(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリ除雪装置を備え、
エンジンにより駆動される発電機で発生させた電力により電動モータを回転駆動して得られる動力を出力するハイブリッドシステムを搭載し、
前記ロータリ除雪装置を駆動する作業用動力と当該車両を走行させる走行用動力とを前記ハイブリッドシステムから供給するハイブリッド型ロータリ除雪車において、
前記ハイブリッドシステムの電動モータの駆動負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段により検出した負荷が所定値以上となった場合に警告する警告手段とを具備することを特徴とするハイブリッド型ロータリ除雪車。
【請求項２】
前記負荷検出手段により検出した負荷が前記所定値よりも大きい第２の所定値以上となった場合に車速を減少させるように制御する制御手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド型ロータリ除雪車。
【請求項３】
少なくとも一方が可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータからなる油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を備え、該ＨＳＴを介して走行用動力を出力するよう構成し、
前記負荷検出手段により検出した負荷が前記第２の所定値以上となった場合、前記ＨＳＴの油圧ポンプまたは油圧モータの制御指令値を次式により算出した値とすることを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッド型ロータリ除雪車。
【数１】
0005504249.tif 000002
【請求項４】
前記所定値及び前記第２の所定値を設定する設定手段を設けたことを特徴とする、請求項２又は３に記載のハイブリッド型ロータリ除雪車。
【請求項５】
ロータリ除雪装置を駆動する作業用動力と車両を走行させる走行用動力とを、エンジンにより駆動される発電機で発生させた電力により電動モータを回転駆動して得られる動力を出力するハイブリッドシステムから供給するハイブリッド型ロータリ除雪車の制御方法において、
前記ハイブリッドシステムの電動モータの駆動負荷を監視し、該電動モータの駆動負荷が所定値以上となった場合に警告手段により警告するとともに、該電動モータの駆動負荷が前記所定値よりも大きい第２の所定値以上となった場合に車速を減少させるように制御することを特徴とするハイブリッド型ロータリ除雪車の制御方法。
【請求項６】
前記走行用動力が、少なくとも一方が可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータからなる油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を介して出力されるよう構成されたものであって、
前記電動モータの駆動負荷が前記第２の所定値以上となった場合、前記ＨＳＴの油圧ポンプまたは油圧モータの制御指令値を次式により算出した値とすることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド型ロータリ除雪車の制御方法。
【数２】
0005504249.tif 000003
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ除雪車に関し、さらに詳しくいえばハイブリッド方式を採用したロータリ除雪車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の意識が高まっており、また、原油価格の高騰などもあって、自動車の分野においてはハイブリッド型乗用車が販売され人気を博している。
ところで、冬季の積雪時に、道路上の雪を除雪する除雪車として、車両前方にロータリ除雪装置を装着したロータリ除雪車は周知であり、例えば特開平６−８１３２６号公報（特許文献１）などに開示されている。従来の一般的なロータリ除雪車はディーゼルエンジンを搭載しているが、化石燃料の効率的な使用および二酸化炭素排出量の減少等を目的に、ロータリ除雪車においてもハイブリッド化が実現できると好適である。そこで、本願出願人は、ハイブリッド方式を採用したロータリ除雪車を先に提案している（特願２０１１−００２９５６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータリ除雪車による除雪作業においては、積雪量や雪の状態が場所により変化することも多く、除雪負荷は常に変動する。エンジンからの動力によりロータリ除雪装置を駆動する従来の除雪車では、過負荷運転となった場合には、エンジン音の変化などにより運転者が容易に感知することができる。
【０００５】
しかしながら、電動モータによりロータリ除雪装置を駆動するハイブリッド方式の除雪車では、エンジンに比べて電動モータは低騒音であり、また、エンジンの音と負荷が連動しないため、過負荷運転が分かりづらく、雪詰まり（除雪負荷が過大となることにより除雪装置のブロアやシュート部に雪が詰まること）を起こし易いという問題があった。
【０００６】
電動モータの回転数低下は計器類で確認することは可能であるが、ロータリ除雪車による除雪作業では、運転者は、除雪負荷の変動、路面状態や周囲の交通事情などに応じてハンドル操作および車速調整を行いながら除雪装置を制御しなければならず、常に電動モータの回転数を計器によって確認しながら作業することは困難である。
【０００７】
本発明は、ハイブリッド方式を採用したロータリ除雪車における上述の問題を解決し、過負荷運転を容易に感知して雪詰まりの発生を未然に防ぐことのできるハイブリッド型ロータリ除雪車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題は、本発明により、ロータリ除雪装置を備え、エンジンにより駆動される発電機で発生させた電力により電動モータを回転駆動して得られる動力を出力するハイブリッドシステムを搭載し、前記ロータリ除雪装置を駆動する作業用動力と当該車両を走行させる走行用動力とを前記ハイブリッドシステムから供給するハイブリッド型ロータリ除雪車において、電動モータの駆動負荷を監視しながら警告手段によってオペーレータへ報知すること、また、走行用動力を制御することによって車速を減少させることにより解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のロータリ除雪車によれば、ハイブリッド型ロータリ除雪車における走行及び除雪作業用動力を出力する電動モータの駆動負荷を監視して負荷が所定値以上となった場合にブザー等の警告手段によりオペレータに警告するので、過負荷運転が分かりづらいハイブリッド型ロータリ除雪車であっても容易かつ確実に過負荷運転を感知することができ、雪詰まりを未然に防止することができる。
【００１０】
請求項２の構成により、電動モータの駆動負荷が第２の所定値以上となった場合に車速を減少させるように制御するので、最大負荷に達する前に車速が自動的に調整されるので、経験の浅いオペレータでも除雪負荷を気にすること無く作業を行うことが可能となる。
【００１１】
請求項３の構成により、ＨＳＴの油圧ポンプまたは油圧モータを適切に制御して車速を自動的に調整することができる。
請求項４の構成により、除雪作業を実施する場所や時間、温度や湿度などの環境条件、積雪量や雪質などに応じた最適な負荷の閾値を設定することができる。
【００１２】
請求項５の制御方法によれば、負荷の増大をオペレータが容易かつ確実に感知できるとともに、最大負荷に達する前に車速が自動的に調整されるため、経験の浅いオペレータでも除雪負荷を気にすること無く作業を行うことが可能となる。
【００１３】
請求項６の制御方法によれば、ＨＳＴの油圧ポンプまたは油圧モータを適切に制御して車速を自動的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るハイブリッド型ロータリ除雪車の駆動系の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態における雪詰まり防止制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】雪詰まり防止制御を実施する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るハイブリッド型ロータリ除雪車の駆動系の構成を示す模式図である。この図に示すように、動力発生源であるハイブリッド・システム１０で発生された動力は、作業用変速機２１とＨＳＴ３０に伝達される。ＨＳＴ３０は油圧を利用した無段変速機であり、少なくとも一方が可変容量型の油圧ポンプ３１（ＨＳＴポンプ）及び油圧モータ３２（ＨＳＴモータ）から構成され、油圧ポンプ又は油圧モータの流量を制御して走行速度を制御する。ＨＳＴ３０からの動力は、走行用変速機４０を介して前後のディファレンシャル（差動機）４１，４２を経て前後輪４３，４４に伝達される。
【００１６】
ロータリ除雪装置を駆動する作業用動力は、作業用変速機２１から伝動機２２に至り、二分されて一系統はブロア２３を駆動し、他系統はチェーン伝動機２４を経てオーガ２５を駆動する。オーガ及びブロアを備えるロータリ除雪装置は従来周知なものと同様であり、オーガ２５で切り崩して取り込んだ雪をブロア２３により図示しないシュート（投雪筒）から投雪する。
【００１７】
ハイブリッド・システム１０は、動力源としてのエンジン１、エンジン１により駆動される発電機（ジェネレータ）２、発電機２により発電された交流電力を直流電力に変換する第１インバータ（発電機用インバータ）３、直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換する第２インバータ（モータ駆動用インバータ）４、作業用及び走行用動力を出力する電動モータ５、直流電力を蓄えるバッテリー（蓄電池）６、昇圧機構としての昇圧チョッパ７等により構成される。なお、昇圧チョッパ７及びバッテリー（蓄電池）６は、第１及び第２インバータ３，４間に直列に接続されている。
【００１８】
エンジン１はディーゼル、ガソリン等の適宜な原動機を採用可能であり、実施例では７３ｋＷ／２０００ｒｐｍ（３８５Ｎ・ｍ／１６００ｒｐｍ）の出力のディーゼル・エンジンを用いている。発電機２は、実施例では定格７５ｋＷ／３８０Ｖ／１３５Ａのものを用いている。電動モータ５は、実施例では定格５５ｋＷ／３８０Ｖ／１０１Ａのものを用いている。
【００１９】
バッテリー６の定格は１０８Ｖ／１５０Ａｈである。昇圧チョッパ７は入力１０８Ｖ／出力６００Ｖで、バッテリーアシスト最大５０ｋＷのものを用いている。ハイブリッド・システムではバッテリーがもっとも高価な機器であり、本実施形態では、搭載するバッテリーの本数（容量）を削減するために昇圧機構を設けている。実施例で用いている昇圧チョッパ７は、バッテリー６の電圧１０８Ｖを６００Ｖまで昇圧する。
【００２０】
上記のように構成された本実施形態のハイブリッド・システム１０はシリーズ・ハイブリッド方式によるもので、エンジン１は発電機２の動力源としてのみ使用し、走行及び除雪作業の全動力を電動モータ５の出力だけでまかなう本格的ハイブリッド・システムである。エンジン１を発電機２の動力源としてのみ使用するため、低負荷での運転が可能であり、燃料の効率的な使用、ＣＯ２排出量の減少が可能となる。
【００２１】
さて、上述したように、本実施形態においては、走行及び除雪作業の全動力を電動モータ５の出力のみで行っている。電動モータは、エンジンに比べて低騒音であるため、過負荷運転が分かりづらく、雪詰まりを起こし易い。そこで、本実施形態においては、電動モータ５の駆動負荷を監視し、負荷が所定値（閾値Ａ）以上となった場合にブザー等の警告手段によりオペレータに知らせるよう構成している。また、更に負荷が上昇し、負荷が第２の所定値（閾値Ｂ）以上となった場合には、ＨＳＴ３０の油圧ポンプ３１（油圧モータ３２の流量を制御する場合は油圧モータ３２）の斜板傾転角を制御することで車速を減少させ、電動モータ５の回転数が過負荷によってドロップすることを防ぐように構成している。第２の所定値（閾値Ｂ）を電動モータ５の最大負荷に近い値に設定することで、負荷が最大値に達する直前に自動的に車速を調整することが可能となる。
【００２２】
図２は、本実施形態における、雪詰まり防止制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、電動モータ５の負荷を監視し（Ｓ１）、モータ負荷が所定値（閾値Ａ）以上となったら警告ブザーを鳴動させて警告を行なう（Ｓ２）。更に負荷が上昇して第２の所定値（閾値Ｂ）以上となったら（Ｓ３）、ＨＳＴの油圧ポンプ３１の指令値を変更する。実施例では、ポンプ指令値＝現在の指令値−（現在の電動モータ負荷−閾値Ｂ）×比例定数、として、車速を減少させて電動モータ５のドロップを防ぐように設定している。Ｓ３でモータ負荷が閾値Ｂ未満であればＳ６に進み、通常の制御ルーチンにてＨＳＴの油圧ポンプ３１を制御する。また、Ｓ１でモータ負荷が閾値Ａ未満であれば警告ブザーを停止させる（Ｓ５）。
【００２３】
図３は、上記の雪詰まり防止制御を実施する構成を示すブロック図である。
同図において、制御装置５０は、ＣＰＵ等の制御手段５１，制御プログラムや閾値（Ａ，Ｂ）などが格納される記憶手段であるＲＯＭ５２，油圧ポンプの指令値などが格納される記憶手段であるＲＡＭ５２等から構成されている。制御装置５０には電動モータ５、ＨＳＴの油圧ポンプ３１及び油圧モータ３２の情報が入力され、また、制御装置５０からは、それらの制御信号が出力される。警告ブザー６０も制御装置５０により鳴動がオン・オフされる。
【００２４】
電動モータ５から制御装置５０に入力された負荷情報に基づき、前述したように、モータ負荷が閾値Ａ，Ｂに達したかどうか判断される。ＨＳＴの油圧ポンプ３１を制御するためのポンプ指令値はＲＡＭ５２に格納され、上述したように、電動モータ５の負荷が閾値Ｂ以上となった場合にはポンプ指令値が更新され、その更新されたポンプ指令値が制御装置５０から油圧ポンプ３１に送られる。
【００２５】
なお、電動モータ５の駆動負荷の監視方法としては適宜な方法を採用可能である。例えば、モータ回転数に基づいて負荷を判断する方法や、駆動電流を監視する方法などがある。このほか、モータの駆動電圧を監視する方法、電流及び電圧により算出した電力に基づいて負荷を判断する方法なども採用可能である。
【００２６】
上記閾値ＡとＢの関係は、負荷の大小で表せばＡ＜Ｂ（閾値Ａとして設定される負荷より、閾値Ｂとして設定される負荷の方が大きい）である。ただし、負荷の監視方法により、実際に設定される閾値ＡとＢの関係は変わってくる。たとえば、モータ回転数による場合は、負荷増大に従って回転数が低下するので、閾値ＡとＢの関係は、Ａ＞Ｂ（閾値Ａとして設定される回転数より、閾値Ｂとして設定される回転数の方が小さい）となる。また、駆動電流による場合は、電流が増えると負荷が増えたと判断するものであるから、閾値ＡとＢの関係は、Ａ＜Ｂ（閾値Ａとして設定される電流値より、閾値Ｂとして設定される電流値の方が大きい）となる。
【００２７】
そして、本実施形態では、モータ負荷が所定値（閾値Ａ）以上となった場合にオペレータに警告する手段としてブザーを採用したが、警告手段としてはブザーに限らず、警告ランプなども可能であるし、ブザーとランプを併用しても良い。
【００２８】
さらに、閾値Ａ，Ｂをオペレータが設定できるように構成してもよい。この場合、閾値Ａ，ＢはＲＡＭ５２に格納すればよい。閾値の設定は、例えば除雪車運転席に設けた操作パネル等から入力するように構成すれば良い。このような構成とすることにより、除雪作業を実施する場所や時間、温度や湿度などの環境条件、積雪量や雪質などに応じた最適な閾値を設定することが可能となる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態のロータリ除雪車によれば、電動モータ５の駆動負荷を監視して、負荷が所定値（閾値Ａ）以上となった場合には警告手段によってオペレータに報知するので、電動モータの負荷が最大負荷に達しそうな状況をオペレータが容易に感知することができ、これにより適切な車速へオペレータが調整することにより、雪詰まりの発生を未然に防止することができる。
【００３０】
そして、電動モータ５の負荷が更に上昇し、負荷が第２の所定値（閾値Ｂ）以上となった場合には、ＨＳＴ３０の油圧ポンプ３１（油圧モータ３２の流量を制御する場合は油圧モータ３２）の斜板傾転角を制御することで車速を減少させ、電動モータ５の回転数が過負荷によってドロップすることを防ぐことができる。すなわち、電動モータの負荷が最大負荷に達する直前に自動的に車速を調整することで、経験の浅いオペレータでも除雪負荷を気にすることなく除雪作業を実施することが可能となる。
【００３１】
本発明による雪詰まり防止制御は、制御方法のみによって実施可能なため、ハイブリッド型ロータリ除雪車における構成変更や機器追加を必要とせず、コストアップを極力抑えて雪詰まりの発生を防止できるものである。
【００３２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。電動モータの負荷を監視する方法は適宜な方法を採用可能である。また、ハイブリッド・システムとしては適宜な方式のものを採用可能であるし、システム構成も適宜変更可能である。除雪車両の駆動系の構成、ＨＳＴの構成、ロータリ除雪装置の構成も、適宜なものを採用可能である。さらに、本発明は道路を走行するロータリ除雪車に限らず、線路上の除雪を行う軌道除雪車にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１            エンジン
２            発電機（ジェネレータ）
５            電動モータ
１０          ハイブリッド・システム
２１          作業用変速機
２５          オーガ
３０          ＨＳＴ（油圧無段変速機）
３１          油圧ポンプ
３２          油圧モータ
４０          走行用変速機
５０          制御装置
６０          警告ブザー（警告手段）
【図１】
0005504249.tif 000004
【図２】
0005504249.tif 000005
【図３】
0005504249.tif 000006