JP4308110B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、左右の走行装置を左右の電動モータで各々駆動する電動車両に関する。

電動車両としては、左右の走行装置を左右の電動モータで各々駆動するようなものが知られている（例えば、特許文献１−２参照。）。
特公昭４８−４２６０号公報（第１図、第４図） 特開２００１−２７１３１７公報（図１、図４）

電動車両の一例として特許文献２を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の電動車両の概要図である。従来の電動車両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。

ここで、左右の走行装置２０６，２０６のうち、電動車両２００を旋回させるときの旋回内側の方を旋回内側の走行装置と言う。また、左右の電動モータ２０７，２０７のうち、電動車両２００を旋回させるときの旋回内側の方を旋回内側モータと言う。
一般に、電動車両２００を旋回走行させるときには、旋回内側モータ２０７及び旋回内側走行装置２０６を減速させる。その後、電動車両２００を直進走行に切換えるには、旋回内側モータ２０７及び旋回内側の走行装置２０６を徐々に加速させる。

しかしながら、特に、旋回内側の走行装置２０６の速度が停止状態に近い低速である場合には、旋回外側の走行装置２０６との速度差が大きいので、慣性の影響等もあって、速度差を急速に解消し難い。
特に、左右の走行装置２０６，２０６はクローラであるから、クローラ特有の接地性の高さや駆動力の大きさがある。このため、旋回走行から直進走行へ切換え操作したときに、電動車両２００を旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に切換えるようにするには、改良の余地がある。

本発明は、左右のクローラを各電動モータで駆動する電動車両において、電動車両を旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に切換え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、機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動するようにし、これらの電動モータを制御する制御部を備えた電動車両において、左右の電動モータのうち、車両を旋回させるときの旋回内側の方を旋回内側モータとしたときに、
制御部は、旋回走行時に減速制御信号出力によって旋回内側モータの減速制御を実行する旋回内側モータ減速ステップと、旋回走行を終了して直進走行に切換えた時点から徐々に高まる加速制御信号出力によって旋回内側モータの加速制御を実行する旋回内側モータ加速ステップとを備え、
この旋回内側モータ加速ステップは、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、旋回内側モータの速度が一定の最低基準速度を上回らない低速度域にあるという条件を満たしたときには、直進走行に切換わった時点だけ一時的に高めた加速制御信号出力によって旋回内側モータの加速制御を実行する構成である。
ここで、「最低基準速度」とは、旋回内側モータが停止又は停止に近い速度である。また、「直進走行に切換わった時点だけ一時的に高めた加速制御信号出力」とは、例えば高レベルのワンショットパルス（ただ１つのパルス）の出力である。

請求項１に係る発明では、旋回走行を終了して直進走行に切換えた時点から、徐々に高まる加速制御信号出力によって旋回内側モータの加速制御を実行するすることにより、電動車両を直進走行に切換えることができる。

この場合、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、旋回内側モータの速度が一定の最低基準速度（停止又は停止に近い速度）を上回らないという低速度域にあるときには、制御部は直進走行に切換わった時点だけ一時的に高い加速制御信号出力を発して、旋回内側モータの加速を一気に促進するように、制御を実行する。すなわち、直進走行に切換えた時点で、旋回内側モータに対する加速制御信号出力を一時的に一気に高める。
この結果、旋回内側モータを停止又は停止に近い速度から急激に加速することができる。旋回外側モータの速度に対する旋回内側モータの速度の速度差を急速に解消することができる。このため、電動車両を操作者の操作感覚に合うように、旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に転換することができる。

特に、請求項１の電動車両の走行装置は、機体の左右に配置したクローラベルトを各駆動輪で駆動する方式のクローラであるから、クローラ特有の接地性の高さや駆動力の大きさがある。このため、旋回走行から直進走行へ切換え操作しても、速やかに切換り難い。
これに対して請求項１では、旋回内側モータを停止又は停止に近い速度から一気に加速することにより、左右のクローラの速度差を急速に解消して、旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に切換えることができる。

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３３Ｌ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３３Ｒ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（図３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（図３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。

より具体的に述べると、操作盤５３の背面５３ａのうち左には、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のうち右には、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，３８Ｒ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。

この停止は所定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。

次に、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６は本発明に係る制御部の制御フローチャート（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。
ＳＴ０３；左旋回操作スイッチ８１Ｌ（以下、「左旋回スイッチ８１Ｌ」と言う。）がオンであるか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０４に進み、ＮＯならＳＴ０５に進む。
ＳＴ０４；左旋回モードで電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する。なお、このＳＴ０４を具体的に実行するためのサブルーチンについては、後述する図７〜図１０にて示す。

ＳＴ０５；右旋回操作スイッチ８１Ｒ（以下、「右旋回スイッチ８１Ｒ」と言う。）がオンであるか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０６に進み、ＮＯならＳＴ０７に進む。
ＳＴ０６；右旋回モードで電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する。なお、このＳＴ０６の制御については、上記ＳＴ０４の制御と実質的に同じ制御ステップであり、左旋回制御の代わりに右旋回制御を実行するものである。説明を省略する。
ＳＴ０７；左・右操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒが共にオフなので、直進モードで電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する。すなわち、電動車両１０を直進させる。
ＳＴ０８；メインスイッチ７１が「オン位置」にあるか否かを調べ、ＹＥＳならこの制御を続行すると判断してＳＴ０２に戻り、ＮＯならこの制御を終了する。

図７は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）であり、左旋回モード制御のうち、左の電動モータ（旋回内側モータ）３３Ｌの減速制御を具体的に実行するためのサブルーチンを示す。
ＳＴ１０１：制御部５６に内蔵されたタイマを、リセットした（カウント時間Ｔｃを０）後にスタートさせる。
ＳＴ１０２；上記図６のＳＴ０３において左旋回操作スイッチ８１Ｌがオンなので、左の電動モータ（旋回内側モータ）３３Ｌの実速度Ｌｓを計測する。実速度Ｌｓは、例えば図４の回転センサ９８Ｌで現実の電動モータ３３Ｌの回転数を計測すればよい。
ＳＴ１０３；図８に示す旋回内側モータの減速補正マップにより、カウント時間Ｔｃから減速補正係数α１を求める。

ここで、図８に基づき旋回内側モータの減速補正マップについて説明する。
図８は本発明に係る旋回内側モータの減速補正マップの説明図であり、横軸をカウント時間Ｔｃ、すなわち経過時間Ｔｃ（ｍｓｅｃ）とし、縦軸を旋回内側モータ３３Ｌの減速補正係数α１として、経過時間Ｔｃに対応する減速補正係数α１を得る、旋回内側モータ３３Ｌの減速補正マップを示す。

この減速補正マップによれば、旋回内側モータ３３Ｌの減速補正係数α１は、経過時間Ｔｃが０のときに最大の１．０であり、時間Ｔｃが経過するほど０に近い値であることが判る。より具体的には減速補正係数α１は、上限値を１．０に設定するとともに下限値をα１ａ（例えば０．１）に設定したものである。
減速補正係数α１の特性曲線は、上限値の１．０は経過時間Ｔｃが０（ｍｓｅｃ）のときに対応する。下限値のα１ａは経過時間Ｔｃが５００（ｍｓｅｃ）のときに対応する。

上記図７に示すＳＴ１０３においては、旋回内側モータの減速補正係数マップにより、カウント時間Ｔｃの変化に応じた減速補正係数α１を求めればよい。

図７に戻って説明を続ける。
ＳＴ１０４；左の電動モータ（旋回内側モータ）３３Ｌの実速度Ｌｓに旋回内側モータの減速補正係数α１を乗じて、旋回内側モータ３３Ｌの減速目標速度Ｌｔを得る。
ＳＴ１０５：減速目標速度Ｌｔに基づく減速制御信号出力Ｑｄ（図示せず）によって、旋回内側モータ３３Ｌの減速制御を実行する。すなわち、実速度Ｌｓを減速目標速度Ｌｔまで減速させるように制御する。
ＳＴ１０６；左旋回操作スイッチ８１Ｌのスイッチ信号を入力信号として読み込む。
ＳＴ１０７；左旋回操作スイッチ８１Ｌがオンであるか否かを調べる。ＹＥＳなら旋回操作を続行中であると判断して、ＳＴ１０２に戻る。ＮＯなら旋回操作を終了したと判断して、出結合子Ａ１に進む。

図９は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）であり、上記図７の出結合子Ａ１と本図の入結合子Ａ１とを経てＳＴ１１１に進んだことを示す。この図９は、左旋回モード制御のうち、旋回終了後の左の電動モータ（旋回内側モータ）３３Ｌの加速制御を具体的に実行するためのサブルーチンを示す。

ＳＴ１１１；旋回操作から直進操作に切り替わったので、左の電動モータ（旋回内側モータ）３３Ｌの実速度Ｌｓを計測する。
ＳＴ１１２；実速度Ｌｓが予め設定された一定の最低基準速度Ｌｍを超えているか否かを調べる。ＹＥＳなら、実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを超えた「通常速度域」にあるという条件を満たしているのでＳＴ１１３に進む。ＮＯなら、実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを上回らない「低速度域」にあるという条件を満たしているのでＳＴ１１４に進む。

ここで、「最低基準速度Ｌｍ」とは、旋回内側モータ３３Ｌが停止又は停止に近い速度Ｌｓ、すなわち、電動モータ３３Ｌの回転速度Ｌｓがほぼ停止速度に近い（電動モータ速度が０ｒｐｍ又はほぼ０ｒｐｍ）値である。より具体的な例示を挙げれば、電動モータ３３Ｌの回転速度Ｌｓが ０〜３０ｒｐｍ程度、又は駆動輪２１Ｌの回転数が０〜１ｒｐｍ程度の速度である。

ＳＴ１１３；実速度Ｌｓが通常速度域にあるので、予め設定され、加速補正係数の特性が互いに異なる複数の旋回内側モータ加速パターンの中から１つ、すなわち第１のパターンを選択する。具体的には図１０に示す旋回内側モータの第１加速補正マップＭａを選択する。
ＳＴ１１４；実速度Ｌｓが低速度域にあるので、予め設定され、加速補正係数の特性が互いに異なる複数の旋回内側モータ加速パターンの中から１つ、すなわち第２のパターンを選択する。具体的には図１０に示す旋回内側モータの第２加速補正マップＭｂを選択する。

ＳＴ１１５；タイマのカウント時間Ｔｃを０にリセットする。タイマのカウントは続行している。
ＳＴ１１６；選択された旋回内側モータ加速パターン、すなわち図１０から選択された旋回内側モータの加速補正マップＭａ，Ｍｂにより、カウント時間Ｔｃから加速補正係数β１を求める。カウント時間Ｔｃの変化に応じた加速補正係数β１を求めればよい。
ＳＴ１１７；旋回内側モータ３３Ｌの実速度Ｌｓを計測する。

ＳＴ１１８；旋回内側モータ３３Ｌの実速度Ｌｓに旋回内側モータの加速補正係数β１を乗じて、旋回内側モータ３３Ｌの加速目標速度Ｈｔ１を得る。
ＳＴ１１９：加速目標速度Ｈｔ１に基づく加速制御信号出力Ｑｕ（図示せず）によって、旋回内側モータ３３Ｌの加速制御を実行する。すなわち、実速度Ｌｓを加速目標速度Ｈｔ１分だけ加速させるように制御する（「Ｌｓ＋Ｈｔ１」に制御する）。
ＳＴ１２０；タイマのカウント時間（経過時間）Ｔｃが、予め設定された一定の基準時間Ｔｓに達したか否かを調べる。ＹＥＳなら直進に切換えたときの、旋回内側モータ３３Ｌの加速制御が終了したと判断してＳＴ１２１に進む。ＮＯならＳＴ１１６に戻る。
ＳＴ１２１；タイマを停止させた後に、図６のＳＴ０４にリターンする。

ここで、図１０に基づき旋回内側モータの加速補正マップについて説明する。
図１０は本発明に係る旋回内側モータの加速補正マップの説明図であり、横軸をカウント時間Ｔｃ、すなわち経過時間Ｔｃ（ｍｓｅｃ）とし、縦軸を旋回内側モータ３３Ｌの加速補正係数β１として、経過時間Ｔｃに対応する加速補正係数β１を得る、旋回内側モータ３３Ｌの第１・第２加速補正マップＭａ，Ｍｂを示す。

図１０において、破線の曲線は、第１加速補正マップＭａの特性曲線を示し、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを超えた「通常速度域」にあるという条件に対応する。
実線の曲線は、第２加速補正マップＭｂの特性曲線を示し、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを上回らない「低速度域」にあるという条件に対応する。
第１・第２加速補正マップＭａ，Ｍｂによれば、旋回内側モータ３３Ｌの加速補正係数β１は、経過時間Ｔｃが０のときに０に近く時間Ｔｃが経過するほど１に近い値であることが判る。より具体的には加速補正係数β１は、上限値を１．０に設定した。

通常の旋回走行時には、電動車両１０を旋回走行から直進走行へ切換えたときに、旋回内側モータ３３Ｌの実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを超えた「通常速度域」にある。この場合には直進走行へ切換えたときに、第１加速補正マップＭａの特性曲線によって、加速補正係数β１を求めればよい。第１加速補正マップＭａによる加速補正係数β１は、直進走行に切換えた時点（経過時間Ｔｃ＝０）で０．０５程度のβ１ａを最低値とし、この最低値β１ａから時間Ｔｃの経過とともに徐々に増大するように変化する特性を有する。
制御部５６は、直進走行に切換えた時点から加速補正係数β１の変化に応じて、徐々に高まる加速制御信号出力Ｑｕ（図示せず）により、旋回内側モータ３３Ｌの加速制御を実行することになる。この結果、旋回内側モータ３３Ｌは最低速度から徐々に加速する。

しかしながら、電動車両１０を旋回走行から直進走行へ切換えたときに、旋回内側モータ３３Ｌの実速度Ｌｓが最低基準速度Ｌｍを上回らない「低速度域」にある場合には、旋回内側の走行装置２０Ｌの速度が停止状態に近い低速であり、旋回外側の走行装置２０Ｒとの速度差が大きい。従って、第１加速補正マップＭａの特性曲線をそのまま採用したのでは、左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれの慣性の影響等もあって、速度差を急速に解消し難い。特に、左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒはクローラであるから、クローラ特有の接地性の高さや駆動力の大きさがある。従って、電動車両１０を旋回走行から直進走行へ切換え操作しても、電動車両１０は速やかに切換り難い。

これを解消するために本発明においては、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、旋回内側モータ３３Ｌの速度Ｌｓが低速度域にあるという条件を満たしたときには、図１０の第２加速補正マップＭｂを選択することにした。
第２加速補正マップＭｂによる加速補正係数β１は、直進走行に切換えた時点（経過時間Ｔｃ＝０）で０．１程度のβ１ｂを最低値とし、この最低値β１ｂから時間Ｔｃの経過とともに徐々に増大するように変化する特性を有するとともに、さらに、直進走行に切換わった時点だけ、一時的に高い補正係数β１ｃとなる特性を有する。

すなわち、第２加速補正マップＭｂの特性曲線のように、加速補正係数β１を一時的に高めた。詳しくは、第２加速補正マップＭｂの特性は、左旋回操作スイッチ８１Ｌがオフに切り替わった時点（直進走行操作に切換えた時点）に、最低値β１ｂよりも大幅に大きい０．３５程度の初期補正値β１ｃとなるように設定したことを特徴とする。

より具体的には、直進走行に切換わった時点だけ、例えば高レベルのワンショットパルス（ただ１つのパルス）を発するように加速補正係数β１を高めた特性である。以下、この特性のことを「ワンショットパルス特性」と言う。
このワンショットパルス特性の波形は、直進走行に切換えた時点（経過時間Ｔｃ＝０）を起点Ｐ１とし、若干の時間Ｔｃａを経過（Ｔｃ＝Ｔｃａ）したときのピークを最高点Ｐ２とし、さらに若干の時間Ｔｃｂを経過（Ｔｃ＝Ｔｃｂ）したときを終点Ｐ３とした、三角波である。三角波のうち、起点Ｐ１から最高点Ｐ２までは加速補正係数β１が急激に高まる急加速補正範囲であり、最高点Ｐ２から終点Ｐ３までは加速補正係数β１が急激に戻る急戻し範囲である。

起点Ｐ１の加速補正係数β１は０．０５程度の補正値β１ａである。最高点Ｐ２の加速補正係数β１は０．３５程度の補正値β１ｃである。終点Ｐ３の加速補正係数β１は０．１程度の補正値β１ｂである。ここで各値は、β１ａ＜β１ｂ＜β１ｃの関係にある。
起点Ｐ１から最高点Ｐ２までの時間（Ｔｃａ−０）は約５０ｍｓｅｃである。最高点Ｐ２から終点Ｐ３までの時間（Ｔｃｂ−Ｔｃａ）も約５０ｍｓｅｃである。
言い換えると、加速補正係数β１は、左旋回操作スイッチ８１Ｌがオフに切り替わった時点、すなわち操作解除信号を受けた時点における最低値β１ｂに一定値（β１ｃ−β１ｂ）を加えた値である。

起点Ｐ１から終点Ｐ３までの時間（Ｔｃｂ−０）及び最高点Ｐ２の補正値β１ｃの大きさについては、例えば電動車両１０の実際の挙動には変化を与えない程度に設定すればよい。
なお、ワンショットパルス特性の波形は、三角波又は概ね三角波が最も好ましい。しかし、三角波に限定されるものではなく、例えば方形波であってもよい。

ところで、上記図９のＳＴ１１８及びＳＴ１１９で述べたように、旋回内側モータ３３Ｌの加速制御信号出力Ｑｕ（図示せず）は、旋回内側モータの加速補正係数β１に対応する値である。加速補正係数β１が大幅に増大すれば、加速制御信号出力Ｑｕも大幅に増大する。
言い換えると、左旋回操作スイッチ８１Ｌがオフに切り替わった時点、すなわち操作解除信号を受けた時点における、旋回内側モータ３３Ｌの加速制御信号出力Ｑｕは、加速制御信号出力の最低値Ｑｕｍｉに一定値Ｑｕｃｏを加えた値である（Ｑｕ＝Ｑｕｍｉ＋Ｑｕｃｏ）。なお、Ｑｕｍｉ及びＱｕｃｏについては図示しない。

左旋回操作スイッチ８１Ｌがオフに切り替わった時点（経過時間Ｔｃが０の時点）で旋回内側モータ３３Ｌの加速補正係数β１、すなわち加速制御信号出力Ｑｕが極めて大きいので、旋回内側モータ３３Ｌを一気に加速することにより、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの速度差を急速に解消するようにした。

なお、上記制御フローにおいて、減速制御信号出力Ｑｄ及び加速制御信号出力Ｑｕは、ＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当する。
さらには、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの駆動制御方式は、例えば、モータ端子にパルス電圧を供給するパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）である。減速制御信号出力Ｑｄ又は加速制御信号出力Ｑｕに応じて、モータドライバ３７Ｌ，３７Ｒはパルス幅が制御されたパルス信号を発して、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転を制御することができる。

以上の説明をまとめると、電動車両１０は、機体１１の左右に配置したクローラベルト２３Ｌ，２３Ｒの各駆動輪２１Ｌ，２１Ｒを左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒで各々駆動するようにし、これらの電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する制御部５６を備える。
左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒのうち、電動車両１０を旋回させるときの旋回内側の方を旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）と言い、他方を旋回外側モータ３３Ｒ（又は３３Ｌ）と言う。

制御部５６は、旋回走行時に減速制御信号出力Ｑｄによって旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の減速制御を実行する旋回内側モータ減速ステップ（図７のＳＴ１０１〜ＳＴ１０７）と、旋回走行を終了して直進走行に切換えた時点から徐々に高まる加速制御信号出力Ｑｕによって旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の加速制御を実行する旋回内側モータ加速ステップ（図７のＳＴ１０７及び図９のＳＴ１１１〜ＳＴ１２０）とを備える。

この旋回内側モータ加速ステップ（図７のＳＴ１０７及び図９のＳＴ１１１〜ＳＴ１２０）は、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の実速度Ｌｓ（又はＲｓ）が一定の最低基準速度Ｌｍを上回らない低速度域にあるという条件を満たしたときには、直進走行に切換わった時点だけ一時的に高めた加速制御信号出力によって旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の加速制御を実行する構成であることを特徴とする。

従って、旋回走行を終了して直進走行に切換えた時点から、徐々に高まる加速制御信号出力Ｑｕによって旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の加速制御を実行するすることにより、電動車両１０を直進走行に切換えることができる。

この場合、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の速度Ｌｓ（又はＲｓ）が一定の最低基準速度Ｌｍ（停止又は停止に近い速度）を上回らないという低速度域にあるときには、制御部５６は直進走行に切換わった時点だけ一時的に高い加速制御信号出力Ｑｕを発して、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の加速を一気に促進するように、制御を実行する。すなわち、直進走行に切換えた時点で、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）に対する加速制御信号出力Ｑｕを一時的に一気に高める。

この結果、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）を停止又は停止に近い速度から急激に加速することができる。旋回外側モータ３３Ｒ（又は３３Ｌ）の速度に対する旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）の速度の速度差を急速に解消することができる。このため、電動車両１０を操作者の操作感覚に合うように、旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に転換することができる。

特に、電動車両１０の走行装置２０Ｌ，２０Ｒは、機体１１の左右に配置したクローラベルト２３Ｌ，２３Ｒの各駆動輪２３Ｌ，２３Ｒを左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを各駆動輪２１Ｌ，２１Ｒで駆動する方式のクローラであるから、クローラ特有の接地性の高さや駆動力の大きさがある。このため、旋回走行から直進走行へ切換え操作しても、速やかに切換り難い。
これに対して本発明では、旋回内側モータ３３Ｌ（又は３３Ｒ）を停止又は停止に近い速度から一気に加速することにより、左右のクローラ２０Ｌ，２０Ｒの速度差を急速に解消して、旋回走行から直進走行へ迅速に且つ円滑に切換えることができる。

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く、電動運搬車、電動ゴルフカートなどの電動車であれば種類は任意である。
また、制御部５６は内蔵するメモリに、各マップを予め設定しておき、上記制御フローチャートのステップにおいて、マップを適宜読み出して補正係数を設定することができるようにしたものである。図８及び図１０では理解を容易にするために各マップを模式的に表したものであり、各マップの形態はこれに限定されるものではなく、任意に設定することができる。また、各マップにて表された減速補正係数α１の特性曲線及び加速補正係数β１の特性曲線は、演算式等によって求めるものであってもよい。
さらにまた、減速補正係数α１の特性曲線及び加速補正係数β１の特性曲線を表したマップは、経過時間と補正係数との二次元マップに限定されるものではない。例えば、経過時間と補正係数と電動モータの実速度との三次元マップであってもよい。

また、左の旋回走行時において、制御部５６は、左の旋回スイッチ８１Ｌの旋回操作を開始した時点の実速度Ｌｓにだけ、各補正係数α１，β１を乗じて目標速度Ｌｔ，Ｈｔ１を求め、これらの目標速度によって減速・加速制御をする構成でもよい。
例えば、ＳＴ１０４及びＳＴ１１８の実速度Ｌｓは、ＳＴ１０１からＳＴ１０２へ進んだ時点に計測された値である。この場合の制御部５６は、刻々と変化する現時点の実速度を、各目標速度Ｌｔ，Ｈｔ１まで加・減速させるように、ＳＴ１０６，ＳＴ１１９で加・減速制御を実行する。
右の旋回走行時においても左の旋回走行時と同様である。

本発明の電動車両は、左右の走行装置を左右の電動モータで各々駆動する除雪機、芝刈機、電動運搬車、電動ゴルフカート、電動車椅子等に好適である。

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。 本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）である。 本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）である。 本発明に係る旋回内側モータの減速補正マップの説明図である。 本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）である。 本発明に係る旋回内側モータの加速補正マップの説明図である。 従来の電動車両の概要図である。

符号の説明

１０…電動車両（除雪機）、１１…機体、２０Ｌ，２０Ｒ…走行装置（クローラ）、２１Ｌ，２１Ｒ…駆動輪、２３Ｌ，２３Ｒ…クローラベルト、３３Ｌ，３３Ｒ…電動モータ、５６…制御部、８１Ｌ，８１Ｒ…押し釦形式の旋回スイッチ、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０７…旋回内側モータ減速ステップ、ＳＴ１０７，ＳＴ１１１〜ＳＴ１２０…旋回内側モータ加速ステップ、Ｌｓ，Ｒｓ…旋回内側モータの速度、Ｌｍ…最低基準速度。

Claims (1)

1. 機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動するようにし、これらの電動モータを制御する制御部を備えた電動車両において、
   前記左右の電動モータのうち、車両を旋回させるときの旋回内側の方を旋回内側モータとしたときに、
   前記制御部は、旋回走行時に減速制御信号出力によって前記旋回内側モータの減速制御を実行する旋回内側モータ減速ステップと、旋回走行を終了して直進走行に切換えた時点から徐々に高まる加速制御信号出力によって前記旋回内側モータの加速制御を実行する旋回内側モータ加速ステップとを備え、
   この旋回内側モータ加速ステップは、旋回走行から直進走行へ切換わった時点で、前記旋回内側モータの速度が一定の最低基準速度を上回らない低速度域にあるという条件を満たしたときには、直進走行に切換わった時点だけ一時的に高めた前記加速制御信号出力によって前記旋回内側モータの加速制御を実行する構成であることを特徴とした電動車両。
   

Images