(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度レバーにて走行輪等の走行部の目標走行速度を零から任意の値に設定し、前記走行部を電動モータにて駆動し、この電動モータへの電力の一部又は全部を発電機から供給し、この発電機を比較的小負荷の作業部を駆動する小型のエンジンにて駆動することで、走行部の実走行速度を前記目標走行速度にするべく電動モータの回転を制御するようにした作業機において、
この作業機は、前記目標走行速度の変化に応じて前記電動モータの回転数が変化することで前記発電機の発電量が増加したときに、この発電量を確保するべく前記エンジンの回転数を確保するようにスロットルバルブの開度を制御する制御部を備えたことを特徴とする作業機。
【請求項２】
前記制御部は、前記走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップと、前記スロットルバルブの開度が上限開度に達したときには前記エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときの前記エンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップと、前記スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときには前記補正係数を１とするステップと、これらの補正係数を前記必要加速度に乗じるステップと、この補正した必要加速度にて前記電動モータの回転を制御するステップと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業部の駆動源となるエンジン及び走行部の駆動源となる電動モータを備えた作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、作業機としては、作業部の駆動源と走行部の駆動源とを分離した機種が開発されてきている。例えば作業部をエンジンで駆動し、走行部を電動モータで駆動する。電動モータの回転を制御する方式であるから、比較的小回りの利く作業機にすることができる。このような作業機としては、例えば特開平３−４３０１３号公報「自力走行芝刈機」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
【０００３】
この従来の技術は、同公報の第１図によれば、エンジン２（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）にて芝刈り用カッタ３を駆動し、バッテリ４９を電源とする走行用駆動モータ２０にて前輪１０を駆動し、コントローラ５３にて走行用駆動モータ２０を回転制御するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術は、走行用駆動モータ２０の消費電力をバッテリ４９の電力だけでまかなうものであり、長時間にわたって作業をするには限界がある。しかも大容量のバッテリ４９を備える必要がある。大容量のバッテリ４９は大型で大重量であり、小型の作業機に搭載することは得策ではない。
【０００５】
そこで、エンジン２にて芝刈り用カッタ３の他に発電機をも駆動し、この発電機にてバッテリ４９を充電し、これら発電機並びにバッテリ４９を走行用駆動モータ２０の電源とすることが考えられる。発電機にて発生させた電力だけで走行用駆動モータ２０の消費電力をまかなうとともに、余った電力をバッテリ４９に充電することができる。このようにすれば、バッテリ４９の小型化を図ることができるので、作業機への搭載スペースの削減を図るとともに作業機を軽量にするには有利である。しかも、長時間にわたって作業をすることができる。
【０００６】
ところで、芝刈り用カッタ３のような小負荷の作業部を駆動するエンジン２としては、小型エンジンを採用することが多い。しかし、作業機の運転にあたっては、作業状況に応じて走行速度を大幅に変更して使用されることがある。例えば、スロットルバルブの開度を絞って小型エンジンを低速回転させているときであっても、走行用駆動モータ２０を急激に加速させて高速走行状態にする場合がある。
【０００７】
常に発電機で発生した電力にて走行用駆動モータ２０を駆動させるので、走行用駆動モータ２０の加速度が大きいと、発電機による発電量も多く要求される。要求される発電量が急増すれば、エンジン２の負担も急増する。エンジン２の負担が急激に過大になるとエンジン２の回転数は低下する。エンジン回転数が下がると芝刈り用カッタ３の回転数も下がるので、作業効率は低下する。
【０００８】
これに対して、エンジン２の回転数を維持するためには、エンジンスロットルレバーを手動操作してスロットルバルブの開度を調整すればよい。しかし、速度レバーを操作して走行用駆動モータ２０を加速させたり減速させる度に、エンジンスロットルレバーをも操作するのでは面倒であり、操作性を高めるには改良の余地がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、小型のエンジンで作業部並びに発電機を駆動し、この発電機を走行用電動モータの電源とする作業機において、走行用電動モータを加減速させたときにエンジンの回転数を簡単に維持することにより作業機の操作性を高めることができる技術を提供することにある。
さらに本発明の目的は、エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、速度レバーにて走行輪等の走行部の目標走行速度を零から任意の値に設定し、走行部を電動モータにて駆動し、この電動モータへの電力の一部又は全部を発電機から供給し、この発電機を比較的小負荷の作業部を駆動する小型のエンジンにて駆動することで、走行部の実走行速度を目標走行速度にするべく電動モータの回転を制御するようにした作業機において、
この作業機に、目標走行速度の変化に応じて電動モータの回転数が変化することで発電機の発電量が増加したときに、この発電量を確保するべくエンジンの回転数を確保するようにスロットルバルブの開度を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
電動モータの回転数の増加に伴い消費電力が増すことで、発電機の発電量は多く必要である。この発電量を確保するには、エンジンの回転数を確保する必要がある。このエンジンの回転数を確保するために、制御部によってスロットルバルブの開度を自動的に制御するようにした。従って、エンジンの回転数を簡単に維持させることができる。速度レバーを操作して電動モータを加速させたり減速させる度に、エンジンスロットルレバーをも操作する必要はない。このため、作業機の操作性を高めることができる。
【００１２】
さらには、電動モータの回転数が減少することで発電機の発電量が少なくてすむときには、エンジンに掛る負荷が小さいので、エンジンも低速ですむ。従って、制御部はスロットルバルブの開度を自動的に下げる。エンジンを不必要に高速状態に維持させないので、燃料を節約することができるとともに、エンジンの長寿命化を図ることができる。
また、大きな発電量を確保するときの、大きな負荷に対するエンジンの回転数の低下を抑制することができるので、作業機の作業効率を確保することができる。
【００１３】
請求項２は、制御部が、走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップと、スロットルバルブの開度が上限開度に達したときにはエンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップと、スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときには補正係数を１とするステップと、これらの補正係数を必要加速度に乗じるステップと、この補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
電動モータの回転数が増加したときに、エンジンの出力に余裕がある状態では、スロットルバルブの開度を自動的に上げることで、電動モータの回転数の増加に伴う消費電力を賄うようにした。従って、走行部の実走行速度の大きさに応じて定めた必要加速度に近い値で、電動モータの回転を加速することができる。
【００１５】
一方、スロットルバルブの開度が上限開度に達し、エンジンの出力に余裕がなくなった状態では、補正された小さい必要加速度で、電動モータの回転を加速するようにした。従って、エンジンの回転数に応じた最適な加速度で電動モータの回転を制御することができる。電動モータの加速度がエンジンの回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機による発電量も抑制される。この結果、エンジンの負担を軽減することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンの回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部の作業効率を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施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、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１７】
図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、電動車両としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラ１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１８】
エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。
エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。このようにして、発電機１７を、比較的小負荷の作業部（ブロア１４及びオーガ１３）を駆動する小型のエンジン１２にて駆動する。
オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１９】
左のクローラ１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラ１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００２０】
従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するように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。
【００２１】
図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００２２】
左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００２３】
メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００２４】
図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００２５】
また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する部材であり、スプリング４１の引き作用により、図の状態（フリー状態）になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
【００２６】
図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及び情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。
なお、制御部４４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。
【００２７】
先ず、作業部系の作動を説明する。
メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。
【００２８】
エンジンスロットルレバー３５は、作業者の手で前後往復させることができ、そのポジションに応じた電圧をポテンショメータ４６で発生させる。エンジンスロットルレバー３５の位置情報をポテンショメータ４６から得た制御部４４は、スロットルアクチュエータ４７を介してスロットルバルブ４８の開度を制御し、スロットルバルブ４８の開度をスロットル開度センサ５５で検出して、その信号に基づいて開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、エンジン１２の回転数を制御することができる。さらに制御部４４は、他の検出信号に基づいてスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。
エンジン１２の回転数についてはエンジン回転センサ５６で検出する。
【００２９】
走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。
なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００３０】
次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、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５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００３１】
メインスイッチ２８がスタートポジションにあること及び走行準備レバー３８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３４を前進又は後進（図５で説明する。）に切換えると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００３２】
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、速度レバーとしての方向速度レバー３４は、作業者の手で、矢印▲１▼，▲２▼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３４と名付けた。
【００３３】
図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒ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２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００３４】
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ー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒを含む。
【００３５】
一般論として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、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ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４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００３６】
左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。
右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００３７】
そして、次の何れかにより走行を停止することができる。
方向速度レバー３４を中立位置に戻す。
走行準備レバー３８を離す。
メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
【００３８】
停止後にメインスイッチ２８をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒ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。
【００３９】
次に、上記図４に示す制御部４４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６〜図１１に基づき説明する。この制御フローは、例えばメインスイッチ２８をオンにしたときに開始する。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。
【００４０】
図６は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）である。
ＳＴ０１；方向速度レバー（速度レバー）の操作方向並びに操作量Ｏｐを読み込む。方向速度レバーのポジションにより定まる。
ＳＴ０２；方向速度レバーの操作位置が前進側又は後進側に有るか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０３に進み、ＮＯなら中立位置に有るとしてＳＴ１４に進む。すなわち、方向速度レバーの操作位置が目標走行速度零の中立位置から任意の速度設定位置へ変わったときにＹＥＳの判断となる。
ＳＴ０３；エンジンの回転数Ｎｏを計測する。回転数Ｎｏは、例えば図４のエンジン回転センサ５６で計測すればよい。
【００４１】
ＳＴ０４；エンジンの回転数Ｎｏをこれより直前に計測した旧回転数Ｎｂと比較する。回転数Ｎｏが旧回転数Ｎｂより小さければ、スロットルバルブの開度不足であると判断してＳＴ０５に進む。回転数Ｎｏが旧回転数Ｎｂと等しければ、スロットルバルブの開度を変える必要が無いと判断してＳＴ１０に進む。回転数Ｎｏが旧回転数Ｎｂより大きければ、スロットルバルブの開度超過であると判断してＳＴ１１に進む。但し、この旧回転数Ｎｂの初回値は直前の回転数をそのまま使用する。
【００４２】
ＳＴ０５；スロットルバルブの開度Ｖｏを読み込む。開度Ｖｏは、例えば図４のスロットル開度センサ５５で検出すればよい。
ＳＴ０６；スロットルバルブの開度Ｖｏが上限開度Ｖｍに達しているか否かを調べ、ＹＥＳなら達しているとしてＳＴ０７に進み、ＮＯなら達していないとしてＳＴ０８に進む。
ＳＴ０７；スロットルバルブの開度Ｖｏが上限に達しているので、フラグＦを「１」にする。
【００４３】
ＳＴ０８；スロットルバルブの開度Ｖｏを上げる。
ＳＴ０９；スロットルバルブの開度Ｖｏが上限に達していないので、フラグＦを「０」にする。
ＳＴ１０；フラグＦを「０」にする。
ＳＴ１１；スロットルバルブの開度Ｖｏを下げる。
ＳＴ１２；フラグＦを「０」にする。
【００４４】
ＳＴ１３；エンジンの回転数Ｎｏを新たな旧回転数Ｎｂとして更新した後に出結合子Ａ１に進む。
ＳＴ１４；方向速度レバーの操作位置が中立位置に有るので、スロットルバルブの開度Ｖｏを下限、すなわちアイドリング開度まで下げた後にスタートにリターンさせる。
【００４５】
図７は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）であり、上記図６のＳＴ１３から出結合子Ａ１及び本図の入結合子Ａ１を経てＳＴ２１に進んだことを示す。
【００４６】
ＳＴ２１；方向速度レバーの操作方向が「前進」側であるか否かを調べ、ＹＥＳでＳＴ２２に進み前進モードで左右の電動モータ（走行モータ）を前進走行制御し、ＮＯでＳＴ２９に進む。
ＳＴ２２；方向速度レバーの操作量Ｏｐから前進する走行部の目標速度Ｓｏを算出する。目標速度Ｓｏは例えば電動モータの目標モータ回転数である。
ＳＴ２３；走行部の実走行速度Ｓｒを計測する。実走行速度Ｓｒは、例えば図４の回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで現実のモータ回転数を計測すればよい。
ＳＴ２４；実走行速度Ｓｒが予め設定された上限しきい値ＳＨより小さいか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ２５に進み、ＮＯなら実走行速度Ｓｒが過大であるとしてＳＴ２７に進む。
【００４７】
ＳＴ２５；目標速度Ｓｏと実走行速度Ｓｒとを比較する。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏより小さければ、速度不足であると判断して出結合子Ａ２に進む。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏと等しければ、状態を変える必要が無いと判断してＳＴ２６に進む。実走行速度Ｓｒが目標速度Ｓｏより大きければ、速度超過であると判断して出結合子Ａ３に進む。
【００４８】
ＳＴ２６；状態を変える必要が無いので、電動モータの実回転数を維持してスタートにリターンさせる。
ＳＴ２７；実走行速度Ｓｒと上限しきい値ＳＨとの速度差ΔＳを算出することで、実走行速度Ｓｒの過大分を求める。
ＳＴ２８；速度差ΔＳ分だけ電動モータを減速させ、上限しきい値ＳＨに戻した後にスタートにリターンさせる。
【００４９】
ＳＴ２９；所定の後進モードで電動モータを後進走行制御した後にスタートにリターンさせる。なお、このＳＴ２９の制御については、上記ＳＴ２２〜ＳＴ２８、後述する図８の制御フローチャート並びに図１１の制御フローチャートに示す、前進走行制御と実質的に同じ制御ステップであり、前進制御の代りに後進制御を実行するものである。
【００５０】
図８は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）であり、上記図７のＳＴ２５から出結合子Ａ２及び本図の入結合子Ａ２を経てＳＴ１０１に進んだことを示す。
【００５１】
ＳＴ１０１；実走行速度Ｓｒを予め設定された速度しきい値（高速しきい値ＳＨ、中速しきい値ＳＭ、低速しきい値ＳＬ、微速しきい値ＳＮ）と比較する。各速度しきい値については、「ＳＨ＞ＳＭ＞ＳＬ＞ＳＮ」の関係にある。例えば、高速しきい値ＳＨ＝４．０ｋｍ／ｈ、中速しきい値ＳＭ＝３．０ｋｍ／ｈ、低速しきい値ＳＬ＝１．５ｋｍ／ｈ、微速しきい値ＳＮ＝０．５ｋｍ／ｈである。
【００５２】
実走行速度Ｓｒが高速しきい値ＳＨ以下で中速しきい値ＳＭを越えているなら、実走行速度Ｓｒが高速域にあるとしてＳＴ１０２に進む。実走行速度Ｓｒが中速しきい値ＳＭ以下で低速しきい値ＳＬを越えているなら、実走行速度Ｓｒが中速域にあるとしてＳＴ１０３に進む。実走行速度Ｓｒが低速しきい値ＳＬ以下で微速しきい値ＳＮを越えているなら、実走行速度Ｓｒが低速域にあるとしてＳＴ１０４に進む。実走行速度Ｓｒが微速しきい値ＳＮＬ以下なら、実走行速度Ｓｒが微速域にあるとしてＳＴ１０５に進む。
【００５３】
ＳＴ１０２；電動モータを加速制御するときに必要な加速度α０（必要加速度α０）を第１基準加速度α１とする。第１基準加速度α１は例えば０．８ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０３；必要加速度α０を第２基準加速度α２とする。第２基準加速度α２は第１基準加速度α１よりも大きい値であり、例えば０．９ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０４；必要加速度α０を第３基準加速度α３とする。第３基準加速度α３は第２基準加速度α２よりも大きい値であり、例えば１．０ｍ／ｓ2である。
ＳＴ１０５；必要加速度α０を第４基準加速度α４とする。第４基準加速度α４は第３基準加速度α３よりも大きい値であり、例えば１．４ｍ／ｓ2である。
【００５４】
以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ１０１〜ＳＴ１０５は、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて必要加速度α０を定めるステップである。
【００５５】
ＳＴ１０６；フラグＦが「１」であるか否かを調べ、ＹＥＳならスロットルバルブの開度が上限開度に達しているとしてＳＴ１０７に進み、ＮＯなら上限開度に達していないとしてＳＴ１０９に進む。
ＳＴ１０７；エンジンの回転数Ｎｏを計測する。回転数Ｎｏは、例えば図４のエンジン回転センサ５６で計測すればよい。
ＳＴ１０８；エンジンの回転数Ｎｏに基づき補正係数Ｄｅを求める。具体的には、図９に示すマップにて求める。
【００５６】
図９は本発明に係る補正係数マップであり、横軸をエンジンの回転数Ｎｏ（ｒｐｍ）とし縦軸を補正係数Ｄｅとして、エンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを得るものである。
【００５７】
このマップによれば、補正係数Ｄｅは、エンジンの回転数Ｎｏが大きいほど１に近く、回転数Ｎｏが小さいほど０に近い値であることが判る。より具体的には、補正係数Ｄｅは、エンジンの回転数Ｎｏが常用下限値２２００ｒｐｍ未満であるときには０．５であり、回転数Ｎｏが常用上限値２８００ｒｐｍを越えるときには１．０であり、回転数Ｎｏが常用域２２００〜２８００ｒｐｍであるときには回転数Ｎｏに比例する一次直線で表される値である。
このマップによって、そのときのエンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを求めることができる。
【００５８】
図８に戻って説明を続ける。以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ１０８は、エンジンの回転数Ｎｏが大きいほど１に近く回転数Ｎｏが小さいほど０に近い補正係数Ｄｅからそのときのエンジンの回転数Ｎｏに対応する補正係数Ｄｅを求めるステップである。
【００５９】
ＳＴ１０９；スロットルバルブの開度が上限開度に達していないので、補正係数Ｄｅを１とする。
ＳＴ１１０；補正係数Ｄｅを必要加速度α０に乗じて補正し、これを新たな必要加速度α０とする。このようにＳＴ１１０は、補正係数Ｄｅを必要加速度α０に乗じるステップである。
ＳＴ１１１；補正した必要加速度α０にて電動モータの回転を加速制御した後にスタートにリターンさせる。このようにＳＴ１１１は、補正した必要加速度α０にて電動モータの回転を制御するステップである。
【００６０】
図１０は本発明に係る補正した必要加速度マップであり、上記図８のＳＴ０１〜ＳＴ１１１にて実行するエンジンの回転数Ｎｏ（ｒｐｍ）と実走行速度Ｓｒ（ｋｍ／ｈ）と必要加速度α０（ｍ／ｓ2）との関係をまとめて表したものである。
このマップによれば、スロットルバルブの開度が上限開度に達したときであって、エンジンの回転数Ｎｏが大きいときには、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて定めた必要加速度α０に近い値で、電動モータの回転を加速できることが判る。また、エンジンの回転数Ｎｏが小さいときには、補正された小さい必要加速度α０で、電動モータの回転を加速することができることが判る。従って、エンジンの回転数Ｎｏに応じた最適な必要加速度α０で、電動モータの回転を加速できる。
【００６１】
本発明を整理すれば、図１に示す機体１１の左右に各々走行モータとしての電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを備え、これらの電動モータ２５Ｌ，２５Ｒで左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒ（走行部）を各々駆動する作業機としての除雪機１０において、この除雪機１０は、方向速度レバー３４にて設定した駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの目標走行速度に対する駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの実走行速度の比較に基づいて電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を制御する制御部（図４の符号４４）を備える。
【００６２】
この制御部４４は、目標走行速度の変化に応じて電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転数が変化することで発電機１７の発電量が増加したときに、この発電量を確保するべくエンジン１２の回転数を確保するようにスロットルバルブ（図４の符号４８）の開度を制御することを特徴とする。
【００６３】
電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転数の増加に伴い消費電力が増すことで、発電機１７の発電量は多く必要である。この発電量を確保するには、エンジン１２の回転数を確保する必要がある。このエンジン１２の回転数を確保するために、制御部４４によってスロットルバルブ４８の開度を自動的に制御するようにした。従って、エンジン１２の回転数を簡単に維持させることができる。方向速度レバー３４を操作して電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを加速させたり減速させる度に、エンジンスロットルレバー３５をも操作する必要はない。このため、作業機１０の操作性を高めることができる。
【００６４】
さらには、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転数が減少することで発電機１７の発電量が少なくてすむときには、エンジン１２に掛る負荷が小さいので、エンジン１２も低速ですむ。従って、制御部４４はスロットルバルブ４８の開度を自動的に下げる。エンジン１２を不必要に高速状態に維持させないので、燃料を節約することができるとともに、エンジン１２の長寿命化を図ることができる。
また、大きな発電量を確保するときの、大きな負荷に対するエンジン１２の回転数の低下を抑制することができるので、作業機１０の作業効率を確保することができる。
【００６５】
さらに制御部４４は、走行部である駆動輪２３Ｌ，２３Ｒの実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定めるステップ（図８のＳＴ１０１〜ＳＴ１０５）と、スロットルバルブ４８の開度が上限開度に達したときに、エンジン１２の回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジン１２の回転数に対応する補正係数を求めるステップ（図８のＳＴ１０６〜ＳＴ１０８）と、スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときには補正係数を１とするステップ（図８のＳＴ１０６，ＳＴ１０９）と、これらの補正係数を必要加速度に乗じるステップ（図８のＳＴ１１０）と、この補正した必要加速度にて電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を制御するステップ（図８の１１１）と、を備えたことを特徴とする。
【００６６】
電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転数が増加したときに、エンジン１２の出力に余裕がある状態では、スロットルバルブ４８の開度を自動的に上げることで、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転数の増加に伴う消費電力を賄う。従って、走行部の実走行速度の大きさに応じて定めた必要加速度に近い値で、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を加速することができる。
【００６７】
一方、スロットルバルブ４８の開度が上限開度に達し、エンジン１２の出力に余裕がなくなった状態では、補正された小さい必要加速度で、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を加速する。
従って、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを急加速させた場合であっても、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒの加速度がエンジン１２の回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機１７（交流発電機）による発電量も抑制される。この結果、エンジン１２の負担を軽減することができる。エンジン１２への急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータ２５Ｌ，２５Ｒを必要加速度で加速することができる。エンジン１２への急激な負担増加を抑制することで、エンジン１２の回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部（オーガ１３及びブロア１４）の作業効率を高めることができる。
【００６８】
図１１は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その４）であり、上記図７のＳＴ２５から出結合子Ａ３及び本図の入結合子Ａ３を経てＳＴ２０１に進んだことを示す。
なお、この図１１の制御フローチャートは、上記図８に示す加速モードで電動モータの加速制御をする制御フローチャートと基本的に同じ内容であり、加速度α０を減速度β０に入れ替えただけのものである。以下に概要を説明する。
【００６９】
ＳＴ２０１；実走行速度Ｓｒを予め設定された高速しきい値ＳＨ、中速しきい値ＳＭ、低速しきい値ＳＬ、微速しきい値ＳＮと比較し、Ｓｒ≧Ｓｒ＞ＳＭならＳＴ２０２に進み、ＳＭ≧Ｓｒ＞ＳＬならＳＴ２０３に進み、ＳＬ≧Ｓｒ＞ＳＮならＳＴ２０４に進み、ＳＮ≧ＳｒならＳＴ２０５に進む。
【００７０】
ＳＴ２０２；電動モータを減速制御するときに必要な減速度β０（必要減速度β０）を第１基準減速度β１とする。
ＳＴ２０３；必要減速度β０を第２基準減速度β２とする。β１＞β２。
ＳＴ２０４；必要減速度β０を第３基準減速度β３とする。β２＞β３。
ＳＴ２０５；必要減速度β０を第４基準減速度β４とする。β３＞β４。
【００７１】
ＳＴ２０６；フラグＦが「１」であるか否かを調べ、ＹＥＳならスロットルバルブの開度が上限開度に達しているとしてＳＴ１０７に進み、ＮＯなら上限開度に達していないとしてＳＴ１０９に進む。
ＳＴ２０７；エンジンの回転数Ｎｏを計測する。
ＳＴ２０８；図９に示すマップにて、エンジンの回転数Ｎｏに基づき補正係数Ｄｅを求める。上記図８のＳＴ１０８と同じ。
【００７２】
ＳＴ２０９；スロットルバルブの開度が上限開度に達していないので、補正係数Ｄｅを１とする。
ＳＴ２１０；補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じて補正し、これを新たな必要減速度β０とする。
ＳＴ２１１；補正した必要減速度β０にて電動モータの回転を減速制御した後にスタートにリターンさせる。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、上記ＳＴ２０１〜ＳＴ２０５は、走行部の実走行速度Ｓｒの大きさに応じて必要減速度β０を定めるステップである。
ＳＴ２０８は、スロットルバルブの開度が上限開度に達したときに、エンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数Ｄｅからそのときのエンジンの回転数に対応する補正係数Ｄｅを求めるステップである。
ＳＴ２０９は、スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときには補正係数Ｄｅを１とするステップである。
ＳＴ２１０は、補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じるステップである。
ＳＴ２１１は、補正した必要減速度β０にて電動モータの回転を制御した後にスタートにリターンさせるステップである。
【００７４】
ここで、必要減速度β０で電動モータを減速制御することについて、整理して説明する。
一般に、エンジンの回転数が小さいときに電動モータの減速度が過大であっても、これによって直接的にエンジンの負担が増すことはない。しかし、減速度が過大であると、電動モータの回生ブレーキ作用によって発生する起電圧（発電電圧）は大きい。バッテリに過大な起電圧が加わることは、バッテリ並びに電気部品にとって好ましくないので、何等かの対策が必要になる。さらには、回生ブレーキ作用によって発生する起電圧が過大であると、この起電圧で発電機のロータが現状よりも高速で回ろうとすることが考えられる。その場合には、発電機でエンジンの出力軸を回そうとするので、エンジンの作動にとって好ましいことではない。
【００７５】
これに対して本発明は、補正係数Ｄｅを必要減速度β０に乗じることで、補正された必要減速度β０にて電動モータを減速制御するようにした。
必要減速度β０については、上記図９に示す必要加速度α０と同様に、実走行速度Ｓｒが大きいほど小さくなるとともに、エンジンの回転数が小さいほど小さくなるように設定することができる。必要減速度β０が小さければ、電動モータの回生ブレーキ作用によって発生する起電圧も小さくなる。
このようにすることで、バッテリ並びに電気部品の負担を軽減するとともに、エンジンの作動にとってより好ましい、最適な必要減速度β０で電動モータを減速制御することができる。
【００７６】
なお、本発明を適用する作業機は除雪機１０に限るものではなく、芝刈機など種類は任意である。芝刈機とした場合の作業部は、エンジンにより駆動する芝刈用カッタである。
また、上記本発明の実施の形態において、速度レバーは走行部の目標走行速度を零から任意の値に設定可能な操作部材であればよい。
【００７７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、電動モータの回転数の増加に伴い消費電力が増したときに、発電機の発電量を確保するべくエンジンの回転数を確保するようにスロットルバルブの開度を自動的に制御するようにしたことを特徴とする。従って、エンジンの回転数を簡単に維持させることができる。速度レバーを操作して電動モータを加速させたり減速させる度に、エンジンスロットルレバーをも操作する必要はない。このため、作業機の操作性を高めることができる。
【００７８】
さらには、電動モータの回転数が減少することで発電機の発電量が少なくてすむときには、エンジンに掛る負荷が小さいので、エンジンも低速ですむ。従って、制御部はスロットルバルブの開度を自動的に下げる。エンジンを不必要に高速状態に維持させないので、燃料を節約することができるとともに、エンジンの長寿命化を図ることができる。
また、大きな発電量を確保するときの、大きな負荷に対するエンジンの回転数の低下を抑制することができるので、作業機の作業効率を確保することができる。
【００７９】
請求項２は、走行部の実走行速度の大きさに応じて必要加速度を定め、また、スロットルバルブの開度が上限開度に達したときにはエンジンの回転数が大きいほど１に近く回転数が小さいほど０に近い補正係数からそのときのエンジンの回転数に対応する補正係数を求め、スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときには補正係数を１とし、これらの補正係数を必要加速度に乗じて補正し、この補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御することを特徴とする。
電動モータの回転数が増加したときに、エンジンの出力に余裕がある状態では、スロットルバルブの開度を自動的に上げることで、電動モータの回転数の増加に伴う消費電力を賄う。従って、走行部の実走行速度の大きさに応じて定めた必要加速度に近い値で、電動モータの回転を加速することができる。
【００８０】
一方、スロットルバルブの開度が上限開度に達し、エンジンの出力に余裕がなくなった状態では、補正された小さい必要加速度で、電動モータの回転を加速する。従って、エンジンの回転数に応じた最適な加速度で電動モータの回転を制御することができる。電動モータの加速度がエンジンの回転数に応じた最適な値に抑制されるので、発電機による発電量も抑制される。この結果、エンジンの負担を軽減することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制しつつ、電動モータを必要加速度で加速することができる。エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンの回転数の低下を防止することができ、この結果、作業部の作業効率を高めることができる。
【００８１】
しかも、エンジンへの急激な負担増加を抑制することで、エンジンからの排気を円滑に排出する排気性能の向上、異常燃焼に伴うノッキング等による騒音の低減、燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除雪機の平面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図２の３矢視図
【図４】本発明に係る除雪機の制御系統図
【図５】本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図
【図６】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）
【図７】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）
【図８】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）
【図９】本発明に係る補正係数マップ
【図１０】本発明に係る補正した必要加速度マップ
【図１１】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その４）
【符号の説明】
１０…作業機（除雪機）、１１…機体、１２…エンジン、１３，１４…作業部（除雪用オーガ並びにブロア）、１７…発電機、２３Ｌ，２３Ｒ…走行部（走行輪）、２５Ｌ，２５Ｒ…電動モータ（走行モータ）、３４…速度レバー（方向速度レバー）、４３…バッテリ、４４…制御部、４８…スロットルバルブ、Ｄｅ…補正係数、Ｎｏ…エンジンの回転数、Ｓｏ…走行部の目標走行速度、Ｓｒ…走行部の実走行速度、Ｖｏ…スロットルバルブの開度、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０５…必要加速度を定めるステップ、ＳＴ１０６〜ＳＴ１０８…スロットルバルブの開度が上限開度に達したときにエンジンの回転数に対応する補正係数を求めるステップ、ＳＴ１０６，ＳＴ１０９…スロットルバルブの開度が上限開度に達しないときに補正係数を１とするステップ、ＳＴ１１０…補正係数を必要加速度に乗じるステップ、ＳＴ１１１…補正した必要加速度にて電動モータの回転を制御するステップ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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