JP7451828B2 - 電動式油圧作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプを電動モータにより駆動する電動式油圧作業機械に係り、更に詳しくは、油圧ポンプを駆動する電動モータが複数の電源から受電可能に構成された電動式油圧作業機械に関する。

油圧ショベルやクレーン、ホイールローダ等の油圧により動作する油圧作業機械では、近年、環境への配慮を目的として、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプをエンジンではなく電動モータにより駆動する電動式のものが開発されている。電動式油圧作業機械の中には、バッテリ及びバッテリを充電するための充電器（ＡＣ／ＤＣ変換器）を搭載しており、バッテリ及び商用電源の両方を電動モータの電源として用いることが可能となっているものがある。

電動式油圧作業機械の一例としては、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の電動式油圧作業機械は、電動モータの応答性を必要以上に悪化させずに電動モータの消費動力を予め定めた最大許容動力の範囲内に制限するために、油圧ポンプが消費している油圧動力と電動モータが消費可能な最大許容電力とに基づいて電動機の回転数の変化量（角加速度）を制御するものである。この電動式油圧作業機械は、商用電源の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器（充電器）及びバッテリを搭載しており、商用電源及びバッテリの両方を電動モータの電源として利用可能な構成となっている。また、上述の最大許容電力は、入力装置からの入力により予め設定されるものであり、例えば、バッテリの容量や商用電源の許容電力などが考慮された固定値である。

特開２０２１－１１３４９２号公報

ところで、商用電源は電動式油圧作業機械のユーザが用意するので、ユーザの契約電力量や電力変換設備の容量などの要因によって商用電源の給電能力には限界がある。そのため、充電器（ＡＣ／ＤＣ変換器）の給電電力をユーザが変更可能な場合がある。このＡＣ／ＤＣ変換器の給電電力は、必ずしも油圧ポンプの最大負荷動力を賄えるとは限らない。

また、バッテリの供給可能な電力には、電気容量や温度に応じて適切な使用状態を保持するための許容範囲がある。バッテリは、許容範囲を超えた状態で使用されると、劣化が加速して寿命が短くなる懸念がある。残量が少ない状態のバッテリから電力が無理に引き出されると、バッテリが故障する恐れもある。したがって、バッテリの供給電力を許容範囲内に制限することが求められる。

商用電源及びバッテリの両方を電動モータの電源として使用可能な電動式油圧作業機械においては、商用電源（ＡＣ／ＤＣ変換器）から電動モータへの給電電力が不足する場合には、不足分の電力がバッテリから引き出される。特許文献１に記載の技術においては、ＡＣ／ＤＣ変換器の不具合などにより商用電源から電動モータへの供給電力が低下したり消失したりしても、電動モータの消費電力を予め定めた固定値（最大許容動力）の範囲内に制限する制御が実行されるだけである。このような制御により電動モータが駆動されると、バッテリから許容範囲を超えて過剰な電力が引き出されたり、残量が少ない状態のバッテリから無理に電力が引き出されたりする懸念がある。また、特許文献１に記載の技術においては、バッテリやＡＣ／ＤＣ変換器の不具合によってバッテリや商用電源（ＡＣ／ＤＣ変換器）からの供給電力の低下又は消失が生じて電動モータへの供給電力が油圧ポンプの油圧動力を賄えないほど低下しても、電動モータの消費電力が予め設定された固定値（最大許容動力）の範囲内に制限されるように電動モータの回転数制御が実行されるだけである。この場合、電動モータがストールしてしまう。

本発明は、上記の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、バッテリを含む複数の電源から受電可能な電動モータによって油圧ポンプを駆動する構成において、電源の異常が発生してもバッテリからの過剰な電力の引出しを防止すると共に電動モータのストールを防止することができる電動式油圧作業機械を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、前記電動モータに電力を供給する複数のバッテリと、外部電源および複数の前記バッテリから前記電動モータへの供給電力を調整するインバータと、前記油圧ポンプ及び前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記電動モータは、前記インバータにより前記外部電源および複数の前記バッテリからの電力が同時に供給されて駆動する、電動式油圧作業機械において、前記外部電源からの電力供給の異常および複数の前記バッテリのそれぞれの状態の異常を検出すると共に、前記外部電源および複数の前記バッテリのうち異常が検出された電源である異常電源からの電力供給を停止させる異常検出装置を備え、前記制御装置は、前記異常検出装置によって前記異常電源が検出された場合は、前記外部電源および複数の前記バッテリのうち前記異常電源の分を除いた各電源の供給可能な電力の合計値である供給可能最大電力を演算し、前記電動モータ及び前記インバータの消費電力が演算結果の供給可能最大電力を超えないように前記油圧ポンプの油圧出力を制限する制限制御を行うように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、異常の有無に応じて変動する複数の電源の供給可能最大電力の範囲内に電動モータ及びインバータの消費電力を制限しつつ、電動モータの出力を超えないように油圧ポンプの油圧出力を制限するので、複数の電源のいずれかに異常が発生しても、バッテリからの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータのストールを防止することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態としての電動式油圧ショベルを示す外観図である。 第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。 図２に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。 図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるポンプ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械のインバータコントローラにおけるモータ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。 図７に示す第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。 図８に示す第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。 図１０に示す第３の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における制御システムの機能ブロック図である。 図１２に示す第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるスピードセンシング制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２に示す第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械のインバータコントローラにおけるモータ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。 図１５に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。 図１６に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１６に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるポンプ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の電動式油圧作業機械の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、電動式油圧作業機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態としての油圧ショベルの構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態としての電動式油圧ショベルを示す外観図である。ここでは、運転席に着座したオペレータから見た方向を用いて説明する。

図１において、油圧作業機械としての油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３の前部に俯仰動可能に設けられたフロント作業装置４とで大略構成されている。上部旋回体３は、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ５によって下部走行体２に対して旋回するように構成されている。

下部走行体２は、左右にクローラ式の走行装置６（一方のみを図示）を備えている。左右の走行装置６は油圧アクチュエータである走行油圧モータ７により駆動するように構成されている。

上部旋回体３は、下部走行体２上に旋回可能に搭載された支持構造体としての旋回フレーム９と、旋回フレーム９上の左前側に設置されたキャブ１０と、旋回フレーム９の後端部に設けられたカウンタウェイト１１と、キャブ１０とカウンタウェイト１１の間に設けられた機械室１２とを含んで構成されている。キャブ１０には、オペレータが着座する運転席２１、油圧ショベル１を操作するための操作装置２２や回転数指示ダイアル２３（後述の図２参照）、油圧ショベル１の状態を表示するモニタ２４（後述の図２参照）などが配置されている。カウンタウェイト１１は、フロント作業装置４と重量バランスをとるためのものである。機械室１２は、後述の油圧ポンプ３１や制御弁ユニット３３（共に後述の図２参照）などの油圧機器および後述の電動モータ４１やバッテリシステム４２などの電気機器（共に後述の図２参照）を収容している。

フロント作業装置４は、掘削作業等を行うための多関節型の作業装置であり、例えば、ブーム１４、アーム１５、作業具としてのバケット１６を備えている。ブーム１４の基端側は、上部旋回体３の前部に回動可能に連結されている。ブーム１４の先端部には、アーム１５の基端部が回動可能に連結されている。アーム１５の先端部には、バケット１６の基端部が回動可能に連結されている。ブーム１４、アーム１５、バケット１６はそれぞれ、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１７、アームシリンダ１８、バケットシリンダ１９によって駆動される。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態における油圧システム及び電気システムの構成について図２を用いて説明する。図２は第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。

図２において、油圧ショベル１は、下部走行体２、上部旋回体３、フロント作業装置４（共に図１参照）などを油圧によって駆動させる油圧システム３０を備えている。油圧システム３０は、圧油を吐出する油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から吐出された圧油により駆動する複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ３１から複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁ユニット３３とを含んで構成されている。

油圧ポンプ３１は、例えば、可変容量型のポンプであり、斜板や斜軸の傾転角を変化させることで押除け容積が変更可能な構成となっている。油圧ポンプ３１は、例えば、後述の車体コントローラ７０からの指令に応じて押除け容積が調整されることで、単位回転当たりの吐出流量が変更されるように構成されている。

油圧システム３０の複数の油圧アクチュエータとしては、前述した旋回油圧モータ５、走行油圧モータ７、ブームシリンダ１７、アームシリンダ１８、バケットシリンダ１９（共に図１を参照）を含んでいる。油圧ショベル１は、旋回油圧モータ５の駆動により旋回動作を行い、走行油圧モータ７の駆動により走行動作を行い、ブームシリンダ１７とアームシリンダ１８とバケットシリンダ１９の複合駆動により掘削動作を行うように構成されている。

制御弁ユニット３３は、油圧ポンプ３１から吐出された圧油を複数の油圧アクチュエータ５、７、１７、１８、１９に分配するものであり、各油圧アクチュエータ５、７、１７、１８、１９に対応する制御弁の集合体である。制御弁ユニット３３の各制御弁は、油圧ポンプ３１から対応する油圧アクチュエータ５、７、１７、１８、１９に供給される圧油の流れ（方向及び流量）を制御するものである。制御弁ユニット３３は、例えば、操作パイロット圧により駆動する油圧パイロット式のものである。制御弁ユニット３３の各制御弁に作用する操作パイロット圧は、例えば、パイロットポンプ３４をパイロット油圧源として操作装置２２によって生成される。すなわち、操作装置２２は、当該装置２２の操作（操作方向や操作量）に応じてパイロットポンプ３４の吐出圧（パイロット一次圧）を減圧することで制御弁ユニット３３の各制御弁に入力する操作パイロット圧（パイロット二次圧）を生成する機能を有している。

油圧ショベル１は、油圧システム３０の油圧ポンプ３１及びパイロットポンプ３４を電力によって駆動する電気システム４０を備えた電動式のものである。電気システム４０は、油圧ポンプ３１及びパイロットポンプ３４を駆動する原動機としての電動モータ４１と、電動モータ４１に電力を供給する電源の１つとしてのバッテリシステム４２とを備えている。電気システム４０は、バッテリシステム４２を含む複数の電源から電動モータ４１に電力供給が可能に構成されており、バッテリシステム４２を含む複数の電源から電動モータ４１への供給電力を調整するインバータ４３を備えている。

本実施の形態の電気システム４０は、油圧ショベル１に電気的に接続可能な外部電源である商用電源１００を電動モータ４１の電源の１つとして使用可能に構成されている。具体的には、電気システム４０は、商用電源１００にケーブルを介して接続可能な給電口４４と、給電口４４を介して供給される商用電源１００の交流電力を直流電力に変換してバッテリシステム４２及びインバータ４３（電動モータ４１）に供給可能なコンバータ４５とを備えている。電気システム４０では、バッテリシステム４２及びコンバータ４５が電力ライン４６を介してインバータ４３に接続されている。

バッテリシステム４２は、例えば搭載レイアウトや構造の都合上、第１のバッテリ５１と第２のバッテリ５２と第３のバッテリ５３の３つのバッテリがインバータ４３に対して電気的に並列に接続された構成である。各バッテリ５１、５２、５３は、電気的に直列に接続された複数の電池セル（図示せず）を内部に有している。各バッテリ５１、５２、５３の電池セルごとに電圧を検出する電圧センサ（図示せず）が設けられていると共に、各バッテリ５１、５２、５３には代表部位の温度を測定する温度センサ及び電流を検出する電流センサ（共に図示せず）が設けられている。第１のバッテリ５１、第２のバッテリ５２、第３のバッテリ５３はそれぞれ第１の遮断装置５４、第２の遮断装置５５、第３の遮断装置５６を介して電気回路に接続されている。

第１の遮断装置５４、第２の遮断装置５５、第３の遮断装置５６はそれぞれ、第１のバッテリマネジメントユニット５７（以下、第１のＢＭＵ５７）、第２のバッテリマネジメントユニット５８（以下、第２のＢＭＵ５８）、第３のバッテリマネジメントユニット５９（以下、第３のＢＭＵ５９）によって電気的な遮断又は接続の切替が行われるように構成されている。第１～第３のＢＭＵ５７～５９はそれぞれ、第１～第３のバッテリ５１～５３の電圧センサ、電流センサ、温度センサの検出値を取得し、これらの検出値に基づき第１～第３のバッテリ５１～５３の状態を監視すると共に第１～第３のバッテリ５１～５３の異常を検出するように構成されている。第１～第３のＢＭＵ５７～５９はそれぞれ、第１～第３のバッテリ５１～５３を使用しない場合や第１～第３のバッテリ５１～５３の異常を検出した場合に、第１～第３の遮断装置５４～５６を遮断状態に切り替えるように構成されている。すなわち、第１～第３のＢＭＵ５７～５９は、第１～第３のバッテリ５１～５３の異常を検出すると共に、異常が検出された第１～第３のバッテリ５１～５３からの電力供給を停止させる異常検出装置として機能するものである。

バッテリシステム４２は、第１～第３のＢＭＵ５７～５９の全てを統括するマスタバッテリマネジメントユニット６０（以下、マスタＢＭＵ６０）を備えている。マスタＢＭＵ６０は、第１～第３のＢＭＵ５７～５９と通信可能に接続されており、第１～第３のＢＭＵ５７～５９からそれぞれ第１～第３のバッテリ５１～５３の状態や異常の有無の情報を取得するものである。マスタＢＭＵ６０は、後述の車体コントローラ７０に車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、第１～第３のＢＭＵ５７～５９から取得した第１～第３のバッテリ５１～５３の情報を車体コントローラ７０に提供する。

インバータ４３は、バッテリシステム４２及びコンバータ４５から供給される直流電力を三相交流電力に変換して制御することで、電動モータの駆動（回転数やトルク）を制御するものである。インバータ４３には、直流を変換して三相交流を生成するインバータ回路８１（後述の図３参照）を制御するインバータコントローラ８２（後述の図３参照）が内蔵されている。インバータコントローラ８２は、インバータ４３（インバータ回路８１）の状態を監視すると共に、インバータ４３（インバータ回路８１）の異常を検出するように構成されている。インバータコントローラ８２は、後述の車体コントローラ７０に車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、インバータ４３（インバータ回路８１）の情報を車体コントローラ７０に提供すると共に車体コントローラ７０からの指令に応じて電動モータ４１へ供給する三相交流電力を調整する。インバータコントローラ８２の機能の詳細は後述する。

給電口４４は、商用電源１００より供給される交流電力を検出すると共に、当該交流電力における電圧の異常の有無を確認する機能を有している。給電口４４は、異常な電圧の交流電力を検出した場合にはコンバータ４５との電気的接続を遮断するように構成されており、異常電圧によるコンバータ４５の故障を防ぐものである。すなわち、給電口４４は、商用電源１００からの電力供給の異常を検出すると共に、異常が検出された商用電源１００の電力供給を停止させる異常検出装置として機能するものである。給電口４４は、後述の車体コントローラ７０に車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、商用電源１００からの電力供給の異常の有無の情報を車体コントローラ７０へ送信する。

コンバータ４５は、商用電源１００の交流電力を変換して生成した直流電力を電圧制御又は電流制御により供給してバッテリシステム４２を充電する機能を有している。コンバータ４５には、電圧制御又は電流制御が可能であるコンバータ回路４５ａ（後述の図３参照）を制御するコンバータコントローラ４５ｂ（後述の図３参照）が内蔵されている。コンバータコントローラ４５ｂは、後述の車体コントローラ７０に車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、コンバータ４５（コンバータ回路４５ａ）の状態や異常の有無などの情報を車体コントローラ７０に提供すると共に車体コントローラ７０からの指令に応じてインバータ４３及びバッテリシステム４２へ供給する直流電力を調整する。コンバータコントローラ４５ｂの機能の詳細は後述する。

車体コントローラ７０は、油圧ショベル１の状態を監視すると共に、油圧ショベル１の動作を制御するように構成されている。車体コントローラ７０は、バッテリシステム４２のマスタＢＭＵ６０、インバータコントローラ８２、給電口４４、コンバータコントローラ４５ｂを含む各種の機器と車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、各種の機器と相互に情報を交換すると共に各種の機器に対して指令するように構成されている。本実施の形態の車体コントローラ７０とインバータコントローラ８２は、相互に情報を授受することで、油圧ポンプ３１及び電動モータ４１の駆動を制御する制御装置として機能するものである。車体コントローラ７０の制御（機能）の詳細は後述する。

車体コントローラ７０には、キャブ１０（図１参照）内に配置された回転数指示ダイアル２３及びモニタ２４が車体通信網６２を介して通信可能に接続されている。回転数指示ダイアル２３は、オペレータにより操作される操作量（ダイアル操作量）に応じて油圧ポンプ３１又は電動モータ４１の回転数を指示する回転数指示装置として機能するものであり、ダイアル操作量に応じた指示信号を車体コントローラ７０へ送信する。モニタ２４は、車体コントローラ７０から送信される情報に基づき油圧ショベル１の各種の情報を表示画面に表示するものである。

モニタ２４は、例えば、タッチパネルを備えており、オペレータの操作によって油圧ショベル１に対する指示を入力する入力装置２５としての機能も有している。入力装置２５は、例えば、コンバータ４５の供給電力を３段階から選択可能に構成されている。商用電源１００は油圧ショベル１のユーザが用意するので、ユーザの契約電力量や電力変換設備の容量などの要因によって商用電源１００の給電能力には限界がある。そこで、コンバータ４５の供給電力をユーザの操作によって変更可能としている。例えば、モニタ２４に表示された３つの供給電流の入力値（１６アンペア、３２アンペア、６４アンペア）の中からオペレータが商用電源１００の供給可能な電力に合わせて選択する。入力装置２５（モニタ２４）は、選択された入力値を車体コントローラ７０へ送信する。

また、油圧ポンプ３１又は電動モータ４１には、油圧ポンプ３１又は電動モータ４１の実回転数を検出する回転数センサ２７が設けられている。回転数センサ２７は、検出した油圧ポンプ３１又は電動モータ４１の実回転数Ｎａに応じた検出信号を車体コントローラ７０へ送信する（後述の図３参照）。

また、油圧システム３０は、操作装置２２によって生成されて制御弁ユニット３３の各制御弁に入力される操作パイロット圧のうちの最高圧力を検出する圧力センサ２８を備えている。圧力センサ２８は、車体コントローラ７０に車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、検出した圧力に応じた検出信号を車体コントローラ７０へ送信する。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態の一部を構成するバッテリシステムのＢＭＵ、コンバータコントローラ、車体コントローラ、インバータコントローラの各機能について図３～図６を用いて説明する。図３は図２に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。

図３において、バッテリシステム４２の第１～第３のＢＭＵ５７～５９及びマスタＢＭＵ６０はそれぞれ、ハード構成として、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる図示しない記憶装置及びＣＰＵやＭＰＵ等からなる図示しない処理装置を備えている。記憶装置には、第１～第３のバッテリ５１～５３の状態監視や異常検出及び制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置は、記憶装置からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラムに従って処理を実行することで第１～第３のバッテリ５１～５３の状態監視や異常検出及び制御を実現する。

具体的には、第１～第３のＢＭＵ５７～５９はそれぞれ、第１～第３のバッテリ５１～５３の状態や異常の有無に応じて各バッテリ５１、５２、５３が供給可能な最大電力を演算するように構成されている。すなわち、第１のＢＭＵ５７は第１のバッテリ５１の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘを、第２のＢＭＵ５８は第２のバッテリ５２の供給可能な最大電力Ｐｂ２＿ｍａｘを、第３のＢＭＵ５９は第３のバッテリ５３の供給可能な最大電力Ｐｂ３＿ｍａｘを演算する。第１～第３のＢＭＵ５７～５９はそれぞれ演算結果の第１～第３のバッテリ５１～５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘをマスタＢＭＵ６０へ送信する。マスタＢＭＵ６０は、第１のＢＭＵ５７の演算結果の第１のバッテリ５１の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘと第２のＢＭＵ５８の演算結果の第２のバッテリ５２の供給可能な最大電力Ｐｂ２＿ｍａｘと第３のＢＭＵ５８の演算結果の第３のバッテリ５３の供給可能な最大電力Ｐｂ３＿ｍａｘとの合計値であるバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを演算する。マスタＢＭＵ６０は、演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを車体コントローラ７０へ送信する。

各ＢＭＵ５７、５８、５９が監視する各バッテリ５１、５２、５３には、寿命の維持や故障の防止のため、その供給電力又は充電電力に許容される上限（最大値）がある。第１～第３のバッテリ５１～５３の許容値を超えた給電又は充電は著しい性能低下や故障の原因となる。そこで、各バッテリ５１、５２、５３の状態に応じた各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な電力又は充電可能な電力を示す特性が、各バッテリ５１、５２、５３の電池セルの性能仕様を基に予め設定されており、各ＢＭＵ５７、５８、５９の記憶装置に予め記憶されている。各ＢＭＵ５７、５８、５９は、記憶装置に記憶されている当該特性を基に、各バッテリ５１、５２、５３の充電状態を示す指標であるＳＯＣ（State Of Charge）及び各バッテリ５１、５２、５３の状態の１つの指標である温度を考慮して各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘを算出する。各バッテリ５１、５２、５３のＳＯＣは、各バッテリ５１、５２、５３の電流センサの検出値（電流値）の積算及び電圧センサの検出値（電圧値）を用いて算出される。各バッテリ５１、５２、５３の温度は、各バッテリ５１、５２、５３の温度センサの検出値である。

各ＢＭＵ５７、５８、５９は、各バッテリ５１、５２、５３の異常を検出して第１～第３の遮断装置５４、５５、５６を遮断状態に切り替えた場合には、各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘを０に設定する。すなわち、異常が検出されたバッテリの供給可能な電力分を除外する。なお、各バッテリ５１、５２、５３の温度センサの検出値が所定値よりも高くて各バッテリ５１、５２、５３の供給電流を制限したい場合には、各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘが制限されるように各ＢＭＵ５７、５８、５９を構成することも可能である。

コンバータコントローラ４５ｂは、コンバータ回路４５ａの状態を監視すると共に、コンバータ回路４５ａの異常を検出するように構成されている。コンバータ４５の状態や異常の有無の情報を車体コントローラ７０へ送信する。また、コンバータコントローラ４５ｂは、車体コントローラ７０の後述の電力供給指令Ｐｃｃ（詳細は後述するが、コンバータ４５の異常発生時には供給可能電力が０に設定される指令）を受信し、コンバータ４５の供給電力が当該電力供給指令Ｐｃｃに一致するようにコンバータ回路４５ａを制御する。これにより、商用電源１００の電力がコンバータ４５を介してバッテリシステム４２又はインバータ４５に供給される。すなわち、コンバータコントローラ４５ｂは、コンバータ４５の異常を検出すると共に、異常が検出されたコンバータ４５からの電力供給を停止させる異常検出装置として機能するものである。

コンバータコントローラ４５ｂは、ハード構成として、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる図示しない記憶装置及びＣＰＵやＭＰＵ等からなる図示しない処理装置を備えている。記憶装置には、コンバータ回路４５ａの状態監視や異常検出及び制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置は、記憶装置からプログラムや各種情報を適宜読み込むと共に車体コントローラ７０からの指令を受信し、当該プログラム及び指令に従って処理を実行することでコンバータ回路４５ａの状態監視や異常検出及び制御の機能を実現する。

車体コントローラ７０は、基本的に、回転数指示ダイアル２３のダイアル操作量に応じた指示信号を基に油圧ポンプ３１及び電動モータ４１の回転数を制御するように構成されている。ただし、本実施の形態の車体コントローラ７０は、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力がバッテリシステム４２及び商用電源１００（コンバータ４５）の供給可能な最大電力の合計値を超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するように構成されている。

車体コントローラ７０は、ハード構成として、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶装置７１と、ＣＰＵやＭＰＵ等からなる処理装置７２とを備えている。記憶装置７１には、油圧ポンプ３１及び電動モータ４１の制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置７２は、記憶装置７１からプログラムや各種情報を適宜読み込むと共に各種機器からの各種情報を受信し、当該プログラムに従って処理を実行することで各種機能を実現する。車体コントローラ７０は、処理装置７２により実行される機能として、ポンプ回転数算出部７４、外部電源指令演算部７５、モータ指令演算部７６、ポンプ制御部７７を有している。

ポンプ回転数算出部７４は、回転数指示ダイアル２３のダイアル操作量に応じた指示信号を受信し、受信した指示信号（ダイアル操作量）に基づき油圧ポンプ３１の要求回転数Ｎｒを算出する。算出結果の要求回転数Ｎｒをモータ指令演算部７６へ出力する。

外部電源指令演算部７５は、オペレータによって入力されたコンバータ４５の供給電力量である選択供給電力Ｐｃｓを入力装置２５から受信する。また、商用電源１００との接続の有無や商用電源１００の電力供給における異常電圧の検出の有無などの商用電源１００の電力供給の状態に関する情報を給電口４４から受信する。さらに、コンバータ４５の異常の有無の情報をコンバータコントローラ４５ｂから受信する。

外部電源指令演算部７５は、基本的に、入力装置２５から受信した選択供給電力Ｐｃｓをコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとして算出する。ただし、給電口４４が商用電源１００の接続無しの状態を検出した場合や商用電源１００の異常電圧を検出した場合またはコンバータコントローラ４５ｂがコンバータ４５の異常を検出した場合には、コンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとして０を算出する。外部電源指令演算部７５は、演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘをモータ指令演算部７６へ出力する。また、外部電源指令演算部７５は、演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘを電力供給指令Ｐｃｃとしてコンバータコントローラ４５ｂへ送信する。

モータ指令演算部７６は、ポンプ回転数算出部７４の算出結果の要求回転数Ｎｒ、回転数センサ２７が検出した電動モータ４１の実回転数Ｎａ、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ、外部電源指令演算部７５の演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ、インバータコントローラ８２からのインバータ４３及び電動モータ４１の異常の有無の情報に基づいて、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及び電動モータ４１のモータ許容トルクＴｍａｘを演算する。

モータ指令演算部７６は、例えば、図４に示すフローチャートにしたがって電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘを演算する。図４は図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図４において、モータ指令演算部７６は、先ず、マスタＢＭＵ６０からのバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ（Ｐｂ１＿ｍａｘ＋Ｐｂ２＿ｍａｘ＋Ｐｂ３＿ｍａｘ）と外部電源指令演算部７５からのコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとを合計することで、供給可能最大電力Ｐｍａｘを演算する（ステップＳ１０）。供給可能最大電力Ｐｍａｘ（Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ＋Ｐｃ＿ｍａｘ）は、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のうち異常が検出された電源（異常電源）を除いた各電源の供給可能な電力の合計値となる。これは、各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘが各バッテリ５１、５２、５３の状態（充電状態や温度）に応じて算出されると共に各バッテリ５１、５２、５３の異常時にその異常となったバッテリが０に設定され、かつ、Ｐｃ＿ｍａｘが商用電源１００又はコンバータ４５の異常時に０に設定されるので、異常が検出された第１～第３のバッテリ５１、５２、５３及び商用電源１００（コンバータ４５）の供給電力が除外されるからである。したがって、供給可能最大電力Ｐｍａｘは、各バッテリ５１、５２、５３の状態や異常の有無及び商用電源１００やコンバータ４５の異常の有無に応じて変動する。

次に、モータ指令演算部７６は、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）から受電する電動モータ４１が油圧ポンプ３１を最小のアイドリング回転数で駆動可能か否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘに対して電動モータ４１とインバータ４３の効率である効率値Ｅｉｍを乗算することで、電動モータ４１が出力可能な最大値を演算する。演算結果の電動モータ４１の出力可能な最大値（Ｐｍａｘ×Ｅｉｍ）が油圧ポンプ３１を駆動させるために必要な最小動力Ｐｆ１を超えているか否かを判定する。電動モータ４１の出力可能な最大値（Ｐｍａｘ×Ｅｉｍ）が最小動力Ｐｆ１を超えている場合（ＹＥＳの場合）にはステップ３０に進む一方、最小動力Ｐｆ１以下である場合（ＮＯの場合）にはステップ５０に進む。

効率値Ｅｉｍは、電動モータ４１及びインバータ４３の性能仕様から予め設定されたものであり、記憶装置７１に予め記憶されている。最小動力Ｐｆ１は、傾転角が最小時の油圧ポンプ３１を回転駆動させるのに必要なトルクである最小ポンプ吸収トルクＴｐ＿ｍｉｎと油圧ポンプ３１の最小のアイドリング回転数との乗算から得られるものである。最小ポンプ吸収トルクＴｐ＿ｍｉｎは、油圧ポンプ３１の性能仕様から予め設定されたものである。最小動力Ｐｆ１及び最小ポンプ吸収トルクＴｐ＿ｍｉｎは、記憶装置７１に予め記憶されている。

ステップＳ２０においてＮＯの場合には、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）からの供給電力では電動モータ４１が油圧ポンプ３１を駆動不能なので、モータ指令演算部７６は、電源の故障と判定する（ステップＳ５０）。電源の故障と判定した場合における車体コントローラ７０の制御については省略する。

一方、ステップＳ２０においてＹＥＳの場合には、モータ指令演算部７６は、ポンプ回転数算出部７４からの要求回転数Ｎｒを電動モータ４１の回転数指令Ｎｃとして設定する（ステップＳ３０）。モータ指令演算部７６は、演算結果の電動モータ４１の回転数指令Ｎｃをインバータ４５へ送信する。

次に、モータ指令演算部７６は、演算時点における電動モータ４１の実回転数Ｎａで油圧ポンプ３１を駆動させると想定したときに電動モータ４１の出力可能な最大トルクであるモータ許容トルクＴｍａｘを演算する（ステップＳ４０）。具体的には、ステップＳ２０の演算結果である電動モータ４１の出力可能な最大値（Ｐｍａｘ×Ｅｉｍ）を回転数センサ２７によって検出されてインバータ４５から送信された電動モータ４１の実回転数Ｎａで除算することで、モータ許容トルクＴｍａｘを演算する。モータ指令演算部７６は、演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘをポンプ制御部７７へ出力する。ステップＳ４０の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

図３に戻り、ポンプ制御部７７は、圧力センサ２８の検出信号（操作パイロット圧の最高圧）を受信し、基本的には受信した操作パイロット圧の最高圧に基づき油圧ポンプ３１の押除け容積（傾転角）を制御するように構成されている。すなわち、圧力センサ２８によって検出された操作パイロット圧の最高圧が大きくなるにしたがって押除け容積が大きくなるように油圧ポンプ３１の傾転角を調整する。ただし、本実施の形態のポンプ制御部７７は、モータ指令演算部７６からのモータ許容トルクＴｍａｘを用いて油圧ポンプ３１の傾転角を制限するように構成されている。具体的には、油圧ポンプ３１の傾転角とそれに対応した油圧ポンプ３１を回転駆動させるために必要な吸収トルクとの関係を示すテーブルがポンプ特性として予め設定されている。当該ポンプ特性は、設計諸元や実験データなどに基づいて設定されるものであり、記憶装置７１に予め記憶されている。ポンプ制御部７７は、当該ポンプ特性を参照してモータ許容トルクＴｍａｘに対応する傾転角を許容傾転角Ａｍａｘとして算出する。

ポンプ制御部７７は、例えば、図５に示すフローチャートにしたがって油圧ポンプ３１の傾転角を制御する。図５は図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるポンプ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図５において、ポンプ制御部７７は、記憶装置７１に予め記憶されている上述のポンプ特性を参照してモータ許容トルクＴｍａｘに対応する傾転角を許容傾転角Ａｍａｘとして算出する（ステップＳ１１０）。次に、圧力センサ２８の検出値である操作パイロット圧の最高圧に基づき油圧ポンプ３１の目標傾転角Ａｔを演算する（ステップＳ１２０）。

次いで、ポンプ制御部７７は、ステップＳ１２０における演算結果の目標傾転角ＡｔがステップＳ１１０における算出結果の許容傾転角Ａｍａｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０において、目標傾転角Ａｔが許容傾転角Ａｍａｘよりも小さい場合（ＹＥＳの場合）には、傾転角指令Ａｃとして目標傾転角Ａｔを設定する（ステップＳ１４０）。一方、目標傾転角Ａｔが許容傾転角Ａｍａｘ以上である場合（ＮＯの場合）には、傾転角指令Ａｃとして許容傾転角Ａｍａｘを設定する（ステップＳ１５０）。ポンプ制御部７７は、傾転角指令Ａｃを油圧ポンプ３１（レギュレータ）へ送信する。ステップＳ１４０又はステップＳ１５０の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

このように、油圧ポンプ３１の傾転角を許容傾転角Ａｍａｘ以下に制限するので、油圧ポンプ３１の吸収トルクが電動モータ４１のモータ許容トルクＴｍａｘを超えてしまうことを防止することができる。この場合、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（各電源）の供給可能な最大電力の合計値（供給可能最大電力Ｐｍａｘ）を基に算出されたモータ許容トルクＴｍａｘに対応する許容傾転角Ａｍａｘを用いて油圧ポンプ３１の傾転角を制限するので、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力が制限されることになる。

図３に戻り、インバータコントローラ８２は、ハード構成として、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる図示しない記憶装置及びＣＰＵやＭＰＵ等からなる図示しない処理装置を備えている。記憶装置には、インバータ回路８１の状態監視や異常検出及び制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置は、記憶装置からプログラムや各種情報を宜読み込むと共に車体コントローラ７０からの指令を受信し、当該プログラム及び指令に従って処理を実行することでインバータ回路８１の状態監視や異常検出及び制御の機能を実現する。インバータコントローラ８２は、処理装置により実行される機能として例えば、モータ制御部８４及び電流制御部８５を有している。

モータ制御部８４は、回転数センサ２７の検出信号（電動モータ４１又は油圧ポンプ３１の実回転数Ｎａ）を常時取り込んで車体コントローラ７０へ送信すると共にインバータ回路８１の異常の有無の情報を車体コントローラ７０へ送信するものである。また、車体コントローラ７０から受信した回転数指令Ｎｃ及び回転数センサ２７によって検出された実回転数Ｎａに基づいてモータトルク指令Ｔｃを演算する。

モータ制御部８４は、例えば、図６に示すフローチャートにしたがってモータトルク指令Ｔｃを演算する。図６は図３に示す第１の実施の形態に係る電動式油圧作業機械のインバータコントローラにおけるモータ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図６において、モータ制御部８４は、車体コントローラ７０からの回転数指令Ｎｃと回転数センサ２７からの実回転数Ｎａとの偏差に対してゲインＧｐを乗じることで、電動モータ４１のモータトルク指令Ｔｃを算出する（ステップＳ２１０）。ゲインＧｐは、電動モータ４１を制御するために予め設定されたフィードバックゲインである。モータ制御部８４は、演算結果のモータトルク指令Ｔｃを電流制御部８５へ出力する。ステップＳ２１０の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

図３に戻り、電流制御部８５は、モータ制御部８４の演算結果であるモータトルク指令Ｔｃに相当するトルクを電動モータ４１が出力するようにインバータ回路８１のトランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ）を制御する。

このように、本実施の形態の車体コントローラ７０は、回転数指示ダイアル２３のダイアル操作量に応じた回転数指令Ｎｃに相当する回転数に追従するようにインバータコントローラ８２を介して電動モータ４１をフィードバック制御する。加えて、電源異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が制限されるように設定したモータ許容トルクＴｍａｘよりも油圧ポンプ３１の吸収トルクが超えないように油圧ポンプ３１の押除け容積（傾転角）を制限する。すなわち、車体コントローラ７０は、電動モータ４１及び油圧ポンプ３１の回転数を回転数指示ダイアル２３の指示（ダイアル操作量）に応じた回転数に追従させつつ、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限している。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第１の実施の形態の動作について図２～図６を用いて説明する。先ず、複数の電源のうち、バッテリシステムの第１のバッテリが故障した場合の動作について説明する。

図２に示す第１のバッテリ５１が故障すると、第１のＢＭＵ５７は監視中の第１のバッテリ５１の異常を検出して第１の遮断装置５４を遮断状態に切り替える。これにより、第１のバッテリ５１の電力供給が不能となる。この場合、図３に示す第１のＢＭＵ５７は、第１のバッテリ５１の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘを０に設定してマスタＢＭＵ６０へ送信する。一方、図２に示す第２及び第３のバッテリ５２、５３は正常なので、図３に示す第２及び第３のＢＭＵ５８、５９は第２及び第３のバッテリ５２、５３の状態（充電状態や温度）に応じた供給可能な最大電力Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘをマスタＢＭＵ６０へ送信する。

図３に示すマスタＢＭＵ６０は、第１～第３のＢＭＵ５７～５９から送信された各バッテリ５１、５２、５３の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘを合計することで、バッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを算出する。演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘは、第１のバッテリ５１の故障によって、第１のバッテリ５１の故障前の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ分だけ低くなっている。マスタＢＭＵ６０は、演算結果のＰｂｓｕｍ＿ｍａｘを車体コントローラ７０へ送信する。

図３に示す車体コントローラ７０のモータ指令演算部７６は、図４に示すように、マスタＢＭＵ６０の演算結果であるバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを用いて算出した第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘ（ステップＳ１０）を基にモータ許容トルクＴｍａｘを演算する（ステップＳ４０）。演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘは、第１のバッテリ５１の故障によるＰｂｓｕｍ＿ｍａｘの減少分が反映されることで、第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなっている。モータ指令演算部７６は、図３に示すように、演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘをポンプ制御部７７へ出力する。

ポンプ制御部７７は、図５に示すように、油圧ポンプ３１の傾転角（傾転角指令Ａｃ）をモータ許容トルクＴｍａｘに対応した許容傾転角Ａｍａｘ以下となるように制限する。油圧ポンプ３１の傾転角を制限する許容傾転角Ａｍａｘは、モータ許容トルクＴｍａｘに対応して算出されるので、第１のバッテリ５１の故障前よりも低下したモータ許容トルクＴｍａｘに応じて第１のバッテリ５１の故障前よりも小さくなる。このため、第１のバッテリ５１に故障が生じても、油圧ポンプ３１の吸収トルクが電動モータ４１の出力可能なトルク（モータ許容トルクＴｍａｘ）を超えることを回避することができるので、電動モータ４１のストールを防止することができる。

次に、入力装置により入力されるコンバータの供給電力が低く設定された場合又は商用電源の電力供給の異常若しくはコンバータの異常が発生した場合の動作について説明する。

例えば、図２に示すモニタ２４に表示されたコンバータ４５の供給可能な電力の３つの選択肢のうち、最小の電力がオペレータの操作により入力装置２５から入力された場合を想定する。例えば、１６アンペア、３２アンペア、６４アンペアの３つの供給電流が選択肢としてモニタ２４に表示され、最小の１６アンペアが選択された場合、図３に示す入力装置２５は１６アンペアに対応した選択供給電力Ｐｃｓを車体コントローラ７０へ送信する。選択供給電力Ｐｃｓは３つの選択肢の供給電流の大きさに応じて設定されるので、１６アンペアに対応した選択供給電力Ｐｃｓは他の選択肢（１６アンペアよりも大きな供給電流の選択肢）が入力された場合よりも小さくなっている。

図３に示す車体コントローラ７０の外部電源指令演算部７５は、基本的に、入力装置２５から送信された選択供給電力Ｐｃｓをコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとして演算する。ただし、給電口４４が商用電源１００の接続無しの状態を検出した場合や商用電源１００の異常電圧を検出した場合またはコンバータコントローラ４５ｂがコンバータ４５の異常を検出した場合には、コンバータ４５（商用電源１００）の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘを０に設定する。外部電源指令演算部７５は、演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘをモータ指令演算部７６へ出力すると共に、演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘを電力供給指令Ｐｃｃとしてコンバータコントローラ４５ｂへ送信する。

演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘは、基本的に、最小値の選択供給電力Ｐｃｓが入力された場合、最小値以外の選択肢が入力された場合に比べて低くなっている。ただし、商用電源１００の電力供給の異常が発生した場合又はコンバータ４５の異常が発生した場合には、当該Ｐｃ＿ｍａｘを０に低下させる。

コンバータコントローラ４５ｂは、車体コントローラ７０からの電力供給指令Ｐｃｃに基づきコンバータ回路４５ａを制御する。基本的には、入力装置２５の入力に応じた供給電力が出力されるようにコンバータ回路４５ａを制御する。３つの選択肢のうちの最小値（１７アンペア）が入力装置２５に入力された場合には、最小の供給電力がコンバータ４５から出力される。ただし、コンバータコントローラ４５ｂがコンバータ４５の異常を検出した場合または給電口４４が商用電源１００の接続無しの状態を検出した場合や商用電源１００の異常電圧を検出した場合には、Ｐｃ＿ｍａｘ＝０に応じた電力供給指令Ｐｃｃに基づいてコンバータ４５による電力供給を停止する。

図３に示す車体コントローラ７０のモータ指令演算部７６は、図４に示すように、外部電源指令演算部７５の演算結果であるコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘを用いて算出した第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘ（ステップＳ１０）を基にモータ許容トルクＴｍａｘを演算する（ステップＳ４０）。演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘは、基本的に、入力装置２５から入力された最小値に応じて算出されたＰｃ＿ｍａｘが反映されることで、入力装置２５から最小値以外の選択肢（供給電流）が入力された場合に比べて低くなる。また、モータ許容トルクＴｍａｘは、商用電源１００の電力供給の異常又はコンバータ４５の異常によるコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘの減少分が反映されることで、商用電源１００又はコンバータ４５の異常前よりも低くなっている。モータ指令演算部７６は、図３に示すように、演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘをポンプ制御部７７へ出力する。

ポンプ制御部７７の処理は、上述した第１のバッテリ５１の故障時と同様である。すなわち、油圧ポンプ３１の傾転角（傾転角指令Ａｃ）をモータ許容トルクＴｍａｘに対応した許容傾転角Ａｍａｘ以下となるように制限することで、油圧ポンプ３１の油圧出力を制御する。許容傾転角Ａｍａｘは、商用電源１００又はコンバータ４５の異常前よりも低下したモータ許容トルクＴｍａｘに応じて小さくなる。また、許容傾転角Ａｍａｘは、最小値が入力された場合、最小値以外の選択肢（供給電流）が入力されたときよりも低くなるモータ許容トルクＴｍａｘに応じて小さくなる。このため、商用電源１００又はコンバータ４５の異常が生じた場合であっても、また、入力装置２５から入力されるコンバータ４５の供給電力として最小値が選択された場合であっても、油圧ポンプ３１の吸収トルクが電動モータ４１の出力可能なトルク（モータ許容トルクＴｍａｘ）を超えることを回避することができるので、電動モータ４１のストールを防止することができる。

上述したように、第１の実施の形態に係る油圧ショベル１（電動式油圧作業機械）は、油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から供給される圧油により駆動する油圧アクチュエータ５、７、１７、１８、１９と、油圧ポンプ３１から油圧アクチュエータ５、７、１７、１８、１９に供給される圧油の流れを制御する制御弁ユニット３３の制御弁と、油圧ポンプ３１を駆動する電動モータ４１と、電動モータ４１に電力を供給する第１～第３のバッテリ５１～５３と、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（バッテリを含む複数の電源）から電動モータ４１への供給電力を調整するインバータ４３と、油圧ポンプ３１及び電動モータ４１を制御する制御装置としての車体コントローラ７０及びインバータコントローラ８２とを備えている。加えて、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の各々の異常を検出すると共に、異常が検知された電源である異常電源からの電力供給を停止させる異常検出装置としての第１～第３のＢＭＵ５７～５９及び給電口４４を備えている。車体コントローラ７０及びインバータコントローラ８２（制御装置）は、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のうち異常電源の分を除いた各電源の供給可能な電力Ｐｂ１＿ｍａｘ、Ｐｂ２＿ｍａｘ、Ｐｂ３＿ｍａｘ、Ｐｃ＿ｍａｘの合計値である供給可能最大電力Ｐｍａｘを演算し、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限する制限制御を行うように構成されている。

この構成よれば、異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力を制限しつつ、電動モータ４１の出力を超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するので、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のいずれかに異常が発生しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータ４１のストールを防止することができる。

また、本実施の形態においては、油圧ポンプ３１が押除け容積が可変である可変容量ポンプであり、かつ、車体コントローラ７０（制御装置）の上記制限制御が油圧ポンプ３１の押除け容積を演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて制限するものである。

この構成によれば、電源異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて油圧ポンプ３１の吸収トルクを制限することで油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するので、電源異常の発生時における電動モータ４１のストールを確実に防止することができる。

また、本実施の形態においては、複数の電源のうちの１つは電気的に接続可能な外部電源としての商用電源１００であり、油圧ショベル１（電動式油圧作業機械）は商用電源１００（外部電源）の供給可能な電力としての選択供給電力Ｐｃｓを車体コントローラ７０（制御装置）に入力する入力装置２５を更に備えている。車体コントローラ７０（制御装置）は、入力装置２５からの入力値である選択供給電力Ｐｃｓを商用電源１００（外部電源）の供給可能な電力として用いて供給可能最大電力Ｐｍａｘの演算を行うように構成されている。

この構成によれば、電動モータ４１の電源として商用電源１００（外部電源）を利用する場合において、入力装置２５からの入力値Ｐｃｓを含む供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて電動モータ４１の駆動を制限するので、商用電源１００（外部電源）からの供給電力が過剰に消費されることを防止することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の電動式油圧作業機械の第２の実施の形態を図７～図９を用いて説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。図８は図７に示す第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。図９は図８に示す第２の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図７～図９において、図１～図６に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の電動式油圧作業機械の第２の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する主な点は、油圧ポンプ３１Ａが可変容量ポンプではなく押除け容積が不変である固定容量ポンプで構成されていること、及び、油圧ポンプ３１Ａの固定容量型への変更に応じて車体コントローラ７０Ａの制御方法が変更されていることである。第１の実施の形態においては、油圧ポンプ３１の押除け容積（傾転角）を制限して単位回転数当たりの吐出流量（吸収トルク）を制御することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限している。それに対して、第２の実施の形態においては、電動モータ４１及び油圧ポンプ３１Ａの回転数を制限することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１Ａの油圧出力を制限する。

図７に示す油圧システム３０の油圧ポンプ３１Ａは、車体コントローラ７０Ａの直接的な制御対象ではなく、車体コントローラ７０Ａ及びインバータコントローラ８２による電動モータ４１の回転数制御によって間接的に回転数が制御されることで、油圧出力が制御されるものである。油圧システム３０のそれ以外の構成は第１の実施の形態の場合と同様である。また、電気システム４０の構成は第１の実施の形態の場合と同様である。

図８に示す第２の実施の形態の車体コントローラ７０Ａが第１の実施の形態の車体コントローラ７０（図３参照）に対して相違する主な点は、固定容量型の油圧ポンプ３１Ａへの変更に応じて図３に示すポンプ制御部７７が削除されていること及びモータ指令演算部７６Ａの演算方法が変更されていることである。車体コントローラ７０Ａのポンプ回転数算出部７４及び外部電源指令演算部７５の機能は第１の実施の形態の場合と同様である。

具体的には、モータ指令演算部７６Ａは、ポンプ回転数算出部７４の算出結果の要求回転数Ｎｒ、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ、外部電源指令演算部７５の演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ、インバータコントローラ８２からのインバータ４３及び電動モータ４１の異常の有無の情報に基づいて、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃを演算する。例えば、モータ指令演算部７６Ａは、図９に示すフローチャートにしたがって電動モータ４１の回転数指令Ｎｃを演算する。

図９において、モータ指令演算部７６Ａは、第１の実施の形態と同様に、バッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ（Ｐｂ１＿ｍａｘ＋Ｐｂ２＿ｍａｘ＋Ｐｂ３＿ｍａｘ）とコンバータ４５（商用電源１００）の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとの合計値である供給可能最大電力Ｐｍａｘを演算する（ステップＳ１０）。次に、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）から受電する電動モータ４１が油圧ポンプ３１Ａを最小のアイドリング回転数で駆動可能か否かを判定する（ステップＳ２０Ａ）。具体的には、ステップＳ１０の演算結果である供給可能最大電力Ｐｍａｘに効率値Ｅｉｍを乗算することで得られる電動モータ４１の出力可能な最大値（Ｐｍａｘ×Ｅｉｍ）が固定容量型の油圧ポンプ３１Ａを最小のアイドリング回転数で駆動させるために必要な最小動力Ｐｆ２を超えているか否かを判定する。最小動力Ｐｆ２は、固定容量型の油圧ポンプ３１Ａを駆動するために必要なトルクであるポンプ駆動トルクＴｐｆに対して最小のアイドリング回転数を乗算することで算出されるものである。ポンプ駆動トルクＴｐｆは、油圧ポンプ３１Ａの性能仕様から予め設定された所定値である。ポンプ駆動トルクＴｐｆ及び最小動力Ｐｆ２は、記憶装置７１に予め記憶されている。

ステップＳ２０ＡにおいてＮＯの場合には、第１の実施の形態と同様に電源の故障と判定し（ステップＳ５０）、処理を終了する。一方、ＹＥＳの場合には、電動モータ４１の許容回転数Ｎｍａｘを演算する（ステップＳ２２）。許容回転数Ｎｍａｘは、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源５１～５３、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように制限すると共に油圧ポンプ３１Ａの油圧出力が電動モータ４１の出力可能な範囲を超えないように制限するための電動モータ４１の回転数の上限（許容値）である。許容回転数Ｎｍａｘは、電動モータ４１の出力可能な最大値（Ｐｍａｘ×Ｅｉｍ）をポンプ駆動トルクＴｐｆによって除算することで算出される。油圧ポンプ３１Ａは電動モータ４１に接続されているので、油圧ポンプ３１Ａの回転数も許容回転数Ｎｍａｘに応じて制限されることになる。

次に、モータ指令演算部７６Ａは、ポンプ回転数算出部７４からの要求回転数Ｎｒが演算結果の許容回転数Ｎｍａｘよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２４）。要求回転数Ｎｒが許容回転数Ｎｍａｘよりも低い場合（ＹＥＳの場合）には、第１の実施の形態の場合と同様に、要求回転数Ｎｒを電動モータ４１の回転数指令Ｎｃとして設定する（ステップ３０）。一方、要求回転数Ｎｒが許容回転数Ｎｍａｘ以上である場合（ＮＯの場合）には、許容回転数Ｎｍａｘを電動モータ４１の回転数指令Ｎｃとして設定する（ステップ３２）。モータ指令演算部７６Ａは、第１の実施の形態の場合と同様に、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃをインバータコントローラ８２へ送信する。ステップＳ３０又はＳ３２の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

図８に戻り、インバータコントローラ８２は、第１の実施の形態の場合と同様に、車体コントローラ７０Ａからの回転数指令Ｎｃと回転数センサ２７からの実回転数Ｎａとの偏差に基づいてインバータ回路８１を制御することで、電動モータ４１の回転数を制御する。この場合、第１の実施の形態とは異なり、回転数指令Ｎｃが許容回転数Ｎｍａｘ以下に制限されているので、電動モータ４１及び油圧ポンプ３１Ａの回転数の上限が制限されている。

このように、本実施の形態においては、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように、かつ、油圧ポンプ３１Ａの油圧出力が電動モータ４１の出力可能な最大値を超えないように、電動モータ４１（油圧ポンプ３１Ａ）の回転数を許容回転数Ｎｍａｘ以下に制限するものである。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第２の実施の形態の動作について図７～図９を用いて説明する。バッテリシステムの第１のバッテリが故障した場合の動作について説明する。

図７に示すバッテリシステム４２の第１のバッテリ５１が故障すると、第１の実施の形態の場合と同様に、図８に示す第１のＢＭＵ５７が第１のバッテリ５１の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘを０に設定する。そのため、バッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘは、第１の実施の形態の場合と同様に、第１のバッテリ５１の故障前の供給可能な最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘ分だけ低くなっている。

車体コントローラ７０Ａのモータ指令演算部７６Ａは、図９に示すように、バッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを用いて算出した複数の電源５１～５３、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘ（ステップＳ１０）及び固定容量型の油圧ポンプ３１Ａのポンプ駆動トルクＴｐｆ（所定値）を基に許容回転数Ｎｍａｘを演算し（ステップＳ２２）、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃを演算結果の許容回転数Ｎｍａｘ以下に制限する（ステップＳ２４、Ｓ３０、Ｓ３２）。許容回転数Ｎｍａｘは、第１のバッテリ５１の故障によるバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘの減少分が反映されることで、第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなっている。

インバータコントローラ８２は、第１の実施の形態の場合と同様に、車体コントローラ７０Ａからの回転数指令Ｎｃに相当する回転数に追従するように電動モータ４１をフィードバック制御する。回転数指令Ｎｃは、第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなった許容回転数Ｎｍａｘによって制限されている。回転数指令Ｎｃを制限する許容回転数Ｎｍａｘは、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源５１～５３、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように、かつ、油圧ポンプ３１Ａの油圧出力が電動モータ４１の出力可能な最大値を超えないように設定されたものである。したがって、第１のバッテリ５１の故障により複数の電源５１～５３、１００からの供給電力が低下しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出し及び電動モータ４１のストールを防止することができる。

上述した第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、
異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力を制限しつつ、電動モータ４１の出力を超えないように油圧ポンプ３１Ａの油圧出力を制限するので、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のいずれかに異常が発生しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータ４１のストールを防止することができる。

また、本実施の形態においては、油圧ポンプ３１Ａは押除け容積が不変である固定容量ポンプであり、かつ、車体コントローラ７０Ａ及びインバータコントローラ８２（制御装置）の上記制限制御は電動モータ４１の回転数を演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて制限するものである。

この構成によれば、油圧ポンプ３１Ａが固定容量ポンプであっても、電源の異常発生時における第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出し及び電動モータ４１のストールを防止することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の電動式油圧作業機械の第３の実施の形態を図１０～図１１を用いて説明する。図１０は本発明の第３の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。図１１は図１０に示す第３の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。なお、図１０～図１１において、図１～図９に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１０に示す本発明の電動式油圧作業機械の第３の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する主な点は、電動モータ４１に電力を供給する複数の電源のうちの１つとして商用電源１００（図２参照）の代わりに燃料電池４７を搭載していること、及び、燃料電池４７の搭載に応じて車体コントローラ７０Ｂの機能の一部が変更されていることである。なお、油圧システム３０の構成は、第１の実施の形態の場合と同様である。

具体的には、電気システム４０Ｂは、第１の実施の形態における商用電源１００のための給電口４４及びコンバータ４５（共に図２参照）に代えて、電動モータ４１及びバッテリシステム４２に電力を供給可能な燃料電池システム４６を備えている。燃料電池システム４６は、燃料と酸化剤とを化学反応させて直流電力を生成する燃料電池４７と、燃料電池４７が生成した直流電力の電圧を変換してバッテリシステム４２及びインバータ４３に供給するコンバータ４８（以下、ＦＣコンバータ）とを備えている。電気システム４０Ｂでは、バッテリシステム４２及びＦＣコンバータ４８が電力ライン４６を介してインバータ４３に接続されている。燃料電池４７は、例えば、燃料及び酸化剤として水素及び酸素を用いるものである。燃料電池４７は、燃料を貯留する燃料タンク４７ａと、燃料タンク４７ａ内の燃料の残量を検出する残量検出器４７ｂとを含むように構成されている。

燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８に対する監視及び制御は、ＦＣコントローラ４９によって行われる。ＦＣコントローラ４９は、燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８の異常を検出すると共に、燃料電池４７又はＦＣコンバータ４８の異常検出時に燃料電池４７の電力供給を停止するように構成されて異常検出装置として機能する。ＦＣコントローラ４９は、車体コントローラ７０Ｂに車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８の状態や異常の有無の情報を車体コントローラ７０Ｂに提供する。

ＦＣコントローラ４９は、ハード構成として、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる図示しない記憶装置及びＣＰＵやＭＰＵ等からなる図示しない処理装置を備えている。記憶装置には、燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８の状態監視や異常検出及び制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置は、記憶装置からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラム及び指令に従って処理を実行することで燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８の状態監視や異常検出及び制御の機能を実現する。

図１１に示すＦＣコントローラ４９は、燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘを算出し、算出結果の燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘを車体コントローラ７０Ｂへ送信する。ＦＣコントローラ４９は、燃料電池４７の性能仕様を基に予め設定されている供給可能な電力最大値を有しており、この電力最大値に対して燃料電池４７及びＦＣコンバータ４８の状態や異常の有無を考慮して燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘを演算する。例えば、残量検出器４７ｂにより検出された燃料の残量が少ない場合には、仕様上の電力最大値に対して残量検出器４７ｂの検出値（燃料の残量）を考慮して減算した値を燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘとして算出する。また、燃料電池４７又はＦＣコンバータ４８の異常を検出した場合には、燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘを０に設定する。すなわち、異常が検出された燃料電池４７の供給可能な電力分を除外する。

次に、図１１に示す第３の実施の形態の車体コントローラ７０Ｂが第１の実施の形態の車体コントローラ７０（図３参照）に対して相違する主な点は、電動モータ４１の電源の１つを商用電源１００から燃料電池４７へ変更したことに応じて、図３に示す外部電源指令演算部７５が削除されていること及びモータ指令演算部７６Ｂの演算方法が変更されていることである。車体コントローラ７０Ｂにおけるポンプ回転数算出部７４及びポンプ制御部７７の機能は、第１の実施の形態の場合と同様である。

具体的には、モータ指令演算部７６Ｂは、ポンプ回転数算出部７４の算出結果の要求回転数Ｎｒ、回転数センサ２７により検出された電動モータ４１の実回転数Ｎａ、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ、ＦＣコントローラ４９の演算結果の燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘ、インバータコントローラ８２からのインバータ４３及び電動モータ４１の異常の有無の情報に基づいて、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘを演算する。すなわち、モータ指令演算部７６Ｂは、第１の実施の形態におけるコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘに代えて燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘを用いて電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘを演算するものである。詳細には、図４に示すフローチャートのステップＳ１０において、複数の電源４２、４７の供給可能最大電力Ｐｍａｘの演算がバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘと燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘとの合計値に変更される。図４に示すフローチャートのそれ以外の演算処理については、第１の実施の形態の場合と同様である。

したがって、複数の電源４２、４７の供給可能最大電力Ｐｍａｘが燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘの変化に応じて増減するので、モータ許容トルクＴｍａｘが燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘの低下に応じて低くなる。例えば、燃料電池４７又はＦＣコンバータ４８に異常が生じた場合、燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘがＦＣコントローラ４９によって０に設定されるので、モータ指令演算部７６Ｂの演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘも燃料電池４７の供給可能な最大電力Ｐｆ＿ｍａｘの減少に応じて低くなる。油圧ポンプ３１の傾転角は、第１の実施の形態の場合と同様に、車体コントローラ７０Ｂのポンプ制御部７７によってモータ許容トルクＴｍａｘに対応して制限される（図５参照）。このため、燃料電池４７又はＦＣコンバータ４８に異常が生じても、油圧ポンプ３１の吸収トルクが電動モータ４１の出力可能なトルク（モータ許容トルクＴｍａｘ）を超えることを回避することができるので、電動モータ４１のストールを防止することができる。

上述した第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び燃料電池４７（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力を制限しつつ、電動モータ４１の出力を超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するので、第１～第３のバッテリ５１～５３及び燃料電池４７（複数の電源）のいずれかに異常が発生しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータ４１のストールを防止することができる。

また、本実施の形態においては、複数の電源のうちの１つが搭載された燃料電池４７であり、燃料電池４７は燃料を貯留する燃料タンク４７ａ（タンク）及び燃料タンク４７ａ（タンク）内の燃料の残量を検出する残量検出器４７ｂを含んでいる。また、車体コントローラ７０Ｂ（制御装置）は、燃料電池４７の供給可能な電力として残量検出器４７ｂにより検出された燃料の残量が考慮された電力値Ｐｆ＿ｍａｘを用いて供給可能最大電力Ｐｍａｘの演算を行うように構成されている。

この構成によれば、電動モータ４１の電源の１つとして燃料電池４７を用いる場合においても、燃料電池４７の燃料残量や異常の有無に対応して電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力の制限及び油圧ポンプ３１の油圧出力の制限が可能となる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の電動式油圧作業機械の第４の実施の形態について図１２～図１４を用いて説明する。図１２は本発明の第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における制御システムの機能ブロック図である。図１３は図１２に示す第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるスピードセンシング制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１４は図１２に示す第４の実施の形態に係る電動式油圧作業機械のインバータコントローラにおけるモータ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１２～図１４において、図１～図１１に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の電動式油圧作業機械の第４の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する主な点は、車体コントローラ７０Ｃによる油圧ポンプ３１の制御としてスピードセンシング制御が採用されること及び油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御の採用に応じてインバータコントローラ８２Ｃによる電動モータ４１の制御方法が変更されていることである。なお、油圧システム３０及び電気システム４０のハード構成は、第１の実施の形態の場合と同様である（図２参照）。

図１２に示す第４の実施の形態の車体コントローラ７０Ｃが第１の実施の形態の車体コントローラ７０（図３参照）に対して相違する主な点は、スピードセンシング制御を実行するためのスピードセンシング制御部７７Ｃが図３に示すポンプ制御部７７に代替していること及びモータ指令演算部７６Ｃの演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘの出力先がインバータコントローラ８２Ｃへ変更されていることである。車体コントローラ７０Ｃにおけるポンプ回転数算出部７４及び外部電源指令演算部７５の機能は第１の実施の形態の場合と同様である。さらに、図１２に示す第４の実施の形態のインバータコントローラ８２Ｃが第１の実施の形態のインバータコントローラ８２（図３参照）に対して相違する主な点は、モータ制御部８４Ｃの演算処理が油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御に対応してモータ指令演算部７６Ｃからのモータ許容トルクＴｍａｘを用いるように変更されていることである。

車体コントローラ７０Ｃのスピードセンシング制御部７７Ｃは、ポンプ回転数算出部７４の算出結果の要求回転数Ｎｒを受け取ると共に、回転数センサ２７により検出された電動モータ４１の実回転数Ｎａをインバータコントローラ８２Ｃから受信する。さらに、電動モータ４１の要求回転数Ｎｒと実回転数Ｎａとの偏差を監視し、電動モータ４１の実回転数Ｎａが要求回転数Ｎｒよりも低下した場合には電動モータ４１の実回転数Ｎａが要求回転数Ｎｒに近づくように油圧ポンプ３１の傾転角を制御する。すなわち、スピードセンシング制御部７７Ｃは、電動モータ４１の実回転数Ｎａが要求回転数Ｎｒよりも低下したときに、油圧ポンプ３１の吸収トルクを低下させることで、電動モータ４１の要求回転数Ｎｒと実回転数Ｎａの偏差を０に近づけるように制御するものである。

スピードセンシング制御部７７Ｃは、例えば、図１３に示すフローチャートにしたがって油圧ポンプ３１の傾転角を制限する。図１３において、スピードセンシング制御部７７Ｃは、電動モータ４１の要求回転数Ｎｒと実回転数Ｎａの偏差に対してゲインＧｐｐを乗算することで、傾転角制御量Ｒｐを算出する（ステップＳ３１０）。ゲインＧｐｐは、油圧ポンプ３１の傾転角を制御するためのフィードバックゲインであり、設計時に予め設定する所定値である。次に、油圧ポンプ３１の仕様上の傾転角の最大値Ｒｐ＿ｓｍａｘからステップＳ３１０の演算結果である傾転角制御量Ｒｐを減算することで、油圧ポンプ３１の許容傾転角Ｒｐｍａｘを演算する（ステップＳ３２０）。許容傾転角Ｒｐｍａｘは、油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御における傾転角の変更可能な上限（許容値）である。スピードセンシング制御部７７Ｃは、ステップＳ３２０の演算結果の許容傾転角Ｒｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の傾転角指令Ａｃを設定することで、油圧ポンプ３１の傾転角を制限するものである。

図１２に戻り、モータ指令演算部７６Ｃは、第１の実施の形態のモータ指令演算部７６と同様に、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘの演算処理を行う（図４参照）。ただし、第１の実施の形態のモータ指令演算部７６が演算結果の回転数指令Ｎｃをインバータコントローラ８２へ送信すると共に演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘをポンプ制御部７７へ出力するのに対して、本実施の形態のモータ指令演算部７６Ｃは演算結果の回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘをインバータコントローラ８２Ｃへ送信する。

第１の実施の形態においては、ポンプ制御部７７がモータ許容トルクＴｍａｘを用いて油圧ポンプ３１の傾転角を制限することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源４２、１００の供給可能な最大電力Ｐｍａｘを超えないように制限されると共に、油圧ポンプ３１の油圧出力が電動モータ４１の出力を超えないように制限される。それに対して、本実施の形態においては、インバータコントローラ８２Ｃのモータ制御部８４Ｃがモータ許容トルクＴｍａｘを用いて電動モータ４１の出力トルクを制限することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源４２、１００の供給可能な最大電力Ｐｍａｘを超えないように制限される。

具体的には、モータ制御部８４Ｃは、車体コントローラ７０Ｃからの回転数指令Ｎｃ及びモータ許容トルクＴｍａｘ、並びに、回転数センサ２７からの実回転数Ｎａに基づいてモータトルク指令Ｔｃを演算する。例えば、図１４に示すフローチャートにしたがってモータトルク指令Ｔｃを演算する。

図１４において、モータ制御部８４Ｃは、回転数指令Ｎｃと実回転数Ｎａとの偏差に対してゲインＧｐを乗じることで、電動モータ４１のモータ目標トルクＴｔを算出する（ステップＳ２１０Ａ）。モータ目標トルクＴｔの演算方法は、第１の実施の形態におけるモータトルク指令Ｔｃの演算（図６参照）と同様である。次に、モータ制御部８４Ｃは、演算結果のモータ目標トルクＴｔが車体コントローラ７０Ｃからのモータ許容トルクＴｍａｘよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２２０）。モータ目標トルクＴｔがモータ許容トルクＴｍａｘよりも低い場合（ＹＥＳの場合）にはモータ目標トルクＴｔをモータトルク指令Ｔｃとして設定する一方（ステップＳ２３０）、モータ目標トルクＴｔがモータ許容トルクＴｍａｘ以上の場合（ＮＯの場合）にはモータ許容トルクＴｍａｘをモータトルク指令Ｔｃとして設定する（ステップＳ２４０）。ステップＳ２３０又はＳ２４０の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第４の実施の形態の動作について図１２～図１４を用いて説明する。バッテリシステムの第１のバッテリが故障した場合の動作について説明する。

第１のバッテリ５１（図２参照）が故障すると、第１の実施の形態の場合と同様に、図１２に示す第１のＢＭＵ５７が第１のバッテリ５１の最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘを０に設定するので、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘが第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなる。車体コントローラ７０Ｃのモータ指令演算部７６Ｃはバッテリシステム４２の最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを含む供給可能最大電力Ｐｍａｘを基にモータ許容トルクＴｍａｘを演算するので（図４参照）、モータ許容トルクＴｍａｘはバッテリシステム４２の最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘの減少分が反映されて第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなる。

インバータコントローラ８２Ｃは、電動モータ４１の出力トルクを第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなったモータ許容トルクＴｍａｘ以下になるように制限する。これにより、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源５１～５３、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように制限される。

もし、モータ許容トルクＴｍａｘの制限によって電動モータ４１の出力トルクが低下した場合、第１のバッテリ５１の故障前には油圧ポンプ３１の吸収トルクと釣り合っていた電動モータ４１の出力トルクが油圧ポンプ３１の吸収トルクよりも低くなってしまう。この場合、電動モータ４１が要求回転数Ｎｒに相当する回転数を維持することができず、電動モータ４１及び油圧ポンプ３１の実回転数Ｎａが下がってしまう。このとき、車体コントローラ７０Ｃのスピードセンシング制御部７７Ｃが要求回転数Ｎｒと実回転数Ｎａとの偏差を検知して油圧ポンプ３１の吸収トルクが小さくなるように傾転角を制御することで基本回転数あたりの吐出流量を低下させる。これにより、電動モータ４１の実回転数Ｎａが要求回転数Ｎｒに追従しつつ油圧ポンプ３１の吸収トルクと電動モータ４１の出力トルクとが釣り合うようになる。

このように、本実施の形態においては、電動モータ４１の出力トルクをモータ許容トルクＴｍａｘ以下に制限することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力が複数の電源５１～５３、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘを超えないように制限することでき、かつ、油圧ポンプのスピードセンシング制御によって電動モータ４１の実回転数Ｎａが要求回転数Ｎｒに追従するように油圧ポンプ３１の吸収トルクを電動モータ４１の出力トルクに釣り合わせることで、電動モータ４１のストールを防ぐことができる。

上述した第４の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力を制限しつつ、電動モータ４１の出力を超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するので、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のいずれかに異常が発生しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータ４１のストールを防止することができる。

また、本実施の形態に係る油圧ショベル１は、油圧ポンプ３１又は電動モータ４１の回転数を指示する回転数指示装置としての回転数指示ダイアル２３と、油圧ポンプ３１又は電動モータ４１の実回転数Ｎａを検出する回転数センサ２７とを更に備えている。油圧ポンプ３１は押除け容積が可変である可変容量ポンプである。また、車体コントローラ７０Ｃ及びインバータコントローラ８２Ｃ（制御装置）の上記制限制御は、電動モータ４１の出力トルクを演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて制限すると共に、回転数センサ２７より検出された実回転数Ｎａが回転数指示ダイアル２３の指示に応じた要求回転数Ｎｒよりも低くなるにしたがって油圧ポンプ３１の吸収トルクが減少するように油圧ポンプ３１の押除け容積を制御するものである。

この構成によれば、電源の異常発生時における第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しの防止及び電動モータ４１のストール防止をいわゆる油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御を用いて実現することができる。油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御は、油圧ポンプ３１の原動機としてエンジンを用いる既存の油圧ショベルにおいて広く活用されている。既存のスピードセンシング制御はエンジンの要求回転数と実回転数の入力を用いて実行されるので、油圧ポンプ３１の原動機として電動モータを用いるスピードセンシング制御では電動モータ４１の要求回転数と実回転数の入力を用いて実行することが可能である。したがって、油圧ポンプ３１のスピードセンシング制御を実行可能な電動式の油圧ショベル１をエンジン搭載の既存の油圧ショベルをベースに開発する場合、既存の油圧ショベルの油圧制御システムを極力変更せずに適用することが可能であり、既存の油圧システムの設計変更が少なくて済む。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の電動式油圧作業機械の第５の実施の形態を図１５～図１８を用いて説明する。図１５～図１８において、図１～図１４に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。図１５は第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械における油圧システム及び電気システム並びにそれらの制御システムを示すブロック図である。図１６は図１５に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の制御システムの機能ブロック図である。

図１５及び図１６に示す本発明の電動式油圧作業機械の第５の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する主な点は、操作装置２２Ｄが油圧パイロット式から電気式に変更されていると共に油圧システム３０Ｄにおける制御弁ユニット３３の各制御弁に入力する操作パイロット圧が操作装置２２Ｄではなく電磁式パイロット弁３６によって生成されていること、車体コントローラ７０Ｄによる電磁式パイロット弁３６の制御が追加されていること、及び、車体コントローラ７０Ｄによる電磁式パイロット弁３６の開口量制限により油圧ポンプ３１の傾転角が間接的に制限されることである。なお、図１５に示す電気システム４０のハード構成は、第１の実施の形態の場合と同様である（図２参照）。

図１５において、電気式の操作装置２２Ｄは、車体コントローラ７０Ｄに車体通信網６２を介して通信可能に接続されており、操作内容及び操作量に応じた操作信号（電気信号）を車体コントローラ７０Ｄへ送信する。車体コントローラ７０Ｄは、操作装置２２Ｄからの操作信号に応じて電磁式パイロット弁３６の開口量を制御することで、制御弁ユニット３３の各制御弁の駆動を制御する。

油圧システム３０Ｄの電磁式パイロット弁３６は、パイロットポンプ３４の吐出圧を車体コントローラ７０Ｄの指令に応じて減圧することで、制御弁ユニット３３の各制御弁を駆動する操作パイロット圧を生成するものである。なお、図１５において、電磁式パイロット弁３６が１つのみ図示されているが、制御弁ユニット３３の各制御弁に対して一対の電磁式パイロット弁３６が対応するように設けられる。圧力センサ２８は、各電磁式パイロット弁３６が生成した操作パイロット圧のうちの最高圧を検出するものであり、検出した操作パイロット圧の最高圧に対応する検出信号を車体コントローラ７０Ｄへ送信する。

図１６に示す第５の実施の形態の車体コントローラ７０Ｄが第１の実施の形態の車体コントローラ７０（図３参照）に対して相違する主な点は、電磁式パイロット弁３６を制御するためのパイロット弁制御部７９が追加されていること、並びに、モータ指令演算部７６Ｄ及びポンプ制御部７７Ｄの演算処理が電磁式パイロット弁３６の開口量制限の制御に対応して変更されていることである。なお、車体コントローラ７０Ｄにおけるポンプ回転数算出部７４及び外部電源指令演算部７５の機能は第１の実施の形態の場合と同様である。

具体的には、モータ指令演算部７６Ｄには、第１の実施の形態と同様に、ポンプ回転数算出部７４の算出結果の要求回転数Ｎｒ、回転数センサ２７により検出された電動モータ４１の実回転数Ｎａ、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の供給可能な最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘ、外部電源指令演算部７５の演算結果のコンバータ４５の供給可能な最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ、インバータ４３及び電動モータ４１の異常の有無の情報が入力されることに加えて、インバータコントローラ８２からインバータ入力電力Ｐｉｎｖが入力される。インバータ入力電力Ｐｉｎｖは、バッテリシステム４２及びコンバータ４５（商用電源１００）からインバータ回路８１に入力された演算時点の実際の電力であり、電流センサ及び電圧センサ（図示せず）によって検出されるインバータ回路８１の入力電流と入力電圧の積により算出可能である。

モータ指令演算部７６Ｄは、これらの入力情報に基づき、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃを演算すると共に、第１の実施の形態の場合のモータ許容トルクＴｍａｘに代えて、電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘを演算する。電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘは、商用電源１００の供給状態及びコンバータ４５の異常の有無並びにバッテリシステム４２の異常の有無に応じて電磁式パイロット弁３６の開口量の変更可能な上限（許容値）である。モータ指令演算部７６Ｄは、電動モータ４１の回転数指令Ｎｃをインバータコントローラ８２へ送信し、電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘをパイロット弁制御部７９へ出力する。

モータ指令演算部７６Ｄは、例えば、図１７に示すフローチャートにしたがって電動モータ４１の回転数指令Ｎｃ及び電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘを演算する。図１７は図１６に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるモータ指令演算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１７において、ステップＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ５０の処理は、第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、モータ指令演算部７６Ｄは、複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘを演算し（ステップＳ１０）、電動モータ４１が油圧ポンプ３１を最小のアイドリング回転数で駆動可能か否かを判定する（ステップＳ２０）。電動モータ４１が油圧ポンプ３１を駆動不能と判定した場合（ＮＯの場合）には、電源の故障と判定する（ステップＳ５０）。一方、電動モータ４１が油圧ポンプ３１を駆動可能と判定した場合（ＹＥＳの場合）には、要求回転数Ｎｒを電動モータ４１の回転数指令Ｎｃとして設定する（ステップＳ３０）。

次に、モータ指令演算部７６Ｄは、ステップＳ１０の演算結果である複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘがインバータ入力電力Ｐｉｎｖを超えているか否かを判定する（ステップＳ６０）。複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘがインバータ入力電力Ｐｉｎｖを超えている場合（ＹＥＳの場合）、すなわち複数の電源４２、１００の電力供給に余力がある場合には、電磁式パイロット弁３６の仕様上の最大開口量Ｖ＿ｓｍａｘを電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘとして設定する（ステップＳ７０）。一方、複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘがインバータ入力電力Ｐｉｎｖ以下である場合（ＮＯの場合）には、インバータ入力電力Ｐｉｎｖと複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘとの偏差に対してゲインＧｐｖを乗算した演算結果を電磁式パイロット弁３６の仕様上の最大開口量Ｖ＿ｓｍａｘから減算した値を電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘとして設定する（ステップＳ８０）。ゲインＧｐｖは、電磁式パイロット弁３６の開口量を制御するためのフィードバックゲインであり、設計時に予め設定する所定値である。モータ指令演算部７６Ｄは、演算結果の電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘをパイロット弁制御部７９へ出力する。ステップＳ７０又はＳ８０の処理を終了すると、リターンしてスタートに戻り、次の演算周期を開始する。

図１６に戻り、パイロット弁制御部７９は、操作装置２２Ｄの操作信号（操作内容及び操作量）を受信すると共に、モータ指令演算部７６Ｄから電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘを受け取る。また、操作装置２２Ｄからの操作信号を基に電磁式パイロット弁３６の目標開口量を演算し、演算結果の目標開口量がモータ指令演算部７６Ｄからの許容開口量Ｖｍａｘよりも小さいか否かを判定する。目標開口量が許容開口量Ｖｍａｘよりも小さい場合には、目標開口量を電磁式パイロット弁３６の開口指令Ｖｃとして設定する。一方、目標開口量が許容開口量Ｖｍａｘ以上の場合には、許容開口量Ｖｍａｘを電磁式パイロット弁３６の開口指令Ｖｃとして設定する。パイロット弁制御部７９は、演算結果の開口指令Ｖｃを電磁式パイロット弁３６へ送信する。

このように、パイロット弁制御部７９は、基本的に、操作装置２２Ｄの操作に応じて電磁式パイロット弁３６の開口量を制御することで操作パイロット圧を制御する。電磁式パイロット弁３６の開口量に応じて生成された操作パイロット圧によって、制御弁ユニット３３の各制御弁の駆動が制御される。ただし、本実施の形態においては、電磁式パイロット弁３６の開口量を許容開口量Ｖｍａｘ以下に制限することで、電磁式パイロット弁３６により生成される操作パイロット圧の最高圧を制限する。これにより、油圧ポンプ３１の傾転角（吸収トルク）を制限することができるので、油圧ポンプ３１の油圧出力の制限が可能となる。この理由については、ポンプ制御部７７Ｄの制御方法の説明のときに述べる。

ポンプ制御部７７Ｄは、圧力センサ２８の検出信号（操作パイロット圧の最高圧）に基づき油圧ポンプ３１の押除け容積（傾転角）を制御するように構成されている。すなわち、操作パイロット圧の最高圧が大きくなるにしたがって油圧ポンプ３１の押除け容積（傾転角）が大きくなるように油圧ポンプ３１の傾転角を調整する。第１の実施の形態においては、ポンプ制御部７７がモータ指令演算部７６の演算結果のモータ許容トルクＴｍａｘを用いて油圧ポンプ３１の傾転角を制限している（図５参照）。それに対して、本実施の形態のポンプ制御部７７Ｄは、モータ許容トルクＴｍａｘを用いて油圧ポンプ３１の傾転角を制限することはなく、圧力センサ２８によって検出された操作パイロット圧の最高圧に応じて油圧ポンプ３１の傾転角を制御するだけである。

ポンプ制御部７７Ｄは、例えば、図１８に示すフローチャートにしたがって油圧ポンプ３１の傾転角を制御する。図１８は図１６に示す第５の実施の形態に係る電動式油圧作業機械の車体コントローラにおけるポンプ制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１８に示す本実施の形態のフローチャートは、図５に示す第１の実施の形態のフローチャートのうちステップＳ１１０、Ｓ１３０、Ｓ１５０を削除したものである。すなわち、ポンプ制御部７７Ｄは、圧力センサ２８の検出値（操作パイロット圧の最高圧）に基づき油圧ポンプ３１の目標傾転角Ａｔを演算し（ステップＳ１２０）、モータ許容トルクＴｍａｘに対応する許容傾転角Ａｍａｘの演算（図５に示すステップＳ１１０）や目標傾転角Ａｔと許容傾転角Ａｍａｘの比較判定（図５に示すステップＳ１３０）を行うことなく、目標傾転角Ａｔを傾転角指令Ａｃとして設定する（ステップＳ１４０）。

このように、ポンプ制御部７７Ｄは、油圧ポンプ３１の傾転角を直接的に制限することはない。しかし、パイロット弁制御部７９が許容開口量Ｖｍａｘを用いて電磁式パイロット弁３６の開口量を制限することで、電磁式パイロット弁３６により生成される操作パイロット圧の最高圧が制限される。ポンプ制御部７７Ｄは圧力センサ２８の検出値に基づき油圧ポンプ３１の傾転角を制御するので、制限された操作パイロット圧の最高圧によって油圧ポンプ３１の傾転角が間接的に制限されることになる。

次に、本発明の電動式油圧作業機械の第４の実施の形態の動作について図１５～図１８を用いて説明する。バッテリシステムの第１のバッテリが故障した場合の動作について説明する。

図１５に示す第１のバッテリ５１が故障すると、第１の実施の形態の場合と同様に、図１６に示す第１のＢＭＵ５７が第１のバッテリ５１の最大電力Ｐｂ１＿ｍａｘを０に設定するので、マスタＢＭＵ６０の演算結果のバッテリシステム４２の最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘが第１のバッテリ５１の故障前よりも低くなる。このとき、車体コントローラ７０Ｄのモータ指令演算部７６Ｄは、バッテリシステム４２の最大電力Ｐｂｓｕｍ＿ｍａｘを含む供給可能最大電力Ｐｍａｘとインバータ入力電力Ｐｉｎｖを比較判定する（図１７のステップＳ６０）。第１のバッテリ５１の故障によって供給可能最大電力Ｐｍａｘがインバータ入力電力Ｐｉｎｖよりも小さくなると、インバータ入力電力Ｐｉｎｖと供給可能最大電力Ｐｍａｘの偏差に応じて電磁式パイロット弁３６の許容開口量Ｖｍａｘを小さくなるように設定する。

図１６に示すパイロット弁制御部７９は、電磁式パイロット弁３６の開口量を操作装置２２Ｄの操作に対応させずにモータ指令演算部７６Ｄからの許容開口量Ｖｍａｘに制限する。これにより、電磁式パイロット弁３６によって生成される操作パイロット圧が低下する。

ポンプ制御部７７Ｄは、圧力センサ２８の検出値に基づき油圧ポンプ３１の傾転角（押除け容積）を制御するので（図１８に示すフローチャート）、操作パイロット圧（圧力センサ２８の検出値）の低下に応じて傾転角が小さくなるように制御する。これにより、油圧ポンプ３１の単位回転数当たりの流量が減少するので、油圧ポンプ３１の油圧出力を制限することができる。

このように、本実施の形態においては、複数の電源４２、１００の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて設定される許容開口量Ｖｍａｘを用いて電磁式パイロット弁３６の開口量を制限することで、電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力がバッテリシステム４２及び商用電源１００の供給可能な最大電力Ｐｍａｘを超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するものである。

上述した第５の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、異常の有無に応じて変動する第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）の供給可能最大電力Ｐｍａｘの範囲内に電動モータ４１及びインバータ４３の消費電力を制限しつつ、電動モータ４１の出力を超えないように油圧ポンプ３１の油圧出力を制限するので、第１～第３のバッテリ５１～５３及び商用電源１００（複数の電源）のいずれかに異常が発生しても、第１～第３のバッテリ５１～５３からの過剰な電力の引出しを防止することができると共に、電動モータ４１のストールを防止することができる。

また、本実施の形態に係る油圧ショベル１は、制御弁ユニット３３の各制御弁を駆動する操作パイロット圧を生成する電磁式パイロット弁３６（パイロット弁）を更に備える。油圧ポンプ３１は、押除け容積が可変である可変容量ポンプであり、かつ、電磁式パイロット弁３６（パイロット弁）により生成された操作パイロット圧が高くなるにしたがって押除け容積が増加するように制御される。車体コントローラ７０Ｄ（制御装置）は電磁式パイロット弁３６（パイロット弁）の開口量を制御するように構成されており、車体コントローラ７０Ｄ（制御装置）の上記制限制御は、電磁式パイロット弁３６（パイロット弁）の開口量を演算結果の供給可能最大電力Ｐｍａｘに応じて制限するものである。

この構成によれば、電磁式パイロット弁３６（パイロット弁）の開口量制限により操作パイロット圧を制御することで、油圧ポンプ３１の押除け容積を直接的に制限することなく、油圧ポンプ３１の油圧出力の制限が可能となる。この油圧ポンプ３１の油圧出力の制限方法は、操作装置２２Ｄが電気式である場合に適用可能である。

［その他の実施の形態］
なお、上述した第１～第５の実施の形態においては、本発明を電動式の油圧ショベル１に適用した例を示したが、本発明は電動式の油圧クレーンやホイールローダ等の各種の電動式油圧作業機械に広く適用することができる。

また、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した実施形態においては、電動モータ４１に電力を供給する複数の電源として、第１～第３のバッテリ５１～５３と商用電源１００との組合せ、又は、第１～第３のバッテリ５１～５３と燃料電池４７との組合せの例を示した。しかし、複数の電源として、第１～第３のバッテリ５１～５３のうちの少なくとも１つのバッテリと商用電源１００又は燃料電池４７との組合せが可能である。また、１つのバッテリ５１と商用電源１００と燃料電池４７との組合せも可能である。また、複数の電源として、第１～第３のバッテリ５１～５３のように並列接続された複数のバッテリのみの組合せが可能である。

また、上述した第５の実施の形態においては、油圧ポンプ３１の傾転角（押除け容積）が車体コントローラ７０Ｄの指令によって制御される構成の例を示した。しかし、油圧ポンプ３１の傾転角（押除け容積）を油圧回路のみで自律的に制御する構成も可能である。例えば、制御弁ユニット３３の各制御弁を駆動する操作パイロト圧の最高圧を油圧ポンプ３１の傾転角を調整するレギュレータに対して入力する油圧回路を用いることで可能となる。

また、上述した実施の形態においては、インバータ４３による電動モータ４１の回転数制御、車体コントローラ７０Ｃによる油圧ポンプ３１のスピードセンシングの傾転角制御、車体コントローラ７０Ｄによる電磁式パイロット弁３６の開口量制御におけるフィードバック制御について、説明の簡略化のためにＰ制御を用いて説明した。しかし、それらの実際のフィードバック制御では、積分器を含めたＰＩ制御を用いる方が有利である。

１…油圧ショベル（電動式油圧作業機械）、 ５…旋回油圧モータ（油圧アクチュエータ）、 ７…走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）、 １７…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、 １８…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、 １９…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、 ２３…回転数指示ダイアル（回転数指示装置）、 ２５…入力装置、 ２７…回転数センサ、 ３３…制御弁ユニット（制御弁）、 ３１、３１Ａ…油圧ポンプ、 ３６…電磁式パイロット弁（パイロット弁）、 ４１…電動モータ、 ４２…バッテリシステム、 ４３…インバータ、 ４４…給電口（異常検出装置）、 ４５…コンバータ（電源）、 ４５ｂ…コンバータコントローラ（異常検出装置）、 ４７…燃料電池、 ４７ａ…燃料タンク（タンク）、 ４７ｂ…残量検出器、 ４９…ＦＣコントローラ（異常検出装置）、 ５１…第１のバッテリ（バッテリ）、 ５２…第２のバッテリ（バッテリ）、 ５３…第３のバッテリ（バッテリ）、 ５７…第１のＢＭＵ（異常検出装置）、 ５８…第２のＢＭＵ（異常検出装置）、 ５９…第３のＢＭＵ（異常検出装置）、 ７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ…車体コントローラ（制御装置）、 ８２、８２Ｃ…インバータコントローラ（制御装置）、 １００…商用電源（外部電源）

Claims (7)

1. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動する油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
   前記電動モータに電力を供給する複数のバッテリと、
   外部電源および複数の前記バッテリから前記電動モータへの供給電力を調整するインバータと、
   前記油圧ポンプ及び前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
   前記電動モータは、前記インバータにより前記外部電源および複数の前記バッテリからの電力が同時に供給されて駆動する、電動式油圧作業機械において、
   前記外部電源からの電力供給の異常および複数の前記バッテリのそれぞれの状態の異常を検出すると共に、前記外部電源および複数の前記バッテリのうち異常が検出された電源である異常電源からの電力供給を停止させる異常検出装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記異常検出装置によって前記異常電源が検出された場合は、前記外部電源および複数の前記バッテリのうち前記異常電源の分を除いた各電源の供給可能な電力の合計値である供給可能最大電力を演算し、
   前記電動モータ及び前記インバータの消費電力が演算結果の供給可能最大電力を超えないように前記油圧ポンプの油圧出力を制限する制限制御を行うように構成されている
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
2. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械において、
   前記油圧ポンプは、押除け容積が可変である可変容量ポンプであり、
   前記制御装置の前記制限制御は、前記油圧ポンプの押除け容積を演算結果の供給可能最大電力に応じて制限するものである
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
3. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械において、
   前記油圧ポンプ又は前記電動モータの回転数を指示する回転数指示装置と、
   前記油圧ポンプ又は前記電動モータの実回転数を検出する回転数センサとを更に備え、
   前記油圧ポンプは、押除け容積が可変である可変容量ポンプであり、
   前記制御装置の前記制限制御は、
   前記電動モータの出力トルクを演算結果の供給可能最大電力に応じて制限すると共に、
   前記回転数センサより検出された実回転数が前記回転数指示装置の指示に応じた要求回転数よりも低くなるにしたがって前記油圧ポンプの吸収トルクが減少するように前記油圧ポンプの押除け容積を制御するものである
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
4. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械において、
   前記制御弁を駆動する操作パイロット圧を生成するパイロット弁を更に備え、
   前記油圧ポンプは、押除け容積が可変である可変容量ポンプであり、
   前記油圧ポンプは、前記パイロット弁により生成された操作パイロット圧が高くなるにしたがって押除け容積が増加するするように制御され、
   前記制御装置は、前記パイロット弁の開口量を制御するように構成され、
   前記制御装置の前記制限制御は、前記パイロット弁の開口量を演算結果の供給可能最大電力に応じて制限するものである
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
5. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械において、
   前記油圧ポンプは、押除け容積が不変である固定容量ポンプであり、
   前記制御装置の前記制限制御は、前記電動モータの回転数を演算結果の供給可能最大電力に応じて制限するものである
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
6. 請求項１に記載の電動式油圧作業機械において、
   前記外部電源の供給可能な電力を前記制御装置に入力する入力装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記入力装置からの入力値を前記外部電源の供給可能な電力として用いて前記供給可能最大電力の演算を行うように構成されている
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。
7. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動する油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
   前記電動モータに電力を供給する複数のバッテリと、
   燃料電池および複数の前記バッテリから前記電動モータへの供給電力を調整するインバータと、
   前記油圧ポンプ及び前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
   前記電動モータは、前記インバータにより前記燃料電池および複数の前記バッテリからの電力が同時に供給されて駆動する、電動式油圧作業機械において、
   前記燃料電池からの電力供給の異常および複数の前記バッテリの状態の異常を検出すると共に、前記燃料電池および複数の前記バッテリのうち異常が検出された電源である異常電源からの電力供給を停止させる異常検出装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記異常検出装置によって前記異常電源が検出された場合は、前記燃料電池および複数の前記バッテリのうち前記異常電源の分を除いた各電源の供給可能な電力の合計値である供給可能最大電力を演算し、
   前記電動モータ及び前記インバータの消費電力が演算結果の供給可能最大電力を超えないように前記油圧ポンプの油圧出力を制限する制限制御を行い、
   前記燃料電池は、燃料を貯留するタンク及び前記タンク内の燃料の残量を検出する残量検出器を含み、
   前記制御装置は、前記燃料電池の供給可能な電力として前記残量検出器により検出された燃料の残量が考慮された電力値を用いて前記供給可能最大電力の演算を行うように構成されている
   ことを特徴とする電動式油圧作業機械。

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