特許 7627391 パワーユニットおよびパワーユニットの制御方法

(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】2025-01-28

(45)【発行日】2025-02-05

(54)【発明の名称】パワーユニットおよびパワーユニットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20250129BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250129BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 G

H02J7/00 P

H02J7/00 302C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024551516

(86)(22)【出願日】2022-12-27

(86)【国際出願番号】 JP2022048134

(87)【国際公開番号】W WO2024142216

(87)【国際公開日】2024-07-04

【審査請求日】2024-08-28

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000141521

【氏名又は名称】株式会社技研製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100113549

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 守

(74)【代理人】

【識別番号】100115808

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 真司

(72)【発明者】

【氏名】森岡 芳弘

(72)【発明者】

【氏名】野中 建吾

(72)【発明者】

【氏名】谷添 一登

(72)【発明者】

【氏名】甫喜本 陸登

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０２８３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０８０７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８４５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４９７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２４０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５２３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－６９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－５６８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１００８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－１７１３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建設機械に動力を供給するパワーユニットであって、
作動油タンクと、
前記作動油タンク内の作動油を前記建設機械に供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
バッテリー管理コントローラを有する複数のバッテリーパックを並列に接続すると共に、前記バッテリー管理コントローラを通じて前記バッテリーパックの充放電の制御および充電残量の管理を行うマスターバッテリー管理システムを備えたバッテリーシステムと、
を備え、
前記バッテリーパックは複数のバッテリーモジュールを有し、
前記バッテリーモジュールを液冷するクーラーと、
前記作動油タンクを空冷するファンクーラーと、
を備え、
前記パワーユニットには、空気を取り込む吸入口がある側とは反対側に排気口が形成されており、
前記排気口に隣接して前記液冷するクーラーおよび前記ファンクーラーが並べて配置されているパワーユニット。

【請求項2】

建設機械に動力を供給するパワーユニットであって、
ベース部材と、ベース部材に立設された支柱と、前記支柱を挟むように設けられたボンネットとを有する筐体と、
作動油タンクと、
前記作動油タンク内の作動油を前記建設機械に供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
バッテリー管理コントローラを有する複数のバッテリーパックを並列に接続すると共に、前記バッテリー管理コントローラを通じて前記バッテリーパックの充放電の制御および充電残量の管理を行うマスターバッテリー管理システムを備えたバッテリーシステムと、
前記バッテリーシステムを搭載したバッテリー搭載用フレームと、
を備え、
前記バッテリー搭載用フレームに搭載された前記バッテリーシステムのバッテリーパックは前記パワーユニットの筐体の上面に対向し、
前記支柱は前記バッテリー搭載用フレームの高さで上下に分割可能であり、前記ボンネットと前記支柱の上側を取り外すことにより、前記バッテリーシステムを上方に取り出すことが可能なパワーユニット。

【請求項3】

前記バッテリーパックは、直列接続と並列接続を併用して接続された複数のバッテリーモジュールを有する請求項１に記載のパワーユニット。

【請求項4】

前記複数のバッテリーパックは、並列接続に加え、直列接続されている請求項１に記載のパワーユニット。

【請求項5】

前記マスターバッテリー管理システムは、一部の前記バッテリーパックを回路上分離した状態で、残りの前記バッテリーパックからの放電が可能である請求項１に記載のパワーユニット。

【請求項6】

前記マスターバッテリー管理システムは、一部の前記バッテリーパックを取り外した状態で、残りの前記バッテリーパックからの放電が可能である請求項１に記載のパワーユニット。

【請求項7】

前記バッテリーシステムの外装が前記パワーユニットの外装の一部を構成する請求項２に記載のパワーユニット。

【請求項8】

前記バッテリーパックは複数のバッテリーモジュールを有し、
前記バッテリーモジュールは階層状に積み重ねて配置され、
下層のバッテリーモジュールを載置した後に載置用のテーブルを被せ、その上にバッテリーモジュールを載置することにより、バッテリーモジュールを積み重ねた構成を備える請求項１に記載のパワーユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工事の現場で建設機械に動力を供給するパワーユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、工事の現場で用いられるパワーユニットが知られている。例えば、特開２００２－２８５８５６は、本出願人の出願にかかる発動ユニットの特許公開公報である。この特許文献に記載されたパワーユニット（発動ユニット）では、油圧ポンプは、エンジンの駆動によって油圧を発生する。ここでは一例を示したように、従来のパワーユニットは、エンジンの動力として燃料を用いていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

現在、脱炭素社会の実現に向け、全世界的に、化石燃料の使用の削減が求められている。こうした社会的要請に鑑み、温室効果ガスの排出を抑制したパワーユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明のパワーユニットは、建設機械に動力を供給するパワーユニットであって、作動油タンクと、前記作動油タンク内の作動油を前記建設機械に供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、バッテリー管理コントローラを有する複数のバッテリーパックを並列に接続すると共に、前記バッテリー管理コントローラを通じて前記バッテリーパックの充放電の制御および充電残量の管理を行うマスターバッテリー管理システムを備えたバッテリーシステムとを備え、前記マスターバッテリー管理システムは、放電を行う際に、残量が最も多い前記バッテリーパックを最初に前記電動モータに接続し、充電を行う際に、残量が最も少ない前記バッテリーパックを最初に電源に接続するように制御する。

【0005】

このように複数のバッテリーパックを並列に接続することでバッテリーの容量を確保しつつ、マスターバッテリー管理システムが各バッテリーパックを統括して制御することにより、充電量と放電量を状況に応じて最適化することができ、少ない容量のバッテリーでの運用が可能となり、バッテリーの小型化と重量の軽減を実現することができる。

【0006】

本発明のパワーユニットにおいて、前記バッテリーパックは、直列接続と並列接続を併用して接続された複数のバッテリーモジュールを有してもよい。この構成により、バッテリーシステムのピークパワーを高くすることができると共に、持続力を得ることができる。

【0007】

本発明のパワーユニットにおいて、前記複数のバッテリーパックは、並列接続に加え、直列接続されていてもよい。この構成により、バッテリーシステムのピークパワーを高くすることができると共に、持続力を得ることができる。

【0008】

本発明のパワーユニットにおいて、前記マスターバッテリー管理システムは、一部の前記バッテリーパックを回路上分離した状態で、残りの前記バッテリーパックからの放電が可能であってもよい。この構成により、回路上分離された一部のバッテリーパックを除く残りのバッテリーパックから放電することにより、充電残量を調整できる。また、一部のバッテリーパックが故障した場合に、故障していない他のバッテリーパックから放電することが可能となり、建設機械の稼働を確保することができる。

【0009】

本発明のパワーユニットにおいて、前記マスターバッテリー管理システムは、一部の前記バッテリーパックを取り外した状態で、残りの前記バッテリーパックからの放電が可能であってもよい。この構成により、建設機械の稼働中に、バッテリーパックを順次交換可能となり、建設機械の連続稼働が可能となる。

【0010】

本発明のパワーユニットは、前記バッテリーパックが複数のバッテリーモジュールを有し、前記バッテリーモジュールを液冷するクーラーと、前記作動油タンクを空冷するファンクーラーとを備えてもよい。この構成により、液冷によりバッテリーパックの温度を維持して充放電の効率を保持できると共に、空冷により作動油タンクを低コストで冷やすことができる。

【0011】

本発明のパワーユニットには、空気を取り込む吸入口がある側とは反対側に排気口が形成されており、前記排気口に隣接して前記クーラーおよび前記ファンクーラーが並べて配置されていてもよい。この構成により、クーラーの冷却液を冷やすための空気を作動油タンクの冷却にも用いることができる。

【0012】

本発明のパワーユニットにおいて、前記バッテリーパックは、前記パワーユニットの筐体の上面に対向して配置されていてもよい。この構成により、バッテリーパックを容易に交換することができる。

【0013】

本発明のパワーユニットは、前記バッテリーシステムの外装が前記パワーユニットの外装の一部を構成してもよい。この構成により、バッテリーシステムを容易にパワーユニットから分離できるとともに、バッテリーシステム内のバッテリーモジュール等の精密機器を露出させることなく外装ごと交換できるため、悪天候時でも安全にバッテリー交換が可能となる。

【0014】

本発明のパワーユニットにおいて、前記バッテリーパックは複数のバッテリーモジュールを有し、前記バッテリーモジュールは階層状に積み重ねて配置され、下層のバッテリーモジュールを載置した後に載置用のテーブルを被せ、その上にバッテリーモジュールを載置することにより、バッテリーモジュールを積み重ねた構成を備えてもよい。この構成により、上下のバッテリーモジュール間の隙間を狭くして、バッテリーパックの占有体積を小さくできる。

【0015】

本発明のパワーユニットは、前記バッテリーパックを液冷するクーラーを備えてもよい。このようにバッテリーパックを液冷する構成により、バッテリーモジュール間の隙間の狭い構成においても、バッテリーパックの温度上昇を効率よく抑制できる。

【0016】

本発明のパワーユニットは、前記パワーユニットの筐体の下にパワーユニット自走用駆動装置を備え、前記バッテリーパックの電力を前記パワーユニット自走用駆動装置に供給するように構成してもよい。この構成により、パワーユニットが備えるバッテリーシステムを利用して、パワーユニット自体を自走させることができる。

【0017】

本発明のパワーユニットにおいて、パワーユニット自走用駆動装置は、前記パワーユニットの筐体に対して着脱可能であってもよい。この構成により、パワーユニットが備えるバッテリーシステムを利用して、パワーユニット自体を自走させることができる。

【0018】

本発明のパワーユニットの制御方法は、前記建設機械に対して電力を供給しているか否かを判定し、前記建設機械に対して電力を供給していないと判定された時間に前記バッテリーパックの充電を行う。この構成により、作業工程内における細切れの時間を利用してバッテリーモジュールを充電し、パワーユニットの連続稼働時間を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態のパワーユニットの全体構成を示す図である。

【図2】パワーユニットの内部構造を示す図である。

【図3】パワーユニットの内部構造を示す図である。

【図4】パワーユニットの内部構造を示す図である。

【図5】バッテリーモジュールとＢＭＣとの接続関係を示す図である。

【図6】バッテリーシステムの構成を示す図である。

【図7】バッテリーシステムの部分断面図である。

【図8】バッテリーシステムの動作について説明するための図である。

【図9】バッテリーシステムの取り外しの方法を示す図である。

【図10】バッテリーシステムの取り外しの方法を示す図である。

【図11】バッテリーシステムの取り外しの方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本実施の形態のパワーユニットについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも好ましい態様の一例を示したものであり、特許請求の範囲に記載された発明を限定する意図ではない。

【0021】

図１は、本実施の形態のパワーユニット１の全体構成を示す図である。本実施の形態のパワーユニット１は、バッテリーシステムによって動力を生成し、建設機械に供給する。本実施の形態では、建設機械として、鋼矢板を地中に圧入する圧入機を例として説明する。

【0022】

図１に示すようにパワーユニット１は、ベース部材１０と、ベース部材１０に立設されたコの字状の支柱１１と、支柱１１を挟むように設けられたボンネット１３を備え、全体として箱状の構成を有している。以下の説明では、図１における左側を「前方」、右側を「後方」とする。パワーユニット１は、ベース部材１０の下に、クローラー１４が取り付けられている。クローラー１４は、パワーユニット１を自走させるためのパワーユニット自走用駆動装置である。クローラー１４の取り付けは、位置決めのガイドプレートをガイドとして位置決めをし、ベース部材１０とクローラー１４のフレームにボルトを通してナットで締結することにより固定する。この構成により、クローラー１４を容易に着脱できる。

【0023】

ベース部材１０と支柱１１は、パワーユニット１の荷重を支える部材であり、ボンネット１３よりも剛性が高い。支柱１１は、その上部にシャックルボルトを係止するための２つの係止部１２を有している。左右の係止部１２にシャックルボルトをナットで固定し、シャックルボルトに対してワイヤを架け渡す。架け渡したワイヤにクレーンのフックを掛けて吊り上げることにより、パワーユニット１を持ち上げて運搬することができる。

【0024】

パワーユニット１は、ボンネット１３の上面の前方に、ソーラーパネル１５を有している。パワーユニット１は、ソーラーパネル１５で発電した電気を充電しておき、後述するバッテリーモジュールを出力開始させるための駆動用電源として用いる。この構成により、駆動用電源はバッテリー切れの影響を受けない。

【0025】

ボンネット１３は、複数のメンテナンス用扉１６を有している。メンテナンス用扉１６を開くことによりボンネット１３の内部の構成にアクセスでき、メンテナンスを行うことができる。

【0026】

パワーユニット１の前面付近には、コントロールボックス２０が配置されている。コントロールボックス２０は、パワーユニット１全体を制御すると共に、パワーユニット１に接続される建設機械の動作も制御する。コントロールボックス２０は、パワーユニット１の操作を行うためのコントロールパネル２１を有している。コントロールボックス２０の前面が開放されているので、パワーユニット１の外部からコントロールパネル２１の操作を行うことができる。また、コントロールボックス２０は、バッテリーシステム４０を充電する際に用いる充電端子２２を有している。また、パワーユニット１の前面側底面の一部には切り欠きが形成されており（図２参照）、この切り欠きがパワーユニット１の内部に空気を吸入するための吸入口３４としての役割を有する。

【0027】

図２は、パワーユニット１の内部構造を示す図であり、ボンネット１３を外した状態を示す。なお、図２では、後方の内部構成を一部省略している。図３及び図４は同じくパワーユニット１の内部構造を示す図であり、図２とは異なる方向から見た図である。以下、パワーユニット１の内部構造について、順に説明する。

【0028】

パワーユニット１は、複数のバッテリーモジュール４１ａ～４１ｌを含むバッテリーシステム４０を有している。１２個のバッテリーモジュール４１ａ～４１ｌの構成は同じである。バッテリーモジュール４１ａ～４１ｌを総称するときには「バッテリーモジュール４１」という。バッテリーシステム４０は、バッテリー搭載用フレーム２３に搭載され、パワーユニット１の前方に配置されている。具体的には、バッテリーシステム４０は、パワーユニット１の上面に対向するように配置されている。この配置により、ボンネット１３を外してバッテリーシステム４０を引き上げることができ、バッテリーシステム４０を容易に取り外すことができる。

【0029】

バッテリーシステム４０は、１２個のバッテリーモジュール４１ａ～４１ｌと、バッテリーモジュール４１の充放電を制御する３個のバッテリー管理コントローラ（Battery Management Controller。以下「ＢＭＣ」という。）４２ａ～４２ｃと、バッテリー管理コントローラ４２ａ～４２ｃを制御するマスターバッテリー管理システム（Master Battery Management System。以下「ＭＢＭＳ」という。）４３とを有している。３個のＢＭＣ４２ａ～４２ｃの構成は同じである。ＢＭＣ４２ａ～４２ｃを総称するときには「ＢＭＣ４２」という。

【0030】

図５は、バッテリーシステム４０を構成するバッテリーモジュール４１とＢＭＣ４２との接続関係を示す図である。バッテリーモジュール４１ａ～４１ｄは直列に接続されており、直列接続された４個のバッテリーモジュール４１ａ～４１ｄに対してＢＭＣ４２ａが接続されている。バッテリーモジュール４１ａ～４１ｄとＢＭＣ４２ａのセットを「バッテリーパック」という。同様に、直列接続された４個のバッテリーモジュール４１ｅ～４１ｈに対してＢＭＣ４２ｂが接続されてバッテリーパックを構成し、直列接続された４個のバッテリーモジュール４１ｉ～４１ｌに対してＢＭＣ４２ｃが接続されてバッテリーパックを構成している。

【0031】

なお、各バッテリーモジュール４１は、電池のセルを組み合わせて構成されたモジュールである。圧入機等の建設機械を一日稼働させるためには、多数のバッテリーモジュール４１が必要となるため、バッテリーシステム４０の重量と占有体積は、かなり大きいものとなる。

【0032】

バッテリーシステム４０は、３個のバッテリーパックを並列に接続して構成されている。このように直列接続されたバッテリーモジュール４１からなるバッテリーパックを並列に接続することにより、出力電流を高くすることができると共に、バッテリーシステム４０の稼働時間を長く保つことができる。

【0033】

ＭＢＭＳ４３は、バッテリー関連の制御を統括し、３個のバッテリーパックの充放電を制御する機能を有する。具体的には、ＭＢＭＳ４３は、放電を行う際に、残量が最も多いバッテリーパックを最初に電動モータ２７に接続し、充電を行う際に、残量が最も少ないバッテリーパックを最初に電源に接続する。このようにＭＢＭＳ４３が各バッテリーパックを統括して制御することにより、充電量と放電量を状況に応じて最適化することができる。なお、残りのバッテリーパックについては、ＭＢＭＳ４３は、放電を行う際に、充電量が高いバッテリーパックから順次、電動モータ２７に接続してもよい。また、ＭＢＭＳ４３は、充電を行う場合、充電量が低いバッテリーパックから順次電源に接続してもよい。

【0034】

なお、バッテリーシステム４０の充電を行う際には、バッテリーシステム４０が充電に最適な温度になるように制御を行ってもよい。バッテリーシステム４０が最適温度よりも高い場合には、ウォータークーラー２９によってバッテリーシステム４０の温度を最適温度まで低下させる。バッテリーシステム４０が最適温度よりも低い場合には、電気ヒーターをバッテリー駆動し、ヒーターの熱とヒーターの通電による発熱により、バッテリーシステム４０を温める。また、電気モータの運転中は、電気モータ自体の発熱もしくは作動油の熱を利用することで、機械エネルギーを再利用しつつ、バッテリー温度を充電に最適な温度まで温め、充電効率の最適化を図ってもよい。作動油の熱を利用するためには、作動油タンク２６から作動油の一部を取り出す。また、電気モータと電気ヒーターを併用してバッテリーシステム４０を温めてもよい。

【0035】

パワーユニット１は、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するコンバータ２４と、直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するインバータ２５と、通電時にノイズを軽減する制御フィルタ３５とを備えている。コンバータ２４とインバータ２５と制御フィルタ３５とは、バッテリー搭載用フレーム２３の下に配置されている。

【0036】

パワーユニット１は、支柱１１を挟んで、バッテリーシステム４０の隣りに作動油タンク２６を備えている。また、作動油タンク２６の下に、電動モータ２７と油圧ポンプ２８を備えている。油圧ポンプ２８は、作動油タンク２６内の作動油に圧力をかける機能を有する。パワーユニット１は、油圧ポンプ２８で生成された圧油を油圧マニホールド３１に接続された配管（図示せず）を経由して建設機械に供給する。電動モータ２７は、バッテリーシステム４０から電力の供給を受け、油圧ポンプ２８を駆動する。なお、油圧ポンプ２８は、作動油をクローラー１４にも供給し、パワーユニット１によってクローラー１４を駆動する。本実施の形態では、建設機械およびクローラー１４を作動油によって駆動する例を挙げているが、建設機械およびクローラー１４を電力によって直接駆動することとしてもよいし、電力と油圧のハイブリッドで駆動することとしてもよい。

【0037】

パワーユニット１は、後方にウォータークーラー２９とファンクーラー３０を有している。ファンクーラー３０はパワーユニット１内の空気を外部に排気する機能を有する。ファンクーラー３０を駆動すると、パワーユニット１の前面側の底面に形成された吸入口３４から空気が流入し、後方から空気が排気される。ファンクーラー３０により、パワーユニット１の内部に空気を通すことで、コンバータ２４、インバータ２５、作動油タンク２６等を冷却する。

【0038】

ウォータークーラー２９は、冷却液であるクーラント液を冷却し、冷却したクーラント液を水冷ラインを通じて、バッテリーシステム４０に循環させることで、バッテリーシステム４０を冷却する。また、本実施の形態では、バッテリーシステム４０への水冷ラインを分岐させ、コンバータ２４、インバータ２５、制御フィルタ３５にクーラント液を供給し、冷却する。これにより、コンバータ２４、インバータ２５、制御フィルタ３５の基板の発熱に対処し、制御不良を防ぐことができる。

【0039】

ウォータークーラー２９は、空気との熱交換により水を冷却するが、熱交換に用いる空気の流れはファンクーラー３０と同様に、パワーユニット１の前方から後方である。したがって、ウォータークーラー２９による空気の流れによっても、パワーユニット１の前方から後方への空気の流れを作り、パワーユニット１内部を空冷することができる。

【0040】

本実施の形態のパワーユニット１は、ウォータークーラー２９による空気の流れとファンクーラー３０による空気の流れを一致させることによりパワーユニット１内に籠る排熱で暖められた空気を、積極的に外部に排出することができる。また、図２～図４に示すように、ウォータークーラー２９とファンクーラー３０は共に、パワーユニット１後方の面の上側に配置されているので、排熱で暖められパワーユニット１内の上側に集まった暖かい空気を効率良く排出することができる。

【0041】

図６はバッテリーシステム４０の構成を示す図、図７は図６に示すバッテリーシステム４０のＡ－Ａ断面図である。バッテリーシステム４０は、バッテリー搭載用フレーム２３の上に搭載されている。バッテリー搭載用フレーム２３の上に、３個のバッテリーモジュール４１ａ，４１ｅ，４１ｉが配置され、バッテリーモジュール４１ａ，４１ｅ，４１ｉにテーブル４４が被せられ、さらにそのテーブル４４の上に３個のバッテリーモジュール４１ｂ，４１ｆ，４１ｊが配置されるといった具合に、バッテリーモジュール４１とテーブル４４を繰り返し配置した積層構造を有している。

【0042】

積層構造は、テーブル４４によって構成されたラックに対してバッテリーモジュール４１を挿入して構成されたものではなく、図７に示すように、最下段のバッテリーモジュール４１ａ，４１ｅ，４１ｉを載置した後にテーブル４４を被せ、テーブル４４を被せた後にその上にバッテリーモジュール４１ｂ，４１ｆ，４１ｊを載置し、さらにテーブル４４を被せるといった手順で構成されている。

【0043】

図６には、最下段のバッテリーモジュール４１ａ，４１ｅ，４１ｉの上面と下から二番目のバッテリーモジュール４１ｂ，４１ｆ，４１ｊの載置面との隙間Ｇと、テーブル４４の周囲の枠の高さＨを示している。予め準備したラックにバッテリーモジュール４１を入れる場合には、隙間Ｇを枠の高さＨより狭くすることはできないが、本実施の形態によれば、隙間Ｇを枠の高さＨよりも狭くでき、バッテリーシステム４０を小型化できる。

【0044】

図８（ａ）～図８（ｃ）は、バッテリーシステム４０の動作について説明するための図である。図８（ａ）は、バッテリーシステム４０の充電時の動作を示す図である。充電時には、パワーユニット１と電源とを接続し、電源５０からの電気を受電部３２で受電し、コンバータ２４で交流から直流に変換し、バッテリーシステム４０に充電を行う。なお、電源は、発電機または商用電源等である。図８（ｂ）はバッテリーシステム４０の放電時の動作を示す図である。放電時には、バッテリーモジュール４１に蓄えられた電気をインバータ２５で直流から交流に変換し、電動モータ（交流電動機）２７に供給する。電動モータ２７は、油圧ポンプ２８を駆動させ、油圧バルブ３３を介して作動油を圧入機６０に供給する。

【0045】

図８（ｃ）は、電源５０のアシストを受けながら放電を行うアシスト放電時のバッテリーシステム４０の動作を示す図である。アシスト放電時には、充電時には、パワーユニット１と電源５０とを接続する。図８（ｂ）で示す放電の動作に加え、電源５０からの電気を受電部３２、コンバータ２４、インバータ２５を介して電動モータ（交流電動機）２７に供給する。すなわち、バッテリーシステム４０からの放電に加え、電源５０からの電気を用いて電動モータ２７を駆動する。これにより、アシスト放電では、図８（ｂ）に示す放電よりも高い駆動電圧で電動モータ２７を駆動することが可能となる。

【0046】

図９～図１１は、バッテリーシステム４０の取り外しの方法を示す図である。バッテリーシステム４０を取り外す際には、図９に示すように、まず、支柱１１の前側のボンネット１３を取り外す。次に、図１０に示すように支柱１１の上側の部分を取り外す。支柱１１は、バッテリー搭載用フレーム２３の高さで上下に分割可能な構成であり、上側の部分を取り外す。その後、バッテリーシステム４０と、コンバータ２４及びインバータ２５との接続を解除すると共に、ウォータークーラー２９からの水冷ラインの接続を解除し、図１１に示すようにバッテリーシステム４０を上方に取り出す。バッテリーシステム４０は、パワーユニット１の上面に面して配置されているため、図９～図１１で説明したとおり、容易に取り外すことができる。

【0047】

仮に、バッテリーシステム４０がベース部材１０に載置され、バッテリーシステム４０の上にコンバータ２４やインバータ２５等がある構成だとすると、バッテリーシステム４０の上にあるそれらの部材をどかすか、バッテリーシステム４０を横に引き抜かなければならない。上述したとおり、バッテリーシステム４０はかなりの重量物であるが、本実施の形態では、取り外しの利便性に鑑み、バッテリー搭載用フレーム２３を用いて、バッテリーシステム４０を敢えて持ち上げて、パワーユニット１の上面に対向するように配置している。

【0048】

次に、本実施の形態のパワーユニット１を用いた建設機械の運用について説明する。建設現場にパワーユニット１を持ち込んで、建設現場に駆動力を供給して工事を行う。本実施の形態の例では、圧入機によって鋼矢板を圧入する工事を行う。

【0049】

基本的には、夜間のうちにバッテリーシステム４０をフル充電しておき、充電した電力で一日の作業を賄う。ただし、圧入機の作業工程においては、クレーンで鋼矢板をチャックに立て込む工程や立て込んだ鋼矢板の鉛直の確認（オペレータが鋼矢板に水準器を当てて目視で確認）をする工程において、圧入機が停止状態になる時間が生じる。この時間にバッテリーシステム４０に充電を行うこととしてもよい。これにより、途中での充電を行わない場合に比べて、容量の小さいバッテリーシステム４０で一日の作業を行うことができる。

【0050】

以上、本発明の実施の形態のパワーユニット１について説明したが、本発明のパワーユニットは、上記した構成に限定されるものではない。
上記した実施の形態では、３個のバッテリーパックを並列に接続してバッテリーシステムを構成する例を挙げたが、並列接続に加えてバッテリーパックを直列接続することによってバッテリーシステム４０を構成することとしてもよい。また、バッテリーパックの数も３個に限られない。

【0051】

上記した実施の形態では、バッテリーパックは、４個のバッテリーモジュール４１を直列に接続した構成を有するが、バッテリーパックは、直列接続と並列接続を併用してバッテリーモジュール４１を接続した構成を有してもよい。また、各バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュール４１の数も４個に限られない。

【0052】

上記した実施の形態では、バッテリーシステム全体を取り外す例を挙げたが、一部のバッテリーパックのみを取り外して充電し、残りのバッテリーパックからの放電で電動モータを駆動させることとしてもよい。例えば、４直列３並列のうち１並列分のバッテリーパックを取り外して充電、残りの２並列分のバッテリーパックだけで駆動し、順次バッテリーパックを交換するといった運用が可能となる。また、４直列３並列のうちの１並列分のバッテリーパックを物理的に取り外すことなく、回路上分離した状態で、残りのバッテリーパックからの放電を行うこととしてもよいし、逆に、１並列分のバッテリーバックを残りのバッテリーバックから回路上分離した状態とし、１並列分のバッテリーパックを電源に接続して充電を行ってもよい。

【0053】

また、上記した４直列３並列のバッテリーシステムとは別の回路で接続されているバッテリーパックを予備バッテリーとして設けておき、予備バッテリーでの駆動中に４直列３並列のバッテリーシステムを取り外してもよい。

【0054】

また、バッテリーシステムの外装によってパワーユニットの外装の一部を構成することとしてもよい。上記した実施の形態では、ボンネットや支柱の上側の部分を外した後でバッテリーシステムを取り外す例を挙げたが、バッテリーシステムの外装がパワーユニットの外外装を構成することとすれば、ボンネットを外すという作業を行うことなく、バッテリーシステムを取り外すことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】