(57)【要約】【課題】コンパクトで、回生エネルギーの回収効率をさらに高めることができる産業用車両の電源装置及びこれを搭載する産業用車両を提供する。【解決手段】電動機１１０，１１２及びその駆動装置１０９，１１１を搭載した産業用車両の電源装置２００ｐとして、キャパシタ１０７と、溶融塩電池で構成される組電池１００とを設ける。電動機１１０，１１２からの回生エネルギーは、キャパシタ１０７のみならず、溶融塩電池で構成される組電池１００にも回収される。また、さらに、組電池１００を加熱保温する加熱装置１４０と、駆動装置１０９，１１１及び加熱装置１４０の制御並びにキャパシタ１０７及び組電池１００の充放電制御を行う制御装置１２０とを設ける。【選択図】図７
2014051394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
前記車体に搭載され、所要の駆動力を発生する電動機と、
前記車体に搭載され、前記電動機を駆動する駆動装置と、
前記車体に搭載され、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記駆動装置を介して前記電動機から回生される回生エネルギーを回収するキャパシタと、
前記車体に搭載され、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記回生エネルギーを回収する、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、
前記車体に搭載され、前記溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、
前記駆動装置及び前記加熱装置の制御並びに前記キャパシタ及び前記溶融塩電池の充放電制御を行う制御装置と
を備えている産業用車両。
【請求項２】
前記産業用車両とはバッテリフォークリフトであり、前記電動機は、走行用の駆動力を発生する第１電動機と、荷役用の駆動力を発生する第２電動機とを含み、前記駆動装置はそれぞれの電動機に対応して設けられている、請求項１記載の産業用車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１電動機による走行中の減速時の回生エネルギー、及び、前記第２電動機による荷下ろし時の回生エネルギーにより、少なくとも前記キャパシタを充電する請求項２に記載に産業用車両。
【請求項４】
外部電源から電力供給を受けて、前記加熱装置を動作させ、前記溶融塩電池を充電する充電装置を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の産業用車両。
【請求項５】
電動機及びその駆動装置を搭載した産業用車両の電源装置であって、
前記駆動装置に電力を供給し、また、前記駆動装置を介して前記電動機から回生される回生エネルギーを回収するキャパシタと、
前記駆動装置に電力を供給し、また、前記回生エネルギーを回収する、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、
前記溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、
前記加熱装置の制御並びに前記キャパシタ及び前記溶融塩電池の充放電制御を行う制御装置と
を備えている産業用車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを駆動エネルギー源とする産業用車両、例えばバッテリフォークリフトに関し、特にその電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、広く普及しているバッテリフォークリフトは、鉛蓄電池を電源として搭載している。この鉛蓄電池により、走行用のモータと、荷役用の油圧ポンプを運転するモータとを動作させる。油圧ポンプの動作により、フォークの昇降動作や、チルト動作を行うことができる。例えば、荷積みされた荷物の荷下ろしをする場合は、上昇させたフォークを、荷物を載せたパレットの内空間に差し込み、持ち上げ、手前に引いて、下降させる、という作業手順となる。荷物を下降させるときは、重力の作用によってモータが駆動され、発電機となるため、回生エネルギーが発生する。しかし、鉛蓄電池は内部抵抗が比較的大きいので、回生エネルギーを効率よく回収することが困難である。
【０００３】
そこで、鉛蓄電池とは別にキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）を搭載し、回生エネルギーを効率よくキャパシタに回収してモータ駆動に利用するフォークリフトが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、荷役には優先的にキャパシタが使用され、荷下ろし時の回生エネルギーはキャパシタに蓄えられる。回生エネルギーがキャパシタの蓄電可能量を超えると推定される場合は、予めキャパシタのエネルギーを走行用（後退）に使用して意図的にエネルギーを放出させる「調整」を行い、キャパシタの蓄電量を減らして、なるべく多くの回生エネルギーを回収できる態勢を整える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９７１２１号公報（段落［００１８］〜［００３６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来のバッテリフォークリフトでは、回生エネルギーでキャパシタが満充電の状態になると、それ以上の回生エネルギーは、回収効率の悪い鉛蓄電池ではほとんど回収されない。従って、回生エネルギーの回収が、まだまだ十分ではない。また、元々嵩高い鉛蓄電池の余分にキャパシタを搭載することで、必要な搭載スペースが増大することにより、車体の設計が困難化する。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、コンパクトで、回生エネルギーの回収効率をさらに高めることができる産業用車両の電源装置及びこれを搭載する産業用車両を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の産業用車両は、車体と、前記車体に搭載され、所要の駆動力を発生する電動機と、前記車体に搭載され、前記電動機を駆動する駆動装置と、前記車体に搭載され、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記駆動装置を介して前記電動機から回生される回生エネルギーを回収するキャパシタと、前記車体に搭載され、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記回生エネルギーを回収する、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、前記車体に搭載され、前記溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、前記駆動装置及び前記加熱装置の制御並びに前記キャパシタ及び前記溶融塩電池の充放電制御を行う制御装置とを備えたものである。
【０００７】
上記のように構成された産業用車両では、キャパシタによって電動機からの回生エネルギーを回収することができるのみならず、鉛蓄電池に比べて内部抵抗が低い溶融塩電池によっても回生エネルギーを回収することができる。溶融塩電池は、複数個で組電池を構成してもコンパクトである。また、鉛蓄電池に比べて回生エネルギーを回収し易い溶融塩電池の採用により、キャパシタの容量を削減することも可能となり、このこともコンパクト化に寄与する。
【０００８】
（２）また、上記産業用車両とはバッテリフォークリフトであり、電動機は、走行用の駆動力を発生する第１電動機と、荷役用の駆動力を発生する第２電動機とを含み、駆動装置はそれぞれの電動機に対応して設けられているものであってもよい。
この場合、荷下ろし又は走行中（前進又は後退）の減速の際に必ず大きな回生エネルギーが生じるが、キャパシタと溶融塩電池とによって、多くの回生エネルギーを回収することができる。その結果、連続駆動可能時間を延長することができる。また、充電回数が減少するため、溶融塩電池の劣化が抑制され寿命も延びる。さらに、回生エネルギーの回収により、動力の出力に対するエネルギー消費率（いわば燃費に相当する値）が向上する。
【０００９】
（３）また、上記（２）の産業用車両において、制御装置は、第１電動機による走行中の減速時の回生エネルギー、及び、第２電動機による荷下ろし時の回生エネルギーにより、少なくともキャパシタを充電することができる。
荷下ろし又は走行中（前進又は後退）の減速の際には、必ず大きな回生エネルギーが生じるが、少なくともキャパシタによって、多くの回生エネルギーが回収される。その結果、連続駆動可能時間を延長することができる。また、溶融塩電池の充電回数が減少するため、溶融塩電池の劣化が抑制され寿命も延びる。さらに、回生エネルギーの回収により、動力の出力に対するエネルギー消費率が向上する。
【００１０】
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかの産業用車両は、外部電源から電力供給を受けて、加熱装置を動作させ、溶融塩電池を充電する充電装置を備えていてもよい。
この場合、電解質が固化している溶融塩電池を始動するにあたって、充電装置を用いて加熱装置を動作させ、溶融塩電池を稼働させることができる。
【００１１】
（５）一方、本発明は、電動機及びその駆動装置を搭載した産業用車両の電源装置であって、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記駆動装置を介して前記電動機から回生される回生エネルギーを回収するキャパシタと、前記駆動装置に電力を供給し、また、前記回生エネルギーを回収する、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、前記溶融塩電池を加熱保温する加熱装置と、前記加熱装置の制御並びに前記キャパシタ及び前記溶融塩電池の充放電制御を行う制御装置とを備えたものである。
【００１２】
上記のように構成された電源装置では、キャパシタによって電動機からの回生エネルギーを回収することができるのみならず、鉛蓄電池に比べて内部抵抗が低い溶融塩電池によっても回生エネルギーを回収することができる。溶融塩電池は、複数個で組電池を構成してもコンパクトである。また、鉛蓄電池に比べて回生エネルギーを回収し易い溶融塩電池の採用により、キャパシタの容量を削減することも可能となり、このこともコンパクト化に寄与する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の産業用車両及びその電源装置によれば、よりコンパクトなキャパシタ及び電池の構成とし、かつ、回生エネルギーの回収効率を、さらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。
【図２】溶融塩電池本体（電池としての本体部分）の積層構造を簡略に示す斜視図である。
【図３】図２と同様の構造についての横断面図である。
【図４】電池容器に収容された状態の溶融塩電池の外観の概略を示す斜視図である。
【図５】素電池としての溶融塩電池を、外箱内に複数個並べて組電池を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。
【図６】バッテリフォークリフトの側面図である。
【図７】バッテリフォークリフトの回路構成の一例を示すブロック図である。
【図８】溶融塩電池の急速充電特性の一例を示すグラフである。
【図９】バッテリフォークリフトにおける充電と、始動準備までの処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《溶融塩電池の基本構造》
図１は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。図において、発電要素は、正極１、負極２及びそれらの間に介在するセパレータ３を備えている。正極１は、正極集電体１ａと、正極材１ｂとによって構成されている。負極２は、負極集電体２ａと、負極材２ｂとによって構成されている。
【００１６】
正極集電体１ａの素材は、例えば、アルミニウム不織布（線径１００μｍ、気孔率８０％）である。正極材１ｂは、正極活物質としての例えばＮａＣｒＯ２と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとを、質量比８５：１０：５：１００の割合で混練したものである。そして、このように混練したものを、アルミニウム不織布の正極集電体１ａに充填し、乾燥後に、１００ＭＰａにてプレスし、正極１の厚みが約１ｍｍとなるように形成される。
一方、負極２においては、アルミニウム製の負極集電体２ａ上に、負極活物質としての例えば錫を含むＳｎ−Ｎａ合金が、メッキにより形成される。
【００１７】
正極１及び負極２の間に介在するセパレータ３は、ガラスの不織布（厚さ２００μｍ）又はポリオレフィンシート（厚さ５０μｍ）に電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、ＮａＦＳＡ５６ｍｏｌ％と、ＫＦＳＡ（カリウム  ビスフルオロスルフォニルアミド）４４ｍｏｌ％との混合物であり、融点は５７℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極１及び負極２に触れている。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃である。
【００１８】
なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、溶融塩としては、上記の他、ＮａＦＳＡと、ＬｉＦＳＡ、ＫＦＳＡ、ＲｂＦＳＡ又はＣｓＦＳＡとの混合物も好適である。また、有機カチオン等よりなる他の塩を混合する場合もあり、一般には、溶融塩は、（ａ）ＮａＦＳＡを含む混合物、（ｂ）ＮａＴＦＳＡを含む混合物、（ｃ）ＮａＦＴＡを含む混合物、が適する。また、（ａ）〜（ｃ）のうち２以上を混合することも可能である。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で高濃度のイオンが溶解した状態を実現し、溶融塩電池を作動させることができる。
【００１９】
《溶融塩電池の具体的構造》
次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図２は、溶融塩電池本体（電池としての本体部分）１０の積層構造を簡略に示す斜視図、図３は同様の構造についての横断面図である。
図２及び図３において、複数（図示しているのは６個）の矩形平板状の負極２と、袋状のセパレータ３に各々収容された複数（図示しているのは５個）の矩形平板状の正極１とが、互いに対向して図３における上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。
【００２０】
セパレータ３は、隣り合う正極１と負極２との間に介在しており、言い換えれば、セパレータ３を介して、正極１及び負極２が交互に積層されていることになる。実際に積層する数は、例えば、正極１が２０個、負極２が２１個、セパレータ３は「袋」としては２０袋であるが、正極１・負極２間に介在する個数としては４０個である。なお、セパレータ３は、袋状に限定されず、分離した４０個であってもよい。
【００２１】
なお、図３では、セパレータ３と負極２とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成時には互いに密着する。正極１も、当然に、セパレータ３に密着している。また、正極１の縦方向及び横方向それぞれの寸法は、デンドライトの発生を防止するために、負極２の縦方向及び横方向の寸法より小さくしてあり、正極１の外縁が、セパレータ３を介して負極２の周縁部に対向するようになっている。
【００２２】
《実用上の素電池としての一形態》
上記のように構成された溶融塩電池本体１０は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容され、素電池すなわち、電池としての物理的な一個体を成す。
図４は、このような電池容器１１に収容された状態の溶融塩電池Ｂの外観の概略を示す斜視図である。なお、図２，図３における正極１及び負極２のそれぞれからは、端子（正極１の端子１ｔのみ図示している。）が電池容器１１の外部へ引き出される。図４において、電池容器１１の上部には、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁１２が設けられている。なお、電池容器１１の内面には絶縁処理が施されている。電池容器１１は、例えば正面・背面に密着させる後述のヒータによって暖められ、その結果、電解質の塩は、溶融塩の電解液となる。
【００２３】
《実用上の組電池としての一形態》
図５は、上記のように構成された素電池としての溶融塩電池Ｂを、外箱１３内に複数個並べて組電池１００を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。但し、溶融塩電池Ｂの端子等、細部の図示は省略している。なお、必要に応じて、この並びの方向と直交する方向（奥行き方向）にも複数列に溶融塩電池を並べて、多数の溶融塩電池によって組電池１００を構成することができる。
【００２４】
各溶融塩電池Ｂは、必要とする出力（電圧、電流）に応じて、互いに直列又は直並列に接続される。これにより、組電池１００は、所望の電圧・電流の定格で使用することができる。各電池容器１１間には、加熱装置としての面状のヒータ１４が装着されている。このヒータ１４で加熱することにより、溶融塩電池Ｂは、溶融塩の融点以上になるように加熱される。実際には、安定的な溶融状態とするため、全体が９０℃〜９５℃になるように加熱される。これにより、溶融塩が融解して、充電及び放電が可能な状態となる。
なお、このヒータ１４の設け方は、一例に過ぎず、一定数（複数）の溶融塩電池Ｂごとに１枚のヒータ１４を挟む構成や、底面又は側面にヒータを当てる構成等、種々変形が可能である。
【００２５】
上記外箱１３は例えば、全体としては概ね直方体であり、本体部１３ａと、蓋部１３ｂとによって構成されている。多数の溶融塩電池を並べて構成された組電池１００を収容した後、蓋部１３ｂは、例えばボルトにより、本体部１３ａに固定される。外箱１３は、断熱性に優れた材質や構造のものが好ましく、材質としては例えば樹脂材料が好適である。また、組電池１００は、ヒータ１４と共に、外箱１３に収容される。なお、組電池１００からの出力線、ヒータ１４への給電線、及び、図示しない温度センサの出力線は、例えば、外箱１３に壁貫通のブッシュ等（図示せず。）を設けて引き通される。外箱１３は密封状態ではなく、一定の内外通気が可能である。
【００２６】
このようにして、外箱１３に収容された組電池１００とすることにより、ヒータ１４から発せられる熱が外箱１３の外へ逃げにくくなり、外箱１３による組電池１００の保温効果が得られる。従って、熱効率が改善され、より少ない電力で、溶融塩を融点以上の温度、特に、好適な９０℃〜９５℃に維持することができる。
なお、組電池１００は、必ずしも外箱１３に収容されなければならない訳ではなく、外箱無しの状態で、単に集合させた状態で使用することも可能である。
【００２７】
《産業用車両又はその電源装置としての構成例》
次に、上記のような組電池１００を搭載する産業用車両の一例としてのバッテリフォークリフトについて説明する。図６は、バッテリフォークリフトの側面図である。このバッテリフォークリフト２００の車体２０１は、駆動輪としての前輪２０２と、操舵輪としての後輪２０３と、座席２０４と、操作部１１４と、車体２０１の前方に固定され、立設されたマスト２０５と、マスト２０５に対して昇降可能なリフトブラケット２０６と、リフトブラケット２０６の下部に略水平に取り付けられたフォーク２０７と、リフトブラケット２０６及びフォーク２０７を昇降させるためのシリンダ２０８と、を備えている。操作部１１４は、オン／オフのキー、ハンドル、アクセル、ブレーキ等、走行・操舵に関する操作と、リフトレバー等フォークリフト特有の操作を全て含めた総称である。
【００２８】
上記バッテリフォークリフト２００は、フォーク２０７をパレット３０１に差し込んでパレット３０１上の荷物３０２ごと、昇降動作及び移動運搬動作を行うことができる。
バッテリフォークリフト２００の座席２０４の下方には、溶融塩電池の集合体としての組電池１００及び、キャパシタ１０７が、搭載されている。なお、組電池１００全体としての出力電圧は、例えばＤＣ４８Ｖである。
【００２９】
前述のように、組電池１００を構成する溶融塩電池は不燃性であり、稼働温度領域は５７℃〜１９０℃と広いので、排熱や冷却の構成が不要な分だけ、密集して構成することができる。また、エネルギー密度が鉛蓄電池に比べて高い。従って、この組電池１００は、同等な電流容量の鉛蓄電池に比べて、コンパクトに構成することができる。
キャパシタ１０７の種類は特に限定されないが、例えば、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタが好適である。
【００３０】
図７は、上記バッテリフォークリフト２００の回路構成の一例を示すブロック図である。図において、組電池（溶融塩電池）１００には、例えば図５に示すようなヒータ１４の総括名称としての加熱装置１４０が、密接して設けられている。組電池１００のプラス・マイナスの両端子は、それぞれ、プラス側の電路Ｐ１及びマイナス側の電路Ｎと接続されている。加熱装置１４０は、スイッチ１０１を介して、組電池１００と並列に接続されている。また、組電池１００の両端電圧は電圧センサ１０２によって検知され、検知信号はＣＰＵを含む制御部１１３に送られる。組電池１００の温度は、温度センサ１０３によって検知され、その検知信号は制御部１１３に送られる。
【００３１】
電路Ｐ１は、スイッチ１０５を介して、電路Ｐ２と接続される。電路Ｐ２と電路Ｎとの間には、スイッチ１０６とキャパシタ１０７との直列体が、接続されている。キャパシタ１０７の両端電圧は電圧センサ１０８によって検知され、検知信号は制御部１１３に送られる。
【００３２】
また、電路Ｐ２−電路Ｎ間には、２つの駆動装置（インバータ）１０９及び１１１が接続されている。駆動装置１０９及び１１１にはそれぞれ、走行用の電動機（以下、モータという。）１１０及び荷役用の油圧ポンプ１１８を駆動するための電動機（以下、モータという。）１１２が接続されている。駆動装置１０９，１１１は、モータ１１０，１１２に電流を供給して回転させる装置であると同時に、逆に、モータ１１０，１１２が発電機となるときは、回生エネルギーを電路Ｐ２−電路Ｎ間に送出する装置でもある。
上記の各スイッチ１０１，１０５，１０６は半導体スイッチであり、制御部１１３によりオン／オフ制御される。
【００３３】
制御部１１３には、その他、操作部１１４、センサ部１１５及び設定部１１６から信号が入力される。操作部１１４からは、走行に関する操作指令及び、フォークリフト操作に関する操作指令が入力される。センサ部１１５は、例えば、荷物等の荷重を検知するセンサ、荷物を持ち上げた高さ（揚高）を検知するセンサを含むものであり、これらの検知信号が制御部１１３に入力される。この荷重や揚高に基づいて、荷物を下降させることによって得られる回生エネルギーを推定することができる。また、設定部１１６は、例えば、組電池１００の起動予約に関して時刻（月日や曜日も含む。）を設定する機能を有している。
【００３４】
電路Ｐ１及び電路Ｎには、充電装置１１７の出力が接続されている。充電装置１１７は、商用交流電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）を組電池１００の充電に適した直流電圧に変換する機能を有する。組電池１００を充電する際は、充電装置１１７の入力側と接続されるプラグ２０１を所定部位に装着し、ケーブル２０２を介して、充電装置１１７を、外部電源である商用交流電源２０３と接続する。すなわち、プラグイン方式により、組電池１００の充電を行うことができる。また、充電装置１１７は、例えば、商用交流電圧の検知信号を制御部１１３に送る機能、及び、制御部１１３の指示により出力をオン／オフする機能を有する。
【００３５】
なお、例えば、制御部１１３の他、スイッチ１０１，１０５，１０６、電圧センサ１０２，１０８、温度センサ１０３、操作部１１４、センサ部１１５、及び、設定部１１６は、駆動装置１０９，１１１及び加熱装置１４０の制御、並びに、キャパシタ１０７及び組電池１００の充放電制御を行う制御装置１２０を構成している。
また、キャパシタ１０７、組電池１００、加熱装置１４０、及び、制御装置１２０は、バッテリフォークリフト２００内の電源装置２００ｐを構成している。
なお、制御装置１２０に必要な制御電源電圧（例えばＤＣ５，１２，２４Ｖ等）は、組電池１００の出力電圧からＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず。）を経て得ることができる。また、プラグイン方式での充電時は、充電装置１１７の出力電圧から同様にして得ることができる。
【００３６】
次に、組電池１００の電解質が溶融し、安定した稼働状態にある場合の、上記キャパシタ１０７及び組電池１００の充放電について説明する。この場合、制御部１１３は、スイッチ１０１を「閉」の状態とする。すなわち、組電池１００が稼働状態であるためには、スイッチ１０１が閉じて、組電池１００自身の電力で加熱装置１４０を動作させ、加熱保温により、電解質を溶融状態に維持していることが必要である。なお、安定動作のために好ましい温度は９０℃〜９５℃であるため、９０℃に達すると、スイッチ１０１のオン時間を制御して温度が９５℃を超えないように制御する。
【００３７】
（溶融塩電池の急速充電特性）
図８は、溶融塩電池の急速充電特性の一例を示すグラフである。５つの曲線は、左から順に、２５Ａ充電、２０Ａ充電、１５Ａ充電、１０Ａ充電、及び、５Ａ充電を、それぞれ表している。充電は、単セル電圧が３．０Ｖから３．５Ｖに達するまで行った。このグラフにより、内部抵抗が鉛蓄電池に比べて低い溶融塩電池は、５〜２５Ａという比較的大きな電流でも充電が行われていることがわかる。また、例えば２００秒以内の短時間にも、充電が行われることがわかる。
充電電流に対する温度上昇ΔＴ［℃］、充電後の容量［Ａｈ］は、以下の表１に示すとおりである。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１によれば、充電電流が大きいほど、容量が低くなる傾向が見られるが、充電時の温度上昇は、０．６〜１．１℃の範囲内に小さく抑えられている。これは、溶融塩電池は、急速充電が可能であることを示している。従って、回生エネルギーを効率よく、組電池１００に回収することができる。
【００４０】
（キャパシタによる給電と回生エネルギーの回収）
まず、キャパシタ１０７の蓄電量が十分にあり、優先的にキャパシタ１０７を電源として使用したい場合は、キャパシタ１０７単独で、負荷（モータ１１０，１１２）への給電を実行することができる。蓄電量が十分（十分であることを示す閾値以上）であるか否かは、電圧センサ１０８の検知信号に基づいて、制御部１１３が判断する。この場合、スイッチ１０６は「閉」で、スイッチ１０５が「開」である。組電池１００は、負荷及びキャパシタ１０７から隔離されており、加熱装置１４０以外への給電はしない。モータ１１０又は１１２への給電は、キャパシタ１０７から行われる。また、モータ１１２又は１１０から回生エネルギーが生じるときは、回生エネルギーは、キャパシタ１０７によって回収される。
【００４１】
キャパシタ１０７では、エネルギーの出し入れ（放電・充電）が、溶融塩電池で構成される組電池１００よりも迅速に行われる。従って、フォークの上昇で放電し、荷物の下降時の回生エネルギーで充電される、という荷役の用途の電源として好適である。また、高所から低所への荷下ろしの場合は、フォークの上昇（力行）により失うエネルギーよりも、荷物を載せた状態で下降する時の回生エネルギーの方が大きくなる場合があり、その利得分のエネルギーを、荷物を持って後退する動作すなわち走行にあてることもできる。
さらに、走行中（前進又は後退）の減速の際に生じる回生エネルギーによっても、キャパシタ１０７を充電することができる。
【００４２】
（キャパシタ及び組電池による給電と回生エネルギーの回収：その１）
次に、まずはキャパシタ１０７を先行して使用するが、蓄電量が残り少なくなれば、その時点で組電池１００を使用する場合について説明する。キャパシタ１０７の蓄電量が残り少ない（少ないことを示す閾値以下）か否かは、電圧センサ１０８の検知信号に基づいて、制御部１１３が判断する。
【００４３】
この場合、最初は、スイッチ１０６が「閉」で、スイッチ１０５は「開」である。キャパシタ１０７からの放電中に、キャパシタ１０７の蓄電量が残り少ない状態になった場合、制御部１１３は、スイッチ１０６を「開」、スイッチ１０５を「閉」に切り替える。これにより、以後、モータ１１０又は１１２への給電は、組電池１００から行われる。
【００４４】
一方、荷下ろしや走行中の減速により、回生エネルギーが生じるときは、制御部１１３は、スイッチ１０６を「閉」、スイッチ１０５を「開」に切り替える。これにより、回生エネルギーは、蓄電量が少なく、回収効率の高いキャパシタ１０７により回収される。
【００４５】
（キャパシタ及び組電池による給電と回生エネルギーの回収：その２）
次に、キャパシタ１０７の蓄電量に関わらず組電池１００も併用してパワーアップしたい場合等には、制御部１１３は、スイッチ１０６及び１０５を、共に「閉」とする。これにより、負荷への給電は、キャパシタ１０７及び組電池１００の双方から行われる。これにより供給できる電流量が多くなって、モータ１１２，１１０の仕事量を増大させ得るか又は、同じ仕事量であれば、キャパシタ１０７及び組電池１００のそれぞれにおけるエネルギー負担を軽減することができる。
【００４６】
なお、エネルギーの回収効率は、キャパシタ＞溶融塩電池≫鉛蓄電池の関係にある。
バッテリフォークリフト２００で荷下ろし又は走行中（前進又は後退）の減速の際には、必ず大きな回生エネルギーが生じるが、キャパシタ１０７と組電池１００とによって、より多くの回生エネルギーを回収することができる。その結果、組電池１００の連続駆動可能時間を延長することができる。また、充電回数が減少するため、溶融塩電池の劣化が抑制され寿命も延びる。さらに、回生エネルギーの回収により、動力の出力に対するエネルギー消費率が向上する。
【００４７】
（相互の充電）
また、例えば、作業初期の始動時には、キャパシタ１０７の蓄電量がほとんど無い状態も考えられる。この場合、制御部１１３は、スイッチ１０６及び１０５を、共に「閉」とすることで、組電池１００により、キャパシタ１０７のプリチャージを行うことができる。逆に、スイッチ１０５が「開」の状態で、キャパシタ１０７の両端電圧が、組電池１００の両端電圧より高くなっている場合は、スイッチ１０５，１０６を共に「閉」とすることで、キャパシタ１０７から組電池１００を充電することができる。このようにキャパシタ１０７から組電池１００を充電することを、頻繁に実行すれば、作業途中で組電池１００を充電（プラグイン方式による充電）する必要が生じる可能性を低下させることができる。すなわち、バッテリフォークリフト２００の連続使用可能時間が長くなる。
【００４８】
（プラグイン方式による組電池の充電）
例えば一日の作業が終了すれば（終了前にバッテリ切れになりそうになった場合も同様）、操作者は、バッテリフォークリフト２００を、充電場所に戻し、停車操作（例えばキーをオフにすること）をする。停車操作によって、制御部１１３は、全てのスイッチ１０１，１０５，１０６を「開」の状態にする。ここで、プラグ２０１を装着すると、充電装置１１７が電圧の検知信号を制御部１１３に送る。この検知信号をトリガとして、制御部１１３の監視下で、充電装置１１７により、組電池１００の充電が行われる。なお、充電を監視する機能は、制御部１１３ではなく充電装置１１７にもたせることも可能である。
【００４９】
（充電開始から始動準備完了まで）
次に、プラグイン方式による組電池１００の充電開始から始動準備完了までの動作の一例について、図９のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートの動作主体は、制御装置１２０（特に制御部１１３）である。
なお、操作者は、次にバッテリフォークリフト２００を使用開始する時刻（月日又は曜日も含む。）を、設定部１１６により、設定可能である。
【００５０】
図９において、制御部１１３は、まず、温度センサ１０３から送られてくる検知信号に基づいて、組電池１００が充電可能な温度以上か否か、を判定する（ステップＳ１）。充電可能な温度とは、溶融塩電池の電解質が溶融していて充電可能な状態である温度であり、５７℃以上である。バッテリフォークリフト２００が充電場所に戻り、停車操作をした直後であれば、確実にこの温度以上であるが、もし、停車操作をした後、長時間経過してからプラグ２０１を装着した場合は、常温に近くなっており、加熱（ステップＳ２）が必要な場合もある。加熱は、制御部１１３がスイッチ１０１を「閉」にすることで、充電装置１１７から加熱装置１４０に給電されることにより、行われる。なお、溶融塩が固化している組電池１００に電圧をかけても、充電電流は流れない。
【００５１】
充電に必要な温度条件が満たされれば、組電池１００の充電が行われる（ステップＳ３）。なお、制御部１１３は、充電中も加熱装置１４０を動作させ、温度を適温（例えば９０℃以上）に維持する。充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）は、組電池１００の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）によって推定できるので、例えば、充電中、定期的に充電装置１１７の出力電圧を一時的に停止させ、かつ、スイッチ１０１を「開」にして、その間に電圧センサ１０２により、開放電圧を検知する。この開放電圧の検知信号に基づいて、制御部１１３は、充電完了か否かを判定する（ステップＳ４）。充電完了でなければ、引き続き充電が行われる。
【００５２】
充電完了の場合、制御部１１３は、充電装置１１７の出力を停止して充電を停止し、かつ、スイッチ１０１を「開」にして加熱装置１４０も停止させる（ステップＳ５）。その後は、始動要求（操作者の始動操作）がない限り、設定時刻になるまで（ステップＳ６）停止の状態が続く。設定時刻になると、制御部１１３は、組電池１００の温度が所定温度以上か否かを判定する（ステップＳ８）。また、設定時刻になる前に、ステップＳ７で始動要求があった場合も、制御部１１３は、組電池１００の温度が所定温度以上か否かを判定する（ステップＳ８）。
【００５３】
ここで、所定温度とは、組電池１００の稼働に適した温度（例えば９０℃）である。所定温度以上でない場合は、制御部１１３は、スイッチ１０１を「閉」の状態として、充電装置１１７から出力電圧を加熱装置１４０に供給することにより、組電池１００を加熱する（ステップＳ９）。所定温度に達すると、始動準備完了となる。
【００５４】
以上詳述したように、上記のように構成されたバッテリフォークリフト２００では、キャパシタ１０７によってモータ１１０，１１２からの回生エネルギーを回収することができるのみならず、鉛蓄電池に比べて内部抵抗が低い溶融塩電池の組電池１００によっても回生エネルギーを回収することができる。溶融塩電池は、複数個で組電池１００を構成してもコンパクトである。また、組電池１００が回生エネルギーを回収するため、キャパシタ１０７の容量を減らすことも可能であり、このことも、コンパクト化に寄与する。
従って、バッテリフォークリフト２００において、コンパクトな電源装置２００ｐを搭載し、しかも、回生エネルギーの回収効率をさらに高めることができる。
【００５５】
また、溶融塩電池は電解質が固化すると電池として稼働しないので、その場合の始動時には加熱が必要であるが、バッテリフォークリフト２００は元来、充電するものであるため、充電機能を利用して始動時の加熱を行うことができる。すなわち、電解質が固化している溶融塩電池（組電池１００）を始動するにあたって、充電装置１１７を用いて加熱装置１４０を動作させ、溶融塩電池を稼働させることができる。
従って、加熱用の他の電源装置を搭載する必要がない。
【００５６】
なお、上記実施形態では、バッテリフォークリフトを対象として説明したが、フォークリフトに限らず、バッテリで動く産業用車両（例えば、小型パワーショベル、高所作業用リフト車、構内作業車、無人搬送車等）であれば、上記と同様の電源装置を適用することができる。
【００５７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１００  組電池（溶融塩電池）
１０７  キャパシタ
１０９，１１１  駆動装置
１１０，１１２  モータ（電動機）
１２０  制御装置
１４０  加熱装置
２００  バッテリフォークリフト
２０１  車体
２００ｐ  電源装置
【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】
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【図８】
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【図９】
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