| 【発明の名称】 |
作業機 |
| 【発明者】 |
【氏名】脇谷 勉
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【氏名】乾 勉
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【氏名】菅家 博夫
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
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| 【要約】 |
【課題】エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速できること。
【解決手段】作業機は、エンジン１２により駆動する除雪用オーガ１３等の作業部と、エンジンにより駆動する発電機１７と、発電機により充電するバッテリ４３と、発電機並びにバッテリを電源とする電動モータ２５Ｌ，２５Ｒと、電動モータにより駆動する走行輪２３Ｌ，２３Ｒ等の走行部と、走行部の目標走行速度に対する走行部の実走行速度の比較に基づいて電動モータの回転を制御する制御部４４とを備える。制御部は、走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップと、エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップと、補正係数を必要加速度に乗じるステップと、補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御するステップとを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンにより駆動する除雪用オーガ等の作業部と、前記エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、この走行部の目標走行速度に対する走行部の実走行速度の比較に基づいて前記電動モータの回転を制御する制御部と、を備える作業機において、前記制御部は、前記走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップと、前記エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときの前記エンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップと、この補正係数を前記必要加速度に乗じるステップと、この補正した必要加速度にて前記電動モータの回転を制御するステップと、を備えたことを特徴とする作業機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作業部の駆動源となるエンジン及び走行部の駆動源となる電動モータを備えた作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、作業機としては、作業部の駆動源と走行部の駆動源とを分離した機種が開発されてきている。例えば作業部をエンジンで駆動し、走行部を電動モータで駆動する。電動モータの回転を制御する方式であるから、比較的小回りの利く作業機にすることができる。このような作業機としては、例えば特開平３−４３０１３号公報「自力走行芝刈機」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
【０００３】この従来の技術は、同公報の第１図によれば、エンジン２（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）にて芝刈り用カッタ３を駆動し、バッテリ４９を電源とする走行用駆動モータ２０にて前輪１０を駆動し、コントローラ５３にて走行用駆動モータ２０を回転制御するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、走行用駆動モータ２０の消費電力をバッテリ４９の電力だけでまかなうものであり、長時間にわたって作業をするには限界がある。しかも大容量のバッテリ４９を備える必要がある。大容量のバッテリ４９は大型で大重量であり、小型の作業機に搭載することは得策ではない。
【０００５】そこで、エンジン２にて芝刈り用カッタ３の他に発電機をも駆動し、この発電機にてバッテリ４９を充電し、これら発電機並びにバッテリ４９を走行用駆動モータ２０の電源とすることが考えられる。発電機にて発生させた電力だけで走行用駆動モータ２０の消費電力をまかなうとともに、余った電力をバッテリ４９に充電することができる。このようにすれば、バッテリ４９の小型化を図ることができるので、作業機への搭載スペースの削減を図るとともに作業機を軽量にするには有利である。しかも、長時間にわたって作業をすることができる。
【０００６】ところで、芝刈り用カッタ３のような小負荷の作業部を駆動するエンジン２としては、小型エンジンを採用することが多い。しかし、作業機の運転にあたっては、作業状況に応じて走行速度を大幅に変更して使用されることがある。例えば、スロットルバルブの開度を絞って小型エンジンを低速回転させているときであっても、走行用駆動モータ２０を急激に加速させて高速走行状態にする場合がある。常に発電機で発生した電力にて走行用駆動モータ２０を駆動させるので、走行用駆動モータ２０の加速度が大きいと、発電機による発電量も多く要求される。要求される発電量が急増すれば、エンジン２の負担も急増する。エンジン２の負担が急激に過大になるとエンジン２の回転数は低下する。エンジン回転数が下がると芝刈り用カッタ３の回転数も下がるので、作業効率は低下する。
【０００７】そこで本発明の目的は、エンジンで作業部並びに発電機を駆動し、この発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを電動モータの電源とする作業機において、エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１は、エンジンにより駆動する除雪用オーガ等の作業部と、エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、この走行部の目標走行速度に対する走行部の実走行速度の比較に基づいて電動モータの回転を制御する制御部と、を備える作業機において、制御部が、走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップと、エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップと、この補正係数を必要加速度に乗じるステップと、この補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御するステップと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】エンジンの回転数が大きいときには、走行部の実走行速度の大きさに応じて定めた必要加速度に近い値で、電動モータの回転を加速することができる。また、エンジンの回転数が小さいときには、補正された小さい必要加速度で、電動モータの回転を加速することができる。従って、エンジンの回転数に応じた最適な加速度で電動モータの回転を制御することができる。
【００１０】このように、エンジンが低速回転中に電動モータを急加速させた場合であっても、電動モータの加速度がエンジンの回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機による発電量も抑制される。この結果、エンジンの負担を軽減することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンの回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部の作業効率を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施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、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１２】図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、電動車両としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラ１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１３】エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１４】左のクローラ１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラ１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１５】従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するように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。
【００１６】図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００１７】左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００１８】メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００１９】図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００２０】また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する部材であり、スプリング４１の引き作用により、図の状態（フリー状態）になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
【００２１】図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及び情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。なお、制御部４４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。
【００２２】先ず、作業部系の作動を説明する。メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ４８に繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００２３】走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００２４】次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、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５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００２５】メインスイッチ２８がスタートポジションにあること及び走行準備レバー３８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３４を前進又は後進（図５で説明する。）に切換えると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００２６】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３４は、作業者の手で、矢印■，■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３４と名付けた。
【００２７】図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒ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２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００２８】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ー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒを含む。
【００２９】一般論として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、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ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４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００３０】左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００３１】そして、次の何れかにより走行を停止することができる。方向速度レバー３４を中立位置に戻す。走行準備レバー３８を離す。メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
【００３２】停止後にメインスイッチ２８をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒ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。
【００３３】次に、上記図４に示す制御部４４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２８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。
【００３４】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；方向速度レバーの操作方向並びに操作量Ｏｐを読み込む。方向速度レバーのポジションにより定まる。
ＳＴ０２；方向速度レバーの操作方向が「前進」側であるか否かを調べ、ＹＥＳでＳＴ０３に進み前進モードで左右の電動モータ（走行モータ）を前進走行制御し、ＮＯでＳＴ１２に進む。
【００３５】ＳＴ０３；方向速度レバーの操作量Ｏｐから前進する走行部の目標速度Ｓｏを算出する。目標速度Ｓｏは例えば電動モータの目標モータ回転数である。
ＳＴ０４；走行部の実走行速度Ｓｒを計測する。実走行速度Ｓｒは、例えば図４の回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで現実のモータ回転数を計測すればよい。
ＳＴ０５；実走行速度Ｓｒが予め設定された上限しきい値ＳＨより小さいか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０６に進み、ＮＯなら実走行速度Ｓｒが過大であるとしてＳＴ１０に進む。
【００３６】ＳＴ０６；目標速度Ｓｏと実走行速度Ｓｒとを比較する。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏより小さければ、速度不足であると判断してＳＴ０７に進む。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏと等しければ、状態を変える必要が無いと判断してＳＴ０８に進む。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏより大きければ、速度超過であると判断してＳＴ０９に進む。
【００３７】ＳＴ０７；速度不足を是正すべく、加速モードで電動モータの加速制御を施してＳＴ１３に進む。
ＳＴ０８；状態を変える必要が無いので、電動モータの実回転数を維持してＳＴ１３に進む。
ＳＴ０９；速度超過を是正すべく減速モードで電動モータの減速制御を施してＳＴ１３に進む。
【００３８】ＳＴ１０；実走行速度Ｓｒと上限しきい値ＳＨとの速度差ΔＳを算出することで、実走行速度Ｓｒの過大分を求める。
ＳＴ１１；速度差ΔＳ分だけ電動モータを減速させ、上限しきい値ＳＨに戻してＳＴ１３に進む。
ＳＴ１２；所定の後進モードで電動モータを後進走行制御する。なお、このＳＴ１２の制御については、上記ＳＴ０３〜ＳＴ１１の前進走行制御と実質的に同じ制御ステップであり、前進制御の代りに後進制御を実行するものである。
ＳＴ１３；この図６に示す制御を停止するか否かを判定し、ＹＥＳであれば制御を停止し、ＮＯであればＳＴ０１に戻る。例えば、メインスイッチ２８をオフにしたときに停止する。
【００３９】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、上記図６のステップＳＴ０７に示す加速モード制御を具体的に実行するためのサブルーチンを示す。
【００４０】ＳＴ１０１；実走行速度Ｓｒを予め設定された速度しきい値（高速しきい値ＳＨ、中速しきい値ＳＭ、低速しきい値ＳＬ、微速しきい値ＳＮ）と比較する。各速度しきい値については、「ＳＨ＞ＳＭ＞ＳＬ＞ＳＮ」の関係にある。例えば、高速しきい値ＳＨ＝４．０ｋｍ／ｈ、中速しきい値ＳＭ＝３．０ｋｍ／ｈ、低速しきい値ＳＬ＝１．５ｋｍ／ｈ、微速しきい値ＳＮ＝０．５ｋｍ／ｈである。
【００４１】実走行速度Ｓｒが高速しきい値ＳＨ以下で中速しきい値ＳＭを越えているなら、実走行速度Ｓｒが高速域にあるとしてＳＴ１０２に進む。実走行速度Ｓｒが中速しきい値ＳＭ以下で低速しきい値ＳＬを越えているなら、実走行速度Ｓｒが中速域にあるとしてＳＴ１０３に進む。実走行速度Ｓｒが低速しきい値ＳＬ以下で微速しきい値ＳＮを越えているなら、実走行速度Ｓｒが低速域にあるとしてＳＴ１０４に進む。実走行速度Ｓｒが微速しきい値ＳＮＬ以下なら、実走行速度Ｓｒが微速域にあるとしてＳＴ１０５に進む。
【００４２】ＳＴ１０２；電動モータを加速制御するときに必要な加速度α０（必要加速度α０）を第１基準加速度α１とする。第１基準加速度α１は例えば０．８ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０３；必要加速度α０を第２基準加速度α２とする。第２基準加速度α２は第１基準加速度α１よりも大きい値であり、例えば０．９ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０４；必要加速度α０を第３基準加速度α３とする。第３基準加速度α３は第２基準加速度α２よりも大きい値であり、例えば１．０ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０５；必要加速度α０を第４基準加速度α４とする。第４基準加速度α４は第３基準加速度α３よりも大きい値であり、例えば１．４ｍ／ｓ2である。以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ１０１〜ＳＴ１０５は、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて必要加速度α０を定めるステップである。
【００４３】ＳＴ１０６；エンジンの回転数Ｎｏを計測する。図示せぬ回転センサで計測すればよい。
ＳＴ１０７；エンジンの回転数Ｎｏに基づき補正係数Ｄｅを求める。具体的には、図８に示すマップにて求める。
【００４４】図８は本発明に係る補正係数マップであり、横軸をエンジンの回転数Ｎｏ（ｒｐｍ）とし縦軸を補正係数Ｄｅとして、エンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを得るものである。このマップによれば、補正係数Ｄｅは、エンジンの回転数Ｎｏが大きいほど１に近く、回転数Ｎｏが小さいほど０に近い値であることが判る。より具体的には、補正係数Ｄｅは、エンジンの回転数Ｎｏが常用下限値２２００ｒｐｍ未満であるときには０．５であり、回転数Ｎｏが常用上限値２８００ｒｐｍを越えるときには１．０であり、回転数Ｎｏが常用域２２００〜２８００ｒｐｍであるときには回転数Ｎｏに比例する一次直線で表される値である。このマップによって、そのときのエンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを求めることができる。
【００４５】図７に戻って説明を続ける。以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ１０７は、エンジンの回転数Ｎｏが大きいほど１に近く回転数Ｎｏが小さいほど０に近い補正係数Ｄｅからそのときのエンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを求めるステップである。
【００４６】ＳＴ１０８；補正係数Ｄｅを必要加速度α０に乗じて補正し、これを新たな必要加速度α０とする。このようにＳＴ１０８は、補正係数Ｄｅを必要加速度α０に乗じるステップである。
ＳＴ１０９；補正した必要加速度α０にて電動モータの回転を加速制御して、図６のＳＴ０７にリターンする。このようにＳＴ１０９は、補正した必要加速度α０にて電動モータの回転を制御するステップである。
【００４７】図９は本発明に係る補正した必要加速度マップであり、上記図７のＳＴ０１〜ＳＴ１０８にて実行するエンジンの回転数Ｎｏ（ｒｐｍ）と実走行速度Ｓｒ（ｋｍ／ｈ）と必要加速度α０（ｍ／ｓ2）との関係をまとめて表したものである。このマップによれば、エンジンの回転数Ｎｏが大きいときには、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて定めた必要加速度α０に近い値で、電動モータの回転を加速できることが判る。また、エンジンの回転数Ｎｏが小さいときには、補正された小さい必要加速度α０で、電動モータの回転を加速することができることが判る。従って、エンジンの回転数Ｎｏに応じた最適な必要加速度α０で、電動モータの回転を加速できる。
【００４８】本発明を整理すれば、図１に示す機体１１の左右に各々走行モータとしての電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを備え、これらの電動モータ２５Ｌ，２５Ｒで左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒ（走行部）を各々駆動する作業機としての除雪機１０において、この除雪機１０は、駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの目標走行速度に対する駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの実走行速度の比較に基づいて電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を制御する制御部（図４の符号４４）を備える。
【００４９】この制御部４４は、駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップ（図７のＳＴ１０１〜ＳＴ１０５）と、エンジン１２の回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジン１２の回転数に対応する補正係数を求めるステップ（図７のＳＴ１０７）と、この補正係数を必要加速度に乗じるステップ（図７のＳＴ１０８）と、この補正した必要加速度にて電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を制御するステップ（図７の１０９）と、を備えたことを特徴とする。
【００５０】エンジン１２が低速回転中に電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを急加速させた場合であっても、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの加速度がエンジン１２の回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機１７（交流発電機）による発電量も抑制される。この結果、エンジン１２の負担を軽減することができる。エンジン１２への急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを必要加速度で加速することができる。エンジン１２への急激な負担増加を抑制することで、エンジン１２の回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部（オーガ１３及びブロア１４）の作業効率を高めることができる。
【００５１】図１０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６のステップＳＴ０９に示す減速モード制御を具体的に実行するためのサブルーチンを示す。なお、この図１０のサブルーチンは、上記図７に示す加速モードで電動モータの加速制御するサブルーチンと基本的に同じ内容であり、加速度α０を減速度β０に入れ替えただけのものである。以下に概要を説明する。
【００５２】ＳＴ２０１；実走行速度Ｓｒを予め設定された高速しきい値ＳＨ、中速しきい値ＳＭ、低速しきい値ＳＬ、微速しきい値ＳＮと比較し、Ｓｒ≧Ｓｒ＞ＳＭならＳＴ２０２に進み、ＳＭ≧Ｓｒ＞ＳＬならＳＴ２０３に進み、ＳＬ≧Ｓｒ＞ＳＮならＳＴ２０４に進み、ＳＮ≧ＳｒならＳＴ２０５に進む。
ＳＴ２０２；電動モータを減速制御するときに必要な減速度β０（必要減速度β０）を第１基準減速度β１とする。
ＳＴ２０３；必要減速度β０を第２基準減速度β２とする。β１＞β２。
ＳＴ２０４；必要減速度β０を第３基準減速度β３とする。β２＞β３。
ＳＴ２０５；必要減速度β０を第４基準減速度β４とする。β３＞β４。
【００５３】ＳＴ２０６；エンジンの回転数Ｎｏを計測する。
ＳＴ２０７；図８に示すマップにて、エンジンの回転数Ｎｏに基づき補正係数Ｄｅを求める。上記図７のＳＴ１０７と同じ。
ＳＴ２０８；補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じて補正し、これを新たな必要減速度β０とする。
ＳＴ２０９；補正した必要減速度β０にて電動モータの回転を減速制御して、図６のＳＴ０９にリターンする。
【００５４】以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ２０１〜ＳＴ２０５は、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて必要減速度β０を定めるステップである。ＳＴ２０８は、補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じるステップである。ＳＴ２０９は、補正した必要減速度β０にて電動モータの回転を制御するステップである。
【００５５】ここで、必要減速度β０で電動モータを減速制御することについて、整理して説明する。一般に、エンジンの回転数が小さいときに電動モータの減速度が過大であっても、これによって直接的にエンジンの負担が増すことはない。しかし、減速度が過大であると、電動モータの回生ブレーキ作用によって発生する起電圧（発電電圧）は大きい。バッテリに過大な起電圧が加わることは、バッテリ並びに電気部品にとって好ましくないので、何等かの対策が必要になる。さらには、回生ブレーキ作用によって発生する起電圧が過大であると、この起電圧で発電機のロータが現状よりも高速で回ろうとすることが考えられる。その場合には、発電機でエンジンの出力軸を回そうとするので、エンジンの作動にとって好ましいことではない。
【００５６】これに対して本発明は、補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じることで、補正された必要減速度β０にて電動モータを減速制御するようにした。必要減速度β０については、上記図９に示す必要加速度α０と同様に、実走行速度Ｓｒが大きいほど小さくなるとともに、エンジンの回転数が小さいほど小さくなるように設定することができる。必要減速度β０が小さければ、電動モータの回生ブレーキ作用によって発生する起電圧も小さくなる。このようにすることで、バッテリ並びに電気部品の負担を軽減するとともに、エンジンの作動にとってより好ましい、最適な必要減速度β０で電動モータを減速制御することができる。
【００５７】なお、本発明を適用する作業機は除雪機１０に限るものではなく、芝刈機など種類は任意である。芝刈機とした場合の作業部は、エンジンにより駆動する芝刈用カッタである。また上記本発明の実施の形態において、制御部４４は、走行部の目標走行速度に対する走行部の実走行速度の比較に基づいて電動モータの回転を制御する機能を備えるとともに、必要加速度を定めるステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０５、エンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップＳＴ１０７、補正係数を必要加速度に乗じるステップＳＴ１０８、及び、補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御するステップＳＴ１０９、に各々相当する機能を備えた構成であればよい。
【００５８】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮する。請求項１は、走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定め、また、エンジンの回転数に対応する補正係数を求め、この補正係数を必要加速度に乗じて補正し、この補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御することにした。補正係数は、エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い値である。このようにすることで、エンジンの回転数が大きいときには、走行部の実走行速度の大きさに応じて定めた必要加速度に近い値で、電動モータの回転を加速することができる。また、エンジンの回転数が小さいときには、補正された小さい必要加速度で、電動モータの回転を加速することができる。従って、エンジンの回転数に応じた最適な加速度で電動モータの回転を制御することができる。
【００５９】エンジンが低速回転中に電動モータを急加速させた場合であっても、電動モータの加速度がエンジンの回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機による発電量も抑制される。この結果、エンジンの負担を軽減することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンの回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部の作業効率を高めることができる。しかも、エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンからの排気を円滑に排出する排気性能の向上、異常燃焼に伴うノッキング等による騒音の低減、燃費の向上を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月３０日（２００１．１０．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７３５６
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１４３７０６（Ｐ２００３−１４３７０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月１６日（２００３．５．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３３３２１３（Ｐ２００１−３３３２１３） |
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