(57)【要約】【課題】電気機器装置に電力を供給するニッケル水素蓄電池および蓄電池にとって、最適な充電方法で充電できるバッテリ装置とその充電方法を提供することにある。【解決手段】高所作業車１に搭載された電動モータ７に電力供給する作業用ニッケル水素蓄電池６と、高所作業車１の車両側電装装置１６に電力供給する車両用鉛蓄電池８とを備える作業車用バッテリ装置２０において、車両用鉛蓄電池８は鉛蓄電池用充電器１１から充電され、作業用ニッケル水素蓄電池６はニッケル水素蓄電池用充電器１０から充電され、車両用鉛蓄電池８と作業用ニッケル水素蓄電池６はＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８の電路を開閉するスイッチ１７を有し、スイッチ１７を鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８に充電電圧が印加されたとき開放する。【選択図】図２
2007173152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気機器装置に電力を供給するニッケル水素蓄電池と、
第２の電気機器装置に電力を供給する蓄電池とを備えるバッテリ装置において、
前記蓄電池は、蓄電池用充電器から充電され、
前記ニッケル水素蓄電池は、前記蓄電池用充電器と異なるニッケル水素蓄電池用充電器から充電され、
前記蓄電池と前記ニッケル水素蓄電池は、前記ニッケル水素蓄電池の電圧を所定の電圧比で変換する直流電圧変換器を介して接続され、
前記直流電圧変換器は、前記ニッケル水素蓄電池と前記蓄電池間の電路を開閉する開閉手段を有し、
前記開閉手段は、前記蓄電池用充電器から前記蓄電池に充電電圧が印加されたとき開放されることを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ装置であって、前記蓄電池が鉛蓄電池であることを特徴とするバッテリ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバッテリ装置の充電方法であって、前記蓄電池用充電器の充電を開始し、前記開閉手段を開放した後、
前記ニッケル水素蓄電池用充電器の充電を開始することを特徴とするバッテリ装置の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器装置に電力を供給するバッテリ装置およびその充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高所作業車等に備えられるブーム等のような作業装置は、油圧力を利用した駆動装置で駆動制御される。この駆動装置として、作業装置に油圧力を供給する油圧ポンプと、作業騒音の低減、排気ガスの排出量低減のため、車両に搭載された作業用バッテリから電力供給を受けて油圧ポンプを駆動する電動モータから構成されたものがある。通常、この作業用バッテリは、車両においてエンジンの始動等に用いられる車両用バッテリとは別構成であり、車両用バッテリには、定格２４Ｖの鉛蓄電池が使用され、作業用バッテリには、車両用バッテリよりも電圧が高く、大容量の鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池が使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、駆動装置を作業用バッテリから供給された電力で駆動している間、エンジンとそれに付随した発電機は停止しているため、例えば、車両のハザードランプ、ヘッドライトまたは工事作業用の照明を点灯するため、または、電動工具を使用するために車両用バッテリから電力を供給すると、車両用バッテリの容量は、著しく低下する可能性があり、最悪、作業終了時、エンジンの始動が出来なくなる場合がある。これを防ぐため、作業用バッテリと、車両用バッテリと、作業用バッテリの出力電圧を車両用バッテリの充電電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、作業用バッテリおよび車両用バッテリをＤＣ−ＤＣコンバータを介して接続する電路を備える作業車用バッテリ装置を構成し、作業中も作業用バッテリから車両用バッテリを充電させる方法がある。しかし、上記の作業車用バッテリ装置およびその充電方法でも、作業用バッテリの容量が低下すると、車両用バッテリも十分に充電されないため、車両用バッテリの容量が低下する可能性がある。このため、電動で作業装置を駆動する作業車の場合、作業用バッテリだけでなく、車両用バッテリも充電器で充電を行う必要がある。鉛蓄電池の充電は、所定の充電電圧を鉛蓄電池に印加するフロート充電法が一般的である。このため、作業用バッテリと車両用バッテリの両方に鉛蓄電池を搭載した場合、充電ユニットには、充電電圧が高い作業用バッテリを充電するための充電器を１台設けるだけで対応することができた。具体的には、前記充電器で、作業用バッテリを充電することができ、かつ、前記充電器の出力を分岐し、車両に搭載した車両用バッテリの充電電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを経由することにより、車両用バッテリも充電することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０４１７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示す作業車用バッテリ装置とその充電方法では、駆動装置に電力を供給する作業用バッテリとしてニッケル水素蓄電池を使用した場合、ニッケル水素蓄電池の充電には一定電流で充電を行う定電流充電法が適していることから、鉛蓄電池と同様のフロート充電を行うと、電池温度に応じて過充電状態または未充電状態になるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、電気機器装置に電力を供給するニッケル水素蓄電池および蓄電池にとって、最適な充電方法で充電できるバッテリ装置とその充電方法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】
上記目的達成のため、本発明に係るバッテリ装置は、第１の電気機器装置に電力を供給するニッケル水素蓄電池と、第２の電気機器装置に電力を供給する蓄電池とを備えるバッテリ装置において、前記蓄電池は、蓄電池用充電器から充電され、前記ニッケル水素蓄電池は、前記蓄電池用充電器と異なるニッケル水素蓄電池用充電器から充電され、前記蓄電池と前記ニッケル水素蓄電池は、前記ニッケル水素蓄電池の電圧を所定の電圧比で変換する直流電圧変換器を介して接続され、前記直流電圧変換器は、前記ニッケル水素蓄電池と前記蓄電池間の電路を開閉する開閉手段を有し、前記開閉手段は、前記蓄電池用充電器から前記蓄電池に充電電圧が印加されたとき開放されることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るバッテリ装置であって、前記蓄電池が鉛蓄電池であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るバッテリ装置の充電方法であって、前記蓄電池用充電器の充電を開始し、前記開閉手段を開放した後、前記ニッケル水素蓄電池用充電器の充電を開始することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、蓄電池は蓄電池用充電器から充電され、ニッケル水素蓄電池はニッケル水素蓄電池用充電器から充電されるので、ニッケル水素蓄電池および蓄電池を最適な充電方法で充電することができる。また、蓄電池用充電器が充電を開始した後、ニッケル水素蓄電池用充電器が充電を開始する方法を採用すれば、ニッケル水素蓄電池の充電中に、ニッケル水素蓄電池用充電器からニッケル水素蓄電池に流れる充電電流の一部が、蓄電池に流れ込むことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る高所作業車１および作業車用充電ユニット９の配置を示す配置図である。図１に示したように、高所作業車１は、図示しないエンジンにより駆動され走行する車両をベースとし、旋回台２、ブーム３および作業台４からなる作業装置、油圧ポンプ５および電動モータ７からなる駆動装置、作業用ニッケル水素蓄電池６、車両用鉛蓄電池８、充電コネクタ１２および直流電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ１４を備えている。
【００１２】
ここで、旋回台２は、図１に示した高所作業車１の正面から見て、高所作業車１の車両上に設置され、旋回台２の最上端部にブーム３の固定部が連結されている。そして、旋回台２は、高所作業車１に旋回自在に支持され、高所作業車１に搭載された駆動装置の油圧力により旋回される。ブーム３は、起伏・伸縮自在な構造を有する駆動部と、当該駆動部を支える固定部から構成され、上記の駆動装置の油圧力により、駆動部が起伏・伸縮される。また、ブーム３の固定部は旋回台２の最上端部に連結され、駆動部の固定部対向端が作業台４に連結されている。作業台４は、図示しない操作装置を備え、当該操作装置からの操作によりブーム３が起伏・伸縮した場合でも、図１に示した高所作業車１の正面から見て、作業台４の底面が常に水平となるように制御されている。上記の構造により、作業者は、作業台４に搭乗し、図示しない操作装置を操作することで、旋回台２を旋回させたり、ブーム３を起伏・伸縮させたりして、任意の高所に移動することができる。
【００１３】
また、油圧ポンプ５は電動モータ７の回転軸と連結し、電動モータ７の回転軸が回転することで、油圧ポンプ５は旋回台２およびブーム３を駆動させる油圧力を供給する。第１の電気機器装置である電動モータ７は、後述するように作業用ニッケル水素蓄電池６と電気的に接続され、作業用ニッケル水素蓄電池６から供給される電力により回転する。これにより、作業用ニッケル水素蓄電池６の電力を電動モータ７に供給し、電動モータ７を回転させ、電動モータ７に連結した油圧ポンプ５を回転させて所定の油圧力を発生させて、旋回台２およびブーム３を駆動することで、作業騒音の低減、排気ガス排出量の低減を実現している。
【００１４】
また、車両用鉛蓄電池８は、エンジンの始動用等に使用される電力を供給する。更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、後述するが、作業用ニッケル水素蓄電池６から車両用鉛蓄電池８を充電させるため、作業用ニッケル水素蓄電池６の出力電圧を車両用鉛蓄電池８の充電電圧に変換する。
【００１５】
一方、車両基地には、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８を充電するための作業車用充電ユニット９が設置されている。作業車用充電ユニット９は、作業用ニッケル水素蓄電池６を充電するためのニッケル水素蓄電池用充電器１０と車両用鉛蓄電池８を充電するための鉛蓄電池用充電器１１を搭載している。作業車用充電ユニット９は、高所作業車１に搭載された充電コネクタ１２に、作業車用充電ユニット９から伸びた充電用ケーブル１３を接続することで、高所作業車１に搭載された作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８を充電する構成となっている。
【００１６】
図２は、図１に示す作業車用充電ユニット９および作業車用バッテリ装置２０の回路図である。ここで、作業車用充電ユニット９は、上述したようにニッケル水素蓄電池用充電器１０と鉛蓄電池用充電器１１を備え、ニッケル水素蓄電池用充電器１０と鉛蓄電池用充電器１１を並列配置し、ニッケル水素蓄電池用充電器１０と鉛蓄電池用充電器１１に商用電源交流１００Ｖを接続している。ニッケル水素蓄電池用充電器１０は、接続された商用電源交流１００Ｖを直流に変換し、一定電流で電力を供給できる機能を有している。また、鉛蓄電池用充電器１１は、接続された商用電源交流１００Ｖを直流に変換し、一定電圧で電力を供給できる機能を有している。
【００１７】
一方、本実施形態に係る作業車用バッテリ装置２０は、高所作業車１に搭載され、図２に示すように、作業用ニッケル水素蓄電池６、車両用鉛蓄電池８および直流電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ１４から構成されている。作業車用バッテリ装置２０とニッケル水素蓄電池用充電器１０、作業車用バッテリ装置２０と鉛蓄電池用充電器１１は、充電コネクタ１２で電気的に接続されている。作業用ニッケル水素蓄電池６は充電に必要な電力をニッケル水素蓄電池用充電器１０から充電コネクタ１２を介して供給される。一方、車両用鉛蓄電池８は充電に必要な電力を鉛蓄電池用充電器１１から充電コネクタ１２およびＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して供給される。
【００１８】
また、作業車用バッテリ装置２０は、車両用鉛蓄電池８が消耗し、エンジンの始動等ができなくなるのを防止するため、車両用鉛蓄電池８の充電をしていないときは、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８をＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して電気的に接続し、作業用ニッケル水素蓄電池６から車両用鉛蓄電池８を充電させる構成となっている。一般に、作業用ニッケル水素蓄電池６の出力電圧は、車両用鉛蓄電池８の充電電圧より高く設定されているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、作業用ニッケル水素蓄電池６の出力電圧を車両用鉛蓄電池８の充電電圧に変換する。更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８の間の電路を開閉する開閉手段であるスイッチ１７を備えている。充電コネクタ１２を介して鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８に充電電圧が印加された場合に、スイッチ１７は、上記の充電電圧を検出して、自動的に開放する。また、スイッチ１７が閉鎖している場合、作業用ニッケル水素蓄電池６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して車両用鉛蓄電池８と接続し、車両用鉛蓄電池８を充電する。
【００１９】
また、作業用ニッケル水素蓄電池６の電力は、高所作業車１に搭載された電動モータコントローラ１５を介して第１の電気機器装置である電動モータ７に供給され、電動モータ７が回転することにより油圧ポンプ５を駆動し、油圧ポンプ５が油圧力を旋回台２およびブーム３に供給する。電動モータコントローラ１５は、電動モータ７の回転数等を制御し、油圧ポンプ５から供給される油圧力を調整する。一方、車両用鉛蓄電池８は、高所作業車１に搭載された車両側のエンジンを含む第２の電気機器装置である車両側電装装置１６および電動モータコントローラ１５の制御回路に電力を供給する。また、本実施形態の車両用鉛蓄電池８は、車両のハザードランプ、ヘッドライト、工事作業用の照明および／または電動工具に電力を供給する。そのため、旋回台２およびブーム３を駆動させて作業を実施する間、高所作業車１に搭載された図示しないエンジンおよび当該エンジンに付随した発電機を停止することから、車両用鉛蓄電池８の電力が、ハザードランプ、ヘッドライト、工事作業用の照明および／または電動工具への電力供給により、著しく低下する可能性があり、最悪、作業終了時、エンジンの始動が出来なくなる可能性がある。そこで、作業車用バッテリ装置２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して、作業用ニッケル水素蓄電池６から車両用鉛蓄電池８を充電させる構成となっている。
【００２０】
上述した構成を有する作業車用バッテリ装置２０と作業車用充電ユニット９では、ニッケル水素蓄電池用充電器１０が商用電源交流１００Ｖを直流に変換し、一定電流で電力を供給できる機能を有していることから、作業用ニッケル水素蓄電池６を、ニッケル水素蓄電池として最適な充電方法である定電流充電法で充電することができる。また、鉛蓄電池用充電器１１が商用電源交流１００Ｖを直流に変換し、一定電圧で電力を供給できる機能を有していることから、車両用鉛蓄電池８を、鉛蓄電池として最適な充電方法であるフロート充電法で充電することができる。
【００２１】
また、本実施形態の作業車用バッテリ装置２０は、作業中車両用鉛蓄電池８の容量が減少し、エンジン始動等が出来なるのを防ぐため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して、作業用ニッケル水素蓄電池６から車両用鉛蓄電池８を充電する構成となっている。この場合、作業用ニッケル水素蓄電池６および車両用鉛蓄電池８の充電中においても、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８とがＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して接続されているときには、作業用ニッケル水素蓄電池６を一定電流で充電したとしても、充電中に、ニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６に流れる充電電流の一部が、車両用鉛蓄電池８に流れ込むため、作業用ニッケル水素蓄電池６の実質的な充電電流は変化し、一定ではなくなることから、例えば、ニッケル水素蓄電池の満充電検出方法として好適な単位時間当たりの温度上昇（ｄＴ／ｄｔ）や、満充電時の発熱反応に伴う電圧低下（−△Ｖ）が正しく計測できず、満充電状態を正しく検出できなくなる。また、作業用ニッケル水素蓄電池６への充電電流の一部が、車両用鉛蓄電池８の充電電流として消費されるため、作業用ニッケル水素蓄電池６に充電した電気量を正確に把握することができず、過充電や末充電状態になる場合がある。
【００２２】
そこで、上述したように、充電コネクタ１２を介して鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８に充電電圧が印加された場合に、上記の充電電圧を検出して、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８の間の電路を自動的に開放する機能を備えたスイッチ１７を設置する。このスイッチ１７の機能を活用するため、本発明の作業車用バッテリ装置２０の充電方法においては、ニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６への充電を開始する前に、鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８への充電を開始する。すると、鉛蓄電池用充電器１１から充電コネクタ１２およびＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して、車両用鉛蓄電池８に充電電圧が印加されるので、スイッチ１７は上記の充電電圧を検出して自動的に開放する。その後、鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８に充電し続けると共に、ニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６への充電を開始する。
【００２３】
これにより、作業用ニッケル水素蓄電池６と車両用鉛蓄電池８との間の電路が開放されるので、作業用ニッケル水素蓄電池６の充電中に、ニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６に流れる充電電流の一部が、車両用鉛蓄電池８に流れ込むことを防止できる。よって、作業用ニッケル水素蓄電池６の満充電状態を正しく検出することができることから、作業用ニッケル水素蓄電池６に充電した電気量を正確に把握することもでき、過充電や未充電を防止することができる。また、鉛蓄電池用充電器１１の充電を開始した後、ニッケル水素蓄電池用充電器１０の充電を開始するので、スイッチ１７は、車両用鉛蓄電池８に印加される充電電圧を確実に検出できる。また、車両用鉛蓄電池８と作業用ニッケル水素蓄電池６を同時に充電することができ、充電に要する時間を短縮することもできる。
【００２４】
更に、本実施形態では、鉛蓄電池用充電器１１が正常であることを確認する方法として、鉛蓄電池用充電器１１の出力電圧が、所定の電圧以上であるか否かで判断する方法を採用した。上記の方法によれば、所定の電圧以上であれば、充電コネクタ１２を介して鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８に充電電圧が印加されたことを意味することから、鉛蓄電池用充電器１１が正常であると判断でき、作業車用充電ユニット９は、鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８への充電を継続する。一方、所定の電圧以下であれば、鉛蓄電池用充電器１１に異常が発生したと判断でき、作業車用充電ユニット９は、鉛蓄電池用充電器１１から車両用鉛蓄電池８への充電を停止するとともに、ニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６への充電を停止する。これにより、鉛蓄電池用充電器１１が壊れている時、誤ってニッケル水素蓄電池用充電器１０から作業用ニッケル水素蓄電池６への充電を開始することを防止することができる。
【００２５】
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、本実施形態では、高所作業車１とは別の場所に作業車用充電ユニット９を設置したが、特にこれに限定されるものでなく、高所作業車１に作業車用充電ユニット９を搭載することもできる。
【００２６】
また、本実施形態では、高所作業車１に本発明に係る作業車用バッテリ装置２０を搭載し、作業車用バッテリ装置２０の充電方法を適用したが、特にこれに限定されるものでなく、バッテリから供給される電力で駆動する作業装置を備える作業車であれば、他の作業車にも適用可能である。
【００２７】
また、本実施形態では、作業車用バッテリ装置２０に本発明を適用したが、特にこれに限定されるものでなく、ニッケル水素蓄電池と蓄電池を用いて電気機器装置に電力を供給するバッテリ装置であれば、他のバッテリ装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、ニッケル水素蓄電池と蓄電池を用いて電気機器装置に電力を供給するバッテリ装置であれば、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る高所作業車および作業車用充電ユニットの配置を示す配置図である。
【図２】図１に示す作業車用充電ユニットおよび作業車用バッテリ装置の回路図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  高所作業車、２  旋回台、３  ブーム、４  作業台、５  油圧ポンプ、
６  作業用ニッケル水素蓄電池、７  電動モータ、８  車両用鉛蓄電池、
９  作業車用充電ユニット、１０  ニッケル水素蓄電池用充電器、
１１  鉛蓄電池用充電器、１２  充電コネクタ、１３  充電用ケーブル、
１４  ＤＣ−ＤＣコンバータ、１５  電動モータコントローラ、
１６  車両側電装装置、１７  スイッチ、
２０  作業車用バッテリ装置
【図１】
2007173152.tif 000003
【図２】
2007173152.tif 000004