JP2015000608A - 電動フォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】検出用配線の断線時に大電流が流れるのを防止する。
【解決手段】フォークリフト１の電気系統は、電圧を監視すべきノードを有する。電圧センサ２０＿１は、電気系統のノードＮ１の電位Ｖ１を監視する。保護モジュール３０は、抵抗素子３２またはヒューズ素子を含む。保護モジュールの一端Ｅ１と電圧センサ２０＿１の間は、ケーブル配線Ｗ１を介して接続されるとともに、保護モジュール３０の他端Ｅ２は、ノードＮ１と直接的に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動フォークリフトに関する。

図１は、電動フォークリフト（単にフォークリフトとも称する）１ｒの電気系統を示す回路図である。フォークリフト１ｒは、電力源である電池１０と、走行モータＭ１、荷役モータＭ２、走行モータＭ１に電力を供給して回転を制御する第１インバータ１４、荷役モータＭ２に電力を供給して回転を制御する第２インバータ１６を備える。

電池１０とインバータ１４、１６を結ぶＤＣバス（電源配線）上には、電磁接触器（単にリレーともいう）１２が設けられ、無負荷時には電磁接触器１２をオフすることにより、電源経路が遮断可能となっている。また、第１インバータ１４および走行モータＭ１を大電流から保護するために、第１インバータ１４に対するＤＣバス上には、第１ヒューズＦ１が、第２インバータ１６および荷役モータＭ２を大電流から保護するために、第２インバータ１６に対するＤＣバス上には、第２ヒューズＦ２が挿入される。

フォークリフト１では故障検知の要求が高く、したがって、故障箇所を特定するために、電気系統のさまざまなノードに、電圧センサ２０＿１〜２０＿４が配置される。電圧センサ２０＿１は、電池１０から電磁接触器１２の入力側端子に至る経路上のノードＮ１の第１電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ２０＿２は、電磁接触器１２の負荷側端子から第１ヒューズＦ１、第２ヒューズＦ２に至る経路上のノードＮ２の第２電圧Ｖ２を検出する。電圧センサ２０＿３は、第１ヒューズＦ１の負荷側端子から第１インバータ１４に至る経路上のノードＮ３の第３電圧Ｖ３を、電圧センサ２０＿４は、第２ヒューズＦ２の負荷側端子から第２インバータ１６に至る経路上のノードＮ４の第４電圧Ｖ４を検出する。

電磁接触器１２の故障は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電位差に応じて検出され、第１ヒューズＦ１の溶断は、第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３の電位差に応じて検出され、第２ヒューズＦ２の溶断は、第２電圧Ｖ２と第４電圧Ｖ４の電位差に応じて検出される。

ここで、電圧センサ２０＿１〜２０＿４は、必ずしも電圧の監視対象ノードＮ１〜Ｎ４の近傍に設けられるわけではなく、たとえば、ノードＮ１〜Ｎ４と離間した図示しないコントローラ基板上に配置される。監視対象のノードＮ１〜Ｎ４と電圧センサ２０＿１〜２０＿４の間は、検出用配線Ｗ１〜Ｗ４により接続される。

本発明者は、このようなフォークリフトの電気系統について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

検出用配線Ｗ１〜Ｗ４は、省スペース化および低コスト化の要請から、ブスバーなどの強固な配線ではなく、細いケーブルが用いられるのが一般的である。フォークリフトがさらされる振動や長期的な劣化により、検出用配線Ｗが断線し、コネクタが外れ、あるいは、はんだが外れるおそれがある。以下、これらを単に断線と総称する。たとえば検出用配線Ｗ１が断線し、その一端が図１に破線で示すようにグランドあるいはその他の電位に短絡すると、電池１０から検出用配線Ｗ１を介して大電流が流れるという問題が生ずる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、検出用配線の断線時に大電流が流れるのを防止可能なフォークリフトの提供にある。

本発明のある態様は電動フォークリフトに関する。電動フォークリフトは、電気系統のノードの電位を監視する電圧センサと、抵抗素子またはヒューズ素子を含む保護モジュールと、を備える。保護モジュールの一端と電圧センサの間は、ケーブル配線を介して接続されるとともに、保護モジュールの他端は、ノードと直接的に接続される。

この態様によれば、仮にケーブル配線が断線し、意図しない箇所と短絡したとしても、その上流に設けられた抵抗素子あるいはヒューズ素子により、大電流が流れるのを抑制できる。

保護モジュールは、抵抗素子またはヒューズ素子に加えて、抵抗素子またはヒューズ素子を搭載するための基板をさらに含んでもよい。基板は、ノードに対して電気的、機械的に接続可能に構成されてもよい。

ノードは、ブスバーに位置しており、ブスバーのノードの近傍には第１開口が設けられてもよい。基板は、第１開口とオーバーラップする箇所に設けられた第２開口を有してもよい。基板とノードの間は、第１開口および第２開口を貫通する導電性のネジにより、電気的、機械的に接続されてもよい。

ノードは、突起した導電部を有する端子台に位置してもよい。基板は導電部とオーバーラップする箇所に設けられた第３開口を有してもよい。基板は、導電部が第３開口を貫通する態様にて、端子台に対して取り付けられてもよい。

保護モジュールは、配線を接続するためのコネクタをさらに備えてもよい。

保護モジュールは、その一端が、ノードに対してネジ止めにより電気的、機械的に接続可能となっており、その他端に、抵抗素子またはヒューズ素子の一端が接続されるブスバー片をさらに含んでもよい。保護モジュールは、抵抗素子またはヒューズ素子の他端にケーブル配線が接続可能に構成されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、検出用配線の断線時に大電流が流れるのを防止できる。

本発明者が検討したフォークリフトの電気系統を示す回路図である。 図２は、フォークリフトの構成を示す図である。 実施の形態に係るフォークリフトの電気系統を示す回路図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施例に係る保護モジュールの構成を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施例に係る保護モジュールの構成を示す図である。 第３の実施例に係る保護モジュールの構成を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、フォークリフトの構成を示す図である。フォークリフト１は、本体６０、フォーク６２、昇降体（リフト）６４、マスト６６、車輪６８を備える。マスト６６は本体６０の前方に設けられる。昇降体６４は、油圧アクチュエータ（図２に不図示）などの動力源によって駆動され、マスト６６に沿って昇降する。昇降体６４には、荷物を支持するためのフォーク６２が取り付けられている。

図３は、実施の形態に係るフォークリフト１の電気系統を示す図である。フォークリフト１の基本的な構成は、図１のフォークリフト１ｒと同様である。図３のフォークリフト１は、図１のフォークリフト１ｒに加えて、さらに保護モジュール３０を備える。

保護モジュール３０は、電圧センサ２０＿１と、電圧センサ２０＿１による監視対象のノードＮ１の間に挿入されている。保護モジュール３０は、抵抗素子３２を含む。

保護モジュール３０の一端Ｅ１と電圧センサ２０＿１の間は、検出用配線であるケーブル配線Ｗ１を介して接続される。一方、保護モジュール３０の他端Ｅ２は、ノードＮ１と直接的に接続される。「直接的に接続される」とは、ケーブル配線のように、断線の恐れが高い手段ではなく、ネジ止めなどの信頼性、堅牢性の高い手段により接続されることを意味する。

以上が保護モジュール３０の基本構成である。続いてその動作を説明する。フォークリフト１が使用される過程において、ケーブル配線Ｗ１は断線し、図３に破線で示す経路で短絡（地絡）したとする。この場合、電池１０は、ＤＣバス、ノードＮ１、保護モジュール３０、ケーブル配線Ｗ１を経由して、グランドと接続される。つまり、地絡経路Ｌ_ＧＮＤには、保護モジュール３０の抵抗素子３２が存在することから、電池１０が低インピーダンスでグランドその他の電位と短絡するのを防止することができる。

たとえば電池電圧Ｖ_ＢＡＴ＝２５Ｖに対して、抵抗素子３２の抵抗値を数ｋΩから数十ｋΩ、たとえば１０ｋΩとした場合、地絡経路に流れる電流は、２．５ｍＡに抑制される。

このように、実施の形態に係るフォークリフト１によれば、検出用配線Ｗ１の断線時において、大電流が流れるのを防止できる。

なお、電圧センサ２０の入力インピーダンスは十分に高いため、検出用配線Ｗ１が断線しない正常状態においては、抵抗素子３２がノードＮ１と電圧センサ２０＿１の間に存在することは、電圧検出の精度に悪影響を及ぼすものではない。

以上がフォークリフト１の利点である。

以下、保護モジュール３０の具体的な構成についていくつかの実施例をもとに説明する。

（第１の実施例）
図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施例に係る保護モジュール３０ａの構成を示す図である。図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は平面図、図４（ｃ）は正面図である。

保護モジュール３０ａは、電池１０から第１インバータ１４や第２インバータ１６に至るＤＣバスに使用される大容量配線であるブスバー２２上のノードＮと、その電位を測定する電圧センサ２０の間に適している。

保護モジュール３０ａは、抵抗素子３２に加えて、基板３４、プリント配線３６、開口３８、４０、コネクタ４２を備える。

抵抗素子３２は、基板３４に搭載される。基板３４はたとえばプリント基板あるいは金属基板である。そして、抵抗素子３２は、基板３４を介して、ブスバー２２上のノードＮに対して電気的かつ機械的に接続可能となっている。

より具体的には、ブスバー２２のノードＮの近傍には、第１開口２４が設けられる。基板３４は、第１開口２４とオーバーラップする箇所に設けられた第２開口３８を有する。

メンテナンスや組み立ての容易性を考慮して、検出用配線Ｗ１と保護モジュール３０ａの間は、コネクタ４２、４４により着脱可能となっている。プリント配線３６ａは、第２開口３８と抵抗素子３２の一端との間を電気的に接続する。またプリント配線３６ｂは、コネクタ４２と抵抗素子３２の他端の間を電気的に接続する。

保護モジュール３０ａとブスバー２２は密着して配置される。基板３４とノードＮの間は、第１開口２４および第２開口３８を貫通する導電性のネジ５０により、電気的、機械的に接続される。

ブスバー２２には、第１開口２４の他にも開口２６が設けられる。基板３４には、これらの開口２６に対応する箇所にも開口４０が設けられる。基板３４とブスバー２２は、開口４０と開口２６を貫通するネジ５２によりネジ止めされる。

以上が保護モジュール３０ａの構成である。

この保護モジュール３０ａは、ブスバー２２に対して、つまりノードＮに対して、ケーブル配線などの脆弱な接続手段を介さずに直接的に接続される。これにより、保護モジュール３０ａとブスバー２２の間の断線が生ずる可能性を低減することができる。また、保護モジュール３０ａとブスバー２２は、密着して固定されるため、振動に対しても堅牢である。

また、保護モジュール３０ａを基板３４上に形成することにより、保護モジュール３０ａの保守や設計変更を簡易化できる。

（第２の実施例）
図５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施例に係る保護モジュール３０ｂの構成を示す図である。図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は正面図である。

保護モジュール３０ｂは、ブスバーやケーブルなど（ここでは不図示）を筐体に固定するための端子台７０上のノードＮと、その電位を測定する電圧センサ２０の間に適している。端子台７０は、端子台絶縁部７２と、端子台絶縁部７２から突起した端子台導電部７４とを備える。

保護モジュール３０ｂは、抵抗素子３２に加えて、基板３４、プリント配線３６、開口３９、コネクタ４２を備える。

抵抗素子３２は、基板３４に搭載される。基板３４はたとえばプリント基板あるいは金属基板である。そして、抵抗素子３２は、基板３４を介して、ノードＮと接続される。

メンテナンスや組み立ての容易性を考慮して、検出用配線Ｗ１と保護モジュール３０ｂの間は、コネクタ４２、４４により着脱可能となっている。プリント配線３６ａは、第３開口３９と抵抗素子３２の一端との間を電気的に接続する。またプリント配線３６ｂは、コネクタ４２と抵抗素子３２の他端の間を電気的に接続する。

基板３４は、端子台導電部７４とオーバーラップする箇所に設けられた第３開口３９を有する。基板３４は、端子台導電部７４が第３開口３９を貫通する態様にて、端子台７０に対して取り付けられる。これにより、保護モジュール３０ｂと端子台７０の端子台絶縁部７２は密着して配置される。基板３４とノードＮの間は、端子台導電部７４により、電気的、機械的に接続される。

端子台絶縁部７２と基板３４は、図示しないネジおよびナットにより機械的に接続してもよい。

以上が保護モジュール３０ｂの構成である。

この保護モジュール３０ｂは、端子台７０に対して、つまりノードＮに対して、ケーブル配線などの脆弱な接続手段を介さずに直接的に接続される。これにより、保護モジュール３０ｂとブスバー２２の間の断線が生ずる可能性を低減することができる。また、保護モジュール３０ｂと端子台７０は、密着して固定されるため、振動に対しても堅牢である。

また、保護モジュール３０ｂを基板３４上に形成することにより、保護モジュール３０ｂの保守や設計変更を簡易化できる。

（第３の実施例）
図６は、第３の実施例に係る保護モジュール３０ｃの構成を示す図である。保護モジュール３０ｃは、抵抗素子３２に加えてブスバー片３５を備える。ブスバー片３５は、その一端が、ノードＮに対してネジ止めにより電気的、機械的に接続可能となっている。またブスバー片３５の他端には、抵抗素子３２の一端が接続される。抵抗素子３２には、ブスバー片３５に対してネジ止めするためのねじ穴（不図示）が設けられ、それらはネジ５５によって接続される。抵抗素子３２の他端には、ケーブル配線Ｗ１が着脱可能となっている。具体的には、ケーブル配線Ｗ１の端部には、開口を有する端子が設けられており、ねじ５６によってケーブル配線Ｗ１と抵抗素子３２が接続される。

この保護モジュール３０ｃは、ブスバー２２に対して、つまりノードＮに対して、ケーブル配線などの脆弱な接続手段を介さずに直接的に接続される。これにより、保護モジュール３０ｃとブスバー２２の間の断線が生ずる可能性を低減することができる。また、保護モジュール３０ｃとブスバー２２は、密着して固定されるため、振動に対しても堅牢である。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。

（第１の変形例）
実施の形態では、保護モジュール３０が、抵抗素子３２を備える場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。保護モジュール３０は、抵抗素子３２に加えて、あるいはそれに代えて、ヒューズ素子を含んでもよい。

この場合、検出用配線Ｗ１が断線して地絡すると、電池１０から保護モジュール３０および検出用配線Ｗ１を経由してグランドに至る地絡経路が形成される。この地絡経路には、一時的には大電流が流れる可能性があるが、この大電流により保護モジュール３０のヒューズ素子が溶断するため、長時間、持続的に地絡経路に大電流が流れるのを防止することができる。

（第２の変形例）
実施の形態では、単一の保護モジュール３０を、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを検出する電圧センサ２０＿１とそれに対応するノードＮ１の間に挿入する場合を説明したが、それに加えて、あるいはそれに代えて、ノードＮ２と電圧センサ２０＿２の間、ノードＮ３と電圧センサ２０＿３の間、ノードＮ４と電圧センサ２０＿４の間、あるいはその他のノードと電圧センサの間に、保護モジュール３０を挿入してもよい。

（第３の変形例）
実施の形態では、フォークリフトについて説明したが、本発明はそれに限定されない。フォークリフト以外の産業車両においても、フォークリフトと同様に、電圧検出が行われており、かかる産業車両にも、実施の形態に係る保護モジュール３０を利用することが可能である。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…フォークリフト、１０…電池、１２…電磁接触器、Ｆ１…第１ヒューズ、Ｆ２…第２ヒューズ、１４…第１インバータ、１６…第２インバータ、Ｍ１…走行モータ、Ｍ２…荷役モータ、Ｗ１…検出用配線、２０…電圧センサ、２２…ブスバー、２４…第１開口、２６，２８…開口、３０…保護モジュール、３２…抵抗素子、３４…基板、３５…ブスバー片、３６…プリント配線、３８…第２開口、３９…第３開口、４０…開口、４２…コネクタ、５０，５２，５４，５５…ネジ、７０…端子台、７２…端子台絶縁部、７４…端子台導電部。

Claims (6)

1. 電気系統のノードの電位を監視する電圧センサと、
   抵抗素子またはヒューズ素子を含む保護モジュールと、
   を備え、
   前記保護モジュールの一端と前記電圧センサの間が、ケーブル配線を介して接続されるとともに、前記保護モジュールの他端が前記ノードと直接的に接続されることを特徴とする電動フォークリフト。
2. 前記保護モジュールは、前記抵抗素子またはヒューズ素子に加えて、前記抵抗素子またはヒューズ素子を搭載するための基板をさらに含み、
   前記基板は、前記ノードに対して電気的、機械的に接続可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動フォークリフト。
3. 前記ノードは、ブスバーに位置しており、前記ブスバーの前記ノードの近傍には第１開口が設けられ、
   前記基板は、前記第１開口とオーバーラップする箇所に設けられた第２開口を有し、
   前記基板と前記ノードの間は、前記第１開口および前記第２開口を貫通する導電性のネジにより、電気的、機械的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電動フォークリフト。
4. 前記ノードは、突起した導電部を有する端子台に位置しており、
   前記基板は前記突起とオーバーラップする箇所に設けられた第３開口を有し、前記基板は、前記突起が前記第３開口を貫通する態様にて、前記端子台に対して取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の電動フォークリフト。
5. 前記保護モジュールは、前記配線を接続するためのコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の電動フォークリフト。
6. 前記保護モジュールは、
   その一端が、前記ノードに対してネジ止めにより電気的、機械的に接続可能となっており、その他端に、前記抵抗素子またはヒューズ素子の一端が接続されるブスバー片をさらに含み、
   前記保護モジュールは、前記抵抗素子またはヒューズ素子の他端に前記ケーブル配線が接続可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動フォークリフト。

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