JP3764675B2

JP3764675B2 - Electric work vehicle

Info

Publication number: JP3764675B2
Application number: JP2001379987A
Authority: JP
Inventors: 勉脇谷; 秀之坂本; 勉乾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP2003189402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動作業車の停止中の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動作業車としては、例えば特開平６−９８４０７号公報「電動車両の自動制御装置」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
上記従来の技術は、同公報の図１及び図３によれば、前進・中立・後進を指定することのできる走行操作レバー８（符号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）を中立位置へ操作したときに、走行用ＤＣモーター２の駆動を停止させるとともに、一定時間Ｔ１が経過した後に電磁駐車ブレーキ１３で制動を掛けることにより、走行台車Ｘを停止させるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術のような電動作業車の取扱い性をより高めるには、作業をしていないときであっても、電動作業車を任意の場所へ自由に移動できると使い勝手が良く便利である。そのためには、動力に頼らずに人力によっても自由に押し引き操作できるようにしたい。
【０００４】
そこで本発明の目的は、停車中の電動作業車を、人力によって自由に押し引き操作できるようにすることで、電動作業車の取扱い性をより高めることができる技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、機体の後部に配置した操作盤と、この操作盤に配置した主電源スイッチと、操作盤の左右に配置したグリップと、これらのグリップの一方に配置することで走行可能位置に操作すると走行可能指令を発するとともに非走行可能位置に操作すると走行停止指令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づき正転若しくは逆転して車両を走行させる電動モータと、車両の非走行時にはパーキングブレーキなどの静止時制動を掛ける電磁ブレーキと、を備えた電動作業車であって、
この電動作業車は、主電源スイッチがオンであるという条件と、方向速度制御部材が中立位置にあるという条件と、走行準備部材が走行可能位置にあるという条件との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを開放するとともに、電動モータのための駆動回路を、電動モータに駆動電流並びに短絡電流が流れない状態に切換えるように制御する、制御部を備えていることを特徴とする。
【０００６】
主電源スイッチをオンにし、方向速度制御部材を中立位置にしたときに、走行準備部材を走行可能位置に操作することで、電磁ブレーキは開放状態になる。同時に、電動モータのための駆動回路は、電動モータに駆動電流並びに短絡電流が流れない、いわゆるフリーモードに切り換る。この結果、車両の静止時制動は解除状態となり、電動モータは電流が流れない空転自在な状態となる。停車中の電動作業車を、人力によって自由に押し操作したり引き操作することができる。従って、作業をしていないときの電動作業車を、任意の場所へ人力だけで自由に且つ容易に移動させることができる。電動作業車の取扱い性がより高まる。例えば納屋、倉庫、トラックの荷台等への搬入作業や搬出作業が極めて容易である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【０００８】
図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、電動車両としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラ１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した電動作業車であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【０００９】
エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。
エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１０】
左のクローラ１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラ１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１１】
従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するようにしたことを特徴とする。
細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。
【００１２】
図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度制御部材としての方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００１３】
左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００１４】
メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知の主電源スイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００１５】
図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００１６】
また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する走行準備部材であり、スプリング４１の引き作用により図の状態（フリー状態）、すなわち非走行可能位置になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げて走行可能位置にすれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
このように、走行準備部材としての走行準備レバー３８は、走行可能位置に操作したときにスイッチ手段４２から走行可能指令を発し、非走行可能位置に操作したときにスイッチ手段４２から走行停止指令を発する。
【００１７】
図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及び情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。
なお、制御部４４内に破線で指令の流れを便宜上示したが、これはあくまでも参考的記載に過ぎない。
【００１８】
先ず、作業部系の作動を説明する。
メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。
エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ４８に繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００１９】
走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。
なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００２０】
次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００２１】
メインスイッチ２８がスタートポジションにある（オンである）という条件で、走行準備レバー３８を握ると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００２２】
図５は本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図であり、方向速度レバー３４は、作業者の手で、矢印▲１▼，▲２▼の如く往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば車両を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Ｌｆが低速前進、Ｈｆが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば車両を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Ｌｒが低速後進、Ｈｒが高速後進となるように、速度制御も行える。この例では、図の左端に付記した通りに、後進の最高速が０Ｖ（ボルト）、前進の最高速が５Ｖ、中立範囲が２．３Ｖ〜２．７Ｖになるようにポテンショメータでポジションに応じた電圧を発生させる。
１つのレバーで前後の方向と高低速の速度制御とを設定できるので、方向速度レバー３４と名付けた。
【００２３】
図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで検出して、その信号に基づいて回転速度を所定値になるようにフィードバック制御を実行する。この結果、左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００２４】
走行中の制動は次の手順で行う。本発明ではモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒを含む。
【００２５】
一般論としてバッテリから電動モータへ電気エネルギーを供給することで、電動モータは回転する。一方、発電機は回転を電気エネルギーに変換する手段である。そこで、本発明では電気的切換えにより、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを発電機に変え、発電させるようにした。発電電圧がバッテリ電圧より高ければ、電気エネルギーはバッテリ４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００２６】
左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。
右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００２７】
そして、次の何れかにより走行を停止することができる。
メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
方向速度レバー３４を中立位置に戻す。
走行準備レバー３８を離す。
【００２８】
短絡ブレーキ回路５５Ｌは、文字通り走行モータ２５Ｌの両極を短絡させる回路であり、この短絡により走行モータは急制動状態になる。短絡ブレーキ回路５５Ｒも同様であるから説明を省略する。
【００２９】
図６（ａ），（ｂ）は本発明で採用した電動モータのための駆動回路図及びモード表である。
（ａ）において、走行モータとしての電動モータ２５Ｌのための駆動回路５６の、ハイフレーム（回路の上半分）を電源５８に結線し、ローフレーム（回路の下半分）をアース５９に落とし、左ハイフレームにＥドライブ素子６１、左ローフレームにＦドライブ素子６２を配置し、右ハイフレームにＧドライブ素子６３、右ローフレームにＨドライブ素子６４を配置し（Ｅ〜Ｈは便宜上添えた。）、これらのＥ〜Ｈドライブ素子６１〜６４にダイオード６５〜６８をバイパス回路として付設する。Ｅ〜Ｈドライブ素子６１〜６４は図示せぬドライバで電気的にオン、オフ制御を行う。以下、電動モータ２５Ｌのための駆動回路５６のことを、単にモータ回路５６と言う。走行モータ２５Ｒも同様であり、図示及び説明を省略する。なお、電源５８は、上記図４のバッテリ４３に相当する。
【００３０】
前記Ｅ〜Ｈドライブ素子６１〜６４は、ＦＥＴと称する電界効果型トランジスタが好適である。普通のトランジスタが電流で働く低い、インピーダンス素子であるのに対して、ＦＥＴは電圧で働く、高いインピーダンス素子である。インピーダンスが高いため、図の様なモータ回路５６に介在させるのに適した素子であると言える。
【００３１】
（ｂ）は走行モータの回路におけるモード表であり、左にモード名、その右にＥ〜Ｈドライブ素子の状態をＯＮ又はＯＦＦで示した。
第１行の短絡ブレーキモードでは、Ｆドライブ素子とＨドライブ素子とをＯＮにし、Ｅドライブ素子とＧドライブ素子とをＯＦＦにする。（ａ）において電源５８と走行モータ２５Ｌとは切り離し、ローフレーム側に短絡回路を形成する。これにより、走行モータ２５Ｌに急制動が掛る。この状態を短絡ブレーキと言う。
【００３２】
第２行の前進モードでは、Ｅドライブ素子とＨドライブ素子とをＯＮにし、Ｆドライブ素子とＧドライブ素子とをＯＦＦにする。（ａ）において電流はＥドライブ素子６１、走行モータ２５Ｌ、Ｈドライブ素子６４の順で流れるため、走行モータは正転回転する。
第３行の後進モードはその逆であるから、逆転回転する。
第４行のフリーモードでは、Ｅ〜Ｈドライブ素子のすべてをＯＦＦにした。走行モータに駆動電流並びに短絡電流を含めて全ての電流が流れないため、空転自在となる。
【００３３】
前進モード並びに後進モードにおいては、走行モータを走行制御することができる。例えば前進モードでは、Ｅドライブ素子に制御用のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を発して、走行モータの正転回転制御を行う。後進モードでは、Ｇドライブ素子に制御用のＰＷＭ信号を発して、走行モータの逆転回転制御を行う。
【００３４】
次に、上記図４に示す制御部４４をマイクロコンピュータとした場合の制御フローについて、図７に基づき説明する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。
【００３５】
図７は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ＳＴ０１；メインスイッチがオンであるか否かを調べる。ＹＥＳであればＳＴ０２に進み、ＮＯであればＳＴ０５に進む。
ＳＴ０２：方向速度レバー（図４の符号３４）が中立位置にあるか否かを調べる。ＹＥＳであればＳＴ０３に進み、ＮＯであればＳＴ０４に進む。
ＳＴ０３：走行準備レバー（図４の符号３８）が走行可能位置（握ることで走行可能位置）にあるか否かを調べる。ＮＯであればＳＴ０５に進み、ＹＥＳであればＳＴ０７に進む。
ＳＴ０４：走行準備レバーが走行可能位置にあるか否かを調べる。ＹＥＳであればＳＴ０９に進み、ＮＯであればＳＴ１１に進む。
【００３６】
ＳＴ０５：電磁ブレーキ（図４の符号５１Ｌ，５１Ｒ）を制動状態、すなわちブレーキ状態に切換える。
ＳＴ０６：モータ回路（図６の符号５６）をフリーモードに切換える。
ＳＴ０７：電磁ブレーキを非制動状態、すなわち開放状態に切換える。
ＳＴ０８：モータ回路をフリーモードに切換える。
ＳＴ０９：電磁ブレーキを非制動状態に切換える。
ＳＴ１０：モータ回路を前進モード又は後進モードに切換えて電動モータを走行制御する。すなわち、モータ回路に制御用のＰＷＭ信号を発して、電動モータの回転制御を実行する。
ＳＴ１１：電磁ブレーキを制動状態に切換える。
ＳＴ１２：モータ回路を短絡ブレーキモードに切換える。
以上の制御フローについて、次の表に基づき整理して説明する。
【００３７】
【表１】

【００３８】
この表において、上から順に第１行の制御モード、第２行の制御モード、・・・と言い、各行の制御モードについて説明する。
第１行の制御モードでは、メインスイッチがオフであるという条件のときに、電磁ブレーキを制動状態にするとともに、モータ回路をフリーモードに切換える。この第１行の制御モードは、ＳＴ０１，ＳＴ０５，ＳＴ０６に相当する。
【００３９】
第２行の制御モードでは、メインスイッチがオンであるという条件と、方向速度レバーが中立位置にあるという条件と、走行準備レバーが非走行可能位置にあるという条件との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを制動状態にするとともに、モータ回路をフリーモードに切換える。この第２行の制御モードは、ＳＴ０１，ＳＴ０２，ＳＴ０３，ＳＴ０５，ＳＴ０６に相当する。
【００４０】
第３行の制御モードでは、メインスイッチがオンであるという条件と、方向速度レバーが中立位置にあるという条件と、走行準備レバーが走行可能位置にあるという条件との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを開放する、すなわち非制動状態にするとともに、モータ回路をフリーモードに切換える。フリーモードのモータ回路は、電動モータに駆動電流並びに短絡電流が流れない状態である。この第３行の制御モードは、ＳＴ０１，ＳＴ０２，ＳＴ０３，ＳＴ０７，ＳＴ０８に相当する。
この第３行の制御モードによれば、車両の静止時制動は解除状態となり、電動モータは電流が流れない空転自在な状態となる。停車中の電動作業車を、人力によって自由に押し操作したり引き操作することができる。
【００４１】
第４行の制御モードでは、メインスイッチがオンであるという条件と、方向速度レバーが前進位置又は後進位置にあるという条件と、走行準備レバーが走行可能位置にあるという条件との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを開放するとともに、モータ回路を前進モード又は後進モードに切換える。この第４行の制御モードは、ＳＴ０１，ＳＴ０２，ＳＴ０４，ＳＴ０９，ＳＴ１０に相当する。
この第４行の制御モードによれば、方向速度レバーが前進位置にあるときに電動モータを正転させて前進走行制御を実行する。また、方向速度レバーが後進位置にあるときに電動モータを逆転させて後進走行制御を実行する。
【００４２】
第５行の制御モードでは、メインスイッチがオンであるという条件と、方向速度レバーが前進位置又は後進位置にあるという条件と、走行準備レバーが非走行可能位置にあるという条件との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを制動状態にするとともに、モータ回路を短絡ブレーキモードに切換える。この第５行の制御モードは、ＳＴ０１，ＳＴ０２，ＳＴ０４，ＳＴ１１，ＳＴ１２に相当する。
この第５行の制御モードによれば、電動モータに急制動が掛る。
【００４３】
以上をまとめると、本発明は、主電源スイッチ（図４の符号２８）と、走行可能位置に操作すると走行可能指令を発するとともに非走行可能位置に操作すると走行停止指令を発する走行準備部材（図４の符号３８）と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材（図４の符号３４）と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータ（図４の符号２５Ｌ，２５Ｒ）と、車両の非走行時にはパーキングブレーキなどの静止時制動を掛ける左右一対の電磁ブレーキ（図４の符号５１Ｌ，５１Ｒ）と、を備えた電動作業車である。
【００４４】
この電動作業車は、主電源スイッチがオンであるという条件（図７のＳＴ０１）と、方向速度制御部材が中立位置にあるという条件（図７のＳＴ０２）と、走行準備部材が走行可能位置にあるという条件（図７のＳＴ０３）との、三つの条件が満たされたときに、電磁ブレーキを開放する（図７のＳＴ０７）とともに、電動モータのための駆動回路（図６の符号５６）を、電動モータに駆動電流並びに短絡電流が流れない状態に切換えるように制御する（図７のＳＴ０８）、制御部（図４の符号４４）を備えていることを特徴とする。
【００４５】
従って、上記図４において、主電源スイッチ２８をオンにし、方向速度制御部材３４を中立位置にしたときに、走行準備部材３８を走行可能位置に操作することで、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放状態になる。同時に、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒのための駆動回路（図６の符号５６）は、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒに駆動電流並びに短絡電流が流れない、いわゆるフリーモードに切り換る。この結果、車両の静止時制動は解除状態となり、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒは電流が流れない空転自在な状態となる。停車中の電動作業車を、人力によって自由に押し操作したり引き操作することができる。
【００４６】
なお、本発明を適用する電動作業車は除雪機に限るものではなく、電動運搬車、電動ゴルフカート、芝刈機などの電動車両であれば種類は任意である。
【００４７】
また、実施例の除雪機は左右の走行モータを備えるが、１個の走行モータで左右の駆動輪を駆動する形式の電動作業車に本発明を適用することは差支えない。
さらには、方向速度レバーは、実施例では１本であったが、複数本でその役割を分担させてもよい。そして、方向速度制御部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。同様に、走行準備部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。
主電源スイッチは、エンジンを始動するスイッチに限定されるものではなく、電動作業車の走行系のメインスイッチとなるものであればよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、主電源スイッチをオンにし、方向速度制御部材を中立位置にしたときに、走行準備部材を走行可能位置に操作することで、電磁ブレーキを開放状態にするとともに、電動モータのための駆動回路を、電動モータに駆動電流並びに短絡電流が流れない、いわゆるフリーモードに切換えることができる。この結果、車両の静止時制動は解除状態となり、電動モータは電流が流れない空転自在な状態となる。停車中の電動作業車を、人力によって自由に押し操作したり引き操作することができる。従って、作業をしていないときの電動作業車を、任意の場所へ人力だけで自由に且つ容易に移動させることができる。電動作業車の取扱い性がより高まる。例えば納屋、倉庫、トラックの荷台等への搬入作業や搬出作業が極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除雪機の平面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図２の３矢視図
【図４】本発明に係る除雪機の制御系統図
【図５】本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図
【図６】本発明で採用した電動モータのための駆動回路図及びモード表
【図７】本発明に係る制御部の制御フローチャート
【符号の説明】
１０…電動作業車としての除雪機、１１…機体、１３，１４…作業部としての除雪用オーガ並びにブロア、２３Ｌ，２３Ｒ…走行輪、２５Ｌ，２５Ｒ…電動モータとしての走行モータ、２８…主電源スイッチとしてのメインスイッチ、３４…方向速度制御部材としての方向速度レバー、３８…走行準備部材としての走行準備レバー、４４…制御部、５１Ｌ，５１Ｒ…電磁ブレーキ、５６…電動モータのための駆動回路（モータ回路）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control technique during stopping of an electric work vehicle.
[0002]
[Prior art]
As an electric work vehicle, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-98407, “Automatic Control Device for Electric Vehicle” (hereinafter referred to as “conventional technology”) is known.
According to FIGS. 1 and 3 of the above publication, the conventional technique described above is a travel operation lever 8 that can designate forward, neutral, and reverse travel (the reference numerals are those cited in the publication; the same applies hereinafter). Is operated to the neutral position, the driving of the traveling DC motor 2 is stopped, and the traveling carriage X is stopped by applying a brake with the electromagnetic parking brake 13 after a predetermined time T1 has elapsed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to further improve the handleability of the electric work vehicle as in the above-mentioned conventional technology, it is convenient and convenient if the electric work vehicle can be freely moved to any place even when not working. is there. For that purpose, we want to be able to push and pull freely by human power without relying on power.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique capable of further improving the handleability of an electric work vehicle by enabling the electric work vehicle being stopped to be freely pushed and pulled by human power.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 provides an operation panel disposed at the rear of the machine body, a main power switch disposed on the operation panel, grips disposed on the left and right of the operation panel, and one of these grips. A travel preparation member that issues a travel enable command when operated to a travelable position and issues a travel stop command when operated to a non-travel enabled position, a directional speed control member that can specify forward, neutral, and reverse travel, and an electric motor to drive the vehicle with forward or reverse rotation on the basis of an operation of the directional speed control member, during non-running of the vehicle an electric work vehicle equipped with an electromagnetic brake for applying a static braking, such as the parking brake,
This electric work vehicle satisfies three conditions: the condition that the main power switch is on, the condition that the directional speed control member is in the neutral position, and the condition that the travel preparation member is in the travelable position. And a controller for controlling the drive circuit for the electric motor so that the drive current and the short-circuit current do not flow through the electric motor. .
[0006]
When the main power switch is turned on and the directional speed control member is set to the neutral position, the electromagnetic brake is released by operating the travel preparation member to the travelable position. At the same time, the drive circuit for the electric motor switches to a so-called free mode in which no drive current and short-circuit current flow in the electric motor. As a result, braking when the vehicle is stationary is in a released state, and the electric motor is in an idle state where no current flows. The stopped electric work vehicle can be pushed and pulled freely by human power. Therefore, the electric work vehicle when not working can be freely and easily moved to an arbitrary place with only human power. The handling of the electric work vehicle is further improved. For example, it is very easy to carry in and out a barn, a warehouse, a truck bed, and the like.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that “front”, “rear”, “left”, “right”, “upper”, and “lower” follow the direction viewed from the operator, L indicates the left side, and R indicates the right side. The drawings are to be viewed in the direction of the reference numerals.
[0008]
FIG. 1 is a plan view of a snowplow according to the present invention. A snowplow 10 as an electric vehicle is equipped with an engine 12 in a body 11 and an auger 13 and a blower 14 as a working part at the front of the body 11. The crawlers 15 </ b> L and 15 </ b> R are arranged on the left and right sides of the machine body 11, and the operation panel 16 is arranged on the rear part of the machine body 11, which is a walking type work machine that the operator takes from behind the operation panel 16. Hereinafter, the main part will be described in detail. The operation panel 16 will be described in detail with reference to FIG.
[0009]
The generator 17 is rotated by a part of the output of the engine 12, and the obtained electric power is supplied to a battery (see reference numeral 43 in FIG. 4) disposed below the operation panel 16 and to the left and right traveling motors described later. .
The remainder of the output of the engine 12 is used for rotation of the blower 14 and the auger 13 as working portions via the electromagnetic clutch 18 and the belt 19. The auger 13 has a function of collecting the snow accumulated on the ground in the center, and the blower 14 receiving the snow projects the snow to a desired position around the body 11 through the shooter 21. An auger housing 22 is a cover member that surrounds the auger 13.
[0010]
The left crawler 15L is wound around the drive wheel 23L and the idle wheel 24L. In the present invention, the drive wheel 23L is rotated forward and backward by the left travel motor 25L. The right crawler 15R is also wound around the drive wheel 23R and the idle wheel 24R. In the present invention, the drive wheel 23R is rotated forward and backward by the right travel motor 25R.
[0011]
In the conventional snow remover, one engine (gasoline engine or diesel engine) covers the working system (auger rotation system) and the traveling system (crawler drive system). The auger rotating system is driven, and the traveling system (crawler driving system) is driven by the electric motor (traveling

motors

25L and 25R).
Based on the idea that an electric motor is appropriate for fine travel speed control, turning control, and forward / reverse switching control, while a working internal combustion system that is subject to sudden load fluctuations is appropriate. I did that.
[0012]
2 is a view taken in the direction of the arrow 2 in FIG. 1. The operation panel 16 includes a main switch 28, an engine choke 29, a clutch operation button 31, and the like on the side surface in front of the operation box 27. A snow throwing direction adjusting lever 32, an auger housing attitude adjusting lever 33, a direction speed lever 34 as a direction speed control member related to the traveling system, and an engine throttle lever 35 related to the working system are provided. A right turning operation lever 37R is provided, and a grip 36L, a left turning operation lever 37L, and a travel preparation lever 38 are provided on the left of the operation box 27.
[0013]
Although the left and right turning operation levers 37L and 37R are similar to the brake lever, a complete braking effect cannot be obtained as will be described later. Since it is used to turn the aircraft by turning the

traveling motors

25L, 25R by operating, it is called a turning operation lever instead of a brake lever.
[0014]
The main switch 28 is a well-known main power switch that can start the engine by inserting and turning the main key. The engine choke 29 can be pulled to increase the concentration of the air-fuel mixture. The snow throwing direction adjustment lever 32 is a lever operated when changing the direction of the shooter (reference numeral 21 in FIG. 1), and the auger housing attitude adjustment lever 33 is used when changing the attitude of the auger housing (reference numeral 22 in FIG. 1). It is a lever that operates.
The operation of the other members will be described with reference to FIG.
[0015]
FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow 3 in FIG. 2, and the angle of the arm 39a of the potentiometer 39L can be rotated to the position of the imaginary line by grasping the left turning operation lever 37L. The potentiometer 39L is a device that emits electrical information corresponding to the rotational position of the arm 39a.
[0016]
The travel preparation lever 38 is a travel preparation member that acts on the switch means 42, and the switch means 42 is turned on when the spring 41 is pulled to the state shown in FIG. If the travel preparation lever 38 is lowered clockwise in the figure with the left hand of the operator to the travelable position, the switch means 42 is turned off. In this way, whether or not the travel preparation lever 38 is gripped can be detected by the switch means 42.
Thus, the travel preparation lever 38 as a travel preparation member issues a travel enable command from the switch means 42 when operated to the travel enable position, and issues a travel stop command from the switch means 42 when operated to the non-travel enable position. To emit.
[0017]
FIG. 4 is a control system diagram of the snowplow according to the present invention, and shows devices and information transmission paths in the control unit 44 built in or attached to the operation panel. In general, squares indicate devices and circles indicate drivers. The engine 12, the electromagnetic clutch 18, the blower 14, and the auger 13 surrounded by an imaginary line frame are the working unit system 45, and the others are the traveling system. 43 is a battery.
In addition, although the flow of instructions is shown for convenience in the control unit 44 by a broken line, this is merely a reference description.
[0018]
First, the operation of the working unit system will be described.
By inserting a key into the main switch 28 and turning it to the start position, the engine 12 is started by rotation of a cell motor (not shown).
Since the engine throttle lever 35 is connected to the throttle valve 48 by a throttle wire (not shown), the opening degree of the throttle valve 48 can be controlled by operating the engine throttle lever 35. Thereby, the rotation speed of the engine 12 can be controlled.
[0019]
By grasping the travel preparation lever 38 and operating the clutch operation button 31, the electromagnetic clutch 18 can be connected and the blower 14 and the auger 13 can be rotated at the will of the operator.
Note that the electromagnetic clutch 18 can be disengaged by either making the travel preparation lever 38 free or operating the clutch operation button 31.
[0020]
Next, the operation of the traveling system will be described. The snowplow of the present invention includes left and right

electromagnetic brakes

51L and 51R as brakes corresponding to parking brakes for ordinary vehicles, and these

electromagnetic brakes

51L and 51R are controlled by the control unit 44 during parking. Is in a state. Therefore, the

electromagnetic brakes

51L and 51R are released by the following procedure.
[0021]
When the travel preparation lever 38 is gripped under the condition that the main switch 28 is in the start position (ON), the

electromagnetic brakes

51L and 51R are in an open (non-brake) state.
[0022]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the directional speed lever employed in the present invention. The directional speed lever 34 can be reciprocated as shown by arrows (1) and (2) by the operator's hand, and the “neutral range”. When the vehicle is further moved to the “advance” side, the vehicle can be advanced, and in the “advance” region, speed control can also be performed so that Lf is a low-speed advance and Hf is a high-speed advance. Similarly, the vehicle can be moved backward by tilting from the “neutral range” to the “reverse” side, and in the “reverse” region, speed control can also be performed so that Lr is reverse at low speed and Hr is reverse at high speed. In this example, as indicated at the left end of the figure, the potentiometer responded to the position so that the maximum reverse speed was 0 V (volts), the maximum forward speed was 5 V, and the neutral range was 2.3 V to 2.7 V. Generate voltage.
The front / rear direction and the high / low speed control can be set with one lever, so the direction speed lever 34 is named.
[0023]
Returning to FIG. 4, the control unit 44 that has obtained the position information of the directional speed lever 34 from the potentiometer 49 rotates the left and right traveling

motors

25L and 25R via the left and

right motor drivers

52L and 52R. The rotation speed is detected by the

rotation sensors

53L and 53R, and feedback control is executed based on the signal so that the rotation speed becomes a predetermined value. As a result, the left and

right drive wheels

23L, 23R rotate in a desired direction at a predetermined speed and enter a traveling state.
[0024]
Braking while driving is performed according to the following procedure. In the present invention, the

motor drivers

52L and 52R include

regenerative brake circuits

54L and 54R.
[0025]
In general, the electric motor rotates by supplying electric energy from the battery to the electric motor. On the other hand, a generator is a means for converting rotation into electrical energy. Therefore, in the present invention, the electric motors are used to change the traveling

motors

25L and 25R to generators to generate electric power. If the generated voltage is higher than the battery voltage, electric energy can be stored in the battery 43. This is the operating principle of the regenerative brake.
[0026]
The degree of grip of the left turning operation lever 37L is detected by the potentiometer 39L, and the control unit 44 activates the left regenerative brake circuit 54L in response to the detection signal, and decreases the speed of the left travel motor 25L.
The degree of grip of the right turning operation lever 37R is detected by the potentiometer 39R, and the control unit 44 operates the right regenerative brake circuit 54R in response to the detection signal to reduce the speed of the right travel motor 25R.
That is, it can be turned left by grasping the left turning operation lever 37L, and can be turned right by grasping the right turning operation lever 37R.
[0027]
And driving | running | working can be stopped by either of the following.
The main switch 28 is returned to the off position.
Return the directional speed lever 34 to the neutral position.
Release the travel preparation lever 38.
[0028]
The short circuit brake circuit 55L is literally a circuit for short-circuiting both poles of the travel motor 25L, and the short circuit causes the travel motor to enter a sudden braking state. Since the short-circuit brake circuit 55R is the same, the description thereof is omitted.
[0029]
FIGS. 6A and 6B are a drive circuit diagram and a mode table for the electric motor employed in the present invention.
In (a), the high frame (the upper half of the circuit) of the drive circuit 56 for the electric motor 25L as the traveling motor is connected to the power source 58, the low frame (the lower half of the circuit) is dropped to the ground 59, and the left The E drive element 61 is arranged in the high frame, the F drive element 62 is arranged in the left low frame, the G drive element 63 is arranged in the right high frame, and the H drive element 64 is arranged in the right low frame (E to H are attached for convenience). The diodes 65 to 68 are attached to these E to H drive elements 61 to 64 as bypass circuits. The E to H drive elements 61 to 64 are electrically turned on and off by a driver (not shown). Hereinafter, the drive circuit 56 for the electric motor 25L is simply referred to as a motor circuit 56. The traveling motor 25R is the same, and illustration and description are omitted. The power source 58 corresponds to the battery 43 in FIG.
[0030]
The E to H drive elements 61 to 64 are preferably field effect transistors called FETs. FETs are high impedance elements that work with voltage, whereas ordinary transistors are low impedance elements that work with current. Since the impedance is high, it can be said that the element is suitable for being interposed in the motor circuit 56 as shown in the figure.
[0031]
(B) is a mode table in the circuit of the traveling motor, with the mode name on the left and the states of the E to H drive elements on the right by ON or OFF.
In the first row short-circuit brake mode, the F drive element and the H drive element are turned ON, and the E drive element and the G drive element are turned OFF. In (a), the power source 58 and the traveling motor 25L are separated, and a short circuit is formed on the low frame side. As a result, sudden braking is applied to the traveling motor 25L. This state is called a short-circuit brake.
[0032]
In the forward mode of the second row, the E drive element and the H drive element are turned on, and the F drive element and the G drive element are turned off. In (a), since the current flows in the order of the E drive element 61, the travel motor 25L, and the H drive element 64, the travel motor rotates forward.
Since the reverse mode of the third row is the reverse, the reverse rotation is performed.
In the free mode of the fourth row, all of the E to H drive elements were turned off. Since all the current including the drive current and the short-circuit current does not flow to the traveling motor, the running motor can idle.
[0033]
In the forward mode and the reverse mode, the traveling motor can be controlled to travel. For example, in forward mode, a pulse width modulation signal (PWM signal) for control is issued to the E drive element to perform forward rotation control of the traveling motor. In the reverse mode, a control PWM signal is issued to the G drive element to perform reverse rotation control of the traveling motor.
[0034]
Next, a control flow when the control unit 44 shown in FIG. 4 is a microcomputer will be described with reference to FIG. In the figure, STxx indicates a step number. Step numbers that are not specifically described proceed in numerical order.
[0035]
FIG. 7 is a control flowchart of the control unit according to the present invention.
ST01: Check whether the main switch is on. If YES, the process proceeds to ST02, and if NO, the process proceeds to ST05.
ST02: It is checked whether or not the direction speed lever (reference numeral 34 in FIG. 4) is in the neutral position. If YES, the process proceeds to ST03, and if NO, the process proceeds to ST04.
ST03: It is checked whether or not the travel preparation lever (reference numeral 38 in FIG. 4) is in a travelable position (travelable position by gripping). If NO, the process proceeds to ST05, and if YES, the process proceeds to ST07.
ST04: It is checked whether or not the travel preparation lever is at a travelable position. If YES, the process proceeds to ST09, and if NO, the process proceeds to ST11.
[0036]
ST05: The electromagnetic brake (

reference numerals

51L and 51R in FIG. 4) is switched to the braking state, that is, the braking state.
ST06: The motor circuit (reference numeral 56 in FIG. 6) is switched to the free mode.
ST07: The electromagnetic brake is switched to a non-braking state, that is, an open state.
ST08: The motor circuit is switched to the free mode.
ST09: The electromagnetic brake is switched to the non-braking state.
ST10: The electric circuit is controlled by switching the motor circuit to the forward mode or the reverse mode. That is, a PWM signal for control is issued to the motor circuit to execute rotation control of the electric motor.
ST11: The electromagnetic brake is switched to the braking state.
ST12: The motor circuit is switched to the short-circuit brake mode.
The above control flow will be described based on the following table.
[0037]
[Table 1]

[0038]
In this table, the control mode of the first row, the control mode of the second row,...
In the control mode of the first row, the electromagnetic brake is set to the braking state and the motor circuit is switched to the free mode under the condition that the main switch is OFF. The control mode of the first row corresponds to ST01, ST05, ST06.
[0039]
In the control mode of the second row, three conditions are satisfied: the condition that the main switch is on, the condition that the directional speed lever is in the neutral position, and the condition that the travel preparation lever is in the non-travelable position. When this is done, the electromagnetic brake is put into a braking state and the motor circuit is switched to the free mode. The control mode of the second row corresponds to ST01, ST02, ST03, ST05, ST06.
[0040]
In the control mode of the third row, three conditions are satisfied: the condition that the main switch is on, the condition that the directional speed lever is in the neutral position, and the condition that the travel preparation lever is in the travelable position. When the electromagnetic brake is released, that is, the motor circuit is switched to the free mode while the electromagnetic brake is released, that is, in the non-braking state. The motor circuit in the free mode is in a state where the drive current and the short circuit current do not flow through the electric motor. The control mode in the third row corresponds to ST01, ST02, ST03, ST07, ST08.
According to the control mode of the third row, braking when the vehicle is stationary is released, and the electric motor is in an idle state where no current flows. The stopped electric work vehicle can be pushed and pulled freely by human power.
[0041]
In the control mode of the fourth row, there are three conditions: a condition that the main switch is on, a condition that the directional speed lever is in the forward position or the reverse position, and a condition that the travel preparation lever is in the travelable position. When is satisfied, the electromagnetic brake is released and the motor circuit is switched to the forward mode or the reverse mode. The control mode in the fourth row corresponds to ST01, ST02, ST04, ST09, ST10.
According to the control mode of the fourth row, when the directional speed lever is in the forward movement position, the electric motor is rotated forward to execute forward traveling control. Further, when the directional speed lever is in the reverse drive position, the reverse drive control is executed by reversing the electric motor.
[0042]
In the control mode of the fifth row, there are three conditions: a condition that the main switch is on, a condition that the directional speed lever is in the forward position or the reverse position, and a condition that the travel preparation lever is in the non-travelable position. When the condition is satisfied, the electromagnetic brake is brought into a braking state and the motor circuit is switched to the short-circuit brake mode. The control mode of the fifth row corresponds to ST01, ST02, ST04, ST11, ST12.
According to the control mode of the fifth line, the electric motor is suddenly braked.
[0043]
In summary, the present invention relates to a main power switch (reference numeral 28 in FIG. 4) and a travel preparation member (FIG. 4) that issues a travel enable command when operated to a travelable position and issues a travel stop command when operated to a non-travelable position. 4), a directional speed control member (reference numeral 34 in FIG. 4) capable of designating forward, neutral and reverse, and traveling forward or reverse based on the operation of this directional speed control member. A pair of left and right electric motors (

reference numerals

25L and 25R in FIG. 4) and a pair of left and right electromagnetic brakes (

reference numerals

51L and 51R in FIG. 4) for applying braking at rest such as a parking brake when the vehicle is not running. It is an electric work vehicle.
[0044]
This electric work vehicle has a condition that the main power switch is on (ST01 in FIG. 7), a condition that the directional speed control member is in the neutral position (ST02 in FIG. 7), and the travel preparation member in the travelable position. The electromagnetic brake is released (ST07 in FIG. 7) and the drive circuit (reference numeral 56 in FIG. 6) for the electric motor is opened when the three conditions of the condition (ST03 in FIG. 7) are satisfied. The control unit (reference numeral 44 in FIG. 4) is provided to control the electric motor so that the drive current and the short-circuit current do not flow (ST08 in FIG. 7).
[0045]
Therefore, in FIG. 4, when the main power switch 28 is turned on and the directional speed control member 34 is set to the neutral position, the

electromagnetic brakes

51L and 51R are opened by operating the travel preparation member 38 to the travelable position. become. At the same time, the drive circuit (reference numeral 56 in FIG. 6) for the

electric motors

25L and 25R switches to a so-called free mode in which the drive current and the short-circuit current do not flow through the

electric motors

25L and 25R. As a result, braking when the vehicle is stationary is released, and the

electric motors

25L and 25R are in an idle state where no current flows. The stopped electric work vehicle can be pushed and pulled freely by human power.
[0046]
The electric work vehicle to which the present invention is applied is not limited to a snow remover, and any type can be used as long as it is an electric vehicle such as an electric transport vehicle, an electric golf cart, and a lawn mower.
[0047]
Further, although the snowplow of the embodiment includes left and right traveling motors, the present invention may be applied to an electric work vehicle in which left and right driving wheels are driven by one traveling motor.
Furthermore, although the directional speed lever is one in the embodiment, the role may be shared by a plurality of directional speed levers. And the direction speed control member should just be a lever, a dial, a switch, or an equivalent. Similarly, the travel preparation member may be a lever, dial, switch, or equivalent.
The main power switch is not limited to a switch for starting the engine, but may be any switch as long as it is a main switch for the traveling system of the electric work vehicle.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to the first aspect of the present invention, when the main power switch is turned on and the directional speed control member is set to the neutral position, the travel preparation member is operated to the travelable position, thereby opening the electromagnetic brake and for the electric motor. This drive circuit can be switched to a so-called free mode in which a drive current and a short-circuit current do not flow through the electric motor. As a result, braking when the vehicle is stationary is in a released state, and the electric motor is in an idle state where no current flows. The stopped electric work vehicle can be freely pushed and pulled by human power. Therefore, the electric work vehicle when it is not working can be freely and easily moved to an arbitrary place with only human power. The handling of the electric work vehicle is further improved. For example, it is very easy to carry in and out a barn, a warehouse, a truck bed, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a snowplow according to the present invention. FIG. 2 is a view taken along the arrow 2 in FIG. 1. FIG. 3 is a view taken along the arrow 3 in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of a directional speed lever employed in the present invention. FIG. 6 is a drive circuit diagram and a mode table for an electric motor employed in the present invention. FIG. 7 is a control flowchart of a control unit according to the present invention. Explanation of]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Snow removal machine as electric work vehicle, 11 ... Airframe, 13, 14 ... Snow removal auger and blower as working part, 23L, 23R ... Traveling wheel, 25L, 25R ... Traveling motor as electric motor, 28 ... Main power supply Main switch as switch, 34 ... Direction speed lever as direction speed control member, 38 ... Travel preparation lever as travel preparation member, 44 ... Control unit, 51L, 51R ... Electromagnetic brake, 56 ... Drive circuit for electric motor (Motor circuit).

Claims

An operation panel arranged at the rear of the aircraft, a main power switch arranged on this operation panel, grips arranged on the left and right of the operation panel, and a command to enable driving when operated to a travelable position by placing one of these grips A travel preparation member that issues a travel stop command when operated to a non-travelable position, a directional speed control member that can specify forward, neutral, and reverse, and forward or reverse rotation based on the operation of the directional speed control member an electric motor to drive the vehicle and, during non-running of the vehicle an electric work vehicle equipped with an electromagnetic brake, a multiplying quiescent braking, such as the parking brake,
This electric work vehicle has three conditions: a condition that the main power switch is on, a condition that the directional speed control member is in a neutral position, and a condition that the traveling preparation member is in a travelable position. A control unit that opens the electromagnetic brake and controls the drive circuit for the electric motor so that the drive current and the short-circuit current do not flow through the electric motor when An electric work vehicle characterized by that.