JP2018084099A - Electric construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ポンプの駆動源として電動モータを備えた電動式建設機械に係り、特に、外部電源からの交流電力を電動モータに供給する電動式建設機械に関する。 The present invention relates to an electric construction machine provided with an electric motor as a drive source of a hydraulic pump, and more particularly to an electric construction machine that supplies AC electric power from an external power source to an electric motor.
一般に、電動式油圧ショベルを代表例とする電動式建設機械は、低振動、低騒音のため市街地での作業に適した建設機械であることに加えて、規制が厳しくなっている排気ガスの問題が無く、環境性能が良い建設機械として注目されている。 In general, electric construction machines, such as electric hydraulic excavators, are the construction machines suitable for work in urban areas due to low vibration and noise, and the problem of exhaust gas, which is becoming stricter regulations. It is attracting attention as a construction machine with good environmental performance.
このような電動式建設機械は、自走可能な車体と、外部の交流電源から給電ケーブルを介して給電されることにより回転する電動モータと、この電動モータによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータと、電動モータの運転（給電制御）を行うモータ制御装置（制御盤）とにより大略構成されている（例えば、特許文献１）。 Such an electric construction machine includes a self-propelled vehicle body, an electric motor that rotates when power is supplied from an external AC power supply via a power supply cable, a hydraulic pump that is driven by the electric motor, and the hydraulic pressure A hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the pump and a motor control device (control panel) that performs operation (power feeding control) of the electric motor are roughly configured (for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載の電動式油圧ショベルは、エンジン式油圧ショベルの駆動源であるエンジンを電動モータに置き換えた構成を有しており、電動モータ以外の油圧回路や電気回路等の構成は、コストや信頼性の観点から、実績があり生産台数の多いエンジン式油圧ショベルと同じものを使用している。
The electric hydraulic excavator described in
ここで、電動モータを始動するモータ制御装置の電源は、エンジン式油圧ショベルにも搭載されている車載バッテリである。車載バッテリの充電は、エンジン式油圧ショベルの場合はエンジンに取り付けられたオルタネータで発電することにより行うのに対し、上記電動式油圧ショベルの場合は電動モータに取り付けられたオルタネータで発電することにより行う。 Here, the power source of the motor control device that starts the electric motor is an in-vehicle battery that is also mounted on the engine-type hydraulic excavator. In-vehicle batteries are charged by generating electricity with an alternator attached to the engine in the case of an engine-type hydraulic excavator, whereas they are generated by generating electricity with an alternator attached to an electric motor. .
しかし、上記のように従来の電動式油圧ショベルは、電動モータにオルタネータを取り付けて発電し、車載バッテリを充電しており、車体の長期休車や電動モータ停止後のキーオフ忘れ等により、車載バッテリの電圧が低下する。そして、車載バッテリの電圧が電動モータの始動停止を制御する始動停止制御回路の作動電圧を下回ると、始動停止回路を作動させることができなくなるため、電動モータの始動ができなくなる。これにより、オルタネータで発電することができなくなり、車載バッテリの充電が行われない状態になる。その結果、電動式油圧ショベルを起動できなくなってしまう。 However, as described above, the conventional electric hydraulic excavator has an alternator attached to the electric motor to generate electric power and charge the in-vehicle battery. Voltage drops. When the voltage of the in-vehicle battery falls below the operating voltage of the start / stop control circuit that controls the start / stop of the electric motor, the start / stop circuit cannot be operated, and the electric motor cannot be started. As a result, power cannot be generated by the alternator, and the vehicle battery is not charged. As a result, the electric excavator cannot be started.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載バッテリの電圧が低下した状態でも油圧ポンプの駆動源である電動モータを始動することができる電動式建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electric construction machine capable of starting an electric motor that is a drive source of a hydraulic pump even in a state where the voltage of an in-vehicle battery is lowered. There is.
上記目的を達成するために、本発明は、車体と、外部電源から交流電力を供給されることにより回転する電動モータと、前記外部電源の電源接続ケーブルを前記車体に接続するための接続端子と、前記電動モータによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記電動モータを制御するモータ制御装置と、前記電動モータの始動を指示するためのキースイッチと、前記モータ制御装置に電源を供給する車載バッテリと、前記車体の非稼働時に前記車載バッテリの電力で作動する少なくとも１つの車載機器とを備え、前記モータ制御装置は、前記電動モータの始動及び停止を行う始動停止回路と、前記接続端子と前記始動停止回路とを接続する第１交流給電ケーブルと、前記始動停止回路と前記電動モータとを接続する第２交流給電ケーブルと、前記キースイッチからの入力信号に応じて前記始動停止回路を制御する始動停止制御回路とを備え、前記キースイッチ、前記始動停止制御回路及び前記車載機器は、第１直流電力線を介して前記車載バッテリに接続された電動式建設機械において、前記モータ制御装置は、入力側が第３交流給電ケーブルを介して前記第１交流給電ケーブルに接続されたＡＣ−ＤＣコンバータを更に備え、前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、出力側が第２直流電力線を介して前記第１直流電力線に接続され、前記第３交流給電ケーブルを介して入力される交流電力を前記車載バッテリの電圧よりも高い電圧の直流電力に変換して前記第２直流電力線に出力するものとする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle body, an electric motor that rotates when AC power is supplied from an external power source, and a connection terminal for connecting a power connection cable of the external power source to the vehicle body. A hydraulic pump driven by the electric motor, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, a motor control device for controlling the electric motor, and an instruction for starting the electric motor A key switch; an in-vehicle battery that supplies power to the motor control device; and at least one in-vehicle device that operates with the electric power of the in-vehicle battery when the vehicle body is not in operation. A start / stop circuit for starting and stopping; a first AC power supply cable connecting the connection terminal and the start / stop circuit; A second AC power supply cable that connects the stop circuit and the electric motor; and a start / stop control circuit that controls the start / stop circuit in response to an input signal from the key switch, the key switch, the start / stop control. In the electric construction machine in which the circuit and the in-vehicle device are connected to the in-vehicle battery via a first DC power line, the motor control device has an input side connected to the first AC power supply cable via a third AC power supply cable. The AC-DC converter further includes a connected AC-DC converter, and the AC-DC converter has an output side connected to the first DC power line via a second DC power line, and is input via the third AC power supply cable. Is converted into DC power having a voltage higher than the voltage of the in-vehicle battery and output to the second DC power line.
以上のように構成した本発明においては、外部電源の電源接続ケーブルが車体の接続端子に接続され、外部電源から交流電力が供給されると、その交流電力がＡＣ−ＤＣコンバータによって車載バッテリよりも高い電圧の直流電力に変換され、その直流電力が第２直流電力線を介して第１直流電力線に供給される。これにより、第１直流電力線に接続されている始動停止制御回路及びキースイッチには、車載バッテリからではなくＡＣ−ＤＣコンバータから直流電力が供給されるため、車載バッテリの電圧が始動停止制御回路及びキースイッチの作動電圧を下回っている状態でも、始動停止制御回路及びキースイッチを作動させることができ、電動モータを始動することが可能となる。 In the present invention configured as described above, when the power connection cable of the external power source is connected to the connection terminal of the vehicle body and AC power is supplied from the external power source, the AC power is more than the in-vehicle battery by the AC-DC converter. The DC power is converted into high voltage DC power, and the DC power is supplied to the first DC power line via the second DC power line. Thus, since the DC power is supplied from the AC-DC converter to the start / stop control circuit and the key switch connected to the first DC power line, not from the in-vehicle battery, the voltage of the in-vehicle battery is changed to the start / stop control circuit and Even in a state where the operating voltage of the key switch is lower, the start / stop control circuit and the key switch can be operated, and the electric motor can be started.
本発明によれば、外部電源からの交流電力を電動モータに供給する電動式建設機械において、車載バッテリの電圧が低下した状態でも油圧ポンプの駆動源である電動モータを始動することが可能となる。 According to the present invention, in an electric construction machine that supplies AC electric power from an external power source to an electric motor, it is possible to start an electric motor that is a drive source of a hydraulic pump even in a state where the voltage of the in-vehicle battery is lowered. .
以下、本発明に係る電動式建設機械の制御回路の一実施形態について図面に基づき説明する。 Hereinafter, an embodiment of a control circuit for an electric construction machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図１〜図４は本発明の一実施形態を示している。図中、油圧ショベル１は、電動式の油圧ショベルであり、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、旋回輪３を介して下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体４と、上部旋回体４の前端側に設けられた作業装置５とにより大略構成されている。そして、油圧ショベル１の車体は、下部走行体２と上部旋回体４とにより構成され、上部旋回体４には動力源として後述の電動モータ９が搭載されている。
1 to 4 show an embodiment of the present invention. In the figure, an
下部走行体２には走行モータが設けられると共に、上部旋回体４には旋回モータ（いずれも図示せず）が設けられている。そして、下部走行体２は走行モータによって前進、後進等の走行動作を行い、上部旋回体４は旋回モータによって旋回動作するものである。
The lower traveling
作業装置５は、ブーム５Ａ、アーム５Ｂ、バケット（作業具）５Ｃ等によって構成され、ブーム５Ａ、アーム５Ｂ、バケット５Ｃにはブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ（作業具シリンダ）５Ｆ等の油圧シリンダが取り付けられている。そして、これらのシリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆは、走行モータや旋回モータ等の油圧モータと共に、後述の油圧ポンプ１１から吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータである。
The work device 5 includes a boom 5A, an arm 5B, a bucket (work tool) 5C, and the like. The boom 5A, the arm 5B, and the bucket 5C include a boom cylinder 5D, an arm cylinder 5E, a bucket cylinder (work tool cylinder) 5F, and the like. A hydraulic cylinder is installed. These cylinders 5D, 5E, and 5F are hydraulic actuators that are driven by pressure oil discharged from a
上部旋回体４の支持構造体を形成する支持フレームとしての旋回フレーム６には、後述のキャブ７、カウンタウエイト８、電動モータ９、油圧ポンプ１１、熱交換器１４、車載バッテリ１８等が搭載されている。
The revolving frame 6 as a support frame forming the support structure of the upper revolving
旋回フレーム６の左前側には、キャブ７が搭載されている。このキャブ７は、オペレータが搭乗する運転室を内部に画成している。キャブ７の内部には、運転席、走行レバー・ペダル、操作レバー、後述のキースイッチ３１、非常停止スイッチ３２、信号コントローラ３５、モニタ装置３６（図４参照）等が配設されている。
A cab 7 is mounted on the left front side of the revolving frame 6. The cab 7 defines a cab in which an operator is boarded. Inside the cab 7 are arranged a driver's seat, a travel lever / pedal, an operation lever, a
旋回フレーム６の後端部には、カウンタウエイト８が取り付けられている。このカウンタウエイト８は、後述する電動モータ９よりも車体（上部旋回体４）の前，後方向の後側に配置され、作業装置５との重量バランスをとるものである。カウンタウエイト８の後面側は、図２に示すように円弧状をなして形成されている。カウンタウエイト８の上面には、後述するケーブルスタンド２１が取り付けられている。 A counterweight 8 is attached to the rear end of the revolving frame 6. The counterweight 8 is disposed in front of the vehicle body (upper turning body 4) and rearward in the rear direction with respect to an electric motor 9 described later, and balances the weight with the work device 5. The rear surface side of the counterweight 8 is formed in an arc shape as shown in FIG. A cable stand 21 to be described later is attached to the upper surface of the counterweight 8.
電動モータ９は、カウンタウエイト８の前側に位置して旋回フレーム６上に搭載されている。この電動モータ９は、例えば三相誘導電動機からなり、後述する油圧ポンプ１１の駆動源を構成している。また、電動モータ９は、旋回フレーム６上に防振ゴム、防振マウント等の防振部材（図示せず）を介して防振支持されている。
The electric motor 9 is mounted on the turning frame 6 so as to be positioned on the front side of the counterweight 8. The electric motor 9 is composed of, for example, a three-phase induction motor, and constitutes a drive source for a
電動モータ９は、例えば４００Ｖの三相交流電力を供給する商用電源等の外部電源１０（図４参照）から後述の給電ケーブル１９を介して給電されることにより回転し、油圧ポンプ１１を駆動するものである。電動モータ９の運転制御（給電制御）は、後述するモータ制御装置２３により行われる。
The electric motor 9 is rotated by being supplied with power from an external power source 10 (see FIG. 4) such as a commercial power source that supplies three-phase AC power of 400 V, for example, via a
油圧ポンプ１１は、電動モータ９の左，右方向の一側となる右側に位置して旋回フレーム６上に搭載されている。この油圧ポンプ１１は、例えば可変容量型油圧ポンプからなり、旋回フレーム６の前部右側に配設された作動油タンク１２と共に油圧源を構成している。ここで、油圧ポンプ１１は、電動モータ９の右側にカップリング等の動力伝達装置１３を介して取り付けられ、この動力伝達装置１３により電動モータ９の回転出力が伝達される。
The
油圧ポンプ１１は、電動モータ９によって駆動されることにより、作動油タンク１２から吸込んだ作動油を、高圧な圧油として吐出するものである。油圧ポンプ１１から吐出した圧油は、油圧ショベル１に搭載された走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆ等の各種の油圧アクチュエータに供給される。
The
熱交換器１４は、電動モータ９を挟んで油圧ポンプ１１とは反対側となる左側に設けられている。この熱交換器１４は、後述の冷却ファン１５に対面するように旋回フレーム６に搭載されている。熱交換器１４は、温度上昇した各種の流体を冷却風により冷却するもので、例えば、油圧アクチュエータ（走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆ等）からの戻り油の冷却を行うオイルクーラ、キャブ７内の室内機（図示せず）から供給される冷媒の冷却を行うコンデンサ等を含んで構成されている。
The
電動モータ９の左，右方向の他側となる左側（熱交換器１４と同じ側）には、熱交換器１４に対面して冷却ファン１５が配置されている。この冷却ファン１５は、電動モータ９を動力源として回転駆動されることにより、外気を冷却風として導入し、当該冷却風を、熱交換器１４、電動モータ９等に供給するものである。
A cooling
旋回フレーム６には、キャブ７の後側から側方にわたって外装カバー１６が取り付けられている。この外装カバー１６は、電動モータ９、油圧ポンプ１１、熱交換器１４等を収容するための機械室１７を画成するものである。ここで、外装カバー１６は、電動モータ９の上側を覆う上部カバー１６Ａ、側面を覆う側面カバー１６Ｂ等により構成されている。上部カバー１６Ａの前部側には、後述する電源接続ケーブル１９Ａが接続される、後述する端子箱２２が設けられている。
An exterior cover 16 is attached to the revolving frame 6 from the rear side to the side of the cab 7. The exterior cover 16 defines a
車載バッテリ１８は、旋回フレーム６に搭載されている。この車載バッテリ１８は、電気エネルギを貯え、後述するモータ制御装置２３、キースイッチ３１、非常停止スイッチ３２、信号コントローラ３５、モニタ装置３６、油圧ショベル１に搭載される各種の照明具（図示せず）、油圧駆動系の制御に用いられる電磁弁（図示せず）、後述する情報コントローラ２０をはじめとする電子部品等の各種電気機器の電源となるものである。上述した各種電気機器は、第１直流電力線３７を介して車載バッテリ１８に接続されている。車載バッテリ１８は、例えば２４Ｖの直流電力を、モータ制御装置２３等を含む各種電気機器に供給するもので、例えば１２Ｖの直流バッテリを２個直列に接続することにより構成されている。
The in-
外部電源１０と電動モータ９との間は、後述するモータ制御装置２３を介して給電ケーブル１９により電気的に接続される。この給電ケーブル１９は、外部電源１０と後述する端子箱２２との間に配設される電源接続ケーブル１９Ａと、端子箱２２と後述する接続端子２４との間に配設される内部接続ケーブル（第１交流給電ケーブル）１９Ｂと、接続端子２４と後述する安全回路２５との間に配設される内部接続ケーブル（第１交流給電ケーブル）１９Ｃ、安全回路２５と後述する始動停止回路２６との間に配設される内部接続ケーブル（第１交流給電ケーブル）１９Ｄと、始動停止回路２６と後述するモータ端子ボックス３３との間に配設される内部接続ケーブル（第２交流給電ケーブル）１９Ｅと、モータ端子ボックス３３と電動モータとの間に配設されるモータ接続ケーブル（第２交流給電ケーブル）１９Ｆとを含んで構成されている。ここで、電源接続ケーブル１９Ａは、後述するケーブルスタンド２１に支持され、上部カバー１６Ａ上面に固定された端子箱２２内の接続端子２２Ａに接続される。
The external power supply 10 and the electric motor 9 are electrically connected by a
カウンタウエイト８の上部には、電源接続ケーブル１９Ａを支持するためのケーブルスタンド２１が取り付けられている。このケーブルスタンド２１は、上，下方向に延びカウンタウエイト８に固定された支柱２１Ａと、この支柱２１Ａを揺動中心とする水平方向（左，右方向）の揺動を可能に支柱２１Ａに設けられた支持横棒２１Ｂとにより大略構成されている。そして、支柱２１Ａの上端部と支持横棒２１Ｂの先端部には、それぞれ電源接続ケーブル１９Ａの途中部位を把持する把持部材２１Ｃが設けられている。図２中に仮想線（二点鎖線）で示すように、ケーブルスタンド２１は、油圧ショベル１の動きに応じて支持横棒２１Ｂが支柱２１Ａを中心に揺動することにより、電源接続ケーブル１９Ａに過剰な力が加わることを抑制しつつ、電源接続ケーブル１９Ａが油圧ショベル１に巻き込まれることを防止するものである。
A cable stand 21 for supporting the
外装カバー１６の上部カバー１６Ａには、端子箱２２が取り付けられている。この端子箱２２の出力側には、油圧ショベル１に付属の内部接続ケーブル１９Ｂが接続されている。一方、端子箱２２の入力側には、電動式油圧ショベル１を使用する設備に付属の電源接続ケーブル１９Ａが接続される。端子箱２２の内部には、接続端子２２Ａが設けられており、この接続端子２２Ａを介して、電源接続ケーブル１９Ａと内部接続ケーブル１９Ｂとが電気的に接続される。
A
モータ制御装置２３は、電動モータ９への給電を制御するための制御盤であり、安全回路２５、始動停止回路２６、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７、信号出力回路２９、始動停止制御回路３０等により構成されている。また、モータ制御装置２３には、内部接続ケーブル１９Ｂを接続するための接続端子（接続コネクタ）２４（図４参照）が設けられている。内部接続ケーブル１９Ｂは、接続端子２４を介して、モータ制御装置２３内に収容された安全回路２５、始動停止回路２６及びＡＣ−ＤＣコンバータ２７と電気的に接続されている。
The
安全回路２５は、給電ケーブル１９の途中（内部接続ケーブル１９Ｃ，１９Ｄの間）に設けられ、短絡、漏電、過負荷による電流上昇等の電気的異常から電動モータ９を保護するものである。このために、安全回路２５には、短絡、漏電を含む電気的異常が発生したときに給電ケーブル１９を遮断するブレーカ２５Ａ、給電ケーブル１９に過負荷電流が生じたときに給電ケーブル１９を遮断するサーマルリレー２５Ｂ等が設けられている。なお、安全回路２５は、電気的異常、即ち、過負荷状態、不足電圧状態、過電圧状態、地絡、短絡等から電動モータ９及びモータ制御装置２３を保護するもので、ブレーカ２５Ａ、サーマルリレー２５Ｂに限定されず、各種の保護機器、保護回路を用いることができる。
The
始動停止回路２６は、給電ケーブル１９の途中でかつ安全回路２５の出力側（内部接続ケーブル１９Ｄ，１９Ｅの間）に設けられ、電動モータ９の始動及び停止を行うものである。このために、始動停止回路２６は、スターデルタ回路２６Ａを用いて構成されている。ここで、スターデルタ回路２６Ａは、電動モータ９の始動時に、電動モータ９内のコイル（図示せず）との結線をスター結線から一定時間経過後にデルタ結線に切換えるもので、この切換えを行うための電磁開閉器（図示せず）を含んで構成されている。
The start /
即ち、電動モータ９は、始動直後で回転数が所定の回転数に到達する前、即ち、供給電力の周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）に応じた回転数に到達する前は、インピーダンスが低く大電流が流れる。そこで、スターデルタ回路２６Ａは、上記回転数に到達する前はインピーダンスが高く電流を制御できるスター結線とし、上記回転数に到達後は、インピーダンスが低く電流を稼げるデルタ結線に切換えを行うものである。なお、始動停止回路２６は、少なくとも電動モータ９の始動と停止とを行うもので、スターデルタ回路２６Ａに限定されず、例えば、リアクトル回路、インバータ回路等を用いることができる。
That is, the electric motor 9 has a low impedance and a large current immediately after starting and before the rotation speed reaches a predetermined rotation speed, that is, before reaching the rotation speed according to the frequency (50 Hz, 60 Hz) of the supplied power. Flowing. Therefore, the
ＡＣ−ＤＣコンバータ２７は、その入力側が内部接続ケーブル（第３交流給電ケーブル）２８を介して内部接続ケーブル（第１交流給電ケーブル）１９Ｃに接続され、その出力側が第２直流電力線３８を介して第１直流電力線３７に接続され、内部接続ケーブル２８を介して入力される高電圧の交流電力（例えば４００Ｖの三相交流電力）を低電圧の直流電力に変換して第２直流電力線３８に出力するものである。
The AC-
ＡＣ−ＤＣコンバータ２７の出力電圧は、電動モータ９に従来取り付けられていたオルタネータの出力電圧と同様に、第１直流電力線３７に接続されている各種電気機器の作動電圧範囲内でかつ車載バッテリ１８の電圧（例えば２４Ｖ）よりも高い電圧（例えば２８Ｖ）に設定されている。これにより、第１直流電力線３７に接続されている信号コントローラ３５等の各種電気機器には、接続端子２２Ａに電源接続ケーブル１９Ａが接続されているときは、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７から直流電力が供給され、接続端子２２Ａに電源接続ケーブル１９Ａが接続されていないときは、車載バッテリ１８から直流電力が供給される。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７の出力電圧は車載バッテリ１８の電圧よりも高く設定されているため、電源接続ケーブル１９Ａが接続端子２２Ａに接続されている間は、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７から出力される直流電力が車載バッテリ１８に充電される。
The output voltage of the AC-
信号出力回路２９は、安全回路２５に接続され、安全回路２５から出力される信号を外部機器、具体的には、後述する信号コントローラ３５に出力するものである。このために、信号出力回路２９は、その入力側が安全回路２５に接続され、その出力側が信号コントローラ３５に接続されている。
The
信号出力回路２９は、安全回路２５が電気的な異常により作動した場合、例えば電動モータ９の過負荷による電流上昇によりサーマルリレー２５Ｂの遮断が行われた場合等に、その旨の信号が入力信号として入力される。信号出力回路２９は、その入力信号を信号コントローラ３５への出力信号に変換し、その信号を信号コントローラ３５へ出力する。信号コントローラ３５は、必要に応じて、後述するモニタ装置３６に注意表示、警報表示、警報音等を発する旨の信号を出力する。
When the
始動停止制御回路３０は、始動停止回路２６に接続され、外部からの信号、具体的には、油圧ショベル１の始動時にオペレータによってＯＮされるキースイッチ３１からの信号、非常時にオペレータによってＯＮされる非常停止スイッチ３２からの信号、後述する信号コントローラ３５からの信号等に基づいて、始動停止回路２６の切換制御（スターデルタ回路２６Ａの電磁開閉器の開閉制御）を行うものである。
The start / stop control circuit 30 is connected to the start /
具体的には、例えばキースイッチ３１からのＯＮ信号が始動停止制御回路３０に入力されると、電動モータ９をスターデルタ方式で始動すべく、始動停止制御回路３０からスターデルタ回路２６Ａの電磁開閉器に、スター結線、デルタ結線を実現するための開閉信号が出力される。一方、例えばキースイッチ３１からのＯＦＦ信号や非常停止スイッチ３２からのＯＮ信号が始動停止制御回路３０に入力されると、電動モータ９を停止すべく、始動停止制御回路３０からスターデルタ回路２６Ａの電磁開閉器に、電動モータ９への給電を断つ旨の開信号が出力される。このために、始動停止制御回路３０の入力側は、始動停止回路２６、キースイッチ３１、非常停止スイッチ３２、信号コントローラ３５等に接続されている。また、始動停止制御回路３０の出力側は、始動停止回路２６、信号コントローラ３５等に接続されている。
Specifically, for example, when an ON signal from the
電動モータ９に交流電力を供給するためのモータ接続ケーブル１９Ｆには、モータ端子ボックス３３が取り付けられている。このモータ端子ボックス３３は、内部接続ケーブル１９Ｅを介して始動停止回路２６に接続されている。モータ端子ボックス３３の内部には、接続端子（接続コネクタ）３４が設けられており、この接続端子３４を介して、内部接続ケーブル１９Ｅとモータ接続ケーブル１９Ｆとが電気的に接続されている。これにより、モータ制御装置２３内の安全回路２５及び始動停止回路２６と電動モータ９とが電気的に接続されている。
A motor terminal box 33 is attached to a
信号コントローラ３５は、マイクロコンピュータ等で構成され、安全回路２５が作動したときに、その作動した旨の信号（作動情報）が信号出力回路２９を介して入力されると、後述のモニタ装置３６に警報表示や警報音等の警報を発する旨の信号を出力するものである。このために、信号コントローラ３５は、その信号入力側が信号出力回路２９、始動停止制御回路３０、後述するモニタ装置３６等に接続され、その信号出力側が始動停止制御回路３０、モニタ装置３６等に接続されている。なお、信号コントローラ３５は、キャブ７内以外に配置しても良い。
The
モニタ装置３６は、キャブ７内で運転席の近傍に設けられている。このモニタ装置３６は、信号コントローラ３５に接続され、信号コントローラ３５からの信号等に基づいて、オペレータに対して運転情報、注意情報、警報情報等を報知するものである。また、モニタ装置３６は、オペレータからの指示を受け付ける入力装置としての機能を有し、オペレータの入力操作に応じて車体の情報等を表示することもできる。
The
情報コントローラ２０は、車体の位置情報や稼働時間等の稼動情報を収集する機能と、収集した稼働情報を外部に送信する機能とを有し、サービス員等が遠隔から車体の情報や状況を把握するために用いられる。
The
本実施形態に係る電動式の油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
The
オペレータがキャブ７に搭乗し、キースイッチ３１をＯＮすると、外部電源１０からの電力によって電動モータ９が回転する。具体的には、キースイッチ３１がＯＮされると、始動停止制御回路３０からの信号に基づいて始動停止回路２６が切換わり、スターデルタ方式で電動モータ９が始動される。そして、電動モータ９は、供給電力の周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）に応じた回転数で回転し、この電動モータ９の回転により油圧ポンプ１１が駆動される。
When the operator gets on the cab 7 and turns on the
この状態で、キャブ７の運転席に着席したオペレータが走行レバー・ペダルを操作することにより、下部走行体２を自走させて油圧ショベル１を移動させることができる。また、オペレータが操作レバーを操作することにより、上部旋回体４を旋回させつつ作業装置５によって土砂等の掘削作業を行うことができる。
In this state, when the operator seated in the driver's seat of the cab 7 operates the travel lever / pedal, the
また、運転中に、例えば過負荷電流等の電気的異常により安全回路２５が作動すると、安全回路２５からその旨の信号が、信号出力回路２９を介して信号コントローラ３５に入力される。信号コントローラ３５は、モニタ装置３６に、安全回路２５が作動した旨の注意表示、警報表示、警報音等を発する旨の信号を出力する。これにより、オペレータに対して安全回路２５が作動した旨の機器不調情報を報知することができる。
Further, during operation, when the
以上のように構成した本実施形態によれば、外部電源１０の電源接続ケーブル１９Ａが車体の接続端子２２Ａに接続され、外部電源１０から交流電力が供給されると、その交流電力がＡＣ−ＤＣコンバータ２７によって車載バッテリ１８よりも高い電圧の直流電力に変換され、その直流電力が第２直流電力線３８を介して第１直流電力線３７に供給される。これにより、第１直流電力線３７に接続されている始動停止制御回路３０及びキースイッチ３１には、車載バッテリ１８からではなくＡＣ−ＤＣコンバータ２７から直流電力が供給されるため、車載バッテリ１８の電圧が始動停止制御回路３０及びキースイッチ３１の作動電圧を下回っている状態でも、始動停止制御回路３０及びキースイッチ３１を作動させることができ、電動モータ９を始動することが可能となる。
According to the present embodiment configured as described above, when the
また、電源接続ケーブル１９Ａが車体の接続端子２２Ａに接続され、外部電源１０から交流電力が供給されると、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７から供給される直流電力によって第１直流電力線３７に接続されている各種電気機器が作動し、かつ車載バッテリ１８が充電されるため、電動モータ９に従来取り付けられていたオルタネータを省略することができ、電動モータ９の負荷を低減することが可能となる。
Further, when the
また、電源接続ケーブル１９Ａが車体の接続端子２２Ａに接続されておらず、外部電源１０からの交流電力の供給がない状態では、車載バッテリ１８から供給される直流電力により、情報コントローラ２０、信号コントローラ３５、モニタ装置３６等の車載機器を作動させることができる。これにより、油圧ショベル１の非稼働時に、オペレータがモニタ装置３６を介して車体の情報を確認したり、サービス員が情報コントローラ２０との通信を介して車体の稼動情報等を把握することが可能となる。
When the
なお、本実施形態では、ＡＣ−ＤＣコンバータ２７の入力側を接続端子２４と安全回路２５との間に配設された内部接続ケーブル１９Ｃに接続したが、本発明はこれに限られず、安全回路２５と始動停止回路２６との間に配設された内部接続ケーブル１９Ｄに接続させても良い。その場合、安全回路２５を通してＡＣ−ＤＣコンバータ２７に交流電力が供給されるため、短絡、漏電、過負荷による電流上昇等の電気的異常からＡＣ−ＤＣコンバータ２７を保護することが可能となる。
In the present embodiment, the input side of the AC-
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
１…油圧ショベル（電動式建設機械）、２…下部走行体（車体）、３…旋回輪、４…上部旋回体（車体）、５…作業装置、５Ａ…ブーム、５Ｂ…アーム、５Ｃ…バケット、５Ｄ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、５Ｅ…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、５Ｆ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、６…旋回フレーム、７…キャブ、８…カウンタウエイト、９…電動モータ、１０…外部電源、１１…油圧ポンプ、１２…作動油タンク、１３…動力伝達装置、１４…熱交換器、１５…冷却ファン、１６…外装カバー、１６Ａ…上部カバー、１６Ｂ…側面カバー、１７…機械室、１８…車載バッテリ、１９…給電ケーブル、１９Ａ…電源接続ケーブル、１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ…内部接続ケーブル（第１交流給電ケーブル）、１９Ｅ…内部接続ケーブル（第２交流給電ケーブル）、１９Ｆ…モータ接続ケーブル（第２交流給電ケーブル）、２０…情報コントローラ（車載機器）、２１…ケーブルスタンド、２１Ａ…支柱、２１Ｂ…支持横棒、２１Ｃ…把持部材、２２…端子箱、２２Ａ…接続端子、２３…モータ制御装置、２４…接続端子、２５…安全回路、２５Ａ…ブレーカ、２５Ｂ…サーマルリレー、２６…始動停止回路、２６Ａ…スターデルタ回路、２７…ＡＣ−ＤＣコンバータ、２８…内部接続ケーブル（第３交流給電ケーブル）、２９…信号出力回路、３０…始動停止制御回路、３１…キースイッチ、３２…非常停止スイッチ、３３…モータ端子ボックス、３４…接続端子、３５…信号コントローラ（車載機器）、３６…モニタ装置（車載機器）、３７…第１直流電力線、３８…第２直流電力線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記モータ制御装置は、前記電動モータの始動及び停止を行う始動停止回路と、前記接続端子と前記始動停止回路とを接続する第１交流給電ケーブルと、前記始動停止回路と前記電動モータとを接続する第２交流給電ケーブルと、前記キースイッチからの入力信号に応じて前記始動停止回路を制御する始動停止制御回路とを備え、
前記キースイッチ、前記始動停止制御回路及び前記車載機器は、第１直流電力線を介して前記車載バッテリに接続された電動式建設機械において、
前記モータ制御装置は、入力側が第３交流給電ケーブルを介して前記第１交流給電ケーブルに接続されたＡＣ−ＤＣコンバータを更に備え、
前記ＡＣ−ＤＣコンバータは、出力側が第２直流電力線を介して前記第１直流電力線に接続され、前記第３交流給電ケーブルを介して入力される交流電力を前記車載バッテリの電圧よりも高い電圧の直流電力に変換して前記第２直流電力線に出力することを特徴とする電動式建設機械。 A vehicle body, an electric motor rotating by being supplied with AC power from an external power source, a connection terminal for connecting a power connection cable of the external power source to the vehicle body, a hydraulic pump driven by the electric motor, A hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, a motor control device for controlling the electric motor, a key switch for instructing start of the electric motor, and supplying power to the motor control device An in-vehicle battery, and at least one in-vehicle device that operates with electric power of the in-vehicle battery when the vehicle body is not in operation,
The motor control device connects a start / stop circuit for starting and stopping the electric motor, a first AC power supply cable connecting the connection terminal and the start / stop circuit, and the start / stop circuit and the electric motor. A second AC power supply cable, and a start / stop control circuit that controls the start / stop circuit in response to an input signal from the key switch,
The key switch, the start / stop control circuit, and the in-vehicle device are connected to the in-vehicle battery via a first DC power line.
The motor control device further includes an AC-DC converter having an input side connected to the first AC power supply cable via a third AC power supply cable,
The output side of the AC-DC converter is connected to the first DC power line via a second DC power line, and AC power input via the third AC power supply cable is higher than the voltage of the in-vehicle battery. An electric construction machine that converts to DC power and outputs to the second DC power line.
前記車載機器は、前記車体の稼働情報を収集する機能と、収集した前記稼働情報を外部に送信する機能とを有する情報コントローラを含み、
前記情報コントローラは、前記車体の非稼働時に、前記車載バッテリの電力で作動して前記収集した稼働情報を外部に送信することを特徴とする電動式建設機械。 The electric construction machine according to claim 1,
The in-vehicle device includes an information controller having a function of collecting operation information of the vehicle body and a function of transmitting the collected operation information to the outside.
The information controller is operated by electric power of the in-vehicle battery when the vehicle body is not in operation, and transmits the collected operation information to the outside.
前記モータ制御装置は、前記第１交流給電ケーブルの途中に設けられた安全回路と、前記安全回路の作動情報が入力される信号出力回路とを更に備え、
前記車載機器は、前記信号出力回路から前記作動情報が入力される信号コントローラと、前記信号コントローラから入力された前記作動情報を表示するモニタ装置とを含むことを特徴とする電動式建設機械。 The electric construction machine according to claim 1,
The motor control device further includes a safety circuit provided in the middle of the first AC power supply cable, and a signal output circuit to which operation information of the safety circuit is input,
The in-vehicle device includes an electric construction machine including a signal controller to which the operation information is input from the signal output circuit, and a monitor device that displays the operation information input from the signal controller.
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