(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-14
(45)【発行日】2023-09-25
(54)【発明の名称】電動式作業機械
(51)【国際特許分類】
B60L 9/30 20060101AFI20230915BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20230915BHJP
B60L 9/18 20060101ALI20230915BHJP
B60L 50/53 20190101ALI20230915BHJP
B60L 50/75 20190101ALI20230915BHJP
B60L 58/40 20190101ALI20230915BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20230915BHJP
F04B 49/06 20060101ALI20230915BHJP
【ＦＩ】
B60L9/30
B60L15/20 J
B60L9/18 J
B60L50/53
B60L50/75
B60L58/40
E02F9/20 M
F04B49/06 321A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022044918
(22)【出願日】2022-03-22
【審査請求日】2023-03-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 明
(72)【発明者】
【氏名】竹内 健
(72)【発明者】
【氏名】牧村 雄基
(72)【発明者】
【氏名】谷垣 絢太
(72)【発明者】
【氏名】石田 誠司
【審査官】三島木 英宏
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０４９６６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０６２８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０４６３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ ９／３０
Ｂ６０Ｌ １５／２０
Ｂ６０Ｌ ９／１８
Ｂ６０Ｌ ５０／５３
Ｂ６０Ｌ ５０／７５
Ｂ６０Ｌ ５８／４０
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｆ０４Ｂ ４９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源に接続されたインバータと、該インバータを介して前記複数の電源から供給される電力によって駆動する電気モータと、該電気モータによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧によって作動するアクチュエータと、前記インバータを介して前記電気モータに供給される電力を制御する制御装置と、前記インバータに接続された蓄電装置または燃料電池システムと、を備えた電動式建設機械であって、前記複数の電源は、商用電源と、前記蓄電装置または前記燃料電池システムと、を含み、
前記制御装置は、前記電気モータの要求回転数または前記油圧ポンプの駆動トルクと前記複数の電源の各々の供給可能電力を加算した最大供給電力とに基づいて前記電気モータの回転数指令および許容トルクを設定または算出し、
前記インバータは、前記回転数指令と前記電気モータの回転数とに基づいて算出した前記電気モータの演算トルクが前記許容トルクを超える場合は前記許容トルクを、前記演算トルクが前記許容トルクを超えない場合は前記演算トルクを、それぞれトルク指令に設定し、前記トルク指令に応じたトルクを発生可能な電力を前記電気モータへ供給することを特徴とする電動式建設機械。
【請求項2】
前記油圧ポンプは、可変容量ポンプであり、前記制御装置は、前記電気モータの前記要求回転数を前記回転数指令に設定し、前記電気モータの前記許容トルクを、前記最大供給電力に効率値を乗じた値を前記回転数指令で除して算出したトルクに設定することを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
【請求項3】
前記油圧ポンプは、固定容量ポンプであり、前記制御装置は、前記最大供給電力に効率値を乗じた値を前記油圧ポンプの駆動に必要な前記駆動トルクで除して前記電気モータの前記回転数指令を算出し、前記油圧ポンプの前記駆動トルクを前記電気モータの前記許容トルクに設定することを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電動式作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から電動式作業機械の油圧駆動装置が知られている。特許文献１に記載された電動式作業機械の油圧駆動装置は、電動機と、油圧ポンプと、複数のアクチュエータと、制御弁装置と、コントローラとを備えている（第００１９段落、請求項１等）。
【0003】
上記油圧ポンプは、上記電動機によって駆動される。上記複数のアクチュエータは、上記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される。上記制御弁装置は、上記油圧ポンプから吐出された圧油を上記複数のアクチュエータに分配供給する。上記コントローラは、上記電動機の回転数を制御することにより上記油圧ポンプの吐出流量を制御する。
【0004】
この従来の油圧駆動装置において、上記コントローラは、上記油圧ポンプが消費している油圧動力を算出し、この油圧動力の大きさと予め設定した上記電動機が消費可能な最大許容動力とに基づいて上記電動機に許容される最大角加速度を算出する。さらに、上記コントローラは、上記最大角加速度を超えないように上記電動機の角加速度を制限させて、上記電動機の回転数を制御する。
【0005】
この従来の油圧駆動装置によれば、電動機が駆動する油圧ポンプの消費動力が油圧ポンプの負荷圧などが変化することで変動しても、それに応じて電動機の角加速度が制限されるので、電動機が消費する動力は、予め定められた最大許容動力の範囲内に確実に制限される（特許文献１、第００２２段落）。また、油圧ポンプの消費動力が小さく、電動機の回転数上昇に動力を振り向けることができる場合には、電動機の角加速度を大きく設定できるため、電動機の回転数が速やかに増加し、複数のアクチュエータを良好な応答性で駆動することができる（同、第００２３段落）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２０２０／０４９６６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記従来の電動式作業機械の油圧駆動装置は、電動機の回転数を制御するためのインバータと、インバータに直流電力を供給するバッテリと、インバータに接続されたＡＣ／ＤＣ変換器とを備えている。ＡＣ／ＤＣ変換器は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換してインバータに供給する（特許文献１、第００３５）。この商用電源は、電動式作業機械のユーザが準備することになるが、ユーザの契約電力量や電力変換設備の容量などの制約から給電能力に限界があり、ユーザが商用電源の給電電力を変更可能になっている場合がある。
【0008】
そのため、商用電源から供給される電力によって電動機が発生するトルクでは、油圧ポンプの最大負荷を賄えない場合がある。このような場合、バッテリから電動機へ電力を供給することが可能である。しかし、何らかの異常によりバッテリから電動機へ供給可能な電力が減少すると、バッテリから電動機へ油圧ポンプの駆動に必要なトルクを発生させるための電力を供給できなくなり、電動機が失速（ストール）するおそれがある。
【0009】
本発明は、各々の電源の供給可能電力が変動して、複数の電源による最大供給電力が変動しても、油圧ポンプを駆動する電動機の失速を回避し、油圧ポンプが発生する油圧で作動するアクチュエータの意図しない停止を回避可能な電動式建設機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の一態様は、各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源に接続されたインバータと、該インバータを介して前記複数の電源から供給される電力によって駆動する電気モータと、該電気モータによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの油圧によって作動するアクチュエータと、前記インバータを介して前記電気モータに供給される電力を制御する制御装置と、を備えた電動油圧ショベルであって、前記制御装置は、前記電気モータの要求回転数または前記油圧ポンプの駆動トルクと前記複数の電源の最大供給電力とに基づいて前記電気モータの回転数指令および許容トルクを設定または算出し、前記インバータは、前記回転数指令と前記電気モータの回転数との差分にゲインを乗じて算出した前記電気モータの演算トルクが前記許容トルクを超える場合は前記許容トルクを、前記演算トルクが前記許容トルクを超えない場合は前記演算トルクを、それぞれトルク指令に設定し、トルク指令に応じたトルクを発生可能な電力を前記電気モータへ供給することを特徴とする電動油圧ショベルである。
【発明の効果】
【0011】
本開示の上記一態様によれば、各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源からの最大供給電力が変動しても、油圧ポンプを駆動する電気モータの失速を回避し、油圧ポンプが発生する油圧で作動するアクチュエータの意図しない停止を回避可能な電動油圧ショベルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係る電動作業機械の実施形態１を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本開示に係る電動作業機械の実施形態を説明する。
【0014】
［実施形態１］
図１は、本開示に係る電動作業機械としての電動油圧ショベルの実施形態１を示す側面図である。図２は、図１の電動油圧ショベルの概略的な構成を示すブロック図である。図３は、図２の電動油圧ショベルの各構成間の信号の入出力関係を示すブロック図である。
図１は、本開示に係る電動作業機械としての電動油圧ショベルの実施形態１を示す側面図である。図２は、図１の電動油圧ショベルの概略的な構成を示すブロック図である。図３は、図２の電動油圧ショベルの各構成間の信号の入出力関係を示すブロック図である。
【0015】
本実施形態の電動油圧ショベル１００は、たとえば、走行体１０１と、旋回体１０２と、作業機１１０と、を備えている。また、電動油圧ショベル１００は、たとえば、インバータ１０３と、電気モータ１０４と、油圧ポンプ１０５と、アクチュエータ１２０と、制御装置１３０と、を備えている。また、電動油圧ショベル１００は、たとえば、受電装置１０６と、コンバータ１０７と、蓄電装置１４０とを備えている。さらに、電動油圧ショベル１００は、たとえば、ヒューマン・マシン・インタフェース（ＨＭＩ）１５０を備えている。
【0016】
走行体１０１は、たとえば、左右の履帯を備えている。走行体１０１は、たとえば、後述する左右の油圧モータ１２１によって左右の履帯をそれぞれ回転させることで、電動油圧ショベル１００を任意の方向へ走行させる。旋回体１０２は、走行体１０１の上に取り付けられ、後述する油圧モータ１２２によって走行体１０１に対して旋回可能に設けられている。
【0017】
作業機１１０は、たとえば、ブーム１１１と、アーム１１２と、バケット１１３とを備えている。ブーム１１１は、たとえば、旋回体１０２の前部の幅方向中央部に取り付けられ、後述するブームシリンダ１２３を伸縮させることで、旋回体１０２に対して上下に回動可能に設けられている。アーム１１２は、たとえば、アーム１１２の先端部に取り付けられ、後述するアームシリンダ１２４を伸縮させることで、ブーム１１１に対して上下に回動可能に設けられている。バケット１１３は、たとえば、アーム１１２の先端部に取り付けられ、後述するバケットシリンダ１２５を伸縮させることで、アーム１１２に対して上下に回動可能に設けられている。
【0018】
アクチュエータ１２０は、たとえば、走行体１０１の左右の履帯を回転させる走行用の左右の油圧モータ１２１と、旋回体１０２を旋回させる旋回用の油圧モータ１２２と、作業機１１０を動作させるブームシリンダ１２３、アームシリンダ１２４、およびバケットシリンダ１２５を含む。
【0019】
コントロールバルブ１２６は、たとえば、油圧ポンプ１０５から圧送される作動油を、走行用の油圧モータ１２１、旋回用の油圧モータ１２２、ブームシリンダ１２３、アームシリンダ１２４、およびバケットシリンダ１２５に分配する。油圧ポンプ１０５およびパイロットポンプ１２７は、たとえば、後述する電動機としての電気モータ１０４によって駆動される。パイロットポンプ１２７は、パイロット油圧操作方式のコントロールバルブ１２６に油圧であるパイロット圧を供給することで、コントロールバルブ１２６を駆動する。
【0020】
インバータ１０３は、各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源に接続されている。より具体的には、図２に示す例において、インバータ１０３は、コンバータ１０７を介して第１の電源である商用電源ＣＰに接続されるとともに、第２の電源である蓄電装置１４０にも接続されている。電動油圧ショベル１００のユーザが用意する商用電源ＣＰは種々多様であり、仕様によって供給可能電力が変動する。また、蓄電装置１４０は、たとえば、蓄電装置１４０を構成する複数の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃのいずれかに故障が発生した場合などに、供給可能電力が変動する。
【0021】
インバータ１０３は、たとえば、インバータ回路を有し、蓄電装置１４０から供給される直流電力を３相交流電力に変換して電気モータ１０４へ供給する。インバータ１０３は、たとえば、図３に示すように、モータ制御部１０３ａと、電流制御部１０３ｂとを有している。インバータ１０３は、たとえば、一つ以上のマイクロコントローラを有し、マイクロコントローラがメモリに記憶されたプログラムを中央処理装置（ＣＰＵ）によって実行することで、モータ制御部１０３ａおよび電流制御部１０３ｂの機能が実現される。
【0022】
モータ制御部１０３ａは、たとえば、電気モータ１０４に設けられたモータ回転数センサ１０４ａから、電気モータ１０４の回転数Ｎｍを取得して制御装置１３０へ出力する。また、モータ制御部１０３ａは、たとえば、インバータ１０３と電気モータ１０４の状態を監視して異常を検知し、インバータ１０３と電気モータ１０４の異常状態に関する信号Ｅｒｒを制御装置１３０へ出力する。
【0023】
また、モータ制御部１０３ａは、たとえば、制御装置１３０から入力される電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘとに基づいて、電気モータ１０４のトルク指令Ｔｃを電流制御部１０３ｂへ出力する。電流制御部１０３ｂは、たとえば、モータ制御部１０３ａから入力された電気モータ１０４のトルク指令Ｔｃに相当するトルクを電気モータ１０４が出力するように、インバータ回路の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を制御して、電気モータ１０４の回転数を制御する。
【0024】
電気モータ１０４は、たとえば、インバータ１０３から３相交流電流が供給されることで回転して、油圧ポンプ１０５およびパイロットポンプ１２７を駆動する。すなわち、本実施形態の電動油圧ショベル１００は、電気モータ１０４によって油圧ポンプ１０５を駆動させることで、走行体１０１による走行動作、旋回体１０２による旋回動作、および作業機１１０による掘削動作を行う電動式の油圧ショベルである。また、電気モータ１０４は、電気モータ１０４の回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサ１０４ａを有している。モータ回転数センサ１０４ａは、インバータ１０３に情報通信可能に接続され、インバータ１０３へ電気モータ１０４の回転数Ｎｍを出力する。
【0025】
油圧ポンプ１０５は、前述のように、電気モータ１０４によって駆動され、アクチュエータ１２０へ油圧を供給する。油圧ポンプ１０５は、たとえば、１回転あたりの吐出量を変更することができる可変容量ポンプである。より具体的には、油圧ポンプ１０５は、たとえば、斜板の傾転角を変化させることで１回転あたりの吐出量を変更することが可能な斜板式可変容量ポンプである。油圧ポンプ１０５は、たとえば、制御装置１３０に情報通信可能に接続され、制御装置１３０から入力される傾転角指令θｃに基づいて、斜板の傾転角を制御することで、油圧出力を制御する。そしてこの油圧ポンプ１０５は、この斜板の傾転角の変化により回転駆動するためのトルク（吸収トルク）が変化し、１回転あたりの吐出量が大きくなるほど吸収トルクが増加する。
【0026】
アクチュエータ１２０は、油圧ポンプ１０５の油圧によって作動する。アクチュエータ１２０は、たとえば、走行体１０１を駆動させる走行用の油圧モータ１２１と、旋回体１０２を走行体１０１に対して旋回させる旋回用の油圧モータ１２２とを含む。また、アクチュエータ１２０は、たとえば、作業機１１０のブーム１１１を上下に回動させるブームシリンダ１２３と、作業機１１０のアーム１１２を上下に回動させるアームシリンダ１２４と、作業機１１０のバケット１１３を上下に回動させるバケットシリンダ１２５とを含む。
【0027】
また、アクチュエータ１２０は、たとえば、コントロールバルブ１２６を含む。コントロールバルブ１２６は、油圧ポンプ１０５によって生成された油圧を、走行用の油圧モータ１２１、旋回用の油圧モータ１２２、ブームシリンダ１２３、アームシリンダ１２４、およびバケットシリンダ１２５へ分配する。これにより、アクチュエータ１２０は、走行装置１０１、旋回体１０２、および作業機１１０を作動させる。
【0028】
制御装置１３０は、インバータ１０３を介して電気モータ１０４に供給される電力を制御する。制御装置１３０は、たとえば、図２に示すように、インバータ１０３、油圧ポンプ１０５、受電装置１０６、コンバータ１０７、蓄電装置１４０、およびＨＭＩ１５０に、情報通信可能に接続されている。制御装置１３０は、たとえば、図３に示すように、ポンプ回転数算出部１３１と、充電指令演算部１３２と、モータ指令演算部１３３と、ポンプ制御部１３４とを有している。
【0029】
制御装置１３０は、たとえば、一つ以上のマイクロコントローラを有している。図３に示す制御装置１３０の各部は、たとえば、制御装置１３０を構成するマイクロコントローラのＣＰＵによってメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される制御装置１３０の各機能を表している。制御装置１３０の各部の動作については後述する。
【0030】
受電装置１０６は、たとえば、図１および図２に示すように、電源ケーブルＳＣを介して商用電源ＣＰに接続される。受電装置１０６は、たとえば、商用電源ＣＰから供給される交流電力を検出して、商用電源ＣＰの電圧の正常性を確認する機能を有している。受電装置１０６は、商用電源ＣＰから供給される交流電力の電圧異常を検出すると、電力供給経路を遮断してコンバータ１０７を保護する。
【0031】
上記の受電装置１０６の各機能は、たとえば、受電装置１０６を構成するスイッチング回路、電圧センサ、電流センサ、および制御回路によって実現される。受電装置１０６は、たとえば、制御装置１３０に情報通信可能に接続され、交流電力の電圧の正常または異常を含む商用電源ＣＰの電力供給状態ＰＳＳを、制御装置１３０へ出力する。
【0032】
コンバータ１０７は、受電装置１０６から供給される交流電力を直流電力に変換してインバータ１０３または蓄電装置１４０へ供給する。コンバータ１０７は、たとえば、コンバータ回路と、マイクロコントローラを有している。コンバータ１０７のマイクロコントローラは、制御装置１３０に情報通信可能に接続される。コンバータ１０７のマイクロコントローラは、制御装置１３０から入力される充電指令ＢＣＣに基づいて、コンバータ回路を制御する。
【0033】
コンバータ回路は、たとえば、電流を制御しながら蓄電装置１４０を充電する電流制御充電機能と、電圧を制御しながら蓄電装置１４０を充電する電圧制御充電機能とを有している。コンバータ１０７のマイクロコントローラは、たとえば、コンバータ１０７の状態の監視と異常検知を行い、コンバータ１０７の正常または異常を含むコンバータ状態ＣＮＶＳを制御装置１３０へ出力する。
【0034】
蓄電装置１４０は、たとえば、電池パック１４１と、遮断装置１４２と、バッテリ・マネジメント・ユニット（ＢＭＵ）１４３と、マスタ・バッテリ・マネジメント・ユニット（ＭＢＭＵ）１４４と、を有している。図３に示す例において、蓄電装置１４０は、複数の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃを有している。また、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃには、遮断装置１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃと、ＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃとが、それぞれ設けられている。なお、蓄電装置１４０が備える電池パック１４１、遮断装置１４２、およびＢＭＵ１４３の数は、特に限定されない。
【0035】
電池パック１４１は、たとえば、直列および並列に接続された複数の電池セルと、個々の電池セルの電圧を検出する電圧センサと、一つ以上の電池セルの温度を検出する温度センサと、電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、を備えている。電池セルは、特に限定はされないが、たとえば、リチウムイオン二次電池などの二次電池を使用することができる。遮断装置１４２は、ＢＭＵ１４３によって制御され、コンバータ１０７と電池パック１４１との間の電力供給経路を遮断または接続する。
【0036】
ＢＭＵ１４３は、たとえば、電池パック１４１、遮断装置１４２、およびＭＢＭＵ１４４に対して情報通信可能に接続される。ＢＭＵ１４３は、たとえば、電池パック１４１の電圧センサ、温度センサ、および電流センサの検出結果を取得して、電池パック１４１の状態を監視する。また、ＢＭＵ１４３は、電池パック１４１の電圧センサの検出結果と、電流センサの検出結果に基づく電流の積算値とによって、電池パック１４１の充電状態を算出および記録する。
また、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃは、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃを構成する電池セルの性能仕様と、充電状態と、温度センサの検出結果とに基づいて、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの供給可能電力ＢＰａ，ＢＰｂ，ＢＰｃを算出する。また、ＢＭＵ１４３は、電池パック１４１を使用しない場合や、電池パック１４１の異常を検知した場合に、遮断装置１４２を制御して、遮断装置１４２によって電池パック１４１の電力供給経路を遮断する。
また、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃは、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃを構成する電池セルの性能仕様と、充電状態と、温度センサの検出結果とに基づいて、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの供給可能電力ＢＰａ，ＢＰｂ，ＢＰｃを算出する。また、ＢＭＵ１４３は、電池パック１４１を使用しない場合や、電池パック１４１の異常を検知した場合に、遮断装置１４２を制御して、遮断装置１４２によって電池パック１４１の電力供給経路を遮断する。
【0037】
各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃは、たとえば、各々の遮断装置１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃによって、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの電力供給経路を遮断した場合、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの供給可能電力ＢＰａ，ＢＰｂ，ＢＰｃをゼロに設定する。また、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃは、たとえば、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの温度センサの検出結果が所定の温度を超えた場合に、各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの供給可能電力ＢＰａ，ＢＰｂ，ＢＰｃを、通常よりも低下させた所定の電力に制限する。
【0038】
ＭＢＭＵ１４４は、たとえば、制御装置１３０と、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃとに、情報通信可能に接続されている。ＭＢＭＵ１４４は、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃとの間で通信を行って、蓄電装置１４０を統括して監視する。ＭＢＭＵ１４４は、たとえば、各々のＢＭＵ１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃから入力された各々の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃの供給可能電力ＢＰａ，ＢＰｂ，ＢＰｃの合計であるバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘを算出して、制御装置１３０へ出力する。
【0039】
ＨＭＩ１５０は、たとえば、表示装置１５１と、入力装置１５２と、操作装置１５３とを含む。表示装置１５１は、たとえば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などによって構成され、電動油圧ショベル１００のオペレータが搭乗する旋回体１０２のキャブ１０２ａの室内に設置されている。表示装置１５１は、電動油圧ショベル１００の各種の情報を表示する。
【0040】
入力装置１５２は、たとえば、表示装置１５１と一体に設けられたタッチパネルを含む。入力装置１５２は、たとえば、オペレータによる情報や指令の入力を受け付けて、制御装置１３０へ出力する。入力装置１５２によって受け付けるオペレータの情報の入力は、たとえば、商用電源ＣＰの供給可能電力ＣＰＳを含む。より詳細には、商用電源ＣＰは、電動油圧ショベル１００のユーザが用意するため、商用電源ＣＰの供給可能電力ＣＰＳはユーザによって変動する。そのため、表示装置１５１は、たとえば、複数の供給可能電力ＣＰＳを選択肢として画面に表示し、入力装置１５２は、表示された選択肢の中からオペレータが特定の供給可能電力ＣＰＳを選択して入力し、選択された供給可能電力ＣＰＳを制御装置１３０へ出力する。
【0041】
操作装置１５３は、たとえば、キャブ１０２ａの室内に設置され、オペレータが油圧ポンプ１０５の回転数を制御するための制御ダイアルを含む。操作装置１５３は、制御装置１３０に情報通信可能に接続され、オペレータによる制御ダイアルの操作量ＤＯＡを検出して制御装置１３０へ出力する。
なお、操作装置１５３は、走行体１０１を駆動させる走行用の油圧モータ１２１、旋回用の油圧モータ１２２、ブームシリンダ１２３、アームシリンダ１２４およびバケットシリンダ１２５の各アクチュエータ１２０をそれぞれ操作する不図示の操作レバーの操作量に応じて油圧ポンプ１０５の目標回転数を算出するものであっても良い。
なお、操作装置１５３は、走行体１０１を駆動させる走行用の油圧モータ１２１、旋回用の油圧モータ１２２、ブームシリンダ１２３、アームシリンダ１２４およびバケットシリンダ１２５の各アクチュエータ１２０をそれぞれ操作する不図示の操作レバーの操作量に応じて油圧ポンプ１０５の目標回転数を算出するものであっても良い。
【0042】
以下、図４および図５を参照して、本実施形態の電動油圧ショベル１００における制御装置１３０とインバータ１０３の動作を説明する。図４は、電動油圧ショベル１００の制御装置１３０による処理の流れの一例を示すフロー図である。図５は、電動油圧ショベル１００のインバータ１０３の処理の流れの一例を示すフロー図である。
【0043】
制御装置１３０は、図４に示す処理フローＰＦ１を開始すると、まず、最大供給電力Ｐｍａｘを算出する処理Ｐ１１を実行する。この処理Ｐ１１において、図３に示す制御装置１３０の充電指令演算部１３２は、たとえば、受電装置１０６、コンバータ１０７、および入力装置１５２から、それぞれ、商用電源ＣＰの電力供給状態ＰＳＳ、コンバータ状態ＣＮＶＳ、および商用電源ＣＰの供給可能電力ＣＰＳを取得する。さらに、充電指令演算部１３２は、取得した情報に基づいて、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘを算出する。
【0044】
より詳細には、充電指令演算部１３２は、商用電源ＣＰの電力供給状態ＰＳＳが正常である場合、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘに、ユーザが選択した商用電源ＣＰの供給可能電力ＣＰＳを代入する。また、充電指令演算部１３２は、商用電源ＣＰの電力供給状態ＰＳＳが異常であるか、受電装置１０６に商用電源ＣＰが接続されていないか、または、コンバータ状態ＣＮＶＳが異常である場合、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘにゼロを代入する。
【0045】
充電指令演算部１３２は、算出したコンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘを、モータ指令演算部１３３へ出力する。また、充電指令演算部１３２は、算出したコンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘを代入した充電指令ＢＣＣを、コンバータ１０７へ出力する。コンバータ１０７は、蓄電装置１４０へ供給される電力が、充電指令演算部１３２から入力された充電指令ＢＣＣに対応する電力となるように、コンバータ回路を制御する。
【0046】
また、この処理Ｐ１１において、モータ指令演算部１３３は、充電指令演算部１３２から入力されたコンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘと、ＭＢＭＵ１４４から入力されたバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとを取得する。さらに、モータ指令演算部１３３は、取得したコンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘとバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとを加算して、インバータ１０３に接続された複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを算出する。
【0047】
次に、制御装置１３０は、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘによって、油圧ポンプ１０５が最小回転数でアイドリング可能か否かを判定する処理Ｐ１２を実行する。制御装置１３０のメモリには、たとえば、油圧ポンプ１０５のアイドリング動力ＩＲＰと、電気モータ１０４とインバータ１０３の効率値ＥＩＭとが、あらかじめ記録されている。アイドリング動力ＩＲＰは、油圧ポンプ１０５を最小回転数でアイドリングさせるのに必要な動力である。
【0048】
ここで、油圧ポンプ１０５のアイドリング動力ＩＲＰは、たとえば、あらかじめ設定されている油圧ポンプ１０５の最小アイドリング回転数Ｎｉに、油圧ポンプ１０５の最小吸収トルクＴｍｉｎを乗じて、算出される（ＩＲＰ＝Ｎｉ×Ｔｍｉｎ）。なお、油圧ポンプ１０５の最小吸収トルクＴｍｉｎは、斜板式の油圧ポンプ１０５において、斜板の傾転角を最小にしたときに油圧ポンプ１０５を回転させるのに必要なトルクであり、油圧ポンプ１０５の性能仕様によって決定される。また、電気モータ１０４とインバータ１０３の効率値ＥＩＭは、電気モータ１０４とインバータ１０３の性能仕様によって決定される。
【0049】
この処理Ｐ１２において、制御装置１３０のモータ指令演算部１３３は、たとえば、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに効率値ＥＩＭを乗じて算出した電気モータ１０４の動力（Ｐｍａｘ×ＥＩＭ）と、油圧ポンプ１０５のアイドリング動力ＩＲＰとを比較する。モータ指令演算部１３３は、算出した電気モータ１０４の動力がアイドリング動力ＩＲＰより小（Ｐｍａｘ×ＥＩＭ＜ＩＲＰ）である場合、最小回転数でのアイドリング不可（ＮＯ）と判定する。この場合、電気モータ１０４が油圧ポンプ１０５を動作させる電力が不足していることから、制御装置１３０は、故障を判定する処理Ｐ１５を実行して、図４に示す処理フローＰＦ１を終了する。
【0050】
一方、処理Ｐ１２において、モータ指令演算部１３３は、算出した電気モータ１０４の動力がアイドリング動力ＩＲＰ以上（Ｐｍａｘ×ＥＩＭ≧ＩＲＰ）である場合、最小回転数でのアイドリングが可能（ＹＥＳ）と判定し、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃに電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒを代入する処理Ｐ１３を実行する。
【0051】
この処理Ｐ１３で使用される電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒは、たとえば、制御装置１３０のポンプ回転数算出部１３１によって算出される。より詳細には、オペレータが油圧ポンプ１０５の回転数を制御するために、操作装置１５３の制御ダイアルを操作すると、操作装置１５３からポンプ回転数算出部１３１へ操作量ＤＯＡが入力される。ポンプ回転数算出部１３１は、操作装置１５３から入力された操作量ＤＯＡに基づいて電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒを算出し、モータ指令演算部１３３へ出力する。
【0052】
処理Ｐ１３において、モータ指令演算部１３３は、ポンプ回転数算出部１３１から入力された電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒを電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃに代入する。すなわち、本実施形態において、制御装置１３０は、電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒに基づいて、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃを設定する。次に、制御装置１３０は、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを算出する処理Ｐ１４を実行する。
【0053】
処理Ｐ１４において、モータ指令演算部１３３は、電気モータ１０４が回転数指令Ｎｃに対応する回転数で油圧ポンプ１０５を回転させる場合に出力可能なトルクＴａを算出して、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘに代入する。ここで、電気モータ１０４が出力可能なトルクＴａは、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに、電気モータ１０４とインバータ１０３の効率値ＥＩＭを乗じた値を、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃで除した値である（Ｔａ＝Ｐｍａｘ×ＥＩＭ／Ｎｃ）。
【0054】
すなわち、本実施形態において、制御装置１３０は、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに基づいて、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを算出する。より具体的には、制御装置１３０は、たとえば、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに効率値ＥＩＭを乗じた値を電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃで除して算出したトルクＴａに設定する。このトルクＴａは、前述のように、複数の電源から最大供給電力Ｐｍａｘが供給され、電気モータ１０４が回転数指令Ｎｃに対応する回転数で油圧ポンプ１０５を回転させる場合に、電気モータ１０４が出力可能なトルクである。
【0055】
以上の処理Ｐ１１から処理Ｐ１４により、本実施形態の制御装置１３０は、電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒと、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘとに基づいて、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを設定または算出する。その後、制御装置１３０は、図４に示す処理フローＰＦ１を終了し、処理Ｐ１３および処理Ｐ１４で算出した電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと許容トルクＴｍａｘを、インバータ１０３へ出力する。
【0056】
制御装置１３０から出力された電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと許容トルクＴｍａｘは、インバータ１０３のモータ制御部１０３ａへ入力される。モータ制御部１０３ａは、電気モータ１０４のモータ回転数センサ１０４ａから入力された回転数Ｎｍを、制御装置１３０のモータ指令演算部１３３へ出力している。また、モータ制御部１０３ａは、制御装置１３０から入力された電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと許容トルクＴｍａｘに基づいて、電気モータ１０４の回転数制御を行う。
【0057】
図５は、図３の電動油圧ショベル１００のインバータ１０３の動作を示すフロー図である。インバータ１０３は、図５に示す処理フローＰＦ２を開始すると、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃに基づいて演算トルクＴｗを算出する処理Ｐ２１を実行する。この処理Ｐ２１において、インバータ１０３のモータ制御部１０３ａは、たとえば、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと、モータ回転数センサ１０４ａで検出された電気モータ１０４の回転数Ｎｍとの差分に、ゲインＧｐを乗じて、電気モータ１０４の演算トルクＴｗを算出する（Ｔｗ＝Ｇｐ（Ｎｃ－Ｎｍ））。ここで、ゲインＧｐは、電気モータ１０４を制御するためのフィードバックゲインであり、設計時に計算されてあらかじめ設定されている。
【0058】
次に、インバータ１０３は、電気モータ１０４の演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超えるか否かを判定する処理Ｐ２２を実行する。この処理Ｐ２２において、モータ制御部１０３ａは、たとえば、電気モータ１０４の演算トルクＴｗが、許容トルクＴｍａｘを超えていないこと（ＮＯ）を判定すると、電気モータ１０４のトルク指令Ｔｃを、電気モータ１０４の演算トルクＴｗに設定する処理Ｐ２３を実行して、図５に示す処理フローＰＦ２を終了する。
【0059】
一方、処理Ｐ２２において、モータ制御部１０３ａは、たとえば、電気モータ１０４の演算トルクＴｗが、許容トルクＴｍａｘを超えていること（ＹＥＳ）を判定すると、電気モータ１０４のトルク指令Ｔｃを、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘに設定する処理Ｐ２４を実行して、図５に示す処理フローＰＦ２を終了する。その後、モータ制御部１０３ａは、電気モータ１０４のトルク指令Ｔｃを電流制御部１０３ｂへ出力する。電流制御部１０３ｂは、電気モータ１０４がトルク指令Ｔｃに相当するトルクを出力するように、インバータ１０３のインバータ回路のＩＧＢＴを制御する。
【0060】
以上のように、インバータ１０３は、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと電気モータ１０４の回転数Ｎｍとの差分にゲインＧｐを乗じて算出した電気モータ１０４の演算トルクＴｗが、許容トルクＴｍａｘを超える場合は、許容トルクＴｍａｘをトルク指令Ｔｃに設定する。また、インバータ１０３は、演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超えない場合は、演算トルクＴｗをトルク指令に設定する。そして、インバータ１０３は、トルク指令Ｔｃに応じたトルクを発生可能な電力を電気モータ１０４へ供給する。
【0061】
また、制御装置１３０のモータ指令演算部１３３によって算出された電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘは、ポンプ制御部１３４にも入力される。ポンプ制御部１３４は、入力された蓄電装置１４０の許容トルクＴｍａｘに基づいて、可変容量式の油圧ポンプ１０５における斜板の傾転角θを算出する。
【0062】
より詳細には、制御装置１３０のメモリには、油圧ポンプ１０５の斜板の傾転角θごとに、油圧ポンプ１０５を回転させるために必要なトルクが規定された傾転角／トルクテーブルが記録されている。ポンプ制御部１３４は、制御装置１３０のメモリに記録された傾転角／トルクテーブルを参照し、油圧ポンプ１０５を回転させるために必要なトルクが電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを超えない油圧ポンプ１０５の傾転角θを導出する。ポンプ制御部１３４は、導出した傾転角θを傾転角指令θｃとして油圧ポンプ１０５へ出力して、油圧ポンプ１０５の斜板の傾転角θを制御する。
【0063】
以下、本実施形態の電動油圧ショベル１００の作用を説明する。
【0064】
本実施形態の電動油圧ショベル１００は、前述のように、各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源である商用電源ＣＰと蓄電装置１４０に接続されたインバータ１０３と、そのインバータ１０３を介して複数の電源から供給される電力によって駆動する電気モータ１０４とを備えている。また、電動油圧ショベル１００は、電気モータ１０４によって駆動される油圧ポンプ１０５と、その油圧ポンプ１０５の油圧によって作動するアクチュエータ１２０と、インバータ１０３を介して電気モータ１０４に供給される電力を制御する制御装置１３０と、を備えている。制御装置１３０は、電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒと複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘとに基づいて、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを設定または算出する。インバータ１０３は、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃと電気モータ１０４の回転数Ｎｍとの差分にゲインＧｐを乗じて電気モータ１０４の演算トルクＴｗを算出する。インバータ１０３は、算出した演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超える場合は許容トルクＴｍａｘを、演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超えない場合は演算トルクＴｗを、それぞれトルク指令Ｔｃに設定する。そして、インバータ１０３は、トルク指令Ｔｃに応じたトルクを発生可能な電力を電気モータ１０４へ供給する。
【0065】
このような構成により、本実施形態の電動油圧ショベル１００によれば、電気モータ１０４および油圧ポンプ１０５は、たとえば、オペレータによる操作装置１５３の操作に基づく電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒによって、回転数が制御される。その際、インバータ１０３が複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを超えて電力を消費しないように制限しながら電気モータ１０４および油圧ポンプ１０５の回転数を制御することができる。
【0066】
たとえば、本実施形態の電動油圧ショベル１００は、インバータ１０３に接続された蓄電装置１４０をさらに備え、複数の電源は、蓄電装置１４０を含む。蓄電装置１４０を構成する複数の電池パック１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃのうち、一つの電池パック１４１Ａが故障すると、ＢＭＵ１４３Ａが遮断装置１４２Ａによって電池パック１４１Ａの電力供給経路を遮断する。これにより、電池パック１４１Ａの供給可能電力ＢＰａがゼロになってバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘが減少し、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが減少する。
【0067】
しかし、制御装置１３０は、前述のように、電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒと複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘとに基づいて、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを設定または算出する。これにより、蓄電装置１４０のバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘの減少に応じて、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを低下させることができる。そして、インバータ１０３は、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃに基づく演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超える場合は許容トルクＴｍａｘを、演算トルクＴｗが許容トルクＴｍａｘを超えない場合は演算トルクＴｗを、それぞれトルク指令Ｔｃに設定する。そして、インバータ１０３は、トルク指令Ｔｃに応じたトルクを発生可能な電力を電気モータ１０４へ供給する。したがって、蓄電装置１４０の故障によりバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘが減少して複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが減少しても、電気モータ１０４が出力可能なトルクで油圧ポンプ１０５を回転させることができ、電気モータ１０４の失速を防止することができる。
【0068】
また、本実施形態の電動油圧ショベル１００において、油圧ポンプ１０５は、可変容量ポンプである。制御装置１３０は、操作装置１５３の操作量ＤＯＡに基づく電気モータ１０４の要求回転数Ｎｒを回転数指令Ｎｃに設定する。また、制御装置１３０は、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを、最大供給電力Ｐｍａｘに効率値ＥＩＭを乗じた値を回転数指令Ｎｃで除して算出したトルクＴａに設定する。
【0069】
このような構成により、本実施形態の電動油圧ショベル１００によれば、制御装置１３０によって設定される電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘの増減に応じて増減させることができる。その結果、制御装置１３０は、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘに応じた傾転角指令θｃを油圧ポンプ１０５へ出力して油圧ポンプ１０５の傾転角θを制御することができ、電気モータ１０４の負荷を軽減して、電気モータ１０４の失速を防止することができる。
【0070】
また、本実施形態の電動油圧ショベル１００において、複数の電源は、商用電源ＣＰを含む。そのため、たとえば、前述のように、商用電源ＣＰの仕様、電源ケーブルＳＣの接続の有無、またはコンバータ１０７の異常などによって、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘが変動し、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが変動することがある。このような場合でも、制御装置１３０は、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘとバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとを加算して、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを算出する。したがって、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘが減少して、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが減少しても、バッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘの減少時と同様に、電気モータ１０４が出力可能な負荷で油圧ポンプ１０５を回転させることができ、電気モータ１０４の失速を防止することができる。
【0071】
以上説明したように、本実施形態によれば、各々の電源の供給可能電力が変動する複数の電源からの最大供給電力Ｐｍａｘが変動しても、油圧ポンプ１０５を駆動する電気モータ１０４の失速を回避し、油圧ポンプ１０５が発生する油圧で作動するアクチュエータ１２０の意図しない停止を回避可能な電動油圧ショベル１００を提供することができる。
【0072】
［実施形態２］
以下、前述の実施形態１の図１から図３および図５を援用し、図６を参照して本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態２を説明する。図６は、本開示に係る電動油圧ショベルの実施形態２の図４に相当するフロー図である。
以下、前述の実施形態１の図１から図３および図５を援用し、図６を参照して本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態２を説明する。図６は、本開示に係る電動油圧ショベルの実施形態２の図４に相当するフロー図である。
【0073】
本実施形態の電動油圧ショベル１００は、油圧ポンプ１０５が固定容量ポンプである点と、制御装置１３０が電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを算出または設定する処理Ｐ１３’，Ｐ１４’が前述の実施形態１の電動油圧ショベル１００と異なっている。本実施形態の電動油圧ショベル１００のその他の点は、実施形態１の電動油圧ショベル１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0074】
本実施形態において、制御装置１３０は、図６に示す処理フローＰＦ１’を開始すると、前述の実施形態１と同様に、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを算出する処理Ｐ１１を実行する。その後、制御装置１３０は、前述の実施形態１と同様に、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘによって、油圧ポンプ１０５が最小回転数でアイドリング可能か否かを判定する処理Ｐ１２を実行する。
【0075】
処理Ｐ１２において、制御装置１３０は、最小回転数でのアイドリングが可能（ＹＥＳ）と判定すると、電気モータ１０４の上限回転数を回転数指令Ｎｃに代入する処理Ｐ１３’を実行する。本実施形態において、制御装置１３０のメモリには、たとえば、固定容量ポンプである油圧ポンプ１０５を駆動するために必要な駆動トルクＴｐが、あらかじめ記録されている。
【0076】
処理Ｐ１３’において、モータ指令演算部１３３は、たとえば、蓄電装置１４０のＭＢＭＵ１４４から入力されたバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘと、充電指令演算部１３２から入力されたコンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘとを取得する。さらに、モータ指令演算部１３３は、バッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとコンバータ１０７と供給可能電力ＣＰｍａｘを加算して、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを算出する。
【0077】
さらに、処理Ｐ１３’において、モータ指令演算部１３３は、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに効率値ＥＩＭを乗じて、メモリに記録された油圧ポンプ１０５の駆動トルクＴｐで除することで、電気モータ１０４の上限回転数Ｎｍａｘを算出する（Ｎｍａｘ＝Ｐｍａｘ×ＥＩＭ／Ｔｐ）。そして、モータ指令演算部１３３は、算出した上限回転数Ｎｍａｘを、電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃに設定する。
【0078】
その後、制御装置１３０は、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘを、固定容量ポンプである油圧ポンプ１０５を駆動させるために必要な駆動トルクＴｐに設定する処理Ｐ１４’を実行する。本実施形態において、油圧ポンプ１０５は、固定容量ポンプであるため、油圧ポンプ１０５を回転させるために必要な駆動トルクＴｐは変動しない。そのため、モータ指令演算部１３３は、たとえば、電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘに、油圧ポンプ１０５の駆動トルクＴｐを代入して、図６に示す処理フローＰＦ１’を終了する。
【0079】
以上のように、本実施形態の電動油圧ショベル１００において、油圧ポンプ１０５は、固定容量ポンプである。また、制御装置１３０は、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘに効率値ＥＩＭを乗じた値を油圧ポンプ１０５の駆動に必要な駆動トルクＴｐで除して電気モータ１０４の回転数指令Ｎｃを算出し、油圧ポンプ１０５の駆動トルクＴｐを電気モータ１０４の許容トルクＴｍａｘに設定する。
【0080】
このような構成により、本実施形態の電動油圧ショベル１００によれば、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが変動しても、その最大供給電力Ｐｍａｘに応じて電気モータ１０４の上限回転数Ｎｍａｘを制限することができる。したがって、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが変動しても、電気モータ１０４によって油圧ポンプ１０５を駆動させることが可能な駆動トルクＴｐを発生させることができ、電気モータ１０４の失速を防止することができる。
【0081】
［実施形態３］
以下、前述の実施形態１の図１を援用し、図７および図８を参照して、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３を説明する。図７は、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３の図２に相当するブロック図である。図８は、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３の図３に相当するブロック図である。
以下、前述の実施形態１の図１を援用し、図７および図８を参照して、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３を説明する。図７は、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３の図２に相当するブロック図である。図８は、本発明に係る電動油圧ショベルの実施形態３の図３に相当するブロック図である。
【0082】
本実施形態の電動油圧ショベル１００は、実施形態１の電動油圧ショベル１００の受電装置１０６およびコンバータ１０７に替えて、インバータ１０３に接続された燃料電池システム１６０を備えている。すなわち、本実施形態において、電動油圧ショベル１００の複数の電源は、たとえば、蓄電装置１４０と燃料電池システム１６０とを含んでいる。
【0083】
燃料電池システム１６０は、たとえば、水素タンク１６１と、燃料電池スタック１６２と、燃料電池コンバータ（ＦＣコンバータ）１６３と、燃料電池制御部（ＦＣ制御部）１６４とを有している。水素タンク１６１は、たとえば、電動油圧ショベル１００の旋回体１０２に搭載され、高圧の水素ガスが充填される。燃料電池スタック１６２は、たとえば、旋回体１０２に搭載された複数の燃料電池セルを含み、水素タンク１６１から供給される水素ガスと、空気または酸素などの酸化ガスとを反応させて発電する。
【0084】
ＦＣコンバータ１６３は、たとえば、燃料電池スタック１６２から供給された電力を電圧変換してインバータ１０３および蓄電装置１４０へ供給する。ＦＣ制御部１６４は、たとえば、ＦＣコンバータ１６３および制御装置１３０に情報通信可能に接続され、ＦＣコンバータ１６３の状態を監視して、ＦＣコンバータ１６３を制御する。また、ＦＣ制御部１６４は、ＦＣコンバータ１６３からインバータ１０３および蓄電装置１４０へ供給可能な燃料電池システム１６０の供給可能電力Ｐｆｃを算出して、制御装置１３０のモータ指令演算部１３３へ出力する。
【0085】
燃料電池システム１６０の供給可能電力Ｐｆｃは、たとえば、燃料電池スタック１６２の仕様に基づいて設定され、あらかじめ制御装置１３０のメモリに記録されている。また、ＦＣ制御部１６４は、水素タンク１６１に充填された水素の残量が所定の水準よりも低下した場合や、燃料電池スタック１６２またはＦＣコンバータ１６３に異常が発生した場合に、燃料電池システム１６０の供給可能電力Ｐｆｃを通常よりも低下させる。
【0086】
モータ指令演算部１３３は、たとえば、ＦＣ制御部１６４から入力された燃料電池システム１６０の供給可能電力Ｐｆｃと、蓄電装置１４０のＭＢＭＵ１４４から入力されたバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとを加算して、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘを算出する。
【0087】
このような構成により、本実施形態の電動油圧ショベル１００によれば、前述の実施形態１および２の電動油圧ショベル１００と同様に、複数の電源の最大供給電力Ｐｍａｘが変動しても、油圧ポンプ１０５を駆動する電気モータ１０４の失速を回避し、油圧ポンプ１０５が発生する油圧で作動するアクチュエータ１２０の意図しない停止を回避可能な電動油圧ショベル１００を提供することができる。
【0088】
以上、図面を用いて本開示に係る電動油圧ショベルの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、前述の実施形態では、複数の電源として、商用電源と蓄電装置、または、燃料電池システムと蓄電装置の組合せを説明した。しかし、複数の電源の組合せは特に限定されず、たとえば、商用電源と燃料電池システムとの組合せであってもよく、商用電源、太陽電池、および蓄電装置の組合せであってもよく、複数の蓄電装置であってもよい。また、蓄電装置が備える電池パックの数は、単数でも複数でもよい。
【符号の説明】
【0089】
１００ 電動油圧ショベル
１０３ インバータ
１０４ 電気モータ
１０５ 油圧ポンプ
１２０ アクチュエータ
１３０ 制御装置
１４０ 蓄電装置（電源）
１６０ 燃料電池システム（電源）
ＣＰ 商用電源（電源）
ＥＩＭ 効率値
Ｇｐ ゲイン
Ｎｍ 回転数
Ｎｃ 回転数指令
Ｎｒ 要求回転数
Ｐｍａｘ 最大供給電力
Ｔｃ トルク指令
Ｔｍａｘ 許容トルク
Ｔｐ 駆動トルク
Ｔｗ 演算トルク
１０３ インバータ
１０４ 電気モータ
１０５ 油圧ポンプ
１２０ アクチュエータ
１３０ 制御装置
１４０ 蓄電装置（電源）
１６０ 燃料電池システム（電源）
ＣＰ 商用電源（電源）
ＥＩＭ 効率値
Ｇｐ ゲイン
Ｎｍ 回転数
Ｎｃ 回転数指令
Ｎｒ 要求回転数
Ｐｍａｘ 最大供給電力
Ｔｃ トルク指令
Ｔｍａｘ 許容トルク
Ｔｐ 駆動トルク
Ｔｗ 演算トルク
【要約】 （修正有）
【課題】各々の電源の供給可能電力が変動しても、油圧ポンプを駆動する電気モータの失速を回避可能な電動油圧ショベルを提供する。
【解決手段】電動油圧ショベルは、インバータ１０３と、電気モータ１０４と、油圧ポンプ１０５と、アクチュエータと、制御装置１３０と、を備えている。制御装置は、電気モータの要求回転数Ｎｒと、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘとバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとの合計に基づいて、電気モータの回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを設定または算出する。また、インバータは、回転数指令Ｎｃと電気モータの回転数Ｎｍとの差分にゲインを乗じて算出した電気モータの演算トルクが、許容トルクＴｍａｘを超える場合は許容トルクＴｍａｘを、許容トルクＴｍａｘを超えない場合は演算トルクを、それぞれトルク指令Ｔｃに設定し、トルクを発生可能な電力を電気モータへ供給する。
【選択図】図３
【解決手段】電動油圧ショベルは、インバータ１０３と、電気モータ１０４と、油圧ポンプ１０５と、アクチュエータと、制御装置１３０と、を備えている。制御装置は、電気モータの要求回転数Ｎｒと、コンバータ１０７の供給可能電力ＣＰｍａｘとバッテリ供給可能電力ＢＰｍａｘとの合計に基づいて、電気モータの回転数指令Ｎｃおよび許容トルクＴｍａｘを設定または算出する。また、インバータは、回転数指令Ｎｃと電気モータの回転数Ｎｍとの差分にゲインを乗じて算出した電気モータの演算トルクが、許容トルクＴｍａｘを超える場合は許容トルクＴｍａｘを、許容トルクＴｍａｘを超えない場合は演算トルクを、それぞれトルク指令Ｔｃに設定し、トルクを発生可能な電力を電気モータへ供給する。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】