JP2001320805A - ハイブリッド方式による走行型農作業機 - Google Patents

ハイブリッド方式による走行型農作業機

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JP2001320805A
JP2001320805A JP2000133236A JP2000133236A JP2001320805A JP 2001320805 A JP2001320805 A JP 2001320805A JP 2000133236 A JP2000133236 A JP 2000133236A JP 2000133236 A JP2000133236 A JP 2000133236A JP 2001320805 A JP2001320805 A JP 2001320805A
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
traveling
generator
power
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JP2000133236A
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English (en)
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Shigeo Zanma
茂雄 残間
Takeshi Kita
毅 喜多
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圃場内において走行しながら各種の農作業を
行う走行型農作業機において、これに内燃機関と電動機
とを搭載して、前記内燃機関における燃料消費量の低減
と、排気ガスのクリーン化とを図る。 【解決手段】 圃場内での農作業のとき、前記内燃機関
のみを運転してその負荷を検出し、この検出した負荷が
内燃機関における最大出力より小さいとき前記発電機で
発電して蓄電池に充電し、圃場内外における非農作業状
態での移動走行のとき、前記蓄電池に蓄えた電力で電動
機を駆動して移動走行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圃場内において走
行しながら耕耘又は田植え等の各種の農作業を行うよう
にした走行型農作業機のうち、その動力源として内燃機
関と電動モータとの二つを備え、これらを適宜選択する
ようにしたハイブリッド方式の走行型農作業機に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】最近、乗用自動車においては、その走行
のための動力源として、内燃機関と電動モータとの二つ
を搭載し、比較的高速走行等のような高負荷域では、内
燃機関にて走行駆動すると同時に、内燃機関にて発電機
を駆動して蓄電池に充電し、低速走行域等のような低負
荷域では、内燃機関を停止する一方、前記蓄電池に充電
した電力を電源とする電動機にて走行駆動するというよ
うに構成したハイブリッド方式が採用されているが、従
来、前記した走行型農作業機においては、これに一台の
内燃機関のみを搭載し、全ての動力、つまり、走行と作
業との両方の動力をこの一台の内燃機関によってまかな
うようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、全ての動力
を一台の内燃機関によってまかなうように構成されてい
る従来の走行型農作業機において、これに搭載する内燃
機関としては、走行しながら各種の農作業を行うときに
おける最大負荷に合わせて、これよりも大きい出力、つ
まり、最高出力を有するものを使用する必要がある。
【0004】しかし、一般的に言って内燃機関における
燃焼効率は、出力の増大に比例して向上するにもかかわ
らず、農作業機において、その内燃機関を前記最高出力
の付近で運転されるのは、走行しながら各種の農作業を
最大負荷で行う場合に限られ、これ以外、例えば、農作
業を停止した状態で道路又は圃場等を走行するとき、及
び、圃場における畦際で農作業を停止した状態で方向旋
回するときには、内燃機関はその出力を十分に落とした
低出力で運転されることにより、この低出力の状態で運
転される時間は、高出力の状態で運転される時間よりも
はるかに長く、換言すると、殆ど、低出力の状態、つま
り、燃焼効率が低い状態で運転されるものであるから、
単位時間当たりの燃料消費量が多いばかりか、排気ガス
の悪化よる大気汚染も大きいという問題があった。
【0005】本発明は、この問題をハイブリッド方式に
よって解消することを技術的課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明のハイブリッド方式による走行型農作業機
は、「各種の農作業を行う作業機構を備えた走行車体
に、その走行部に対する走行変速機構と、この走行変速
機構に動力を供給すると共に前記作業機構を駆動する内
燃機関と、前記走行変速機構に動力を供給する電動機
と、前記内燃機関にて駆動される発電機と、この発電機
及び前記電動機に繋がる蓄電池とを搭載し、更に、圃場
内での農作業のとき、前記内燃機関のみを運転してその
負荷を検出し、この検出した負荷が内燃機関における最
大出力より小さいとき前記発電機で発電を開始し前記蓄
電池に充電し、圃場内外における非農作業状態での移動
走行のとき、前記内燃機関から前記走行変速機構及び前
記発電機への動力伝達を遮断して前記変速走行機構に前
記電動機から動力伝達するという制御を行うコントロー
ラを備えていることを特徴とする。」ものである。
【0007】
【発明の作用・効果】一般に、走行型農作業機による農
作業に際しては、走行型農作業機を、これに設けた作業
機構を駆動した状態で一方の畦から他方の畦に向かって
移動走行することで一列の農作業を行い、前記走行型農
作業機が他方の畦に近づくと、その作業機構の駆動を停
止した状態で180度方向旋回し、この方向旋回が完了
すると、再び前記作業機構を駆動した状態で一方の畦に
向かって移動走行することで次の一列の農作業を行うこ
とを繰り返すものであるから、内燃機関における負荷
は、畦際において方向旋回するときにおいて、その旋回
が終わるまでの間作業機構の駆動を停止することで特に
低くなり、また、各列ごとの農作業に際しても、高い負
荷が要求される場合と、低い負荷ですむ場合とが存在す
る。
【0008】そこで、前記したように、圃場内での農作
業を行う場合に、前記内燃機関における負荷を検出し、
この検出した負荷が内燃機関における最大出力より小さ
いとき内燃機関にて前記発電機を駆動して前記蓄電池に
充電し、圃場内外における非農作業状態での移動走行の
とき、前記内燃機関から前記走行変速機構及び前記発電
機への動力伝達を遮断して前記変速走行機構に前記電動
機から動力伝達するという制御をコントローラにて行う
ことにより、農作業中のうち内燃機関の出力に余裕があ
るときにおいて、この余裕の出力によって発電機を駆動
して電力を蓄えることができる一方、圃場内外における
非農作業状態での移動走行を、前記蓄えた電力にて、電
動機を駆動することによって行うことができる。
【0009】つまり、本発明においては、農作業中にそ
の内燃機関の出力に余裕のある状態が存在することを利
用して電力を発電して蓄え、この蓄えた電力にて圃場外
での移動走行を行うものであることにより、農作業中に
おいては、その内燃機関の出力のうち当該出力に余裕が
ある状態での出力を、このときにおいて電力を発電する
分だけ高くして、そのときにおける燃焼効率を向上する
ことができ、換言すると、内燃機関における燃焼効率
を、農作業の全般において向上することができる一方、
圃場内外における非農作業状態での移動走行に際して
は、前記内燃機関を無負荷のアイドリング運転にするこ
とができるか、或いは、内燃機関の運転を停止すること
ができるから、内燃機関による走行型農作業機における
単位時間当たりの燃料消費量を大幅に低減できると共
に、その内燃機関における排気ガスのクリーン化を確実
に達成できる効果を有する。
【0010】特に、請求項2に記載したように、電動機
と発電機とを、これを一つに連結した電動発電機にする
ことにより、電動機及び発電機を別々に搭載する場合よ
りも、小型・軽量化できる利点がある。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。
【0012】図において、符号1は、例えば、トラクタ
ーと同様に、車体フレーム2を左右一対の前車輪3と同
じく左右一対の後車輪4とで支持した走行車体を示し、
この走行車体1の後部には、各種の農作業を行うための
作業機の一つ実施形態としてのロータリー式の耕耘機5
が連結されている。
【0013】前記走行車体1には、その一つの動力源と
しての内燃機関6と、この内燃機関6における動力を適
宜変速して前記両前車輪3及び両後車輪4に伝達するよ
うにした走行変速機構7とが搭載されていることに加え
て、電動機及び発電機を一つに連結して成る電動発電機
8と、この電動発電機8に対する充電器9付き蓄電池1
0とが搭載されている。
【0014】そして、内燃機関6における出力を、その
出力軸6aから前記走行変速機構7における入力軸7a
にベルト等の動力伝達機構11を介して動力伝達すると
共に、その出力軸6aから前記ロータリー式耕耘機5に
動力伝達機構12を介して動力伝達する。また、前記電
動発電機8における駆動軸8aと、前記走行変速機構7
における入力軸7aとの相互間を動力伝達機構13を介
して、互いに動力伝達するように、換言すると、内燃機
関6から動力伝達される入力軸7aの回転を駆動軸8a
に、電動発電機8のうち電動機にて駆動される駆動軸8
aの回転を入力軸7aに各々伝えるように連結する。
【0015】この場合、前記内燃機関6の出力軸6aか
ら走行変速機構7の入力軸7aへの動力伝達機構11に
は、内燃機関6における回転を入力軸7a側に伝えるが
入力軸7aの回転を内燃機関6側には伝えないようにし
たワンウェイクラッチ機構14が設けられ、また、前記
ロータリー式耕耘機5への動力伝達機構12には、ロー
タリー式耕耘機5への動力伝達をON・OFF操作する
ためのクラッチ機構15が設けられている。
【0016】符号16は、前記走行車体1に搭載された
コントローラを示す。このコントローラ16は、前記内
燃機関6における吸気管負圧センサー又は燃料噴射量セ
ンサー等の負荷センサー6bからの信号を入力として、
前記電動発電機8及び前記充電器9を、内燃機関6にお
ける負荷に応じて以下に述べるように制御する。
【0017】すなわち、圃場内において、内燃機関6の
みを運転して前進走行しながらロータリー式耕耘機5に
て耕耘作業を行う場合には、その耕耘作業中において前
記内燃機関6における負荷が、当該内燃機関6における
最大出力に近い状態になっているときは、前記内燃機関
6にて回転駆動されている電動発電機8のうち発電機に
よる発電を停止しているが、内燃機関6の負荷が前記よ
りも小さい状態にまで低くなると、蓄電池10の蓄電が
一杯になっていない場合を除いて、前記電動発電機8の
うち発電機による発電を開始し、ここに発電された電力
を、充電器9を介して蓄電池10に蓄え、蓄電池10の
蓄電が一杯になると、前記電動発電機8のうち発電機に
よる発電を停止するという制御を行う。
【0018】また、圃場内外において、非耕耘作業状態
で前進又は後進の移動走行を行う場合には、前記内燃機
関6の運転を停止するか、内燃機関6の無負荷のアイド
リング運転にする一方、前記電動発電機8のうち電動機
を、前記蓄電池10に蓄えた電力によって駆動するよう
に制御する。
【0019】ところで、前記走行車体1に装着したロー
タリー式耕耘機5によって、圃場における耕耘作業を行
うに際しては、前記ロータリー式耕耘機5を駆動した状
態で一方の畦から他方の畦に向かって前進走行すること
により耕耘作業を一列だけ行い、他方の畦に近づくと、
前記ロータリー式耕耘機5の駆動を停止した180度方
向旋回し、この方向旋回が完了すると、再び前記ロータ
リー式耕耘機5を駆動しながら、他方の畦から一方の畦
に向かって前進走行することにより次の一列の耕耘作業
を行うことを繰り返すものであるから、この場合におけ
る内燃機関6の負荷は、作業の進行、つまり、時間の経
過につれて、図2に示すように変化する。
【0020】すなわち、内燃機関6における負荷は、畦
際において方向旋回するときにおいて、その旋回が終わ
るまでの間だけロータリー式耕耘機5の駆動を停止する
ことで、P3になるというように、内燃機関6における
最大出力Pよりも特に低くなり、また、各列ごとの耕耘
作業に際しても、高い負荷、つまり、内燃機関6におけ
る最大出力Pに近い負荷P1が要求される場合と、低い
負荷、つまり、内燃機関6における最大出力Pよりも可
成り低い負荷P2ですむ場合とが存在する。
【0021】そこで、前記したように、前記内燃機関6
における負荷が、当該内燃機関6における最大出力Pに
近いP1になっているときに、前記内燃機関6にて回転
駆動されている電動発電機8のうち発電機による発電を
停止することにする一方、内燃機関6の負荷が前記より
も小さくて内燃機関6における最大出力Pに対してある
程度の余裕を有するP2にまで低くなったとき、及び、
方向旋回時に内燃機関6における最大出力Pに対して十
分な余裕があるP3にまでに低くなったとき、蓄電池1
0の蓄電が一杯になっていない場合を除いて、前記電動
発電機8のうち発電機による発電を開始し、ここに発電
された電力を、充電器9を介して蓄電池10に蓄え、蓄
電池10の蓄電が一杯になると、前記電動発電機8のう
ち発電機による発電を停止するという制御が前記コント
ローラ16にて行なわれることにより、前記圃場内での
耕耘作業中のうち内燃機関6の出力に余裕があるときに
おいて、この余裕の出力によって前記電動発電機8のう
ち発電機を駆動して電力を蓄電池10に蓄えることがで
きる。
【0022】一方、圃場内外において、非耕耘作業状態
で前進又は後進の移動走行を行う場合には、前記内燃機
関6の運転を停止するか、内燃機関6の無負荷のアイド
リング運転にする一方、前記電動発電機8のうち電動機
を、前記蓄電池10に蓄えた電力によって駆動するとい
う制御を前記コントローラ16にて行うことにより、前
記電動発電機8のうち電動機における動力は、内燃機関
6に伝達することなく、走行変速機構7にのみ伝達され
るから、非耕耘作業状態での前進又は後進の移動走行
を、前記電動発電機8のうち電動機にて行うことができ
るのである。
【0023】なお、前記実施の形態は、走行車体1にロ
ータリー式耕耘機5を装着した走行型農作業機に適用し
た場合であったが、本発明は、これに限らず、走行車体
に苗植装置を装着した乗用型田植機とか、走行車体に刈
取部と脱穀部とを備えた自走自脱式のコンバイン等のよ
うな走行型農作業機にも適用できることはいうまでもな
い。
【0024】また、前記実施の形態のように、内燃機関
6から走行変速機構7及び電動発電機8への動力伝達を
ワンウェイクラッチ機構14にて遮断することに代え
て、これを他の手段によって行うように構成しても良い
ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略平面図である。
【図2】内燃機関の負荷を示す図である。
【符号の説明】
1 走行車体 2 車体フレーム 3 前車輪 4 後車輪 5 ロータリー式耕耘機 6 内燃機関 7 走行変速機構 8 電動発電機 9 充電器 10 蓄電池 16 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 305 B60K 9/00 E Fターム(参考) 3G084 AA07 BA01 BA13 BA32 BA34 CA03 DA02 DA10 EB12 EB16 EC03 FA11 FA13 3G093 AA09 AA16 BA19 BA20 CA06 CA07 CA08 CB02 CB09 DA03 DA08 DB19 EA01 EB03 EB09 FA06 5H115 PA11 PA13 PC06 PG04 PG10 PI16 PI22 PI29 PI30 PO02 PU01 PU23 PU24 QE19 RE01 SE04 SE05 SE08 SE09 TE03 TE06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各種の農作業を行う作業機構を備えた走行
    車体に、その走行部に対する走行変速機構と、この走行
    変速機構に動力を供給すると共に前記作業機構を駆動す
    る内燃機関と、前記走行変速機構に動力を供給する電動
    機と、前記内燃機関にて駆動される発電機と、この発電
    機及び前記電動機に繋がる蓄電池とを搭載し、更に、圃
    場内での農作業のとき、前記内燃機関のみを運転してそ
    の負荷を検出し、この検出した負荷が内燃機関における
    最大出力より小さいとき前記発電機で発電を開始し前記
    蓄電池に充電し、圃場内外における非農作業状態での移
    動走行のとき、前記内燃機関から前記走行変速機構及び
    前記発電機への動力伝達を遮断して前記変速走行機構に
    前記電動機から動力伝達するという制御を行うコントロ
    ーラを備えていることを特徴とするハイブリッド方式に
    よる走行型農作業機。
  2. 【請求項2】前記請求項1の記載において、前記電動機
    と発電機とを、これを一つに連結した電動発電機にした
    ことを特徴とするハイブリッド方式による走行型農作業
    機。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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