トップ :: B 処理操作 運輸 :: B60 車両一般




【発明の名称】 電動モータ駆動式作業車両
【発明者】 【氏名】池内 伸明

【氏名】篠田 正憲

【氏名】渡部 智明
【要約】 【課題】トラクタ等では、走行負荷に関らず車速を一定に保って走行しなければばらない場合があり、一般の自動車のごとく、所謂アクセルペダルで適宜走行速を調整保持するには多大な労力が必要であった。

【解決手段】バッテリの電力を受けて駆動する電動モータ２を設け、前記電動モータ２から出力される回転動力を前後輪へ伝達して走行する作業車両を構成する。そして前記車両には、操作位置を保持可能なモータ回転設定レバーを設け、コントローラ６により、前記設定レバーの保持位置に応じて前記電動モータ２を駆動する。そして前記モータ２へ通電中に設定値に応じたモータ２の回転数が検出されないときには、前記電流値を補正する。また前記補成中に過剰な通電が継続すると液晶モニタ７ａ等で報知する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記車両には、操作位置を保持可能な操作部（４）及び前記操作部（４）の保持位置を検出するセンサ（５）と、前記センサ（５）による保持位置に応じて前記電動モータ（２）へ電流値を設定し、且つ前記電流の通電中に設定値に応じたモータ（２）の回転数が検出されないときには、前記電流値を補正する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両。
【請求項２】 前記制御手段（６）による電流値補正の際に、予め設定された電流を所定時間以上通電したときに、報知する手段（７ａ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ駆動式作業車両。
【請求項３】 バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両の状態を作業状態若しくは非作業状態に指定する指定手段（８）を備え、前記指定手段（８）の設定に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両。
【請求項４】 バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両に同車両が作業状態であるか若しくは非作業状態であるかを検出する検出手段（９）を備え、前記検出手段（９）の検出に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータ駆動式作業車両の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、農業用トラクタには、特開平７−３０００２２号公報に示されるように、バッテリ及びこのバッテリの電力を受けて駆動する電動モータを設け、前記電動モータから出力される回転動力を前後輪へ伝達して走行するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来のトラクタ等作業車両では、各種作業を行うときに、ハンドル操作以外に作業機の操作が必要な場合や、例えば施肥播種作業のように走行負荷に関らず車速を一定に保って走行しなければばらない場合があり、一般の自動車のごとく、車両停止位置に復帰する所謂アクセルペダルで適宜走行速を調整するには多大な労力が必要であった。
【０００４】また、前記バッテリの電源を用いて作業する際には、極力消費電力を節約して、燃費を向上し作業時間を延長する構成が望まれる。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】この発明は、前記課題に鑑みて、作業車両の動力伝達装置を以下のように構成した。即ち、請求項１の発明では、バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記車両には、操作位置を保持可能な操作部（４）及び前記操作部（４）の保持位置を検出するセンサ（５）と、前記センサ（５）による保持位置に応じて前記電動モータ（２）へ電流値を設定し、且つ前記電流の通電中に設定値に応じたモータ（２）の回転数が検出されないときには、前記電流値を補正する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両とした。
【０００６】また請求項２の発明は、前記制御手段（６）による電流値補正の際に、予め設定された電流を所定時間以上通電したときに、報知する手段（７ａ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ駆動式作業車両とした。また請求項３の発明は、バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両の状態を作業状態若しくは非作業状態に指定する指定手段（８）を備え、前記指定手段（８）の設定に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両とした。
【０００７】また請求項４の発明は、バッテリ（１）及びこのバッテリ（１）の電力を受けて駆動する電動モータ（２）を設け、前記電動モータ（２）から出力される回転動力を駆動輪（３Ｆ，３Ｒ）へ伝達して走行する作業車両において、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両に同車両が作業状態であるか若しくは非作業状態であるかを検出する検出手段（９）を備え、前記検出手段（９）の検出に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたことを特徴とする電動モータ駆動式作業車両とした。
【０００８】
【発明の作用】以上のように構成した請求項１乃至請求項２の発明では、制御手段（６）により操作部（４）の保持位置が検出され、この保持位置に応じて前記電動モータ（２）へ電流値が送られてモータ（２）が回転する。このとき、モータ回転数が前記操作位置に相当しない回転数であれば、電動モータ（２）への通電量が補正され適正な回転数を得る。
【０００９】また請求項３の発明では、オペレータは指定手段（８）により前記車両の状態が作業状態か若しくは非作業状態であるかを設定する。すると、前記制御手段（６）は、前記指定状態に応じてバッテリ（１）の電流を直列回路若しくは並列回路のどちらか一方を介して電動モータ（２）へ送る。
【００１０】また請求項４の発明では、検出手段（９）により前記車両の状態が作業状態か若しくは非作業状態であるかが検出される。すると、前記制御手段（６）は、前記検出状態に応じてバッテリ（１）の電流を直列回路若しくは並列回路のどちらか一方を介して電動モータ（２）へ送る。
【００１１】
【発明の効果】これにより請求項１の発明では、前記車両には、操作位置を保持可能な操作部（４）及び前記操作部（４）の保持位置を検出するセンサ（５）と、前記センサ（５）による保持位置に応じて前記電動モータ（２）へ電流値を設定し、且つ前記電流の通電中に電流値に応じたモータ（２）の回転数が検出されないときには、前記電流値を補正する制御手段（６）を備えたので、モータ回転数を一度設定すれば、この回転数が保持されるので、前記ペダルでモータ回転数を調整する構成と比較して、操作が簡略化され、且つ作業負荷に対しても一定の走行速が得られ、均一な作業を行うことができる。
【００１２】また請求項２の発明では、前記請求項１の制御手段（６）を作動させるに際し、通電よる電動モータ（２）の加熱障害を防止することができる。また請求項３の発明では、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両の状態を作業状態若しくは非作業状態に設定する設定手段（８）を備え、前記設定手段（８）の設定に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたので、バッテリ（１）の電力を極力長持ちさせて、作業時間を延長することができる。
【００１３】また請求項４の発明では、前記バッテリ（１）と電動モータ（２）とを直列回路と並列回路にて接続すると共に、前記車両に同車両が作業状態であるか若しくは非作業状態であるかを検出する検出手段（９）を備え、前記検出手段（８）の検出に応じて、前記回路を切り替えて電動モータ（２）を駆動する制御手段（６）を備えたので、請求項３の構成と比較して、設定操作が不要となったり確実になって、請求項３の発明と同様、バッテリ（１）の電力を極力長持ちさせて、作業時間を延長することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の作業車両の一例として電動モータ駆動式トラクタＴについて説明する。このトラクタＴは、図２に示すように、ディーゼルエンジン駆動型のトラクタの車体を利用して構成され、車体前部に平面視門形状のフレーム１１を配し、同フレーム１１間にプレート部材を架け渡し、複数のバッテリ１，１，…を並べて載置する構成となっている。
【００１５】そして前記フレーム１１の前部下方には、前輪３Ｆを支持するフロントアクスルケース１２をローリング自在に設け、前記前輪３Ｆを後述するミッションケース１３内に設けた電動モータ２により駆動すると共に、ステアリングハンドル１４によって左右操舵する構成となっている。
【００１６】また、前記ミッションケース１３の後部には、後輪３Ｒを支持するリヤアクスルケース１５を設けると共に、前記前輪３Ｆ同様に、ケース１３内の電動モータ２により駆動する構成となっている。また前記ミッションケース１３の後部には、作業機昇降用電動モータ１６によって上下回動するリフトアーム１７を支持し、リンク機構を介して作業機１８を昇降自在に設けている。
【００１７】尚、前記リフトアーム１７は後述するポジションレバー２１の設定操作角と、リフトアーム１７の回動基部に設けたリフトアーム角センサ９の検出角が一致するよう作業機昇降用電動モータ１６を駆動する構成となっている。トラクタＴの操縦席２０周囲の構成について説明する。
【００１８】トラクタＴの操縦席２０側方には、前記作業機１８の高さを調整するポジションレバー２１及び作業機１８を予め設定した範囲内で連続的に昇降する作業機昇降スイッチ２２、ミッションケース１３内のギヤ式変速装置を切り替える変速レバー２３等を設けている。
【００１９】また前記ステアリングハンドル１２の下方には、図３に示すように、報知手段７（液晶モニタ７ａ、各種パイロットランプ７ｂ、ブザー３ｄ）、車両の状態を「作業」か「非作業」かを指定する設定器となる作業モード切替スイッチ８、メイン電源キースイッチ２５等を備えたメータパネル２６を設け、更に、前記電動モータ２の回転数を設定する操作部となるモータ回転設定レバー４や、フロア上方に変速ペダル２７を設けている。
【００２０】ここで、図９に基づき、前記メイン電源キースイッチ２５の取付構成について説明する。前記メイン電源キースイッチ２５は、上部にネジ溝２５ａを形成すると共に、この上部一側部に回止用リブ２５ｂを設けている。一方前記メータパネル２６にはスイッチ取付穴を開口し、この開口部下面に前記リブ２５ｂに当接する当接片２６ａを設けている。そして前記メイン電源キースイッチ２５を取り付けるときには、前記開口部の上面に円形状のシム部材１９Ａを介在させ、下面に前記メータパネル２６の折り曲げ部に端を接してスイッチ２５の位置を前記開口部中心に位置決めする位置決めプレート１９Ｂを介在させて、取付用ナット２４にて取り付ける構成となっている。
【００２１】また前記モータ回転設定レバー４の回動基部は、車体固定側にブレーキ材を介して支持してレバー操作位置を保持可能に構成すると共に、ポテンショメータ２８を設けレバー操作位置を検出する構成となってる。また変速ペダル２７の回動基部は、中立復帰用ダンパを設け、オペレータの足踏操作が無くなると中立位置、即ち車体停止位置へ復帰する構成となっている。また同ペダル２７の基部にも、前記設定レバーと同様、ポテンショメータ３０を設けペダルの踏み込み角度を検出する構成となっている。
【００２２】尚、モータ回転数を設定する操作部は、ダイヤル式操作部に構成したり、スイッチ式に構成し前記液晶パネル部７ａに設定位置（モータ回転数）を表示する構成としても良い。そして前記ポテンショメータ２８，３０は、前記変速レバー２３、ポジションレバー２１、変速ペダル２７の回動基部に設けた各種センサ２８，２９，３０と同様に、制御手段となるコントローラ６へ接続する構成となっている。
【００２３】次に、トラクタＴの動力伝達構造について図１に基づき説明する。前記ミッションケース１３は、前部のモータ収納ケース１３ａと後部のギヤ機構収納ケース１３ｂとから構成され、後部のギヤ機構収納ケース１３ｂは、前記トラクタＴをディーゼルエンジン駆動式に構成する場合と略同様の構成となっている。
【００２４】そして前記モータ収納ケース１３ａの左右側壁間にプレート材３５を架け渡し、このプレート３５上に前記バッテリ１の電力を受けて駆動する走行系電動モータ２と外部動力系電動モータ３６とを取り付ける構成となってる。そして、前記走行系電動モータ２の回転動力は、ギヤ機構収納部１３ｂ内のギヤ式変速装置３７にて適宜減速され、ケース１３後部の後輪デフ装置３８に伝達する構成となっている。
【００２５】また前記デフ装置３８の動力上手側には、前輪３Ｆへ動力を伝達する伝達ギヤ３９を設けると共に、このギヤ３９に非接触式の後輪回転センサ４０を近接して設け、前記電動モータ２の出力回転を間接的に検出する構成となっている。また前記外部動力系電動モータ３６は、前記ギヤ式変速装置３７の下方に支持した動力伝達軸４１を介して、ケース１３ｂ後部に突設するＰＴＯ軸４２に動力を伝達する構成となっている。
【００２６】尚、図中符号４３は、ディーゼルエンジン駆動型に構成する場合のクラッチハウジングを示し、符号４４は前記変速装置の後進用カウンターギヤを示す。また前記走行系電動モータ２と外部動力系電動モータ３６の別形態としては、単一の共通モータとして回転動力を分岐する構成としても良い。
【００２７】次に図４に基づき、前記トラクタＴのコントローラ６について説明する。コントローラ６は、内部に各種情報を演算処理するＣＰＵ、制御プログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、各種センサ値、設定値等を一時記憶するＲＡＭ等を有する構成となっている。また、この入力部に、ポジションレバー２１のポテンショメータ２９、リフトアーム１７基部のリフトアーム角センサ９、作業機昇降スイッチ２２、変速レバー２３の変速位置検出スイッチ３０、変速ペダル２７の基部のポテンショメータ４６、作業モード切替スイッチ８後輪回転センサ４０、等を接続して設けている。また出力部に、作業機昇降用電動モータ１６、外部動力系電動モータ３６、走行系電動モータ２、液晶モニタ７ａやランプ７ｂ等を接続して設けている。
【００２８】また、前記走行系電動モータ２は、図５に示すように、前記コントローラ６により制御されるスイッチ回路４７を介して駆動する構成となっている。このスイッチ回路４７は、バッテリ１の電源を前記走行系電動モータ２へ並列回路若しくは直列回路にて伝達するべく、二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、電動モータ２の回転数を変更する１つの可変抵抗器Ｒを備える構成となっている。即ち前記電動モータ２へバッテリ１の電流を直列で接続するときには、第一スイッチＳＷ１を直列用接点ａに接続し且つ第二スイッチＳＷ２を開放状態に切り替える。また前記電動モータ２へバッテリ１の電流を並列で接続するときには、第一スイッチＳＷ１を並列用接点ｂに接続し且つ第二スイッチＳＷ２を接続状態に切り替える。
【００２９】また、前記電動モータ２の回転数を変更するときには、前記可変抵抗器Ｒの抵抗値を変化することで、電動モータ２へ流れる電流が変化し回転数を変更する。以上のように構成したトラクタＴでは、図７及び図８に示す制御フローチャートのように走行用電動モータ２へ電流を送り走行する。
【００３０】最初にトラクタＴのメイン電源をオンにすると、コントローラ６は各種設定器、センサの接続状態や設定状態を読み込む。そして、車両の状態を前記モード切替スイッチ８により判定し、これが「作業」モードに切り替えられていれば、前記スイッチ回路を直列回路に切り替え、続いてモータ回転補正制御を実行する。一方、前記スイッチ８が「走行（非作業）」モードに切り替えられていれば、前記スイッチ回路を並列回路に切り替え、前記電動モータ２へ変速ペダル２７の踏込み量に応じた回転数になるよう電流が送られリターンとなる。
【００３１】これにより、負荷が大きい作業状態と、負荷が小さい非作業状態を異なる回路によって消費電力の特性を変えてバッテリの電力を消費するので、電力を極力長持ちさせて、作業時間を延長することができる。また作業／非作業どちらの場合においても各バッテリ１は、同量の電力を消費してモータ２を駆動するので、例えば作業／非作業時に夫れ夫れの異なるバッテリを使用する構成と比較して、充電時やバッテリ交換時にも個別に管理する必要が無い。
【００３２】尚、前記トラクタＴの状態を判定する手段として、前記作業モード切替スイッチ８の切替え操作に代え、或いは同スイッチ８と併用して、車体の可動部、例えば前記リフトアーム角センサ９の回動状態を検出し、リフトアーム１７が上昇位置であるときには非作業状態とし、下降位置であるときには作業状態として判定する構成や、前記ＰＴＯ軸４２の回転が有る時に作業状態、無しの時に非作業状態として判定する構成としても良い。
【００３３】また図中前記モータ回転補正制御では、モータ回転設定レバー４の操作位置に応じて電動モータ２へ電流が送ると共に、前記回転センサ４０より回転数を検出し、この回転数が不感帯（図６中上限値と下限値の間）に検出されるよう前記電動モータ２への電流値を変更する。
【００３４】これにより、車速が自動で任意の速度に維持されるので、オペレータは作業時に変速操作を必要とせず他の操作、例えば作業機昇降操作や操舵操作を行なうことができ作業効率を向上することができる。また前記不感帯の内、下限値を下回り最大電流出力値を所定時間以上継続して出力しているときには、電動モータ２の加熱障害を防止すべく前記ブザー７ｃを出力すると共に液晶モニタ７ａ「オーバーヒート」の旨を警告し、通電を停止する。
【００３５】これにより、過剰な通電を継続して電動モータ２の加熱障害を防止することができる。
【出願人】 【識別番号】００００００１２５
【氏名又は名称】井関農機株式会社
【出願日】 平成１３年５月２８日（２００１．５．２８）
【代理人】
【公開番号】 特開２００２−３５４６１１（Ｐ２００２−３５４６１１Ａ）
【公開日】 平成１４年１２月６日（２００２．１２．６）
【出願番号】 特願２００１−１５８９８９（Ｐ２００１−１５８９８９）