(57)【要約】【課題】積込サイクル中の高負荷からバッテリの負担を軽減してバッテリの劣化を防止しつつ、事前に蓄えられた電力のみで塵芥積込装置を駆動させて低騒音化を図る。【解決手段】本発明の塵芥収集車は、塵芥積込装置４と、塵芥積込装置を駆動する電動モータ７と、バッテリ８と、キャパシタ１１と、コントローラ１２とを備え、コントローラは、塵芥積込装置にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、バッテリ及びキャパシタから電動モータに電力を供給して電動モータを駆動し、積込負荷が比較的低い時期に、バッテリから電動モータに電力を供給するとともに、バッテリの電力によりキャパシタを充電する。また、塵芥積込装置の油圧回路上に油圧を検知する高低２つの圧力スイッチを有し、コントローラは圧力スイッチの動作に基づいて積込負荷を判断する。【選択図】図１
2011088688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵芥投入箱に投入された塵芥の塵芥収容箱への積込みを行なう塵芥積込装置を備えた塵芥収集車において、
前記塵芥積込装置を駆動する電動モータと、バッテリと、キャパシタと、コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記塵芥積込装置にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記電動モータに電力を供給し、
前記積込負荷が比較的低い時期に、前記バッテリから前記電動モータに電力を供給するとともに、前記バッテリの電力により前記キャパシタを充電する塵芥収集車。
【請求項２】
前記塵芥積込装置が油圧駆動とされ、前記塵芥積込装置の油圧回路上に油圧を検知する圧力スイッチを有し、
前記コントローラは、前記圧力スイッチの動作に基づいて前記積込負荷を判断する請求項１に記載の塵芥収集車。
【請求項３】
前記コントローラは、前記積込負荷の高低を指標する第１の値及びこれより低い第２の値を設け、
前記積込負荷が第１の値よりも高い時期に、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記電動モータに電力を供給し、
前記積込負荷が第２の値よりも低い時期に、前記バッテリから前記電動モータに電力を供給するとともに、前記バッテリの電力により前記キャパシタを充電する請求項１又は請求項２に記載の塵芥収集車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力により駆動される塵芥積込装置を搭載した塵芥収集車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の電動化が活発となり、各種の作業車両において作業機器を電力で駆動するものがある。塵芥収集車においては例えば、特許文献１のように塵芥の積込み負荷が高く必要な電力が高いときにはエンジン駆動による誘導機からの電力とバッテリからの電力で塵芥積込装置を作動させる技術がある。そして、積込み負荷が低いときには、誘導機からの電力のみで塵芥積込装置を作動させるとともに誘導機による余剰電力でバッテリを充電させている。
しかしながら、この特許文献１の技術ではエンジン駆動による誘導機からの電力で塵芥積込装置を駆動するとともにバッテリの充電を行なっており、エンジン音による騒音面で改善が要望される。
また、塵芥収集車ではないが特許文献２〜４に記載の発明にあっては、バッテリのほかにキャパシタを備え、回生エネルギーでキャパシタを充電する。
【０００３】
一方、特許文献５記載の塵芥収集車は、塵芥積込装置の油圧ポンプをエンジンにより駆動するＰＴＯシステムを搭載するとともに、外部電源により充電されるバッテリと、油圧ポンプを駆動する電動モータとをさらに搭載し、エンジンを停止しても、そのバッテリ単独で電動モータ、油圧ポンプを介して塵芥積込装置を駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４７０２号公報
【特許文献２】特開２００９−６２１１０号公報
【特許文献３】特開２００８−２９５１２３号公報
【特許文献４】特開平６−１１３４０７号公報
【特許文献５】特開２００５−３２９８７１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、塵芥積込装置における塵芥の圧縮工程においては、塵芥積込装置を駆動するモータには高トルクが必要になるためバッテリ電圧を低くする場合には大電流を短時間に放電することになる。例えば２トンプレス車の場合には４００Ａ以上の大電流が放電される。周知のように一回の積込サイクル中に塵芥の圧縮工程が存在し、塵芥収集車が塵芥で満杯になるまでには積込サイクルは幾度も繰り返されるから、高負荷のかかる圧縮工程も定常的に繰り返される。
【０００６】
特許文献５記載の発明によれば、事前に充電されたバッテリの電力により塵芥積込装置を駆動することにより塵芥積込作業中にエンジンを停止できるので騒音の問題は解消されるが、塵芥積込装置の作業負荷をすべてバッテリに負担させることとなり、積込サイクルの繰り返しに伴って大電流の放電が繰り返されることによりバッテリの劣化を早めてしまうという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３，４に記載の従来技術にあっては、車両減速時の回生エネルギーをキャパシタに蓄えて使用する。
しかし、塵芥収集車においては、車両停止時に多数回の積込サイクル動作を行うため、最初の一回程度の積込サイクル動作でキャパシタの電力を使い切ってしまい、その後の積込動作においてはキャパシタの電力は利用できなくなり、バッテリ単独への負荷が回避できない。
また、塵芥収集車においては積込サイクル中に、特許文献２記載のフォークリフトの荷役降下のような回生エネルギーが得られる位置エネルギー解放動作もない。
【０００８】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、積込サイクル中の高負荷からバッテリの負担を軽減してバッテリの劣化を防止しつつ、事前に蓄えられた電力のみで塵芥積込装置を駆動させて低騒音化を図ることが可能な塵芥収集車の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、塵芥投入箱に投入された塵芥の塵芥収容箱への積込みを行なう塵芥積込装置を備えた塵芥収集車において、
前記塵芥積込装置を駆動する電動モータと、バッテリと、キャパシタと、コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記塵芥積込装置にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記電動モータに電力を供給し、
前記積込負荷が比較的低い時期に、前記バッテリから前記電動モータに電力を供給するとともに、前記バッテリの電力により前記キャパシタを充電する塵芥収集車である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記塵芥積込装置が油圧駆動とされ、前記塵芥積込装置の油圧回路上に油圧を検知する圧力スイッチを有し、
前記コントローラは、前記圧力スイッチの動作に基づいて前記積込負荷を判断する請求項１に記載の塵芥収集車である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記コントローラは、前記積込負荷の高低を指標する第１の値及びこれより低い第２の値を設け、
前記積込負荷が第１の値よりも高い時期に、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記電動モータに電力を供給し、
前記積込負荷が第２の値よりも低い時期に、前記バッテリから前記電動モータに電力を供給するとともに、前記バッテリの電力により前記キャパシタを充電する請求項１又は請求項２に記載の塵芥収集車である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塵芥積込装置にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、バッテリ及びキャパシタから電動モータに電力を供給し、積込負荷が比較的低い時期に、バッテリから電動モータに電力を供給するとともに、バッテリの電力によりキャパシタを充電するので、積込サイクルの繰り返しに伴って、積込サイクル中の低負荷時にバッテリから電動モータに電力を供給するとともにバッテリの電力によりキャパシタを充電し、積込サイクル中の高負荷時にバッテリ及びキャパシタから電動モータに電力を供給することを繰り返し継続することにより、積込サイクル動作中の高負荷からバッテリの負担を軽減してバッテリの劣化を防止しつつ、事前に蓄えられた電力のみで塵芥積込装置を駆動させて低騒音化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る塵芥収集車の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る塵芥積込装置の積込サイクル動作を示す動作図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る塵芥積込装置の油圧回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る塵芥積込装置の積込サイクル動作に伴う電動モータの電流値及びトルク値の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る塵芥積込装置の駆動電力及びキャパシタの充電電力の制御フロー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】
【００１４】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１５】
図１に示すように本実施形態の塵芥収集車１は、塵芥収容箱２と、塵芥投入箱３と、塵芥積込装置４とを備える。
塵芥収容箱２は、車体フレーム５上に搭載されている。塵芥投入箱３は、塵芥収容箱２の後端開口部に連結され、塵芥収容箱２の後端開口と塵芥投入箱３の内部空間とが連通している。
【００１６】
塵芥積込装置４は、塵芥投入箱３内に構成されている。塵芥積込装置４としては、周知のように、塵芥投入箱３の底部に投入され保持された塵芥を圧縮する圧縮工程と、該圧縮工程で圧縮された塵芥を塵芥収容箱２に積込む積込工程とを含む所定の塵芥積込サイクルを実行するものである。周知のように一例としては、塵芥積込装置４は下部に回転パネルを、上部に押込パネルを備える。押込パネルは前後に揺動する。上記圧縮工程を回転パネルにより行い、上記積込工程を押込パネルにより行う方式のものがある。他の一例としては、上下動及び回動するパネルにより上記圧縮工程及び上記積込工程を行う方式のものがある。塵芥積込装置４としていずれの方式のものを適用しても良いし、他の方式のものを適用してもよい。圧縮工程において塵芥積込装置４は顕著に大きな出力を要するので、塵芥積込装置４をバッテリの電力で駆動する場合には、大電流の放電を要する。
【００１７】
本実施形態にあっては、後者に分類される方式を採用する。
図２に示すように本実施形態の積込装置は、アッパーパネル４ａと、センターパネル４ｂと、ロアパネル４ｃとを備える。センターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃは、アッパーパネル４ａの下端に回動自在に連結支持されており、アッパーパネル４ａの上下動に伴って上下動するとともに、前後に回動動作する。
【００１８】
図２を参照して積込サイクル動作につき説明する。
積込サイクル動作は、まず、図２(ｄ)に示す塵芥の積込完了位置からロアパネル４ｃを後方へ反転させる（反転動作：図２(d)実線→(a)）。なお、作業者により塵芥投入箱３の底部空間３ａに塵芥が投入される。
次に、センターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃとともにアッパーパネル４ａを下降させ、その下降中にセンターパネル４ｂを後方へ反転させる（下降動作：図２(b)）。
パネル４ａ，４ｂ，４ｃが最低位まで下降したら、センターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃを一体的にして前方に回動させて塵芥を掻き込む（掻き込み動作：図２(c)）。
センターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃが前方いっぱいまで回動したら、センターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃとともにアッパーパネル４ａを最上位まで上昇させ、積込動作を完了する（上昇動作：図２(d)）。
以上により一回の積込サイクル動作が終了する。塵芥積込装置４は、このような積込サイクル動作を必要回数繰り返して塵芥の積込作業を行う。
【００１９】
さて、図１に示すように塵芥収集車１は、塵芥積込装置４を駆動する電動モータ７と、バッテリ８と、塵芥積込装置４の油圧ポンプ９と、走行用のエンジン１０と、キャパシタ１１と、コントローラ１２とをさらに備える。
本実施形態においては、塵芥積込装置４を油圧駆動式とするため、電動モータ７は直接的には塵芥積込装置４の油圧ポンプ９を駆動し、油圧ポンプ９を介して塵芥積込装置４を駆動する。
バッテリ８は２次電池である。例えば、リチウムイオンバッテリを使用する。
【００２０】
コントローラ１２は、電気ケーブル１３ａを介してバッテリ８と接続され、電気ケーブル１３ｂを介してキャパシタ１１と接続され、電気ケーブル１３ｃを介して電動モータ７と接続されている。
またコントローラ１２は、図３に示した塵芥積込装置４の油圧回路上に構成されたバルブを開閉する電磁アクチュエータ（ソレノイドバルブａ２〜ａ５、ｂ２〜ｂ５等）に接続され、上述の積込サイクル動作を含めた塵芥積込装置４の動作を制御する。
さらにコントローラ１２は、バッテリ８の電力又は、バッテリ８及びキャパシタ１１の電力を用いた電動モータ７の駆動制御と、バッテリ８の電力を用いたキャパシタ１１の充電制御とを担う電力コントローラとしての機能をも備える。
コントローラ１２は、バッテリ８又は、バッテリ８及びキャパシタ１１を電源として、内臓するインバータにより電動モータ７の駆動電流を生成し、これを電動モータ７に入力することで電動モータ７を回転駆動する。
電動モータ７の回転出力により油圧ポンプ９が回転駆動される。図３に示すように油圧ポンプ９は、塵芥積込装置４に構成された圧油路に作動油を圧送する。
【００２１】
図３に示すように塵芥積込装置４には、ソレノイドバルブａ２〜ａ５、ｂ２〜ｂ５を介して圧油路に接続された油圧シリンダ１４、１５，１６，１７，１８が構成されている。
油圧シリンダ１４は塵芥収容箱２の後端開口を開閉させるための塵芥投入箱３の上下回動を、油圧シリンダ１５は塵芥投入箱３の塵芥収容箱２へのロックを、油圧シリンダ１６は、アッパーパネル４ａの上昇・下降を、油圧シリンダ１７はセンターパネル４ｂ及びロアパネル４ｃの掻き込み・反転動作を、油圧シリンダ１８は塵芥収容箱２内に装備され塵芥を塵芥収容箱２から排出するための排出板の排出・戻し動作をそれぞれ担当する。
【００２２】
油圧ポンプ９とソレノイドバルブａ２〜ａ５、ｂ２〜ｂ５との間の圧油路には、その内圧の高まりによりＯＮする２つの圧力スイッチ１９Ｈ、１９Ｌが付設されている。圧力スイッチ１９Ｈはキャパシタ１１からの放電の切っ掛けとなるスイッチで、圧力スイッチ１９Ｌはキャパシタ１１の充電の切っ掛けとなるスイッチであり、圧力スイッチ１９Ｈのスイッチング圧力は、圧力スイッチ１９Ｌのスイッチング圧力より高く設定されている。圧力スイッチ１９Ｈ、１９ＬのＯＮ・ＯＦＦ信号は、コントローラ１２に入力される。
【００２３】
図４のグラフによって塵芥積込装置４の積込サイクル動作に伴う電動モータ７の電流値及びトルク値の変化が示される。
図４において、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは、それぞれ順に上述した反転動作、下降動作、掻き込み動作、上昇動作に要する期間である。
図４に示すように、掻き込み動作期間Ｔｃの後期、上昇動作期間Ｔｄの後期に、高出力を要していることがわかる。
【００２４】
コントローラ１２は、積込サイクル動作の制御に伴い、圧力スイッチ１９Ｈ、１９ＬのＯＮ・ＯＦＦ信号を監視して図５のフローチャートに示すように電力制御を行う。
すなわち、コントローラ１２は塵芥積込開始スイッチがＯＮされたら（ステップＳ１でＹＥＳ）、バッテリ８の電力を電動モータ７に供給して、積込サイクル動作を開始する（ステップＳ２）。
次に、コントローラ１２は、放電側（高位側）の圧力スイッチ１９ＨがＯＮか否か判断する（ステップＳ３）。
ステップＳ３でＹＥＳの場合、コントローラ１２はバッテリ８及びキャパシタ１１から電動モータ７に電力を供給して電動モータ７を駆動する（ステップＳ４）。
ステップＳ３でＮＯの場合、コントローラ１２は充電側（低位側）の圧力スイッチ１９ＨがＯＦＦか否か判断する（ステップＳ５）。
ステップＳ５でＹＥＳの場合、コントローラ１２は、バッテリ８のみから電動モータ７に電力を供給して電動モータ７を駆動するとともに、バッテリ８の電力によりキャパシタ１１を充電する（ステップＳ６）。
【００２５】
以上のような制御によってコントローラ１２は、塵芥積込装置４にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、バッテリ８及びキャパシタ１１から電動モータ７に電力を供給し、積込負荷が比較的低い時期に、バッテリ８から電動モータ７に電力を供給するとともにバッテリ８の電力によりキャパシタ１１を充電する。
放電側（高位側）の圧力スイッチ１９Ｈのスイッチング圧力が図４に示す第１の値Ｐに対応するように設計することにより、掻き込み動作期間Ｔｃの後期、上昇動作期間Ｔｄの後期に存在する第１の値Ｐを超える高負荷時に、バッテリ８及びキャパシタ１１から電動モータ７に電力を供給し、積込サイクル動作中の高負荷からバッテリ８の負担を軽減してバッテリ８の劣化を防止することができる。
一方、充電側（低位側）の圧力スイッチ１９Ｈのスイッチング圧力が図４に示す第２の値Ｑに対応するように設計することにより、反転動作期間Ｔａ、下降動作期間Ｔｂ及び掻き込み動作期間Ｔｃ、さらには積込動作の停止期間における第２の値Ｑを下回る低負荷時に、バッテリ８から電動モータ７に電力を供給するとともにバッテリ８の電力によりキャパシタ１１を充電することにより、バッテリ８に大きな負担をかけることなく、上記高負荷時に放電される電力をキャパシタ１１に蓄えることができる。
【００２６】
以上のような高負荷時、低負荷時で切り換えられる電力制御を実施するためには、圧力スイッチ１９Ｈ，１９Ｌを切っ掛けにした制御に限らず、他のあらゆる形態に置き換えて実施してもよい。例えば、積込負荷の高低を判断するために、上記のような油圧の圧力値ではなく、コントローラ１２が図４に示される電動モータ７への入力電流値により積込負荷の高低を判断する形態としてもよい。積込負荷の高低に対応する他のパラメータに置き換えてもよい。
【００２７】
また、実施にあたって積込負荷の高低を検出することなく、積込動作の制御信号に連動する予め定めたプログラムにより電力制御を切り替えても良い。図４に示しように、積込積込負荷が高くなる時期は、積込動作に関連して一定している。したがって、塵芥積込装置４に構成されるアクチュエータへの入力制御信号に基づき、バッテリ８及びキャパシタ１１から電動モータ７への電力供給及びバッテリ８の電力によるキャパシタ１１の充電を制御することによって、塵芥積込装置４にかかる塵芥の積込負荷が比較的高い時期に、バッテリ８及びキャパシタ１１から電動モータ７に電力を供給し、積込負荷が比較的低い時期に、バッテリ８から電動モータ７に電力を供給するとともにバッテリ８の電力によりキャパシタ１１を充電すること実現してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１     塵芥収集車
２     塵芥収容箱
３     塵芥投入箱
４     塵芥積込装置
５     車体フレーム
７     電動モータ
８     バッテリ
９     油圧ポンプ
１０   エンジン
１１   キャパシタ
１２   コントローラ
１９Ｈ 圧力スイッチ
１９Ｌ 圧力スイッチ
Ｐ     第１の値
Ｑ     第２の値
Ｔａ   反転動作期間
Ｔｂ   下降動作期間
Ｔｃ   掻き込み動作期間
Ｔｄ   上昇動作期間
【図１】
2011088688.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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