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JP2026000038A - Excavator - Google Patents

Excavator

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Publication number
JP2026000038A
JP2026000038A JP2024097142A JP2024097142A JP2026000038A JP 2026000038 A JP2026000038 A JP 2026000038A JP 2024097142 A JP2024097142 A JP 2024097142A JP 2024097142 A JP2024097142 A JP 2024097142A JP 2026000038 A JP2026000038 A JP 2026000038A
Authority
JP
Japan
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flow path
shovel
hydraulic
hydraulic oil
circulating
Prior art date
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Pending
Application number
JP2024097142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
薫 中田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd filed Critical Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2024097142A priority Critical patent/JP2026000038A/en
Publication of JP2026000038A publication Critical patent/JP2026000038A/en
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Abstract

【課題】バッテリの消費量が多くなってしまうことを抑制しながらも、短時間で作動油を暖気するとともに運転室内を暖める。
【解決手段】ショベルであって、前記ショベルを操作するための運転室と、前記運転室内の温度を調整するための第1の液体が循環する第1の流路と、前記ショベルを駆動させるための第2の液体が循環する第2の流路と、前記第1の流路を循環する前記第1の液体と前記第2の流路を循環する第2の液体との間で熱交換を行う熱交換器とを有する。
【選択図】図3

To warm up hydraulic oil and the inside of a cab in a short time while suppressing excessive battery consumption.
[Solution] A shovel having a driver's cab for operating the shovel, a first flow path through which a first liquid circulates to adjust the temperature inside the driver's cab, a second flow path through which a second liquid circulates to drive the shovel, and a heat exchanger that exchanges heat between the first liquid circulating through the first flow path and the second liquid circulating through the second flow path.
[Selected Figure] Figure 3

Description

本開示は、ショベルに関する。 This disclosure relates to a shovel.

ショベルにおいて、油圧システムにて作動油を暖気することで発生した排熱を空調システムに与えることによって運転室内を暖めることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 It is known that in excavators, the exhaust heat generated by warming the hydraulic oil in the hydraulic system is provided to the air conditioning system to heat the cab (see, for example, Patent Document 1).

特許第7315296号公報Patent No. 7315296

油圧システムにて作動油を暖気することで発生した排熱を空調システムに与えることによって運転室内を暖める場合、作動油が温まらなければ運転室内を暖めることはできない。しかしながら、油圧システムにおける作動油の暖気は、作動油を流路内にて循環させることで行うため、温度の上昇に時間がかかり、そのため、運転室内を暖めることにも時間がかかってしまう。 When heating the cab by providing the exhaust heat generated by warming the hydraulic oil in a hydraulic system to the air conditioning system, the cab cannot be heated unless the hydraulic oil is warmed. However, because the hydraulic oil in a hydraulic system is warmed by circulating it within a flow path, it takes time for the temperature to rise, and therefore it also takes time to heat the cab.

また、作動油の暖気は、作動油を負荷が高い流路を循環させることで行われるため、暖機運転を行うだけでも大きな電力が必要となり、バッテリの消費量が多くなってしまう。 In addition, because the hydraulic oil is warmed up by circulating it through a highly loaded flow path, a large amount of electricity is required just for the warm-up operation, resulting in high battery consumption.

そこで、バッテリの消費量が多くなってしまうことを抑制しながらも、短時間で作動油を暖気するとともに運転室を暖めることが好ましい。 Therefore, it is desirable to warm up the hydraulic oil and the driver's cab in a short period of time while preventing excessive battery consumption.

上記目的を達成するために本開示は、
ショベルであって、
前記ショベルを操作するための運転室と、
前記運転室内の温度を調整するための第1の液体が循環する第1の流路と、
前記ショベルを駆動させるための第2の液体が循環する第2の流路と、
前記第1の流路を循環する前記第1の液体と前記第2の流路を循環する第2の液体との間で熱交換を行う熱交換器とを有する。
In order to achieve the above object, the present disclosure:
A shovel,
an operator's cab for operating the shovel;
a first flow path through which a first liquid for adjusting a temperature inside the cab circulates;
a second flow path through which a second liquid for driving the shovel circulates;
The system further includes a heat exchanger that exchanges heat between the first liquid circulating through the first flow path and the second liquid circulating through the second flow path.

本開示によれば、バッテリの消費量が多くなってしまうことを抑制しながらも、短時間で作動油を暖気するとともに運転室を暖めることができる。 This disclosure makes it possible to warm up the hydraulic oil and the driver's cab in a short period of time while preventing excessive battery consumption.

実施の一形態に係るショベルを示す側面図である。1 is a side view showing a shovel according to an embodiment. FIG. 本実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a shovel according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係るショベルに搭載される暖房システムの構成例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a heating system mounted on the excavator according to the present embodiment. ショベルの駆動開始時の動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the shovel when it starts to be driven. ショベルの暖機運転によって作動油の温度が上昇した後の動作を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining the operation after the temperature of the hydraulic oil has increased due to warm-up operation of the excavator. 暖房システムを独立して駆動させる際の動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation when the heating system is driven independently.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiments described below are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention. Note that identical or corresponding components in each drawing will be designated by identical or corresponding reference numerals, and descriptions thereof may be omitted.

まず、実施の一形態に係るショベルの概要を説明する。 First, we will provide an overview of the excavator according to one embodiment.

[ショベルの概要]
図1は、実施の一形態に係るショベルを示す側面図である。
[Outline of the excavator]
FIG. 1 is a side view showing a shovel according to one embodiment.

本実施形態に係るショベル200は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回可能に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメントとしてのブーム4、アーム5、及びバケット6と、キャビン10とを備える。 The excavator 200 according to this embodiment comprises a lower running body 1, an upper rotating body 3 rotatably mounted on the lower running body 1 via a rotating mechanism 2, a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 as attachments, and a cabin 10.

下部走行体1は、例えば、左右一対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ1A,1B(図2参照)で油圧駆動されることにより、自走する。 The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, each of which is hydraulically driven by traveling hydraulic motors 1A, 1B (see Figure 2), thereby allowing it to self-propel.

上部旋回体3は、旋回機構2を通じて、旋回油圧モータ2M(図2参照)で油圧駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。メインポンプ14(図2参照)から供給される作動油で全ての被駆動要素(例えば、旋回油圧モータ2M)が油圧駆動される。いわゆる油圧ショベルの動力源(エンジン)をポンプ用電動機12に置換した構成に相当する。 The upper rotating body 3 is hydraulically driven by the swing hydraulic motor 2M (see Figure 2) through the swing mechanism 2, causing it to swing relative to the undercarriage 1. All driven elements (e.g., the swing hydraulic motor 2M) are hydraulically driven by hydraulic oil supplied from the main pump 14 (see Figure 2). This corresponds to a configuration in which the power source (engine) of a hydraulic excavator is replaced with a pump electric motor 12.

また、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Mの代わりに、バッテリモジュール19(図2参照)から供給される電力で駆動する旋回用電動機によって旋回駆動されてもよい。この場合、例えば、ショベル200は、バッテリモジュール19から電力変換装置100(図2参照)及びインバータを介して旋回用電動機に接続される。そして、旋回用電動機は、ショベルコントローラ30及びインバータの制御下で、上部旋回体3を旋回駆動する力行運転、及び回生電力を発生させて上部旋回体3を旋回制動する回生運転を行ってもよい。また、旋回用電動機は、インバータを介して、回生電力をバッテリモジュール19やポンプ用電動機12(図2参照)に供給してもよい。 In addition, the upper rotating body 3 may be driven to rotate by a rotating electric motor powered by power supplied from the battery module 19 (see FIG. 2) instead of the rotating hydraulic motor 2M. In this case, for example, the excavator 200 is connected to the rotating electric motor from the battery module 19 via a power conversion device 100 (see FIG. 2) and an inverter. The rotating electric motor may then perform power running to rotate the upper rotating body 3, and regenerative running to generate regenerative power to brake the upper rotating body 3 while rotating, under the control of the excavator controller 30 and the inverter. The rotating electric motor may also supply regenerative power to the battery module 19 or the pump electric motor 12 (see FIG. 2) via an inverter.

ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に取り付けられ、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に取り付けられ、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に取り付けられる。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9により油圧駆動される。 The boom 4 is attached to the front center of the upper rotating body 3 so that it can be raised and lowered. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4 so that it can rotate up and down, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 so that it can rotate up and down. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by hydraulic actuators: a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively.

バケット6は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメントが取り付けられてもよい。他のエンドアタッチメントは、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット等のバケット6と異なる種類のバケットであってよい。また、他のエンドアタッチメントは、例えば、ブレーカ、攪拌機、グラップル等のバケットと異なる種類のエンドアタッチメントであってもよい。 The bucket 6 is an example of an end attachment, and other end attachments may be attached to the tip of the arm 5 instead of the bucket 6, depending on the type of work being performed. The other end attachment may be a different type of bucket from the bucket 6, such as a slope bucket or a dredging bucket. The other end attachment may also be a different type of end attachment from the bucket, such as a breaker, mixer, or grapple.

キャビン10は、ショベル200を操作するための運転室の一例となるものである。キャビン10は、上部旋回体3の前部左側に搭載され、その内部(室内)には、オペレータが着座する操縦席や後述する操作装置26(図2参照)等が設けられる。 The cabin 10 is an example of a driver's cab for operating the excavator 200. The cabin 10 is mounted on the front left side of the upper rotating body 3, and its interior (interior) is equipped with a driver's seat where the operator sits, an operating device 26 (see Figure 2) described below, and other components.

ショベル200は、キャビン10に搭乗するオペレータの操作に応じて、下部走行体1(左右のクローラ)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を動作させる。 The excavator 200 operates driven elements such as the lower traveling structure 1 (left and right crawlers), upper rotating structure 3, boom 4, arm 5, and bucket 6 in response to operations by an operator seated in the cabin 10.

また、ショベル200は、キャビン10に搭乗するオペレータによって操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル200の外部から遠隔操作(リモート操作)が可能に構成されてもよい。ショベル200が遠隔操作される場合、キャビン10の内部は、無人状態であってもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン10のオペレータの操作装置26に対する操作、及び外部のオペレータの遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。 Furthermore, instead of or in addition to being configured to be operable by an operator inside the cabin 10, the shovel 200 may be configured to be remotely operable from outside the shovel 200. When the shovel 200 is remotely operated, the interior of the cabin 10 may be unmanned. The following explanation will be given on the assumption that operator operation includes at least one of operation of the operating device 26 by the operator inside the cabin 10 and remote operation by an external operator.

遠隔操作には、例えば、所定の外部装置で行われるショベル200のアクチュエータに関する操作入力によって、ショベル200が操作される態様が含まれる。この場合、ショベル200は、所定の外部装置と通信可能な(不図示)通信装置を搭載し、例えば、(不図示)撮像装置が出力する画像情報(撮像画像)を外部装置に送信してよい。そして、外部装置は、自装置に設けられる表示装置(以下、「遠隔操作用表示装置」)に受信される画像情報(撮像画像)を表示させてよい。また、ショベル200のキャビン10の内部の出力装置50(表示装置)に表示される各種の情報画像(情報画面)は、同様に、外部装置の遠隔操作用表示装置にも表示されてよい。これにより、外部装置のオペレータは、例えば、遠隔操作用表示装置に表示されるショベル200の周囲の様子を表す撮像画像や情報画面等の表示内容を確認しながら、ショベル200を遠隔操作することができる。そして、ショベル200は、通信装置により外部装置から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、油圧アクチュエータを動作させ、下部走行体1(左右のクローラ)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。 Remote operation includes, for example, a mode in which the shovel 200 is operated by operational inputs related to the actuator of the shovel 200 performed by a specified external device. In this case, the shovel 200 may be equipped with a communication device (not shown) capable of communicating with the specified external device, and may transmit image information (captured images) output by an imaging device (not shown) to the external device. The external device may then display the received image information (captured images) on a display device (hereinafter referred to as a "remote operation display device") provided within the external device. Furthermore, various information images (information screens) displayed on the output device 50 (display device) inside the cabin 10 of the shovel 200 may also be displayed on the remote operation display device of the external device. This allows the operator of the external device to remotely operate the shovel 200 while checking the display contents of, for example, captured images and information screens showing the surroundings of the shovel 200 displayed on the remote operation display device. The excavator 200 may operate hydraulic actuators in response to remote control signals indicating the content of the remote control, which are received from an external device by the communication device, to drive driven elements such as the lower traveling body 1 (left and right crawlers), upper rotating body 3, boom 4, arm 5, and bucket 6.

また、遠隔操作には、例えば、ショベル200の周囲の人(例えば、作業者)のショベル200に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル200が操作される態様が含まれてよい。具体的には、ショベル200は、ショベル200(自機)に搭載される音声入力装置(例えば、マイクロフォン)やジェスチャ入力装置(例えば、撮像装置)等を通じて、周囲の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル200は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1(左右のクローラ)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してもよい。 Remote control may also include, for example, a mode in which the shovel 200 is operated by external voice input or gesture input to the shovel 200 by a person (e.g., a worker) around the shovel 200. Specifically, the shovel 200 recognizes voices uttered by surrounding workers and gestures made by the workers through a voice input device (e.g., a microphone) or a gesture input device (e.g., an imaging device) mounted on the shovel 200 (its own machine). The shovel 200 may then operate actuators in accordance with the content of the recognized voices and gestures, thereby driving driven elements such as the lower traveling body 1 (left and right crawlers), upper rotating body 3, boom 4, arm 5, and bucket 6.

また、ショベル200は、オペレータの操作の内容に依らず、自動でアクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル200は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能(いわゆる「自動運転機能」或いは「マシンコントロール機能」)を実現する。 The shovel 200 may also operate the actuators automatically, regardless of the operator's operation. This allows the shovel 200 to realize a function (so-called "automatic driving function" or "machine control function") that automatically operates at least some of the driven elements, such as the lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, and bucket 6.

自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作に応じて、操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)以外の被駆動要素(アクチュエータ)を自動で動作させる機能(いわゆる「半自動運機能」)が含まれてよい。また、自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数の被駆動要素(アクチュエータ)の少なくとも一部を自動で動作させる機能(いわゆる「完全自動運転機能」)が含まれてよい。ショベル200において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン10の内部は無人状態であってよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自動運転の対象の被駆動要素(アクチュエータ)の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、ショベル200が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の被駆動要素(アクチュエータ)の動作内容が決定される態様(いわゆる「自律運転機能」)が含まれてもよい。 The autonomous driving function may include a function (a so-called "semi-autonomous driving function") that automatically operates driven elements (actuators) other than the driven element (hydraulic actuator) that is the target of operation, in response to an operator's operation of the control device 26 or remote operation. The autonomous driving function may also include a function (a so-called "fully autonomous driving function") that automatically operates at least some of the multiple driven elements (actuators) without the operator's operation of the control device 26 or remote operation. When the fully autonomous driving function is enabled in the shovel 200, the interior of the cabin 10 may be unmanned. The semi-autonomous driving function, fully autonomous driving function, etc. may also include a mode in which the operation of the driven element (actuator) that is the target of autonomous driving is automatically determined in accordance with predefined rules. The semi-autonomous driving function, fully autonomous driving function, etc. may also include a mode in which the shovel 200 autonomously makes various decisions and, based on the results of those decisions, autonomously determines the operation of the driven element (actuator) that is the target of autonomous driving (a so-called "autonomous driving function").

[ショベルの構成]
次に、図1に加えて、図2を参照して、本実施形態に係るショベル200の構成について説明する。
[Excavator configuration]
Next, the configuration of a shovel 200 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.

図2は、本実施形態に係るショベル200の構成の一例を概略的に示すブロック図である。なお、図2において、機械的動力ラインは二重線、油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御ラインは細い実線でそれぞれ示される。 Figure 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a shovel 200 according to this embodiment. In Figure 2, mechanical power lines are indicated by double lines, hydraulic lines by thick solid lines, pilot lines by dashed lines, and electric drive and control lines by thin solid lines.

<油圧駆動系>
本実施形態に係るショベル200の油圧駆動系は、下部走行体1、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ2M、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。また、本実施形態に係るショベル200の油圧駆動系は、ポンプ用電動機12と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17とを含む。
<Hydraulic drive system>
The hydraulic drive system of the excavator 200 according to this embodiment includes hydraulic actuators such as traveling hydraulic motors 1A, 1B, a swing hydraulic motor 2M, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, which hydraulically drive each of the driven elements such as the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. The hydraulic drive system of the excavator 200 according to this embodiment also includes a pump electric motor 12, a main pump 14, and a control valve 17.

ポンプ用電動機12は、本願発明における電動機の一例となるものであって、油圧駆動系の動力源である。ポンプ用電動機12は、例えば、IPM(Interior Permanent Magnet)モータである。ポンプ用電動機12は、インバータ18Aを介してバッテリモジュール19及び電力変換装置100を含む高圧電源と接続される。ポンプ用電動機12は、インバータ18Aを介してバッテリモジュール19から供給される三相交流電力で力行運転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。ポンプ用電動機12の駆動制御は、後述するショベルコントローラ30の制御下で、インバータ18Aにより実行されてよい。 The pump electric motor 12 is an example of an electric motor in the present invention and is the power source for the hydraulic drive system. The pump electric motor 12 is, for example, an interior permanent magnet (IPM) motor. The pump electric motor 12 is connected to a high-voltage power supply including a battery module 19 and a power conversion device 100 via an inverter 18A. The pump electric motor 12 runs on three-phase AC power supplied from the battery module 19 via the inverter 18A, and drives the main pump 14 and pilot pump 15. Drive control of the pump electric motor 12 may be performed by the inverter 18A under the control of the excavator controller 30, which will be described later.

メインポンプ14は、本願発明における油圧ポンプの一例となるものであって、ショベル200を駆動させるためのものである。メインポンプ14は、作動油タンクTから作動油を吸い込み、高圧油圧ライン16に吐出することにより、高圧油圧ライン16を通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、ポンプ用電動機12により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、後述するショベルコントローラ30の制御下で、レギュレータ(不図示)が斜板の角度(傾転角)を制御する。これにより、メインポンプ14は、ピストンのストローク長を調整し、吐出流量(吐出圧)を調整することができる。 The main pump 14 is an example of a hydraulic pump in the present invention and is used to drive the excavator 200. The main pump 14 draws hydraulic oil from a hydraulic oil tank T and discharges it into a high-pressure hydraulic line 16, thereby supplying the hydraulic oil to a control valve 17 through the high-pressure hydraulic line 16. The main pump 14 is driven by a pump motor 12. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and a regulator (not shown) controls the angle (tilt angle) of the swash plate under the control of the excavator controller 30, which will be described later. This allows the main pump 14 to adjust the stroke length of the piston and thereby adjust the discharge flow rate (discharge pressure).

なお、メインポンプ14は、ポンプ用電動機12に加えて、他の動力源からの動力で駆動されてもよい。例えば、ブーム4の下げ動作時やアーム5の閉じ動作時にブーム4やアーム5の自重でブームシリンダ7やアームシリンダ8から作動油タンクに排出される作動油のエネルギを回生し、メインポンプ14を駆動してもよい。具体的には、ブーム4の下げ動作時やアーム5の閉じ動作時にブーム4やアーム5の自重でブームシリンダ7やアームシリンダ8から作動油タンクに排出される作動油のエネルギで、メインポンプ14の回転軸と同軸で配置される油圧モータを駆動させてよい。また、ブーム4の下げ動作時やアーム5の閉じ動作時にブーム4やアーム5の自重でブームシリンダ7やアームシリンダ8から作動油タンクに排出される作動油のエネルギを回生し、発電機に発電を行わせてもよい。具体的には、ブーム4の下げ動作時やアーム5の閉じ動作時にブーム4やアーム5の自重でブームシリンダ7やアームシリンダ8から作動油タンクに排出される作動油のエネルギで、発電機と同軸に配置される油圧モータを駆動することにより、発電機に発電を行わせてよい。この場合、発電機の発電電力は、ポンプ用電動機12に供給されたり、バッテリモジュール19に充電されたりしてよい。 The main pump 14 may be driven by power from another power source in addition to the pump motor 12. For example, the main pump 14 may be driven by regenerating the energy of hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 or arm cylinder 8 to a hydraulic oil tank due to the weight of the boom 4 or arm 5 when the boom 4 is lowered or the arm 5 is closed. Specifically, a hydraulic motor arranged coaxially with the rotational axis of the main pump 14 may be driven by the energy of hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 or arm cylinder 8 to a hydraulic oil tank due to the weight of the boom 4 or arm 5 when the boom 4 is lowered or the arm 5 is closed. Furthermore, the energy of hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 or arm cylinder 8 to a hydraulic oil tank due to the weight of the boom 4 or arm 5 when the boom 4 is lowered or the arm 5 is closed may be regenerated and used to generate electricity in a generator. Specifically, when the boom 4 is lowered or the arm 5 is closed, the energy of the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 7 or arm cylinder 8 into the hydraulic oil tank due to the weight of the boom 4 or arm 5 drives a hydraulic motor arranged coaxially with the generator, causing the generator to generate electricity. In this case, the power generated by the generator may be supplied to the pump motor 12 or charged into the battery module 19.

コントロールバルブ17は、オペレータの操作や自動運転機能に対応する操作指令に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ライン16を介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ2M、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9)に選択的に供給可能に構成される。例えば、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向とを制御する複数の制御弁(方向切換弁)を含むバルブユニットである。メインポンプ14から供給され、コントロールバルブ17や油圧アクチュエータを通流した作動油は、コントロールバルブ17から作動油タンクTに排出される。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic drive system in response to operator operation or operational commands corresponding to the automatic driving function. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line 16 and is configured to selectively supply hydraulic oil supplied from the main pump 14 to the hydraulic actuators (travel hydraulic motors 1A, 1B, swing hydraulic motor 2M, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9). For example, the control valve 17 is a valve unit including multiple control valves (directional control valves) that control the flow rate and direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator. The hydraulic oil supplied from the main pump 14 and flowing through the control valve 17 and hydraulic actuators is discharged from the control valve 17 to the hydraulic oil tank T.

<電気駆動系>
本実施形態に係るショベル200の電気駆動系は、ポンプ用電動機12と、センサ12sと、インバータ18Aとを含む。また、本実施形態に係るショベル200の電気駆動系は、バッテリモジュール19及び電力変換装置100等により構成される高圧電源を含む。
<Electric drivetrain>
The electric drive system of the shovel 200 according to this embodiment includes the pump motor 12, the sensor 12s, and the inverter 18A. The electric drive system of the shovel 200 according to this embodiment also includes a high-voltage power supply configured by a battery module 19, a power conversion device 100, etc.

センサ12sは、電流センサ12s1と、電圧センサ12s2と、回転状態センサ12s3とを含む。 The sensor 12s includes a current sensor 12s1, a voltage sensor 12s2, and a rotation state sensor 12s3.

電流センサ12s1は、ポンプ用電動機12の三相(U相、V相、及びW相)のそれぞれの電流を検出する。電流センサ12s1は、例えば、ポンプ用電動機12とインバータ18Aの間の電力経路に設けられる。電流センサ12s1により検出されるポンプ用電動機12の三相それぞれの電流に対応する検出信号は、通信線を通じて、直接的に、インバータ18Aに取り込まれる。また、当該検出信号は、通信線を通じて、ショベルコントローラ30に取り込まれ、ショベルコントローラ30経由で、インバータ18Aに入力されてもよい。 Current sensor 12s1 detects the current in each of the three phases (U phase, V phase, and W phase) of pump motor 12. Current sensor 12s1 is provided, for example, in the power path between pump motor 12 and inverter 18A. Detection signals corresponding to the current in each of the three phases of pump motor 12 detected by current sensor 12s1 are directly input to inverter 18A via a communication line. Alternatively, these detection signals may be input to shovel controller 30 via the communication line and input to inverter 18A via shovel controller 30.

電圧センサ12s2は、ポンプ用電動機12の三相のそれぞれの印加電圧を検出する。電圧センサ12s2は、例えば、ポンプ用電動機12とインバータ18Aの間の電力経路に設けられる。電圧センサ12s2により検出されるポンプ用電動機12の三相それぞれの印加電圧に対応する検出信号は、通信線を通じて、直接的に、インバータ18Aに取り込まれる。また、当該検出信号は、通信線を通じて、ショベルコントローラ30に取り込まれ、ショベルコントローラ30経由で、インバータ18Aに入力されてもよい。 The voltage sensor 12s2 detects the voltage applied to each of the three phases of the pump motor 12. The voltage sensor 12s2 is provided, for example, in the power path between the pump motor 12 and the inverter 18A. The detection signals corresponding to the voltages applied to each of the three phases of the pump motor 12 detected by the voltage sensor 12s2 are directly input to the inverter 18A via a communication line. Alternatively, the detection signals may be input to the shovel controller 30 via the communication line and input to the inverter 18A via the shovel controller 30.

回転状態センサ12s3は、ポンプ用電動機12の回転状態(例えば、回転位置(回転角)、回転速度等)を検出する。回転状態センサ12s3は、例えば、ロータリエンコーダやレゾルバである。 The rotational state sensor 12s3 detects the rotational state (e.g., rotational position (rotational angle), rotational speed, etc.) of the pump motor 12. The rotational state sensor 12s3 is, for example, a rotary encoder or a resolver.

インバータ18Aは、ショベルコントローラ30の制御下で、ポンプ用電動機12を駆動制御する。インバータ18Aは、例えば、直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換したりする変換回路と、変換回路をスイッチ駆動する駆動回路と、駆動回路の動作を規定する制御信号(例えば、PWM(Pulse Width Modulation)信号)を出力する制御回路とを含む。 The inverter 18A drives and controls the pump motor 12 under the control of the shovel controller 30. The inverter 18A includes, for example, a conversion circuit that converts DC power to three-phase AC power and three-phase AC power to DC power, a drive circuit that switches and drives the conversion circuit, and a control circuit that outputs a control signal (for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal) that defines the operation of the drive circuit.

インバータ18Aの制御回路は、ポンプ用電動機12の動作状態を把握しながら、ポンプ用電動機12の駆動制御を行う。例えば、インバータ18Aの制御回路は、回転状態センサ12s3の検出信号に基づき、ポンプ用電動機12の動作状態を把握する。また、インバータ18Aの制御回路は、電流センサ12s1の検出信号及び電圧センサ12s2の検出信号(或いは制御過程で生成する電圧指令値)に基づき、逐次、ポンプ用電動機12の回転軸の回転角等を推定することにより、ポンプ用電動機12の動作状態を把握してもよい。 The control circuit of the inverter 18A controls the drive of the pump motor 12 while monitoring the operating state of the pump motor 12. For example, the control circuit of the inverter 18A monitors the operating state of the pump motor 12 based on the detection signal of the rotation state sensor 12s3. The control circuit of the inverter 18A may also monitor the operating state of the pump motor 12 by sequentially estimating the rotation angle of the rotating shaft of the pump motor 12, etc., based on the detection signal of the current sensor 12s1 and the detection signal of the voltage sensor 12s2 (or a voltage command value generated during the control process).

なお、インバータ18Aの駆動回路及び制御回路の少なくとも一方は、インバータ18Aの外部に設けられてもよい。 In addition, at least one of the drive circuit and control circuit of inverter 18A may be provided external to inverter 18A.

バッテリモジュール19は、充電された電力を、ショベル200内の各構成に供給する。 The battery module 19 supplies charged power to each component within the shovel 200.

電力変換装置100は、バッテリモジュール19の電力を昇圧したり、インバータ18Aを経由してポンプ用電動機12からの電力を降圧し、バッテリモジュール19に蓄電させたりする。電力変換装置100は、ポンプ用電動機12の運転状態に応じて、DC(Direct Current)バス110の電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作とを切り替える。電力変換装置100の昇圧動作と降圧動作との切替制御は、例えば、DCバス110の電圧検出値、バッテリモジュール19の電圧検出値、及びバッテリモジュール19の電流検出値に基づき、ショベルコントローラ30により実行されてよい。 The power conversion device 100 boosts the power of the battery module 19, or reduces the power from the pump motor 12 via the inverter 18A and stores it in the battery module 19. The power conversion device 100 switches between boost and buck operation depending on the operating state of the pump motor 12 so that the voltage value of the DC (Direct Current) bus 110 falls within a certain range. The switching control between the boost and buck operation of the power conversion device 100 may be performed by the excavator controller 30, for example, based on the detected voltage value of the DC bus 110, the detected voltage value of the battery module 19, and the detected current value of the battery module 19.

なお、バッテリモジュール19の出力電圧を昇圧してポンプ用電動機12に印加する必要が無い場合、電力変換装置100は省略されてもよい。 Note that if there is no need to boost the output voltage of the battery module 19 and apply it to the pump motor 12, the power conversion device 100 may be omitted.

<操作系>
本実施形態に係るショベル200の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26と、圧力制御弁31とを含む。
<Operation system>
The operating system of the shovel 200 according to this embodiment includes a pilot pump 15 , an operating device 26 , and a pressure control valve 31 .

パイロットポンプ15は、パイロットライン25を介してショベル200に搭載される各種油圧機器(例えば、圧力制御弁31)にパイロット圧を供給する。これにより、圧力制御弁31は、ショベルコントローラ30の制御下で、操作装置26の操作内容(例えば、操作量や操作方向)に応じたパイロット圧をコントロールバルブ17に供給することができる。そのため、ショベルコントローラ30及び圧力制御弁31は、オペレータの操作装置26に対する操作内容に応じた被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作を実現することができる。また、圧力制御弁31は、ショベルコントローラ30の制御下で、遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に応じたパイロット圧をコントロールバルブ17に供給することができる。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、ポンプ用電動機12により駆動される。 The pilot pump 15 supplies pilot pressure to various hydraulic equipment (e.g., pressure control valve 31) mounted on the excavator 200 via a pilot line 25. As a result, under the control of the excavator controller 30, the pressure control valve 31 can supply pilot pressure to the control valve 17 according to the operation content (e.g., the amount of operation and the direction of operation) of the operating device 26. Therefore, the excavator controller 30 and the pressure control valve 31 can realize the operation of the driven element (hydraulic actuator) according to the operation content of the operating device 26 by the operator. Furthermore, under the control of the excavator controller 30, the pressure control valve 31 can supply pilot pressure to the control valve 17 according to the remote operation content specified by the remote operation signal. The pilot pump 15 is, for example, a fixed-displacement hydraulic pump, and is driven by the pump motor 12 as described above.

操作装置26は、キャビン10の操縦席のオペレータから手の届く範囲に設けられ、オペレータがそれぞれの被駆動要素(即ち、下部走行体1の左右のクローラ、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等)の操作を行うために用いられる。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータ(例えば、走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ2M、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等)の操作を行うために用いられる。操作装置26は、例えば、電気式であり、オペレータによる操作内容に応じた電気信号(以下、「操作信号」)を出力する。操作装置26から出力される操作信号は、信号線28を介してショベルコントローラ30に取り込まれる。これにより、ショベルコントローラ30は、圧力制御弁31を制御し、オペレータの操作内容や自動運転機能に対応する操作指令等に合わせて、ショベル200の被駆動要素(アクチュエータ)の動作を制御することができる。 The operating device 26 is located within reach of the operator in the cabin 10's cockpit and is used by the operator to operate each driven element (i.e., the left and right crawlers of the undercarriage 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc.). In other words, the operating device 26 is used by the operator to operate the hydraulic actuators that drive each driven element (e.g., the traveling hydraulic motors 1A and 1B, the swing hydraulic motor 2M, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, etc.). The operating device 26 is, for example, electric and outputs an electrical signal (hereinafter referred to as an "operation signal") corresponding to the operation performed by the operator. The operation signal output from the operating device 26 is input to the excavator controller 30 via a signal line 28. This allows the excavator controller 30 to control the pressure control valve 31 and control the operation of the driven elements (actuators) of the excavator 200 in accordance with the operator's operation and operation commands corresponding to the automatic driving function.

操作装置26は、例えば、レバー26A~26Cを含む。レバー26Aは、例えば、前後方向及び左右方向の操作に応じて、アーム5(アームシリンダ8)及び上部旋回体3(旋回動作)のそれぞれに関する操作を受け付け可能に構成されてよい。レバー26Bは、例えば、前後方向及び左右方向の操作に応じて、ブーム4(ブームシリンダ7)及びバケット6(バケットシリンダ9)のそれぞれに関する操作を受け付け可能に構成されてよい。レバー26Cは、例えば、下部走行体1(クローラ)の操作を受け付け可能に構成されてよい。 The operating device 26 includes, for example, levers 26A to 26C. Lever 26A may be configured to accept operation of the arm 5 (arm cylinder 8) and the upper rotating body 3 (swing operation) in response to operation in the front-rear and left-right directions, for example. Lever 26B may be configured to accept operation of the boom 4 (boom cylinder 7) and the bucket 6 (bucket cylinder 9) in response to operation in the front-rear and left-right directions, for example. Lever 26C may be configured to accept operation of the lower traveling body 1 (crawler), for example.

なお、コントロールバルブ17が電磁パイロット式の制御弁(方向切換弁)で構成される場合、電気式の操作装置26の操作信号は、コントロールバルブ17に直接入力され、それぞれの油圧制御弁が操作装置26の操作内容に応じた動作を行う態様であってもよい。また、操作装置26は、操作内容に応じたパイロット圧を出力する油圧パイロット式であってもよい。この場合、操作内容に応じたパイロット圧は、コントロールバルブ17に供給される。 Note that if the control valve 17 is configured as an electromagnetic pilot-type control valve (directional control valve), the operation signal from the electric operating device 26 may be input directly to the control valve 17, and each hydraulic control valve may perform an operation according to the operation of the operating device 26. The operating device 26 may also be a hydraulic pilot-type that outputs pilot pressure according to the operation. In this case, the pilot pressure according to the operation is supplied to the control valve 17.

圧力制御弁31は、ショベルコントローラ30の制御下で、パイロットポンプ15からパイロットライン25を通じて供給される作動油を用いて、所定のパイロット圧を出力する。圧力制御弁31の二次側のパイロットラインは、コントロールバルブ17に接続され、圧力制御弁31から出力されるパイロット圧は、コントロールバルブ17に供給される。 Under the control of the excavator controller 30, the pressure control valve 31 outputs a predetermined pilot pressure using hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 through the pilot line 25. The secondary pilot line of the pressure control valve 31 is connected to the control valve 17, and the pilot pressure output from the pressure control valve 31 is supplied to the control valve 17.

<制御系>
本実施形態に係るショベル200の制御系は、ショベルコントローラ30と、出力装置50と、入力装置52とを含む。
<Control system>
The control system of the shovel 200 according to this embodiment includes a shovel controller 30 , an output device 50 , and an input device 52 .

ショベルコントローラ30は、本願発明における制御部の一例となるものであって、それぞれの機能が任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、ショベルコントローラ30は、それぞれ、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置(主記憶装置)、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置、及び外部との入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成されてよい。 The shovel controller 30 is an example of a control unit in the present invention, and each function may be realized by any hardware or any combination of hardware and software. For example, the shovel controller 30 may be configured primarily with a computer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory device (main storage device) such as RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device such as ROM (Read Only Memory), and an interface device for external input/output.

ショベルコントローラ30は、ショベル200の駆動制御を行う。ショベルコントローラ30は、例えば、操作装置26から入力される操作信号に応じて、圧力制御弁31に制御指令を出力し、圧力制御弁31から操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧を出力させる。これにより、ショベルコントローラ30は、電気式の操作装置26の操作内容に対応するショベル200の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作を実現させることができる。 The shovel controller 30 controls the operation of the shovel 200. For example, the shovel controller 30 outputs a control command to the pressure control valve 31 in response to an operation signal input from the operating device 26, causing the pressure control valve 31 to output a pilot pressure corresponding to the operation of the operating device 26. In this way, the shovel controller 30 can realize the operation of the driven elements (hydraulic actuators) of the shovel 200 corresponding to the operation of the electric operating device 26.

また、ショベル200が遠隔操作される場合、ショベルコントローラ30は、例えば、遠隔操作に関する制御を行ってもよい。具体的には、ショベルコントローラ30は、圧力制御弁31に制御指令を出力し、圧力制御弁31から遠隔操作の内容に応じたパイロット圧を出力させてよい。これにより、ショベルコントローラ30は、遠隔操作の内容に対応するショベル200(被駆動要素)の動作を実現させることができる。 Furthermore, when the shovel 200 is remotely operated, the shovel controller 30 may, for example, perform control related to the remote operation. Specifically, the shovel controller 30 may output a control command to the pressure control valve 31, causing the pressure control valve 31 to output a pilot pressure corresponding to the content of the remote operation. In this way, the shovel controller 30 can realize the operation of the shovel 200 (driven element) corresponding to the content of the remote operation.

また、ショベルコントローラ30は、例えば、自動運転機能に関する制御を行ってもよい。具体的には、ショベルコントローラ30は、圧力制御弁31に制御指令を出力し、自動運転機能に対応する操作指令に応じたパイロット圧を圧力制御弁31からコントロールバルブ17に作用させてよい。これにより、ショベルコントローラ30は、自動運転機能に対応するショベル200の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作を実現させることができる。 The shovel controller 30 may also perform control related to, for example, the automatic driving function. Specifically, the shovel controller 30 may output a control command to the pressure control valve 31, and cause the pressure control valve 31 to apply pilot pressure corresponding to the operation command corresponding to the automatic driving function to the control valve 17. In this way, the shovel controller 30 can realize the operation of the driven elements (hydraulic actuators) of the shovel 200 corresponding to the automatic driving function.

ショベルコントローラ30は、ショベル200の全体(ショベル200に搭載される各種機器)の動作を統合的に制御してよい。 The shovel controller 30 may comprehensively control the operation of the entire shovel 200 (various pieces of equipment mounted on the shovel 200).

ショベルコントローラ30は、空調コントローラ81との間で相互通信を行うことで、ショベル200の空調に関する制御を行ってよい。空調コントローラ81については後述する。 The shovel controller 30 may control the air conditioning of the shovel 200 by communicating with the air conditioning controller 81. The air conditioning controller 81 will be described later.

ショベルコントローラ30は、入力される各種情報(例えば、操作装置26の操作信号を含む制御指令等)に基づき、電気駆動系の駆動制御を行う。 The shovel controller 30 controls the drive of the electric drive system based on various input information (e.g., control commands including operation signals from the operating device 26).

また、ショベルコントローラ30は、例えば、操作装置26の操作状態に基づき、電力変換装置100を駆動し、電力変換装置100の昇圧運転と降圧運転、換言すれば、バッテリモジュール19の放電状態と充電状態との切替制御を行ってよい。また、ショベルコントローラ30は、例えば、ショベル200が遠隔操作される場合、遠隔操作の内容に基づき、電力変換装置100を駆動し、バッテリモジュール19の放電状態と充電状態との切替制御を行ってよい。また、ショベルコントローラ30は、例えば、ショベル200の自動運転機能が有効な場合、自動運転機能に対応する操作指令に基づき、電力変換装置100を駆動し、バッテリモジュール19の放電状態と充電状態との切替制御を行ってよい。 The shovel controller 30 may, for example, drive the power conversion device 100 based on the operation state of the operating device 26, and control the step-up and step-down operation of the power conversion device 100, in other words, the switching between the discharged state and the charged state of the battery module 19. Furthermore, for example, when the shovel 200 is remotely operated, the shovel controller 30 may, for example, drive the power conversion device 100 based on the content of the remote operation, and control the switching between the discharged state and the charged state of the battery module 19. Furthermore, for example, when the automatic driving function of the shovel 200 is enabled, the shovel controller 30 may, for example, drive the power conversion device 100 based on an operation command corresponding to the automatic driving function, and control the switching between the discharged state and the charged state of the battery module 19.

出力装置50は、キャビン10内に設けられ、ショベルコントローラ30の制御下で、オペレータに向けて各種情報を出力する。出力装置50は、例えば、視覚的な方法で情報をオペレータに出力(通知)する表示装置を含む。表示装置は、例えば、キャビン10内のオペレータから視認し易い場所に設置され、ショベルコントローラ30の制御下で、各種情報画像を表示してよい。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイである。また、出力装置50は、例えば、オペレータに対して聴覚的な方法で情報を出力する音出力装置を含む。音出力装置は、例えば、ブザーやスピーカ等である。 The output device 50 is provided within the cabin 10 and outputs various information to the operator under the control of the shovel controller 30. The output device 50 includes, for example, a display device that outputs (notifies) information to the operator in a visual manner. The display device may be installed, for example, in a location within the cabin 10 that is easily visible to the operator, and may display various information images under the control of the shovel controller 30. The display device may be, for example, a liquid crystal display or an organic EL (electroluminescence) display. The output device 50 may also include, for example, an audio output device that outputs information to the operator in an auditory manner. The audio output device may be, for example, a buzzer or speaker.

入力装置52は、キャビン10内に設けられ、オペレータからの各種入力を受け付ける。入力装置52は、例えば、オペレータの操作入力を受け付ける操作入力装置を含んでよい。操作入力装置は、例えば、ボタン、トグル、レバー、タッチパネル、タッチパッド等を含む。また、入力装置52は、例えば、オペレータからの音声入力を受け付ける音声入力装置やオペレータからのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置を含んでもよい。音声入力装置は、例えば、キャビン10内のオペレータの音声を取得するマイクロフォンを含む。また、ジェスチャ入力装置は、例えば、キャビン10内のオペレータのジェスチャの様子を撮像可能な室内カメラを含む。入力装置52で受け付けられるオペレータからの入力に対応する信号は、ショベルコントローラ30に取り込まれる。 The input device 52 is provided within the cabin 10 and accepts various inputs from the operator. The input device 52 may include, for example, an operation input device that accepts operation inputs from the operator. The operation input device includes, for example, buttons, toggles, levers, touch panels, touchpads, etc. The input device 52 may also include, for example, a voice input device that accepts voice inputs from the operator and a gesture input device that accepts gesture inputs from the operator. The voice input device includes, for example, a microphone that captures the voice of the operator within the cabin 10. The gesture input device includes, for example, an indoor camera that can capture images of the operator's gestures within the cabin 10. Signals corresponding to inputs from the operator accepted by the input device 52 are taken into the excavator controller 30.

<暖房システム>
図3は、本実施形態に係るショベル200に搭載される暖房システム80の構成例を説明するための図である。
<Heating system>
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the configuration of the heating system 80 mounted on the shovel 200 according to this embodiment.

図3に示すように、暖房システム80は、空調コントローラ81と、ウォータポンプ82と、水加熱ヒータ83と、HVAC84と、三方弁85と、熱交換器92と、を備えるとともに、冷却水が循環する流路を形成する水循環流路86が形成されている。暖房システム80は、キャビン10内の空気を暖めるために設けられている。 As shown in FIG. 3, the heating system 80 includes an air conditioning controller 81, a water pump 82, a water heater 83, an HVAC 84, a three-way valve 85, and a heat exchanger 92, and is also provided with a water circulation flow path 86 that forms a flow path through which the cooling water circulates. The heating system 80 is provided to heat the air inside the cabin 10.

水循環流路86は、本願発明における第1の流路の一例となるものである。水循環流路86は、少なくとも、ウォータポンプ82と、水加熱ヒータ83と、HVAC84と、の間で、本願発明における第1の液体の一例となる冷却水を循環させる流路である。さらに、水循環流路86は、三方弁85の切り替えによって、熱交換器92を冷却水の循環させる流路に含めることもできる。 The water circulation flow path 86 is an example of a first flow path in the present invention. The water circulation flow path 86 is a flow path that circulates coolant, which is an example of a first liquid in the present invention, between at least the water pump 82, the water heater 83, and the HVAC 84. Furthermore, by switching the three-way valve 85, the water circulation flow path 86 can also include the heat exchanger 92 in the flow path that circulates the coolant.

ウォータポンプ82は、空調コントローラ81からの制御に従って、水循環流路86から流れてくる冷却水を吸い込み、吐出することにより、水循環流路86内の冷却水を循環させる。 The water pump 82, under the control of the air conditioning controller 81, draws in and discharges cooling water flowing from the water circulation flow path 86, thereby circulating the cooling water within the water circulation flow path 86.

水加熱ヒータ83は、本願発明における加熱器の一例となるものである。水加熱ヒータ83は、空調コントローラ81からの制御に従って、水循環流路86を循環する冷却水を加熱する制御を行う。水加熱ヒータは、冷却水を加熱可能なヒータであればよく。例えば、PTCヒータを用いてもよい。 The water heater 83 is an example of a heater in the present invention. The water heater 83 controls the heating of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 in accordance with control from the air conditioning controller 81. The water heater may be any heater capable of heating the cooling water. For example, a PTC heater may be used.

また、水加熱ヒータ83は、水温センサ83Aを備える。水温センサ83Aは、水循環流路86内の水温の検出結果を、空調コントローラ81に出力する。 The water heater 83 also includes a water temperature sensor 83A. The water temperature sensor 83A outputs the detection result of the water temperature in the water circulation flow path 86 to the air conditioning controller 81.

HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)84(空調装置の一例)は、キャビン10内部の空気の状態を調整できるように構成されている。空気の状態とは、例えば、温度又は湿度等である。本実施形態に係るHVAC84は、送風機、熱交換器、及び加湿器等の空気の状態を調整するための機器を一体的に含む装置ユニットである。また、HVAC84は、水温センサ84Aを備える。水温センサ84Aは、水循環流路86内の水温の検出結果を、空調コントローラ81に出力する。 The HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 84 (an example of an air conditioning device) is configured to adjust the air condition inside the cabin 10. The air condition may be, for example, temperature or humidity. The HVAC 84 in this embodiment is an integrated unit that includes devices for adjusting the air condition, such as a blower, heat exchanger, and humidifier. The HVAC 84 also includes a water temperature sensor 84A. The water temperature sensor 84A detects the water temperature in the water circulation flow path 86 and outputs the results to the air conditioning controller 81.

例えば、HVAC84は、水循環流路86によって冷却水が循環している時に、空調コントローラ81からの制御に従って、水加熱ヒータ83で加熱された冷却水から熱交換器で熱を取り出して、キャビン10内の空気の温度を調整(例えば昇温)する。 For example, when coolant is circulating through the water circulation path 86, the HVAC 84, under control of the air conditioning controller 81, extracts heat from the coolant heated by the water heater 83 using a heat exchanger to adjust (e.g., raise) the temperature of the air inside the cabin 10.

水循環流路86は、その一部として、熱交換器92を通過する第1の分岐流路86Aと、熱交換器92を通過しない(熱交換器92を迂回する)第2の分岐流路86Bと、を有している。三方弁85(切替弁の一例)は、水循環流路86にて冷却水が循環する流路を、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかに切り替えるための弁である。三方弁85による流路の切り替えは、空調コントローラ81からの制御に基づいて行われる。 The water circulation flow path 86 includes, as part thereof, a first branch flow path 86A that passes through the heat exchanger 92, and a second branch flow path 86B that does not pass through the heat exchanger 92 (bypasses the heat exchanger 92). The three-way valve 85 (an example of a switching valve) is a valve that switches the flow path through which the cooling water circulates in the water circulation flow path 86 between the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B. The flow path switching by the three-way valve 85 is performed based on control from the air conditioning controller 81.

空調コントローラ81は、暖房システム80全体を制御する。具体的には、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号、及び水温センサ84A,83Aの検出結果に従って、HVAC84、ウォータポンプ82、水加熱ヒータ83、及び三方弁85を制御する。 The air conditioning controller 81 controls the entire heating system 80. Specifically, the air conditioning controller 81 controls the HVAC 84, water pump 82, water heater 83, and three-way valve 85 in accordance with control signals from the excavator controller 30 and the detection results of the water temperature sensors 84A and 83A.

例えば、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30から、水循環流路86の冷却水を循環させる制御信号を受信した場合、ウォータポンプ82の動作を開始させる。その際、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に応じて三方弁85を制御し、水循環流路86にて冷却水が循環する流路を、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかに切り替える。 For example, when the air conditioning controller 81 receives a control signal from the shovel controller 30 to circulate the cooling water in the water circulation flow path 86, it starts operating the water pump 82. At that time, the air conditioning controller 81 controls the three-way valve 85 in response to the control signal from the shovel controller 30, and switches the flow path through which the cooling water circulates in the water circulation flow path 86 between the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B.

このように構成された暖房システム80は、作動油タンクTと、メインポンプ14と、コントロールバルブ17と、これらの間にて作動油を循環させる高圧油圧ライン16とから構成される油圧システム90との間にて熱交換可能に構成されている。高圧油圧ライン16を循環する作動油は、本願発明における第2の液体の一例となるものであって、コントロールバルブ17を介して油圧アクチュエータに選択的に供給されることで、ショベル200を駆動させるためのものである。作動油は、メインポンプ14から、本願発明における第2の流路の一例となる高圧油圧ライン16を介してコントロールバルブ17に供給されることで、加わる負荷が大きくなって温度が上昇する。そこで、高圧油圧ライン16を循環し、コントロールバルブ17から作動油タンクTに排出される作動油と、水循環流路86を循環する冷却水との間にて、熱交換器92を用いて熱交換を行う。 The heating system 80 configured in this manner is configured to allow heat exchange between the hydraulic system 90, which is composed of the hydraulic oil tank T, main pump 14, control valve 17, and high-pressure hydraulic line 16 that circulates hydraulic oil between them. The hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is an example of the second liquid in the present invention and is selectively supplied to the hydraulic actuator via the control valve 17 to drive the excavator 200. When the hydraulic oil is supplied from the main pump 14 to the control valve 17 via the high-pressure hydraulic line 16, which is an example of the second flow path in the present invention, the load on the hydraulic oil increases and its temperature rises. Therefore, heat exchange is performed using a heat exchanger 92 between the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 and discharged from the control valve 17 to the hydraulic oil tank T and the cooling water circulating through the water circulation flow path 86.

油圧システム90は、さらに、オイルクーラ91と油温センサ93とを有している。オイルクーラ91は、高圧油圧ライン16において、熱交換器92に対して作動油の下流側に設けられており、熱交換器92を通過した作動油を冷却することで、高圧油圧ライン16を循環する作動油を冷却する。油温センサ93は、熱交換器92とオイルクーラ91との間に設けられており、熱交換器92にて熱交換された作動油の温度を測定する。オイルクーラ91は、油温センサ93における測定結果を用いて、作動油の冷却度合いを調整してもよい。また、油温センサ93における測定結果は、出力装置50に表示出力してもよい。 The hydraulic system 90 further includes an oil cooler 91 and an oil temperature sensor 93. The oil cooler 91 is located in the high-pressure hydraulic line 16 downstream of the heat exchanger 92 and cools the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 by cooling the hydraulic oil that has passed through the heat exchanger 92. The oil temperature sensor 93 is located between the heat exchanger 92 and the oil cooler 91 and measures the temperature of the hydraulic oil that has undergone heat exchange in the heat exchanger 92. The oil cooler 91 may adjust the degree of cooling of the hydraulic oil using the measurement results of the oil temperature sensor 93. The measurement results of the oil temperature sensor 93 may also be displayed and output to the output device 50.

以下に、上述した暖房システム80と油圧システム90との間における熱交換について説明する。 The following describes the heat exchange between the heating system 80 and hydraulic system 90 described above.

まず、ショベル200の駆動開始時の動作について説明する。 First, we will explain the operation of the excavator 200 when it starts to operate.

図4は、ショベル200の駆動開始時の動作を説明するための図である。 Figure 4 is a diagram illustrating the operation of the shovel 200 when it starts to operate.

ショベル200の駆動開始時に、キャビン10内を暖めるために暖房システム80のスイッチ(例えば、操作装置26の一部)が操作されると、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、ウォータポンプ82に水循環流路86から流れてくる冷却水を吸い込ませて吐出させることにより、水循環流路86内の冷却水を循環させる。また、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、水循環流路86を循環する冷却水を水加熱ヒータ83によって加熱する。 When the excavator 200 starts to operate and a switch for the heating system 80 (e.g., part of the operating device 26) is operated to heat the cabin 10, the air conditioning controller 81, based on a control signal from the excavator controller 30, causes the water pump 82 to suck in and discharge the cooling water flowing from the water circulation flow path 86, thereby circulating the cooling water within the water circulation flow path 86. The air conditioning controller 81 also heats the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 using the water heater 83, based on a control signal from the excavator controller 30.

一方、油圧システム90においては、ショベル200が駆動を開始することで、メインポンプ14によって作動油タンクTから作動油が吸い込まれて高圧油圧ライン16に吐出される。これにより、高圧油圧ライン16を通じてコントロールバルブ17に作動油が供給され、作動油が高圧油圧ライン16を循環する。高圧油圧ライン16を循環する作動油は、メインポンプ14から高圧油圧ライン16を介してコントロールバルブ17に供給されることで、加わる負荷が大きくなって温度が上昇する。これにより、いわゆる暖機運転が行われる。 Meanwhile, in the hydraulic system 90, when the excavator 200 starts operating, the main pump 14 sucks hydraulic oil from the hydraulic oil tank T and discharges it into the high-pressure hydraulic line 16. This causes the hydraulic oil to be supplied to the control valve 17 via the high-pressure hydraulic line 16, and the hydraulic oil circulates through the high-pressure hydraulic line 16. As the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is supplied from the main pump 14 to the control valve 17 via the high-pressure hydraulic line 16, the load applied to the hydraulic oil increases, causing the temperature to rise. This performs what is known as warm-up operation.

ここで、作動油の熱を利用してキャビン10内を暖める場合、作動油の温度が上昇しなければキャビン10内を暖めることはできない。しかしながら、暖気運転においては、作動油が高圧油圧ライン16を循環することで作動油の温度が上昇していくため、作動油の温度の上昇に時間がかかり、そのため、キャビン10内を暖めることにも時間がかかってしまう。また、油圧システム90においては、作動油タンクTから吸い込まれた作動油を、メインポンプ14によって高圧油圧ライン16を通じて負荷が高いコントロールバルブ17に供給して循環させるため、電動ショベルにおいては、暖機運転を行うだけでも大きな電力が必要となる。そのため、バッテリモジュール19内のバッテリの消費が多くなり、電動ショベルの駆動可能時間が短くなってしまう。 Here, when using the heat of the hydraulic oil to heat the cabin 10, the cabin 10 cannot be heated unless the temperature of the hydraulic oil rises. However, during warm-up operation, the temperature of the hydraulic oil rises as it circulates through the high-pressure hydraulic line 16, so it takes time for the temperature of the hydraulic oil to rise and therefore it also takes time to warm up the cabin 10. Furthermore, in the hydraulic system 90, the hydraulic oil drawn from the hydraulic oil tank T is supplied and circulated by the main pump 14 through the high-pressure hydraulic line 16 to the control valve 17, which is under heavy load. Therefore, in the electric excavator, a large amount of power is required just to warm up. This increases the consumption of the battery in the battery module 19 and shortens the operating time of the electric excavator.

一方、暖房システム80においては、水循環流路86内を循環する冷却水が水加熱ヒータ83にて温められてHVAC84に供給され、HVAC84が、空調コントローラ81からの制御に従って、水加熱ヒータ83で加熱された冷却水から熱交換器で熱を取り出してキャビン10内の空気の温度を上昇させる。このように、水循環流路86内を循環する冷却水が水加熱ヒータ83で直接温めることで、作動油の熱を利用してキャビン10内を暖める場合と比べて短時間でキャビン10内を暖めることができる。ここで、水循環流路86を循環する冷却水を加熱する水加熱ヒータ83は、高圧油圧ライン16を循環する作動油を加熱するものよりも簡易な構成で実現することができる。そのため、水循環流路86に、水循環流路86を循環する冷却水を加熱する水加熱ヒータ83を設け、高圧油圧ライン16に、高圧油圧ライン16を循環する作動油を加熱する加熱ヒータを設けないことで、簡易な構成で熱交換する媒体を加熱することができる。 Meanwhile, in the heating system 80, the coolant circulating within the water circulation path 86 is heated by the water heater 83 and supplied to the HVAC 84, which, under control of the air conditioning controller 81, extracts heat from the coolant heated by the water heater 83 using a heat exchanger to raise the temperature of the air inside the cabin 10. In this way, by directly heating the coolant circulating within the water circulation path 86 using the water heater 83, the cabin 10 can be heated in a shorter time than when the heat of the hydraulic oil is used to heat the cabin 10. Here, the water heater 83 that heats the coolant circulating within the water circulation path 86 can be realized with a simpler configuration than one that heats the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16. Therefore, by providing a water heater 83 in the water circulation flow path 86 to heat the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 and not providing a heater in the high-pressure hydraulic line 16 to heat the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16, the heat exchange medium can be heated with a simple configuration.

また、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、三方弁85を切り替え、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第1の分岐流路86Aを循環するように制御する。これにより、水加熱ヒータ83にて温められた冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第1の分岐流路86Aを流れ、熱交換器92を通過する。 In addition, the air conditioning controller 81 switches the three-way valve 85 based on a control signal from the shovel controller 30, controlling the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 so that it circulates through the first branch flow path 86A of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B. As a result, the cooling water heated by the water heater 83 flows through the first branch flow path 86A of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, and passes through the heat exchanger 92.

この際、上述したように、高圧油圧ライン16を循環する作動油の温度の上昇は、水循環流路86を循環する冷却水の温度の上昇よりも時間がかかる。そのため、水循環流路86を循環する冷却水が水加熱ヒータ83で温められることで温度が上昇すると、ショベル200の駆動を開始してからしばらくの間は、高圧油圧ライン16を循環する作動油の温度は、水循環流路86を循環する冷却水の温度よりも低いものとなる。 As mentioned above, it takes longer for the temperature of the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 to rise than for the temperature of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 to rise. Therefore, when the temperature of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 rises as it is heated by the water heater 83, the temperature of the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 will be lower than the temperature of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 for a while after the excavator 200 starts operating.

そのため、熱交換器92において、高圧油圧ライン16を循環する作動油と、水循環流路86を循環する冷却水との間にて熱交換が行われる。その際、高圧油圧ライン16を循環する作動油の温度が、水循環流路86を循環する冷却水の温度よりも低ければ、図4に示すように、水循環流路86を循環する冷却水の熱が、高圧油圧ライン16を循環する作動油に与えられることになる。 Therefore, in the heat exchanger 92, heat exchange occurs between the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 and the cooling water circulating through the water circulation flow path 86. At that time, if the temperature of the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is lower than the temperature of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86, the heat of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 is imparted to the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16, as shown in Figure 4.

このように、水循環流路86を循環する冷却水の熱が、高圧油圧ライン16を循環する作動油に与えられることで、作動油の温度を短時間で上昇させることができ、暖機運転の時間を短縮することができる。 In this way, the heat of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 is transferred to the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16, allowing the temperature of the hydraulic oil to rise in a short period of time and shortening the warm-up time.

また、ショベル200を駆動させるためのメインポンプ14が高圧油圧ライン16に設けられ、メインポンプ14を駆動させるポンプ用電動機を有する電動ショベルにおいては、暖気運転におけるバッテリの消費量を削減することができる。 Furthermore, in an electric shovel in which the main pump 14 for driving the shovel 200 is provided on the high-pressure hydraulic line 16 and which has a pump motor for driving the main pump 14, battery consumption during warm-up operation can be reduced.

キャビン10内の温度は、例えばHVAC84が有する温度センサによって検出されていてもよい。そのような構成において、キャビン10内の温度が設定されている場合、キャビン10内の空気が暖められ、設定温度に近づいてくると、空調コントローラ81は、水加熱ヒータ83における加熱量を減少させ、キャビン10内の温度を設定温度に維持してもよい。 The temperature inside the cabin 10 may be detected, for example, by a temperature sensor included in the HVAC 84. In such a configuration, if the temperature inside the cabin 10 is set, as the air inside the cabin 10 warms and approaches the set temperature, the air conditioning controller 81 may reduce the amount of heating in the water heater 83 to maintain the temperature inside the cabin 10 at the set temperature.

次に、ショベル200の暖機運転によって作動油の温度が上昇した後の動作について説明する。 Next, we will explain the operation after the temperature of the hydraulic oil has increased due to warm-up operation of the excavator 200.

図5は、ショベル200の暖機運転によって作動油の温度が上昇した後の動作を説明するための図である。 Figure 5 is a diagram illustrating the operation after the temperature of the hydraulic oil rises due to warm-up operation of the excavator 200.

油圧システム90においては、上述したように、高圧油圧ライン16を循環する作動油は、メインポンプ14から高圧油圧ライン16を介してコントロールバルブ17に供給されることで外部から加わる負荷が大きくなって温度が上昇する。そのため、作動油が一定の温度に達した後、作動油の温度がそれ以上上昇しないようにオイルクーラ91によって作動油が冷却されている。すなわち、暖機運転が完了した後、作動油には余剰の熱が発生することになる。 As described above, in the hydraulic system 90, the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is supplied from the main pump 14 to the control valve 17 via the high-pressure hydraulic line 16, which increases the external load and causes the temperature to rise. Therefore, after the hydraulic oil reaches a certain temperature, it is cooled by the oil cooler 91 to prevent the temperature from rising any further. In other words, after warm-up is complete, excess heat is generated in the hydraulic oil.

そこで、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、暖機運転が完了した後においても、三方弁85によって、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第1の分岐流路86Aを循環するように制御する。これにより、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第1の分岐流路86Aを流れ、熱交換器92を通過する。 Therefore, based on a control signal from the excavator controller 30, the air conditioning controller 81 controls the three-way valve 85 so that the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 circulates through the first branch flow path 86A of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, even after warm-up operation is complete. As a result, the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 flows through the first branch flow path 86A of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, and passes through the heat exchanger 92.

すると、高圧油圧ライン16を循環する作動油の温度が、水循環流路86を循環する冷却水の温度よりも高ければ、図5に示すように、高圧油圧ライン16を循環する作動油にて発生した余剰熱が、水循環流路86を循環する冷却水に与えられることになる。 If the temperature of the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is higher than the temperature of the cooling water circulating through the water circulation flow path 86, as shown in Figure 5, excess heat generated by the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 will be imparted to the cooling water circulating through the water circulation flow path 86.

ここで、水温センサ83A,84Aにおいては、水循環流路86を循環する冷却水の温度が測定されており、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号、及び水温センサ84A,83Aの検出結果に従って、HVAC84、ウォータポンプ82、水加熱ヒータ83、及び三方弁85を制御している。そのため、高圧油圧ライン16を循環する作動油にて発生した余剰熱が、水循環流路86を循環する冷却水に与えられることで、水循環流路86を循環する冷却水の温度が上昇すると、水加熱ヒータ83による冷却水の加熱が必要なくなったり、加熱量が少なくなったりし、バッテリモジュール19のバッテリの消費を抑制することができる。 Here, water temperature sensors 83A and 84A measure the temperature of the coolant circulating through the water circulation path 86, and the air conditioning controller 81 controls the HVAC 84, water pump 82, water heater 83, and three-way valve 85 in accordance with control signals from the excavator controller 30 and the detection results of the water temperature sensors 84A and 83A. Therefore, when excess heat generated by the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 is imparted to the coolant circulating through the water circulation path 86, and the temperature of the coolant circulating through the water circulation path 86 rises, heating of the coolant by the water heater 83 becomes unnecessary or the amount of heating is reduced, thereby reducing battery consumption in the battery module 19.

次に、暖房システムを独立して駆動させる際の動作について説明する。 Next, we will explain how the heating system operates independently.

図6は、暖房システム80を独立して駆動させる際の動作を説明するための図である。 Figure 6 is a diagram illustrating the operation of the heating system 80 when it is driven independently.

ショベル200の駆動開始時に、キャビン10内を暖めるために暖房システム80のスイッチ(例えば、操作装置26の一部)が操作されると、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、ウォータポンプ82に水循環流路86から流れてくる冷却水を吸い込ませて吐出させることにより、水循環流路86内の冷却水を循環させる。また、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、水循環流路86を循環する冷却水を水加熱ヒータ83によって加熱させる。この際、暖房システム80のスイッチにおいて、暖房能力を最大限とする操作が行われると、空調コントローラ81は、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、三方弁85を切り替え、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第2の分岐流路86Bを循環するように制御する。これにより、水加熱ヒータ83にて温められた冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第2の分岐流路86Bを流れ、熱交換器92を通過しなくなる。なお、暖房システム80の暖房能力を最大限とする操作は、暖房システム80のスイッチによって選択可能となっており、キャビン10内の空気を短時間で暖めたい場合に選択されてもよい。また、キャビン10内の温度がキャビン10内の設定温度に対して所定の温度以上に低い場合に、暖房システム80のスイッチが操作されると、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第2の分岐流路86Bを循環するように制御してもよい。例えば、キャビン10内の温度がキャビン10内の設定温度に対して10℃以上に低い場合に、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第2の分岐流路86Bを循環するように制御してもよい。そのような構成においては、キャビン10内の温度がキャビン10内の設定温度に対して10℃以上低くはない場合、暖房システム80のスイッチが操作されると、水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第1の分岐流路86Aを循環するように制御され、図4に示したような熱交換が行われることになる。 When the switch of the heating system 80 (e.g., part of the operating device 26) is operated to heat the cabin 10 at the start of operation of the shovel 200, the air conditioning controller 81, based on a control signal from the shovel controller 30, causes the water pump 82 to suck in and discharge coolant flowing from the water circulation flow path 86, thereby circulating the coolant within the water circulation flow path 86. Furthermore, based on a control signal from the shovel controller 30, the air conditioning controller 81 causes the water heater 83 to heat the coolant circulating through the water circulation flow path 86. At this time, when the switch of the heating system 80 is operated to maximize heating capacity, the air conditioning controller 81, based on a control signal from the shovel controller 30, switches the three-way valve 85 to control the coolant circulating through the water circulation flow path 86 so that it circulates through the second branch flow path 86B of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B. As a result, the coolant heated by the water heater 83 flows through the second branch flow path 86B of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, and does not pass through the heat exchanger 92. Note that an operation to maximize the heating capacity of the heating system 80 can be selected using a switch of the heating system 80, and may be selected when it is desired to heat the air in the cabin 10 in a short period of time. Furthermore, when the temperature in the cabin 10 is lower than the set temperature of the cabin 10 by a predetermined temperature or more, if the switch of the heating system 80 is operated, the coolant circulating through the water circulation flow path 86 may be controlled to circulate through the second branch flow path 86B of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B. For example, when the temperature in the cabin 10 is lower than the set temperature of the cabin 10 by 10° C. or more, the coolant circulating through the water circulation flow path 86 may be controlled to circulate through the second branch flow path 86B of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B. In such a configuration, if the temperature inside the cabin 10 is not lower than 10°C or more than the set temperature inside the cabin 10, when the switch of the heating system 80 is operated, the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 is controlled to circulate through the first branch flow path 86A out of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, and heat exchange as shown in Figure 4 occurs.

水循環流路86を循環する冷却水が、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのうち第2の分岐流路86Bを循環する場合、水循環流路86を循環する冷却水が熱交換器92を通過しないため、水循環流路86を循環する冷却水と、高圧油圧ライン16を循環する作動油との間にて熱交換は行われない。そのため、水加熱ヒータ83によって温められた冷却水の熱が、高圧油圧ライン16を循環する作動油に与えられることがなく、水加熱ヒータ83によって温められた冷却水の熱を、キャビン10内を暖めるためだけに利用することができる。それにより、キャビン10内の空気を短時間で暖めることができる。 When the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 circulates through the second branch flow path 86B of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 does not pass through the heat exchanger 92, and therefore heat exchange does not occur between the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 and the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16. As a result, the heat of the cooling water heated by the water heater 83 is not imparted to the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16, and the heat of the cooling water heated by the water heater 83 can be used solely to heat the cabin 10. This allows the air inside the cabin 10 to be heated in a short period of time.

このように、ショベルコントローラ30が、キャビン10内の温度に関する要求に応じて、三方弁85を切り替えることで、冷却水が循環する流路を第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかに切り替える。これにより、キャビン10内の空気の温度が低い場合等において、キャビン10内の空気を短時間で暖めることができる。 In this way, the excavator controller 30 switches the flow path through which the cooling water circulates between the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B by switching the three-way valve 85 in accordance with the temperature requirements inside the cabin 10. This allows the air inside the cabin 10 to be warmed in a short period of time, for example, when the air temperature inside the cabin 10 is low.

上述したように本実施形態においては、ショベル200を操作するためのキャビン10と、キャビン10内の温度を調整するための冷却水が循環する水循環流路86と、ショベル200を駆動させるための作動油が循環する高圧油圧ライン16と、水循環流路86を循環する冷却水と高圧油圧ライン16を循環する作動油との間で熱交換を行う熱交換器92とを有する。これにより、バッテリの消費量が多くなってしまうことを抑制しながらも、短時間で作動油を暖気するとともに運転室を暖めることができる。 As described above, this embodiment includes a cabin 10 for operating the shovel 200, a water circulation path 86 through which cooling water circulates to adjust the temperature inside the cabin 10, a high-pressure hydraulic line 16 through which hydraulic oil circulates to drive the shovel 200, and a heat exchanger 92 that exchanges heat between the cooling water circulating through the water circulation path 86 and the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16. This makes it possible to warm up the hydraulic oil and the cab in a short period of time while preventing excessive battery consumption.

また、水循環流路86が、熱交換器92を通過する第1の分岐流路86Aと、熱交換器92を通過しない第2の分岐流路86Bとを有し、ショベルコントローラ30が、三方弁85を切り替えることで、冷却水が循環する流路を、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかに切り替える。これにより、冷却水が熱交換器92を通過するかどうかを切り替えることで、水循環流路86を循環する冷却水と高圧油圧ライン16を循環する作動油との間で熱交換を行うことができる。 The water circulation flow path 86 also has a first branch flow path 86A that passes through the heat exchanger 92 and a second branch flow path 86B that does not pass through the heat exchanger 92. The excavator controller 30 switches the flow path through which the cooling water circulates between the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B by switching the three-way valve 85. This allows heat exchange to occur between the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 and the hydraulic oil circulating through the high-pressure hydraulic line 16 by switching whether the cooling water passes through the heat exchanger 92 or not.

なお、本実施形態においては、水循環流路86の一部に、熱交換器92を通過する第1の分岐流路86Aと、熱交換器92を通過しない第2の分岐流路86Bとを設けている。しかしながら、作動油が循環する高圧油圧ライン16に、熱交換器92を通過する第1の分岐流路と、熱交換器92を通過しない第2の分岐流路とを設けてもよい。その場合、ショベルコントローラ30は、キャビン10内の温度に関する要求に応じて、三方弁を切り替えることで、作動油が循環する流路を第1の分岐流路と第2の分岐流路とのいずれかに切り替えることになる。 In this embodiment, a first branch flow path 86A that passes through the heat exchanger 92 and a second branch flow path 86B that does not pass through the heat exchanger 92 are provided in part of the water circulation flow path 86. However, the high-pressure hydraulic line 16 through which the hydraulic oil circulates may also be provided with a first branch flow path that passes through the heat exchanger 92 and a second branch flow path that does not pass through the heat exchanger 92. In this case, the excavator controller 30 switches the flow path through which the hydraulic oil circulates between the first branch flow path and the second branch flow path by switching the three-way valve in accordance with the temperature requirements inside the cabin 10.

また、本実施形態においては、三方弁85を切り替えることで、水循環流路86を循環する冷却水が第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかを循環するように制御している。しかしながら、第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのそれぞれに開閉弁を設け、空調コントローラ81が、ショベルコントローラ30からの制御信号に基づいて、これら2つの開閉弁を排他的に開閉することで、水循環流路86を循環する冷却水が第1の分岐流路86Aと第2の分岐流路86Bとのいずれかを循環するように制御してもよい。 In addition, in this embodiment, the three-way valve 85 is switched to control the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 so that it circulates through either the first branch flow path 86A or the second branch flow path 86B. However, an on-off valve may be provided in each of the first branch flow path 86A and the second branch flow path 86B, and the air conditioning controller 81 may control the cooling water circulating through the water circulation flow path 86 so that it circulates through either the first branch flow path 86A or the second branch flow path 86B by exclusively opening and closing these two on-off valves based on control signals from the excavator controller 30.

1 下部走行体
1A,1B 走行油圧モータ
2 旋回機構
2M 旋回油圧モータ
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 キャビン
12 ポンプ用電動機
12s センサ
14 メインポンプ
15 パイロットポンプ
16 高圧油圧ライン
17 コントロールバルブ
19 バッテリモジュール
25 パイロットライン
26 操作装置
28 信号線
30 ショベルコントローラ
31 圧力制御弁
50 出力装置
52 入力装置
80 暖房システム
81 空調コントローラ
82 ウォータポンプ
83 水加熱ヒータ
83A 水温センサ
84 HVAC
84A 水温センサ
85 三方弁
86 水循環流路
86A 第1の分岐流路
86B 第2の分岐流路
90 油圧システム
91 オイルクーラ
92 熱交換器
93 油温センサ
100 電力変換装置
110 DCバス
200 ショベル
T 作動油タンク
REFERENCE SIGNS LIST 1 Lower traveling body 1A, 1B Travel hydraulic motor 2 Swing mechanism 2M Swing hydraulic motor 3 Upper rotating body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 12 Pump motor 12s Sensor 14 Main pump 15 Pilot pump 16 High-pressure hydraulic line 17 Control valve 19 Battery module 25 Pilot line 26 Operating device 28 Signal line 30 Excavator controller 31 Pressure control valve 50 Output device 52 Input device 80 Heating system 81 Air conditioning controller 82 Water pump 83 Water heater 83A Water temperature sensor 84 HVAC
84A Water temperature sensor 85 Three-way valve 86 Water circulation flow path 86A First branch flow path 86B Second branch flow path 90 Hydraulic system 91 Oil cooler 92 Heat exchanger 93 Oil temperature sensor 100 Power conversion device 110 DC bus 200 Excavator T Hydraulic oil tank

Claims (5)

ショベルであって、
前記ショベルを操作するための運転室と、
前記運転室内の温度を調整するための第1の液体が循環する第1の流路と、
前記ショベルを駆動させるための第2の液体が循環する第2の流路と、
前記第1の流路を循環する前記第1の液体と前記第2の流路を循環する第2の液体との間で熱交換を行う熱交換器と、を有するショベル。
A shovel,
an operator's cab for operating the shovel;
a first flow path through which a first liquid for adjusting a temperature inside the cab circulates;
a second flow path through which a second liquid for driving the shovel circulates;
a heat exchanger that performs heat exchange between the first liquid circulating through the first flow path and the second liquid circulating through the second flow path.
前記第1の流路と前記第2の流路とのいずれか一方は、
前記熱交換器を通過する第1の分岐流路と、
前記熱交換器を通過しない第2の分岐流路と、を有し、
前記ショベルは、
前記第1の液体または前記第2の液体が循環する流路を、前記第1の分岐流路と前記第2の分岐流路とのいずれかに切り替える制御部を有する、請求項1に記載のショベル。
One of the first flow path and the second flow path is
a first branch flow path passing through the heat exchanger;
a second branch flow path that does not pass through the heat exchanger,
The shovel is
The shovel according to claim 1 , further comprising a control unit that switches a flow path through which the first liquid or the second liquid circulates between the first branch flow path and the second branch flow path.
前記第1の流路に、当該第1の流路を循環する前記第1の液体を加熱する加熱器を有し、
前記第2の流路に、当該第2の流路を循環する前記第2の液体を加熱する加熱器を有さない、請求項1に記載のショベル。
a heater provided in the first flow path for heating the first liquid circulating through the first flow path;
The shovel according to claim 1 , wherein the second flow path does not have a heater that heats the second liquid circulating through the second flow path.
前記制御部は、前記運転室内の温度に関する要求に応じて、前記第1の液体または前記第2の液体が循環する流路を、前記第1の分岐流路と前記第2の分岐流路とのいずれかに切り替える、請求項2に記載のショベル。 The shovel described in claim 2, wherein the control unit switches the flow path through which the first liquid or the second liquid circulates between the first branch flow path and the second branch flow path in response to temperature requirements in the cab. 前記第2の流路に設けられ、前記ショベルを駆動させるための油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動させる電動機と、を有する、請求項1に記載のショベル。
a hydraulic pump provided in the second flow path for driving the shovel;
The shovel according to claim 1, further comprising: an electric motor that drives the hydraulic pump.
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