WO2019208304A1 - 電動式作業機械 - Google Patents

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WO2019208304A1
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battery
inverter
relay
power
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健佑 金田
寺島　淳
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric work machine.
  • Patent Document 1 discloses a construction machine equipped with a power source system that drives an electric motor with a commercial power source and a battery.
  • a power supply system an electric circuit that supplies DC power from a battery to an inverter that converts DC power to an arbitrary AC power supplied to an electric motor and an AC power supplied from a commercial power source through a AC-DC converter.
  • a power supply switching device is provided for switching the electric path that is converted into electric power and supplied to the inverter.
  • Patent Document 2 as an electric excavator driven by a commercial power source and a battery, a mode in which the commercial motor is used as an external power source and the electric motor is driven while the battery is charged from the external power source;
  • an electric excavator equipped with a mode for performing only charging and a mode for driving an electric motor only with a battery a switch disposed on an electric path from the battery to the electric motor, and an electric path extending from the battery to an external power source. And operating conditions including turning on and off the switch for shifting to the mode.
  • Patent Document 1 since the commercial power source and the battery are selected, when the electric motor is driven only by the power from the commercial power source, the electric power for driving the electric motor depends on the commercial power source. There is a problem that sufficient driving force cannot be obtained in the case of necessary work.
  • Patent Document 2 there is no mode for driving an electric motor only with a commercial power source.
  • the electric motor in the mode in which the electric motor is driven while the battery is continuously charged from the external power source, the electric motor can usually be driven by the battery or the external power source due to the design of the electric circuit. When an abnormality occurs, there is a problem that the work cannot be continued.
  • SOC State-of-charge
  • the present invention provides an electric work machine having a driving mode in which an electric motor is driven by one or both of an external power source and a battery, and a charging mode in which only charging of the battery by the external power source is performed. For the purpose.
  • An electric work machine includes a power supply that exchanges an AC power supply voltage of an external power supply with a DC power supply voltage, a battery that charges or discharges power from the power supply, and a DC power supply voltage that is exchanged with an AC power supply voltage.
  • An inverter an electric motor that is supplied and controlled by the inverter, a first electric circuit that supplies electric power from the feeder to the inverter, and a second electric circuit that merges from the battery to the first electric circuit; ,
  • An inverter relay disposed between a confluence of the first electric circuit and the second electric circuit and the inverter, a battery relay disposed between the confluence and the battery, the confluence and the supply And a power supply relay disposed between the electric devices.
  • a contact between the inverter relay and the power supply relay contacts and a contact of the battery relay leaves, and the first power supply mode, the inverter relay, the power supply relay, and the battery relay A second power supply mode configured by contact of the contacts, wherein in the first power supply mode, the power feeder is controlled based on a rated voltage of the inverter, and in the second power supply mode, the power feeder May be controlled so as to have a rated current determined from an upper limit value of the external power source.
  • the upper limit value of the output of the inverter may be set to a threshold corresponding to a current that can be supplied from the external power supply.
  • the present invention by switching the inverter relay, the battery relay, and the power supply relay, a driving mode in which the electric motor is driven by one or both of the external power source and the battery, and charging in which only charging of the battery by the external power source is performed. Mode.
  • the electric motor can be powered only from the external power source, the frequency of use of the battery can be reduced and the life of the battery can be extended. Furthermore, even when the battery is in an abnormal state, the operation can be continued only by the external power source.
  • the excavator 1 includes a lower traveling body 2, a work implement 3, and an upper swing body 4.
  • the lower traveling body 2 includes a pair of left and right crawlers 21 and 21 and a pair of left and right traveling motors 22L and 22R.
  • the left and right traveling motors 22L and 22R which are hydraulic motors, drive the left and right crawlers 21 and 21, respectively, so that the hydraulic excavator 1 can move forward and backward.
  • the lower traveling body 2 is provided with a blade 23 and a blade cylinder 23a which is a hydraulic cylinder for rotating the blade 23 in the vertical direction.
  • the work machine 3 includes a boom 31, an arm 32, and a bucket 33, and enables them to excavate earth and sand by driving them independently.
  • the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 each correspond to a working unit, and the excavator 1 has a plurality of working units.
  • the boom 31 is pivoted by a boom cylinder 31a whose base end is supported by the front part of the upper swing body 4 and which can move freely.
  • the arm 32 is rotated by an arm cylinder 32a whose base end is supported by the distal end of the boom 31 and which is movable in a telescopic manner.
  • the base end of the bucket 33 is supported by the tip of the arm 32, and is rotated by a bucket cylinder 33a that can move freely.
  • the boom cylinder 31a, the arm cylinder 32a, and the bucket cylinder 33a are constituted by hydraulic cylinders.
  • the upper swing body 4 is configured to be rotatable with respect to the lower traveling body 2 via a swing bearing (not shown).
  • the upper swing body 4 is provided with a control section 41, a swing base 42, a swing motor 43, a battery 62, and the like.
  • the upper swing body 4 is rotated via a swing bearing (not shown) by the driving force of the swing motor 43 that is a hydraulic motor.
  • the upper swing body 4 is provided with a plurality of hydraulic pumps (not shown in FIG. 1) driven by an electric motor. These hydraulic pumps supply pressure oil to each hydraulic motor (travel motors 22L and 22R, turning motor 43) and each hydraulic cylinder (blade cylinder 23a, boom cylinder 31a, arm cylinder 32a, and bucket cylinder 33a).
  • Each hydraulic motor and each hydraulic cylinder are collectively referred to as a hydraulic actuator.
  • a pilot seat 411 is disposed in the pilot unit 41.
  • a pair of work operation levers 412L and 412R are disposed on the left and right sides of the cockpit 411, and a pair of travel levers 413L and 413R are disposed on the front side.
  • the operator can sit on the cockpit 411 and operate the operation levers 412L and 412R, the travel levers 413L and 413R, etc. to control each hydraulic actuator, and can travel, turn and work.
  • the upper swing body 4 is provided with a power supply port (not shown). By connecting a power supply cable 51 of a commercial power source 5 (corresponding to an external power source) to the power supply port, the power source system 6 described later is used. Can be connected to.
  • a power supply cable 51 of a commercial power source 5 corresponding to an external power source
  • the hydraulic pump that supplies pressure oil to the hydraulic actuator is configured to operate by an electric motor driven by electric power, and the commercial power source 5 and the battery 62 supply electric power to the electric motor.
  • the power supply system 6 includes a power supply 61 that exchanges the AC power supply voltage of the commercial power supply 5 with a DC power supply voltage, a battery 62 that charges or discharges power from the power supply 61, and an inverter that exchanges the DC power supply voltage with the AC power supply voltage.
  • the power feeder 61 converts the AC voltage supplied from the commercial power supply 5 through the power supply cable 51 into a DC voltage. This DC voltage is supplied to the battery 62 via the power supply relay 66 and the battery relay 65, and the battery 62 is charged. The DC voltage of the power feeder 61 is supplied to the inverter 63 via the power feeder relay 66 and the inverter relay 64.
  • the battery 62 supplies a DC voltage to the inverter 63 via the battery relay 65 and the inverter relay 64.
  • An example of the battery 62 is a lithium ion battery.
  • the inverter 63 converts the DC voltage supplied from the power feeder 61 and / or the battery 62 into an AC voltage. This AC voltage is supplied to the electric motor 7.
  • the electric motor 7 operates the hydraulic pump 71. In FIG. 2, only the hydraulic pump 71 is shown, but a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • the power supply system 6 includes a system controller 67 for controlling the power supply system 6.
  • the system controller 67 performs control of power supplied to the electric motor 7, control of charging of the battery 62, and the like. More specifically, the system controller 67 controls the power feeder 61, the inverter 63, the inverter relay 64, the battery relay 65, the power feeder relay 66, and the like to drive the electric motor 7 or charge the battery 62. Can be.
  • the power supply system 6 has a plurality of power supply modes shown in FIGS. 3A to 3D. As shown in FIG. 3A, the power supply system 6 supplies electric power only from the commercial power supply 5 by bringing the contacts of the inverter relay 64 and the power supply relay 66 into contact with each other and disconnecting the contact of the battery relay 65.
  • a commercial power supply mode to be driven (corresponding to the first power supply mode) can be configured. Thereby, the usage frequency of the battery 62 can be reduced and the lifetime of the battery 62 can be extended. Even when the battery 62 is in an abnormal state, the operation can be continued by the commercial power source 5 in the commercial power source mode.
  • the power supply system 6 supplies electric power from the battery 62 and the commercial power supply 5 by bringing the three contacts of the inverter relay 64, the power supply relay 66, and the battery relay 65 into contact with each other.
  • a 2-way mode (corresponding to the second power supply mode) for driving the motor 7 can be configured.
  • the power supply system 6 supplies electric power only from the battery 62 by bringing the contacts of the inverter relay 64 and the battery relay 65 into contact with each other and disconnecting the contact of the power supply relay 66.
  • the power supply system 6 contacts only the contacts of the battery relay 65 and the power supply relay 66 and disconnects the contacts of the inverter relay 64, whereby only the battery 62 is charged by the commercial power supply 5.
  • a charging mode (fourth power supply mode) can be configured.
  • the power feeder 61 is preferably controlled based on the rated voltage of the inverter 63. That is, the power feeder 61 is controlled to supply a DC voltage to the inverter 63 in accordance with the rated voltage of the inverter 63. Control of the power feeder 61 is performed by a command from the system controller 67.
  • the upper limit value of the output of the inverter 63 is preferably set to a threshold corresponding to the current that can be supplied from the commercial power supply 5.
  • the commercial power supply 5 has an upper limit value of current defined by a breaker. Therefore, by setting the upper limit value of the current output from the inverter 63 to a threshold value corresponding to the current that can be supplied from the commercial power source 5, it is possible to prevent the breaker of the commercial power source 5 from falling and work stably.
  • the inverter 63 can control the output in accordance with a command from the system controller 67.
  • the upper limit value of the output of the inverter 63 is input and set by an output upper limit setting unit 68 such as a switch or a liquid crystal panel.
  • the power feeder 61 is controlled to have a rated current determined from the upper limit value of the commercial power source 5.
  • the voltage of the circuit is determined by the voltage of the battery 62, so that the power feeder 61 can supply a rated current determined from the upper limit value of the commercial power source 5.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of power supply mode switching control.
  • the operator turns on the power.
  • the operator selects a power supply mode with the power supply mode selection switch.
  • step S1 it is determined which power supply mode has been selected.
  • the system controller 67 turns on the inverter relay 64 and the power supply relay 66 and turns off the battery relay 65 to enter the commercial power supply mode (first power supply mode).
  • step S1 whether or not the power feeder 61 can be used is determined in the next step S2.
  • the power feeder 61 includes a control unit that determines whether or not it can be used, and transmits an error signal to the system controller 67 if the power feeder 61 cannot be used.
  • the system controller 67 receives the error signal from the power feeder 61. In this case, it is determined that the power feeder 61 cannot be used.
  • step S3 When it is determined in step S2 that the power feeder 61 is “unusable”, it is determined in step S3 whether the battery 62 is usable.
  • the battery 62 includes a control unit that determines whether or not the battery 62 can be used and transmits an error signal to the system controller 67 if the battery 62 cannot be used.
  • the system controller 67 receives the error signal from the battery 62, It is determined that the battery 62 cannot be used. If it is determined in step S3 that the battery 62 is “unusable”, the system controller 67 issues an error.
  • step S5 it is determined whether or not the inverter 63 can be used.
  • the inverter 63 includes a control unit that determines whether or not it can be used, and transmits an error signal to the system controller 67 if it cannot be used.
  • the system controller 67 receives the error signal from the inverter 63, It is determined that the inverter 63 cannot be used.
  • step S5 when it is determined that the inverter 63 is “unusable”, the system controller 67 issues an error.
  • step S5 if it is determined in step S5 that the inverter 63 is “usable”, the system controller 67 turns on the inverter relay 64 in the next step S6. Thereby, a battery mode (third power supply mode) in which electric power is supplied from only the battery 62 to drive the electric motor 7 can be realized.
  • step S2 When it is determined in step S2 that the power feeder 61 is “usable”, it is determined whether or not the battery 62 is usable in the next step S7. If it is determined in step S7 that the battery 62 is “unusable”, the system controller 67 issues an error. On the other hand, when it is determined in step S7 that the battery 62 is “usable”, the system controller 67 turns on the battery relay 65 in the next step S8.
  • step S9 it is determined which power supply mode has been selected.
  • the connection of the power feeding cable 51 is confirmed in the next step S10.
  • the power supply 61 detects this and transmits a connection signal to the system controller 67.
  • the system controller 67 receives a connection signal from the power feeder 61, the system controller 67 determines that the power feeding cable 51 is connected to the power feeding port. If it is determined in step S10 that the power supply cable 51 is “not connected”, the system controller 67 issues an error.
  • step S10 if it is determined in step S10 that the power feeding cable 51 is “connected”, the power feeder relay 66 is turned on in the next step S11. Thereby, the charge mode (fourth power supply mode) in which only the battery 62 is charged by the commercial power supply 5 can be realized.
  • step S9 If it is determined in step S9 that the mode 2 is selected, it is determined whether or not the inverter 63 can be used in the next step S12.
  • the system controller 67 issues an error when the inverter 63 cannot be used.
  • step S12 when it is determined in step S12 that the inverter 63 can be used, the system controller 67 turns on the inverter relay 64 in the next step S13.
  • step S14 the connection of the power supply cable 51 is confirmed. If it is determined in step S14 that the power supply cable 51 is “not connected”, the battery mode (third power mode) in which the electric motor 7 is driven by supplying power only from the battery 62 is set.
  • step S14 if it is determined in step S14 that the power supply cable 51 is “connected”, the power supply relay 66 is turned on in the next step S15.
  • a 2-way mode in which electric power is supplied from the battery 62 and the commercial power supply 5 to drive the electric motor 7 can be realized.

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Abstract

油圧ショベル１は、商用電源５の交流電源電圧を直流電源電圧に交換する給電器６１と、給電器６１からの電力を充電または放電するバッテリ６２と、直流電源電圧を交流電源電圧に交換するインバータ６３と、インバータ６３により電力を供給され制御される電動モータ７と、給電器６１からインバータ６３に電力を供給する第１の電路６ａと、バッテリ６２から第１の電路６ａに合流する第２の電路６ｂと、第１の電路６ａと第２の電路６ｂの合流点６ｃとインバータ６３の間に配置されたインバータリレー６４と、合流点６ｃとバッテリ６２の間に配置されたバッテリリレー６５と、合流点６ｃと給電器６１の間に配置された給電器リレー６６と、を備える。

Description

電動式作業機械
　本発明は、電動式作業機械に関する。
　下記特許文献１には、商用電源およびバッテリで電動モータを駆動する電源システムが搭載された建設機械が開示されている。この電源システムは、電動モータに直流電力を任意の交流電力に変換し供給するインバータにバッテリからの直流電源を供給する電路と、商用電源から供給する交流電力をＡＣ－ＤＣ変換部を介して直流電力に変換しインバータに供給する電路を切り換える電源切換装置を備えている。
　下記特許文献２には、商用電源およびバッテリで駆動する電動式ショベルとして、商用電源を外部電源として、外部電源からバッテリへの充電を継続しながら電動モータを駆動させるモードと、外部電源からバッテリの充電のみを行うモードと、バッテリのみで電動モータを駆動させるモードとを備えている電動式ショベルにおいて、バッテリから電動モータにいたる電路に配置されたスイッチと、バッテリと外部電源にいたる電路に配置されたスイッチと、前記モードに移行するための前記スイッチの入・切を含めた操作条件が開示されている。
特開２００７－２２８７１５号公報 特開２００８－３０８８８１号公報
　しかしながら、特許文献１では、商用電源とバッテリを選択することから、商用電源からのみの電力で電動モータを駆動させた場合、電動モータを駆動させる電力が商用電源に依存するため、大きな駆動力の必要な作業の場合に十分な駆動力を得ることができないという問題があった。一方、特許文献２では、商用電源のみで電動モータを駆動するモードは存在しない。また、特許文献２では、外部電源からバッテリへの充電を継続しながら電動モータを駆動させるモードにおいて、通常、電路の設計上電動モータの駆動をバッテリでも外部電源でも行うことができるが、バッテリに異常が生じた場合、作業を継続することができないという問題があった。さらに、バッテリのみを駆動源とするバッテリモード時にＳＯＣ（State of charge）が下限値に達した場合、作業ができなくなるという問題があった。
　そこで、本発明は上記課題に鑑み、外部電源とバッテリの一方又は両方で電動モータを駆動させる駆動モードと、外部電源によるバッテリの充電のみが行われる充電モードとを有する電動式作業機械を提供することを目的とする。
　本発明の電動式作業機械は、外部電源の交流電源電圧を直流電源電圧に交換する給電器と、前記給電器からの電力を充電または放電するバッテリと、直流電源電圧を交流電源電圧に交換するインバータと、前記インバータにより電力を供給され制御される電動モータと、前記給電器から前記インバータに電力を供給する第１の電路と、前記バッテリから前記第１の電路に合流する第２の電路と、前記第１の電路と前記第２の電路の合流点と前記インバータの間に配置されたインバータリレーと、前記合流点と前記バッテリの間に配置されたバッテリリレーと、前記合流点と前記給電器の間に配置された給電器リレーと、を備えたものである。
　本発明において、前記インバータリレー及び前記給電器リレーの接点が接触し、前記バッテリリレーの接点が離れることによって構成される第１電源モードと、前記インバータリレー、前記給電器リレー、及び前記バッテリリレーの接点が接触することによって構成される第２電源モードとを備え、前記第１電源モードにおいて、前記給電器は、前記インバータの定格電圧に基づいて制御され、前記第２電源モードにおいて、前記給電器は、前記外部電源の上限値から定まる定格電流になるように制御されるものでもよい。
　本発明において、前記第１電源モードにおいて、前記インバータの出力の上限値は、前記外部電源の供給できる電流に応じた閾値に設定されるものでもよい。
　本発明によれば、インバータリレー、バッテリリレー、及び給電器リレーを切り換えることにより、外部電源とバッテリの一方又は両方で電動モータを駆動させる駆動モードと、外部電源によるバッテリの充電のみが行われる充電モードとを実現することができる。また、外部電源のみから電動モータに給電することができるため、バッテリの使用頻度を減らすことができ、バッテリの寿命を延ばすことができる。さらに、バッテリが異常状態になった場合にも、外部電源のみにより作業を継続することができる。
本実施形態に係る電動式作業機械を示す側面図である。 電動式作業機械に搭載される電源システムのブロック図である。 第１電源モードを実現する電源システムのブロック図である。 第２電源モードを実現する電源システムのブロック図である。 第３電源モードを実現する電源システムのブロック図である。 第４電源モードを実現する電源システムのブロック図である。 電源モードの切り替え制御の手順を示すフローチャートである。
　以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　［電動式作業機械の構成］
　まず、図１を参照しながら、電動式作業機械の一例としての油圧ショベル１の概略構造について説明する。ただし、電動式作業機械としては、油圧ショベル１に限定されず、ホイルローダ等の他の車両でもよい。油圧ショベル１は、下部走行体２と、作業機３と、上部旋回体４とを備える。
　下部走行体２は、左右一対のクローラ２１，２１及び左右一対の走行モータ２２Ｌ，２２Ｒを備える。油圧モータである左右の走行モータ２２Ｌ，２２Ｒが左右のクローラ２１，２１をそれぞれ駆動することで油圧ショベル１の前後進を可能としている。また、下部走行体２には、ブレード２３、及びブレード２３を上下方向に回動させるための油圧シリンダであるブレードシリンダ２３ａが設けられている。
　作業機３は、ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３を備え、これらを独立して駆動することによって土砂等の掘削作業を可能としている。ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３は、それぞれ作業部に相当し、油圧ショベル１は、複数の作業部を有する。
　ブーム３１は、基端部が上部旋回体４の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ３１ａによって回動される。また、アーム３２は、基端部がブーム３１の先端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ３２ａによって回動される。そして、バケット３３は、基端部がアーム３２の先端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ３３ａによって回動される。ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａは、油圧シリンダにより構成される。
　上部旋回体４は、下部走行体２に対して旋回ベアリング（図示しない）を介して旋回可能に構成されている。上部旋回体４には、操縦部４１、旋回台４２、旋回モータ４３、バッテリ６２等が配置されている。油圧モータである旋回モータ４３の駆動力で上部旋回体４が旋回ベアリング（図示しない）を介して旋回する。また、上部旋回体４には、電動モータにより駆動される複数の油圧ポンプ（図１に図示していない）が配設される。これらの油圧ポンプが、各油圧モータ（走行モータ２２Ｌ，２２Ｒ、旋回モータ４３）、各油圧シリンダ（ブレードシリンダ２３ａ、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａ）に圧油を供給する。各油圧モータ及び各油圧シリンダをまとめて油圧アクチュエータと称する。
　操縦部４１には、操縦席４１１が配置されている。操縦席４１１の左右に一対の作業操作レバー４１２Ｌ，４１２Ｒ、前方に一対の走行レバー４１３Ｌ，４１３Ｒが配置されている。オペレータは、操縦席４１１に着座して作業操作レバー４１２Ｌ，４１２Ｒ、走行レバー４１３Ｌ，４１３Ｒ等を操作することによって、各油圧アクチュエータの制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。
　上部旋回体４には、不図示の給電口が設けられており、この給電口に商用電源５（外部電源に相当）の給電ケーブル５１を接続することで、商用電源５を後述する電源システム６に接続することができる。
　油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプは、電力によって駆動する電動モータにより作動するように構成され、商用電源５とバッテリ６２は、電動モータに電力を供給する。
　［電源システムの構成］
　図２を用いて、油圧ショベル１に搭載され、電動モータ７に電力を供給する電源システム６について説明する。電源システム６は、商用電源５の交流電源電圧を直流電源電圧に交換する給電器６１と、給電器６１からの電力を充電または放電するバッテリ６２と、直流電源電圧を交流電源電圧に交換するインバータ６３と、給電器６１からインバータ６３に電力を供給する第１の電路６ａと、バッテリ６２から第１の電路６ａに合流する第２の電路６ｂと、第１の電路６ａと第２の電路６ｂの合流点６ｃとインバータ６３の間に配置されたインバータリレー６４と、合流点６ｃとバッテリ６２の間に配置されたバッテリリレー６５と、合流点６ｃと給電器６１の間に配置された給電器リレー６６と、を備える。
　給電器６１は、商用電源５から給電ケーブル５１を介して供給された交流電圧を直流電圧に変換する。この直流電圧は、給電器リレー６６及びバッテリリレー６５を介してバッテリ６２に供給され、バッテリ６２が充電される。また、給電器６１の直流電圧は、給電器リレー６６及びインバータリレー６４を介してインバータ６３に供給される。
　バッテリ６２は、バッテリリレー６５及びインバータリレー６４を介してインバータ６３に直流電圧を供給する。バッテリ６２としては、リチウムイオンバッテリが例示される。
　インバータ６３は、給電器６１及び／又はバッテリ６２から供給された直流電圧を交流電圧に変換する。この交流電圧は、電動モータ７に供給される。電動モータ７は、油圧ポンプ７１を作動させる。なお、図２では、油圧ポンプ７１のみ示されているが、油圧ポンプは複数設けられてもよい。
　また、電源システム６は、電源システム６を制御するためのシステムコントローラ６７を備えている。システムコントローラ６７は、電動モータ７に供給される電力の制御、バッテリ６２の充電の制御等を行う。より具体的には、システムコントローラ６７は、給電器６１、インバータ６３、インバータリレー６４、バッテリリレー６５、給電器リレー６６等を制御することにより、電動モータ７を駆動させたり、バッテリ６２を充電させたりすることができる。
　電源システム６は、図３Ａ～図３Ｄに示す複数の電源モードを備える。電源システム６は、図３Ａに示すように、インバータリレー６４及び給電器リレー６６の接点を接触させ、バッテリリレー６５の接点を切り離すことで、商用電源５のみから電力を供給して電動モータ７を駆動する商用電源モード（第１電源モードに相当する）を構成することができる。これにより、バッテリ６２の使用頻度を減らすことができ、バッテリ６２の寿命を延ばすことができる。また、バッテリ６２が異常状態になった場合にも、商用電源モードであれば商用電源５により作業を継続することができる。
　また、電源システム６は、図３Ｂに示すように、インバータリレー６４、給電器リレー６６、及びバッテリリレー６５の３つの接点を接触させることで、バッテリ６２と商用電源５から電力を供給して電動モータ７を駆動する２ｗａｙモード（第２電源モードに相当する）を構成することができる。
　また、電源システム６は、図３Ｃに示すように、インバータリレー６４及びバッテリリレー６５の接点を接触させ、給電器リレー６６の接点を切り離すことで、バッテリ６２のみから電力を供給して電動モータ７を駆動するバッテリモード（第３電源モード）を構成することができる。
　また、電源システム６は、図３Ｄに示すように、バッテリリレー６５及び給電器リレー６６の接点を接触させ、インバータリレー６４の接点を切り離すことで、商用電源５によるバッテリ６２の充電のみが行われる充電モード（第４電源モード）を構成することができる。
　商用電源５のみで電動モータ７を駆動する商用電源モードでは、給電器６１は、インバータ６３の定格電圧に基づいて制御されるのが好ましい。すなわち、給電器６１は、インバータ６３の定格電圧に合わせてインバータ６３に直流電圧を供給するように制御される。給電器６１の制御は、システムコントローラ６７からの指令により行われる。
　また、商用電源モードにおいて、インバータ６３の出力の上限値は、商用電源５の供給できる電流に応じた閾値に設定されるのが好ましい。通常、商用電源５は、ブレーカにより電流の上限値が規定されている。そのため、インバータ６３の出力する電流の上限値を、商用電源５の供給できる電流に応じた閾値に定めることで、商用電源５のブレーカが落ちるのを防止でき、安定的に作業を行うことができる。インバータ６３は、システムコントローラ６７からの指令に応じて出力を制御することができる。インバータ６３の出力の上限値は、スイッチ、液晶パネル等の出力上限設定部６８により入力されて設定される。
　また、バッテリ６２と商用電源５で電動モータ７を駆動する２ｗａｙモードでは、給電器６１は、商用電源５の上限値から定まる定格電流になるように制御されるのが好ましい。バッテリ６２と商用電源５から電動モータ７に給電する際、回路の電圧はバッテリ６２の電圧により定まるため、給電器６１は商用電源５の上限値から定まる定格電流を供給することができる。これにより、安定的に作業を行うことができる。
　次に、上記の電源モードの切り替えを実現する制御方法について説明する。図４は、電源モードの切り替え制御の手順を示すフローチャートである。初めに、オペレータは電源をオンする。次いで、オペレータは、電源モード選択スイッチにより電源モードを選択する。ステップＳ１において、どの電源モードが選択されたか判定する。モード１が選択された場合、システムコントローラ６７は、インバータリレー６４及び給電器リレー６６をオンし、かつバッテリリレー６５をオフして、商用電源モード（第１電源モード）となる。
　一方、ステップＳ１において、モード２又はモード３が選択された場合、次のステップＳ２において、給電器６１の使用可否を判断する。給電器６１は、自身の使用可否を判別して、使用不可であればエラー信号をシステムコントローラ６７に送信する制御部を備えており、システムコントローラ６７は、給電器６１からのエラー信号を受信した場合、給電器６１が使用不可と判断する。
　ステップＳ２において、給電器６１が「使用不可」と判断された場合、次のステップＳ３において、バッテリ６２の使用可否を判断する。バッテリ６２は、自身の使用可否を判別して、使用不可であればエラー信号をシステムコントローラ６７に送信する制御部を備えており、システムコントローラ６７は、バッテリ６２からのエラー信号を受信した場合、バッテリ６２が使用不可と判断する。ステップＳ３において、バッテリ６２が「使用不可」と判断された場合、システムコントローラ６７は、エラー発報を行う。
　一方、ステップＳ３において、バッテリ６２が「使用可能」と判断された場合、次のステップＳ４において、システムコントローラ６７は、バッテリリレー６５をオンする。次いで、ステップＳ５において、インバータ６３の使用可否を判断する。インバータ６３は、自身の使用可否を判別して、使用不可であればエラー信号をシステムコントローラ６７に送信する制御部を備えており、システムコントローラ６７は、インバータ６３からのエラー信号を受信した場合、インバータ６３が使用不可と判断する。ステップＳ５において、インバータ６３が「使用不可」と判断された場合、システムコントローラ６７は、エラー発報を行う。
　一方、ステップＳ５において、インバータ６３が「使用可能」と判断された場合、次のステップＳ６において、システムコントローラ６７は、インバータリレー６４をオンする。これにより、バッテリ６２のみから電力を供給して電動モータ７を駆動するバッテリモード（第３電源モード）を実現することができる。
　ステップＳ２において、給電器６１が「使用可能」と判断された場合、次のステップＳ７において、バッテリ６２の使用可否を判断する。ステップＳ７において、バッテリ６２が「使用不可」と判断された場合、システムコントローラ６７は、エラー発報を行う。一方、ステップＳ７において、バッテリ６２が「使用可能」と判断された場合、次のステップＳ８において、システムコントローラ６７は、バッテリリレー６５をオンする。
　次いで、ステップＳ９において、どの電源モードが選択されたか判定する。モード３が選択されていると判定された場合、次のステップＳ１０において、給電ケーブル５１の接続を確認する。給電ケーブル５１が、給電口に接続されると、給電器６１はこれを検出して、接続信号をシステムコントローラ６７に送信する。システムコントローラ６７は、給電器６１から接続信号を受信した場合、給電ケーブル５１が給電口に接続されたと判断する。ステップＳ１０において、給電ケーブル５１が「未接続」と判定された場合、システムコントローラ６７は、エラー発報を行う。
　一方、ステップＳ１０において、給電ケーブル５１が「接続」と判定された場合、次のステップＳ１１において、給電器リレー６６をオンする。これにより、商用電源５によるバッテリ６２の充電のみが行われる充電モード（第４電源モード）を実現することができる。
　ステップＳ９において、モード２が選択されていると判定された場合、次のステップＳ１２において、インバータ６３の使用可否を判断する。システムコントローラ６７は、インバータ６３が使用不可の場合、エラー発報を行う。一方、ステップＳ１２において、インバータ６３が使用可能と判断された場合、次のステップＳ１３において、システムコントローラ６７は、インバータリレー６４をオンする。
　次いで、ステップＳ１４において、給電ケーブル５１の接続を確認する。ステップＳ１４において、給電ケーブル５１が「未接続」と判定された場合、バッテリ６２のみから電力を供給して電動モータ７を駆動するバッテリモード（第３電源モード）となる。
　一方、ステップＳ１４において、給電ケーブル５１が「接続」と判定された場合、次のステップＳ１５において、給電器リレー６６をオンする。これにより、バッテリ６２と商用電源５から電力を供給して電動モータ７を駆動する２ｗａｙモード（第２電源モード）を実現することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　　　１　　油圧ショベル
　　　５　　商用電源
　　５１　　給電ケーブル
　　　６　　電源システム
　　　６ａ　第１の電路
　　　６ｂ　第２の電路
　　　６ｃ　合流点
　　６１　　給電器
　　６２　　バッテリ
　　６３　　インバータ
　　６４　　インバータリレー
　　６５　　バッテリリレー
　　６６　　給電器リレー
　　　７　　電動モータ
　　７１　　油圧ポンプ

Claims (3)

  1. 　外部電源の交流電源電圧を直流電源電圧に交換する給電器と、前記給電器からの電力を充電または放電するバッテリと、直流電源電圧を交流電源電圧に交換するインバータと、前記インバータにより電力を供給され制御される電動モータと、前記給電器から前記インバータに電力を供給する第１の電路と、前記バッテリから前記第１の電路に合流する第２の電路と、前記第１の電路と前記第２の電路の合流点と前記インバータの間に配置されたインバータリレーと、前記合流点と前記バッテリの間に配置されたバッテリリレーと、前記合流点と前記給電器の間に配置された給電器リレーと、を備えた電動式作業機械。
  2. 　前記インバータリレー及び前記給電器リレーの接点が接触し、前記バッテリリレーの接点が離れることによって構成される第１電源モードと、前記インバータリレー、前記給電器リレー、及び前記バッテリリレーの接点が接触することによって構成される第２電源モードとを備え、前記第１電源モードにおいて、前記給電器は、前記インバータの定格電圧に基づいて制御され、前記第２電源モードにおいて、前記給電器は、前記外部電源の上限値から定まる定格電流になるように制御される、請求項１に記載の電動式作業機械。
  3. 　前記第１電源モードにおいて、前記インバータの出力の上限値は、前記外部電源の供給できる電流に応じた閾値に設定される、請求項２に記載の電動式作業機械。
     

     
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