテリ電圧を含む必要な情報を表示するモニタ１０１と、油圧ポンプ１０２を駆動する電動モータ１０３に交流電流を供給するインバータ１０４と、外部電源２１に接続されるバッテリ２０の充電装置１０８と、電動モータ１０３の駆動電源をバッテリ２０及び外部電源２１の何れか一方、若しくはこれらの双方に切り換える電源切換部１０９と、警報装置として設けられた警報器３３及び警告ランプ３４と、前述したゲートロック弁５５、電磁開閉弁５６及び電磁比例弁５８と、コントローラ１００とを備えている。

なお、図３においては、旋回用電動モータ１０６とそのインバータ及び旋回用の操作装置の図示は省略している。

メインスイッチ４０は、オペレータが電気駆動式油圧ショベル１を起動・スタート・停止させるために操作するスイッチである。図示しないゲートロックレバーは、操作レバーの誤操作によるアクチュエータ１４ａ～１４ｅの駆動を防止するためにオペレータが操作するレバーであり、アクチュエータ１４ａ～１４ｅを駆動不能とする第１位置とアクチュエータ１４ａ～１４ｅを駆動可能とする第２位置とに操作可能である。位置センサ４１は、ゲートロックレバーが第１位置から第２位置に操作されたときにＯＮ信号を出力する。停止解除スイッチ４２は，コントローラ１００の後述する警告処理後にアクチュエータ１４ａ～１４ｅが全停止したとき、その全停止を開始するためにオペレータ操作するスイッチである。

メインスイッチ４０、図示しないゲートロックレバー、停止解除スイッチ４２、モニタ１０１、警報器３３及び警告ランプ３４は運転室に配備されている。警報器３３は例えばスピーカ、ブザー、ホーン等である。

図４は、コントローラ１００の内部構成を示す図である。

図４において、コントローラ１００は、入力部１００ａ、出力部１００ｂ、判定制御部としてのＣＰＵ１００ｃ、記憶部としてのＲＯＭ１００ｄ及びＲＡＭ１００ｅとを有している。

入力部１００ａは、バッテリ電圧計測装置２２からのバッテリ電圧信号、メインスイッチ４０からのスイッチ信号、停止解除スイッチ４２からのスイッチ信号、ゲートロックレバーの位置センサ４１からのロックレバー信号、圧力センサ６５，６６からの圧力信号を入力する。

ＣＰＵ１００ｃは、入力部１００ａが入力した信号に基づいて所定の演算処理を行う。

出力部１００ｂは、ＣＰＵ１００ｃの演算結果に基づいて、バッテリ電圧を含む情報をモニタ１０１に表示させる表示信号、インバータ１０４を駆動する制御信号、電源切換部１０９を作動させる制御信号、警報器３３及び警告ランプ３４を作動させる制御信号、ゲートロック弁５５、電磁開閉弁５６及び電磁比例弁５８を作動させる制御信号を生成し出力する。

ＲＯＭ１００ｄにはＣＰＵ１００ｃが実行する処理のプログラム（設定値、閾値を含む）が記憶され、ＲＡＭ１００ｅにはＣＰＵ１００ｃの演算途中の値が一時的に記憶される。なお、半導体メモリであるＲＯＭ１００ｄに代え、例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備えていてもよい。

コントローラ１００は、所定の演算処理として、バッテリ２０の電力により電動モータ１０３を駆動し、油圧ポンプ１０２を駆動して走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅを駆動することによって、電気駆動式油圧ショベル１が充電設備２から図示しない作業現場まで走行するとき、バッテリ電圧計測装置（バッテリ残量計測装置）２２によって計測された値からその走行で使用したバッテリ２０の減量を算出し、このバッテリ２０の減量を予め設定した限界バッテリ残量（限界バッテリ電圧）Ｖ0に加算した値に基づいて警告閾値Ｖ1を設定し、バッテリ２０の残量が警告閾値Ｖ1まで減少したとき、電気駆動式油圧ショベル１のバッテリ２０の充電設備２への移動を促す警告処理を行う。

図５は、上述した警告閾値Ｖ1の設定概念を示す図である。図中、横軸は時間、縦軸はバッテリ電圧（バッテリ残量）を示している。

限界バッテリ電圧Ｖ0はバッテリ２０の過放電による早期性能低下を防止するための値であり、コントローラ１００のＲＯＭ１００ｄにプログラムの一部として記憶されている。また、警告閾値Ｖ1も、コントローラ１００のＲＯＭ１００ｄにプログラムの一部として記憶されている。充電設備２から作業現場までの走行に使用したバッテリ２０の電力がバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1として示されている。バッテリ２０の残量の警告閾値Ｖ1は、限界バッテリ電圧Ｖ0に充電設備２から作業現場までの走行に使用したバッテリ２０の電力であるバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1を加算し、その値に基づいて限界バッテリ電圧Ｖ0よりも高い値に設定されている。図示の例では、バッテリ残量の警告閾値Ｖ1は、限界バッテリ電圧Ｖ0にバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1を加算した値に設定されている。

すなわち、コントローラ１００は以下の式によりバッテリ残量の警告閾値Ｖ1を計算する。

Ｖ1＝Ｖ0+ΔBat1
なお、バッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1に余裕値αを加算し、以下の式でバッテリ残量の警告閾値Ｖ1を計算してもよい。

Ｖ1＝Ｖ0+ΔBat1+α
充電設備２から作業現場までの走行に使用した電力であるバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1は、作業現場が変わるとその値が変化するので、警告閾値Ｖ1も可変である。充電設備２から作業現場までの電気駆動式油圧ショベル１の走行（移動）は１日に１回、作業開始前に行われる。このため、警告閾値Ｖ1は毎日、１回書き換えられる。

ここで、コントローラ１００は、上記警告処理として、警報装置である警報器３３及び警告ランプ３４と、作動制限装置或いは減速装置である電磁比例弁５８を作動させる。

また、コントローラ１００は、減速装置（電磁比例弁５８）を作動させた後、所定時間経過後に、全停止装置であるゲートロック弁５５を作動させる。

また、コントローラ１００は、全停止装置を作動させて複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの全てを停止させた後、停止解除スイッチ４２が操作されたとき、部分停止装置である電磁開閉弁５６を作動させ、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅのうち走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅのみを動作可能とする。

以下、図６を用いて、コントローラ１００の上記処理内容を具体的に説明する。図６は、コントローラ１００の処理内容を示すフローチャートである。

電気駆動式油圧ショベル１のメインスイッチ４０を投入すると、コントローラ１００は、まず、ステップＳ１において、バッテリ２０の残量がバッテリ電圧計測装置２２によって計測され、その測定値を読み込む。

ステップＳ２へ進み、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の残量が限界バッテリ電圧Ｖ0に達しているかどうかを判定する。判定が肯定された場合（Yes）、ステップＳ３に進み、電動モータ１０３を始動する。判定が否定された場合（No）、電動モータ１０３を始動せず、モニタ１０１にバッテリ２０の残量が限界バッテリ電圧Ｖ0に達している旨を表示して処理を終了する。

また、ステップＳ２において、電動モータ１０３を始動した後、コントローラ１００は、ゲートロックレバーの位置センサ４１から入力されるロックレバー信号を読み込み、ゲートロックレバーが第１位置から第２位置に操作されたときにゲートロック弁５５にＯＮの制御信号を出力し、ゲートロック弁５５を図２に示すＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換える。これによりパイロットポンプ１７からパイロット油路５３にパイロット一次圧が導かれ、操作装置１６ａ～１６ｅが操作パイロット圧を生成可能となり、アクチュエータ１４ｂ～１４ｅが駆動可能となる。

次いで、コントローラ１００は、ステップＳ４へ進み、電気駆動式油圧ショベル１が充電設備２から作業現場に移動を開始したとき、バッテリ２０の残量電圧Ｖｓを読込む。また、電気駆動式油圧ショベル１が作業現場に到着したとき、バッテリ２０の残量電圧Ｖｅを読込む。走行開始と走行終了の判定は、圧力センサ６５，６６からの圧力信号に基づいて行う。例えば、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの非操作時の操作パイロット圧の最大圧力を判定閾値として設定しておき、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの操作パイロット圧がその判定閾値以上に上昇すれば、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの操作レバーが操作され、作業現場に移動を開始したと判定する。また、その後、走行用の操作装置１６ｄ，１６ｅの操作パイロット圧が、判定閾値未満となり、その状態が所定時間継続すると、作業現場に到着したと判断する。

ステップＳ５へ進むと、コントローラ１００は、走行開始時のバッテリ２０の残量電圧Ｖｓと走行終了時のバッテリ２０の残量電圧Ｖｅから、走行時のバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1を算出し、充電設備２に戻るときに必要な電力としてＲＡＭ１００ｅに一時的に記憶しておく。

ステップＳ６へ進むと、コントローラ１００は、限界バッテリ電圧Ｖ0に、ＲＡＭ１００ｅに一時的に記憶したバッテリ２０の残量電圧の減量ΔBat1を加算し、バッテリ２０の残量の新たな警告閾値Ｖ1を算出する。そして、ＲＯＭ１００ｄにプログラムの一部として記憶されている警告閾値Ｖ1をその新たな警告閾値Ｖ1に書き換える。この警告閾値Ｖ1は毎日算出し、書き換え、更新する。

ステップＳ７へ進むと、電気駆動式油圧ショベル１による作業（例えば掘削作業）が開始される。

ステップＳ８へ進むと、コントローラ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が警告閾値Ｖ1に達したかどうかを判定する。この判定が肯定された場合（Yes）、ステップＳ８に進み、判定が否定された場合（No）、ステップＳ７に戻る。

ステップＳ９へ進むと、コントローラ１００は、警報器３３に対して警報を発するよう指令し、同時に警告ランプ３４を点滅させる。このとき、警報器３３がスピーカである場合は、音声でバッテリ電圧が警告閾値Ｖ1に達したことを知らせることが好ましい。

また、ステップＳ１０へ進むと、コントローラ１００は、電磁比例弁５８を作動させ、油圧ポンプ１０２のレギュレータ６０を作動させて、油圧ポンプ１０２の吐出流量を低減させ、アクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を低下させる。この低下量は、上述したように、例えば、通常速度の７割程度である。

このように警報器３３と警告ランプ３４を作動させた上で、電磁比例弁５８を作動させ、アクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を低下させることで、バッテリ２０の電圧が警告閾値Ｖ1に達したことをオペレータに知らせ、充電設備２への移動の必要性を強く認識させることができる。

ステップＳ１１へ進むと、コントローラ１００は、コントローラ１００に内蔵されている内部クロックを作動させ、警報器３３及び警告ランプ３４による警報後の電動モータ１０３の作動時間をカウントし計測する。

ステップＳ１２へ進むと、コントローラ１００は、電動モータ１０３の作動時間が予め設定した所定時間Ｔminを経過したかどうかを判定する。所定時間Ｔminは例えば２０～６０秒程度、好ましくは３０秒程度である。そして、判定が肯定された場合（Yes）、ステップＳ１３に進み、判定が否定された場合（No）、ステップＳ１１に戻る。これによりバッテリ２０の電圧が警告閾値Ｖ1に達したことを認識したオペレータは、所定時間Ｔminの間、電気駆動式油圧ショベル１を充電設備２まで移動させる準備として、フロント作業機１２を動かし、電気駆動式油圧ショベル１を走行姿勢に調整することができる。

ステップＳ１３へ進むと、コントローラ１００は、ゲートロック弁５５にＯＦＦの制御信号を出力し、ゲートロック弁５５をＯＮ位置から図示のＯＦＦ位置に切り換える。これにより操作装置１６ａ～１６ｅの全てが操作パイロット圧を生成不能となり、複数のアクチュエータ１４ｂ～１４ｅの全てが駆動不能となる。すなわち、コントローラ１００は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの全ての作動を停止させ、オペレータは作業を行うことができない状態となる。これによりバッテリ２０の過放電を防止することができる。

ステップＳ１４に進むと、コントローラ１００は、停止解除スイッチ４２が押されＯＮになったかどうかを判定する。この判定が肯定された場合（Yes）、ステップＳ１５に進み、判定が否定された場合（No）、その判定を繰り返す。

ステップＳ１５に進むと、コントローラ１００は、ゲートロック弁５５にＯＮの制御信号を出力し、ゲートロック弁５５を図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えるとともに、電磁開閉弁５６にＯＮの制御信号を出力し、電磁開閉弁５６を図示のＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換える。これによりパイロット油路５３の電磁開閉弁５６の上流側５３ａに接続された操作装置１６ｄ，１６ｅは操作パイロット圧を生成可能となり、アクチュエータ１４ｄ，１４ｅは駆動可能となる一方、パイロット油路５３の電磁開閉弁５６の下流側５３ｂに接続された操作装置１６ａ～１６ｃは操作パイロット圧を生成不能となり、アクチュエータ１４ａ～１４ｄは駆動不能となる。すなわち、コントローラ１００は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅのうち走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅ以外のアクチュエータ（フロント作業機１２のアクチュエータ１４ａ～１４ｃ）の作動を停止させ、オペレータは走行以外の操作を行うことができない状態となる。また、オペレータは、停止解除スイッチ４２を押すことで、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅのうち走行用油圧モータ１４ｄ，１４ｅのみが動作可能となり、電気駆動式油圧ショベル１を充電設備２に移動することができる。このとき、電気駆動式油圧ショベル１が充電設備２から作業現場まで走行するときに、バッテリ電圧計測装置（バッテリ残量計測装置）２２によって計測された値にからその走行で使用したバッテリ２０の減量を算出し、このバッテリ２０の減量を限界バッテリ残量（限界バッテリ電圧）Ｖ0に加算した値に基づいて警告閾値Ｖ1を設定したため、電気駆動式油圧ショベル１は、作業現場から充電設備２までの移動距離に関係なく、確実に充電設備２まで自力で移動することができる。

また、作業現場によっては充電設備が備えられている作業現場もある。その場合、オペレータは停止解除スイッチ４２を押すことなく、そのまま作業現場の充電設備を用いて、バッテリ２０を充電することができる。

以上のように本実施の形態によれば、電気駆動式油圧ショベル１が充電設備２から作業現場まで走行するときに、バッテリ電圧計測装置（バッテリ残量計測装置）２２によって計測された値にからその走行で使用したバッテリ２０の減量を算出し、このバッテリ２０の減量を予限界バッテリ残量（限界バッテリ電圧）Ｖ0に加算した値に基づいて警告閾値Ｖ1を設定したため、電気駆動式油圧ショベル１は、作業現場から充電設備２までの移動距離に関係なく、確実に充電設備２まで自力で移動することができる。

また、警報器３３と警告ランプ３４を作動させ、かつ電磁比例弁５８を作動させてアクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を低下させ、バッテリ２０の電圧が警告閾値Ｖ1に達したことをオペレータに知らせることで、充電設備２への移動の必要性を強く認識させることができる。

更に、警報器３３及び警告ランプ３４と電磁比例弁５８を作動させた後、所定時間Ｔmin経過後すると、ゲートロック弁５５をＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り換え、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの全ての作動を停止させるため、バッテリ２０の過放電を防止することができる。

また、上記実施の形態においては、電磁比例弁５８を作動させて複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの動作速度を低下させることで複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの作動を制限したが、複数のアクチュエータ４ａ～１４ｅの一部、例えばフロント作業機１２のアクチュエータ１４ａ～１４ｃの１つ（例えばブーム用油圧シリンダ１４ａ）を停止させてもよい。すなわち、作動制限装置は、複数のアクチュエータ１４ａ～１４ｅの少なくとも一部の作動を制限するものであればよい。

更に、上記実施の形態においては、電気駆動式作業機械が履帯を備えた油圧ショベルである場合について説明したが、ホイール式油圧ショベル、ホイールローダ等、履帯を備えた油圧ショベル以外の作業機械に本発明を適用してもよい。

１ 電気駆動式油圧ショベル（電気駆動式作業機械）
２ 充電設備
１０ 上部旋回体
１１ 下部走行体
１２ フロント作業機
１２ａ ブーム
１２ｂ アーム
１２ｃ バケット
１４ａ～１４ｅ アクチュエータ
１４ａ～１４ｃ 作業用油圧アクチュエータ
１４ｄ，１４ｅ 走行用油圧モータ
１５ａ～１５ｅ 流量制御弁
１６ａ～１６ｅ 操作装置
１８ 車体
２０ バッテリ
２２ バッテリ電圧計測装置
３３ 警報器（警報装置）
３４ 警告ランプ（警報装置）
４０ メインスイッチ
４１ ゲートロックレバーの位置センサ
４２ 停止解除スイッチ
５５ ケートロック弁（全停止装置）
５６ 電磁開閉弁（部分停止装置）
５８ 電磁比例弁（作動制限装置；減速装置）
６５，６６ 圧力センサ
１００ コントローラ
１０１ モニタ
１０２ 油圧ポンプ
１０３ 電動モータ
Ｖ0 限界バッテリ電圧
Ｖ1 警告閾値
ΔBat1 バッテリ２０の残量電圧の減量

Claims (3)

1. 下部走行体を備えた車体と、フロント作業機と、バッテリと、前記バッテリの電力によって駆動される電動モータと、前記電動モータにより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り駆動される複数のアクチュエータとを有し、
   前記複数のアクチュエータは前記下部走行体を駆動する走行用油圧モータと、前記フロント作業機を駆動する複数の作業用油圧アクチュエータを含む電気駆動式作業機械において、
   前記バッテリの残量を計測するバッテリ残量計測装置と、
   警報装置と、
   前記複数のアクチュエータの少なくとも一部の作動を制限する作動制限装置と、
   前記複数のアクチュエータの全てを停止させる全停止装置と、
   前記バッテリの電力により前記電動モータを駆動し、前記油圧ポンプを駆動して前記走行用油圧モータを駆動することによって、前記電気駆動式作業機械が充電設備から作業現場まで走行するとき、前記バッテリ残量計測装置によって計測された値からその走行で使用した前記バッテリの減量を算出し、前記バッテリの減量を予め設定した限界バッテリ残量に加算した値に基づいて警告閾値を設定し、前記バッテリの残量が前記警告閾値まで減少したとき、前記電気駆動式作業機械の前記バッテリの充電設備への移動を促す警告処理を行うコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記警告処理として、前記警報装置と前記作動制限装置とを作動させ、その後、所定時間経過後に、前記全停止装置を作動させることを特徴とする電気駆動式作業機械。
2. 請求項１記載の電気駆動式作業機械において、
   前記作動制限装置は、前記複数のアクチュエータの動作速度を減速する減速装置を含み、
   前記コントローラは、前記警告処理として、前記警報装置と前記減速装置を作動させることを特徴とする電気駆動式作業機械。
3. 請求項１記載の電気駆動式作業機械において、
   停止解除スイッチと、
   前記複数のアクチュエータのうち前記走行用油圧モータ以外のアクチュエータを停止させる部分停止装置を更に備え、
   前記コントローラは、前記全停止装置を作動させて前記複数のアクチュエータの全てを停止させた後、前記停止解除スイッチが操作されたとき、前記部分停止装置を作動させ、前記複数のアクチュエータのうち前記走行用油圧モータのみを動作可能とすることを特徴とする電気駆動式作業機械。

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