JP5521941B2 - 乗用型芝刈り車両及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業者が乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能な乗用型芝刈り車両及びその制御方法に関する。

乗用型芝刈り車両は、車輪が取り付けられた車体と、車体に設けられた昇降可能な芝刈りユニット（リール）とを備えており、作業者が車両に乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能である。このため、乗用型芝刈り車両は、作業者が車両の後側から操作する手押し式（ウォークビハインド式）芝刈り車両よりも、例えばゴルフ場におけるグリーンや競技場等の広範な領域の芝を刈り取るのに適している。

従来の乗用型芝刈り車両は、エンジン等の内燃機関を動力発生源等として備えており、内燃機関で発生する動力を用いて車輪や油圧シリンダ（芝刈りユニットを昇降させる油圧シリンダ）を駆動するものが多かった。しかしながら、近年では、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量を低減すべく、モータの動力を用いて走行や芝刈りユニットの駆動（昇降含む）を行うハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両の研究・開発が盛んに行われている。

以下の特許文献１，２には、エンジンを動力発生源として備える芝刈りユニットやトラクタ等の車両において、停止時における芝の損傷を防止する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission：静油圧式無段変速機）式変速装置を搭載し、ＨＳＴペダルによって変速操作を行う走行車両における急停止時の緩衝装置が開示されている。また、以下の特許文献２には、車両を停止させるため変速操作部が中立位置に操作されたときに、車両の停止が検出されてからブレーキ装置をブレーキ制動状態に切換えることで、走行輪が急制動されてロック状態となるのを防止する技術が開示されている。

特公平７−１１７１５４号公報 特開平６−１９１３２７号公報

ところで、一般的に、エンジンは、低回転域（例えば、１０００ｒｐｍ程度の回転域）のトルクが小さいのに対し、モータは、低回転域でも大きなトルクを得ることが可能である。このため、モータの動力を用いて走行を行う乗用型芝刈り車両（例えば、前述したハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両）は、作業者によりペダルの誤操作がなされると、エンジンを備える乗用型芝刈り車両よりも車輪がスリップ（空転）しやすくなると考えられる。

ここで、上記の車輪のスリップは、走行開始時におけるペダルの誤操作が原因で生ずるばかりではなく、走行中におけるペダルの誤操作によっても生じ得る。このため、作業者は、乗用型芝刈り車両の運転中は細心の注意を払ってペダルを操作する必要があり、作業者の負担が増大する虞が考えられる。このような車輪のスリップが生ずると、例えば芝の刈り取りが行われた場所に損傷した芝が点在しているといった状況が生じ得るため、結果的に芝の刈り取り品質が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、急な加減速を抑制して芝の損傷を防止することができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の乗用型芝刈り車両は、ペダル（１７〜１９）の操作量に応じた走行用の駆動力を発生するモータ（４１）を備える乗用型芝刈り車両（１）において、車両の速度を検出する速度センサ（３６）と、前記速度センサの検出結果と前記ペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出する算出手段（３８ａ）と、前記速度センサの検出結果に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を設定する設定手段（３８ｂ）と、前記算出手段の算出結果が前記上限値又は前記下限値を超えている場合には、前記目標とすべき車両の加減速度を前記上限値又は下限値に制限して前記モータを制御する制御手段（３８ｃ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記算出手段が、前記ペダルの操作量に基づいて車両の目標速度を求め、該目標速度と前記速度センサで検出される車両の速度との差から前記目標とすべき車両の加減速度を算出することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記設定手段が、車両の速度と車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方との関係を示すテーブル（Ｔ１、Ｔ２）を有しており、当該テーブルを用いて前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴としている。
ここで、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記テーブルが、車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を車両の速度毎に格納したものであることを特徴としている。
或いは、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記テーブルが、車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を車両の速度域毎に格納したものであることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、車両の姿勢を検出する姿勢センサ（３７）を備えており、前記設定手段は、前記速度センサの検出結果に加えて前記姿勢センサの検出結果に応じて前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記設定手段が、前記速度センサの検出結果に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を求め、前記姿勢センサの検出結果を用いて該上限値及び下限値の少なくとも一方を補正することにより、前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴としている。
本発明の乗用型芝刈り車両の制御方法は、ペダル（１７〜１９）の操作量に応じた走行用の駆動力を発生するモータ（４１）を備える乗用型芝刈り車両（１）の制御方法であって、車両の速度と前記ペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出する第１ステップ（Ｓ１１〜Ｓ１３）と、車両の速度に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を設定する第２ステップ（Ｓ１５）と、前記第１ステップの算出結果が前記第２ステップで設定された前記上限値又は前記下限値を超えている場合には、前記目標とすべき車両の加減速度を前記上限値又は下限値に制限して前記モータを制御する第３ステップ（Ｓ１９〜Ｓ２２）とを有することを特徴としている。

本発明によれば、速度センサの検出結果とペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出するとともに、速度センサの検出結果に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を設定し、算出手段の算出結果が上限値又は下限値を超えている場合には、目標とすべき車両の加減速度を上限値又は下限値に制限してモータを制御しているため、急な加減速が抑制されて芝の損傷を防止することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。 乗用型芝刈り車両の速度と加減速度の上限値及び下限値との関係を示すテーブルを説明するための図である。 乗用型芝刈り車両１の姿勢に応じた加減速度の上限値及び下限値の補正量を示す図である。 本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われる速度制御を示すフローチャートである。 乗用型芝刈り車両の速度と加減速度の上限値及び下限値との関係を示すテーブルの他の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、フレーム１０に支持される２つの前輪１１ａ，１１ｂ及び１つの後輪１２と、２つの前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び１つの後側芝刈りユニット１４とを備えており、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２によって走行しつつ、走行経路に沿って前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４により芝の刈り取りを行う。

図１に示す乗用型芝刈り車両１は、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両である。尚、乗用型芝刈り車両１が備える前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々には、刈り取られた芝（刈芝）を収容するバケットが取り付けられるが、図１ではバケットが取り外されている状態を図示している。

フレーム１０の略中央上部には、作業者が着席するシート１５が配設されている。このシート１５の前方上部にはステアリングホイール１６が設けられており、前方下部には後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が設けられている。シート１５に着席した作業者によってステアリングホイール１６が操作されることで乗用型芝刈り車両１の進行方向が定められ、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が操作されることにより、乗用型芝刈り車両１の後進、前進、停止、及び走行速度が定められる。

前輪１１ａ，１１ｂは、フレーム１０の右側前方下部及び左側前方下部にそれぞれ配設されており、モータ４１（図１では図示省略、図２参照）で発生する動力によって駆動される駆動輪であり、車両の左右方向に沿う回転軸の周りで回転可能にフレーム１０に支持されている。後輪１２は、フレーム１０の中央後方下部に配設されており、ステアリングホイール１６の回転量に応じて左右方向に揺動可能に構成されて操舵輪として機能する。後輪１２の左右方向への揺動に合わせて後輪１２の回転軸も揺動するため、ステアリングホイール１６を回転させることにより乗用型芝刈り車両１の進行方向が変更される。

前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂは、前輪１１ａ，１１ｂの各々の前方において昇降可能に支持されており、下降して前輪１１ａ，１１ｂの前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。これら前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂの各々は、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備える。前側ローラ２１及び不図示の後側ローラは、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。

電動リール２２は、芝を刈るための螺旋状の刃が側面に複数形成された略円柱形状の部材であって、回転軸が車両の左右方向に設定されており、モータ２４によって駆動される。この電動リール２２は、前側ローラ２１と不図示の後側ローラとの間に配設され、刈り取った後の芝の高さの分だけ前側ローラ２１及び不図示の後側ローラよりも上方に配置されている。尚、前側ローラ２１及び不図示の後側ローラに対する電動リール２２の高さ位置は、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で微調整が可能である。

フレーム１０の前部には、中央部から右方向に延びる支持アーム２５ａと、中央部から左方向に延びる支持アーム２５ｂとが設けられている。支持アーム２５ａは、その右端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ａを揺動可能に支持しており、支持アーム２５ｂは、その左端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ｂを揺動可能に支持している。このため、車両の左右方向に地面が傾斜していても、その傾斜に合わせて前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを傾斜させることができる。

支持アーム２５ａ，２５ｂには、電動アクチュエータとしての電動シリンダ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電動シリンダ２６ａが伸縮すると支持アーム２５ａの右端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ａが昇降する。同様に、電動シリンダ２６ｂが伸縮すると支持アーム２５ｂの左端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ｂが昇降する。つまり、支持アーム２５ａ，２５ｂ及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂは、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降機構をなす。尚、図１では、前側芝刈りユニット１３ａが上昇しており、前側芝刈りユニット１３ｂが下降している状態を図示している。

後側芝刈りユニット１４は、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１２との間において昇降可能に支持されており、下降して後輪１２の前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。この後側芝刈りユニット１４は、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備えており、電動シリンダ２６ａ，２６ｂと同様の電動シリンダ（電動アクチュエータ）等を備える不図示の昇降機構によって昇降される。尚、後側芝刈りユニット１４も、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、車両の前後方向における回転軸の周りで揺動可能に支持されており、車両の左右方向における地面の傾斜に合わせて傾斜が可能である。

また、シート１５の右側前方（ステアリングホイール１６の右側）には、タッチパネル式の表示装置（例えば、液晶表示装置）２７が設けられている。この表示装置２７は、作業者の指示を入力するとともに、乗用型芝刈り車両１の現在の状態を示す情報等の各種情報を表示するものである。前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の昇降、及びこれらに設けられた電動リール２２の始動・停止は、作業者が表示装置２７を操作することによって入力される指示に応じて制御される。表示装置２７に表示される情報としては、乗用型芝刈り車両１の走行速度、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられた電動リール２２の回転速度、及び芝の育成状況を示す情報等の情報である。

尚、ステアリングホイール１６の下方であって、前進アクセルペダル１８とブレーキペダル１９との間には、乗用型芝刈り車両１の前方を照明する照明装置２８が設けられている。また、シート１５の後方のフレーム１０上には、乗用型芝刈り車両１を動作させる電力を供給するバッテリＢが設けられている。具体的に、バッテリＢから供給される電力は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１（図２参照）、後輪１２を揺動させる駆動力を発生する電動シリンダ４５に内蔵されるモータ４２（図２参照）、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４、及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂ（図２参照）等を駆動するために用いられる。

図２は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した構成に相当するものについては同一の符号を付してある。図２に示す通り、乗用型芝刈り車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＡＣモータドライバ３２、電動シリンダ用ドライバ３３、電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂ、ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂ、速度センサ３６、３Ｄジャイロセンサ３７（姿勢センサ）、及び制御装置３８を備える。尚、図２では、電力が伝達される経路を実線で表しており、制御系統に係る信号の経路を破線で表している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＢと各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）との間に設けられ、制御装置３８の制御の下で、バッテリＢから各種ドライバに供給される直流電力の電圧変換を行うとともに、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１で発生してバッテリＢに回収される回生電力の電圧変換を行う。具体的には、バッテリＢの出力電圧を昇圧して各種ドライバに印加し、或いはモータ４１で発生する起電力を降圧してバッテリＢに印加する。

ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生するモータ４１を駆動する。尚、図２において、モータ４１と前輪１１ａ，１１ｂとの間に設けられているブロック（符号４４が付されたブロック）は、モータ４１で発生する動力（回転動力）を、その回転数を減じて前輪１１ａ，１１ｂに伝達する減速ギア（減速器）を示している。また、ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３８の制御の下でモータ４１を発電機として動作させ、モータ４１で発生する回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介してバッテリＢに回収させる。

また、モータ４１には、モータ４１の回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ１がＡＣモータドライバ３２に入力されている。ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３８との間で通信を行って、回転数信号Ｓ１で示されるモータ４１の回転数、モータ４１に流れている電流、及びモータ４１で発生しているトルク等の情報を送信する。

電動シリンダ用ドライバ３３は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、後輪１２を揺動させる電動シリンダ４５を駆動する動力を発生するモータ４２を駆動する。このモータ４２には、電動シリンダ４５の駆動量（即ち、後輪１２の揺動角）を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられており、このエンコーダの検出結果を示す揺動角信号Ｓ２が電動シリンダ用ドライバ３３に入力されている。電動シリンダ用ドライバ３３は、制御装置３８との間で通信を行って、揺動角信号Ｓ２で示される後輪１２の揺動角等の情報を送信する。

電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂを駆動する。ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４を駆動する。

ここで、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４の各々には、それぞれの回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ３，Ｓ４がＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂにそれぞれ入力されている。尚、図２では簡略化して図示しているが、ＡＣモータドライバ３５ａは、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４を駆動するドライバと、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４を駆動するドライバとを含むものである。また、回転数信号Ｓ３は、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４の回転数を示す信号と、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４の回転数を示す信号とを含む信号である。

速度センサ３６は、乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。この速度センサ３６は、例えば減速ギア４４と前輪１１ａ，１１ｂとの間の駆動軸（シャフト）に取り付けられた数十〜百超の歯を有する検出用ギア（歯車）が回転することによって発生するパルスを一定時間毎にカウントし、そのカウント結果から乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。尚、上記のパルスの間隔（インターバル時間）から車速を検出するセンサを用いても良い。

３Ｄジャイロセンサ３７は、乗用型芝刈り車両１の姿勢を検出するセンサである。具体的には、水平面内における互いに直交する２つの軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の周りの回転角（θＸ，θＹ）及び水平面に直交する垂直方向の軸（Ｚ軸）の周りの回転角（θＺ）、並びにＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各々の加速度を検出するセンサである。このため、車速の加減速及び坂の上り下りが判断できる。尚、ここでは乗用型芝刈り車両１の姿勢の検出に３Ｄジャイロセンサ３７を用いる例について説明するが、３Ｄジャイロセンサ３７に代えて乗用型芝刈り車両１の前後方向の傾きのみを検出する傾斜センサを用いることも可能である。以上の速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果は制御装置３８に出力される。

制御装置３８は、乗用型芝刈り車両１を統括して制御する。具体的に、制御装置３８は、入力される各種操作信号（操作角度信号Ｓ５及びペダル操作信号Ｓ６〜Ｓ８）と各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）から送信されてくる信号とを参照しつつ、各種ドライバによる各種モータ（モータ２４，４１〜４３ｂ）の駆動量の制御を行う。また、制御装置３８は、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による電力消費量を制御するとともに、モータ４１で発生する回生電力を用いたバッテリＢの充電制御を行う。

尚、上記の操作角度信号Ｓ５は、ステアリングホイール１６の操作角度（ステアリング角度）を示す信号であり、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１から出力される。また、上記のペダル操作信号Ｓ６〜Ｓ８は、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量（踏み込み量）を示す信号である。

ここで、図２に示す通り、制御装置３８は、加減速度算出部３８ａ（算出手段）、制限値設定部３８ｂ（設定手段）、及びモータ制御部３８ｃ（制御手段）を備えており、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の操作量に応じて、乗用型芝刈り車両１の加減速度（加速度又は減速度）を制御する。かかる制御を行うのは、作業者によるペダルの誤操作（例えば、踏み込み量の過多）によって生ずる前輪１１ａ，１１ｂのスリップ（空転）を抑制し、芝の損傷（所謂、芝切れ）を防止するためである。

加減速度算出部３８ａは、速度センサ３６の検出結果と、各種ペダル（後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９）の操作量とに基づいて、目標とすべき乗用型芝刈り車両１の加減速度を算出する。具体的には、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の操作量に基づいて乗用型芝刈り車両１の目標速度を求め、この目標速度と速度センサ３６で検出される乗用型芝刈り車両１の実際の速度との差を求め、この差を零にする加減速度を算出する。

制限値設定部３８ｂは、速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じて乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値及び下限値を設定する。加減速度の上限値は、作業者によるペダルの誤操作によって生ずる乗用型芝刈り車両１の急加速又は急減速を抑制して、前輪１１ａ，１１ｂのスリップ（空転）による芝切れを防止するために設定される。これに対し、加減速度の下限値は、作業者によるペダルの操作量が不足していても一定以上の加速度又は減速度を得るために設定される。この下限値を設定することにより、例えば乗用型芝刈り車両１の速度を目標速度にするのに要する時間を、下限値を設定しない場合に比べて短くすることが可能になる。

具体的に、制限値設定部３８ｂは、乗用型芝刈り車両１の速度と加減速度の上限値及び下限値との関係を示すテーブルＴ１（図３参照）を有しており、このテーブルＴ１を用いて乗用型芝刈り車両１の速度に応じた加減速度の上限値及び下限値を設定する。図３は、乗用型芝刈り車両の速度と加減速度の上限値及び下限値との関係を示すテーブルを説明するための図である。尚、図３では、横軸に乗用型芝刈り車両１の速度をとり、縦軸に乗用型芝刈り車両１の加減速度をとっている。

制限値設定部３８ｂが備えるテーブルＴ１は、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値及び下限値が速度毎に格納されたテーブルである。このテーブルＴ１の内容をグラフ化すると図３に示すグラフになる。図３中に示す曲線Ｌ１が加減速度の上限値を示しており、曲線Ｌ２が加減速度の下限値を示している。図３に示す通り、加減速度の上限値Ｌ１及び下限値Ｌ２は共に、乗用型芝刈り車両１の速度が上昇するにつれて低下する。一般的に、低速時には大きな加速度が必要になるが、高速時にはさほど大きな加速度が必要にはならい。このため、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値及び下限値は、図３に示す通り、高速時よりも低速時の方が値が大に設定されている。

ここで、乗用型芝刈り車両１が急加速又は急減速する度合いは、乗用型芝刈り車両１の姿勢によっても変化する。例えば、乗用型芝刈り車両１が下り坂を前進して下る場合を考えると、作業者がペダル（前進アクセルペダル１８）を僅かに操作しただけでも乗用型芝刈り車両１は大きく加速する。これに対し、乗用型芝刈り車両１が上り坂を前進して上る場合を考えると、作業者がペダル（前進アクセルペダル１８）を大きく操作しても乗用型芝刈り車両１はさほど加速しない。このため、制限値設定部３８ｂは、速度センサ３６の検出結果に加えて３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じて加減速度の上限値及び下限値を設定する。

具体的に、制限値設定部３８ｂは、速度センサ３６の検出結果に応じて加減速度の上限値及び下限値を求め、３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果を用いてこの加減速度の上限値及び下限値を補正することにより、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値及び下限値を設定する。つまり、まず乗用型芝刈り車両１が平地を走行していると仮定して走行速度に応じた加減速度の上限値及び下限値を求め、次いでこの加減速度の上限値及び下限値を乗用型芝刈り車両１の姿勢に応じて補正することにより、乗用型芝刈り車両１の速度と姿勢とを加味した加減速度の上限値及び下限値を設定している。

図４は、乗用型芝刈り車両１の姿勢に応じた加減速度の上限値及び下限値の補正量を示す図である。図４に示す通り、乗用型芝刈り車両１が平地を進行している場合（進行方向における重力加速度が零の場合）、及び乗用型芝刈り車両１の進行方向が登坂方向である場合には、加減速度の上限値及び下限値の補正量は零である。これに対し、乗用型芝刈り車両１の進行方向が下坂方向である場合には、進行方向における重力加速度の大きさが大きくなるにつれて加減速度の上限値及び下限値の補正量は二次関数的に増加する。

このように、制限値設定部３８ｂは、乗用型芝刈り車両１が下り坂を前進して下る場合、及び、乗用型芝刈り車両１が下り坂を後進して下る場合に、３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じて加減速度の上限値及び下限値を補正する。尚、ここでは、加減速度の上限値及び下限値を共に補正する場合を例に挙げて説明するが、上限値及び下限値の何れか一方のみを補正しても良い。

モータ制御部３８ｃは、加減速度算出部３８ａで算出された加減速度（目標とすべき乗用型芝刈り車両１の加減速度）と、制限値設定部３８ｂで設定された加減速度の上限値及び下限値とを用いてモータ４１を制御する。具体的には、加減速度算出部３８ａで算出された加減速度が制限値設定部３８ｂで設定された加減速度の上限値及び下限値を超えていない場合（上限値を上回っておらず、且つ、下限値を下回っていない場合）には、加減速度算出部３８ａで算出された加減速度が得られるようにモータ４１を制御する。これに対し、加減速度算出部３８ａで算出された加減速度が制限値設定部３８ｂで設定された加減速度の上限値又は下限値を超えている場合（上限値を上回っている場合、又は、下限値を下回っている場合）には、加減速度算出部３８ａで算出された加減速度を上限値又は下限値に制限してモータ４１を制御する。

次に、上記構成の乗用型芝刈り車両１で行われる速度制御について説明する。図５は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われる速度制御を示すフローチャートである。尚、ここでは説明を簡単にするために、乗用型芝刈り車両１を加速させる場合の速度制御を例に挙げて説明するが、乗用型芝刈り車両１を減速させる場合も同様の速度制御が行われる。図５に示すフローチャートは、乗用型芝刈り車両１の電源が投入されることによって開始され、その後は予め設定された一定の時間毎に繰り返し実行される。

乗用型芝刈り車両１の電源が投入されて制御が開始されると、まず制御装置３８に設けられた加減速度算出部３８ａは、ペダル操作信号Ｓ６〜Ｓ８から各種ペダル（後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９）の踏み込み量を取得する（ステップＳ１１：第１ステップ）。次に、加減速度算出部３８ａは、取得した各種ペダルの踏み込み量から乗用型芝刈り車両１の目標速度を算出し（ステップＳ１２：第１ステップ）、速度センサ３６から得られる現在の車両速度とステップＳ１２で算出した目標速度から目標とすべき乗用型芝刈り車両１の加速度を算出する（ステップＳ１３：第１ステップ）。

また、以上のステップＳ１１〜Ｓ１３の処理と並行して、制御装置３８に設けられた制限値設定部３８ｂは、速度センサ３６から現在の車両速度を取得し（ステップＳ１４）、取得した車両速度における最大加速度（加速度の上限値）と最小加速度（加速度の下限値）とを図３に示すテーブルＴ１を用いて算出する（ステップＳ１５：第２ステップ）。次に、制限値設定部３８ｂは、３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果を取得し、この検出結果を用いてステップＳ１５で算出した最大加速度及び最小加速度を補正する（ステップＳ１６）。

具体的に、乗用型芝刈り車両１が下り坂を前進して下っており、又は、乗用型芝刈り車両１が下り坂を後進して下っている場合には、制限値設定部３８ｂは３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じて二次関数的に増加する補正量（図４参照）をもって最大加速度及び最小加速度を補正する。これに対し、乗用型芝刈り車両１が平地を進行しており、又は、乗用型芝刈り車両１が上り坂を前進して上っており、若しくは、乗用型芝刈り車両１が上り坂を後進して上っている場合には、制限値設定部３８ｂは最大加速度及び最小加速度の補正は行わない。

ステップＳ１３，Ｓ１６の処理が終了すると、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ１３で算出された加速度がステップＳ１５で算出された最大加速度（ステップＳ１６で補正された最大加速度）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。この判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ１３で算出された加速度がステップＳ１５で算出された最小加速度（ステップＳ１６で補正された最小加速度）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ１３で算出された加速度を乗用型芝刈り車両１の加速度に設定し（ステップＳ１９テップ）、その設定した加速度で乗用型芝刈り車両１の速度制御を行う（ステップＳ２０：第３ステップ）。つまり、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ１３で算出された加速度がステップＳ１５で算出された最大加速度及び最小加速度（ステップＳ１６で補正された最大加速度及び最小加速度）を超えていないため、ステップＳ１３で算出された加速度で乗用型芝刈り車両１の速度制御を行う。

一方、ステップＳ１７における判断結果が「ＮＯ」である場合には、モータ制御部３８ｃは、目標とすべき乗用型芝刈り車両１の加速度をステップＳ１５で算出された最大加速度（ステップＳ１６で補正された最大加速度）に設定する（ステップＳ２１：第３ステップ）。そして、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ２１で設定した加速度を乗用型芝刈り車両１の加速度に設定し（ステップＳ１９：第３ステップ）、その設定した加速度が得られるようモータ４１の制御を行う（ステップＳ２０：第３ステップ）。

他方、ステップＳ１８における判断結果が「ＮＯ」である場合には、モータ制御部３８ｃは、目標とすべき乗用型芝刈り車両１の加速度をステップＳ１５で算出された最小加速度（ステップＳ１６で補正された最小加速度）に設定する（ステップＳ２２：第３ステップ）。そして、モータ制御部３８ｃは、ステップＳ２２で設定した加速度を乗用型芝刈り車両１の加速度に設定し（ステップＳ１９：第３ステップ）、その設定した加速度が得られるようモータ４１の制御を行う（ステップＳ２０：第３ステップ）。

以上説明した通り、本実施形態では、速度センサ３６の検出結果と各種ペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出するとともに、速度センサ３６の検出結果に応じて最大加速度（加減速度の上限値）及び最小加速度（加減速度の下限値）を設定し、算出された加減速度が最大加速度又は最小加速度を超えている場合には、目標とすべき加減速度を最大加速度又は最小加速度に制限してモータ４１を制御している。このため、急な加減速が抑制されて芝の損傷を防止することができる。

以上、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、制御装置３８に設けられた制限値設定部３８ｂが、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値（最大加速度）及び下限値（最小加速度）の双方を設定する例について説明したが、加減速度の上限値のみの設定、或いは下限値のみの設定を行うようしても良い。

また、上記実施形態では、加減速度の上限値及び下限値が速度毎に格納されたテーブルＴ１を用いて制限値設定部３８ｂが加減速度の上限値及び下限値を設定する例について説明した。しかしながら、加減速度の上限値及び下限値が速度域毎に格納されたテーブルを用いても良い。図６は、乗用型芝刈り車両の速度と加減速度の上限値及び下限値との関係を示すテーブルの他の例を説明するための図である。尚、図６においては、図３と同様に、横軸に乗用型芝刈り車両１の速度をとり、縦軸に乗用型芝刈り車両１の加減速度をとっている。

図６に示すテーブルＴ２は、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値が速度域毎に格納されたテーブルである。このテーブルＴ２の内容をグラフ化すると図６に示すグラフになる。図６に示す通り、テーブルＴ２は、例えば０〜２［ｋｍ／ｈ］、２〜５［ｋｍ／ｈ］、５〜１０［ｋｍ／ｈ］、１０〜１５［ｋｍ／ｈ］、１５〜［ｋｍ／ｈ］の５つの速度域に区分されており、各々の速度域毎に加減速度が格納されている。図６に示すテーブルＴ２においても、乗用型芝刈り車両１の加減速度の上限値は、高速時よりも低速時の方が値が大に設定されている。

尚、図３を用いて説明したテーブルＴ１（加減速度の上限値及び下限値が速度毎に格納されたテーブル）を用いれば細かな制御が可能になるというメリットがある。これに対し、図６を用いて説明したテーブルＴ２（加減速度の上限値及び下限値が速度域毎に格納されたテーブル）を用いればテーブルの容量を低減できるというメリットがある。このため、求められる制御の精度や使用可能なメモリの容量に応じてテーブルＴ１，Ｔ２を使い分けるのが望ましい。

また、上記実施形態ではテーブルＴ１，Ｔ２を用いて加減速度の上限値及び下限値を設定する例について説明したが、必ずしもテーブルを用いる必要はない。例えば、図３に示す加減速度の上限値Ｌ１及び下限値Ｌ２を求める演算式や関数等を制限値設定部３８ｂに格納しておき、この演算式や関数等を用いて加減速度の上限値や下限値を求めても良い。

また、上記実施形態では、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、動力発生源としてエンジン及びモータを備えており、これらの動力発生源で発生する動力を用いて走行を行うハイブリッド式の乗用型芝刈り車両にも適用することが可能である。

１ 乗用型芝刈り車両
１７ 後進アクセルペダル
１８ 前進アクセルペダル
１９ ブレーキペダル
３６ 速度センサ
３７ ３Ｄジャイロセンサ
３８ａ 加減速度算出部
３８ｂ 制限値設定部
３８ｃ モータ制御部
４１ モータ
Ｔ１，Ｔ２ テーブル

Claims (8)

1. ペダルの操作量に応じた走行用の駆動力を発生するモータを備える乗用型芝刈り車両において、
   車両の速度を検出する速度センサと、
   前記速度センサの検出結果と前記ペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出する算出手段と、
   前記速度センサの検出結果に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を設定する設定手段と、
   前記算出手段の算出結果が前記上限値又は前記下限値を超えている場合には、前記目標とすべき車両の加減速度を前記上限値又は下限値に制限して前記モータを制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
2. 前記算出手段は、前記ペダルの操作量に基づいて車両の目標速度を求め、該目標速度と前記速度センサで検出される車両の速度との差から前記目標とすべき車両の加減速度を算出することを特徴とする請求項１記載の乗用型芝刈り車両。
3. 前記設定手段は、車両の速度と車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方との関係を示すテーブルを有しており、当該テーブルを用いて前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の乗用型芝刈り車両。
4. 前記テーブルは、車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を車両の速度毎に格納したものであることを特徴とする請求項３記載の乗用型芝刈り車両。
5. 前記テーブルは、車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を車両の速度域毎に格納したものであることを特徴とする請求項３記載の乗用型芝刈り車両。
6. 車両の姿勢を検出する姿勢センサを備えており、
   前記設定手段は、前記速度センサの検出結果に加えて前記姿勢センサの検出結果に応じて前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の乗用型芝刈り車両。
7. 前記設定手段は、前記速度センサの検出結果に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を求め、前記姿勢センサの検出結果を用いて該上限値及び下限値の少なくとも一方を補正することにより、前記上限値及び前記下限値の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項６記載の乗用型芝刈り車両。
8. ペダルの操作量に応じた走行用の駆動力を発生するモータを備える乗用型芝刈り車両の制御方法であって、
   車両の速度と前記ペダルの操作量とに基づいて目標とすべき車両の加減速度を算出する第１ステップと、
   車両の速度に応じて車両の加減速度の上限値及び下限値の少なくとも一方を設定する第２ステップと、
   前記第１ステップの算出結果が前記第２ステップで設定された前記上限値又は前記下限値を超えている場合には、前記目標とすべき車両の加減速度を前記上限値又は下限値に制限して前記モータを制御する第３ステップと
   を有することを特徴とする乗用型芝刈り車両の制御方法。

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