JP5309546B2 - 産業車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回生制動時による回生電力を蓄電可能な蓄電装置を備える産業車両に関する。
従来、電流回生時にその回生電流によって生じる過電圧から制御回路を保護することが可能なバッテリーフォークリフト制御回路保護方式として特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のバッテリーフォークリフトにおいては、バッテリーに接続されるラインの電圧が検出され、その検出電圧が所定値以上であれば、回生電流を荷役用モータに流すように制御される。これにより、断線等によりバッテリーに回生電流を流入させることができなくなった場合でも、荷役用モータに電流が流れるので、制御回路上のラインの電圧が過度に上昇することを抑制し、当該制御回路内に設置された素子の破壊を防ぐことを可能としている。
特開平９−６５５０５号公報
しかしながら、特許文献１に記載されたバッテリーフォークリフト制御回路方式においては、例えば、フォークリフトで長い坂を降り続ける場合など、荷役用モータを作動させて荷役ポンプを空回しするだけでは、回生電流を消費しきれない虞がある。また、バッテリーに回生電流を流すための回路が断線した場合に限らず、バッテリーが満充電の状態である場合は、回生電流を還流させるとバッテリーの損傷につながる虞があり、回生電流を確実に消費することができる制御を行うことが望まれる。
本発明は、上記実情に鑑みることにより、蓄電装置に還流できない余剰回生電力を確実に消費するように制御可能な産業車両の制御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段及び効果
本発明は、回生制動時による回生電力を蓄電可能な蓄電装置を備える産業車両の制御装置に関する。
そして、本発明に係る産業車両の制御装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の産業車両の制御装置は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
上記目的を達成するための本発明に係る産業車両の制御装置における第１の特徴は、走行用モータと、当該走行用モータの回生制動によって生成される回生電力を蓄電可能な蓄電装置と、荷役装置を作動させるための油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプと、当該油圧ポンプを駆動するための荷役用モータと、を備える産業車両に設けられる、産業車両の制御装置において、前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態である場合は、前記回生電力を前記荷役用モータに供給するように制御する電力制御部と、前記油圧回路に設けられ、流動抵抗を負荷しつつ作動油を通過させることが可能な抵抗流路と、を備え、前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合においては、前記油圧ポンプから供給される作動油を前記抵抗流路に導くことである。
この構成によると、走行用モータの回生制動時において蓄電装置が満充電状態である場合は電力制御部により、回生電力が荷役用モータに供給されるため、蓄電装置が過充電により損傷することを防ぐことが可能となる。そして、荷役作業が行われている場合は、当該回生電力は、当該荷役作業に必要なエネルギーとして消費されることになる。一方、荷役作業が行われていない場合においては、油圧ポンプから供給される作動油が抵抗流路に導かれるため、当該抵抗流路で発生する摩擦熱として前記回生電力を消費することが可能となる。したがって、蓄電装置に還流することができない余剰回生電力を荷役作業の状態によらず確実に消費することが可能となる。
また、本発明に係る産業車両の制御装置における第２の特徴は、前記油圧ポンプから前記抵抗流路に連通する流路を開閉するための開閉弁と、前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合は、前記開閉弁を開状態に切り替える切替制御部と、を備えていることである。
この構成によると、走行用モータの回生制動時において蓄電装置が満充電状態である場合は電力制御部により、回生電力が荷役用モータに供給されるため、蓄電装置が過充電により損傷することを防ぐことが可能となる。これにより、荷役作業が行われている場合は、当該回生電力は、当該荷役作業に必要なエネルギーとして消費されることになる。一方、荷役作業が行われていない場合においては、切替制御部による開閉弁の制御によって、油圧ポンプから供給される作動油が抵抗流路に供給されるため、当該抵抗流路で発生する摩擦熱として前記回生電力を消費することが可能となる。したがって、蓄電装置に還流することができない余剰回生電力を荷役作業の状態によらず確実に消費することが可能となる。
また、回生電力を消費することが不要な場合には、開閉弁を閉状態に制御することで、油圧ポンプから供給される作動油が抵抗流路を通過しないようにすることができるため、不要な電力消費を防ぐことが可能になる。
また、本発明に係る産業車両の制御装置における第３の特徴は、前記抵抗流路は、作用する油圧が所定の圧力に達すると流路を開放するリリーフ弁を備えるリリーフ流路であることである。
この構成によると、走行用モータの回生制動時において蓄電装置が満充電状態であり、且つ、荷役作業が行われていない場合は、リリーフ流路の油圧が所定の圧力に達すると流路が開放されて作動油が流れることになる。流路が開放される際、リリーフ弁前後の所定の圧力差により作動油が急激に通過するため、摩擦熱により消費されるエネルギーを大きくすることができる。また、作動油の流れに渦が発生し易くなり、当該渦発生によりエネルギーを消費させることもできるため有効である。
また、本発明に係る産業車両の制御装置における第４の特徴は、前記抵抗流路は、部分的に流路が絞られた絞り流路であることである。
この構成によると、走行用モータの回生制動時において蓄電装置が満充電状態であり、且つ、荷役作業が行われていない場合は、絞り流路を通過して油圧ポンプからの作動油が流れることになる。絞り流路を通過することにより、摩擦熱が発生し易くなるため、消費されるエネルギーを大きくすることができる。
また、本発明に係る産業車両の制御装置における第５の特徴は、前記荷役装置としてのリフト装置と、当該リフト装置を傾動させるためのティルト用シリンダと、前記ティルト用シリンダと前記油圧ポンプとの間に設けられ、前記リフト装置を後傾動作させるように前記油圧ポンプ側の油圧回路を前記ティルト用シリンダに連通させる後傾位置に少なくとも切り替え可能なティルト用切替弁と、を備える産業車両に設けられ、前記抵抗流路は、前記油圧ポンプ側の油圧回路の圧力が所定の圧力を超えると開放されるリリーフ弁を備えるリリーフ流路であって、前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合は、前記ティルト用切替弁を前記後傾位置に切り替える切替制御部を備えていることである。
この構成によると、走行用モータの回生制動時において蓄電装置が満充電状態である場合は電力制御部により、回生電力が荷役用モータに供給されるため、蓄電装置が過充電により損傷することを防ぐことが可能となる。そして、荷役作業が行われている場合は、当該回生電力は、当該荷役作業に必要なエネルギーとして消費されることになる。一方、荷役作業が行われていない場合においては、切替制御部によりティルト用切替弁が後傾位置に切り替えられる。これにより、ティルト用シリンダがリフト装置を後傾動作させるように駆動され、当該ティルト用シリンダの駆動によりエネルギーが消費されることになる。更に、リフト装置の傾きが所定の傾きに達してティルト用シリンダの駆動が拘束されることで、ティルト用シリンダに連通する油圧ポンプ側の油圧回路の圧力が増加する。そして、リリーフ流路の油圧が所定の圧力に達すると流路が開放されて作動油が流れる。流路が開放される際、リリーフ弁前後の所定の圧力差により作動油が急激に通過するため、摩擦熱により大きなエネルギーを消費することができる。また、作動油の流れに渦が発生し易くなり、当該渦発生によってもエネルギーを消費させることもできる。これにより、蓄電装置に還流することができない余剰回生電力を荷役作業の状態によらず確実に消費することが可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る産業車両の制御装置１を備えるフォークリフト１００（産業車両）を斜め後方から見た斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る制御装置１を含むフォークリフト１００の制御構成の主要部を示す概略図である。尚、図２において、車両コントローラ１７から延びる破線で示す回路は、車両コントローラ１７が送受信する制御信号の回路を模式的に示すものである。また、バッテリー１６（蓄電装置）からインバータ部１８、１９を介して走行用モータ１２、荷役用モータ１５に延びる回路は、モータ１２、１５を駆動するための電力や発電された電力を伝達する電気回路を模式的に示すものである。また、油圧ポンプ１４から荷役装置１３等に延びる回路は、油圧回路を模式的に示すものである。
図１及び図２に示すように、フォークリフト１００は、走行装置１１、走行用モータ１２、荷役装置１３、油圧ポンプ１４、荷役用モータ１５、バッテリー１６（蓄電装置）、車両コントローラ１７（電力制御部、切替制御部）、等を備えて構成されている。また、フォークリフト１００には、図１に示すように、作業者（運転者）の運転席に面する箇所に配置されるディレクションレバー２５、リフトレバー２６、ティルトレバー２７、アクセルペダル２８、ブレーキペダル２９、ハンドル３０などが設けられている。ディレクションレバー２５は、フォークリフト１００を前進させるための前進位置と後進させるための後進位置とを切り替え操作可能な操作手段として構成されている。リフトレバー２６は、リフト装置３１を操作してフォーク３１ｂの昇降動作を行うための操作手段として構成されている。ティルトレバー２７は、ティルト装置３２を操作してマスト３１ａの前傾動作、後傾動作を行うための操作手段として構成されている。また、アクセルペダル２８はフォークリフト１００の走行速度の変更に用いられ、ブレーキペダル２９は走行中のフォークリフト１００に制動力を付与するために用いられる。
図２に示すように、走行装置１１は、走行用モータ１２、車輪４１、減速機４２等からなり、走行用モータ１２を駆動することにより減速機４２を介して車輪４１が回転するように構成されている。走行用モータ１２は、例えば交流誘導型モータにより構成される。そして、バッテリー１６の電圧から、図示しない昇圧コンバータにより所定の電圧に昇圧された直流電流は、走行用インバータ部１８により交流電流に変換され、当該交流電流により走行用モータ１２が駆動される。フォークリフト１００の走行制動時や降坂時には、当該走行用モータ１２を発電機として利用し、発生した電気エネルギーを走行用インバータ部１８を通してバッテリー１６に還流することができる。これにより、蓄電装置としてのバッテリー１６に対して蓄電を行うことができる。尚、回生電力を蓄電する蓄電装置としてバッテリー１６を用いる場合に限らず、他の二次電池を利用することも可能である。
また、荷役装置１３は、油圧ポンプ１４から供給される作動油の油圧により作動する。当該荷役装置は、例えば、荷（図示せず）の昇降動作を行うリフト装置３１や、リフト装置３１の前傾、後傾動作を行うティルト装置３２などがある。尚、荷役装置１３はリフト装置３１、ティルト装置３２に限らず、油圧により作動させることが可能な装置であればよい。
リフト装置３１には、左右一対のアウタマスト３１ａと、その間において昇降可能に配設されたインナマストとが設けられている。インナマストには、その上部にスプロケットに掛装されたチェーンを介してフォークが昇降可能に吊り下げられている。アウタマスト３１ａは、フォークリフト１００の車体フレームに対して、ティルト装置３２を介して傾動可能に連結されている。フォーク３１ｂは、リフト装置３１におけるリフトシリンダが駆動されてインナマストが上下動することにより昇降するようになっている。
油圧ポンプ１４は、荷役用モータ１５により駆動され、オイルタンク４０内の作動油を昇圧して油圧回路に供給することが可能である。オイルタンク４０から吸い込まれて油圧ポンプ１４で昇圧された圧油は、オイルコントロールバルブユニット５３を介してリフト装置３１やティルト装置３２へと供給される。
荷役用モータ１５は、例えば交流誘導型モータにより構成される。バッテリー１６からの直流電流は、荷役用インバータ部１９により交流電流に変換され、当該交流電流により荷役用モータ１５が駆動される。
車両コントローラ１７は、ＣＰＵやメモリ等により構成される制御部である。走行用インバータ部１８は、この車両コントローラ１７によりアクセルペダル２８、ブレーキペダル２９等の操作に基づいて適宜制御され、走行装置１１によるフォークリフト１００の走行制御が行われる。また、荷役用インバータ部１９は、この車両コントローラ１７によりリフトレバー２６やティルトレバー２７の操作に基づいて適宜制御され、リフト装置３１による荷の昇降動作やティルト装置３２による前傾動作、後傾動作が行われる。また、走行用インバータ部１８及び荷役用インバータ部１９からバッテリー１６へつながる電力経路を遮断可能なスイッチ２０が、当該車両コントローラ１７により制御されることで、バッテリー１６に電力供給可能な状態と、電力供給が遮断された状態とに切り替えられる。
図２に示すように、本実施形態に係る制御装置１（産業車両の制御装置）は、主要構成として、リリーフ弁５０を有するリリーフ流路５１（抵抗流路）と、当該リリーフ流路５１を開閉するための電磁切替弁５２（開閉弁）と、を備えている。リリーフ流路５１は、油圧ポンプ１４からオイルコントロールバルブユニット５３を結ぶ流路の途中から電磁切替弁５２を介して分岐し、オイルタンク４０側の流路に連通するように形成される。電磁切替弁５２は、油圧ポンプ１４からの作動油をオイルコントロールバルブユニット５３側に導く流路を開き、油圧ポンプ１４からリリーフ流路５１に導く流路を遮断する第１状態（図２においてａが油圧回路に連結された状態）と、油圧ポンプ１４からの作動油をオイルコントロールバルブユニット５３側に導く流路及びリリーフ流路５１の両方に導く第２状態（図２においてｂが油圧回路に連結された状態）と、の２つの状態に切り替えることができる。当該切り替えは、図３の制御フローに示すように、車両コントローラ１７により走行用モータ１２の状態、バッテリー１６の状態、及び、荷役作業の有無、に基づいて、自動的に制御される（詳細は後述する）。
次に、フォークリフト１００の回生制動について説明する。フォークリフト１００の走行は、バッテリー１６からの電力が走行用モータ１２に供給されて当該走行用モータ１２が駆動されることにより行われる。フォークリフト１００が走行している状態において、運転者によってブレーキペダル２９が踏込まれると、当該操作に基づいて車両コントローラ１７は、バッテリー１６から走行用モータ１２への電力供給を停止する。これにより、フォークリフト１００の走行が停止するまでの間、走行用モータ１２は空回り状態（車輪から伝わる動力により回転した状態）となる。この場合、走行用モータ１２自身が発電機として作動し、運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。
この回生制動により得られる電力は、図３に示す制御フローに基づいた車両コントローラ１７の制御により、バッテリー１６、又は、荷役用モータ１５に供給される。以下、図３に示す制御フローに沿って説明する。尚、当該制御フローに基づいた車両コントローラ１７の制御は、回生制動を行っている間、所定の時間間隔で繰り返される。
まず、バッテリー１６が満充電状態か否かが判断される（ステップ１０１、以下Ｓ１０１と称する。他のステップも同様に称する）。当該満充電状態か否かの判断は、予め定められた許容バッテリー電圧と、回生制動時におけるバッテリー電圧とを比較して行われる。バッテリー電圧の情報は、バッテリー１６に設けられた電圧検出部としての電圧センサ（図示せず）により車両コントローラ１７に送信されるようになっている。そして、当該電圧センサによる検出結果に基づいて、回生制動時におけるバッテリー電圧が予め定められた許容バッテリー電圧以上である場合は満充電状態と判断される。尚、許容バッテリー電圧の値は、バッテリーの残存容量が１００％の時におけるバッテリー電圧の値である場合に限らず、回生電力を蓄電することによりバッテリーの残存容量が１００％に達する可能性がある状態のバッテリー電圧の値としてもよい。また、必ずしもバッテリー１６に当該電圧センサを設置する場合に限らず、例えば、バッテリー１６に連結する電気回路に設置することもできる。
バッテリー１６が満充電状態ではないと判断された場合は（Ｓ１０１：ＮＯ）、走行用モータ１２から生じた回生電力は、バッテリー１６に蓄電される（Ｓ１０２）。具体的には、車両コントローラ１７により、走行用インバータ部１８とバッテリー１６とを連結する電気回路に設置されたスイッチ２０を、走行用インバータ部１８からバッテリー１６に電流が流れるように切り替えて制御される。
一方、バッテリー１６が満充電状態であると判断された場合は（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、走行用モータ１２から生じた回生電力は、バッテリー１６に蓄電されることなく荷役用モータ１５に供給される。そして、当該回生電力を利用して荷役用モータ１５が駆動される（Ｓ１０３）。具体的には、車両コントローラ１７により、走行用インバータ部１８とバッテリー１６とを連結する電気回路に設置されたスイッチ２０を、走行用インバータ部１８からバッテリー１６に流れる電流が遮断されるように切り替えて制御される。
そして、バッテリー１６が満充電状態であると判断された場合は、更に、荷役作業がなされているか否かの判断がなされる（Ｓ１０４）。荷役作業がなされているか否かの判断は、例えば、リフトレバー２６やティルトレバー２７に設置されたセンサ等によりのこれらの荷役レバーが操作されているか否かを検知することにより行う。即ち、荷役レバーが操作されている場合は荷役作業がなされていると判断され、当該荷役レバーの操作がなされていない場合は荷役作業がなされていないと判断される。
荷役作業がなされていると判断された場合は（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、油圧ポンプ１４からの作動油がオイルコントロールバルブユニット５３に供給され、リリーフ流路５１側には作動油が供給されないように、電磁切替弁５２が第１状態（リリーフ流路５１を閉じた状態）に切り替えられる（Ｓ１０５）。これにより、回生制動により生じた回生電力は、荷役装置１３を駆動するためのエネルギーとして有効に利用される。
一方、荷役作業がなされていないと判断された場合は（Ｓ１０４：ＮＯ）、油圧ポンプ１４からの作動油がリリーフ流路５１に供給されるように、電磁切替弁５２が第２状態に切り替えられる（Ｓ１０６）。尚、電磁切替弁５２は第２状態においてオイルコントロールバルブユニット５３への作動油の供給も同時に行えるように構成されている。ただし、荷役作業が行われていない場合においては、油圧ポンプ１４から供給される作動油は、当該オイルコントロールバルブユニット５３で堰き止められるため、リリーフ流路５１を通ってオイルタンク４０まで流動することになる。
リリーフ弁５０は、油圧ポンプ１４からの作動油の圧力が所定の圧力を超えると開状態となる開閉弁であり、リリーフ弁５０の前後に位置する流路よりも、当該リリーフ弁を通過する流路の流路抵抗が高くなるように形成されている。したがって、油圧ポンプ１４からの作動油が当該リリーフ弁５０を通過する際には、当該作動油とリリーフ弁５０の流路との間で摩擦が生じ易く、摩擦熱が発生し易いように構成されている。したがって、作動油の運動エネルギーが当該摩擦熱により消費され易い構成となっている。また、所定の圧力に達した作動油が急激に流れることにより流れに渦が発生しやすく、当該渦の発生によってもエネルギーが消費されることになる。
以上、説明したように、本実施形態に係る産業車両の制御装置は、走行用モータ１２と、当該走行用モータ１２の回生制動によって生成される回生電力を蓄電可能なバッテリー１６と、リフト装置３１及びティルト装置３２を作動させるための油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプ１４と、当該油圧ポンプ１４を駆動するための荷役用モータ１５と、を備えるフォークリフト１００に設けられる制御装置である。そして、前記油圧ポンプ１４から供給される作動油を、流動抵抗を負荷しつつ通過させることが可能なリリーフ流路５１と、当該リリーフ流路５１を開閉するための電磁切替弁５２と、前記走行用モータ１２の回生制動時において前記バッテリー１６が満充電状態である場合は、前記回生電力を前記荷役用モータ１５に供給するように制御するとともに、前記走行用モータ１２の回生制動時において前記バッテリー１６が満充電状態であり、且つ、リフト装置３１及びティルト装置３２による荷役作業が行われていない場合は、前記リリーフ流路５１が開状態になるように前記電磁切替弁５２を切り替える車両コントローラ１７と、を備えている。
この構成によると、走行用モータ１２の回生制動時においてバッテリー１６が満充電状態である場合は車両コントローラ１７により、回生電力が荷役用モータ１５に供給されるため、バッテリー１６が過充電により損傷することを防ぐことが可能となる。これにより、荷役作業が行われている場合は、当該回生電力は、当該荷役作業に必要なエネルギーとして消費されることになる。一方、荷役作業が行われていない場合においては、車両コントローラ１７によって電磁切替弁５２が切り替えられ、油圧ポンプ１４から供給される作動油がリリーフ流路５１に供給されるため、当該リリーフ流路５１で発生する摩擦熱として前記回生電力を消費することが可能となる。したがって、バッテリー１６に還流することができない余剰回生電力を荷役作業の状態によらず確実に消費することが可能となる。
尚、回生制動により発生した余剰回生電力を、単に荷役用モータ１５の空回しにより消費することも考えられる。しかしながら、大きな回生電力を消費するためには、荷役用モータ１５の回転速度を著しく大きくする必要があり、過度に荷役用モータ１５の回転速度を大きくすることで、モータ摺動部の焼き付きが発生する虞がある。この点、本実施形態においては、流路抵抗が他の流路よりも大きいリリーフ流路５１を作動油が通過するように電磁切替弁５２を切り替えることで、荷役用モータ１５には回転抵抗が大きく働くことになる。従って、荷役用モータ１５の回転速度を過度に大きくすることなく回生電力を消費することが可能となる。これにより、モータ摺動部の焼き付きの発生を防ぎながら確実に大きな回生電力を消費することができる。
また、本実施形態に係る産業車両の制御装置は、作用する油圧が所定の圧力に達すると流路を開放するリリーフ弁５０を備えるリリーフ流路５１を有する。
この構成によると、走行用モータ１２の回生制動時においてバッテリー１６が満充電状態であり、且つ、荷役作業が行われていない場合は、リリーフ流路５１におけるリリーフ弁５０通過前の作動油の油圧が所定の圧力に達するとリリーフ弁５０の流路が開放されて作動油が油圧ポンプ１４側からオイルタンク４０側へ流れることになる。この場合、流路が開放される際、リリーフ弁５０前後の所定の圧力差により作動油が急激に通過するため、摩擦熱により消費されるエネルギーを大きくすることができる。また、作動油の流れに渦が発生し易くなり、当該渦発生によりエネルギーを消費させることもできるため有効である。
また、第１実施形態として説明したフォークリフト１００の制御装置においては、リリーフ弁５０により作動油に流動抵抗を負荷できるように構成しているが、これに限定されない。例えば、リリーフ弁５０に換えて、部分的に流路が絞られた絞り流路を形成することも可能である。
この構成によれば、走行用モータ１２の回生制動時においてバッテリー１６が満充電状態であり、且つ、荷役作業が行われていない場合は、前記絞り流路を通過して油圧ポンプ１４からの作動油が流れることになる。前記絞り流路を通過することにより、通過する一定量の作動油に対して接触する流路壁面の面積は増加することになり、摩擦熱が発生し易くなるため、消費されるエネルギーをより大きくすることができる。
尚、フォークリフト１００において、バッテリー１６等の蓄電装置に対して発電した電力を供給可能な燃料電池を更に備えた構成のフォークリフト（燃料電池フォークリフト）に制御装置１を適用することも可能である。
（第２実施形態）
図４は、本発明の産業車両の制御装置を、エンジン６０を備えるハイブリッド型のフォークリフト１０１（産業車両）に適用した制御構成を示す図である。図４に示す制御装置２は、荷役用モータ１５をエンジン６０で駆動することができるフォークリフト１０１に設置されている点で第１実施形態に係る制御装置１と異なる。尚、図２に示す制御構成と同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
このフォークリフト１０１において、エンジン６０は、車両コントローラ１７からスロットルアクチュエータ（図示せず）に与えられる回転制御信号により駆動されるとともに、その駆動軸は、荷役用モータ１５の駆動軸と、動力断接のためのクラッチ（図示せず）を介して同軸で連結される。また、荷役用モータ１５は、バッテリー１６から駆動電力の供給を受けて電動機として駆動できるとともに、エンジン６０によって駆動されて発電機として発電を行うことが可能である。荷役用モータ１５により発電された電力は荷役用インバータ部１９を介してバッテリー１６に蓄電することができる。荷役用モータ１５をバッテリー１６からの電力により駆動するか、エンジン６０により駆動するかの切替制御は、車両コントローラ１７の制御指令に基づいて行われる。
フォークリフト１０１においても、回生制動時においては第１実施形態で示した制御フロー（図３）に従って回生電力の供給が制御される。即ち、バッテリー１６が満充電状態であり、当該バッテリー１６に回生電力を還流できない場合は、回生電力が荷役用モータ１５に供給され、荷役作業又はリリーフ流路５１における摩擦熱等により確実に消費される。
尚、フォークリフト１０１で荷役作業が行われていない場合に、リリーフ流路５１に作動油を供給することで回生電力を消費する場合に限らない。例えば、荷役用モータ１５とエンジン６０との間のクラッチを接続した状態（動力を伝達できる状態）で荷役用モータ１５を回生電力により駆動することもできる。つまり、燃料を噴射せずに荷役用モータ１５でエンジン６０を駆動すること（モータリング）によって回生電力を消費することも可能である。また、リリーフ流路５１への作動油の供給と、当該モータリングと、を両方同時に行うように制御することも可能である。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る産業車両の制御装置について説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に係る制御装置３を含むフォークリフト１０２の制御構成の主要部を示す図である。また、図６は、図５におけるオイルコントロールバルブユニット５３の構成を示す図である。尚、図２に示す制御構成と同一構成部分には同一符号を付し説明を省略する。
図５に示すように、第３実施形態に係る制御装置３は、バッテリー１６に対して発電した電力を供給可能な燃料電池２１を備えるフォークリフト１０２に設置されるものである。燃料電池２１で発電された電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより変圧されてバッテリー１６に供給される。尚、バッテリー１６として、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池を用いたフォークリフトや、コンデンサ（キャパシタ）により蓄電する蓄電装置を備えるフォークリフトに制御装置３を適用することもできる。
また、フォークリフト１０２は、フォークを上昇又は下降させるためのリフト用シリンダ７１を有して構成されるリフト装置と、当該リフト装置を傾動させるためのティルト用シリンダ７３を有して構成されるティルト装置を備える。また、リフト装置、ティルト装置以外の他の油圧により駆動されるアタッチメントを作動させるためのアタッチメント用シリンダ７５を有する。尚、当該油圧により駆動されるアタッチメントとして、例えば、リフト装置３１のフォーク３１ｂを左右に移動させるためのアタッチメント、箱状の荷役物を両側から挟みこんで作業を行うためのベールクランプ、ロール紙や円筒型の荷役物をクランプするためのロールクランプ等が挙げられる。
また、第３実施形態に係る制御装置は、オペレータが視認できる位置に、車両コントローラ１７からの電気信号により点灯する警告ランプ２２を備えている。そして、後述するように、第３実施形態に係る制御装置３においては、オイルコントロールバルブユニット５３の制御方法が第１実施形態に係る制御装置と異なっている。
図６に示すように、オイルコントロールバルブユニット５３は、リフト用シリンダ７１への圧油供給回路を切り替えるためのリフト用スプール弁７２と、ティルト用シリンダ７３への圧油供給回路を切り替えるためのティルト用スプール弁７４（ティルト用切替弁）と、アタッチメント用シリンダ７５への圧油供給回路を切り替えるためのアタッチメント用スプール弁７６と、油圧ポンプ１４から圧油が供給される油圧ポンプ側回路７７と、オイルタンク４０に連通するタンク側回路７８と、油圧ポンプ側回路７７とタンク側回路７８とを連通するとともに途中にリリーフ弁８０を有するリリーフ流路７９（抵抗流路）と、を備えている。
リフト用スプール弁７２、ティルト用スプール弁７４、アタッチメント用スプール弁７６は、３位置の切替弁である。車両コントローラ２３は、荷役レバー等の操作に基づいて、リフト用スプール弁７２、ティルト用スプール弁７４、アタッチメント用スプール弁７６に制御信号を送信する。当該制御信号により、パイロット油圧が作用してこれらのスプール弁７２、７４、７６が適宜位置に切り替えられる。尚、車両コントローラ２３からの信号が送信されていない場合は、中立位置（図６に示す状態）に保持される。
具体的には、リフト用スプール弁７２が、図６における７２ａの位置に切り替えられることにより、油圧ポンプ側回路７７からリフト用シリンダ７１に圧油が供給され、リフト装置３１におけるフォーク３１ｂの上昇が行われる。また、リフト用スプール弁７２が、図６における７２ｂの位置に切り替えられることにより、リフト用シリンダ７１側の回路がタンク側回路７８に連通し、リフト用シリンダ７１に供給された圧油がタンク側回路７８を介してオイルタンク４０に排出されて、フォーク３１ｂの下降が行われる。
また、ティルト用スプール弁７４が、図６における７４ｂの位置（以下、後傾位置７４ｂと称する）に切り替えられることにより、油圧ポンプ側回路７７からティルト用シリンダ７３のボトム室７３ａに圧油が供給され、ティルト用シリンダ７３のロッド室７３ｂがタンク側回路７８に連通することで、ピストンロッド７３ｃが延出してリフト装置３１の後傾動作が行われる。また、ティルト用スプール弁７４が、図６における７４ａの位置（以下、前傾位置７４ａと称する）に切り替えられることにより、油圧ポンプ側回路７７からティルト用シリンダ７３のロッド室７３ｂに圧油が供給され、ティルト用シリンダ７３のボトム室７３ａがタンク側回路７８に連通することで、ピストンロッド７３ｃがシリンダ内に引き込まれ、リフト装置３１の前傾動作が行われる。
また、アタッチメント用スプール弁７６が、図６における７６ａ又は７６ｂの位置に切り替えられることにより、アタッチメント用シリンダ７５に圧油が供給され、所定の動作が行われる。
次に、フォークリフト１００の回生制動について説明する。
回生制動により得られる電力は、図７に示す制御フローに基づいた車両コントローラ２３の制御により、バッテリー１６、又は、荷役用モータ１５に供給される。以下、図７に示す制御フローに沿って説明する。尚、当該制御フローに基づいた車両コントローラ２３の制御は、回生制動を行っている間、所定の時間間隔で繰り返される。
まず、バッテリー１６が満充電状態か否かが判断される（Ｓ２０１）。尚、満充電状態か否かの判断は第１実施形態における判断と同様である。バッテリー１６が満充電状態ではないと判断された場合は（Ｓ２０１：ＮＯ）、走行用モータ１２から生じた回生電力は、バッテリー１６に蓄電される（Ｓ２０２）。
一方、バッテリー１６が満充電状態であると判断された場合は（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、走行用モータ１２から生じた回生電力は、バッテリー１６に蓄電されることなく荷役用モータ１５に供給される（Ｓ２０３）。そして、当該回生電力を利用して荷役用モータ１５が駆動される。
そして、バッテリー１６が満充電状態であると判断された場合は、更に、荷役作業がなされているか否かの判断がなされる（Ｓ２０４）。尚、荷役作業とは、リフト用シリンダ７１、ティルト用シリンダ７３、アタッチメント用シリンダ７５の駆動により行われる作業が該当する。荷役作業がなされているか否かの判断は、例えば、リフトレバー２６やティルトレバー２７、その他の荷役レバーに設置されたセンサ等により、これらの荷役レバーについて所定の操作がなされているか否かを検知することにより行う。即ち、荷役レバーについて所定の操作されている場合は荷役作業がなされていると判断され、当該荷役レバーについて所定の操作がなされていない場合は荷役作業がなされていないと判断される。
荷役作業がなされていると判断された場合は（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、オイルコントロールバルブユニット５３のスプール弁７２、７４、７６は、荷役レバーの操作に基づいた位置で維持される。この場合、回生制動により生じた回生電力は、荷役装置１３を駆動するためのエネルギーとして有効に利用されることになる。尚、本実施形態においては、リフト装置によるフォークの下降動作には、油圧ポンプ１４から供給される圧油を要せず、フォークの下降動作におけるエネルギー消費はほとんどない。そのため、例えば、フォークを下降させる荷役レバーの操作のみが行われている場合は、荷役作業がなされていないものとして判断されるように構成してもよい。
一方、荷役作業がなされていないと判断された場合は（Ｓ２０４：ＮＯ）、まず、車両コントローラ２３により警告ランプ２２が点灯される（Ｓ２０５）。尚、警告ランプ２２を点灯させる場合に限らず、スピーカー等を設置して警告ブザーがなるように構成することもできる。その後、車両コントローラ２３により、当該ティルト用スプール弁７４に対して電気信号が送信され、ティルト用スプール弁７４が後傾位置７４ｂに切り替えられる（Ｓ２０６）。これにより、ティルト装置が駆動され、リフト装置の後傾動作が行われることになる。
ティルト用スプール弁７４が後傾位置７４ｂに切り替えられると、上述したように、ティルト用シリンダ７３のボトム室７３ａに油圧ポンプ１４からの圧油が供給される。そして、ボトム室７３ａの容積が増加しつつティルト用シリンダ７３のピストンロッドが延出して、所定のストロークエンドまで延出すると、ボトム室７３ａの圧力が上昇するとともに、当該ボトム室７３ａに連通する油圧ポンプ側回路７７の圧力が上昇する。当該油圧ポンプ側回路７７の圧力がリリーフ弁８０のリリーフ圧に達すると、リリーフ弁８０が開放され、油圧ポンプ側回路７７の圧油がタンク側回路７８に放出される。
当該リリーフ弁８０は、油圧ポンプ側回路７７の作動油の圧力が所定の圧力を超えると開状態となる開閉弁であり、リリーフ弁８０の前後に位置する流路よりも、当該リリーフ弁を通過する流路の流路抵抗が高くなるように形成されている。したがって、油圧ポンプ側回路７７からの作動油が当該リリーフ弁８０を通過する際には、当該作動油とリリーフ弁８０の流路との間で摩擦が生じ易く、摩擦熱が発生し易いように構成されている。したがって、作動油の運動エネルギーが当該摩擦熱により消費され易い構成となっている。また、所定の圧力に達した作動油が急激に流れることにより流れに渦が発生しやすく、当該渦の発生によってもエネルギーが消費されることになる。
また、リフトの後傾動作を伴うため、当該後傾動作によりエネルギーが消費されることになる。
尚、オペレータに対して警告ランプ２２等により後傾動作が自動的に行われることが通知されたときに、オペレータは、例えば操縦席に設けられたボタン等を操作することにより、当該後傾動作を停止することができる。この場合、スプール弁７２、７４、７６は、中立位置に保持される。そして、油圧ポンプ側回路７７の圧力が上昇して、所定の圧力に達すると、リリーフ弁８０が開放され、当該リリーフ弁８０を作動油が通過することにより、エネルギーが消費される。
以上、説明したように、第３実施形態に係る制御装置３は、荷役装置としてのリフト装置と、リフト装置を傾動させるためのティルト用シリンダ７３と、ティルト用シリンダ７３と油圧ポンプ１４との間に設けられ、リフト装置を後傾動作させるように油圧ポンプ側回路７７をティルト用シリンダ７３におけるボトム室７３ａに連通させる後傾位置７４ｂと、リフト装置を前傾動作させるように油圧ポンプ側回路７７をティルト用シリンダ７３のロッド室７３ｂに連通させる前傾位置７４ａと、に少なくとも切り替え可能なティルト用スプール弁７４と、を備えるフォークリフト１０２に設けられる。そして、油圧ポンプ側回路７７の圧力が所定の圧力を超えると開放されるリリーフ弁８０を備えるリリーフ流路７９を有する。そして、走行用モータ１２の回生制動時においてバッテリー１６が満充電状態であり、且つ、リフト装置、ティルト装置、その他油圧により駆動するアタッチメントによる作業が行われていない場合は、車両コントローラ２３によりティルト用スプール弁７４が後傾位置７４ｂに切り替えられる。
この構成によると、走行用モータ１２の回生制動時においてバッテリー１６が満充電状態である場合は車両コントローラ２３により、回生電力が荷役用モータ１５に供給されるため、バッテリー１６及びこれに電気的に接続する燃料電池２１等が、過充電により損傷することを防ぐことが可能となる。そして、荷役作業が行われている場合は、当該回生電力は、当該荷役作業に必要なエネルギーとして消費されることになる。
一方、荷役作業が行われていない場合においては、車両コントローラ２３によりティルト用スプール弁７４が後傾位置７４ｂに切り替えられる。これにより、ティルト用シリンダ７３がリフト装置を後傾動作させるように駆動され、ティルト用シリンダ７３の駆動によりエネルギーが消費されることになる。
更に、リフト装置の傾きが所定の傾きに達してティルト用シリンダ７３の駆動が拘束されることで、ティルト用シリンダ７３の油圧ポンプ側回路７７に連通するボトム室７３ａの容積の増加がなくなり、油圧ポンプ側回路７７の圧力が増加する。そして、リリーフ流路７９の油圧が所定の圧力に達すると流路が開放されて作動油が流れる。流路が開放される際、リリーフ弁８０前後の所定の圧力差により作動油が急激に通過するため、摩擦熱により大きなエネルギーを消費することができる。また、作動油の流れに渦が発生し易くなり、当該渦発生によってもエネルギーを消費させることもできる。これにより、バッテリー１６に還流することができない余剰回生電力を荷役作業の状態によらず確実に消費することが可能となる。
尚、第３実施形態においては、燃料電池２１を備えるフォークリフト１０２に制御装置３を適用した構成について説明したが、この場合に限らない。例えば、フォークリフト１０２において燃料電池２１を有さず、バッテリー１６に蓄えられた電力により荷役用モータ１５、走行用モータ１２等を駆動する構成のフォークリフト（バッテリフォークリフト）に制御装置３を適用することも可能である。また、フォークリフト１０２において電力供給源としての燃料電池２１に換えて、荷役用モータ１５を駆動可能なエンジンを搭載し、当該エンジンにより発電機としての荷役用モータ１５を駆動して発電された電力をバッテリー１６に蓄電可能な構成のフォークリフト（ハイブリッドフォークリフト）に制御装置３を適用することも可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
（１）本実施形態では、単一の車両コントローラ１７、２３により回生電力の供給先の制御（電力制御部としての制御）、及び、電磁切替弁５２の切り替え制御（切替制御部としての制御）が行われているが、２つのコントローラを用いて、走行用モータ１２で生じた回生電力の供給先の制御と電磁切替弁５２の切り替え制御とを別々に行う構成とすることもできる。
（２）産業車両としてのフォークリフトに用いる場合に限らず、油圧を利用して荷役作業を行うための産業車両において、本発明の制御装置を適用することが可能である。
本発明の第１実施形態に係る制御装置を備えるフォークリフトを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置を含む図１に示すフォークリフトの制御構成の主要部を示す図である。 図１に示すフォークリフトの制御フローを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る制御装置を含むフォークリフトの制御構成の主要部を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る制御装置を含むフォークリフトの制御構成の主要部を示す図である。 図５におけるコントロールバルブの構成を示す図である。 第３実施形態に係る制御装置の制御フローを示す図である。
符号の説明
１、２、３ 制御装置
１１ 走行装置
１２ 走行用モータ
１３ 荷役装置
１４ 油圧ポンプ
１５ 荷役用モータ
１６ バッテリー（蓄電装置）
２１ 燃料電池
１７、２３ 車両コントローラ（電力制御部、切替制御部）
５０、８０ リリーフ弁（抵抗流路）
５１、７９ リリーフ流路（抵抗流路）
５２ 電磁切替弁（開閉弁）
７３ ティルト用シリンダ
７４ ティルト用スプール弁（ティルト用切替弁）
１００、１０１、１０２ フォークリフト

Claims (5)

  1. 走行用モータと、当該走行用モータの回生制動によって生成される回生電力を蓄電可能な蓄電装置と、荷役装置を作動させるための油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプと、当該油圧ポンプを駆動するための荷役用モータと、を備える産業車両に設けられる、産業車両の制御装置において、
    前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態である場合は、前記回生電力を前記荷役用モータに供給するように制御する電力制御部と、
    前記油圧回路に設けられ、流動抵抗を負荷しつつ作動油を通過させることが可能な抵抗流路と、
    を備え、
    前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合においては、前記油圧ポンプから供給される作動油を前記抵抗流路に導くことを特徴とする産業車両の制御装置。
  2. 前記油圧ポンプから前記抵抗流路に連通する流路を開閉するための開閉弁と、
    前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合は、前記開閉弁を開状態に切り替える切替制御部と、
    を備えていることを特徴とする請求項１に記載の産業車両の制御装置。
  3. 前記抵抗流路は、作用する油圧が所定の圧力に達すると流路を開放するリリーフ弁を備えるリリーフ流路であることを特徴とする請求項２に記載の産業車両の制御装置。
  4. 前記抵抗流路は、部分的に流路が絞られた絞り流路であることを特徴とする請求項２に記載の産業車両の制御装置。
  5. 前記荷役装置としてのリフト装置と、
    当該リフト装置を傾動させるためのティルト用シリンダと、
    前記ティルト用シリンダと前記油圧ポンプとの間に設けられ、前記リフト装置を後傾動作させるように前記油圧ポンプ側の油圧回路を前記ティルト用シリンダに連通させる後傾位置に少なくとも切り替え可能なティルト用切替弁と、を備える産業車両に設けられ、
    前記抵抗流路は、前記油圧ポンプ側の油圧回路の圧力が所定の圧力を超えると開放されるリリーフ弁を備えるリリーフ流路であって、
    前記走行用モータの回生制動時において前記蓄電装置が満充電状態であり、且つ、前記荷役装置による荷役作業が行われていない場合は、前記ティルト用切替弁を前記後傾位置に切り替える切替制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の産業車両の制御装置。
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