JP2011155848A - ハイブリッド作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド作業車がコントローラの異常で暴走するのを防いで作業の安全性を高める。
【解決手段】エンジン（１）の駆動力または電動モータ（２）の駆動力のうちのいずれか一方または両方で動力伝動装置（３）を駆動する構成とし、バッテリ（４）から電力コントローラ（６）を介してモータコントローラ（７）へ電流を供給し、モータコントローラ（７）からの出力電流で電動モータ（２）の出力回転速度を制御する構成とし、電力コントローラ（６）の入力側にポジションセンサ（５）を接続すると共に電力コントローラ（６）の出力側には電圧検出手段（８）を設け、電圧検出手段（８）で検出された電圧が正常値よりも低い場合にモータコントローラ（７）への電力供給を遮断する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力源としてエンジンと電動モータを併用使用或いは切換使用するハイブリッド作業車に関する。

エンジン駆動と電動モータ駆動を併用したハイブリッド作業車は、燃料消費の低減を図ってコンバインやトラクタで提案されている。
例えば、下記特許文献１にはハイブリッド作業車としてのトラクタが記載され、エンジンの動力で駆動する発電機とこの発電機にて充電するバッテリを備え、エンジン出力で走行装置と作業機を駆動するエンジン駆動モードと前記バッテリからの電力で駆動する電動モータで走行装置と作業機を駆動するモータ駆動モードの切換が選択スイッチの切換で行えるようにしている。

また、下記特許文献２にはハイブリッド作業車としてのコンバインが記載され、電動モータの動力で脱穀装置等各駆動部の駆動を補助するようにしている。

特開２００２−２３５５７２号公報 特開２００４−２４２５５８号公報

前記ハイブリッド作業車においてモータ駆動モードで走行作業する場合は、コントローラで電動モータの回転速度を制御しているので、コントローラに異常が生じると暴走することになる。

そこで、本発明では、ハイブリッド作業車がコントローラの異常で暴走するのを防いで安全に走行作業を出来るようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、動力伝動装置（３）へエンジン（１）の駆動力と電動モータ（２）の駆動力を入力し、該エンジン（１）の駆動力または電動モータ（２）の駆動力のうちのいずれか一方または両方で動力伝動装置（３）を駆動する構成としたハイブリッド作業車において、バッテリ（４）から電力コントローラ（６）を介してモータコントローラ（７）へ電流を供給し、該モータコントローラ（７）からの出力電流で電動モータ（２）の出力回転速度を制御する構成とし、前記電力コントローラ（６）の入力側にポジションセンサ（５）を接続すると共に該電力コントローラ（６）の出力側には電圧検出手段（８）を設け、該電圧検出手段（８）で検出された電圧が正常値よりも低い場合にモータコントローラ（７）への電力供給を遮断する構成としたことを特徴とするハイブリッド作業車とした。

この構成で、ポジションセンサ（５）を操作してモータコントローラ（７）を介して電動モータ（２）の回転速度変更を行うが、電力コントローラ（６）の出力側に設ける電圧検出手段（８）で検出する電圧が異常に低い場合には電力コントローラ（６）とポジションセンサ（５）のどちらかに異状が生じている可能性があるので、モータコントローラ（７）への電力供給を遮断して電動モータ（２）を停止して動力伝動装置（３）の駆動を行わず走行を停止する。

請求項２に記載の発明は、前記電圧検出手段（８）の電圧検出を走行装置の駆動開始時に行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド作業車とした。
この構成で、動力伝動装置（３）の駆動開始時にポジションセンサ（５）の異状が検出され、動力伝動装置（３）が駆動されない。

請求項３に記載の発明は、前記電圧検出手段（８）で検出される電圧が正常値よりも低い場合に警報を出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド作業車とした。

この構成で、変速レバー等でポジションセンサ（５）を操作しても動力伝動装置（３）が駆動されない原因を作業者が直ちに知ることが出来る。

請求項１に記載の発明によると、電力コントローラ（６）とポジションセンサ（５）の異状を電圧検出手段（８）で出力電圧の低下として検出し、動力伝動装置（３）の駆動を停止するので、電力コントローラ（６）とポジションセンサ（５）の異常出力による動力伝動装置（３）の暴走を事前に防ぐことができ、安全性を高めることができる。

請求項２に記載の発明によると、上記請求項１に記載の発明の効果に加え、動力伝動装置（３）の駆動開始時にポジションセンサ（５）の異状が検出されるので、作業を開始することが無く、異常停止の対応を迅速に行なうことができる。

請求項３に記載の発明によると、上記請求項１に記載の発明の効果に加え、電力コントローラ（６）とポジションセンサ（５）の異状を作業者が直ちに知って、異状停止の対応を素早く行うことができる。

本発明実施例の伝動機構線図である。 主変速レバーの側面図である。 制御回路線図である。 コンバインの平面図である。 コンバインの正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
図１に示す伝動機構図で、動力伝動装置としてのミッションケース３の第一入力軸１０に取り付けた入力プーリ１１とエンジン１の出力軸１２に取り付けた出力プーリ１３をベルト１４で連結し、クラッチプーリ１５で動力伝動の断続を行う。

さらに、ミッションケース３内で前記第一入力軸１０の軸線上に電動モータ２の電動出力軸１７を位置して電動モータ２をミッションケース３に取り付ける。この電動出力軸１７と第一入力軸１０は、ワンウエイクラッチ１６で連結し、第一入力軸１０の回転が低下すると電動出力軸１７の回転で回転低下を防ぐ。第一入力軸１０の回転は、ミッションケース３内の変速伝動機構１９で変速されて出力駆動軸２０を回転し、スプロケット１８でクローラベルト（図示省略）を回転して走行する。

図２は、主変速レバー２２を示し、枢支軸２１に枢支した取付円板２６に主変速レバー２２の基部を固着し、この取付円板２６に隣接して機枠に固定したポジションセンサ５のアーム２５に取付円板２６のピン２４を係合し、主変速レバー２２の回動でポジションセンサ５のアーム２５を回動して変速信号を入力する。

図３は、電動モータ２の制御回路図で、電力コントローラ６にバッテリ３１とモニタ３０とポジションセンサ５を接続し、ポジションセンサ５の信号によって１．０Ｖから４．０Ｖの電力を電力コントローラ６に送り、モニタ３０に異状表示信号を送る。２７は起動スイッチである。

電力コントローラ６の出力側にモータコントローラ７を接続し、この電力コントローラ６からモータコントローラ７に送る電力を検出する電圧検出手段として電圧計８を設け、起動スイッチ２７を入れると、１．０Ｖ以上を電圧計８が検出する状態が正常で、それ以下或いは零であれば、故障としてモニタ３０に異状表示を行い、リレーを介して起動スイッチ２７を遮断し、電動モータ２の駆動を行わない。

モータコントローラ７は、電動モータ２に送る周波数を制御してインバータモータとしての電動モータ２の回転を制御する。
なお、ミッションケース３の出力駆動軸２０の回転を検出する回転センサを設けて、ポジションセンサ５の出力に応じた回転数が出ていない場合にもモニタ３０に異状表示信号を送り電動モータ２を停止するようにしても良い。

また、通常速度で走行する場合は電動モータ２の駆動で行い、最高速度で走行する場合にクラッチプーリ１５を入れてエンジン１の駆動力を電動モータ２の駆動力と共にミッションケース３に入力するようにしても良い。

ハイブリッド作業車としてコンバインに電動モータ２を装着する場合に、電動モータ２を刈取装置の駆動とミッションケース３の油圧無段変速装置とを駆動できるようにして、高・中・低の三段変速が行える副変速レバーを路上走行に使用する高速にした場合には、電動モータ２の刈取駆動を切って油圧無段変速装置への駆動補助クラッチを入れるようにし副変速レバーが高速以外では電動モータ２が刈取装置を駆動するようにすれば、電動モータ２の駆動力を有効に使って油圧無段変速装置を小型化出来る。

また、刈取装置の駆動に電動モータ２を使用するハイブリッドコンバインにおいて、刈取中断を検出する手段（操向レバーを全ストロークの１／３以上倒して旋回する場合や刈取分草杆先端を地上高３５ｍｍよりも上昇させた場合や刈取搬送経路に設けた複数の穀稈センサが全てオフの場合等を検出する手段）を設け、刈取中断のときに刈取装置の駆動を切り、ミッションケース３内の伝動軸を駆動して走行するか走行補助をするようにしても良い。

図４は、コンバイン３４の平面図で、前側に刈取装置３６を設け右側に座席３５を設け左後に脱穀装置３７を設けた機体の左側に平面視でくの字状に張り出し可能に設けるナローガイド３８に穀稈センサ３９をその接触子４０が最外側に飛び出すように取り付けている。この穀稈センサ３９の本体部４１はナローガイド３８の内側に位置して穀稈に直接接触することが無く、ボルト４２で本体部４１をナローガイド３８に前後方向へ取付位置を変更可能である。

刈り取り作業は、圃場の平面視で四角形刈り残しとなる左回りで行い、直進時に穀稈センサ３９が穀稈に接触して直進刈取走行中を検出し、穀稈センサ３９が穀稈から外れて所定の時間で刈取装置３６の駆動を停止して上昇させ機体の左旋回を開始し、９０°機体方向を左に向け所定距離後進した後に、再び刈取装置３６降下し駆動して機体を前進して刈り取り作業を続行する。つまり、穀稈センサ３９が穀稈なしを検出すると穀稈をクローラで踏みつけない最端距離で自動的に機体の旋回を開始するのである。

上記は左回りで刈り取り作業を行う場合であって、右回りで刈り取り作業を行うコンバインの場合には、穀稈センサ３９を機体の最右側に設ければ良い。
なお、穀稈センサ３９は上下可能なナローガイド３８のどのような高さの張り出し位置でもその接触子４０を穀稈接触位置に突出させるようにしている。

１ エンジン
２ 電動モータ
３ 動力伝動装置（ミッションケース）
４ バッテリ
５ ポジションセンサ
６ 電力コントローラ
７ モータコントローラ
８ 電圧検出手段

Claims (3)

1. 動力伝動装置（３）へエンジン（１）の駆動力と電動モータ（２）の駆動力を入力し、該エンジン（１）の駆動力または電動モータ（２）の駆動力のうちのいずれか一方または両方で動力伝動装置（３）を駆動する構成としたハイブリッド作業車において、バッテリ（４）から電力コントローラ（６）を介してモータコントローラ（７）へ電流を供給し、該モータコントローラ（７）からの出力電流で電動モータ（２）の出力回転速度を制御する構成とし、前記電力コントローラ（６）の入力側にポジションセンサ（５）を接続すると共に該電力コントローラ（６）の出力側には電圧検出手段（８）を設け、該電圧検出手段（８）で検出された電圧が正常値よりも低い場合にモータコントローラ（７）への電力供給を遮断する構成としたことを特徴とするハイブリッド作業車。
2. 前記電圧検出手段（８）の電圧検出を走行装置の駆動開始時に行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド作業車。
3. 前記電圧検出手段（８）で検出される電圧が正常値よりも低い場合に警報を出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド作業車。

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