車載装置用動力システム
【課題】車載装置を動作させたまま駆動源変更を円滑に可能な車載装置用動力システムを提供する。
【解決手段】エンジン１１の動力を駆動軸１２から得る第１補助出力軸２３と、駆動軸１２及び第１補助出力軸２３の接続又は解除を行うクラッチ２２と、第１補助出力軸２３により駆動されるポンプ２４と、それにより作動する圧力機器２５とを具備する車載装置２に適用される車載装置用動力システム３であって、クラッチ制御部３５と、第1補助出力軸２３に連結されたモータ４１と、エンジン回転速度検出部５１と、その検出値を基に制御するエンジン制御部３４と、モータ回転速度検出部５２と、モータトルク検出部５３と、それらからの検出値を基に制御するモータ制御部３７と、クラッチ制御部３５、エンジン制御部３４及びモータ制御部３６の各々に指令を出す基本指令部３１とを備えるように構成した。
【解決手段】エンジン１１の動力を駆動軸１２から得る第１補助出力軸２３と、駆動軸１２及び第１補助出力軸２３の接続又は解除を行うクラッチ２２と、第１補助出力軸２３により駆動されるポンプ２４と、それにより作動する圧力機器２５とを具備する車載装置２に適用される車載装置用動力システム３であって、クラッチ制御部３５と、第1補助出力軸２３に連結されたモータ４１と、エンジン回転速度検出部５１と、その検出値を基に制御するエンジン制御部３４と、モータ回転速度検出部５２と、モータトルク検出部５３と、それらからの検出値を基に制御するモータ制御部３７と、クラッチ制御部３５、エンジン制御部３４及びモータ制御部３６の各々に指令を出す基本指令部３１とを備えるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵芥収集車や高所作業車等の作業用車両に搭載される車載装置を作動させるための車載装置用動力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業用車両として塵芥収集車、高所作業車、タンクローリ車などの様々なタイプのものが知られている。こうした作業用車両は、車両に対して目的に応じた形式の車載装置が搭載されることによって構成されるものであるが、これらの車載装置は大出力を要するものが大半であるために、油圧ポンプを駆動源とする油圧機器をアクチュエータとして用いることによって構成されているものが多い。当該油圧ポンプを駆動する動力を得るために、従来は車両を駆動するためのエンジンによる駆動力を補助出力軸を介して分配していたが、燃料消費の抑制、二酸化炭素の排出量削減および騒音対策等の環境問題を考慮して電動モータを利用することが提案されている。
【０００３】
上記電動モータを利用して車載装置を駆動する構成としては、例えば、下記特許文献１に記載されるものが知られている。このものは、車載装置を駆動するためにエンジンと電動モータの何れか、若しくは、両者を併用して一個の油圧ポンプを動作させることができるように構成されている。このように構成しておくことで、通常は電動モータによって油圧ポンプを駆動させ、バッテリの残量が不足した際にはエンジンの駆動力を利用することで長時間連続運転させることも可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１を始め、従来開示されているエンジンと電動モータとを駆動源として利用する車載装置用の動力システムにおいては、駆動源をエンジンと電動モータとの間で円滑に切替えるといった観点での技術については開示されていない。そのため、これまでに開示されている車載装置用の動力システムを用いる場合には、駆動源の切替に際しては一旦油圧ポンプの動作を停止させた上で、油圧ポンプとの接続を変更してから再度油圧ポンプを始動させることを前提にしているものといえる。
【０００６】
しかしながら、上記作業用車両の中でも消防活動に用いる車両等、車載装置の運転停止による作業の中断をできる限り避ける必要のあるものがあり、油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更することが要求されている。こうした要求に応えるため、上記特許文献１に記載された構成を用いて油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更させようとした場合には、上述のように駆動源の切替に関する配慮が何らなされていないため、駆動源の切替に際して衝撃が生じることによって、車載装置の動作速度が大きく変動したり、機器に損傷が生じたりすることが考えられる。
【０００７】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、車載装置の駆動源の切替を、動作を継続させた状態で行えるようにすると同時に、その切替を
円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の車載装置用動力システムは、エンジンの動力を伝達する出力軸から動力を分配する第１補助出力軸と、前記出力軸および前記第１補助出力軸の接続または接続解除を行うクラッチと、前記第１補助出力軸により駆動されるポンプと、当該ポンプによって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器とを具備する車載装置に適用されるものであって、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御部と、前記第1補助出力軸に連結され同期回転するモータと、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出部と、当該エンジン回転速度検出部からの検出値を監視しつつ前記エンジンを回転させるエンジン制御部と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部と、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出部と、それらモータ回転速度検出部およびモータトルク検出部の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータを回転させるモータ制御部と、前記ポンプの駆動源を切替えるために前記エンジンと前記モータの回転を連動させつつ前記クラッチの接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部、前記エンジン制御部および前記モータ制御部のそれぞれに指令を出す基本指令部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、モータ制御部と、エンジン制御部によって各々モータとエンジンの基本的な動作を制御させつつ、基本指令部によってこれらを統合して監視しつつ連動させて制御するとともに、クラッチの制御を行わせることで、車載装置を動作させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。
【００１１】
さらに、車載装置を動作させたまま、駆動源をモータからエンジンに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記モータから前記エンジンに切替える際に、前記基本指令部より前記モータ制御部に対して前記モータを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部より前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって前記モータの回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記エンジンの回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御をトルク制御方式に変更して前記モータを同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチを接続させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。
【００１２】
また、車載装置を動作させたまま、駆動源をエンジンからモータに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記エンジンから前記モータに切替える際に、前記基本指令部により前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部により前記モータ制御部に対して前記モータをトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータの回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御を速度制御方式に変更して前記モータを同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチの接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。
【００１３】
また、上記モータが電動モータであることを前提とした場合に、状況に応じて車載装置用バッテリの電気回路の接続先を適宜切替え、電源供給させる場合と、充電させる場合とを適切に変更できるようにするためには、前記モータ制御部からの指令に基づき前記モータを回転させるインバータと、当該インバータを介して前記モータを駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリとを具備するとともに、前記モータが前記第１補助出力軸を介して前記エンジンの駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第１充電コントローラと、車両用バッテリを充電するために前記エンジンによって第２補助出力軸を介して駆動される発電機により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第２充電コントローラと、商用電源より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第３充電コントローラとを備え、前記車載装置用バッテリの電気回路を、前記インバータと、前記第１充電コントローラと、前記第２充電コントローラと、前記第３充電コントローラのうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部を備えるように構成することが好適である。
【００１４】
また、状況に応じてモータの電気回路の接続先を適切に切替えることができるようにするためには、前記モータの電気回路を、前記インバータおよび前記第１の充電コントローラのいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部を備えるように構成することが好適である。
【００１５】
さらに、バッテリの電池残量をオペレータに通知して適切な動作選択を促すようにするためには、前記車載装置用バッテリの電池残量を検知するバッテリ残量検出部を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部によって前記車載装置用バッテリの満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検知した場合に報知する報知手段を備えるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明によれば、車載装置の動作を継続させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載装置用動力システムの構成を示す模式図。
【図２】同車載装置用動力システムにおけるモータからエンジンへの駆動源切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同車載装置用動力システムにおけるエンジンからモータへの駆動源切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同車載装置用動力システムにおける車載装置用バッテリ電気回路の接続先決定の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
この実施形態の車載装置用動力システムは、図１に模式的に示したような構成を採り、車両１に搭載された車載装置２に対してエンジン１１とモータ４１という２つの手段によって動力を与えられるように構成されている。
【００２０】
同図における車両１は、本発明に関連する部分のみを抽出する形で簡略化して記載しており、一般の車両と同様に、エンジン１１と当該エンジン１１によって駆動され外部に動力を取り出すための出力軸としての駆動軸１２と、当該駆動軸１２によって駆動される駆動輪１３とを有している。さらにはエンジン１１からの動力を分配する第２補助出力軸１４を有するとともに、当該第２補助出力軸１４によってベルト１５を介して駆動される発電機１６と、当該発電機１６によって生じた電気を蓄える車両用バッテリ１７とを備えている。この車両用バッテリ１７は、図示しないスタータや方向指示器やワイパー等の車両を走行させるために必要な機器を動作させるために設けられているものであり、一般的な車両が有するものとほぼ同一である。
【００２１】
こうした車両１に対して車載装置２が搭載されており、当該車載装置２はエンジン１１の駆動力によって駆動される第１補助出力軸２３と、当該第１補助出力軸２３によって駆動されるポンプ２４と、当該ポンプ２４によって圧力媒体を送り込まれて動作する圧力機器２５とを備えるように構成されている。本実施形態においては、ポンプ２４は油圧ポンプを用いており圧力媒体として油を用いている。また、上記第１補助出力軸２３への動力の伝達のため、エンジン１１の駆動軸１２に対して伝動機構２１が設けられているとともに、当該伝動機構２１と上記第１補助出力軸２３の間にはクラッチ２２が設けられており、クラッチ２２によって上記伝動機構２１を介して駆動軸１２と第１補助出力軸２３との接続および接続の解除を適宜選択して行うことができるようになっている。
【００２２】
さらに、第１補助出力軸２３にはベルト４２と図示しない減速機を介してモータ４１が接続されており、第１補助出力軸２３をモータ４１によって駆動することができるとともに、反対に第１補助出力軸２３によってモータ４１を回転させて発電を行わせることができるように構成している。
【００２３】
本実施形態における車載装置用動力システム３は、上記モータ４１とこれを動作させるための機器を含み、上記第１補助出力軸２３を駆動させて圧力機器２５に所望の動作をさせるための圧力媒体を送り込むことができる制御手段を備えるものとして構成されている。
【００２４】
具体的には、上記モータ４１としては電動ＩＰＭモータを使用するとともに、その動力源として車載装置用バッテリ４４を備え、当該車載装置用バッテリ４４より供給される電力を変換して上記モータ４１を回転させるインバータ４３を備えている。また、エンジン１１の回転を制御するエンジン制御部３４と、クラッチ２２の動作を制御するクラッチ制御部３５と、モータ４１の回転を制御するモータ制御部３６とを備えるとともに、これらを統合して制御するように各々に対して指令を出す基本指令部３１を有している。また、基本指令部３１に対しては、操作受付部３２を通じてオペレータによる指示が入力されるように構成されており、当該指示に対応した制御指令が基本指令部３１より各制御部３４、３５、３６に与えられる。さらに、基本指令部３１からは通知ランプの点灯や通知音の発生などを行う報知手段３３を通じて、上記車載装置用バッテリ４４の充電状態などの様々な状態をオペレータに対して通知できるようになっており、オペレータに対して操作を促したり操作に必要な判断材料を与えたりすることができるようになっている。
【００２５】
ポンプ２４の駆動源としてエンジン１１を使用する際には、操作受付部３２を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部３１よりエンジン制御部３４に与えられる。エンジン制御部３４では、エンジン回転速度（Ｖｅ）検出部５１によって検出されるエンジン１１の回転速度を監視しつつ、基本指令部３１から与えられた指令値通りにエンジン１１を動作させるように制御を行う。また、当該制御状態についての情報が、エンジン制御部３４より基本指令部３１に対して出力されるようになっている。
【００２６】
また、ポンプ２４の駆動源としてモータ４１を使用する際には、操作受付部３２を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部３１よりモータ制御部３６に与えられる。モータ制御部３６はモータ４１の制御を行うため、速度制御方式とトルク制御方式の２つの制御方式を有しており、通常は速度制御方式を基本としているものの、後述するようにポンプ２４の駆動源をエンジン１１とモータ４１との間で切替える際など、状況に応じてトルク制御方式を用いるように構成している。モータ４１にはモータ回転速度（Ｖｍ）検出部５２と、モータトルク（Ｔｍ）検出部５３とが設けられており、これらから得られる検出値の少なくともいずれか一方を監視しつつモータ制御部３６では、基本指令部３１から与えられた指令値通りにモータ４１を動作させるように制御を行う。さらには、当該制御状態についての情報が、モータ制御部３６より基本指令部３１に対して出力されるようになっている。本実施形態においては、モータ回転速度検出部５２としてロータリーエンコーダを用いるとともに、モータトルク検出部５３としてはインバータにおける駆動用電流の計測器を用いているが、モータ４１の回転速度、トルクを測定できる限りこれらとは別の手段を用いることも可能である。
【００２７】
上記のように、基本指令部３１からの指示を基にしてエンジン１１およびモータ４１の駆動を制御するのと同様にして、クラッチ制御部３５は基本指令部３１からの指示を基にしてクラッチ２２の動作を制御して、上記駆動軸１２および第１補助出力軸２２の接続または接続解除を行う。クラッチ２２が接続されることによって、エンジン１１、駆動軸１２、第１補助出力軸２２、ポンプ２４およびモータ４１は全て接続された状態となる。そのため、この状態においてはエンジン１１を駆動源としてポンプ２４を作動させるとともに、モータ４１を回転させて発電させることができるようになる。他方、クラッチ２２が接続解除されることによって、エンジン１１と駆動軸１２とが第１補助出力軸２２との間で切り離され、第１補助出力軸２３とポンプ２４に対してモータ４１のみが接続された状態となる。そのため、この状態ではポンプ２４の駆動はモータ４１のみが行うことができる。
【００２８】
上述のモータ４１の電気回路には２つのスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２が設けられており、一方のスイッチング回路ＳＷ１をオンにするとモータ４１の電気回路は上記インバータ４３に接続されることで、モータ４１をインバータ４３によって駆動させることができるようになる。他方のスイッチング回路ＳＷ２をオンにするとモータ４１の電気回路は第１充電コントローラ６１に接続され、モータ４１によって発電を行わせた場合に発生した電気を、第１充電コントローラ６１を介して車載装置用バッテリ４４に蓄えることができるようになっている。これらのスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２はいずれか一方がオンにされるか、双方ともオフにされてモータ４１の電気回路を何れに対しても未接続状態とするかの３つの接続パターンのうち何れかになるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部３１からの指令に基づいてモータ回路切替部３７によりスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２を制御することによって行われるように構成されている。
【００２９】
また、上記車載装置用バッテリ４４の電気回路には４つのスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６が設けられており、これらのスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６のいずれかをオンにすることで、車載装置用バッテリ４４により電気の供給を行わせる場合と、車載装置用バッテリ４４に対して種々の手段で充電を行わせる場合とを切替えることができるようになっている。
【００３０】
具体的には、スイッチング回路ＳＷ３をオンにすることで、当該車載装置用バッテリ４４からインバータ４３への電源供給が行えるようになる。上述したようにモータ４１をインバータ４３によって駆動させる場合には、モータ４１を駆動させるエネルギの供給源はこの車載装置用バッテリ４４になる。
【００３１】
スイッチング回路ＳＷ４をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は上述した第１充電コントローラ６１に接続される。モータ４１によって発電を行わせた場合には、前記スイッチング回路ＳＷ２をオンにすると共にスイッチング回路ＳＷ４をオンにすることで、第１充電コントローラ６１を介して車載装置用バッテリ４４に充電が行われる。なお、第１充電コントローラ６１は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを備えており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３２】
スイッチング回路ＳＷ５をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は第２充電コントローラ６２に接続される。第２充電コントローラ６２は、通常は車両用バッテリ１７の充電を行う発電機１６から電気を供給されて、車載装置用バッテリ４４に対して充電を行うものであり、ポンプ２４を起動しない状態で、かつ、エンジン１１を起動させている状態の際に用いられる。すなわち、エンジン１１のアイドリング状態や車両１の走行中の状態に該当する。本実施形態では車両用バッテリ１７と車載装置用バッテリ４４とで電圧が異なるものを使用としているため、第２充電コントローラ６２には昇圧コンバータとしての機能も内蔵させ、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３３】
スイッチング回路ＳＷ６をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は第３充電コントローラ６３に接続される。第３充電コントローラ６３は、商用電源９１より供給された電気によって車載装置用バッテリ４４の充電を行うものであり、モータ４１もエンジン１１も起動していない状態で、かつ商用電源９１との接続を行った場合に用いられる。なお、第３充電コントローラ６３は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを有しており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３４】
上記のようにして、スイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６の何れかをオンにすることで、車載装置用バッテリ４４によりモータ４１を駆動するための電気を供給させる場合と、車載装置用バッテリ４４に対して充電を行わせる３つの充電手段とを切替えることができるとともに、何れにも接続しない未接続状態にすることができ、これら合計５つの接続パターンの何れかが選択されるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部３１からの指令に基づいてバッテリ回路切替部３８によりスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６を制御することによって行われるように構成されている。
【００３５】
さらに、車載装置用バッテリ４４にはバッテリ残量検出部５４が接続されており、当該バッテリ残量検出部５４では常時車載装置用バッテリ４４の電池残量を検出しながら、当該検出値を基本指令部３１に対して出力するようになっている。基本指令部３１においては、入力された電池残量検出値を監視しつつ、これより満充電状態になっていることを検知した場合には報知手段３３によって通知ランプの点灯、通知音の発生などで満充電状態を報知して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。また、当該報知を行った後に、オペレータからの操作受付部３２を通じた充電停止の指示や、車載装置用バッテリ４４を使用するモータ４１の駆動などの指示がなく一定時間が経過した場合にも、自動的に充電停止を行うべく基本指令部３１よりバッテリ回路切替部３８に対して車載装置用バッテリ４４の電気回路を未接続状態にするための命令を与えるように構成している。
【００３６】
同様に、基本指令部３１においては、入力された電池残量検出値により電池残量が一定値以下まで低下していることを検知した場合には、報知手段３３によってバッテリ切れ警告ランプの点灯、警告音の発生などによりバッテリ切れを警告して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。この時、車載装置用バッテリ４４によってモータ４１を駆動させて車載装置２に作業を行わせている場合で、かつ、当該作業を継続させる必要がある場合には、オペレータは上記報知手段３３によりバッテリ切れを把握することで、通常は操作受付部３２を通じて命令を与えて車載装置２の駆動源をモータ４１からエンジン１１に切替えることになる。当該命令をオペレータが行わなかった場合には、一定時間経過後にモータ２４の回転速度を徐々に減小させてからモータ２４を停止させるようにしている。
【００３７】
上記のように構成した車載装置用動力システム３を用いて、車載装置２に対して以下のようにして駆動力を与えることができる。
【００３８】
まず、オペレータに対して報知手段３３によって種々の機器情報が通知されるため、オペレータは当該通知を判断材料として車載装置２に行わせる動作を選択し、操作受付部３２を通じて基本指令部３１に対して命令を与える。
【００３９】
オペレータは、車載装置２を動作させる場合には、まず操作受付部３２によって操作電源をオンにした後、車載装置２の駆動源としてエンジン１１とモータ４１の何れかを選択して起動させる。こうした操作に対応して、適宜基本指令部３１からクラッチ制御部３５、モータ回路切替部３７、バッテリ回路切替部３８に命令を与えて適切な回路を形成した上で、エンジン制御部３４またはモータ制御部３６に命令を与えてエンジン１１またはモータ４１を駆動させることによってポンプ２４を駆動させる。さらに、必要な圧力機器２５の動作量を得るため、操作受付部３２からの指示に従ってポンプ２４を動作させるべく、エンジン制御部３４またはモータ制御部３６はエンジン回転速度またはモータ回転速度を監視しつつエンジン１１またはモータ４１の回転速度を制御していく。
【００４０】
通常であれば、オペレータは環境負荷が少なくなるように、駆動源としてモータ４１を選択して電気エネルギによって車載装置２を駆動する。そのためにも車載装置用バッテリ４４は、作業前には常に満充電とされていることが好ましく、本実施形態のように数多くの充電手段を有するように構成することで充電の機会が増して利便性が向上し、頻繁に使用を行ったとしても電池切れの心配が少なくなる。
【００４１】
しかしながら、電池残量は有限であるために車載装置２を長時間に渡って連続して駆動すると電池切れとなる恐れがある。電池残量が減少して一定値以下となり、車載装置用バッテリ４４によって駆動できる時間が少なくなった場合には、上述したように報知手段３３により、オペレータに対して警告が発せられる。オペレータがこれを認識しなかった場合等、そのまま報知していた場合には一定時間経過後にモータ４１の回転数が徐々に減少していき、やがて停止するようにしてある。オペレータが上記警告を認識して、車載装置２を停止させる場合には操作受付部３２によって停止信号を入力し、作業を継続させる必要がある場合には操作受付部３２によって駆動源をモータ４１よりエンジン１１に切替えるための信号を入力する。当該切替信号が入力されることによって、基本指令部３１は図２に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、モータ４１（図１参照）からエンジン１１（図１参照）への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図１を参照しつつ図２を基にして説明する。
【００４２】
具体的には、基本指令部３１は、まず、切替信号を受け付けた後にエンジン１１を起動するようにエンジン制御部３４に指令を与え（ＳＴ００１）、さらに、その時点におけるモータ４１の回転速度に相当する速度を目標回転速度としてエンジン４１を昇速させるように指令を出す（ＳＴ００２）。そして、エンジン制御部３４を介してエンジン１１の回転速度が目標の回転速度に到達したことを検知（ＳＴ００３）した後に、当該回転速度を維持するようにエンジン制御部３４に命令する（ＳＴ００４）。さらに、モータ４１の制御方式を、その時の出力トルクを維持させたままでトルク制御に切替えるようにモータ制御部３６に命令（ＳＴ００５）した上で、クラッチ制御部３５に対してクラッチを接続するように命令し（ＳＴ００６）、その後モータ４１の出力を漸減させていく（ＳＴ００７）。クラッチ２２の接続により、トルク制御であるモータ４１は負荷が減るために増速を行おうとするが、速度制御であるエンジン１１は一定回転速度を維持させようとするために減速方向に作用することで均衡が保たれ、すぐに一定回転速度とすることができる。当該クラッチ接続に際して、モータ４１の電流値が過大に変化する場合に備えて、リミッタ回路を設けて制御範囲に制限を設けることも好適である。モータ４１の出力トルクを漸減してゼロ以下となった後、換言すれば、モータ４１が車載装置用バッテリ４４の電気エネルギを用いずエンジン１１の駆動力によって回転させられる状態となった後、基本指令部３１はモータ４１の電気回路の接続先を第１充電コントローラに切替える（ＳＷ２オン）ようにモータ回路切替部３７に命令し（ＳＴ００８）、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を第１充電コントローラに切替える（ＳＷ４オン）ようにバッテリ回路切替部３８に命令し（ＳＴ００９）、モータ４１によって発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電できるようにする。このようにして、異なる駆動源を異なる制御方式を用いて駆動させつつ、１つの基本指令部３１によって連動させるように統合して制御することで、車載装置２を停止させることなくポンプ２４の速度変動を抑制しながら駆動源の切替を円滑に行わせることが可能となるとともに、速やかに車載装置用バッテリ４４の充電を行わせて電池残量の回復までの時間短縮を図れるように構成している。
【００４３】
上記とは逆に、ポンプ２４をエンジン１１によって駆動している最中に、駆動源をモータ４１に切替えることも可能である。この際には、基本指令部３１は図３に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、エンジン１１（図１参照）からモータ４１（図１参照）への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図１を参照しつつ図３を基にして説明する。
【００４４】
切替指令が入力された場合には、基本指令部３１はバッテリ残量検出部５４からの検出信号より、バッテリ残量が一定値以上であってモータ４１を駆動するに足る十分な残量がある否かを判断し（ＳＴ１０１）、残量が不足している場合には駆動源切替指令を拒否して、その旨を報知手段３３より報知する（ＳＴ１１０）。残量が十分と判断できれば、以下のようなステップで駆動源の切替えを行わせる。
【００４５】
まず、エンジン１１の回転速度を速度制御によって維持するようにエンジン制御部３４に対して命令する（ＳＴ１０２）。さらに、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先をインバータ４３に切替える（ＳＷ３オン）ようにバッテリ回路切替部３８に命令し（ＳＴ１０３）、モータ４１の電気回路の接続先をインバータ４３に切替える（ＳＷ１オン）ようにモータ回路切替部３７に命令する（ＳＴ１０４）。そして、エンジン１１によって回転させられている状態であるモータ４１をトルク制御として目標値となるまで回転トルクを漸増させていくようにモータ制御部３６に対して命令する（ＳＴ１０５）。当該回転トルクの目標値は、ポンプ２４の駆動定格トルクを基に事前に決定しておく。上記のように制御することでモータ４１の出力は増大していくが、エンジン１１は一定回転速度となるように制御されているためにポンプ２４の回転速度はほとんど変化することがない。そして、モータ４１の回転トルクが目標値に達したことをモータ制御部３６を介して検知（ＳＴ１０６）した後に、クラッチ制御部３５に対してクラッチ接続解除の命令を発し（ＳＴ１０７）、モータ４１の制御方式を速度制御方式として通常運転させるようにモータ制御部３６に命令して（ＳＴ１０８）、エンジン１１を停止するようエンジン制御部３４に命令する（ＳＴ１０９）。
【００４６】
このようにして、駆動源をエンジン１１からモータ４１に変更する場合であっても、車載装置２を停止させることなくポンプ２４の速度変動を抑制しながら円滑に行わせることが可能となっている。
【００４７】
また、本車載装置用動力システム３は、上述したように、電池残量の少なくなった車載装置用バッテリ４４を速やかに充電できるように３つの充電手段を有し、適宜車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を変更できるようにしている。基本指令部２は図３に示したフローチャートに従って各ステップに示した判断を順次実行するようにして、適切な電気回路を選択し、当該選択に対応するようにバッテリ回路切替部３８（図１参照）に命令を与えるようにしてある。以下、その判断手順を、図１を参照しつつ図３を基にして説明する。
【００４８】
まず、モータ４１によりポンプ２４を駆動させる状態であるか否かを判断し（ＳＴ２０１）、当該状態に該当する場合には車載装置用バッテリ４４をインバータ４３に接続（ＳＷ３オン）するようバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０７）。それ以外の場合には次の判断に移行し、車載装置用バッテリ４４が満充電状態であって充電が不要か否かを判断する（ＳＴ２０２）。充電が不要と判断できれば、車載装置用バッテリ４４の電気回路に対する全ての接続を遮断して（ＳＷ３〜６オフ）、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０５）。充電が必要な状態であれば、次のステップ（ＳＴ２０３）に移行する。ここでは、エンジン１１によってポンプ２４を駆動しており、共にモータ４１が駆動されている状態であるかを判断する。当該状態であれば、車載装置用バッテリ４４を第１充電コントローラ６１に接続（ＳＷ４オン）して、モータ４１により発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２０８）。それ以外の状態であれば、エンジン１１が動作中であるか否かを検出して（ＳＴ２０４）、動作中であれば車載装置用バッテリ４４を第２充電コントローラ６２に接続（ＳＷ５オン）して、発電機１６により発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２０９）。それ以外の状態であれば、商用電源９１に接続されているかを否かを判断して（ＳＴ２０５）、接続されている状態であれば車載装置用バッテリ４４を第３充電コントローラ６３に接続（ＳＷ６オン）して、商用電源から得られる電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２１０）。それ以外の場合には、車載装置用バッテリ４４の電気回路に対する全ての接続を遮断して（ＳＷ３〜６オフ）、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０５）。
【００４９】
このようにして、基本指令部３１が各部の状況を監視しつつ、適切に車載装置用バッテリ４４に対して電力供給や充電の管理を行うことができるため、簡便かつ効率的に運用を行うことが可能となっている。
【００５０】
以上のように、本実施形態における車載装置用動力システム３は、エンジン１１の動力を伝達する駆動軸１２から動力を分配する第１補助出力軸２３と、前記駆動軸１２および前記第１補助出力軸２３の接続または接続解除を行うクラッチ２２と、前記第１補助出力軸２３により駆動されるポンプ２４と、当該ポンプ２４によって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器２５とを具備する車載装置２に適用されるものであって、前記クラッチ２２の動作を制御するクラッチ制御部３５と、前記第１補助出力軸２３に連結され同期回転するモータ４１と、前記エンジン１１の回転速度を検出するエンジン回転速度検出部５１と、当該エンジン回転速度検出部５１からの検出値を監視しつつ前記エンジン１１を回転させるエンジン制御部３４と、前記モータ４１の回転速度を検出するモータ回転速度検出部５２と、前記モータ４１のトルクを検出するモータトルク検出部５３と、それらモータ回転速度検出部５２およびモータトルク検出部５３の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータ４１を回転させるモータ制御部３７と、前記ポンプ２４の駆動源を切替えるために前記エンジン１１と前記モータ４１の回転を連動させつつ前記クラッチ２２の接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部３５、前記エンジン制御部３４および前記モータ制御部３６のそれぞれに指令を出す基本指令部３１とを備えるように構成したものである。
【００５１】
このように構成しているため、モータ４１とエンジン１１の動作を監視しつつそれらの動作を制御するとともに、クラッチ２２の制御を行わせることによって、車載装置２を動作させたままで駆動源の切替ができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。
【００５２】
また、前記ポンプ２４の駆動源を前記モータ４１から前記エンジン１１に切替える際に、前記基本指令部３１より前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部３１より前記エンジン制御部３４に対して前記エンジン１１を速度制御方式によって前記モータ４１の回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記エンジン１１の回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の制御をトルク制御方式に変更して前記モータ４１を同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記クラッチ制御部３５に対して前記クラッチ２２を接続させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置２を動作させたまま、駆動源をモータ４１からエンジン１１に切替える際に、ポンプ２４の速度変動を抑制することができ、車載装置２の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
【００５３】
さらに、前記ポンプ２４の駆動源を前記エンジン１１から前記モータ４１に切替える際に、前記基本指令部３１により前記エンジン制御部３４に対して前記エンジン１１を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１により前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１をトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ４１の回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の制御を速度制御方式に変更して前記モータ４１を同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記クラッチ制御部３５に対して前記クラッチ２２の接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置２を動作させたまま、駆動源をエンジン１１からモータ４１に切替える際に、ポンプ２４の速度変動を抑制することができ、車載装置２の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
【００５４】
また、前記モータ制御部３６からの指令に基づき前記モータ４１を回転させるインバータ４３と、当該インバータ４３を介して前記モータ４１を駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリ４４とを具備するとともに、前記モータ４１が前記第１補助出力軸２３を介して前記エンジン１１の駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第１充電コントローラ６１と、車両用バッテリ１７を充電するために前記エンジン１１によって第２補助出力軸１４を介して駆動される発電機１６により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第２充電コントローラ６２と、商用電源９１より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第３充電コントローラ６３とを備え、前記車載装置用バッテリ４４の電気回路を、前記インバータ４３と、前記第１充電コントローラ６１と、前記第２充電コントローラ６２と、前記第３充電コントローラ６３のうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部３８を備えるように構成しているため、バッテリ回路切替部３８によって、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を適宜切替えることができ、モータ４１を駆動させる場合や、種々の充電手段を適切に選択して充電を行わせることができる。
【００５５】
また、前記モータ４１の電気回路を、前記インバータ４３および前記第１の充電コントローラ６１のいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部３７を備えるように構成しているため、モータ回路切替部３７によって、状態に応じてモータ４１の電気回路の接続先を適宜切替えることができる。
【００５６】
さらに、前記車載装置用バッテリ４４の電池残量を検知するバッテリ残量検出部５４を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部５４によって前記車載装置用バッテリ４４の満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検出した場合に報知する報知手段３３を備えるように構成しているため、車載装置用バッテリ４４の電池残量を検知してその状態に応じて報知することができるため、オペレータに対して適切な動作選択を促すことができる。
【００５７】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、ポンプ２４として油圧ポンプを用いて、ポンプ２４から圧力機器２５に対して送られる圧力媒体として油を用いていたが、車載装置２の形態および使用環境に応じて、別の種類のポンプや圧力媒体を用いることも可能であり、そのような場合でも上記と同様に本発明の効果を得ることが可能である。
【００５８】
また、上述の実施形態では、車載装置２の駆動源の切替は、操作受付部３２から与えられるオペレータによる指示を契機にして各ステップが順次実行されることで行われるように構成していたが、車載装置用バッテリ４４の電池残量が一定の閾値以上となったこと、あるいは別の閾値以下となったことを検知することで、オペレータの操作を介することなく自動的に駆動源の切替が行われるように構成してもよく、そのように構成しても本発明の効果は上記と同様に得ることが可能である。
【００５９】
さらには、上述の実施形態では、エンジン１１から動力を取り出す出力軸として駆動輪を回転させる駆動軸１２を用いていたが、ポンプ２４を駆動させる第1補助出力軸２３に対してエンジン１１の動力を分配可能である回転軸である限り、当該出力軸は駆動軸１２に限られない。例えば、フライホイールとミッションとを連結する中間軸や、プロペラシャフト等のエンジン１１と連結されて回転する軸であれば、こうした軸と伝動機構２１とを連結した上で、出力軸以外の部分は上述の実施形態と同じ構成とすることで上記と同様の効果を得ることが可能である。また、発電機１６を駆動するために設けてある第２補助出力軸１４を、出力軸と兼用させた構成とすることも可能である。
【００６０】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…車両
２…車載装置
３…車載装置用動力システム
１１…エンジン
１２…駆動軸（出力軸）
１４…第２補助出力軸
１６…発電機
２２…クラッチ
２３…第１補助出力軸
２４…ポンプ
３１…基本指令部
３２…操作受付部
３３…報知手段
３４…エンジン制御部
３５…クラッチ制御部
３６…モータ制御部
３７…モータ切替部
３８…バッテリ切替部
４１…モータ
４３…インバータ
４４…車載装置用バッテリ
５１…エンジン回転速度検出部
５２…モータ回転速度検出部
５３…モータトルク検出部
５４…バッテリ残量検出部
ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチング回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵芥収集車や高所作業車等の作業用車両に搭載される車載装置を作動させるための車載装置用動力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業用車両として塵芥収集車、高所作業車、タンクローリ車などの様々なタイプのものが知られている。こうした作業用車両は、車両に対して目的に応じた形式の車載装置が搭載されることによって構成されるものであるが、これらの車載装置は大出力を要するものが大半であるために、油圧ポンプを駆動源とする油圧機器をアクチュエータとして用いることによって構成されているものが多い。当該油圧ポンプを駆動する動力を得るために、従来は車両を駆動するためのエンジンによる駆動力を補助出力軸を介して分配していたが、燃料消費の抑制、二酸化炭素の排出量削減および騒音対策等の環境問題を考慮して電動モータを利用することが提案されている。
【０００３】
上記電動モータを利用して車載装置を駆動する構成としては、例えば、下記特許文献１に記載されるものが知られている。このものは、車載装置を駆動するためにエンジンと電動モータの何れか、若しくは、両者を併用して一個の油圧ポンプを動作させることができるように構成されている。このように構成しておくことで、通常は電動モータによって油圧ポンプを駆動させ、バッテリの残量が不足した際にはエンジンの駆動力を利用することで長時間連続運転させることも可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１を始め、従来開示されているエンジンと電動モータとを駆動源として利用する車載装置用の動力システムにおいては、駆動源をエンジンと電動モータとの間で円滑に切替えるといった観点での技術については開示されていない。そのため、これまでに開示されている車載装置用の動力システムを用いる場合には、駆動源の切替に際しては一旦油圧ポンプの動作を停止させた上で、油圧ポンプとの接続を変更してから再度油圧ポンプを始動させることを前提にしているものといえる。
【０００６】
しかしながら、上記作業用車両の中でも消防活動に用いる車両等、車載装置の運転停止による作業の中断をできる限り避ける必要のあるものがあり、油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更することが要求されている。こうした要求に応えるため、上記特許文献１に記載された構成を用いて油圧ポンプの動作を継続したままで駆動源を変更させようとした場合には、上述のように駆動源の切替に関する配慮が何らなされていないため、駆動源の切替に際して衝撃が生じることによって、車載装置の動作速度が大きく変動したり、機器に損傷が生じたりすることが考えられる。
【０００７】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、車載装置の駆動源の切替を、動作を継続させた状態で行えるようにすると同時に、その切替を
円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の車載装置用動力システムは、エンジンの動力を伝達する出力軸から動力を分配する第１補助出力軸と、前記出力軸および前記第１補助出力軸の接続または接続解除を行うクラッチと、前記第１補助出力軸により駆動されるポンプと、当該ポンプによって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器とを具備する車載装置に適用されるものであって、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御部と、前記第1補助出力軸に連結され同期回転するモータと、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出部と、当該エンジン回転速度検出部からの検出値を監視しつつ前記エンジンを回転させるエンジン制御部と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部と、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出部と、それらモータ回転速度検出部およびモータトルク検出部の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータを回転させるモータ制御部と、前記ポンプの駆動源を切替えるために前記エンジンと前記モータの回転を連動させつつ前記クラッチの接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部、前記エンジン制御部および前記モータ制御部のそれぞれに指令を出す基本指令部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、モータ制御部と、エンジン制御部によって各々モータとエンジンの基本的な動作を制御させつつ、基本指令部によってこれらを統合して監視しつつ連動させて制御するとともに、クラッチの制御を行わせることで、車載装置を動作させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。
【００１１】
さらに、車載装置を動作させたまま、駆動源をモータからエンジンに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記モータから前記エンジンに切替える際に、前記基本指令部より前記モータ制御部に対して前記モータを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部より前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって前記モータの回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記エンジンの回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御をトルク制御方式に変更して前記モータを同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチを接続させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。
【００１２】
また、車載装置を動作させたまま、駆動源をエンジンからモータに切替える際の衝撃を抑え、車載装置の動作速度の変動を抑制するためには、前記ポンプの駆動源を前記エンジンから前記モータに切替える際に、前記基本指令部により前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部により前記モータ制御部に対して前記モータをトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータの回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御を速度制御方式に変更して前記モータを同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチの接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成されていることが好適である。
【００１３】
また、上記モータが電動モータであることを前提とした場合に、状況に応じて車載装置用バッテリの電気回路の接続先を適宜切替え、電源供給させる場合と、充電させる場合とを適切に変更できるようにするためには、前記モータ制御部からの指令に基づき前記モータを回転させるインバータと、当該インバータを介して前記モータを駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリとを具備するとともに、前記モータが前記第１補助出力軸を介して前記エンジンの駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第１充電コントローラと、車両用バッテリを充電するために前記エンジンによって第２補助出力軸を介して駆動される発電機により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第２充電コントローラと、商用電源より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第３充電コントローラとを備え、前記車載装置用バッテリの電気回路を、前記インバータと、前記第１充電コントローラと、前記第２充電コントローラと、前記第３充電コントローラのうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部を備えるように構成することが好適である。
【００１４】
また、状況に応じてモータの電気回路の接続先を適切に切替えることができるようにするためには、前記モータの電気回路を、前記インバータおよび前記第１の充電コントローラのいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部を備えるように構成することが好適である。
【００１５】
さらに、バッテリの電池残量をオペレータに通知して適切な動作選択を促すようにするためには、前記車載装置用バッテリの電池残量を検知するバッテリ残量検出部を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部によって前記車載装置用バッテリの満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検知した場合に報知する報知手段を備えるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明によれば、車載装置の動作を継続させたまま駆動源の切替を行うことができるとともに、その切替を円滑に行うことができる車載装置用動力システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載装置用動力システムの構成を示す模式図。
【図２】同車載装置用動力システムにおけるモータからエンジンへの駆動源切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同車載装置用動力システムにおけるエンジンからモータへの駆動源切替時の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同車載装置用動力システムにおける車載装置用バッテリ電気回路の接続先決定の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
この実施形態の車載装置用動力システムは、図１に模式的に示したような構成を採り、車両１に搭載された車載装置２に対してエンジン１１とモータ４１という２つの手段によって動力を与えられるように構成されている。
【００２０】
同図における車両１は、本発明に関連する部分のみを抽出する形で簡略化して記載しており、一般の車両と同様に、エンジン１１と当該エンジン１１によって駆動され外部に動力を取り出すための出力軸としての駆動軸１２と、当該駆動軸１２によって駆動される駆動輪１３とを有している。さらにはエンジン１１からの動力を分配する第２補助出力軸１４を有するとともに、当該第２補助出力軸１４によってベルト１５を介して駆動される発電機１６と、当該発電機１６によって生じた電気を蓄える車両用バッテリ１７とを備えている。この車両用バッテリ１７は、図示しないスタータや方向指示器やワイパー等の車両を走行させるために必要な機器を動作させるために設けられているものであり、一般的な車両が有するものとほぼ同一である。
【００２１】
こうした車両１に対して車載装置２が搭載されており、当該車載装置２はエンジン１１の駆動力によって駆動される第１補助出力軸２３と、当該第１補助出力軸２３によって駆動されるポンプ２４と、当該ポンプ２４によって圧力媒体を送り込まれて動作する圧力機器２５とを備えるように構成されている。本実施形態においては、ポンプ２４は油圧ポンプを用いており圧力媒体として油を用いている。また、上記第１補助出力軸２３への動力の伝達のため、エンジン１１の駆動軸１２に対して伝動機構２１が設けられているとともに、当該伝動機構２１と上記第１補助出力軸２３の間にはクラッチ２２が設けられており、クラッチ２２によって上記伝動機構２１を介して駆動軸１２と第１補助出力軸２３との接続および接続の解除を適宜選択して行うことができるようになっている。
【００２２】
さらに、第１補助出力軸２３にはベルト４２と図示しない減速機を介してモータ４１が接続されており、第１補助出力軸２３をモータ４１によって駆動することができるとともに、反対に第１補助出力軸２３によってモータ４１を回転させて発電を行わせることができるように構成している。
【００２３】
本実施形態における車載装置用動力システム３は、上記モータ４１とこれを動作させるための機器を含み、上記第１補助出力軸２３を駆動させて圧力機器２５に所望の動作をさせるための圧力媒体を送り込むことができる制御手段を備えるものとして構成されている。
【００２４】
具体的には、上記モータ４１としては電動ＩＰＭモータを使用するとともに、その動力源として車載装置用バッテリ４４を備え、当該車載装置用バッテリ４４より供給される電力を変換して上記モータ４１を回転させるインバータ４３を備えている。また、エンジン１１の回転を制御するエンジン制御部３４と、クラッチ２２の動作を制御するクラッチ制御部３５と、モータ４１の回転を制御するモータ制御部３６とを備えるとともに、これらを統合して制御するように各々に対して指令を出す基本指令部３１を有している。また、基本指令部３１に対しては、操作受付部３２を通じてオペレータによる指示が入力されるように構成されており、当該指示に対応した制御指令が基本指令部３１より各制御部３４、３５、３６に与えられる。さらに、基本指令部３１からは通知ランプの点灯や通知音の発生などを行う報知手段３３を通じて、上記車載装置用バッテリ４４の充電状態などの様々な状態をオペレータに対して通知できるようになっており、オペレータに対して操作を促したり操作に必要な判断材料を与えたりすることができるようになっている。
【００２５】
ポンプ２４の駆動源としてエンジン１１を使用する際には、操作受付部３２を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部３１よりエンジン制御部３４に与えられる。エンジン制御部３４では、エンジン回転速度（Ｖｅ）検出部５１によって検出されるエンジン１１の回転速度を監視しつつ、基本指令部３１から与えられた指令値通りにエンジン１１を動作させるように制御を行う。また、当該制御状態についての情報が、エンジン制御部３４より基本指令部３１に対して出力されるようになっている。
【００２６】
また、ポンプ２４の駆動源としてモータ４１を使用する際には、操作受付部３２を介してオペレータより与えられる指令に基づいて、当該指令に対応する命令が基本指令部３１よりモータ制御部３６に与えられる。モータ制御部３６はモータ４１の制御を行うため、速度制御方式とトルク制御方式の２つの制御方式を有しており、通常は速度制御方式を基本としているものの、後述するようにポンプ２４の駆動源をエンジン１１とモータ４１との間で切替える際など、状況に応じてトルク制御方式を用いるように構成している。モータ４１にはモータ回転速度（Ｖｍ）検出部５２と、モータトルク（Ｔｍ）検出部５３とが設けられており、これらから得られる検出値の少なくともいずれか一方を監視しつつモータ制御部３６では、基本指令部３１から与えられた指令値通りにモータ４１を動作させるように制御を行う。さらには、当該制御状態についての情報が、モータ制御部３６より基本指令部３１に対して出力されるようになっている。本実施形態においては、モータ回転速度検出部５２としてロータリーエンコーダを用いるとともに、モータトルク検出部５３としてはインバータにおける駆動用電流の計測器を用いているが、モータ４１の回転速度、トルクを測定できる限りこれらとは別の手段を用いることも可能である。
【００２７】
上記のように、基本指令部３１からの指示を基にしてエンジン１１およびモータ４１の駆動を制御するのと同様にして、クラッチ制御部３５は基本指令部３１からの指示を基にしてクラッチ２２の動作を制御して、上記駆動軸１２および第１補助出力軸２２の接続または接続解除を行う。クラッチ２２が接続されることによって、エンジン１１、駆動軸１２、第１補助出力軸２２、ポンプ２４およびモータ４１は全て接続された状態となる。そのため、この状態においてはエンジン１１を駆動源としてポンプ２４を作動させるとともに、モータ４１を回転させて発電させることができるようになる。他方、クラッチ２２が接続解除されることによって、エンジン１１と駆動軸１２とが第１補助出力軸２２との間で切り離され、第１補助出力軸２３とポンプ２４に対してモータ４１のみが接続された状態となる。そのため、この状態ではポンプ２４の駆動はモータ４１のみが行うことができる。
【００２８】
上述のモータ４１の電気回路には２つのスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２が設けられており、一方のスイッチング回路ＳＷ１をオンにするとモータ４１の電気回路は上記インバータ４３に接続されることで、モータ４１をインバータ４３によって駆動させることができるようになる。他方のスイッチング回路ＳＷ２をオンにするとモータ４１の電気回路は第１充電コントローラ６１に接続され、モータ４１によって発電を行わせた場合に発生した電気を、第１充電コントローラ６１を介して車載装置用バッテリ４４に蓄えることができるようになっている。これらのスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２はいずれか一方がオンにされるか、双方ともオフにされてモータ４１の電気回路を何れに対しても未接続状態とするかの３つの接続パターンのうち何れかになるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部３１からの指令に基づいてモータ回路切替部３７によりスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２を制御することによって行われるように構成されている。
【００２９】
また、上記車載装置用バッテリ４４の電気回路には４つのスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６が設けられており、これらのスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６のいずれかをオンにすることで、車載装置用バッテリ４４により電気の供給を行わせる場合と、車載装置用バッテリ４４に対して種々の手段で充電を行わせる場合とを切替えることができるようになっている。
【００３０】
具体的には、スイッチング回路ＳＷ３をオンにすることで、当該車載装置用バッテリ４４からインバータ４３への電源供給が行えるようになる。上述したようにモータ４１をインバータ４３によって駆動させる場合には、モータ４１を駆動させるエネルギの供給源はこの車載装置用バッテリ４４になる。
【００３１】
スイッチング回路ＳＷ４をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は上述した第１充電コントローラ６１に接続される。モータ４１によって発電を行わせた場合には、前記スイッチング回路ＳＷ２をオンにすると共にスイッチング回路ＳＷ４をオンにすることで、第１充電コントローラ６１を介して車載装置用バッテリ４４に充電が行われる。なお、第１充電コントローラ６１は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを備えており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３２】
スイッチング回路ＳＷ５をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は第２充電コントローラ６２に接続される。第２充電コントローラ６２は、通常は車両用バッテリ１７の充電を行う発電機１６から電気を供給されて、車載装置用バッテリ４４に対して充電を行うものであり、ポンプ２４を起動しない状態で、かつ、エンジン１１を起動させている状態の際に用いられる。すなわち、エンジン１１のアイドリング状態や車両１の走行中の状態に該当する。本実施形態では車両用バッテリ１７と車載装置用バッテリ４４とで電圧が異なるものを使用としているため、第２充電コントローラ６２には昇圧コンバータとしての機能も内蔵させ、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３３】
スイッチング回路ＳＷ６をオンにすると、車載装置用バッテリ４４の電気回路は第３充電コントローラ６３に接続される。第３充電コントローラ６３は、商用電源９１より供給された電気によって車載装置用バッテリ４４の充電を行うものであり、モータ４１もエンジン１１も起動していない状態で、かつ商用電源９１との接続を行った場合に用いられる。なお、第３充電コントローラ６３は、内部に交流から直流への変換機能と電圧変換機能とを有しており、適宜充電に適した状態に電圧及び電流値を制御しつつ車載装置用バッテリ４４への充電を行わせることができるようになっている。
【００３４】
上記のようにして、スイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６の何れかをオンにすることで、車載装置用バッテリ４４によりモータ４１を駆動するための電気を供給させる場合と、車載装置用バッテリ４４に対して充電を行わせる３つの充電手段とを切替えることができるとともに、何れにも接続しない未接続状態にすることができ、これら合計５つの接続パターンの何れかが選択されるようにして回路の切替が行われる。こうした回路の切替は、上記基本指令部３１からの指令に基づいてバッテリ回路切替部３８によりスイッチング回路ＳＷ３〜ＳＷ６を制御することによって行われるように構成されている。
【００３５】
さらに、車載装置用バッテリ４４にはバッテリ残量検出部５４が接続されており、当該バッテリ残量検出部５４では常時車載装置用バッテリ４４の電池残量を検出しながら、当該検出値を基本指令部３１に対して出力するようになっている。基本指令部３１においては、入力された電池残量検出値を監視しつつ、これより満充電状態になっていることを検知した場合には報知手段３３によって通知ランプの点灯、通知音の発生などで満充電状態を報知して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。また、当該報知を行った後に、オペレータからの操作受付部３２を通じた充電停止の指示や、車載装置用バッテリ４４を使用するモータ４１の駆動などの指示がなく一定時間が経過した場合にも、自動的に充電停止を行うべく基本指令部３１よりバッテリ回路切替部３８に対して車載装置用バッテリ４４の電気回路を未接続状態にするための命令を与えるように構成している。
【００３６】
同様に、基本指令部３１においては、入力された電池残量検出値により電池残量が一定値以下まで低下していることを検知した場合には、報知手段３３によってバッテリ切れ警告ランプの点灯、警告音の発生などによりバッテリ切れを警告して、オペレータに次の操作判断を促すようになっている。この時、車載装置用バッテリ４４によってモータ４１を駆動させて車載装置２に作業を行わせている場合で、かつ、当該作業を継続させる必要がある場合には、オペレータは上記報知手段３３によりバッテリ切れを把握することで、通常は操作受付部３２を通じて命令を与えて車載装置２の駆動源をモータ４１からエンジン１１に切替えることになる。当該命令をオペレータが行わなかった場合には、一定時間経過後にモータ２４の回転速度を徐々に減小させてからモータ２４を停止させるようにしている。
【００３７】
上記のように構成した車載装置用動力システム３を用いて、車載装置２に対して以下のようにして駆動力を与えることができる。
【００３８】
まず、オペレータに対して報知手段３３によって種々の機器情報が通知されるため、オペレータは当該通知を判断材料として車載装置２に行わせる動作を選択し、操作受付部３２を通じて基本指令部３１に対して命令を与える。
【００３９】
オペレータは、車載装置２を動作させる場合には、まず操作受付部３２によって操作電源をオンにした後、車載装置２の駆動源としてエンジン１１とモータ４１の何れかを選択して起動させる。こうした操作に対応して、適宜基本指令部３１からクラッチ制御部３５、モータ回路切替部３７、バッテリ回路切替部３８に命令を与えて適切な回路を形成した上で、エンジン制御部３４またはモータ制御部３６に命令を与えてエンジン１１またはモータ４１を駆動させることによってポンプ２４を駆動させる。さらに、必要な圧力機器２５の動作量を得るため、操作受付部３２からの指示に従ってポンプ２４を動作させるべく、エンジン制御部３４またはモータ制御部３６はエンジン回転速度またはモータ回転速度を監視しつつエンジン１１またはモータ４１の回転速度を制御していく。
【００４０】
通常であれば、オペレータは環境負荷が少なくなるように、駆動源としてモータ４１を選択して電気エネルギによって車載装置２を駆動する。そのためにも車載装置用バッテリ４４は、作業前には常に満充電とされていることが好ましく、本実施形態のように数多くの充電手段を有するように構成することで充電の機会が増して利便性が向上し、頻繁に使用を行ったとしても電池切れの心配が少なくなる。
【００４１】
しかしながら、電池残量は有限であるために車載装置２を長時間に渡って連続して駆動すると電池切れとなる恐れがある。電池残量が減少して一定値以下となり、車載装置用バッテリ４４によって駆動できる時間が少なくなった場合には、上述したように報知手段３３により、オペレータに対して警告が発せられる。オペレータがこれを認識しなかった場合等、そのまま報知していた場合には一定時間経過後にモータ４１の回転数が徐々に減少していき、やがて停止するようにしてある。オペレータが上記警告を認識して、車載装置２を停止させる場合には操作受付部３２によって停止信号を入力し、作業を継続させる必要がある場合には操作受付部３２によって駆動源をモータ４１よりエンジン１１に切替えるための信号を入力する。当該切替信号が入力されることによって、基本指令部３１は図２に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、モータ４１（図１参照）からエンジン１１（図１参照）への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図１を参照しつつ図２を基にして説明する。
【００４２】
具体的には、基本指令部３１は、まず、切替信号を受け付けた後にエンジン１１を起動するようにエンジン制御部３４に指令を与え（ＳＴ００１）、さらに、その時点におけるモータ４１の回転速度に相当する速度を目標回転速度としてエンジン４１を昇速させるように指令を出す（ＳＴ００２）。そして、エンジン制御部３４を介してエンジン１１の回転速度が目標の回転速度に到達したことを検知（ＳＴ００３）した後に、当該回転速度を維持するようにエンジン制御部３４に命令する（ＳＴ００４）。さらに、モータ４１の制御方式を、その時の出力トルクを維持させたままでトルク制御に切替えるようにモータ制御部３６に命令（ＳＴ００５）した上で、クラッチ制御部３５に対してクラッチを接続するように命令し（ＳＴ００６）、その後モータ４１の出力を漸減させていく（ＳＴ００７）。クラッチ２２の接続により、トルク制御であるモータ４１は負荷が減るために増速を行おうとするが、速度制御であるエンジン１１は一定回転速度を維持させようとするために減速方向に作用することで均衡が保たれ、すぐに一定回転速度とすることができる。当該クラッチ接続に際して、モータ４１の電流値が過大に変化する場合に備えて、リミッタ回路を設けて制御範囲に制限を設けることも好適である。モータ４１の出力トルクを漸減してゼロ以下となった後、換言すれば、モータ４１が車載装置用バッテリ４４の電気エネルギを用いずエンジン１１の駆動力によって回転させられる状態となった後、基本指令部３１はモータ４１の電気回路の接続先を第１充電コントローラに切替える（ＳＷ２オン）ようにモータ回路切替部３７に命令し（ＳＴ００８）、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を第１充電コントローラに切替える（ＳＷ４オン）ようにバッテリ回路切替部３８に命令し（ＳＴ００９）、モータ４１によって発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電できるようにする。このようにして、異なる駆動源を異なる制御方式を用いて駆動させつつ、１つの基本指令部３１によって連動させるように統合して制御することで、車載装置２を停止させることなくポンプ２４の速度変動を抑制しながら駆動源の切替を円滑に行わせることが可能となるとともに、速やかに車載装置用バッテリ４４の充電を行わせて電池残量の回復までの時間短縮を図れるように構成している。
【００４３】
上記とは逆に、ポンプ２４をエンジン１１によって駆動している最中に、駆動源をモータ４１に切替えることも可能である。この際には、基本指令部３１は図３に示したフローチャートに従って各ステップを順次実行するように各部を統合して制御し、エンジン１１（図１参照）からモータ４１（図１参照）への駆動源の変更を円滑に行わせる。以下、その手順を、図１を参照しつつ図３を基にして説明する。
【００４４】
切替指令が入力された場合には、基本指令部３１はバッテリ残量検出部５４からの検出信号より、バッテリ残量が一定値以上であってモータ４１を駆動するに足る十分な残量がある否かを判断し（ＳＴ１０１）、残量が不足している場合には駆動源切替指令を拒否して、その旨を報知手段３３より報知する（ＳＴ１１０）。残量が十分と判断できれば、以下のようなステップで駆動源の切替えを行わせる。
【００４５】
まず、エンジン１１の回転速度を速度制御によって維持するようにエンジン制御部３４に対して命令する（ＳＴ１０２）。さらに、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先をインバータ４３に切替える（ＳＷ３オン）ようにバッテリ回路切替部３８に命令し（ＳＴ１０３）、モータ４１の電気回路の接続先をインバータ４３に切替える（ＳＷ１オン）ようにモータ回路切替部３７に命令する（ＳＴ１０４）。そして、エンジン１１によって回転させられている状態であるモータ４１をトルク制御として目標値となるまで回転トルクを漸増させていくようにモータ制御部３６に対して命令する（ＳＴ１０５）。当該回転トルクの目標値は、ポンプ２４の駆動定格トルクを基に事前に決定しておく。上記のように制御することでモータ４１の出力は増大していくが、エンジン１１は一定回転速度となるように制御されているためにポンプ２４の回転速度はほとんど変化することがない。そして、モータ４１の回転トルクが目標値に達したことをモータ制御部３６を介して検知（ＳＴ１０６）した後に、クラッチ制御部３５に対してクラッチ接続解除の命令を発し（ＳＴ１０７）、モータ４１の制御方式を速度制御方式として通常運転させるようにモータ制御部３６に命令して（ＳＴ１０８）、エンジン１１を停止するようエンジン制御部３４に命令する（ＳＴ１０９）。
【００４６】
このようにして、駆動源をエンジン１１からモータ４１に変更する場合であっても、車載装置２を停止させることなくポンプ２４の速度変動を抑制しながら円滑に行わせることが可能となっている。
【００４７】
また、本車載装置用動力システム３は、上述したように、電池残量の少なくなった車載装置用バッテリ４４を速やかに充電できるように３つの充電手段を有し、適宜車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を変更できるようにしている。基本指令部２は図３に示したフローチャートに従って各ステップに示した判断を順次実行するようにして、適切な電気回路を選択し、当該選択に対応するようにバッテリ回路切替部３８（図１参照）に命令を与えるようにしてある。以下、その判断手順を、図１を参照しつつ図３を基にして説明する。
【００４８】
まず、モータ４１によりポンプ２４を駆動させる状態であるか否かを判断し（ＳＴ２０１）、当該状態に該当する場合には車載装置用バッテリ４４をインバータ４３に接続（ＳＷ３オン）するようバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０７）。それ以外の場合には次の判断に移行し、車載装置用バッテリ４４が満充電状態であって充電が不要か否かを判断する（ＳＴ２０２）。充電が不要と判断できれば、車載装置用バッテリ４４の電気回路に対する全ての接続を遮断して（ＳＷ３〜６オフ）、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０５）。充電が必要な状態であれば、次のステップ（ＳＴ２０３）に移行する。ここでは、エンジン１１によってポンプ２４を駆動しており、共にモータ４１が駆動されている状態であるかを判断する。当該状態であれば、車載装置用バッテリ４４を第１充電コントローラ６１に接続（ＳＷ４オン）して、モータ４１により発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２０８）。それ以外の状態であれば、エンジン１１が動作中であるか否かを検出して（ＳＴ２０４）、動作中であれば車載装置用バッテリ４４を第２充電コントローラ６２に接続（ＳＷ５オン）して、発電機１６により発生する電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２０９）。それ以外の状態であれば、商用電源９１に接続されているかを否かを判断して（ＳＴ２０５）、接続されている状態であれば車載装置用バッテリ４４を第３充電コントローラ６３に接続（ＳＷ６オン）して、商用電源から得られる電気を車載装置用バッテリ４４に充電する（ＳＴ２１０）。それ以外の場合には、車載装置用バッテリ４４の電気回路に対する全ての接続を遮断して（ＳＷ３〜６オフ）、未接続状態とすべくバッテリ回路切替部３８に命令する（ＳＴ２０５）。
【００４９】
このようにして、基本指令部３１が各部の状況を監視しつつ、適切に車載装置用バッテリ４４に対して電力供給や充電の管理を行うことができるため、簡便かつ効率的に運用を行うことが可能となっている。
【００５０】
以上のように、本実施形態における車載装置用動力システム３は、エンジン１１の動力を伝達する駆動軸１２から動力を分配する第１補助出力軸２３と、前記駆動軸１２および前記第１補助出力軸２３の接続または接続解除を行うクラッチ２２と、前記第１補助出力軸２３により駆動されるポンプ２４と、当該ポンプ２４によって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器２５とを具備する車載装置２に適用されるものであって、前記クラッチ２２の動作を制御するクラッチ制御部３５と、前記第１補助出力軸２３に連結され同期回転するモータ４１と、前記エンジン１１の回転速度を検出するエンジン回転速度検出部５１と、当該エンジン回転速度検出部５１からの検出値を監視しつつ前記エンジン１１を回転させるエンジン制御部３４と、前記モータ４１の回転速度を検出するモータ回転速度検出部５２と、前記モータ４１のトルクを検出するモータトルク検出部５３と、それらモータ回転速度検出部５２およびモータトルク検出部５３の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータ４１を回転させるモータ制御部３７と、前記ポンプ２４の駆動源を切替えるために前記エンジン１１と前記モータ４１の回転を連動させつつ前記クラッチ２２の接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部３５、前記エンジン制御部３４および前記モータ制御部３６のそれぞれに指令を出す基本指令部３１とを備えるように構成したものである。
【００５１】
このように構成しているため、モータ４１とエンジン１１の動作を監視しつつそれらの動作を制御するとともに、クラッチ２２の制御を行わせることによって、車載装置２を動作させたままで駆動源の切替ができるとともに、その切替を円滑に行うことが可能になる。
【００５２】
また、前記ポンプ２４の駆動源を前記モータ４１から前記エンジン１１に切替える際に、前記基本指令部３１より前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部３１より前記エンジン制御部３４に対して前記エンジン１１を速度制御方式によって前記モータ４１の回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記エンジン１１の回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の制御をトルク制御方式に変更して前記モータ４１を同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記クラッチ制御部３５に対して前記クラッチ２２を接続させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置２を動作させたまま、駆動源をモータ４１からエンジン１１に切替える際に、ポンプ２４の速度変動を抑制することができ、車載装置２の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
【００５３】
さらに、前記ポンプ２４の駆動源を前記エンジン１１から前記モータ４１に切替える際に、前記基本指令部３１により前記エンジン制御部３４に対して前記エンジン１１を速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１により前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１をトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ４１の回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部３１が前記モータ制御部３６に対して前記モータ４１の制御を速度制御方式に変更して前記モータ４１を同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部３１が前記クラッチ制御部３５に対して前記クラッチ２２の接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成しているため、車載装置２を動作させたまま、駆動源をエンジン１１からモータ４１に切替える際に、ポンプ２４の速度変動を抑制することができ、車載装置２の動作速度の変動を小さくすることが可能となる。
【００５４】
また、前記モータ制御部３６からの指令に基づき前記モータ４１を回転させるインバータ４３と、当該インバータ４３を介して前記モータ４１を駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリ４４とを具備するとともに、前記モータ４１が前記第１補助出力軸２３を介して前記エンジン１１の駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第１充電コントローラ６１と、車両用バッテリ１７を充電するために前記エンジン１１によって第２補助出力軸１４を介して駆動される発電機１６により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第２充電コントローラ６２と、商用電源９１より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリ４４に蓄えるための第３充電コントローラ６３とを備え、前記車載装置用バッテリ４４の電気回路を、前記インバータ４３と、前記第１充電コントローラ６１と、前記第２充電コントローラ６２と、前記第３充電コントローラ６３のうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部３８を備えるように構成しているため、バッテリ回路切替部３８によって、車載装置用バッテリ４４の電気回路の接続先を適宜切替えることができ、モータ４１を駆動させる場合や、種々の充電手段を適切に選択して充電を行わせることができる。
【００５５】
また、前記モータ４１の電気回路を、前記インバータ４３および前記第１の充電コントローラ６１のいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部３７を備えるように構成しているため、モータ回路切替部３７によって、状態に応じてモータ４１の電気回路の接続先を適宜切替えることができる。
【００５６】
さらに、前記車載装置用バッテリ４４の電池残量を検知するバッテリ残量検出部５４を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部５４によって前記車載装置用バッテリ４４の満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検出した場合に報知する報知手段３３を備えるように構成しているため、車載装置用バッテリ４４の電池残量を検知してその状態に応じて報知することができるため、オペレータに対して適切な動作選択を促すことができる。
【００５７】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、ポンプ２４として油圧ポンプを用いて、ポンプ２４から圧力機器２５に対して送られる圧力媒体として油を用いていたが、車載装置２の形態および使用環境に応じて、別の種類のポンプや圧力媒体を用いることも可能であり、そのような場合でも上記と同様に本発明の効果を得ることが可能である。
【００５８】
また、上述の実施形態では、車載装置２の駆動源の切替は、操作受付部３２から与えられるオペレータによる指示を契機にして各ステップが順次実行されることで行われるように構成していたが、車載装置用バッテリ４４の電池残量が一定の閾値以上となったこと、あるいは別の閾値以下となったことを検知することで、オペレータの操作を介することなく自動的に駆動源の切替が行われるように構成してもよく、そのように構成しても本発明の効果は上記と同様に得ることが可能である。
【００５９】
さらには、上述の実施形態では、エンジン１１から動力を取り出す出力軸として駆動輪を回転させる駆動軸１２を用いていたが、ポンプ２４を駆動させる第1補助出力軸２３に対してエンジン１１の動力を分配可能である回転軸である限り、当該出力軸は駆動軸１２に限られない。例えば、フライホイールとミッションとを連結する中間軸や、プロペラシャフト等のエンジン１１と連結されて回転する軸であれば、こうした軸と伝動機構２１とを連結した上で、出力軸以外の部分は上述の実施形態と同じ構成とすることで上記と同様の効果を得ることが可能である。また、発電機１６を駆動するために設けてある第２補助出力軸１４を、出力軸と兼用させた構成とすることも可能である。
【００６０】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…車両
２…車載装置
３…車載装置用動力システム
１１…エンジン
１２…駆動軸（出力軸）
１４…第２補助出力軸
１６…発電機
２２…クラッチ
２３…第１補助出力軸
２４…ポンプ
３１…基本指令部
３２…操作受付部
３３…報知手段
３４…エンジン制御部
３５…クラッチ制御部
３６…モータ制御部
３７…モータ切替部
３８…バッテリ切替部
４１…モータ
４３…インバータ
４４…車載装置用バッテリ
５１…エンジン回転速度検出部
５２…モータ回転速度検出部
５３…モータトルク検出部
５４…バッテリ残量検出部
ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチング回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力を伝達する出力軸から動力を分配する第１補助出力軸と、前記出力軸および前記第１補助出力軸の接続または接続解除を行うクラッチと、前記第１補助出力軸により駆動されるポンプと、当該ポンプによって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器とを具備する車載装置に適用される車載装置用動力システムであって、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御部と、前記第1補助出力軸に連結され同期回転するモータと、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出部と、当該エンジン回転速度検出部からの検出値を監視しつつ前記エンジンを回転させるエンジン制御部と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部と、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出部と、それらモータ回転速度検出部およびモータトルク検出部の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータを回転させるモータ制御部と、前記ポンプの駆動源を切替えるために前記エンジンと前記モータの回転を連動させつつ前記クラッチの接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部、前記エンジン制御部および前記モータ制御部のそれぞれに指令を出す基本指令部とを備えたことを特徴とする車載装置用動力システム。
【請求項２】
前記ポンプの駆動源を前記モータから前記エンジンに切替える際に、前記基本指令部より前記モータ制御部に対して前記モータを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部より前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって前記モータの回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記エンジンの回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御をトルク制御方式に変更して前記モータを同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチを接続させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載装置用動力システム。
【請求項３】
前記ポンプの駆動源を前記エンジンから前記モータに切替える際に、前記基本指令部により前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部により前記モータ制御部に対して前記モータをトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータの回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御を速度制御方式に変更して前記モータを同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチの接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車載装置用動力システム。
【請求項４】
前記モータ制御部からの指令に基づき前記モータを回転させるインバータと、当該インバータを介して前記モータを駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリとを具備するとともに、前記モータが前記第１補助出力軸を介して前記エンジンの駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第１充電コントローラと、車両用バッテリを充電するために前記エンジンによって第２補助出力軸を介して駆動される発電機により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第２充電コントローラと、商用電源より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第３充電コントローラとを備え、前記車載装置用バッテリの電気回路を、前記インバータと、前記第１充電コントローラと、前記第２充電コントローラと、前記第３充電コントローラのうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車載装置用動力システム。
【請求項５】
前記モータの電気回路を、前記インバータおよび前記第１の充電コントローラのいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の車載装置用動力システム。
【請求項６】
前記車載装置用バッテリの電池残量を検知するバッテリ残量検出部を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部によって前記車載装置用バッテリの満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検知した場合に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の車載装置用動力システム。
【請求項１】
エンジンの動力を伝達する出力軸から動力を分配する第１補助出力軸と、前記出力軸および前記第１補助出力軸の接続または接続解除を行うクラッチと、前記第１補助出力軸により駆動されるポンプと、当該ポンプによって送り出される圧力媒体によって作動する圧力機器とを具備する車載装置に適用される車載装置用動力システムであって、前記クラッチの動作を制御するクラッチ制御部と、前記第1補助出力軸に連結され同期回転するモータと、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出部と、当該エンジン回転速度検出部からの検出値を監視しつつ前記エンジンを回転させるエンジン制御部と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部と、前記モータのトルクを検出するモータトルク検出部と、それらモータ回転速度検出部およびモータトルク検出部の少なくともいずれか一方からの検出値を監視しつつ前記モータを回転させるモータ制御部と、前記ポンプの駆動源を切替えるために前記エンジンと前記モータの回転を連動させつつ前記クラッチの接続または接続解除を行うように前記クラッチ制御部、前記エンジン制御部および前記モータ制御部のそれぞれに指令を出す基本指令部とを備えたことを特徴とする車載装置用動力システム。
【請求項２】
前記ポンプの駆動源を前記モータから前記エンジンに切替える際に、前記基本指令部より前記モータ制御部に対して前記モータを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるよう命令するステップと、前記基本指令部より前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって前記モータの回転速度に相当する目標回転速度となるまで昇速させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記エンジンの回転速度の前記目標回転速度への到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御をトルク制御方式に変更して前記モータを同一の回転トルクで回転させるように命令するステップと前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチを接続させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの回転トルクを漸減させていくように命令するステップとを順次実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載装置用動力システム。
【請求項３】
前記ポンプの駆動源を前記エンジンから前記モータに切替える際に、前記基本指令部により前記エンジン制御部に対して前記エンジンを速度制御方式によって同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部により前記モータ制御部に対して前記モータをトルク制御方式によって回転させて目標回転トルクとなるまで回転トルクを増大させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記モータの回転トルクの前記目標回転トルクへの到達を検知するステップと、前記基本指令部が前記モータ制御部に対して前記モータの制御を速度制御方式に変更して前記モータを同一の回転速度で回転させるように命令するステップと、前記基本指令部が前記クラッチ制御部に対して前記クラッチの接続を解除させるように命令するステップとを順次実行するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車載装置用動力システム。
【請求項４】
前記モータ制御部からの指令に基づき前記モータを回転させるインバータと、当該インバータを介して前記モータを駆動するための電気を供給する車載装置用バッテリとを具備するとともに、前記モータが前記第１補助出力軸を介して前記エンジンの駆動力によって駆動されることで電気を発生し、その電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第１充電コントローラと、車両用バッテリを充電するために前記エンジンによって第２補助出力軸を介して駆動される発電機により発生する電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第２充電コントローラと、商用電源より入力された電気を変換して前記車載装置用バッテリに蓄えるための第３充電コントローラとを備え、前記車載装置用バッテリの電気回路を、前記インバータと、前記第１充電コントローラと、前記第２充電コントローラと、前記第３充電コントローラのうちいずれかと接続した状態に、あるいは、いずれとも未接続の状態に切替えるためのバッテリ回路切替部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車載装置用動力システム。
【請求項５】
前記モータの電気回路を、前記インバータおよび前記第１の充電コントローラのいずれかと接続した状態に、あるいはいずれとも未接続の状態に切替えるためのモータ回路切替部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の車載装置用動力システム。
【請求項６】
前記車載装置用バッテリの電池残量を検知するバッテリ残量検出部を備えるとともに、当該バッテリ残量検出部によって前記車載装置用バッテリの満充電状態を検出した場合、あるいは、電池残量が所定値以下であることを検知した場合に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の車載装置用動力システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２８８９３（Ｐ２０１２−２２８８９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６７０３（Ｐ２０１１−９６７０３）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【出願人】（５９７００５３７０）いすゞ車体株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【出願人】（５９７００５３７０）いすゞ車体株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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