WO2024085210A1 - 作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 - Google Patents

作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 Download PDF

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key
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work machine
electric fan
fan
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浩将 北村
善広 熊谷
優太 谷口
健太郎 村上
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株式会社小松製作所
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/04Pump-driving arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio

Definitions

  • This disclosure relates to a work machine control system, a work machine, and a work machine control method.
  • Patent Document 1 In the technical field of work machines, construction machines equipped with electric fans that blow outside air onto the battery device to cool it are known, as disclosed in Patent Document 1.
  • the purpose of this disclosure is to prevent any deterioration in the workability of inspecting or maintaining work machines.
  • a control system for a work machine includes a key switch that is operated to be in one of the following operating states: key-off state, key-on state, and key-start state; an electric fan that generates an airflow for cooling a cooling target of the work machine; and a controller that maintains the electric fan in a predetermined state in the key-on state.
  • This disclosure prevents deterioration of workability during maintenance or inspection of work machines.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic diagram of a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control system for a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a controller according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a first example of a control method for a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a second example of a control method for a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram that illustrates a working machine 1 according to an embodiment.
  • the working machine 1 is an electric working machine that uses a battery 2 as a drive source.
  • the battery 2 is mounted on the working machine 1.
  • the working machine 1 is an electric shovel.
  • the working machine 1 has a lower traveling body 3 having tracks, an upper rotating body 4 supported by the lower traveling body 3, and a working implement 5 supported by the upper rotating body 4.
  • the working implement 5 includes a boom connected to the upper rotating body 4, an arm connected to the boom, and a bucket connected to the arm.
  • the battery 2 includes a secondary battery. At the work site of the work machine 1, the battery 2 is charged by a charging device 6.
  • the battery 2 includes a rechargeable lithium-ion battery.
  • the charging device 6 is connected to the work machine 1 via a cable 7.
  • a charging port 8 is provided on the work machine 1.
  • the cable 7 is attached and detached to the charging port 8.
  • the power output from the charging device 6 is input to the battery 2 via the cable 7 and the charging port 8.
  • the battery 2 is charged by the power output from the charging device 6.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a work machine 1 according to an embodiment.
  • the work machine 1 has a battery 2, a charging port 8, a power distribution unit 9, an inverter 10, a main motor 11, a hydraulic pump 12, a DC/DC converter 13, and an electric fan 14.
  • the power distribution unit 9 distributes power from the battery 2.
  • the inverter 10 supplies power from the power distribution unit 9 to the main motor 11.
  • the inverter 10 converts the DC voltage output from the power distribution unit 9 into AC voltage and outputs it to the main motor 11.
  • the main motor 11 is an electric motor.
  • the main motor 11 is driven by power from the inverter 10.
  • the hydraulic pump 12 is driven by the main motor 11.
  • the hydraulic pump 12 discharges hydraulic oil.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 12 is supplied to the hydraulic actuator of the work machine 1.
  • the hydraulic actuator of the work machine 1 includes a traveling hydraulic motor that rotates the tracks of the lower traveling body 3, a swing hydraulic motor that swings the upper swing body 4, and a hydraulic cylinder that operates the work equipment 5.
  • the DC/DC converter 13 converts the voltage of the battery 2 output from the power distribution unit 9 to a predetermined voltage. In the embodiment, the DC/DC converter 13 steps down the voltage of the battery 2 at a predetermined step-down ratio.
  • the electric fan 14 is driven based on the power output from the DC/DC converter 13. The electric fan 14 generates an airflow for cooling the objects to be cooled of the work machine 1.
  • each of the battery 2, the inverter 10, the main motor 11, and the DC/DC converter 13 is cooled by a liquid-cooled heat exchanger.
  • the liquid-cooled heat exchanger may be a water-cooled heat exchanger or an oil-cooled heat exchanger.
  • the objects to be cooled include liquid-cooled heat exchangers for cooling each of the battery 2, the inverter 10, the main motor 11, and the DC/DC converter 13.
  • Each of the battery 2, the inverter 10, the main motor 11, and the DC/DC converter 13 may be cooled by a water-cooled heat exchanger (radiator).
  • the electric fan 14 generates an airflow to cool the liquid-cooled heat exchanger.
  • the electric fan 14 has a fan motor 14A and a fan 14B that rotates due to the rotational force generated by the fan motor 14A.
  • the fan motor 14A is an electric motor.
  • Control System 3 is a block diagram showing the control system 20 of the work machine 1 according to the embodiment.
  • the control system 20 has a key switch 21, a temperature sensor 22, the electric fan 14, and a controller 30.
  • the key switch 21 is operated by the operator to be in one of three operational states: key-off state, key-on state, or key-start state.
  • key-off state When the operator turns the key with the key inserted in the key cylinder, the key switch 21 rotates to one of the "off,” “on,” or “start” positions.
  • the key switch 21 When the key is turned to the “off” position, the key switch 21 goes into the key-off state.
  • the key switch 21 goes into the key-on state.
  • the key switch 21 goes into the key-start state.
  • the key switch 21 outputs a key signal to the controller 30.
  • the key signals output from the key switch 21 include a key-off signal that is output in a key-off state, a key-on signal that is output in a key-on state, and a key-start signal that is output in a key-start state.
  • the key switch 21 When the key switch 21 is in the key-off state, power is not supplied to the controller 30 and the electric fan 14. When the key switch 21 is in the key-off state, the main motor 11 does not drive. When the key switch 21 is in the key-on state, power is supplied to the controller 30 and the electric fan 14. When the key switch 21 is in the key-on state, the main motor 11 cannot start driving. When the key switch 21 is in the key-start state, power is supplied to the controller 30 and the electric fan 14. When the key switch 21 is in the key-start state, the main motor 11 starts driving. In the key-start state, the controller 30 drives the main motor 11 by outputting a control command to the inverter 10.
  • the control command output to the inverter 10 includes a voltage command and a current upper limit command to be input to the main motor 11.
  • the controller 30 drives the electric fan 14 by outputting a control command to the DC/DC converter 13.
  • the control commands output to the DC/DC converter 13 include a target rotation speed command for the fan 14B, a voltage command to be input to the fan motor 14A, and a current upper limit command.
  • the temperature sensor 22 detects the temperature of the object to be cooled. As described above, components of the work machine 1 such as the battery 2, the inverter 10, the main motor 11, and the DC/DC converter 13 are cooled by a liquid-cooled heat exchanger. In the embodiment, the temperature sensor 22 detects the temperature of the cooling liquid in the liquid-cooled heat exchanger. The detection data of the temperature sensor 22 is transmitted from the temperature sensor 22 to the controller 30.
  • the controller 30 operates based on the power supplied from the battery 2.
  • the controller 30 maintains the electric fan 14 in a predetermined state in the key-on state.
  • the predetermined state is a driving state or a stopped state.
  • the driving state means that the fan 14B is in a rotating state.
  • the rotation state of the fan 14B includes a constant speed rotation state in which the fan 14B rotates at a rotation speed determined not based on the temperature of the object to be cooled, and a variable rotation state in which the fan 14B rotates at a rotation speed determined based on the temperature of the object to be cooled.
  • the rotation speed of the fan 14B in the constant speed rotation state is preferably a low rotation speed.
  • the controller 30 can maintain the electric fan 14 in a driving state in the key-on state.
  • the controller 30 can maintain the electric fan 14 in a stopped state in the key-on state.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the controller 30 according to the embodiment.
  • the controller 30 includes a computer system 1000.
  • the computer system 1000 includes a processor 1001 such as a CPU (Central Processing Unit), a main memory 1002 including a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) and a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a storage 1003, and an interface 1004 including an input/output circuit.
  • the functions of the controller 30 are stored in the storage 1003 as a computer program.
  • the processor 1001 reads the computer program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-mentioned processing according to the program.
  • the computer program may be distributed to the computer system 1000 via a network.
  • the controller 30 has a key signal receiving unit 31, a detection data receiving unit 32, a determination unit 33, a fan control unit 34, and a memory unit 35.
  • the key signal receiving unit 31, the detection data receiving unit 32, the determination unit 33, the fan control unit 34, and the memory unit 35 may be configured as separate hardware (controllers).
  • the key signal receiving unit 31 receives a key signal from the key switch 21.
  • the key signal includes a key-off signal, a key-on signal, and a key-start signal.
  • the detection data receiving unit 32 receives detection data from the temperature sensor 22.
  • the detection data from the temperature sensor 22 indicates the temperature of the object to be cooled.
  • the determination unit 33 determines whether the key signal received by the key signal receiving unit 31 is a key-off signal, a key-on signal, or a key-start signal. Based on the key signal received by the key signal receiving unit 31, the determination unit 33 determines whether the operation state of the key switch 21 is a key-off state, a key-on state, or a key-start state.
  • the fan control unit 34 outputs a control command to control the electric fan 14 based on the operating state of the key switch 21 determined by the determination unit 33.
  • the fan control unit 34 controls the electric fan 14 by controlling the DC/DC converter 13.
  • Control of the electric fan 14 includes driving the electric fan 14, stopping the electric fan 14, and adjusting the rotation speed of the electric fan 14.
  • Driving the electric fan 14 means driving the fan motor 14A. Stopping the electric fan 14 means stopping the fan motor 14A.
  • Adjusting the rotation speed of the electric fan 14 includes adjusting the rotation speed of the fan motor 14A.
  • the memory unit 35 stores correlation data indicating the relationship between the temperature of the object to be cooled and the rotation speed of the electric fan 14.
  • the correlation data is determined in advance. The correlation data is determined so that the lower the temperature of the object to be cooled, the lower the rotation speed of the electric fan 14, and the higher the temperature of the object to be cooled, the higher the rotation speed of the electric fan 14.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a first example of a control method for the work machine 1 according to the embodiment.
  • Fig. 5 shows an example in which the electric fan 14 is maintained in a rotating state in the key-on state.
  • the key signal receiving unit 31 receives a key signal (step SA1).
  • the determining unit 33 determines whether the operation state of the key switch 21 is in the key-off state based on the key signal received by the key signal receiving unit 31 (step SA2). If it is determined in step SA2 that the operation state of the key switch 21 is in the key-off state (step SA2: Yes), the electric fan 14 is not driven and the process returns to step SA1.
  • step SA2 determines whether the operation state of the key switch 21 is the key-on state.
  • step SA4 If it is determined in step SA3 that the key switch 21 is in the key-on state (step SA3: Yes), the fan control unit 34 drives the electric fan 14 (step SA4).
  • the fan control unit 34 maintains the electric fan 14 in a driven state while the key switch 21 is in the key-on state.
  • the fan control unit 34 continues to drive the electric fan 14 while the key switch 21 is in the key-on state.
  • Putting the electric fan 14 in a driven state includes rotating the electric fan 14 at a low rotation speed.
  • the rotation speed of the electric fan 14 may be a rotation speed at which an inspector can recognize that the electric fan 14 is in a driven state. By rotating the electric fan 14 at a low rotation speed, power consumption is reduced and noise generation is reduced.
  • the fan control unit 34 may adjust the rotation speed of the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 received by the detection data receiving unit 32. For example, the fan control unit 34 may control the electric fan 14 so that the lower the temperature of the object to be cooled, the lower the rotation speed of the electric fan 14, and the higher the temperature of the object to be cooled, based on the detection data of the temperature sensor 22 and the correlation data stored in the memory unit 35.
  • step SA3 if it is determined that the operation state of the key switch 21 is not the key-on state (step SA3: No), the determination unit 33 determines that the operation state of the key switch 21 is the key-start state.
  • the operation state of the key switch 21 is the key-start state
  • the drive of the main motor 11 is started.
  • the fan control unit 34 controls the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 received by the detection data receiving unit 32 (step SA5).
  • the fan control unit 34 rotates the electric fan 14 at a rotation speed lower than a predetermined predetermined rotation speed.
  • the fan control unit 34 rotates the electric fan 14 at a rotation speed higher than the predetermined rotation speed.
  • the fan control unit 34 may adjust the rotation speed of the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 received by the detection data receiving unit 32. For example, the fan control unit 34 may control the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 and the correlation data stored in the memory unit 35 so that the lower the temperature of the object to be cooled, the lower the rotation speed of the electric fan 14, and the higher the temperature of the object to be cooled, the higher the rotation speed of the electric fan 14.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a second example of a control method for the work machine 1 according to the embodiment.
  • Fig. 6 shows an example in which the electric fan 14 is maintained in a stopped state in the key-on state.
  • the key signal receiving unit 31 receives a key signal (step SB1).
  • the determining unit 33 determines whether the operation state of the key switch 21 is in the key-off state based on the key signal received by the key signal receiving unit 31 (step SB2). If it is determined in step SB2 that the operation state of the key switch 21 is in the key-off state (step SB2: Yes), the electric fan 14 is not driven and the process returns to step SB1.
  • step SB2 If it is determined in step SB2 that the operation state of the key switch 21 is not the key-off state (step SB2: No), the determination unit 33 determines whether the operation state of the key switch 21 is the key-on state (step SB3).
  • step SB3 If it is determined in step SB3 that the operation state of the key switch 21 is in the key-on state (step SB3: Yes), the fan control unit 34 does not drive the electric fan 14 (step SB4).
  • the fan control unit 34 maintains the electric fan 14 in a stopped state while the operation state of the key switch 21 is in the key-on state.
  • the fan control unit 34 continues to stop the electric fan 14 while the operation state of the key switch 21 is in the key-on state.
  • the fan control unit 34 prohibits the driving of the electric fan 14 while the operation state of the key switch 21 is in the key-on state.
  • step SB3 if it is determined that the operation state of the key switch 21 is not the key-on state (step SB3: No), the determination unit 33 determines that the operation state of the key switch 21 is the key-start state.
  • the operation state of the key switch 21 is the key-start state
  • the drive of the main motor 11 is started.
  • the fan control unit 34 controls the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 received by the detection data receiving unit 32 (step SB5).
  • the fan control unit 34 rotates the electric fan 14 at a rotation speed lower than a predetermined predetermined rotation speed.
  • the fan control unit 34 rotates the electric fan 14 at a rotation speed higher than the predetermined rotation speed.
  • the fan control unit 34 may adjust the rotation speed of the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 received by the detection data receiving unit 32. For example, the fan control unit 34 may control the electric fan 14 based on the detection data of the temperature sensor 22 and the correlation data stored in the memory unit 35 so that the lower the temperature of the object to be cooled, the lower the rotation speed of the electric fan 14, and the higher the temperature of the object to be cooled, the higher the rotation speed of the electric fan 14.
  • the work machine 1 is equipped with the key switch 21 that is operated to be in one of the operating states of key-off state, key-on state and key-start state, the electric fan 14 that generates an airflow for cooling an object to be cooled in the work machine 1, and the controller 30 that maintains the electric fan 14 in a predetermined state in the key-on state.
  • the electric fan 14 when an inspector inspects or maintains the work machine 1 with the key on, the electric fan 14 is maintained in a driven or stopped state.
  • the operation of the electric fan 14 is determined based on the operation state of the key switch 21, regardless of the temperature of the object to be cooled. This prevents a decrease in the workability of the inspection or maintenance work.
  • the electric fan 14 continues to drive with the work machine 1 in the key on state, the inspector can efficiently carry out the inspection or maintenance work while avoiding approaching the electric fan 14.
  • the electric fan 14 will not suddenly start driving when the inspector is near the electric fan 14, so the inspector can efficiently carry out the inspection or maintenance work.
  • the fan control unit 34 can arbitrarily set the rotation speed of the electric fan 14.
  • the electric fan 14 rotates, for example, at a low rotation speed, thereby suppressing the generation of noise. Furthermore, by rotating the electric fan 14 at a low rotation speed, the amount of power consumed by the electric fan 14 is suppressed.
  • the rotation speed of the electric fan 14 is adjusted based on the temperature of the object to be cooled, so that the object to be cooled can be appropriately cooled even when the work machine 1 is in the key-on state.
  • the object to be cooled by the electric fan 14 is the cooling liquid of the liquid-cooled heat exchanger.
  • the liquid-cooled heat exchanger may be a water-cooled heat exchanger (radiator) or an oil-cooled heat exchanger (oil cooler). If the liquid-cooled heat exchanger is a radiator, the object to be cooled by the electric fan 14 is the cooling water of the radiator.
  • the components of the work machine 1 cooled by the liquid-cooled heat exchanger are not limited to the battery 2, the inverter 10, the main motor 11, and the DC/DC converter 13. If the liquid-cooled heat exchanger is an oil cooler, the oil cooler may cool the hydraulic oil of the hydraulic system of the work machine 1.
  • the controller 30 may drive the electric fan 14 at the maximum rotation speed of the electric fan 14 determined based on the respective temperatures of the multiple cooling targets. For example, if a radiator, an oil cooler, and a condenser of an air conditioner are mounted on the work machine 1 as cooling targets, correlation data indicating the relationship between the respective temperatures of the multiple cooling targets and the rotation speed of the electric fan 14 may be stored in the storage unit 35. The correlation data may be determined so that the lower the temperature of the cooling target, the lower the rotation speed of the electric fan 14, and the higher the temperature of the cooling target, the higher the rotation speed of the electric fan 14.
  • the rotation speed of the electric fan 14 for cooling the radiator is determined to be the first rotation speed
  • the rotation speed of the electric fan 14 for cooling the oil cooler is determined to be the second rotation speed
  • the rotation speed of the electric fan 14 for cooling the condenser is determined to be the third rotation speed. For example, if the first rotation speed is higher than the second rotation speed and the third rotation speed, the controller 30 may drive the electric fan 14 at the first rotation speed.
  • the work machine 1 is an electric shovel.
  • the work machine 1 may also be, for example, an electric forklift.
  • the driving source of the work machine 1 is the main motor 11.
  • the work machine 1 is an electric work machine.
  • the driving source of the work machine 1 may be an engine.
  • the object to be cooled by the electric fan 14 may be the engine, or a radiator that cools the engine.

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Abstract

作業機械の制御システムは、キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作されるキースイッチと、作業機械の冷却対象を冷却するための気流を生成する電動ファンと、キーオン状態において記電動ファンを所定状態に維持するコントローラと、を備える。

Description

作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法
 本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法に関する。
 作業機械に係る技術分野において、特許文献1に開示されているような、バッテリ装置に外気を吹き付けて冷却する電動ファンを備える建設機械が知られている。
特開2020-051065号公報
 作業機械がキーオン状態で点検者が作業機械を点検又は整備する場合がある。作業機械の点検又は整備の作業において、例えば点検者が電動ファンの近くにいるときに電動ファンが急に駆動を開始すると、点検又は整備の作業性が低下する可能性がある。
 本開示は、作業機械の点検又は整備の作業性の低下を抑制することを目的とする。
 本開示に従えば、キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作されるキースイッチと、作業機械の冷却対象を冷却するための気流を生成する電動ファンと、キーオン状態において電動ファンを所定状態に維持するコントローラと、を備える、作業機械の制御システムが提供される。
 本開示によれば、作業機械の整備又は点検の作業性の低下が抑制される。
図1は、実施形態に係る作業機械を模式的に示す図である。 図2は、実施形態に係る作業機械を示すブロック図である。 図3は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示すブロック図である。 図4は、実施形態に係るコントローラを示すブロック図である。 図5は、実施形態に係る作業機械の制御方法の第1例を示すフローチャートである。 図6は、実施形態に係る作業機械の制御方法の第2例を示すフローチャートである。
 以下、本開示に係る実施形態について説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
[作業機械]
 図1は、実施形態に係る作業機械1を模式的に示す図である。実施形態において、作業機械1は、バッテリ2を駆動源とする電動作業機械である。バッテリ2は、作業機械1に搭載される。実施形態において、作業機械1は、電動ショベルである。作業機械1は、履帯を有する下部走行体3と、下部走行体3に支持される上部旋回体4と、上部旋回体4に支持される作業機5とを有する。作業機5は、上部旋回体4に連結されるブームと、ブームに連結されるアームと、アームに連結されるバケットとを含む。
 バッテリ2は、二次電池を含む。作業機械1の作業現場において、バッテリ2は、充電装置6により充電される。実施形態において、バッテリ2は、充電式のリチウムイオン電池を含む。充電装置6は、ケーブル7を介して作業機械1に接続される。作業機械1に充電ポート8が設けられる。ケーブル7は、充電ポート8に着脱される。充電装置6から出力された電力は、ケーブル7及び充電ポート8を介してバッテリ2に入力される。バッテリ2は、充電装置6から出力された電力により充電される。
 図2は、実施形態に係る作業機械1を示すブロック図である。作業機械1は、バッテリ2と、充電ポート8と、電源分配ユニット9と、インバータ10と、メインモータ11と、油圧ポンプ12と、DC/DCコンバータ13と、電動ファン14とを有する。
 電源分配ユニット9(PDU:Power Distribution Unit)は、バッテリ2からの電力を分配する。インバータ10は、電源分配ユニット9からの電力をメインモータ11に供給する。インバータ10は、電源分配ユニット9から出力された直流電圧を交流電圧に変換してメインモータ11へ出力する。メインモータ11は、電動モータである。メインモータ11は、インバータ10からの電力により駆動する。油圧ポンプ12は、メインモータ11により駆動される。油圧ポンプ12は、作動油を吐出する。油圧ポンプ12から吐出された作動油は、作業機械1の油圧アクチュエータに供給される。作業機械1の油圧アクチュエータは、下部走行体3の履帯を回転させる走行油圧モータ、上部旋回体4を旋回させる旋回油圧モータ、及び作業機5を動作させる油圧シリンダを含む。
 DC/DCコンバータ13は、電源分配ユニット9から出力されたバッテリ2の電圧を所定の電圧に変換する。実施形態において、DC/DCコンバータ13は、バッテリ2の電圧を所定の降圧比で降圧する。電動ファン14は、DC/DCコンバータ13から出力された電力に基づいて駆動する。電動ファン14は、作業機械1の冷却対象を冷却するための気流を生成する。実施形態において、バッテリ2、インバータ10、メインモータ11、及びDC/DCコンバータ13のそれぞれは、液冷式熱交換器により冷却される。液冷式熱交換器は、水冷式熱交換器でもよいし、油冷式熱交換器でもよい。冷却対象は、バッテリ2、インバータ10、メインモータ11、及びDC/DCコンバータ13のそれぞれを冷却するための液冷式熱交換器を含む。バッテリ2、インバータ10、メインモータ11、及びDC/DCコンバータ13のそれぞれは、水冷式熱交換器(ラジエータ)により冷却されてもよい。電動ファン14は、液冷式熱交換器を冷却するための気流を生成する。電動ファン14は、ファン用モータ14Aと、ファン用モータ14Aが発生する回転力により回転するファン14Bとを有する。ファン用モータ14Aは、電動モータである。
[制御システム]
 図3は、実施形態に係る作業機械1の制御システム20を示すブロック図である。制御システム20は、キースイッチ21と、温度センサ22と、電動ファン14と、コントローラ30とを有する。
 キースイッチ21は、キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作者に操作される。キーがキーシリンダに差し込まれた状態で操作者により回転されると、キースイッチ21は、「オフ」、「オン」、及び「スタート」のいずれかの位置に回転する。キーが「オフ」の位置に回転すると、キースイッチ21は、キーオフ状態になる。キーが「オン」の位置に回転すると、キースイッチ21は、キーオン状態になる。キーが「スタート」の位置に回転すると、キースイッチ21は、キースタート状態になる。
 キースイッチ21は、コントローラ30にキー信号を出力する。キースイッチ21から出力されるキー信号は、キーオフ状態のときに出力されるキーオフ信号、キーオン状態のときに出力されるキーオン信号、及びキースタート状態のときに出力されるキースタート信号を含む。
 キースイッチ21がキーオフ状態において、コントローラ30及び電動ファン14のそれぞれに電力は供給されない。キースイッチ21がキーオフ状態において、メインモータ11は駆動しない。キースイッチ21がキーオン状態において、コントローラ30及び電動ファン14のそれぞれに電力が供給される。キースイッチ21がキーオン状態において、メインモータ11は駆動を開始できない。キースイッチ21がキースタート状態において、コントローラ30及び電動ファン14のそれぞれに電力が供給される。キースイッチ21がキースタート状態において、メインモータ11は駆動を開始する。キースタート状態において、コントローラ30は、インバータ10に制御指令を出力することにより、メインモータ11を駆動させる。インバータ10に出力される制御指令は、メインモータ11に入力する電圧指令及び電流上限値指令を含む。キーオン状態又はキースタート状態において、コントローラ30は、DC/DCコンバータ13に制御指令を出力することにより、電動ファン14を駆動させる。DC/DCコンバータ13に出力される制御指令は、ファン14Bの目標回転数指令、ファン用モータ14Aに入力する電圧指令及び電流上限値指令を含む。
 温度センサ22は、冷却対象の温度を検出する。上述のように、バッテリ2、インバータ10、メインモータ11、及びDC/DCコンバータ13のような作業機械1のコンポーネントが液冷式熱交換器により冷却される。実施形態において、温度センサ22は、液冷式熱交換器の冷却液の温度を検出する。温度センサ22の検出データは、温度センサ22からコントローラ30に送信される。
 コントローラ30は、バッテリ2から供給される電力に基づいて動作する。コントローラ30は、キーオン状態において電動ファン14を所定状態に維持する。所定状態は、駆動状態又は停止状態である。駆動状態は、ファン14Bが回転状態であることを意味する。ファン14Bの回転状態は、冷却対象の温度に基づかずに決定された回転数によりファン14Bが回転する定速回転状態、及び冷却対象の温度に基づいて決定された回転数によりファン14Bが回転する可変回転状態を含む。定速回転状態におけるファン14Bの回転数は、低い回転数であることが好ましい。コントローラ30は、キーオン状態において電動ファン14を駆動状態に維持することができる。コントローラ30は、キーオン状態において電動ファン14を停止状態に維持することができる。
 図4は、実施形態に係るコントローラ30を示すブロック図である。コントローラ30は、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。コントローラ30の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
 図3に示すように、コントローラ30は、キー信号受信部31と、検出データ受信部32と、判定部33と、ファン制御部34と、記憶部35とを有する。なお、キー信号受信部31と、検出データ受信部32と、判定部33と、ファン制御部34と、記憶部35とが、別々のハードウエア(コントローラ)により構成されてもよい。
 キー信号受信部31は、キースイッチ21からキー信号を受信する。キー信号は、キーオフ信号、キーオン信号、及びキースタート信号を含む。検出データ受信部32は、温度センサ22から検出データを受信する。温度センサ22の検出データは、冷却対象の温度を示す。
 判定部33は、キー信号受信部31により受信されたキー信号がキーオフ信号、キーオン信号、及びキースタート信号のいずれであるかを判定する。判定部33は、キー信号受信部31により受信されたキー信号に基づいて、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれであるかを判定する。
 ファン制御部34は、判定部33により判定されたキースイッチ21の操作状態に基づいて、電動ファン14を制御する制御指令を出力する。実施形態において、ファン制御部34は、DC/DCコンバータ13を制御することにより、電動ファン14を制御する。電動ファン14の制御は、電動ファン14の駆動、電動ファン14の停止、及び電動ファン14の回転数の調整を含む。電動ファン14の駆動は、ファン用モータ14Aの駆動を意味する。電動ファン14の停止は、ファン用モータ14Aの停止を意味する。電動ファン14の回転数の調整は、ファン用モータ14Aの回転数の調整を含む。
 記憶部35は、冷却対象の温度と電動ファン14の回転数との関係を示す相関データを記憶する。相関データは、予め定められる。冷却対象の温度が低いほど電動ファン14の回転数が低くなり、冷却対象の温度が高いほど電動ファン14の回転数が高くなるように、相関データが定められる。
[制御方法の第1例]
 図5は、実施形態に係る作業機械1の制御方法の第1例を示すフローチャートである。図5は、キーオン状態において電動ファン14が回転状態に維持される例を示す。
 キー信号受信部31は、キー信号を受信する(ステップSA1)。判定部33は、キー信号受信部31により受信されたキー信号に基づいて、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態であるか否かを判定する(ステップSA2)。ステップSA2において、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態であると判定された場合(ステップSA2:Yes)、電動ファン14は駆動されず、ステップSA1の処理に戻る。
 ステップSA2において、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態ではないと判定した場合(ステップSA2:No)、判定部33は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態であるか否かを判定する(ステップSA3)。
 ステップSA3において、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態であると判定された場合(ステップSA3:Yes)、ファン制御部34は、電動ファン14を駆動する(ステップSA4)。ファン制御部34は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態において、電動ファン14を駆動状態に維持する。ファン制御部34は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態である期間、電動ファン14を駆動し続ける。電動ファン14を駆動状態にすることは、電動ファン14を低い回転数で回転させることを含む。電動ファン14の回転数は、電動ファン14が駆動状態であることを点検者が認識できる程度の回転数でよい。電動ファン14が低い回転数で回転することにより、電力消費量が抑制され、騒音の発生が抑制される。
 キースイッチ21の操作状態がキーオン状態において、ファン制御部34は、検出データ受信部32により受信された温度センサ22の検出データに基づいて、電動ファン14の回転数を調整してもよい。例えば、ファン制御部34は、温度センサ22の検出データと記憶部35に記憶されている相関データとに基づいて、冷却対象の温度が低いほど電動ファン14の回転数が低くなり、冷却対象の温度が高いほど電動ファン14の回転数が高くなるように、電動ファン14を制御してもよい。
 ステップSA3において、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態ではないと判定された場合(ステップSA3:No)、判定部33は、キースイッチ21の操作状態がキースタート状態であると判定する。キースイッチ21の操作状態がキースタート状態である場合、メインモータ11の駆動が開始される。キースイッチ21の操作状態がキースタート状態である場合、ファン制御部34は、検出データ受信部32により受信された温度センサ22の検出データに基づいて、電動ファン14を制御する(ステップSA5)。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が予め定められている温度閾値よりも低い場合、ファン制御部34は、電動ファン14を予め定められた所定回転数よりも低い回転数で回転させる。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が温度閾値以上である場合、ファン制御部34は、電動ファン14を所定回転数よりも高い回転数で回転させる。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が温度閾値以上である場合、ファン制御部34は、検出データ受信部32により受信された温度センサ22の検出データに基づいて、電動ファン14の回転数を調整してもよい。例えば、ファン制御部34は、温度センサ22の検出データと記憶部35に記憶されている相関データとに基づいて、冷却対象の温度が低いほど電動ファン14の回転数が低くなり、冷却対象の温度が高いほど電動ファン14の回転数が高くなるように、電動ファン14を制御してもよい。
[制御方法の第2例]
 図6は、実施形態に係る作業機械1の制御方法の第2例を示すフローチャートである。図6は、キーオン状態において電動ファン14が停止状態に維持される例を示す。
 キー信号受信部31は、キー信号を受信する(ステップSB1)。判定部33は、キー信号受信部31により受信されたキー信号に基づいて、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態であるか否かを判定する(ステップSB2)。ステップSB2において、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態であると判定された場合(ステップSB2:Yes)、電動ファン14は駆動されず、ステップSB1の処理に戻る。
 ステップSB2において、キースイッチ21の操作状態がキーオフ状態ではないと判定した場合(ステップSB2:No)、判定部33は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態であるか否かを判定する(ステップSB3)。
 ステップSB3において、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態であると判定された場合(ステップSB3:Yes)、ファン制御部34は、電動ファン14を駆動しない(ステップSB4)。ファン制御部34は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態において、電動ファン14を停止状態に維持する。ファン制御部34は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態である期間、電動ファン14を停止し続ける。ファン制御部34は、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態である期間、電動ファン14の駆動を禁止する。
 ステップSB3において、キースイッチ21の操作状態がキーオン状態ではないと判定された場合(ステップSB3:No)、判定部33は、キースイッチ21の操作状態がキースタート状態であると判定する。キースイッチ21の操作状態がキースタート状態である場合、メインモータ11の駆動が開始される。キースイッチ21の操作状態がキースタート状態である場合、ファン制御部34は、検出データ受信部32により受信された温度センサ22の検出データに基づいて、電動ファン14を制御する(ステップSB5)。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が予め定められている温度閾値よりも低い場合、ファン制御部34は、電動ファン14を予め定められた所定回転数よりも低い回転数で回転させる。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が温度閾値以上である場合、ファン制御部34は、電動ファン14を所定回転数よりも高い回転数で回転させる。温度センサ22により検出された冷却対象の温度が温度閾値以上である場合、ファン制御部34は、検出データ受信部32により受信された温度センサ22の検出データに基づいて、電動ファン14の回転数を調整してもよい。例えば、ファン制御部34は、温度センサ22の検出データと記憶部35に記憶されている相関データとに基づいて、冷却対象の温度が低いほど電動ファン14の回転数が低くなり、冷却対象1の温度が高いほど電動ファン14の回転数が高くなるように、電動ファン14を制御してもよい。
[効果]
 以上説明したように、作業機械1は、キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作されるキースイッチ21と、作業機械1の冷却対象を冷却するための気流を生成する電動ファン14と、キーオン状態において電動ファン14を所定状態に維持するコントローラ30と、を備える。
 実施形態によれば、作業機械1がキーオン状態で点検者が作業機械1を点検又は整備する場合、電動ファン14が駆動状態又は停止状態に維持される。電動ファン14の動作は、冷却対象の温度によらずに、キースイッチ21の操作状態に基づいて決定される。これにより、点検又は整備の作業性の低下が抑制される。作業機械1がキーオン状態において電動ファン14が駆動し続ける場合、点検者は、電動ファン14に近付かないようにしながら、点検又は整備の作業を効率良く実施することができる。作業機械1がキーオン状態において電動ファン14が停止し続ける場合、点検者が電動ファン14の近くにいるときに電動ファン14が急に駆動を開始することが無いので、点検者は、点検又は整備の作業を効率良く実施することができる。
 作業機械1がキーオン状態において、電動ファン14が回転状態に維持される場合、ファン制御部34は、電動ファン14の回転数を任意に設定することができる。作業機械1がキーオン状態において、電動ファン14が例えば低い回転数で回転することにより、騒音の発生が抑制される。また、電動ファン14が低い回転数で回転することにより、電動ファン14の電力消費量が抑制される。また、図5を参照して説明したように、作業機械1がキーオン状態において、冷却対象の温度に基づいて電動ファン14の回転数が調整されることにより、作業機械1がキーオン状態においても冷却対象が適正に冷却される。
 作業機械1がキーオン状態において、電動ファン14が停止状態に維持される場合、騒音の発生が抑制される。また、作業機械1がキーオン状態において、電動ファン14の駆動が禁止されるので、点検者は、作業機械1の点検又は整備の作業を効率良く実施することができる。
[その他の実施形態]
 上述の実施形態において、電動ファン14の冷却対象は、液冷式熱交換器の冷却液であることとした。液冷式熱交換器は、水冷式熱交換器(ラジエータ)でもよいし、油冷式熱交換器(オイルクーラ)でもよい。液冷式熱交換器がラジエータである場合、電動ファン14の冷却対象は、ラジエータの冷却水である。また、液冷式熱交換器により冷却される作業機械1のコンポーネントは、バッテリ2、インバータ10、メインモータ11、及びDC/DCコンバータ13に限定されない。液冷式熱交換器がオイルクーラである場合、オイルクーラは、作業機械1の油圧システムの作動油を冷却してもよい。
 冷却対象が複数存在する場合、コントローラ30は、複数の冷却対象のそれぞれの温度に基づいて決定される電動ファン14の回転数の最大値で電動ファン14を駆動してもよい。例えば、冷却対象として、ラジエータ、オイルクーラ、及びエアコンディショナのコンデンサが作業機械1に搭載される場合、複数の冷却対象のそれぞれの温度と電動ファン14の回転数との関係を示す相関データが記憶部35に記憶されてもよい。冷却対象の温度が低いほど電動ファン14の回転数が低くなり、冷却対象の温度が高いほど電動ファン14の回転数が高くなるように、相関データが定められてもよい。冷却対象の温度と相関データとに基づいて、ラジエータを冷却するための電動ファン14の回転数が第1回転数に決定され、オイルクーラを冷却するための電動ファン14の回転数が第2回転数に決定され、コンデンサを冷却するための電動ファン14の回転数が第3回転数に決定され、例えば第1回転数が第2回転数及び第3回転数よりも高い場合、コントローラ30は、第1回転数で電動ファン14を駆動させてもよい。
 上述の実施形態において、作業機械1が電動ショベルであることとした。作業機械1は、例えば電動フォークリフトでもよい。
 上述の実施形態において、作業機械1の駆動源がメインモータ11であることとした。すなわち、作業機械1が電動作業機械であることとした。作業機械1の駆動源がエンジンでもよい。電動ファン14の冷却対象は、エンジンでもよいし、エンジンを冷却するラジエータでもよい。
 1…作業機械、2…バッテリ、3…下部走行体、4…上部旋回体、5…作業機、6…充電装置、7…ケーブル、8…充電ポート、9…電源分配ユニット、10…インバータ、11…メインモータ、12…油圧ポンプ、13…DC/DCコンバータ、14…電動ファン、14A…ファン用モータ、14B…ファン、20…制御システム、21…キースイッチ、22…温度センサ、30…コントローラ、31…キー信号受信部、32…検出データ受信部、33…判定部、34…ファン制御部、35…記憶部、1000…コンピュータシステム、1001…プロセッサ、1002…メインメモリ、1003…ストレージ、1004…インターフェース。

Claims (8)

  1.  キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作されるキースイッチと、
     作業機械の冷却対象を冷却するための気流を生成する電動ファンと、
     前記キーオン状態において前記電動ファンを所定状態に維持するコントローラと、を備える、
     作業機械の制御システム。
  2.  前記コントローラは、前記キーオン状態において前記電動ファンを駆動状態に維持する、
     請求項1に記載の作業機械の制御システム。
  3.  前記冷却対象の温度を検出する温度センサを備え、
     前記コントローラは、前記キーオン状態において、前記温度センサの検出データに基づいて、前記電動ファンの回転数を調整する、
     請求項2に記載の作業機械の制御システム。
  4.  前記コントローラは、前記キーオン状態において前記電動ファンを停止状態に維持する、
     請求項1に記載の作業機械の制御システム。
  5.  前記冷却対象の温度を検出する温度センサを備え、
     前記コントローラは、前記キースタート状態において、前記温度センサにより検出された前記冷却対象の温度が温度閾値よりも低い場合、前記電動ファンを停止し、前記冷却対象の温度が温度閾値以上である場合、前記電動ファンを駆動する、
     請求項2又は請求項4に記載の作業機械の制御システム。
  6.  前記作業機械は、電動モータと、前記電動モータにより駆動される油圧ポンプと、を有し、
     前記冷却対象は、前記電動モータを含む、
     請求項5に記載の作業機械の制御システム。
  7.  請求項1に記載の作業機械の制御システムを備える、
     作業機械。
  8.  キーオフ状態、キーオン状態、及びキースタート状態のいずれか一つの操作状態になるように操作されるキースイッチの操作状態を取得することと、
     前記キーオン状態において作業機械の冷却対象を冷却するための気流を生成する電動ファンを所定状態に維持することと、を含む、
     作業機械の制御方法。
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