JP5851754B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、移動用の走行体に高所作業装置が設けられた高所作業車など、走行体に作業装置が設けられた作業車両に関する。

従来、この種の作業車両としては、エンジンを動力として走行する走行体上に所定の作業を行うための作業装置が設けられ、この作業装置をエンジンの動力またはバッテリの電力によって駆動させるようにしたものが知られている。この作業車両では、エンジンの始動や照明等の走行体の走行時に用いられる電力を供給するための走行用バッテリと、作業装置を駆動させる電力を供給するための作業用バッテリとを別々に備えたものが知られている（例えば、引用文献１参照）。

特開２０１１−１２２３６４号公報

この作業車両の走行用バッテリは、エンジンを動力として発電する発電機で充電される。しかし、作業車両の作業用バッテリは、出力電圧が走行用バッテリの出力電圧よりも高い場合に、走行用バッテリの充電で用いられる発電機によって充電できない。したがって、この作業車両では、作業用バッテリの残量が不足したとしても、走行体の走行中にエンジンの動力によって作業用バッテリを充電することができないため、作業装置の駆動時間が長時間となる場合には、エンジンを動力として作業装置を駆動させる必要があり、静音性を確保することができない。

本発明は、走行用バッテリよりも出力電圧の高い作業用バッテリを走行用バッテリの充電に用いられる発電機によって充電可能な作業車両を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両において、走行体を走行させることが可能なエンジンと、エンジンの動力によって走行体側で使用される電力を発電可能な発電機と、発電機において発電した余剰電力を充電可能で、走行体側で使用される電力を供給可能な走行用バッテリと、出力電圧が走行用バッテリの出力電圧以下の複数のバッテリが直列接続回路によって互いに直列に接続され、走行用バッテリよりも高い出力電圧の作業用バッテリと、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリを互いに並列に接続する作業用バッテリ充電回路と、直列接続回路の通電を制限する第１通電制限手段と、各作業用バッテリ充電回路の通電を制限する第２通電制限手段と、作業用バッテリの電力による作業装置の駆動時に第１通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限することなく第２通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限し、作業用バッテリの充電時に第２通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限することなく第１通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限する回路切換手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の発明は、作業装置を作業用バッテリの電力によって駆動させる電動モードの設定が可能な操作部を備え、回路切換手段は、操作部の電動モードの設定に連動して切換えられることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の発明は、作業用バッテリ充電回路が、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリが走行用バッテリを介して互いに並列に接続されており、走行用バッテリと作業用バッテリを構成する各バッテリとの間には、走行用バッテリを優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって作業用バッテリを構成する各バッテリを充電するためのサブバッテリチャージャが設けられていることを特徴する。
本発明の請求項４に記載の発明は、作業用バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、バッテリ残量検出手段の検出結果に基づいて作業用バッテリの残量に関する情報を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、走行体の走行中に作業用バッテリを充電することができるので、作業用バッテリの電力による作業装置の作業を長時間に亘って行うことができ、静音性を確保することが可能となる。

本発明の請求項２に記載の発明によれば、操作部によって電動モードを設定する操作のみで、回路を切換えることができるので、操作性を向上させることが可能となる。
本発明の請求項３に記載の発明によれば、走行用バッテリを優先的に充電することができるので、走行用バッテリに充電不足が生じることはなく、走行体の走行に支障が生じることを防止することが可能となる。
本発明の請求項４に記載の発明によれば、作業用バッテリの残量不足による作業装置の作業の中断を防止することができるので、作業効率の低下を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す高所作業車の側面図である。 給電・充電回路の概略構成図である。 制御系を示すブロック図である。 回路切換え処理を示すフローチャートである。 その他の例を示す給電・充電回路の概略構成図である。

図１乃至図４は、本発明の第１実施形態を示すものである。

本発明の作業車両としての高所作業車１は、図１に示すように、道路等を走行するための走行体としての車両１０と、高所作業を行うための作業装置としての高所作業装置２０と、を備えている。

車両１０は、前部および後部のそれぞれに左右一対の車輪１１を有し、エンジンＥ（図１に図示せず）を動力として走行する。車両の前側に位置する車輪１１の上方には、車両１０の走行に関する操作を行うためのキャビン１２が設けられている。また、車両１０の前側および後側の左右両側には、車両１０を地面に対して安定的に支持するためのアウトリガ１３が設けられている。アウトリガ１３は、ジャッキシリンダ（図示せず）によって下方に伸長させ、下端を接地させることにより使用される。

高所作業装置２０は、車両１０の後部に旋回可能に設けられた旋回台２１と、旋回台２１に対して起伏可能に設けられるとともに、伸縮可能に設けられたブーム２２と、ブーム２２の先端に設けられたバスケット２３と、を有している。

旋回台２１は、ボールベアリング式やローラーベアリング式の旋回サークル（図示せず）によって車両１０に対して旋回自在に設けられ、旋回用の油圧モータ（図示せず）の駆動によって旋回するように構成されている。

ブーム２２は、複数のブーム部材からなり、ブーム部材の内部に先端側に隣り合うブーム部材が収納可能な多段式に構成されている。最基端側のブーム部材（ベースブーム）２２ａ内には、油圧シリンダ（図示せず）が設けられ、油圧シリンダの伸縮によってブーム２２が伸縮可能となる。また、最基端側のブーム部材２２ａは、基端部が旋回台２１のブラケット２１ａに上下方向に回転自在に連結されている。ブーム部材２２ａの伸長方向中央部と旋回台２１との間には、起伏用の油圧シリンダ２２ｂが連結され、油圧シリンダ２２ｂの伸縮によってブーム２２を起伏可能にしている。

ジャッキシリンダ、旋回用の油圧モータ、ブーム２２の伸縮用の油圧シリンダおよび起伏用の油圧シリンダ２２ｂ等のアクチュエータは、油圧ポンプＰ（図１に図示せず）から吐出される作動油によって駆動される。この油圧ポンプＰは、ＰＴＯ（Power Take Off）機構を介して伝達されるエンジンＥ、または、電動モータＭ（図１に図示せず）によって駆動される。

また、この高所作業車１には、図２に示すように、給電・充電回路３０が構成されている。給電・充電回路３０は、エンジンＥによって駆動する発電機としてのオルタネータ３１と、エンジンＥの始動や車両１０のライト、空気調和装置等、車両１０側で使用される電力を供給するための走行用バッテリ３２と、電動モータＭを駆動するための作業用バッテリ３３と、を有している。

オルタネータ３１は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機であり、エンジンＥの回転力がベルト等の動力伝達部材を介して伝達されることで駆動して発電する。

走行用バッテリ３２は、例えば鉛蓄電池からなり、出力電圧を２４ボルトとするために、出力電圧が１２ボルトの２個の鉛蓄電池が直列に接続されている。

作業用バッテリ３３は、出力電圧を４８ボルトとするために、走行用バッテリ３２と同様の出力電圧が２４ボルトの第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂが直列に接続されている。第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂは、それぞれ走行用バッテリ３２と同様に、出力電圧を２４ボルトとするために、出力電圧が１２ボルトの２個の鉛蓄電池が直列に接続されている。第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂは、互いに並列に走行用バッテリ３２に接続されている。

第１バッテリ３３ａと第２バッテリ３３ｂとの間には、第１通電制限手段としての第１リレースイッチ３４が設けられている。また、走行用バッテリ３２と第１バッテリ３３ａとの間には、第２通電制限手段としての第２リレースイッチ３５が設けられている。さらに、走行用バッテリ３２と第２バッテリ３３ｂとの間には、第２通電制限手段としての第３リレースイッチ３６が設けられている。第１リレースイッチ３４、第２リレースイッチ３５および第３リレースイッチ３６は、それぞれ電気信号によってコイルを磁化することで、回路の通電状態と通電状態の制限とを切換えるものである。第１リレースイッチ３４をオンオフすることで電動モータＭへの作業用バッテリ３３の電力の供給と供給の停止とが切換えられる。また、第２および第３リレースイッチ３５，３６をオンオフすることで、オルタネータ３１において発電した電力による作業用バッテリ３３の充電と充電の停止とが切換えられる。

直列に接続された第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂの両端子にはインバータ３７を介して電動モータＭが接続されている。インバータ３７は、直流電力を交流電力に変換する回路を有し、制御信号に基づいて電動モータＭの回転数を制御するために用いられるものである。

走行用バッテリ３２と第１バッテリ３３ａとの間には、第１サブバッテリチャージャ３８ａが設けられている。また、走行用バッテリ３２と第２バッテリ３３ｂとの間には第２サブバッテリチャージャ３８ｂが接続されている。第１および第２サブバッテリチャージャ３８ａ，３８ｂは、走行用バッテリ３２をメインバッテリとして優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂをサブバッテリとして充電するためのものである。

また、高所作業車１は、高所作業装置２０の動作を制御するためのコントローラ４０を備えている。

コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有している。コントローラ４０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ４０の出力側には、図３に示すように、第１〜第３リレースイッチ３４，３５，３６、インバータ３７、コントロールバルブ４１および報知ランプ４２が接続されている。

コントロールバルブ４１は、複数のアクチュエータが接続された油圧供給装置（図示せず）に設けられ、各アクチュエータに対する作動油の供給量および流通方向を制御するためのものである。

報知ランプ４２は、作業用バッテリ３３の電力による高所作業装置２０の駆動中に作業用バッテリ３３の残量が所定の残量以下となった場合に作業者に対して報知するものである。

コントローラ４０の入力側には、図３に示すように、高所作業装置２０のバスケット２３を移動させるための操作や、高所作業装置２０をエンジンＥで駆動させるエンジンモードと電動モータＭで駆動させる電動モードとを切換えるための操作部４３が接続されている。また、コントローラ４０の入力側には、作業用バッテリ３３が接続され、作業用バッテリ３３の残量に関する信号が入力される。

以上のように構成された作業車両において、高所作業車１は、車両１０の走行中やエンジンＥの動力による高所作業装置２０の運転中などのエンジンＥの駆動中に、走行用バッテリ３２の充電と共に作業用バッテリ３３の充電を行う。また、高所作業装置２０を作業用バッテリ３３の電力によって駆動させる際に、コントローラ４０は、給電・充電回路３０の給電状態と充電状態とを切換えるための回路切換え処理を行う。このときの、コントローラ４０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１において、ＣＰＵは、操作部４３において高所作業装置２０を電動モータＭによって駆動する電動モードが選択されたか否かを判定する。電動モードが選択されたと判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、電動モードが選択されたと判定しなかった場合には回路切換え処理を終了する。

（ステップＳ２）
ステップＳ１において電動モードが選択されたと判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、第１リレースイッチ３４をオンに設定するとともに、第２リレースイッチ３５および第３リレースイッチ３６をオフに設定する。
これにより、給電・充電回路３０では、第１バッテリ３３ａと第２バッテリ３３ｂとの間が通電状態となり、作業用バッテリ３３から電動モータＭに対して電力が供給される。また、オルタネータ３１と第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリとの間は通電状態とならず、第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂが充電されることはない。

（ステップＳ３）
ステップＳ３においてＣＰＵは、作業用バッテリ３３の残量が所定の残量以上か否かを判定する。作業用バッテリ３３の残量が所定の残量以上と判定した場合にはステップＳ４に処理を移し、作業用バッテリ３３の残量が所定の残量未満と判定した場合にはステップＳ５に処理を移す。

（ステップＳ４）
ステップＳ３において作業用バッテリ３３の残量が所定の残量以上と判定した場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、電動モードが解除されたか否かを判定する。電動モードが解除されたと判定した場合にはステップＳ６に処理を移し、電動モードが解除されたと判定しない場合には回路切換え処理を終了する。

（ステップＳ５）
ステップＳ３において作業用バッテリ３３の残量が所定の残量未満と判定した場合に、ステップＳ５においてＣＰＵは、報知ランプ４２を点灯し、ステップＳ６に処理を移す。

（ステップＳ６）
または、ステップＳ４において電動モードが解除されたと判定した場合、ステップＳ５において作業用バッテリ３３の残量が所定の残量未満と判定した場合に、ステップＳ６においてＣＰＵは、第１リレースイッチ３４をオフに設定するとともに、第２リレースイッチ３５および第３リレースイッチ３６をオンに設定する。
これにより、給電・充電回路３０では、第１バッテリ３３ａと第２バッテリ３３ｂとの間の通電状態が解除され、作業用バッテリ３３から電動モータＭに対する電力の供給が制限される。また、走行用バッテリ３２に対して第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂが互いに並列に接続されてそれぞれ通電状態となり、オルタネータ３１において発電された電力は、第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂのそれぞれに充電される。

このように、本実施形態の作業車両によれば、作業用バッテリ３３の電力による高所作業装置２０の駆動時には、第１リレースイッチ３４によって第１バッテリ３３ａと第２バッテリ３３ｂとの間の通電を制限することなく第２リレースイッチ３５および第３リレースイッチ３６によって走行用バッテリ３２と第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂとの間の通電を制限している。また、作業用バッテリ３３の充電時には、第２リレースイッチ３５および第３リレースイッチ３６によって走行用バッテリ３２と第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂとの間の通電を制限することなく第１リレースイッチ３４によって第１バッテリ３３ａと第２バッテリ３３ｂとの間の通電を制限している。これにより、走行用バッテリ３２よりも出力電圧の高い作業用バッテリ３３を走行用バッテリ３２の充電に用いられるオルタネータ３１によって充電することが可能となる。したがって、車両の走行中に作業用バッテリ３３を充電することができるので、作業用バッテリ３３の電力による高所作業装置２０の運転を長時間に亘って行うことができ、静音性を確保することが可能となる。

また、操作部４３によって設定された電動モードに連動して第１〜第３リレースイッチ３４，３５,３６を切換えるようにしている。これにより、操作部４３によって電動モードを設定する操作のみで、給電・充電回路３０を切換えることができるので、操作性を向上させることが可能となる。

また、走行用バッテリ３２と作業用バッテリ３３を構成する第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂとの間にそれぞれ第１サブバッテリチャージャ３８ａおよび第２サブバッテリチャージャ３８ｂが設けられている。これにより、走行用バッテリ３２を優先的に充電することができるので、走行用バッテリ３２に充電不足が生じることはなく、車両１０の走行に支障が生じることを防止することが可能となる。

また、作業用バッテリ３３の残量を検出し、作業用バッテリ３３の残量が所定の残量未満となったことを報知するための報知ランプ４２を備えている。これにより、作業用バッテリ３３の残量不足による高所作業装置２０の作業の中断を防止することができるので、作業効率の低下を防止することが可能となる。

尚、前記実施形態では、作業用バッテリ３３の電力による高所作業装置２０の運転を第１リレースイッチ３４のオンオフによって切換えるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、手動でオンオフが可能なスイッチによって作業用バッテリ３３の電力によって高所作業装置２０の運転を切換えるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、作業用バッテリ３３を構成する第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂのそれぞれにサブバッテリチャージャ３８ａ，３８ｂを設けるようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、図５に示すように、１つのサブバッテリチャージャ３８ｃに対して第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂを互いに並列に接続し、同時に第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂを充電するようにしてもよい。

また、図５に示す給電・充電回路３０において、第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂを充電する際に、第２リレースイッチ３５と第３リレースイッチ３６とを交互に切換えて第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂを１つずつ充電するようにしてもよい。この場合、第２リレースイッチ３５と第３リレースイッチ３６との切換えは、第１バッテリ３３ａおよび第２バッテリ３３ｂのそれぞれの出力電圧を検出して切換えるようにしてもよいし、所定時間毎に切換えるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、出力電圧が２４ボルトの走行用バッテリ３２を備えた車両１０のオルタネータ３１によって出力電圧が４８ボルトの作業用バッテリ３３を充電するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、出力電圧が７２ボルトの作業用バッテリの場合に、作業用バッテリを出力電圧が２４ボルトの３個のバッテリから構成し、それぞれオルタネータ３１によって充電するようにしてもよい。このように、オルタネータ３１によって充電可能であれば、オルタネータ３１に接続する作業用バッテリ３３を構成するバッテリの数を３個以上としてもよい。また、出力電圧が１２ボルトの走行用バッテリを備えた車両においても、出力電圧が１２ボルトの複数のバッテリから作業用バッテリを構成することにより、車両１０の走行中に作業用バッテリを充電することが可能である。

１０ 車両
２０ 高所作業装置
３０ 給電・充電回路
３１ オルタネータ
３２ 走行用バッテリ
３３ 作業用バッテリ
３３ａ 第１バッテリ
３３ｂ 第２バッテリ
３４ 第１リレースイッチ
３５ 第２リレースイッチ
３６ 第３リレースイッチ
３８ａ 第１サブバッテリチャージャ
３８ｂ 第２サブバッテリチャージャ
４０ コントローラ
４３ 操作部
Ｅ エンジン
Ｍ 電動モータ
Ｐ 油圧ポンプ

Claims (4)

1. 移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両において、
   走行体を走行させることが可能なエンジンと、
   エンジンの動力によって走行体側で使用される電力を発電可能な発電機と、
   発電機において発電した余剰電力を充電可能で、走行体側で使用される電力を供給可能な走行用バッテリと、
   出力電圧が走行用バッテリの出力電圧以下の複数のバッテリが直列接続回路によって互いに直列に接続され、走行用バッテリよりも高い出力電圧の作業用バッテリと、
   発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリを互いに並列に接続する作業用バッテリ充電回路と、
   直列接続回路の通電を制限する第１通電制限手段と、
   各作業用バッテリ充電回路の通電を制限する第２通電制限手段と、
   作業用バッテリの電力による作業装置の駆動時に第１通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限することなく第２通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限し、作業用バッテリの充電時に第２通電制限手段によってバッテリ充電回路の通電を制限することなく第１通電制限手段によって直列接続回路の通電を制限する回路切換手段と、を備えた
   ことを特徴とする作業車両。
2. 作業装置を作業用バッテリの電力によって駆動させる電動モードの設定が可能な操作部を備え、
   回路切換手段は、操作部の電動モードの設定に連動して切換えられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 作業用バッテリ充電回路は、発電機に対して作業用バッテリを構成する各バッテリが走行用バッテリを介して互いに並列に接続されており、
   走行用バッテリと作業用バッテリを構成する各バッテリとの間には、走行用バッテリを優先的に充電し、走行用バッテリを充電する際の余剰電力によって作業用バッテリを構成する各バッテリを充電するためのサブバッテリチャージャが設けられている
   ことを特徴する請求項１または２に記載の作業車両。
4. 作業用バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
   バッテリ残量検出手段の検出結果に基づいて作業用バッテリの残量に関する情報を報知する報知手段と、を備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の作業車両。

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