KR20130124534A - 전동식 작업 차량 및 그 배터리 유지 구조 - Google Patents

전동식 작업 차량 및 그 배터리 유지 구조 Download PDF

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KR20130124534A
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KR1020137020984A
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유키노리 마쓰무라
요시유키 다카노
히카루 다지마
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 전동식 굴삭기에서 배터리가 탑재된 선회(旋回) 프레임의 단부(端部)가 후방으로 돌출되는 것을 억제한다. 이 배터리 유지 구조는 복수의 배터리 케이스(82~84)와, 회전 프레임(16)과, 복수의 소품(85)을 구비하고 있다. 각 배터리 케이스(82~84)는 전후 좌우의 측벽 및 저벽을 가지고, 복수의 배터리가 가로 방향으로 배열되어 수납되고, 수직으로 적층된다. 선회 프레임(16)은 복수의 배터리 케이스(82~84)가 후면에 탑재된다. 복수의 지주(85)는 하단부가 선회 프레임(16)의 후단부에 고정되는 동시에 위쪽으로 연장되어 배치되고, 각 배터리 케이스(82~84)의 후벽이 고정된다.

Description

전동식 작업 차량 및 그 배터리 유지 구조{ELECTRIC WORK VEHICLE AND BATTERY HOLDING MECHANISM FOR SAME}
본 발명은, 배터리 유지 구조, 특히, 배터리에 의해 구동되는 전동 모터를 가지는 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조 및 이것을 구비한 작업 차량에 관한 것이다.
최근, 셔블(shovel) 등의 작업 차량에 있어서는, 환경 문제 등을 배려하여 전동식 작업 차량이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타낸 전동식 셔블에서는, 종래의 유압(油壓) 셔블에서의 엔진 대신에, 배터리에 의해 구동되는 전동 모터가 사용된다. 그리고, 전동 모터에 의해 유압 펌프가 구동되고, 이 유압 펌프로부터 작업기를 구동시키기 위한 유압 실린더에 컨트롤 밸브를 통하여 유압이 공급되도록 되어 있다.
이상과 같은 전동식 셔블에 있어서는, 현 상태에서는 전동 모터를 구동시키기 위해 많은 배터리를 필요로 한다. 그래서, 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같은 배터리의 유지 구조가 제안되어 있다. 이 특허 문헌 2에 나타낸 배터리 유지 구조는, 하우징과, 가대(架臺)와, 고정 수단을 가지고 있다. 여기서는, 복수의 배터리가 하우징에 수납되고, 또한 복수의 하우징이 가대에 적층된다. 그리고, 고정 수단에 의해, 가대에 복수의 하우징이 고정되도록 되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에서는, 선회체(旋回體)의 후부에 배터리 수납 영역이 배치되어 있고, 이 배터리 수납 영역에 전술한 배터리 유지 구조를 사용하여 복수의 배터리가 수납되어 있다. 그리고, 이들 복수의 배터리나 인버터가, 종래의 유압 셔블에서의 카운터웨이트(counterweight)에 치환하여 배치되어 있다.
일본공개특허 제2010－121328호 공보 일본공개특허 제2008－44408호 공보
특허 문헌 2에 나타낸 바와 같이, 전동식 셔블에 있어서는, 일반적으로, 복수의 배터리나 인버터가 종래의 셔블의 카운터웨이트에 치환하여 배치되어 있다. 이 경우, 현 상태에서는, 전술한 바와 같이 다수의 배터리를 필요로 하기 때문에, 배터리의 총 중량이 카운터웨이트의 중량을 초과하는 경우가 있다. 여기서, 셔블에 있어서는, 차체의 중심(重心)은 선회 중심 부근으로 설정할 필요가 있다. 그러므로, 중량 밸런스를 고려하면, 배터리는 차체 후단부의 적재 위치를 유지하면서 최대한 전방에 배치할 필요가 있다. 특히, 선회체가 후방으로 돌출하는 것을 억제한 소형 셔블에서는, 선회체의 후단부의 선회 반경을 짧게 하기 위해서도, 배터리를 최대한 전방에 배치할 필요가 있다.
여기서, 특허 문헌 2에 나타낸 전동 셔블은, 비교적 대형의 셔블로서, 전동 모터나 유압 펌프는 차량 측방에 배치할 수 있다. 그러므로, 선회체의 선회 중심으로부터 선회체의 후단부까지는 넓은 스페이스를 확보할 수 있어, 충분한 배터리 수납 스페이스가 존재한다.
그러나, 선회 반경을 작게 한 소(小)선회형의 소형 셔블에서는, 선회체(선회 프레임) 상에 넓은 스페이스를 확보하는 것이 곤란하고, 후단부에 배터리 수납 영역을 배치한 경우, 이 배터리 수납 영역과 선회 중심과의 사이에, 전동 모터, 유압 펌프, 유압 보조 기기 등을 배치하지 않으면 안된다.
이상과 같은 소형 셔블에 있어서, 특허 문헌 2와 같은 대형 셔블에 사용되는 배터리 유지 구조를 채용하는 것은 곤란하다. 구체적으로는, 특허 문헌 2의 배터리 유지 구조에서는, 가대의 4개의 코너부의 각각에 측판이 설치되어 있다. 이 측판과 전방의 부재와의 간섭을 피하기 위하여, 배터리를 전방에 배치하기 어렵다. 그러므로, 특허 문헌 2에 나타낸 배터리 유지 구조를 사용하여 배터리를 선회 프레임의 후부에 배치한 경우, 배터리 수납 영역이 후방으로 돌출하고, 후방 선회 반경을 작게 억제하는 것이 곤란하게 된다.
본 발명의 과제는, 배터리에 의해 구동되는 전동 모터를 가지는 전동식 작업 차량에 있어서, 배터리를 차량 프레임의 후단부에 배치한 경우라도, 차량 프레임의 후방으로의 돌출을 억제하여, 차량의 소형화를 방해하지 않는 배터리 유지 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 측면에 관한 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조는, 배터리에 의해 구동되는 전동 모터를 가지는 작업 차량에 설치되고, 복수의 배터리 케이스와, 차량 프레임과, 복수의 지주(支柱)를 구비하고 있다. 각 배터리 케이스는, 전후좌우의 측벽 및 저벽을 가지고, 복수의 배터리가 가로 방향으로 배열되어 수납되고, 세로 방향으로 적층된다. 차량 프레임은 복수의 배터리 케이스가 후부에 탑재된다. 복수의 지주는, 하단부가 차량 프레임의 후단부에 고정되는 동시에 위쪽으로 연장되어 배치되고, 각 배터리 케이스의 후벽이 고정된다.
이 유지 구조에서는, 복수의 배터리가 1개의 배터리 케이스에 수납되고, 또한 복수의 배터리 케이스가 세로 방향으로 적층된다. 그리고, 복수의 배터리 케이스의 각각의 후벽이, 차량 프레임의 후단부에 고정된 복수의 지주에 고정된다.
여기서는, 많은 배터리를 작은 스페이스에 배치할 수 있다. 그리고, 복수의 배터리 케이스의 각각은, 차량 프레임의 후단부에 고정된 복수의 지주에 고정되므로, 복수의 배터리 케이스를, 지주를 통하여 차량 프레임에 고정시킬 수 있다. 또한, 여기서는, 차량 프레임의 후단부에 고정된 지주에 의해 배터리 케이스를 유지하고 있으므로, 종래의 배터리 유지 구조에서의 가대가 불필요하게 된다.
본 발명의 제2 측면에 관한 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조는, 제1 측면의 배터리 유지 구조에 있어서, 복수의 배터리 케이스의 좌우의 측벽에 설치되고, 적층 방향으로 인접하는 배터리 케이스끼리의 전후 방향의 상대 이동을 규제하는 위치 결정 구조를 더 구비하고 있다.
복수의 배터리 케이스는, 전술한 복수의 지주에 의해 차량 프레임에 고정된다. 본 발명에서는, 그에 더하여, 배터리의 좌우 측벽에 위치 결정 구조가 설치되어 있다. 이 위치 결정 구조에 의해, 각 배터리 케이스가 전후로 이동하는 것이 규제된다. 그러므로, 복수의 배터리 케이스를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 관한 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조는, 제2 측면의 배터리 유지 구조에 있어서, 위치 결정 구조는, 복수의 배터리 케이스의 각각의 좌우의 측벽에 설치되고, 상하 방향으로 인접하는 배터리 케이스가 서로 끼워맞추어져 서로의 전후 방향의 이동을 규제하는 요철부(凹凸部)이다.
여기서는, 위치 결정 구조가, 배터리 케이스의 좌우 측벽에 형성된 요철부에서 형성되어 있으므로, 특별한 부재를 필요로 하지 않고, 간단한 구성으로 배터리 케이스의 전후 방향의 이동을 규제할 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 관한 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조는, 제1 내지 제3 측면 중 어느 하나의 배터리 유지 구조에 있어서, 복수의 배터리 케이스의 좌우의 측벽을 차량 프레임에 지지하기 위한 측방 지지 구조를 더 구비하고 있다.
여기서는, 각 배터리 케이스의 좌우의 측벽이 차량 프레임에 지지되므로, 배터리 케이스를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 제5 측면에 관한 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조는, 제1 내지 제4 측면 중 어느 하나의 배터리 유지 구조에 있어서, 복수의 배터리 케이스의 전벽은 차량 프레임에 지지되어 있지 않다.
여기서는, 배터리 케이스의 전방에는, 배터리 케이스를 유지하기 위한 부재가 존재하지 않으므로, 배터리 케이스를 전방에 배치할 수 있다. 또한, 배터리 케이스의 앞부분에는 고정시키기 위한 지주 등의 부재가 불필요하게 된다. 따라서, 배터리 케이스를, 종래의 유지 구조와 비교하여, 더욱 차량 전방에 배치하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 작업 차량을 전동화하는데 있어서, 차량의 특히 후부로의 돌출을 억제할 수 있다.
본 발명의 제1 측면에 관한 작업 차량은, 차체 프레임과, 차체 프레임에 지지된 주행 기구와, 작업기 및 작업기를 구동하는 작업기 구동부를 가지는 작업기 유닛과, 주행 기구(機構) 및 작업기 유닛을 구동시키기 위한 전동 모터와, 복수의 배터리를 포함하고 전동 모터에 전력을 공급하는 전원 유닛과, 제1 내지 제5 측면 중 어느 하나에 기재된 배터리 유지 구조를 구비하고 있다.
본 발명의 제2 측면의 작업 차량은, 제1 측면의 작업 차량에 있어서, 베이스 프레임은 상하 방향으로 연장되는 선회축의 주위로 선회 가능하다. 또한, 전동 모터는 베이스 프레임의 후부에 배치된 배터리 유지 구조와 선회축과의 사이에 배치되어 있다.
이와 같은 구성의 작업 차량에서는, 배터리 유지 구조를 가지는 전원 유닛의 전방에 넓은 스페이스를 확보하는 것은 곤란하다. 그래서, 전술한 배터리 지지 구조를 채용하는 것에 의해, 배터리를 더욱 전방에 배치할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에서는, 배터리를 프레임의 후단부에 배치한 경우라도, 배터리나 프레임의 후방으로의 돌출을 억제하여, 차량이 대형화되는 것을 피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 배터리 지지 구조가 채용된 전동식 셔블의 측면도이다.
도 2는 전동식 셔블의 상부 선회체의 구조를 나타낸 외관도이다.
도 3은 전동식 셔블의 시스템 블록도이다.
도 4는 선회 프레임 및 제1 배터리군의 외관 사시도이다.
도 5는 배터리군 및 배터리 유지 구조를 나타낸 외관 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부 확대도면이다.
도 7은 가스 배출 구조를 나타낸 모식도이다.
도 8은 가스 배출 구조의 일부를 나타낸 외관 사시도이다.
도 9는 가스 배출 구조의 일부를 나타낸 외관 사시도이다.
도 1에, 본 발명의 일실시형태에 의한 배터리 유지 구조를 구비한 전동식 셔블를 나타내고 있다. 이 전동식 셔블(1)은, 본 발명이 대상으로 하는 전동식 작업 차량의 일례이며, 종래의 셔블에서의 엔진에 대신하여, 배터리에 의해 구동되는 전동 모터를 구비하고 있다. 그리고, 이하의 설명에서의 「전」, 「후」는 차량의 전후 방향에서의 전방, 후방을 나타내고 있다. 또한, 「좌측」, 「우측」은, 차량의 전방을 향하여, 차량 폭 방향의 좌측, 우측을 나타내고 있다.
[전체 구성]
도 1에 나타낸 바와 같이, 전동식 셔블(1)은 주로, 하부 주행체(2)와, 상부 선회체(3)와, 셔블 기구(4)와, 캐노피형의 운전실(5)을 가지고 있다. 또한, 하부 주행체(2)의 앞부분에는, 상하 방향으로 요동(搖動) 가능하게 블레이드(6)가 지지되어 있다.
하부 주행체(2)는, 트랙 프레임(10)과, 좌우의 주행 기구(11)를 가지고 있다. 좌우의 주행 기구(11)의 각각은, 트랙 프레임(10)의 후단부에 지지된 구동륜(12)과, 트랙 프레임(10)의 전단부에 지지된 종동륜(13)과, 구동륜(12)과 종동륜(13)과의 사이에 걸쳐진 크롤러 트랙(crawler track)(14)을 가지고 있다. 구동륜(12)은 주행용 모터에 의해 구동된다.
상부 선회체(3)는, 하부 주행체(2)의 상부에, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 가능하게 지지되어 있다. 구체적으로는, 하부 주행체(2) 측에는 선회 베어링이 설치되어 있고, 상부 선회체(3)에는 선회 베어링에 서로 맞물리는 피니언 기어가 설치되어 있다. 그리고, 피니언 기어가 선회용 모터(도시하지 않음)에 의해 구동되는 것에 의해, 상부 선회체(3)는 하부 주행체(2) 상에 있어서 임의의 방향으로 선회가 가능하다.
도 2에, 상부 선회체(3)에서의 각 기기의 배치를 나타내고 있다. 여기서는, 차체 커버나 운전실을 분리해 낸 상태를 나타내고 있다. 상부 선회체(3)는, 바닥부에 배치된 선회 프레임(베이스 프레임)(16)을 가지고 있다. 선회 프레임(16)은, 트랙 프레임(10)의 대략 중앙부에 선회 가능하게 지지되어 있고, 전술한 바와 같이, 선회용 모터에 의해 선회 구동된다. 이 선회 프레임(16)에는, 전동 모터(18), 전원 유닛(19), 인버터 장치(20), 유압 펌프(21), 컨트롤 밸브(22) 등이 배치되어 있다. 그리고, 선회 프레임(16)의 상세한 구조에 대하여는 후술한다.
전원 유닛(19)은, 전동 모터(18)에 전력을 공급하는 것이며, 선회 프레임(16)의 후단부에 배치되어 있다. 전원 유닛(19)은, 복수의 밀폐형의 배터리(24)와 콘택터 박스(25)[도 2에서는 2점 차선(差線)으로 나타내고 있음]를 가지고 있다. 복수의 배터리(24)는 배터리 유지 구조(26)에 의해 유지되어 있다. 배터리 유지 구조(26)의 상세한 것에 대하여는 후술한다. 그리고, 전원 유닛(19)의 전방에는, 차열판(28)을 협지(sandwich)하여 캐노피 마운트(29)가 배치되어 있다.
전동 모터(18) 및 유압 펌프(21)는 캐노피 마운트(29)의 보다 전방에 배치되어 있다. 전동 모터(18)는 회전축이 좌우 방향으로 연장되도록 가로 설치로 설치되고, 유압 펌프(21)는 전동 모터(18)의 좌측 방향에 연결되어 있다. 또한, 유압 펌프(21)는 유압 배관을 통하여 컨트롤 밸브(22)에 접속되어 있다.
인버터 장치(20)는, 캐노피 마운트(29)로부터 전방으로 연장되는 한 쌍의 지지 부재(32)에 지지되어 있고, 전동 모터(18)의 위쪽에 배치되어 있다. 인버터 장치(20)는, 직류 전력을 임의의 주파수의 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로나, 인버터 회로를 제어하는 마이크로 컴퓨터 등을 구비하고 있다. 인버터 장치(20)로의 전력의 입력은 콘택터 박스(25)에 접속되고, 출력은 전동 모터(18)에 접속되어 있다.
컨트롤 밸브(22)는 유압 펌프(21)보다 더 전방에 배치되어 있다. 그리고, 이 컨트롤 밸브(22)는, 유압 펌프(21)와 각각의 작업기를 구동시키기 위한 유압 실린더, 선회용 모터 및 주행용 모터와의 사이에 접속되어 있다.
그리고, 선회 프레임(16)에는, 이상의 기기 외에, 라디에이터를 포함하는 냉각 유닛(33)이나, 선회 프레임(16) 상의 운전실(5) 이외의 부분을 덮는 차체 커버(34)(도 1 참조) 등이 배치되어 있지만, 자세한 것은 생략한다.
셔블 기구(4)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 선회 프레임(16)에 장착된 스윙 포스트(36)와, 스윙 포스트(36)를 통하여 선회 프레임(16)에 장착된 붐(boom)(40), 암(arm)(41) 및 버킷(bucket)(42)과, 붐 등을 구동시키기 위한 복수의 실린더(43, 44, 45)를 가지고 있다.
스윙 포스트(36)는 선회 프레임(16)의 선단에 핀을 통하여 수직축 주위로 회동(回動) 가능하게 지지되어 있다. 붐(40)은, 기단부(基端部)가 스윙 포스트(36)에 수평축 주위로 회동 가능하게 연결되어 있다. 그리고, 붐(40)의 대략 중간부와 스윙 포스트(36)와의 사이에 붐용 유압 실린더(43)가 접속되어 있다. 암(41)은, 기단부가 붐(40)의 선단부에 수평축 주위로 회동 가능하게 연결되고, 붐(40)의 대략 중간부와 암(41)의 기단부와의 사이에 암용 유압 실린더(44)가 접속되어 있다. 버킷(42)은 암(41)의 선단부에 수평축 주위로 회동 가능하게 연결되고, 암(41)의 기단부와 버킷(42)과의 사이에 버킷용 유압 실린더(45)가 접속되어 있다.
운전실(5)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 운전자가 착석하는 좌석(48)과, 좌석(48)의 좌우에 설치된 콘솔 박스(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 또한, 좌석(48)의 좌우 후방에는, 하단부가 캐노피 마운트(29)에 지지된 좌우의 지주(49)가 설치되어 있다. 이 좌우의 지주(49)에 의해 캐노피(50)가 지지되어 있다. 또한, 좌석(48)의 전방에는, 주행 기구(11)나 셔블 기구(4) 등의 조작을 행하기 위한 조작 레버(51) 등이 설치되어 있다.
[시스템 블록]
본 실시형태의 전동식 셔블(1)은, 전술한 바와 같이, 배터리(24)에 의해 전동 모터(18)가 구동되고, 이 전동 모터(18)에 의해, 셔블 기구(4)나 주행 기구(11)를 작동시키기 위한 유압 펌프(21)가 구동된다. 도 3에, 본 전동식 셔블(1)의 시스템 블록을 나타낸다. 그리고, 이 도 3에서는, 주된 구성만을 나타내고 있다.
배터리(24)는 콘택터 박스(25)에 접속되고, 이 콘택터 박스(25)의 출력이 인버터 장치(20) 및 DC/DC 컨버터(54)에 접속되어 있다. 콘택터 박스(25)에는, 전자 접촉기(콘택터), 휴즈, 전압 및 전류를 검출하는 센서 등이 설치되어 있다. 인버터 장치(20)는 전동 모터(18)에 접속되고, 전동 모터(18)의 출력이 유압 펌프(21)에 접속되어 있다. 유압 펌프(21)로부터의 유압은, 컨트롤 밸브(22)를 통하여 셔블 기구의 각각의 유압 실린더(43~45)나 선회용 모터 및 주행용 모터(55)에 공급된다. 한편, DC/DC 컨버터(54)에 의해 적절한 전압으로 변환된 직류 전압은, 운전실(5)에 설치된 모니터(56)나 차체 제어부(57)의 구동 전압으로서 공급된다. 차체 제어부(57)는, 인버터 장치(20), 배터리(24), 및 급속 충전기(61)에 접속되어 있다. 그리고, 이 셔블(1)에는, 전동 모터 구동용의 배터리(24) 이외에, 종래의 셔블에 있어서 설치되어 있는 보조 기기용 드라이 배터리(58)도 설치되어 있다.
또한, 이 전동식 셔블(1)은 충전용 커넥터(60)를 가지고 있고, 이 충전용 커넥터(60)를 통하여, 외부의 급속 충전기(61)에 의해 배터리(24)를 충전할 수 있다. 급속 충전기(61)는 충전용 커넥터(60)를 통하여 콘택터 박스(25)에 접속된다. 차체 제어부(57)는, 배터리(24)의 충전 전압을 감시하고 있고, 배터리(24)가 과충전이 되지 않도록 급속 충전기(61)의 작동을 제어하고 있다.
[선회 프레임]
도 4에 나타낸 바와 같이, 선회 프레임(16)은, 전후 방향으로 연장되어 설치된 베이스 플레이트(62)와, 각각 베이스 플레이트(62) 상에 고정된 기기 설치용 구획 플레이트(63) 및 배터리 수납용 구획 플레이트(64)를 가지고 있다.
베이스 플레이트(62)의 전단부에는, 복수의 지지 플레이트(65)를 통하여 작업기 지지용의 브래킷(66)이 고정되어 있다. 복수의 지지 플레이트(65)는, 각각 하단이 베이스 플레이트(62)에 고정된 좌측 지지 플레이트(65a) 및 우측 지지 플레이트(65b)와, 좌우의 지지 플레이트(65a, 65b)의 상면에 고정되고 평면에서 볼 때 대략 삼각형상의 상측 지지 플레이트(65c)를 가지고 있다. 브래킷(66)은, 상하 방향으로 관통공(66a)을 가지는 원통형으로 형성되어 있고, 이 관통공(66a)에 삽입된 핀(도시하지 않음)을 통하여 스윙 포스트(36)가 지지되어 있다. 그리고, 좌우의 지지 플레이트(65a, 65b) 및 상측 지지 플레이트(65c)는, 베이스 플레이트(62)보다 두꺼운 플레이트로 형성되어 있다.
기기 설치용 구획 플레이트(63)는, 좌우 방향으로 간격을 두고 배치된 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)와, 1개의 가로 칸막이 플레이트(69)를 가지고 있다. 좌측 세로 칸막이 플레이트(68a)는, 좌측 지지 플레이트(65a)와 배터리 수납용 구획 플레이트(64)와의 사이에 배치되어 있다. 또한, 우측 세로 칸막이 플레이트(68b)는, 우측 지지 플레이트(65b)와 배터리 수납용 구획 플레이트(64)와의 사이에 배치되어 있다. 그리고, 이들 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)는 베이스 플레이트(62)보다 두꺼운 플레이트로 형성되어 있다. 가로 칸막이 플레이트(69)는, 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)의 전후 방향의 대략 중앙부에 배치되어 있고, 선회 프레임(16)의 좌단부로부터 우단부에 걸쳐서 배치되어 있다. 그리고, 가로 칸막이 플레이트(69)에는, 각 기기를 접속하는 배관 등을 통하기 위한 절결(切缺)(69a)이나 관통공(69b)이 형성되어 있다.
이상과 같은 각 플레이트에 의해, 선회 프레임(16) 상에 있어서, 각 기기를 설치하기 위한 영역이 형성되어 있다. 구체적으로는, 영역 A에는 전동 모터(18)나 유압 펌프(21)가 배치되고, 영역 B에는 라디에이터 등을 포함하는 냉각 유닛(33)이 배치된다. 또한, 영역 C에는 컨트롤 밸브(22) 등의 유압 기기가 배치되고, 영역 D에는 선회 프레임(16)을 선회시키기 위한 피니언 기어 등의 기구가 배치된다.
배터리 수납용 구획 플레이트(64)는, 선회 프레임(16)의 후단부에 배치되어 있고, 내부에 복수의 배터리를 수납하기 위한 영역 E를 형성하고 있다. 이 배터리 수납용 구획 플레이트(64)는, 위쪽이 개방된 배터리 수납 영역 E를 형성하기 위하여, 전방 플레이트(72) 및 후방 플레이트(73)와, 좌측 플레이트(74) 및 우측 플레이트(75)를 가지고 있다. 또한, 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)는 배터리 수납 영역 E) 내까지 연장되고, 이 배터리 수납 영역 E) 내에 연장된 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)는 전방 플레이트(72)와 후방 플레이트(73)를 연결하고 있다.
후방 플레이트(73)는 선회 프레임(16)의 후단 에지를 따라 배치되고, 전방 플레이트(72)는 후방 플레이트(73)의 전방에 후방 플레이트(73)와 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 전방 플레이트(72) 및 후방 플레이트(73)는, 선회 프레임(16)의 후단부에 있어서, 좌단부로부터 우단부에까지 연장되어 배치되어 있다. 좌측 플레이트(74) 및 우측 플레이트(75)는 각각 선회 프레임(16)의 좌우의 끝에지를 따라 배치되어 있다.
여기서는, 각각의 구획을 형성하기 위한 복수의 플레이트(63, 64)가, 선회 프레임(16)의 강도를 보강하는 리브로서 기능하고 있다. 그러므로, 특별한 부재 등을 설치하지 않고, 선회 프레임(16)의 강도를 증가시킬 수 있다. 특히, 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)는, 좌우의 지지 플레이트(65a, 65b)와 배터리 수납용 구획 플레이트(64)와의 사이에 연속하여 형성되어 있으므로, 선회 프레임(16)의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 또한, 배터리 수납 영역 E에 있어서 2개의 칸막이 플레이트(68a, 68b)에 의해, 선회 프레임(16)의 후부의 강도가 더욱 보강되어 있다.
[배터리 유지 구조]
전원 유닛(19)을 구성하는 복수의 배터리(24)는, 선회 프레임(16)의 후단부에 설치된 배터리 수납 영역 E에 배치되어 있다. 복수의 배터리(24)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 방향으로 배열하여 배치되는 동시에, 세로 방향으로 적층되어 있다. 이 실시형태에서는, 복수의 배터리(24)는 4단으로 적층되어 있고, 이하의 설명에서는, 도 4 및 도 5에 나타낸 최하단의 복수의 배터리를 제1 배터리군(B1), 도 5에 나타낸 제2 단째, 제3단째, 제4단째의 복수의 배터리를 각각 제2 배터리군(B2), 제3 배터리군(B3), 제4 배터리군(B4)이라고 한다.
먼저, 제1 배터리군(B1)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 선회 프레임(16) 상에 있어서, 배터리 수납용 구획 플레이트(64)에 의해 에워싸인 배터리 수납 영역 E에 탑재되어 있다. 또한, 제2, 제3, 제4배터리군(B2~B4)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각 제2, 제3, 제4배터리 케이스(82, 83, 84)에 수납되어 있다.
각 배터리 케이스(82~84)는, 전후좌우의 측벽 및 저벽을 가지고, 위쪽이 개방된 상자형으로 형성되어 있다. 그리고, 각 배터리 케이스(82~84)는 2개의 같은 형상의 지주(85)에 의해 선회 프레임(16)의 후단부에 고정되어 있다.
도 6에, 지주(85)와 각 배터리 케이스(82~84)와의 고정부를 확대하여 나타내고 있다. 이 도 6에 나타낸 바와 같이, 선회 프레임(16)의 후단부에는, 후방으로 돌출되어 2개의 마운트부(mount portion)(16a)가 설치되어 있다. 이 마운트부(16a)는, 배터리 수납용 구획 플레이트(64)의 후방 플레이트(73)의 후면에 있어서, 좌우의 세로 칸막이 플레이트(68a, 68b)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 각 지주(85)는, 하단에 형성된 프레임 고정부(86)와, 프레임 고정부(86)로부터 위쪽으로 연장되는 케이스 고정부(87)를 가지고 있다. 프레임 고정부(86)는 볼트에 의해 선회 프레임(16)의 마운트부(16a)에 고정된다. 또한, 케이스 고정부(87)의 후면에는, 상하로 연장되는 리브(87a)가 형성되어, 강도가 보강되어 있다.
여기서, 각 배터리 케이스(82~84)와 지주(85)와의 고정부에 대하여는 모두 같으므로, 여기서는, 제2 배터리 케이스(82)와 지주(85)와의 관계에 대하여 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 배터리 케이스(82)의 후벽(82a)에는, 복수의 너트 장착대(82b)가 고정되어 있다. 그리고, 지주(85)의 케이스 고정부(87)에는, 제2 배터리 케이스(82)의 너트 장착대(82b)에 대응하는 위치에 관통공이 형성되어 있고, 이 관통공을 관통하는 볼트(88)가 제2 배터리 케이스(82)의 너트 장착대(82b)에 형성된 너트부에 나사삽입되어 고정되어 있다.
이상과 같이, 2개의 지주(85)가 선회 프레임(16)의 후단부에 고정되고, 이 2개의 지주(85)에 제2~제4 배터리 케이스(82~84)가 고정되어 있다. 이와 같이 하여, 제2~제4 배터리 케이스(82~84)가 선회 프레임(16)에 고정되어 있다.
또한, 각 배터리 케이스(82~84)의 좌우의 측벽에는, 위치 결정 구조(91) 및 측방 지지 구조(92)가 설치되어 있다. 위치 결정 구조(91)는 배터리 케이스(82~84)가 전후 방향으로 상대적으로 어긋나는 것을 규제하기 위한 구조이다. 또한, 측방 지지 구조(92)는 배터리 케이스(82~84)의 좌우 측벽을 선회 프레임(16)에 대하여 고정하기 위한 구조이다.
위치 결정 구조(91)는, 각 배터리 케이스(82~84)의 측벽에 형성된 요철부에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 먼저, 제2 및 제3 배터리 케이스(82, 83)의 측벽 상면에는, 전후 방향의 중앙부에 측면에서 볼 때 사다리꼴의 볼록부(82c, 83c)가 형성되어 있다. 또한, 제3 및 제4 배터리 케이스(83, 84)의 측벽 하면에는, 각각 제2 및 제3 배터리 케이스(82, 83)의 볼록부(82c, 83c)가 끼워넣어지는 오목부(83d, 84d)가 형성되어 있다. 이들 서로 끼워넣어지는 요철부에 의해, 제2~제4 배터리 케이스(82~84)는, 전후 방향의 이동이 규제되어 위치결정되어 있다.
측방 지지 구조(92)는, 각 배터리 케이스(82~84)의 측벽에 형성된 연결 브래킷에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 각 배터리 케이스(82~84)의 각각에 있어서, 측벽의 전후 양단에서 또한 상하 양 단부에 4개의 연결 브래킷(82e~84e)이 형성되어 있다. 그리고, 제2 배터리 케이스(82)의 하단부의 연결 브래킷(82e)은, 선회 프레임(16)에 형성된 연결 브래킷(16b)에 볼트에 의해 고정되어 있다. 또한, 제2 배터리 케이스(82)의 상단부의 연결 브래킷(82e)이 제3 배터리 케이스의 하단부의 연결 브래킷(83e)에, 또한 제3 배터리 케이스(83)의 상단부의 연결 브래킷(83e)이 제4 배터리 케이스(84)의 하단부의 연결 브래킷(84e)에, 각각 볼트에 의해 연결되어 있다.
이와 같이, 각 배터리 케이스(82~84)끼리를 연결 브래킷(82e~84e)에 의해 연결하고, 또한 제2 배터리 케이스의 연결 브래킷(82E를 선회 프레임(16)에 고정함으로써, 모든 배터리 케이스(82~84)의 측벽이 선회 프레임(16)에 고정되게 된다.
[배선 보호]
복수의 배터리(24)는, 이들 단자끼리가 전기 배선(이하, 단지 배선이라고 함)에 의해 접속되어 있다. 그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 적층된 각 단의 배터리군(B1~B4) 중, 우단부의 배터리는 배선(W1)에 의해 상하로 인접하는 배터리의 단자끼리가 접속되고, 좌단부의 배터리의 단자는 배선(W2)에 의해 각 배터리 케이스(82~84)로부터 콘택터 박스(25)에 접속되어 있다. 또한, 각 단의 배터리군(B1~B4)에 있어서, 좌우 방향의 대략 중앙부의 배터리의 단자는, 각각 배선(W3)에 의해 콘택터 박스(25)에 접속되어 있다. 그리고, 이들 각 배선(W1, W2, W3)은, 각각 배터리 케이스(82~84)의 후벽에 형성된 개구를 통하여, 각 배터리 케이스의 후방으로 인출되어 있다.
이상과 같이, 각 단의 배터리군(B1~B4)에 있어서, 좌우 양 단부 및 중앙부에는, 배터리 케이스(82~84)의 외측 후방에 복수의 배선이 노출되게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이들 배선을 보호하기 위한 3개의 가드 부재(94)가 설치되어 있다.
3개의 가드 부재(94)는 모두 같은 형상이다. 각 가드 부재(94)는, 상방 및 하방이 개방된 단면 ㄷ자형의 부재이며, 좌우의 측벽과 후벽을 가지고 있다. 그리고, 이 가드 부재(94)의 내부에 배선이 수납되어 있다. 각 가드 부재(94)는, 좌우 측벽의 하부 및 상부에, 가로 방향으로 돌출하는 고정부(94a, 94b)를 가지고 있다. 그리고, 하부의 고정부(94a)가 볼트에 의해 제2 배터리 케이스(82)의 후벽에 고정되고, 상부의 고정부(94b)가 볼트에 의해 제4 배터리 케이스(84)의 후벽에 고정되어 있다.
그리고, 각 배터리 케이스(82~84)의 전벽에는, 각각의 배터리 케이스(82~84)를 선회 프레임(16)에 고정시키거나, 또는 배터리 케이스끼리를 고정시키거나 하기 위한 부재나 기구는 설치되어 있지 않다. 그러므로, 배터리 케이스(82~84)를 차열판(遮熱板)(28)에 근접시켜 배치할 수 있고, 전원 유닛(19) 전체를 전방에 배치할 수 있다. 바꾸어 말하면, 선회 프레임(16)의 후부가 후방으로 뛰쳐나오는 것을 억제할 수 있다.
[배터리의 가스 배출 구조]
전원 유닛(19)을 구성하는 밀폐형의 복수의 배터리(24)는, 납 차폐 배터리이며, 충전 시나 가동 중에 있어서 대전류가 흘러 온도가 상승하면, 가스를 발생한다. 발생한 가스는 배터리 내부에서 배터리액으로 되돌려지는 처리가 행해지지만, 내부에서 가스를 처리하는 칸막이가 없는 경우가 있다. 그래서, 배터리 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 되었을 경우에, 내부의 가스를 배터리 외부로 배출하기 위한 가스 배출 구조가 설치되어 있다. 또한, 더 온도가 상승하면, 배터리액이 방출되도록 되어 있고, 이 구조는 긴급 시에 있어서도 작동하는 것이다.
도 7에 가스 배출 구조의 모식도를 나타낸다. 또한, 도 8에 가스 배출 구조의 일부를 나타낸다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 각 배터리(24)의 상면에는, 배터리(24)의 배열된 양쪽 방향, 즉 좌측 방향 및 우측 방향의 각각으로 돌출하는 한 쌍의 배출구(24a, 24a)가 설치되어 있다. 배터리 내부에서 발생하고, 처리하지 않았던 가스는, 배터리 내부에 설치된 내압 제어 밸브(도시하지 않음)를 통하여 한 쌍의 배출구(24a, 24a)로부터 배출된다. 또한, 인접하는 배터리의 배출구(24a)끼리가, 연락(連絡) 호스(96)에 의해 접속되어 있다. 또한, 각 단에서의 배터리군(B1~B4) 중 양단에 배치된 배터리의 각각의 외측의 배출구(24a)에는 드레인 호스(97)가 접속되어 있다. 드레인 호스(97)는, 일단이 배터리(24)의 배출구(24a)에 접속되고, 타단은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 배터리 케이스(82~84)의 좌우의 측벽에 형성된 호스용 개구(84f)를 통해 차체의 외부로 인출되어 있다. 그리고, 이 드레인 호스(97)로부터는, 각각의 연락 호스(96)를 통해서 배출되어 온 가스가 외부로 배출된다.
[동작]
전원 유닛(19)의 배터리(24)로부터의 직류 전력은, 인버터 장치(20)에 의해 임의의 주파수의 교류 전력으로 변환된다. 전동 모터(18)는, 인버터 장치(20)로부터 공급되는 교류 전력에 의해 구동되고, 또한 이 전동 모터(18)에 의해 유압 펌프(21)가 구동된다. 그리고, 유압 펌프(21)로부터의 유압은, 컨트롤 밸브(22)를 통하여 각각의 유압 실린더(43~45)나 선회용 모터 및 주행용 모터(55)에 공급된다.
운전 조작이나 작업 조작에 대하여는, 종래의 엔진을 구비한 유압 셔블과 같다. 즉, 오퍼레이터가 각 조작 레버를 조작함으로써, 유압 펌프(21)로부터 공급되는 유압이 조작에 따라 컨트롤 밸브(22)로 제어된다. 이로써, 조작에 따른 속도로 주행 기구(11)가 구동되고, 또한 조작에 따른 작업이 실행된다.
또한, 배터리(24)에 대하여 충전을 행하는 경우에는, 충전용 커넥터(60)에 급속 충전기(61)가 접속된다. 급속 충전기(61)로부터 공급된 직류 전력은, 콘택터 박스(25)를 통하여 배터리(24)에 공급된다. 이로써, 배터리(24)가 충전된다. 충전 중의 배터리(24)로부터는 가스가 발생한다. 발생한 가스는 내부에서 처리되지만, 충전 상태에 따라서는 내부에서 처리하지 않은 경우가 생긴다. 이 경우에는, 배터리 내부에 설치된 내압(內壓) 제어 밸브가 작용하여, 가스가 배터리 외부로 배출된다. 각 배터리(24)로부터 배출된 가스 또는 배터리액은, 연락 호스(96)를 통하여 각 배터리군(B1~B4)의 양 단부에 안내되고, 양측의 드레인 호스(97)를 통하여 차체 외부로 배출된다.
[특징]
(1) 복수의 배터리 케이스(82~84)는, 선회 프레임(16)의 후단부에 고정된 2개의 지주(85)에 고정된다. 또한, 각 배터리 케이스(82~84)는, 위치 결정 구조(91)에 의해 전후 방향의 이동이 서로 규제되어 위치결정되고, 또한 측방 지지 구조(92)에 의해 측벽이 선회 프레임(16)에 고정되어 있다. 그러므로, 배터리 케이스(82~84)의 앞부분에는 고정시키기 위한 지주 등의 부재가 불필요하게 된다. 따라서, 배터리 케이스(82~84)를 포함하는 전원 유닛(19)을, 종래와 비교하여, 보다 차량 전방에 배치하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 선회 프레임(16)이 후방으로 뻗는 것을 억제할 수 있어, 전동식 셔블의 후방의 선회 반경을 작게 할 수 있다.
(2) 배터리 케이스(82~84)의 위치 결정 구조(91)를, 각 배터리 케이스(82~84)의 측벽에 형성된 요철부에 의해 형성하고 있으므로, 간단한 구조로, 복수의 배터리 케이스의 전후 방향의 위치 결정을 행할 수 있다.
[다른 실시형태]
본 발명은 이상과 같은 실시형태에 한정되고 것이 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 각종 변형 또는 수정이 가능하다.
(a) 측방 지지 구조로서, 하단이 선회 프레임(16)에 고정되는 동시에, 상단이 제4 배터리 케이스에까지 연장된 고정 프레임을 설치하고, 각 배터리 케이스를 이 고정 프레임에 고정하도록 해도 된다.
(b) 선회 프레임(16)의 후단부에 고정된 지주의 개수, 형상에 대하여는, 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명에 의해, 배터리를 프레임의 후단부에 배치한 경우라도, 배터리나 프레임의 후방으로의 돌출을 억제하여, 차량이 대형화되는 것을 피할 수 있다.
1: 전동식 셔블
2: 하부 주행체
3: 상부 선회체
4: 셔블 기구
10: 트랙 프레임
11: 주행 기구
16: 선회 프레임
18: 전동 모터
19: 전원 유닛
24: 배터리
26: 배터리 유지 구조
B1~B4: 제1~제4 배터리군
82~84: 제2~제4 배터리 케이스
82c, 83c: 볼록부
82e~84e: 연결 브래킷
83d, 84d: 오목부
85: 지주
91: 위치 결정 구조
92: 측방 지지 구조

Claims (7)

  1. 배터리에 의해 구동되는 전동 모터를 가지는 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조로서,
    각각, 전후좌우의 측벽 및 저벽을 가지고, 복수의 배터리가 가로 방향으로 배열되어 수납되고, 세로 방향으로 적층되는 복수의 배터리 케이스;
    상기 복수의 배터리 케이스가 후부에 탑재되는 베이스 프레임; 및
    하단부가 상기 베이스 프레임의 후단부에 고정되는 동시에 위쪽으로 연장되어 배치되고, 각각의 상기 배터리 케이스의 후벽이 고정되는 복수의 지주(支柱);
    를 포함하는, 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 케이스의 좌우의 측벽에 설치되고, 적층 방향으로 인접하는 배터리 케이스끼리의 전후 방향의 상대 이동을 규제하는 위치 결정 구조를 더 포함하는, 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 결정 구조는, 상기 복수의 배터리 케이스의 각각의 좌우의 측벽에 설치되고, 상하 방향으로 인접하는 상기 배터리 케이스가 서로 끼워맞추어져 서로의 전후 방향의 이동을 규제하는 요철부(凹凸部)인, 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 케이스의 좌우의 측벽을 차량 프레임에 지지하기 위한 측방 지지 구조를 더 포함하는, 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 케이스의 전벽은 상기 베이스 프레임에 지지되어 있지 않은, 전동식 작업 차량의 배터리 유지 구조.
  6. 차체 프레임;
    상기 차체 프레임에 지지된 주행 기구;
    작업기 및 상기 작업기를 구동하는 작업기 구동부를 가지는 작업기 유닛;
    상기 주행 기구 및 상기 작업기 유닛을 구동시키기 위한 전동 모터;
    복수의 배터리를 포함하고, 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 전원 유닛; 및
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 유지 구조;
    를 포함하는, 전동식 작업 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은 상하 방향으로 연장되는 선회축(旋回軸)의 주위로 선회 가능하며,
    상기 전동 모터는 상기 베이스 프레임의 후부에 배치된 배터리 유지 구조와 상기 선회축 사이에 배치되어 있는, 전동식 작업 차량.
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