(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガ式除雪作業部と、このオーガ式除雪作業部を駆動するエンジンと、クローラベルトや駆動輪等の走行部と、この走行部を駆動する電動モータと、前記エンジンに駆動されてバッテリや前記電動モータに電源を供給する発電機と、この発電機や前記エンジンや前記バッテリ等を含む充電装置を備えることにより、前記エンジンだけで前記オーガ式除雪作業部を駆動するとともに、前記電動モータと前記バッテリで前記走行部を駆動する形式のオーガ式除雪機において、
前記充電装置は、
電子式ガバナの制御モータ等に電源を供給する第１バッテリと、この第１バッテリに直列接続して、前記電動モータ等に電源を供給する第２バッテリと、これらの直列接続した第１・第２バッテリに高電圧で充電する高圧発電機と、前記第１バッテリにのみ低電圧で充電する低圧発電機と、これらの高圧・低圧発電機を駆動する前記エンジンと前記低圧発電機と前記第１バッテリとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電断接手段と、この充電断接手段の接続状態であって、前記直列接続された第１・第２バッテリの電圧の１／２が前記第１バッテリのみの電圧を下回ったという、電圧不均等条件が満たされたと判断したときに、前記充電断接手段を遮断させる制御部とを備え、
この制御部は、前記エンジンが作動状態にあるという条件と、前記電動モータが停止状態にあるという条件との、２つの条件を満たしているときに、前記電圧不均等条件の判断をするように構成したことを特徴とするオーガ式除雪機。
【請求項２】
前記制御部は、前記充電装置における主電源スイッチがオン作動した時点に、前記電圧不均等条件の判断をするように構成したことを特徴とする請求項１記載のオーガ式除雪機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電圧を必要とする電源装置、特に充電装置を備えるオーガ式除雪機に関する。
【背景技術】
【０００２】
低電圧の電力及び高電圧の電力を取り出すことができる電源装置の、充電装置としては、各種のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１−１７０３３５号公報
【０００３】
特許文献１に示す従来の充電装置を、次の図１１に基づいて説明する。
図１１は従来の充電装置の回路図である。従来の充電装置２００は、エンジンで駆動される１つの発電機２０１に電圧変換装置２０２を備え、この電圧変換装置２０２で交流電源を高圧直流電源と低圧直流電源とに選択的に変換し、互いに直列接続された第１バッテリ２０３と第２バッテリ２０４とを対象に高圧充電し、第１バッテリ２０３のみを対象に低圧充電し、且つ、バッテリ２０３，２０４の電圧バランスをとるようにしたというものである。
【０００４】
第１・第２バッテリ２０３，２０４間の第１の出力端２０５から低電圧の電力を取り出すとともに、第２バッテリ２０４のみに接続された第２の出力端２０６から高電圧の電力を取り出すことができる。
例えば、第１バッテリ２０３の充電電圧と第２バッテリ２０４の充電電圧とを、均等にした場合には、第１の出力端２０５の出力電圧に対して、第２の出力端２０６の出力電圧を２倍の高電圧にすることができる。
発電機２０１は電機子コイル２１１、整流器２１２、界磁コイル２１３及び電圧調整器２１４からなる。
【０００５】
しかし、第１の出力端２０５の電圧及び第２の出力端２０６の電圧を常に安定した状態で維持するには、第１・第２バッテリ２０３，２０４の電圧管理を十分に行う必要がある。このためには、高精度の検出回路が必要となる。つまり、上記電圧変換装置２０２はトランジスタ２２１、コンパレータ２２２、三角波発振器２２３、オペアンプ２２４をはじめ、多数の抵抗やコンデンサ等の各種電機部品が必要であり、極めて複雑な構造のものであり、コストアップの要因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、オーガ式除雪機に搭載される充電装置において、低コストで第１・第２バッテリの電圧管理を十分に行うことができる技術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】
【０００７】
請求項１に係る発明は、オーガ式除雪作業部と、このオーガ式除雪作業部を駆動するエンジンと、クローラベルトや駆動輪等の走行部と、この走行部を駆動する電動モータと、前記エンジンに駆動されてバッテリや前記電動モータに電源を供給する発電機と、この発電機や前記エンジンや前記バッテリ等を含む充電装置を備えることにより、前記エンジンだけで前記オーガ式除雪作業部を駆動するとともに、前記電動モータと前記バッテリで前記走行部を駆動する形式のオーガ式除雪機において、前記充電装置は、電子ガバナの制御モータ等に電源を供給する第１バッテリと、この第１バッテリに直列接続して、前記電動モータ等に電源を供給する第２バッテリと、これらの直列接続した第１・第２バッテリに高電圧で充電する高圧発電機と、第１バッテリにのみ低電圧で充電する低圧発電機と、これらの高圧・低圧発電機を駆動する前記エンジンと前記低圧発電機と前記第１バッテリとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電断接手段と、この充電断接手段の接続状態であって、前記直列接続された第１・第２バッテリの電圧の１／２が第１バッテリのみの電圧を下回ったという、電圧不均等条件が満たされたと判断したときに、充電断接手段を遮断させる制御部とを備え、この制御部は、前記エンジンが作動状態にあるという条件と、前記電動モータが停止状態にあるという条件との、２つの条件を満たしているときに、前記電圧不均等条件の判断をするように構成したことを特徴とするオーガ式除雪機。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、充電装置における主電源スイッチがオン作動した時点（オンの直後）に、電圧不均等条件の判断をするように、制御部を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、（１）エンジンが作動状態にあるという条件と、（２）第１・第２バッテリにて給電される電気部品のうち、少なくとも消費電力の大きい電気部品が停止状態にあるという条件との、２つの条件を満たしているときに、電圧不均等条件の判断をするようにしたものである。
エンジンが作動状態であっても、消費電力の大きい電気部品（負荷）が停止状態であれば、各バッテリから取り出される電力の偏りがほとんどないので、各バッテリの電圧は比較的平準化し、安定している。このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
例えば、第１バッテリの電圧と第２バッテリの電圧とが均等であるとき（電圧不均等条件を満たしていないとき）には、アイドリング状態のエンジンにて高圧・低圧発電機を駆動することで、各バッテリに均等に充電することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、充電装置における主電源スイッチがオン作動した時点に、電圧不均等条件の判断をするようにしたものである。
主電源スイッチをオンにした時点（オンの直後）には、各バッテリに接続されている負荷がほとんど作動していないので、各バッテリの電圧は平準化し、安定している。このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌｅは左側、Ｒｉは右側を示す。
図１は本発明に係る除雪機（作業機）の側面図である。図２は本発明に係る除雪機の模式的平面図兼制御系統図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、除雪機１０は、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを備えた走行フレーム１２に、オーガ式の作業部１３及びこの作業部１３を駆動するエンジン１４を備えた車体フレーム１５の後部を上下スイング可能に取付け、車体フレーム１５の前部を昇降駆動機構１６によって昇降するようにし、さらに、走行フレーム１２の後部から後方上部へ左右２本の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒを延し、これらの操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒの先端にグリップ１８Ｌ，１８Ｒを設けた、自走可能な作業機、つまり電動車両である。
【００１５】
このような除雪機１０はオーガ式除雪機と言われている。以下、作業部１３のことを除雪作業部１３と言う。作業者は、除雪機１０に連れて歩行しながら、操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒで除雪機１０を操作することができる。
【００１６】
走行フレーム１２及び車体フレーム１５の組合せ構造は機体１９をなす。走行フレーム１２は、走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒを備える。左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒは、左右のクローラベルト２２Ｌ，２２Ｒ、走行輪として後部に配置された左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒ、及び、前部に配置された左右の転動輪２４Ｌ，２４Ｒからなる。
左の電動モータ２１Ｌの駆動力で、左の駆動輪２３Ｌを介して左のクローラベルト２２Ｌを駆動することができる。右の電動モータ２１Ｒの駆動力で、右の駆動輪２３Ｒを介して右のクローラベルト２２Ｒを駆動することができる。
【００１７】
除雪作業部１３は、オーガハウジング２５、オーガハウジング２５の背面と一体のブロアケース２６、オーガハウジング２５に備えたオーガ２７、ブロアケース２６に備えたブロア２８及びシュータ２９からなる。
【００１８】
図１に示すように、エンジン１４は、電磁クラッチ３１及び伝動機構３２を介して除雪作業部１３を駆動する除雪用駆動源である。
伝動機構３２は、エンジン１４のクランクシャフト１４ａに取り付けられた電磁クラッチ３１から、オーガ用伝動軸３３にベルトにて動力を伝達する、ベルト式伝動機構である。エンジン１４の動力は、クランクシャフト１４ａ→電磁クラッチ３１→伝動機構３２→オーガ用伝動軸３３の経路でオーガ２７及びブロア２８に伝わる。オーガ２７で掻き集めた雪を、ブロア２８によってシュータ２９を介して遠くへ飛ばすことができる。
なお、オーガハウジング２５は、後下端にスクレーパ３５及び左右のそり３６Ｌ，３６Ｒを備える。
【００１９】
昇降駆動機構１６は、シリンダからピストンが進退可能なアクチュエータである。このアクチュエータは、電動モータ１６ａ（図２参照）にて図示せぬ油圧ポンプから発生させた油圧によって、ピストンを伸縮させる型式の電動油圧シリンダである。電動モータ１６ａは、昇降駆動機構１６のシリンダの側部に一体に組込んだ、昇降用駆動源である。
【００２０】
このような除雪機１０は、走行フレーム１２に、オーガハウジング２５及びブロアケース２６をローリング可能に取付け、オーガハウジング２５をローリング駆動機構３８で左右にローリング（横揺れ）させるようにした構成である。
詳しく説明すると、前後に延びるオーガ用伝動軸３３をオーガハウジング２５及びブロアケース２６で回転可能に支承し、ブロアケース２６を車体フレーム１５の前端部に左右回転可能（ローリング可能）に取付けたものである。
【００２１】
上述のように、走行フレーム１２は車体フレーム１５を取り付けた構成である。このため、走行フレーム１２にオーガハウジング２５及びブロアケース２６をローリング可能に取付けたことになる。この結果、走行フレーム１２に対して、オーガハウジング２５は昇降可能且つローリング可能である。
【００２２】
ローリング駆動機構３８は、シリンダからピストンが進退可能なアクチュエータである。このアクチュエータは、電動モータ３８ａ（図２参照）にて図示せぬ油圧ポンプから発生させた油圧によって、ピストンを伸縮させる型式の電動油圧シリンダである。電動モータ３８ａは、ローリング駆動機構３８のシリンダの側部に一体に組込んだ、ローリング用駆動源である。
【００２３】
ところで、左右の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒ間には、操作部４０、制御部６１、２個のバッテリ６２Ａ，６２Ｂを配置したものである。以下、操作部４０について説明する。
【００２４】
図３は本発明に係る操作部の斜視図である。図４は本発明に係る操作部の平面図である。図３及び図４に示すように操作部４０は、左右の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒの間に設けた操作ボックス４１と、グリップ１８Ｌの近傍で左の操作ハンドル１７Ｌに設けた走行準備レバー４２並びに左の旋回操作レバー４３Ｌと、グリップ１８Ｒの近傍で右の操作ハンドル１７Ｒに取付けた右の旋回操作レバー４３Ｒとからなる。
【００２５】
走行準備レバー４２は、スイッチ４２ａ（図２参照）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４２ａはオフになる。作業者の左手で走行準備レバー４２を握ってグリップ１８Ｌ側に下げれば、スイッチ４２ａはオンとなる。
【００２６】
左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒは、左右のグリップ１８Ｌ，１８Ｒを握った手でそれぞれ操作する旋回操作部材であり、それぞれ対応する旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａ（図２参照）に作用する機構である。
これら左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒは、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旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａはオフになる。作業者の左手で左の旋回操作レバー４３Ｌを握ってグリップ１８Ｌ側に上げれば、左の旋回スイッチ４３Ｌａはオンとなる。右の旋回スイッチ４３Ｒａについても同様である。このように、左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒが握られているか否かは旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａで検出することができる。
【００２７】
上記図２も参照しつつ説明すると、操作ボックス４１はその背面４１ａ（作業者側の面）に、メインスイッチ４４及びオーガスイッチ４５（「クラッチ操作スイッチ４５」とも言う）を備える。
メインスイッチ４４を回してオンにすることで、エンジン１４を始動させることができる。オーガスイッチ４５は、電磁クラッチ３１をオン・オフ切替えする手動スイッチであり、例えば押し釦スイッチからなる。
【００２８】
さらに操作ボックス４１はその上面４１ｂに、モード切替スイッチ５１、スロットルレバー５２、方向速度レバー５３、リセットスイッチ５４、オーガハウジング姿勢操作レバー５５及びシュータ操作レバー５６を、この順に左側から右側へ配列して、備えたものである。
より具体的に述べると、操作ボックス４１の上面４１ｂのうち、車幅中心ＣＬの左隣に方向速度レバー５３を配置するとともに、車幅中心ＣＬの右隣にリセットスイッチ５４を配置した。
【００２９】
モード切替スイッチ５１は、制御部６１における走行制御モードを切り替える手動式切替スイッチであり、例えばロータリスイッチからなる。ノブ５１ａを図反時計回りに回すことで第１制御位置Ｐ１、第２制御位置Ｐ２及び第３制御位置Ｐ３に切り替えることができる。これらの各位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に切り替えたときに、モード切替スイッチ５１はそれぞれ対応するスイッチ信号を発する。
第１制御位置Ｐ１は、制御部６１に「第１の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第２制御位置Ｐ２は、制御部６１に「第２の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。第３制御位置Ｐ３は、制御部６１に「第３の制御モード」で制御をさせるためのスイッチ位置である。
【００３０】
第１の制御モードは、エンジン１４の回転数を基に手動操作にて制御する、いわゆる、手動モードである。第２の制御モードは、スロットル弁７１における開度の増加量に対して走行速度を緩やかに減少させるように制御する、いわゆる、パワーモードである。第３の制御モードは、スロットル弁７１の開度の増加量に対して、走行速度を第２の制御モードの場合よりも大きく減少させるように制御する、いわゆる、オートモード（自動モード）である。なお、第２・第３の制御モードにおいて、スロットル弁７１の開度の代わりに、エンジン１４の回転数を基に走行速度を制御する構成であってもよい。
【００３１】
このように制御部６１の負荷制御モードを、（１）作業に慣れている上級者が使う手動操作式の第１の制御モードと、（２）ある程度慣れている中級作業者が使う半自動式の第２の制御モードと、（３）不慣れな初心者が使う自動式の第３の制御モードとの、３つのモードに設定したものである。
これらのモードを適宜選択することにより、１台の除雪機１０を初心者から上級作業者まで、自分に最適な作業形態で容易に使用することができる。
【００３２】
スロットルレバー５２は、電子式ガバナ（電気式ガバナとも言う。）の制御モータ７２を制御することによって、スロットル弁７１を開閉制御するための操作部材であり、作業者の手で、矢印Ｄｅ，Ｉｎの如く前後方向へ往復させることができ、ポテンショメータ５２ａでポジションに応じた電圧を発生させる。スロットルレバー５２を矢印Ｄｅ方向へ倒せばスロットル弁７１を全閉まで閉じることができ、スロットルレバー５２を矢印Ｉｎ方向へ倒せばスロットル弁７１を全開まで開けることができる。この結果、エンジン１４の回転数を調節することができる。
【００３３】
方向速度レバー５３は、電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転を制御するための操作部材であり、その詳細については後述する（図５参照）。
【００３４】
リセットスイッチ５４（オーガ原位置自動復帰スイッチ５４）は、オーガハウジング２５の姿勢（位置）を、予め設定されている原点に復帰させるための手動スイッチであり、例えば押し釦スイッチからなり、表示灯５７を備える。
【００３５】
オーガハウジング姿勢操作レバー５５は、オーガハウジング２５の姿勢を変えるための、操作部材である。つまり、オーガハウジング姿勢操作レバー５５は、オーガ２７で除雪作業時にオーガハウジング２５を雪面に合わせて昇降並びにローリングさせるべく、昇降駆動機構１６やローリング駆動機構３８を操作するための、操作部材である。オーガハウジング姿勢操作レバー５５を前側Ｆｒｓ、後側Ｒｒｓ、左側Ｌｅｓ及び右側Ｒｉｓにスイング操作しているときに、それぞれ対応するスイッチをオンにすることができる。
シュータ操作レバー５６は、シュータ２９（図１参照）の向きを変えるための、操作部材である。
【００３６】
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る。
図５に示すように、方向速度レバー５３（「前後進速度調節レバー５３」とも言う）は、作業者の手で、矢印Ａｄ，Ｂａの如く前後に往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば除雪機１０（図１参照）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」側へ倒せば除雪機１０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。
【００３７】
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５３ａ（図２参照）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５３と名付けた。
【００３８】
次に、除雪機１０の制御系統について図２に基づき説明する。除雪機１０の制御系統は、制御部６１に中心に集約されたものである。制御部６１はメモリ６３を内蔵し、このメモリ６３に記憶されている各種の情報を適宜読み出して制御する構成である。
【００３９】
先ず、除雪作業部１３の系統の作動を説明する。
エンジン１４の吸気系は、スロットル弁７１を制御モータ７２で開閉制御するとともに、チョーク弁７３を制御モータ７４で開閉制御する構成である。スロットル弁７１の開度についてはスロットルポジションセンサ７５で検出し、チョーク弁７３の開度についてはチョークポジションセンサ７６で検出し、これらの各検出信号を制御部６１に発するようにした。
エンジン１４の回転速度（回転数）については、エンジン回転センサ７７にて検出し、その検出信号を制御部６１に発するようにした。
【００４０】
エンジン１４の出力の一部で高圧発電機８１を回し、得た電力をバッテリ６２Ａ，６２Ｂに供給するとともに、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒや他の電装品に供給する。エンジン１４の出力の残部は、オーガ２７及びブロア２８の回転に充てる。
【００４１】
走行準備レバー４２を握るとともに、オーガスイッチ４５を操作することにより、電磁クラッチ３１を接続（オン）し、エンジン１４の動力でオーガ２７及びブロア２８を回転させることができる。なお、走行準備レバー４２をフリーにするか、又は、オーガスイッチ４５を操作することにより、電磁クラッチ３１を断（オフ）状態にすることができる。
【００４２】
次に走行部１１Ｌ，１１Ｒの系統の作動を説明する。
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８２Ｌ，８２Ｒを備える。具体的には、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒは、駐車中は制御部６１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８２Ｌ，８２Ｒを開放する。
【００４３】
メインスイッチ４４がオン位置にあること、及び、走行準備レバー４２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５３を前進又は後進に切換えると、電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒはオフ状態になる。
【００４４】
方向速度レバー５３の位置情報をポテンショメータ５３ａから得た制御部６１は、左右のモータドライバ８４Ｌ，８４Ｒを介して左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒを回転させ、電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転速度（回転数）をモータ回転センサ８３Ｌ，８３Ｒで検出して、その検出信号に基づいて回転速度が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。
【００４５】
走行中の制動は次の手順で行う。モータドライバ８４Ｌ，８４Ｒは、回生ブレーキ回路８５Ｌ，８５Ｒ及び短絡ブレーキ回路８６Ｌ，８６Ｒを含む。短絡ブレーキ回路８６Ｌ，８６Ｒはブレーキ手段である。
【００４６】
左の旋回操作レバー４３Ｌを握って左の旋回スイッチ４３Ｌａをオン操作している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部６１は左の回生ブレーキ回路８５Ｌを作動させ、左の電動モータ２１Ｌの速度を下げる。
右の旋回操作レバー４３Ｒを握って右の旋回スイッチ４３Ｒａをオン操作している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部６１は右の回生ブレーキ回路８５Ｒを作動させ、右の電動モータ２１Ｒの速度を下げる。
すなわち、左の旋回操作レバー４３Ｌを握っている間だけ、除雪機１０を左旋回させることができる。また、右の旋回操作レバー４３Ｒを握っている間だけ、除雪機１０を右旋回させることができる。
【００４７】
そして、（１）走行準備レバー４２を離すか、（２）メインスイッチ４４をオフ位置に戻すか、（３）方向速度レバー５３を中立位置に戻すかの、何れかにより走行を停止させることができる。
【００４８】
オーガハウジング姿勢操作レバー５５を前後にスイング操作することで、電動モータ１６ａは正逆転し、昇降駆動機構１６のピストンを伸縮させる。この結果、オーガハウジング２５及びブロアケース２６は昇降する。オーガハウジング２５の昇降位置については、ハイト位置センサ８７（上下動検出部８７）にて検出し、その検出信号を制御部６１に発するようにした。
【００４９】
オーガハウジング姿勢操作レバー５５を左右にスイング操作することで、電動モータ３８ａは正転し、ローリング駆動機構３８のピストンを伸縮させる。この結果、オーガハウジング２５及びブロアケース２６は左右にローリングする。オーガハウジング２５のローリング位置については、ローリング位置センサ８８（左右傾動検出部８８）にて検出し、その検出信号を制御部６１に発するようにした。
【００５０】
次に、上記構成のオーガ式除雪機１０に搭載された充電装置について、図６〜図１０に基づき説明する。以下、図２を参照しつつ充電装置について説明する。
図６は本発明に係る充電装置の回路図である。除雪機１０に搭載された充電装置１００は、第１バッテリ６２Ａと、この第１バッテリ６２Ａに直列接続した第２バッテリ６２Ｂと、これらの直列接続した第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂに高電圧で充電する高圧発電機８１と、第１バッテリ６２Ａにのみ低電圧で充電する低圧発電機１２０と、これらの高圧・低圧発電機８１，１２０を駆動するエンジン１４（図２参照）とを備える。
【００５１】
高圧発電機８１は、高圧交流発電機１１１に高圧レギュレータ１１２を組合わせることで、直流の高電圧（例えば２４Ｖ）を発生させるものである。低圧発電機１２０は、低圧交流発電機１２１に低圧レギュレータ１２２を組合わせることで、直流の低電圧（例えば１２Ｖ）を発生させるものである。
【００５２】
図２に示すように、高圧発電機８１は、一般的なガソリンエンジンなどの汎用のエンジンに標準装備されている、高圧オルタネータである。
エンジン１４のクランクシャフト１４ａに取り付けた駆動プーリ１１３と、高圧発電機８１に取り付けた従動プーリ１１４とに、ベルト１１５を巻き付けることで、エンジン１４の動力で高圧発電機８１を駆動することができる。つまり、高圧発電機８１はクランクシャフト１４ａで直接的に駆動されるものである。
なお、高圧オルタネータは三相交流発電機に整流器を付設し、一定電圧の直流を出力するもので、エンジン駆動発電機として最も広く採用されているものであるから、詳細な説明は省略する。
【００５３】
図７は本発明に係る低圧交流発電機の断面図、図８は図７の８−８線断面図である。
図７及び図８に示すように、低圧発電機１２０の低圧交流発電機１２１は、回転側の複数の永久磁石１２３・・・と固定側の発電コイル１２４，１２４との組み合わせ構造である。
永久磁石１２３・・・は、クランクシャフト１４ａに固定されたフライホイール１２５の内周面１２５ａに、取り付けたものである。発電コイル１２４，１２４は、永久磁石１２３・・・と対向するように、エンジン１４のクランクケースから延ばしたブラケット１２６，１２６に取付けたものである。
【００５４】
フライホイール１２５はクランクシャフト１４ａと同期して高速回転する。一方、発電コイル１２４，１２４は静止している。発電コイル１２４，１２４の近傍を永久磁石１２３・・・が通過するため、誘導作用により、交流発電が可能となる。
永久磁石１２３・・・と発電コイル１２４，１２４が、低圧発電機１２０の要部となる。
【００５５】
図６に戻って説明を続ける。
第１バッテリ６２Ａの充電容量と第２バッテリ６２Ｂの充電容量とは同一である。第１バッテリ６２Ａの充電電圧と第２バッテリ６２Ｂの充電電圧とを、均等にする構成としたので、直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧ＥＨを、第１バッテリ６２Ａのみの電圧ＥＬの２倍の高電圧にすることができる。
【００５６】
互いに直列に接続した第１バッテリ６２Ａの正極と第２バッテリ６２Ｂの負極との中間を第１端子１３１、この第１端子１３１を挟んだ第１バッテリ６２Ａの負極側の一端を第２端子１３２、同じく第２バッテリ６２Ｂの正極側の一端を第３端子１３３と言うことにする。
第２端子１３２及び第３端子１３３に高圧発電機８１の両端を接続し、第１端子１３１及び第２端子１３２に低圧発電機１２０の両端を接続した。
【００５７】
第２端子１３２及び第３端子１３３に高電圧負荷Ｍ１を結線することで、互いに直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂから高電圧負荷Ｍ１へ、高電圧の給電をすることができる。また、第１端子１３１及び第２端子１３２に低電圧負荷Ｍ２を結線することで、第１バッテリ６２Ａから低電圧負荷Ｍ２へ、低電圧の給電をすることができる。
【００５８】
図２を参照すると、高電圧負荷Ｍ１としては、例えば、走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する電動モータ２１Ｌ，２１Ｒ、電磁クラッチ３１、電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒ、モータドライバ８４Ｌ，８４Ｒ、制御部６１、図示せぬエンジン点火系などである。低電圧負荷Ｍ２としては、例えば、電子式ガバナの制御モータ７２，７４等である。
【００５９】
さらに充電装置１００は図６に示すように、直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧を計測する第１電圧センサ１４１と、第１バッテリ６２Ａのみの電圧を計測する第２電圧センサ１４２と、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電用リレー１４３（すなわち、充電断接手段１４３）と、第１・第２電圧センサ１４１，１４２の電圧を比較・判断して充電用リレー１４３を接続、遮断させる上述の制御部６１とを備える。
【００６０】
詳しく説明すると、充電用リレー１４３は、制御部６１の制御信号によって励磁する励磁コイル１４３ａと、励磁コイル１４３ａが励磁したときにオン（閉）となる常開接点１４３ｂとからなる。常開接点１４３ｂは、低圧発電機１２０の一端１２０ａと第１端子１３１との間の結線中に介在している。
第１電圧センサ１４１は、第３端子１３３に接続している。第２電圧センサ１４２は、低圧発電機１２０の一端１２０ａと常開接点１４３ｂとの間に接続している。
【００６１】
次に、上記図６に示す制御部６１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９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。以下、図２及び図６を参照しつつ説明する。
【００６２】
図９は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ＳＴ０１；メインスイッチ４４のスイッチ信号を読み込む。
ＳＴ０２；メインスイッチ４４がオン作動したか（オン作動を開始したか）否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０３に進み、ＮＯならＳＴ０１に戻る。
ＳＴ０３；メインスイッチ４４がオン作動したので、その時点で充電用リレー１４３をオンにする。つまり、励磁コイル１４３ａを励磁させることにより常開接点１４３ｂをオン（閉）にする。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
【００６３】
ＳＴ０４；直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧ＥＨ、つまり、高電圧系の電圧ＥＨ（高電圧ＥＨ）を計測する。高電圧ＥＨについては、第１電圧センサ１４１で計測すればよい。
ＳＴ０５；第１バッテリ６２Ａのみの電圧ＥＬ、つまり、低電圧系の電圧ＥＬ（低電圧ＥＬ）を計測する。低電圧ＥＬについては、第２電圧センサ１４２で計測すればよい。
【００６４】
ＳＴ０６；高電圧系の電圧ＥＨの１／２が低電圧系の電圧ＥＬを下回ったか（（ＥＨ／２）＜ＥＬ）否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０７に進み、ＮＯならＳＴ０８に進む。「（ＥＨ／２）＜ＥＬ」なら、電圧不均等条件が満たされたと判断してＹＥＳとなる。
【００６５】
ＳＴ０７；電圧不均等条件が満たされたので、充電用リレー１４３をオフにした後に、制御を終了する。つまり、励磁コイル１４３ａを非励磁にすることにより常開接点１４３ｂをオフ（開）にする。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は、接続状態から遮断状態に切り替わる。
【００６６】
ＳＴ０８；電圧不均等条件が満たされないので、つまり、高電圧系の電圧ＥＨの１／２が低電圧系の電圧ＥＬ以上なので、充電用リレー１４３をオンにした後に、制御を終了する。常開接点１４３ｂはオン（閉）になる。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は接続状態を維持する、又は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
【００６７】
以上述べたように充電装置１００は上記構成、作用を有するので、次のような効果を発揮する。
充電装置１００は、第１バッテリ６２Ａと、この第１バッテリ６２Ａに直列接続した第２バッテリ６２Ｂと、これらの直列接続した第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂに高電圧で充電する高圧発電機８１と、第１バッテリ６２Ａにのみ低電圧で充電する低圧発電機１２０と、これらの高圧・低圧発電機８１，１２０を駆動するエンジン１４と、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間を接続状態と遮断状態とに切り替える充電用リレー１４３（充電断接手段１４３）と、充電用リレー１４３を制御する制御部６１とを備える。
【００６８】
第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂは直列接続した電源であるから、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とは、できるだけ均等であることが求められる。ところが、第１バッテリ６２Ａは、低圧発電機１２０から充電されるとともに、高圧発電機８１からも充電されるので、第２バッテリ６２Ｂよりも充電が促進される傾向がある。第１バッテリ６２Ａが過充電状態になるにつれて、第２バッテリ６２Ｂの充電量は徐々に減少して充電不足の状態になる。つまり、第１バッテリ６２Ａが過充電状態になると、第１バッテリ６２Ａに直列接続されている第２バッテリ６２Ｂは充電されにくくなる。このままでは、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とが不均等になってしまうので、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧管理は難しい。
【００６９】
これに対して、制御部６１は、充電用リレー１４３の接続状態、つまり充電断接手段１４３の接続状態であって（ＳＴ０３）、直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧ＥＨの１／２が第１バッテリ６２Ａのみの電圧ＥＬを下回ったという、「電圧不均等条件が満たされた」と判断したときに（ＳＴ０６）、充電断接手段１４３を遮断させる（ＳＴ０７）ように構成したものである。
【００７０】
すなわち、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間を充電断接手段１４３にて接続した状態で、互いに直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧ＥＨの１／２が、第１バッテリ６２Ａのみの電圧ＥＬを下回ったときに、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とが、不均等（電圧不均等）であると、判断することにした。
【００７１】
つまり、制御部６１は電圧不均等条件が満たされたと判断して、充電断接手段１４３を遮断することにより、低圧発電機１２０で第１バッテリ６２Ａのみを充電することができないようにする。直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂ全体については、そのまま高圧発電機８１で充電できる。
【００７２】
このようにすることで、簡単な構成にもかかわらず、第１バッテリ６２Ａと第２バッテリ６２Ｂとに均等に充電することができる。この結果、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とを、簡便に精度良く均等にすることができる。従って、低コストで第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧管理を十分に行うことができる。
【００７３】
さらに制御部６１は、充電装置１００における主電源スイッチ４４（つまり、除雪機１０のメインスイッチ４４）がオン作動した時点（ＳＴ０２）に、電圧不均等条件の判断をする（ＳＴ０６）ように構成したことを特徴とする。
【００７４】
主電源スイッチ４４をオンにした時点（オンの直後）には、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂに接続されている負荷Ｍ１，Ｍ２がほとんど作動していないので、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧は平準化し、安定している。制御部６１は、このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
【００７５】
次に、制御部６１の変形例について図１０に基づき説明する。
図１０は本発明に係る変形例の制御部の制御フローチャートである。
ＳＴ１０１；エンジン１４が作動中であるか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１０２に進み、ＮＯならＹＥＳになるまでＳＴ１０１を繰り返す。例えば、メインスイッチ４４がオン状態であるときに、エンジン１４が作動中であると判断する。
【００７６】
ＳＴ１０２；電動モータ２１Ｌ，２１Ｒが停止中であるか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１０３に進み、ＮＯならＳＴ１０１に戻る。例えば、（１）走行準備レバー４２から手を離した状態か、（２）方向速度レバー５３の操作位置を「中立位置」に戻した状態かの、何れかのときに、電動モータ２１Ｌ，２１Ｒが停止中であると判断する。
【００７７】
ＳＴ１０３；充電用リレー１４３をオンにする。つまり、励磁コイル１４３ａを励磁させることにより常開接点１４３ｂをオン（閉）にする。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
【００７８】
ＳＴ１０４；直列接続された第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧ＥＨ、つまり、高電圧系の電圧ＥＨ（高電圧ＥＨ）を計測する。高電圧ＥＨについては、第１電圧センサ１４１で計測すればよい。
ＳＴ１０５；第１バッテリ６２Ａのみの電圧ＥＬ、つまり、低電圧系の電圧ＥＬ（低電圧ＥＬ）を計測する。低電圧ＥＬについては、第２電圧センサ１４２で計測すればよい。
【００７９】
ＳＴ１０６；高電圧系の電圧ＥＨの１／２が低電圧系の電圧ＥＬを下回ったか（（ＥＨ／２）＜ＥＬ）否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１０７に進み、ＮＯならＳＴ１０８に進む。「（ＥＨ／２）＜ＥＬ」なら、電圧不均等条件が満たされたと判断してＹＥＳとなる。
【００８０】
ＳＴ１０７；電圧不均等条件が満たされたので、充電用リレー１４３をオフにした後に、ＳＴ１０１に戻る。つまり、励磁コイル１４３ａを非励磁にすることにより常開接点１４３ｂをオフ（開）にする。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は、接続状態から遮断状態に切り替わる。
ＳＴ１０８；電圧不均等条件が満たされないので、充電用リレー１４３をオンにした後に、ＳＴ１０１に戻る。常開接点１４３ｂはオン（閉）になる。この結果、低圧発電機１２０と第１バッテリ６２Ａとの間は接続状態を維持する、又は、遮断状態から接続状態に切り替わる。
【００８１】
変形例の充電装置１００の説明をまとめると、次の通りである。
制御部６１は、エンジン１４が作動状態にあるという条件（ＳＴ１０１）と、第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂにて給電される電気部品のうち少なくとも消費電力が大きい電気部品（電動モータ２１Ｌ，２１Ｒ）が停止状態にあるという条件（ＳＴ１０２）との、２つの条件を満たしているときに、電圧不均等条件の判断をする（ＳＴ１０６）ように構成したことを特徴とする。
【００８２】
従って、変形例の構成によれば、上記図１〜図９に示す実施例の作用、効果を有するとともに、さらに次の作用、効果を奏する。
すなわち、エンジン１４が作動状態であっても、走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する電動モータ２１Ｌ，２１Ｒ等の、消費電力の大きい電気部品（負荷）が停止状態であれば、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂから取り出される電力の偏りがほとんどないので、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧は比較的平準化し、安定している。制御部６１は、このような安定した電圧に基づいて電圧不均等条件を判断するので、より正確な判断をすることができる。
【００８３】
例えば、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とが均等であるとき（電圧不均等条件を満たしていないとき）には、アイドリング状態のエンジン１４にて高圧・低圧発電機８１，１２０を駆動することで、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂに均等に充電することができる。
【００８４】
なお、本発明は実施の形態では、制御部６１は、図９に示す制御フローと図１０に示す制御フローとを組み合わせた構成にすることができる。
例えば、図９に示す制御フローのＳＴ０７やＳＴ０８の内容を実行した後に、図１０に示す制御フローのＳＴ１０１に進むことで、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０８を実行する構成に、することができる。
【００８５】
さらにまた、制御部６１を次の（１）〜（５）の組合せ構造にしてもよい。
（１）図９のＳＴ０４〜ＳＴ０８は廃止する。
（２）図９のＳＴ０１〜ＳＴ０３を実行した後に、図１０のＳＴ１０１に進み、ＳＴ１０１及びＳＴ１０２を実行する。
（３）ＳＴ１０２でＹＥＳなら、ＳＴ１０３を実行した後に、ＳＴ０１又はＳＴ１０１に戻る。
（４）ＳＴ１０２でＮＯなら、ＳＴ１０１へ直接戻らないで、ＳＴ１０４に進む。
（５）ＳＴ１０４〜ＳＴ１０８を実行した後に、ＳＴ０１又はＳＴ１０１に戻る。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の充電装置１００は、オーガ等の除雪作業部１３をエンジン１４で駆動するとともに、走行部１１Ｌ，１１Ｒを電動モータ２１Ｌ，２１Ｒで駆動するようにし、前進走行しつつ前部の除雪作業部１３で雪を掻き集めて除雪するオーガ式除雪機１０に搭載するのに、好適である。
【００８７】
一般に、オーガ式除雪機は、使用する季節や用途が限定されるとともに使用時間も限られる作業機である。このような作業機に、複雑で高価な充電装置を搭載するには、保守・点検作業や製造コストの面から、限界がある。
【００８８】
これに対して、本発明の充電装置１００をオーガ式除雪機１０に搭載したことにより、オーガ等の除雪作業部１３を駆動するエンジン１４で、高圧・低圧発電機８１，１２０を駆動する駆動源を兼ねることができる。さらには、第１・第２バッテリ６２Ａ，６２Ｂから、（１）走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する電動モータ２１Ｌ，２１Ｒのように、高電圧で且つ消費電力の変動が大きい負荷に、高電圧の電力を供給し、（２）低電圧で消費電力の変動が小さい負荷に、低電圧の電力を供給することができる。そして、第１バッテリ６２Ａの電圧と第２バッテリ６２Ｂの電圧とが均等になるように、各バッテリ６２Ａ，６２Ｂの電圧管理を十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る除雪機（作業機）の側面図である。
【図２】本発明に係る除雪機の模式的平面図兼制御系統図である。
【図３】本発明に係る操作部の斜視図である。
【図４】本発明に係る操作部の平面図である。
【図５】本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図である。
【図６】本発明に係る充電装置の回路図である。
【図７】本発明に係る低圧交流発電機の断面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
【図１０】本発明に係る変形例の制御部の制御フローチャートである。
【図１１】従来の充電装置の回路図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…オーガ式除雪機、１１Ｌ，１１Ｒ…走行部、１３…除雪作業部、１４…エンジン、１９…機体、２１Ｌ，２１Ｒ…消費電力が大きい電気部品（電動モータ）、４４…主電源スイッチ（メインスイッチ）、６１…制御部、６２Ａ…第１バッテリ、６２Ｂ…第２バッテリ、８１…高圧発電機、１００…充電装置、１２０…低圧発電機、１４１…第１電圧センサ、１４２…第２電圧センサ、１４３…充電断接手段（充電用リレー）、ＥＨ…直列接続された第１・第２バッテリの電圧、ＥＬ…第１バッテリのみの電圧。
【図１】
0004471298.tif 000002
【図２】
0004471298.tif 000003
【図３】
0004471298.tif 000004
【図４】
0004471298.tif 000005
【図５】
0004471298.tif 000006
【図６】
0004471298.tif 000007
【図７】
0004471298.tif 000008
【図８】
0004471298.tif 000009
【図９】
0004471298.tif 000010
【図１０】
0004471298.tif 000011
【図１１】
0004471298.tif 000012