JP2008082738A - バッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者がバッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に放電モードでバッテリ容量表示を行っても、実際のバッテリ容量よりも多いバッテリ容量を表示部が表示することを抑制する。
【解決手段】
バッテリフォークリフトは、バッテリ３の充電が可能な充電器６を搭載し、表示部７と、荷役モータ５及び走行モータ２と、電圧センサ２２とを備える。また、バッテリ容量表示装置は、ＣＰＵ２１と、タイマ２０と、電圧センサ２２と記憶部２３とが設けられたコントローラ４を備えている。そして、充電の停止後又は完了後に放電モードになる場合には、充電モード容量値を放電モードで用いられる放電モード容量値に代入し、その後、放電モードに移行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ充電手段を搭載しているバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置に関する。

バッテリの充電手段を搭載したバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置として、電圧センサによって検出されたバッテリの電圧に基づいてバッテリ残存容量を表示するバッテリ容量表示装置がある。このバッテリ容量表示装置では、機台の稼動時にはバッテリ残存容量の表示を放電モードで行い、バッテリの充電時にはバッテリ残存容量の表示を充電モードで行っている。

また、イグニッションをオフした直後に再度オンした場合におけるバッテリの正確な初期残存容量を得る電池残存容量測定装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の電池残存容量測定装置では、イグニッションオンにされて電源供給制御部からの電力供給があった直後でバッテリが安定するまでは、開路残存容量算出手段を起動させ、イグニッションオフ直前に算出した残存容量を表示部に表示させる制御を行っている。

また、バッテリの充電終了時の充電量と、充電直前の放電量とを比較して、その比較結果に応じてバッテリの放電量を演算する際の放電量係数を選択する。そして、バッテリの電圧降下値及び放電量係数に基づいてバッテリ残存容量を演算して表示するバッテリ残存容量表示装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載のバッテリ残存容量表示装置では、電流検出回路によって検出した充電電流を積算してバッテリの充電終了時の充電量を算出する。
特開平８−２７８３５１号公報 特開平６−５１０３８号公報

ところが、バッテリフォークリフトでは、バッテリの充電時におけるバッテリ電圧は、バッテリの放電時におけるバッテリ電圧よりも高くなる。そして、バッテリの充電を停止した後及びバッテリの充電が完了した後の所定時間経過までは、バッテリ電圧は放電時であっても通常の放電時より高くなる。そのため、バッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に放電モードでバッテリの容量表示が行われると、バッテリ容量が実際のバッテリ容量よりも多くなる問題があった。

特許文献１に記載の電池残存容量測定装置は、開路残存容量算出手段によって残存容量を算出するのは、電気自動車のイグニッションをオフした直後に再度オンした場合である。特許文献１に記載の開路残存容量算出手段は、バッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に車両を稼動させた場合にバッテリ残存容量を算出するものではない。すなわち、特許文献１に記載の電池残存容量測定装置は、バッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後の放電時にバッテリ電圧が高く現れることに起因する不都合について何ら考慮していない。

また、特許文献２に記載のバッテリ残存容量表示装置では、電流検出回路によって検出した充電電流を積算する演算処理を行わなければ、バッテリの充電完了時の充電量を算出することはできない。したがって、特許文献２に記載のバッテリ残存容量表示装置では、充電電流を積算する演算処理を行う分だけ、余分な処理を実行しなければならない。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、充電量の積算を行わずにバッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に放電モードでバッテリの容量表示を行っても、実際のバッテリ容量よりも多いバッテリ容量を表示することを抑制することができるバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、バッテリと、前記バッテリの充電が可能な充電手段と、前記バッテリの電力で駆動されるモータとを搭載しているバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置であって、前記バッテリの残存容量を表示可能な表示部と、前記バッテリの電圧値を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリの電圧値に基づいて前記バッテリの残存容量を演算して前記表示部に表示させ、かつ前記バッテリの充電時におけるバッテリの残存容量の演算は充電モードで行い、前記バッテリの放電時におけるバッテリの残存容量の演算は放電モードで行い、前記バッテリの充電停止又は充電完了後に前記放電モードで演算を行う場合には、前記充電停止又は充電完了時における充電モードでの前記バッテリの残存容量を前記放電モードにおける前記バッテリの残存容量として設定した後、前記放電モードに移行する容量表示制御手段とを備えることを要旨とする。ここで、「充電停止」とは、充電開始後、満充電になる前に充電を中止する場合を意味し、「充電完了」とは、充電開始後、満充電になるまで充電を継続して終了した場合を意味する。

この構成によれば、充電停止又は充電完了後に容量表示制御手段が放電モードへ切り換える場合にバッテリ電圧検出手段が高いバッテリ電圧を検出していても、その高いバッテリ電圧に応じてバッテリの残存容量値を表示することはない。したがって、バッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に放電モードでバッテリの容量表示を行っても、実際のバッテリの残存容量値よりも高いバッテリの残存容量を表示部に表示することは抑制される。

また、充電時の充電量はバッテリの電圧値から演算され、特許文献２のようなバッテリの充電量を求めるため充電電流を積算するような余分な演算処理を行わなくともよい。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記モータには、ＡＣモータが使用されていることを要旨とする。

ＡＣモータの場合、運転者がバッテリの残存容量が少ないことを認識することなくＡＣモータを作動させようとすると、モータの制御装置はＡＣモータの負荷に応じてバッテリから無理に電力を供給させようとするため、バッテリの極端な電圧低下やバッテリの過放電を引き起こすおそれがある。しかし、この発明によれば、バッテリの残存容量の表示が実際のバッテリの残存容量より大きくなることが抑制されているため、運転者がバッテリの残存容量が少ない状態において、過大な負荷でＡＣモータを作動させることを回避することができる。したがって、バッテリの極端な電圧低下やバッテリの過放電が起きることを未然に防ぐことができる。

本発明によれば、充電量の積算を行わずに、バッテリの充電を停止した直後やバッテリの充電が完了した直後に放電モードでバッテリの容量表示を行っても、実際のバッテリ容量よりも多いバッテリ容量を表示部が表示することを抑制することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、バッテリフォークリフト１は、その下部に駆動輪１０を駆動する走行モータ２とバッテリ３とを搭載している。そして、走行モータ２には、ＡＣモータが使用されている。また、バッテリフォークリフト１には、その後側収容部１１に制御装置としてのコントローラ４が搭載されるとともに、前側収容部１２に荷役モータ５が搭載されている。荷役モータ５は、ティルトシリンダ１３及びリフトシリンダ１４の油圧制御を行う油圧回路の一構成である図示しない油圧ポンプを駆動する駆動源として用いられており、ＡＣモータが使用されている。バッテリフォークリフト１の前側収容部１２は、充電手段としての充電器６を搭載するとともに、前側収容部１２の上部には、図示しないディスプレイを備えた表示部７が設けられている。充電器６は、図示しない充電プラグが着脱可能に構成されている。表示部７は、作業者が運転席１ａに着座して運転している時に視認可能な位置に配置されている。

次に、バッテリ３の残存容量を表示する制御を行うための電気的構成を説明する。
図２に示すように、充電器６には、スタートスイッチ６ａが設けられるとともに、コントローラ４が電気的に接続されている。そして、充電器６に図示しない充電プラグが接続された状態で、スタートスイッチ６ａがオン操作されると、充電器６はコントローラ４に対して充電開始信号を出力するようになっている。また、スタートスイッチ６ａがオフ操作されると、充電器６はコントローラ４に対して充電停止信号を出力するようになっている。充電器６のプラス端子とコントローラ４のプラス端子との間の接続点には、バッテリ３のプラス端子が接続されており、充電器６のマイナス端子とコントローラ４のマイナス端子との間の接続点には、バッテリ３のマイナス端子が接続されている。すなわち、バッテリ３に充電器６及びコントローラ４が並列接続されている。

コントローラ４は、時間を計測するタイマ２０と、容量表示制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１と、バッテリ電圧検出手段としての電圧センサ２２と、記憶部２３とを備えている。そして、バッテリ容量表示装置は、コントローラ４と表示部７とで構成されている。また、コントローラ４は、起動スイッチ８と電気的に接続されており、起動スイッチ８がオンされた時には、スイッチオン信号が入力されるようになっている。 電圧センサ２２は、バッテリ３と電気的に接続されており、バッテリ３の端子電圧を検出する。

記憶部２３には、バッテリ３の充電時におけるバッテリ３の残存容量をバッテリの本数（この実施形態では１０本）で表示するために設定された充電モード容量値ｎ（ただし、ｎは１以上の整数）と、充電モード容量値ｎに対応するバッテリ電圧との関係が記憶されている。なお、充電モード容量値ｎの値は、バッテリ３の充電時において見かけ上の満充電のバッテリ３と充電中のバッテリ３の合計本数を表している。そして、記憶部２３には、各充電モード容量値ｎに対応する最大の基準電圧値（Ｖ₁、Ｖ_２・・・Ｖ_１０）が記憶されるとともに基準電圧値（Ｖ₁、Ｖ_２・・・Ｖ_１０）は、データテーブルとされている。また、記憶部２３には、バッテリ３の放電時におけるバッテリ３の残存容量をバッテリの本数（この実施形態では１０本）で表示するために設定された放電モード容量値Ｎ（ただし、Ｎは１以上の整数）と、放電モード容量値Ｎに対応するバッテリ電圧との関係が記憶されている。なお、放電モード容量値Ｎの値は、バッテリ３の放電時において使用可能なバッテリ３の本数を表している。

充電モード容量値ｎと放電モード容量値Ｎとに対応してそれぞれ別のバッテリ電圧が記憶されるのは、バッテリ３の残存容量値を算出する際に、充電モードの時と放電モードの時とで残存容量が同じであってもバッテリ電圧が異なり、かつ充電モード時には放電モード時よりバッテリ電圧が高くなるためである。したがって、充電の停止直後又は完了直後に放電モードに移行した場合に、電圧センサ２２によって検出したバッテリ電圧値ｂＶから放電モード容量値Ｎを算出した場合には、放電モード容量値Ｎは充電モードの停止直前又は完了直前における充電モード容量値ｎより大きくなるという事態が生じる。

ＣＰＵ２１は、電圧センサ２２によって検出されたバッテリ３の端子電圧をバッテリ電圧値ｂＶとして検出するとともに、タイマ２０によって経過時間Ｔ１を計測している。ＣＰＵ２１は、バッテリ３の充電時には電圧センサ２２から出力されたバッテリ電圧値ｂＶの大きさに応じたバッテリ３の充電モード容量値ｎを選択し、表示部７へ充電モード容量値ｎを出力する。ＣＰＵ２１は、バッテリ３の容量が満充電になった時には、充電完了信号をタイマ２０に出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ２１は、充電モードの停止直後又は完了直後に放電モードに移行する場合には、放電モード容量値Ｎに充電モード容量値ｎの値を代入する。表示部７は、ＣＰＵ２１から入力された充電モード容量値ｎに基づいて図示しないディスプレイにバー表示で行うようになっている。なお、コントローラ４は、容量表示の制御だけでなく、走行モータ２や荷役モータ５の制御も行うようになっている。

次に、このように構成されたバッテリフォークリフト１の作用について説明する。
運転者は、バッテリフォークリフト１に搭載されているバッテリ３の残存容量が少なくなった時、図示しない充電プラグを充電器６に接続する。そして、充電器６に図示しない充電プラグが接続されると図３の処理を開始する。ステップ（以下、「Ｓ」とする）１でＣＰＵ２１は、充電開始されたか否かを判定する。ＣＰＵ２１は、充電が開始されたと判定するとＳ２に移行し、充電が開始されていないと判定するとＳ１に戻る。

Ｓ２に移行すると充電モードとなり、バッテリ３の容量表示処理を開始する。その後、ＣＰＵ２１は、Ｓ３に移行し、バッテリ３のバッテリ電圧値ｂＶを電圧センサ２２によって検出し、検出したバッテリ電圧値ｂＶに対応する基準電圧値Ｖ_ｎを記憶部２３に記憶されているデータテーブルから選択して、設定した後、Ｓ４に移行する。

Ｓ４では、バッテリ電圧値ｂＶが基準電圧値Ｖ_ｎ以上か否かの判定を行う。ＣＰＵ２１は、バッテリ電圧値ｂＶが基準電圧値Ｖ_ｎ以上であると判定した場合、Ｓ５に移行し、Ｓ５では、充電モード容量値ｎに１を加えて、１加えられた充電モード容量値ｎ＋１に基づいてバー表示を１増加させるように表示部７を制御する。また、バッテリ電圧値ｂＶが基準電圧値Ｖ_ｎ未満であると判定した場合、Ｓ２に戻る。

ＣＰＵ２１は、Ｓ５を実行後、Ｓ６に移行し、Ｓ６では充電が停止又は完了したか否かを判定する。充電が停止したか否かの判定は、充電器６からコントローラ４に充電停止信号が入力されているか否かによって判定する。また、ＣＰＵ２１は、バッテリ電圧値ｂＶがＶ_１０以上になった時、バッテリ３が満充電になったと判定する。そして、充電の停止及び充電の完了のいずれでもないと判定した時には、Ｓ２へ戻る処理を実行し、充電の停止又は充電の完了であると判定した時には、その時の充電モード容量値ｎを記憶部２３に記憶させたうえでタイマ２０による経過時間Ｔ１の計測を開始させＳ７へ移行する。

そして、Ｓ７では、バッテリフォークリフト１の起動スイッチ８がオンされているか否かを判定する。Ｓ７では、起動スイッチ８がオンされたらＳ８に移行し、オンされていない時にはＳ７に戻る。

Ｓ８では、バッテリ３の充電が完了又は停止されてから起動スイッチ８がオンされるまでの経過時間Ｔ１が、設定時間Ｔ０未満か否かを判定する。設定時間Ｔ０は、放電モード開始時のバッテリ電圧値ｂＶが放電モードの時に使用されるデータテーブルと対応する値となるのに要する時間に設定されている。具体的には、例えば、設定時間Ｔ０は、４８時間に設定されている。そして、経過時間Ｔ１が設定時間Ｔ０未満の場合には、Ｓ９に移行し、放電モード容量値Ｎに、バッテリ３の充電停止又は充電完了時に記憶された充電モード容量値ｎの値を代入した後、Ｓ１０に移行する。放電モードではバッテリ３が放電している時のバッテリ電圧値ｂＶに基づいてバッテリ３の容量を表示させる。すなわち、この処理では、ＣＰＵ２１が充電停止又は充電完了した直後に放電モードへ移行した場合には、放電モード容量値Ｎの値を充電モード容量値ｎの値にすることで、充電直後における放電モード容量値Ｎの精度を補償している。経過時間Ｔ１が設定時間Ｔ０以上の場合にはＳ９を経ずにＳ１０に移行する。

この実施の形態では、以下の効果が得られる。
（１）充電が停止又は完了してから放電モードに移行する時、少なくとも充電が停止又は完了して直後の場合は、放電モードで用いられる放電モード容量値Ｎに充電モード容量値ｎの値を代入し、その後、放電モードに移行する。したがって、バッテリ３の充電を停止した直後やバッテリ３の充電が完了した直後に放電モードでバッテリ容量の表示を行う場合でも、ＣＰＵ２１が実際のバッテリ３の残存容量よりも高いバッテリ３の残存容量を表示部７に表示させることは抑制されている。

（２）走行モータ２及び荷役モータ５は、ＡＣモータである。この場合に、実際のバッテリ３の残存容量よりも高い放電モード容量値Ｎが表示されていると、運転者がバッテリ３の残存容量が少ないことを認識することなくＡＣモータである走行モータ２や荷役モータ５を作動させることがある。そして、バッテリ３の容量が少ないにもかかわらず走行モータ２や荷役モータ５を大きな負荷で駆動させるためバッテリ３から無理に電力が供給されてバッテリ３が過放電となる。しかし、ＣＰＵ２１は放電モードの時に表示部７が実際のバッテリ３の残存容量値よりも高い放電モード容量値Ｎを表示することを抑制しているため、バッテリ３の極端な電圧低下やバッテリ３の過放電が起きることを未然に防ぐことができる。

（３）ＣＰＵ２１は、バッテリ３の充電が停止又は完了してからの経過時間Ｔ１が、設定時間Ｔ０未満か否かを判定する。そして、設定時間Ｔ０は、放電モード時に検出したバッテリ電圧値ｂＶが、放電モードの時に使用されるデータテーブルと対応する値となるのに要する時間に設定されている。したがって、経過時間Ｔ１が設定時間Ｔ０以上の場合は、放電モード容量値Ｎの値に充電停止時又は充電完了時の充電モード容量値ｎを代入せずに放電モードに移行しても支障はない。

実施の形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○走行モータ２や荷役モータ５として、ＡＣモータの代わりに、ＤＣモータを使用してもよい。ＤＣモータは、バッテリ３の電圧の大きさに見合った性能で作動するため、バッテリ３が過放電になったり、極端な電圧低下になったりすることが防止される。

○バッテリ電圧値ｂＶが充電モード容量値ｎにおける基準電圧値Ｖ_ｎに達した否かについて判定するために、バッテリ電圧値ｂＶが基準電圧値Ｖ_ｎ以上であるか否かを判定する処理を行っていたが、この処理を変更してもよい。例えば、バッテリ電圧値ｂＶが基準電圧値Ｖ_ｎと等しいか否かを判定する処理を行うことで、バッテリ電圧値ｂＶが充電モード容量値ｎにおける基準電圧値Ｖ_ｎに達したか否かについて判定してもよい。

○バッテリ３の容量を評価するための充電モード容量値ｎ及び放電モード容量値Ｎを、バッテリ３の本数そのもので表さなくてもよい。例えば、充電モード容量値ｎ及び放電モード容量値Ｎの値を１〜１００までの整数としたうえで、充電モード容量値ｎ及び放電モード容量値Ｎの値が０の時は、空であるとともに、１００の時は満充電となるように設定して、表示部７で％表示するように変更してもよい。

○放電モード時のバッテリ電圧値ｂＶが放電モードの時に使用されるデータテーブルと対応する値となるのに要する時間に経過時間Ｔ１が達したか否かを判定する処理を行っていたがこの処理を省略してもよい。この場合、放電モードの開始時のバッテリ電圧値ｂＶに対応する放電モード容量値Ｎが、バッテリ３の充電が停止又は完了される直前に充電モードで選択された充電モード容量値ｎと同じ値に設定されることになる。

バッテリフォークリフトの側面図。 バッテリ容量表示装置の電気的構成図。 充電モード及び充電モードから放電モードに移行する際の制御を示すフローチャート。

符号の説明

ｂＶ…バッテリ電圧値、ｎ…充電モード容量値、Ｎ…放電モード容量値、１…バッテリフォークリフト、２…モータとしての走行モータ、３…バッテリ、４…コントローラ、５…モータとしての荷役モータ、６…充電器、７…表示部、２１…中央処理装置（ＣＰＵ）、２２…バッテリ電圧検出手段としての電圧センサ。

Claims (2)

1. バッテリと、前記バッテリの充電が可能な充電手段と、前記バッテリの電力で駆動されるモータとを搭載しているバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置であって、
   前記バッテリの残存容量を表示可能な表示部と、
   前記バッテリの電圧値を検出するバッテリ電圧検出手段と、
   前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリの電圧値に基づいて前記バッテリの残存容量を演算して前記表示部に表示させ、かつ前記バッテリの充電時におけるバッテリの残存容量の演算は充電モードで行い、前記バッテリの放電時におけるバッテリの残存容量の演算は放電モードで行い、バッテリの充電停止又は充電完了後に前記放電モードで演算を行う場合には、前記充電停止又は充電完了時における充電モードでの前記バッテリの残存容量を前記放電モードにおける前記バッテリの残存容量として設定した後、放電モードに移行する容量表示制御手段と
   を備えるバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置。
2. 前記モータには、ＡＣモータが使用されている請求項１に記載のバッテリフォークリフトのバッテリ容量表示装置。

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