(57)【要約】【課題】モータで発生する回生電力をバッテリに適切に充電する制御を行うことにより、回生用抵抗器の小型化及びエネルギーの有効利用を図ることができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】乗用型芝刈り車両１は、電力を供給するバッテリＢと、バッテリＢからの電力によって走行用の駆動力を発生するモータ４１と、車両の速度を検出する速度センサ３６と、車両の姿勢を検出する３Ｄジャイロセンサ３７と、速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に基づいてモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定する回生電力量推定部３８ｂと、回生電力量推定部３８ｂの推定結果に応じてバッテリＢの充電量を制御する充電制御部３８ｂとを備える。【選択図】図２
2012070554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給するバッテリと、該バッテリからの電力によって走行用の駆動力を発生するモータとを備える乗用型芝刈り車両において、
車両の速度を検出する第１センサと、
車両の姿勢を検出する第２センサと、
前記第１，第２センサの検出結果に基づいて、前記モータで発生する回生電力の電力量を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に応じて前記バッテリの充電量を制御する制御部と
を備えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
【請求項２】
前記推定部は、前記第１センサの検出結果に応じた車両の慣性エネルギーを求めるとともに、前記第２センサの検出結果に応じた車両に対する勾配抵抗を求め、該慣性エネルギーと該勾配抵抗とを用いて前記モータで発生する回生電力の電力量を推定することを特徴とする請求項１記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項３】
前記推定部は、車両の速度と車両の慣性エネルギーとの関係を示す第１テーブルと、車両の姿勢と車両に対する勾配抵抗との関係を示す第２テーブルとを有しており、
前記第１テーブルを用いて前記第１センサの検出結果に応じた車両の慣性エネルギーを求め、前記第２テーブルを用いて前記第２センサの検出結果に応じた車両に対する勾配抵抗を求める
ことを特徴とする請求項２記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記バッテリの充電状態が予め設定された目標充電状態を超えないように、前記バッテリの充電量を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項５】
前記モータで発生する回生電力を前記バッテリに回収することで制動をかける第１制動装置と、
車両が備える車輪に機械的な力を作用させることで制動をかける第２制動装置とを備えており、
前記制御部は、前記推定部で推定される前記回生電力の電力量に応じて、前記第１，第２制動装置の制動量を調整することにより前記バッテリの充電量を制御する
ことを特徴とする請求項４記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項６】
電力を供給するバッテリと、該バッテリからの電力によって走行用の駆動力を発生するモータとを備える乗用型芝刈り車両の制御方法であって、
車両の速度を検出する第１ステップと、
車両の姿勢を検出する第２ステップと、
前記第１，第２ステップの検出結果に基づいて、前記モータで発生する回生電力の電力量を推定する第３ステップと、
前記第３ステップの推定結果に応じて前記バッテリの充電量を制御する第４ステップと
を有することを特徴とする乗用型芝刈り車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者が乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能な乗用型芝刈り車両及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用型芝刈り車両は、車輪が取り付けられた車体と、車体に設けられた昇降可能な芝刈りユニット（リール）とを備えており、作業者が車両に乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能である。このため、乗用型芝刈り車両は、作業者が車両の後側から操作する手押し式（ウォークビハインド式）芝刈り車両よりも、例えばゴルフ場におけるグリーンや競技場等の広範な領域の芝を刈り取るのに適している。
【０００３】
従来の乗用型芝刈り車両は、ガソリンエンジン等の内燃機関を動力発生源として備えており、油圧ポンプを駆動することにより発生する油圧動力を用いて車輪や油圧シリンダ（芝刈りユニットを昇降させる油圧シリンダ）を駆動するものが多かった。しかしながら、近年では、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を低減すべく、エンジンの動力で発電して蓄電池に充電することにより、走行部や芝刈りユニットの駆動（昇降を含む）をモータで行うハイブリッド方式の乗用型芝刈り車両や、エンジンを廃止して大容量蓄電池から供給される電力によって走行部や芝刈りユニットの駆動（昇降を含む）をモータで行う電動式の乗用型芝刈り車両の研究・開発が盛んに行われている。
【０００４】
このような乗用型芝刈り車両が備えるモータは、駆動源として動作するばかりではなく発電機としても動作するため、車両の減速時等においては回生電力がモータで発生する。モータで発生した回生電力は、例えば回生電力を消費するために設けられた回生抵抗器で消費されるか、或いはモータを駆動する電力を供給する二次電池（バッテリ）の充電に用いられる。尚、以下の特許文献１には、左右車輪が左右の車軸側電動モータによって独立に走行駆動される電動対地作業車両の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、モータで発生する回生電力を回生抵抗器で消費させる場合には、以下の問題が考えられる。つまり、モータで発生した回生電力を回生用抵抗器で消費させようとすると回生用抵抗器は発熱するため、乗用型芝刈り車両に回生用抵抗器を設置するには、電力容量の大きな抵抗器を選択する必要があり、また温度上昇を防止する観点からある程度のスペースが必要になるという問題がある。また、モータで発生した回生電力は無駄に消費されているだけであり、エネルギーの有効利用が図られていないという問題がある。
【０００７】
モータで発生する回生電力を用いてバッテリを充電する場合には、エネルギーの有効利用は図られてはいるが以下の問題が考えられる。つまり、モータの回生電力の電力量は、車両の走行速度、走行路の状況（例えば、下り坂、上り坂、平地の別）等により大きく異なるため、バッテリが過充電されることがあるという問題がある。また、バッテリが過充電の状態にあり、モータで発生する回生電力を消費できない場合には、電圧上昇が生じて電動装置停止等の異常が生ずる可能性も考えられる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータで発生する回生電力をバッテリに適切に充電する制御を行うことにより、回生用抵抗器の小型化及びエネルギーの有効利用を図ることができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の乗用型芝刈り車両は、電力を供給するバッテリ（Ｂ）と、該バッテリからの電力によって走行用の駆動力を発生するモータ（４１）とを備える乗用型芝刈り車両（１）において、車両の速度を検出する第１センサ（３６）と、車両の姿勢を検出する第２センサ（３７）と、前記第１，第２センサの検出結果に基づいて、前記モータで発生する回生電力の電力量を推定する推定部（３８ａ）と、前記推定部の推定結果に応じて前記バッテリの充電量を制御する制御部（３８ｂ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記推定部が、前記第１センサの検出結果に応じた車両の慣性エネルギーを求めるとともに、前記第２センサの検出結果に応じた車両に対する勾配抵抗を求め、該慣性エネルギーと該勾配抵抗とを用いて前記モータで発生する回生電力の電力量を推定することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記推定部が、車両の速度と車両の慣性エネルギーとの関係を示す第１テーブル（Ｔ１）と、車両の姿勢と車両に対する勾配抵抗との関係を示す第２テーブル（Ｔ２）とを有しており、前記第１テーブルを用いて前記第１センサの検出結果に応じた車両の慣性エネルギーを求め、前記第２テーブルを用いて前記第２センサの検出結果に応じた車両に対する勾配抵抗を求めることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御部が、前記バッテリの充電状態が予め設定された目標充電状態を超えないように、前記バッテリの充電量を制御することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記モータで発生する回生電力を前記バッテリに回収することで制動をかける第１制動装置と、車両が備える車輪に機械的な力を作用させることで制動をかける第２制動装置とを備えており、前記制御部が、前記推定部で推定される前記回生電力の電力量に応じて、前記第１，第２制動装置の制動量を調整することにより前記バッテリの充電量を制御することを特徴としている。
本発明の乗用型芝刈り車両の制御方法は、電力を供給するバッテリ（Ｂ）と、該バッテリからの電力によって走行用の駆動力を発生するモータ（４１）とを備える乗用型芝刈り車両（１）の制御方法であって、車両の速度を検出する第１ステップ（Ｓ１１）と、車両の姿勢を検出する第２ステップ（Ｓ１２）と、前記第１，第２ステップの検出結果に基づいて、前記モータで発生する回生電力の電力量を推定する第３ステップ（Ｓ１３）と、前記第３ステップの推定結果に応じて前記バッテリの充電量を制御する第４ステップ（Ｓ１４）とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両の速度及び姿勢をそれぞれ検出し、これらの検出結果に基づいてモータで発生する回生電力の電力量を推定し、この推定結果に応じてバッテリの充電量を制御しているため、モータで発生する回生電力を用いてバッテリの適切な充電制御を行うことができ、その結果として回生用抵抗器を小型化或いは回生用抵抗器を不要とすることができるとともに、エネルギーの有効利用を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われる回生電力の電力量を推定する処理を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われるバッテリＢの充電制御を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法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】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、フレーム１０に支持される２つの前輪１１ａ，１１ｂ及び１つの後輪１２と、２つの前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び１つの後側芝刈りユニット１４とを備えており、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２によって走行しつつ、走行経路に沿って前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４により芝の刈り取りを行う。
【００１３】
図１に示す乗用型芝刈り車両１は、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両である。尚、乗用型芝刈り車両１が備える前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々には、刈り取られた芝（刈芝）を収容するバケットが取り付けられるが、図１ではバケットが取り外されている状態を図示している。
【００１４】
フレーム１０の略中央上部には、作業者が着席するシート１５が配設されている。このシート１５の前方上部にはステアリングホイール１６が設けられており、前方下部には後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が設けられている。シート１５に着席した作業者によってステアリングホイール１６が操作されることで乗用型芝刈り車両１の進行方向が定められ、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が操作されることにより、乗用型芝刈り車両１の後退、前進、停止、及び走行速度が定められる。
【００１５】
前輪１１ａ，１１ｂは、フレーム１０の右側前方下部及び左側前方下部にそれぞれ配設されており、モータ４１（図１では図示省略、図２参照）で発生する動力によって駆動される駆動輪であり、車両の左右方向に沿う回転軸の周りで回転可能にフレーム１０に支持されている。後輪１２は、フレーム１０の中央後方下部に配設されており、ステアリングホイール１６の回転量に応じて左右方向に揺動可能に構成されて操舵輪として機能する。後輪１２の左右方向への揺動に合わせて後輪１２の回転軸も揺動するため、ステアリングホイール１６を回転させることにより乗用型芝刈り車両１の進行方向が変更される。
【００１６】
ここで、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２には、ショルダーが緩やかな曲面に形成された幅広のタイヤが用いられる。これは、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２にかかる芝刈り車両１の車重及び応力を分散することによって、芝へのダメージを避けるためである。また、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２には、溝が形成されていないタイヤが用いられる。これは、接地面積を極力広くして車重を分散させて抵抗を少なくすることにより芝への負担を軽減するためである。
【００１７】
前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂは、前輪１１ａ，１１ｂの各々の前方において昇降可能に支持されており、下降して前輪１１ａ，１１ｂの前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。これら前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂの各々は、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備える。前側ローラ２１は、回転軸が車両の左右方向に設定されて、周方向に沿う溝が軸方向に複数形成された略円柱形状の部材であり、電動リール２２の前方に配設される。この前側ローラ２１は、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。
【００１８】
電動リール２２は、芝を刈るための螺旋状の刃が側面に複数形成された略円柱形状の部材であって、回転軸が車両の左右方向に設定されており、モータ２４によって駆動される。この電動リール２２は、前側ローラ２１と不図示の後側ローラとの間に配設され、刈り取った後の芝の高さの分だけ前側ローラ２１及び不図示の後側ローラよりも上方に配置されている。尚、前側ローラ２１及び不図示の後側ローラに対する電動リール２２の高さ位置は、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で微調整が可能である。不図示の後側ローラは、前側ローラ２１の様な溝が形成されていない略円柱形状の部材であり、上述した前側ローラ２１と同様に、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。
【００１９】
フレーム１０の前部には、中央部から右方向に延びる支持アーム２５ａと、中央部から左方向に延びる支持アーム２５ｂとが設けられている。支持アーム２５ａは、その右端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ａを揺動可能に支持しており、支持アーム２５ｂは、その左端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ｂを揺動可能に支持している。このため、車両の左右方向に地面が傾斜していても、その傾斜に合わせて前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを傾斜させることができる。
【００２０】
支持アーム２５ａ，２５ｂには、電動アクチュエータとしての電動シリンダ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電動シリンダ２６ａが伸縮すると支持アーム２５ａの右端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ａが昇降する。同様に、電動シリンダ２６ｂが伸縮すると支持アーム２５ｂの左端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ｂが昇降する。つまり、支持アーム２５ａ，２５ｂ及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂは、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降機構をなす。尚、図１では、前側芝刈りユニット１３ａが上昇しており、前側芝刈りユニット１３ｂが下降している状態を図示している。
【００２１】
後側芝刈りユニット１４は、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１２との間において昇降可能に支持されており、下降して後輪１２の前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。この後側芝刈りユニット１４は、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備えており、電動シリンダ２６ａ，２６ｂと同様の電動シリンダ（電動アクチュエータ）等を備える不図示の昇降機構によって昇降される。尚、後側芝刈りユニット１４も、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、車両の前後方向における回転軸の周りで揺動可能に支持されており、車両の左右方向における地面の傾斜に合わせて傾斜が可能である。
【００２２】
また、シート１５の右側前方（ステアリングホイール１６の右側）には、タッチパネル式の表示装置（例えば、液晶表示装置）２７が設けられている。この表示装置２７は、作業者の指示を入力するとともに、乗用型芝刈り車両１の現在の状態を示す情報等の各種情報を表示するものである。前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の昇降、及びこれらに設けられた電動リール２２の始動・停止は、作業者が表示装置２７を操作することによって入力される指示に応じて制御される。表示装置２７に表示される情報としては、乗用型芝刈り車両１の走行速度、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられた電動リール２２の回転速度、及び芝の育成状況を示す情報等の情報である。
【００２３】
尚、ステアリングホイール１６の下方であって、前進アクセルペダル１８とブレーキペダル１９との間には、乗用型芝刈り車両１の前方を照明する照明装置２８が設けられている。また、シート１５の後方のフレーム１０上には、乗用型芝刈り車両１を動作させる電力を供給するバッテリＢが設けられている。具体的に、バッテリＢから供給される電力は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１（図２参照）、後輪１２を揺動させる駆動力を発生する電動シリンダ４５に内蔵されるモータ４２（図２参照）、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４、及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂ（図２参照）等を駆動するために用いられる。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した構成に相当するものについては同一の符号を付してある。図２に示す通り、乗用型芝刈り車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＡＣモータドライバ３２、電動シリンダ用ドライバ３３、電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂ、ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂ、速度センサ３６（第１センサ）、３Ｄジャイロセンサ３７（第２センサ）、及び制御装置３８を備える。尚、図２では、電力が伝達される経路を実線で表しており、制御系統に係る信号の経路を破線で表している。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＢと各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）との間に設けられ、制御装置３８の制御の下で、バッテリＢから各種ドライバに供給される直流電力の電圧変換を行うとともに、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１で発生してバッテリＢに回収される回生電力の電圧変換を行う。具体的には、バッテリＢの出力電圧を昇圧して各種ドライバに印加し、或いはモータ４１で発生する起電力を降圧してバッテリＢに印加する。
【００２６】
ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生するモータ４１を駆動する。尚、図２において、モータ４１と前輪１１ａ，１１ｂとの間に設けられているブロック（符号４４が付されたブロック）は、モータ４１で発生する動力（回転動力）を、その回転数を減じて前輪１１ａ，１１ｂに伝達する減速ギア（減速器）を示している。
【００２７】
ここで、モータ４１は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生する動力発生源（電動機）として動作するばかりでなく発電機としても動作する。このため、例えば作業者が前進アクセルペダル１８又は後進アクセルペダル１７を操作することによって制御装置３８から前進又は後進を示す信号が出力された場合には、ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用いてモータ４１を電動機として動作させ、モータ４１を正転駆動又は逆転駆動する。
【００２８】
これに対し、例えば作業者がブレーキペダル１９を操作することによって制御装置３８から減速を示す信号が出力された場合には、ＡＣモータドライバ３２は、モータ４１を発電機として動作させ、モータ４１で発生する回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介してバッテリＢに回収させる。モータ４１が発電機として動作してモータ４１で発生した回生電力がバッテリＢに回収されるときには、モータ４１の回転抵抗によって制動をかける回生ブレーキ（第１制動装置）が実現される。
【００２９】
尚、図示は省略しているが、乗用型芝刈り車両１には、ディスクブレーキ、ドラムブレーキ等の前輪１１ａ，１１ｂに対して機械的な力を作用させることで制動をかける機械ブレーキ（第２制動装置）も設けられている。詳細は後述するが、モータ４１で得られるであろうと推定される回生電力の電力量に応じて、回生ブレーキによる制動量と機械ブレーキによる制動量とを調整する制御が制御装置３８によって行われる。
【００３０】
また、モータ４１には、モータ４１の回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ１がＡＣモータドライバ３２に入力されている。ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３８との間で通信を行って、回転数信号Ｓ１で示されるモータ４１の回転数、モータ４１に流れている電流、及びモータ４１で発生しているトルク等の情報を送信する。
【００３１】
電動シリンダ用ドライバ３３は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、後輪１２を揺動させる電動シリンダ４５を駆動する動力を発生するモータ４２を駆動する。このモータ４２には、電動シリンダ４５の駆動量（即ち、後輪１２の揺動角）を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられており、このエンコーダの検出結果を示す揺動角信号Ｓ２が電動シリンダ用ドライバ３３に入力されている。電動シリンダ用ドライバ３３は、制御装置３８との間で通信を行って、揺動角信号Ｓ２で示される後輪１２の揺動角等の情報を送信する。
【００３２】
電動シリンダ用ドライバ３４ａ，３４ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ４３ａ，４３ｂを駆動する。ＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂは、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３８の制御の下で、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４を駆動する。
【００３３】
ここで、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４に設けられるモータ２４の各々には、それぞれの回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ３，Ｓ４がＡＣモータドライバ３５ａ，３５ｂにそれぞれ入力されている。尚、図２では簡略化して図示しているが、ＡＣモータドライバ３５ａは、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４を駆動するドライバと、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４を駆動するドライバとを含むものである。また、回転数信号Ｓ３は、前側芝刈りユニット１３ａに設けられるモータ２４の回転数を示す信号と、前側芝刈りユニット１３ｂに設けられるモータ２４の回転数を示す信号とを含む信号である。
【００３４】
速度センサ３６は、乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。この速度センサ３６は、例えば減速ギア４４と前輪１１ａ，１１ｂとの間の駆動軸（シャフト）に取り付けられた数十〜百超の歯を有する検出用ギア（歯車）が回転することによって発生するパルスを一定時間毎にカウントし、そのカウント結果から乗用型芝刈り車両１の車速を検出するセンサである。尚、上記のパルスの間隔（インターバル時間）から車速を検出するセンサを用いても良い。
【００３５】
３Ｄジャイロセンサ３７は、乗用型芝刈り車両１の姿勢を検出するセンサである。具体的には、水平面内における互いに直交する２つの軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の周りの回転角（θＸ，θＹ）及び水平面に直交する垂直方向の軸（Ｚ軸）の周りの回転角（θＺ）、並びにＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸各々の加速度を検出するセンサである。このため、車速の加減速及び坂の上り下りが判断できる。尚、ここでは乗用型芝刈り車両１の姿勢の検出に３Ｄジャイロセンサ３７を用いる例について説明するが、３Ｄジャイロセンサ３７に代えて乗用型芝刈り車両１の前後方向の傾きのみを検出する傾斜センサを用いることも可能である。以上の速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果は制御装置３８に出力される。
【００３６】
制御装置３８は、乗用型芝刈り車両１を統括して制御する。例えば、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による電力消費量を制御するとともに、各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２〜ＡＣモータドライバ３５ｂ）から送信されてくる信号を参照しつつ、各種ドライバによる各種モータ（モータ２４，４１〜４３ｂ）の駆動量の制御を行う。
【００３７】
また、制御装置３８は、回生電力量推定部３８ａ（推定部）及び充電制御部３８ｂ（制御部）を備えており、モータ４１で発生する回生電力を用いたバッテリＢの充電制御を行う。回生電力量推定部３８ａは、速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に基づいて、モータ４１で発生する回生電力の電力量を推定する。具体的には、速度センサ３６の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１の慣性エネルギーと、３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗とを求め、これらを用いてモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定する。
【００３８】
図３は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われる回生電力の電力量を推定する処理を説明するための図である。図３に示す通り、回生電力量推定部３８ａは、乗用型芝刈り車両１の速度と慣性エネルギーとの関係を示すテーブルＴ１（第１テーブル）と、勾配（乗用型芝刈り車両１の前後方向の姿勢）と乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗との関係を示すテーブルＴ２（第２テーブル）とを有している。
【００３９】
一般的に物体の運動エネルギーは、物体の質量と物体の速度の２乗との積に比例する。乗用型芝刈り車両１の質量が一定（例えば、８００ｋｇ）であるとした場合には、テーブルＴ１は、図３に示す通り、乗用型芝刈り車両１の慣性エネルギーが車速の２乗に比例するものとなる。また、乗用型芝刈り車両１の質量が一定（例えば、８００ｋｇ）であるとした場合には、テーブルＴ２は、図３に示す通り、乗用型芝刈り車両１の重量にＳＩＮ(勾配角度)を乗じたものとなる。つまり、乗用型芝刈り車両１の重量をＷとし、勾配をθとすると、勾配抵抗Ｒｅは、Ｒｅ＝Ｗ・sinθなる式で表される。
【００４０】
回生電力量推定部３８ａは、図３に示すテーブルＴ１を用いて速度センサ３６の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１の慣性エネルギーを求め、テーブルＴ２を用いて３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗を求める。例えば、速度センサ３６によって検出された乗用型芝刈り車両１の車速が１０［ｋｍ／ｈ］である場合には、図３に示すテーブルＴ１から乗用型芝刈り車両１の慣性エネルギーとして約２．５［ｋＪ］を求める。また、例えば３Ｄジャイロセンサ３７によって検出された勾配（乗用型芝刈り車両１の前後方向の姿勢）が３０［度］である場合には、図３に示すテーブルＴ２から乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗として約４００［ｋｇ］を求める。
【００４１】
また、回生電力量推定部３８ａは、図３に示す演算手段５１〜５４を備えており、テーブルＴ１，Ｔ２を用いて求めた慣性エネルギー及び勾配抵抗に対して各種演算を施すことによりモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定する。尚、演算手段５１〜５４は、例えば論理回路等のハードウェアにより実現されていても良く、ソフトウェアにより実現されていても良い。
【００４２】
演算手段５１は、テーブルＴ２を用いて求められた勾配抵抗に対し、３Ｄジャイロセンサ３７によって検出された勾配の角度が俯角（下向きの角度）である場合には正符号を付し、仰角（上向きの角度）である場合には負符号を付す演算を行う。演算手段５２は、演算手段５１の演算結果に対して予め設定された係数（ｋ１）を乗算する演算を行う。演算手段５３は、テーブルＴ１を用いて求められた慣性エネルギーと演算手段５２の演算結果とを乗算する演算を行う。また、演算手段５４は、演算手段５３の演算結果に対して予め設定された係数（ｋ２）を乗算する演算を行う。このような演算が行われることによって回生電力の電力量が推定される。
【００４３】
充電制御部３８ｂは、回生電力量推定部３８ａの推定結果に応じてバッテリＢの充電量を制御する。但し、バッテリＢの充電状態が予め設定された目標充電状態を超えないようにバッテリＢの充電量を制御する。図４は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両で行われるバッテリＢの充電制御を説明するための図である。尚、図４においては、回生電力量推定部３８ｂで推定された回生電力の電力量を横軸にとり、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ）を縦軸にとっている。但し、理解を容易にするために、横軸にとった回生電力の電力量は、バッテリＢで充電可能な電力量に対するパーセンテージで表している。尚、バッテリＢの目標充電状態は７０％に設定されているとする。
【００４４】
充電制御部３８ｂは、バッテリＢの現在の充電状態と回生電力量推定部３８ａで推定される回生電力量との関係が図中符号Ｒ１が付された領域（斜線が付されていない領域）に含まれる関係である場合には、機械ブレーキを用いずに回生ブレーキのみで制動をかける制御を行う。これに対し、同関係が図中符号Ｒ２が付された領域（斜線が付された領域）に含まれる関係である場合には、回生ブレーキに加えて機械ブレーキを用いて制動をかける制御を行う。
【００４５】
例えば、バッテリＢの現在の充電状態が５９％であって、回生電力量推定部３８ａで推定される回生電力の電力量がバッテリＢの全容量の１０％に相当する電力量であり、バッテリＢの現在の充電状態と回生電力量推定部３８ａで推定される回生電力量との関係が図４中の領域Ｒ１に含まれる関係である場合について考える。かかる場合には、モータ４１で発生するであろうと推定される回生電力の全てをバッテリＢに充電しても、バッテリＢの充電状態は目標充電状態である７０％を超えない。このため、充電制御部３８ｂは、モータ４１発生する回生電力の全てをバッテリＢに回収させるべく、機械ブレーキを用いずに回生ブレーキのみで制動をかける制御を行う。
【００４６】
これに対し、例えば、バッテリＢの現在の充電状態が５９％であって、回生電力量推定部３８ａで推定される回生電力の電力量がバッテリＢの全容量の２０％に相当する電力量であり、バッテリＢの現在の充電状態と回生電力量推定部３８ａで推定される回生電力量との関係が図４中の領域Ｒ２に含まれる関係である場合について考える。かかる場合には、モータ４１で発生するであろうと推定される回生電力の全てをバッテリＢに充電してしまうと、バッテリＢの充電状態は目標充電状態である７０％を超えてしまう。
【００４７】
このため、充電制御部３８ｂは、バッテリＢの充電状態が目標充電状態を超えないようにすべく回生ブレーキに加えて機械ブレーキを用いて制動をかける制御を行う。具体的には、回生電力量推定部３８ａで推定された電力量（バッテリＢの全容量の２０％に相当する電力量）のうち、目標充電状態である７０％と現在の充電状態である５９％との差分である１１％に相当する分の電力はバッテリＢの充電に用いることができ、残りの９％に相当する分の電力はバッテリＢの充電に用いることができない。従って，充電制御部３８ｂは、１１％に相当する分の電力をバッテリＢに回収させるべく、回生ブレーキによる制動量と機械ブレーキによる制動量とを１１対９に調整する制御を行う。
【００４８】
次に、上記構成における乗用型芝刈り車両１の制御方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。尚、図５に示すフローチャートは、乗用型芝刈り車両１上のシート１５に着席した作業者によりキー操作が行われて乗用型芝刈り車両１が始動されてから、作業者によるキー操作が行われて乗用型芝刈り車両１が停止されるまで一定の時間間隔で実行される。
【００４９】
図５に示すフローチャートの処理が開始されると、まず速度センサ３６によって乗用型芝刈り車両１の車速が検出され（ステップＳ１１：第１ステップ）、次いで３Ｄジャイロセンサ３７によって乗用型芝刈り車両１の前後方向の姿勢が検出される（ステップＳ１２：第２ステップ）。これら速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果は制御装置３８の回生電力量推定部３８ａに入力され、これらの検出結果に基づいた回生電力量が推定される（ステップＳ１３：第３ステップ）。
【００５０】
具体的には、図３に示すテーブルＴ１を用いて速度センサ３６の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１の慣性エネルギーが求められるとともに、テーブルＴ２を用いて３Ｄジャイロセンサ３７の検出結果に応じた乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗が求められる。そして、これら慣性エネルギー及び分配抵抗に対して、図３中に示す演算手段５１〜５４による各種演算が行われることによりモータ４１で発生する回生電力の電力量が推定される。
【００５１】
回生電力量推定部３８ａによって回生電力量が推定され、推定された回生電力量がバッテリＢを充電し得る電力量である場合には、推定された回生電力量に応じたバッテリＢの充電量の制御が充電制御部３８ｂによって行われる（ステップＳ１４：第４ステップ）。具体的には、バッテリＢの現在の充電状態と回生電力量推定部３８ａで推定された回生電力量との関係が図４中の符号Ｒ１が付された領域（斜線が付されていない領域）に含まれる関係であるときには、充電制御部３８ｂは機械ブレーキを用いずに回生ブレーキのみで制動をかける制御を行う。かかる制御を行うことで、充電制御部３８ｂは、モータ４１で発生した回生電力の全てをバッテリＢに回収させる。
【００５２】
これに対し、バッテリＢの現在の充電状態と回生電力量推定部３８ａで推定された回生電力量との関係が図４中の符号Ｒ２が付された領域（斜線が付された領域）に含まれる関係であるときには、充電制御部３８ｂは回生ブレーキによる制動力と機械ブレーキによる制動力とを調整し、回生ブレーキに加えて機械ブレーキを用いて制動をかける制御を行う。これにより、バッテリＢの充電状態が目標充電状態を超えないように制御される。尚、回生電力量推定部３８ａで推定された回生電力量がバッテリＢを充電し得る電力量でない場合（例えば、推定された回生電力量の値が零又は負の場合）には、ステップＳ１４の処理は省略される。
【００５３】
以上説明した通り、本実施形態では、速度センサ３６及び３Ｄジャイロセンサ３７が乗用型芝刈り車両１の速度及び前後方向の姿勢をそれぞれ検出し、これらの検出結果に基づいて回生電力量推定部３８ａがモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定し、回生電力量推定部３８ａの推定結果に応じて充電量制御部３８ｂがバッテリＢの充電量を制御している。これにより、モータ４１で発生する回生電力を用いてバッテリＢの適切な充電制御を行うことができ、その結果として回生用抵抗器を小型化或いは回生用抵抗器を不要とすることができるとともに、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００５４】
以上、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、回生電力量推定部３８ｂがテーブルＴ１，Ｔ２を用いてモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定する例について説明した。しかしながら、必ずしもテーブルＴ１，Ｔ２を用いる必要はなく、乗用型芝刈り車両１の速度と慣性エネルギーとの関係を示す関数及び乗用型芝刈り車両１に対する勾配抵抗との関係を示す関数を用いてモータ４１で発生する回生電力の電力量を推定しても良い
【００５５】
また、上記実施形態では、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、動力発生源としてエンジン及びモータを備えており、これらの動力発生源で発生する動力を用いて走行を行うハイブリッド式の乗用型芝刈り車両にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１            乗用型芝刈り車両
３６          速度センサ
３７          ３Ｄジャイロセンサ
３８ａ        回生電力量推定部
３８ｂ        充電制御部
４１          モータ
Ｂ            バッテリ
Ｔ１，Ｔ２    テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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