特許 7527518 電動式建設機械の駆動システム

(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】2024-07-25

(45)【発行日】2024-08-02

(54)【発明の名称】電動式建設機械の駆動システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240726BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20240726BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

E02F9/00 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024511221

(86)(22)【出願日】2022-12-13

(86)【国際出願番号】 JP2022045901

(87)【国際公開番号】W WO2023188579

(87)【国際公開日】2023-10-05

【審査請求日】2024-03-04

(31)【優先権主張番号】P 2022052448

(32)【優先日】2022-03-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】398071668

【氏名又は名称】株式会社日立建機ティエラ

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】森 和繁

(72)【発明者】

【氏名】高橋 究

(72)【発明者】

【氏名】井上 亮弥

(72)【発明者】

【氏名】古東 宥輝

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１２９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５６９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１９９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータと，
前記電動モータにより駆動される油圧ポンプと，
前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと，
前記複数のアクチュエータを操作するための複数の操作装置と，
前記電動モータに電力を与える蓄電装置と，
前記電動モータの回転数を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記複数の操作装置のいずれかが操作されているときは，前記電動モータを所定の回転数で駆動し，前記複数の操作装置のいずれも操作されておらず，所定時間を経過したときは，前記電動モータの回転数を前記所定の回転数から低速のアイドル回転数に低下させるオートアイドル制御を実行する電動式建設機械の駆動システムにおいて，
前記コントローラは，前記蓄電装置の蓄電残量が第１閾値以下であるときには，前記蓄電残量が前記第１閾値よりも多いときよりも前記所定時間を短く設定することを特徴とする電動式建設機械の駆動システム。

【請求項2】

請求項１記載の電動式建設機械の駆動システムにおいて，
前記コントローラは，前記蓄電残量が前記第１閾値よりも多い第２閾値から前記第１閾値まで減少する間は，連続的に減少する前記所定時間を演算することを特徴とする電動式建設機械の駆動システム。

【請求項3】

請求項１記載の電動式建設機械の駆動システムにおいて，
前記コントローラは，前記蓄電残量が前記第１閾値以下に減少するとき，ステップ的に減少する前記所定時間を演算することを特徴とする電動式建設機械の駆動システム。

【請求項4】

請求項１記載の電動式建設機械の駆動システムにおいて，
前記蓄電装置に電力供給線を介して接続され，前記電動モータを駆動するインバータと，
前記電力供給線に外部電源を接続するための給電コネクタとを備えることを特徴とする電動式建設機械の駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，所定時間の間，操作が無かった場合に，電動モータの回転数を低速のアイドル回転数まで低下させる電動式建設機械の駆動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の建設機械の多くは，ディーゼルエンジンを動力源とし，ディーゼルエンジンに連結された油圧ポンプから供給される圧油により油圧アクチュエータを作動させることで作業を行う。油圧アクチュエータの動作の指示は操作レバー装置のレバー操作によって行われる。このような建設機械の駆動システムにおいては，例えば特許文献１に記載のように，所定時間の間，操作レバー装置のレバー操作が無かった場合に，エンジンの回転数を低速のアイドル回転数まで低下させるオートアイドル制御が採用されている。

【0003】

一方，近年は燃費の向上，排ガス特性の改善，騒音の低減等の観点から，駆動源として蓄電装置（バッテリ）を搭載し，蓄電装置の電力で電動モータを駆動し，油圧ポンプを駆動する電動式油圧ショベル等の作業機械が開発され，実用化されてきている。

【0004】

このような電動式建設機械において，特許文献２は，エンジンで油圧ポンプを駆動する建設機械と同様に，所定時間の間，操作レバー装置のレバー操作が無かった場合に，電動モータの回転数を下げ，オートアイドル制御を行うようにしたものを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特公昭６０－０３８５６１号公報

【文献】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】

【0006】

特許文献２に記載された電動式建設機械においては，所定時間の間，レバー操作が無かった場合に，電動モータの回転数を下げ，オートアイドル制御を行うことにより，電力消費を抑えている。駆動源が蓄電装置である電動式建設機械においては，蓄電装置の充電時間が一般の建設機械の燃料の給油時間よりも長くかかってしまう。そのため，蓄電装置の蓄電残量を長持ちさせることが重要となってくる。しかし，特許文献２においては，オートアイドル制御に移行する際の所定時間は一定であり，オートアイドル制御に移行するまでのレバー操作がされていない状況下での電力消費を抑えることはできず，蓄電装置の蓄電残量を長持ちさせることができなかった。

【0007】

本発明の目的は，蓄電装置の蓄電残量が少ないとき，オートアイドル制御に移行する際の蓄電残量の減少を抑え，蓄電装置の蓄電残量を長持ちさせることができる電動式建設機械の駆動システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために，本発明は，電動モータと，前記電動モータにより駆動される油圧ポンプと，前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと，前記複数のアクチュエータを操作するための複数の操作装置と，前記電動モータに電力を与える蓄電装置と，前記電動モータの回転数を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記複数の操作装置のいずれかが操作されているときは，前記電動モータを所定の回転数で駆動し，前記複数の操作装置のいずれも操作されておらず，所定時間を経過したときは，前記電動モータの回転数を前記所定の回転数から低速のアイドル回転数に低下させるオートアイドル制御を実行する電動式建設機械の駆動システムにおいて，前記コントローラは，前記蓄電装置の蓄電残量が第１閾値以下であるときには，前記蓄電残量が前記第１閾値よりも多いときよりも前記所定時間を短く設定するものとする。

【0009】

このように本発明は，蓄電装置の蓄電残量が第１閾値以下であるときには，蓄電残量が第１閾値よりも多いときよりも所定時間を短く設定するため，所定時間が短くなった分，所定時間の間の蓄電装置の電力消費量が抑えられ，蓄電装置の蓄電残量が少ないとき，オートアイドル制御に移行する際の蓄電残量の減少が抑えられ，蓄電装置の蓄電残量を長持ちさせることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば，蓄電装置の蓄電残量が少ないとき，オートアイドル制御に移行する際の蓄電残量の減少を抑え，蓄電装置の蓄電残量を長持ちさせ，一度の充電で長時間，建設機械を運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態における駆動システムを備えた電動式建設機械の側面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係わる電動式油圧ショベルの駆動システムを示す図である。

【図3】コントローラの処理内容の詳細を示す機能ブロック図である。

【図4】基準回転数演算テーブルに設定された回転数ダイヤルの指示信号と基準回転数との関係を示す図である。

【図5】所定時間演算テーブルに設定された蓄電残量と所定時間との関係を示す図である。

【図6】コントローラの処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】所定時間演算テーブルに設定された蓄電残量と所定時間との関係の他の例を示す図である。

【図8】本発明の第２の実施形態に係わる電動式油圧ショベルの駆動システムを示す図であって，蓄電装置の電力で電動モータを駆動している場合を示す図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係わる電動式油圧ショベルの駆動システムを示す図であって，外部電源の電力で蓄電装置を充電しながら電動モータを駆動する場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下，本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。

【0014】

～建設機械～
図１は，本発明の第１の実施形態における駆動システムを備えた電動式建設機械の側面図である。本実施形態において，電動式建設機械は建設機械の代表例である履帯式の油圧ショベルである。

【0015】

図１において，本実施形態における電動式油圧ショベルは，上部旋回体３００と，下部走行体３０１と，フロント作業機３０２とを備えている。上部旋回体３００は，操作レバー装置２１を操作し旋回モータ１３を回転させることで，下部走行体３０１に対し旋回が可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ，このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。フロント作業機３０２はブーム３０６，アーム３０７，バケット３０８を備え，操作レバー装置２０，２１を操作しブームシリンダ１８，アームシリンダ１６，バケットシリンダ１９を伸縮させることでブーム３０６，アーム３０７，バケット３０８が駆動され，フロント作業機３０２の姿勢が変化する。下部走行体３０１は左右のクローラ式走行装置３０１ａ，３０１ｂを備え，操作ペダル装置２３ａ，２３ｂを操作し左右の走行モータ１７，１６を回転させることで走行装置３０１ａ，３０１ｂを駆動し，走行を行う。左右のクローラ式走行装置３０１ａ，３０１ｂ間の中央フレームにはブレード３０４が取り付けられ，ブレード３０４は，操作レバー装置２２を操作しブレードシリンダ１２を伸縮させることで上下動作を行う。更に，スイングポスト３０３は，操作ペダル装置２４（図２参照）を操作しスイングシリンダ１４（図２参照）を伸縮させることで左右に回動する。

【0016】

～駆動システム～
図２は，本実施形態に係わる電動式油圧ショベルの駆動システムを示す図である。

【0017】

図２において，本実施形態の駆動システムは，電動モータ１と，電動モータ１によって駆動されるメインポンプである第１油圧ポンプＰ１，第２油圧ポンプＰ２及び第３油圧ポンプＰ３と，メインポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３と連動して電動モータ１により駆動されるパイロットポンプＰ４と，第１，第２，第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータである上述した左右の走行モータ１７，１６，ブームシリンダ１８，バケットシリンダ１９，アームシリンダ１５，ブレードシリンダ１２，旋回モータ１３及びスイングシリンダ１４と，第１，第２，第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３から複数のアクチュエータ１２～１９へ供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁３～５，７～１１と，複数の方向切換弁３～５，７～１１を切り換え，複数のアクチュエータ１２～１９を操作するための複数の操作装置である上述した操作レバー装置２０，２１，２２及び操作ペダル装置２３ａ．２３ｂ，２４と，パイロットポンプＰ４の圧油供給路５４に接続され，パイロットポンプＰ４の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁２９とを備えている。

【0018】

第１油圧ポンプＰ１，Ｐ２は可変容量型の油圧ポンプであり，スプリットフロータイプの油圧ポンプ４６によって構成されている。第３油圧ポンプＰ３は固定容量型の油圧ポンプである。スプリットフロータイプの油圧ポンプ４６は，第１，第２，第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の合計の吸収馬力が最大馬力を超えないよう馬力制限制御を行うレギュレータ４５を備えている。

【0019】

方向切換弁３～５，７～１１はコントロールバルブ２内に配置されたオープンセンタ型の方向切換弁であり，方向切換弁９，１０，１１は，第１油圧ポンプＰ１に圧油供給路５１を介して接続され，第１油圧ポンプＰ１からアクチュエータ１７，１８，１９に供給される圧油の流れをそれぞれ制御し，方向切換弁７，８は，第２油圧ポンプＰ２に圧油供給路５２を介して接続され，第２油圧ポンプＰ２からアクチュエータ１５，１６に供給される圧油の流れをそれぞれ制御し，方向切換弁３，４，５は，第３油圧ポンプＰ３に圧油供給路５３を介して接続され，第３油圧ポンプＰ３からアクチュエータ１２，１３，１４に供給される圧油の流れをそれぞれ制御する。圧油供給路５１，５２，５３には，第１，第２及び第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの吐出圧を制限するメインリリーフ弁２６，２７，２８が接続されている。

【0020】

操作レバー装置２０，２１，２２及び操作ペダル装置２３ａ，２３ｂ，２４は，パイロットポンプＰ４の圧油供給路５４をパイロット油圧源として方向切換弁３～５，７～１１を切り換えるための操作圧ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐを生成する。

【0021】

操作レバー装置２０，２１の操作レバーは上下方向及び左右方向を基準として全方向に操作可能であり，操作レバー装置２０は操作レバーの操作方向に応じてブーム用操作レバー装置２０ａとバケット用操作レバー装置２０ｂとして機能し，操作レバー装置２１は操作レバーの操作方向に応じてアーム用操作レバー装置２１ａと旋回用操作レバー装置２１ｂとして機能する。操作レバー装置２２はブレード用，操作ペダル装置２３ａは右走行用，操作ペダル装置２３ｂは左走行用，操作ペダル装置２４はスイング用である。

【0022】

また，本実施の形態の駆動システムは，電動モータ１の回転数を制御するコントローラ３１と，コントローラ３１から出力された回転数指令に基づいて動作するインバータ３２と，インバータ３２に直流の電力供給線６５を介して接続され，電動モータ１に電力を供給する蓄電装置３３と，電動モータ１の基準回転数Ｎrを指示する回転数ダイヤル３４と，オートアイドル制御のON/OFFを切換えるオートアイドルスイッチ３５と，操作レバー装置２０ａの操作圧（ブーム操作圧）ａ，ｂを検出する圧力センサ３６，操作レバー装置２０ｂの操作圧（バケット操作圧）ｃ，ｄを検出する圧力センサ３８，操作レバー装置２１ａの操作圧（アーム操作圧）ｅ，ｆを検出する圧力センサ３７，操作レバー装置２１ｂの操作圧（旋回操作圧）ｇ，ｈを検出する圧力センサ３９，操作ペダル装置２３ａの操作圧（走行右操作圧）ｉ，ｊを検出する圧力センサ４０，操作ペダル装置２３ｂの操作圧（走行左操作圧）ｋ，ｌを検出する圧力センサ４１，操作ペダル装置２４の操作圧（スイング操作圧）ｍ，ｎを検出する圧力センサ４２，操作レバー装置２２の操作圧（ブレード操作圧）ｏ，ｐを検出する圧力センサ４３とを備えている。

【0023】

蓄電装置３３は蓄電コントローラ３３ａを備え，蓄電コントローラ３３ａは蓄電装置３３の電力の入出力制御を行うとともに，蓄電残量を計算し，蓄電残量情報をコントローラ３１に出力する。なお，蓄電残量は蓄電装置３３の蓄電コントローラ３３ａ以外の部分で計算し，コントローラ３１に出力してもよい。また，蓄電残量は充電率（SOC）で表わしてもよいし，電圧等その他のパラメータで表わしてもよい。

【0024】

コントローラ３１は，回転数ダイヤル３４の指示信号，オートアイドルスイッチ３５のオートアイドル制御ON信号，圧力センサ３６，３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３の検出信号，蓄電装置３３の蓄電残量情報を入力し，所定の演算処理を行い，インバータ３２に回転数指令を出力することで電動モータ１の回転数を制御する。

【0025】

以下に，コントローラ３１の処理内容を説明する。

【0026】

コントローラ３１は，その概略的機能として，複数の操作装置２０，２１，２２，２３ａ，２３ｂ，２４の操作情報を入力し，この操作情報に基づいて複数の操作装置２０，２１，２２，２３ａ，２３ｂ，２４のいずれかが操作されているかどうかを判定し，複数の操作装置２０，２１，２２，２３ａ，２３ｂ，２４のいずれかが操作されているときは，電動モータ１を所定の回転数で駆動し，複数の操作装置２０，２１，２２，２３ａ，２３ｂ，２４のいずれも操作されておらず，所定時間（遅延時間）を経過したときは，電動モータ１の回転数を所定の回転数からアイドル回転数Ｎiに低下させるオートアイドル制御を実行するよう，電動モータ１の回転数を制御する。

【0027】

また，コントローラ３１は，その特徴的機能として，蓄電装置３３の蓄電残量情報を入力し，蓄電残量情報の蓄電残量に基づいて所定時間を演算し，かつ蓄電残量が第１閾値Ｅa（図５参照）以下であるときは蓄電残量が第１閾値Ｅaよりも多いときよりも短い所定時間を演算する。

【0028】

更に，本実施形態において，コントローラ３１は，蓄電残量が第１閾値Ｅaよりも多い第２閾値Ｅb（図５参照）から第１閾値Ｅaまで減少する間は，連続的に減少する所定時間を演算する。

【0029】

以下に，コントローラ３１の処理内容の詳細を説明する。

【0030】

図３は，コントローラ３１の処理内容の詳細を示す機能ブロック図である。

【0031】

図３において，コントローラ３１は，基準回転数演算テーブル３１ａ，最大値選択部３１ｂ，判定部３１ｃ，所定時間演算テーブル３１ｄ，所定時間カウンタ３１ｅ，ＡＮＤ回路３１ｆ，スイッチ回路３１ｇ及びアイドル回転数設定部３１ｈのそれぞれの機能を有している。

【0032】

基準回転数演算テーブル３１ａは，回転数ダイヤル３４の指示信号を入力し，そのときの指示信号に対応する電動モータ１の基準回転数Ｎrを演算する。

【0033】

図４は，基準回転数演算テーブル３１ａに設定された回転数ダイヤル３４の指示信号と基準回転数Ｎrとの関係を示す図である。基準回転数演算テーブル３１ａには，回転数ダイヤル３４の指示信号が大きくなるにしたがって基準回転数Ｎrが増加するように回転数ダイヤル３４の指示信号と基準回転数Ｎrとの関係が設定されている。基準回転数Ｎrの最小値Ｎrminは例えば１２００rpmであり，最大値Ｎrmaxは例えば２０００rpmである。基準回転数演算テーブル３１ａで演算された基準回転数Ｎrはスイッチ回路３１ｇに導かれる。

【0034】

最大値選択部３１ｂは，圧力センサ３６～４３の検出信号を入力し，それぞれの検出信号が示すブーム操作圧ａ，ｂ，バケット操作圧ｃ，ｄ，アーム操作圧ｅ，ｆ，旋回操作圧ｇ，ｈ，走行右操作圧ｉ，ｊ，走行左操作圧ｋ，ｌ，スイング操作圧ｍ，ｎ，ブレード操作圧ｏ，ｐのうちの最大値を選択する。選択した操作圧の最大値は判定部３１ｃに導かれる。

【0035】

判定部３１ｃは，操作圧の最大値が予め設定した判定圧力ＸMPa（例えば０．５MPa；方向切換弁３，４，５，７，８，９，１０，１１が動き出さない操作圧の最大値）以下かどうかを判定し，操作圧の最大値がＸMPa以下でないときは操作装置２０～２４の操作レバー及び操作ペダルのいずれかが操作されていると判定し，操作圧の最大値がＸMPa以下であったときは操作装置２０～２４の操作レバー及び操作ペダルのいずれも操作されておらず，操作レバー及び操作ペダルは全て中立であると判定する。判定部３１ｃは，操作装置２０～２４の操作レバー及び操作ペダルのいずれも操作されておらず，操作レバー及び操作ペダルは全て中立であると判定した場合，非操作信号を出力する。非操作信号は所定時間カウンタ３１ｅとＡＮＤ回路３１ｆに導かれる。

【0036】

所定時間演算テーブル３１ｄは，蓄電装置３３の蓄電残量情報を入力し，そのときの蓄電残量に対応するオートアイドル制御の所定時間ＴDを演算する。所定時間演算テーブル３１ｄで演算された所定時間ＴDは所定時間カウンタ３１ｅに導かれる。

【0037】

図５は，所定時間演算テーブル３１ｄに設定された蓄電残量と所定時間ＴDとの関係を示す図である。所定時間演算テーブル３１ｄには，蓄電残量が最大蓄電残量Ｅmaxから第１閾値Ｅaよりも多い第２閾値Ｅbまで減少する間は，所定時間ＴDはＴaで一定であり，蓄電残量が第２閾値Ｅbから第１閾値Ｅaまで減少する間は，所定時間ＴDはＴaからＴbへと例えば直線的に減少し，蓄電残量が第１閾値Ｅaから更に減少するときは，所定時間ＴDはＴbで一定となるように蓄電残量と所定時間ＴDとの関係が設定されている。蓄電残量が第２閾値Ｅbから第１閾値Ｅaに減少する間，図５に点線で示すように，所定時間ＴDは曲線的に減少してもよい。

【0038】

第１閾値Ｅaは，オートアイドル制御の所定時間ＴDの短縮により電力消費を抑える効果が得られる蓄電残量であり，第２閾値Ｅｂは，所定時間ＴDをＴaからＴbに減少させるとき，所定時間ＴDの変化が操作性に与える影響を最小とする蓄電残量である。

【0039】

蓄電残量を充電率（充電状態）SOCで表わした場合，最大蓄電残量Ｅmaxは１００％であり，第１閾値Ｅaは，例えば３０％であり，第２閾値Ｅｂは例えば５０％である。また，蓄電残量を蓄電電圧で表わした場合，最大蓄電残量Ｅmaxは例えば３８０Vであり，第１閾値Ｅaは例えば３４５V，第２閾値Ｅｂは例えば３５５Vである。

【0040】

所定時間Ｔaはオートアイドル制御で通常用いられる所定時間であり，例えば４～５秒である。所定時間Ｔbは，蓄電残量が上記第１閾値Ｅa以下でオートアイドル制御に移行させる間，所定時間ＴDの短縮により消費電力を抑える効果が得られる所定時間であり，例えば１～２秒である。

【0041】

このように所定時間演算テーブル３１ｄに蓄電残量と所定時間ＴDとの関係を設定することにより，コントローラ３１は，蓄電残量が第１閾値Ｅa以下であるときは蓄電残量が第１閾値Ｅaよりも多いときよりも短い所定時間Ｔbを演算する。また，本実施形態において，コントローラ３１は，蓄電残量が第１閾値Ｅaよりも多い第２閾値Ｅbから第１閾値Ｅaまで減少する間は，連続的に減少する所定時間ＴDを演算する。

【0042】

図３に戻り，所定時間カウンタ３１ｅはタイマーを内蔵しており，判定部３１ｃから非操作信号を入力すると，非操作信号入力後の経過時間のタイマーカウント（以下単にカウントと言う）を開始する。また，非操作信号が出力されている間，経過時間のカウントを継続し，カウントした経過時間が所定時間演算テーブル３１ｄにおいて蓄電残量に基づいて演算された所定時間ＴDに一致し，所定時間ＴDが経過すると，所定時間カウント完了信号を出力する。この所定時間カウント完了信号はＡＮＤ回路３１ｆに導かれる。一方，所定時間演算テーブル３１ｄから出力される所定時間ＴDが経過する前に判定部３１ｃからの非操作信号の出力が停止した場合，所定時間カウンタ３１ｅはカウントをリセットする。

【0043】

ＡＮＤ回路３１ｆには，上述したように，操作レバーと操作ペダルが全て中立であるとき，判定部３１ｃから非操作信号が導かれ，操作レバーと操作ペダルが全て中立となった後，所定時間演算テーブル３１ｄで演算した所定時間ＴDが経過したとき，所定時間カウンタ３１ｅから所定時間カウント完了信号が導かれる。また，オートアイドルスイッチ３５がONの場合，オートアイドルスイッチ３５からオートアイドル制御ON信号がＡＮＤ回路３１ｆに導かれる。

【0044】

ＡＮＤ回路３１ｆは，非操作信号と所定時間カウント完了信号とオートアイドル制御ON信号の全てを受け取ると，オートアイドル条件成立信号を出力する。このオートアイドル条件成立信号はスイッチ回路３１ｇに導かれる。

【0045】

スイッチ回路３１ｇは，ＡＮＤ回路３１ｆからオートアイドル条件成立信号が出力されていないとき（操作レバーと操作ペダルのいずれかが操作されている，或いは所定時間ＴDの未経過，或いはオートアイドルスイッチ３５がOFFの場合）は，電動モータ１の目標回転数として，基準回転数演算テーブル３１ａで演算された回転数ダイヤル３４の指示信号に基づく基準回転数Ｎrを選択し，この基準回転数Ｎrに基づいて回転数指令を生成し，インバータ３２に出力する。

【0046】

一方，スイッチ回路３１ｇは，ＡＮＤ回路３１ｆからオートアイドル条件成立信号が出力されたとき（操作レバーと操作ペダルが全て中立，かつ所定時間ＴDの経過，かつオートアイドルスイッチ３５がONの場合）は，電動モータ１の目標回転数として，アイドル回転数設定部３１ｈに設定されたオートアイドル制御の低速のアイドル回転数Ｎiを選択し，このアイドル回転数Ｎiに基づいて回転数指令を生成し，インバータ３２に出力する。

【0047】

オートアイドル制御の低速のアイドル回転数Ｎiは，例えば回転数ダイヤル３４の指示信号に基づいて設定される基準回転数Ｎrの最小値Ｎrminより少し高い１３００rpmである。以下において，オートアイドル制御で使用する低速のアイドル回転数Ｎiを単に「低速回転数」と言うことがある。

【0048】

図６は，上記のように構成したコントローラ３１の処理の流れを示すフローチャートである。以下において，操作レバー装置２０，２１，２２の操作レバー及び操作ペダル装置２３ａ，２３ｂ，２４の操作ペダルを「操作レバー／ペダル２０～２４」と言う。

【0049】

図６において，オートアイドルスイッチ３５が操作されておらず，オートアイドル制御がOFFのときは，ＡＮＤ回路３１ｆはオートアイドル条件成立信号を出力しておらず，ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１４０の繰り返しにより，スイッチ回路３１ｇは，操作レバー／ペダル２０～２４の操作状態に関わらず，基準回転数に基づいて生成した回転数指令を出力する。

【0050】

オートアイドルスイッチ３５を切り換えてオートアイドル制御をONにした場合に，操作レバー／ペダル２０～２４の全てが中立状態のときは，判定部３１ｃは非操作信号を出力するが，蓄電残量に基づいて演算された所定時間ＴDが経過するまで，所定時間カウンタ３１ｅは所定時間カウント完了信号を出力しないため，ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１３５→Ｓ１４０の繰り返しにより，スイッチ回路３１ｇは基準回転数Ｎrに基づいて生成した回転数指令を出力し続ける。操作レバー／ペダル２０～２４の全てが中立状態になった時点から所定時間ＴDが経過すると，所定時間カウンタ３１ｅは所定時間カウント完了信号を出力し，ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１２５→Ｓ１３０の流れとなり，スイッチ回路３１ｇはオートアイドル制御の低速回転数Ｎiに基づいて生成した回転数指令を出力する。その後はステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１２５→Ｓ１３０の繰り返しにより，スイッチ回路３１ｇは低速回転数Ｎiの回転数指令を出力し続ける。

【0051】

この状態で，操作レバー／ペダル２０～２４の少なくとも一つが操作されると，判定部３１ｃは非操作信号の出力を停止するため，ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１３５→Ｓ１４０の流れとなり，所定時間カウンタ３１ｅはリセットされ，スイッチ回路３１ｇは基準回転数Ｎrに基づいて生成した回転数指令を出力し，その後はステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１３５→Ｓ１４０の繰り返しにより，基準回転数Ｎrの回転数指令を出力し続ける。
～動作～
以下に，図３に示したコントローラ３１の機能ブロック図に基づき，図６に示したフローチャートを参照しつつ，本実施形態の動作を説明する。

【0052】

基準回転数演算テーブル３１ａ及び所定時間演算テーブル３１ｄにおいては，常時，回転数ダイヤル３４の指示信号に対応する電動モータ１の基準回転数Ｎrが演算され（ステップＳ５０），蓄電装置３３の蓄電残量情報に対応するオートアイドル制御の所定時間ＴDが演算されている（ステップＳ５２）。 オートアイドルスイッチ３５がONで，操作レバー／ペダル２０～２４のいずれも，所定時間演算テーブル３１ｄにおいて演算された所定時間ＴDよりも長い時間，操作されていない場合は，判定部３１ｃから非操作信号が出力され，所定時間カウンタ３１ｅからは所定時間カウント完了信号が出力され，オートアイドルスイッチ３５からはオートアイドル制御ON信号が出力されるため，ＡＮＤ回路３１ｆからはオートアイドル条件成立信号が出力される。このため，スイッチ回路３１ｇでは，電動モータ１の目標回転数として低速回転数Ｎiが選択され，この低速回転数Ｎiに基づいて生成された回転数指令が出力され，電動モータ１は低速で回転する（ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１２５→Ｓ１３０）。

【0053】

このような状態から操作レバー／ペダル２０～２４のいずれかを操作したとき，操作圧の最大値はＸMPaを超えるため，判定部３１ｃからの非操作信号の出力が停止し，ＡＮＤ回路３１ｆからのオートアイドル条件成立信号の出力も停止する。このため，スイッチ回路３１ｇでは，電動モータ１の目標回転数として，回転数ダイヤル３４の指示信号に基づいて演算された基準回転数Ｎrが選択され，この基準回転数Ｎrに基づいて生成された回転数指令がインバータ３２に出力される（ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１３５→Ｓ１４０）。これにより電動モータ１の回転数はオートアイドル回転数Ｎiから基準回転数Ｎrへと上昇し，油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３から基準回転数Ｎrに応じた流量の圧油が吐出され，操作レバー／ペダル２０～２４の操作に応じてアクチュエータ１２～１９を駆動し，所望の作業を行うことができる。また，このとき，所定時間カウンタ３１ｅにおける経過時間のカウントはリセットされる。

【0054】

次いで，オペレータが操作した操作レバー／ペダル２０～２４を中立に戻し，操作レバー／ペダル２０～２４のいずれも操作されなくなった場合，判定部３１ｃからは再び非操作信号が出力され，この非操作信号が所定時間カウンタ３１ｅとＡＮＤ回路３１ｆへ導かれる。所定時間カウンタ３１ｅは判定部３１ｃから非操作信号を受け取ると，カウントを開始する。所定時間カウンタ３１ｅのカウント開始後の経過時間が，所定時間演算テーブル３１ｄにおいて演算された所定時間ＴD以下である場合，所定時間カウンタ３１ｅから所定時間カウント完了信号は出力されず，ＡＮＤ回路３１ｆからもオートアイドル条件成立信号は出力されない。このため，スイッチ回路３１ｇは，基準回転数Ｎrに基づいて生成した回転数指令を出力し，電動モータ１は基準回転数Ｎrで回転し続ける（ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１２５→Ｓ１４０）。このとき，オペレータが再び操作レバー／ペダル２０～２４のいずれかを操作したときは，油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３はその操作に応じた流量の圧油を吐出し，速やかにアクチュエータを駆動することができる。

【0055】

一方，所定時間カウンタ３１ｅのカウント開始後の経過時間が，所定時間演算テーブル３１ｄにおいて演算された所定時間ＴDを超えた場合は，所定時間カウンタ３１ｅから所定時間カウント完了信号が出力され，ＡＮＤ回路３１ｆからオートアイドル条件成立信号が出力される。このため，スイッチ回路３１ｇから低速のアイドル回転数Ｎiに基づいて生成された回転数指令が出力され，電動モータ１の回転数は基準回転数Ｎrから低速回転数Ｎiに切り換わる（ステップＳ５０→Ｓ８０→Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１２５→Ｓ１３０）。

【0056】

このとき，蓄電装置３３の蓄電残量が第２閾値Ｅbよりも多いときは，オートアイドル制御の通常長さの所定時間Ｔaが演算され，この所定時間Ｔaの経過後に電動モータ１の回転数が低速回転数Ｎiに切り換わり，オートアイドル制御に移行する。

【0057】

一方，蓄電装置３３の蓄電残量に減少し，蓄電残量が第１閾値Ｅa以下であるときは，オートアイドル制御の通常長さの所定時間Ｔaよりも短い所定時間Ｔbが演算され，所定時間Ｔbの経過後に電動モータ１の回転数が低速回転数Ｎiに切り換わり，オートアイドル制御に移行する。

【0058】

また，蓄電装置３３の蓄電残量が第２閾値Ｅbから第１閾値Ｅaへと減少する間，所定時間ＴDはＴaからＴbに連続的に減少する。

【0059】

～効果～
このように構成した本実施形態においては，オートアイドル制御に移行するとき，蓄電装置３３の蓄電残量が第１閾値Ｅa以下であるときは，蓄電残量が第１閾値Ｅaより多いときよりも所定時間ＴDを短く設定するため，その分，所定時間ＴDの間の電力消費量が抑えられ，蓄電残量が第１閾値Ｅa以下に低下したとき，オートアイドル制御に移行する際の蓄電残量の減少が抑えられる。その結果，蓄電装置３３の蓄電残量を長持ちさせ，一度の充電で長時間，油圧ショベルを運転することができる。

【0060】

また，蓄電装置３３の蓄電残量が第２閾値Ｅbから第１閾値Ｅaまで減少する間は，所定時間ＴDはＴaからＴbへと連続的に減少するため，オペレータに違和感を与えることなく所定時間ＴDを徐々に変化させ，良好な操作性を得ることができる。

【0061】

＜変形例＞
図７は，所定時間演算テーブル３１ｄに設定された蓄電残量と所定時間ＴDとの関係の他の例を示す図である。

【0062】

図７において，所定時間演算テーブル３１ｄには，蓄電残量が最大蓄電残量Ｅmaxから第１閾値Ｅaまで減少する間は，所定時間ＴDはＴaで一定であり，蓄電残量が第１閾値Ｅaから更に減少するとき，所定時間ＴDはステップ的にＴbに減少し，減少後のＴbで一定となるように蓄電残量と所定時間ＴDとの関係が設定されている。

【0063】

このように所定時間演算テーブル３１ｄに蓄電残量と所定時間ＴDとの関係を設定した場合でも，オートアイドル制御に移行するとき，蓄電装置３３の蓄電残量が第１閾値Ｅa以下に少なくなったときは，蓄電残量が第１閾値Ｅaより多いときよりも所定時間ＴDが短くなり，その分，所定時間ＴDの間の電力消費量が抑えられ，上記実施形態と同様，蓄電装置３３の蓄電残量を長持ちさせ，一度の充電で長時間，油圧ショベルを運転することができる。

【0064】

また，この変形例では，蓄電残量が第１閾値Ｅa以下に減少するとき，所定時間ＴDはステップ的にＴaからＴbへと減少するため，オペレータに，蓄電残量が充電を必要とする残量に近づいていることを気付かせることができ，蓄電装置の蓄電残量の枯渇により意図せずに油圧ショベルが停止する頻度を低減することができる。

【0065】

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を図８及び図９を用いて説明する。

【0066】

図８及び図９は，本発明の第２の実施形態に係わる電動式油圧ショベルの駆動システムを示す図であり，図８は蓄電装置３３の電力で電動モータ１を駆動している場合を示し，図９は外部電源の電力で蓄電装置３３を充電しながら電動モータ１を駆動する場合を示している。

【0067】

図８及び図９において，本実施形態の駆動システムは，電力供給線６５に充電器７２を介して外部電源７３を接続するための給電コネクタ７１を更に備えている。充電器７２は電力供給線７４を介して給電コネクタ７１に接続される。

【0068】

図８において，蓄電装置３３は電力供給線６５を介してインバータ３２に接続され，白抜きの矢印で示すように，蓄電装置３３の電力が電力供給線６５を介してインバータ３２に供給され，電動モータ１が駆動される。

【0069】

蓄電装置３３を充電するときは，図９に示すように，電力供給線７４を給電コネクタ７１に接続し，外部電源７３を充電器７２を介して給電コネクタ７１に接続する。この状態でオペレータが油圧ショベルの始動スイッチをONにすると，２つの白抜きの矢印の１つで示すように，外部電源７３の電力が充電器７２から蓄電装置３３に供給される。このとき，充電器７２は蓄電装置３３の蓄電残量（電圧）に応じた電流を出力し，蓄電装置３３を充電し，蓄電装置３３の電圧が設定した電圧に達すると，充電が終了する。

【0070】

また，蓄電装置３３の充電中に電動モータ１を駆動した場合は，白抜きの他の１つの矢印で示すように，インバータ３２は電動モータ１の駆動に必要な電流を充電器７２から受け取り，充電器７２の残りの電流で蓄電装置３３が充電され，蓄電装置３３を充電しながら，電動モータ１を駆動し，作業を行うことができる。

【0071】

また，第１の実施形態で説明したように，蓄電装置３３の蓄電残量が第１閾値Ｅa以下であるときは，オートアイドル制御へ移行する所定時間ＴDはＴaより短いＴbであり，所定時間ＴDが短くなった分，蓄電装置３３の充電中に駆動される電動モータ１の消費電力は低減する。このため，蓄電装置３３を充電しながら電動モータを駆動するとき，低減した消費電力を蓄電装置３３の充電に回すことで，電動モータ１の消費電力が低減した分，蓄電装置３３の充電時間を短縮することができる。

【0072】

このように本実施形態においては，充電器７２を介して外部電源７３を給電コネクタ７１に接続することにより，蓄電装置３３を充電しながら電動モータ１を駆動することができる。

【0073】

また，蓄電装置３３を充電しながら電動モータ１を駆動しても，オートアイドル制御へ移行する所定時間ＴDが短縮することで電動モータ１の消費電力は低減するため，電動モータ１の消費電力が低減した分，蓄電装置３３の充電時間を短縮することができる。

【0074】

＜その他＞
以上の実施形態では，電動式建設機械が履帯式の油圧ショベルである場合について説明したが，電動式建設機械は履帯式の油圧ショベル以外の建設機械（例えば，ホイール式の油圧ショベル，油圧クレーン，ホイールローダ等）であってもよい。

【0075】

また，上記実施形態では，駆動システムが第１油圧ポンプＰ１，第２油圧ポンプＰ２及び第３油圧ポンプＰ３の３ポンプを備える場合について説明したが，油圧ポンプは１つでも２つでもよく，油圧ポンプの個数に係わらず本発明は適用可能である。

【0076】

更に，上記実施形態では，操作装置２０～２４の操作レバー或いは操作ペダルが操作されているかどうかを検出するのに圧力センサ３６～４３を用いたが，圧力センサの代わりに位置センサを用いて操作レバー或いは操作ペダルの操作の有無を検出してもよい。また，操作装置２０～２４の操作レバー或いは操作ペダルが操作されているかどうかを検出するのに複数の圧力センサ３６～４３を用いたが，操作装置２０～２４の操作圧のうちの最も高い圧力を抽出する複数のシャトル弁の組合せからなる高圧選択回路を設け，その抽出圧力（最も高い圧力）を検出する１つの圧力センサを設け，この圧力センサの検出信号をコントローラ３１に導いてもよい。この場合，コントローラ３１においては，図３の最大値選択部３１ｂを省略し，圧力センサの検出信号を直接，判定部３１ｃに入力すればよい。

【符号の説明】

【0077】

１ 電動モータ
３～５ 方向切換弁
７～１１ 方向切換弁
２０，２０ａ，２０ｂ 操作レバー装置（操作装置）
２１，２１ａ，２１ｂ 操作レバー装置（操作装置）
２２ 操作レバー装置（操作装置）
２３ａ，２３ｂ，２４ 操作ペダル装置（操作装置）
３１ コントローラ
３１ａ 基準回転数演算テーブル
３１ｂ 最大値選択部
３１ｃ 判定部
３１ｄ 所定時間演算テーブル
３１ｅ 所定時間カウンタ
３１ｆ ＡＮＤ回路
３１ｇ スイッチ回路
３１ｈ アイドル回転数設定部
３３ａ 蓄電コントローラ
３６～４３ 圧力センサ
Ｐ１ 油圧ポンプ
Ｐ２ 油圧ポンプ
Ｐ３ 油圧ポンプ
Ｎr 基準回転数
Ｎi アイドル回転数
ＴD 所定時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】