JP5737598B2 - 電動式建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの電力源としてバッテリを搭載した電動式建設機械に関する。

建設機械の一つである油圧ショベルは、一般に、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型の作業機とを備えている。この油圧ショベルは、例えば、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する複数の油圧アクチュエータ（詳細には、例えばブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及びバケット用油圧シリンダ等）と、複数の操作装置の操作に応じて油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁とを備えている。

近年、排気ガスを排出せず、騒音や振動も大幅に低減する利点を有することから、油圧ポンプの駆動源としてエンジンの代わりに電動モータを搭載した電動式油圧ショベルが提唱されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この電動式油圧ショベルは、上述したブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及びバケット用油圧シリンダの他に、旋回用の電動モータ若しくは油圧モータと、走行用の電動モータ若しくは油圧モータとを備えている。そして、例えば、前述した電動モータの電力源としてバッテリを搭載している。

このバッテリ搭載型の電動式油圧ショベルにおいては、例えば特許文献１に記載のように、上部旋回体の側方側（言い換えれば、運転室外）に給電口を設け、この給電口に商用電源（外部電源）のケーブルを接続可能としている。また、例えば特許文献２に記載のように、バッテリ充電を指示可能なスイッチを運転室内に設けている。そして、電動式油圧ショベルに搭載の電源システムは、バッテリ等からの電力を制御して電動モータを駆動するモータ制御機能、及び商用電源からの交流電力を直流電力に変換してバッテリを充電する充電制御機能を有し、前述したスイッチの指示に応じてバッテリ充電制御を行うようになっている。

特開２００７−２８４８７４号公報 特開２００７−２２８７１５号公報

しかしながら、上記従来技術には、以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術においては、例えば稼働停止中の電動式油圧ショベルに対しバッテリ充電作業を行う場合、運転室外にて、運転者が外部電源からのケーブルを給電口に接続する。また、運転室内にて、運転者がキースイッチを操作して電源システムを起動し、その後、充電スイッチを操作してバッテリ充電制御を行わせる。そのため、運転者は運転室の内外を行き来しなければならず、作業効率の面で課題になっている。

本発明の目的は、バッテリ充電作業における作業効率を向上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。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、被駆動部材を駆動する油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプの駆動源である電動モータ若しくは被駆動部材を駆動する電動モータと、前記電動モータの電力源であるバッテリと、運転室外に設けられ、外部電源とのケーブル接続を行うための給電口と、運転室内に設けられ、ロック解除位置とロック位置との間で操作されるロックレバーと、前記ロックレバーがロック解除位置に操作された場合に閉接点となり、前記ロックレバーがロック位置に操作された場合に開接点となるロックスイッチと、前記ロックスイッチから信号が入力された場合に前記バッテリの電力によって前記電動モータを駆動し、前記ロックスイッチから信号が入力されない場合に前記電動モータを停止させるモータ制御機能、及び前記外部電源の電力によって前記バッテリを充電する充電制御機能を有する制御装置と、運転室内に設けられ、起動位置や停止位置に操作されるキースイッチと、前記キースイッチが起動位置に操作されたときに、電力源から前記制御装置に電力を供給して前記制御装置を起動させる第１起動回路とを備えた電動式建設機械において、前記給電口に設けられ、前記制御装置の起動とともに前記バッテリの充電制御を指示可能な充電スイッチと、前記キースイッチが停止位置にあって、前記充電スイッチで前記制御装置の起動とともに前記バッテリの充電制御が指示されたときに、前記電力源から前記制御装置に電力を供給して前記制御装置を起動させるとともに前記バッテリの充電制御を行わせる第２起動回路とを備え、前記制御装置が前記第２起動回路で起動されて前記バッテリの充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチが閉接点であっても、前記電動モータが駆動しないように構成する。

このような本発明においては、稼働停止中の電動式建設機械に対しバッテリ充電作業を行う場合、運転室外にて、運転者が外部電源からのケーブルを給電口に接続する。また、給電口の充電スイッチを操作して制御装置を起動させるとともにバッテリの充電制御を行わせる。したがって、バッテリ充電作業において運転室内のキースイッチ等を操作するために運転室へ行く必要がなくなり、作業効率を向上することができる。また、このとき、仮に、運転室内のロックレバーがロック解除位置に操作されていても、本発明においては電動モータが駆動しないように構成する。これにより、バッテリ充電作業中に電動モータが駆動しないので、作業時間の短縮が図れるとともに、誤作動を防止することができる。そして、運転室内のロックレバーの操作位置を確認したりロックレバーをロック位置に操作したりするために運転室へ行く必要もなくなり、作業効率を向上することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記ロックスイッチは、前記第１起動回路を介し前記電力源に接続されており、これにより、前記制御装置が前記第２起動回路で起動されて前記バッテリの充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチが閉接点であっても、前記第１起動回路が遮断されていて前記ロックスイッチから前記制御装置へ信号が出力されず、前記電動モータが駆動しないように構成する。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御装置は、前記第２起動回路で起動されて前記バッテリの充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチから入力した信号を無効化することにより、前記電動モータが駆動しないように構成する。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記給電口にカバーを開閉可能に設け、前記充電スイッチは、前記カバーの開閉状態に応じて作動するスイッチであって、前記カバーが開き状態である場合に前記制御装置の起動とともに前記バッテリの充電制御を指示し、前記カバーが閉じ状態である場合に前記制御装置の停止を指示する。

これにより、運転者が充電スイッチを操作する必要がなくなり、作業効率をさらに向上することができる。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記バッテリの充電制御の状況を表示する表示灯を前記給電口に設ける。

本発明によれば、バッテリ充電作業における作業効率を向上することができる。

本発明の第１の実施形態における電動式油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。 本発明の第１の実施形態における油圧駆動装置のうちブームの駆動に係わる構成を代表例として表す概略図である。 本発明の第１の実施形態における電源システムの構成を表す概略図である。 本発明の第１の実施形態における給電口の構造を表す部分拡大側面図であり、カバーの開き状態を示す。 図４中断面Ｖ−Ｖによる断面図である。 本発明の第１の実施形態における制御装置のバッテリ充電制御の処理内容を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における電源システムの構成を表す概略図である。 本発明の第１の変形例における電源システムの構成を表す概略図である。 本発明の第１の変形例における給電口の構造を表す部分拡大側面図であり、カバーの開き状態を示す。 本発明の第１の変形例における制御装置のバッテリ充電制御のフローチャートである。 本発明の第２の変形例における給電口の構造を表す部分拡大側面図であり、カバーの開き状態を示す。 図１１中断面XII−XIIによる断面図である。 本発明の第３の変形例における走行用電動モータを表す概略図である。 本発明の第４の変形例における旋回用電動モータを表す概略図である。

以下、本発明の適用対象として電動式の油圧ショベルを例にとり、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における電動式油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。なお、以降、電動式油圧ショベルが図１に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。

この図１において、電動式油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の基礎下部構造をなす旋回フレーム３と、この旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられたスイングポスト４と、このスイングポスト４に上下方向に回動可能（俯仰可能）に連結された多関節型の作業機５と、旋回フレーム４上に設けられたキャノピータイプの運転室６と、旋回フレーム４上の後側に設けられメインバッテリ７（後述の図３参照）を収納するバッテリ搭載部８とを備えている。また、上部旋回体２の左側（言い換えれば、運転室６の外側）には給電口９が設けられ、この給電口９にはカバー１０が開閉可能に設けられている。

下部走行体１は、上方から見て略Ｈ字形状のトラックフレーム１１と、このトラックフレーム１１の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１２と、トラックフレーム１１の左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪（アイドラ）１３と、左右それぞれの駆動輪１２と従動輪１３とで掛けまわされた左右の履帯（クローラ）１４とを備えている。そして、左右の走行用油圧モータ１５の駆動により左右の駆動輪１２（すなわち、左右の履帯１４）がそれぞれ回転して、下部走行体１の走行動作を行わせるようになっている。

トラックフレーム１１の前側には排土用のブレード１６が上下動可能に設けられており、このブレード１６はブレード用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により上下動するようになっている。

トラックフレーム１１の中央部には旋回輪１７が設けられ、この旋回輪１７を介し旋回フレーム３が旋回可能に設けられており、旋回フレーム３（すなわち、上部旋回体２）は旋回用油圧モータ（図示せず）の駆動により旋回するようになっている。

スイングポスト４は、旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられており、スイング用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により左右方向に回動するようになっている。これにより、作業機５が左右にスイングするようになっている。

作業機５は、スイングポスト４に上下方向に回動可能に連結されたブーム１８と、このブーム１８に上下方向に回動可能に連結されたアーム１９と、このアーム１９に上下方向に回動可能に連結されたバケット２０とを備えている。ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０は、ブーム用油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、及びバケット用油圧シリンダ２３により上下方向に回動するようになっている。なお、バケット２０は、例えばオプション用油圧アクチュエータが組み込まれたアタッチメント（図示せず）と交換可能になっている。

運転室６には、運転者が着座する運転席（座席）２４が設けられている。運転席２４の前方には、手または足で操作可能とし前後方向に操作することで左右の走行用油圧モータ１５の動作をそれぞれ指示する左右の走行用操作レバー２５が設けられている。左の走行用操作レバー２５のさらに左側の足元部分には、左右方向に操作することでオプション用油圧アクチュエータの動作を指示するオプション用操作ペダル（図示せず）が設けられている。右の走行用操作レバー２５のさらに右側の足元部分には、左右方向に操作することでスイング用油圧シリンダの動作を指示するスイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。

運転席２４の左側には、前後方向に操作することでアーム用油圧シリンダ２２の動作を指示し、左右方向に操作することで旋回用油圧モータの動作を指示する十字操作式のアーム・旋回用操作レバー２６が設けられている。運転席２４の右側には、前後方向に操作することでブーム用油圧シリンダ２１の動作を指示し、左右方向に操作することバケット用油圧シリンダ２３の動作を指示する十字操作式のブーム・バケット用操作レバー２７（後述の図２参照）が設けられている。また、運転席２４の右側には、前後方向に操作することでブレード用油圧シリンダの動作を指示するブレード用操作レバー（図示せず）が設けられている。

また、運転席２４の左側（言い換えれば、運転室６の乗降口）には、ロック解除位置（詳細には、運転者の乗降を妨げる下降位置）とロック位置（詳細には、運転者の乗降を許容する上昇位置）に操作されるロックレバー２８が設けられている。また、ロックレバー２８がロック解除位置にある場合に開接点、ロック位置にある場合に閉接点となるロックスイッチ２９（後述の図３参照）が設けられている。

また、運転席２４の右側には、後述するキースイッチ３０（図３参照）や、後述する電動モータ３１（図２及び図３参照）の目標回転数を指示する回転数指示器３２（図３参照）が設けられている。

上述した下部走行体１、上部旋回体２、スイングポスト４、ブレード１６、ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０は、電動式油圧ショベルに搭載の油圧駆動装置によって駆動されるようになっている。図２は、この油圧駆動装置のうち、ブーム１８の駆動に係わる構成を代表例として表す概略図である。

この図２において、油圧駆動装置は、電動モータ３１と、この電動モータ３１によって駆動される油圧ポンプ３３及びパイロットポンプ３４と、油圧ポンプ３３からブーム用油圧シリンダ２１への圧油の流れをそれぞれ制御するブーム用方向切換弁３５と、操作装置３６とを備えている。

操作装置３６は、上述したブーム・バケット用操作レバー２７と、この操作レバー２７の中立位置から前側の操作量に応じてパイロットポンプ３４の吐出圧を減圧してパイロット圧を生成するパイロット弁３６ａと、操作レバー２７の中立位置から後側の操作量に応じてパイロットポンプ３４の吐出圧を減圧してパイロット圧を生成するパイロット弁３６ｂ等を有している。

そして、例えば操作レバー２７を前側に操作すると、その操作量に応じてパイロット弁３６ａで生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３５の受圧部３５ａへ出力され、これによってブーム用方向切換弁３５が図中右側の切換位置に切換えられる。その結果、ブーム用油圧シリンダ２１が縮短するようになっている。一方、操作レバー２７を後側に操作すると、その操作量に応じてパイロット弁３６ｂで生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３５の受圧部３５ｂへ出力され、これによってブーム用方向切換弁３５が図中左側の切換位置に切換えられる。その結果、ブーム用油圧シリンダ２１が伸張するようになっている。

パイロットポンプ３４の吐出油路３７にはパイロットリリーフ弁３８が接続されており、パイロットリリーフ弁３８は、パイロットポンプ３４の最高吐出圧を規定するようになっている。また、パイロットポンプ３４の吐出油路３７にはロックバルブ３９が設けられており、このロックバルブ３９は、上述したロックレバー２８の操作等に応じて切り換えられるようになっている。詳細には、ロックレバー２８がロック解除位置（下降位置）に操作されてロックスイッチ２９が閉接点となり、このロックスイッチ２９を介してロックバルブ３９のソレノイド部３９ａが通電された場合に、ロックバルブ３９が図中左側の切換位置に切換えられる。これにより、パイロットポンプ３４の吐出油路３７を連通状態とし、パイロットポンプ３４の吐出圧が操作装置に導入される。一方、例えばロックレバーがロック位置（上昇位置）に操作されてロックスイッチ２９が開接点となり、ロックバルブ３９のソレノイド部３９ａが通電されない場合、バネ３９ｂの付勢力によってロックバルブ３９が図中右側の切換位置に切換えられる。これにより、パイロットポンプ３４の吐出油路３７を遮断状態とする。その結果、操作装置を操作してもパイロット圧が生成されないので、油圧アクチュエータが作動しないようになっている。

次に、本実施形態の要部である電動式油圧ショベルに搭載の電源システムを説明する。図３は、本実施形態における電源システムの構成を表す概略図である。なお、この図３において点線で示された商用電源（外部電源）及びそのケーブルは、電動式油圧ショベルに搭載されていない。また、図４は、前述の図１で示した給電口９の構造を表す部分拡大側面図（但し、カバー１０の開き状態を示す図）であり、図５は、図４中断面Ｖ−Ｖによる断面図である。

これら図３〜図５において、電源システムは、上部旋回体２の後側のバッテリ搭載部８に搭載され、電動モータ３１の電力源であるメインバッテリ７（詳細には、例えば複数のバッテリセルで構成された総電圧１５０Ｖ程度のもの）と、このメインバッテリ７と電動モータ３１との間に介在し、メインバッテリ７からの電力を電動モータ３１に供給して電動モータ３１を駆動するモータ制御機能を有する制御装置４０とを備えている。

また、上部旋回体２の左側の給電口９には、例えば３相２００Ｖの商用電源４１（外部電源）からのケーブルを接続可能な給電ソケット４２と、充電開始スイッチ４３と、充電終了スイッチ４４と、表示灯（ＬＥＤ）４５とが設けられている。そして、制御装置４０は、商用電源４１が給電口９に接続された場合に商用電源４１とメインバッテリ７との間に介在するようになっており、商用電源４１からの電力をメインバッテリ７に供給してメインバッテリ７を充電する充電制御機能を有している。

制御装置４０は、マイコン４６、チョッパ装置４７、及びインバータ４８を備えている。マイコン４６は、機能的な構成として、電動モータ３１の駆動制御を行うモータ制御部４９と、メインバッテリ７の充電制御を行う充電制御部５０と、電源部５１とを有している。制御装置４０のマイコン４６は、その電源部５１に第１起動回路（詳細は後述）または第２起動回路（詳細は後述）を介しサブバッテリ５２からの電力が供給されて、起動するようになっている。

第１起動回路は、運転室６内のキースイッチ３０の操作によって制御装置４０のマイコン４６を起動させるための回路である。

キースイッチ３０は、キーシリンダ及びこのキーシリンダに挿入可能なキーで構成されており、ＯＦＦ位置（停止位置）、ＯＮ位置、及びＳＴＡＲＴ位置（起動位置）の順序で回転操作可能としている。そして、キースイッチ３０がＯＦＦ位置に操作されると、Ｂ端子、Ｒ端子、及びＡＣＣ端子が互いに接続されないようになっている。また、キースイッチ３０がＯＮ位置に操作されると、Ｂ端子及びＡＣＣ端子が互いに接続されるようになっている。また、キースイッチ３０がＳＴＡＲＴ位置に操作されると、Ｂ端子及びＲ端子が互いに接続されるようになっている。なお、キースイッチ３０は、ＳＴＡＲＴ位置に操作された後、バネ等の付勢力によってＯＮ位置に移行するようになっている。

キースイッチ３０のＢ端子は、サブバッテリ５２に接続されており、キースイッチ３０のＡＣＣ端子及びＲ端子は、自己保持型の電源リレー５３を介し制御装置４０に接続されている。詳細には、電源リレー５３はコイルＲ１と常開の接点Ｒ１’を有し、コイルＲ１が配線５４を介しキースイッチ３０のＲ端子に接続され、接点Ｒ１’の一方側端子が配線５５を介しキースイッチ３０のＡＣＣ端子に接続され、接点Ｒ１’の他方側端子が配線５６を介しマイコン４６の電源部５１に接続され、配線５４と配線５５の間に配線５７が接続されている。

そして、キースイッチ３０がＳＴＡＲＴ位置に操作されると、サブバッテリ５２からの電力がキースイッチ３０のＢ端子、Ｒ端子、配線５４、配線５７、及び配線５６を経由してマイコン４６の電源部５１に供給されて、マイコン４６が起動する。また、このとき、電源リレー５３のコイルＲ１も通電されて、接点Ｒ１’が閉じる。これにより、その後、キースイッチ３０がＯＮ位置に移行しても、サブバッテリ５２からの電力がキースイッチ３０のＢ端子、ＡＣＣ端子、配線５５、電源リレー５３の接点Ｒ１’、及び配線５６を経由してマイコン４６の電源部５１に供給されるようになっている。

配線５６にはロックスイッチ２９を介しロックバルブ３９のソレノイド部３９ａ（前述の図２参照）が接続されている。そして、キースイッチ３０がＳＴＡＲＴ位置に操作された場合（及び、その後、ＯＮ位置に移行した場合）に、ロックレバー２８がロック解除位置（下降位置）に操作されてロックスイッチ２９が閉接点になると、このロックスイッチ２９からの信号がロックバルブ３９のソレノイド部３９ａに出力されるとともに、マイコン４６のモータ制御部４９にも出力されるようになっている。

マイコン４６のモータ制御部４９は、ロックスイッチ２９からの信号が入力された場合に、メインバッテリ７からの電力を電動モータ３１に供給させて電動モータ３１を駆動するようになっている。詳細には、モータ制御部４９は、チョッパ装置４７にモータ駆動指令信号を出力し、チョッパ装置４７は、このモータ駆動指令信号に応じて、メインバッテリ７からの電圧１５０Ｖ程度の直流を電圧２７０Ｖ程度まで昇圧してインバータ４８に出力するようになっている。また、モータ制御部４９は、回転数設定器３２で設定された目標回転数を入力し、これに基づいたモータ回転数指令信号をインバータ４８に出力する。インバータ４８は、このモータ回転数指令信号に基づいてチョッパ装置４７からの直流を交流に変換し、電動モータ３１に供給する。これにより、電動モータ３１の印加電圧が制御されて、電動モータ３１の回転数が目標回転となるように制御される。また、マイコン４６のモータ制御部４９は、ロックスイッチ２９からの信号が入力されない場合に、電動モータ３１を停止させるようになっている。

第２起動回路は、キースイッチ３０がＯＦＦ位置にあっても、給電口９の充電開始スイッチ４３の操作によって制御装置４０のマイコン４６を起動させるとともに、メインバッテリ７の充電制御を行わせるための回路である。この第２起動回路は、充電開始スイッチ４３、充電終了スイッチ４４、自己保持型の電源リレー５８、及び回路遮断用リレー５９，６０を有している。充電開始スイッチ４３は、モーメンタリ式の押しボタンスイッチで常開の接点を有し、押し操作されている間だけ接点が閉じ状態となる。充電終了スイッチ４４は、モーメンタリ式の押しボタンスイッチで常閉の接点を有し、押し操作されている間だけ接点が開き状態となる。電源リレー５８はコイルＲ２と常開の接点Ｒ２’を有し、回路遮断用リレー５９はコイルＲ３と常閉の接点Ｒ３’を有し、回路遮断用リレー６０はコイルＲ４と常閉の接点Ｒ４’を有している。

そして、サブバッテリ５２からマイコン４６の電源部５１に向かう順序で、充電終了スイッチ４４、回路遮断用リレー６０の接点Ｒ４’、回路遮断用リレー５９の接点Ｒ３’、及び電源リレー５８の接点Ｒ２’が直列に配線接続されている。また、電源リレー５８の接点Ｒ２’に対し並列となるように充電開始スイッチ４３が接続されている。具体的には、充電開始スイッチ４３の一方側端子が配線６１を介し回路遮断用リレー５９の接点Ｒ３’と電源リレー５８の接点Ｒ２’との間に接続され、充電開始スイッチ４３の他方側端子が配線６２を介し電源リレー５８の接点Ｒ２’とマイコン４６の電源部５１との間に接続されている。また、配線６２には電源リレー５８のコイルＲ２が接続されている。

そして、充電開始スイッチ４３が押されている間、その接点が閉じ状態になるので、サブバッテリ５２からの電力が充電終了スイッチ４４、回路遮断用リレー６０の接点Ｒ４’、回路遮断用リレー５９の接点Ｒ３’、及び充電開始スイッチ４３を経由してマイコン４６の電源部５１に供給されて、マイコン４６が起動する。また、このとき、電源リレー５８のコイルＲ２も通電されて、接点Ｒ２’が閉じる。これにより、その後、充電開始スイッチ４３が押されなくなっても、電源リレー５８のコイルＲ２の通電及び接点Ｒ２’の閉じ状態が継続するので、サブバッテリ５２からの電力が充電終了スイッチ４４、回路遮断用リレー６０の接点Ｒ４’、回路遮断用リレー５９の接点Ｒ３’、及び電源リレー５８の接点Ｒ２’を経由してマイコン４６の電源部５１に供給されるようになっている。

マイコン４６の充電制御部５０は、上述した第２起動回路から電力が供給されているか否かを判定しており、第２起動回路から電力が供給されていると判定した場合に、メインバッテリ７の充電制御を行うようになっている。この充電制御の処理手順を図６により説明する。図６は、充電制御の処理内容を表すフローチャートである。

この図６において、まず、ステップ１００において、商用電源４１のケーブルが給電ソケット４２に接続されているか否かを判定する。具体的には、給電ソケット４２には、商用電源４１のケーブルが接続された場合に検出信号を出力する検出回路（図示せず）が設けられており、この検出回路からの信号により判定する。そして、例えば商用電源４１のケーブルが給電ソケット４２に接続されていない場合は、ステップ１００の判定が満たされず、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、給電口９の表示灯４５に準備表示信号を出力し、表示灯４５を例えば赤色で点滅させる。一方、例えば商用電源４１のケーブルが給電ソケット４２に接続されている場合は、ステップ１１０の判定が満たされ、ステップ１２０に移る。

ステップ１２０では、メインバッテリ７に異常（エラー）が生じているか否かを判定する。具体的には、メインバッテリ７の電圧や温度を監視して異常が生じている場合にエラー信号を出力するバッテリ監視装置（図示せず）が設けられており、このバッテリ監視装置からのエラー信号により判定する。そして、例えばメインバッテリ７に異常が生じている場合は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、給電口９の表示灯４５にエラー表示信号を出力し、表示灯４５を例えば赤色で点灯させる。一方、例えばメインバッテリ７に異常が生じていない場合は、ステップ１２０の判定が満たされず、ステップ１４０に移る。

ステップ１４０では、チョッパ装置４７に充電指令信号を出力する。チョッパ装置４７は、この充電指令信号に応じて、商用電源４１からの電圧２００Ｖ程度の交流を直流に変換するとともに降圧してメインバッテリ７に供給し、メインバッテリ７を充電する。また、ステップ１５０に進み、給電口９の表示灯４５に充電表示信号を出力し、表示灯４５を例えば緑色で点滅させる。

その後、ステップ１６０に進み、充電が完了したかどうかを判定する。具体的には、バッテリ監視装置からの充電完了信号により判定している。そして、例えばメインバッテリ７の充電が完了していない場合は、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えばメインバッテリ７の充電が完了した場合は、ステップ１７０に移る。ステップ１７０では、回路遮断用リレー５９のコイルＲ３を通電させ、接点Ｒ３’を開く。これにより、電源リレー５８のコイルＲ２への通電が遮断されて、接点Ｒ２’が開き状態となる。その結果、サブバッテリ５２からマイコン４６の電源部５１への電力供給が遮断されて、マイコン４６が停止する。これに伴い、給電口９の表示灯４５は消灯する。

また、例えばバッテリ充電制御中に給電口９の充電終了スイッチ４４が押されると、その間、充電終了スイッチ４４の接点が開き状態となる。これにより、電源リレー５８のコイルＲ２への通電が遮断されて、接点Ｒ２’が開き状態となる。その結果、サブバッテリ５２からマイコン４６の電源部５１への電力供給が遮断されて、マイコン４６が停止する。これに伴い、給電口９の表示灯４５は消灯する。

なお、例えばバッテリ充電制御中にキースイッチ３０がＯＮ位置に操作されると、キースイッチ３０のＡＣＣ端子に配線接続された遮断用リレー６０のコイルＲ４が通電し、接点Ｒ４’が開く。これにより、電源リレー５８のコイルＲ２への通電が遮断されて、接点Ｒ２’が開き状態となる。

以上のように構成された本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態においては、給電口９には、充電開始スイッチ４３、充電終了スイッチ４４、及び表示灯４５が設けられている。そして、稼働停止中の電動式油圧ショベルに対しバッテリ充電作業を行う場合、運転室６外にて、運転者が商用電源４１からのケーブルを給電口９に接続する。また、給電口９の充電開始スイッチ４３を操作して制御装置４０を起動させるとともにメインバッテリ７の充電制御を行わせる。したがって、バッテリ充電作業において運転室６内のキースイッチ３０等を操作するために運転室６へ行く必要がなくなり、作業効率を向上することができる。

また、本実施形態においては、ロックスイッチ２９は、第１起動回路（詳細には、キースイッチ３０及び電源リレー５３）を介しサブバッテリ５２に接続されている。すなわち、制御装置４０が第２起動回路（詳細には、充電開始スイッチ４３、充電終了スイッチ４４、自己保持型の電源リレー５８、及び回路遮断用リレー５９，６０）で起動されてバッテリ充電制御を行う場合に、ロックレバー２８がロック解除位置に操作されていてロックスイッチ２９が閉接点であっても、第１起動回路が遮断されていてロックスイッチ２９から制御装置４０へ信号が出力されず、電動モータ３１が駆動しないように構成している。これにより、バッテリ充電作業中に電動モータ３１が駆動しないので、作業時間の短縮が図れるとともに、誤作動を防止することができる。そして、運転室６内のロックレバー２８の操作位置を確認したりロック位置に操作したりするために運転室６へ行く必要もなくなり、作業効率を向上することができる。

本発明の第２の実施形態を、図７により説明する。

図７は、本実施形態における電動式油圧ショベルの電気系統を表す電気回路図である。なお、この図７において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、上記第１の実施形態とは異なり、ロックスイッチ２９は、第１起動回路（詳細には、キースイッチ３０及び電源リレー５３）を介さないでサブバッテリ５２に配線接続されている。そのため、制御装置４０のマイコン４６が第２起動回路（詳細には、充電開始スイッチ４３、充電終了スイッチ４４、自己保持型の電源リレー５８、及び回路遮断用リレー５９，６０）で起動されて充電制御を行う場合でも、ロックレバー２８がロック解除位置（下降位置）に操作されてロックスイッチ２９が閉接点となれば、ロックスイッチ２９からの信号が出力されるようになっている。

そこで、マイコン４６のモータ制御部５１は、上述した第２起動回路から電力が供給されているか否かを判定しており、第２起動回路から電力が供給されていると判定した場合に、ロックスイッチ２９から入力した信号を無効化する。すなわち、ロックスイッチ２９からの信号の有無にかかわらず、電動モータ３１が駆動しないように構成している。

このように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、バッテリ充電作業における作業効率を向上することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、充電開始スイッチ（詳細には、モーメンタリ式の押しボタンスイッチ）及び充電終了スイッチ（詳細には、モーメンタリ式の押しボタンスイッチ）を給電口９に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変形例が考えられる。

例えば図８及び図９で示す第１の変形例においては、ＯＮ位置・ＯＦＦ位置に切り換え操作可能な充電スイッチ６３を給電口９に設け、この充電スイッチ６３と回路遮断用リレー６０で第２起動回路を構成している。すなわち、充電スイッチ６３は、ＯＮ位置に操作された場合に制御装置４０のマイコン４６の起動とともに充電制御を指示し、ＯＦＦ位置に操作された場合に制御装置４０のマイコン４６の停止を指示する。そして、例えば図１０で示すように、マイコン４６の充電制御部５０は、ステップ１６０にてメインバッテリ７の充電が完了したと判定した場合に、その判定が満たされステップ１８０に移って、給電口９の表示灯４５に停止表示信号を出力し、表示灯４５を例えば緑色で点灯させる。このような変形例においても、上記実施形態と同様、バッテリ充電作業における作業効率を向上することができる。

例えば図１１及び図１２で示す第２の変形例においては、カバー１０の開閉状態に応じて作動する充電スイッチ６３’を設けている。すなわち、充電スイッチ６３’は、カバー１０が開き状態である場合に制御装置４０のマイコン４６の起動とともに充電制御を指示し、カバー１０が閉じ状態である場合に制御装置４０のマイコン４６の停止を指示する。このような変形例においては、運転者が充電スイッチを操作する必要がなくなり、バッテリ充電作業における作業効率をさらに向上することができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置４０は、電動式油圧ショベルに搭載のメインバッテリ７の電力によって電動モータ３１を駆動する制御機能（内部バッテリ駆動モード）を有する場合を例にとって説明したが、この制御機能に加えて、外部電源の電力によって電動モータを駆動する制御機能（外部電源駆動モード）を有し、選択的に行えるようにしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

なお、以上においては、本発明の適用対象として、走行用油圧モータ１５、ブーム用油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、バケット用油圧シリンダ２３、及び旋回用油圧モータ等を備え、それら油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ３３の駆動源として電動モータ３１を搭載した電動式油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、走行用油圧モータ１５に代えて走行用電動モータ３１Ａ（図１３参照）を備え、この走行用電動モータ３１Ａの駆動により駆動輪１２が回転して下部走行体１の走行動作を行わせるような電動式油圧ショベルに適用してもよい。また、例えば、旋回用油圧モータに代えて旋回用電動モータ３１Ｂ（図１４参照）を備え、この旋回用電動モータ３１Ｂの駆動により上部旋回体２の旋回動作を行わせるような電動式油圧ショベルに適用してもよい。また、電動式油圧ショベル以外に、例えば電動式油圧クレーン等の他の電動式建設機械に適用してもよいことは言うまでもない。

６ 運転室
７ メインバッテリ
９ 給電口
１０ カバー
１５ 走行用油圧モータ
２１ ブーム用油圧シリンダ
２２ アーム用油圧シリンダ
２３ バケット用油圧シリンダ
２８ ロックレバー
２９ ロックスイッチ
３０ キースイッチ
３１ 電動モータ
３３ 油圧ポンプ
４０ 制御装置
４１ 商用電源（外部電源）
４３ 充電開始スイッチ（充電スイッチ）
４５ 表示灯
５２ サブバッテリ
５３ 電源リレー
５８ 電源リレー
５９ 回路遮断用リレー
６０ 回路遮断用リレー
６３ 充電スイッチ

Claims (5)

1. 被駆動部材を駆動する油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ（３３）の駆動源である電動モータ（３１）若しくは被駆動部材を駆動する電動モータ（３１Ａ；３１Ｂ）と、
   前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）の電力源であるバッテリ（７）と、
   運転室（６）外に設けられ、外部電源（４１）とのケーブル接続を行うための給電口（９）と、
   運転室（６）内に設けられ、ロック解除位置とロック位置との間で操作されるロックレバー（２８）と、
   前記ロックレバー（２８）がロック解除位置に操作された場合に閉接点となり、前記ロックレバー（２８）がロック位置に操作された場合に開接点となるロックスイッチ（２９）と、
   前記ロックスイッチ（２９）から信号が入力された場合に前記バッテリ（７）の電力によって前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）を駆動し、前記ロックスイッチ（２９）から信号が入力されない場合に前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）を停止させるモータ制御機能、及び前記外部電源（４１）の電力によって前記バッテリ（７）を充電する充電制御機能を有する制御装置（４０）と、
   運転室（６）内に設けられ、起動位置や停止位置に操作されるキースイッチ（３０）と、
   前記キースイッチ（３０）が起動位置に操作されたときに、電力源（５２）から前記制御装置（４０）に電力を供給して前記制御装置（４０）を起動させる第１起動回路（３０，５３，５４，５５，５６，５７）とを備えた電動式建設機械において、
   前記給電口（９）に設けられ、前記制御装置（４０）の起動とともに前記充電制御を指示可能な充電スイッチ（４３；６３；６３’）と、
   前記キースイッチ（３０）が停止位置にあって、前記充電スイッチ（４３；６３；６３’）で前記制御装置（４０）の起動とともに前記充電制御が指示されたときに、前記電力源（５２）から前記制御装置（４０）に電力を供給して前記制御装置（４０）を起動させるとともに前記充電制御を行わせる第２起動回路（４３，４４，５８，５９，６０，６１，６２；６０，６３）とを備え、
   前記制御装置（４０）が前記第２起動回路で起動されて前記充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチ（２９）が閉接点であっても、前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）が駆動しないように構成したことを特徴とする電動式建設機械。
2. 請求項１記載の電動式建設機械において、前記ロックスイッチ（２９）は、前記第１起動回路を介し前記電力源（５２）に接続されており、これにより、前記制御装置（４０）が前記第２起動回路で起動されて前記充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチ（２９）が閉接点であっても、前記第１起動回路が遮断されていて前記ロックスイッチ（２９）から前記制御装置（４０）へ信号が出力されず、前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）が駆動しないように構成したことを特徴とする電動式建設機械。
3. 請求項１記載の電動式建設機械において、前記制御装置（４０）は、前記第２起動回路で起動されて前記充電制御を行う場合に、前記ロックスイッチ（２９）から入力した信号を無効化することにより、前記電動モータ（３１；３１Ａ；３１Ｂ）が駆動しないように構成したことを特徴とする電動式建設機械。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の電動式建設機械において、前記給電口（９）にカバー（１０）を開閉可能に設け、前記充電スイッチ（６３’）は、前記カバー（１０）の開閉状態に応じて作動するスイッチであって、前記カバー（１０）が開き状態である場合に前記制御装置（４０）の起動とともに前記充電制御を指示し、前記カバー（１０）が閉じ状態である場合に前記制御装置（４０）の停止を指示することを特徴とする電動式建設機械。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の電動式建設機械において、前記充電制御の状況を表示する表示灯（４５）を前記給電口（９）に設けたことを特徴とする電動式建設機械。

Images