JP2013035614A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】走行用バッテリよりも出力電圧の高い作業用バッテリを走行用バッテリの充電に用いられる発電機によって充電可能な作業車両を提供する。
【解決手段】作業用バッテリ33の電力による高所作業装置20の駆動時には、第1リレースイッチ34によって第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間の通電を制限することなく第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36によって走行用バッテリ32と第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bとの間の通電を制限している。また、作業用バッテリ33の充電時には、第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36によって走行用バッテリ32と第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bとの間の通電を制限することなく第1リレースイッチ34によって第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間の通電を制限している。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、移動用の走行体に高所作業装置が設けられた高所作業車など、走行体に作業装置が設けられた作業車両に関する。
従来、この種の作業車両としては、エンジンを動力として走行する走行体上に所定の作業を行うための作業装置が設けられ、この作業装置をエンジンの動力またはバッテリの電力によって駆動させるようにしたものが知られている。この作業車両では、エンジンの始動や照明等の走行体の走行時に用いられる電力を供給するための走行用バッテリと、作業装置を駆動させる電力を供給するための作業用バッテリとを別々に備えたものが知られている(例えば、引用文献1参照)。
特開2011−122364号公報
この作業車両の走行用バッテリは、エンジンを動力として発電する発電機で充電される。しかし、作業車両の作業用バッテリは、出力電圧が走行用バッテリの出力電圧よりも高い場合に、走行用バッテリの充電で用いられる発電機によって充電できない。したがって、この作業車両では、作業用バッテリの残量が不足したとしても、走行体の走行中にエンジンの動力によって作業用バッテリを充電することができないため、作業装置の駆動時間が長時間となる場合には、エンジンを動力として作業装置を駆動させる必要があり、静音性を確保することができない。
本発明は、走行用バッテリよりも出力電圧の高い作業用バッテリを走行用バッテリの充電に用いられる発電機によって充電可能な作業車両を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の発明は、移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両において、走行体を走行させることが可能なエンジンと、エンジンの動力によって走行体の走行時に利用される電力を発電可能な発電機と、発電機において発電した余剰電力を充電可能で、走行体の走行時に利用される電力を供給可能な走行用バッテリと、出力電圧が走行用バッテリの出力電圧以下の複数のバッテリが直列接続回路によって互いに直列に接続され、走行用バッテリよりも高い出力電圧の作業用バッテリと、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリを互いに並列に接続する作業用バッテリ充電回路と、直列接続回路の通電を制限する第1通電制限手段と、各作業用バッテリ充電回路の通電を制限する第2通電制限手段と、作業用バッテリの電力による作業装置の駆動時に第1通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限することなく第2通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限し、作業用バッテリの充電時に第2通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限することなく第1通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限する回路切換手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の発明は、作業装置を作業用バッテリの電力によって駆動させる電動モードの設定が可能な操作部を備え、回路切換手段は、操作部の電動モードの設定に連動して切換えられることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の発明は、作業用バッテリ充電回路が、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリが走行用バッテリを介して互いに並列に接続されており、作業用バッテリと作業用バッテリを構成する各バッテリとの間には、走行用バッテリを優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって作業用バッテリを構成する各バッテリを充電するためのサブバッテリチャージャが設けられていることを特徴する。
本発明の請求項4に記載の発明は、作業用バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、バッテリ残量検出手段の検出結果に基づいて作業用バッテリの残量に関する情報を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項1に記載の発明によれば、走行体の走行中に作業用バッテリを充電することができるので、作業用バッテリの電力による作業装置の作業を長時間に亘って行うことができ、静音性を確保することが可能となる。
本発明の請求項2に記載の発明によれば、操作部によって電動モードを設定する操作のみで、回路を切換えることができるので、操作性を向上させることが可能となる。
本発明の請求項3に記載の発明によれば、走行用バッテリを優先的に充電することができるので、走行用バッテリに充電不足が生じることはなく、走行体の走行に支障が生じることを防止することが可能となる。
本発明の請求項4に記載の発明によれば、作業用バッテリの残量不足による作業装置の作業の中断を防止することができるので、作業効率の低下を防止することが可能となる。
本発明の一実施形態を示す高所作業車の側面図である。 給電・充電回路の概略構成図である。 制御系を示すブロック図である。 回路切換え処理を示すフローチャートである。 その他の例を示す給電・充電回路の概略構成図である。
図1乃至図4は、本発明の第1実施形態を示すものである。
本発明の作業車両としての高所作業車1は、図1に示すように、道路等を走行するための走行体としての車両10と、高所作業を行うための作業装置としての高所作業装置20と、を備えている。
車両10は、前部および後部のそれぞれに左右一対の車輪11を有し、エンジンE(図1に図示せず)を動力として走行する。車両の前側に位置する車輪11の上方には、車両10の走行に関する操作を行うためのキャビン12が設けられている。また、車両10の前側および後側の左右両側には、車両10を地面に対して安定的に支持するためのアウトリガ13が設けられている。アウトリガ13は、ジャッキシリンダ(図示せず)によって下方に伸長させ、下端を接地させることにより使用される。
高所作業装置20は、車両10の後部に旋回可能に設けられた旋回台21と、旋回台21に対して起伏可能に設けられるとともに、伸縮可能に設けられたブーム22と、ブーム22の先端に設けられたバスケット23と、を有している。
旋回台21は、ボールベアリング式やローラーベアリング式の旋回サークル(図示せず)によって車両10に対して旋回自在に設けられ、旋回用の油圧モータ(図示せず)の駆動によって旋回するように構成されている。
ブーム22は、複数のブーム部材からなり、ブーム部材の内部に先端側に隣り合うブーム部材が収納可能な多段式に構成されている。最基端側のブーム部材(ベースブーム)22a内には、油圧シリンダ(図示せず)が設けられ、油圧シリンダの伸縮によってブーム22が伸縮可能となる。また、最基端側のブーム部材22aは、基端部が旋回台21のブラケット21aに上下方向に回転自在に連結されている。ブーム部材22aの伸長方向中央部と旋回台21との間には、起伏用の油圧シリンダ22bが連結され、油圧シリンダ22bの伸縮によってブーム22を起伏可能にしている。
ジャッキシリンダ、旋回用の油圧モータ、ブーム22の伸縮用の油圧シリンダおよび起伏用の油圧シリンダ22b等のアクチュエータは、油圧ポンプP(図1に図示せず)から吐出される作動油によって駆動される。この油圧ポンプPは、PTO(Power Take Off)機構を介して伝達されるエンジンE、または、電動モータM(図1に図示せず)によって駆動される。
また、この高所作業車1には、図2に示すように、給電・充電回路30が構成されている。給電・充電回路30は、エンジンEによって駆動する発電機としてのオルタネータ31と、エンジンEの始動や車両10のライト、空気調和装置等、車両10側で使用される電力を供給するための走行用バッテリ32と、電動モータMを駆動するための作業用バッテリ33と、を有している。
オルタネータ31は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機であり、エンジンEの回転力がベルト等の動力伝達部材を介して伝達されることで駆動して発電する。
走行用バッテリ32は、例えば鉛蓄電池からなり、出力電圧を24ボルトとするために、出力電圧が12ボルトの2個の鉛蓄電池が直列に接続されている。
作業用バッテリ33は、出力電圧を48ボルトとするために、走行用バッテリ32と同様の出力電圧が24ボルトの第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bが直列に接続されている。第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bは、それぞれ走行用バッテリ32と同様に、出力電圧を24ボルトとするために、出力電圧が12ボルトの2個の鉛蓄電池が直列に接続されている。第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bは、互いに並列に走行用バッテリ32に接続されている。
第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間には、第1通電制限手段としての第1リレースイッチ34が設けられている。また、走行用バッテリ32と第1バッテリ33aとの間には、第2通電制限手段としての第2リレースイッチ35が設けられている。さらに、走行用バッテリ32と第2バッテリ33bとの間には、第2通電制限手段としての第3リレースイッチ36が設けられている。第1リレースイッチ34、第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36は、それぞれ電気信号によってコイルを磁化することで、回路の通電状態と通電状態の制限とを切換えるものである。第1リレースイッチ34をオンオフすることで電動モータMへの作業用バッテリ33の電力の供給と供給の停止とが切換えられる。また、第2および第3リレースイッチ35,36をオンオフすることで、オルタネータ31において発電した電力による作業用バッテリ33の充電と充電の停止とが切換えられる。
直列に接続された第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bの両端子にはインバータ37を介して電動モータMが接続されている。インバータ37は、直流電力を交流電力に変換する回路を有し、制御信号に基づいて電動モータMの回転数を制御するために用いられるものである。
走行用バッテリ32と第1バッテリ33aとの間には、第1サブバッテリチャージャ38aが設けられている。また、走行用バッテリ32と第2バッテリ33bとの間には第2サブバッテリチャージャ38bが接続されている。第1および第2サブバッテリチャージャ38a,38bは、走行用バッテリ32をメインバッテリとして優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bをサブバッテリとして充電するためのものである。
また、高所作業車1は、高所作業装置20の動作を制御するためのコントローラ40を備えている。
コントローラ40は、CPU、ROM、RAMを有している。コントローラ40は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、CPUが、入力信号に基づいてROMに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をRAMに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。
コントローラ40の出力側には、図3に示すように、第1〜第3リレースイッチ34,35,36、インバータ37、コントロールバルブ41および報知ランプ42が接続されている。
コントロールバルブ41は、複数のアクチュエータが接続された油圧供給装置(図示せず)に設けられ、各アクチュエータに対する作動油の供給量および流通方向を制御するためのものである。
報知ランプ42は、作業用バッテリ33の電力による高所作業装置20の駆動中に作業用バッテリ33の残量が所定の残量以下となった場合に作業者に対して報知するものである。
コントローラ40の入力側には、図3に示すように、高所作業装置20のバスケット23を移動させるための操作や、高所作業装置20をエンジンEで駆動させるエンジンモードと電動モータMで駆動させる電動モードとを切換えるための操作部43が接続されている。また、コントローラ40の入力側には、作業用バッテリ33が接続され、作業用バッテリ33の残量に関する信号が入力される。
以上のように構成された作業車両において、高所作業車1は、車両10の走行中やエンジンEの動力による高所作業装置20の運転中などのエンジンEの駆動中に、走行用バッテリ32の充電と共に作業用バッテリ33の充電を行う。また、高所作業装置20を作業用バッテリ33の電力によって駆動させる際に、コントローラ40は、給電・充電回路30の給電状態と充電状態とを切換えるための回路切換え処理を行う。このときの、コントローラ40の動作を図4のフローチャートを用いて説明する。
(ステップS1)
ステップS1において、CPUは、操作部43において高所作業装置20を電動モータMによって駆動する電動モードが選択されたか否かを判定する。電動モードが選択されたと判定した場合にはステップS2に処理を移し、電動モードが選択されたと判定しなかった場合には回路切換え処理を終了する。
(ステップS2)
ステップS1において電動モードが選択されたと判定した場合に、ステップS2においてCPUは、第1リレースイッチ34をオンに設定するとともに、第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36をオフに設定する。
これにより、給電・充電回路30では、第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間が通電状態となり、作業用バッテリ33から電動モータMに対して電力が供給される。また、オルタネータ31と第1バッテリ33aおよび第2バッテリとの間は通電状態とならず、第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bが充電されることはない。
(ステップS3)
ステップS3においてCPUは、作業用バッテリ33の残量が所定の残量以上か否かを判定する。作業用バッテリ33の残量が所定の残量以上と判定した場合にはステップS4に処理を移し、作業用バッテリ33の残量が所定の残量未満と判定した場合にはステップS5に処理を移す。
(ステップS4)
ステップS3において作業用バッテリ33の残量が所定の残量以上と判定した場合に、ステップS4においてCPUは、電動モードが解除されたか否かを判定する。電動モードが解除されたと判定した場合にはステップS6に処理を移し、電動モードが解除されたと判定しない場合には回路切換え処理を終了する。
(ステップS5)
ステップS3において作業用バッテリ33の残量が所定の残量未満と判定した場合に、ステップS5においてCPUは、報知ランプ42を点灯し、ステップS6に処理を移す。
(ステップS6)
または、ステップS4において電動モードが解除されたと判定した場合、ステップS5において作業用バッテリ33の残量が所定の残量未満と判定した場合に、ステップS6においてCPUは、第1リレースイッチ34をオフに設定するとともに、第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36をオンに設定する。
これにより、給電・充電回路30では、第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間の通電状態が解除され、作業用バッテリ33から電動モータMに対する電力の供給が制限される。また、走行用バッテリ32に対して第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bが互いに並列に接続されてそれぞれ通電状態となり、オルタネータ31において発電された電力は、第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bのそれぞれに充電される。
このように、本実施形態の作業車両によれば、作業用バッテリ33の電力による高所作業装置20の駆動時には、第1リレースイッチ34によって第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間の通電を制限することなく第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36によって走行用バッテリ32と第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bとの間の通電を制限している。また、作業用バッテリ33の充電時には、第2リレースイッチ35および第3リレースイッチ36によって走行用バッテリ32と第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bとの間の通電を制限することなく第1リレースイッチ34によって第1バッテリ33aと第2バッテリ33bとの間の通電を制限している。これにより、走行用バッテリ32よりも出力電圧の高い作業用バッテリ33を走行用バッテリ32の充電に用いられるオルタネータ31によって充電することが可能となる。したがって、車両の走行中に作業用バッテリ33を充電することができるので、作業用バッテリ33の電力による高所作業装置20の運転を長時間に亘って行うことができ、静音性を確保することが可能となる。
また、操作部43によって設定された電動モードに連動して第1〜第3リレースイッチ34,35,36を切換えるようにしている。これにより、操作部43によって電動モードを設定する操作のみで、給電・充電回路30を切換えることができるので、操作性を向上させることが可能となる。
また、走行用バッテリ32と作業用バッテリ33を構成する第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bとの間にそれぞれ第1サブバッテリチャージャ38aおよび第2サブバッテリチャージャ38bが設けられている。これにより、走行用バッテリ32を優先的に充電することができるので、走行用バッテリ32に充電不足が生じることはなく、車両10の走行に支障が生じることを防止することが可能となる。
また、作業用バッテリ33の残量を検出し、作業用バッテリ33の残量が所定の残量未満となったことを報知するための報知ランプ42を備えている。これにより、作業用バッテリ33の残量不足による高所作業装置20の作業の中断を防止することができるので、作業効率の低下を防止することが可能となる。
尚、前記実施形態では、作業用バッテリ33の電力による高所作業装置20の運転を第1リレースイッチ34のオンオフによって切換えるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、手動でオンオフが可能なスイッチによって作業用バッテリ33の電力によって高所作業装置20の運転を切換えるようにしてもよい。
また、前記実施形態では、作業用バッテリ33を構成する第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bのそれぞれにサブバッテリチャージャ38a,38bを設けるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図5に示すように、1つのサブバッテリチャージャ38cに対して第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bを互いに並列に接続し、同時に第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bを充電するようにしてもよい。
また、図5に示す給電・充電回路30において、第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bを充電する際に、第2リレースイッチ35と第3リレースイッチ36とを交互に切換えて第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bを1つずつ充電するようにしてもよい。この場合、第2リレースイッチ35と第3リレースイッチ36との切換えは、第1バッテリ33aおよび第2バッテリ33bのそれぞれの出力電圧を検出して切換えるようにしてもよいし、所定時間毎に切換えるようにしてもよい。
また、前記実施形態では、出力電圧が24ボルトの走行用バッテリ32を備えた車両10のオルタネータ31によって出力電圧が48ボルトの作業用バッテリ33を充電するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、出力電圧が72ボルトの作業用バッテリの場合に、作業用バッテリを出力電圧が24ボルトの3個のバッテリから構成し、それぞれオルタネータ31によって充電するようにしてもよい。このように、オルタネータ31によって充電可能であれば、オルタネータ31に接続する作業用バッテリ33を構成するバッテリの数を3個以上としてもよい。また、出力電圧が12ボルトの走行用バッテリを備えた車両においても、出力電圧が12ボルトの複数のバッテリから作業用バッテリを構成することにより、車両10の走行中に作業用バッテリを充電することが可能である。
10 車両
20 高所作業装置
30 給電・充電回路
31 オルタネータ
32 走行用バッテリ
33 作業用バッテリ
33a 第1バッテリ
33b 第2バッテリ
34 第1リレースイッチ
35 第2リレースイッチ
36 第3リレースイッチ
38a 第1サブバッテリチャージャ
38b 第2サブバッテリチャージャ
40 コントローラ
43 操作部
E エンジン
M 電動モータ
P 油圧ポンプ

Claims (4)

  1. 移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両において、
    走行体を走行させることが可能なエンジンと、
    エンジンの動力によって走行体の走行時に利用される電力を発電可能な発電機と、
    発電機において発電した余剰電力を充電可能で、走行体の走行時に利用される電力を供給可能な走行用バッテリと、
    出力電圧が走行用バッテリの出力電圧以下の複数のバッテリが直列接続回路によって互いに直列に接続され、走行用バッテリよりも高い出力電圧の作業用バッテリと、
    発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリを互いに並列に接続する作業用バッテリ充電回路と、
    直列接続回路の通電を制限する第1通電制限手段と、
    各作業用バッテリ充電回路の通電を制限する第2通電制限手段と、
    作業用バッテリの電力による作業装置の駆動時に第1通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限することなく第2通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限し、作業用バッテリの充電時に第2通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限することなく第1通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限する回路切換手段と、を備えた
    ことを特徴とする作業車両。
  2. 作業装置を作業用バッテリの電力によって駆動させる電動モードの設定が可能な操作部を備え、
    回路切換手段は、操作部の電動モードの設定に連動して切換えられる
    ことを特徴とする請求項1に記載の作業車両。
  3. 作業用バッテリ充電回路は、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリが走行用バッテリを介して互いに並列に接続されており、
    作業用バッテリと作業用バッテリを構成する各バッテリとの間には、走行用バッテリを優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって作業用バッテリを構成する各バッテリを充電するためのサブバッテリチャージャが設けられている
    ことを特徴する請求項1または2に記載の作業車両。
  4. 作業用バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
    バッテリ残量検出手段の検出結果に基づいて作業用バッテリの残量に関する情報を報知する報知手段と、を備えた
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の作業車両。
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