JP7211609B2 - 電源システム - Google Patents

Description

この発明は、電源システムに関する。

高所作業車などでは、バケットに載った作業者が使用する電動工具や照明に電気を供給する必要がある。この電気は、車両の荷台又は地上に置かれたポータブル式発電機から供給する。高所作業車などでは、伸縮ブームの内部に電源コードが配索されている。その電源コードの基端は、伸縮ブームの根元付近から出ており、電源プラグがついている。電源コードの先端は、バケットに設けられたコンセントに接続されている。このような構造であるので、電源プラグを発電機のコネクターに差し込み、発電機を作動させることでバケットに電気を供給する。なおポータブル式の発電機は、たとえば特許文献１に記載されている。

特開２０１１－１５３６２０号公報

しかしながら、上述したようなポータブル式の発電機は、エンジンで駆動されるので、発電時に騒音を発生する。そのため夜間作業時に近隣住民からクレームが寄せられることも少なくなかった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、静粛性に優れる電源システムを提供することである。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を括弧書きするが、これに限定されるものではない。また符号を付して説明した構成は適宜代替しても改良してもよい。

第１の態様は、エンジンによって駆動されるオルタネーター（２１）と、前記オルタネーター（２１）に接続されてそのオルタネーター（２１）が発電した電気を蓄えるとともに、エンジン補機に電気を供給するメインバッテリー（１１）と、 前記メインバッテリー（１１）に接続されるサブバッテリーチャージャー（１３）と、 前記サブバッテリーチャージャー（１３）に接続され、電気製品に供給する電気を蓄えるサブバッテリー（１２）と、前記サブバッテリー（１２）に接続され、停車中にスイッチがオンされて、前記サブバッテリー（１２）に充電された直流電気を交流電気に変換し、その変換した交流電気をコンセント（１４ａ）から出力するインバーター（１４）とを有し、前記サブバッテリーチャージャー（１３）は、エンジン停止中は前記メインバッテリー（１１）と前記サブバッテリー（１２）とを電気的に接続せず、イグニッションスイッチ（２２）のＡＣＣ信号に連動してスイッチがオンされて、前記メインバッテリー（１１）と前記サブバッテリー（１２）とを電気的に接続して、前記メインバッテリー（１１）の余剰の電気を前記サブバッテリー（１２）に供給する電源システムである。

第２の態様は、第１の態様の電源システムにおいて、前記インバーター（１４）は、ＰＴＯスイッチ又はＰＴＯレバーに連動してスイッチがオンされる電源システムである。

第３の態様は、第１又は第２の態様の電源システムにおいて、前記インバーター（１４）は、パーキングブレーキに連動してスイッチがオンされる電源システムである。

この態様によれば、発電機を使用することなく、交流電気をコンセントから出力できるので、優れた静粛性を呈することができる。

図１は、高所作業車について説明する図である。 図２は、電源システムの具体的な構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
はじめに、本実施形態の理解を容易にするために、図１を参照して高所作業車について説明する。

高所作業車１００は、主に、車体２０と、旋回台４０と、伸縮ブーム（以下適宜「ブーム」と称する）５０と、バケット８０とを有する。

車体２０は、タイヤ車輪３０（前輪３１及び後輪３２）を備えて運転キャブ２１から走行運転操作が可能なトラック式車両である。

旋回台４０は、車体２０の上に設けられる。旋回台４０は、車体２０の後部に上下軸回りに３６０度旋回自在である。旋回台４０は、車体２０の内部に設けられた旋回モーター５１の回転駆動力によって水平旋回する。

ブーム５０は、基端が旋回台４０の上部に支持される。ブーム５０は、基端から順に、基端ブーム５０ａ、中間ブーム５０ｂ及び先端ブーム５０ｃを有する。また基端ブーム５０ａの内部には、伸縮シリンダー５３が設けられている。この伸縮シリンダー５３が伸縮すると、基端ブーム５０ａに対して中間ブーム５０ｂ及び先端ブーム５０ｃが相対的に移動し、ブーム５０の全体が軸方向に伸縮する。

また、基端ブーム５０ａと旋回台４０とをつなぐように起伏シリンダー５２が跨設されている。この起伏シリンダー５２が伸縮することで、ブーム５０の起伏角度が変化する。

先端ブーム５０ｃの先端部には、ブームヘッドを介して垂直ポスト６０が上下方向に揺動自在に枢支されている。垂直ポスト６０は、先端ブーム５０ｃとの間に配設された上部レベリングシリンダー５７ｂによって揺動制御される。上部レベリングシリンダー５７ｂは、旋回台４０と基端ブーム５０ａとの間に張り渡された下部レベリングシリンダー５７ａと連通する油路で結ばれている。このような、いわゆる油圧閉ループ式のレベリング装置の構成によって、ブーム５０の起伏角度の如何に拘らず垂直ポスト６０が常時垂直姿勢に保持される。

バケット８０は、ブーム５０の先端部に取り付けられ、作業者が搭乗する。バケット８０は、上端が開口した略箱形状である。バケット８０の外側には、アーム７０が突出して設けられている。バケット８０は、そのアーム７０を介して垂直ポスト６０の上端部に回動自在に取り付けられている。アーム７０の内部には首振りモーター５４が設けられている。この首振りモーター５４が回転駆動すると、バケット８０は、垂直ポスト６０を中心として首振り動（水平旋回動）する。垂直ポスト６０は、上述のように常時垂直姿勢が保たれるので、バケット８０の床面はブーム５０の起伏角度によらず常時水平に保持される。

バケット８０には、搭乗した作業者が操作する上部操作装置８１が設けられている。上部操作装置８１には、旋回台４０の旋回操作、ブーム５０の起伏・伸縮操作、バケット８０の首振り操作等を行うための操作レバーが設けられている。バケット８０に搭乗した作業者は、操作レバーを操作して、旋回台４０やブーム５０等の作動操作（これらを総称して「ブーム操作」ともいう）を行う。なお、車体２０には、上部操作装置８１と同様に、ブーム操作を行うための下部操作装置（図示を省略）が取り付けられている。また上部操作装置８１には、バケットに載った作業者が使用する電動工具や照明に電気を供給するためのコンセントが設けられている。この電気は、ブーム５０の内部に配索された電源コードによって供給される。

車体２０の上には、車両の左右側方に開く開閉扉を有し、作業工具や使用機材等を収容保持する大型の収納ボックス１５～１７が取り付けられている。収納ボックス１５～１７は、旋回台４０を旋回作動させ、あるいはブーム５０を車体２０の上に格納させたときに、旋回台４０や起伏シリンダー５２等と干渉しない領域に配設されている。後述するサブバッテリー１２、サブバッテリーチャージャー１３、インバーター１４などは、これらの収納ボックス１５～１７のいずれかに格納されているとよい。

車体２０の下側には、メインバッテリー１１が格納されている。ただし、このメインバッテリー１１は、サブバッテリー１２、サブバッテリーチャージャー１３、インバーター１４などと同様に、収納ボックス１５～１７のいずれかに格納されてもよい。

車体２０の前後左右には、車幅方向に拡縮可能で且つ上下に伸縮可能なアウトリガー６０が設けられている。アウトリガー６０は、拡幅及び伸長することで、図１に示すように、車体２０を持ち上げて安定させる。作業者は、このようにして安定させられた作業車１００のバケット８０に載って作業を行う。

以上説明したような高所作業車１００において、バケット８０に載った作業者が使用する電動工具や照明に電気を供給する必要がある。この電気は、従来、車両の荷台又は地上に置かれたポータブル式発電機から供給していた。高所作業車１００のブームの内部には、電源コードが配索されている。その電源コードの基端は、伸縮ブームの根元付近から出ており、電源プラグがついている。電源コードの先端は、バケットに設けられたコンセントに接続されている。このような構造であるので、電源プラグを発電機のコネクターに差し込み、発電機を作動させることでバケットに電気を供給していた。

しかしながら、上述したようなポータブル式の発電機は、エンジンで駆動されるので、発電時に騒音を発生する。そのため夜間作業時に近隣住民からクレームが寄せられることも少なくなかった。

これに対して、発明者らは、ポータブル式の発電機に代えて、蓄電池を利用することに想到した。以下に、図２を参照して具体的な構成について説明する。

電源システム１０は、メインバッテリー１１と、サブバッテリー１２と、サブバッテリーチャージャー１３と、インバーター１４とを有する。

メインバッテリー１１は、エンジンによって駆動されるオルタネーター２１に接続されてそのオルタネーター２１が発電した電気を蓄える。そして、メインバッテリー１１は、必要に応じて、その蓄えた電気を、エンジン補機などの車両の走行に必要な機器に供給する。メインバッテリー１１は、特に種別が問われないが、たとえばＤＣ１２Ｖ又は２４Ｖの鉛蓄電池である。ただし、鉛蓄電池以外の蓄電池であってもよい。

サブバッテリー１２は、メインバッテリー１１とは別に設けられている。サブバッテリー１２は、メインバッテリー１１が供給するのとは異なる機器に、蓄えている電気を供給する。サブバッテリー１２は、特に種別が問われない。サブバッテリー１２は、鉛蓄電池であっても、リチウムイオンバッテリーをはじめとするその他のバッテリーであってもよい。ただし、メインバッテリー１１がＤＣ１２Ｖタイプであれば、サブバッテリー１２もＤＣ１２Ｖタイプであることが望ましい。メインバッテリー１１がＤＣ２４Ｖタイプであれば、サブバッテリー１２もＤＣ２４Ｖタイプであることが望ましい。

サブバッテリーチャージャー１３は、メインバッテリー１１が一定電圧以上になった場合にサブバッテリー１２に充電を行う装置である。サブバッテリーチャージャー１３は、メインバッテリー１１及びサブバッテリー１２を接続し、メインバッテリー１１の電気をサブバッテリー１２に供給する。サブバッテリーチャージャー１３は、イグニッションスイッチ２２のＡＣＣ信号に連動して、スイッチがオンされて、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とを電気的に接続する。このようになっているので、基本的には、サブバッテリーチャージャー１３は、エンジンの作動中、すなわちオルタネーター２１の発電中に、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とを電気的に接続する。バッテリーは、容量の少ないバッテリーから容量の大きなバッテリーに電気が流れるという特性がある。通常、メインバッテリー１１は、サブバッテリー１２に比べて容量が小さいので、上述のようなスイッチの切り替えがなければ、エンジン停止中（オルタネーター２１の停止中）に、メインバッテリー１１からサブバッテリー１２に電気が流れて、メインバッテリー１１がバッテリー上がり（過放電）を起こしてしまう可能性がある。このような状態では、スターターモーターを駆動することができず、エンジンを起動できないおそれがある。

これに対して、本実施形態では、サブバッテリーチャージャー１３は、イグニッションスイッチ２２のＡＣＣ信号に連動して、スイッチがオンされる。したがって、イグニッションキーの位置がＡＣＣの場合であってエンジン停止中にもメインバッテリー１１とサブバッテリー１２とを電気的に接続されるが、イグニッションキーの位置がＡＣＣのまま放置されることはあまり多くない。したがって、基本的には、エンジン停止中は、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とが電気的に接続されない。エンジンの作動中、すなわちオルタネーター２１の発電中に、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とが電気的に接続される。そのため、メインバッテリー１１からサブバッテリー１２に電気が流れて、メインバッテリー１１がバッテリー上がりを起こすという事態を防止できる。

インバーター１４は、サブバッテリー１２に接続され、サブバッテリー１２に充電された直流電気を交流電気に変換し、その変換した交流電気をコンセント１４ａから出力する。インバーター１４は、停車中にスイッチがオンされる。具体的には、インバーター１４は、ＰＴＯスイッチに連動して、スイッチがオンされて、サブバッテリー１２に充電された直流電気を交流電気に変換する。なおＰＴＯスイッチとは、ＰＴＯ（Power Take-Off）を作動させるためのスイッチである。車両によっては、ＰＴＯスイッチではなく、ＰＴＯレバーを用いることもある。ＰＴＯは、車両駆動用のエンジン動力を作業機の駆動のために取り出す機構のことである。トランスミッション又はトランスファーのギアをニュートラル（又はパーキング）に入れ、車室内のＰＴＯスイッチ又はＰＴＯレバーを操作することで、ＰＴＯ機器（たとえばバケット８０）に動力が伝達される。

インバーター１４には、イグニッションスイッチのＡＣＣ信号を入力するためのＡＣＣ端子１４１が設けられている。そこで、通常は、ＡＣＣ端子からイグニッションスイッチのＡＣＣ信号を入力したら、インバーターは、スイッチをオンする。すなわち、インバーターは、エンジンの作動中、すなわちオルタネーターの発電中に作動することで、インバーターに接続されるバッテリーの過放電を防止している。インバーターに接続されるバッテリーが、メインバッテリーであった場合に、そのメインバッテリーが過放電してしまっては、スターターモーターを駆動することができず、エンジンを起動できないおそれがあるからである。しかしながら、そのようにしては、コンセント１４ａから電気を出力するために、エンジンを作動させる必要があり、騒音が発生してしまう。そこで発明者らは、ＰＴＯスイッチに連動して出力される信号をＡＣＣ端子に送るようにしたのである。このようにすることで、エンジンの停止中であって、作業者の作業時にコンセント１４ａから電気を出力することが可能になり、静粛性に優れる電源システムを提供できるようになったのである。

本実施形態によれば、エンジンによって駆動されるオルタネーター２１に接続されてそのオルタネーター２１が発電した電気を蓄えるとともに、エンジン補機に電気を供給するメインバッテリー１１と、電気製品に供給する電気を蓄えるサブバッテリー１２と、エンジンが作動中にスイッチがオンされて、メインバッテリー１１及びサブバッテリー１２を電気的に接続して、メインバッテリー１１の余剰の電気をサブバッテリー１２に供給するサブバッテリーチャージャー１３とを備えるので、エンジン停止中は、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とが電気的に接続されない。そのため、メインバッテリー１１からサブバッテリー１２に電気が流れて、メインバッテリー１１がバッテリー上がりを起こすという事態が防止される。特に、イグニッションスイッチ２２のＡＣＣ信号に連動して、サブバッテリーチャージャー１３のスイッチがオンされるようにすることで、使用者は、特段意識することなく、エンジンの作動中、すなわちオルタネーター２１の発電中に、メインバッテリー１１とサブバッテリー１２とを電気的に接続して、メインバッテリー１１のバッテリー上がりを起こすことなく、サブバッテリー１２を充電することができる。

また、サブバッテリー１２に接続され、サブバッテリー１２に充電された直流電気を交流電気に変換し、その変換した交流電気をコンセント１４ａから出力するインバーター１４をも備えるので、電源プラグを、従来の発電機に代えて、インバーター１４のコンセント１４ａに差し込むことで、バケット８０に電気を供給できる。そして、インバーター１４は、停車中にスイッチがオンされるので、停車中にのみサブバッテリー１２に充電された直流電気が交流電気に変換される。したがって、サブバッテリー１２の無用な放電を回避することができる。特に、ＰＴＯスイッチに連動して、インバーター１４のスイッチがオンされるようにすることで、バケット８０に載った作業者は、特段意識することなく、バケット８０のコンセントを利用して、電動工具や照明を使用することができる。またＰＴＯスイッチがオンのままでは、走行できないので、走行中はインバーター１４のスイッチが必ずオフされることとなり、サブバッテリー１２の無用な放電を確実に防止することが可能になる。以上説明した構成によって、従来のような発電機を使用する必要がなくなるので、静粛性に優れ、夜間作業にも好適である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

たとえば、上記実施形態においては、ＰＴＯスイッチに連動して、インバーター１４のスイッチがオンされるようにしたが、パーキングブレーキに連動してスイッチがオンされるようにしても、同様の作用効果を得ることができる。

なお上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。すなわちＰＴＯスイッチ及びパーキングブレーキの両者に連動してインバーター１４のスイッチがオンされるようにしてもよい。

１０ 電源システム
１１ メインバッテリー
１２ サブバッテリー
１３ サブバッテリーチャージャー
１４ インバーター
１４ａ コンセント
２１ オルタネーター
２２ イグニッションスイッチ
１００ 高所作業車

Claims (3)

1. エンジンによって駆動されるオルタネーターと、
   前記オルタネーターに接続されてそのオルタネーターが発電した電気を蓄えるとともに、エンジン補機に電気を供給するメインバッテリーと、
   前記メインバッテリーに接続されるサブバッテリーチャージャーと、
   前記サブバッテリーチャージャーに接続され、電気製品に供給する電気を蓄えるサブバッテリーと、
   前記サブバッテリーに接続され、停車中にスイッチがオンされて、前記サブバッテリーに充電された直流電気を交流電気に変換し、その変換した交流電気をコンセントから出力するインバーターと、
   を有し、
   前記サブバッテリーチャージャーは、エンジン停止中は前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとを電気的に接続せず、イグニッションスイッチのＡＣＣ信号に連動してスイッチがオンされて、前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとを電気的に接続して、前記メインバッテリーの余剰の電気を前記サブバッテリーに供給する、
   電源システム。
2. 請求項１に記載の電源システムにおいて、
   前記インバーターは、ＰＴＯスイッチ又はＰＴＯレバーに連動してスイッチがオンされる、
   電源システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電源システムにおいて、
   前記インバーターは、パーキングブレーキに連動してスイッチがオンされる、
   電源システム。

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