(57)【要約】【課題】回生発電電力を小さくしてバッテリの劣化を防止可能な高所作業車を提供する。【解決手段】車両コントローラ１２および昇降インバータ１３ａは、バッテリ電圧検出器によりバッテリ１４の充電状態が満充電未満であることが検出されている状態において昇降操作レバーにより昇降マストを降下させる操作がされたときに、当該操作に応じた速度で降下移動させるように昇降モータ１６の回生発電制御を行い、回生発電により得られた電力をバッテリ１４に蓄電し、バッテリ電圧検出器によりバッテリ１４の充電状態が略満充電であることが検出されている状態において昇降操作レバーにより昇降マストを降下させる操作がされたときに、昇降モータ１６における回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように昇降モータ１６の駆動制御を行う。【選択図】図５
2014094802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行可能な車体と、前記車体上に設けられて作業装置を昇降移動させる昇降装置とを有する高所作業車であって、
前記昇降装置を昇降駆動する電動式の昇降モータと、
前記昇降モータに駆動用の電力を供給するバッテリと、
前記昇降装置の操作を行う昇降操作手段と、
前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記昇降操作手段の操作および前記充電状態検出手段により検出される結果に基づいて、前記バッテリから前記昇降モータに電力を供給する制御を行って前記昇降モータの駆動制御を行う駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段は、
前記充電状態検出手段により前記バッテリの充電状態が満充電未満であることが検出されている状態において前記昇降操作手段により前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、当該操作に応じた速度で降下移動させるように前記昇降モータの回生発電制御を行い、回生発電により得られた電力を前記バッテリに蓄電し、
前記充電状態検出手段により前記バッテリの充電状態が略満充電であることが検出されている状態において前記昇降操作手段により前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記昇降モータにおける回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように前記昇降モータの駆動制御を行うことを特徴とする高所作業車。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
前記バッテリが略満充電で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、当該操作に対応した回転速度よりも低い回転速度で前記昇降モータを駆動させる制御を行うことにより、前記昇降モータにおける回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように前記昇降モータの駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の高所作業車。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、励磁電流およびトルク電流を用いたベクトル制御により前記昇降モータに電力を供給する制御を行うように構成されるとともに、前記励磁電流と前記トルク電流との比率に応じた複数の制御マップを備え、
前記駆動制御手段は、
前記バッテリが満充電未満で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記複数の制御マップのうちで当該操作に応じた速度で降下移動させながら前記昇降モータで回生発電させる回生制御マップに基づいて、前記昇降モータに電力を供給する制御を行い、
前記バッテリが略満充電で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記複数の制御マップのうちで前記回生制御マップよりも回生発電効率が低く設定された低効率制御マップに基づいて、前記昇降モータに電力を供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の高所作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降装置により作業装置を昇降させるように構成された高所作業車に関し、さらに詳細には、この昇降装置を昇降駆動する昇降モータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の高所作業車の一例として、複数のマスト部材を入れ子式に且つ伸縮自在に組み合わせて構成された垂直マスト式の昇降装置により、作業者が搭乗可能に構成された作業装置としての作業台を垂直昇降させるタイプの高所作業車が知られている。このように構成される高所作業車は、屋内作業に使用されることが多いため排気ガスを排出しない電動式のものが多い。この電動式の高所作業車としては、例えば特許文献１に、チェーン駆動により昇降マストを伸縮させる構成とし、バッテリから電動モータ（昇降モータ）に電力を供給してチェーンが巻き掛けられたスプロケットを回転駆動して、作業床（作業台）を昇降させる構成が開示されている。
【０００３】
作業台には昇降装置の操作を行うための昇降操作手段が設けられており、この昇降操作手段の操作に基づいて昇降モータの駆動制御が行われる。例えば昇降操作手段が昇降側に操作されると、その操作量に応じた上昇速度となるように昇降モータの回転駆動が制御され、一方、昇降操作手段が降下側に操作されると、その操作量に応じた降下速度となるように、昇降モータの回転駆動が制御される。ところで近年、昇降操作手段が降下側に操作されて作業台を降下移動させるときに、作業台や作業台に搭乗した作業者等の自重に抗するように（制動力を作用させるように）昇降モータの回転制御を行い、作業台や作業台に搭乗した作業者等の位置エネルギーを電力に変換する技術（回生発電）が開発されている。このように回生発電を行って得られた電力をバッテリに蓄えることで、高所作業車の稼働時間を延ばすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−４５９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリは略満充電状態でさらに電力が供給されると過充電状態となり、劣化して寿命が短くなるという問題がある。そこで、この問題の解決方法として、例えば電動モータ等を備えた電力消費回路を設けておき、バッテリが略満充電状態のときには、回生発電によって得られた電力をバッテリに供給するのではなく電力消費回路に供給して消費させる方法が考えられる。しかし、この方法の場合には、電力消費回路を追加して設ける分だけ、製造コストが増加したり装置構成が複雑になるという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、製造コストを増加させることなく且つシンプルな構成でありながら、回生発電電力を小さくしてバッテリの劣化を防止可能な高所作業車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】
【０００７】
このような目的達成のため、本発明に係る高所作業車は、走行可能な車体（例えば、実施形態における走行台車２）と、前記車体上に設けられて作業装置（例えば、実施形態における作業台４）を昇降移動させる昇降装置（例えば、実施形態における昇降マスト３）とを有する高所作業車であって、前記昇降装置を昇降駆動する電動式の昇降モータと、前記昇降モータに駆動用の電力を供給するバッテリと、前記昇降装置の操作を行う昇降操作手段（例えば、実施形態における昇降操作レバー３６）と、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段（例えば、実施形態におけるバッテリ電圧検出器１９）と、前記昇降操作手段の操作および前記充電状態検出手段により検出される結果に基づいて、前記バッテリから前記昇降モータに電力を供給する制御を行って前記昇降モータの駆動制御を行う駆動制御手段（例えば、実施形態における車両コントローラ１２、昇降インバータ１３ａ）とを有し、前記駆動制御手段は、前記充電状態検出手段により前記バッテリの充電状態が満充電未満であることが検出されている状態において前記昇降操作手段により前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、当該操作に応じた速度で降下移動させるように前記昇降モータの回生発電制御を行い、回生発電により得られた電力を前記バッテリに蓄電し、前記充電状態検出手段により前記バッテリの充電状態が略満充電であることが検出されている状態において前記昇降操作手段により前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記昇降モータにおける回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように前記昇降モータの駆動制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記駆動制御手段は、前記バッテリが略満充電で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、当該操作に対応した回転速度よりも低い回転速度で前記昇降モータを駆動させる制御を行うことにより、前記昇降モータにおける回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように前記昇降モータの駆動制御を行う構成が好ましい。
【０００９】
上述の高所作業車において、前記駆動制御手段は、励磁電流およびトルク電流を用いたベクトル制御により前記昇降モータに電力を供給する制御を行うように構成されるとともに、前記励磁電流と前記トルク電流との比率に応じた複数の制御マップを備え、前記駆動制御手段は、前記バッテリが満充電未満で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記複数の制御マップのうちで当該操作に応じた速度で降下移動させながら前記昇降モータで回生発電させる回生制御マップに基づいて、前記昇降モータに電力を供給する制御を行い、前記バッテリが略満充電で前記昇降装置を降下させる操作がされたときに、前記複数の制御マップのうちで前記回生制御マップよりも回生発電効率が低く設定された低効率消費制御マップに基づいて、前記昇降モータに電力を供給する制御を行う構成も好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る高所作業車は、バッテリが略満充電であることが検出されている状態で昇降装置を降下させる操作がされたときに、昇降モータにおける回生発電量を抑制、あるいは消費電力を発生するように、駆動制御手段により昇降モータの駆動制御が行われる。このように、駆動制御手段による昇降モータの駆動制御によってバッテリの過充電を防止できるので、バッテリの過充電を防止するために例えば電力消費回路等を追加して設ける必要がない。よって、製造コストを増加させることなく且つシンプルな構成でありながら、回生発電電力を小さくしてバッテリの劣化を防止できる。
【００１１】
なお、バッテリが略満充電で降下させる操作がされたときに、当該操作に対応した回転速度よりも低い回転速度で昇降モータを駆動させる構成が好ましい。このように構成すれば、バッテリの充電状態に応じて昇降モータの回転速度を制御するという簡単な方法により、回生発電電力を小さくしてバッテリの劣化を防止できる。
【００１２】
上述の高所作業車において、励磁電流とトルク電流との比率に応じた複数の制御マップを備え、略満充電で降下操作されたときに、満充電未満のときに用いられる回生制御マップよりも回生発電効率が低く設定された低効率制御マップに基づいて、昇降モータを制御する構成も好ましい。このように構成した場合、例えば複雑な演算処理等を行うことなく、バッテリの充電状態に対応した制御マップを選択し、選択された制御マップに基づいて昇降モータを制御すれば、バッテリの過充電（過充電による劣化）を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した一例としての高所作業車を示す側面図である。
【図２】昇降マストの内部構造、および昇降マストを昇降させる伸縮駆動機構を示す概略図である。
【図３】上記高所作業車の制御系統を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は誘導電動機の等価回路を、（ｂ）はトルク電流 ｉ2と励磁電流ｉmと一次電流ｉ1との関係のグラフを、（ｃ）はトルク一定の場合のトルク電流ｉ2と励磁電流ｉmとの関係のグラフをそれぞれ示す。
【図５】昇降インバータの構成を示すブロック図である。
【図６】回生発電時のバッテリ端子電圧と降下時間との関係を示すグラフである。
【図７】バッテリ電流と昇降モータの回転数との関係を示すグラフである。
【図８】バッテリ電流と昇降モータの回転数との関係を示すグラフであって、（ａ）は回生発電効率の高い制御マップに基づくものを、（ｂ）は回生発電効率の低いマップに基づくものである。
【図９】降下操作されたときの昇降モータの制御を示すフローチャートである。
【図１０】降下操作されたときの昇降モータの制御を示す別のフローチャートである。
【図１１】複数の制御マップ毎のバッテリ電流と昇降モータの回転数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態においては、本発明を、複数のマスト部材を入れ子式に組み合わせて構成された昇降マスト３により作業台４を昇降させる、垂直昇降式の高所作業車１に適用した例について説明する。まず、図１〜図３を参照しながら、高所作業車１の概略構成について説明する。なお、以下においては説明の便宜のため、図１に付記する矢印方向を前後および上下と定義して説明を行なう。
【００１５】
図１に高所作業車１を左側方から見た状態を示しており、この図１に示すように、高所作業車１は、走行可能な走行台車２と、走行台車２から上方に突出する伸縮式の昇降マスト３と、昇降マスト３の上部から後方に突出する作業者搭乗用の作業台４と、昇降マスト３を伸縮作動させる伸縮駆動機構５（図２参照）と、高所作業車１の作動を制御する制御ユニット６（図３参照）とを有して構成される。走行台車２は、台車本体１０と、台車本体１０の前後左右に設けられた走行車輪１１と、走行車輪１１を駆動して台車本体１０を走行させる電動式の走行モータ２０（図３参照）とを有して構成される。なお、走行モータ２０には、走行モータ２０の出力軸の回転速度を検出する走行モータ回転検出器２２が設けられている（図３参照）。
【００１６】
図２に昇降マスト３の内部構造を示しており、この図２に示すように、昇降マスト３は、走行台車２に立設された第１マスト部材２３と、第１マスト部材２３の外側に上下に移動可能に配置された第２マスト部材２４と、第２マスト部材２４の外側に上下に移動可能に配置された第３マスト部材２５と、第３マスト部材２５の外側に上下に移動可能に配置された第４マスト部材２６とを有し、上下に伸縮可能に構成される。第１マスト部材２３の上部には回転自在な上部スプロケット２７が軸支されており、第２マスト部材２４の下部に固着された無端状のチェーン２８が、この上部スプロケット２７と駆動軸１７ａに取り付けられた下部スプロケット１７ｂとに掛け回されている。第２マスト部材２４の上部には回転自在なシーブ２９が軸支され、第１マスト部材２３の上部に一端が固着されたワイヤ３０がシーブ２９に掛け回され、このワイヤ３０の他端は第３マスト部材２５の下部に固着されている。第３マスト部材２５の上部には回転自在なシーブ３１が軸支され、第２マスト部材２４の上部に一端が固着されたワイヤ３２がシーブ３１に掛け回され、このワイヤ３２の他端は第４マスト部材２６の下部に固着されている。
【００１７】
図２には昇降マスト３を昇降させる伸縮駆動機構５も示しており、この図２に示すように、伸縮駆動機構５は、三相交流誘導電動機からなる昇降モータ１６と、昇降モータ１６の出力軸の回転駆動を減速して駆動軸１７ａに出力する減速機１７と、昇降モータ１６に一体に取り付けられた保持ブレーキ１８と、昇降モータ１６の出力軸の回転速度を検出する昇降モータ回転検出器２１とから構成される。保持ブレーキ１８は、ソレノイド（図示せず）を内蔵するいわゆる無励磁作動型の電磁ブレーキである。駆動電流が供給されずソレノイドが励磁されないときにはバネ力等によりブレーキが作動して制動力により昇降モータ１６の出力軸の回転を防止する。一方、駆動電流の供給を受けてソレノイドが励磁されると、その励磁力により上記バネ等の力に抗してブレーキを解除して昇降モータ１６の出力軸の回転を許容する。上述したように、駆動軸１７ａには、チェーン２８と噛合する下部スプロケット１７ｂが取り付けられている。
【００１８】
作業台４は、図１および図２に示すように、第４マスト部材２６の後側壁部に後方に突出して設けられ、搭乗した作業者が操作する操作装置３５を備える。操作装置３５は、図３に示すように、例えば前後に傾動操作可能に設けられて昇降マスト３を昇降させる操作を行う昇降操作レバー３６と、例えば前後に傾動操作可能に設けられて走行台車２を走行させる操作を行う走行操作レバー３７と、例えば左右に回動操作可能に設けられて走行車輪１１を転舵させる操作を行う操舵ダイヤル３８とを備えて構成される。
【００１９】
図３に高所作業車１の制御系統に関するブロック図を示しており、この図３に示すように、制御ユニット６は、制御ユニット６の中枢としての車両コントローラ１２と、直流電力を交流電力に変換可能な昇降インバータ１３ａ，走行インバータ１３ｂと、複数の電源バッテリが直列に接続された直流電源であって充電状態に応じて電圧が変化するバッテリ１４とから構成される。車両コントローラ１２には、図６に示すように、バッテリ１４が略満充電のときの満充電電圧Ｖ２と、この満充電電圧Ｖ２よりも若干低い判断電圧Ｖ１とが記憶されている。バッテリ１４には、バッテリ１４の端子電圧（充電状態）を検出するバッテリ電圧検出器１９が設けられており、このバッテリ電圧検出器１９により検出された結果は検出信号として車両コントローラ１２に出力される。
【００２０】
車両コントローラ１２には、昇降操作レバー３６、走行操作レバー３７および操舵ダイヤル３８から出力された操作信号が入力されるとともに、バッテリ１４からの保持ブレーキ１８を励磁するための駆動電流が昇降インバータ１３ａまたは走行インバータ１３ｂを介して入力される。車両コントローラ１２は、昇降操作レバー３６から入力された操作信号に基づいて、バッテリ１４からの駆動電流を保持ブレーキ１８に供給する制御を行う。
【００２１】
昇降インバータ１３ａには、昇降操作レバー３６の操作に対応した操作信号（目標とする昇降モータ回転速度）が車両コントローラ１２を介して入力されるとともに、昇降モータ回転検出器２１からの検出信号（実際の昇降モータ回転速度）が入力される。また、昇降インバータ１３ａには、バッテリ１４からの直流電力が入力される。昇降インバータ１３ａは、原則として実際の昇降モータ回転速度が目標とする昇降モータ回転速度となるように、バッテリ１４からの直流電力を交流電力に変換して昇降モータ１６に供給する制御を行う（詳しくは後述）。
【００２２】
走行インバータ１３ｂには、走行操作レバー３７の操作に対応した操作信号（目標とする走行モータ回転速度）が車両コントローラ１２を介して入力されるとともに、走行モータ回転検出器２２からの検出信号（実際の走行モータ回転速度）が入力される。また、走行インバータ１３ｂには、バッテリ１４からの直流電力が入力される。走行インバータ１３ｂは、実際の走行モータ回転速度が目標とする走行モータ回転速度となるように、バッテリ１４からの直流電力を交流電力に変換して走行モータ２０に供給する制御を行う。
【００２３】
このように構成される高所作業車１においては、作業者が作業台４に搭乗して、昇降操作レバー３６および走行操作レバー３７を前後に傾動操作したり、操舵ダイヤル３８を左右に回動操作することにより、走行台車２により高所作業車１を前後に走行させたり、昇降マスト３を昇降作動させて、作業者が搭乗する作業台４を所望の高所に移動させることができる。例えば、走行操作レバー３７を中立位置から前後に傾動操作することにより、走行モータ２０をその傾動操作量に応じた回転速度で正逆回転させて走行台車２を前進走行および後進走行させることができる。また、操舵ダイヤル３８を中立位置から左右に回動操作することにより、走行車輪１１を左旋回側および右旋回側に転舵させることができる。このため、走行操作レバー３７の傾動操作および操舵ダイヤル３８の回動操作を組み合わせて行い、高所作業車１を所望の場所に移動させることができる。
【００２４】
また、例えば昇降操作レバー３６を中立位置から前方に傾動操作すると、昇降モータ１６がその傾動操作量に応じた回転速度で正回転されてチェーン２８が回転駆動され、第１マスト部材２３に対して第２マスト部材２４、第２マスト部材２４に対して第３マスト部材２５、第３マスト部材２５に対して第４マスト部材２６がそれぞれ引き上げられる。このようにして昇降マスト３全体を伸長させることができ、作業者は、作業台４とともに所望の高所に移動することができる。
【００２５】
一方、昇降操作レバー３６が中立位置から後方に傾動操作されると、原則として昇降モータ１６がその傾動操作量に応じた回転速度で逆回転されてチェーン２８が回転駆動され、第１マスト部材２３に対して第２マスト部材２４、第２マスト部材２４に対して第３マスト部材２５、第３マスト部材２５に対して第４マスト部材２６がそれぞれ引き下げられる。このようにして昇降マスト３全体を縮小させることができ、作業者は、作業台４とともに高所から下方に移動することができる。
【００２６】
以上ここまでは、高所作業車１の概略構成について説明した。次に、作業台４の昇降作動に関連する昇降インバータ１３ａおよび昇降モータ１６について、図４および図５を参照しながら詳しく説明する。
【００２７】
昇降モータ１６のような三相交流誘導電動機への電流供給制御の方法としてベクトル制御が知られており、このベクトル制御について図４を参照しながら説明する。図４（ａ）には誘導電動機の等価回路を示しており、励磁電流をｉmと表し、トルク電流をｉ2と表したとき、ベクトル制御による誘導電動機への供給電流（一次電流ｉ1）は、図４（ｂ）に示す関係から次式（１）により求まる。
ｉ1＝（ｉm2＋ｉ22）1/2…（１）
【００２８】
また、比例定数をＫとしたとき、ベクトル制御により誘導電動機に電流供給制御を行って得られるトルクＴは、次式（２）により求まる。
Ｔ＝Ｋｉm×ｉ2…（２）
【００２９】
この式（２）から、所定のトルクを得るための励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2とは反比例の関係にあり、そのため、所定のトルクを得るための励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2は、図４（ｃ）のように図示できる。つまり、励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2とを調整すれば、異なる一次電流ｉ1に基づいて所定のトルクを得る制御が可能になる。図４（ｃ）に図示した点Ａと点Ｂとを比較すると、どちらも所定のトルクを得ることができるが、それぞれの励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2とが異なる。
【００３０】
点Ａ、点Ｂにおいて、それぞれの一次電流ｉ1が式（１）から計算可能であり、点Ａ、点Ｂの一次電流ｉ1の大きさは、式（１）および図４（ｂ）から、原点からの点Ａ、点Ｂまでの距離となる。点Ｂに対して点Ａは、原点からの距離が小さい、即ち一次電流ｉ1が小さいことから、点Ａでモータ駆動すれば所定のトルクを得るための一次電流ｉ1を小さくできる。従って、点Ａでモータ駆動すれば、小さな電力消費でありながら所定のトルクを出力させる駆動が可能になる（以下、この駆動状態を「効率が高い」と称す）。一方、点Ａでモータ駆動する場合と比較して点Ｂでモータ駆動する場合には、所定のトルクを得るために一次電流ｉ1を大きくする必要があり、電力消費が大きくなる（以下、この駆動状態を「効率が低い」と称す）。
【００３１】
図５には昇降インバータ１３ａのブロック図を示しており、この図５から分かるように、昇降インバータ１３ａは、比較器４１と、インバータコントローラ４２とを備えて構成される。比較器４１は、昇降モータ１６で出力する複数のトルクそれぞれについて好ましい励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせからなる制御マップ４３を、複数記憶している。制御マップ４３は、作業台４を上昇移動させるときにそのときの作動条件等（例えば、作動速度や作業台荷重等）に応じて読み出される複数の制御マップと、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときにそのときの作動条件等に応じて読み出される複数の制御マップとからなる。なお、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときに読み出される複数の制御マップには、後述するように回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップが含まれる。
【００３２】
比較器４１には、車両コントローラ１２からの指令信号と、昇降モータ回転検出器２１からの検出信号（実際のモータ回転速度）と、昇降モータ１６の三相巻線の駆動電流とが入力される。車両コントローラ１２からの指令信号には、要求トルク値（昇降マスト３を昇降させるのに必要なトルク）に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを、制御マップ４３から選択する選択信号が含まれる。ここで、要求トルク値とは、昇降操作レバー３６の操作量に応じた回転速度で昇降モータ３６を回転させるために必要なトルク値であり、車両コントローラ１２において算出される。比較器４１は、昇降モータ１６の三相巻線の駆動電流および昇降モータ１６の回転速度がモニターされて入力され、入力された三相巻線の駆動電流および回転速度を基にして、パーク変換やクラーク変換を用いて励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2を算出する。このようにして算出された励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2が、所定のトルクを得るための励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2と一致するように、インバータコントローラ４２をフィードバック制御する。
【００３３】
インバータコントローラ４２は、例えばパーク変換やクラーク変換等を用いて、バッテリ１４から供給される直流電流（一次電流ｉ1）を基にして、昇降モータ１６の三相巻線の駆動電流を生成する。
【００３４】
以上、昇降インバータ１３ａおよび昇降モータ１６について説明した。次に、このように構成される高所作業車１の作動制御について、昇降操作レバー３６を操作して作業台４を昇降移動させる場合を例示して説明する。まず、昇降操作レバー３６を操作して作業台４を上昇移動させる場合の作動制御ついて説明する。
【００３５】
昇降操作レバー３６が中立位置から前方に傾動操作されると、その操作に対応した操作信号（操作方向および操作量）が車両コントローラ１２に入力される。車両コントローラ１２は比較器４１に対して、作業台４を上昇移動させるときの制御マップ４３のうちからこのときの作動条件等に応じて最適もしくは最も効率が高くなる制御マップを選択する選択信号を出力し、要求トルク値に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを決定する。比較器４１は、比較器４１において算出された励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2が、所定のトルクを得るための励磁電流ｉmおよびトルク電流ｉ2と一致するように、インバータコントローラ４２をフィードバック制御する。これにより、バッテリ１４に蓄えられた電流を、昇降操作レバー３６の操作に応じて昇降モータ１６に供給することで、昇降操作レバー３６の操作に応じて作業台４を上昇移動させる。このように、作業台４を上昇移動させるときに、作業台４を上昇移動させるときの制御マップ４３のうちからこのときの作動条件等に応じて最適もしくは最も効率が高くなる制御マップを選択すれば、電力消費を抑えて高所作業車１の稼動時間を延ばすことができる。
【００３６】
以上ここまで、昇降操作レバー３６を操作して作業台４を上昇移動させる場合の作動制御ついて説明した。次に、昇降操作レバー３６を操作して作業台４を降下移動させる場合の作動制御について、図９に示すフローチャート５０に従って説明する。
【００３７】
昇降操作レバー３６が中立位置から後方に傾動操作されると、その操作に対応した操作信号（操作方向および操作量）が車両コントローラ１２に入力されるが、車両コントローラ１２は、この操作信号を検出した場合にはステップＳ５２に進み、この操作信号を検出しない場合にはこのフローを終了する。ステップＳ５２に進むと、車両コントローラ１２は、バッテリ電圧検出器１９から入力された検出信号（バッテリ電圧Ｖ）を検出してステップＳ５３に進む。
【００３８】
続いてステップＳ５３において、車両コントローラ１２に記憶された判断電圧Ｖ１（図６参照）とステップＳ５２で検出されたバッテリ電圧Ｖとを比較し、バッテリ電圧Ｖが判断電圧Ｖ１以下の場合にはステップＳ５４に進み、一方、バッテリ電圧Ｖが判断電圧Ｖ１を超える場合にはステップＳ５７に進む。ステップＳ５３からステップＳ５４に進むのは、バッテリ１４が満充電未満で、作業台４等の自重により昇降モータ１６で回生発電させて得られた電力を蓄える余裕がある場合である。よって、ステップＳ５４に進んだ場合には、車両コントローラ１２は、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、このときの作動条件等に応じて最適もしくは最も効率が高くなる制御マップを選択し、要求トルク値に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを決定する。これにより、昇降モータ１６に制動トルクを発生させながら、昇降操作レバー３６の操作量に応じた回転速度で昇降モータ１６を回転させて回生発電を行い、作業台４を降下移動させる。このとき回生発電により得られた電力は、バッテリ１４に蓄えられる。
【００３９】
ステップＳ５４が実行された後ステップＳ５５に進み、ステップＳ５５においては、昇降操作レバー３６からの降下操作に対応する操作信号の入力を判断し、入力がある場合にはステップＳ５６に進み、一方、入力がない場合には降下操作が終了したものと判断して、このフローを終了する。ところで、図６に点線で示す回生充電曲線ａに示すように、降下開始時にはバッテリ電圧Ｖが判断電圧Ｖ１未満であっても、回生発電によりその降下操作の途中で満充電電圧Ｖ２を超える場合がある。この場合には、バッテリ１４は過充電となり寿命を縮めることになり得る。そこで、ステップＳ５５からステップＳ５６に進むと、ステップＳ５４を実行した後にバッテリ電圧検出器１９から入力されたバッテリ電圧Ｖと、車両コントローラ１２に記憶された満充電電圧Ｖ２とを比較し、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２以下の場合にはステップＳ５４に戻り、一方、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２を超える場合にはステップＳ５７に進む。このように、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２以下である限り、降下操作に応じてステップＳ５４を繰り返して昇降モータ１６で回生発電を行い、バッテリ１４に電力を蓄える。
【００４０】
ここで、ステップＳ５３からステップＳ５７に進むのは、バッテリ電圧Ｖが判断電圧Ｖ１以上で且つ満充電電圧Ｖ２以下の場合、もしくはバッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２よりも大きい場合である。バッテリ電圧Ｖが判断電圧Ｖ１以上で且つ満充電電圧Ｖ２以下の場合には、バッテリ１４に電力を蓄える余裕が僅かに残っているが、この状態で作業台４を降下移動させながら回生発電を行うと、バッテリ電圧Ｖがすぐに満充電電圧Ｖ２に達することが予想される。また、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２よりも大きい場合には、バッテリ１４に電力を蓄える余裕が残っておらず、この状態で回生発電を行うと過充電となりバッテリ１４の寿命を縮めることになり得る。また、ステップＳ５６からステップＳ５７に進むのも、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２よりも大きい場合であり、この状態で回生発電を行うと過充電となりバッテリ１４の寿命を縮めることになり得る。
【００４１】
そこで、ステップＳ５７においては、バッテリ１４の過充電を防止するため車両コントローラ１２は、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択し、要求トルク値に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを決定する。これにより、回生電力よりも消費電力が上回るように昇降モータ１６の効率を低くして駆動させる制御が行われ、バッテリ１４に蓄えられた電力が昇降モータ１６において消費されるので、バッテリ電圧Ｖを低下させることができる。
【００４２】
図７には、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、作動条件等に応じて回生発電効率が高くなる制御マップを選択した場合のバッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示したグラフＨと、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択した場合のバッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示したグラフＬとを示している。グラフＨとグラフＬとを例えば回転数Ｎ１で比較すると、グラフＬにおいてはＡ１の電力が消費されるのに対し、グラフＨにおいてはＡ２（＜Ａ１）の電力が消費されることが分かる。このように、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときに、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択すれば、昇降モータ１６においてバッテリ１４の電力を効率良く消費させることができる。
【００４３】
ところで、ステップＳ５７において消費モードで駆動する場合、昇降モータ１６をバッテリ電流が正となる回転速度域で駆動する必要がある。図８（ａ）にはグラフＨのバッテリ電流が正となる回転速度域Ｈ１を示し、図８（ｂ）にはグラフＬのバッテリ電流が正となる回転速度域Ｌ１を示している。これらの図から分かるように、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択すれば、この例では回転数Ｎ２から回転数Ｎ３にバッテリ電流が正となる回転速度域の上限を拡大することができる。昇降操作レバー３６の操作量が回転数Ｎ３に対応する操作量よりも大きい場合には、昇降操作レバー３６の操作量に拘らず昇降モータ１６が回転数Ｎ３以下の回転速度で駆動されることになる。ここで図８（ｂ）に示すように、回転速度域Ｌ１を上限側に拡大させることで、昇降操作レバー３６の操作量と昇降モータ１６の回転速度（作業台４の降下速度）とのギャップを小さくすることができる。また、この消費モードにおける制御は、昇降操作レバー３６の操作に拘らず昇降モータ１６の回転速度を低下させる制御であるため支障はない。
【００４４】
ステップＳ５７が実行された後ステップＳ５８に進み、ステップＳ５８においては、昇降操作レバー３６からの降下操作に対応する操作信号の入力を判断し、入力がある場合にはステップＳ５７に戻り、一方、入力がない場合には降下操作が終了したものと判断して、このフローを終了する。
【００４５】
上述の実施形態で説明したフローチャート５０では、ステップＳ５１で降下操作信号の入力の有無を判断した後、ステップＳ５２でバッテリ電圧Ｖを検出したが、これら２つのステップの実行順序を入れ替えても良い。
【００４６】
上述のフローチャート５０のステップＳ５４において、昇降操作レバー３６の操作量に応じた回転速度で昇降モータ１６を回転させて回生発電を行う制御について説明したが、これに代えて、例えば昇降操作レバー３６の操作量に拘らず一定の回転速度で昇降モータ１６を回転させて回生発電を行う制御も可能である。
【００４７】
上述のフローチャート５０のステップＳ５７において消費モードで駆動する場合に、昇降操作レバー３６が最大量操作されたときにバッテリ電流が正となる回転速度域の最大回転速度（例えば、図８（ｂ）に示すグラフＬでは回転数Ｎ３）で駆動させても良く、または、バッテリ電流が正となる回転速度域の最大回転速度以上のレバー操作がされた場合には、一律に当該最大回転速度で駆動させても良い。さらには、昇降操作レバー３６の操作量に拘らず一定の回転速度（例えば、バッテリ電流が正となる回転速度域の最大回転速度）で昇降モータ１６を駆動させても良い。
【００４８】
上述のフローチャート５０のステップＳ５７において、回生電力よりも消費電力が上回りバッテリ１４に蓄えられた電力を消費させる制御を例示したが、これに代えて、次のような制御も可能である。すなわち、比較器４１に、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップとして、回生電力よりも消費電力が上回りバッテリ１４に蓄えられた電力を消費させる制御マップ、および消費電力よりも回生電力が上回るが回生モード（ステップＳ５４）で選択される制御マップよりも回生発電効率の低い制御マップを、それぞれ複数記憶させておく。そして、ステップＳ５７において、例えばバッテリ電圧Ｖに応じて、バッテリ１４に蓄えられた電力を消費させる制御マップを選択したり、回生電流を抑えてバッテリ１４への充電電流を減少させる、もしくは充電電流が略零となる制御マップを選択しても良い。
【００４９】
上述の実施形態においては、作業台４を降下移動させる場合の作動制御について、フローチャート５０に示すように、満充電電圧Ｖ２と判断電圧Ｖ１とに基づいて作動モード（回生モードおよび消費モード）を切り換える例について説明したが、これに代えて図１０に示すフローチャート６０による制御も可能である。フローチャート６０による制御が行われる場合には、車両コントローラ１２に、作業台４を上端部から下端部まで降下移動させて最大の回生発電を行っても、バッテリ１４が略満充電に達しない基準電圧Ｖ３（＜満充電電圧Ｖ２）が予め記憶されている。すなわち、回生発電開始時のバッテリ電圧Ｖが基準電圧Ｖ３以下であれば、作業台４を降下移動させながら回生発電を行っても、バッテリ１４が略満充電状態に達することはない。
【００５０】
以下、図１０に示すフローチャート６０について説明する。まず、ステップＳ６１において、ステップＳ５１と同様に、降下操作信号の入力の有無を判断する。次にステップＳ６２に進み、ステップＳ５２と同様に、バッテリ電圧検出器１９から入力されたバッテリ電圧Ｖを検出する。続いてステップＳ６３において、車両コントローラ１２に記憶された基準電圧Ｖ３とステップＳ６２で検出されたバッテリ電圧Ｖとを比較し、バッテリ電圧Ｖが基準電圧Ｖ３以下の場合にはステップＳ６４に進み、一方、バッテリ電圧Ｖが基準電圧Ｖ３を超える場合にはステップＳ６６に進む。
【００５１】
ステップＳ６３からステップＳ６４に進むのは、作業台４を上端部から下端部まで降下移動させて最大の回生発電を行っても、バッテリ１４が略満充電に達しない場合である。よって、ステップＳ６４に進んだ場合には、車両コントローラ１２は、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、このときの作動条件等に応じて最適もしくは最も効率が高くなる制御マップを選択し、要求トルク値に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを決定する。これにより、昇降モータ１６に制動トルクを発生させながら、昇降操作レバー３６の操作に応じて昇降モータ１６を回転させて回生発電を行い、作業台４を降下移動させる。このとき回生発電により得られた電力は、バッテリ１４に蓄えられる。
【００５２】
ステップＳ６４が実行された後ステップＳ６５に進み、ステップＳ６５においては、ステップＳ５５と同様に、降下操作信号の入力の有無を判断し、入力がある場合にはステップＳ６４に戻り、一方、入力がない場合には降下操作が終了したものと判断して、このフローを終了する。このように、降下操作信号が検出される限り、ステップＳ６４を繰り返して昇降モータ１６で回生発電を行い、バッテリ１４に電力を蓄える。
【００５３】
ここで、ステップＳ６３からステップＳ６６に進むのは、バッテリ電圧Ｖが基準電圧Ｖ３以上で且つ満充電電圧Ｖ２以下の場合、もしくはバッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ３よりも大きい場合である。バッテリ電圧Ｖが基準電圧Ｖ３以上で且つ満充電電圧Ｖ２以下の場合には、バッテリ１４に電力を蓄える余裕が残っているが、この状態で作業台４を降下移動させて回生発電を行うと、バッテリ１４が略満充電に達することが予想される。また、バッテリ電圧Ｖが満充電電圧Ｖ２よりも大きい場合には、バッテリ１４に電力を蓄える余裕が残っておらず、この状態で回生発電を行うと過充電となりバッテリ１４の寿命を縮めることになり得る。
【００５４】
そこで、ステップＳ６６においては、ステップ５７と同様に、昇降モータ１６で回生発電しながら作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択し、要求トルク値に対応する励磁電流ｉmとトルク電流ｉ2との組み合わせを決定する。これにより、回生電力よりも消費電力が上回るように昇降モータ１６の効率を低くして駆動させる制御が行われ、バッテリ１４に蓄えられた電力が昇降モータ１６において消費されるので、バッテリ電圧Ｖを低下させることができる。
【００５５】
ステップＳ６６が実行された後ステップＳ６７に進み、ステップＳ６７においては、ステップＳ５８と同様に、降下操作信号の入力の有無を判断し、入力がある場合にはステップＳ６６に戻り、一方、入力がない場合には降下操作が終了したものと判断して、このフローを終了する。このように、降下操作信号が検出される限り、ステップＳ６６を繰り返して昇降モータ１６を回生電力よりも消費電力が上回るように駆動して、バッテリ電圧Ｖを低下させる。以上のように、フローチャート６０によれば、フローチャート５０に従って昇降モータ１６を制御する場合よりも制御構成をシンプルにすることができる。
【００５６】
上述の実施形態においては、作業台４を降下移動させるときにそのときの作動条件に対応する制御マップを読み出す制御について説明したが、作動条件の一つである作業台荷重と制御マップ４３との関係の一例を図１１に示している。図１１に示すグラフｂは、作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、例えば作業台４に質量Ｍ１の荷重積載をした状態で回生発電効率が高くなる制御マップを選択した場合の、バッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示している。一方、グラフｃは、作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、例えば作業台４に質量Ｍ２（＞Ｍ１）の荷重積載をした状態で回生発電効率が高くなる制御マップを選択した場合の、バッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示している。グラフｂとグラフｃとを比較すると分かるように、積載荷重が増加するとそれに応じて作業台４の位置エネルギーが増加するため、この図で負の電流として示される回生電流が増加する。
【００５７】
一方、図１１に示すグラフｄは、作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、例えば作業台４に質量Ｍ１の荷重積載をした状態で回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択した場合の、バッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示している。一方、グラフｅは、作業台４を降下移動させるときの制御マップ４３のうちから、例えば作業台４に質量Ｍ２の荷重積載をした状態で回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップを選択した場合の、バッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係を示している。グラフｄとグラフｅとを比較すると分かるように、積載荷重が増加して作業台４の位置エネルギーが増加すると、それに応じてバッテリ電流が正（消費モード）となる回転速度域が減少する。このため、回生発電効率を意図的に低く設定した制御マップ４３のうちから、作業台４の積載荷重に応じてバッテリ電流が正となる回転速度域が確保される制御マップを選択することが好ましい。例えばグラフｅの制御マップ４３よりも回生発電効率がさらに低く設定された制御マップを選択すれば、グラフｆに示すバッテリ電流と昇降モータ１６の回転数との関係になり、バッテリ電流が正となる回転速度域を確保できる。
【００５８】
上述の実施形態においては、バッテリ１４の電圧に基づいて充電状態を検出する構成を例示して説明したが、これに代えて、例えばバッテリ１４への電流の入出力管理を行ってＳＯＣ（State Of Charge：充電率）を算出し、このＳＯＣに基づいて充電状態を検出するようにしても良い。
【００５９】
上述の実施形態においては、垂直マスト式の昇降装置により作業台４を垂直昇降させる高所作業車１に本発明を適用した例を説明したが、本発明はこのタイプの高所作業車に限定して適用されるものではなく、電動モータを用いて昇降装置を駆動する高所作業車全般に適用可能である。
【００６０】
上述の実施形態においては、バッテリ１４の充電状態に応じて制御マップ４３を選択して昇降モータ１６の駆動制御を行う例について説明したが、本発明はこの制御例に限定されるものではない。例えば、バッテリ１４が略満充電状態で降下操作されたときに、昇降操作レバー３６の操作量に拘らず、昇降モータ１６における回生発電により得られる電力よりも消費される電力が大きくなる回転速度領域（例えば、図８（ｂ）における回転数Ｎ３以下の領域）で昇降モータ１６を駆動する制御を行っても良い。
【００６１】
上述の実施形態においては、第３マスト部材２５および第４マスト部材２６の昇降を、シーブ２９，３１に掛け回されたワイヤ３０，３２により行う構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定して適用されるものではない。例えばシーブに代えてスプロケットを設け、このスプロケットにチェーンを掛け回して構成された昇降マストにも、本発明を適用することができる。
【００６２】
上述の実施形態において、例えばバッテリ電圧Ｖと基準電圧Ｖ３との差に応じて、段階的に回生発電量を抑制、あるいは消費電力量を増加させるように昇降モータ１６を制御しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１      高所作業車
２      走行台車（車体）
３      昇降マスト（昇降装置）
４      作業台（作業装置）
１２    車両コントローラ（駆動制御手段）
１３ａ  昇降インバータ（駆動制御手段）
１４    バッテリ
１６    昇降モータ
１９    バッテリ電圧検出器（充電状態検出手段）
３６    昇降操作レバー（昇降操作手段）
４３    制御マップ
【図１】
2014094802.tif 000003
【図２】
2014094802.tif 000004
【図３】
2014094802.tif 000005
【図４】
2014094802.tif 000006
【図５】
2014094802.tif 000007
【図６】
2014094802.tif 000008
【図７】
2014094802.tif 000009
【図８】
2014094802.tif 000010
【図９】
2014094802.tif 000011
【図１０】
2014094802.tif 000012
【図１１】
2014094802.tif 000013