(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリで駆動される産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動方法であって、抵抗とスイッチとの直列回路を複数並列に接続した抵抗調整回路と、前記冷却用ファンとを前記バッテリに対して直列に接続し、前記冷却用ファンの電圧と、前記バッテリの電圧とを検出し、検出した冷却用ファンの電圧を、バッテリ電圧と冷却用ファンの電圧とに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値及び負荷電圧上限値と比較し、検出した前記冷却用ファンの電圧が前記負荷電圧下限値以上で前記負荷電圧上限値以下となるように前記スイッチをオン・オフ制御し、前記冷却用ファンの電圧を安定させる産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動方法。
【請求項２】
バッテリで駆動される産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動回路であって、
抵抗とスイッチとの直列回路を複数並列に接続して構成されるとともに、前記バッテリに対して前記冷却用ファンと直列に接続された抵抗調整回路と、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記冷却用ファンの電圧を検出する負荷電圧検出手段と、
前記負荷電圧検出手段の検出電圧を、バッテリ電圧と冷却用ファンの電圧とに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値及び負荷電圧上限値と比較し、前記検出電圧が前記負荷電圧下限値以上で前記負荷電圧上限値以下となるように前記スイッチのオン・オフ制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段によって前記スイッチのオン・オフ制御を行うことで、前記冷却用ファンの電圧を安定させる産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷電圧検出手段の検出電圧が前記負荷電圧下限値より低いとき前記抵抗調整回路のオン状態のスイッチの数を１個増やし、前記負荷電圧検出手段の検出電圧が前記負荷電圧上限値より高いとき前記抵抗調整回路のオン状態のスイッチの数を１個減らすように前記スイッチのオン・オフ制御を行う請求項２に記載の産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動回路。
【請求項４】
前記抵抗調整回路を構成する各抵抗は全て同じ抵抗値のものが使用されている請求項２又は請求項３に記載の産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリで駆動される産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動に好適な駆動方法及び駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業車両、例えばフォークリフトでは、車両の走行制御あるいは荷役装置の制御用等に制御装置を装備している。また、制御装置の発熱による温度上昇を防止するため、冷却用ファンを備えている。冷却用ファンはバッテリから供給される電力によって駆動される。冷却用ファンの駆動回路としては、図３に示すように、バッテリ３１に安定化電源３２を接続し、安定化電源３２にスイッチ３３を介してファン３４を接続した構成がある。また、図４に示すように、バッテリ３１に対して抵抗３５、ファン３４及びスイッチ３３を直列に接続した構成がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
安定化電源３２を介してファン３４を駆動する回路構成では、バッテリ３１の電圧が変動してもファン３４を安定して駆動でき、ファン３４の冷却性能を低下させずに駆動できる。しかし、安定化電源３２はコストが高いという問題がある。一方、抵抗３５を用いて駆動する構成では、コストは安いが、バッテリ３１の電圧低下時にファン３４の冷却性能が低下するという問題がある。また、ファンを駆動する場合に限らず、電源としてバッテリを使用して負荷を駆動する場合は同様の問題がある。
【０００４】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的はバッテリ電圧が低下しても、冷却用ファンに適切な電圧を供給でき、しかも安定化電源を用いる場合に比較してコストを低減することができる産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動方法を提供することにある。また、第２の目的はその駆動方法を実施するのに適した駆動回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、バッテリで駆動される産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動方法であって、抵抗とスイッチとの直列回路を複数並列に接続した抵抗調整回路と、前記冷却用ファンとを前記バッテリに対して直列に接続し、前記冷却用ファンの電圧と、前記バッテリの電圧とを検出し、検出した冷却用ファンの電圧を、バッテリ電圧と冷却用ファンの電圧とに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値及び負荷電圧上限値と比較し、検出した前記冷却用ファンの電圧が前記負荷電圧下限値以上で前記負荷電圧上限値以下となるように前記スイッチをオン・オフ制御し、前記冷却用ファンの電圧を安定させる。
【０００６】
この発明では、前記抵抗調整回路を構成する複数のスイッチのオン状態の数により、冷却用ファンに加わる電圧を変更できる。そして、各スイッチは、検出した冷却用ファンの電圧が負荷電圧下限値以上で負荷電圧上限値以下となるようにオン・オフ制御される。その結果、バッテリ電圧が低下しても、冷却用ファンに必要な電圧を供給でき、しかも安定化電源を用いる場合に比較してコストを低減することができる。
【０００７】
第２の目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、バッテリで駆動される産業車両の制御装置の冷却用ファンの駆動回路であって、抵抗とスイッチとの直列回路を複数並列に接続して構成されるとともに、前記バッテリに対して前記冷却用ファンと直列に接続された抵抗調整回路と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記冷却用ファンの電圧を検出する負荷電圧検出手段と、前記負荷電圧検出手段の検出電圧を、バッテリ電圧と冷却用ファンの電圧とに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値及び負荷電圧上限値と比較し、前記検出電圧が前記負荷電圧下限値以上で前記負荷電圧上限値以下となるように前記スイッチのオン・オフ制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段によって前記スイッチのオン・オフ制御を行うことで、前記冷却用ファンの電圧を安定させる。
【０００８】
この発明では、バッテリ電圧検出手段によりバッテリの電圧が検出され、負荷電圧検出手段により冷却用ファンの電圧が検出される。そして、制御手段は、検出された冷却用ファンの電圧がバッテリ電圧と冷却用ファンの電圧とに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値より低ければ、スイッチのオン状態の数が増えるようにスイッチのオン・オフ制御を行う。また、検出された冷却用ファンの電圧が前記負荷電圧上限値を超えていれば、スイッチのオン状態の数が減るようにスイッチのオン・オフ制御を行う。その結果、バッテリ電圧が低下しても、冷却用ファンに必要な電圧を供給できる。即ち、スイッチと抵抗の組合せで構成された簡単な抵抗調整回路により、前記冷却用ファンの駆動方法を実施するのに適した駆動回路を実現できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記制御手段は、前記負荷電圧検出手段の検出電圧が前記負荷電圧下限値より低いとき前記抵抗調整回路のオン状態のスイッチの数を１個増やし、前記負荷電圧検出手段の検出電圧が前記負荷電圧上限値より高いとき前記抵抗調整回路のオン状態のスイッチの数を１個減らすように前記スイッチのオン・オフ制御を行う。
【００１０】
この発明では、前記負荷電圧検出手段の検出電圧と、負荷電圧下限値及び負荷電圧上限値との比較に基づいてスイッチのオン・オフを制御する構成が簡単になる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記抵抗調整回路を構成する各抵抗は全て同じ抵抗値のものが使用されている。この発明では、前記制御手段が前記負荷電圧下限値を決定するのが容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を産業車両としてのフォークリフトの制御装置の冷却用ファンの駆動回路に具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。
【００１３】
図１に示すように、駆動回路１１は、バッテリ１２に対して、電源スイッチ１３、負荷としてのファン１４及び抵抗調整回路１５が直列に接続されている。抵抗調整回路１５は、抵抗ＲとスイッチＳＷ１〜ＳＷ３との直列回路を複数（図１では３個のみ図示）並列に接続して構成されている。各抵抗Ｒの値及び直列回路の数は、駆動すべきファン１４に印加する電圧をどの程度の精度で制御するかによって設定される。
【００１４】
駆動回路１１には、バッテリ１２の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、ファン１４の電圧を検出する負荷電圧検出手段としての電圧検出手段１６が接続されている。
【００１５】
各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はトランジスタで構成され、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ制御を行う制御手段としての制御回路１７は図示しないドライブ回路を内蔵し、ドライブ回路を介して各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に接続されている。制御回路１７は電圧検出手段１６と接続され、電圧検出手段１６からバッテリの検出電圧及びファン１４の検出電圧が入力される。制御回路１７は、検出されたバッテリ電圧ＶＢと負荷電圧（ファン電圧）とに基づいて所定の負荷電圧下限値ＶＬを決定するように構成されている。
【００１６】
負荷電圧下限値ＶＬは次式（１）によって設定される。
ＶＬ＝（Ｎ×ＶＢ）／｛（ＶＢ−１）×（Ｎ＋１）／ＶＨ｝・・・（１）
ここで、Ｎはその時点でオン状態にあるスイッチの数、ＶＨは負荷電圧上限値である。負荷電圧上限値ＶＨは使用するファン１４の定格によって定められている。
【００１７】
そして、制御回路１７は、検出されたファン電圧ＶＦを負荷電圧下限値ＶＬ及び負荷電圧上限値ＶＨと比較し、ファン電圧ＶＦが負荷電圧下限値ＶＬ以上で負荷電圧上限値ＶＨ以下となるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ制御を行う。即ち、制御回路１７は、ファン電圧ＶＦが負荷電圧下限値ＶＬより低ければ、オフ状態にあるスイッチを１個オンさせ、ファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高ければ、オン状態にあるスイッチを１個オフさせるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ３に制御信号を出力するように構成されている。
【００１８】
次に、前記のように構成された駆動回路１１の作用を説明する。
電源スイッチ１３がオン状態に保持された駆動回路１１の作動状態では、抵抗調整回路１５のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の少なくとも１個がオンの状態になると、バッテリ１２からファン１４に電圧が印可される。電源スイッチ１３がオフ状態では全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態に保持され、電源スイッチ１３がオンされると、制御回路１７は先ず１個のスイッチＳＷ１をオンさせる。また、電源スイッチ１３がオンされると、電圧検出手段１６からバッテリ電圧ＶＢ及びファン電圧ＶＦの検出結果が制御回路１７に出力される。
【００１９】
制御回路１７は入力されたバッテリ電圧ＶＢと、負荷電圧上限値ＶＨと、その時点でオン状態にあるスイッチの数Ｎと、（１）式とから負荷電圧下限値ＶＬを決定する。そして、ファン電圧ＶＦをその負荷電圧下限値ＶＬ及び負荷電圧上限値ＶＨと比較する。ファン電圧ＶＦが負荷電圧下限値ＶＬより低いと、制御回路１７はオフ状態にあるスイッチを１個オンさせる。その結果、抵抗調整回路１５全体の抵抗値は、オン状態のスイッチの数が１個増える前の値より小さくなり、ファン１４に印可される電圧が高くなる。
【００２０】
また、ファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高いと、制御回路１７はオン状態にあるスイッチを１個オフさせる。その結果、抵抗調整回路１５全体の抵抗値は、オフ状態のスイッチの数が１個増える前の値より大きくなり、ファン１４に印可される電圧が低くなる。
【００２１】
ファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高いときに、オフ状態のスイッチの数が１個増えれば、ファン１４に印可される電圧は低下するため、ファン１４を負荷電圧上限値ＶＨ以下で駆動するには、単純にファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高いときに、オフ状態のスイッチの数を１個増やせばよい。
【００２２】
しかし、バッテリ１２の電圧低下に伴ってファン電圧ＶＦが低下した場合、単純にファン電圧ＶＦの低下に基づいて抵抗調整回路１５の抵抗値が減少するようにオン状態のスイッチの数を増やすと、ファン１４に負荷電圧上限値ＶＨより高い電圧が印可される場合がある。オン状態のスイッチの数を増やした時にファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高くなると、制御回路１７からオフ状態のスイッチの数を１個増やすための指令が出力され、オン状態のスイッチの数が元に戻りファン電圧ＶＦが低下する。その結果、スイッチのオン・オフが繰り返されてチャタリングが生じる。
【００２３】
図２に示すように、バッテリ電圧ＶＢとファン電圧ＶＦとの関係は、オン状態のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の数が同じ状態では比例関係にある。また、同じバッテリ電圧ＶＢであっても、オン状態のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の数が異なればファン電圧ＶＦも変化する。従って、図２のグラフをメモリにマップとして記憶しておき、オン状態のＳＷ１〜ＳＷ３スイッチの数を増やす際には、ファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより大きくならないことを確認した後、行う必要がある。図２のマップを記憶するには大きな容量が必要なため、この実施の形態では（１）式を使用して、オン状態のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の数を増加させても、直ちにファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高くならない値を負荷電圧下限値ＶＬとして設定している。
【００２４】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）  バッテリ１２で駆動される負荷（ファン１４）の駆動方法であって、抵抗Ｒとスイッチとの直列回路を複数並列に接続した抵抗調整回路１５と、前記負荷とをバッテリ１２に対して直列に接続する。そして、前記負荷の電圧と、バッテリ１２の電圧とを検出し、バッテリ１２の電圧変化に対応して、前記負荷に過大な電圧がかからない状態で該負荷に適切な電圧が印加されるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオン・オフ制御する。従って、バッテリ電圧が低下しても、負荷に必要な電圧を供給でき、しかも安定化電源を用いる場合に比較してコストを低減することができる。
【００２５】
（２）  電圧検出手段１６でバッテリ電圧ＶＢとファン電圧ＶＦとを検出し、ファン電圧ＶＦを、バッテリ電圧ＶＢとファン電圧ＶＦとに基づいて決定される所定の負荷電圧下限値ＶＬ及び負荷電圧上限値ＶＨと比較する。そして、ファン電圧ＶＦが負荷電圧下限値ＶＬ以上で負荷電圧上限値ＶＨ以下となるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ制御を行う制御回路１７を備えている。従って、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と抵抗Ｒとの組合せで構成された簡単な抵抗調整回路１５により、前記負荷の駆動方法を実施するのに適した駆動回路１１を実現できる。
【００２６】
（３）  制御回路１７は、ファン電圧ＶＦが負荷電圧下限値ＶＬより低いとき、抵抗調整回路１５のオン状態のスイッチの数を１個増やし、ファン電圧ＶＦが負荷電圧上限値ＶＨより高いとき抵抗調整回路１５のオン状態のスイッチの数を１個減らすようにスイッチのオン・オフ制御を行う。従って、ファン電圧ＶＦと、負荷電圧下限値ＶＬ及び負荷電圧上限値ＶＨとの比較に基づいてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフを制御する構成が簡単になる。
【００２７】
（４）  抵抗調整回路１５を構成する各抵抗Ｒは全て同じ抵抗値のものが使用されている。従って、制御回路１７が負荷電圧下限値ＶＬを決定するのが容易となる。
【００２８】
（５）  制御回路１７はマップを使用して負荷電圧下限値ＶＬを決定するのではなく、数式により負荷電圧下限値ＶＬを決定するため、負荷電圧下限値ＶＬを決定するのに必要な式又はマップを記憶するメモリの容量が小さくてすむ。
【００２９】
（６）  フォークリフトの制御装置の冷却用のファン１４の駆動回路に具体化したので、負荷を駆動する際の適正な電圧の範囲を比較的広くしても支障がない。
【００３０】
実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
○  抵抗調整回路１５を構成する抵抗Ｒ及びスイッチの数は３個に限らず、複数であれば適宜変更してもよい。抵抗Ｒ及びスイッチの直列回路の数を増やすほど、負荷に印可される電圧を精度良く調整できるが、数が増えるとコストが上昇するため、コストとの兼ね合いで数が決定される。
【００３１】
○  抵抗調整回路１５を構成する抵抗Ｒは同じ抵抗値のものを複数設ける代わりに、抵抗値の異なるものを使用してもよい。この場合も負荷電圧下限値ＶＬを設定する式を実験又は計算で求めて、その式をメモリに記憶させておくことにより、前記実施の形態と同様に実施できる。
【００３２】
○  負荷電圧下限値ＶＬを式を用いて決定する代わりに、図２に示すような、ファン電圧ＶＦとバッテリ電圧ＶＢとの関係をオン状態のスイッチの数とともに表すマップをメモリに記憶させておき、そのマップを使用して負荷電圧下限値ＶＬを決定するようにしてもよい。
【００３３】
○  負荷（ファン１４）は１個に限らず、複数個を並列に接続してもよい。
○  ファン１４を抵抗調整回路１５よりバッテリ１２のプラス端子側に接続する代わりに、抵抗調整回路１５をファン１４よりバッテリ１２のプラス端子側に接続してもよい。
【００３４】
○  各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はトランジスタに限らず、リレースイッチ（電磁スイッチ）であってもよい。
○  負荷はフォークリフトの荷役装置の制御装置に使用する冷却用のファン１４に限らず、他の電気機器であってもよい。
【００３５】
前記実施の形態から把握できる技術的思想（発明）について以下に記載する。（１）  請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記バッテリの電圧と、前記負荷電圧上限値と、前記スイッチのオン・オフ制御を行う前の時点でオン状態にあるスイッチの数とを変数とした式により、前記負荷電圧下限値を決定する。
【００３６】
（２）  請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記負荷は複数個並列に接続されている。
（３）  請求項２〜請求項４及び前記技術的思想（１），（２）のいずれかに記載の発明において、前記負荷は産業車両の制御装置の冷却用のファンである。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、バッテリ電圧が低下しても、冷却用ファンに適切な電圧を供給でき、しかも安定化電源を用いる場合に比較してコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態の駆動回路を示す回路図。
【図２】  ファン電圧とバッテリ電圧との関係を示すグラフ。
【図３】  従来の駆動回路を示す回路図。
【図４】  別の従来の駆動回路を示す回路図。
【符号の説明】
Ｒ…抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ、１１…駆動回路、１２…バッテリ、１４…負荷としてのファン、１５…抵抗調整回路、１６…バッテリ電圧検出手段及び負荷電圧検出手段としての電圧検出手段、１７…制御手段としての制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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