(57)【要約】【課題】工場等において利用される、バッテリー式走行車両において、バッテリーと充電器を有する従来型の作業車であっても、安価で簡単に過充電保護装置を取り付けられ、過充電を防止できるようにすることを課題とする。【解決手段】バッテリー２１と充電器１９の間に配設する過充電保護装置２０であって、バッテリー電圧判定手段としての電圧判定部３２と、充電切換制御手段としての充電制御部３３と、バッテリー側接続端子２５ａと、充電器側接続端子２５ｂを備えることとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーと充電器の間に配設する過充電保護装置であって、バッテリー電圧判定手段と、充電切換制御手段と、バッテリー側接続端子と、充電器側接続端子を備えることを特徴とした過充電保護装置。
【請求項２】
前記充電切換制御手段は、バッテリー電圧が充電不要な設定電圧よりも高いと「断」とし、該設定電圧よりも低いと「接」とする請求項１に記載の過充電保護装置。
【請求項３】
前記充電切換制御手段が「接」となると、設定電圧よりも高くなっても「接」の状態を維持することを特徴とした請求項２に記載の過充電保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォークリフトや自走式リフトトラックや高所作業車等に搭載したバッテリーの電力を用いて、走行や作業を行うバッテリー作業車において、バッテリーの過充電を防止するための過充電保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場等において、物品を搬送するためにフォークリフトやリフトトラックが利用されている。また、工場内で高所作業を行うために昇降装置を備えた高所作業車も知られている。これらフォークリフトやリフトトラックや高所作業車等は工場内の空気を汚さないようにするため、バッテリーからの電力により駆動する方式が多く採用されている。
【０００３】
このようなバッテリー式の自走式作業車は、毎日作業を行い、途中で充電する必要がないように、作業終了後に充電を行う。この充電作業は、商用電源が配備される場所まで車両本体を移動し、そのまま充電器のプラグを電源に差し込むことで行われる。その気軽さから、作業者にしてみれば、電池切れにより、バッテリー式の自走式作業車が使用不能となることを避け、例えバッテリーに蓄電された電圧が、未だ満了状態に近くても、頻繁に充電作業を行う傾向があった。
【０００４】
ここで、充電器がバッテリーと直接接続されているバッテリー式の自走式作業車においては、電池が不完全な充放電が繰り替えされた場合、バッテリーの劣化が速くなることが知られている。
【０００５】
一方、蓄電池の残量を検知して、満充電の状態では充電せず、満充電ではないときに充電するようにした充電回路の技術が公知となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−７０５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術では、充電回路と検知回路が一体的となったものであり、バッテリー式自走作業車に元々取り付けられている充電器や充電器にバッテリーを接続するタイプの作業車には取り付けることはできない。つまり、充電器自体を交換する必要があり、後付けができない構成となっている。
そこで、本発明においては、バッテリー式走行車両におけるバッテリーと充電器を有する従来型の作業車であっても、安価で簡単に過充電保護装置を取り付けられ、過充電を防止できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、バッテリーと充電器の間に配設する過充電保護装置であって、バッテリー電圧判定手段と、充電切換制御手段と、バッテリー側接続端子と、充電器側接続端子を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記充電切換制御手段は、バッテリー電圧が充電不要な設定電圧よりも高いと「断」とし、該設定電圧よりも低いと「接」とするものである。
【００１０】
請求項３においては、前記充電切換制御手段が「接」となると、設定電圧よりも高くなっても「接」の状態を維持するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、過充電保護装置は簡単な構成で安価に構成することができ、一つのユニットとして独立して扱うことが可能となる。そして、充電器とバッテリーの間に、接続端子により容易に接続することが可能となり、従来から使用しているバッテリー式作業車両に簡単に後付けすることができる。また、不要な場合には容易に取り外すこともできる。更に、過充電保護装置はバッテリーの過充電を防止して、バッテリーの劣化を早めることを防止できる。
【００１３】
請求項２においては、バッテリーを充電するときに、バッテリーの残存容量を検知して、予め設定された設定電圧値以下である場合にのみ、充電作業を許可するので、バッテリーの残存量を検知してから充電作業をする必要がなく、バッテリーの充電能力の低下を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３においては、前記過充電保護装置は、一旦、バッテリーの充電作業を許可した場合、予め設定された設定電圧値を超えても、充電作業を停止させない機能を具備させたことにより、充電満了に至る前に充電作業が終了することがなく、充電器が元々備える停止機能を用いて充電を停止することができ、バッテリーの種類に合わせて充電終了設定を行う必要がない。よって、過充電保護装置は、回路構成は複雑とならず、安価に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る、リフトトラックの全体的な構成を示した後方斜視図である。
図２は本発明に係る過充電保護装置を含む、全体の回路構成を示した斜視図である。
図３は本発明に係る過充電保護装置の回路構成を示すブロック図である。
図４は本発明に係る過充電保護装置の作動の流れを示すフローチャート（過充電保護装置の接続から「充電許可信号」の出力に至るまでのステップを示す。）である。
図５は同じく作動の流れを示すフローチャート（「充電許可信号」の出力後から実際のバッテリー充電開始に至るまでのステップを示す。）である。
図６は同じく作動の流れを示すフローチャート（充電作業の停止に至るまでのステップを示す。）である。
【００１６】
［リフトトラック１］
まず、本発明の過充電保護装置を取り付けたバッテリー式走行作業車としてのリフトトラック１を例として、全体構成について図１を用いて説明をする。（なお、図１に示す矢印Ａの方向を前方とする。）
リフトトラック１は主に、物品を搭載させる荷受け部２と、該荷受け部２の昇降手段や走行手段が配備された本体部３と、操作ハンドル等からなる操作部４等から構成され、例えば、前記走行手段として設けられる後輪６には駆動源としての電気モータ７が具備される、自走式リフトトラック１である。
【００１７】
荷受け部２には、平面視にて前後方向に並設される、２本のフォーク形荷台５・５が設けられている。前記荷台５は前端部において、枢支アーム８を介して、下方に突出自在に設けられる前輪９が軸支されており、対峙する後端部において、図示せぬ基端支持部材と連結される。
【００１８】
前記基端支持部材は正面視において、下方を開放部とする横「コの字」形状を有した部材であり、並設される各々の荷台５・５の後端部から上方に一端延出され、その先端部において水平方向に連結された形状を有している。そして、その連結部の中央部下面には、図示せぬ昇降シリンダーがロッドを介して垂設され、荷台５・５の昇降駆動を担っている。
【００１９】
また、前記枢支アーム８の後部一端には、昇降アーム１０が連結され、該昇降アーム１０は、前記枢支アーム８の対峙される一端で、軸受けフレーム１１と連結されている。そしてテコの作用により、昇降アーム１０を揺動させることにより、容易に荷台５の略垂直方向の昇降動作を可能としている。
【００２０】
本体部３には、前記昇降シリンダー等からなる昇降手段や、駆動源が具備される後輪６等からなる走行手段や、これら電気機器に電力を供給するバッテリー２１等が設けられており、これら構成部品類がフレーム１４に具備されて構成される。
【００２１】
フレーム１４は正面視にてリフトトラック１の中央、かつ、側面視にて荷台５の後方上部に配設されており、上部に具備される上部フレーム１３と、該上部フレーム１３の下部において、水平方向に延出される板部材１２を介して垂下される軸受けフレーム１１と、により構成される。
【００２２】
板部材１２の略中央部には、旋回モータ１６が軸方向を垂直にして挿嵌されており、前記旋回モータ１６には、車軸フレーム１５の上部に設けられる枢支軸１５ｃが軸止され、さらに、前記車軸フレーム１５の一側部には後輪６を介して、電気モータ７が、軸方向を水平にして具備されている。
【００２３】
このような構成により、後輪６は電気モータ７と一体となって水平旋回自由とされ、リフトトラック１の進行方向の転換は、全て前記旋回モータ１６により行われる。
また、軸受けフレーム１１の外側両側部には、部材を介して補助車輪１８・１８が設けられており、正面視において、後輪６の左右両側方に位置するように配設される。補助車輪１８は、水平旋回自由に軸止される自由車輪であり、物品の運搬時等におけるリフトトラック１の左右方向の重量バランスを保持するために設けられたものである。
【００２４】
上部フレーム１３の両側部には、前記電気モータ７等への電力を供給するバッテリー２１・２１が並設される。即ち、板部材１２は正面視において、上部フレーム１３及び軸受けフレーム１１の幅寸法より、幾分、左右両外側へ突出して設けられており、この突出部の上面を用いて、前記バッテリー２１・２１が、上部フレーム１３を挟んで並設されている。また、前記突出部の一方の下面には、充電器１９が配備されており、前記上部フレーム１３の内側左右両側面の一端には、過充電保護装置２０が配備されている。
【００２５】
また、本体部３の操作側に、本実施例では上部フレーム１３の上部後面の中央に、後述の本体スイッチ２８が設けられており、作業者はこのスイッチを用いて、バッテリー２１の接続状態を「充電状態」或いは「負荷状態」に、切り換えられるようにしている。
ここで「充電状態」とは、後述のとおり、充電する時に過充電保護装置２０を経由して、充電器１９によってバッテリー２１の充電を行うことが可能な状態を示し、また、「負荷状態」とは、後輪６に具備される電気モータ７や、旋回モータ１６等からなる各負荷装置３５を駆動させるために、過充電保護装置２０とは切り離してバッテリー２１と接続して作業可能な状態を示す。
【００２６】
なお、バッテリー２１・２１と、充電器１９と、過充電保護装置２０の配備される場所は、上述に示す場所に限定されるものではない。即ち、本実施例においては、各機器１９・２０・２１の外形寸法や配線の取り回し等を考慮して、リフトトラック１のレイアウト上の空きスペースを利用したに過ぎず、例えば、別途フレームを継ぎ足して、これら各機器１９・２０・２１をまとめて配備してもよい。
【００２７】
また、本体スイッチ２８の取り付け位置においても、上述に示す場所に限定されるものではなく、作業者の操作性や取り付けスペース等を考慮して、別途取り付け位置を設けても良い。
【００２８】
操作部４は上部フレーム１３の上面略中央に、水平及び上下回動自由に立設されるハンドル支柱２２と、該ハンドル支柱２２の上端部に水平に取付けられた、円筒形の左右の握部２３・２３とにより、「Ｔ字」形状に形成される。そして、左右の握部２３・２３の間には操作スイッチ本体２４が設けられており、前記操作スイッチ本体２４には、後輪６の前進・後退や、低速・高速等の各種切換えスイッチ等が具備されている。このような構成を有することにより、作業者は、握部２３・２３から手を離すこと無く、リフトトラック１の前進・後退等の切換え操作を安全に行うことが可能となる。
【００２９】
［過充電保護装置２０の回路構成］
次に、過充電保護装置２０の回路構成について、図２及び図３を用いて説明する。
過充電保護装置２０は、充電器１９とバッテリー２１との間に接続され、前記バッテリー２１に蓄電された電池の残存容量によって、充電作業の可否を判断し過充電とならないようにする装置であり、主に回路用電源部３１と、バッテリー電圧判定手段となる電圧判定部３２と、充電切換制御手段となる充電制御部３３と、充電用プラグ（バッテリー側接続端子）２５ａと、充電器側接続端子２５ｂと、により構成されている。
以下の説明において、バッテリー２１が充電不要である状態を「満充電状態」とする。
【００３０】
回路用電源部３１は、後述の電圧判定部３２、及び、充電制御部３３に電圧を供給するための回路である。
電圧判定部３２は、バッテリー２１の充電作業を行うか否かを判定する判定回路として機能される。即ち、電圧判定部３２は、バッテリー２１の電圧値と、予め設定された電圧値と比較して、設定電圧よりも低い場合にのみ、後述の充電制御部３３に出力信号（充電許可信号）が送信されるように回路構成されている。
【００３１】
充電制御部３３は、切換手段となる接点２６を介して、充電器１９とバッテリー２１とを繋ぐ回路の、接続・切断を制御する制御回路として機能される。即ち、充電制御部３３は、前記電圧判定部３２に接続されるリレー作動回路と、リレーと該リレーの接点２６等から構成されており、電圧判定部３２からの「充電許可信号」が送られると、リレーがＯＮされ、接点２６が閉じられる。
【００３２】
ここで、前記リレーは、充電制御部３３に設けた自己保持回路により一旦通電されると、接点２６は閉じたままとされ、充電によりバッテリー２１の電圧が設定電圧以上となっても閉じられた状態が保持され、充電用プラグ２５ａを外すか、または、本体スイッチ２８を「負荷状態」側に切り換えるまで「接」とされる。
【００３３】
即ち、バッテリー２１の電圧が設定電圧以下では充電作業を開始するが、充電が進むに従ってバッテリー電圧は上昇し、設定電圧に達する。このとき接点２６を開くと、「満充電状態」となっていないにも関わらず充電は停止されてしまう。そこで、バッテリー２１の電圧が設定電圧以上となっても充電を続けるために接点２６は閉じたままとなるように自己保持回路を備えているのである。
なお、充電が必要となる設定電圧は、「満充電状態」となって充電を停止する電圧よりも低く設定されている。また、前記設定電圧は可変抵抗器等を用いてダイヤル等を回動して変更可能に構成することができる。このように回路を構成することにより、過充電保護装置２０は、複数の電池容量を有するバッテリー２１に対応することが可能となる。
また、接点２６は過充電保護装置２０のプラス端子とバッテリー２１のプラス端子を接続する配線上、または、過充電保護装置２０のマイナス端子とバッテリー２１のマイナス端子を接続する配線上、または、両方の配線上に設けられる。
【００３４】
過充電保護装置２０と充電器１９との接続には、コネクタからなる充電器側接続端子２５ｂが用いられ、両装置１９・２０が一旦リフトトラック１に組付けられ、配線された後は、通常、脱着行為は行われない。これに対して、過充電保護装置２０とバッテリー２１との接続には、劣化や容量の変更等による、バッテリー２１の交換作業が伴うため、より脱着作業を容易にするべく、プラグからなる充電用プラグ（バッテリー側接続端子）２５ａが用いられる。
【００３５】
また、過充電保護装置２０とバッテリー２１との配線の途中には、本体スイッチ２８が設けられており、前記充電用プラグ２５ａの脱着作業を要することなく、スイッチの切り換え操作により、バッテリー２１との接続先を、過充電保護装置２０、或いは負荷装置３５へと容易に切り換えることができる。
【００３６】
ここで、前記本体スイッチ２８は、「充電」「停止」「作動」の３パターンを選択することができるセレクトスイッチにより構成されており、一方の端子は常時バッテリー２１と接続され、他方の２つの端子は、それぞれ過充電保護装置２０、及び、負荷装置３５と接続されることとしたものである。
【００３７】
即ち、本体スイッチ２８のツマミ部分を「充電」或いは「作動」に切り換えると、バッテリー２１は、過充電保護装置２０、または負荷装置３５と接続されることとなり、前記ツマミ部分を「停止」に合わせると、バッテリー２１は、過充電保護装置２０、及び負荷装置３５のいずれとも、接続が遮断された状態となる。
【００３８】
このような回路構成において、従来より既に使用されている本機に搭載されたバッテリーの端子に、充電器を接続して充電するような場合や、本機にバッテリーの充電器を備えて、充電器１９のプラグ２７を電源に差し込むだけで充電できるようにした作業車両の場合には、バッテリーと充電器を接続する端子の間に過充電保護装置２０を介装するだけで、容易に後付けが可能となる。そして、この過充電保護装置２０を取り付けた場合には、充電器１９のプラグ２７を商用電源に接続されたコンセントに差し込むことで、バッテリー２１が「満充電状態」に近い場合には、充電作業は実施されず、バッテリー２１の「過充電」を防止することができる。
また、充電器１９は市販の充電器であってよく、バッテリーの種類に合わせた充電器が使用される。つまり、充電器１９は商用電源に接続するプラグ２７と、充電電圧に変換する変圧手段（この変圧手段は複数の電圧に切り換えられるようにすることも可能である）と、交流を直流に変換する整流回路と、電流を制御する手段と、バッテリーが満充電電圧に達すると充電回路を「断」とする手段と、出力するための端子を備えている。
【００３９】
［過充電保護装置２０の作動の流れ］
次に、過充電保護装置２０の作動の流れを図４乃至図６に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１において、バッテリー２１、過充電保護装置２０、充電器１９が、充電用プラグ２５ａ、及び、充電器側接続端子２５ｂを介してそれぞれ直列に接続され、前記充電器１９のプラグ２７が電源に接続されることにより、バッテリー２１の充電作業が可能な状態となる。ここで、実際にはバッテリー２１と、過充電保護装置２０と、充電器１９については、既にリフトトラック１に組み付けられる際に、互いの接続作業は完了されているため、作業者にとっては、リフトトラック１を、電源が設けられている所定の個所まで移動させて、充電器１９のプラグ２７を電源に接続する作業のみで足りる。
【００４０】
充電器１９のプラグ２７が電源に接続され、本体スイッチ２８を「充電状態」に切り換えると、過充電保護装置２０に電流が通電される。即ち、ステップＳ２において、本体スイッチ２８のツマミ部分を「充電」に切り換え、ステップＳ３において、過充電保護装置２０に設けられる回路用電源部３１、電圧判定部３２、充電制御部３３のそれぞれに電流が通電され、ステップＳ４において、前記電圧判定部３２が作動開始され、その後、バッテリー２１の電池容量の確認が実行されることになる。
【００４１】
即ち、ステップＳ５においては、予め設定された電圧判定用の「しきい値」としての設定電圧値（Ｖ０）と、バッテリー２１に蓄電される電池の電圧値（Ｖ１）と、が比較考慮される。そして、バッテリー２１の電圧値（Ｖ１）が設定電圧値（Ｖ０）よりも小さな値であれば、前記バッテリー２１の充電作業が必要ありと判断され、ステップＳ７において、充電制御部３３に対して、「充電許可信号」が出力される。
また、バッテリー２１の電圧値（Ｖ１）が設定電圧値（Ｖ０）よりも大きな値であれば、前記バッテリー２１の充電作業は必要なしと判断され、ステップＳ６において、接点２６が閉じられることは無く、バッテリー２１と充電器１９との接続については、遮断状態が保持されることになり前記ステップＳ４の状態に戻り、充電作業は実施されない。
【００４２】
電圧判定部３２から「充電許可信号」が送られた充電制御部３３は、ステップＳ１１において、リレー回路を介して接点２６が閉じ、その結果、ステップＳ１２において、バッテリー２１と、充電器１９とが通電されて、ステップＳ１３に示す、充電作業が開始される。
なお、上述の通り、電圧判定部３２に設けられるリレー回路は、自己保持回路として構成されており、一旦接点２６が閉じられると、充電器１９のプラグ２７が電源から離脱されない限り、前記接点２６は閉じ続け、充電器１９の充電作業が完了するまで、バッテリー２１は、充電され続ける。
【００４３】
ステップＳ２１において、バッテリー２１の充電作業が進むと、前記バッテリー２１は蓄電され、徐々に回復されていく。その結果、バッテリー２１の電圧値（Ｖ１）が前記「しきい値」としての設定電圧値（Ｖ０）を、充電作業の途中で超えてしまうが、充電作業は停止することなく継続し、ステップＳ２２において、充電器１９に設けられる判断手段により、充電作業は完了する。即ち、充電作業の終了は、充電器１９に係る固有の処理により行われる。これは、バッテリー２１の「満充電状態」における電圧値が、前記バッテリー２１の種類や、サイズ等によって個々に異なり、作業車に搭載されるバッテリーに合わせて充電器が使用されるため、あえて「満充電状態」における電圧値を予め別途設定し、バッテリー２１と充電器１９との接続を遮断する制御とはしていない。
しかし、本実施例に限定されること無く、「満充電状態」における電圧値を予め別途設定し、バッテリー２１と充電器１９との接続を強制的に遮断する制御としてもよい。このようにするためには、満充電設定電圧調節手段を設ける。
【００４４】
充電作業が完了すると、ステップＳ２３において、充電器１９のプラグ２７を電源から抜き、ステップＳ２４において、本体スイッチ２８のツマミ部分を、「停止」或いは「作動」に切り換えることによって、過充電保護装置２０は完全にバッテリー２１との接続を遮断される。その結果、ステップＳ２５において、過充電保護装置２０に設けられる充電制御部３３の自己保持回路は解除され、接点２６が開き、バッテリー２１と充電器１９とは遮断される。
【００４５】
但し、過充電保護装置２０と充電器１９は別体として、過充電保護装置２０の接続端子とバッテリー２１から延設した接続端子を接続して充電するように構成することもできる。この場合、過充電保護装置２０と充電器１９はコンセントが配置される所に設置しておき、作業車による作業が終了して充電するときに、車両本体を充電器が設置される場所まで移動して、過充電保護装置２０の接続端子２５ａと、バッテリー２１から延設した接続端子を接続手段となるコネクタ等により接続することで、前記同様の制御により充電することができる。この場合、作業車両に過充電保護装置２０と充電器１９を搭載する必要がなく、作業車両本体の価格を低減することができ、載置するためのスペース等も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例に係る、リフトトラックの全体的な構成を示した後方斜視図。
【図２】本発明に係る過充電保護装置を含む、全体の回路構成を示した斜視図。
【図３】本発明に係る過充電保護装置の回路構成を示すブロック図。
【図４】本発明に係る過充電保護装置の作動の流れを示すフローチャート（過充電保護装置の接続から「充電許可信号」の出力に至るまでのステップを示す。）。
【図５】同じく作動の流れを示すフローチャート（「充電許可信号」の出力後から実際のバッテリー充電開始に至るまでのステップを示す。）。
【図６】同じく作動の流れを示すフローチャート（充電作業の停止に至るまでのステップを示す。）。
【符号の説明】
【００４７】
１９    充電器
２０    過充電保護装置
２１    バッテリー
２５ａ  充電用プラグ（バッテリー側接続端子）
２５ｂ  充電器側接続端子
２６    接点
２７    プラグ
２８    本体スイッチ
３１    回路用電源部
３２    電圧判定部
３３    充電制御部
３５    負荷装置
【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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