JP6715124B2 - 電動作業車両及びその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに駆動されるＰＴＯと、バッテリと、バッテリの電力により駆動される電動機と、ＰＴＯ又は電動機に駆動される油圧ポンプとを備えた電動作業車両及びその制御装置に関し、特にエンジン及びエアコンの制御に関する。

従来より、架装メーカ主体の電動作業車両やシャシメーカ主体のハイブリッドタイプの電動作業車両が広く普及されてきており、作業車両の電動化が進んでいる。

しかし、いずれのタイプであっても、電動化されていない従来からの作業車両を使用してきたユーザにとっては、電動化によりスイッチ類が増えて操作性が悪化している印象がある。

一方、この種の電動作業車両では、例えば特許文献１のように、圧縮押込機構を駆動する油圧ポンプをエンジン又は電動モータで駆動するようにしている。そして、燃費を向上させたり、町中や屋内で騒音や排気ガスを少なくしたりするためには、できるだけ電動モータを駆動することが図られている。このため、電動機駆動時には、エンジンを停止させることが一般的である。

また、特許文献２のようなＰＴＯ装置とクーラー装置とを備えているＰＴＯ制御装置では、エンジンから動力を取り出して架装装置を駆動しているときにクーラー装置が作動又は不作動を切り換えるたびに架装装置の作業が不安定になるのを防ぐため、ＰＴＯ装置を使用しているときにはクーラー装置を停止するようにしている。

特開２０１４−９７８７６号公報 特開平９−１２３７８８号公報

しかしながら、作業装置の動作安定を優先してエアコンを停止させると、作業現場の実情として、作業者は運転室からの昇り降りに加えて塵芥の投入等の肉体労働が主となるので、特に夏場はエアコンなしでは暑すぎて作業が困難になることがある。

かといってエアコンを強制的に利用できるように専用のスイッチを追加すれば、さらにスイッチの数が増えて操作性が悪くなる可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチを増やすことなく、電動機による油圧ポンプの駆動を優先しながらも、必要な場合にはエアコンを駆動するためにエンジンの作動を行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、必要な場合にはエアコンを駆動するためにエンジンを駆動できるようにした。

具体的には、第１の発明では、
エンジンと、
上記エンジンに駆動されるＰＴＯと、
バッテリと、
上記バッテリの電力により駆動される電動機と、
上記ＰＴＯ又は上記電動機に駆動される油圧ポンプと、
上記油圧ポンプにより駆動される作業機と、
上記エンジンによって駆動されるコンプレッサと、
上記コンプレッサによって冷媒が循環されるエアコンと
所定のアイドリングストップ条件を満たしたときにアイドリングを停止させるアイドリングストップスイッチとを備えた電動作業車両を前提とする。

そして、上記電動作業車両は、
上記エンジン及び上記ＰＴＯを駆動するエンジンオンＰＴＯモードと、
上記エンジン及び上記電動機を駆動するエンジンオン電動モードと、
上記エンジンは駆動せず、上記電動機を駆動するエンジンオフ電動モードとのいずれかに切り換える制御装置を備えている。また、第４の発明では、その電動作業車両に設けられる制御装置を前提としている。

そして、上記制御装置は、上記エンジンオフ電動モードにおいて、上記アイドリングストップスイッチが押されていない場合には、上記エンジンオン電動モードに切り換えて上記コンプレッサを駆動可能に構成されている。

上記の構成によると、制御装置により、電動機による駆動を優先させるようにエンジンオフ電動モードを使用するような場合であっても、アイドリングストップスイッチが押されていない場合には、エンジンオン電動モードに強制的に切り換えてコンプレッサを駆動してエアコンを使用することができる。例えば、エンジンオン電動モードに切り換えたときでも、バッテリの電力のみで油圧ポンプを駆動させるようにしておけば、エンジン回転数を最小にしてエアコンのオンオフ切換で作業機の作動が不安定になるのを防ぐことができる。また、従来よりあるアイドリングストップスイッチが押されていないことを条件にエアコン使用のためにエンジンを駆動させてコンプレッサを作動させることができるので、エンジン強制モードのようなスイッチを追加する必要がない。

第２の発明では、第１の発明において、
上記制御装置は、上記アイドリングストップスイッチがオンの場合に、上記アイドリングストップ条件を緩和して上記エンジンオフ電動モードに切り換えるように構成されている。

すなわち、シャシ側のアイドリングストップ機能を発揮する条件は、信号待ちの場合などが一般的であり、そのときのアイドリングストップ機能を発揮させる条件と、作業機の主電源を入れたような場合におけるアイドリングストップ機能を発揮させるための条件とは、通常異なる。上記の構成によると、エンジンオフ電動モードにおいてアイドリングストップ条件を緩和するので、例えば、エアコンの風量が中以上であっても、エアコンを使用したままアイドリングストップ機能を発揮させてエンジンを停止させることもできる。

第３の発明では、第２の発明において、
上記制御装置は、エアコン風量が中レベルまで、ハザードランプが点灯していない及びパーキングブレーキが引かれていないという上記アイドリングストップ条件のうち少なくとも１つを緩和するように構成されている。

上記の構成によると、作業機械の使用中であれば、アイドリングストップ条件を緩和して電動駆動を優先させることができるので、さらなる運転効率の向上を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンジンオフ電動モードにおいても、アイドリングストップスイッチが押されていなければ、エンジンオン電動モードに切り換えてコンプレッサを駆動可能に構成したことにより、電動機による油圧ポンプの駆動を優先しながらも、必要な場合にはエアコンを駆動するためにエンジンを作動させることができる。このため、特別なスイッチを増やさなくても、必要なときにはエアコンを使用でき、夏場でも暑すぎて作業が困難になるのを防ぐことができる。

電動塵芥車の動力切換制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動塵芥収集車を示す側面図である。 本発明に係る電動塵芥収集車の概略平面図である。 本発明に係る電動塵芥収集車の一部ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る電動作業車両としての電動塵芥車１の側面図であり、この電動塵芥車１は、走行するためのベース車両１０と、塵芥を収集する作業を行うための、架装物としての塵芥収集装置２０とを備えている。

ベース車両１０は、シャシフレーム１１と、シャシフレーム１１の前部に設けられたキャブ１２とを備えている。シャシフレーム１１には、例えば前部に左右一対の車輪１１ａと後部に左右一対の車輪１１ｂが設けられている。キャブ１２の内部には運転席及び助手席が設けられている。

塵芥収集装置２０は、塵芥を収容するための塵芥収容箱２１と、塵芥収容箱２１の後方に設けられ、塵芥を塵芥収容箱２１に積込むための塵芥投入箱２２とを備えている。塵芥投入箱２２の後面の下部には矩形状の塵芥投入口２２ａが設けられている。塵芥投入口２２ａは扉２２ｂによって開閉可能となっている。

塵芥投入箱２２の内部には、塵芥投入口２２ａから投入された塵芥を圧縮して塵芥収容箱２１に向かって押し込むための、作業機としての塵芥積込装置２３が設けられている。塵芥投入箱２２には、塵芥積込装置２３を作動させるための操作スイッチ２２ｃが塵芥投入口２２ａに隣接して設けられている。

塵芥積込装置２３は、例えば、塵芥投入口２２ａから投入された塵芥を塵芥収容箱２１側に掻き上げるための回転板２３ａと、回転板２３ａが掻き上げた塵芥を塵芥収容箱２１に押し込む押込板２３ｂとを有している。回転板２３ａは油圧モータ２３ｃによって駆動され、押込板２３ｂは揺動シリンダ２３ｄによって駆動されるようになっている。

図３は、本実施形態に係る電動塵芥車１の概略平面図であり、この電動塵芥車１は、主にエンジンＥと、エンジンＥの後方に設けられたトランスミッションＴと、トランスミッションＴに付設されたＰＴＯ（Power take off：動力取出）装置２４と、ＰＴＯ装置２４にＰＴＯシャフト２８により連結される電動機としての電動モータ２５とを備えている。ＰＴＯ装置２４は、主電源スイッチであるＰＴＯスイッチ２９が押されたときに駆動可能となる。また、ＰＴＯ装置２４を介して伝達されるエンジンＥの動力及び電動モータ２５の動力の少なくとも一方によって駆動する油圧ポンプ２６が設けられている。塵芥積込装置２３は、油圧ポンプ２６により駆動される。油圧ポンプ２６は、電動モータ２５と連結されている。本実施形態のベース車両１０では、電動モータ２５の動力は油圧ポンプ２６のみに利用され、エンジンＥの動力のみで走行するものとなっているが、電動モータ２５単独で走行可能としたり、電動モータ２５で走行アシストするようにしてもよい。なお、ＰＴＯスイッチ２９は、主電源スイッチの役割を果たし、ＰＴＯスイッチ２９がオンであっても、ＰＴＯ装置２４を駆動させずに電動モータ２５を駆動させて塵芥積込装置２３を作動させることがある。

図４は、本実施形態に係る電動塵芥車１の一部ブロック図である。電動塵芥車１は、エンジンＥによって駆動されるコンプレッサ３３と、コンプレッサ３３によって冷媒が循環されるエアコン３４とを備えている。電動塵芥車１は、主に塵芥積込装置２３を駆動させるための架装物用バッテリ１３と、インバータ装置２７とを備えている。インバータ装置２７からの電力により、電動モータ２５が所定の回転数で駆動され、それに伴ってこの電動モータ２５と連結された油圧ポンプ２６が駆動される。油圧ポンプ２６の高圧油は、アキュムレータ４１及び制御バルブ４２を介して油圧モータ２３ｃ、揺動シリンダ２３ｄ等に供給され、これらの油圧アクチュエータ２３ｃ，２３ｄが駆動される。作動油は、作動油タンク４３に戻され、サンクションフィルタ４４を通った作動油が再び油圧ポンプ２６に供給されるようになっている。なお、図示しないが、電動モータ２５は、クラッチＣとトランスミッションＴとの間に設けられていてもよい。

エンジンＥの動力は、クラッチＣ、トランスミッションＴを介してＰＴＯ装置２４に伝達される。ＰＴＯ装置２４が接続状態（オン状態）の場合、ＰＴＯ装置２４に伝達された動力は、ＰＴＯシャフト２８、電動モータ２５を介して油圧ポンプ２６に伝達される。エンジンＥの動力を油圧ポンプ２６に伝達するときは、基本的に電動モータ２５はＰＴＯシャフト２８の回転に伴って空回りする。一方、ＰＴＯ装置２４が切断状態（オフ状態）となる走行時には、トランスミッションＴの駆動力は、デフ（ディファレンシャルギア）４０を介して車輪１１ｂに伝達される。

以上より、油圧ポンプ２６は以下の状態で駆動され得る。具体的には、エンジンＥ及びＰＴＯ装置２４を駆動するエンジンオンＰＴＯモードと、エンジンＥ及び電動モータ２５を駆動するエンジンオン電動モードと、エンジンＥは駆動せず、電動モータ２５を駆動するエンジンオフ電動モードとで切換可能となっている。

図４に示すように、電動塵芥車１は、制御装置として、ベース車両１０の制御を行う車両側制御装置３０と、車両に搭載された塵芥収集装置２０の制御を行う架装側制御装置としてのＰＬＣ（programmable logic controller）３１とを備えている。

車両側制御装置３０は、エンジン制御やエアコン制御などを含むベース車両１０の電気系統全般を制御する役割を果たし、エンジンオンＰＴＯモードと、エンジンオン電動モードと、エンジンオフ電動モードとに切換制御可能となっている。

また、電動塵芥車１は、所定のアイドリングストップ条件を満たしたときにアイドリングを停止させるアイドリングストップスイッチ３５を備えている。このアイドリングストップスイッチ３５が押されていなければ、エンジンオフ電動モードにおいても、エンジンオン電動モードに強制的に切り換えてコンプレッサ３３を駆動可能に構成されている。すなわち、エアコン３４のスイッチが入っていれば、エンジンオフ電動モードを選択していた場合でも、強制的にエンジンＥを駆動してエアコン３４を使用可能となっている。

次に、本実施形態に係る電動塵芥車の作動について具体的に説明する。

図１に示すように、まずステップＳ０１では、電動塵芥車１が停車中で、作業者がキャブ１２内でエンジンオフ電動モードを選択した場合を想定している。電動モータ２５による動力で塵芥積込装置２３が駆動される。

次いで、ステップＳ０２において、塵芥積込装置２３の主電源であるＰＴＯスイッチ２９がオンであるか判定する。オフのままであれば、塵芥積込装置２３を使用しないので、通常のベース車両１０の運転状況となり、通常のアイドリングストップ条件が適用される。通常のアイドリングストップ条件は、エアコン風量が中レベルまで、ハザードランプが点灯していない、パーキングブレーキが引かれていない、ラジエータの水温が一定温度以上である、フットブレーキを踏んでいる、等である。これらの条件を全て満たしたとき、例えば、信号待ちのときに、アイドリングストップ機能が発揮されてエンジンが停止する。

ステップＳ０２において、ＰＴＯスイッチ２９がオンであれば、ステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３では、アイドリングストップスイッチ３５がオンであるか判定される。オンである場合には、ステップＳ０４に進んで通常のアイドリングストップ条件の少なくとも一部の規制が解除される。例えば、エアコン風量が中レベルまで、ハザードランプが点灯していない及びパーキングブレーキが引かれていないという条件を緩和する。なお、エアコン風量が中レベルでエンジンオフ電動モードに入った場合には、エアコン３４はエンジンＥの停止と共にコンプレッサ３３が停止するもののファンは駆動される。この場合、一定時間後にファンを停止させてエアコン３４を停止するようにしてもよい。

次いで、電動駆動開始条件を満たすかを判定する。例えば、ＳＯＣがＡ％よりも大きいか判定される。その他、ステップＳ０５で緩和されなかったラジエータの水温が一定温度以上である、フットブレーキを踏んでいる等の条件を満たすかを判定してもよい。条件を満たす場合には、ステップＳ０６に進んで、エンジンオフ電動駆動モードとする。この場合は、電動モータ２５による駆動が優先される。

ステップＳ０５で電動駆動開始条件を満たさない場合、アイドリングストップ機能を発揮しないことになり、ステップＳ０９に進んで、エンジンオンＰＴＯ駆動モードとなる。

一方、ステップＳ０３において、アイドリングストップスイッチ３５がオフであれば、エンジンＥの駆動を優先する。ステップＳ０７に進んで、車両側制御装置３０が、ＳＯＣが所定値Ａ％よりも大きいかを判定する。Ａ％よりも大きければ、バッテリ１３の充電は十分であるので、ステップＳ０８に進み、Ａ％以下であれば、バッテリ１３の充電が不充分であるので、ステップＳ０９へ進んで、エンジンオンＰＴＯモードに切り換える。そして、ＰＴＯ装置２４で塵芥積込装置２３を駆動しながらバッテリ１３が充電される。Ａの値は、適宜設定すればよい。

ステップＳ０８では、車両側制御装置３０は、エンジンオン電動モードとし、電動モード中であっても強制的にエンジンＥを始動する。このとき、エアコン３４のスイッチが入っていれば、コンプレッサ３３を駆動させる。この場合、エンジンＥの動力は、主としてコンプレッサ３３の回転のために使用するようにすれば、必要以上に回転数を増やす必要がなく、騒音や排気ガスの問題を最小限とすることができる。また、バッテリ１３の電力のみで油圧ポンプ２６を駆動させるようにしておけば、エアコン３４のオンオフ切換で塵芥積込装置２３の作動が不安定になるのを防ぐことができる。

このように本実施形態では、電動モータ２５による駆動を優先させるようにエンジンオフ電動モードを使用するような場合であっても、アイドリングストップスイッチ３５がオフであれば、車両側制御装置３０により、強制的にエンジンオン電動モードに強制的に切り換えてコンプレッサ３３を駆動してエアコン３４を使用することができる。

本実施形態では、エンジン強制モードボタンのような特別なスイッチを増やすことなく、アイドリングストップスイッチ３５をオフにすることで、エアコン３４を使用するためにエンジンＥを駆動させることができる。

したがって、本実施形態に係る電動塵芥車１によると、電動モータ２５による油圧ポンプ２６の駆動を優先しながらも、必要な場合にはエアコン３４を駆動するためにエンジンＥを作動させることができる。このため、特別なスイッチを増やさなくても、必要なときにはエアコン３４を使用でき、夏場でも暑すぎて作業が困難になるのを防ぐことができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

例えば、上記実施形態では、塵芥積込装置２３は、回転式のものとしたが、いわゆるプレス式や遊星歯車式でもよい。

上記実施形態では、電動作業車両は、電動塵芥車としたがこれに限定されず、電動機に駆動される油圧ポンプによって発生した油圧で作業を行う作業車両であれば本発明の適用が可能である。

１ 電動塵芥車（電動作業車両）
１０ ベース車両
１１ シャシフレーム
１１ａ 車輪
１１ｂ 車輪
１２ キャブ
１３ バッテリ
１３ 架装物用バッテリ
２０ 塵芥収集装置
２１ 塵芥収容箱
２２ 塵芥投入箱
２２ａ 塵芥投入口
２２ｂ 扉
２２ｃ 操作スイッチ
２３ 塵芥積込装置（作業機）
２３ａ 回転板
２３ｂ 押込板
２３ｃ 油圧モータ
２３ｄ 揺動シリンダ
２４ ＰＴＯ装置
２４ 装置
２５ 電動モータ（電動機）
２６ 油圧ポンプ
２７ インバータ装置
２８ ＰＴＯシャフト
２９ ＰＴＯスイッチ
３０ 車両側制御装置（制御装置）
３１ ＰＬＣ（架装側制御装置（制御装置））
３２ エンジン強制モードボタン
３３ コンプレッサ
３４ エアコン
３５ アイドリングストップスイッチ
４１ アキュムレータ
４２ 制御バルブ
４３ 作動油タンク
４４ サンクションフィルタ
Ｃ クラッチ
Ｅ エンジン
Ｔ トランスミッション

Claims (4)

1. エンジンと、
   上記エンジンに駆動されるＰＴＯと、
   バッテリと、
   上記バッテリの電力により駆動される電動機と、
   上記ＰＴＯ又は上記電動機に駆動される油圧ポンプと、
   上記油圧ポンプにより駆動される作業機と、
   上記エンジンによって駆動されるコンプレッサと、
   上記コンプレッサによって冷媒が循環されるエアコンと
   所定のアイドリングストップ条件を満たしたときにアイドリングを停止させるアイドリングストップスイッチとを備えた電動作業車両において、
   上記エンジン及び上記ＰＴＯを駆動するエンジンオンＰＴＯモードと、
   上記エンジン及び上記電動機を駆動するエンジンオン電動モードと、
   上記エンジンは駆動せず、上記電動機を駆動するエンジンオフ電動モードとのいずれかに切り換える制御装置を備えており、
   上記制御装置は、上記エンジンオフ電動モードにおいて、上記アイドリングストップスイッチが押されていない場合には、上記エンジンオン電動モードに切り換えて上記コンプレッサを駆動可能に構成されている
   ことを特徴とする電動作業車両。
2. 請求項１に記載の電動作業車両において、
   上記制御装置は、上記アイドリングストップスイッチがオンの場合に、上記アイドリングストップ条件を緩和して上記エンジンオフ電動モードに切り換えるように構成されている
   ことを特徴とする電動作業車両。
3. 請求項２に記載の電動作業車両において、
   上記制御装置は、エアコン風量が中レベルまで、ハザードランプが点灯していない及びパーキングブレーキが引かれていないという上記アイドリングストップ条件のうち少なくとも１つを緩和するように構成されている
   ことを特徴とする電動作業車両。
4. エンジンと、
   上記エンジンに駆動されるＰＴＯと、
   バッテリと、
   上記バッテリの電力により駆動される電動機と、
   上記ＰＴＯ又は上記電動機に駆動される油圧ポンプと、
   上記油圧ポンプにより駆動される作業機と、
   上記エンジンによって駆動されるコンプレッサと、
   上記コンプレッサによって冷媒が循環されるエアコンと、
   アイドリングストップを行う際の条件切替を行うアイドリングストップスイッチと、
   を備えた電動作業車両に設けられる制御装置において、
   上記エンジン及び上記ＰＴＯを駆動するエンジンオンＰＴＯモードと、
   上記エンジン及び上記電動機を駆動するエンジンオン電動モードと、
   上記エンジンは駆動せず、上記電動機を駆動するエンジンオフ電動モードとのいずれかに切り換え可能であり、
   上記エンジンオフ電動モードにおいて、上記アイドリングストップスイッチが押されていない場合には、上記エンジンオン電動モードに切り換えて上記コンプレッサを駆動可能に構成されている
   ことを特徴とする制御装置。

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