JP5371209B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを主動力源とした建設機械や産業機械などの作業車両に係り、特に、電動モータの駆動源として、車載バッテリや外部電源を用いる作業車両に関する。

建設機械や産業機械などの土木工事や産業廃棄物の処理などに用いられる作業車両には、排気ガス規制や騒音・振動の規制などが求められている。作業車両において、このように排気ガスや騒音・振動が問題となる主要因は、エンジンを駆動源としていることによるものである。これに対し、排気ガスを全く排出せず、騒音・振動も大幅に低減した電動式の建設機械も存在する。かかる電動式の建設機械では、主駆動源として電動モータが用いられ、商用電源やバッテリからかかる電動モータに電力を供給することにより、かかる電動モータによってアクチュエータが駆動されて建設作業が行なわれるようにしている。

地下などのエンジン排気を行なうことができない現場では、かかる電動式の建設機械が用いられることが多く、外部の商用電源によって電動モータを駆動することによって作業が行なわれる。しかしながら、かかる電動式の作業車両では、その作業中、外部電源との間に電力ケーブルが接続されているため、これが作業車両の移動や旋回の妨げとなり、作業動作に制約が加わることになる。

かかる問題を解消できるものとして、バッテリを搭載し、これを電動モータの電力供給源（電力源）とする電動式の建設機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の技術は、バッテリを搭載したショベルであって、バッテリからインバータを介して複数の電動モータに電力を供給し、これら電動モータにより、掘削作業などを行なうリンク機構を駆動する各アクチュエータのシリンダヘ圧油を供給する油圧ポンプを駆動するものである。かかるショベルでは、バッテリの残量を検出する手段が備えられており、この残量が減少して予め設定された閾値に達したことが検知されると、バッテリからの電力供給を制限してアクチュエータの作動を制限するとともに、その旨を知らせる警報を発する警報手段が設けられている。この閾値はショベルが自力で充電施設まで移動できる程度のバッテリ残量を表わすものであり、警報の発生とともにショベルを充電施設まで移動させることにより、ショベルが立ち往生するのを防止できるようにしている。

ところで、一般には、バッテリのみを用いた駆動では、その充電容量によって作業時間が制限され、また、バッテリの残量がなくなったときの充電に時間がかかる。このため、作業機械に外部電源からの商用電源を併用可能とする機構を設け、商用電源が利用可能な作業であれば、この商用電源によってアクチュエータを駆動するとともに、内蔵のバッテリの充電を行ない、商用電源を利用しにくい作業の場合には、バッテリによってアクチュエータを駆動するという方式を採るのが好適な利用形態となる。
特開平１１−１０７３２０号公報

ところで、外部電源を利用可能なバッテリ搭載の作業車両の場合、バッテリによる駆動（以下、バッテリ駆動という）と外部電源（以下、外部電源駆動という）による駆動とのいずれの場合でも、オペレータにとっては同じ作業感覚で作業ができることが望まれる。

しかしながら、一般に、バッテリから得られるパワーと外部電源から得られるパワーとは異なるものであり、このため、バッテリ駆動と外部電源駆動とでは、オペレータが同じ操作量のレバー操作を行なっても、これに対する作業車両の各部の動きが異なり、従って、作業量も異なってくる。この場合、オペレータが、作業を開始する前に、バッテリ駆動が行なわれるか、外部電源駆動が行なわれるかを認識でき、その認識のもとに操作をするのであれば、オペレータは違和感なく作業操作を行なうことができるものであるが、オペレータは、必ずしもかかる認識のもとに、作業操作を行なうとは限らない。

即ち、作業機械に電力ケーブルによって外部電源を接続した場合、この作業機械では、一般に、この外部電源によってバッテリの充電が行なわれるとともに、アクチュエータの駆動源になる。このため、これまでバッテリ駆動で作業が行なわれていたが、外部電源を接続することによって外部電源駆動に切り替わった場合、これをオペレータが認識せず、これまでのバッテリ駆動を意識した状態で作業を開始すると、外部電源のパワーが大きいため、同じ操作量のレバー操作に対し、作業車両の作業量が多く、オペレータに違和感が生ずることになる。また、逆にこれまで外部駆動が行なわれていたのを、外部電源を取り外すことにより、バッテリ駆動に変更されている場合、これをオペレータが認識せず、これまでの外部電源駆動を意識した状態で作業を開始すると、特に、バッテリの残量が減少している場合には、レバー操作に対するアクチュエータの応答速度が遅く、オペレータに違和感が生ずることになる。

また、外部電源が接続された状態で、外部電源駆動の場合とこの外部電源によってバッテリを充電する場合とで、それらの電源の経路が異なる場合もある。このような場合には、バッテリの充電状態から外部電源駆動の状態に切り替えて作業車両の作業を開始させる場合、これらの電源の経路の違いから、外部電源駆動の状態に切り替わるまでの応答時間に遅れが生ずる。特に、バッテリの充電状態から外部電源駆動状態に切り替えてアクチュエータを始動させる場合、そのための操作に対するアクチュエータの応答速度に著しい遅れが生じ、オペレータにとって操作しづらいという問題が生ずる。

本発明の目的は、かかる問題を解消し、バッテリ駆動，外部電源駆動のいずれでも、オペレータが違和感なく操作をすることができ、バッテリの充電状態から駆動モードへの切り替えで操作に対する動作の応答速度の遅れを大幅に低減できるようにした作業車両を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、アクチュエータと該アクチュエータを駆動するためのバッテリとの間を接続する電路を開閉する電源スイッチと、外部電源に接続するための接続口を有する充電装置と前記バッテリとの間を接続する電路を開閉する充電スイッチと、前記電源スイッチ、充電スイッチ、およびアクチュエータをそれぞれ制御する制御装置を備え、該制御装置は、運転者が操作するキースイッチの位置を表すキースイッチ信号、運転者が操作する充電操作スイッチの位置を表す充電スイッチ信号を入力するとともに前記充電装置の接続口に外部電源が接続されたことを表す外部電源接続信号を常時監視する作業車両において、前記制御装置は、前記キースイッチがオン位置に操作されたとき、前記電源スイッチをオンして、前記アクチュエータの駆動が可能な駆動モードに移行し、前記外部電源接続信号がある状態で充電操作スイッチがオン操作されたとき、前記充電スイッチをオンして外部電源からバッテリへの充電が可能であり、かつ前記外部電源から前記電源スイッチを介してアクチュエータに給電が可能な充電モードに移行し、キースイッチ信号がオンであり、かつ前記アクチュエータを操作する操作レバーが所定時間操作されないとき、充電スイッチをオンしてバッテリの充電が可能な充電モードに移行するとともに、充電操作スイッチのオン操作をもとにアクチュエータの駆動源がバッテリであるか外部電源であるかをアクチュエータによる作業開始前に認識可能として、バッテリ駆動と外部電源駆動の差異に基づくアクチュエータ操作の違和感を除去することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記制御装置は、前記充電操作スイッチの操作に伴う前記外部電源に基づく前記充電装置による前記バッテリの充電中、前記キースイッチの操作に応じて、前記充電装置による前記バッテリへの充電を実施させながら前記アクチュエータを駆動可能にさせる制御を行うことを特徴とするものである。

また、本発明は、アクチュエータを駆動するためのバッテリを搭載し、かつ前記バッテリの充電と前記アクチュエータの駆動のための外部電源を接続可能とした作業車両において、前記バッテリによる前記アクチュエータの駆動及び前記外部電源による前記アクチュエータの駆動を制御するとともに、前記バッテリを充電する充電装置の駆動を制御する制御装置と、前記バッテリによる前記アクチュエータの駆動及び前記外部電源による前記アクチュエータの駆動を指示する信号を前記制御装置に出力するキースイッチと、前記アクチュエータを操作する操作レバーとを備え、前記制御装置は、前記キースイッチが操作されている状態で、前記操作レバーが一定時間操作されないとき、前記外部電源によって前記バッテリの充電を行わせるように前記充電装置を制御することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記制御装置は、前記充電装置による前記バッテリの充電中に前記操作レバーが操作されたとき、前記充電装置による前記バッテリの充電を継続させながら、前記外部電源によって前記アクチュエータを駆動させる制御を行うことを特徴とするものである。

本発明によると、オペレータがバッテリ駆動と外部電源駆動とを認識してそれらの駆動操作をすることができるので、オペレータには、操作の違和感を生じさせない。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明による作業車両の第１の実施形態を示す概略側面図であって、一例として、バッテリ式電動ショベルを示しており、１はこの実施形態の作業車両、２は外部電源供給源、３は上部旋回体、４は下部走行体、５は運転室、６はリンク機構（フロント）、６ａはブーム、６ｂはアーム、６ｃはバケット、７は旋回輪、８は走行履帯、９は走行モータ、１０はバッテリ、１１は外部電源、１２は電力ケーブルである。

以下では、この実施形態の作業車両として、バッテリ式電動ショベル（以下、ショベルと略称する）を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。

図１において、ショベル１は、下部走行体４とその上に旋回モータ（図示せず）によって回転駆動される旋回輪７によって旋回可能に取り付けられた上部旋回体３とで構成されている。上部旋回体３には、オペレータが作業のための操作を行なう各種スイッチや作業（即ち、走行，旋回，リンク機構６の駆動）用の操作レバー，ロックレバーなどの操作部材やショベル１の状態などを表示する表示装置などが設けられた運転室５と、この運転室５でのオペレータの操作によって掘削などの作業を行なうリンク機構６とが設けられている。

このリンク機構６は、上部旋回体３に設けられた回転軸（図示せず）に取り付けられて垂直な面内で回転可能なブーム６ａと、このブーム６ａの先端部に設けられた回転軸に取り付けられて垂直な面内で回転可能なアーム６ｂと、このアーム６ｂの先端部に設けられた回転軸に取り付けられて垂直な面内で回転可能なバケット６ｃとからなり、これらブーム６ａ，アーム６ｂ及びバケット６ｃが図示しないアクチュエータの駆動によって回転動作し、所定の作業が行なわれる。

上部旋回体３と下部走行体４との間に旋回輪７が設けられており、運転室５での旋回モータの操作によってこの旋回輪７を回転させることにより、上部旋回体３が下部走行体４上で回転する。また、下部走行体４には、走行履帯８とこれを駆動する走行モータ９が設けられている。なお、下部走行体４の図示とは反対側にも、図示しないが、同様の走行履帯８と走行モータ９とが設けられている。運転室５での操作によって走行モータ９が動作し、これによって走行履帯８が駆動されることにより、下部走行体４、従って、ショベル１が前進あるいは後退などの走行動作をする。

上部旋回体３には、また、バッテリ１０が搭載されており、旋回輪７や走行モータ９，リンク機構６でのアクチュエータに圧油を供給して駆動するための油圧ポンプのモータ（油圧モータ）などのための電源として用いられる。

上部旋回体３には、さらに、図示しないが、後述の充電装置と外部電源接続口とが設けられており、この外部電源接続口に外部電源供給源２の電力ケーブル１２を接続することにより、この外部電源供給源２の外部電源１１をこの充電装置に接続できる。この電力ケーブル１２、従って、外部電源１１はショベル１の上部旋回体３に着脱可能であって、電力ケーブル１２が接続されたときには、充電装置を介して、バッテリ１０が外部電源１１によって充電可能となるし、また、旋回輪７や走行モータ９，リンク機構６での油圧モータなどの電源となる。

図２は図１におけるショベル１に設けられた制御システムの一具体例を示す構成図であって、９Ｌは左走行モータ、９Ｒは右走行モータ、１３は制御装置、１４は外部電源接続口（コネクタ）、１５は充電装置、１６ａは電源スイッチ、１６ｂは充電スイッチ、１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒはインバータ、２０はリンク機構６（図１）の駆動モータ、２１は旋回モータ、２２は油圧ポンプ、２３は状態表示装置であり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。

同図において、制御装置１３や運転室５（図１）内に設けられた操作部（図示せず）の各種操作スイッチ，各種操作レバー，ロックレバーに、図示しない補助電源（制御装置用電源）ＶＳから、例えば、２４Ｖの補助電源電圧が供給される。

運転室５の図示しない操作部でのキー穴に起動キーを挿入して廻し、キースイッチをＯＦＦ状態からＯＮ状態にすると、制御装置用電源ＶＳから制御装置１３に補助電源電圧が供給されて稼動（ＯＮ）状態となり、また、制御装置１３は状態表示装置２３に電源電圧を供給してそれを稼動状態にする。そして、キースイッチがＯＮ状態にあるときに、起動キーを廻してキースイッチをスタート状態にすると、このキースイッチからキースイッチ信号ＳＤ１が制御装置１３に供給される。これにより、制御装置１３は切換制御信号ＳＣ１を電源スイッチ１６ａに送り、これをＯＮ（閉じた）状態にする。この電源スイッチ１６ａがＯＮ状態にあるときには、バッテリ１０からの、例えば、３００Ｖの高圧の直流電源電圧がこの電源スイッチ１６ａを介して各インバータ１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒに供給され、操作レバーを操作することによってショベル１が作業可能な稼動状態となる。この状態で起動キーから手を離してキースイッチがＯＮ状態となるが、かかる稼動状態がそのまま維持される。また、かかる稼動状態で、起動キーの操作により、キースイッチをＯＮ状態からＯＦＦ状態にすると、キースイッチ信号ＳＤ１が供給されなくなり、これとともに、制御装置１３は電源スイッチ１６ａに切換制御信号ＳＣ１を送り、これをＯＦＦ（開いた）状態にする。これにより、各インバータ１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒへの電力の供給がなくなり、操作レバーを操作してもショベル１の作業が行なわれない停止状態となる。そして、制御装置用電源ＶＳから制御装置１３への補助電源電圧の供給が終了する。

ショベル１が稼動状態にあって、作業用の図示しない操作レバー（以下、単に操作レバーという）が操作されると、操作レバーの操作量に応じたレバー操作量信号ＳＤ２が制御装置１３に供給される。これにより、制御装置１３は、操作された操作レバーに該当する油圧系のインバータ１７，旋回系のインバータ１８あるいは走行系のインバータ１９Ｌ，１９Ｒにアクチュエータ指令信号ＳＣ３を送り、その操作量に応じた動作を行なわせる。また、図示しないロックレバーが操作されると、ロックレバー信号ＳＤ３が制御装置１３に供給され、制御装置１３は切換制御信号ＳＣ１を電源スイッチ１６ａに送り、これをＯＦＦ状態にする。これにより、キースイッチがＯＮ状態にある稼動状態にありながら、ショベル１は、不用意に操作レバーに触れても、また、意図しない操作しても、動作（作業）しないロック状態になる。

インバータ１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒは、バッテリ１０、あるいは外部電源１１が接続されているときには、充電装置１５からの直流電源電圧を交流電圧に変換し、これに接続された駆動モータ２０，２１，９Ｌ，９Ｒの交流電源電圧を作成するものであって、制御装置１３からのアクチュエータ指令信号ＳＣ３に応じて、動作がＯＮ，ＯＦＦ制御されるとともに、操作レバーの操作量に応じて交流電源電圧のデューティ比や極性が制御される。これにより、これら駆動モータ２０，２１，９Ｌ，９Ｒの回転速度や回転方向が制御される。油圧系の駆動モータ２０の回転速度や回転方向に応じて油圧ポンプ２１が圧油を図示しないアクチュエータに送り、これにより、リンク機構６（図１）がその駆動用の操作レバーの操作に応じた動作をする。また、旋回系の旋回モータ２１の回転速度に応じた速度で回転方向に応じた方向に旋回輪７（図１）が回転し、これにより、旋回用の操作レバーの操作に応じて上部旋回体３（図１）が旋回動作をする。また、走行系の左走行モータ９Ｌと右走行モータ９Ｒとの回転速度と回転方向とにより、下部走行体３（図１）、従って、ショベル１が走行用の操作レバーの操作に応じた速度で前進もしくは後進する。

また、ロックレバーが操作されると、上記のように、ロックレバー信号ＳＤ３によって制御装置１３が切換制御信号ＳＣ１を発生し、これにより、電源スイッチ１６ａがＯＦＦ状態になってショベル１がロック状態となる。

ここで、駆動モータ２０は、油圧ポンプ２１を駆動するものであるが、この油圧ポンプ２１は、図１に示すショベル１のリンク機構６でのブーム６ａを動作させるためのアクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、同じくアーム６ｂを動作させるためのアクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、同じくバケット６ｃを動作させるためのアクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプとをまとめて示すものであり、従って、駆動モータ２０やインバータ１８も、これら油圧ポンプ毎の駆動モータやインバータをまとめて示している。

ここで、ショベル１の上部旋回体３（図１）の後部には、電力ケーブル１２が着脱可能な外部電源接続口（コネクタ）１４とこれに接続された充電装置１５とが設けられており、外部電源１１からの電力ケーブル１２がこの外部電源接続口１４に接続されると、この外部電源１１から電力ケーブル１２を介して充電装置１５に交流電圧が供給され、ここで直流電圧に変換される。この直流電圧は、充電スイッチ１６ｂを介し、バッテリ１０に供給される。これにより、バッテリ１０が充電される。この充電スイッチ１６ｂは、制御装置１３からの切替制御信号ＳＣ２によってＯＮ，ＯＦＦ（開閉）制御される。また、電力ケーブル１２が外部電源接続口１４に接続され、充電装置１５に外部電源１１から交流電圧が供給されて充電用の直流電圧が生成されると、充電装置１５はこれを検出して、電力ケーブル１２が外部電源接続口１４、従って、ショベル１に接続されたことを示す外部電力接続信号ＤＳを発生し、制御装置１３に供給する。

制御装置１３は、この充電装置１５からの外部電源接続信号ＤＳを取り込んで、外部電源接続口１４に電力ケーブル１２が接続されたか否かを常時監視している。外部電源接続口１４に電力ケーブル１２が接続された状態で運転室５（図１）での充電操作スイッチ（図示せず）が操作されると、充電スイッチ信号ＳＤ４が制御装置１３に供給される。制御装置１３は、この充電スイッチ信号ＳＤ４を基に切換制御信号ＳＣ２を発生して充電スイッチ１６ｂをＯＮ（閉じた）状態にする。これにより、充電装置１５によって自動的にバッテリ１０の充電が行なわれる。

なお、この充電操作スイッチは、指先で押した状態でこの指先を離すと、元の状態に復帰するが、この押し込み操作されたことによるＯＮまたはＯＦＦの情報が、保持されているモメンタリスイッチであり、この充電操作スイッチが操作される毎に、制御装置１３からの充電スイッチ信号ＳＤ４により、充電スイッチ１６ｂがＯＮ，ＯＦＦと交互に切り替わる。

また、制御装置１３は、常時バッテリ１０のバッテリ残量ＤＢを検出しており、外部電源１１による充電中バッテリ１０の充電量が満杯（１００％のバッテリ残量）になったことを検出すると、切替制御信号ＳＣ２を発生して充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態にする。これにより、バッテリ１０の充電が自動的に終了する。電力ケーブル１２を外部電源接続口１４から取り外したときにも、制御装置１３は、外部電源接続信号ＤＳによってこれを検出して切替制御信号ＳＣ２を発生し、充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態にする。

この第１の実施形態では、かかる構成において、キースイッチと充電操作スイッチとの操作により、バッテリ１０もしくは外部電源１１による駆動モードとバッテリ１０の充電だけが行なわれる充電モードとのモード切替えが行なわれるものであるが、かかる駆動モードと充電操作スイッチの操作による充電モードとの切替えについて、前出図面を参照し、図３により、説明する。

図３において、キースイッチはＯＦＦ，ＯＮ，スタートのいずれかの状態にあるが、キースイッチがＯＦＦ状態にあるときには、駆動モード，充電モードのいずれのモードも設定されず、制御装置１３に制御操作電源ＶＳからの補助電源電圧も供給されず、電源スイッチ１６ａ，充電スイッチ１６ｂもＯＦＦ状態にあって、非稼動状態にある。

かかる状態で、オペレータが起動キーをキー穴に挿入して廻し、キースイッチをＯＮ状態にすると、制御装置１３に制御装置電源ＶＳから補助電源電圧が供給されて駆動モードＳ１となるが、制御装置１３は切替制御信号ＳＣ１，ＳＣ２を発生せず、電源スイッチ１６ａ及び充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態にしたままにして、ショベル１を操作できない駆動待機（停止）状態Ｓ１１にある。なお、この駆動待機（停止）状態Ｓ１１では、制御装置１３により、状態表示装置２３は稼動状態となり、各部の状態情報を表示する。

この駆動待機（停止）状態Ｓ１１でオペレータが起動キーをさらに操作してキースイッチをスタート状態にすると、制御装置１３は、このとき供給されるキースイッチ信号ＳＤ１により、制御装置１３は切替制御信号ＳＣ１を電源スイッチ１６ａに供給し、この電源スイッチ１６ａをＯＮ状態とするモータ駆動状態Ｓ１２に切り替わる。このモータ駆動状態Ｓ１２では、充電スイッチ１６ｂは、そのままＯＦＦの状態に保持されている。なお、この場合、起動キーから手を離すと、キースイッチはＯＮ状態に戻るが、キースイッチのスタート状態が設定されたことにより、このモータ駆動状態Ｓ１２が設定・保持されることになる。

このモータ駆動状態Ｓ１２では、バッテリ１０から電源スイッチ１６ａを介して電源電圧がインバータ１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒに供給されることになり、バッテリ１０による駆動、即ち、バッテリ駆動が行なわれる状態となる。このとき、オペレータが所望の操作レバーを操作することにより、これに応じたレバー操作量信号ＳＤ２が制御装置１３に供給され、このレバー操作量信号ＳＤ２に応じたアクチュエータ指令信号ＳＣ３がインバータ１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒのうちの操作された操作レバーに該当するインバータに供給されて、ショベル１がこの操作レバーの操作量に応じた動作（作業）をする。

その後、オペレータが起動キーを廻して元の状態に戻し、キースイッチをＯＦＦ状態にすると、駆動終了状態Ｓ１３となる。この駆動終了状態Ｓ１３では、キースイッチがＯＦＦ状態になったことによるキースイッチ信号ＳＤ１が制御装置１３に供給されることにより、制御装置１３が、切替制御信号ＳＣ１により、電源スイッチ１６ａをＯＦＦ状態に切り替え、また、制御装置１３への制御装置電源ＶＳからの補助電源電圧の供給も停止して電源シャットオフの状態となり、駆動モードＳ１から開放されることになる。

ところで、上記の駆動モードＳ１の駆動待機（停止）状態Ｓ１１にあるときに、オペレータが充電操作スイッチをＯＮ操作すると、充電モードＳ２となり、制御装置１３に充電スイッチ信号ＳＤ４が供給される。このとき、外部電源供給源２の電力ケーブル１２が外部電源接続口１４に接続され、かつバッテリ１０の充電量が満杯（１００％）でない場合には、制御装置１３が切替制御信号ＳＣ２を出力する。これにより、充電スイッチ１６ｂがＯＮ状態となり、外部電源１１から充電装置１５を介してバッテリ１０の充電が行なわれる。このとき、電源スイッチ１６ａはＯＦＦ状態に保持されている。ショベル１のかかる状態が充電モードＳ２での充電待機（停止）状態Ｓ２１であって、充電のみが行なわれて、ショベル１は操作できない状態にある。

なお、かかる充電待機状態Ｓ２１で、オペレータが充電操作スイッチをＯＦＦ操作にすると、制御装置１３から切替制御信号ＳＣ２により、駆動モードＳ１の駆動待機（停止）状態Ｓ１１に戻る。

かかる充電待機状態Ｓ２１では、駆動モードＳ１の駆動待機（停止）状態Ｓ１１が解除されておらず、制御装置１３に制御装置電源ＶＳから補助電源電圧が供給されており、また、状態表示装置２３もＯＮ状態にある。かかる状態でオペレータが起動キーを操作してキースイッチをＯＦＦ状態にすると、充電状態Ｓ２２となり、制御装置１３は制御装置電源ＶＳから補助電源電圧が供給され続けて稼動状態に保持され、充電スイッチ１６ｂをＯＮ状態に保持するが、状態表示装置２３をＯＦＦ状態にする。このようにして、この充電状態Ｓ２２では、外部電源１１からバッテリ１０への充電のみが行なわれる。

なお、この充電状態Ｓ２２で、オペレータの起動キーの操作により、キースイッチがＯＮ状態に戻ると、充電待機状態Ｓ２１に戻って状態表示装置２３がＯＮ状態に戻る。

また、上記の充電状態Ｓ２２が継続し、バッテリ１０の充電量が満杯になると、制御装置１３は、バッテリ残量ＤＢからこれを検知し、充電終了状態Ｓ２３にする。この充電終了状態Ｓ２３では、制御装置１３が、状態表示装置２３を一時的にＯＮ状態にして充電の終了をオペレータに通知し、しかる後、切替制御信号ＳＣ２によって充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態に切り替える。そして、制御装置１３への制御装置電源ＶＳから補助電源電圧の供給も終了して電源シャットオフの状態となり、充電モードＳ２が終了する。

なお、充電状態Ｓ２２でオペレータが充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態にする操作しても、同様にして、充電終了状態Ｓ２３となって充電モードＳ２が終了する。

ところで、キースイッチ及び充電操作スイッチがＯＮ操作された充電モードＳ２の充電待機状態Ｓ２１にあるときに、オペレータによってキースイッチをスタート状態にする操作がなされると、外部電源１１からバッテリ１０への充電を継続しながら、制御装置１３が切替制御信号ＳＣ１によって電源スイッチ１６ａをＯＮ状態とし、ショベル１の各種操作を可能とする駆動モードＳ１のモータ駆動状態Ｓ１２に移行する。この場合には、外部電源１１による駆動、即ち、外部電源駆動が行なわれる状態となる。この場合、このモータ駆動状態Ｓ１２では、バッテリ１０の残量が満杯となっても、充電スイッチ１６ｂはそのままＯＮ状態に保持される。なお、この場合も、起動キーから手を離すと、キースイッチはＯＮ状態に戻るが、キースイッチのスタート状態が設定されたことにより、このモータ駆動状態Ｓ１２が設定・保持されることになる。

そして、モータ駆動状態Ｓ１２でショベル１の作業が終了するなどして、オペレータが起動キーを操作し、キースイッチをＯＦＦ状態にすると、駆動終了状態Ｓ１３となり、制御装置１３は切替制御信号ＳＣ２によって充電スイッチ１６ｂをＯＦＦ状態に切り替えてバッテリ１０への充電を終了させ、制御装置電源ＶＳから補助電源電圧をＯＦＦにして駆動モードＳ１を解除する。

以上のようにして、この第１の実施形態では、ショベル１の作業のためのモータ駆動のための操作（モータ駆動モードの操作）はキースイッチの操作によって行なわれ、バッテリの充電は充電操作スイッチの操作（充電モードの操作）によって行なわれるものであるため、モードに応じて操作するスイッチが異なることになり、オペレータは夫々のモードの認識を確実に行なうことができる。このため、アクチュエータ駆動のための操作をするにしても、また、バッテリ１０の充電のための操作をするにしても、夫々の操作を違和感なく行なうことができる。

また、外部電源のもとにモータを駆動する外部電源駆動を開始する場合には、バッテリへの充電状態から、この充電状態を保持したまま、この外部電源駆動への切り替えが行なわれるものであるから、充電状態からモータ駆動状態への切り替えが不要であり、外部電源駆動状態への切り替えが迅速に行なわれ、アクチュエータの操作を直ちに行なうことができる。

さらに、充電モードＳ２では、キースイッチをＯＦＦ状態にしても、バッテリ１０への充電が続けられるので、キースイッチの起動キーを取り外しても、充電が続けられる。バッテリの充電には、時間が掛かるが、この間、オペレータがショベル１からはなれる場合、この起動キーをショベル１のキー穴から取り外すことができので、このショベル１が盗難にあったり、他人が誤って操作して車体を動かしたりすることを防止することができる。

図４は本発明による作業車両の第２の実施形態の制御システムでの駆動モードと充電操作スイッチの操作による充電モードとの切替えを示す図であって、図３に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。なお、この第２の実施形態も、図１，図２に示す構成をなしている。以下、図２を参照してこのモード切り替えについて説明する。

図４において、この第２の実施形態でも、先の第１の実施形態と同様にして、キースイッチのＯＮによって駆動モードＳ１の駆動待機（停止）状態Ｓ１１になるが、この駆動待機（停止）状態Ｓ１１が予め設定された一定の時間が経過すると、外部電源１１が充電装置１５に接続されている場合、制御装置１３が切替制御信号ＳＣ２を出力して充電スイッチ１６ｂをＯＮ状態とし、バッテリ１０の充電が行なわれる充電モードＳ２の充電待機（停止）状態Ｓ２１となる。この場合、充電操作スイッチは操作されていないが、制御装置１３がこの充電操作スイッチをＯＮ操作されたものとみなし、これにより、上記の切替制御信号ＳＣ２を出力する。

なお、この場合、図示しないが、図３と同様、充電待機（停止）状態Ｓ２１で充電操作スイッチがＯＦＦ操作されると、制御装置１３からの切替制御信号ＳＣ２により、充電スイッチ１６ｂがＯＦＦ状態となって駆動モードＳ１の駆動待機（停止）状態Ｓ１１に戻るようにしてもよい。

充電待機（停止）状態Ｓ２１で、第１の実施形態のように、キースイッチがスタート状態になるように操作されたとき、制御装置１３からの切替制御信号ＳＣ１によって電源スイッチ１６ａがＯＮ状態となって、駆動モードＳ１のモータ駆動状態Ｓ１１に移行するが、さらに、この第２の実施形態では、充電待機（停止）状態Ｓ２１で運転室５（図１）での操作レバーが操作されても、駆動モードＳ１のモータ駆動状態Ｓ１１に移行し、バッテリ１０の充電を伴う外部電源駆動が可能な状態となる。

また、この第２の実施形態では、駆動モードＳ１のモータ駆動状態Ｓ１２が予め決められた一定時間経過しても、いずれの操作レバーの操作がないときには、外部電源１１が充電装置１５に接続されている場合、充電モードＳ２の充電待機（停止）状態Ｓ２１に移行し、外部電源１１からのバッテリ１０の充電が行なわれる。この場合、このモータ駆動状態Ｓ１２が駆動待機（停止）状態Ｓ１１でキースイッチがスタート状態に操作されたことによるものである場合には、制御装置１３からの切替制御信号ＳＣ２によって充電スイッチ１６ｂがＯＮ状態となることにより、バッテリ１０の充電が行なわれる充電モードＳ２の充電待機（停止）状態Ｓ２１になるものであり、モータ駆動状態Ｓ１２が充電モードＳ２の充電待機（停止）状態Ｓ２１でキースイッチがスタート状態に操作されることにより、あるいは上記のレバー操作が行なわれたことによる場合には、モータ駆動状態Ｓ１２でもバッテリ１０の充電が行なわれており、充電モードＳ２の充電待機（停止）状態Ｓ２１に移行しても、この充電が継続されるものである。

以上の動作以外の動作は、先の実施形態と同様である。

以上のように、この第２の実施形態は、駆動モードＳ１の状態Ｓ１１，Ｓ１２で何らの操作がなされず、そのときの状態がそのまま一定時間経過すると、外部電源１１が接続されている場合、充電モードに移行するものであり、作業操作がなされずに、外部電源１１とバッテリ１０とに時間的な余裕がある場合には、この外部電源１１を用いてバッテリ１０の充電を行なうものである。このため、この充電のためのオペレータの操作を不要として（充電操作スイッチが不要）、接続された外部電源１１を有効に利用できるものである。

また、充電モードＳ２にあっても（但し、充電待機（停止）状態Ｓ２１）、操作レバーの操作によって外部電源駆動状態になるので、アクチュエータがこれに応答して直ちに動作することになり、アクチュエータの応答速度の遅れが解消する。

なお、駆動モードＳ１と充電モードＳ２とを切り替える代わりに、操作に応じてバッテリ１０の充電量を増減させるようにしてもよい。

本発明による作業車両の第１の実施形態を示す概略側面図である。 図１におけるショベルに設けられた制御システムの一具体例を示す構成図である。 図２に示す制御システムでの駆動モードと充電操作スイッチの操作による充電モードとの切替えを示す図である。 本発明による作業車両の第１の実施形態の制御システムでの駆動モードと充電操作スイッチの操作による充電モードとの切替えを示す図である。

符号の説明

１ ショベル
２ 外部電源供給源
３ 上部旋回体
４ 下部走行体
５ 運転室
６ リンク機構
６ａ ブース
６ｂ アーム
６ｃ バケット
７ 旋回輪
８ 走行履帯
９ 走行モータ
９Ｌ 左走行モータ
９Ｒ 右走行モータ
１０ バッテリ
１１ 外部電源
１２ 電力ケーブル
１３ 制御装置
１４ 外部電源接続口（コネクタ）
１５ 充電装置
１６ａ 電源スイッチ
１６ｂ 充電スイッチ
１７，１８，１９Ｌ，１９Ｒ インバータ
２０ 駆動モータ
２１ 旋回モータ
２２ 油圧ポンプ
２３ 状態表示装置

Claims (1)

1. アクチュエータと該アクチュエータを駆動するためのバッテリとの間を接続する電路を開閉する電源スイッチと、
   外部電源に接続するための接続口を有する充電装置と前記バッテリとの間を接続する電路を開閉する充電スイッチと、
   前記電源スイッチ、充電スイッチ、およびアクチュエータをそれぞれ制御する制御装置を備え、
   該制御装置は、運転者が操作するキースイッチの位置を表すキースイッチ信号、運転者が操作する充電操作スイッチの位置を表す充電スイッチ信号を入力するとともに前記充電装置の接続口に外部電源が接続されたことを表す外部電源接続信号を常時監視する作業車両において、
   前記制御装置は、
   前記キースイッチがオン位置に操作されたとき、前記電源スイッチをオンして、前記アクチュエータの駆動が可能な駆動モードに移行し、
   前記外部電源接続信号がある状態で充電操作スイッチがオン操作されたとき、前記充電スイッチをオンして外部電源からバッテリへの充電が可能であり、かつ前記外部電源から前記電源スイッチを介してアクチュエータに給電が可能な充電モードに移行し、
   キースイッチ信号がオンであり、かつ前記アクチュエータを操作する操作レバーが所定時間操作されないとき、充電スイッチをオンしてバッテリの充電が可能な充電モードに移行するとともに、
   充電操作スイッチのオン操作をもとにアクチュエータの駆動源がバッテリであるか外部電源であるかをアクチュエータによる作業開始前に認識可能として、バッテリ駆動と外部電源駆動の差異に基づくアクチュエータ操作の違和感を除去することを特徴とする作業車両。

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