特開 2023-183560 駆動ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183560

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】駆動ユニット

(51)【国際特許分類】

   B60T 8/17 20060101AFI20231221BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20231221BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20231221BHJP

   B60T 7/12 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

B60T8/17 B

B60L15/20 J

B60L7/14

B60T7/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097133

(22)【出願日】2022-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000149033

【氏名又は名称】株式会社エクセディ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】中村 一昭

(72)【発明者】

【氏名】早水 保貴

(72)【発明者】

【氏名】カリバ アグレイ

(72)【発明者】

【氏名】式地 雄佑

(72)【発明者】

【氏名】植村 公貴

(72)【発明者】

【氏名】津田 大智

(72)【発明者】

【氏名】清水 翔平

【テーマコード（参考）】

3D246

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D246AA15

3D246BA08

3D246DA01

3D246GB15

3D246GC14

3D246HA02A

3D246HA86A

3D246HC01

3D246JA12

3D246JB05

3D246JB10

3D246JB33

5H125AA14

5H125AC12

5H125BE05

5H125CB05

5H125EE44

(57)【要約】

【課題】減速時の運転フィーリング低下を抑制する。
【解決手段】駆動ユニット１００は、電気モータ２、電磁ブレーキ３、及び制御部４を備える。電磁ブレーキ３は、電気モータ２に取り付けられる。制御部４は、電磁ブレーキ３を制御するように構成される。制御部４は、減速操作がされたと判断したとき、車速に応じて電磁ブレーキ３を制御するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

乗用作業車に搭載されるように構成される駆動ユニットであって、
電気モータと、
前記電気モータに取り付けられる電磁ブレーキと、
前記電磁ブレーキを制御するように構成される制御部と、
を備え、
前記制御部は、減速操作がされたと判断したとき、車速に応じて前記電磁ブレーキを制御するように構成される、
駆動ユニット。

【請求項2】

前記制御部は、減速操作がされ且つ車速が閾値以下と判断したとき、前記電磁ブレーキを作動させるように構成される、
請求項１に記載の駆動ユニット。

【請求項3】

前記制御部は、操作部に入力された操作量に基づいて、前記電磁ブレーキに供給される励磁電流を算出するように構成される、
請求項２に記載の駆動ユニット。

【請求項4】

前記制御部は、算出された前記励磁電流が車速毎にあらかじめ定められた上限励磁電流よりも大きいと判断したとき、前記上限励磁電流を前記電磁ブレーキに供給するように構成される、
請求項３に記載の駆動ユニット。

【請求項5】

前記制御部は、前記乗用作業車が停止状態にあると判断したとき、前記電磁ブレーキを作動させる、
請求項１に記載の駆動ユニット。

【請求項6】

前記制御部は、操作部に入力された操作量に基づいて算出された必要減速トルクが前記電気モータの回生ブレーキによる回生減速トルクよりも大きいと判断したとき、前記電磁ブレーキを作動させる、
請求項１に記載の駆動ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動ユニットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

乗用草刈機又はゴルフカートなどの乗用作業車は、エンジン及びＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）を有している。この乗用作業車は、ＨＳＴを利用して減速することができるため、減速を目的とするフットブレーキを有していない。

【0003】

近年、電気モータを駆動源とする電動タイプの乗用作業車両が提案されている。この電動タイプの乗用作業車は、ＨＳＴを有しておらず、電気モータの回生ブレーキによって減速される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－６１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したような電動タイプの乗用作業車両において、低速走行時に回生ブレーキによって減速するとトルク変動が大きくなり、運転フィーリングが低下するという問題がある。

【0006】

本発明の課題は、減速時の運転フィーリング低下を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１態様に係る駆動ユニットは、乗用作業車に搭載されるように構成される。この駆動ユニットは、電気モータ、電磁ブレーキ、及び制御部を備える。電磁ブレーキは、電気モータに取り付けられる。制御部は、電磁ブレーキを制御するように構成される。制御部は、減速操作がされたと判断したとき、車速に応じて電磁ブレーキを制御するように構成される。

【0008】

この構成によれば、低速時に減速操作がなされた場合に、電気モータの回生ブレーキを使用せずに電磁ブレーキを作動させることによって減速させることができる。この結果、低速走行時の減速によるトルク変動を抑制することができるため、減速時の運転フィーリングの低下を抑制することができる。

【0009】

第２態様に係る駆動ユニットは、第１態様に係る駆動ユニットにおいて、次のように構成される。制御部は、減速操作がされ且つ車速が閾値以下と判断したとき、電磁ブレーキを作動させるように構成される。

【0010】

第３態様に係る駆動ユニットは、第１又は第２態様に係る駆動ユニットにおいて、次のように構成される。制御部は、操作部に入力された操作量に基づいて、電磁ブレーキに供給される励磁電流を算出するように構成される。

【0011】

第４態様に係る駆動ユニットは、第３態様に係る駆動ユニットにおいて、次のように構成される。制御部は、算出された励磁電流が上限励磁電流よりも大きいと判断したとき、上限励磁電流を電磁ブレーキに供給するように構成される。なお、上限励磁電流は、車速毎にあらかじめ定められている。

【0012】

第５態様に係る駆動ユニットは、第１から第４態様のいずれかに係る駆動ユニットにおいて、次のように構成される。制御部は、乗用作業車が停止状態にあると判断したとき、電磁ブレーキを作動させる。この構成によれば、電気モータによって乗用作業車の停止状態を保持させるよりも省電力で乗用作業車の停止状態を保持させることができる。

【0013】

第６態様に係る駆動ユニットは、第１から第５態様のいずれかに係る駆動ユニットにおいて、次のように構成される。制御部は、必要減速トルクが回生減速トルクよりも大きいと判断したとき、電磁ブレーキを作動させる。必要減速トルクは、操作部に入力された操作量に基づいて算出される。回生減速トルクは、電気モータの回生ブレーキによって発生する減速トルクである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、減速時の運転フィーリング低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】駆動ユニットのブロック図。

【図2】制御部の制御方法を説明するためのフローチャート。

【図3】停止処理を説明するためのフローチャート。

【図4】第１減速処理を説明するためのフローチャート。

【図5】変形例に係る制御部の第２減速処理を説明するためのフローチャート。

【図6】変形例に係る制御部の第２減速処理を説明するためのフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施形態に係る駆動ユニット１００について図面を参照しつつ説明する。駆動ユニット１００は、フットブレーキを有さない乗用作業車に搭載される。乗用作業車とは、例えば、乗用草刈機、又はゴルフカートなどである。フットブレーキとは、乗用作業車を減速させるためにブレーキペダルで操作されるブレーキである。なお、乗用作業車は、駐車状態を維持するためのパーキングブレーキを有していてもよい。また、乗用作業車は、エンジン及びＨＳＴを有していない。

【0017】

［駆動ユニット］
図１に示すように、駆動ユニット１００は、電気モータ２、電磁ブレーキ３、及び制御部４を有している。また、駆動ユニット１００は、バッテリ５、インバータ６、及びドライブ回路７なども有している。

【0018】

［電気モータ］
電気モータ２は、バッテリ５と接続されている。詳細には、電気モータ２は、インバータ６を介してバッテリ５と接続されている。電気モータ２は、バッテリ５から電力が供給されることによって駆動する。また、電気モータ２は、発電機として機能することができる。電気モータ２によって生成された電力は、バッテリ５へと充電される。

【0019】

［電磁ブレーキ］
電磁ブレーキ３は、電気モータ２に取り付けられている。例えば、電磁ブレーキ３は、電気モータ２の出力シャフトに取り付けられている。電磁ブレーキ３は、バッテリ５と接続されている。詳細には、電磁ブレーキ３は、ドライブ回路７を介して、バッテリ５と接続されている。

【0020】

電磁ブレーキ３は、乗用作業車の車速を減速させるように構成されている。詳細には、電磁ブレーキ３は、電気モータ２の回転速度を減速させるように構成されている。また、電磁ブレーキ３は、乗用作業車の停止状態を保持するように構成されている。

【0021】

電磁ブレーキ３は、励磁作動型ブレーキである。電磁ブレーキ３は、バッテリ５から励磁電流が供給されることによって、電気モータ２の出力シャフトの回転を制動する。電磁ブレーキ３は、供給される励磁電流に応じた制動力（減速トルク）を発生する。電磁ブレーキ３に供給される励磁電流を大きくすることにより、電磁ブレーキ３による制動力（減速トルク）を大きくすることができる。なお、減速トルクとは、乗用作業車を減速させるためのトルクである。

【0022】

［制御部］
制御部４は、電磁ブレーキ３を制御するように構成されている。制御部４は、電磁ブレーキ３に供給される励磁電流を制御することによって、電磁ブレーキ３を制御する。なお、制御部４は、ドライブ回路７を制御することによって、電磁ブレーキ３に供給される励磁電流を制御する。

【0023】

また、制御部４は、電気モータ２を制御するように構成されている。詳細には、制御部４は、インバータ６を制御することによって、電気モータ２を制御する。なお、制御部４は、電気モータ２に対して、トルク制御ではなく速度制御を行う。

【0024】

制御部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＯＭ(Read Only Memory)等を備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）によって構成されている。ＲＯＭには、種々の演算をするためのプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。

【0025】

制御部４は、速度センサ１１及び前後進操作部１２（以下、「操作部１２」とも言う）と、有線又は無線によって通信可能に接続されている。制御部４は、速度センサ１１から、乗用作業車の車速に関するデータを取得する。制御部４は、操作部１２から、減速操作信号、及び操作量に関するデータを受信する。

【0026】

なお、操作部１２とは、例えば、操作レバー又は操作ペダルである。操作部１２は、減速要求時又は加速要求時に運転者によって操作される。操作部１２は、中立位置を中心に、前方及び後方に操作される。運転者が操作部１２を中立位置から前方又は後方に向かって操作することによって、乗用作業車を前進又は後進方向に加速させることができる。なお、この操作部１２を中立位置から前方又は後方に向かって操作することを、加速操作という。一方、運転者が操作部１２を前方又は後方から中立位置に向かって操作することによって、乗用作業車を減速させることができる。なお、この操作部１２を前方又は後方から中立位置に向かって操作することを、減速操作という。制御部４は、この減速操作がされたとき、その減速操作信号を受信し、減速操作がされたと判断する。また、運転者が操作部１２を中立位置に保持することにより、乗用作業車の停車状態を保持することができる。なお、以下の説明において特に断りのない限り、操作量とは、操作部１２が減速操作された際の操作量を意味する。

【0027】

制御部４は、励磁電流マップと上限電流マップとを記憶している。励磁電流マップ及び上限電流マップは予め作成されて制御部４に記憶されている。励磁電流マップは、操作量と、電磁ブレーキ３へと供給する励磁電流とを対応付けたマップである。この励磁電流マップでは、運転者が操作部１２を操作したとき、その操作量に対してどの程度の励磁電流を電磁ブレーキ３に供給すればよいかを示している。なお、励磁電流マップでは、操作量が大きくなるにつれて、励磁電流も大きくなる。すなわち、操作量が大きいほど、電磁ブレーキ３による減速トルクも大きくなる。運転者が操作部１２を操作したとき、制御部４は、その操作量に応じた励磁電流を励磁電流マップに基づき算出し、その算出された励磁電流をバッテリ５から電磁ブレーキ３へと供給させる。

【0028】

なお、制御部４は、この励磁電流マップの代わりに、減速トルクマップと、第２励磁電流マップを有していてもよい。減速トルクマップは、操作量と、減速トルクとを対応付けたマップである。第２励磁電流マップは、減速トルクと、励磁電流とを対応付けたマップである。この場合、制御部４は、まず、減速トルクマップに基づき、操作量に応じた減速トルクを算出する。そして、制御部４は、その減速トルクを電磁ブレーキ３に発生させるために必要な励磁電流を、第２励磁電流マップに基づき算出する。

【0029】

上限電流マップは、車速と、励磁電流とを対応付けたマップである。この上限電流マップでは、減速操作があったときの車速において許容できる上限の減速度を励磁電流によって表している。すなわち、上限電流マップは、車速毎に予め設定された上限の励磁電流を示している。なお、上限電流マップでは、車速が大きくなるにつれて、励磁電流も大きくなる。

【0030】

制御部４は、停止処理、及び第１減速処理を実行するように構成されている。制御部４は、乗用作業車が停止状態にあると判断したとき、停止処理を実行する。制御部４は、停止処理において、電磁ブレーキ３に一定の励磁電流が供給されるようにドライブ回路７を制御する。

【0031】

制御部４は、車速に応じて電磁ブレーキ３を制御する。詳細には、制御部４は、減速操作信号を受信し、且つそのときの車速が閾値以下であると判断したとき、第１減速処理を実行する。制御部４は、第１減速処理において、励磁電流マップに基づき算出された励磁電流を電磁ブレーキ３に供給する。なお、制御部４は、第１減速処理において、電気モータ２による回生ブレーキを作動させない。

【0032】

［制御方法］
次に、制御部４による電磁ブレーキの制御方法について説明する。図２は、制御部４の制御方法を説明するためのフローチャート、図３は停止処理を説明するためのフローチャート、図４は第１減速処理を説明するためのフローチャートである。

【0033】

図２に示すように、制御部４は、乗用作業車が停止しているか否か判断する（ステップＳ１）。例えば、制御部４は、速度センサ１１から取得した速度に関するデータに基づき、乗用作業車が停止しているか否か判断する。

【0034】

制御部４は、乗用作業車が停止していると判断すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、停止処理を実行する（ステップＳ２）。すなわち、制御部４は、電磁ブレーキ３に一定の励磁電流が供給されるように、ドライブ回路７を制御する。

【0035】

詳細には、図３に示すように、制御部４は、一定の励磁電流（停止保持電流）を電磁ブレーキ３に供給する（ステップＳ２１）。次に、制御部４は、停止の解除要求があったか否か判断する（ステップＳ２２）。例えば、制御部４は、加速操作がされた場合、停止の解除要求があったと判断する。

【0036】

制御部４は、解除要求があったと判断すると（ステップＳ２２のＹｅｓ）、電磁ブレーキ３への励磁電流の供給を停止する（ステップＳ２３）。これにより、電磁ブレーキ３による制動が解除される。一方、制御部４は、解除要求が無いと判断すると（ステップＳ２２のＮｏ）、再度、ステップＳ２１の処理に戻る。

【0037】

図２に示すように、制御部４は、乗用車が停止していないと判断すると（ステップＳ１のＮｏ）、次に、減速操作がされたか否か判断する（ステップＳ３）。制御部４は、減速操作がされていないと判断すると（ステップＳ３のＮｏ）、再度、ステップＳ１の処理に戻る。

【0038】

制御部４は、減速操作がされたと判断すると（ステップＳ３のＹｅｓ）、次に車速が閾値以下か否か判断する（ステップＳ４）。制御部４は、車速が閾値以下であると判断すると（ステップＳ４のＹｅｓ）、第１減速処理を実行する（ステップＳ５）。

【0039】

詳細には、図４に示すように、制御部４は、まず、回生禁止指示を出力する（ステップＳ５１）。具体的には、制御部４は、電気モータ２による回生ブレーキが作動しないように、インバータ６を制御する。

【0040】

次に、制御部４は、操作量及び励磁電流マップに基づき、励磁電流を算出する（ステップＳ５２）。具体的には、制御部４は、励磁電流マップに基づき、減速操作の操作量と対応する励磁電流を決定する。

【0041】

続いて、制御部４は、算出された励磁電流が上限の励磁電流以上か否かを判断する（ステップＳ５３）。具体的には、制御部４は、車速及び上限電流マップに基づき、上限の励磁電流を算出する。すなわち、制御部４は、上限電流マップに基づき、そのときの車速と対応する上限の励磁電流を決定する。

【0042】

制御部４は、算出された励磁電流が上限の励磁電流以上であると判断すると（ステップＳ５３のＹｅｓ）、上限の励磁電流が電磁ブレーキ３に供給されるように、ドライブ回路７を制御する（ステップＳ５４）。

【0043】

一方、制御部４は、算出された励磁電流が上限の励磁電流未満であると判断すると（ステップＳ５３のＮｏ）、ステップＳ５２で算出された励磁電流が電磁ブレーキ３に供給されるように、ドライブ回路７を制御する（ステップＳ５５）。

【0044】

図２に示すように、制御部４は、車速が閾値よりも大きいと判断すると（ステップＳ４のＮｏ）、第２減速処理を実行する（ステップＳ６）。なお、制御部４は、第２減速処理において、電磁ブレーキ３を作動させない。すなわち、制御部４は、電気モータ２の回生ブレーキが作動するように、インバータ６を制御する。

【0045】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の各変形例は、基本的には同時に適用することができる。

【0046】

（ａ）上記実施形態では、制御部４は、第２減速処理において、電磁ブレーキ３を作動させないように制御しているが、これに限定されない。すなわち、制御部４は、第２減速処理において、電磁ブレーキ３を作動させてもよい。以下、この変形例における第２減速処理について説明する。

【0047】

図５に示すように、制御部４は、操作量に基づき、必要減速トルクを算出する（ステップＳ１０１）。例えば、制御部４は、操作量と減速トルクとを対応付けたマップである減速トルクマップを有している。制御部４は、減速トルクマップに基づき、操作量に応じた必要減速トルクを算出する。

【0048】

次に、制御部４は、必要減速トルクが、電気モータ２の回生ブレーキによる回生減速トルク以下か否か判断する（ステップＳ１０２）。なお、制御部４は、電気モータ２のモータ性能、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）、及びモータ回転数などに基づき、回生減速トルクを算出する。

【0049】

制御部４は、必要減速トルクが回生減速トルク以下であると判断すると（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、電気モータ２の回生ブレーキのみで減速させる（ステップＳ１０３）。すなわち、制御部４は、電磁ブレーキ３を作動させない。

【0050】

一方、制御部４は、必要減速トルクが、回生減速トルクよりも大きいと判断すると（ステップＳ１０２のＮｏ）、制御部４は、電気モータ２の回生ブレーキに加えて、電磁ブレーキ３を作動させる（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部４は、必要減速トルクから回生減速トルクを減じた不足減速トルクを、電磁ブレーキ３によって発生させる。制御部４は、第２励磁電流マップに基づき、不足減速トルクに対応する励磁電流を電磁ブレーキ３に供給する。

【0051】

（ｂ）制御部４は、第２減速処理において、条件次第で電磁ブレーキ３を以下のように作動させてもよい。

【0052】

図６に示すように、制御部４は、回生ブレーキ不利条件か否かを判断する（ステップＳ２０１）。すなわち、制御部４は、電気モータ２による回生ブレーキが十分に作動しない条件か否かを判断する。例えば、制御部４は、電気モータ２の弱め界磁に用いる電流Ｉｄと、電気モータ２のトルク分電流Ｉｑとを比較し、電流Ｉｄ＞電流Ｉｑと判断した場合、回生ブレーキ不利条件であると判断する。また、制御部４は、車速と操作量とに基づき、上り坂の走行中に減速操作がなされたと判断したときも、回生ブレーキ不利条件であると判断する。また、制御部４は、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ）が閾値以上であると判断したときも、回生ブレーキ不利条件であると判断する。

【0053】

制御部４は、回生ブレーキ不利条件であると判断すると（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、電気モータ２の回生ブレーキに加えて、電磁ブレーキ３を作動させる（ステップＳ２０２）。一方、制御部４は、回生ブレーキ不利条件ではないと判断すると（ステップＳ２０１のＮｏ）、電気モータ２の回生ブレーキのみで減速させる（ステップＳ２０３）。すなわち、制御部４は、電磁ブレーキ３を作動させない。

【0054】

（ｃ）上記実施形態では、制御部４は、操作量に基づき励磁電流を算出しているが、制御部４による励磁電流の算出方法はこれに限定されない。例えば、制御部４は、操作量だけでなく、操作スピードも考慮して、励磁電流を算出してもよい。例えば、制御部４は、操作スピードが速いほど、励磁電流が大きくなるように励磁電流を算出してもよい。

【符号の説明】

【0055】

２ ：電気モータ
３ ：電磁ブレーキ
４ ：制御部
１２ ：操作部
１００ ：駆動ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】