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KR101845116B1 - 전동식 건설 기계 - Google Patents

전동식 건설 기계 Download PDF

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KR101845116B1
KR101845116B1 KR1020137017148A KR20137017148A KR101845116B1 KR 101845116 B1 KR101845116 B1 KR 101845116B1 KR 1020137017148 A KR1020137017148 A KR 1020137017148A KR 20137017148 A KR20137017148 A KR 20137017148A KR 101845116 B1 KR101845116 B1 KR 101845116B1
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battery
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electric
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마사유키 유노우에
아키라 노구치
다츠오 다키시타
하지메 구리쿠마
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가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라
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Abstract

본 발명의 과제는 배터리 장치의 축전 잔량이 없어져서 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있는 전동식 건설 기계를 제공하는 것이다.
전동 모터(31)와, 전동 모터(31)에 의해 구동하는 유압 펌프(33)와, 유압 펌프(33)로부터의 압유에 의해 구동하는 유압 액추에이터(13A, 13B, 19 내지 21) 등과, 전동 모터(31)의 전력원인 배터리 장치(7)를 구비한 전동식 유압 셔블에 있어서, 배터리 장치(7)는 복수의 배터리(55)로 각각 구성된 배터리 계통(56A, 56B)을 갖고 있다. 전환 스위치(28)는 배터리 계통(56A, 56B) 중 어느 하나를 선택 가능하게 하고, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 배터리 컨트롤러(54A, 54B)를 거쳐 접속 전환용 개폐기(58A, 58B)를 제어하여, 전환 스위치(28)로 선택된 배터리 계통(56A 또는 56B)으로부터 전동 모터(31)에 전력을 공급하도록 배터리 계통(56A, 56B)의 접속 상태를 전환한다.

Description

전동식 건설 기계 {ELECTRIC CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 전동식 유압 셔블 등의 전동식 건설 기계에 관한 것으로, 특히 전동 모터의 전력원인 배터리 장치를 탑재한 전동식 건설 기계에 관한 것이다.
전동식 건설 기계 중 하나인 전동식 유압 셔블은, 예를 들어 전동 모터에 의해 구동하는 유압 펌프와, 복수의 유압 액추에이터(상세하게는, 붐용 유압 실린더, 아암용 유압 실린더 및 버킷용 유압 실린더 등)와, 복수의 유압 액추에이터의 동작을 각각 지시하는 복수의 조작 수단과, 이들 복수의 조작 수단의 조작에 따라서 유압 펌프로부터 복수의 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 각각 제어하는 복수의 방향 전환 밸브를 구비하고 있다.
이 전동식 유압 셔블에 있어서, 전동 모터의 전력원인 배터리를 탑재한 것이 알려져 있다. 배터리는, 납, 리튬 이온, 니켈 수소 등을 재료로 하여, 1 셀이라고 불리는 최소 단위 구성이 있으며, 시판되고 있는 레벨의 최종 형태는 복수 셀을 1 팩으로 한 1 모듈이라고 하는 형태로 되어 있다. 그리고, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 전동식 유압 셔블에서는, 복수의 모듈(즉, 복수의 배터리)로 이루어지는 배터리 장치를 탑재하고 있다.
일본 특허 공개 제2008-44408호 공보
그러나 상기 종래 기술에는 이하와 같은 과제가 존재한다. 상기 특허 문헌 1에는 명확하게 기재되어 있지 않지만, 상기 배터리 장치는 모든 배터리가 직렬 접속되어 있고, 모든 배터리로부터의 전력 공급에 의해 전동 모터를 구동한다. 즉, 모든 배터리를 동시에 사용하고 있다. 여기서, 예를 들어 공사 현장 등에서 가동 중인 전동식 유압 셔블은, 배터리 장치의 축전 잔량이 저하되어 배터리 장치를 충전시키고자 하는 경우에, 충전 장소까지 자주(自走)하거나, 또는 충전 시설로 운반하기 위해 운반 차량의 짐받이까지 자주할 필요가 있다. 그리고 운전자가 알아차리지 못하고, 모든 배터리의 축전 잔량이 없어져 버리면, 전동식 유압 셔블이 정지되어 자주할 수 없으므로, 충전이 곤란해지고 있었다.
본 발명의 목적은, 모든 배터리의 축전 잔량이 없어져 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있는 전동식 건설 기계를 제공하는 데 있다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전동 모터와, 상기 전동 모터에 의해 구동하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 전동 모터의 전력원인 배터리 장치를 구비한 전동식 건설 기계에 있어서, 상기 배터리 장치는 직렬 접속된 복수의 배터리로 이루어지는 배터리 계통을 복수 갖고, 상기 복수의 배터리 계통이 서로 병렬로 접속되어 있고, 상기 복수의 배터리 계통 중 어느 하나의 배터리 계통을 선택 가능하게 하고, 선택된 상기 배터리 계통으로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하도록 상기 복수의 배터리 계통의 접속 상태를 전환하는 접속 전환 제어 수단을 구비한다.
이렇게 본 발명에 있어서는, 배터리 장치는 복수의 배터리 계통을 갖고, 그들 중 어느 하나의 배터리 계통으로부터의 전력 공급에 의해 전동 모터를 구동한다. 즉, 한번에 1개의 배터리 계통만을 사용하고 있다. 이에 의해, 운전자가 알아차리지 못하고, 전동 모터에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어져 버려, 전동식 건설 기계가 정지되어도, 접속 전환 제어 수단에 의해 다른 배터리 계통으로부터 전동 모터에 전력 공급하도록 전환함으로써, 전동식 건설 기계를 가동할 수 있다. 따라서, 전동식 건설 기계가 자주 가능하므로, 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 수동 조작에 의해, 상기 복수의 배터리 계통 중 어느 하나의 배터리 계통을 선택하는 수동 선택 수단을 구비하고, 상기 접속 전환 제어 수단은 상기 수동 선택 수단으로 선택된 상기 배터리 계통으로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하도록 상기 복수의 배터리 계통의 접속 상태를 전환한다.
이에 의해, 전동 모터에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 경우, 운전자가 수동 선택 수단을 수동 조작할 때까지 전동식 건설 기계가 정지하므로, 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 것을 운전자에게 확실하게 알아차리게 할 수 있다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 복수의 배터리 계통의 축전 잔량을 각각 취득하는 복수의 배터리 잔량 취득 수단과, 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 상기 배터리 계통의 축전 잔량이 없어졌을 때에, 상기 전동 모터를 정지시키는 모터 정지 제어 수단과, 상기 모터 정지 제어 수단으로 상기 전동 모터를 정지시킨 후, 미리 설정된 소정 시간이 경과되었을 때에, 축전 잔량이 없어진 상기 배터리 계통과는 다른 배터리 계통을 자동으로 선택하는 자동 선택 수단을 구비하고, 상기 접속 전환 제어 수단은 상기 자동 선택 수단으로 선택된 상기 배터리 계통으로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하도록 상기 복수의 배터리 계통의 접속 상태를 전환한다.
이에 의해, 전동 모터에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 경우, 전동식 건설 기계가 소정 시간 정지하므로, 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 것을 운전자에게 확실하게 알아차리게 할 수 있다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 바람직하게는 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 상기 배터리 계통을 표시하는 표시 수단을 구비한다.
본 발명에 따르면, 모든 배터리의 축전 잔량이 없어져 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 셔블의 전체 구조를 나타내는 측면도다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 셔블의 전체 구조를 나타내는 상면도다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 유압 구동 장치의 구성을 나타내는 유압 회로도다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 인버터 장치의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 배터리 장치의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 배터리 충전 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 모터 구동 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다.
도 8은 본 발명의 하나의 변형예에 있어서의 모터 구동 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다.
도 9는 본 발명의 하나의 변형예에 있어서의 인버터 장치의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도다.
이하, 본 발명의 적용 대상으로서 전동식 유압 셔블을 예로 들어, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 전동식 유압 셔블의 전체 구조를 나타내는 측면도이며, 도 2는 상면도다. 또한, 이후, 전동식 유압 셔블이 도 1에 도시한 상태에서 운전자가 운전석에 착석한 경우에 있어서의 운전자의 전방측(도 1 중 우측), 후방측(도 1 중 좌측), 좌측(도 1 중 지면을 향해 안쪽), 우측(도 1 중 지면을 향해 바로 앞쪽)을 간단히 전방측, 후방측, 좌측, 우측이라고 칭한다.
이들 도 1 및 도 2에 있어서, 전동식 유압 셔블(본 실시 형태에서는, 운전 질량 6톤 미만의 미니 셔블)은 크롤러식의 하부 주행체(1)와, 이 하부 주행체(1) 위에 선회 가능하게 설치된 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 설치된 스윙 포스트(4)와, 이 스윙 포스트(4)에 상하 방향으로 회동 가능(부앙 가능)하게 연결된 다관절형의 작업기(5)와, 선회 프레임(3) 위에 설치된 캐노피 타입의 운전실(6)과, 선회 프레임(3) 위의 후방측에 설치되어 배터리 장치(7)(후술하는 도 3 내지 도 5 참조)를 수납하는 배터리 장치 탑재부(8)를 구비하고 있다.
하부 주행체(1)는, 상방으로부터 보아 대략 H자 형상의 트랙 프레임(9)과, 이 트랙 프레임(9)의 좌우 양측의 후단부 근방에 회전 가능하게 지지된 좌우의 구동륜(10, 10)과, 트랙 프레임(9)의 좌우 양측의 전단부 근방에 회전 가능하게 지지된 좌우의 종동륜(아이들러)(11, 11)과, 좌우 각각의 구동륜(10)과 종동륜(11)으로 돌려 걸쳐진 좌우의 무한궤도(크롤러)(12, 12)를 구비하고 있다. 그리고 좌측 주행용 유압 모터(13A)(후술하는 도 3 참조)의 구동에 의해 좌측 구동륜(10)[즉, 좌측 무한궤도(12)]이 회전하고, 우측 주행용 유압 모터(13B)의 구동에 의해 우측 구동륜(10)[즉, 우측 무한궤도(12)]이 회전하도록 되어 있다.
트랙 프레임(9)의 전방측에는 흙 배출용 블레이드(14)가 상하 이동 가능하게 설치되어 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 설치되고, 이 선회륜(15)을 거쳐 선회 프레임(3)이 선회 가능하게 설치되어 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 설치되어 있고, 스윙용 유압 실린더(도시하지 않음)의 신축 구동에 의해 좌우 방향으로 회동하도록 되어 있다. 이에 의해, 작업기(5)가 좌우로 스윙하도록 되어 있다.
작업기(5)는 스윙 포스트(4)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 붐(16)과, 이 붐(16)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 아암(17)과, 이 아암(17)에 상하 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷(18)을 구비하고 있다. 붐(16), 아암(17) 및 버킷(18)은 붐용 유압 실린더(19), 아암용 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 설치되어 있다. 운전석(22)의 전방에는, 손 또는 발로 조작 가능하게 하여 전후 방향으로 조작함으로써 좌우 주행용 유압 모터(13A, 13B)[즉, 좌우의 무한궤도(12, 12)]의 동작을 각각 지시하는 좌우 주행용 조작 레버(23A, 23B)(단, 후술하는 도 3에서 도면부호 23A만 나타냄)가 설치되어 있다. 좌측 주행용 조작 레버(23A)의 더욱 좌측의 발밑 부분에는, 좌우 방향으로 조작함으로써 옵션용 유압 액추에이터(즉, 어태치먼트)의 동작을 지시하는 옵션용 조작 페달(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 우측의 주행용 조작 레버(23B)의 더욱 우측의 발밑 부분에는, 좌우 방향으로 조작함으로써 스윙용 유압 실린더[즉, 스윙 포스트(4)]의 동작을 지시하는 스윙용 조작 페달(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
운전석(22)의 좌측에는 전후 방향으로 조작함으로써 아암용 유압 실린더(20)[즉, 아암(17)]의 동작을 지시하고, 좌우 방향으로 조작함으로써 선회용 유압 모터[즉, 상부 선회체(2)]의 동작을 지시하는 십자 조작식의 아암·선회용 조작 레버(24A)(도시하지 않음)가 설치되어 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 조작식의 붐·버킷용 조작 레버(24B)가 설치되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측에는, 전후 방향으로 조작함으로써 블레이드용 유압 실린더[즉, 블레이드(14)]의 동작을 지시하는 블레이드용 조작 레버(도시하지 않음)가 설치되어 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 설치되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측에는 키 스위치(25), 다이얼(26), 충전 스위치(27), 전환 스위치(28) 및 잔량 표시기(29A, 29B)(후술하는 도 4 및 도 5 참조) 등이 설치되어 있다. 또한, 운전석(22)의 우측 전방에는 모니터(30)가 설치되어 있다.
도 3은, 상술한 전동식 유압 셔블에 구비된 유압 구동 장치의 구성을 나타내는 유압 회로도다. 또한, 이 도 3에 있어서는, 대표적으로 좌측 주행용 유압 모터(13A) 및 붐용 유압 실린더(19)에 따른 구성을 나타내고 있다.
도 3에 있어서, 전동 모터(31)와, 이 전동 모터(31)의 전력원인 배터리 장치(7)와, 전동 모터(31)로의 공급 전력을 제어해서 전동 모터(31)를 구동 제어하는 인버터 장치(32)와, 전동 모터(31)에 의해 구동하는 유압 펌프(33) 및 파일럿 펌프(34)와, 상술한 좌측 주행용 조작 레버(23A)를 구비한 유압 파일럿식의 조작 장치(35)와, 좌측 주행용 조작 레버(23A)의 전후 방향의 조작에 따라서 유압 펌프(33)로부터 좌측 주행용 유압 모터(13A)로의 압유의 흐름을 제어하는 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)가 설치되어 있다. 또한, 상술한 버킷·붐용 조작 레버(24B)를 구비한 유압 파일럿식의 조작 장치(37)와, 버킷·붐용 조작 레버(24B)의 전후 방향의 조작에 따라서 유압 펌프(33)로부터 붐용 유압 실린더(19)로의 압유의 흐름을 제어하는 붐용 방향 전환 밸브(38)가 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 우측 주행용 유압 모터(13B), 아암용 유압 실린더(20), 버킷용 유압 실린더(21), 선회용 유압 모터, 스윙용 유압 실린더 및 블레이드용 유압 실린더에 따른 구성도 거의 마찬가지이다.
좌측 주행용 방향 전환 밸브(36) 및 붐용 방향 전환 밸브(38) 등(상세하게는, 도시하지 않은 우측 주행용 방향 전환 밸브, 아암용 방향 전환 밸브, 버킷용 방향 전환 밸브, 선회용 방향 전환 밸브, 스윙용 방향 전환 밸브 및 블레이드용 방향 전환 밸브를 포함함)은 센터 바이패스형의 것으로, 센터 바이패스 라인(39) 위에 위치하는 센터 바이패스 통로를 각각 갖고 있다. 각 방향 전환 밸브의 센터 바이패스 통로는, 센터 바이패스 라인(39)에 직렬로 접속되어 있고, 각 방향 전환 밸브의 스풀이 중립 위치에 있는 경우에 연통하고, 도 3 중 좌측 또는 우측의 전환 위치로 전환되면 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, 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36) 및 붐용 방향 전환 밸브(38) 등은, 유압 신호 라인(42) 위에 위치하는 신호 통로를 각각 갖고 있다. 즉, 각 방향 전환 밸브의 신호 통로는, 유압 신호 라인(42)에 직렬로 접속되어 있고, 각 방향 전환 밸브의 스풀이 중립 위치에 있는 경우에 연통하여, 도 3 중 좌측 또는 우측의 전환 위치로 전환되면 차단하도록 되어 있다. 유압 신호 라인(42)의 상류측은 파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)으로부터 분기하도록 접속되고, 유압 신호 라인(42)의 하류측은 탱크 라인(41)에 접속되어 있다. 유압 신호 라인(42)에 있어서의 최상류의 방향 전환 밸브(36)의 상류측에는 고정 스로틀 밸브(44)가 설치되고, 이 고정 스로틀 밸브(44)와 방향 전환 밸브(36) 사이에 압력 스위치(45)(조작 검출 수단)가 설치되어 있다. 압력 스위치(45)는 방향 전환 밸브(36)의 상류측에 유압을 도입하고, 이것이 미리 설정된 임계값에 달한 경우에 접점을 폐쇄하도록 되어 있다. 이에 의해, 모든 방향 전환 밸브 중 어떠한 것이 전환되었는지 여부, 즉 모든 유압 액추에이터[상세하게는, 좌우 주행용 유압 모터(13A, 13B), 붐용 유압 실린더(19), 아암용 유압 실린더(20), 버킷용 유압 실린더(21), 선회용 유압 모터, 스윙용 유압 실린더 및 블레이드용 유압 실린더] 중 어떠한 것이 조작되고 있는지 여부를 검출하고, 어느 하나의 유압 액추에이터가 조작되고 있는 경우에 온(ON) 신호를 출력하도록 되어 있다.
좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)는, 조작 장치(35)로부터의 파일럿압에 의해 전환되게 되어 있다. 조작 장치(35)는, 전술한 좌측 주행용 조작 레버(23A)와, 이 조작 레버(23A)의 전후 방향의 조작에 따라 파일럿 펌프(34)의 토출압을 원압으로 하여 파일럿압을 생성하는 한 쌍의 감압 밸브(도시하지 않음)를 갖고 있다. 그리고, 예를 들어 조작 레버(23A)를 중립 위치로부터 전방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 한쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 도 3 중 우측의 수압부로 출력되고, 이에 의해 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)가 도 3 중 우측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 좌측 주행용 유압 모터(13A)가 전방 방향으로 회전되고, 좌측 구동륜(10) 및 무한궤도(12)가 전방 방향으로 회전되도록 되어 있다. 한편, 예를 들어 조작 레버(23A)를 중립 위치로부터 후방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 다른 쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)의 도 3 중 좌측의 수압부로 출력되고, 이에 의해 좌측 주행용 방향 전환 밸브(36)가 도 3 중 좌측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 좌측 주행용 유압 모터(13A)가 후방 방향으로 회전하고, 좌측 구동륜(10) 및 무한궤도(12)가 후방 방향으로 회전하도록 되어 있다.
붐용 방향 전환 밸브(38)는, 조작 장치(37)로부터의 파일럿압에 의해 전환되게 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 하여 파일럿압을 생성하는 한 쌍의 파일럿 밸브(도시하지 않음) 등을 가지고 있다. 그리고, 예를 들어 조작 레버(24B)를 중립 위치로부터 전방측으로 조작하면, 그 조작량에 따라서 한쪽의 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿압이 붐용 방향 전환 밸브(38)의 도 3 중 우측의 수압부로 출력되고, 이에 의해 붐용 방향 전환 밸브(38)가 도 3 중 우측의 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 붐용 유압 실린더(19)가 단축되어, 붐(16)이 하강하도록 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 수압부로 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 상승하도록 되어 있다.
파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)에는, 파일럿 펌프(34)의 토출압을 일정하게 유지하는 파일럿 릴리프 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 파일럿 펌프(34)의 토출 라인(43)에는 로크 밸브(46)가 설치되어 있고, 이 로크 밸브(46)는, 상술한 로크 레버의 조작에 따라서 전환되게 되어 있다. 상세하게는, 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 설치되어 있다. 그리고, 예를 들어 로크 스위치(47)가 폐쇄 상태가 되면, 이 로크 스위치(47)를 거쳐 로크 밸브(46)의 솔레노이드부가 통전되어, 로크 밸브(46)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) 등으로 도입된다. 한편, 로크 스위치(47)가 개방 상태가 되면, 로크 밸브(46)의 솔레노이드부가 통전되지 않고, 스프링의 가압력에 의해 로크 밸브(46)가 도 3 중 상측의 전환 위치로 전환된다. 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 않게 된다.
도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 인버터 장치(32)의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도다.
이 도 4에 있어서, 인버터 장치(32)는, 예를 들어 외부의 상용 전원(48)으로부터의 케이블이 접속된 경우에 상용 전원(48)으로부터의 전력을 배터리 장치(7)에 공급하는 배터리 충전 제어와, 배터리 장치(7)로부터의 직류 전력을 기초로 하여 교류 전력을 생성해서 전동 모터(31)에 공급하는 모터 구동 제어를 선택적으로 행할 수 있게 되어 있다.
이 인버터 장치(32)는, 배터리 충전 제어 시에 상용 전원(48)으로부터의 전압 200V의 교류를 직류로 변환하는 정류기(49)와, 배터리 충전 제어 시에 정류기(49)로부터의 직류 전압을 내려서 배터리 장치(7)에 공급하는 강압 기능 및 모터 구동 제어 시에 배터리 장치(7)로부터의 직류 전압 200V 정도를 300V 정도까지 승압하는 승압 기능을 갖는 승강압기(昇降壓器)(50)와, 모터 구동 제어 시에 승강압기(50)로부터의 직류를 기초로 하여 교류를 생성해서 전동 모터(31)에 공급하는 인버터(51)와, 정류기(49)와 승강압기(50) 사이에 설치된 제어 전환용 개폐기(상시 개방 접점형의 계전기)(52A)와, 승강압기(50)와 인버터(51) 사이에 설치된 제어 전환용 개폐기(상시 개방 접점형의 계전기)(52B)와, 연산 제어부(53)를 갖고 있다.
인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 상술한 키 스위치(25), 다이얼(26), 충전 스위치(27), 전환 스위치(28), 압력 스위치(45) 및 로크 스위치(47) 등으로부터의 신호가 입력되는 동시에, 후술하는 배터리 장치(7)의 배터리 컨트롤러(54A, 54B) 사이에서 통신 가능하게 하고 있다. 또한, 승강압기(50), 인버터(51), 제어 전환용 개폐기(52A, 52B)를 제어하는 동시에, 모니터(30)에 표시 신호를 출력하도록 되어 있다.
키 스위치(25)는, 키 실린더 및 이 키 실린더에 삽입 가능한 키로 구성되어 있고, 키의 회전 조작 위치[오프(OFF) 위치, 온(ON) 위치, 또는 스타트(START) 위치]에 따라서 신호를 출력하도록 되어 있다. 다이얼(26)은 전동 모터(31)의 목표 회전수를 지시하는 것으로, 그 회전 조작 위치에 대응한 목표 회전수의 신호를 출력하도록 되어 있다. 충전 스위치(27)는, 배터리 충전 제어의 온·오프를 지시하는 것으로, 그 조작 위치(오프 위치 또는 온 위치)에 따라서 신호를 출력하도록 되어 있다.
그리고 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 키 스위치(25)로부터의 신호 유무에 의해 키 스위치(25)가 오프 위치에 있다고 판정하고, 충전 스위치(27)로부터의 신호 유무에 의해 충전 스위치(27)가 온 위치로 조작되었다고 판정하고, 케이블 접속 검출 회로(도시하지 않음)로부터의 신호 유무에 의해 상용 전원(48)으로부터의 케이블이 접속되었다고 판정된 경우에, 배터리 충전 제어를 행하도록 되어 있다. 즉, 연산 제어부(53)는 제어 전환용 개폐기(52A)를 폐쇄 상태, 제어 전환용 개폐기(52B)를 개방 상태로 제어하는 동시에, 승강압기(50)로 강압 명령을 출력한다. 승강압기(50)는, 이 명령에 따라서, 정류기(49)로부터의 직류 전압을 내려서 배터리 장치(7)에 공급하도록 되어 있다.
또한, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 배터리 장치(7)의 충전 중, 충전 스위치(27)로부터의 신호 유무에 의해 충전 스위치(27)가 오프 위치로 조작되었다고 판정된 경우에, 승강압기(50)로 정지 명령을 출력한다. 승강압기(50)는, 이 명령에 따라서 충전을 정지시키도록 되어 있다.
또한, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 키 스위치(25)로부터의 신호 유무에 의해 키 스위치(25)가 START 위치로 조작되었다고 판정하고, 로크 스위치(47)로부터의 신호 유무에 의해 로크 레버가 로크 위치에 있다고 판정한 경우에, 모터 구동 제어를 개시하도록 되어 있다. 즉, 연산 제어부(53)는 제어 전환용 개폐기(52A)를 개방 상태, 제어 전환용 개폐기(52B)를 폐쇄 상태로 제어하는 동시에, 승강압기(50)로 승압 명령을 출력한다. 승강압기(50)는, 이 명령에 따라서 배터리 장치(7)로부터의 직류 전압 200V 정도를 300V 정도까지 승압하도록 되어 있다. 또한, 연산 제어부(53)는 다이얼(26)로 지시된 목표 회전수의 명령을 인버터(51)로 출력한다. 인버터(51)는, 이 명령에 따라서 전동 모터(31)의 실 회전수가 목표 회전수가 되도록, 전동 모터(31)의 인가 전압을 제어하도록 되어 있다.
또한, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 전동 모터(31)의 구동 중, 압력 스위치(45)로부터의 신호 유무에 의해 모든 유압 액추에이터가 조작되고 있지 않은 상태라고 판정하고, 그 상태에서 미리 설정된 소정 시간(예를 들어 4초)이 경과된 경우에, 미리 설정된 소정의 저속 회전수(아이들 회전수)의 명령을 인버터(51)로 출력한다. 인버터(51)는, 이 명령에 따라서 전동 모터(31)의 실 회전수가 소정의 저속 회전수가 되도록, 전동 모터(31)의 인가 전압을 제어하도록 되어 있다.
또한, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 전동 모터(31)의 구동 중, 키 스위치(25)로부터의 신호 유무에 의해 키 스위치(25)가 오프 위치로 조작되었다고 판정된 경우에, 인버터(51)로 정지 명령을 출력한다. 인버터(51)는 이 명령에 따라서 전동 모터(31)를 정지시키도록 되어 있다.
도 5는, 본 실시 형태의 주요부인 배터리 장치(7)의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도다.
이 도 5에 있어서, 배터리 장치(7)는 직렬 접속된 예를 들어 9개(도 5에서는 대표해서 3개만 나타냄)의 배터리(바꿔 말하면, 모듈)(55)로 이루어지는 제1 배터리 계통(56A)과, 직렬 접속된 예를 들어 9개(도 5에서는 대표해서 3개만 나타냄)의 배터리(55)로 이루어지는 제2 배터리 계통(56B)을 갖고 있다. 이들 배터리 계통(56A, 56B)은, 서로 병렬로 접속되는 동시에, 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속되어 있다. 또한, 배터리 장치(7)는 제1 배터리 계통(56A)에 대응하는 제1 배터리 컨트롤러(54A)와, 제2 배터리 계통(56B)에 대응하는 제2 배터리 컨트롤러(54B)를 갖고 있다.
각 배터리(55)는, 상세하게 도시하지 않았지만, 예를 들어 리튬 이온을 재료로 한 복수의 셀로 이루어지고, 그들 복수의 셀을 감시하는 셀 컨트롤러가 설치되어 있다. 제1 배터리 계통(56A)에 있어서의 각 셀 컨트롤러는, 각 배터리(55)의 정보(상세하게는, 전류, 전압 및 온도 등의 상태량)를 취득해서 제1 배터리 컨트롤러(54A)에 출력한다. 마찬가지로, 제2 배터리 계통(56B)에 있어서의 각 셀 컨트롤러는, 각 배터리(55)의 정보를 취득해서 제2 배터리 컨트롤러(54B)에 출력하도록 되어 있다.
제1 배터리 계통(56A)의 정극측(도 5 중 우측)에는 제1 전류 센서(57A) 및 제1 접속 전환용 개폐기(상시 개방 접점형의 계전기)(58A)가 설치되고, 제2 배터리 계통(56B)의 정극측(도 5 중 우측)에는 제2 전류 센서(57B) 및 제2 접속 전환용 개폐기(상시 개방 접점형의 계전기)(58B)가 설치되어 있다. 제1 전류 센서(57A)는, 제1 배터리 계통(56A)의 전류를 검출하여, 제1 배터리 컨트롤러(54A)에 출력한다. 마찬가지로, 제2 전류 센서(57B)는 제2 배터리 계통(56B)의 전류를 검출하여, 제2 배터리 컨트롤러(54B)에 출력하도록 되어 있다.
제1 배터리 컨트롤러(54A)는, 복수의 셀 컨트롤러로부터의 배터리 정보(전압 등)를 기초로 하여 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 또한, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 연산한 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량이, 예를 들어 10단계의 충전 상태(상세하게는, 「0」은 완전 방전 상태를 의미하고, 「10」은 만충전 상태를 의미함) 중 어디에 해당하는지를 판정하고, 이에 대응하는 표시 신호를 잔량 표시기(29A)에 출력한다. 잔량 표시기(29A)는, 예를 들어 10 세그먼트의 바를 점등·소등함으로써, 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량을 10단계로 표시하도록 되어 있다.
마찬가지로, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 복수의 셀 컨트롤러로부터의 배터리 정보(전압 등)를 기초로 하여 제2 배터리 계통(56B)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 또한, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는, 연산한 제2 배터리 계통(56B)의 축전 잔량이, 예를 들어 10단계의 충전 상태 중 어디에 해당하는지를 판정하고, 이에 대응하는 표시 신호를 잔량 표시기(29B)에 출력한다. 잔량 표시기(29B)는, 예를 들어 10 세그먼트의 바를 점등·소등함으로써, 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량을 10단계로 표시하도록 되어 있다.
또한, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 복수의 셀 컨트롤러로부터의 배터리 정보를 기초로 하여 제1 배터리 계통(56A)에 이상이 발생하고 있지 않은지 여부를 판단하고 있으며, 이상이 발생했다고 판단한 경우에 에러 신호를 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 마찬가지로, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 복수의 셀 컨트롤러로부터의 배터리 정보를 기초로 하여 제2 배터리 계통(56B)에 이상이 발생하고 있지 않은지 여부를 판단하고 있으며, 이상이 발생하였다고 판단한 경우에 에러 신호를 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신하도록 되어 있다.
여기서 본 실시 형태의 큰 특징으로서, 전환 스위치(28)(상술한 도 4 참조)는 수동 조작에 의해, 배터리 계통(56A, 56B) 중 어느 하나의 배터리 계통을 선택하는 것으로, 그 조작 위치에 대응한 선택 신호를 출력하도록 되어 있다. 그리고 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 모터 구동 제어 시에 전환 스위치(28)로부터 제1 배터리 계통(56A)의 선택 신호를 입력한 경우에, 제1 배터리 컨트롤러(54A)를 거쳐 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 폐쇄 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)를 거쳐 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 개방 상태로 제어한다. 이에 의해, 제1 배터리 계통(56A)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속되도록 되어 있다. 또한, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 예를 들어 모터 구동 제어 시에 전환 스위치(28)로부터 제2 배터리 계통(56B)의 선택 신호를 입력한 경우에, 제1 배터리 컨트롤러(54A)를 거쳐 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 개방 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)를 거쳐 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속되도록 되어 있다.
이어서, 상술한 배터리 충전 제어의 처리 순서를, 도 6을 이용해서 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 있어서의 배터리 충전 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다.
이 도 6에 있어서, 스텝 100에서, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제어 전환용 개폐기(52A)를 폐쇄 상태, 제어 전환용 개폐기(52B)를 개방 상태로 제어한다. 그리고 스텝 110으로 진행하여, 전환 스위치(28)로 제1 배터리 계통(56A)이 선택된 경우를 예로 들어서 설명하면, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제1 배터리 컨트롤러(54A)로 폐쇄 명령 신호를 송신하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 개방 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 폐쇄 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 개방 상태로 제어한다. 이에 의해, 제1 배터리 계통(56A)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속된다. 그 후, 스텝 120으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 승강압기(50)로 강압 명령을 출력한다. 이에 의해, 상용 전원(48)으로부터의 전압 200V의 교류가 정류기(49)에 의해 직류로 변환되어, 그 전압이 승강압기(50)에 의해 내려져 제1 배터리 계통(56A)에 공급되어, 제1 배터리 계통(56A)이 충전된다.
이때, 제1 전류 센서(57A)는 제1 배터리 계통(56A)의 전류를 검출하고, 그 검출 신호를 제1 배터리 컨트롤러(54A)를 거쳐 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 그리고 스텝 130으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 전술한 검출 신호에 의해 제1 배터리 계통(56A)이 충전 중인 것을 확인하고, 제1 배터리 계통(56A)의 표시 신호를 모니터(30)에 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)는 제1 배터리 계통(56A)이 충전 중인 것을 표시한다. 이 제1 배터리 계통(56A)의 충전 중, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 순서대로 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신하는 동시에, 잔량 표시기(29A)에 표시시킨다.
그리고 스텝 140으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 제1 배터리 계통(56A)이 만충전 상태에 달했는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 만충전 상태에 달하지 않은 경우에는, 스텝 140의 판정이 충족되지 않아, 그 판정이 충족될 때까지 제1 배터리 계통(56A)의 충전을 계속시킨다. 단, 배터리 컨트롤러(54A 또는 54B)로부터 에러 신호를 수신한 경우에는, 승강압기(50)로 정지 명령을 출력하여, 충전을 정지시킨다. 이때, 모니터(30)에 에러 표시 신호를 출력하고, 버저(도시하지 않음)에 구동 신호를 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)의 이상 표시등이 점등하여, 버저가 울린다.
그리고, 예를 들어 제1 배터리 계통(56A)이 만충전 상태에 달한 경우에는, 스텝 140의 판정이 충족되어, 스텝 150으로 이행한다. 스텝 150에서는, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제1 배터리 컨트롤러(54A)로 개방 명령 신호를 송신하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 폐쇄 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 개방 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속된다. 따라서, 상용 전원(48)으로부터의 전압 200V의 교류가 정류기(49)에 의해 직류로 변환되고, 그 전압이 승강압기(50)에 의해 내려져 제2 배터리 계통(56B)에 공급되어, 제2 배터리 계통(56B)이 충전된다.
이때, 제2 전류 센서(57B)는 제2 배터리 계통(56B)의 전류를 검출하고, 그 검출 신호를 제2 배터리 컨트롤러(54B)를 거쳐 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 그리고 스텝 160으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 전술한 검출 신호에 의해 제2 배터리 계통(56B)이 충전 중인 것을 확인하고, 그 표시 신호를 모니터(30)에 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)는 제2 배터리 계통(56B)이 충전 중인 것을 표시한다. 이 제2 배터리 계통(56B)의 충전 중, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 순서대로 제2 배터리 계통(56B)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신하는 동시에, 잔량 표시기(29B)에 표시시킨다.
그리고 스텝 170으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제2 배터리 계통(56B)이 만충전 상태에 달했는지의 여부를 판정한다. 예를 들어 만충전 상태에 달하지 않은 경우에는, 스텝 170의 판정이 충족되지 않아, 그 판정이 충족될 때까지 제2 배터리 계통(56A)의 충전을 계속시킨다. 단, 배터리 컨트롤러(54A 또는 54B)로부터 에러 신호를 수신한 경우에는, 승강압기(50)로 정지 명령을 출력하여, 충전을 정지시킨다. 이때, 모니터(30)에 에러 표시 신호를 출력하고, 버저에 구동 신호를 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)의 이상 표시등이 점등하고, 버저가 울린다.
그리고, 예를 들어 제2 배터리 계통(56B)이 만충전 상태에 달한 경우에는, 스텝 170의 판정이 충족되어, 스텝 180으로 이행한다. 스텝 180에서는, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 개방 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 개방 상태로 제어한다. 이에 의해, 배터리 계통(56A, 56B)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 미접속이 되어, 배터리 충전 제어가 종료된다.
이어서, 상술한 모터 구동 제어의 처리 순서를, 도 7을 이용해서 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 있어서의 모터 구동 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다.
이 도 7에 있어서, 스텝 200에서, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제어 전환용 개폐기(52A)를 개방 상태, 제어 전환용 개폐기(52B)를 폐쇄 상태로 제어한다. 그리고 스텝 210으로 진행하여, 전환 스위치(28)로 제1 배터리 계통(56A)이 선택된 경우를 예로 들어서 설명하면, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제1 배터리 컨트롤러(54A)로 폐쇄 명령 신호를 송신하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 개방 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 폐쇄 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 개방 상태로 제어한다. 이에 의해, 제1 배터리 계통(56A)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속된다. 그 후, 스텝 220으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 승강압기(50)로 승압 명령을 출력하고, 스텝 230으로 진행하여, 인버터(51)로 목표 회전수의 명령을 출력한다. 이에 의해, 제1 배터리 계통(56A)으로부터의 직류 전압이 승강압기(50)에 의해 승압되어, 이 직류를 기초로 하여 인버터(51)에 의해 생성된 교류가 전동 모터(31)에 공급되어, 전동 모터(31)가 구동한다.
이때, 제1 전류 센서(57A)는 제1 배터리 계통(56A)의 전류를 검출하고, 그 검출 신호를 제1 배터리 컨트롤러(54A)를 거쳐 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 그리고 스텝 240으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 전술한 검출 신호에 의해 제1 배터리 계통(56A)이 방전 중인 것을 확인하고, 제1 배터리 계통(56A)의 표시 신호를 모니터(30)에 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)는 제1 배터리 계통(56A)이 방전 중인 것을 표시한다. 이 제1 배터리 계통(56A)의 방전 중, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 순서대로 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신하는 동시에, 잔량 표시기(29A)에 표시시킨다.
그리고 스텝 250으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량이 없어졌는지 여부(바꿔 말하면, 완전 방전 상태에 달했는지 여부)를 판정한다. 예를 들어 완전 방전 상태에 달하지 않은 경우에는, 스텝 250의 판정이 충족되지 않아, 그 판정이 충족될 때까지 전동 모터(31)의 구동[바꿔 말하면, 제1 배터리 계통(56A)의 방전]을 계속시킨다. 단, 배터리 컨트롤러(54A 또는 54B)로부터 에러 신호를 수신한 경우에는, 승강압기(50) 및 인버터(51)로 정지 명령을 출력하여, 전동 모터(31)를 정지시킨다. 이때, 모니터(30)에 에러 표시 신호를 출력하고, 버저에 구동 신호를 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)의 이상 표시등이 점등하고, 버저가 울린다.
그리고, 예를 들어 제1 배터리 계통(56A)이 완전 방전 상태에 달한 경우에는, 스텝 250의 판정이 충족되어, 스텝 260으로 이행한다. 스텝 260에서는, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 제1 배터리 컨트롤러(54A)를 거쳐 잔량 표시기(29A)에 완전 방전의 표시 신호를 출력한다. 잔량 표시기(29A)는, 그 표시 신호에 따라서 완전 방전 상태를 표시하기 위해, 예를 들어 10 세그먼트의 바 중 양측만을 점멸시킨다. 그리고 스텝 270으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는 인버터(51)로 정지 명령을 출력하여, 전동 모터(31)를 정지시킨다(모터 정지 수단). 이때, 버저에 구동 신호를 출력하여, 버저가 울린다.
그 후, 스텝 280으로 진행하여, 전환 스위치(28)로부터의 선택 신호에 의해, 전환 스위치(28)가 조작되어 제2 배터리 계통(56B)이 선택되었는지의 여부를 판정한다. 예를 들어 전환 스위치(28)가 조작되지 않아 제2 배터리 계통(56B)이 선택되지 않은 경우에는, 스텝 280의 판정이 충족되지 않아, 전술한 스텝 270으로 되돌아와 상기 마찬가지의 순서를 반복한다.
그리고, 예를 들어 전환 스위치(28)가 조작되어서 제2 배터리 계통(56B)이 선택된 경우에는, 스텝 280의 판정이 충족되어, 스텝 290으로 이행한다. 스텝 290에서는 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 제1 배터리 컨트롤러(54A)로 개방 명령 신호를 송신하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 폐쇄 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 개방 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)이 인버터 장치(32)의 승강압기(50)에 접속된다. 그 후, 스텝 300으로 진행하여, 인버터(51)로 목표 회전수의 명령을 출력한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)으로부터의 직류 전압이 승강압기(50)에 의해 승압되고, 이 직류를 기초로 하여 인버터(51)에 의해 생성된 교류가 전동 모터(31)에 공급되어, 전동 모터(31)가 구동한다.
이때, 제2 전류 센서(57B)는 제2 배터리 계통(56B)의 전류를 검출하고, 그 검출 신호를 제2 배터리 컨트롤러(54B)를 거쳐 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신한다. 그리고 스텝 310으로 진행하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)는, 전술한 검출 신호에 의해 제2 배터리 계통(56B)이 방전 중인 것을 확인하고, 제2 배터리 계통(56B)의 표시 신호를 모니터(30)에 출력한다. 이에 따라서, 모니터(30)는 제2 배터리 계통(56B)이 방전 중인 것을 표시한다. 이 제2 배터리 계통(56B)의 방전 중, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 순서대로 제2 배터리 계통(56B)의 축전 잔량을 연산하여, 인버터 장치(32)의 연산 제어부(53)로 송신하는 동시에, 잔량 표시기(29B)에 표시시킨다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서는, 배터리 장치(7)는 2개의 배터리 계통(56A, 56B)을 갖고, 그들 중 어느 하나의 배터리 계통으로부터의 전력 공급에 의해 전동 모터(31)를 구동한다. 즉, 한번에 1개의 배터리 계통만을 사용하고 있다. 이에 의해, 운전자가 알아차리지 못하고, 전동 모터(31)에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어져 버려 전동식 유압 셔블이 정지해도 전환 스위치(28)의 수동 조작에 의해 다른 배터리 계통으로부터 전동 모터(31)에 전력 공급하도록 전환함으로써, 전동식 유압 셔블을 가동할 수 있다. 따라서, 전동식 유압 셔블을 자주할 수 있으므로, 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 전동 모터(31)에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 경우, 운전자가 전환 스위치(28)를 조작할 때까지 전동식 유압 셔블이 정지하므로, 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 것을 운전자에게 확실하게 알아차리게 할 수 있다. 또한, 1개의 배터리 계통이 만충전 상태로부터 완전 방전 상태가 될 때까지의 셔블 가동 시간을, 운전자는 체감할 수 있다. 그로 인해, 배터리 계통을 전환한 후, 그 배터리 계통을 다 쓸 때까지의 시간을 예측할 수 있어, 충전 타이밍을 계획할 수 있다.
또한, 2개의 배터리 계통(56A, 56B) 중 한쪽만을 만충전해서 전동식 유압 셔블을 가동시킬 수도 있다. 그로 인해, 충전 시간을 단축할 수 있다. 또한, 배터리 계통마다, 사용 시간이나 충방전 횟수가 달라, 배터리 교환 시기도 다르다. 그로 인해, 예를 들어 모든 배터리가 직렬 접속되어 교환 시기가 동일해지는 경우와는 달리, 1회의 배터리 교환에 있어서의 배터리수를 저감하여, 1회의 배터리 교환당의 비용을 억제할 수 있다.
또한, 상기 일실시 형태에 있어서는, 전환 스위치(28)의 수동 조작에 따라서 배터리 계통(56A, 56B)의 접속 상태를 전환하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들어 전동 모터(31)에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어져 전동 모터(31)를 정지시키고, 그 후, 미리 설정된 소정 시간이 경과되었을 때에, 자동으로 배터리 계통을 전환해도 좋다. 이러한 변형예에 있어서의 모터 구동 제어의 처리 순서를, 도 8을 이용해서 설명한다. 도 8은, 본 변형예에 있어서의 모터 구동 제어의 처리 내용을 나타내는 흐름도다. 또한, 도 9는, 본 변형예에 있어서의 인버터 장치(32A)의 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블록도이며, 상기 일실시 형태와 동등한 부분은, 적절히 설명을 생략한다.
본 변형예에서는, 상기 일실시 형태와 마찬가지로, 스텝 250에서, 인버터 장치(32A)의 연산 제어부(53A)는 제1 배터리 계통(56A)의 축전 잔량이 없어졌는지 여부(바꿔 말하면, 완전 방전 상태에 달했는지의 여부)를 판정한다. 예를 들어 전동 모터(31)에 전력 공급 중인 제1 배터리 계통(56A)이 완전 방전 상태에 달한 경우에는, 스텝 250의 판정이 충족되어 스텝 260으로 진행하여 잔량 표시기(29A)에 완전 방전 상태를 표시시키고, 스텝 270으로 진행하여 전동 모터(31)를 정지시킨다. 그 후, 스텝 320으로 진행하여, 미리 설정된 소정 시간이 경과되었는지 여부를 판정한다. 소정 시간이 경과될 때까지는 스텝 320의 판정이 충족되지 않아, 스텝 270으로 되돌아와 마찬가지의 순서가 반복된다.
한편, 소정 시간이 경과된 경우에는, 스텝 320의 판정이 충족되어, 스텝 290으로 이행한다. 스텝 290에서는 인버터 장치(32A)의 연산 제어부(53A)는, 제1 배터리 컨트롤러(54A)로 개방 명령 신호를 송신하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)로 폐쇄 명령 신호를 송신한다. 이에 따라서, 제1 배터리 컨트롤러(54A)는 제1 접속 전환용 개폐기(58A)를 개방 상태로 제어하고, 제2 배터리 컨트롤러(54B)는 제2 접속 전환용 개폐기(58B)를 폐쇄 상태로 제어한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)이 인버터 장치(32A)의 승강압기(50)에 접속된다. 그 후, 스텝 300으로 진행하여, 인버터(51)로 목표 회전수의 명령을 출력한다. 이에 의해, 제2 배터리 계통(56B)으로부터의 직류 전압이 승강압기(50)에 의해 승압되어, 이 직류를 기초로 하여 인버터(51)에 의해 생성된 교류가 전동 모터(31)에 공급된다.
이상과 같은 변형예에 있어서도, 상기 일실시 형태와 마찬가지로, 모든 배터리의 축전 잔량이 없어져서 충전이 곤란해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 전동 모터(31)에 전력 공급 중인 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 경우, 전동식 유압 셔블이 소정 시간 정지되므로, 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 것을 운전자에게 확실하게 알아차리게 할 수 있다.
또한, 상기 일실시 형태에 있어서는, 배터리 장치(7)는 배터리 계통(56A, 56B)을 각각 구성하는 배터리(55)의 수가 동일한 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 다르게 해도 된다. 구체예의 하나로서는, 제1 배터리 계통(56A)은, 직렬 접속된 12개의 배터리(55)로 구성되고, 제2 배터리 계통(56B)은 직렬 접속된 6개의 배터리(55)로 구성되어도 좋다. 또한, 상기 일실시 형태에 있어서는, 배터리 장치(7)는 2개의 배터리 계통(56A, 56B)을 갖는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 배터리 계통을 가져도 된다. 구체예의 하나로서는, 직렬 접속된 6개의 배터리(55)로 이루어지는 배터리 계통을 3개 가져도 된다. 이러한 변형예에 있어서도, 상기 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상에 있어서는, 전동식 유압 셔블은 작업기용 유압 액추에이터[상세하게는, 붐용 유압 실린더(19), 아암용 유압 실린더(20), 버킷용 유압 실린더(21)] 이외의 유압 액추에이터로서, 좌우 주행용 유압 모터(13A, 13B) 및 선회용 유압 모터 등을 구비한 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들어 좌우 주행용 유압 모터(13A, 13B) 대신에, 배터리 장치(7)로부터의 공급 전력에 의해 구동하는 좌우 주행용 전동 모터를 구비해도 된다. 또한, 예를 들어 선회용 유압 모터 대신에, 배터리 장치(7)로부터의 공급 전력에 의해 구동하는 선회용 전동 모터를 구비해도 된다. 이러한 경우도, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전동식 유압 셔블에 한정되지 않고, 다른 전동식 건설 기계에 적용해도 되는 것은 물론이다.
7 : 배터리 장치
13A : 좌측 주행용 유압 모터
13B : 우측 주행용 유압 모터
19 : 붐용 유압 실린더
20 : 아암용 유압 실린더
21 : 버킷용 유압 실린더
28 : 전환 스위치(수동 선택 수단)
30 : 모니터(표시 수단)
31 : 전동 모터
32 : 인버터 장치(접속 전환 제어 수단, 모터 정지 제어 수단)
32A : 인버터 장치(접속 전환 제어 수단, 모터 정지 제어 수단, 자동 선택 수단)
33 : 유압 펌프
54A : 제1 배터리 컨트롤러(배터리 잔량 취득 수단)
54B : 제2 배터리 컨트롤러(배터리 잔량 취득 수단)
55 : 배터리
56A : 제1 배터리 계통
56B : 제2 배터리 계통
58A : 제1 접속 전환용 개폐기(접속 전환 제어 수단)
58B : 제2 접속 전환용 개폐기(접속 전환 제어 수단)

Claims (4)

  1. 전동 모터와, 상기 전동 모터에 의해 구동하는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동하는 복수의 유압 액추에이터와, 상기 전동 모터의 전력원인 배터리 장치와, 상기 전동 모터에로의 공급 전력을 제어하여 상기 전동 모터를 구동 제어하는 인버터 장치를 구비하고,
    상기 배터리 장치는 서로 병렬 접속되어 있는 제1 배터리 계통 및 제2 배터리 계통과, 상기 제1 배터리 계통과 상기 제2 배터리 계통의 전류를 검출하는 전류 센서를 가지며,
    상기 인버터 장치는 상기 제1 배터리 계통과 상기 제2 배터리 계통 중 한쪽의 배터리 계통을 선택하여 상기 전동 모터에 전력을 공급하여 구동 제어를 행하는 구성이며,
    상기 전동 모터에 전력을 공급하는 상기 한쪽의 배터리 계통을 표시하는 표시 수단을 구비한 전동식 건설 기계에 있어서,
    상기 인버터 장치는,
    상기 전류 센서의 검출 신호에 기초하여, 상기 한쪽의 배터리 계통의 축전 잔량이 없어진 것인지 아닌지를 판단하여, 상기 한쪽의 배터리 계통의 축전 잔량이 없어졌다고 판단했을 때는 상기 전동 모터를 정지시켜, 미리 설정된 소정 시간이 경과했을 때에, 다른 한쪽의 배터리 계통을 자동적으로 선택하여, 상기 다른 한쪽의 배터리 계통으로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하도록 접속을 전환하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서, 수동 조작에 의해, 상기 한쪽의 배터리 계통을 선택하는 수동 선택 수단을 구비하고,
    상기 인버터 장치는 상기 수동 선택 수단으로 선택된 상기 한쪽의 배터리 계통으로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하도록 배터리 계통의 접속 상태를 전환하는 것을 특징으로 하는, 전동식 건설 기계.
  3. 삭제
  4. 삭제
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