KR20180096774A - 자동 블레이드 막힘 제거 기능을 구비한 전기 예초기 및 그러한 예초기의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 회전식 절삭 블레이드를 구동하기 위한 전기 모터(30)를 포함하는 전기 예초기(electric mower)와, 그러한 전기 예초기를 제어하는 방법에 관한 것으로, 이는 전기 모터에 전력이 공급되지 않는 휴지 단계(100); 전기 모터가 예초 방향의 절삭 블레이드의 회전에 대응하는 제 1 회전 방향으로 회전하도록 제어하는 예초 단계(mowing phase)(102); 전기 모터가 제 1 회전 방향과 반대 방향인 제 2 회전 방향으로 일시적으로 회전하도록 제어되는 블레이드 시동 단계(108)를 포함한다.

Description

자동 블레이드 막힘 제거 기능을 구비한 전기 예초기 및 그러한 예초기의 제어 방법

본 발명은 자동 블레이드(blade) 막힘 제거 기능을 구비한 배터리-작동식 전기 예초기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 예초기를 제어하는 방법, 및 특히 상기 예초기의 블레이드 구동 모터를 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 개인 소유의 녹지 공간 또는 공공 녹지 공간의 유지관리를 위해 사용되는 배터리-작동식 잔디 또는 수풀 예초기들의 분야에서 용도들을 찾을 수 있다. 본 발명은 보행형(walk-behind) 예초기, 승용(riding) 예초기, 또는 심지어 자율 로봇 예초기들에 적용될 수 있다.

녹지 공간들의 유지를 위해 사용되는 예초기들은 주로 적어도 하나의 회전 블레이드를 수용하는 절삭기 케이싱(cutter casing) 및 블레이드 구동 모터를 특징으로 한다. 모터는 열 엔진 또는 전기 모터일 수 있다. 각 블레이드는 각 블레이드 자체의 모터로 구동되거나 모든 블레이드들은 단일 모터로 구동될 수 있다.

절삭기 케이싱이 세심하게 유지되지 않으면, 깎은 잔디들(grass clippings)이 케이싱에 달라붙어 케이싱에 고체 덩어리들이 형성된다. 이러한 덩어리들은, 일단 일정한 크기에 도달하면 블레이드들의 자유 회전에 장애물들이 된다. 식물 재료의 축적은 예초 작업 중에 절삭 블레이드(들)에 도달하는 식물 재료의 양이 예초기의 절삭 및/또는 배출 용량을 초과할 때도 발생할 수 있다.

이러한 축적들은 절삭 블레이드(들)의 움직임을 느리게 하거나 심지어 절삭 블레이드(들)를 막을 수도 있다.

유럽 특허 제 2,425,701 호는 자율 전기 예초기의 절삭 높이를 조절하도록 제안하여, 예초 중에 블레이드의 과부하를 방지하고, 따라서 블레이드의 끼임(jamming)을 방지한다.

이러한 방법으로 하면 식물들의 높이가 균일하지 않으며, 이러한 방법은 보행형 예초기들에 적용하기 힘들며, 예초 작업은 심미적인 관점에서 낮은 수준의 절삭 품질을 초래한다. 균일한 높이로 절삭하기 위해서는 적어도 한번 더 지나가야 한다. 이렇게 절삭 높이를 조절하는 것은 전술한 바와 같이 식물 재료가 축적되는 것을 막는데 효과적이지 못하는데, 이러한 식물 재료 축적은, 절삭된 식물들의 밀도 및 습도 조건들에 따라서, 갑자기 이루어지기도 하고 또는 절삭 케이스를 피상적으로 청소한 후에 발생한다.

절삭기 케이싱을 막고(encumber) 블레이드들의 자유 회전을 방해하는 식물 조각들(clippings)의 축적물들은 블레이드들의 구동용 열 엔진이 장착된 예초기들에서 어느 정도 극복될 수 있다.

실제로 열 엔진들의 적어도 일부에는 리코일 스타터 로프들(recoil starter ropes)이 장착되어 있다. 모터를 작동시키기 위한 작업자의 스타터 로프의 작동은, 일반적으로 블레이드의 회전 축에서 상당한 토크로 절삭 방향으로 블레이드들을 강제 회전시킨다. 또한, 이러한 회전으로인하여, 스타터 로프의 작동은 절삭기 케이싱을 방해하는 식물 덩어리들을 제거하기에 충분할 수 있다.

대조적으로, 절삭기 케이싱 내의 식물 덩어리들의 문제는 수동 스타터 로프들이 없는 전기 예초기들에 대해서는 해결되지 않은 채로 남아있다. 따라서, 전기 모터의 시동 토크가 식물 덩어리들의 저항을 극복하기에 불충분할 때, 절삭 블레이드(들)은 끼인(jammed) 채로 남아있다.

이러한 경우에, 블레이드 상에서, 특히, 블레이드의 절삭 부분 근방에서, 식물 덩이들을 사용자가 직접 제거할 필요가 있다. 이러한 사용자 개입은 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 무엇보다 위험하다. 따라서 바람직하지 않다.

미국 특허 제 7,797,915 호에는 회전 속도 센서로부터의 신호에 응답하여 릴들(reels)의 역-회전을 이용한 릴 예초기 및 릴 제거(clearing) 시스템을 기술한다.

본 발명은 전술한 어려움들을 나타내지 않는 전기 예초기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

한 가지 목적은 특히 사용자가 블레이드들에 개입하지 않아도 되며, 블레이드들(blades)이 막히지 않거나 자유롭게 구동가능하게 되는 기능이 구비된 전기 예초기를 제안하는 것이다.

본 발명의 한가지 목적은 또한 블레이드들의 자유 회전을 방해할 수 있는 식물 덩어리들(plant clumps)이 있음에도 불구하고 시동 가능한 전기 예초기를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 예초 중에 블레이드들의 속도를 늦추거나 심지어 끼임(jamming)을 야기하는 막히는(clogging) 상황을 극복할 수 있는 전기 예초기를 제안하는 것이다.

마지막으로, 본 발명의 한가지 목적은 절삭 블레이드(들)를 자유롭게 움직일 수 있게 하는 기능을 자동으로 달성하는 전기 예초기를 제어하는 방법을 제안하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 보다 정확하게 전기 예초기에 관한 것으로서, 상기 전기 예초기는:

- 적어도 하나의 회전 절삭 블레이드,

- 상기 절삭 블레이드를 구동하기위한 회전 전기 모터,

- 전기 모터의 전기 제어 유닛으로서, 예초 단계 동안 제 1 회전 방향으로 상기 전기 모터의 회전을 제어하며, 블레이드의 시동 단계(108) 동안 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향으로 상기 전기 모터의 회전을 제어하도록 구성된, 상기 전기 제어 유닛.

본 발명에 따르면,

- 전기 모터는 브러시리스(brushless) 모터이며,

- 상기 제어 유닛(40)은 상기 전기 모터의 적어도 하나의 권선(winding)에 유도된 전류 및 상기 전기 모터(30)의 전기 공급 전류 중 적어도 하나에 대한 측정 회로가 제공되고, 상기 전기 모터의 권선에서의 유도된 전류의 부재 및 모터의 전류 과소모량 중 적어도 하나에 응답하여 블레이드의 상기 시동(startup) 단계를 각각 개시하도록 구성된다.

또한, 제어 유닛은 전기 모터의 시동(startup) 중에 블레이드 끼임(jamming)의 가능한 상황을 검출하고, 끼임 상황에 응답하여 블레이드 시동 단계를 자동으로 개시하도록 구성될 수 있다.

이하의 명세서에서, 간략화를 위해서, 블레이드를 구동하기 위한 단일 절삭 블레이드 및 단일 전기 모터가 참조된다. 그러나, 본 발명에 따른 예초기는 다수의 절삭 블레이드들을 구비할 수 있음을 알아야 한다. 절삭 블레이드들은 기본적으로 예초기의 예초 위치(mowing position)에서 수직인 축을 중심으로, 또는 기본적으로 수평인 축을 중심으로 회전하는 블레이드들일 수 있다.　블레이드들은 나선형(helical) 절삭 릴(reel)이 제공된 예초기들의 경우 기본적으로 수평인 축을 중심으로 회전한다.

예초기가 다수의 블레이드들을 갖는 경우, 블레이드들을 구동하기 위한 단일 전기 모터가 제공될 수 있다. 예를 들어 블레이드 당 하나의 모터와 같은, 다수의 구동 모터들이 또한 예상될 수 있다. 전자 제어 유닛은 다양한 절삭 블레이드들의 구동 모터 또는 모터들을 제어하도록 구성된다.

본 발명은 식물 재료의 덩어리로 구성된 회전 장애 요소들이 블레이드가 두 개의 가능한 방향들로 회전하는 것을 반드시 동일하게 간섭하지는 않는다는 확립된 사실에 기초한다. 막힘제거(dislodging)를 위해서 블레이드가 약간 움직이는 것은 적어도 블레이드의 전체 회전량의 일부분에 걸쳐서 가능하다는 것이 입증된다.

블레이드의 시동 단계 동안 제 2 회전 방향으로의 모터의 일시적인 제어는, 블레이드를 자유롭게 할 수 있고, 블레이드 회전량의 일부분에 걸쳐 블레이드의 자유로운 이동경로(free course)를 보장할 수 있다. 이러한 자유로운 이동 경로는 블레이드를 완전하게 자유롭게 운동하지 못하게 하지만, 블레이드는 최소한 일정한 회전 속도를 얻고 따라서 회전 운동 모멘트(kinetic moment)를 얻을 수 있게 된다. 회전 운동 모멘트는 모터의 토크만으로는 불충분한 경우에 가능한 막힘을 극복하기 위해 사용된다. 또한, 예초 작업을 위해 규정된 회전 방향과 반대 방향으로의 회전의 회전량의 일부분(fraction)에 걸쳐서, 블레이드는 반대 방향으로 회전하면서 식물 재료의 가능한 덩어리를 때려서 식물 덩어리를 해체시키며(destabilizing), 블레이드가 절삭 동작 방향으로 회전을 재개한 후 블레이드와의 다음 접촉 시에 식물 덩어리의 저항을 줄일 수 있다.

일시적 블레이드 시동 단계의 종료 시에, 제 1 회전 방향으로의 회전이 재개될 수 있다.

또한, 제어 유닛은 시동 단계 동안 블레이드의 지속적인(persistent) 막힘 상황을 검출하고, 이 경우에, 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로 교번적으로 전기 모터를 회전시키도록 시퀀스를 제어하는 것을 포함하는 막힘 제거 동작(dislodging operation)을 구현하도록 구성될 수 있다. 이는 시동 단계에서의 단순한 역-회전이 블레이드의 막힘을 제거하기에 불충분한 더 바람직하지 않은 상황에 적용될 수 있다. 일 회전 방향으로 회전하고 이어서 반대 방향으로 회전하도록 회전 시퀀스를 새롭게 제어하면, 사용자가 블레이드의 막힘을 제거할 가능성들을 유지시키고 증가시킬 수 있다.

막힘 제거 동작은 다음에서 중단될 수 있다:

- 막힘 상황이 사라지자 마자,

- 미리 결정된 지속 기간의 종료 시에, 예를 들면, 수 초의 종료 시에,

- 미리 결정된 수의 방향 전환들(inversions of direction), 예를 들어, 약 10 회의 방향 전환들의 종료 시에.

시퀀스가 끝날 때 블레이드이 자유롭게 되는 데 실패하면 모터를 보호하기 위해 모터로의 에너지 공급이 자동으로 중단될 수 있으며, 가능한 경우 조작자에게 경고하여 조작자가 블레이드 부근에 개입할 수 있다.

시동 단계는 여러 가지 방법들로 개시될 수 있다.

제 1 실시형태에 따르면, 제어 유닛은 절삭 블레이드를 구동하는 전기 모터의 각각의 시동시에 블레이드 시동 단계를 자동적으로 개시하도록 구성된다. 이러한 경우, 현재의 막힘 상황의 검출은 시동 단계에 대한 전제조건을 구성하지 않는다. 전기 모터의 시동은 보관 기간 후에 또는 예초기가 사용되지 않은 후에, 또는 예초기가 사용되는 동안 회전이 정지된 경우에 개시될 수 있는 것으로서 이해되어야 한다. 후자의 경우 전기 모터의 시동은 다시 개시된다.

부수적으로, 블레이드 시동 단계는 블레이드 시동 단계에 특정된 예초기에 대한 사용자의 명령이 없는 경우에 개시될 때 자동으로 시동되는 것으로 간주된다.

예초기의 시동 또는 재시동에 대한 사용자의 명령은 블레이드 시동 단계에서 특정된 명령으로 간주되지 않는다.

또 다른 실시형태에 따르면, 그리고 상기 언급된 바와 같이, 제어 유닛은 절삭 블레이드를 구동하는 전기 모터의 시동 중에 블레이드 막힘 상황을 검출하고, 막힘 상황의 검출에 응답하여 블레이드 시동 단계를 자동으로 개시하도록 구성될 수 있다.

따라서 시동 단계는 모든 시동 경우들에서 반드시 개시되는 것은 아니며, 막힘 상황이 감지된 경우에만 개시될 수 있다. 이러한 경우에도 또한, 막힘 상황은 조작자가 알 수 있도록(transparent) 유지되며, 이후 조작자의 유일한 행동은 예초기 시동을 개시하는 것이다.

블레이드 막힘 상황은 또한 블레이드와 모터가 함께 회전되어 결합되기 때문에 블레이드 구동 모터의 막힘으로도 표시된다. 막힘 상황은 전체 회전량의 회전 부재(absence) 또는 1 회전량 미만의 제한된 회전, 또는 목표 회전 속도보다 예를 들면 10 배 만큼 훨씬 낮은 회전 속도에서의 회전에 대응하는 것으로서 간주된다.

마지막으로, 제 3 실시형태로서, 예초기는 모터 제어 유닛에 접속된 명령 인터페이스를 특징적으로 구비할 수 있으며, 명령 인터페이스는 블레이드 시동 단계를 트리거하는 요소를 포함한다. 이러한 경우, 시동 단계를 개시하려면, 인터페이스의 수동 트리거 요소, 예를 들어, 손잡이, 레버 또는 페달에 대한 예초기 조작자의 동작이 필요하다.

조작자에 의해서 블레이드 시동 단계를 트리거하는 것은 전술한 바와 같이 자동 트리거를 배제하지 않는다.

블레이드 막힘 상황의 감지는 다른 방식들로 발생할 수 있다. 특히, 제어 유닛에는 전기 모터의 한 권선에서의 유도 전류 및 전기 모터의 전기 공급 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정 회로가 함께 제공될 수 있다.

브러시리스 블레이드 구동 모터의 경우, 모터 고정자의 권선들에서 유도 전류들을 측정하여 회전자의 위치를 결정하고 모터의 공급 전류를 제어한다. 모터로의 전력 공급이 존재함에도, 회전자에 의한 유도 전류들의 부재의 검출은 모터 및 즉, 절삭 블레이드의 막힘 상황을 말한다.

따라서, 막힘 상황은 모터 또는 절삭 블레이드와 관련된 회전 센서 또는 회전 속도 센서 없이 밝혀질 수 있다.

보다 구체적으로, 하나 또는 여러 개의 고정자 권선들에 대해 유도 전류를 측정하는 측정 회로가 제공될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 사용되는 유형의 브러시리스 모터들은 사실상 여러 개, 일반적으로, 3 개 이상의 수의 권선들을 갖는 고정자를 제공하며, 상기 고정자에 모터를 회전시키기 위해 공급 전압들이 주기적으로 인가된다. 상기 고정자는 3상 제어장치와 같은 다상 전압 제어장치이다.

유도 전류의 측정값은 3상 모터의 경우 직접적인 측정값이 아니라 적어도 두 개의 고정자 권선들에서의 전류들의 측정값으로부터 확립된 간접 측정값이다. 고정자 권선들에서 순환하는 전류는, 실제로, 권선들에 인가된 전압들, 권선들의 전기 저항, 권선들의 유도 전류들 및 고정자 권선들의 전방의 회전자 자석들의 이동으로 인한 역기전력의 효과에 의해 결정된다. 고정자 권선에서 흐르는 전류는 유도 전류라고 불리는 이러한 역기전력으로 인한 전류의 일부이며, 이는 회전, 회전의 부재(absence) 및, 해당된다면, 모터 회전의 속도를 결정할 수 있게 한다. 앞에서 언급했듯이, 유도 전류는 간접적으로 측정되는데, 이는 유도 전류가 여러 권선들에서 측정된 전류와 위에서 언급한 다른 매개 변수들을 기반으로 설정되기 때문이다.

이러한 경우, 모터의 막힘은 모터와 블레이드의 동시 회전 결합으로 인해 블레이드의 막힘을 나타내는 것으로 간주된다. 제어 유닛은 또한 공급 전류를 측정하는 측정 회로를 특징적으로 구비할 수 있다. 공급 전류의 측정값은 고정자의 하나 이상의 특정 권선들 또는 모든 고정자 권선들에 인가된 전류를 의미한다. 이러한 경우, 절삭 블레이드의 막힘 상황 및 모터의 막힘 상황은 모터의 단순한 전류 과소모량을 특징으로 한다.

부수적으로, 예초기는 절삭 높이에 대한 조절 메커니즘을 특징으로 할 수 있다.　조절 메커니즘을 예를 들어, 전기 잭 및 잭 제어 장치이다. 조절 메커니즘은 블레이드 시동 단계 또는 막힘 시 절삭 높이를 자동으로 증가시키도록 구성될 수 있다. 절삭 높이 조절 메커니즘은, 예를 들어, 예초기 바퀴들의 위치, 예초기의 프레임에 대한 절삭 유닛의 위치, 또는 예초기의 프레임에 대한 절삭 블레이드의 높이 위치에 또한 영향을 줄 수 있다.

블레이드 시동 단계에서 절삭 높이를 증가시킴으로써 시동 단계의 순간에 블레이드의 아래 또는 블레이드과 마주하며 존재할 수 있는 식물 재료의 전부 또는 일부를 블레이드로부터 제거할 수 있으므로, 블레이드의 회전의 개시를 촉진시킨다.

예초기의 제어 방법은 다음과 같은 특징 단계를 갖는다:

- 전기 모터에 전력이 공급되지 않는 동안의 적어도 한 번의 휴지 단계,

- 전기 모터에 에너지가 공급되고 식물 재료를 절삭하기 위한 방향으로의 절삭 블레이드의 회전에 대응하는 제 1 회전 방향으로의 회전이 제어되는 동안의 적어도 한 번의 예초 단계,

- 전기 모터가 제 1 회전 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 회전하게 일시적으로 제어되는 동안의 적어도 하나의 일시적인 블레이드 시동 단계.

상기 방법의 여러 단계들은 개시되거나 여러 번 반복될 수 있다. 부수적으로, 상이한 단계들의 순서가 위에 나타난 순서와 다를 수 있다.

예초 단계는 존재할 수 있는 예초될 식물들의 절삭에 적합한 방향으로의 블레이드의 회전에 대응한다. 이는 반드시 식물들을 실제로 예초하거나, 블레이드의 절삭 구역에 식물들 실제 존재하는 것을 의미하지는 않는다.

이미 설명된 방식으로, 블레이드 시동 단계를 개시하기 위한 몇 가지 실시형태들이 제시된다.　특히:

- 블레이드 시동 단계는 전기 모터 시동 시 자동으로 개시될 수 있으며,

- 블레이드 시동 단계는 전기 모터의 시동 시 검출되는 블레이드 막힘 상황에 응답하여 개시될 수 있으며,

- 블레이드 시동 단계는 예초 단계 동안 검출되는 블레이드 막힘 상황에 응답하여 개시될 수 있으며,

- 블레이드 시동 단계는 조작자의 명령에 응답하여 개시될 수 있다.

블레이드 시동 단계는 전기 블레이드 구동 모터의 전원을 켜기 위해 연속적으로 모터를 시동하는 동안 개시되는 것으로 간주된다.

블레이드 막힘 상황의 검출은 전술한 바와 같이, 모터 및/또는 블레이드의 회전의 부재(absence)에 의해 특징지어질 수 있다. 또한, 이는 모터의 비정상적으로 느린 회전 속도를 특징으로 할 수 있다.

따라서, 본 방법의 특정 구현예에 따르면, 블레이드 시동 단계는 제 1 회전 방향으로의, 기준 속도 미만의 전기 모터의 회전 속도의 검출에 응답하여 개시될 수 있다.

블레이드 시동 단계는 예초기의 영구 작동 모드가 아닌 정도까지 일시적이다. 그 다음에는, 예초 단계가 뒤따르거나, 절삭 블레이드가 계속 막히는 경우에는 휴지 단계가 따른다.

또한, 시동 단계는 가급적 지속 기간이 제한되는 정도로 일시적이다.

예를 들어, 블레이드 시동 단계는 절삭 블레이드의 회전량의 일부분에 대응하는 기간에 걸쳐서 유지될 수 있다.

블레이드 시동 단계는 또한 0.5 내지 5의 절삭 블레이드의 회전들의 수에 대응하는 시간 동안 유지될 수 있다.

시동 단계가 끝날 때, 상기 방법은 예초 단계의 재개 또는 예초 단계를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

부수적으로, 예초기 단계의 재개 또는 예초기 단계의 지속은 블레이드 시동 단계 동안, 기준 값을 초과하는 모터 또는 블레이드의 회전 속도를 조건으로 할 수 있다.

회전 속도가 불충분하거나 막힘이 발생하는 경우, 예초기를 휴지 단계에 놓을 수 있다. 또 다른 실시형태에 따라, 이미 기술된 방식으로, 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로의 회전들의 교번을 포함하는 막힘제거(dislodging) 단계가 또한 개시될 수 있다.

마지막으로, 위에서 언급한 바와 같이, 블레이드 시동 단계는 예초기의 절삭 높이의 일시적인 올림(lifting)을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 도면들을 참조하여 이하의 설명에서 명확해질 것이다. 본 설명은 예시적인 목적들을 위해 제공되며 제한적이지 않다.

도 1은 본 발명에 따른 보행형 예초기의 사시도이다.
도 2는 절삭 블레이드들의 구동 샤프트들(drive shafts)을 통한 도 1의 예초기의 부분도이다.
도 3은 예초기를 제어하는 방법의 주요 양태들을 도시하는 흐름도이다.

상이한 도면들의 동일한 또는 유사한 부분들은 동일한 도면 부호들로 표시되며 이로써 도면들 간에서 그러한 부분들이 참조될 수 있다.

도 1의 예초기는 보행형(walk-behind type) 예초기(10)이다. 예초기(10)는 프레임(14) 상에 장착된 절삭 유닛(20)을 포함한다. 절삭 유닛은 도 1에서 볼 수 없는 평행 사변형 현가장치(suspension)에 의해 프레임에 연결된다. 현가장치는 프레임(14)에 대한 수직 이동 자유도를 제공하며 이로써 절삭 유닛을 지상에 더 가깝게 또는 더 멀리 이동시켜 절삭 높이를 변경할 수 있게 한다. 절삭 유닛의 수직 이동은 전기 잭 메커니즘(electric jack mechanism)(16)에 의해 수행된다.

핸들바(handlebar)의 단부에 위치한 인터페이스(18)는 다양한 제어 유닛들 및 가능하게는 시각적 디스플레이 유닛을 포함한다. 인터페이스(18)는 조작자(operator)가 필요에 따라 조작 매개 변수들을 조절함으로써 예초기를 조작할 수 있도록 한다.

도 2에서 보다 양호하게 도시된 바와 같이, 절삭 유닛(20)은 두 개의 절삭 블레이드들(24a,24b)을 수용하며 도 1에서 볼 수 있는 수거 용기(collection bin)(26)을 향하는 예초된 풀 조각들(grass clippings)의 제거 채널(elimination channel)(25)을 제공하는 절삭기 케이싱(cutter casing)(22)을 포함한다. 절삭 유닛(20)은 또한 블레이드 구동 모터(30)를 포함한다. 블레이드 구동 모터(30)는 전기 모터이며, 도시된 예에서는 브러시리스(brushless) 모터이다.

블레이드 구동 모터(30)는 그 단부에 절삭 블레이드들(24a) 중 하나가 장착된 모터 샤프트(32a)를 포함한다. 톱니 바퀴들을 갖는 동력 전달 시스템(transmission system)(34)은 모터 샤프트(32a)와 제 2 절삭 블레이드(24b)가 장착되는 제 2 샤프트(32b)와 같이 회전하도록 함께 연결한다. 동력 전달 시스템의 톱니 바퀴들의 세트는 벨트 구동부(belt drive)로 교체될 수 있다. 따라서, 2 개의 절삭 블레이드들(24a, 24b)은 서로 함께 회전하며 구동 모터(30)와 함께 회전한다.

절삭 유닛(20)은 최종적으로 전기 모터의 제어 유닛(40)을 포함한다.

제어 유닛은 도 1에서 볼 수 있는 배터리(44)로부터 모터로의 동력 공급의 관리 전용의 제 1 전자 카드(electronic card)(42)를 포함한다. 제 1 전자 카드(42)는 모터의 회전, 모터의 회전 방향 및 모터의 회전 속도를 설정하기 위해 모터(30)의 고정자(stator)의 상이한 권선들(windings)에 인가되는 전압들 및 일련의 전압들을 제어할 수 있다.

또한, 제어 유닛(40)은 모터(30)의 고정자의 하나 이상의 권선들 내의 회전자(rotor)에 의한 유도 전류를 결정하기 위한 제 2 전자 카드(47)를 포함한다.　제 2 전자 카드는 하나 이상의 고정자 권선들에 연결된 하나 이상의 전류 측정 회로들을 포함한다. 또한, 제 2 전자 카드(47)는 제 1 전자 카드(42)로부터 모터의 제어 데이터를 수신한다.　측정된 전류들에 기초하여 그리고 측정된 전류들로부터 기인한 유도 전류에 기초하여, 제 2 전자 카드(47)는 특히 로터의 회전 및 로터의 이동의 위치를 추정할 수 있다. 이는 모터(30)와 함께 회전하는 블레이드들의 회전 또는 회전의 부재(absence)를 측정하는 것과 동일하다.

제 2 전자 카드(47) 및 전류 측정 회로들은 또한 모터의 전체 공급 전류(global supply current)를 결정하고 이러한 전류의 비정상적인 증가로부터 모터의 막힘(blockage) 상태를 도출하는데 사용될 수 있다.

제어 유닛(40)의 다른 전자 카드들(48)은 예초기를 앞쪽으로 추진시키는 전기 모터들의 제어, 전술한 전기 잭(16)의 제어 또는 인터페이스(18)의 제어와 같은 제어 유닛의 부수 기능들을 위해 제공된다.

도 3의 흐름도는 예초기의 동작, 특히 전기 블레이드 구동 모터(30)의 제어를 도시한다.

도 3의 참조 번호(100)는 동력이 공급되지 않는 전기 모터(30)의 휴지 단계에 대응한다. 모터 및 블레이드들은 회전하지 않는다. 휴지 단계(100)는 예를 들어 예초기를 보관 중일 때와 같이, 예초기의 사용 중이 아닐 때 또는 예를 들어 절삭 블레이드들에 사람이 개입하는 동안 사용된다.

모터의 시동(startup)은, 예를 들어 도 1에 도시된 인터페이스(18)의 누름 버튼 또는 키 스위치에 대한 조작자의 동작에 의해 야기될 수 있다. 전기 모터의 시동은 휴지 단계(100)로부터 전기 블레이드 구동 모터가 제 1 회전 방향으로의 회전을 위한 동력을 공급받는 예초 단계(mowing phase)(102)로의 천이를 표시한다. 제 1 회전 방향은 예초에 적합한 블레이드들의 회전 방향에도 대응한다. 예초 단계에서, 예초기는 식물들의 예초 작업에, 그리고 적용가능한 경우, 예초된 식물 재료를 수거 용기(26) 내에 수거하는 데 사용될 수 있다.

도시된 예에서, 시동 순간에 휴지 단계(100)로부터 예초 단계(102)로의 천이는 3 가지 방식들로 발생할 수 있다.

화살표(104)로 표시된 제 1 실시예에 따라, 휴지 단계로부터 예초 단계로의 천이는 즉각적일 수 있다. 절삭 블레이드들은 식물 절삭 방향으로 회전하여 활성화된다.

화살표(106)로 표시된 제 2 실시예에 따라, 휴지 단계로부터 예초 단계로의 천이는 블레이드 시동 단계(108)를 매개로 하여 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 시동 단계(108)는 전기 블레이드 구동 모터가 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향의 회전을 위해 동력을 공급받는 짧은 지속 시간의 일시적인 단계이다. 블레이드 시동 단계는 절삭 유닛의 올림(lifting)(150) 명령을 수반할 수 있으며, 그에 따라 절삭 블레이드들에서 필요한 절삭 저항을 제한할 수 있다.

화살표(110)로 표시된 제 3 실시예에 따라, 시동 단계(108)를 통한 천이는 블레이드 막힘이 없음을 검증하는 단계(112)에 따라서 조건적일 수 있다. 이러한 검증은 예를 들어, 제 1 회전 방향의 회전을 위해 전기 모터에 동력을 공급하고, 회전 센서(46)(도 2)가 회전 신호를 출력하는지를 검증함으로써 발생한다. 막힘이 없는 경우, 검증 단계(verification step)(112) 후에, 화살표(114)로 표시된 바와 같이 예초 단계(102)가 즉시 뒤따른다. 반대의 경우에, 검증 단계 이후에, 화살표(116)로 표시된 바와 같이 블레이드 시동 단계(108)가 뒤따를 수 있다.

블레이드 시동 단계(108)의 종료 시에, 전기 모터는 화살표(118)가 나타내는 바와 같이 예초 단계(102)로 직접 천이할 수 있다. 시동 단계는, 또한 화살표(120)로 표시된 바와 같이, 막힘이 없음을 검증하는 단계(122)를 포함하거나 이러한 검증 단계 이후에 이어질 수 있다. 이러한 단계는 앞서 언급한 막힘이 없음을 검증하는 단계(112)와 상응할 수 있다.

화살표(124)가 도시한 바와 같이, 블레이드 시동 국면(108) 동안의, 막힘이 없음을 검증하는 단계(122) 후에는, 막힘이 없는 경우에, 예초 단계가 뒤따른다.

반대의 경우, 즉 막힘이 있을 때, 블레이드 시동 단계(108) 후에는, 화살표(126)로 도시된 바와 같이, 막힘 제거 단계(dislodging phase)(128)가 뒤따른다. 상기 막힘 제거 동작(128)은, 앞서 언급한 바와 같이, 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로 전기 모터에 동력을 공급하는 신속한 시퀀스를 포함한다. 막힘 제거 동작은, 일부 실시예에서, 서로 반대되는 회전 방향들로 블레이드 시동 작동을 수회 반복하는 것일 수 있다.

화살표(130)로 도시된 블레이드 막힘이 없음을 검증하는 새로운 단계(132)는 막힘 제거 단계의 종료 시에 제공된다.

검증 단계(132)가 블레이드들에 의한 막힘 제거(unblocking), 즉 모터의 회전을 감지할 수 있을 때, 상기 검증 단계 이후에, 화살표(134)가 도시하는 바와 같이 예초 단계(102)가 뒤따른다. 반대로, 검증 단계(132)에서 언급된 막힘 제거가 감지되지 않은 경우에, 반대 방향으로의 미리 결정된 횟수의 회전 시도들 후에, 또는 미리 결정된 지속 기간 후에, 화살표(136)가 도시하는 바와 같이, 휴지 단계로 되돌아가, 블레이드들의 막힘을 제거하도록 유지보수 또는 수동 조작을 가능하게 할 수 있다. 이러한 복귀 단계는, 가능하게는, 조작자에게 결함 신호(시각 또는 청각 신호 등)를 표시하는 것과 연관될 수 있다.

참조 번호(142)는 화살표(140)가 나타내는 바와 같이, 예초 단계(102) 중에 발생할 수 있는 회전의 가능한 제어 동작을 나타낸다. 이는 블레이드 구동 모터의 회전 또는 블레이드들의 회전의 연속적 또는 주기적인 검증일 수 있다. 이러한 검증 단계는 전술한 검증 단계들(112, 122 및 132)과 상응할 수 있다.

정상 회전의 경우, 예초 단계(102)는 화살표(144)로 나타낸 바와 같이 계속된다.

갑작스런 막힘의 경우, 모터의 제어는 화살표(146)로 나타낸 바와 같이 블레이드 시동 단계(108)를 반복할 수 있다. 이는, 가능하게는, 절삭 유닛의 올림(150)을 수반할 수 있다. 도 3이 블레이드 구동 모터를 제어할 수 있는 하나의 특정 실시예만을 도시함이 인정된다.

Claims (5)

1. 전기 예초기(electric mower)로서:
   - 적어도 하나의 회전식 절삭 블레이드(24a,24b);
   - 절삭 블레이드를 구동하기 위한 회전식 전기 모터(30);
   - 예초 단계(mowing phase)(102) 동안 제 1 회전 방향으로 상기 전기 모터의 회전을 제어하고, 블레이드 시동 단계(blade startup phase)(108) 동안 상기 제 1 회전 방향과 반대 방향인 제 2 회전 방향으로 상기 전기 모터의 회전을 제어하도록 구성된, 상기 전기 모터의 전자 제어 유닛(40);을 포함하며,
   - 상기 전기 모터는 브러시리스(brushless) 타입이며,
   - 상기 전자 제어 유닛(40)은 상기 전기 모터의 적어도 하나의 권선에서의 유도 전류 및 상기 전기 모터(30)의 공급 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정 회로를 구비하고, 상기 전기 모터의 권선에서의 유도 전류의 부재 및 상기 모터의 전류 과소모량 중 적어도 하나에 응답하여 상기 블레이드 시동 단계를 각각 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 예초기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛은 상기 전기 모터의 각각의 시동 중 상기 블레이드 시동 단계를 자동적으로 개시하도록 구성되는, 전기 예초기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛은 상기 블레이드 시동 단계 동안 블레이드의 막힘 상황을 감지하며 막힘제거 동작(dislodging operation)(128)을 구현하도록 구성되며,
   상기 막힘제거 동작(128)은 상기 전기 모터의 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로의 교번적 회전들의 시퀀스를 제어하는 것을 포함하는, 전기 예초기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   블레이드 시동 단계 동안 상기 예초기의 절삭 높이를 일시적으로 올리도록(lifting) 구성된 전기 절삭 높이 조절 메커니즘(16)을 포함하는, 전기 예초기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛에 연결된 제어 인터페이스(18)를 포함하고, 상기 제어 인터페이스(18)는 상기 블레이드 시동 단계를 트리거하는 요소를 포함하는, 전기 예초기.
   

Images