JP5525974B2 - 電池残量報知装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池残量報知装置に関し、例えば、作業用車両の作業用バッテリの残量を表示する電池残量報知装置に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されるように、バッテリ電圧計測装置により計測されたバッテリ電圧に基づいてバッテリの残量（バッテリ残量）を判定する方法や、特許文献２に記載されるように、バッテリ残量センサによって検出されたバッテリの残量をデジタルデータとして表示する装置が知られている。このような装置等によれば、使用者はバッテリの残量を確認することで、バッテリが切れてしまう前に予め充電をすることが容易となると考えられる。

特開２００９−１９７５１５号公報（段落００２７） 特開２００６−１６９１５号公報（段落００２４、００２９）

しかしながら、このような従来のバッテリ残量の判定方法や表示方法は、主にバッテリの電圧からバッテリ残量を算出するものであった。ここで、バッテリの電圧は、使用直後からの時間経過とともに回復することがあるが、これはバッテリの特性に依存するものであり、バッテリ残量の回復は見かけの部分が多く、実際に回復しているものではない。このような場合には、回復したバッテリの電圧からバッテリ残量を算出してしまうため、バッテリ残量が実際よりも多いように表示される虞があった。

例えば、作業用車両における作業用バッテリの場合には、バッテリ残量の回復の多くが見かけ上のものであるにもかかわらず、残量表示が実際よりも多く表示されると、充電をしなくてもその後の作業が行えるという判断を使用者がしてしまい、このような誤った判断により作業途中でバッテリが切れて作業が行えなくなる虞があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、バッテリ残量の回復の多くが見かけ上の場合に、バッテリ残量が実際より過度に多いように誤って報知されることを抑制した電池残量報知装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、電池の電圧を測定する電圧測定部と、該電圧測定部によって測定された測定値から電池残量を演算する制御部と、該制御部によって演算された電池残量を報知する報知部とを備えた電池残量報知装置であって、前記制御部は、前記電池残量が第１の残量未満になったことを記憶する記憶部を備え、該記憶部に前記電池残量が第１の残量未満になったことが記憶されているときには、その後、電池残量として前記第１の残量以上である第２の残量が演算されても該第２の残量以下の電池残量を報知することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、前記制御部は、前記電池が充電された場合に前記記憶部の記憶をリセットすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、前記電池には、充電されたことを示す信号を出力する出力部が接続され、該出力部から出力された前記信号は、該信号を保持する保持部を介して制御部に出力されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、時間経過にともなって、見かけ上、電池残量が回復した場合でも、電池の残量が実際より過度に多いように誤って報知されることが抑制される。

請求項２に記載の発明によれば、時間経過にともなう見かけ上の電池残量の回復と、充電による実際の電池残量の回復とが区別でき、電池残量を正しくユーザに報知できる。

請求項３に記載の発明によれば、充電がされたことを示す信号が保持部によって保持されるため、充電中に制御部が起動していない場合でも、制御部は起動後に信号を受け取り、正しい報知をすることができる。

本発明の一の実施の形態による電池残量報知装置を備えた高所作業車の側面図である。 本発明の一の実施の形態による電池残量報知装置の制御系統の概略ブロック図である。 バッテリ電圧の時間変化を模式的に表すグラフである。 メイン制御部による制御を示すフローチャートである。 バッテリ残量の時間変化を模式的に表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。なお、本発明は、バッテリを用いて機材、機器を動作させる装置に広く適用可能であるが、ここでは本発明を作業用車両の一種である高所作業車のバッテリに適用した場合の一例について説明する。

図１乃至図５に本発明に係る一の実施の形態を示す。図１は、高所作業車の側面図である。高所作業車１は、車台２に前輪３Ｆ，３Ｆ及び後輪３Ｒ，３Ｒを有しており、前輪３Ｆ，３Ｆの上方には、高所作業車１の走行操作を行うためのキャブ４が設けられている。このキャブ４の後方には、主に以下の架装物が架装されている。

車台２の後端近傍には、旋回モータ（図示省略）により旋回自在に構成された旋回台５が設けられ、該旋回台５には、起伏自在にブーム７が枢支されている。このブーム７には起伏シリンダ９が接続されており、この起伏シリンダ９を伸縮させることで、ブーム７が起伏するようになっている。また、ブーム７は、内部に設けられた伸縮シリンダ（図示省略）を伸縮させることで伸縮自在となるように多段式に構成されており、その先端には、作業台１１が常に水平を維持するように揺動自在に取り付けられている。つまり、作業台１１は、伸縮シリンダ及び起伏シリンダ９の伸縮によって高さ方向の位置を調節することができ、また、旋回台５の旋回によって水平方向の位置を調節することができる。さらに、作業台１１はブーム７に対して所定範囲内で旋回自在とされ、スイングモータ（図示省略）によって旋回位置を調節することができる。また、車台２の前後には、作業時に車幅方向に張出して車台２をジャッキアップするアウトリガ装置６Ｆ，６Ｒが設けられている。

ここで、伸縮シリンダ、起伏シリンダ９、旋回モータ及びスイングモータは、いずれも油圧ポンプ（図示省略）から供給される作動油によって駆動するものであり、本実施の形態における油圧ポンプは電動モータ２１によって駆動されるものである。なお、電動モータ２１の他に油圧ポンプを駆動させるためのエンジンを別途搭載する構成や、電動モータ２１の他に走行用エンジンからＰＴＯによって油圧ポンプを駆動させる構成とし、電動モータ２１とエンジンとのいずれを動力とするかを選択できるように構成しても構わない。

図２は、電池残量報知装置１００の制御系統の概略ブロック図である。同図に示すように電動モータ２１は、電池としてのバッテリ２３の電源電圧が電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０を介して入力されることで駆動するものである。なお、電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０は、バッテリ２３の充電に用いられる商用電源２５を接続するためのプラグが設けられ、商用電源２５と接続可能となっている。また、メイン制御部５０からの各種信号が入力されるように回路的に接続されている。なお、図示例では、電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０とメイン制御部５０とがアウトリガインジケータ３０を介して接続されているが、電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０とメイン制御部５０とを直接接続しても構わない。

メイン制御部５０は、ブーム７等の動作の制御、過負荷防止装置等の安全装置の制御、各種状態報知の制御等を行うもので、演算部５１、記憶部５３等によって構成され、少なくとも電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０の他に、操作部と報知を行うための表示部３３とに接続されている。なお本実施例では、アウトリガ装置６Ｆ，６Ｒの設置状態を個別に検出し表示するアウトリガインジケータ３０が表示部３３を含むものであるが、アウトリガインジケータ３０と表示部３３とを別々に設けても構わない。

電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０は、商用電源２５をバッテリ充電用の直流に変換するための整流回路を備えた充電部４１と、バッテリ２３の電源電圧を電動モータ２１駆動用の任意の三相交流に変換するインバータ部４３とを有する。さらに電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニット４０は、充電部４１の制御を行う充電制御部４５と、インバータ部４３を制御することで電動モータ２１の制御を行うモータ制御部４７と、バッテリ２３からインバータ部４３に出力される電圧を監視し、バッテリ２３の電圧を測定する電圧測定部４９とを備えている。なお、電動モータは交流によって駆動するものに限定されるものでなく、例えば電動モータとして直流モータを用いても良い。かかる場合には、インバータ部４３に代えて昇圧回路等を設けるようにしても構わない。

充電制御部４５は、充電を開始する信号が入力されたことを検出する充電開始スイッチ検出手段と、充電部４１によってバッテリ２３が充電されているときに、充電中であることを例えばＬＥＤ等の点灯によって報知する充電中表示灯出力手段と、充電が完了したことを例えばＬＥＤ等の点灯によって報知する充電完了表示灯出力手段と、充電が完了したことをメイン制御部５０に充電完了信号として出力する充電完了信号出力手段とを備える。これにより、充電制御部４５は、充電されたことを示す信号を出力する出力部として機能する。なお、充電完了信号出力手段からの信号は、アウトリガインジケータ３０と充電制御部４５との間に設けられた保持部としてのキープリレー２７（双安定リレー）によって保持（セット）されるものである。

モータ制御部４７は、高所作業車１の電源が投入されたことを検出する電源スイッチ検出手段と、動作可能状態にあるときにメイン制御部５０からモータ回転許可信号が入力される作動信号入力手段と、操作部による操作内容（モータ回転速度）が入力されるモータ回転速度信号入力手段とを備える。ここで、モータ回転許可信号とは、ブーム７の伸縮、起伏、旋回等の操作を行う場合に、これらの作動に問題の生じる異常がないと判定されるときにメイン制御部５０から出力されるものである。なお、このモータ回転許可信号は、キープリレー２７にも入力されており、この信号がキープリレー２７に入力されると保持されていた充電完了信号がリセットされる。

電圧測定部４９は、測定されたバッテリ２３の電圧をメイン制御部５０に出力する電圧レベル出力手段を備える。なお、電圧測定部４９によって測定される電圧は、図３に示すように、電動モータ２１に通電している間（ｔ１）は大きく低下し、電動モータ２１への通電が切られて所定の時間（ｔ２）経過後（例えば約１〜５秒程度）にバッテリ２３の残量を反映した値まで復帰する。そのため、電圧測定部４９は、電動モータ２１への通電がなされていない状態におけるバッテリ２３の電圧をメイン制御部５０に出力するように構成され、電動モータ２１への通電があった場合は、通電中には出力を行わず、通電が切られてから所定の時間（ｔ２）経過後にバッテリ２３の電圧を出力するように構成される。

メイン制御部５０は、電圧測定部４９からバッテリ２３の電圧が入力されると、少なくともその電圧を一つのパラメータとして、所定の計算式又は所定のテーブル等によってバッテリ２３の残量を演算する。これは、例えば最も単純にはバッテリ２３の電圧のみをパラメータとして演算されるものであるが、バッテリ２３の電圧以外に、他の諸条件（例えば雰囲気温度やバッテリ液の比重など）もパラメータに加える構成としても構わない。この場合には、他の諸条件を検出するセンサを別途設け、メイン制御部５０に出力するように構成される。

メイン制御部５０によって演算されたバッテリ２３の残量は、アウトリガインジケータ３０に設けられた表示部３３において、パーセント表示で作業者に対して報知される。このパーセント表示は、例えば、完全に充電されている状態を１００％、モータが正常に回転動作できなくなる状態を０％として定義されるものである。

メイン制御部５０に設けられた記憶部５３は、演算部５１の演算結果であるバッテリ２３の残量を記憶しておくように構成されている。そして、この記憶部５３において、バッテリ残量が所定の第１の残量（本実施例では４０％）未満になったことが記憶されている場合には、その後の時間経過によって第１の残量以上の値に設定された第２の残量（本実施例では６０％）以上の値が演算部５１によって演算されても、第２の残量以下の残量しかアウトリガインジケータ３０に出力しない。

すなわち、図４に示すように、メイン制御部５０（演算部５１）は、バッテリ２３の残量を演算すると、記憶部５３に過去の演算結果が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、過去の演算結果が記憶されていない場合には、演算結果をそのままアウトリガインジケータ３０（表示部３３）に出力し（ステップＳ１８）、過去の演算結果が記憶されている場合には、この記憶されている演算結果が第１の残量以下であるかを判定する（ステップＳ１２）。記憶されている演算結果が第１の残量より大きければ、現在の演算結果をそのままアウトリガインジケータ３０に出力し（ステップＳ１８）、記憶されている演算結果が第１の残量以下であれば、現在の演算結果が第２の残量以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この結果、現在の演算結果が第２の残量より小さければ、演算結果をそのままアウトリガインジケータ３０に出力し（ステップＳ１８）、現在の演算結果が第２の残量以上であれば、所定の報知情報として、例えば第２の残量より小さな所定の値（例えば「５９％」）をアウトリガインジケータ３０に出力する（ステップ１６）。

例えば、バッテリ残量の時間変化を模式的に表した図５に示すように、作業を終了した直後にバッテリ２３の残量が３５％になった場合（Ｐ１）には、記憶部５３はこの「３５％」の値を記憶しておき、その後、時間経過（例えば、高所作業車が作業現場から車庫等に戻るまでの時間）によってバッテリ２３の電圧が上昇し、演算結果が３６％〜５９％となったときには、該当する値を表示するが、演算結果が６０％以上になったときには、これを表示せず、例えば「５９％」として表示させるものである。このように構成することにより、バッテリ残量が実際よりも過剰に多いように表示されることが防止される。なお、作業を終了した直後のバッテリ２３の残量が４０％以上の場合（Ｐ２）には、演算結果が６０％以上になったときでも、演算結果の値をそのまま表示するものである。

このようなメイン制御部５０において、バッテリ２３が充電された場合には、充電完了信号が充電制御部４５からアウトリガインジケータ３０を介してメイン制御部５０に入力され、メイン制御部５０によって記憶部５３に記憶されたバッテリ残量の演算結果がリセットされる。これにより、例えば、記憶部５３に第１の残量以下のバッテリ残量が記憶されている場合において、充電によってバッテリ残量が回復したときに、第２の残量以上の表示が行われないという不都合が解消される。

なお、本実施例においては、夜間に充電が行われる場合など、メイン制御部５０及びアウトリガインジケータ３０の電源が切られた状態でバッテリ２３の充電が行われることが考えられる。この場合には、充電制御部４５から充電完了信号がメイン制御部５０に出力されても、メイン制御部５０はその信号を受信できない。そこで、充電制御部４５から出力された充電完了信号は、一旦キープリレー２７にセットされ、メイン制御部５０の電源が入れられたときに、メイン制御部５０がキープリレー２７から充電完了信号を受信する構成となっている。そして、その後、モータ回転許可信号がメイン制御部５０からキープリレー２７に入力されると、セットされていた充電完了信号がリセットされるものである。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、記憶部が演算部の演算結果であるバッテリ残量を記憶する例を示したが、これに限定されない。バッテリ残量が第１の残量未満になったことが記憶部に記憶される構成であれば良く、例えば、電圧測定部によって測定された電圧をそのまま記憶する構成や、演算部による演算結果のうちで最低の値のみを記憶する構成や、第１の所定値以下になったか否かをフラグのオン、オフで記憶する構成としても構わない。

また、第１の残量が４０％、第２の残量が６０％である例を示したが、これに限定されず、第２の残量が第１の残量以上であればどのような値であっても良く、同一であっても構わない。ただし、第１の残量及び第２の残量は、その残量以下である場合に作業者に対して充電を促す程度に低いことが好ましい。例えば、第１の残量及び第２の残量を、いずれも６０％としても構わない。この場合、作業終了後にバッテリ残量が低下し、バッテリ残量が６０％未満になったことが記憶部に記憶されると、その後の時間経過による電圧の復帰があっても６０％以下の残量しか表示部に出力されない。なお、このように構成した場合、バッテリ残量が６０％未満になったことが記憶部に記憶されていないときには、時間経過によって電圧が復帰した後の演算結果の値をそのまま表示しても構わないし、バッテリ残量の最低値（この場合には６０％以上）を記憶部に記憶しておき、その最低値を表示しておくようにしても構わない。

また、残量表示の閾値が、第１の残量及び第２の残量のみである例を示したが、これに限定されず、さらに閾値を増やしても構わない。例えば、さらに第３の残量及び第４の残量を閾値として設けても良い。この場合、例えば第３の残量を２０％、第４の残量を４０％とすれば、記憶部に記憶されるバッテリの残量として第３の残量未満であることが記憶された場合には、第４の残量以上の表示を行わないようにすることができる。さらに、例えば第１の残量及び第２の残量をいずれも６０％、第３の残量及び第４の残量をいずれも４０％のように、それぞれ同一に設定しても構わない。この場合、バッテリ電圧が一旦４０％未満になると、その後電圧が回復しても４０％までしか表示されず、４０％〜６０％まで低下すると、その後電圧が回復しても６０％までしか表示されない。

また、第１の残量及び第２の残量がいずれも固定されている例を示したが、これに限定されず、変動するようにしても構わない。例えば、第１の残量を記憶部に記憶されたバッテリ残量のうちの最低値として定義し、第２の残量を第１の残量より所定量高い値として定義しても良い。この場合、バッテリ残量が低下するに従って、第１の残量及び第２の残量が同じように低下するものである。また、第１の残量を記憶部に記憶されたバッテリ残量のうちの最低値として定義し、第２の残量を第１の残量と同じ値として定義しても良い。この場合には、バッテリ残量が一旦低下すると、その後、電圧が回復してもバッテリ残量が高く表示されることがない。

また、バッテリ残量の報知方法として表示部を用いたパーセント表示である例を示したが、これに限定されない。例えばパーセント表示の他に、インジケータ表示としても構わない。また、表示部による表示報知の他に、音声による音声報知やライトの点灯滅等による報知としても構わない。

また、充電制御部が、電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニットに組み込まれている例を示したが、これに限定されない。例えば、充電制御部を電動動力ユニット兼バッテリ充電ユニットから独立して構成したり、充電制御部をバッテリと一体的に構成したりしても構わない。

２３ バッテリ（電池）
２７ キープリレー（保持部）
３３ 表示部
４５ 充電制御部（出力部）
４９ 電圧測定部
５０ メイン制御部（制御部）
５１ 演算部
５３ 記憶部
１００ 電池残量報知装置

Claims (3)

1. 電池の電圧を測定する電圧測定部と、該電圧測定部によって測定された測定値から電池残量を演算する制御部と、該制御部によって演算された電池残量を報知する報知部とを備えた電池残量報知装置であって、
   前記制御部は、前記電池残量が第１の残量未満になったことを記憶する記憶部を備え、
   該記憶部に前記電池残量が第１の残量未満になったことが記憶されているときには、その後、電池残量として前記第１の残量以上である第２の残量が演算されても該第２の残量以下の電池残量を報知することを特徴とする電池残量報知装置。
2. 前記制御部は、前記電池が充電された場合に前記記憶部の記憶をリセットすることを特徴とする請求項１記載の電池残量報知装置。
3. 前記電池には、充電されたことを示す信号を出力する出力部が接続され、
   該出力部から出力された前記信号は、該信号を保持する保持部を介して制御部に出力されることを特徴とする請求項２記載の電池残量報知装置。
   

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