JP7165111B2 - 電動式油圧建設機械 - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータによって油圧ポンプを駆動する駆動システムを備えた電動式油圧建設機械に関する。
駆動源をエンジンから電動モータに変更し、電動モータで油圧ポンプを駆動する駆動システムを備えた電動式油圧建設機械が例えば特許文献１に記載されている。
ＷＯ２０１８／１６８８８７号公報
駆動源をエンジンから電動モータに変更した特許文献１に記載される電動式油圧建設機械は、排気ガスが排出されないので環境負荷が低く、更に従来のエンジンを駆動源とした油圧ショベルに比べて静かであるというメリットがある。しかし、例えば走行動作などで油圧ポンプの吐出圧がリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）まで上昇し、油圧ポンプの負荷トルクが急に増大した場合、電動モータは油圧ポンプの負荷トルクの増大に見合う大きさのトルクを出力するため、電動モータに供給する電流が大きく変動してしまう。電力源がバッテリである場合、バッテリの残量が少ない状態で電流を大きく変動させると、バッテリの劣化が進んでしまう。また、電力源が外部の電源である場合、電流の急変により電圧が急変動するため、適切な電圧範囲で機器を使用できず、機器を適切に作動させることができなくなるおそれがある。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータで油圧ポンプを駆動する駆動システムを備えた電動式油圧建設機械において、アクチュエータの駆動開始時に、電力源の状態に応じて電動モータの消費電力の増加を抑制し、機器を適切な状態で使用することができる電動式油圧建設機械を提供することである。
このような課題を解決するため、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動されるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作速度及び方向を指示する操作レバー装置と、前記操作レバー装置の操作状態情報を取得する操作状態検出装置と、前記油圧ポンプと前記アクチュエータを接続する油路に接続され、前記油路の圧力が予め設定した目標リリーフ圧に達すると前記油路の圧油をタンクに排出するリリーフ弁と、電力源から電力が供給され前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備えた電動式油圧建設機械において、前記操作状態情報と前記電力源の状態量とに基づいて前記リリーフ弁の前記目標リリーフ圧を変化させるコントローラを備え、前記コントローラは、前記操作レバー装置が操作されておらずかつ前記電力源の状態量が予め設定した閾値以上であるとき、前記目標リリーフ圧として第１リリーフ圧を設定し、前記操作レバー装置が操作されておらずかつ前記電力源の状態量が前記閾値より小さいとき、前記目標リリーフ圧として前記第１リリーフ圧より低い第２リリーフ圧を設定するものとする。
このようにコントローラは、操作レバー装置が操作されておらずかつ電力源の状態量が予め設定した閾値以上であるとき、目標リリーフ圧として第１リリーフ圧を設定し、操作レバー装置が操作されておらずかつ電力源の状態量が前記閾値より小さいとき、目標リリーフ圧として第１リリーフ圧より低い第２リリーフ圧を設定することにより、操作レバー装置を操作してアクチュエータの駆動を開始するとき、油圧ポンプの吐出圧は第１リリーフ圧よりも低い第２リリーフ圧までしか上昇しないようになる。これによりアクチュエータの駆動開始時に、電力源の状態に応じて電動モータの消費電力の増加を抑制し、機器を適切な状態で使用することができる。
本発明によれば、アクチュエータの駆動開始時に、電力源の状態に応じて電動モータの消費電力の増加を抑制し、機器を適切な状態で使用することができる。
本発明の一実施の形態における電動式油圧建設機械の外観を示す図である。 本発明の第１の実施形態における電動式油圧ショベルに備えられた駆動システムを示す図である。 第１の実施形態におけるコントローラの機能を示すブロック図である。 第１の実施形態における圧力上限値演算部の機能を示すブロック図である。 操作状態判定部の演算フローを示すフローチャートである。 操作圧と方向制御弁のメータイン開口面積との関係を示す図であって、操作圧の閾値の定義を説明する図である。 図４に示す低減リリーフ圧算出部の演算フローを示す図である。 図４に示すリリーフ圧増加量算出部の演算フローを示す図である。 図４に示す目標リリーフ圧算出部の演算フローを示すフローチャートである。 ポンプ出力とインバータ入力電力との関係式を示す図である。 第１の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。 蓄電量に応じて図８に示すSOC－リリーフ圧増加量テーブルで計算されるリリーフ圧増加量が異なる場合のポンプ吐出圧とポンプ出力の推移例を示す図である。 第１の実施形態の変形例１の駆動システムを示す図である。 第１の実施形態の変形例２の駆動システムを示す図である。 第１の実施形態の変形例３の駆動システムを示す図である。 第１の実施形態の変形例４の図１１と同様なポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の駆動システムを示す図である。 第２の実施形態におけるコントローラの機能を示すブロック図である。 第２の実施形態における圧力上限値演算部の機能を示すブロック図である。 第２の実施形態における低減リリーフ圧算出部の演算フローを示す図である。 第２の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部の演算フローを示す図である。 第２の実施形態の変形例である駆動システムを示す図である。 本発明の第３の実施形態の駆動システムを示す図である。 第３の実施形態におけるコントローラの機能を示すブロック図である。 第３の実施形態における圧力上限値演算部の機能を示すブロック図である。 第３の実施形態における低減リリーフ圧算出部の演算フローを示す図である。 第３の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部の演算フローを示す図である。 本発明の第４の実施形態の駆動システムを示す図である。 第４の実施形態におけるコントローラの機能を示すブロック図である。 第４の実施形態における圧力上限値演算部の機能を示すブロック図である。 第４の実施形態における目標リリーフ圧算出部の演算フローを示すフローチャートである。 第４の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。 本発明の第５の実施形態におけるコントローラの機能を示すブロック図である。 第５の実施形態における圧力上限値演算部の機能を示すブロック図である。 第５の実施形態における目標リリーフ圧算出部の演算フローを示すフローチャートである。 第５の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
＜第１の実施形態＞
＜構成＞
図１は、本発明の一実施の形態における電動式油圧建設機械の外観を示す図である。
本実施の形態において、電動式油圧作業機械は電動式油圧ショベルであり、電動式油圧ショベルは、下部走行体１０１と、上部旋回体１０２と、スイング式のフロント作業機１０４を備え、フロント作業機１０４は、ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３から構成されている。フロント作業機１０４のブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３はブームシリンダ１１１a、アームシリンダ１１２a、バケットシリンダ１１３aの伸縮により上下方向に回動可能である。上部旋回体１０２と下部走行体１０１は旋回輪２１５によって回転自在に接続され、上部旋回体１０２は下部走行体１０１に対し旋回モータ１０２aの回転によって旋回可能である。上部旋回体１０２の前部にはスイングポスト１０３が取付けられ、このスイングポスト１０３にフロント作業機１０４が上下動可能に取付けられている。スイングポスト１０３はスイングシリンダ１０３aの伸縮により上部旋回体１０２に対して水平方向に回動可能であり、下部走行体１０１の中央フレームには、右左の走行装置１０５a，１０５bと、ブレードシリンダ１０６aの伸縮により上下動作を行うブレード１０６が取付けられている。右左の走行装置１０５a，１０５bはそれぞれ駆動輪２１０a，２１０b、アイドラ２１１a，２１１b、履帯２１２a，２１２bを備え、右左の走行モータ１０１a，１０１bを回転させ、駆動輪２１０a，２１０bを介して履帯２１２a，２１２bを駆動することによって走行を行う。
上部旋回体１０２には、旋回フレーム１０７の上にバッテリ６２（図３参照）を搭載し、カウンターウエイトを兼ねるバッテリ搭載部１０９と、内部に運転室１０８を形成したキャビン１１０が設置され、運転室１０８内には、運転席１２２と、ブームシリンダ１１１a、アームシリンダ１１２a、バケットシリンダ１１３a、旋回モータ１０２a用の右左の操作レバー装置１２４A，１２４Bと、スイングシリンダ１０３a、右左の走行モータ１０１a，１０１ｂ、ブレードシリンダ１０６a用の図示しない操作レバー装置と、モニタ８０と等が設けられている。
以下の説明において、上部旋回体１０２を車体ということがある。
図２は、本発明の第１の実施形態における電動式油圧ショベルに備えられた駆動システムを示す図である。
図２において、駆動システムは、電動モータ６０、油圧ポンプ１、リリーフ弁３、タンク５、方向制御弁４２、チェック弁４０、油圧モータ４３、操作レバー装置４４を備えている。
油圧ポンプ１は固定容量型であり、電動モータ６０により駆動される。油圧ポンプ１は、油路２を介して方向制御弁４２と接続されている。油路２上であってかつ方向制御弁４２の上流には、リリーフ油路４が接続されている。リリーフ油路４上には、リリーフ弁３が取り付けられている。リリーフ弁３の下流側はタンク５に接続されている。油路２上かつリリーフ油路４との接続点より下流かつ方向制御弁４２の上流には、チェック弁４０が接続されている。圧油はチェック弁４０を、油圧ポンプ１から方向制御弁４２の方向に流れることはできるが、その逆方向には流れることができない。
方向制御弁４２は油路２に接続され、かつ油圧モータ４３の左回転側室と接続している左回転油路４３L、油圧モータ４３の右回転側室と接続している右回転油路４３R、タンク５と接続しているタンク油路４３Tとに接続されている。
方向制御弁４２は操作ポート４２lの圧力と操作ポート４２rの圧力によって駆動される。操作ポート４２l、４２rの圧力が共に低い場合、方向制御弁４２は図示の中立位置にあり、油路２はタンク油路４３Tと接続され、その他の油路は遮断されている。操作ポート４２lの圧力が高い場合、方向制御弁４２は図示上側の位置に切り換わり、油路２が左回転油路４３Lと、タンク油路４３Tが右回転油路４３Rと接続される。操作ポート４２rの圧力が高い場合、方向制御弁４２は図示下側の位置に切り換わり、油路２が右回転油路４３Rと、タンク油路４３Tが左回転油路４３Lと接続される。
操作レバー装置４４は、操作レバー４４aと操作レバー４４aに取り付けられたパイロット弁４５とを有し、パイロット弁４５は、パイロット油路２８を介して方向制御弁４２の操作ポート４２lに、パイロット油路２６を介して方向制御弁４２の操作ポート４２rに、それぞれ接続しており、操作レバー４４aの操作量に応じた操作圧が、パイロット弁４５から方向制御弁４２の操作ポート４２rあるいは操作ポート４２lへと導かれる。
油圧モータ４３は、図１に示した複数のアクチュエータであるブームシリンダ１１１a、アームシリンダ１１２a、バケットシリンダ１１３a、旋回モータ１０２a、スイングシリンダ１０３a、右左の走行モータ１０１a，１０１ｂ、ブレードシリンダ１０６aの１つを代表しており、例えば左右の走行モータ１０１a，１０１ｂの一方である。方向制御弁４２及び操作レバー装置４４も同様であり、方向制御弁４２は図１に示した複数のアクチュエータ用の複数の方向制御弁の１つを代表し、操作レバー装置４４は、図１に示した複数のアクチュエータ用の操作レバー装置１２４A及び１２４Bを含む複数の操作レバー装置の１つを代表している。
また、油圧モータ４３は、油圧ポンプ１から吐出される圧油により駆動されるアクチュエータであり、操作レバー装置４４は、油圧モータ４３（アクチュエータ）の動作速度及び方向を指示する操作レバー装置である。
駆動システムは、また、コントローラ５０、インバータ６１、バッテリ６２、バッテリ制御コントローラ６３、圧力センサ７０、シャトル弁７２を備えている。
バッテリ６２は電力を貯蔵する蓄電装置であり、電動モータ６０に電力を供給する電力源である。バッテリ６２から出力された直流電流は、電線８２を介してインバータ６１に入力される。インバータ６１は入力された直流電流を交流電流に変換し、コントローラ５０から送信された回転数指令値通りに電動モータ６０が回転するように変換した交流電流を出力する。出力された交流電流は、電線８１を介して電動モータ６０に入力される。バッテリ６２の出力制御や蓄電量の計算は、バッテリ制御コントローラ６３が行う。
シャトル弁７２はパイロット油路２６とパイロット油路２８と接続されており、それぞれの油路２６，２８の圧力（操作圧）の大きい方が、操作状態検出装置である圧力センサ７０に導かれる。圧力センサ７０は油路２６，２８の圧力（操作圧）の大きい方を操作レバー装置４４の操作状態情報として検出し、圧力信号をコントローラ５０に送信する。圧力センサ７０は、操作レバー装置４４の操作状態情報を取得する操作状態検出装置である。
コントローラ５０は、圧力センサ７０と電気的に接続されており、圧力センサ７０から圧力信号を受信する。また、バッテリ制御コントローラ６３とも電気的に接続されており、通信によって情報を送受信している。バッテリ制御コントローラ６３からは、バッテリ６２の蓄電量がコントローラ５０に送信されている。また、コントローラ５０はインバータ６１とも電気的に接続されており、通信によって情報を送受信している。コントローラ５０からは、電動モータ６０の回転数指令値がインバータ６１に送信されている。
リリーフ弁３は、通常のリリーフ圧（第１リリーフ圧）を設定するバネ３aと、バネ３aに対抗する側に設けられ、油路２の圧力（油圧ポンプ１の吐出圧）が導かれる受圧部３bと、受圧部３bと同じ側に設けられ、バネ３aが設定する通常のリリーフ圧を低減させるソレノイド３cとを備えた可変リリーフ弁である。
リリーフ弁３は、油圧ポンプ１と油圧モータ４３（アクチュエータ）を接続する油路の１つである油路２に接続され、油路２の圧力（油圧ポンプ１の吐出圧）が予め設定した目標リリーフ圧に達すると油路２の圧油をタンク５に排出するリリーフ弁である。
コントローラ５０はリリーフ弁３のソレノイド３cとも電気的に接続されており、通常のリリーフ圧を低減させることができるようになっている。なお、コントローラ５０には上記以外の情報や指令値が送受信されていてもよい。また、インバータ６１への回転数指令値は、本実施形態では一定値としている。
コントローラ５０は、圧力センサ７０からの圧力信号（操作状態情報）に基づいて操作レバー装置４４が操作されているか否かを判定し、その判定結果に基づいてバッテリ６２の蓄電量（電力源の状態量）に応じてリリーフ弁３の目標リリーフ圧を変化させる。
以下に、コントローラ５０の上記機能の詳細を説明する。
図３は、第１の実施形態におけるコントローラ５０の機能を示すブロック図である。
コントローラ５０は、センサ信号変換部５０a、蓄電量信号変換部５０d、定数・テーブル記憶部５０b、圧力上限値演算部５０c、出力信号変換部５０zを備えている。
センサ信号変換部５０aは、圧力センサ７０から送られてくる圧力信号（操作レバー装置４４により生成される操作圧の信号）を受信し、それを基にして操作圧P７０(t)を計算し、圧力上限値演算部５０cに送信する。
蓄電量信号変換部５０dは、バッテリ制御コントローラ６３から送信される蓄電量信号を基にして蓄電量SOC(t)を計算し、圧力上限値演算部５０cに送信する。
定数・テーブル記憶部５０bは、計算に必要な定数やテーブルを記憶しており、それらを圧力上限値演算部５０cに送信する。なお、定数には電動モータ６０の目標回転数が含まれており、この情報はインバータ６１に送信される。
圧力上限値演算部５０cは、センサ信号変換部５０aから送信される操作圧P７０(t)、蓄電量信号変換部５０dから送信される蓄電量SOC(t)、定数・テーブル記憶部５０bから送信される定数やテーブル情報を受信し、目標リリーフ圧を演算する。そして、圧力上限値演算部５０cは出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧を出力する。
出力信号変換部５０zは、リリーフ弁３のリリーフ圧が目標リリーフ圧になるような出力を計算し、リリーフ弁３のソレノイド３cに出力する。
図４は、第１の実施形態における圧力上限値演算部５０cの機能を示すブロック図である。なお、コントローラ５０のサンプリング時間（演算周期）はΔtであり、サンプリング時間Δtごとに圧力上限値（目標リリーフ圧）の演算が繰り返し実行される。
圧力上限値演算部５０cは、操作状態判定部５０c-１、低減リリーフ圧算出部５０c-２、リリーフ圧増加量算出部５０c-３、目標リリーフ圧算出部５０c-４、遅れ要素５０c-５を有している。
操作状態判定部５０c-１は、操作圧P７０(t)から操作レバー４４aが操作されているかどうかを判定し、操作フラグF７０(t)を出力する。操作されていると判定すれば操作フラグF７０(t)をtrue（有効）に、無操作と判定すれば操作フラグF７０(t)をfalse（無効）に、それぞれ設定する。この操作フラグF７０(t)の情報は、目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信される。
低減リリーフ圧算出部５０c-２は、後述する算出方法に基づいて、蓄電量SOC(t)から低減リリーフ圧Pr(t)を算出する。この低減リリーフ圧Pr(t)の情報は、目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信される。
リリーフ圧増加量算出部５０c-３は、後述する算出方法に基づいて、蓄電量SOC(t)からリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出する。このリリーフ圧増加量ΔP(t)の情報は、目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信される。
目標リリーフ圧算出部５０c-４は、操作フラグF７０(t)、低減リリーフ圧Pr(t)、リリーフ圧増加量ΔP(t)と、目標リリーフ圧P３(t)の現在値である１サンプリング時間Δt前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)を基に、目標リリーフ圧P３(t)を算出し、出力する。
図５は、操作状態判定部５０c-１の演算フローを示すフローチャートであり、コントローラ５０が動作している間、サンプリング時間Δtごとに繰り返し実行される。
ステップS１０１において操作状態判定部５０c-１の演算がスタートする。
ステップS１０２において、操作状態判定部５０c-１は、操作圧の値である操作圧P７０(t)が閾値Pithより大きいかを判定する。操作圧P７０(t)が閾値Pithより大きい場合はYesと判定し、ステップS１０３の処理へと進み、操作圧P７０(t)が閾値Pith以下の場合はNoと判定し、ステップS１０４の処理へと進む。
ステップS１０３において、操作状態判定部５０c-１は、操作レバー４４aは操作されていると判定して操作フラグF７０(t)をtrue（有効）に設定し、目標リリーフ圧算出部５０c-４にその操作フラグF７０(t)の情報を送信する。
ステップS１０４において、操作状態判定部５０c-１は、操作レバー４４aは操作されていないと判定して操作フラグF７０(t)をfalse（無効）に設定する。そして、目標リリーフ圧算出部５０c-４にこの情報を送信する。
操作圧P７０(t)の閾値Pithの定義を、図６を用いて説明する。
図６は、操作圧P７０(t)と方向制御弁４２のメータイン開口面積との関係を示す図である。
図６において、Pithは操作レバー４４aが操作され、操作圧P７０(t)が上昇するとき、方向制御弁４２のメータイン開口が開き始める圧力値である。すなわち、操作圧P７０(t)がPithの値になるまでは方向制御弁４２のメータイン開口は開かないので、油圧モータ４３は作動しない。操作圧P７０(t)がPithを超えると方向制御弁４２のメータイン開口は開き、油圧モータ４３は作動する。操作状態判定部５０c-１はそのメータイン開口が開き始める操作圧の圧力値Pithを閾値として設定している。
図７は、図４に示す低減リリーフ圧算出部５０c-２の演算フローを示す図であり、その演算フローはコントローラ５０が動作している間、サンプリング時間Δtごとに繰り返し実行される。
図７において、蓄電量SOC(t)は、SOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tに入力され、そのときの蓄電量SOC(t)に対応する低減リリーフ圧Pr(t)が算出される。SOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tには、図７の下側に示すように、蓄電量SOC(t)がS１以上であるときは、低減リリーフ圧Pr(t)は通常時のリリーフ圧Pnであり、蓄電量SOC(t)がS１からS２に減少するときは、低減リリーフ圧Pr(t)は通常時のリリーフ圧Pnから最小リリーフ圧Prminまで低下し、蓄電量SOC(t)がS２以下に減少すると低減リリーフ圧Pr(t)は最小リリーフ圧Prminに保持されるよう蓄電量SOC(t)と低減リリーフ圧Pr(t)との関係が設定されている。
ここで、S1は、電力源であるバッテリ６２の蓄電量SOC(t)が減少したとき、リリーフ弁３のバネ３aによって設定される通常のリリーフ圧を低下させてバッテリ６２が劣化しないように保護する必要があるかどうかを判定するための蓄電量SOC(t)の予め設定した閾値である。
低減リリーフ圧算出部５０c-２は、このようなSOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tを用いて蓄電量SOC(t)に応じた低減リリーフ圧Pr(t)を算出し、算出した低減リリーフ圧Pr(t)を目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信する。
図８は、図４に示すリリーフ圧増加量算出部５０c-３の演算フローを示す図であり、コントローラ５０が動作している間、サンプリング時間Δtごとに繰り返し実行される。
図８において、蓄電量SOC(t)は、SOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tに入力され、そのときの蓄電量SOC(t)に対応するリリーフ圧増加量ΔP(t)が算出される。SOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tには、図８の下側に示すように、蓄電量SOC(t)がS３以上であるときは、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大ΔPmaxであり、蓄電量SOC(t)がS３からS４へと減少するときは、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大リリーフ圧増加量ΔPmaxから最小リリーフ圧増加量ΔPminまで低下し、蓄電量SOC(t)がS４以下に減少するとリリーフ圧増加量ΔP(t)は最小リリーフ圧増加量ΔPminに保持されるよう蓄電量SOC(t)とリリーフ圧増加量ΔP(t)との関係が設定されている。
リリーフ圧増加量算出部５０c-３は、このようなSOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tを用いて蓄電量SOC(t)に応じたリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出し、算出したリリーフ圧増加量ΔP(t)低を目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信する。
図９は、図４に示す目標リリーフ圧算出部５０c-４の演算フローを示すフローチャートであり、コントローラ５０が動作している間、サンプリング時間Δtごとに繰り返し実行される。
ステップS４０１において目標リリーフ圧算出部５０c-４の演算がスタートする。
ステップS４０２において、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、操作フラグF７０(t)がtrue（有効）かを判定する。操作フラグF７０(t)がtrueの場合はYesと判定し、ステップS４０３の処理へと進む。操作フラグF７０(t)がfalse（無効）の場合はNoと判定し、ステップS４０６の処理へと進む。
ステップS４０３において、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、１サンプリング時間Δt前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)とリリーフ圧増加量ΔP(t)の和が通常時のリリーフ圧Pnよりも大きいかを判定する。１サンプリング時間Δt前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)は目標リリーフ圧の現在値である。P３(t-Δt)とΔP(t)の和が通常時のリリーフ圧Pnよりも大きい場合、ステップS４０３においてYesと判定し、ステップS４０４の処理へと進む。P３(t-Δt)とΔP(t)の和が通常時のリリーフ圧Pn以下の場合、ステップS４０３においてNoと判定し、ステップS４０５の処理へと進む。
ステップS４０４において、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、目標リリーフ圧P３(t)を通常時のリリーフ圧Pnに設定する。そして、出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧P３(t)を出力する。
ステップS４０５において、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、目標リリーフ圧P３(t)を１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)とリリーフ圧増加量ΔP(t)の和に設定する。そして、出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧P３(t)を出力する。
ステップS４０６において、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、目標リリーフ圧P３(t)を低減リリーフ圧Pr(t)に設定する。そして、出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧P３(t)を出力する。
このように本実施形態において、コントローラ５０は、操作レバー装置４４が操作されておらずかつバッテリ６２の蓄電量SOC(t)（電力源の状態量）が閾値S1以上であるとき、リリーフ弁３の目標リリーフ圧として通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）を設定し、操作レバー装置４４が操作されておらずかつバッテリ６２の蓄電量SOC(t)（電力源の状態量）が閾値S1より小さいとき、目標リリーフ圧として通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）より低い低減リリーフ圧Pr(t)（第２リリーフ圧）を設定する。
また、コントローラ５０は、目標リリーフ圧が通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）より低い低減リリーフ圧Pr(t)（第２リリーフ圧）であるときに操作レバー装置４４を操作して油圧モータ４３（アクチュエータ）の駆動を開始した場合には、目標リリーフ圧を所定の割合で増加させて、目標リリーフ圧を通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）にする。
更に、コントローラ５０は、目標リリーフ圧が通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）より低い低減リリーフ圧Pr(t)（第２リリーフ圧）であるときに操作レバー装置４４を操作して油圧モータ４３（アクチュエータ）の駆動を開始した場合には、所定時間（サンプリング時間Δt）ごとにバッテリ６２の蓄電量SOC(t)（電力源の状態量）が小さくなるにしたがって小さくなるリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出し、目標リリーフ圧の現在値にリリーフ圧増加量ΔP(t)を加算させて、目標リリーフ圧を所定の割合で増加させ、目標リリーフ圧を通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）にする。
次に、第１の実施形態における効果を説明する前に、油圧ポンプ１の出力パワー（ポンプ出力）とインバータ６１の入力電力（インバータ入力電力）の関係について説明する。
図１０は、ポンプ出力とインバータ入力電力との関係式を示す図である。
図１０の式(１)の左辺のうちμ以外の部分VAは、インバータ６１に入力され消費する電力の計算式である。インバータ６１への入力端子側の電圧Vとインバータ６１への入力端子側の直流電流Aの積が、インバータ６１が消費する電力である。
図１０の式(１)の左辺のμは、インバータ６１に入力されてから油圧ポンプ１から出力されるまでのエネルギーの変換効率である。μを電力VAに乗じることにより、油圧ポンプ１の出力パワーが求まる。
図１０の式(１)の右辺は、油圧ポンプ１の出力パワーの計算式である。油圧ポンプ１の吐出圧（ポンプ吐出圧）Pと油圧ポンプ１の吐出流量（ポンプ流量）Qを乗じることにより油圧ポンプ１の出力パワーが求まる。
ここで、油圧ポンプ１に負荷が作用した場合には電動モータ６０が油圧ポンプ１から負荷トルクを受けて回転数が変動するが、本実施形態ではその変動幅は目標回転数に比べて十分小さいものとする。その場合、ポンプ流量Qはほぼ変動しないこととなる。また、インバータ６１への入力端子側の電圧Vもほぼ変動しないものとする。更に、エネルギーの変換効率μは大きくは変化しないものとする。
以上の前提と図１０の式(１)より、インバータ６１への入力端子側の直流電流Aは、ポンプ吐出圧Pに比例することになる。そのため、ポンプ吐出圧Pの変動を抑えれば、インバータ６１への入力端子側の直流電流Aの変動を抑えることができることが分かる。
次に、第１の実施形態の効果をポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を用いて説明する。
図１１は、第１の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。図１１の一番上のグラフは操作圧P７０(t)の時間変化を、中央のグラフはポンプ吐出圧の時間変化を、一番下のグラフはポンプ出力（油圧ポンプ１の出力パワー）をそれぞれ示している。
図１１に示す推移例は、バッテリ６２の蓄電量SOC(t)が、図７及び図８に示したテーブルにおいて閾値S1より小さいSaにある場合のものである。このとき、目標リリーフ圧P３(t)は通常のリリーフ圧Pnより低減され、図７に示すSOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tで算出される低減リリーフ圧Pr(t)は最小リリーフ圧Prminであり、図８に示すSOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tで算出されるリリーフ圧増加量ΔP(t)は最大リリーフ圧増加量ΔPmaxと最小リリーフ圧増加量ΔPminの間の値ΔPaである。また、操作レバー４４aが操作されていない状態では、目標リリーフ圧算出部５０c-４は、図９のステップS４０６において、低減リリーフ圧Pr(t)＝最小リリーフ圧Prminの目標リリーフ圧P３(t)を算出する。
図１１において、時刻t０では操作レバー４４aは操作されておらず、操作圧P７０(t)は閾値Pithを下回っている。また、図９のステップS４０６において、低減リリーフ圧Pr(t)＝最小リリーフ圧Prminの目標リリーフ圧P３(t)が算出され、目標リリーフ圧P３(t)は最小リリーフ圧Prminに設定されている。
その後操作レバー４４aが操作され、時刻t１で操作圧P７０(t)が閾値Pithに達したとする。この場合、時刻t１まで操作圧P７０(t)が閾値Pithを下回っているため、その間、目標リリーフ圧P３(t)は最小リリーフ圧Prminに設定されたままである。
時刻t１の後、操作圧P７０(t)が閾値Pithを上回る。このとき、方向制御弁４２のメータイン開口が開くため、油圧モータ４３の負荷の大きさに応じてポンプ吐出圧が上昇し始める。また、図９のステップS４０２でYes、ステップS４０３でNoと判定されるので、目標リリーフ圧P３(t)が１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)とΔP(t)（＝ΔPa）の和に設定され、目標リリーフ圧P３(t)は最小リリーフ圧PrminからΔPa/Δtの傾き（変化率）で増加する。ステップS４０２の計算は、操作圧P７０(t)が閾値Pithを上回っている間、時刻t４にて通常時のリリーフ圧Pnに達するまで繰り返される。その後はステップS４０４の処理により目標リリーフ圧P３(t)は通常のリリーフ圧Pnに設定される。
時刻t２において、油圧モータ４３の負荷の大きさに応じて上昇するポンプ吐出圧がその時点での目標リリーフ圧P３(t２)に一致する。このとき、本発明の制御が行われていない場合は点線に示すようにポンプ吐出圧が大きく変動（上昇）するのに対し、本発明の制御が行われている場合は、この時点でリリーフ弁３が開いてタンクに圧油が排出され、ポンプ吐出圧は目標リリーフ圧P３(t)を超えないように上昇するため、実線に示すようにポンプ吐出圧の急変（上昇）を抑えることができる。
時刻t２から時刻t３の間に油圧モータ４３の負荷が減少し始め、時刻t３において、ポンプ吐出圧と目標リリーフ圧P３(t３)が一致する。これ以降のポンプ吐出圧は目標リリーフ圧P３(t)を下回っているので、目標リリーフ圧P３(t)に制限されることなく変化する。
以上のように、操作を開始した直後にポンプ吐出圧が急激に上昇しそうになった場合でも、本発明の制御により目標リリーフ圧P３(t)が低減されているため、ポンプ吐出圧の変動幅は抑えられる。その結果、図１１の最下段に示されるようにポンプ出力も抑えられ、インバータ６１が消費する直流電流の変動も抑えられる。また、操作を開始した後はリリーフ圧が所定の時間割合で増加するため、油圧ショベルが動作するために必要な圧力を最終的には得ることができる。
次に、設定されるリリーフ圧増加量が蓄電量SOC(t)に応じて可変であることによる効果について説明する。
図１２は、蓄電量SOC(t)に応じて図８に示すSOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tで計算されるリリーフ圧増加量ΔP(t)が異なる場合のポンプ吐出圧とポンプ出力の推移例を示す図である。なお、図７に示すSOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tで計算される低減リリーフ圧Pr(t)は、図１１の推移例と同じ最小リリーフ圧Prminであり、本発明の制御が行われていない場合のポンプ吐出圧の時間変化も図１１の推移例と同じであるとする。
図８において、蓄電量SOC(t)が少なくなると、リリーフ圧増加量ΔP(t)が小さくなり、例えば蓄電量SOC(t)がSaからSbへと低下した場合、リリーフ圧増加量ΔP(t)はΔPaから最小リリーフ圧増加量ΔPminへと変化する。図１２において、「蓄電量：高」は図１１の推移例の場合（蓄電量SOC(t)がSaで、リリーフ圧増加量ΔP(t)がΔPaである場合）を示し、「蓄電量：低」は、蓄電量SOC(t)がSbでリリーフ圧増加量ΔP(t)がΔPminである場合を示している。「蓄電量：低」の場合、リリーフ圧増加量ΔP(t)がΔPminであり、ΔPaより小さいため、目標リリーフ圧P３(t)が通常時のリリーフ圧Pnに到達する時刻は、「蓄電量：高」の場合の時刻t４より遅い時刻t４’になる。これにより同じ時刻での目標リリーフ圧P３(t)は、蓄電量SOC(t)が少ない場合の方が低くなる。その結果、ポンプ吐出圧の変動（上昇）によるポンプ出力の変動（増加）、ひいては電流の変動（増加）を更に抑えることができる。
＜効果＞
以上のように本実施形態においては、操作レバー装置４４が操作されておらずかつバッテリ６２の蓄電量SOC(t)が閾値S1より小さいとき、目標リリーフ圧P３(t)として通常のリリーフ圧Pnより低いリリーフ圧が設定されるため、操作レバー装置４４の操作を開始した直後に油圧ポンプ１の吐出圧が急激に上昇しそうになった場合、油圧ポンプ１の吐出圧の上昇は通常のリリーフ圧Pnよりも低いリリーフ圧に抑えられ、油圧ポンプ１の負荷トルクの増大が抑制される。その結果、電動モータ６０の消費電力の増加が抑制されるため、バッテリ６２（機器）を適切な状態で使用することができ、バッテリ６２の蓄電量SOC(t)が低い状態にあるときのバッテリ６２の劣化が防止される。
また、操作レバー装置４４の操作を開始した後は、操作レバー装置４４の操作が継続されている間、目標リリーフ圧P３(t)が通常のリリーフ圧Pnに達するまで、目標リリーフ圧P３(t)が所定の割合（ΔP／Δt）で増加するため、最終的に油圧ショベルが動作するのに必要な油圧ポンプ１の吐出圧を得ることができる。
更に、本実施の形態では、操作レバー装置４４を操作して油圧モータ４３（アクチュエータ）の駆動を開始し、かつそのときの目標リリーフ圧が通常のリリーフ圧Pn（第１リリーフ圧）より低い低減リリーフ圧Pr(t)（第２リリーフ圧）であるとき、サンプリング時間Δtごとにバッテリ６２の蓄電量SOC(t)が小さくなるにしたがって小さくなるリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出し、目標リリーフ圧P３(t)の現在値にリリーフ圧増加量ΔP(t)を加算することで、目標リリーフ圧P３(t)を所定の割合（ΔP／Δt）で増加させる。このためバッテリ６２の蓄電量SOC(t)が低い場合、目標リリーフ圧P３(t)が通常時のリリーフ圧Pnに到達する時刻は、バッテリ６２の蓄電量SOC(t)が高い場合の時刻より遅い時刻t４’になり、同じ時刻での目標リリーフ圧P３(t)は、蓄電量SOC(t)が少ない場合の方が低くなる。その結果、蓄電量SOC(t)の減少の程度に応じてポンプ吐出圧の上昇によるポンプ出力の増加、ひいては電動モータ６０の消費電力の増加を抑え、バッテリ６２（機器）を適切な状態で使用することができ、バッテリ６２の劣化をより効果的に防止することができる。
なお、本実施形態では、リリーフ圧増加量算出部５０c-3を設け、油圧ポンプ１の吐出圧を通常のリリーフ圧Pnまで上昇できるようにしたが、リリーフ圧増加量算出部５０c-3を省略し、目標リリーフ圧P３(t)を通常のリリーフ圧Pnより低いリリーフ圧のままとしてもよい。この場合は、油圧ポンプ１の出力は少し低下するが、バッテリ６２の劣化を防止するという効果は得ることができる。
また、本実施形態では、リリーフ圧増加量算出部５０c-3を設け、バッテリ６２の蓄電量SOC(t)に応じてリリーフ圧増加量ΔP(t)を可変にしたが、リリーフ圧増加量算出部５０c-3を設けず、リリーフ圧増加量ΔP(t)を一定値にしてもよい。これによっても操作レバー装置４４の操作が継続されている間、目標リリーフ圧P３(t)が通常のリリーフ圧Pnに達するまで増加し、最終的に油圧ショベルが動作するのに必要な油圧ポンプ１の吐出圧を得ることができる。
＜第１の実施形態の変形例＞
＜変形例１＞
第１の実施形態において、油圧ポンプ１は固定容量型であったが、油圧ポンプは可変容量型であってもよい。図１３は、そのような駆動システムを示す図である。図１３において、油圧ポンプ１Ａは可変容量型であり、レギュレータ３０を備えている。また、レギュレータ３０は油圧ポンプ１Ａの吐出圧を入力し、油圧ポンプ１Ａの吸収トルクが所定の値を超えないように油圧ポンプ１Ａの傾転角（容量）を制御し、油圧ポンプ１Aの吐出流量w制御することで、馬力制御を行う。このような馬力制御を行う駆動システムに本発明を適用した場合にも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
＜変形例２＞
変形例１は、レギュレータ３０に油圧ポンプ１Ａの吐出圧を直接入力したが、油圧ポンプ１Ａの吐出圧を電気的に検出し、その検出信号に基づいてレギュレータを駆動することで馬力制御を行ってもよい。図１４は、そのような駆動システムを示す図である。図１４において、駆動システムは油圧ポンプ１Ａの吐出圧を電気的に検出する圧力センサ５１を備え、圧力センサ５１の検出信号（電気信号）はコントローラ５０に送信される。コントローラ５０はその電気信号に基づいて馬力制御の制御信号を生成し、レギュレータ３０Ａに送信する。レギュレータ３０Ａはその制御信号を受け、油圧ポンプ１Ａの吸収トルクが所定の値を超えないように油圧ポンプ１Ａの吐出流量を制御する。このような制御を行う駆動システムに本発明を適用した場合にも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
＜変形例３＞
本発明の駆動システムは、レギュレータに油圧ポンプ１Ａの吐出圧を直接入力し、かつ油圧ポンプ１Ａの吐出圧を電気的に検出し、制御信号をレギュレータに送信する構成であってもよい。図１５は、そのような駆動システムを示す図である。図１５において、レギュレータ３０Ｂは油圧ポンプ１Ａの吐出圧を入力し、油圧ポンプ１Ａの馬力制御を行う。また、駆動システムは、油圧ポンプ１Ａの吐出圧を電気的に検出する圧力センサ５１を備え、圧力センサ５１の検出信号（電気信号）はコントローラ５０に送信される。コントローラ５０はその電気信号に基づいて馬力制御の補正信号を生成し、レギュレータ３０Ｂに送信する。馬力制御の補正信号は、例えば、駆動システムの出力モードに応じて馬力制御の最大馬力を補正する信号とすることができる。すなわち、駆動システムは、例えば動力源（電動モータ６０）の出力制御モードを通常モード、パワーモード、エコノミーモードに切り換え可能に構成され、馬力制御の補正信号により、その出力制御モードに合わせて馬力制御開始圧を補正し、馬力制御の最大馬力を補正する。このような馬力制御を行う駆動システムに本発明を適用した場合にも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
＜変形例４＞
第１の実施形態においては、図９のステップS４０５において、１ｓ時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)に一定のリリーフ圧増加量ΔP(t)を加算して目標リリーフ圧P３(t)を設定した。しかし、リリーフ圧増加量ΔP(t)は計時的に増加する可変値であってもよい。図１６は、そのようなリリーフ圧増加量ΔP(t)を用いた場合の図１１と同様なポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。図１６に示すように、リリーフ圧増加量ΔP(t)を計時的に増加する可変値とすることにより、目標リリーフ圧P３(t)の増加量は計時的に増加する。これにより操作レバー４４ａが操作され、操作圧P７０(t)が閾値Pithを上回る時刻t１直後においては、ポンプ吐出圧の上昇を更に抑えてバッテリ６２の劣化を防止し、かつその後、速やかに目標リリーフ圧P３(t)を増加させ、時間遅れなく必要なポンプ出力を確保することが可能となる。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１７から図２１を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の個所については説明を省略する。
図１７は、第２の実施形態の駆動システムを示す図である。図１７において、第２の実施形態の駆動システムが第１の実施形態と異なるのは、電力源として、バッテリ６２及びバッテリ制御コントローラ６３の代わりに外部電力変換装置であるAC/DCコンバータ６４を備え、AC/DCコンバータ６４の出力側端子が電線８２を介してインバータ６１の入力側端子に接続されている点である。このAC/DCコンバータ６４は、車体外部に設置されている外部電源６５に接続可能であり、外部電源６５から供給される交流電流を直流電流に変換し、電線８２を介してインバータ６１に出力する。また、AC/DCコンバータ６４はコントローラ５０Ｃとも電気的に接続されており、通信によって情報を送受信している。AC/DCコンバータ６４からは、インバータ６１に出力できる供給可能電力量がコントローラ５０Ｃに送信されている。なお、AC/DCコンバータ６４とコントローラ５０Ｃ間では上記以外の情報が送受信されていてもよい。
図１８は、第２の実施形態におけるコントローラ５０Ｃの機能を示すブロック図である。
図１８において、第２の実施形態におけるコントローラ５０Ｃの機能が第１の実施形態と異なるのは、蓄電量信号変換部５０dの代わりに供給可能電力量信号変換部５０dＣを備え、供給可能電力量信号変換部５０dＣにおいて、AC/DCコンバータ６４から送信されてきた供給可能電力量信号を基にして供給可能電力量Wo(t)を計算する点、圧力上限値演算部５０cの代わりに圧力上限値演算部５０cＣを備え、圧力上限値演算部５０cＣにおいて、供給可能電力量信号変換部５０dＣから送信される供給可能電力量Wo(t)を受信して目標リリーフ圧を演算する点である。
図１９は、第２の実施形態における圧力上限値演算部５０cＣの機能を示すブロック図である。
図１９において、第２の実施形態における圧力上限値演算部５０cＣの機能が第１の実施形態と異なるのは、低減リリーフ圧算出部５０c-２の代わりに低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｃを備え、低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｃにおいて、供給可能電力量Wo(t)から低減リリーフ圧Pr(t)を算出する点、リリーフ圧増加量算出部５０c-３の代わりにリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｃを備え、リリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｃにおいて、供給可能電力量Wo(t)からリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出する点である。
図２０は、第２の実施形態における低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｃの演算フローを示す図である。
図２０において、第２の実施形態における低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｃの演算フローが第１の実施形態と異なるのは、蓄電量SOC(t)がSOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tに入力される代わりに、供給可能電力量Wo(t)が供給可能電力量－低減リリーフ圧テーブル５０c-２ＣTに入力される点である。供給可能電力量－低減リリーフ圧テーブル５０c-２ＣTには、図２０の下側に示すように、供給可能電力量Wo(t)がW１以上であるときは、低減リリーフ圧Pr(t)は通常時のリリーフ圧Pnであり、供給可能電力量Wo(t)がW１からW２に減少するときは、低減リリーフ圧Pr(t)は通常時のリリーフ圧Pnから最小リリーフ圧Prminまで低下し、供給可能電力量Wo(t)がW２以下に減少すると低減リリーフ圧Pr(t)は最小リリーフ圧Prminに保持されるよう供給可能電力量Wo(t)と低減リリーフ圧Pr(t)との関係が設定されている。
ここでW１は、前述した第１の実施形態におけるS1と同様、電力源であるAC/DCコンバータ６４（外部電力変換装置）の供給可能電力量Wo(t)が減少したとき、リリーフ弁３のバネ３aによって設定される通常のリリーフ圧を低下させてAC/DCコンバータ６４が適切に作動できるように保護する必要があるかどうかを判定するための供給可能電力量Wo(t)の予め設定した閾値である。
低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｃは、このような供給可能電力量－低減リリーフ圧テーブル５０c-２ＣTを用いて供給可能電力量Wo(t)に応じた低減リリーフ圧Pr(t)を算出し、算出した低減リリーフ圧Pr(t)を目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信する。
図２１は、第２の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｃの演算フローを示す図である。
図２１において、第２の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｃの演算フローが第１の実施形態と異なるのは、蓄電量SOC(t)がSOC－リリーフ圧増加量テーブルに入力される代わりに、供給可能電力量Wo(t)が供給可能電力量－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３ＣTに入力される点である。
供給可能電力量－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３ＣTには、図２１の下側に示すように、供給可能電力量Wo(t)がW３以上であるときは、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大ΔPmaxであり、供給可能電力量Wo(t)がW３からW４へと減少するときは、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大リリーフ圧増加量ΔPmaxから最小リリーフ圧増加量ΔPminまで低下し、供給可能電力量Wo(t)がW４以下に減少するとリリーフ圧増加量ΔP(t)は最小リリーフ圧増加量ΔPminに保持されるよう供給可能電力量Wo(t)とリリーフ圧増加量ΔP(t)との関係が設定されている。
リリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｃは、このような供給可能電力量－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３ＣTを用いて供給可能電力量Wo(t)に応じたリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出し、算出したリリーフ圧増加量ΔP(t)を目標リリーフ圧算出部５０c-４に送信する。
目標リリーフ圧算出部５０c-４においては、第1の実施形態の目標リリーフ圧算出部５０c-４と同様、操作フラグF７０(t)、低減リリーフ圧Pr(t)、リリーフ圧増加量ΔP(t)と、目標リリーフ圧P３(t)の現在値である１サンプリング時間Δt前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)を基に、目標リリーフ圧P３(t)を算出し、出力する。
＜効果＞
以上のように構成した第２の実施形態においては、電力源が外部電力変換装置であるAC/DCコンバータ６４であり、車体外部に設置されている外部電源６５を用いて電動モータ６０を駆動する電動式油圧建設機械において、操作レバー装置４４の操作を開始した直後に油圧ポンプ１の吐出圧が急激に上昇しそうになった場合、油圧ポンプ１の吐出圧の上昇は通常のリリーフ圧Pnよりも低いリリーフ圧に抑えられ、油圧ポンプ１の負荷トルクの増大が抑制され、電動モータ６０の消費電力の過大な増大が抑制される。これによりAC/DCコンバータ６４を適切な電圧範囲（適切な状態）で使用することができ、AC/DCコンバータ６４（機器）を適切に作動させることができる。
＜第２の実施形態の変形例＞
図２２は、第２の実施形態の変形例である駆動システムを示す図である。
第２の実施形態では車体外部にある外部電源６５からの交流電流を車体に搭載されているAC/DCコンバータで直流に変換したが、図２２に示すように、外部電力供給装置として車体外部にあって直流電流を出力する外部バッテリ６６を用い、外部バッテリ６６を電線８２を介してインバータ６１に接続し、コントローラ５０Ｃが外部バッテリ６６と通信をして外部バッテリ６６の供給可能電力量の情報を受信しても構わない。これにより外部バッテリ６６の蓄電量SOC(t)が低いときにインバータ６１を適切な電圧範囲（適切な状態）で使用することができ、インバータ６１（機器）を適切に作動させることができる。また、の外部バッテリ６６の劣化を防止し、外部バッテリ６６の健全性を確保することができる。
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図２３から図２７を用いて説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の個所については説明を省略する。
図２３は、第３の実施形態の駆動システムを示す図である。図２３において、第３の実施形態は第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせた構成となっており、バッテリ６２とAC/DCコンバータ６４が、インバータ６１に対して電気的に並列になるように電線８２を介して接続されている。バッテリ６２にはバッテリ制御コントローラ６３が搭載されている。AC/DCコンバータ６４は、車体外部の外部電源６５から供給される交流電流を直流電流に変換し、電線８２を介してインバータ６１に出力する。インバータ６１及びAC/DCコンバータ６４はコントローラ５０Ｄとも電気的に接続されており、通信によって情報を送受信している。
図２４は、第３の実施形態におけるコントローラ５０Ｄの機能を示すブロック図である。
図２４において、第３の実施形態におけるコントローラ５０Ｄの機能が第１の実施形態と異なるのは、蓄電量信号変換部５０dの代わりに蓄電量／供給可能電力量信号変換部５０dＤを備え、蓄電量／供給可能電力量信号変換部５０dＤにおいて、バッテリ制御コントローラ６３から送信されてきた蓄電量信号を基にして蓄電量を計算すると同時に、AC/DCコンバータ６４から送信されてきた供給可能電力量信号を基にして供給可能電力量Wo(t)を計算する点、圧力上限値演算部５０cの代わりに圧力上限値演算部５０cＤを備え、圧力上限値演算部５０cＤにおいて、蓄電量／供給可能電力量信号変換部５０dＤから送信される供給可能電力量Wo(t)もさらに受信して目標リリーフ圧を演算する点である。
図２５は、第３の実施形態における圧力上限値演算部５０cＤの機能を示すブロック図である。
図２５において、第３の実施形態における圧力上限値演算部５０cＤが第１の実施形態と異なるのは、低減リリーフ圧算出部５０c-２の代わりに低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｄを備え、低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｄにおいて、蓄電量SOC(t)と供給可能電力量Wo(t)から低減リリーフ圧Pr(t)を算出する点、リリーフ圧増加量算出部５０c-３の代わりにリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｄを備え、リリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｄにおいて、蓄電量SOC(t)と供給可能電力量Wo(t)からリリーフ圧増加量ΔP(t)を算出する点である。
図２６は、第３の実施形態における低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｄの演算フローを示す図である。
図２６において、第３の実施形態における低減リリーフ圧算出部５０c-２Ｄが第１の実施形態と異なるのは、蓄電量SOC(t)がSOC－低減リリーフ圧テーブル５０c-２Tに入力されるとともに、供給可能電力量Wo(t)が供給可能電力量－低減リリーフ圧テーブル５０c-２ＣTに入力され、２つのテーブル５０c-２T、５０c-２ＣTからの出力値の大きい方を低減リリーフ圧Pr(t)として出力する点である。これにより、例えば供給可能電力量Wo(t)が小さいが蓄電量SOC(t)は大きい場合には低減リリーフ圧Pr(t)を通常時のリリーフ圧Pnに設定し、リリーフ圧を低減しないようにすることが可能となる。
図２７は、第３の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｄの演算フローを示す図である。
図２７において、第３の実施形態におけるリリーフ圧増加量算出部５０c-３Ｄが第１の実施形態と異なるのは、蓄電量SOC(t)がSOC－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３Tに入力されるとともに、供給可能電力量Wo(t)が供給可能電力量－リリーフ圧増加量テーブル５０c-３ＣTに入力され、２つのテーブル５０c-３T、５０c-３ＣTからの出力値の大きい方をリリーフ圧増加量ΔP(t)として出力する点である。これにより、例えば供給可能電力量Wo(t)が小さいが蓄電量SOC(t)は大きい場合にはリリーフ圧の増加量を大きく設定することが可能となる。
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と第２の実施形態の両方の電力源を備えた電動式建設機械において、バッテリ６２を適切な状態で使用し、バッテリ６２の劣化を防止することができるとともに、AC/DCコンバータ６４を適切な電圧範囲（適切な状態）で使用し、AC/DCコンバータ６４（機器）を適切に作動させることができる。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図２８から図３２を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の個所については説明を省略する。
図２８は、第４の実施形態の駆動システムを示す図である。図２８において、第４の実施形態の駆動システムが第１の実施形態と異なるのは、リリーフ油路４に油圧ポンプ１の吐出圧を検出する圧力センサ５１が接続されている点、圧力センサ５１はコントローラ５０Ｅと電気的に接続されており、圧力センサ５１が送信する圧力信号をコントローラ５０Ｅが受信している点である。
コントローラ５０Ｅは、目標リリーフ圧の現在値（１サンプリング時間前の目標リリーフ圧）P３(t-Δt)と圧力センサ５１によって検出された油圧ポンプ１の吐出圧P５１(t)との差が予め設定した判定差圧（上限圧到達差圧判定値）Pdよりも小さいか否かを判定し、目標リリーフ圧の現在値P３(t-Δt)と油圧ポンプ１の吐出圧P５１(t)との差が判定差圧Pd以上であるとき、そのときの目標リリーフ圧の現在値P３(t-Δt)を目標リリーフ圧P３(t)として設定する。
図２９は、第４の実施形態におけるコントローラ５０Ｅの機能を示すブロック図である。
図２９において、第４の実施形態におけるコントローラ５０Ｅの機能が第１の実施形態と異なるのは、センサ信号変換部５０aの代わりにセンサ信号変換部５０aＥを備え、センサ信号変換部５０aＥにおいて、圧力センサ７０及び圧力センサ５１から送られてくる信号を受信し、それを基にして操作圧P７０(t)及び油圧ポンプ１の吐出圧（ポンプ吐出圧）P５１(t)を計算する点、圧力上限値演算部５０cの代わりに圧力上限値演算部５０cＥを備え、圧力上限値演算部５０cＥにおいて、センサ信号変換部５０aＥから送信される操作圧P７０(t)及びポンプ吐出圧P５１(t)、蓄電量信号変換部５０dから送信される蓄電量SOC(t)、定数・テーブル記憶部５０bから送信される定数情報やテーブル情報を受信し、目標リリーフ圧を演算する点である。
図３０は、第４の実施形態における圧力上限値演算部５０cＥの機能を示すブロック図である。
図３０において、第４の実施形態における圧力上限値演算部５０cＥの機能が第１の実施形態と異なるのは、目標リリーフ圧算出部５０c-４の代わりに目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅを備え、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅにおいて、ポンプ吐出圧P５１(t)を更に受信して目標リリーフ圧P３(t)を算出する点である。
図３１は、第４の実施形態における目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅの演算フローを示すフローチャートである。
図３１において、第４の実施形態における目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅの演算フローが第１の実施形態と異なるのは、ステップS４０２においてYesと判定された場合に、ステップS４０３ではなくステップＳS４０７の処理に進む点である。
ステップS４０７において、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅは、１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)とポンプ吐出圧P５１(t)の差が上限圧到達差圧判定値（以下、判定差圧という）Pdよりも小さいかを判定する。目標リリーフ圧P３(t-Δt)とポンプ吐出圧P５１(t)の差が判定差圧Pdよりも小さい場合、目標リリーフ圧算出部５０c-４ＥはYesと判定し、ステップS４０３の処理へと進む。目標リリーフ圧P３(t-Δt)とポンプ吐出圧P５１(t)の差が判定差圧Pd以上の場合、目標リリーフ圧算出部５０c-４ＥはNoと判定し、ステップS４０８の処理へと進む。
ステップS４０８において、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅは、目標リリーフ圧P３(t)を１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)に設定する。そして、出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧P３(t)を出力する。
次に、第４の実施形態の効果をポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を用いて説明する。
図３２は、第４の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。図３２の一番上のグラフは操作圧P７０(t)の時間変化を、中央のグラフはポンプ吐出圧の時間変化を、一番下のグラフはポンプ出力（油圧ポンプ１の出力パワー）をそれぞれ示している。
また、第１の実施形態の場合と同じく、蓄電量SOC(t)は小さく、例えば図７及び図８のSaであり、低減リリーフ圧Pr(t)は最小リリーフ圧Prmin、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大リリーフ圧増加量ΔPmaxと最小リリーフ圧増加量ΔPminの間の値ΔPaである場合について説明する。
第１の実施形態と同様に、時刻t１にて操作圧P７０(t)が閾値Pithを上回ってポンプ吐出圧が上昇し始め、時刻t２にてポンプ吐出圧がその時点での目標リリーフ圧P３(t２)に一致し、時刻t３にて本発明の制御が行われていない場合の圧力がその時点の目標リリーフ圧P３(t３)に一致する。
時刻t５にて、目標リリーフ圧P３(t５)とポンプ吐出圧P５１(t５)の差が、判定差圧Pd以上になる。この時点から、図３１のステップS４０７にてNoと判定され、ステップS４０８の処理に進む。ステップS４０８の処理により、目標リリーフ圧P３(t)は１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)となり、目標リリーフ圧が一定値に保たれる。この処理は、時刻t６にて目標リリーフ圧P３(t５)とポンプ吐出圧P５１(t５)の差が判定差圧Pdよりも小さくなる時点まで継続される。
時刻t６以降は、目標リリーフ圧P３(t)とポンプ吐出圧P５１(t)の差が判定差圧Pdよりも小さいため、ステップS４０５の処理により目標リリーフ圧が増加していく。時刻t４にて通常時のリリーフ圧Pnを上回った後は、ステップS４０４の処理により目標リリーフ圧P３(t)はPnに設定される。
以上のように第４の実施形態においても第１の実施形態と同じ効果が得られる。また、第４の実施の形態では、ポンプ吐出圧が一旦低下した後に再度急激に増加しそうになった場合も、ポンプ吐出圧の上昇を抑え、結果としてポンプ吐出圧の上昇によるポンプ出力の増加、ひいては電動モータ６０の消費電力の増加を抑え、バッテリ６２をより適切な状態で使用することができる。
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図３３から図３６を用いて説明する。なお、第４の実施形態と同様の個所については説明を省略する。
第５の実施形態における駆動システムの構成は、図２８に示した第４の実施形態と同じである。ただし、コントローラ５０Ｅはコントローラ５０Ｆに変更されている。
コントローラ５０Ｆは、目標リリーフ圧の現在値（１サンプリング時間前の目標リリーフ圧）P３(t-Δt)と圧力センサ５１によって検出された油圧ポンプ１の吐出圧P５１(t)との差が予め設定した判定差圧Pdよりも小さいか否かを判定し、目標リリーフ圧の現在値P３(t-Δt)と油圧ポンプ１の吐出圧P５１(t)との差が判定差圧Pd以上であるとき、目標リリーフ圧P３(t)が第２リリーフ圧（低減リリーフ圧）Pr(t)へと低下するまでの間、油圧ポンプ１の吐出圧P５１(t)に判定差圧Pdを加算した値を目標リリーフ圧P３(t)として設定する。
図３３は、第５の実施形態におけるコントローラ５０Ｆの機能を示すブロック図である。
図３３において、第５の実施形態におけるコントローラ５０Ｆの機能が第４の実施形態と異なるのは、圧力上限値演算部５０cＥの代わりに圧力上限値演算部５０cＦを備え、圧力上限値演算部５０cＦの機能の一部が異なる点である。
図３４は、第５の実施形態における圧力上限値演算部５０cＦの機能を示すブロック図である。
図３４において、第５の実施形態における圧力上限値演算部５０cＦの機能が第４の実施形態と異なるのは、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｅの代わりに目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆを備え、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆにおいて、目標リリーフ圧P３(t)の算出方法が異なる点である。
図３５は、第５の実施形態における目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆの演算フローを示すフローチャートである。
図３５において、第５の実施形態における目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆの演算フローが第４の実施形態と異なるのは、ステップS４０７でNoと判定された場合に、ステップS４０８ではなくステップS４０９の処理に進む点である。
ステップS４０９において、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆは、ポンプ吐出圧P５１(t)と判定差圧Pdの和が現時点の低減リリーフ圧Pr(t)よりも大きいかを判定する。ポンプ吐出圧P５１(t)と判定差圧Pdの和が現時点の低減リリーフ圧Pr(t)よりも大きい場合、目標リリーフ圧算出部５０c-４ＦはYesと判定し、ステップS４１０の処理へと進む。ポンプ吐出圧P５１(t)と判定差圧Pdの和が現時点の低減リリーフ圧Pr(t)以下の場合、目標リリーフ圧算出部５０c-４ＦはNoと判定し、目標リリーフ圧算出部５０c-４ＦはステップS４０６の処理へと進む。
ステップS４１０において、目標リリーフ圧算出部５０c-４Ｆは目標リリーフ圧P３(t)をポンプ吐出圧P５１(t)と判定差圧Pdの和に設定する。そして、出力信号変換部５０zに目標リリーフ圧P３(t)を出力する。
次に、第５の実施形態の効果をポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を用いて説明する。
図３６は、第５の実施形態におけるポンプ吐出圧及びポンプ出力の推移例を示す図である。図３６の一番上のグラフは操作圧P７０(t)の時間変化を、中央のグラフはポンプ吐出圧の時間変化を、一番下のグラフはポンプ出力（油圧ポンプ１の出力パワー）をそれぞれ示している。
また、第１及び第４の実施形態の場合と同じく、蓄電量SOC(t)は小さく、例えば図７及び図８のSaであり、低減リリーフ圧Pr(t)は最小リリーフ圧Prmin、リリーフ圧増加量ΔP(t)は最大リリーフ圧増加量ΔPmaxと最小リリーフ圧増加量ΔPminの間の値ΔPaである場合について説明する。
第４の実施形態と同様に、時刻t１にて操作圧P７０(t)が閾値Pithを上回ってポンプ吐出圧が上昇し始め、時刻t２にてポンプ吐出圧がその時点での目標リリーフ圧P３(t２)に一致し、時刻t３にて本発明の制御が行われていない場合の圧力がその時点の目標リリーフ圧P３(t３)に一致する。
時刻t５にて、目標リリーフ圧P３(t５)とポンプ吐出圧P５１(t５)の差が判定差圧Pd以上になる。この時点から、図３５のステップS４０７にてNoと判定されてステップS４０９の処理に進み、ステップS４０９にてYesと判定されてステップS４１０の処理に進む。ステップS４１０の処理により、目標リリーフ圧P３(t)はポンプ吐出圧P５１(t)と判定差圧Pdの和となる。その結果、目標リリーフ圧がP５１(t)よりも一定値だけ上の値になる。
時刻t７より、ポンプ吐出圧P５１(t)が増加し始める。そうすると、目標リリーフ圧P３(t)とポンプ吐出圧P５１(t)の差が判定差圧Pdより小さくなるため、ステップS４０７でYesと判定されてステップS４０３の処理へと進み、ステップS４０３にてNoと判定されてステップS４０５の処理へと進む。その結果、目標リリーフ圧P３(t)が１サンプリング時間前の目標リリーフ圧P３(t-Δt)とΔP(t)の和に設定される。
以上のように第５の実施形態においても第１の実施形態と同じ効果が得られる。また、第５の実施の形態では、ポンプ吐出圧が一旦低下した後に再度急激に増加しそうになった場合に、ポンプ吐出圧の上昇を第４の実施形態よりも抑え、結果としてポンプ吐出圧の上昇によるポンプ出力の増加、ひいては電動モータ６０の消費電力の増加を抑え、バッテリ６２を更に適切な状態で使用することができる。
１：固定容量型の油圧ポンプ
１Ａ：可変容量型の油圧ポンプ
２：油路
３：リリーフ弁
４：リリーフ油路
５：タンク
３０、３０Ａ：レギュレータ
４２：方向制御弁
４３：油圧モータ（アクチュエータ）
４４：操作レバー装置
４５：パイロット弁
５０、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、５０Ｆ：コントローラ
５１：圧力センサ
６０：電動モータ
６１：インバータ
６２：バッテリ（蓄電装置）
６３：バッテリ制御コントローラ
６４：AC/DCコンバータ（外部電力変換装置）
６５：外部電源
６６：外部バッテリ
７０：圧力センサ（操作状態検出装置）
７２：シャトル弁

Claims (8)

  1. 油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動されるアクチュエータと、
    前記アクチュエータの動作速度及び方向を指示する操作レバー装置と、
    前記操作レバー装置の操作状態情報を取得する操作状態検出装置と、
    前記油圧ポンプと前記アクチュエータを接続する油路に接続され、前記油路の圧力が予め設定した目標リリーフ圧に達すると前記油路の圧油をタンクに排出するリリーフ弁と、
    電力源から電力が供給され前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備えた電動式油圧建設機械において、
    前記操作状態情報と前記電力源の状態量とに基づいて前記リリーフ弁の前記目標リリーフ圧を変化させるコントローラを備え、
    前記コントローラは、
    前記操作レバー装置が操作されておらずかつ前記電力源の状態量が予め設定した閾値以上であるとき、前記目標リリーフ圧として第１リリーフ圧を設定し、前記操作レバー装置が操作されておらずかつ前記電力源の状態量が前記閾値より小さいとき、前記目標リリーフ圧として前記第１リリーフ圧より低い第２リリーフ圧を設定することを特徴とすることを特徴とする電動式油圧建設機械。
  2. 請求項１に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記コントローラは、
    前記目標リリーフ圧が前記第２リリーフ圧のときに前記操作レバー装置が操作されて前記アクチュエータの駆動が開始された場合には、前記目標リリーフ圧を所定の割合で増加させて、前記目標リリーフ圧を前記第１リリーフ圧にすることを特徴とする電動式油圧建設機械。
  3. 請求項２に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記コントローラは、
    前記目標リリーフ圧が前記第２リリーフ圧のときに前記操作レバー装置が操作されて前記アクチュエータの駆動が開始された場合には、所定時間ごとに前記電力源の状態量が小さくなるにしたがって小さくなるリリーフ圧増加量を算出し、前記目標リリーフ圧の現在値に前記リリーフ圧増加量を加算させて、前記目標リリーフ圧を所定の割合で増加させ、前記目標リリーフ圧を前記第１リリーフ圧にすることを特徴とする電動式油圧建設機械。
  4. 請求項１に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記電力源は電力を貯蔵する蓄電装置であり、
    前記電力源の状態量は前記蓄電装置の蓄電量であり、
    前記コントローラは、前記蓄電装置から送信される蓄電量信号に基づいて前記蓄電量を算出することを特徴とする電動式油圧建設機械。
  5. 請求項１に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記電力源は、車体外部から供給される電力を変換して前記電動モータに電力を供給する外部電力変換装置であり、
    前記電力源の状態量は前記外部電力変換装置の供給可能電力量であり、
    前記コントローラは、前記外部電力変換装置から送信される電力信号に基づいて前記供給可能電力量を算出することを特徴とする電動式油圧建設機械。
  6. 請求項１に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記電力源は、車体外部に設置され、前記電動モータに電力を供給する外部電力供給装置であり、
    前記電力源の状態量は前記外部電力供給装置の供給可能電力量であり、
    前記コントローラは、前記外部電力供給装置から送信される電力信号に基づいて前記供給可能電力量を算出することを特徴とする電動式油圧建設機械。
  7. 請求項２に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを更に備え、
    前記コントローラは、
    前記目標リリーフ圧の現在値と前記圧力センサによって検出された前記油圧ポンプの吐出圧との差が予め設定した判定差圧以上であるとき、前記目標リリーフ圧の現在値を前記目標リリーフ圧として設定することを特徴とする電動式油圧建設機械。
  8. 請求項２に記載の電動式油圧建設機械において、
    前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを更に備え、
    前記コントローラは、
    前記目標リリーフ圧の現在値と前記圧力センサによって検出された前記油圧ポンプの吐出圧との差が予め設定した判定差圧以上であるとき、前記目標リリーフ圧が前記第２リリーフ圧へと低下するまでの間、前記油圧ポンプの吐出圧に前記判定差圧を加算した値を前記目標リリーフ圧として設定することを特徴とする電動式油圧建設機械。
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