JP4287211B2 - Working machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関及び電動モータを併用した作業機の改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
作業機において、内燃機関によって作業装置を駆動するとともに電動モータによって走行装置を駆動するようにした技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−271317公報(第3−4頁、図1、図4)
【0004】
特許文献1による従来の作業機の概要を図11で説明する。
図11は従来の作業機の概要図であり、特開2001−271317公報の図4の要部を再掲する。なお、符号は振り直した。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の作業機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を駆動する形式であるから、比較的小容量で小型のバッテリ208を搭載することが多い。エンジン205から発電機209を介して電動モータ207,207へ、常時電力を供給できるので、大容量のバッテリ208は不要である。発電機209による発電量が、電動モータ207,207で消費される消費電力量よりも若干上回るようにすればよいからである。
【0008】
ところで、このような作業機200においては、エンジン205を運転することなく、一時的に短距離だけ走行させたい場合がある。例えば、作業機200を保管場所に出し入れする場合や、保管場所から近くの作業場所へ移動させる場合である。このような場合にその都度、エンジン205を運転するのでは作業が面倒である。
【0009】
また、小容量のバッテリ208からだけ電力を供給されて、電動モータ207,207を運転するので、バッテリ208の電力消費量は激しい。バッテリ208の残容量が低下し過ぎると、バッテリ208から電力供給を受けてエンジン205を始動させることはできない。エンジン205を運転してバッテリ208に充電することもできない。しかも、バッテリが過放電することは、バッテリの耐久性を高める上で不利であり、改良の余地がある。
【0010】
そこで本発明の目的は、内燃機関及び電動モータを併用した作業機において、内燃機関を運転することなく電動モータだけを運転して、作業機を一時的に短距離だけ走行させることができるとともに、バッテリの過放電を防止することができる技術を提供することにある。
【0011】
【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、機体に除雪作業部等の作業装置、この作業装置を駆動する内燃機関、クローラや車輪等の走行装置、この走行装置を駆動する電動モータ、内燃機関に駆動されてバッテリや電動モータに電力を供給する発電機、内燃機関を始動・停止操作することが可能なメインスイッチ、及び電動モータを制御する制御部を備えることにより、内燃機関だけで作業装置を駆動するとともに電動モータだけで走行装置を駆動する形式の作業機において、
制御部は、内燃機関を停止させた状態で、電動モータをバッテリから供給される電力によってのみ回転させる、バッテリモードに切換えて実行するように構成し、このバッテリモードを実行しているときには、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値を予め設定し、バッテリの残容量を常時計測し、この残容量が残容量下限値まで低下したという条件を満たしたときに、電動モータを停止させるとともに、作業者に対して内燃機関を始動させるように知らせるべく内燃機関の始動を要求する報知信号を報知器に発し、その後に、メインスイッチから始動操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、内燃機関を始動させ、この内燃機関が始動し発電機を回してバッテリに充電しているときに、バッテリの残容量を常時計測し、この残容量が予め設定したバッテリの残容量上限値まで増加したという条件を満たしたときに、作業者に対して内燃機関を停止させるように知らせるべく内燃機関の停止を要求する報知信号を報知器に発し、その後に、メインスイッチから停止操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、内燃機関を停止させるとともに、作業者に対して前記メインスイッチをオン位置操作するように知らせるべくメインスイッチのオン位置操作を要求する報知信号を報知器に発し、その後に、メインスイッチからオン位置操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、バッテリモードによる電動モータの制御を再開するように構成したことを特徴とする。
【0012】
請求項1によれば、制御部をバッテリモードに切換えることにより、内燃機関を停止させた状態で、電動モータをバッテリから供給される電力によってのみ、回転させることができる。このため、内燃機関を運転することなく電動モータだけを運転して、作業機を一時的に短距離だけ走行させることができる。内燃機関を運転する作業は不要である。電動モータだけを運転すればよいので、運転作業を簡単にすることができ、作業機の取り扱い性をより高めることができる。
さらには、必要以上に内燃機関を運転する必要がないので、内燃機関の耐久性をより高めることができるとともに、内燃機関を運転するための燃料等の消費量をより節減することができる。
【0013】
さらには、バッテリモードにおいて、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値まで、バッテリの残容量が低下したときに、電動モータを停止させるようにしたので、内燃機関を運転することなく電動モータだけを運転したときに、バッテリの消費が進んでも、バッテリの残容量のうち、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要な最低残容量を残した分まで、電動モータを回転させることができる。バッテリの過放電を防止することができる。この結果、バッテリの残容量が減少しても、内燃機関を確実に始動させることができる。このため、内燃機関を再び運転して速やかに作業を再開することができる。従って、作業機の取り扱い性をより高めることができる。さらには、バッテリの過放電を防止することにより、バッテリの耐久性をより高めることができる。
【0014】
さらにまた、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値まで、バッテリの残容量が低下したときに、内燃機関を始動させるように報知器が報知するので、バッテリモードを実行中であっても、作業者は報知に応じて内燃機関を始動させることで、発電機を回してバッテリに充電させることができる。このように、作業者が自分の意志で内燃機関を始動してバッテリに充電させることができるので、バッテリモード中での作業機の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。
【0016】
さらに、請求項1によれば、バッテリモードにおいて、内燃機関始動要求の報知に応じて作業者が内燃機関を始動してバッテリに充電している最中で、バッテリの残容量上限値までバッテリの残容量が増加したときに、内燃機関を停止させるように報知器が報知するので、作業者は報知に応じて内燃機関を停止させることで、バッテリへの充電を停止させることができる。その後に、電動モータだけを再び運転して、作業機を一時的に短距離だけ走行させればよい。このように、作業者が自分の意志で内燃機関を停止してバッテリへの充電を完了させることができるので、バッテリモード中での作業機の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。さらには、バッテリの過充電を防止することにより、バッテリの耐久性をより高めることができる。
【0017】
【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う。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【0018】
図1は本発明に係る除雪機の左側面図、図2は本発明に係る除雪機の平面図でである。
図1及び図2に示すように、作業機としての除雪機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(すなわち、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。
【0019】
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。
【0020】
本発明は、内燃機関としてのエンジン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だけ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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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を停止状態に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。
【0032】
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である。
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。
【0033】
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ンになる。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、スイッチ手段はオフとなる。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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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、旋回機構としての電磁ブレーキ(図4の符号37L,37R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。
【0041】
さらにまた、操作盤53は背面53aに、バッテリモードスイッチ83、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。
【0042】
バッテリモードスイッチ83は、例えば、作業者が押ボタン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、接点自動復帰式の押し釦スイッチである。
報知表示器84は、制御部56の指示に基づいて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の指示に基づいて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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
96はバッテリ55の端子電圧(開放取得電圧)を計測する電圧センサである。97はバッテリ55の充電電流並びに放電電流を計測する電流センサである。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。
【0046】
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。
【0047】
次に走行装置20L,20Rの系統の作動を、図4に基づき説明をする。
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37L,37R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37L,37Rによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ37L,37Rは、駐車中は制御部56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37L,37Rを開放する。
【0048】
メインスイッチ71がスタート位置又は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37L,37Rは開放(非ブレーキ)状態になる。左の電磁ブレーキ37Lは左旋回機構の役割をも果たす。右の電磁ブレーキ37Rは右旋回機構の役割をも果たす。
【0049】
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▲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75と名付けた。
【0050】
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、左右の電動モータ33L,33Rを回転させ、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。
【0051】
左旋回操作スイッチ81Lを押している間は、スイッチオンのスイッチ信号に基づいて左の電磁ブレーキ37Lはブレーキ状態になる。右旋回操作スイッチ81Rを押している間は、スイッチオンのスイッチ信号に基づいて右の電磁ブレーキ37Rはブレーキ状態になる。左・右旋回操作スイッチ81L,81Rから手を放すと、電磁ブレーキ37L,37Rは開放(非ブレーキ)状態に戻る。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
この停止は、電動モータ33L,33Rの両極を短絡させる短絡ブレーキ回路(回生ブレーキ)38L,38Rを用いて実行する。短絡ブレーキ回路38L,38Rは、文字通り電動モータ33L,33R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,33Rは急制動状態になる。
【0055】
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37L,37R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。
【0056】
次に、除雪機10をバッテリ55の電力で走行させるときの制御方法を説明する。すなわち、上記図4に示す制御部56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3及び図4を参照しつつ、図6〜図10に基づき説明する。
この制御フローは、例えば図3に示すメインスイッチ71を「オフ位置」から「オン位置」へ切換えたときに開始する。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。
【0057】
図6は本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その1)である。
ST01;初期設定をする。
ST02;メインスイッチ71、方向速度レバー75、走行準備レバー77のスイッチ手段77a、左・右旋回操作スイッチ81L,81R、バッテリモードスイッチ83等の、各スイッチ信号(レバー位置信号を含む)を入力信号として読み込む。
【0058】
ST03;バッテリモードであるか否かを調べ、NOならST04に進み、YESならST05に進む。バッテリモードであることを判断するには、次の2つの方法がある。
第1の方法は、バッテリモードスイッチ83がオンであるときに、バッテリモードであると判断する。
【0059】
第2の方法は、左・右旋回操作スイッチ81L,81Rが、同時に連続してオンである時間が一定時間、例えば3秒を経過したという条件が満たされたときに、バッテリモードであると判断する。左・右旋回操作スイッチ81L,81Rは、除雪機10を左旋回又は右旋回させるときに、どちらか一方だけを操作するものであるから、両方を同時に操作することはない。このように通常では行わない、特殊な操作をすることによって、バッテリモードであると判断することができる。
【0060】
第2の方法を採用することで、バッテリモードに操作するときに、操作ハンドル51L,51Rを握り替えたり、操作ハンドル51L,51Rから手を放す必要がない。このため、除雪機10の操縦性が高まる。しかも、新たなバッテリモードスイッチを設ける必要がなく、部品数を削減できる。
【0061】
ST04;メインスイッチ71が「オン位置」にあるか否かを調べ、YESならST02に戻り、NOならリターンしてこの制御を終了する。バッテリモードに切換えることなく、メインスイッチ71を「オフ位置OFF」又は「スタート位置ST」に切換えることで、NOの判断となる。
ST05;バッテリモードに移行した直後の、バッテリ55の端子電圧Ebを計測する。端子電圧Ebについては、電圧センサ96によって現実の端子電圧を計測すればよい。
ST06;端子電圧Ebに基づいて、バッテリモードに移行した直後のバッテリ55の残容量Ca1を求める。具体的には、図7に示すマップにて求める。
【0062】
図7は本発明に係るバッテリの残容量マップであり、横軸をバッテリの残容量Ca1(%)とし縦軸をバッテリの端子電圧Eb(V、ボルト)として、バッテリ55の端子電圧Ebに対応する残容量Ca1を得る特性曲線図である。
ここで、バッテリの「残容量Ca1」とは、充電されたバッテリを一定の電流で放電させたときに取出し得る電気量のことであって、一般的には、放電電流と放電時間との積で表し、単位にAh(アンペアアワー)を用いる。但し、本発明においては、残容量Ca1の単位を%で表し、完全充電されたときの容量(総電気量)を100%として表した。
【0063】
このマップによれば、残容量Ca1は、端子電圧Ebが大きいほど100%に近く、小さいほど0%に近い値であることが判る。より具体的には、端子電圧EbがE3であるときに残容量Ca1は70%、端子電圧EbがE2であるときに残容量Ca1は50%である。このマップによって、そのときの端子電圧Ebに対応する残容量Ca1を求めることができる。
【0064】
なお、このマップは例えば、それぞれの除雪機10に個別に搭載されたバッテリ55における固有のデータを、制御部56に内蔵されたメモリに記憶させた実際のデータである。各バッテリ55毎に放電特性は若干相違する。このため、各バッテリ55毎の固有の放電特性を考慮した。従って、各バッテリ55の固有のマップをメモリから逐次読み出すことによって、比較的正確な残容量Ca1を簡単に求めることができる。
【0065】
図6に戻って説明を続ける。
ST07;制御部56から報知表示器84や報音器85に、バッテリモード報知信号を発した後に、出結合子A1に進む。この結果、報知表示器84や報音器85は、作業者にバッテリモードに切り替わったことを知らせることができる。
【0066】
図8は本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その2)であり、上記図6の出結合子A1と本図の入結合子A1とを経てST11に進んだことを示す。
【0067】
ST11;メインスイッチ71、方向速度レバー75、走行準備レバー77のスイッチ手段77a、左・右旋回操作スイッチ81L,81R、バッテリモードスイッチ83等の、各スイッチ信号(レバー位置信号を含む)を入力信号として読み込む。
【0068】
ST12;走行準備レバー77のスイッチ手段77a、すなわち走行準備スイッチ77aがオンであるか否かを調べ、YESならST13に進み、NOならST14に進む。走行準備レバー77を手で握ったときにYESであると判断する。
ST13;方向速度レバー75が前進位置又は後進位置にあるか否かを調べ、NOならST14に進み、YESならST17に進む。
ST14;走行準備レバー77を離したという条件、又は方向速度レバー75を中立位置(中立範囲)に戻したという条件が満たされたので、電動モータ33L,33Rを停止させる。
【0069】
ST15;メインスイッチ71が「オン位置」にあるか否かを調べ、YESならST11に戻り、NOならST16に進む。
ST16;報知表示器84や報音器85をオフにした後に、リターンしてこの制御を終了する。
【0070】
ST17;除雪機10の前進・後進・旋回・走行速度等の走行条件を読み込む。例えば、左右の電動モータ33L,33Rの目標速度を方向速度レバー75の位置から読み込む。
ST18;左右の電動モータ33L,33Rの実速度を計測する。実速度は回転センサ98L,98Rで現実の電動モータ33L,33Rの回転数を計測すればよい。
ST19;左右の電動モータ33L,33Rを走行条件や実速度に応じた制御信号で回転制御する。なお、制御信号出力はPI制御ならPI出力、PID制御ならPID出力に相当する。この制御信号出力はパルス幅変調信号(PWM信号)であってもよい。
【0071】
ST20;現時点のバッテリ55の端子電圧Ebを計測する。端子電圧Ebについては、電圧センサ96によって現実の端子電圧を計測すればよい。
ST21;現時点のバッテリ55の放電電流A1(消費電流A1)を計測する。放電電流A1については、電流センサ97によって現実の放電電流を計測すればよい。
【0072】
ST22;端子電圧Eb及び放電電流A1から、現時点のバッテリ55の放電量Ca2を算出する。具体的には、バッテリ55の完全充電時の容量Pwに対して、端子電圧Ebと放電電流A1との乗算値の割合を百分率(%)で求め、この割合を放電量Ca2とする。すなわち、式 Ca2=(Eb×A1/Pw)×100 によって求める。
ここで、バッテリ55の「完全充電時の容量Pw」とは、上記図7の説明において、バッテリの残容量100%として表した、バッテリが完全充電されたときの容量(総電気量)に等しい値であり、単位をV・A(ボルト・アンペア)で示す。
【0073】
ST23;現時点のバッテリ55の残容量Ca1を求める。具体的には、直前の残容量Ca1から現時点の放電量Ca2を減算した値を、新たな現時点の残容量Ca1とする(Ca1=Ca1−Ca2)。
ST24;放電した結果、現時点の残容量Ca1が、予め設定されたバッテリ55の残容量下限値Cmiまで低下したか否かを調べ、YESなら出結合子A2に進み、NOならST11に戻る。
ここで、「残容量下限値Cmi」とは、エンジン34を少なくとも1回始動させるのに必要な、バッテリ55の残容量(電気量)のことである。例えば残容量下限値Cmiを20%に予め設定しておく。
【0074】
図9は本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その3)であり、上記図8の出結合子A2と本図の入結合子A2とを経てST31に進んだことを示す。
【0075】
ST31;予め設定された残容量下限値Cmiまで残容量Ca1が低下したという条件が満たされたので、電動モータ33L,33Rを停止させる。
ST32;制御部56から報知表示器84や報音器85に、エンジン始動要求の報知信号を発する。この結果、報知表示器84や報音器85は、作業者に対して、エンジン34を始動させるように知らせることができる。
ST33;メインスイッチ71のスイッチ信号を読み込む。
【0076】
ST34;メインスイッチ71の操作位置を判断する。操作位置がオフ位置OFFであればST35に進み、操作位置がスタート位置STであればST36に進み、操作位置がオン位置ONであればST33に戻る。
ST35;報知表示器84や報音器85をオフにした後に、リターンしてこの制御を終了する。
【0077】
ST36;作業者がメインスイッチ71をスタート位置STに操作したので、スタート位置STの信号を受けてエンジン34を始動させる。作業者は、エンジン34の回転が安定した後に、メインスイッチ71の操作位置をオン位置ONに切換えればよい。
【0078】
ST37;現時点のバッテリ55の端子電圧Ebを計測する。端子電圧Ebについては、電圧センサ96によって現実の端子電圧を計測すればよい。
ST38;現時点のバッテリ55の充電電流A2(供給電流A2)を計測する。充電電流A2については、電流センサ97によって現実の放電電流を計測すればよい。
【0079】
ST39;端子電圧Eb及び充電電流A2から、現時点のバッテリ55の充電量Ca3を算出する。具体的には、バッテリ55の完全充電時の容量Pwに対して、端子電圧Ebと充電電流A2との乗算値の割合を百分率(%)で求め、この割合を充電量Ca3とする。すなわち、式 Ca3=(Eb×A2/Pw)×100 によって求める。
【0080】
ST40;現時点のバッテリ55の残容量Ca1を求める。具体的には、直前の残容量Ca1に現時点の充電量Ca3を加算した値を、新たな現時点の残容量Ca1とする(Ca1=Ca1+Ca3)。
ST41;充電した結果、現時点の残容量Ca1が、予め設定されたバッテリ55の残容量上限値Cmaまで増加したか否かを調べ、YESなら出結合子A3に進み、NOならST37に戻る。
ここで、「残容量上限値Cma」とは、バッテリ55の耐久性(寿命)をより高めることができるのに必要な、バッテリ55の残容量(電気量)のことである。例えば残容量上限値Cmaは、残容量下限値Cmiに30%を加えた値(50%程度)で、予め設定しておく。
【0081】
図10は本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その4)であり、上記図9の出結合子A3と本図の入結合子A3とを経てST51に進んだことを示す。
【0082】
ST51;予め設定された残容量上限値Cmaまで残容量Ca1が増加したという条件が満たされたので、制御部56から報知表示器84や報音器85に、エンジンの停止を要求する報知信号を発する。この結果、報知表示器84や報音器85は、作業者に対して、エンジン34を停止させるように知らせることができる。
ST52;メインスイッチ71のスイッチ信号を読み込む。
ST53;メインスイッチ71が「オフ位置」にあるか否かを調べ、YESならST54に進み、NOならT52に戻る。
【0083】
ST54;作業者がメインスイッチ71をオフ位置OFFに操作したので、オフ位置OFFの信号を受けてエンジン34を停止させる。
ST55;エンジン34が停止したという条件が満たされたので、制御部56から報知表示器84や報音器85に、メインスイッチ・オン位置操作要求の報知信号を発する。この結果、報知表示器84や報音器85は、作業者に対して、メインスイッチ71をオン位置に操作するように知らせることができる。
【0084】
ST56;メインスイッチ71のスイッチ信号を読み込む。
ST57;メインスイッチ71が「オン位置」にあるか否かを調べ、YESならST58に進み、NOならT56に戻る。
【0085】
ST58;メインスイッチ71がオン位置に切り替わったという条件が満たされたので、制御部56から報知表示器84や報音器85に、バッテリモード再開報知信号を発した後に、出結合子A1と図8の入結合子A1とを経てST11に戻る。この結果、報知表示器84や報音器85は、作業者に対して、バッテリモードによる電動モータ33L,33Rの制御を再開したことを知らせることができる。また、ST11に進むことによって、再びエンジン34を停止させた状態で、左右の電動モータ33L,33Rを回転制御することができる。
【0086】
以上の説明から明らかなように図6、図8及び図9に示す制御フローにおいて、次のステップは、それぞれ以下の手段をなす。
(1)図6に示すST05〜ST06の集合は、バッテリモードに移行した直後のバッテリ55の残容量Ca1を計測する「初期残容量計測手段101」を構成する。
(2)図8に示すST20〜ST23の集合は、放電時においてバッテリ55の残容量Ca1を常時計測する「放電時の残容量常時計測手段102」を構成する。
(3)図8に示すST24は、バッテリ55の残容量下限値(放電下限値)Cmiを予め設定し、この残容量下限値Cmiまでバッテリ55の残容量Ca1が低下したという条件を満たしたか否かを判断する「残容量下限判断手段103」を構成する。
【0087】
(4)図9に示すST37〜ST40の集合は、充電時においてバッテリ55の残容量Ca1を常時計測する「充電時の残容量常時計測手段104」を構成する。
(5)図9に示すST41は、バッテリ55の残容量上限値(充電上限値)Cmaを予め設定し、この残容量上限値Cmaまでバッテリ55の残容量Ca1が増加したという条件を満たしたか否かを判断する「残容量上限判断手段105」を構成する。
(6)初期残容量計測手段101、放電時の残容量常時計測手段102及び充電時の残容量常時計測手段104の集合は、「残容量計測手段」を構成する。
【0088】
以上の説明から明らかなように、本発明の制御部56は、エンジン34を停止させた状態で、電動モータ33L,33Rをバッテリ55から供給される電力によって回転させるバッテリモード(制御モード)に切換えて実行するように構成したことを特徴とする。
【0089】
制御部56をバッテリモードに切換えることによって、エンジン34を停止させた状態で、電動モータ33L,33Rをバッテリ55から供給される電力によってのみ、回転させることができる。このため、エンジン34を運転することなく電動モータ33L,33Rだけを運転して、作業機10を一時的に短距離だけ走行させることができる。例えば、作業機10を保管場所に出し入れする、又は、保管場所から近くの作業場所へ移動させることができる。
【0090】
エンジン34を運転する作業は不要である。電動モータ33L,33Rだけを運転すればよいので、運転作業を簡単にすることができ、作業機10の取り扱い性をより高めることができる。また、電動モータ33L,33Rだけを運転して作業機10を移動できるので、騒音を抑制でき、早朝などの静かなときに特に有効である。
さらには、必要以上にエンジン34を運転する必要がないので、エンジン34の耐久性をより高めることができるとともに、エンジン34を運転するための燃料等の消費量をより節減することができる。
【0091】
さらに制御部56は、バッテリモードを実行しているときには、エンジン34を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリ55の残容量下限値Cmiを予め設定し、バッテリ55の残容量Ca1を常時計測し、この残容量Ca1が残容量下限値Cmiまで低下したという条件を満たしたときに、電動モータ33L,33Rを停止させるとともに、エンジン34の始動を要求する報知信号を報知器84,85に発するように構成したことを特徴とする。
【0092】
バッテリモードにおいて、エンジン34を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリ55の残容量下限値Cmiまで、バッテリ55の残容量Ca1が低下したときに、電動モータ33L,33Rを停止させるようにしたので、エンジン34を運転することなく電動モータ33L,33Rだけを運転したときに、バッテリ55の消費が進んでも、バッテリ55の残容量Ca1のうち、エンジン34を少なくとも1回始動させるのに必要な最低残容量Cmiを残した分まで、電動モータ33L,33Rを回転させることができる。バッテリ55の過放電を防止することができる。
【0093】
この結果、バッテリ55の残容量Ca1が減少しても、エンジン34を確実に始動させることができる。このため、エンジン34を再び運転して速やかに作業を再開することができる。従って、作業機10の取り扱い性をより高めることができる。さらには、バッテリ55の過放電を防止することにより、バッテリ55の耐久性をより高めることができる。
【0094】
さらにまた、エンジン34を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリ55の残容量下限値Cmiまで、バッテリ55の残容量Ca1が低下したときに、エンジン34を始動させるように報知器84,85が報知するので、バッテリモードを実行中であっても、作業者は報知に応じてエンジン34を始動させることで、発電機54を回してバッテリ55に充電させることができる。
このように、作業者が自分の意志でエンジン34を始動してバッテリ55に充電させることができるので、バッテリモード中での作業機10の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。
【0095】
さらに制御部56は、バッテリモードを実行中に、エンジン34を始動し発電機54を回してバッテリ55に充電しているときに、バッテリ55の残容量Ca1を常時計測し、この残容量Ca1が予め設定したバッテリ55の残容量上限値Cmaまで増加したという条件を満たしたときに、エンジン34の停止を要求する報知信号を報知器84,85に発するように構成したことを特徴とする。
【0096】
バッテリモードにおいて、エンジン始動要求の報知に応じて作業者がエンジン34を始動してバッテリ55に充電している最中で、バッテリ55の残容量上限値Cmaまでバッテリの残容量Ca1が増加したときに、エンジン34を停止させるように報知器84,85が報知するので、作業者は報知に応じてエンジン34を停止させることで、バッテリ55への充電を停止させることができる。その後に、電動モータ33L,33Rだけを再び運転して、作業機10を一時的に短距離だけ走行させればよい。
【0097】
このように、作業者が自分の意志でエンジン34を停止してバッテリ55への充電を完了させることができるので、バッテリモード中での作業機10の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。さらには、バッテリ55の過充電を防止することにより、バッテリ55の耐久性をより高めることができる。
【0098】
なお、上記本発明の実施の形態において、作業機は除雪機10に限定されるものではなく、例えば耕耘機であってもよい。
また、走行装置20L,20Rはクローラに限定されるものではなく、例えば車輪であってもよい。
また、内燃機関34はガソリンエンジンやディーゼルエンジンを包含する。
また、作業装置40は除雪作業部に限定されるものではなく、例えば耕耘作業部であってもよい。
【0099】
また、バッテリモードに切換える手段としては、バッテリモードスイッチ83と左・右旋回操作スイッチ81L,81Rの、いずれか一方を備えればよい。
また、左・右旋回操作スイッチ81L,81Rは、押し釦スイッチに限定されるものではなく、例えば、左右の操作ハンドル51L,51Rに備えたレバーによって操作する、左右のレバースイッチであってもよい。その場合には、バッテリモードに切換える手段は、左右のレバースイッチが兼ねることになる。
【0100】
また、バッテリ55の残容量Ca1については、直接に計測又は間接的に計測すればよい。
例えば、初期残容量計測手段101は、バッテリモードに移行した直後のバッテリ55の端子電圧Ebを計測し、図7に示すバッテリの残容量マップによって、そのときの端子電圧Ebに対応する残容量Ca1を間接的に求めるものである。
放電時の残容量常時計測手段102及び充電時の残容量常時計測手段104においても、初期残容量計測手段101と同様に、放電・充電時の端子電圧Ebを計測し、図7に示すバッテリの残容量マップによって残容量Ca1を間接的に求めるようにした構成であってもよい。但し、バッテリモードで電動モータ33L,33Rを運転したときには、温度や残容量の影響が比較的大きいので、図8に示す放電時の残容量常時計測手段102及び図9に示す充電時の残容量常時計測手段104の構成の方が、計測精度は高い傾向にある。
【0101】
また、バッテリ55の残容量Ca1を計測する手段101,102,104は、端子電圧Ebや放電・充電電流A1,A2から現時点のバッテリ55の放電・充電量Ca2,Ca3を算出し、初期の残容量Ca1から放電・充電量Ca2,Ca3を減・加算することで現時点の残容量Ca1を得る構成に限定されるものではない。例えば、バッテリモードに関係なく、残容量Ca1を常時計測する構成であってももよい。
【0102】
また、除雪機10に完全充電されたバッテリ55(残容量Ca1が100%のバッテリ55)を備え、バッテリモードに関係なく、バッテリ55の放電容量及び充電容量を常時計測し、残容量Ca1に対して放電容量を減算するとともに充電容量を加算することで、現時点の残容量Ca1を算出するようにした構成についても、残容量Ca1を計測する手段101,102,104によって残容量Ca1を常時計測するという構成に含むものとする。
【0103】
【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、制御部が、内燃機関を停止させた状態で、電動モータをバッテリから供給される電力によってのみ回転させる、バッテリモードに切換えて実行するように構成したので、制御部をバッテリモードに切換えることにより、内燃機関を停止させた状態で、電動モータをバッテリから供給される電力によってのみ、回転させることができる。このため、内燃機関を運転することなく電動モータだけを運転して、作業機を一時的に短距離だけ走行させることができる。内燃機関を運転する作業は不要である。電動モータだけを運転すればよいので、運転作業を簡単にすることができ、作業機の取り扱い性をより高めることができる。
さらには、必要以上に内燃機関を運転する必要がないので、内燃機関の耐久性をより高めることができるとともに、内燃機関を運転するための燃料等の消費量をより節減することができる。
【0104】
さらには、バッテリモードにおいて、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値まで、バッテリの残容量が低下したときに、電動モータを停止させるようにしたので、内燃機関を運転することなく電動モータだけを運転したときに、バッテリの消費が進んでも、バッテリの残容量のうち、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要な最低残容量を残した分まで、電動モータを回転させることができる。バッテリの過放電を防止することができる。この結果、バッテリの残容量が減少しても、内燃機関を確実に始動させることができる。このため、内燃機関を再び運転して速やかに作業を再開することができる。従って、作業機の取り扱い性をより高めることができる。さらには、バッテリの過放電を防止することにより、バッテリの耐久性をより高めることができる。
【0105】
さらにまた、内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値まで、バッテリの残容量が低下したときに、内燃機関を始動させるように報知器が報知するので、バッテリモードを実行中であっても、作業者は報知に応じて内燃機関を始動させることで、発電機を回してバッテリに充電させることができる。このように、作業者が自分の意志で内燃機関を始動してバッテリに充電させることができるので、バッテリモード中での作業機の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。
【0106】
さらにまた、バッテリモードにおいて、内燃機関始動要求の報知に応じて作業者が内燃機関を始動してバッテリに充電している最中で、バッテリの残容量上限値までバッテリの残容量が増加したときに、内燃機関を停止させるように報知器が報知するので、作業者は報知に応じて内燃機関を停止させることで、バッテリへの充電を停止させることができる。その後に、電動モータだけを再び運転して、作業機を一時的に短距離だけ走行させればよい。このように、作業者が自分の意志で内燃機関を停止してバッテリへの充電を完了させることができるので、バッテリモード中での作業機の操作性や取り扱い性を、より一層高めることができる。さらには、バッテリの過充電を防止することにより、バッテリの耐久性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る除雪機の左側面図
【図2】本発明に係る除雪機の平面図
【図3】図1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】本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その1)
【図7】本発明に係るバッテリの残容量マップ
【図8】本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その2)
【図9】本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その3)
【図10】本発明に係るバッテリモード制御フロー図(その4)
【図11】従来の作業機の概要図
【符号の説明】
10…作業機、11…機体、20L,20R…走行装置、33L,33R…電動モータ、34…内燃機関、40…作業装置、54…発電機、55…バッテリ、56…制御部、84,85…報知器、101…初期残容量計測手段、102…放電時の残容量常時計測手段、103…残容量下限判断手段、104…充電時の残容量常時計測手段、105…残容量上限判断手段、Ca1…バッテリの残容量、Cma…バッテリの残容量上限値、Cmi…バッテリの残容量下限値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for improving a working machine using both an internal combustion engine and an electric motor.
[0002]
[Prior art]
In a working machine, a technique is known in which a working device is driven by an internal combustion engine and a traveling device is driven by an electric motor (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-271317 A (page 3-4, FIGS. 1 and 4)
[0004]
An outline of a conventional working machine according to Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram of a conventional working machine, and the main part of FIG. 4 of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-271317 is shown again. In addition, the code | symbol was reassigned.
[0005]
A
[0006]
The
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the
[0008]
By the way, in such a
[0009]
In addition, since electric power is supplied only from the small-
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to work only the electric motor without operating the internal combustion engine in a working machine using both the internal combustion engine and the electric motor, and temporarily run the working machine for a short distance, An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing overdischarge of a battery.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a work device such as a snow removal working unit on the fuselage, an internal combustion engine that drives the work device, a travel device such as a crawler or a wheel, an electric motor that drives the travel device, and an internal combustion engine Generators that are driven to supply power to batteries and electric motors, A main switch capable of starting and stopping the internal combustion engine, and Equipped with a controller that controls the electric motor In this way, the working device is driven only by the internal combustion engine and the traveling device is driven only by the electric motor. In the work machine,
The control unit is configured to switch to and execute the battery mode in which the electric motor is rotated only by the electric power supplied from the battery while the internal combustion engine is stopped. When the battery remaining capacity lower limit value required to start the engine at least once is set in advance, the remaining capacity of the battery is constantly measured, and when the condition that this remaining capacity has decreased to the remaining capacity lower limit value is satisfied, While stopping the electric motor, To inform the operator to start the internal combustion engine A notification signal requesting the start of the internal combustion engine is issued to the alarm. Thereafter, when the switch signal based on the start operation is received from the main switch, the internal combustion engine is started, and when the internal combustion engine is started and the generator is turned to charge the battery, the remaining capacity of the battery Is constantly measured, and when the condition that the remaining capacity has increased to a preset remaining capacity upper limit value of the battery is satisfied, a request is made to stop the internal combustion engine to notify the operator to stop the internal combustion engine. An alarm signal is issued to the alarm device, and then when the switch signal based on the stop operation is received from the main switch, the internal combustion engine is stopped and the operator is notified to operate the main switch to the on position. A notification signal requesting the on-position operation of the main switch is issued to the alarm device, and then the switch signal based on the on-position operation is sent from the main switch. When subjected to, so as to resume the control of the electric motor by the battery mode It is characterized by comprising.
[0012]
According to the first aspect, the electric motor can be rotated only by the electric power supplied from the battery while the internal combustion engine is stopped by switching the control unit to the battery mode. Therefore, only the electric motor can be operated without operating the internal combustion engine, and the work implement can be temporarily traveled for a short distance. The operation | work which operates an internal combustion engine is unnecessary. Since only the electric motor needs to be operated, the operation work can be simplified and the handling of the work machine can be further improved.
Furthermore, since it is not necessary to operate the internal combustion engine more than necessary, the durability of the internal combustion engine can be further increased, and the consumption of fuel and the like for operating the internal combustion engine can be further reduced.
[0013]
Furthermore, in the battery mode, the electric motor is stopped when the remaining capacity of the battery is reduced to the lower limit value of the remaining capacity of the battery required to start the internal combustion engine at least once. Even if only the electric motor is operated without operating, even if the consumption of the battery proceeds, the electric motor remains until the minimum remaining capacity necessary for starting the internal combustion engine at least once is left out of the remaining capacity of the battery Can be rotated. Battery overdischarge can be prevented. As a result, even if the remaining capacity of the battery decreases, the internal combustion engine can be started reliably. For this reason, the internal combustion engine can be operated again and the operation can be resumed promptly. Therefore, the handleability of the work machine can be further improved. Furthermore, the durability of the battery can be further improved by preventing the battery from being overdischarged.
[0014]
Furthermore, when the remaining capacity of the battery decreases to the lower limit value of the remaining capacity of the battery required to start the internal combustion engine at least once, the alarm device informs the start of the internal combustion engine. Even during execution, the operator can start the internal combustion engine in response to the notification, thereby turning the generator to charge the battery. Thus, the operator can start the internal combustion engine at his own will and charge the battery, so that the operability and handling of the work machine in the battery mode can be further enhanced.
[0016]
further, Claim 1 According to the above, in the battery mode, the remaining capacity of the battery has increased to the upper limit value of the remaining capacity of the battery while the worker is starting the internal combustion engine and charging the battery in response to the notification of the request for starting the internal combustion engine. Sometimes, the notification device notifies the internal combustion engine to stop, so that the operator can stop charging the battery by stopping the internal combustion engine in response to the notification. Thereafter, only the electric motor is operated again, and the work implement is temporarily allowed to travel a short distance. Thus, the operator can stop the internal combustion engine at his own will and complete the charging of the battery, so that the operability and handling of the work machine in the battery mode can be further enhanced. . Furthermore, the durability of the battery can be further improved by preventing the battery from being overcharged.
[0017]
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 seen from the operator. The drawings are to be viewed in the direction of the reference numerals.
[0018]
FIG. 1 is a left side view of a snowplow according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the snowplow according to the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0019]
The combined structure of the traveling
[0020]
The present invention is characterized in that the snow
[0021]
The left and right
[0022]
The
[0023]
The traveling
[0024]
The
[0025]
The snow
The posture of the
As shown in FIG. 2, the
[0026]
As is clear from the above description, the
[0027]
In the figure, 61 is a cover covering the periphery of the
[0028]
FIG. 3 is a view taken in the direction of
[0029]
The left operation handle 51L includes a
[0030]
1 and 3, the
[0031]
When the main key is set to the OFF position OFF, the
[0032]
The
The snow throwing
The
The
[0033]
The
The auger housing
[0034]
Further, the
[0035]
The left
[0036]
The right
[0037]
More specifically, the left
[0038]
When the operator holds the left and right operation handles 51L, 51R with both hands, the thumb of each hand faces the left and right operation handles, that is, the inside of the operation handles 51L, 51R (vehicle width center side).
[0039]
The operator holds the operation handles 51L and 51R while holding the operation handles 51L and 51R while grasping the left and right operation handles 51L and 51R with both hands and manipulating the
On the other hand, the
Thus, the turning operation can be performed very easily with a small operation force without releasing the left and right operation handles 51L and 51R.
[0040]
In the
Accordingly, it is not necessary to change the operation handles 51L and 51R or release the hands HL and HR from the operation handles 51L and 51R each time the
[0041]
Furthermore, the
[0042]
The
The
[0043]
FIG. 4 is a control system diagram of the snowplow according to the present invention, showing devices in the
[0044]
First, the operation of the system of the snow
By inserting a key into the
Since the
[0045]
The
A
[0046]
By grasping the
The electromagnetic clutch 91 can be disengaged by either setting the
[0047]
Next, the operation of the system of the traveling
The
[0048]
When the two conditions of the
[0049]
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the directional speed lever employed in the present invention. The
Since the front / rear direction and the high / low speed control can be set with one lever, the
[0050]
Returning to FIG. 4, the
[0051]
While the left
[0052]
That is, the
[0053]
And driving | running | working can be stopped by either of following (1)-(3).
(1) Return the
(2) Return the
(3) Release the
[0054]
This stop is executed using short-circuit brake circuits (regenerative brakes) 38L and 38R that short-circuit both poles of the
[0055]
If the
[0056]
Next, a control method for causing the
This control flow starts, for example, when the
[0057]
FIG. 6 is a battery mode control flowchart (part 1) according to the present invention.
ST01: Initial setting is performed.
ST02: Input of switch signals (including lever position signal) such as
[0058]
ST03: Check whether or not the battery mode is selected. If NO, the process proceeds to ST04. If YES, the process proceeds to ST05. There are two methods for determining the battery mode.
In the first method, when the
[0059]
The second method is that the battery mode is set when the condition that the left and right turning
[0060]
By adopting the second method, it is not necessary to change the operation handles 51L and 51R or release the operation handles 51L and 51R when operating in the battery mode. For this reason, the maneuverability of the
[0061]
ST04: It is checked whether or not the
ST05: The terminal voltage Eb of the
ST06: Based on the terminal voltage Eb, the remaining capacity Ca1 of the
[0062]
FIG. 7 is a battery remaining capacity map according to the present invention. The horizontal axis corresponds to the battery remaining capacity Ca1 (%), and the vertical axis corresponds to the terminal voltage Eb (V, volt) of the battery. It is a characteristic curve figure which obtains remaining capacity Ca1 to do.
Here, the “remaining capacity Ca1” of the battery is the amount of electricity that can be taken out when the charged battery is discharged at a constant current, and is generally the product of the discharge current and the discharge time. And Ah (ampere hour) is used as a unit. However, in the present invention, the unit of the remaining capacity Ca1 is expressed in%, and the capacity (total amount of electricity) when fully charged is expressed as 100%.
[0063]
According to this map, it can be seen that the remaining capacity Ca1 is closer to 100% as the terminal voltage Eb is larger and closer to 0% as the terminal voltage Eb is smaller. More specifically, the remaining capacity Ca1 is 70% when the terminal voltage Eb is E3, and the remaining capacity Ca1 is 50% when the terminal voltage Eb is E2. From this map, the remaining capacity Ca1 corresponding to the terminal voltage Eb at that time can be obtained.
[0064]
Note that this map is, for example, actual data in which unique data in the
[0065]
Returning to FIG. 6, the description will be continued.
ST07: After issuing a battery mode notification signal from the
[0066]
FIG. 8 is a battery mode control flow diagram (part 2) according to the present invention, and shows that the process has proceeded to ST11 via the above-described output connector A1 of FIG. 6 and the input connector A1 of FIG.
[0067]
ST11: Input of switch signals (including lever position signals) such as the
[0068]
ST12: It is checked whether or not the switch means 77a of the
ST13: It is checked whether or not the
ST14: Since the condition that the traveling
[0069]
ST15: It is checked whether or not the
ST16: After turning off the
[0070]
ST17: The traveling conditions such as forward / reverse / turning / traveling speed of the
ST18: The actual speeds of the left and right
ST19: The left and right
[0071]
ST20: The current terminal voltage Eb of the
ST21: The current discharge current A1 (consumption current A1) of the
[0072]
ST22: The current discharge amount Ca2 of the
Here, the “capacity Pw when fully charged” of the
[0073]
ST23: The remaining capacity Ca1 of the
ST24: As a result of discharging, it is checked whether or not the current remaining capacity Ca1 has decreased to the preset remaining capacity lower limit Cmi of the
Here, the “remaining capacity lower limit value Cmi” is the remaining capacity (electric amount) of the
[0074]
FIG. 9 is a battery mode control flow chart (No. 3) according to the present invention, showing that the process proceeds to ST31 via the output connector A2 of FIG. 8 and the input connector A2 of FIG.
[0075]
ST31: Since the condition that the remaining capacity Ca1 has decreased to the preset remaining capacity lower limit Cmi is satisfied, the
ST32: An engine start request notification signal is issued from the
ST33: The switch signal of the
[0076]
ST34: The operating position of the
ST35: After turning off the
[0077]
ST36: Since the operator operates the
[0078]
ST37: The terminal voltage Eb of the
ST38: The current charging current A2 (supply current A2) of the
[0079]
ST39: The current charging amount Ca3 of the
[0080]
ST40: The remaining capacity Ca1 of the
ST41: As a result of charging, it is checked whether or not the current remaining capacity Ca1 has increased to a preset remaining capacity upper limit Cma of the
Here, the “remaining capacity upper limit value Cma” is the remaining capacity (electric amount) of the
[0081]
FIG. 10 is a battery mode control flowchart (No. 4) according to the present invention, showing that the process has proceeded to ST51 via the output connector A3 of FIG. 9 and the input connector A3 of FIG.
[0082]
ST51: Since the condition that the remaining capacity Ca1 has increased up to the preset remaining capacity upper limit Cma is satisfied, a notification signal for requesting the engine to be stopped is sent from the
ST52: The switch signal of the
ST53: It is checked whether or not the
[0083]
ST54: Since the operator operates the
ST55: Since the condition that the
[0084]
ST56: The switch signal of the
ST57: It is checked whether or not the
[0085]
ST58: Since the condition that the
[0086]
As is clear from the above description, in the control flow shown in FIGS. 6, 8, and 9, the following steps constitute the following means, respectively.
(1) The set of ST05 to ST06 shown in FIG. 6 constitutes “initial remaining capacity measuring means 101” that measures the remaining capacity Ca1 of the
(2) The set of ST20 to ST23 shown in FIG. 8 constitutes “a remaining capacity constant measuring means 102 during discharging” that constantly measures the remaining capacity Ca1 of the
(3) In ST24 shown in FIG. 8, whether or not the remaining capacity lower limit value (discharge lower limit value) Cmi of the
[0087]
(4) The set of ST37 to ST40 shown in FIG. 9 constitutes “a remaining capacity constant measuring means 104 during charging” that constantly measures the remaining capacity Ca1 of the
(5) In ST41 shown in FIG. 9, whether or not the remaining capacity upper limit value (charge upper limit value) Cma of the
(6) A set of the initial remaining capacity measuring means 101, the remaining capacity constant measuring means 102 during discharging, and the remaining capacity constant measuring means 104 during charging constitutes a “remaining capacity measuring means”.
[0088]
As apparent from the above description, the
[0089]
By switching the
[0090]
The operation | work which drives the
Furthermore, since it is not necessary to operate the
[0091]
Further, when the battery mode is being executed, the
[0092]
In the battery mode, the
[0093]
As a result, even if the remaining capacity Ca1 of the
[0094]
Furthermore, when the remaining capacity Ca1 of the
Thus, the operator can start the
[0095]
Further, while the battery mode is being executed, the
[0096]
In the battery mode, when the operator starts the
[0097]
Thus, since the operator can stop the
[0098]
In the above-described embodiment of the present invention, the work machine is not limited to the
The traveling
The
Moreover, the working
[0099]
As a means for switching to the battery mode, any one of the
Further, the left / right
[0100]
The remaining capacity Ca1 of the
For example, the initial remaining
Similarly to the initial remaining capacity measuring means 101, the remaining capacity always measuring means 102 at the time of discharging and the remaining capacity always measuring means 104 at the time of charging measure the terminal voltage Eb at the time of discharging and charging, and the battery shown in FIG. The configuration may be such that the remaining capacity Ca1 is obtained indirectly from the remaining capacity map. However, when the
[0101]
The means 101, 102, 104 for measuring the remaining capacity Ca1 of the
[0102]
Further, the
[0103]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to the first aspect of the present invention, the control unit is configured to execute by switching to the battery mode in which the electric motor is rotated only by the electric power supplied from the battery while the internal combustion engine is stopped. By switching to, the electric motor can be rotated only by the electric power supplied from the battery while the internal combustion engine is stopped. Therefore, only the electric motor can be operated without operating the internal combustion engine, and the work implement can be temporarily traveled for a short distance. The operation | work which operates an internal combustion engine is unnecessary. Since only the electric motor needs to be operated, the operation work can be simplified and the handling of the work machine can be further improved.
Furthermore, since it is not necessary to operate the internal combustion engine more than necessary, the durability of the internal combustion engine can be further increased, and the consumption of fuel and the like for operating the internal combustion engine can be further reduced.
[0104]
Furthermore, in the battery mode, the electric motor is stopped when the remaining capacity of the battery is reduced to the lower limit value of the remaining capacity of the battery required to start the internal combustion engine at least once. Even if only the electric motor is operated without operating, even if the consumption of the battery proceeds, the electric motor remains until the minimum remaining capacity necessary for starting the internal combustion engine at least once is left out of the remaining capacity of the battery Can be rotated. Battery overdischarge can be prevented. As a result, even if the remaining capacity of the battery decreases, the internal combustion engine can be started reliably. For this reason, the internal combustion engine can be operated again and the operation can be resumed promptly. Therefore, the handleability of the work machine can be further improved. Furthermore, the durability of the battery can be further improved by preventing the battery from being overdischarged.
[0105]
Furthermore, when the remaining capacity of the battery decreases to the lower limit value of the remaining capacity of the battery required to start the internal combustion engine at least once, the alarm device informs the start of the internal combustion engine. Even during execution, the operator can start the internal combustion engine in response to the notification, thereby turning the generator to charge the battery. Thus, the operator can start the internal combustion engine at his own will and charge the battery, so that the operability and handling of the work machine in the battery mode can be further enhanced.
[0106]
Furthermore, In the battery mode, when the remaining capacity of the battery increases up to the upper limit value of the remaining capacity of the battery while the operator starts the internal combustion engine and charges the battery in response to the notification of the start request of the internal combustion engine, Since the notification device notifies the engine to stop, the operator can stop the charging of the battery by stopping the internal combustion engine in response to the notification. Thereafter, only the electric motor is operated again, and the work implement is temporarily allowed to travel a short distance. Thus, the operator can stop the internal combustion engine at his own will and complete the charging of the battery, so that the operability and handling of the work machine in the battery mode can be further enhanced. . Furthermore, the durability of the battery can be further improved by preventing the battery from being overcharged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view of a snowplow according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a snowplow according to the present invention.
3 is a view taken along
FIG. 4 is a control system diagram of a snowplow according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of a directional speed lever employed in the present invention.
FIG. 6 is a flowchart of battery mode control according to the present invention (part 1).
FIG. 7 is a battery remaining capacity map according to the present invention;
FIG. 8 is a battery mode control flowchart according to the present invention (part 2).
FIG. 9 is a battery mode control flowchart according to the present invention (part 3).
FIG. 10 is a battery mode control flowchart according to the present invention (part 4).
FIG. 11 is a schematic diagram of a conventional working machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記制御部は、
前記内燃機関を停止させた状態で、前記電動モータを前記バッテリから供給される電力によってのみ回転させる、バッテリモードに切換えて実行するように構成し、
このバッテリモードを実行しているときには、前記内燃機関を少なくとも1回始動させるのに必要なバッテリの残容量下限値を予め設定し、前記バッテリの残容量を常時計測し、この残容量が前記残容量下限値まで低下したという条件を満たしたときに、前記電動モータを停止させるとともに、作業者に対して前記内燃機関を始動させるように知らせるべく前記内燃機関の始動を要求する報知信号を報知器に発し、
その後に、前記メインスイッチから始動操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、前記内燃機関を始動させ、
この内燃機関が始動し前記発電機を回して前記バッテリに充電しているときに、前記バッテリの残容量を常時計測し、この残容量が予め設定したバッテリの残容量上限値まで増加したという条件を満たしたときに、作業者に対して前記内燃機関を停止させるように知らせるべく前記内燃機関の停止を要求する報知信号を前記報知器に発し、
その後に、前記メインスイッチから停止操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、前記内燃機関を停止させるとともに、作業者に対して前記メインスイッチをオン位置操作するように知らせるべく前記メインスイッチのオン位置操作を要求する報知信号を前記報知器に発し、
その後に、前記メインスイッチからオン位置操作に基づくスイッチ信号を受けたときに、前記バッテリモードによる前記電動モータの制御を再開するように構成したことを特徴とする作業機。Work apparatus such as a snow removal working unit on the airframe, an internal combustion engine that drives the work apparatus, a travel apparatus such as a crawler or a wheel, an electric motor that drives the travel apparatus, and a battery or electric motor that is driven by the internal combustion engine generator supplying the main switch which can start and stop operating the internal combustion engine, and by Rukoto a control unit for controlling the electric motor, to drive the working device only by the internal combustion engine wherein In a working machine of a type that drives the traveling device only with an electric motor ,
The controller is
In a state where the internal combustion engine is stopped, the electric motor is rotated only by electric power supplied from the battery.
When the battery mode is being executed, a lower limit value of the remaining capacity of the battery necessary for starting the internal combustion engine at least once is set in advance, and the remaining capacity of the battery is constantly measured. When the condition that the capacity has been lowered to the lower limit of the capacity is satisfied, the electric motor is stopped, and a notification signal for requesting the start of the internal combustion engine to notify the operator to start the internal combustion engine is provided. It was issued to,
Thereafter, when receiving a switch signal based on a start operation from the main switch, the internal combustion engine is started,
When the internal combustion engine is started and the generator is turned to charge the battery, the remaining capacity of the battery is constantly measured, and the remaining capacity has increased to a preset remaining capacity upper limit value of the battery When the above condition is satisfied, a notification signal for requesting the stop of the internal combustion engine is issued to the notification device to notify the operator to stop the internal combustion engine,
Thereafter, when the switch signal based on the stop operation is received from the main switch, the internal combustion engine is stopped and the on position of the main switch is notified to notify the operator to operate the main switch to the on position. An alarm signal requesting operation is issued to the alarm device,
Thereafter, when receiving a switch signal based on an on-position operation from the main switch , the working machine is configured to resume the control of the electric motor in the battery mode .
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