WO2023145293A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2023145293A1
WO2023145293A1 PCT/JP2022/046426 JP2022046426W WO2023145293A1 WO 2023145293 A1 WO2023145293 A1 WO 2023145293A1 JP 2022046426 W JP2022046426 W JP 2022046426W WO 2023145293 A1 WO2023145293 A1 WO 2023145293A1
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WO
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region
air
body cover
vehicle body
exhaust port
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PCT/JP2022/046426
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English (en)
French (fr)
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佑樹 高瀬
歩 大熊
豊 田中
正樹 大門
雄哉 廣瀬
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株式会社小松製作所
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Publication date
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Priority to JP2023576691A priority patent/JPWO2023145293A1/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L2200/40Working vehicles
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to working machines.
  • Patent Document 1 discloses an electric excavator as an example of a working machine.
  • An electric excavator is equipped with an electric motor driven by electric power stored in a battery device, instead of an engine included in a conventional hydraulic excavator.
  • the electric motor drives a hydraulic pump for supplying pressure oil to hydraulic cylinders of the work machine.
  • BTMS Battery Thermal Management System
  • the BTMS when cooling the heat transfer fluid, the BTMS itself also exchanges heat, so if the exhaust from the BTMS flows into the battery device, the BTMS will increase the temperature control load of the battery device.
  • An object of the present disclosure is to provide a working machine capable of reducing the temperature control load of the battery device.
  • a work machine includes a first region in which a battery device is arranged, a second region in which a battery thermal management system that controls the temperature of the battery device is arranged, and the first region and the second region. It has a surrounding polyhedral body cover.
  • the orientation of the surface on which the first air inlet for introducing air into the first region is formed differs from the orientation of the surface on which the second air outlet for leading air from the second region is formed.
  • a working machine relates to the first aspect, and in the vehicle body cover, the direction of the surface on which the first exhaust port for leading air from the first region is formed is the second It differs from the orientation of the surface on which the second air inlet for introducing air into the region is formed.
  • a work machine relates to the first or second aspect, and in the vehicle body cover, the surface on which the first air intake port is formed is the same as the surface on which the second air outlet is formed. Located opposite.
  • a work machine relates to any one of the first to third aspects, wherein the first region contains hydraulic oil supplied to the work machine and refrigerant supplied to an air conditioner.
  • a cooling unit that cools at least one is arranged, and the cooling unit is arranged downstream of the battery device in a direction in which air flows in the first region.
  • a working machine according to a fifth aspect of the present disclosure, according to any one of the first to fourth aspects, further includes a cab arranged in front of the vehicle body cover.
  • the surface on which the second exhaust port is formed is the front surface of the vehicle body cover, and at least a portion of the second exhaust port is separated from the cab when viewed from the front.
  • a work machine relates to any one of the first to fifth aspects above, and includes an electric motor driven by electric power of the battery device and a hydraulic pump driven by the electric motor. It further comprises a third region and a first partition plate that partitions the first region and the third region.
  • a work machine according to a seventh aspect of the present disclosure, according to any one of the first to sixth aspects, further includes a second partition plate that partitions the first area and the second area.
  • a work machine according to an eighth aspect of the present disclosure, according to any one of the first to seventh aspects, further includes a straightening member.
  • the battery thermal management system has an outlet for discharging air, and the straightening member directs the air discharged from the outlet of the battery thermal management system to the second outlet of the vehicle body cover. lead.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric excavator according to an embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric excavator according to an embodiment
  • FIG. 1 is a front view of an electric excavator according to an embodiment
  • FIG. It is a sectional view showing an air flow in the 1st field concerning an embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing airflow in a second region according to the embodiment;
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration within a second region according to Modification 7;
  • FIG. 21 is a perspective view of a rectifying member according to Modification 7;
  • FIG. 1 is a perspective view of the electric excavator 1 as seen from the rear right.
  • FIG. 2 is a perspective view of the electric excavator 1 as seen from the rear left.
  • FIG. 3 is a front view of the electric excavator 1.
  • upper and lower mean upward and downward in the vertical direction.
  • Front and rear refer to the front and rear of the electric excavator 1 in the longitudinal direction, and
  • left and right refer to the left and right when the electric excavator 1 faces forward. means the direction
  • the electric excavator 1 includes a lower traveling body 2, an upper revolving body 3, a working machine unit 4, and a cab 5.
  • the undercarriage 2 has a track frame 20 , driving wheels 21 , driven wheels 22 and crawler belts 23 .
  • the track frame 20 extends in the front-rear direction.
  • the drive wheels 21 are supported by the rear end portion of the track frame 20 .
  • a driven wheel 22 is supported at the front end of the track frame 20 .
  • the crawler belt 23 is stretched over the driving wheels 21 and the driven wheels 22 .
  • the upper revolving body 3 is arranged above the lower traveling body 2 .
  • the upper revolving body 3 can be revolved with respect to the lower traveling body 2 .
  • the upper revolving body 3 has a revolving frame 31 (an example of a “vehicle frame”) and a vehicle body cover 32 .
  • the revolving frame 31 is arranged above the undercarriage 2 .
  • the swing frame 31 is supported by the undercarriage 2 .
  • the body cover 32 covers the space above the revolving frame 31.
  • the vehicle body cover 32 is formed in a polyhedral shape. 1 and 2, the inside of the vehicle body cover 32 is shown transparently.
  • the vehicle body cover 32 surrounds the first area S1, the second area S2 and the third area S3.
  • a battery device 33 and a cooling unit 34 are arranged in the first area S1.
  • the battery device 33 is arranged on the rear end of the revolving frame 31 .
  • the battery device 33 includes a plurality of vertically stacked battery packs and a water jacket in which a heat transfer liquid circulates.
  • a plurality of batteries are arranged inside each battery pack.
  • Each battery is maintained within an appropriate temperature range (eg, 20° C. to 35° C.) by circulating the heat transfer fluid inside the water jacket.
  • the battery device 33 also functions as a counterweight that a conventional hydraulic excavator has.
  • the cooling unit 34 is arranged on the left end of the revolving frame 31 .
  • the cooling unit 34 has a hydraulic oil cooling device and a refrigerant cooling device.
  • the hydraulic oil cooling device cools the hydraulic oil supplied to the working machine drive section 41, which will be described later.
  • the hydraulic oil cooling device includes an oil cooler through which hydraulic oil circulates and a cooling fan for blowing air to the oil cooler. Hydraulic oil circulating inside the oil cooler is cooled by blowing air from a cooling fan.
  • the refrigerant cooling device cools the refrigerant supplied to the air conditioner arranged in the cab 5 .
  • a refrigerant cooling device includes a condenser and a cooling fan for blowing air to the condenser. The refrigerant circulating inside the condenser is cooled by air blown by a cooling fan.
  • the first area S1 is separated from the third area S3 by the first partition plate 35.
  • the first partition plate 35 is formed in a plate shape.
  • the shape of the first partition plate 35 is not particularly limited.
  • the first partition plate 35 may not completely seal the space between the first region S1 and the third region S3, and the first region S1 and the third region S3 may be partially connected.
  • the first area S1 is separated from the second area S2 by the second partition plate 36.
  • the second partition plate 36 is formed in a plate shape.
  • the shape of the second partition plate 36 is not particularly limited.
  • the second partition plate 36 may not completely seal the space between the first region S1 and the second region S2, and the first region S1 and the second region S2 may be partially connected.
  • the second area S2 is provided above the first area S1.
  • a BTMS (Battery Thermal Management System, an example of a battery thermal management system) 61 and a DC/DC converter 62 are arranged in the second area S2.
  • the BTMS 61 controls the temperature of the battery device 33.
  • BTMS 61 includes a chiller, a circulation pump, a compressor, a condenser, a blower and a heater.
  • the circulation pump sends the heat transfer fluid cooled by the compressor, condenser and blower or heated by the heater to the water jacket of the battery device 33 .
  • each battery of the battery device 33 is maintained in an appropriate temperature range (for example, 20° C. to 35° C.), and thermal deterioration of each battery is suppressed.
  • the DC/DC converter 62 drops the voltage of the DC power supplied from the battery device 33.
  • the third area S3 is provided to the right of the first area S1 and the second area S2.
  • An inverter 71, an electric motor 72, a hydraulic pump 73, and a control valve 74 are arranged in the third area S3.
  • the inverter 71 converts the DC power supplied from the DC/DC converter 62 into AC power of a desired frequency.
  • the electric motor 72 is driven by AC power supplied from the inverter 71 .
  • the electric motor 72 operates the lower traveling body 2 and the work implement unit 4 .
  • the electric motor 72 operates the lower traveling body 2 and the working machine unit 4 by driving a hydraulic pump 73 for supplying pressure oil to the lower traveling body 2 and the working machine unit 4 .
  • the hydraulic pump 73 supplies pressure oil to the undercarriage 2 and the work implement unit 4 via the control valve 74 .
  • the work machine unit 4 has a work machine 40 and a work machine drive section 41 .
  • Work implement 40 includes a boom 42 , an arm 43 and a bucket 44 .
  • the work machine driving portion 41 includes a boom cylinder 45 , an arm cylinder 46 and a bucket cylinder 46 .
  • the boom cylinder 45 , the arm cylinder 46 and the bucket cylinder 46 are operated by pressure oil supplied from the hydraulic pump 73 .
  • the cab 5 is arranged on the front end of the revolving frame 31 . Inside the cab 5, there are arranged a seat on which the driver sits, and various operation levers for operating the lower traveling body 2, the working machine unit 4, and the like.
  • the vehicle body cover 32 is formed in a polyhedral shape.
  • the vehicle body cover 32 has a plurality of outer surfaces.
  • the body cover 32 has a first rear surface T11, a second rear surface T12, a front surface T2, a first left surface T31, a second left surface T32, a first right surface T41, a second right surface T42, an upper surface T5, and a lower surface T6.
  • Each surface is an example of the surface of the vehicle body cover 32 .
  • Each face may be partially or wholly curved or curved.
  • the first rear surface T11 and the second rear surface T12 are surfaces facing rearward.
  • the front surface T2 is a surface facing forward.
  • the first left surface T31 and the second left surface T32 are surfaces facing left.
  • the first right surface T41 and the second right surface T42 are surfaces facing right.
  • the upper surface T5 is an upward surface.
  • the lower surface T6 is a downward surface.
  • the orientation of the surface means the orientation from the inside to the outside of the body cover.
  • the first rear surface T11 is located behind the first region S1 and the third region S3.
  • the first rear surface T11 is connected to respective rear end portions of the first left surface T31 and the first right surface T41.
  • the second rear surface T12 is located behind the second region S2.
  • the second rear surface T12 is located above the first rear surface T11.
  • the second rear surface T12 is connected to rear ends of the second left surface T32 and the second right surface T42.
  • the first rear surface T11 and the second rear surface T12 are located on opposite sides of the front surface T2.
  • the front surface T2 is connected to front ends of the first left surface T31, the first right surface T41, the second left surface T32, and the second right surface T42.
  • the first left surface T31 is located to the left of the first area S1.
  • the second left surface T32 is located to the left of the second region S2.
  • the second left surface T32 is located above the first left surface T31.
  • the first right surface T41 is located to the right of the third region S3.
  • the second right surface T42 is located to the right of the second region S2.
  • the second right surface T42 is located above the first right surface T41.
  • the upper surface T5 is connected to upper ends of the second rear surface T12, the front surface T2, the second left surface T32, and the second right surface T42.
  • the upper surface T5 is located on the opposite side of the lower surface T6.
  • the lower surface T6 is connected to lower ends of the first rear surface T1, the front surface T2, the first left surface T31, and the first right surface T41.
  • the first rear surface T1 is formed with a first intake port P1 for introducing air into the first region S1.
  • the first intake port P1 opens rearward. Outside air is drawn into the first region S1 through the first air inlet P1 by the suction force of the cooling fan included in the cooling unit 34 described above. Outside air is taken into the first area S1 from the rear.
  • the second rear surface T2 is formed with a second intake port P2 for introducing air into the second region S2.
  • the second intake port P2 opens rearward. Outside air is taken into the second region S2 through the second air inlet P2 by the suction force of the blower of the BTMS 61 described above. Outside air is taken into the second area S2 from the rear.
  • the second right surface T42 is formed with a third intake port P3 for introducing air into the second region S2.
  • the third intake port P3 opens rightward. Outside air is taken into the second region S2 through the third air inlet P3 by the suction force of the blower of the BTMS 61 described above. Outside air is taken into the second area S2 from the right side.
  • the first left surface T3 is formed with a first exhaust port Q1 for guiding air from the first region S1.
  • the first exhaust port Q1 opens leftward.
  • the inside air in the first region S1 blown out from the cooling fan included in the cooling unit 34 is discharged to the outside through the first exhaust port Q1.
  • the inside air in the first region S1 is discharged leftward from the first exhaust port Q1.
  • the front surface T2 is formed with a second exhaust port Q2 for leading air from the second region S2.
  • the second exhaust port Q2 opens forward.
  • the inside air in the second region S2 blown out from the blower of the BTMS 61 described above is discharged to the outside through the second exhaust port Q2.
  • the internal air in the second region S2 is discharged forward from the second exhaust port Q2.
  • the entire second exhaust port Q ⁇ b>2 is separated from the cab 5 when the vehicle body cover 32 is viewed from the front. That is, the second exhaust port Q2 does not overlap the cab 5 when the vehicle body cover 32 is viewed from the front.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the air flow in the first region S1 with arrows
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the air flow in the second region S2 with arrows.
  • outside air taken into the first region S1 from the first air inlet P1 formed in the first rear surface T11 passes through the cooling unit 34 after passing through the battery device 33, and flows through the first left surface T11. It is discharged to the outside from the first exhaust port Q1 formed at T31.
  • outside air taken into the second region S2 from the second air intake P2 formed in the second rear surface T12 and the third air intake P3 formed in the second right surface T42 passes through the BTMS 61. After that, it is discharged to the outside from the second exhaust port Q2 formed in the front surface T2.
  • the orientation of the first rear surface T11 where the first air inlet P1 is formed differs from the orientation of the front surface T2 where the second air outlet Q2 is formed.
  • Inside air in the second area S2 is discharged forward, and outside air is taken in from the rear in the first area S1. Therefore, it is possible to prevent the warm air discharged from the second area S2 from being taken into the first area S1.
  • the temperature control load of the battery device 33 by the BTMS 61 can be reduced.
  • the first rear surface T11 in which the first air inlet P1 is formed is located on the opposite side of the front surface T2 in which the second air outlet Q2 is formed, air is discharged from the second region S2. It is easy to prevent the warm air from entering the first region S1.
  • the orientation of the first left surface T31 where the first exhaust port Q1 is formed is different from the orientation of the second rear surface T1 where the second intake port P2 is formed, and the direction of the second rear surface T1 where the third intake port P3 is formed. It is different from the direction of the right surface T42.
  • Inside air in the first area S1 is discharged to the left, and outside air is taken in from the rear and right in the second area S2. Therefore, it is possible to prevent the warm air discharged from the first area S1 from being taken into the second area S2.
  • heating of the BTMS 61 can be suppressed, the temperature control load of the battery device 33 by the BTMS 61 can be further reduced.
  • the cooling unit 34 is arranged downstream of the battery device 33 in the direction in which the air flows in the first region S1. Therefore, when the outside air temperature is high, the air cooled by passing through the battery device 33 whose temperature is controlled by the BTMS 61 can be supplied to the cooling unit 34. Therefore, the cooling efficiency of the hydraulic oil and refrigerant in the cooling unit 34 can be improved. can be improved. In addition, when the outside air temperature is low, since the air heated by passing through the battery device 33 temperature-controlled by the BTMS 61 can be supplied to the cooling unit 34, overcooling of the cooling unit 34 can be suppressed. .
  • the second exhaust port Q2 is separated from the cab 5 when the vehicle body cover 32 is viewed from the front. Therefore, it is possible to prevent the cab 5 from being heated by the exhaust heat from the second region S2.
  • the first intake port P1 is formed in the first rear surface T11 and the second exhaust port Q2 is formed in the front surface T2, but this is not the only option.
  • the orientation of the surface on which the first air inlet P1 is formed and the orientation of the surface on which the second air outlet Q2 is formed are different, the surfaces on which the first air inlet P1 and the second air outlet Q2 are formed are , can be arbitrarily selected from a plurality of surfaces of the body cover 32 .
  • the first exhaust port Q1 is formed in the first left surface T31 and the second intake port P2 is formed in the first rear surface T11, but this is not the only option.
  • the orientation of the surface on which the first exhaust port Q1 is formed and the orientation of the surface on which the second intake port P2 is formed are different, the surfaces on which the first exhaust port Q1 and the second intake port P2 are formed are , can be arbitrarily selected from a plurality of surfaces of the body cover 32 .
  • the entire second exhaust port Q2 is separated from the cab 5 when viewed from the front of the vehicle body cover 32, but only a part of the second exhaust port Q2 may be separated from the cab 5. . If at least part of the second exhaust port Q2 is separated from the cab 5, heating of the cab 5 can be suppressed.
  • cooling unit 34 cools both the hydraulic oil and the refrigerant in the above embodiment, it may cool either the hydraulic oil or the refrigerant.
  • the working machine may be any machine that operates with the electric power of the battery device, and examples of such working machine include an electric wheel loader and a motor grader.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing another configuration of the second region S2.
  • the arrows indicate the wind flow.
  • the BTMS 61 has a first inlet a1, a second inlet a2 and an outlet a3.
  • the air taken into the second region S2 through the second air intake port P2 of the vehicle body cover 32 flows into the BTMS 61 through the first air intake port a1.
  • the air taken into the second region S2 through the third air intake port P3 of the vehicle body cover 32 flows into the BTMS 61 through the second air intake port a2.
  • the air that has flowed into the BTMS 61 from the first intake port a1 and the second intake port a2 is discharged to the outside of the BTMS 61 through the discharge port a3.
  • the air discharged from the exhaust port a3 is discharged to the outside of the vehicle body cover 32 through the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32.
  • the electric excavator 1 may include a straightening member 8 arranged between the exhaust port a3 of the BTMS 61 and the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32.
  • the straightening member 8 guides the air discharged from the exhaust port a3 of the BTMS 61 to the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32 .
  • FIG. 7 is a perspective view of the rectifying member 8.
  • the straightening member 8 has a pair of fixed portions 81 , a pair of leg portions 82 , a first straightening plate 83 and a second straightening plate 84 .
  • the pair of fixing parts 81 are fixed to the second partition plate 36 by bolts (not shown).
  • the pair of leg portions 82 are erected on the pair of fixed portions 81 .
  • the first current plate 83 is supported by a pair of leg portions 82 .
  • the first current plate 83 is formed in a plate shape.
  • the first straightening plate 83 has a first straightening surface 83a.
  • the first straightening surface 83a is an upward surface. In FIG. 7, the first straightening surface 83a is inclined with respect to the horizontal direction. It can be changed as appropriate according to the vertical position of the lower side of each of the exhaust ports Q2.
  • the second straightening plate 84 is arranged on one end of the first straightening plate 83 .
  • the second current plate 84 is formed in a plate shape.
  • the second straightening plate 84 has a second straightening surface 84a.
  • the second rectifying surface 84a is a leftward surface.
  • the first current plate 83 is arranged between the exhaust port a3 of the BTMS 61 and the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32 when viewed from above.
  • the first straightening plate 83 covers the lower part of the gap space between the exhaust port a3 of the BTMS 61 and the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32 . This can prevent the warm air discharged from the discharge port a3 of the BTMS 61 from returning to the inside of the second area S2. Also, when there is a gap between the vehicle body cover 32 and the second partition plate 36, it is possible to prevent warm air discharged from the discharge port a3 of the BTMS 61 from flowing into the first region S1. Note that the first current plate 83 may cover part or all of the lower part of the gap space.
  • the second current plate 84 is arranged between the exhaust port a3 of the BTMS 61 and the second exhaust port Q2 of the vehicle body cover 32 in top view.
  • the second straightening plate 84 covers the lateral side (the right side in the example shown in FIG. 6) of the clearance space between the outlet a3 of the BTMS 61 and the second outlet Q2 of the vehicle body cover 32 . This can prevent the warm air discharged from the discharge port a3 of the BTMS 61 from returning to the inside of the second area S2.
  • the second current plate 84 may cover a part of the lateral side of the gap space, or may cover the entire side thereof.
  • Second partition Plate 4 Work machine unit 40 Work machine 41 Work machine drive unit 5 Cab 61 BTMS 62 DC/DC converter 71 Inverter 72 Electric motor 73 Hydraulic pump 74 Control valve P1 First intake port P2 Second intake port P3 Third intake port Q1 First exhaust port Q2 Second exhaust port S1 First region S2 Second region , S3...Third region, T11...First rear surface, T12...Second rear surface, T2...Front surface, T31...First left surface, T32...Second left surface, T41...First right surface, T42...Second right surface, T5...Top surface , T6... bottom surface

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Abstract

電動式ショベル(1)は、バッテリ装置(33)が配置される第1領域(S1)と、バッテリ熱管理システム(61)が配置される第2領域(S2)と、第1領域(S1)及び第2領域(S2)を取り囲む略六面体形状の車体カバー(32)を備える。車体カバー(32)において、第1領域(S1)に繋がる第1吸気口(P1)が形成される後面(T1)は、第2領域(S2)に繋がる第2排気口(Q2)が形成される前面(T2)と異なる。

Description

作業機械
 本開示は、作業機械に関する。
 特許文献1には、作業機械の一例として電動式ショベルが開示されている。電動式ショベルは、従来の油圧ショベルが備えていたエンジンに代えて、バッテリ装置に蓄えられた電力によって駆動される電動モータを備える。電動モータは、作業機の油圧シリンダに圧油を供給するための油圧ポンプを駆動する。
特開2012-202065号公報
 バッテリ装置に収容されたバッテリの温度による劣化を抑制するには、バッテリを適切な温度範囲(例えば、20℃~35℃)に維持する必要がある。
 そこで、バッテリ装置内の熱媒液路を流れる熱媒液を冷却又は加熱するBTMS(Battery Thermal Management System)によってバッテリの温度を制御することが考えられる。
 しかしながら、熱媒液を冷却する場合にはBTMS自体も熱交換するため、BTMSからの排気がバッテリ装置に流れると、BTMSによるバッテリ装置の温度制御負荷が大きくなってしまう。
 本開示は、バッテリ装置の温度制御負荷を低減可能な作業機械を提供することを目的とする。
 本開示の第1態様に係る作業機械は、バッテリ装置が配置される第1領域と、バッテリ装置を温度管理するバッテリ熱管理システムが配置される第2領域と、第1領域及び第2領域を取り囲む多面体形状の車体カバーを備える。車体カバーにおいて、第1領域に空気を導入するための第1吸気口が形成される面の向きは、第2領域から空気を導き出すための第2排気口が形成される面の向きと異なる。
 本開示の第2態様に係る作業機械は、上記第1態様に係り、前記車体カバーにおいて、前記第1領域から空気を導き出すための第1排気口が形成される面の向きは、前記第2領域に空気を導入するための第2吸気口が形成される面の向きと異なる。
 本開示の第3態様に係る作業機械は、上記第1又は第2態様に係り、前記車体カバーにおいて、前記第1吸気口が形成される面は、前記第2排気口が形成される面の反対側に位置する。
 本開示の第4態様に係る作業機械は、上記第1乃至第3いずれかの態様に係り、前記第1領域には、前記作業機に供給される作動油及び空調装置に供給される冷媒の少なくとも一方を冷却する冷却ユニットが配置され、前記冷却ユニットは、前記第1領域内を空気が流れる方向において、前記バッテリ装置の下流側に配置される。
 本開示の第5態様に係る作業機械は、上記第1乃至第4いずれかの態様に係り、前記車体カバーの前方に配置されるキャブを更に備える。前記第2排気口が形成される面は、前記車体カバーの前面であり、前面視において、前記第2排気口の少なくとも一部は、前記キャブから離れている。
 本開示の第6態様に係る作業機械は、上記第1乃至第5いずれかの態様に係り、前記バッテリ装置の電力で駆動する電動モータと、前記電動モータによって駆動される油圧ポンプが配置される第3領域と、前記第1領域と前記第3領域を仕切る第1仕切り板とを更に備える。
 本開示の第7態様に係る作業機械は、上記第1乃至第6いずれかの態様に係り、前記第1領域と前記第2領域を仕切る第2仕切り板を更に備える。
 本開示の第8態様に係る作業機械は、上記第1乃至第7いずれかの態様に係り、整流部材を更に備える。前記バッテリ熱管理システムは、空気を排出するための排出口を有し、前記整流部材は、前記バッテリ熱管理システムの前記排出口から排出される空気を、前記車体カバーの前記第2排気口に導く。
 本開示によれば、バッテリ装置の温度制御負荷を低減可能な作業機械を提供することができる。
実施形態に係る電動式ショベルの斜視図である。 実施形態に係る電動式ショベルの斜視図である。 実施形態に係る電動式ショベルの前面図である。 実施形態に係る第1領域内の風流れを示す断面図である。 実施形態に係る第2領域内の風流れを示す断面図である。 変形例7に係る第2領域内の構成を示す模式図である。 変形例7に係る整流部材の斜視図である。
 (電動式ショベル)
 本実施形態に係る電動式ショベル1(「作業機械」の一例)の構成について図面を参照しながら説明する。
 図1は、電動式ショベル1を右後ろから見た斜視図である。図2は、電動式ショベル1を左後ろから見た斜視図である。図3は、電動式ショベル1の前面図である。
 本明細書において、「上」及び「下」は、鉛直方向における上方及び下方を意味する。また、「前」及び「後」は、電動式ショベル1の前後方向における前方及び後方を意味し、「左」及び「右」は、電動式ショベル1の前方を向いたときの左方及び右方を意味する。
 図1に示すように、電動式ショベル1は、下部走行体2と上部旋回体3と作業機ユニット4とキャブ5を備える。
 下部走行体2は、トラックフレーム20と駆動輪21と従動輪22と履帯23を有する。トラックフレーム20は、前後方向に延びる。駆動輪21は、トラックフレーム20の後端部に支持される。従動輪22は、トラックフレーム20の前端部に支持される。履帯23は、駆動輪21と従動輪22に掛け渡される。
 上部旋回体3は、下部走行体2の上方に配置される。上部旋回体3は、下部走行体2に対して旋回可能である。上部旋回体3は、旋回フレーム31(「車体フレーム」の一例)と車体カバー32を有する。
 旋回フレーム31は、下部走行体2の上方に配置される。旋回フレーム31は、下部走行体2に支持される。
 車体カバー32は、旋回フレーム31上の空間を覆う。車体カバー32は、多面体形状に形成される。図1及び図2では、車体カバー32の内部が透けて見えるように図示されている。車体カバー32は、第1領域S1と第2領域S2と第3領域S3を取り囲む。
 第1領域S1には、バッテリ装置33と冷却ユニット34が配置される。
 バッテリ装置33は、旋回フレーム31の後端部上に配置される。バッテリ装置33は、上下方向に積層された複数のバッテリパックと、熱媒液が循環するウォータジャケットを含む。各バッテリパックの内部には、複数のバッテリが並べられる。ウォータジャケットの内部を熱媒液が循環することによって、各バッテリが適切な温度範囲(例えば、20℃~35℃)に維持される。バッテリ装置33は、従来の油圧ショベルが備えていたカウンタウェイトとしても機能する。
 冷却ユニット34は、旋回フレーム31の左端部上に配置される。冷却ユニット34は、作動油冷却装置と冷媒冷却装置を有する。作動油冷却装置は、後述する作業機駆動部41に供給される作動油を冷却する。作動油冷却装置は、作動油が循環するオイルクーラと、オイルクーラに送風するための冷却ファンを含む。オイルクーラの内部を循環する作動油は、冷却ファンによる送風で冷却される。冷媒冷却装置は、キャブ5内に配置される空調装置に供給される冷媒を冷却する。冷媒冷却装置は、コンデンサと、コンデンサに送風するための冷却ファンを含む。コンデンサの内部を循環する冷媒は、冷却ファンによる送風で冷却される。
 第1領域S1は、第1仕切り板35によって第3領域S3と仕切られる。このように、第1仕切り板35を配置することによって、第3領域S3に配置される発熱部品(例えば、後述する電動モータ72や油圧ポンプ73)からの排熱がバッテリ装置33に伝わることを抑制できる。第1仕切り板35は、板状に形成される。第1仕切り板35の形状は特に限られない。第1仕切り板35は、第1領域S1と第3領域S3の間を完全には封止していなくてよく、第1領域S1と第3領域S3は、部分的に繋がっていてよい。
 第1領域S1は、第2仕切り板36によって第2領域S2と仕切られる。このように、第2仕切り板36を配置することによって、第2領域S2に配置される発熱部品(例えば、後述するBTMS61)からの排熱がバッテリ装置33に伝わることを抑制できる。第2仕切り板36は、板状に形成される。第2仕切り板36の形状は特に限られない。第2仕切り板36は、第1領域S1と第2領域S2の間を完全には封止していなくてよく、第1領域S1と第2領域S2は、部分的に繋がっていてよい。
 第2領域S2は、第1領域S1の上方に設けられる。第2領域S2には、BTMS(Battery Thermal Management System、バッテリ熱管理システムの一例)61とDC/DCコンバータ62が配置される。
 BTMS61は、バッテリ装置33を温度管理する。BTMS61は、チラーと循環ポンプと圧縮機と凝縮器と送風機と加熱器を含む。循環ポンプは、圧縮機、凝縮器及び送風機によって冷却された熱媒液又は加熱器によって加熱された熱媒液をバッテリ装置33のウォータジャケットに送る。これにより、バッテリ装置33の各バッテリが適切な温度範囲(例えば、20℃~35℃)に維持されて、各バッテリの熱劣化が抑制される。
 DC/DCコンバータ62は、バッテリ装置33から供給される直流電力の電圧を降下させる。
 第3領域S3は、第1領域S1及び第2領域S2の右方に設けられる。第3領域S3には、インバータ71と電動モータ72と油圧ポンプ73とコントロールバルブ74が配置される。
 インバータ71は、DC/DCコンバータ62から供給される直流電力を所望周波数の交流電力に変換する。
 電動モータ72は、インバータ71から供給される交流電力で駆動する。電動モータ72は、下部走行体2及び作業機ユニット4を作動させる。具体的には、電動モータ72は、下部走行体2及び作業機ユニット4に圧油を供給するための油圧ポンプ73を駆動させることによって、下部走行体2及び作業機ユニット4を作動させる。油圧ポンプ73は、コントロールバルブ74を介して、下部走行体2及び作業機ユニット4に圧油を供給する。
 作業機ユニット4は、作業機40と作業機駆動部41を有する。作業機40は、ブーム42とアーム43とバケット44を含む。作業機駆動部41は、ブームシリンダ45とアームシリンダ46とバケットシリンダ46を含む。ブームシリンダ45、アームシリンダ46及びバケットシリンダ46は、油圧ポンプ73から供給される圧油によって作動する。
 キャブ5は、旋回フレーム31の前端部上に配置される。キャブ5内には、運転者が着座する座席と、下部走行体2や作業機ユニット4などの操作を行うための各種操作レバーが配置される。
 (車体カバー32)
 図1~3に示すように、車体カバー32は、多面体形状に形成される。車体カバー32は、複数の外面を有する。具体的には、車体カバー32は、第1後面T11と第2後面T12と前面T2と第1左面T31と第2左面T32と第1右面T41と第2右面T42と上面T5と下面T6を有する。各面は、車体カバー32の面の一例である。各面は、部分的或いは全体的に湾曲又は屈曲していてもよい。
 第1後面T11と第2後面T12は、後向きの面である。前面T2は、前向きの面である。第1左面T31と第2左面T32は、左向きの面である。第1右面T41と第2右面T42は、右向きの面である。上面T5は、上向きの面である。下面T6は、下向きの面である。
 本明細書において、面の向きとは、車体カバーの内側から外側に向かう向きを意味する。
 第1後面T11は、第1領域S1及び第3領域S3の後方に位置する。第1後面T11は、第1左面T31及び第1右面T41それぞれの後端部に繋がる。第2後面T12は、第2領域S2の後方に位置する。第2後面T12は、第1後面T11より上方に位置する。第2後面T12は、第2左面T32及び第2右面T42それぞれの後端部に繋がる。第1後面T11及び第2後面T12は、前面T2の反対側に位置する。前面T2は、第1左面T31、第1右面T41、第2左面T32及び第2右面T42それぞれの前端部に繋がる。
 第1左面T31は、第1領域S1の左方に位置する。第2左面T32は、第2領域S2の左方に位置する。第2左面T32は、第1左面T31より上方に位置する。第1右面T41は、第3領域S3の右方に位置する。第2右面T42は、第2領域S2の右方に位置する。第2右面T42は、第1右面T41より上方に位置する。
 上面T5は、第2後面T12、前面T2、第2左面T32及び第2右面T42それぞれの上端部に繋がる。上面T5は、下面T6の反対側に位置する。下面T6は、第1後面T1、前面T2、第1左面T31及び第1右面T41それぞれの下端部に繋がる。
 図1及び図2に示すように、第1後面T1には、第1領域S1に空気を導入するための第1吸気口P1が形成される。第1吸気口P1は、後向きに開口する。上述した冷却ユニット34に含まれる冷却ファンの吸引力によって、第1吸気口P1から第1領域S1の内部に外気が取り込まれる。外気は、後方から第1領域S1に取り込まれる。
 図1及び図2に示すように、第2後面T2には、第2領域S2に空気を導入するための第2吸気口P2が形成される。第2吸気口P2は、後向きに開口する。上述したBTMS61の送風機の吸引力によって、第2吸気口P2から第2領域S2の内部に外気が取り込まれる。外気は、後方から第2領域S2に取り込まれる。
 図1に示すように、第2右面T42には、第2領域S2に空気を導入するための第3吸気口P3が形成される。第3吸気口P3は、右向きに開口する。上述したBTMS61の送風機の吸引力によって、第3吸気口P3から第2領域S2の内部に外気が取り込まれる。外気は、右方から第2領域S2に取り込まれる。
 図2に示すように、第1左面T3には、第1領域S1から空気を導き出すための第1排気口Q1が形成される。第1排気口Q1は、左向きに開口する。上述した冷却ユニット34に含まれる冷却ファンから吹き出される第1領域S1の内気は、第1排気口Q1から外部に排出される。第1領域S1の内気は、第1排気口Q1から左向きに排出される。
 図3に示すように、前面T2には、第2領域S2から空気を導き出すための第2排気口Q2が形成される。第2排気口Q2は、前向きに開口する。上述したBTMS61の送風機から吹き出される第2領域S2の内気は、第2排気口Q2から外部に排出される。第2領域S2の内気は、第2排気口Q2から前向きに排出される。図3に示すように、車体カバー32の前面視において、第2排気口Q2の全体がキャブ5から離れている。すなわち、車体カバー32の前面視において、第2排気口Q2はキャブ5と重ならない。
 ここで、図4は、第1領域S1内の風流れを矢印で示す断面図であり、図5は、第2領域S2内の風流れを矢印で示す断面図である。
 図4に示すように、第1後面T11に形成された第1吸気口P1から第1領域S1に取り込まれた外気は、バッテリ装置33を通過した後に冷却ユニット34を通過して、第1左面T31に形成された第1排気口Q1から外部に排出される。
 図5に示すように、第2後面T12に形成された第2吸気口P2及び第2右面T42に形成された第3吸気口P3それぞれから第2領域S2に取り込まれた外気は、BTMS61を通過した後、前面T2に形成された第2排気口Q2から外部に排出される。
 このように、第1吸気口P1が形成される第1後面T11の向きは、第2排気口Q2が形成される前面T2の向きと異なる。第2領域S2の内気は前方に排出され、かつ、第1領域S1には後方から外気が取り込まれる。よって、第2領域S2から排出される暖かい空気が第1領域S1に取り込まれることを抑制できる。その結果、バッテリ装置33の加熱を抑制できるため、BTMS61によるバッテリ装置33の温度制御負荷を低減させることができる。
 特に、本実施形態において、第1吸気口P1が形成される第1後面T11は、第2排気口Q2が形成される前面T2の反対側に位置しているため、第2領域S2から排出される暖かい空気が第1領域S1に取り込まれることを抑制しやすい。
 また、第1排気口Q1が形成される第1左面T31の向きは、第2吸気口P2が形成される第2後面T1の向きと異なり、かつ、第3吸気口P3が形成される第2右面T42の向きと異なる。第1領域S1の内気は左方に排出され、かつ、第2領域S2には後方及び右方から外気が取り込まれる。よって、第1領域S1から排出される暖かい空気が第2領域S2に取り込まれることを抑制できる。その結果、BTMS61の加熱を抑制できるため、BTMS61によるバッテリ装置33の温度制御負荷をより低減させることができる。
 図4に示すように、冷却ユニット34は、第1領域S1内を空気が流れる方向において、バッテリ装置33の下流側に配置される。従って、外気温度が高い場合には、BTMS61によって温度管理されているバッテリ装置33を通過することで冷却された空気を冷却ユニット34に供給できるため、冷却ユニット34における作動油及び冷媒の冷却効率を向上させることができる。また、外気温度が低い場合には、BTMS61によって温度管理されているバッテリ装置33を通過することで暖められた空気を冷却ユニット34に供給できるため、冷却ユニット34の過冷却を抑制することができる。
 図3に示したように、車体カバー32の前面視において、第2排気口Q2はキャブ5から離れている。従って、第2領域S2からの排熱によってキャブ5が加熱されることを抑制できる。
 (実施形態の変形例)
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
 (変形例1)
 上記実施形態において、第1吸気口P1は第1後面T11に形成され、第2排気口Q2は前面T2に形成されることとしたがこれに限られない。第1吸気口P1が形成される面の向きと第2排気口Q2が形成される面の向きとが異なっている限り、第1吸気口P1及び第2排気口Q2それぞれが形成される面は、車体カバー32の複数の面から任意に選択できる。
 (変形例2)
 上記実施形態において、第1排気口Q1は第1左面T31に形成され、第2吸気口P2は第1後面T11に形成されることとしたがこれに限られない。第1排気口Q1が形成される面の向きと第2吸気口P2が形成される面の向きとが異なっている限り、第1排気口Q1及び第2吸気口P2それぞれが形成される面は、車体カバー32の複数の面から任意に選択できる。
 (変形例3)
 上記実施形態において、第2領域S2は、第1領域S1の上方に設けられることとしたが、第1領域S1の下方に設けられてもよい。
 (変形例4)
 上記実施形態では、車体カバー32の前面視において、第2排気口Q2の全体がキャブ5から離れていることとしたが、第2排気口Q2の一部のみがキャブ5から離れていてもよい。第2排気口Q2の少なくとも一部がキャブ5から離れていれば、キャブ5の加熱を抑制できる。
 (変形例5)
 上記実施形態において、冷却ユニット34は、作動油及び冷媒の両方を冷却することとしたが、作動油及び冷媒のいずれか一方を冷却してもよい。
 (変形例6)
 上記実施形態では、作業機械の一例として電動式ショベルについて説明したが、作業機械はこれに限られない。作業機械は、バッテリ装置の電力で作業機を作動させるものであればよく、そのような作業機械としては、電動式のホイールローダ、モータグレーダなどが挙げられる。
 (変形例7)
 図6は、第2領域S2の他の構成を示す模式図である。図6では、矢印で風流れが示されている。
 図6に示すように、BTMS61は、第1吸気口a1、第2吸気口a2及び排出口a3を有する。車体カバー32の第2吸気口P2から第2領域S2に取り込まれた空気は、第1吸気口a1からBTMS61の内部に流入する。車体カバー32の第3吸気口P3から第2領域S2に取り込まれた空気は、第2吸気口a2からBTMS61の内部に流入する。第1吸気口a1及び第2吸気口a2からBTMS61の内部に流入した空気は、排出口a3を介してBTMS61の外部に排出される。排出口a3から排出された空気は、車体カバー32の第2排気口Q2を介して車体カバー32の外部に排出される。
 図6に示すように、電動式ショベル1は、BTMS61の排出口a3と車体カバー32の第2排気口Q2の間に配置された整流部材8を備えていてもよい。整流部材8は、BTMS61の排出口a3から排出された空気を車体カバー32の第2排気口Q2へと導く。
 図7は、整流部材8の斜視図である。整流部材8は、一対の固定部81、一対の脚部82、第1整流板83及び第2整流板84を有する。
 一対の固定部81は、図示しないボルトによって第2仕切り板36に固定される。一対の脚部82は、一対の固定部81上に立設される。
 第1整流板83は、一対の脚部82によって支持される。第1整流板83は、板状に形成される。第1整流板83は、第1整流面83aを有する。第1整流面83aは、上向きの面である。第1整流面83aは、図7では、第1整流面83aが水平方向に対して傾斜しているが、第1整流面83aの傾斜角は、BTMS61の排出口a3及び車体カバー32の第2排気口Q2それぞれの下辺の上下位置に応じて適宜変更可能である。
 第2整流板84は、第1整流板83の一端部上に配置される。第2整流板84は、板状に形成される。第2整流板84は、第2整流面84aを有する。第2整流面84aは、左向きの面である。
 図6に示すように、第1整流板83は、上面視において、BTMS61の排出口a3と車体カバー32の第2排気口Q2との間に配置される。第1整流板83は、BTMS61の排出口a3と車体カバー32の第2排気口Q2との隙間空間の下方を覆っている。これによって、BTMS61の排出口a3から排出される暖かい空気が、第2領域S2の内部に戻ってしまうことを抑制できる。また、車体カバー32と第2仕切り板36の間に隙間が存在している場合には、BTMS61の排出口a3から排出される暖かい空気が、第1領域S1に流入することを抑制できる。なお、第1整流板83は、隙間空間の下方の一部を覆っていてもよいし全部を覆っていてもよい。
 図6に示すように、第2整流板84は、上面視において、BTMS61の排出口a3と車体カバー32の第2排気口Q2との間に配置される。第2整流板84は、BTMS61の排出口a3と車体カバー32の第2排気口Q2との間の隙間空間の側方(図6に示す例では右方)を覆っている。これによって、BTMS61の排出口a3から排出される暖かい空気が、第2領域S2の内部に戻ってしまうことを抑制できる。なお、第2整流板84は、隙間空間の側方の一部を覆っていてもよいし全部を覆っていてもよい。
1…電動式ショベル、2…下部走行体、3…上部旋回体、31…旋回フレーム、32…車体カバー、33…バッテリ装置、34…冷却ユニット、35…第1仕切り板、36…第2仕切り板、4…作業機ユニット、40…作業機、41…作業機駆動部、5…キャブ、61…BTMS、62…DC/DCコンバータ、71…インバータ、72…電動モータ、73…油圧ポンプ、74…コントロールバルブ、P1…第1吸気口、P2…第2吸気口、P3…第3吸気口、Q1…第1排気口、Q2…第2排気口、S1…第1領域、S2…第2領域、S3…第3領域、T11…第1後面、T12…第2後面、T2…前面、T31…第1左面、T32…第2左面、T41…第1右面、T42…第2右面、T5…上面、T6…下面

Claims (8)

  1.  バッテリ装置の電力で作業機を作動させる作業機械であって、
     前記バッテリ装置が配置される第1領域と、
     前記バッテリ装置を温度管理するバッテリ熱管理システムが配置される第2領域と、
     前記第1領域及び前記第2領域を取り囲む多面体形状の車体カバーと、
    を備え、
     前記車体カバーにおいて、前記第1領域に空気を導入するための第1吸気口が形成される面の向きは、前記第2領域から空気を導き出すための第2排気口が形成される面の向きと異なる、
    作業機械。
  2.  前記車体カバーにおいて、前記第1領域から空気を導き出すための第1排気口が形成される面の向きは、前記第2領域に空気を導入するための第2吸気口が形成される面の向きと異なる、
    請求項1に記載の作業機械。
  3.  前記車体カバーにおいて、前記第1吸気口が形成される面は、前記第2排気口が形成される面の反対側に位置する、
    請求項1又は2に記載の作業機械。
  4.  前記第1領域には、前記作業機に供給される作動油及び空調装置に供給される冷媒の少なくとも一方を冷却する冷却ユニットが配置され、
     前記冷却ユニットは、前記第1領域内を空気が流れる方向において、前記バッテリ装置の下流側に配置される、
    請求項1に記載の作業機械。
  5.  前記車体カバーの前方に配置されるキャブを更に備え、
     前記第2排気口が形成される面は、前記車体カバーの前面であり、
     前面視において、前記第2排気口の少なくとも一部は、前記キャブから離れている、
    請求項1に記載の作業機械。
  6.  前記バッテリ装置の電力で駆動する電動モータと、
     前記電動モータによって駆動される油圧ポンプが配置される第3領域と、
     前記第1領域と前記第3領域を仕切る第1仕切り板と、
    を更に備える、
    請求項1に記載の作業機械。
  7.  前記第1領域と前記第2領域を仕切る第2仕切り板を更に備える、
    請求項1に記載の作業機械。
  8.  整流部材を更に備え、
     前記バッテリ熱管理システムは、空気を排出するための排出口を有し、
     前記整流部材は、前記バッテリ熱管理システムの前記排出口から排出される空気を、前記車体カバーの前記第2排気口に導く、
    請求項1に記載の作業機械。
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