JP5939618B2 - 電気式車両 - Google Patents
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Description
このように構成された本発明においては、各バッテリモジュールに配置されたモニター装置から、各バッテリモジュール内のバッテリの容量に関連した情報が制御部に出力されるので、制御部は、バッテリ装置のバッテリの状況を監視して、バッテリ装置のバッテリの容量に応じてモータを駆動制御することができる。これにより、本発明では、バッテリモジュールの搭載量に応じてモータを適切に駆動制御することができる。
このように構成された本発明においては、制御部は、バッテリ装置内のバッテリの全バッテリ容量、現在の総充電容量及び/又は充電率に応じて、適宜にモータ制御することができる。
このように構成された本発明においては、バッテリモジュールの個数によってバッテリ装置の出力電圧が変化しないので、モータ制御が容易となる。
このように構成された本発明においては、DC/DCコンバータによって各バッテリモジュールの出力電圧値を揃えてモータ側へ直流電力を供給することができるので、出力電圧が異なる複数のバッテリモジュールをバッテリ装置に搭載して使用することが可能となる。その際、各DC/DCコンバータを介して、対応するバッテリモジュールに優先順位を設けて、特定のバッテリモジュールを優先的に使用することができる。
このように構成された本発明においては、バッテリ装置を着脱する際に、バッテリ装置全体ではなく、バッテリモジュールを個々に着脱可能であり、バッテリ装置の取り扱いが容易となる。また、車両後側の側面を通してバッテリモジュールを交換可能であるので、アクセスが容易であると共に、車両後方に配置されるバッテリモジュールがカウンタウェイトとして機能することにより、荷役作業時における車両重心の変化を小さくすることができる。
図1は、本実施形態の電気式車両の構成を示している。本実施形態では、電気式車両として、バッテリフォークを例にとって説明するが、これに限らず、電気式車両は電気自動車等の他の種類の車両であってもよい。
本実施形態の電気式車両(バッテリフォーク)100は、車体101と、車体101の前部に設けられた駆動用の前輪102と、車体101の後部に設けられた換向用の後輪103と、車体101の前面部に設けられた荷役用リフト装置104とを備えている。
バッテリ装置10は、複数のバッテリモジュール収容部10A,10B,10Cを有しており、これらバッテリモジュール収容部に、それぞれ同一形状のバッテリモジュール11A,11B,11Cを収容可能に構成されている。なお、本実施形態では、バッテリモジュールの個数が3個であるが、これに限らず、2個以上であれば個数に限定はない。
このように構成することにより、従来のように座席の下にバッテリを配置した構成と比較すると、本実施形態では、バッテリモジュールの装着が容易となる。また、バッテリモジュールを後側の側面101aを通して着脱可能とすることにより、荷役作業時における車両重心の変化を小さくすることができる。
図2に示すように、バッテリフォーク100は、バッテリ装置10と、インバータ装置20と、モータ30と、制御部40とを備えている。
バッテリ装置10は、走行又は荷役作業のための動力源として電力を供給するように構成されている。
インバータ装置20は、バッテリ装置10から供給された直流電力を、トルク指令値に基づいて交流電力に変換し、モータ30へ供給する。
制御部40は、ユーザの操作に応じてモータ30を駆動制御する。具体的には、制御部40は、バッテリ装置10の状況及びユーザ操作等に応じて、モータ30をトルク制御するためのトルク指令値を算出し、インバータ装置20へ出力する。
バッテリ装置10は、上述のように、バッテリモジュール11A,11B,11Cを備えている。本実施形態では、バッテリモジュール11A,11B,11Cは、同じ形態であり、同じバッテリ容量(満充電容量)を有している。しかしながら、これらが異なるバッテリ容量を有していても良い。
以下の説明では、バッテリモジュール11と記載した場合、3つのバッテリモジュール11A,11B,11Cを代表するものとする。また、他の要素についても同様である。
バッテリ装置10には、最大で3個のバッテリモジュール11を装着することが可能である。図1及び図3は、最大個数のバッテリモジュール11が装着された状態を示している。
バッテリ12は、充放電可能な二次電池である。二次電池には、リチウムイオン二次電池が好適であるが、鉛蓄電池であってもよい。
状態検出部15は、定期的にバッテリ12の状態(入出力電流、電圧、温度等)を測定し、情報演算部16へ測定値を出力する。
情報演算部16は、状態検出部15から受け取った測定値に基づいて、バッテリ情報を算出し、記憶部17に格納すると共に、制御部40へ定期的に出力する。
仕様情報は、バッテリ12の製造時に記憶部17に不揮発的に格納されるものである。仕様情報には、個々のバッテリモジュール11に固有の識別番号、満充電容量(バッテリ容量)、容量範囲、充放電電圧範囲、充放電電流範囲、充放電時許容電力範囲等が含まれる。
なお、バッテリ充電率(SOC)は、「バッテリの残容量/バッテリの満充電容量×100(%)」で表される。
インターフェース回路42は、バッテリ装置10に搭載された各バッテリモジュール11A,11B,11Cからそれぞれバッテリ情報を受け取り、演算回路41へ出力する。
なお、バッテリ装置10の一部のバッテリモジュール収容部にバッテリモジュール11が搭載されない場合は、搭載されたバッテリモジュール11のみからバッテリ情報が制御部40へ出力されることになる。
このとき、演算回路41は、受け取ったバッテリ情報に応じて、車両特性を選択及び設定し、設定した車両特性に基づいて、上述のモータ30の駆動制御を行う。
例えば、演算回路41は、受け取ったバッテリ情報に含まれる識別番号に基づいて、異なる識別番号の数をカウントして、バッテリモジュール11の個数を判定すると共に、識別番号によって個々のバッテリモジュール11を識別する。
なお、演算回路41に予めバッテリモジュール11のバッテリ容量を記憶させておくことにより、演算回路41がバッテリモジュール11の個数に応じて、バッテリ装置10の全バッテリ容量を算出するように構成してもよい。さらに、演算回路41に各バッテリモジュール11の仕様情報の全部又は一部を記憶させておけば、演算回路41は、識別番号を含むバッテリ情報を各バッテリモジュール11から受け取ることにより、受け取った識別番号に基づいてバッテリ容量を特定及び積算することができる。
したがって、バッテリフォークメーカは、稼働率に合わせてバッテリモジュール11の個数が異なった種々のタイプのバッテリフォークをユーザに提供することができる。これにより、例えば、ライトデューティーユーザは、少ない個数のバッテリモジュール11を有するバッテリ装置10を備えたバッテリフォーク100を選択することができ、一方、ヘビーデューティーユーザは、最大個数のバッテリモジュール11を有するバッテリ装置10を備えたバッテリフォーク100を選択することができる。
さらには、ユーザは、稼働率の変化等によって必要に応じて、バッテリモジュール11を増設して個数を増加したり、逆に個数を減らしたりすることができる。
しかしながら、本実施形態では、並列接続によりバッテリモジュール11を増設することが可能であるので、並設数が多いほど、同じ消費電力量(Wh)に対するSOCの低下を抑制することができると共に、同じ出力電流に対する出力電圧の低下を抑制することができる。
このため、本実施形態では、バッテリモジュール11の個数が多いタイプのバッテリフォーク100は、個数が少ないタイプと比べて、稼働に伴うバッテリ電圧の低下が抑えられるので、最高車速及び最高荷役速度の低下を抑制することができる。したがって、制御部40は、バッテリ装置10から、出力電流及び出力電圧に関する情報を受け取ることにより、例えば、図4のどの電流−電圧特性曲線に基づいて制御すべきかを判定し、この判定に基づいて電流−電圧特性に対応する最適な車両特性テーブルを選択することができる。
第1の実施形態では、各バッテリモジュール11がインバータ装置20へ直接的に接続されているので、各バッテリモジュール11の出力電圧がほぼ同一であることが望ましい。このため、第1の実施形態は、使用する複数のバッテリモジュール11を一組のものとして取り扱う場合(すなわち、同時に使用及び充電する)に特に好適である。
そこで、図5に示すように、本実施形態では、各バッテリモジュール11とインバータ装置20との間に、それぞれDC/DCコンバータ50(50A,50B,50C)を配置している。DC/DCコンバータ50は、バッテリモジュール11の出力直流電圧を所定の直流電圧値に変換する。
その際、制御部40は、全てのバッテリモジュール11の出力電圧及び/又はSOCが同一になるように、SOCの高いバッテリモジュール11を優先的に使用するように構成してもよい。これにより、各バッテリモジュール11を使用可能なSOCの範囲で有効に利用することができる。
10A,10B,10C バッテリモジュール収容部
11,11A,11B,11C バッテリモジュール
12 バッテリ
14 モニター装置
20 インバータ装置
30 モータ
40 制御部
50 DC/DCコンバータ
100 バッテリフォーク
Claims (6)
- 電気式車両であって、
所定個数までの複数のバッテリモジュールを収容可能なバッテリ装置と、
前記バッテリ装置から供給される電力により駆動されるモータと、
前記バッテリ装置からインバータ装置を介して前記モータへ供給される駆動電力を車両特性テーブルに基づいて制御する制御部と、を備え、
前記バッテリ装置は、前記バッテリモジュールが収容された個数に応じて、1個以上且つ前記所定個数以下の任意の数のバッテリモジュールによって構成され、
各バッテリモジュールは、少なくとも各バッテリモジュールが備えるバッテリの容量に関連したバッテリ情報を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、少なくともバッテリ容量の合計値に応じて設定された複数の車両特性テーブルを記憶しており、
前記制御部は、前記バッテリ装置に収容された前記バッテリモジュールに応じて、前記モータを駆動制御し、前記バッテリ装置に収容された全ての前記バッテリモジュールから受け取った前記バッテリ情報に基づいて、前記複数の車両特性テーブルから1つの車両特性テーブルを選択し、この選択した車両特性テーブルに基づいて、前記インバータ装置を介して前記モータを制御することを特徴とする電気式車両。 - 前記バッテリモジュールは、バッテリと、このバッテリの状況を監視するモニター装置とを備え、
前記モニター装置は、少なくとも前記バッテリの容量に関連したバッテリ情報を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、前記バッテリ情報に基づいて、前記モータを駆動制御することを特徴とする請求項1に記載の電気式車両。 - 前記バッテリの容量に関連したバッテリ情報は、前記バッテリの満充電容量及び充電率に関連した情報、又は、前記バッテリの出力電圧及び出力電流に関連した情報であることを特徴とする請求項2に記載の電気式車両。
- 複数の前記バッテリモジュールが前記バッテリ装置に収容される場合、複数の前記バッテリモジュールは、前記バッテリ装置内で並列接続されることを特徴とする請求項1に記載の電気式車両。
- 前記複数のバッテリモジュールには、それぞれDC/DCコンバータが接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電気式車両。
- 前記電気式車両は、フォークリフトであり、
各バッテリモジュールは、前記フォークリフトの車両後側の側面を通して個々に着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の電気式車両。
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