JP5311421B2 - 漏電検出装置およびこれを備えたバッテリフォークリフト - Google Patents
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Description
漏電検出用抵抗Rは、バッテリ2の一方側の端子(例えば、マイナス端子)と車体フレームFの検出点Pとの間に設けられている。バッテリ2のプラス端子およびマイナス端子は、例えば走行用のモータやエンジン等を駆動制御するための駆動装置3に接続されている。
検出手段4は、漏電時に漏電検出用抵抗Rに流れる漏電電流によって該抵抗Rの両端に生じる電位差(以下、「検出電圧」という)Vを検出するものである。ただし、Vは大きさ(絶対値)を表すものとする。
判定手段5’は、検出手段4によって検出された検出電圧Vに基づいて、バッテリ2の漏電状態を判定するものであり、比較部からなる。図8(B)および(C)の時刻t1〜t2に示すように、この比較部は、検出電圧Vを予め設定された基準電圧Vrと比較し、該検出電圧Vが該基準電圧Vr以上になるときに、漏電状態であることを示す例えばHレベルの漏電信号を出力する。そして、判定手段5’に接続された図示しない警告報知手段(ランプ等)が、この漏電信号の入力を受けて、バッテリ2が漏電状態であることを外部へ報知する。
また、このような漏電検出装置1’では、漏電を検出することができたとしても、実際の車両の走行機能は何の影響も受けないため、例えば、漏電状態のまま車両が走行する場合もある等、その安全性に問題があった。
さらに、漏電は常に継続的に起こる訳ではなく、漏電検出装置1’においては、ある時刻において漏電が検出されたとしても、別の時刻では漏電が検出されない場合もある。これは漏電が今後も起こりうる潜在的に危険な状態と言える。しかしながら、この漏電検出装置1’は、漏電の有無を検出するだけの構成のものであるため、このような危険な状態を見逃してしまう恐れがある。このため、より安全性に優れた漏電検出装置が求められていた。
この構成によれば、比較部における基準電圧が基準電圧可変設定部によって可変設定されるように構成されている。したがって、基準電圧を適切に変えることによって、ノイズの影響を排除することができるので、基準電圧が一定値に設定された従来技術に比べて、漏電検出精度を高めることができる。
さらに、この構成によれば、判定手段から漏電信号が一旦出力されると、漏電信号保持手段が接続状態検出手段から解除信号を受けるまで漏電信号の出力を保持したままにするように構成されている。したがって、従来技術ではなしえなかった、漏電が今後も起こりうる潜在的に危険な状態も知ることができるので、より安全性を高めることができる。
この構成によれば、増幅部におけるゲインがゲイン可変設定部によって可変設定されるように構成されている。したがって、ゲインを適切に変えることによって、ノイズの影響を排除することができるので、漏電検出精度を高めることができる。
さらに、この構成によれば、判定手段から漏電信号が一旦出力されると、漏電信号保持手段が接続状態検出手段から解除信号を受けるまで漏電信号の出力を保持したままにするように構成されている。したがって、従来技術ではなしえなかった、漏電が今後も起こりうる潜在的に危険な状態も知ることができるので、より安全性を高めることができる。
この構成によれば、増幅部におけるゲインがゲイン可変設定部によって可変設定されるのに加えて、比較部における基準電圧が基準電圧可変設定部によって可変設定されるように構成されている。したがって、基準電圧およびゲインをそれぞれ適切に変えて組み合わせることによって、漏電検出精度をより高めることができる。
この構成によれば、検出時間を超えて漏電信号が出力され続けている場合に、漏電信号判定部が該漏電信号を有効として出力するように構成されている。したがって、検出時間よりも短い時間で瞬間的に発生するようなノイズによる誤検出を防ぐことができる。
また、この構成によれば、漏電信号判定部における検出時間が検出時間可変設定部によって可変設定されるように構成されている。したがって、検出時間を適切に変えることによって、ノイズの影響を排除することができるので、漏電検出精度を高めることができる。
この構成によれば、ノイズの影響が十分排除されたより信頼性のある漏電信号の入力を、警告表示手段および/または警告音発生手段が受けることによって、漏電状態が報知されるように構成されている。したがって、漏電状態の判定結果の誤報知が防止され、より信頼性のある報知が可能になる。
この構成によれば、漏電状態と判定されたときに、走行機能制御手段が車両の走行機能を低下または停止させうるように駆動装置を制御するように構成されている。したがって、漏電時に車両の走行機能を低下または停止させることができるので、従来技術と比べて、より安全性を高めることができる。
この構成によれば、外部モニターによって漏電情報が表示されるように構成されている。したがって、漏電発生時の状況を知ることができ、漏電原因の究明がし易くなり、これが安全性を高めることにつながる。
この構成によれば、差動増幅器が、検出手段によって検出された検出電圧と基準電圧とを比較し、さらに、判定手段が、該差動増幅器によって出力された検出電圧と基準電圧とを比較するように構成されている。したがって、差動増幅器および判定手段によって、漏電状態が二度判定されるので、漏電状態がより正確に判定されうる。
したがって、これを実現するために、(9)上記構成(1)〜(8)のいずれかに記載の漏電検出装置をバッテリフォークリフトに搭載することが好ましい。
図1(A)に示すように、第1実施例の漏電検出装置1Aは、漏電検出用抵抗Rと、検出手段4と、判定手段5Aと、を備える。
漏電検出用抵抗Rは、バッテリ2の一方側の端子(例えば、マイナス端子)と車体フレームFの検出点Pとの間に設けられている。バッテリ2のプラス端子およびマイナス端子は、例えば走行用のモータやエンジン等を駆動制御するための駆動装置3に接続されている。検出点Pは、例えば、車体フレームFの導通部分(絶縁材で塗装されていない部分)や係合部分(ボルト等で固定されている部分)とすることが好ましい。また、バッテリ2は、プラグ(図1においては図示せず)を介して車体と接続されている。
検出手段4は、漏電時に漏電検出用抵抗Rに流れる漏電電流により該抵抗Rの両端に生じる検出電圧Vを検出するものである。ここで、漏電検出用抵抗Rに流れる漏電電流の向きは漏電状態に応じて変わるが、説明を簡略にするため、検出手段4は検出電圧Vの大きさ(絶対値)を検出するものとする。
判定手段5Aは、検出手段4によって検出された検出電圧Vに基づいて、バッテリ2の漏電状態を判定するものである。判定手段5Aは、比較部6と、基準電圧可変設定部7とを含む。
基準電圧可変設定部7は、ボリュームまたはスイッチ等からなり、これらが調節されることによって、比較部6における基準電圧Vrを連続的または離散的に可変設定できるように構成されている。
まず、漏電が起こっていない時は、漏電電流は漏電検出用抵抗Rに流れないため、検出手段4によって検出される検出電圧Vはゼロとなる。このため、漏電検出装置1Aにおいて、比較部6からはLレベルの漏電信号が出力される。
そして、漏電が起こると、図1(B)および(C)に示すように、検出電圧Vが基準電圧Vr以上となる時刻t1〜t2において、比較部6からHレベルの漏電信号が出力される。
図2(A)に示すように、第2実施例の漏電検出装置1Bは、判定手段5Bが増幅部8とゲイン可変設定部9をさらに含む点が、第1実施例の漏電検出装置1Aと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
ゲイン可変設定部9は、ボリュームまたはスイッチ等からなり、これらが調節されることによって、増幅部8におけるゲインGを連続的または離散的に可変設定できるように構成されている。ゲインGは、ここでは、0〜1の範囲で可変設定されるものとする。
比較部6は、増幅部8によって増幅された検出電圧(V×G)を予め設定された基準電圧Vrと比較し、該検出電圧(V×G)が該基準電圧Vr以上になるときに、漏電状態であることを示す例えばHレベルの漏電信号を出力する。
まず、漏電が起こっていない時は、上記漏電検出装置1Aと同様に、比較部6からLレベルの漏電信号が出力される。
そして、漏電が起こると、図2(B)および(C)に示すように、検出電圧(V×G)が基準電圧Vr以上となる時刻t1〜t2において、比較部6からHレベルの漏電信号が出力される。
さらに、ゲインGを低めに設定しておくことに加え、基準電圧Vrを高めに設定しておくことによってノイズの影響をさらに排除することができ、漏電検出精度をより高めることができる。
図3(A)に示すように、第3実施例の漏電検出装置1Cは、判定手段5Cが漏電信号判定部10と検出時間可変設定部11をさらに含む点が、第2実施例の漏電検出装置1Bと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
検出時間可変設定部11は、ボリュームまたはスイッチ(例えばロータリースイッチ)等からなり、これらが調節されることによって、漏電信号判定部10における検出時間Tを連続的または離散的に可変設定できるように構成されている。
例えば、図3(B)〜(G)に示すように、時刻t1〜t3において、増幅部8から出力された検出電圧(V×G)が大きくなり、比較部6から漏電信号が出力された場合を考える。この場合、この漏電信号は、漏電によるものかノイズによるものかはっきりしていないものとする。
ここで、検出時間T(T=t2−t1)を予め短めに設定しておけば、図3(B)および(C)から明らかなように、漏電信号判定部10は、この検出時間Tを超えて比較部6から漏電信号が出力され続けていると判定し、時刻t2〜t3において、該漏電信号を有効として出力(Hレベルとして出力)する。すなわち、時刻t1〜t3における検出電圧の変化は、ノイズではなく漏電によるものと判定される。
一方、検出時間T(T=t4−t1)を予め長めに設定しておけば、図3(F)および(G)から明らかなように、漏電信号判定部10は、この検出時間Tを超えて漏電信号が比較部6から出力されていないと判定し、該漏電信号を無効とする(Lレベルとして出力する)。すなわち、時刻t1〜t3における検出電圧の変化は、漏電ではなくノイズによるものと判定される。
図4に示すように、第4実施例の漏電検出装置1Dは、警告表示手段12と、警告音発生手段13と、走行機能制御手段14と、外部モニター15とをさらに備えた点が、第3実施例の漏電検出装置1Cと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
警告音発生手段13は、判定手段5Dから漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、バッテリ2が漏電状態であることを聴覚的に報知するものである。警告音発生手段13は、例えばアラーム音発生装置からなる。
走行機能制御手段14は、判定手段5Dから漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、車両の走行機能を低下または停止させうるように該車両の駆動装置3に制御信号を送る。駆動装置3は、この制御信号を受けて、例えば、モータの速度を低下させたり、または停止している車両のエンジンの起動を禁止させたりする。
外部モニター15は、判定手段5Dから漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、判定手段5Dに判定された漏電状態に関する漏電情報(例えば、V、G、V×G、Vr,T等の値や漏電発生時刻等)を表示する。
警告表示手段12および/または警告音発生手段13は、ノイズの影響が十分排除された漏電信号の入力を受けるので、より信頼性のある報知を行うことができる。
また、走行機能制御手段14が漏電時に車両の走行機能を低下または停止させるので、従来技術と比べて、より安全性を高めることができる。
さらに、外部モニター15が漏電情報を表示するので、漏電発生時の状況を知ることができ、漏電原因の究明がし易くなる。これが、結果的に安全性を高めることにつながる。
図5(A)に示すように、第5実施例の漏電検出装置1Eは、接続状態検出手段17と、漏電信号保持手段18とをさらに備えた点が、第3実施例の漏電検出装置1Cと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
接続状態検出手段17は、バッテリ2の車体に対する接続状態を検出するものである。接続状態検出手段17は、バッテリ2の接続状態が解除された時に解除信号を出力する。
漏電信号保持手段18は、例えばラッチ回路等からなる。漏電信号保持手段18は、判定手段5Eから漏電信号(有効)が出力された時から、該漏電信号の出力を保持する。そして、この保持された漏電信号は、接続状態検出手段17から解除信号を受けるまで保持されたままとなる(リセットされない)。
まず、図5(B)〜(D)に示すように、時刻t1〜t3における漏電時に、漏電信号判定部10から有効な漏電信号が出力される(同図の時刻t2〜t3参照)。漏電信号保持手段18は、この漏電信号を受けて、時刻t2の時点から該漏電信号の出力を保持する。そして、図5(E)に示すように、時刻t4においてバッテリ2の接続を解除すると、これを検出した接続状態検出手段17は解除信号を出力し、漏電信号保持手段18が該解除信号を受けて漏電信号をリセットしてLレベルにする。
図6(A)に示すように、第5実施例の漏電検出装置1Fは、差動増幅器19をさらに備えた点が、第1実施例の漏電検出装置1Aと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
比較部6は、差動増幅器19によって出力された検出電圧(V−Vr)×Goを基準電圧Vrと比較し、該検出電圧(V−Vr)×Goが該基準電圧Vr以上になるときに、漏電状態であることを示す例えばHレベルの漏電信号を出力する。ゲインGoは、ここではGo=1とする。
漏電が起こると、図6(B)および(C)に示すように、検出電圧(V−Vr)×Goが基準電圧Vr以上となる時刻t1〜t2において、比較部6からHレベルの漏電信号が出力される。
図7に示すように、第7実施例の漏電検出装置1Gは、漏電検出用抵抗R、検出手段4および比較部6をいずれもN個(ここでは、N=3)で構成した点、および漏電信号判定部10を備えた点が、第1実施例の漏電検出装置1Aと異なっている。したがって、この点に関してのみ、説明する。
3つの検出手段4は、それぞれ、対応する漏電検出用抵抗Rに接続され、検出電圧V1〜V3を検出する。検出電圧V1〜V3は各比較部6において基準電圧Vrと比較され、該比較部6から漏電信号が出力される。漏電信号判定部10は、各比較部6から出力された漏電信号のうち、2つ以上の漏電信号がHレベルになっている場合に、漏電と判定した漏電信号を出力する。
判定手段5A〜5Gにおいて、検出電圧Vに基づいて漏電信号を出力するまで処理は、CPU等によって実行されるように構成することもできる。
また、比較部6や差動増幅器19における基準電圧Vr、増幅部8や差動増幅器19におけるゲインG、Go、および漏電信号判定部10における検出時間Tは、様々な値に設定されるのは言うまでもない。
2 バッテリ
3 駆動装置
4 検出手段
5A〜5G、5’ 判定手段
6 比較部
7 基準電圧可変設定部
8 増幅部
9 ゲイン可変設定部
10 漏電信号判定部
11 検出時間可変設定部
12 警告表示手段
13 警告音発生手段
14 走行機能制御手段
15 外部モニター
16 プラグ
17 接続状態検出手段
18 漏電信号保持手段
19 差動増幅器
F 車体フレーム
G、Go ゲイン
P、P1〜P3 検出点
R、R1〜R3 漏電検出用抵抗
T 検出時間
V、V1〜V3 検出電圧
Vr 基準電圧
Claims (9)
- 車両に搭載されたバッテリの端子と車体フレームの検出点との間に設けられた漏電検出用抵抗と、
前記漏電検出用抵抗の両端の検出電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出電圧に基づいて、前記バッテリの漏電状態を判定する判定手段と、を備えた漏電検出装置において、
前記判定手段は、
前記検出電圧を予め設定された基準電圧と比較し、該検出電圧が該基準電圧以上になるときに、漏電状態であることを示す漏電信号を出力する、比較部と、
前記比較部における前記基準電圧を可変設定できる基準電圧可変設定部と、を含み、
前記漏電検出装置は、
前記バッテリの前記車体に対する接続状態を検出する接続状態検出手段と、
前記判定手段から前記漏電信号が一旦出力されると、前記接続状態検出手段から前記バッテリの接続状態が解除されたことを示す解除信号を受けるまで、該漏電信号の出力を保持したままにする漏電信号保持手段とを、さらに備えたことを特徴とする漏電検出装置。 - 車両に搭載されたバッテリの端子と車体フレームの検出点との間に設けられた漏電検出用抵抗と、
前記漏電検出用抵抗の両端の検出電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出電圧に基づいて、前記バッテリの漏電状態を判定する判定手段と、を備えた漏電検出装置において、
前記判定手段は、
前記検出電圧を予め設定されたゲインで増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された検出電圧を予め設定された基準電圧と比較し、該検出電圧が該基準電圧以上になるときに、漏電状態であることを示す漏電信号を出力する、比較部と、
前記増幅部における前記ゲインを可変設定できるゲイン可変設定部と、を含み、
前記漏電検出装置は、
前記バッテリの前記車体に対する接続状態を検出する接続状態検出手段と、
前記判定手段から前記漏電信号が一旦出力されると、前記接続状態検出手段から前記バッテリの接続状態が解除されたことを示す解除信号を受けるまで、該漏電信号の出力を保持したままにする漏電信号保持手段とを、さらに備えたことを特徴とする漏電検出装置。 - 前記判定手段は、さらに、
前記比較部における前記基準電圧を可変設定できる基準電圧可変設定部を含むことを特徴とする請求項2に記載の漏電検出装置。 - 前記判定手段は、さらに、
前記比較部から出力される漏電信号が予め設定された検出時間を超えても出力され続けている場合に、該漏電信号を有効な漏電信号として出力する漏電信号判定部と、
前記漏電信号判定部における前記検出時間を可変設定できる検出時間可変設定部と、を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の漏電検出装置。 - 前記判定手段から前記漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、前記バッテリが漏電状態であることを視覚的に報知する警告表示手段および聴覚的に報知する警告音発生手段のうちの少なくとも1つを、さらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の漏電検出装置。
- 前記判定手段から前記漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、前記車両の走行機能を低下または停止させうるように該車両の駆動装置を制御する走行機能制御手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の漏電検出装置。
- 前記判定手段から前記漏電信号が出力されたときに、該漏電信号の入力を受けて、前記判定手段に判定された漏電状態に関する漏電情報を表示する外部モニターを、さらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の漏電検出装置。
- 前記検出手段と前記判定手段の間に設けられ、前記検出手段によって検出された検出電圧と基準電圧とが差動入力され、その差分値を増幅して前記判定手段に出力する差動増幅器を、さらに備え、
前記判定手段が、前記差動増幅器によって出力された検出電圧に基づいて、前記バッテリの漏電状態を判定することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の漏電検出装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の漏電検出装置を搭載したことを特徴とするバッテリフォークリフト。
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