JP3964853B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンによって駆動した発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを電動モータの電源とし、電動モータによって走行部を駆動するようにした電動車両に関する。

近年、エネルギー効率を高めるために、エンジン並びに電動モータの両方を駆動源とする電動車両、すなわち、ハイブリッド型作業機やハイブリッド型車両の開発が進められている。
ハイブリッド型作業機には、エンジンで走行輪並びに発電機を駆動し、発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを作業用電動モータの電源とするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、他のハイブリッド型作業機には、エンジンで作業部並びに発電機を駆動し、発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを走行用電動モータの電源とするものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−１６１１０４公報（図１−２） 特開２００１−２７１３１７公報（図１、図４）

電動車両としての作業機の一例について、特許文献２を次図に基づいて説明する。
図８は従来の作業機（電動車両）の概要図である。従来の作業機２００は、機体２０１にオーガ２０２及びブロア２０３からなる作業装置２０４、作業装置２０４を駆動するエンジン２０５、クローラからなる左右の走行装置２０６，２０６、これらの走行装置２０６，２０６を駆動する左右の電動モータ２０７，２０７、エンジン２０５に駆動されてバッテリ２０８や電動モータ２０７，２０７に電力を供給する発電機２０９、電動モータ２０７，２０７を制御する制御部２１１を備えたというものである。

エンジン２０５の出力の一部で発電機２０９を回し、得た電力をバッテリ２０８に供給するとともに、左右の電動モータ２０７，２０７に供給することができる。また、エンジン２０５の出力の残部を、電磁クラッチ２１２を介して作業装置２０４の回転に充てることができる。このように作業機２００は、エンジン２０５で作業装置２０４を駆動するとともに、電動モータ２０７，２０７で走行装置２０６，２０６を駆動する形式の除雪機である。

ところで、上記従来の技術において、動力系の電動モータ２０７，２０７に電力を供給するバッテリと、制御系の制御部２１１に電力を供給するバッテリとを、別々に設けることが多い。その場合には、動力系の電圧と制御系の電圧とを別々に監視することになる。
しかし、作業機２００の小型・軽量化を図るためには１個のバッテリを共用することが好ましい。その場合に、単に動力系の電圧又は制御系電圧を監視して、電圧が適正であるかを判断するのでは、電源の電圧変動に対して必ずしも適切であるとはいえない。一方、それぞれの系統の電圧を監視して、個別に電圧が適正であるかを判断するのでは、コストアップの要因となる。

本発明は、エンジンによって駆動した発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを電動モータの電源とし、電動モータによって走行部を駆動するようにした電動車両において、簡単な構成で、電源の電圧変動に対し、制御系並びに動力系をより確実に保護することができ、コストダウンを図ることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、電動モータの回転を制御する制御部と、を備える電動車両において、
制御部が、エンジンが始動中ではないという条件と、電源から制御部へ供給した電力の電圧が予め設定された一定の範囲から外れているという条件と、電源から電動モータへ供給した電力の電圧が一定の範囲から外れているという条件との、３つの条件を全て満たしたときに、発電機に起因する不具合が発生したと判断して電動モータを停止させるように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エンジンが始動中ではないという条件と、電源から制御部へ電力を供給する制御系の電圧が予め設定された一定の範囲から外れているという条件と、電源から電動モータへ電力を供給する動力系の電圧が一定の範囲から外れているという条件との、３つの条件を全て満たしたときに、発電機に起因する不具合が発生したと判断して、電動モータを停止させることができる。
このため、制御系と動力系のいずれか一方だけの電圧を検出して判断する場合に比べて、電源の電圧を、より一層適切に検出して総合的に判断することで、より一層適切な判断をすることができる。従って、電源の電圧変動に対して、制御系並びに動力系をより確実に保護することができる。
しかも、制御系への電圧と動力系への電圧とをまとめて検出して１つの判断手段によって総合的に判断するようにしたので、別々に判断手段によって判断する場合に比べて構成が簡単であり、コストダウンを図ることができる。

さらにまた、前記３つの条件を全て満たしたときには、発電機に起因する不具合が発生したと判断することができ、簡単な構成によって、発電機に起因する不具合を容易に且つ確実に検出することができる。

本発明を実施するための最良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う。また、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明に係る除雪機（電動車両）の左側面図、図２は本発明に係る除雪機の平面図である。
電動車両としての除雪機１０（作業機１０）は、左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒを備えた走行フレーム３１に、伝動ケース３２を上下スイング可能に取付け、伝動ケース３２の左右両側部に左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを取付け、伝動ケース３２の上部にエンジン３４（内燃機関３４）を取付けるとともに、伝動ケース３２の前部に除雪作業部４０を取付け、さらに、伝動ケース３２の上部から後上方へ左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを延し、これら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に操作盤５３を備え、作業者が操作盤５３の後から連れ歩く、自力走行式の歩行型作業機である。

走行フレーム３１と伝動ケース３２の組合せ構造体は機体１１をなす。左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒは、先端に手で握るグリップ５２Ｌ，５２Ｒを備える。以下、要部を詳細に説明する。

本発明は、エンジン３４で除雪作業部４０を駆動し、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒで走行装置２０Ｌ，２０Ｒを駆動する駆動方式を採用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。

左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒは、動力を左右の走行用伝動機構３５Ｌ，３５Ｒ（図１参照）を介して左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒに伝達して、駆動する走行用駆動源である。

左の走行装置２０Ｌは、前部の駆動輪２１Ｌと後部の遊動輪２２Ｌとにクローラベルト２３Ｌを巻き掛け、駆動輪２１Ｌを左の電動モータ２１Ｌで正逆転させるクローラである。右の走行装置２０Ｒは、前部の駆動輪２１Ｒと後部の遊動輪２２Ｒとにクローラベルト２３Ｒを巻き掛け、駆動輪２１Ｒを右の電動モータ２１Ｒで正逆転させるクローラである。

走行フレーム３１は、左右の駆動輪用車軸２４Ｌ，２４Ｒを回転可能に支承するとともに、後部で遊動輪用車軸２５を支承するフレームである。左右の駆動輪用車軸２４Ｌ，２４Ｒは、左右の駆動輪２１Ｌ，２１Ｒを固定した回転軸である。遊動輪用車軸２５は、左右の遊動輪２２Ｌ，２２Ｒを回転可能に取付けた固定軸である。

エンジン３４は、クランク軸３４ａを下方へ延ばしたバーチカルエンジンであって、動力を伝動ケース３２に収納された作業用伝動機構を介して除雪作業部４０に伝達して、駆動する作業用駆動源である。

除雪作業部４０は、前部のオーガ４１、後部のブロア４２、上部のシュータ４３、オーガ４１を囲うオーガハウジング４４、及びブロア４２を囲うブロアハウジング４５からなる。オーガ４１は、地面に積もった雪を中央に集める作用をなす。この雪を受け取ったブロア４２は、シュータ４３を介して雪を除雪機１０の周囲の所望の位置へ投射する作用をなす。
スイング駆動機構４６により、伝動ケース３２並びに除雪作業部４０を上下にスイングさせることで、オーガハウジング４４の姿勢を調節できる。
図２に示すように、機体１１は前部に発電機５４及びバッテリ５５を備える。

以上の説明から明らかなように、作業機としての除雪機１０は、機体１１に除雪作業部等の作業装置４０、この作業装置４０を駆動する内燃機関３４、クローラや車輪等の走行装置２０Ｌ，２０Ｒ、この走行装置２０Ｌ，２０Ｒを駆動する電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、内燃機関３４に駆動されてバッテリ５５や電動モータ３３Ｌ，３３Ｒに電力を供給する発電機５４、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する制御部５６を備える。制御部５６は、例えば操作盤５３の下方に配置又は操作盤５３に内蔵する。

図中、６１はエンジン３４周りを覆うカバー、６２はランプ、６３はエアクリーナ、６４はキャブレータ、６５はエンジン排気用マフラ、６６は燃料タンクである。

図３は図１の３矢視図である。操作盤５３は、背面５３ａ（この図の手前側であり、作業者側の面）に、メインスイッチ７１、エンジン用チョーク７２、クラッチ操作スイッチ７３などを備え、操作盤５３の上面５３ｂに右側から左側へ、投雪方向調節レバー７４、走行装置に係る方向速度制御部材としての方向速度レバー７５、エンジン用スロットルレバー７６をこの順に備え、さらに、操作盤５３の左にグリップ５２Ｌを配置し、操作盤５３の右にグリップ５２Ｒを配置したものである。

左の操作ハンドル５１Ｌは、グリップ５２Ｌの近傍に走行準備レバー７７を備える。右の操作ハンドル５１Ｒは、グリップ５２Ｒの近傍にオーガハウジング姿勢調節レバー７８を備える。

図１及び図３を参照しつつ説明すると、メインスイッチ７１は、キー挿入孔にメインキー（図示せず）を差込んで回すことでエンジン３４を始動することのできる周知のイグニッションスイッチであり、例えば、キー挿入孔を中心として「オフ位置ＯＦＦ」、「オン位置ＯＮ」及び「スタート位置ＳＴ」を、時計回りにこの順に配列したものである。

メインキーをオフ位置ＯＦＦに合せたときには、エンジン３４を停止させるとともに、全ての電気系統を遮断させることができる。メインキーをオフ位置ＯＦＦからオン位置ＯＮに切換えたときには、エンジン３４を停止状態で維持させることができる。メインキーをスタート位置ＳＴに合せたときには、エンジン３４を始動させることができる。メインキーをスタート位置ＳＴからオン位置ＯＮに切換えたときには、始動したエンジン３４をそのまま本運転に移行することができる。

エンジン用チョーク７２は、引くことで混合気の濃度を高める操作部材である。
クラッチ操作スイッチ７３は、オーガ４１並びにブロア４２をオン・オフ操作する押し釦スイッチ、すなわち、除雪作業部４０（作業部）のオン・オフ操作をする作業切換えスイッチである。以下、クラッチ操作スイッチ７３のことを適宜「オーガスイッチ７３」と言い換えることにする。

投雪方向調節レバー７４は、シュータ４３の方向を変更するときに操作するレバーである。方向速度レバー７５は、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの走行速度を操作するとともに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを正逆転させることで前後進切換えをする前後進速度調節レバーである。エンジン用スロットルレバー７６は、スロットルバルブ（図４の符号９４参照）の開度を操作することでエンジン３４の回転数を制御するレバーである。

走行準備レバー７７は、スイッチ手段（図４の符号７７ａ参照）に作用する走行準備部材であり、リターンスプリングの引き作用により、図に示すフリー状態になればスイッチ手段はオフになる。作業者の左手で走行準備レバー７７を握ってグリップ５２Ｌ側に下げれば、スイッチ手段はオンとなる。このように、走行準備レバー７７が握られているか否かはスイッチ手段で検出することができる。
オーガハウジング姿勢調節レバー７８は、スイング駆動機構４６を操作してオーガハウジング４４の姿勢を変更するときに操作するレバーである。

さらに操作盤５３は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に且つこれら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握った手で操作可能な範囲に、左右の旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒを設けたことを特徴とする。

左旋回操作スイッチ８１Ｌは押し釦スイッチからなり、除雪機１０の後方（この図の手前側であり、作業者側）を向く押ボタン８２Ｌを備える。このような左旋回操作スイッチ８１Ｌは、押ボタン８２Ｌを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。

右旋回操作スイッチ８１Ｒは押し釦スイッチからなり、除雪機１０の後方（この図の手前側であり、作業者側）を向く押ボタン８２Ｒを備える。このような右旋回操作スイッチ８１Ｒは、押ボタン８２Ｒを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。

より具体的には、操作盤５３の背面５３ａのうち、左にグリップ５２Ｌの近傍で車幅中心ＣＬ寄りの位置に左旋回操作スイッチ８１Ｌ及びそれの押ボタン８２Ｌを配置した。また、操作盤５３の背面５３ａのうち、右にグリップ５２Ｒの近傍で車幅中心ＣＬ寄りの位置に右旋回操作スイッチ８１Ｒ及びそれの押ボタン８２Ｒを配置した。

作業者が両手で左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったときに、各手の親指は左右の操作ハンドル間、すなわち、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒの内側（車幅中央側）を向くことになる。

作業者は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを両手で握って除雪機１０を操縦しつつ、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったまま、左手の親指を前に延ばして左旋回操作スイッチ８１Ｌの押ボタン８２Ｌを押している間だけ、除雪機１０を左旋回させることができる。
一方、右手の親指を前に延ばして右旋回操作スイッチ８１Ｒの押ボタン８２Ｒを押している間だけ、除雪機１０を右旋回させることができる。
このように、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒから手を放すことなく、小さい操作力で極めて容易に旋回操作をすることができる。

操作盤５３のうち、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に且つこれら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握った手で操作可能な範囲に、旋回機構としての回生ブレーキ回路（図４の符号３８Ｌ，３８ＲＲ参照）を操作する左・右旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒを設けたので、作業者は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを両手で握って除雪機１０（図１参照）を操縦しつつ、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったままの親指で、左・右旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒをも操作することができる。
従って、除雪機１０を左旋回操作又は右旋回操作する度に、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握り替えたり、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒから手ＨＬ，ＨＲを放す必要がない。このため、除雪機１０の操縦性が高まる。

さらにまた、操作盤５３は背面５３ａに、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を設けたことを特徴とする。報知表示器８４は、制御部５６の指令により表示する部材であり、例えば液晶表示器等の表示パネルや、表示灯からなる。報音器８５は、制御部５６の指令により音を発する部材であり、例えば報知音を発するブザーや、音声を発する音声発生器からなる。

図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、制御部５６内の機器及び情報伝達経路を示す。想像線枠で囲ったエンジン３４、電磁クラッチ９１、オーガ４１及びブロア４２が作業部系９２であり、その他は走行系となる。なお、制御部５６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。

先ず、除雪作業部４０の系統の作動を説明する。
メインスイッチ７１にキーを差込み、回してスタート位置にすることにより、セルモータ（スタータ）９３の回転によりエンジン３４を始動させる。
エンジン用スロットルレバー７６は、図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ９４に繋がっているので、エンジン用スロットルレバー７６を操作することでスロットルバルブ９４の開度を制御することができる。これにより、エンジン３４の回転数を制御することができる。

さらにスロットルバルブ９４については、制御部５６の制御信号に応じて作動するバルブ駆動部９４Ａにより、バルブ開度が自動制御される構成にしたものである。なお、スロットルバルブ９４に対しては、バルブ駆動部９４Ａでの開度制御の方が、エンジン用スロットルレバー７６での開度制御よりも優先する。

エンジン３４の出力の一部で発電機５４を回し、得た電力をバッテリ５５に供給するとともに、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒに供給する。エンジン３４の出力の残部は、電磁クラッチ９１を介して作業装置４０としてのオーガ４１及びブロア４２の回転に充てる。なお、発電機５４やバッテリ５５からは、ハーネス９５を介して左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒや他の電装品へ電力を供給することになる。

９８Ｌ，９８Ｒは左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転数（モータ速度、回転速度）を計測する回転センサである。９９はエンジン３４の回転数（モータ速度、回転速度）を計測する回転センサである。

走行準備レバー７７を握るとともに、クラッチ操作スイッチ７３を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ９１を接続し、エンジン３４の動力でオーガ４１及びブロア４２を回転させることができる。
なお、走行準備レバー７７をフリーにするか、クラッチ操作スイッチ７３を操作するか、の何れかにより電磁クラッチ９１を断状態にすることができる。

次に走行装置２０Ｌ，２０Ｒ（走行部２０Ｌ，２０Ｒ）の系統の作動を、図４に基づき説明する。
本発明の除雪機１０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３６Ｌ，３６Ｒを備える。具体的には、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒは、駐車中は制御部５６の制御により、ブレーキ状態（オン状態）にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒを開放する。

メインスイッチ７１がオン位置にあること、及び、走行準備レバー７７が握られていることの２つの条件が満たされ、方向速度レバー７５を前進又は後進に切換えると、電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒは開放（非ブレーキ、オフ）状態になる。

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７５は、作業者の手で、矢印Ａｄ，Ｂａ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７５と名付けた。

図４に戻って、方向速度レバー７５の位置情報をポテンショメータ７５ａから得た制御部５６は、左右のモータドライバー３７Ｌ，３７Ｒを介して左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを回転させ、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転速度を回転センサ９８Ｌ，９８Ｒ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２１Ｌ，２１Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。

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３７Ｌ，３７Ｒに回生ブレーキ回路３８Ｌ，３８Ｒ及びブレーキ手段としての短絡ブレーキ回路３９Ｌ，３９Ｒを含む。

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、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ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５５へ蓄えることができる。これが回生ブレーキ３８Ｌ，３８Ｒの作動原理である。

左旋回操作スイッチ８１Ｌを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部５６は左の回生ブレーキ回路３８Ｌを作動させ、左の電動モータ３３Ｌの速度を下げる。右旋回操作スイッチ８１Ｒを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部５６は右の回生ブレーキ回路３８Ｒを作動させ、右の電動モータ３３Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作スイッチ８１Ｌを押している間だけ、除雪機１０を左旋回させることができる。また、右旋回操作スイッチ８１Ｒを押している間だけ、除雪機１０を右旋回させることができる。

そして、次の（１）〜（３）の何れかにより、走行を停止させることができる。
（１）メインスイッチ７１をオフ位置に戻す。
（２）方向速度レバー７５を中立位置に戻す。
（３）走行準備レバー７７を離す。

この停止は後述の電気的減速制御を施したのちに、短絡ブレーキ回路３９Ｌ，３９Ｒを用いて実行する。
左の短絡ブレーキ回路３９Ｌは、文字通り左の電動モータ３３Ｌの両極を短絡させる回路であり、この短絡により電動モータ３３Ｌは急制動状態になる。右の短絡ブレーキ回路３９Ｒも同様であるから説明を省略する。

停止後にメインスイッチ７１をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒがブレーキ状態となり、パーキングブレーキを掛けたことと同じになる。

図６は本発明に係る除雪機の回路図であり、特に電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、エンジン３４、発電機５４、バッテリ５５、制御部５６、及びメインスイッチ７１の関係について示したものである。
上述のように除雪機１０は、エンジン３４により駆動する１個の発電機５４と、この発電機５４により充電する１個のバッテリ５５と、これら発電機５４並びにバッテリ５５を電源５７とする電動モータ３３Ｌ，３３Ｒと、この電動モータ３３Ｌ，３３Ｒにより駆動する走行輪等の走行部（走行装置）２０Ｌ，２０Ｒ（図１参照）と、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転を制御する制御部５６とを備える。

バッテリ５５は、ハーネス（導線）９５によって発電機５４、メインスイッチ７１、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、制御部５６、各種の作業負荷等の電気部品に接続したものである。電源５７は、発電機５４並びにバッテリ５５からなる。詳しくは、電源５７はメインスイッチ７１を介して第１給電ライン１１０、第２給電ライン１２０及び第３給電ライン１３０に接続したものである。

第１給電ライン１１０は、電源５７から制御部５６へ電力を供給する給電経路であり、電圧調整器１１１を有するとともに、電圧調整器１１１の一次側をツェナーダイオード１１２並びにコンデンサ１１３を介してアースしたものである。
電圧調整器１１１は、電源５７から供給される電圧１２ボルトを制御部５６で使用する５ボルトに低減させる電圧調整手段である。メインスイッチ７１をオンにすることで、電源５７の電力を電圧調整器１１１を介して制御部５６に供給することができる。

第２給電ライン１２０は、電源５７から左のモータドライバー３７Ｌを介して左の電動モータ３３Ｌへ電力を供給する給電経路であり、２つのコンデンサ１２１，１２２を介してアースしたものである。
第３給電ライン１３０は、電源５７から右のモータドライバー３７Ｒを介して右の電動モータ３３Ｒへ電力を供給する給電経路であり、２つのコンデンサ１３１，１３２を介してアースしたものである。

制御部５６は、中央処理装置１４１及び出力回路１４２〜１４４等を備える。中央処理装置１４１は、所定の制御内容を判断・実行する制御手段であって、マイクロコンピュータ（「central processing unit」、略称「ＣＰＵ」）とも言う。出力回路１４２〜１４４は、中央処理装置１４１の制御信号を各負荷（モータドライバー３７Ｌ，３７Ｒ、報知器としての報知表示器８４や報音器８５等）に対応する制御信号に変換する信号変換手段である。

このような制御部５６は、電源５７から制御部５６へ供給した電力の電圧Ｖａが予め設定された一定の範囲から外れているという条件と、電源５７から電動モータ３３Ｌ，３３Ｒへ供給した電力の電圧Ｖｂ，Ｖｃが上記一定の範囲から外れているという条件との、２つの条件を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを停止させるように構成したことを特徴とする。

より具体的には制御部５６は、（１）第１給電ライン１１０の電圧Ｖａを第１検出位置１１５から第１のＡ／Ｄ変換回路１１６を介して中央処理装置１４１に取入れ、（２）第２給電ライン１２０の電圧Ｖｂを第２検出位置１２５から第２のＡ／Ｄ変換回路１２６を介して中央処理装置１４１に取入れ、（３）第３給電ライン１３０の電圧Ｖｃを第３検出位置１３５から第３のＡ／Ｄ変換回路１３６を介して中央処理装置１４１に取入れ、（４）これらの電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを一定の基準値と比較することにより、上記の各条件を満たしているか判断する。
第１・第２・第３のＡ／Ｄ変換回路１１６，１２６，１３６は、入力した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを、アナログ信号からデジタル信号に変換する変換器である。

ところで、電源５７から供給される電力には種々のノイズが混入している。各給電ライン１１０，１２０，１３０の電圧はノイズの影響を受けて多少変化する。これに対して本発明は、各給電ライン１１０，１２０，１３０に、ノイズを吸収するためのツェナーダイオード１１２並びにコンデンサ１１３，１２１，１２２，１３１，１３２を接続したことを特徴とする。ノイズを吸収するコンデンサ１１３，１２１，１２２，１３１，１３２の容量は比較的大きい。

第１給電ライン１１０の電圧Ｖａを検出（計測）する第１検出位置１１５は、ツェナーダイオード１１２並びにコンデンサ１１３を接続した位置よりも後で且つ電圧調整器１１１よりも前の点である。第２給電ライン１２０の電圧Ｖｂを検出する第２検出位置１２５は、２つのコンデンサ１２１，１２２を接続した位置よりも後で且つモータドライバー３７Ｌよりも前の点である。第３給電ライン１３０の電圧Ｖｃを検出する第３検出位置１３５は、２つのコンデンサ１３１，１３２を接続した位置よりも後で且つモータドライバー３７Ｒよりも前の点である。

このように、ノイズを吸収した後の検出位置１１５，１２５，１３５で、電圧センサ（図示せず）によって電圧を検出することにより、ノイズの影響が少なく安定した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを検出することができる。

次に、図６に示す制御部５６が実行する制御フローについて、図４及び図６を参照しつつ図７に基づき説明する。この制御フローは、例えばメインスイッチ７１をオンにしたときに開始する。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。

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；エンジン３４が始動中であるか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０１を繰り返し、ＮＯなら停止中又は回転中であるとしてＳＴ０２に進む。エンジン３４が始動中であるときには、電源５７の電圧が安定しないので監視する必要はない。
ＳＴ０２；電源５７の電圧、すなわち第１給電ライン１１０の電圧Ｖａ、第２給電ライン１２０の電圧Ｖｂ、第３給電ライン１３０の電圧Ｖｃを計測する。各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについては、電圧センサによって現実の電圧を計測すればよい。

なお、このステップにおける各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについては、一定時間毎に計測した１つずつのデータを対象としてもよい。しかし、より適切な各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを求めるには、複数のデータを対象とすることが好ましい。その場合の各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの求め方については種々の方法があるが、例示としてＶａを求める第１の方法及び第２の方法について、次に説明する。

ここで、電圧データを連続して複数回Ｎｘだけ計測し、その計測した電圧データ数をＮｘとする。また、計測した複数の電圧データのことを、最初から順に第１データＶ１、第２データＶ２、第３データＶ３、・・・最後のデータＶｘと言うことにする。

（１）Ｖａを求める第１の方法；計測した複数の電圧データの平均値をとる。
Ｖａ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋・・・Ｖｘ）／Ｎｘ
（２）Ｖａを求める第２の方法；計測した複数の電圧データから、最大値データＶｍａｘ及び最小値データＶｍｉｎを削除し、残りの電圧データの平均値をとる。
Ｖａ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋・・・Ｖｘ）−Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ｝／（Ｎｘ−２）

ＳＴ０３；電圧Ｖａが予め設定された一定の第１下限しきい値ＶＬ１を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０４に進み、ＮＯならＳＴ１３に進む。
ＳＴ０４；電圧Ｖｂが第１下限しきい値ＶＬ１を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０５に進み、ＮＯならＳＴ１３に進む。
ＳＴ０５；電圧Ｖｃが第１下限しきい値ＶＬ１を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０６に進み、ＮＯならＳＴ１３に進む。

ＳＴ０６；全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第１下限しきい値ＶＬ１を下回ったという条件を満たしたので、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、電源５７の電圧が低下したことを報知し、作業者の注意を促す。

ＳＴ０７；電圧Ｖａが予め設定された一定の第２下限しきい値ＶＬ２を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０８に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。なお、第２下限しきい値ＶＬ２は第１下限しきい値ＶＬ１よりも小さい。
ＳＴ０８；電圧Ｖｂが第２下限しきい値ＶＬ２を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０９に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。
ＳＴ０９；電圧Ｖｃが第２下限しきい値ＶＬ２を下回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１０に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。

ＳＴ１０；全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第２下限しきい値ＶＬ２を下回ったという条件を満たしたので、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、電源５７の電圧が下限界まで低下したことを報知し、作業者に対策を施すことを促す。

ＳＴ１１；作業部４０（除雪作業部４０）を停止させる。
ＳＴ１２；電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを停止させた後に、この制御を終了する。

ＳＴ１３；電圧Ｖａが予め設定された一定の第１上限しきい値ＶＨ１を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１４に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。なお、第１上限しきい値ＶＨ１は第１下限しきい値ＶＬ１よりも大きい。
ＳＴ１４；電圧Ｖｂが第１上限しきい値ＶＨ１を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１５に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。
ＳＴ１５；電圧Ｖｃが第１上限しきい値ＶＨ１を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１６に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。

ＳＴ１６；全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第１上限しきい値ＶＨ１を上回ったという条件を満たしたので、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、電源５７の電圧が過大であることを報知し、作業者の注意を促す。

ＳＴ１７；電圧Ｖａが予め設定された一定の第２上限しきい値ＶＨ２を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１８に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。なお、第２上限しきい値ＶＨ２は第１上限しきい値ＶＨ１よりも大きい。
ＳＴ１８；電圧Ｖｂが第２上限しきい値ＶＨ２を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１９に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。
ＳＴ１９；電圧Ｖｃが第２上限しきい値ＶＨ２を上回っているか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ２０に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。

ＳＴ２０；全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第２上限しきい値ＶＨ２を上回ったという条件を満たしたので、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、電源５７の電圧が上限界まで増大したことを報知し、作業者に対策を施すことを促した後に、ＳＴ１１に進む。

以上の説明から明らかなように、制御部５６は、次の第１条件と第２条件と第３条件との、全ての条件を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を停止させるとともに報知する。

（１）第１条件；電源５７から制御部５６へ供給した電力の電圧Ｖａが、予め設定された「ＶＬ２以上でＶＨ２以下」という一定の範囲（上下限の範囲）から外れているという条件、すなわちＶａ＜ＶＬ２又はＶａ＞ＶＨ２であるという条件。
（２）第２条件；電源５７から左の電動モータ３３Ｌへ供給した電力の電圧Ｖｂが、上記「ＶＬ２以上でＶＨ２以下」という一定の範囲（上下限の範囲）から外れているという条件、すなわちＶｂ＜ＶＬ２又はＶｂ＞ＶＨ２であるという条件。
（３）第３条件；電源５７から右の電動モータ３３Ｒへ供給した電力の電圧Ｖｃが、上記「ＶＬ２以上でＶＨ２以下」という一定の範囲（上下限の範囲）から外れているという条件、すなわちＶｃ＜ＶＬ２又はＶｃ＞ＶＨ２であるという条件。

このように制御部５６は、全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第２下限しきい値ＶＬ２を下回ったという条件（いわゆる、下限しきい値のＡＮＤ条件）を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を停止させるとともに報知する。
また、制御部５６は、全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第２上限しきい値ＶＨ２を上回ったという条件（いわゆる、上限しきい値のＡＮＤ条件）を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を停止させるとともに報知する。

なお、例えば完全充電時の電圧が１２ボルトである低電圧型のバッテリ５５を、１個だけ用いた場合には、第１下限しきい値ＶＬ１を１１ボルト、第２下限しきい値ＶＬ２を５ボルト、第１上限しきい値ＶＨ１を１５ボルト、第２上限しきい値ＶＨ２を１９ボルトに、それぞれ設定することが好ましい。１個のバッテリ５５によって、動力系の電源と制御系の電源とを兼ねる。

ここで、エンジン３４を運転することで、発電機５４が発電しているときのことを考える。
今、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒにかかる走行負荷が過大になると、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの消費電力が増大するので、第２・第３給電ライン１２０，１３０の電圧Ｖｂ，Ｖｃは低下する。すなわち、電源５７から電動モータ３３Ｌ，３３Ｒへ供給する電力の電圧Ｖｂ，Ｖｃは低下する。例えば、電圧Ｖｂ，Ｖｃは３〜４ボルトまで低下し、第１・第２下限しきい値ＶＬ１，ＶＬ２を下回ってしまう。このため、動力系の電圧Ｖｂ，Ｖｃだけを検出したのでは、電源５７自体の要因による電圧低下と区別がつかない。

また、電動車両１０を高速走行しているときに、回生ブレーキ回路３８Ｌ，３８Ｒ（図４参照）を作動させて急ブレーキをかけると、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの発電作用によって高電圧が発生するので、電圧Ｖｂ，Ｖｃは増大する。発電した電気エネルギーはバッテリ５５に蓄えることになる。例えば、電圧Ｖｂ，Ｖｃは２４ボルト程度まで増大し、第１・第２上限しきい値ＶＨ１，ＶＨ２を上回ってしまう。このため、動力系の電圧Ｖｂ，Ｖｃだけを検出したのでは、電源５７自体の要因による電圧増加と区別がつかない。

一方、制御系である制御部５６の消費電力は、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの状態にかかわらず概ね一定である。このため、電圧Ｖａは概ね一定である。
これらの点を踏まえて、動力系の電圧Ｖｂ，Ｖｃだけではなく、制御系の電圧Ｖａをも検出するようにした。このようにすることで、全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが予め設定された一定の範囲（上下限の範囲）から外れているという条件を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を停止させることができる。

１個の発電機５４及び１個のバッテリ５５からなる電源５７に対し、３つの給電ライン１１０，１２０，１３０で検出した全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが適正であるか否かを、まとめて判断することができる。
この結果、１つの給電ラインだけの電圧を検出する場合に比べて、電源５７の電圧を、より一層適切に検出して総合的に判断することで、より一層適切な判断をすることができる。従って、電源５７の電圧変動に対して、制御系並びに動力系をより確実に保護することができる。

さらには、制御系への電圧と動力系への電圧とをまとめて検出して１つの判断手段によって総合的に判断するようにしたので、別々に判断手段によって判断する場合に比べて構成が簡単であり、コストダウンを図ることができる。

さらにまた、発電機５４の発電能力が低下した場合には、主にバッテリ５５から電動モータ３３Ｌ，３３Ｒに電力を供給することになる。バッテリ５５の残量が低下するにつれて供給電圧は徐々に低下し、一定の範囲から外れる。一方、発電機５４が発電する電圧が過大になると、やはり一定の範囲から外れる。
従って、電源５７から電動モータ３３Ｌ，３３Ｒや制御部５６に供給する電力の全ての電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが、予め設定された一定の範囲から外れているという条件を満たしたときには、発電機５４に起因する不具合が発生したと判断する。このように簡単な構成によって、発電機５４に起因する不具合を容易に且つ確実に検出することができる。

さらには、制御系の発電機５４及びバッテリ５５で、動力系の発電機及びバッテリを兼ねて共用するので、電動車両１０に発電機５４及びバッテリ５５をそれぞれ１個だけ備えればよいので、電動車両１０の小型化、軽量化を図ることができる。

なお、本発明は実施の形態では、電動車両は除雪機１０等の作業機に限るものではない。また、走行部は走行輪の他に例えばクローラであってもよい。

本発明の電動車両は、エンジン３４で作業部４０並びに発電機５４を駆動し、発電機５４でバッテリ５５を充電し、これらの発電機５４並びにバッテリ５５を走行用電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの電源とする、除雪機、芝刈機、耕耘機等に好適である。

本発明に係る除雪機（電動車両）の左側面図である。 本発明に係る除雪機の平面図である。 図１の３矢視図である。 本発明に係る除雪機の制御系統図である。 本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図である。 本発明に係る除雪機の回路図である。 本発明に係る制御部の制御フローチャートである。 従来の作業機（電動車両）の概要図である。

符号の説明

１０…電動車両（除雪機、作業機）、２０Ｌ，２０Ｒ…走行部（走行装置）、３３Ｌ，３３Ｒ…電動モータ、３４…エンジン、５４…発電機、５５…バッテリ、５６…制御部、５７…電源、１１０…第１給電ライン、１２０…第２給電ライン、１３０…第３給電ライン、Ｖａ…電源から制御部へ供給した電力の電圧（第１給電ラインの電圧）、Ｖｂ…電源から電動モータへ供給した電力の電圧（第２給電ラインの電圧）、Ｖｃ…電源から電動モータへ供給した電力の電圧（第３給電ラインの電圧）、ＶＬ２，ＶＨ２…一定の範囲。

Claims (1)

1. エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、前記電動モータの回転を制御する制御部と、を備える電動車両において、
   前記制御部は、前記エンジンが始動中ではないという条件と、前記電源から前記制御部へ供給した電力の電圧が予め設定された一定の範囲から外れているという条件と、前記電源から前記電動モータへ供給した電力の電圧が前記一定の範囲から外れているという条件との、前記３つの条件を全て満たしたときに、前記発電機に起因する不具合が発生したと判断して前記電動モータを停止させるように構成したことを特徴とする電動車両。

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