JP5996272B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に回生充電し、この蓄電装置に蓄積された電力を作業装置用動力として利用する作業車両に関する。

従来、バッテリフォークリフト、ハイブリッドパワーショベル、電動高所作業車、ハイブリッドクレーンや鉄道車両などの各種ハイブリッド車両において、蓄電装置を用いた電動システムが広く使用されている。例えば、特許文献１には、電気制動により発生する電気的エネルギを蓄電装置に回生し、この回生された電気的エネルギを多相交流に変換し、三相交流機を駆動して、車両の加速時の補助加速に利用するハイブリッド自動車を、塵芥車その他作業用自動車に適応することが検討され試作試験が行われていることが記載されている。この種の作業用自動車では、作業装置用駆動源として別に電動機を設けて、この電動機には回生された電気的エネルギを蓄電装置から供給するように構成されている。特許文献１の実施形態に記載の塵芥車では、作業現場で車両走行エンジンを停止させて作業装置を駆動させることができる。従って、従来のＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）により作業装置を駆動させる場合と比較して、作業中の排気ガスの発生を防ぐことができるようになっている。

特開平７−７５２０８号公報

ところが、走行中の減速時に車両の回生エネルギを利用して蓄電装置に回生充電する上記特許文献１のような塵芥車において、作業現場間の距離が短くて十分な減速時間が得られないなどの理由により蓄電装置の充電量が不足すると、蓄電装置の電圧が異常に低下して作業装置が駆動できなくなることがある。このような場合であって仮に外部電源が使用できない場合には、作業現場で車両走行エンジンによって発電機を駆動して蓄電装置を強制充電することもできる。しかし、蓄電装置がある程度充電されるまでは作業ができなくなってしまう。

また、蓄電装置が満充電の状態であっても、作業現場で車両走行エンジンを停止させ、蓄電装置の電力のみで作業装置を長時間連続駆動させる場合には、作業装置が駆動できなくなるまで蓄電装置の電圧が低下してしまうことがある。

そこで、本発明では、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に回生充電する作業車両において、作業中の排気ガスの発生をなるべく抑制し、かつ、作業現場で蓄電装置の電圧低下により作業装置が駆動できなくなる事態を抑制し得る作業車両を提供することを目的とする。

本発明の作業車両は、作業装置と作業装置を駆動する電動駆動装置とを備え、蓄電装置に蓄積された電力によって電動駆動装置を駆動する作業車両であって、蓄電装置の電圧を監視するモニタ装置と、車両走行エンジンの駆動エネルギを利用して蓄電装置に充電する常時充電モードと、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に充電する回生充電モードとを有し、モニタ装置により監視する蓄電装置の電圧が、電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したとき、常時充電モードに切り換え、満充電の電圧より低い所定の電圧以上に上昇したとき、回生充電モードに切り換える制御部とを含むものである。

本発明の作業車両では、通常、電動駆動装置を駆動する電力を蓄積する蓄電装置への充電を、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に充電する回生充電モードにより行うが、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したときには、常時充電モードに切り換えることで、車両走行エンジンの駆動エネルギを利用して蓄電装置に充電し、満充電の電圧より低い所定の電圧以上に上昇したときに、回生充電モードに切り換えるので、車両走行中の回生エネルギを利用した充電だけでは蓄電装置の充電量が不足するような場合であっても、電動駆動装置を駆動する蓄電装置の電圧が異常に低下することを防止することができる。

また、蓄電装置の電力のみで作業装置を長時間連続駆動させる場合であっても、作業装置が駆動できなくなるまで蓄電装置の電圧が低下してしまうのを防ぐことができる。
また、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したときにのみ自動で常時充電モードに切り換わるので、作業現場では、常時充電モードに切り換わるまで、車両走行エンジンを停止させつつ作業装置を駆動させることができる。これにより、ＰＴＯにより作業装置を駆動させる場合と比較して、作業中の排気ガスの発生をなるべく抑制することができる。

ここで、本発明の作業車両は、パーキングブレーキのオン信号に連動して車両走行エンジンを停止するアイドリングストップ装置を有し、制御部が、回生充電モード中はアイドリングストップ装置を作動させ、常時充電モード中はアイドリングストップ装置を作動させないものであることが望ましい。

これにより、作業車両が、パーキングブレーキのオン信号に連動して車両走行エンジンを停止するアイドリングストップ装置を有するものであっても、上記常時充電モード中はアイドリングストップ装置を作動させないことによって、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下の場合に蓄電装置の充電を継続させることができる。一方、回生充電モード中にはアイドリングストップ装置を作動させるため、満充電の電圧より低い所定の電圧以上の場合に車両走行エンジンを停止して排気ガスの発生を抑制することができる。

また、本発明の作業車両は、車両走行エンジンにより駆動される発電機を有し、制御部が、回生充電モード中は、車両走行エンジンのアクセルのオフ時に発電機の出力により蓄電装置に充電し、常時充電モード中はアクセルのオンオフに関わらず、発電機の出力により蓄電装置に充電するものであることが望ましい。

これにより、回生充電モード中は、アクセルオン時（加速時）に発電機の負荷を車両走行エンジンに掛けないようにし、車両走行への影響を少なくすることができる。一方、常時充電モード中は、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したため、アクセルのオンオフに関わらず、発電機の出力により蓄電装置に充電することで、蓄電装置を速やかに満充電とすることができる。

（１）蓄電装置の電圧を監視するモニタ装置と、車両走行エンジンの駆動エネルギを利用して蓄電装置に充電する常時充電モードと、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に充電する回生充電モードとを有し、モニタ装置により監視する蓄電装置の電圧が、電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したとき、常時充電モードに切り換え、満充電の電圧より低い所定の電圧以上に上昇したとき、回生充電モードに切り換える制御部とを含む作業車両によれば、車両走行中の回生エネルギを利用した充電だけでは蓄電装置の充電量が不足するような場合であっても、電動駆動装置を駆動する蓄電装置の電圧が異常に低下することを防止することができる。これにより、作業現場で蓄電装置の電圧低下により作業装置が駆動できなくなる事態を抑制し得る。また、作業現場では、常時充電モードに切り換わるまで、車両走行エンジンを停止させつつ比較的長時間作業装置を駆動させることができる。これにより、ＰＴＯにより作業装置を駆動させる場合と比較して、作業中の排気ガスの発生をなるべく抑制することができる。

（２）パーキングブレーキのオン信号に連動して車両走行エンジンを停止するアイドリングストップ装置を有し、制御部が、回生充電モード中はアイドリングストップ装置を作動させ、常時充電モード中はアイドリングストップ装置を作動させないものであることにより、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下の場合に蓄電装置の充電を継続させ、蓄電装置を満充電とすることが可能となる。また、回生モード中にはアイドリングストップ装置を作動させるため、作業中の排気ガスの発生を抑制することができる。

（３）車両走行エンジンにより駆動される発電機を有し、制御部が、回生充電モード中は、車両走行エンジンのアクセルのオフ時に発電機の出力により蓄電装置に充電し、常時充電モード中はアクセルのオンオフに関わらず、発電機の出力により蓄電装置に充電するものであることにより、蓄電装置の電圧が電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下の場合に、アクセルのオンオフに関わらず、発電機の出力により蓄電装置の充電を継続させ、蓄電装置を速やかに満充電とすることが可能となる。

本発明の実施の形態における塵芥車が備える作業装置駆動用電動システムの概要図である。 図１の塵芥車の操作部を示す要部拡大図である。 充電選択スイッチにより「回生充電」を選択した場合の制御部の処理を示すフロー図である。 充電選択スイッチにより「回生充電」を選択した場合のタイムチャートを示す図である。 充電選択スイッチにより「常時充電」を選択した場合のタイムチャートを示す図である。

図１は本発明の実施の形態における作業車両としての塵芥車が備える作業装置駆動用電動システムの概要図である。本実施形態における作業車両としての塵芥車は、図１に示す電動システム１を備える。電動システム１は、電力を蓄積する蓄電装置としてのキャパシタ２と、キャパシタ２からの電力を調整するインバータ装置３と、インバータ装置３で調整された電力にて駆動される電動駆動装置としての電動モータ４とを備えている。キャパシタ２とインバータ装置３とは一系統の電気経路ａにより電気的に接続されている。「一系統の電気経路」とは、一種類の電源から他に迂回することなく電力が供給される経路であることを示す。

なお、本実施形態における塵芥車は、詳細は図示しないが、通常の塵芥車と同様に、運転室の後方に設けられた塵芥収容箱と、塵芥収容箱の後部に設けられた塵芥投入箱とを備えている。塵芥投入箱内には、当該塵芥投入箱内に投入された塵芥を塵芥収容箱内へ積み込む塵芥押込板、回転板や排出板等から構成される作業装置としての塵芥収集装置２０が搭載されている。

また、塵芥収集装置２０は、電動モータ４にて駆動される油圧ポンプ２１と油圧ポンプ２１で発生する油圧にて駆動される油圧シリンダ２２および油圧モータ２３とを備えている。油圧ポンプ２１は、電動モータ４の回転軸に連結されている。油圧ポンプ２１は、例えば可変吐出ポンプであり、電動モータ４にて例えば１５００〜１８００ｒｐｍで通常駆動されて吐出量が変更可能となっている。吐出量は、図示しない油圧機構により、負荷に応じて自動調整されるようになっている。

キャパシタ２は、電気二重層キャパシタ（いわゆるコンデンサ）であり、バッテリのように化学反応を使用せず、単に電荷を蓄えるという物理現象を利用するものである。電気二重層キャパシタは、寿命が非常に長く、また、大電流で充電が可能であるため、充電時間が非常に短く、比較的安価であるという特徴がある。本実施形態のキャパシタ２は複数のユニットからなり、運転室と塵芥収容箱との間に設けられた機器収納箱内と、車台の側方（図示せず。）とに配設され、電気的に直列接続されている。これにより、合計で数百Ｖの電圧出力が可能となっている。

上記キャパシタ２は、車両内部に設けられるとともに車両走行駆動源としての車両走行エンジン５を利用して発電する直流発電装置６に対して、一系統の充電用電力伝達経路ｂにより電気的に接続されて充電可能となっている。

直流発電装置６は、車両が通常搭載する小型の発電装置（ダイナモ）とは別に設置される発電機６ａを備えている。発電機６ａは、車両走行エンジン５の駆動中はそのファンベルト（図示せず。）により駆動される。

また、直流発電装置６は、その充電用電力伝達経路ｂ上にＡＶＲ（自動電圧制御装置）６ｂを備えている。ＡＶＲ６ｂは、後述の制御部１２から供給される起動信号に応じて動作を開始し、発電機６ａの交流電力を直流に変換する。また、ＡＶＲ６ｂは、発電機６ａの作動と停止を制御し、停止時には車両走行エンジン５に負荷をかけないように発電機６ａを空回りさせる。このＡＶＲ６ｂは、車両走行エンジン５の回転数変化に関わらず発電機６ａの出力電圧を目標値一定となるように調整する。つまり、直流発電装置６（ＡＶＲ６ｂ）の電圧上限制御機能により、所定の電圧を超える電圧がキャパシタ２に供給されることがないようになっている。

電動モータ４には、永久磁石同期電動モータが採用されている。この永久磁石同期電動駆動装置は、ベクトル制御駆動することにより、キャパシタ２で蓄えた電気エネルギを効率良く使用することができるという特徴を有している。

本実施形態における電動システム１は、さらに車両に搭載されたモニタ装置７と、車両のパーキングブレーキオンを検出するパーキングブレーキセンサ８と、車両のアクセルオフを検出するアクセルオフセンサ９と、車両の走行速度を監視する車速センサ１０と、アイドリングストップ装置１１と、制御部１２とを備えている。モニタ装置７は、温度センサや電圧センサ等からなり、キャパシタ２の温度（セル温度）や電圧（セル電圧）等を監視するものである。制御部１２には、車両用バッテリ１３から動作用の電力が供給されている。

制御部１２は、モニタ装置７、パーキングブレーキセンサ８、アクセルオフセンサ９や車速センサ１０等からの入力信号に基づいて、インバータ装置３、ＡＶＲ６ｂやアイドリングストップ装置１１等を制御する。また、制御部１２は、塵芥収集装置２０の油圧モータ２３および油圧シリンダ２２の動きを制御する。具体的には、塵芥収集装置２０に設けられた電磁弁２４の動作を切り換えることにより、油圧モータ２３の回転制御や油圧シリンダ２２の伸縮を行う。制御部１２と電磁弁２４とは、電気経路ｃで電気接続されている。

また、制御部１２には、上述のようにモニタ装置７からの信号が入力されるようになっており、キャパシタ２の内部もしくはその近傍に設けられる。なお、このモニタ装置７は、電流等他の要素も監視するようにしてもよい。また、制御部１２には、塵芥車の運転室内に設けられた操作部１４または塵芥投入箱に設けられた操作部からの操作信号が入力されるようになっている。

図２は操作部１４の要部拡大図である。図２に示すように、操作部１４には、従来のＰＴＯ（動力取出装置）を備えた塵芥車のＰＴＯスイッチに代わるメインスイッチ１４ａが設けられている。キャパシタ２からの電力にて塵芥収集装置２０を駆動する塵芥車では、ＰＴＯスイッチが設けられていない一方、塵芥投入箱に設けられた操作部を操作すると車両走行エンジン５が掛かっていなくても塵芥収集装置２０を動かせるようになっている。したがって、悪戯等により作業時以外で塵芥収集装置２０が動いてしまうのを防ぐため、本実施形態では、鍵の掛かる運転室内にメインスイッチ１４ａを設け、メインスイッチ１４ａをオンにすることにより、初めて塵芥収集装置２０を動かせるようになっている。

また、操作部１４には、キャパシタ２の充電状態を示す複数の充電状況表示ランプ１４ｂが設けられている。これら充電状況表示ランプ１４ｂは、例えば「要充電」、「使用可能」、「満充電」等の各充電状態を示すようになっている。また、操作部１４には、「回生充電」と「常時充電」とを選択する充電選択スイッチ１４ｃと、積込排出スイッチや塵芥投入箱開閉スイッチ等の操作スイッチ１４ｄとが設けられている。

上記構成の塵芥車では、現場でのごみ収集作業時には、充電されたキャパシタ２からの直流電力をインバータ装置３に送り、電動モータ４および油圧ポンプ２１を駆動させるようになっている。これにより、車両走行エンジン５を止めたまま作業を行えるようになっている。したがって、作業中、ＰＴＯを使用する塵芥車と比較して騒音が低減され、排気ガスも排出されることがない。

次に、充電選択スイッチ１４ｃにより「回生充電」を選択した場合の制御部１２の処理について、図３のフロー図に基づき説明する。

通常、制御部１２は、車両走行中の回生エネルギを利用してキャパシタ２に充電する回生充電モードとなっている（ステップＳ１０１）。回生充電モードでは、制御部１２は、車両走行中、アクセルオフセンサ９によりアクセルオフが検出されると、発電機６ａに生じる回生電力を、ＡＶＲ６ｂを通じてキャパシタ２に供給し、充電する。なお、アクセルオフセンサ９によりアクセルオフされる場合には、ブレーキをかけて車両を減速させる場合のみならず、慣性により車両を定速で走行させる場合も含まれる。

また、この回生充電モードでは、制御部１２は、アイドリングストップ装置１１による車両走行エンジン５のアイドリングストップを実行する（ステップＳ１０２）。アイドリングストップは、パーキングブレーキセンサ８によるパーキングブレーキオンの検出により行われ、アイドリングストップ装置１１は、パーキングブレーキセンサ８によるパーキングブレーキのオン信号に連動して車両走行エンジン５を停止する。

次に、制御部１２は、キャパシタ２の電圧が塵芥収集装置２０を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧（以下、「常時充電切換値」と称す。）Ｌ以下であるかどうかを、モニタ装置７により監視し（ステップＳ１０３）、常時充電切換値Ｌ以下である場合には、車両走行エンジン５の駆動エネルギを利用してキャパシタ２に充電する常時充電モードに切り換える（ステップＳ１０４）。常時充電モードでは、制御部１２は、アクセルオフセンサ９の検出結果に関わらず、車両走行エンジン５により発電機６ａが駆動されることにより生じる電力を、ＡＶＲ６ｂを通じてキャパシタ２に供給し、充電する。また、この常時充電モードでは、制御部１２は、アイドリングストップ装置１１による車両走行エンジン５のアイドリングストップをキャンセルする（ステップＳ１０５）。そして、制御部１２は、キャパシタ２の電圧が満充電の電圧より低い所定の電圧（以下、「回生充電切換値」と称す。）Ｈ以上であるかどうかを、モニタ装置７により監視し（ステップＳ１０６）、回生充電切換値Ｈ以上である場合には、前述の回生充電モードに切り換える（ステップＳ１０１）。

次に、制御部１２の具体的な処理について、図４および図５のタイムチャートを参照してさらに詳細に説明する。図４は充電選択スイッチ１４ｃにより「回生充電」を選択した場合のタイムチャートを示す図、図５は充電選択スイッチ１４ｃにより「常時充電」を選択した場合のタイムチャートを示す図である。

充電選択スイッチ１４ｃにより「回生充電」を選択した場合、図４に示すように、ａ−ｂ間では、アイドリングストップ状態で塵芥収集装置２０が作動しており、この間、キャパシタ２の電圧はキャパシタ２の蓄電量の低下に伴って直線的に低下する。この区間では、塵芥収集装置２０の作動開始から停止まで、キャパシタ２の電圧は、常時充電切換値Ｌ以上を維持しており、制御部１２は回生充電モードとなっている。

次に、ｃ点でパーキングブレーキが解除されると、アイドリングストップがオフとなり、車両走行エンジン５が駆動される。そして、アクセルがオンとなり、ｅ−ｆ間では車両が加速走行中である。このとき、前述のように回生充電モード継続中であり、アクセルオフセンサ９によりアクセルオフが検出されないので、キャパシタ２への充電は行われない。

次のｆ−ｇ間は、車両走行中、アクセルをオフにして定速走行中の区間である。このとき、アクセルオフセンサ９によりアクセルオフが検出されるので、車両走行エンジン５の駆動により発電機６ａに生じる電力が、ＡＶＲ６ｂを通じてキャパシタ２に供給され、充電される。次のｇ−ｈ間は、アクセルオフで減速中の区間であり、同様に、アクセルオフセンサ９によりアクセルオフが検出されるので、発電機６ａに生じる回生電力が、ＡＶＲ６ｂを通じてキャパシタ２に供給され、充電される。

次に、ｈ点で車両が停止すると、キャパシタ２への充電も停止される。ｉ点でパーキングブレーキがオンとなり、アイドリングストップもオンとなる。

次のｊ−ｋ間は、アイドリングストップ状態で塵芥収集装置２０を作動させた区間であり、この区間では、キャパシタ２の電圧はキャパシタ２の蓄電量の低下に伴って直線的に低下する。そして、ｋ点において、塵芥収集装置２０の作動途中でキャパシタ２の電圧が、常時充電切換値Ｌ以下となり、制御部１２は回生充電モードから常時充電モードへと切り換わる。

次のｋ−ｌ間は、この常時充電モードへと切り換わった後も塵芥収集装置２０を作動させている区間である。この区間では、常時充電モードに切り換わったと同時に、制御部１２が、アイドリングストップ装置１１による車両走行エンジン５のアイドリングストップをキャンセルし、強制的に車両走行エンジン５を始動する。これにより、発電機６ａが車両走行エンジン５により駆動され、キャパシタ２に充電が行われる。なお、本実施形態においては、塵芥収集装置２０の消費電力の方が発電機６ａによる発電力よりも大きいため、少しずつキャパシタ２の蓄電量は減っており、これに応じてキャパシタ２の電圧も下がっている。

次のｌ−ｎ間は常時充電モードで塵芥収集装置２０が停止し、車両走行エンジン５がアイドリング状態でキャパシタ２に充電が行われている区間である。そして、ｎ点においてアクセルがオンとなり、ｎ−ｏ間では車両が加速走行中であるが、この区間では前述のｅ−ｆ間と異なり、常時充電モード中であるため、キャパシタ２への充電が行われている。なお、この区間では車両走行エンジン５の回転数がアイドリング状態よりも高い分、単位時間当たりの充電量はｌ−ｎ間よりも大きくなっている。

そして、ｏ点において、キャパシタ２の電圧が回生充電切換値Ｈ以上となると、制御部１２は常時充電モードから回生充電モードへと切り換わる。このとき、アクセルがオンであるため、ｏ−ｐ間ではキャパシタ２への充電が停止している。

一方、充電選択スイッチ１４ｃにより「常時充電」を選択した場合、パーキングブレーキのオンオフに関わらずアイドリングストップはオフであり、車両走行エンジン５は駆動している。そのため、図５に示すように、ａ’−ｂ’間では、塵芥収集装置２０の作動中もキャパシタ２への充電が行われている。なお、本実施形態においては、電動モータ４の消費電力の方が発電機６ａによる発電力よりも大きいため、少しずつキャパシタ２の蓄電量は減っており、これに応じてキャパシタ２の電圧も下がっている。

次のｂ’−ｃ’間は、塵芥収集装置２０が停止し、車両走行エンジン５がアイドリング状態でキャパシタ２を充電している区間である。以下、この充電選択スイッチ１４ｃにより「常時充電」が選択されている場合には、キャパシタ２への充電が継続されている。

なお、本実施形態では、上述の常時充電モードと回生充電モードとに関わらず、キャパシタ２が満充電であることをトリガとして直流発電装置６の働きをオフにすることはない。このように満充電以降もキャパシタ２を充電しつづけても問題が生じないのは、上述の直流発電装置６（ＡＶＲ６ｂ）の電圧上限制御機能が働くからである。すなわち、直流発電装置６（ＡＶＲ６ｂ）の定格出力電圧をキャパシタ６の所望の満充電電圧に一致させることにより、キャパシタ２が満充電になると平衡状態になるので、キャパシタ２の電圧が設定した満充電電圧以上に上昇するのを防ぐことができる。

以上の処理をまとめると以下のようになる。
（Ａ）キャパシタ２への充電タイミング
＜回生充電モードの場合＞
キャパシタ２への充電は、
（１）車速センサ１０がオン
（２）アクセルオフセンサ９がオン
（３）パーキングブレーキセンサ８がオフ
の３条件が揃ったときに行われる。
つまり、車両の加速中には、車両走行エンジン５への負荷を少しでも軽くするため、キャパシタ２への充電は行わない。一方、車両が慣性により定速で走行している際には、キャパシタ２への充電を行う。キャパシタ２を充電するための発電機６ａによる負荷は、車両走行エンジン５の駆動力に比べてそれほど大きくはないため、この定速走行中の充電が可能となっている。また、車両の減速中には、発電機６ａに回生電力が生じるので、この回生電力をキャパシタ２へ充電する。また、車両の停車中には、アイドリング状態で車両走行エンジン５が駆動していても、キャパシタ２への充電は行わない。
＜常時充電モードの場合＞
キャパシタ２への充電は、車両走行エンジン５が駆動して発電機６ａが動作している間、常時行われる。

（Ｂ）アイドリングストップのタイミング
＜回生充電モードの場合＞
アイドリングストップの実行とその解除は、例えば、次のように行われる。
・アイドリングストップ実行
パーキングブレーキオン
・アイドリングストップ解除
パーキングブレーキオフ
＜常時充電モードの場合＞
アイドリングストップ機能を停止させる。すなわち、車両が停車してもアイドリングストップは実行されない。

（Ｃ）回生充電モードと常時充電モードとの切り換えタイミング
キャパシタ２の電圧には下限値と上限値がある。下限値は、塵芥収集装置２０の駆動用の電動モータ４が動作しなくなる電圧（インバータ装置３のモータドライバが動作しなくなる電圧）である。上限値は、キャパシタ２が満充電となる電圧である。この上限値と下限値との間に回生充電切換値Ｈと常時充電切換値Ｌが設定されている。

キャパシタ２の電圧が上限値（満充電）の場合、回生充電モードとなっている。キャパシタ２の電圧が上限値（満充電）の状態から塵芥収集装置２０を駆動させた場合、キャパシタ２の電圧は、その蓄電量の低下に伴って直線的に低下する。そして、キャパシタ２の電圧が常時充電切換値Ｌよりも下回ると、回生充電モードから常時充電モードに切り換わる。また、常時充電モードになっている状態でキャパシタ２に充電が行われ、キャパシタ２の電圧が回生充電切換値Ｈよりも上回ると、常時充電モードから回生充電モードに切り換わる。

以上のように、本実施形態における塵芥車では、通常、電動モータ４を駆動する電力を蓄積するキャパシタ２への充電を、車両走行中の回生エネルギを利用して充電する回生充電モードにより行うが、キャパシタ２の電圧が電動モータ４を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧Ｌ以下に低下したときには、常時充電モードに切り換えることで、車両走行エンジン５の駆動エネルギを利用してキャパシタ２に充電し、満充電の電圧より低い所定の電圧Ｈ以上に上昇したときに、回生充電モードに切り換える。したがって、車両走行中の回生エネルギを利用した充電だけではキャパシタ２の充電量が不足するような場合であっても、電動モータ４を駆動するキャパシタ２の電圧が異常に低下することを防止することができ、キャパシタ２の充電量を速やかに満充電とすることが可能となり、車両を停車した際にはキャパシタ２が満充電であるため、車両走行エンジン５を停止させての作業を比較的長時間行うことが可能となる。

また、本実施形態における塵芥車では、パーキングブレーキのオン信号に連動して車両走行エンジン５を停止するアイドリングストップ装置１１を有し、制御部１２が、回生充電モード中はアイドリングストップ装置１１を作動させ、常時充電モード中はアイドリングストップ装置１１を作動させないものであるため、キャパシタ２の電圧が電動モータ４を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧Ｌ以下の場合にキャパシタ２の充電を継続させることができる。一方、回生充電モード中にはアイドリングストップ装置１１を作動させるため、満充電の電圧より低い所定の電圧Ｈ以上の場合に車両走行エンジン５を停止して作業中の排気ガスの発生を削減することができる。

また、本実施形態における塵芥車では、車両走行エンジン５により駆動される発電機６ａを有し、制御部１２が、回生充電モード中は、車両走行エンジン５のアクセルのオフ時に発電機６ａの出力によりキャパシタ２に充電し、常時充電モード中はアクセルのオンオフに関わらず、発電機６ａの出力によりキャパシタ２に充電するものであるため、回生充電モード中は、アクセルオン時に発電機６ａの負荷を車両走行エンジン５に掛けないようにし、車両走行への影響を少なくすることができる。一方、常時充電モード中は、キャパシタ２の電圧が電動モータ４を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧Ｌ以下に低下しているため、アクセルのオンオフに関わらず、発電機６ａの出力によりキャパシタ２に充電することで、キャパシタ２を速やかに満充電とすることができる。

（他の実施形態）
本実施形態では、蓄電装置として電気二重層キャパシタ２を使用していたが、本発明はこれに限らず、種々の蓄電装置を使用してもよい。例えば、蓄電装置としてリチウムイオンキャパシタやニッケル水素バッテリ等のバッテリを使用するのも好ましい。また、蓄電装置は、作業装置専用のものに限らず、ハイブリッド車両の走行用電源と共通の電源として使用してもよい。
また、本実施形態では、アイドリングストップ装置１１を備えていたが、本発明はこれに限らず、アイドリングストップ装置を備えていない車両にも適用可能である。
また、本実施形態では、電動モータ４の消費電力の方が発電機６ａによる発電力よりも大きいものであったが、本発明はこれに限らず、電動モータの消費電力よりも発電機の発電力の方が大きいものとしても好ましい。
また、本実施形態では、キャパシタ２が満充電であることをトリガとした直流発電装置６の働きのオフをしないよう構成したが、本発明はこれに限らない。例えば、モニタ装置によって蓄電装置の電圧を監視し、満充電電圧になったところで制御部から直流発電装置へ出力停止信号を送り、直流発電装置の作動を停止させてもよい。この場合には、より確実な蓄電装置の電圧制御が可能となる。

本発明の作業車両は、車両走行中の回生エネルギを利用して蓄電装置に回生充電し、この蓄電装置に蓄積された電力を作業装置用動力として利用する車両として有用である。

１ 電動システム
２ キャパシタ
３ インバータ装置
４ 電動モータ
５ 車両走行エンジン
６ 直流発電装置
６ａ 発電機
６ｂ ＡＶＲ
７ モニタ装置
８ パーキングブレーキセンサ
９ アクセルオフセンサ
１０ 車速センサ
１１ アイドリングストップ装置
１２ 制御部
１３ 車両用バッテリ
１４ 操作部
１４ａ メインスイッチ
１４ｂ 充電状況表示ランプ
１４ｃ 充電選択スイッチ
１４ｄ 操作スイッチ
２０ 塵芥収集装置
２１ 油圧ポンプ
２２ 油圧シリンダ
２３ 油圧モータ
２４ 電磁弁

Claims (3)

1. 作業装置と前記作業装置を駆動する電動駆動装置とを備え、車両走行エンジンを停止したまま蓄電装置に蓄積された電力によって前記電動駆動装置を駆動して前記作業装置により作業を行える作業車両であって、
   前記蓄電装置の電圧を監視するモニタ装置と、
   前記車両走行エンジンのアクセルのオンオフに関わらず、前記車両走行エンジンの駆動エネルギを利用して前記蓄電装置に充電する常時充電モードであり、前記車両走行エンジンのアクセルオンでの加速走行中に関わらず前記蓄電装置に充電する常時充電モードと、前記車両走行エンジンのアクセルのオフ時に車両走行中の回生エネルギを利用して前記蓄電装置に充電する回生充電モードとを有し、前記モニタ装置により監視する前記蓄電装置の電圧が、前記車両走行エンジンを停止させての停車中で前記作業装置の前記電動駆動装置による駆動中に、前記電動駆動装置を作動可能な最低電圧より高い所定の電圧以下に低下したとき、前記車両走行エンジンを強制的に始動して前記常時充電モードに切り換え、満充電の電圧より低い所定の電圧以上に上昇したとき、前記車両走行エンジンのアクセルオンでの加速走行中に関わらず前記回生充電モードに切り換える制御部と
   を含む作業車両。
2. パーキングブレーキのオン信号に連動して前記車両走行エンジンを停止するアイドリングストップ装置を有し、
   前記制御部は、前記回生充電モード中は前記アイドリングストップ装置を作動させ、前記常時充電モード中は前記アイドリングストップ装置を作動させないものである
   請求項１記載の作業車両。
3. 前記車両走行エンジンにより駆動される発電機を有し、
   前記制御部は、前記回生充電モード中は、前記車両走行エンジンのアクセルのオフ時に前記発電機の出力により前記蓄電装置に充電し、前記常時充電モード中は前記アクセルのオンオフに関わらず、前記発電機の出力により前記蓄電装置に充電するものである
   請求項１または２に記載の作業車両。

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