JP4235084B2 - 電動車両 - Google Patents

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Description

本発明は、左右の走行部を左右の電動モータで各々駆動する電動車両に関する。
電動車両としては、左右の走行部を左右の電動モータで各々駆動するようなものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開昭57−17650号公報(第1図、第5図)
このような電動車両の一例について、特許文献1を次図に基づいて説明する。
図10(a),(b)は従来の電動車両の概要図であり、(a)は電動車両の外観構成を示し、(b)は電動車両の電気回路を示す。
従来の電動車両200は、バッテリ201から電力を供給される左右の電動モータML,MRによって、左右の駆動輪202,202(一方だけを示す。)を各々駆動するようにし、制御ボックス203に備えた操作レバー204によって、電動モータML,MRの回転を制御する電動車椅子である。
この電動車両200は、電動モータML,MRと左右のブレーキコイルBCL,BCRと左右のリレーRyL,RyRと左右のコンデンサCL,CRとを備え、左右の駆動輪202,202を各々制御できるようにしたことを特徴とし、操作レバー204を人為的に或いは操作力を解いて自動的にニュートラル位置に戻すと、コンデンサCL,CRの放電によって、しばらくリレーRyL,RyRは作動し、この間各電動モータML,MRは抵抗RL,RRを利用して発電制動される。
そして、例えば1秒後にリレーRyL,RyRの作動が終了すると、発電制動に加えてブレーキコイルBCL,BCRによる機械ブレーキが働いて、駆動輪202,202が停止する。
図中、205L,205Rは速度制御用チョッパ、BKはブレーカー、DL,DRはダイオード、MSW〜MSWは互いに電源操作子(図示せず)で一括操作される電源スイッチ、RyLc,RyRcはリレーRyL,RyRの接点、SWL〜SWL並びにSWR〜SWRは操作レバー204でされるスイッチ、TrL,TrL,TrR,TrRはトランジスタである。
しかしながら、左の駆動輪202については、コンデンサCL、リレーRyL、抵抗RL及びブレーキコイルBCLの要素を経て停止させる。右の駆動輪202については、コンデンサCR、リレーRyR、抵抗RR及びブレーキコイルBCRの要素を経て停止させる。左右のコンデンサCL,CR間や左右のリレーRyL,RyR間や左右のブレーキコイルBCL,BCR間には、電気的並びに機械的作動に不可避的な作動時間差が存在する。
これらの累積により、左の駆動輪202と右の駆動輪202とでは、停止タイミングに差が発生し、結果として電動車両200が右又は左に曲り(片寄り停止)、所望の位置に停止できない。このような現象は特に、高負荷路面では顕著に発生し易い。さらには、片方のブレーキだけが利く現象(いわゆる片利き現象)、駆動輪の引きずり現象、ブレーキの摩耗等が発生し得る。
本発明は、左右の駆動輪を左右の電動モータで各々駆動する電動車両において、ニュートラル操作等に伴なって実施する左右の制動タイミングを合致させる技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキとを備える電動車両において、
この電動車両には、車両の走行中に、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときから左右の電動モータを各々減速させ、左の電動モータの回転速度及び右の電動モータの回転速度が共にほぼ停止速度に近い最低回転速度しきい値まで下がったら、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる制動制御を実行する制御部を備え
この制御部は、左右の電動モータの回転速度が最低回転速度しきい値まで下がっていないという第1の条件と、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する構成であることを特徴とする。
ここで、「最低回転速度しきい値」とは、電動モータの回転速度がほぼ停止速度(電動モータ速度が0rpm)に近く、急制動してもショックを受けない程度の速度であり、例えば、電動モータ速度が30rpm程度、又は走行車輪の回転数が1rpm程度の速度である。
請求項2に係る発明は、オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキとを備える電動車両において、
この電動車両には、車両の走行中に、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときから左右の電動モータを制御する左右の制御信号出力を低減させ、左の制御信号出力及び右の制御信号出力が共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値まで下がったら、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる制動制御を実行する制御部を備え
この制御部は、左右の制御信号出力が最低信号出力しきい値まで下がっていないという第1の条件と、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する構成であることを特徴とする。
ここで、「最低信号出力しきい値」とは、ほぼ停止指令(モータ用制御信号出力フルスパーンの0%)に近い値であり、最低回転速度しきい値(急制動してもショックを受けない程度の速度)に対応する。
請求項3に係る発明は、制御部が、少なくとも左右の電磁ブレーキを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキを作動させた後の一定の時間まで、左右の電動モータのための短絡ブレーキ回路を作動させる制動制御を実行する構成であることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、車両の走行中に、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときから左右の電動モータを各々減速させ、左の電動モータの回転速度及び右の電動モータの回転速度が共にほぼ停止速度に近い最低回転速度しきい値まで下がった時点で、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる。最低回転速度しきい値は、急制動してもショックを受けない程度の微小速度である。そうすれば、左右のブレーキタイミングが合致し、車両が右又は左へ曲る心配はなく、停止姿勢変化の少ない安定した停止を行うことができる。このため、車両の姿勢を修正する必要がなく、無駄な操作を無くすることができ、この結果、操作性を高めることができる。しかも、急制動によるショックは発生しない。さらには、電磁ブレーキの摩耗を抑制することができる。
さらには、制御部は、左右の電動モータの回転速度が最低回転速度しきい値まで下がっていないという第1の条件と、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する。
請求項2に係る発明では、車両の走行中に、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときから左右の電動モータを各々減速させ、左の制御信号出力及び右の制御信号出力が共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値まで下がった時点で、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる。最低信号出力しきい値は、急制動してもショックを受けない程度の微小速度に対応する。そうすれば、左右のブレーキタイミングが合致し、車両が右又は左へ曲る心配はなく、停止姿勢変化の少ない安定した停止を行うことができる。このため、車両の姿勢を修正する必要がなく、無駄な操作を無くすることができ、この結果、操作性を高めることができる。しかも、急制動によるショックは発生しない。さらには、電磁ブレーキの摩耗を抑制することができる。
さらには、制御部は、左右の制御信号出力が最低信号出力しきい値まで下がっていないという第1の条件と、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する。
請求項3に係る発明では、各電磁ブレーキの固有の作動タイミングの誤差を、左右の短絡ブレーキ回路で吸収することができる。従って、停止姿勢変化がより一層少ない、安定した停止を行うことができる。
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う。また、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る除雪機(電動車両)の左側面図、図2は本発明に係る除雪機の平面図である。
電動車両としての除雪機10(作業機10)は、左右の走行装置20L,20Rを備えた走行フレーム31に、伝動ケース32を上下スイング可能に取付け、伝動ケース32の左右両側部に左右の電動モータ33L,33Rを取付け、伝動ケース32の上部にエンジン34(内燃機関34)を取付けるとともに、伝動ケース32の前部に除雪作業部40を取付け、さらに、伝動ケース32の上部から後上方へ左右の操作ハンドル51L,51Rを延し、これら左右の操作ハンドル51L,51R間に操作盤53を備え、作業者が操作盤53の後から連れ歩く、自力走行式の歩行型作業機である。
走行フレーム31と伝動ケース32の組合せ構造体は機体11をなす。左右の操作ハンドル51L,51Rは、先端に手で握るグリップ52L,52Rを備える。以下、要部を詳細に説明する。
本発明は、エンジン34で除雪作業部40を駆動し、電動モータ33L,33Rで走行装置20L,20Rを駆動する駆動方式を採用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。
左右の電動モータ33L,33Rは、動力を左右の走行用伝動機構35L,35R(図1参照)を介して左右の走行装置20L,20Rに伝達して、駆動する走行用駆動源である。
左の走行装置20Lは、前部の駆動輪21Lと後部の遊動輪22Lとにクローラベルト23Lを巻き掛け、駆動輪21Lを左の電動モータ21Lで正逆転させるクローラである。右の走行装置20Rは、前部の駆動輪21Rと後部の遊動輪22Rとにクローラベルト23Rを巻き掛け、駆動輪21Rを右の電動モータ21Rで正逆転させるクローラである。
走行フレーム31は、左右の駆動輪用車軸24L,24Rを回転可能に支承するとともに、後部で遊動輪用車軸25を支承するフレームである。左右の駆動輪用車軸24L,24Rは、左右の駆動輪21L,21Rを固定した回転軸である。遊動輪用車軸25は、左右の遊動輪22L,22Rを回転可能に取付けた固定軸である。
エンジン34は、クランク軸34aを下方へ延ばしたバーチカルエンジンであって、動力を伝動ケース32に収納された作業用伝動機構を介して除雪作業部40に伝達して、駆動する作業用駆動源である。
除雪作業部40は、前部のオーガ41、後部のブロア42、上部のシュータ43、オーガ41を囲うオーガハウジング44、及びブロア42を囲うブロアハウジング45からなる。オーガ41は、地面に積もった雪を中央に集める作用をなす。この雪を受け取ったブロア42は、シュータ43を介して雪を除雪機10の周囲の所望の位置へ投射する作用をなす。
スイング駆動機構46により、伝動ケース32並びに除雪作業部40を上下にスイングさせることで、オーガハウジング44の姿勢を調節できる。
図2に示すように、機体11は前部に発電機54及びバッテリ55を備える。
以上の説明から明らかなように、作業機としての除雪機10は、機体11に除雪作業部等の作業装置40、この作業装置40を駆動する内燃機関34、クローラや車輪等の走行装置20L,20R、この走行装置20L,20Rを駆動する電動モータ33L,33R、内燃機関34に駆動されてバッテリ55や電動モータ33L,33Rに電力を供給する発電機54、電動モータ33L,33Rを制御する制御部56を備える。制御部56は、例えば操作盤53の下方に配置又は操作盤53に内蔵する。
図中、61はエンジン34周りを覆うカバー、62はランプ、63はエアクリーナ、64はキャブレータ、65はエンジン排気用マフラ、66は燃料タンクである。
図3は図1の3矢視図である。操作盤53は、背面53a(この図の手前側であり、作業者側の面)に、メインスイッチ71、エンジン用チョーク72、クラッチ操作スイッチ73などを備え、操作盤53の上面53bに右側から左側へ、投雪方向調節レバー74、走行装置に係る方向速度制御部材としての方向速度レバー75、エンジン用スロットルレバー76をこの順に備え、さらに、操作盤53の左にグリップ52Lを配置し、操作盤53の右にグリップ52Rを配置したものである。
左の操作ハンドル51Lは、グリップ52Lの近傍に走行準備レバー77を備える。右の操作ハンドル51Rは、グリップ52Rの近傍にオーガハウジング姿勢調節レバー78を備える。
図1及び図3を参照しつつ説明すると、メインスイッチ71は、キー挿入孔にメインキー(図示せず)を差込んで回すことでエンジン34を始動することのできる周知のイグニッションスイッチであり、例えば、キー挿入孔を中心として「オフ位置OFF」、「オン位置ON」及び「スタート位置ST」を、時計回りにこの順に配列したものである。
メインキーをオフ位置OFFに合せたときには、エンジン34を停止させるとともに、全ての電気系統を遮断させることができる。メインキーをオフ位置OFFからオン位置ONに切換えたときには、エンジン34を停止状態で維持させることができる。メインキーをスタート位置STに合せたときには、エンジン34を始動させることができる。メインキーをスタート位置STからオン位置ONに切換えたときには、始動したエンジン34をそのまま本運転に移行することができる。
エンジン用チョーク72は、引くことで混合気の濃度を高める操作部材である。
クラッチ操作スイッチ73は、オーガ41並びにブロア42をオン・オフ操作する押し釦スイッチ、すなわち、除雪作業部40(作業部)のオン・オフ操作をする作業切換えスイッチである。以下、クラッチ操作スイッチ73のことを適宜「オーガスイッチ73」と言い換えることにする。
投雪方向調節レバー74は、シュータ43の方向を変更するときに操作するレバーである。方向速度レバー75は、電動モータ33L,33Rの走行速度を操作するとともに、電動モータ33L,33Rを正逆転させることで前後進切換えをする前後進速度調節レバーである。エンジン用スロットルレバー76は、スロットルバルブ(図4の符号94参照)の開度を操作することでエンジン34の回転数を制御するレバーである。
走行準備レバー77は、スイッチ手段(図4の符号77a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手段はオフになる。作業者の左手で走行準備レバー77を握ってグリップ52L側に下げれば、スイッチ手段はオンとなる。このように、走行準備レバー77が握られているか否かはスイッチ手段で検出することができる。
オーガハウジング姿勢調節レバー78は、スイング駆動機構46を操作してオーガハウジング44の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
さらに操作盤53は、左右の操作ハンドル51L,51R間に且つこれら左右の操作ハンドル51L,51Rを握った手で操作可能な範囲に、左右の旋回操作スイッチ81L,81Rを設けたことを特徴とする。
左旋回操作スイッチ81Lは押し釦スイッチからなり、除雪機10の後方(この図の手前側であり、作業者側)を向く押ボタン82Lを備える。このような左旋回操作スイッチ81Lは、押ボタン82Lを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。
右旋回操作スイッチ81Rは押し釦スイッチからなり、除雪機10の後方(この図の手前側であり、作業者側)を向く押ボタン82Rを備える。このような右旋回操作スイッチ81Rは、押ボタン82Rを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。
より具体的には、操作盤53の背面53aのうち、左にグリップ52Lの近傍で車幅中心CL寄りの位置に左旋回操作スイッチ81L及びそれの押ボタン82Lを配置した。また、操作盤53の背面53aのうち、右にグリップ52Rの近傍で車幅中心CL寄りの位置に右旋回操作スイッチ81R及びそれの押ボタン82Rを配置した。
作業者が両手で左右の操作ハンドル51L,51Rを握ったときに、各手の親指は左右の操作ハンドル間、すなわち、操作ハンドル51L,51Rの内側(車幅中央側)を向くことになる。
作業者は、左右の操作ハンドル51L,51Rを両手で握って除雪機10を操縦しつつ、操作ハンドル51L,51Rを握ったまま、左手の親指を前に延ばして左旋回操作スイッチ81Lの押ボタン82Lを押している間だけ、除雪機10を左旋回させることができる。
一方、右手の親指を前に延ばして右旋回操作スイッチ81Rの押ボタン82Rを押している間だけ、除雪機10を右旋回させることができる。
このように、左右の操作ハンドル51L,51Rから手を放すことなく、小さい操作力で極めて容易に旋回操作をすることができる。
操作盤53のうち、左右の操作ハンドル51L,51R間に且つこれら左右の操作ハンドル51L,51Rを握った手で操作可能な範囲に、旋回機構としての回生ブレーキ回路(図4の符号38L,38RR参照)を操作する左・右旋回操作スイッチ81L,81Rを設けたので、作業者は、左右の操作ハンドル51L,51Rを両手で握って除雪機10(図1参照)を操縦しつつ、操作ハンドル51L,51Rを握ったままの親指で、左・右旋回操作スイッチ81L,81Rをも操作することができる。
従って、除雪機10を左旋回操作又は右旋回操作する度に、操作ハンドル51L,51Rを握り替えたり、操作ハンドル51L,51Rから手HL,HRを放す必要がない。このため、除雪機10の操縦性が高まる。
さらにまた、操作盤53は背面53aに、報知器としての報知表示器84や報音器85を設けたことを特徴とする。報知表示器84は、制御部56の指令により表示する部材であり、例えば液晶表示器等の表示パネルや、表示灯からなる。報音器85は、制御部56の指令により音を発する部材であり、例えば報知音を発するブザーや、音声を発する音声発生器からなる。
図4は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、制御部56内の機器及び情報伝達経路を示す。想像線枠で囲ったエンジン34、電磁クラッチ91、オーガ41及びブロア42が作業部系92であり、その他は走行系となる。なお、制御部56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。
先ず、除雪作業部40の系統の作動を説明する。
メインスイッチ71にキーを差込み、回してスタート位置にすることにより、セルモータ(スタータ)93の回転によりエンジン34を始動させる。
エンジン用スロットルレバー76は、図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ94に繋がっているので、エンジン用スロットルレバー76を操作することでスロットルバルブ94の開度を制御することができる。これにより、エンジン34の回転数を制御することができる。
さらにスロットルバルブ94については、制御部56の制御信号に応じて作動するバルブ駆動部94Aにより、バルブ開度が自動制御される構成にしたものである。なお、スロットルバルブ94に対しては、バルブ駆動部94Aでの開度制御の方が、エンジン用スロットルレバー76での開度制御よりも優先する。
エンジン34の出力の一部で発電機54を回し、得た電力をバッテリ55に供給するとともに、左右の電動モータ33L,33Rに供給する。エンジン34の出力の残部は、電磁クラッチ91を介して作業装置40としてのオーガ41及びブロア42の回転に充てる。なお、発電機54やバッテリ55からは、ハーネス95を介して左右の電動モータ33L,33Rや他の電装品へ電力を供給することになる。
98L,98Rは左右の電動モータ33L,33Rの回転数(モータ速度、回転速度)を計測する回転センサである。99はエンジン34の回転数(モータ速度、回転速度)を計測する回転センサである。
走行準備レバー77を握るとともに、クラッチ操作スイッチ73を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ91を接続し、エンジン34の動力でオーガ41及びブロア42を回転させることができる。
なお、走行準備レバー77をフリーにするか、クラッチ操作スイッチ73を操作するか、の何れかにより電磁クラッチ91を断状態にすることができる。
次に走行装置20L,20R(走行部20L,20R)の系統の作動を、図4に基づき説明する。
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36L,36Rを備える。具体的には、左右の電動モータ33L,33Rの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ36L,36Rによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ36L,36Rは、駐車中は制御部56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36L,36Rを開放する。
メインスイッチ71がオン位置にあること、及び、走行準備レバー77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75を前進又は後進に切換えると、電磁ブレーキ36L,36Rは開放(非ブレーキ、オフ)状態になる。
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75は、作業者の手で、矢印Ad,Ba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75と名付けた。
図4に戻って、方向速度レバー75の位置情報をポテンショメータ75aから得た制御部56は、左右のモータドライバー37L,37Rを介して左右の電動モータ33L,33Rを回転させ、電動モータ33L,33Rの回転速度を回転センサ98L,98R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21L,21Rが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
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37L,37Rに回生ブレーキ回路38L,38R及びブレーキ手段としての短絡ブレーキ回路39L,39Rを含む。
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、電動モータ33L,33R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55へ蓄えることができる。これが回生ブレーキ38L,38Rの作動原理である。
左旋回操作スイッチ81Lを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部56は左の回生ブレーキ回路38Lを作動させ、左の電動モータ33Lの速度を下げる。右旋回操作スイッチ81Rを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部56は右の回生ブレーキ回路38Rを作動させ、右の電動モータ33Rの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作スイッチ81Lを押している間だけ、除雪機10を左旋回させることができる。また、右旋回操作スイッチ81Rを押している間だけ、除雪機10を右旋回させることができる。
そして、次の(1)〜(3)の何れかにより、走行を停止させることができる。
(1)メインスイッチ71をオフ位置に戻す。
(2)方向速度レバー75を中立位置に戻す。
(3)走行準備レバー77を離す。
この停止は後述の電気的減速制御を施したのちに、短絡ブレーキ回路39L,39Rを用いて実行する。
左の短絡ブレーキ回路39Lは、文字通り左の電動モータ33Lの両極を短絡させる回路であり、この短絡により電動モータ33Lは急制動状態になる。右の短絡ブレーキ回路39Rも同様であるから説明を省略する。
停止後にメインスイッチ71をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ36L,36R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。
次に、図4に示す制御部56が走行中の除雪機10を停止させるときに実行する制御フローについて、図4を参照しつつ図6〜図7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。
図6は本発明に係る制御部の停止制御フローチャート(その1)である。
ST01:電動車両(除雪機)が走行中であるか否かを調べる。例えば、図4の回転センサ98L,98Rの出力によって判断することができる。NOであれば、リターンさせることで制御は行わない。YESであれば、ST02に進む。
ST02:走行準備レバー(図4の符号77)がオフ(手を離すことでオフ)であるか否かを調べる。NOであればST03に進み、YESであればST04に進む。
ST03:方向速度レバー(図4の符号75)が中立であるか否かを調べる。NOであれば、リターンさせることで制御は行わない。YESであれば、ST04に進む。
ST04:制御部に内蔵された第1タイマを、リセットした(カウント時間Tc1を0)後にスタートさせる。
ST05:第1タイマのカウント時間(経過時間)Tc1が、予め設定された一定の第1基準時間Ts1未満であるか否かを調べる。NOであれば、Tc1がTs1に達したとして、この図の出結合子A1及び図7の入結合子A1を介してST24に進む。YESであれば、ST06に進む。
ST06:以上の条件が満たされれば、制御部は左右の電動モータを制御信号出力Dml,Dmrで各々制御する。但し、この制御信号出力Dml,Dmrの初回値は直前の制御信号出力をそのまま使用する。なお、制御信号出力Dml,Dmrは、PI制御ならPI出力、PID制御ならPID出力に相当する。
ST07:左の電動モータ速度Mnlが、予め設定された一定の回転速度しきい値Nsを超えているか否かを調べる。YESであれば、ST08に進む。NOであれば、ST11に進む。電動モータ速度Mnlは図4の回転センサ98Lで調べることができる。
また、回転速度しきい値Nsは、ブレーキ手段の作動可能回転速度を考慮して決める。本実施例ではブレーキ手段として図4の短絡ブレーキ回路39Lを当てる。短絡ブレーキ回路39Lには図示せぬスイッチング素子を使用するが、これらのスイッチング素子に短絡時に電気的に負担が掛るため、ブレーキ容量に対応した容量の素子を使用しなければならない。
逆に、短絡ブレーキ回路39Lに配置したスイッチング素子によって、ブレーキ手段の作動可能回転速度が決まることになり、これを基に回転速度しきい値Nsを決める。
このしきい値Nsは、電動モータ33Lの使用最高回転数の5%程度に定めることが好ましい。そうすれば、スイッチング素子の小容量化が可能であり、短絡ブレーキ回路39Lの小型化及びコストダウンが図れる。
ST08:ST07でYESであれば、制御信号出力Dmlから補正値α(例えば1.0%)を減じた値を新たな制御信号出力Dmlとする。以上のST06、ST07、ST08を繰り返すことで、制御信号出力Dmlは徐々に小さくなり、これに対応して左の電動モータの回転速度Mnlが低下する。
ST09:右の電動モータ速度Mnrが回転速度しきい値Nsを超えているか否かを調べる。電動モータ速度Mnrは図4の回転センサ98Rで調べることができる。YESであれば、ST10に進む。NOであれば、ST11に進む。
ST10:ST09でYESであれば、制御信号出力Dmrから補正値α(例えば1.0%)を減じた値を新たな制御信号出力Dmrとする。以上のST06、ST09、ST10を繰り返すことで、制御信号出力Dmrは徐々に小さくなり、これに対応して右の電動モータの回転速度Mnrが低下する。
ST11:左の電動モータの回転速度Mnlがしきい値Nsまで下がったか、又は、右の電動モータの回転速度Mnrがしきい値Nsまで下がったので、左右の短絡ブレーキ回路(図4の符号39L,39R)を同時に作動させて、制動を掛けた後に、出結合子A2に進む。
図7は本発明に係る制御部の停止制御フローチャート(その2)であり、上記図6の出結合子A2と本図の入結合子A2とを経てST21に進んだことを示す。
ST21:左の電動モータ速度Mnlが最低回転速度しきい値Nmiまで下がった(減速した)か否かを調べる。YESであれば、ST22に進む。NOであれば、ST23に進む。電動モータ速度Mnlは図4の回転センサ98Lで調べることができる。
最低回転速度しきい値Nmiは、電動モータの回転速度がほぼ停止速度(電動モータ速度が0rpm)に近く、急制動してもショックを受けない程度の速度であり、例えば、電動モータ速度Mnlが30rpm程度、又は走行車輪の回転数が1rpm程度の速度に設定する。
ST22:右の電動モータ速度Mnrが最低回転速度しきい値Nmiまで下がった(減速した)か否かを調べる。NOであれば、ST23に進む。YESであれば、ST24に進む。電動モータ速度Mnrは図4の回転センサ98Rで調べることができる。
ST23:第1タイマのカウント時間(経過時間)Tc1が第1基準時間Ts1未満であるか否かを調べる。NOであれば、Tc1がTs1に達したとしてST24に進む。YESであれば、ST21に戻る。
ST24:左の電動モータの回転速度Mnl及び右の電動モータの回転速度Mnrが共に最低回転速度しきい値Nmiまで下がったか、又は、第1タイマのカウント時間Tc1が第1基準時間Ts1に達したとして、左右の電磁ブレーキ(図4の符号36L,36R)を同時に作動させて、制動を掛ける。
ST25:制御部に内蔵された第2タイマを、リセットした(カウント時間Tc2を0)後にスタートさせる。
ST26:第2タイマのカウント時間(経過時間)Tc2が予め設定された一定の第2基準時間Ts2に達したか否かを調べる。YESであれば、ST27に進む。NOであれば、このST26を繰り返す。
ST27:左右の短絡ブレーキ回路(図4の符号39L,39R)をオフにして、制動を解除する。
ST28:左右の電磁ブレーキ(図4の符号36L,36R)をオフにして、制動を解除した後に、この制御を終了する。
以上をまとめると、図7に示すST21〜ST24は、左の電動モータ33Lの回転速度Mnl及び右の電動モータ33Rの回転速度Mnrが共にほぼ停止速度に近い回転速度しきい値Nmiまで下がったときに、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる制動制御を実行する、電磁ブレーキ同時作動手段111の構成である。
図6に示すST11及び図7に示すST25〜ST28は、少なくとも左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させた後の一定の時間(第2基準時間)Ts2まで、左右の電動モータ33L,33Rのための左右の短絡ブレーキ回路39L,39Rを作動させるとともに、その後の短絡ブレーキ回路39L,39Rの制動作動が終了するまで電磁ブレーキ36L,36Rの制動制御を実行する、ブレーキ持続手段112の構成である。
以上をまとめると、電動車両10は、オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材77と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材75と、この方向速度制御部材75の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータ33L,33Rと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキ36L,36Rとを備える。
この電動車両10は、車両の走行中(図6のST01)に、走行準備部材77がオフになる(図6のST02)か、又は方向速度制御部材75が中立になった(図6のST03)ときから左右の電動モータ33L,33Rを各々減速させ(図6のST08,ST10)、左の電動モータ33Lの回転速度Mnl及び右の電動モータ33Rの回転速度Mnrが共にほぼ停止速度に近い最低回転速度しきい値Nmiまで下がったら(図7のST21,ST22)、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる(図7のST24)制動制御を実行する制御部56を備えていることを特徴とする。
電動車両車両10の走行中に、走行準備部材77がオフになるか又は方向速度制御部材75が中立になったときから左右の電動モータ33L,33Rを各々減速させ、左の電動モータ33Lの回転速度Mnl及び右の電動モータ33Rの回転速度Mnrが共にほぼ停止速度に近い最低回転速度しきい値Nmiまで下がった時点で、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる。最低回転速度しきい値Nmiは、急制動してもショックを受けない程度の微小速度である。そうすれば、左右のブレーキタイミングが合致し、車両10が右又は左へ曲る心配はなく、停止姿勢変化の少ない安定した停止を行うことができる。このため、車両10の姿勢を修正する必要がなく、無駄な操作を無くすることができ、この結果、操作性を高めることができる。しかも、急制動によるショックは発生しない。さらには、電磁ブレーキ36L,36Rの摩耗を抑制することができる。
さらには、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させるので、これらの電磁ブレーキ36L,36Rを駆動させる駆動手段(図示せず)は1つだけ有ればよい。このため、駆動手段を共用化できるので、駆動機構を制御する制御部56の構成も簡略化できる。
さらにまた、制御部56は、少なくとも左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させた後の一定の時間(第2基準時間)Ts2まで、左右の電動モータ33L,33Rのための短絡ブレーキ回路39L,39Rを作動させる制動制御を実行する構成であることを特徴とする。
従って、各電磁ブレーキ36L,36Rの固有の作動タイミングの誤差を、左右の短絡ブレーキ回路39L,39Rで吸収することができる。従って、停止姿勢変化がより一層少ない、安定した停止を行うことができる。
さらには、電動車両車両10の走行中に、走行準備部材77がオフになるか又は方向速度制御部材75が中立になったときから、一定の時間(第1基準時間)Ts1が経過したときには、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを強制的に作動させて制動することができる(図6のST04,ST05,図7のST23)。
このようにすることで、例えば、下り坂で減速・停止させる場合に、短絡ブレーキ回路39L,39Rだけで車両が減速しきれずに下がり続けても、強制的に停止させることができる。
次に、上記図6及び図7の別実施例について、図8及び図9に基づき説明する。
図8は図6の別実施例に係る停止制御フローチャート(その1)である。この停止制御フローは図6のST07及びST09を変更し、その他は変更ないが全ステップを説明する。
ST31:電動車両(除雪機)が走行中であるか否かを調べる。例えば、図4の回転センサ98L,98Rの出力によって判断することができる。NOであれば、リターンさせることで制御は行わない。YESであれば、ST32に進む。
ST32:走行準備レバー(図4の符号77)がオフ(手を離すことでオフ)であるか否かを調べる。NOであればST33に進み、YESであればST34に進む。
ST33:方向速度レバー(図4の符号75)が中立であるか否かを調べる。NOであれば、リターンさせることで制御は行わない。YESであれば、ST34に進む。
ST34:制御部に内蔵された第1タイマを、リセットした(カウント時間Tc1を0)後にスタートさせる。
ST35:第1タイマのカウント時間(経過時間)Tc1が、予め設定された一定の第1基準時間Ts1未満であるか否かを調べる。NOであれば、Tc1がTs1に達したとして、この図の出結合子A3及び図9の入結合子A3を介してST54に進む。YESであれば、ST36に進む。
ST36:以上の条件が満たされれば、制御部は左右の電動モータを制御信号出力Dml,Dmrで各々制御する。但し、この制御信号出力Dml,Dmrの初回値は直前の制御信号出力をそのまま使用する。なお、制御信号出力Dml,Dmrは、PI制御ならPI出力、PID制御ならPID出力に相当する。
ST37:左モータ用制御信号出力Dmlが、予め設定された一定の信号出力しきい値Dstdを超えているか否かを調べる。YESであれば、ST38に進む。NOであれば、ST41に進む。
電動モータ速度Mnlは図4の回転センサ98Lで調べることができる。信号出力しきい値Dstdは、モータ用制御信号出力フルスパーンの5%程度に定めると良い。そうすれば、スイッチング素子の小容量化が可能であり、短絡ブレーキ回路39Lの小型化及びコストダウンが図れる。
ST38:ST37でYESであれば、制御信号出力Dmlから補正値α(例えば1.0%)を減じた値を新たな制御信号出力Dmlとする。以上のST36、ST37、ST38を繰り返すことで、制御信号出力Dmlは徐々に小さくなり、これに対応して左の電動モータの回転速度Mnlが低下する。
ST39:右モータ用制御信号出力Dmrが、信号出力しきい値Dstdを超えているか否かを調べる。YESであれば、ST40に進む。NOであれば、ST41に進む。
ST40:ST39でYESであれば、制御信号出力Dmrから補正値α(例えば1.0%)を減じた値を新たな制御信号出力Dmrとする。以上のST36、ST39、ST40を繰り返すことで、制御信号出力Dmrは徐々に小さくなり、これに対応して右の電動モータの回転速度Mnrが低下する。
ST41:左モータ用制御信号出力Dmlが信号出力しきい値Dstdまで下がったか、又は、右モータ用制御信号出力Dmrが信号出力しきい値Dstdまで下がったので、左右の短絡ブレーキ回路(図4の符号39L,39R)を同時に作動させて、制動を掛けた後に、出結合子A4に進む。
図9は図7の別実施例に係る停止制御フローチャート(その2)であり、上記図8の出結合子A4と本図の入結合子A4とを経てST51に進んだことを示す。この停止制御フローは図7のST21及びST22を変更し、その他は変更ないが全ステップを説明する。
ST51:左モータ用制御信号出力Dmlが最低信号出力しきい値Dmiまで下がったか否かを調べる。YESであれば、ST52に進む。NOであれば、ST53に進む。
最低信号出力しきい値Dmiは、ほぼ停止指令(モータ用制御信号出力フルスパーンの0%)に近い値であり、例えば、モータ用制御信号出力フルスパーンの1%未満に定めると良い。この最低信号出力しきい値Dmiは最低回転速度しきい値Nmi(急制動してもショックを受けない程度の速度)に対応する。
ST52:右モータ用制御信号出力Dmrが最低信号出力しきい値Dmiまで下がったか否かを調べる。NOであれば、ST53に進む。YESであれば、ST54に進む。
ST53:第1タイマのカウント時間(経過時間)Tc1が第1基準時間Ts1未満であるか否かを調べる。NOであれば、Tc1がTs1に達したとしてST54に進む。YESであれば、ST51に戻る。
ST54:左モータ用制御信号出力Dml及び右モータ用制御信号出力Dmrが共に最低信号出力しきい値Dmiまで下がったか、又は、第1タイマのカウント時間Tc1が第1基準時間Ts1に達したとして、左右の電磁ブレーキ(図4の符号36L,36R)を同時に作動させて、制動を掛ける。
ST55:制御部に内蔵された第2タイマを、リセットした(カウント時間Tc2を0)後にスタートさせる。
ST56:第2タイマのカウント時間(経過時間)Tc2が予め設定された一定の第2基準時間Ts2に達したか否かを調べる。YESであれば、ST57に進む。NOであれば、このST56を繰り返す。
ST57:左右の短絡ブレーキ回路(図4の符号39L,39R)をオフにして、制動を解除する。
ST58:左右の電磁ブレーキ(図4の符号36L,36R)をオフにして、制動を解除した後に、この制御を終了する。
以上をまとめると、図9に示すST51〜ST54は、左の制御信号出力Dml及び右の制御信号出力Dmrが共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値Dmiまで下がったときに、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる制動制御を実行する、電磁ブレーキ同時作動手段121の構成である。
図8に示すST41及び図9に示すST55〜ST58は、少なくとも左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させた後の一定の時間(第2基準時間)Ts2まで、左右の電動モータ33L,33Rのための左右の短絡ブレーキ回路39L,39Rを作動させるとともに、その後の短絡ブレーキ回路39L,39Rの制動作動が終了するまで電磁ブレーキ36L,36Rの制動制御を実行する、ブレーキ持続手段122の構成である。
以上をまとめると、別実施例の電動車両10は、オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材77と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材75と、この方向速度制御部材75の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータ33L,33Rと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキ36L,36Rとを備える。
この別実施例の電動車両10は、車両の走行中(図8のST31)に、走行準備部材77がオフになる(図8のST32)か、又は方向速度制御部材75が中立になった(図8のST33)ときから左右の電動モータ33L,33Rを各々減速させ(図6のST08,ST10)、左の制御信号出力Dml及び右の制御信号出力Dmrが共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値Dmiまで下がったら(図9のST51,ST52)、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる(図9のST54)制動制御を実行する制御部56を備えていることを特徴とする。
電動車両車両10の走行中に、走行準備部材77がオフになるか又は方向速度制御部材75が中立になったときから左右の電動モータ33L,33Rを各々減速させ、左の制御信号出力Dml及び右の制御信号出力Dmrが共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値Dmiまで下がった時点で、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させる。最低信号出力しきい値Dmiは、急制動してもショックを受けない程度の微小速度に対応する。そうすれば、左右のブレーキタイミングが合致し、車両10が右又は左へ曲る心配はなく、停止姿勢変化の少ない安定した停止を行うことができる。このため、車両10の姿勢を修正する必要がなく、無駄な操作を無くすることができ、この結果、操作性を高めることができる。しかも、急制動によるショックは発生しない。さらには、電磁ブレーキ36L,36Rの摩耗を抑制することができる。
さらには、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを同時に作動させるので、これらの電磁ブレーキ36L,36Rを駆動させる駆動手段(図示せず)は1つだけ有ればよい。このため、駆動手段を共用化できるので、駆動機構を制御する制御部56の構成も簡略化できる。
さらにまた、制御部56は、少なくとも左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させた後の一定の時間(第2基準時間)Ts2まで、左右の電動モータ33L,33Rのための短絡ブレーキ回路39L,39Rを作動させる制動制御を実行する構成であることを特徴とする。
従って、各電磁ブレーキ36L,36Rの固有の作動タイミングの誤差を、左右の短絡ブレーキ回路39L,39Rで吸収することができる。従って、停止姿勢変化がより一層少ない、安定した停止を行うことができる。
さらには、電動車両車両10の走行中に、走行準備部材77がオフになるか又は方向速度制御部材75が中立になったときから、一定の時間(第1基準時間)Ts1が経過したときには、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを強制的に作動させて制動することができる(図8のST34,ST35,図9のST53)。
このようにすることで、例えば、下り坂で減速・停止させる場合に、短絡ブレーキ回路39L,39Rだけで車両が減速しきれずに下がり続けても、強制的に停止させることができる。
なお、本発明は実施の形態では、電動車両は除雪機10等の作業機に限るものではなく、電動運搬車、電動ゴルフカートなどの電動車であれば種類は任意である。
また、走行部は走行輪の他に例えばクローラであってもよい。
さらにまた、方向速度レバーは、実施例では1本であったが、複数本でその役割を分担させてもよい。そして、方向速度制御部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。同様に、走行準備部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。
また、制御部56により、少なくとも左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキ36L,36Rを作動させた後の一定の時間(第2基準時間)Ts2まで、作動させるブレーキ手段は、短絡ブレーキ回路39L,39Rの他に、回生ブレーキ回路38L,38Rであってもよい。
本発明の電動車両は、左右の走行部を左右の電動モータで各々駆動する除雪機、芝刈機、電動運搬車、電動ゴルフカート、電動車椅子等に好適である。
本発明に係る除雪機(電動車両)の左側面図である。 本発明に係る除雪機の平面図である。 図1の3矢視図である。 本発明に係る除雪機の制御系統図である。 本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図である。 本発明に係る制御部の停止制御フローチャート(その1)である。 本発明に係る制御部の停止制御フローチャート(その2)である。 図6の別実施例に係る停止制御フローチャート(その1)である。 図7の別実施例に係る停止制御フローチャート(その2)である。 従来の電動車両の概要図である。
符号の説明
10…電動車両(除雪機)、20L,20R…走行部(走行装置)、33L,33R…電動モータ、36L,36R…電磁ブレーキ、39L,39R…短絡ブレーキ回路、56…制御部、75…方向速度制御部材(方向速度レバー)、77…走行準備部材(走行準備レバー)、Dmi…最低信号出力しきい値、Dml,Dmr…電動モータを制御する制御信号出力、Mnl,Mnr…電動モータの回転速度、Nmi…最低回転速度しきい値。

Claims (3)

  1. オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキとを備える電動車両において、
    この電動車両は、車両の走行中に、前記走行準備部材がオフになるか又は前記方向速度制御部材が中立になったときから前記左右の電動モータを各々減速させ、左の電動モータの回転速度及び右の電動モータの回転速度が共にほぼ停止速度に近い最低回転速度しきい値まで下がったら、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる制動制御を実行する制御部を備え
    この制御部は、前記左右の電動モータの回転速度が前記最低回転速度しきい値まで下がっていないという第1の条件と、前記走行準備部材がオフになるか又は前記方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、前記左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する構成であることを特徴とする電動車両。
  2. オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる左右一対の電動モータと、制動を掛けることのできる左右一対の電磁ブレーキとを備える電動車両において、
    この電動車両は、車両の走行中に、前記走行準備部材がオフになるか又は前記方向速度制御部材が中立になったときから前記左右の電動モータを制御する左右の制御信号出力を低減させ、左の制御信号出力及び右の制御信号出力が共にほぼ停止指令に近い最低信号出力しきい値まで下がったら、左右の電磁ブレーキを同時に作動させる制動制御を実行する制御部を備え
    この制御部は、前記左右の制御信号出力が前記最低信号出力しきい値まで下がっていないという第1の条件と、前記走行準備部材がオフになるか又は前記方向速度制御部材が中立になったときからの一定の時間が経過したという第2の条件の、2つの条件を満たしたと判断したときに、前記左右の電磁ブレーキを強制的に作動させて制動する制動制御を実行する構成であることを特徴とする電動車両。
  3. 前記制御部は、少なくとも前記左右の電磁ブレーキを作動させる直前から、左右の電磁ブレーキを作動させた後の一定の時間まで、左右の電動モータのための短絡ブレーキ回路を作動させる制動制御を実行する構成であることを特徴とした請求項1又は請求項2記載の電動車両。
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