(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で漏電を高精度に判定可能とした作業車両およびその漏電検知方法の提供。【解決手段】キャパシタ２の漏電検知を行う漏電検知部５と、キャパシタ２を負荷回路１から切り離すとともにキャパシタ２に漏電検知部５を接続し、また、漏電検知部５をキャパシタ２から切り離すとともにキャパシタ２を負荷回路１に接続する回路切替スイッチと、キャパシタ２が満充電になったことを検出し、かつ負荷回路１の電流がゼロであることを検出したときに、回路切替スイッチＳＷを動作させてキャパシタ２を負荷回路１から切り離すとともにキャパシタ２に漏電検知部５を接続し、漏電検知部５によりキャパシタ２の漏電検知を行った後、回路切替スイッチを動作させて漏電検知部５をキャパシタ２から切り離すとともにキャパシタ２を負荷回路１に接続するマイコン６とを有する。【選択図】図１
2013257211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力により駆動される負荷回路と、
前記負荷回路に供給する電力を蓄積する蓄電装置と、
前記蓄電装置に充電する充電回路と
を有する作業車両であって、
前記蓄電装置の漏電検知を行う漏電検知部と、
前記蓄電装置を前記負荷回路から切り離すとともに前記蓄電装置に前記漏電検知部を接続し、また、前記漏電検知部を前記蓄電装置から切り離すとともに前記蓄電装置を前記負荷回路に接続する回路切替スイッチと、
前記蓄電装置が満充電になったことを検出し、かつ前記負荷回路の電流がゼロであることを検出したときに、前記回路切替スイッチを動作させて前記蓄電装置を前記負荷回路から切り離すとともに前記蓄電装置に前記漏電検知部を接続し、前記漏電検知部により前記蓄電装置の漏電検知を行った後、前記回路切替スイッチを動作させて前記漏電検知部を前記蓄電装置から切り離すとともに前記蓄電装置を前記負荷回路に接続する制御部と
を有する作業車両。
【請求項２】
前記制御部は、当該作業車両のエンジンキーオン信号を検出するごとに前記回路切替スイッチを動作させて前記漏電検知部により前記蓄電装置の漏電検知を行わせるものである請求項１記載の作業車両。
【請求項３】
前記漏電検知部は、前記蓄電回路と当該作業車両のシャーシとの間の抵抗値を１回切り替えたときの前記蓄電装置の電圧の変化から漏電検知を行うものである請求項１または２に記載の作業車両。
【請求項４】
電力により駆動される負荷回路と、
前記負荷回路に供給する電力を蓄積する蓄電装置と、
前記蓄電装置に充電する充電回路と
を有する作業車両の漏電検知方法であって、
前記蓄電装置が満充電になったことを検出し、かつ前記負荷回路の電流がゼロであることを検出したときに、前記蓄電装置を前記負荷回路から切り離して前記蓄電装置の漏電検知を行うこと、
前記蓄電装置の漏電検知を行った後、前記蓄電装置を前記負荷回路に接続すること
を含む作業車両の漏電検知方法。
【請求項５】
前記蓄電装置の漏電検知は、当該作業車両のエンジンキーオン信号を検出するごとに行うことを特徴とする請求項４記載の作業車両の漏電検知方法。
【請求項６】
前記蓄電装置の漏電検知は、前記蓄電回路と当該車両のシャーシとの間の抵抗値を１回切り替えたときの前記蓄電装置の電圧の変化から行うことを特徴とする請求項４または５に記載の作業車両の漏電検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に蓄積された電力により駆動される負荷回路を有する作業車両およびその漏電検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリフォークリフト、ハイブリッドパワーショベル、電動高所作業車、ハイブリッドクレーンや鉄道車両などの各種作業車両において、蓄電装置を用いた電動システムが広く使用されている。例えば、特許文献１に記載のミキサー車では、エンジンによって駆動される発電機と、発電機の出力を蓄積する蓄電装置と、蓄電装置に蓄積された電力によって駆動される電動機からなる電動駆動装置とを備え、電動駆動装置によってドラムを回転させる。
【０００３】
ところで、この種の作業車両では、通常のガソリンエンジンが搭載している鉛電池と比べて、蓄電装置の電圧が高い。そのため、高電圧の蓄電装置が搭載された作業車両では、漏電を自動的に検知する漏電検知装置が搭載される。例えば、特許文献２には、走行用電池の端子と電気車両の車体との間に設けた漏電検知用抵抗と、この漏電検知用抵抗の端子電圧を監視する手段と、その端子電圧の値が所定値以上かどうかを比較する手段と、端子抵抗の値が所定値以上になった時にメンテナンス指示を報知する手段とを備えた電気車両の漏電検知装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２６１９２号公報
【特許文献２】実開平６−２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、蓄電装置に蓄積された電力によって電動システムを動作させる作業車両の場合、蓄電装置の電圧が、電動システムの駆動による放電量と発電機による蓄電装置への充電量に応じて変化する。そのため、単純に電圧の変化を監視するだけでは、漏電検知を行うことが難しく、漏電検知のための回路が複雑化する。
【０００６】
そこで、本発明においては、簡単な回路構成で漏電を高精度に判定可能とした作業車両およびその漏電検知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】
本発明の作業車両は、電力により駆動される負荷回路と、負荷回路に供給する電力を蓄積する蓄電装置と、蓄電装置に充電する充電回路とを有する作業車両であって、蓄電装置の漏電検知を行う漏電検知部と、蓄電装置を負荷回路から切り離すとともに蓄電装置に漏電検知部を接続し、また、漏電検知部を蓄電装置から切り離すとともに蓄電装置を負荷回路に接続する回路切替スイッチと、蓄電装置が満充電になったことを検出し、かつ負荷回路の電流がゼロであることを検出したときに、回路切替スイッチを動作させて蓄電装置を負荷回路から切り離すとともに蓄電装置に漏電検知部を接続し、漏電検知部により蓄電装置の漏電検知を行った後、回路切替スイッチを動作させて漏電検知部を蓄電装置から切り離すとともに蓄電装置を負荷回路に接続する制御部とを有するものである。
【０００８】
本発明の作業車両の漏電検知方法は、電力により駆動される負荷回路と、負荷回路に供給する電力を蓄積する蓄電装置と、蓄電装置に充電する充電回路とを有する作業車両の漏電検知方法であって、蓄電装置が満充電になったことを検出し、かつ負荷回路の電流がゼロであることを検出したときに、蓄電装置を負荷回路から切り離して蓄電装置の漏電検知を行うこと、蓄電装置の漏電検知を行った後、蓄電装置を負荷回路に再接続することを含むことを特徴とする。
【０００９】
これらの発明によれば、蓄電装置が満充電になったことが検出され、かつ負荷回路の電流がゼロであることが検出されたときに、蓄電装置が負荷回路から切り離されて蓄電装置の漏電検知が行われ、蓄電装置の漏電検知が行われた後、蓄電装置が負荷回路に再接続される。このように、これらの発明では、蓄電装置が負荷回路から切り離された状態で漏電検知が行われるため、高精度な判定が可能となる。
【００１０】
本発明の作業車両は、制御部が、当該作業車両のエンジンキーオン信号を検出するごとに回路切替スイッチを動作させて漏電検知部により蓄電装置の漏電検知を行わせるものであることが望ましい。これにより、作業車両の１回のエンジン起動について１回の漏電検知が行われる。
【００１１】
また、漏電検知部は、蓄電回路と当該作業車両のシャーシとの間の抵抗値を１回切り替えたときの蓄電装置の電圧の変化から漏電検知を行うものであることが望ましい。これにより、蓄電回路と作業車両のシャーシとの間に漏電が発生した場合には、蓄電装置と作業車両のシャーシ間との間の抵抗値の切り替え前後で蓄電装置の電圧の変化が小さくなるので、漏電検知を容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
（１）蓄電装置が満充電になったことが検出され、かつ負荷回路の電流がゼロであることが検出されたときに、蓄電装置が負荷回路から切り離されて蓄電装置の漏電検知が行われ、蓄電装置の漏電検知が行われた後、蓄電装置が負荷回路に再接続される構成により、充放電量によって電圧が変化するため、充放電中は正確な電圧測定ができない蓄電装置の漏電を簡単な回路構成で高精度に判定することが可能となる。
【００１３】
（２）当該作業車両のエンジンキーオン信号を検出するごとに蓄電装置の漏電検知を行う構成により、作業車両の１回のエンジン起動について１回の漏電検知が行われ、充分な頻度で蓄電装置の漏電が検知される。
【００１４】
（３）蓄電回路と当該作業車両のシャーシとの間の抵抗値を１回切り替えたときの蓄電装置の電圧の変化から漏電検知を行う構成により、蓄電回路と作業車両のシャーシとの間に漏電が発生した場合には、蓄電装置と作業車両のシャーシ間との間の抵抗値の切り替え前後で蓄電装置の電圧の変化が小さくなるので、漏電検知を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における作業車両としての塵芥車の電気回路の一部を示す概略構成図である。
【図２】図１の制御部のメイン処理の動作フロー図である。
【図３】図２の漏電検知処理の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における作業車両としての塵芥車の電気回路の一部を示す概略構成図である。図１において、本発明の実施の形態における作業車両としての塵芥車は、電力により駆動される負荷回路１と、負荷回路１に供給する電力を蓄積する蓄電装置としてのキャパシタ２と、キャパシタ２に充電する充電回路３と、キャパシタ２の漏電を検知する漏電検知回路４とを備えている。
【００１７】
なお、本実施形態における塵芥車は、詳細は図示しないが、通常の塵芥車と同様に、運転室の後方に設けられた塵芥収容箱と、塵芥収容箱の後部に設けられた塵芥投入箱とを備えている。塵芥投入箱内には、当該塵芥投入箱内に投入された塵芥を塵芥収容箱内へ積み込む塵芥押込板、回転板や排出板等から構成される作業装置としての塵芥積込装置が搭載されている。塵芥積込装置は、油圧ポンプで発生する圧油にて駆動される油圧シリンダおよび油圧モータにより駆動される。
【００１８】
負荷回路１は、例えば、この油圧ポンプを駆動する電動モータである。電動モータには、永久磁石同期電動モータが採用されている。この永久磁石同期電動モータは、ベクトル制御駆動することにより、従来のインダクションモータに比べてサイズや質量が小さくなり、効率が極めて高いので、キャパシタ２で蓄えた電気エネルギを効率良く使用することができるという特徴を有している。
【００１９】
キャパシタ２は、電気二重層キャパシタ（いわゆるコンデンサ）であり、バッテリのように化学反応を使用せず、単に電荷を蓄えるという物理現象を利用するものである。電気二重層キャパシタは、寿命が非常に長く、また、大電流で充電が可能であるため、充電時間が非常に短く、比較的安価であるという特徴がある。本実施形態のキャパシタ２は複数のユニットからなり、運転室と塵芥収容箱との間に設けられた機器収納箱内と、車台の側方（図示せず。）とに配設され、電気的に直列接続されている。これにより、合計で数百Ｖの電圧出力が可能となっている。
【００２０】
充電回路３は、詳細は図示しないが、車両走行駆動源としての車両走行エンジンを利用して発電する発電機と、ＡＶＲ（自動電圧制御装置）とを備えている。発電機は、車両が通常搭載する小型の発電装置（ダイナモ）とは別に設置され、車両走行エンジンの駆動中はそのファンベルト（図示せず。）により常時駆動される。なお、発電機は、必要なときにのみ駆動するようにしてもよい。ＡＶＲは、発電機の交流電力を直流に変換するとともに、車両走行エンジンの回転数変化に関わらず発電機の出力電圧を目標値一定となるように調整する。つまり、ＡＶＲの電圧上限制御機能により、所定の電圧を超える電圧がキャパシタ２に供給されることがないようになっている。
【００２１】
漏電検知回路４は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４，ＲｐやリレーＲｙ等により構成され、キャパシタ２の漏電検知を行う漏電検知部５と、回路切替スイッチＳＷと、キャパシタ２から負荷回路１に流れる電流を検出する電流センサＩと、制御部としてのマイクロコントローラ（以下、「マイコン」と称す。）６とを有する。マイコン６には、漏電検知部５がアナログ入力１として入力され、電流センサＩがアナログ入力２として入力されている。また、マイコン６には、作業車両のエンジンキーオン信号がデジタル入力１として入力されている。また、マイコン６は、これらのアナログ入力１，２およびデジタル入力１からの入力に基づき、デジタル出力１として回路切替スイッチＳＷの制御信号と、デジタル出力２としてリレーＲｙの制御信号を出力する。
【００２２】
回路切替スイッチＳＷは、負荷回路１とキャパシタ２と漏電検知部５とマイコン６のアナログ入力１との間に設けられている。回路切替スイッチＳＷが接点ａに切り替えられると、キャパシタ２の正極および負極が負荷回路１に接続されるとともに、キャパシタ２の正極および負極がマイコン６のアナログ入力１に接続される。一方、回路切替スイッチＳＷが接点ｂに切り替えられると、負荷回路１の正極および負極がキャパシタ２から切り離されるとともに、キャパシタ２の正極および負極が漏電検知部５に接続され、漏電検知部５がマイコン６のアナログ入力１に接続される。
【００２３】
キャパシタ２は作業車両のシャーシから電気的に浮いており、シャーシと繋がっている抵抗分が漏電抵抗Ｒｏｐ，Ｒｏｎとなる。キャパシタ２の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で分圧されて、抵抗Ｒ２の両端の電圧がさらに抵抗Ｒ４とマイコン６のアナログ入力１の入力抵抗Ｒｉｎで分圧されて、アナログ入力１に入力される。抵抗Ｒ２の片側は、シャーシに接続されている。リレーＲｙをオンすると、抵抗Ｒｐがキャパシタ２の正極とシャーシと間に接続される。
【００２４】
ここで、リレーＲｙがオフのときのアナログ入力１の入力電圧をＶ１とし、リレーＲｙがオンのときの入力電圧をＶ２とする。リレーＲｙをオンにすると、抵抗Ｒｐが抵抗Ｒ１，Ｒ２と並列になるので、Ｖ１＞Ｖ２となる。このとき、Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ３とする。キャパシタ２の正極が漏電したときは、キャパシタ２の正極に漏電抵抗Ｒｏｐが常時繋がった状態となるので、リレーＲｙをオフしたときの入力電圧Ｖ１，Ｖ２の変化が小さくなり、Ｖ３が小さくなる。つまり、Ｖ３を測定することで、漏電抵抗Ｒｏｐを測定できることになる。キャパシタ２の負極が漏電したときも同様に、Ｖ３を測定することで、漏電抵抗Ｒｏｎを測定できる。
【００２５】
次に、図２および図３を参照してマイコン６の動作について説明する。図２は図１のマイコン６のメイン処理の動作フロー図、図３は図２の漏電検知処理のフロー図である。
【００２６】
図２に示すように、マイコン６は、まずデジタル出力１によりスイッチＳＷを制御して接点ａ側に切り替え、キャパシタ２を漏電検知部５から切り離すとともに、キャパシタ２を負荷回路１に接続する（ステップＳ１０１）。次に、マイコン６は、デジタル入力１にエンジンキーオン信号が入力されることによりエンジンの起動を検出した後（ステップＳ１０２）、アナログ入力１によりキャパシタ２が満充電であることを検出し（ステップＳ１０３）、かつアナログ入力２により負荷回路１の電流がゼロであることを検出すると（ステップＳ１０４）、デジタル出力１によりスイッチＳＷを制御して接点ｂ側に切り替え、キャパシタ２を負荷回路１から切り離すとともにキャパシタ２に漏電検知部５を接続し（ステップＳ１０５）、漏電検知処理を起動する（ステップＳ１０６）。
【００２７】
漏電検知処理が起動されると、図３に示すように、マイコン６は、まずリレーＲｙをオフとし（ステップＳ１１０）、アナログ入力１の入力電圧Ｖ１を測定する（ステップＳ１１１）。次に、マイコン６は、リレーＲｙをオンとし（ステップＳ１１２）、アナログ入力１の入力電圧Ｖ２を測定する（ステップＳ１１３）。次に、マイコン６は、リレーＲｙをオフとし（ステップＳ１１４）、Ｖ１／Ｖ２が判定基準値以下であれば、漏電状態と判定して（ステップＳ１１５）、漏電時処理を起動する（ステップＳ１１６）。一方、基準値以上であれば、正常としてメインに戻り、漏電検知処理起動待ちとなる（ステップＳ１１７）。
【００２８】
正常処理後、図２に戻ってマイコン６は、デジタル出力１によりスイッチＳＷを制御して接点ａ側に切り替え、キャパシタ２を漏電検知部５から切り離すとともに、キャパシタ２を負荷回路１に再接続し（ステップＳ１０７）、次回のエンジン起動を待つ（ステップＳ１０２）。つまり、マイコン６は、１回のエンジン起動について１回の漏電検知を行う。
【００２９】
以上のように、本実施形態における塵芥車では、キャパシタ２が満充電になったことが検出され、かつ負荷回路１の電流がゼロであることが検出されたときに、キャパシタ２が負荷回路１から切り離されてキャパシタ２の漏電検知が行われ、キャパシタ２の漏電検知が行われた後、キャパシタ２が負荷回路１に再接続される。したがって、充放電量によって電圧が変化するため、充放電中は正確な電圧測定ができないキャパシタ２の漏電を、簡単な回路構成で高精度に判定することが可能である。
【００３０】
また、本実施形態における塵芥車では、作業車両のエンジンキーオン信号を検出するごとにキャパシタ２の漏電検知を行うので、作業車両の１回のエンジン起動について１回の漏電検知が行われ、充分な頻度でキャパシタ２の漏電が検知される。
【００３１】
また、本実施形態における塵芥車では、キャパシタ２と作業車両のシャーシとの間の抵抗値をリレーＲｙのオンオフにより１回切り替えたときのキャパシタ２の電圧の変化から漏電検知を行うため、キャパシタ２と作業車両のシャーシとの間に漏電が発生した場合には、キャパシタ２と作業車両のシャーシ間との間の抵抗値の切り替え前後でキャパシタ２の電圧の変化が小さくなるので、漏電検知を容易に行うことが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、蓄電装置に蓄積された電力により駆動される負荷回路を有する作業車両およびその漏電検知方法として有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１  負荷回路
２  キャパシタ
３  充電回路
４  漏電検知回路
５  漏電検知部
６  マイクロコントローラ（マイコン）
【図１】
2013257211.tif 000003
【図２】
2013257211.tif 000004
【図３】
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