(57)【要約】【課題】電動作業車両において、外部から高い衝突を受けた際に、物理的にバッテリを確実に分離させて自動で高電圧を安全な電圧にする。【解決手段】シャシ側方に複数の作業装置用バッテリＢを収容するバッテリ収容部５０を設ける。このバッテリ収容部５０に複数の作業装置用バッテリＢを直列に繋ぐ複数の電極５１と、複数の作業装置用バッテリＢを複数の電極５１に押さえ付けて直列に繋ぐ電動シリンダ５２とを設ける。そして、衝突を受けたときに、ＥＣＵにより電動シリンダ５２の作動を停止し、複数の作業装置用バッテリＢを複数の電極５１から遠ざけて直列接続を解除する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の作業装置用バッテリが直列に搭載されたハイブリッド電動作業車両において、
上記複数の作業装置用バッテリから電力を供給される作業装置と、
シャシ側方に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを収容するバッテリ収容部と、
上記バッテリ収容部に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを直列に繋ぐ複数の電極と、
上記バッテリ収容部に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを上記複数の電極に押さえ付けて直列に繋ぐ保持装置と、
上記保持装置を制御する制御装置とを備え、
衝突を受けたときに、上記制御装置により上記保持装置の作動を停止し、上記複数の作業装置用バッテリを上記複数の電極から遠ざけて直列接続を解除するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド電動作業車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド電動作業車両において、
上記バッテリ収容部が衝突を受けたのを検知する異常検知部をさらに備え、
上記保持装置は、電動シリンダであり、
上記バッテリ収容部の底面は、上記複数の電極側から該複数の電極と反対側に向かって下方へ傾斜し、
上記制御装置は、上記異常検出部からの信号を受けて上記電動シリンダの作動を停止し、上記複数の作業装置用バッテリが上記バッテリ収容部の底面に沿って自重により移動するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド電動作業車両。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド電動作業車両において、
上記異常検知部は、車両の前後左右の４方向を検出可能な四つの重力センサであり、上記制御装置は、該四つの重力センサのすべてが許容値以内であれば異常がないと判断し、いずれか１つの重力センサのみが高い加速度を検知したときは異常であると判断し、上記保持装置の作動を停止するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド電動作業車両。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のハイブリッド電動作業車両において、
上記複数の作業装置用バッテリは、各電極が突き合わせで接続されており、
衝突時に上記各電極が外れるように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド電動作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の作業装置用バッテリが直列に搭載されたハイブリッド電動作業車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、電動塵芥収集車を始めとする特装車両の電動化が進んでおり、多くの分野において、油圧の電動駆動が行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
電動化するにあたってバッテリの選定が重要となるが、リチウムイオンバッテリを代表とする、高密度のバッテリを選定することでスペースを確保しながらも大容量の電気容量を確保できることが知られている。
【０００４】
しかしながら、特に高密度のバッテリは、電圧が一般的に高く、取り扱い作業には危険が伴う。
【０００５】
また、このような電動作業車両の場合、頻繁に道路を走行するため、他車両から衝突されるケースが多く発生する。車両製作時から、このような状況を踏まえて製造できる自動車（乗用車）と異なり、作業車両（トラック）の場合は、シャシメーカが製造した車両に作業装置（例えば、塵芥収集装置、ウイング式貨物装置等）を搭載した後、電動駆動化させるユニットを搭載しなければならない。
【０００６】
このような場合、スペースを考慮すると、ホイールベース間に重量物である電動化ユニット（高圧バッテリを含む）を搭載することがほとんどであるため、側面からの衝突が問題となる。
【０００７】
例えば、特許文献２及び３のように、衝突時に回路遮断を行うバッテリの車載構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３５３７６号公報
【特許文献２】特開平９−２７４９０６号公報
【特許文献３】特開平９−２８４９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２及び３のバッテリの車載構造では、衝突時に、直線状に並んだバッテリのそれぞれの間に空間を設けるように移動させるようにしているが、バッテリの構造や並べ方によってはバッテリ同士を隔離して回路を遮断できず、バッテリの構造及び配置の面で制約が大きいという問題がある。
【００１０】
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、電動作業車両において、外部から高い衝突を受けた際に、物理的にバッテリを確実に分離させて自動で高電圧を安全な電圧にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明では、複数の作業装置用バッテリを各電極に押さえ付けて直列に繋ぐ保持装置の作動を衝突時に停止するようにした。
【００１２】
具体的には、第１の発明では、複数の作業装置用バッテリが直列に搭載されたハイブリッド電動作業車両を前提とする。そして、このハイブリッド電動作業車両は、
上記複数の作業装置用バッテリから電力を供給される作業装置と、
シャシ側方に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを収容するバッテリ収容部と、
上記バッテリ収容部に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを直列に繋ぐ複数の電極と、
上記バッテリ収容部に設けられ、上記複数の作業装置用バッテリを上記複数の電極に押さえ付けて直列に繋ぐ保持装置と、
上記保持装置を制御する制御装置とを備え、
衝突を受けたときに、上記制御装置により上記保持装置の作動を停止し、上記複数の作業装置用バッテリを上記複数の電極から遠ざけて直列接続を解除するように構成されている。
【００１３】
上記の構成によると、保持装置により、バッテリ収容部内の複数の作業装置用バッテリを複数の電極に繋いで大きな電圧を発生させ、その電力を作業装置に電力を供給して作業をさせる。衝突を受けたときには、制御装置によりこの保持装置の作動が停止され、直列接続が解除されるので、大きな電力による感電事故が確実に防止される。
【００１４】
また、第２の発明では、上記第１の発明の構成に加え、
上記保持装置は、電動シリンダであり、
上記バッテリ収容部の底面は、上記複数の電極側から該複数の電極と反対側に向かって下方へ傾斜し、
上記制御装置は、上記異常検出部からの信号を受けて上記電動シリンダの作動を停止し、上記複数の作業装置用バッテリが上記バッテリ収容部の底面に沿って自重により移動するように構成されている。
【００１５】
上記の構成によると、衝突が発生したときに、制御装置は、異常検出部からの信号を受けて電動シリンダの作動を停止するので、複数の作業装置用バッテリがバッテリ収容部の底面に沿って自重により移動する。このことで、複数の作業装置用バッテリの直列接続が確実に解除される。
【００１６】
また、第３の発明では、上記第２の発明の構成に加え、
上記異常検知部は、車両の前後左右の４方向を検出可能な四つの重力センサであり、上記制御装置は、該四つの重力センサのすべてが許容値以内であれば異常がないと判断し、いずれか１つの重力センサのみが高い加速度を検知したときは異常であると判断し、上記保持装置の作動を停止するように構成されている。
【００１７】
上記の構成によると、制御装置は、重力センサからの異常信号を受けて保持装置の作動を停止することで、複数の作業装置用バッテリの直列接続が確実に解除される。
【００１８】
さらに、第４の発明では、上記第１から第３のいずれか１つの発明の構成に加え、
上記複数の作業装置用バッテリは、各電極が突き合わせで接続されており、
衝突時に上記各電極が外れるように構成されている。
【００１９】
上記の構成によると、大きな衝突荷重を受けたときには、制御装置の制御を介することなく、衝突エネルギーにより、複数の作業装置用バッテリ間の接続が解除される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、衝突を受けたときに、制御装置により保持装置の作動を停止し、複数の作業装置用バッテリを複数の電極から遠ざけて直列接続を解除するようにしたことにより、電動作業車両において、外部から高い衝突を受けた際に、物理的にバッテリを確実に分離させて自動で高電圧を安全な電圧にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】本発明に係る電動塵芥収集車の概略平面図である。
【図３】本発明に係る電動塵芥収集車の一部ブロック図である。
【図４】作業用バッテリを搭載する様子を示す図１のIV−IV線断面図である。
【図５】図４におけるバッテリ収容部及びその周辺を示す平面図である。
【図６】電動シリンダの作動前のバッテリ収容部の様子を側面図である。
【図７】電動シリンダの作動中のバッテリ収容部の様子を側面図である。
【図８】図７におけるバッテリ収容部及びその周辺を示す平面図である。
【図９】バッテリ収容部を示す側面図で、（ａ）が電動シリンダの作動時を示し、（ｂ）が衝突時を示す。
【図１０】バッテリ収容部を示す正面図で、（ａ）が電動シリンダの作動時を示し、（ｂ）が衝突時を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る電動塵芥収集車の側面図である。本発明のハイブリッド電動作業車両としての電動塵芥収集車１は、走行するための車両１０と、塵芥を収集する作業を行うための塵芥収集装置２０とを備えている。
【００２４】
車両１０は、シャシ１１と、シャシ１１の前部に設けられたキャブ１２とを備えている。シャシ１１には、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、キャブ１２の左右両側には搭乗者が乗降するためのドア１２ａが設けられている。
【００２５】
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が設けられる。塵芥投入口２２ａは扉２２ｂによって開閉される。
【００２６】
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装置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部としての操作スイッチ２２ｃが塵芥投入口２２ａに隣接して設けられている。
【００２７】
塵芥積込装置２３は、塵芥投入口２２ａから投入された塵芥を塵芥収容箱２１側に掻き揚げるための回転板２３ａと、回転板２３ａが掻き揚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。
【００２８】
図２は、本発明に係る電動塵芥収集車の概略平面図である。電動塵芥収集車１は、主に車両１０を走行させるためのエンジンＥと、ＰＴＯ（Power take off：動力取出）装置２４を介して伝達されるエンジンＥの動力及び／又は電動モータ２５の動力によって駆動する油圧ポンプ２６とを備えている。
【００２９】
図３は、本発明に係る電動塵芥収集車１の一部ブロック図である。電動塵芥収集車１は、主に塵芥積込装置２３を駆動させるための作業装置用バッテリＢと、インバータ装置２７とを備えている。インバータ装置２７からの電力は、電動モータ２５を介して油圧ポンプ２６を駆動する。油圧ポンプ２６の油圧は、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が駆動される。作動油は、作動油タンク４３に戻される。そして、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。
【００３０】
以上より、油圧ポンプ２６は以下の３つの状態で駆動され得る。具体的には、
（１）エンジンＥからの動力で直接駆動される
（２）電動モータ２５からの動力で駆動される
（３）エンジンＥ及び電動モータ２５の両方からの動力で駆動される。
【００３１】
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に伝達された動力は、油圧ポンプ２６の駆動力となる。また、エンジンＥの回転力は、プーリ、ベルト等を通じて、発電機としてのオルタネータ２８を回転駆動させている。なお、オルタネータ２８は、エンジンＥが回転されている際には常に回転している。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。
【００３２】
オルタネータ２８は、サブバッテリチャージャー（ＳＢＣ）４５に接続されている。通常、ＳＢＣ４５は、標準バッテリｂが一定電圧以上になると、サブバッテリである作業装置用バッテリＢに充電を行うという装置であるが、本実施形態では、オルタネータ２８にＳＢＣ４５を介して標準バッテリｂと作業装置用バッテリＢとが並列で接続されている。ＳＢＣ４５を介すことによって、オルタネータ２８としては並列の電圧を管理することとなり、標準バッテリｂと作業装置用バッテリＢとの両方が一定電圧にならなければ、発電を停止させないという制御になっている。インバータ装置２７は作業装置用バッテリＢと接続され、作業装置用バッテリＢの電力を直流から交流へ変換し、電動モータ２５へ供給する。
【００３３】
図４は、作業用バッテリＢを搭載する様子を示す図１のIV−IV線断面図であり、図５は、図４におけるバッテリ収容部及びその周辺を示す平面図である。作業装置用バッテリＢは、例えばシャシ１１の側方に設けたバッテリ収容部５０に収容されている。作業装置用バッテリＢは、例えば、一対の１２Ｖのバッテリが接続された２４Ｖのものが３つ直列に接続されている。バッテリ収容部５０の上側には、複数の電極５１が設けられている。そして、バッテリ収容部５０には、３つの作業装置用バッテリＢを複数の電極５１に押さえ付けて直列に繋ぐ保持装置としての一対の電動シリンダ５２が伸縮自在に設けられている。この電動シリンダ５２は、車載の標準バッテリｂを動力源とし、キャブ１２内などに専用のシリンダ用電源スイッチ（図示せず）が設けられている。
【００３４】
図６は、電動シリンダ５２の作動前のバッテリ収容部５０の様子を側面図であり、図７は、電動シリンダ５２の作動中のバッテリ収容部５０の様子を側面図であり、図８は、図５におけるバッテリ収容部５０及びその周辺を示す平面図である。バッテリ収容部５０の底面５０ａは、複数の電極５１側から複数の電極５１と反対側に向かって（左右外側に向かって）上方へ傾斜している。この傾斜角度は、自重で作業装置用バッテリＢが滑る程度の大きさとし、傾斜方向は、側突時の衝突エネルギーの方向と重力の分力とが同一方向となるようにするとよい。底面５０ａの上には、車幅方向に延びるスライダ５３がスライド可能に設けられている。このスライダ５３は、一対の電動シリンダ５２に連結され、スライダ５３上に載置された作業装置用バッテリＢと共に、底面５０ａ上をスライド可能となっている。底面５０ａの上端には、作業装置用バッテリＢが当接するストッパ５４が設けられている。
【００３５】
制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０は、車両標準バッテリｂと接続され、エンジン制御やエアコン制御などを含む電動塵芥収集車１の電気系統全般を制御する。そして、このＥＣＵ３０は、電動シリンダ５２も制御可能となっている。
【００３６】
図２及び図３に示すように、電動塵芥収集車１は、異常検知部として、車両の前後左右の４方向を検出可能な四つの重力センサ３２を備えている。例えば、キャブ１２の左右及びシャシ１１の左右に、この重力センサ３２がそれぞれ配置されている。ＥＣＵ３０は、これら四つの重力センサ３２のすべてが許容値以内であれば異常がないと判断し、いずれか１つの重力センサ３２のみが高い加速度を検知したときは異常であると判断し、電動シリンダ５２の作動を停止するように構成されている。そして、ＥＣＵ３０は、重力センサ３２からの信号を受けて電動シリンダ５２の作動を停止し、複数の作業装置用バッテリＢがバッテリ収容部５０の底面５０ａに沿って自重により移動するように構成されている。
【００３７】
次いで、作業装置用バッテリＢの設置手順について説明する。
【００３８】
まず、図４及び図５に示すように、３つの２４Ｖの作業装置用バッテリＢを専用の治具６０のスライド板６１上に並べる。
【００３９】
次いで図４に示すように、バッテリ収容部５０の左側方から治具６０を近付け、作業装置用バッテリＢをバッテリ収容部５０の底面５０ａ側へスライドさせてスライダ５３に載せる。この状態では、図６にも示すように、作業装置用バッテリＢと複数の電極５１とは接続されていない。なお、人力で作業装置用バッテリＢを治具６０からスライダ５３に載せてもよく、専用の装置によって載せてもよい。
【００４０】
次いで、シリンダ用電源スイッチをオンにすると、ＥＣＵ３０からの信号で、電動シリンダ５２のロッド５２ａが縮小され、図７及び図８に示すように、スライダ５３によって３つの作業装置用バッテリＢが同時に底面５０ａ上を昇り、作業装置用バッテリＢがストッパ５４に当接する。このとき、作業装置用バッテリＢの端子が電極５１に当接して電気的に接続される。これにより、２４Ｖずつであった作業装置用バッテリＢが７２Ｖの高電圧に直列接続される。このように、電動シリンダ５２により、バッテリ収容部５０内の３つの作業装置用バッテリＢを複数の電極５１に繋いで大きな電圧を発生させ、その電力を塵芥積込装置２３に電力を供給して作業をさせることができる。
【００４１】
シリンダ用電源スイッチは、走行中は、オフとし、作業装置用バッテリＢは、直列接続が解除される。作業装置用バッテリＢの充電が不足している場合は、走行時に自動でシリンダ用電源スイッチをオンとし、直列接続された状態で回生エネルギーにより作業装置用バッテリＢを充電可能とするように制御してもよい。
【００４２】
塵芥収集時に、シリンダ用電源スイッチをオンにすると、作業装置用バッテリＢが直列接続され、塵芥積込装置２３に電力を供給可能となる。
【００４３】
そして、塵芥収集が終了すると、シリンダ用電源スイッチをオフにして直列接続を解除するとよい。
【００４４】
次に、作業装置用バッテリＢを直列接続しているときの衝突時の作動について説明する。図９は、バッテリ収容部５０を示す側面図で、図１０は、バッテリ収容部５０を示す正面図で、（ａ）が電動シリンダ５２の作動時を示し、（ｂ）が衝突時を示す。
【００４５】
図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、シリンダ用電源スイッチをオンにすると、電動シリンダ５２により、作業装置用バッテリＢは、堅固に電極５１に押し付けられ、直列接続の７２Ｖの高電圧状態が維持されている。
【００４６】
しかし衝突を受けたときには、ＥＣＵ３０は、重力センサ３２からの信号を受けて電動シリンダ５２の作動を停止する。すると、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、複数の作業装置用バッテリＢがバッテリ収容部５０の底面５０ａに沿って自重により移動する。このことで、複数の作業装置用バッテリＢの直列接続が確実に解除されるので、大きな電力による感電事故が確実に防止される。
【００４７】
したがって、本実施形態に係る電動塵芥収集車１によると、外部から高い衝突を受けた際に、物理的に作業装置用バッテリＢを確実に分離させて自動で高電圧を安全な電圧にすることができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００４９】
すなわち、上記実施形態では、３つの作業装置用バッテリＢを各電極５１に押し付けて直列接続させているが、例えば、作業装置用バッテリＢを乾電池のように構成し、車両前後に直列に付き合わせて並べるようにして、衝突時の衝撃により、作業装置用バッテリＢの各電極が外れるように構成してもよい。この構成によると、大きな衝突荷重を受けたときには、ＥＣＵ３０の制御を介することなく、瞬時に衝突エネルギーにより、複数の作業装置用バッテリＢ間の接続が解除される。
【００５０】
上記実施形態では、２４Ｖの作業装置用バッテリＢを３つ並べて直列にしたが、その数や電圧は特に限定されない。例えば、１２Ｖの作業装置用バッテリＢを６つ並べて直列にしてもよい。その場合には、電極５１の数を増やせばよい。
【００５１】
上記実施形態では、保持装置を一対の電動シリンダ５２としたが、電動モータ及びラック・ピニオン構造としてもよく、さらには油圧シリンダで構成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、電動塵芥収集車１は、回転板２３ａ及び押込板２３ｂを備えた回転式の塵芥積込装置２３を備えているが、摺動シリンダの伸縮動作により上下方向に摺動自在な摺動板及びこの摺動板の下端部に揺動シリンダの伸縮動作により車両前後方向に揺動自在な圧縮板を有する塵芥積込装置を設けてもよい。また、遊星歯車式の駆動方式による圧縮板を備えた塵芥積込装置を有していてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、ハイブリッド電動作業車両は、電動塵芥収集車１としたがこれに限定されず、電動タンクローリ、電動吸引車等電動の作業装置を有する他の作業車両でもよい。
【００５４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明は、電動塵芥収集車、電動タンクローリ、電動吸引車等のハイブリッド電動作業車両について有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１      電動塵芥収集車（ハイブリッド電動作業車両）
１１      シャシ
２３      塵芥積込装置（作業装置）
３０      ＥＣＵ（制御装置）
３２      重力センサ（異常検出部）
５０      バッテリ収容部
５０ａ    底面
５１      電極
５２      電動シリンダ（保持装置）
Ｂ      作業装置用バッテリ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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