CN103339852A - 使用蓄电装置的电动系统及包括该电动系统的作业车辆 - Google Patents

Abstract

让使用蓄电装置的电动系统成为不需要对充电或放电进行管理的管理装置、价格低廉且可靠性较高的电动系统。在电动系统（1）中设置电动驱动装置（2）、双电层电容器（6）、直流发电装置（5）和驱动器（20）。使驱动器（20）内置有整流电路（21）和输出电路（22），该输出电路（22）将下限电压以上的直流电力转换为能够驱动电动驱动装置（2）的电力并进行输出。利用直流发电装置（5）的电压上限控制功能对供向双电层电容器（6）的电压的上限电压（E1）进行控制，而使用驱动器（20）的输出电路（22），以使双电层电容器（6）的电压不成为比下限电压（E2）低的电压的方式将来自直流发电装置（5）或双电层电容器（6）、或者来自交流外部电源的电力供向电动驱动装置（2）。

Description

使用蓄电装置的电动系统及包括该电动系统的作业车辆

技术领域

本发明涉及一种使用蓄电装置的电动系统及包括该电动系统的垃圾车、搅拌车、高空作业车、粉粒物料运输车等作业车辆，特别涉及一种蓄电装置的上限电压和下限电压的管理技术。

背景技术

迄今为止，在电瓶叉车、混合动力式挖掘机、电动高空作业车、混合动力式起重机、铁路车辆、各种混合动力式车辆等中，使用蓄电装置的电动系统已广泛投入使用。

例如在专利文献1中，在包括供给驱动车辆行驶的动力的发动机和被驱动旋转的搅拌筒的搅拌车中，下述方案已为众人所知，即：使该搅拌车包括发电装置、蓄电装置和电动驱动装置，发动机驱动该发电装置，该蓄电装置积蓄发电装置的输出电力，该电动驱动装置由利用已积蓄在蓄电装置中的电力所驱动的电动机构成，用电动驱动装置使搅拌筒旋转。

专利文献2的作业车辆是垃圾车，该垃圾车包括电动马达、直交流转换电路、外部端子和接触器，该电动马达驱动作业装置，该直交流转换电路将从蓄电装置中取出的直流电流转换为三相交流电流，该外部端子接收商用三相交流电，该接触器将电动马达的电源切换为蓄电装置和外部端子中的任一电源并进行连接。在该垃圾车中，因为能够在作业现场使内燃机的运转停止，并利用商用交流外部电源得到作业装置用动力，所以在作业中不会再产生噪音，也不会排放尾气，能够对改善环境带来有益效果。

在该垃圾车中，在蓄电装置和直交流转换电路之间的电路径上设置有断路器（维修塞（service plug）、具备所谓的电切断功能的部件）。在保养维修时和对蓄电装置进行充电时，通过使该断路器成为切断状态，则蓄电装置一侧成为与作业装置一侧电切断的状态，由此能够防止出现预想不到的异常工作，并能够防止使人触电。当在作业现场用交流外部电源驱动作业装置时，首先使断路器成为切断状态，来切断作业装置与蓄电装置的连接，然后再使外部端子与交流外部电源连接。

专利文献1：日本公开特许公报特开2003－226192号公报

专利文献2：日本公开特许公报特开平7－75208号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

然而，在现有使用蓄电装置的电动系统中，例如近年来广泛使用的由锂离子电池或镍氢电池构成的蓄电装置当不严格遵守上限电压和下限电压时有可能发热而引起烫伤、冒烟事故。而且，若在电压在下限电压附近的状态下保存上述蓄电装置，电压就会由于电池的自放电现象而下降，甚至会在不经意间降到比下限电压低的值。对电压管理的要求比较严格，要求以使用测量仪或与之等同的高精度电压测量方式对电压进行管理。因此，在现有使用蓄电装置的电动系统中，需要用能够以高精度管理电压的管理装置对蓄电装置的上限电压和下限电压严密地进行管理，因而整个系统复杂化，成本上升，并且会导致可靠性下降。

在如上述专利文献2所示的、为了将电动马达的电源切换为蓄电装置（内部电源）和外部端子（交流外部电源）中的任一电源并进行连接而使用接触器的现有作业车辆中，接触器有可能产生触点粘连。若出现该触点粘连，直交流转换电路及其他电路上的各种装置就有可能损坏。并且，在使用接触器的现有作业车辆中，因为电路比较复杂，所以可以认为还易于发生布线接触不良等事故，这成为可靠性下降的主要原因。再说，若驱动器出现异常工作，该异常工作就有可能影响到其他部分，使电路上的各种装置损坏。而且，虽然在现有作业车辆中，当在作业现场用交流外部电源驱动作业装置时使断路器成为切断状态，但是若忘了进行该使断路器成为切断状态的作业，就有可能发生触电事故。

本发明正是鉴于上述各点而完成的。其目的在于：让使用蓄电装置的电动系统成为不需要对充电或放电进行管理的管理装置、价格低廉且可靠性较高的电动系统。

本发明的另一目的在于：提供一种作业车辆，在该作业车辆中，在将电动马达的电源切换为内部电源和交流外部电源中的任一电源并进行连接时，不会产生误动作，也不会使装置损坏，而能够安全且可靠地切换电源。

－用以解决技术问题的技术方案－

为达成上述目的，在第一方面的发明中，以具有蓄电装置和电动驱动装置、并具备对该蓄电装置进行充电的功能的使用蓄电装置的电动系统作为对象，所述使用蓄电装置的电动系统包括交流外部电源或直流发电装置、以及驱动器，该直流发电装置具备电压上限控制功能，能够对供向所述蓄电装置的电压的上限进行控制，该驱动器以使所述蓄电装置的电压不成为比下限电压低的电压的方式将来自所述直流发电装置或所述蓄电装置、或者来自所述交流外部电源的电力供向所述电动驱动装置，在所述驱动器中内置有整流电路和输出电路，该输出电路将所述下限电压以上的直流电力转换为能够驱动所述电动驱动装置的电力并进行输出，所述使用蓄电装置的电动系统构成为来自所述交流外部电源的电力经由所述整流电路被送向所述输出电路，再被供向所述电动驱动装置，而来自所述蓄电装置或所述直流发电装置的电力不经由所述整流电路地被送向所述输出电路，再被供向所述电动驱动装置。

根据上述结构，首先，来自交流外部电源的电力经由内置在驱动器中的整流电路被整流，再被送向输出电路。另一方面，来自蓄电装置的电力不经由整流电路地被送向输出电路。此时，通过利用额定输出功率已被设定这一直流发电装置或交流外部电源本来就具有的电压上限控制功能，则能够对供向蓄电装置的电压的上限进行控制。并且，当蓄电装置的电压接近了下限电压附近时，利用驱动器的输出电路在未被输入规定电压以上的电源电压的情况下不能输出额定输出功率这一驱动器的输出电路本来就具有的功能。也就是说，在该情况下，驱动器的输出电路停止将来自蓄电装置的电力供向电动驱动装置，以使蓄电装置的电压不成为比下限电压低的电压。因此，即使不设置如现有技术那样的对充电或放电进行管理的管理装置，也能够对蓄电装置的上限电压和下限电压进行管理。

第二方面的发明，是在第一方面的发明中，所述电动驱动装置构成为该电动驱动装置能够进行再生制动，所述使用蓄电装置的电动系统构成为已在该电动驱动装置中产生的电力由所述驱动器调节为上限电压以下的电压，再被供向所述蓄电装置。

根据上述结构，当电动驱动装置进行再生制动时，因为用驱动器将已通过再生制动产生的电力调节为上限电压以下的电压，所以蓄电装置的使用寿命也不会缩短，能够有效地积蓄再生电能。

第三方面的发明，是在第一或第二方面的发明中，所述使用蓄电装置的电动系统包括第一连接插头和连接插座、以及外部电源用电缆，该第一连接插头和该连接插座成一对并设置在将所述蓄电装置和所述驱动器连接起来的一组电路径上，该第一连接插头位于所述蓄电装置一侧，该连接插座位于所述驱动器一侧，在该外部电源用电缆的一端设置有连接形状与所述第一连接插头相同的第二连接插头，并且，在该外部电源用电缆的另一端设置有与所述交流外部电源电连接的外部端子，所述使用蓄电装置的电动系统构成为：当利用所述蓄电装置的电力时，对所述第一连接插头和所述连接插座进行手动连接，当利用所述交流外部电源的电力时，对所述第二连接插头和所述连接插座进行手动连接。

根据上述结构，因为用电源切换用连接器作为在蓄电装置与交流外部电源之间进行切换的电源切换部，对电源进行手动切换，所以与使用接触器的现有电源切换部相比不会由于接触器的触点不良而使电路上的其他设备损坏。并且，因为不使用接触器，所以即使驱动器出现异常工作，该异常工作的影响也不会波及到电源切换部。因此，能够使作业车辆成为能够安全地切换电源的作业车辆。而且，因为能够使电源切换部的电路成为比较简单的电路，所以能够减少故障的发生来提高可靠性，并且因为能够使电路结构比较简单，所以与现有技术相比能够削减部件成本。

不是如现有技术那样用接触器自动切换电源，而是采用手动切换电源的方式，而且从蓄电装置或直流发电装置、与交流外部电源中二者择一，即在将电源从蓄电装置（内部电源）或直流发电装置切换为交流外部电源时，只有在使蓄电装置或直流发电装置与驱动器之间电切断后才能够使交流外部电源与驱动器连接，因而能够可靠地切换电源。并且，能够很容易地目视确认电源的切换。

因为能够可靠地使蓄电装置或直流发电装置与驱动器彼此电切断，所以能够使电源切换用连接器具备在对驱动器和作业装置进行保养维修时切换为切断状态的断路器（维修塞）的功能（所谓的电切断功能）。由此，与为电源的切换和保养维修而具有接触器和断路器的现有作业车辆相比能够将接触器和断路器的功能聚集在一个电源切换用连接器中。由此，能够使电路结构更为简单，因而能够减少电源切换部出故障，来提高可靠性。

第四方面的发明，是在第三方面的发明中，所述第一连接插头、所述连接插座和所述第二连接插头分别具有直流端子部和交流端子部，所述驱动器具有直流输入接口和交流输入接口，该直流输入接口使所述连接插座的所述直流端子部和所述输出电路不经由所述整流电路地电连接，该交流输入接口使所述连接插座的所述交流端子部和所述输出电路经由所述整流电路地电连接，所述使用蓄电装置的电动系统构成为：将所述蓄电装置的直流电力通过所述第一连接插头的所述直流端子部从所述连接插座的所述直流端子部送向所述驱动器的所述直流输入接口，所述使用蓄电装置的电动系统构成为：将所述交流外部电源的交流电力通过所述第二连接插头的所述交流端子部从所述连接插座的所述交流端子部送向所述驱动器的所述交流输入接口。

根据上述结构，只要将连接形状相同的第一连接插头和第二连接插头中的一插头从连接插座上取下并使另一插头与该连接插座连接，就能够使直流电的蓄电装置或直流发电装置与设置在驱动器上的直流输入接口电连接，或者，能够使交流外部电源与设置在驱动器上的交流输入接口电连接。由此，不会出现由于操作失误而使交流外部电源与设置在驱动器上的直流输入接口电连接的问题，因而能够安全且可靠地切换电源。

第五方面的发明，是在第一到第四方面中的任一方面的发明中，所述蓄电装置是双电层电容器。

根据上述结构，因为双电层电容器即使超过该双电层电容器的上限电压也不会产生异常发热，所以比较安全，而且并没有下限电压，能够在到0V为止的范围内使用。再加上，双电层电容器的电压压降曲线不会受到周围温度等各种周围环境的太大的影响，能够以简单的算式表示该电压压降曲线。因此，双电层电容器不需要严密的电压管理。因此，能够使电动系统的结构比较简单。

第六方面的发明涉及一种作业车辆，所述作业车辆具有第一到第五方面中的任一方面的发明所涉及的电动系统，所述作业车辆包括由所述电动驱动装置驱动的作业装置，所述直流发电装置设置在车辆内部，并且用车辆行驶驱动源使该直流发电装置发电，所述蓄电装置通过一组电路径与所述直流发电装置电连接。

根据上述结构，直流发电装置通过一组电路径与蓄电装置电连接，并且蓄电装置通过一组电路径与电源切换用连接器电连接。因此，在将第一连接插头从连接插座上取下并且使连接插座与第二连接插头连接的、交流外部电源的使用过程中，即使由于操作失误而使车辆行驶驱动源运转，也不会出现来自直流发电装置的电力和来自交流外部电源的电力同时流入驱动器中的状况。因此，不会使驱动器等设备损坏，因而比较安全。而通过利用来自交流外部电源的电力驱动作业装置，并使车辆行驶驱动源运转从而利用来自直流发电装置的电力对蓄电装置进行充电，则能够边使用作业装置边对蓄电装置进行充电。

－发明的效果－

如上所述，根据本发明，利用直流发电装置或交流外部电源的电压上限控制功能对供向蓄电装置的电压的上限进行控制，并利用驱动器的输出电路使蓄电装置的电压不成为比下限电压低的电压，由此能够让使用蓄电装置的电动系统成为不需要对充电或放电进行管理的管理装置、价格低廉且可靠性较高的电动系统。

根据本发明，因为用电源切换用连接器作为在蓄电装置与交流外部电源之间进行切换的电源切换部，并手动切换电源，所以假如驱动器出现异常工作，该异常工作的影响也不会波及到电源切换部，因而比较安全。并且，从蓄电装置与交流外部电源中二者择一，即在将电源从蓄电装置切换为交流外部电源时，只有在使蓄电装置与驱动器之间电切断后才能够使交流外部电源与驱动器连接，因而能够可靠地切换电源。

附图说明

图1是显示本发明的实施方式所涉及的使用蓄电装置的电动系统的概略结构的方框图。

图2是显示本发明的实施方式所涉及的垃圾车的驱动部分的略图。

图3是垃圾车的、用来对电源切换用连接器的电源切换操作进行说明的说明图。

图4是垃圾车的、用来对电源切换用连接器的电源切换操作进行说明的说明图。

图5是显示垃圾车的操作部的主要部分的放大图。

图6是显示蓄电装置的上限电压和下限电压的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图2显示作为本发明的实施方式所涉及的作业车辆的垃圾车的驱动部分的概略结构，虽然详情未图示，但该垃圾车与通常的垃圾车一样包括设置在驾驶室的后侧的垃圾装载箱和设置在垃圾装载箱的后部的垃圾投放箱。

在图1中放大地显示概略结构，本实施方式所涉及的垃圾车包括电动系统1，该电动系统1包括作为蓄电装置的双电层电容器6、对来自该双电层电容器6的电力进行调节的市售变频装置等驱动器20以及利用已由驱动器20调节的电力所驱动的电动驱动装置2。应予说明，在图1中，为了简化而省略了后述的电源切换用连接器10，示意地显示结构。

该电动系统1还包括安装在车辆上的监视装置41和控制器23。

监视装置41由温度传感器、电压传感器等构成，对双电层电容器6的单元温度或单元电压进行监视。该监视装置41不是如现有管理装置那样为了对充电或放电进行监视而设置的装置。也就是说，监视装置41是为了在双电层电容器6出现异常时通知该异常而设置的。控制器23对电动驱动装置2的工作进行控制，若监视装置41向控制器23输入异常信号，控制器23就让电动驱动装置2停止。

如图2所示，垃圾车包括具有液压泵31以及液压气缸34和液压马达35的作业装置30，该液压泵31由电动驱动装置2驱动，利用在液压泵31中产生的液压驱动该液压气缸34和该液压马达35。

双电层电容器6不是像电池那样利用化学反应，而是仅利用积蓄电荷这一物理现象，所以该双电层电容器6的使用寿命非常长，并且能够以大功率进行充电，因此具有充电时间非常短且价格比较低廉的特征。本实施方式的双电层电容器6由多个单元构成，并布置在设置于驾驶室和垃圾装载箱之间的设备安装箱50内（参照图3）和底盘的侧边（未图示），电气性地串联在一起。由此，能够输出一共有数百V的电压。

上述双电层电容器6通过一组电路径b与直流发电装置5电连接，能够对该双电层电容器6进行充电，该直流发电装置5设置在车辆内部，并且用作为车辆行驶驱动源的车辆发动机4使该直流发电装置5发电。应予说明，“一组电路径”是指从一种电源不向其他部位旁路地供电的路径。

直流发电装置5，与通常在车辆内安装有的小型发电装置（dynamo）分开另外设置，该直流发电装置5包括在车辆发动机4的驱动过程中不断由该车辆发动机4的风扇带（未图示）驱动的发电机5a。应予说明，也可以仅在需要时驱动发电机5a。

直流发电装置5在该直流发电装置5的电路径b上包括AVR（automaticvoltage regulator）5b（自动电压控制装置）。AVR5b根据从后述的控制器23供来的起动信号开始工作，将发电机5a的交流电力转换为直流电力。并且，该AVR5b与车辆发动机4的转速变化无关地将发电机5a的输出电压调节为一定的目标值。也就是说，因为直流发电装置5（AVR5b）具有电压上限控制功能，所以不会向双电层电容器6供给超过规定电压的电压。

在驱动器20中内置有整流电路21、输出电路22和输出电路用控制器24。电动系统1构成为：来自交流外部电源的电力经由整流电路21被送向输出电路22，再被供向电动驱动装置2，而来自双电层电容器6的电力不经由整流电路21地被送向输出电路22，再被供向电动驱动装置2。驱动器20使输出电路用控制器24对输出电路22进行控制，驱动器20由此还起到对电动驱动装置2的转速进行控制的作用。

更为具体而言，如在图3中也显示的那样，驱动器20呈单元状，设置在设备安装箱50内。该驱动器20具有直流输入接口20a和交流输入接口20b。来自直流电源的电力被输入给直流输入接口20a，该电力不经由整流电路21地被送向输出电路22，并从直流电力被调节为适用于驱动电动驱动装置2的频率的交流电力后被输出。在本实施方式中，来自双电层电容器6的直流电力被输入给直流输入接口20a，但也可以将来自直流发电装置5的电力直接输入给直流输入接口20a。

输出电路22构成为：将下限电压以上的直流电力转换为能够驱动电动驱动装置2的电力并进行输出。也就是说，输出电路22构成为：该输出电路22以使双电层电容器6的电压不成为比下限电压E2低的电压的方式将来自双电层电容器6（在有些情况下，来自直流发电装置5）的电力供向电动驱动装置2。

来自交流电源的电力被输入给交流输入接口20b，该电力先在驱动器20内的整流电路21中被整流，然后在输出电路22中被调节为适用于驱动电动驱动装置2的频率的交流电力后被输出。在本实施方式中，来自商用三相交流电源的交流电力作为交流外部电源被输入给交流输入接口20b。交流外部电力通常作为额定电压以100V～200V的值已设定上限电压和下限电压。因此，只要选择与该上限电压相对应的双电层电容器6即可。

所述驱动器20对电动驱动装置2的旋转进行控制，作为该电动驱动装置2采用的是永磁同步电动马达。该永磁同步电动驱动装置具有下述特征，即：通过对该永磁同步电动驱动装置进行驱动和矢量控制，则与现有感应电动机相比尺寸和质量变小，因而效率极高，其结果是能够高效地利用已积蓄在双电层电容器6中的电能。

在电动驱动装置2的旋转轴上连结有液压泵31。液压泵31例如是可变排量泵，电动驱动装置2通常以例如1500rpm～1800rpm驱动该液压泵31，能够改变该液压泵31的喷出量。未图示的液压机构根据负荷对喷出量进行自动调节。

控制器23对用来使未图示的垃圾推板、转动板和排出板等动作的上述液压马达35和液压气缸34的工作进行控制。具体而言，对设置在作业装置30中且通过电路径d与控制器23电连接的电磁阀32的工作进行切换，由此对液压马达35的旋转进行控制，使液压气缸34进行伸缩。

如上所述，来自监视装置41的信号被输入给控制器23，控制器23设置在双电层电容器6的内部或该双电层电容器6附近。应予说明，该监视装置41也可以构成为：该监视装置41还对电流等其他因素进行监视。

如图2和图5所示，来自设置在垃圾车的驾驶室内的操作部44的操作信号或来自设置在垃圾投放箱上的操作部的操作信号被输入给控制器23。例如，在驾驶室内的操作部44上设置有装入排出用开关、垃圾投放箱开闭用开关等操作开关44b。在操作部44上设置有主开关44a，来代替现有的包括PTO（powertake-off：动力输出装置）的垃圾车的PTO开关。在利用来自双电层电容器6的电力驱动作业装置30的垃圾车中未设置PTO开关，另一方面，若对设置在垃圾投放箱上的操作部进行操作，则即使车辆发动机4未运转，也能够使作业装置30运转。因此，为了防止作业装置30由于摆弄等而在作业时以外的时候运转，在本实施方式中，在能够上锁的驾驶室内设置主开关44a，只有通过使主开关44a接通，才能够使作业装置30运转。

在操作部44上设置有显示双电层电容器6的充电状态的多个充电状况指示灯44c。这些充电状况指示灯44c显示例如“需要充电”、“能够使用”、“充满电”等各种充电状态。

根据上述结构，在本实施方式的垃圾车中，已在车辆行驶时由直流发电装置5产生的电力通过AVR5b积蓄在双电层电容器6中，来对该双电层电容器6进行充电。当在现场进行垃圾收集作业时，将来自已充电的双电层电容器6的直流电力送向驱动器20，来驱动电动驱动装置2和液压泵31。这么一来，能够在使车辆发动机4停下来的状态下进行作业。因此，在作业时，与使用PTO的垃圾车相比噪音减少，而且不会排放尾气。

如图2和图3所示，在将双电层电容器6和驱动器20连接起来的一组电路径a上设置有电源切换用连接器10。该电源切换用连接器10安装在设备安装箱50内，具有位于双电层电容器6一侧的第一连接插头11和位于驱动器20一侧的连接插座12。第一连接插头11和连接插座12成一对。

第一连接插头11和连接插座12的类型是重载型，已对该第一连接插头11和该连接插座12的连接端面进行绝缘加工，以免电线部分露出。例如即使有人接触第一连接插头11的连接端面，也不会由于来自双电层电容器6的高电压而触电。

第一连接插头11和连接插座12分别具有直流端子部11a、12a和交流端子部11b、12b。

第一连接插头11通过所述电路径a中位于上游一侧且呈电缆状的上游侧电路径a1与双电层电容器6电连接。更为详细地说，第一连接插头11的直流端子部11a与上游侧电路径a1的一端连接。另一方面，在第一连接插头11的交流端子部11b上什么都没有连接。

连接插座12通过所述电路径a中位于下游一侧的下游侧电路径a2与驱动器20电连接。更为详细地说，连接插座12的直流端子部12a与下游侧电路径a2的一端连接，驱动器20的直流输入接口20a与下游侧电路径a2的另一端连接。连接插座12的交流端子部12b通过所述电路径a中位于下游一侧的下游侧电路径a3与驱动器20电连接。更为详细地说，连接插座12的交流端子部12b与下游侧电路径a3的一端连接，驱动器20的交流输入接口20b与下游侧电路径a3的另一端连接。

由此，当将第一连接插头11和连接插座12彼此连接在一起时，第一连接插头11的直流端子部11a和连接插座12的直流端子部12a电连接，另一方面，第一连接插头11的交流端子部11b和连接插座12的交流端子部12b不会电连接。因此，双电层电容器6的直流电力通过第一连接插头11的直流端子部11a从连接插座12的直流端子部12a被送向驱动器20的直流输入接口20a。

当通常的沿规定路径所进行的收集时，上述第一连接插头11和连接插座12处于彼此连接的状态。在沿规定路径进行收集时，因为在一个作业现场进行作业的时间较短，所以基本上不会出现双电层电容器6的充电量在一个作业现场就从充满电状态成为0的状况。并且，若双电层电容器6的充电量减少，双电层电容器6在到达下一个作业现场以前被直流发电装置5充电。

另一方面，在需要使作业装置30连续运转较长时间的作业现场，双电层电容器6的充电量有可能在作业的中途就成为0。也就是说，在有些作业现场有可能使用电量超过双电层电容器6的蓄电容量的电力。在该情况下，将第一连接插头11从连接插座12上取下，使交流外部电源与连接插座12电连接。

具体地说明一下，本实施方式的垃圾车包括外部电源用电缆c，在该外部电源用电缆c的一端设置有连接形状与第一连接插头11相同的第二连接插头13，并且在该外部电源用电缆c的另一端设置有与交流外部电源电连接的外部端子3。应予说明，“连接形状相同”是指两个连接插头都能够与同一个连接插座连接。

外部电源用电缆c的整体能够安装在设备安装箱50内。

连接在该外部电源用电缆c的一端的第二连接插头13与第一连接插头11和连接插座12一起构成上述电源切换用连接器10。

当利用双电层电容器6的电力时，对电源切换用连接器10的第一连接插头11和连接插座12进行手动连接；当利用交流外部电源的电力时，对电源切换用连接器10的第二连接插头13和连接插座12进行手动连接。

该用电源切换用连接器10进行的电源切换，由作业人员通过从设置在设备安装箱50的侧壁上的窗部52伸手取用设备安装箱50内的电源切换用连接器10而进行。

因为第二连接插头13的连接形状与第一连接插头11相同，所以第二连接插头13与第一连接插头11一样具有直流端子部13a和交流端子部13b。第二连接插头13的交流端子部13b与外部电源用电缆c的一端连接。在第二连接插头13的直流端子部13a上什么都没有连接。因此，若将第二连接插头13和连接插座12彼此连接起来，交流外部电源的交流电力就通过第二连接插头13的交流端子部13b从连接插座12的交流端子部12b被送向驱动器20的交流输入接口20b。

如上所述，在本实施方式中，用电源切换用连接器10作为在双电层电容器6（内部电源）与交流外部电源之间进行切换的电源切换部，而不是如现有技术那样用接触器构成电源切换部。因此，不会出现接触器的触点不良问题。并且，与使用接触器的现有垃圾车相比电源切换部的电路更为简单。

－作业车辆的工作－

接着，对使用本实施方式所涉及的双电层电容器6的电动系统1的工作情况进行说明。

首先，参照图6对双电层电容器6的可用电压进行说明。双电层电容器通常设定有上限电压E1。然而，即使电压超过该双电层电容器的上限电压E1，该双电层电容器也不会出现异常发热，因而比较安全。即使超过上限电压E1也只不过是使用寿命缩短而已。而且，双电层电容器本身实质上没有下限电压E2，能够在到0V为止的范围内使用该双电层电容器，因而不需要严密地管理电压。

接着，参照图2～图5对本发明的一实施方式所涉及的作业车辆的工作情况进行说明。

首先，在本实施方式的垃圾车中，在到达作业现场以前的移动时用车辆发动机4驱动发电机5a，因而已由发电机5a产生的电力通过AVR5b积蓄在双电层电容器6中，来对该双电层电容器6进行充电。电源切换用连接器10处于第一连接插头11和连接插座12连接在一起的状态。此时，供向双电层电容器6的电压的上限由于直流发电装置5的电压上限控制功能而被控制在上限电压E1以下。因此，在直流发电装置5所进行的充电作业中，双电层电容器6的电压不会超过上限电压E1，因而该双电层电容器6的使用寿命不会缩短。

如图2和图5所示，在到达作业现场后，作业人员首先使车辆发动机4停止，使设置在驾驶室内的操作部44上的主开关44a成为接通状态，来使作业装置30成为可驱动状态。此时，因为设置在操作部44上的充电状况指示灯44c发光来显示“需要充电”、“能够使用”和“充满电”中的任一状态，所以作业人员能够得知双电层电容器6的现在的充电状态。若充电状况指示灯44c显示“能够使用”或“充满电”，作业人员就对设置在操作部44上的操作开关44b或设置在垃圾投放箱上的操作部进行操作，来驱动作业装置30，进行垃圾收集作业。在该作业时，因为车辆发动机4停下来，仅利用来自双电层电容器6的电力驱动作业装置30，所以与使用PTO的垃圾车相比噪音减少，而且不会排放尾气。

在垃圾收集作业结束后，作业人员使设置在驾驶室内的操作部44上的主开关44a成为切断状态，使车辆发动机4启动并向下一个作业现场开车。在向下一个作业现场开车的中途，充电量已减少的双电层电容器6由于发电机5a所进行的发电而再次被充电。

另一方面，若双电层电容器6的电压在作业现场接近下限电压E2附近，充电状况指示灯44c就发光来显示“需要充电”。若来自双电层电容器6的电压降到下限电压E2以下的值，驱动器20的输出电路22就让来自双电层电容器6的供电停止。因此，实际上不会出现下述状况，即：双电层电容器6将供电持续到双电层电容器6的电压成为0V为止。

当充电状况指示灯44c显示“需要充电”时，作业人员在一段时间内一边驱动车辆发动机4，一边进行收集作业。因为将车辆发动机4的驱动力用于用发电机5a对双电层电容器6进行充电，利用来自双电层电容器6的电力驱动作业装置30，所以车辆发动机4的发动机转速能够保持怠速状态。因此，在驱动着车辆发动机4所进行的收集作业中，与使用PTO的垃圾车相比不需要在作业时使发动机转速上升，因而噪音减少。因为采用双电层电容器6作为蓄电装置，所以即使驱动车辆发动机4使该车辆发动机4成为怠速状态，并在不进行作业的状态下等到双电层电容器6成为充满电状态为止，该等待时间也仅是数分钟而已。

接着，对例如从大楼排出来的垃圾的收集作业等需要使作业装置30连续运转较长时间的作业现场的情况进行说明。

如图3所示，在该情况下，作业人员首先走到设置在驾驶室和垃圾装载箱之间的设备安装箱50的前面，并打开安装在设备安装箱50的侧面上的门51（图3中的箭头A的方向）。这么一来，出现设置在设备安装箱50上的窗部52和外部端子3。

接着，作业人员利用窗部52伸手取用安装在设备安装箱50内的电源切换用连接器10。然后，将第一连接插头11从连接插座12上取下。此时，因为第一连接插头11和连接插座12的连接端面已受到绝缘加工，所以即使作业人员用手接触也不会由于来自双电层电容器6的高电压而触电，因而比较安全。

接着，作业人员将未与任何部件连接地安装在设备安装箱50内的外部电源用电缆c的第二连接插头13拿起来，使该第二连接插头13与连接插座12连接（图3的箭头C的方向）。

再者，作业人员将安装在其他适当的部分的延伸用电缆e拿出来，使延伸用电缆e的连接端子46与外部端子3连接（图3的箭头D的方向），并将延伸外部端子45插入交流外部电源的插口中。这么一来，从双电层电容器6（内部电源）切换为交流外部电源的电源切换作业就做完，能够将来自交流外部电源的电力供向驱动器20（参照图4）。作业人员能够利用来自交流外部电源的电力驱动作业装置30，来进行垃圾收集作业。因为在该使用交流外部电源的作业中也能够使车辆发动机4停止，所以与使用PTO的垃圾车相比噪音减少，而且不会排放尾气。

因此，根据本实施方式所涉及的使用双电层电容器6的电动系统1，利用直流发电装置5的电压上限控制功能对供向双电层电容器6的上限电压E1进行控制，并利用驱动器20的输出电路22使双电层电容器6的电压不成为比下限电压E2低的电压。由此，能够让使用双电层电容器6的电动系统1成为不需要对充电或放电进行管理的管理装置、价格低廉且可靠性较高的电动系统。

如上所述，在本实施方式中，从双电层电容器6与交流外部电源中二者择一，即在将电源从双电层电容器6切换为交流外部电源时，只有在使双电层电容器6与驱动器20之间电切断后才能够使交流外部电源与驱动器20连接，因而能够可靠地切换电源。并且，在电源切换用连接器10中，作业人员能够目视确认现在第一连接插头11和连接插座12连接在一起还是第二连接插头13和连接插座12连接在一起。因此，能够很容易地目视确认电源的切换。

接着，对驱动器20和作业装置30的保养维修时的情况进行说明。在该情况下，作业人员打开安装在设备安装箱50的侧面上的门51，将第一连接插头11从电源切换用连接器10的连接插座12上取下。这么一来，能够可靠地使双电层电容器6和驱动器20电切断。因此，作业人员能够无触电之虞地对驱动器20和作业装置30进行保养维修。也就是说，电源切换用连接器10具有断路器（维修塞）的功能（所谓的电切断功能），可以说与现有垃圾车不同接触器和断路器的功能聚集在一个电源切换用连接器10中。

（其他实施方式）

在本发明中，也可以将上述实施方式构成为以下结构。

也就是说，虽然在上述实施方式中未提及再生制动，但是电动驱动装置2也可以构成为能够进行再生制动。在该情况下，这样构成即可，即：已在电动驱动装置2中产生的电力由驱动器20调节为上限电压E1以下的电压，然后被供向双电层电容器6。具体而言，当电动驱动装置2进行再生制动时，在使电源切换用连接器10的连接插座12与第一连接插头11连接的状态下，已产生的电力经驱动器20被供向双电层电容器6。已通过再生制动产生的电力由驱动器20调节为上限电压E1以下的电压后被供向双电层电容器6，并积蓄在该双电层电容器6中，因而双电层电容器6的使用寿命不会缩短，能够有效地积蓄再生电能。

在上述实施方式中，作为作业车辆采用的是垃圾车，但只要是具有蓄电装置、电动驱动装置和直流发电装置的电瓶叉车、混合动力式挖掘机、电动高空作业车、混合动力式起重机、铁路车辆、混合动力式车辆等作业车辆，作业车辆的种类就不受限制。

在上述实施方式中，作为蓄电装置采用的是双电层电容器6，但蓄电装置也可以是锂离子电容器。

在上述实施方式中，双电层电容器6通过一组电路径b与直流发电装置5电连接，能够对该双电层电容器6进行充电。但是，也可以是这样的，即：将直流发电装置5和双电层电容器6经由切换开关连接在一起，能够将来自直流发电装置5的直流电力送向驱动器20一侧。

在上述实施方式中，外部端子3构成为该外部端子3通过延伸用电缆e与交流外部电源的插口连接，但也可以构成为外部端子直接与交流外部电源的插口连接。

在上述实施方式中，作为电动驱动装置2采用的是永磁同步电动驱动装置，但也可以采用其他交流马达或直流马达等。

在上述实施方式中构成为：作业装置30具有液压泵31，用电动驱动装置2驱动该液压泵31。但是，在不利用液压的作业装置中也能够利用本发明。也就是说，也可以用电动驱动装置直接驱动作业装置的各个部分。

在上述实施方式中，用可变排量泵作为液压泵31，但也可以用定排量泵作为液压泵31，并采用通过改变电动驱动装置的转速来改变喷出量的方式。

应予说明，以上实施方式是本质上优选之例，没有意图对本发明、本发明的应用对象或其用途的范围加以限制。

－产业实用性－

综上所述，本发明对使用蓄电装置的电动系统及包括该电动系统的垃圾车、搅拌车、高空作业车、粉粒物料运输车等作业车辆很有用。

－符号说明－

1      电动系统

2      电动驱动装置

3      外部端子

4      车辆发动机（车辆行驶驱动源）

5      直流发电装置

6      双电层电容器（蓄电装置）

10     电源切换用连接器

11     第一连接插头

11a    直流端子部

11b    交流端子部

12     连接插座

12a    直流端子部

12b    交流端子部

13     第二连接插头

13a    直流端子部

13b    交流端子部

20     驱动器

20a    直流输入接口

20b    交流输入接口

21     整流电路

22     输出电路

30     作业装置

a      电路径

c      外部电源用电缆。

Claims (6)

1.一种使用蓄电装置的电动系统，其具有蓄电装置和电动驱动装置，并具备对该蓄电装置进行充电的功能，其特征在于：

所述使用蓄电装置的电动系统包括：

交流外部电源或直流发电装置，该直流发电装置具备电压上限控制功能，能够对供向所述蓄电装置的电压的上限进行控制，以及

驱动器，该驱动器以使所述蓄电装置的电压不成为比下限电压低的电压的方式将来自所述直流发电装置或所述蓄电装置、或者来自所述交流外部电源的电力供向所述电动驱动装置；

在所述驱动器中内置有：

整流电路，和

输出电路，该输出电路将所述下限电压以上的直流电力转换为能够驱动所述电动驱动装置的电力并进行输出；

所述使用蓄电装置的电动系统构成为：来自所述交流外部电源的电力经由所述整流电路被送向所述输出电路，再被供向所述电动驱动装置，而来自所述蓄电装置或所述直流发电装置的电力不经由所述整流电路地被送向所述输出电路，再被供向所述电动驱动装置。

2.根据权利要求1所述的使用蓄电装置的电动系统，其特征在于：

所述电动驱动装置构成为该电动驱动装置能够进行再生制动，所述使用蓄电装置的电动系统构成为已在该电动驱动装置中产生的电力由所述驱动器调节为上限电压以下的电压，再被供向所述蓄电装置。

3.根据权利要求1或2所述的使用蓄电装置的电动系统，其特征在于：

所述使用蓄电装置的电动系统包括：

第一连接插头和连接插座，该第一连接插头和该连接插座成一对并设置在将所述蓄电装置和所述驱动器连接起来的一组电路径上，该第一连接插头位于所述蓄电装置一侧，该连接插座位于所述驱动器一侧，以及

外部电源用电缆，在该外部电源用电缆的一端设置有连接形状与所述第一连接插头相同的第二连接插头，并且，在该外部电源用电缆的另一端设置有与所述交流外部电源电连接的外部端子，

所述使用蓄电装置的电动系统构成为：当利用所述蓄电装置的电力时，对所述第一连接插头和所述连接插座进行手动连接，当利用所述交流外部电源的电力时，对所述第二连接插头和所述连接插座进行手动连接。

4.根据权利要求3所述的使用蓄电装置的电动系统，其特征在于：

所述第一连接插头、所述连接插座和所述第二连接插头分别具有直流端子部和交流端子部，

所述驱动器具有直流输入接口和交流输入接口，该直流输入接口使所述连接插座的所述直流端子部和所述输出电路不经由所述整流电路地电连接，该交流输入接口使所述连接插座的所述交流端子部和所述输出电路经由所述整流电路地电连接，

所述使用蓄电装置的电动系统构成为：将所述蓄电装置的直流电力通过所述第一连接插头的所述直流端子部从所述连接插座的所述直流端子部送向所述驱动器的所述直流输入接口，

所述使用蓄电装置的电动系统构成为：将所述交流外部电源的交流电力通过所述第二连接插头的所述交流端子部从所述连接插座的所述交流端子部送向所述驱动器的所述交流输入接口。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的使用蓄电装置的电动系统，其特征在于：

所述蓄电装置是双电层电容器。

6.一种作业车辆，其特征在于：

所述作业车辆具有权利要求1到5中任一项所述的使用蓄电装置的电动系统，

所述作业车辆包括由所述电动驱动装置驱动的作业装置，

所述直流发电装置设置在车辆内部，并且用车辆行驶驱动源使该直流发电装置发电，

所述蓄电装置通过一组电路径与所述直流发电装置电连接。

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