作業用車両
【課題】油圧アクチュエータ等が作動していないときは、バッテリーに充電された電力の消耗を防くように構成された作業用車両を提供する。
【解決手段】油圧ポンプ３２を駆動する電動モータ３１と、メインバッテリー５０ａと、メインバッテリー５０ａからの直流電力を交流電力に変換して電動モータ３１を作動させるインバータ４３と、メインバッテリー５０ａおよびインバータ４３を接続・切断する第２リレー４７と、油圧アクチュエータ２０の操作を行う操作装置１４と、油圧アクチュエータ２０およびインバータ４３の作動を制御するとともに、第２リレー４７を接続・切断する制御コントローラ４２と、メインバッテリー５０ａおよび制御コントローラ４２を接続・切断する第１リレー４６と、メインバッテリー５０ａの状態を監視するとともに吐出油圧およぶ負荷電流の変化がないときに電動モータ３１を停止し、無操作状態のときに制御コントローラ４２を停止する。
【解決手段】油圧ポンプ３２を駆動する電動モータ３１と、メインバッテリー５０ａと、メインバッテリー５０ａからの直流電力を交流電力に変換して電動モータ３１を作動させるインバータ４３と、メインバッテリー５０ａおよびインバータ４３を接続・切断する第２リレー４７と、油圧アクチュエータ２０の操作を行う操作装置１４と、油圧アクチュエータ２０およびインバータ４３の作動を制御するとともに、第２リレー４７を接続・切断する制御コントローラ４２と、メインバッテリー５０ａおよび制御コントローラ４２を接続・切断する第１リレー４６と、メインバッテリー５０ａの状態を監視するとともに吐出油圧およぶ負荷電流の変化がないときに電動モータ３１を停止し、無操作状態のときに制御コントローラ４２を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーで駆動される電動モータを動力源とする作業用車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の作業用車両の動力源はエンジンが主流である。しかし、地下の建設現場のように、周囲環境との関係でエンジンを使用できない現場では、電動モータを動力源として搭載した作業用車両が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この電動モータの電源としては、商用電源や、作業用車両に搭載され商用電源により充電されるバッテリーが用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２５３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような作業用車両においてバッテリーにより電動モータを駆動する場合、頻繁に充電が必要となると作業効率が悪くなるという課題がある。そのため、少なくとも１日の作業時間内はバッテリーの充電をすることなくこの作業用車両を作動させることが必要である。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータ等が作動していないときは、バッテリーに充電された電力の消耗を防くように構成された作業用車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る作業用車両（例えば、実施形態におけるクローラ型パワーショベル車１）は、油圧アクチュエータにより駆動されるものであり、この油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動モータと、直流電力を供給するメインバッテリーと、メインバッテリーからの直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給することによりこの電動モータを作動させるインバータと、メインバッテリーおよびインバータを接続・切断する電動モータ用リレー（例えば、実施形態における第２リレー４７）と、油圧アクチュエータの操作を行う操作装置と、メインバッテリーからの直流電力により作動して、操作装置から出力される操作信号に応じて油圧アクチュエータおよびインバータの作動を制御するとともに、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを接続・切断する制御コントローラと、メインバッテリーおよび制御コントローラを接続・切断するコントローラ用リレー（例えば、実施形態における第１リレー４６）と、メインバッテリーの状態を監視するとともに、コントローラ用リレーによりメインバッテリーおよび制御コントローラを接続・切断する電源監視コントローラと、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出油圧を検出する油圧センサと、メインバッテリーからインバータに流れる負荷電流を検出する電流センサと、を有して構成される。そして、この作業用車両は、制御コントローラが、油圧センサで検出される吐出油圧および電流センサで検出される負荷電流の大きさが設定時間内で変化しないことを検出し、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを切断して、電動モータを停止させる第１のステップ、制御コントローラが、所定の設定時間の間、操作装置から操作信号が出力されない状態が継続したことを検出し、電源監視コントローラに指令信号を送信する第２のステップ、および、電源監視コントローラが、指令信号を受信したときに、コントローラ用リレーによりメインバッテリーおよび制御コントローラを切断して、制御コントローラを停止させる第３のステップ、を実行するように構成される。
【０００７】
なお、このような本発明に係る作業用車両は、制御コントローラが、モータ起動用スイッチを有し、第２のステップにおいて、制御コントローラが、モータ起動用スイッチが操作されたことを検出したときに、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを接続して電動モータを駆動させ、第１のステップに戻るように構成されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る作業用車両は、電源監視コントローラが、電源スイッチを有し、第３のステップで制御コントローラが停止された後に、電源監視コントローラが、電源スイッチが操作されたことを検出したときに、コントローラ用リレー、電動モータ用リレーの順で、メインバッテリーと制御コントローラおよびインバータを接続するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る作業用車両を以上のように構成すると、油圧アクチュエータへの作動油の供給状況や操作装置の操作状況を制御コントローラで監視し、油圧が必要ないときはインバータへの電力供給を停止したり、さらには、制御コントローラへの電力供給を停止したりすることにより、メインバッテリーの不要な電力消費を抑え、このメインバッテリーを充電することなく行えるこの作業用車両の作業時間を長くすることができる。なお、このようにインバータや制御コントローラへの電力供給を停止したとしても、モータ起動スイッチ若しくは電源スイッチを押下することにより、簡単に、インバータや制御コントローラへ電力を供給することが可能である
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る作業用車両の一例として、クローラ型パワーショベル車１について図１を用いて説明する。なお、このパワーショベル車１は、地下等の比較的密閉された空間で使用されることを目的に、バッテリー（後述するメインバッテリー５０ａ）からの電力を利用して作動するものである。このパワーショベル車１は、走行装置２を構成する走行台車４と、この走行台車４の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード９と、走行台車４の上に旋回可能に設けられた旋回台１１と、旋回台１１の前部に枢結されたパワーショベル機構１３と、旋回台１１の上に設けられたオペレータキャビン１５とを有している。
【００１１】
走行装置２は、略Ｈ型をなす走行台車４と、この走行台車４の左右に設けられた走行機構３とからなる。走行機構３は、走行台車４の左右の前部に設けられた駆動用スプロケットホイール５と、後部に設けられたアイドラホイール６（駆動用スプロケットホイール５とアイドラホイール６とを合わせて「クローラホイール」と呼ぶ場合がある）と、これら両ホイール５，６に掛け回されて駆動される左右一対の履帯７とからなる。なお、駆動用スプロケットホイール５の各々は、図示しない左右の走行モータ（油圧モータ）により駆動され、このパワーショベル車１を走行させることができる。また、旋回台１１は、図示しない旋回モータ（油圧モータ）により走行台車４に対して旋回動させることができる。
【００１２】
パワーショベル機構１３は、旋回台１１の前部に起伏動自在に枢結されたブーム１６、ブーム１６の先端部にこのブーム１６の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム１７、および、このアーム１７の先端に上下に揺動自在に枢結されたバケット１８から構成される。ブーム１６は、ブームシリンダ２１により起伏動され、アーム１７は、アームシリンダ２２により揺動され、バケット１８は、バケットシリンダ２３により揺動される。なお、このようなシリンダや上述した走行モータおよび旋回モータは、図２に示すように、油圧ユニット３０から供給される作動油により駆動されるため、以降の説明においては、これらをまとめて「油圧アクチュエータ２０」と呼ぶ。また、このパワーショベル機構１３の操作は、オペレータキャビン１５内に設けられた操作装置１４により行われる。
【００１３】
油圧ユニット３０は、電動モータ３１、この電動モータ３１により駆動されて所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ３２、作動油を溜めるタンク３３、油圧ポンプ３２から吐出される作動油を操作装置１４の操作に応じた供給方向および供給量で油圧アクチュエータ２０に供給制御するコントロールバルブ（電磁比例弁）３４、並びに、温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラ３５等から構成される。なお、操作装置１４から出力される操作信号は、後述する制御コントローラ４２に入力され、この制御コントローラ４２が操作信号に応じた指令信号をコントロールバルブ３４に出力してこのコントロールバルブ３４を制御するように構成されている。
【００１４】
電動モータ３１は、メインバッテリーユニット５０から供給される直流電力を、インバータ４３で所定の電圧および周波数を有する交流電力に変換して供給することにより駆動される。なお、メインバッテリーユニット５０は、リチウムイオンバッテリーで構成され、直流高電圧（例えば、直流３３６Ｖ）を出力することができるメインバッテリー５０ａと、このメインバッテリー５０ａの状態を取得するとともに保護する保護回路５０ｂとから構成される。
【００１５】
次に、この電動モータ３１にメインバッテリーユニット５０を用いて電力を供給する電源システム４０について説明する。電源システム４０は、メインバッテリーユニット５０の状態および出力電圧を監視する電源監視コントローラ４１、並びに、インバータ４３およびコントロールバルブ３４を制御して電動モータ３１および油圧アクチュエータ２０を作動させるとともに、インバータ４３に供給される電力を接続および切断する制御コントローラ４２を有している。
【００１６】
この電源システム４０は、パワーショベル車１の始動時に電源監視コントローラ４１を作動させるために、この電源監視コントローラ４１を作動させる直流電圧（例えば、直流１２．６Ｖ）を出力するリチウムイオンバッテリーで構成されたバックアップバッテリー４４を有しており、このバックアップバッテリー４４と電源監視コントローラ４１とは、オペレータキャビン１５内に設けられたキースイッチ（メイン電源スイッチ）４５により接続および切断されるように構成されている。また電源監視コントローラ４１は、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂにバックアップバッテリー４４からの電力を供給するように構成されるとともに、この保護回路５０ｂからメインバッテリー５０ａの状態を収集するように構成されている。
【００１７】
メインバッテリーユニット５０のメインバッテリー５０ａは、制御コントローラ４２とインバータ４３とに電力を供給するように接続されている。メインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２との間には第１リレー４６の第１接点４６ａが接続されており、メインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２とはこの第１リレー４６により接続および切断される。また、メインバッテリー５０ａとインバータ４３との間には第２リレー４７の接点４７ａが接続されており、メインバッテリー５０ａとインバータ４３とはこの第２リレー４７により接続および切断される。この制御コントローラ４２は、メインバッテリー５０ａから供給される高圧直流電圧を低圧直流電圧（電源監視コントローラ４１を作動させるための電圧）に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ４８を有しており、このＤＣ−ＤＣコンバータ４８の出力は保護用のダイオード５１を介してバックアップバッテリー４４とキースイッチ４５の間、すなわち、電源監視コントローラ４１とバックアップバッテリー４４とに接続されており、これらの接続は第１リレー４６の第２接点４６ｂにより接続および切断されるように構成されている。
【００１８】
第１リレー４６の第１および第２接点４６ａ，４６ｂは、電源監視コントローラ４１の制御により接続および切断されるように構成されている。この第１および第２接点４６ａ，４６ｂは、通常は切断状態（オフ状態）に維持され、電源監視コントローラ４１から第１リレー４６に電圧が印加されるとオン状態となり、これらの接点４６ａ，４６ｂが接続してメインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２、並びに、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８と電源監視コントローラ４１およびバックアップバッテリー４４を接続するように構成されている。なお、第１リレー４６の第２接点４６ｂが接続されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８は、電源監視コントローラ４１に電力を供給するとともに、バックアップバッテリー４４を充電するように構成されている。また、第２リレー４７の接点４７ａは、制御コントローラ４２の制御により接続および切断されるように構成されている。この接点４７ａは、通常は切断状態（オフ状態）に維持され、制御コントローラ４２から第２リレー４７に電圧が印加されるとオン状態となり、この接点４７ａが接続してメインバッテリー５０ａとインバータ４３とを接続するように構成されている。
【００１９】
なお、制御コントローラ４２は、油圧ユニット３０に設けられ油圧ポンプ３２の吐出圧力を検出する油圧センサ３６の出力値と、メインバッテリー５０ａからインバータ４３に供給される負荷電流を計測する電流センサ４９の検出値が入力されるように構成されている。また、電源監視コントローラ４１には、第１リレー４６がオン状態であること、すなわち、制御コントローラ４２に電力が供給されていることを示す第１パイロットランプ４１ａと、第１リレー４６がオフ状態のときに押下することにより、第１リレー４６をオンする電源スイッチ４１ｂと、メインバッテリーユニット５０の異常等が発生していることを報知する警報用パイロットランプ５２とが設けられている。さらに、制御コントローラ４２には、第２リレー４７がオン状態であること、すなわち、インバータ４３に電力が供給されていることを示す第２パイロットランプ４２ａと、第２リレー４７がオフ状態のときに押下することにより、第２リレー４７をオンするモータ起動スイッチ４２ｂとが設けられている。こられの第１および第２パイロットランプ４１ａ，４２ａ、警報用パイロットランプ５２、電源スイッチ４１ｂ、並びに、モータ起動スイッチ４２ｂは、オペレータキャビン１５内に配置されている。
【００２０】
それでは、この電源システム４０による電力供給の制御について図３を用いて説明する。最初に、電源の投入処理から説明する。オペレータキャビン１５に搭乗したオペレータは、このオペレータキャビン１５に配置されたキースイッチ４５をオンすると、バックアップバッテリー４４から電源監視コントローラ４１に電力が供給され、この電源監視コントローラ４１が起動する（ステップＳ１００）。電源監視コントローラ４１は、まず、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂに電力を供給しこの保護回路５０ｂを起動させ、保護回路５０ｂは、メインバッテリー５０ａの状態の収集を開始する（ステップＳ１１０）。そして、電源監視コントローラ４１は、保護回路５０ｂからメインバッテリー５０ａの状態を取得し（ステップＳ１２０）、メインバッテリー５０ａが使用可能か否かを判断する（ステップＳ１３０）。例えば、メインバッテリー５０ａが過放電状態である場合等、このメインバッテリー５０ａが使用不可能であると判断すると、電源監視コントローラ４１は、警報用パイロットランプ５２を点灯させ、電源投入処理を終了する（ステップＳ１６０）。
【００２１】
一方、メインバッテリー５０ａが正常な状態であり、使用可能であると判断すると、電源監視コントローラ４１は、第１リレー４６をオンして、メインバッテリー５０ａから制御コントローラ４２に電力を供給し、この制御コントローラ４２を起動させるとともに、第１パイロットランプ４１ａを点灯する（ステップＳ１４０）。なお、上述のように、第１リレー４６がオン状態になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８から電源監視コントローラ４１およびバックアップバッテリー４４に電力が供給され、以降は、電源監視コントローラ４１は、このＤＣ−ＤＣコンバータ４８から供給される電力で動作するとともに、バックアップバッテリー４４の充電が開始される。
【００２２】
最後に、制御コントローラ４２が起動すると、この制御コントローラ４２は、第２リレー４７をオン状態にしてメインバッテリー５０ａからインバータ４３に電力を供給し、このインバータ４３を制御して、所定の電圧および周波数の交流電力を電動モータ３１に供給して、電動モータ３１を駆動させるとともに、第２パイロットランプ４２ａを点灯し（ステップＳ１４０）、電源システム４０における電源投入処理を修了する。
【００２３】
次に、電源システム４０による省電力制御について図４を用いて説明する。なお、省電力制御とは、油圧アクチュエータ２０に作動油を供給する必要が無いときに、電動モータ３１を停止したり、制御コントローラ４２を停止したりすることにより、メインバッテリー５０ａに充電された電力の消耗を防ぐ制御である。図４は、制御コントローラ４２における制御を示しており、上述のように電源投入処理が終了すると、省電力制御が開始される。
【００２４】
制御コントローラ４２は、油圧センサ３６および電流センサ４９により吐出油圧および負荷電流を計測する（ステップＳ２００）。そして、設定時間内（例えば、５秒間）で吐出油圧若しくは負荷電流の変化があるかを判断し（ステップＳ２１０）、変化がある場合は、ステップＳ２００に戻りこれらの処理を繰り返す。一方、設定時間内に吐出油圧および負荷電流に変化が無いときは、制御コントローラ４２は第２リレー４７をオフし、インバータ４３への電力供給を切断して、電動モータ３１を停止させるとともに、第２パイロットランプ４２ａを消灯する（ステップＳ２２０）。
【００２５】
次に、制御コントローラ４２は、モータ起動スイッチ４２ｂがオンされたか否かを判断する（ステップＳ２３０）。モータ起動スイッチ４２ｂがオンされたと判断したときは、第２リレー４７をオンしてインバータ４３へ電力を供給することにより電動モータ３１を駆動させ、また、第２パイロットランプ４２ａを点灯する（ステップＳ２４０）。そして、ステップＳ２００に戻り、上述の処理を繰り返す。ステップＳ２３０で、モータ起動スイッチ４２ｂがオンされていないと判断されたときは、制御コントローラ４２は、操作装置１４等の操作状態を取得し（ステップＳ２５０）、設定時間内で無操作制御状態であるか否かを判断し（ステップＳ２６０）、無操作制御状態でないときはステップＳ２３０に戻りこれらの処理を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ２３０で設定時間の間、無操作制御状態が継続したと判断されたときは、制御コントローラ４２は、電源監視コントローラ４１に指令信号を送信する（ステップＳ２７０）。そして、電源監視コントローラ４１は、この指令信号を制御コントローラ４２から受信すると、第１リレー４６をオフして、制御コントローラ４２への電力供給を切断することによりこの制御コントローラ４２を停止させるとともに第１パイロットランプ４１ａを消灯し、また、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂへの電力供給を停止し、その後、スリープモードに移行する。
【００２７】
電源監視コントローラ４１は、スリープモードに入ると、電源スイッチ４１ｂが押下されるのを監視する以外の動作を停止し、バックアップバッテリー４４の電力消費を極力抑えるように動作する。そして、電源スイッチ４１ｂが押下されたのを検出すると、電源監視コントローラ４１は、スリープモードを解除して、図３で示した電源投入処理のうちステップＳ１１０以降の処理を実施し、第１および第２リレー４６，４７をオン状態にして、制御コントローラ４２およびインバータ４３に電力を供給して電動モータ３１を作動させる。
【００２８】
このように、インバータ４３に対する電力供給を制御する制御コントローラ４２とは別に、メインバッテリーユニット５０を監視するとともに制御コントローラ４２に対する電力供給を制御する電源監視コントローラ４１、および、メインバッテリーユニット５０から電力が供給されない状態でもこの電源監視コントローラ４１を作動させるバックアップバッテリー４４を設けることにより、メインバッテリー５０ａに異常が発生したときでも、この異常を電源監視コントローラ４１で検出して警報用パイロットランプ５２等により警告することができるので、このパワーショベル車１を操作するオペレータは、メインバッテリーユニット５０の異常をすぐに認識することができる。
【００２９】
このとき、上述のように電源投入時の処理は、電源監視コントローラ４１から順に電源を投入していくことにより行うことができるので、電源監視コントローラ４１および制御コントローラ４２の処理および構成を簡単にすることができる。また、メインバッテリー５０ａが正常な状態で、制御コントローラ４２に電力が供給されたときは、同時に、メインバッテリー５０ａにより電源監視コントローラ４１を作動させるとともに、バックアップバッテリー４４を充電することにより、メインバッテリー５０ａの異常時に、バックアップバッテリー４４で電源監視コントローラ４１を作動させることができる。
【００３０】
さらに、油圧アクチュエータ２０への作動油の供給状況や操作装置１４の操作状況を制御コントローラ４２で監視し、油圧が必要ないときはインバータ４３への電力供給を停止したり、さらには、制御コントローラ４２への電力供給を停止したりすることにより、メインバッテリー５０ａの不要な電力消費を抑え、このメインバッテリーユニット５０を充電することなく行えるパワーショベル車１の作業時間を長くすることができる。なお、このようにインバータ４３や制御コントローラ４２への電力供給を停止したとしても、モータ起動スイッチ４２ａ若しくは電源スイッチ４１ａを押下することにより、簡単に、インバータ４３や制御コントローラ４２へ電力を供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る作業用車両の一例であるクローラ型パワーショベル車の構成を示す斜視図である。
【図２】上記パワーショベル車に搭載される油圧ユニットおよび電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】上記電源ユニットにおける電源投入時の処理を示すフローチャートである。
【図４】上記電源ユニットにおける省電力制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１ クローラ型パワーショベル車（作業用車両）
１４ 操作装置
２０ 油圧アクチュエータ
３１ 電動モータ
３２ 油圧ポンプ
３６ 油圧センサ
５０ メインバッテリーユニット
５０ａ メインバッテリー
５０ｂ 保護回路
４１ 電源監視コントローラ
４２ 制御コントローラ
４３ インバータ
４６ 第１リレー（コントローラ用リレー）
４７ 第２リレー（電動モータ用リレー）
４９ 電流センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーで駆動される電動モータを動力源とする作業用車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の作業用車両の動力源はエンジンが主流である。しかし、地下の建設現場のように、周囲環境との関係でエンジンを使用できない現場では、電動モータを動力源として搭載した作業用車両が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この電動モータの電源としては、商用電源や、作業用車両に搭載され商用電源により充電されるバッテリーが用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２５３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような作業用車両においてバッテリーにより電動モータを駆動する場合、頻繁に充電が必要となると作業効率が悪くなるという課題がある。そのため、少なくとも１日の作業時間内はバッテリーの充電をすることなくこの作業用車両を作動させることが必要である。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータ等が作動していないときは、バッテリーに充電された電力の消耗を防くように構成された作業用車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る作業用車両（例えば、実施形態におけるクローラ型パワーショベル車１）は、油圧アクチュエータにより駆動されるものであり、この油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動モータと、直流電力を供給するメインバッテリーと、メインバッテリーからの直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給することによりこの電動モータを作動させるインバータと、メインバッテリーおよびインバータを接続・切断する電動モータ用リレー（例えば、実施形態における第２リレー４７）と、油圧アクチュエータの操作を行う操作装置と、メインバッテリーからの直流電力により作動して、操作装置から出力される操作信号に応じて油圧アクチュエータおよびインバータの作動を制御するとともに、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを接続・切断する制御コントローラと、メインバッテリーおよび制御コントローラを接続・切断するコントローラ用リレー（例えば、実施形態における第１リレー４６）と、メインバッテリーの状態を監視するとともに、コントローラ用リレーによりメインバッテリーおよび制御コントローラを接続・切断する電源監視コントローラと、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出油圧を検出する油圧センサと、メインバッテリーからインバータに流れる負荷電流を検出する電流センサと、を有して構成される。そして、この作業用車両は、制御コントローラが、油圧センサで検出される吐出油圧および電流センサで検出される負荷電流の大きさが設定時間内で変化しないことを検出し、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを切断して、電動モータを停止させる第１のステップ、制御コントローラが、所定の設定時間の間、操作装置から操作信号が出力されない状態が継続したことを検出し、電源監視コントローラに指令信号を送信する第２のステップ、および、電源監視コントローラが、指令信号を受信したときに、コントローラ用リレーによりメインバッテリーおよび制御コントローラを切断して、制御コントローラを停止させる第３のステップ、を実行するように構成される。
【０００７】
なお、このような本発明に係る作業用車両は、制御コントローラが、モータ起動用スイッチを有し、第２のステップにおいて、制御コントローラが、モータ起動用スイッチが操作されたことを検出したときに、電動モータ用リレーによりメインバッテリーおよびインバータを接続して電動モータを駆動させ、第１のステップに戻るように構成されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る作業用車両は、電源監視コントローラが、電源スイッチを有し、第３のステップで制御コントローラが停止された後に、電源監視コントローラが、電源スイッチが操作されたことを検出したときに、コントローラ用リレー、電動モータ用リレーの順で、メインバッテリーと制御コントローラおよびインバータを接続するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る作業用車両を以上のように構成すると、油圧アクチュエータへの作動油の供給状況や操作装置の操作状況を制御コントローラで監視し、油圧が必要ないときはインバータへの電力供給を停止したり、さらには、制御コントローラへの電力供給を停止したりすることにより、メインバッテリーの不要な電力消費を抑え、このメインバッテリーを充電することなく行えるこの作業用車両の作業時間を長くすることができる。なお、このようにインバータや制御コントローラへの電力供給を停止したとしても、モータ起動スイッチ若しくは電源スイッチを押下することにより、簡単に、インバータや制御コントローラへ電力を供給することが可能である
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る作業用車両の一例として、クローラ型パワーショベル車１について図１を用いて説明する。なお、このパワーショベル車１は、地下等の比較的密閉された空間で使用されることを目的に、バッテリー（後述するメインバッテリー５０ａ）からの電力を利用して作動するものである。このパワーショベル車１は、走行装置２を構成する走行台車４と、この走行台車４の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード９と、走行台車４の上に旋回可能に設けられた旋回台１１と、旋回台１１の前部に枢結されたパワーショベル機構１３と、旋回台１１の上に設けられたオペレータキャビン１５とを有している。
【００１１】
走行装置２は、略Ｈ型をなす走行台車４と、この走行台車４の左右に設けられた走行機構３とからなる。走行機構３は、走行台車４の左右の前部に設けられた駆動用スプロケットホイール５と、後部に設けられたアイドラホイール６（駆動用スプロケットホイール５とアイドラホイール６とを合わせて「クローラホイール」と呼ぶ場合がある）と、これら両ホイール５，６に掛け回されて駆動される左右一対の履帯７とからなる。なお、駆動用スプロケットホイール５の各々は、図示しない左右の走行モータ（油圧モータ）により駆動され、このパワーショベル車１を走行させることができる。また、旋回台１１は、図示しない旋回モータ（油圧モータ）により走行台車４に対して旋回動させることができる。
【００１２】
パワーショベル機構１３は、旋回台１１の前部に起伏動自在に枢結されたブーム１６、ブーム１６の先端部にこのブーム１６の起伏面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム１７、および、このアーム１７の先端に上下に揺動自在に枢結されたバケット１８から構成される。ブーム１６は、ブームシリンダ２１により起伏動され、アーム１７は、アームシリンダ２２により揺動され、バケット１８は、バケットシリンダ２３により揺動される。なお、このようなシリンダや上述した走行モータおよび旋回モータは、図２に示すように、油圧ユニット３０から供給される作動油により駆動されるため、以降の説明においては、これらをまとめて「油圧アクチュエータ２０」と呼ぶ。また、このパワーショベル機構１３の操作は、オペレータキャビン１５内に設けられた操作装置１４により行われる。
【００１３】
油圧ユニット３０は、電動モータ３１、この電動モータ３１により駆動されて所定油圧・流量の作動油を吐出する油圧ポンプ３２、作動油を溜めるタンク３３、油圧ポンプ３２から吐出される作動油を操作装置１４の操作に応じた供給方向および供給量で油圧アクチュエータ２０に供給制御するコントロールバルブ（電磁比例弁）３４、並びに、温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラ３５等から構成される。なお、操作装置１４から出力される操作信号は、後述する制御コントローラ４２に入力され、この制御コントローラ４２が操作信号に応じた指令信号をコントロールバルブ３４に出力してこのコントロールバルブ３４を制御するように構成されている。
【００１４】
電動モータ３１は、メインバッテリーユニット５０から供給される直流電力を、インバータ４３で所定の電圧および周波数を有する交流電力に変換して供給することにより駆動される。なお、メインバッテリーユニット５０は、リチウムイオンバッテリーで構成され、直流高電圧（例えば、直流３３６Ｖ）を出力することができるメインバッテリー５０ａと、このメインバッテリー５０ａの状態を取得するとともに保護する保護回路５０ｂとから構成される。
【００１５】
次に、この電動モータ３１にメインバッテリーユニット５０を用いて電力を供給する電源システム４０について説明する。電源システム４０は、メインバッテリーユニット５０の状態および出力電圧を監視する電源監視コントローラ４１、並びに、インバータ４３およびコントロールバルブ３４を制御して電動モータ３１および油圧アクチュエータ２０を作動させるとともに、インバータ４３に供給される電力を接続および切断する制御コントローラ４２を有している。
【００１６】
この電源システム４０は、パワーショベル車１の始動時に電源監視コントローラ４１を作動させるために、この電源監視コントローラ４１を作動させる直流電圧（例えば、直流１２．６Ｖ）を出力するリチウムイオンバッテリーで構成されたバックアップバッテリー４４を有しており、このバックアップバッテリー４４と電源監視コントローラ４１とは、オペレータキャビン１５内に設けられたキースイッチ（メイン電源スイッチ）４５により接続および切断されるように構成されている。また電源監視コントローラ４１は、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂにバックアップバッテリー４４からの電力を供給するように構成されるとともに、この保護回路５０ｂからメインバッテリー５０ａの状態を収集するように構成されている。
【００１７】
メインバッテリーユニット５０のメインバッテリー５０ａは、制御コントローラ４２とインバータ４３とに電力を供給するように接続されている。メインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２との間には第１リレー４６の第１接点４６ａが接続されており、メインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２とはこの第１リレー４６により接続および切断される。また、メインバッテリー５０ａとインバータ４３との間には第２リレー４７の接点４７ａが接続されており、メインバッテリー５０ａとインバータ４３とはこの第２リレー４７により接続および切断される。この制御コントローラ４２は、メインバッテリー５０ａから供給される高圧直流電圧を低圧直流電圧（電源監視コントローラ４１を作動させるための電圧）に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ４８を有しており、このＤＣ−ＤＣコンバータ４８の出力は保護用のダイオード５１を介してバックアップバッテリー４４とキースイッチ４５の間、すなわち、電源監視コントローラ４１とバックアップバッテリー４４とに接続されており、これらの接続は第１リレー４６の第２接点４６ｂにより接続および切断されるように構成されている。
【００１８】
第１リレー４６の第１および第２接点４６ａ，４６ｂは、電源監視コントローラ４１の制御により接続および切断されるように構成されている。この第１および第２接点４６ａ，４６ｂは、通常は切断状態（オフ状態）に維持され、電源監視コントローラ４１から第１リレー４６に電圧が印加されるとオン状態となり、これらの接点４６ａ，４６ｂが接続してメインバッテリー５０ａと制御コントローラ４２、並びに、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８と電源監視コントローラ４１およびバックアップバッテリー４４を接続するように構成されている。なお、第１リレー４６の第２接点４６ｂが接続されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８は、電源監視コントローラ４１に電力を供給するとともに、バックアップバッテリー４４を充電するように構成されている。また、第２リレー４７の接点４７ａは、制御コントローラ４２の制御により接続および切断されるように構成されている。この接点４７ａは、通常は切断状態（オフ状態）に維持され、制御コントローラ４２から第２リレー４７に電圧が印加されるとオン状態となり、この接点４７ａが接続してメインバッテリー５０ａとインバータ４３とを接続するように構成されている。
【００１９】
なお、制御コントローラ４２は、油圧ユニット３０に設けられ油圧ポンプ３２の吐出圧力を検出する油圧センサ３６の出力値と、メインバッテリー５０ａからインバータ４３に供給される負荷電流を計測する電流センサ４９の検出値が入力されるように構成されている。また、電源監視コントローラ４１には、第１リレー４６がオン状態であること、すなわち、制御コントローラ４２に電力が供給されていることを示す第１パイロットランプ４１ａと、第１リレー４６がオフ状態のときに押下することにより、第１リレー４６をオンする電源スイッチ４１ｂと、メインバッテリーユニット５０の異常等が発生していることを報知する警報用パイロットランプ５２とが設けられている。さらに、制御コントローラ４２には、第２リレー４７がオン状態であること、すなわち、インバータ４３に電力が供給されていることを示す第２パイロットランプ４２ａと、第２リレー４７がオフ状態のときに押下することにより、第２リレー４７をオンするモータ起動スイッチ４２ｂとが設けられている。こられの第１および第２パイロットランプ４１ａ，４２ａ、警報用パイロットランプ５２、電源スイッチ４１ｂ、並びに、モータ起動スイッチ４２ｂは、オペレータキャビン１５内に配置されている。
【００２０】
それでは、この電源システム４０による電力供給の制御について図３を用いて説明する。最初に、電源の投入処理から説明する。オペレータキャビン１５に搭乗したオペレータは、このオペレータキャビン１５に配置されたキースイッチ４５をオンすると、バックアップバッテリー４４から電源監視コントローラ４１に電力が供給され、この電源監視コントローラ４１が起動する（ステップＳ１００）。電源監視コントローラ４１は、まず、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂに電力を供給しこの保護回路５０ｂを起動させ、保護回路５０ｂは、メインバッテリー５０ａの状態の収集を開始する（ステップＳ１１０）。そして、電源監視コントローラ４１は、保護回路５０ｂからメインバッテリー５０ａの状態を取得し（ステップＳ１２０）、メインバッテリー５０ａが使用可能か否かを判断する（ステップＳ１３０）。例えば、メインバッテリー５０ａが過放電状態である場合等、このメインバッテリー５０ａが使用不可能であると判断すると、電源監視コントローラ４１は、警報用パイロットランプ５２を点灯させ、電源投入処理を終了する（ステップＳ１６０）。
【００２１】
一方、メインバッテリー５０ａが正常な状態であり、使用可能であると判断すると、電源監視コントローラ４１は、第１リレー４６をオンして、メインバッテリー５０ａから制御コントローラ４２に電力を供給し、この制御コントローラ４２を起動させるとともに、第１パイロットランプ４１ａを点灯する（ステップＳ１４０）。なお、上述のように、第１リレー４６がオン状態になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８から電源監視コントローラ４１およびバックアップバッテリー４４に電力が供給され、以降は、電源監視コントローラ４１は、このＤＣ−ＤＣコンバータ４８から供給される電力で動作するとともに、バックアップバッテリー４４の充電が開始される。
【００２２】
最後に、制御コントローラ４２が起動すると、この制御コントローラ４２は、第２リレー４７をオン状態にしてメインバッテリー５０ａからインバータ４３に電力を供給し、このインバータ４３を制御して、所定の電圧および周波数の交流電力を電動モータ３１に供給して、電動モータ３１を駆動させるとともに、第２パイロットランプ４２ａを点灯し（ステップＳ１４０）、電源システム４０における電源投入処理を修了する。
【００２３】
次に、電源システム４０による省電力制御について図４を用いて説明する。なお、省電力制御とは、油圧アクチュエータ２０に作動油を供給する必要が無いときに、電動モータ３１を停止したり、制御コントローラ４２を停止したりすることにより、メインバッテリー５０ａに充電された電力の消耗を防ぐ制御である。図４は、制御コントローラ４２における制御を示しており、上述のように電源投入処理が終了すると、省電力制御が開始される。
【００２４】
制御コントローラ４２は、油圧センサ３６および電流センサ４９により吐出油圧および負荷電流を計測する（ステップＳ２００）。そして、設定時間内（例えば、５秒間）で吐出油圧若しくは負荷電流の変化があるかを判断し（ステップＳ２１０）、変化がある場合は、ステップＳ２００に戻りこれらの処理を繰り返す。一方、設定時間内に吐出油圧および負荷電流に変化が無いときは、制御コントローラ４２は第２リレー４７をオフし、インバータ４３への電力供給を切断して、電動モータ３１を停止させるとともに、第２パイロットランプ４２ａを消灯する（ステップＳ２２０）。
【００２５】
次に、制御コントローラ４２は、モータ起動スイッチ４２ｂがオンされたか否かを判断する（ステップＳ２３０）。モータ起動スイッチ４２ｂがオンされたと判断したときは、第２リレー４７をオンしてインバータ４３へ電力を供給することにより電動モータ３１を駆動させ、また、第２パイロットランプ４２ａを点灯する（ステップＳ２４０）。そして、ステップＳ２００に戻り、上述の処理を繰り返す。ステップＳ２３０で、モータ起動スイッチ４２ｂがオンされていないと判断されたときは、制御コントローラ４２は、操作装置１４等の操作状態を取得し（ステップＳ２５０）、設定時間内で無操作制御状態であるか否かを判断し（ステップＳ２６０）、無操作制御状態でないときはステップＳ２３０に戻りこれらの処理を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ２３０で設定時間の間、無操作制御状態が継続したと判断されたときは、制御コントローラ４２は、電源監視コントローラ４１に指令信号を送信する（ステップＳ２７０）。そして、電源監視コントローラ４１は、この指令信号を制御コントローラ４２から受信すると、第１リレー４６をオフして、制御コントローラ４２への電力供給を切断することによりこの制御コントローラ４２を停止させるとともに第１パイロットランプ４１ａを消灯し、また、メインバッテリーユニット５０の保護回路５０ｂへの電力供給を停止し、その後、スリープモードに移行する。
【００２７】
電源監視コントローラ４１は、スリープモードに入ると、電源スイッチ４１ｂが押下されるのを監視する以外の動作を停止し、バックアップバッテリー４４の電力消費を極力抑えるように動作する。そして、電源スイッチ４１ｂが押下されたのを検出すると、電源監視コントローラ４１は、スリープモードを解除して、図３で示した電源投入処理のうちステップＳ１１０以降の処理を実施し、第１および第２リレー４６，４７をオン状態にして、制御コントローラ４２およびインバータ４３に電力を供給して電動モータ３１を作動させる。
【００２８】
このように、インバータ４３に対する電力供給を制御する制御コントローラ４２とは別に、メインバッテリーユニット５０を監視するとともに制御コントローラ４２に対する電力供給を制御する電源監視コントローラ４１、および、メインバッテリーユニット５０から電力が供給されない状態でもこの電源監視コントローラ４１を作動させるバックアップバッテリー４４を設けることにより、メインバッテリー５０ａに異常が発生したときでも、この異常を電源監視コントローラ４１で検出して警報用パイロットランプ５２等により警告することができるので、このパワーショベル車１を操作するオペレータは、メインバッテリーユニット５０の異常をすぐに認識することができる。
【００２９】
このとき、上述のように電源投入時の処理は、電源監視コントローラ４１から順に電源を投入していくことにより行うことができるので、電源監視コントローラ４１および制御コントローラ４２の処理および構成を簡単にすることができる。また、メインバッテリー５０ａが正常な状態で、制御コントローラ４２に電力が供給されたときは、同時に、メインバッテリー５０ａにより電源監視コントローラ４１を作動させるとともに、バックアップバッテリー４４を充電することにより、メインバッテリー５０ａの異常時に、バックアップバッテリー４４で電源監視コントローラ４１を作動させることができる。
【００３０】
さらに、油圧アクチュエータ２０への作動油の供給状況や操作装置１４の操作状況を制御コントローラ４２で監視し、油圧が必要ないときはインバータ４３への電力供給を停止したり、さらには、制御コントローラ４２への電力供給を停止したりすることにより、メインバッテリー５０ａの不要な電力消費を抑え、このメインバッテリーユニット５０を充電することなく行えるパワーショベル車１の作業時間を長くすることができる。なお、このようにインバータ４３や制御コントローラ４２への電力供給を停止したとしても、モータ起動スイッチ４２ａ若しくは電源スイッチ４１ａを押下することにより、簡単に、インバータ４３や制御コントローラ４２へ電力を供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る作業用車両の一例であるクローラ型パワーショベル車の構成を示す斜視図である。
【図２】上記パワーショベル車に搭載される油圧ユニットおよび電源ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】上記電源ユニットにおける電源投入時の処理を示すフローチャートである。
【図４】上記電源ユニットにおける省電力制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１ クローラ型パワーショベル車（作業用車両）
１４ 操作装置
２０ 油圧アクチュエータ
３１ 電動モータ
３２ 油圧ポンプ
３６ 油圧センサ
５０ メインバッテリーユニット
５０ａ メインバッテリー
５０ｂ 保護回路
４１ 電源監視コントローラ
４２ 制御コントローラ
４３ インバータ
４６ 第１リレー（コントローラ用リレー）
４７ 第２リレー（電動モータ用リレー）
４９ 電流センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータにより駆動される作業用車両であって、
前記油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
直流電力を供給するメインバッテリーと、
前記メインバッテリーからの直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに供給することにより前記電動モータを作動させるインバータと、
前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続・切断する電動モータ用リレーと、
前記油圧アクチュエータの操作を行う操作装置と、
前記メインバッテリーからの直流電力により作動して、前記操作装置から出力される操作信号に応じて前記油圧アクチュエータおよび前記インバータの作動を制御するとともに、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続・切断する制御コントローラと、
前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを接続・切断するコントローラ用リレーと、
前記メインバッテリーの状態を監視するとともに、前記コントローラ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを接続・切断する電源監視コントローラと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油の吐出油圧を検出する油圧センサと、
前記メインバッテリーから前記インバータに流れる負荷電流の電流値を検出する電流センサと、を有し、
前記制御コントローラが、前記油圧センサで検出される前記吐出油圧および前記電流センサで検出される前記負荷電流の大きさが設定時間内で変化がないことを検出し、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを切断して、前記電動モータを停止させる第１のステップ、
前記制御コントローラが、所定の設定時間の間、前記操作装置から前記操作信号が出力されない状態が継続したことを検出し、前記電源監視コントローラに指令信号を送信する第２のステップ、および、
前記電源監視コントローラが、前記送信信号を受信したときに、前記コントローラ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを切断して、前記制御コントローラを停止させる第３のステップ、を実行するように構成された作業用車両。
【請求項２】
前記制御コントローラが、モータ起動用スイッチを有し、
前記第２のステップにおいて、前記制御コントローラが、前記モータ起動用スイッチが操作されたことを検出したときに、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続して前記電動モータを駆動させ、前記第１のステップに戻るように構成された請求項１に記載の作業用車両。
【請求項３】
前記電源監視コントローラが、電源スイッチを有し、
前記第３のステップで前記制御コントローラが停止された後に、前記電源監視コントローラが、前記電源スイッチが操作されたことを検出したときに、前記コントローラ用リレー、前記電動モータ用リレーの順で、前記メインバッテリーと前記制御コントローラおよび前記インバータを接続するように構成された請求項１または２に記載の作業用車両。
【請求項１】
油圧アクチュエータにより駆動される作業用車両であって、
前記油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
直流電力を供給するメインバッテリーと、
前記メインバッテリーからの直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに供給することにより前記電動モータを作動させるインバータと、
前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続・切断する電動モータ用リレーと、
前記油圧アクチュエータの操作を行う操作装置と、
前記メインバッテリーからの直流電力により作動して、前記操作装置から出力される操作信号に応じて前記油圧アクチュエータおよび前記インバータの作動を制御するとともに、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続・切断する制御コントローラと、
前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを接続・切断するコントローラ用リレーと、
前記メインバッテリーの状態を監視するとともに、前記コントローラ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを接続・切断する電源監視コントローラと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油の吐出油圧を検出する油圧センサと、
前記メインバッテリーから前記インバータに流れる負荷電流の電流値を検出する電流センサと、を有し、
前記制御コントローラが、前記油圧センサで検出される前記吐出油圧および前記電流センサで検出される前記負荷電流の大きさが設定時間内で変化がないことを検出し、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを切断して、前記電動モータを停止させる第１のステップ、
前記制御コントローラが、所定の設定時間の間、前記操作装置から前記操作信号が出力されない状態が継続したことを検出し、前記電源監視コントローラに指令信号を送信する第２のステップ、および、
前記電源監視コントローラが、前記送信信号を受信したときに、前記コントローラ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記制御コントローラを切断して、前記制御コントローラを停止させる第３のステップ、を実行するように構成された作業用車両。
【請求項２】
前記制御コントローラが、モータ起動用スイッチを有し、
前記第２のステップにおいて、前記制御コントローラが、前記モータ起動用スイッチが操作されたことを検出したときに、前記電動モータ用リレーにより前記メインバッテリーおよび前記インバータを接続して前記電動モータを駆動させ、前記第１のステップに戻るように構成された請求項１に記載の作業用車両。
【請求項３】
前記電源監視コントローラが、電源スイッチを有し、
前記第３のステップで前記制御コントローラが停止された後に、前記電源監視コントローラが、前記電源スイッチが操作されたことを検出したときに、前記コントローラ用リレー、前記電動モータ用リレーの順で、前記メインバッテリーと前記制御コントローラおよび前記インバータを接続するように構成された請求項１または２に記載の作業用車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３２５４３１（Ｐ２００７−３２５４３１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５３６９８（Ｐ２００６−１５３６９８）
【出願日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（０００１５０１５４）株式会社竹内製作所 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【出願人】（０００１５０１５４）株式会社竹内製作所 (50)
【Ｆターム（参考）】
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