(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関に動作可能に結合され、前記内燃機関からの機械エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置と、
前記エネルギ変換装置からの前記電気エネルギによって駆動される少なくとも１つのサブシステムと、
前記少なくとも１つのサブシステムの電気要求量を検出する要求量センサであって、前記少なくとも１つのサブシステムの電気要求量と相関する電気要求量信号を出力する、要求量センサと、
前記電気要求量信号を受信し、前記電気要求量信号に基づいて、前記エネルギ変換装置に第１の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第１の速度範囲と、前記第１の速度範囲よりも減少された第２の速度範囲であって、前記エネルギ変換装置に第２の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第２の速度範囲との間で、前記内燃機関の速度範囲を変更する制御信号を出力する制御器とを含むことを特徴とする芝管理用車両。
【請求項２】
前記電気要求量が所定レベルを下回る場合、前記制御信号が、前記第１の速度範囲から前記第２の速度範囲に、内燃機関の前記速度範囲を縮小させることを特徴とする請求項１記載の芝管理用車両。
【請求項３】
前記第１の速度範囲が約２７００ＲＰＭと３２００ＲＰＭとの間にあり、前記第２の速度範囲が約１２００ＲＰＭと２２００ＲＰＭとの間にあることを特徴とする請求項２記載の芝管理用車両。
【請求項４】
前記少なくとも１つのサブシステムがエネルギ貯蔵システムであり、前記エネルギ変換装置が前記エネルギ貯蔵システムを再充電するとき、前記制御信号が前記内燃機関の前記速度範囲を、前記第１の速度範囲から第３の速度範囲に増大させることを特徴とする請求項１記載の芝管理用車両。
【請求項５】
前記第１の速度範囲が約２７００ＲＰＭと３２００ＲＰＭとの間にあり、前記第３の速度範囲が約２７００ＲＰＭと３６００ＲＰＭとの間にあることを特徴とする請求項４記載の芝管理用車両。
【請求項６】
前記少なくとも１つのサブシステムは、地上牽引システム、芝管理器具システム、操舵システム、エネルギ貯蔵システムまたは装備品システムのうちの少なくともいずれか１つであり、前記要求量センサは、地上牽引システム、芝管理器具システム、操舵システム、エネルギ貯蔵システムまたは装備品システムのうちの少なくともいずれか１つの電気要求量を検出することを特徴とする請求項１記載の芝管理用車両。
【請求項７】
速度制御装置と、
前記速度制御装置の位置を検出する位置センサとをさらに含み、
前記要求量センサは前記位置センサと通信して、前記地上牽引システムの前記電気要求量を検出することを特徴とする請求項６記載の芝管理用車両。
【請求項８】
前記速度制御装置がアクセルペダルであることを特徴とする請求項７記載の芝管理用車両。
【請求項９】
芝管理器具システムを選択的に動作させるパワーテイクオフスイッチをさらに含み、
前記要求量センサは前記パワーテイクオフスイッチと通信して、前記芝管理器具システムの前記電気要求量を検出することを特徴とする請求項６記載の芝管理用車両。
【請求項１０】
前記エネルギ貯蔵システムは、前記電気要求量が所定レベルを超えた場合に前記エネルギ変換装置から前記電気エネルギを補充する、バッテリまたはコンデンサのうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項６記載の芝管理用車両。
【請求項１１】
前記内燃機関に動作可能に結合され、前記制御器から前記制御信号を受信するアクチュエータシステムをさらに含み、該制御信号は、前記アクチュエータシステムに、前記電気要求量信号に基づいて前記内燃機関の前記速度範囲を変更するように作動させることを特徴とする請求項１記載の芝管理用車両。
【請求項１２】
前記アクチュエータシステムが、スロットルシステムまたは速度ガバナーシステムのうちの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１１記載の芝管理用車両。
【請求項１３】
前記アクチュエータシステムが、前記内燃機関への空気流量を変更すること、前記内燃機関への燃料流量を変更すること、または前記内燃機関の点火時期を変更することのうちの少なくともいずれか１つによって、前記内燃機関の前記速度範囲を変更するように作動することを特徴とする請求項１２記載の芝管理用車両。
【請求項１４】
内燃機関と、前記内燃機関に動作可能に結合され、前記内燃機関からの機械エネルギを電機エネルギに変換するエネルギ変換装置とを有する芝管理用車両を制御する方法であって、
前記芝管理用車両の少なくとも１つのサブシステムの電気要求量を検出するステップと、
前記電気要求量に基づいて、前記エネルギ変換装置に第１の動作電圧以内で電気エネルギを生成させる第１の速度範囲と、前記第１の速度範囲よりも減少された第２の速度範囲であって、前記エネルギ変換装置に第２の動作電圧以内で電気エネルギを生成させる第２の速度範囲との間で、前記内燃機関の速度範囲を変更するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記速度範囲を変更するステップは、前記電気要求量が所定レベルを下回った場合、前記内燃機関の前記速度範囲を、前記第１の速度範囲から前記第２の速度範囲へ縮小させることを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記電気要求量を検出するステップは、エネルギ貯蔵システムの再充電を検出することを含み、前記速度範囲を変更するステップは、前記再充電が検出された場合、前記内燃機関の前記速度範囲を、前記第１の速度範囲から第３の速度範囲へ増大させることを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記電気要求量を検出するステップは、地上牽引システム、芝管理器具システム、操舵システム、エネルギ貯蔵システムまたは装備品システムのうちの少なくともいずれか１つから前記電気要求量を検出することを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記電気要求量を検出するステップは、前記地上牽引システムに動作可能に結合される速度制御装置の位置を検出すること、または芝管理器具システムに動作可能に結合されるパワーテイクオフスイッチのスイッチ設定を判断することの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記速度範囲を変更するステップは、前記内燃機関に動作可能に結合されるスロットルシステム、または前記内燃機関に動作可能に結合される速度ガバナーシステムのうちの少なくともいずれか一方を作動させることを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記速度範囲を変更するステップは、前記内燃機関への空気流量を変更すること、前記内燃機関への燃料流量を変更すること、または前記内燃機の点火時期を変更することの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
内燃機関と、
前記内燃機関に動作可能に結合され、前記内燃機関の速度を変更するアクチュエータシステムと、
前記内燃機関に動作可能に結合され、前記内燃機関からの機械エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置と、
前記エネルギ変換装置からの前記電気エネルギによって駆動される地上牽引システムと、
前記エネルギ変換装置からの前記電気エネルギによって駆動される芝管理器具システムと、
前記エネルギ変換装置からの前記電気エネルギによって駆動される操舵システムと、
エネルギ貯蔵システムと、
前記エネルギ変換装置からの前記電気エネルギによって駆動される装備品システムと、
前記牽引システム、前記芝管理器具システム、前記操舵システム、前記エネルギ貯蔵システムおよび前記装備品システムの電気要求量を検出する要求センサであって、前記電気要求量と相関する電気要求量信号出力する、要求量センサと、
前記電気要求量信号を受信し、前記アクチュエータシステムへ制御信号を出力して、前記電気要求量信号に基づいて前記内燃機関の前記速度を変更する制御器とを含み、
前記アクチュエータシステムは、前記電気要求量が所定レベルを下回る場合、前記エネルギ変換装置に第１の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第１の速度範囲から、前記エネルギ変換装置に第２の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第２の速度範囲に前記速度範囲を縮小させ、
前記アクチュエータシステムは、また、エネルギ変換装置がエネルギ貯蔵システムを再充電するとき、前記速度範囲を前記第１の速度範囲から、エネルギ変換装置が第３の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第３の速度範囲に増大させることを特徴とする芝管理用車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、芝生業界における移動装置に関し、特に、芝生業界での移動用機器に適用される調整出力電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本項に述べられていることは、単に本開示内容に関連する背景となる情報を提供しているだけであり、先行技術は含んでいない。
【０００３】
芝管理用車両（すなわちグランド整備用車両）は、草刈り、土壌施肥等、様々な作業に使用されている。これらの車両は、１以上の電動サブシステムを含んでもよい。たとえば、いくつかの芝刈り機は、芝刈り機を推進させるための電動地上牽引サブシステム、草を刈るための電動切断器具サブシステム、車両を操縦するための電動操縦サブシステムおよび／あるいはヘッドランプ、計器等の照明用電動装備品サブシステムを有する。この種の芝管理用車両は、たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８および特許文献９に開示されている。これら特許文献のそれぞれは参照によってそのまま組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６５７１５４２号明細書
【特許文献２】米国特許第６９３８４００号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００５／０２３０１６８号明細書
【特許文献４】米国特許第６７２９１１４号明細書
【特許文献５】米国特許第６８５７２５３号明細書
【特許文献６】米国特許第６６４４００４号明細書
【特許文献７】米国特許第６４４９９３４号明細書
【特許文献８】米国特許第６０８２０８４号明細書
【特許文献９】米国特許第５７９４４２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらのサブシステムは、種々の電源によって電気的に駆動可能である。たとえば、いくつかの芝管理用車両は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの内燃機関（ＩＣＥ）を有し、オルタネータまたは発電機などのエネルギ変換装置（ＥＣＤ）と動作可能なように接続されている。ＩＣＥは、燃料の燃焼から機械エネルギを生み出し、ＥＣＤがエンジンからの機械エネルギを電気エネルギに変換する。ＥＣＤからの電気エネルギは、車両の１以上のサブシステムに電力を供給する。通常、これらの車両は、ＥＣＤからの電圧を調整してサブシステムの適切な動作を維持する電圧レギュレータも有する。
【０００６】
しかしながら、エンジンの速度範囲は、サブシステムの電気要求量に関わらず一定（たとえば、２７００ＲＰＭと３１００ＲＰＭとの間）のままである。したがって、たとえ電気要求量が低い場合であっても、ＩＣＥは、比較的高速のままで動作するかもしれない。また、ＩＣＥが燃料を過剰に燃焼させると、ＩＣＥの出す騒音も大きすぎる。さらに、たとえ電気要求量が高い場合であっても、ＩＣＥは非常に低速で動作するかもしれず、電気要求量がＥＣＤによって適切に満足させないかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
内燃機関と、該内燃機関に動作可能に結合されるエネルギ変換装置とを有する芝管理用車両が開示されている。エネルギ変換装置は、内燃機関からの機械エネルギを電気エネルギへ変換する。また、芝管理用車両は、エネルギ変換装置からの電気エネルギで電力供給される少なくとも１つのサブシステムを有する。芝管理用車両は、サブシステムの電気要求量を検出する要求量センサをさらに有する。要求量センサは、サブシステムの電気要求量と相関する電気要求量信号を出力する。また、芝管理用車両は、電気要求量信号を受信し、その電気要求量信号に基づいて内燃機関の速度範囲を変更する制御信号を出力する、制御器をさらに有する。制御器は、エネルギ変換装置に第１の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第１の速度範囲と、エネルギ変換装置に第２の動作電圧範囲内で電気エネルギを生成させる第２の速度範囲との間で、エンジンの速度範囲を変更する。
【０００８】
また、芝管理用車両を制御する方法も開示されている。芝管理用車両は、内燃機関と、該内燃機関に動作可能に結合されて内燃機関からの機械エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置とを有する。該方法は、芝管理用車両のサブシステムの電気要求量を検出することを含む。該方法は、第１の速度範囲と第２の速度範囲との間で電気要求量に基づいて内燃機関の速度範囲を変更することを含む。第１の速度範囲は、エネルギ変換装置に第１の動作電圧範囲内で電気エネルギを発生させ、第２の速度範囲は、エネルギ変換装置に第２の動作電圧範囲内で電気エネルギを発生させる。
【０００９】
別の態様では、内燃機関と、該内燃機関に動作可能に結合されて内燃機関の速度範囲を変更するアクチュエータシステムとを有する芝管理用車両が開示されている。該車両は、内燃機関に動作可能に結合されて内燃機関からの機械エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置も有する。該車両は、エネルギ変換装置からの電気エネルギで駆動される地上牽引システムと、エネルギ変換装置からの電気エネルギで駆動される芝管理器具システムと、エネルギ変換装置からの電気エネルギで駆動される操舵システムと、エネルギ貯蔵システムと、エネルギ変換装置からの電気エネルギで駆動される装備品システムとをさらに有する。また、該車両は、地上牽引システム、芝管理器具システムと、操舵システムと、エネルギ貯蔵システムと、装備品システムとの電気要求量を検出する要求量センサも有する。要求量センサは、電気要求量に関連する電気要求量信号を出力する。該車両は、電気要求量信号を受信し、その電気要求量信号に基づいて内燃機関の速度範囲を変更するために制御信号をアクチュエータシステムへ出力する制御器をさらに有する。アクチュエータシステムは、電気要求量が予め定めるレベルを下回ったとき、速度範囲を第１の速度範囲から第２の速度範囲に縮小する。第１の速度範囲は、エネルギ変換装置に第１の動作電圧範囲内で電気エネルギを発生させ、第２の速度範囲は、エネルギ変換装置に第２の動作電圧範囲内で電気エネルギを発生させる。また、アクチュエータシステムは、エネルギ変換装置がエネルギ貯蔵システムを再充電するとき、速度範囲を第１の速度範囲から第３の速度範囲へ増大させる。第３の速度範囲は、エネルギ変換装置に第３の動作電圧範囲内で電気エネルギを発生させる。
【００１０】
さらに、さらなる適用分野は、本明細書中の記載から明白となるであろう。明細書および特定の実施例は、説明を目的とするものに過ぎず、本開示内容の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示内容に係る芝管理用車両の一実施形態の概略図である。
【図２】図１の芝管理用車両の概略図である。
【図３】図１の芝管理用車両を制御する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付の図面は、説明を目的とするものに過ぎず、決して本開示内容の範囲を限定するものではない。
【００１３】
以下の記載は、事実上、一例に過ぎず、本開示内容、適用または用途を限定することを意図するものではない。図面を通して、対応する参照符号が、同様のまたは対応する部分および特徴を示しているということは理解されるべきである。
【００１４】
まず図１を参照すると、芝管理用車両１０（すなわちグランド整備用車両）が図示されている。図示された実施形態では、芝管理用車両１０は、草刈りおよび他の芝管理作業を行うための乗車型芝刈り機である。しかしながら、芝管理用車両１０が、本開示内容の範囲から逸脱することなく、ウォークビハインド型芝刈り機または他のいかなる形式の芝管理用車両を含む、任意の適切な形式のものであってもよいことは理解されるであろう。
【００１５】
車両１０は、通常、フレーム１２を含む。車両１０は、また、フレーム１２を支持し、車両１０を推進させる地上牽引システム１４も含む。図示された実施形態では、地上牽引システム１４は、左前輪１６ａ、右前輪１６ｂおよび後輪１８を含む、複数の車輪１６ａ、１６ｂ、１８を有する。地上牽引システム１４が、適切な数の車輪を含む、任意の適切な構成を有してもよいことは、理解されるであろう。図１の実施形態では、前輪１６ａ，１６ｂが車両１０に推進力を与えている。さらに詳しくは、地上牽引システム１４は、左フロント推進モータ２０ａと右フロント推進モータ２０ｂとを含む。左フロント推進モータ２０ａは左前輪１６ａと動作可能に接続され、右フロント推進モータ２０ｂは右前輪１６ｂと動作可能に接続される。また、図示された実施形態では、推進モータ２０ａ，２０ｂは、以下でより詳細に検討するように、電気によって駆動される電気モータである。こうして、エネルギが推進モータ２０ａ，２０ｂに供給されると、推進モータ２０ａ，２０ｂは、車両１０に推進力を与えるために、各車輪１６ａ，１６ｂを回転駆動させる。図示された実施形態では、推進モータ２０ａ，２０ｂは、各車輪１６ａ，１６ｂを独立して回転駆動させるが、車両１０は左前輪１６ａと右前輪１６ｂを回転可能に結合する車軸を有してもよく、単一の電気モータが車軸を回転駆動させて、これによって車両１０を推進させてもよい。車両１０は、また、ギヤ減速のために任意の変速装置を有してもよい。
【００１６】
地上牽引システム１４は、速度制御装置１７と位置センサ１９とをさらに有する。速度制御装置１７は、アクセル・ペダル、ジョイスティック、レバーなどの、任意の適切な形式のものであってよい。いくつかの実施形態では、作業者（図示せず）が足で速度制御装置１７を作動させて、これによって車両の速度を変更することができる。たとえば、速度制御装置１７を前方へ押圧して、車両１０の速度を増加させる。車両１０が、手動レバーなどのペダル以外の任意の適切な加速入力装置を有していてもよいことは理解されるであろう。位置センサ１９は、以下に記載するように、推進モータ２０ａ，２０ｂへの電力供給を変更するために、速度制御装置１７の位置を検出する。位置センサ１９は、ポテンショメータ、ホール効果センサなどの任意の適切な形式のものであってもよい。車両１０は、車両１０の対地速度を下げるための制動システム（図示せず）をさらに有する。
【００１７】
また、車両１０は作業者席２４を有する。作業者席２４は、フレーム１２に取り付けられ、作業者（図示せず）に、車両１０の様々なサブシステムを座って操作する場所を提供する。
【００１８】
車両１０は、符号２６で概略的に示される操舵システムをさらに有する。図示された実施形態では、操舵システム２６は電子制御方式システムであり、後輪１８のみが操舵される。しかしながら、車両１０は、操舵器具と操舵される車輪との間の機械的結合を備える操舵システムを含む、任意の適切な操舵システムを有していてもよい。また、車両１０は、任意の数の操舵される車輪を有してもよい。図示された実施形態では、操舵システム２６は、作業者席２４の前に設けられるハンドル２８を有する。操舵システム２６は、また、ハンドル２８に回転可能に固定されたシャフト３０を有する。操舵システム２６は、また、シャフト３０およびハンドル２８の舵角（すなわち転向角度）を検出するための、シャフト３０に動作可能に結合される舵角センサ３２を有する。さらに、操舵システム２６は、後輪１８の転向角度を変更するための、後輪１８に動作可能に結合されるアクチュエータシステム３４を有する。アクチュエータシステム３４は、舵角センサ３２によって検出される舵角に基づいて、後輪１８の転向角度を変更する。一実施形態においては、アクチュエータシステム３４は、機械エネルギを出力して、後輪１８の舵角を変更する。アクチュエータシステム３４は、また、前記モータ３６と前記後輪１８とを動作可能に結合するための、任意の適当な歯車装置、リンクなどを有してもよい。このように、前記アクチュエータシステム３４のモータ３６は、舵角センサ３２によって検出される舵角に応じて、後輪１８を転向（すなわち操舵）するためにエネルギを出力する。一実施形態においては、前記アクチュエータシステム３４のモータ３６は、電気で駆動される電気モータである。前記操舵システムが、本開示内容の範囲から逸脱することなく、操舵を目的とした油圧システムまたは任意の他の適切な構成要素を含んでもよいこともまた理解されるであろう。
【００１９】
車両１０は、また、符号３８で概略的に示される芝管理器具システムを有する。前記芝管理器具システム３８は、通常、草刈り、施肥、物質削減などの、芝管理の目的で使用される。図示された実施形態では、前記芝管理器具システム３８は、複数の切断器具、すなわち複数の前カッタ４０ａおよび後カッタ４０ｂを有する。図示された実施形態では、カッタ４０ａ，４０ｂはリール型のカッタであるが、本開示内容の範囲から逸脱することなく、任意の適切な形式のものであってもよいことは理解されるであろう。また、前記芝管理器具システム３８は、複数のカッタモータ４２も含み、各カッタモータはそれぞれのカッタ４０ａ，４０ｂに動作可能に結合される。一実施形態においては、カッタモータ４２は、それぞれ、電気で駆動される電気モータである。電気エネルギがカッタモータ４２に供給されると、カッタモータ４２はカッタ４０ａ，４０ｂを作動させて各カッタ４０ａ，４０ｂを回転駆動させる。
【００２０】
さらに、前記芝管理器具システム３８は、複数の昇降モータ４４を有する。各昇降モータ４４は、各カッタ４０ａ，４０ｂに動作可能に結合され、各カッタ４０ａ，４０ｂの垂直位置を変更する。一実施形態においては、昇降モータ４４は、電気で駆動される電気モータである。こうして、電気が昇降モータ４４に供給されると、前記昇降モータ４４は、各カッタ４０ａ，４０ｂを作動させ、カッタ４０ａ，４０ｂを上昇させる（たとえば、高速走行時）または下降させる（たとえば、切断作業時）。
【００２１】
前記芝管理器具システム３８は、カッタモータ４２および／または昇降モータ４４を選択的に動作させてこれによって芝管理器具システム３８を選択的に動作させる少なくとも１つのパワーテイクオフスイッチ３９をさらに有する。さらに詳しくは、作業者（図示せず）は、パワーテイクオフスイッチ３９を用いて、カッタモータ４２および／または昇降モータ４４をオンにしたりオフにしたりすることができる。前記車両１０が複数のパワーテイクオフスイッチ３９を有していてもよいことは理解されるであろう。パワーテイクオフスイッチ３９は、任意の適切な周知の形式のものであってもよい。
【００２２】
芝管理用車両１０は、また、装備品システム４１を有する。該装備品システム４１は、芝管理目的に間接的に関係する任意の数および任意の形式の装備品を有していてもよい。図示された実施形態では、装備品システム４１は前照灯４３を含む。前照灯４３は、車両１０の前方位置で前記フレーム１２に固定されて、前記前照灯４３は前記車両１０の前方の進路を照明する。図示された実施形態では、前記前照灯４３は電気前照灯４３であり、電気で駆動される。また、装備品システム４１はスイッチ４５を有する。一実施形態においては、スイッチ４５は電源スイッチであるが、任意の適切な形式のものであってもよいことは理解されるであろう。スイッチ４５は、前記前照灯４３のオンオフを選択的に行うために、作業者によって操作可能である。装備品システム４１は、また、車両１０の状態を作業者に表示するための、１以上の計器およびライトなども有してもよい。
【００２３】
車両１０は、符号４６で概略的に示される制御システムをさらに有する。制御システム４６は、電気回路とプログラムドロジックとを有する制御器４８が含まれる。一実施形態においては、制御器４８は車両１０の全動作を統制するための主制御器である。制御システム４６は、前記牽引システム１４、前記芝管理器具システム３８、前記操舵システム２６および前記装備品システム４１の電気要求量を検出する要求量センサ４９をさらに有する。
【００２４】
図２に示されるように、前記制御システム４６は、前記位置センサ１９、前記パワーテイクオフスイッチ３９、前記舵角センサ３２および前記スイッチ４５と通信する。このように、前記制御システム４６の前記要求量センサ４９は、以下により詳細に記載されるように、前記牽引システム１４、前記芝管理器具システム３８、前記操舵システム２６および前記装備品システム４１それぞれの電気要求量を検出できる。より詳細には、動作中、位置センサ１９、パワーテイクオフスイッチ３９、舵角センサ３２および／または前記スイッチ４５は、これらのシステム１４，３８，２６，４１の電気需要に相関する前記制御システム４６の前記要求量センサ４９へ信号を送る。以下に記載するように、制御器４８は、前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６および／または装備品システム４１への電力供給を生じさせて、これによって検出された電気要求量を満足させる。一実施形態においては、制御器４８は、車両の前記システム１４，３８，２６，４１への適切なエネルギ供給のための信号フィードバックシステムに依存する。前記要求量センサが、本開示内容の範囲から逸脱することなく、図示されていない前記車両の他のシステムの電気要求量を検出するように構成されていてもよいことは理解されるであろう。
【００２５】
前記車両１０は、内燃機関５０をさらに有する。前記内燃機関５０は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのような、任意の適切な周知の形式のものであってもよい。
【００２６】
さらに、前記車両１０は、前記内燃機関５０に動作可能に結合されるアクチュエータシステム５２を有する。アクチュエータシステム５２は、スロットルシステムおよび／または速度ガバナーシステムのような、前記エンジン５０の速度範囲を選択的に変更させる任意の適切な周知の形式のものであってもよい。たとえば、アクチュエータシステム５２は、前記制御器４８で電子的に駆動される電気機械アクチュエータを含んでもよい。ガソリンエンジン５０の場合、前記アクチュエータシステム５２は前記エンジン５０の気化器上の蝶形弁または板（図示せず）を有する。このようにして、前記アクチュエータシステム５２は、前記蝶形弁が気化器のスロート内のポートを露出させるように移動するだけの量を制御する。しかしながら、異なるアクチュエータシステム５２、たとえばディーゼルエンジンの場合、機械的ガバナー制御構造を伴った機械的リンクが使用されてもよいことは理解されるであろう。また、アクチュエータシステム５２が、最高速度または最低速度（すなわち、アイドル速度）を選択的に変更するだけで、前記エンジン５０の速度範囲を変更してもよいことは理解されるであろう。さらに、いくつかの実施形態では、アクチュエータシステム５２が、前記エンジン５０への空気流量、前記エンジン５０への燃料流量および／または前記エンジン５０の点火時期を変更することによって、前記エンジン５０の速度範囲を変更する。さらに、前記エンジン５０の速度範囲が、たとえば前記エンジン５０の点火時期を変更する電気ベース（たとえばロジックベース）システムによってなど、アクチュエータシステム５２なしで選択的に変更されてもよいことは理解されるであろう。
【００２７】
前記車両１０は、また、エネルギ変換装置５４を有する。エネルギ変換装置５４は、前記内燃機関５０に動作可能に結合されて、前記内燃機関５０からの機械エネルギを電気エネルギに変換する。より詳細には、前記内燃機関５０は、燃料の燃焼によって回転する出力軸を含み、この機械エネルギは、エネルギ変換装置５４によって既知の方法で電気に変換される。エネルギ変換装置５４は、一実施形態においては、前記電気要求量に応じて、０〜１８０アンペアの間の電流を出力する。エネルギ変換装置５４は、任意の周知の形式の発電機あるいはオルタネータを含む、任意の適切な形式のものであってもよい。図２に示すように、前記エネルギ変換装置５４は、前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６および装備品システム４１と電気通信を行う。こうして、システム１４，３８，２６，４１は、前記エネルギ変換装置５４からの電気エネルギによってそれぞれ駆動される。図示された実施形態では、各システム１４，３８，２６，４１は、電気的に駆動されているけれども、車両１０のシステム１４，３８，２６，４１の全てが必ずしも電気的に駆動されていなくてもよいことは理解されるであろう。また、図示されていない車両１０の他のシステムが、本開示内容の範囲を逸脱することなく、前記エネルギ変換装置５４によって駆動されてもよいことは理解されるであろう。
【００２８】
前記エネルギ変換装置５４は、内燃機関５０の速度に基づく電気量を出力する。具体的には、内燃機関５０の速度が増加するにつれて、前記エネルギ変換装置５４はより高い電圧を出力し、前記内燃機関５０の速度が減少するにつれて、前記エネルギ変換装置５４はより低い電圧を出力する。
【００２９】
より詳細に記載されているように、制御システム４６は、前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６、装備品システム４１および／またはエネルギ貯蔵システム５６の電気要求量に基づいて内燃機関５０の速度を変更し、前記車両１０のシステムの電気要求量が適切に満たされる。より詳細には、要求量センサ４９は、位置センサ１９によって検出された速度制御装置１７の位置による前記牽引システム１４の電気要求量、パワーテイクオフスイッチ３９の設定による芝管理器具システム３８の電気要求量、舵角センサ３２からの操舵信号による操舵システム２６の電気要求量および前記スイッチ４５の設定による前記装備品システムの電気要求量を検出する。前記要求量センサ４９は、各システム１４，３８，２６，４１から検出された電気要求量に相関する電気要求量信号を出力する。制御器４８は、電気要求量信号を受信し、制御信号を出力し、該制御信号は検出された電気要求量に基づいて、アクチュエータシステム５２に前記内燃機関５０の速度範囲を変更させるように作動させる。結果として、前記エネルギ変換装置５４の動作電圧範囲は、検出された電気要求量を満たすように変更する。
【００３０】
さらに、車両１０は、符号５６で概略的に示されるエネルギ貯蔵システムを有する。図示された実施形態では、エネルギ貯蔵システム５６は少なくとも１つのバッテリ５８を有する。一実施形態においては、車両１０は複数のバッテリ５８を有する。他の実施形態においては、前記エネルギ貯蔵システム５６は複数のコンデンサを有する。図示された実施形態では、前記バッテリ５８はエネルギを蓄えて、電気を前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６および／または装備品システム４１へ選択的に出力し、後述するように前記エネルギ変換装置５４から出力された電気を補充する。また、前記バッテリ５８は、前記エネルギ変換装置５４によって再充電可能である。言い換えれば、前記エネルギ変換装置５４からの電気は、前記バッテリ５８へ流して、これによって前記バッテリ５８を再充電することが可能である。一実施形態においては、前記バッテリ５８は、システム１４，３８，２６，４１へ補充エネルギを出力するとき、前記エネルギ変換装置５４によって自動的に再充電される。
【００３１】
図２に示したように、前記要求量センサ４９は、また、エネルギ貯蔵システム５６とも通信する。前記要求量センサ４９は、前記バッテリ５８が前記エネルギ変換装置５４によって再充電されているときに検出を行って、これによって、以下に詳細に説明されるように、前記バッテリ５８からの増加したエネルギ要求量を検出する。
【００３２】
一実施形態においては、前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６、装備品システム４１および／またはエネルギ貯蔵システム５６からの電気要求量が低い場合（たとえば、前記車両１０が停止中であったり、前記芝管理器具システム３８がオフである場合など）に、前記制御器４８は、前記内燃機関５０の速度を、第１の速度範囲から第２の速度範囲へ減少させる。一実施形態においては、第１の速度範囲（すなわち、通常の動作速度範囲）は、約２７００ｒｐｍと３２００ｒｐｍとの間にあり、第２の速度範囲（すなわち、縮小された動作速度範囲）は、約１２００ｒｐｍと２２００ｒｐｍとの間にある。より具体的には、ディーゼルエンジンでは、様々な実施形態において、第２の速度範囲は約１２００ｒｐｍと１５００ｒｐｍの間にあり、ガソリンエンジンでは、第２の速度範囲は最小変動を伴って平均約２２００ｒｐｍである。また、一実施形態においては、エンジン５０のアイドル速度は、検出された電気要求量が低い場合、減少される。結果として、前記エネルギ変換装置５４からの動作電圧出力は、第１の動作電圧範囲から第２の動作電圧範囲へ縮小される。一実施形態においては、前記エネルギ変換装置５４の第１の動作電圧範囲（すなわち、通常の動作電圧範囲）は、約４８ボルトと５２ボルトとの間にあり、第２の動作電圧範囲（すなわち、縮小された動作電圧範囲）は、最小変動を伴って平均約４８ボルトである。
【００３３】
さらに、要求量センサ４９が高い電気要求量を検出する（たとえば、前記車両１０が登り坂を走行するとき、増大した加速が前記牽引システム１４の位置センサ１９から検出され、前記パワーテイクオフスイッチ３９が前記カッタ４０ａ，４０ｂが動作しているようにオンであり、前記パワーテイクオフスイッチ３９は前記昇降モータ４４が動作しているように設定され、前記舵角センサ３２は前記操舵システム２６の作業者による操舵変化を示し、かつ／または前記スイッチ４５が前記前照灯４３がオンであるように設定される）場合、前記制御器４８は、内燃機関５０を第１の速度範囲から第３の速度範囲へ増大させる。一実施形態においては、第１の速度範囲（すなわち、通常の動作速度範囲）は、約２７００ｒｐｍと３２００ｒｐｍとの間にあり、第３の速度範囲（すなわち、増大された速度範囲）は、約２７００ｒｐｍと３６００ｒｐｍとの間にある。こうして、前記エネルギ変換装置５４からのエネルギ出力を、第１の動作電圧範囲から第３の動作電圧範囲へ増大させる。一実施形態においては、第１の動作電圧範囲は、約４８ボルトと５２ボルトとの間にあり、第３の動作電圧範囲は、約５５ボルトと６０ボルトとの間にある。
【００３４】
また、電気要求量が高い場合、第３の動作電圧範囲の上限電圧は、前記エネルギ変換装置５４から出力される電力を増加させることによって制限される。たとえば、一実施形態においては、前記エネルギ変換装置５４からの上限電圧は、アンペア数を約１８０アンペアまで増加させることによって、最大６０ボルトに制限される。
【００３５】
また、図示された実施形態では、前記バッテリ５８は、前記要求量センサ４９がシステム１４，３８，２６，４１から高いエネルギ要求量を検出した場合に、電気を選択的に出力して前記エネルギ変換装置５４から電気エネルギを補充する。一実施形態においては、前記エネルギ変換装置５４は、約５．５ｋＷを出力することができ、バッテリ５８は、システム１４，３８，２６，４１からの前記電気要求量が前記エネルギ変換装置５４の容量を超えた場合、補充電気を出力する。より具体的には、前記制御器４８は、前記エネルギ貯蔵システムへ制御信号を出力して、バッテリ５８に補充電気を選択的に出力させる。
【００３６】
前記バッテリ５８が補充電気を出力する場合、前記制御システム４６は、前記エネルギ変換装置５４に前記バッテリ５８へエネルギを出力させて、前記バッテリ５８を再充電する。一実施形態においては、前記エネルギ変換装置５４は、一旦前記バッテリ５８が補充電気を出力し始めると、直ちに前記バッテリ５８を再充電し始める。他の実施形態においては、前記エネルギ貯蔵システム５６は、充電センサ（図示せず）を有しており、前記充電センサが前記バッテリ５８の充電量が所定レベルを下回った場合に、前記エネルギ変換装置５４はエネルギを出力し始めてバッテリ５８を再充電する。
【００３７】
また、上述したように、電気要求量が高い場合には、前記制御器４８は、前記内燃機関５０を第１の速度範囲を第３の速度範囲へ増大させる。こうして、図示された実施形態では、バッテリ５８が再充電されているとき、前記制御器４８は前記内燃機関５０の速度範囲を、第１の速度範囲から第３の速度範囲へ増大させる。このようにして、前記エネルギ変換装置５４は、前記バッテリ５８の再充電需要だけでなく、システム１４，３８，２６，４１の電気要求量も満足させる。
【００３８】
次に図３を参照すると、前記車両１０を制御する１つの方法８０が説明されている。該方法８０は、８２で始まり、そこで、要求量センサ４９は、前記牽引システム１４、芝管理器具システム３８、操舵システム２６、装備品システム４１および／またはエネルギ貯蔵システム５６の電気要求量を検出する。
【００３９】
その後、判断ブロック８４で、検出された要求量が所定レベルＸを下回るかどうかが判断される。検出された要求量が所定レベルＸを下回った場合、方法８０は８６に進み、そこで、前記内燃機関５０の前記速度範囲は上述のように縮小される。しかしながら、電気要求量が所定レベルＸを下回っていない場合、前記方法８０は判断ブロック８８に移り、そこで前記電気要求量が所定レベルＹを上回るかどうかが判断される。
【００４０】
検出された要求量が、所定レベルＹを上回らない場合、方法８０は終了するが、検出された要求量が所定レベルＹを上回る場合には、該方法８０は９０に移る。９０では、制御器４８が、バッテリ５８に車両１０のシステム１４，３８，２６，４１へ補充電力を出力させる。次いで、９２で、制御器４８は内燃機関５０の速度範囲を増大させ、エネルギ変換装置５４に、バッテリ５８にエネルギを出力させて、これによって車両１０のシステム１４，３８，２６，４１へエネルギを出力させるだけでなく、前記バッテリ５８を再充電する。
【００４１】
したがって、車両１０の性能および効率は、上述の方法８０および制御システム４６を用いて改善できる。たとえば、電気要求量が低い場合、内燃機関の速度は減少され、これによって前記車両１０の電気要求量を満足させながらも燃料の消費量を削減でき、動作騒音を低減できる。また、より高い電気要求量が検出された場合には、内燃機関５０の速度は、前記車両１０の増大した電気要求量を満足させるように、選択的に増大可能である。その上、本システムの応答時間は、前記車両１０の改善された性能のために、比較的小さく（たとえば約０．２５秒）することができる。
【００４２】
制御システム４６は、３つの範囲の間で内燃機関５０の速度範囲を変更したが、制御システム４６は任意の数の範囲の間で内燃機関５０の速度範囲を変更してもよいことは理解されるであろう。また、制御システム４６は、任意の数の範囲の間でエネルギ変換装置５４から出力される動作電圧を変更してもよいことが理解されるであろう。さらに、内燃機関５０の速度範囲とエネルギ変換装置５４によって出力される動作電圧とは、任意の貞節な数値範囲を有してもよいことが理解されるであろう。
【００４３】
さらに、前記要求量センサ４９は、任意の適切な様式で、システム１４，３８，２６，４１，５８からの電気要求量を検出してもよいことが理解されるであろう。たとえば、前記舵角センサ３２によって前記操舵システム２６からのエネルギ要求量を検出する代わりに、前記要求量センサ４９が前記操舵モータ３６によってエネルギ要求量を検出してもよい。
【００４４】
さらに、上述の検討は、本開示内容の単なる例示の実施形態を開示し、説明したものに過ぎない。当業者は、かかる検討から、また添付図面および特許請求の範囲から、以下の特許請求の範囲で定義されるような開示の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変形、修正および変更がなされてもよいことを容易に認識するであろう。
【符号の説明】
【００４５】
１０  芝管理用車両
１２  フレーム
１４  地上牽引システム
１６ａ  左前輪
１６ｂ  右前輪
１７  速度制御装置
１８  後輪
１９  位置センサ
２０ａ  左フロント推進モータ
２０ｂ  右フロント推進モータ
２４  作業者席
２６  操舵システム
２８  ハンドル
３０  シャフト
３２  舵角センサ
３４，５２  アクチュエータシステム
３６  操舵モータ
３８  芝管理器具システム
３９  パワーテイクオフスイッチ
４０ａ  前カッタ
４０ｂ  後カッタ
４１  装備品システム
４２  カッタモータ
４３  前照灯
４４  昇降モータ
４５  スイッチ
４６  制御システム
４８  制御器
４９  要求量センサ
５０  内燃機関
５４  エネルギ変換装置
５６  エネルギ貯蔵システム
５８  バッテリ
【図１】
0005337503.tif 000002
【図２】
0005337503.tif 000003
【図３】
0005337503.tif 000004