JP4979529B2

JP4979529B2 - バッテリ駆動建設機械

Info

Publication number: JP4979529B2
Application number: JP2007254247A
Authority: JP
Inventors: 敏宏木村; 健昇藤田; 哲弘土井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009084838A

Description

本発明は、内蔵バッテリを駆動源として作動する油圧ポンプを用いて複数のアクチュエータを駆動するバッテリ駆動建設機械に関する。

パワーショベル（掘削機）等のバッテリ駆動建設機械は、内蔵バッテリを駆動源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いてブームシリンダやアームシリンダ等を駆動するもので、排ガスの問題がないことと相俟って市街地で用いるに好適な低振動・低騒音機械として注目されている（例えば特許文献１,２を参照）。
特許第３８９７８７５号公報特開平１０-１５９１３３号公報

ところでこの種のバッテリ駆動建設機械においては、車体に搭載可能なバッテリ（内蔵バッテリ；車載バッテリ）の電源容量に自ずと限界があり、現状ではエンジン駆動型建設機械のように長時間に亘って連続運転することが困難である。ちなみに市街地、特に住宅地等の建設現場において利用可能な商用交流電源は、照明等に利用するべく仮敷設された比較的小容量のものであることが多く、一般的に上記商用交流電源を用いて内蔵バッテリ（車載バッテリ）を急速充電することも困難である。更にはこの種の建設現場に、発電機を搭載した大容量の電源車を持ち込むことも困難であることが多い。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、建設現場の作業環境に応じて最適に運転することができ、また内蔵バッテリ（車載バッテリ）のいわゆる充電切れに効果的に対処することのできるバッテリ駆動建設機械を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係るバッテリ駆動建設機械は、内蔵バッテリを駆動源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いて複数のアクチュエータを駆動するように構成したものであって、
特に商用電源接続コネクタおよび外部バッテリ接続コネクタと、上記商用電源接続コネクタを介して入力される商用交流電源を直流変換して前記内蔵バッテリによる前記油圧ポンプの駆動系に供給する交流・直流変換器と、前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電源を電圧変換して前記内蔵バッテリによる前記油圧ポンプの駆動系に供給する電圧調整器とを備えたことを特徴としている。

ちなみに前記内蔵バッテリについては、前記交流・直流変換器から前記油圧ポンプの駆動系にそれぞれ供給される電力により、および／または前記電圧調整器により前記油圧ポンプの駆動系に供給される電力によりそれぞれ充電可能に設けておくことが好ましい。また前記油圧ポンプを駆動する電動モータについては、例えば交流電源により駆動される交流型のものを用い、この電動モータの駆動系については、前記内蔵バッテリから供給された直流電源から上記交流電源を生成するインバータを備えたものとして構成すれば良い。

そして上記インバータを用いて前記電動モータを駆動する交流電源を生成する上で、該インバータに供給する直流電圧が高い方がその電源効率の点で有利であることから、前記交流・直流変換器においては上記インバータに供給する電圧の直流電圧を生成するようにし、前記電圧調整器を、<ａ>前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電源の電圧および前記内蔵バッテリから供給される直流電源の電圧を、前記交流・直流変換器にて変換されて前記油圧ポンプの駆動系に供給される直流電源の電圧と同程度の電圧に昇圧する昇圧回路と、<ｂ>前記交流・直流変換器から出力される直流電源の電圧および前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電源の電圧を、前記内蔵バッテリの充電電圧に変換する降圧回路とを備えたものとして構成するようにすれば良い。

尚、前記商用電源接続コネクタを介する商用交流電源の入力、前記外部バッテリ接続コネクタを介する直流電源の入力、および前記内蔵バッテリの充電残容量をそれぞれ検出するコントローラを設け、このコントローラにて上記検出結果に応じて前記油圧ポンプの駆動系への電力供給を選択制御するように構成することが好ましい。また前記コントローラにて前記検出結果に応じて油圧ポンプレギュレータの作動を制御し、これによって前記油圧ポンプの最大回転数を制御することも好ましい。

上記構成のバッテリ駆動建設機械によれば、商用電源接続コネクタおよび外部バッテリ接続コネクタを備えているので、内蔵バッテリの充電残容量が不足する（或いは充電切れとなる）ような事態が生じても、上記商用電源接続コネクタを介して給電される商用交流電源を用いて、或いは外部バッテリ接続コネクタを介して供給される直流電源を用いて油圧ポンプを駆動することができる。従ってバッテリ駆動建設機械の継続的な運転が可能であり、また内蔵バッテリの充電切れに起因してバッテリ駆動建設機械が建設現場において運転不能となるような事態を回避することが可能となる。

また商用電源接続コネクタを介して給電される商用交流電源を用いて、或いは外部バッテリ接続コネクタを介して供給される直流電源を用いて内蔵バッテリを適宜充電することができるので、内蔵バッテリが充電切れとなるような事態を未然に防ぐことが可能となる。更には昇圧回路および降圧回路を備えた電圧調整器を用いて直流電源の電圧を調整するので、油圧ポンプの駆動源である電動モータを駆動する交流電源を生成するインバータを、電力効率の高い最適な直流電圧にて安定に駆動することができ、また内蔵バッテリの充電も最適に実施することができる等の効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るバッテリ駆動建設機械について、標準バケット容量が０.１６ｍ^３程度の小型のパワーショベルを例に説明する。
図１はこの実施形態に係るパワーショベルの概略構成図を示している。パワーショベルの車体１は、走行部１ａとこの走行部１ａの上に旋回可能に設けられた旋回部１ｂとを備えて構成され、上記旋回部１ｂに運転席が設けられている。この車体１における上記走行部１ａの前部にはブレード２が上下動自在に設けられており、また前記旋回部１ｂの運転席前方にはブーム３およびアーム４を介してバケット５が回動自在に設けられている。これらのブレード２、ブーム３、アーム４およびバケット５は、それぞれ後述する油圧シリンダにより駆動される。

特にこのパワーショベルは、旋回部１ｂに搭載した内蔵バッテリ６に蓄えた電力（直流電力エネルギ）を動力源とするバッテリ駆動型のものであって、従来一般的なエンジンに代えて上記内蔵バッテリ６から得られる直流電力により電動モータを介して前述した油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプにより生成された作動油にてブームシリンダやブームシリンダ等をそれぞれ駆動するように構成されている。また前記走行部１ａの走行駆動や前記旋回部１ｂの旋回についても、上記油圧ポンプにより生成された作動油を用いて行われる。

ちなみに前記内蔵バッテリ６は、例えば定格出力１６０Ｖ_ＤＣを得るリチウムイオン電池等の二次電池からなり、前述した旋回部１ｂの運転席の後方部に搭載されている。またこの内蔵バッテリ６は、それ自体が重量物であることから前記ブーム３に加わる重量負荷に対する重量バランス体（カウンタウェイト）としての役割も担っている。尚、上記のように旋回部１ｂに搭載された内蔵バッテリ６の上方位置には制御盤７が設けられ、図２にパワーショベルの背面部の構成を示すように上記制御盤７に商用電源接続コネクタ８および外部バッテリ接続コネクタ９が設けられている。

さて上述した構成のパワーショベルの駆動を担う制御盤７は、例えば図３に示すように構築されている。前述した油圧シリンダを駆動する為の作動油を生成する油圧ポンプ１１は、例えば定格出力２２ｋＷ程度の三相駆動型の電動モータ（三相誘導電動機）１２によって駆動される。そしてこの電動モータ１２により駆動される前記油圧ポンプ１１にて生成された作動油は、コントロールバルブ（Ｃ／Ｖ）１３を介して前述した油圧シリンダに、具体的にはブームシリンダ１４やアームシリンダ１５、バケットシリンダ１６等にそれぞれ供給される。尚、コントロールバルブ（Ｃ／Ｖ）１３は、運転席における操作レバー（図示せず）の操作量に応じてその作動が制御されることは言うまでもない。

このようなモータ１２を前述した内蔵バッテリ６に蓄積された直流電力エネルギにより駆動すべく、その直流電力を三相２００Ｖの交流電力に変換するインバータ２１を備えている。具体的には上記インバータ２１は、３００Ｖの直流電圧を入力して三相２００Ｖの交流電力を生成するように構成されている。そして前記内蔵バッテリ６の出力電圧１６０Ｖ_ＤＣは、後述する昇降圧器（電圧調整器）２２を介して３００Ｖ_ＤＣに変換された後に前記インバータ２１に給電されるようになっている。

また前述した商用電源接続コネクタ８からの給電ラインには、該商用電源接続コネクタ８を介して外部から給電される商用の三相交流電源２００Ｖを直流３００Ｖの直流電力に変換する交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３が設けられており、この交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３から出力される３００Ｖ_ＤＣもまた前記インバータ２１に給電されるようになっている。尚、前記交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３は、前記商用電源接続コネクタ８を介して単相１００Ｖの交流電力が入力された場合には、この交流電力１００Ｖ_ＡＣを３００Ｖ_ＤＣに変換して出力する機能も備える。この交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３の動作モードの切り替えは、後述するコントローラ２４によって行われる。

更に前記外部バッテリ接続コネクタ９からの給電ラインは、前述した昇降圧器２２に入力されている。そして外部バッテリＢから上記外部バッテリ接続コネクタ９を介して給電される、例えば直流２５０Ｖの直流電力は、前記昇降圧器２２にて直流３００Ｖに昇圧変換されて前記インバータ２１に給電され、或いは直流１６０Ｖに降圧変換されて前記内蔵バッテリ６に供給されるようになっている。この昇降圧器２２の昇圧・降圧動作モードについても、後述するコントローラ２４によって制御される。

ちなみに上記昇降圧器２２は、例えば図４に示すように充電回路２２ａと昇圧回路２２ｂとを備え、複数のスイッチＳ１〜Ｓ５を切り替え制御することで上記充電回路２２ａおよび昇圧回路２２ｂを選択的に作動させるように構成される。尚、充電回路２２ａは、例えば図５に示すようにスイッチ素子ＳＷを直列に介して入力直流電圧Ｖinをスイッチングし、これによって断続的に切り取った直流電力をコイルＬとコンデンサＣとからなるフィルタを介して濾波（平滑化）することで降圧した出力電圧Ｖoutを得る如く構成される。また昇圧回路２２ｂは、例えば図６に示すようにコイルＬに加わる入力直流電圧Ｖinによって該コイルＬとコンデンサＣとの間に生じる共振電流を、スイッチ素子ＳＷによって断続することで前記コイルＣに昇圧した出力電圧Ｖoutを得るように構成される。

ところでこのパワーショベルにおいては、基本的には前述したコントロールバルブ（Ｃ／Ｖ）１３の制御や走行系の制御を含む車体回路２５の駆動源としても、前述した内蔵バッテリ６を用いるように構成されている。これ故、前記内蔵バッテリ６の電力出力ライン（充放電端子）には該内蔵バッテリ６から出力される１６０Ｖ_ＤＣの直流電力を、車体系の駆動電圧である２４Ｖまたは１２Ｖの直流電圧に変換する直流・直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２６が設けられている。

更には前述した交流・直流変換器２３から前記インバータ２１に至る入力電源ラインには、その直流電圧３００Ｖ_ＤＣを上述した車体系の駆動電圧２４Ｖ_ＤＣ／１２Ｖ_ＤＣに変換する直流・直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２７が設けられている。この直流・直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２７は、前述した商用電源接続コネクタ８を介して商用電源から与えられる交流電力、或いは前記外部バッテリ接続コネクタ９を介して外部バッテリから与えられる直流電力から、車体系の駆動電圧２４Ｖ_ＤＣ／１２Ｖ_ＤＣを生成する役割を担う。そしてこれらの直流・直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２６,２７によって生成された直流電圧（車体系電圧）２４Ｖ_ＤＣ／１２Ｖ_ＤＣは、ダイオード２６ａ,２７ａをそれぞれ介して出力されることで、互いに干渉することなく前記車体回路２５に給電されるものとなっている。

さて前述したコントローラ２４は、キースイッチ２８の投入により前記車体系の直流電圧２４Ｖ_ＤＣ／１２Ｖ_ＤＣを受けて作動するものであり、例えばマイクロコンピュータによって実現される。そしてコントローラ２４は、センサ２４ａを介して前記内蔵バッテリ６の充電電圧や充放電電流を検出してその充電残容量を監視すると共に、前記商用電源接続コネクタ８に組み込んだセンサ２４ｂを用いて該商用電源接続コネクタ８を介する商用電源の給電を、更に前記外部バッテリ接続コネクタ９に組み込んだセンサ２４ｃを用いて該外部バッテリ接続コネクタ９を介する外部バッテリからの給電を検出するように構成されている。尚、これらのセンサ２４ａ,２４ｂ,２４ｃは、例えば電圧計とカレントトランス（ＣＴ）等の電流計からなる。そしてコントローラ２４は、これらの各センサ２４ａ,２４ｂ,２４ｃを介して検出された状態情報に従って前述した交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３および昇降圧器２２の作動を、更には前記油圧ポンプ１１の駆動条件を可変するレギュレータ２９の作動を制御するものとなっている。

図７はコントローラ２４の概略的な制御手順を示している。即ち、このコントローラ２４においては、例えば前記商用電源接続コネクタ８を介して商用交流電源が供給されている否かを判定し〈ステップＳ１〉、商用交流電源が供給されている場合には交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３を作動させて上記商用交流電源を駆動源として前述した電動モータ１２を駆動する〈ステップＳ２〉。この際、内蔵バッテリ６の充電残容量が十分であるか否かを判定し〈ステップＳ３〉、充電残容量が不足する場合には前記昇降圧器２２の充電回路２２ａを作動させることで前記商用交流電源を用いて内蔵バッテリ６を充電する〈ステップＳ４〉。しかし充電残容量が十分に満たされている場合には、そのままリターンする。

これに対して商用電源接続コネクタ８を介する商用電源の供給がない場合には、前記外部バッテリ接続コネクタ９を介する外部バッテリからの給電があるか否かを判定する〈ステップＳ５〉。そして外部バッテリからの給電がある場合には前記昇降圧器２２の昇圧回路２２ａを作動させることで、外部バッテリを駆動源として前述した電動モータ１２を駆動する〈ステップＳ６〉。この場合にも前記内蔵バッテリ６の充電残容量が十分であるか否かを判定し〈ステップＳ３〉、充電残容量が不足する場合には前記昇降圧器２２の充電回路２２ａを同時に作動させることで前記外部バッテリを用いて内蔵バッテリ６を充電する〈ステップＳ４〉。しかし充電残容量が十分に満たされている場合には、そのままリターンする。

一方、前記外部バッテリ接続コネクタ９を介する外部バッテリからの電源供給もない場合には、前記内蔵バッテリ６の充電残容量が十分であるか否かを判定する〈ステップＳ７〉。そして内蔵バッテリ６の充電残容量が十分である場合には、前記昇降圧器２２の昇圧回路２２ａを作動させることで、内蔵バッテリ６を駆動源として前述した電動モータ１２を駆動する〈ステップＳ８〉。また内蔵バッテリ６の充電残容量が不足する場合には、パワーショベルを正常に運転することができない旨を警告すべくアラームを発する〈ステップＳ９〉。

尚、簡易的には図８に制御手順を示すように、前記商用電源接続コネクタ８を介して商用交流電源が供給されている否かを判定し〈ステップＳ１１〉、商用交流電源が供給されている場合には交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３を作動させて上記商用交流電源を駆動源として前述した電動モータ１２を駆動する〈ステップＳ１２〉。次いで内蔵バッテリ６に対する充電ボタン（ＳＷ）３０が投入されているか否かを判定し〈ステップＳ１３〉、充電ボタン３０が投入されている場合には前記昇降圧器２２の充電回路２２ａを作動させ、前記商用交流電源を駆動源として前記内蔵バッテリ６を充電するようにしても良い〈ステップＳ１４〉。

一方、商用電源の供給がない場合には、前記外部バッテリ接続コネクタ９を介する外部バッテリからの給電があるか否かを判定する〈ステップＳ１５〉。そして外部バッテリからの給電がある場合には前記昇降圧器２２の昇圧回路２２ａを作動させることで、外部バッテリを駆動源として前述した電動モータ１２を駆動する〈ステップＳ１６〉。この場合においても前述した充電ボタン３０が投入されているか否かを判定する〈ステップＳ１７〉。そして充電ボタンが投入されている場合には、前記内蔵バッテリ６の充電を優先的に実行するべく、前記昇降圧器２２における昇圧回路２２ａの作動を停止させ〈ステップＳ１８〉、これに代えて前記昇降圧器２２の充電回路２２ｂを作動させて内蔵バッテリ６を充電する〈ステップＳ１９〉。
尚、商用電源が供給されず、また外部バッテリＢからの電力供給もない場合には、前述した昇降圧器２２の昇圧回路２２ａを作動させ〈ステップＳ２０〉、前記内蔵バッテリ６から供給される電力を用いて前述した電動モータ１２を駆動する。

以上のような制御手順によりコントローラ２４は、商用電源接続コネクタ８および外部バッテリ接続コネクタ９への接続状態、および内蔵バッテリ６の充電状態に応じてパワーショベルの運転動作モードを選択的に設定し、その運転モードを建設作業現場の環境に応じて最適化する。具体的には前記コントローラ２４は、前述した昇降圧器２２のスイッチＳ１〜Ｓ５を図９に示すように切り替えながら充電回路２２ａと昇圧回路２２ｂの作動を制御し、同時に内蔵バッテリ６の充放電を制御して前記電動モータ１２の駆動源を切り替える。

即ち、商用電源接続コネクタ８を介して給電される商用電源を用いて油圧ポンプ１１（電動モータ１２）を駆動する場合には、昇降圧器２２のスイッチＳ１〜Ｓ５の全てをオフとして内蔵バッテリ６を切り離してパワーショベルを運転する。しかし内蔵バッテリ６を充電する必要がある場合にはスイッチＳ１,Ｓ３をオンとし、前記交流電源から交流・直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）２３を介して得られた直流電力を充電回路２２ａに与え、この充電回路２２ａの出力にて内蔵バッテリ６を充電する。

また内蔵バッテリ６を用いて油圧ポンプ１１（電動モータ１２）を駆動する場合にはスイッチＳ４をオンとし、内蔵バッテリ６から得られる直流電圧を昇圧回路２２ｂを介して昇圧してインバータ２１に加える。更に外部バッテリ接続コネクタ９に接続された外部バッテリＢにて内蔵バッテリ６を充電する場合には、ステッチＳ３,Ｓ５をそれぞれオンとして充電回路２２ａを介する内蔵バッテリ６の充電路を形成すれば良い。また外部バッテリＢを用いて油圧ポンプ１１（電動モータ１２）を駆動する場合にはステッチＳ２,Ｓ５をそれぞれオンとし、昇圧回路２２ｂを介して外部バッテリＢから供給される直流電圧を昇圧してインバータ２１に加えるようにすれば良い。そして内蔵バッテリ６が故障しているような場合には、スイッチＳ４,Ｓ５をオフとし、これによって内蔵バッテリ６を車体回路２５のコントローラ２４等から切り離すようにすれば良い。

かくして上述した如く構成されたパワーショベルによれば、車体１に搭載した内蔵バッテリ６を駆動源として油圧ポンプ１１を作動させるバッテリ駆動型の建設機械であるといえども、商用電源接続コネクタ８および外部バッテリ接続コネクタ９を備え、上記商用電源接続コネクタ８に接続された商用電源から給電される商用交流電源を用いて前記電動モータ１２を、ひいては油圧ポンプ１１を駆動し、また前記外部バッテリ接続コネクタ９に接続された外部バッテリＢにより前記電動モータ１２を駆動するように構成されているので、内蔵バッテリ６の充電残容量が不足する場合や該内蔵バッテリ６が故障した場合であっても、前記商用電源接続コネクタ８または外部バッテリ接続コネクタ９を介して外部から電力供給することで該パワーショベル（建設機械）を運転することができる。従って内蔵バッテリ６の不具合に起因して該パワーショベル（建設機械）が建設現場にて立ち往生するような不具合を効果的に回避することができる。

また内蔵バッテリ６の充電残容量が低下している場合には、商用電源接続コネクタ８に接続された商用電源から給電される商用交流電源を用いて、或いは前記外部バッテリ接続コネクタ９に接続された外部バッテリＢから給電される直流電力を用いて前記内蔵バッテリ６を容易に充電することができるので、該内蔵バッテリ６の充電不足を容易に解消することができる。更には交流・直流変換器２３を用いて商用交流電源を直流電力に変換して電動モータ１２を駆動し、また内蔵バッテリ６や外部バッテリＢから供給される直流電力を電圧変換して前記電動モータ１２を駆動するように構成しているので、例えば電動モータ１２の駆動に要する電圧を高く設定しておくことで電力変換損失を低く抑えながら該電動モータ１２を効率的に駆動することができる等の効果が奏せられる。

特に上述した実施形態によれば内蔵バッテリ６での充電電圧を１６０Ｖ_ＤＣと高くしているので、２４Ｖ_ＤＣ／１２Ｖ_ＤＣの一般的な車体系電圧用のバッテリを用いる場合に比較してその充電効率を高くすることができ、その分、内蔵バッテリ６の大容量化を図ることが容易である。また外部バッテリＢから供給する直流電圧を２５０Ｖ_ＤＣと上記内蔵バッテリ６の電圧１６０Ｖ_ＤＣよりも高く設定しており、更には商用交流電源から生成する直流電圧を更に高い３００Ｖ_ＤＣとして設定しているので、前述した昇降圧器２２にて電圧調整するだけで前記内蔵バッテリ６の充電を簡易に行うことができる。

ところで本発明に係るパワーショベル（建設機械）においては、上述した３種類の電源がそれぞれ有する特性に応じた最適な運転を実現するべく、前述したレギュレータ２９によって前記油圧ポンプ１１の運転条件を変更設定可能に構成されている。即ち、商用電源接続コネクタ８を介して給電される商用交流電源を用いる場合には、油圧ポンプ１１の回転数がその最大回転数まで可変しうるようにインバータ２１の作動を制御し、また前記油圧ポンプ１１の出力が最大値を取り得るようにレギュレータ２９を制御する。このような条件設定により、例えば図１０に油圧ポンプ１１の圧力・流量特性（Ｐ-Ｑ特性）を示すように該油圧ポンプ１１は特性曲線ａで示すような、いわゆる最大出力特性で運転されることになる。

これに対して内蔵バッテリ６を用いて油圧ポンプ１１を駆動する場合には、そのエネルギ容量に限りがある。従ってこの場合には上記内蔵バッテリ６により該油圧ポンプ１１を長時間に亘って駆動し得るように、例えば油圧ポンプ１１の最大傾転を抑えることでその回転数を低く抑え、これによって特性曲線ｂに示すようにその出力特性を変化させる。この結果、油圧ポンプ１１の最大負荷を抑えることが可能となり、いわゆる省電力運転が可能となる。そして内蔵バッテリ６の稼働時間を最大限に延ばすことが可能となる。尚、外部バッテリ接続コネクタ９に接続された外部バッテリＢを用いる場合には、外部バッテリＢの仕様に応じて油圧ポンプ１１の運転特性を可変設定すれば良い。このような制御を併用することでパワーショベル（建設機械）の効率的な運転が可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前述した直量電圧の電圧値についてはバッテリや油圧ポンプの仕様等に応じて設定すれば良いものである。またここでは小型のパワーショベルを例に説明したが、その他のバッテリ駆動型建設機械にも同様に適用することができる。また内蔵バッテリ６の充電については、例えばパワーショベル（建設機械）の運転休止時に商用電源または外部バッテリＢを用いて充電しておけば十分である。更にはパワーショベル（建設機械）に商用電源または外部バッテリＢを接続した状態で該パワーショベル（建設機械）を運転することが困難な作業現場では、例えば内蔵バッテリ６を動力源とし、省電力モードにより所定時間に亘って運転した後、休憩時間等に商用電源または外部バッテリＢの豊富な電力を用いて前記内蔵バッテリ６を急速に再充電するようにその充放電を制御すれば良い。その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。

本発明に係るバッテリ駆動建設機械の一実施形態であるパワーショベルの概略的な外観構成を示す図。図１に示すパワーショベルの背面部の構成を示す図。図１に示すパワーショベルの電源系ブロック構成図。図３に示す電源系における昇降圧器の構成例を示す図。充電回路の構成例を示す図。昇圧回路の構成例を示す図。電源の切り替え制御手順の例を示す図。電源の切り替え制御手順の別の例を示す図。動作モードの切り替え例を示す図。電源に応じて油圧ポンプの制御特性を変更した場合の圧力・流量特性（Ｐ-Ｑ特性）の変化を示す図。

符号の説明

６内蔵バッテリ
８商用電源接続コネクタ
９外部バッテリ接続コネクタ
１１油圧ポンプ
１２電動モータ
２１インバータ
２２昇降圧器（電圧調整器）
２３交流・直流変換器
２４コントローラ
２６,２７直流・直流変換器

Claims

油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプにて生成した油圧を用いて複数のアクチュエータを駆動するバッテリ駆動建設機械であって、
内蔵バッテリと、
商用交流電源が接続される商用電源接続コネクタと、
外部バッテリが接続される外部バッテリ接続コネクタと、
前記商用電源接続コネクタを介して入力される交流電力を直流変換する交流・直流変換器と、
前記交流・直流変換器又は前記外部バッテリ接続コネクタから供給される直流電力で前記内蔵バッテリを充電する充電回路と、
前記商用電源接続コネクタを介する交流電力の入力、前記外部バッテリ接続コネクタを介する直流電力の入力、および前記内蔵バッテリの充電残容量をそれぞれ検出するコントローラと、
前記コントローラでＯＮ／ＯＦＦを検出可能な充電スイッチと、を備え、
前記コントローラは、前記商用電源接続コネクタを介する交流電力の入力、前記外部バッテリ接続コネクタを介する直流電力の入力がいずれもない場合には、前記内蔵バッテリから前記油圧ポンプの駆動系へ直流電力を供給するとともに、
前記商用電源接続コネクタを介する交流電力の入力、前記外部バッテリ接続コネクタを介する直流電力の入力のいずれかがあり、前記充電スイッチがＯＮのときは前記内蔵バッテリの充電残容量に応じてその直流電力で前記内蔵バッテリを充電し、前記充電スイッチがＯＦＦのときは前記交流・直流変換器又は前記外部バッテリ接続コネクタから前記油圧ポンプの駆動系へ直流電力を供給するように制御する手段を含む、ことを特徴とするバッテリ駆動建設機械。
前記油圧ポンプは、交流電力により駆動されるものであって、
前記油圧ポンプの駆動系は、直流電力から交流電力を生成するインバータおよび電動モータを備えたものである請求項１に記載のバッテリ駆動建設機械。
前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電力を電圧変換する電圧調整器をさらに備え、
前記電圧調整器は、前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電力の電圧および前記内蔵バッテリから供給される直流電力の電圧を、前記交流・直流変換器にて変換されて前記油圧ポンプの駆動系に供給される直流電力の電圧と同程度の電圧に昇圧する昇圧回路と、
前記交流・直流変換器から出力される直流電力の電圧および前記外部バッテリ接続コネクタを介して入力される直流電力の電圧を、前記内蔵バッテリの充電電圧に変換する降圧回路とを備えたものである請求項１又は２に記載のバッテリ駆動建設機械。
前記充電回路及び前記昇圧回路には、前記内蔵バッテリを前記充電回路及び前記昇圧回路から切り離すことができる切換スイッチが設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ駆動建設機械。
前記コントローラは、前記商用電源接続コネクタを介する交流電力の入力、前記外部バッテリ接続コネクタを介する直流電力の入力、および前記内蔵バッテリの充電残容量の検出結果に応じて、油圧ポンプレギュレータの作動を制御して前記油圧ポンプの最大回転数を制御する機能を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ駆動建設機械。