JP2013136286A - Agricultural work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、農業用作業車両に関し、特にバッテリーに充電した電力で駆動する走行モータで走行する農業用作業車両に関する。 The present invention relates to an agricultural work vehicle, and more particularly to an agricultural work vehicle that travels with a travel motor that is driven by electric power charged in a battery.
バッテリーに蓄電した電力で駆動する電動モータにより、乗用農作業機の走行系を駆動して走行する構成である(例えば、特許文献1参照。)。 It is the structure which drives by driving | running | working the traveling system of a riding farm work machine with the electric motor driven with the electric power accumulate | stored in the battery (for example, refer patent document 1).
前述の技術では、バッテリーの搭載位置が不明確であり、さらに、バッテリーの温度の変化によるバッテリーの性能劣化を抑制する技術が開示されていないので、蓄電能力が低下して走行の航続距離が短くなってしまう。また、航続距離を維持するためにエンジンで走行すると、燃費が悪くなる。 In the above-mentioned technology, the mounting position of the battery is unclear, and furthermore, there is no disclosure of technology that suppresses battery performance deterioration due to changes in battery temperature, so the storage capacity is reduced and the cruising distance is shortened. turn into. In addition, when the vehicle is driven to maintain the cruising distance, the fuel efficiency is deteriorated.
本発明の課題は、前述のような不具合を解消する農業用作業車両を提供することである。 The subject of this invention is providing the agricultural work vehicle which eliminates the above malfunctions.
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項1記載の発明では、機体に作業機(11)を装着し、少なくともバッテリー(29)に充電した電力で駆動する走行モータ(37)で走行するように構成したトラクター等の農業用作業車両において、収納体(30)内に収納されたバッテリー(29)をステップ(13)の下方に配置したことを特徴とする農業用作業車両としたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, in the invention described in
請求項1の作用は、バッテリー(29)はステップ(13)の下方に配置する。
請求項2記載の発明では、機体に構成するエンジンルーム(32)内にエンジン(15)を搭載し、通気弁(34)を有するパイプ(33)でエンジンルーム(32)と前記収納体(30)とを連結し、収納体(30)内の温度を検出する温度センサ(31)を設け、バッテリー(29)の性能が劣化し始める程度の温度まで低下したことを温度センサ(31)が検出すると、通気弁モータ(34a)で通気弁(34)を開いてエンジンルーム(32)内の暖かい空気を収納体(30)内に送るように構成したことを特徴とする請求項1に記載の農業用作業車両としたものである。
The action of
According to the second aspect of the present invention, the engine (15) is mounted in the engine room (32) constituting the fuselage, and the engine room (32) and the storage body (30) are formed by a pipe (33) having a vent valve (34). ) And a temperature sensor (31) for detecting the temperature in the housing (30) is provided, and the temperature sensor (31) detects that the battery (29) has been lowered to a temperature at which the performance starts to deteriorate. Then, the vent valve (34) is opened by the vent valve motor (34a), and the warm air in the engine room (32) is sent into the storage body (30). This is an agricultural work vehicle.
請求項2の作用は、バッテリー(29)の性能が劣化し始める程度の温度まで低下したことを温度センサ(31)が検出すると、通気弁モータ(34a)で通気弁(34)を開いてエンジンルーム(32)内の暖かい空気を収納体(30)内に送る。 According to the second aspect of the present invention, when the temperature sensor (31) detects that the temperature of the battery (29) starts to deteriorate, the vent valve (34) is opened by the vent valve motor (34a). Warm air in the room (32) is sent into the housing (30).
請求項3記載の発明では、通気弁(42)を有し、外気に開放した外気取り入れ口(40)を構成するパイプ(41)を前記収納体(30)に連結し、バッテリー(29)の性能が劣化し始める程度の温度まで上昇したことを温度センサ(31)が検出すると、通気弁モータ(42a)で通気弁(42)を開いて外気を収納体(30)内に送るように構成したことを特徴とする請求項1に記載の農業用作業車両としたものである。
According to the third aspect of the present invention, the pipe (41) having the ventilation valve (42) and constituting the outside air intake opening (40) opened to the outside air is connected to the housing body (30), and the battery (29) When the temperature sensor (31) detects that the temperature has risen to a level at which the performance starts to deteriorate, the vent valve (42) is opened by the vent valve motor (42a) and the outside air is sent into the housing (30). The agricultural work vehicle according to
請求項3の作用は、バッテリー(29)の性能が劣化し始める程度の温度まで上昇したことを温度センサ(31)が検出すると、通気弁モータ(42a)で通気弁(42)を開いて外気を収納体(30)内に送る。 When the temperature sensor (31) detects that the temperature of the battery (29) has started to deteriorate, the vent valve (42) is opened by the vent valve motor (42a). Into the storage body (30).
本発明は上述のごとく構成したので、請求項1記載の発明においては、空間部を有効利用できる。
請求項2及び請求項3記載の発明においては、バッテリー(29)の性能劣化が起こらず、走行の航続距離が短くなるのを防止できる。
Since the present invention is configured as described above, the space portion can be effectively used in the invention of the first aspect.
In the second and third aspects of the invention, the performance of the battery (29) is not deteriorated, and it is possible to prevent the cruising distance of the traveling from being shortened.
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1はトラクターの側面図を示し、図2はその平面図を示している。平面図においては、図1に示すキャビン3を省いた状態を示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 shows a side view of the tractor, and FIG. 2 shows a plan view thereof. In the plan view, the
トラクターは、機体の前後部に前輪1,1と後輪2,2を備え、機体の前部に搭載したエンジン15の回転動力をトランスミッションケース14内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪1,1と後輪2,2に伝えるように構成している。
The tractor includes
機体中央であってキャビン3内のハンドルポスト6にはステアリングハンドル4が支持され、その後方にはシート8が設けられている。ステアリングハンドル4の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー5が設けられている。この前後進レバー5を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する構成である。
A
また、ハンドルポスト6を挟んで前後進レバー5の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー16が設けられ、またステップフロア13の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル17と、左右の後輪2,2にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル18L,18Rが設けられている。ステップフロア13の左コーナー部にはクラッチペダル7が設けられている構成である。
An
また、主変速レバー20はシート8の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー21はその後方にあり、さらにその右側にPTO変速レバー22を設けている。さらに、シート8の右側には作業機11(ロータリ等)の高さを設定するポジションレバー23と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー24、これらのレバーの後に作業機11の右上げスイッチ25と右下げスイッチ26が配置され、さらにその後に作業機11の自動水平スイッチ27とバックアップスイッチ28が配置されている。バックアップスイッチ28は、機体が後進時において、作業機11を自動的に上昇させるものである。作業機11は、機体の後方にリンク9で連結されている構成である。符号10はリンク9の回動支点である。トラクターは作業機11を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。符号12は作業機11を昇降する油圧シリンダーである。
The main
前述のように、従来のトラクタはエンジン15のみで駆動する構成であるが、モータと併用のハイブリッド方式やモータのみで駆動する電気式も考えられる。図3にはハイブリッド方式や電気式の場合のバッテリー29の搭載位置を示している。バッテリー29はステップ13下方に構成する収納体30の中に収納している。ステップ13中央部下方にはトランスミッションケース14が配置されているので、バッテリー29はステップ13下方であって、トランスミッションケース14の左右両側に搭載している。これにより、空間部を有効利用してバッテリー29を搭載できる。
As described above, the conventional tractor is configured to be driven only by the
バッテリー29は容量の多いリチュウムイオンバッテリーを使用するが、このリチュウムイオンバッテリーは、温度が下がると電池容量、電圧が低下して電池性能が著しく低下してしまう。そこで、エンジンの排熱を利用してバッテリー29を暖める構成とする。 The battery 29 uses a lithium ion battery having a large capacity. However, when the temperature is lowered, the battery capacity and voltage of the lithium ion battery are lowered and the battery performance is remarkably lowered. Thus, the battery 29 is heated using the exhaust heat of the engine.
まず、バッテリー29が収納されている収納体30内の温度を測定する温度センサ31を設ける。そして、エンジンルーム32内と収納体30とをパイプ33で連結し、このパイプ33の途中に通気弁34(図4)を設ける構成とする。通気弁は通気弁モータ34aで切り換わる構成としている。前記温度センサ31が温度の低下(リチュウムイオンバッテリーの性能が低下する温度)を検出すると、モータ34aを駆動して通気弁34を開く。通気弁34の開閉状態は開度センサ34bで確認する。エンジンルーム32内には冷却ファン35があるので、この起風によりエンジンルーム32内の比較的暖かい空気がパイプ33を通過して収納体30内に流れる。
First, a
このように構成しても、外気温度が低いために収納体30内の温度上昇が鈍いとき、即ち、所定時間(2〜3分)経過しても収納体30内の温度上昇が所定値以上上昇しないときには、図4に示すように通気弁モータ34aを連続駆動する構成とする。
Even if comprised in this way, when the temperature rise in the storage body 30 is slow because the outside air temperature is low, that is, even if a predetermined time (2 to 3 minutes) elapses, the temperature increase in the storage body 30 exceeds a predetermined value. When it does not rise, the
これにより、通気弁34が羽根のような役目をすることで、強制的にエンジンルーム32内の暖かい空気を収納体30内に送ることが可能となり、バッテリー29の性能劣化を防止することができるようになる。符号33aは逆流防止用の抵抗プレートである。前記温度センサ31の変わりにバッテリー29の温度を直接検出するバッテリ温度センサ39を用いてもよい。
As a result, the
また、バッテリー29は逆に温度が高くなりすぎても性能が劣化する。そこで、外気に開放した外気取り入れ口40を有するパイプ41を収納体30に連結する構成とする。図4は平面図であり、前記パイプ33とパイプ41を並行して設けている構成である。外気を取り入れパイプ41にも通気弁42と通気弁回転モータ42aを構成している。前記温度センサ31が温度の上昇(リチュウムイオンバッテリーの性能が低下する温度)を検出すると、通気弁モータ42aを駆動して通気弁42を開く。通気弁42の開閉状態は開度センサ42bで検出する。
On the contrary, the performance of the battery 29 deteriorates even if the temperature becomes too high. Therefore, the
このように構成しても温度低下が鈍い場合は、通気弁モータ42aを連続駆動する構成とする。
これにより、通気弁42が羽根のような役目をすることで、強制的に外気の比較的低い温度の空気を収納体30内に送ることが可能となり、バッテリー29の性能劣化を防止することができるようになる。符号41aは逆流防止用の抵抗プレートである。また、収納体30は断熱材36を入れることで、収納体30内の温度低下を抑制可能となる。この構成のブロック図を図8に示している。
If the temperature drop is slow even with this configuration, the
As a result, the
左右前輪1,1と左右後輪2,2を駆動する走行モータ37は4個のホイル内にそれぞれ設けている(ホイルイン式)。トラクタの特徴として、図5に示すように、低速の作業時には高トルクが必要であるが、高速の移動時には高トルクは必要としない。そこで、走行モータ37のトルク特性を変えて使用する構成とする。周知の技術ではあるが、U相、V相、W相で低速時と高速時を切り換えることで、図5に示すような特性を得ることができる。これにより、作業走行時(低速でトルク大)と路上走行時(高速でトルク小)を併用可能となり、効率の良い作業走行を行うことが可能となる。
Traveling
作業機11の駆動については、負荷が大きいのでハイブリッド方式ではエンジンで作業機を駆動するように構成する。また、電動式においては、作業機11を駆動する専用のモータ(図示せず)を設け、この作業機モータから変速機で減速してトルクを大きくしてから作業機11を駆動する構成とする。
Regarding the driving of the
トラクタが旋回するときには、ステアリングハンドル4を操作して左右前輪1,1の向きを変更することで旋回するが、圃場の土質により思うように旋回できないときがある。そこで、図6に示すように、ステアリングハンドル4の回動基部の操舵角センサ38でステアリング角度を検出し、検出したステアリング角度に対応して左右前輪1,1や左右後輪2,2に回転数差(旋回内側回転数<旋回外側回転数)を与える構成とする。図6に示す係数aは、車速により変化する補正係数である。実際のステアリング角度に対する補正係数aや回転差率xの値は、機体の種類(トラクタ、田植機等)でも変化する。
When the tractor turns, it turns by operating the steering handle 4 to change the direction of the left and right
図7はモータ37の回生ブレーキ力を変更する構成である。機体が加速しないときには、モータ37から回生電流を得てバッテリー29に充電する構成としているが、トラクタなどの農業機械においては、適正な回生電流を得ることが困難な場合が多い。特に、作業走行時には負荷が作用しているので、回生ブレーキ力が強すぎると機体の減速度合いが大きくなりすぎて、エンストしてしまう可能性がある。つまり、作業走行時に得る回生電流は極小である。また、路上走行時においては高速で走るので、大きな回生電流を得る有一の状況である。そこで、回生ブレーキ力を強めにして回生電流を得たい。そこで、状況に応じて自動的に回生ブレーキ力を変更する構成とする。
FIG. 7 shows a configuration in which the regenerative braking force of the
そこで、図7のように、制御装置(CPU)100にトラクタの作業設定部と車速センサを接続し、これらの状況からモータ37の回生ブレーキ力を自動的に変更する構成とする。
Therefore, as shown in FIG. 7, a tractor work setting unit and a vehicle speed sensor are connected to the control device (CPU) 100, and the regenerative braking force of the
図9に示すフローチャートは、回生電流の制御であり、アクセルペダルを増速側から減速側に操作したことを検出(中立又は中立方向)すると、インバータ周波数を下げて回生を行う構成とする。これにより、回生が効率よく行われるようになる。特に、前後進を繰り返すことの多い芝刈り作業車において有効である。また、回生状態を回生効率優先とブレーキ力優先のモード設定が可能なように構成してもよい。即ち、ブレーキの効き具合を優先した回生モードと、充電電流を大きくして電池駆動時間を長くする回生効率優先を作業者の好みで設定可能に構成してもよい。 The flowchart shown in FIG. 9 is a control of the regenerative current, and when detecting that the accelerator pedal is operated from the speed increasing side to the speed reducing side (neutral or neutral direction), the inverter frequency is lowered to perform the regeneration. Thereby, regeneration comes to be performed efficiently. This is particularly effective in a lawnmower working vehicle that frequently repeats moving forward and backward. Further, the regeneration state may be configured such that the regeneration efficiency priority mode and the brake force priority mode can be set. That is, the regeneration mode in which priority is given to the effectiveness of the brake and the regeneration efficiency priority in which the charging current is increased to increase the battery driving time may be set according to the preference of the operator.
図10は芝刈り作業車を示している。図10(a)は機体側面の全体を示しており、図10(b)はモーアモータ48付近の拡大を示している。前輪と後輪の間にモーア43をモーアリンク44で昇降可能に吊り下げている。モーア43で刈り取った刈草や芝は、図示しない搬送路を通過して機体後部の集草機(コレクタ)49内に集める。コレクタ49内が満杯になると、排出場所に移動して、コレクタ開閉レバー50を操作してコレクタ49を上昇させて刈り草を排出する。
FIG. 10 shows a lawnmower working vehicle. FIG. 10A shows the entire side of the airframe, and FIG. 10B shows an enlargement near the
モーアの昇降はリフトハンドル45で行うが、このときの動きを大ギヤー46と小ギヤー47を介してモーアモータ48を駆動して発電し、バッテリー29に充電する構成とする。これにより、バッテリー29が長持ちして燃費が向上するようになる。また、ハンドル45側を大ギヤー46とし、モータ48側を小ギヤー47の構成にすることで、モータ48の回転数が大きくなり発電量が増加する。
The mower is lifted and lowered by the lift handle 45. The movement at this time is driven by the
図11は芝刈り作業車の機体後部に装着している集草機(コレクタ)49の昇降を利用して発電する構成である。図11(a)は機体側面の全体を示しており、図11(b)はコレクタモータ53付近の拡大を示している。コレクタ49はコレクタ開閉レバー50で手動で昇降する構成としているが、このときの動きを大ギヤー51、小ギヤー52を介してコレクタモータ53を駆動して発電し、バッテリー29に充電する構成とする。これにより、バッテリー29が長持ちして燃費が向上するようになる。
FIG. 11 shows a configuration in which power is generated by raising and lowering a grass collector (collector) 49 attached to the rear part of the lawn mower vehicle. FIG. 11A shows the entire side surface of the machine body, and FIG. 11B shows an enlargement near the
また、コレクタ49内の集草量に応じて走行モータ37の前後進時の発進トルクを変更するように構成してもよい。コレクタ49内に集草量センサ(重量式や超音波式)54を設けてコレクタ49内の重量を算出し、この重量に応じて発進時の走行モータ37のトルクを変更する構成とする。図12に示すように、集草量(重量)が増えると、トルクを大きくするが、その変化量は機種、走行モータの特性等で変化する。
Moreover, you may comprise so that the starting torque at the time of the forward / backward travel of the traveling
トラクターや田植機等の農業用作業車両を始め一般車両にも利用可能である。 It can also be used for general vehicles including agricultural work vehicles such as tractors and rice transplanters.
11 作業機
13 ステップ
15 エンジン
29 バッテリー
30 収納体
31 温度センサ
32 エンジンルーム
33 パイプ
34 通気弁
34a 通気弁モータ
37 走行モータ
40 外気取り入れ口
41 パイプ
42 通気弁
42a 通気弁モータ
11 Working
Claims (3)
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