KR20230083226A

KR20230083226A - 전동식 작업 기계

Info

Publication number: KR20230083226A
Application number: KR1020220159904A
Authority: KR
Inventors: 사토시 키타하라
Original assignee: 얀마 홀딩스 주식회사
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-06-09
Also published as: CN116201188A; EP4190626A1; US20230167623A1; JP2023081617A

Abstract

[과제] 대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우라도, 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공한다.
[해결수단] 전동식 작업 기계로서의 유압 셔블은 하부 주행체와, 하부 주행체의 상방에 위치하고, 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 설치되는 상부 선회체와, 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와, 상부 선회체에 배치되고, 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛을 구비한다. 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖는다. 배터리 유닛은 선회 프레임 상에 배치된다. 전동 모터는 배터리 유닛의 상방에 배치된다.

Description

전동식 작업 기계{ELECTRIC WORKING MACHINE}

본 발명은 전동식 작업 기계에 관한 것이다.

종래, 전동 모터에 의해 유압 펌프를 구동하고, 유압 펌프로부터 유압 액추에이터에 작동유를 공급해서 유압 액추에이터를 구동하는 유압 셔블이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 2007-211394호 공보

특허문헌 1에서는 전동 모터를 구동하기 위한 배터리를 상부 선회체의 후단에 위치시키고 있다. 배터리는 상부 선회체에 있어서, 전동 모터 및 유압 펌프보다 상방에 위치하고 있다. 이 배치에서는, 중량이 큰 배터리가 상방에 위치하기 때문에, 유압 셔블의 무게 중심이 높아진다. 그 결과, 유압 셔블의 기체 밸런스를 양호하게 유지하는 것이 곤란해진다. 특히, 배터리로서 대용량의 것(예를 들면, 복수의 배터리를 유닛화한 배터리 유닛)을 사용하는 경우, 기체 밸런스를 양호하게 유지하는 것이 점점 곤란해진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우라도, 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 측면에 의한 전동식 작업 기계는 하부 주행체와, 상기 하부 주행체의 상방에 위치하고, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 설치되는 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와, 상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛을 구비하고, 상기 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖고, 상기 배터리 유닛은 상기 선회 프레임 상에 배치되고, 상기 전동 모터는 상기 배터리 유닛의 상방에 배치된다.

대용량(대형)의 배터리 유닛을 사용하는 경우라도, 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블의 제어계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 유압 셔블이 구비하는 상부 선회체의 기관실의 내부를 후방으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 4는 상기 기관실 내의 각 부품의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 상기 기관실의 내부의 우측면도이다.

본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 의거해서 설명하면, 이하와 같다.

〔1. 전동식 작업 기계〕

도 1은 본 실시형태의 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블(전동 셔블)(1)의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 작업기(3)와, 상부 선회체(4)를 구비한다.

여기서, 방향을 이하와 같이 정의한다. 상부 선회체(4)의 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터(조종자, 운전수)가 정면을 향하는 방향을 전방으로 하고, 그 반대 방향을 후방으로 한다. 그러나, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회인 상태(선회 각도 0°)에서는 상부 선회체(4)의 전후 방향은 하부 주행체(2)가 전후진하는 방향과 일치한다. 또한, 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터로부터 보아서 좌측을 「좌」로 하고, 우측을 「우」로 한다. 또한, 전후 방향 및 좌우 방향으로 수직한 중력 방향을 상하 방향으로 하고, 중력 방향의 상류측을 「상」으로 하고, 하류측을 「하」로 한다. 도면에서는, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태로 나타내고, 필요에 따라 전방을 「F」, 후방을 「B」, 우측방을 「R」, 좌측방을 「L」, 상방을 「U」, 하방을 「D」의 기호로 나타낸다.

하부 주행체(2)는 좌우 한쌍의 크롤러(21)와, 좌우 한쌍의 주행 모터(22)를 구비한다. 각 주행 모터(22)는 유압 모터이다. 좌우의 주행 모터(22)가 좌우의 크롤러(21)를 각각 구동함으로써 유압 셔블(1)을 전후진시킬 수 있다. 하부 주행체(2)에는 정지 작업을 행하기 위한 블레이드(23)와, 블레이드 실린더(23a)가 설치된다. 블레이드 실린더(23a)는 블레이드(23)를 상하 방향으로 회동시키는 유압 실린더이다.

작업기(3)는 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 구비한다. 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 독립적으로 구동함으로써 토사 등의 굴삭 작업을 행할 수 있다.

붐(31)은 붐 실린더(31a)에 의해 회동된다. 붐 실린더(31a)는 기단부가 상부 선회체(4)의 전방부에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 암(32)은 암 실린더(32a)에 의해 회동된다. 암 실린더(32a)는 기단부가 붐(31)의 선단부에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 버킷(33)은 버킷 실린더(33a)에 의해 회동된다. 버킷 실린더(33a)는 기단부가 암(32)의 선단부에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 및 버킷 실린더(33a)는 유압 실린더에 의해 구성된다.

상부 선회체(4)는 하부 주행체(2)의 상방에 위치하고, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 베어링(도시하지 않음)을 통해서 선회 가능하게 설치된다. 상부 선회체(4)에는 조종부(41), 선회 프레임(42), 선회 모터(43), 기관실(44) 등이 배치된다. 상부 선회체(4)는 유압 모터인 선회 모터(43)의 구동에 의해 선회 베어링을 통해서 선회한다.

상부 선회체(4)에는 유압 펌프(71)(도 2 참조)가 배치된다. 유압 펌프(71)는 기관실(44)의 내부의 전동 모터(61)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 유압 펌프(71)는 유압 모터(예를 들면, 좌우의 주행 모터(22), 선회 모터(43), 및 유압 실린더(예를 들면, 블레이드 실린더(23a), 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 버킷 실린더(33a))에 작동유(압유)를 공급한다. 유압 펌프(71)로부터 작동유가 공급되어서 구동되는 유압 모터 및 유압 실린더를 총칭하여 유압 액추에이터(73)(도 2 참조)라고 부른다.

조종부(41)에는 운전 좌석(41a)이 배치된다. 운전 좌석(41a)의 주위에는 각종 레버(41b)가 배치된다. 오퍼레이터가 운전 좌석(41a)에 착좌해서 레버(41b)를 조작함으로써, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 이것에 의해, 하부 주행체(2)의 주행, 블레이드(23)에 의한 정지 작업, 작업기(3)에 의한 굴삭 작업, 상부 선회체(4)의 선회 등을 행할 수 있다.

상부 선회체(4)에는 배터리 유닛(53)이 배치된다. 배터리 유닛(53)은, 예를 들면 리튬 이온 배터리 유닛으로 구성되며, 전동 모터(61)를 구동하기 위한 전력을 비축한다. 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리를 유닛화해서 구성되어도 좋고, 단일의 배터리 셀로 구성되어도 좋다. 또한, 상부 선회체(4)에는 도시하지 않은 급전구가 설치된다. 상기 급전구와, 외부 전원인 상용 전원(51)은 급전 케이블(52)을 통해서 접속된다. 이것에 의해, 배터리 유닛(53)을 충전할 수 있다.

상부 선회체(4)에는 납 배터리(54)가 더 설치된다. 납 배터리(54)는 저전압(예를 들면, 12V)의 직류 전압을 출력한다. 납 배터리(54)로부터의 출력은 제어 전압으로서, 예를 들면 후술하는 송풍 팬(F)(도 4 참조), 시스템 컨트롤러(67)(도 2 참조) 등에 공급된다.

유압 셔블(1)은 유압 액추에이터(73) 등의 유압 기기와, 전력으로 구동되는 액추에이터를 병용한 구성이어도 좋다. 전력으로 구동되는 액추에이터로서는, 예를 들면 전동 주행 모터, 전동 실린더, 전동 선회 모터가 있다.

〔2. 제어계 및 유압계의 구성〕

도 2는 유압 셔블(1)의 제어계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 유압 셔블(1)은 전동 모터(61)와, 충전기(62)와, 인버터(63)와, PDU(Power Drive Unit)(64)와, 정션 박스(65)와, DC-DC 컨버터(66)와, 시스템 컨트롤러(67)를 구비한다. 시스템 컨트롤러(67)는 ECU(Electronic Control Unit)라고도 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되어, 유압 셔블(1)의 각 부의 전기적인 제어를 행한다.

전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)으로부터 정션 박스(65) 및 인버터(63)를 통해서 공급되는 전력에 의해 구동된다. 전동 모터(61)는 영구 자석 모터 또는 유도 모터로 구성된다.

충전기(62)는 도 1에서 나타낸 상용 전원(51)으로부터 급전 케이블(52)을 통해서 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 인버터(63)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환해서 전동 모터(61)에 공급한다. 이것에 의해, 전동 모터(61)가 회전한다. 인버터(63)로부터 전동 모터(61)로의 교류 전압(전류)의 공급은 시스템 컨트롤러(67)로부터 출력되는 회전 지령에 의거해서 행해진다.

PDU(64)는 내부의 배터리 릴레이를 제어해서 배터리 유닛(53)의 입출력을 제어하는 배터리 제어 유닛이다. 정션 박스(65)는 충전기 릴레이, 인버터 릴레이, 퓨즈 등을 포함해서 구성된다. 상기한 충전기(62)로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65)를 통해서 배터리 유닛(53)에 공급된다. 또한, 배터리 유닛(53)으로부터 출력되는 전압은 정션 박스(65)를 통해서 인버터(63)에 공급된다.

DC-DC 컨버터(66)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 고전압(예를 들면, 300V)의 직류 전압을 저전압(예를 들면, 12V)으로 강압한다. DC-DC 컨버터(66)로부터 출력되는 전압은 납 배터리(54)로부터의 출력과 마찬가지로 송풍 팬(F), 시스템 컨트롤러(67) 등에 공급된다.

전동 모터(61)의 회전축(출력축)에는 복수의 유압 펌프(71)가 접속된다. 복수의 유압 펌프(71)는 가변 용량형 펌프 및 고정 용량형 펌프를 포함한다. 도 2에서는, 예로서 유압 펌프(71)를 1개만 도시하고 있다. 각 유압 펌프(71)는 작동유를 수용(저류)하는 작동유 탱크(74)와 접속되어 있다. 유압 펌프(71)에 의해, 작동유 탱크(74) 내의 작동유가 컨트롤 밸브(72)를 통해서 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 이것에 의해, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 컨트롤 밸브(72)는 유압 액추에이터(73)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유량을 제어하는 방향 스위칭 밸브이다.

이상과 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(1)은 상부 선회체(4)(도 1 참조)에 배치되는 전동 모터(61) 및 배터리 유닛(53)을 적어도 구비한다. 또한, 유압 셔블(1)은 유압 펌프(71)로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 액추에이터(73)를 구비한다.

〔3. 기관실 내부의 각 부품의 배치에 대해서〕

도 3은 상부 선회체(4)의 기관실(44)의 내부의 후방으로부터의 사시도이다. 도 4는 기관실(44) 내의 각 부품의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 5는 기관실(44)의 내부의 우측면도이다. 또한, 이들 도면에서는 간략화를 위해, 각 부품을 단순한 직육면체 형상 또는 원주 형상으로 나타내고 있지만, 실제의 형상은 이들과 상이한 경우가 있다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 편의적으로 도 5에서 나타낸 시트 마운트(44M)의 도시를 생략하고 있다. 시트 마운트(44M)는 기관실(44)의 상벽을 구성하고, 도 1에서 나타낸 운전 좌석(41a)의 하지가 되는 대좌이다. 또한, 도 3 및 도 5에서는 편의적으로 도 4에서 나타낸 송풍 팬(F) 및 열 교환기(HE)의 도시를 생략하고 있다.

(3-1. 전동 모터의 배치)

상부 선회체(4)는 저부에 선회 프레임(42)을 갖는다. 선회 프레임(42)은 상부 선회체(4)의 바닥판을 구성한다. 상기한 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42) 상에 배치된다. 특히, 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42) 상에서 후방의 위치에 배치된다. 상기한 전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)의 상방에 배치된다. 특히, 전동 모터(61)는 기관실(44)의 내부에서 배터리 유닛(53)과 시트 마운트(44M) 사이에 배치된다. 전동 모터(61)는 유압 펌프(71)에 동력을 출력하는 출력축이 좌우 방향을 따르도록 배터리 유닛(53)의 상방에 위치한다.

또한, 배터리 유닛(53)과 선회 프레임(42) 사이에는 방진 고무, 스테이, 하우징 등을 조합시킨 방진 구조가 존재하지만, 도면에서는 상기 방진 구조의 도시를 생략하고 있다. 또한, 전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)의 상방에 스테이, 하우징 등의 지지 구조에 의해 지지되어 배치된다.

통상, 배터리 유닛(53)은 전동 모터(61)보다 무겁다. 또한, 배터리 유닛(53)은 대용량이 됨에 따라 대형화된다. 본 실시형태와 같이, 배터리 유닛(53)의 상방에 전동 모터(61)가 배치됨으로써 대용량의(대형의) 배터리 유닛(53)을 선회 프레임(42) 상에 배치하는 경우라도, 기체(유압 셔블(1), 특히 상부 선회체(4))의 중심을 낮게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 기체 밸런스를 양호하게 유지할 수 있다. 따라서, 유압 액추에이터(73)를 구동해서 작업을 행하는 경우라도, 유압 셔블(1)의 안정한 자세로 작업을 양호하게 행할 수 있다.

또한, 유압 셔블(1)은 조종자가 착좌하는 운전 좌석(41a)를 구비한다. 운전 좌석(41a)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 전동 모터(61)의 상방에 위치한다. 이 구성에서는 상방으로부터 보아서 운전 좌석(41a)과 전동 모터(61)가 겹치는 위치 관계가 되기 때문에 상부 선회체(4)의 전후 방향의 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상부 선회체(4)를 소형화하고, 선회 반경이 작은 소형의 유압 셔블(1)을 실현하는 것이 용이해진다.

(3-2. 유압 펌프의 배치)

상기한 유압 펌프(71)는 전동 모터(61)의 측방에(도 4 등에서는 우측에) 배치되어 있으며, 전동 모터(61)와 마찬가지로 배터리 유닛(53)보다 높은 위치에 배치된다. 유압 펌프(71)의 입력축은 전동 모터(61)의 출력축과 연결된다. 따라서, 유압 펌프(71)는 상기 입력축이 좌우 방향을 따르도록 위치한다. 즉, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)는 상부 선회체(4)의 좌우 방향으로 나란히 배치된다. 유압 펌프(71)도, 전동 모터(61)와 마찬가지로 스테이, 하우징 등의 지지 구조에 의해 지지된다. 또한, 유압 펌프(71)의 일부는 배터리 유닛(53)의 상방에 위치하고, 나머지는 배터리 유닛(53)의 상방으로부터 측방(예를 들면, 우측)으로 돌출되어 있지만(도 4 참조), 이 점의 상세에 대해서는 후술한다.

이와 같이, 유압 펌프(71)가 배터리 유닛(53)보다 높은 위치에 배치됨으로써 상부 선회체(4)(특히, 기관실(44) 내)에 있어서 유압 펌프(71)를 전동 모터(61)와(예를 들면, 좌우 방향으로) 나란히 배치할 수 있다. 즉, 유압 펌프(71)를 전동 모터(61)에 가까이 해서 배치할 수 있다. 이것에 의해, 상부 선회체(4)에 있어서 유압 펌프(71) 및 전동 모터(61)의 콤팩트한 배치를 실현하여 상부 선회체(4)를 소형화하는 것이 용이해진다. 그 결과, 선회 반경이 작은 소형의 유압 셔블(1)을 실현하는 것이 용이해진다.

특히, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 좌우 방향으로 나란히 배치됨으로써, 본 실시형태와 같이 전동 모터(61)를 배터리 유닛(53)의 상방에 배치하면서 유압 펌프(71)의 일부를 배터리 유닛(53)으로부터 측방으로 돌출시킨(오프셋시킨) 레이아웃을 실현하는 것이 용이해진다. 이 레이아웃에 의해, 유압 펌프(71)의 메인터넌스 시에, 유압 호스(도시하지 않음)를 유압 펌프(71)로부터 분리한 경우라도, 유압 펌프(71)에 있어서의 유압 호스와의 접속구로부터 작동유가 흘러서 배터리 유닛(53)에 부착될 가능성을 저감할 수 있다.

이하, 상기 효과가 얻어지는 구성의 상세에 대해서 설명한다. 도 2에서 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 유압 셔블(1)은 유압 펌프(71)로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 액추에이터(73)와, 작동유를 수용하는 작동유 탱크(74)를 구비한다. 도 3∼도 5에서 나타내는 바와 같이, 작동유 탱크(74)는 기관실(44) 내에서 유압 펌프(71)보다 전방에 배치된다.

또한, 유압 펌프(71)는 흡인구(71a)와, 토출구(71b)를 갖는다. 흡인구(71a)와 작동유 탱크(74)는 유압 호스(도시하지 않음)에 의해 접속된다. 따라서, 작동유 탱크(74)로부터 상기 유압 호스를 통해서 공급되는 작동유는 흡인구(71a)를 통해서 펌프 내부로 들어간다. 한편, 토출구(71b)는 유압 펌프(71)로부터 유압 액추에이터(73)를 향해 작동유를 토출한다. 토출구(71b)로부터 토출된 작동유는 다른 유압 호스(도시하지 않음) 및 컨트롤 밸브(72)(도 2 참조)를 통해서 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 또한, 도면에서는 토출구(71b)를 1개만 도시하고 있지만, 토출구(71b)는 컨트롤 밸브(72)의 섹션의 수 이상 설치되어 있으면 좋다.

이와 같이, 유압 펌프(71)는 작동유 탱크(74)로부터 공급되는 작동유가 통과되는 흡인구(71a)와, 유압 액추에이터(73)를 향하는 작동유가 통과되는 토출구(71b)를 갖는다. 그리고, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡인구(71a) 및 토출구(71b)는 배터리 유닛(53)과 좌우 방향으로 어긋나서 위치한다. 즉, 상방으로부터 보아서 흡인구(71a) 및 토출구(71b)는 배터리 유닛(53)의 우측면보다 우측 방향에 위치하고 있어, 배터리 유닛(53)과 겹쳐서 위치하지 않는다.

일반적으로, 전기 부품에 작동유가 부착되면, 전기 부품이 동작 불량을 일으킬 가능성이 있다. 상기한 흡인구(71a) 및 토출구(71b)와 배터리 유닛(53)의 위치 관계에 의하면, 유압 펌프(71)를 메인터넌스하기 위해, 유압 펌프(71)로부터 유압 호스를 분리했을 때에 유압 펌프(71)의 흡인구(71a) 또는 토출구(71b)로부터 작동유가 흘렀다고 해도, 그 작동유가 배터리 유닛(53)에 부착되는 것을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 배터리 유닛(53)이 작동유에 의해 오염되는 사태를 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유의 부착에 기인하는 배터리 유닛(53)의 동작 불량을 저감할 수도 있다.

(3-3. 전장품의 배치)

상기한 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), 정션 박스(65), 및 DC-DC 컨버터(66)를 총칭해서 전장품(EC)이라고 부르기로 한다. 상부 선회체(4)(특히, 기관실(44))에 있어서, 전장품(EC)은 전동 모터(61)와 마찬가지로 배터리 유닛(53)의 상방에 위치한다. 본 실시형태에서는, 배터리 유닛(53)의 상방이고 또한 전동 모터(61)의 좌후방에 정션 박스(65)가 위치한다. 또한, 배터리 유닛(53)의 상방이고 또한 전동 모터(61)의 좌측에 PDU(64)가 위치한다. 또한, 배터리 유닛(53)의 상방이고 또한 전동 모터(61)보다 후방에 충전기(62), 인버터(63), 및 DC-DC 컨버터(66)가 아래로부터 이 순서로 쌓아올려진 상태로 위치한다.

또한, 이들 각 전장품(EC)의 위치 관계는 어디까지나 일례이며, 이 위치 관계에 한정되는 것은 아니다. 또한, 충전기(62), 인버터(63), 및 DC-DC 컨버터(66)의 상하 방향의 위치 관계나, 도 3 등에서 나타낸 위치 관계에는 한정되지 않고, 상하 방향에 있어서 서로 배치 위치를 치환하는 것도 가능하다. 각 전장품(EC)은 배터리 유닛(53) 상에서, 스테이, 하우징 등의 지지 구조에 의해 지지된다.

이와 같이, 유압 셔블(1)은 상부 선회체(4)(특히, 기관실(44))에 있어서, 배터리 유닛(53)의 상방에서, 전동 모터(61)와, 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 어긋나서 위치하는 전장품(EC)을 더 구비한다.

전장품(EC)의 상기 배치에서는 배터리 유닛(53)의 상방에서, 전동 모터(61)의 배치 공간 이외의 나머지의 공간을 전장품(EC)의 배치 공간으로서 유효 이용할 수 있다. 이것에 의해, 상부 선회체(4)를 콤팩트하게 구성하고, 선회 반경이 작은 소형의 유압 셔블(1)을 실현하는 것이 용이해진다. 또한, 전장품(EC)을 배터리 유닛(53) 상에 지지 구조를 통해서 배치했다고 해도, 상술한 배터리 유닛(53)에 대한 방진 대책(방진 구조)만으로, 그 상방에 위치하는 전장품(EC)의 방진 대책도 겸할 수 있다. 따라서, 전장품(EC)마다 별도의 방진 대책을 실시하지 않아도 되고, 전장품(EC)의 지지 구조를 간소화하는 것이 가능해진다.

특히, 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 전장품(EC)은 전동 모터(61)의 후방에 위치하는 제 1 전장품(EC1)을 포함한다. 즉, 배터리 유닛(53)의 상방에 있어서, 전동 모터(61)는 제 1 전장품(EC1)의 전방에 위치한다. 상기 예에서는, 제 1 전장품(EC1)은 충전기(62), 인버터(63), 및 DC-DC 컨버터(66)를 포함한다. 또한, 제 1 전장품(EC1)은 충전기(62), 인버터(63), 및 DC-DC 컨버터(66) 중 어느 1개, 또는 어느 2개여도 좋다.

복수의 전장품(EC) 중, 제 1 전장품(EC1) 이외의 전장품을 제 2 전장품(EC2)이라고도 칭한다. 상기 예에서는, 제 2 전장품(EC2)은 PDU(64) 및 정션 박스(65)이다. 또한, PDU(64) 및 정션 박스(65) 중 적어도 일방을 제 1 전장품(EC1) 중 어느 하나와 치환하여 제 1 전장품(EC1)으로서 사용하는 것도 가능하다. 제 1 전장품(EC1)보다 전방에 전동 모터(61)가 위치함으로써, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 전동 모터(61)가 제 1 전장품(EC1)보다 후방에 위치하는 구성에서는 좌우 방향으로 나란히 위치하는 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)가 상부 선회체(4)의 후방부(원형 부분)로부터 밀려나오지 않도록 하기 위해서, 상부 선회체(4)를 선회 반경이 큰 형상으로 형성하지 않을 수 없게 된다.

이것에 대하여, 본 실시형태와 같이 전동 모터(61)가 제 1 전장품(EC1)보다 전방에 위치하는 구성에서는 선회 테이블(42)의 중앙 부근에서 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 좌우 방향으로 나란히 배치하는 스페이스를 확보할 수 있다. 이 때문에, 상부 선회체(4)를 선회 반경이 큰 형상으로 형성하지 않아도 된다. 즉, 전동 모터(61) 및 유압 펌프(71)를 좌우 방향으로 나란히 배치하는 구성이어도, 상부 선회체(4)의 대형화를 회피할 수 있다.

또한, 전동 모터(61)와 좌우 방향으로 늘어서는 유압 펌프(71)에 대해서도, 제 1 전장품(EC1)보다 전방에 위치한다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기관실(44) 내에서 작동유 탱크(74)와 유압 펌프(71)의 거리를 짧게 할 수 있다. 따라서, 작동유 탱크(74)와 유압 펌프(71)를 연결하는 유압 호스의 배책도 하기 쉬워진다.

(3-4. 송풍 팬, 열 교환기, 개구부의 배치)

도 4에 나타내는 바와 같이, 기관실(44)의 우측 후방에는 송풍 팬(F)이 배치된다. 송풍 팬(F)은 기관실(44)의 내부와 외부 사이에서 공기를 유통시킨다. 송풍 팬(F)은 기관실(44)의 측부의 커버가 되는 보닛(44a)보다 내측에 배치된다. 송풍 팬(F)은, 예를 들면 기관실(44)의 내부의 공기를 외부로 배출하는 배기 팬으로 구성되지만, 기관실(44) 외부의 공기를 내부로 받아들이는 흡기 팬이어도 좋다. 즉, 송풍 팬(F)은 배기식이어도 좋고, 흡기식이어도 좋다.

또한, 선회 프레임(42) 상에서 송풍 팬(F)과 대향하는 위치에는 열 교환기(HE)가 배치된다. 열 교환기(HE)는 냉각 매체의 열교환을 행하는 라디에이터, 및 작동유의 열교환을 행하는 오일 쿨러를 포함해서 구성된다. 송풍 팬(F)의 구동에 의해 발생되는 바람을 열교환기(HE)에 접촉함으로써 냉각 매체 및 작동유가 열교환되어서 냉각된다. 본 실시형태에서는, 냉각 매체는 배터리 유닛(53) 및 전동 모터(61)에 공급된다. 즉, 배터리 유닛(53) 및 전동 모터(61)는 수냉 타입이다. 또한, 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), DC-DC 컨버터(66)는 공냉 타입이다. 또한, 전동 모터(61)는 공냉 타입이어도 좋다.

또한, 기관실(44)의 좌측부의 보닛(44a)에는 개구부(44P)가 형성되어 있다. 개구부(44P)의 형성 위치는 특별히 한정되지 않지만, 좌우 방향에 있어서 배터리 유닛(53)에 대하여 송풍 팬(F)과 반대측의 위치이면, 어디에 형성되어도 좋다.

이와 같이, 상부 선회체(4)는 기관실(44)과, 송풍 팬(F)과, 개구부(44P)를 갖는다. 기관실(44)은 선회 프레임(42)을 갖고, 배터리 유닛(53), 전동 모터(61), 유압 펌프(71), 및 제 1 전장품(EC1)을 수용한다. 송풍 팬(F)은 기관실(44)의 좌우 방향의 일방측(도 4에서는 우측)의 측부에 위치하고, 기관실(44)의 내부와 외부 사이에 공기를 유통시킨다. 개구부(44P)는 기관실(44)의 좌우 방향의 타방측(도 4의 예에서는 좌측)의 측부에 위치한다.

이 구성에서는, 송풍 팬(F)을 구동했을 때에, 기관실(44) 내에서 배터리 유닛(53)의 상방, 또한 전동 모터(61)의 후방에 있어서 좌우 방향의 일방측으로부터 타방측을 향해 공기를 흐르게 할 수 있다. 예를 들면, 기관실(44)의 좌측방으로부터 개구부(44P)를 통해서 기관실(44)의 내부에 공기를 흡입함으로써 전동 모터(61)의 후방으로 안내하고, 송풍 팬(F)에 의해 상기 공기를 기관실(44)의 우측방으로 배출할 수 있다. 그리고, 제 1 전장품(EC1)이 전동 모터(61)의 후방에 위치하는 구성에서는 상기 공기의 유로에 제 1 전장품(EC1)을 위치시킬 수 있다. 이것에 의해, 제 1 전장품(EC1)에 상기 공기를 접촉하고, 제 1 전장품(EC1)을 효율 좋게 냉각하는 것이 가능해진다.

특히, 제 1 전장품(EC1)은 충전기(62)와, DC-DC 컨버터(66)와, 인버터(63) 중, 적어도 어느 하나를 포함한다. 이 경우, 충전기(62), DC-DC 컨버터(66), 및 인버터(63) 중 적어도 어느 하나를 송풍 팬(F)의 구동에 의해 확실하게 냉각할 수 있다.

이상에서는, 전동식 작업 기계로서, 건설 기계인 유압 셔블(1)을 예로 들어서 설명했지만, 전동식 작업 기계는 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 휠 로더 등의 다른 건설 기계여도 좋다. 또한, 전동식 작업 기계는 콤바인, 트랙터 등의 농업 기계여도 좋다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경해서 실시할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농업 기계 등의 작업 기계에 이용 가능하다.

1: 유압 셔블(전동식 작업 기계) 2: 하부 주행체
4: 상부 선회체 41a: 운전 좌석
42: 선회 프레임 44: 기관실
44P: 개구부 53: 배터리 유닛
61: 전동 모터 62: 충전기
63: 인버터 66: DC-DC 컨버터
71: 유압 펌프 71a: 흡인구
71b: 토출구 73: 유압 액추에이터
74: 작동유 탱크 F: 송풍 팬
EC: 전장품 EC1: 제 1 전장품

Claims

하부 주행체와,
상기 하부 주행체의 상방에 위치하고, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 설치되는 상부 선회체와,
상기 상부 선회체에 배치되는 전동 모터와,
상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 전동 모터를 구동하기 위한 전력을 비축하는 배터리 유닛을 구비하고,
상기 상부 선회체는 저부에 선회 프레임을 갖고,
상기 배터리 유닛은 상기 선회 프레임 상에 배치되고,
상기 전동 모터는 상기 배터리 유닛의 상방에 배치되는 전동식 작업 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 선회체에 배치되고, 상기 전동 모터에 의해 구동되는 유압 펌프를 더 구비하고,
상기 유압 펌프는 상기 배터리 유닛보다 높은 위치에 배치되는 전동식 작업 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 전동 모터 및 상기 유압 펌프는 상기 상부 선회체의 좌우 방향으로 나란히 배치되는 전동식 작업 기계.
제 3 항에 있어서,
상기 유압 펌프로부터의 작동유의 공급에 의해 구동되는 유압 액추에이터와,
상기 작동유를 수용하는 작동유 탱크를 더 구비하고,
상기 유압 펌프는,
상기 작동유 탱크로부터 공급되는 상기 작동유가 통과하는 흡인구와,
상기 유압 액추에이터로 향하는 상기 작동유가 통과하는 토출구를 갖고,
상기 흡인구 및 상기 토출구는 상기 배터리 유닛과 좌우 방향으로 어긋나서 위치하는 전동식 작업 기계.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 상부 선회체에 있어서 상기 배터리 유닛의 상방에서, 상기 전동 모터와, 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 어긋나서 위치하는 전장품을 더 구비하는 전동식 작업 기계.
제 5 항에 있어서,
상기 전장품은 상기 전동 모터의 후방에 위치하는 제 1 전장품을 포함하는 전동식 작업 기계.
제 6 항에 있어서,
상기 상부 선회체는,
상기 선회 프레임을 갖고, 상기 배터리 유닛, 상기 전동 모터, 상기 유압 펌프, 및 상기 제 1 전장품을 수용하는 기관실과,
상기 기관실의 좌우 방향의 일방측의 측부에 위치하여 상기 기관실의 내부와 외부 사이에서 공기를 유통시키는 송풍 팬과,
상기 기관실의 좌우 방향의 타방측의 측부에 위치하는 개구부를 갖는 전동식 작업 기계.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전장품은,
상용 전원으로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전기와,
상기 충전기로부터 출력되는 상기 직류 전압, 또는 상기 배터리 유닛으로부터 공급되는 직류 전압을 강압하는 DC-DC 컨버터와,
상기 배터리 유닛으로부터 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 전동 모터에 공급하는 인버터 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 전동식 작업 기계.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
조종자가 착좌하는 운전 좌석을 더 구비하고,
상기 운전 좌석은 상기 전동 모터의 상방에 위치하는 전동식 작업 기계.