JP2007282359A - Power supply device for forklift - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make an immediate shift to a power-on state possible even in the case a power supply device using a capacitor. <P>SOLUTION: This power supply device 1 for a forklift, in which a portion between a battery 2 and an inverter 6 to which a motor 7 is connected is made mountable to and detachable with a battery plug 4 for maintenance, which has the capacitor 5 connected in parallel between the battery plug 4 and the inverter 6, and in which energy accumulated in the capacitor 5 is used at the inverter 6 side is provided with a main contactor 31 which is a normally-off switch provided between the battery plug 4 and the battery 2, and a normally-on fine preliminary charging circuit 32 that charges the capacitor 5 in advance with a fine current value exceeding a leakage current value from the capacitor 5 and close to the leakage current and that is connected in parallel to the main contactor 31. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、蓄電池などのバッテリーとモータなどの負荷との間がメンテナンス用のプラグによって着脱可能であり、該プラグと負荷との間に並列接続されたキャパシタを有し、前記負荷が前記キャパシタに蓄えられたエネルギーを用いるフォークリフト用電源装置に関するものである。   According to the present invention, a battery such as a storage battery and a load such as a motor are detachable by a maintenance plug, and a capacitor is connected in parallel between the plug and the load, and the load is connected to the capacitor. The present invention relates to a power supply device for a forklift that uses stored energy.

従来から、フォークリフトは、狭い空間での作業が多いことからバッテリーを電源とするバッテリーフォークリフトが用いられている。一方、近年、フォークリフトの性能をより向上するために、ハイブリッド車両などのようにキャパシタが多用されるようになっている。   Conventionally, battery forklifts using a battery as a power source have been used because forklifts are often used in a narrow space. On the other hand, in recent years, in order to further improve the performance of forklifts, capacitors are frequently used as in hybrid vehicles.

キャパシタは、たとえば鉛蓄電池などのバッテリーとモータなどの負荷との間に配置され、負荷が、このキャパシタに蓄えられたエネルギーを直接用いるようにしている。キャパシタを用いると、キャパシタが負荷からの回生エネルギーを効率よく蓄積することができるとともに、キャパシタが持つ放電特性により瞬時に大電流が取り出せ起動性が向上する。更に、キャパシタが負荷変動を吸収してバッテリーの長寿命化を促進することができるという利点をもつ。   The capacitor is disposed, for example, between a battery such as a lead-acid battery and a load such as a motor, and the load directly uses energy stored in the capacitor. When a capacitor is used, the capacitor can efficiently accumulate regenerative energy from the load, and a large current can be instantaneously taken out due to the discharge characteristics of the capacitor, thereby improving the startability. Further, the capacitor has an advantage that it can absorb the load fluctuation and promote the extension of the battery life.

特開２００２−３２０３０２号公報JP 2002-320302 A 特開２００５−１６０１５４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-160154

しかしながら、フォークリフトなどでは、このキャパシタの容量が数百Ｆであり、１００〜１０００μＦ程度の電子機器などのキャパシタ容量に比して格段に大きな容量であるため、キャパシタの蓄電量が十分でない場合、このキャパシタを充電してから電源オン状態に移行する必要があるため、電源オン可能状態になるまでに１時間以上かかる場合があり、作業性を大きく低下させるという問題点があった。   However, in a forklift or the like, the capacity of this capacitor is several hundred F, which is much larger than the capacity of an electronic device or the like of about 100 to 1000 μF. Since it is necessary to shift to the power-on state after charging the capacitor, it may take one hour or more until the power-on is possible, and there is a problem that workability is greatly reduced.

一般に、キャパシタに蓄えられた電荷は、漏れ電流により、キャパシタの蓄電量は時間経過とともに徐々に減少していく。したがって、キャパシタがバッテリーに常時接続された状態であれば、このバッテリーによって常に充電されているため、キャパシタとバッテリーとの電圧はほぼ同一状態となり、直ちに動作可能な状態となる。   In general, the amount of charge stored in a capacitor gradually decreases with the passage of time due to leakage current. Therefore, if the capacitor is always connected to the battery, it is always charged by this battery, so that the voltage between the capacitor and the battery is almost the same and can be operated immediately.

しかし、フォークリフトなどの車両に搭載されるキャパシタは、搭載スペースやメンテナンスの関係からバッテリーボックスから離間した位置に搭載されるのが一般的である。バッテリーはバッテリープラグにより負荷と接続されているが、メンテナンス時にはバッテリープラグの抜き差しが行われるためメインコンタクタが不可欠である。メインコンタクタが無いとキャパシタに瞬時に大電流が流れ、ケーブルの損焼やキャパシタが破壊されることが起きる。また、バッテリープラグが抜かれた状態が長いとキャパシタは漏れ電流により放電状態となり、バッテリープラグを差し込んでもキーＯＮ時にキャパシタの充電が必要となり速やかに作業に移行することが出来ないという問題がある。   However, a capacitor mounted on a vehicle such as a forklift is generally mounted at a position away from the battery box due to mounting space and maintenance. The battery is connected to the load by a battery plug, but the main contactor is indispensable because the battery plug is inserted and removed during maintenance. Without a main contactor, a large current flows instantaneously through the capacitor, causing cable burnout or destruction of the capacitor. In addition, if the battery plug is removed for a long time, the capacitor is discharged due to a leakage current, and even when the battery plug is inserted, the capacitor needs to be charged when the key is turned on, so that the operation cannot be promptly performed.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、キャパシタを用いた電源であっても直ちに電源オン状態に移行することができるフォークリフト用電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a forklift power supply device that can immediately shift to a power-on state even with a power supply using a capacitor.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、バッテリーと負荷との間がメンテナンス用のプラグによって着脱可能であり、該プラグと負荷との間に並列接続されたキャパシタを有し、前記負荷が前記キャパシタに蓄えられたエネルギーを用いるフォークリフト用電源装置であって、前記プラグと前記バッテリーとの間に設けられたノーマリーオフスイッチであるメインコンタクタと、前記キャパシタからの漏れ電流値を超え、かつ該漏れ電流値近傍の微小電流値で前記キャパシタを予め充電し、前記メインコンタクタに並列接続されたノーマリーオンの微小予充電回路と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the forklift power supply device according to the present invention is detachable between a battery and a load by a maintenance plug, and is parallel between the plug and the load. A main contactor that is a forklift power supply device having a connected capacitor, and wherein the load uses energy stored in the capacitor, and is a normally-off switch provided between the plug and the battery; A normally-on minute precharge circuit that precharges the capacitor with a minute current value that exceeds a leakage current value from the capacitor and that is in the vicinity of the leakage current value, and is connected in parallel to the main contactor. It is characterized by.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記バッテリーの電圧値が前記キャパシタの耐圧値を超えない限り前記微小予充電回路をオン状態に制御する制御手段を備えたことを特徴とする。   In addition, the forklift power supply device according to the present invention includes the control means for controlling the micro precharge circuit to an on state unless the voltage value of the battery exceeds the withstand voltage value of the capacitor. Features.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記メインコンタクタに並列接続され、前記キャパシタを急速充電するノーマリーオフの急速充電回路を備えたことを特徴とする。   Further, the forklift power supply device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the forklift power supply device includes a normally-off quick charging circuit that is connected in parallel to the main contactor and that rapidly charges the capacitor.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記制御手段は、起動時に前記バッテリーの電圧値が、前記キャパシタの電圧値に所定値を加えた電圧値を超えた場合、前記急速充電回路をオン状態にし、超えない場合、前記メインコンタクタをオン状態にする制御を行うことを特徴とする。   Further, the forklift power supply device according to the present invention is the forklift power supply device according to the above invention, wherein when the voltage value of the battery exceeds a voltage value obtained by adding a predetermined value to the voltage value of the capacitor during startup, The quick charge circuit is turned on, and if not exceeded, control is performed to turn on the main contactor.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、バッテリーと負荷との間がメンテナンス用のプラグによって着脱可能であり、該プラグと負荷との間に並列接続されたキャパシタを有し、前記負荷が前記キャパシタに蓄えられたエネルギーを用いるフォークリフト用電源装置であって、前記プラグと前記バッテリーとの間に設けられたメインコンタクタと、前記キャパシタからの漏れ電流値を超え、かつ該漏れ電流値近傍の微小電流値で前記キャパシタを予め充電し、前記メインコンタクタに並列接続された微小予充電回路と、前記バッテリーの電圧値が前記キャパシタの耐圧値を超えない限り前記微小予充電回路をオン状態に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。   The forklift power supply device according to the present invention includes a capacitor connected in parallel between the plug and the load, the battery and the load being detachable by a maintenance plug in the above invention. A power supply device for a forklift that uses energy stored in the capacitor, wherein the load exceeds a leakage current value from the main contactor provided between the plug and the battery, and the leakage. The capacitor is precharged with a minute current value in the vicinity of the current value, and the minute precharge circuit connected in parallel to the main contactor, and the minute precharge circuit as long as the voltage value of the battery does not exceed the withstand voltage value of the capacitor. And a control means for controlling to an ON state.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記メインコンタクタに並列接続され、前記キャパシタを急速充電する急速充電回路を備え、前記制御手段は、起動時に前記バッテリーの電圧値が、前記キャパシタの電圧値に所定電圧値を加えた電圧値を超えた場合、前記急速充電回路をオン状態にし、超えない場合、前記メインコンタクタをオン状態にする制御を行うことを特徴とする。   Further, the forklift power supply device according to the present invention includes a quick charging circuit that is connected in parallel to the main contactor and rapidly charges the capacitor in the above invention, and the control means has a voltage value of the battery at start-up. When the voltage value obtained by adding a predetermined voltage value to the voltage value of the capacitor is exceeded, the quick charging circuit is turned on, and when not exceeded, the main contactor is turned on.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記バッテリーの負荷側に隣接して並列接続された電力変換回路を備えたことを特徴とする。   The forklift power supply device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the forklift power supply device includes a power conversion circuit connected in parallel adjacent to the load side of the battery.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記微小予充電回路は、コレクタ側に接続された抵抗と、該抵抗の他端とベース間に接続された定電圧ダイオードとを有し、前記抵抗の抵抗値と前記定電圧ダイオードの電圧値とベース・コレクタ間電圧とで決定される定電流値である前記微小電流値の電流を流す第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのベース側に接続され、前記制御手段によってスイッチングされて前記第１のトランジスタをスイッチングする第２のトランジスタと、を備えたことを特徴とする。   Further, in the forklift power supply device according to the present invention, in the above invention, the micro precharge circuit includes a resistor connected to the collector side, and a constant voltage diode connected between the other end of the resistor and the base. A first transistor through which a current of the minute current value that is a constant current value determined by a resistance value of the resistor, a voltage value of the constant voltage diode, and a base-collector voltage is passed; And a second transistor connected to the base side of the transistor and switched by the control means to switch the first transistor.

また、この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、上記の発明において、前記急速充電回路は、前記制御手段から送られるＰＷＭ信号によって通電量が制御される第３のトランジスタを備えたことを特徴とする。   In the forklift power supply apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the quick charging circuit includes a third transistor whose energization amount is controlled by a PWM signal sent from the control means. .

この発明にかかるフォークリフト用電源装置は、メインコンタクタに並列接続されたノーマリーオンの微小予充電回路が、キャパシタからの漏れ電流値を超え、かつ該漏れ電流値近傍の微小電流値で前記キャパシタを予め充電しておくようにしているので、キャパシタを用いた電源であっても直ちに電源オン状態に移行することができるという効果を奏する。   In the forklift power supply device according to the present invention, the normally-on minute precharge circuit connected in parallel to the main contactor exceeds the leakage current value from the capacitor, and the capacitor is supplied with a minute current value in the vicinity of the leakage current value. Since charging is performed in advance, there is an effect that even a power source using a capacitor can immediately shift to a power-on state.

以下、この発明を実施するための最良の形態であるフォークリフト用電源装置について、図面を参照して説明する。   A forklift power supply device that is the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるフォークリフト用電源装置の構成を示す回路図である。また、図２は、図１に示したフォークリフト用電源装置が搭載されるフォークリフトの構成を示す図である。図１に示したフォークリフト用電源装置１は、図２に示したフォークリフト１０に搭載されて用いられる。 (Embodiment 1)
1 is a circuit diagram showing a configuration of a forklift power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the forklift in which the forklift power supply device shown in FIG. 1 is mounted. The forklift power supply device 1 shown in FIG. 1 is mounted and used on the forklift 10 shown in FIG.

フォークリフト用電源装置１は、鉛蓄電池などによって実現されるバッテリー２を有し、このバッテリー２は、プラス側に接続されたスイッチ群３を介してバッテリープラグ４の一方に接続される。バッテリープラグ４の他方は、電気二重層コンデンサなどによって実現されるキャパシタ５が接続され、さらにこのキャパシタ５にインバータ６が接続され、このインバータ６から出力された交流出力によってモータ７が駆動される。バッテリープラグ４は、製造時やメンテナンス時に、バッテリー２をキャパシタ５側から外すためのプラグであり、着脱可能である。これは、バッテリー２の寿命が短い一方、キャパシタ５の寿命が長いため、交換部品であるバッテリー２のみを交換操作しやすくするためである。なお、バッテリー２の電圧は、通常４８Ｖあるいは７２Ｖであり、キャパシタ５の容量は、数百Ｆ程度である。また、モータ７に流れる電流は通常、１００Ａ程度であり、負荷が大きいときには３００〜４００Ａ程度流れる。また、キャパシタ５は、大きな漏れ電流が発生し、ここでは、２００ｍＡ程度の漏れ電流が発生している。   The forklift power supply device 1 has a battery 2 realized by a lead storage battery or the like, and this battery 2 is connected to one of the battery plugs 4 via a switch group 3 connected to the plus side. The other end of the battery plug 4 is connected to a capacitor 5 realized by an electric double layer capacitor or the like. Further, an inverter 6 is connected to the capacitor 5, and the motor 7 is driven by the AC output output from the inverter 6. The battery plug 4 is a plug for removing the battery 2 from the capacitor 5 side during manufacturing and maintenance, and is detachable. This is because the life of the battery 2 is short while the life of the capacitor 5 is long, so that only the battery 2 as a replacement part can be easily replaced. The voltage of the battery 2 is usually 48V or 72V, and the capacity of the capacitor 5 is about several hundred F. The current flowing through the motor 7 is normally about 100 A, and flows about 300 to 400 A when the load is large. Further, the capacitor 5 generates a large leakage current, and here, a leakage current of about 200 mA is generated.

スイッチ群３は、メインコンタクタ３１，微小予充電回路３２，および急速充電回路３３がそれぞれ並列接続されている。メインコンタクタ３１は、メインの電源スイッチであってノーマリーオフスイッチである。微小予充電回路３２は、上述した２００ｍＡの漏れ電流を超え、かつバッテリープラグ接続時に火花が発生する等の危険がないような漏れ電流近傍の電流値、たとえば２２０ｍＡを流して予充電を行う抵抗Ｒ１とノーマリーオン状態のスイッチＳＷ１とが直列接続されている。また、急速充電回路３３は、キャパシタ５に対する急速充電時の電流値を規制する抵抗Ｒ２とノーマリーオフ状態のスイッチＳＷ２とが直列接続されている。したがって、電源オフ時には通常、微小予充電回路３２のみがオン状態となってキャパシタ５の漏れ電流に打ち勝つ微小電流で予充電しており、キャパシタ５の電圧がバッテリー２の電圧とほぼ同程度の状態を維持するようにしている。   In the switch group 3, a main contactor 31, a micro precharge circuit 32, and a quick charge circuit 33 are respectively connected in parallel. The main contactor 31 is a main power switch and is a normally-off switch. The micro precharge circuit 32 has a resistance R1 that precharges by passing a current value in the vicinity of the leak current that exceeds the above-described 200 mA leak current and there is no danger of a spark occurring when the battery plug is connected, for example, 220 mA. And a normally-on switch SW1 are connected in series. Further, in the quick charge circuit 33, a resistor R2 that regulates a current value at the time of quick charge to the capacitor 5 and a normally-off switch SW2 are connected in series. Therefore, when the power is turned off, only the micro precharge circuit 32 is normally turned on and precharge is performed with a small current that overcomes the leakage current of the capacitor 5, and the voltage of the capacitor 5 is approximately the same as the voltage of the battery 2. Like to maintain.

コントローラＣは、キースイッチＳＷを介してバッテリー２に接続される。また、コントローラＣは、スイッチ群３、インバータ６、および操作部８に接続される。操作部８は、図２に示したフォークリフト１０のレバー１４やアクセル１５などに相当し、コントローラＣは、操作部８から入力された操作量をもとに、インバータ６を制御してモータ７の制御を行う。また、コントローラＣは、キースイッチＳＷのオンの検出やバッテリー２の
電圧値ＶBATおよびキャパシタ５の電圧値ＶCAPなどをもとにスイッチ群３を制御する。 The controller C is connected to the battery 2 via the key switch SW. The controller C is connected to the switch group 3, the inverter 6, and the operation unit 8. The operation unit 8 corresponds to the lever 14 or the accelerator 15 of the forklift 10 illustrated in FIG. 2, and the controller C controls the inverter 6 based on the operation amount input from the operation unit 8 to control the motor 7. Take control. The controller C controls the switch group 3 based on the detection of the key switch SW being turned on, the voltage value V BAT of the battery 2, the voltage value V CAP of the capacitor 5, and the like.

なお、図２に示したフォークリフト１０において、バッテリー１は、クレーンなどによって容易に取り出しやすい座席の下に配置される。また、キャパシタ５は、フォーク１２およびマスト１１側である前方の車体内に配置される。モータ７は、車体のほぼ中央部に配置される。スイッチ群３，バッテリープラグ４，コントローラＣ，およびインバータ６は、車体後方のカウンターウェイト１３側に配置される。   In the forklift 10 shown in FIG. 2, the battery 1 is placed under a seat that can be easily taken out by a crane or the like. The capacitor 5 is disposed in the front vehicle body on the fork 12 and mast 11 side. The motor 7 is disposed substantially at the center of the vehicle body. The switch group 3, the battery plug 4, the controller C, and the inverter 6 are arranged on the counterweight 13 side at the rear of the vehicle body.

ここで、図３および図４に示すフローチャートを参照して、コントローラＣによるスイッチ群３に対する制御処理について説明する。図３は、キースイッチＳＷがオンされた場合におけるコントローラＣによるスイッチ群３に対する起動処理制御手順を示すフローチャートである。図３において、コントローラＣは、まず、キースイッチＳＷがオンされたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。キースイッチＳＷがオンされない場合（ステップＳ１０１，ＮＯ）には、このステップＳ１０１の判断を継続し、キースイッチＳＷがオンされた場合（ステップＳ１０１，ＹＥＳ）には、さらに、バッテリー２の電圧値ＶBATが、キャパシタ５の電圧値ＶCAPに所定値ΔＶを加えた値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。 Here, the control processing for the switch group 3 by the controller C will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a startup process control procedure for the switch group 3 by the controller C when the key switch SW is turned on. In FIG. 3, the controller C first determines whether or not the key switch SW is turned on (step S101). If the key switch SW is not turned on (step S101, NO), the determination in step S101 is continued. If the key switch SW is turned on (step S101, YES), the voltage value V of the battery 2 is further increased. It is determined whether or not BAT exceeds a value obtained by adding a predetermined value ΔV to the voltage value V CAP of the capacitor 5 (step S102).

電圧値ＶBATが、電圧値ＶCAPに所定値ΔＶを加えた値を超えている場合（ステップＳ１０２，ＹＥＳ）には、急速充電回路３３のスイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態にしてキャパシタ５に対する急速充電を行い（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０２に移行する。一方、電圧値ＶBATが、電圧値ＶCAPに所定値ΔＶを加えた値を超えていない場合（ステップＳ１０２，ＮＯ）には、メインコンタクタ３１をオフ状態からオン状態にして電源オンにし（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。 When the voltage value V BAT exceeds the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the voltage value V CAP (step S102, YES), the switch SW2 of the quick charge circuit 33 is turned from the off state to the on state, and the capacitor 5 is turned on. Rapid charging is performed (step S103), and the process proceeds to step S102. On the other hand, if the voltage value V BAT does not exceed the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the voltage value V CAP (NO in step S102), the main contactor 31 is turned on from the off state to turn on the power (step S102). S104), the process is terminated.

この処理では、製造時やメンテナンス時に、ユーザがバッテリープラグ４を外してバッテリー２を保管などしている場合、キャパシタ５の電圧が極端に低くなる場合があり、このような場合にキャパシタ５の電圧が迅速にバッテリー２の電圧とほぼ同じ電圧となるようにするため、急速充電を行い、その後、メインコンタクタ３１がオンされるようにして、フォークリフト用電源装置の安全性を確保するとともに迅速な電源オン状態に移行できるようにしている。なお、フォークリフト用電源装置の安全性の確保とは、キャパシタ５の電圧がバッテリー２の電圧に比して極端に低い場合、バッテリー２側からキャパシタ５側に大きな電流が流れ、接続ケーブルなどの許容電流値を超えてしまい、接続ケーブル自体や接続部分の破損や発火を招いてしまうことを防止することである。   In this process, when the user removes the battery plug 4 and stores the battery 2 during manufacturing or maintenance, the voltage of the capacitor 5 may become extremely low. In such a case, the voltage of the capacitor 5 Is quickly charged so that the voltage of the battery 2 is almost the same as the voltage of the battery 2, and then the main contactor 31 is turned on to ensure the safety of the power supply device for forklifts and the quick power supply. It is possible to shift to the on state. Note that ensuring the safety of the forklift power supply device means that when the voltage of the capacitor 5 is extremely low compared to the voltage of the battery 2, a large current flows from the battery 2 side to the capacitor 5 side, and the connection cable and the like are allowed. This is to prevent the current value from being exceeded and the connection cable itself or the connection portion from being damaged or ignited.

つぎに、図４を参照して、コントローラＣによる予充電処理手順について説明する。図４において、コントローラＣは、電源オン・オフ状態にかかわらず、常にこの予充電処理を行っている。まず、コントローラＣは、バッテリー２の電圧値ＶBATが、キャパシタ５の耐圧を超えたか否かを判断する（ステップＳ２０１）。バッテリー２の電圧値ＶBATが、キャパシタ５の耐圧（定格電圧）を超えた場合（ステップＳ２０１，ＹＥＳ）には、微小予充電回路３２のスイッチＳＷ１をオフ状態し（ステップＳ２０２）、キャパシタ５に大きな電圧がかかることによって寿命が短くなることを防止できる状態にしてステップＳ２０１に移行する。一方、バッテリー２の電圧値ＶBATが、キャパシタ５の耐圧を超えていない場合（ステップＳ２０１，ＮＯ）には、微小予充電回路３２のスイッチＳＷ１をオン状態し（ステップＳ２０３）、キャパシタ５の漏れ電流に打ち勝つ微小電流をキャパシタ５に供給することによって予め充電を行い、ステップ２０１に移行する。 Next, with reference to FIG. 4, the precharge processing procedure by the controller C will be described. In FIG. 4, the controller C always performs this precharging process regardless of the power on / off state. First, the controller C determines whether or not the voltage value V BAT of the battery 2 exceeds the breakdown voltage of the capacitor 5 (step S201). When the voltage value V BAT of the battery 2 exceeds the withstand voltage (rated voltage) of the capacitor 5 (step S201, YES), the switch SW1 of the micro precharge circuit 32 is turned off (step S202). In a state where it is possible to prevent the life from being shortened by applying a large voltage, the process proceeds to step S201. On the other hand, when the voltage value V BAT of the battery 2 does not exceed the withstand voltage of the capacitor 5 (step S201, NO), the switch SW1 of the micro precharge circuit 32 is turned on (step S203), and the capacitor 5 leaks. Charging is performed in advance by supplying a small current that overcomes the current to the capacitor 5, and the process proceeds to step 201.

この予充電処理によって、キャパシタ５の電圧は、電源オン・オフにかかわらず、常に安全に予充電され、起動時における迅速な電源オンを確保できるようにしている。なお、バッテリー２の電圧値ＶBATが、キャパシタ５の耐圧（定格電圧）を超えるような場合と
は、図示しない充電器によるバッテリー２に対する充電、いわゆる押し込み充電を行う場合に生じる。この場合、バッテリー２に対する充電を行っても、キャパシタ５の耐圧が大きければ問題ないが、キャパシタ５の耐圧が小さくても、上述した予充電処理を行うことによって、キャパシタ５の長寿命化を確保することができる。なお、図３に示した起動時処理と図４に示した予充電処理とは、コントローラＣによって並列処理される。 By this precharging process, the voltage of the capacitor 5 is always precharged safely regardless of whether the power is on or off, and a quick power-on at the start-up can be ensured. The case where the voltage value V BAT of the battery 2 exceeds the withstand voltage (rated voltage) of the capacitor 5 occurs when charging the battery 2 by a charger (not shown), so-called push-in charging. In this case, even if the battery 2 is charged, there is no problem as long as the withstand voltage of the capacitor 5 is large. However, even if the withstand voltage of the capacitor 5 is small, the life of the capacitor 5 is ensured by performing the above-described precharge process. can do. Note that the start-up process shown in FIG. 3 and the precharge process shown in FIG.

ここで、上述した微小予充電回路３２および急速充電回路３３の変形例について説明する。図５は、微小予充電回路３２の変形例を示す回路図である。図５に示すように、この微小予充電回路は、コレクタ側およびエミッタ側がそれぞれ入出力端として機能するトランジスタＴｒ１を有し、このトランジスタＴｒ１のコレクタ側には抵抗Ｒ３が接続され、入力端とベースとの間にツェナーダイオードＤＺが接続される。さらにトランジスタＴｒ１のベースには、抵抗Ｒ４を介してコレクタ側が接続されたトランジスタＴｒ２が接続され、このトランジスタＴｒ２のエミッタ側は接地され、ベースには、コントローラＣからのオン・オフの制御信号が入力される。このため、コントローラＣからトランジスタＴｒ２へのオン・オフの制御信号にしたがって、トランジスタＴｒ１がオン・オフ状態になる。   Here, a modified example of the above-described minute precharge circuit 32 and quick charge circuit 33 will be described. FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the minute precharge circuit 32. As shown in FIG. 5, this micro precharge circuit has a transistor Tr1 whose collector side and emitter side each function as an input / output terminal, and a resistor R3 is connected to the collector side of this transistor Tr1, and the input terminal and base Zener diode DZ is connected between the two. Further, the transistor Tr2 is connected to the base of the transistor Tr1 through the resistor R4. The emitter side of the transistor Tr2 is grounded, and an ON / OFF control signal from the controller C is input to the base. Is done. Therefore, the transistor Tr1 is turned on / off in accordance with an on / off control signal from the controller C to the transistor Tr2.

この場合、抵抗Ｒ３とツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧との値によって充電電流値を的確に設定することができる。すなわち、トランジスタＴｒ１を流れる電流Ｉ２は、ツェナーダイオードＤＺの電圧値をＶDZとし、トランジスタＴｒ１のベース・コレクタ間の電圧値をＶBCとし、さらに抵抗Ｒ３の抵抗値をＲとすると、電流Ｉ２は、（ＶDZ−ＶBC）／Ｒで決定され、所定の微小予充電電流を定電流としてキャパシタ５に流すことができる。 In this case, the charging current value can be accurately set by the values of the resistor R3 and the Zener voltage of the Zener diode DZ. That is, the current I2 flowing through the transistor Tr1 is expressed as follows: the voltage value of the Zener diode DZ is V DZ , the voltage value between the base and collector of the transistor Tr1 is V BC, and the resistance value of the resistor R3 is R. , (V DZ −V BC ) / R, and a predetermined minute precharge current can be passed through the capacitor 5 as a constant current.

また、図６は、急速充電回路３３の変形例を示す回路図である。図６に示すように、この急速充電回路は、入力端側にトランジスタＴｒ３を接続し、出力側にインダクタンスＬを接続し、トランジスタＴｒ３のエミッタとインダクタンスＬとの接続点に、この接続点に向かう方向を順方向とするダイオードＤを接続し、このダイオードＤの他端が接地される。トランジスタＴｒ３のベースには、コントローラＣからトランジスタＴｒ３の通電量を制御するためのＰＷＭ信号が入力され、このＰＷＭ信号のディーティ比によって通電量、すなわち電流Ｉ３が制御される。ここで、トランジスタＴｒ３から出力された電流は、脈動しているが、インダクタンスＬによって整流された電流Ｉ３として出力端から出力され、キャパシタ５への急速充電が行われる。この図６のような回路を用いることによって、急速充電による充電電流量を可変制御することができるため、コントローラＣの制御によって柔軟な急速充電を行うことができる。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of the quick charging circuit 33. As shown in FIG. 6, this rapid charging circuit has a transistor Tr3 connected to the input end side, an inductance L connected to the output side, and the connection point between the emitter of the transistor Tr3 and the inductance L is directed to this connection point. A diode D having a forward direction is connected, and the other end of the diode D is grounded. A PWM signal for controlling the energization amount of the transistor Tr3 is input from the controller C to the base of the transistor Tr3, and the energization amount, that is, the current I3 is controlled by the duty ratio of the PWM signal. Here, although the current output from the transistor Tr3 pulsates, it is output from the output terminal as the current I3 rectified by the inductance L, and the capacitor 5 is rapidly charged. By using the circuit as shown in FIG. 6, the amount of charging current due to rapid charging can be variably controlled. Therefore, flexible rapid charging can be performed under the control of the controller C.

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、上述した実施の形態１のバッテリー２とキャパシタ５との間に電力変換回路２１を設けるようにし、インバータ６およびモータ７の負荷側に対してキャパシタ５からのエネルギー供給を効率的に行うようにしている。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a power conversion circuit 21 is provided between the battery 2 and the capacitor 5 of the first embodiment described above, and energy is supplied from the capacitor 5 to the load side of the inverter 6 and the motor 7. I try to do it efficiently.

図７は、この発明の実施の形態２であるフォークリフト用電源装置２０の構成を示す回路図である。上述したように、このフォークリフト用電源装置２０は、電力変換回路２１によってバッテリー２側とキャパシタ５側とを分離するようにしている。この電力変換回路２１は、たとえばＤＣ−ＤＣ変換回路などによって実現される。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a forklift power supply device 20 according to the second embodiment of the present invention. As described above, the power supply device 20 for forklift separates the battery 2 side and the capacitor 5 side by the power conversion circuit 21. The power conversion circuit 21 is realized by, for example, a DC-DC conversion circuit.

実施の形態１のように、バッテリー２とキャパシタ５とが直接に並列接続された状態であると、キャパシタ５の変動が小さいため、キャパシタ５からインバータ５側へのエネルギー供給量が、バッテリー２の内部抵抗の変動による変化分のみと小さくなる場合が発生
し、バッテリー２からエネルギー供給がなされ、キャパシタ５を設けた効果が薄れる可能性がある。 When the battery 2 and the capacitor 5 are directly connected in parallel as in the first embodiment, the fluctuation of the capacitor 5 is small, so that the amount of energy supplied from the capacitor 5 to the inverter 5 side is There may be a case where only the change due to the fluctuation of the internal resistance becomes small, energy is supplied from the battery 2, and the effect of providing the capacitor 5 may be diminished.

この実施の形態２のように電力変換回路２１を設けると、負荷変動はそのままキャパシタ５が受け、キャパシタ５から直接に負荷側にエネルギーが供給されるようになる。この結果、キャパシタ５による迅速なエネルギー供給と蓄積がなされるとともに、バッテリーの長寿命化を促進することができる。   When the power conversion circuit 21 is provided as in the second embodiment, the load fluctuation is directly received by the capacitor 5 and energy is directly supplied from the capacitor 5 to the load side. As a result, rapid energy supply and storage by the capacitor 5 can be achieved, and the battery life can be extended.

なお、上述した実施の形態１，２では、スイッチ群３がコントローラＣによって制御されるものとして説明したが、これに限らず、スイッチ群３を手動によって操作するようにしてもよい。この場合、微小予充電回路３２は、ノーマリーオン状態であることが好ましく、メインコンタクタ３１と急速充電回路３３は、ノーマリーオフ状態であることが好ましい。コントローラＣによるスイッチ制御がなくても、通常状態で微小予充電回路３２によるキャパシタ５への予充電が行われるからである。   In the first and second embodiments described above, the switch group 3 is controlled by the controller C. However, the present invention is not limited to this, and the switch group 3 may be manually operated. In this case, the micro precharge circuit 32 is preferably in a normally-on state, and the main contactor 31 and the quick charge circuit 33 are preferably in a normally-off state. This is because even if there is no switch control by the controller C, the capacitor 5 is precharged by the micro precharge circuit 32 in a normal state.

また、上述した実施の形態１，２では、急速充電回路３１を設けるようにしていたが、急速充電回路３１は必要に応じて設ければよい。一般に、微小予充電回路３２が備わっていれば、上述したように、起動時、微小予充電回路３２によるキャパシタ５への予充電が常時なされ、迅速な電源オンの立ち上がりを実現できるからである。   In the first and second embodiments described above, the quick charging circuit 31 is provided. However, the quick charging circuit 31 may be provided as necessary. In general, if the micro precharge circuit 32 is provided, as described above, the capacitor 5 is always precharged by the micro precharge circuit 32 at the time of startup, and a quick power-on rise can be realized.

この発明の実施の形態１であるフォークリフト用電源装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the power supply device for forklifts which is Embodiment 1 of this invention. 図１に示したフォークリフト用電源装置が搭載されたフォークリフトの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the forklift with which the power supply device for forklifts shown in FIG. 1 was mounted. コントローラによるスイッチ群に対する起動時処理制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process control process at the time of starting with respect to the switch group by a controller. コントローラによるスイッチ群に対する予充電処理制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the precharge process control procedure with respect to the switch group by a controller. 微小予充電回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of a micro precharge circuit. 急速充電回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of a quick charge circuit. この発明の実施の形態２であるフォークリフト用電源装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the power supply device for forklifts which is Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２１ フォークリフト用電源装置
２ バッテリー
３ スイッチ群
４ バッテリープラグ
５ キャパシタ
６ インバータ
７ モータ
８ 操作部
１０ フォークリフト
１１ マスト
１２ フォーク
１３ カウンターウェイト
１４ レバー
１５ アクセル
２１ 電力変換回路
３１ メインコンタクタ
３２ 微小予充電回路
３３ 急速充電回路
Ｃ コントローラ
ＳＷ キースイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Forklift power supply device 2 Battery 3 Switch group 4 Battery plug 5 Capacitor 6 Inverter 7 Motor 8 Operation part 10 Forklift 11 Mast 12 Fork 13 Counterweight 14 Lever 15 Accelerator 21 Power conversion circuit 31 Main contactor 32 Micro precharge circuit 33 Quick charge circuit C Controller SW Key switch SW1, SW2 Switch R1, R2, R3 Resistance

Claims (9)

バッテリーと負荷との間がメンテナンス用のプラグによって着脱可能であり、該プラグと負荷との間に並列接続されたキャパシタを有し、前記負荷が前記キャパシタに蓄えられたエネルギーを用いるフォークリフト用電源装置であって、
前記プラグと前記バッテリーとの間に設けられたノーマリーオフスイッチであるメインコンタクタと、
前記キャパシタからの漏れ電流値を超え、かつ該漏れ電流値近傍の微小電流値で前記キャパシタを予め充電し、前記メインコンタクタに並列接続されたノーマリーオンの微小予充電回路と、
を備えたことを特徴とするフォークリフト用電源装置。 A power supply device for forklifts, which has a capacitor connected in parallel between the plug and the load, the battery and the load being detachable by a maintenance plug, and the load uses energy stored in the capacitor Because
A main contactor that is a normally-off switch provided between the plug and the battery;
A normally-on minute precharge circuit that is pre-charged with a minute current value that exceeds a leakage current value from the capacitor and near the leakage current value, and is connected in parallel to the main contactor;
A power supply device for a forklift characterized by comprising: 前記バッテリーの電圧値が前記キャパシタの耐圧値を超えない限り前記微小予充電回路をオン状態に制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフォークリフト用電源装置。   2. The forklift power supply device according to claim 1, further comprising a control unit configured to control the minute precharge circuit to an on state unless a voltage value of the battery exceeds a withstand voltage value of the capacitor. 前記メインコンタクタに並列接続され、前記キャパシタを急速充電するノーマリーオフの急速充電回路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のフォークリフト用電源装置。   The forklift power supply device according to claim 1, further comprising a normally-off quick charging circuit that is connected in parallel to the main contactor to rapidly charge the capacitor. 前記制御手段は、起動時に前記バッテリーの電圧値が、前記キャパシタの電圧値に所定値を加えた電圧値を超えた場合、前記急速充電回路をオン状態にし、超えない場合、前記メインコンタクタをオン状態にする制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のフォークリフト用電源装置。   The control means turns on the quick-charge circuit when the voltage value of the battery exceeds a voltage value obtained by adding a predetermined value to the voltage value of the capacitor at start-up, and turns on the main contactor when not exceeding. The forklift power supply device according to claim 3, wherein control for setting the state is performed. バッテリーと負荷との間がメンテナンス用のプラグによって着脱可能であり、該プラグと負荷との間に並列接続されたキャパシタを有し、前記負荷が前記キャパシタに蓄えられたエネルギーを用いるフォークリフト用電源装置であって、
前記プラグと前記バッテリーとの間に設けられたメインコンタクタと、
前記キャパシタからの漏れ電流値を超え、かつ該漏れ電流値近傍の微小電流値で前記キャパシタを予め充電し、前記メインコンタクタに並列接続された微小予充電回路と、
前記バッテリーの電圧値が前記キャパシタの耐圧値を超えない限り前記微小予充電回路をオン状態に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするフォークリフト用電源装置。 A power supply device for forklifts, which has a capacitor connected in parallel between the plug and the load, the battery and the load being detachable by a maintenance plug, and the load uses energy stored in the capacitor Because
A main contactor provided between the plug and the battery;
A pre-charge circuit that pre-charges the capacitor with a minute current value that exceeds a leakage current value from the capacitor and near the leakage current value, and is connected in parallel to the main contactor;
Control means for controlling the micro precharge circuit to an on state as long as the voltage value of the battery does not exceed the withstand voltage value of the capacitor;
A power supply device for a forklift characterized by comprising: 前記メインコンタクタに並列接続され、前記キャパシタを急速充電する急速充電回路を備え、
前記制御手段は、起動時に前記バッテリーの電圧値が、前記キャパシタの電圧値に所定電圧値を加えた電圧値を超えた場合、前記急速充電回路をオン状態にし、超えない場合、前記メインコンタクタをオン状態にする制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のフォークリフト用電源装置。 A quick charge circuit connected in parallel to the main contactor for rapidly charging the capacitor;
The control means turns on the quick charge circuit when the voltage value of the battery exceeds a voltage value obtained by adding a predetermined voltage value to the voltage value of the capacitor at start-up, and when not exceeding, the main contactor is turned on. The forklift power supply device according to claim 5, wherein the control is performed to turn on the forklift. 前記バッテリーの負荷側に隣接して並列接続された電力変換回路を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のフォークリフト用電源装置。   The power supply device for a forklift according to any one of claims 1 to 6, further comprising a power conversion circuit connected in parallel adjacent to the load side of the battery. 前記微小予充電回路は、
コレクタ側に接続された抵抗と、該抵抗の他端とベース間に接続された定電圧ダイオードとを有し、前記抵抗の抵抗値と前記定電圧ダイオードの電圧値とベース・コレクタ間電圧とで決定される定電流値である前記微小電流値の電流を流す第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベース側に接続され、前記制御手段によってスイッチングさ
れて前記第１のトランジスタをスイッチングする第２のトランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項２，５〜７のいずれか一つに記載のフォークリフト用電源装置。 The micro precharge circuit is:
A resistor connected to the collector side, and a constant voltage diode connected between the other end of the resistor and the base, and the resistance value of the resistor, the voltage value of the constant voltage diode, and the base-collector voltage A first transistor for flowing a current of the minute current value that is a constant current value to be determined;
A second transistor connected to the base side of the first transistor and switched by the control means to switch the first transistor;
The power supply device for a forklift according to any one of claims 2, 5 to 7, characterized by comprising: 前記急速充電回路は、前記制御手段から送られるＰＷＭ信号によって通電量が制御される第３のトランジスタを備えたことを特徴とする請求項４，６，７のいずれか一つに記載のフォークリフト用電源装置。   The forklift circuit according to any one of claims 4, 6, and 7, wherein the quick charging circuit includes a third transistor whose energization amount is controlled by a PWM signal sent from the control means. Power supply.
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