JP2006192183A - 電動ゴルフカート - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリの過充電状態や満充電回数を抑制し、バッテリ寿命の低下を防止することができる電動ゴルフカートを提供する。
【解決手段】 バッテリを電源として駆動される走行モータと、バッテリを充電するエンジン駆動の発電機を備えた電動ゴルフカートにおいて、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出されるバッテリ電圧に基づき発電機の回転数を可変させてバッテリへの充電量を制御すると共に、バッテリの満充電を所定回数検出すれば発電機回転数を低下させる際のバッテリ電圧しきい値を通常時よりも低く設定するように制御する制御手段を備えた。
【選択図】 図４

Description

本願発明は、ゴルフ場でプレーヤーやゴルフバック等を運搬する電動ゴルフカートに関するものである。

ゴルフ場のゴルフカートとしては、従来から種々のタイプのものが提供されている。例えば、手押しタイプから電動タイプあるいはエンジンを駆動力とした非乗用タイプと乗用タイプのものが多用されている。これらのうち、本願発明に係わる電動ゴルフカートは他の電動車とは異なり、コースに沿って走行するとはいえ、路面状態の不安定な広いエリアを各ホールのティーグランドやグリーン近傍等で発進と停止を頻繁に行いながら走行し、時にはリモコン操作により無人で運転されるものである。

ところで、従来の電動ゴルフカートは、電源としてはバッテリのみであって、自己充電装置を有しないものであった。しかも、ゴルフカートのバッテリも大きさ及び重量の面から自ずと制限があり、平均的な１ラウンド終了に要する電源容量に幾分かの余裕を持たせる程度であって、長時間プレーや特殊な走行運転時には電源容量に不足が生じることもあるが、コースにはプレー中に電源であるバッテリに充電する場所は設置されていないのが普通であり、電源容量不足で立ち往生を起こす可能性があった。そのため、バッテリ電源より電力を継続的に供給して走行させるために、ゴルフ場においてその日のラウンド、例えば１ラウンド終了後にカートハウスで夜の間に充電する必要があり、その日は走行させることができなくなる。

また、カートハウスで充電するとしても、通常、カートハウスにはゴルフカートに充電するための１台１台毎のステーションを設ける必要があり、ゴルフ場が保有するゴルフカートの全台数分のステーションを設置するには広い場所を必要とする。また、ステーションにカートの全台数を収納できない場合は、ステーション外のゴルフカートを対象に、カートハウス内で充電コードをカートまで引っ張らなければならず、他のカートが邪魔になり面倒であった。

更に、全カートを一度に充電するには大容量の電源を必要とするため、設備投資が必要となり、ゴルフ場の合理化を進めるための阻害要因でもあった。

このような問題を解決するために、電動ゴルフカートのバッテリ電源を充電するためのエンジン駆動の発電機をゴルフカートの本体部に具備した構成のものが提案されており、特許文献１には、走行モータの消費電流量、カートの搭載荷重、走行路の勾配、リモコンからの信号、走行路に埋設されたマグネット情報等により発電機の発電量を制御する電動ゴルフカートが提案されている。
特開２００１−２５８１０３号公報

ところが、このような従来の電動ゴルフカートにおいては、バッテリが一旦満充電状態になっても、バッテリに対して高電圧充電がいつまでも繰り返し行われる可能性があり、バッテリが満充電状態であるときバッテリに対して高電圧充電を実施することによりバッテリが過充電状態となったり、満充電回数が増加して、バッテリ寿命が低下する危険性がある。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、バッテリの過充電状態や満充電回数を抑制し、バッテリ寿命の低下を防止することができる電動ゴルフカートを提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願発明は、バッテリを電源として駆動される走行モータと、前記バッテリを充電するエンジン駆動の発電機を備えた電動ゴルフカートにおいて、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出されるバッテリ電圧に基づき前記発電機の回転数を可変させて前記バッテリへの充電量を制御すると共に、バッテリの満充電を所定回数検出すれば発電機回転数を低下させる際のバッテリ電圧しきい値を通常時よりも低く設定するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。

本願発明によれば、バッテリの満充電を所定回数検出すれば発電機回転数を低下させる際のバッテリ電圧しきい値を通常時よりも低く設定することにより、バッテリの過充電状態や満充電回数を抑制し、バッテリ寿命の低下を防止することができる。また、発電機エンジンが低回転数状態で動作する時間が長くなるため、発電機エンジンを駆動する燃料の消費を抑えることができ、燃費が向上する。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る電動ゴルフカートの外観斜視図、図２はその側面図、図３はその制御系構成を示すブロック図である。

図１，図２に示すように、本実施形態のゴルフカートは、左右各一対の前輪１及び後輪２により支えられた車体フレーム３の前下部と後下部にバンパー４，５を有し、車体フレーム３の前後をフロントカウル６及びリアカウル７により覆うと共に、これらの間に架設されたフロア８上に前座席１０及び後座席１１を設置し、フロントカウル６の内側に突出するステアリングシャフト１２に前座席１０への着座姿勢で操作可能なステアリングホイール（ハンドル）１３を取り付けて構成されている。また、図示はしないが、車体前部には、走行路に埋設された誘導線の誘導電流を検出する左右一対の誘導センサや、誘導線の近傍に停止や速度制御等のために埋設されたマグネットを検出するマグネットセンサが取り付けられている。

前座席１０及び後座席１１には、それぞれシート１４，１５や肘当て１６，１７や背もたれ１８，１９が取り付けられている。

また、フロントカウル６とリアカウル７との間には、これらのそれぞれから上方に立設されたウインドウフレーム２０とルーフピラー２１により前座席１０及び後座席１１の上方を覆うルーフ板２２が支持されている。さらに、リアカウル７の後部には、ゴルフバッグを搭載するため後方斜め上方に傾斜させたバッグ受け２３がヒンジ２４やリンク機構２５により折り畳み可能に取り付けられている。

上記後座席１１のシート１５の下には、通常の燃料タンク一体型のエンジン発電機から燃料タンクを分離したエンジン発電機本体や、発電機エンジン起動用のセルモータ等を含む発電装置２６が搭載されており、その後方上部に、発電機から分離した燃料タンク２７が設置されている。また、前座席１０のシート１４の下には、走行モータ駆動制御用の多数のパワートランジスタ等を収納したモータコントローラ２８がその下面をフロア８面より下方に露出して設置され、その上側にバッテリ２９が搭載されている。

このようなゴルフカートは、リアカウル７の下側に搭載された図示しない走行モータにより後輪２を駆動し、フロントカウル６の下側に搭載された図示しない舵取り機構の動作により前輪１が操向されて走行する。前記ステアリングホイール１３は、手動走行時における前輪１の操向手段として用いられるものであり、コース内での所定の走行路に沿った自動走行中は、前輪１の操向が、走行路に埋設された誘導線の検出結果に応じて前記舵取り機構を動作させて行われることから、ステアリングホイール１３の操作は不要である。

上記電動ゴルフカートの制御系構成を図３により説明する。動力部であるモータ部は、走行モータ３０、メインブレーキ（ＭＢ）モータ３１、パーキングブレーキ（ＰＢ）モータ３２、自動／手動切替（ＨＭ）モータ３３、ステアリング制御（ＳＭ）モータ３４で構成している。

走行モータ３０の制御部３５には、前述したモータコントローラ２８に相当する走行モータ制御回路と電流検出回路が設けられている。また、メインブレーキモータ３１の制御部３６には、メインブレーキモータ制御回路と電流検出回路とブレーキ位置（ポジション）センサが設けられている。パーキングブレーキモータ３２の制御部３７には、パーキングブレーキモータ制御回路と電流検出回路が設けられている。自動／手動切替モータ３３の制御部３８には、自動／手動切替モータ制御回路と自動／手動検知スイッチが設けられている。ステアリング制御用モータ３４の制御部３９には、ステアリング制御用モータ制御回路が設られている。各モータはメインＣＰＵ（マイコン）４０により制御される。

一方、電源となるバッテリ２９は、電圧検出回路４１を介して動力系に接続されている。バッテリ２９の電圧を電圧検出回路４１で検出し、本実施形態において上記メインＣＰＵ４０とは独立して設けられた発電機制御ＣＰＵ４２の指令により発電機制御回路４３を介して発電装置２６の制御を行っている。

発電装置２６は、エンジン駆動の発電機２６ａと、発電機エンジンを起動するセルモータ２６ｂやチョーク制御部２６ｃや位置センサ２６ｄで構成している。位置センサ２６ｄは、発電機エンジンの回転数を測定するためのセンサで、回転数に応じて周期の異なるパルス信号を出力する。発電機２６ａからの発電出力はバッテリ充電器４４の端子に接続されている。

また、キースイッチ４５、発進／停止スイッチ４６、前／後検出スイッチ４７、前述したマグネットセンサが取り付けられたマグネットセンサ回路４８、エンコーダ４９、リモコン受信器５０、送信アンテナ５１ａや受信アンテナ５１ｂが取り付けられた衝突防止装置であるカートガード５１、ブレーキペダルを踏めばＯＮ，離せばＯＦＦとなるブレーキスイッチ５２等がメインＣＰＵ４０に接続されている。本実施形態においては、上記キースイッチ４５、発進／停止スイッチ４６、前／後検出スイッチ４７、マグネットセンサ回路４８、エンコーダ４９、リモコン受信器５０、ブレーキスイッチ５２からの各信号、及び前述した電圧検出回路４１からの電圧検出信号と、メインＣＰＵ４０からパーキングブレーキ（ＰＢ）制御部３７を介してＰＢモータ３２をＯＮ／ＯＦＦ制御するためのパーキングブレーキ信号と、自動／手動切替（ＨＭ）モータ３３の制御部３８からメインＣＰＵ４０に出力される自動／手動検知信号等が発電機制御ＣＰＵ４２にも入力されるように構成している。

また、ステアリング部の制御系は、前述した誘導センサが取り付けられたステアリング回路５３、前述のステアリングホイール（ハンドル）１３に連動されたトルクセンサ５４、ステアリング制御用モータ３４及びその制御部３９等を有し、トルクセンサ５４はステアリング操作量を検出する手段として配置されている。

このような構成の電動ゴルフカートの手動運転を行う場合には、図示しない自動／手動切替レバーを「手動」にすると、手動走行モードになり、通常の乗用ゴルフカートと同じようにハンドル１３を操作することにより、ハンドル１３の左方向または右方向への回転に応動するトルクセンサ５４のステアリング操作量を検出する手段が作動し、メインＣＰＵ４０を介してステアリング制御用モータ３４を左方向または右方向に回転させる。そして、ハンドル１３の操作量とアクセルやブレーキペダルの操作によって、プレーヤー自身による操作で前進，後進の運転ができる。

一方、自動走行する場合には、自動／手動切替レバーを「自動」にすると、自動走行モードとなる。そのとき、走行路に沿って埋設された誘導線に流れる誘導電流を誘導信号として左右の誘導センサで検出し、ステアリング回路５３によって増幅，検波した後、差動出力を得て、メインＣＰＵ４０に入力される。また、走行路に埋設されたマグネット配列による停止や速度制御情報等がマグネットセンサからマグネットセンサ回路４８を介してメインＣＰＵ４０に入力される。

そして、メインＣＰＵ４０の指令により自動操縦と自動加減速、自動停止を行いながら走行路に沿って走行する。さらに、リモコンまたはゴルフカート本体の発進／停止スイッチ４６の操作で任意の場所で発進，停止することもできる。また、前方方向の障害物や停止あるいは走行中の他のゴルフカ−トにおけるカートガード５１の送信アンテナ５１ａからの出力を自車のカートガード５１の受信アンテナ５１ｂにより検出したら衝突を防止するために自動的にパーキングブレーキ（ＰＢ）をかけて停止する等、各種安全装置により衝突等の危険を察知すると緊急停止する。

ここで、本実施形態においては、上記自動及び手動走行モード時における発電機回転数ＤＯＷＮ制御を発電機制御ＣＰＵ４２により図４のフローチャートで示す如く行うようにしている。なお、図４のフローチャートは、発電機２６ａを駆動してカート走行中の制御を示している。

すなわち、図４のフローチャートで示す制御では、先ず電圧検出回路４１で検出されるバッテリ電圧が予め定められた高電位の満充電状態になったか否かをチェックする（ステップＳ１）。

バッテリ２９が満充電状態になっていなければ、次に電圧検出回路４１で検出されるバッテリ電圧が通常時の発電機回転数ＤＯＷＮの際のバッテリ電圧しきい値である所定電位Ａ以上になったか否かをチェックする（ステップＳ１のＮ→ステップＳ２）。

バッテリ電圧が所定電位Ａ以上になっていなければ発電機２６ａの回転数はそのまま（例えば３０００回転）で走行するが（ステップＳ２のＮ→ステップＳ１のループ）、所定電位Ａ以上になれば今の回転数では充電量が多いことになるので、発電機２６ａの回転数を例えば２６００〜３０００回転の間で所定数低下（ＤＯＷＮ）させる処理を行う（ステップＳ２のＹ→ステップＳ３）。この発電機回転数ＤＯＷＮ処理が終了すれば（ステップＳ４のＹ）、再び上記ステップＳ１に戻って上述した処理を繰り返す。

一方、上記ステップＳ１で、バッテリ２９の満充電状態が検出されれば、満充電検出回数をカウントするカウンタｎの値をカウントアップする（ステップＳ１のＹ→ステップＳ５）。そして、満充電検出回数ｎが所定回数ａに達したか否かをチェックし、達していなければ前述したステップＳ２以降の処理を繰り返す。

そして、満充電検出回数ｎが所定回数ａに達すれば、次に電圧検出回路４１で検出されるバッテリ電圧が予め定められた所定電位Ｂ以上になったか否かをチェックする（ステップＳ６のＹ→ステップＳ７）。この所定電位のしきい値Ｂは、前述した通常の発電機回転数ＤＯＷＮ時の所定電位のしきい値Ａよりも低い値に設定されている（Ｂ＜Ａ）。

バッテリ電圧が所定電位Ｂ未満の間は発電機２６ａの回転数は変えずに走行するが、バッテリ電圧が所定電位Ｂ以上になると、今の回転数では充電量が多いことになるので、発電機２６ａの回転数を例えば２６００〜３０００回転の間で所定数低下（ＤＯＷＮ）させる処理を行う（ステップＳ７のＹ→ステップＳ８）。この発電機回転数ＤＯＷＮ処理が終了すれば（ステップＳ９のＹ）、再び上記ステップＳ７に戻って上述した処理を繰り返す。

以上のような制御を行うことにより、バッテリ２９の過充電状態や満充電回数を抑制して、バッテリ寿命の低下を防止することができる。また、発電機エンジンが低回転数状態で動作する時間が長くなるため、発電機エンジンを駆動する燃料の消費を抑えることができ、燃費が向上する。

なお、一般にバッテリ寿命は、満充電回数によるところが大きいが、満充電にせずに使用することもバッテリにとって良くないので、上記所定回数ａは１回にすることが好ましいが、バッテリ満充電をより確実に実施するためには２〜３回に設定すれば良い。

一方、本実施形態においては、自動及び手動走行モード時における発電機停止制御を発電機制御ＣＰＵ４２により図５のフローチャートで示す如く行うようにしている。

すなわち、図５のフローチャートで示す発電機停止制御では、先ず走行停止信号が検出された否かをチェックする（ステップＳ１１）。走行停止信号としては、自動走行の場合、通常停止時には発進／停止スイッチ４６，マグネットセンサ回路４８，リモコン受信器５０，ブレーキスイッチ５２からの信号が、誤操作等のアラーム停止時にはキースイッチ４５，前／後検出スイッチ４７からの信号が、前述した緊急停止時にはパーキングブレーキ（ＰＢ）モータ３２に出力されるＰＢ信号が発電機制御ＣＰＵ４２にも入力されるので、これらの信号を用いることができる。また、手動走行の場合、走行停止は判断しにくいが、例えば走行速度４ｋｍ／ｈ未満でブレーキスイッチ５２からのＯＮ信号を検出した場合やＰＢ信号（緊急停止時）により判断することができる。

上記ステップＳ１１で走行停止信号を検出すると、発電機２６ａの所定の停止処理を行う（ステップＳ１１のＹ→ステップＳ１２）。この発電機停止処理は、発電機保護等のために予め定められているもので、例えば通常運転時２６００〜３０００回転で駆動制御される発電機エンジンを一旦２４００回転に落とすと共に、バッテリ２９の充電器４４との電機的接続を切り離した無負荷運転を約１秒間行ってから、発電機エンジンの点火プラグへの電源供給を停止することにより行われる。

上記発電機停止処理が終了するまでの間、ゴルフカートが緊急停止等により停車したか否かをＰＢ信号等に基づきチェックする（ステップＳ１３のＮ→ステップＳ１４のＮ→ステップＳ１２のループ）。カートの通常停止時には、カートの走行速度を落としてから停車するので、カート走行停止開始から停車までの時間は上記発電機停止処理の時間（約１秒＋α）よりも十分長く、カート停車までには発電機停止処理を確実に終了することができる。この発電機停止処理が終了すれば（ステップＳ１３のＹ）、発電機停止終了となる。

以上のような発電機停止制御を行うことにより、カート走行中に駆動される発電機２６ａをカートが停車するまでに停止させ、カート停車中は発電機２６ａが駆動することはないので、カート停止時から静音性が保持され、カート停車中の騒音の問題は生じない。なお、カート停車中はバッテリ２９の放電はほとんど無いので、発電機２６ａを駆動しなくても問題は生じない。

また、従来のエンジン式ゴルフカートもバッテリ式ゴルフカートも同様に停車中は騒音を発しないので、プレーヤー等に対して感覚的違和感を与えることもなくなる。

また、停車中の発電機エンジンの排気の問題がなくなり、プレーヤー等に対して不快感を与えることもなくなる。

一方、緊急停車などカート走行停止開始から停車までの時間が短く、カート停車までにステップＳ１２の発電機停止処理が完了できない場合には、ステップＳ１４でＰＢ信号等によりカートの停車を検出すると、上記発電機停止処理によらず発電機２６ａを強制的に停止させる（ステップＳ１３のＮ→ステップＳ１４のＮ→ステップＳ１５）。具体的には、前述した無負荷運転を行わないか又はその途中で発電機エンジンの点火プラグへの電源供給を停止する。

このように制御することにより、緊急停車などカート走行停止開始から停車までの時間が短く、カート停車までに発電機停止処理が完了できない場合でも、カート停車を検出すると発電機２６ａを強制的に停止させるので、緊急停車時にもカート停車とほぼ同時に発電機２６ａが停止して上記通常停止時とほぼ同様な作用効果が得られる。

なお、上記実施形態では、図５のフローチャートで示すような発電機停止制御を行うようにしたが、本願発明はこれに限定されるものではなく、他の発電機停止制御であっても良い。

本願発明の一実施形態に係る電動ゴルフカートの外観斜視図。 その側面図。 その制御系構成を示すブロック図。 上記実施形態の発電機回転数ＤＯＷＮ制御例を示すフローチャート。 上記実施形態の発電機停止制御例を示すフローチャート。

符号の説明

１ 前輪
２ 後輪
３ 車体フレーム
６ フロントカウル
７ リアカウル
８ フロア
１０ 前座席
１１ 後座席
１３ ステアリングホイール（ハンドル）
２０ ウインドウフレーム
２１ ルーフピラー
２２ ルーフ板
２３ バッグ受け
２６ 発電装置
２６ａ 発電機
２６ｂ セルモータ
２６ｃ チョーク制御部
２６ｄ 位置センサ
２７ 燃料タンク
２８ モータコントローラ
２９ バッテリ
３０ 走行モータ
４０ メインＣＰＵ
４１ 電圧検出回路
４２ 発電機制御ＣＰＵ
４３ 発電機制御回路
４４ 充電器

Claims (1)

1. バッテリを電源として駆動される走行モータと、前記バッテリを充電するエンジン駆動の発電機を備えた電動ゴルフカートにおいて、
   前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段によって検出されるバッテリ電圧に基づき前記発電機の回転数を可変させて前記バッテリへの充電量を制御すると共に、バッテリの満充電を所定回数検出すれば発電機回転数を低下させる際のバッテリ電圧しきい値を通常時よりも低く設定するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする電動ゴルフカート。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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