KR20230057952A - 전동식 작업 기계 - Google Patents

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KR20230057952A
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사토시 키타하라
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얀마 홀딩스 주식회사
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Abstract

[과제] 대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우에도, 작업시에 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공한다.
[해결수단] 전동식 작업 기계로서의 유압 셔블은, 하부 주행체와, 하부 주행체의 상방에 위치하고, 하부 주행체에 대하여 선회가능하게 설치되는 상부 선회체와, 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와, 상부 선회체에 배치되고 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상부 선회체에 배치되고 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛과, 유압 펌프로부터 작동유가 공급되어 구동되는 유압 액추에이터를 구비한다. 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖는다. 배터리 유닛은 선회 프레임 상에 배치된다. 전동 모터 및 유압 펌프는, 선회 프레임 상에서 상부 선회체의 좌우방향으로 나란히 배치된다.

Description

전동식 작업 기계{ELECTRIC WORKING MACHINE}
본 발명은 전동식 작업 기계에 관한 것이다.
종래, 전동 모터에 의해 유압 펌프를 구동하고, 유압 펌프로부터 유압 액추에이터에 작동유를 공급하여 유압 액추에이터를 구동하는 유압 셔블이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 2007-211394호 공보
특허문헌 1에서는 전동 모터를 구동하기 위한 배터리를, 상부 선회체의 후단에 위치시키고 있다. 배터리는 상부 선회체에 있어서, 전동 모터 및 유압 펌프보다 상방에 위치하고 있다. 이 배치에서는 중량이 큰 배터리가 상방에 위치하기 때문에, 유압 셔블의 중심이 높아진다. 그 결과, 유압 액추에이터를 구동하여 작업을 행할 때에, 유압 셔블의 기체 밸런스를 양호하게 유지하는 것이 곤란하게 된다. 특히, 배터리로서 대용량의 것(예를 들면, 복수의 배터리를 유닛화한 배터리 유닛)을 사용하는 경우, 상부 선회체에 있어서, 배터리 유닛의 위치가 높은 경우, 또한 배터리 유닛의 위치가 좌우방향에 있어서 중앙으로부터 벗어나 있는 경우, 기체 밸런스를 양호하게 유지하는 것이 점점 곤란하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우에도, 작업시에 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 의한 전동식 작업 기계는 하부 주행체와, 상기 하부 주행체의 상방에 위치하고 상기 하부 주행체에 대하여 선회가능하게 설치되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와, 상기 상부 선회체에 배치되고 상기 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 상부 선회체에 배치되고 상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛과, 상기 유압 펌프로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 엑추에이터를 구비하고, 상기 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖고, 상기 배터리 유닛은 상기 선회 프레임 상에 배치되고, 상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프는 상기 선회 프레임 상에서 상기 상부 선회체의 좌우방향으로 나란히 배치된다.
대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우에도, 작업시에 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블의 제어계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 유압 셔블이 구비하는 상부 선회체의 기관실 내의 각 부품의 배치를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 상기 기관실 내의 각 부품의 배치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 의거하여 설명하면 이하와 같다.
〔1. 전동식 작업 기계〕
도 1은, 본 실시형태의 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블(전동 셔블)(1)의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 작업기(3)와, 상부 선회체(4)를 구비한다.
여기에서, 방향을 이하와 같이 정의한다. 상부 선회체(4)의 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터(조종자, 운전수)가 정면을 향하는 방향을 전방으로 하고, 그 역방향을 후방으로 한다. 따라서, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태(선회 각도 0°)에서는, 상부 선회체(4)의 전후방향은 하부 주행체(2)가 전후진하는 방향과 일치한다. 또한, 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터로부터 보아서 좌측을 「좌」로 하고, 우측을 「우」로 한다. 또한, 전후방향 및 좌우방향에 수직한 중력방향을 상하방향으로 하고, 중력방향의 상류측을 「상」으로 하고, 하류측을 「하」로 한다. 도면에서는, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태로 나타내고, 필요에 따라서 전방을 「F」, 후방을 「B」, 우방을 「R」, 좌방을 「L」, 상방을 「U」, 하방을 「D」의 기호로 나타낸다.
하부 주행체(2)는 좌우 한 쌍의 크롤러(21)와, 좌우 한 쌍의 주행 모터(22)를 구비한다. 각 주행 모터(22)는 유압 모터이다. 좌우의 주행 모터(22)가 좌우의 크롤러(21)를 각각 구동함으로써, 유압 셔블(1)을 전후진시킬 수 있다. 하부 주행체(2)에는 정지 작업을 행하기 위한 블레이드(23)와, 블레이드 실린더(23a)가 설치되어 있다. 블레이드 실린더(23a)는 블레이드(23)를 상하방향으로 회동시키는 유압 실린더이다.
작업기(3)는 붐(31), 암(32) 및 버킷(33)을 구비한다. 붐(31), 암(32) 및 버킷(33)을 독립적으로 구동함으로써, 토사 등의 굴착 작업을 행할 수 있다.
붐(31)은 붐 실린더(31a)에 의해 회동된다. 붐 실린더(31a)는 기단부가 상부 선회체(4)의 전방부에 지지되어 신축가능하게 가동한다. 암(32)은 암 실린더(32a)에 의해 회동된다. 암 실린더(32a)는 기단부가 붐(31)의 선단부에 지지되어 신축가능하게 가동한다. 버킷(33)은 버킷 실린더(33a)에 의해 회동된다. 버킷 실린더(33a)는 기단부가 암(32)의 선단부에 지지되어 신축가능하게 가동한다. 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a) 및 버킷 실린더(33a)는 유압 실린더에 의해 구성된다.
상부 선회체(4)는 하부 주행체(2)의 상방에 위치하고, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 베어링(도시하지 않음)을 통해 선회가능하게 설치된다. 상부 선회체(4)에는 조종부(41), 선회 프레임(42), 선회 모터(43), 기관실(44) 등이 배치된다. 상부 선회체(4)는 유압 모터인 선회 모터(43)의 구동에 의해, 선회 베어링을 통해 선회한다.
상부 선회체(4)에는 유압 펌프(71)(도 2 참조)가 배치된다. 유압 펌프(71)는 기관실(44)의 내부의 전동 모터(61)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 유압 펌프(71)는 유압 모터(예를 들면, 좌우의 주행 모터(22), 선회 모터(43)), 및 유압 실린더(예를 들면, 블레이드 실린더(23a), 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 버킷 실린더(33a))에 작업유(압유)를 공급한다. 유압 펌프(71)로부터 작동유가 공급되어 구동되는 유압 모터 및 유압 실린더를 합쳐서 유압 액추에이터(73)(도 2 참조)라고 부른다.
조종부(41)에는 운전 좌석(41a)이 배치된다. 운전 좌석(41a)의 주위에는 각종의 레버(41b)가 배치된다. 오퍼레이터가 운전 좌석(41a)에 착좌하여 레버(41b)를 조작함으로써, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 이에 따라, 하부 주행체(2)의 주행, 블레이드(23)에 의한 정지 작업, 작업기(3)에 의한 굴착 작업, 상부 선회체(4)의 선회 등을 행할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 배터리 유닛(53)(예를 들면, 리튬 이온 배터리 유닛)이 배치된다. 배터리 유닛(53)은 전동 모터(61)를 구동하기 위한 전력을 비축한다. 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리를 유닛화하여 구성되어도 좋고, 단일의 배터리 셀로 구성되어도 좋다. 또한, 상부 선회체(4)에는 도시하지 않은 급전구가 설치되어 있다. 상기의 급전구와, 외부 전원인 상용 전원(51)은 급전 케이블(52)을 통해 접속된다. 이에 따라, 배터리 유닛(53)을 충전할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 납 배터리(54)가 추가로 설치된다. 납 배터리(54)는 저전압(예를 들면, 12V)의 직류 전압을 출력한다. 납 배터리(54)로부터의 출력은 제어 전압으로서, 예를 들면 후술하는 송풍팬(F)(도 3 참조), 시스템 컨트롤러(67)(도 2 참조) 등에 공급된다.
유압 셔블(1)은 유압 액추에이터(73) 등의 유압 기기와, 전력으로 구동되는 액추에이터를 병용한 구성이어도 된다. 전력으로 구동되는 액추에이터로서는, 예를 들면 전동 주행 모터, 전동 실린더, 전동 선회 모터가 있다.
〔2. 제어계 및 유압계의 구성〕
도 2는 유압 셔블(1)의 제어계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 유압 셔블(1)은 전동 모터(61)와, 충전기(62)와, 인버터(63)와, PDU(Power Drive Unit)(64)와, 정션 박스(65)와, DC-DC 컨버터(66)와, 시스템 컨트롤러(67)를 구비한다. 시스템 컨트롤러(67)는 ECU(Electronic Control Unit)라고 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되고, 유압 셔블(1)의 각부의 전기적인 제어를 행한다.
전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)으로부터 정션 박스(65) 및 인버터(63)를 통해 공급되는 전력에 의해 구동된다. 전동 모터(61)는 영구 자석 모터 또는 유도 모터로 구성된다.
충전기(62)는 도 1에 나타낸 상용 전원(51)으로부터 급전 케이블(52)을 통해 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 인버터(63)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 전동 모터(61)에 공급한다. 이에 따라, 전동 모터(61)가 회전한다. 인버터(63)로부터 전동 모터(61)로의 교류 전압(전류)의 공급은 시스템 컨트롤러(67)로부터 출력되는 회전 지령에 근거하여 행해진다.
PDU(64)는 내부의 배터리 릴레이를 제어하여 배터리 유닛(53)의 입출력을 제어하는 배터리 제어 유닛이다. 정션 박스(65)는 충전기 릴레이, 인버터 릴레이, 휴즈 등을 포함하여 구성된다. 상기한 충전기(62)로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65)를 통해 배터리 유닛(53)에 공급된다. 또한, 베터리 유닛(53)으로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65)를 통해 인버터(63)에 공급된다.
DC-DC 컨버터(66)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 고전압(예를 들면, 300V)의 직류 전압을 저전압(예를 들면, 12V)으로 강압한다. DC-DC 컨버터(66)로부터 출력되는 전압은 납 배터리(54)로부터의 출력과 마찬가지로, 송풍팬(F), 시스템 컨트롤러(67) 등에 공급된다.
전동 모터(61)의 회전축(출력축)에는 복수의 유압 펌프(71)가 접속된다. 복수의 유압 펌프(71)는 가변 용량형 펌프 및 고정 용량형 펌프를 포함한다. 도 2에서는, 예로서 유압 펌프(71)를 1개만 도시하고 있다. 각 유압 펌프(71)는 작동유를 수용하는 작동유 탱크(74)와 접속되어 있다. 유압 펌프(71)에 의해, 작동유 탱크(74) 내의 작동유가 컨트롤 밸브(72)를 통해 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 이에 따라, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 컨트롤 밸브(72)는 유압 액추에이터(73)에 공급되는 작동유의 흐름방향 및 유량을 제어하는 방향 스위칭 밸브이다.
이상과 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(1)은 상부 선회체(4)(도 1 참조)에 배치되는 전동 모터(61), 유압 펌프(71) 및 배터리 유닛(53)을 적어도 구비한다. 또한, 유압 셔블(1)은 유압 펌프(71)로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 액추에이터(73)를 구비한다.
〔3. 기관실 내부의 각 부품의 배치에 대해서〕
도 3 및 도 4는 각각, 상부 선회체(4)의 기관실(44) 내의 각 부품의 배치를 모식적으로 나타내는 평면도 및 사시도이다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 간략화를 위해, 각 부품을 단순한 직육면체 형상 또는 원기둥 형상으로 나타내고 있지만, 실제의 형상은 이들과 상이한 경우가 있다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 시트 마운트의 도시를 생략하고 있다. 시트 마운트는 기관실(44)의 상벽을 구성하고, 도 1에 나타낸 운전 좌석(41a)의 하지가 되는 대좌이다. 또한, 도 4에서는 편의상, 도 3에서 나타낸 송풍팬(F) 및 열 교환기(HE)의 도시를 생략하고 있다.
상부 선회체(4)는 저부에 선회 프레임(42)을 갖는다. 선회 프레임(42)은 상부 선회체(4)의 바닥판을 구성한다. 상기한 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42) 상에 배치된다. 또한, 상기한 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)도, 선회 프레임(42) 상에(배터리 유닛(53)과 어긋남) 배치된다. 특히, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)는 선회 프레임(42) 상에서 상부 선회체(4)의 좌우방향으로 나란히 배치된다.
보다 상세하게는, 선회 프레임(42) 상에 있어서, 배터리 유닛(53)은 좌측에 배치된다. 한편, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)는 배터리 유닛(53)의 우측에 배치됨과 아울러, 좌우방향으로 나란히 배치된다. 즉, 선회 프레임(42) 상에 있어서, 배터리 유닛(53)은 좌우방향의 일방측에 배치되고, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)는 배터리 유닛(53)에 대하여 좌우방향의 타방측에 배치된다. 그리고, 전동 모터(61)의 출력축과 유압 펌프(71)의 입력축이 좌우방향을 따라 위치한다.
또한, 배터리 유닛(53), 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)와, 선회 프레임(42) 사이에는 방진 고무, 스테이, 하우징 등의 지지 구조가 존재하지만, 도면에서는 상기 지지 구조의 도시를 생략하고 있다.
전동 모터(61), 유압 펌프(71) 및 배터리 유닛(53)이 같은 선회 프레임(42) 상에 배치됨으로써, 대형(대용량)의 배터리 유닛(53)을 사용하는 경우에도, 전동 모터(61)의 상방에 배터리 유닛(53)을 배치하는 구성에 비해, 유압 셔블(1)의 중심을 낮게 할 수 있다.
또한, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 선회 프레임(42) 상에서 좌우방향으로 배치됨으로써, 좌우방향으로 중량 밸런스를 취할 수 있다. 보다 상세하게는, 배터리 유닛(53)이 대형화(대용량화)하면, 배터리 유닛(53)의 중량은 전동 모터(61) 단체의 중량 및 유압 펌프(71) 단체의 중량보다 커진다. 그러나, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)의 토탈의 중량을, 배터리 유닛(53)의 중량에 가깝게 하는 것은 가능하다. 따라서, 상기한 바와 같이 선회 프레임(42) 상에서, 배터리 유닛(53)이 중앙보다 좌측으로 어긋나 위치하는 경우, 배터리 유닛(53)의 측방(예를 들면, 우측)에 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 가로로 나란히 (좌우방향으로 나란히) 배치함으로써, 선회 프레임(42)의 좌측과 우측에서 중량 밸런스를 취할 수 있다.
이와 같이, 대용량(대형)의 배터리 유닛(53)을 사용하는 경우에도, 유압 셔블(1)의 무게중심을 낮게 할 수 있는 것, 및 좌우로 중량 밸런스를 취할 수 있기 때문에, 유압 액추에이터(73)를 구동하여 작업을 행하는 경우에도, 유압 셔블(1)의 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있어, 유압 셔블(1)의 안정한 자세로 작업을 양호하게 행할 수 있다.
또한, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 선회 프레임(42) 상에서 좌우방향으로 나란히 함으로써, 대형의 배터리 유닛(53)을 사용하는 경우에도, 선회 프레임(42) 상의 한정된 스페이스에(예를 들면, 도 3과 같이 선회 프레임(42) 상에서 후방에), 전동 모터(61), 유압 펌프(71) 및 배터리 유닛(53)을 집약하여 효율 좋게 배치할 수 있다. 이것에 의해, 대형의 배터리 유닛(53)을 사용하는 경우에도, 선회 프레임(42)의 대형화를 극력 회피하고, 유압 셔블(1)의 대형화를 극력 회피할 수 있다.
또한, 선회 프레임(42) 상에서, 배터리 유닛(53)의 전방에 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 배치하는 구성이어도 좋다. 이 경우에도, 예를 들면 배터리 유닛(53)을 좌우방향의 중앙에 배치하고, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)의 토탈의 무게중심이 좌우방향의 중앙에 오도록, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 좌우방향으로 나란히 배치함으로써, 좌우방향으로 중량 밸런스를 취할 수 있다. 그 결과, 상기와 마찬가지로, 작업시에 있어서의 유압 셔블(1)의 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있다.
특히, 본 실시형태와 같이, 선회 프레임(42) 상에 있어서, 배터리 유닛(53)이 좌우방의 일방측에 배치되고, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 좌우방향의 타방측에 배치되는 구성에서는, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 좌우방향으로 나란히 배치함으로써, 선회 프레임(42) 상에서 좌우방향의 중량 밸런스가 취하기 쉬워진다. 따라서, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 좌우방향으로 나란히 배치하는 구성이 매우 유효하게 된다.
그런데, 도 1에 있어서, 조종자가 착좌하는 운전 좌석(41a)이, 예를 들면 베터리 유닛(53)보다 전방에 위치하면, 전후방향으로 늘어선 운전 좌석(41a)과 배터리 유닛(53)을 같은 선회 프레임(42) 상에 위치시키기 위해서, 선회 프레임(42)을 전후방향으로 길게 형성할 필요가 생긴다. 이것은 유압 셔블(1)의 대형화로 이어진다.
이 점, 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 운전 좌석(41a)이, 배터리 유닛(53)의 상방에 위치한다. 이 구성에서는, 상방으로부터 보아서, 운전 좌석(41a)과 배터리 유닛(53)이 겹치는 위치 관계가 되기 때문에, 선회 프레임(42)의 전후방향의 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 유압 셔블(1)을 소형화할 수 있다.
〔4. 전장품의 배치에 대해서〕
상기한 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), DC-DC 컨버터(66)는 전장품(EC)의 일례이다. 전장품(EC)은 전동 모터(61), 유압 펌프(71) 및 배터리 유닛(53)과 함께, 기관실(44) 내에 배치된다. 기관실(44)은 상기의 선회 프레임(42)을 저부에 갖는다. 즉, 선회 프레임(42)은 상부 선회체(4)의 저부인 동시에, 기관실(44)의 저부이기도 하다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 기관실(44)의 측부에는 송풍팬(F)이 배치된다. 송풍팬(F)은 기관실(44)의 내부와 외부 사이에서 공기를 유통시킨다. 송풍팬(F)은 기관실(44)의 측부의 커버가 되는 보닛(44a)보다 내측에 배치된다. 송풍팬(F)은, 예를 들면 기관실(44)의 내부의 공기를 외부로 배출하는 배기팬으로 구성되지만, 기관실(44)의 외부의 공기를 내부로 도입하는 흡기팬이어도 좋다. 즉, 송풍팬(F)은 배기식이어도 좋고, 흡기식이어도 좋다.
또한, 선회 프레임(42) 상에서, 송풍팬(F)과 대향하는 위치에는 열 교환기(HE)가 배치된다. 열 교환기(HE)는 냉각 매체의 열 교환을 행하는 라디에이터, 및 작동유의 열교환을 행하는 오일 쿨러를 포함하여 구성된다. 송풍팬(F)의 구동에 의해 생기는 바람이 열 교환기(HE)에 닿음으로써, 냉각 매체 및 작동유가 열 교환되어 냉각된다. 본 실시형태에서는, 냉각 매체는 배터리 유닛(53)에 공급된다. 즉, 배터리 유닛(53)은 수냉이다. 또한, 전동 모터(61), 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), DC-DC 컨버터(66)는 공냉이다.
본 실시형태에서는, 송풍팬(F) 및 전장품(EC)은 배터리 유닛(53)의 우측에 위치한다. 즉, 송풍팬(F) 및 전장품(EC)은 좌우방향에 있어서, 배터리 유닛(53)에 대하여 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 배치되는 측과 같은 측에 배치된다.
이 구성에서는, 기관실(44) 내에서 배터리 유닛(53)의 예를 들면 우측에서, 송풍팬(F)의 구동에 의해 공기의 흐름을 만들 수 있다. 그리고, 송풍팬(F)의 구동에 의해 흐른 공기를, 배터리 유닛(53)의 우측에 배치되는 전장품(EC)에 닿게 하여, 전장품(EC)을 냉각할 수 있다. 따라서, 배터리 유닛(53)이 대형이어도, 전장품(EC)을 냉각하는 것이 가능해진다.
특히, 본 실시형태에서는 도 3에 나타내는 바와 같이 선회 프레임(42)은, 기관실(44)의 내부와 연통하는 개구부(42P)를 갖는다. 또한, 선회 프레임(42)에 있어서의 개구부(42P)의 형성 위치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 선회 프레임(42)에 있어서 개구부(42P)는, 유압 펌프(71)의 하방의 위치에 형성된다.
이 구성에서는, 송풍팬(F)을 구동했을 때에, 기관실(44)의 하방으로부터 개구부(42P)를 통해 기관실(44) 내로 공기를 흡입하고, 흡입한 공기를 기관실(44)의 측부로부터 송풍팬(F)을 통해 기관실(44)의 외부로 배출할 수 있다. 이 공기의 흐름에 의해, 기관실(44) 내의 전장품(EC)을 효율적으로 냉각할 수 있다.
특히, 전장품(EC)을 냉각하는 관점에서는, 가능한 한 신선한 외기를 전장품(EC)에 접촉시키는 것이 최선이다. 상기한 바와 같이, 선회 프레임(42)에 있어서 인버터(63)와 겹치는 유압 펌프(71)의 하방에 개구부(42P)를 위치시킴으로써, 개구부(42P)를 통해 하방으로부터 흡입한 공기(냉각풍)가 인버터(63) 등의 전장품(EC)을 접촉하고 올라와 송풍팬(F)에 의해 배출된다. 이에 따라, 전장품(EC)의 냉각 효과를 높일 수 있다.
상기한 전장품(EC)은 제 1 전장품(EC1)을 포함하고 있어도 좋다. 제 1 전장품(EC1)은 기관실(44) 내에서, 전동 모터(61)보다 후방에 위치하는 전장품이다. 도 3 및 도 4의 예에서는, 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66)가 기관실(44) 내에서 전동 모터(61)보다 후방에 위치하고 있으며, 이들이 모두 제 1 전장품(EC1)에 상당한다. 또한, 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66) 중, 어느 1개 또는 2개가 제 1 전장품(EC1)으로서 전동 모터(61)보다 후방에 위치하고 있어도 좋다.
이러한 제 1 전장품(EC1)의 배치에 의해, 기관실(44) 내에서 전동 모터(61)의 후방의 스페이스를 유효 활용할 수 있다.
특히, 제 1 전장품(EC1)은 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66) 중 어느 하나를 포함한다. 이 경우, 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66) 중 어느 하나를 전동 모터(61)의 후방에 배치함으로써, 상기 후방의 스페이스를 유효 활용할 수 있다.
상기한 전장품(EC)은 제 2 전장품(EC2)을 포함하고 있어도 좋다. 제 2 전장품(EC2)은 기관실(44) 내에서 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71) 중 적어도 일방보다 상방에 위치하는 전장품이다. 도 3 및 도 4의 예에서는, 인버터(63)가 기관실(44) 내에서 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)의 상방에 위치하고 있으며, 제 2 전장품(EC2)에 상당한다.
이러한 제 2 전장품(EC2)의 배치에 의해, 기관실(44) 내에서 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71) 중 적어도 일방의 상방의 스페이스를 유효 활용할 수 있다.
특히, 제 2 전장품(EC2)은 인버터(63)를 포함한다. 인버터(63)의 상기 배치에 의해, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71) 중 적어도 일방의 상방의 스페이스를 유효 활용할 수 있다.
또한, 제 1 전장품(EC1)은 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66) 중 적어도 어느 하나에는 한정되지 않는다. 또한, 제 2 전장품(EC2)은 인버터(63)에는 한정되지 않는다. 즉, 충전기(62), PDU(64), 인버터(63), DC-DC 컨버터(66)의 배치 위치는 적당히 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 충전기(62), PDU(64), DC-DC 컨버터(66) 중 적어도 어느 하나는 제 2 전장품(EC2)이 될 수 있다. 마찬가지로, 인버터(63)는 제 1 전장품(EC1)이 될 수 있다.
〔5. 유압 부품의 배치에 대해서〕
도 3에 나타내는 바와 같이, 상술한 작동유 탱크(74)는 기관실(44) 내에서 유압 펌프(71)의 전방에 배치된다. 한편, 상술한 컨트롤 밸브(72)는 기관실(44) 내에서 배터리 유닛(53)의 전방에 배치된다.
이러한 작동유 탱크(74) 및 컨트롤 밸브(72)의 배치에서는, 기관실(44) 내의 전방이 빈 스페이스를 유효 활용할 수 있다. 또한, 기관실(44) 내에서는 유압 펌프(71)를 제외하는 유압계의 부품이 전방에 위치하고, 배터리 유닛(53) 및 전장품(EC)이 후방에 위치한다. 즉, 유압계의 부품과 전기계의 부품을 전후방향으로 떨어진 배치로 할 수 있다. 이 배치에 의해, 유압계의 부품이 유압 셔블(1)의 사용시에 고온이 되어서도, 그 부품의 열이 배터리 유닛(53) 및 전장품(EC)에 전달되어 악영향을 미칠 우려를 저감할 수 있다.
이상에서는, 전동식 작업 기계로서 건설 기계인 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명했지만, 전동식 작업 기계는 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 휠 로더 등의 다른 건설 기계이어도 좋다. 또한, 전동식 작업 기계는 콤바인, 트랙터 등의 농업 기계이어도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니며, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농업 기계 등의 작업 기계에 이용가능하다.
1 유압 셔블(전동식 작업 기계) 2 하부 주행체
4 상부 주행체 41a 운전 좌석
42 선회 프레임 42P 개구부
44 기관실 53 배터리 유닛
61 전동 모터 62 충전기
63 인버터 64 PDU(배터리 제어 유닛)
66 DC-DC 컨버터 71 유압 펌프
72 컨트롤 밸브 73 유압 액추에이터
74 작동유 탱크 F 송풍팬
EC 전장품 EC1 제 1 전장품
EC2 제 2 전장품

Claims (10)

  1. 하부 주행체와,
    상기 하부 주행체의 상방에 위치하고, 상기 하부 주행체에 대하여 선회가능하게 설치되는 상부 선회체와,
    상기 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와,
    상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와,
    상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛과,
    상기 유압 펌프로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 액추에이터를 구비하고,
    상기 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖고,
    상기 배터리 유닛은 상기 선회 프레임 상에 배치되고,
    상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프는, 상기 선회 프레임 상에서 상기 상부 선회체의 좌우방향으로 나란히 배치되는 전동식 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 프레임 상에 있어서,
    상기 배터리 유닛은 상기 좌우방향의 일방측에 배치되고,
    상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프는, 상기 배터리 유닛에 대하여 상기 좌우방향의 타방측에 배치되는 전동식 작업 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 선회체는,
    상기 선회 프레임을 갖는 기관실과,
    상기 기관실의 측부에 배치되고, 상기 기관실의 내부와 외부 사이에서 공기를 유통시키는 송풍팬과,
    상기 기관실 내에 배치되는 전장품을 구비하고,
    상기 송풍팬 및 상기 전장품은, 상기 좌우방향에 있어서 상기 배터리 유닛에 대하여, 상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프가 배치되는 측과 같은 측에 배치되는 전동식 작업 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회 프레임은 상기 기관실의 내부와 연통하는 개구부를 갖는 전동식 작업 기계.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전장품은 상기 기관실 내에서 상기 전동 모터보다 후방에 위치하는 제 1 전장품을 포함하는 전동식 작업 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전장품은,
    상용 전원으로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전기와,
    상기 충전기로부터 출력되는 상기 직류 전압, 또는 상기 배터리 유닛으로부터 공급되는 직류 전압을 강압하는 DC-DC 컨버터와,
    상기 배터리 유닛의 입출력을 제어하는 배터리 제어 유닛 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전동식 작업 기계.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 전장품은 상기 기관실 내에서 상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프 중 적어도 일방보다 상방에 위치하는 제 2 전장품을 포함하는 전동식 작업 기계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 전장품은 상기 배터리 유닛으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 전동 모터에 공급하는 인버터를 포함하는 전동식 작업 기계.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동유를 수용하는 작동유 탱크와,
    상기 유압 액추에이터에 공급되는 상기 작동유의 흐름방향 및 유량을 제어하는 컨트롤 밸브를 추가로 구비하고,
    상기 작동유 탱크는 상기 기관실 내에서 상기 유압 펌프의 전방에 배치되고,
    상기 컨트롤 밸브는 상기 기관실 내에서 상기 배터리 유닛의 전방에 배치되는 전동식 작업 기계.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조종자가 착좌하는 운전 좌석을 추가로 구비하고,
    상기 운전 좌석은 상기 배터리 유닛의 상방에 위치하는 전동식 작업 기계.
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