JP4046721B2 - 作業用車両の充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体に作業装置およびこの作業装置を駆動する架装部バッテリ有する作業用車両に用いられ架装部バッテリを充電する充電装置に関し、特に詳細には、エンジンの出力をモータにより補助するハイブリッド車を用いた作業用車両に搭載される作業用車両の充電装置に関する。

高所作業車のような作業用車両において、車体に設けられた作業装置を駆動する方法としては、この高所作業車の走行用のエンジンを駆動し、変速機に取り付けられたＰＴＯ（パワーテイクオフ機構）から取り出した動力を用いてオイルポンプを駆動することにより、このオイルポンプから吐出される作動油により作業装置を駆動するにように構成されたものが知られている。しかしながら、エンジンを駆動して動力を取り出す方式にするとエンジンの駆動音により騒音が発生してしまう。そのため、ＰＴＯとは別に車体に架装部バッテリを設け、作業装置を用いて作業を行うときは、エンジンを停止し、この架装部バッテリにより電動モータを駆動し、この電動モータによりオイルポンプを作動させて作業装置を駆動する方式が用いられている。

このような架装部バッテリを用いて作業装置を駆動させる場合、予め架装部バッテリを充電しておく必要があり、商用電源を用いて充電する方式や、ＰＴＯと同様にエンジンに取り付けられた発電機から電力を得て充電する方式が用いられた充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公平５−７３６１４号公報

しかしながら、以上のように構成された作業用車両においては、作業装置を駆動するための架装部バッテリを効率良く充電することが重要であるが、従来の作業用車両の充電装置では商用電源若しくはエンジンに取り付けられた発電機のいずれか一方からしか充電することができず、架装部バッテリの充電に時間を要するという問題があった。特に、エンジンの出力を走行モータで補助するハイブリッド車を用いた作業用車両の場合、加速時に走行用モータを駆動し、また、減速時に走行用モータから発生する電気エネルギーを充電するために走行用バッテリが搭載されており、このハイブリッドシステムを用いて架装部バッテリを効率良く充電する必要がある。

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、複数の充電器を用いて商用電源とハイブリッド車の走行用バッテリの両方から架装部バッテリを充電することができる作業用車両の充電装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る充電装置は、エンジン、モータ（例えば、実施形態における走行用モータ６２）、走行用バッテリ、および、モータと走行用バッテリとの電力の授受を制御するパワードライブユニットを有し、エンジンの出力により車輪（例えば、実施形態における後輪３ｂ）を回転させて走行する作業用車両であって、エンジンにより車輪を回転させて加速するときはパワードライブユニットが走行用バッテリの電力をモータに供給してこのモータによりエンジンの出力を補助し、減速するときはモータから発生する電力をパワードライブユニットが走行用バッテリに充電するハイブリッドシステムを有する車体と、この車体上に設けられた作業装置（例えば、実施形態におけるブーム５）と、この車体に設けられ作業装置を駆動する架装部バッテリとからなる作業用車両（例えば、実施形態における高所作業車１）に搭載されるものであり、商用電源から電力を得て架装部バッテリを充電する第１充電器と、走行用バッテリから電力を得て架装部バッテリを充電する第２充電器と、第１充電器と第２充電器とを架装部バッテリに接続する充電制御装置とから構成される。

このとき、充電制御装置が、第１充電器および第２充電器のいずれか一方を選択して架装部バッテリを充電するように構成されることが好ましい。

また、充電制御装置が、第１充電器が商用電源に接続されているときは第１充電器を選択して架装部バッテリを充電し、第１充電器が商用電源に接続されていないときは第２充電器を選択して架装部バッテリを充電するように構成されることが好ましい。

あるいは、充電制御装置が、第１充電器と第２充電器とにより、架装部バッテリに商用電源と走行用バッテリとから同時に電力を供給して充電するように構成されることが好ましい。

さらに、商用電源から電力を得て走行用バッテリを充電する第３充電器を有し、充電制御装置が、第１充電器により架装部バッテリが充電されて満充電になった後に、第３充電器により走行用バッテリを充電するように構成されることが好ましい。

本発明に係る作業用車両の充電装置を以上のように構成すると、車体に設けられた作業装置を駆動する架装部バッテリの充電を、商用電源だけでなく、車体を走行させるためのハイブリッドシステムに用いられる走行用バッテリを用いて行うことができるため、作業用車両の作業状態と架装部バッテリの充電容量に応じて適切な充電方式を選択することができ、この作業用車両の作業装置による作業が架装部バッテリの充電不足により中断されることを防止することができる。このとき、充電制御装置が第１および第２充電器のいずれか一方を選択して架装部バッテリを充電したり、第１充電器が商用電源に接続されているときは第１充電器を優先して選択して架装部バッテリを充電するように構成することにより、状況に応じた充電方式の選択が容易になる。

また、第１および第２充電器により商用電源と走行用バッテリから同時に電力を得て架装部バッテリを充電することにより、効率よく、短時間で架装部バッテリを充電することができる。

さらに、第３充電器により、架装部バッテリが満充電になった後に、走行用バッテリを充電するように構成することにより、商用電源により架装部バッテリだけでなく、走行用バッテリも充電することができるため、作業用車両の始動直後からモータによる十分なエンジンの出力の補助をすることができるため、快適な加速性能を得ることができるとともに、燃費向上を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る充電制御装置が搭載される作業用車両の一例として、車体に高所作業装置が搭載された高所作業車１の全体構成を図１を用いて説明する。この高所作業車１は、車体２の前方に運転キャビン２ａを有し、前後輪３ａ，３ｂで走行可能なトラックシャーシをベースに構成される。運転キャビン２ａ後方の車体２上には、上方に突出して旋回台４が水平旋回可能に取り付けられており、この旋回台４の下側に設けられた旋回モータ５１により駆動される。旋回台４の上部にはブーム５が枢結されており、旋回台４とブーム５の下面との間に張り渡された起伏シリンダ５２により起伏動されるように構成されている。このブーム５は、基端ブーム５ａ、中間ブーム５ｂおよび先端ブーム５ｃが入れ子式に組み合わされて、内蔵された伸縮シリンダ５３により伸縮動可能に構成されている。

先端ブーム５ｃの先端部には、支持部材６がブーム５の起伏面と同一面上で上下に揺動可能に取り付けられている。支持部材６には垂直ポスト部（図示せず）を有し、先端ブーム５ｃと支持部材６との間に配設されたレベリングシリンダ（図示せず）により支持部材６の揺動制御が行われ、ブーム５の起伏の如何に拘わらず垂直ポスト部が常に鉛直に延びて位置するように揺動制御（レベリング制御）される。

このように常時鉛直に保持される垂直ポスト部に、アーム７を介して水平旋回自在に（首振り動自在に）作業台８が取り付けられており、この作業台８の床面はブーム５の起伏の如何に拘わらず常に水平に保持される。なお、支持部材６の上端部にウィンチ１８が設けられており、重量物の吊り上げを行うことができるように構成されている。

作業台８にブーム操作装置１０が設けられている。ブーム操作装置１０には、旋回台４やブーム５の作動操作を行う操作レバーや各種の操作スイッチ等が設けられている。このため、高所作業車１では、作業台８に搭乗した作業者がブーム操作装置１０を操作して、旋回台４の旋回作動、ブーム５の起伏並びに伸縮作動、作業台８の首振り作動などの作動操作を行うことができ、所望の高所位置に移動できるようになっている。

このように構成される高所作業車１では、ブーム５を旋回動や伸長動させて作業台８を移動させたとき、あるいは、ウィンチ１８により重量物を吊り上げたときに、ブーム５を腕として車両を転倒させようとするモーメント（一般的に「転倒モーメント」と称される）が作用する。そこで、この転倒モーメントに抗して車体２を安定支持させるため、車体２の前後左右の四箇所にアウトリガジャッキ９が設けられている。

例示するアウトリガジャッキ９は、いわゆるＨ型のものであり、横長方形のアウトリガボックスに内蔵されたスライドシリンダを伸縮作動させることでアウトリガ内箱の側端に設けられたジャッキを左右に拡縮可能に構成されている。各アウトリガジャッキ９は上下に延びる縦長箱状のアウタポスト９ａと、このアウタポスト９ａに入れ子式に嵌挿されて上下に摺動自在なインナポスト９ｂ、および、これらのポスト間に内蔵されたジャッキシリンダ５４等から構成され、ジャッキシリンダ５４の上端部（シリンダ側端部）がアウタポスト９ａに接続され、下端のロッド側端部がインナポスト９ｂに接続されている。このため、ジャッキシリンダ５４を伸長作動させることでアウタポスト９ａに対してインナポスト９ｂを下方に張り出させ、インナポスト９ｂの下端に設けられた接地板９ｃを地面に接地させて車体２を持ち上げ支持可能に構成されている。

なお、アウトリガジャッキ９のジャッキシリンダ５４の上端には、アウトリガジャッキ９が接地したことを検出するジャッキ接地検出器１１が設けられている。

車体２の後部にアウトリガジャッキ９の作動操作を行うジャッキ操作装置２０が設けられ、車体２の上部にアウトリガジャッキ９の作動を制御するコントロールユニット３０、および、旋回モータ５１、起伏シリンダ５２、伸縮シリンダ５３、ジャッキシリンダ５４等（以下、まとめて「アクチュエータ５０」と呼ぶ）に作動油を供給する油圧ユニット４０が設けられている。

本実施例においては、高所作業車１は、エンジンの動力をモータで補助して走行するハイブリッド車をベースに構成されており、以下、図２を用いて、このハイブリッド車の構成について説明する。なお、図２において、電力の流れを太い実線で示し、電気信号の流れを細い実線で示し、作動油の流れを破線で示す。

高所作業車１は、車両を走行させるエンジン６１と、このエンジン６１に接続された走行用モータ６２と、エンジン６１および走行用モータ６２の出力を変速して後輪３ｂに伝達する変速機６３と、走行用バッテリ６４と、走行用バッテリ６４と走行用モータ６２を接続してこの走行用バッテリ６４と走行用モータ６２との電力の授受を制御するパワードライブユニット６５とからなるハイブリッドシステム６０を有している。なお、エンジン６１と走行用モータ６２とはその出力軸同士が直列に接続されたパラレルハイブリッドシステムを構成している。

ここで、走行用モータ６２は、例えば、三相かご形誘導機で構成されており、エンジン６１の始動時には走行用バッテリ６４の電力によりスターターとして作用し、高所作業車１の加速時にはエンジン６１からの回転出力に加えてこの走行用モータ６２を回転駆動させてエンジン６１の出力（トルク）を補助し、一方、高所作業車１の減速時にはこの走行用モータ６２を発電機として作用させて車両の減速エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換して走行用バッテリ６４に充電するように構成されている。

なお、パワードライブユニット６５は、走行用モータ６２と走行用バッテリ６４との間で電力の授受を行うためのインバータ部と、エンジン６１の回転数を検出する回転センサ６６、高所作業車１の車速を検出する車速センサ６７、アクセルの開度を検出するアクセルセンサ６８、クラッチの状態を検出するクラッチスイッチ６９からの信号およびキースイッチ７０が連動しており、キースイッチ７０がオンされて高所作業車１が始動状態になると、以上のセンサからの信号に基づいてエンジン６１、走行用モータ６２、および、走行用バッテリ６４を制御するエンジン制御部とを有して構成されている。

特に、このようなハイブリッドシステム６０とすることにより、高所作業車１の停車中に、エンジン６１を停止しても、走行用モータ６２により素早く発進させることができるため、エンジン６１からの排出ガスを低減して環境に配慮することができ、また、減速時に得られた電気エネルギーを充電して走行用モータ６２でエンジン６１の出力を補助することにより燃費を向上させることができる。

次に、車体２上に設けられた高所作業装置（上述のブーム５等）の作動機構は、ブーム操作装置１０やジャッキ操作装置２０からの操作信号や、ジャッキ接地検出器１１からの検出信号を受けてアクチュエータ５０を制御するコントローラ３０と、アクチュエータ５０を作動させるために作動油を供給する油圧ユニット４０と、高所作業装置を駆動するための架装部バッテリ３１とから構成される。

油圧ユニット４０は、第１ポンプ４２と第２ポンプ４４とを有しており、第１ポンプ４２は、上述の変速機６３に取り付けられたパワーテイクオフ機構（ＰＴＯ）７１により取り出された動力により駆動され、第２ポンプ４４は、架装部バッテリ３１から電力供給を受けて駆動する第２モータ４３により駆動される。この第１ポンプ４２および第２ポンプ４４は、コントローラ３０によりスイッチ３２，３３が切り換えられていずれか一方が駆動するように構成されており、作動油が、作動油タンク４５から第１若しくは第２ポンプ４２，４４に吸い上げられて制御バルブ４６に供給される。制御バルブ４６は、その作動がコントローラ３０により制御されており、第１若しくは第２ポンプ４２，４４から供給される作動油の供給、排出を制御してアクチュエータ５０の作動が制御される。

それでは、以上のように構成された高所作業車１において、架装部バッテリ３１を充電するための充電装置の第１実施例について図３を用いて説明する。なお、図３においては、説明に必要な構成要素だけを示し、その他は省略している。

充電装置８０は、コンセント８１ａにより商用電源から電力を得て架装部バッテリ３１を充電する第１充電器８１と、走行用バッテリ６４から電力を得て架装部バッテリ３１を充電する第２充電器８２と、第１および第２充電器８１，８２と架装部バッテリ３１との回路上に接続されて第１および第２充電器８１，８２と架装部バッテリ３１との接続を制御する充電制御装置８３とから構成される。第１および第２充電器８１，８２はそれぞれ架装部バッテリ３１の充電状態を検出する機能を有しており、架装部バッテリ３１が所定の充電量（以下、「満充電」と呼ぶ）になるまで充電するように構成されている。

充電制御装置８３は、第１および第２充電器８１，８２の切替制御を行う制御部８３ａと、この充電制御装置８３の操作を行う操作部８３ｂとから構成される。操作部８３ｂは架装部バッテリ３１の充電開始を指示する充電開始スイッチと、充電モードを選択するモード選択スイッチとから構成される。ここで、充電モードは、図４に示すように、第１充電器８１を用いて商用電源から架装部バッテリ３１を充電するモード１と、第２充電器８２を用いて走行用バッテリ６４から架装部バッテリ３１を充電するモード２と、第１充電器８１に商用電源が供給されているか否かを判断し、商用電源が供給されている場合は第１充電器８１を用いて架装部バッテリ３１を充電し、商用電源が供給されていない場合は第２充電器８２を用いて架空装部バッテリ３１を充電するモード３と、第１および第２充電器８１，８２を用いて商用電源と走行用バッテリ６４を同時に使用して架装部バッテリ３１を充電するモード４とから構成され、操作部８３ｂのモード選択スイッチの選択に従って、制御部８３ａが第１および第２充電器８１，８３を架装部バッテリ３１に接続する。

このように、充電装置８０に、第１および第２充電器８１，８２を設け、商用電源および走行用バッテリ６４から電力を得て架装部バッテリ３１を充電可能なように構成することにより、高所作業車１の作業状態と架装部バッテリ３１の充電容量に応じて適切な充電方式を選択することができ、この高所作業車１の高所作業装置による高所作業が架装部バッテリ３１の充電不足により中断されることを防止することができる。

すなわち、高所作業車１で作業していない場合で商用電源が利用できる場合は、モード１を選択することにより走行用のハイブリッドシステム６０の走行用バッテリ６４に影響を与えないで架装部バッテリ３１の充電を行うことができ、商用電源が利用できない場合で、高所作業のために架装部バッテリ３１に充電を行いたいときは、モード２を選択することで、走行用バッテリ６４から架装部バッテリ３１の充電を行うことができる。同様に、制御部８３ａで第１充電器８１に商用電源が供給されているか否かを判断して、第１および第２充電器８１，８２を切り換えるモード３にすることにより、第１充電器８１の状態を検出して自動で第１および第２充電器８１，８２を切り換えて架装部バッテリ３１の充電を行うことができる。また、モード４を選択することにより、商用電源と走行用バッテリ６４の電力を同時に用いて架装部バッテリ３１を充電することができるため、効率よく、短時間で架装部バッテリ３１を充電することができる。

なお、上述の充電モードは全てを備えていても良いし、いずれか一つ、若しくは、幾つかの組み合わせが充電制御装置８３に実装されていても良い。

以上で説明した第１実施例に係る充電装置８０は、商用電源により走行用バッテリ６４の充電を行うことができないが、図５に示す第２実施例に係る充電装置８０′では、商用電源を用いて走行用バッテリ６４の充電を行うことができる。なお、以降の説明では第１実施例と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施例に係る充電装置８０′は、第１実施例に係る充電装置８０に、商用電源からの電力を得て走行用バッテリ６４を充電する第３充電器８４が第１充電器８１に並列に接続されている。そして、第３充電器８４は充電制御装置８３′を介して走行用バッテリ６４に接続されている。そして、充電制御装置８３′は操作部８３ｂから第１実施例における４つのモードに加えてモード５が選択可能なように構成されており（図６参照）、このモード５が選択されると、制御部８３ａ′が、第１充電器８１により架装部バッテリ３１を充電し、この架装部バッテリ３１が満充電になると架装部バッテリ３１の充電を停止し、第３充電器８４を用いて走行用バッテリ６４を充電するように構成されている。なお、充電装置８０′はパワードライブユニット６５と接続されており、エンジン６１が始動しているときは、モード５が選択されていて、且つ、架装部バッテリ３１が満充電であっても第３充電器８４により走行用バッテリ６４を充電しないように構成することにより、走行用バッテリ６４の過充電を防止することができる。

このように充電装置８０′を構成することにより、商用電源により架装部バッテリ３１だけでなく、走行用バッテリ６４も充電することができるため、高所作業車１の始動直後から走行用モータ６２による十分なエンジン６１の出力の補助を得ることができるため、快適な加速性能を得ることができるとともに、燃費向上を実現することができる。なお、第１充電器８１と第３充電器８４とは一体に構成しても良い。

本発明に係る充電装置が搭載される高所作業車を示す斜視図である。 高所作業車を走行させる駆動部の構成および高所作業装置を駆動させる駆動部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る充電装置の第１実施例を示すブロック図である。 第１実施例における充電モードを説明する表である。 本発明に係る充電装置の第２実施例を示すブロック図である。 第２実施例における充電モードを説明する表である。

符号の説明

１ 高所作業車（作業用車両）
２ 車体
３ｂ 後輪（車輪）
５ ブーム（作業装置）
３１ 架装部バッテリ
６０ ハイブリッドシステム
６１ エンジン
６２ 走行用モータ（モータ）
６４ 走行用バッテリ
６５ パワードライブユニット
８０ 充電装置
８１ 第１充電器
８２ 第２充電器
８３ 充電制御装置
８４ 第３充電器

Claims (5)

1. エンジン、モータ、走行用バッテリ、および、前記モータと前記走行用バッテリとの電力の授受を制御するパワードライブユニットを有し、前記エンジンの出力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、前記エンジンにより前記車輪を回転させて加速するときは前記パワードライブユニットが前記走行用バッテリの電力を前記モータに供給して前記モータにより前記エンジンの出力を補助し、減速するときは前記モータから発生する電力を前記パワードライブユニットが前記走行用バッテリに充電するハイブリッドシステムを有する車体と、前記車体上に設けられた作業装置と、前記車体に設けられ前記作業装置を駆動する架装部バッテリとからなる作業用車両に搭載される充電装置であって、
   商用電源から電力を得て前記架装部バッテリを充電する第１充電器と、
   前記走行用バッテリから電力を得て前記架装部バッテリを充電する第２充電器と、
   前記第１充電器と前記第２充電器とを前記架装部バッテリに接続する充電制御装置とから構成されたことを特徴とする作業用車両の充電装置。
2. 前記充電制御装置が、
   前記第１充電器及び前記第２充電器のいずれか一方を選択して前記架装部バッテリを充電するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の作業用車両の充電装置。
3. 前記充電制御装置が、
   前記第１充電器が前記商用電源に接続されているときは前記第１充電器を選択して前記架装部バッテリを充電し、前記第１充電器が前記商用電源に接続されていないときは前記第２充電器を選択して前記架装部バッテリを充電するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の作業用車両の充電装置。
4. 前記充電制御装置が、
   前記第１充電器と前記第２充電器とにより、前記架装部バッテリに前記商用電源と前記走行用バッテリとから同時に電力を供給して充電するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の作業用車両の充電装置。
5. 前記商用電源から電力を得て前記走行用バッテリを充電する第３充電器を有し、
   前記充電制御装置が、
   前記第１充電器により前記架装部バッテリが充電されて満充電になった後に、前記第３充電器により前記走行用バッテリを充電するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業用車両の充電装置。
   

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