JP2019516403A - 電動ウォーキング田植機及びその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供する。上記電動ウォーキング田植機は、電動システム、機械式伝動システム及び作業システムを含む。上記機械式伝動システムは、上記電動システムに駆動可能に設けられ、上記作業システムは、上記機械式伝動システムに駆動可能に設けられ、上記電動システムは、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して動力を発生し、上記機械式伝動システムは、動力を上記作業システムに伝達し、上記作業システムにより田植えを行う。

Description

本発明は、田植機分野に関し、特に電動ウォーキング田植機及びその使用に関する。
農業は、人間の生存と発展の基盤であり、人々に最も基本的な生活保障を提供している。科学技術の発展に伴い、農業生産の方式は進歩しており、元々の人力及び畜力による耕作方法から、機械化の生産に徐々に発展してきて、労働力を大幅に解放し、生産効率を向上させる。
従来の機械農機では、伝統的な人力、畜力等の駆動方式の代わりに燃油動力源を用いて農機を駆動して異なる農業生産作業を実行しているため、動力源は、機械農機の重要な要素である。田植機は、機械農機において極めて重要な農機であり、機械動力の発展に対応して、従来の機械農機の動力は、ほとんど燃油機械を動力源として使用している。長期間の使用において、燃油機械は、人々に多くの利益をもたらし、大量の労働力を解放したと同時に、環境汚染の問題を引き起こした。
従来の燃油機械では、一般的にエンジンにより燃料を燃焼した熱エネルギーを機械エネルギーに変換している。燃料は、通常ディーゼル油又はガソリンである。動力発生の原理に基づいて、ディーゼル油又はガソリンが燃焼する過程において大量の汚染物、例えば、炭化水素化合物(HC)排気におけるベンゼン、トルエン及びキシレン、窒素酸化物(NO)、一酸化炭素(CO)、二酸化硫黄(SO2)及びオゾン(O3)等が発生することが知られている。これらの汚染物は、環境を汚染するだけでなく、人の健康に影響を与えることもある。さらに、農業生産の過程において、操作者及び動力装置はともに開放環境におり、且つ動力装置は人に近いことから、自動車等の密閉空間を有する機械に比べて、農機操作者が受ける直接傷害は、他の燃油機械の操作者よりも遥かに大きい一方、製造コスト及び技術の困難さから考慮すると、農機排気の浄化処理の程度は、自動車よりも遥かに低い。したがって、環境汚染は、燃油機械の大きな問題である。特に、環境保護を重要視しており、環境にやさしい発展方式を探求している現在においては、これらの問題は顕著である。
一方、燃油機械動力は、既にかなり成熟した技術であるが、その動作原理からみて、燃油機械の複雑程度が高く且つ簡単化しにくいため、農機の各機械部品に結合されると、農機全体の体積が大きくなり、走行や制御も不便となることがある。
さらに、複雑な機械程度及び燃油の使用方式により、従来の機械農機自体の重さは大きい。具体的な生産作業方式では、いくつかの生産作業は人工操作を必要とし、この場合に、機械の重量は必ず操作便利性に影響を与えるため、多くの体力が必要となる。
農機製品の発展は、関連する他の技術の発展に依存するが、具体的な製品の需要にも合わせなければならない。例えば、機械農機の動力の発展は、自動車分野の動力源の発展に繋がっている。しかし、両者の動作環境が異なるため、機械農機は、自動車の動力源をそのまま応用できるわけではない。田植機は、様々な機械農機の中の重要なものであり、同様に上記の問題が存在しており、また、その特殊な作業環境のため、動力源に対して特殊な要求を有する。田植機、特に稲田植機は、一般に、水田を作業し、耕作土壌が柔らかい点で、他のタイプの農機の作業環境と大きく相違する。そのため、動力源の防水性は、重要な課題となっている。
以上のことから、従来の燃油方式を代替することができ、環境汚染、健康傷害、低操作便利性等の欠点を解決すると共に、田植えのような具体的な作業要求を満たすことができる田植機が必要である。
本発明の一目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記田植機は、電気エネルギーを動力源として田植えを駆動することにより、田植作業過程における環境に対する汚染及び人体に対する直接傷害を減少する。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記田植機は、電動システムを含むことで田植機の動作を駆動する。上記電動システムは、田植機の水中の作業環境に適応することができる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記田植機は、従来の燃油機械の代わりに、電力により駆動することによって、燃油装置を必要とせず、機械の複雑程度を簡単化し、上記田植機の全体の重さを減少させ、操作の便利性を向上させる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記田植機は、電源管理ユニットを含むことで電源動作状態を監視、制御することによって、上記田植機は、安定して安全に動作することができる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記田植機の農機本体に設けられた上記農機動力システムは、電動装置と、上記電動装置及び上記農機本体に接続された動力機構を含む。上記電動装置は、電気エネルギーを提供し、上記動力機構は、電気エネルギーを動力に変換して上記農機本体に伝達することによって、上記農機本体を介して上記田植機の操作者に協力して農業労働を行う。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記動力機構は、上記電動装置に接続されたモータユニットと、上記モータユニット及び上記農機本体に接続された動力伝送ユニットとを含む。上記モータユニットは、電気エネルギーを動力に変換して上記動力伝送ユニットにより上記農機本体に伝達する。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記モータユニットは、金属カバーと、上記カバーの内部空間に設けられたかご形交流モータを含む。このようにして、上記農機動力システムの重さを減軽するだけでなく、上記農機動力システムの放熱能力を向上させることができる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記電動装置は、容器、電池パック、入力コネクタ及び出力コネクタを含む。上記電池パックは、容器に収容され、上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、それぞれ上記容器に設けられ、上記容器の内部から外部に延伸し、上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、上記容器の内部においてそれぞれ上記電池パックの入力端子及び出力端子に接続されることで、上記容器の外部から電気エネルギーを上記入力コネクタにより上記電池パックに補充し、上記電池パックに貯蔵された電気エネルギーを上記出力コネクタにより出力することを許容する。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記電動装置は、少なくとも2つの充電可能な電池を含む電池パックを含む。各上記充電可能な電池は、並列に接続されることで上記電池パックの容量を増大し、上記電池パックのコストを減少させる。言い換えれば、それによって、上記電動ウォーキング田植機の作業時間を延長し、故障の発生率を減少できる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。本発明が提供する機体監視ユニットを上記田植機に使用することによって、ヒューマンコンピュータインタラクションシステムを提供することができ、上記田植機を監視する機能を有する。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記機体監視ユニットは、アラーム機能を有し、上記田植機の動作状態に異常が発生するときに操作者に警報を発することができる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記機体監視ユニットは、上記田植機の電池の諸情報を監視することができる。
本発明の別の目的は、電動ウォーキング田植機及びその使用を提供することである。上記機体監視ユニットは、上記田植機の機体の運転状態及びモータの動作状態を監視することができる。
本発明の一態様によれば、本発明は、電動システム、機械式伝動システム、及び作業システムを含み、
上記電動システムは、電気エネルギーを動力源とし、上記電動システムは、上記機械式伝動システムにより上記作業システムが田植作業を行うように駆動する電動ウォーキング田植機を提供する。
本発明の一実施例によれば、上記電動ウォーキング田植機は、農機本体及び農機動力システムをさらに含み、
上記農機動力システムは、上記農機本体に設けられ、
上記農機動力システムは、電動装置及び動力機構をさらに含み、
上記電動装置は、電池パック、入力コネクタ及び出力コネクタを含み、上記入力コネクタは上記電池パックの入力端子に接続され、上記出力コネクタは上記電池パックの出力端子に接続され、
上記動力機構は、上記農機本体に設けられ、且つ上記農機本体に接続され、上記出力コネクタは、上記動力機構に接続され、上記出力コネクタは、上記電池パックが提供した電気エネルギーを上記動力機構に伝達し、上記動力機構により動力を発生し、動力をさらに上記農機本体に伝達して上記農機本体の動作を駆動し、上記電動装置によって上記電動システムを形成し、上記動力機構によって上記機械式伝動システムを形成し、上記農機本体によって上記作業システムを形成する。
本発明の好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の全体ブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の電源管理ユニットの機能の模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の制御ユニットの動作関係の模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の一実施形態の異なる角度の斜視模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の一実施形態の異なる角度の斜視模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の上記実施形態の電源管理ユニットの具体的な実施形態の模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の上記実施形態の電源管理ユニットの具体的な実施形態の模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の農機動力システムのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の農機動力システムの電動装置の電源管理モジュールのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動装置の第1変形例の電源管理モジュールのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動装置の第2変形例の電源管理モジュールのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動装置の第3変形例の電源管理モジュールのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の電動ウォーキング田植機の機体監視ユニットのブロック図である。 本発明の上記好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の概念模式図である。 本発明の上記好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の電池制御ユニットの配置概念図である。 本発明の上記好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の電池制御ユニットの第1変形例の配置概念図である。 本発明の上記好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の電池制御ユニットの第2変形例の配置概念図である。 本発明の上記好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の電池制御ユニットの検出方法のフローチャートである。
図1〜図5Bは、本発明の第1の好ましい実施例の電動ウォーキング田植機を示す。図1〜図5Bに示すように、本発明の一実施例によれば、本発明の電動ウォーキング田植機は、電動システム10、機械式伝動システム20及び作業システム30を含む。
上記電動システム10は、電気エネルギーを動力源として、上記機械式伝動システム20により上記作業システム30が田植作業を行うように駆動する。つまり、上記作業システム30は、上記機械式伝動システム20により駆動されて、電気エネルギーを機械エネルギーに変換して動作する。伝統的な燃油機械農機のエネルギー変換は、燃料の化学エネルギーを燃焼により熱エネルギーに変換し、内燃機関に仕事をさせ、さらに熱エネルギーを機械エネルギーに変換し、そして伝動作用により運動エネルギーを異なる作業位置に伝達するという流れ、即ち、化学エネルギー→熱エネルギー→機械エネルギー(排気ガスを伴う)である。このようなエネルギー変換過程は、相対的に複雑、煩雑であり、且つ燃焼変換の過程において有害ガスが発生する。しかし、本発明では、燃油の燃焼によるエネルギー発生の代わりに、例えば、発電所又は火力発電、水力発電、原子力発電等の方式により、運動エネルギーに変換するためのエネルギーを提供するため、エネルギーの利用がより広くなる。また、電気エネルギーを機械エネルギーに変換すること（電気エネルギー→機械エネルギー）により、エネルギー変換の過程を簡単化し、エネルギーの利用効率を向上させる。さらに、電気エネルギーは、環境に優しく、利用が便利である等の優位性を有するため、このような動力源の変換により、燃油機械農機に存在する問題が完全に克服される。
以下、電気エネルギーを如何に田植機に適用するか、及び田植機の水田作業環境に適応するかについて説明する。
本発明の一実施例によれば、上記電動システム10は、電源11を含む。上記電源11は、上記電動システム10に電気エネルギーを提供する。特に、本発明の一実施例において、上記電源11は、一群の電池であり、上記電池は、互いに電気的接続されている。例えば、上記電池は、互いに並列に電気的接続され、上記田植機に必要な作業エネルギーを提供する。好ましくは、本発明の一実施例において、上記電源11は、一群のリチウム電池であり、上記リチウム電池パックは、上記田植機に作業電気エネルギーを提供する。本発明の別の実施例では、上記電源11は、必要に応じてタイプ及び数を選択することができる。例えば、密閉型鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、ポリマーリチウム電池、亜鉛空気電池、燃料電池、太陽電池、バイオ電池、燃料電池等から選択することができる。また、いくつかの実施形態において、上記電源については、電動自転車又は電気自動車の電源を上記田植機に適用してもよい。当業者に理解できるように、上記電源11のタイプ及び数は、例示的なものであって、本発明を制限するものではなく、異なる実施例では、実際の必要に応じて配置され得る。
さらに、本発明の一実施例によれば、上記電動システム10は、電源管理ユニット12を含む。上記電源管理ユニット12は、上記電源11に電気的に接続される。上記電源管理ユニット12は、上記電源11及び上記電動システム10の全体の動作状態を監視、管理する。上記電源管理ユニット12は、上記電源11とユーザーとの紐帯である。上記電源11の動作状態は、直接観察できないが、上記電源管理ユニット12により上記電源11の動作状態をリアルタイムに監視できるため、上記電動システム10の全体の動作状態を把握することができる。従来のいくつかの充電可能な電池では、繰り返して使用することにより、エネルギー貯蔵が少なくなったり、寿命が短くなったり、直列及び並列使用に問題があったり、安全性が悪かったり、電池電量を推定しにくくなったりする等の欠点があるため、電源の性能が相対的に複雑であり、このタイプの電池の特性の差が非常に大きい。それに対して、本発明の上記電源管理ユニット12は、上記電源11の動作をリアルタイムに監視、制御することで、電池の利用率を向上でき、電池の過充電及び過放電を防止し、上記電源11の使用寿命を延長することができる。
さらに、上記電源管理ユニット12は、複数の機能を有することで、上記電動システム10を全体としてより良く管理することができる。上記電源管理ユニット12は、保護機能(Protection)を有し、上記電源11をリアルタイムに監視、制御することで、上記電源11が安全に作動することを確保する。上記電源管理ユニット12は、データ記憶機能(Date Storage)を有し、監視したデータを記憶して分析することで、信頼性がより高い分析結果を得ることができる。上記電源管理ユニット12は、電圧及び温度監視機能(Voltage & Temperature Measurement)を有し、上記電源11及び関連装置の作動電圧、温度等の電気特性をリアルタイムに監視し、データ分析のための基本情報を提供する。上記電源管理ユニット12は、リアルタイム通信機能(Communication)を有し、上記電源11及び他の関連装置の動作状態をより迅速に管理できることによって、異なる部品が互いに調和して動作することができる。上記電源管理ユニット12は、内蔵充電管理機能(Charge Management)を有することで、上記電源11が繰り返して使用されたり、充電されたりするときにも、安全な監視状態下で動作することができる。上記電源管理ユニット12は、バックアップ状態管理機能(State of Back-up，SOB)を有することで、上記電動システム10は、異なる状態においても監視・管理され得る。上記電源管理ユニット12は、電量計量機能(State of Charge，SOC)を有し、動力電池パックの荷電状態、電池残量を正確に計算することができ、SOCが合理的な範囲内に維持されることを保証し、過充電又は過放電による電池への損傷を防止し、上記電源11的電池残量をリアルタイムに表示することができる。上記電源管理ユニット12は、健康状態監視機能(State of Health，SOH)を有し、電池の充放電の過程において、上記電源11における各電池の端子電圧及び温度、充放電電流、並びに電池パックの総電圧をリアルタイムに収集し、電池パックの過充電又は過放電を防止すると共に、電池状況をタイムリーに報告し、問題のある電池を選別することで、電池パック全体の運転の信頼性及び効率性を保持し、電池残量推定モデルの達成を可能にする。さらに、各電池の使用履歴ファイルを作成し、新規電池、充電器、モータ等のさらなる最適化及び開発に資料を提供し、システム故障のオフライン分析のために根拠を提供する。上記電源管理ユニット12は、均等化管理機能(Cell Balance Management)を有し、即ち、単一の電池を均等に充電し、電池パックにおける各電池を一致する状態にすることができる。
本発明の一実施例によれば、上記電動システム10は、上記電動システム10の各動作状態パラメーターを表示するための表示ユニット13を含む。上記表示ユニット13は、上記電源管理ユニット12に通信接続され、上記電源管理ユニット12と協働して上記電源管理ユニット12が収集した各監視情報を表示する。特に、一実施例において、上記表示ユニット13は、電圧、電流、温度、SOC計量等のデータを表示する。より具体的には、上記田植機の構造設計において、上記表示ユニット13を操作位置に近く設置することができ、それによって、操作者は、電源動作状態をリアルタイムに観察することができる。
本発明の一実施例によれば、上記電動システム10は、制御ユニット14を含む。上記制御ユニットは、上記電源管理ユニット12に通信接続され、上記電源管理ユニット12が収集した情報を受信し、制御情報を上記電源管理ユニット12にフィードバックし、上記電源管理ユニット12により上記電源11の動作を制御する。
本発明の一実施例によれば、上記電動システム10は、上記機械式伝動システム20を駆動する駆動ユニット15を含む。上記駆動ユニット15は、上記制御ユニット14及び上記電源11に電気的に接続され、上記機械式伝動システム20は、上記駆動ユニット15に駆動可能に接続される。つまり、上記制御ユニット14は、上記駆動ユニット15の動作を制御し、ひいては上記駆動ユニット15を制御することで上記機械式伝動システム20の動作を制御する。具体的には、上記制御ユニット14は、上記電源管理ユニット12により上記電源11が提供した電気エネルギーを取得し、電気エネルギーを上記駆動ユニット15に伝達することによって、上記駆動ユニット15により電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。言い換えれば、上記制御ユニット14は、上記電源11が電気エネルギーを上記駆動ユニット15に提供するように制御することができ、上記駆動ユニット15は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換することで動力を発生することができる。その後、上記駆動ユニット15が発生した動力は、上記機械式伝動システム20により上記作業システム30に伝達され、上記作業システム30が作業するように駆動することができる。
特に、一実施例において、上記駆動ユニット15は、少なくとも1つのモータ151を含む。上記制御ユニット14は、上記電源管理ユニット12から電気エネルギーを取得し、電気エネルギーを上記モータ151に伝達する。上記モータ151は、電気エネルギーの作用により運転し、電気エネルギーを回転する機械エネルギーに変換することによって、上記モータ151により上記機械式伝動システム20の作動を駆動することができ、ひいては上記機械式伝動システム20により上記作業システム30が田植作業過程を完成するように伝動することができる。つまり、上記モータ151は上記電源11に接続され、上記機械式伝動システム20は、上記モータ151に駆動可能に接続される。好ましくは、上記モータ151は車輪の位置に設けられてハブモータを形成することができる。
田植機の田植えの必要により、上記モータ151は、強いトルク及び高い絶縁性を必要とする。本発明の一実施例において、上記モータ151は、メンテナンスフリーで、構造が簡単で、速度調整範囲が広い交流可変周波数モータを使用する。一方、上記電動ウォーキング田植機が曲がるときに、一般には前端を上げて初めて曲がり機能を実現できるため、上記モータ151の重さに対する要求が非常に高い。一実施例において、上記モータ151は、かご形交流モータを採用し、固定子の外面にアルミニウム合金を使用して外殻を形成すると共に、上記モータ151の両端蓋は、アルミニウム合金鋳造プロセスを採用することによって、上記モータ151の重さを減少させ、上記モータ151の放熱機能を向上させる。
上記機械式伝動システム20は、少なくとも1つの伝動機構21を含む。上記伝動機構21は、上記駆動ユニット15の上記モータ151と上記作業システム30とを伝動的に接続する。つまり、上記伝動機構21により上記電動システム10の上記駆動ユニット15の運動エネルギーを、駆動方式の異なる機械エネルギーに変換し、上記作業システム30の異なる作業位置に伝達する。つまり、上記電動システム10の上記駆動ユニット15は、電気エネルギーを同じ形式の機械エネルギー、例えば、モータギア又は軸の回転による運動エネルギーに変換し、上記機械式伝動システム20の上記伝動機構21により、最初に変換した上記機械エネルギーをそれぞれ異なる接続機構、例えば、ギア、軸、ベルト、スプライン、クランクシャフト等により、上記駆動ユニット15の運動エネルギーを上記田植機の上記作業システム30の異なる作業位置、例えば、田植え位置、走行位置等に伝達し、適切な様々な駆動方式に変換することによって、上記運動エネルギーにより異なる作業動作、例えば、田植え、走行、転向等を達成することができる。
本発明の一実施例において、上記機械式伝動システム20は、主クラッチ22、ギアボックス23及び出力軸24を含む。上記主クラッチ22は、上記電動システム10の上記駆動ユニット15の上記モータ151と上記ギアボックス23との間に伝動的に接続され、上記モータ151から上記ギアボックス23への動力を遮断又は伝達することに用いられる。上記ギアボックス23は、異なるギアの組合せにより速度変化及びトルク変化を達成する。上記出力軸24は、上記ギアボックス23の運動エネルギーを出力するために用いられる。
上記機械式伝動システム20は、少なくとも1つの回転速度センサー25、電動制御実行機構26、主クラッチ制御実行機構27及びシフトチェンジ駆動実行機構28をさらに含む。上記回転速度センサー25及び上記電動制御実行機構26は、上記モータ151と協働して動作する。上記回転速度センサー25は、上記モータ151の回転速度情報を上記制御ユニット14にフィードバックし、上記制御ユニット14は、上記電動制御実行機構26により上記モータ151の動作を制御する。このようにして、上記田植機は、異なる動作、例えば、起動、停止、前進、後退、転向等を容易に実現することができる。上記主クラッチ制御実行機構27は、上記主クラッチ22と協働して動作する。上記制御ユニット14は、上記主クラッチ制御実行機構27により上記主クラッチ22の動作を制御する。上記シフトチェンジ駆動実行機構28は、上記ギアボックス23と協働して動作する。上記制御ユニット14は、上記シフトチェンジ駆動実行機構28により上記ギアボックス23の動作を制御する。また、上記回転速度センサー25は、上記出力軸と協働して動作し、情報を上記制御ユニット14にフィードバックする。
電動の過程において、上記駆動ユニット15の上記モータ151は、運動エネルギーを上記主クラッチ22に伝達し、情報を上記回転速度センサー25にフィードバックし、上記主クラッチ22は、運動エネルギーの伝達のオン/オフを制御し、上記主クラッチ22が閉合した状態で運動エネルギーを上記ギアボックス23に伝達し、上記ギアボックス23により異なる運転状態を変化させ、上記出力軸24により適切な運動エネルギーを出力し、上記回転速度センサーにより回転速度情報を上記制御ユニット14にフィードバックする。一方、上記制御ユニット14は、受信した情報、例えば、上記回転速度センサーの情報に基づいて、上記電動制御実行機構26により上記モータ151の動作を制御し、上記主クラッチ制御実行機構27により上記主クラッチ22の動作を制御し、上記シフトチェンジ駆動実行機構28により上記ギアボックス23の動作を制御する。
さらに、本発明の一実施例によれば、上記作業システム30は、走行ユニット31を含む。上記走行ユニット31は、上記田植機の走行、曲がり等の運転動作を完成し、上記田植機を自由に移動させることができる。上記機械式伝動システム20は、上記走行ユニットの動作を駆動、制御する。具体的には、上記電動システム10の上記駆動ユニット15の上記モータ151は、動力を提供することで、上記走行ユニット31の動作に必要な動力を提供し、上記電動制御実行機構26は、上記モータ151の動作を制御することにより、上記走行ユニット31の動作を直接制御することができ、上記主クラッチ22は上記主クラッチ制御実行機構27と協働して上記動力の遮断又は伝達を制御し、上記ギアボックス23は、上記シフトチェンジ駆動実行機構28と協働して動力を異なるシフト位置及び機能に変換することにより、上記走行ユニット31に異なる動作状態、例えば、植え付け、低速走行、高速走行等を提供し、上記出力軸24は、上記異なる機能の動力を上記伝動機構21に出力することで上記走行ユニット31に伝達することにより、上記走行ユニット31が異なる作業を実行するように駆動する。
上記走行ユニット31は、上記田植機を異なる道路状況に適応させるように上記田植機の機体を昇降させる昇降機構を含む。例えば、非耕作地の場合に、高速に走行できるように上記田植機を高位置にする一方、水田の場合に、上記田植機が田植えに適しており、走行がより安定となるように上記田植機を低位置にする。
本発明の一実施例において、上記走行ユニット31は、センターフロート312及びサイドフロート313を含む。上記センターフロート312及び上記サイドフロート313は、上記田植機を支持することで田植機を水田作業に適させる。上記センターフロート312は、上記1群の車輪311の中間位置に設けられ、上記サイドフロート313は、それぞれ上記1群の車輪311の両側位置に設けられる。
本発明の一実施例によれば、上記作業システム30は、田植ユニット32を含む。上記田植ユニット32は、田植え作業を完成するために用いられる。上記田植ユニット32は、苗載置部321及び植付部322を含む。上記苗載置部321は、植付苗の積載に用いられ、上記植付部322は、上記苗載置部321が提供した苗を水田に植え付けるために用いられる。つまり、植付作業の過程において、植付苗を上記苗載置部321に置き、上記植付部322は上記苗載置部321から苗を取り、苗を圃場に植え付ける。上記苗載置部321は、下向きに延伸して設けられることで苗の根部を上記苗載置部321に沿って容易に落下させる。上記植付部321は、上記苗載置部321の下方に設けられることで上記苗載置部321から苗を取りやすい。特に、本発明の一実施例において、上記植付部322は、植付アームを含む。上記植付アームは、上記苗載置部321から苗を取るために用いられる。本発明の一実施例において、上記苗載置部321は、延長板を含む。該延長板は、上記苗載置部321に伸縮可能に取り付けられることで、上記苗載置部321により多い苗を積載することができる。上記田植ユニット32は、備蓄部323を含む。上記備蓄部323は、備蓄苗を載置するために用いられる。上記備蓄部323は上記苗載置部321の近くに水平に設けられることで、操作者が上記備蓄部323における苗を上記苗載置部321に容易に補充することができる。特に、本発明の一実施例において、上記田植ユニット32は、中心標準ポール39を含む。上記中心標準ポール39は、線引きマーカが描いた痕跡に位置合わせすることで植付列の距離を保持する。具体的には、上記中心標準ポール39は、上記備蓄部321の位置に設けられ得る。また、上記中心標準ポール39は、収納可能に設けられ得る。
本発明の一実施例によれば、上記作業システム30は、操作ユニット34を含む。上記操作ユニット34は、操作位置を提供するために用いられる。つまり、上記田植機を使用するときに、操作者は上記操作ユニット34を操作することによって上記田植機に異なる動作、例えば、走行、停止、後退、転向、植付等を実行させる。上記操作ユニット34は、上記電動システム10、上記機械式伝動システム20の動作を制御する。
上記操作ユニット34は、手すり部341を含む。上記手すり部341は、手すり位置を提供することで操作者が上記田植機全体の運転方向を容易に把握することができる。上記田植機を使用するときに、操作者は、上記手すり部341を握り、例えば、手すり部341を引き上げると、上記田植機を前進させる。上記操作ユニット34は、操作部品が集中的に設けられた操作台342をさらに含む。上記操作台342は、手すり部341の近くに位置し、特に上記手すり部341の中間位置に設けられ得る。それによって、操作者は、各操作動作を容易に実行することができる。さらに、上記操作台342に停止、起動及び照明等の機能を含む総駆動スイッチが設けられる。つまり、上記田植機を起動する必要があるときに、操作者は、総駆動スイッチを操作することで起動を実行することができる。上記操作台342は、主クラッチハンドルを含む。上記主クラッチハンドルは結合状態及び分離状態を有する。上記主クラッチハンドルが上記結合状態にあるときに、上記電動システム10の上記駆動ユニット15の動力が伝達されて、上記田植機を走行させる。上記主クラッチハンドルが分離状態にあるときに、上記電動システム10の上記駆動ユニット15の動力伝達が遮断され、上記田植機が走行できなくなる。上記操作台342は、植付ハンドルを含む。上記植付ハンドルは、植付開始状態、植付停止状態、車輪自動上下状態、機体下降固定状態及び機体上昇状態を含む。上記植付ハンドルが植付開始状態にあるときに、上記田植ユニット32は田植え動作を実行する。上記植付ハンドルが植付停止状態にあるときに、上記田植ユニット32は田植動作を停止する。上記植付ハンドルが車輪自動上下状態にあるときに、上記田植機の機体の高さが調節される。上記植付ハンドルが固定状態にあるときに、上記田植機の機体が下降して高さが固定される。上記植付ハンドルが機体上昇状態にあるときに、上記田植機の機体が上昇する。上記操作台342は、上記田植機の異なる動作状態を調節するシフト位置ハンドルを含む。上記シフト位置ハンドルは、後退シフト、田植シフト、ニュートラルシフト及び前進シフトを含む。各上記シフト位置の設置により、上記田植機は、異なる動作状態を実現すると共に、異なる状態を調節することができる。例えば、上記後退シフトは、上記田植機を後退させる。上記田植シフトは、上記田植機の田植え速度を制御する。上記ニュートラルシフトは、上記田植機を運転できるようにする。上記前進シフトは、上記田植機の走行速度を調節する。上記操作台342は、植付苗の株間を調節する株間交換ハンドルを含む。より具体的には、ハンドルのプッシュプル操作により植付株間を変更することができる。上記操作台342は、上記田植機の機体に左右転向を達成させる転向クラッチハンドルを含む。上記操作台342は、上記田植ユニット32の植付苗量を調節する苗取り量調整ハンドルを含む。一実施例において、ハンドルを上に設定すると、苗取り量が多くなり、ハンドルを下に設定すると、苗取り量が少なくなる。各調節段階の間に1mmの変化量がある。上記操作台342は、上記田植ユニット32の苗植付深さを調節する植付深さ調節ハンドルを含む。実施例において、ハンドルを上に設定すると、浅く植え付ける一方、下に設定すると、深く植え付ける。
上記田植機が田植え動作を行わずに路面を走行する場合に、上記操作台342の上記植付ハンドルを調節して上記田植機の機体を上昇状態にすることで地面からの距離が高くなるため、地面での走行が容易である。上記総駆動スイッチをオンにすることで上記主クラッチハンドルが結合状態にあり、操作者は、上記手すり部341を握って上記田植機に路面を走行させる。水田に入った場合に、上記操作台342の上記植付ハンドルを調節して上記田植機の機体を下降状態にすることで圃場から近くなるため、田植動作が便利になり、そして、上記植付ハンドルを操作して田植作業を開始する。
田植えを実行する前に、苗をグループとして上記苗載置部321に置き、上記田植機が進行して動作するときに、上記苗載置部321が横方向に移動するように駆動されることで、上記植付部322の上記植付アームが一定量の苗を次第に取り、田植え軌跡が確定された場合において、農芸要求に応じて苗を土壌に挿入した後、上記植付アームが戻り、新たな苗を取って植え付ける。このように繰り返して田植作業を引き続き実行する。
図5A及び図5Bは、本発明の好ましい実施例の上記電動システム10の回路モジュール100を示す。上記回路モジュール100は、密閉箱体110を含む。上記密閉箱体110は、上記電動システム10の回路部品を防水・絶縁して密封する。
一実施例において、上記密閉箱体110内に上記密閉箱体110内部の回路部品を絶縁して保護する絶縁層1101が内蔵される。例えば、製造過程において、スプレーにより上記箱体の内面に上記絶縁層1101を塗布するか、又は上記箱体内に上記絶縁層1101を積層して設けることができる。特に、上記絶縁箱体110は、一定の硬さ及び機械強度を有し、一定の重さを耐えられるため、上記電源11、上記回路板等の部品を絶縁箱体110の内部に安定して取り付けることができる。
さらに、上記回路モジュール100は、防水接続部120を含む。防水接続部120は上記密閉箱体110に設けられ、外部装置と上記密閉箱体110内の回路部品とを防水可能に電気的に接続するために用いられる。
本発明の一実施例において、上記回路モジュール100は、上記電源11、上記電源管理ユニット12及び上記制御ユニット14を含む。上記電源11、上記電源管理ユニット12及び上記制御ユニット14は、上記密閉箱体110内に密封され、上記田植機が水田を作業するときに水が上記電源11、上記電源管理ユニット12及び上記制御ユニット14に侵入して回路の動作に影響を与えることを防止する。上記電源11、上記電源管理ユニット12及び上記制御ユニット14は、上記防水接続部120により上記表示ユニット13、上記駆動ユニット15に電気的に接続される。特に、実施例において、上記電源11は上記電池パックであり、上記電源管理ユニット12及び上記制御ユニット14の回路は1つの回路板に集積され、上記電池パックは上記回路板の回路に電気的に接続される。上記電池パック及び上記回路板は、絶縁、防水されて上記密閉箱体110内に取り付けられ、上記電池パック及び上記回路板上の回路は、上記防水コネクタ120により外部部品、例えば、上記駆動ユニット15、上記表示ユニット13に電気的に接続される。
さらに、本発明の一実施例において、上記防水接続部120は、少なくとも1つの防水コネクタ121を含む。上記防水コネクタ121は上記密閉箱体110の側壁に設けられる。上記防水コネクタ121は、航空コネクタである。上記電池パック及び上記回路板の回路は、それぞれ上記航空コネクタに電気的に接続される。外部装置が上記航空コネクタの出力端子に接続されるときに、上記電源11及び上記回路板の回路に電気的に接続される。より具体的には、上記防水接続部120には、異なるタイプの回路と接続するためにインタフェースの異なる2セットの航空コネクタが設けられる。
なお、上記回路モジュール100は所定の高さに設けられることで、上記回路モジュール100がより良い防水性能を有する。例えば、上記田植機が水田を走行するときに、上記回路モジュール100が所定の高さを有するため、水田の水面に接触することがなく、上記回路モジュール100が水に浸ることを防止することができる。
一実施例において、上記駆動ユニット15は、上記モータ151であり、上記モータ151の両端蓋はシリコーンパッドを有し、且つ上記モータ151の出力軸は防水性と耐油性を有するオイルシールを採用することにより、異なる側面から上記モータ151の防水性能及び絶縁性能を改善する。特に、操作者が作業過程において上記田植機の全体の運転状態、特に上記電動システム10の運転状態をリアルタイムに観察できるために、上記表示ユニット13は、上記操作ユニット34の上記手すり部341に近い位置に設けられ、上記表示ユニット13の高さは、上記手すり部341の高さを基準として上記手すり部341よりもやや高く、又は上記手すり部341の下方に設定することができる。それによって、上記表示ユニット13は、水田の水面から遠ざけることができ、防水の効果を達成できる。
なお、上記電動ウォーキング田植機は、開放の水田を動作するため、より高い防水、防塵規格に達する必要がある。通常、IP65に達することが要求されているが、本発明の上記電動システム10の上記回路モジュール100は、IP66にも達することができ、良好な防水、防塵性能を有する。
また、従来の燃油方式の田植機に比べて、上記電動ウォーキング田植機は、防水のためのレイアウト構造を有する。上記電動システム10の上記密閉箱体110は、上記田植機の前部に設けられ、且つ上記密閉箱体110、上記駆動ユニット15、上記表示ユニット13及び上記機械式伝動システム20は、いずれも所定の高さを有し、且つ互いに位置がマッチし、それによって、上記電動システム10、上記機械式伝動システムの防水性能が向上され、操作可能性が高い。
図4A〜図7は、本発明の上記電動ウォーキング田植機の農機動力システム400を示す。上記農機動力システム400は、操作者が上記電動ウォーキング田植機を操作することによって田植えに適用されるときに、上記電動ウォーキング田植機に動力を提供する。
図4A〜図7に示すように、上記電動ウォーキング田植機は、農機本体402及び上記農機本体402に設けられ且つ接続された上記農機動力システム400を含む。上記農機動力システム400は、動力を発生して上記農機本体402に伝達することで、上記農機本体402により上記電動ウォーキング田植機の操作者に協力して農業労働を行う。好ましくは、上記農機動力システム400は上記農機本体402の前端に設けられる。このようにして、上記電動ウォーキング田植機の操作者は、上記電動ウォーキング田植機を容易且つ柔軟に操作することができる。特に、上記電動ウォーキング田植機を操作して曲がるときに、上記電動ウォーキング田植機は、後輪を支点として前端を上げることで上記電動ウォーキング田植機に対して曲がり操作を容易に実行することができる。
上記電動ウォーキング田植機の一例では、上記農機本体402に配置されたハブは、一般的なハブであり得る。上記電動ウォーキング田植機の別の例では、上記農機本体402に配置されたハブ4100は、ハブモータを有するハブである。ハブモータの使用により、上記電動ウォーキング田植機の伝動機構を減少させることによって、上記電動ウォーキング田植機の構造を簡単化し、上記電動ウォーキング田植機の重量を減軽させ、上記電動ウォーキング田植機の操作性を向上させることができる。
上記農機動力システム400は、電動装置401と、上記電動装置401及び上記農機本体402に接続された動力機構450とを含む。上記動力機構450は上記電動装置401に接続され、上記動力機構450は上記農機本体402に設けられる。上記電動装置401は、電気エネルギーを提供し電気エネルギーを上記動力機構450に伝送する。上記動力機構450は、動力を発生して上記農機本体402に伝送することで、上記農機本体402を介して上記電動ウォーキング田植機の操作者に協力して農業労働を行う。
図6に示すように、上記電動装置401は電池パック420及び少なくとも2つのコネクタ440をさらに含む。少なくとも1つの上記コネクタ440は入力コネクタであり、他の上記コネクタ440は出力コネクタである。上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、それぞれ上記電池パック420の入力端子及び出力端子に接続され、且つ上記動力機構450は上記出力コネクタに接続されている。上記入力コネクタにより外部電気エネルギーを上記電池パック420に補充し、上記出力コネクタにより上記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーを上記動力機構450に出力することで、上記動力機構450は動力を発生して上記農機本体402に伝送し、上記農機本体402の動作を駆動する。
上記電動装置401は、容器410をさらに含む。上記電池パック420は上記容器410に収容され、上記入力コネクタ及び上記出力コネクタはそれぞれ上記容器410に設けられ、且つ上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、それぞれ上記容器410の内部から外部に延伸することで、上記入力コネクタは上記容器410の内部において上記電池パック420の入力端子に接続され、上記出力コネクタは上記容器410の内部において上記電池パック420の出力端子に接続される。理解できるように、上記入力コネクタにより、上記容器410の外部から電気エネルギーを上記電池パック420に補充し、上記出力コネクタにより上記容器410の内部から上記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーを上記動力機構450に提供することができる。
上記電動装置401は、電源管理モジュール430をさらに含む。上記電源管理モジュール430は上記容器410に収容され、且つ上記電源管理モジュール430は上記電池パック420に接続されている。上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420が上記入力コネクタを介して電気エネルギーを補充するとき、及び上記出力コネクタを介して電気エネルギーを出力するときに、上記電池パック420のリアルタイムデータを収集することで上記電池パック420のリアルタイム状態を得ることができ、それによって、上記電池パック420が電気エネルギーを均等に出力するように上記電池パック420を管理することができる。このようにして、上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420の過充電又は過放電を防止できることで、上記電池パック420の使用寿命を延長できる。
上記電池パック420及び上記電源管理モジュール430は、それぞれ上記容器410に収容されることで、上記容器410により上記電池パック420及び上記電源管理モジュール430と上記容器410の外部環境とを隔離する。つまり、上記容器410は、上記電池パック420及び上記電源管理モジュール430を密封することで、上記容器410の外部の水蒸気又は湿気が上記容器410の内部に入ることを防止する。このようにして、本発明の上記農機動力システム400が配置された上記電動ウォーキング田植機は、特に水田又は他の湿潤環境に適用される。なお、上記電池パック420は、少なくとも2つの充電可能な電池421を含む。本発明の上記農機動力システム400において、各上記充電可能な電池421は、並列に接続されて上記電池パック420を形成する。このようにして、上記電池パック420の容量を増大し、上記電池パック420のコストを減少させることができる。
本発明の上記農機動力システム400の上記動力機構450は、モータユニット451及び動力伝送ユニット452を含む。上記モータユニット451は、上記電池パック420に接続され、上記動力伝送ユニット452は上記モータユニット451に接続される。具体的には、上記出力コネクタは、さらに上記モータユニット451に接続されることで、上記出力コネクタを介して上記電池パック420に貯蔵された電気エネルギーを上記モータユニット451に提供して動力を発生する。即ち、上記モータユニット451は、上記出力コネクタを介して上記電池パック420に接続される。上記動力伝送ユニット452は、それぞれ上記モータユニット451及び上記農機本体402に接続され、上記動力伝送ユニット452により上記モータユニット451が発生した動力を上記農機本体402に伝送し、上記農機本体402の動作を駆動する。
図6に示すように、上記電動装置401は、放熱機構460を含む。上記放熱機構460は上記容器410に設けられ、且つ上記放熱機構460は上記電池パック420の近くに設けられ、上記容器410に収容された上記電池パック420が動作する時に発生した熱を上記容器410の外部環境に放出することによって、上記容器410の内部の温度を適切な範囲内に保持することができる。
上記放熱機構460は、上記電源管理モジュール430に接続されることで、上記電源管理モジュール430により上記放熱機構460の動作状態を管理することができる。例えば、上記電源管理モジュール430は、上記放熱機構460の回転速度等の動作状態を管理することで、上記容器410の内部温度を適切な範囲に保持し、ひいては本発明の上記農機動力システム400の上記電動装置401の使用時の安定性を保証することができる。
図7に示すように、上記電源管理モジュール430は、互いに接続された収集モジュール431、分析モジュール432及び制御モジュール433をさらに含む。上記収集モジュール431は上記電池パック420に接続されることで、上記収集モジュール431は、上記電池パック420のリアルタイムデータを収集し、該リアルタイムデータを上記分析モジュール432に送信することができる。上記分析モジュール432は、上記収集モジュール431が収集したリアルタイムデータに基づいて上記電池パック420のリアルタイム状態を取得することができる。上記制御モジュール433は、上記分析モジュール432が取得した上記電池パック420のリアルタイム状態に基づいて上記電池パック420を管理する。
上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420の放電過程を管理することができる。上記収集モジュール431は、上記電池パック420が外へ電気エネルギーを出力するときに各上記充電可能な電池421のリアルタイムデータを採集することができる。例えば、上記収集モジュール431は、各上記充電可能な電池421が外へ出力した電圧及び/又は電流等のリアルタイムデータを収集し、該リアルタイムデータを上記分析モジュール432に送信することができる。上記分析モジュール432は、上記収集モジュール431が収集した各上記充電可能な電池421のリアルタイムデータに基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421のリアルタイム状態を取得することができる。例えば、上記分析モジュール432は、上記収集モジュール431が取得した各上記充電可能な電池421が外へ出力した電圧及び/又は電流に基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421の電池残量を取得する。上記制御モジュール433は、上記分析モジュール432が取得した上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421のリアルタイム状態に基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421を管理することができる。例えば、上記制御モジュール433は、各上記充電可能な電池421の電池残量に基づいて各上記充電可能な電池421が外へ出力する電気エネルギーの量を制御することで、上記電池パック420の各上記充電可能な電池421の電池残量を均等にすることができる。このようにして、上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420の放電過程を管理することができる。
上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420の充電過程を管理することができる。上記収集モジュール431は、上記電池パック420が充電されるときに各上記充電可能な電池421のリアルタイムデータを収集することができる。例えば、上記収集モジュール431は、各上記充電可能な電池421に充電された電気エネルギーの電圧及び/又は電流等のリアルタイムデータを収集し、該リアルタイムデータを上記分析モジュール432に送信することができる。上記分析モジュール432は、上記収集モジュール431が収集した各上記充電可能な電池421のリアルタイムデータに基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421のリアルタイム状態を取得する。例えば、上記分析モジュール432は、上記収集モジュール431が取得した各上記充電可能な電池421に充電された電気エネルギーの電圧及び/又は電流に基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421の電量を取得する。上記制御モジュール433は、上記分析モジュール432が取得した上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421のリアルタイム状態に基づいて上記電池パック420及び上記電池パック420の各上記充電可能な電池421を管理することができる。例えば、上記制御モジュール433は、各上記充電可能な電池421の電量に基づいて各上記充電可能な電池421に充電する電気エネルギーの量を制御することで、上記電池パック420の各上記充電可能な電池421に充電される電量を均等にすることができる。このようにして、上記電源管理モジュール430は、上記電池パック420の充電過程を管理することができる。
さらに、上記収集モジュール431は、電圧センサー4311、電流センサー4312及び温度センサー4313のうちの少なくとも1種を含む。上記電圧センサー4311及び上記電流センサー4312により、上記収集モジュール431は、上記電池パック420を用いて外に電気エネルギーを出力するとき、又は上記電池パック420に充電するときに、上記電池パック420のリアルタイム状態を取得することができる。上記温度センサー4313により、上記収集モジュール431は、上記容器410の内部温度を収集することで、上記電池パック420のリアルタイム状態を取得することができる。好ましくは、上記収集モジュール431の上記電圧センサー4311、上記電流センサー4312及び上記温度センサー4313は、CANバス(Controller Area Networkバス)により上記電源管理モジュール430に接続される。
上記電動装置401は、表示機構480をさらに含む。上記電源管理モジュール430は、上記表示機構480に接続されたフィードバックモジュール434をさらに含む。上記フィードバックモジュール434は、上記電源管理モジュール430が取得した上記電池パック420のリアルタイム状態を上記表示機構480に送信することで、上記電動ウォーキング田植機の操作者の調査に供することができる。このようにして、上記電動ウォーキング田植機の操作者と上記電動ウォーキング田植機とのインタラクションを実現することができ、上記電動ウォーキング田植機の操作者は、上記電動ウォーキング田植機をより良く操作することができる。当業者に理解できるように、上記フィードバックモジュール434と上記収集モジュール431、上記分析モジュール432及び上記制御モジュール433は互いに接続されている。
図5A、図5B及び図8〜図10は、本発明の好ましい実施例の上記電動ウォーキング田植機の電動装置601を示す。電動装置601は、上記電動ウォーキング田植機の操作時間を延長できる。言い換えれば、上記電動装置601は、一般的な田植機の内燃機関装置の代わりに、上記電動ウォーキング田植機の操作に必要な運動エネルギーを提供し、電気エネルギーから運動エネルギーに変換する原理による。また、本発明の上記電動装置601の配置方式により、電気エネルギーの容量を増大できるため、上記電動ウォーキング田植機の操作時間を延長することができる。
具体的には、本発明の上記電動装置601は、容器610、電池パック620、電源管理モジュール630及び少なくとも2つのコネクタ640を含む。上記電池パック620及び電源管理モジュール630は、上記容器610に収容されることで、上記容器610により上記電池パック620及び電源管理モジュール630をさらに固定すると共に、上記電池パック620及び電源管理モジュール630を保護する機能を達成する。上記電池パック620は、上記電源管理モジュール630に電気的に接続されることで、上記電源管理モジュール630により上記電池パック620の状態をさらに監視することができる。少なくとも1つの上記コネクタ640は入力コネクタであり、別の上記コネクタ640は出力コネクタである。上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、それぞれ上記容器610に設けられ、上記入力コネクタ及び上記出力コネクタは、それぞれ上記容器610の内部から外部に延伸し、上記容器610の内部において、上記入力コネクタは上記電池パック620の入力端子に接続され、上記出力コネクタは上記電池パック620の出力端子に接続される。上記電源管理モジュール630は、上記入力コネクタを通して上記電池パック620に電気エネルギーを補充するとき、又は上記出力コネクタを通して上記電池パック620に貯蔵された電気エネルギーを出力するときに、上記電池パック620の出力データを収集することで、上記電池パック620のリアルタイム状態を取得し、ひいては上記電池パック620を管理することによって、上記電池パック620に電気エネルギーを均等に出力させることができる。このようにして、上記電源管理モジュール630は、上記電池パック620の過充電又は過放電を防止し、上記電池パック620の使用寿命を延長することができる。なお、上記電源管理モジュール630は、電池管理システム(Battery Management System,BMS)とされてもよい。
当業者に理解できるように、上記容器610の内部から上記容器610の外部に延伸し且つ上記電池パック620の入力端子に接続された上記入力コネクタを通して、外部電気エネルギーを上記容器610の外部から上記電池パック620に供給して貯蔵することができる。一方、上記容器610の内部から上記容器610の外部に延伸し且つ上記電池パック620の出力端子に接続された上記出力コネクタを通して、上記電池パック620に貯蔵された電気エネルギーを上記容器610の外部に出力して動力を提供することができる。つまり、上記電池パック620及び上記電源管理モジュール630は、上記容器610の内部に密封されることができる。また、上記容器610の外部から上記容器610の内部に収容された上記電池パック620に電気エネルギーを提供し、電気エネルギーを出力することができる。このようにして、本発明の上記電動装置601が配置された上記電動ウォーキング田植機は、特に水田又は他の湿潤環境に適用される。
上記電池パック620は、少なくとも2つの充電可能な電池621を含む。各上記充電可能な電池621は、並列に接続されて上記電池パック620を形成することができる。このようにして、上記電池パック620の容量を増大し、上記電池パック620のコストを減少させることができる。本発明において、上記電池パック620を構成する上記充電可能な電池621のタイプには制限がなく、例えば、上記充電可能な電池621は、鉛酸蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、亜鉛空気電池、太陽電池、バイオエネルギー電池及び燃料電池等あり得るが、これらに限定されない。上記充電可能な電池621は分別使用可能、つまり、大型の農機では、上記充電可能な電池621から構成される上記電池パック620を使用し、並列接続の方式により十分な電気エネルギーを提供することができるが、小型の農機では、上記充電可能な電池621を直接使用することで、上記電動ウォーキング田植機を軽量化することができる。
図8は、上記電源管理モジュール630の第1変形例を示す。上記電源管理モジュール630は、診断モジュール631A、管理モジュール632A及び表示ユニット633Aを含む。上記電池パック620は、それぞれ上記診断モジュール631A、上記管理モジュール632A及び上記表示ユニット633Aに電気的に接続されている。上記診断モジュール631A、上記管理モジュール632A及び上記表示ユニット633Aは、組み合わせて使用されることにより、データ収集、電池状態推定、エネルギー管理、安全管理、通信機能、熱管理、充電保証機能、故障診断及び履歴データ記憶等の制御管理を達成することができる。
図9は、上記電源管理モジュール630の第2変形例を示す。上記電源管理モジュール630は、制御ユニット6301、温度センサー6302、均等化回路6303、電圧取得回路6304、電流取得回路6305、駆動処理回路6306、充放電ユニット6307、短絡保護回路6308、メモリ6309、電源回路6310、RS311通信駆動6311及びCAN-BUS通信駆動6312を含む。上記各ユニット及び回路は、設計需要に応じて接続されることで、上記電池パック620の効果的な管理及び安全監視を行う。上記電源管理モジュール630の上記電池パック620に対する管理は、SOCを正確に推算し、即ち上記電池パック620の荷電状態(State of Charge，SOC;電池残量とも呼ばれる）を正確に推算し、上記電源管理モジュール630によりSOCが合理的な範囲に維持されることを保証し、過充電又は過放電による上記電池パック620への損害を防止し、さらに上記電池パック620の残量又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態をリアルタイムに報告することを含む。
図10は、上記電源管理モジュール630の第3変形例を示す。上記電源管理モジュール630は、制御ユニット631B、電圧検出器632B、温度検出器633B、保護ユニット634B、充電均等化ユニット635B、メモリ636B、電量計637B、保護回路638B及び交換接続モジュール639Bを含む。上記各ユニット及び回路は、設計需要に応じて接続されることで、上記電池パック620の効果的な管理及び安全監視を行う。上記電源管理モジュール630の上記電池パック620に対する管理は、SOCを正確に推算し、即ち、上記電池パック620の荷電状態(State of Charge，SOC;電池残量とも呼ばれる)を正確に推算し、上記電源管理モジュール630によりSOCが合理的な範囲に維持されることを保証し、過充電又は過放電による上記電池パック620への損害を防止し、さらに上記電池パック620の残量又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態をリアルタイムに報告することを含む。
また、上記電動装置601内の上記電池パック620の電気エネルギーが完全に消耗したときに、上記コネクタ640を介して直接充電してもよいか、又は上記電動ウォーキング田植機に対して上記電動装置601を交換してもよい。つまり、上記電動ウォーキング田植機は、上記電動装置601を取り外し可能に固定する取付け溝を含む。このようにして、上記電動ウォーキング田植機に対して上記電動装置601を容易に交換することができるため、上記電動装置601内の上記電気エネルギーが完全に消耗したときに、完全に充電された電動装置601を便利に交換することができ、上記電動ウォーキング田植機の操作に対する影響を回避する。特に、上記電動装置601を取り付ける上記電動ウォーキング田植機の位置を従来のウォーキング田植機の内燃機関の位置にすることにより、従来のウォーキング田植機の構造を変化させる必要がない。別の例では、上記電動装置601は上記電動ウォーキング田植機の重心位置に設けられてもよく、これによって、バランスを取りやすく、便利で安全に使用することができる。
図11は、上記電動ウォーキング田植機の電池箱710等の電気部品を監視するための上記電動ウォーキング田植機の機体監視ユニット750を示す。
具体的には、上記電動ウォーキング田植機は、電池箱710、制御システム720、駆動システム730、機械式伝動機構740、機能実行組立部品760及び機体770を含む。上記機体770は、機体支持フレーム771及び走行組立部品772を含む。上記走行組立部品772は、上記機体支持フレーム771に回転可能に設けられる。上記電池箱710、上記機械式伝動機構740、上記駆動システム730及び上記制御システム720は、いずれも上記機体支持フレーム771に設けられる。上記機能実行組立部品760及び上記走行組立部品772は、それぞれ上記機械式伝動機構740に駆動可能に設けられる。上記電池箱710は、電気エネルギーを出力し、上記駆動システム730が上記機械式伝動機構740を駆動するように制御し、上記機械式伝動機構740は、上記電動ウォーキング田植機の前進と後退等の動作を実行し、上記機能実行組立部品760に作物耕作等の機能を達成させる。
上記電池箱710は、上記電動ウォーキング田植機に電力を提供することができる。具体的には、上記電池箱710は、電池箱体711、電池パック712、電池管理システム713及び出力端子コネクタ714を含む。上記電池パック712及び上記電池管理システム713は、電気的に接続され、且つ上記電池パック712及び上記電池管理システム713は上記電池箱体711内に設けられる。上記出力端子コネクタ714は、上記電池箱体の側部に設けられ、上記出力端子コネクタ714は、上記制御システム720及び上記機体監視ユニット750に接続される。上記出力端子コネクタ714は、CAN出力端子7141及び電源線出力端子7142をさらに含む。上記CAN出力端子7141は上記電池パック712、上記制御システム720及び上記機体監視ユニット750に接続され、上記CAN出力端子7141は、CANバスの方式によって他の部品と情報交換を行う。例えば、上記CAN出力端子7141は、上記電池パック712、上記制御システム720及び上記機体監視ユニット750と情報交換を行うことができる。上記電源線出力端子7142及び上記電池パック712は、電源アダプター790に接続され、上記電源アダプター790は、交流電源に外部接続されることで、上記電池パック712を充電することができる。
さらに、上記電池パック712の内部に複数の電池ユニット7120を有する。各上記電池ユニット7120は並列に接続され、上記電池管理システム713に電気的に接続される。上記電池パック712は、上記電池管理システム713により検出された後、電気エネルギーを出力することにより、上記電動ウォーキング田植機に動力エネルギーを提供する。
つまり、本発明のこの好ましい実施例では、上記電池箱体711は、2つの端蓋をさらに含む。上記出力端子コネクタ714は、上記端蓋の両側に設けられる。上記電池管理システム713は、CANバスの方式により上記電動ウォーキング田植機の上記制御システム720と情報交換を行う。上記電池管理システム713は、上記機体監視ユニット750に電気的に接続され、上記出力端子コネクタ714を通して上記電池パック712の情報を上記機体監視ユニット750に送信することができ、ヒューマンコンピュータインタラクションを便利にする。上記駆動システム730の状態情報は、上記制御システム720により上記機体監視ユニット750に送信されることができ、上記機能実行組立部品760の動作状態も上記機体監視ユニット750に送信されることができる。これによって、操作者は、上記機体監視ユニット750の表示情報に基づいて上記電動ウォーキング田植機の各状態を容易に監視し調整することができ、上記電動ウォーキング田植機全体の正常の作業状態を保証する。
より具体的には、上記電池管理システム713(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM;略称:BMS)は、上記電池パック712と操作者の間の絆であり、管理対象は主として上記電池ユニット7120である。例えば、上記電池ユニット7120は、充電可能な電池であり得るが、これに限定されない。上記電池管理システム(BMS)713は、主に電池の利用率を向上させ、電池の過充電及び過放電を防止し、電池寿命を延長させ、電池の状態を監視するためのものである。
上記電動ウォーキング田植機の上記電池管理システム(BMS)713は、主に上記電動ウォーキング田植機の電池パラメーターに対するリアルタイム監視、故障診断、SOC推定、短絡保護、漏電検出、表示アラーム、充放電選択等を行うためのものであり、CANバスの方式により上記電動ウォーキング田植機の上記制御システム720及び上記機体監視ユニット750と情報交換を行い、上記電動ウォーキング田植機の効率的で信頼性的で安全な操作を保証する。
したがって、上記電池管理システム(BMS)713は、制御ユニットモジュール7131、検出モジュール7132、電量均等化・制御モジュール7133及びデータ通信・伝送モジュール7134をさらに含む。各上記電池ユニット7120は、それぞれ上記検出モジュール7132に接続され、上記検出モジュール7132は、上記制御ユニットモジュール7131に電気的に接続され、上記制御ユニットモジュール7131は、上記電量均等化・制御モジュール7133に接続される。上記制御ユニットモジュール7131は、CANバスにより上記出力端子コネクタ714を介して上記制御システム720に接続されて情報交換を行う。上記データ通信・伝送モジュール7134は、上記電池パック712の各情報を、上記CAN出力端子7141を通して上記機体監視ユニット750に送信することができる。上記検出モジュール7132は、データ収集・分析モジュール71321及び絶縁検出モジュール71322をさらに含む。上記制御ユニットモジュール7131は、SOC(State of Charge)モジュール71311、充放電管理・制御モジュール71312及び熱管理・制御モジュール71313を含む。
より具体的には、上記データ収集・分析モジュール71321は、上記電池パック充放電の過程において、上記電動ウォーキング田植機の上記電池パック712における各電池の端子電圧及び温度、充放電電流、電池パックの総電圧をリアルタイムに収集する。上記SOCモジュール71311は、動力電池パックの荷電状態、即ち、電池残量を正確に推算することができ、SOCを合理的な範囲に維持することを保証し、過充電又は過放電による電池への損傷を防止し、上記電動ウォーキング田植機の上記電池パック712の残留エネルギー、即ちエネルギー貯蔵電池の荷電状態をリアルタイムに表示することができる。上記充放電管理・制御モジュール71312は、上記電池パック712の過充電又は過放電現象の発生を防止する。上記電量均等化・制御モジュール7133は、各上記電池ユニット7120に均等に充電し、判断して均等化処理することができ、上記電池パック712における各上記電池ユニット7120を均等状態とすることができる。上記電池パック712の主要な情報は、上記電池管理システム713の上記データ通信・伝送モジュール7134により上記機体監視ユニット750にリアルタイムに表示される。上記熱管理・制御モジュール71313は、上記電池パック712の上記電池ユニット7120内の測定点温度をリアルタイムに収集し、放熱ファンの制御により電池温度が高くなり過ぎることを防止する。上記絶縁検出モジュール71322は、短絡漏電等の人や機器に危害を与える可能性がある状況を検出することができる。上記電池パック712と各上記検出モジュール7132との間に高精度で安定性が良好なセンサー(例えば、電流センサー、電圧センサー及び温度センサー等)を採用してリアルタイム検出することができる。
なお、上記出力端子コネクタ714の各出力端子インタフェースは、すべて通用のインタフェースを使用する。それによって、異なるパワーの需要に応じて分割又は組み合わせて使用することができる。
さらに、上記制御システム720は、上記駆動システム730を検出し、実現可能な作業情報を提供する。また、上記制御システム720は、上記駆動システム730に指令をタイムリーに与えることができる。上記駆動システム730は、上記機械式伝動機構740により各機能モジュールに動力を提供する。操作者は、上記機体監視ユニット750が提供した情報に基づいて上記機体770に設けられた関連する上記機能実行組立部品760を操作し、作物耕作等の目的を達する。
より具体的には、上記制御システム720は、CAN通信モジュール721及び電子制御ユニットモジュール722を含む。上記CAN通信モジュールは、上記出力端子コネクタ714及び上記機体監視ユニット750に電気的に接続され、情報の通信及び伝送に用いられる。上記電子制御ユニットモジュール722は、上記駆動システム730を検出し、実現可能な作業情報を提供し、上記駆動システム730に指令をタイムリーに与える。
本発明の好ましい実施例では、上記制御システム720のコントロール方式は、統合制御を採用する。統合式の上記制御システム720は、上記機体770に設けられ、有線又は無線の方式により各機能モジュールに接続されている。本発明の別の実施例では、上記制御システム720のコントロール方式は、リモートコントロール式であり、つまり、操作者は、リモートコントローラを用いて電動多機能ウォーキング田植機をリモートコントロールすることができる。
上記駆動システム730は、モータ731、ギアボックス732、クラッチ733及び出力軸734を含む。上記クラッチは、上記モータ731及び上記ギアボックス733に接続され、上記ギアボックス733は、上記出力軸734に接続される。上記モータ731は、上記ギアボックス732を制御して上記機械式伝動機構740の駆動を実現する。より良好にスペースを節約し、上記電動多機能ウォーキング田植機の外観を保持するために、上記モータ731の取付け位置は上記機体770の前端であり、好ましくは、上記モータ731は上記電池箱710の下方に設けられる。上記モータ731の初期回転速度及び上記出力軸734の回転速度は、それぞれ回転速度センサー7351、出力軸センサー7352によって検出され、上記制御システム720にフィードバックされる。上記制御システム720の上記電子制御ユニットモジュール722は、実行機構組立部品736により上記駆動システム730に指令を与える。つまり、上記駆動システム730は、上記実行機構組立部品736をさらに含む。上記実行機構組立部品736は、電動実行機構7361、クラッチ実行機構7362及びシフトチェンジ駆動実行機構7363を含む。上記電子制御ユニットモジュール722は、上記電動実行機構7361により上記モータ731を制御し、上記電子制御ユニットモジュール722は、上記クラッチ実行機構7362により上記クラッチ733を制御し、上記電子制御ユニットモジュール722は、上記シフトチェンジ駆動実行機構7363により上記ギアボックス732を制御する。つまり、上記電動実行機構7361は上記モータ731及び上記電子制御ユニットモジュール722に接続され、上記クラッチ実行機構7362は上記クラッチ733及び上記電子制御ユニットモジュール722に接続され、上記シフトチェンジ駆動実行機構7363は上記ギアボックス732及び上記電子制御ユニットモジュール722に接続される。
さらに、上記モータ731の回転速度の調節範囲を広くすることで作物苗の株間の多段階の範囲を実現するために、上記駆動システム730は、モータ調速機をさらに含み、上記モータ731の回転速度の範囲をさらに調整することができる。上記モータ調速機は、上記モータ731に接続される。上記モータ調速機は、Curtis(アメリカンカーティス（CURTIS）社;主な製品:モータ制御システム、メートル、パワー変換器、出力/入力装置、電流変換製品等)製のAC Motor Controllers 1232型番であり得る。本発明のこの好ましい実施例では、上記モータ調速機は、内部機能を簡単化させ、モータを制御して前進と後退の機能を発揮することができ、製造コストを低減させる。
さらに、上記電動ウォーキング田植機の作動の特殊性により、強いトルク及び高い絶縁性を必要とするため、メンテナンスフリーで、構造が簡単で、速度調整範囲が広い交流可変周波数モータを使用する。上記電動ウォーキング田植機が曲がるときに、上記機体770の前端を上げて初めて曲がり機能を実現できるため、上記モータ731の重さに対する要求が非常に高い。つまり、上記モータ731は、かご形交流モータ(回転子巻線は絶縁ワイヤーの巻き取りにより作製されることではなく、アルミ条又は銅条と短絡リングとを溶接又は鋳造したものである三相非同期モータをかご形モータと呼ぶ)を採用する。上記モータ731は、固定子及び回転子を含む。上記回転子は、三相非同期モータの回転部分である。上記回転子は、回転子鉄心、回転子巻線及び回転軸を含む。上記回転子鉄心も上記モータ731の磁気回路の一部であり、外周に均一なトランキングを有するシリコン鋼板をラミネートしてなり、上記回転軸に固定される。上記回転子鉄心のトランキングに上記回転子巻線が設けられる。上記回転子巻線は、かご状であり、トランキングに嵌入された銅条が導体であり、銅条の両端が短絡リングによって溶接される。銅の代わりに比較的低価のアルミニウムを使用してもよい。回転子導体、短絡リング及びファン等を一体に鋳造することでアルミ鋳造かご形回転子を形成する。上記モータ731は、上記固定子の外面にアルミニウム合金を使用して外殻を形成する。このようにして上記モータ731の重さを減少させ、上記モータ731の放熱機能を向上させる。さらに、上記モータ731の2つのモータの端蓋は、アルミニウム合金鋳造プロセスを採用する。
上記モータ731及び上記ギアボックス732の接続方式には、ギア接続、軸接続、ベルト接続及びスプライン接続がある。本発明の好ましい実施例では、上記モータ731及び上記ギアボックス732の接続方式はギア接続を採用する。ギア接続は、ギア軸、伝動軸及びチェーン、ギア、プーリ、平歯車の全ての接続に適用される。
さらに、上記出力軸734は、走行出力軸7342及び田植出力軸7341をさらに含む。上記走行出力軸7342及び上記田植出力軸7341はそれぞれ上記ギアボックス732に接続される。上記機械式伝動機構740は、走行伝動機構742及び田植伝動機構741をさらに含む。上記走行伝動機構742は上記走行出力軸7342に接続される。上記走行伝動機構742は、上記走行出力軸7342の駆動により上記電動ウォーキング田植機の上記走行組立部品772を作動させる。つまり、本発明のこの好ましい実施例では、上記モータ731は、上記電動ウォーキング田植機のホイールの回転により上記電動ウォーキング田植機の前進、後退及び変速等の走行機能を達成する。
さらに、上記田植伝動機構741は上記田植出力軸7341及び上記機能実行組立部品760に接続され、上記モータ731の駆動により作物耕作等の機能を達成する。
なお、本発明の別の実施例では、上記電動ウォーキング田植機は、ハブモータ技術を採用してもよい。つまり、動力、伝動及びブレーキ装置をすべてハブ内に統合することにより、上記電動ウォーキング田植機の機械部分を大幅に簡単化する。ハブモータ技術により、大量の転送部品を省略できることで、上記電動ウォーキング田植機の構造をより簡単にし、重さを減少させ、伝動効率を向上させる。ハブモータは、単一の車輪を独立して駆動できる特性を有し、左右の車輪の異なる回転速度又はリバースにより差動転向を実現し、車両の転向半径を大幅に減少させ、特殊な場合には、その場での転向をほぼ達成することができる。それによって、上記電動ウォーキング田植機は、圃場で作業するときにより容易に転向することができる。
上記機体監視ユニット750は、重要なヒューマンコンピュータインタラクションシステムであり、監視機能及びアラーム機能を有する。上記電動ウォーキング田植機が作業する過程において、電池の各情報、上記電動ウォーキング田植機の機体運転状態、モータの動作状態のフィードバック、上記電動ウォーキング田植機が特定の機能を実行する動作状態(例えば、別の実施例では、電動ウォーキング田植機の走行速度、田植時間の間隔、株間数の表示等)を監視する、及び電池が正常状態ではないときにアラームをタイムリーに発する必要がある。例えば、上記電池箱710内に電池短絡、電池の過充電、電量不足、及び電量消耗等の故障が発生する時に、操作者にタイムリーにフィードバックすることにより、操作者は、故障排除を迅速にすることができ、上記電動ウォーキング田植機の正常運転を保証する。
具体的には、上記電動ウォーキング田植機の上記機体監視ユニット750は、電池情報監視モジュール751、機体状態監視モジュール752、ディスプレイ753及び複数のセンサー754を含む。上記センサー754は上記機能実行組立部品760及び上記機体状態監視モジュール752に接続される。上記センサー754は、検出した上記機能実行組立部品760の各作業状態情報を上記機体状態監視モジュール752に入力することができる。上記電池情報監視モジュール751及び上記機体状態監視モジュール752は、それぞれ上記ディスプレイ753に接続されることで、上記電池情報監視モジュール751及び上記機体状態監視モジュール752の情報が上記ディスプレイ753に表示されることができ、操作者は、上記ディスプレイ753での情報に基づいて上記制御システム720により上記電動ウォーキング田植機の作業状態を迅速に調整することができる。
上記ディスプレイ753は、上記機体770のコントロール手すりに設けられることで、操作者は、上記機体監視ユニット750がフィードバックした情報を容易に読み取ることができる。当業者に理解できるように、本発明の別の実施例では、上記ディスプレイ753は、上記電池箱710の外側に設けられてもよい。本発明の好ましい実施例では、上記機体監視ユニット750内部のモジュールの接続方式は、集積接続である。
さらに、上記電池情報監視モジュール751は、回路板に互いに集積接続されたSOC状態表示モジュール7511、電圧監視モジュール7512、電流監視モジュール7513及び電量監視モジュール7514を含んでもよい。上記電池情報監視モジュール751は、情報を上記ディスプレイ753に即時に送信して表示する。より具体的には、上記SOC状態表示モジュール7511は、上記SOCモジュール71311に電気的に接続され、SOC状態情報を上記ディスプレイ753に即時に表示する。上記電圧監視モジュール7512は、上記検出モジュール7132に電気的に接続され、上記電池パック712の電圧状態(単一の端子の電圧及び総電圧)を上記ディスプレイ753に即時に表示する。上記電流表示モジュール7513は、上記検出モジュール7132に電気的に接続され、上記電池パック712の電流状態(単一の電流及び総電流)を上記ディスプレイ753に即時に表示する。上記電量監視モジュール7514は、上記充放電管理・制御モジュール71312に電気的に接続され、上記電池パック712の電量情報をディスプレイ753に即時に表示する。なお、上記電池情報監視モジュール751は、アラームモジュール7515をさらに含む。上記アラームモジュール7515は、上記熱管理・制御モジュール71313に電気的に接続され、電池短絡及び電池過熱等の状況が発生したときに音声を迅速に発して操作者に警告する。
上記機体状態監視モジュール752は、モータ回転速度監視モジュール7521、農機走行速度監視モジュール7522及び機能状態監視モジュール7524をさらに含む。上記駆動システム730の上記回転速度センサー7351は、上記モータ731の回転速度情報を上記制御システム720により上記機体監視ユニット750の上記モータ回転速度監視モジュール7521に送信する。上記モータ回転速度監視モジュール7521は、上記モータ731の回転速度情報を上記ディスプレイ753に即時に表示する。上記駆動システム730の上記回転速度センサー7352は、上記走行組立部品772の走行速度情報を上記制御システム720により上記機体監視ユニット750の上記農機走行速度監視モジュール7522に送信する。上記センサー754は、上記機能実行組立部品760に接続され、機能実行状態情報を上記機能状態監視モジュール7524により上記ディスプレイ753に即時に出力する。これによって、操作者は、上記ディスプレイ753から情報フィードバック、例えば、電動ウォーキング田植機の田植時間間隔、株間数の表示等の情報を取得し、迅速に調整することができる。
上記機体状態監視モジュール752は、タイマー7523をさらに含む。上記タイマー7523は、上記制御システム720及び上記機能実行組立部品760に電気的に接続され、上記電動ウォーキング田植機の時間計測機能を実現する。
本発明の好ましい実施例では、上記機体監視ユニット750は、有線又は無線の方式により各機能モジュールに集積接続される。本発明の別の実施例では、上記機体監視ユニット750は、リモート監視であり、つまり、操作者は、リモートモニターを用いて上記電動ウォーキング田植機をリモート監視することができる。より具体的には、上記機体監視ユニット750は、知能ルーティングモジュール755をさらに含む。上記知能ルーティングモジュール755は、インターネットに接続されることで、上記ディスプレイ753にフィードバックされる様々な情報を無線の方式により操作者のモバイル表示端末装置、例えば、リモートモニター又は携帯、ラップトップ端末等に送信することができる。
つまり、本発明の別の実施例では、上記機体監視ユニット750は、上記知能ルーティングモジュール755をさらに含む。上記知能ルーティングモジュール755は上記電池情報監視モジュール751及び上記機体状態監視モジュール752に接続される。上記ディスプレイ753は、上記電動ウォーキング田植機に取り外し可能に接続される。上記ディスプレイ753は、情報受信モジュールを含む。上記知能ルーティングモジュール755は、通常、有線又は無線の方式により上記ディスプレイ753の上記情報受信モジュールに送信する。操作者は、上記ディスプレイ753を上記電動ウォーキング田植機における監視に便利な位置に取り付けてもよいか、又は上記ディスプレイ753を上記電動ウォーキング田植機から取り外し携帯することでリモート監視してもよい。
つまり、本発明の別の実施例では、上記機体監視ユニット750は、上記知能ルーティングモジュール755をさらに含む。上記知能ルーティングモジュール755は上記電池情報監視モジュール751及び上記機体状態監視モジュール752に接続される。上記知能ルーティングモジュール755は、情報伝送モジュールを含む。上記情報伝送モジュールは、受信した情報を無線伝送によりモバイルクライアントに伝送する。操作者は、携帯又はラップトップ端末に情報をダウンロードし、上記電動ウォーキング田植機の動作状況を随時監視することができる。
図12は、本発明の上記好ましい実施例に係る上記電動ウォーキング田植機の電池制御ユニットを示す。該電池制御ユニットにより、上記電動ウォーキング田植機が運転するときの電気エネルギー状態を管理・制御することができる。つまり、上記電池制御ユニットは、電池に有効管理及び安全監視を行うことによって、上記電池の効率及び信頼性を向上させ、上記電池の使用寿命を延長することができる。また、上記電池制御ユニットは、電池管理システム(Battery Management System: BMS)とも呼ばれる。上記電池制御ユニット10100により上記電動ウォーキング田植機の関連情報パラメーターを検出して処理した後、上記電動ウォーキング田植機の制御システム10300に電気エネルギーを出力する。上記電気エネルギーは、電池又は電池パック10200により提供される。上記制御システム10300により駆動機構10500を検出し、実現可能な上記情報パラメーターを上記電池制御ユニット10100に提供し、最後に操作者は表示システム10400が提供した上記情報パラメーターに基づいて関連する機械式伝動機構10600を操作することで上記電動ウォーキング田植機の運転及び栽培の目的を達成する。また、上記制御システム10300は、上記駆動機構10500に指令を与えるために用いられ、上記駆動機構10500は、各機械式伝動機構10600により各機能10700に必要な動力源を提供する。
図12に示すように、上記電池制御ユニット10100は、上記電池パック10200と上記制御システム10300との間に電気的に接続される。このようにして、上記電池制御ユニット10100は、上記電池の使用状態を制御・管理すると共に、上記電池の上記電気エネルギーを上記電動ウォーキング田植機の上記制御システムに出力することができる。また、上記制御システム10300は、上記駆動機構10500を検出し、上記駆動機構10500の上記情報パラメーターを上記電池制御ユニット10100に送信することができる。なお、上記電池制御ユニット10100は、上記表示システム10400に電気的に接続されることで、上記情報パラメーターを上記電池制御ユニット10100により上記表示システム10400に送信し、上記表示システム10400に様々な設計数値を表示することができる。特に、上記駆動機構10500は、上記制御システム10300に電気的に接続され、且つ上記機械式伝動機構10600に接続されることで、上記制御システム10300が上記駆動機構10500に操作指令を送信するときに、上記駆動機構10500が動力源を上記機械式伝動機構10600に提供することによって、上記機械式伝動機構10600は、上記電動ウォーキング田植機の所定の各機能10700を発揮することができる。
本発明の好ましい実施例では、図13に示すように、上記電動ウォーキング田植機の上記電池制御ユニットは、診断モジュール10101，管理モジュール10102及び表示ユニット10103を含む。上記電池パック10200は、それぞれ上記診断モジュール10101、上記管理モジュール10102及び上記表示ユニット10103に電気的に接続される。上記診断モジュール10101、上記管理モジュール10102及び上記表示ユニット10103は、組み合わせて使用されることにより、データ収集、電池状態推定、エネルギー管理、安全管理、通信機能、熱管理、充電保証機能、故障診断及び履歴データ記憶等の制御管理を達成することができる。
特に、上記診断モジュール10101は、少なくとも1つの診断チップを含むことで、上記電池パックの電圧信号を受信し、高電圧又は低電圧保護等の機能を発揮する。上記管理モジュール10102は、少なくとも1つの管理チップを含むことで、上記電池パックの電圧、電流、温度情報を受信し、SOC推算、電池サイクル寿命推算、過電流及び過熱保護を行う。
上記データ収集は、上記電動ウォーキング田植機が作業するときの各状態及び上記電動ウォーキング田植機が作業するときの上記電池パックの状態を収集することである。各データの収集は、上記電池制御ユニット10100の特定に対して重要な指標である。したがって、電池状態推定はSOC及びSOH等を含み、上記電動ウォーキング田植機がエネルギー及びパワー制御を行う主要な依拠であり、パワーを提供するために上記電動ウォーキング田植機を使用するときに上記電動ウォーキング田植機のエネルギー消費量を随時に計算する必要がある。上記エネルギー管理は、電流、電圧、温度、SOC、SOH等を入力パラメーターとして均等充放電過程の監視及び管理を行う。したがって、上記電池制御ユニットは、均等化電源モジュールをさらに含む。該均等化電源モジュールは、上記管理モジュール10102及び上記診断モジュール10101に接続されることで、充電電圧の均等化を保証する。上記安全管理は、電池電圧、電流及び温度が制限を超えたか否かを監視し、電池の過充電及び過放電、特に熱暴走を防止することであり、一般的には、直接電源遮断、アラーム、及び短絡等により安全管理を行う。上記通信機能は、アナログ信号、PWM信号、CANバス又はI2Cシリアルインタフェース等によるものである。上記熱管理は、電池温度の均等化を維持し、合理的な範囲内で高温電池を放熱し、低温電池を加熱する管理である。上記充電保証機能については、各電池の作業状態を検出した後、充電制御により特性が異なる電池に対して充放電差別処理を行うことで、過充電又は過放電の現象がないことを保証する。したがって、上記電池制御ユニットは、上記電池パック及び上記管理モジュールに接続された保護モジュールをさらに含む。上記履歴データ記憶は、後続の分析判断のために上記電池パックの履歴状況を記憶することである。
上記電池制御ユニット10100は、アナログ信号、PWM信号、CANバス又はI2Cシリアルインタフェースからなる群より選択される通信モジュールをさらに含むことによって、上記電動ウォーキング田植機の使用状態における情報の取得及び処理を確保する。
本発明の好ましい実施例によれば、図14は、上記電動ウォーキング田植機の上記電池制御ユニットの別の設計態様である。上記電池制御ユニット10100は、制御ユニット1011、温度センサー1012、均等化回路1013、電圧取得回路1014、電流取得回路1015、駆動処理回路1016、充放電ユニット1017、短絡保護回路1018、メモリ1019、電源回路1020、RS232通信駆動1021、及びCAN-BUS通信駆動1022を含む。上記各ユニット及び回路は、設計需要に応じて接続されて上記電動ウォーキング田植機の電動システムに用いられ、上記電池パックの効果的な管理及び安全監視を行う。上記電池制御ユニットの上記電池パックに対する管理は、SOCを正確に推算し、即ち、上記電池パックの荷電状態(State of Charge，SOC;電池残量とも呼ばれる)を正確に推算し、上記電池制御ユニットによりSOCが合理的な範囲に維持されることを保証し、過充電又は過放電による上記電池パックへの損害を防止し、さらに上記電池の残量又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態をリアルタイムに報告することを含む。
上記電池パック充放電の過程において、上記電池パックにおける各電池の端子電圧及び温度、充放電電流、電池の総電圧を即時に収集することで、電池の過充電又は過放電の現象を防止する。同時に、上記電池状況をタイムリーに提供することによって、問題のある上記電池を選別し、電池パック全体の運転の信頼性及び効率性を保持することができ、電池残量推定モデルの実現を可能にする。さらに、新規電池、充電器等のさらなる最適化及び開発に資料を提供するために、各電池の使用履歴を構築する必要がある。
本発明の好ましい実施例によれば、図15は、上記電動ウォーキング田植機の上記電池制御ユニットの別の設計態様である。上記電池制御ユニット10100は、制御ユニット1011A、電圧検出器1012A、温度検出器1013A、保護ユニット1014A、充電均等化ユニット1015A、メモリ1016A、電量計1017A、保護回路1018A及び交換接続モジュール1019Aを含む。上記各ユニット及び回路は、設計需要に応じて接続されて上記電動ウォーキング田植機の電動システムに用いられ、上記電池パックの効果的な管理及び安全監視を行う。上記電池制御ユニット10100の上記電池パック10200に対する管理は、SOCを正確に推算し、即ち、上記電池パックの荷電状態(State of Charge，SOC;電池残量とも呼ばれる)を正確に推算し、上記電池制御ユニットによりSOCが合理的な範囲に維持されることを保証し、過充電又は過放電による上記電池パックへの損害を防止し、さらに上記電池の残量又はエネルギー貯蔵電池の荷電状態をリアルタイムに報告することを含む。
上記電池パック充放電の過程において、上記電池パックにおける各電池の端子電圧及び温度、充放電電流、電池の総電圧を即時に収集することで、電池の過充電又は過放電の現象を防止する。同時に、上記電池状況をタイムリーに提供することによって、問題のある上記電池を選別し、電池パック全体の運転の信頼性及び効率性を保持することができ、電池残量推定モデルの実現を可能にする。さらに、新規電池、充電器等のさらなる最適化及び開発に資料を提供するために、各電池の使用履歴を構築する必要がある。
当業者に理解できるように、上記各電池制御ユニットの設計態様は、異なる必要、例えば、異なる農機、環境、需要に応じて調整することができる。特に、本発明では、主として上記電池制御ユニットにより上記電動ウォーキング田植機の電動システムを制御管理する。つまり、上記電池制御ユニットと上記電動ウォーキング田植機の上記電池とを組合せることによって、上記電池の電圧、温度、電流を検出すると同時に、熱管理、電池均等化管理、警報、漏電検出、残量計算、放電パワー、SOC&SOH状態報告等を行うことで、上記電池パックの最適な使用方法を提供し、電池パックの濫用及び不当使用を防止し、使用の安全性及び長寿命を保証し、その性能を最大限に発揮し、電池容量及びエネルギー利用の高効率性を実現する。
また、図16に示すように、本発明は、電動ウォーキング田植機の電池制御ユニット検出方法をさらに提供する。該方法は、電池パック10200の状態を確認するステップ(S01)と、上記電池パック10200の電圧を確認するステップ(S02)と、上記電池パック10200の温度を確認するステップ(S03)と、上記電池パック10200の電流を確認するステップ(S04)とを含む。
当業者に理解できるように、上述ステップの順序は、製造プロセスの需要に応じて調整することができる。
当業者に理解できるように、上記の説明及び図面に示す本発明の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明を制限しない。本発明の目的は、完全且つ効果的に達成されている。本発明の機能及び構造原則は実施例に示されており、上記原則から逸脱しない限り、本発明の実施形態を任意に変形や修正することができる。

Claims (16)

  1. 電動システム、機械式伝動システム、及び作業システムを含み、
    前記電動システムは、電気エネルギーを動力源とし、前記電動システムは、前記機械式伝動システムにより前記作業システムが田植作業を行うように駆動することを特徴とする電動ウォーキング田植機。
  2. 前記電動システムは、電源を含み、前記電源は、前記電動システムに電気エネルギーを提供することを特徴とする請求項1に記載の電動ウォーキング田植機。
  3. 前記電動システムは、制御ユニットを含み、前記制御ユニットは、前記電動システム及び前記機械式伝動システムの動作を調和して制御することを特徴とする請求項2に記載の電動ウォーキング田植機。
  4. 前記電動システムは、駆動ユニットを含み、前記駆動ユニットは、前記制御ユニットにより駆動エネルギーを取得し、前記制御ユニットにより前記機械式伝動システムの駆動を制御することを特徴とする請求項3に記載の電動ウォーキング田植機。
  5. 前記駆動ユニットは、ハブモータ方式により前記電動ウォーキング田植機の走行機能を実現することを特徴とする請求項4に記載の電動ウォーキング田植機。
  6. 前記電動システムは、表示ユニットを含み、前記表示ユニットは、前記電源管理ユニットの動作状態を表示することを特徴とする請求項4に記載の電動ウォーキング田植機。
  7. 前記作業システムは、操作ユニットを含み、前記操作ユニットは、前記電動システム、前記機械式伝動システム又は前記作業システムの動作を操作可能に制御することを特徴とする請求項6に記載の電動ウォーキング田植機。
  8. 前記作業システムは、田植ユニットを含み、前記田植ユニットは、前記電動システムにより電気エネルギーを提供し、前記機械式伝動システムにより伝動して田植えを行うことを特徴とする請求項7に記載の電動ウォーキング田植機。
  9. 前記作業システムは、走行ユニットを含み、前記走行ユニットは、前記電動システムにより電気エネルギーを提供し、前記機械式伝動システムにより伝動して走行することを特徴とする請求項8に記載の電動ウォーキング田植機。
  10. 前記電動システムは、電源管理ユニットを含み、前記電源管理ユニットは、前記電源及び前記電動システムの動作を管理することを特徴とする請求項2〜9の何れか1項に記載の電動ウォーキング田植機。
  11. 前記電動システムは、回路モジュールを含み、前記回路モジュールは、防水可能に設けられることによって、防水しながら電気エネルギーを提供することを特徴とする請求項10に記載の電動ウォーキング田植機。
  12. 前記回路モジュールは、密閉箱体を含み、前記電源及び前記電源管理ユニットは、前記密閉箱体内に防水可能に設けられることを特徴とする請求項11に記載の電動ウォーキング田植機。
  13. 前記回路モジュールは、前記田植ユニットの備蓄部の下方に設けられ、前記回路モジュールを遮って前記回路モジュールの防水要求を満たすことを特徴とする請求項12に記載の電動ウォーキング田植機。
  14. 前記密閉箱体は、絶縁層を含み、前記電源及び前記電源管理ユニットは、前記絶縁層の内側に設けられることを特徴とする請求項12に記載の電動ウォーキング田植機。
  15. 前記回路モジュールは、防水接続部を含み、前記防水接続部は、前記密閉箱体内及び前記密閉箱体の外部装置に防水可能に電気的に接続されることを特徴とする請求項14に記載の電動ウォーキング田植機。
  16. 前記防水接続部は、少なくとも1つの防水コネクタを含み、前記防水コネクタは、航空コネクタであることを特徴とする請求項15に記載の電動ウォーキング田植機。
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