JP2019073147A - 電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】盗難を確実に防止する電動作業機を構成する。【解決手段】電動型の走行モータ２１により走行可能な自走機体と、電動型の作業モータ２７により草刈り作業を行うモーアユニットと、自走機体に対して着脱自在に備えられるバッテリー１６と、バッテリー１６が自走機体に装着された状態で、走行モータ２１と作業モータ２７とに対する電力供給を制御する制御装置４０とを備えている。自走機体にバッテリー１６が装着された状態で、バッテリー１６に記憶された識別情報を取得し、この識別情報を認証できた場合にのみ走行モータ２１への電力供給を許容にする認証モジュール４５を備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリーの電力で走行する電動作業機に関する。

上記構成の電動作業機として、特許文献１には走行用電動モータで走行し、作業装置用電動モータでモーアユニットの回転ブレードを駆動する技術が記載されている。

また、電動作業機ではないが、特許文献２には、バッテリーを電源とする走行用の駆動バッテリーを備えた電動車において、バッテリーが着脱自在に装着された技術が記載されている。

特開２０１３−２１２００６号公報 特開２００３−９４９５５号公報

バッテリーからの電力を走行用モータに供給し、このバッテリーからの電力を作業用モータに供給して作業を実現する作業機であっても盗難防止が必要である。

そこで、特許文献２に記載されるようにバッテリーを取外し可能に構成し、非使用時にはバッテリーを取外すことも考えられる。

しかしながら、バッテリーは所定の規格で製造され市販されることも多いため、バッテリーを取外した状態であっても、盗み出す意志がある者が市販されているバッテリーを装着することにより作業機を盗み出すことも考えられる。

このような理由から、盗難を確実に防止する電動作業機が求められる。

本発明の特徴は、電動型の走行モータにより走行可能な自走機体と、
電動型の作業モータにより作業を行える作業装置と、
前記自走機体に対して着脱自在に備えられるバッテリーと、
前記バッテリーが前記自走機体に装着された状態で、前記走行モータと前記作業モータとに対する電力供給を制御する制御装置と、
前記自走機体に前記バッテリーが装着された状態で、前記バッテリーに記憶された識別情報を取得し、この識別情報を認証できた場合にのみ前記走行モータへの電力供給を許容にする認証部とを備えている点にある。

この特徴構成によると、バッテリーが取外された状態にある自走機体に対し、同じ規格のバッテリーを装着しても、そのバッテリーが認証可能な識別情報を有していない場合や、識別情報を取得しても認証できない場合には、認証部が走行用モータへの電力供給が行われないため自走機体の走行が不能となる。
従って、盗難を確実に防止する電動作業機が構成された。

他の構成として、前記自走機体に装着された前記バッテリーからの電力を前記自走機体に供給する電力ラインと、前記バッテリーの情報を前記制御装置に伝える通信ラインとが前記自走機体に備えられ、
前記認証部が、前記制御装置に備えられることにより前記通信ラインを介して前記識別情報を取得しても良い。

これによると、例えば、バッテリーの電圧値や、電流値等の情報を制御装置に伝える通信ラインを介して、バッテリーの識別情報を制御装置に伝えることにより、専用の通信手段を備えなくとも認証部による認証が可能となる。その結果、専用の通信手段を備える構成と比較してコストの上昇を抑えることが可能で、しかも、認証部をソフトウエアで構成することも可能となり、コスト上昇の一層の抑制が可能となる。

他の構成として、前記識別情報が、前記バッテリーの製造時に付与される文字コード情報であり、前記認証部は、取得した前記識別情報と、予め記憶された情報と照合することにより認証を行っても良い。

これによると、例えば、製造時にバッテリーに文字コード情報として付与されるシリアル番号等を識別情報として利用することが可能となり、構成の簡素化を実現する。

乗用型草刈機の側面図である。 乗用型草刈機の平面図である。 乗用型草刈機の駆動構成の模式図である。 制御構成のブロック回路図である。 認証ルーチンのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１、図２には、電動作業機の一例としての電動型の乗用型草刈機Ａを示している。これらの図において、Ｆは自走機体１の「前方向」、Ｂは自走機体１の「後方向」を示している。Ｕは自走機体１の「上方向」、Ｄは自走機体１の「下方向」を示している。また、Ｒは自走機体１の「右方向」、Ｌは自走機体１の「左方向」を示している。

図１、図２に示すように、乗用型草刈機Ａは、自走機体１の前部の左右に前輪２を備え、自走機体１の後部の左右に後輪３を備え、前輪２と後輪３との前後方向での中間位置に昇降自在に作業装置としてのモーアユニット４を備え、自走機体１の中央部に運転座席５を備えている。

乗用型草刈機Ａは、運転座席５の左側に左変速レバー６を配置し、右側に右変速レバー７を配置しており、運転座席５の後方にはロプスフレーム８を備えている。運転座席５の前方位置にはブレーキペダル９と、モーア昇降ペダル１０とが配置され、運転座席５に右側には、キースイッチ１１と、モーア制御スイッチ１２と、インジケータ１３とが配置されている。尚、キースイッチ１１は専用のキー（図示せず）を用いた人為操作により乗用型草刈機Ａでの作業を可能にする。

この乗用型草刈機Ａは、自走機体１の後端のバッテリー収容部１５にバッテリーパック１６（バッテリーの具体例）を着脱自在に装着している。

図１〜図３に示すように、左右の前輪２は、非駆動型のキャスタとして構成されている。左右の後輪３は、電動型の走行モータ２１（左走行モータ２１Ｌと右走行モータ２１Ｒとの上位概念）によって独立して駆動される。具体的には、左側の後輪３は電動型の左走行モータ２１Ｌの駆動力が左減速ケース２２Ｌを介して伝えられ、右側の後輪３は電動型の右走行モータ２１Ｒの駆動力が右減速ケース２２Ｒを介して伝えられる。

モーアユニット４は、モーアデッキ２４と、このモーアデッキ２４に収容した複数（実施形態では３つ）の刈刃２５と、これらを駆動するベルト伝動機構２６とを備えている。自走機体１には電動型の作業モータ２７を備え、この作業モータ２７の駆動力は駆動軸２８からギヤケース２９に伝えられ、このギヤケース２９からベルト伝動機構２６を介して左右の刈刃２５に伝えられる。

尚、ベルト伝動機構２６は、ギヤケース２９に備えたプーリと、左右の刈刃２５と一体回転するプーリとに亘って巻回される伝動ベルトを備えて構成されている。これにより、作業モータ２７からギヤケース２９に伝えられる駆動力によって中央の刈刃２５が駆動されると共に、ベルト伝動機構２６によって左右の刈刃２５が駆動される。

モーアユニット４は、自走機体１に対してリンク機構３１を介して昇降自在に支持されている。自走機体１には、電動型の昇降モータ３２の駆動力を、減速ケース３３を介してリンク機構３１に伝える伝動系を備えている。

これにより、昇降モータ３２の駆動力によってリンク機構３１を作動させ、モーアユニット４を上昇させる状態と、モーアユニット４を下降させる状態とに切換可能となる。

〔制御構成〕
図３、図４に示すように、自走機体１には、ＥＣＵとして機能する制御装置４０を備えている。この制御装置４０には、左変速レバー６の操作量を検知する左レバーセンサ６Ｓと、右変速レバー７の操作量を検知する右レバーセンサ７Ｓと、モーア昇降ペダル１０の操作を検知するモーア昇降センサ１０Ｓと、モーア制御スイッチ１２とからの信号が入力する。また、この制御装置４０は、インバータユニット１４に制御信号を出力し、インジケータ１３に報知信号を出力する。

尚、左レバーセンサ６Ｓは、左変速レバー６の操作量を検知するポテンショメータで構成され、右レバーセンサ７Ｓは、右変速レバー７の操作量を検知するポテンショメータで構成されている。また、モーア制御スイッチ１２はＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切換自在なスイッチで構成されている。モーア昇降センサ１０Ｓは、中立位置を基準に上昇制御位置と、下降制御位置とに切換自在に構成されている。

この制御構成では、バッテリーパック１６から電力をインバータユニット１４と制御装置４０とに供給する電力ラインＬａと、バッテリーパック１６に備えたバッテリー管理回路１６Ｓからの情報を制御装置４０に伝える通信ラインＬｂとを自走機体１に備えている。更に、制御装置４０に電力を供給する電力ラインＬａにキースイッチ１１が介装されている。

特に、前述したようにバッテリーパック１６が着脱自在に装着される構成であるため、電力ラインＬａとバッテリーパック１６の電力供給系との間に電力コネクタ１７を備え、通信ラインＬｂとバッテリーパック１６のバッテリー管理回路１６Ｓとの間の信号系との間に信号コネクタ１８を備えている。尚、電力コネクタ１７と信号コネクタ１８とは、バッテリーパック１６を自走機体１に装着する際に接続状態に達し、バッテリーパック１６を取り外した際に分離するように構成されている。

バッテリー管理回路１６Ｓはバッテリーパック１６の電圧値を検知する電圧センサや、バッテリーパック１６から供給される電流値を検知する電流センサや、バッテリーパック１６の温度を検知する温度センサ等を備えている。更に、このバッテリー管理回路１６Ｓは、バッテリーパック１６を識別する識別情報が記憶されている。識別情報は、バッテリーパック１６の製造時に付与されるバッテリー固有の文字コード情報でありバッテリー管理回路１６ＳのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されている。

インバータユニット１４は、制御装置４０からの制御信号に対応してバッテリーパック１６から左走行モータ２１Ｌと右走行モータ２１Ｒとに供給する。また、インバータユニット１４は、バッテリーパック１６から作業モータ２７に電力を供給し、昇降モータ３２に電力を供給する。

制御装置４０は、走行制御モジュール４１と、作業制御モジュール４２と、昇降制御モジュール４３と、バッテリー情報取得モジュール４４と、認証モジュール４５（認証部の一例）とを備えている。これらはソフトウエアで構成されるものであるが、これらのモジュールの一部がロジック等のハードウエアで構成されても良い。

走行制御モジュール４１は、左変速レバー６と右変速レバー７との何れか少なくとも一方が操作された場合にレバーの操作量に対応した電力を左走行モータ２１Ｌと右走行モータ２１Ｒとのうち対応したものに供給する制御を行う。

これにより、走行制御モジュール４１は、左変速レバー６と右変速レバー７とは中立姿勢にある場合に対応するモータに電力を供給せず、左変速レバー６と右変速レバー７とを同時に前方に操作することにより自走機体１を前進させ、同時に後方に操作することにより自走機体１を後進させる。そして、左変速レバー６と右変速レバー７との操作量に差を設定することにより自走機体１の旋回を可能にする。

作業制御モジュール４２は、モーア制御スイッチ１２がＯＮ操作された場合に、モーアユニット４の刈刃２５を駆動するように作業モータ２７に供給する電力を制御する。

昇降制御モジュール４３は、モーア昇降ペダル１０が操作された際のモーア昇降センサ１０Ｓの信号に基づいてモーアユニット４を昇降するように電力を昇降モータ３２に供給する。つまり、モーア昇降ペダル１０は非操作状態で中立姿勢に維持されるように構成され、モーア昇降ペダル１０を前方に踏み込むことによりモーアユニット４を下降させ、後方に踏み込むことによりモーアユニット４を上昇させるように昇降モータ３２の正転と逆転とを行うように電力を制御する。

バッテリー情報取得モジュール４４は、バッテリーパック１６のバッテリー管理回路１６Ｓの情報を、通信ラインＬｂを介して取得し、モータの制御に反映させる。また、バッテリー管理回路１６Ｓから取得した情報からバッテリーパック１６の電圧が所定値未満まで低下したことを判定した場合には、インジケータ１３の報知ランプを点灯させる制御を行う。

認証モジュール４５は、自走機体１に装着されたバッテリーパック１６から識別情報を取得し、取得した認証情報を、制御装置４０のＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ等に予め記憶されている認証情報と照合することによりバッテリーパック１６の認証を行う。この認証モジュール４５は、複数の識別情報を記憶できるように構成され、例えば、複数のバッテリーパック１６を交換する形態での使用も可能にする。

更に、認証モジュール４５は、認証情報の新たな記憶、記憶されている認証情報の確認や編集を行えるように構成されている。このように認証モジュール４５において認証情報の記憶等を行う際には、信号コネクタ１８に対して専用の端末を接続することになるが、この操作を正規ディーラのサービスマン等の限られた者にだけ許されるように、認証モジュール４５が端末に対して適正なパスワード等の入力を要求する。

〔制御形態〕
この認証モジュール４５の制御形態の概要を認証ルーチンとして図５のフローチャートに示している。つまり、認証ルーチンを実行した場合には、認証モジュール４５が識別情報を要求し、バッテリー情報取得モジュール４４が識別情報を取得した場合には、取得した識別情報と認証情報とを照合する（＃０１〜＃０３ステップ）。

認証ルーチンを実行するタイミングとして、キースイッチ１１をＯＮ操作したタイミングに設定しており、認証モジュール４５が識別情報を要求した場合には、バッテリー情報取得モジュール４４が通信ラインＬｂを介してバッテリー管理回路１６Ｓに要求情報を伝送し、バッテリー管理回路１６Ｓに識別情報が記憶されている場合には、識別情報が通信ラインＬｂを介して制御装置４０に伝送される。

次に、認証モジュール４５において、取得した識別情報と既に記憶されている認証情報との照合により認証できた場合には、バッテリーパック１６からの電力供給を許容する。これに対して、＃０２ステップの処理で識別情報を取得できなった場合、あるいは、＃０４ステップの処理で認証できなかった場合には、電力供給を不能にすると共に、インジケータ１３のアラームランプを点灯する（＃０５〜＃０７ステップ）。

つまり、認証できた場合には自走機体１の走行と、刈刃２５の駆動と、モーアデッキ２４の昇降とが可能となり作業が実現する。これに対して、認証できない場合には、何れのモータにも電力が供給されず走行も作業も行えない。

〔実施形態の作用効果〕
このような構成から、例えば、盗難防止のためにバッテリーパック１６を取り外した状態である状況において、市販されている同じ規格のバッテリーパック１６を装着しても認証モジュール４５が認証しないため、走行が不能となり盗難防止を確実にする。このようにバッテリーパック１６の認証を行うため、バッテリーパック１６がコピー商品である場合には使用を排除できる。

また、乗用型草刈機Ａでは、実施形態に記載したように専用のキーを用いたキースイッチ１１の操作によりＯＮ操作する構造であるため、盗難防止を一層確実にする。尚、実施形態の構成でも確実な盗難防止を実現するため、コスト上昇を招くイモビライザやスマートキー（登録商標）を用いる必要もない。

バッテリーパック１６の認証を行うために、例えば、バッテリーパック１６の外壁にバーコードを備えることや、ＲＦタグを備えることも考えられるものの、これらを用いる場合には情報を取得する専用のリーダを必要とする。これに対して、実施形態のようにバッテリー管理回路１６Ｓに記憶された識別情報を、通信ラインＬｂを利用して取得するものでは専用の信号ラインを形成する必要がなく、識別情報を読み取るための専用のリーダを備える必要もない。

更に、盗難防止のため、自走機体１にキーボードを備え、認証番号やパスワード等を入力する構成も考えられるものの、このような構成ではキーボードを必要とし、認証のためユーザがキーボードの操作を必要とする。これに対して実施形態の構成では、特別にハードウエアを備えずとも、ソフトウエアによって構成可能な認証モジュール４５（認証部）を備えるだけで自動的な認証を可能にする。

この乗用型草刈機Ａでは、認証モジュール４５が複数の識別情報を記憶できるため、複数のバッテリーパック１６を準備しておき、１つのバッテリーパック１６を充電する際に、充電済みの他のバッテリーパック１６を用いて作業を行うことも可能となる。

制御装置４０では、端末を接続して認証モジュール４５の認証情報の記憶や編集等が可能に構成されるため、新規に購入したバッテリーパック１６を使用する際にも、認証情報の追加が可能である。しかも、認証モジュール４５の認証情報の記憶や編集を行う際には、限られた者が、適正なパスワード等を入力するため、認証情報の改竄や、不正登録の防止も可能である。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）電動作業機は、乗用型草刈機Ａに限るものではなく耕耘装置を用いた作業を行うトラクタや、田植機等に適用することが可能である。また、電動作業機は乗用型に限るものでなく、走行用の車輪を走行モータ２１で駆動し、耕耘装置等の作業装置を作業モータ２７で駆動する歩行型の耕耘機や、歩行型の田植機等であっても良い。

（ｂ）自走機体１に対して複数のバッテリーパック１６を着脱自在に装着できるように電動作業機を構成し、複数のバッテリーパック１６の１つでも識別情報を認証できない場合に走行を不能にするように制御形態を設定する。

このように構成することにより、複数のバッテリーパック１６の１つだけを取り外しておくだけで盗難防止が可能となる。また、このように構成する場合に、複数のバッテリーパック１６に共通する識別情報を付与することや、複数のバッテリーパック１６の各々に異なる識別情報を付与しても良い。これに対応して、制御装置４０では認証モジュール４５では複数の識別情報に対応した認証情報を記憶することになる。

（ｃ）自走機体１にバッテリーパック１６を装着しない状態で認証モジュール４５での認証の適否を判断するため、信号コネクタ１８に診断用端末を接続できるように構成する。これと同様に、バッテリーパック１６の信号コネクタ１８に対して診断用端末を接続し、識別情報を取得できるように構成する。尚、診断用端末を接続するための専用のコネクタを制御装置４０と、バッテリーパック１６との少なくとも一方に備えても良い。

このように構成することにより、例えば、自走機体１に適正なバッテリーパック１６を装着した状態で認証できない場合でも、認証できないことの原因が、制御装置４０にあるのか、バッテリーパック１６にあるのか容易に判定できる。

本発明は、バッテリーの電力で走行する電動作業機に利用することができる。

１ 自走機体
４ モーアユニット（作業装置）
１６ バッテリーパック（バッテリー）
２１ 走行モータ
２７ 作業モータ
４０ 制御装置
４５ 認証モジュール（認証部）
Ｌａ 電力ライン
Ｌｂ 通信ライン

Claims (3)

1. 電動型の走行モータにより走行可能な自走機体と、
   電動型の作業モータにより作業を行える作業装置と、
   前記自走機体に対して着脱自在に備えられるバッテリーと、
   前記バッテリーが前記自走機体に装着された状態で、前記走行モータと前記作業モータとに対する電力供給を制御する制御装置と、
   前記自走機体に前記バッテリーが装着された状態において、前記バッテリーから識別情報の取得が可能で、且つ、取得した識別情報を認証できた場合にのみ前記走行モータへの電力供給を許容にする認証部とを備えている電動作業機。
2. 前記自走機体に装着された前記バッテリーからの電力を前記自走機体に供給する電力ラインと、前記バッテリーの情報を前記制御装置に伝える通信ラインとが前記自走機体に備えられ、
   前記認証部が、前記制御装置に備えられることにより前記通信ラインを介して前記識別情報を取得する請求項１に記載の電動作業機。
3. 前記識別情報が、前記バッテリーの製造時に付与される文字コード情報であり、前記認証部は、取得した前記識別情報と、予め記憶された情報と照合することにより認証を行う請求項１又は２に記載の電動作業機。

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