WO2023002782A1

WO2023002782A1 - 作業機械、作業機械の制御方法

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Publication number: WO2023002782A1
Application number: PCT/JP2022/023974
Authority: WO
Inventors: 一道岡島
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-01-26
Also published as: DE112022002282T5; JP2023016425A; CN117561356A; KR20240010044A

Abstract

冷却ファンの冷却能力を確保する制御を実現できる作業機械を提供する。作業機械は、給電装置と、給電装置からの給電により駆動される複数の電気機器と、電気機器の消費電流を検出するセンサと、給電装置からの給電により駆動され、空気の流れを発生させる冷却ファンと、冷却ファンを制御するコントローラとを備えている。電気機器は、センサが設けられる第１の機器を含んでいる。コントローラは、センサが検出した第１の機器の消費電流を含む電気機器の消費電流と、冷却ファンの消費電流と、の総和が、給電装置の出力電流を超えるか否かを判断する。

Description

作業機械、作業機械の制御方法

　本開示は、作業機械と、作業機械の制御方法とに関する。

　特開２０２１－５０６６６号公報（特許文献１）には、複数の冷却ファンを制御する冷却ファン制御装置が記載されている。冷却ファン制御装置は、コントローラを備える。コントローラは、給電源の電力容量と、複数の冷却ファン毎の冷却対象の冷却状態に応じた必要電力の総和と、に基づき、冷却ファンの消費電力が給電源の電力容量を超えない範囲で各冷却ファンの目標回転数を最適化する。

特開２０２１－５０６６６号公報

　発電機の発電する電力で冷却ファンと電気機器とが駆動される場合でも、冷却ファンによる冷却対象の冷却能力を確保する必要がある。

　本開示では、冷却ファンの冷却能力を確保する制御を実現できる、作業機械、および作業機械の制御方法が提案される。

　本開示のある局面に従うと、給電装置と、給電装置からの給電により駆動される複数の電気機器と、電気機器の消費電流を検出するセンサと、給電装置からの給電により駆動され、空気の流れを発生させる冷却ファンと、冷却ファンを制御するコントローラとを備える、作業機械が提案される。電気機器は、電気機器の消費電流を検出するセンサが設けられる第１の機器を含んでいる。コントローラは、センサが検出した第１の機器の消費電流を含む電気機器の消費電流と、冷却ファンの消費電流と、の総和が、給電装置の出力電流を超えるか否かを判断する。

　本開示の作業機械および制御方法によると、冷却ファンの冷却能力を確保する制御を実現することができる。

油圧ショベルの構成を概略的に示す側面図である。油圧ショベルのシステム構成を示す概略ブロック図である。冷却ファンの制御の一例を示すフローチャートである。エンジンの冷却水の温度に対する冷却ファンの回転数のテーブルの一例を示す図である。冷却ファンの回転数に対する冷却ファンの消費電流のテーブルの一例を示す図である。エンジントルクカーブの一例を示す図である。

　以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。

　＜全体構成＞
　実施形態においては、作業機械の一例として油圧ショベル１について説明する。図１は、油圧ショベル１の構成を概略的に示す側面図である。

　図１に示されるように、油圧ショベル１は、作業機２と、車体３とを備えている。車体３は、走行体３１と、スイングサークル３２と、旋回体３３と、油圧モータ３５とを含んでいる。

　走行体３１は、左右一対の履帯装置３１１を有している。この左右一対の履帯装置３１１の各々は、履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動されることにより、油圧ショベル１が自走する。

　スイングサークル３２は、油圧モータ３５に接続されている。スイングサークル３２は、油圧モータ３５の回転駆動によって回転する。油圧モータ３５は、油圧源（図示していない油圧ポンプおよび油タンク）から供給される作動油によって駆動する。

　旋回体３３は、スイングサークル３２を介して、走行体３１に設置されている。旋回体３３は、スイングサークル３２の回転に伴い、走行体３１に対して旋回する。

　旋回体３３は、作業機２が取り付けられたフレーム３３１と、運転室３３２と、油圧ショベル１の動作を制御するコントローラ８０（図２参照）とを有している。運転室３３２は、旋回体３３のたとえば前方左側（車両前側）に配置されている。

　作業機２は、旋回体３３の前方側であって運転室３３２のたとえば右側において、フレーム３３１に支持されている。作業機２は、ブーム２１、アーム２２、バケット２３、ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２２１、バケットシリンダ２３１などを有している。

　ブーム２１は、旋回体３３に取り付けられている。ブーム２１の基端部は、ブームフートピン（図示せず）により旋回体３３に回転可能に連結されている。

　アーム２２は、ブーム２１の先端に取り付けられている。アーム２２の基端部は、ブーム先端ピン２４２によりブーム２１の先端部に回転可能に連結されている。

　バケット２３は、アーム２２の先端に取り付けられている。バケット２３は、アーム先端ピン２４３によりアーム２２の先端部に回転可能に連結されている。バケット２３は、作業機２の先端に取付可能なアタッチメントの一例である。

　ブーム２１は、ブームシリンダ２１１により駆動可能である。ブームシリンダ２１１は、油圧源から供給される作動油によって駆動する。この駆動により、ブーム２１は、ブームフートピン（図示せず）を中心に旋回体３３に対して上下方向に回動可能である。

　アーム２２は、アームシリンダ２２１により駆動可能である。アームシリンダ２２１は、油圧源から供給される作動油によって駆動する。この駆動により、アーム２２は、ブーム先端ピン２４２を中心にブーム２１に対して上下方向に回動可能である。

　バケット２３は、バケットシリンダ２３１により駆動可能である。バケットシリンダ２３１は、油圧源から供給される作動油によって駆動する。この駆動によりバケット２３は、アーム先端ピン２４３を中心にアーム２２に対して上下方向に回動可能である。このように作業機２は駆動可能である。

　＜システム構成＞
　図２は、油圧ショベル１のシステム構成を示す概略ブロック図である。エンジン４０は、油圧ショベル１の動作の駆動源である。エンジン４０は、内燃機関であり、たとえばディーゼルエンジンである。エンジン４０の回転数は、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することで制御される。この調整は、エンジン４０の燃料噴射ポンプに付設されたガバナがコントローラ８０によって制御されることで行われる。エンジン４０の回転数は、回転数センサ４１によって検出される。回転数センサ４１の検出したエンジン４０の回転数を示す検出信号が、回転数センサ４１からコントローラ８０に入力される。

　エンジン４０の出力軸は、オルタネータ４２に連結されている。オルタネータ４２は、エンジン４０で発生した駆動力で発電する発電機として作動する。オルタネータ４２は、実施形態の給電装置に相当する。エンジン４０の回転数に従って、オルタネータ４２の回転数が設定される。エンジン４０の回転数が高いほどオルタネータ４２の回転数が高くなり、オルタネータ４２の発電量も大きくなる。

　オルタネータ４２とバッテリ５０とは電気的に接続されている。オルタネータ４２で発電した電力は、バッテリ５０に蓄えられる。バッテリ５０は、電力を蓄える蓄電装置である。バッテリ５０は、ニッケル水素電池、リチウム水素電池などの二次電池である。

　バッテリ５０は、複数の電気機器５１～５３と電気的に接続されている。オルタネータ４２により発電された電力がバッテリ５０を介して電気機器５１～５３に供給される。電気機器５１～５３は、各々、オルタネータ４２からの給電により駆動される。

　電流センサ５４は、電気機器５１の消費電流を検出する。電流センサ５５は、電気機器５２の消費電流を検出する。電気機器５３には、電気機器５３の消費電流を検出する電流センサは設けられていない。電気機器５１，５２は、電気機器５１，５２の消費電流を検出するセンサが設けられる、実施形態の第１の機器に相当する。電気機器５３は、電気機器５３の消費電流を検出するセンサが設けられない、実施形態の第２の機器に相当する。たとえば、電気機器５１はライトであり、電気機器５２はエアコンであり、電気機器５３はワイパであってもよい。消費電流が比較的大きい電気機器を電流センサが設けられる第１の機器とし、消費電流が比較的小さい電気機器を電流センサが設けられない第２の機器としてもよい。

　電流センサ５４の検出した電気機器５１の消費電流を示す検出信号が、電流センサ５４からコントローラ８０に入力される。電流センサ５５の検出した電気機器５２の消費電流を示す検出信号が、電流センサ５５からコントローラ８０に入力される。コントローラ８０は、電流センサ５４，５５からの検出信号の入力を受けて電気機器５１，５２の消費電流を把握することができ、電流センサの設けられていない電気機器５３の消費電流を把握することができない構成とされている。

　実施形態の冷却装置６０は、熱交換器７０を備えている。実施形態の熱交換器７０は、ラジエータ７１と、オイルクーラ７２と、ＣＡＣ（Charge　Air　Cooler）７３とを有している。ラジエータ７１の内部には、エンジン４０の冷却水が流通する。オイルクーラ７２の内部には、図１に示される油圧モータ３５、ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２２１およびバケットシリンダ２３１などの、油圧アクチュエータに供給される作動油が流通する。ＣＡＣ７３の内部には、エンジン４０に供給される空気が流通する。

　エンジン４０の冷却水が、ラジエータ７１の冷却対象流体である。作動油が、オイルクーラ７２の冷却対象流体である。エンジン４０の吸気が、ＣＡＣ７３の冷却対象流体である。温度センサ７４は、ラジエータ７１を通過する冷却水の温度を検出する。温度センサ７５は、オイルクーラ７２を通過する作動油の温度を検出する。温度センサ７６は、ＣＡＣ７３を通過する空気の温度を検出する。温度センサ７４～７６の検出した冷却対象流体の温度を示す検出信号が、温度センサ７４～７６からコントローラ８０に入力される。

　冷却装置６０は、複数の冷却ファン６１～６３を備えている。冷却ファン６１～６３は、各々、熱交換器７０に対向して配置されている。具体的には、冷却ファン６１はラジエータ７１に対向して配置されており、ラジエータ７１に空気を流す。冷却ファン６１の発生する空気の流れが、ラジエータ７１を冷却する。冷却ファン６１は、ラジエータ７１を流通するエンジン４０の冷却水を冷却するためのファンである。

　エンジン４０は、熱を発生し、冷却ファン６１によって冷却される、実施形態の加熱源に相当する。エンジン４０は、発生した熱を冷却水に伝達する。エンジン４０からの熱伝達で、冷却水の温度が上昇する。温度が上昇した冷却水がラジエータ７１を通過するときに、冷却ファン６１の発生する空気の流れに放熱することで、冷却水が冷却され、冷却水の温度が低下する。温度が低下した冷却水がエンジン４０に還流することにより、エンジン４０が冷却される。

　冷却ファン６２は、オイルクーラ７２に対向して配置されており、オイルクーラ７２に空気を流す。冷却ファン６２の発生する空気の流れが、オイルクーラ７２を冷却する。冷却ファン６２は、オイルクーラ７２を流通する作動油を冷却するためのファンである。冷却ファン６３は、ＣＡＣ７３に対向して配置されており、ＣＡＣ７３に空気を流す。冷却ファン６３の発生する空気の流れが、ＣＡＣ７３を冷却する。冷却ファン６３は、ＣＡＣ７３を流通する空気を冷却するためのファンである。

　冷却ファン６１～６３は、電動ファンである。電動モータ６４～６６は、バッテリ５０と電気的に接続されている。冷却ファン６１は、電動モータ６４によって駆動される。電動モータ６４は、バッテリ５０から給電され、コントローラ８０からの制御信号を受けて駆動される。冷却ファン６２は、電動モータ６５によって駆動される。電動モータ６５は、バッテリ５０から給電され、コントローラ８０からの制御信号を受けて駆動される。冷却ファン６３は、電動モータ６６によって駆動される。電動モータ６６は、バッテリ５０から給電され、コントローラ８０からの制御信号を受けて駆動される。

　オルタネータ４２により発電された電力が、バッテリ５０を介して電動モータ６４～６６に供給される。冷却ファン６１～６３は、オルタネータ４２からの給電により駆動されて、熱交換器７０を通過する空気の流れを発生させる。冷却ファン６１～６３は、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、電動モータ６４～６６をたとえばＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）制御する。コントローラ８０は、電動モータ６４～６６の各々の回転数を制御することにより、冷却ファン６１～６３の各々の回転数を制御する。

　コントローラ８０は、油圧ショベル１の全体の動作を制御するコントローラであり、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、不揮発性メモリ、タイマなどを含んで構成されている。コントローラ８０は、エンジン４０、回転数センサ４１、電流センサ５４，５５、電動モータ６４～６６、温度センサ７４～７６などと電気的に接続されている。

　コントローラ８０には、冷却ファン６１～６３を制御するためのプログラムが予め記憶されている。コントローラ８０には、エンジン４０の回転数に対するオルタネータ４２により発電され出力される電流値のテーブル、温度センサ７４～７６により検出される冷却対象流体の温度に対する冷却ファン６１～６３の回転数のテーブル、冷却ファン６１～６３の回転数に対する冷却ファン６１～６３の消費電流のテーブル、および、エンジン４０の回転数に対するエンジン４０の出力するトルクのテーブルなどが、予め記憶されている。上記の各種のテーブルに替えて、コントローラ８０には、関数が記憶されていてもよい。コントローラ８０には、電流センサの設けられていない電気機器５３の消費電流の設定値が、予め記憶されている。

　コントローラ８０は、油圧ショベル１に搭載されている。コントローラ８０は、油圧ショベル１に搭載されていなくてもよい。コントローラ８０は、油圧ショベル１の外部に配置されていてもよい。コントローラ８０は、油圧ショベル１の作業現場に配置されてもよく、油圧ショベル１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。油圧ショベル１と、油圧ショベル１の外部に配置されたコントローラ８０とが、油圧ショベル１の制御システムを構成してもよい。

　＜冷却ファン６１～６３の制御＞
　以上の構成を備えている実施形態の油圧ショベル１における、コントローラ８０による冷却ファン６１～６３の制御について、以下に説明する。図３は、冷却ファン６１～６３の制御の一例を示すフローチャートである。

　図３に示されるように、ステップＳ１において、油水温テーブルに従った冷却ファン６１～６３の回転数の設定が行われる。図４は、エンジン４０の冷却水の温度に対する冷却ファン６１の回転数のテーブルの一例を示す図である。図４の横軸は、エンジン４０の冷却水の温度を示す。エンジン４０の冷却水の温度は、温度センサ７４により検出される。図４の縦軸は、冷却ファン６１の回転数、すなわち電動モータ６４の回転数を示す。図４に示されるテーブルは、コントローラ８０に記憶されている。

　図４に示されるように、エンジン４０の冷却水の温度が所定の第１の温度閾値以下のとき、冷却ファン６１の回転数は、所定の第１の回転数で一定とされる。エンジン４０の冷却水の温度が上昇して第１の温度閾値を超えると、冷却ファン６１の回転数が上昇する。エンジン４０の冷却水の温度が第１の温度閾値以上、所定の第２の温度閾値以下の範囲で、冷却ファン６１の回転数は、エンジン４０の冷却水の温度に対して、一次関数的に増加する。エンジン４０の冷却水の温度が第２の温度閾値以上のとき、冷却ファン６１の回転数は、所定の第２の回転数で一定とされる。

　コントローラ８０は、温度センサ７４から、エンジン４０の冷却水の温度の検出信号を受ける。コントローラ８０は、図４に示されるテーブルに従って、温度センサ７４の検出値であるエンジン４０の冷却水の温度に対応した、エンジン４０を冷却するために必要な冷却ファン６１の回転数を設定する。

　図５は、冷却ファン６１の回転数に対する冷却ファン６１の消費電流のテーブルの一例を示す図である。図５の横軸は冷却ファン６１の回転数を示し、縦軸は冷却ファン６１の消費電流を示す。図５に示されるように、冷却ファン６１の消費電流は、冷却ファン６１の回転数に対して一次関数的に増加する関係にあってもよい。図５に示されるテーブルに従って、コントローラ８０は、図４のテーブルにより設定された冷却ファン６１の回転数に対応した、冷却ファン６１の消費電流を求める。

　作動油の温度と冷却ファン６２の回転数とについても、図４と同様のテーブルが設定されている。冷却ファン６２の回転数と冷却ファン６２の消費電流とについても、図５と同様のテーブルが設定されている。エンジン４０の吸気の温度と冷却ファン６３の回転数とについても、図４と同様のテーブルが設定されている。冷却ファン６３の回転数と冷却ファン６３の消費電流とについても、図５と同様のテーブルが設定されている。コントローラ８０は、冷却ファン６２，６３の回転数を設定し、冷却ファン６２，６３の消費電流を求める。

　図３に戻って、次にステップＳ２において、冷却ファン６１～６３の回転数の設定値が消費電流不足ラインを越えるか否かの判断が行われる。図４に示されるように、第１の回転数と第２の回転数との間の所定の回転数に相当する、消費電流不足ラインが設定されている。本実施形態において、消費電流不足ラインは、電動モータ６４～６６以外の電気機器（たとえば図２に示される電気機器５１～５３）の消費電流が全て最大である場合の、オルタネータ４２が発電し出力する電流から電動モータ６４～６６以外の電気機器の消費電流を差し引いた電流値を、各冷却ファン６１～６３に割り当て、その割り当てられた電流値に対応する各冷却ファン６１～６３の回転数を示す。

　冷却ファン６１の回転数が図４に示される消費電流不足ライン以下の範囲であり、冷却ファン６２，６３の回転数も同様に消費電流不足ライン以下の範囲であれば、電動モータ６４～６６以外の電気機器を全て使用していても、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２による発電電流を越えない。一方、冷却ファン６１～６３のうちのいずれか１つまたは複数の冷却ファンの回転数が消費電流不足ラインを越えていると、電動モータ６４～６６以外の電気機器を全て使用する場合に、電動モータ６４～６６以外の電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和が、オルタネータ４２により発電され出力される電流を越えることがある。

　そこで、いずれかの冷却ファン６１～６３の回転数の設定値が消費電流不足ラインを越えると判断されると（ステップＳ２においてＹＥＳ）、次にステップＳ３において、電動モータ６４～６６以外の電気機器の消費電流の算出が行われる。コントローラ８０は、電流センサ５４から、電気機器５１の消費電流の検出信号を受ける。コントローラ８０は、電流センサ５５から、電気機器５２の消費電流の検出信号を受ける。コントローラ８０は、電流センサ５４が検出した電気機器５１の消費電流と、電流センサ５５が検出した電気機器５２の消費電流と、予めコントローラ８０に記憶されている電気機器５３の消費電流の設定値と、の総和を、電動モータ６４～６６以外の電気機器の消費電流として算出する。

　次にステップＳ４において、ステップＳ３で算出した電動モータ６４～６６以外の電気機器の消費電流と、ステップＳ１で求められた冷却ファン６１～６３の消費電流と、の総和が、オルタネータ４２による発電電流を越えるか否かの判断が行われる。

　コントローラ８０は、回転数センサ４１から、エンジン４０の回転数の検出信号を受ける。コントローラ８０は、予めコントローラ８０に記憶されているエンジン４０の回転数に対するオルタネータ４２による発電電流のテーブルに従って、回転数センサ４１により検出したエンジン４０の回転数から、オルタネータ４２の発電電流を算出する。コントローラ８０は、算出したオルタネータ４２の発電電流と、電気機器および冷却ファン６１～６３の消費電流の総和とを比較して、電気機器および冷却ファン６１～６３の消費電流がオルタネータ４２の発電電流を越えているか否かを判断する。

　ステップＳ４の判断の結果、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の発電電流を越えていると判断されると（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、冷却ファン６１～６３の回転数の再設定が行われる。

　コントローラ８０は、冷却ファン６１～６３の設定を変更する。具体的には、コントローラ８０は、冷却ファン６１～６３の回転数を低下させる。典型的には、コントローラ８０は、冷却ファン６１～６３の回転数を、それぞれ、消費電流不足ライン以下の値に設定する。冷却ファン６１～６３の回転数が低下することで、図５に示されるように、冷却ファン６１～６３の消費電流が低下する。これによりコントローラ８０は、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の発電電流を越えないようにする。

　ステップＳ５ではまた、エンジン４０の出力の制限が行われる。冷却ファン６１の回転数を低下させることで、冷却ファン６１によるエンジン４０の冷却水を冷却する能力が低下する。エンジン４０のオーバーヒートを防止するために、コントローラ８０は、エンジン４０の出力を制限する。コントローラ８０は、エンジン４０の発熱量を制限して、エンジン４０から冷却水への熱伝達を抑制する。コントローラ８０は、回転数が低下しており冷却能力が低下している冷却ファン６１によって、エンジン４０の冷却水がラジエータ７１を通過する間に十分に冷却されるように、エンジン４０内での冷却水の温度上昇を抑制する。

　図６は、エンジントルクカーブの一例を示す図である。図６の横軸は、エンジン４０の回転数を示す。図６の縦軸は、エンジン４０の出力トルクを示す。図６中に実線で示されるエンジントルクカーブＴＣ１は、エンジン４０の特性によって規定される、エンジン４０が回転数に応じて出力できるトルクの上限値を示す。エンジントルクカーブＴＣ１は、エンジン４０の回転数と、エンジン４０の出力トルクの上限値との関係を規定している。通常はコントローラ８０は、エンジントルクカーブＴＣ１に従ってエンジン４０の出力トルクを制御するように、ガバナを制御する。

　図６中に一点鎖線で示されるディレートエンジントルクカーブＴＣ２は、エンジントルクカーブＴＣ１よりも低い出力トルクの上限値を規定している。エンジン４０の出力を制限する場合、コントローラ８０は、ディレートエンジントルクカーブＴＣ２に従ってエンジン４０の出力を制御する。エンジン４０の回転数に従ってオルタネータ４２の発電電流が設定されるので、コントローラ８０は、エンジン４０の出力を制限するに際して、エンジン４０の回転数を低下させるのではなく、トルクディレートによるエンジン４０の出力トルクをカットオフする制御を行っている。

　ステップＳ６において、コントローラ８０は、冷却ファン６１～６３の回転数を決定する。ステップＳ２の判断において冷却ファン６１～６３の回転数の設定値が消費電流不足ライン以下であると判断されると（ステップＳ２においてＮＯ）、電動モータ６４～６６以外の電気機器の使用状況に関わらず、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の発電電流を越えることがない。そのため、コントローラ８０は、ステップＳ１で設定された回転数を、冷却ファン６１～６３の回転数として決定する。

　ステップＳ４の判断において、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の発電電流を越えていないと判断されると（ステップＳ４においてＮＯ）、コントローラ８０は、ステップＳ１で設定された回転数を、冷却ファン６１～６３の回転数として決定する。コントローラ８０は、電流センサ５４，５５からの検出信号で、電流センサ５４，５５の設けられている電気機器５１，５２の消費電流をモニタリングすることが可能とされている。電気機器の使用状況を常に監視し、電気機器で使用していない余剰の電流を冷却ファン６１～６３の消費電流として流用することで、消費電流不足ラインを越える回転数での冷却ファン６１～６３の運転が可能とされている。

　ステップＳ５の処理で冷却ファン６１～６３の回転数が再設定された場合には、コントローラ８０は、再設定された回転数を、冷却ファン６１～６３の回転数として決定する。コントローラ８０は、決定された回転数に基づいて、冷却ファン６１～６３を制御する。コントローラ８０は、決定された回転数で冷却ファン６１～６３が運転するように、電動モータ６４～６６に制御信号を出力する。そして、処理を終了する（エンド）。

　＜作用および効果＞
　上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

　図２に示されるように、オルタネータ４２からの給電により駆動される電気機器は、電気機器の消費電流を検出するセンサが設けられる第１の機器を含んでいる。図３に示されるように、コントローラ８０は、センサが検出した第１の機器の消費電流を含む電気機器の消費電流と、冷却ファン６１～６３の消費電流と、の総和が、オルタネータ４２の出力電流を超えるか否か、を判断する。

　オルタネータ４２の発電電流により、電気機器が駆動され、また冷却ファン６１～６３が駆動される。電気機器の使用している電流をモニタリングし、電気機器が使用していない余剰電流を冷却ファン６１～６３が使用可能にし、冷却ファン６１～６３が使用できる電流を増加させることにより、冷却ファン６１～６３をより高回転で運転することが可能になる。典型的には、図４に示される消費電流不足ライン以上の回転数で冷却ファン６１～６３を回転させることができるようになる。冷却ファン６１～６３を最大電流で運転し続けることが可能になり、冷却ファン６１～６３による冷却対象流体の冷却能力を確保する制御を実現することができる。

　図３に示されるように、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の出力電流を超える場合、コントローラ８０は、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の出力電流を超えないように、冷却ファン６１～６３の設定を変更する。オルタネータ４２の発電電流が不足した場合に、不足分の電流をバッテリ５０から供給していると、バッテリ５０が過放電してしまいバッテリ５０の蓄電機能が劣化することがある。冷却ファン６１～６３の設定を変更、より具体的には冷却ファン６１～６３の回転数を制限して、冷却ファン６１～６３の消費電流を低減させることにより、オルタネータ４２からの給電で電気機器と冷却ファン６１～６３との両方を運転し続けることが可能になる。

　図３に示されるように、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の出力電流を超える場合、コントローラ８０は、エンジン４０の出力を制限する。冷却ファン６１～６３の回転数を下げると、冷却ファン６１～６３による冷却対象流体の冷却能力が低下する。エンジン４０の冷却水の冷却が不十分だと、エンジン４０のオーバーヒートが発生する。冷却ファン６１～６３の回転数を下げるのに伴ってエンジン４０の出力を制限して、エンジン４０の発熱量を低下させるようにすることで、エンジン４０のオーバーヒートを防止することができる。

　図３に示されるように、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の出力電流を超えない場合、コントローラ８０は、その冷却ファン６１～６３の消費電流に対応する回転数に基づいて、冷却ファン６１～６３を制御する。電気機器が使用していない余剰電流を冷却ファン６１～６３が使用可能にしたことで、図４に示される消費電流不足ライン以上の回転数で冷却ファン６１～６３を回転させることが可能になり、冷却ファン６１～６３による冷却対象流体の冷却能力を確保する制御を実現することができる。

　図２に示されるように、オルタネータ４２からの給電により駆動される電気機器は、電気機器の消費電流を検出するセンサが設けられない第２の機器を含んでいる。図３に示されるように、コントローラ８０は、センサが検出した第１の機器の消費電流と、予め記憶されている第２の機器の消費電流の設定値との総和を、電気機器の消費電流として算出する。このようにすることで、コントローラ８０は、電気機器の消費電流をより正確に算出することができる。

　図３，４に示されるように、コントローラ８０は、温度センサ７４～７６の検出値として得られる冷却対象流体の温度に基づいて、冷却ファン６１～６３の回転数を設定する。図５に示されるように、コントローラ８０は、設定された冷却ファン６１～６３の回転数から、冷却ファン６１～６３の消費電流を求める。これによりコントローラ８０は、冷却ファン６１～６３の消費電流を精度よく取得することができる。コントローラ８０は、取得した冷却ファン６１～６３の消費電流を用いて、電気機器の消費電流と冷却ファン６１～６３の消費電流との総和がオルタネータ４２の出力電流を超えるか否かを、正確に判断することができる。

　上記の実施形態では、電気機器および冷却ファン６１～６３の消費電流に対してオルタネータ４２の発電電流が不足している場合に、冷却ファン６１～６３の回転数を低下させるとともにエンジン４０の出力を制限する制御について説明した。この例に限られず、電気機器および冷却ファン６１～６３の消費電流に対してオルタネータ４２の発電電流が不足すると判断された場合に、警報器が警報を発報する構成としてもよい。警報は、音声、視覚、触覚、またはこれらの組み合わせであってよい。警報を認識した油圧ショベル１のオペレータが、たとえば運転室３３２内のエアコンを一時的に停止させるなどして、電気機器の消費電流を少なくして冷却ファン６１～６３が使用可能な電流を増加させることができる。このようにすれば、エンジン４０の出力を制限させることなく作業を継続することが可能になる。

　実施形態の冷却装置６０は、３つの熱交換器７０、すなわちラジエータ７１、オイルクーラ７２およびＣＡＣ７３を備えている。熱交換器の数は２つ以下であってもよく、４つ以上であってもよい。熱交換器の例としては、上記の３つに限らず、たとえば、空調機のコンデンサ、燃料クーラなどであってもよい。

　実施形態では、冷却装置６０が３つの冷却ファン６１～６３を有する例について説明した。冷却装置６０は、２つ以下の電動の冷却ファンを有してもよく、４つ以上の電動の冷却ファンを有してもよい。熱交換器の数と冷却ファンの数とが異なってもよい。２つ以上の冷却ファンが１つの熱交換器を冷却してもよい。１つの冷却ファンが２つ以上の熱交換器を冷却してもよい。１つの冷却ファンによって冷却される２つ以上の熱交換器が、冷却ファンの発生する空気の流れに沿って並んで配置されていてもよい。

　実施形態では、熱交換器毎に温度センサが設けられているが、温度センサの設けられない熱交換器があってもよい。たとえば、１つの冷却ファンによって冷却される２つ以上の熱交換器のうちの１つの熱交換器に、その熱交換器の冷却対象流体の温度を検出する温度センサが設けられ、その温度センサの検出値に基づいて冷却ファンの回転数が制御されてもよく、この場合、２つ以上の熱交換器のうちの他の熱交換器には温度センサが設けられなくてもよい。

　実施形態では、作業機械の一例として油圧ショベル１について説明したが、油圧ショベル１に限らず、他の種類の作業機械、たとえばブルドーザ、ホイールローダ、ダンプトラックなどに本開示の思想を適用してもよい。

　以上のように実施形態について説明を行ったが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

　１　油圧ショベル、２　作業機、３　車体、２１　ブーム、２２　アーム、２３　バケット、３１　走行体、３２　スイングサークル、３３　旋回体、３５　油圧モータ、４０　エンジン、４１　回転数センサ、４２　オルタネータ、５０　バッテリ、５１，５２，５３　電気機器、５４，５５　電流センサ、６０　冷却装置、６１，６２，６３　冷却ファン、６４，６５，６６　電動モータ、７０　熱交換器、７１　ラジエータ、７２　オイルクーラ、７３　ＣＡＣ、７４，７５，７６　温度センサ、８０　コントローラ、２１１　ブームシリンダ、２２１　アームシリンダ、２３１　バケットシリンダ、２４２　ブーム先端ピン、２４３　アーム先端ピン、３１１　履帯装置、３３１　フレーム、３３２　運転室、ＴＣ１　エンジントルクカーブ、ＴＣ２　ディレートエンジントルクカーブ。

Claims

　給電装置と、
　前記給電装置からの給電により駆動される複数の電気機器と、
　前記電気機器の消費電流を検出するセンサと、
　前記給電装置からの給電により駆動され、空気の流れを発生させる冷却ファンと、
　前記冷却ファンを制御するコントローラとを備え、
　前記電気機器は、前記センサが設けられる第１の機器を含み、
　前記コントローラは、前記センサが検出した前記第１の機器の消費電流を含む前記電気機器の消費電流と前記冷却ファンの消費電流との総和が前記給電装置の出力電流を超えるか否かを判断する、作業機械。
　前記コントローラは、前記判断の結果、前記電気機器の消費電流と前記冷却ファンの消費電流との総和が前記給電装置の出力電流を超える場合、前記冷却ファンの設定を変更して前記電気機器の消費電流と前記冷却ファンの消費電流との総和が前記給電装置の出力電流を越えないようにし、変更された消費電流に対応する回転数に基づいて前記冷却ファンを制御する、請求項１に記載の作業機械。
　熱を発生し、前記冷却ファンによって冷却される加熱源をさらに備え、
　前記コントローラは、前記判断の結果、前記電気機器の消費電流と前記冷却ファンの消費電流との総和が前記給電装置の出力電流を超える場合、前記加熱源の出力を制限する、請求項２に記載の作業機械。
　前記コントローラは、前記判断の結果、前記電気機器の消費電流と前記冷却ファンの消費電流との総和が前記給電装置の出力電流を超えない場合、その消費電流に対応する回転数に基づいて前記冷却ファンを制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
　前記電気機器は、前記センサが設けられない第２の機器を含み、
　前記コントローラは、前記センサが検出した前記第１の機器の消費電流と、予め記憶されている前記第２の機器の消費電流の設定値との総和を、前記電気機器の消費電流として算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。
　冷却対象流体が内部を流通する熱交換器と、
　前記冷却対象流体の温度を計測する温度センサとをさらに備え、
　前記冷却ファンの発生する空気の流れが前記熱交換器を冷却し、
　前記コントローラは、前記温度センサの検出値に基づいて前記冷却ファンの回転数を設定し、設定された回転数から前記冷却ファンの消費電流を求める、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。
　給電装置と、
　前記給電装置からの給電により駆動される複数の電気機器と、
　前記電気機器の消費電流を検出するセンサと、
　前記給電装置からの給電により駆動され、空気の流れを発生させる冷却ファンとを備える、作業機械の制御方法であって、
　前記電気機器は、前記センサが設けられる第１の機器を含み、
　前記センサにより前記第１の機器の消費電流を検出することと、
　前記センサが検出した前記第１の機器の消費電流を含む前記電気機器の消費電流と、前記冷却ファンの消費電流と、の総和を算出することと、
　算出された消費電流の総和が前記給電装置の出力電流を超えるか否かを判断することと、を備える、作業機械の制御方法。