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図面 (3)

課題

電気機器装置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に充電電圧印加されたとき開放する。

概要

背景

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)。

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。

特開平11−041710号公報

概要

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。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。

目的

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。

効果

実績

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請求項1

第1の電気機器装置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電路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。

技術分野

0001

本発明は、電気機器装置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

特開平11−041710号公報

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。

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

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、
14DC−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

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