JP2023058185A - 電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのモータを備えた電動作業機において、各モータ共通の制御部が、異なるキャリア周波数のＰＷＭ信号にて各モータへの供給電力を制御できるようにする。【解決手段】電動作業機は、第１及び第２のモータと、直流電源から各モータへの通電経路上に設けられた第１及び第２のスイッチと、第１及び第２のキャリア周波数設定部と、制御部とを備える。第１及び第２のキャリア周波数設定部は、第１及び第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第１及び第２のキャリア周波数を、異なる周波数に設定する。制御部は、第１又は第２のキャリア周波数にて生成されたＰＷＭ信号にて、第１又は第２のスイッチを駆動し、第１又は第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、電動作業機に関する。

特許文献１には、作業機として、作業モータと、走行モータと、制御部とを備えた芝刈り機が記載されている。この芝刈り機において、作業モータは、刈り刃を駆動するモータであり、走行モータは、芝刈り機を走行（自走）させるモータである。また、制御部は、コンピュータにて構成されており、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することで、作業モータ及び走行モータの回転速度をそれぞれ制御する。

ＷＯ２０１９／０９７６８３

ところで、モータの回転速度は、モータへの通電経路に設けられたスイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ）された制御信号（ＰＷＭ信号）にてオン・オフさせることにより制御される。作業モータは、ＰＷＭ制御の周期を決めるキャリア周波数が高いと、スイッチングロスによるスイッチング素子の過熱故障を引き起こすことがあるため、スイッチング回数を少なくするために、キャリア周波数を低くすることが求められる。一方、走行モータは、トルク変動が生じると、芝刈り機の走行が不安定になり、使用感が悪くなるため、トルク（換言すればモータの回転速度）を安定させるために、キャリア周波数を高くすることが求められる。

しかし、特許文献１に記載の芝刈り機においては、作業モータ及び走行モータを制御する制御部が１つであり、各モータは共通の制御部にて制御されることから、各モータをＰＷＭ制御する際のキャリア周波数も同一になる。従って、特許文献１に記載の芝刈り機においては、モータ毎に適正なキャリア周波数を設定して、各モータの回転速度を制御することができない、という問題があった。

本開示の１つの局面は、２つのモータを備えた電動作業機において、各モータ共通の制御部が、異なるキャリア周波数のＰＷＭ信号にて各モータへの供給電力を制御できるようにすること、を目的とする。

本開示の１つの局面の電動作業機は、第１のモータと、第２のモータと、第１の通電経路と、第２の通電経路と、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第１のキャリア周波数設定部と、第２のキャリア周波数設定部と、制御部と、を備える。

第１のモータは、第１の駆動対象物を駆動するように構成されており、第２のモータは第２の駆動対象物を駆動するように構成されている。つまり、第１のモータと第２のモータは、互いに異なる駆動対象物を駆動する。

第１の通電経路は、直流電源と第１のモータとを接続するように構成され、第２の通電経路は、直流電源と第２のモータとを接続するように構成されている。そして、第１の通電経路上には第１のスイッチが設けられており、第２の通電経路上には、第２のスイッチが設けられている。

第１のキャリア周波数設定部は、第１のスイッチをオン・オフさせて第１のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第１のキャリア周波数を、設定するように構成されている。また、第２のキャリア周波数設定部は、第２のスイッチをオン・オフさせて第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第２のキャリア周波数を、第１のキャリア周波数とは異なる周波数に設定するように構成されている。

そして、制御部は、第１のモータの駆動指令が入力されると、第１のキャリア周波数にて第１のＰＷＭ信号を生成して第１のスイッチに出力することで、第１のモータへの供給電力を制御する。また、制御部は、第２のモータの駆動指令が入力されると、第２のキャリア周波数にて第２のＰＷＭ信号を生成して第２のスイッチに出力することで、第２のモータへの供給電力を制御する。

このように、上述の電動作業機においては、第１のモータ及び第２のモータへの供給電力が、それぞれ、周波数が異なる第１のキャリア周波数及び第２のキャリア周波数にて生成された第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号により、ＰＷＭ制御される。

従って、上述の電動作業機によれば、第１のモータ及び第２のモータが、各モータ共通の１つの制御部にて駆動されるにもかかわらず、各モータへの供給電力をＰＷＭ制御する際のキャリア周波数を、モータ毎に設定することができる。よって、第１のモータ及び第２のモータへの供給電力を、それぞれ、各モータに適したキャリア周波数にてＰＷＭ制御することができるようになる。

実施形態の芝刈り機の外観を表す斜視図である。 芝刈り機の電気的な構成を表すブロック図である。 刃物モータ及び自走モータの駆動時の制御動作を表すタイムチャートである。 制御部において実行される制御処理を表すフローチャートである。 図４に示すモータ駆動処理を表すフローチャートである。 図５に示す刃物モータ制御処理を表すフローチャートである。 図５に示す自走モータ制御処理を表すフローチャートである。 図４，図５，図７に示す自走ブレーキ制御処理を表すフローチャートである。 図４，図５，図６に示す刃物ブレーキ制御処理を表すフローチャートである。 刃物モータのブレーキ制御時の動作を表すタイムチャートである。

［実施形態の総括］
ある実施形態における電動作業機は、第１の駆動対象物を駆動するように構成された第１のモータを備えてもよい。第１のモータは、直流電源と第１のモータとを接続するように構成された第１の通電経路を備えてもよい。また、第１の通電経路上には、第１のスイッチが設けられていてもよい。

加えて／あるいは、電動作業機は、第２の駆動対象物を駆動するように構成された第２のモータを備えてもよい。第２のモータは、直流電源と第２のモータとを接続するように構成された第２の通電経路を備えてもよい。また、第２の通電経路上には、第２のスイッチが設けられていてもよい。

加えて／あるいは、電動作業機は、第１のスイッチをオン・オフさせて第１のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第１のキャリア周波数を設定するよう構成された第１のキャリア周波数設定部を備えてもよい。また、電動作業機は、第２のスイッチをオン・オフさせて第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第２のキャリア周波数を、第１のキャリア周波数とは異なる周波数に設定するよう構成された第２のキャリア周波数設定部を備えてもよい。

加えて／あるいは、電動作業機は、第１のモータの駆動指令が入力されると、第１のキャリア周波数にて第１のＰＷＭ信号を生成して第１のスイッチに出力することで、第１のモータへの供給電力を制御する制御部を備えてもよい。

また、この制御部は、第２のモータの駆動指令が入力されると、第２のキャリア周波数にて第２のＰＷＭ信号を生成して第２のスイッチに出力することで、第２のモータへの供給電力を制御するように構成されてもよい。

ある実施形態における電動作業機が、上記の第１のモータ、第２のモータ、第１の通電経路、第２の通電経路、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のキャリア周波数設定部、第２のキャリア周波数設定部、及び、制御部を含んでいるのであれば、このような電動作業機は、第１のモータへの供給電力をＰＷＭ制御するための第１のキャリア周波数と、第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御するための第２のキャリア周波数を、それぞれ、各モータの制御に適したキャリア周波数に設定することができる。

このため、例えば、第１の駆動対象物から第１のモータに加わる負荷が大きく、第１のモータへの供給電力が大きくなる場合に、第１のキャリア周波数を第２のキャリア周波数よりも低い周波数に設定することができる。このように第１のキャリア周波数を設定することで、第１のスイッチで生じるスイッチングロスを低減して、第１のスイッチが過熱状態となるのを抑制できる。

また、この場合、第１のスイッチを過熱故障から保護するために、第１のスイッチの耐電圧を高くする必要がないため、第１のスイッチとして耐電圧の低いスイッチング素子を選定することができるようになり、電動作業機のコストを低減することができる。

また、この場合、第２のキャリア周波数を、第１のキャリア周波数よりも高い周波数に設定することができるので、第２のモータのトルク変動を抑制して、第２の駆動対象物を所望速度で安定して駆動することができる。

加えて／あるいは、電動作業機は、第１のキャリア周波数が、第２のキャリア周波数よりも周波数が低く設定されていてもよい。また、第１の駆動対象物は、刃物であり、第１モータは、その刃物を回転させるように構成されてもよい。また、第２の駆動対象物は、電動作業機を走行させる車輪であり、第２モータは、その車輪を回転させるように構成されてもよい。

このように構成された電動作業機によれば、第1モータは、作業時に刃物から加わる負荷が大きくなるため、第１のスイッチは、ＰＷＭ制御にて周期的にオン・オフされることにより生じるスイッチングロスによって、発熱し易くなる。しかし、上記のように、第１のキャリア周波数を第２のキャリア周波数よりも周波数を低くすることで、発熱を抑えることができる。

また、第２モータは、キャリア周波数が低いと、車輪から加わる負荷によってトルク変動（換言すれば回転変動）し易くなるが、第２のキャリア周波数を高くすることで、トルク変動を抑制することができる。このため、電動作業機を自走させる際の走行速度を安定させて、使用者に速度変動による違和感を与えるのを抑制することができる。

加えて／あるいは、電動作業機は、第１のキャリア周波数が、１００Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲内に設定されていてもよい。また、第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～２０ｋＨｚの範囲内に設定されていてもよい。

第１のキャリア周波数或いは第２のキャリア周波数がこのように設定された電動作業機によれば、第１のモータへの供給電力をＰＷＭ制御したとき、或いは、第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御したときに、スイッチングノイズが使用者に聞こえるのを抑制できる。

つまり、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を、１ｋＨｚ～８ｋＨｚの周波数領域内に設定すると、スイッチのオン・オフによって生じるスイッチングノイズが、周囲の者に聞こえる可聴ノイズとなって、使用者等に不快感を与えることが考えられる。

しかし、第１のキャリア周波数或いは第２のキャリア周波数を上記のように設定すれば、モータへの供給電力をＰＷＭ制御したときに発生するスイッチングノイズにより、使用者に不快感を与えることを抑制できる。

なお、この場合、より好ましくは、第１のキャリア周波数は、３００Ｈｚ～７００Ｈｚの範囲内に設定されていてもよく、第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲内に設定されていてもよい。

加えて／あるいは、電動作業機は、第１のスイッチ及び／又は第２のスイッチは、第１のＰＷＭ信号若しくは第２のＰＷＭ信号によりオン状態からオフ状態に変化するターンオフ時間が、オフ状態からオン状態に変化するターンオン時間に比べて、長くなるように構成されてもよい。

電動作業機がこのように構成されていれば、第１のスイッチ若しくは第２のスイッチのターンオフ時に、第１のモータ若しくは第２のモータに蓄積されたエネルギにより発生する高電圧のピーク電圧を抑制することができる。この結果、第１のスイッチ若しくは第２のスイッチが自身のターンオフ時に発生する高電圧によって劣化するのを抑制することができる。

また、ある実施形態では、上述の特徴はどのように組み合わされていてもよい。また、ある実施形態では、上述の特徴の何れかは削除されてもよい。
［特定の例示的な実施形態］
以下に、本開示の例示的な実施形態を図面と共に説明する。なお、本実施形態では、電動作業機として、芝刈り機１０を例に採り説明する。

＜芝刈り機の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の芝刈り機１０は、車体１１を備える。また、芝刈り機１０は、車体１１の上部にバッテリ接続部１９を備える。バッテリ接続部１９は、蓋を備え、蓋の内側に複数のバッテリパック６（図２参照）を着脱できるように構成されている。なお、バッテリパック６は、内部に充放電可能なバッテリ８を備える。バッテリ８は、本開示の直流電源の一例である。

また、芝刈り機１０は、集草ボックス５を備える。集草ボックス５は、車体１１の後部に取り付けられる。
芝刈り機１０は、ハンドル１２を備える。ハンドル１２は、Ｕ字形状に形成されており、車体１１に取り付けられている。ハンドル１２は、使用者によって把持されるように構成されている。使用者は、ハンドル１２を把持しながら芝刈り機１０の後方を歩行し、ハンドル１２を介して芝刈り機１０を操作する。

芝刈り機１０は、使用者により操作される第１操作レバー１３及び第２操作レバー１４を備える。この２つの操作レバー１３，１４は、ハンドル１２の形状に対応してＵ字形状に形成されている。第１操作レバー１３は、ハンドル１２の前側に配置され、第２操作レバー１４は、ハンドル１２の後側に配置されている。

そして、第１操作レバー１３は、使用者がハンドル１２側（つまり後方）に引き操作できるように、ハンドル１２に取り付けられている。また、第２操作レバー１４は、使用者がハンドル１２側（つまり前方）に引き操作できるように、ハンドル１２に取り付けられている。

次に、芝刈り機１０は、車体１１の底面に設けられた刈り刃１８（図２参照）を備える。また、芝刈り機１０は、車体１１の内部に設けられた刃物モータ３１（図２参照）を備える。刃物モータ３１の回転軸は、直接又は伝達部を介して、刈り刃１８に物理的に接続されている。

すなわち、刃物モータ３１は、芝刈り用の刈り刃１８を駆動するためのモータであり、刈り刃１８は、刃物モータ３１から駆動力を受けて回転する。そして、刈り刃１８の回転により刈り取られた芝は、集草ボックス５内に集められる。

また、芝刈り機１０は、左右一対の駆動輪１６を備える。この一対の駆動輪１６は、車体１１の後部に設けられている。また、芝刈り機１０は、左右一対の従動輪１５を備える。この一対の従動輪１５は、車体１１の前部に設けられている。

また、芝刈り機１０は、車体１１の内部に自走モータ３２（図２参照）を備える。自走モータ３２の回転軸は、伝達部を介して一対の駆動輪１６に物理的に接続されている。すなわち、自走モータ３２は、一対の駆動輪１６を駆動するためのモータであり、一対の駆動輪１６は、自走モータ３２から駆動力を受けて回転し、芝刈り機１０を前方に自走させる。

なお、刃物モータ３１は、本開示の第１のモータの一例に相当し、刈り刃１８は、本開示の刃物であり、第１の駆動対象物の一例に相当する。また、自走モータ３２は、本開示の第２のモータの一例に相当し、駆動輪１６は、本開示の第２の駆動対象物の一例に相当する。そして、本実施形態では、刃物モータ３１及び自走モータ３２は、ブラシ付きモータの形態である。

上述した２つの操作レバー１３，１４のうち、第１操作レバー１３は、刃物モータ３１を駆動又は停止させるためのものであり、第２操作レバー１４は、自走モータ３２を駆動又は停止させるためのものである。

このため、第１操作レバー１３には、刃物モータ３１の駆動用のスイッチとして、刃物スイッチ２１（図２参照）が設けられている。刃物スイッチ２１は、操作レバー１３がハンドル１２側（つまり後方）に引き操作されているときにオン状態になる。

また、第２操作レバー１４には、自走モータ３２の駆動用のスイッチとして、自走スイッチ２２（図２参照）が設けられている。自走スイッチ２２は、第２操作レバー１４がハンドル１２側（つまり前方）に引き操作されるときにオン状態となる。

なお、第１，第２操作レバー１３，１４は、使用者が手を離すと、引き操作される前の元の位置に戻るように、ハンドル１２に取り付けられている。従って、刃物スイッチ２１は、第１操作レバー１３が引き操作されているときに、使用者が第１操作レバー１３から手を離すと、オフ状態に戻る。同様に、自走スイッチ２２は、第２操作レバー１４が引き操作されているときに、使用者が第２操作レバー１４から手を離すと、オフ状態に戻る。

次に、芝刈り機１０は、操作部１７を備える。操作部１７は、ハンドル１２に取り付けられている。操作部１７には、主電源スイッチ２０が設けられている。主電源スイッチ２０は、使用者が操作（押下）しているときにだけオン状態となるタクトスイッチの形態である。

また、操作部１７には、芝刈り機１０の状態を表示する表示部２６も設けられている。表示部２６は、各種表示用のＬＥＤを備える。表示部２６のＬＥＤには、例えば、主電源スイッチ２０の操作により図２に示すコントローラ３０に電源供給がなされているときに点灯される主電源ＬＥＤが含まれる。また、表示部２６のＬＥＤには、バッテリ８に蓄積された電力量（以下、残容量）を表示する残容量表示ＬＥＤや、各モータ３１，３２の駆動系の異常時に点灯される異常表示ＬＥＤ等も含まれる。

操作部１７には、上述した刃物スイッチ２１及び自走スイッチ２２や、芝刈り機１０の走行速度を調整するための速度調整ダイヤル２４も取り付けられている。図２に示すように、速度調整ダイヤル２４は、使用者の操作によって変化するダイヤル位置により抵抗値が変化する可変抵抗器を備え、その抵抗値により走行速度を指令するよう構成されている。

＜コントローラの構成＞
次に、コントローラ３０は、刃物モータ３１及び自走モータ３２を駆動すると共に、表示部２６に設けられた各種ＬＥＤの表示を制御するものである。コントローラ３０は、１つの基板上に設けられており、車体１１の内部に収納されている。以下、コントローラ３０の電気的構成について、図２を用いて説明する。

図２に示すように、コントローラ３０は、バッテリ８と、刃物モータ３１及び自走モータ３２とに電気的に接続されている。このため、コントローラ３０には、バッテリ８と刃物モータ３１、及び、バッテリ８と自走モータ３２、をそれぞれ接続して、バッテリ８から各モータ３１，３２へ電力供給を行うための第１の通電経路３５、第２の通電経路３４、及び、第３の通電経路３６が設けられている。

第１，第２の通電経路３５，３６は、刃物モータ３１及び自走モータ３２の２つの端子にそれぞれ接続されて、一方の端子をバッテリ８の正極側に接続し、他方の端子をバッテリ８の負極側（図ではグラウンド）に接続する通電経路である。つまり、第１，第２の通電経路３５，３６は、各モータ３１，３２専用の通電経路である。また、第３の通電経路３４は、バッテリ８の正極側端子と、第１，第２の通電経路３５，３６とを接続する、各モータ３１，３２共通の通電経路である。

第３の通電経路３４上には、この通電経路３４を導通・遮断させる第３のスイッチング素子４０が設けられている。第３のスイッチング素子４０は、ｎチャネル型の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴ）の形態である。このため、第３のスイッチング素子４０は、制御回路５０からゲートにハイレベルの駆動信号が入力されることによりオン状態となって第３の通電経路３４を導通させる。

また、第１，第２の通電経路３５，３６で、各モータ３１，３２の端子とバッテリ８の負極側とを接続する通電経路３５，３６上には、それぞれ、各通電経路３５，３６を導通・遮断させる第１，第２のスイッチング素子４１，４２が設けられている。

第１，第２のスイッチング素子４１，４２は、第３のスイッチング素子４０と同様、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴにて構成されている。このため、第１，第２のスイッチング素子４１，４２は、それぞれ、制御回路５０からゲートにハイレベルの駆動信号が入力されることによりオン状態となって、第１，第２の通電経路３５，３６を導通させる。

制御回路５０は、刃物モータ３１或いは自走モータ３２を駆動する際には、モータ３１，３２毎に設定されるキャリア周波数にて、所定デューティ比のＰＷＭ信号を生成する。そして、その生成したＰＷＭ信号を、各モータ３１，３２に対応する第１，第２のスイッチング素子４１，４２に出力することで、第１，第２のスイッチング素子４１，４２をオン・オフさせる。この結果、刃物モータ３１及び自走モータ３２への供給電力がＰＷＭ制御される。

なお、第１のスイッチング素子４１は、本開示の第１のスイッチの一例に相当し、制御回路５０から第１のスイッチング素子４１に出力されるＰＷＭ信号は、本開示の第１のＰＷＭ信号の一例に相当する。また、第２のスイッチング素子４２は、本開示の第２のスイッチの一例に相当し、制御回路５０から第２のスイッチング素子４２に出力されるＰＷＭ信号は、本開示の第２のＰＷＭ信号の一例に相当する。

また、第１，第２のスイッチング素子４１，４２とバッテリ８の負極側との間の第１，第２の通電経路３５，３６上には、それぞれ、抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１が設けられている。これら各抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１は、各モータ３１，３２に流れるモータ電流を検出するための電流検出用抵抗である。そして、各抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１には、それぞれ、各抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１の両端電圧から、各モータ３１，３２に流れたモータ電流を検出する第１電流検出回路４３及び第２電流検出回路４４が設けられている。

第１電流検出回路４３及び第２電流検出回路４４からの検出信号は、制御回路５０に入力される。制御回路５０は、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動時に、第１電流検出回路４３若しくは第２電流検出回路４４からの検出信号に基づき、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２に流れたモータ電流を監視する。

そして、制御回路５０は、監視中のモータ電流が予め設定された電流閾値を越えると、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動系に異常が生じたと判定して、第３のスイッチング素子４０をオン状態からオフ状態に切り替え、第３の通電経路３４を遮断する。この結果、刃物モータ３１及び自走モータ３２は、過電流から保護されることになる。

次に、第１の通電経路３５には、刃物モータ３１と並列になるよう、第４のスイッチング素子４５が設けられている。また、第２の通電経路３６には、自走モータ３２と並列になるよう、第５のスイッチング素子４６が設けられている。

第４，第５のスイッチング素子４５，４６は、第１～第３のスイッチング素子４０～４２と同様、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴにて構成されている。このため、第４，第５のスイッチング素子４５，４６は、それぞれ、制御回路５０からゲートにハイレベルのブレーキ信号が入力されることによりオン状態となって、刃物モータ３１，自走モータ３２の両端を短絡させる。

従って、刃物モータ３１が回転しているときに、第１のスイッチング素子４１がオフ状態、第４のスイッチング素子４５がオン状態となると、第４のスイッチング素子４５を介してブレーキ電流が流れ、刃物モータ３１に制動トルクが発生する。また、自走モータ３２が回転しているときに、第２のスイッチング素子４２がオフ状態、第５のスイッチング素子４６がオン状態となると、第５のスイッチング素子４６を介してブレーキ電流が流れ、自走モータ３２に制動トルクが発生する。すなわち、第４，第５のスイッチング素子４５，４６は、刃物モータ３１，自走モータ３２に制動力を発生させて回転を停止させる、短絡ブレーキ用のスイッチである。

次に、刃物モータ３１及び第４のスイッチング素子４５とバッテリ８の正極側との間の第１の通電経路３５上には、刃物スイッチ２１に連動してオン・オフされる、刃物モータ３１の駆動スイッチ２１Ａが設けられている。また、自走モータ３２及び第５のスイッチング素子４６とバッテリ８の正極側との間の第２の通電経路３６上には、自走スイッチ２２に連動してオン・オフされる、自走モータ３２の駆動スイッチ２２Ａが設けられている。

この２つの駆動スイッチ２１Ａ，２２Ａは、刃物スイッチ２１若しくは自走スイッチ２２がオン状態となって、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動指令が入力されているときに、通電経路３５若しくは３６を導通させるものである。

このため、第１，第２のスイッチング素子４１，４２が短絡故障したとしても、刃物スイッチ２１若しくは自走スイッチ２２がオフされると、駆動スイッチ２１Ａ若しくは２２Ａがオフされて、第１の通電経路３５若しくは第２の通電経路３６が遮断される。従って、第１，第２のスイッチング素子４１，４２が短絡故障した場合であっても、使用者は、刃物スイッチ２１若しくは自走スイッチ２２をオフ状態に切り替えることで、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動を停止させることができる。

また、制御回路５０から第１，第２のスイッチング素子４１，４２へのＰＷＭ信号の出力経路には、それぞれ、第１，第２のターンオフ遅延回路４７，４８が設けられている。第１，第２のターンオフ遅延回路４７，４８は、ＰＷＭ信号により第１，第２のスイッチング素子４１，４２がオン状態からオフ状態に変化するターンオフ時間を、オフ状態からオン状態に変化するターンオン時間に比べて、長くするためのものである。

すなわち、第１のターンオフ遅延回路４７は、制御回路５０から第１のスイッチング素子４１へのＰＷＭ信号の出力経路上に設けられた抵抗器Ｒ１２と、この抵抗器Ｒ１２に並列接続された抵抗器Ｒ１３及びダイオードＤ１１の直列回路と、を備える。ダイオードＤ１１は、ＰＷＭ信号がローレベルからハイレベルに立ち上がったときに、制御回路５０から第１のスイッチング素子４１のゲートに流れ込む電流方向が、順方向となるように設けられている。

このため、ＰＷＭ信号がハイレベルに立ち上がって、制御回路５０から第１のスイッチング素子４１のゲートに流れ込む電流は、ＰＷＭ信号がローレベルに立ち下がって、第１のスイッチング素子４１のゲートから制御部に流れ出す電流よりも大きくなる。よって、ＰＷＭ信号がローレベルとなって、第１のスイッチング素子４１がオン状態からオフ状態に変化するターンオフ時間は、ＰＷＭ信号がハイレベルとなって、第１のスイッチング素子４１がオフ状態からオン状態に変化するターンオン時間に比べて、長くなる。

また、第２のターンオフ遅延回路４８は、制御回路５０から第２のスイッチング素子４２へのＰＷＭ信号の出力経路上に設けられた抵抗器Ｒ２２と、この抵抗器Ｒ２２に並列接続された抵抗器Ｒ２３及びダイオードＤ２１の直列回路と、を備える。そして、ダイオードＤ２１は、第１のターンオフ遅延回路４７のダイオードＤ１１と同様、ＰＷＭ信号が立ち上がったときに制御回路５０から第２のスイッチング素子４２のゲートに流れ込む電流方向が、順方向となるように設けられている。従って、第２のスイッチング素子４２がオン状態からオフ状態に変化するターンオフ時間は、第２のスイッチング素子４２がオフ状態からオン状態に変化するターンオン時間に比べて、長くなる。

このように、第１，第２のスイッチング素子４１，４２のターンオフ時間が、ターンオン時間に比べて長くなるようにしているのは、第１，第２のスイッチング素子４１，４２がターンオフした際に発生する高電圧のピーク電圧を抑制するためである。

つまり、第１，第２のスイッチング素子４１，４２がオン状態からオフ状態に変化すると、モータ３１，３２に蓄積されたエネルギにて、モータ３１，３２の第１，第２のスイッチング素子４１，４２側の端子部分に高電圧が発生する。そして、この高電圧のピーク電圧が第１，第２のスイッチング素子４１，４２の耐電圧を超えると、第１，第２のスイッチング素子４１，４２が劣化し、場合によっては破損する。そこで、本実施形態では、第１，第２のスイッチング素子４１，４２のターンオフ時間を長くすることで、モータ３１，３２に蓄積されたエネルギにて発生する高電圧のピーク電圧を低くし、第１，第２のスイッチング素子４１，４２を高電圧から保護しているのである。

次に、コントローラ３０には、バッテリ８から電力供給を受ける通電経路３４の電圧を安定化させるコンデンサ３７が設けられている。また、コントローラ３０には、通電経路３４を介してバッテリ８から電力供給を受けて、電源電圧Ｖｃｃを生成する電源回路３８が設けられている。

電源回路３８にて生成される電源電圧Ｖｃｃは、制御回路５０を駆動可能な直流定電圧であり、制御回路５０に供給される。また、電源電圧Ｖｃｃは、抵抗器Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２を介して、主電源スイッチ２０、刃物スイッチ２１、及び、自走スイッチ２２に印加される。また、電源電圧Ｖｃｃは、速度調整ダイヤル２４の可変抵抗器にも印加される。

主電源スイッチ２０、刃物スイッチ２１、及び、自走スイッチ２２と、抵抗器Ｒ０，Ｒ１，及び、Ｒ２との接続点は、それぞれ、制御回路５０に接続されている。また、速度調整ダイヤル２４の可変抵抗器の摺動子も、制御回路５０に接続されている。このため、制御回路５０側では、主電源スイッチ２０、刃物スイッチ２１、及び、自走スイッチ２２のオン・オフ状態、及び、速度調整ダイヤル２４からの走行速度の指令値（速度指令値）を取得することができる。

主電源スイッチ２０と抵抗器Ｒ０との接続点は、電源回路３８にも接続されている。図３に示すように、電源回路３８は、主電源スイッチ２０が操作されてオン状態となる度に起動又は停止される。つまり、主電源スイッチ２０は、使用者が操作（押下）しているときにだけオン状態となるため、電源回路３８は、主電源スイッチ２０が操作される度に、オン・オフ状態が切り替えられる。

また、コントローラ３０には、表示部２６に設けられた各種表示用のＬＥＤを点灯又は消灯させる表示回路５８が備えられている。そして、制御回路５０は、この表示回路５８を介して、表示部２６のＬＥＤによる表示状態を制御する。

＜制御回路の機能構成＞
次に、制御回路５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）の形態である。そして、制御回路５０においては、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、図２に示す各種機能を実現する。

なお、他の実施形態では、制御回路５０は、ＭＣＵに代えて、又はＭＣＵに加えて、例えばディスクリート素子などのような電子部品の組み合わせを備えてもよいし、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。また、制御回路５０は、特定用途向け汎用品（ＡＳＳＰ）を備えてもよいし、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・ロジック・デバイスを備えてもよいし、あるいはこれらの組み合わせを備えてもよい。

次に、制御回路５０の機能について説明する。
図２に示すように、制御回路５０は、速度指令判定部５２、ＳＷ入力判定部５４、表示制御部５６、クロック発生部６０、第１分周部６１、第２分周部６２、第１ＰＷＭ生成部６５、第２ＰＷＭ生成部６６、及び、モータ駆動制御部６８、としての機能を備える。

ここで、速度指令判定部５２は、速度調整ダイヤル２４の可変抵抗器の摺動子から、可変抵抗器にて電源電圧Ｖｃｃを分圧した電圧値を取り込み、走行速度の速度指令値を判定する。

また、ＳＷ入力判定部５４は、主電源スイッチ２０と抵抗器Ｒ０との接続点、刃物スイッチ２１と抵抗器Ｒ１との接続点、及び、自走スイッチ２２と抵抗器Ｒ２との接続点、の電位から、これら各スイッチ２０，２１，２２のオン・オフ状態を判定する。

つまり、ＳＷ入力判定部５４は、上記各接続点の電位がローレベルであるとき、対応するスイッチ２０，２１又は２２はオン状態であり、上記各接続点の電位がハイレベルであるとき、対応するスイッチ２０，２１又は２２はオフ状態であると判定する。なお、ＳＷは、スイッチを表す。

次に、クロック発生部６０は、制御回路５０の動作タイミングを決定する基準クロックを発生する、所謂発振器である。
そして、第１分周部６１は、クロック発生部６０から出力される基準クロックを分周することで、刃物モータ３１への供給電力をＰＷＭ制御するための第１のＰＷＭ信号の周期、換言すれば、第１のキャリア周波数を設定する。

また、第２分周部６２は、クロック発生部６０から出力される基準クロックを分周することで、自走モータ３２への供給電力をＰＷＭ制御するための第２のＰＷＭ信号の周期、換言すれば、第２のキャリア周波数を設定する。

次に、図３に示すように、第１ＰＷＭ生成部６５は、刃物スイッチ２１がオン状態であるとき、第１分周部６１から出力される第１のキャリア周波数のクロックに同期して、刃物モータ３１への供給電力をＰＷＭ制御するための第１のＰＷＭ信号を生成する。

また、第２ＰＷＭ生成部６６は、自走スイッチ２２がオン状態であるとき、第２分周部６２から出力される第２のキャリア周波数のクロックに同期して、自走モータ３２への供給電力をＰＷＭ制御するための第２のＰＷＭ信号を生成する。

なお、第１ＰＷＭ生成部６５及び第２ＰＷＭ生成部６６は、刃物モータ３１及び自走モータ３２の駆動開始時には、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号のデューティ比を予め設定された最小値に設定する。そして、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の１周期毎に、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号のデューティ比が目標デューティ比となるまで、デューティ比を徐々に増加させる。

これは、刃物モータ３１及び自走モータ３２の回転速度を、駆動開始後、徐々に上昇させる、所謂ソフトスタートを実施するためである。そして、このソフトスタートにより、刈り刃１８及び駆動輪１６の回転速度は駆動開始後スムーズに上昇し、上昇時の急峻な回転変動により使用者に違和感を与えるのを抑制できる。

また、第１ＰＷＭ生成部６５にて生成される第１のＰＷＭ信号の目標デューティ比（ＤＵＴＹ）は、図３に示すように、１００％に固定されている。このため、刃物モータ３１は、ＤＵＴＹ：１００％のＰＷＭ信号にて、最大回転速度に制御される。

これに対し、第２ＰＷＭ生成部６６にて生成される第２のＰＷＭ信号の目標デューティ比（ＤＵＴＹ）は、図３に示す１００％を最大値として、速度調整ダイヤル２４からの速度指令値に対応した任意のデューティ比に設定される。このため、自走モータ３２の回転速度は、速度指令値に対応した回転速度に制御される。

ところで、刃物モータ３１は、刈り刃１８を駆動するものであるため、芝刈り作業時に刈り刃１８から加わる負荷が、芝刈り機１０の走行時に駆動輪１６から自走モータ３２に加わる負荷に比べて大きくなる。従って、刃物モータ３１の消費電力は、自走モータ３２の消費電力よりも大きい。

このため、刃物モータ３１への供給電力をＰＷＭ制御するのに用いられる第１のスイッチング素子４１は発熱し易く、ＰＷＭ制御のキャリア周波数が高いと、第１のスイッチング素子４１が過熱状態となって故障することがある。

そこで、第１ＰＷＭ生成部６５にて生成される第１のＰＷＭ信号のキャリア周波数は、第１のスイッチング素子４１を過熱状態から保護することのできる周波数に設定される。具体的には、第１分周部６１にて設定される第１のキャリア周波数は、第１のスイッチング素子４１を過熱保護するために、例えば、５００Ｈｚに設定される。

一方、自走モータ３２は、芝刈り機１０を安定走行させるために、回転速度を一定にすることが求められる。しかし、自走モータ３２への供給電力をＰＷＭ制御する際のキャリア周波数を、刃物モータと同様の低い周波数に設定すると、第２のスイッチング素子４２のスイッチングにより、自動モータ３２に流れる電流が脈動し易くなる。この脈動は、所謂リップルと呼ばれ、電流にリップルが大きく重畳されると、自走モータ３２にトルクのムラが発生し、芝刈り機１０を安定して走行させることができなくなる。

そこで、第２ＰＷＭ生成部６６にて生成される第２のＰＷＭ信号のキャリア周波数は、自走モータ３２により芝刈り機１０を安定して走行させることができるように、第１のキャリア周波数に比べて高い周波数に設定される。具体的には、第２分周部６２にて設定される第２のキャリア周波数は、芝刈り機１０を安定して走行させることができるように、例えば、８ｋＨｚに設定される。

次に、モータ駆動制御部６８は、上記のように第１ＰＷＭ生成部６５及び第２ＰＷＭ生成部６６にて生成された第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を、それぞれ、第１，第２のスイッチング素子４１，４２の駆動信号として出力する。

この結果、刃物モータ３１及び自走モータ３２への供給電力が、それぞれ、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御されて、刃物モータ３１及び自走モータ３２が駆動される。

また、モータ駆動制御部６８は、刃物スイッチ２１或いは自走スイッチ２２がオン状態からオフ状態に切り替えられて、第１のＰＷＭ信号或いは第２のＰＷＭ信号の出力を停止すると、第４，第５のスイッチング素子４５，４６に駆動信号（以下、ブレーキ信号）を出力する。

第４，第５のスイッチング素子４５，４６は、ブレーキ信号によりオン状態となって、刃物モータ３１或いは自走モータ３２にブレーキ電流を流し、制動力を発生させる。従って、刃物スイッチ２１或いは自走スイッチ２２がオン状態からオフ状態に切り替えられたときには、刃物モータ３１或いは自走モータ３２を速やかに停止させることができる。

なお、本実施形態において、第１分周部６１は、本開示の第１のキャリア周波数設定部の一例に相当し、第２分周部６２は、本開示の第２のキャリア周波数設定部の一例に相当する。また、第１ＰＷＭ生成部６５、第２ＰＷＭ生成部６６、及び、モータ駆動制御部６８は、本開示の制御部の一例に相当する。

＜処理＞
次に、制御回路５０において、上記各機能を実現するために実行される制御処理について、図４～図９に示すフローチャートに沿って説明する。

この制御処理は、電源回路３８から電源電圧Ｖｃｃが供給されて制御回路５０が動作しているときに、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより実施される。
制御処理が開始されると、まずＳ１１０にて、経過時間計時用のカウンタをカウントアップすることで経過時間を計時する。Ｓ１１０にて計時する経過時間は、刃物モータ３１及び自走モータ３２を駆動若しくは制動させる制御を実施していない制御停止時間である。なお、Ｓはステップを表す。

次に、Ｓ１２０では、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動スイッチ、詳しくは、刃物スイッチ２１若しくは自走スイッチ２２、がオン状態であるか否かを判断する。
Ｓ１２０にて、刃物モータ３１若しくは自走モータ３２の駆動スイッチがオン状態であると判断されると、Ｓ１３０に移行する。Ｓ１３０では、経過時間計時用のカウンタをクリアし、Ｓ１４０に移行する。Ｓ１４０では、図５に示すモータ駆動処理を実行し、Ｓ１１０に移行する。なお、モータ駆動処理の詳細については後述する。

一方、Ｓ１２０にて、刃物モータ３１及び自走モータ３２の駆動スイッチは共にオフ状態であると判断されると、Ｓ１５０に移行する。Ｓ１５０では、現在、刃物モータ３１のブレーキ中であるか否か、詳しくは、第４のスイッチング素子４５にブレーキ信号を出力しているか否か、を判断する。

Ｓ１５０にて、現在、刃物モータ３１のブレーキ中であると判断されると、Ｓ１６０に移行し、Ｓ１５０にて、刃物モータ３１のブレーキ中ではないと判断されると、Ｓ１８０に移行する。

Ｓ１６０では、経過時間計時用のカウンタをクリアし、Ｓ１７０に移行する。Ｓ１７０では、図９に示す刃物ブレーキ制御処理を実行し、Ｓ１８０に移行する。なお、刃物ブレーキ制御処理の詳細については後述する。

次に、Ｓ１８０では、現在、自走モータ３２のブレーキ中であるか否か、詳しくは、第５のスイッチング素子４６にブレーキ信号を出力しているか否か、を判断する。
Ｓ１８０にて、現在、自走モータ３２のブレーキ中であると判断されると、Ｓ１９０に移行し、Ｓ１８０にて、自走モータ３２のブレーキ中ではないと判断されると、Ｓ２１０に移行する。

Ｓ１９０では、経過時間計時用のカウンタをクリアし、Ｓ２００に移行する。Ｓ２００では、図８に示す自走ブレーキ制御処理を実行し、Ｓ２１０に移行する。なお、自走ブレーキ制御処理の詳細については後述する。

Ｓ２１０では、Ｓ１１０にてカウントアップされた経過時間計時用のカウンタのカウント値が、予め設定された時間経過判定用の閾値に達したか否かを判断する。そして、経過時間計時用のカウンタのカウント値が閾値に達していなければ、Ｓ１１０に移行し、上記一連の処理を再度実行する。

一方、Ｓ２１０にて、経過時間計時用のカウンタのカウント値が閾値に達したと判断されると、Ｓ２２０に移行し、電源ＯＦＦ処理を実行して、制御処理を終了する。
電源ＯＦＦ処理は、上記カウント値が閾値に達したとき、詳しくは、刃物モータ３１及び自走モータ３２を駆動若しくは制動させる制御を実施していない制御停止時間が所定の待機時間に達したときに、制御回路５０自身の動作を停止させる処理である。このため、Ｓ２２０では、電源回路３８の動作を停止させて、制御処理を終了する。

次に、Ｓ１４０にて実行されるモータ駆動処理について説明する。
図５に示すように、モータ駆動処理においては、まずＳ３１０にて、刃物スイッチ２１及び自走スイッチ２２の両方がオン状態であるか否かを判断する。そして、刃物スイッチ２１及び自走スイッチ２２の両方がオン状態である場合には、Ｓ３２０に移行して、図６に示す刃物モータ制御処理を実行する。また、Ｓ３２０の処理実行後は、Ｓ３３０に移行し、図７に示す自走モータ制御処理を実行し、当該モータ駆動処理を終了する。

次に、Ｓ３１０にて、刃物スイッチ２１及び自走スイッチ２２の両方がオン状態ではないと判断されると、Ｓ３４０に移行して、刃物スイッチ２１がオン状態であるか否かを判断する。

Ｓ３４０にて、刃物スイッチ２１がオン状態であると判断されると、Ｓ３５０に移行して、現在、自走モータ３２のブレーキ中であるか否かを判断する。Ｓ３５０にて、現在、自走モータ３２のブレーキ中であると判断されると、Ｓ３６０に移行して、図８に示す自走ブレーキ制御処理を実行し、Ｓ３７０に移行する。また、Ｓ３５０にて、現在、自走モータ３２のブレーキ中ではないと判断されると、Ｓ３７０に移行する。そして、Ｓ３７０では、図６に示す刃物モータ制御処理を実行し、当該モータ駆動処理を終了する。

次に、Ｓ３４０にて、刃物スイッチ２１はオン状態ではないと判断された場合、換言すれば、自走スイッチ２２がオン状態である場合には、Ｓ３８０に移行して、現在、刃物モータ３１のブレーキ中であるか否かを判断する。

Ｓ３８０にて、現在、刃物モータ３１のブレーキ中であると判断されると、Ｓ３９０に移行して、図９に示す刃物ブレーキ制御処理を実行し、Ｓ４００に移行する。また、Ｓ３８０にて、現在、刃物モータ３２のブレーキ中ではないと判断されると、Ｓ４００に移行する。そして、Ｓ４００では、図７に示す自走モータ制御処理を実行し、当該モータ駆動処理を終了する。

次に、Ｓ３２０又はＳ３７０にて実行される刃物モータ制御処理、及び、Ｓ３３０又はＳ４００にて実行される自走モータ制御処理、について説明する。
図６に示すように、刃物モータ制御処理においては、まずＳ４１０にて、現在、刃物モータ３１のブレーキ中であるか否かを判断する。そして、現在、刃物モータ３１のブレーキ中である場合には、Ｓ４４０に移行して、図９に示す刃物ブレーキ制御処理を実行し、当該刃物モータ制御処理を終了する。

次に、Ｓ４１０にて、現在、刃物モータ３１のブレーキ中ではないと判断された場合には、Ｓ４２０に移行して、第１のスイッチング素子４１へ出力する第１のＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。

第１のＰＷＭ信号の目標デューティ比（ＤＵＴＹ）は１００％に固定されているが、Ｓ４２０では、上述したソフトスタートを実現するために、第１のＰＷＭ信号の１周期毎にデューティ比が目標デューティ比に近付くように、デューティ比を設定する。

そして、続くＳ４３０では、Ｓ４２０にて設定されたデューティ比にてパルス幅変調した第１のＰＷＭ信号を生成し、第１のスイッチング素子４１へ出力する、ＰＷＭ信号の出力制御を実行し、当該刃物モータ制御処理を終了する。

なお、第１のＰＷＭ信号の周期は、第１分周部６１にて基準クロックを分周することにより生成される第１のキャリア周波数の周期であり、Ｓ４３０では、この周期に同期してＳ４２０にて設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を出力する。

図７に示すように、自走モータ制御処理においては、まずＳ５１０にて、現在、自走モータ３２のブレーキ中であるか否かを判断する。そして、現在、自走モータ３２のブレーキ中である場合には、Ｓ５４０に移行して、図８に示す自走ブレーキ制御処理を実行し、当該自走モータ制御処理を終了する。

次に、Ｓ５１０にて、現在、自走モータ３２のブレーキ中ではないと判断された場合には、Ｓ５２０に移行して、第２のスイッチング素子４２へ出力する第２のＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。

なお、第２のＰＷＭ信号の目標デューティ比（ＤＵＴＹ）は、速度調整ダイヤル２４からの速度指令値に対応して設定される。そして、Ｓ５２０では、上述したソフトスタートを実現するために、デューティ比が第２のＰＷＭ信号の１周期毎に目標デューティ比に近付くように、デューティ比を設定する。

そして、続くＳ５３０では、Ｓ５２０にて設定されたデューティ比にてパルス幅変調した第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のスイッチング素子４２へ出力する、ＰＷＭ信号の出力制御を実行し、当該自走モータ制御処理を終了する。

なお、第２のＰＷＭ信号の周期は、第２分周部６２にて基準クロックを分周することにより生成される第２のキャリア周波数の周期であり、Ｓ５３０では、この周期に同期してＳ５２０にて設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を出力する。

次に、Ｓ２００，Ｓ３６０又はＳ５４０にて実行される自走ブレーキ制御処理、及び、Ｓ１７０，Ｓ３９０又はＳ４４０にて実行される刃物ブレーキ制御処理、について説明する。

図８に示すように、自走ブレーキ制御処理においては、まずＳ６１０にて、第２のスイッチング素子４２に対する第２のＰＷＭ信号の出力を停止させて、第２のスイッチング素子４２をオフ状態にする。

そして、続くＳ６２０では、自走ブレーキ用の第５のスイッチング素子４６へブレーキ信号を出力して、第５のスイッチング素子４６をオン状態にする。この結果、自走モータ３２にブレーキ電流が流れ、制動力が発生する。

次にＳ６３０では、自走ブレーキ時間計時用のカウンタをカウントアップすることで、第５のスイッチング素子４６へのブレーキ信号の出力時間（以下、自走ブレーキ時間）を計時する。

そして、続くＳ６４０では、Ｓ６３０にて計時された自走ブレーキ時間が、自走ブレーキ終了判定用として予め設定されたブレーキ時間に達したか否かを判断する。なお、このブレーキ時間には、自走ブレーキにより芝刈り機１０の走行を停止させるのに必要な時間が、予め設定されている。

Ｓ６４０にて、自走ブレーキ時間は、自走ブレーキ終了判定用のブレーキ時間に達していないと判断された場合には、当該自走ブレーキ制御処理を終了する。
一方、Ｓ６４０にて、自走ブレーキ時間は、自走ブレーキ終了判定用のブレーキ時間に達したと判断された場合には、Ｓ６５０に移行する。Ｓ６５０では、第５のスイッチング素子４６へのブレーキ信号の出力を停止し、自走モータ３２に対するブレーキ制御を終了する。そして、続くＳ６６０では、自走ブレーキ時間計時用のカウンタをクリアし、当該自走ブレーキ制御処理を終了する。

このように、自走ブレーキ制御処理によれば、自走スイッチ２２がオフ状態となって、自走モータ３２の駆動が停止されたときには、自走ブレーキ終了判定用のブレーキ時間に対応する一定時間の間、自走モータ３２に制動力を発生させる。このため、芝刈り機１０の走行を確実に停止させることができるようになる。

次に、図９に示すように、刃物ブレーキ制御処理においては、まずＳ７１０にて、第１のスイッチング素子４１に対する第１のＰＷＭ信号の出力を停止させて、第１のスイッチング素子４１をオフ状態にする。

そして、続くＳ７２０では、刃物ブレーキ用の第４のスイッチング素子４５へブレーキ信号を出力して、第４のスイッチング素子４５をオン状態にする。この結果、刃物モータ３１にブレーキ電流が流れ、制動力が発生する。

次にＳ７３０では、刃物ブレーキ時間計時用のカウンタをカウントアップすることで、第４のスイッチング素子４５へのブレーキ信号の出力時間（以下、刃物ブレーキ時間）を計時する。

そして、続くＳ７４０では、Ｓ７３０にて計時された刃物ブレーキ時間が、予め設定されたブレーキ時間ＴＡに達したか否かを判断する。Ｓ７４０にて、刃物ブレーキ時間は、ブレーキ時間ＴＡに達していないと判断された場合には、当該刃物ブレーキ制御処理を終了する。なお、ブレーキ時間ＴＡには、刃物ブレーキによって刃物モータ３１の回転が低下し、ブレーキ電流が十分に小さくなるのに要する時間が設定されている。

一方、Ｓ７４０にて、刃物ブレーキ時間は、ブレーキ時間ＴＡに達していると判断された場合には、Ｓ７５０に移行し、刃物スイッチ２１はオン状態であるか否かを判断する。
Ｓ７５０にて、刃物スイッチ２１はオン状態であると判断された場合には、Ｓ７７０に移行し、第４のスイッチング素子４５へのブレーキ信号の出力を停止することで、刃物モータ３１に対するブレーキ制御を終了する。そして、続くＳ７８０では、刃物ブレーキ時間計時用のカウンタをクリアし、当該刃物ブレーキ制御処理を終了する。

Ｓ７５０にて、刃物スイッチ２１はオン状態ではないと判断された場合には、Ｓ７６０に移行し、Ｓ７３０にて計時された刃物ブレーキ時間が、予め設定されたブレーキ時間ＴＢに達したか否かを判断する。このブレーキ時間ＴＢには、刃物ブレーキにより刃物モータ３１の回転を停止させるのに必要な時間が、予め設定されている。従って、ブレーキ時間ＴＢは、ブレーキ時間ＴＡよりも長い。

そして、Ｓ７６０にて、刃物ブレーキ時間はブレーキ時間ＴＢに達していないと判断されると、当該刃物ブレーキ制御処理を終了する。また、Ｓ７６０にて、刃物ブレーキ時間はブレーキ時間ＴＢに達していると判断されると、Ｓ７７０にて、刃物モータ３１に対するブレーキ制御を終了し、Ｓ７８０にて、刃物ブレーキ時間計時用のカウンタをクリアした後、当該刃物ブレーキ制御処理を終了する。

このように、刃物ブレーキ制御処理においては、図１０に示すように、刃物スイッチ２１がオフ状態となって、刃物モータ３１の駆動が停止されたときには、第４のスイッチング素子４５にブレーキ信号を出力して、刃物モータ３１に制動力を発生させる。

そして、第４のスイッチング素子４５にブレーキ信号を出力する刃物ブレーキ時間が、ブレーキ時間ＴＢに達すると、刃物モータ３１の回転が停止したと判断して、ブレーキ信号の出力を停止し、刃物モータ３１のブレーキ制御を終了する。

また、刃物ブレーキ時間がブレーキ時間ＴＢに達するまでの間に、刃物スイッチ２１がオン状態となった場合には、刃物ブレーキ時間が刃物モータ３１の再駆動を許可するブレーキ時間ＴＡに達したことを条件として、ブレーキ信号の出力を停止する。

このため、使用者は、刃物スイッチ２１を操作して芝刈り作業を行っているときに、刃物スイッチ２１の操作を止めても、刃物モータ３１の回転が停止するまでの間に刃物スイッチ２１を再操作することで、芝刈り作業を再開することができる。

つまり、刃物ブレーキ制御処理においては、使用者が刃物スイッチ２１を操作することで芝刈り作業を行っているときに、使用者が刃物スイッチ２１の操作を止めると、刃物モータ３１の回転が停止するまで、刃物モータ３１に制動力を与えるようにしてもよい。しかし、このようにすると、刃物モータ３１が停止していない状態で、刃物モータ３１の駆動を再開させて、芝刈り作業を行いたい作業者にとっては、芝刈り機１０の使い勝手が悪くなる。

これに対し、本実施形態では、ブレーキ制御によって刃物モータ３１が停止していないときにでも、ブレーキ制御がブレーキ時間ＴＡ以上実施されていれば、使用者は、刃物スイッチ２１の操作により、刃物モータ２１の駆動を再開させることができる。よって、本実施形態の芝刈り機１０によれば、芝刈り作業を効率よく実施することができるようになり、使用者による使い勝手を向上できる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態の芝刈り機１０においては、刃物モータ３１及び自走モータ３２への供給電力が、それぞれ、周波数が異なる第１及び第２のキャリア周波数にて生成された、第１及び第２のＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御される。

従って、刃物モータ３１及び自走モータ３２が、共通の制御回路５０にて駆動制御されるにもかかわらず、各モータへの供給電力をＰＷＭ制御する際のキャリア周波数を、モータ毎に設定することができる。よって、刃物モータ３１及び自走モータ３２への供給電力を、それぞれ、各モータに適したキャリア周波数にてＰＷＭ制御することができる。

つまり、刃物モータ３１は、刈り刃１８から加わる負荷が大きいことから、自走モータ３２に比べて、供給電力が大きくなり、第１のスイッチング素子４１に流れる電流は、第２のスイッチング素子４２に流れる電流に比べて大きくなる。

これに対し、本実施形態によれば、第１のスイッチング素子４１をＰＷＭ制御する際の第１のキャリア周波数を、第２のキャリア周波数よりも低い周波数に設定することができる。このため、第１のスイッチング素子４１で生じるスイッチングロスを低減して、第１のスイッチング素子４１が過熱状態となるのを抑制できる。

また、第１のスイッチング素子４１を過熱故障から保護するために、第１のスイッチング素子４１の耐電圧を高くする必要がないため、第１のスイッチング素子４１に耐電圧の低い安価なものを利用することができ、芝刈り機１０のコストを低減することができる。

一方、第２のキャリア周波数は、第１のキャリア周波数よりも高い周波数に設定して、自走モータ３２のトルク変動を抑制することができる。よって、本実施形態の芝刈り機１０によれば、所望速度で安定して走行させることができる。

また更に、本実施形態の芝刈り機１０においては、刃物モータ３１及び自走モータ３２への供給電力をＰＷＭ制御するのに用いられる第１，第２のスイッチング素子４１，４２については、ターンオフ時間がターンオン時間に比べて長くなるように構成されている。

このため、第１，第２のスイッチング素子４１，４２のターンオフ時に発生する高電圧のピーク電圧を抑制して、第１，第２のスイッチング素子４１，４２を、その高電圧から保護することができる。
［他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

上記実施形態では、刃物モータ３１への供給電力をＰＷＭ制御する際の第１のキャリア周波数は、５００Ｈｚであるものとして説明したが、第１のキャリア周波数は、１００Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲内の周波数に設定されてもよい。

また、上記実施形態では、自走モータ３２への供給電力をＰＷＭ制御する際の第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚであるものとして説明したが、第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～２０ｋＨｚの範囲内の周波数に設定されてもよい。

つまり、モータへの供給電力をＰＷＭ制御するに当たって、キャリア周波数を、１ｋＨｚ～８ｋＨｚの周波数領域内に設定すると、スイッチのオン・オフによって生じるスイッチングノイズが、使用者等の周囲の者に聞こえてしまうことが考えられる。

しかし、第１のキャリア周波数及び第２のキャリア周波数を上記周波数範囲内に設定すれば、モータへの供給電力をＰＷＭ制御したときに発生するスイッチングノイズが使用者等に聞こえ、不快感を与えてしまうのを抑制できる。

また特に、第１のキャリア周波数は、３００Ｈｚ～７００Ｈｚの範囲内に設定されていてもよく、第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲内に設定されていてもよい。

また、上記実施形態では、第１のキャリア周波数及び第２のキャリア周波数は、制御回路５０内で基準クロックを分周することにより設定されるものとして説明したが、基準クロックを逓倍することにより設定されるようにしてもよい。

或いは、第１のキャリア周波数若しくは第２のキャリア周波数のクロック信号を発生する発振器を設け、この発振器からの出力を分周又は逓倍することにより、そのクロック信号とは異なるキャリア周波数のクロック信号を生成するようにしてもよい。

次に、上記実施形態では、芝刈り機１０について説明したが、例えば、結束用のモータと、結束用のワイヤを送るモータとを備えた鉄筋結束機など、用途の異なる複数のモータを備えた電動作業機であれば、上記実施形態と同様に適用することができる。また、例えば、手押し台車、耕運機、床面清掃機などの自走式の作業機にも，上記実施形態と同様に適用することができる。

上記実施形態では、刃物モータ３１及び自走モータ３２は、共に、ブラシ付きモータであるものとして説明した。しかし、刃物モータ３１及び自走モータ３２の一方、或いは、両方が、ブラシレスモータであってもよい。つまり、本開示の２つのモータは、供給電力がＰＷＭ制御されるモータであればよい。

上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

また本開示は、電動作業機の他、電動作業機を構成要素とするシステム、電動作業機としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、制御方法など、種々の形態で実現することもできる。

８…バッテリ、１０…芝刈り機、１６…駆動輪、１８…刈り刃、２１…刃物スイッチ、２２…自走スイッチ、３１…刃物モータ、３２…自走モータ、４１…第１のスイッチング素子，４２…第２のスイッチング素子、４７…第１のターンオフ遅延回路，４８…第２のターンオフ遅延回路、５０…制御回路、６１…第１分周部、６２…第２分周部、６５…第１ＰＷＭ生成部、６６…第２ＰＷＭ生成部、６８…モータ駆動制御部。

Claims (9)

1. 第１の駆動対象物を駆動するように構成された第１のモータと、
   第２の駆動対象物を駆動するように構成された第２のモータと、
   直流電源と前記第１のモータとを接続するように構成された第１の通電経路と、
   前記直流電源と前記第２のモータとを接続するように構成された第２の通電経路と、
   前記第１の通電経路上に設けられた第１のスイッチと、
   前記第２の通電経路上に設けられた第２のスイッチと、
   前記第１のスイッチをオン・オフさせて前記第１のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第１のキャリア周波数を、設定するよう構成された第１のキャリア周波数設定部と、
   前記第２のスイッチをオン・オフさせて前記第２のモータへの供給電力をＰＷＭ制御する際の第２のキャリア周波数を、前記第１のキャリア周波数とは異なる周波数に設定するよう構成された第２のキャリア周波数設定部と、
   前記第１のモータの駆動指令が入力されると、前記第１のキャリア周波数にて第１のＰＷＭ信号を生成して前記第１のスイッチに出力することで、前記第１のモータへの供給電力を制御し、前記第２のモータの駆動指令が入力されると、前記第２のキャリア周波数にて第２のＰＷＭ信号を生成して前記第２のスイッチに出力することで、前記第２のモータへの供給電力を制御する、ように構成された制御部と、
   を備えている、電動作業機。
2. 請求項１に記載の電動作業機であって、
   前記第１のキャリア周波数は、前記第２のキャリア周波数よりも周波数が低く設定されている、電動作業機。
3. 請求項２に記載の電動作業機であって、
   前記第１の駆動対象物は、刃物であり、前記第１のモータは、該刃物を回転させるように構成されている、電動作業機。
4. 請求項３に記載の電動作業機であって、
   前記第２の駆動対象物は、当該電動作業機を走行させる車輪であり、前記第２のモータは、前記車輪を回転させるように構成されている、電動作業機。
5. 請求項４に記載の電動作業機であって、
   前記第１のキャリア周波数は、１００Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲内に設定されている、電動作業機。
6. 請求項５に記載の電動作業機であって、
   前記第１のキャリア周波数は、３００Ｈｚ～７００Ｈｚの範囲内に設定されている、電動作業機。
7. 請求項５又は請求項６に記載の電動作業機であって、
   前記第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～２０ｋＨｚの範囲内に設定されている、電動作業機。
8. 請求項７に記載の電動作業機であって、
   前記第２のキャリア周波数は、８ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲内に設定されている、電動作業機。
9. 請求項１～請求項８の何れか１項に記載の電動作業機であって、
   前記第１のスイッチ及び／又は前記第２のスイッチは、前記第１のＰＷＭ信号若しくは前記第２のＰＷＭ信号によりオン状態からオフ状態に変化するターンオフ時間が、前記オフ状態から前記オン状態に変化するターンオン時間に比べて、長くなるように構成されている、電動作業機。

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