特開 2024-98600 電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法

(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】P2024098600

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240717BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20240717BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20240717BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240717BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240717BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240717BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 Z

E02F9/20 N

E02F9/00 C

E02F9/20 Z

H02J7/00 P

H02J7/00 X

B60L50/60

B60L58/12

B60L3/00 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002181

(22)【出願日】2023-01-11

(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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 昌保

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 泰徳

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 誠哉

【テーマコード（参考）】

2D003

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AA02

2D003AA03

2D003AB01

2D003BA01

2D003BA04

2D003BA06

2D003BA07

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB08

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503EA04

5G503FA06

5H125AA12

5H125AC12

5H125AC24

5H125BC18

5H125BC21

5H125CA18

5H125CC06

5H125CC07

5H125CD02

5H125CD03

5H125DD02

5H125DD16

5H125EE27

5H125EE55

5H125EE62

(57)【要約】

【課題】充電設備に到達するまでの正確な必要電気量を知ることができる電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法を提供する。
【解決手段】バッテリ３１は、充電設備５０により充電される。走行体５は、バッテリ３１から供給される電力により走行する。位置センサ２１は、電動ショベル１００の位置情報を取得する。コントローラ４０は、充電設備５０の位置情報と位置センサ２１により取得された電動ショベル１００の位置情報とに基づいて充電設備５０と電動ショベル１００との離間距離を算出し、離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、必要電気量がバッテリ３１に蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動作業機械であって、
充電設備により充電されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電力により走行する走行体と、
前記電動作業機械の位置情報を取得する位置センサと、
前記充電設備の位置情報と前記位置センサにより取得された前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出し、前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するコントローラと、を備えた、電動作業機械。

【請求項2】

記憶部をさらに備え、
前記コントローラは、前記記憶部に予め記憶された前記充電設備の位置情報に基づいて前記離間距離を算出する、請求項１に記載の電動作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、前記離間距離と前記電動作業機械が移動するために必要な電気量との関係を示す情報を参照して前記離間距離に基づいて前記必要電気量を算出する、請求項１に記載の電動作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、作業現場の土質情報に基づくスリップ率と前記充電設備までの高低差に基づく傾斜との少なくとも一方を考慮して前記必要電気量を算出する、請求項１に記載の電動作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、前記必要電気量と前記蓄電池残量との差分に応じて警報の出力形態を変更する、請求項１に記載の電動作業機械。

【請求項6】

前記コントローラは、前記必要電気量が前記蓄電池残量以上であると判断した場合に、走行速度に制限を課すように前記走行体を制御する、請求項１に記載の電動作業機械。

【請求項7】

電動作業機械であって、
充電設備により充電されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電力により走行する走行体と、
前記電動作業機械の位置情報を取得する位置センサと、
前記充電設備の位置情報と前記位置センサにより取得された前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出し、前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するコントローラと、を備えた、電動作業機械の制御システム。

【請求項8】

前記電動作業機械から離れて配置された報知装置と、
前記報知装置に報知情報を送信する送信部と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた前記蓄電池残量以上であると判断した場合に前記送信部を通じて前記報知装置に報知するよう前記報知情報を出力する、請求項７に記載の電動作業機械の制御システム。

【請求項9】

充電設備により充電されるバッテリと、前記バッテリから供給される電力により走行する走行体とを備える電動作業機械の制御方法であって、
前記充電設備の位置情報と前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出するステップと、
前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出するステップと、
前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するステップと、を備えた、電動作業機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリから供給される電力で走行（移動）する電動作業機械がある。このような電動作業機械においては、バッテリ残量が充電設備まで移動できる電力を下回ると、作業機械が充電設備に自力で辿り着けない状況が生じる。

【0003】

そこで特開２０２０－１５９０５５号公報（特許文献１）では、バッテリ残量が予め設定された閾値を下回ったときに走行モード指示装置からの入力に関わらず走行モータが走行第１速側へ切り替えられる。

【0004】

また特開２０２０－１２５６２５号公報（特許文献２）では、作業機械が充電設備から作業現場まで走行するときのバッテリ減量が算出され、このバッテリ減量を限界バッテリ残量に加算した値に基づいて警告閾値が設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１５９０５５号公報

【特許文献2】特開２０２０－１２５６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら上記特許文献１、２においては充電設備に到達するまでの正確な必要電気量が分からない。

【0007】

本開示の目的は、充電設備に到達するまでの正確な必要電気量を知ることができる電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の電動作業機械および電動作業機械の制御システムの各々は、バッテリと、走行体と、位置センサと、コントローラとを備える。バッテリは、充電設備により充電される。走行体は、バッテリから供給される電力により走行する。位置センサは、電動作業機械の位置情報を取得する。コントローラは、充電設備の位置情報と位置センサにより取得された電動作業機械の位置情報とに基づいて充電設備と電動作業機械との離間距離を算出し、離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、必要電気量がバッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力する。

【0009】

本開示の電動作業機械の制御方法は、充電設備により充電されるバッテリと、バッテリから供給される電力により走行する走行体とを備える電動作業機械の制御方法であって、以下のステップを備える。

【0010】

充電設備の位置情報と電動作業機械の位置情報とに基づいて充電設備と電動作業機械との離間距離が算出される。離間距離を移動するのに必要な必要電気量が算出される。必要電気量がバッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報が出力される。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、充電設備に到達するまでの正確な必要電気量を知ることができる電動作業機械、電動作業機械の制御システムおよび電動作業機械の制御方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の一実施形態における電動作業機械の構成を示す図である。

【図2】本開示の一実施形態における電動作業機械の制御システムの機能ブロックを示す図である。

【図3】図２に示すコントローラの機能ブロックを示す図である。

【図4】本開示の一実施形態における電動作業機械の制御方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

【0014】

明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。

【0015】

以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、図１に示す運転室４内の運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした方向である。

【0016】

＜電動作業機械の構成＞
本開示の電動作業機械の一例として電動ショベルの構成について図１を用いて説明する。本開示の電動作業機械は、バッテリに蓄えた電力により走行する作業機械であれば、ホイールローダ、ブルドーザ、モータグレーダなどの他の作業機械であってもよい。

【0017】

図１は、本開示の一実施形態における電動ショベルの構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、本実施形態の電動ショベル１００は、本体１と、作業機２とを有している。本体１は、旋回体３と、走行体５とを有している。

【0018】

走行体５は、一対の履帯５Ｃｒと、走行モータ５Ｍとを有している。電動ショベル１００は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。走行モータ５Ｍは、走行体５の駆動源として設けられている。走行モータ５Ｍは、たとえば油圧により作動する油圧モータである。なお、走行体５は車輪（タイヤ）を有していてもよい。

【0019】

旋回体３は、走行体５の上に配置され、かつ走行体５により支持されている。旋回体３は、旋回モータ（図示せず）により旋回軸ＲＸを中心として走行体５に対して旋回可能である。旋回モータは、たとえば油圧により作動する油圧モータである。旋回軸ＲＸは、旋回体３の旋回中心となる仮想の直線である。なお走行モータ５Ｍあるいは旋回モータは電動モータであってもよい。

【0020】

旋回体３は、運転室４（キャブ）を有している。運転室４内には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられている。オペレータ（乗員）は、運転室４に搭乗して、作業機２の操作、走行体５に対する旋回体３の旋回操作、および走行体５による電動ショベル１００の走行操作が可能である。旋回体３は、外装カバー９を有している。外装カバー９は、機械室を覆っている。電動ショベル１００は、遠隔操作されるものでもよい。

【0021】

作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８とを有している。作業機２は、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とをさらに有している。

【0022】

ブーム６は、本体１に回動可能に接続されている。具体的にはブーム６の基端部は、ブームフートピン１３を支点として旋回体３に回動可能に接続されている。アーム７は、ブーム６に回動可能に接続されている。具体的にはアーム７の基端部は、ブームトップピン１４を支点としてブーム６の先端部に回動可能に接続されている。バケット８は、アーム７に回転可能に接続されている。具体的にはバケット８の基端部は、アームトップピン１５を支点としてアーム７の先端部に回動可能に接続されている。

【0023】

ブームシリンダ１０の一端は旋回体３に接続され、他端はブーム６に接続されている。ブーム６は、ブームシリンダ１０により本体１に対して駆動可能である。この駆動により、ブーム６は、ブームフートピン１３を支点として旋回体３に対して上下方向に回動可能である。

【0024】

アームシリンダ１１の一端はブーム６に接続され、他端はアーム７に接続されている。アーム７は、アームシリンダ１１によりブーム６に対して駆動可能である。この駆動により、アーム７は、ブームトップピン１４を支点としてブーム６に対して上下方向または前後方向に回動可能である。

【0025】

バケットシリンダ１２の一端はアーム７に接続され、他端はバケットリンク１７に接続されている。バケット８は、バケットシリンダ１２によりアーム７に対して駆動可能である。この駆動により、バケット８は、アームトップピン１５を支点としてアーム７に対して上下方向に回動可能である。

【0026】

ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の各々は、油圧により駆動する油圧シリンダであるが、電動シリンダなどの他のアクチュエータであってもよい。

【0027】

電動ショベル１００は、位置センサ２１をさらに有している。位置センサ２１は、たとえばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems：全地球航法衛星システム）受信機である。位置センサ２１は、２つのＧＮＳＳ受信機２１ａ、２１ｂを含む。２つのＧＮＳＳ受信機２１ａ、２１ｂの各々は、旋回体３の異なる位置に設置される。ＧＮＳＳ受信機２１ａ、２１ｂの各々は、グローバル座標系における旋回体３の位置を示す衛星測位信号を衛星から受信する。

【0028】

電動ショベル１００は、周囲情報センサ２４をさらに有している。周囲情報センサ２４は、たとえば運転室４の上面であって前端付近に取り付けられている。周囲情報センサ２４は、たとえば本体１の前方を撮像可能に配置されている。周囲情報センサ２４は、たとえば作業機２の刃先付近または掘削対象物付近を撮像可能に配置されている。

【0029】

複数個の周囲情報センサ２４が本体１に配置されていてもよい。複数個の周囲情報センサ２４は、本体１の前方、左右側方および後方を撮像可能に配置されていてもよい。

【0030】

周囲情報センサ２４は、たとえばレーザ光を射出して対象物の情報を取得するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。周囲情報センサ２４は、電波を射出することにより対象物の情報を取得するＲａｄａｒ（Radio Detection and Ranging）であってもよい。Ｒａｄａｒは、たとえば送信アンテナから発したミリ波帯の電波が物体の表面で反射して戻ってくる様子を受信アンテナで検出するミリ波レーダであってもよい。周囲情報センサ２４は、カメラを含む視覚センサであってもよい。周囲情報センサ２４は、赤外線センサであってもよい。

【0031】

＜電動作業機械の制御システム＞
次に、本実施形態における電動作業機械の制御システムについて図２を用いて説明する。

【0032】

図２は、本開示の一実施形態における電動作業機械の制御システムの機能ブロックを示す図である。図２において１本線は電気回路を示し、２本線は油圧回路を示し、破線は機械的な連結を示している。

【0033】

図２に示されるように、電動作業機械である電動ショベル１００の制御システムは、位置センサ２１と、受信機２２と、通信機２３と、周囲情報センサ２４と、報知装置２５と、操作装置２６とを有している。

【0034】

位置センサ２１は、衛星から受信したグローバル座標系における旋回体３の位置を示す衛星測位信号をコントローラ４０へ出力する。コントローラ４０は、この衛星測位信号から、グローバル座標系における電動ショベル１００の位置を演算する。

【0035】

受信機２２は、充電設備５０と通信可能である。受信機２２と充電設備５０との無線通信は、たとえば特定小電力無線または無線ＬＡＮを用いて行われる。充電設備５０から充電設備５０の位置情報を受信する。受信機２２は、受信した充電設備５０の位置を示す位置信号をコントローラ４０へ出力する。コントローラ４０は、充電設備５０から受信した位置信号に基づいて、グローバル座標系における充電設備５０の位置を演算する。

【0036】

充電設備５０は、電動ショベル１００のバッテリ３１を充電する。充電設備５０は、地面に接地された固定式であってもよく、またトラックなどに搭載された移動式であってもよい。充電設備５０は、位置センサ５１と、記憶部５２と、送信装置５３とを有している。位置センサ５１は、たとえばＧＮＳＳ受信機である。位置センサ５１は、グローバル座標系における充電設備５０の位置を示す衛星測位信号を衛星から受信する。記憶部５２は、位置センサ５１により受信した充電設備５０の位置を記憶してもよい。送信装置５３は、位置センサ５１により受信された、または記憶部５２に記憶された充電設備５０の位置情報を受信機２２へ送信する。

【0037】

通信機２３は、遠隔操作装置６０と通信可能である。通信機２３は、遠隔操作装置６０からの操作信号を受信する。通信機２３は遠隔操作装置６０から受信した操作信号をコントローラ４０へ出力する。また通信機２３は、コントローラ４０から取得した報知信号、周囲情報センサ２４が検出した電動ショベル１００の作業状況、現況地形、設計地形などの各種情報を遠隔操作装置６０の通信装置６１へ報知の情報、を送信する。

【0038】

遠隔操作装置６０は、オペレータが遠隔地から電動ショベル１００を操作するための装置である。遠隔操作装置６０は、たとえば通信装置６１と、操作装置６２と、表示装置６３（報知装置）とを有している。通信装置６１、操作装置６２および表示装置６３の各々は、電動ショベル１００の遠隔地に配置されている。電動ショベル１００にオペレータが搭乗して電動ショベル１００を操作してもよい。

【0039】

通信装置６１は、通信機２３と無線で通信可能である。通信装置６１と通信機２３との無線通信は、たとえば特定小電力無線または無線ＬＡＮを用いて行われる。

【0040】

操作装置６２は、たとえばオペレータが操作するための操作レバー、操作スイッチなどを含む。オペレータにより操作装置６２に入力された操作信号は、通信装置６１を通じて通信機２３により受信され、電動ショベル１００のコントローラ４０へ出力される。

【0041】

なお遠隔操作装置６０は、通信装置６１および表示装置６３を有し、操作装置６２を有しない遠隔管理装置であってもよい。この場合、遠隔管理装置６０の通信装置６１が電動ショベル１００の通信機２３から受信した各種の情報（報知情報など）が遠隔管理装置６０の表示装置６３に表示される。また遠隔管理装置６０は報知用スピーカーを有し、通信機２３から報知情報を受信した場合に、報知用スピーカーから音を発してもよい。

【0042】

表示装置６３は、報知情報、電動ショベル１００の作業状況、現況地形、設計地形などの各種情報を表示する。表示装置６３は、通信機２３および通信装置６１を通じて電動ショベル１００から取得した情報を表示することができる。

【0043】

周囲情報センサ２４は、周囲情報センサ２４により検出した電動ショベル１００の周囲情報を示す信号をコントローラ４０へ出力する。コントローラ４０は、この周囲情報を報知装置２５、遠隔操作装置６０の表示装置６３などに送信する。

【0044】

報知装置２５は、たとえば表示装置であってもよく、報知用スピーカーであってもよい。報知装置２５は、たとえば運転室４内に配置されている。報知装置２５としての表示装置には、たとえば報知情報が表示される。また報知装置２５としての表示装置には、周囲情報センサ２４により検出された周囲情報が表示されてもよく、現況地形データ、設計地形データ、作業機２の刃先位置などが表示されてもよく、施工計画データが表示されてもよい。報知用スピーカーは警告音を発する。

【0045】

操作装置２６は、運転室４内に配置されている。操作装置２６は、電動ショベル１００の走行、作業機２の動作、旋回体３の旋回動作などを操作するものであり、オペレータによって操作される。操作装置２６の操作量は、たとえばポテンショメータ、ホールＩＣ（Integrated Circuit）などによって検出される。操作装置２６が操作されると、操作装置２６の操作量を示す操作信号がコントローラ４０に送信される。コントローラ４０は、操作信号を、作業機用電磁制御弁３６、走行モータ用電磁制御弁３７などに操作指令として送信する。

【0046】

バッテリ３１は、電気配線を通じてコントローラ４０およびインバータ３３の各々に接続されている。コントローラ４０は、電気配線で接続されたインバータ３３に制御信号を与える。バッテリ３１は、インバータ３３を通じて、動力源としての電動モータ３４に電力を供給する。バッテリ３１は、たとえばリチウムイオン電池のセルを複数集めたユニットである。

【0047】

インバータ３３は、コントローラ４０からの制御信号に基づいて、バッテリ３１の出力である直流電力を周波数などを制御した交流電力に変換する。インバータ３３は、電気配線を通じて電動モータ３４に交流電力を供給する。これにより電動モータ３４は、バッテリ３１を電源として、インバータ３３から供給された交流電力により駆動する。

【0048】

電動モータ３４と油圧ポンプ３５とは機械的に連結されている。電動モータ３４の駆動力が油圧ポンプ３５に伝達されることにより油圧ポンプ３５が駆動する。油圧ポンプ３５は、駆動することにより、作動油タンクＴＡから作動油を汲み出す。油圧ポンプ３５は、作動油タンクＴＡから汲み出した作動油を作業機用電磁制御弁３６を通じて各作業機アクチュエータ１０、１１、１２に給排する。作動油の給排により各作業機アクチュエータ１０、１１、１２が作動する。また油圧ポンプ３５は、作動油タンクＴＡから汲み出した作動油を走行モータ用電磁制御弁３７を通じて走行モータ５Ｍに給排する。作動油の給排により走行モータ５Ｍが作動する。

【0049】

コントローラ４０は、作業機用電磁制御弁３６の開閉を制御する。これにより作業機アクチュエータ１０、１１、１２の各々の駆動が制御される。コントローラ４０は、走行モータ用電磁制御弁３７の開閉を制御する。これにより走行モータ５Ｍの駆動が制御される。

【0050】

コントローラ４０は、取得した操作信号に基づいて、インバータ３３、作業機用電磁制御弁３６および走行モータ用電磁制御弁３７への制御信号を出力する。これにより操作装置２６または遠隔操作装置６０からの操作信号に基づいて電動ショベル１００の走行体５の走行および作業機２を動作が操作される。

【0051】

充電残量センサ３２は、バッテリ３１の充電残量を検出する。充電残量センサ３２は、検出したバッテリ３１の充電残量を示す信号をコントローラ４０に出力する。

【0052】

コントローラ４０は、充電設備５０の位置情報と受信機２２により受け取られた電動ショベル１００の位置情報とに基づいて充電設備５０と電動ショベル１００との離間距離を算出する。コントローラ４０は、上記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出する。コントローラ４０は、上記必要電気量がバッテリ３１に蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力する。

【0053】

＜コントローラ４０＞
次に、コントローラ４０の機能ブロックについて図３を用いて説明する。

【0054】

図３は、図２に示すコントローラの機能ブロックを示す図である。図３に示されるように、コントローラ４０は、プロセッサと、メインメモリと、ストレージとを含む。プロセッサはたとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）などである。メインメモリは、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。コントローラ４０は、ストレージに記憶されているプログラムを読み出してメインメモリに展開し、プログラムに従って所定の処理を実行する。

【0055】

コントローラ４０は、電動ショベル１００に搭載されていてもよく、電動ショベル１００の外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ４０が電動ショベル１００の外部に離れて配置されている場合、コントローラ４０は、電動ショベル１００に搭載される各装置、センサなどと無線により接続されていてもよい。この場合、コントローラ４０は、電動ショベル１００から離れたサーバに格納されていてもよい。

【0056】

コントローラ４０は、作業機械位置取得部４１と、充電設備位置取得部４２と、充電残量取得部４３と、離間距離算出部４４と、記憶部４５と、必要電気量算出部４６と、移動可否判定部４７と、報知制御部４８と、走行速度制限部４９とを有している。

【0057】

作業機械位置取得部４１は、グローバル座標系における電動ショベル１００の位置を示す信号を位置センサ２１から取得する。作業機械位置取得部４１は、取得した電動ショベル１００の位置を示す信号を離間距離算出部４４へ出力する。

【0058】

充電設備位置取得部４２は、グローバル座標系における充電設備５０の位置を示す信号を受信機２２から取得する。充電設備位置取得部４２は、取得した充電設備５０の位置を示す信号を離間距離算出部４４へ出力する。これにより充電設備５０がトラックなどに搭載された移動式である場合であっても、充電設備位置取得部４２は、正確な充電設備５０の位置を取得することができる。

【0059】

充電残量取得部４３は、バッテリ３１の充電残量を示す信号を充電残量センサ３２から取得する。充電残量取得部４３は、取得したバッテリ３１の充電残量を示す信号を移動可否判定部４７へ出力する。

【0060】

離間距離算出部４４は、取得した電動ショベル１００の位置を示す信号と充電設備５０の位置を示す信号とに基づいて、充電設備５０と電動ショベル１００との離間距離を算出する。離間距離算出部４４は、算出した離間距離を必要電気量算出部４６へ出力する。

【0061】

離間距離算出部４４は、充電設備５０が地面に接地された固定式の場合、作業機械位置取得部４１から取得した電動ショベル１００の位置情報と記憶部４５に予め記憶された充電設備５０の位置情報とに基づいて離間距離を算出してもよい。この場合には、離間距離算出部４４は、充電設備位置取得部４２から充電設備５０の位置を示す信号を取得する必要はない。

【0062】

必要電気量算出部４６は、取得した離間距離に基づいて充電設備５０まで移動するために必要な必要電気量を算出する。この際、必要電気量算出部４６は、記憶部４５に記憶された離間距離と電動ショベル１００が移動するために必要な電気量との関係を示す情報（テーブル）を参照する。電動ショベル１００が移動するために必要な電気量は、設定走行速度、電動モータ３４のスペック、油圧ポンプ３５および走行モータ５Ｍの効率および圧力損失といった既知情報に基づいて予め求められる。必要電気量算出部４６は、算出した必要電気量を示す信号を移動可否判定部４７へ出力する。

【0063】

また必要電気量算出部４６は、作業現場の土質情報に基づくスリップ率と充電設備５０との高低差に基づく傾斜との少なくとも一方を考慮して必要電気量を算出してもよい。作業現場の土質情報に基づくスリップ率は、予め作業現場の土質情報を調べてスリップ率を算出したうえで記憶部４５に記憶されていてもよい。また作業現場の土質情報に基づくスリップ率は、周囲情報センサ２４により検出された周囲の土質情報から算出されてもよい。なおスリップ率は、制動力あるいは駆動力が作用している場合に履帯５Ｃｒ（またはタイヤ）と地面との間に生じる滑りの程度を示す尺度である。車体速度をＶ、車輪角速度をω、車輪有効半径をｒとしたとき、駆動時のスリップ率は（Ｖ－ωｒ）／ωｒで表わされ、制動時のスリップ率は（Ｖ－ωｒ）／Ｖで表わされる。

【0064】

また電動ショベル１００と充電設備５０との高低差に基づく傾斜は、電動ショベル１００が位置する地面の高さ位置および充電設備５０が位置する地面の高さ位置の差と離間距離とから算出されてもよい。電動ショベル１００が位置する地面の高さ位置として、位置センサ２１により取得されたグローバル座標系における電動ショベル１００の位置が用いられる。また充電設備５０が位置する地面の高さ位置として、受信機２２により取得された充電設備５０の高さ位置、または予め記憶部４５に記憶された充電設備５０の高さ位置のいずれが用いられてもよい。

【0065】

移動可否判定部４７は、必要電気量算出部４６から取得した必要電気量を示す信号と充電残量取得部４３から取得した充電残量を示す信号とに基づいて、電動ショベル１００が充電設備５０へ移動可能か否かを判定する。具体的には移動可否判定部４７は、充電残量が必要電気量以下（充電残量≦必要電気量）であるか否かを判定する。移動可否判定部４７は、判定結果を示す判定信号を報知制御部４８および走行速度制限部４９へ出力する。また移動可否判定部４７は、必要電気量と充電残量との差分の大きさを示す差分信号を報知制御部４８および走行速度制限部４９へ出力する。

【0066】

報知制御部４８は、取得した判定信号と差分信号とに基づいて報知装置２５と遠隔操作装置６０の表示装置６３とを制御する。具体的には報知制御部４８は、移動可否判定部４７から充電残量が必要電気量以下であるとの判定結果を示す信号を取得した場合、報知装置２５および通信機２３に報知信号を出力する。

【0067】

報知装置２５は、報知制御部４８から報知信号を取得すると、報知信号に基づいて必要な警告を画像、光、音などで発報する。また報知装置２５は、差分信号における必要電気量と充電残量との差分の大きさに応じて警報の出力形態を変更してもよい。たとえば報知装置２５が画像、光で警告を発する場合には、画像、光の色彩を黄色、赤色などで変更する。また報知装置２５が音で警告を発する場合には、音を断続音または連続音で変更する。

【0068】

通信機２３は、報知制御部４８から報知信号を取得すると、遠隔操作装置６０に報知信号を送信する。これにより遠隔操作装置６０は、報知信号に基づいて必要な警告を表示装置６３に画像で表示し、またはスピーカーなどで音を発することにより発報する。遠隔操作装置６０は、報知装置２５と同様、差分信号における必要電気量と充電残量との差分の大きさに応じて警報の出力形態を変更してもよい。

【0069】

走行速度制限部４９は、取得した判定信号または差分信号に基づいて走行モータ用電磁制御弁３７を制御する。具体的にはコントローラ４０の走行速度制限部４９は、必要電気量が蓄電池残量以上であるとの判定信号を取得した場合、電動ショベル１００の走行速度に制限を課すように走行モータ用電磁制御弁３７を制御する。たとえば最大速度で走行するように操作装置２６が操作されても、走行速度制限部４９は必要電気量が蓄電池残量以上であるとの判定信号を取得した場合には、最大速度よりも遅い制限速度となるように走行モータ用電磁制御弁３７を制御する。走行モータ用電磁制御弁の開度を調整することにより制限速度となるように制御することができる。また走行速度制限部４９は、取得した判定信号に基づいてインバータ３３を制御してもよい。たとえば走行速度制限部４９がインバータ３３を制御することにより電動モータ３４に与える周波数を変更することによって制限速度となるように制御してもよい。なお走行速度制限部４９は、取得した差分信号に応じて制限する走行速度を変えてもよい。

【0070】

＜電動作業機械の制御方法＞
次に、本実施形態における電動作業機械の制御方法について図２～図４を用いて説明する。

【0071】

図４は、本開示の一実施形態における電動作業機械の制御方法を示すフロー図である。図３および図４に示されるように、作業機械位置取得部４１は、グローバル座標系における電動ショベル１００の位置を示す信号を位置センサ２１から取得する（ステップＳ１：図４）。作業機械位置取得部４１は、取得した電動ショベル１００の位置を示す信号を離間距離算出部４４へ出力する。

【0072】

充電設備位置取得部４２は、グローバル座標系における充電設備５０の位置を示す信号を受信機２２から取得する（ステップＳ２：図４）。充電設備位置取得部４２は、取得した充電設備５０の位置を示す信号を離間距離算出部４４へ出力する。

【0073】

充電残量取得部４３は、バッテリ３１の充電残量を示す信号を充電残量センサ３２から取得する（ステップＳ３：図４）。充電残量取得部４３は、取得したバッテリ３１の充電残量を示す信号を移動可否判定部４７へ出力する。

【0074】

離間距離算出部４４は、取得した電動ショベル１００の位置を示す信号と充電設備５０の位置を示す信号とに基づいて、充電設備５０と電動ショベル１００との離間距離を算出する（ステップＳ４：図４）。離間距離算出部４４は、算出した離間距離を必要電気量算出部４６へ出力する。

【0075】

必要電気量算出部４６は、取得した離間距離に基づいて充電設備５０まで移動するために必要な必要電気量を算出する（ステップＳ５：図４）。この際、必要電気量算出部４６は、記憶部４５に記憶された離間距離と電動ショベル１００が移動するために必要な電気量との関係を示す情報を参照する。必要電気量算出部４６は、算出した必要電気量を示す信号を移動可否判定部４７へ出力する。

【0076】

移動可否判定部４７は、取得した必要電気量を示す信号と充電残量を示す信号とに基づいて、電動ショベル１００が充電設備５０へ移動可能か否かを判定する。具体的には移動可否判定部４７は、充電残量が必要電気量以下（充電残量≦必要電気量）であるか否かを判定する（ステップＳ６：図４）。なお必要電気量に所定の余裕量を加算したものを必要電気量とすることにより、後述のステップＳ８にて早目に報知情報を出力するようにしてもよい。

【0077】

充電残量が必要電気量より大きいと移動可否判定部４７が判定した場合、報知制御部４８は報知装置２５および通信機２３へ報知情報（報知信号）を出力しない（ステップＳ７）。

【0078】

一方、充電残量が必要電気量以下であると移動可否判定部４７が判定した場合、報知制御部４８は報知装置２５および通信機２３へ報知情報（報知信号）を出力する（ステップＳ８）。

【0079】

報知装置２５は、報知制御部４８から報知信号を取得すると、報知信号に基づいて必要な警告を画像、光または音で発する。

【0080】

通信機２３は、報知制御部４８から報知信号を取得すると、遠隔操作装置６０に報知信号を送信する。これにより遠隔操作装置６０は、報知信号に基づいて表示装置６３に画像、光で表示し、またはスピーカーなどで音を発することにより警告する。

【0081】

以上により本実施形態における電動作業機械の制御方法が実行される。

【0082】

＜効果＞
次に、本実施形態における効果について説明する。

【0083】

造園、水道管作業などに用いられる小型の電動ショベルなどの場合、搭載されるバッテリも小型となる。このため交換用バッテリを電動ショベルで持ち運び、使用中のバッテリの充電残量が少なくなった場合にそのバッテリを交換用バッテリと取替えることもできる。

【0084】

しかしながら中型、大型の電動ショベルの場合、搭載されるバッテリも大型となる。このため交換用バッテリを電動ショベル、トラックなどで持ち運ぶことは困難であり、またバッテリを交換する作業自体も困難である。

【0085】

また広い敷地、河川、山中、僻地などの作業現場では、充電設備を設置することも難しいため、電動ショベルは充電設備から遠く離れた現場で作業する場合もある。この様な場合、電動ショベルは、遠く離れた充電設備と作業現場との間を往復移動する必要がある。

【0086】

また電動ショベルでは、掘削などの作業もバッテリに蓄えられた電力を用いて行われるため作業機の動作によっても電力が消費される。このため電動ショベルのオペレータがバッテリの充電残量を正確に把握しなければ、充電設備への到達前または作業途中でバッテリの充電残量が０（ゼロ）になることもあり得る。またオペレータがバッテリの充電残量を正確に把握しなければ、バッテリの充電残量が十分に残っているにも関わらず、作業を中断して充電設備へ移動を開始する場合も生じ、作業効率が低下するおそれもある。

【0087】

これに対して本実施形態においては図３に示されるように、コントローラ４０は、充電設備５０と電動ショベル１００との離間距離を移動するのに必要な必要電気量がバッテリ３１に蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力する。これにより充電設備５０に到達するまでの正確な必要電気量を知ることができる。

【0088】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、記憶部４５に予め記憶された充電設備５０の位置情報に基づいて離間距離を算出する。これにより充電設備５０の位置情報を受信機２２を通じて取得する必要がなくなり、装置構成の簡略化を図ることができる。

【0089】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、離間距離と電動ショベル１００が移動するために必要な電気量との関係を示す情報を参照して離間距離に基づいて必要電気量を算出する。これにより容易に必要電気量を算出することが可能となる。

【0090】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、作業現場の土質情報に基づくスリップ率と前記充電設備までの高低差に基づく傾斜とその少なくとも一方を考慮して必要電気量を算出する。これにより充電設備５０に到達するまでのより正確な必要電気量を知ることができる。

【0091】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、必要電気量と蓄電池残量との差分に応じて警報の出力形態を変更する。これによりオペレータは、蓄電池残量を適切に把握することができる。

【0092】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、必要電気量が蓄電池残量以上であると判断した場合に、走行速度に制限を課すように走行体５（走行モータ５Ｍ）を制御する。これにより走行速度を増加させることにより生じる無駄な電力の消費を抑制することができる。

【0093】

また本実施形態によれば図３に示されるように、コントローラ４０は、必要電気量がバッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に通信機２３を通じて表示装置６３（報知装置）に報知するよう報知情報を出力する。これにより電動ショベル１００から離れた遠隔の管理者がいる場合、その管理者は電動ショベル１００におけるバッテリ３１の状況を認識することができる。

【0094】

＜付記＞
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

【0095】

（付記１）
電動作業機械であって、
充電設備により充電されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電力により走行する走行体と、
前記電動作業機械の位置情報を取得する位置センサと、
前記充電設備の位置情報と前記位置センサにより取得された前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出し、前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するコントローラと、を備えた、電動作業機械。

【0096】

（付記２）
記憶部をさらに備え、
前記コントローラは、前記記憶部に予め記憶された前記充電設備の位置情報に基づいて前記離間距離を算出する、付記１に記載の電動作業機械。

【0097】

（付記３）
前記コントローラは、前記離間距離と前記電動作業機械が移動するために必要な電気量との関係を示す情報を参照して前記離間距離に基づいて前記必要電気量を算出する、付記１または付記２に記載の電動作業機械。

【0098】

（付記４）
前記コントローラは、作業現場の土質情報に基づくスリップ率と前記充電設備までの高低差に基づく傾斜との少なくとも一方を考慮して前記必要電気量を算出する、付記１から付記３のいずれか一つに記載の電動作業機械。

【0099】

（付記５）
前記コントローラは、前記必要電気量と前記蓄電池残量との差分に応じて警報の出力形態を変更する、付記１から付記４のいずれか一つに記載の電動作業機械。

【0100】

（付記６）
前記コントローラは、前記必要電気量が前記蓄電池残量以上であると判断した場合に、走行速度に制限を課すように前記走行体を制御する、付記１から付記５のいずれか一つに記載の電動作業機械。

【0101】

（付記７）
電動作業機械であって、
充電設備により充電されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電力により走行する走行体と、
前記電動作業機械の位置情報を取得する位置センサと、
前記充電設備の位置情報と前記位置センサにより取得された前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出し、前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出し、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するコントローラと、を備えた、電動作業機械の制御システム。

【0102】

（付記８）
前記電動作業機械から離れて配置された報知装置と、
前記報知装置に報知情報を送信する送信部と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた前記蓄電池残量以上であると判断した場合に前記送信部を通じて前記報知装置に報知するよう前記報知情報を出力する、付記７に記載の電動作業機械の制御システム。

【0103】

（付記９）
充電設備により充電されるバッテリと、前記バッテリから供給される電力により走行する走行体とを備える電動作業機械の制御方法であって、
前記充電設備の位置情報と前記電動作業機械の位置情報とに基づいて前記充電設備と前記電動作業機械との離間距離を算出するステップと、
前記離間距離を移動するのに必要な必要電気量を算出するステップと、
前記必要電気量が前記バッテリに蓄えられた蓄電池残量以上であると判断した場合に報知情報を出力するステップと、を備えた、電動作業機械の制御方法。

【0104】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0105】

１ 本体、２ 作業機、３ 旋回体、４ 運転室、４Ｓ 運転席、５ 走行体、５Ｃｒ 履帯、５Ｍ 走行モータ、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、９ 外装カバー、１０ ブームシリンダ、１１ アームシリンダ、１２ バケットシリンダ、１３ ブームフートピン、１４ ブームトップピン、１５ アームトップピン、１７ バケットリンク、２１，５１ 位置センサ、２１ａ，２１ｂ ＧＮＳＳ受信機、２２ 受信機、２３ 通信機、２４ 周囲情報センサ、２５ 報知装置、２６，６２ 操作装置、３１ バッテリ、３２ 充電残量センサ、３３ インバータ、３４ 電動モータ、３５ 油圧ポンプ、３６ 作業機用電磁制御弁、３７ 走行モータ用電磁制御弁、４０ コントローラ、４１ 作業機械位置取得部、４２ 充電設備位置取得部、４３ 充電残量取得部、４４ 離間距離算出部、４５，５２ 記憶部、４６ 必要電気量算出部、４７ 移動可否判定部、４８ 報知制御部、５０ 充電設備、５３ 送信装置、６０ 遠隔操作装置、６１ 通信装置、６３ 表示装置、１００ 電動ショベル、ＲＸ 旋回軸、ＴＡ 作動油タンク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】