JP2017192246A - 架装装置、作業車両及び架装装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作動可能時間を容易に把握することができる架装装置、作業車両及び架装装置の制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置７０は、架装装置５１の非作動時に、予め設定された現在から過去に至る期間内における架装装置５１の作動時に高電圧バッテリー２４が出力した電力の平均値を求める第１ステップと、高電圧バッテリー２４の現在のＳＯＣ値から予め設定された高電圧バッテリー２４の下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量を求める第２ステップと、供給可能電力量を電力の平均値で除すことで架装装置５１の作動可能時間を求める第３ステップと、その作動可能時間を表示モニター５６を通じて表示する第４ステップと、架装装置５１の作動時に高電圧バッテリー２４が出力した電力を記録する第５ステップとを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、架装装置、その架装装置を装備する作業車両、及び架装装置の制御方法に関する。

一般に、作業車両は、車両走行用のエンジンの回転動力の少なくとも一部をＰＴＯを通じて取り出して、架装装置（塵芥収集、ボディダンプ、ウインチ、ミキサや消防ポンプなど）の作動源である油圧ポンプを駆動している。しかし、近年では、架装装置のレイアウトを組みやすいなどの理由から、ハイブリッド車両や電気自動車両の動力源であるモータージェネレーターに電気的に接続する高電圧バッテリーを用いて架装装置を作動させる作業車両が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

具体的には、モータージェネレーターの、又は高電圧バッテリーから電力を供給される電動モーターの回転動力の少なくとも一部をＰＴＯを通じて取り出して、油圧ポンプの駆動源とする。

特許第５６７０１２５号明細書

上記の特許文献１のように電動化された作業車両においては、作業効率を向上させるなどの観点から、ドライバーや操作者が、高電圧バッテリーの充電状態（ＳＯＣ値）と架装装置の作動可能時間との関係を容易に把握できることが求められている。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、作動可能時間を容易に把握することができる架装装置、作業車両及び架装装置の制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の架装装置は、車両の動力源であるモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターに電気的に接続する高電圧バッテリーと、架装装置を作動させる油圧ポンプと、前記モータージェネレーターの回転動力を取り出して前記油圧ポンプを駆動するＰＴＯと、制御装置と、を備えた架装装置において、前記制御装置は、
前記架装装置の非作動時に、予め設定された現在から過去に至る期間内における該架装装置の作動時に前記高電圧バッテリーが出力した電力の平均値を求める第１ステップと、前記高電圧バッテリーの現在のＳＯＣ値から予め設定された該高電圧バッテリーの下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量を求める第２ステップと、前記供給可能電力量を前記電力の平均値で除すことで前記架装装置の作動可能時間を求める第３ステップと、前記作動可能時間を伝達装置を通じて伝達する第４ステップと、前記架装装置の作動時に、前記高電圧バッテリーが出力した電力を記録する第５ステップと、を行うように構成されていることを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の架装装置の作業車両は、上述の架装装置を装備するとともに、前記モータージェネレーターの回転軸の一端にモータークラッチを介して接続されたトランスミッションを有することを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の架装装置の制御方法は、高電圧バッテリーに電気的に接続するモータージェネレーター又は電動モーターと、架装装置を作動させる油圧ポンプと、前記モータージェネレーター又は電動モーターの回転動力を取り出して前記油圧ポンプを駆動するＰＴＯと、を備えた架装装置の制御方法であって、前記架装装置の非作動時に、予め設定された現在から過去に至る期間内における該架装装置の作動時に前記高電圧バッテリーが出力した電力の平均値を求める第１ステップと、前記高電圧バッテリーの現在のＳＯＣ値から予め設定された該高電圧バッテリーの下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量を求める第２ステップと、前記供給可能電力量を前記電力の平均値で除すことで前記架装装置の作動可能時間を求める第３ステップと、前記作動可能時間を伝達装置を通じて伝達する第４ステップと、前記架装装置の作動時に、前記高電圧バッテリーが出力した電力を記録する第５ステップと、を行うことを特徴とするものである。

本発明の架装装置、作業車両及び架装装置の制御方法によれば、架装装置を用いた過去の作業における高電圧バッテリーの充電の消耗の程度を学習して、現在の高電圧バッテリーの充電状態と比較することにより、その架装装置を用いた現在からの作業が可能となる時間を把握するようにしたので、作動可能時間を容易に把握することができる。

本発明の第１の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両の構成図である。 本発明の第２の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両の構成図である。 本発明の第１の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両の別の例の構成図である。 本発明の第２の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両の別の例の構成図である。 本発明の実施形態からなる架装装置の制御方法を説明するフロー図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両を示す。

この作業車両５０Ａは、エンジン１０、モータージェネレーター２１及びトランスミッション３０と、運転状態に応じて車両を複合的に制御するハイブリッドシステム２０と、油圧ポンプ５２を作動源とする架装装置５１とを主に備えたバイブリッド車両である。

エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の一端は、エンジンクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してモータージェネレーター２１の回転軸２２の一端に接続されている。

モータージェネレーター２１には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。このモータージェネレーター２１の回転軸２２の他端は、モータークラッチ１５（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じて、トランスミッション３０のインプットシャフト３１に接続されている。

トランスミッション３０には、作業車両の運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。なお、トランスミッション３０は、ＡＭＴのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。

トランスミッション３０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト３２に接続されたプロペラシャフト３３を通じてデファレンシャル３４に伝達され、後輪である一対の駆動輪３５にそれぞれ駆動力として分配される。

ハイブリッドシステム２０は、モータージェネレーター２１と、そのモータージェネレーター２１に電気的に接続するインバーター２３、高電圧バッテリー２４、ＤＣ／ＤＣコンバーター２５及び低電圧バッテリー２６とを有している。

高電圧バッテリー２４としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー２６には鉛バッテリーが用いられる。

ＤＣ／ＤＣコンバーター２５は、高電圧バッテリー２４と低電圧バッテリー２６との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー２６は、各種の車両電装品２７に電力を供給する。

このハイブリッドシステム２０における種々のパラメータ、例えば、高電圧バッテリー２４のＳＯＣ値や出力電力値などは、ＢＭＳ２８により検出される。

これらのエンジン１０及びハイブリッドシステム２０は、制御装置７０により制御される。具体的には、作業車両の発進時や加速時には、ハイブリッドシステム２０は高電圧バッテリー２４から電力を供給されたモータージェネレーター２１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター２１による回生発電を行い、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４を充電する。

架装装置５１の油圧ポンプ５２の駆動源は、高電圧バッテリー２４に接続された電動モーター５３である。この電動モーター５３の回転動力の少なくとも一部をＰＴＯ５４を通じて取り出して、油圧ポンプ５２を駆動するようになっている。なお、架装装置５１を、油圧ポンプ５２、電動モーター５３及びＰＴＯ５４などを包含したシステムとして定義することも可能であり、その場合には架装装置５１の駆動エネルギーは高電圧バッテリー２４などの電力源から供給されることになる。

図２に示すように、架装装置５１の油圧ポンプ５２の駆動源を、電動モーター５３の代わりにモータージェネレーター２１とすることもできる。具体的には、モータージェネレーター２１の回転動力の少なくとも一部をＰＴＯ５４を通じて取り出して、油圧ポンプ５２を駆動する。

図３は、本発明の第１の実施形態からなる架装装置を装備した作業車両を示す。なお、図１、２と同じ箇所には同一の符号を付し、その説明を省略する。

この作業車両５０Ｂは、モータージェネレーター１０と、トランスミッション３０と、油圧ポンプ５２を作動源とする架装装置５１とを主に備えた電動自動車両である。

モータージェネレーター１０は、制御装置７０により制御される。具体的には、作業車両の発進時や加速時には、高電圧バッテリー２４から電力を供給されたモータージェネレーター２１により駆動力を発生させる一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター２１による回生発電を行い、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４を充電する。

なお、この作業車両５０Ｂにおいても、図４に示すように、架装装置５１の油圧ポンプ５２の駆動源を、電動モーター５３の代わりに、モータージェネレーター２１とすることもできる。

このような作業車両５０Ａ、５０Ｂの制御方法を、制御装置７０の機能として図５に基づいて以下に説明する。なお、制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、伝達装置であるコンソールに設けられた表示モニター５６、ＢＭＳ２８や架装装置５１などの各部と接続している。

まず、制御装置７０は、架装装置５１の非作動時に、予め設定された現在から過去へ至る期間内において、架装装置５１の作動時に高電圧バッテリー２４が出力した電力の平均値Ｗａを算出する（Ｓ１０）。例えば塵芥収集車の場合では、直近から遡った過去の複数回の塵芥収集作業において、高電圧バッテリー２４がそれぞれで出力した電力の合計値を作業回数で除した値となる。

次に、制御装置７０は、ＢＭＳ２８から取得した高電圧バッテリー２４の現在のＳＯＣ値から、予め設定された高電圧バッテリー２４の下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量Ｗｓを求める（Ｓ２０）。高電圧バッテリー２４の下限ＳＯＣ値は、バッテリーの仕様から定められた推奨使用範囲の下限値であり、例えばリチウムイオンバッテリーの場合には約２０〜３０％の範囲の値となる。

そして、制御装置７０は、供給可能電力量Ｗｓを電力の平均値Ｗａで除すことで架装装置５１の作動可能時間Ｔｓを求めて（Ｓ３０）、表示モニター５６を通じてドライバーや操作者に対して表示する（Ｓ４０）。

最後に、制御装置７０は、今回の架装装置５１の作動時において、高電圧バッテリー２４が出力した電力Ｗｎを記録する（Ｓ５０）。

制御装置７０は、上記のステップ１０〜５０を、架装装置５１を用いる作業の開始ごとに実施する。

このように、架装装置５１を用いた過去の作業における高電圧バッテリー２４の充電の消耗の程度を学習して、現在の高電圧バッテリー２４の充電状態と比較することにより、その架装装置５１を用いた現在からの作業が可能となる時間を把握するようにしたので、作動可能時間Ｔｓを容易に把握することができるのである。

上記の制御方法においては、電動モーター５３又はモータージェネレーター２１に加わる負荷が高負荷である場合と低負荷である場合とに分けてそれぞれ行うことが望ましい。具体的には、ステップ１０における電力の平均値Ｗａ、ステップ３０、４０における作動可能時間Ｔｓ及びステップ５０における出力電力Ｗｎを、高負荷である場合と低負荷である場合とに分けて求めるようにする。

電動モーター５３又はモータージェネレーター２１に加わる負荷が高負荷である場合とは、架装装置５１が実際に架装装置５１を用いた作業を実施している状態が該当する。また、低負荷である場合とは、架装装置５１が作業を停止している状態（待機状態）が該当する。

このようにすることで、作動可能時間Ｔｓを容易かつ正確に把握することができる。

１０ エンジン
２０ ハイブリッドシステム
２１ モータージェネレーター
２４ 高電圧バッテリー
５０Ａ、５０Ｂ 作業車両
５１ 架装装置
５２ 油圧ポンプ
５３ 電動モーター
５４ ＰＴＯ
５６ 表示モニター

Claims (6)

1. 車両の動力源であるモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターに電気的に接続する高電圧バッテリーと、架装装置を作動させる油圧ポンプと、前記モータージェネレーターの回転動力を取り出して前記油圧ポンプを駆動するＰＴＯと、制御装置と、を備えた架装装置において、
   前記制御装置は、
   前記架装装置の非作動時に、予め設定された現在から過去に至る期間内における該架装装置の作動時に前記高電圧バッテリーが出力した電力の平均値を求める第１ステップと、
   前記高電圧バッテリーの現在のＳＯＣ値から予め設定された該高電圧バッテリーの下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量を求める第２ステップと、
   前記供給可能電力量を前記電力の平均値で除すことで前記架装装置の作動可能時間を求める第３ステップと、
   前記作動可能時間を伝達装置を通じて伝達する第４ステップと、
   前記架装装置の作動時に、前記高電圧バッテリーが出力した電力を記録する第５ステップと、
   を行うように構成されていることを特徴とする架装装置。
2. 前記高電圧バッテリーに電気的に接続された電動モーターと、前記モータージェネレーターの回転動力を取り出して前記油圧ポンプを駆動するＰＴＯに代えて、前記電動モーターの回転動力を取り出して該油圧ポンプを駆動するＰＴＯと、を備えた請求項１に記載の架装装置。
3. 前記制御装置は、
   前記第１ステップにおける電力の平均値を求めることと、前記第３ステップにおける架装装置の作動可能時間を算出することと、前記第４ステップにおける作動可能時間の表示と、前記第５ステップにおける電圧の記録とを、前記電動モーターへの負荷が高負荷となる場合と低負荷となる場合とに分けてそれぞれ行うように構成されている請求項１又は２に記載の架装装置。
4. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の架装装置を装備するとともに、前記モータージェネレーターの回転軸の一端にモータークラッチを介して接続されたトランスミッションを有する作業車両。
5. 前記モータージェネレーターの回転軸の他端にエンジンクラッチを介して接続されたエンジンを有する請求項４に記載の作業車両。
6. 高電圧バッテリーに電気的に接続するモータージェネレーター又は電動モーターと、架装装置を作動させる油圧ポンプと、前記モータージェネレーター又は電動モーターの回転動力を取り出して前記油圧ポンプを駆動するＰＴＯと、を備えた架装装置の制御方法であって、
   前記架装装置の非作動時に、予め設定された現在から過去に至る期間内における該架装装置の作動時に前記高電圧バッテリーが出力した電力の平均値を求める第１ステップと、
   前記高電圧バッテリーの現在のＳＯＣ値から予め設定された該高電圧バッテリーの下限ＳＯＣ値を差し引くことで供給可能電力量を求める第２ステップと、
   前記供給可能電力量を前記電力の平均値で除すことで前記架装装置の作動可能時間を求める第３ステップと、
   前記作動可能時間を伝達装置を通じて伝達する第４ステップと、
   前記架装装置の作動時に、前記高電圧バッテリーが出力した電力を記録する第５ステップと、
   を行うことを特徴とする架装装置の制御方法。

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