JP2012075254A - 乗用型芝刈り車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪のスリップを抑制して芝の損傷を防止することができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供する。
【解決手段】乗用型芝刈り車両１は、前輪１１ａ，１１ｂを回転させる駆動力を発生するモータ４１を備える車両であって、モータの回転数を検出するモータ回転数センサＱ１と、モータ４１に流れる電流の電流値を検出するモータ電流センサＱ２と、モータ回転数センサＱ１及びモータ電流センサＱ２の少なくとも一方の検出結果に基づいて前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であるか否かを判定するスリップ状態判定部３８ａと、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であるとスリップ状態判定部３８ａで判定された場合にモータ４１のトルクを減ずる制御を行うモータ制御部３８ｃとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業者が乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能な乗用型芝刈り車両及びその制御方法に関する。

乗用型芝刈り車両は、車輪が取り付けられた車体と、車体に設けられた昇降可能な芝刈りユニット（リール）とを備えており、作業者が車両に乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能である。このため、乗用型芝刈り車両は、作業者が車両の後側から操作する手押し式（ウォークビハインド式）芝刈り車両よりも、例えばゴルフ場におけるグリーンや競技場等の広範な領域の芝を刈り取るのに適している。

従来の乗用型芝刈り車両は、エンジン等の内燃機関を動力発生源等として備えており、内燃機関で発生する動力を用いて車輪や油圧シリンダ（芝刈りユニットを昇降させる油圧シリンダ）を駆動するものが多かった。しかしながら、近年では、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量を低減すべく、モータの動力を用いて走行や芝刈りユニットの駆動（昇降含む）を行うハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両の研究・開発が盛んに行われている。

以下の特許文献１には、エンジンを動力発生源として備える乗用型芝刈り車両やトラクタ等の車両において、停止時における芝の損傷を防止する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、車両を停止させるため変速操作部が中立位置に操作されたときに、車両の停止が検出されてからブレーキ装置をブレーキ制動状態に切換えることで、走行輪が急制動されてロック状態となるのを防止する技術が開示されている。

特開平６−１９１３２７号公報

ところで、一般的に、エンジンは、低回転域（例えば、１０００ｒｐｍ程度の回転域）のトルクが小さいのに対し、モータは、低回転域でも大きなトルクを得ることが可能である。このため、モータの動力を用いて走行を行う乗用型芝刈り車両（例えば、前述したハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両）は、作業者によりペダルの誤操作がなされると、エンジンを備える乗用型芝刈り車両よりも車輪がスリップ（空転）しやすくなると考えられる。

ここで、上記の車輪のスリップは、走行開始時におけるペダルの誤操作が原因で生ずるばかりではなく、走行中におけるペダルの誤操作によっても生じ得る。このため、作業者は、乗用型芝刈り車両の運転中は細心の注意を払ってペダルを操作する必要があり、作業者の負担が増大する虞が考えられる。このような車輪のスリップが生ずると、例えば芝の刈り取りが行われた場所に損傷した芝が点在しているといった状況が生じ得るため、結果的に芝の刈り取り品質が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、車輪のスリップを抑制して芝の損傷を防止することができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の乗用型芝刈り車両は、車輪（１１ａ、１１ｂ）を回転させる駆動力を発生するモータ（４１）を備える乗用型芝刈り車両（１）において、前記モータの回転数を検出する第１センサ（Ｑ１）と、前記モータに流れる電流の電流値を検出する第２センサ（Ｑ２）と、前記第１，第２センサの少なくとも一方の検出結果に基づいて前記車輪がスリップ状態であるか否かを判定する判定部（３８ａ）と、前記車輪がスリップ状態であると前記判定部で判定された場合に前記モータのトルクを減ずる制御を行う制御部（３８ｃ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記判定部が、前記第１センサの検出結果の変化率が予め設定された制限値以上である場合に前記車輪がスリップ状態であると判定する第１判定部（Ｊ１）と、前記第２センサで検出される電流値が、車両の走行状態に応じて前記モータに流れるべき電流の最低値である最低駆動電流値以下である場合に前記車輪がスリップ状態であると判定する第２判定部（Ｊ２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、車両の速度を検出する速度センサ（３６）と、車両の姿勢を検出する姿勢センサ（３７）と、前記速度センサ及び姿勢センサの検出結果を用いて前記最低駆動電流値を算出する算出部（３８ｂ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記算出部が、前記速度センサ及び姿勢センサの検出結果と路面抵抗とから走行抵抗を求め、該走行抵抗と前記第１センサの検出結果とから前記最低駆動電流値を算出することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御部が、前記モータのトルクを間欠的に停止させる制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両の制御方法は、車輪（１１ａ、１１ｂ）を回転させる駆動力を発生するモータ（４１）を備える乗用型芝刈り車両（１）の制御方法であって、前記モータの回転数を検出する第１ステップ（Ｓ１１）と、前記モータに流れる電流の電流値を検出する第２ステップ（Ｓ１９）と、前記第１，第２ステップの少なくとも一方の検出結果に基づいて前記車輪がスリップ状態であるか否かを判定する第３ステップ（Ｓ１３、Ｓ１９）と、前記車輪がスリップ状態であると前記第３ステップで判定された場合に前記モータのトルクを減ずる制御を行う第４ステップ（Ｓ２２）とを有することを特徴としている。

本発明によれば、モータの回転数を検出する第１センサと、モータに流れる電流の電流値を検出する第２センサとの少なくとも一方の検出結果に基づいて車輪がスリップ状態であるか否かを判定し、車輪がスリップ状態であると判定部で判定された場合にモータのトルクを減ずる制御を行っているため、車輪のスリップが抑制されて芝の損傷を防止することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。 乗用型芝刈り車両の前輪がスリップ状態になった場合のモータの回転数及びモータに流れる電流の変化例を示す図である。 本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、フレーム１０に支持される２つの前輪１１ａ，１１ｂ（車輪）及び１つの後輪１２と、２つの前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び１つの後側芝刈りユニット１４とを備えており、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２によって走行しつつ、走行経路に沿って前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４により芝の刈り取りを行う。

図１に示す乗用型芝刈り車両１は、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両である。尚、乗用型芝刈り車両１が備える前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々には、刈り取られた芝（刈芝）を収容するバケットが取り付けられるが、図１ではバケットが取り外されている状態を図示している。

フレーム１０の略中央上部には、作業者が着席するシート１５が配設されている。このシート１５の前方上部にはステアリングホイール１６が設けられており、前方下部には後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が設けられている。シート１５に着席した作業者によってステアリングホイール１６が操作されることで乗用型芝刈り車両１の進行方向が定められ、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が操作されることにより、乗用型芝刈り車両１の後進、前進、停止、及び走行速度が定められる。

前輪１１ａ，１１ｂは、フレーム１０の右側前方下部及び左側前方下部にそれぞれ配設されており、モータ４１（図１では図示省略、図２参照）で発生する動力によって駆動される駆動輪であり、車両の左右方向に沿う回転軸の周りで回転可能にフレーム１０に支持されている。後輪１２は、フレーム１０の中央後方下部に配設されており、ステアリングホイール１６の回転量に応じて左右方向に揺動可能に構成されて操舵輪として機能する。後輪１２の左右方向への揺動に合わせて後輪１２の回転軸も揺動するため、ステアリングホイール１６を回転させることにより乗用型芝刈り車両１の進行方向が変更される。

前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂは、前輪１１ａ，１１ｂの各々の前方において昇降可能に支持されており、下降して前輪１１ａ，１１ｂの前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。これら前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂの各々は、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備える。前側ローラ２１及び不図示の後側ローラは、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。

電動リール２２は、芝を刈るための螺旋状の刃が側面に複数形成された略円柱形状の部材であって、回転軸が車両の左右方向に設定されており、モータ２４によって駆動される。この電動リール２２は、前側ローラ２１と不図示の後側ローラとの間に配設され、刈り取った後の芝の高さの分だけ前側ローラ２１及び不図示の後側ローラよりも上方に配置されている。尚、前側ローラ２１及び不図示の後側ローラに対する電動リール２２の高さ位置は、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で微調整が可能である。

フレーム１０の前部には、中央部から右方向に延びる支持アーム２５ａと、中央部から左方向に延びる支持アーム２５ｂとが設けられている。支持アーム２５ａは、その右端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ａを揺動可能に支持しており、支持アーム２５ｂは、その左端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ｂを揺動可能に支持している。このため、車両の左右方向に地面が傾斜していても、その傾斜に合わせて前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを傾斜させることができる。

支持アーム２５ａ，２５ｂには、電動アクチュエータとしての電動シリンダ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電動シリンダ２６ａが伸縮すると支持アーム２５ａの右端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ａが昇降する。同様に、電動シリンダ２６ｂが伸縮すると支持アーム２５ｂの左端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ｂが昇降する。つまり、支持アーム２５ａ，２５ｂ及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂは、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降機構をなす。尚、図１では、前側芝刈りユニット１３ａが上昇しており、前側芝刈りユニット１３ｂが下降している状態を図示している。

後側芝刈りユニット１４は、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１２との間において昇降可能に支持されており、下降して後輪１２の前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。この後側芝刈りユニット１４は、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備えており、電動シリンダ２６ａ，２６ｂと同様の電動シリンダ（電動アクチュエータ）等を備える不図示の昇降機構によって昇降される。尚、後側芝刈りユニット１４も、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、車両の前後方向における回転軸の周りで揺動可能に支持されており、車両の左右方向における地面の傾斜に合わせて傾斜が可能である。

また、シート１５の右側前方（ステアリングホイール１６の右側）には、タッチパネル式の表示装置（例えば、液晶表示装置）２７が設けられている。この表示装置２７は、作業者の指示を入力するとともに、乗用型芝刈り車両１の現在の状態を示す情報等の各種情報を表示するものである。前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の昇降、及びこれらに設けられた電動リール２２の始動・停止は、作業者が表示装置２７を操作することによって入力される指示に応じて制御される。表示装置２７に表示される情報としては、乗用型芝刈り車両１の走行速度、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられた電動リール２２の回転速度、及び芝の育成状況を示す情報等の情報である。

尚、ステアリングホイール１６の下方であって、前進アクセルペダル１８とブレーキペダル１９との間には、乗用型芝刈り車両１の前方を照明する照明装置２８が設けられている。また、シート１５の後方のフレーム１０上には、乗用型芝刈り車両１を動作させる電力を供給するバッテリＢが設けられている。具体的に、バッテリＢから供給される電力は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１（図２参照）、後輪１２を揺動させる駆動力を発生する電動シリンダ４５に内蔵されるモータ４２（図２参照）、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４、及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂ（図２参照）等を駆動するために用いられる。

図２は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した構成に相当するものについては同一の符号を付してある。図２に示す通り、乗用型芝刈り車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＡＣモータドライバ３２、電動シリンダ用ドライバ３３、電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂ、ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂ、速度センサ３６、３Ｄジャイロセンサ３７（姿勢センサ）、及び制御装置３８を備える。尚、図２では、電力が伝達される経路を実線で表しており、制御系統に係る信号の経路を破線で表している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＢと各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）との間に設けられ、制御装置３８の制御の下で、バッテリＢから各種ドライバに供給される直流電力の電圧変換を行うとともに、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１で発生してバッテリＢに回収される回生電力の電圧変換を行う。具体的には、バッテリＢの出力電圧を昇圧して各種ドライバに印加し、或いはモータ４１で発生する起電力を降圧してバッテリＢに印加する。

ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生するモータ４１を駆動する。尚、図２において、モータ４１と前輪１１ａ，１１ｂとの間に設けられているブロック（符号４４が付されたブロック）は、モータ４１で発生する動力（回転動力）を、その回転数を減じて前輪１１ａ，１１ｂに伝達する減速ギア（減速器）を示している。また、ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３８の制御の下でモータ４１を発電機として動作させ、モータ４１で発生する回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介してバッテリＢに回収させる。

また、モータ４１には、モータ４１の回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ等のモータ回転数センサＱ１（第１センサ）が設けられており、このモータ回転数センサＱ１の検出結果を示す回転数信号Ｓ１がＡＣモータドライバ３２に入力されている。ＡＣモータドライバ３２には、モータ４１に流れる電流の電流値を検出するモータ電流センサＱ２（第２センサ）が設けられている。ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３８との間で通信を行って、回転数信号Ｓ１で示されるモータ４１の回転数、モータ４１に流れている電流、及びモータ４１で発生しているトルク等の情報を送信する。

電動シリンダ用ドライバ３３は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、後輪１２を揺動させる電動シリンダ４５を駆動する動力を発生するモータ４２を駆動する。このモータ４２には、電動シリンダ４５の駆動量（即ち、後輪１２の揺動角）を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられており、このエンコーダの検出結果を示す揺動角信号Ｓ２が電動シリンダ用ドライバ３３に入力されている。電動シリンダ用ドライバ３３は、制御装置３８との間で通信を行って、揺動角信号Ｓ２で示される後輪１２の揺動角等の情報を送信する。

電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂを駆動する。ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４を駆動する。

ここで、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４の各々には、それぞれの回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ３，Ｓ４がＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂにそれぞれ入力されている。尚、図２では簡略化して図示しているが、ＡＣモータドライバ３５ａは、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４を駆動するドライバと、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４を駆動するドライバとを含むものである。また、回転数信号Ｓ３は、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４の回転数を示す信号と、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４の回転数を示す信号とを含む信号である。

速度センサ３６は、乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。この速度センサ３６は、例えば減速ギア４４と前輪１１ａ，１１ｂとの間の駆動軸（シャフト）に取り付けられた数十〜百超の歯を有する検出用ギア（歯車）が回転することによって発生するパルスを一定時間毎にカウントし、そのカウント結果から乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。尚、上記のパルスの間隔（インターバル時間）から車速を検出するセンサを用いても良い。

３Ｄジャイロセンサ３７は、乗用型芝刈り車両１の姿勢を検出するセンサである。具体的には、水平面内における互いに直交する２つの軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の周りの回転角（θＸ，θＹ）及び水平面に直交する垂直方向の軸（Ｚ軸）の周りの回転角（θＺ）、並びにＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各々の加速度を検出するセンサである。このため、車速の加減速及び坂の上り下りが判断できる。尚、ここでは乗用型芝刈り車両１の姿勢の検出に３Ｄジャイロセンサ３７を用いる例について説明するが、３Ｄジャイロセンサ３７に代えて乗用型芝刈り車両１の前後方向の傾きのみを検出する傾斜センサを用いることも可能である。以上の速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果は制御装置３８に出力される。

制御装置３８は、乗用型芝刈り車両１を統括して制御する。具体的に、制御装置３８は、入力される各種操作信号（操作角度信号Ｓ５及びペダル操作信号Ｓ６〜Ｓ８）と各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）から送信されてくる信号とを参照しつつ、各種ドライバによる各種モータ（モータ２４，４１〜４３ｂ）の駆動量の制御を行う。また、制御装置３８は、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による電力消費量を制御するとともに、モータ４１で発生する回生電力を用いたバッテリＢの充電制御を行う。

尚、上記の操作角度信号Ｓ５は、ステアリングホイール１６の操作角度（ステアリング角度）を示す信号であり、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１から出力される。また、上記のペダル操作信号Ｓ６〜Ｓ８は、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量（踏み込み量）を示す信号である。

ここで、図２に示す通り、制御装置３８は、スリップ状態判定部３８ａ（判定部）、最低駆動電流値算出部３８ｂ（算出部）、及びモータ制御部３８ｃ（制御部）を備えており、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であるか否かを判定し、スリップ状態であると判定した場合にモータ４１のトルクを減ずる制御を行う。かかる制御を行うのは、前輪１１ａ，１１ｂのスリップ（空転）を抑制して、芝の損傷（所謂、芝切れ）を防止するためである。

スリップ状態判定部３８ａは、モータ４１の回転数を検出するモータ回転数センサＱ１とモータ４１に流れる電流の電流値を検出するモータ電流センサＱ２との少なくとも一方の検出結果に基づいて、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であるか否かを判定する。具体的に、スリップ状態判定部３８ａは、モータ回転数センサＱ１の検出結果を用いてスリップ状態の判定を行う第１判定部Ｊ１と、モータ電流センサＱ２の検出結果及び最大駆動電流値算出部３８ｂで算出される最大駆動電流値を用いてスリップ状態の判定を行う第２判定部Ｊ２とを備える。

第１判定部Ｊ１は、モータ回転数センサＱ１の検出結果の変化率が予め設定された制限値以上である場合に、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であると判定する。これに対し、第２判定部Ｊ２は、モータ電流センサＱ２で検出される電流値が、乗用型芝刈り車両１の走行状態に応じてモータ４１に流れるべき電流の最低値である最低駆動電流値以下である場合に、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であると判定する。

図３は、乗用型芝刈り車両の前輪がスリップ状態になった場合のモータの回転数及びモータに流れる電流の変化例を示す図である。尚、図３においては、時刻ｔ１で前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態になり始め、時刻ｔ２で前輪１１ａ，１１ｂのスリップ状態が解消している。図３に示す通り、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態になり始めると前輪１１ａ，１１ｂの回転数が急激に上昇し、これに伴ってモータ４１の回転数も急激に上昇する。このため、第１判定部Ｊ１は、予め設定された時間Δｔ内において、上記の制限値（Δｒ）を超えるようなモータ４１の急激な回転数の上昇が生じたときに前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であると判定する。

ここで、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態でない場合には、速度、加速度、及び姿勢、並びに路面抵抗等に応じた乗用型芝刈り車両１の走行抵抗が生ずる。これに対し、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態である場合には、前輪が１１ａ，１１ｂが空転するため、走行抵抗は前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態でない場合に比べて小さくなる。一般的に、モータ４１に流れる電流は、無負荷状態のときに最も小さくなり、負荷が大きくなるにつれて大きくなる傾向がある。上記の走行抵抗はモータ４１にとっては負荷となるため、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態になると、図３に示す通り、走行抵抗が小さくなってモータに流れる電流の電流値は小さくなる。このため、第２判定部Ｊ２は、モータ４１に流れる電流の電流値が、上記の最大駆動電流値以下である場合に前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態であると判定する。

最低駆動電流値算出部３８ｂは、速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果を用いて上記の最低駆動電流値を算出する。具体的には、速度センサ３６で検出される乗用型芝刈り車両１の速度、３Ｄジャイロセンサ３７で検出される乗用型芝刈り車両１の姿勢及び加速度、並びに路面抵抗から走行抵抗を求め、この走行抵抗とモータ回転数センサＱ１の検出結果とから最低駆動電流値を算出する。

ここで、走行抵抗は、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗、加速抵抗からなる。空気抵抗は、乗用型芝刈り車両１と空気との摩擦により発生する抵抗をいい、車速の二乗に比例して大きくなる抵抗である。転がり抵抗は、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２が路面と接することによって生ずる抵抗をいい、乗用型芝刈り車両１の重量に比例する抵抗である。勾配抵抗は、登坂の際に生ずる抵抗をいい、乗用型芝刈り車両１の総重量と勾配の角度の正弦値に比例する抵抗である。加速抵抗は、加速する際に生ずる抵抗をいい、加速度及び乗用型芝刈り車両１の重量に比例する抵抗である。

最低駆動電流値算出部３８ｂは、速度センサ３６の検出結果を用いて空気抵抗を求め、路面抵抗を用いて転がり抵抗を求める。また、３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果を用いて勾配抵抗及び加速抵抗を求める。そして、最低駆動電流値算出部３８ｂは、これら空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗、及び加速抵抗を加算して走行抵抗を求め、この走行抵抗とモータ回転数センサＱ１の検出結果とから最低駆動電流値を算出する。

ここで、路面抵抗は、乗用型芝刈り車両１が走行する路面に応じて様々に変化するものであり、乗用型芝刈り車両１が実際に走行している路面の路面抵抗を逐次検出することは困難である。本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、芝の損傷を防止することを主眼とするものであるため、上記の走行抵抗を求める際に、例えば予め芝の上を走行したときに求めた平均的な路面抵抗を用いても良い。或いは、作業者の指示に応じて路面状況を選択可能にし、作業者によって選択された路面状況における路面抵抗を用いても良い。

モータ制御部３８ｃは、後進アクセルペダル１７や前進アクセルペダル１８の操作量に応じてモータ４１を制御する。但し、スリップ状態判定部３８ａで前輪１１ａ，１２ｂがスリップ状態であると判定された場合に、モータ４１のトルクを減ずる制御を行う。具体的には、ＡＣモータドライバ３２を制御してモータ４１のトルクを間欠的に停止させる。つまり、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態にある場合には、モータ４１のトルクを断続的に弱める（或いは、零にする）ことにより、前輪１１ａ，１１ｂの回転数を減じて路面に対する摩擦抵抗を増大させ、スリップ状態を早急に解消して芝の損傷を防止する。

次に、上記構成における乗用型芝刈り車両１の制御方法について説明する。図４は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。尚、図４に示すフローチャートは、乗用型芝刈り車両１上のシート１５に着席した作業者によりキー操作が行われて乗用型芝刈り車両１が始動されてから、作業者によるキー操作が行われて乗用型芝刈り車両１が停止されるまで一定の時間間隔で実行される。

乗用型芝刈り車両１の電源が投入されて制御が開始されると、まず制御装置３８は、モータ回転数センサＱ１からモータ４１の回転数を取得する（ステップＳ１１：第１ステップ）。次に、制御装置３８に設けられたスリップ状態判定部３８ａの第１判定部Ｊ１は、制御装置３８が前回取得したモータ４１の回転数と今回取得したモータ４１の回転数との差分を求め、モータ４１の回転数の変化率を算出する（ステップＳ１２）。そして、第１判定部Ｊ１は、ステップＳ１２で算出した回転数の変化率が、予め設定された制限値（図３中のΔｒ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３：第３ステップ）。

また、以上のステップＳ１１〜Ｓ１３の処理と並行して、制御装置３８に設けられた最低駆動電流値算出部３８ｂは、３Ｄジャイロセンサ３７から車両姿勢及び加速度を取得するとともに（ステップＳ１４，Ｓ１５）、速度センサ３６から車両速度を取得する（ステップＳ１６）。そして、最低駆動電流値算出部３８ｂは、３Ｄジャイロセンサ３７から取得した車両姿勢及び加速度、速度センサ３６から取得した速度、並びに路面抵抗から走行速度を算出する（ステップＳ１７）。尚、路面抵抗は、前述した通り、予め芝の上を走行したときに求めた平均的な路面抵抗を用いることができる。

次に、最低駆動電流値算出部３８ｂは、制御装置３８がステップＳ１１で取得したモータ４１の回転数と、ステップＳ１７で算出した走行抵抗から最低駆動電流値を算出する（ステップＳ１８）。これにより、乗用型芝刈り車両１の走行状態に応じてモータ４１に流れるべき電流の最低値である最低駆動電流値が求められる。尚、最低駆動電流値は、例えば乗用型芝刈り車両１が平地を一定速度で走行している場合よりも、上り坂を同じ一定速度で上っている場合の方が大きくなる。

また、以上の最低駆動電流値算出部３８ｂの処理（ステップＳ１４〜Ｓ１８）と並行して、制御装置３８に設けられたスリップ状態判定部３８ａの第２判定部Ｊ２は、モータ電流センサＱ２からモータ４１に流れる電流の電流値（モータ駆動電流値）を取得する（ステップＳ１９：第２ステップ）。そして、第２判定部Ｊ２は、最低駆動電流値算出部３８ｂで算出された最低駆動電流値とステップＳ１９で取得したモータ駆動電流値とを比較し（ステップＳ２０）、モータ駆動電流値が最低駆動電流値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１：第３ステップ）。

ここで、前述したステップＳ１３において回転数の変化率が制限値（図３中のΔｒ）以上であると判定された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）、或いは上記ステップＳ２１においてモータ駆動電流値が最低駆動電流値以下であると判定された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、モータ制御部３８ｃがモータ４１のトルクを減ずる制御を行う。具体的には、モータ制御部３８ｃがＡＣモータドライバ３２を制御してモータ４１のトルクを間欠的に停止させる（ステップＳ２２：第４ステップ）。

つまり、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態にあるとスリップ状態判定部３８ａで判定された場合には、モータ制御部３８ｃがモータ４１のトルクを断続的に弱める（或いは、零にする）制御を行っている。かかる制御が行われることで、前輪１１ａ，１１ｂの回転数が減じられて路面に対する摩擦抵抗が増大し、スリップ状態が早急に解消される。尚、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態ではないと判定された場合（ステップＳ１３，Ｓ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ２２は省略される。

以上説明した通り、本実施形態では、モータ回転数センサＱ１の検出結果、又はモータ電流センサＱ２の検出結果に基づいて、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態にあるか否かを判定し、スリップ状態であると判定した場合にはモータ４１のトルクを減ずる制御を行っている。このため、前輪１１ａ，１１ｂのスリップ状態が早急に解消され、その結果として芝の損傷を防止することができる。

以上、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、モータ回転数センサＱ１で検出されるモータ４１の回転数の変化率が予め設定された制限値以上になったか、又は、モータ電流センサＱ２で検出される電流が最低駆動電流値以下になったかによってスリップ状態になったか否かを判定していた。しかしながら、これらの双方が成立した場合に、前輪１１ａ，１１ｂがスリップ状態になったと判断しても良い。

また、上記実施形態では、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、動力発生源としてエンジン及びモータを備えており、これらの動力発生源で発生する動力を用いて走行を行うハイブリッド式の乗用型芝刈り車両にも適用することが可能である。

１ 乗用型芝刈り車両
１１ａ，１１ｂ 前輪
３６ 速度センサ
３７ ３Ｄジャイロセンサ
３８ａ スリップ状態判定部
３８ｂ 最低駆動電流値算出部
３８ｃ モータ制御部
４１ モータ
Ｊ１ 第１判定部
Ｊ２ 第２判定部
Ｑ１ モータ回転数センサ
Ｑ２ モータ電流センサ

Claims (6)

1. 車輪を回転させる駆動力を発生するモータを備える乗用型芝刈り車両において、
   前記モータの回転数を検出する第１センサと、
   前記モータに流れる電流の電流値を検出する第２センサと、
   前記第１，第２センサの少なくとも一方の検出結果に基づいて前記車輪がスリップ状態であるか否かを判定する判定部と、
   前記車輪がスリップ状態であると前記判定部で判定された場合に前記モータのトルクを減ずる制御を行う制御部と
   を備えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
2. 前記判定部は、前記第１センサの検出結果の変化率が予め設定された制限値以上である場合に前記車輪がスリップ状態であると判定する第１判定部と、
   前記第２センサで検出される電流値が、車両の走行状態に応じて前記モータに流れるべき電流の最低値である最低駆動電流値以下である場合に前記車輪がスリップ状態であると判定する第２判定部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の乗用型芝刈り車両。
3. 車両の速度を検出する速度センサと、
   車両の姿勢を検出する姿勢センサと、
   前記速度センサ及び姿勢センサの検出結果を用いて前記最低駆動電流値を算出する算出部と
   を備えることを特徴とする請求項２記載の乗用型芝刈り車両。
4. 前記算出部は、前記速度センサ及び姿勢センサの検出結果と路面抵抗とから走行抵抗を求め、該走行抵抗と前記第１センサの検出結果とから前記最低駆動電流値を算出することを特徴とする請求項３記載の乗用型芝刈り車両。
5. 前記制御部は、前記モータのトルクを間欠的に停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の乗用型芝刈り車両。
6. 車輪を回転させる駆動力を発生するモータを備える乗用型芝刈り車両の制御方法であって、
   前記モータの回転数を検出する第１ステップと、
   前記モータに流れる電流の電流値を検出する第２ステップと、
   前記第１，第２ステップの少なくとも一方の検出結果に基づいて前記車輪がスリップ状態であるか否かを判定する第３ステップと、
   前記車輪がスリップ状態であると前記第３ステップで判定された場合に前記モータのトルクを減ずる制御を行う第４ステップと
   を有することを特徴とする乗用型芝刈り車両の制御方法。

Images