JP5713785B2 - Power system for in-vehicle devices - Google Patents
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Description
本発明は、塵芥収集車や高所作業車等の作業用車両に搭載される車載装置を作動させるための車載装置用動力システムに関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle apparatus power system for operating an in-vehicle apparatus mounted on a work vehicle such as a garbage truck or an aerial work vehicle.
従来より、作業用車両として塵芥収集車、高所作業車、タンクローリ車などの様々なタイプのものが知られている。こうした作業用車両は、車両に対して目的に応じた形式の車載装置が搭載されることによって構成されるものであるが、これらの車載装置は大出力を要するものが大半であるために、油圧ポンプを駆動源とする油圧機器をアクチュエータとして用いることによって構成されているものが多い。当該油圧ポンプを駆動する動力を得るために、従来は車両を駆動するためのエンジンによる駆動力を補助出力軸を介して分配していたが、燃料消費の抑制、二酸化炭素の排出量削減および騒音対策等の環境問題を考慮して電動モータを利用することが提案されている。 Conventionally, various types of vehicles such as garbage trucks, aerial work platforms, and tank trucks are known as work vehicles. Such work vehicles are configured by mounting an in-vehicle device of a type according to the purpose on the vehicle. However, most of these in-vehicle devices require a large output. In many cases, a hydraulic device using a pump as a drive source is used as an actuator. In order to obtain power to drive the hydraulic pump, conventionally, the driving force by the engine for driving the vehicle has been distributed through the auxiliary output shaft. However, the fuel consumption is reduced, the carbon dioxide emission is reduced, and the noise is reduced. It has been proposed to use an electric motor in consideration of environmental problems such as countermeasures.
上記電動モータを利用して車載装置を駆動する構成としては、例えば、下記特許文献1に記載されるものが知られている。このものは、車載装置を駆動するためにエンジンと電動モータの何れか、若しくは、両者を併用して一個の油圧ポンプを動作させることができるように構成されている。このように構成しておくことで、通常は電動モータによって油圧ポンプを駆動させ、バッテリの残量が不足した際にはエンジンの駆動力を利用することで長時間連続運転させることも可能になる。 As a configuration for driving an in-vehicle device using the electric motor, for example, one described in Patent Document 1 below is known. This is configured so that one hydraulic pump can be operated by using either the engine and the electric motor or a combination of both in order to drive the in-vehicle device. With this configuration, the hydraulic pump is normally driven by an electric motor, and when the remaining amount of the battery is insufficient, it is possible to operate continuously for a long time by using the driving force of the engine. .
上述の特許文献1を始め、従来開示されているエンジンと電動モータとを駆動源として利用する車載装置用の動力システムにおいては、駆動源をエンジンと電動モータとの間で円滑に切替えるといった観点での技術については開示されていない。そのため、これまでに開示されている車載装置用の動力システムを用いる場合には、駆動源の切替に際しては一旦油圧ポンプの動作を停止させた上で、油圧ポンプとの接続を変更してから再度油圧ポンプを始動させることを前提にしているものといえる。 In the power system for in-vehicle devices that uses the engine and the electric motor disclosed in the prior art as the driving source, including the above-mentioned Patent Document 1, the driving source is smoothly switched between the engine and the electric motor. This technique is not disclosed. Therefore, when using the power system for in-vehicle devices disclosed so far, when switching the drive source, once stop the operation of the hydraulic pump, change the connection with the hydraulic pump, and then again It can be said that it is assumed that the hydraulic pump is started.
しかしながら、上記作業用車両の中でも消防活動に用いる車両等、車載装置の運転停止による作業の中断をできる限り避ける必要のあるものがあり、油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更することが要求されている。こうした要求に応えるため、上記特許文献1に記載された構成を用いて油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更させようとした場合には、上述のように駆動源の切替に関する配慮が何らなされていないため、駆動源の切替に際して衝撃が生じることによって、車載装置の動作速度が大きく変動したり、機器に損傷が生じたりすることが考えられる。 However, some of the above working vehicles, such as vehicles used for fire fighting activities, need to avoid interruption of work due to the suspension of operation of on-vehicle devices as much as possible. Change the drive source while continuing the operation of the hydraulic pump. Is required. In order to meet such a demand, when the drive source is changed using the configuration described in Patent Document 1 while the operation of the hydraulic pump is continued, there is a consideration regarding switching of the drive source as described above. Since nothing has been done, it is conceivable that when the drive source is switched, an impact is generated, so that the operating speed of the in-vehicle device largely fluctuates or the device is damaged.
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、車載装置の駆動源の切替を、動作を継続させた状態で行えるようにすると同時に、その切替を
円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することを目的としている。
An object of the present invention is to effectively solve such a problem. Specifically, the drive source of the in-vehicle device can be switched while the operation is continued, and at the same time, the switching is smoothly performed. It aims at providing the power system for vehicle equipment which can be performed to.
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明の車載装置用動力システムは、エンジンの動力を伝達する出力軸から動力を分配する第1補助出力軸と、前記出力軸および前記第1補助出力軸の接続または接続解除を行うクラッチと、前記第1補助出力軸により駆動されるポンプと、当該ポンプによって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器とを具備する車載装置に適用されるものであって、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御部と、前記第1補助出力軸に連結され同期回転するモータと、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出部と、当該エンジン回転速度検出部からの検出値を監視しつつ前記エンジンを回転させるエンジン制御部と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部と、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出部と、それらモータ回転速度検出部およびモータトルク検出部の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータを回転させるモータ制御部と、前記ポンプの駆動源を切替えるために前記エンジンと前記モータの回転を連動させつつ前記クラッチの接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部、前記エンジン制御部および前記モータ制御部のそれぞれに指令を出す基本指令部とを備えたことを特徴とする。 That is, a power system for an in-vehicle device according to the present invention includes a first auxiliary output shaft that distributes power from an output shaft that transmits engine power, and a clutch that connects or disconnects the output shaft and the first auxiliary output shaft. And a pump that is driven by the first auxiliary output shaft, and a pressure device that is operated by a pressure medium that is sent out by the pump, and is a clutch that controls the operation of the clutch. A control unit; a motor coupled to the first auxiliary output shaft; and a motor that rotates synchronously; an engine rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the engine; and a value detected from the engine rotation speed detection unit while monitoring the engine An engine control unit that rotates the motor, a motor rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the motor, and a motor that detects the torque of the motor A torque detection unit, a motor control unit that rotates the motor while monitoring a detection value from at least one of the motor rotation speed detection unit and the motor torque detection unit, and the engine for switching the drive source of the pump And a basic command unit that issues a command to each of the clutch control unit, the engine control unit, and the motor control unit so as to connect or disconnect the clutch while interlocking the rotation of the motor. And
このように構成すると、モータ制御部と、エンジン制御部によって各々モータとエンジンの基本的な動作を制御させつつ、基本指令部によってこれらを統合して監視しつつ連動させて制御するとともに、クラッチの制御を行わせることで、車載装置を動作させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。 If comprised in this way, while controlling basic operation of a motor and an engine by a motor control part and an engine control part, respectively, these are integrated and supervised and controlled by a basic command part, By performing the control, the drive source can be switched while the in-vehicle device is operated, and the switching can be performed smoothly.
さらに、車載装置を動作させたまま、駆動源をモータからエンジンに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記モータから前記エンジンに切替える際に、前記基本指令部より前記モータ制御部に対して前記モータを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部より前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって前記モータの回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記エンジンの回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御をトルク制御方式に変更して前記モータを同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチを接続させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。 Furthermore, in order to suppress the impact when switching the drive source from the motor to the engine while operating the in-vehicle device, and to suppress fluctuations in the operating speed of the in-vehicle device, the pump drive source is changed from the motor to the engine. When switching, the step of commanding the motor control unit from the basic command unit to rotate the motor at the same rotational speed by a speed control method, and the engine control unit from the basic command unit to the engine control unit Command to increase the speed until the target rotational speed corresponding to the rotational speed of the motor is reached by the speed control method, and the basic command section detects the arrival of the rotational speed of the engine to the target rotational speed. And the basic command unit changes the control of the motor to a torque control system with respect to the motor control unit, and the same motor Instructing the clutch control unit to connect the clutch, the basic command unit instructing the motor control unit to rotate the motor, and instructing the motor control unit to rotate the motor. It is preferable that the step of instructing to gradually decrease the rotational torque is sequentially executed.
また、車載装置を動作させたまま、駆動源をエンジンからモータに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記エンジンから前記モータに切替える際に、前記基本指令部により前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部により前記モータ制御部に対して前記モータをトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータの回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御を速度制御方式に変更して前記モータを同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチの接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。 In order to suppress the impact of switching the drive source from the engine to the motor while operating the in-vehicle device, and to suppress fluctuations in the operating speed of the in-vehicle device, the pump drive source is changed from the engine to the motor. When switching, the basic command unit instructs the engine control unit to rotate the engine at the same rotational speed by a speed control method, and the basic command unit instructs the motor control unit to Instructing the motor to rotate by a torque control method to increase the rotational torque until reaching the target rotational torque; and detecting the arrival of the rotational torque of the motor to the target rotational torque by the basic command unit; The basic command unit changes the control of the motor to the speed control method with respect to the motor control unit, and the same motor is used. It is preferable that the step of instructing to rotate at a rotation speed and the step of instructing the clutch control unit to release the clutch are sequentially executed by the basic command unit. It is.
また、上記モータが電動モータであることを前提とした場合に、状況に応じて車載装置用バッテリの電気回路の接続先を適宜切替え、電源供給させる場合と、充電させる場合とを適切に変更できるようにするためには、前記モータ制御部からの指令に基づき前記モータを回転させるインバータと、当該インバータを介して前記モータを駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリとを具備するとともに、前記モータが前記第1補助出力軸を介して前記エンジンの駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第1充電コントローラと、車両用バッテリを充電するために前記エンジンによって第2補助出力軸を介して駆動される発電機により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第2充電コントローラと、商用電源より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第3充電コントローラとを備え、前記車載装置用バッテリの電気回路を、前記インバータと、前記第1充電コントローラと、前記第2充電コントローラと、前記第3充電コントローラのうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部を備えるように構成することが好適である。 Moreover, when it is assumed that the motor is an electric motor, the connection destination of the electric circuit of the in-vehicle device battery can be appropriately switched depending on the situation to appropriately change the case of supplying power and the case of charging. In order to do so, it comprises an inverter that rotates the motor based on a command from the motor control unit, and an in-vehicle device battery that supplies electricity for driving the motor via the inverter, A first charge controller for generating electricity when the motor is driven by the driving force of the engine via the first auxiliary output shaft, converting the electricity and storing it in the on-vehicle device battery; Converting the electricity generated by the generator driven by the engine through the second auxiliary output shaft to charge the battery for the vehicle. A second charge controller for storing in the storage battery; and a third charge controller for converting electricity stored in the in-vehicle device battery and storing it in the in-vehicle device battery; A battery circuit switching unit for switching to a state connected to any one of the inverter, the first charge controller, the second charge controller, and the third charge controller, or to an unconnected state. It is suitable to comprise.
また、状況に応じてモータの電気回路の接続先を適切に切替えることができるようにするためには、前記モータの電気回路を、前記インバータおよび前記第1の充電コントローラのいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部を備えるように構成することが好適である。 Further, in order to be able to appropriately switch the connection destination of the electric circuit of the motor according to the situation, the electric circuit of the motor is connected to either the inverter or the first charge controller. Alternatively, it is preferable that a motor circuit switching unit for switching to an unconnected state is provided.
さらに、バッテリの電池残量をオペレータに通知して適切な動作選択を促すようにするためには、前記車載装置用バッテリの電池残量を検知するバッテリ残量検出部を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部によって前記車載装置用バッテリの満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検知した場合に報知する報知手段を備えるように構成することが好適である。 Further, in order to notify the operator of the remaining battery level of the battery and prompt an appropriate operation selection, the battery remaining amount detection unit for detecting the remaining battery level of the on-vehicle device battery is provided. It is preferable to provide a notification means for notifying when the amount detection unit detects the fully charged state of the on-vehicle device battery, or when detecting that the remaining battery level is equal to or less than a predetermined value. .
以上説明した本発明によれば、車載装置の動作を継続させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することが可能となる。 According to the present invention described above, it is possible to provide a power system for an in-vehicle device that can switch the drive source while continuing the operation of the in-vehicle device and can smoothly perform the switching. Become.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施形態の車載装置用動力システムは、図1に模式的に示したような構成を採り、車両1に搭載された車載装置2に対してエンジン11とモータ41という2つの手段によって動力を与えられるように構成されている。
The power system for in-vehicle devices of this embodiment adopts a configuration as schematically shown in FIG. 1 and supplies power to the in-
同図における車両1は、本発明に関連する部分のみを抽出する形で簡略化して記載しており、一般の車両と同様に、エンジン11と当該エンジン11によって駆動され外部に動力を取り出すための出力軸としての駆動軸12と、当該駆動軸12によって駆動される駆動輪13とを有している。さらにはエンジン11からの動力を分配する第2補助出力軸14を有するとともに、当該第2補助出力軸14によってベルト15を介して駆動される発電機16と、当該発電機16によって生じた電気を蓄える車両用バッテリ17とを備えている。この車両用バッテリ17は、図示しないスタータや方向指示器やワイパー等の車両を走行させるために必要な機器を動作させるために設けられているものであり、一般的な車両が有するものとほぼ同一である。
The vehicle 1 in the figure is described in a simplified manner by extracting only the portions related to the present invention. Like a general vehicle, the vehicle 1 is driven by the
こうした車両1に対して車載装置2が搭載されており、当該車載装置2はエンジン11の駆動力によって駆動される第1補助出力軸23と、当該第1補助出力軸23によって駆動されるポンプ24と、当該ポンプ24によって圧力媒体を送り込まれて動作する圧力機器25とを備えるように構成されている。本実施形態においては、ポンプ24は油圧ポンプを用いており圧力媒体として油を用いている。また、上記第1補助出力軸23への動力の伝達のため、エンジン11の駆動軸12に対して伝動機構21が設けられているとともに、当該伝動機構21と上記第1補助出力軸23の間にはクラッチ22が設けられており、クラッチ22によって上記伝動機構21を介して駆動軸12と第1補助出力軸23との接続および接続の解除を適宜選択して行うことができるようになっている。
A vehicle-mounted
さらに、第1補助出力軸23にはベルト42と図示しない減速機を介してモータ41が接続されており、第1補助出力軸23をモータ41によって駆動することができるとともに、反対に第1補助出力軸23によってモータ41を回転させて発電を行わせることができるように構成している。
Further, a
本実施形態における車載装置用動力システム3は、上記モータ41とこれを動作させるための機器を含み、上記第1補助出力軸23を駆動させて圧力機器25に所望の動作をさせるための圧力媒体を送り込むことができる制御手段を備えるものとして構成されている。
The in-vehicle apparatus power system 3 in this embodiment includes the
具体的には、上記モータ41としては電動IPMモータを使用するとともに、その動力源として車載装置用バッテリ44を備え、当該車載装置用バッテリ44より供給される電力を変換して上記モータ41を回転させるインバータ43を備えている。また、エンジン11の回転を制御するエンジン制御部34と、クラッチ22の動作を制御するクラッチ制御部35と、モータ41の回転を制御するモータ制御部36とを備えるとともに、これらを統合して制御するように各々に対して指令を出す基本指令部31を有している。また、基本指令部31に対しては、操作受付部32を通じてオペレータによる指示が入力されるように構成されており、当該指示に対応した制御指令が基本指令部31より各制御部34、35、36に与えられる。さらに、基本指令部31からは通知ランプの点灯や通知音の発生などを行う報知手段33を通じて、上記車載装置用バッテリ44の充電状態などの様々な状態をオペレータに対して通知できるようになっており、オペレータに対して操作を促したり操作に必要な判断材料を与えたりすることができるようになっている。
Specifically, an electric IPM motor is used as the
ポンプ24の駆動源としてエンジン11を使用する際には、操作受付部32を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部31よりエンジン制御部34に与えられる。エンジン制御部34では、エンジン回転速度(Ve)検出部51によって検出されるエンジン11の回転速度を監視しつつ、基本指令部31から与えられた指令値通りにエンジン11を動作させるように制御を行う。また、当該制御状態についての情報が、エンジン制御部34より基本指令部31に対して出力されるようになっている。
When the
また、ポンプ24の駆動源としてモータ41を使用する際には、操作受付部32を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部31よりモータ制御部36に与えられる。モータ制御部36はモータ41の制御を行うため、速度制御方式とトルク制御方式の2つの制御方式を有しており、通常は速度制御方式を基本としているものの、後述するようにポンプ24の駆動源をエンジン11とモータ41との間で切替える際など、状況に応じてトルク制御方式を用いるように構成している。モータ41にはモータ回転速度(Vm)検出部52と、モータトルク(Tm)検出部53とが設けられており、これらから得られる検出値の少なくともいずれか一方を監視しつつモータ制御部36では、基本指令部31から与えられた指令値通りにモータ41を動作させるように制御を行う。さらには、当該制御状態についての情報が、モータ制御部36より基本指令部31に対して出力されるようになっている。本実施形態においては、モータ回転速度検出部52としてロータリーエンコーダを用いるとともに、モータトルク検出部53としてはインバータにおける駆動用電流の計測器を用いているが、モータ41の回転速度、トルクを測定できる限りこれらとは別の手段を用いることも可能である。
Further, when the
上記のように、基本指令部31からの指示を基にしてエンジン11およびモータ41の駆動を制御するのと同様にして、クラッチ制御部35は基本指令部31からの指示を基にしてクラッチ22の動作を制御して、上記駆動軸12および第1補助出力軸22の接続または接続解除を行う。クラッチ22が接続されることによって、エンジン11、駆動軸12、第1補助出力軸22、ポンプ24およびモータ41は全て接続された状態となる。そのため、この状態においてはエンジン11を駆動源としてポンプ24を作動させるとともに、モータ41を回転させて発電させることができるようになる。他方、クラッチ22が接続解除されることによって、エンジン11と駆動軸12とが第1補助出力軸22との間で切り離され、第1補助出力軸23とポンプ24に対してモータ41のみが接続された状態となる。そのため、この状態ではポンプ24の駆動はモータ41のみが行うことができる。
As described above, in the same manner as controlling the driving of the
上述のモータ41の電気回路には2つのスイッチング回路SW1、SW2が設けられており、一方のスイッチング回路SW1をオンにするとモータ41の電気回路は上記インバータ43に接続されることで、モータ41をインバータ43によって駆動させることができるようになる。他方のスイッチング回路SW2をオンにするとモータ41の電気回路は第1充電コントローラ61に接続され、モータ41によって発電を行わせた場合に発生した電気を、第1充電コントローラ61を介して車載装置用バッテリ44に蓄えることができるようになっている。これらのスイッチング回路SW1、SW2はいずれか一方がオンにされるか、双方ともオフにされてモータ41の電気回路を何れに対しても未接続状態とするかの3つの接続パターンのうち何れかになるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部31からの指令に基づいてモータ回路切替部37によりスイッチング回路SW1、SW2を制御することによって行われるように構成されている。
The electric circuit of the
また、上記車載装置用バッテリ44の電気回路には4つのスイッチング回路SW3〜SW6が設けられており、これらのスイッチング回路SW3〜SW6のいずれかをオンにすることで、車載装置用バッテリ44により電気の供給を行わせる場合と、車載装置用バッテリ44に対して種々の手段で充電を行わせる場合とを切替えることができるようになっている。
In addition, the switching circuit SW3 to SW6 is provided in the electric circuit of the in-
具体的には、スイッチング回路SW3をオンにすることで、当該車載装置用バッテリ44からインバータ43への電源供給が行えるようになる。上述したようにモータ41をインバータ43によって駆動させる場合には、モータ41を駆動させるエネルギの供給源はこの車載装置用バッテリ44になる。
Specifically, by turning on the switching circuit SW3, power can be supplied from the in-
スイッチング回路SW4をオンにすると、車載装置用バッテリ44の電気回路は上述した第1充電コントローラ61に接続される。モータ41によって発電を行わせた場合には、前記スイッチング回路SW2をオンにすると共にスイッチング回路SW4をオンにすることで、第1充電コントローラ61を介して車載装置用バッテリ44に充電が行われる。なお、第1充電コントローラ61は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを備えており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ44への充電を行わせることができるようになっている。
When the switching circuit SW4 is turned on, the electric circuit of the in-
スイッチング回路SW5をオンにすると、車載装置用バッテリ44の電気回路は第2充電コントローラ62に接続される。第2充電コントローラ62は、通常は車両用バッテリ17の充電を行う発電機16から電気を供給されて、車載装置用バッテリ44に対して充電を行うものであり、ポンプ24を起動しない状態で、かつ、エンジン11を起動させている状態の際に用いられる。すなわち、エンジン11のアイドリング状態や車両1の走行中の状態に該当する。本実施形態では車両用バッテリ17と車載装置用バッテリ44とで電圧が異なるものを使用としているため、第2充電コントローラ62には昇圧コンバータとしての機能も内蔵させ、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ44への充電を行わせることができるようになっている。
When the switching circuit SW5 is turned on, the electric circuit of the in-
スイッチング回路SW6をオンにすると、車載装置用バッテリ44の電気回路は第3充電コントローラ63に接続される。第3充電コントローラ63は、商用電源91より供給された電気によって車載装置用バッテリ44の充電を行うものであり、モータ41もエンジン11も起動していない状態で、かつ商用電源91との接続を行った場合に用いられる。なお、第3充電コントローラ63は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを有しており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ44への充電を行わせることができるようになっている。
When the switching circuit SW6 is turned on, the electric circuit of the in-
上記のようにして、スイッチング回路SW3〜SW6の何れかをオンにすることで、車載装置用バッテリ44によりモータ41を駆動するための電気を供給させる場合と、車載装置用バッテリ44に対して充電を行わせる3つの充電手段とを切替えることができるとともに、何れにも接続しない未接続状態にすることができ、これら合計5つの接続パターンの何れかが選択されるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部31からの指令に基づいてバッテリ回路切替部38によりスイッチング回路SW3〜SW6を制御することによって行われるように構成されている。
As described above, when any of the switching circuits SW3 to SW6 is turned on, electricity for driving the
さらに、車載装置用バッテリ44にはバッテリ残量検出部54が接続されており、当該バッテリ残量検出部54では常時車載装置用バッテリ44の電池残量を検出しながら、当該検出値を基本指令部31に対して出力するようになっている。基本指令部31においては、入力された電池残量検出値を監視しつつ、これより満充電状態になっていることを検知した場合には報知手段33によって通知ランプの点灯、通知音の発生などで満充電状態を報知して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。また、当該報知を行った後に、オペレータからの操作受付部32を通じた充電停止の指示や、車載装置用バッテリ44を使用するモータ41の駆動などの指示がなく一定時間が経過した場合にも、自動的に充電停止を行うべく基本指令部31よりバッテリ回路切替部38に対して車載装置用バッテリ44の電気回路を未接続状態にするための命令を与えるように構成している。
Further, a battery remaining
同様に、基本指令部31においては、入力された電池残量検出値により電池残量が一定値以下まで低下していることを検知した場合には、報知手段33によってバッテリ切れ警告ランプの点灯、警告音の発生などによりバッテリ切れを警告して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。この時、車載装置用バッテリ44によってモータ41を駆動させて車載装置2に作業を行わせている場合で、かつ、当該作業を継続させる必要がある場合には、オペレータは上記報知手段33によりバッテリ切れを把握することで、通常は操作受付部32を通じて命令を与えて車載装置2の駆動源をモータ41からエンジン11に切替えることになる。当該命令をオペレータが行わなかった場合には、一定時間経過後にモータ24の回転速度を徐々に減小させてからモータ24を停止させるようにしている。
Similarly, in the
上記のように構成した車載装置用動力システム3を用いて、車載装置2に対して以下のようにして駆動力を与えることができる。
Using the in-vehicle apparatus power system 3 configured as described above, a driving force can be applied to the in-
まず、オペレータに対して報知手段33によって種々の機器情報が通知されるため、オペレータは当該通知を判断材料として車載装置2に行わせる動作を選択し、操作受付部32を通じて基本指令部31に対して命令を与える。
First, since various kinds of device information are notified to the operator by the notification means 33, the operator selects an operation to be performed by the in-
オペレータは、車載装置2を動作させる場合には、まず操作受付部32によって操作電源をオンにした後、車載装置2の駆動源としてエンジン11とモータ41の何れかを選択して起動させる。こうした操作に対応して、適宜基本指令部31からクラッチ制御部35、モータ回路切替部37、バッテリ回路切替部38に命令を与えて適切な回路を形成した上で、エンジン制御部34またはモータ制御部36に命令を与えてエンジン11またはモータ41を駆動させることによってポンプ24を駆動させる。さらに、必要な圧力機器25の動作量を得るため、操作受付部32からの指示に従ってポンプ24を動作させるべく、エンジン制御部34またはモータ制御部36はエンジン回転速度またはモータ回転速度を監視しつつエンジン11またはモータ41の回転速度を制御していく。
When operating the vehicle-mounted
通常であれば、オペレータは環境負荷が少なくなるように、駆動源としてモータ41を選択して電気エネルギによって車載装置2を駆動する。そのためにも車載装置用バッテリ44は、作業前には常に満充電とされていることが好ましく、本実施形態のように数多くの充電手段を有するように構成することで充電の機会が増して利便性が向上し、頻繁に使用を行ったとしても電池切れの心配が少なくなる。
Normally, the operator selects the
しかしながら、電池残量は有限であるために車載装置2を長時間に渡って連続して駆動すると電池切れとなる恐れがある。電池残量が減少して一定値以下となり、車載装置用バッテリ44によって駆動できる時間が少なくなった場合には、上述したように報知手段33により、オペレータに対して警告が発せられる。オペレータがこれを認識しなかった場合等、そのまま報知していた場合には一定時間経過後にモータ41の回転数が徐々に減少していき、やがて停止するようにしてある。オペレータが上記警告を認識して、車載装置2を停止させる場合には操作受付部32によって停止信号を入力し、作業を継続させる必要がある場合には操作受付部32によって駆動源をモータ41よりエンジン11に切替えるための信号を入力する。当該切替信号が入力されることによって、基本指令部31は図2に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、モータ41(図1参照)からエンジン11(図1参照)への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図1を参照しつつ図2を基にして説明する。
However, since the remaining amount of the battery is finite, if the in-
具体的には、基本指令部31は、まず、切替信号を受け付けた後にエンジン11を起動するようにエンジン制御部34に指令を与え(ST001)、さらに、その時点におけるモータ41の回転速度に相当する速度を目標回転速度としてエンジン41を昇速させるように指令を出す(ST002)。そして、エンジン制御部34を介してエンジン11の回転速度が目標の回転速度に到達したことを検知(ST003)した後に、当該回転速度を維持するようにエンジン制御部34に命令する(ST004)。さらに、モータ41の制御方式を、その時の出力トルクを維持させたままでトルク制御に切替えるようにモータ制御部36に命令(ST005)した上で、クラッチ制御部35に対してクラッチを接続するように命令し(ST006)、その後モータ41の出力を漸減させていく(ST007)。クラッチ22の接続により、トルク制御であるモータ41は負荷が減るために増速を行おうとするが、速度制御であるエンジン11は一定回転速度を維持させようとするために減速方向に作用することで均衡が保たれ、すぐに一定回転速度とすることができる。当該クラッチ接続に際して、モータ41の電流値が過大に変化する場合に備えて、リミッタ回路を設けて制御範囲に制限を設けることも好適である。モータ41の出力トルクを漸減してゼロ以下となった後、換言すれば、モータ41が車載装置用バッテリ44の電気エネルギを用いずエンジン11の駆動力によって回転させられる状態となった後、基本指令部31はモータ41の電気回路の接続先を第1充電コントローラに切替える(SW2オン)ようにモータ回路切替部37に命令し(ST008)、車載装置用バッテリ44の電気回路の接続先を第1充電コントローラに切替える(SW4オン)ようにバッテリ回路切替部38に命令し(ST009)、モータ41によって発生する電気を車載装置用バッテリ44に充電できるようにする。このようにして、異なる駆動源を異なる制御方式を用いて駆動させつつ、1つの基本指令部31によって連動させるように統合して制御することで、車載装置2を停止させることなくポンプ24の速度変動を抑制しながら駆動源の切替を円滑に行わせることが可能となるとともに、速やかに車載装置用バッテリ44の充電を行わせて電池残量の回復までの時間短縮を図れるように構成している。
Specifically, the
上記とは逆に、ポンプ24をエンジン11によって駆動している最中に、駆動源をモータ41に切替えることも可能である。この際には、基本指令部31は図3に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、エンジン11(図1参照)からモータ41(図1参照)への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図1を参照しつつ図3を基にして説明する。
On the contrary, the drive source can be switched to the
切替指令が入力された場合には、基本指令部31はバッテリ残量検出部54からの検出信号より、バッテリ残量が一定値以上であってモータ41を駆動するに足る十分な残量がある否かを判断し(ST101)、残量が不足している場合には駆動源切替指令を拒否して、その旨を報知手段33より報知する(ST110)。残量が十分と判断できれば、以下のようなステップで駆動源の切替えを行わせる。
When the switching command is input, the
まず、エンジン11の回転速度を速度制御によって維持するようにエンジン制御部34に対して命令する(ST102)。さらに、車載装置用バッテリ44の電気回路の接続先をインバータ43に切替える(SW3オン)ようにバッテリ回路切替部38に命令し(ST103)、モータ41の電気回路の接続先をインバータ43に切替える(SW1オン)ようにモータ回路切替部37に命令する(ST104)。そして、エンジン11によって回転させられている状態であるモータ41をトルク制御として目標値となるまで回転トルクを漸増させていくようにモータ制御部36に対して命令する(ST105)。当該回転トルクの目標値は、ポンプ24の駆動定格トルクを基に事前に決定しておく。上記のように制御することでモータ41の出力は増大していくが、エンジン11は一定回転速度となるように制御されているためにポンプ24の回転速度はほとんど変化することがない。そして、モータ41の回転トルクが目標値に達したことをモータ制御部36を介して検知(ST106)した後に、クラッチ制御部35に対してクラッチ接続解除の命令を発し(ST107)、モータ41の制御方式を速度制御方式として通常運転させるようにモータ制御部36に命令して(ST108)、エンジン11を停止するようエンジン制御部34に命令する(ST109)。
First, the
このようにして、駆動源をエンジン11からモータ41に変更する場合であっても、車載装置2を停止させることなくポンプ24の速度変動を抑制しながら円滑に行わせることが可能となっている。
In this way, even when the drive source is changed from the
また、本車載装置用動力システム3は、上述したように、電池残量の少なくなった車載装置用バッテリ44を速やかに充電できるように3つの充電手段を有し、適宜車載装置用バッテリ44の電気回路の接続先を変更できるようにしている。基本指令部2は図3に示したフローチャートに従って各ステップに示した判断を順次実行するようにして、適切な電気回路を選択し、当該選択に対応するようにバッテリ回路切替部38(図1参照)に命令を与えるようにしてある。以下、その判断手順を、図1を参照しつつ図3を基にして説明する。
Further, as described above, the in-vehicle device power system 3 includes three charging means so that the in-
まず、モータ41によりポンプ24を駆動させる状態であるか否かを判断し(ST201)、当該状態に該当する場合には車載装置用バッテリ44をインバータ43に接続(SW3オン)するようバッテリ回路切替部38に命令する(ST207)。それ以外の場合には次の判断に移行し、車載装置用バッテリ44が満充電状態であって充電が不要か否かを判断する(ST202)。充電が不要と判断できれば、車載装置用バッテリ44の電気回路に対する全ての接続を遮断して(SW3〜6オフ)、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部38に命令する(ST205)。充電が必要な状態であれば、次のステップ(ST203)に移行する。ここでは、エンジン11によってポンプ24を駆動しており、共にモータ41が駆動されている状態であるかを判断する。当該状態であれば、車載装置用バッテリ44を第1充電コントローラ61に接続(SW4オン)して、モータ41により発生する電気を車載装置用バッテリ44に充電する(ST208)。それ以外の状態であれば、エンジン11が動作中であるか否かを検出して(ST204)、動作中であれば車載装置用バッテリ44を第2充電コントローラ62に接続(SW5オン)して、発電機16により発生する電気を車載装置用バッテリ44に充電する(ST209)。それ以外の状態であれば、商用電源91に接続されているかを否かを判断して(ST205)、接続されている状態であれば車載装置用バッテリ44を第3充電コントローラ63に接続(SW6オン)して、商用電源から得られる電気を車載装置用バッテリ44に充電する(ST210)。それ以外の場合には、車載装置用バッテリ44の電気回路に対する全ての接続を遮断して(SW3〜6オフ)、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部38に命令する(ST205)。
First, it is determined whether or not the
このようにして、基本指令部31が各部の状況を監視しつつ、適切に車載装置用バッテリ44に対して電力供給や充電の管理を行うことができるため、簡便かつ効率的に運用を行うことが可能となっている。
In this way, the
以上のように、本実施形態における車載装置用動力システム3は、エンジン11の動力を伝達する駆動軸12から動力を分配する第1補助出力軸23と、前記駆動軸12および前記第1補助出力軸23の接続または接続解除を行うクラッチ22と、前記第1補助出力軸23により駆動されるポンプ24と、当該ポンプ24によって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器25とを具備する車載装置2に適用されるものであって、前記クラッチ22の動作を制御するクラッチ制御部35と、前記第1補助出力軸23に連結され同期回転するモータ41と、前記エンジン11の回転速度を検出するエンジン回転速度検出部51と、当該エンジン回転速度検出部51からの検出値を監視しつつ前記エンジン11を回転させるエンジン制御部34と、前記モータ41の回転速度を検出するモータ回転速度検出部52と、前記モータ41のトルクを検出するモータトルク検出部53と、それらモータ回転速度検出部52およびモータトルク検出部53の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータ41を回転させるモータ制御部37と、前記ポンプ24の駆動源を切替えるために前記エンジン11と前記モータ41の回転を連動させつつ前記クラッチ22の接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部35、前記エンジン制御部34および前記モータ制御部36のそれぞれに指令を出す基本指令部31とを備えるように構成したものである。
As described above, the in-vehicle apparatus power system 3 according to this embodiment includes the first
このように構成しているため、モータ41とエンジン11の動作を監視しつつそれらの動作を制御するとともに、クラッチ22の制御を行わせることによって、車載装置2を動作させたままで駆動源の切替ができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。
With this configuration, the operation of the
また、前記ポンプ24の駆動源を前記モータ41から前記エンジン11に切替える際に、前記基本指令部31より前記モータ制御部36に対して前記モータ41を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部31より前記エンジン制御部34に対して前記エンジン11を速度制御方式によって前記モータ41の回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部31が前記エンジン11の回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部31が前記モータ制御部36に対して前記モータ41の制御をトルク制御方式に変更して前記モータ41を同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと、前記基本指令部31が前記クラッチ制御部35に対して前記クラッチ22を接続させるように命令するステップと、前記基本指令部31が前記モータ制御部36に対して前記モータ41の回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置2を動作させたまま、駆動源をモータ41からエンジン11に切替える際に、ポンプ24の速度変動を抑制することができ、車載装置2の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
Further, when the drive source of the
さらに、前記ポンプ24の駆動源を前記エンジン11から前記モータ41に切替える際に、前記基本指令部31により前記エンジン制御部34に対して前記エンジン11を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部31により前記モータ制御部36に対して前記モータ41をトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部31が前記モータ41の回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部31が前記モータ制御部36に対して前記モータ41の制御を速度制御方式に変更して前記モータ41を同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部31が前記クラッチ制御部35に対して前記クラッチ22の接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置2を動作させたまま、駆動源をエンジン11からモータ41に切替える際に、ポンプ24の速度変動を抑制することができ、車載装置2の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
Further, when the drive source of the
また、前記モータ制御部36からの指令に基づき前記モータ41を回転させるインバータ43と、当該インバータ43を介して前記モータ41を駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリ44とを具備するとともに、前記モータ41が前記第1補助出力軸23を介して前記エンジン11の駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリ44に蓄えるための第1充電コントローラ61と、車両用バッテリ17を充電するために前記エンジン11によって第2補助出力軸14を介して駆動される発電機16により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリ44に蓄えるための第2充電コントローラ62と、商用電源91より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリ44に蓄えるための第3充電コントローラ63とを備え、前記車載装置用バッテリ44の電気回路を、前記インバータ43と、前記第1充電コントローラ61と、前記第2充電コントローラ62と、前記第3充電コントローラ63のうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部38を備えるように構成しているため、バッテリ回路切替部38によって、車載装置用バッテリ44の電気回路の接続先を適宜切替えることができ、モータ41を駆動させる場合や、種々の充電手段を適切に選択して充電を行わせることができる。
In addition, an
また、前記モータ41の電気回路を、前記インバータ43および前記第1の充電コントローラ61のいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部37を備えるように構成しているため、モータ回路切替部37によって、状態に応じてモータ41の電気回路の接続先を適宜切替えることができる。
In addition, a motor
さらに、前記車載装置用バッテリ44の電池残量を検知するバッテリ残量検出部54を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部54によって前記車載装置用バッテリ44の満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検出した場合に報知する報知手段33を備えるように構成しているため、車載装置用バッテリ44の電池残量を検知してその状態に応じて報知することができるため、オペレータに対して適切な動作選択を促すことができる。
Further, the battery remaining
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、ポンプ24として油圧ポンプを用いて、ポンプ24から圧力機器25に対して送られる圧力媒体として油を用いていたが、車載装置2の形態および使用環境に応じて、別の種類のポンプや圧力媒体を用いることも可能であり、そのような場合でも上記と同様に本発明の効果を得ることが可能である。
The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above-described embodiment, a hydraulic pump is used as the
また、上述の実施形態では、車載装置2の駆動源の切替は、操作受付部32から与えられるオペレータによる指示を契機にして各ステップが順次実行されることで行われるように構成していたが、車載装置用バッテリ44の電池残量が一定の閾値以上となったこと、あるいは別の閾値以下となったことを検知することで、オペレータの操作を介することなく自動的に駆動源の切替が行われるように構成してもよく、そのように構成しても本発明の効果は上記と同様に得ることが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the switching of the drive source of the in-
さらには、上述の実施形態では、エンジン11から動力を取り出す出力軸として駆動輪を回転させる駆動軸12を用いていたが、ポンプ24を駆動させる第1補助出力軸23に対してエンジン11の動力を分配可能である回転軸である限り、当該出力軸は駆動軸12に限られない。例えば、フライホイールとミッションとを連結する中間軸や、プロペラシャフト等のエンジン11と連結されて回転する軸であれば、こうした軸と伝動機構21とを連結した上で、出力軸以外の部分は上述の実施形態と同じ構成とすることで上記と同様の効果を得ることが可能である。また、発電機16を駆動するために設けてある第2補助出力軸14を、出力軸と兼用させた構成とすることも可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other configurations can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
1…車両
2…車載装置
3…車載装置用動力システム
11…エンジン
12…駆動軸(出力軸)
14…第2補助出力軸
16…発電機
22…クラッチ
23…第1補助出力軸
24…ポンプ
31…基本指令部
32…操作受付部
33…報知手段
34…エンジン制御部
35…クラッチ制御部
36…モータ制御部
37…モータ切替部
38…バッテリ切替部
41…モータ
43…インバータ
44…車載装置用バッテリ
51…エンジン回転速度検出部
52…モータ回転速度検出部
53…モータトルク検出部
54…バッテリ残量検出部
SW1〜SW6…スイッチング回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
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