建設機械の電動駆動装置
【課題】稼働時間を長くすることができる建設機械の電動駆動装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置７と、蓄電装置７との間で電力の授受を行う電動・発電機２７と、電動・発電機２７によって駆動する油圧ポンプ２９と、油圧ポンプ２９から複数の油圧アクチュエータ１３Ａ，１９等への圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁３２，３４等と、複数の方向切換弁３２，３４等をそれぞれ操作する複数の操作装置３１，３３等とを備えた電動式ミニショベルの電動駆動装置であって、複数の方向切換弁３２，３４等が全て操作されてない状態でＸ秒が経過した場合、電動・発電機２７をアイドル回転数まで減速させる双方向コンバータ２８を備える。双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるときに、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。
【解決手段】蓄電装置７と、蓄電装置７との間で電力の授受を行う電動・発電機２７と、電動・発電機２７によって駆動する油圧ポンプ２９と、油圧ポンプ２９から複数の油圧アクチュエータ１３Ａ，１９等への圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁３２，３４等と、複数の方向切換弁３２，３４等をそれぞれ操作する複数の操作装置３１，３３等とを備えた電動式ミニショベルの電動駆動装置であって、複数の方向切換弁３２，３４等が全て操作されてない状態でＸ秒が経過した場合、電動・発電機２７をアイドル回転数まで減速させる双方向コンバータ２８を備える。双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるときに、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式油圧ショベルやハイブリッド式油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプを駆動する電動・発電機と、この電動・発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置とを搭載した建設機械の電動駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の一例であるミニショベル（すなわち、運転質量６トン未満の油圧ショベル）は、一般に、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型の作業機とを備えている。このミニショベルは、例えば、油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータ（詳細には、例えばブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及びバケット用油圧シリンダ等）と、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、複数の方向切換弁をそれぞれ操作する操作手段（詳細には、例えば操作レバーの操作位置に対応するパイロット圧を出力する複数の操作装置）とを備えている。
【０００３】
近年、排気ガスを排出せず、騒音や振動も大幅に低減する利点を有することから、上記油圧ポンプの駆動源としてエンジンの代わりに電動モータ（電動・発電機）を搭載した電動式ミニショベルが提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電動式ミニショベルにおいては、電動モータの電力源として複数のバッテリからなる蓄電装置を搭載したものがある。この蓄電装置搭載型の電動式ミニショベルでは、常に電力ケーブルを用いて外部電源に接続する必要がない。そして、例えばミニショベルの作業時に電力ケーブルを用いて外部電源に接続しない場合は、移動や旋回動作が制限されないという利点を有する。しかし、ミニショベルに搭載可能なバッテリの数量ひいては蓄電装置の蓄電容量には限界がある。詳しく説明すると、例えば後方超小旋回型若しくは超小旋回型と呼ばれるミニショベルにおいては、上部旋回体の後端若しくは上部旋回体の全体における旋回半径寸法が制限されている。そして、上部旋回体には、運転者が搭乗する運転室などが設けられており、さらに、複数の方向切換弁、油圧ポンプ、及び作動油タンクを含む油圧機器が搭載されている。そのため、運転者の視認性を損なわないように上部旋回体に搭載できるバッテリのスペースは限られており、上部旋回体に搭載可能なバッテリの数量には限界がある。したがって、ミニショベルに搭載する蓄電装置の蓄電容量に限界があり、電力ケーブルを用いて外部電源に接続しない場合のミニショベルの稼働時間が限られていた。
【０００６】
本発明の目的は、建設機械に搭載された蓄電装置によって制限される稼働時間を、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階での電動・発電機による発電作用により従来よりも長くすることができる建設機械の電動駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段と、を有し、前記アイドル制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数から前記低速回転数まで減速させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記電動・発電機が前記低速回転数まで減速した後、さらに前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、前記電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を有し、前記第１の停止制御手段は、前記電動・発電機を前記低速回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、前記電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段と、を有し、前記第２の停止制御手段は、前記電動・発電機を停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【００１０】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【００１１】
（５）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、前記ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、電動・発電機を減速又は停止させるときに電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置を充電する回生制御を行うことにより、建設機械の稼働時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における電動式ミニショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における電動駆動装置の構成を表す図である。
【図３】本発明の一実施形態における双方向コンバータを関連機器とともに表すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態における双方向コンバータのコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートであり、アイドル運転時にゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作されて電動・発電機を停止させる場合を示す。
【図６】本発明の一実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートであり、アイドル運転時間がＹ秒経過して電動・発電機を停止させる場合を示す。
【図７】本発明の他の実施形態における双方向コンバータのコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートである。
【図９】本発明の一変形例における双方向コンバータを関連機器とともに表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図１〜図６により説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態における電動式ミニショベルの全体構造を表す側面図である。なお、以降、電動式ミニショベルが図１に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００１６】
この図１において、電動式ミニショベルは、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の基礎下部構造をなす旋回フレーム３と、この旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられたスイングポスト４と、このスイングポスト４に上下方向に回動可能（俯仰可能）に連結された多関節型の作業機５と、旋回フレーム４上に設けられたキャノピータイプの運転室６と、旋回フレーム４上の後側に設けられ、複数のバッテリ（例えばリチウム電池）からなる蓄電装置７（後述の図２及び図３参照）を収納したバッテリ搭載部８とを備えている。なお、本実施形態では、上部旋回体２の側方には、外部電源からのケーブルを着脱可能な給電ソケット（図示せず）が設けられている。
【００１７】
下部走行体１は、上方から見て略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１０と、トラックフレーム９の左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪（アイドラ）１１と、左右それぞれの駆動輪１０と従動輪１１とで掛けまわされた左右の履帯（クローラ）１２とを備えている。そして、左の走行用油圧モータ１３Ａの駆動により左の駆動輪１０（すなわち、左の履帯１２）が回転し、右の走行用油圧モータ１３Ｂ（図示せず）の駆動により右の駆動輪１０（すなわち、右の履帯１２）が回転するようになっている。
【００１８】
トラックフレーム９の前側には排土用のブレード１４が上下動可能に設けられており、このブレード１４はブレード用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により上下動するようになっている。
【００１９】
トラックフレーム９の中央部には旋回輪１５が設けられ、この旋回輪１５を介し旋回フレーム３が旋回可能に設けられており、旋回フレーム３（すなわち、上部旋回体２）は旋回用油圧モータ（図示せず）の駆動により旋回するようになっている。
【００２０】
スイングポスト４は、旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられており、スイング用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により左右方向に回動するようになっている。これにより、作業機５が左右にスイングするようになっている。
【００２１】
作業機５は、スイングポスト４に上下方向に回動可能に連結されたブーム１６と、このブーム１６に上下方向に回動可能に連結されたアーム１７と、このアーム１７に上下方向に回動可能に連結されたバケット１８とを備えている。ブーム１６、アーム１７、及びバケット１８は、ブーム用油圧シリンダ１９、アーム用油圧シリンダ２０、及びバケット用油圧シリンダ２１により上下方向に回動するようになっている。なお、バケット１８は、例えばオプション用油圧アクチュエータが組み込まれたアタッチメント（図示せず）と交換可能になっている。
【００２２】
運転室６には、運転者が着座する運転席（座席）２２が設けられている。運転席２２の前方には、手または足で操作可能とし前後方向に操作することで左右の旋回用油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの動作をそれぞれ指示する左右の走行用操作レバー２３Ａ，２３Ｂが設けられている。左の走行用操作レバー２３Ａのさらに左側の足元部分には、左右方向に操作することでオプション用油圧アクチュエータの動作を指示するオプション用操作ペダル（図示せず）が設けられている。右の走行用操作レバー２３Ｂのさらに右側の足元部分には、左右方向に操作することでスイング用油圧シリンダの動作を指示するスイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。
【００２３】
運転席２２の左側には、前後方向に操作することでアーム用油圧シリンダ２０の動作を指示し、左右方向に操作することで旋回用油圧モータの動作を指示する十字操作式のアーム・旋回用操作レバー２４Ａが設けられている。運転席２２の右側には、前後方向に操作することでブーム用油圧シリンダ１９の動作を指示し、左右方向に操作することバケット用油圧シリンダ２１の動作を指示する十字操作式のブーム・バケット用操作レバー２４Ｂ（後述の図２参照）が設けられている。また、運転席２２の右側には、前後方向に操作することでブレード用油圧シリンダの動作を指示するブレード用操作レバー（図示せず）が設けられている。
【００２４】
また、運転席２２の左側（言い換えれば、運転室６の乗降口）には、禁止解除位置（詳細には、運転者の乗降を妨げる下降位置）と禁止位置（詳細には、運転者の乗降を許容する上昇位置）に操作されるゲートロックレバー２５が設けられている。
【００２５】
また、運転席２２の右側には、ダイヤル２６（後述の図３参照）等が設けられている。このダイヤル２６は、回転操作により、後述する電動・発電機２７（図２及び図３参照）の標準回転数を予め設定された所定の範囲（詳細には、定格回転数を含み、例えばＮＨ＝２０００ｒｐｍ〜ＮＬ＝１５００ｒｐｍ）内で指示可能とし、その操作位置に対応した信号を出力するようになっている。この標準回転数は、上述した油圧アクチュエータが駆動可能な設定回転数であって、例えば作業機５で掘削作業を行うためのトルクが十分に得られる設定回転数である。なお、電動・発電機２７は、電動機と発電機の両機能を兼ねるものである。
【００２６】
図２は、上述した電動式ミニショベルに備えられた電動駆動装置の構成を表す図である。なお、この図２においては、代表として、左の走行用油圧モータ１３Ａ及びブーム用油圧シリンダ１９に係わる構成を表している。
【００２７】
図２において、蓄電装置（バッテリ装置）７と、双方向コンバータ２８を介し蓄電装置７との間で電力の授受を行う電動・発電機（Ｍ／Ｇ）２７と、この電動・発電機２７によって駆動する油圧ポンプ２９及びパイロットポンプ３０と、上述した左走行用操作レバー２３Ａを備えた油圧パイロット式の操作装置（遠隔操作装置）３１と、左走行用操作レバー２３Ａの前後方向の操作に応じて油圧ポンプ２９から左走行用油圧モータ１３Ａへの圧油の流れを制御する左走行用方向切換弁３２とが設けられている。また、上述したバケット・ブーム用操作レバー２４Ｂを備えた油圧パイロット式の操作装置（遠隔操作装置）３３と、バケット・ブーム用操作レバー２４Ｂの前後方向の操作に応じて油圧ポンプ２９からブーム用油圧シリンダ１９への圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁３４とが設けられている。なお、図示しないが、右走行用油圧モータ１３Ｂ、アーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１、旋回用油圧モータ、スイング用油圧シリンダ、及びブレード用油圧シリンダに係わる構成もほぼ同様である。
【００２８】
左走行用方向切換弁３２及びブーム用方向切換弁３４等（詳細には、図示しない右走行用方向切換弁、アーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、旋回用方向切換弁、スイング用方向切換弁、及びブレード用方向切換弁を含む）は、センタバイパス型のものであり、センタバイパスライン３５上に位置するセンタバイパス通路をそれぞれ有している。各方向切換弁のセンタバイパス通路は、センタバイパスライン３５に直列に接続されており、各方向切換弁のスプールが中立位置にある場合に連通し、図２中左側又は右側の切換位置に切換えられると遮断するようになっている。センタバイパスライン３５の上流側は油圧ポンプ２９の吐出ライン３６に接続され、センタバイパスライン３５の下流側はタンクライン３７に接続されている。
【００２９】
また、左走行用方向切換弁３２及びブーム用方向切換弁３４等は、油圧信号ライン３８上に位置する信号通路をそれぞれ有している。すなわち、各方向切換弁の信号通路は、油圧信号ライン３８に直列に接続されており、各方向切換弁のスプールが中立位置にある場合に連通し、図２中左側又は右側の切換位置に切換えられると遮断するようになっている。油圧信号ライン３８の上流側はパイロットポンプ３０の吐出ライン３９から分岐するように接続され、油圧信号ライン３８の下流側はタンクライン３７に接続されている。油圧信号ライン３８における最上流の方向切換弁３２の上流側には固定絞り４０が設けられ、この固定絞り４０と方向切換弁３２との間に圧力スイッチ４１（操作検出手段）が設けられている。圧力スイッチ４１は、方向切換弁３２の上流側の油圧を導入し、これが予め設定された閾値に達した場合に接点を閉じるようになっている。これにより、全ての方向切換弁のうちのいずれかが操作されたか否かを検出し、いずれかの方向切換弁が操作された場合にＯＮ信号を出力するようになっている。
【００３０】
左走行用方向切換弁３２は、操作装置３１からのパイロット圧によって遠隔操作されるようになっている。操作装置３１は、前述した左走行用操作レバー２３Ａと、この操作レバー２３Ａの前後方向の操作に応じパイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対の減圧弁（図示せず）とを有している。そして、例えば操作レバー２３Ａを中立位置から前側に操作すると、その操作量に応じて一方の減圧弁で生成されたパイロット圧が左走行用方向切換弁３２の図２中右側の受圧部へ出力され、これによって左走行用方向切換弁３２が図２中右側の切換位置に切換えられる。これにより、左の走行用油圧モータ１３Ａが前方向に回転し、左の駆動輪１０及び履帯１２が前方向に回転するようになっている。一方、例えば操作レバー２３Ａを中立位置から後側に操作すると、その操作量に応じて他方の減圧弁で生成されたパイロット圧が左走行用方向切換弁３２の図２中左側の受圧部へ出力され、これによって左走行用方向切換弁３２が図２中左側の切換位置に切換えられる。これにより、左の走行用油圧モータ１３Ａが後方向に回転し、左の駆動輪１０及び履帯１２が後方向に回転するようになっている。
【００３１】
ブーム用方向切換弁３４は、操作装置３３からのパイロット圧によって遠隔操作されるようになっている。操作装置３３は、ブーム・バケット用操作レバー２４Ｂと、この操作レバー２４Ｂの前後方向の操作に応じパイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対の減圧弁（図示せず）等を有している。そして、例えば操作レバー２４Ｂを中立位置から前側に操作すると、その操作量に応じて一方の減圧弁で生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３４の図２中右側の受圧部へ出力され、これによってブーム用方向切換弁３４が図２中右側の切換位置に切換えられる。これにより、ブーム用油圧シリンダ１９が縮短し、ブーム１６が下がるようになっている。一方、例えば操作レバー２４Ｂを後側に操作すると、その操作量に応じて他方の減圧弁で生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３４の図２中左側の受圧部へ出力され、これによってブーム用方向切換弁３４が図２中左側の切換位置に切換えられる。これにより、ブーム用油圧シリンダ１９が伸張し、ブーム１６が上がるようになっている。
【００３２】
パイロットポンプ３０の吐出ライン３９には、パイロットポンプ３０の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁４２が設けられている。また、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９にはロック弁４３（禁止手段）が設けられており、このロック弁４３は、上述したゲートロックレバー２５の操作に応じて切換えられるようになっている。詳細には、ゲートロックレバー２５の操作位置に応じて切換えられるロックスイッチ４４が設けられており、このロックスイッチ４４は、ゲートロックレバー２５が禁止解除位置（下降位置）にある場合に閉じ状態（ＯＮ）、ゲートロックレバー２５が禁止位置（上昇位置）にある場合に開き状態（ＯＦＦ）となる。そして、例えばロックスイッチ４４が閉じ状態になると、このロックスイッチ４４を介してロック弁４３のソレノイド部が通電されて、ロック弁４３が図２中下側の切換位置Ｘに切換えられる。これにより、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９を連通して、パイロットポンプ３０の吐出圧が操作装置３１，３３等に導入される。一方、ロックスイッチ４４が開き状態になると、ロック弁４３のソレノイド部が通電されず、バネの付勢力で、ロック弁４３が図２中上側の中立位置Ｎに切換えられる。これにより、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９を遮断するとともに、操作装置３１，３３等の一次側をタンクに連通する。したがって、操作装置３１，３３等を操作しても全ての方向切換弁へのパイロット圧がタンク圧となり、操作装置３１，３３等の操作が禁止された状態となる。その結果、全ての油圧アクチュエータの停止状態を保つ。
【００３３】
図３は、本実施形態の要部である双方向コンバータ２８を関連機器とともに表すブロック図である。
【００３４】
この図３において、双方向コンバータ２８は、昇降圧チョッパ４５と、交直変換器４６と、コントローラ４７とを備えている。昇降圧チョッパ４５は、詳細を図示しないが、昇圧回路、降圧回路、整流回路、及びそれらの回路の間に設けられた開閉器を有している。コントローラ４７は、上述したロックスイッチ４４、圧力スイッチ４１、及びダイヤル２６等からの信号を入力し、これらの信号に応じて昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６を制御する。これにより、電動・発電機２７を、ダイヤル２６で設定された標準回転数で駆動する標準運転、ダイヤル２６で設定可能な最小標準回転数ＮＬより低速に予め設定されたアイドル回転数ＮＩ（詳細には、本実施形態では、上述した油圧アクチュエータが駆動不能な低速回転数であって、例えば３００ｒｐｍ）で駆動するアイドル運転、又は停止に切換えるようになっている。
【００３５】
詳しく説明すると、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止位置又は禁止解除位置に操作されたかを判定し、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えばゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止状態からアイドル運転に切換えるように制御する。また、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態であるか否かを判定し、例えば電動・発電機２７のアイドル運転中若しくは停止中にいずれかの方向切換弁が操作された場合に電動・発電機２７を標準運転に切換え、一方、例えば電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態で予め設定されたＸ秒（数秒）が経過した場合に電動・発電機２７をアイドル運転に切換え、さらに、例えば電動・発電機２７のアイドル運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態で予め設定されたＹ秒（但し、本実施形態では、Ｙ＞Ｘであって、数秒）が経過した場合に電動・発電機２７を停止させるように制御する。
【００３６】
そして、本実施形態の大きな特徴として、コントローラ４７は、電動・発電機２７の標準運転時又はアイドル運転時に電動・発電機２７を電動機として作動させ、電動・発電機２７を標準運転からアイドル運転に切換えるとき（言い換えれば、標準回転数からアイドル回転数に減速させるとき）や停止させるときに、電動・発電機２７を発電機（回生ブレーキ）として作動させるようになっている。
【００３７】
次に、上述したコントローラ４７の制御手順を説明する。図４は、コントローラ４７の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３８】
この図４において、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置に操作され、いずれかの方向切換弁が操作レバーで操作された場合、ステップ１００に進み、電動・発電機２７の標準運転制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７は、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７は、ダイヤル２６で設定された標準回転数と電動・発電機２７の実回転数（詳細には、図示しないが、例えば回転数センサで検出された実回転数、又は電動・発電機２７の磁極位置を検出する位置センサ及び電動・発電機２７の一次電流を検出する電流センサの検出結果に基づいて演算された実回転数）との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、前述の図３中白抜き矢印で示すような電気の流れとなり、電動・発電機２７が標準回転数で駆動する。
【００３９】
そして、ステップ１１０に進み、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。
【００４０】
ステップ１３０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１３０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１３０の判定が満たされ、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過しない間は、ステップ１４０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００４１】
そして、ステップ１１０〜ステップ１３０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過すれば、ステップ１４０の判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、ステップ１５０に進み、電動・発電機２７のアイドル運転制御に切換える。詳しく説明すると、コントローラ４７は、まず、電動・発電機２７が標準回転数からアイドル回転数となるまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４２】
その後、駆動・発電機２７がアイドル回転数になると、コントローラ４７は、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７は、アイドル回転数と電動・発電機２７の実回転数との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、前述の図３中白抜き矢印で示すような電気の流れとなり、電動・発電機２７がアイドル回転数で駆動する。
【００４３】
そして、ステップ１６０に進み、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１６０の判定が満たされず、ステップ１７０に移る。ステップ１７０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１７０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って電動・発電機２７の標準運転制御に切換える。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１７０の判定が満たされ、ステップ１８０に移る。
【００４４】
ステップ１８０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１８０の判定が満たされず、ミニショベルの休止状態から作動状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ１００に戻って電動・発電機２７の標準運転制御に切換える。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１８０の判定が満たされ、ステップ１９０に移る。ステップ１９０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過しない間は、ステップ１９０の判定が満たされず、前述のステップ１６０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００４５】
そして、ステップ１６０〜ステップ１８０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過すれば、ステップ１９０の判定が満たされ、ステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７は、電動・発電機２７が停止するまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４６】
また、例えば前述のステップ１１０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。また、例えば前述のステップ１６０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。これらのときも、上記同様、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４７】
なお、上記において、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１３０〜１５０は、特許請求の範囲記載の複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１８０〜２００は、電動・発電機が低速回転数まで減速した後、さらに複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１１０、１６０、２００は、ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段を構成し、特に、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１１０、２００は、ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。
【００４８】
前述の図３に戻り、双方向コンバータ２８は、例えば商用電源４８（外部電源）からのケーブルが給電口に接続された場合に、商用電源４８と蓄電装置７との間に介在するようになっている。そして、電動・発電機２７の停止中に外部電源による充電の開始・終了を指示可能な充電スイッチ（図示せず）が設けられており、コントローラ４７は、充電スイッチからの充電開始指示信号に応じて、商用電源４８からの電力を蓄電装置７に供給して蓄電装置７を充電する制御を行うようになっている。詳細には、昇降圧チョッパ４５は、コントローラ４７からの指令に応じて、商用電源４８からの交流電力を直流電力に変換するとともにその電圧を降圧して蓄電装置７に供給するようになっている。
【００４９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を、図５及び図６を用いて説明する。
【００５０】
例えば図５で示すように、運転者がゲートロックレバー２５を禁止位置から禁止解除位置に操作すると（すなわち、ロックスイッチ４４がＯＮになると）、双方向コンバータ２８は、アイドル回転数ＮＩとなるように電動・発電機２７を駆動する。そして、運転者が操作レバーによっていずれかの方向切換弁を操作すると（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＮになると）、言い換えれば、ミニショベルの双方向コンバータ２８は、ダイヤル２６で設定された例えば標準回転数ＮＨとなるように電動・発電機２７を駆動する。その後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数ＮＨからアイドル回転数ＮＩに減速させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５１】
そして、電動・発電機２７のアイドル運転中、運転者がダイヤル２６を操作すると、双方向コンバータ２８は、ダイヤル２６で設定された標準回転数となるように電動・発電機２７を駆動する。その後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数ＮＨからアイドル回転数ＮＩに減速させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５２】
そして、電動・発電機２７のアイドル運転中、運転者がゲートロックレバー２５を禁止解除位置から禁止位置に操作すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５３】
一方、例えば図６で示すように、電動・発電機２７のアイドル運転中、ゲートロックレバー２５及びダイヤル２６が操作されず、全ての操作レバーを操作しない状態でＹ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５４】
以上のように本実施形態においては、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき及び停止させるときに回生制御を行うことにより、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００５５】
なお、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、ゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたときに電動・発電機２７を停止させ、ゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたときに電動・発電機２７を駆動させる制御機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよい。また、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７のアイドル運転時間がＹ秒経過したときに電動・発電機２７を停止させる制御機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよいし、この機能の有効化・無効化を設定可能なスイッチを設けてもよい。また、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させるときに、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよいし、この機能の有効化・無効化を設定可能なスイッチを設けてもよい。このような変形例においても、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるときに回生制御を行うので、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００５６】
本発明の他の実施形態を図７及び図８により説明する。本実施形態は、電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過した場合、電動・発電機２７を停止させる実施形態である。なお、本実施形態において、上記一実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、図示しないが、双方向コンバータ２８Ａは、上記双方向コンバータ２８と同様、昇降圧チョッパ４５と、交直変換器４６と、コントローラ４７Ａとを備えている。コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４、圧力スイッチ４１、及びダイヤル２６等からの信号を入力し、これらの信号に応じて昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６を制御する。これにより、電動・発電機２７を、ダイヤル２６で設定された標準回転数で駆動する標準運転、又は停止に切換えるようになっている。
【００５８】
詳しく説明すると、コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止位置又は禁止解除位置に操作されたかを判定し、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えばゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を標準運転に切換えるように制御する。また、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態であるか否かを判定し、例えば電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒（数秒）が経過した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えば電動・発電機２７の停止中にいずれかの方向切換弁が操作された場合に電動・発電機２７を標準運転に切換えるように制御する。
【００５９】
そして、本実施形態の大きな特徴として、コントローラ４７Ａは、電動・発電機２７の標準運転時に電動・発電機２７を電動機として作動させ、電動・発電機２７を標準運転から停止させるときに、電動・発電機２７を発電機（回生ブレーキ）として作動させるようになっている。
【００６０】
次に、上述したコントローラ４７Ａの制御手順を説明する。図７は、コントローラ４７Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００６１】
この図７において、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置に操作された場合に、ステップ１００に進み、電動・発電機２７の標準運転制御を行う。すなわち、コントローラ４７Ａは、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７Ａは、ダイヤル２６で設定された標準回転数と電動・発電機２７の実回転数（詳細には、図示しないが、例えば回転数センサで検出された実回転数、又は電動・発電機２７の磁極位置を検出する位置センサ及び電動・発電機２７の一次電流を検出する電流センサの検出結果に基づいて演算された実回転数）との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、電動・発電機２７が標準回転数で駆動する。
【００６２】
そして、ステップ１１０に進み、コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。
【００６３】
ステップ１３０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１３０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１３０の判定が満たされ、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過しない間は、ステップ１４０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００６４】
そして、ステップ１１０〜ステップ１３０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過すれば、ステップ１４０の判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、ステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７Ａは、電動・発電機２７が停止するまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、蓄電装置７が充電される。
【００６５】
また、例えば前述のステップ１１０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。このときも、蓄電装置７が充電される。
【００６６】
なお、上記において、双方向コンバータ２８Ａのコントローラ４７Ａが行う前述のステップ１３０、１４０、２００は、特許請求の範囲に記載の複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８Ａのコントローラ４７Ａが行う前述のステップ１１０、２００は、ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。
【００６７】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を、図８を用いて説明する。
【００６８】
例えば図８で示すように、運転者がゲートロックレバー２５を禁止位置から禁止解除位置に操作すると（すなわち、ロックスイッチ４４がＯＮになると）、双方向コンバータ２８Ａは、ダイヤル２６で設定された例えば標準回転数ＮＨとなるように電動・発電機２７を駆動する。そして、電動・発電機２７が標準回転数ＮＨに達した後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００６９】
また、図示しないが、電動・発電機２７の標準運転中、運転者がゲートロックレバー２５を禁止解除位置から禁止位置に操作すると、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００７０】
以上のように本実施形態においては、ミニショベルの作動状態から休止状態へと移行する段階で、電動・発電機２７を停止させるときに回生制御を行うことにより、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、方向切換弁３２，３４等をそれぞれ操作する複数の操作手段として、操作レバーの操作位置に対応したパイロット圧を出力する油圧パイロット式の操作装置３１，３３等を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、操作レバーの操作位置に対応した電気操作信号を出力する電気レバー式の操作装置としてもよい。この場合、例えば、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、方向切換弁に出力する対の電磁式減圧弁と、操作装置からの電気操作信号に応じて前記対の電磁式減圧弁を制御する制御装置とを設ければよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を検出する操作検出手段として、圧力スイッチ４１等を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば油圧信号ライン３８、各方向切換弁の信号通路、固定絞り４０、及び圧力スイッチ４１を設けないで、操作装置から出力されるパイロット圧のうちの最高圧を抽出するシャトル弁群を設け、そのシャトル弁群における最終段のシャトル弁の出力側に圧力スイッチを設けてもよい。また、例えば圧力スイッチに代えて圧力センサを設け、この圧力センサで検出された圧力が所定の閾値に達したか否かを双方向コンバータのコントローラが判定することにより、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を判断してもよい。また、例えば前述の電気レバー式の操作装置を採用した場合に、前記制御装置が前記電磁式減圧弁へ出力する制御信号（言い換えれば、操作装置からの電気操作信号及びロックスイッチからの信号等）により、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を判断してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、ゲートロックレバー２５が禁止位置に操作された場合に複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段として、ゲートロックレバー２５の操作位置（言い換えれば、ロックスイッチ４４のＯＮ・ＯＦＦ）に応じてパイロットポンプ３０の吐出ライン３９を連通・遮断するロック弁４３を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば前述の電気レバー式の操作装置を採用した場合に、前記制御装置は、ロックスイッチ４４からの信号に応じて操作装置からの電気操作信号を有効・無効とする制御を行ってもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また、上記実施形態においては、双方向コンバータ２８（又は２８Ａ）は、蓄電装置７からの電力を電動・発電機２７に供給して電動・発電機２７を駆動する第１の制御モード、及び外部電源からの電力を蓄電装置７に供給して蓄電装置７を充電する第２の制御モードを選択的に行えるように構成し、第１の制御モード中、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき若しくは停止させるときに回生制御を行う場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、前述した第１の制御モード及び第２の制御モード、外部電源からの電力を電動・発電機２７に供給して電動・発電機２７を駆動する第３の制御モード、並びに外部電源からの電力を電動・発電機２７及び蓄電装置７に供給して電動・発電機２７を駆動するとともに蓄電装置７を充電する第４の制御モードを、モード選択スイッチ（図示せず）の操作に応じて選択的に行えるように構成してもよい。そして、第３の制御モード又は第４の制御モード中、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき若しくは停止させるときに回生制御を行ってもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、以上においては、本発明の適用対象として、電動・発電機２７のみによって油圧ポンプ２９等を駆動する電動式ミニショベルを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば電動・発電機及びエンジンによって駆動するハイブリッド式ミニショベルに適用してもよい。この場合、例えば図９で示すように、電動・発電機２７とエンジン４８との間の接続部にクラッチ機構４９を設け、双方向コンバータ２８（又は２８Ａ）は、電動・発電機２７を減速させるとき及び停止させるときに、クラッチ機構４９を制御して電動・発電機２７とエンジン４８との接続を切り離せばよい。これにより、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行うことができる。したがって、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００７６】
また、ミニショベルに限られず、中型や大型の油圧ショベル（運転質量６トン以上の油圧ショベル）に適用してもよい。また、油圧ショベルに限られず、油圧クレーン等、他の建設機械に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
７ 蓄電装置
１３Ａ 走行用油圧モータ
１３Ｂ 走行用油圧モータ
１９ ブーム用油圧シリンダ
２０ アーム用油圧シリンダ
２１ バケット用油圧シリンダ
２５ ゲートロックレバー
２７ 電動・発電機
２８ 双方向コンバータ（アイドル制御手段、停止制御手段）
２８Ａ 双方向コンバータ（停止制御手段）
２９ 油圧ポンプ
３１ 操作装置（操作手段）
３２ 左走行用方向切換弁
３３ 操作装置（操作手段）
３４ ブーム用方向切換弁
４１ 圧力スイッチ（操作検出手段）
４３ ロック弁（禁止手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式油圧ショベルやハイブリッド式油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプを駆動する電動・発電機と、この電動・発電機との間で電力の授受を行う蓄電装置とを搭載した建設機械の電動駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の一例であるミニショベル（すなわち、運転質量６トン未満の油圧ショベル）は、一般に、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型の作業機とを備えている。このミニショベルは、例えば、油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータ（詳細には、例えばブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及びバケット用油圧シリンダ等）と、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、複数の方向切換弁をそれぞれ操作する操作手段（詳細には、例えば操作レバーの操作位置に対応するパイロット圧を出力する複数の操作装置）とを備えている。
【０００３】
近年、排気ガスを排出せず、騒音や振動も大幅に低減する利点を有することから、上記油圧ポンプの駆動源としてエンジンの代わりに電動モータ（電動・発電機）を搭載した電動式ミニショベルが提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電動式ミニショベルにおいては、電動モータの電力源として複数のバッテリからなる蓄電装置を搭載したものがある。この蓄電装置搭載型の電動式ミニショベルでは、常に電力ケーブルを用いて外部電源に接続する必要がない。そして、例えばミニショベルの作業時に電力ケーブルを用いて外部電源に接続しない場合は、移動や旋回動作が制限されないという利点を有する。しかし、ミニショベルに搭載可能なバッテリの数量ひいては蓄電装置の蓄電容量には限界がある。詳しく説明すると、例えば後方超小旋回型若しくは超小旋回型と呼ばれるミニショベルにおいては、上部旋回体の後端若しくは上部旋回体の全体における旋回半径寸法が制限されている。そして、上部旋回体には、運転者が搭乗する運転室などが設けられており、さらに、複数の方向切換弁、油圧ポンプ、及び作動油タンクを含む油圧機器が搭載されている。そのため、運転者の視認性を損なわないように上部旋回体に搭載できるバッテリのスペースは限られており、上部旋回体に搭載可能なバッテリの数量には限界がある。したがって、ミニショベルに搭載する蓄電装置の蓄電容量に限界があり、電力ケーブルを用いて外部電源に接続しない場合のミニショベルの稼働時間が限られていた。
【０００６】
本発明の目的は、建設機械に搭載された蓄電装置によって制限される稼働時間を、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階での電動・発電機による発電作用により従来よりも長くすることができる建設機械の電動駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段と、を有し、前記アイドル制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数から前記低速回転数まで減速させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記電動・発電機が前記低速回転数まで減速した後、さらに前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、前記電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を有し、前記第１の停止制御手段は、前記電動・発電機を前記低速回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、前記電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段と、を有し、前記第２の停止制御手段は、前記電動・発電機を停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【００１０】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【００１１】
（５）上記目的を達成するために、本発明は、蓄電装置と、前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、前記ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、電動・発電機を減速又は停止させるときに電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置を充電する回生制御を行うことにより、建設機械の稼働時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における電動式ミニショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における電動駆動装置の構成を表す図である。
【図３】本発明の一実施形態における双方向コンバータを関連機器とともに表すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態における双方向コンバータのコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートであり、アイドル運転時にゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作されて電動・発電機を停止させる場合を示す。
【図６】本発明の一実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートであり、アイドル運転時間がＹ秒経過して電動・発電機を停止させる場合を示す。
【図７】本発明の他の実施形態における双方向コンバータのコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態における電動・発電機の実回転数等の経時変化を表すタイムチャートである。
【図９】本発明の一変形例における双方向コンバータを関連機器とともに表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図１〜図６により説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態における電動式ミニショベルの全体構造を表す側面図である。なお、以降、電動式ミニショベルが図１に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００１６】
この図１において、電動式ミニショベルは、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の基礎下部構造をなす旋回フレーム３と、この旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられたスイングポスト４と、このスイングポスト４に上下方向に回動可能（俯仰可能）に連結された多関節型の作業機５と、旋回フレーム４上に設けられたキャノピータイプの運転室６と、旋回フレーム４上の後側に設けられ、複数のバッテリ（例えばリチウム電池）からなる蓄電装置７（後述の図２及び図３参照）を収納したバッテリ搭載部８とを備えている。なお、本実施形態では、上部旋回体２の側方には、外部電源からのケーブルを着脱可能な給電ソケット（図示せず）が設けられている。
【００１７】
下部走行体１は、上方から見て略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１０と、トラックフレーム９の左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪（アイドラ）１１と、左右それぞれの駆動輪１０と従動輪１１とで掛けまわされた左右の履帯（クローラ）１２とを備えている。そして、左の走行用油圧モータ１３Ａの駆動により左の駆動輪１０（すなわち、左の履帯１２）が回転し、右の走行用油圧モータ１３Ｂ（図示せず）の駆動により右の駆動輪１０（すなわち、右の履帯１２）が回転するようになっている。
【００１８】
トラックフレーム９の前側には排土用のブレード１４が上下動可能に設けられており、このブレード１４はブレード用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により上下動するようになっている。
【００１９】
トラックフレーム９の中央部には旋回輪１５が設けられ、この旋回輪１５を介し旋回フレーム３が旋回可能に設けられており、旋回フレーム３（すなわち、上部旋回体２）は旋回用油圧モータ（図示せず）の駆動により旋回するようになっている。
【００２０】
スイングポスト４は、旋回フレーム３の前側に左右方向に回動可能に設けられており、スイング用油圧シリンダ（図示せず）の伸縮駆動により左右方向に回動するようになっている。これにより、作業機５が左右にスイングするようになっている。
【００２１】
作業機５は、スイングポスト４に上下方向に回動可能に連結されたブーム１６と、このブーム１６に上下方向に回動可能に連結されたアーム１７と、このアーム１７に上下方向に回動可能に連結されたバケット１８とを備えている。ブーム１６、アーム１７、及びバケット１８は、ブーム用油圧シリンダ１９、アーム用油圧シリンダ２０、及びバケット用油圧シリンダ２１により上下方向に回動するようになっている。なお、バケット１８は、例えばオプション用油圧アクチュエータが組み込まれたアタッチメント（図示せず）と交換可能になっている。
【００２２】
運転室６には、運転者が着座する運転席（座席）２２が設けられている。運転席２２の前方には、手または足で操作可能とし前後方向に操作することで左右の旋回用油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの動作をそれぞれ指示する左右の走行用操作レバー２３Ａ，２３Ｂが設けられている。左の走行用操作レバー２３Ａのさらに左側の足元部分には、左右方向に操作することでオプション用油圧アクチュエータの動作を指示するオプション用操作ペダル（図示せず）が設けられている。右の走行用操作レバー２３Ｂのさらに右側の足元部分には、左右方向に操作することでスイング用油圧シリンダの動作を指示するスイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。
【００２３】
運転席２２の左側には、前後方向に操作することでアーム用油圧シリンダ２０の動作を指示し、左右方向に操作することで旋回用油圧モータの動作を指示する十字操作式のアーム・旋回用操作レバー２４Ａが設けられている。運転席２２の右側には、前後方向に操作することでブーム用油圧シリンダ１９の動作を指示し、左右方向に操作することバケット用油圧シリンダ２１の動作を指示する十字操作式のブーム・バケット用操作レバー２４Ｂ（後述の図２参照）が設けられている。また、運転席２２の右側には、前後方向に操作することでブレード用油圧シリンダの動作を指示するブレード用操作レバー（図示せず）が設けられている。
【００２４】
また、運転席２２の左側（言い換えれば、運転室６の乗降口）には、禁止解除位置（詳細には、運転者の乗降を妨げる下降位置）と禁止位置（詳細には、運転者の乗降を許容する上昇位置）に操作されるゲートロックレバー２５が設けられている。
【００２５】
また、運転席２２の右側には、ダイヤル２６（後述の図３参照）等が設けられている。このダイヤル２６は、回転操作により、後述する電動・発電機２７（図２及び図３参照）の標準回転数を予め設定された所定の範囲（詳細には、定格回転数を含み、例えばＮＨ＝２０００ｒｐｍ〜ＮＬ＝１５００ｒｐｍ）内で指示可能とし、その操作位置に対応した信号を出力するようになっている。この標準回転数は、上述した油圧アクチュエータが駆動可能な設定回転数であって、例えば作業機５で掘削作業を行うためのトルクが十分に得られる設定回転数である。なお、電動・発電機２７は、電動機と発電機の両機能を兼ねるものである。
【００２６】
図２は、上述した電動式ミニショベルに備えられた電動駆動装置の構成を表す図である。なお、この図２においては、代表として、左の走行用油圧モータ１３Ａ及びブーム用油圧シリンダ１９に係わる構成を表している。
【００２７】
図２において、蓄電装置（バッテリ装置）７と、双方向コンバータ２８を介し蓄電装置７との間で電力の授受を行う電動・発電機（Ｍ／Ｇ）２７と、この電動・発電機２７によって駆動する油圧ポンプ２９及びパイロットポンプ３０と、上述した左走行用操作レバー２３Ａを備えた油圧パイロット式の操作装置（遠隔操作装置）３１と、左走行用操作レバー２３Ａの前後方向の操作に応じて油圧ポンプ２９から左走行用油圧モータ１３Ａへの圧油の流れを制御する左走行用方向切換弁３２とが設けられている。また、上述したバケット・ブーム用操作レバー２４Ｂを備えた油圧パイロット式の操作装置（遠隔操作装置）３３と、バケット・ブーム用操作レバー２４Ｂの前後方向の操作に応じて油圧ポンプ２９からブーム用油圧シリンダ１９への圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁３４とが設けられている。なお、図示しないが、右走行用油圧モータ１３Ｂ、アーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１、旋回用油圧モータ、スイング用油圧シリンダ、及びブレード用油圧シリンダに係わる構成もほぼ同様である。
【００２８】
左走行用方向切換弁３２及びブーム用方向切換弁３４等（詳細には、図示しない右走行用方向切換弁、アーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、旋回用方向切換弁、スイング用方向切換弁、及びブレード用方向切換弁を含む）は、センタバイパス型のものであり、センタバイパスライン３５上に位置するセンタバイパス通路をそれぞれ有している。各方向切換弁のセンタバイパス通路は、センタバイパスライン３５に直列に接続されており、各方向切換弁のスプールが中立位置にある場合に連通し、図２中左側又は右側の切換位置に切換えられると遮断するようになっている。センタバイパスライン３５の上流側は油圧ポンプ２９の吐出ライン３６に接続され、センタバイパスライン３５の下流側はタンクライン３７に接続されている。
【００２９】
また、左走行用方向切換弁３２及びブーム用方向切換弁３４等は、油圧信号ライン３８上に位置する信号通路をそれぞれ有している。すなわち、各方向切換弁の信号通路は、油圧信号ライン３８に直列に接続されており、各方向切換弁のスプールが中立位置にある場合に連通し、図２中左側又は右側の切換位置に切換えられると遮断するようになっている。油圧信号ライン３８の上流側はパイロットポンプ３０の吐出ライン３９から分岐するように接続され、油圧信号ライン３８の下流側はタンクライン３７に接続されている。油圧信号ライン３８における最上流の方向切換弁３２の上流側には固定絞り４０が設けられ、この固定絞り４０と方向切換弁３２との間に圧力スイッチ４１（操作検出手段）が設けられている。圧力スイッチ４１は、方向切換弁３２の上流側の油圧を導入し、これが予め設定された閾値に達した場合に接点を閉じるようになっている。これにより、全ての方向切換弁のうちのいずれかが操作されたか否かを検出し、いずれかの方向切換弁が操作された場合にＯＮ信号を出力するようになっている。
【００３０】
左走行用方向切換弁３２は、操作装置３１からのパイロット圧によって遠隔操作されるようになっている。操作装置３１は、前述した左走行用操作レバー２３Ａと、この操作レバー２３Ａの前後方向の操作に応じパイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対の減圧弁（図示せず）とを有している。そして、例えば操作レバー２３Ａを中立位置から前側に操作すると、その操作量に応じて一方の減圧弁で生成されたパイロット圧が左走行用方向切換弁３２の図２中右側の受圧部へ出力され、これによって左走行用方向切換弁３２が図２中右側の切換位置に切換えられる。これにより、左の走行用油圧モータ１３Ａが前方向に回転し、左の駆動輪１０及び履帯１２が前方向に回転するようになっている。一方、例えば操作レバー２３Ａを中立位置から後側に操作すると、その操作量に応じて他方の減圧弁で生成されたパイロット圧が左走行用方向切換弁３２の図２中左側の受圧部へ出力され、これによって左走行用方向切換弁３２が図２中左側の切換位置に切換えられる。これにより、左の走行用油圧モータ１３Ａが後方向に回転し、左の駆動輪１０及び履帯１２が後方向に回転するようになっている。
【００３１】
ブーム用方向切換弁３４は、操作装置３３からのパイロット圧によって遠隔操作されるようになっている。操作装置３３は、ブーム・バケット用操作レバー２４Ｂと、この操作レバー２４Ｂの前後方向の操作に応じパイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成する一対の減圧弁（図示せず）等を有している。そして、例えば操作レバー２４Ｂを中立位置から前側に操作すると、その操作量に応じて一方の減圧弁で生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３４の図２中右側の受圧部へ出力され、これによってブーム用方向切換弁３４が図２中右側の切換位置に切換えられる。これにより、ブーム用油圧シリンダ１９が縮短し、ブーム１６が下がるようになっている。一方、例えば操作レバー２４Ｂを後側に操作すると、その操作量に応じて他方の減圧弁で生成されたパイロット圧がブーム用方向切換弁３４の図２中左側の受圧部へ出力され、これによってブーム用方向切換弁３４が図２中左側の切換位置に切換えられる。これにより、ブーム用油圧シリンダ１９が伸張し、ブーム１６が上がるようになっている。
【００３２】
パイロットポンプ３０の吐出ライン３９には、パイロットポンプ３０の吐出圧を一定に保持するパイロットリリーフ弁４２が設けられている。また、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９にはロック弁４３（禁止手段）が設けられており、このロック弁４３は、上述したゲートロックレバー２５の操作に応じて切換えられるようになっている。詳細には、ゲートロックレバー２５の操作位置に応じて切換えられるロックスイッチ４４が設けられており、このロックスイッチ４４は、ゲートロックレバー２５が禁止解除位置（下降位置）にある場合に閉じ状態（ＯＮ）、ゲートロックレバー２５が禁止位置（上昇位置）にある場合に開き状態（ＯＦＦ）となる。そして、例えばロックスイッチ４４が閉じ状態になると、このロックスイッチ４４を介してロック弁４３のソレノイド部が通電されて、ロック弁４３が図２中下側の切換位置Ｘに切換えられる。これにより、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９を連通して、パイロットポンプ３０の吐出圧が操作装置３１，３３等に導入される。一方、ロックスイッチ４４が開き状態になると、ロック弁４３のソレノイド部が通電されず、バネの付勢力で、ロック弁４３が図２中上側の中立位置Ｎに切換えられる。これにより、パイロットポンプ３０の吐出ライン３９を遮断するとともに、操作装置３１，３３等の一次側をタンクに連通する。したがって、操作装置３１，３３等を操作しても全ての方向切換弁へのパイロット圧がタンク圧となり、操作装置３１，３３等の操作が禁止された状態となる。その結果、全ての油圧アクチュエータの停止状態を保つ。
【００３３】
図３は、本実施形態の要部である双方向コンバータ２８を関連機器とともに表すブロック図である。
【００３４】
この図３において、双方向コンバータ２８は、昇降圧チョッパ４５と、交直変換器４６と、コントローラ４７とを備えている。昇降圧チョッパ４５は、詳細を図示しないが、昇圧回路、降圧回路、整流回路、及びそれらの回路の間に設けられた開閉器を有している。コントローラ４７は、上述したロックスイッチ４４、圧力スイッチ４１、及びダイヤル２６等からの信号を入力し、これらの信号に応じて昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６を制御する。これにより、電動・発電機２７を、ダイヤル２６で設定された標準回転数で駆動する標準運転、ダイヤル２６で設定可能な最小標準回転数ＮＬより低速に予め設定されたアイドル回転数ＮＩ（詳細には、本実施形態では、上述した油圧アクチュエータが駆動不能な低速回転数であって、例えば３００ｒｐｍ）で駆動するアイドル運転、又は停止に切換えるようになっている。
【００３５】
詳しく説明すると、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止位置又は禁止解除位置に操作されたかを判定し、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えばゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止状態からアイドル運転に切換えるように制御する。また、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態であるか否かを判定し、例えば電動・発電機２７のアイドル運転中若しくは停止中にいずれかの方向切換弁が操作された場合に電動・発電機２７を標準運転に切換え、一方、例えば電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態で予め設定されたＸ秒（数秒）が経過した場合に電動・発電機２７をアイドル運転に切換え、さらに、例えば電動・発電機２７のアイドル運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態で予め設定されたＹ秒（但し、本実施形態では、Ｙ＞Ｘであって、数秒）が経過した場合に電動・発電機２７を停止させるように制御する。
【００３６】
そして、本実施形態の大きな特徴として、コントローラ４７は、電動・発電機２７の標準運転時又はアイドル運転時に電動・発電機２７を電動機として作動させ、電動・発電機２７を標準運転からアイドル運転に切換えるとき（言い換えれば、標準回転数からアイドル回転数に減速させるとき）や停止させるときに、電動・発電機２７を発電機（回生ブレーキ）として作動させるようになっている。
【００３７】
次に、上述したコントローラ４７の制御手順を説明する。図４は、コントローラ４７の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３８】
この図４において、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置に操作され、いずれかの方向切換弁が操作レバーで操作された場合、ステップ１００に進み、電動・発電機２７の標準運転制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７は、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７は、ダイヤル２６で設定された標準回転数と電動・発電機２７の実回転数（詳細には、図示しないが、例えば回転数センサで検出された実回転数、又は電動・発電機２７の磁極位置を検出する位置センサ及び電動・発電機２７の一次電流を検出する電流センサの検出結果に基づいて演算された実回転数）との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、前述の図３中白抜き矢印で示すような電気の流れとなり、電動・発電機２７が標準回転数で駆動する。
【００３９】
そして、ステップ１１０に進み、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。
【００４０】
ステップ１３０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１３０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１３０の判定が満たされ、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過しない間は、ステップ１４０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００４１】
そして、ステップ１１０〜ステップ１３０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過すれば、ステップ１４０の判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、ステップ１５０に進み、電動・発電機２７のアイドル運転制御に切換える。詳しく説明すると、コントローラ４７は、まず、電動・発電機２７が標準回転数からアイドル回転数となるまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４２】
その後、駆動・発電機２７がアイドル回転数になると、コントローラ４７は、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７は、アイドル回転数と電動・発電機２７の実回転数との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、前述の図３中白抜き矢印で示すような電気の流れとなり、電動・発電機２７がアイドル回転数で駆動する。
【００４３】
そして、ステップ１６０に進み、コントローラ４７は、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１６０の判定が満たされず、ステップ１７０に移る。ステップ１７０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１７０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って電動・発電機２７の標準運転制御に切換える。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１７０の判定が満たされ、ステップ１８０に移る。
【００４４】
ステップ１８０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１８０の判定が満たされず、ミニショベルの休止状態から作動状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ１００に戻って電動・発電機２７の標準運転制御に切換える。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１８０の判定が満たされ、ステップ１９０に移る。ステップ１９０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過しない間は、ステップ１９０の判定が満たされず、前述のステップ１６０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００４５】
そして、ステップ１６０〜ステップ１８０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＹ秒が経過すれば、ステップ１９０の判定が満たされ、ステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７は、電動・発電機２７が停止するまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４６】
また、例えば前述のステップ１１０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。また、例えば前述のステップ１６０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。これらのときも、上記同様、図中黒塗り矢印で示すような電気の流れとなり、蓄電装置７が充電される。
【００４７】
なお、上記において、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１３０〜１５０は、特許請求の範囲記載の複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１８０〜２００は、電動・発電機が低速回転数まで減速した後、さらに複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１１０、１６０、２００は、ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段を構成し、特に、双方向コンバータ２８のコントローラ４７が行う前述のステップ１１０、２００は、ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。
【００４８】
前述の図３に戻り、双方向コンバータ２８は、例えば商用電源４８（外部電源）からのケーブルが給電口に接続された場合に、商用電源４８と蓄電装置７との間に介在するようになっている。そして、電動・発電機２７の停止中に外部電源による充電の開始・終了を指示可能な充電スイッチ（図示せず）が設けられており、コントローラ４７は、充電スイッチからの充電開始指示信号に応じて、商用電源４８からの電力を蓄電装置７に供給して蓄電装置７を充電する制御を行うようになっている。詳細には、昇降圧チョッパ４５は、コントローラ４７からの指令に応じて、商用電源４８からの交流電力を直流電力に変換するとともにその電圧を降圧して蓄電装置７に供給するようになっている。
【００４９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を、図５及び図６を用いて説明する。
【００５０】
例えば図５で示すように、運転者がゲートロックレバー２５を禁止位置から禁止解除位置に操作すると（すなわち、ロックスイッチ４４がＯＮになると）、双方向コンバータ２８は、アイドル回転数ＮＩとなるように電動・発電機２７を駆動する。そして、運転者が操作レバーによっていずれかの方向切換弁を操作すると（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＮになると）、言い換えれば、ミニショベルの双方向コンバータ２８は、ダイヤル２６で設定された例えば標準回転数ＮＨとなるように電動・発電機２７を駆動する。その後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数ＮＨからアイドル回転数ＮＩに減速させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５１】
そして、電動・発電機２７のアイドル運転中、運転者がダイヤル２６を操作すると、双方向コンバータ２８は、ダイヤル２６で設定された標準回転数となるように電動・発電機２７を駆動する。その後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を標準回転数ＮＨからアイドル回転数ＮＩに減速させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５２】
そして、電動・発電機２７のアイドル運転中、運転者がゲートロックレバー２５を禁止解除位置から禁止位置に操作すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５３】
一方、例えば図６で示すように、電動・発電機２７のアイドル運転中、ゲートロックレバー２５及びダイヤル２６が操作されず、全ての操作レバーを操作しない状態でＹ秒が経過すると、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００５４】
以上のように本実施形態においては、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき及び停止させるときに回生制御を行うことにより、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００５５】
なお、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、ゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたときに電動・発電機２７を停止させ、ゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたときに電動・発電機２７を駆動させる制御機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよい。また、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７のアイドル運転時間がＹ秒経過したときに電動・発電機２７を停止させる制御機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよいし、この機能の有効化・無効化を設定可能なスイッチを設けてもよい。また、上記一実施形態においては、双方向コンバータ２８は、電動・発電機２７を停止させるときに、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う機能を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、この機能を有しなくてもよいし、この機能の有効化・無効化を設定可能なスイッチを設けてもよい。このような変形例においても、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるときに回生制御を行うので、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００５６】
本発明の他の実施形態を図７及び図８により説明する。本実施形態は、電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過した場合、電動・発電機２７を停止させる実施形態である。なお、本実施形態において、上記一実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、図示しないが、双方向コンバータ２８Ａは、上記双方向コンバータ２８と同様、昇降圧チョッパ４５と、交直変換器４６と、コントローラ４７Ａとを備えている。コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４、圧力スイッチ４１、及びダイヤル２６等からの信号を入力し、これらの信号に応じて昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６を制御する。これにより、電動・発電機２７を、ダイヤル２６で設定された標準回転数で駆動する標準運転、又は停止に切換えるようになっている。
【００５８】
詳しく説明すると、コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止位置又は禁止解除位置に操作されたかを判定し、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えばゲートロックレバー２５が禁止位置から禁止解除位置に操作されたと判定した場合に電動・発電機２７を標準運転に切換えるように制御する。また、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態であるか否かを判定し、例えば電動・発電機２７の標準運転中に全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒（数秒）が経過した場合に電動・発電機２７を停止させ、一方、例えば電動・発電機２７の停止中にいずれかの方向切換弁が操作された場合に電動・発電機２７を標準運転に切換えるように制御する。
【００５９】
そして、本実施形態の大きな特徴として、コントローラ４７Ａは、電動・発電機２７の標準運転時に電動・発電機２７を電動機として作動させ、電動・発電機２７を標準運転から停止させるときに、電動・発電機２７を発電機（回生ブレーキ）として作動させるようになっている。
【００６０】
次に、上述したコントローラ４７Ａの制御手順を説明する。図７は、コントローラ４７Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００６１】
この図７において、例えばゲートロックレバー２５が禁止解除位置に操作された場合に、ステップ１００に進み、電動・発電機２７の標準運転制御を行う。すなわち、コントローラ４７Ａは、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に駆動指令を出力する。また、コントローラ４７Ａは、ダイヤル２６で設定された標準回転数と電動・発電機２７の実回転数（詳細には、図示しないが、例えば回転数センサで検出された実回転数、又は電動・発電機２７の磁極位置を検出する位置センサ及び電動・発電機２７の一次電流を検出する電流センサの検出結果に基づいて演算された実回転数）との差分等に基づいて電動・発電機２７に印加する電圧を演算し、これを電圧指令として交直変換器４６に出力する。そして、昇降圧チョッパ４５は、駆動指令に応じて、蓄電装置７からの直流電力の電圧を昇圧して交直変換器４６に供給する。交直変換器４６は、駆動指令及び電圧指令に応じて、昇降圧チョッパ４５からの直流電力を元に交流電力を生成して電動・発電機２７に印加する。これにより、電動・発電機２７が標準回転数で駆動する。
【００６２】
そして、ステップ１１０に進み、コントローラ４７Ａは、ロックスイッチ４４からの信号によりゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたかを判定する。例えばゲートロックレバー２５が禁止位置に操作されてないと判定した場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、ダイヤル２６からの信号によりダイヤル２６の操作位置に変化がないか否かを判定する。例えばダイヤル２６の操作位置に変化がある場合は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えばダイヤル２６の操作位置に変化がない場合は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。
【００６３】
ステップ１３０では、圧力スイッチ４１からの信号により全ての方向切換弁が操作されてない状態か否かを判定する。例えばいずれかの方向切換弁が操作された場合は、ステップ１３０の判定が満たされず、前述のステップ１００に戻って上記同様の手順を行う。一方、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態である場合は、ステップ１３０の判定が満たされ、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過したか否かを判定する。全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過しない間は、ステップ１４０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。
【００６４】
そして、ステップ１１０〜ステップ１３０の判定が繰り返し行われ、例えば全ての方向切換弁が操作されてない状態でＸ秒が経過すれば、ステップ１４０の判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、ステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。詳しく説明すると、コントローラ４７Ａは、電動・発電機２７が停止するまで、昇降圧チョッパ４５及び交直変換器４６に回生指令を出力する。そして、交直変換器４６は、回生指令に応じて、電動・発電機２７の回転子の回転子の慣性力を交流電力に変換し、この交流電力を直流電力に変換する。昇降圧チョッパ４５は、回生指令に応じて、交直変換器４６からの直流電力の電圧を昇圧して蓄電装置７に供給する。これにより、蓄電装置７が充電される。
【００６５】
また、例えば前述のステップ１１０にてゲートロックレバー２５が禁止解除位置から禁止位置に操作されたと判定した場合は、その判定が満たされ、ミニショベルの作動状態から休止状態に移行する段階であると判断して、前述のステップ２００に進み、電動・発電機２７の停止制御を行う。このときも、蓄電装置７が充電される。
【００６６】
なお、上記において、双方向コンバータ２８Ａのコントローラ４７Ａが行う前述のステップ１３０、１４０、２００は、特許請求の範囲に記載の複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。また、双方向コンバータ２８Ａのコントローラ４７Ａが行う前述のステップ１１０、２００は、ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた電動・発電機を、停止させる停止制御手段を構成する。
【００６７】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を、図８を用いて説明する。
【００６８】
例えば図８で示すように、運転者がゲートロックレバー２５を禁止位置から禁止解除位置に操作すると（すなわち、ロックスイッチ４４がＯＮになると）、双方向コンバータ２８Ａは、ダイヤル２６で設定された例えば標準回転数ＮＨとなるように電動・発電機２７を駆動する。そして、電動・発電機２７が標準回転数ＮＨに達した後、全ての方向切り換え弁を操作しない状態（すなわち、圧力スイッチ４１がＯＦＦの状態）でＸ秒が経過すると、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００６９】
また、図示しないが、電動・発電機２７の標準運転中、運転者がゲートロックレバー２５を禁止解除位置から禁止位置に操作すると、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７を停止させる。このとき、双方向コンバータ２８Ａは、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行う。すなわち、蓄電装置７を充電させる。
【００７０】
以上のように本実施形態においては、ミニショベルの作動状態から休止状態へと移行する段階で、電動・発電機２７を停止させるときに回生制御を行うことにより、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、方向切換弁３２，３４等をそれぞれ操作する複数の操作手段として、操作レバーの操作位置に対応したパイロット圧を出力する油圧パイロット式の操作装置３１，３３等を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、操作レバーの操作位置に対応した電気操作信号を出力する電気レバー式の操作装置としてもよい。この場合、例えば、パイロットポンプ３０の吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、方向切換弁に出力する対の電磁式減圧弁と、操作装置からの電気操作信号に応じて前記対の電磁式減圧弁を制御する制御装置とを設ければよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を検出する操作検出手段として、圧力スイッチ４１等を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば油圧信号ライン３８、各方向切換弁の信号通路、固定絞り４０、及び圧力スイッチ４１を設けないで、操作装置から出力されるパイロット圧のうちの最高圧を抽出するシャトル弁群を設け、そのシャトル弁群における最終段のシャトル弁の出力側に圧力スイッチを設けてもよい。また、例えば圧力スイッチに代えて圧力センサを設け、この圧力センサで検出された圧力が所定の閾値に達したか否かを双方向コンバータのコントローラが判定することにより、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を判断してもよい。また、例えば前述の電気レバー式の操作装置を採用した場合に、前記制御装置が前記電磁式減圧弁へ出力する制御信号（言い換えれば、操作装置からの電気操作信号及びロックスイッチからの信号等）により、方向切換弁３２，３４等の操作の有無を判断してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、ゲートロックレバー２５が禁止位置に操作された場合に複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段として、ゲートロックレバー２５の操作位置（言い換えれば、ロックスイッチ４４のＯＮ・ＯＦＦ）に応じてパイロットポンプ３０の吐出ライン３９を連通・遮断するロック弁４３を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば前述の電気レバー式の操作装置を採用した場合に、前記制御装置は、ロックスイッチ４４からの信号に応じて操作装置からの電気操作信号を有効・無効とする制御を行ってもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また、上記実施形態においては、双方向コンバータ２８（又は２８Ａ）は、蓄電装置７からの電力を電動・発電機２７に供給して電動・発電機２７を駆動する第１の制御モード、及び外部電源からの電力を蓄電装置７に供給して蓄電装置７を充電する第２の制御モードを選択的に行えるように構成し、第１の制御モード中、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき若しくは停止させるときに回生制御を行う場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、前述した第１の制御モード及び第２の制御モード、外部電源からの電力を電動・発電機２７に供給して電動・発電機２７を駆動する第３の制御モード、並びに外部電源からの電力を電動・発電機２７及び蓄電装置７に供給して電動・発電機２７を駆動するとともに蓄電装置７を充電する第４の制御モードを、モード選択スイッチ（図示せず）の操作に応じて選択的に行えるように構成してもよい。そして、第３の制御モード又は第４の制御モード中、電動・発電機２７を標準回転数からアイドル回転数まで減速させるとき若しくは停止させるときに回生制御を行ってもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、以上においては、本発明の適用対象として、電動・発電機２７のみによって油圧ポンプ２９等を駆動する電動式ミニショベルを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば電動・発電機及びエンジンによって駆動するハイブリッド式ミニショベルに適用してもよい。この場合、例えば図９で示すように、電動・発電機２７とエンジン４８との間の接続部にクラッチ機構４９を設け、双方向コンバータ２８（又は２８Ａ）は、電動・発電機２７を減速させるとき及び停止させるときに、クラッチ機構４９を制御して電動・発電機２７とエンジン４８との接続を切り離せばよい。これにより、電動・発電機２７の回転子の慣性力を電力に変換して蓄電装置７を充電する回生制御を行うことができる。したがって、蓄電装置７を充電することができ、ミニショベルの稼働時間を長くすることができる。
【００７６】
また、ミニショベルに限られず、中型や大型の油圧ショベル（運転質量６トン以上の油圧ショベル）に適用してもよい。また、油圧ショベルに限られず、油圧クレーン等、他の建設機械に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
７ 蓄電装置
１３Ａ 走行用油圧モータ
１３Ｂ 走行用油圧モータ
１９ ブーム用油圧シリンダ
２０ アーム用油圧シリンダ
２１ バケット用油圧シリンダ
２５ ゲートロックレバー
２７ 電動・発電機
２８ 双方向コンバータ（アイドル制御手段、停止制御手段）
２８Ａ 双方向コンバータ（停止制御手段）
２９ 油圧ポンプ
３１ 操作装置（操作手段）
３２ 左走行用方向切換弁
３３ 操作装置（操作手段）
３４ ブーム用方向切換弁
４１ 圧力スイッチ（操作検出手段）
４３ ロック弁（禁止手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、
前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段と、を有し、
前記アイドル制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数から前記低速回転数まで減速させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の電動駆動装置において、
前記電動・発電機が前記低速回転数まで減速した後、さらに前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、前記電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を有し、
前記第１の停止制御手段は、前記電動・発電機を前記低速回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の建設機械の電動駆動装置において、
乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、前記電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段と、を有し、
前記第２の停止制御手段は、前記電動・発電機を停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項４】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、
前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、
前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項５】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、
前記ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、
前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項１】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、
前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第１の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記発電・電動機を、その設定回転数より低速に予め設定された低速回転数まで減速させるアイドル制御手段と、を有し、
前記アイドル制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数から前記低速回転数まで減速させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の電動駆動装置において、
前記電動・発電機が前記低速回転数まで減速した後、さらに前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された第２の時間が経過した場合、前記電動・発電機を停止させる第１の停止制御手段を有し、
前記第１の停止制御手段は、前記電動・発電機を前記低速回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の建設機械の電動駆動装置において、
乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合、前記電動・発電機を停止させる第２の停止制御手段と、を有し、
前記第２の停止制御手段は、前記電動・発電機を停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項４】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
前記複数の方向切換弁の操作の有無を検出する操作検出手段と、
前記複数の方向切換弁が全て操作されてない状態で予め設定された所定の時間が経過した場合、その時間経過前に前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、
前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【請求項５】
蓄電装置と、
前記蓄電装置との間で電力の授受を行う電動・発電機と、
前記電動・発電機によって駆動する油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、
前記複数の方向切換弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、を備えた建設機械の電動駆動装置であって、
乗降口に設けられ禁止解除位置と禁止位置に操作されるゲートロックレバーと、
前記ゲートロックレバーが禁止位置に操作された場合に前記複数の方向切換弁の操作を禁止する禁止手段と、
前記ゲートロックレバーが禁止解除位置から禁止位置に操作された場合、前記複数の油圧アクチュエータが駆動可能なように予め設定された設定回転数で制御されていた前記電動・発電機を、停止させる停止制御手段と、を有し、
前記停止制御手段は、建設機械の作動状態から休止状態へと移行する段階で、前記電動・発電機を作業に適した前記設定回転数での駆動状態から停止させるときに、前記電動・発電機の回転子の慣性力を電力に変換して前記蓄電装置を充電する回生制御を行うことを特徴とする建設機械の電動駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２５０５０（Ｐ２０１２−２２５０５０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３４５９（Ｐ２０１１−９３４５９）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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