(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
機台に燃料電池システムが搭載され、前記燃料電池システムは、発電して車載機器に動力エネルギーを供給する燃料電池と、前記燃料電池に接続された燃料タンクと、前記燃料タンクに接続されるとともに車両外部の燃料供給装置と接続可能な燃料充填口と、前記燃料充填口を覆うように設けられた開閉可能なフューエルリッドと、を備えた燃料電池型産業車両において、
前記フューエルリッドの全閉状態を検知する第1の検知手段と、
前記フューエルリッドの全開状態を検知する第2の検知手段と、
前記第1の検知手段による前記フューエルリッドの全閉状態の検知結果および前記第2の検知手段による前記フューエルリッドの全開状態の検知結果から前記フューエルリッドの状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池型産業車両。
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記燃料電池を含めた動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行う制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池型産業車両。
前記制御手段は、前記判定手段による判定結果に加えて乗員の前記機台への搭乗検知情報に基づいて、前記動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池型産業車両。
前記制御手段は、前記判定手段による判定結果に加えてパーキングブレーキの操作情報に基づいて、前記動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項2または3に記載の燃料電池型産業車両。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、フューエルリッド(フィラーリッド)を開けるとリッドスイッチの可動子が切り替わるように構成した場合、リッドスイッチが故障した際に、フューエルリッドの状態を把握できない。よって、より確実にフューエルリッドの状態を検知したいというニーズがある。
【0005】
この発明の目的は、フューエルリッドの状態把握の精度を向上することができる燃料電池型産業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明では、機台に燃料電池システムが搭載され、前記燃料電池システムは、発電して車載機器に動力エネルギーを供給する燃料電池と、前記燃料電池に接続された燃料タンクと、前記燃料タンクに接続されるとともに車両外部の燃料供給装置と接続可能な燃料充填口と、前記燃料充填口を覆うように設けられた開閉可能なフューエルリッドと、を備えた燃料電池型産業車両において、前記フューエルリッドの全閉状態を検知する第1の検知手段と、前記フューエルリッドの全開状態を検知する第2の検知手段と、前記第1の検知手段による前記フューエルリッドの全閉状態の検知結果および前記第2の検知手段による前記フューエルリッドの全開状態の検知結果から前記フューエルリッドの状態を判定する判定手段と、を備えたことを要旨とする。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、フューエルリッドが燃料充填口を覆うように設けられており、第1の検知手段により、フューエルリッドの全閉状態が検知される。第2の検知手段により、フューエルリッドの全開状態が検知される。判定手段において、第1の検知手段によるフューエルリッドの全閉状態の検知結果および第2の検知手段によるフューエルリッドの全開状態の検知結果からフューエルリッドの状態が判定される。
【0008】
従って、第1の検知手段と第2の検知手段を用いてフューエルリッドの状態把握の精度を向上することができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の燃料電池型産業車両において、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記燃料電池を含めた動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行う制御手段を更に備えたことを要旨とする。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段により、判定手段による判定結果に基づいて、燃料電池を含めた動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から燃料充填口を通して燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方が行われる。これにより、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を適切に行うことができる。
【0010】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の燃料電池型産業車両において、前記制御手段は、前記判定手段による判定結果に加えて乗員の前記機台への搭乗検知情報に基づいて、前記動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うことを要旨とする。
【0011】
請求項3に記載の発明によれば、制御手段により、判定手段による判定結果に加えて乗員の機台への搭乗検知情報に基づいて、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から燃料充填口を通して燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方が行われる。これにより、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方をより適切に行うことができる。
【0012】
請求項4に記載の発明では、請求項2または3に記載の燃料電池型産業車両において、前記制御手段は、前記判定手段による判定結果に加えてパーキングブレーキの操作情報に基づいて、前記動力システムの起動の許可/不許可、および、前記燃料供給装置から前記燃料充填口を通して前記燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うことを要旨とする。
【0013】
請求項4に記載の発明によれば、制御手段により、判定手段による判定結果に加えてパーキングブレーキの操作情報に基づいて、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から燃料充填口を通して燃料タンクへの燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方が行われる。これにより、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方をより適切に行うことができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、フューエルリッドの状態把握の精度を向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、燃料電池型産業車両としての燃料電池型フォークリフト10の機台(車体)11の前側下部には駆動輪(前輪)12が設けられ、機台11の後側下部には操舵輪(後輪)13が設けられている。機台11の前部には荷役装置14が設けられている。
【0017】
荷役装置14を構成するマスト15は機台11の前部に立設されている。マスト15は機台11に対して前後に傾動可能に支持された左右一対のアウタマスト15aと、これにスライドして昇降するインナマスト15bとからなる。各アウタマスト15aの後部にはリフトシリンダ16が配設されている。インナマスト15bの内側にはフォーク17を備えたリフトブラケット18が昇降可能に支持されている。そして、リフトシリンダ16の伸縮作動によりフォーク17がリフトブラケット18とともに昇降される。そして、荷役装置を構成するフォーク17に、機台11の前部において積荷を昇降可能に搭載することができる。
【0018】
左右一対のティルトシリンダ19は、その基端側が機台(機台フレーム)11に対して回動可能に連結されるとともに、先端側がアウタマスト15aの側面に回動可能に連結されている。マスト15はティルトシリンダ19が伸縮駆動されることで前後に傾動する。
【0019】
運転室20には運転シート21が設けられているとともにその前側にハンドル22、リフトレバー23およびティルトレバー24が装備されている。リフトレバー23はフォーク17を昇降させるためのレバーであり、ティルトレバー24はマスト15を前後方向に傾動させるためのレバーである。運転席の床面にはアクセルペダル25が設けられ、アクセルペダル25の操作量(ペダル踏み込み量)に応じた車速にされる。
【0020】
機台11には燃料電池システム26、走行用電動モータ27および荷役用電動モータ28が搭載されている。燃料電池システム26はパネル29で覆われている。燃料電池システム26により走行用電動モータ27を駆動させ、駆動輪12が駆動されるようになっている。詳しくは、走行用電動モータ27の出力軸が駆動輪12の回転軸と減速機を介して連結されており、走行用電動モータ27の駆動により出力軸が回転するとその回転に伴って駆動輪12の回転軸が回転して駆動輪12が駆動される。
【0021】
また、燃料電池システム26により荷役用電動モータ28が駆動され、この荷役用電動モータ28の駆動により油圧ポンプ(図示略)が駆動される。この油圧ポンプの駆動に基づいてリフトシリンダ16やティルトシリンダ19を伸縮動作してフォーク17の上下動やティルト動作を行うことができるようになっている。
【0022】
次に、燃料電池システム26について
図2を用いて説明する。
図2に示すように、燃料電池(スタック)30は、例えば固体高分子型の燃料電池が使用される。燃料電池30は、発電して車載機器としての走行用電動モータ27および荷役用電動モータ28に動力エネルギーを供給する。燃料電池30の水素供給ポートには流路31を介して燃料タンクとしての水素タンク32が接続されている。水素タンク32には圧縮水素が貯蔵される。水素タンク32の流路31には流路33を通して燃料充填口としての水素充填口34が接続されている。流路33の途中には逆止弁35が設けられている。そして、水素充填口34から高圧水素ガスを供給することにより水素タンク32に水素を充填することができる。
【0023】
図3に示すように、機台のパネル29における角部には開口部36が形成されている。この開口部36においてパネル29の内部には水素充填口(ノズル)34が設けられている。水素充填口34はパイプ材の先端部により構成されており、水素充填口34に対し、パネル開口部36から地上側の充填ホースHを差し込んでロックすることができる。このようにして、燃料充填口としての水素充填口34は、水素タンク32に接続されるとともに、車両外部の燃料供給装置の充填ホースHと接続可能となっている。
【0024】
機台のパネル29における開口部36にはフューエルリッド(蓋)37が開閉可能に設けられ、このフューエルリッド37により開口部36を塞ぐことができる。詳しくは、フューエルリッド37は、板材よりなり、機台のパネル29における角部の形状に合わせて「く」の字状に屈曲形成されている。「く」の字状のフューエルリッド37の一端部において蝶番38によりパネル29に対し回動可能に支持されている。
【0025】
このようにして、機台11に搭載された燃料電池システム26は、燃料電池30と水素タンク32と水素充填口34とフューエルリッド37を備え、水素充填口34を覆うように設けられたフューエルリッド37は開閉可能となっている。
【0026】
図3,4に示すように、第1の検知手段としての第1のリミットスイッチ39と、第2の検知手段としての第2のリミットスイッチ40が設けられている。各リミットスイッチ39,40は異なる位置に配置されている。第1のリミットスイッチ39は、フューエルリッド37の「全閉状態」ではオンし、それ以外ではオフする。この第1のリミットスイッチ39によりフューエルリッド37の「全閉状態」が検知される。第2のリミットスイッチ40は、フューエルリッド37の「全開状態」ではオンし、それ以外ではオフする。この第2のリミットスイッチ40によりフューエルリッド37の「全開状態」が検知される。
【0027】
このようにして、フューエルリッド37の全開と全閉の状態検出に2水準のリミットスイッチ39,40が用いられている。
図2において、燃料電池型フォークリフト10の機台11には車両側コントローラ41が搭載されている。車両側コントローラ41はマイコンを中心に構成されている。車両側コントローラ41には第1のリミットスイッチ39、第2のリミットスイッチ40が接続され、第1のリミットスイッチ39、第2のリミットスイッチ40の出力信号を入力する。
【0028】
車両側コントローラ41には警報器42が接続されている。警報器42は表示器と音声警報器からなる。車両側コントローラ41により警報器42が駆動される。車両側コントローラ41は動力システムの起動の許可あるいは不許可を行う。許可されると、走行用電動モータ27および荷役用電動モータ28を起動して走行および荷役を行うことができる。一方、不許可にされると、走行用電動モータ27および荷役用電動モータ28を起動できず走行および荷役を行うことができない。
【0029】
地上側設備(水素スタンド)においてスタンド側コントローラ50が備えられている。地上側設備(水素スタンド)において高圧水素ガスの供給ラインの途中には開閉弁51が設けられるととともに高圧水素ガスの供給ラインの先端側には充填ホースHが接続されている。開閉弁51はスタンド側コントローラ50により駆動される。スタンド側コントローラ50と車両側コントローラ41とは水素充填時には無線通信可能となる。
【0030】
また、車両側コントローラ41はフォークリフトのメインスイッチと接続されている。メインスイッチは、フォークリフトの運転の際にキーが差し込まれてオン位置まで回動操作される。車両側コントローラ41はメインスイッチがオフ、即ち、機台停止状態か否か検知している。
【0031】
次に、このように構成した燃料電池型フォークリフト10の作用について説明する。
車両側コントローラ41は
図5,6に示す処理を実行する。
図5は水素の充填許可フローである。
図6は走行許可フロー(燃料電池30を含めた動力システムの起動の許可/不許可を判定するフロー)である。
【0032】
図5において、車両側コントローラ41はステップ100において機台停止(メインスイッチがオフ)か否か判定して、機台停止状態であると、ステップ101に移行する。車両側コントローラ41はステップ101で動力システムが停止しているか否か判定する。車両側コントローラ41は動力システムが停止であると、ステップ102に移行して第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を非検出であるか否か判定する。車両側コントローラ41は第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を非検出であると、ステップ103に移行して第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を検知したか否か判定する。車両側コントローラ41は第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を検知すると、ステップ104に移行して水素充填を許可する。即ち、第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を非検出であり、かつ、第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を検知すると、フューエルリッド37が全開状態であると判定して水素充填を許可とする。
【0033】
水素充填の許可に伴い車両側コントローラ41はスタンド側コントローラ50を介して開閉弁51を開く。また、車両側コントローラ41は警報器42を駆動して運転者(作業者)に表示器の点灯や音声により水素充填が可能になったことを知らせる。
【0034】
その結果、充填ホースHにより高圧水素ガスが水素充填口34から流路33を介して水素タンク32に充填される。
一方、車両側コントローラ41はステップ101,102,103において条件が不成立であると、ステップ105に移行する。即ち、ステップ101において動力システムが停止していない場合、ステップ102において第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を検出した場合、ステップ103において第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を非検出であった場合には、ステップ105に移行する。車両側コントローラ41はステップ105において水素充填を不許可とする。即ち、2つのリミットスイッチ39,40が所定の条件(第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を非検出であり、かつ、第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を検知)を満たさないと、フューエルリッド37が全開状態でないと判定して水素充填を不許可とする。
【0035】
水素充填の不許可に伴い車両側コントローラ41はスタンド側コントローラ50を介して、水素スタンド側の開閉弁51を閉じる。また、車両側コントローラ41は警報器42を駆動して運転者(作業者)に表示器の点灯や音声により水素充填が不許可になったことを知らせる。
【0036】
その結果、充填ホースHによる高圧水素ガスの水素充填口34(水素タンク32)への供給は行われない。
図6において、車両側コントローラ41はステップ200において機台停止(メインスイッチがオフ)か否か判定して、機台停止状態であると、ステップ201に移行する。車両側コントローラ41はステップ201で第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を非検出であるか否か判定する。車両側コントローラ41は第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を非検出であると、ステップ202に移行して第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を検知したか否か判定する。車両側コントローラ41は第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を検知すると、ステップ203に移行して動力システムの起動を許可する。即ち、第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を非検出、かつ、第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を検知すると、フューエルリッド37が全閉状態であると判定して動力システムの起動を許可する。
【0037】
動力システムの起動の許可に伴い車両側コントローラ41は起動シーケンスを実行する。また、車両側コントローラ41は警報器42を駆動して運転者(作業者)に表示器の点灯や音声により動力システムの起動が可能になったことを知らせる。
【0038】
その結果、運転者により燃料電池型フォークリフト10が走行される。このとき、充填ホースHが水素充填口34に差し込まれていることは無い。
一方、車両側コントローラ41はステップ201,202において条件が不成立であると、ステップ204に移行する。即ち、ステップ201において第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を検出した場合、ステップ202において第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を非検知であった場合には、ステップ204に移行する。車両側コントローラ41はステップ204において動力システムの起動を不許可とする。即ち、2つのリミットスイッチ39,40が所定の条件(第2のリミットスイッチ40がフューエルリッド37の全開を非検出、かつ、第1のリミットスイッチ39がフューエルリッド37の全閉を検知)を満たさないと、フューエルリッド37が全閉状態でないと判定して動力システムの起動を不許可とする。
【0039】
また、動力システムの起動の不許可に伴い車両側コントローラ41は警報器42を駆動して運転者(作業者)に表示器の点灯や音声により動力システムの起動が不許可になったことを知らせる。
【0040】
その結果、水素充填途中に運転者がフォークリフトを走行させてしまい充填ホースHが水素充填口34に差し込まれたまま走行することが回避される。
このように、2つのリミットスイッチ39,40を用いて全開と全閉の検知を行うことで二重系となる。よって、いずれかのリミットスイッチ39,40が故障した際、例えば、リミットスイッチ39,40のうちのいずれかにおいて接点可動部がごみ等により動作できなくなった場合(固着してしまった場合)、「動力システムの起動」と「充填」のいずれも行うことができず、事態の悪化を回避できる。
【0041】
また、フューエルリッド37が全閉でないと動力システムが起動しないため、充填ホースHを差し込んだまま走行してしまうことが回避できる。
また、フューエルリッド37が中間開度状態においては、2水準のリミットスイッチ39,40が全開も全閉も検出しないので、充填が不許可になるとともに動力システムの起動も不許可になる。
【0042】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)判定手段としての車両側コントローラ41は、第1の検知手段としてのリミットスイッチ39によるフューエルリッド37の全閉状態の検知結果、および、第2の検知手段としてのリミットスイッチ40によるフューエルリッド37の全開状態の検知結果から、フューエルリッド37の状態を判定する。従って、リミットスイッチ39とリミットスイッチ40を用いてフューエルリッド37の状態把握の精度を向上することができ、二重安全系を構成できる。
【0043】
(2)制御手段としての車両側コントローラ41は、フューエルリッド37の状態の判定結果に基づいて、燃料電池30を含めた動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から水素充填口34を通して水素タンク32への燃料充填の許可/不許可を行う。これにより、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料充填の許可/不許可を適切に行うことができる。
【0044】
つまり、燃料電池30を含めた動力システムの起動の許可/不許可、および、水素の充填の許可/不許可について、第1のリミットスイッチ39と第2のリミットスイッチ40を用いた二重安全系を構成できる。そして、例えば、いずれかのリミットスイッチが故障した場合、走行用電動モータ(および荷役用電動モータ)の駆動も充填も行うことができず、充填ホースHが水素充填口34に連結された状態で走行してしまうことが防止できる。また、フューエルリッド37が半開の場合も、走行用電動モータ(および荷役用電動モータ)の駆動も充填も行うことができず安全が確保できる。
【0045】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・制御手段としての車両側コントローラ41は、フューエルリッド37の状態の判定結果に基づいて、燃料電池30を含めた動力システムの起動の許可/不許可のみ行ってもよい。また、制御手段としての車両側コントローラ41は、フューエルリッド37の状態の判定結果に基づいて、燃料供給装置から水素充填口34を通して水素タンク32への燃料充填の許可/不許可のみを行ってもよい。
【0046】
・車両側コントローラ41は、リミットスイッチ39による検知結果およびリミットスイッチ40による検知結果に加えて、OPS状態(運転者の搭乗状態)やパーキングブレーキ操作状態により、動力システムの起動の許可/不許可、水素充填の許可/不許可を行うようにしてもよい。これにより、動力システムの起動の許可/不許可、および、水素充填の許可/不許可の少なくとも一方をより適切に行うことができる。
【0047】
つまり、制御手段としての車両側コントローラ41は、判定手段による判定結果に加えて乗員の機台への搭乗検知情報に基づいて、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から水素充填口34を通して水素タンク32への燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うようにしてもよい。また、制御手段としての車両側コントローラ41は、判定手段による判定結果に加えてパーキングブレーキの操作情報に基づいて、動力システムの起動の許可/不許可、および、燃料供給装置から水素充填口34を通して水素タンク32への燃料充填の許可/不許可の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
【0048】
具体的に説明する。車両側コントローラ41は、OPSスイッチ信号を入力する。OPSスイッチ信号は、乗員検知信号であり、例えば、運転者が正しい運転操作位置にいる場合のみ荷役操作が可能とする信号である。車両側コントローラ41は、パーキングブレーキスイッチ信号(PKBスイッチ信号)を入力する。パーキングブレーキ信号は、パーキングブレーキの操作に伴う信号である。そして、車両側コントローラ41は例えば、パーキングブレーキスイッチがオンとなっているとともにOPS状態をモニタして運転者が離席していると、水素充填許可とする。また、車両側コントローラ41は、OPS状態をモニタして運転者が着席していると、動力システムの起動を許可する。
【0049】
このようにして、充填・走行のインターロックをかけるために、パーキングブレーキの動作等も考慮して、高圧水素を取り扱うにあたり、燃料電池型フォークリフトへの水素充填状況に応じたインターロックを行うことができる。また、OPS、PKB状態等、フォークリフトにもともと装備されている機能をシーケンスに取り込むことでコストアップなく信頼性を向上させることができる。
【0050】
・第1の検知手段および第2の検知手段として、リミットスイッチを用いたが、他のスイッチ、例えば、開閉スイッチを用いてもよい。要は、第1のスイッチでフューエルリッド37の全閉状態を検知するとともに、第2のスイッチでフューエルリッド37の全開状態を検知する構成であればよい。
【0051】
・燃料電池に用いられる燃料は水素に限ることなく、メタノール等の他の燃料を用いた場合に適用してもよい。
・本発明を産業車両としてのフォークリフトに適用したが、これに限らず、例えば、産業車両としての牽引車(トーイングトラクタ等)やハンドリフタ(移動は作業者が押すことで行い、荷の昇降はリフタで行う装置)等に適用してもよい。