KR20200106548A - 전동식 건설 기계 - Google Patents

전동식 건설 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR20200106548A
KR20200106548A KR1020207023895A KR20207023895A KR20200106548A KR 20200106548 A KR20200106548 A KR 20200106548A KR 1020207023895 A KR1020207023895 A KR 1020207023895A KR 20207023895 A KR20207023895 A KR 20207023895A KR 20200106548 A KR20200106548 A KR 20200106548A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
electric
allowable
hydraulic
controller
Prior art date
Application number
KR1020207023895A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102372681B1 (ko
Inventor
다케시 이시이
기와무 다카하시
다이헤이 마에하라
다츠오 다키시타
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라
Publication of KR20200106548A publication Critical patent/KR20200106548A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102372681B1 publication Critical patent/KR102372681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/10—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for preventing overspeed or under speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/32—Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles
    • B60L15/38—Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles with automatic control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2054—Fleet management
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
    • E02F9/207—Control of propulsion units of the type electric propulsion units, e.g. electric motors or generators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/40—Working vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40—Electrical machine applications
    • B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/425—Drive systems for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2292—Systems with two or more pumps
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2639—Energy management, use maximum of cheap power, keep peak load low
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
    • H02J2310/52—The controlling of the operation of the load not being the total disconnection of the load, i.e. entering a degraded mode or in current limitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
    • H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
    • H02J2310/58—The condition being electrical
    • H02J2310/60—Limiting power consumption in the network or in one section of the network, e.g. load shedding or peak shaving
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/60—Electric or hybrid propulsion means for production processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동했을 경우에, 외부 전원인 상용 전원의 수전 설비가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있는 전동식 건설 기계를 제공한다. 그 때문에, 컨트롤러(53)는, 복수의 조작 장치(35, 37)의 조작 신호에 기초하여 복수의 유압 액추에이터(13A, 19)를 구동하기 위한 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출하고, 자신의 요구 파워와, 통신 장치(46)를 통해서 수신한 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워와, 상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력에 기초하여 전동 모터(31)가 사용 가능한 파워 제한값으로서의 허용 파워를 연산하여, 전동 모터(31)의 소비 동력이 허용 파워를 초과하지 않도록 제어한다.

Description

전동식 건설 기계
본 발명은, 예를 들어 유압 셔블 등의 전동식 건설 기계에 관한 것으로, 특히 외부 전원 장치로부터의 공급 전력에 의해 구동되는 전동 모터를 동력원으로 해서 유압 펌프를 구동시키는 전동식 건설 기계에 관한 것이다.
유압 셔블로 대표되는 건설 기계의 대부분은 디젤 엔진을 동력원으로 해서, 상기 디젤 엔진에 연결되는 유압 펌프로부터 보내지는 압유에 의해 유압 액추에이터를 작동시킴으로써 작업을 행한다.
일반적으로 디젤 엔진의 배기 가스는, 입자상 물질(PM)이나 질소산화물(NOx)을 가솔린 등 기타 연료를 동력원으로 하는 엔진과 비교해서 많이 포함하는 것이 문제로 되어 있다.
그래서 디젤 엔진의 배기 가스에 포함되는 상기 물질을 단계적으로 줄이도록, 세계적으로 법 규제가 급속하게 진행되고 있다.
이러한 배경으로부터, 이후 작업 현장에서 가동하는 많은 건설 기계가, 전기를 동력원으로 하여 배기 가스를 생성하지 않는 전동식 건설 기계로 이행할 가능성이 있다.
이러한 배경 하에, 특허문헌 1에는, 배터리 탑재식의 전동식 건설 기계에 공급되는 충전 시의 전력이, 전기 사업자와의 계약 전력에 기초한 허용 전력을 초과하지 않도록, 출력 전류의 역치를 연산해서 제어하는 충전 장치에 관한 기술이 기재되어 있다. 이 충전 장치에는, 수전 기구(본 명세서의 상용 전원의 수전 설비에 상당)에 설정된 전력 사양(본 명세서의 계약 전력에 상당)을 입력하는 수단이 마련되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-206978호 공보
그런데, 유압 셔블 등의 전동식 건설 기계에는, 작업 현장에 마련된 분전반으로부터 급전 케이블을 통해서 차체에 공급된 전력으로 전동 모터를 구동시켜, 유압 펌프를 작동시킴으로써 가동하는 경우가 있다.
이러한 전동식 건설 기계를 하나의 작업 현장에서 복수대 가동시킬 경우, 분전반을 각각의 전동식 건설 기계의 가동 범위에 마련하고, 각각의 분전반은 작업 현장 가까이(공장 부지 내 등)에 설치된 상용 전원의 수전 설비(외부 전원)로부터 전력을 공급받고 있다.
일반적으로, 상용 전원의 수전 설비는 공장 부지 내 등에 설치되어 있고, 전기 사업자측의 상용 전원의 전력을 변압하여, 작업 현장 내 각처의 분전반에 공급한다. 작업 현장 내에서의 소비 전력이 증가하여, 수전 설비로부터 공급되는 전력이 전기 사업자와의 계약 전력을 초과해버릴 경우, 초과 요금의 발생이나, 부하의 차단 등이 일어날 경우가 있다.
이 때문에, 동일한 수전 설비를 사용하는 작업 현장 내에서 복수대의 전동식 건설 기계를 가동시키는 경우에는, 각각의 전동식 건설 기계에 분전반을 통해서 공급되는 전력의 합계값이, 계약 전력을 초과하지 않도록 허용 전력값 이하로 제한하여, 효율적으로 복수의 전동식 건설 기계에 전력을 분배해서 공급하는 수단을 마련할 필요가 있다.
상술한 특허문헌 1은, 배터리 탑재식의 전동식 건설 기계의 충전에 관한 기술인데, 충전 장치를 분전반으로 치환한 구성에 의해 복수대의 전동식 건설 기계를 가동시킬 수 있다. 이와 같은 구성을 고려한 경우, 특허문헌 1에는 다음과 같은 문제가 있다.
특허문헌 1의 출력 전류의 역치는 어디까지나 1대의 전동식 건설 기계에의 공급 전력이, 수전 설비(수전 기구)의 허용 전력을 초과하지 않도록 설정되는 것이며, 복수대의 전동식 건설 기계가 가동할 경우에, 각각의 전동식 건설 기계의 요구 파워에 따른 제한값이 고려되어 있지 않다. 전동식 건설 기계는 차체 스펙, 작업 내용, 작업 현장의 상태, 작업 시간당 가동률 등의 부하 상태가 다르기 때문에, 각각의 차체가 요구하는 파워는 다르다.
그 때문에 기체가 요구하는 파워에 따른 적절한 전력 공급 제한이 행해지지 않는 경우, 예를 들어 기체마다 작업 속도의 치우침이 생기는, 고부하의 기체가 정지하는 등의 문제가 일어난다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동했을 경우에, 외부 전원인 상용 전원의 수전 설비가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있는 전동식 건설 기계를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 전동 모터와, 이 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와, 이 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향 전환 밸브와, 상기 복수의 유압 액추에이터의 동작을 지시하고, 상기 복수의 방향 전환 밸브를 전환하는 조작 신호를 생성하는 복수의 조작 장치를 구비하고, 상기 전동 모터가 수전 설비로부터의 전력에 의해 구동하는 전동식 건설 기계에 있어서, 상기 수전 설비를 공용하는 다른 전동식 건설 기계와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 통신 장치와, 상기 복수의 조작 장치의 조작 신호에 기초하여 상기 복수의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 자신의 요구 파워를 산출하고, 이 자신의 요구 파워를 상기 통신 장치를 통해서 상기 다른 전동식 건설 기계에 송신함과 함께, 상기 다른 전동식 건설 기계에서 산출된 요구 파워를 상기 통신 장치를 통해서 수신하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 자신의 요구 파워와, 상기 통신 장치를 통해서 수신한 상기 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워와, 상기 수전 설비의 허용 전력에 기초하여 상기 전동 모터가 사용 가능한 허용 파워를 연산하고, 상기 전동 모터의 소비 동력이 상기 허용 파워를 초과하지 않도록 상기 전동 모터를 제어하는 것으로 한다.
이렇게 컨트롤러에 있어서, 자신의 요구 파워를 산출하여, 통신 장치를 통해서 다른 전동식 건설 기계에 송신함과 함께, 다른 전동식 건설 기계에 있어서 산출된 요구 파워를 통신 장치를 통해서 수신하고, 자신의 요구 파워와, 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워와, 수전 설비의 허용 전력에 기초하여 전동 모터가 사용 가능한 허용 파워를 연산하여, 전동 모터의 소비 동력이 허용 파워를 초과하지 않도록 전동 모터를 제어함으로써, 복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동했을 경우에, 상용 전원의 수전 설비가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동했을 경우에, 외부 전원인 상용 전원의 수전 설비가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 전동식 유압 셔블의 전체 구성을 도시하는 측면도이다.
도 2는 동 전동식 유압 셔블의 상면도이다.
도 3은 전동식 유압 셔블에 구비된 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에서의 전동 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 전환기의 구성을, 관련 기기와 함께 도시하는 도면이다.
도 6은 배터리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 실시예의 전동식 유압 셔블의 동작 상태와 동작 조건을 나타내는 표이다.
도 8은 상용 전원 구동 모드로 전동 모터를 구동하는 제어를 행할 때의 컨트롤러의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 9는 요구 파워 산출부의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 10은 동일한 상용 전원의 수전 설비로부터 공급되는 전력에 의해 가동하는 복수의 전동식 유압 셔블의 가동에 관한 전체 구성도이다.
본 발명의 적용 대상으로서 전동식 유압 셔블을 예로 들어, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
~ 구성 ~
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에서의 전동식 유압 셔블의 전체 구성을 도시하는 측면도이며, 도 2는 그 상면도이다. 또한, 본 명세서에서, 전동식 유압 셔블이 도 1에 도시하는 상태에서 운전자가 운전석에 착석했을 경우에 있어서의 운전자의 전방측(도 1 중 우측), 후방측(도 1 중 좌측), 좌측(도 1 중 지면을 향해서 안쪽), 우측(도 1 중 지면을 향해서 앞쪽)을 간단히 전방측, 후방측, 좌측, 우측이라고 칭한다.
이들 도 1 및 도 2에서, 전동식 유압 셔블(본 실시 형태에서는, 운전 질량 6톤 미만의 미니 쇼벨)은, 크롤러식 하부 주행체(1)와, 이 하부 주행체(1) 상에 선회 가능하게 마련된 상부 선회체(2)와, 이 상부 선회체(2)의 기초 하부 구조를 이루는 선회 프레임(3)과, 이 선회 프레임(3)의 전방측에 좌우 방향으로 회동 가능하게 마련된 스윙 포스트(4)와, 이 스윙 포스트(4)에 상하 방향으로 회동 가능(부앙 가능)하게 연결된 다관절형 작업 장치(5)와, 선회 프레임(3) 상에 마련된 캐노피 타입의 운전실(6)과, 선회 프레임(3) 상의 후방측에 마련되어 배터리 장치(7)(후술하는 도 4 내지 도 6 참조)를 수납하는 구동용 배터리 유닛 탑재부(8)를 구비하고 있다.
하부 주행체(1)는, 상방에서 보아 대략 H자 형상의 트랙 프레임(9)과, 이 트랙 프레임(9)의 좌우 양측의 후단 근방에 회전 가능하게 지지된 좌우의 구동륜(10A, 10B)과, 트랙 프레임(9)의 좌우 양측의 전단 근방에 회전 가능하게 지지된 좌우의 종동륜(아이들러)(11A, 11B)과, 좌우 각각의 구동륜(10A, 10B)과 종동륜(11A, 11B)에 휘감겨진 좌우의 크롤러(12A, 12B)를 구비하고 있다. 그리고, 좌측의 주행용 유압 모터(13A)(후술하는 도 3 참조)의 구동에 의해 좌측의 구동륜(10A)(즉, 좌측의 크롤러(12A))이 회전하고, 우측의 주행용 유압 모터(13B)의 구동에 의해 우측의 구동륜(10B)(즉, 우측의 크롤러(12B))이 회전하도록 되어 있다.
트랙 프레임(9)의 전방측에는 배토용 블레이드(14)가 상하 이동 가능하게 마련되어 있고, 이 블레이드(14)는, 블레이드용 유압 실린더(도시하지 않음)의 신축 구동에 의해 상하 이동하도록 되어 있다.
트랙 프레임(9)의 중앙부에는 선회륜(15)이 마련되고, 이 선회륜(15)을 통해서 선회 프레임(3)이 선회 가능하게 마련되어 있고, 선회 프레임(3)(즉, 상부 선회체(2))은, 선회용 유압 모터(도시하지 않음)의 구동에 의해 선회하도록 되어 있다.
스윙 포스트(4)는, 선회 프레임(3)의 전방측에 좌우 방향으로 회동 가능하게 마련되어 있고, 스윙용 유압 실린더(도시하지 않음)의 신축 구동에 의해 좌우 방향으로 회동하도록 되어 있다. 이에 의해, 작업 장치(5)가 좌우로 스윙하도록 되어 있다.
작업 장치(5)는, 스윙 포스트(4)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 붐(16)과, 이 붐(16)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 암(17)과, 이 암(17)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷(18)을 구비하고 있다. 붐(16), 암(17) 및 버킷(18)은, 붐용 유압 실린더(19), 암용 유압 실린더(20) 및 버킷용 유압 실린더(21)에 의해 상하 방향으로 회동하도록 되어 있다. 또한, 버킷(18)은, 예를 들어 옵션용 유압 액추에이터가 내장된 어태치먼트(도시하지 않음)와 교환 가능하게 되어 있다.
운전실(6)에는, 운전자가 착석하는 운전석(좌석)(22)이 마련되어 있다. 운전석(22)의 전방에는, 손 또는 발로 조작 가능하게 해서 전후 방향으로 조작함으로써 좌우의 주행용 유압 모터(13A, 13B)(즉, 좌우의 크롤러(12A, 12B))의 동작을 각각 지시하는 좌측의 주행용 조작 레버(23A)(후술하는 도 3 참조) 및 우측의 주행용 조작 레버(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 좌측의 주행용 조작 레버(23A)의 더 좌측의 발밑 부분에는, 좌우 방향으로 조작함으로써 옵션용 유압 액추에이터(즉, 어태치먼트)의 동작을 지시하는 옵션용 조작 페달(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 우측의 주행용 조작 레버의 더 우측의 발밑 부분에는, 좌우 방향으로 조작함으로써 스윙용 유압 실린더(즉, 스윙 포스트(4))의 동작을 지시하는 스윙용 조작 페달(도시하지 않음)이 마련되어 있다.
운전석(22)의 좌측에는, 전후 방향으로 조작함으로써 암용 유압 실린더(20)(즉, 암(17))의 동작을 지시하고, 좌우 방향으로 조작함으로써 선회용 유압 모터(즉, 상부 선회체(2))의 동작을 지시하는 십자 조작식 암·선회용 조작 레버(24A)가 마련되어 있다. 운전석(22)의 우측에는, 전후 방향으로 조작함으로써 붐용 유압 실린더(19)(즉, 붐(16))의 동작을 지시하고, 좌우 방향으로 조작함으로써 버킷용 유압 실린더(21)(즉, 버킷(18))의 동작을 지시하는 십자 조작식 붐·버킷용 조작 레버(24B)가 마련되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측에는, 전후 방향으로 조작함으로써 블레이드용 유압 실린더(즉, 블레이드(14))의 동작을 지시하는 블레이드용 조작 레버(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
또한, 운전석(22)의 좌측(바꿔 말하면, 운전실(6)의 승강구)에는, 로크 해제 위치(상세하게는, 운전자의 승강을 방해하는 하강 위치)와 로크 위치(상세하게는, 운전자의 승강을 허용하는 상승 위치)로 조작되는 게이트 로크 레버(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측에는, 키 스위치(27), 다이얼(28), 충전 스위치(29)(후술하는 도 4 참조) 등이 마련되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측 전방에는, 모니터(30)가 마련되어 있다.
도 3은, 상술한 전동식 유압 셔블에 구비된 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다. 또한, 이 도 3에서는, 대표로서, 좌측의 주행용 유압 모터(13A) 및 붐용 유압 실린더(19)에 관한 구성을 나타내고 있다.
도 3에서, 유압 구동 장치는, 전동 모터(31)와, 이 전동 모터(31)의 전력원인 배터리 장치(7)와, 전동 모터(31)에의 공급 전력을 제어해서 전동 모터(31)를 구동하는 인버터(32)와, 전동 모터(31)에 의해 구동되는 유압 펌프(33) 및 파일럿 펌프(34)와, 유압 펌프(33)로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 상술한 복수의 유압 액추에이터(13A, 19…)(좌측 주행용 유압 모터(13A) 및 붐용 유압 실린더(19) 이외의 유압 액추에이터의 도시는 생략)와, 유압 펌프(33)로부터 복수의 유압 액추에이터(13A, 19…)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향 전환 밸브(36, 38…)(좌측 주행용 방향 전환 밸브(36) 및 붐용 방향 전환 밸브(38) 이외의 방향 전환 밸브의 도시는 생략)와, 복수의 유압 액추에이터(13A, 19…)의 동작을 지시하고, 복수의 방향 전환 밸브(36, 38…)를 전환하는 파일럿압(조작 신호)을 생성하는 유압 파일럿식 복수의 조작 장치(35, 37…)(좌측 주행용 조작 장치(35) 및 버킷·붐용 조작 장치(37) 이외의 조작 장치의 도시는 생략)를 구비하고 있다.
좌측 주행용 조작 장치(35)는, 좌측 주행용 조작 레버(23A)를 구비하고, 이 조작 레버(23A)의 전후 방향의 조작에 따라서 유압 펌프(33)로부터 좌측 주행용 유압 모터(13A)에의 압유의 흐름을 제어한다. 버킷·붐용 조작 장치(37)는, 붐·버킷용 조작 레버(24B)를 구비하고, 이 조작 레버(24B)의 전후 방향의 조작에 따라서 유압 펌프(33)로부터 붐용 유압 실린더(19)에의 압유의 흐름을 제어한다.
유압 파일럿식 조작 장치(35)와 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 사이의 유로에는 조작 장치(35)에 내장된 복수의 파일럿 밸브에 의해 생성되는 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 압력 센서(26A, 26B)가 마련되어 있다. 마찬가지로 조작 장치(37)와 붐용 방향 전환 밸브(38)의 사이의 유로에도 조작 장치(37)에 내장된 복수의 파일럿 밸브에 의해 생성되는 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 압력 센서(26C, 26D)가 마련되어 있다. 압력 센서(26A, 26B) 및 압력 센서(26A, 26B)의 검출 신호는 컨트롤러(53)에 입력된다(후술하는 도 4 참조).
또한, 도 3에 도시하지 않은 우측 주행용 유압 모터(13B), 암용 유압 실린더(20), 버킷용 유압 실린더(21), 선회용 유압 모터, 스윙용 유압 실린더 및 블레이드용 유압 실린더에 관한 유압 구동 장치의 구성도 거의 마찬가지이다.
좌측 주행용 방향 전환 밸브(36) 및 붐용 방향 전환 밸브(38)와 도시하지 않은 기타 방향 전환 밸브는, 센터 바이패스형이며, 센터 바이패스 라인(39) 상에 위치하는 센터 바이패스 통로를 각각 갖고 있다. 각 방향 전환 밸브의 센터 바이패스 통로는, 센터 바이패스 라인(39)에 직렬로 접속되어 있어, 각 방향 전환 밸브의 스풀이 중립 위치에 있을 때 센터 바이패스 통로를 연통하고, 각 방향 전환 밸브의 스풀이 도 3 중 좌측 또는 우측의 전환 위치로 전환되면 센터 바이패스 통로를 차단하도록 되어 있다. 센터 바이패스 라인(39)의 상류측은 유압 펌프(33)의 토출 라인(40)에 접속되고, 센터 바이패스 라인(39)의 하류측은 탱크 라인(41)에 접속되어 있다.
또한, 유압 펌프(33)의 토출 라인(40)에는, 토출 라인(40)의 압력(유압 펌프(33)의 토출압)을 검출하기 위한 압력 센서(25)가 마련되어 있다. 압력 센서(25)의 검출 신호는 컨트롤러(53)에 입력된다(후술하는 도 4 참조).
좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)는, 조작 장치(35)로부터의 파일럿압에 의해 전환되도록 되어 있다. 조작 장치(35)는, 상술한 좌측 주행용 조작 레버(23A)와, 이 조작 레버(23A)의 전후 방향의 조작에 따라 파일럿 펌프(34)의 토출압을 원압으로 해서 파일럿압을 생성하는 한 쌍의 파일럿 밸브(도시하지 않음)를 갖고 있다. 그리고, 예를 들어 조작 레버(23A)를 중립 위치에서 전방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 한쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 도 3 중 우측의 수압부에 출력되고, 이에 의해 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)가 도 3 중 우측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 좌측의 주행용 유압 모터(13A)가 전방향으로 회전하여, 좌측의 구동륜(10) 및 크롤러(12)가 전방향으로 회전하도록 되어 있다. 한편, 예를 들어 조작 레버(23A)를 중립 위치에서 후방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 다른 쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 도 3 중 좌측의 수압부에 출력되고, 이에 의해 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)가 도 3 중 좌측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 좌측의 주행용 유압 모터(13A)가 후방향으로 회전하여, 좌측의 구동륜(10) 및 크롤러(12)가 후방향으로 회전하도록 되어 있다.
조작 장치(35)의 파일럿 밸브에서 생성되는 파일럿압은 조작량에 비례해서 증가하기 때문에, 압력 센서(26A 및 26B)의 검출값에 의해 조작 장치(35)의 조작량과 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 전환 방향을 계측할 수 있다.
붐용 방향 전환 밸브(38)는, 조작 장치(37)로부터의 파일럿압에 의해 전환되도록 되어 있다. 조작 장치(37)는, 붐·버킷용 조작 레버(24B)와, 이 조작 레버(24B)의 전후 방향의 조작에 따라 파일럿 펌프(34)의 토출압을 원압으로 해서 파일럿압을 생성하는 한 쌍의 파일럿 밸브(도시하지 않음) 등을 갖고 있다. 그리고, 예를 들어 조작 레버(24B)를 중립 위치에서 전방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 한쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 붐용 방향 전환 밸브(38)의 도 3 중 우측의 수압부에 출력되고, 이에 의해 붐용 방향 전환 밸브(38)가 도 3 중 우측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 붐용 유압 실린더(19)가 축소되어, 붐(16)이 내려가도록 되어 있다. 한편, 예를 들어 조작 레버(24B)를 후방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 다른 쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 붐용 방향 전환 밸브(38)의 도 3 중 좌측의 수압부에 출력되고, 이에 의해 붐용 방향 전환 밸브(38)가 도 3 중 좌측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 붐용 유압 실린더(19)가 신장되어, 붐(16)이 올라가도록 되어 있다.
조작 장치(37)의 파일럿 밸브에서 생성되는 파일럿압은 조작량에 비례해서 증가하기 때문에, 압력 센서(26C 및 26D)의 검출값으로부터 조작 장치(37)의 조작량과 붐용 방향 전환 밸브(38)의 전환 방향을 계측할 수 있다.
파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)에는, 파일럿 펌프(34)의 토출압을 일정하게 유지하는 파일럿 릴리프 밸브(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)에는 로크 밸브(45)가 마련되어 있고, 이 로크 밸브(45)는, 상술한 게이트 로크 레버의 조작에 따라서 전환되도록 되어 있다. 상세하게는, 게이트 로크 레버가 로크 해제 위치(하강 위치)에 있을 경우에 폐쇄 상태, 로크 위치(상승 위치)에 있을 경우에 개방 상태가 되는 로크 스위치(47)(후술하는 도 4 참조)가 마련되어 있다. 그리고, 예를 들어 로크 스위치(47)가 폐쇄 상태로 되면, 이 로크 스위치(47)를 통해서 로크 밸브(45)의 솔레노이드부가 통전되어, 로크 밸브(45)가 도 3 중 하측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)을 연통하여, 파일럿 펌프(34)의 토출압이 조작 장치(35, 37) 등에 도입된다. 한편, 로크 스위치(47)가 개방 상태로 되면, 로크 밸브(45)의 솔레노이드부가 통전되지 않아, 스프링의 가압력으로, 로크 밸브(45)가 도 3 중 상측의 중립 위치가 된다. 이에 의해, 파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)을 차단한다. 그 결과, 조작 장치(35, 37) 등을 조작해도 파일럿압이 생성되지 않아, 유압 액추에이터가 작동하지 않도록 되어 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에서의 전동 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태에서의 전동 시스템은, 상용 전원의 수전 설비(80)(도 10 참조)에 접속된 분전반(48)(이하, 적절히, 상용 전원 분전반이라고 함) 또는 직류 전원 급속 충전기(49)로부터 공급되는 전력을, 배터리 장치(7)에 공급해서 충전하는 기능과, 상용 전원 분전반(48) 또는 배터리 장치(7)로부터의 전력을, 인버터(32)를 통해서 전동 모터(31)에 공급해서 전동식 유압 셔블을 가동시키는 기능을 갖고 있다.
상기 기능을 실행하기 위해서, 전동 시스템은, 모니터(30), 통신 장치(46) 및 컨트롤러(53)를 구비하고 있다.
컨트롤러(53)에는, 상술한 바와 같이, 압력 센서(25), 압력 센서(26A, 26B) 및 압력 센서(26A, 26B)로부터의 신호가 입력되고, 또한 키 스위치(27), 다이얼(28), 충전 스위치(29) 및 로크 스위치(47)로부터의 신호가 입력된다.
모니터(30)는, 컨트롤러(53)로부터의 입력에 의해, 가동 상태, 배터리 장치(7)의 잔량을 나타내는 SOC, 현재 시각 등을 표시한다. 또한, 모니터(30)는, 작업자가 조작 가능한 스위치 등의 입력 수단을 갖고, 그 입력 수단을 조작함으로써 컨트롤러(53)에 다양한 정보를 보내어, 컨트롤러(53)에 필요한 정보를 설정할 수 있다.
컨트롤러(53)는 통신 장치(46)와도 접속된다. 통신 장치(46)는, 단거리 무선 통신 모듈(무선 통신 장치)이며, 동일한 네트워크에 접속된 다른 전동식 유압 셔블(여기서는, 마찬가지로 통신 장치(46)를 탑재함)과의 통신 수단이 되고, 컨트롤러(53)는, 통신 장치(46)를 경유해서 다른 전동식 유압 셔블로부터의 데이터 수신과, 다른 전동식 유압 셔블에의 데이터 송신을 행한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 후술하는 배터리 장치(7) 내의 배터리 컨트롤러(59)와 접속되어 있어, 배터리 장치(7) 내의 배터리 상태를 감시한다(후술하는 도 6 참조).
인버터(32)는, 컨트롤러(53)로부터의 회전수 제어 지령에 의해, 전동 모터(31)에의 인가 전압(보다 상세하게는 공급 전압의 주파수)을 제어하여, 전동 모터(31)의 회전수를 제어한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 전환기(51) 내의 릴레이(54A, 54B)(후술하는 도 5 참조)의 접속과 차단을 전환하여, 전력의 공급을 제어한다.
도 5는, 전환기(51)의 구성을, 관련 기기와 함께 도시하는 도면이다. 상용 전원 분전반(48)으로부터 수전 커넥터(52A)를 통해서 공급된 교류 전력은, 정류기(50)에서 직류로 변환되어, 전환기(51)에 공급된다. 직류 전원 급속 충전기(49)로부터 수전 커넥터(52B)를 통해서 공급된 직류 전력은, 그대로 전환기(51)에 공급된다. 전환기(51)는, 릴레이(54A, 54B)를 갖고, 정류기(50)는 릴레이(54A)에 접속되고, 수전 커넥터(52B)는 릴레이(54B)에 접속되어 있다. 여기서, 컨트롤러(53)가 릴레이(54A)를 ON으로 하고, 릴레이(54B)를 OFF로 함으로써 상용 전원 분전반(48)으로부터의 전력, 즉 정류기(50)에 의해 교류로부터 변환된 직류 전력을 고전압 회로에 공급한다. 마찬가지로, 릴레이(54A)를 OFF로 하고, 릴레이(54B)를 ON으로 함으로써 직류 전원 급속 충전기(49)로부터의 직류 전력을 고전압 회로에 공급한다. 또한, 배터리 장치(7)는, 전환기(51) 내의 고전압 회로에 접속되어 있다.
도 6은, 배터리 장치(7)의 구성을 도시하는 도면이다. 배터리 장치(7)는, 복수의 배터리 셀(62A, 62B, …)을 직렬로 접속한 배터리 모듈(62)과 배터리 컨트롤러(59)를 구비하고, 배터리 셀(62A, 62B, …)은 배터리 모듈(62) 내에 마련된 셀 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 감시, 제어되고, 배터리 컨트롤러(59)는, 셀 컨트롤러가 검출한 셀 전압, 셀 온도 등의 상태량을 입력하여, 컨트롤러(53)에 주기적으로 송신한다.
또한, 배터리 모듈(62)의 정극측에는 전류 센서(63)가 마련되어 있고, 전류 센서(63)는, 배터리 장치(7)의 입출력 전류값을 검출하고, 이 입출력 전류값은 배터리 컨트롤러(59)를 통해서 컨트롤러(53)에 송신된다. 컨트롤러(53)는, 배터리 컨트롤러(59)로부터 수신한 정보로부터, 배터리 장치의 온도, 총 전압, SOC, 공급 전력을 계산한다. 또한, 기체의 정지 시 및 이상 시에는, 컨트롤러(53)가 릴레이(64)를 OFF로 하여, 배터리 장치(7)와 회로의 접속을 차단한다. 또한, 계산된 배터리 장치(7)의 SOC는 컨트롤러(53)로부터의 표시 신호에 의해 모니터(30)에 표시된다.
도 4로 돌아가서, 키 스위치(27)는, 키 실린더 및 이 키 실린더에 삽입 가능한 키로 구성되어 있고, 키의 회전 조작 위치(OFF 위치, ON 위치, 또는 START 위치)에 따라서 신호를 출력하도록 되어 있다. 다이얼(28)은, 전동 모터(31)의 목표 회전수를 지시하는 것이며, 그 회전 조작 위치에 대응한 목표 회전수의 신호를 출력하도록 되어 있다. 충전 스위치(29)는, 배터리 충전 제어의 ON·OFF를 지시하는 것이며, 그 조작 위치(OFF 위치 또는 ON 위치)에 따라서 신호를 출력하도록 되어 있다.
본 실시 형태에 의한 전동식 유압 셔블은, 가동과 충전의 2개의 동작 상태가 있다.
도 7은, 본 실시예의 전동식 유압 셔블의 동작 상태와 동작 조건을 나타내는 표이다. 본 실시예에서는, 인버터(32)에 전력이 공급되어, 전동 모터(31) 및 유압 펌프(33)가 회전하고 있는 상태를 가동 모드라고 칭한다. 한편, 배터리 장치(7)에 전력이 공급되어, 전동 모터(31)가 정지하고 있는 상태를 충전 모드라고 칭한다. 이하에 충전 모드와 가동 모드에 대해서 설명한다.
<충전 모드>
컨트롤러(53)는, 예를 들어 키 스위치(27)로부터의 신호의 전압값에 의해 키 스위치(27)가 OFF 위치에 있다고 판정하고, 충전 스위치(29)로부터의 신호의 전압값에 의해 충전 스위치(29)가 ON 위치로 조작되었다고 판정하고, 수전 커넥터(52A, 52B)를 통해서, 케이블 접속 검출 회로(도시하지 않음)로부터의 신호의 전압값에 의해 상용 전원 분전반(48) 또는 직류 전원 급속 충전기(49)로부터의 케이블이 접속되었다고 판정한 경우에, 배터리 충전 제어를 행하도록 되어 있다.
상용 전원 분전반(48)이 접속되었을 경우에는, 전환기(51) 내의 릴레이(54A)를 폐쇄 상태, 릴레이(54B)를 개방 상태가 되도록, 컨트롤러(53)가 제어한다. 또한, 직류 전원 급속 충전기(49)가 접속되었을 경우에는, 전환기(51) 내의 릴레이(54A)를 개방 상태, 릴레이(54B)를 폐쇄 상태가 되도록, 컨트롤러(53)가 제어한다. 폐쇄 상태가 된 릴레이(54A) 또는 릴레이(54B)로부터 고전압 회로를 통해서 직류 전력이 배터리 장치(7)에 공급된다.
또한, 상용 전원 분전반(48)과 급속 충전기(49)가 동시에 접속되는 경우에는, 안전을 위해서 릴레이(54A, 54B) 각각을 개방 상태로 제어한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 예를 들어 배터리 장치(7)의 충전 중, 충전 스위치(29)로부터의 신호의 전압값에 의해 충전 스위치(29)가 OFF 위치로 조작되었다고 판정한 경우에, 릴레이(54A) 및 릴레이(54B)를 개방 상태로 제어함으로써 충전을 정지한다.
혹은, 컨트롤러(53)에 의해 계산된 배터리 장치(7)의 SOC가 소정의 역치를 초과한 경우에는 배터리 만충전이라고 판정하고, 마찬가지로 릴레이(54A) 및 릴레이(54B)를 개방 상태로 제어함으로써 충전을 정지한다.
<가동 모드>
<<배터리 가동 모드>>
배터리 장치(7)에 의한 가동 모드에 대해서 설명한다.
컨트롤러(53)는, 예를 들어 키 스위치(27)로부터의 신호의 전압값에 기초하여 키 스위치(27)가 START 위치로 조작되었다고 판정하고, 또한 충전 스위치(29)로부터의 신호의 전압값에 기초하여 충전 스위치(29)가 OFF 위치로 조작되었다고 판정하고, 또한 수전 커넥터(52A, 52B)를 통해서, 케이블 접속 검출 회로(도시하지 않음)로부터의 신호의 전압값에 의해 상용 전원 분전반(48) 및 직류 전원 급속 충전기(49)로부터의 케이블이 접속되어 있지 않다고 판정한 경우에, 배터리 장치(7)로부터의 전력에 의한 전동 모터(31)의 구동을 개시하도록 되어 있다. 또한, 로크 스위치(47)로부터의 신호의 전압값에 의해 게이트 로크 레버가 로크 해제 위치에 있다고 판정했을 때, 배터리 장치(7)로부터의 전력에 의한 전동 모터(31)의 구동을 개시하도록 해도 된다.
이때, 컨트롤러(53)는, 전환기(51) 내부의 릴레이(54A 및 54B)를 개방 상태로 하고, 상용 전원 분전반(48) 및 직류 전원 급속 충전기(49)의 회로 접속을 차단하는 방향으로 제어한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 다이얼(28)로 지시된 목표 회전수의 지령을 인버터(32)에 출력한다. 인버터(32)는, 이 지령에 따라, 전동 모터(31)의 실회전수가 목표 회전수로 되도록, 전동 모터(31)에의 인가 전압을 제어하도록 되어 있다.
또한, 컨트롤러(53)는, 예를 들어 전동 모터(31)의 구동 중, 키 스위치(27)로부터의 신호의 전압값에 의해 키 스위치(27)가 OFF 위치로 조작되었다고 판정한 경우에, 인버터(32)에 정지의 지령을 출력한다. 인버터(32)는, 이 지령에 따라, 전동 모터(31)를 정지시키도록 되어 있다.
혹은, 컨트롤러(53)에 의해 계산된 배터리 장치(7)의 SOC가 소정의 역치를 하회한 경우에는 배터리 잔량 저하라고 판정하고, 컨트롤러(53)는 인버터(32)에 출력 제한의 지령을 출력한다. 출력 제한은 SOC에 따라서 단계가 있으며, 인버터(32)는, 이 지령에 따라서 전동 모터(31)의 회전수를 제어하고, 최종적으로 안전상 문제가 있다고 판단되는 SOC 역치를 하회할 경우에는, 전동 모터(31)를 정지시키도록 되어 있다.
<<상용 전원 가동 모드>>
이어서, 상용 전원 분전반(48)으로부터의 공급 전력에 의한 가동 모드에 대해서 설명한다.
컨트롤러(53)는, 예를 들어 키 스위치(27)로부터의 신호의 전압값에 기초하여 키 스위치(27)가 START 위치로 조작되었다고 판정하고, 또한 충전 스위치(29)로부터의 신호의 전압값에 의해 충전 스위치(29)가 OFF 위치로 조작되었다고 판정하고, 또한 수전 커넥터(52A, 52B)를 통해서, 케이블 접속 검출 회로(도시하지 않음)로부터의 신호의 전압값에 의해 상용 전원 분전반(48)으로부터의 케이블이 접속되어 있고, 직류 전원 급속 충전기(49)로부터의 케이블이 접속되어 있지 않다고 판정한 경우에, 상용 전원 분전반(48)으로부터의 전력에 의한 전동 모터(31)의 구동을 개시하도록 되어 있다. 또한, 로크 스위치(47)로부터의 신호의 전압값에 의해 게이트 로크 레버가 로크 해제 위치에 있다고 판정했을 때, 상용 전원 분전반(48)으로부터의 전력에 의한 전동 모터(31)의 구동을 개시하도록 해도 된다.
이때, 컨트롤러(53)는, 전환기(51) 내부의 릴레이(54A)를 폐쇄 상태로, 54B를 개방 상태로 전환하여, 상용 전원 분전반(48)을 고전압 회로에 접속해서 전력을 공급함과 함께, 직류 전원 급속 충전기(49)와의 회로 접속을 차단하는 방향으로 제어한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 다이얼(28)로 지시된 목표 회전수와 후술하는 모터 요구 회전수(Ndr)에 기초하여 회전수 제어 지령(Nd)을 산출하고, 이 회전수 제어 지령(Nd)을 인버터(32)에 출력함으로써 전동 모터(31)에의 인가 전압을 제어하여, 전동 모터(31)의 회전수를 제어한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 예를 들어 전동 모터(31)의 구동 중, 키 스위치(27)로부터의 신호의 전압값에 의해 키 스위치(27)가 OFF 위치로 조작되었다고 판정한 경우에, 인버터(32)에 정지의 지령을 출력한다. 인버터(32)는, 이 지령에 따라, 전동 모터(31)를 정지시키도록 되어 있다.
도 8은, 상용 전원 구동 모드로 전동 모터(31)를 구동하는 제어를 행할 때의 컨트롤러(53)의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 전동식 유압 셔블은, 전동 모터(31)에 분전반(48)을 통해서 상용 전원의 수전 설비(80)(도 10 참조)로부터 전력이 공급 가능하다. 그 때문에, 본 실시 형태의 전동식 유압 셔블은, 상용 전원 구동 제어 장치를 구비하고 있고, 이 상용 전원 구동 제어 장치는, 수전 설비를 공용하는 다른 전동식 건설 기계와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 통신 장치(46)와, 컨트롤러(53)를 구비하고 있다. 컨트롤러(53)는, 조작 장치(35, 37…)의 조작 신호에 기초하여 복수의 유압 액추에이터(13A, 19…)를 구동하기 위한 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출하고, 이 자신의 요구 파워(Pd1)를 통신 장치(46)를 통해서 다른 전동식 건설 기계에 송신함과 함께, 다른 전동식 건설 기계에서 산출된 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)를 통신 장치(46)를 통해서 수신하는 기능을 갖고 있다.
또한, 컨트롤러(53)는, 자신의 요구 파워(Pd1)와, 통신 장치(46)를 통해서 수신한 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)와, 상용 전원의 수전 설비(80)(도 10 참조)의 허용 전력에 기초하여 전동 모터(31)가 사용 가능한 파워 제한값으로서의 허용 파워(Plim)를 연산하여, 전동 모터(31)의 소비 동력이 허용 파워(Plim)를 초과하지 않도록 전동 모터(31)를 제어한다.
이렇게 전동 모터(31)를 제어함으로써, 복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동한 경우에, 외부 전원인 상용 전원의 수전 설비(80)가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워(Pd1, Pd2, Pd3, …Pdn)에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있다.
도 8에서, 컨트롤러(53)는, 상술한 기능을 실행하기 위해서, 요구 파워 산출부(70), 내부 설정 기록부(71), 허용 파워 산출부(72), 최솟값 선택부(73), 모터 회전수 산출부(75)를 갖고 있다.
요구 파워 산출부(70)는, 조작 장치(35)의 파일럿 밸브에서 생성되는 파일럿압을 검출하는 압력 센서(26A 및 26B), 조작 장치(37)의 파일럿 밸브에서 생성되는 파일럿압을 검출하는 압력 센서(26C 및 26D)로부터의 신호, 도시하지 않은 기타 조작 장치의 파일럿 밸브에서 생성되는 파일럿압을 검출하는 압력 센서로부터의 신호를 입력하고, 그것들의 신호가 나타내는 파일럿압에 기초하여, 유압 액추에이터(13A, 19…)를 구동하기 위한 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출한다. 이 요구 파워(Pd1)는, 허용 파워 산출부(72) 및 최솟값 선택부(73)에 보내진다. 또한, 요구 파워(Pd1)는, 컨트롤러(53)에 접속된 통신 장치(46)에도 보내져서, 통신 장치(46)를 경유해서 다른 전동식 유압 셔블에 송신된다.
또한, 본 실시 형태는, 조작 장치가 유압 파일럿식이며, 조작 신호가 파일럿압일 경우의 것이지만, 조작 장치는 예를 들어 전기식인 것이어도 되고, 그 경우, 조작 신호는 전기 신호이며, 요구 파워 산출부(70)는, 컨트롤러(53)에 입력된 전기 신호를 직접 사용해서 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출해도 된다.
또한, 요구 파워 산출부(70)는, 조작 신호에 더하여, 압력 센서(25)의 검출 신호를 입력하여, 조작 신호와 유압 펌프(33)의 토출압에 기초하여 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출해도 된다.
내부 설정 기록부(71)는, 모니터(30)로부터의 설정 정보를 입력하여, 기록한다. 여기서, 작업자는, 모니터(30)에 마련된 스위치 등을 조작하여, 전기 사업자와의 계약 전력에 기초하여 미리 정해진 상용 전원의 수전 설비(80)(도 10 참조)의 허용 전력을 입력한다. 모니터(30)는, 그 허용 전력을 내부 설정 기록부(71)에 출력한다. 내부 설정 기록부(71)는, 그 허용 전력에 동력 변환 계수를 곱해서 수전 설비(80)의 전원 허용 파워(PSlim)를 산출하고, 그 전원 허용 파워(PSlim)를 설정 정보로서 기록한다. 또한, 상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력으로부터 전원 허용 파워(PSlim)를 구하는 연산은 모니터(30)에서 행해도 된다.
허용 파워 산출부(72)는, 요구 파워 산출부(70)에서 산출된 자신의 요구 파워(Pd1)와, 내부 설정 기록부(71)에 기록된 전원 허용 파워(PSlim)와, 통신 장치(46)가 수신한 다른 전동식 유압 셔블로부터의 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)가 입력되어, 자신의 기체에서 사용 가능한 전동 모터(31)의 허용 파워(Plim)를 산출한다.
여기서, 통신 장치(46)에 의해 데이터의 송수신을 행하는 다른 전동식 유압 셔블도 도 8에 도시하는 컨트롤러(53)와 마찬가지의 컨트롤러를 갖고 있어, 이들 컨트롤러의 요구 파워 산출부에서, 각각의 기체의 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)가 산출되어 있다. 본 명세서에서는, 이들 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)와 구별하기 위해서, 도 8에 도시하는 요구 파워 산출부(70)에서 산출된 요구 파워(Pd1)를, 적절히, 자신의 요구 파워라고 하는 경우가 있다.
요구 파워 산출부(70)에서 산출된 요구 파워(Pd1)와 허용 파워 산출부(72)에서 산출된 허용 파워(Plim)는 최솟값 선택부(73)에 유도되고, 최솟값 선택부(73)는, 허용 파워(Plim)와 요구 파워(Pd1) 중 작은 쪽의 값을 목표 요구 파워(Pr)로서 선택한다.
모터 회전수 산출부(75)는, 그 목표 요구 파워(Pr)와, 유압 펌프(33)의 토출 라인(40)의 압력(P)을 검출하는 압력 센서(25)로부터의 신호를 입력하여, 목표 요구 파워(Pr)와 압력(P)에 기초하여 모터 요구 회전수(Ndr)를 산출한다.
목표 회전수 산출 테이블(74)은, 다이얼(28)로부터 회전 조작 위치에 대응한 지시 신호를 입력하여, 다이얼(28)의 지시 신호에 따른 전동 모터(31)의 목표 회전수(Nd0)를 산출한다. 목표 회전수 산출 테이블(74)에는 다이얼(28)의 지시 신호(회전 조작 위치)에 대응한 목표 회전수의 특성이 설정되어 있다.
모터 회전수 산출부(75)의 모터 요구 회전수(Ndr)와, 목표 회전수 산출 테이블(74)에서 산출된 목표 회전수(Nd0)는, 최솟값 선택부(76)에 입력되고, 최솟값 선택부(76)는, 모터 요구 회전수(Ndr)와 목표 회전수(Nd0) 중 작은 쪽의 값을 회전수 제어 지령(Nd)으로서 선택한다.
회전수 제어 지령(Nd)은 인버터(32)에 출력되고, 인버터(32)는, 그 회전수 제어 지령(Nd)에 따라서 전동 모터(31)에의 인가 전압을 제어하여, 전동 모터(31)의 실회전수가 회전수 제어 지령(Nd)이 되도록, 전동 모터(31)의 회전수를 제어한다.
도 9는, 요구 파워 산출부(70)의 처리 기능을 도시하는 기능 블록도이다. 요구 파워 산출부(70)는, 테이블(77A, 77B, 77C, 77D)과 최댓값 선택부(78)를 갖고 있다.
테이블(77A, 77B, 77C, 77D)은, 압력 센서(26A, 26B, 26C, 26D)로부터의 신호를 각각 입력하여, 요구 파워(Pd_a, Pd_b, Pd_c, Pd_d)를 산출한다.
테이블(77A, 77B, 77C, 77D)에는, 유압 액추에이터(13A, 19…)의 요구 작동량을 정하는 조작 장치(35, 37)의 조작 레버의 조작량(압력 센서(26A, 26B, 26C, 26D)에 의해 검출된 파일럿압(Pi_a, Pi_b, Pi_c, Pi_d))에 따른 각각의 요구 파워의 특성이 설정되어 있고, 테이블(77A, 77B, 77C, 77D)에 압력 센서(26A, 26B, 26C, 26D)에 의해 검출된 파일럿압(Pi_a, Pi_b, Pi_c, Pi_d)을 참조함으로써, 조작 레버의 조작량에 따른 요구 파워(Pd_a, Pd_b, Pd_c, Pd_d)가 산출된다. 테이블(77A, 77B, 77C, 77D)에 설정된 요구 파워의 특성은, 기체의 사양마다 미리 정해져 있다.
테이블(77A, 77B, 77C, 77D)에서 산출된 요구 파워(Pd_a, Pd_b, Pd_c, Pd_d)는 최댓값 선택부(78)에 유도되어, 요구 파워(Pd_a, Pd_b, Pd_c, Pd_d) 중 가장 큰 값이 요구 파워(Pd1)로서 선택되어, 출력된다.
이렇게 컨트롤러(53)는, 요구 파워 산출부(70)에 있어서, 복수의 압력 센서(26A, 26B, 26C, 26D)에 의해 검출된 파일럿압(Pi_a, Pi_b, Pi_c, Pi_d)에 기초해서 자신의 요구 파워(Pd1)를 산출한다.
또한, 요구 파워 산출부(70)는, 최댓값 선택부(78) 대신에 가산부를 구비하여, 요구 파워(Pd_a, Pd_b, Pd_c, Pd_d)를 가산해서 요구 파워(Pd1)를 산출해도 된다.
허용 파워 산출부(72)는, 이하에 나타내는 식 (1)에 의해, 허용 파워(Plim)를 산출한다.
Figure pct00001
식 (1)에서, 우변의 제1항은, 내부 설정 기록부(71)에 설정된 전원 허용 파워(PSlim)이다. 우변의 제2항에서, 분모는 동일한 상용 전원의 수전 설비(80)로부터 공급되는 전력에 의해 가동하는 전동식 유압 셔블의 요구 파워(Pd1, Pd2, Pd3, …Pdn)의 합(합계 요구 파워)이다. 요구 파워(Pd1, Pd2, Pd3, …Pdn)는, 전동식 유압 셔블 각각의 기체에 탑재된 컨트롤러(53)의 요구 파워 산출부(70)에서 연산된 값이며, 각 기체에 탑재된 통신 장치(46)가 수신하는 데이터에 포함되어 있다. 또한, 분자는 상술한 본 실시 형태의 전동식 유압 셔블이 요구하는 자신의 요구 파워(Pd1)이다. 따라서, 제2항은, 동일한 상용 전원의 수전 설비(80)로부터 공급되는 전력에 의해 가동하는 전동식 유압 셔블의 합계 요구 파워 중, 당해 기체가 요구하는 파워(자신의 요구 파워)(Pd1)의 비율을 나타낸다.
상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력으로 출력 가능한 전원 허용 파워(PSlim)를, 수전 설비(80)를 사용하는 전동식 유압 셔블의 요구 파워의 비율에 따라 분배한 결과가 허용 파워(Plim)이다.
이렇게 컨트롤러(53)는, 허용 파워 산출부(72)에서, 자신의 요구 파워(Pd1)와 통신 장치(46)를 통해서 수신한 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워(Pd2, Pd3, …, Pdn)의 합계 요구 파워에 대한 자신의 요구 파워(Pd1)의 비율을 계산하여, 상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력과 상기 비율에 기초하여 허용 파워(Plim)를 산출한다.
또한, 컨트롤러(53)는, 내부 설정 기록부(71)에서, 상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력에 기초하여 산출한 전원 허용 파워(PSlim)를 미리 설정해 두고, 이 전원 허용 파워(PSlim)에 자신의 요구 파워(Pd1)의 비율을 곱해서 허용 파워(Plim)를 산출한다.
모터 회전수 산출부(75)는, 이하에 나타내는 식 (2)에 의해, 요구 회전수(Ndr)를 연산한다.
Figure pct00002
식 (2)의 우변 중, 제3항의 분모에서의 ㎛는 유압 펌프(33)의 기계 효율, qm은 유압 펌프(33)의 용량, 즉 유압 펌프 1회전당 토출 유량을 나타낸다. 또한, 요구 회전수(Ndr)는, 전동 모터(31)의 사양에서 정해지는 최소 회전수(Nmin), 최대 회전수(Nmax)의 사이로 제한된다.
식 (2) 중, 제3항의 분자의 Pr은, 최솟값 선택부(73)에서, 자신의 요구 파워(Pd1)와 허용 파워(Plim) 중 작은 쪽의 값으로서 선택된, 상용 전원의 수전 설비(80)(도 10 참조)의 허용 전력을 고려한 목표 요구 파워이며, 목표 요구 파워(Pr)와 현재의 유압 펌프(33)의 압력, 즉 압력 센서(25)의 검출값(P)에 의해, 요구 회전수(Ndr)가 산출된다.
이렇게 컨트롤러(53)는, 최솟값 선택부(73)에서, 자신의 요구 파워(Pd1)와 허용 파워(Plim) 중 작은 쪽의 값을 목표 요구 파워(Pr)로서 선택하고, 모터 회전수 산출부(75)에서, 이 목표 요구 파워(Pr)에 기초하여 전동 모터(31)의 요구 회전수(Ndr)를 산출하고, 이 요구 회전수(Ndr)에 기초하여 전동 모터(31)의 회전수를 제어한다.
~ 작동 ~
도 10은, 동일한 상용 전원의 수전 설비(80)로부터 공급되는 전력에 의해 가동하는 복수의 전동식 유압 셔블의 가동에 관한 전체 구성도이다.
급전 케이블(A-71)은, 전동식 유압 셔블(A)에 마련된 수전 커넥터(A-52A)에 접속되어, 분전반(A-48)으로부터 상용 전원의 전력이 공급된다.
마찬가지로, 급전 케이블(B-71)은, 전동식 유압 셔블(B)에 마련된 수전 커넥터(B-52A)에 접속되어, 분전반(B-48)으로부터 상용 전원의 전력이 공급된다. 급전 케이블(C-71)은, 전동식 유압 셔블(C)에 마련된 수전 커넥터(C-52A)에 접속되어, 분전반(C-48)으로부터 상용 전원의 전력이 공급된다.
분전반(A-48, B-48 및 C-48)은, 상용 전원의 수전 설비(80)에 병렬로 접속되어 있어, 수전 설비(80)로부터 상용 전원의 전력이 공급된다.
또한, 전동식 유압 셔블(A)에 탑재되는 통신 장치(A-46), 전동식 유압 셔블(B)에 탑재되는 통신 장치(B-46) 및 전동식 유압 셔블(C)에 탑재되는 통신 장치(C-46)는, 무선 네트워크를 형성하여, 서로 컨트롤러(도 4에 기재)로부터 입력되는 데이터를 송수신한다.
또한, 간단화를 위해서 3대의 전동식 유압 셔블(A, B 및 C)로 설명한다.
어느 기체든 상용 전원 가동 모드, 즉 동일한 상용 전원의 수전 설비(80)로부터의 전력 공급에 의해 가동하고 있는 것으로 한다.
또한, 수전 설비(80)의 허용 전력을 초과하지 않도록, 공급 전력으로부터 전동식 유압 셔블의 동력에의 변환분을 고려해서 정해진 전원 허용 파워(PSlim)가, 각각의 기체의 내부 설정 기록부(71)(도 8에 기재)에 설정되어 있는 것으로 한다.
전원 허용 파워(PSlim)는, 상술한 바와 같이 각 기체에 마련된 모니터(30)에, 작업자가 상용 전원의 수전 설비(80)에 설정된 계약 전력을 입력함으로써 산출된다.
<전동식 건설 기계의 요구 파워의 합계가 허용 파워를 초과하지 않을 경우>
전동식 유압 셔블(A)의 요구 파워를 Pd1, 전동식 유압 셔블(B)의 요구 파워를 Pd2, 전동식 유압 셔블(C)의 요구 파워를 Pd3으로 한다.
요구 파워(Pd1)는, 통신 장치(A-46)를 통해서 전동식 유압 셔블(B) 및 전동식 유압 셔블(C)에 데이터로서 보내진다.
마찬가지로, 요구 파워(Pd2)는 통신 장치(B-46)를 통해서 전동식 유압 셔블(A) 및 전동식 유압 셔블(C)에, 요구 파워(Pd3)는 통신 장치(C-46)를 통해서 전동식 유압 셔블(A) 및 전동식 유압 셔블(B)에 보내진다.
전동식 유압 셔블(A)의 허용 파워 산출부(72)에서, 허용 파워(Plim)(A)는, 이하에 나타내는 식 (3)에 의해 산출된다.
Figure pct00003
식 (3)에 의하면, 전동식 유압 셔블(A)의 요구 파워(Pd1)와, 전동식 유압 셔블(B)의 요구 파워(Pd2)와, 전동식 유압 셔블(C)의 요구 파워(Pd3)의 합인 Pd1+Pd2+Pd3이 전원 허용 파워(PSlim)를 하회할 경우에는, Plim(A)>Pd1이 된다. 이 경우, 최솟값 선택부(73)의 출력인 목표 요구 파워(Pr)는 Pd1이 된다.
마찬가지로, 전동식 유압 셔블(B)에서 산출되는 허용 파워(Plim(B)), 전동식 유압 셔블(C)에서 산출되는 허용 파워(Plim(C))는, 이하에 나타내는 식 (4)로 산출된다.
Figure pct00004
전동식 유압 셔블(A)의 경우와 마찬가지로, 전동식 유압 셔블(B 및 C)의 최솟값 선택부(73)의 출력인 목표 요구 파워(Pr)는 각각 Pd2, Pd3이 되기 때문에, 모터 요구 회전수(Ndr)는, 요구 파워(Pd1, Pd2, Pd3)에 의해 정해지고, 허용 파워(Plim)의 제한을 받지 않는다.
따라서, 동일한 상용 전원의 수전 설비(80)로부터의 공급 전력으로 가동하는 전동식 유압 셔블의 요구 파워의 합계가, 허용 전력을 고려한 허용 파워(PSlim)를 초과하지 않을 경우에는, 허용 파워(Plim)의 제한을 받지 않고, 요구 파워에 따른 요구 회전수로 가동한다.
<전동식 건설 기계의 요구 전력의 합계가 허용 전력을 초과하는 경우>
전동식 유압 셔블(A) 내의, 허용 파워 산출부(72)에서, 전동식 유압 셔블(A)의 요구 파워(Pd1)와, 전동식 유압 셔블(B)의 요구 파워(Pd2)와, 전동식 유압 셔블(C)의 요구 파워(Pd3)의 합인 Pd1+Pd2+Pd3이, 전원 허용 파워(PSlim)를 상회하는 경우에는, Plim<Pd1이 된다. 따라서 최솟값 선택부(73)의 출력인 목표 요구 파워(Pr)는 Plim(A)이 된다.
마찬가지로, 전동식 유압 셔블(B), 전동식 유압 셔블(C)에서도, 최솟값 선택부(73)의 출력인 목표 요구 파워(Pr)는 각각 Plim(B), Plim(C)이 되기 때문에, 모터 요구 회전수(Ndr)는, 허용 파워(Plim(A), Plim(B), Plim(C))에 의해 정해지고, 허용 파워(Plim)의 제한을 받는다.
이때, 전동식 유압 셔블(A, B, C)의 허용 파워의 합계는 이하에 나타내는 식 (5)의 계산 결과가 된다.
Figure pct00005
따라서, 각 전동식 유압 셔블의 허용 파워의 합계가, 전원 허용 파워(PSlim)로 제한되기 때문에, 각 기체에의 공급 전력의 합계가 상용 전원의 수전 설비(80)의 허용 전력을 초과하는 것이 방지된다.
~ 효과 ~
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 복수대의 전동식 건설 기계가 동시에 가동했을 경우에, 외부 전원인 상용 전원의 수전 설비(80)가 출력할 수 있는 허용 전력을 초과하는 것을 회피하면서, 복수대의 전동식 건설 기계 각각의 요구 파워(Pd1, Pd2, Pd3, …Pdn)에 따라서 기체마다 작업의 치우침 없이 공급 전력을 분배하여, 허용 전력 내에서 효율적으로 작업할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전동식 건설 기계가 크롤러식 유압 셔블일 경우에 대해서 설명했지만, 전동식 건설 기계는 유압 셔블 이외의 건설 기계, 예를 들어 휠식 유압 셔블, 휠 로더 등 기타 건설 기계이어도 된다.
1: 하부 주행체
2: 상부 선회체
5: 작업 장치
7: 배터리 장치
13A, 13B: 주행용 유압 모터
16: 붐
17: 암
18: 버킷
19: 붐용 유압 실린더
20: 암용 유압 실린더
21: 버킷용 유압 실린더
23A: 주행용 조작 레버
24B: 붐·버킷용 조작 레버
25: 압력 센서
26A, 26B, 26C, 26D: 압력 센서
27: 키 스위치
28: 다이얼
29: 충전 스위치
30: 모니터
31: 전동 모터
32: 인버터
33: 유압 펌프
34: 파일럿 펌프
35: 좌측 주행용 조작 장치
37: 버킷·붐용 조작 장치
36: 좌측 주행용 방향 전환 밸브
38: 붐용 방향 전환 밸브
46: 통신 장치
47: 로크 스위치
48: 상용 전원 분전반
49: 직류 전원 급속 충전기
50: 정류기
51: 전환기
52A, 52B: 수전 커넥터
53: 컨트롤러
70: 요구 파워 산출부
71: 내부 설정 기록부
72: 허용 파워 산출부
73: 최솟값 선택부
74: 목표 회전수 산출 테이블
75: 모터 회전수 산출부
76: 최솟값 선택부
77A, 77B, 77C, 77D: 테이블
78: 최댓값 선택부
80: 수전 설비
A, B, C: 전동식 유압 셔블(전동식 건설 기계)
PSlim: 전원 허용 파워
Plim: 허용 파워
Pd1: (자신의)요구 파워
Pr: 목표 요구 파워
Ndr: 모터 요구 회전수
Nd: 회전수 제어 지령

Claims (5)

  1. 전동 모터와, 이 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와, 이 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향 전환 밸브와, 상기 복수의 유압 액추에이터의 동작을 지시하여, 상기 복수의 방향 전환 밸브를 전환하는 조작 신호를 생성하는 복수의 조작 장치를 구비하고,
    상기 전동 모터가 수전 설비로부터의 전력에 의해 구동하는 전동식 건설 기계에 있어서,
    상기 수전 설비를 공용하는 다른 전동식 건설 기계와의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 통신 장치와,
    상기 복수의 조작 장치의 조작 신호에 기초하여 상기 복수의 유압 액추에이터를 구동하기 위한 자신의 요구 파워를 산출하고, 이 자신의 요구 파워를 상기 통신 장치를 통해서 상기 다른 전동식 건설 기계에 송신함과 함께, 상기 다른 전동식 건설 기계에서 산출된 요구 파워를 상기 통신 장치를 통해서 수신하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 자신의 요구 파워와, 상기 통신 장치를 통해서 수신한 상기 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워와, 상기 수전 설비의 허용 전력에 기초하여 상기 전동 모터가 사용 가능한 허용 파워를 연산하여, 상기 전동 모터의 소비 동력이 상기 허용 파워를 초과하지 않도록 상기 전동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 자신의 요구 파워와 상기 통신 장치를 통해서 수신한 상기 다른 전동식 건설 기계의 요구 파워의 합계 요구 파워에 대한 상기 자신의 요구 파워의 비율을 계산하고, 상기 수전 설비의 허용 전력과 상기 비율에 기초하여 상기 허용 파워를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 수전 설비의 허용 전력에 기초하여 산출한 전원 허용 파워를 미리 설정해 두고, 이 전원 허용 파워에 상기 자신의 요구 파워의 비율을 곱해서 상기 허용 파워를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 자신의 요구 파워와 상기 허용 파워 중 작은 쪽의 값을 목표 요구 파워로서 선택하여, 이 목표 요구 파워에 기초하여 상기 전동 모터의 요구 회전수를 산출하고, 이 요구 회전수에 기초하여 상기 전동 모터의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 조작 장치는 상기 조작 신호로서 파일럿압을 생성하는 유압 파일럿식이며,
    상기 복수의 조작 장치에 의해 생성되는 복수의 파일럿압을 검출하는 복수의 압력 센서를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 압력 센서에 의해 검출된 상기 복수의 파일럿압에 기초하여 상기 자신의 요구 파워를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
KR1020207023895A 2018-09-05 2019-05-23 전동식 건설 기계 KR102372681B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-166403 2018-09-05
JP2018166403A JP6944426B2 (ja) 2018-09-05 2018-09-05 電動式建設機械
PCT/JP2019/020455 WO2020049805A1 (ja) 2018-09-05 2019-05-23 電動式建設機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200106548A true KR20200106548A (ko) 2020-09-14
KR102372681B1 KR102372681B1 (ko) 2022-03-10

Family

ID=69721914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023895A KR102372681B1 (ko) 2018-09-05 2019-05-23 전동식 건설 기계

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11939745B2 (ko)
EP (1) EP3849047B1 (ko)
JP (1) JP6944426B2 (ko)
KR (1) KR102372681B1 (ko)
CN (1) CN111869040A (ko)
WO (1) WO2020049805A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111452629A (zh) * 2020-04-14 2020-07-28 厦门威迪思汽车设计服务有限公司 一种纯电动工程机械车辆的整车控制方法
JP2022107894A (ja) 2021-01-12 2022-07-25 コベルコ建機株式会社 作業機械および遠隔操作支援システム
JP7423565B2 (ja) * 2021-02-24 2024-01-29 ヤンマーホールディングス株式会社 電動式作業機械
IT202100030143A1 (it) * 2021-11-29 2023-05-29 Cnh Ind Italia Spa Metodo e sistema di controllo di un circuito idraulico di un veicolo da lavoro
WO2023189344A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 株式会社クボタ 電動作業機
WO2023189343A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 株式会社クボタ 電動作業機
DE102022210817A1 (de) * 2022-10-13 2024-04-18 Putzmeister Engineering Gmbh System
EP4393866A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-03 Manitou Italia S.r.l. Energy management system in an electric telehandler

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10262305A (ja) * 1997-03-18 1998-09-29 Honda Motor Co Ltd 電気車両用充電装置
JP2010206978A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Hitachi Constr Mach Co Ltd バッテリ駆動式建設機械の充電装置
JP2012147529A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Takenaka Komuten Co Ltd 作業所電力制御システム
JP2013236529A (ja) * 2012-05-11 2013-11-21 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 電気制御装置及び使用電力制御システム
KR20140046008A (ko) * 2011-08-08 2014-04-17 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 전동식 건설 기계
JP2014075966A (ja) * 2012-09-24 2014-04-24 General Electric Co <Ge> 電力供給管理装置およびその方法
JP2014155248A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 建設機械
KR101635653B1 (ko) * 2011-04-08 2016-07-01 현대중공업 주식회사 전기 굴삭기 시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000997A1 (fr) * 2001-06-20 2003-01-03 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Systeme de telecommande et systeme de telereglage d'engins de construction
JP5778752B2 (ja) * 2011-02-21 2015-09-16 日立建機株式会社 電動式建設機械
JP6084766B2 (ja) 2011-05-10 2017-02-22 株式会社小松製作所 鉱山用電力管理システム
US8606448B2 (en) * 2011-06-29 2013-12-10 Caterpillar Inc. System and method for managing power in machine having electric and/or hydraulic devices
JP5611147B2 (ja) * 2011-08-16 2014-10-22 日立建機株式会社 作業車両
JP5837863B2 (ja) * 2012-08-21 2015-12-24 日立建機株式会社 電動式建設機械
KR102238170B1 (ko) * 2014-03-06 2021-04-07 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨
CN106470883B (zh) * 2014-06-20 2019-10-25 派克汉尼芬公司 用于工作机器的功率效率控制机构
JP6247617B2 (ja) * 2014-09-12 2017-12-13 日立建機株式会社 建設機械

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10262305A (ja) * 1997-03-18 1998-09-29 Honda Motor Co Ltd 電気車両用充電装置
JP2010206978A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Hitachi Constr Mach Co Ltd バッテリ駆動式建設機械の充電装置
JP2012147529A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Takenaka Komuten Co Ltd 作業所電力制御システム
KR101635653B1 (ko) * 2011-04-08 2016-07-01 현대중공업 주식회사 전기 굴삭기 시스템
KR20140046008A (ko) * 2011-08-08 2014-04-17 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 전동식 건설 기계
JP2013236529A (ja) * 2012-05-11 2013-11-21 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 電気制御装置及び使用電力制御システム
JP2014075966A (ja) * 2012-09-24 2014-04-24 General Electric Co <Ge> 電力供給管理装置およびその方法
JP2014155248A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 建設機械

Also Published As

Publication number Publication date
EP3849047A1 (en) 2021-07-14
EP3849047B1 (en) 2024-07-10
KR102372681B1 (ko) 2022-03-10
JP6944426B2 (ja) 2021-10-06
US11939745B2 (en) 2024-03-26
CN111869040A (zh) 2020-10-30
WO2020049805A1 (ja) 2020-03-12
US20210025132A1 (en) 2021-01-28
EP3849047A4 (en) 2022-06-01
JP2020039239A (ja) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102372681B1 (ko) 전동식 건설 기계
KR101848947B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계
KR102205871B1 (ko) 축전 장치 컨트롤러 및 전동 시스템, 및 건설 기계
CN104395539B (zh) 液压作业机械
US8972121B2 (en) Electromotive drive device for construction machine
WO2012114794A1 (ja) 電動式建設機械
US9889750B2 (en) Electric construction machine
EP2672127A1 (en) Power regeneration device for work machine
US20130058750A1 (en) Hybrid construction machine
JP5004834B2 (ja) 作業機械
CN103109094A (zh) 具有优化的功率管理的多功能轮式装载机联动装置控制
JP2015063147A (ja) ハイブリッド建設機械
CN112020586A (zh) 电动式作业机械
WO2014045778A1 (ja) 建設機械
US10167613B2 (en) Hydraulic drive system of construction machine
JP2013129976A (ja) 電動式建設機械
JP2016160661A (ja) ハイブリッド式作業機械
JP7042033B2 (ja) ショベル
JP7460604B2 (ja) ショベル
JP7430068B2 (ja) 作業車両用表示制御装置及び作業車両
JP2023151377A (ja) 電動式作業機械の電動駆動システム
CN116917584A (zh) 电动式作业机械

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right