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公開番号2025050352
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159098
出願日2023-09-22
発明の名称電動式作業車両
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人武和国際特許事務所
主分類E02F 9/00 20060101AFI20250327BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】バッテリの出力が十分でない温度環境下で走行しながら作業装置を動作させた場合であっても、走行性能を維持することが可能な電動式作業車両を提供する。
【解決手段】バッテリ30と、走行用駆動装置3Aと、クラッチ駆動装置3Bと、作業用駆動装置4と、走行用駆動装置3Aおよび作業用駆動装置4をそれぞれ制御するメインコントローラ5,5A,5B,5Cと、を備えた電動式のホイールローダ1において、メインコントローラ5,5A,5B,5Cは、バッテリ30の出力可能電力Poutと、油圧用電動機36が消費する電力である第1消費電力P1と、走行用電動機31が消費する電力である第2消費電力P2と、を算出し、第1消費電力P1と第2消費電力P2とを足し合わせた合計消費電力P1+P2が、バッテリ30の前記出力可能電力Poutを上回った場合に、作業用駆動装置4に対する駆動指令を制限する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
車輪が設けられた車体と、
前記車体に搭載されたバッテリと、
前記バッテリから出力された電力により駆動する走行用電動機および油圧用電動機と、
前記走行用電動機の出力トルクがトランスミッションを介して前記車輪に伝達されることにより前記車体を走行させる走行用駆動装置と、
前記油圧用電動機により駆動されて前記トランスミッションの複数のクラッチに圧油を供給するチャージポンプを有し、前記複数のクラッチを駆動させるクラッチ駆動装置と、
前記車体に取り付けられた作業装置と、
前記油圧用電動機により駆動されるメインポンプを有し、前記メインポンプから吐出された圧油の流れを制御することにより前記作業装置を駆動させる作業用駆動装置と、
前記走行用駆動装置および前記作業用駆動装置をそれぞれ制御するメインコントローラと、
を備えた電動式作業車両において、
前記メインコントローラは、
前記バッテリの出力可能電流と、前記バッテリの電圧と、に基づいて、前記バッテリが出力することが可能な電力である出力可能電力を算出し、
前記メインポンプの吐出圧と、前記メインポンプの吐出流量と、前記チャージポンプの吐出圧と、前記チャージポンプの吐出流量と、に基づいて、前記油圧用電動機が消費する電力である第１消費電力を算出し、
前記走行用電動機の駆動状態を示すデータに基づいて、前記走行用電動機が消費する電力である第２消費電力を算出し、
前記第１消費電力と前記第２消費電力とを足し合わせた合計消費電力が、前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合に、前記作業用駆動装置に対する前記作業装置の駆動に係る指令を制限する
ことを特徴とする電動式作業車両。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電動式作業車両において、
前記作業用駆動装置は、
前記作業装置を自重によって降下させる自重降下機能を有し、
前記メインコントローラは、
前記合計消費電力が前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合であっても、前記自重降下機能が有効である場合には、前記自重降下に係る指令信号を前記作業用駆動装置に対して出力する
ことを特徴とする電動式作業車両。
【請求項３】
請求項１に記載の電動式作業車両において、
前記作業用駆動装置は、
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、
前記メインポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、
前記メインコントローラから出力された指令信号に基づいて、前記方向制御弁を制御する電磁制御弁と、を有し、
前記メインコントローラは、
前記合計消費電力が前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合に、前記電磁制御弁に対して出力している前記作業装置の駆動に係る指令信号の出力電流値を制限する
ことを特徴とする電動式作業車両。
【請求項４】
請求項１に記載の電動式作業車両において、
前記作業用駆動装置は、
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、
前記メインポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、
前記方向制御弁にパイロット圧油を供給するパイロットポンプと、
前記パイロットポンプから前記方向制御弁へ前記パイロット圧油を導く連通位置と、前記パイロットポンプから前記方向制御弁へ導かれる前記パイロット圧油を遮断する遮断位置と、の間で切り換わる電磁切換弁と、を有し、
前記メインコントローラは、
前記合計消費電力が前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合に、前記遮断位置への切り換えを指令する指令信号を前記電磁切換弁に対して出力する
ことを特徴とする電動式作業車両。
【請求項５】
請求項１に記載の電動式作業車両において、
前記メインポンプは、
可変容量型の油圧ポンプであって、レギュレータによって押しのけ容積が制御され、
前記メインコントローラは、
前記合計消費電力が前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合に、前記メインポンプの押しのけ容積を制限する指令信号を前記レギュレータに対して出力する
ことを特徴とする電動式作業車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを動力源とする電動式作業車両に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境への負荷を低減する目的として、エンジンの代わりにバッテリを動力源とする電気駆動式の車両が普及してきており、ホイールローダや油圧ショベルといった作業車両においても、バッテリが搭載された電動式作業車両が開発されている。バッテリは、一般に、通常１５～３５℃で正常に電力を供給することができるが、例えば、０℃以下の低温下や６０℃以上の高温下などの過酷な環境下では、十分な電力を供給することができない。
【０００３】
電気駆動式の車両では、走行中に余分なエネルギーを回収してバッテリの充電に当てているが、このエネルギー回生時において、バッテリ温度が下がった場合にバッテリ保護のために回生量を低減させると、空走が発生してしまう。そこで、例えば、特許文献１に記載された電気自動車では、ジェネレータとバッテリとの経路間に接続された抵抗によって調整される供給電力を、バッテリ温度に応じて制御することにより、バッテリ低温時においてジェネレータによるエネルギー回生を円滑に行えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００２－２９１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電動式作業車両の場合には、特許文献１に記載された技術を採用しても、バッテリ低温時に走行しながら作業装置を動作させてしまうと、電気自動車に比べて供給電力が大幅に不足してしまう。そのため、作業装置の動力源であるメインの油圧ポンプの回転数は大きく低下する。これに伴い、トランスミッションのクラッチに作動油を供給しているチャージポンプの吐出流量も減少し、クラッチは係合状態を維持することができず、空走が発生しやすくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、バッテリの出力が十分でない温度環境下で走行しながら作業装置を動作させた場合であっても、走行性能を維持することが可能な電動式作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、車輪が設けられた車体と、前記車体に搭載されたバッテリと、前記バッテリから出力された電力により駆動する走行用電動機および油圧用電動機と、前記走行用電動機の出力トルクがトランスミッションを介して前記車輪に伝達されることにより前記車体を走行させる走行用駆動装置と、前記油圧用電動機により駆動されて前記トランスミッションの複数のクラッチに圧油を供給するチャージポンプを有し、前記複数のクラッチを駆動させるクラッチ駆動装置と、前記車体に取り付けられた作業装置と、前記油圧用電動機により駆動されるメインポンプを有し、前記メインポンプから吐出された圧油の流れを制御することにより前記作業装置を駆動させる作業用駆動装置と、前記走行用駆動装置および前記作業用駆動装置をそれぞれ制御するメインコントローラと、を備えた電動式作業車両において、前記メインコントローラは、前記バッテリの出力可能電流と、前記バッテリの電圧と、に基づいて、前記バッテリが出力することが可能な電力である出力可能電力を算出し、前記メインポンプの吐出圧と、前記メインポンプの吐出流量と、前記チャージポンプの吐出圧と、前記チャージポンプの吐出流量と、に基づいて、前記油圧用電動機が消費する電力である第１消費電力を算出し、前記走行用電動機の駆動状態を示すデータに基づいて、前記走行用電動機が消費する電力である第２消費電力を算出し、前記第１消費電力と前記第２消費電力とを足し合わせた合計消費電力が、前記バッテリの前記出力可能電力を上回った場合に、前記作業用駆動装置に対する前記作業装置の駆動に係る指令を制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バッテリの出力が十分でない温度環境下で走行しながら作業装置を動作させた場合であっても、走行性能を維持することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の各実施形態に係るホイールローダの一構成例を示す外観側面図である。
第１実施形態に係るホイールローダの駆動システムの一例を示すシステム構成図である。
作業用駆動装置の一構成例を示す油圧回路図である。
第１実施形態に係るメインコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
第１実施形態に係るメインコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
変形例に係るメインコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
第２実施形態に係るメインコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
第２実施形態に係るメインコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
第３実施形態に係るメインコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
第３実施形態に係るメインコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
第４実施形態に係るメインコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
第４実施形態に係るメインコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の各実施形態に係る電動式作業車両の一態様として、土砂や鉱物などの作業対象物を掘削してダンプトラックやホッパーなどに積み込む荷役作業を行う電気駆動式のホイールローダを例に挙げて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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