(57)【要約】【課題】産業車両において蓄電手段が正常に動作している場合にはシステムに対して電力を安定且つ効率良く供給し、蓄電手段に異常がある場合にも発電機から電力が安定に供給される。【解決手段】バッテリ１０６（蓄電手段）が正常に動作しているときには車両走行用の走行用モータ１０５にインバータ発電機（１０２及び１０３）及びバッテリ１０６の少なくともいずれかから電力が供給される。バッテリ１０６に異常が発生するとバッテリ１０６がシステムから切り離される。そして、発電機インバータ１０３においてインバータ制御が停止され、発電機１０２の発電電力が交流から直流に変換されて走行モータ１０５へと供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
蓄電手段と、
前記エンジンによって駆動されて発電すると共に発電電力をインバータ制御しつつ出力する通常モードと、前記エンジンによって駆動されて発電すると共に発電電力をインバータ制御せずに交流から直流に変換して出力する整流モードとを選択的に取るインバータ発電機と、
前記発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給された電力によって駆動される車両走行用の走行モータと、
前記蓄電手段が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記走行モータへの電力供給を停止する停止手段と、
前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記通常モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記整流モードを取らせる制御手段とを備えていることを特徴とする産業車両。
【請求項２】
エンジンと、
蓄電手段と、
前記エンジンによって駆動されて発電すると共に、発電電力をインバータ制御しつつ出力する通常モードと、発電電力をインバータ制御せずに交流から直流に変換して出力する整流モードとを選択的に取るインバータ発電機と、
前記発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給された電力によって駆動される車両走行用の走行モータと、
前記蓄電手段が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記走行モータへの電力供給を停止する停止手段と、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段が正常に動作していないことをオペレータに報知する報知手段と、
オペレータからの操作を受ける操作手段と、
前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記通常モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないことを前記報知手段がオペレータに報知し且つその後に前記操作手段がオペレータからの操作を受けた場合に、前記インバータ発電機に前記整流モードを取らせる制御手段とを備えていることを特徴とする産業車両。
【請求項３】
前記蓄電手段が正常に動作している際に前記走行モータへと供給する電圧が所定のシステム電圧に調整されており、
前記制御手段が、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように、前記走行モータが駆動される際の前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の産業車両。
【請求項４】
前記インバータ発電機から前記走行モータへと供給される電力をインバータ制御する走行インバータをさらに備えており、
前記制御手段が、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行モータの回転数が、前記制御手段によって回転数が制御された前記エンジンの出力の上限に相当する回転数以下になるように、前記走行インバータを制御することを特徴とする請求項３に記載の産業車両。
【請求項５】
前記走行インバータが、前記走行モータから電力を回生可能である回生モードと、前記走行モータから電力を回生しない不回生モードとを選択的に取り、
前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記走行インバータに前記回生モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行インバータに前記不回生モードを取らせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の産業車両。
【請求項６】
荷役作業装置をさらに備えており、
前記インバータ発電機が、前記通常モードにおいて、前記エンジンによって駆動されて発電する発電機モードと、前記蓄電手段から供給される電力によって駆動される電動機モードとをさらに選択的に取る発電電動機であり、
前記荷役作業装置が、前記電動機モードを取った前記インバータ発電機及び前記エンジンの少なくともいずれかによって駆動され、
前記制御手段が、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記エンジンのみに前記荷役作業装置を駆動させると共に、前記走行モータが駆動される際にのみ、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の産業車両。
【請求項７】
前記インバータ発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給される電力によって駆動される荷役作業装置をさらに備えており、
前記停止手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記荷役作業装置及び走行モータへの電力供給の両方を停止し、
前記制御手段が、
前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行モータが駆動される際及び前記荷役作業装置が駆動される際のいずれの際にも、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の産業車両。
【請求項８】
前記蓄電手段とは別の電力供給源と、
前記電力供給源から供給された電力によって駆動される前記エンジン用のスタータとをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の産業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御された発電機を有する産業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷役作業用の産業車両などの種々の産業車両において、エンジンとエンジンによって駆動される発電機とバッテリなどの蓄電手段とを有するものがある。かかる産業車両において走行用のモータは、発電機が発電する電力及び蓄電手段が供給する電力の少なくともいずれかによって駆動される。また、蓄電手段が電圧源となることにより、産業車両を構成するシステムが安定に動作するようなシステム電圧が確保される場合もある。
【０００３】
上記の産業車両の発電機として、インバータ制御された発電機が使用されることがある。インバータ制御された発電機においては、インバータ制御されていない直流発電機や三相交流発電機を使用する場合と比べて発電効率が高く、また蓄電手段から電力供給を受けさせて発電機を電動機として機能させることも可能である。例えば、エンジンを始動する際のスタータとして発電機を使用したり、荷役作業装置などを発電機で駆動したりすることが可能である。また、所定のシステム電圧に設定されたシステムに対して、発電機の回転数によらず電力を安定に供給することも可能となる。
【０００４】
ところで、かかる産業車両において、蓄電手段が故障すると、システム電圧が確保されずシステムが安定に動作しなくなったり、走行モータの出力が不足したりなどの問題が生じ得る。
【０００５】
特許文献１のハイブリッド車はエンジン、発電機、電池及びモータを有している。特許文献１において、エンジンが発電機を駆動すると、発電機が発電した電力は整流機及びインバータを介してモータへと供給される。電池からの電力はインバータを介してモータへと供給される。特許文献１においては、電池とインバータとの間にスイッチが設けられている。そして、コントローラが所定の条件に応じてスイッチを制御することにより、電池の電圧不足によるモータの出力不足が防止されている。
【０００６】
特許文献２のハイブリッド車は昇降圧コンバータを有している。主電池の出力は昇降圧コンバータによって昇圧され、電動機ユニットへと供給される。また、特許文献２は主電池から給電されるＤＣ−ＤＣコンバータを有している。特許文献２においては、ＤＣ−ＤＣコンバータが主電池から給電されない場合に、電動機ユニットの出力電圧を所定の範囲内に低下させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータを電動機ユニットと直列に接続する。これによって、主電池から給電されない場合でも、電動機ユニットからＤＣ−ＤＣコンバータへと電力が供給される。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−８７６１４号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−１３４６０６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、発電機がインバータ制御されていない。したがって、システムに対して電力が安定に供給されず、発電効率も低い。また、特許文献２において、主電池からの電圧供給がない場合には発電機からの出力に依存するしかない。しかし、かかる場合にも電動機ユニットにおいてインバータ制御がなされると、例えばインバータを介して発電機へと高電圧が帰還するおそれがあり、発電機から電力が安定に供給されなくなることもある。このような場合には、特許文献２のハイブリッド車が安定に走行しなくなり、完全に停止するおそれもある。
【０００９】
本発明の目的は、蓄電手段が正常に動作している場合にはシステムに対して電力を安定且つ効率良く供給し、蓄電手段が正常に動作していない場合にも発電機から電力が安定に供給される産業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
第１の観点において本発明の産業車両は、エンジンと、蓄電手段と、前記エンジンによって駆動されて発電すると共に、発電電力をインバータ制御しつつ出力する通常モードと、発電電力をインバータ制御せずに交流から直流に変換して出力する整流モードとを選択的に取るインバータ発電機と、前記発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給された電力によって駆動される車両走行用の走行モータと、前記蓄電手段が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記走行モータへの電力供給を停止する停止手段と、前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記通常モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記整流モードを取らせる制御手段とを備えている。
【００１１】
また、第２の観点において本発明の産業車両は、エンジンと、蓄電手段と、前記エンジンによって駆動されて発電すると共に、発電電力をインバータ制御しつつ出力する通常モードと、発電電力をインバータ制御せずに交流から直流に変換して出力する整流モードとを選択的に取るインバータ発電機と、前記発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給された電力によって駆動される車両走行用の走行モータと、前記蓄電手段が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記走行モータへの電力供給を停止する停止手段と、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段が正常に動作していないことをオペレータに報知する報知手段と、オペレータからの操作を受ける操作手段と、前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機に前記通常モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないことを前記報知手段がオペレータに報知し且つその後に前記操作手段がオペレータからの操作を受けた場合に、前記インバータ発電機に前記整流モードを取らせる制御手段とを備えている。
【００１２】
本発明の産業車両によると、蓄電手段が正常に動作していない場合に電力供給を停止させると共に、インバータ発電機においてインバータ制御を停止し、インバータを整流器として機能させる。これによって、インバータ発電機内の発電回路へと高電圧が帰還するようなおそれがなくなり、蓄電手段が正常に動作していない場合でもインバータ発電機から走行モータへと安定に電力が供給される。したがって、産業車両の走行が不安定になるのが抑制され、産業車両が停止してしまう事態が回避される。また、第１の観点においては蓄電手段が正常でないときにインバータ発電機を自動で整流モードに移行させるような構成が実現する。第２の観点においては蓄電手段が正常でないことをオペレータが正確に把握でき、インバータ発電機を手動で整流モードに移行させるような構成が実現する。なお、本発明のように発電機がインバータ制御されることにより、システムに対して電力が安定に供給されると共に、発電効率も高くなる。
【００１３】
また、本発明においては、正常に動作している際に前記蓄電手段が前記走行モータへと供給する電圧が所定のシステム電圧に調整されており、前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように、前記走行モータが駆動される際の前記エンジンの回転数を制御することが好ましい。蓄電手段による電圧供給を停止し、インバータ発電機においてインバータ制御を停止すると、エンジンの回転数に応じて産業車両内のシステム電圧が変化する。上記の構成によると、走行モータが駆動される際に、蓄電手段が正常に動作しているときの所定のシステム電圧がインバータ発電機から供給されるようにエンジンの回転数が保持されるので、産業車両が安定に走行する。
【００１４】
また、本発明においては、前記インバータ発電機から前記走行モータへと供給される電力をインバータ制御する走行インバータをさらに備えており、前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行モータの回転数が、前記制御手段によって回転数が制御された前記エンジンの出力の上限に相当する回転数以下になるように、前記走行モータの回転数を制限することが好ましい。この構成によると、例えばアクセルペダルなどにより走行モータの回転数を上昇させるような走行インバータが設けられている場合に、エンジンの出力を超えないようにその回転数が制限されることで走行モータへの電力供給が安定になる。
【００１５】
また、本発明においては、前記走行インバータが、前記走行モータから電力を回生可能である回生モードと、前記走行モータから電力を回生しない不回生モードとを選択的に取り、前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していると前記判定手段が判定した場合に、前記走行インバータに前記回生モードを保持させ、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行インバータに前記不回生モードを取らせることが好ましい。この構成によると、電力の回生が防止されるので、インバータ発電機に電力が回生されることによってインバータ発電機から電力が安定に供給されなくなる事態が防止される。
【００１６】
また、本発明においては、荷役作業装置をさらに備えており、前記インバータ発電機が、前記通常モードにおいて、前記エンジンによって駆動されて発電する発電機モードと、前記蓄電手段から供給される電力によって駆動される電動機モードとをさらに選択的に取る発電機であり、前記荷役作業装置が、前記エンジン及び前記電動機モードを取った前記インバータ発電機の少なくともいずれかによって駆動され、前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記エンジンのみに前記荷役作業装置を駆動させると共に、前記走行モータが駆動される際にのみ、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように前記エンジンの回転数を制御することが好ましい。この構成によると、走行モータが駆動されないときにはエンジンの出力が制限されないので、蓄電手段が正常に動作していない場合でも荷役作業装置に出力が十分に供給される。
【００１７】
また、本発明においては、前記インバータ発電機及び蓄電手段の少なくともいずれかから供給される電力によって駆動される荷役作業装置をさらに備えており、前記停止手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記蓄電手段から前記荷役作業装置及び走行モータへの電力供給の両方を停止し、前記制御手段が、前記蓄電手段が正常に動作していないと前記判定手段が判定した場合に、前記走行モータが駆動される際及び前記荷役作業装置が駆動される際のいずれの際にも、前記インバータ発電機から供給される電圧が前記所定のシステム電圧の近傍に保持されるように前記エンジンの回転数を制御してもよい。この構成によると、蓄電手段が正常に動作していないときにインバータ発電機からの供給電力によって荷役作業装置が駆動される場合であっても、所定のシステム電圧が荷役作業装置を含むシステムに供給されることにより、荷役作業装置や走行モータが安定に動作する。
【００１８】
また、本発明においては、前記蓄電手段とは別の電力供給源と、前記電力供給源から供給された電力によって駆動される前記エンジン用のスタータとをさらに備えている。蓄電手段から電力供給を受けてインバータ発電機がスタータとして機能しているなどの場合に、蓄電手段が正常に動作しなくなって通常の手段ではエンジンを始動できなくなっても、補助的なスタータによってエンジンを始動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態に係る産業車両の一例であるフォークリフトついて図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態のフォークリフト１００の構成を示すブロック図である。
【００２０】
［第１の実施形態］
フォークリフト１００は、エンジン１０１、発電電動機１０２、バッテリ１０６（蓄電手段）、発電機インバータ１０３、走行インバータ１０４、走行モータ１０５及び走行ユニット１１１を有している。また、フォークリフト１００の各部の動作を制御するコントローラ１２０を有している。エンジン１０１の回転数はコントローラ１２０によって制御される。エンジン１０１のクランク軸は、発電電動機１０２の駆動軸と、クラッチを介して同軸で連結されている（クランク軸、駆動軸及びクラッチのいずれも不図示）。かかるクラッチは、エンジン１０１からの駆動力を発電電動機１０２に伝達できる状態と、エンジン１０１からの駆動力を発電電動機１０２に伝達できない状態とを取ることができる。クラッチの状態はコントローラ１２０によって切り替えられる。
【００２１】
発電電動機１０２は発電機インバータ１０３と電気的に接続されている。発電機インバータ１０３は走行インバータ１０４と電気的に接続されていると共に、リレー１１２及びヒューズ１１３を介してバッテリ１０６と電気的に接続されている。なお、リレー１１２は通常時においてオンである。発電電動機１０２は発電機モードと電動機モードとを有している。発電電動機１０２は、発電機モードにおいてはエンジン１０１によって駆動されて発電し、電動機モードにおいてはバッテリ１０６からの供給電力によって電動機として動作する。電動機モードにおいてはエンジン１０１の動作を開始させるスタータとしても機能する。コントローラ１２０は、エンジン１０１の回転数、発電機インバータ１０３のスイッチング素子（後述）のスイッチング及び上記のクラッチの状態をそれぞれ適切に制御することにより、発電電動機１０２において発電機モードと電動機モードとを切り替える。
【００２２】
発電機インバータ１０３は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などからなる複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子のそれぞれに並列に接続された複数のダイオードとを有している。そして、コントローラ１２０によってスイッチング素子においてスイッチング制御されつつ、発電電動機１０２をインバータ制御している（通常モード）。発電電動機１０２は発電機インバータ１０３と協働することにより、発電機モードにおいてインバータ制御されたインバータ発電機として機能すると共に、電動機モードにおいてインバータ電動機として機能する。また、発電機インバータ１０３は、バッテリ１０６からの電力を電動機モードの発電電動機１０２に供給すると共に、発電機モードの発電電動機１０２において発電された発電電力を走行インバータ１０４及びバッテリ１０６へと供給する。
【００２３】
走行インバータ１０４は、発電機インバータ１０３と同様に複数のスイッチング素子とこれらに並列に接続された複数のダイオードとを有している。そして、発電機インバータ１０３を介して発電電動機１０２から供給された電力及びバッテリ１０６から供給された電力にインバータ制御を施しつつ、これらの電力を走行モータ１０５へと供給する。かかる走行インバータ１０４の動作は、コントローラ１２０によって制御される。例えば、コントローラ１２０は、走行インバータ１０４のスイッチング素子におけるスイッチングのタイミングを制御する。これによって、走行モータ１０５へと供給される交流電流の周波数や電力の大きさが制御される。
【００２４】
また、走行インバータ１０４は、後述のように走行モータ１０５から回生電力が供給された場合にその回生電力をバッテリ１０６へと回生する回生モードと、走行モータ１０５から回生電力が供給されてもバッテリ１０６へと回生しない不回生モードとを取ることができる。回生モード及び不回生モードの切り替えはコントローラ１２０によって制御される。
【００２５】
走行モータ１０５は、発電電動機１０２と同様に、発電機モードと電動機モードとを有している。電動機モードにおいて走行モータ１０５は、走行インバータ１０４から供給された電力によって駆動される。一方、走行ユニット１１１は、シャフトの両端に配置された駆動輪を有している。走行ユニット１１１は、走行モータ１０５の駆動軸からシャフトに駆動力が伝達されるように構成されている。走行モータ１０５が駆動されることにより駆動輪が回転し、フォークリフト１００が走行する。また、走行ユニット１１１は図示しない制動機構を有しており、後述の操作ユニット１１５がオペレータからの操作を受けることにより、制動機構が走行ユニット１１１のシャフトの回転を制動する。
【００２６】
走行モータ１０５は、走行ユニット１１１の制動時等に発電機モードに切り替えられる。発電機モードにおいて走行モータ１０５は、走行ユニット１１１から駆動されて発電すると共に、発電電力を走行インバータ１０４へと供給する。走行インバータ１０４は、上記の通り、回生モードを取っているときには走行モータ１０５からの回生電力をバッテリ１０６へと回生する。バッテリ１０６はこれによって蓄電する。なお、このようにバッテリ１０６へと電力が回生されることにより、走行モータ１０５を介して走行ユニット１１１に制動力が伝達される。走行インバータ１０４が不回生モードを取っているときには回生電力はバッテリ１０６へと供給されず、走行モータ１０５は空転する。
【００２７】
上記の構成において、発電機インバータ１０３及び走行インバータ１０４に供給される電圧は、バッテリ１０６から供給される高電圧によって所定の大きさのシステム電圧に保持されている。かかるシステム電圧は、バッテリ１０６から供給された電圧下で発電電動機１０２や走行モータ１０５が発電機インバータ１０３及び走行インバータ１０４から走行用の電力等を安定して供給されるような大きさに調整されている。
【００２８】
また、フォークリフト１００は荷役駆動機１０９及びフォーク１１０（荷役作業装置）を有している。荷役駆動機１０９の駆動機構（不図示）は、フォーク１１０の荷台を上下方向に移動させる。荷役駆動機１０９を駆動させると共にフォークリフト１００を走行させることにより、フォークリフト１００に種々の荷役作業を行わせることができる。荷役作業には、例えばフォーク１１０の荷台上に物体を載置させたり、荷台上の物体を上下方向に移動させたり、荷台上の物体を他の載置台に乗せ換えたりすることが含まれる。
【００２９】
荷役駆動機１０９の駆動機構には発電電動機１０２の駆動軸が連結されており、荷役駆動機１０９に駆動力を伝達できるように構成されている。例えば荷役駆動機１０９に荷役作業用の油圧ポンプが設けられており、発電電動機１０２の駆動軸から伝達された駆動力によって、油圧ポンプが駆動されるように構成されていてもよい。上記の通りエンジン１０１のクランク軸及び発電電動機１０２の駆動軸は、クラッチを介して同軸で連結されている。したがって、発電電動機１０２が発電機モードを取っている場合には、エンジン１０１は同軸上に配置された発電電動機１０２及び荷役駆動機１０９の両方の駆動源となる。一方、発電電動機１０２が電動機モードにある場合には、エンジン１０１と発電電動機１０２の両方、又は、発電電動機１０２のみが、荷役駆動機１０９の駆動源となる。エンジン１０１が荷役駆動機１０９の駆動源になる状態とエンジン１０１が駆動源にならない状態とは、クラッチによって切り替えられる。
【００３０】
フォークリフト１００は、補助スタータ１０８を有している。補助スタータ１０８内には電池などの電力供給源が設けられている。かかる電力供給源はバッテリ１０６とは別個のものであるが、通常時にバッテリ１０６や発電電動機１０２から電力供給を受けて蓄電するものであってもよい。補助スタータ１０８は、コントローラ１２０からの制御信号に基づいて作動し、エンジン１０１の動作を開始させる。
【００３１】
フォークリフト１００は補機１０７を有している。補機１０７には、エアーコンディショナや、エアーコンディショナ等の他の補機に電力を供給するバッテリ等の走行や荷役に直接用いられない機器が含まれる。
【００３２】
フォークリフト１００は、アラーム１１４及び操作ユニット１１５を有している。アラーム１１４は通常時には作動していないが、コントローラ１２０からの制御信号を受信すると警報音を発する。あるいは、警告灯を点灯させたり表示パネルに警告マークを表示させたりしてもよい。
【００３３】
操作ユニット１１５は、アクセルレバー、シフトレバー、荷役作業用レバー、イグニッションスイッチなどの各種レバーやスイッチを有している。フォークリフト１００のオペレータは、操作ユニット１１５の各種レバーやスイッチを操作することができる。オペレータがこれらのレバーやスイッチを操作すると、スイッチが操作されたことを示す信号やレバーの状態を示す信号がコントローラ１２０へと送信される。コントローラ１２０は、操作ユニット１１５からの信号に基づいてエンジン１０１、荷役駆動機１０９、発電機インバータ１０３等を制御する。例えばアクセルレバーの状態を示す信号を受け取ると、当該信号が示す状態に基づいて回転数を所定の大きさに変更するよう指示する制御信号をエンジン１０１へと送信する。エンジン１０１は、かかる制御信号を受信すると制御信号が示す回転数で動作する。
【００３４】
また、フォークリフト１００には、バッテリ１０６が正常に動作しているか否かを検出する各種のセンサが設けられている。このようなセンサには、ヒューズ１１３が断絶したことを検出するセンサ、バッテリ１０６の温度が過大であるか否かを検出するセンサ、バッテリ１０６から供給される電圧が所定の範囲を下回って、又は、超えていることを検出するセンサなどが含まれる。このようなセンサからの検出信号はコントローラ１２０へと送信される。コントローラ１２０は、かかる検出信号に基づいてバッテリ１０６が正常に動作しているか否かを判定する（判定手段）。例えば、バッテリ１０６から供給される電圧と上記の所定のシステム電圧とが大きく異なる場合に、バッテリ１０６が正常に動作していないと判定する。なお、ヒューズ１１３は、バッテリ１０６の電圧が過大になった場合に自律的に断絶するように構成されている。このようにバッテリ１０６の異常を自律的に検出して作動する回路や機器が設けられており、さらにそのような回路等がバッテリ１０６の異常を検出したことを以って、バッテリ１０６が正常に動作していない場合の制御をコントローラ１２０が行なってもよい。
【００３５】
コントローラ１２０は、バッテリ１０６が正常に動作していないと判定すると、リレー１１２をオフにする。これによってバッテリ１０６がシステムから切り離される。そして、フォークリフト１００を通常走行モードから低速走行モードに切り替える。低速走行モードは、コントローラ１２０によってフォークリフト１００の各部が以下の（１）〜（４）のように制御された走行モードである。
【００３６】
（１）発電機インバータ１０３において、スイッチング素子のスイッチングによるインバータ制御が停止される。これによって、発電機インバータ１０３は、ダイオードによって発電電動機１０２からの交流電流を直流電流に整流して走行インバータ１０４へと出力する、整流器として機能する（整流モード）。
【００３７】
（２）走行モータ１０５が駆動される際に、エンジン１０１の回転数が所定の大きさ以下に制限される。ここで、所定の大きさとは、エンジン１０１が発電電動機１０２を駆動することによって発電機インバータ１０３を介して走行インバータ１０４へと供給される電圧が、通常走行モードにおける上記のシステム電圧の近傍に相当する。これによって、走行インバータ１０４によって走行モータ１０５が駆動されるときでも、エンジン１０１及び発電機インバータ１０３から供給される電圧が精精システム電圧の近傍になるように制限される。
【００３８】
（３）走行モータ１０５が駆動される際に、走行インバータ１０４において走行モータ１０５に供給される交流電流が、フォークリフト１００の車速が所定の大きさ以下に制限されるように調整される。ここで、車速の上限値は、上記（１）において回転数が制限されたエンジン１０１からの出力の最大値を超えないものに相当する大きさに調整される。これによって、走行モータ１０５の回転数が、エンジン１０１からの出力の最大値に相当する回転数以下に制御されるため、回転数が制限されたエンジン１０１からの出力に応じて安定した走行が可能となる。
【００３９】
（４）走行インバータ１０４が不回生モードに設定される。これによって、走行モータ１０５からの回生電力が発電機インバータ１０３へと帰還すること等が防止される。
【００４０】
以下、図２を参照して、コントローラ１２０が走行モードを通常走行モードから低速走行モードへと移行させる一連のステップを説明する。
【００４１】
コントローラ１２０は、バッテリ１０６が正常に動作していると判定する（Ｓ１０１、Ｙｅｓ）と、通常走行モードを保持する（Ｓ１００）。
【００４２】
バッテリ１０６が正常に動作していないと判定する（Ｓ１０１、Ｎｏ）と、コントローラ１２０はリレー１１２をオフにセットする（Ｓ１０２）。これによって、正常に動作しなくなったバッテリ１０６がシステムから切り離される。また、アラーム１１４へと制御信号を送信し、アラーム１１４に警報音を発生させる（Ｓ１０２）。これによって、オペレータはバッテリ１０６が正常に動作しなくなったことを知ることができる。次に、コントローラ１２０は、エンジン１０１が停止したか否かを判定する（Ｓ１０３）。エンジン１０１が停止したと判定する（Ｓ１０３、Ｙｅｓ）と、補助スタータ１０８に制御信号を送信して、エンジン１０１を始動させる（Ｓ１０４）。その後、Ｓ１０５のステップに移る。
【００４３】
Ｓ１０３において、エンジン１０１が停止してないと判定する（Ｓ１０３、Ｎｏ）と、コントローラ１２０はエンジン１０１の回転数をアイドリングのレベルに低下させる（Ｓ１０５）。これによって、バッテリ１０６が正常に動作しなくなった際に速やかにエンジン１０１の回転数が低下されるため、フォークリフト１００の安定な動作が速やかに確保される。そして、発電機インバータ１０３による発電電動機１０２のインバータ制御を停止する（Ｓ１０６；上記の（１）の制御）と共に、走行インバータ１０４が不回生モードに保持される（Ｓ１０６；上記の（４）の制御）。
【００４４】
次に、走行モータ１０５が駆動中かどうか、つまりフォークリフト１００が走行中か否かを判定する（Ｓ１０７）。走行モータ１０５が駆動中であると判定する（Ｓ１０７、Ｙｅｓ）と、コントローラ１２０は、エンジン１０１の回転数及び走行モータ１０５の回転数を制限しつつ制御する（Ｓ１０８；上記の（２）及び（３）の制御）。なお、Ｓ１０８において、エンジン１０１及び走行モータ１０５の回転数は、荷役駆動機１０９が駆動されるか否かに関わらず制限される。一方で、走行モータ１０５が駆動中でないと判定する（Ｓ１０７、Ｎｏ）と、コントローラ１２０はエンジン１０１の回転数を制限せず、荷役駆動機１０９が荷役作業を行うのに必要な回転数に制御する（Ｓ１０９）。そして、Ｓ１０７のステップに戻る。
【００４５】
以上の第１の実施形態によって以下の効果が奏される。
【００４６】
バッテリ１０６が正常に動作しなくなったと判定されると、すぐにバッテリ１０６がシステムから切り離される。これによって、バッテリ１０６から供給されるシステム電圧が不安定になることでフォークリフト１００が正常に動作しなくなる事態が防止される。
【００４７】
また、低速走行モードにおいてインバータ制御が停止され、発電機インバータ１０３が整流器として動作する。これによって、発電電動機１０２へと高電圧が帰還するようなおそれがなくなり、バッテリ１０６が正常に動作していない場合でも発電電動機１０２から走行モータ１０５へと安定に電力が供給される。
【００４８】
また、低速走行モードにおいてインバータ制御が停止されると、エンジン１０１の回転数に応じたシステム電圧が発電機インバータ１０３及び走行インバータ１０４を含むシステムに供給される。しかし、エンジン１０１の回転数が上記のように制限されることにより、システムが安定に動作するようにシステム電圧が調整される。また、走行モータ１０５の回転数も上記のように制限されるので、フォークリフト１００が安定に走行することが可能となる。
【００４９】
また、低速走行モードにおいて走行インバータ１０４が不回生モードに保持されることにより、発電機インバータ１０３へと回生電力が帰還することが防止される。したがって、発電電動機１０２からの電力が発電機インバータ１０３を介して走行インバータ１０４へと安定に供給される。
【００５０】
また、走行モータ１０５が駆動されるときにはエンジン１０１の回転数が制限されるが、走行モータ１０５が駆動されていないときには回転数が制限されない。したがって、フォークリフト１００が走行していないときには荷役作業に必要なエンジン１０１の出力が確保され得る。ただし、低速走行モードにおいてはエンジン１０１の回転数に応じたシステム電圧がシステムに供給される。したがって、荷役作業に必要な最大の回転数でエンジン１０１を動作させる際にシステム電圧が上昇することによって少なくともコントローラ１２０の動作が阻害されないような構成が実現されていることが前提となる。
【００５１】
また、低速走行モードにおいてエンジン１０１が停止した場合には、補助スタータ１０８がエンジン１０１を始動させる。したがって、本実施形態のように通常時にバッテリ１０６からの電力でエンジン１０１を始動させる構成の場合に、バッテリ１０６が正常に動作しなくなった際にエンジン１０１を始動できなくなることが防止される。
【００５２】
また、通常走行モードにおいて発電電動機１０２がインバータ制御されることにより、システムに対して電力が安定に供給されると共に、発電効率も高い構成が実現している。
【００５３】
［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態について図３を参照しつつ説明する。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同じ構成についての説明は省略する。また、以下の説明において第１の実施形態と同じ符号は、第１の実施形態と同じ構成を示している。
【００５４】
第２の実施形態のフォークリフト２００は、操作ユニット１１５に、低速モード切替スイッチ（不図示）が設けられている（操作手段）。そして、第２の実施形態のコントローラ２２０は、図２のステップの替わりに図３のステップを実行する。図３において図２と異なるステップは、Ｓ２００及びＳ２０１のステップである。第２の実施形態においては、バッテリ１０６が正常に動作していないと判定され（Ｓ１０１、Ｎｏ）、アラーム１１４（報知手段）が作動する（Ｓ１０２）と、低速モード切替スイッチの押下待ちの状態に移行する（Ｓ２００）。低速モード切替スイッチが押下されていないと判定する（Ｓ２００、Ｎｏ）と、コントローラ２２０は、フォークリフト２００を通常走行モードに保持する（Ｓ２０１）。そして、低速モード切替スイッチが押下されたと判定する（Ｓ２００、Ｙｅｓ）と、コントローラ２２０は低速走行モードに切り替えるためにＳ１０３以降のステップを実行する。
【００５５】
第２の実施形態によると、オペレータがバッテリ１０６の異常を確認してから低速モード切替スイッチの操作によって低速走行モードに切り替わる構成が実現する。なお、Ｓ２０１においてバッテリ１０６が正常な動作に復帰したと判定した場合には、Ｓ１００からの通常時の動作に復帰するように、コントローラ２２０が構成されていてもよい。
【００５６】
［第３の実施形態］
以下、第３の実施形態について図４及び図５を参照しつつ説明する。なお、第３の実施形態において第１の実施形態と同じ構成についての説明は省略する。また、以下の説明において第１の実施形態と同じ符号は、第１の実施形態と同じ構成を示している。
【００５７】
第３の実施形態のフォークリフト３００（図４）において、第１の実施形態と異なる構成は、コントローラ３２０及び昇降圧コンバータ３１６である。昇降圧コンバータ３１６は、バッテリ１０６と走行インバータ１０４及び発電機インバータ１０３との間に接続されている。昇降圧コンバータ３１６は、バッテリ１０６から供給される電圧をさらに大きい電圧に変換して走行インバータ１０４及び発電機インバータ１０３に供給するコンバータである。
【００５８】
図５は、図４の昇降圧コンバータ３１６周辺のさらに詳細な構成を示す回路図である。図４の回路図には、バッテリ１０６、リレー１１２、ヒューズ１１３、補機１０７、昇降圧コンバータ３１６、発電機インバータ１０３、発電電動機１０２及びコントローラ３２０が含まれている。なお、その他の構成は図を見やすくするために省略している。
【００５９】
昇降圧コンバータ３１６には、インダクタＬと、スイッチング素子Ｓ７及びＳ８と、ダイオードＤ７及びＤ８とが含まれている。また、発電機インバータ１０３には、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６及びダイオードＤ１〜Ｄ６が含まれている。かかる構成において、発電機インバータ１０３には昇降圧コンバータ３１６によってバッテリ１０６から昇圧された電圧が供給される。一方で、補機１０７には昇圧前の電圧が供給される。
【００６０】
コントローラ３２０は低速走行モードにおいて、第１又は第２の実施形態における制御と同様の制御を実行する。これによって、発電機インバータ１０３のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチングが停止される。さらに、コントローラ３２０は低速走行モードにおいて、スイッチング素子Ｓ７をオンに保持すると共に、スイッチング素子Ｓ８をオフに保持する。
【００６１】
バッテリ１０６が正常に動作しなくなると、上記の通り、リレー１１２やヒューズ１１３によってバッテリ１０６が切り離される。したがって、補機１０７にバッテリ１０６からの電力が供給されなくなる。
【００６２】
しかし、コントローラ３２０が低速走行モードにおいて上記のようにスイッチング素子Ｓ７及びＳ８を制御することにより、発電電動機１０２からの電力が発電機インバータ１０３を介して補機１０７へと供給されることとなる。これによって、バッテリ１０６が切り離されても補機１０７へと電力が安定に供給される。
【００６３】
［第４の実施形態］
以下、第４の実施形態について図６を参照しつつ説明する。なお、第４の実施形態において第１の実施形態と同じ構成についての説明は省略する。また、以下の説明において第１の実施形態と同じ符号は、第１の実施形態と同じ構成を示している。
【００６４】
第４の実施形態のフォークリフト４００において第１の実施形態と異なる構成は、コントローラ４２０及び荷役駆動機４０９である。荷役駆動機４０９は発電電動機１０２の駆動軸には連結されていない。荷役駆動機４０９は、発電電動機１０２から発電機インバータ１０３を介して供給される電力及びバッテリ１０６から供給される電力の少なくともいずれかによって駆動されるように構成されている。また、第４の実施形態は、発電機インバータ１０３、走行インバータ１０４及び荷役駆動機４０９を含むシステム全体に対して、バッテリ１０６から所定の大きさのシステム電圧が供給されるように構成されている。
【００６５】
したがって、バッテリ１０６が正常に動作しなくなり、システムに所定のシステム電圧が供給されなくなると、荷役駆動機４０９も安定に動作しなくなるおそれがある。
【００６６】
そこで、コントローラ４２０は、走行モータ１０５が駆動される場合のみならず荷役駆動機４０９が駆動される場合にも、上記の所定のシステム電圧を確保するような大きさにエンジン１０１の回転数を制限する。つまり、図２のＳ１０７のステップにおいて、走行モータ１０５を駆動するか否かのみならず、荷役駆動機４０９を駆動するか否かを判定し、いずれかが駆動される場合にはＳ１０８においてエンジン１０１及び走行モータ１０５の回転数を制御する。これによって、図６に示されるような荷役駆動機４０９を有している場合であっても、フォークリフト４００を安定に走行させると共に、荷役作業が安定に行われるような構成が実現する。
【００６７】
＜変形例＞
以上は、本発明の好適な実施の形態についての説明であるが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された内容の限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【００６８】
例えば、上述の実施形態においては、フォークリフトを例に挙げて説明したが、フォークリフト以外の作業車両に本発明が適用されてもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態においては、コントローラ１２０が低速走行モードで上記の（１）〜（４）の全ての制御を行う。しかし、発電機インバータ１０３においてスイッチングを停止する（１）の制御のみがなされてもよい。また、（１）の制御と（２）〜（４）の制御が適宜組み合わされてもよい。
【００７０】
また、上述の実施形態において、バッテリ１０６の異常によりエンジン１０１が停止した際に、オペレータが操作ユニット１１５を操作することで補助スタータ１０８によってエンジン１０１が始動するという構成をフォークリフトが有していてもよい。また、第２の実施形態においてはエンジン１０１が停止した場合も停止しなかった場合も、オペレータの操作によって始めて走行モードが低速走行モードに切り替えられる。しかし、エンジン１０１が停止した場合にはオペレータの操作によって低速走行モードに切り替えられ、エンジン１０１が停止していない場合には第１の実施形態のように自動で低速走行モードに切り替えられるという構成であってもよい。
【００７１】
また、図２及び図３においては、低速走行モードに切り替わった後にその走行モードを保持するようなステップが示されている。しかし、低速走行モードに切り替わった後に、バッテリ１０６が正常な動作に復帰したか否かを判定し、正常な動作に復帰したと判定すると通常走行モードに復帰する、というステップをコントローラ１２０が実行してもよい。
【００７２】
また、上述の実施形態においては、走行インバータ１０４が回生モードと不回生モードとを選択的に取ることとしている。しかし、走行モータ１０５の駆動軸を走行ユニット１１１のシャフトの回転から切り離すことにより、走行モータ１０５の回生動作を停止するような構成であってもよい。この場合には、走行モータ１０５において駆動軸を介してシャフトに駆動力を伝達する状態と駆動軸がシャフトから切り離されている状態とをコントローラ１２０が切り替えることにより、回生モードと不回生モードとが切り替えられる。さらに、不回生モードにおいて走行モータ１０５から回生された電力を消費するための消費回路等が設けられており、かかる消費回路等に走行インバータ１０４が回生電力を供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態である第１の実施形態に係るフォークリフトの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のコントローラがコントローラが走行モードを通常走行モードから低速走行モードへと移行させる一連のステップを示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るフォークリフトのコントローラが実行する図２に替わる一連のステップを示すフローチャートである。
【図４】第３の実施形態に係るフォークリフトの構成を示すブロック図である。
【図５】図４の昇降圧インバータ周辺の詳細な構成を示す回路図である。
【図６】第４の実施形態に係るフォークリフトの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００，２００，３００，４００  フォークリフト
１０１  エンジン
１０２  発電電動機
１０３  発電機インバータ
１０４  走行インバータ
１０５  走行モータ
１０６  バッテリ
１０７  補機
１０８  補助スタータ
１０９，４０９  荷役駆動機
１１０  フォーク
１１１  走行ユニット
１１４  アラーム
１１５  操作ユニット
１２０，２２０，３２０，４２０  コントローラ
３１６  昇降圧コンバータ
【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】
2008265462.tif 000007
【図６】
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