電動モータ制御装置及び電動作業機
【課題】バッテリから給電される電動モータの駆動を操作デバイスの操作に基づいて制御する電動モータ制御装置に対してさらなる省エネルギ対策を施す。
【解決手段】電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、信号線を通じて検知される操作デバイスの操作に基づいて給電線を通電状態とするように給電スイッチを制御する制御信号を給電スイッチに出力するコントローラと、一端が信号線とつながっているコンデンサと、コントローラのスリープ時に信号線に微弱電流を流すとともにコントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とが備えられている。
【解決手段】電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、信号線を通じて検知される操作デバイスの操作に基づいて給電線を通電状態とするように給電スイッチを制御する制御信号を給電スイッチに出力するコントローラと、一端が信号線とつながっているコンデンサと、コントローラのスリープ時に信号線に微弱電流を流すとともにコントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とが備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから給電される電動モータの駆動を操作デバイスの操作に基づいて制御する電動モータ制御装置と、この電動モータ制御装置を搭載した電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
操縦部に設けられた、操作レバーや操作デバイスである操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する制御部を搭載した歩行型電動耕耘機が特許文献１から知られている。この歩行型電動耕耘機は、モータによって動作する耕耘部と、このモータの駆動を操作するためのメインスイッチと、レバーによってＯＮ・ＯＦＦされるレバースイッチを有するハンドルとを備えている。さらに、メインスイッチがＯＮされたときに視覚的に通報するインジケータも備えられている。ケース内に備えられたバッテリの陽極は、インジケータ、メインスイッチ、レバースイッチを介して制御部に接続されており、さらには、バッテリの陽極は、直接、制御部とも接続されている。また制御部は一方では接地されているとともに、他方ではモータと接続されている。メインスイッチを回動してＯＮにすると、インジケータが点灯する。ハンドルに設けられたレバーを握ってグリップ側に引き付けることでレバースイッチをＯＮにするとモータに電力が供給されモータが回転し、耕耘部による耕耘作業が行われる。
【０００３】
この歩行型電動耕耘機では、メインスイッチのＯＮとレバー操作によるレバースイッチのＯＮとが成立することを制御部が検知すると、バッテリからモータに給電し、モータを回転させる。したがって、制御部は、常に２つのスイッチの状態をチェックする必要がある。スイッチ状態の検知には、スイッチに電圧をかけ、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態で異なる電圧変化や電流値を検出する必要がある。その際、スイッチ接点がさびや汚れで導通性能が劣化することを考慮するならば、スイッチにある程度のレベルの電圧をかけて、ＯＮ時にある程度の電流が流れるようにしなければならない。しかしながら、そのため、電流の漏れが大きくなり、バッテリが無駄に消費するという問題が生じる。
【０００４】
同様に、操作レバースイッチや主スイッチなどの操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する歩行型作業機が特許文献２からも知られている。この特許文献１に記載された歩行型作業機には、電子制御系の中核部材として、充電機能や放電（給電）機能を有するコントローラがバッテリケース内に組み込まれており、このコントローラには、一方では電源スイッチや操作レバーに連動するリミットスイッチが接続されており、他方では、バッテリからモータに電力を供給する給電線も接続されており、電源スイッチやリミットスイッチからの信号に基づいてモータの駆動を制御する。このようなコントローラにマイコンを採用した場合には、歩行型作業機の非作業時には、マイコンをスリープ状態にすることができるが、操作検出用スイッチには、上述した目的のために、常にあるレベルの電圧をかけなければならず、省エネルギの観点からその改善が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６‐５５１０２号公報（段落番号〔００１７−００２６〕、図５）
【特許文献２】特開２０１１‐７２２１１号公報（段落番号〔００１７−００５２〕、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、バッテリから給電される電動モータの駆動を操作デバイスの操作に基づいて制御する電動モータ制御装置に対してさらなる省エネルギ対策を施すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明による電動モータ制御装置は、電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、前記給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、前記信号線を通じて検知される前記操作デバイスの操作に基づいて前記給電線を通電状態とするように前記給電スイッチを制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するコントローラと、一端が前記信号線とつながっているコンデンサと、前記コントローラのスリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とを備えている。
【０００８】
この構成では、電動モータに給電する給電線に設けられた給電スイッチを制御するコントローラに操作デバイスの操作状態を検知させる信号線には、電流切替器の働きによりコントローラのスリープ時に微弱電流が流され、コントローラのウエイク時に大電流が流される。その際、その信号線につながれているコンデンサが、コントローラのスリープの間に微弱電流を蓄積する。このため、スリープ時に操作デバイスが操作された場合、コンデンサに蓄積された電圧がかかっている操作デバイスには微弱電流ではなく、コンデンサに蓄積された電荷による大きな電流が流れるので、操作デバイスの接点の導通性がさびや汚れなどにより低下していても、確実にその操作状態を検知することができる。しかもこの検知によりコントローラがスリープからウエイクアップすると、電流切替器は信号線に大電流を流すようになるので、それ以後も安定した操作デバイスの操作状態の検知が可能となる。
【０００９】
コントローラのスリープ時に信号線に微弱電流を流すとともにコントローラのウエイク時には大電流を流す電流切替器の具体的で好適な実施形態の１つは、コントローラによってＯＮ／ＯＦＦ制御されるトランジスタと当該トランジスタに並列接続された抵抗とからなる電子回路である。つまり、スリープ時にはトランジスタをＯＦＦしてこのトランジスタに並列接続された抵抗によって信号線を低電圧とし、微弱な電流しか流れないようにし、ウエイク時にはトランジスタをＯＮすることで抵抗を迂回する回路を作り出すことで、信号線を高電圧とし、大電流が流れるようにする。トランジスタと抵抗との簡単な構成であるので、スイッチの数だけ信号線を設け、その各信号線にこの電流切替器を設ける場合でも、その回路構成は簡単なものとなる。
【００１０】
本発明による電動モータ制御装置を搭載した電動作業機も本発明の対象であり、この電動作業機は、前記バッテリユニットが前記電動作業機の機体から着脱可能であり、前記バッテリユニットに前記コントローラと給電スイッチと電流切替器とが組み込まれており、前記操作デバイスが前記電動作業機の操縦部に配置されている。これにより、本発明の電動作業機では、上述した電動モータ制御装置の全ての特徴と作用効果を備えることができるだけでなく、コントローラと給電スイッチと電流切替器とがバッテリユニットに組み込まれているので、機体側の電子制御系を簡単にすることができる。また、バッテリユニットにおける充電と放電（給電）の制御のためにマイコンを備えている場合、当該マイコンと本発明のコントローラとを共通化することも可能である。
【００１１】
本発明による電動作業機用制御装置を搭載した電動作業機の好適な形態として、操作者によって操縦される操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに主スイッチを設け、他方のハンドルに副スイッチを設けた場合、主スイッチの操作と副スイッチの操作とが操作者の左右の手に振り分けられ、操作手順を操作者が意識しやすくなる。
【００１２】
さらに、好適な実施形態の１つでは、主スイッチが押しボタンスイッチであり、副スイッチがレバースイッチである。これにより操作者は異なった操作方法で主スイッチと副スイッチとを操作することになり、操作者の操作に対する意識付けが良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による電動モータ制御の基本原理を図解する模式図である。
【図２】本発明による電動モータ制御を電動作業機に適用した際の基本原理を図解する模式図である。
【図３】本発明による電動作業機の外観を示す斜視図である。
【図４】電動作業機の側面図である。
【図５】電動作業機の機体部分の側面図である。
【図６】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を示す側面図である。
【図７】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を断面で示す正面図である。
【図８】電動作業機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図９】スリープ時からウエイト時に移行する際のスイッチ状態検出過程を例示する図解タイムチャート展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明による電動モータ制御装置における電動モータ駆動制御の基本原理を説明する。この電動モータ制御装置の中核構成要素はスリープ機能を有するマイコンからなるコントローラである。このコントローラは、図１の例では、バッテリから電動モータ（以下単にモータと証する）に電力を供給する給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチを、信号線（スイッチ信号線）に設けられた操作デバイスであるスイッチのスイッチ状態（操作状態）に基づいて制御する。コントローラはスリープ機能を有し、スリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流すように、信号線には、電源部と接続された電流切替器とコンデンサとがつながっている。この電流切替器には、図から明らかなように、コントローラによってＯＮ・ＯＦＦ制御されるトランジスタとこのトランジスタに並列接続された抵抗が含まれている。
【００１５】
まずコントローラは初期段階として、スリープ状態となっている。コントローラがスリープ状態となると、微弱電流指令は生成される（＃０１）。この微弱電流指令が生成されると、コントローラはトランジスタをＯＦＦ状態とすることで、電源部からの電流はトランジスタと並列に配置された抵抗を通ることで、微弱電流しか信号線に流れないような状態が作り出される（＃０２）。コンデンサの一端は信号線と接続され、他端はアースされているので、コンデンサは微弱電流によって充電される（＃０３）。この段階で、スイッチがＯＮ状態に操作されると（＃０４）、コンデンサに充電されていた電荷がスイッチに流れ込み、微弱電流より大きな大電流としてＯＮ状態のスイッチを流れる（＃０５）。これにより、スイッチの接点がさびや汚れによる導通性が低下していても、コントローラは確実にスイッチのＯＮ状態を検知することができる（＃０６）。コントローラはスイッチＯＮを検知すると、ウエイクアップ指令を生成する（＃０７）。これにより、コントローラはウエイク状態つまり通常状態となる（＃０８）。
【００１６】
ウエイク状態から通常状態となると、コントローラは微弱電流指令に代えて大電流指令を生成する（＃０９）。この微弱電流指令が生成されると、コントローラはトランジスタをＯＮ状態とすることで、電源部からの電流はトランジスタを通ることで、前述した微弱電流より大きな大電流が信号線に流れる状態が作り出される（＃１０）。さらに、コントローラはスイッチのＯＮ状態に基づいてモータを駆動する（＃１１）。もし、スイッチがＯＦＦ状態に操作されると、コントローラがそのＯＦＦ状態を検知するとモータへの給電を遮断してモータを停止する（＃１２）。その後に、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作が繰り返されても、コントローラが通常状態である限り、大電流指令が生成されるので、信号線には大電流が流れる状態が作り出されており、コントローラは確実にスイッチのＯＮ状態を検知することができる。スイッチのＯＦＦ状態が所定時間を越えた場合や、スリープボタンが押された場合には、スリープ指令が生成される（＃１３）。このスリープ指令の生成によりコントローラはスリープ状態となる。
【００１７】
次に、図２を用いて、上述した本発明の電動モータ制御装置を搭載した電動作業機におけるモータ駆動制御電子系の基本構成を説明する。ここでは、電動作業機は歩行型耕耘機であり、その操縦部は左右一対のハンドルで、一方のハンドルに主スイッチが他方のハンドルに副スイッチが設けられているとする。電動モータ（以下単にモータと略称する）は、耕耘ロータとして構成された作業ユニットに回転動力を伝達する。図２の例では、バッテリからモータへの給電を制御するコントローラは、電動作業機の機体に取り出し可能に装着されるバッテリユニットにバッテリとともに組み込まれている。
【００１８】
バッテリからモータへの給電線に、コントローラから出力される制御信号によって開放状態（給電状態）と閉鎖状態（遮断状態）を作り出す給電スイッチが介装されている。主スイッチはＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を、コントローラに与える。同様に、副スイッチもＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号をコントローラに与える。このコントローラは、上述しように、スリープ状態と通常状態（ウエイク状態）とに切り替え可能であり、電流切替器によって、スリープ状態では、主スイッチ信号線と副スイッチ信号線に微弱電流が流れる状態が作り出され、通常状態では、大電流が流れる状態が作り出される。
【００１９】
バッテリユニットと機体との間には、バッテリユニットを機体に対して着・脱する際に連結・離脱するコネクタユニットが設けられている。この発明では、バッテリユニットと機体との間は、バッテリからモータへ電力を供給する給電線（給電戻り側の給電アース線を含む）と主スイッチ及び副スイッチからスイッチ状態信号をコントローラに送る信号線だけであるので、コネクタユニットに給電線と信号線とを含ませると、単一のコネクタユニットだけで済む。
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施の形態を、電動作業機を歩行型耕耘機に適用した例をとって説明する。
図３と図４とに示すように、この実施の形態で例示する歩行型耕耘機（以下単に耕耘機と略称する）１は、機体１０の下部に耕耘ロータ２、前後揺動による姿勢変更が可能な操縦部としての操縦ハンドル３、耕耘ロータ２に回転動力を伝達するモータ５、モータ５の電源となるバッテリユニット４を備えている。バッテリユニット４は、機体１０の後部から後方斜めに立ち上がっている支持枠１４に対して、上方からの装着、上方への抜き出しが可能なように載置されている。バッテリユニット４の上面には、持ち運びに便利なように取っ手４ａが設けられている。操縦ハンドル３は、いずれもアーム状の左ハンドル部３Ａと右ハンドル部３Ｂからなり、その基端側で支持枠１４の後方突出端部に揺動可能に連結されている。これにより、非使用時には操縦ハンドル３を機体前側に折り畳むことができる。モータ５の全て及びバッテリユニット４の下半分を覆う人工樹脂製のカバー１１がこの耕耘機１の上面輪郭を曲面状に形作っている。二点鎖線で輪郭だけを示されている載置台１００は、耕耘機１の下部が挿入されるボックス体であり、非使用時の耕耘機１の安定性と運搬性を高めるものである。
【００２１】
図５から理解できるように、機体１０は、実質的に、主フレーム１５と伝動ケース１７とから構成されている。主フレーム１５はモータ５を支持するモータ支持面領域とバッテリユニット４を支持するバッテリ支持面領域を作り出しており、モータ支持面領域とバッテリ支持面領域との間は約３０度の角度で屈曲している。主フレーム１５の後端部には機体横断方向の水平軸回りで揺動可能な揺動アーム１６が取り付けられており、揺動アーム１６は、下向き姿勢（図４では実線で示す）と後向き姿勢（図４では二点鎖線で示す）との間で揺動するが、それぞれの姿勢において揺動アーム１６を主フレーム１５に対して固定する固定手段が設けられている。この固定手段は、簡単にはロックピンとロック孔である。
【００２２】
揺動アーム１６の自由端側に移動輪１２が装備されており、揺動アーム１６の中間部に抵抗棒１３が取り付けられている。移動輪１２は揺動アーム１６の下向き姿勢で接地し、抵抗棒１３は揺動アーム１６の後向き姿勢で接地する。抵抗棒１３の揺動アーム１６に対する取り付け位置をピン連結法によって変更することで機体１０の持ち上げ高さを変更することができる。
【００２３】
伝動ケース１７は、ウォーム減速機１８を内蔵する側面視略Ｌ字状の左右二分割構造であり、その上端部に形成したフランジ部にモータ５がボルト連結されている。モータ５の出力軸とウォーム減速機１８の入力軸は図５で点線描画されている中間伝動軸でつながれており、中間伝動軸は伝動ケース１７内を垂直に延びている。ウォーム減速機１８の出力は、伝動ケース１７の下端部から左右に延出する耕耘ロータ２の駆動軸２０に伝達される。伝動ケース１７の上部には、この耕耘機１を持ち運ぶ際の把持部に使用可能なループ状で前向きに延出形成した丸パイプ鋼材からなるフロントガード１９がボルト連結されている。
【００２４】
図３に示すように、操縦ハンドル３を構成する右ハンドル部３Ａ及び左ハンドル部３Ｂは、丸パイプ材からなり、その自由端領域にグリップ３ａ、３ｂが設けられている。操縦ハンドル３と支持枠１４との間の揺動連結部３０によって操縦ハンドル３を支持枠１４に締め付け固定するノブ付きナット締め付け機構が設けられている。この構成から、操縦ハンドル３は、ノブ付きナットを操作することで、操縦ハンドル３を支持枠１４に対する任意の姿勢に設定することができる。
【００２５】
右ハンドル部３Ａのグリップ３ａのすぐ機体側にレバースイッチ装置３２が設けられ、左ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３１が設けられている。レバースイッチ装置３２には、グリップ３ａを握っている手で操作可能なレバーの操作変位によってＯＮ／ＯＦＦされる副スイッチ８２が組み込まれている。押しボタンスイッチ装置３１には、押し操作によってＯＮ／ＯＦＦされる主スイッチ８１が組み込まれている。
【００２６】
図５、図６、図７から明らかなように、主フレーム１５のバッテリ支持面領域において、カバー１１は、ボックス状の収容スペースを作り出すバッテリ収容壁体１１ａを形成している。バッテリユニット４は矩形横断面を有しており、当該矩形横断面はバッテリ収容壁体１１ａが作り出す収容スペースの矩形横断面よりも同一かやや大きな面積となるような寸法をもっている。従って、このバッテリ収容壁体１１ａの収容スペースに挿入されたバッテリユニット４は、バッテリ収容壁体１１ａの弾性によりしっかりと保持される。
【００２７】
バッテリ収容壁体１１ａとバッテリユニット４との間で電気的接続を行うためのコネクタ９が備えられている。このコネクタ９は、バッテリユニット４の底面中央に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａと、バッテリ収容壁体１１ａの底面中央に設けられた機体側コネクタ部９ｂとからなる。ここでは、バッテリ側コネクタ部９ａがソケット形で、機体側コネクタ部９ｂがプラグ形であるが、互いに逆であってもよい。バッテリユニット４はバッテリ収容壁体１１ａの弾性によって正確に中心がずれないようにバッテリ収容壁体１１ａによって案内されるので、重力の助けを借りたバッテリユニット４の収容スペースへの挿入により確実にバッテリ側コネクタ部９ａと機体側コネクタ部９ｂとが接続されることになる。収容スペースに収容されたバッテリユニット４はハンドル支持枠１４に設けられた、クランプ式固定具１４ａによって上面から押さえ付け固定される。
【００２８】
コネクタ９は、バッテリユニット４からモータ５への給電を行う給電線のための端子、主スイッチ８１や副スイッチ８２などの信号線のための端子、さらにはアース端子など、ピンとピンソケットからなる複数の接続端子を備えている。
【００２９】
次に、バッテリユニット４の内部構造、及び機体１０におけるモータ５への給電配線やモータ５の駆動制御のための信号配線を、図８の機能ブロック図を用いて説明する。
バッテリユニット４は、バッテリ本体４０、充電・放電スイッチユニット４１、コントローラ４２、電源部４３、バッテリ本体４０のプラス側に接続される給電線４４、バッテリ本体４０のマイナス側に接続されるアース線４５、各種信号線４６、電流切替部７、コンデンサ７０を備えている。
【００３０】
充電・給電スイッチユニット４１は、給電線４４に直列配置された給電スイッチ４１ａと充電スイッチ４１ｂとを含み、それぞれはよく知られているようにＦＥＴとダイオードとで構成されている。給電スイッチ４１ａは、ＯＦＦ状態で給電線４４を遮断し、ＯＮ状態で給電線４４を接続して、外部負荷に対してバッテリ本体４０からの給電を可能にする。充電スイッチ４１ｂは、充電時に給電線４４を介して、図示されていない電源アダプタからの電力をバッテリ本体４０に供給することを可能にする。
【００３１】
コントローラ４２は、実質的にはワンチップマイコンから構成されており、ハードウエア及びプログラムの実行によって、モータ５に対する給電制御を行うモータ給電制御部５０と、スリープ管理部５１と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部６０とを作り出している。モータ給電制御部５０は、主スイッチ８１のＯＮ状態と副スイッチ８２のＯＮ状態とに基づいて給電スイッチ４１ａをＯＮ状態にして、バッテリ本体４０からモータ５への給電を許可し、モータ５を駆動させる。スリープ管理部５１は、スイッチ状態などの種々の条件に基づいて、コントローラ４２のスリープ状態と、通常状態（ウエイク状態）を管理している。
【００３２】
電源部４３は、バッテリユニット４の内部電源として機能し、コントローラ４２や電流切替部７に給電する。
【００３３】
バッテリユニット４に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａには、給電線４４のための給電端子としての給電ソケット９１ａ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ソケット９２ａ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ソケット９３ａ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ソケット９４ａ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ソケット９５ａ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ソケット９６ａ、アース線４５のアース端子としてのアースソケット９７ａが設けられている。
【００３４】
バッテリ側コネクタ部９ａに対応するように機体１０側に設けられた機体側コネクタ部９ｂには、給電線４４のための給電端子としての給電ピン９１ｂ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ピン９２ｂ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ピン９３ｂ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ピン９４ｂ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ピン９５ｂ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ピン９６ｂ、アース線４５のアース端子としてのアースピン９７ｂが設けられている。
【００３５】
電流切替部７は、耕耘機１の非作業時においてコントローラ４２が省エネ目的でスリープ状態になっている時には信号線に微弱電流を流しておき、コントローラ４２がウエイクアップすると信号線に微弱電流より大きな大電流を流す機能を有する。
【００３６】
機体側では、モータ５のプラス接点に給電線４４が接続され、モータ５のマイナス接点にアース線４５が接続される。モータ５には、モータ５の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチＯＦＦする過熱スイッチ８３が設けられている。この過熱スイッチ８３は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。副スイッチ８２は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方を第１信号線４６ａの過熱スイッチ８３より上流側に接続されている。これにより、モータ過熱により過熱スイッチ８３が動作した場合、副スイッチ８２がＯＮ状態であっても、コントローラ４２は副スイッチ８２をＯＦＦ状態であるとみなすことができ、モータ５への給電を停止することができる。主スイッチ８１は、一方を第３信号線４６ｃと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。
【００３７】
上述したように、モータ５と主スイッチ８１と副スイッチ８２が機体側に配置されており、主スイッチ８１や副スイッチ８２からの信号に基づいてモータ５の駆動を制御する制御系デバイスは全てバッテリユニット４に配置されている。つまり、モータ５の駆動制御がバッテリユニット４の給電制御に置き換えられており、バッテリユニット４が本来備えている放電制御のための放電スイッチをモータ５の駆動制御のための給電スイッチユニット４１に流用しているので、機体側の電子デバイスや配線は簡素となっている。
【００３８】
電流切替部７は、一端を電源部に接続され、他端をスイッチが介装されているスイッチ信号線に接続される。この実施形態では、第１信号線４６ａ、第２信号線４６、第３信号線４７のそれぞれに抵抗７３を介して電流切替部７ａ，７ｂ，７ｃが接続している。また、電流切替部７が接続された信号線には、一方をアースされたコンデンサ７０がそれぞれ接続されている。スイッチとつながっている信号線に電流切替部７とコンデンサ７０が接続されていることにより、スリープ時であっても、通常時ではもちろん、スイッチＯＮ時にはスイッチ接点に大電流が流れる状態が作り出されている。このことが図９で図解されている。
【００３９】
図９の（ａ）は、コントローラ４２がスリープ中の回路状態を示している。トランジスタ７１がＯＦＦされ、このトランジスタ７１に並列接続された抵抗７２によって信号線には、微弱電流しか流れない（状態(1)）。この微弱電流はコンデンサ７０を充電する（状態(2)）。
【００４０】
図９の（ｂ）は、スイッチがＯＦＦからＯＮに操作された回路状態を示している。スイッチがＯＮされることで（状態(3)）、コンデンサ７０に蓄積された電荷が放電され大電流としてスイッチを流れる（状態(4)）。これにより、コントローラ４２はスイッチのＯＮ操作を検知する（状態(5)）。さらに、スイッチのＯＮ操作検知に応答して、ウエイクアップする。
【００４１】
図９の（ｃ）は、コントローラ４２がウエイク状態での回路状態を示している。コントローラ４２はウエイクアップすると、トランジスタ７１がＯＮされ（状態(7)）、抵抗７２を迂回する回路を作り出すことで、信号線は、大電流が流れる状態となる（状態(8)）。
【００４２】
〔別実施の形態〕
〔１〕電流切替部７は、トランジスタ７１と抵抗７２による構成以外、信号線にかかる電圧ないしは信号線を流れる電流を大小に切り替えることができる機能を持つ限りにおいて、種々の構成を採用することができる。
〔２〕電動作業機としては、作業ユニット２に耕耘ロータを適用した電動耕耘機に限定されるのではなく、作業ユニットを適宜変更することで、電動芝刈機、電動除雪機など、種々の電動作業機に本発明は適用可能である。
〔３〕操縦部３や機体１０の機械的構造は、本発明では限定されていないので、種々の形態を採用することができる。
〔４〕バッテリユニット４の断面形状も種々なものを採用可能であり、その形状に合わせて適合するような収容スペースが作り出されるようにバッテリ収容壁体１１ａの形状を決定するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、バッテリユニット４を電力ソースとし、スイッチ操作でモータ５を駆動する種々の電動モータ制御技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：電動耕耘機（電動作業機）
２：耕耘ロータ（作業ユニット）
３：ハンドル（操縦部）
３Ａ：左ハンドル部
３Ｂ：右ハンドル部
３ａ，３ｂ：グリップ
５：電動モータ
４：バッテリユニット
７：電流切替器
７０：コンデンサ
７１：トランジスタ
７２：抵抗
９：コネクタユニット
３１：押しボタンスイッチ装置（押しボタンスイッチ）
３２：レバースイッチ装置（レバースイッチ）
１０：機体
４０：バッテリ
４１ａ：給電スイッチ
４２：コントローラ
４４：給電線
４６：信号線
５０：モータ給電制御部
８１：主スイッチ（操作デバイス）
８２：副スイッチ（操作デバイス）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから給電される電動モータの駆動を操作デバイスの操作に基づいて制御する電動モータ制御装置と、この電動モータ制御装置を搭載した電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
操縦部に設けられた、操作レバーや操作デバイスである操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する制御部を搭載した歩行型電動耕耘機が特許文献１から知られている。この歩行型電動耕耘機は、モータによって動作する耕耘部と、このモータの駆動を操作するためのメインスイッチと、レバーによってＯＮ・ＯＦＦされるレバースイッチを有するハンドルとを備えている。さらに、メインスイッチがＯＮされたときに視覚的に通報するインジケータも備えられている。ケース内に備えられたバッテリの陽極は、インジケータ、メインスイッチ、レバースイッチを介して制御部に接続されており、さらには、バッテリの陽極は、直接、制御部とも接続されている。また制御部は一方では接地されているとともに、他方ではモータと接続されている。メインスイッチを回動してＯＮにすると、インジケータが点灯する。ハンドルに設けられたレバーを握ってグリップ側に引き付けることでレバースイッチをＯＮにするとモータに電力が供給されモータが回転し、耕耘部による耕耘作業が行われる。
【０００３】
この歩行型電動耕耘機では、メインスイッチのＯＮとレバー操作によるレバースイッチのＯＮとが成立することを制御部が検知すると、バッテリからモータに給電し、モータを回転させる。したがって、制御部は、常に２つのスイッチの状態をチェックする必要がある。スイッチ状態の検知には、スイッチに電圧をかけ、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ状態で異なる電圧変化や電流値を検出する必要がある。その際、スイッチ接点がさびや汚れで導通性能が劣化することを考慮するならば、スイッチにある程度のレベルの電圧をかけて、ＯＮ時にある程度の電流が流れるようにしなければならない。しかしながら、そのため、電流の漏れが大きくなり、バッテリが無駄に消費するという問題が生じる。
【０００４】
同様に、操作レバースイッチや主スイッチなどの操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する歩行型作業機が特許文献２からも知られている。この特許文献１に記載された歩行型作業機には、電子制御系の中核部材として、充電機能や放電（給電）機能を有するコントローラがバッテリケース内に組み込まれており、このコントローラには、一方では電源スイッチや操作レバーに連動するリミットスイッチが接続されており、他方では、バッテリからモータに電力を供給する給電線も接続されており、電源スイッチやリミットスイッチからの信号に基づいてモータの駆動を制御する。このようなコントローラにマイコンを採用した場合には、歩行型作業機の非作業時には、マイコンをスリープ状態にすることができるが、操作検出用スイッチには、上述した目的のために、常にあるレベルの電圧をかけなければならず、省エネルギの観点からその改善が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６‐５５１０２号公報（段落番号〔００１７−００２６〕、図５）
【特許文献２】特開２０１１‐７２２１１号公報（段落番号〔００１７−００５２〕、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、バッテリから給電される電動モータの駆動を操作デバイスの操作に基づいて制御する電動モータ制御装置に対してさらなる省エネルギ対策を施すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明による電動モータ制御装置は、電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、前記給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、前記信号線を通じて検知される前記操作デバイスの操作に基づいて前記給電線を通電状態とするように前記給電スイッチを制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するコントローラと、一端が前記信号線とつながっているコンデンサと、前記コントローラのスリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とを備えている。
【０００８】
この構成では、電動モータに給電する給電線に設けられた給電スイッチを制御するコントローラに操作デバイスの操作状態を検知させる信号線には、電流切替器の働きによりコントローラのスリープ時に微弱電流が流され、コントローラのウエイク時に大電流が流される。その際、その信号線につながれているコンデンサが、コントローラのスリープの間に微弱電流を蓄積する。このため、スリープ時に操作デバイスが操作された場合、コンデンサに蓄積された電圧がかかっている操作デバイスには微弱電流ではなく、コンデンサに蓄積された電荷による大きな電流が流れるので、操作デバイスの接点の導通性がさびや汚れなどにより低下していても、確実にその操作状態を検知することができる。しかもこの検知によりコントローラがスリープからウエイクアップすると、電流切替器は信号線に大電流を流すようになるので、それ以後も安定した操作デバイスの操作状態の検知が可能となる。
【０００９】
コントローラのスリープ時に信号線に微弱電流を流すとともにコントローラのウエイク時には大電流を流す電流切替器の具体的で好適な実施形態の１つは、コントローラによってＯＮ／ＯＦＦ制御されるトランジスタと当該トランジスタに並列接続された抵抗とからなる電子回路である。つまり、スリープ時にはトランジスタをＯＦＦしてこのトランジスタに並列接続された抵抗によって信号線を低電圧とし、微弱な電流しか流れないようにし、ウエイク時にはトランジスタをＯＮすることで抵抗を迂回する回路を作り出すことで、信号線を高電圧とし、大電流が流れるようにする。トランジスタと抵抗との簡単な構成であるので、スイッチの数だけ信号線を設け、その各信号線にこの電流切替器を設ける場合でも、その回路構成は簡単なものとなる。
【００１０】
本発明による電動モータ制御装置を搭載した電動作業機も本発明の対象であり、この電動作業機は、前記バッテリユニットが前記電動作業機の機体から着脱可能であり、前記バッテリユニットに前記コントローラと給電スイッチと電流切替器とが組み込まれており、前記操作デバイスが前記電動作業機の操縦部に配置されている。これにより、本発明の電動作業機では、上述した電動モータ制御装置の全ての特徴と作用効果を備えることができるだけでなく、コントローラと給電スイッチと電流切替器とがバッテリユニットに組み込まれているので、機体側の電子制御系を簡単にすることができる。また、バッテリユニットにおける充電と放電（給電）の制御のためにマイコンを備えている場合、当該マイコンと本発明のコントローラとを共通化することも可能である。
【００１１】
本発明による電動作業機用制御装置を搭載した電動作業機の好適な形態として、操作者によって操縦される操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに主スイッチを設け、他方のハンドルに副スイッチを設けた場合、主スイッチの操作と副スイッチの操作とが操作者の左右の手に振り分けられ、操作手順を操作者が意識しやすくなる。
【００１２】
さらに、好適な実施形態の１つでは、主スイッチが押しボタンスイッチであり、副スイッチがレバースイッチである。これにより操作者は異なった操作方法で主スイッチと副スイッチとを操作することになり、操作者の操作に対する意識付けが良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による電動モータ制御の基本原理を図解する模式図である。
【図２】本発明による電動モータ制御を電動作業機に適用した際の基本原理を図解する模式図である。
【図３】本発明による電動作業機の外観を示す斜視図である。
【図４】電動作業機の側面図である。
【図５】電動作業機の機体部分の側面図である。
【図６】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を示す側面図である。
【図７】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を断面で示す正面図である。
【図８】電動作業機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図９】スリープ時からウエイト時に移行する際のスイッチ状態検出過程を例示する図解タイムチャート展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明による電動モータ制御装置における電動モータ駆動制御の基本原理を説明する。この電動モータ制御装置の中核構成要素はスリープ機能を有するマイコンからなるコントローラである。このコントローラは、図１の例では、バッテリから電動モータ（以下単にモータと証する）に電力を供給する給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチを、信号線（スイッチ信号線）に設けられた操作デバイスであるスイッチのスイッチ状態（操作状態）に基づいて制御する。コントローラはスリープ機能を有し、スリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流すように、信号線には、電源部と接続された電流切替器とコンデンサとがつながっている。この電流切替器には、図から明らかなように、コントローラによってＯＮ・ＯＦＦ制御されるトランジスタとこのトランジスタに並列接続された抵抗が含まれている。
【００１５】
まずコントローラは初期段階として、スリープ状態となっている。コントローラがスリープ状態となると、微弱電流指令は生成される（＃０１）。この微弱電流指令が生成されると、コントローラはトランジスタをＯＦＦ状態とすることで、電源部からの電流はトランジスタと並列に配置された抵抗を通ることで、微弱電流しか信号線に流れないような状態が作り出される（＃０２）。コンデンサの一端は信号線と接続され、他端はアースされているので、コンデンサは微弱電流によって充電される（＃０３）。この段階で、スイッチがＯＮ状態に操作されると（＃０４）、コンデンサに充電されていた電荷がスイッチに流れ込み、微弱電流より大きな大電流としてＯＮ状態のスイッチを流れる（＃０５）。これにより、スイッチの接点がさびや汚れによる導通性が低下していても、コントローラは確実にスイッチのＯＮ状態を検知することができる（＃０６）。コントローラはスイッチＯＮを検知すると、ウエイクアップ指令を生成する（＃０７）。これにより、コントローラはウエイク状態つまり通常状態となる（＃０８）。
【００１６】
ウエイク状態から通常状態となると、コントローラは微弱電流指令に代えて大電流指令を生成する（＃０９）。この微弱電流指令が生成されると、コントローラはトランジスタをＯＮ状態とすることで、電源部からの電流はトランジスタを通ることで、前述した微弱電流より大きな大電流が信号線に流れる状態が作り出される（＃１０）。さらに、コントローラはスイッチのＯＮ状態に基づいてモータを駆動する（＃１１）。もし、スイッチがＯＦＦ状態に操作されると、コントローラがそのＯＦＦ状態を検知するとモータへの給電を遮断してモータを停止する（＃１２）。その後に、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作が繰り返されても、コントローラが通常状態である限り、大電流指令が生成されるので、信号線には大電流が流れる状態が作り出されており、コントローラは確実にスイッチのＯＮ状態を検知することができる。スイッチのＯＦＦ状態が所定時間を越えた場合や、スリープボタンが押された場合には、スリープ指令が生成される（＃１３）。このスリープ指令の生成によりコントローラはスリープ状態となる。
【００１７】
次に、図２を用いて、上述した本発明の電動モータ制御装置を搭載した電動作業機におけるモータ駆動制御電子系の基本構成を説明する。ここでは、電動作業機は歩行型耕耘機であり、その操縦部は左右一対のハンドルで、一方のハンドルに主スイッチが他方のハンドルに副スイッチが設けられているとする。電動モータ（以下単にモータと略称する）は、耕耘ロータとして構成された作業ユニットに回転動力を伝達する。図２の例では、バッテリからモータへの給電を制御するコントローラは、電動作業機の機体に取り出し可能に装着されるバッテリユニットにバッテリとともに組み込まれている。
【００１８】
バッテリからモータへの給電線に、コントローラから出力される制御信号によって開放状態（給電状態）と閉鎖状態（遮断状態）を作り出す給電スイッチが介装されている。主スイッチはＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を、コントローラに与える。同様に、副スイッチもＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号をコントローラに与える。このコントローラは、上述しように、スリープ状態と通常状態（ウエイク状態）とに切り替え可能であり、電流切替器によって、スリープ状態では、主スイッチ信号線と副スイッチ信号線に微弱電流が流れる状態が作り出され、通常状態では、大電流が流れる状態が作り出される。
【００１９】
バッテリユニットと機体との間には、バッテリユニットを機体に対して着・脱する際に連結・離脱するコネクタユニットが設けられている。この発明では、バッテリユニットと機体との間は、バッテリからモータへ電力を供給する給電線（給電戻り側の給電アース線を含む）と主スイッチ及び副スイッチからスイッチ状態信号をコントローラに送る信号線だけであるので、コネクタユニットに給電線と信号線とを含ませると、単一のコネクタユニットだけで済む。
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施の形態を、電動作業機を歩行型耕耘機に適用した例をとって説明する。
図３と図４とに示すように、この実施の形態で例示する歩行型耕耘機（以下単に耕耘機と略称する）１は、機体１０の下部に耕耘ロータ２、前後揺動による姿勢変更が可能な操縦部としての操縦ハンドル３、耕耘ロータ２に回転動力を伝達するモータ５、モータ５の電源となるバッテリユニット４を備えている。バッテリユニット４は、機体１０の後部から後方斜めに立ち上がっている支持枠１４に対して、上方からの装着、上方への抜き出しが可能なように載置されている。バッテリユニット４の上面には、持ち運びに便利なように取っ手４ａが設けられている。操縦ハンドル３は、いずれもアーム状の左ハンドル部３Ａと右ハンドル部３Ｂからなり、その基端側で支持枠１４の後方突出端部に揺動可能に連結されている。これにより、非使用時には操縦ハンドル３を機体前側に折り畳むことができる。モータ５の全て及びバッテリユニット４の下半分を覆う人工樹脂製のカバー１１がこの耕耘機１の上面輪郭を曲面状に形作っている。二点鎖線で輪郭だけを示されている載置台１００は、耕耘機１の下部が挿入されるボックス体であり、非使用時の耕耘機１の安定性と運搬性を高めるものである。
【００２１】
図５から理解できるように、機体１０は、実質的に、主フレーム１５と伝動ケース１７とから構成されている。主フレーム１５はモータ５を支持するモータ支持面領域とバッテリユニット４を支持するバッテリ支持面領域を作り出しており、モータ支持面領域とバッテリ支持面領域との間は約３０度の角度で屈曲している。主フレーム１５の後端部には機体横断方向の水平軸回りで揺動可能な揺動アーム１６が取り付けられており、揺動アーム１６は、下向き姿勢（図４では実線で示す）と後向き姿勢（図４では二点鎖線で示す）との間で揺動するが、それぞれの姿勢において揺動アーム１６を主フレーム１５に対して固定する固定手段が設けられている。この固定手段は、簡単にはロックピンとロック孔である。
【００２２】
揺動アーム１６の自由端側に移動輪１２が装備されており、揺動アーム１６の中間部に抵抗棒１３が取り付けられている。移動輪１２は揺動アーム１６の下向き姿勢で接地し、抵抗棒１３は揺動アーム１６の後向き姿勢で接地する。抵抗棒１３の揺動アーム１６に対する取り付け位置をピン連結法によって変更することで機体１０の持ち上げ高さを変更することができる。
【００２３】
伝動ケース１７は、ウォーム減速機１８を内蔵する側面視略Ｌ字状の左右二分割構造であり、その上端部に形成したフランジ部にモータ５がボルト連結されている。モータ５の出力軸とウォーム減速機１８の入力軸は図５で点線描画されている中間伝動軸でつながれており、中間伝動軸は伝動ケース１７内を垂直に延びている。ウォーム減速機１８の出力は、伝動ケース１７の下端部から左右に延出する耕耘ロータ２の駆動軸２０に伝達される。伝動ケース１７の上部には、この耕耘機１を持ち運ぶ際の把持部に使用可能なループ状で前向きに延出形成した丸パイプ鋼材からなるフロントガード１９がボルト連結されている。
【００２４】
図３に示すように、操縦ハンドル３を構成する右ハンドル部３Ａ及び左ハンドル部３Ｂは、丸パイプ材からなり、その自由端領域にグリップ３ａ、３ｂが設けられている。操縦ハンドル３と支持枠１４との間の揺動連結部３０によって操縦ハンドル３を支持枠１４に締め付け固定するノブ付きナット締め付け機構が設けられている。この構成から、操縦ハンドル３は、ノブ付きナットを操作することで、操縦ハンドル３を支持枠１４に対する任意の姿勢に設定することができる。
【００２５】
右ハンドル部３Ａのグリップ３ａのすぐ機体側にレバースイッチ装置３２が設けられ、左ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３１が設けられている。レバースイッチ装置３２には、グリップ３ａを握っている手で操作可能なレバーの操作変位によってＯＮ／ＯＦＦされる副スイッチ８２が組み込まれている。押しボタンスイッチ装置３１には、押し操作によってＯＮ／ＯＦＦされる主スイッチ８１が組み込まれている。
【００２６】
図５、図６、図７から明らかなように、主フレーム１５のバッテリ支持面領域において、カバー１１は、ボックス状の収容スペースを作り出すバッテリ収容壁体１１ａを形成している。バッテリユニット４は矩形横断面を有しており、当該矩形横断面はバッテリ収容壁体１１ａが作り出す収容スペースの矩形横断面よりも同一かやや大きな面積となるような寸法をもっている。従って、このバッテリ収容壁体１１ａの収容スペースに挿入されたバッテリユニット４は、バッテリ収容壁体１１ａの弾性によりしっかりと保持される。
【００２７】
バッテリ収容壁体１１ａとバッテリユニット４との間で電気的接続を行うためのコネクタ９が備えられている。このコネクタ９は、バッテリユニット４の底面中央に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａと、バッテリ収容壁体１１ａの底面中央に設けられた機体側コネクタ部９ｂとからなる。ここでは、バッテリ側コネクタ部９ａがソケット形で、機体側コネクタ部９ｂがプラグ形であるが、互いに逆であってもよい。バッテリユニット４はバッテリ収容壁体１１ａの弾性によって正確に中心がずれないようにバッテリ収容壁体１１ａによって案内されるので、重力の助けを借りたバッテリユニット４の収容スペースへの挿入により確実にバッテリ側コネクタ部９ａと機体側コネクタ部９ｂとが接続されることになる。収容スペースに収容されたバッテリユニット４はハンドル支持枠１４に設けられた、クランプ式固定具１４ａによって上面から押さえ付け固定される。
【００２８】
コネクタ９は、バッテリユニット４からモータ５への給電を行う給電線のための端子、主スイッチ８１や副スイッチ８２などの信号線のための端子、さらにはアース端子など、ピンとピンソケットからなる複数の接続端子を備えている。
【００２９】
次に、バッテリユニット４の内部構造、及び機体１０におけるモータ５への給電配線やモータ５の駆動制御のための信号配線を、図８の機能ブロック図を用いて説明する。
バッテリユニット４は、バッテリ本体４０、充電・放電スイッチユニット４１、コントローラ４２、電源部４３、バッテリ本体４０のプラス側に接続される給電線４４、バッテリ本体４０のマイナス側に接続されるアース線４５、各種信号線４６、電流切替部７、コンデンサ７０を備えている。
【００３０】
充電・給電スイッチユニット４１は、給電線４４に直列配置された給電スイッチ４１ａと充電スイッチ４１ｂとを含み、それぞれはよく知られているようにＦＥＴとダイオードとで構成されている。給電スイッチ４１ａは、ＯＦＦ状態で給電線４４を遮断し、ＯＮ状態で給電線４４を接続して、外部負荷に対してバッテリ本体４０からの給電を可能にする。充電スイッチ４１ｂは、充電時に給電線４４を介して、図示されていない電源アダプタからの電力をバッテリ本体４０に供給することを可能にする。
【００３１】
コントローラ４２は、実質的にはワンチップマイコンから構成されており、ハードウエア及びプログラムの実行によって、モータ５に対する給電制御を行うモータ給電制御部５０と、スリープ管理部５１と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部６０とを作り出している。モータ給電制御部５０は、主スイッチ８１のＯＮ状態と副スイッチ８２のＯＮ状態とに基づいて給電スイッチ４１ａをＯＮ状態にして、バッテリ本体４０からモータ５への給電を許可し、モータ５を駆動させる。スリープ管理部５１は、スイッチ状態などの種々の条件に基づいて、コントローラ４２のスリープ状態と、通常状態（ウエイク状態）を管理している。
【００３２】
電源部４３は、バッテリユニット４の内部電源として機能し、コントローラ４２や電流切替部７に給電する。
【００３３】
バッテリユニット４に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａには、給電線４４のための給電端子としての給電ソケット９１ａ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ソケット９２ａ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ソケット９３ａ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ソケット９４ａ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ソケット９５ａ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ソケット９６ａ、アース線４５のアース端子としてのアースソケット９７ａが設けられている。
【００３４】
バッテリ側コネクタ部９ａに対応するように機体１０側に設けられた機体側コネクタ部９ｂには、給電線４４のための給電端子としての給電ピン９１ｂ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ピン９２ｂ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ピン９３ｂ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ピン９４ｂ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ピン９５ｂ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ピン９６ｂ、アース線４５のアース端子としてのアースピン９７ｂが設けられている。
【００３５】
電流切替部７は、耕耘機１の非作業時においてコントローラ４２が省エネ目的でスリープ状態になっている時には信号線に微弱電流を流しておき、コントローラ４２がウエイクアップすると信号線に微弱電流より大きな大電流を流す機能を有する。
【００３６】
機体側では、モータ５のプラス接点に給電線４４が接続され、モータ５のマイナス接点にアース線４５が接続される。モータ５には、モータ５の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチＯＦＦする過熱スイッチ８３が設けられている。この過熱スイッチ８３は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。副スイッチ８２は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方を第１信号線４６ａの過熱スイッチ８３より上流側に接続されている。これにより、モータ過熱により過熱スイッチ８３が動作した場合、副スイッチ８２がＯＮ状態であっても、コントローラ４２は副スイッチ８２をＯＦＦ状態であるとみなすことができ、モータ５への給電を停止することができる。主スイッチ８１は、一方を第３信号線４６ｃと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。
【００３７】
上述したように、モータ５と主スイッチ８１と副スイッチ８２が機体側に配置されており、主スイッチ８１や副スイッチ８２からの信号に基づいてモータ５の駆動を制御する制御系デバイスは全てバッテリユニット４に配置されている。つまり、モータ５の駆動制御がバッテリユニット４の給電制御に置き換えられており、バッテリユニット４が本来備えている放電制御のための放電スイッチをモータ５の駆動制御のための給電スイッチユニット４１に流用しているので、機体側の電子デバイスや配線は簡素となっている。
【００３８】
電流切替部７は、一端を電源部に接続され、他端をスイッチが介装されているスイッチ信号線に接続される。この実施形態では、第１信号線４６ａ、第２信号線４６、第３信号線４７のそれぞれに抵抗７３を介して電流切替部７ａ，７ｂ，７ｃが接続している。また、電流切替部７が接続された信号線には、一方をアースされたコンデンサ７０がそれぞれ接続されている。スイッチとつながっている信号線に電流切替部７とコンデンサ７０が接続されていることにより、スリープ時であっても、通常時ではもちろん、スイッチＯＮ時にはスイッチ接点に大電流が流れる状態が作り出されている。このことが図９で図解されている。
【００３９】
図９の（ａ）は、コントローラ４２がスリープ中の回路状態を示している。トランジスタ７１がＯＦＦされ、このトランジスタ７１に並列接続された抵抗７２によって信号線には、微弱電流しか流れない（状態(1)）。この微弱電流はコンデンサ７０を充電する（状態(2)）。
【００４０】
図９の（ｂ）は、スイッチがＯＦＦからＯＮに操作された回路状態を示している。スイッチがＯＮされることで（状態(3)）、コンデンサ７０に蓄積された電荷が放電され大電流としてスイッチを流れる（状態(4)）。これにより、コントローラ４２はスイッチのＯＮ操作を検知する（状態(5)）。さらに、スイッチのＯＮ操作検知に応答して、ウエイクアップする。
【００４１】
図９の（ｃ）は、コントローラ４２がウエイク状態での回路状態を示している。コントローラ４２はウエイクアップすると、トランジスタ７１がＯＮされ（状態(7)）、抵抗７２を迂回する回路を作り出すことで、信号線は、大電流が流れる状態となる（状態(8)）。
【００４２】
〔別実施の形態〕
〔１〕電流切替部７は、トランジスタ７１と抵抗７２による構成以外、信号線にかかる電圧ないしは信号線を流れる電流を大小に切り替えることができる機能を持つ限りにおいて、種々の構成を採用することができる。
〔２〕電動作業機としては、作業ユニット２に耕耘ロータを適用した電動耕耘機に限定されるのではなく、作業ユニットを適宜変更することで、電動芝刈機、電動除雪機など、種々の電動作業機に本発明は適用可能である。
〔３〕操縦部３や機体１０の機械的構造は、本発明では限定されていないので、種々の形態を採用することができる。
〔４〕バッテリユニット４の断面形状も種々なものを採用可能であり、その形状に合わせて適合するような収容スペースが作り出されるようにバッテリ収容壁体１１ａの形状を決定するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、バッテリユニット４を電力ソースとし、スイッチ操作でモータ５を駆動する種々の電動モータ制御技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：電動耕耘機（電動作業機）
２：耕耘ロータ（作業ユニット）
３：ハンドル（操縦部）
３Ａ：左ハンドル部
３Ｂ：右ハンドル部
３ａ，３ｂ：グリップ
５：電動モータ
４：バッテリユニット
７：電流切替器
７０：コンデンサ
７１：トランジスタ
７２：抵抗
９：コネクタユニット
３１：押しボタンスイッチ装置（押しボタンスイッチ）
３２：レバースイッチ装置（レバースイッチ）
１０：機体
４０：バッテリ
４１ａ：給電スイッチ
４２：コントローラ
４４：給電線
４６：信号線
５０：モータ給電制御部
８１：主スイッチ（操作デバイス）
８２：副スイッチ（操作デバイス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、前記給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、前記信号線を通じて検知される前記操作デバイスの操作に基づいて前記給電線を通電状態とするように前記給電スイッチを制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するコントローラと、一端が前記信号線とつながっているコンデンサと、前記コントローラのスリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とを備えた電動モータ制御装置。
【請求項２】
前記電流切替器が、前記コントローラによってＯＮ／ＯＦＦ制御されるトランジスタと当該トランジスタに並列接続された抵抗とからなる請求項１に記載の電動モータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動モータ制御装置を搭載した電動作業機であって、
前記バッテリユニットが前記電動作業機の機体から着脱可能であり、前記バッテリユニットに前記コントローラと給電スイッチと電流切替器とが組み込まれており、前記操作デバイスが前記電動作業機の操縦部に配置されている電動作業機。
【請求項４】
前記操縦部が左右一対のハンドルから構成され、前記操作デバイスが一方のハンドルに設けられた主スイッチと、他方のハンドルに設けられた副スイッチとからなる請求項３に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記主スイッチが押しボタンスイッチであり、前記副スイッチが前記ハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである請求項４に記載の電動作業機。
【請求項１】
電動モータに給電線を介して給電するバッテリユニットと、前記給電線を通電状態と遮断状態とに切り替える給電スイッチと、信号線に設けられた操作デバイスと、前記信号線を通じて検知される前記操作デバイスの操作に基づいて前記給電線を通電状態とするように前記給電スイッチを制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するコントローラと、一端が前記信号線とつながっているコンデンサと、前記コントローラのスリープ時に前記信号線に微弱電流を流すとともに前記コントローラのウエイク時に大電流を流す電流切替器とを備えた電動モータ制御装置。
【請求項２】
前記電流切替器が、前記コントローラによってＯＮ／ＯＦＦ制御されるトランジスタと当該トランジスタに並列接続された抵抗とからなる請求項１に記載の電動モータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動モータ制御装置を搭載した電動作業機であって、
前記バッテリユニットが前記電動作業機の機体から着脱可能であり、前記バッテリユニットに前記コントローラと給電スイッチと電流切替器とが組み込まれており、前記操作デバイスが前記電動作業機の操縦部に配置されている電動作業機。
【請求項４】
前記操縦部が左右一対のハンドルから構成され、前記操作デバイスが一方のハンドルに設けられた主スイッチと、他方のハンドルに設けられた副スイッチとからなる請求項３に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記主スイッチが押しボタンスイッチであり、前記副スイッチが前記ハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである請求項４に記載の電動作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６６４００（Ｐ２０１３−６６４００Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６１３７（Ｐ２０１１−２０６１３７）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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