特許 7410894 電動式作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】電動式作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20231227BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021004777

(22)【出願日】2021-01-15

(65)【公開番号】P2022109462

(43)【公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金田 健佑

(72)【発明者】

【氏名】高井良 武士

(72)【発明者】

【氏名】三好 和之輔

(72)【発明者】

【氏名】水町 駿之介

(72)【発明者】

【氏名】鬼束 講介

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－１５８２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５９１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５５５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３８５３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータと、
前記電動モータに電力を供給するインバータと、
圧油の供給によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記電動モータによって駆動され、前記油圧アクチュエータに前記圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される前記圧油の流れ方向および流量を制御する方向切替弁と、
前記電動モータによって駆動され、前記方向切替弁に対する入力指令となるパイロット油を吐出するパイロットポンプと、
オペレータの操作に応じて、前記パイロットポンプから前記方向切替弁への前記パイロット油の供給を制御するリモコン弁と、
前記パイロットポンプから前記リモコン弁への前記パイロット油の供給を制御する電磁弁と、
前記パイロットポンプから前記電磁弁に至る前記パイロット油の油路から分岐した油路に位置し、前記パイロットポンプによって発生するパイロット圧を蓄積するアキュムレータと、
前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電磁弁の非通電状態による遮断後に、前記インバータを制御して前記電動モータの回転を停止させる、電動式作業機械。

【請求項2】

前記電磁弁は、前記アキュムレータと前記リモコン弁との間の油路に位置する、請求項１に記載の電動式作業機械。

【請求項3】

前記制御部は、前記電動モータの回転を停止させる場合に、前記電動モータの回転数が、複数の制御周期を経て、かつ、前記制御周期ごとに減少してゼロになるように前記インバータを制御する、請求項１または２に記載の電動式作業機械。

【請求項4】

オペレータによって上下に回動されるカットオフレバーと、
前記カットオフレバーを上方に回動させる動作に連動して、前記電磁弁を非通電状態にして遮断するカットオフスイッチと、を有する、請求項１から３のいずれかに記載の電動式作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動式作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンによって駆動される油圧ショベルが提案されている。例えば特許文献１では、パイロットポンプと電磁弁とを連通する油路から分岐してアキュムレータを配置した構成の油圧ショベルが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭６４－５３２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

エンジン搭載の油圧ショベルでは、カットオフレバーを上げてエンジン停止指令を出した後でも、フライホイールの回転により、エンジンはわずかの間回転する。これに対して、エンジンを電動モータに置き換えた電動式の油圧ショベルでは、エンジンに比べて電動モータの加減速が速いため、カットオフレバーを上げて電動モータの停止指令を出すと、ほぼ同じタイミングで電動モータが停止する。このため、カットオフレバーを上げるタイミングによっては、パイロット１次圧を電磁弁で遮断するタイミングよりも早いタイミングで電動モータが停止することになる。この場合、パイロットポンプと電磁弁とを連通する油路から分岐して位置するアキュムレータの減圧が大きくなる（アキュムレータに蓄積されたパイロット圧が抜けてしまう）。その結果、電動モータの停止後に、アキュムレータに蓄積されたパイロット圧を利用して、すぐに油圧アクチュエータを動かすことができなくなる。

【0005】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータの駆動停止後に、アキュムレータでのパイロット圧の蓄積を維持することができる電動式作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る電動式作業機械は、電動モータと、前記電動モータに電力を供給するインバータと、圧油の供給によって駆動される油圧アクチュエータと、前記電動モータによって駆動され、前記油圧アクチュエータに前記圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される前記圧油の流れ方向および流量を制御する方向切替弁と、前記電動モータによって駆動され、前記方向切替弁に対する入力指令となるパイロット油を吐出するパイロットポンプと、オペレータの操作に応じて、前記パイロットポンプから前記方向切替弁への前記パイロット油の供給を制御するリモコン弁と、前記パイロットポンプから前記リモコン弁への前記パイロット油の供給を制御する電磁弁と、前記パイロットポンプから前記電磁弁に至る前記パイロット油の油路から分岐した油路に位置し、前記パイロットポンプによって発生するパイロット圧を蓄積するアキュムレータと、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電磁弁の非通電状態による遮断後に、前記インバータを制御して前記電動モータの回転を停止させる。

【発明の効果】

【0007】

上記の構成によれば、電動モータの駆動停止後に、アキュムレータでのパイロット圧の蓄積を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の一形態に係る電動式作業機械の一例である油圧ショベルの概略の構成を示す側面図である。

【図2】上記油圧ショベルの制御系および油圧系の構成を模式的に示すブロック図である。

【図3】上記油圧ショベルのカットオフレバーの回動位置と、油圧アクチュエータの動作状態との関係を示す説明図である。

【図4】上記カットオフレバーの回動位置およびキーの回転位置と、電動モータの始動の可否との関係を示す説明図である。

【図5】上記電動モータの回転から停止までの過程を詳細に示す説明図である。

【図6】上記電動モータの回転を停止させるときの制御信号と、上記制御信号に基づいて駆動される上記電動モータの実回転数の推移とを示すグラフである。

【図7】上記電動モータの回転を停止させるときの他の制御信号と、上記他の制御信号に基づいて駆動される上記電動モータの実回転数の推移とを示すグラフである。

【図8】上記電動モータの回転を停止させた後のオペレータによるキー操作に基づいて、上記油圧アクチュエータを動作させるときの過程を示す説明図である。

【図9】アイドルストップ制御によって上記電動モータの回転を停止させる過程を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【0010】

〔１．電動式作業機械〕
図１は、本実施形態の電動式作業機械の一例である油圧ショベル１の概略の構成を示す側面図である。油圧ショベル１は、下部走行体２と、作業機３と、上部旋回体４と、を備える。

【0011】

ここで、図１において、方向を以下のように定義する。まず、下部走行体２が直進する方向を前後方向とし、そのうちの一方側を「前」とし、他方側を「後」とする。図１では、例として、ブレード２３に対して走行モータ２２側を「前」として示す。また、前後方向に垂直な横方向を左右方向とする。このとき、操縦席４１ａに座ったオペレータ（操縦者、運転手）から見て左側を「左」とし、右側を「右」とする。さらに、前後方向および左右方向に垂直な重力方向を上下方向とし、重力方向の上流側を「上」とし、下流側を「下」とする。

【0012】

下部走行体２は、左右一対のクローラ２１と、左右一対の走行モータ２２と、を備える。各走行モータ２２は、油圧モータである。左右の走行モータ２２が、左右のクローラ２１をそれぞれ駆動することにより、油圧ショベル１を前後進させることができる。下部走行体２には、整地作業を行うためのブレード２３と、ブレードシリンダ２３ａとが設けられる。ブレードシリンダ２３ａは、ブレード２３を上下方向に回動させる油圧シリンダである。

【0013】

作業機３は、ブーム３１、アーム３２、およびバケット３３を備える。ブーム３１、アーム３２、およびバケット３３を独立して駆動することにより、土砂等の掘削作業を行うことができる。

【0014】

ブーム３１は、ブームシリンダ３１ａによって回動される。ブームシリンダ３１ａは、基端部が上部旋回体４の前部に支持され、伸縮自在に可動する。アーム３２は、アームシリンダ３２ａによって回動される。アームシリンダ３２ａは、基端部がブーム３１の先端部に支持され、伸縮自在に可動する。バケット３３は、バケットシリンダ３３ａによって回動される。バケットシリンダ３３ａは、基端部がアーム３２の先端部に支持され、伸縮自在に可動する。ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、およびバケットシリンダ３３ａは、油圧シリンダにより構成される。

【0015】

上部旋回体４は、下部走行体２に対して旋回ベアリング（不図示）を介して旋回可能に構成される。上部旋回体４には、操縦部４１、旋回台４２、旋回モータ４３、機関室４４等が配置される。上部旋回体４は、油圧モータである旋回モータ４３の駆動により、旋回ベアリングを介して旋回する。

【0016】

上部旋回体４には、複数の油圧ポンプ７１（図２参照）が配置される。各油圧ポンプ７１は、機関室４４の内部の電動モータ６１（図２参照）によって駆動される。各油圧ポンプ７１は、油圧モータ（例えば左右の走行モータ２２、旋回モータ４３）、および油圧シリンダ（例えばブレードシリンダ２３ａ、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、バケットシリンダ３３ａ）に作動油（圧油）を供給する。任意の油圧ポンプ７１から作動油が供給されて駆動される油圧モータおよび油圧シリンダを、まとめて油圧アクチュエータ７３（図２参照）と呼ぶ。

【0017】

操縦部４１には、操縦席４１ａが配置される。操縦席４１ａの周囲には、各種のレバー４１ｂが配置される。オペレータが操縦席４１ａに着座してレバー４１ｂを操作することにより、油圧アクチュエータ７３が駆動される。これにより、下部走行体２の走行、ブレード２３による整地作業、作業機３による掘削作業、上部旋回体４の旋回、等を行うことができる。

【0018】

特に、レバー４１ｂには、油圧アクチュエータ７３を駆動するための操作レバー４１ｂ１のほか、カットオフレバー４１ｂ２が含まれる。カットオフレバー４１ｂ２は、操縦席４１ａの左横に上下に回動可能に設けられる。カットオフレバー４１ｂ２の回動位置は、カットオフスイッチ４１ｃ（図２参照）によって検出される。カットオフスイッチ４１ｃは、カットオフレバー４１ｂ２の基端部に配置される。

【0019】

オペレータがカットオフレバー４１ｂ２を押し下げると、カットオフスイッチ４１ｃがオンとなり、それに連動して後述する電磁弁７５（図２参照）が通電状態となる。その結果、オペレータは所定の操作レバー４１ｂ１を操作して所定の油圧アクチュエータ７３を駆動させることが可能となる。一方、オペレータがカットオフレバー４１ｂ２を引き上げると、カットオフスイッチ４１ｃがオフとなり、それに連動して電磁弁７５が通電状態となって遮断される。この場合、オペレータが操作レバー４１ｂ１を操作しても油圧アクチュエータ７３の駆動が不可能な状態となる。オペレータは、操縦部４１から降りようとするとき、カットオフレバー４１ｂ２を引き上げて油圧アクチュエータ７３を駆動不能にしてから、操縦席４１ａから退座する。

【0020】

このように、本実施形態の油圧ショベル１は、オペレータによって上下に回動されるカットオフレバー４１ｂ２と、カットオフレバー４１ｂ２を上方に回動させる動作に連動して、電磁弁７５を非通電状態にして遮断するカットオフスイッチ４１ｃと、を有する。

【0021】

上部旋回体４には、バッテリー５３（例えばリチウムイオンバッテリ―）が取り付けられる。バッテリー５３から供給される電力により、電動モータ６１を駆動することができる。また、上部旋回体４には、不図示の給電口が設けられる。上記の給電口と、外部電源である商用電源５１とは、給電ケーブル５２を介して接続される。これにより、バッテリー５３を充電することも可能である。

【0022】

なお、下部走行体２、作業機３および上部旋回体４をまとめて機体ＢＡとしたとき、機体ＢＡは、電力と油圧機器とを併用して駆動されてもよい。つまり、機体ＢＡは、油圧アクチュエータ７３などの油圧機器の他に、電動走行モータ、電動シリンダ、電動旋回モータ等を含んでいてもよい。

【0023】

〔２．制御系および油圧系の構成〕
図２は、油圧ショベル１の制御系および油圧系の構成を模式的に示すブロック図である。油圧ショベル１は、電動モータ６１を備える。

【0024】

電動モータ６１は、商用電源５１（図１参照）およびバッテリー５３の少なくとも一方から、後述するインバータ６３を介して供給される電力により駆動される。電動モータ６１は、永久磁石モータまたは誘導モータで構成される。なお、ミニショベルなど小型の作業機械に電動モータ６１を装着する場合、小型でレイアウト性に優れる観点から、誘導モータよりも永久磁石モータで電動モータ６１を構成することが望ましい。

【0025】

電動モータ６１の回転軸（出力軸）には、パイロットポンプ７０と、複数の油圧ポンプ７１と、が接続される。パイロットポンプ７０は、コントロールバルブ７２に対する入力指令となるパイロット油を吐出する。コントロールバルブ７２は、油圧ポンプ７１から油圧アクチュエータ７３に供給される圧油の流れ方向および流量を制御する方向切替弁であり、各油圧アクチュエータ７３に対応して設けられる。

【0026】

複数の油圧ポンプ７１は、可変容量型ポンプおよび固定容量型ポンプを含む。図２では、例として油圧ポンプ７１を１つのみ図示している。油圧ポンプ７１により、作動油タンク（不図示）内の作動油が圧油として、コントロールバルブ７２を介して油圧アクチュエータ７３に供給される。これにより、油圧アクチュエータ７３が駆動される。

【0027】

すなわち、本実施形態の油圧ショベル１は、電動モータ６１と、圧油の供給によって駆動される油圧アクチュエータ７３と、電動モータ６１によって駆動され、油圧アクチュエータ７３に圧油を供給する油圧ポンプ７１と、油圧ポンプ７１から油圧アクチュエータ７３に供給される圧油の流れ方向および流量を制御するコントロールバルブ７２と、電動モータ６１によって駆動され、コントロールバルブ７２に対する入力指令となるパイロット油を吐出するパイロットポンプ７０と、を備える。

【0028】

油圧ショベル１は、リモコン弁７４と、電磁弁７５と、アキュムレータ７６と、をさらに備える。リモコン弁７４は、パイロットポンプ７０からコントロールバルブ７２に供給されるパイロット油の向きと圧力を切り換えるために設けられる。リモコン弁７４は、操作レバー４１ｂ１を構成するとともに、操作レバー４１ｂ１の操作方向および操作量に応じて、パイロットポンプ７０から供給されるパイロット油の圧力（パイロット圧）を減圧してパイロット２次圧を生成する。このように、本実施形態の油圧ショベル１は、オペレータの操作に応じて、パイロットポンプ７０からコントロールバルブ７２へのパイロット油の供給を制御するリモコン弁７４を備える。

【0029】

電磁弁７５は、パイロットポンプ７０とリモコン弁７４との間の油路に位置し、パイロットポンプ７０からリモコン弁７４へのパイロット油（パイロット圧）の供給を制御する。アキュムレータ７６は、パイロットポンプ７０から電磁弁７５に至るパイロット油の油路から分岐した油路に位置する。つまり、電磁弁７５は、アキュムレータ７６とリモコン弁７４との間の油路に位置する。そして、アキュムレータ７６は、パイロットポンプ７０によって発生するパイロット圧を蓄積する。

【0030】

上記した電動モータ６１の実際の回転数（実回転数）は、回転数センサ６１ａによって検出される。回転数センサ６１ａは、レゾルバ、エンコーダ、ホール素子等を用いて構成される。回転数センサ６１ａによって検出された電動モータ６１の回転数の情報は、インバータ６３に入力され、インバータ６３での後述するフィードバック制御に供される。

【0031】

油圧ショベル１は、給電器６２と、インバータ６３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０と、をさらに備える。給電器６２は、商用電源５１から給電ケーブル５２を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する。

【0032】

インバータ６３は、給電器６２から出力される直流電圧、または高圧を出力可能なバッテリー５３から供給される直流電圧を、交流電圧に変換して電動モータ６１に供給する。これにより、電動モータ６１が回転する。インバータ６３から電動モータ６１への交流電圧（電流）の供給は、ＥＣＵ８０から出力される回転指令に基づいて行われる。

【0033】

インバータ６３は、上記回転指令において設定される電動モータ６１の回転数（設定回転数）と、回転数センサ６１ａによって検出された電動モータ６１の実回転数との偏差を求め、その偏差が小さくなるように（実回転数が設定回転数に近づくように）、インバータ６３から電動モータ６１への出力（例えば電流）を制御するフィードバック制御を行う。なお、上記の設定回転数は、ゼロ以上で、かつ、電動モータ６１の起動時に最終的に到達させる目標回転数Ｒｓ以下の値に設定される。

【0034】

上述のフィードバック制御は、例えばＰＩ制御（比例－積分制御）であるが、これに限定されるわけではなく、Ｐ制御（比例制御）またはＰＩＤ制御（比例－積分－微分制御）であってもよい。

【0035】

ＥＣＵ８０は、インバータ６３を制御する制御部として機能する電子制御ユニットまたはＣＰＵで構成される。すなわち、本実施形態の油圧ショベル１は、電動モータ６１に電力を供給するインバータ６３と、インバータ６３を制御するＥＣＵ８０と、を備える。また、ＥＣＵ８０には、電磁弁７５の通電信号が入力される。これにより、ＥＣＵ８０は、電磁弁７５の通電状態／非通電状態を認識することができる。

【0036】

また、本実施形態の油圧ショベル１は、キーシリンダ９１を備える。キーシリンダ９１には、電動モータ６１の駆動に関して、駆動オン、駆動開始、駆動オフをオペレータが指示するためのキーが挿入される。キーシリンダ９１は、駆動オン、駆動開始、駆動オフのそれぞれに対応するキーの回転位置（キーオン位置、キースタート位置、キーオフ位置）を検出するセンサを内蔵している。すなわち、キーシリンダ９１は、電動モータ９１の駆動に関するオペレータの指示を検出する指示検出部を構成している。キーの回転位置に対応する検出信号は、キーシリンダ９１からＥＣＵ８０に出力される。なお、指示検出部は、プッシュ式のボタンの押圧回数または押圧時間に基づいて、駆動オン、駆動開始、駆動オフの各指示を検出する構成であってもよい。

【0037】

また、本実施形態の油圧ショベル１は、バッテリー９２と、電源自己保持回路９３と、をさらに備える。バッテリー９２は、低圧（例えば１２Ｖ）の電圧を出力する鉛バッテリーで構成される。バッテリー９２からキーシリンダ９１に電力が供給されることにより、キーシリンダ９１においてキーの回転位置の検出が可能となる。

【0038】

電源自己保持回路９３は、バッテリー９２の電源（電力）を一定時間保持する回路である。キーシリンダ９１において、キーが駆動オンの位置（キーオン位置）から駆動オフの位置（キーオフ位置）に回転されても、電源自己保持回路９３により電源がしばらく保持され、ＥＣＵ８０および電装品（アクセサリー）に電源が供給される。そして、電動モータ６１の回転が完全に停止した後、電源自己保持回路９３によるＥＣＵ８０および電装品への電源の供給が遮断される。

【0039】

〔３．油圧ショベルの動作について〕
次に、上記構成の油圧ショベル１の動作について説明する。

【0040】

（３－１．基本動作）
まず、油圧ショベル１の基本動作として、カットオフレバー４１ｂ２の回動による油圧アクチュエータ７３の駆動について説明する。図３は、カットオフレバー４１ｂ２の回動位置と、油圧アクチュエータ７３の動作状態との関係を示している。カットオフレバー４１ｂ２が操縦部４１の出口を遮断するように下方に回動しているとき、上述のようにカットオフスイッチ４１ｃはオンの状態となる。この場合、電磁弁７５は通電状態となり、電磁弁７５から下流側（リモコン弁７４側）にパイロット圧を出力することが可能となる。リモコン弁７４はコンロトールバルブ７２の入力ポートとつながっているため、操作レバー４１ｂ１の動きに応じてリモコン弁７４からパイロット圧が出力されることにより、コントロールバルブ７２のスプールが動き、操作レバー４１ｂ１の動きに対応する油圧アクチュエータ７３に圧油が供給される。その結果、油圧アクチュエータ７３が駆動される。

【0041】

一方、カットオフレバー４１ｂ２が上方に回動しているとき、上述のようにカットオフスイッチ４１ｃはオフの状態となる。この場合、電磁弁７５は非通電状態となり、遮断される。その結果、リモコン弁７４からパイロット圧を出力することができなくなり、油圧アクチュエータ７３は駆動不可となる。

【0042】

（３－２．電動モータの始動可否）
次に、オペレータがキーを回転させて電動モータを始動させるときの始動可否について説明する。図４は、カットオフレバー４１ｂ２の回動位置およびキーの回転位置と、電動モータの始動の可否との関係を示している。オペレータが操縦席４１ａに着座し、カットオフレバー４１ｂ２を直ちに下方に回動させると（カットオフスイッチ４１ｃはオンの状態）、ＥＣＵ８０は安全が確保されていないと判断する。この場合、オペレータがキーシリンダ９１にキーを差し込んでキーを回転させたとしても、ＥＣＵ８０はインバータ６３に回転指令を出力せず、電動モータ７１は始動しない（始動牽制機能）。一方、カットオフレバー４１ｂ２が上方に回動した状態（カットオフスイッチ４１ｃはオフの状態）では、ＥＣＵ８０は安全が確保されていると判断する。この場合、オペレータがキーシリンダ９１にキーを差し込み、キーオフ位置から、キーオン位置を介してキースタート位置までキーを回転させると、ＥＣＵ８０はキースタート位置の検知信号の入力に基づいて、インバータ６３に回転指令を出力する。

【0043】

上記回転指令は、電動モータ６１の回転数を、任意の時間で目標回転数Ｒｓに到達させるための指令（制御信号）である。上記の目標回転数Ｒｓは、例えば操縦席４１ａの横に設けられたダイヤルをオペレータが操作することによって予め設定される。ＥＣＵ８０は、上記ダイヤルの回転位置に基づいて、設定された目標回転数Ｒｓを認識することができる。

【0044】

インバータ６３は、上記回転指令に基づき、電動モータ６１に電力を供給する。これにより、電動モータ６１が回転を開始し（始動し）、電動モータ６１の回転数が緩やかに増加する。電動モータ６１が回転すると、パイロットポンプ７０および油圧ポンプ７１が回転する。

【0045】

ここで、カットオフレバー４１ｂ２が上方に回動した状態では、上述したようにカットオフスイッチ４１ｃがオフとなり、電磁弁７５が非通電状態であるため、油圧アクチュエータ７３を駆動させることができない。そこで、オペレータは、カットオフレバー４１ｂ２を下方に回動させて、カットオフスイッチ４１ｃをオンにする。これにより、電磁弁７５が通電状態となるため、パイロットポンプ７０から電磁弁７５およびリモコン弁７４を介してコンロトールバルブ７２にパイロット油（パイロット圧）を供給して油圧アクチュエータ７３を駆動することが可能となる。

【0046】

なお、カットオフレバー４１ｂ２が上方に回動した状態から下方に回動されるまでは、電磁弁７５が非通電状態であるため、パイロットポンプ７０の回転によって発生したパイロット圧は、アキュムレータ７６に蓄積される。

【0047】

（３－３．電動モータの回転から停止までの油圧ショベルの動作）
電動モータ６１の始動後、キーシリンダ９１に差し込まれたキーは、キースタート位置からキーオン位置に戻される。そして、油圧ショベル１による作業の終了後、オペレータはキーオン位置からキーオフ位置にキーを回転させることにより、電動モータ６１の回転を停止させる制御をＥＣＵ８０に実行させる。本実施形態では、ＥＣＵ８０は、電磁弁７５の非通電状態による遮断後に、インバータ６３を制御して電動モータ６１の回転を停止させる。以下、電動モータ６１の回転から停止までの過程について、より詳細に説明する。

【0048】

図５は、電動モータ６１の回転から停止までの過程を詳細に示している。電動モータ６１、パイロットポンプ７０および油圧ポンプ７１を回転させて油圧ショベル１による作業を行った後、オペレータがキーオン位置からキーオフ位置にキーを回転させると、電磁弁７５を含む電気回路の構成により、電磁弁７５が非通電状態となる。ＥＣＵ８０は、電磁弁７５からの通電信号に基づいて非通電状態を認識するとともに、インバータ６３に電動モータ６１の回転数（回転速度）を緩やかに低下させる制御信号を出力する。なお、上記制御信号の詳細については後述する。インバータ７３は、上記制御信号に基づいて電動モータ６１に供給する電力を徐々に低下させて、電動モータ６１の回転速度を緩やかに低下させる。

【0049】

電磁弁７５が非通電状態となり、電磁弁７５のスプールが閉じることにより、リモコン弁７４とアキュムレータ７６との間の油路が遮断される。これにより、電動モータ６１の回転数の減少によってアキュムレータ７６に蓄積されるパイロット圧が低下しても、そのパイロット圧が電磁弁７５を介してリモコン弁７４側へ逃げることが低減される。その後、電動モータ６１の回転が停止し、パイロットポンプ７０および油圧ポンプ７１の回転も停止する。

【0050】

（回転速度減少時の制御信号について）
次に、上記した制御信号の詳細について説明する。図６は、電動モータ６１の回転（油圧ショベル１の駆動）を停止させるときに、ＥＣＵ８０が生成する制御信号（破線のグラフ）と、その制御信号に基づいて、インバータ６３が電動モータ６１の回転を停止させるときの電動モータ６１の実回転数の推移（実線のグラフ参照）とを示している。本実施形態では、ＥＣＵ８０は、電動モータ６１の回転を停止させる場合に、電動モータ６１の回転数が、（目標回転数Ｒｓ（ｍｉｎ^-1）から）複数の制御周期Ｐ（ｍｓｅｃ）を経て、かつ、制御周期Ｐごとに減少してゼロになるようにインバータ６３を制御する。なお、上記の制御周期Ｐとは、ＥＣＵ８０が電動モータ６１の回転数を制御する単位となる期間を指す。

【0051】

図６の例では、ＥＣＵ８０は、１つの制御周期Ｐの間に、電動モータ６１の回転数がＲｓ／５だけ減少し、これを５周期繰り返すことにより、電動モータ６１の回転数を目標回転数Ｒｓから最終的にゼロまで減少させる制御信号を生成している。このような制御信号に基づいて、インバータ６３が電動モータ６１を駆動したとき、電動モータ６１の回転数は時間経過に伴ってほぼ線形的に減少してゼロに到達する。なお、電磁弁７５が非通電状態となって遮断されてから、電動モータ６１の回転が停止するため、電動モータ６１の回転数がゼロに到達する時刻ｔｆは、電磁弁７５のスプールが完全に閉じる時刻（例えば時刻ｔｖ）よりも遅い。

【0052】

なお、上記制御信号に基づいて電動モータ６１の回転を停止させる場合の電動モータ６１の実回転数の変化は、時間を変数とする関数で表される。上記関数が例えば一次関数で表される場合、回転数の減少量（直線部の傾きに相当）を所定の区間（回転数が目標回転数Ｒｓからゼロに至るまでの時間）で積分することにより、上記一次関数を求めることができる。

【0053】

図６の例では、５つの制御周期Ｐのどれについても、電動モータ６１の回転数の減少量ΔＲをＲｓ／５としているが、減少量ΔＲは、各制御周期Ｐで異なる値であってもよい。例えば、５つの制御周期Ｐにおける回転数の減少量ΔＲは、それぞれ、２Ｒｓ／２０、３Ｒｓ／２０、４Ｒｓ／２０、５Ｒｓ／２０、６Ｒｓ／２０であってもよい。

【0054】

また、図６の例では、ＥＣＵ８０は、複数の制御周期Ｐにわたって、回転数を連続的に減少させる（回転数を単調に減少させる）制御信号を生成しているが、回転数を段階的に減少させる制御信号を生成してもよい。例えば、ＥＣＵ８０は、最初の制御周期Ｐでは回転数を４Ｒｓ／５で一定に維持し、次の制御周期Ｐでは回転数を３Ｒｓ／５で一定に維持し、次の制御周期Ｐでは回転数を２Ｒｓ／５で一定に維持し、次の制御周期Ｐでは回転数をＲｓ／５で一定に維持し、次の制御周期Ｐで回転数をゼロに到達させる制御信号を生成してもよい。

【0055】

また、ＥＣＵ８０は、電動モータ６１の回転速度を急激に低下させる制御信号を生成してもよい。図７は、電動モータ６１の回転停止時にＥＣＵ８０が生成する他の制御信号と、その制御信号に基づいて、インバータ６３が電動モータ６１の回転を停止させるときの電動モータ６１の実回転数の推移（実線のグラフ参照）とを示している。電動モータ６１の回転速度を１つの制御周期Ｐの間で急激に低下させる場合でも、電動モータ６１の回転数をゼロにするタイミングを調整することにより、電磁弁７５のスプールが完全に閉じる時刻ｔｖよりも遅い時刻ｔｆに電動モータ６１の回転を停止させることができる。したがって、上記制御信号を用いる場合でも、電磁弁７５の遮断後に、アキュムレータ７６に蓄積されるパイロット圧が電磁弁７５を介してリモコン弁７４側へ逃げることが低減される。

【0056】

ただし、図７に示す制御信号に基づく電動モータ６１の回転数制御では、電動モータ６１の回転数の短時間での急激な減少により、アンダーシュートが顕著に発生することになる。なお、アンダーシュートとは、電動モータ６１の回転数がゼロを下回る（逆回転する）現象を指す。アンダーシュートが発生すると、油圧ポンプ７１が逆回転することになり、油圧ポンプ７１が故障する虞があることが懸念される。したがって、アンダーシュートによる油圧ポンプ７１の故障を低減する観点では、図７よりも図６の制御信号に基づく回転数制御を行うことが望ましい。

【0057】

（３－４．電動モータの停止後の油圧アクチュエータの駆動について）
図８は、電動モータ６１の回転を停止させた後のオペレータによるキー操作に基づいて、油圧アクチュエータ７３を動作させるときの過程を示している。オペレータが操縦部４１に乗り込み、キーオフ位置からキーオン位置にキーを回転させ（キースタート位置まではキーを回さない）、カットオフレバー４１ｂ２を下方に回動させると、カットオフスイッチ４１ｃがオンとなり、電磁弁７５が通電状態となる。これにより、電磁弁７５を介して、リモコン弁７４とアキュムレータ７６との間で油路がつながるため、リモコン弁７４は、アキュムレータ７６に蓄積されたパイロット圧を出力することができる。したがって、操作レバー４１ｂ１を動かすことによってリモコン弁７４からコントロールバルブ７２にパイロット圧を出力し、コントロールバルブ７２のスプールを動かすことにより、一定時間の間（アキュムレータ７６に蓄積されたパイロット圧がゼロになるまでの間）、所定方向（例えば重力方向）に油圧アクチュエータ７３を駆動させることが可能となる。

【0058】

〔４．効果〕
以上のように、本実施形態では、電磁弁７５の非通電状態による遮断後に、電動モータ６１の回転が停止する（図５参照）。これにより、電動モータ６１およびパイロットポンプ７０の回転数の減少によってアキュムレータ７６に蓄積されるパイロット圧が低下する場合でも、そのパイロット圧が電磁弁７５を介してリモコン弁７４側へ逃げることが低減される。つまり、アキュムレータ７６に蓄積されるパイロット圧の圧力低下を遅延させることができる。その結果、電動モータ６１の駆動が停止した後でも、アキュムレータ７６におけるパイロット圧の蓄積を維持することができる。

【0059】

したがって、電動モータ６１の回転を停止させたまま（パイロットポンプ７０を停止させたまま）、電磁弁７５を通電状態にして開放したときに、アキュムレータ７６に蓄積されたパイロット圧を、リモコン弁７４を介してパイロットバルブ７２に供給できる時間を、例えば電磁弁７５の遮断前に電動モータ６１が停止する場合に比べて長くすることができる。その結果、電動モータ６１の駆動を停止させた状態であっても、油圧ポンプ７１から油圧アクチュエータ７３に圧油を供給して、油圧アクチュエータ７３を駆動できる時間を長く確保することができる。よって、電動モータ６１の駆動停止後に油圧アクチュエータ７３が危険な位置（例えば上方位置）で停止している場合であっても、電動モータ６１を駆動させることなく、油圧アクチュエータ７３を一定時間作動させて安全な位置（下方位置）に余裕を持って移動させることができ、周囲の安全を確実に確保することができる。

【0060】

特に、電磁弁７５は、アキュムレータ７６とリモコン弁７４との間の油路に位置する。これにより、電磁弁７５の遮断によってアキュムレータ７６からリモコン弁７４へのパイロット圧の逃げを低減し、かつ、電磁弁７５の開放によってアキュムレータ７６からリモコン弁７４を介してコントロールバルブ７２にパイロット圧を供給する構成を確実に実現することができる。

【0061】

また、ＥＣＵ８０は、電動モータ６１の回転を停止させる場合に、電動モータ６１の回転数が、複数の制御周期Ｐを経て、かつ、制御周期Ｐごとに減少してゼロになるようにインバータ６３を制御するため、電動モータ６１の回転数を複数の制御周期Ｐにわたって徐々に（緩やかに）減少させることができる。電磁弁７５には応答時間があるため、電動モータ６１をゆっくり停止させることにより、電磁弁７５の応答時間の終期（遮断タイミング）よりも電動モータ６１の停止タイミングを遅くすることができる。これにより、電動モータ６１の駆動停止前にアキュムレータ７６に蓄積された圧力が電磁弁７５を介して抜ける事態を低減して、アキュムレータ７６に蓄積される圧力が維持することができる。

【0062】

〔５．アイドルストップ制御〕
本実施形態のＥＣＵ８０は、アイドルストップ制御を行う機能を有していてもよい。アイドルストップ制御とは、カットオフレバー４１ｂ２を上方に回動させたときに、電動モータ６１の回転を停止させる制御である。

【0063】

図９は、アイドルストップ制御によって電動モータ６１の回転を停止させる過程を示している。電動モータ６１、パイロットポンプ７０および油圧ポンプ７１を回転させて油圧ショベル１による作業を行った後、オペレータがカットオフレバー４１ｂ２を上方に回動させると、ＥＣＵ８０は、電動モータ６１の回転を停止させる制御に入る（アイドルストップ制御）。このとき、ＥＣＵ８０は、図６で示した制御信号を生成してインバータ６３に出力する。これにより、電動モータ６１の回転数は目標回転数Ｒｓから徐々に低下し、最終的にゼロになる。

【0064】

一方、オペレータがカットオフレバー４１ｂ２を上方に回動させると、カットオフスイッチ４１ｃがオフとなり、これに連動して電磁弁７５が非通電状態となって電磁弁７５のスプールが閉じる。これにより、リモコン弁７４とアキュムレータ７６との間の油路が遮断される。

【0065】

このように、カットオフレバー４１ｂ２を上方に回動させる動作に連動して、カットオフスイッチ４１ｃが電磁弁７５を非通電状態にして遮断することにより、先に電磁弁７５を遮断して、その後、電動モータ６１の回転を停止させる制御を確実に実行することができる。

【0066】

以上では、カットオフスイッチ４１ｃの動作と連動して電磁弁７５の通電状態および非通電状態を切り替える構成について説明したが、ＥＣＵ８０が、電磁弁７５を直接制御して通電状態および非通電状態を切り替えるようにしてもよい。この場合でも、ＥＣＵ８０が、電磁弁７５を非通電状態にして遮断した後に、インバータ６３を制御して電動モータ６１の回転を停止させることにより、アキュムレータ７６でのパイロット圧の蓄積を維持することができる。

【0067】

以上では、電動式の作業機械として、建設機械である油圧ショベル１を例に挙げて説明したが、作業機械は油圧ショベル１に限定されず、ホイルローダなどの他の建設機械であってもよく、コンバイン、トラクタ等の農業機械であってもよい。

【0068】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で拡張または変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、例えば建設機械、農業機械などの作業機械に利用可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ 油圧ショベル（電動式作業機械）
４１ｂ２ カットオフレバー
４１ｃ カットオフスイッチ
６１ 電動モータ
６３ インバータ
７０ パイロットポンプ
７１ 油圧ポンプ
７２ コントロールバルブ（方向切替弁）
７３ 油圧アクチュエータ
７４ リモコン弁
７５ 電磁弁
７６ アキュムレータ
８０ ＥＣＵ（制御部）
９１ キーシリンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】