特開 2024-92127 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092127

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/00 20060101AFI20240701BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

E02F9/00 C

H02J7/00 B

H02J7/00 302C

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207838

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山脇 翔太

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 剛

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA04

5G503AA07

5G503BA04

5G503BB02

5G503BB03

5G503BB05

5G503CA11

5G503DA07

5G503DA08

5G503DA16

5G503DA19

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】バッテリから出力される電力に基づいて作業機械を動作させる場合において、バッテリの大型化及びバッテリの劣化を抑制すること。
【解決手段】作業機械は、キャパシタと、キャパシタに並列接続されるバッテリと、キャパシタの放電期間においてキャパシタから給電され、バッテリの放電期間においてバッテリから給電される電動モータと、電動モータにより駆動される対象部と、バッテリの放電期間においてキャパシタの放電と充電とを切り換える第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャパシタと、
前記キャパシタに並列接続されるバッテリと、
前記キャパシタの放電期間において前記キャパシタから給電され、前記バッテリの放電期間において前記バッテリから給電される電動モータと、
前記電動モータにより駆動される対象部と、
前記バッテリの放電期間において前記キャパシタの放電と充電とを切り換える第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える、
作業機械。

【請求項2】

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電動モータの負荷率と前記バッテリから放電される電力とに基づいて、前記キャパシタの放電と充電とを切り換える、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電動モータの負荷率が負荷率閾値以上の場合、前記バッテリから放電される電力に基づいて前記キャパシタを放電させ、前記電動モータの負荷率が負荷率閾値未満の場合、前記バッテリから放電される電力に基づいて前記キャパシタを充電する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記電動モータに加えられる電圧を検出する電圧センサを備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電圧センサの検出値に基づいて、前記キャパシタの放電と充電とを切り換える、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項5】

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電圧センサの検出値が電圧閾値以下の場合、前記キャパシタを放電させ、前記電圧センサの検出値が電圧閾値を上回る場合、前記キャパシタを充電する、
請求項４に記載の作業機械。

【請求項6】

旋回体と、
旋回体に支持される作業機と、
前記作業機を動作させる作業機シリンダと、
前記作業機シリンダに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、を備え、
前記対象部は、前記電動モータにより旋回する旋回体、及び前記電動モータにより作動する前記油圧ポンプの少なくとも一方を含み、
前記旋回体及び前記作業機を動作させるために操作される操作装置を備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記操作装置の操作状態に基づいて、前記キャパシタの放電と充電とを切り換える、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記旋回体及び前記作業機が予め定められた特定動作をするように前記操作装置が操作された場合、前記キャパシタを放電させ、前記特定動作とは異なる非特定動作をするように前記操作装置が操作された場合、前記キャパシタを充電する、
請求項６に記載の作業機械。

【請求項8】

前記キャパシタは、前記バッテリからの電力及び前記電動モータからの回生電力の少なくとも一方により充電される、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項9】

前記電動モータに接続される電力ラインと、
前記キャパシタと前記電力ラインの第１部分とを接続する第１接続ラインと、を備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１接続ラインに配置される、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項10】

前記バッテリの放電期間において、前記バッテリは、一定電力で放電する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項11】

前記バッテリの放電期間において、前記バッテリを一定電力で放電させる第２ＤＣ／ＤＣコンバータを備える、
請求項１０に記載の作業機械。

【請求項12】

前記電動モータに接続される電力ラインと、
前記バッテリと前記電力ラインの第２部分とを接続する第２接続ラインと、を備え、
前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第２接続ラインに配置される、
請求項１１に記載の作業機械。

【請求項13】

油圧ポンプを備え、
前記対象部は、前記電動モータにより作動する前記油圧ポンプを含む、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項14】

作業機と、
前記作業機を動作させる作業機シリンダと、を備え、
前記油圧ポンプは、前記作業機シリンダに供給される作動油を吐出する、
請求項１３に記載の作業機械。

【請求項15】

駆動輪を有する走行体と、
前記駆動輪を回転させる走行モータと、を備え、
前記油圧ポンプは、前記走行モータに供給される作動油を吐出する、
請求項１３に記載の作業機械。

【請求項16】

走行体と、
前記走行体に支持される旋回体と、を備え、
前記対象部は、前記電動モータにより旋回する旋回体を含む、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項17】

前記キャパシタは、前記旋回体を旋回させる前記電動モータの回生電圧により充電される、
請求項１６に記載の作業機械。

【請求項18】

前記キャパシタは、リチウムイオンキャパシタであり、
前記バッテリは、リチウムイオンバッテリである、
請求項１に記載の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような作業機械が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１３９３７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、バッテリの容量密度が高いほどバッテリの出力密度が低くなる。バッテリの容量密度とは、単位体積当たり又は単位質量当たりのバッテリに蓄えることができる電気エネルギーをいう。バッテリの出力密度とは、単位体積当たり又は単位質量当たりのバッテリが出力することができる電気エネルギーをいう。バッテリから出力される電力に基づいて作業機械が動作する場合、バッテリの容量密度が高いほど、作業機械は、長時間動作を実施することができる。バッテリの出力密度が高いほど、作業機械は、瞬間的な高出力動作を実施することができる。

【0005】

バッテリから出力される電力に基づいて作業機械が動作する場合、瞬間的な高出力動作に要求される電力に合わせてバッテリが選定されてしまうと、過度に大型のバッテリが作業機械に搭載されてしまう可能性がある。また、瞬間的な高出力動作のためにバッテリの負荷率が高くなると、バッテリの劣化が促進される可能性がある。キャパシタの出力密度はバッテリの出力密度よりも高いものの、キャパシタの容量密度はバッテリの容量密度よりも低い。そのため、キャパシタから出力される電気エネルギーのみでは、作業機械を長時間動作させることが困難となる。

【0006】

本開示は、バッテリから出力される電力に基づいて作業機械を動作させる場合において、バッテリの大型化及びバッテリの劣化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従えば、キャパシタと、キャパシタに並列接続されるバッテリと、キャパシタの放電期間においてキャパシタから給電され、バッテリの放電期間においてバッテリから給電される電動モータと、電動モータにより駆動される対象部と、バッテリの放電期間においてキャパシタの放電と充電とを切り換える第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える、作業機械が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、バッテリから出力される電力に基づいて作業機械を動作させる場合において、バッテリの大型化及びバッテリの劣化が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る作業機械の駆動システムを示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る作業機械を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態に係る駆動システムの駆動方法を説明するための図である。

【図5】図５は、実施形態に係る操作装置の操作状態をキャパシタとの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0011】

［作業機械］
図１は、実施形態に係る作業機械１を示す斜視図である。実施形態において、作業機械１は、建設機械の一種である油圧ショベルである。図１に示すように、作業機械１は、走行体２と、走行体２に支持される旋回体３と、旋回体３に支持される作業機４と、作業機４を動作させる作業機シリンダ５とを備える。

【0012】

走行体２は、駆動輪２Ａと、駆動輪２Ａにより回転される履帯２Ｂとを有する。履帯２Ｂが回転することにより、作業機械１は、作業現場を走行することができる。旋回体３は、走行体２に支持された状態で旋回する。作業機４は、旋回体３に連結されるブーム４Ａと、ブーム４Ａに連結されるアーム４Ｂと、アーム４Ｂに連結されるバケット４Ｃとを含む。作業機シリンダ５は、作業機４を動作させる動力を発生する油圧シリンダである。作業機シリンダ５は、ブーム４Ａを動作させるブームシリンダ５Ａと、アーム４Ｂを動作させるアームシリンダ５Ｂと、バケット４Ｃを動作させるバケットシリンダ５Ｃとを含む。

【0013】

［駆動システム］
図２は、実施形態に係る作業機械１の駆動システム６を示す図である。駆動システム６は、キャパシタ７と、キャパシタ７に並列接続されるバッテリ８と、キャパシタ７の放電期間においてキャパシタ７から給電され、バッテリ８の放電期間においてバッテリ８から給電されるポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１と、を備える。ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれは、電動モータである。キャパシタ７は、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ：Lithium ion Capacitor）である。バッテリ８は、リチウムイオンバッテリ（ＬｉＢ：Lithium ion Battery）である。

【0014】

また、駆動システム６は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに接続される電力ライン１３と、キャパシタ７と電力ライン１３の第１部分１３１とを接続する第１接続ライン１４と、バッテリ８と電力ライン１３の第２部分１３２とを接続する第２接続ライン１５と、キャパシタ７に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１６（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、バッテリ８に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１７（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、を備える。

【0015】

ポンプ駆動モータ１０は、少なくともバッテリ８から供給される電力に基づいて作動する。バッテリ８が放電する期間を示すバッテリ８の放電期間において、ポンプ駆動モータ１０は、バッテリ８から給電される。キャパシタ７が放電する期間を示すキャパシタ７の放電期間において、ポンプ駆動モータ１０は、キャパシタ７から給電される。駆動システム６は、油圧ポンプ１９を有する。ポンプ駆動モータ１０は、油圧ポンプ１９を作動させる動力を発生する。油圧ポンプ１９は、電動モータであるポンプ駆動モータ１０により作動する。油圧ポンプ１９は、電動モータにより駆動される作業機械１の対象部の一例である。

【0016】

油圧ポンプ１９は、作業機シリンダ５に供給される作動油を吐出する。油圧ポンプ１９は、走行体２の走行モータ２Ｃに供給される作動油を吐出する。油圧ポンプ１９から吐出された作動油は、制御弁２０を介して作業機シリンダ５及び走行モータ２Ｃのそれぞれに供給される。作動油が作業機シリンダ５に供給されることにより、作業機シリンダ５が作動する。作動油が走行モータ２Ｃに供給されることにより、走行モータ２Ｃが作動する。走行モータ２Ｃは、走行体２の駆動輪２Ａを回転させる油圧モータである。

【0017】

旋回モータ１１は、少なくともバッテリ８から供給される電力に基づいて作動する。バッテリ８の放電期間において、旋回モータ１１は、バッテリ８から給電される。キャパシタ７の放電期間において、旋回モータ１１は、キャパシタ７から給電される。旋回モータ１１は、旋回体３を旋回させる動力を発生する。旋回体３は、電動モータである旋回モータ１１により旋回する。旋回体３は、電動モータにより駆動される作業機械１の対象部の一例である。

【0018】

電力ライン１３は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに接続される。キャパシタ７とバッテリ８とは、電力ライン１３に対して相互に並列接続される。電力ライン１３は、正極ライン１３Ａと、負極ライン１３Ｂとを含む。電力ライン１３の一部は、インバータ２１を介してポンプ駆動モータ１０に接続される。電力ライン１３の他の一部は、インバータ２２を介して旋回モータ１１に接続される。

【0019】

第１接続ライン１４は、キャパシタ７と電力ライン１３の第１部分１３１とを接続する。第１接続ライン１４は、正極ライン１４Ａと、負極ライン１４Ｂとを含む。正極ライン１４Ａは、キャパシタ７の正極と正極ライン１３Ａの第１部分１３１Ａとを接続する。負極ライン１４Ｂは、キャパシタ７の負極と負極ライン１３Ｂの第１部分１３１Ｂとを接続する。

【0020】

第２接続ライン１５は、バッテリ８と電力ライン１３の第２部分１３２とを接続する。第２接続ライン１５は、正極ライン１５Ａと、負極ライン１５Ｂとを含む。正極ライン１５Ａは、バッテリ８の正極と正極ライン１３Ａの第２部分１３２Ａとを接続する。負極ライン１５Ｂは、バッテリ８の負極と負極ライン１３Ｂの第２部分１３２Ｂとを接続する。

【0021】

キャパシタ７は、第１接続ライン１４及び電力ライン１３を介して、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに給電することができる。バッテリ８は、第２接続ライン１５及び電力ライン１３を介して、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに給電する。

【0022】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、キャパシタ７に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、キャパシタ７と電力ライン１３の第１部分１３１との間の第１接続ライン１４に配置される。キャパシタ７からの電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに供給される、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、キャパシタ７の電圧を変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、キャパシタ７の電圧を所定の昇圧比で昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６により昇圧されたキャパシタ７の電圧がポンプ駆動モータ１０に接続されたインバータ２１及び旋回モータ１１に接続されたインバータ２２のそれぞれに加えられる。

【0023】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一次側は、低電圧側（キャパシタ７側）である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の二次側は、高電圧側（電力ライン１３側）である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、旋回モータ１１の回生電圧を所定の降圧比で降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６により降圧された旋回モータ１１の回生電圧がキャパシタ７に加えられる。キャパシタ７は、旋回モータ１１の回生電圧により充電される。キャパシタ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して供給される旋回モータ１１からの回生電力により充電される。

【0024】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ８に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ８と電力ライン１３の第２部分１３２との間の第２接続ライン１５に配置される。バッテリ８からの電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介してポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに供給される、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ８の電圧を変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ８の電圧を所定の昇圧比で昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７により昇圧されたバッテリ８の電圧がポンプ駆動モータ１０に接続されたインバータ２１及び旋回モータ１１に接続されたインバータ２２のそれぞれに加えられる。

【0025】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、一次側から二次側のみに電力を出力可能な単方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の一次側は、低電圧側（バッテリ８側）である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の二次側は、高電圧側（電力ライン１３側）である。キャパシタ７は、バッテリ８の電圧により充電される。キャパシタ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７及びＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して供給されるバッテリ８からの電力により充電される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータでもよい。

【0026】

インバータ２１は、電力ライン１３の一部に接続される。インバータ２１は、電力ライン１３からの直流電流を三相交流電流に変換して、ポンプ駆動モータ１０に供給する。ポンプ駆動モータ１０は、インバータ２１から供給された三相交流電流に基づいて駆動する。

【0027】

インバータ２２は、電力ライン１３の一部に接続される。インバータ２２は、電力ライン１３からの直流電流を三相交流電流に変換して、旋回モータ１１に供給する。旋回モータ１１は、インバータ２２から供給された三相交流電流に基づいて駆動する。

【0028】

キャパシタ７の出力密度は、バッテリ８の出力密度よりも高い。キャパシタ７は、バッテリ８よりも、応答性に優れている。キャパシタ７は、バッテリ８よりも、高速に充放電できる。バッテリ８の容量密度は、キャパシタ７の容量密度よりも高い。

【0029】

バッテリ８は、駆動システム６の主動力源である。バッテリ８は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに電力を供給する。ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれは、専らバッテリ８から供給された電力により駆動する。ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれを駆動させるための電力の大部分は、バッテリ８から出力される電力により担われる。キャパシタ７から出力される電力は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれの瞬時応答性が必要なときに使用される。

【0030】

［コントローラ］
図３は、実施形態に係る作業機械１を示すブロック図である。作業機械１は、コントローラ３０と、電圧センサ４０と、操作装置５０とを有する。

【0031】

コントローラ３０は、コンピュータシステムを含む。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ３１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ３２と、ストレージ３３と、入出力回路を含むインタフェース３４とを有する。電圧センサ４０、操作装置５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１７のそれぞれが、インタフェース３４に接続される。

【0032】

電圧センサ４０は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに加えられる電圧を検出する。図２に示すように、電圧センサ４０は、正極ライン１３Ａと負極ライン１３Ｂとの間の電圧を検出する。

【0033】

操作装置５０は、旋回体３及び作業機４を動作させるために作業機械１のオペレータに操作される。操作装置５０は、作業機械１の運転室に配置される。操作装置５０は、左操作レバー５１と、右操作レバー５２とを含む。一例として、左操作レバー５１が前側に倒れるように操作されることにより旋回体３が右旋回し、後側に倒れるように操作されることにより旋回体３が左旋回する。左操作レバー５１が左側に倒れるように操作されることによりアーム４Ｂがダンプ動作し、右側に倒れるように操作されることによりアーム４Ｂが掘削動作する。右操作レバー５２が前側に倒れるように操作されることによりブーム４Ａが下げ動作し、後側に倒れるように操作されることによりブーム４Ａが上げ動作する。右操作レバー５２が左側に倒れるように操作されることによりバケット４Ｃが掘削動作し、右側に倒れるように操作されることによりバケット４Ｃがダンプ動作する。

【0034】

プロセッサ３１は、第１制御部３１Ａと、第２制御部３１Ｂと、モニタ部３１Ｃとを有する。第１制御部３１Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する制御指令を出力する。第２制御部３１Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する制御指令を出力する。モニタ部３１Ｃは、電動モータ（ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１）の負荷率をモニタすることができる。電動モータの負荷率とは、電動モータの定格出力（設計上の１００％出力）のうち実際の出力の割合をいう。モニタ部３１Ｃは、インバータ２１の作動状態に基づいて、ポンプ駆動モータ１０の負荷率をモニタすることができる。モニタ部３１Ｃは、インバータ２２の作動状態に基づいて、旋回モータ１１の負荷率をモニタすることができる。また、モニタ部３１Ｃは、電圧センサ４０の検出値をモニタする。また、モニタ部３１Ｃは、操作装置５０の操作状態をモニタする。操作装置５０が操作されることにより操作信号が生成される。モニタ部３１Ｃは、操作装置５０において生成された操作信号に基づいて、操作装置５０の操作状態をモニタすることができる。

【0035】

［駆動システムの駆動方法］
図４は、実施形態に係る駆動システム６の駆動方法を説明するための図である。図４に示すグラフにおいて、縦軸は負荷率を示し、横軸は作業機械１の作業が開始されてから経過した時間を示す。ラインＬｍは、電動モータ（ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１）の負荷率を示す。ラインＬｂは、バッテリ８の負荷率を示す。ラインＬｃは、キャパシタ７の負荷率を示す。電動モータの負荷率は、電動モータが消費する電力に１対１で対応する。バッテリ８の負荷率は、バッテリ８から放電される電力に１対１で対応する。キャパシタ７の負荷率は、キャパシタ７から放電される電力に１対１で対応する。

【0036】

作業機械１の動作に基づいて、電動モータの負荷率が変動する。作業負荷が大きい動作を作業機械１が実施した場合、電動モータの負荷率は高くなる。作業負荷が小さい動作を作業機械１が実施した場合、電動モータの負荷率は低くなる。例えばバケット４Ｃに掘削物が保持された状態でブーム４Ａが上げ動作する場合、作業機４に大きい負荷が掛かるため、ポンプ駆動モータ１０の負荷率は高くなる。旋回体３が旋回する場合、旋回モータ１１の負荷率は高くなる。作業機４を動作させない場合、ポンプ駆動モータ１０の負荷率は低くなる。旋回体３を旋回させない場合、旋回モータ１１の負荷率は低くなる。

【0037】

上述のように、バッテリ８は、駆動システム６の主動力源である。作業機械１の少なくとも一部が動作している動作期間において、バッテリ８は放電し続ける。すなわち、作業機械１の動作期間において、バッテリ８は、ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１のそれぞれに電力を供給し続ける。作業機械１の動作期間とバッテリ８の放電期間とは、一致する。実施形態においては、ラインＬｂで示すように、バッテリ８の放電期間において、バッテリ８は、一定電力で放電する。第２制御部３１Ｂは、バッテリ８が一定電力で放電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、バッテリ８の放電期間において、バッテリ８を一定電力で放電させる。

【0038】

なお、作業機械１の動作期間とバッテリ８の放電期間とは、一致しなくてもよい。また、バッテリ８の放電時間において、バッテリ８から放電される電力は、一定でなくてもよい。

【0039】

第１制御部３１Ａは、バッテリ８の放電期間において、キャパシタ７が放電と充電とを切り換えるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、バッテリ８の放電期間においてキャパシタ７の放電と充電とを切り換える。

【0040】

第１制御部３１Ａは、モニタ部３１Ｃによりモニタされた電動モータの負荷率とバッテリ８から放電される電力とに基づいて、キャパシタ７が放電と充電とを切り換えるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。第１制御部３１Ａは、電動モータの負荷率が予め定められた負荷率閾値Ｓｈ以上の場合、バッテリ８から放電される電力に基づいて、キャパシタ７が放電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。すなわち、作業機械１の作業負荷が大きく、電動モータの負荷率が高い場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、バッテリ８から放電される電力を補うようにキャパシタ７を放電させる。電動モータの負荷率が高い場合、バッテリ８及びキャパシタ７の両方から電動モータに電力が供給されるので、電動モータの電力不足が抑制される。

【0041】

第１制御部３１Ａは、電動モータの負荷率が負荷率閾値Ｓｈ未満の場合、バッテリ８から放電される電力に基づいて、キャパシタ７が充電されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。すなわち、作業機械１の作業負荷が小さく、電動モータの負荷率が低い場合、バッテリ８から放電された電力が余る。第１制御部３１Ａは、バッテリ８から放電された電力でキャパシタ７が充電されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、バッテリ８からの余剰電力でキャパシタ７を充電する。

【0042】

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、電圧センサ４０の検出値に基づいて、キャパシタ７の放電と充電とを切り換えてもよい。電動モータの負荷率が高い場合、電圧センサ４０の検出値が低くなる。電動モータの負荷率が低い場合、電圧センサ４０の検出値が高くなる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、電圧センサ４０の検出値が予め定められた電圧閾値以下の場合、キャパシタ７を放電させる。キャパシタ７から放電された電力は、バッテリ８から放電された電力とともに電動モータに供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、電圧センサ４０の検出値が電圧閾値を上回る場合、バッテリ８からの余剰電力でキャパシタ７を充電する。

【0043】

図５は、実施形態に係る操作装置５０の操作状態をキャパシタ７との関係を示す図である。図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、操作装置５０の操作状態に基づいて、キャパシタ７の放電と充電とを切り換えてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、旋回体３及び作業機４が予め定められた特定動作をするように操作装置５０が操作された場合、キャパシタ７を放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、旋回体３及び作業機４が特定動作とは異なる非特定動作をするように操作装置５０が操作された場合、キャパシタ７を充電させる。特定動作は、作業負荷が大きい作業機械１の動作である。非特定動作は、作業負荷が小さい作業機械１の動作である。特定動作として、ブーム４Ａが上げ動作しながら旋回体３が旋回する動作が例示される。非特定動作として、作業機４が停止している状態で旋回体３が停止又は低速で旋回する動作が例示される。

【0044】

＜効果＞
以上説明したように、実施形態において、作業機械１は、キャパシタ７と、キャパシタ７に並列接続されるバッテリ８と、キャパシタ７の放電期間においてキャパシタ７から給電され、バッテリ８の放電期間においてバッテリ８から給電される電動モータ（ポンプ駆動モータ１０及び旋回モータ１１）と、電動モータにより駆動される対象部と、バッテリ８の放電期間においてキャパシタ７の放電と充電とを切り換えるＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、を備える。

【0045】

バッテリ８の容量密度は、キャパシタ７の容量密度よりも高い。そのため、バッテリ８の放電が継続されることにより、作業機械１は、長時間動作を実施することができる。キャパシタ７の出力密度は、バッテリ８の出力密度よりも高い。キャパシタ７は、バッテリ８よりも、応答性に優れている。キャパシタ７は、バッテリ８よりも、高速に充放電できる。そのため、バッテリ８の放電期間において、作業機械１が瞬間的に高出力動作した場合、作業機械１の瞬間的な高出力動作に合わせてキャパシタ７が放電することにより、バッテリ８の負荷率の上昇が抑制された状態で、電動モータにおける電力不足が抑制される。バッテリ８の負荷率の上昇が抑制されるので、バッテリ８の劣化が抑制される。作業機械１が瞬間的な高出力動作を実施した場合、バッテリ８から放電される電力にキャパシタ７から放電される電力が補われるので、過度に大型のバッテリ８を作業機械１に搭載しなくても済む。そのため、バッテリ８の大型化が抑制される。

【0046】

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、作業機械１が油圧ショベルであることとした。作業機械１は、作業機を有するブルドーザでもよいし、作業機を有するホイールローダでもよい。また、作業機械１は、運搬車両の一種であるダンプトラックでもよい。ダンプトラックにおいては、降坂時における走行モータからの回生電力によりバッテリが充電される。

【符号の説明】

【0047】

１…作業機械、２…走行体、２Ａ…駆動輪、２Ｂ…履帯、２Ｃ…走行モータ、３…旋回体、４…作業機、４Ａ…ブーム、４Ｂ…アーム、４Ｃ…バケット、５…作業機シリンダ、５Ａ…ブームシリンダ、５Ｂ…アームシリンダ、５Ｃ…バケットシリンダ、６…駆動システム、７…キャパシタ、８…バッテリ、１０…ポンプ駆動モータ（電動モータ）、１１…旋回モータ（電動モータ）、１３…電力ライン、１３Ａ…正極ライン、１３Ｂ…負極ライン、１４…第１接続ライン、１４Ａ…正極ライン、１４Ｂ…負極ライン、１５…第２接続ライン、１５Ａ…正極ライン、１５Ｂ…負極ライン、１６…ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）、１７…ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）、１９…油圧ポンプ、２０…制御弁、２１…インバータ、２２…インバータ、３０…コントローラ、３１…プロセッサ、３１Ａ…第１制御部、３１Ｂ…第２制御部、３１Ｃ…モニタ部、３２…メインメモリ、３３…ストレージ、３４…インタフェース、４０…電圧センサ、５０…操作装置、５１…左操作レバー、５２…右操作レバー、１３１…第１部分、１３１Ａ…第１部分、１３１Ｂ…第１部分、１３２…第２部分、１３２Ａ…第２部分、１３２Ｂ…第２部分。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】