DE212015000289U1

DE212015000289U1 - Selbstfahrender Rasenmäher

Info

Publication number: DE212015000289U1
Application number: DE212015000289.6U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: WO2016104187A1; CN207075240U; JPWO2016104187A1

Abstract

Selbstfahrender Rasenmäher, der durch Antreiben eines Motors durch den Strom von einer aufladbaren Batterie betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass er Ladeklemmen, die in Bezug auf eine Ladestation, die eine Gleichstromspannung liefert, angeschlossen und abgetrennt werden können, und eine Ladeschaltung, die eine von den Ladeklemmen her eingegebene Gleichstromspannung transformieren und ausgeben kann, umfasst, wobei die aufladbare Batterie durch die Ausgangsspannung der Ladeschaltung aufgeladen werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstfahrenden Rasenmäher, der durch den Strom einer aufladbaren Batterie betrieben wird.
Technischer Hintergrund
Als Stromquellen von Haushalts-Gartengeräten wie etwa Heckenscheren sind im Handel aufladbare Batterien mit einer Nennausgangsspannung von 36 V verbreitet. Zudem sind in den letzten Jahren selbstfahrende Rasenmäher, die im Gegensatz zu von Hand geschobenen Rasenmähern oder Rasenmähertraktoren durch eine Steuerung unabhängig fahren, als Rasenmäherart aufgetaucht. Auch bei diesen selbstfahrenden Rasenmähern kommt es vor, dass als Stromquelle eine aufladbare Batterie mit einer Nennausgangsspannung von 36 V verwendet wird. Um die aufladbare Batterie voll aufzuladen, wird als Ladespannung eine Gleichstromspannung von mehr als der Nennausgangsspannung erforderlich. In dem nachstehend angeführten Patentliteraturbeispiel 1 ist die Steuerung eines selbstfahrenden Rasenmähers offenbart. In dem nachstehend angeführten Patentliteraturbeispiel 2 ist der Aufbau einer Ladevorrichtung für eine selbstfahrende Vorrichtung offenbart.
Literatur der Vorläufertechnik
Patentliteratur

Patentliteraturbeispiel 1: Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei-5-23002
Patentliteraturbeispiel 2: Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-336672

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe, die die Erfindung lösen soll
Bei herkömmlichen selbstfahrenden Rasenmähern fahren unabhängig gesteuerte selbstfahrende Rasenmäher von selbst zu einer Ladestation, die im Freien eingerichtet ist, und laden sie die aufladbare Batterie auf, wenn die Restkapazität der aufladbaren Batterie abnimmt. Daher ist zwischen der Ladestation, die eine Gleichstromspannung ausgibt, und dem selbstfahrenden Rasenmäher, das heißt, in dem Kreis der sekundären Seite, ein anschließbares/abtrennbares Teil erforderlich, und ist eine niedrigere Gleichstromausgangsspannung von der Ladestation erwünscht, und ist es beispielsweise erwünscht, diese auf höchstens 42 V einzurichten. Nun ist in Bezug auf 42 V ein Spielraum erwünscht, und wenn die Spannungsabnahme bis zum Erreichen der Ladeklemmen der aufladbaren Batterie bedacht wird, ist es schwierig, eine aufladbare Batterie mit einer Nennausgangsspannung von 36 V voll aufzuladen. Wenn von der Ladestation etwa 42 V ausgegeben werden, müssen die Schaltungskomponenten, an die die Ausgangsspannung von der Ladestation angelegt wird, als teure Komponenten mit einer hohen Spannungsbeständigkeit ausgeführt werden, wodurch das Problem besteht, dass die Herstellungskosten hoch werden.
Zudem ist ein Aufbau üblich, bei dem die aufladbare Batterie in den Hauptkörper eingebaut ist und nicht leicht abgenommen werden kann, und da ein Aufladen nötig ist, wenn die Restkapazität der aufladbaren Batterie abgenommen hat, besteht die Schwierigkeit, dass nicht sofort ein Betrieb möglich ist.
Wenn in der Ladeschaltung des selbstfahrenden Rasenmähers eine Aufwärts/Abwärtssteller-Stromquelle vom nicht isolierten Typ verwendet wird, besteht aufgrund des Umstands, dass die positive Stromquelleneingangsklemme, die Schaltelemente, die Drosselspule und die Batterie seriell angeschlossen sind, bei einem Kurzschluss der Schaltelemente die Gefahr, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromadapters an die Gleichstrombatterie angelegt wird und die Batterie überladen wird. Wenn eine Schutzschaltung ausgebildet wird, um dies zu verhindern, kommt es letztendlich dazu, dass der Umfang der Schaltungen groß und die Kosten hoch werden.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts dieser Umstände, und ihre erste Aufgabe ist, einen selbstfahrenden Rasenmäher bereitzustellen, bei dem die aufladbare Batterie verglichen mit bisher sicher voll aufgeladen werden kann, und der zudem hinsichtlich geringer Kosten vorteilhaft ist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen selbstfahrenden Rasenmäher bereitzustellen, bei dem es durch eine abnehmbar angebrachte Ausführung der aufladbaren Batterie als Stromversorgungsquelle für den Motor und einen Austausch der aufladbaren Batterie, deren Restkapazität abgenommen hat, gegen eine aufgeladene aufladbare Batterie möglich ist, die Mähtätigkeit durch den Austausch der aufladbaren Batterie auch dann fortzusetzen, wenn die Restkapazität der aufladbaren Batterie abgenommen hat.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen selbstfahrenden Rasenmäher bereitzustellen, bei dem das Aufladen der aufladbaren Batterie durch einen vergleichsweise einfachen und billigen Schaltungsaufbau sicher angehalten werden kann, wenn die Schaltelemente der Ladeschaltung beschädigt sind.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Eine Form der vorliegenden Erfindung ist ein selbstfahrender Rasenmäher. Dieser selbstfahrende Rasenmährer, der durch Antreiben eines Motors durch den Strom von einer aufladbaren Batterie betrieben wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass er Ladeklemmen, die in Bezug auf eine Ladestation, die eine Gleichstromspannung liefert, angeschlossen und abgetrennt werden können, und eine Ladeschaltung, die eine von den Ladeklemmen her eingegebene Gleichstromspannung transformieren und ausgeben kann, umfasst, wobei die aufladbare Batterie durch die Ausgangsspannung der Ladeschaltung aufgeladen werden kann.
Die Ladeschaltung kann die von den Ladeklemmen her eingegebene Gleichstromspannung aufwärts transformieren.
Die Ladeschaltung kann vom isolierten Typ sein, wobei die Eingangsseite und die Ausgangsseite durch einen Transformator voneinander isoliert sind.
Die aufladbare Batterie kann beim Aufladen der aufladbaren Batterie von dem Stromversorgungspfad zu dem Motor getrennt werden.
Die Ausgangsspannung der Ladestation kann höchstens 25 V betragen.
Die aufladbare Batterie kann abnehmbar sein.
Die aufladbare Batterie kann auch für andere Arten von elektrischen Arbeitsmaschinen verwendbar sein.
Es können mehrere Arten von aufladbaren Batterien mit untereinander unterschiedlichen Nennausgangsspannungen alternativ anbringbar sein.
Die Ladeschaltung kann so ausgeführt sein, dass sie die Nennausgangsspannung der angeschlossenen aufladbaren Batterie identifiziert und das Aufladen mit einer der Nennausgangsspannung entsprechenden Gleichstromspannung vornimmt.
Der Betrieb der Rückkehr zu der Ladestation kann begonnen werden, wenn eine Abnahme der Spannung der aufladbaren Batterie bestimmt wird, und
die Spannung, bei der der Betrieb der Rückkehr zu der Ladestation begonnen wird, kann gemäß der Nennausgangsspannung veränderbar sein.
Es kann eine Antriebs-Stromquellenschaltung bereitgestellt sein, die die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie transformieren und ausgeben kann, und der Motor kann unter Verwendung der Ausgangsspannung der Antriebs-Stromquellenschaltung angetrieben werden.
Die Antriebs-Stromquellenschaltung kann die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie abwärts transformieren.
Die Antriebs-Stromquellenschaltung kann ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler sein.
Die Antriebs-Stromquellenschaltung kann eine Motortreiberschaltung sein, die die Effektivspannung steuert.
Es können ein Steuerteil und eine Steuerungs-Stromquellenschaltung, die den Steuerteil mit Strom versorgt, bereitgestellt sein, und an die Eingangsklemmen der Steuerungs-Stromquellenschaltung kann alternativ die Ausgangsspannung der Antriebs-Stromquellenschaltung und die Gleichstromspannung von den Ladeklemmen angelegt werden.
Der Motor kann einen Messermotor, der ein Messer antreibt, einen linken Radmotor, der ein linkes Rad antreibt, und einen rechten Radmotor, der ein rechtes Rad antreibt, umfassen.
Der Motor kann ein bürstenloser Motor sein.
Auch beliebige Kombinationen der obigen Aufbauelemente und Änderungen der Ausdrücke der vorliegenden Erfindung zwischen Verfahren, Systemen und dergleichen sind als Formen der vorliegenden Erfindung wirksam.
Resultat der Erfindung
Nach der ersten Form der vorliegenden Erfindung kann ein selbstfahrender Rasenmäher bereitgestellt werden, bei dem die aufladbare Batterie verglichen mit bisher sicher voll aufgeladen werden kann, und der zudem hinsichtlich geringer Kosten vorteilhaft ist.
Nach der zweiten Form der vorliegenden Erfindung besteht eine Ausführung, bei der die aufladbare Batterie abnehmbar angebracht ist, und kann die Mähtätigkeit durch Austauschen der aufladbaren Batterie, deren Restkapazität abgenommen hat, gegen eine aufgeladene aufladbare Batterie fortgesetzt werden. Wenn die aufladbare Batterie als aufladbare Batterie, die auch von anderen elektrischen Geräten und elektrischen Arbeitsmaschinen verwendet werden kann, ausgeführt ist, kann ein Betreiber auch aufladbare Batterien von anderen elektrischen Geräten und elektrischen Arbeitsmaschinen verwenden.
Nach der dritten Form der vorliegenden Erfindung kann ein selbstfahrender Rasenmäher bereitgestellt werden, bei dem das Aufladen der aufladbaren Batterie durch einen vergleichsweise einfachen und billigen Schaltungsaufbau sicher angehalten werden kann, wenn die Schaltelemente der Ladeschaltung beschädigt sind.
Einfache Erklärung der Zeichnungen
1 ist eine Schrägansicht eines selbstfahrenden Rasenmähers 1 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf den selbstfahrenden Rasenmäher 1 bei abgenommener Hauptkörperabdeckung 102.
3 ist eine Schnittansicht entlang von A-A in 2.
4 ist eine erklärende Ansicht der Verwendungsumgebung des selbstfahrenden Rasenmähers 1.
5 ist eine schematische Ansicht, die den selbstfahrenden Rasenmäher 1, eine Ladestation 50 und einen Wechselstromadapter 60 zeigt.
6 ist eine Schrägansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die aufladbare Batterie 30 an einer Heckenschere 7 als andere Art von Arbeitsmaschine angebracht ist.
7 ist ein Blockdiagramm des wechselseitigen Anschlusszustands des selbstfahrenden Rasenmähers 1, der Ladestation 50 und des Wechselstromadapters 60.
8 ist ein Schaltschema, das ein konkretes Aufbaubeispiel der Ladeschaltung 13 in 7 zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das die verschiedenen Funktionskomponenten bei dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 und ihre wechselseitigen Anschlussbeziehungen zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu 7 die Weise des Eingangs der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 verändert ist.
11 ist ein Blockdiagramm von Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu 10 die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 weggelassen ist.
12 ist ein Blockdiagramm eines selbstfahrenden Rasenmähers nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsweisen der Erfindung
Nachstehend werden ideale Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich besprochen. Gleiche oder gleichartige Aufbaukomponenten, Elemente usw., die in den einzelnen Zeichnungen gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird nach Belieben auf eine wiederholte Erklärung verzichtet. Die Ausführungsweisen sind Beispiele, die die Erfindung nicht beschränken, und es sind nicht unbedingt alle Kennzeichnungen, die bei den Ausführungsformen angeführt sind, und ihre Kombinationen für die Erfindung wesentlich.
Ausführungsform 1
Unter Bezugnahme auf 1 bis 9 wird Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist eine Schrägansicht eines selbstfahrenden Rasenmähers 1 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Draufsicht auf den selbstfahrenden Rasenmäher 1 bei abgenommener Hauptkörperabdeckung 102. 3 ist eine Schnittansicht entlang von A-A in 2 (vertikale Schnittebene durch die Mittenposition in der Links-Rechts-Richtung des selbstfahrenden Rasenmähers 1). Der selbstfahrende Rasenmäher 1 weist links und rechts jeweils Vorderräder 8a, 8b mit einem kleinen Durchmesser, die entlang der Fahrtrichtung drehbar oder schwenkbar ausgebildet sind, und Hinterräder 9a, 9b mit einem großen Durchmesser, die Antriebsräder darstellen und durch unabhängige Fahrt-Radmotoren (einen linken Radmotor 22A und einen rechten Radmotor 22B) angetrieben werden, auf. Der selbstfahrende Rasenmäher 1 ist an der Oberseite zur Gänze durch eine Hauptkörperabdeckung 102 abgedeckt. Die Stromquelle des selbstfahrenden Rasenmähers 1 ist eine abnehmbare aufladbare Batterie 30 (4 und 5). Der Antrieb des linken Radmotors 22A und des rechten Radmotors 22B, die in 2 gezeigt sind, und der Antrieb eines Messermotors 22C, der in 3 gezeigt ist, werden durch einen Steuerteil 15 wie etwa einen Mikrocomputer (7), der auf einer Hauptplatine 40 (2) ausgebildet ist, gesteuert, und der selbstfahrende Rasenmäher 1 mäht den Rasen, während er unabhängig fährt.
Wie in 1 gezeigt ist an der Oberseite der Hauptkörperabdeckung 102 eine aufmachbare Abdeckung 103 ausgebildet. Durch Öffnen der aufmachbaren Abdeckung 103 wird der Zugang zu einem Drehknopf, einer Tastatur 124 und einer Anzeige 125, die in 2 gezeigt sind, möglich. An der Vorderseite der Hauptkörperabdeckung 102 ist ein in einer Vorderansicht ungefähr rechteckiger Öffnungsbereich 105 ausgebildet, und beim Aufladen können zwei Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 einer in 5 gezeigten Ladestation 50 über diesen Öffnungsbereich 105 an Ladeklemmen 10a, 10b des selbstfahrenden Rasenmähers 1 angeschlossen werden. An der Innenseite des Öffnungsbereichs 105 befindet sich der vordere Endbereich eines Hauptfahrgestells 110, und an schrägen Flächen seiner linken und rechten Seitenfläche sind die Ladeklemmen 10a, 10b ausgebildet. Oben an der Hinterseite der Hauptkörperabdeckung 102 ist ein Stoppschalter 42 zum manuellen Anhalten ausgebildet.
Durch den auf der Hauptplatine 40 angeordneten Steuerteil 15 (der einen Mikrocomputer enthält) kann mittels eines synchronen oder asynchronen Antriebs des linken Radmotors 22A und des rechten Radmotors 22B eine Lenksteuerung vorgenommen werden. Zum Beispiel fährt der selbstfahrende Rasenmäher 1 durch einen synchronen Antrieb der Hinterräder 9a, 9b geradeaus oder rückwärts, während der selbstfahrende Rasenmäher 1 durch einen Antrieb, bei dem ein Umdrehungsunterschied zwischen den Hinterrädern 9a, 9b erzeugt wird, in eine bestimmte Richtung gedreht werden kann. Für den linken Radmotor 22A und den rechten Radmotor 22B werden zum Beispiel bürstenlose Gleichstrommotoren verwendet und erfolgt der Antrieb über einen linken Radtreiber 18 und einen rechten Radtreiber 19, die in 7 gezeigt sind.
Wie in 2 gezeigt ist an der Hinterseite des Hauptfahrgestells 110 ein Aufnahmeabschnitt 122 ausgebildet, der die aufladbare Batterie 30 aufnimmt und die Hauptplatine 40, auf der der Mikrocomputer angeordnet ist, aufnimmt, wobei ein Öffnungsbereich des Aufnahmeabschnitts 122 durch einen auf- und zumachbaren Deckelteil 123 abgedeckt wird. An der oberen Fläche des Deckelteils 123 sind die Anzeige 125 wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder dergleichen, die Tastatur 124 und ein Hauptschalter SW1 ausgebildet. Der Betreiber kann durch Betätigen der Tastatur 124 Einstellungen eines Mähplans und dergleichen vornehmen.
Die Hauptkörperabdeckung 102 wird durch Schrauben oder dergleichen in einem in Bezug auf das Hauptfahrgestell 110 schwebenden Zustand gehalten und ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, der Links-Rechts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung geringfügig beweglich; und durch ihre Detektion mittels eines Hubsensors S3 und eines Neigungssensors S4, die an dem Hauptfahrgestell 110 ausgebildet sind, mittels Magneten 119a, 119b, die an der Hauptkörperabdeckung 102 ausgebildet sind, und dergleichen kann der später besprochene Steuerteil 15 einen Zusammenstoß des selbstfahrenden Rasenmähers 1 mit einem Hindernis oder dergleichen feststellen.
Wie in 3 gezeigt sind an der Unterseite in der Nähe der Mitte des Hauptfahrgestells 110 ein Messer 4 vom Rotationstyp, das sich parallel zu der Bodenfläche in einem bestimmten Abstand davon dreht, und der Messermotor 22C als Antriebsquelle zum Drehen des Messers 4 vorhanden.
Der Messermotor 22C ist zum Beispiel ein bürstenloser Gleichstrommotor, bei dem sich ein Rotorkern (nicht dargestellt), der Dauermagnete aufweist, an der Innenseite eines Stators (nicht darstellt), der mit Anregungsspulen bewickelt ist, dreht. An der oberen Endseite des Messermotors 22C ist eine runde Inverterschaltungsplatine (nicht dargestellt) ausgebildet, auf der mehrere Hall-ICs (nicht dargestellt) und mehrere Schaltelements aus FETs (Feldeffekttransistoren) oder IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) angeordnet sind.
An der hinteren Seite des Messermotors 22C ist der ungefähr quaderförmige Aufnahmeabschnitt 122 zur Aufnahme der aufladbaren Batterie 30, der Hauptplatine usw. ausgebildet. Der Aufnahmeabschnitt 122 ist durch ein Kunstharz wie etwa einen Kunststoff einstückig mit einem plattenförmigen Basisteil 121 ausgeführt und kann durch den Deckelteil 123 geöffnet und geschlossen werden.
In der Nähe des vorderen Endes des Hauptfahrgestells 110 ist ein erster Führungsdrahtsensor S1 ausgebildet. Der erste Führungsdrahtsensor S1 wandelt Änderungen des Magnetfelds der Umgebung durch eine Spule in Stromänderungen um. In der Nähe des hinteren Endes des Hauptfahrgestells 110 ist ein zweiter Führungsdrahtsensor S2 ausgebildet, was jedoch in 3 nicht dargestellt ist.
4 ist eine Ansicht zur Erklärung der Verwendungsumgebung des selbstfahrenden Rasenmähers 1. 5 ist eine schematische Ansicht, die den selbstfahrenden Rasenmäher 1, die Ladestation 50 und den Wechselstromadapter 60 zeigt. Der selbstfahrende Rasenmäher 1 umfasst den Hauptkörper 2, der die Vorderräder 8a, 8b, die Hinterräder 9a, 9b und das Messer 4 aufweist, und die aufladbare Batterie (einen Batteriesatz) 30, der abnehmbar an einem Batteriesatzanbringungsabschnitt 5 des Hauptkörpers 2 angebracht ist. Der selbstfahrende Rasenmäher 1 arbeitet durch den Strom der aufladbaren Batterie 30 und fährt zu der Ladestation 50 und lädt die aufladbare Batterie 30 auf, wenn die Restkapazität der aufladbaren Batterie 30 abnimmt. Die von dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 abnehmbare aufladbare Batterie 30 kann vorzugsweise auch mit anderen Arten von elektrischen Arbeitsmaschinen verwendet werden, und in 6 ist ein Zustand gezeigt, in dem die aufladbare Batterie 30 an einer Heckenschere 7 angebracht ist.
Ein in 4 gezeigter Führungsdraht (Induktionsdraht) 80 ist an die Ladestation 50 angeschlossen und ist angeordnet (zum Beispiel unterirdisch verlegt), um den Laufbereich, das heißt, den Rasenmähbereich, des selbstfahrenden Rasenmähers 1 abzugrenzen (zu bestimmen). Der Führungsdraht 80 umgibt den Rasenmähbereich einschließlich der Ladestation 50 und bildet die Voraussetzung für die automatische Bewegung des selbstfahrenden Rasenmähers innerhalb des durch den Führungsdraht 80 umgebenen Bereichs. Die Ladestation 50 ist am Rand des Rasenmähbereichs eingerichtet und durch ein Kabel 70 an den Wechselstromadapter 60 angeschlossen. Der Wechselstromadapter 60 ist an eine externe Wechselstromquelle 90 wie eine Netzstromquelle angeschlossen und wandelt die von der externen Wechselstromquelle 90 gelieferte Wechselstromspannung (zum Beispiel 100 V) in eine Gleichstromspannung (zum Beispiel 21 V) um. Die von dem Wechselstromadapter 60 ausgegebene Gleichstromspannung wird durch das Kabel 70 zu der Ladestation 50 übertragen und zwischen zwei Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 der Ladestation 50 ausgegeben. Die Ausgangsspannung der Ladestation 50 beträgt vorzugsweise höchstens 25 V, so dass die Schaltungskomponenten des selbstfahrenden Rasenmähers 1, die die Ausgangsspannung der Ladestation 50 erhalten, als billige Komponenten mit einer Spannungsbeständigkeit von höchstens 25 V ausgeführt werden können.
7 ist ein Blockdiagramm des wechselseitigen Anschlusszustands des selbstfahrenden Rasenmähers 1, der Ladestation 50 und des Wechselstromadapters 60. Der Wechselstromadapter 60 transformiert die von der externen Wechselstromquelle 90 eingegebene Wechselstromspannung von zum Beispiel 100 V mittels eines Transformators 61, nimmt durch eine Diodenbrücke 62 eine Gleichrichtung (zum Beispiel eine Vollweggleichrichtung) der Ausgangsspannung des Transformators 61 vor, glättet die Ausgangsspannung der Diodenbrücke 62 durch einen Kondensator C, und gibt zum Beispiel eine Gleichstromspannung von 21 V aus. Ein Ende des Kabels 70 kann an den Ausgangsklemmen des Wechselstromadapters 60 angebracht werden, und das andere Ende an Eingangsklemmen der Ladestation 50 angebracht werden, wodurch die von dem Wechselstromadapter 60 ausgegebene Gleichstromspannung zu der Ladestation 50 übertragen wird. Die Ladestation 50 weist einen Steuerteil (Mikrocomputer) 53 auf. Der Steuerteil 53 arbeitet durch die Eingangsspannung von dem Kabel 70 und führt Strom zu dem Führungsdraht 80. Der selbstfahrende Rasenmäher 1 erfasst das Magnetfeld, das durch den in dem Führungsdraht 80 fließenden Strom erzeugt wird, mittels nicht dargestellter Führungsdrahtsensoren (zum Beispiel vorne und hinten an dem Hauptkörper 2 angeordnete Magnetfelderfassungsmittel wie etwa Spulen) und erkennt den Rasenmähbereich. Der Steuerteil 53 betreibt eine später beschriebene zu erkennende Schaltung 11 des selbstfahrenden Rasenmähers 1 und stellt dadurch den Anschluss des Hauptkörpers 2 des selbstfahrenden Rasenmähers 2 an die Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 fest.
Der selbstfahrende Rasenmäher 1 weist die Ladeklemmen 10a, 10b, die an die Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 der Ladestation 50 angeschlossen und davon getrennt werden können, an dem Hauptkörper 2 auf. Die von der Ladestation 50 in die Ladeklemmen 10a, 10b eingegebene Gleichstromspannung von 21 V wird an die zu erkennende Schaltung 11 und die Ladeschaltung (die aufwärts/abwärts transformierende Schaltung) 13 geliefert und über eine Rückflussverhinderungsdiode D1 an die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 geliefert. Der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 wird auch die Ausgangsspannung (zum Beispiel eine Gleichstromspannung von 18 V) über eine Rückflussverhinderungsdiode D2 von einer später besprochenen Antriebs-Stromquellenschaltung 17 geliefert.
Die zu erkennende Schaltung 11 ist ausgebildet, um auf Seiten der Ladestation 50 festzustellen, dass der Hauptkörper 2 des selbstfahrenden Rasenmähers 1 an die Ladestation 50 angeschlossen wurde, und wird nicht durch den Strom von der aufladbaren Batterie 30, sondern durch eine Stromlieferung von der Ladestation 50 betrieben, so dass sie auch dann für die Ladestation 50 erkennbar ist, wenn die Entladung der aufladbaren Batterie 30 fortgeschritten ist, das heißt, die Batterie erschöpft ist (die Restkapazität faktisch null beträgt). Die zu erkennende Schaltung 11 ist zum Beispiel eine bestimmte CR-Zeitkonstantenschaltung. Wenn zwischen den Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 der Ladestation 50 ein Kurzschluss besteht, erkennt der Steuerteil 53 der Ladestation 50 nicht, dass der Hauptkörper 2 des selbstfahrenden Rasenmähers 1 angeschlossen ist, und kann er den Betrieb der Ladestation 50 anhalten.
Die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 weist die Gleichstromspannung von 21 V zwischen den Ladeklemmen 10a, 10b und die von der später beschriebenen Antriebs-Stromquellenschaltung 17 ausgegebene Gleichstromspannung von 18 V als Eingänge auf und liefert dem Steuerteil (Mikrocomputer) 15 eine Gleichstromspannung von 5 V. Konkret ist sie ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (ein Spannungsumwandlungsmittel). Auch wenn die aufladbare Batterie 30 erschöpft ist, wird die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 bei Bestehen eines Anschlusszustands an die Ladestation 50 mit Strom von der Ladestation 50 versorgt, und kann der Steuerteil 15 die für das Aufladen nötige Steuerung vornehmen. Das heißt, wenn die aufladbare Batterie 30 erschöpft ist, geht zwar die Stromversorgung der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 über die aufladbare Batterie 30 (die Stromversorgung von der Antriebs-Stromquellenschaltung 17) verloren, da die Verbrauchsstrommenge null beträgt, doch kann die Steuerung für das Aufladen durch den Steuerteil 15 auch in diesem Fall bei Bestehen eines Anschlusses an die Ladestation 50 ungehindert vorgenommen werden. Der Steuerteil 15 überwacht die Ausgangsspannung der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 und nimmt bei einer Beurteilung, dass der selbstfahrende Rasenmäher 1 und die Ladestation 50 verbunden sind, eine Beurteilung vor, ob die von der Ladestation 50 gelieferte Spannung normal ist oder nicht. Der Steuerteil 15 nimmt auch eine Batteriespannungserkennung (T), eine Batterietemperaturerkennung/Batterieladeüberwachung (LS), eine Überentladungsüberwachung (LD), eine Ladestromüberwachung, und eine Batteriespannungsüberwachung vor und hält das Aufladen bei Feststellung einer Unregelmäßigkeit sofort an.
Die Ladeschaltung 13 ist ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (ein Spannungsumwandlungsmittel), der die Gleichstromspannung von 21 V zwischen den Ladeklemmen 10a, 10b je nach der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 aufwärts oder abwärts transformiert und die aufladbare Batterie 30 mit einer Ladespannung, die an die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 angepasst ist, lädt. Die Abwärtstransformation durch die Ladeschaltung 13 wird zum Beispiel vorgenommen, wenn bei einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 18 V und einem heftigen Verbrauch sanft geladen werden soll, oder wenn aufladbare Batterien mit weniger als 18 V verwendbar sind und eine Batterie von zum Beispiel 14 V geladen werden soll. Wenn die aufladbare Batterie 30 an dem in 5 gezeigten Batteriesatzanbringungsteil 5 des Hauptkörpers 2 angebracht wird, werden die einzelnen Klemmen (die Plus-Klemme, die Minus-Klemme, die C-Plus-Klemme, die 5-V-Klemme, die LD-Klemme, die T-Klemme und die LS-Klemme, die in 7 gezeigt sind) an die einzelnen Batterieanschlussklemmen des Hauptkörpers 2 angeschlossen. Der Steuerteil 15 erhält von der T-Klemme ein Identifikationssignal hinsichtlich der Art (der Nennausgangsspannung und dergleichen) der aufladbaren Batterie 30 und nimmt eine derartige Steuerung vor, dass die Ladeschaltung 13 die Ladetätigkeit mit einer an die Nennausgangsspannung der angebrachten aufladbaren Batterie 30 angepassten Spannung vornimmt. Die Identifikation der Art der aufladbaren Batterie 30 durch den Steuerteil 15 wird mit jeder Anbringung der aufladbaren Batterie 30 oder mit jedem Verbinden des Hauptkörpers 2 und der Ladestation 50 vorgenommen. Hier werden für die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 zwei Arten – 36 V und 18 V – angenommen. Wenn die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 36 V beträgt, nimmt die Ladeschaltung 13 eine Aufwärtstransformation der Gleichstromspannung von 21 V zwischen den Ladeklemmen 10a, 10b auf eine Gleichstromspannung von etwas mehr als 36 V vor, und gibt sie diese aus. Wenn die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 18 V beträgt, nimmt die Ladeschaltung 13 eine Abwärtstransformation der Gleichstromspannung von 21 V zwischen den Ladeklemmen 10a, 10b auf eine Gleichstromspannung von etwas mehr als 18 V vor, und gibt sie diese aus.
Die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 ist ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, dem wenigstens eine Abwärtstransformation möglich ist, wandelt die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 in eine stabile Gleichstromspannung von 18 V um, und gibt diese aus. Die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 wird über die Rückflussverhinderungsdiode D2 an die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 geliefert und jeweils an den linken Radtreiber (die Motortreiberschaltung für das linke Rad) 18, den rechten Radtreiber (die Motortreiberschaltung für das rechte Rad) 19 und einen Messertreiber (die Messermotortreiberschaltung) 20 geliefert. Der linke Radtreiber 18 versorgt den linken Radmotor 22A, der den Drehantrieb des linken Hinterrads 9a vornimmt, zum Beispiel durch eine PWM-Steuerung mit Strom. Der rechte Radtreiber 19 versorgt den rechten Radmotor 22B, der den Drehantrieb des rechten Hinterrads 9b vornimmt, zum Beispiel durch eine PWM-Steuerung mit Strom. Der Messertreiber 30 versorgt den Messermotor 22C, der das Messer 4 antreibt, zum Beispiel durch eine PWM-Steuerung mit Strom. Der linke Radmotor 22A, der rechte Radmotor 22B und der Messermotor 22C sind vorzugsweise bürstenlose Motoren. Der linke Radtreiber 18, der rechte Radtreiber 19 und der Messertreiber 20 werden durch den Steuerteil 15 gesteuert. Konkret weisen die einzelnen Treiber mehrere Schaltelemente auf und wird jedes Schaltelement durch den Steuerteil 15 zum Beispiel PWM-gesteuert.
8 ist ein Schaltschema, das ein konkretes Aufbaubeispiel der Ladeschaltung 13 in 7 zeigt. Die Ladeschaltung 13 als Stromquellenteil umfasst einen isolierten Transformator 91, einen MOSFET 92, der ein Schaltelement ist, Kondensatoren 93, 94, eine Diode 95, eine Schaltsteuerschaltung 96, eine Stromsteuerschaltung 97, eine Spannungssteuerschaltung 99 und eine Stromdetektionsschaltung und eine Spannungsdetektionsschaltung, die nicht gezeigt sind. Der MOSFET 92 wird über die Schaltsteuerschaltung 96 durch ein PWM-Signal von dem Steuerteil angetrieben und nimmt einen Schaltbetrieb vor, wodurch auf Seiten der Ausgangsklemme eine Spannung zum Aufladen erzeugt wird. Der Steuerteil 15 identifiziert die Spannung der aufladbaren Batterie 30 und vermittelt der Stromsteuerschaltung 97 und der Spannungssteuerschaltung 99 entsprechende Einstellungen für den Strom und die Spannung. Am Beginn des Aufladens gibt der Steuerteil 15 ein Ein-Signal aus, um den Betrieb der Schaltsteuerschaltung 96 zu beginnen. Die Schaltsteuerschaltung 96 moduliert auf Basis der von der Stromsteuerschaltung 97 und der Spannungssteuerschaltung 99 ausgegebenen Rückmeldesignale die Impulsbreite und treibt den MOSFET 92 an. Wenn der MOSFET 92 angehalten ist, wird an der Ausgangsklemmenseite keine Spannung ausgegeben. Nach dem Beginn des Aufladens lädt der Steuerteil 50 die aufladbare Batterie 30 mit einem konstanten Strom, bis die Batteriespannung eine bestimmte Spannung erreicht, und ab dem Erreichen der bestimmten Spannung lädt er sie mit einer konstanten Spannung. Während des Zeitraums der Konstantspannungssteuerung wird eine Rückkopplungssteuerung vorgenommen, um die Konstantspannung beizubehalten, während der Ladestrom allmählich verringert wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ladestrom bis auf einen bestimmten Wert abgenommen hat, beurteilt der Steuerteil 15, dass das Aufladen abgeschlossen ist, und hält er den Schaltbetrieb (die PWM-Steuerung) des MOSFET 92 an.
9 ist ein Blockdiagramm, das die verschiedenen Funktionskomponenten bei dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 und ihre wechselseitigen Anschlussbeziehungen zeigt. Auf der Hauptplatine 40 sind die Schaltungsabschnitte mit Ausnahme der in 7 gezeigten Motoren angeordnet; und die Ladeklemmen 10a, 10b, die an die Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 der Ladestation 50 angeschlossen und davon getrennt werden können, und Batterieanschlussklemmen 42a, 42b (und eine nicht dargestellte Klemme zum Anschluss an die Klemme zur Identifikation), die trennbar mit Klemmen (Ausgangsspannungsklemmen und der Klemme zur Identifikation) der an dem Batterieanbringungsteil 5 angebrachten aufladbaren Batterie 30 verbunden werden, sind an die Hauptplatine 40 angeschlossen. Der Hauptschalter SW1 ist in die Anschlussleitung zwischen den Batterieanschlussklemmen 42a, 42b und der Hauptplatine 40 eingefügt und ist ein Stromversorgungsschalter für die Hauptplatine 40 und die Motoren usw. des selbstfahrenden Rasenmähers 1. Außerdem sind der linke Radmotor 22A, der rechte Radmotor 22B und der Messermotor 22C an die Hauptplatine 40 angeschlossen und sind der erste und der zweite Führungsdrahtsensor S1, S2, der Hubsensor S3, der Neigungssensor S4, ein Stoppschalter 43 und eine Anzeige/Tastaturplatine 44 daran angeschlossen.
Der erste und der zweite Führungsdrahtsensor S1, S2 sind zum Beispiel Spulen, die vorne und hinten an dem Hauptkörper 2 angeordnet sind, und empfangen ein Wechselstromsignal von dem Führungsdraht 80 und geben es an die Hauptplatine 40 aus. Dadurch erkennt der auf der Hauptplatine 40 angeordnete Steuerteil 15 die Grenzen des Rasenmähbereichs, und nimmt er durch Steuern der Umdrehungsrichtung der Drehzahl und dergleichen des linken Radmotors 22A und des rechten Radmotors 22B über den linken Radtreiber 18 und den rechten Radtreiber 19 eine Richtungssteuerung des selbstfahrenden Rasenmähers 1 und dergleichen vor.
Wenn der Hauptkörper 2 des selbstfahrenden Rasenmähers 1 hochgehoben wird, wird dieser Umstand durch den Hubsensor S3 erkannt und an die Hauptplatine 40 ausgegeben. Dadurch hält der Steuerteil 15 den linken Radmotor 22A, den rechten Radmotor 22B und den Messermotor 22C an. Wenn sich der selbstfahrende Rasenmäher 1 in Bezug auf die Bodenfläche um mehr als einen bestimmten Winkel in Bezug auf die Bodenfläche geneigt hat, wird dies durch den Neigungssensor S4 erkannt und an die Hauptplatine 40 ausgegeben, damit nicht in einen Abhang eingefahren wird; und der Steuerteil 15 ändert die Bewegungsrichtung durch Ändern der Steuerung des linken Radmotors 22A und des rechten Radmotors 22B, und prüft, ob der Neigungssensor S4 zu einem normalen Wert zurückgekehrt ist. Wenn der Neigungssensor S4 immer noch eine Überschreitung des Schwellenwerts von mehr als dem bestimmten Winkel feststellt, hält der Steuerteil 15 den linken Radmotor 22A, den rechten Radmotor 22B und den Messermotor 22C an. Der Stoppschalter 43 ist ein handbetätigtes Anhaltemittel; und bei seiner Betätigung von Hand wird die automatische Fahrt oder der rasemmähende selbstfahrende Rasenmäher 1 angehalten. Die Anzeige/Tastaturplatine 44 ist eine Eingabevorrichtung für Informationen in Bezug auf das Rasenmähen und an der Außenfläche des Hauptkörpers angeordnet, damit sie von dem Betreiber von Hand betätigt werden kann, und dient zur Erteilung des Befehls zum Beginn des Betriebs, zur Timereinstellung, zur Einstellung des Arbeitsbereichs und dergleichen. Die Stromversorgung der einzelnen Sensoren S1 bis S4, der Anzeige/Tastaturplatine 44 usw, wird durch die Steuerungs-Stromquelle 14 vorgenommen.
Wenn bei dem Aufbau des oben beschriebenen selbstfahrenden Rasenmähers 1 die aufladbare Batterie 30 an dem Batterieanbringungsteil 5 des Hauptkörpers 2 angebracht wird und der Hauptkörper 2 mit der Ladestation 50 verbunden wird (die Ladeklemmen 10a, 10b auf Seiten des Hauptkörpers an die Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 der Ladestation 50 angeschlossen werden), erkennt die Ladestation 50 die zu erkennende Schaltung 11, und liefert sie dem Hauptkörper 2 eine Gleichstromspannung von 21 V. In dem Hauptkörper 2 folgt die Ladeschaltung 13 der Anweisung des Steuerteils 15, der die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 identifiziert hat, und lädt sie die aufladbare Batterie 30 mit einer Gleichstromspannung, die an die Nennausgangsspannung (36 V oder 18 V) der aufladbaren Batterie 30 angepasst ist.
Nach dem Ende des Aufladens trennt sich der selbstfahrende Rasenmäher 1 von der Ladestation 50 und nimmt er die von dem Steuerteil 15 vorab festgelegte Selbstfahrtätigkeit und das Rasenmähen vor. Wenn der selbstfahrende Rasenmäher 1 die erforderliche Rasenmähtätigkeit abgeschlossen hat, oder wenn die Restkapazität der aufladbaren Batterie 30 abgenommen hat, kehrt er zu der Ladestation 50 zurück. Der Schwellenwert für die Beurteilung, dass die Restkapazität der aufladbaren Batterie 30 abgenommen hat, wird je nach der Nennausgangsspannung der angeschlossenen aufladbaren Batterie verändert (zum Beispiel auf ein bestimmtes Verhältnis in Bezug auf die Nennausgangsspannung gesetzt). Das heißt, der Steuerteil 15 bestimmt im Fall einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 36 V bei einer höheren Spannung als im Fall einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie von 18 V, dass die Restkapazität abgenommen hat, und beginnt den Rückkehrbetrieb zu der Ladestation 50.
Die vorliegende Ausführungsform kann die nachstehenden Wirkungen hervorbringen.

(1) Da der selbstfahrende Rasenmäher 1 in dem Hauptkörper 2 die Ladeschaltung 13 als Ladeschaltung aufweist, und die aufladbare Batterie 30 durch die Ladeschaltung 13 unter Veränderung der von der Ladestation 50 gelieferten Spannung zu einer Gleichstromspannung, die der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 entspricht, geladen wird, kann eine aufladbare Batterie 30 mit einer Nennausgangsspannung von 36 V sicher voll aufgeladen werden.
(2) Bei dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 ist in dem Kreis der sekundären Seite ein anschließbares/abtrennbares Teil erforderlich und ist erwünscht, die Gleichstromausgangsspannung von der Ladestation 50 auf höchstens 42 V einzurichten, doch bei der vorliegenden Ausführungsform kann durch die Ausbildung der Ladeschaltung 13 in dem Hauptkörper 2 ein großer Spielraum in Bezug auf eine Ausgangsspannung von 42 V der Ladestation 50 bereitgestellt werden, was im Hinblick auf Konstruktion vorteilhaft ist und ermöglicht, die Schaltungskomponenten des selbstfahrenden Rasenmähers 1, auf die die Ausgangsspannung der Ladestation 50 wirkt, als billige Komponenten mit einer geringen Spannungsbeständigkeit auszuführen. Dies führt zu einer Kostenverringerung. Da die Ausgangsspannung der Ladestation 50 niedrig ist, kann bei dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 die Gleichstromspannung von 5 V, die die Stromquelle des Steuerteils 15 darstellt, durch eine einstufige Stromquellenschaltung (Steuerungs-Stromquellenschaltung 14) hergestellt werden, wodurch verglichen mit dem Fall, in dem die Ausgangsspannung der Ladestation 50 hoch ist und für die Herstellung der Gleichstromspannung von 5 V eine zwei- oder mehrstufige Stromquellenschaltung erforderlich ist, die Anzahl der Komponenten verringert werden kann.
(3) Der Umstand, dass für den Wechselstromadapter 60 ein universeller Adapter mit einer Ausgangsspannung von 21 V Gleichstrom genügt, ist für eine Verringerung der Kosten nützlich.
(4) Da die aufladbare Batterie 30 durch die Ladeschaltung 13 geladen wird, wird das Aufladen von aufladbaren Batterien 30 mit verschiedenen Arten von Nennausgangsspannungen möglich.
(5) Bei einem herkömmlichen selbstfahrenden Rasenmäher 1 ist eine spezielle aufladbare Batterie eingebaut und ist bei einer Abnahme der Restkapazität der eingebauten aufladbaren Batterie wegen des Aufladens kein Betrieb möglich, doch der selbstfahrende Rasenmäher 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die aufladbare Batterie 30 in dem Hauptkörper 2 abnehmbar angebracht ist, und bei einer Abnahme der Restkapazität der aufladbaren Batterie 30 kann der Rasenmähbetrieb durch Austauschen der erschöpften Batterie fortgesetzt werden.
(6) Da die aufladbare Batterie 30 auch für andere Arten von elektrischen Arbeitsmaschinen verwendet werden kann, besteht der Vorteil, dass ein Arbeiter die aufladbare Batterie 30 für den selbstfahrenden Rasenmäher 1 und auch für andere Arten von elektrischen Arbeitsmaschinen verwenden kann.
(7) Da die Versorgungsspannung von der aufladbaren Batterie 30 durch die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 zu einer Antriebsspannung von zum Beispiel 18 V umgewandelt wird und an den linken Radtreiber 18, den rechten Radtreiber 19 und den Messertreiber 20 geliefert wird, wird die Verwendung von aufladbaren Batterien 30 mit verschiedenen Arten von Nennausgangsspannungen möglich, ohne die Steuerung des linken Radtreibers 18, des rechten Radtreibers 19 und des Messertreibers 20 zu verändern.
(8) Da durch die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 auch bei Verwendung einer aufladbaren Batterie 30 mit einer hohen Nennausgangsspannung von 36 V oder dergleichen eine Umwandlung in eine Antriebsspannung von 18 V und eine Lieferung an die einzelnen Treiber erfolgt, wird verglichen mit einer Lieferung von 36 V eine Steuerung auf Umdrehungen mit geringen Geschwindigkeiten möglich. Das heißt, bei einer Verwendung einer aufladbaren Batterie 30 mit einer hohen Nennausgangsspannung kann eine Steuerung auf Umdrehungen mit geringen Geschwindigkeiten aufgrund der Beschränkung der Mindestschaltzeit der Schaltelemente der einzelnen Treiber schwierig sein, doch bei der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Umwandlung der Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 in eine Antriebsspannung von 18 V und ihre Lieferung an die einzelnen Treiber auch bei einer hohen Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 passend eine Steuerung auf Umdrehungen mit geringen Geschwindigkeiten möglich. Insbesondere ist es bei einem selbstfahrenden Rasenmäher 1 nötig, den Lauf der Räder mit einer geringen Geschwindigkeit vorzunehmen, so dass es von großer Bedeutung ist, eine detaillierte Steuerung auf Umdrehungen mit geringen Geschwindigkeit vorzunehmen zu können.
(9) Da bei dem selbstfahrenden Rasenmäher 1 mehrere Motoren verwendet werden, werden für den Motorantrieb zahlreiche Schaltelemente erforderlich und besteht das Problem, dass bei einer Ausführung jedes Schaltelements als Element mit einer hohen Spannungsbeständigkeit, das 36 V entsprechen kann, die Kosten hoch werden, doch bei der vorliegenden Ausführungsform wird es durch die Umwandlung der Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 in eine Antriebsspannung von 18 V und ihre Lieferung an die einzelnen Treiber möglich, die einzelnen Schaltelemente als billige Elemente mit einer geringen Spannungsbeständigkeit auszuführen, wodurch die Kosten verringert werden.
(10) Da der Hauptkörper 2 die zu erkennende Schaltung 11 aufweist, kann die Ladestation 50 den Anschluss des selbstfahrenden Rasenmähers 1 erkennen oder kann der unerwartete Umstand, dass zwischen dem Gleichstromausgangsklemmen 51, 52 ein Kurzschluss oder dergleichen besteht, beurteilt werden.
(11) Da auch im Fall einer erschöpften aufladbaren Batterie 30 bei Anschluss an die Ladestation 50 Strom von der Ladestation 50 an die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 geliefert wird und der Steuerteil 15 die Steuerung zum Aufladen vornehmen kann, kann die Ladetätigkeit selbst bei einer erschöpften aufladbaren Batterie 30 durch Verbinden des selbstfahrenden Rasenmähers 1 mit der Ladestation 50 begonnen werden.
(12) Da die Ladeschaltung 13 vom isolierten Typ ist, bei dem die Eingangsseite und die Ausgangsseite durch einen Transformator voneinander isoliert sind, und aufgrund der Eingabe einer Gleichstromspannung im Fall eines Kurzschlusses des MOSFET 92 in dem Transformator keine Spannungsänderung erzeugt wird und keine Funktion erfolgt, wird an der Ausgangsklemmenseite keine Spannung ausgegeben und wird die aufladbare Batterie 30 auch dann nicht aufgeladen, wenn die aufladbare Batterie 30 zur Zeit eines Kurzschlusses an die Ausgangsklemmen angeschlossen ist. Folglich kann verhindert werden, dass bei einem Kurzschluss eine unbeabsichtigte hohe Spannung an die aufladbare Batterie angelegt wird, und die aufladbare Batterie 30 überladen wird. Auch wenn bei der Schaltsteuerschaltung 96 oder dem Steuerteil 15, die dem MOSFET 92 Signale senden, oder der Stromsteuerschaltung 97, der Spannungssteuerschaltung 99, die Rückmeldesignale erzeugen, eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, kann das Problem einer Überladung der aufladbaren Batterie 30 auf die gleiche Weise vermieden werden.

Ausführungsform 2
10 ist ein Blockdiagramm von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu 7 die Weise des Eingangs der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 verändert ist. Bei dem Beispiel von 10 wird die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 über die Rückflussverhinderungsdiode D2 an die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 geliefert. Die sonstigen Punkte in 10 entsprechen jenen von 7. Bei dem Aufbau von 10 können für die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 keine billigen Schaltungskomponenten mit geringer Spannungsbeständigkeit verwendet werden, doch können ansonsten die gleichen Resultate wie bei dem in 7 gezeigten Aufbau hervorgebracht werden.
Ausführungsform 3
11 ist ein Blockdiagramm von Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu 10 die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 weggelassen ist. Bei dem Beispiel von 11 wird die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 jeweils direkt an den linken Radtreiber 18, den rechten Radtreiber 19 und den Messertreiber 20 geliefert. Im Fall einer Änderung der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 wird diesem Umstand durch Ändern des Tastverhältnisses der PWM-Steuerung der einzelnen Treiber entsprochen. Konkret nimmt jeder Treiber bei einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 18 V eine Stromversorgung der einzelnen Motoren durch eine PWM-Steuerung mit einem Tastverhältnis von ungefähr 100% vor, und bei einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 36 V eine Stromversorgung der einzelnen Motoren durch eine PWM-Steuerung mit einem Tastverhältnis von ungefähr 50% vor, wodurch die einzelnen Motoren unabhängig von der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 unter faktisch gleichen Ausgangsbedingungen betrieben werden. Die sonstigen Punkte in 10 entsprechen jenen von 10. Bei dem Aufbau von 11 können mit Ausnahme der Steuerung auf Umdrehungen mit geringen Geschwindigkeiten und der Spannungsbeständigkeit der Schaltelemente der einzelnen Treiber die gleichen Resultate wie bei dem in 10 gezeigten Aufbau hervorgebracht werden.
Ausführungsform 4
12 ist ein Blockdiagramm eines selbstfahrenden Rasenmähers nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden hauptsächlich die Unterschiede zu der in 7 gezeigten Ausführungsform 1 erklärt. Von der Ladestation wird eine Gleichstromspannung von 41,5 V in die Ladeklemmen 10a, 10b eingegeben. Die Gleichstromspannung von 41,5 V zwischen den Ladeklemmen 10a, 10b wird über eine Sicherung FS1 an die zu erkennende Schaltung 11, eine Ladeschaltungssteuerungs-Stromquelle 12 und die Ladeschaltung 13 geliefert.
Die Ladeschaltungssteuerungs-Stromquelle 12 transformiert die Gleichstromspannung von 41,5 V auf eine Gleichstromspannung von 18 V hinab und liefert sie über die Rückflussverhinderungsdiode D1 an die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14, und ist konkret durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (ein Spannungsumwandlungsmittel) ausgeführt. Die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 erhält bei der Anbringung der aufladbaren Batterie 30 an dem Hauptkörper 2 auch von einer später beschriebenen Antriebs-Stromquellenschaltung (Stromquelle von 18 V) über die Rückflussverhinderungsdiode D2 eine Spannungsversorgung mit einer Gleichstromspannung von 18 V. Da die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 ein Element ist, das einem Ladesteuerungs-Mikrocomputer (Mikrocomputer) 15A und einem Hauptkörpersteuerungs-Mikrocomputer 15B eine Gleichstromspannung von 5 V liefert, ist sie konkret ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (ein Stromumwandlungsmittel). Der Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A und der Hauptkörpersteuerungs-Mikrocomputer 15B entsprechen dem Steuerteil 15 in 7.
Bei einem Anschluss an die Ladestation 50 kann die Ladeschaltungssteuerung-Stromquelle 12 der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 auch bei erschöpfter aufladbarer Batterie 30 Strom liefern, wodurch die Steuerung für das Aufladen ermöglicht wird. Das heißt, wenn die aufladbare Batterie 30 erschöpft ist, wird die Stromversorgung der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 über die aufladbare Batterie 30 aufgehoben, um den Stromverbrauch auf null zu bringen, doch ist es durch die Ausbildung der Ladeschaltungssteuerungs-Stromquelle 12 möglich, die Steuerung durch den Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A für das Aufladen beim Anschluss an die Ladestation 50 ungehindert vorzunehmen.
Die Ladeschaltung 13 wirkt als Abwärtstransformationsmittel (das je nach der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 auch ein Aufwärtstransformationsmittel bilden kann), und ist ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der die aufladbare Batterie 30 über eine Rückflussverhinderungsdiode D3 und ein Relais RY1 mit einer an die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 angepassten Ladespannung lädt. Wenn eine aufladbare Batterie 30 an dem Batterieanbringungsteil 5 des Hauptkörpers 2 angebracht wird, werden die einzelnen Klemmen der aufladbaren Batterie 30 an die an dem Batterieanbringungsteil 5 ausgebildeten Batterieanschlussklemmen 42a, 42b angeschlossen (es ist auch eine nicht dargestellte Klemme zum Erhalt eines Identifikationssignals von der aufladbaren Batterie 30 ausgebildet). Der Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A erhält das Identifikationssignal hinsichtlich der Art (der Nennausgangsspannung und dergleichen) der aufladbaren Batterie 30, und der Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A nimmt eine derartige Steuerung vor, dass die Ladeschaltung 13 das Aufladen mit einer Spannung vornimmt, die an die Nennausgangsspannung der angebrachten Batterie 30 angepasst ist. Die Identifikation der Art der aufladbaren Batterie durch den Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A wird mit jeder Anbringung einer aufladbaren Batterie 30 vorgenommen oder mit jedem Verbinden des Hauptkörpers 2 und der Ladestation 50 vorgenommen. Da der Stromverbrauch der Last des selbstfahrenden Rasenmähers 1 hoch ist und die Last durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler der Ladeschaltung 13 nicht betrieben werden kann, wird die Lastseite der aufladbaren Batterie 1 beim Aufladen durch das Relais RY1 abgetrennt.
Die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 und die Messermotortreiberschaltung 20 werden am Ende des Aufladens über das Relais RY1 an die aufladbare Batterie 30 angeschlossen. Die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 ist durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler gebildet und erzeugt eine Gleichstromspannung von 18 V für die Radmotoren und andere Steuerschaltungen. Das heißt, sie liefert der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 über die Rückflussverhinderungsdiode D2 eine Gleichstromspannung von 18 V und liefert dem linken Radtreiber 18 und dem rechten Radtreiber 19 eine Gleichstromspannung von 18 V. Die Messermotortreiberschaltung 20 versorgt den Messermotor 22C, der das Messer 4 antreibt, durch eine PWM-Steuerung mit Strom. Die Messermotortreiberschaltung 20 nimmt bei einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 18 V eine Stromversorgung des Messermotors 22C durch eine PWM-Steuerung mit einem Tastverhältnis von 100% vor, und bei einer Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 von 36 V eine Stromversorgung des Messermotors 22C durch eine PWM-Steuerung mit einem Tastverhältnis von 50% vor, so dass der Messermotor 22C unabhängig von der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 unter faktisch gleichen Ausgangsbedingungen betrieben werden kann. Der linke Radtreiber 18 nimmt durch eine PWM-Steuerung eine Stromversorgung des linken Radmotors 22A, der das linke hintere Rad 9a drehend antreibt, vor, und der rechte Radtreiber 19 nimmt durch eine PWM-Steuerung eine Stromversorgung des rechten Radmotors 22B, der das rechte hintere Rad 9b drehend antriebt, vor. Diese Motortreiber 18, 19, 20 werden durch den Hauptkörpersteuerungs-Mikrocomputer 15B gesteuert. Zwischen der aufladbaren Batterie 30 und der Antriebs-Stromquellenschaltung 17 und der Messermotortreiberschaltung 20, die ihre Lastseite darstellen, sind ein Hauptschalter SW1 und eine Sicherung FS2 seriell eingefügt.
Die Ladeschaltungssteuerungs-Stromquelle 12 liefert der Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 eine Gleichstromspannung von 18 V, und die Steuerungs-Stromquellenschaltung 14 liefert dem Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A und dem Hauptkörpersteuerungs-Mikrocomputer 15B eine Gleichstromspannung von 5 V, wodurch ein Zustand hergestellt wird, in dem die Ladesteuerung und verschiedene Steuerungen des Hauptkörpers möglich sind. Im Betriebszustand der Ladeschaltung 13 ist die aufladbare Batterie 30 durch das Relais RY1 an die Ausgangsseite der Ladeschaltung 13 angeschlossen und lädt die Ladeschaltung 30 die aufladbare Batterie 30 gemäß einer Anweisung durch den Ladesteuerungs-Mikrocomputer 15A, der die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 identifiziert hat, mit einer an die Nennausgangsspannung (36 V oder 18 V) der aufladbaren Batterie 30 angepassten Gleichstromspannung. Nach dem Abschluss des Aufladens schaltet das Relais RY1 die aufladbare Batterie 30 durch die Ladeschaltung 13 zu der Lastseite (der Seite der Stromversorgung der Motoren usw.), das heißt, zu jener Seite, die an die Antriebs-Stromquellenschaltung 17 und die Messermotortreiberschaltung 20 angeschlossen ist, um.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann anstelle des Relais RY1, das das Anschlussziel der aufladbaren Batterie 30 von der Ladeschaltung 13 zu der Antriebs-Stromquellenschaltung 17 und der Seite der Motortreiberschaltungen 18, 19, 20 umschaltet, auch ein Halbleiterschaltmittel verwendet werden. Es ist auch möglich, die Stromversorgung des linken Radmotors, des rechten Radmotors und des Messermotors je nach der Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 über ein Aufwärtstransformationsmittel als Batteriesatzspannungsumwandlungsmittel vorzunehmen.
Im Vorhergehenden wurde die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen als Beispiele erklärt, doch sollte ein Fachmann verstehen, dass bei den einzelnen Aufbauelementen und den einzelnen Verarbeitungsprozessen der Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Ansprüche verschiedene Abwandlungen möglich sind. Nachstehend werden Abwandlungsbeispiele erwähnt.
Bei den Ausführungsformen wurde der Fall erklärt, dass die Ladestation 50 und der Wechselstromadapter 60 voneinander gesondert sind, doch kann die Funktion des Wechselstromadapters 60 (die Funktion der Umwandlung einer Wechselstromspannung in eine Gleichstromspannung) auch in die Ladestation 50 eingebaut sein. Bei der Ausführungsform 1 wurde beispielhaft ein Fall gezeigt, bei dem die Ladeschaltung ein Aufwärts/Abwärts-Transformator ist, doch von dem Gesichtspunkt eines sicheren vollständigen Aufladens einer aufladbaren Batterie 30 mit einer Nennausgangsspannung von 36 V her genügt es, wenn die Ladeschaltung wenigstens über eine Aufwärtstransformationsfunktion verfügt. Da es dann, wenn der Messermotor 22C durch die Ausgangsspannung der Antriebs-Stromquellenschaltung 17 angetrieben wird, nicht nötig ist, die Steuerung zu verändern, wenn sich die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30 geändert hat, kann der Messermotor 22C auch als Bürstenmotor ausgeführt werden. Der selbstfahrende Rasenmäher 1 kann auch so ausgeführt sein, dass alternativ drei oder mehr Arten von aufladbaren Batterien 30 mit unterschiedlichen Nennausgangsspannungen angebracht werden können. Die konkreten Zahlenwerte, die bei den Ausführungsformen beispielhaft gezeigt wurden, zum Beispiel die Nennausgangsspannung der aufladbaren Batterie 30, die Ausgangsspannung der Ladestation 50, ihre oberen Grenzwerte usw. sind lediglich Beispiele zu Erklärungszwecken.
Erklärung der Bezugszeichen

1 selbstfahrender Rasenmäher, 2 Hauptkörper, 4 Messer, 5 Batterieanbringungsteil, 7 Heckenschere, 8a linkes Vorderrad, 8b rechtes Vorderrad, 9a linkes Hinterrad, 9b rechtes Hinterrad, 10a, 10b Ladeklemme (Empfangsklemme), 11 zu erkennende Schaltung, 12 Ladeschaltungssteuerungs-Stromquelle, 13 Ladeschaltung, 14 Steuerungs-Stromquellenschaltung (Stromquelle des Steuersystems), 15 Steuerteil (Mikrocomputer), 15A Ladesteuerungs-Mikrocomputer, 15B Hauptkörpersteuerungs-Mikrocomputer, 17 Antriebs-Stromquellenschaltung (18-V-Stromquelle), 18 linker Radtreiber (Motortreiberschaltung für das linke Rad), 19 rechter Radtreiber (Motortreiberschaltung für das rechte Rad), 20 Messertreiber (Messermotortreiberschaltung), 22A linker Radmotor, 22B rechter Radmotor, 22C Messermotor, 30 aufladbare Batterie, 40 Hauptplatine, 42a, 42b Batterieanschlussklemme), 43 Stoppschalter, 44 Anzeige/Tastatur, 50 Ladestation, 51, 52 Gleichstromausgangsklemme (Sendeklemme), 53 Steuerteil (Mikrocomputer), 60 Wechselstromadapter, 61 Transformator, 62 Diodenbrücke, 70 Kabel, 80 Führungsdraht (Induktionsdraht), 90 externe Wechselstromquelle, 90 Transformator, 92 MOSFET, 93, 94 Kondensator, 95 Diode, 102 Hauptkörperabdeckung, 102a, 102a Stoßstange, 102c vorderes unteres Ende, 103 aufmachbare Abdeckung, 105 Öffnungsbereich, 110 Hauptkörperfahrgestell, 119a, 119b Magnet, 121 plattenförmiger Basisteil, 122 Aufnahmeabschnitt, 123 Deckelteil, 124 Tastatur, 125 Anzeige, 137 Stoppschalter, C Kondensator, D1, D2 Rückflussverhinderungsdiode, S1, S2 Führungsdrahtsensor, S3 Hubsensor, S4 Neigungssensor

Claims

Selbstfahrender Rasenmäher, der durch Antreiben eines Motors durch den Strom von einer aufladbaren Batterie betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass er Ladeklemmen, die in Bezug auf eine Ladestation, die eine Gleichstromspannung liefert, angeschlossen und abgetrennt werden können, und eine Ladeschaltung, die eine von den Ladeklemmen her eingegebene Gleichstromspannung transformieren und ausgeben kann, umfasst, wobei die aufladbare Batterie durch die Ausgangsspannung der Ladeschaltung aufgeladen werden kann.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschaltung die von den Ladeklemmen her eingegebene Gleichstromspannung aufwärts transformieren kann.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschaltung vom isolierten Typ ist, wobei die Eingangsseite und die Ausgangsseite durch einen Transformator voneinander isoliert sind.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aufladbare Batterie beim Aufladen der aufladbaren Batterie von dem Stromversorgungspfad zu dem Motor getrennt wird.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung der Ladestation höchstens 25 V beträgt.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufladbare Batterie abnehmbar ist.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufladbare Batterie auch für andere Arten von elektrischen Arbeitsmaschinen verwendbar ist.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Arten von aufladbaren Batterien mit untereinander unterschiedlichen Nennausgangsspannungen alternativ anbringbar sind.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschaltung so ausgeführt ist, dass sie die Nennausgangsspannung der angeschlossenen aufladbaren Batterie identifiziert und das Aufladen mit einer der Nennausgangsspannung entsprechenden Gleichstromspannung vornimmt.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Rückkehr zu der Ladestation begonnen wird, wenn eine Abnahme der Spannung der aufladbaren Batterie bestimmt wird, und die Spannung, bei der der Betrieb der Rückkehr zu der Ladestation begonnen wird, gemäß der Nennausgangsspannung veränderbar ist.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebs-Stromquellenschaltung bereitgestellt ist, die die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie transformieren und ausgeben kann, und der Motor unter Verwendung der Ausgangsspannung der Antriebs-Stromquellenschaltung angetrieben wird.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs-Stromquellenschaltung die Ausgangsspannung der aufladbaren Batterie abwärts transformiert.
Selbstfahrender Rasenmäher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs-Stromquellenschaltung ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ist.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs-Stromquellenschaltung eine Motortreiberschaltung ist, die die Effektivspannung steuert.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend einen Steuerteil und eine Steuerungs-Stromquellenschaltung, die den Steuerteil mit Strom versorgt, wobei an die Eingangsklemmen der Steuerungs-Stromquellenschaltung alternativ die Ausgangsspannung der Antriebs-Stromquellenschaltung und die Gleichstromspannung von den Ladeklemmen angelegt werden kann.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Motor einen Messermotor, der ein Messer antreibt, einen linken Randmotor, der linkes Rad antreibt, und einen rechten Radmotor, der ein rechtes Rad antreibt, umfasst.
Selbstfahrender Rasenmäher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Motor ein bürstenloser Motor ist.