JP2007037366A - 電動車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電動車両10は、機体19に左右の走行装置11L,11R、これらの走行装置を各々駆動する左右の電動モータ21L,21R、これらの電動モータの速度を電流にて制御する制御部61、及び、この制御部に対して左右の走行装置の旋回指令を発するべく左旋回操作又は右旋回操作する旋回操作部材43L,43Rを備える。左右の電動モータのうち、旋回操作部材の旋回操作によって旋回する方を旋回内側モータとし、他方を旋回外側モータとした場合に、制御部は、旋回操作部材の旋回操作があったときに、旋回内側モータを減速させるとともに、旋回外側モータの実電流を、旋回操作部材の旋回操作時点の目標電流となるように制御する。
【選択図】 図2
Description
図12は従来の電動車両の概要図である。従来の電動車両200は、機体201にオーガ202及びブロア203からなる除雪作業部204、除雪作業部204を駆動するエンジン205、クローラからなる左右の走行部206,206、これらの走行部206,206を駆動する左右の電動モータ207,207、エンジン205に駆動されてバッテリ208や電動モータ207,207に電力を供給する発電機209、電動モータ207,207を制御する制御部211を備えたというものである。
図13(a),(b)は一般的な電動車両の性能説明図である。(a)は電動車両における旋回内側についての性能、(b)は電動車両における旋回外側についての性能を示し、これら(a),(b)を互いに関連付けて示した。
電動車両が直進走行をしているとき、左右の電動モータの実際の速度(実速度)TrL,TrRについては、直進走行時における目標速度Tssを維持する。
旋回内側の電動モータに流れる実際の電流(実電流)IrLは、その電動モータの実速度TrLの減速状態に応じて、減少する。
旋回外側の電動モータの実速度TrRを目標速度Tssに合わせるように制御する、いわゆる、定速度の制御方式であるから、旋回外側の電動モータに流れる実際の電流(実電流)IrR又は電圧は、常に変化することになる。
一方、操縦に不慣れな初心者にとっては、旋回時に電動車両の急な回り込みが無く、電動車両をより円滑に旋回できる方が、容易に操縦できるので、より好ましい。
目標電流は、目標速度に対する目標電流の相関マップに基づいて、旋回操作時点における旋回外側モータの目標速度に応じて求められた値であることを特徴とする。
すなわち、旋回操作部材の旋回操作時点の目標電流を設定し、この目標電流に旋回外側モータの実電流を合わせるように制御する、いわゆる、定電流の制御方式とした。従って、旋回時における、旋回外側モータの実電流を抑制することができる。この結果、旋回外側の走行部に、より大きい牽引力が発生することを抑制することができる。
しかも、旋回外側モータの実速度は多少減少するものの、旋回状況に応じた速度で安定する。この結果、旋回外側の走行部の速度も多少減少して安定する。旋回内・外の走行部間の相対的な速度差が多少小さくなるので、電動車両の旋回半径が必要以上に小さくなることはない。従って、電動車両のより円滑な旋回性を得るとともに、旋回操作性をより高めることができる。
図1は本発明に係る除雪機(作業機)の側面図である。図2は本発明に係る除雪機の模式的平面図兼制御系統図である。
左の電動モータ21Lの駆動力で、左の駆動輪23Lを介して左のクローラベルト22Lを駆動することができる。右の電動モータ21Rの駆動力で、右の駆動輪23Rを介して右のクローラベルト22Rを駆動することができる。
伝動機構32は、エンジン14のクランクシャフト14aに取り付けられた電磁クラッチ31から、オーガ用伝動軸33にベルトにて動力を伝達する、ベルト式伝動機構である。エンジン14の動力は、クランクシャフト14a→電磁クラッチ31→伝動機構32→オーガ用伝動軸33の経路でオーガ27及びブロア28に伝わる。オーガ27で掻き集めた雪を、ブロア28によってシュータ29を介して遠くへ飛ばすことができる。
なお、オーガハウジング25は、後下端にスクレーパ35及び左右のそり36L,36Rを備える。
詳しく説明すると、前後に延びるオーガ用伝動軸33をオーガハウジング25及びブロアケース26で回転可能に支承し、ブロアケース26を車体フレーム15の前端部に左右回転可能(ローリング可能)に取付けたものである。
これら左右の旋回操作レバー43L,43Rは、リターンスプリングの引き作用により、図に示すフリー状態になれば旋回スイッチ43La,43Raはオフになる。作業者の左手で左の旋回操作レバー43Lを握ってグリップ18L側に上げれば、左の旋回スイッチ43Laはオンとなる。右の旋回スイッチ43Raについても同様である。このように、左右の旋回操作レバー43L,43Rが握られているか否かは旋回スイッチ43La,43Raで検出することができる。
メインスイッチ44を回してオンにすることで、エンジン14を始動させることができる。オーガスイッチ45は、電磁クラッチ31をオン・オフ切替えする手動スイッチであり、例えば押し釦スイッチからなる。
より具体的に述べると、操作ボックス41の上面41bのうち、車幅中心CLの左隣に方向速度レバー53を配置するとともに、車幅中心CLの右隣にリセットスイッチ54を配置した。
第1制御位置P1は、制御部61に「第1の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第2制御位置P2は、制御部61に「第2の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第3制御位置P3は、制御部61に「第3の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。
これらのモードを適宜選択することにより、1台の除雪機10を初心者から上級作業者まで、自分に最適な作業形態で容易に使用することができる。
シュータ操作レバー56は、シュータ29(図1参照)の向きを変えるための、操作部材である。
図5に示すように、方向速度レバー53(「前後進速度調節レバー53」とも言う)は、作業者の手で、矢印Ad,Baの如く前後に往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば除雪機10(図1参照)を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Lfが低速前進、Hfが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば除雪機10を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Lrが低速後進、Hrが高速後進となるように、速度制御も行える。
エンジン14の吸気系は、スロットル弁71を制御モータ72で開閉制御するとともに、チョーク弁73を制御モータ74で開閉制御する構成である。スロットル弁71の開度についてはスロットルポジションセンサ75で検出し、チョーク弁73の開度についてはチョークポジションセンサ76で検出し、これらの各検出信号を制御部61に発するようにした。
エンジン14の回転速度(回転数)については、エンジン回転センサ77にて検出し、その検出信号を制御部61に発するようにした。
本発明の除雪機10は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ82L,82Rを備える。具体的には、左右の電動モータ21L,21Rの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ82L,82Rによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ82L,82Rは、駐車中は制御部61の制御により、ブレーキ状態(オン状態)にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ82L,82Rを開放する。
右の旋回操作レバー43Rを握って右の旋回スイッチ43Raをオン操作している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部61は右の回生ブレーキ回路85Rを作動させ、右の電動モータ21Rの速度を下げる。
すなわち、左の旋回操作レバー43Lを握っている間だけ、除雪機10を左旋回させることができる。また、右の旋回操作レバー43Rを握っている間だけ、除雪機10を右旋回させることができる。
ST01;初期設定をする。
ST02;各スイッチ信号(レバー位置信号を含む)を入力信号として読み込む。
ST03;方向速度レバー53の操作方向並びに操作量Ropを読み込む。この信号は方向速度レバー53のポジションにより定まる。すなわち、方向速度レバー53から制御部61に発した、電動モータ21L,21Rの走行目標速度指令を読み込む。
ST05;左の旋回スイッチ43Laがオンであるか、つまり、左の旋回操作レバー43Lを握ったか否かを調べ、YESならST06に進み、NOならST07に進む。
ST06;左旋回モードで電動モータ21L,21Rを制御した後に、ST02に戻る。すなわち、除雪機10を左旋回で前進させる。なお、このST06を具体的に実行するためのサブルーチンについては、後述する図7にて示す。
ST08;右旋回モードで電動モータ21L,21Rを制御した後に、ST02に戻る。すなわち、除雪機10を右旋回で前進させる。なお、このST08の制御については、上記ST06の制御と実質的に同じ制御ステップであり、左旋回制御の代わりに右旋回制御を実行するものである。
ST09;左・右の旋回スイッチ43La,43Raが共にオフなので、直進モードで電動モータ21L,21Rを制御した後に、ST02に戻る。すなわち、除雪機10を直進走行で前進させる。
図7は本発明に係る制御部の制御フローチャート(その2)であり、左旋回モード制御を具体的に実行するための、左旋回モード制御サブルーチンを示す。なお、この左旋回モード制御において、左の電動モータ(旋回内側モータ)21Lの制御については、図7の左半分に示すST101〜ST102で説明する。また、右の電動モータ(旋回外側モータ)21Rの制御については、図7の右半分に示すST111〜ST113で説明する。
さらには、左の電動モータ21Lの制御と右の電動モータ21Rとは、並列処理又は時間割り込み処理を実行することによって、実質的に両方が同時に実行されることになる。
ST101;左の電動モータ21Lの実際の速度TrL(実回転速度TrL。以下、「実速度TrL」と言う)を計測する。実速度TrLについては、例えばモータ回転センサ83Lで計測すればよい。
ST111;メモリ63に記憶されている補正マップ(図8参照)に基づいて、上記ST05で左の旋回スイッチ43Laがオンになった時点、つまり、旋回操作時点における右の電動モータ21Rの目標速度Tssに応じて目標電流Isを求める。
図8は本発明に係る補正マップ(相関マップ)の説明図であり、縦軸を旋回外側の電動モータの目標速度Tssとし、横軸を旋回外側の電動モータの目標電流Isとして、旋回操作時点における旋回外側の電動モータの目標速度Tssに対応する、旋回外側の電動モータの目標電流Isを得る補正マップを示す。この補正マップ(相関マップ)によれば、目標速度Tssが大きいほど目標電流Isも大きい値であることが判る。
ST112;右の電動モータ21Rに流れる実際の電流IrR(実電流IrR)を計測する。実電流IrRについては、例えばモータ回転センサ83Rで計測すればよい。
ST113;右の電動モータ21Rの実電流IrRが、目標電流Isとなるように、PID制御(フィードバック制御を含む)によって右の電動モータ21Rの前進制御(正転制御)を実行した後に、図6のST06にリターンする。右の走行部11Rは比較的高速で前進走行をする。
図9(a),(b)は本発明に係る除雪機の性能説明図である。(a)は除雪機における旋回内側についての性能、(b)は除雪機における旋回外側についての性能を示し、これら(a),(b)を互いに関連付けて示した。
除雪機10が直進走行をしているとき、左右の電動モータ21L,21Rの実際の速度(実速度)TrL,TrRは、直進走行時における目標速度Tssを維持する。
旋回内側の電動モータ21Lに流れる実際の電流(実電流)IrLは、その電動モータ21Lの実速度TrLの減速状態に応じて、減少する。
図10は本発明に係る制御部の変形例の制御フローチャート(その1)である。
図10に示す制御フローは上記図6の構成と概ね同様の構成であり、相違点だけを以下に説明する。
ST01;初期設定において、フラグFL=0、フラグFS=0にセットする。FL,FSの役割については図11で説明する。
ST02〜ST05;図6のST02〜ST05と同じ。
ST06;左旋回モードを実行する。このST06を具体的に実行するためのサブルーチンについては、後述する図11にて示す。
ST07〜ST09;図6のST07〜ST09と同じ。
ST10;このステップを追加し、フラグFL=0、フラグFS=0にリセットする。
なお、この左旋回モード制御において、左の電動モータ(旋回内側モータ)21Lの制御については、図11の左半分に示すST101〜ST105で説明する。また、右の電動モータ(旋回外側モータ)21Rの制御については、図11の右半分に示すST121〜ST126で説明する。
さらには、左の電動モータ21Lの制御と右の電動モータ21Rとは、並列処理又は時間割り込み処理を実行することによって、実質的に両方が同時に実行されることになる。
ST101;図7のST101と同じ。
ST102;図7のST102と同じ。
ST103;フラグFL=0であるか否かを調べ、YESならST104に進み、NOならST106に進む。
ST105;TrL>Tstなので、フラグFS=0にリセットした後に、図10のST06にリターンする。
ST106;TrL≦Tstなので、フラグFS=1に反転させる。
ST107;フラグFL=1に反転させた後に、図10のST06にリターンする。
ST103の最初の判断はYESである。ST104において、左の電動モータ21Lの実速度TrLが旋回目標速度Tstを越えている(TrL>Tst)と判断している間は、ST105はFS=0とする。その後、左の電動モータ21Lの実速度TrLが旋回目標速度Tstまで減少すると(TrL≦Tst)、ST104の判断はNOである。この結果、ST106はFS=1とし、ST107はFL=1とする。一旦、FL=1に反転した後には、ST103が常にNOの判断をする。このように、フラグFL,FSは「TrL≦Tst」の条件が満たされたことを記憶し且つ示す役割を果たす。
ST121;右の電動モータ21Rの実電流IrRを計測する。
ST122;フラグFS=0であるか否かを調べ、YESならST123に進み、NOならST126に進む。左の電動モータ21Lの実速度TrLが旋回目標速度Tstまで減少している途中においてはYESと判断し、左の電動モータ21Lの実速度TrLが旋回目標速度Tstまで減少した後には、NOと判断する。
ST124;右の電動モータ21Rの実際の速度TrR(実回転速度TrR。以下、「実速度TrR」と言う)を計測する。実速度TrRについては、例えばモータ回転センサ83Rで計測すればよい。
このようにすることで、時点t2における実電流IrRを、そのまま維持して旋回を続けることができる。このため、除雪機10の現状の走行状態に即した旋回動作を持続するので、旋回安定性をより一層高めることができる。
Claims (3)
- 機体に左右の走行装置、これらの走行装置を各々駆動する左右の電動モータ、これらの電動モータの速度を電流にて制御する制御部、及び、この制御部に対して前記左右の走行装置の旋回指令を発するべく左旋回操作又は右旋回操作する旋回操作部材を備えた、電動車両において、
前記左右の電動モータのうち、前記旋回操作部材の旋回操作によって旋回する方を旋回内側モータとし、他方を旋回外側モータとした場合に、
前記制御部は、前記旋回操作部材の旋回操作があったときに、前記旋回内側モータを減速させるとともに、前記旋回外側モータの実電流を、前記旋回操作部材の旋回操作時点の目標電流となるように制御する構成であることを特徴とした電動車両。 - 請求項1記載の電動車両は、直進走行時における前記左右の電動モータの目標速度を前記制御部に指示する目標速度調節部材を備え、
前記目標電流は、目標速度に対する目標電流の相関マップに基づいて、前記旋回操作時点における旋回外側モータの前記目標速度に応じて求められた値であることを特徴とした電動車両。 - 前記目標電流は、前記旋回内側モータが予め設定された一定値まで減速した時点における、前記旋回外側モータの実電流に設定したことを特徴とする請求項1記載の電動車両。
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