JP2009209760A - 作業車の電力供給システム及び作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】停止中の車両バッテリから車両電気回路への給電を遮断する作業車の電力供給システムを提供する。
【解決手段】エンジン制御装置２０を有する車両電気回路２１と、エンジン停止始動司令手段１９ａを有して作業機８，９を制御する作業制御装置１９と、エンジン１と車両電気回路２１とに給電する車両バッテリ４と、を備える作業車の電力供給システムＳである。
そして、車両電気回路２１と車両バッテリと４を接続する回路には、回路を開閉する開閉手段２２が設けられるとともに、開閉手段２２はエンジン停止始動司令手段１９ａにより開閉制御されて、エンジン停止始動司令手段１９ａは、エンジン制御装置２０によってエンジン１を停止させるとともに開閉手段２２を開かせ、エンジン制御装置２０によって開閉手段２２を閉じさせるとともにエンジン１を始動させる
【選択図】図１

Description

本発明は、作業車の電力供給システムと作業車に関するものである。

従来、クレーンや高所作業車などの作業車では、伸縮ブームや旋回装置などの作業機を、油圧ポンプなどの動力発生装置によって駆動させている。

この動力発生装置は、通常はエンジンの回転動力を利用するエンジンＰＴＯによって作動させるが、エンジンが故障した際などにはエンジン始動用の車両バッテリを用いた非常用電動ポンプによって作動させていた。

一方、近年では、夜間や住宅地などの騒音や排ガスを嫌う環境において作業車によって作業する場合、エンジンを停止した状態で作業を行う必要性が増大している。

しかし、上記したような電力供給システムでは、エンジンを停止した状態で車両バッテリを用いて長時間の作業を行うと、車両バッテリが消耗してエンジンを始動できなくなるという問題があった。

この問題を解決するために、例えば特許文献１には、車両バッテリからの電源供給先を、エンジンメインテナンス回路部とその他電源供給先回路部とに分け、エンジンを始動する際にはエンジン始動回路とエンジンメインテナンス回路部とに供給し、エンジンの回転中にはエンジンメインテナンス回路部とその他電源供給先回路部とに供給する電源供給回路が開示されている。

このような構成とすることで、エンジンを停止させている際には、車両バッテリからの電気は、エンジンメインテナンス回路部とその他電源供給先回路部に供給されないため、車両バッテリの放電を防止できる。
実用新案登録第２５５１２３９号公報

しかしながら、前記した特許文献１では、ＰＴＯ駆動による油圧ポンプをいつでも始動させて連続的に使用するために、エンジン停止中であってもエンジン始動回路には常時給電しておく必要があった。

このため、エンジン始動回路への給電によって車両バッテリが消耗する可能性があった。

そこで、本発明は、エンジン停止中の車両バッテリから車両電気回路への給電を遮断する作業車の電力供給システムと、この作業車の電力供給システムを備える作業車と、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の作業車の電力供給システムは、エンジンを制御するエンジン制御装置を少なくとも有する車両電気回路と、少なくともエンジン停止始動司令手段を有して作業機を制御する作業制御装置と、前記エンジンと前記車両電気回路とに給電する車両バッテリと、を備える作業車の電力供給システムであって、前記車両電気回路と前記車両バッテリとを接続する回路には、前記回路間を開閉する開閉手段が設けられるとともに、前記開閉手段は前記エンジン停止始動司令手段により開閉制御されて、前記エンジン停止始動司令手段は、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを停止させるとともに前記開閉手段を開かせ、前記開閉手段を閉じさせるとともに前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させることを特徴とする。

そして、前記エンジン停止始動司令手段を有する前記作業制御装置は、前記作業機に給電する作業バッテリから給電される構成とすることができる。

また、前記作業制御装置の前記エンジン停止始動司令手段は、前記作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、前記開閉手段を閉じさせ、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させる構成とすることができる。

さらに、前記作業制御装置は、前記作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、前記開閉手段を閉じさせるとともに、前記作業バッテリによって前記作業機を駆動させ、前記操作レバーが操作されて所定時間が経過すると、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させて、前記エンジンの動力によって前記作業機を駆動させる構成とすることができる。

そして、本発明の作業車は、上記したいずれかの作業車の電力供給システムを備えることを特徴とする。

このように、本発明の作業車の電力供給システムは、車両電気回路と車両バッテリとを接続する回路間に開閉手段が設けられるとともに、開閉手段はエンジン停止始動司令手段により開閉制御されて、エンジン停止始動司令手段は、エンジン制御装置によってエンジンを停止させるとともに開閉手段を開かせ、開閉手段を閉じさせるとともにエンジン制御装置によってエンジンを始動させる。

したがって、車両側の回路間に設けた開閉手段を、エンジン停止始動司令手段によって制御することで、エンジン停止中の車両バッテリから車両電気回路への給電を遮断して、車両バッテリの消耗を防止できる。

そして、エンジン停止始動司令手段を有する作業制御装置は、作業機に給電する作業バッテリから給電されることで、車両バッテリを用いることなく開閉手段を制御できる。

また、エンジン停止始動司令手段は、作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、開閉手段を閉じさせ、エンジン制御装置によってエンジンを始動させることで、車両バッテリと車両電気回路とを必要なタイミングで接続して車両バッテリの消耗を防止できる。

さらに、作業制御装置は、作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、開閉手段を閉じさせるとともに、作業バッテリによって作業機を駆動させ、操作レバーが操作されて所定時間が経過すると、エンジン制御装置によってエンジンを始動させて、エンジンの動力によって作業機を駆動させることで、車両バッテリの消耗を防止しつつ、安定した動力源によって作業機を安定して駆動させることができる。

そして、本発明の作業車は、上記したいずれかの作業車の電力供給システムを備えることで、エンジン停止中の車両バッテリの消耗を抑えた安定性の高い作業車となる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて、作業車としての高所作業車Ｃの全体構成を説明する。ここにおいて、本発明における作業車とは、高所作業車Ｃに限定されるものではなく、クレーンなど作業用の機械を装備したものであればどのような車両であってもよい。

本実施の形態の高所作業車Ｃは、走行機能を有する車両の本体部分となる車体３１と、この車体３１に水平旋回可能に取り付けられた作業機としての旋回台３２と、この旋回台３２に固定されたブラケット３３と、このブラケット３３に取り付けられた作業機としての伸縮ブーム３４と、車体３１の四隅に設けられた作業機としてのアウトリガ３９，・・・と、を備えている。

旋回台３２は、旋回用モータの動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体３１に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。

また、伸縮ブーム３４は、基端ブーム３４１と中間ブーム３４２と先端ブーム３４３とによって入れ子式に構成されており、作業機としての油圧シリンダ（不図示）によって伸縮できるようになっている。

この基端ブーム３４１は、ブラケット３３に水平に設置された支持軸３５によって基端部がブラケット３３に取り付けられており、上下に起伏できるようになっている。

そして、ブラケット３３と基端ブーム３４１の先端近傍との間には作業機としての起伏シリンダ（油圧シリンダ）３６が架け渡されており、この起伏シリンダ３６を伸縮することで伸縮ブーム３４を起伏することができる。

また、先端ブーム３４３の先端には、作業者が高所作業を行う作業台としてのバケット３７が上下左右に回動自在に取り付けられている。

さらにバケット３７には、作業者がバケット３７に乗った状態でブーム３４の旋回・起伏・伸縮操作とバケット３７の首ふり操作ができるように、操作レバーや操作選択スイッチなどを有する上部操作装置３８が設けられている。

また、車体３１の後部には操作装置収納部４０が設けられており、内部に上部操作装置３８と略同様な操作を行うことができる下部操作装置４１が設置されている。

さらに、アウトリガ３９は、高所作業車Ｃの転倒を防止するものであり、車体３１のフロント側とリヤ側の左右に設けられ、油圧によって張出・接地がおこなわれる。

次に、主に車体３１に内蔵された作業車の電力供給システムＳの構成について、図１を用いて説明する。

本実施の形態の作業車の電力供給システムＳは、走行のための原動機となるエンジン１と、エンジン１を始動するセルモータ１ａに給電する車両バッテリ４と、エンジン１の回転動力を取り出すＰＴＯ（パワーテイクオフ）２と、ＰＴＯ２に連結されるメイン油圧ポンプ３と、メイン油圧ポンプ３によって駆動される作業機としての油圧アクチュエータ８，９と、エンジン１の停止時に油圧アクチュエータ８，９を駆動させるサブ油圧ポンプ７と、サブ油圧ポンプ７に連結される電動モータ６と、電動モータ６に給電する作業バッテリ５と、を備えている。

エンジン１は、エンジン１を始動させるセルモータ１ａと、車両バッテリ４や作業バッテリ５を充電するための電気を発電するオルタネータ１ｂと、エンジン１の燃料噴射ポンプ制御装置１ｃと、を備えている。

このオルタネータ１ｂによって発電された電気は、充電コントローラ１４を介して優先的に車両バッテリ４に充電され、車両バッテリ４が十分に充電されたときに作業バッテリ５に分配されて充電される。

また、メイン油圧ポンプ３は、トランスミッション（不図示）に結合されるＰＴＯ２に接続されることで、回転しているエンジン１の動力を直接的に取り出して油圧に変換できるようになっている。

さらに、作業機としての油圧アクチュエータ８，９は、上記したように、走行機能を有する車体３１以外の作業のために発生した油圧により、図２に示す旋回台３２や伸縮ブーム３４、起伏シリンダ３６、バケット３７、アウトリガ３９などを駆動させる。

そして、この油圧アクチュエータ８，９は、作業者が手動で操作するための操作レバー１２，１３と、この操作レバー１２，１３が操作されることによって開閉される制御弁１０，１１と、操作レバー１２，１３が操作されたことを感知してコントローラ１９に通知する操作検出器１２ａ，１３ａと、を備えている。

また、サブ油圧ポンプ７は、作業バッテリ５から給電される電動モータ６の回転動力によって油圧を発生させる。

さらに、車両バッテリ４は、セルモータ１ａや燃料噴射ポンプ制御装置１ｃやＥＣＵ２０を有する車両電気回路２１などに給電して作動させるもので、一般的に鉛蓄電池が用いられる。

同様に、作業バッテリ５は、サブ油圧ポンプ７に連結される電動モータ６やエンジン制御装置としてのコントローラ１９などに給電して作動させるもので、一般的に鉛蓄電池が用いられる。

なお、これらの車両バッテリ４や作業バッテリ５は、鉛蓄電池などの二次電池でなくてもよく、燃料電池など電気を取り出すことができるものであれば、どのようなものであってもよい。

そして、本実施の形態の作業車の電力供給システムＳは、エンジン制御装置としてのＥＣＵ２０と、ＥＣＵ２０を包含する車両電気回路２１と、車両電気回路２１と車両バッテリ４との間の回路を開閉する開閉手段としての電気回路リレー２２と、電気回路リレー２２を制御する作業制御装置としてのコントローラ１９と、を備えている。

このＥＣＵ２０は、電子回路によってエンジン１を制御するマイクロコントローラであり、エンジン１と車両バッテリ４との間に接続されて車両バッテリ４から給電されている。

また、車両電気回路２１は、車両に設けられた電装機器を有する回路であり、ＥＣＵ２０の他にも、その他のエンジン１関係の電装品やエアーコンディショナーやオーディオ機器なども含むものであり、車両バッテリ４から給電されている。

さらに、スタータリレー１５は、車両バッテリ４とセルモータ１ａとの接続を開閉する電磁継電器であり、電動モータ駆動リレー１６は、作業バッテリ５と電動モータ６との接続を開閉する電磁継電器である。

そして、電気回路リレー２２は、車両バッテリ４とＥＣＵ２０を有する車両電気回路２１との接続を開閉する電磁継電器であり、通電していない状態で回路を閉じて接続し、通電した状態で回路を開いて遮断する、いわゆる常時閉のリレーである。

なお、この電気回路リレー２２は、電磁石を用いた電磁継電器でなくてもよく、半導体を用いた半導体リレーなどであってもよい。

また、作業制御装置としてのコントローラ１９は、作業機の動作や安全装置などを制御する制御装置と一体に構成されるもので、集積回路を有して構成されるマイクロコントローラである。

さらに、このコントローラ１９には、後述するように、エンジン１の停止や始動を司令する機能を有するエンジン停止始動司令手段１９ａが組み込まれている。

そして、このコントローラ１９は、作業バッテリ５から給電されており、操作検出器１２ａ，１３ａなどから通知を受けて、スタータリレー１５や電動モータ駆動リレー１６や電気回路リレー２２に司令を通知してこれらを開閉するタイミングを調整している。

次に、本実施の形態の作業車の電力供給システムＳを用いて、コントローラ１９のエンジン停止始動司令手段１９ａが作業機を駆動させる駆動処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、作業者がエンジン停止スイッチ（不図示）を操作することによって、エンジン１を停止させる（ステップＳ１）。なお、このエンジン停止は、停車を検知してエンジンを自動的に停止するいわゆるアイドリングストップ機構によるものであってもよい。

エンジン１の停止をＥＣＵ２０から通知されると、電気回路リレー２２を開かせて、車両電気回路２１と車両バッテリ４とを電気的に遮断させる（ステップＳ２）。

そして、操作検出器１２ａ，１３ａから操作レバー１２，１３が操作されたことを通知されたかどうか判断する（ステップＳ３）。

操作レバー１２，１３が操作された通知を受けていない場合には、作業機の駆動操作を終了する（ステップＳ３のＮＯ）。

操作レバー１２，１３が操作された通知を受けている場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、電気回路リレー２２を閉じて、車両電気回路２１と車両バッテリ４とを電気的に接続させる（ステップＳ４）。

つづいて、電動モータ駆動リレー１６を閉じて電動モータ６を回転させることでサブ油圧ポンプ７によって油圧を発生させ、作業機としての油圧アクチュエータ８，９を駆動させる（ステップＳ５）。

次に、操作レバー１２，１３が操作されてから経過した時間を読み込む（ステップＳ６）。

そして、操作レバー１２，１３が操作されてから経過した時間と、あらかじめ設定された所定時間とを比較し、所定時間が経過したかどうか判断する（ステップＳ７）。

所定時間が経過していない場合には（ステップＳ７のＮＯ）、時間の読み込みを繰り返す（ステップＳ６〜ステップＳ７）。

所定時間が経過している場合には（ステップＳ７のＹＥＳ）、ＥＣＵ２０によってエンジン１を始動させる（ステップＳ８）。

つづいて、エンジン１の動力をＰＴＯ２によって取り出して油圧を発生させ、作業機としての油圧アクチュエータ８，９を駆動させる（ステップＳ９）。

次に、回転している電動モータ６を停止させて（ステップＳ９）、駆動処理を終了する。

そして、操作レバー１２，１３が中立に戻されていること等によって、エンジン１の回転を継続するかどうかを判断する（ステップＳ１１）。

エンジン１の回転を継続する場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、エンジン１の回転を継続し（ステップＳ１２）、エンジン１の回転を継続しない場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。

なお、上記において、所定時間は、電動モータ６は駆動によって発熱するため長時間の駆動ができないこと、電動モータ６を長時間駆動させると作業バッテリ５が急激な放電によって劣化することなどを考慮して決定される時間である。

次に、本実施の形態の作業車の電力供給システムＳの作用について説明する。

このように、本実施の形態の作業車の電力供給システムＳは、車両電気回路２１と車両バッテリ４とを接続する回路に開閉手段としての電気回路リレー２２が設けられるとともに、電気回路リレー２２はコントローラ１９のエンジン停止始動司令手段１９ａによって開閉制御される。

そして、エンジン停止始動司令手段１９ａは、エンジン制御装置としてのＥＣＵ２０によってエンジン１を停止させるとともに電気回路リレー２２を開かせ、電気回路リレー２２を閉じさせるとともにＥＣＵ２０によってエンジンを始動させる。

したがって、車両側の回路間に設けた電気回路リレー２２を、エンジン停止始動司令手段１９ａによって制御することで、エンジン１停止中の車両バッテリ４から車両電気回路２１への給電を遮断して、車両バッテリ４の消耗を防止できる。

つまり、エンジン１を停止している際には、車両バッテリ４と車両電気回路２１とは電気的に遮断されているため、車両電気回路２１に流れる待機電流によって車両バッテリ４が消耗することはない。ここにおいて、エンジン停止始動司令手段１９ａにも待機電流は流れているが、きわめて微量なものであるため、問題となることは少ない。

そして、エンジン停止始動司令手段１９ａを有する作業制御装置１９は、作業機に給電する作業バッテリ５から給電されることで、車両バッテリ４を用いることなく電気回路リレー２２を制御できる。

すなわち、車両バッテリ４と車両電気回路２１とを接続する回路間に設けられる電気回路リレー２２は、車両バッテリ４とは別個に設けた作業バッテリ５から給電されているため、車両バッテリ４が消耗してエンジン１が始動できなくなることを防止できる。

加えて、この作業バッテリ５は、一般に車両バッテリ４よりも大容量に構成されているため、エンジン停止始動司令手段１９ａによる微量な待機電流によって作業バッテリ５が容量不足となることはほとんどない。

また、作業制御装置１９は、油圧アクチュエータ８，９の操作レバー１２，１３が操作された通知を操作検出器１２ａ，１３ａから受けると、電気回路リレー２２を閉じさせ、ＥＣＵ２０によってエンジン１を始動させることで、車両バッテリ４と車両電気回路２１とを必要なタイミングで接続して車両バッテリ４の消耗を防止できる。

すなわち、操作レバー１２，１３が操作されない場合には自動的に電気回路リレー２２を開いた状態にし、操作される場合には自動的に電気回路リレー２２を閉じた状態にすることで、車両バッテリ４が必要以上に消費されることを防止できる。

さらに、作業制御装置１９は、油圧アクチュエータ８，９の操作レバー１２，１３が操作された通知を操作検出器１２ａ，１３ａから受けると、エンジン停止始動司令手段１９ａが電気回路リレー２２を閉じさせるとともに、作業バッテリ５によって電動モータ６を回転させて油圧アクチュエータ８，９を駆動させる。

そして、操作レバー１２，１３が操作されて所定時間が経過すると、ＥＣＵ２０によってエンジン１を始動させて、エンジン１の動力によって油圧アクチュエータ８，９を駆動させる。

したがって、車両バッテリ４の消耗を防止しつつ、安定した動力源によって油圧アクチュエータ８，９を安定して駆動させることができる。

つまり、従来、電動モータ６は作動に伴って発熱するため長時間の駆動ができないうえに、作業バッテリ５は長時間の駆動によって急激に放電されるため劣化することが問題であった。

そこで、電動モータ６を回転させて所定時間が経過した後には、エンジン１を始動させてＰＴＯ２によって油圧アクチュエータ８，９を駆動させることで、電動モータ６の発熱や作業バッテリ５の劣化を防止して、安定して動作させることができる。

さらに、上記した処理を、操作レバー１２，１３の操作に基づいて連続的に自動実行することによって、電動モータ６からＰＴＯ２へと動力源を切り替え忘れになることを防止できる。

そして、本実施の形態の作業車としての高所作業車Ｃは、上記したような作業車の電力供給システムＳを備えることで、エンジン１停止中の車両バッテリ４の消耗を抑えた安定性の高い作業車となる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、エンジン停止始動司令手段１９ａを有する作業制御装置としてのコントローラ１９には作業バッテリ５から給電される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両バッテリ４から給電されるものであってもよいし、専用のバッテリを有するものであってもよい。

また、前記実施の形態では、動力源としてエンジン１を搭載した高所作業車Ｃについて説明したが、これに限定されるものではなく、動力源として電動モータを用いる電動の作業車にも使用できる。

そして、前記実施の形態では、コントローラ１９は、作業機を制御する制御装置と一体に構成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、エンジン停止始動司令手段を有する別体として構成されるものであってもよい。

本発明の最良の実施の形態の作業車の電力供給システムの構成を説明する回路図である。 高所作業車の構成を説明する斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の作業車の電力供給システムを用いて作業機を駆動する駆動処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

Ｃ 高所作業車（作業車）
Ｓ 電力供給システム
１ エンジン
２ ＰＴＯ
３ メイン油圧ポンプ
４ 車両バッテリ
５ 作業バッテリ
６ 電動モータ
７ サブ油圧ポンプ
８，９ 油圧アクチュエータ（作業機）
１２，１３ 操作レバー
１２ａ，１３ａ 操作検出器
１９ コントローラ（作業制御装置）
１９ａ エンジン停止始動司令手段
２０ ＥＣＵ（エンジン制御装置）
２１ 車両電気回路
２２ 電気回路リレー（開閉手段）

Claims (5)

1. エンジンを制御するエンジン制御装置を少なくとも有する車両電気回路と、少なくともエンジン停止始動司令手段を有して作業機を制御する作業制御装置と、前記エンジンと前記車両電気回路とに給電する車両バッテリと、を備える作業車の電力供給システムであって、
   前記車両電気回路と前記車両バッテリとを接続する回路には、前記回路間を開閉する開閉手段が設けられるとともに、前記開閉手段は前記エンジン停止始動司令手段により開閉制御されて、
   前記エンジン停止始動司令手段は、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを停止させるとともに前記開閉手段を開かせ、前記開閉手段を閉じさせるとともに前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させることを特徴とする作業車の電力供給システム。
2. 前記エンジン停止始動司令手段を有する前記作業制御装置は、前記作業機に給電する作業バッテリから給電されることを特徴とする請求項１に記載の作業車の電力供給システム。
3. 前記作業制御装置の前記エンジン停止始動司令手段は、前記作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、前記開閉手段を閉じさせ、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業車の電力供給システム。
4. 前記作業制御装置は、前記作業機の操作レバーが操作された通知を受けると、前記開閉手段を閉じさせるとともに、前記作業バッテリによって前記作業機を駆動させ、
   前記操作レバーが操作されて所定時間が経過すると、前記エンジン制御装置によって前記エンジンを始動させて、前記エンジンの動力によって前記作業機を駆動させることを特徴とする請求項３に記載の作業車の電力供給システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の作業車の電力供給システムを備えることを特徴とする作業車。

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