JP4471298B2 - Auger type snow blower - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電圧を必要とする電源装置、特に充電装置を備えるオーガ式除雪機に関する。 The present invention relates to a power supply device that requires a plurality of voltages, and more particularly to an auger type snowplow having a charging device.
低電圧の電力及び高電圧の電力を取り出すことができる電源装置の、充電装置としては、各種のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に示す従来の充電装置を、次の図11に基づいて説明する。
図11は従来の充電装置の回路図である。従来の充電装置200は、エンジンで駆動される1つの発電機201に電圧変換装置202を備え、この電圧変換装置202で交流電源を高圧直流電源と低圧直流電源とに選択的に変換し、互いに直列接続された第1バッテリ203と第2バッテリ204とを対象に高圧充電し、第1バッテリ203のみを対象に低圧充電し、且つ、バッテリ203,204の電圧バランスをとるようにしたというものである。
A conventional charging device shown in
FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional charging device. A
第1・第2バッテリ203,204間の第1の出力端205から低電圧の電力を取り出すとともに、第2バッテリ204のみに接続された第2の出力端206から高電圧の電力を取り出すことができる。
例えば、第1バッテリ203の充電電圧と第2バッテリ204の充電電圧とを、均等にした場合には、第1の出力端205の出力電圧に対して、第2の出力端206の出力電圧を2倍の高電圧にすることができる。
発電機201は電機子コイル211、整流器212、界磁コイル213及び電圧調整器214からなる。
It is possible to take out low voltage power from the
For example, when the charging voltage of the
The
しかし、第1の出力端205の電圧及び第2の出力端206の電圧を常に安定した状態で維持するには、第1・第2バッテリ203,204の電圧管理を十分に行う必要がある。このためには、高精度の検出回路が必要となる。つまり、上記電圧変換装置202はトランジスタ221、コンパレータ222、三角波発振器223、オペアンプ224をはじめ、多数の抵抗やコンデンサ等の各種電機部品が必要であり、極めて複雑な構造のものであり、コストアップの要因となる。
However, in order to maintain the voltage of the
本発明は、オーガ式除雪機に搭載される充電装置において、低コストで第1・第2バッテリの電圧管理を十分に行うことができる技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of sufficiently performing voltage management of the first and second batteries at a low cost in a charging device mounted on an auger type snowplow .
請求項1に係る発明は、オーガ式除雪作業部と、このオーガ式除雪作業部を駆動するエンジンと、クローラベルトや駆動輪等の走行部と、この走行部を駆動する電動モータと、前記エンジンに駆動されてバッテリや前記電動モータに電源を供給する発電機と、この発電機や前記エンジンや前記バッテリ等を含む充電装置を備えることにより、前記エンジンだけで前記オーガ式除雪作業部を駆動するとともに、前記電動モータと前記バッテリで前記走行部を駆動する形式のオーガ式除雪機において、前記充電装置は、電子ガバナの制御モータ等に電源を供給する第1バッテリと、この第1バッテリに直列接続して、前記電動モータ等に電源を供給する第2バッテリと、これらの直列接続した第1・第2バッテリに高電圧で充電する高圧発電機と、第1バッテリにのみ低電圧で充電する低圧発電機と、これらの高圧・低圧発電機を駆動する前記エンジンと前記低圧発電機と前記第1バッテリとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電断接手段と、この充電断接手段の接続状態であって、前記直列接続された第1・第2バッテリの電圧の1/2が第1バッテリのみの電圧を下回ったという、電圧不均等条件が満たされたと判断したときに、充電断接手段を遮断させる制御部とを備え、この制御部は、前記エンジンが作動状態にあるという条件と、前記電動モータが停止状態にあるという条件との、2つの条件を満たしているときに、前記電圧不均等条件の判断をするように構成したことを特徴とするオーガ式除雪機。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1において、充電装置における主電源スイッチがオン作動した時点(オンの直後)に、電圧不均等条件の判断をするように、制御部を構成したことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明では、(1)エンジンが作動状態にあるという条件と、(2)第1・第2バッテリにて給電される電気部品のうち、少なくとも消費電力の大きい電気部品が停止状態にあるという条件との、2つの条件を満たしているときに、電圧不均等条件の判断をするようにしたものである。
エンジンが作動状態であっても、消費電力の大きい電気部品(負荷)が停止状態であれば、各バッテリから取り出される電力の偏りがほとんどないので、各バッテリの電圧は比較的平準化し、安定している。このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
例えば、第1バッテリの電圧と第2バッテリの電圧とが均等であるとき(電圧不均等条件を満たしていないとき)には、アイドリング状態のエンジンにて高圧・低圧発電機を駆動することで、各バッテリに均等に充電することができる。
In the invention according to
Even if the engine is in an operating state, if the electrical components (loads) that consume a large amount of power are in a stopped state, there is almost no bias in the power extracted from each battery, so the voltage of each battery is relatively leveled and stable. ing. Since the voltage inequality condition is determined based on such a stable voltage, a more accurate determination can be made.
For example, when the voltage of the first battery and the voltage of the second battery are equal (when the voltage inequality condition is not satisfied), the high-voltage / low-voltage generator is driven by the idling engine, Each battery can be charged evenly.
請求項2に係る発明では、充電装置における主電源スイッチがオン作動した時点に、電圧不均等条件の判断をするようにしたものである。
主電源スイッチをオンにした時点(オンの直後)には、各バッテリに接続されている負荷がほとんど作動していないので、各バッテリの電圧は平準化し、安定している。このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
In the invention according to
At the time when the main power switch is turned on (immediately after being turned on), since the load connected to each battery is hardly operated, the voltage of each battery is leveled and stable. Since the voltage inequality condition is determined based on such a stable voltage, a more accurate determination can be made.
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い、Frは前側、Rrは後側、Leは左側、Riは右側を示す。
図1は本発明に係る除雪機(作業機)の側面図である。図2は本発明に係る除雪機の模式的平面図兼制御系統図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. “Front”, “Rear”, “Left”, “Right”, “Up”, “Down” follow the direction viewed from the operator, Fr is front, Rr is rear, Le is left, Ri is right Indicates.
FIG. 1 is a side view of a snow removal machine (work machine) according to the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view and control system diagram of the snowplow according to the present invention.
図1及び図2に示すように、除雪機10は、左右の走行部11L,11Rを備えた走行フレーム12に、オーガ式の作業部13及びこの作業部13を駆動するエンジン14を備えた車体フレーム15の後部を上下スイング可能に取付け、車体フレーム15の前部を昇降駆動機構16によって昇降するようにし、さらに、走行フレーム12の後部から後方上部へ左右2本の操作ハンドル17L,17Rを延し、これらの操作ハンドル17L,17Rの先端にグリップ18L,18Rを設けた、自走可能な作業機、つまり電動車両である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
このような除雪機10はオーガ式除雪機と言われている。以下、作業部13のことを除雪作業部13と言う。作業者は、除雪機10に連れて歩行しながら、操作ハンドル17L,17Rで除雪機10を操作することができる。
Such a
走行フレーム12及び車体フレーム15の組合せ構造は機体19をなす。走行フレーム12は、走行部11L,11Rを駆動する左右の電動モータ21L,21Rを備える。左右の走行部11L,11Rは、左右のクローラベルト22L,22R、走行輪として後部に配置された左右の駆動輪23L,23R、及び、前部に配置された左右の転動輪24L,24Rからなる。
左の電動モータ21Lの駆動力で、左の駆動輪23Lを介して左のクローラベルト22Lを駆動することができる。右の電動モータ21Rの駆動力で、右の駆動輪23Rを介して右のクローラベルト22Rを駆動することができる。
The combined structure of the
The
除雪作業部13は、オーガハウジング25、オーガハウジング25の背面と一体のブロアケース26、オーガハウジング25に備えたオーガ27、ブロアケース26に備えたブロア28及びシュータ29からなる。
The snow
図1に示すように、エンジン14は、電磁クラッチ31及び伝動機構32を介して除雪作業部13を駆動する除雪用駆動源である。
伝動機構32は、エンジン14のクランクシャフト14aに取り付けられた電磁クラッチ31から、オーガ用伝動軸33にベルトにて動力を伝達する、ベルト式伝動機構である。エンジン14の動力は、クランクシャフト14a→電磁クラッチ31→伝動機構32→オーガ用伝動軸33の経路でオーガ27及びブロア28に伝わる。オーガ27で掻き集めた雪を、ブロア28によってシュータ29を介して遠くへ飛ばすことができる。
なお、オーガハウジング25は、後下端にスクレーパ35及び左右のそり36L,36Rを備える。
As shown in FIG. 1, the
The transmission mechanism 32 is a belt-type transmission mechanism that transmits power from the
The
昇降駆動機構16は、シリンダからピストンが進退可能なアクチュエータである。このアクチュエータは、電動モータ16a(図2参照)にて図示せぬ油圧ポンプから発生させた油圧によって、ピストンを伸縮させる型式の電動油圧シリンダである。電動モータ16aは、昇降駆動機構16のシリンダの側部に一体に組込んだ、昇降用駆動源である。
The elevating
このような除雪機10は、走行フレーム12に、オーガハウジング25及びブロアケース26をローリング可能に取付け、オーガハウジング25をローリング駆動機構38で左右にローリング(横揺れ)させるようにした構成である。
詳しく説明すると、前後に延びるオーガ用伝動軸33をオーガハウジング25及びブロアケース26で回転可能に支承し、ブロアケース26を車体フレーム15の前端部に左右回転可能(ローリング可能)に取付けたものである。
Such a
More specifically, the
上述のように、走行フレーム12は車体フレーム15を取り付けた構成である。このため、走行フレーム12にオーガハウジング25及びブロアケース26をローリング可能に取付けたことになる。この結果、走行フレーム12に対して、オーガハウジング25は昇降可能且つローリング可能である。
As described above, the traveling
ローリング駆動機構38は、シリンダからピストンが進退可能なアクチュエータである。このアクチュエータは、電動モータ38a(図2参照)にて図示せぬ油圧ポンプから発生させた油圧によって、ピストンを伸縮させる型式の電動油圧シリンダである。電動モータ38aは、ローリング駆動機構38のシリンダの側部に一体に組込んだ、ローリング用駆動源である。
The
ところで、左右の操作ハンドル17L,17R間には、操作部40、制御部61、2個のバッテリ62A,62Bを配置したものである。以下、操作部40について説明する。
By the way, an
図3は本発明に係る操作部の斜視図である。図4は本発明に係る操作部の平面図である。図3及び図4に示すように操作部40は、左右の操作ハンドル17L,17Rの間に設けた操作ボックス41と、グリップ18Lの近傍で左の操作ハンドル17Lに設けた走行準備レバー42並びに左の旋回操作レバー43Lと、グリップ18Rの近傍で右の操作ハンドル17Rに取付けた右の旋回操作レバー43Rとからなる。
FIG. 3 is a perspective view of the operation unit according to the present invention. FIG. 4 is a plan view of the operation unit according to the present invention. 3 and 4, the
走行準備レバー42は、スイッチ42a(図2参照)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42aはオフになる。作業者の左手で走行準備レバー42を握ってグリップ18L側に下げれば、スイッチ42aはオンとなる。
The
左右の旋回操作レバー43L,43Rは、左右のグリップ18L,18Rを握った手でそれぞれ操作する旋回操作部材であり、それぞれ対応する旋回スイッチ43La,43Ra(図2参照)に作用する機構である。
これら左右の旋回操作レバー43L,43Rは、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旋回スイッチ43La,43Raはオフになる。作業者の左手で左の旋回操作レバー43Lを握ってグリップ18L側に上げれば、左の旋回スイッチ43Laはオンとなる。右の旋回スイッチ43Raについても同様である。このように、左右の旋回操作レバー43L,43Rが握られているか否かは旋回スイッチ43La,43Raで検出することができる。
The left and right turning
When these left and right turning
上記図2も参照しつつ説明すると、操作ボックス41はその背面41a(作業者側の面)に、メインスイッチ44及びオーガスイッチ45(「クラッチ操作スイッチ45」とも言う)を備える。
メインスイッチ44を回してオンにすることで、エンジン14を始動させることができる。オーガスイッチ45は、電磁クラッチ31をオン・オフ切替えする手動スイッチであり、例えば押し釦スイッチからなる。
Referring to FIG. 2 as well, the
The
さらに操作ボックス41はその上面41bに、モード切替スイッチ51、スロットルレバー52、方向速度レバー53、リセットスイッチ54、オーガハウジング姿勢操作レバー55及びシュータ操作レバー56を、この順に左側から右側へ配列して、備えたものである。
より具体的に述べると、操作ボックス41の上面41bのうち、車幅中心CLの左隣に方向速度レバー53を配置するとともに、車幅中心CLの右隣にリセットスイッチ54を配置した。
Further, the
More specifically, a
モード切替スイッチ51は、制御部61における走行制御モードを切り替える手動式切替スイッチであり、例えばロータリスイッチからなる。ノブ51aを図反時計回りに回すことで第1制御位置P1、第2制御位置P2及び第3制御位置P3に切り替えることができる。これらの各位置P1,P2,P3に切り替えたときに、モード切替スイッチ51はそれぞれ対応するスイッチ信号を発する。
第1制御位置P1は、制御部61に「第1の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第2制御位置P2は、制御部61に「第2の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第3制御位置P3は、制御部61に「第3の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。
The
The first control position P1 is a switch position for causing the
第1の制御モードは、エンジン14の回転数を基に手動操作にて制御する、いわゆる、手動モードである。第2の制御モードは、スロットル弁71における開度の増加量に対して走行速度を緩やかに減少させるように制御する、いわゆる、パワーモードである。第3の制御モードは、スロットル弁71の開度の増加量に対して、走行速度を第2の制御モードの場合よりも大きく減少させるように制御する、いわゆる、オートモード(自動モード)である。なお、第2・第3の制御モードにおいて、スロットル弁71の開度の代わりに、エンジン14の回転数を基に走行速度を制御する構成であってもよい。
The first control mode is a so-called manual mode in which control is performed manually based on the rotational speed of the
このように制御部61の負荷制御モードを、(1)作業に慣れている上級者が使う手動操作式の第1の制御モードと、(2)ある程度慣れている中級作業者が使う半自動式の第2の制御モードと、(3)不慣れな初心者が使う自動式の第3の制御モードとの、3つのモードに設定したものである。
これらのモードを適宜選択することにより、1台の除雪機10を初心者から上級作業者まで、自分に最適な作業形態で容易に使用することができる。
As described above, the load control mode of the
By appropriately selecting these modes, one
スロットルレバー52は、電子式ガバナ(電気式ガバナとも言う。)の制御モータ72を制御することによって、スロットル弁71を開閉制御するための操作部材であり、作業者の手で、矢印De,Inの如く前後方向へ往復させることができ、ポテンショメータ52aでポジションに応じた電圧を発生させる。スロットルレバー52を矢印De方向へ倒せばスロットル弁71を全閉まで閉じることができ、スロットルレバー52を矢印In方向へ倒せばスロットル弁71を全開まで開けることができる。この結果、エンジン14の回転数を調節することができる。
The
方向速度レバー53は、電動モータ21L,21Rの回転を制御するための操作部材であり、その詳細については後述する(図5参照)。
The
リセットスイッチ54(オーガ原位置自動復帰スイッチ54)は、オーガハウジング25の姿勢(位置)を、予め設定されている原点に復帰させるための手動スイッチであり、例えば押し釦スイッチからなり、表示灯57を備える。
The reset switch 54 (auger original position automatic return switch 54) is a manual switch for returning the attitude (position) of the
オーガハウジング姿勢操作レバー55は、オーガハウジング25の姿勢を変えるための、操作部材である。つまり、オーガハウジング姿勢操作レバー55は、オーガ27で除雪作業時にオーガハウジング25を雪面に合わせて昇降並びにローリングさせるべく、昇降駆動機構16やローリング駆動機構38を操作するための、操作部材である。オーガハウジング姿勢操作レバー55を前側Frs、後側Rrs、左側Les及び右側Risにスイング操作しているときに、それぞれ対応するスイッチをオンにすることができる。
シュータ操作レバー56は、シュータ29(図1参照)の向きを変えるための、操作部材である。
The auger housing
The
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る。
図5に示すように、方向速度レバー53(「前後進速度調節レバー53」とも言う)は、作業者の手で、矢印Ad,Baの如く前後に往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば除雪機10(図1参照)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」側へ倒せば除雪機10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。
FIG. 5 is an operation explanatory view of the directional speed lever employed in the present invention.
As shown in FIG. 5, the directional speed lever 53 (also referred to as “forward / reverse
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53a(図2参照)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53と名付けた。
In this example, as indicated at the left end of the figure, the
次に、除雪機10の制御系統について図2に基づき説明する。除雪機10の制御系統は、制御部61に中心に集約されたものである。制御部61はメモリ63を内蔵し、このメモリ63に記憶されている各種の情報を適宜読み出して制御する構成である。
Next, the control system of the
先ず、除雪作業部13の系統の作動を説明する。
エンジン14の吸気系は、スロットル弁71を制御モータ72で開閉制御するとともに、チョーク弁73を制御モータ74で開閉制御する構成である。スロットル弁71の開度についてはスロットルポジションセンサ75で検出し、チョーク弁73の開度についてはチョークポジションセンサ76で検出し、これらの各検出信号を制御部61に発するようにした。
エンジン14の回転速度(回転数)については、エンジン回転センサ77にて検出し、その検出信号を制御部61に発するようにした。
First, the operation of the system of the snow
The intake system of the
The rotation speed (rotation speed) of the
エンジン14の出力の一部で高圧発電機81を回し、得た電力をバッテリ62A,62Bに供給するとともに、左右の電動モータ21L,21Rや他の電装品に供給する。エンジン14の出力の残部は、オーガ27及びブロア28の回転に充てる。
The high-
走行準備レバー42を握るとともに、オーガスイッチ45を操作することにより、電磁クラッチ31を接続(オン)し、エンジン14の動力でオーガ27及びブロア28を回転させることができる。なお、走行準備レバー42をフリーにするか、又は、オーガスイッチ45を操作することにより、電磁クラッチ31を断(オフ)状態にすることができる。
By grasping the
次に走行部11L,11Rの系統の作動を説明する。
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82L,82Rを備える。具体的には、左右の電動モータ21L,21Rの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ82L,82Rによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ82L,82Rは、駐車中は制御部61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82L,82Rを開放する。
Next, the operation of the traveling
The
メインスイッチ44がオン位置にあること、及び、走行準備レバー42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53を前進又は後進に切換えると、電磁ブレーキ82L,82Rはオフ状態になる。
When the two conditions of the
方向速度レバー53の位置情報をポテンショメータ53aから得た制御部61は、左右のモータドライバ84L,84Rを介して左右の電動モータ21L,21Rを回転させ、電動モータ21L,21Rの回転速度(回転数)をモータ回転センサ83L,83Rで検出して、その検出信号に基づいて回転速度が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。
The
走行中の制動は次の手順で行う。モータドライバ84L,84Rは、回生ブレーキ回路85L,85R及び短絡ブレーキ回路86L,86Rを含む。短絡ブレーキ回路86L,86Rはブレーキ手段である。
Braking while driving is performed according to the following procedure.
左の旋回操作レバー43Lを握って左の旋回スイッチ43Laをオン操作している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部61は左の回生ブレーキ回路85Lを作動させ、左の電動モータ21Lの速度を下げる。
右の旋回操作レバー43Rを握って右の旋回スイッチ43Raをオン操作している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部61は右の回生ブレーキ回路85Rを作動させ、右の電動モータ21Rの速度を下げる。
すなわち、左の旋回操作レバー43Lを握っている間だけ、除雪機10を左旋回させることができる。また、右の旋回操作レバー43Rを握っている間だけ、除雪機10を右旋回させることができる。
While holding the
While gripping the right
That is, the
そして、(1)走行準備レバー42を離すか、(2)メインスイッチ44をオフ位置に戻すか、(3)方向速度レバー53を中立位置に戻すかの、何れかにより走行を停止させることができる。
The travel can be stopped by either (1) releasing the
オーガハウジング姿勢操作レバー55を前後にスイング操作することで、電動モータ16aは正逆転し、昇降駆動機構16のピストンを伸縮させる。この結果、オーガハウジング25及びブロアケース26は昇降する。オーガハウジング25の昇降位置については、ハイト位置センサ87(上下動検出部87)にて検出し、その検出信号を制御部61に発するようにした。
By swinging the auger housing
オーガハウジング姿勢操作レバー55を左右にスイング操作することで、電動モータ38aは正転し、ローリング駆動機構38のピストンを伸縮させる。この結果、オーガハウジング25及びブロアケース26は左右にローリングする。オーガハウジング25のローリング位置については、ローリング位置センサ88(左右傾動検出部88)にて検出し、その検出信号を制御部61に発するようにした。
By swinging the auger housing
次に、上記構成のオーガ式除雪機10に搭載された充電装置について、図6〜図10に基づき説明する。以下、図2を参照しつつ充電装置について説明する。
図6は本発明に係る充電装置の回路図である。除雪機10に搭載された充電装置100は、第1バッテリ62Aと、この第1バッテリ62Aに直列接続した第2バッテリ62Bと、これらの直列接続した第1・第2バッテリ62A,62Bに高電圧で充電する高圧発電機81と、第1バッテリ62Aにのみ低電圧で充電する低圧発電機120と、これらの高圧・低圧発電機81,120を駆動するエンジン14(図2参照)とを備える。
Next, the charging device mounted on the
FIG. 6 is a circuit diagram of the charging device according to the present invention. The charging
高圧発電機81は、高圧交流発電機111に高圧レギュレータ112を組合わせることで、直流の高電圧(例えば24V)を発生させるものである。低圧発電機120は、低圧交流発電機121に低圧レギュレータ122を組合わせることで、直流の低電圧(例えば12V)を発生させるものである。
The
図2に示すように、高圧発電機81は、一般的なガソリンエンジンなどの汎用のエンジンに標準装備されている、高圧オルタネータである。
エンジン14のクランクシャフト14aに取り付けた駆動プーリ113と、高圧発電機81に取り付けた従動プーリ114とに、ベルト115を巻き付けることで、エンジン14の動力で高圧発電機81を駆動することができる。つまり、高圧発電機81はクランクシャフト14aで直接的に駆動されるものである。
なお、高圧オルタネータは三相交流発電機に整流器を付設し、一定電圧の直流を出力するもので、エンジン駆動発電機として最も広く採用されているものであるから、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the high-
By winding the
The high-voltage alternator is a three-phase AC generator provided with a rectifier and outputs a constant voltage DC, and is the most widely used as an engine-driven generator, and thus detailed description thereof is omitted.
図7は本発明に係る低圧交流発電機の断面図、図8は図7の8−8線断面図である。
図7及び図8に示すように、低圧発電機120の低圧交流発電機121は、回転側の複数の永久磁石123・・・と固定側の発電コイル124,124との組み合わせ構造である。
永久磁石123・・・は、クランクシャフト14aに固定されたフライホイール125の内周面125aに、取り付けたものである。発電コイル124,124は、永久磁石123・・・と対向するように、エンジン14のクランクケースから延ばしたブラケット126,126に取付けたものである。
7 is a cross-sectional view of the low-voltage AC generator according to the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of FIG.
As shown in FIGS. 7 and 8, the low-
The
フライホイール125はクランクシャフト14aと同期して高速回転する。一方、発電コイル124,124は静止している。発電コイル124,124の近傍を永久磁石123・・・が通過するため、誘導作用により、交流発電が可能となる。
永久磁石123・・・と発電コイル124,124が、低圧発電機120の要部となる。
The
The
図6に戻って説明を続ける。
第1バッテリ62Aの充電容量と第2バッテリ62Bの充電容量とは同一である。第1バッテリ62Aの充電電圧と第2バッテリ62Bの充電電圧とを、均等にする構成としたので、直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧EHを、第1バッテリ62Aのみの電圧ELの2倍の高電圧にすることができる。
Returning to FIG. 6, the description will be continued.
The charging capacity of the
互いに直列に接続した第1バッテリ62Aの正極と第2バッテリ62Bの負極との中間を第1端子131、この第1端子131を挟んだ第1バッテリ62Aの負極側の一端を第2端子132、同じく第2バッテリ62Bの正極側の一端を第3端子133と言うことにする。
第2端子132及び第3端子133に高圧発電機81の両端を接続し、第1端子131及び第2端子132に低圧発電機120の両端を接続した。
An intermediate between the positive electrode of the
Both ends of the
第2端子132及び第3端子133に高電圧負荷M1を結線することで、互いに直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bから高電圧負荷M1へ、高電圧の給電をすることができる。また、第1端子131及び第2端子132に低電圧負荷M2を結線することで、第1バッテリ62Aから低電圧負荷M2へ、低電圧の給電をすることができる。
By connecting the high voltage load M1 to the
図2を参照すると、高電圧負荷M1としては、例えば、走行部11L,11Rを駆動する電動モータ21L,21R、電磁クラッチ31、電磁ブレーキ82L,82R、モータドライバ84L,84R、制御部61、図示せぬエンジン点火系などである。低電圧負荷M2としては、例えば、電子式ガバナの制御モータ72,74等である。
Referring to FIG. 2, as the high voltage load M1, for example, the
さらに充電装置100は図6に示すように、直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧を計測する第1電圧センサ141と、第1バッテリ62Aのみの電圧を計測する第2電圧センサ142と、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電用リレー143(すなわち、充電断接手段143)と、第1・第2電圧センサ141,142の電圧を比較・判断して充電用リレー143を接続、遮断させる上述の制御部61とを備える。
Further, as shown in FIG. 6, the charging
詳しく説明すると、充電用リレー143は、制御部61の制御信号によって励磁する励磁コイル143aと、励磁コイル143aが励磁したときにオン(閉)となる常開接点143bとからなる。常開接点143bは、低圧発電機120の一端120aと第1端子131との間の結線中に介在している。
第1電圧センサ141は、第3端子133に接続している。第2電圧センサ142は、低圧発電機120の一端120aと常開接点143bとの間に接続している。
More specifically, the charging
The
次に、上記図6に示す制御部61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9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。以下、図2及び図6を参照しつつ説明する。
Next, a control flow when the
図9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44のスイッチ信号を読み込む。
ST02;メインスイッチ44がオン作動したか(オン作動を開始したか)否かを調べ、YESならST03に進み、NOならST01に戻る。
ST03;メインスイッチ44がオン作動したので、その時点で充電用リレー143をオンにする。つまり、励磁コイル143aを励磁させることにより常開接点143bをオン(閉)にする。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
FIG. 9 is a control flowchart of the control unit according to the present invention.
ST01: The switch signal of the
ST02: It is checked whether or not the
ST03: Since the
ST04;直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧EH、つまり、高電圧系の電圧EH(高電圧EH)を計測する。高電圧EHについては、第1電圧センサ141で計測すればよい。
ST05;第1バッテリ62Aのみの電圧EL、つまり、低電圧系の電圧EL(低電圧EL)を計測する。低電圧ELについては、第2電圧センサ142で計測すればよい。
ST04: The voltage EH of the first and
ST05: The voltage EL of only the
ST06;高電圧系の電圧EHの1/2が低電圧系の電圧ELを下回ったか((EH/2)<EL)否かを調べ、YESならST07に進み、NOならST08に進む。「(EH/2)<EL」なら、電圧不均等条件が満たされたと判断してYESとなる。 ST06: Check whether 1/2 of the high voltage system voltage EH is lower than the low voltage system voltage EL ((EH / 2) <EL). If YES, the process proceeds to ST07, and if NO, the process proceeds to ST08. If “(EH / 2) <EL”, it is determined that the voltage non-uniformity condition is satisfied, and the determination is YES.
ST07;電圧不均等条件が満たされたので、充電用リレー143をオフにした後に、制御を終了する。つまり、励磁コイル143aを非励磁にすることにより常開接点143bをオフ(開)にする。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は、接続状態から遮断状態に切り替わる。
ST07: Since the voltage non-uniformity condition is satisfied, the charging
ST08;電圧不均等条件が満たされないので、つまり、高電圧系の電圧EHの1/2が低電圧系の電圧EL以上なので、充電用リレー143をオンにした後に、制御を終了する。常開接点143bはオン(閉)になる。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は接続状態を維持する、又は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
ST08: Since the voltage non-uniformity condition is not satisfied, that is, 1/2 of the high voltage system voltage EH is equal to or higher than the low voltage system voltage EL, the control is terminated after the charging
以上述べたように充電装置100は上記構成、作用を有するので、次のような効果を発揮する。
充電装置100は、第1バッテリ62Aと、この第1バッテリ62Aに直列接続した第2バッテリ62Bと、これらの直列接続した第1・第2バッテリ62A,62Bに高電圧で充電する高圧発電機81と、第1バッテリ62Aにのみ低電圧で充電する低圧発電機120と、これらの高圧・低圧発電機81,120を駆動するエンジン14と、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電用リレー143(充電断接手段143)と、充電用リレー143を制御する制御部61とを備える。
As described above, since the charging
The charging
第1・第2バッテリ62A,62Bは直列接続した電源であるから、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とは、できるだけ均等であることが求められる。ところが、第1バッテリ62Aは、低圧発電機120から充電されるとともに、高圧発電機81からも充電されるので、第2バッテリ62Bよりも充電が促進される傾向がある。第1バッテリ62Aが過充電状態になるにつれて、第2バッテリ62Bの充電量は徐々に減少して充電不足の状態になる。つまり、第1バッテリ62Aが過充電状態になると、第1バッテリ62Aに直列接続されている第2バッテリ62Bは充電されにくくなる。このままでは、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とが不均等になってしまうので、各バッテリ62A,62Bの電圧管理は難しい。
Since the first and
これに対して、制御部61は、充電用リレー143の接続状態、つまり充電断接手段143の接続状態であって(ST03)、直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧EHの1/2が第1バッテリ62Aのみの電圧ELを下回ったという、「電圧不均等条件が満たされた」と判断したときに(ST06)、充電断接手段143を遮断させる(ST07)ように構成したものである。
In contrast, the
すなわち、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間を充電断接手段143にて接続した状態で、互いに直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧EHの1/2が、第1バッテリ62Aのみの電圧ELを下回ったときに、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とが、不均等(電圧不均等)であると、判断することにした。
That is, in a state where the
つまり、制御部61は電圧不均等条件が満たされたと判断して、充電断接手段143を遮断することにより、低圧発電機120で第1バッテリ62Aのみを充電することができないようにする。直列接続された第1・第2バッテリ62A,62B全体については、そのまま高圧発電機81で充電できる。
That is, the
このようにすることで、簡単な構成にもかかわらず、第1バッテリ62Aと第2バッテリ62Bとに均等に充電することができる。この結果、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とを、簡便に精度良く均等にすることができる。従って、低コストで第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧管理を十分に行うことができる。
By doing in this way, the
さらに制御部61は、充電装置100における主電源スイッチ44(つまり、除雪機10のメインスイッチ44)がオン作動した時点(ST02)に、電圧不均等条件の判断をする(ST06)ように構成したことを特徴とする。
Further, the
主電源スイッチ44をオンにした時点(オンの直後)には、各バッテリ62A,62Bに接続されている負荷M1,M2がほとんど作動していないので、各バッテリ62A,62Bの電圧は平準化し、安定している。制御部61は、このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
At the time when the
次に、制御部61の変形例について図10に基づき説明する。
図10は本発明に係る変形例の制御部の制御フローチャートである。
ST101;エンジン14が作動中であるか否かを調べ、YESならST102に進み、NOならYESになるまでST101を繰り返す。例えば、メインスイッチ44がオン状態であるときに、エンジン14が作動中であると判断する。
Next, a modified example of the
FIG. 10 is a control flowchart of the control unit of the modification according to the present invention.
ST101: It is checked whether or not the
ST102;電動モータ21L,21Rが停止中であるか否かを調べ、YESならST103に進み、NOならST101に戻る。例えば、(1)走行準備レバー42から手を離した状態か、(2)方向速度レバー53の操作位置を「中立位置」に戻した状態かの、何れかのときに、電動モータ21L,21Rが停止中であると判断する。
ST102: It is checked whether or not the
ST103;充電用リレー143をオンにする。つまり、励磁コイル143aを励磁させることにより常開接点143bをオン(閉)にする。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
ST103: The charging
ST104;直列接続された第1・第2バッテリ62A,62Bの電圧EH、つまり、高電圧系の電圧EH(高電圧EH)を計測する。高電圧EHについては、第1電圧センサ141で計測すればよい。
ST105;第1バッテリ62Aのみの電圧EL、つまり、低電圧系の電圧EL(低電圧EL)を計測する。低電圧ELについては、第2電圧センサ142で計測すればよい。
ST104: The voltage EH of the first and
ST105: The voltage EL of only the
ST106;高電圧系の電圧EHの1/2が低電圧系の電圧ELを下回ったか((EH/2)<EL)否かを調べ、YESならST107に進み、NOならST108に進む。「(EH/2)<EL」なら、電圧不均等条件が満たされたと判断してYESとなる。 ST106: It is checked whether 1/2 of the high voltage system voltage EH is lower than the low voltage system voltage EL ((EH / 2) <EL). If YES, the process proceeds to ST107, and if NO, the process proceeds to ST108. If “(EH / 2) <EL”, it is determined that the voltage non-uniformity condition is satisfied, and YES is obtained.
ST107;電圧不均等条件が満たされたので、充電用リレー143をオフにした後に、ST101に戻る。つまり、励磁コイル143aを非励磁にすることにより常開接点143bをオフ(開)にする。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は、接続状態から遮断状態に切り替わる。
ST108;電圧不均等条件が満たされないので、充電用リレー143をオンにした後に、ST101に戻る。常開接点143bはオン(閉)になる。この結果、低圧発電機120と第1バッテリ62Aとの間は接続状態を維持する、又は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
ST107: Since the voltage non-uniformity condition is satisfied, the charging
ST108: Since the voltage non-uniformity condition is not satisfied, the charging
変形例の充電装置100の説明をまとめると、次の通りである。
制御部61は、エンジン14が作動状態にあるという条件(ST101)と、第1・第2バッテリ62A,62Bにて給電される電気部品のうち少なくとも消費電力が大きい電気部品(電動モータ21L,21R)が停止状態にあるという条件(ST102)との、2つの条件を満たしているときに、電圧不均等条件の判断をする(ST106)ように構成したことを特徴とする。
It is as follows when the description of the
The
従って、変形例の構成によれば、上記図1〜図9に示す実施例の作用、効果を有するとともに、さらに次の作用、効果を奏する。
すなわち、エンジン14が作動状態であっても、走行部11L,11Rを駆動する電動モータ21L,21R等の、消費電力の大きい電気部品(負荷)が停止状態であれば、各バッテリ62A,62Bから取り出される電力の偏りがほとんどないので、各バッテリ62A,62Bの電圧は比較的平準化し、安定している。制御部61は、このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
Therefore, according to the structure of a modification, while having the effect | action and effect of the Example shown in the said FIGS. 1-9, there exist the following effect | action and effect.
That is, even if the
例えば、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とが均等であるとき(電圧不均等条件を満たしていないとき)には、アイドリング状態のエンジン14にて高圧・低圧発電機81,120を駆動することで、各バッテリ62A,62Bに均等に充電することができる。
For example, when the voltage of the
なお、本発明は実施の形態では、制御部61は、図9に示す制御フローと図10に示す制御フローとを組み合わせた構成にすることができる。
例えば、図9に示す制御フローのST07やST08の内容を実行した後に、図10に示す制御フローのST101に進むことで、ST101〜ST108を実行する構成に、することができる。
In the embodiment of the present invention, the
For example, after executing the contents of ST07 and ST08 of the control flow shown in FIG. 9, the process proceeds to ST101 of the control flow shown in FIG. 10, whereby ST101 to ST108 can be executed.
さらにまた、制御部61を次の(1)〜(5)の組合せ構造にしてもよい。
(1)図9のST04〜ST08は廃止する。
(2)図9のST01〜ST03を実行した後に、図10のST101に進み、ST101及びST102を実行する。
(3)ST102でYESなら、ST103を実行した後に、ST01又はST101に戻る。
(4)ST102でNOなら、ST101へ直接戻らないで、ST104に進む。
(5)ST104〜ST108を実行した後に、ST01又はST101に戻る。
Furthermore, the
(1) ST04 to ST08 in FIG. 9 are abolished.
(2) After performing ST01 to ST03 in FIG. 9, the process proceeds to ST101 in FIG. 10, and ST101 and ST102 are performed.
(3) If YES in ST102, after executing ST103, return to ST01 or ST101.
(4) If NO in ST102, the process does not return directly to ST101 but proceeds to ST104.
(5) After performing ST104 to ST108, return to ST01 or ST101.
本発明の充電装置100は、オーガ等の除雪作業部13をエンジン14で駆動するとともに、走行部11L,11Rを電動モータ21L,21Rで駆動するようにし、前進走行しつつ前部の除雪作業部13で雪を掻き集めて除雪するオーガ式除雪機10に搭載するのに、好適である。
The charging
一般に、オーガ式除雪機は、使用する季節や用途が限定されるとともに使用時間も限られる作業機である。このような作業機に、複雑で高価な充電装置を搭載するには、保守・点検作業や製造コストの面から、限界がある。 In general, an auger type snowplow is a working machine that has a limited use season and a limited use time. In order to mount a complicated and expensive charging device on such a working machine, there are limitations in terms of maintenance / inspection work and manufacturing cost.
これに対して、本発明の充電装置100をオーガ式除雪機10に搭載したことにより、オーガ等の除雪作業部13を駆動するエンジン14で、高圧・低圧発電機81,120を駆動する駆動源を兼ねることができる。さらには、第1・第2バッテリ62A,62Bから、(1)走行部11L,11Rを駆動する電動モータ21L,21Rのように、高電圧で且つ消費電力の変動が大きい負荷に、高電圧の電力を供給し、(2)低電圧で消費電力の変動が小さい負荷に、低電圧の電力を供給することができる。そして、第1バッテリ62Aの電圧と第2バッテリ62Bの電圧とが均等になるように、各バッテリ62A,62Bの電圧管理を十分に行うことができる。
On the other hand, by mounting the
10…オーガ式除雪機、11L,11R…走行部、13…除雪作業部、14…エンジン、19…機体、21L,21R…消費電力が大きい電気部品(電動モータ)、44…主電源スイッチ(メインスイッチ)、61…制御部、62A…第1バッテリ、62B…第2バッテリ、81…高圧発電機、100…充電装置、120…低圧発電機、141…第1電圧センサ、142…第2電圧センサ、143…充電断接手段(充電用リレー)、EH…直列接続された第1・第2バッテリの電圧、EL…第1バッテリのみの電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記充電装置は、
電子式ガバナの制御モータ等に電源を供給する第1バッテリと、この第1バッテリに直列接続して、前記電動モータ等に電源を供給する第2バッテリと、これらの直列接続した第1・第2バッテリに高電圧で充電する高圧発電機と、前記第1バッテリにのみ低電圧で充電する低圧発電機と、これらの高圧・低圧発電機を駆動する前記エンジンと前記低圧発電機と前記第1バッテリとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電断接手段と、この充電断接手段の接続状態であって、前記直列接続された第1・第2バッテリの電圧の1/2が前記第1バッテリのみの電圧を下回ったという、電圧不均等条件が満たされたと判断したときに、前記充電断接手段を遮断させる制御部とを備え、
この制御部は、前記エンジンが作動状態にあるという条件と、前記電動モータが停止状態にあるという条件との、2つの条件を満たしているときに、前記電圧不均等条件の判断をするように構成したことを特徴とするオーガ式除雪機。 An auger-type snow removal working unit, an engine that drives the auger-type snow removal working unit, a traveling unit such as a crawler belt and a drive wheel, an electric motor that drives the traveling unit, a battery and the electric motor driven by the engine By providing a generator for supplying power to the motor and a charging device including the generator, the engine, the battery, and the like, the auger-type snow removal working unit is driven only by the engine, and the electric motor and the battery In the auger type snowplow of the type that drives the traveling part in
The charging device is:
A first battery that supplies power to a control motor or the like of an electronic governor, a second battery that is connected in series to the first battery and supplies power to the electric motor or the like, and first and second batteries connected in series wherein a high pressure generator to charge the second battery at a high voltage, a low-pressure generator for charging only a low voltage to the first battery, and the engine and the front Symbol low generator for driving the high-pressure and low-pressure generator first A charging / disconnecting means for switching between a battery and a connected state; and a state of connection of the charging / disconnecting means, wherein ½ of the voltage of the first and second batteries connected in series is A controller that shuts off the charging / disconnecting means when it is determined that a voltage non-uniformity condition that the voltage of only the first battery has been reduced is satisfied ,
The controller determines the voltage non-uniformity condition when two conditions are satisfied: a condition that the engine is in an operating state and a condition that the electric motor is in a stopped state. auger type snow removing machine, characterized in that configuration was.
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