電動管理作業機の電動制御装置
【課題】 バッテリ電源によりモータを回転駆動して、耕耘ロータを駆動し土壌を耕耘する形態にあっては、耕耘負荷や、負荷変動が大きいために、バッテリの消費も大きく、負荷変動に対する出力の加減操作等が煩雑であり、作業能率や、長時間にわたる良好な作業性を維持し難いものである。
【解決手段】 モータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ４８に表示させる。
【解決手段】 モータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ４８に表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ電源によって耕耘ロータを長時間にわたり回転駆動して耕耘する電動管理作業機の電動制御装置に関するもので、バッテリ残量不足をモニタ表示させるものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ電源によって耕耘ロータを回転駆動して耕耘する技術（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９ー３４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリ電源によりモータを回転駆動して、耕耘ロータを駆動し土壌を耕耘する形態にあっては、耕耘負荷や、負荷変動が大きいために、バッテリの消費も大きく、負荷変動に対する出力の加減操作等が煩雑であり、作業能率や、長時間にわたる良好な作業性を維持し難いものである。又、バッテリ残量を注意しながら、効率よく作業を継続し、しかも過放電によりバッテリを損傷しないことが望ましい。このため、バッテリ残量をモニタ表示させるが、このバッテリ残量は、電動負荷と充電制御回路によるバッテリ充電とによって変化しているため、そのバッテリ残量の不足を常時モニタ表示させて、適切な作業継続を行わせる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、充電制御回路２７と放電制御回路２８を備えた二次電池のバッテリ１と、このバッテリ１によって電動のモータ２を搭載して駆動する耕耘ロータ３を有する電動管理作業機において、このモータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定の一定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ４８に表示させることを特徴とする電動制御装置の構成とする。
【０００６】
前記二次電池としてのバッテリ１でモータ２を電動して、耕耘ロータ３等を駆動しながら走行して作業を行う。この作業時はバッテリ残量が残量モニタ４８に表示される。作業者は、この残量モニタＬＥＤ４８の表示を鑑視しながら作業を継続し、バッテリ残量不足状態の残量少となったことが表示されると、作業を停止してバッテリ１を充電して作業の再開に備える。前記残量モニタ４８の残量少の判定は、バッテリ１の電圧ＶＬが放電停止電圧以上の領域にあるものとして、この放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値として設定する。従って、運転中にバッテリ残量電圧を読み込んで、その電圧ＶＬの値が、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下の状態が一定時間（モータ起動時間ｔ１より長い時間）継続したときに、バッテリ残量少としてのモニタＬＥＤ（赤点灯）を点灯させる。前記モータ起動時にバッテリの急激な電圧低下があっても残量少のモニタ点灯を防止する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記バッテリ１の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わない。
【０００８】
前記のように運転中にバッテリ残量電圧を読込み、このバッテリ残量電圧ＶＬが、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下の状態で、一定時間ｔ１（モータ起動時間ｔより長い時間）継続することによって、残量モニタＬＥＤ４８赤色出力をＯＮ（バッテリ残量少モニタＬＥＤ赤色を点灯）させる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記バッテリ１の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値（Ｖ１）を加算した値とする。
前記のようにバッテリ電圧は、運転作業中モニタ表示される状態にあって、バッテリ残量が少くなると残量少として表示して運転者に報知される。このときの残量少として判定されるバッテリ電圧は、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値の放電停止電圧よりもＶ１値だけ高い電圧基準値のもとにより判定される。この一定値Ｖ１を加算した基準値よりも低い電圧値を検出したとき残量モニタ４８は残量少の表示が行われる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記電動管理作業機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻す。
【００１１】
前記運転中に作業負荷が小さくなったり、バッテリ１の充電等によって、電圧値が設定値以上を検出することによって、前記バッテリ残量少の残量不足域のモニタ表示は、自動的に残量十分の旨の表示（残量モニタＬＥＤ縁の点灯）に戻し制御される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）であるものとして設定する。
前記電動作業中におけるバッテリの電圧値が常時検出されていて、前記電圧値が設定値以上であることの時間ｔ２や、電圧低下を検出する時間ｔ１等を検出していて、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）として設定している。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、バッテリ残量が不足の状態になった旨のモニタ２表示は、過負荷等による一時的な電圧値の低下によるものではなく、残量電圧値が設定値以下の状態になったことが、設定の一定時間以上に亘って継続することによって表示されるものであるから、バッテリ残量不足を適切に表示することができ、作業能率を高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、バッテリ残量モニタの残量状態を運転者に知らせるとき、残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少として表示するとき、この「一定時間」はモータの起動時間よりも長い値として設定する。これによって運転開始時、モータ起動時に、過負荷によるバッテリの電圧低下があっても残量少のモニタ点灯を防ぐことができ、正確で、安定したモニタ点灯を行わせることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記のように残量少として判定して報知されるバッテリ電圧ＶＬは、放電停止電圧以上の電圧として、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値を判定基準とするものであるから、バッテリ残量少を知らせる値を適切に簡単に設定することができ、過放電状態の作業を少くして、バッテリを保護して安全な電動作業を行わせることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、一時的な過負荷作業の継続等で電圧値が変動して後に、元に復起した場合には、バッテリ残量を適切な表示に自動的に切替えることができる。
請求項５に記載の発明は、前記電動作業におけるバッテリの残量モニタにおいて、電圧値が設定値以上を検出する時間ｔ２は短かくし、電圧低下を検出する時間ｔ１はこれよりも長くして設定して、残量少の表示を行わせるものであるから、作業者が電圧値低下ではないことを早く認識できるため円滑な作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電動管理作業機の側面図。
【図２】その背面図。
【図３】その平面図。
【図４】モータ電動回路のブロック図。
【図５】電動モータ駆動制御回路部のブロック図（Ａ）と、その出力制御回路部のブロック図（Ｂ）。
【図６】充電器接続時のブロック図。
【図７】そのモータ駆動制御におけるモニタユニットのブロック図。
【図８】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、残量モニタの平面図（Ｂ）、モニタ出力の閾値を示すタイムチャート（Ｃ）。
【図９】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、運転起動時（開始時）のモータ電流曲線を示すグラフ（Ｂ）。
【図１０】充電器の充電量曲線グラフ（Ａ）と、その充電制御のフローチャート（Ｂ），（Ｃ）。
【図１１】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、残量モニタの平面図（Ｂ）、モニタ出力の閾値を示すタイムチャート（Ｃ）。
【図１２】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１３】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１４】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１５】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１６】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１７】その一部別例を示すモニタ制御回路部のブロック図（Ａ）と、そのフローチャート（Ｂ），（Ｃ）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面に基づいて、電動走行管理作業機は、耕耘爪５を有する耕耘ロータ３を駆動回転させて土壌面を耕耘しながら推進走行するカルチベータ形態の耕耘作業機から構成される。作業機フレーム６の上側には、バッテリ１と、このバッテリ１によって電動される電動モータ２等を搭載している。このフレーム６の前部で電動モータ２の下側には、上下方向のモータ伝動軸を軸受内装する伝動ケース７を設け、この伝動ケース７の下部に、前記モータ伝動軸を介して伝動により横軸芯周りに回転駆動するロータリ軸８を軸支している。この中央部の伝動ケース７から左右両側へ張り出すこのロータリ軸８の周りには、耕耘爪５を配置すると共に、両端にはサイドデイスク９を取付けて、耕耘ロータ３を構成している。
【００１９】
耕耘ロータ３の上方を覆う平面視円盤形状のモータベース１０は、底部を作業機フレーム６上に取付け支持させて、このモータベース１０の上側の前部に電動モータ２を取付け、後部にはバッテリ１を収容のバッテリケース１１を搭載している。又、このモータベース１０の上側はモータカバー１２で開閉可能に覆っている。前記バッテリケース１１は、上端にハンドルを有して取扱いを行い易くし、底面には前記モータベース１０に形成の係合穴に、このバッテリケース１１の移動を阻止する突子を嵌合している。
【００２０】
前記作業機フレーム６の後部にはハンドルフレーム１３を斜め後方上部に向かって設けて、この後端部左右両側に一対の操作ハンドル１４を分岐して設け、各操作ハンドル１４にはグリップ１５を設けている。この右手側のハンドル１４には、このグリップ１５近傍に電動モータ２の駆動を入り切りする操作レバー１７を設けている。
【００２１】
前記作業機フレーム６の後端部には作業機を移動するときに下側へ回動させて機体を支持する補助輪１８と、耕耘作業時にダッシングを防止する抵抗棒１９を取り付けている。この補助輪１８は不使用時は後方へ回動させて収納姿勢にしておく。
【００２２】
前記ハンドルフレーム１３に対する操作ハンドル１４の取付位置に形成する操作ケース部には、バッテリ１からの電源の入り切りをするキースイッチ１６を設ける。又、バッテリケース１１の後面には、このバッテリケース１１内のバッテリ１と前記電動モータ２との間を接続するモータ駆動回路２０の出力端子２１と、このバッテリ１を充電するための充電端子２２とを各々設けている。
【００２３】
前記バッテリケース１１は、後部外壁部に前記出力端子２１、充電端子２２を設け、内部に複数のバッテリセル２３からなるバッテリ１（バッテリパック２４）を設け、各バッテリセル２３の上面に充電制御回路２７を組み込んだ充電制御基板２５を前後にスライドさせて挿脱可能に設け、更にこの上側に、適宜間隔離れて放電制御回路２８、及び出力制御回路３４を組み込んだ放電制御基板２６を前後スライド可能にして着脱可能に設けている。前記充電制御基板２５の端子は、前記充電端子２２に配線接続し、各バッテリセル２３との間は直接電気的に接続する。又、放電制御基板２６は複数のバッテリセル２３の直列接続による電圧が出力端子２１に出力できるように回路構成している。
【００２４】
前記放電制御基板２６の放電制御回路２８を、前記バッテリセル２３と電動モータ２とを接続するモータ駆動回路２０途中に介在すると共に、該放電制御基板２６には、前記出力制御回路３４の他、電流検出回路２９、スイッチング回路３０、電流平滑回路３１、過放電防止回路３２、及び短絡防止回路３３等を設けている。
【００２５】
このうち出力制御回路３４は、キースイッチ１６、運転（リミット）スイッチ４による運転信号制御回路３５からの運転信号を受けてスイッチング回路３０をＯＮ−ＯＦＦ切換出力し、このスイッチング回路３０のＯＮ−ＯＦＦ切換出力は、前記モータ駆動回路２０を遮断し、又は接続状態とするよう切り換える構成としている。
【００２６】
又、前記電流検出回路２９は放電制御基板２６の制御電流を検出して、予め設定した設定電流値を超える状態が規定時間継続すると前記スイッチング回路３０をＯＦＦに切り換え、前記モータ駆動回路２０を遮断するよう構成している。
【００２７】
前記各充電制御基板２５には過充電防止回路３６を組み込み、一方、放電制御基板２６には上記のように出力制御回路３４等のほか、電流検出回路２９、電流平滑回路３１、過放電防止回路３２、短絡防止回路３３、スイチイング回路３０、及び出力制限回路３９等を組み込んでいる。なお、この電流平滑回路３１は、前記運転信号が入力されたときに生じるサージ電流を平滑処理する回路である。
【００２８】
バッテリ充電器４０を接続した形態で、充電完了の判定を行わせる形態で、充電器４０側で充電完了、又は充電中と判断したときは所定のＬＥＤ３７を点灯し、又、充電制御基板２５側の前記過充電防止回路３６が作動することによって充電を停止することがある。
【００２９】
前記放電制御基板２６に対する短絡防止は上記短絡防止回路３３で防止できる構成であるが、各充電制御回路２７に対する短絡防止は、これら放電制御基板２６毎に設けることなく、これらに共通の短絡防止回路３３の基板を、充電端子２２とこの充電制御基板２７との間に設けている。
【００３０】
前記バッテリケース１１の出力端子２１は、電動モータ２への出力端子２１として前記モータ駆動回路２０により電動モータ２に接続すると共に、信号入出力用の端子２１として、運転信号制御回路３５に連結して、この信号制御回路３５から前記キースイッチ１６や、操作レバー１７で作動される運転（リミット）スイッチ４等の入り切り信号を入力して、前記出力制御回路２８へ運転信号を出力でき、或は、この出力制御回路２８による出力に基づいて、前記信号制御回路３５からバッテリ（電池）残量や、警告表示信号等を運転モニタ３７に入力して、これら電源入切ＬＥＤ５７や、運転警告ＬＥＤ５８、バッテリ残量モニタＬＥＤ４８等を出力する構成としている。
【００３１】
前記出力端子２１は、ブレーカ３８を介して電動モータ２に接続している。このブレーカ３８は、モータ駆動回路２０を入り切りするソレノイド作動形態のスイッチから成り、モータ駆動回路２０の電流値が上昇すると励磁してスイッチＯＦＦ作動してモータ駆動回路２０を切りにし、電動モータ２を停止位置とする構成である。又、このブレーカ３８はＯＮ−ＯＦＦスイッチ形態として、前記モータベース１０の後部上面に設けている。
【００３２】
前記右手側ハンドル１４の操作レバー１７を、スプリング力に抗して把持して回動操作すると、運転スイッチ４をＯＮ作動して、前記運転信号制御回路３５からの信号によって電動モータ２を駆動する。この操作レバー１７の把持を開放すると、スプリング力によって戻されて、運転スイッチ４はＯＦＦとなり、電動モータ２も停止する。
【００３３】
耕耘作業にあたり、バッテリ１の充電状態を前記バッテリ残量モニタＬＥＤ４８の点滅等の残量モニタによって確認し、充電不足の場合は充電器４０を充電端子２２に接続し所定の充電を行なう。耕耘作業の開始にあたっては、キースイッチ１６を入りにして、操作レバー１７を把持回動することにより運転スイッチ４をＯＮすると、この運転スイッチ４のＯＮ信号は、運転信号制御回路３５を経由して出力制御回路３４に送信され、スイッチング回路３０を回路接続側に作動させ、バッテリ１により電動モータ２が駆動されて、この電動モータ２の駆動により耕耘ロータ３が回転し耕耘作業を行うことができる。
【００３４】
この耕耘作業を停止するときには、作業者が操作レバー１７の把持を離すとスプリング力で戻されて、運転スイッチ４のＯＦＦによる運転信号によってバッテリ１からの駆動電流が遮断されて、耕耘ロータ３の駆動が停止される。
【００３５】
ここに、図７、図８のように、前記バッテリ１の残量をモニタ表示する制御装置として、コントローラ４４の入力側に、運転スイッチ４や、キースイッチ１６、ブレーカ停止スイッチ３８、温度センサ４５、バッテリ電圧入力４６、及びモータ電流入力４７等を配置する。又、出力側には、運転モニタ３７としての赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤを設け、バッテリ残量モニタ４８としての赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤとを前記モニタユニット４３の一部として設け、又、モータ駆動信号４９等を配置している。
【００３６】
バッテリ１の電圧において、バッテリ１のセル２３を保護するための負荷電流出力を停止するバッテリ電圧を「放電停止電圧」として、「バッテリ残量少」と判定するバッテリ電圧ＶＬ＝（放電停止電圧＋一定値Ｖ１）としている。又、バッテリ残量モニタの切り替え点灯の閾値を示すグラフ（Ｃ）において、バッテリ電圧が、前記残量少の電圧ＶＬ位置と、作業運転可能の電圧ＶＨ位置とに変化する場合において、この電圧がＶＬに下降すると残量モニタ４８を緑色ＬＥＤ点灯から赤色ＬＥＤ点灯へ切り替わる。又、逆に電圧がＶＬからＶＨに上昇したときは赤色ＬＥＤ点灯に切り替わる。これらの低、高の電圧ＶＬ，ＶＨ間に適宜間隔の電圧差を設定してチャタリング現象を防止している。
【００３７】
運転スイッチ４のＯＮにより運転信号３５を発生させて放電制御回路２８に供給し、バッテリ１から電流を供給してモータ２を回転させる。この運転中にバッテリ電圧を読み込み（ステップＳ１）、残量少と判定するバッテリ電圧ＶＬ以下（Ｓ２）のときは、残量モニタ４８赤色ＬＥＤをＯＮさせる（Ｓ３）。又、ＶＬ以上であるときは残量モニタ４８は緑色ＬＥＤを点灯させる（Ｓ５）。又、前記ＶＬ以下の場合であってもその後ＶＨ以上検出されると（Ｓ７）、残量モニタ４８は緑色ＬＥＤに切り替え点灯される（Ｓ９）。
【００３８】
しかしながら、図９において、運転開始時のモータ電流曲線ｉが示されるが、このグラフにおいて、運転開始時の起動時間ｔ１における電流の低下変動が激しく、この間のバッテリ電圧を読み取って残量値判定の基準値とすることは好ましくない。ここにおいて、充電制御回路２７と放電制御回路２８を備えた二次電池のバッテリ１と、このバッテリ１によって電動のモータ２を搭載して駆動する耕耘ロータ３を有する電動管理作業機において、このモータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間ｔ１（モータ起動時間よりも長い時間）以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタＬＥＤ４８に表示させることを特徴とする電動制御装置の構成とする。
【００３９】
前記二次電池としてのバッテリ１でモータ２を電動して、耕耘ロータ３等を駆動しながら走行して作業を行う。この作業時はバッテリ残量が残量モニタ４８に表示される（Ｓ１）。作業者は、この残量モニタ４８の表示を鑑視しながら作業を継続し、バッテリ残量不足「残量少」となったことが表示されると、作業を停止してバッテリ１を充電して作業の再開に備える。前記残量モニタ４８の「残量少」の判定は（Ｓ２）、バッテリ１の電圧ＶＬが「放電停止電圧」以上の領域にあるものとして、この「放電停止電圧」に「一定値Ｖ１」を加算した値として設定する。従って、運転中にバッテリ残量電圧を読み込んで、その電圧ＶＬの値が、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下のときに、バッテリ「残量少」のモニタＬＥＤ（赤点灯）を点灯させる（Ｓ３）。
【００４０】
又、前記バッテリ１の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わない。
【００４１】
前記のように運転中にバッテリ残量電圧を読込み（Ｓ１）、このバッテリ残量電圧ＶＬが（Ｓ２）、前記ＶＬ（放電停止電圧＋Ｖ１）以下の状態で、一定時間（モータ起動時間ｔ１より長い時間）継続することによって（Ｓ３）、残量モニタ４８赤出力をＯＮ（バッテリ残量少モニタ）させる（Ｓ４）。
【００４２】
又、前記バッテリ１の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値とする。
前記のようにバッテリ電圧は、運転作業中モニタ４８表示される状態にあって、バッテリ残量が少くなると残量少として表示して運転者に報知される。このときの残量少として判定されるバッテリ電圧は、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値の放電停止電圧よりも高い電圧基準値のもとにより判定される（Ｓ２）。この一定値Ｖ１を加算した基準値よりも低い電圧値を検出したとき残量モニタ４８は「残量少」の表示が行われる（Ｓ４）。
【００４３】
又、前記電動管理作業機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻される。
前記運転中に作業負荷が小さくなったり、バッテリ１の充電等によって、電圧値が設定値以上を検出することによって、前記バッテリ残量少の残量不足域のモニタ表示は、自動的に「残量十分」の旨の表示（残量モニタＬＥＤ縁の点灯）に戻し制御される（Ｓ５，Ｓ９）。
【００４４】
更には、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）であるものとして設定する。
前記電動作業中におけるバッテリの電圧値が常時検出されていて、前記電圧値が設定値以上であることの時間ｔ２や、電圧低下を検出する時間ｔ１等を検出していて、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は（Ｓ８）、電圧低下を検出する（Ｓ３）時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）として設定している。
【００４５】
前記キースイッチ１６がＯＮされると、各種スイッチ信号、各種検出センサ値を読み込む。ついで、運転スイッチ４がＯＮであるか否か判定し、これら各部のＯＮ信号出力が整う運転信号のとき、スイッチング回路３０へＯＮ信号が出力される。この出力を受けるとモータ駆動回路２０が接続状態となり、バッテリ１と電動モータ２とは回路接続状態となって回転駆動する。
【００４６】
運転中、電流検出回路２９は常時、制御電流の監視を行い検出電流値と予め設定した所定値と比較し、ブレーカ３８はモータ駆動回路２０の負荷電流値を検出して過負荷状態か否か判定する。ここで所定値以下であり、かつ過負荷状態にない場合は、前記スイッチング回路３０へのＯＮ信号を継続するため、電動モータ８は回転駆動状態を維持する。一方、ここでの所定値との比較において、所定値以下でないときであって予め設定した規定時間を越えると、制御電流異常としてスイッチング回路３０にはＯＦＦ信号が出力され、電動モータ２は停止する。電流検出回路２９とブレーカ３８の両方で、バッテリ１、電動モータ２、配線等の保護を行うことができる。
【００４７】
また、運転スイッチ４を断続するときの電動モータ２駆動を制限する出力制限回路３９については、前記電動モータ２の停止出力がなされるが、これに続いてキースイッチ１６がＯＮされたか否か判定され、キースイッチ１６がＯＮするときは、前記スイッチング回路３０へＯＮ出力する。一方、所定時間経過しないときは、スイッチング回路３０はＯＦＦ出力を継続する。このように構成すると、運転スイッチ４をＯＦＦしたとき所定時間は運転スイッチ４をＯＮしてもその入力を受け付けず制限するものであるから電動モータ２起動時のハンチング動作を抑えることができ、バッテリ１及び出力制御回路３９の保護を図る。
【００４８】
次に、主として図１０に基づいて、前記充電器４０による充電時、一定電流Ａ１で充電完了モニタＬＥＤ５９を点灯し、Ａ２で供給電流をＯＦＦする（図Ａ，図Ｂ参照）。運転スイッチ４により運転信号を発生させて放電制御回路２８に供給して、バッテリ１から電流を供給してモータ２を回転させるとき、バッテリ１電圧が一定値以上になった状態で電流値を読み込み（Ｓ１）、「Ａ１」以下の場合は充電完了モニタＬＥＤ５９をＯＮしてそのまま充電を継続し（Ｓ２）、電流値が「Ａ２」以下になったら電流を停止する（Ｓ３）。充電時間を抑えつつ、かつ適正な充電を行うことが可能になる。
【００４９】
又、前記充電器４０による充電時に、充電完了モニタがＯＮした後バッテリ１側で電流を「０」にしてもモニタＬＥＤ５９はそのままとする（図Ａ，図Ｃ参照）。充電電流値が「Ａ１」以下になって充電完了ＬＥＤをＯＮした（Ｓ２）後も充電は継続し、その後の電流検出で電流値が「０」になったとき（バッテリ側の充電終了判定で電流ラインがカットされたとき）（Ｓ４）、電流出力を停止する。適正な充電完了の判定を行わせるものである。
【００５０】
次に、主として図１１に基づいて、バッテリ１残量検出において、運転中と停止中のしきい値（閾値）を同じとするもので、運転停止した後にモニタＬＥＤの点灯色が変化することの問題点を解消する。バッテリ残量モニタ４８を設け、赤色と、緑色との二色表示で残量状態を運転者に知らせ、残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは（Ｓ３）、閾値を上げて残量判定を行うとき、運転中と停止中の閾値は同じ値とするように設定する。運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったらモニタ４８のＬＥＤ点灯色を「赤」（残量少）に点灯させ、モニタ４８のＬＥＤ点灯色を「緑」（残量多）に戻す電圧はＶＨとする。運転が終了してもこの判定電圧は継続させる（Ｓ１０）。
【００５１】
次に、主として図１２に基づいて、バッテリ残量検出において、キースイッチ１６をＯＦＦした後、ＯＮしても閾値は変更しない構成として、キー操作によりモニタ４８ＬＥＤ点灯色が変化するのを解消するものである。前記のように、二色の表示で残量状態を知らせ、残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは、閾値を上げて判定を行うとき、キースイッチ１６をＯＦＦにした後、ＯＮにしても閾値は変更しい。前記のように、運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったらモニタ４８ＬＥＤを「赤」（残量少）に点灯させ、モニタ４８ＬＥＤを「緑」（残量多）に戻す電圧はＶＨとする。キースイッチ１６がＯＦＦになってもこの判定電圧は継続させる（Ｓ１１）。
【００５２】
次に、主として図１３に基づいて、バッテリ残量検出において、電圧変化が一定値以上のときは、残量低下判断を行わない構成として、運転時の負荷変動によるモニタ４８ＬＥＤ点灯色の変化を防止する。バッテリ残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは、閾値を上げて残量判定を行うとき、電圧の変化が一定値以上のときは残量低下の判定を行わない構成とする。運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったとき、前回の電圧との比較を行い（Ｓ１２）、電圧差が一定以下のときにモニタ４８ＬＥＤを「赤」（残量少）に点灯させる（Ｓ１３）。
【００５３】
次に、主として図１４に基づいて、バッテリ残量検出において、残量少の判定継続時間を、負荷電流が一定以上のときはクリアするもので、モータ負荷電流が大きい値となりバッテリ電圧が低下しているときに残量少のモニタ４８が点灯するのを防止する。即ち、前記残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、負荷電流が一定値以上のときは継続時間をクリアする構成とする。そして、運転中にバッテリ電圧を読み込んで（Ｓ１）、電圧がＶＬ以下のときモータ電流を読み込んで（Ｓ１４）、電流値が一定値以上のときは異常判定を行うためにカウントしている時間をクリアする（Ｓ１５）。
【００５４】
次に、主として図１５に基づいて、前記負荷電流が平均負荷電流値より一定以上のときは、残量少の継続時間をクリアして、モータ２負荷電流が大きな値となりバッテリ１電圧が低下しているときに残量少のモニタ４８が点灯するのを防ぐことができる。又、判定電流値を作業中の平均電流とすることで、判定をより確実に行うことができる。即ち、前記残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、一定時間内の平均負荷電流を算出し、負荷電流が平均負荷電流値より一定値以上のときは継続時間をクリアする構成とする。そして、運転中にバッテリ電圧を読み込んで、電圧がＶＬ以下のときモータ電流を読み込んで（Ｓ１４）平均電流を算出し（Ｓ１６）、読み込み電流値が平均電流値を一定以上超えているときは異常判定を行うためにカウントしている時間をクリアする（Ｓ１５）。
【００５５】
次に、主として図１６に基づいて、前記平均負荷電流の値により、バッテリ残量少と判定する継続時間を区別するもので、負荷電流に応じた適切な残量少の判定を行わせるものである。即ち、前記バッテリ残量少と判定するバッテリ１電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、一定時間内の平均負荷電流を算出し、平均電流の値により残量少と判定する継続時間を区別する構成とする。そして、運転中にモータ２負荷電流を読み込んで（Ｓ１４）平均電流を算出し（Ｓ１６）、その値に応じて残量少と判定する（Ｓ２）ための継続時間を区別してセットする（Ｓ１７）。平均電流が大きいときには継続時間は短く、小さいときには継続時間は長くする。
【００５６】
次に、主として図１７に基づいて、モニタ電源回路の制御のために、前記コントローラ４４の入力側には、前記の他に充電入力信号６０を設け、出力側には、放電出力６１や、充電スイッチ出力６２、セルバランス調整出力６３、充電中止信号出力６４、放電中止信号出力６５、モニタ電源ＯＮ出力６６、及び送受信回路６７等を配置している。又、前記のように、ＶＬはバッテリ残量少判定電圧を示すが、Ｖｓは放電終了電圧を示し、Ｖｓ＋ｖ１＜ＶＭ＜ＶＬ−ｖ２の関係に設定する。
【００５７】
一定時間継続したときに、モニタ電源カットを行い、バッテリの放電防止を適切に行うものである。モニタ回路を設けて運転状態を表示し、バッテリ電圧が一定電圧以下になったらモニタ回路に供給する電源をカットするとき、一定電圧が一定時間継続したときに電圧カットを行う構成とする。そして、モニタ回路への電源出力をＯＮして（Ｓ２０）セルからの電圧を読み込んで（Ｓ２１）、全体のバッテリ電圧を計算し（Ｓ２２）、その値がＶＭ以下の状態（Ｓ２３）が一定時間継続したら（Ｓ２４）モニタ回路への電源出力をＯＦＦにする（Ｓ２５）。ＶＭを決める放電終了電圧はセル自体で決まる放電しない最低電圧である。又、モニタ電源カット電圧は放電終了電圧より大きく、残量少判定電圧より小さな値とすることもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１ バッテリ
２ モータ
３ 耕耘ロータ
４ 運転（リミット）スイッチ
２７ 充電制御回路
２８ 放電制御回路
３７ 運転モニタ
４３ モニタユニット
４８ 残量モニタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ電源によって耕耘ロータを長時間にわたり回転駆動して耕耘する電動管理作業機の電動制御装置に関するもので、バッテリ残量不足をモニタ表示させるものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ電源によって耕耘ロータを回転駆動して耕耘する技術（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９ー３４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリ電源によりモータを回転駆動して、耕耘ロータを駆動し土壌を耕耘する形態にあっては、耕耘負荷や、負荷変動が大きいために、バッテリの消費も大きく、負荷変動に対する出力の加減操作等が煩雑であり、作業能率や、長時間にわたる良好な作業性を維持し難いものである。又、バッテリ残量を注意しながら、効率よく作業を継続し、しかも過放電によりバッテリを損傷しないことが望ましい。このため、バッテリ残量をモニタ表示させるが、このバッテリ残量は、電動負荷と充電制御回路によるバッテリ充電とによって変化しているため、そのバッテリ残量の不足を常時モニタ表示させて、適切な作業継続を行わせる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、充電制御回路２７と放電制御回路２８を備えた二次電池のバッテリ１と、このバッテリ１によって電動のモータ２を搭載して駆動する耕耘ロータ３を有する電動管理作業機において、このモータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定の一定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ４８に表示させることを特徴とする電動制御装置の構成とする。
【０００６】
前記二次電池としてのバッテリ１でモータ２を電動して、耕耘ロータ３等を駆動しながら走行して作業を行う。この作業時はバッテリ残量が残量モニタ４８に表示される。作業者は、この残量モニタＬＥＤ４８の表示を鑑視しながら作業を継続し、バッテリ残量不足状態の残量少となったことが表示されると、作業を停止してバッテリ１を充電して作業の再開に備える。前記残量モニタ４８の残量少の判定は、バッテリ１の電圧ＶＬが放電停止電圧以上の領域にあるものとして、この放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値として設定する。従って、運転中にバッテリ残量電圧を読み込んで、その電圧ＶＬの値が、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下の状態が一定時間（モータ起動時間ｔ１より長い時間）継続したときに、バッテリ残量少としてのモニタＬＥＤ（赤点灯）を点灯させる。前記モータ起動時にバッテリの急激な電圧低下があっても残量少のモニタ点灯を防止する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記バッテリ１の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わない。
【０００８】
前記のように運転中にバッテリ残量電圧を読込み、このバッテリ残量電圧ＶＬが、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下の状態で、一定時間ｔ１（モータ起動時間ｔより長い時間）継続することによって、残量モニタＬＥＤ４８赤色出力をＯＮ（バッテリ残量少モニタＬＥＤ赤色を点灯）させる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記バッテリ１の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値（Ｖ１）を加算した値とする。
前記のようにバッテリ電圧は、運転作業中モニタ表示される状態にあって、バッテリ残量が少くなると残量少として表示して運転者に報知される。このときの残量少として判定されるバッテリ電圧は、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値の放電停止電圧よりもＶ１値だけ高い電圧基準値のもとにより判定される。この一定値Ｖ１を加算した基準値よりも低い電圧値を検出したとき残量モニタ４８は残量少の表示が行われる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記電動管理作業機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻す。
【００１１】
前記運転中に作業負荷が小さくなったり、バッテリ１の充電等によって、電圧値が設定値以上を検出することによって、前記バッテリ残量少の残量不足域のモニタ表示は、自動的に残量十分の旨の表示（残量モニタＬＥＤ縁の点灯）に戻し制御される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）であるものとして設定する。
前記電動作業中におけるバッテリの電圧値が常時検出されていて、前記電圧値が設定値以上であることの時間ｔ２や、電圧低下を検出する時間ｔ１等を検出していて、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）として設定している。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、バッテリ残量が不足の状態になった旨のモニタ２表示は、過負荷等による一時的な電圧値の低下によるものではなく、残量電圧値が設定値以下の状態になったことが、設定の一定時間以上に亘って継続することによって表示されるものであるから、バッテリ残量不足を適切に表示することができ、作業能率を高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、バッテリ残量モニタの残量状態を運転者に知らせるとき、残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少として表示するとき、この「一定時間」はモータの起動時間よりも長い値として設定する。これによって運転開始時、モータ起動時に、過負荷によるバッテリの電圧低下があっても残量少のモニタ点灯を防ぐことができ、正確で、安定したモニタ点灯を行わせることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記のように残量少として判定して報知されるバッテリ電圧ＶＬは、放電停止電圧以上の電圧として、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値を判定基準とするものであるから、バッテリ残量少を知らせる値を適切に簡単に設定することができ、過放電状態の作業を少くして、バッテリを保護して安全な電動作業を行わせることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、一時的な過負荷作業の継続等で電圧値が変動して後に、元に復起した場合には、バッテリ残量を適切な表示に自動的に切替えることができる。
請求項５に記載の発明は、前記電動作業におけるバッテリの残量モニタにおいて、電圧値が設定値以上を検出する時間ｔ２は短かくし、電圧低下を検出する時間ｔ１はこれよりも長くして設定して、残量少の表示を行わせるものであるから、作業者が電圧値低下ではないことを早く認識できるため円滑な作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電動管理作業機の側面図。
【図２】その背面図。
【図３】その平面図。
【図４】モータ電動回路のブロック図。
【図５】電動モータ駆動制御回路部のブロック図（Ａ）と、その出力制御回路部のブロック図（Ｂ）。
【図６】充電器接続時のブロック図。
【図７】そのモータ駆動制御におけるモニタユニットのブロック図。
【図８】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、残量モニタの平面図（Ｂ）、モニタ出力の閾値を示すタイムチャート（Ｃ）。
【図９】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、運転起動時（開始時）のモータ電流曲線を示すグラフ（Ｂ）。
【図１０】充電器の充電量曲線グラフ（Ａ）と、その充電制御のフローチャート（Ｂ），（Ｃ）。
【図１１】そのバッテリ残量モニタ制御のフローチャート（Ａ）と、残量モニタの平面図（Ｂ）、モニタ出力の閾値を示すタイムチャート（Ｃ）。
【図１２】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１３】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１４】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１５】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１６】その一部別例を示すバッテリ残量モニタ制御のフローチャート。
【図１７】その一部別例を示すモニタ制御回路部のブロック図（Ａ）と、そのフローチャート（Ｂ），（Ｃ）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面に基づいて、電動走行管理作業機は、耕耘爪５を有する耕耘ロータ３を駆動回転させて土壌面を耕耘しながら推進走行するカルチベータ形態の耕耘作業機から構成される。作業機フレーム６の上側には、バッテリ１と、このバッテリ１によって電動される電動モータ２等を搭載している。このフレーム６の前部で電動モータ２の下側には、上下方向のモータ伝動軸を軸受内装する伝動ケース７を設け、この伝動ケース７の下部に、前記モータ伝動軸を介して伝動により横軸芯周りに回転駆動するロータリ軸８を軸支している。この中央部の伝動ケース７から左右両側へ張り出すこのロータリ軸８の周りには、耕耘爪５を配置すると共に、両端にはサイドデイスク９を取付けて、耕耘ロータ３を構成している。
【００１９】
耕耘ロータ３の上方を覆う平面視円盤形状のモータベース１０は、底部を作業機フレーム６上に取付け支持させて、このモータベース１０の上側の前部に電動モータ２を取付け、後部にはバッテリ１を収容のバッテリケース１１を搭載している。又、このモータベース１０の上側はモータカバー１２で開閉可能に覆っている。前記バッテリケース１１は、上端にハンドルを有して取扱いを行い易くし、底面には前記モータベース１０に形成の係合穴に、このバッテリケース１１の移動を阻止する突子を嵌合している。
【００２０】
前記作業機フレーム６の後部にはハンドルフレーム１３を斜め後方上部に向かって設けて、この後端部左右両側に一対の操作ハンドル１４を分岐して設け、各操作ハンドル１４にはグリップ１５を設けている。この右手側のハンドル１４には、このグリップ１５近傍に電動モータ２の駆動を入り切りする操作レバー１７を設けている。
【００２１】
前記作業機フレーム６の後端部には作業機を移動するときに下側へ回動させて機体を支持する補助輪１８と、耕耘作業時にダッシングを防止する抵抗棒１９を取り付けている。この補助輪１８は不使用時は後方へ回動させて収納姿勢にしておく。
【００２２】
前記ハンドルフレーム１３に対する操作ハンドル１４の取付位置に形成する操作ケース部には、バッテリ１からの電源の入り切りをするキースイッチ１６を設ける。又、バッテリケース１１の後面には、このバッテリケース１１内のバッテリ１と前記電動モータ２との間を接続するモータ駆動回路２０の出力端子２１と、このバッテリ１を充電するための充電端子２２とを各々設けている。
【００２３】
前記バッテリケース１１は、後部外壁部に前記出力端子２１、充電端子２２を設け、内部に複数のバッテリセル２３からなるバッテリ１（バッテリパック２４）を設け、各バッテリセル２３の上面に充電制御回路２７を組み込んだ充電制御基板２５を前後にスライドさせて挿脱可能に設け、更にこの上側に、適宜間隔離れて放電制御回路２８、及び出力制御回路３４を組み込んだ放電制御基板２６を前後スライド可能にして着脱可能に設けている。前記充電制御基板２５の端子は、前記充電端子２２に配線接続し、各バッテリセル２３との間は直接電気的に接続する。又、放電制御基板２６は複数のバッテリセル２３の直列接続による電圧が出力端子２１に出力できるように回路構成している。
【００２４】
前記放電制御基板２６の放電制御回路２８を、前記バッテリセル２３と電動モータ２とを接続するモータ駆動回路２０途中に介在すると共に、該放電制御基板２６には、前記出力制御回路３４の他、電流検出回路２９、スイッチング回路３０、電流平滑回路３１、過放電防止回路３２、及び短絡防止回路３３等を設けている。
【００２５】
このうち出力制御回路３４は、キースイッチ１６、運転（リミット）スイッチ４による運転信号制御回路３５からの運転信号を受けてスイッチング回路３０をＯＮ−ＯＦＦ切換出力し、このスイッチング回路３０のＯＮ−ＯＦＦ切換出力は、前記モータ駆動回路２０を遮断し、又は接続状態とするよう切り換える構成としている。
【００２６】
又、前記電流検出回路２９は放電制御基板２６の制御電流を検出して、予め設定した設定電流値を超える状態が規定時間継続すると前記スイッチング回路３０をＯＦＦに切り換え、前記モータ駆動回路２０を遮断するよう構成している。
【００２７】
前記各充電制御基板２５には過充電防止回路３６を組み込み、一方、放電制御基板２６には上記のように出力制御回路３４等のほか、電流検出回路２９、電流平滑回路３１、過放電防止回路３２、短絡防止回路３３、スイチイング回路３０、及び出力制限回路３９等を組み込んでいる。なお、この電流平滑回路３１は、前記運転信号が入力されたときに生じるサージ電流を平滑処理する回路である。
【００２８】
バッテリ充電器４０を接続した形態で、充電完了の判定を行わせる形態で、充電器４０側で充電完了、又は充電中と判断したときは所定のＬＥＤ３７を点灯し、又、充電制御基板２５側の前記過充電防止回路３６が作動することによって充電を停止することがある。
【００２９】
前記放電制御基板２６に対する短絡防止は上記短絡防止回路３３で防止できる構成であるが、各充電制御回路２７に対する短絡防止は、これら放電制御基板２６毎に設けることなく、これらに共通の短絡防止回路３３の基板を、充電端子２２とこの充電制御基板２７との間に設けている。
【００３０】
前記バッテリケース１１の出力端子２１は、電動モータ２への出力端子２１として前記モータ駆動回路２０により電動モータ２に接続すると共に、信号入出力用の端子２１として、運転信号制御回路３５に連結して、この信号制御回路３５から前記キースイッチ１６や、操作レバー１７で作動される運転（リミット）スイッチ４等の入り切り信号を入力して、前記出力制御回路２８へ運転信号を出力でき、或は、この出力制御回路２８による出力に基づいて、前記信号制御回路３５からバッテリ（電池）残量や、警告表示信号等を運転モニタ３７に入力して、これら電源入切ＬＥＤ５７や、運転警告ＬＥＤ５８、バッテリ残量モニタＬＥＤ４８等を出力する構成としている。
【００３１】
前記出力端子２１は、ブレーカ３８を介して電動モータ２に接続している。このブレーカ３８は、モータ駆動回路２０を入り切りするソレノイド作動形態のスイッチから成り、モータ駆動回路２０の電流値が上昇すると励磁してスイッチＯＦＦ作動してモータ駆動回路２０を切りにし、電動モータ２を停止位置とする構成である。又、このブレーカ３８はＯＮ−ＯＦＦスイッチ形態として、前記モータベース１０の後部上面に設けている。
【００３２】
前記右手側ハンドル１４の操作レバー１７を、スプリング力に抗して把持して回動操作すると、運転スイッチ４をＯＮ作動して、前記運転信号制御回路３５からの信号によって電動モータ２を駆動する。この操作レバー１７の把持を開放すると、スプリング力によって戻されて、運転スイッチ４はＯＦＦとなり、電動モータ２も停止する。
【００３３】
耕耘作業にあたり、バッテリ１の充電状態を前記バッテリ残量モニタＬＥＤ４８の点滅等の残量モニタによって確認し、充電不足の場合は充電器４０を充電端子２２に接続し所定の充電を行なう。耕耘作業の開始にあたっては、キースイッチ１６を入りにして、操作レバー１７を把持回動することにより運転スイッチ４をＯＮすると、この運転スイッチ４のＯＮ信号は、運転信号制御回路３５を経由して出力制御回路３４に送信され、スイッチング回路３０を回路接続側に作動させ、バッテリ１により電動モータ２が駆動されて、この電動モータ２の駆動により耕耘ロータ３が回転し耕耘作業を行うことができる。
【００３４】
この耕耘作業を停止するときには、作業者が操作レバー１７の把持を離すとスプリング力で戻されて、運転スイッチ４のＯＦＦによる運転信号によってバッテリ１からの駆動電流が遮断されて、耕耘ロータ３の駆動が停止される。
【００３５】
ここに、図７、図８のように、前記バッテリ１の残量をモニタ表示する制御装置として、コントローラ４４の入力側に、運転スイッチ４や、キースイッチ１６、ブレーカ停止スイッチ３８、温度センサ４５、バッテリ電圧入力４６、及びモータ電流入力４７等を配置する。又、出力側には、運転モニタ３７としての赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤを設け、バッテリ残量モニタ４８としての赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤとを前記モニタユニット４３の一部として設け、又、モータ駆動信号４９等を配置している。
【００３６】
バッテリ１の電圧において、バッテリ１のセル２３を保護するための負荷電流出力を停止するバッテリ電圧を「放電停止電圧」として、「バッテリ残量少」と判定するバッテリ電圧ＶＬ＝（放電停止電圧＋一定値Ｖ１）としている。又、バッテリ残量モニタの切り替え点灯の閾値を示すグラフ（Ｃ）において、バッテリ電圧が、前記残量少の電圧ＶＬ位置と、作業運転可能の電圧ＶＨ位置とに変化する場合において、この電圧がＶＬに下降すると残量モニタ４８を緑色ＬＥＤ点灯から赤色ＬＥＤ点灯へ切り替わる。又、逆に電圧がＶＬからＶＨに上昇したときは赤色ＬＥＤ点灯に切り替わる。これらの低、高の電圧ＶＬ，ＶＨ間に適宜間隔の電圧差を設定してチャタリング現象を防止している。
【００３７】
運転スイッチ４のＯＮにより運転信号３５を発生させて放電制御回路２８に供給し、バッテリ１から電流を供給してモータ２を回転させる。この運転中にバッテリ電圧を読み込み（ステップＳ１）、残量少と判定するバッテリ電圧ＶＬ以下（Ｓ２）のときは、残量モニタ４８赤色ＬＥＤをＯＮさせる（Ｓ３）。又、ＶＬ以上であるときは残量モニタ４８は緑色ＬＥＤを点灯させる（Ｓ５）。又、前記ＶＬ以下の場合であってもその後ＶＨ以上検出されると（Ｓ７）、残量モニタ４８は緑色ＬＥＤに切り替え点灯される（Ｓ９）。
【００３８】
しかしながら、図９において、運転開始時のモータ電流曲線ｉが示されるが、このグラフにおいて、運転開始時の起動時間ｔ１における電流の低下変動が激しく、この間のバッテリ電圧を読み取って残量値判定の基準値とすることは好ましくない。ここにおいて、充電制御回路２７と放電制御回路２８を備えた二次電池のバッテリ１と、このバッテリ１によって電動のモータ２を搭載して駆動する耕耘ロータ３を有する電動管理作業機において、このモータ２を電動するバッテリ１の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間ｔ１（モータ起動時間よりも長い時間）以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタＬＥＤ４８に表示させることを特徴とする電動制御装置の構成とする。
【００３９】
前記二次電池としてのバッテリ１でモータ２を電動して、耕耘ロータ３等を駆動しながら走行して作業を行う。この作業時はバッテリ残量が残量モニタ４８に表示される（Ｓ１）。作業者は、この残量モニタ４８の表示を鑑視しながら作業を継続し、バッテリ残量不足「残量少」となったことが表示されると、作業を停止してバッテリ１を充電して作業の再開に備える。前記残量モニタ４８の「残量少」の判定は（Ｓ２）、バッテリ１の電圧ＶＬが「放電停止電圧」以上の領域にあるものとして、この「放電停止電圧」に「一定値Ｖ１」を加算した値として設定する。従って、運転中にバッテリ残量電圧を読み込んで、その電圧ＶＬの値が、「放電停止電圧＋Ｖ１」以下のときに、バッテリ「残量少」のモニタＬＥＤ（赤点灯）を点灯させる（Ｓ３）。
【００４０】
又、前記バッテリ１の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わない。
【００４１】
前記のように運転中にバッテリ残量電圧を読込み（Ｓ１）、このバッテリ残量電圧ＶＬが（Ｓ２）、前記ＶＬ（放電停止電圧＋Ｖ１）以下の状態で、一定時間（モータ起動時間ｔ１より長い時間）継続することによって（Ｓ３）、残量モニタ４８赤出力をＯＮ（バッテリ残量少モニタ）させる（Ｓ４）。
【００４２】
又、前記バッテリ１の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値とする。
前記のようにバッテリ電圧は、運転作業中モニタ４８表示される状態にあって、バッテリ残量が少くなると残量少として表示して運転者に報知される。このときの残量少として判定されるバッテリ電圧は、放電停止電圧に一定値Ｖ１を加算した値の放電停止電圧よりも高い電圧基準値のもとにより判定される（Ｓ２）。この一定値Ｖ１を加算した基準値よりも低い電圧値を検出したとき残量モニタ４８は「残量少」の表示が行われる（Ｓ４）。
【００４３】
又、前記電動管理作業機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻される。
前記運転中に作業負荷が小さくなったり、バッテリ１の充電等によって、電圧値が設定値以上を検出することによって、前記バッテリ残量少の残量不足域のモニタ表示は、自動的に「残量十分」の旨の表示（残量モニタＬＥＤ縁の点灯）に戻し制御される（Ｓ５，Ｓ９）。
【００４４】
更には、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は、電圧低下を検出する時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）であるものとして設定する。
前記電動作業中におけるバッテリの電圧値が常時検出されていて、前記電圧値が設定値以上であることの時間ｔ２や、電圧低下を検出する時間ｔ１等を検出していて、前記電圧値が設定値以上であることを検出時間ｔ２は（Ｓ８）、電圧低下を検出する（Ｓ３）時間ｔ１よりも短い時間（ｔ２＜ｔ１）として設定している。
【００４５】
前記キースイッチ１６がＯＮされると、各種スイッチ信号、各種検出センサ値を読み込む。ついで、運転スイッチ４がＯＮであるか否か判定し、これら各部のＯＮ信号出力が整う運転信号のとき、スイッチング回路３０へＯＮ信号が出力される。この出力を受けるとモータ駆動回路２０が接続状態となり、バッテリ１と電動モータ２とは回路接続状態となって回転駆動する。
【００４６】
運転中、電流検出回路２９は常時、制御電流の監視を行い検出電流値と予め設定した所定値と比較し、ブレーカ３８はモータ駆動回路２０の負荷電流値を検出して過負荷状態か否か判定する。ここで所定値以下であり、かつ過負荷状態にない場合は、前記スイッチング回路３０へのＯＮ信号を継続するため、電動モータ８は回転駆動状態を維持する。一方、ここでの所定値との比較において、所定値以下でないときであって予め設定した規定時間を越えると、制御電流異常としてスイッチング回路３０にはＯＦＦ信号が出力され、電動モータ２は停止する。電流検出回路２９とブレーカ３８の両方で、バッテリ１、電動モータ２、配線等の保護を行うことができる。
【００４７】
また、運転スイッチ４を断続するときの電動モータ２駆動を制限する出力制限回路３９については、前記電動モータ２の停止出力がなされるが、これに続いてキースイッチ１６がＯＮされたか否か判定され、キースイッチ１６がＯＮするときは、前記スイッチング回路３０へＯＮ出力する。一方、所定時間経過しないときは、スイッチング回路３０はＯＦＦ出力を継続する。このように構成すると、運転スイッチ４をＯＦＦしたとき所定時間は運転スイッチ４をＯＮしてもその入力を受け付けず制限するものであるから電動モータ２起動時のハンチング動作を抑えることができ、バッテリ１及び出力制御回路３９の保護を図る。
【００４８】
次に、主として図１０に基づいて、前記充電器４０による充電時、一定電流Ａ１で充電完了モニタＬＥＤ５９を点灯し、Ａ２で供給電流をＯＦＦする（図Ａ，図Ｂ参照）。運転スイッチ４により運転信号を発生させて放電制御回路２８に供給して、バッテリ１から電流を供給してモータ２を回転させるとき、バッテリ１電圧が一定値以上になった状態で電流値を読み込み（Ｓ１）、「Ａ１」以下の場合は充電完了モニタＬＥＤ５９をＯＮしてそのまま充電を継続し（Ｓ２）、電流値が「Ａ２」以下になったら電流を停止する（Ｓ３）。充電時間を抑えつつ、かつ適正な充電を行うことが可能になる。
【００４９】
又、前記充電器４０による充電時に、充電完了モニタがＯＮした後バッテリ１側で電流を「０」にしてもモニタＬＥＤ５９はそのままとする（図Ａ，図Ｃ参照）。充電電流値が「Ａ１」以下になって充電完了ＬＥＤをＯＮした（Ｓ２）後も充電は継続し、その後の電流検出で電流値が「０」になったとき（バッテリ側の充電終了判定で電流ラインがカットされたとき）（Ｓ４）、電流出力を停止する。適正な充電完了の判定を行わせるものである。
【００５０】
次に、主として図１１に基づいて、バッテリ１残量検出において、運転中と停止中のしきい値（閾値）を同じとするもので、運転停止した後にモニタＬＥＤの点灯色が変化することの問題点を解消する。バッテリ残量モニタ４８を設け、赤色と、緑色との二色表示で残量状態を運転者に知らせ、残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは（Ｓ３）、閾値を上げて残量判定を行うとき、運転中と停止中の閾値は同じ値とするように設定する。運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったらモニタ４８のＬＥＤ点灯色を「赤」（残量少）に点灯させ、モニタ４８のＬＥＤ点灯色を「緑」（残量多）に戻す電圧はＶＨとする。運転が終了してもこの判定電圧は継続させる（Ｓ１０）。
【００５１】
次に、主として図１２に基づいて、バッテリ残量検出において、キースイッチ１６をＯＦＦした後、ＯＮしても閾値は変更しない構成として、キー操作によりモニタ４８ＬＥＤ点灯色が変化するのを解消するものである。前記のように、二色の表示で残量状態を知らせ、残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは、閾値を上げて判定を行うとき、キースイッチ１６をＯＦＦにした後、ＯＮにしても閾値は変更しい。前記のように、運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったらモニタ４８ＬＥＤを「赤」（残量少）に点灯させ、モニタ４８ＬＥＤを「緑」（残量多）に戻す電圧はＶＨとする。キースイッチ１６がＯＦＦになってもこの判定電圧は継続させる（Ｓ１１）。
【００５２】
次に、主として図１３に基づいて、バッテリ残量検出において、電圧変化が一定値以上のときは、残量低下判断を行わない構成として、運転時の負荷変動によるモニタ４８ＬＥＤ点灯色の変化を防止する。バッテリ残量が少なくなって赤色ＬＥＤの点灯となったときは、閾値を上げて残量判定を行うとき、電圧の変化が一定値以上のときは残量低下の判定を行わない構成とする。運転中にバッテリ電圧がＶＬ以下になったとき、前回の電圧との比較を行い（Ｓ１２）、電圧差が一定以下のときにモニタ４８ＬＥＤを「赤」（残量少）に点灯させる（Ｓ１３）。
【００５３】
次に、主として図１４に基づいて、バッテリ残量検出において、残量少の判定継続時間を、負荷電流が一定以上のときはクリアするもので、モータ負荷電流が大きい値となりバッテリ電圧が低下しているときに残量少のモニタ４８が点灯するのを防止する。即ち、前記残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、負荷電流が一定値以上のときは継続時間をクリアする構成とする。そして、運転中にバッテリ電圧を読み込んで（Ｓ１）、電圧がＶＬ以下のときモータ電流を読み込んで（Ｓ１４）、電流値が一定値以上のときは異常判定を行うためにカウントしている時間をクリアする（Ｓ１５）。
【００５４】
次に、主として図１５に基づいて、前記負荷電流が平均負荷電流値より一定以上のときは、残量少の継続時間をクリアして、モータ２負荷電流が大きな値となりバッテリ１電圧が低下しているときに残量少のモニタ４８が点灯するのを防ぐことができる。又、判定電流値を作業中の平均電流とすることで、判定をより確実に行うことができる。即ち、前記残量少と判定するバッテリ電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、一定時間内の平均負荷電流を算出し、負荷電流が平均負荷電流値より一定値以上のときは継続時間をクリアする構成とする。そして、運転中にバッテリ電圧を読み込んで、電圧がＶＬ以下のときモータ電流を読み込んで（Ｓ１４）平均電流を算出し（Ｓ１６）、読み込み電流値が平均電流値を一定以上超えているときは異常判定を行うためにカウントしている時間をクリアする（Ｓ１５）。
【００５５】
次に、主として図１６に基づいて、前記平均負荷電流の値により、バッテリ残量少と判定する継続時間を区別するもので、負荷電流に応じた適切な残量少の判定を行わせるものである。即ち、前記バッテリ残量少と判定するバッテリ１電圧が一定時間継続したとき残量少と表示するとき、一定時間内の平均負荷電流を算出し、平均電流の値により残量少と判定する継続時間を区別する構成とする。そして、運転中にモータ２負荷電流を読み込んで（Ｓ１４）平均電流を算出し（Ｓ１６）、その値に応じて残量少と判定する（Ｓ２）ための継続時間を区別してセットする（Ｓ１７）。平均電流が大きいときには継続時間は短く、小さいときには継続時間は長くする。
【００５６】
次に、主として図１７に基づいて、モニタ電源回路の制御のために、前記コントローラ４４の入力側には、前記の他に充電入力信号６０を設け、出力側には、放電出力６１や、充電スイッチ出力６２、セルバランス調整出力６３、充電中止信号出力６４、放電中止信号出力６５、モニタ電源ＯＮ出力６６、及び送受信回路６７等を配置している。又、前記のように、ＶＬはバッテリ残量少判定電圧を示すが、Ｖｓは放電終了電圧を示し、Ｖｓ＋ｖ１＜ＶＭ＜ＶＬ−ｖ２の関係に設定する。
【００５７】
一定時間継続したときに、モニタ電源カットを行い、バッテリの放電防止を適切に行うものである。モニタ回路を設けて運転状態を表示し、バッテリ電圧が一定電圧以下になったらモニタ回路に供給する電源をカットするとき、一定電圧が一定時間継続したときに電圧カットを行う構成とする。そして、モニタ回路への電源出力をＯＮして（Ｓ２０）セルからの電圧を読み込んで（Ｓ２１）、全体のバッテリ電圧を計算し（Ｓ２２）、その値がＶＭ以下の状態（Ｓ２３）が一定時間継続したら（Ｓ２４）モニタ回路への電源出力をＯＦＦにする（Ｓ２５）。ＶＭを決める放電終了電圧はセル自体で決まる放電しない最低電圧である。又、モニタ電源カット電圧は放電終了電圧より大きく、残量少判定電圧より小さな値とすることもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１ バッテリ
２ モータ
３ 耕耘ロータ
４ 運転（リミット）スイッチ
２７ 充電制御回路
２８ 放電制御回路
３７ 運転モニタ
４３ モニタユニット
４８ 残量モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電制御回路（２７）と放電制御回路（２８）を備えた二次電池のバッテリ（１）と、このバッテリ（１）によって電動のモータ（２）を搭載して駆動する耕耘ロータ（３）を有する電動管理作業機において、このモータ（２）を電動するバッテリ（１）の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ（４８）に表示させることを特徴とする電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項２】
前記バッテリ（１）の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わないことを特徴とする請求項１に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項３】
前記バッテリ（１）の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値を加算した値とすることを特徴とする請求項１、又は２に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項４】
前記電動管理機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻すことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項５】
前記電圧値が設定値以上であることを検出時間は、電圧低下を検出する時間よりも短い時間であるものとして設定したことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項１】
充電制御回路（２７）と放電制御回路（２８）を備えた二次電池のバッテリ（１）と、このバッテリ（１）によって電動のモータ（２）を搭載して駆動する耕耘ロータ（３）を有する電動管理作業機において、このモータ（２）を電動するバッテリ（１）の残量電圧値が設定値以下の状態になると共に、この設定値以下の状態が設定時間以上に亘って継続することによって、このバッテリ残量が不足の状態になっている旨を残量モニタ（４８）に表示させることを特徴とする電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項２】
前記バッテリ（１）の残量電圧値の低下と、この低下時間の継続とによってバッテリ残量不足を表示させる形態において、運転開始時から設定時間の経過、又は負荷電流値が設定値以下を検出するまでは残量不足の表示を行わないことを特徴とする請求項１に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項３】
前記バッテリ（１）の残量少として判定するバッテリ電圧は、放電停止電止電圧以上として、この放電停止電圧に一定値を加算した値とすることを特徴とする請求項１、又は２に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項４】
前記電動管理機の運転中におけるバッテリ残量不足の表示後に、電圧値が設定値以上を検出することによってモニタ表示を残量十分の旨の表示に戻すことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【請求項５】
前記電圧値が設定値以上であることを検出時間は、電圧低下を検出する時間よりも短い時間であるものとして設定したことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の電動管理作業機の電動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９６０８（Ｐ２０１３−９６０８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２８９５（Ｐ２０１１−１４２８９５）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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