(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体（２）に設けられた走行駆動用の電動モータ（８）と、
前記車体（２）に設けられ直流電源（１２，１６）からの直流電力を可変周波数の交流電力に変換して該電動モータ（８）を駆動すると共に該電動モータ（８）からの交流電力の出力を直流電力に変換する双方向変換器（２０）と、
前記車体（２）に設けられ前記電動モータ（８）で回生される起電力を消費するように該双方向変換器（２０）に接続された抵抗器（２１）と、
該抵抗器（２１）に冷却風を供給する送風機（２４）と、
車両の停止状態で有効であり、車両の走行状態では有効でないモード選択スイッチ（２９）とを備え、
前記モード選択スイッチ（２９）は、前記抵抗器（２１）を発熱させる発熱モードと、前記送風機（２４）を用いて前記抵抗器（２１）に送風を行う送風モードと、前記抵抗器（２１）による発熱と前記送風機（２４）による送風を一緒に行う発熱送風モードとのうち、いずれか１つのモードを選択する構成としてなる電動式作業車両。
【請求項２】
前記双方向変換器（２０）、前記抵抗器（２１）および前記送風機（２４）には、これらの動作を制御するコントローラ（２８，３３，４３）を接続して設け、
該コントローラ（２８，３３，４３）は、前記車体（２）が走行しているときには、前記車体（２）の加速と減速とに応じて前記双方向変換器（２０）、前記抵抗器（２１）および前記送風機（２４）の動作を制御し、前記車体（２）が停止しているときには、前記モード選択スイッチ（２９）によって選択されたモードに応じて前記抵抗器（２１）および前記送風機（２４）の動作を制御する構成としてなる請求項１に記載の電動式作業車両。
【請求項３】
前記コントローラ（２８，３３，４３）は、前記車体（２）が加速しているときには、前記双方向変換器（２０）によって前記直流電源（１２，１６）からの直流電力を交流電力に変換して前記電動モータ（８）に供給し、前記抵抗器（２１）の発熱を停止させると共に、前記送風機（２４）の送風を停止させる構成とし、
前記車体（２）が減速しているときには、前記双方向変換器（２０）によって前記電動モータ（８）で回生される交流の起電力を直流電力に変換し、該直流電力を消費するように前記抵抗器（２１）を発熱させると共に、前記送風機（２４）によって前記抵抗器（２１）に冷却風を供給する構成とし、
前記車体（２）が停止しているときには、前記双方向変換器（２０）の動作を停止させて、前記モード選択スイッチ（２９）によって選択されたモードに応じて前記抵抗器（２１）および前記送風機（２４）の動作を制御する構成としてなる請求項２に記載の電動式作業車両。
【請求項４】
前記抵抗器（２１）の温度を検出する温度センサ（３２）を設け、
前記モード選択スイッチ（２９）によって前記発熱モードを選択した状態で、該温度センサ（３２）によって前記抵抗器（２１）の温度上昇を検出したときには前記発熱モードを維持し、該温度センサ（３２）によって前記抵抗器（２１）の温度上昇を検出しないときには前記送風モードに変更するモード変更処理装置を備える構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の電動式作業車両。
【請求項５】
前記抵抗器（２１）は、前記送風機（２４）が取付けられた箱状のグリッドボックス（２２）に収容され、
該グリッドボックス（２２）には、前記送風機（２４）からの送風方向に対して前記抵抗器（２１）の上流側と下流側との間で圧力差を検出する差圧センサ（４２）を設け、
前記モード選択スイッチ（２９）によって前記送風モードを選択した状態で、該差圧センサ（４２）によって検出した圧力差が予め決められた最低圧力差よりも大きいときには前記送風モードを維持し、該差圧センサ（４２）によって検出した圧力差が前記最低圧力差よりも小さいときには前記発熱モードに変更するモード変更処理装置を備える構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の電動式作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダンプトラック等に用いて好適な電動式作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大型のダンプトラック等のように、走行用の駆動システムに電気駆動方式を採用した電動式作業車両が知られている。このような電動式作業車両では、車体に取付けられた電動モータと、バッテリ等の直流電源と該電動モータとの間に設けられたインバータとを備えている。一方、電動モータで回生される起電力を消費するために、インバータには抵抗器を接続して設けると共に、該抵抗器に冷却風を供給する送風機を備えたものが知られている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３００８４号公報
【特許文献２】特開平６−４６５０５号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上述した従来技術による電動式作業車両では、例えば寒冷時に抵抗器が凍結してしまうことがあり、一方、降雨時に抵抗器が雨水等によって濡れてしまうことがある。この場合、抵抗器用の回路と車体フレームとの間の絶縁性が低下して、回路が地面に短絡する、所謂地絡する虞れがある。この地絡のトラブルを防止する機能として、抵抗器による発熱と送風機による送風を同時に行う構成が考えられる。この構成によれば、抵抗器の発熱によって氷を溶かしたり、水分を蒸発させるのに加え、送風機からの送風によって抵抗器を乾燥させることができ、絶縁性の低下要因を排除することができる。
【０００５】
しかし、抵抗器の状況、外気の状況等によっては、発熱と送風を一緒に行うのが不適切な場合がある。例えば抵抗器の周囲に水が溜まり、絶縁性が著しく低下した場合には、抵抗器が十分に発熱することができない。この場合、抵抗器に給電を行っても、漏洩する電力が多く、エネルギー効率が悪いという問題がある。一方、吹雪や大雨の中で送風機を動作させる場合には、送風の影響で、氷雪や雨水を抵抗器の周囲に引き入れる可能性があり、却って抵抗器の絶縁性を低下させる虞れがある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、抵抗器の状況、外気の状況等に応じて、抵抗器による発熱と送風機による送風を任意に選択することができる電動式作業車両を提供することにある。
【０００７】
（１）．上述した課題を解決するために、本発明による電動式作業車両は、車体に設けられた走行駆動用の電動モータと、前記車体に設けられ直流電源からの直流電力を可変周波数の交流電力に変換して該電動モータを駆動すると共に該電動モータからの交流電力の出力を直流電力に変換する双方向変換器と、前記車体に設けられ前記電動モータで回生される起電力を消費するように該双方向変換器に接続された抵抗器と、該抵抗器に冷却風を供給する送風機と、車両の停止状態で有効であり、車両の走行状態では有効でないモード選択スイッチとを備え、前記モード選択スイッチは、前記抵抗器を発熱させる発熱モードと、前記送風機を用いて前記抵抗器に送風を行う送風モードと、前記抵抗器による発熱と前記送風機による送風を一緒に行う発熱送風モードとのうち、いずれか１つのモードを選択する構成としている。
【０００８】
このように構成したことにより、オペレータは、抵抗器の状況や外気の状況に応じて、モード選択スイッチによって選択することができる３つのモードのうち、適切なモードを選択することができる。具体的には、例えば吹雪や大雨のときには、発熱のみを行う発熱モードを選択し、吹雪等の吹き込みを防止しつつ、抵抗器の発熱によって周囲の水分を蒸発させることができる。一方、抵抗器の周囲に水が溜まっているときには、送風のみを行う送風モードを選択し、溜まった水を吹き飛ばすことができる。さらに、抵抗器が凍結しているときは、発熱と送風を一緒に行う発熱送風モードを選択し、抵抗器の氷を溶かしつつ、抵抗器を乾燥させることができる。このように、抵抗器や外気の状況に応じたモードを選択して、抵抗器の絶縁性を高めることができ、抵抗器によって電動モータの回生電力を確実に消費することができる。
【０００９】
（２）．本発明によると、前記双方向変換器、前記抵抗器および前記送風機には、これらの動作を制御するコントローラを接続して設け、該コントローラは、前記車体が走行しているときには、前記車体の加速と減速とに応じて前記双方向変換器、前記抵抗器および前記送風機の動作を制御し、前記車体が停止しているときには、前記モード選択スイッチによって選択されたモードに応じて前記抵抗器および前記送風機の動作を制御する構成としている。
【００１０】
この構成によると、コントローラは、車体が走行しているときには、車体の加速と減速とに応じて双方向変換器、抵抗器および送風機の動作を制御する。このため、車体の加速時には、抵抗器による発熱および送風機による送風を停止させた状態で、双方向変換器によって直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給することができる。一方、車体の減速時には、双方向変換器によって電動モータからの交流電力の出力を直流電力に変換することができると共に、この直流電力を抵抗器の発熱によって消費し、かつ送風機による送風によって抵抗器を冷却することができる。さらに、車体が停止しているときには、モード選択スイッチによって選択されたモードに応じて抵抗器および送風機の動作を制御するから、運転者が抵抗器や外気の状況に応じた最適なモードを選択することによって、車体の走行前に抵抗器の絶縁性を予め高めることができる。
【００１１】
（３）．本発明によると、前記コントローラは、前記車体が加速しているときには、前記双方向変換器によって前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに供給し、前記抵抗器の発熱を停止させると共に、前記送風機の送風を停止させる構成とし、前記車体が減速しているときには、前記双方向変換器によって前記電動モータで回生される交流の起電力を直流電力に変換し、該直流電力を消費するように前記抵抗器を発熱させると共に、前記送風機によって前記抵抗器に冷却風を供給する構成とし、前記車体が停止しているときには、前記双方向変換器の動作を停止させて、前記モード選択スイッチによって選択されたモードに応じて前記抵抗器および前記送風機の動作を制御する構成としている。
【００１２】
このように構成したことにより、コントローラは、車体の加速時には、抵抗器による発熱および送風機による送風を停止させて、余分な電力消費をなくした状態にすることができる。この状態で双方向変換器によって直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給するから、直流電源による直流電力を抵抗器で消費することなく、電動モータに供給することができる。
【００１３】
一方、車体の減速時には、双方向変換器によって電動モータで回生される交流の起電力を直流電力に変換させると共に、この直流電力を抵抗器の発熱によって消費し、電動モータに制動力を発生させることができる。これに加えて、送風機によって抵抗器に冷却風を供給するから、回生電力によって発熱した抵抗器を冷却することができる。
【００１４】
車体の停止時には、双方向変換器の動作を停止させて、直流電源からの直流電力を抵抗器に供給可能な状態にする。この状態で、モード選択スイッチによって選択されたモードに応じて抵抗器および送風機の動作を制御するから、発熱モードまたは発熱送風モードが選択されたときには、直流電源からの直流電力によって抵抗器を発熱させることができる。
【００１５】
（４）．本発明によると、前記抵抗器の温度を検出する温度センサを設け、前記モード選択スイッチによって前記発熱モードを選択した状態で、該温度センサによって前記抵抗器の温度上昇を検出したときには前記発熱モードを維持し、該温度センサによって前記抵抗器の温度上昇を検出しないときには前記送風モードに変更するモード変更処理装置を備える構成としている。
【００１６】
この構成によると、発熱モードを選択した状態で、温度センサによって抵抗器の温度上昇を検出しないときには、送風モードに変更するモード変更処理装置を備えている。ここで、発熱モードで抵抗器の温度が上昇しないときには、例えば抵抗器の絶縁性が著しく低下した場合のように、発熱モードの選択が不適切な状態であると考えられる。このような場合、発熱モード切換装置は、送風機による送風を行う送風モードに変更することができるから、抵抗器の周囲に溜まった水を吹き飛ばして、抵抗器の絶縁性を高めることができる。これにより、不適切な発熱モードから送風モードに自動的に変更することができ、適切な動作を行って、機械の停止時間を最小限に抑えることができる。
【００１７】
（５）．本発明によると、前記抵抗器は、前記送風機が取付けられた箱状のグリッドボックスに収容され、該グリッドボックスには、前記送風機からの送風方向に対して前記抵抗器の上流側と下流側との間で圧力差を検出する差圧センサを設け、前記モード選択スイッチによって前記送風モードを選択した状態で、該差圧センサによって検出した圧力差が予め決められた最低圧力差よりも大きいときには前記送風モードを維持し、該差圧センサによって検出した圧力差が前記最低圧力差よりも小さいときには前記発熱モードに変更するモード変更処理装置を備える構成としている。
【００１８】
この構成によると、送風モードを選択した状態で、差圧センサによって検出した圧力差が最低圧力差よりも小さいときには、発熱モードに変更するモード変更処理装置を備えている。ここで、送風モードで抵抗器の上流側と下流側との間の圧力差が最低圧力差よりも小さいときには、例えば送風機が故障した場合のように、送風モードの選択が不適切な状態であると考えられる。このような場合、送風モード切換装置は、抵抗器による発熱を行う発熱モードに変更することができるから、抵抗器の発熱によって水分を蒸発させて、抵抗器の絶縁性を高めることができる。これにより、不適切な送風モードから発熱モードに自動的に変更することができ、適切な動作を行って、機械の停止時間を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるダンプトラックを示す正面図である。
【図２】ベッセルを外した状態のダンプトラックを示す斜視図である。
【図３】図１中のダンプトラックを示す全体構成図である。
【図４】図１中のダンプトラックを示す電気回路図である。
【図５】モード選択スイッチと発熱動作および送風動作との関係を示す説明図である。
【図６】図４中のコントローラによる制御処理を示す流れ図である。
【図７】第２の実施の形態によるダンプトラックを示す電気回路図である。
【図８】モード変更処理を示す流れ図である。
【図９】第３の実施の形態によるダンプトラックを示す電気回路図である。
【図１０】モード変更処理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による電動式作業車両として、後輪駆動式のダンプトラックを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
ここで、図１ないし図６は本発明に係る電動式作業車両の第１の実施の形態を示している。
【００２２】
図中、１は電動式作業車両としてのダンプトラックを示している。図１および図２に示すように、ダンプトラック１は、頑丈なフレーム構造をなし、後述する車輪としての前輪６および後輪７によって自走する車体２と、該車体２上に後端側を支点として起伏可能に搭載された荷台としてのベッセル３とにより大略構成されている。ベッセル３は、キャビン５を上側からほぼ完全に覆う庇部３Ａを有すると共に、車体２の左，右両側に配設されたホイストシリンダ４によって起伏（傾転）する。
【００２３】
５は庇部３Ａの下側に位置して車体２の前部に設けられたキャビンを示している。このキャビン５は、例えば車体２の左側に位置して平板状の床板となるデッキ部２Ａ上に配設されている。キャビン５は、ダンプトラック１の運転者（オペレータ）が乗降する運転室を形成し、その内部には運転席、起動スイッチ、アクセルペダル、ブレーキペダル、操舵用のハンドルおよび複数の操作レバー（いずれも図示せず）等が設けられている。
【００２４】
６は車体２の前側下部に回転可能に設けられた左，右の前輪を示している。これらの各前輪６は、ダンプトラック１の運転者によって操舵（ステアリング操作）される操舵輪を構成している。
【００２５】
７は車体２の後部下側に回転可能に設けられた左，右の後輪を示している。これらの各後輪７は、ダンプトラック１の駆動輪を構成している。
【００２６】
８は車体２の後部下側に設けられた駆動源としての左，右の走行用モータを示している。この走行用モータ８は、例えば３相誘導電動機、３相ブラシレス直流電動機等からなる大型の電動モータによって構成され、後述の電力制御装置１５からの電力供給によって回転駆動される。図３に示すように、走行用モータ８は、左，右の後輪７を互いに独立して回転駆動するため、車体２の左，右両側にそれぞれ設けられている。走行用モータ８は出力軸としての回転軸９を有し、この回転軸９は、走行用モータ８により正方向または逆方向に回転駆動される。回転軸９は、例えば複数段の遊星歯車減速機構１０を通じて後輪７に連結されている。これにより、回転軸９の回転は遊星歯車減速機構１０により例えば３０〜４０程度の減速比で減速され、後輪７は大なる回転トルクで走行駆動する。
【００２７】
１１はキャビン５の下側に位置して車体２内に設けられる原動機としてのエンジンを示している。このエンジン１１は、例えば大型のディーゼルエンジン等により構成されている。図３に示すように、エンジン１１は、主発電機１２を駆動して、３相交流電力（例えば、１５００ｋＷ程度）を発生させると共に、直流用の副発電機１３も駆動する。この副発電機１３は、コントローラ２８の電源となるバッテリ１４に接続され、該バッテリ１４を充電する。
【００２８】
エンジン１１は、油圧源となる油圧ポンプ（図示せず）等を回転駆動する。この油圧ポンプは、ホイストシリンダ４、パワーステアリング用の操舵シリンダ（図示せず）等に圧油を供給する機能を有している。
【００２９】
１５はダンプトラック１の電力制御を後述のコントローラ２８と共に行う電力制御装置を示している。この電力制御装置１５は、キャビン５の側方に位置して車体２のデッキ部２Ａ上に立設された配電制御盤等により構成されている。図４に示すように、電力制御装置１５は、交流−直流変換器１６および双方向変換器２０を備えている。
【００３０】
交流−直流変換器１６は、例えばダイオード、サイリスタ等の整流素子を用いて構成され交流電力を全波整流する整流器１７と、該整流器１７の後段に接続され電力波形を平滑化する平滑コンデンサ１８とによって構成されている。この交流−直流変換器１６は、主発電機１２の出力側に接続され、主発電機１２から出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電力をＰ相、Ｎ相の直流電力に変換する。このため、交流−直流変換器１６は、主発電機１２と一緒に直流電源を構成している。そして、交流−直流変換器１６は、一対の配線１９Ａ，１９Ｂを用いて双方向変換器２０に接続されている。
【００３１】
双方向変換器２０は、例えばトランジスタ、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた複数のスイッチング素子（図示せず）を用いて構成されている。この双方向変換器２０は、ダンプトラック１の走行時には、直流電力を可変周波数の３相交流電力に変換するインバータとして機能する。このため、双方向変換器２０は、スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、交流−直流変換器１６から出力された直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電力に変換し、この３相交流電力を走行用モータ８に供給する。
【００３２】
一方、双方向変換器２０は、ダンプトラック１の減速時には、３相交流電力を直流電力に変換するコンバータとして機能する。このため、双方向変換器２０は、スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、走行用モータ８で回生された３相交流電力からなる起電力を直流電力に変換し、この直流電力を後述の抵抗器２１に向けて出力する。
【００３３】
２１は交流−直流変換器１６および双方向変換器２０の間の配線１９Ａ，１９Ｂに接続された抵抗器を示している。この抵抗器２１は、角筒状をなすグリッドボックス２２内に配設され、双方向変換器２０から供給される直流電力に応じて発熱し、走行用モータ８で回生される起電力を消費する。
【００３４】
ここで、図２に示すように、グリッドボックス２２は、左，右方向に対して電力制御装置１５を挟んでキャビン５の反対側に位置して、車体２のデッキ部２Ａ上に複数個積み重ねて設けられている。これら複数個のグリッドボックス２２にはそれぞれ抵抗器２１が収容され、これら複数個の抵抗器２１は、配線１９Ａ，１９Ｂに互いに並列接続されている。
【００３５】
抵抗器２１には、スイッチ２３が直列接続されている。このスイッチ２３は、例えば半導体素子を用いた各種のスイッチング素子を用いて構成され、後述のコントローラ２８によって接続位置と遮断位置に切換制御される。
【００３６】
なお、複数個の抵抗器２１は、互いに直列接続する構成としてもよい。一方、グリッドボックス２２は、デッキ部２Ａの上側に限らず、デッキ部２Ａの下側に配置する構成としてもよい。
【００３７】
２４はグリッドボックス２２に取付けられた送風機を示している。この送風機２４は、例えば配線１９Ａ，１９Ｂからの給電によって駆動する電動モータによって構成され、抵抗器２１に向けて冷却風を供給する。図２に示すように、送風機２４は、左，右方向に延びるグリッドボックス２２のうちキャビン５に近い位置に設けられ、グリッドボックス２２内に向けて冷却風を供給する。これにより、冷却風は、グリッドボックス２２内の抵抗器２１の周囲を通過して、グリッドボックス２２の左側の開口部（排気部）から外部に向けて吹き出す。このため、抵抗器２１によって加熱された冷却風は、キャビン５と反対側に向けて排出される。
【００３８】
２５はダンプトラック１が走行と停止のいずれの状態にあるかを検出する走行状態センサとしての速度センサを示している。この速度センサ２５は、例えば回転軸９の近傍に設けられ、走行用モータ８の回転軸９の回転速度を検出し、この回転速度に基づいてダンプトラック１の走行速度を算出する。即ち、後輪７には、走行用モータ８の回転速度に対して、複数段の遊星歯車減速機構により予め決められた減速比（例えば、３０〜４０程度の減速比）の回転が伝えられるので、回転軸９の回転速度を検出することにより、後輪７の回転速度（車両の走行速度）が求められるものである。速度センサ２５の出力側は、コントローラ２８に接続されている。
【００３９】
２６はアクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作センサを示している。このアクセル操作センサ２６は、例えば角度センサ、ポテンショメータ等によって構成され、アクセルペダルの踏み込み状態に応じた検出信号を出力する。
【００４０】
２７はブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ操作センサを示している。このブレーキ操作センサ２７は、例えば角度センサ、ポテンショメータ等によって構成され、ブレーキペダルの踏み込み状態に応じた検出信号を出力する。
【００４１】
アクセル操作センサ２６およびブレーキ操作センサ２７の出力側は、いずれの後述のコントローラ２８に接続されている。コントローラ２８は、アクセル操作センサ２６およびブレーキ操作センサ２７からの検出信号に基づいて、ダンプトラック１が加速と減速のいずれの状態にあるのか判定する。
【００４２】
２８はマイクロコンピュータ等により構成される制御装置としてのコントローラを示している。このコントローラ２８は、電力制御装置１５等に接続され、ダンプトラック１の走行状態等に応じて双方向変換器２０のスイッチング素子を切換制御し、双方向変換器２０をインバータまたはコンバータとして機能させる。具体的には、ダンプトラック１の加速時には、コントローラ２８は、主発電機１２からの直流電力を３相交流電力に変換するように、双方向変換器２０をインバータとして機能させる。一方、ダンプトラック１の減速時には、コントローラ２８は、走行用モータ８で回生された３相交流電力からなる起電力を直流電力に変換するように、双方向変換器２０をコンバータとして機能させる。
【００４３】
さらに、コントローラ２８は、スイッチ２３、送風機２４にそれぞれ接続され、抵抗器２１と配線１９Ａ，１９Ｂとの間の接続／遮断を切り換えると共に、送風機２４の駆動／停止を切り換える。具体的には、ダンプトラック１の加速時には、コントローラ２８は、スイッチ２３をオフ（遮断状態）にして抵抗器２１による電力消費を停止させると共に、送風機２４を停止させる。一方、ダンプトラック１の減速時には、コントローラ２８は、スイッチ２３をオン（接続状態）にして抵抗器２１による電力消費を許可すると共に、送風機２４を駆動させて抵抗器２１に向けて冷却風を供給する。
【００４４】
なお、コントローラ２８は、ダンプトラック１の減速時に、抵抗器２１のスイッチ２３を常にオンにする構成に限らず、例えばスイッチ２３のオン／オフを周期的に切り換える構成としてもよい。この場合、スイッチ２３のデューティ比は、走行用モータ８で回生された起電力に応じて変化させる構成としてもよい。
【００４５】
２９はキャビン５内に配設されコントローラ２８に接続されたモード選択スイッチを示している。このモード選択スイッチ２９は、例えばダイヤル式等の選択スイッチによって構成されている。図４および図５に示すように、モード選択スイッチ２９は、発熱モードＡ、送風モードＢおよび発熱送風モードＣのうちいずれか１つのモードを選択し、選択したモードに応じて、抵抗器２１による発熱の有無、送風機２４による送風の有無を切り換える。
【００４６】
具体的には、発熱モードＡでは、コントローラ２８は、送風機２４を停止した状態でスイッチ２３をオンにし、主発電機１２からの電力供給によって抵抗器２１を発熱させる。送風モードＢでは、コントローラ２８は、スイッチ２３をオフにした状態で送風機２４を駆動させ、送風機２４から抵抗器２１に向けて送風する。発熱送風モードＣでは、コントローラ２８は、スイッチ２３をオンにした状態で送風機２４を駆動させ、主発電機１２からの電力供給によって抵抗器２１を発熱させると共に、送風機２４から抵抗器２１に向けて送風する。
【００４７】
さらに、モード選択スイッチ２９は、オフ位置に切り換えることもできる。このオフ位置では、コントローラ２８は、スイッチ２３をオフにすると共に、送風機２４を停止させる。
【００４８】
なお、モード選択スイッチ２９によるスイッチ２３のオン／オフの切り換えと送風機２４の駆動／停止の切り換えは、ダンプトラック１の停止状態で有効になる。コントローラ２８は、ダンプトラック１の走行状態では、モード選択スイッチ２９の切換状態に関係なく、スイッチ２３のオン／オフを切り換えると共に、送風機２４の駆動／停止を切り換える。即ち、ダンプトラック１の加速時には、コントローラ２８は、スイッチ２３をオフにし、送風機２４を停止させる。一方、ダンプトラック１の減速時には、コントローラ２８は、スイッチ２３をオンにし、送風機２４を駆動させる。
【００４９】
第１の実施の形態によるダンプトラック１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００５０】
ダンプトラック１のキャビン５に乗り込んだ運転者が、図４に示すエンジン１１を起動すると、主発電機１２と副発電機１３とにより発電が行われる。副発電機１３で発生した電力は、バッテリ１４を介してコントローラ２８に給電される。主発電機１２で発生した電力は、電力制御装置１５を介して左,右の走行用モータ８に給電される。即ち、車両を走行駆動するときには、電力制御装置１５から後輪７側の各走行用モータ８に駆動電流が供給される。
【００５１】
このとき、コントローラ２８は、図６に示す制御処理を実行し、車体２の走行状態に応じて、双方向変換器２０、抵抗器２１および送風機２４を制御する。具体的には、コントローラ２８は、ステップ１で、速度センサ２５の出力信号によってダンプトラック１が走行中か否かを判定する。ダンプトラック１が走行中となるときには、ステップ１で「ＹＥＳ」と判定してステップ２に移行する。ステップ２では、アクセル操作センサ２６およびブレーキ操作センサ２７からの検出信号に基づいて、ダンプトラック１が加速中か否かを判定する。
【００５２】
ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、ダンプトラック１は加速中である。このため、コントローラ２８は、ステップ３に移行して、双方向変換器２０をインバータとして機能させ、主発電機１２からの直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ８に供給する。このとき、コントローラ２８は、スイッチ２３をオフにして抵抗器２１による電力消費を停止させると共に、送風機２４を停止させる。
【００５３】
一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、ダンプトラック１は減速中である。このため、コントローラ２８は、ステップ４に移行して、双方向変換器２０をコンバータとして機能させ、走行用モータ８で回生された３相交流電力からなる起電力を直流電力に変換する。これに加え、コントローラ２８は、スイッチ２３をオン（接続状態）にして抵抗器２１による電力消費を許可すると共に、送風機２４を駆動させて抵抗器２１に向けて冷却風を供給する。これにより、走行用モータ８で回生された起電力は、抵抗器２１が発熱することによって消費される。
【００５４】
ステップ１で「ＮＯ」と判定したときには、ダンプトラック１は停止中である。このため、コントローラ２８は、ステップ５に移行して、双方向変換器２０の動作を停止させると共に、モード選択スイッチ２９によって選択されたモードに応じて抵抗器２１および送風機２４の動作を制御する。
【００５５】
ところで、抵抗器２１は、その冷却効果を高めるために、ダンプトラック１のうち外気に触れ易い部位に配設されている。このため、例えば寒冷時に抵抗器２１が凍結してしまうことや、降雨時に抵抗器２１が雨水によって濡れてしまうことがある。この場合、抵抗器２１用の回路と車体２との間で絶縁性が低下することがあり、抵抗器２１によって回生電力を消費できず、制動力が低下する可能性がある。
【００５６】
このようなトラブルを防止するために、例えばダンプトラック１の走行前に予め抵抗器２１に給電を行い、抵抗器２１の発熱によって氷を溶かしたり、水分を蒸発させるのに加え、送風機２４からの送風によって抵抗器２１を乾燥させる方法が考えられる。
【００５７】
しかし、抵抗器２１の状況と外気の状況によっては、発熱と送風を一緒に行うのが不適切な場合がある。例えば抵抗器２１の絶縁性が著しく低下した場合には、抵抗器２１に給電を行っても、抵抗器２１が十分に発熱することができず、エネルギー効率が悪いという問題がある。一方、吹雪や大雨の中で送風機２４を動作させる場合には、送風の影響で、氷雪や雨水を抵抗器２１の周囲に引き入れる可能性があり、却って抵抗器２１の絶縁性を低下させるという問題がある。
【００５８】
このような問題点を考慮して、第１の実施の形態では、発熱モードＡ、送風モードＢおよび発熱送風モードＣのうちいずれか１つのモードを選択するモード選択スイッチ２９を設けた。このため、運転者は、抵抗器２１の凍結や浸水の有無、降雨量や降雪量等のように、抵抗器２１の状況や外気の状況に応じてこれら３つのモードのうち適切なモードを選択することができる。
【００５９】
具体的には、例えば吹雪や大雨のときには、運転者は、モード選択スイッチ２９を用いて発熱のみを行う発熱モードＡを選択する。これにより、吹雪等の吹き込みを防止しつつ、抵抗器２１の発熱によって周囲の水分を蒸発させることができる。一方、抵抗器２１の周囲に水が溜まっているときには、運転者は、モード選択スイッチ２９を用いて送風のみを行う送風モードＢを選択する。これにより、抵抗器２１の周囲に溜まった水を、送風機２４からの送風によって吹き飛ばすことができる。さらに、抵抗器２１が凍結しているときは、運転者は、モード選択スイッチ２９を用いて発熱と送風を一緒に行う発熱送風モードＣを選択する。これにより、抵抗器２１の発熱によって氷を溶かしつつ、送風機２４からの送風によって抵抗器２１を乾燥させることができる。
【００６０】
このように、運転者は、モード選択スイッチ２９を用いて抵抗器２１の状況や外気の状況に応じて適切なモードを選択することができるから、ダンプトラック１の走行前に予め抵抗器２１の絶縁性を高めることができ、抵抗器２１によって走行用モータ８の回生電力を確実に消費することができる。
【００６１】
ダンプトラック１が走行しているときには、コントローラ２８は、車体２の加速と減速とに応じて双方向変換器２０、抵抗器２１および送風機２４の動作を制御する。このため、車体２の加速時には、抵抗器２１による発熱および送風機２４による送風を停止させた状態で、双方向変換器２０によって直流電力を交流電力に変換して走行用モータ８に供給することができる。一方、車体２の減速時には、双方向変換器２０によって走行用モータ８からの交流電力の出力を直流電力に変換することができると共に、この直流電力を抵抗器２１の発熱によって消費し、かつ送風機２４による送風によって抵抗器２１を冷却することができる。
【００６２】
さらに、車体２が停止しているときには、コントローラ２８は、双方向変換器２０の動作を停止させると共に、モード選択スイッチ２９によって選択されたモードに応じて抵抗器２１および送風機２４の動作を制御する。このため、運転者は、ダンプトラック１の走行前に抵抗器２１の状況や外気の状況に応じた最適なモードを選択して、抵抗器２１の絶縁性を予め高めることができる。
【００６３】
次に、図７および図８は本発明による第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、発熱モードの選択時に温度センサによって抵抗器の温度上昇を検出しないときには、コントローラは自動的に発熱モードから送風モードに変更する構成としたことにある。第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６４】
３１は第２の実施の形態によるダンプトラックを示している。このダンプトラック３１は、第１の実施の形態によるダンプトラック１とほぼ同様に、走行用モータ８、エンジン１１、主発電機１２、電力制御装置１５、抵抗器２１、スイッチ２３、送風機２４、モード選択スイッチ２９等を備えている。
【００６５】
３２は抵抗器２１の周囲に設けられた温度センサを示している。この温度センサ３２は、抵抗器２１またはその周囲の温度を検出し、検出温度に応じた検出信号を出力する。温度センサ３２の出力側は、後述のコントローラ３３に接続されている。
【００６６】
３３は第２の実施の形態によるコントローラを示している。このコントローラ３３は、第１の実施の形態によるコントローラ２８とほぼ同様に構成され、電力制御装置１５等に接続され、ダンプトラック１の走行状態等に応じて双方向変換器２０のスイッチング素子を切換制御し、双方向変換器２０をインバータまたはコンバータとして機能させる。一方、コントローラ３３は、モード選択スイッチ２９によって選択されたモードに応じて、抵抗器２１による発熱の有無、送風機２４による送風の有無を切り換える。但し、コントローラ３３は、図８に示すモード変更処理を行う点で、第１の実施の形態によるコントローラ２８とは異なる。
【００６７】
次に、図８を参照しつつ、コントローラ３３によるモード変更処理について説明する。
【００６８】
ステップ１１では、モード選択スイッチ２９によって発熱モードＡが選択されているか否かを判定する。ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１４に移ってリターンする。一方、ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１２に移行する。
【００６９】
ステップ１２では、温度センサ３２からの検出信号に基づいて、スイッチ２３をオフにしたときに比べて抵抗器２１が温度上昇しているか否かを検出する。抵抗器２１の周囲温度が例えば予め決められた所定温度よりも高いときには、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定して発熱モードＡを維持し、ステップ１４に移ってリターンする。
【００７０】
一方、抵抗器２１の周囲温度が所定温度よりも低いときには、スイッチ２３をオフにしたときに比べて抵抗器２１が十分に温度上昇しておらず、抵抗器２１等に異常が生じたものと考えられる。このため、ステップ１２で「ＮＯ」と判定してステップ１３に移行し、発熱モードＡから送風モードＢに自動的に変更する。その後、ステップ１４に移ってリターンする。
【００７１】
かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかも、第２の実施の形態では、コントローラ３３は、モード選択スイッチ２９によって発熱モードＡを選択した状態で、温度センサ３２によって抵抗器２１の温度上昇を検出しないときには、発熱モードＡから送風モードＢに自動的に変更する構成となっている。
【００７２】
発熱モードＡで抵抗器２１の温度が上昇しないときには、例えば抵抗器２１の絶縁性が著しく低下した場合のように、発熱モードＡの選択が不適切な状態であると考えられる。この場合には、コントローラ３３は、送風機２４による送風を行う送風モードＢに自動的に変更するから、抵抗器２１の周囲に溜まった水を吹き飛ばして、抵抗器２１の絶縁性を高めることができる。この結果、不適切な発熱モードＡから送風モードＢに自動的に変更することができ、適切な動作を行って、機械の停止時間を最小限に抑えることができる。
【００７３】
次に、図９および図１０は本発明による第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、送風モードの選択時に差圧センサによって検出した圧力差が最低圧力差よりも小さいときには、コントローラは自動的に送風モードから発熱モードに変更する構成としたことにある。第３の実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
４１は第３の実施の形態によるダンプトラックを示している。このダンプトラック４１は、第１の実施の形態によるダンプトラック１とほぼ同様に、走行用モータ８、エンジン１１、主発電機１２、電力制御装置１５、抵抗器２１、スイッチ２３、送風機２４、モード選択スイッチ２９等を備えている。
【００７５】
４２はグリッドボックス２２に設けられた差圧センサを示している。この差圧センサ４２は、送風機２４からの送風方向に対して抵抗器２１の上流側と下流側との間で圧力差ΔＰを検出し、この圧力差ΔＰに応じた検出信号を出力する。差圧センサ４２の出力側は、後述のコントローラ４３に接続されている。
【００７６】
４３は第３の実施の形態によるコントローラを示している。このコントローラ４３は、第１の実施の形態によるコントローラ２８とほぼ同様に構成され、電力制御装置１５等に接続され、ダンプトラック１の走行状態等に応じて双方向変換器２０のスイッチング素子を切換制御し、双方向変換器２０をインバータまたはコンバータとして機能させる。また、コントローラ４３は、モード選択スイッチ２９によって選択されたモードに応じて、抵抗器２１による発熱の有無、送風機２４による送風の有無を切り換える。但し、コントローラ４３は、図１０に示すモード変更処理を行う点で、第１の実施の形態によるコントローラ２８とは異なる。
【００７７】
次に、図１０を参照しつつ、コントローラ４３によるモード変更処理について説明する。
【００７８】
ステップ２１では、モード選択スイッチ２９によって送風モードＢが選択されているか否かを判定する。ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ２４に移ってリターンする。一方、ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２２に移行する。
【００７９】
ステップ２２では、差圧センサ４２からの検出信号に基づいて、差圧センサ４２によって検出した圧力差ΔＰが予め決められた最低圧力差ΔＰminよりも大きいか否かを判定する。差圧センサ４２によって検出した圧力差ΔＰが最低圧力差ΔＰminよりも大きいときには、ステップ２２で「ＹＥＳ」と判定して送風モードＢを維持し、ステップ２４に移ってリターンする。
【００８０】
一方、差圧センサ４２によって検出した圧力差ΔＰが最低圧力差ΔＰminよりも小さいときには、送風機２４に異常が生じたものと考えられる。このため、ステップ２２で「ＮＯ」と判定してステップ２３に移行し、送風モードＢから発熱モードＡに自動的に変更する。その後、ステップ２４に移ってリターンする。
【００８１】
かくして、このように構成される第３の実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかも、第３の実施の形態では、コントローラ４３は、モード選択スイッチ２９によって送風モードＢを選択した状態で、差圧センサ４２によって検出した圧力差ΔＰが最低圧力差ΔＰminよりも小さいときには、発熱モードＡに変更する構成となっている。
【００８２】
送風モードＢで抵抗器２１の上流側と下流側との間の圧力差ΔＰが最低圧力差ΔＰminよりも小さいときには、例えば送風機２４が故障した場合のように、送風モードＢの選択が不適切な状態であると考えられる。この場合には、コントローラ４３は、抵抗器２１による発熱を行う発熱モードＡに変更するから、抵抗器２１の発熱によって水分を蒸発させて、抵抗器２１の絶縁性を高めることができる。これにより、不適切な送風モードＢから発熱モードＡに自動的に変更することができ、適切な動作を行って、機械の停止時間を最小限に抑えることができる。
【００８３】
なお、第３の実施の形態では、差圧センサ４２によって検出した圧力差ΔＰが最低圧力差ΔＰminよりも大きいときには、送風モードＢを維持する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧力差ΔＰが予め設定された最大圧力差ΔＰmaxよりも大きいときには、排気部に目詰まり等の異常が生じている可能性があるため、送風、発熱のいずれも停止すると共に、警報を出力して、その旨を運転者に知らせる構成としてもよい。
【００８４】
第２，第３の実施の形態では、図８、図１０に示すモード変更処理が本発明のモード変更処理装置の具体例を示している。
【００８５】
さらに、前記各実施の形態にあっては、電動式作業車両として後輪駆動式のダンプトラック１，３１，４１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば前輪駆動式または前，後輪を共に駆動する４輪駆動式のダンプトラックに適用してもよい。一方、ダンプトラック以外に、走行用の車輪を備えた作業車両として、例えばホイール式クレーン、ホイール式油圧ショベル等に適用してもよいものである。
【符号の説明】
【００８６】
１，３１，４１  ダンプトラック（電動式作業車両）
２  車体
６  前輪
７  後輪（駆動輪）
８  走行用モータ（電動モータ）
１１  エンジン
１２  主発電機
１５  電力制御装置
１６  交流−直流変換器
２０  双方向変換器
２１  抵抗器
２２  グリッドボックス
２３  スイッチ
２４  送風機
２８，３３，４３  コントローラ
２９  モード選択スイッチ
３２  温度センサ
４２  差圧センサ
Ａ  発熱モード
Ｂ  送風モード
Ｃ  発熱送風モード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005415619.tif 000008
【図８】
0005415619.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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