特許 7519984 電動作業車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-11

(45)【発行日】2024-07-22

(54)【発明の名称】電動作業車

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/14 20190101AFI20240712BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240712BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240712BHJP

【ＦＩ】

B60L53/14

B60L50/60

H02J7/00 301B

H02J7/00 P

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021214400

(22)【出願日】2021-12-28

(65)【公開番号】P2023097969

(43)【公開日】2023-07-10

【審査請求日】2023-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】青木 啓太

(72)【発明者】

【氏名】西中 正昭

(72)【発明者】

【氏名】河端 真一

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 竣也

(72)【発明者】

【氏名】溝口 祥輝

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／０９８９０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２４０２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５４４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４２３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６６２９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０

Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体を走行駆動可能な電動モータと、
前記電動モータに駆動用電力を供給するとともに、外部の給電装置により充電可能なバッテリーと、
前記給電装置の給電用コネクタが接続可能な接続部と、
前記電動モータの作動を制御するとともに、前記給電装置による充電状態を制御する制御装置と、
持ち運び可能な操作キーが車体に近接する状態、あるいは、前記操作キーが被装着部に装着された状態で、手動操作されることにより、前記制御装置を動作可能状態に切り換える始動指令手段と、が備えられ、
前記制御装置は、
前記動作可能状態であり、且つ、前記給電用コネクタが前記接続部に接続されている接続状態であると、充電モードに切り換えられるように構成され、
前記充電モードにおいて、前記電動モータによる走行を規制した状態で前記給電装置による充電を行うように構成され、且つ、前記給電装置による充電を開始したのちは、前記操作キーが車体から離間する状態あるいは前記操作キーが前記被装着部から取り外された状態に切り換わっても、前記給電装置による充電を継続して行い、充電が終了した際、前記操作キーが前記車体に近接する状態、あるいは、前記被装着部に差し込まれている状態であるか否かを判別し、充電が終了した後に、前記給電用コネクタが前記接続部から外された状態で前記手動操作がされると、前記充電モードから前記電動モータにより走行可能な状態に切り換わるように構成されている電動作業車。

【請求項2】

前記制御装置は、前記給電用コネクタが前記接続部に接続されている状態で、前記動作可能状態に切り換えられると、前記充電モードに切り換わる請求項１に記載の電動作業車 。

【請求項3】

前記制御装置は、前記操作キーが車体から離間する状態あるいは前記操作キーが前記被装着部から取り外された状態に切り換わった後、前記給電装置による充電を継続して行った場合、充電が完了すると、自動的に非作動状態に切り換わるように構成されている請求項１又は２に記載の電動作業車。

【請求項4】

前記操作キーが前記被装着部としての差し込み部に差し込み装着可能に構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の電動作業車。

【請求項5】

前記手動操作は押し操作式のスイッチである請求項１に記載の電動作業車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車体を走行させながら、例えば、対地作業やその他の作業を行うように構成され、且つ、車体を走行駆動可能な電動モータと電動モータに駆動用電力を供給するバッテリーとを備えた電動作業車に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の電動作業車では、例えば、特許文献１に記載されるように、バッテリーの電力が消費されると、接続用コネクタを介して接続された外部の給電装置から充電が行われる。そして、この種の電動作業車では、持ち運び可能な操作キーを差し込んでキースイッチを操作して制御装置を含む電装品に電力が供給される状態で充電作業が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記バッテリーに対する充電作業は長い時間が必要であり、操作キーが装着されたままの状態で運転者が充電中に車体から離間することがある。そうすると、運転者以外の他人がキーを自由に操作することができ、他人により作業車を運転操作することが可能な状態となる。その結果、作業車が盗難の被害に合うという問題が生じていた。このような盗難の被害に合わないために、充電途中で操作キーを取り外すと、その後は充電処理が行われないので、充分な充電量にまで充電させることができない。

【0005】

そこで、充電作業に時間が掛かる場合に運転者が車体から離間することがあっても、充分な充電量にまで充電させることを可能にしながら作業車が盗難されるおそれを回避できるようにすることが要望されていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る電動作業車の特徴構成は、車体を走行駆動可能な電動モータと、前記電動モータに駆動用電力を供給するとともに、外部の給電装置により充電可能なバッテリーと、前記給電装置の給電用コネクタが接続可能な接続部と、前記電動モータの作動を制御するとともに、前記給電装置による充電状態を制御する制御装置と、持ち運び可能な操作キーが車体に近接する状態、あるいは、前記操作キーが被装着部に装着された状態で、手動操作されることにより、前記制御装置を動作可能状態に切り換える始動指令手段と、が備えられ、前記制御装置は、前記動作可能状態であり、且つ、前記給電用コネクタが前記接続部に接続されている接続状態であると、充電モードに切り換えられるように構成され、前記充電モードにおいて、前記電動モータによる走行を規制した状態で前記給電装置による充電を行うように構成され、且つ、前記給電装置による充電を開始したのちは、前記操作キーが車体から離間する状態あるいは前記操作キーが前記被装着部から取り外された状態に切り換わっても、前記給電装置による充電を継続して行い、前記充電モードにおいて、充電が終了した後に、前記給電用コネクタが前記接続部から外された状態で前記スイッチが操作されると、前記充電モードから前記電動モータにより走行可能な状態に切り換わるように構成されている点にある。

【0007】

本発明によれば、操作キーが車体に近接する状態、あるいは、操作キーが被装着部に装着された状態で、始動指令手段が手動操作されると、制御装置が動作可能状態に切り換わる。そして、制御装置は、動作可能状態であり、且つ、給電用コネクタが接続部に接続されている接続状態であると、充電モードに切り換えられ、この充電モードにおいてバッテリーに対する充電が行われる。充電が行われている途中で、運転者が操作キーを持ったまま車体から離間することがあっても、充電が継続して行われ、充分な充電量にまで充電させることができる。

【0008】

運転者が操作キーを持ったまま車体から離間していると、操作キーが車体から離間しているので、他者が車体を走行させようとしても操作キーが存在しないので、制御装置による電動モータの作動等を行うことができず盗難のおそれはない。

【0009】

従って、充電作業に時間が掛かる場合に運転者が車体から離間することがあっても、充分な充電量にまで充電させることを可能にしながら作業車が盗難されるおそれを回避できるようにすることが可能となった。

【0010】

本発明においては、前記制御装置は、前記給電用コネクタが前記接続部に接続されている状態で、前記動作可能状態に切り換えられると、前記充電モードに切り換わると好適である。

【0011】

本構成によれば、充電モードに切り換えるときは、先に給電用コネクタが接続部に接続されている状態で、制御装置を動作可能状態に切り換える操作が必要である。これとは反対に、先に制御装置を動作可能状態に切り換えた後に、給電用コネクタが接続部に接続されると、充電モードに切り換わる構成では、例えば、電動モータが作動可能な状態に設定されている状態で、誤って給電用コネクタを接続部に接続するおそれがある。しかし、本構成によれば、先に給電用コネクタが接続部に接続されるので、充電動作を行う必要があることが明白であり、操作間違いを起こすおそれは少ない。

【0012】

本発明においては、前記制御装置は、前記操作キーが車体から離間する状態あるいは前記操作キーが前記被装着部から取り外された状態に切り換わった後、前記給電装置による充電を継続して行った場合、充電が完了すると、自動的に非作動状態に切り換わるように構成されていると好適である。

【0013】

本構成によれば、操作キーが車体から離間している状態で充電が継続して行われて充電が完了すると、制御装置は自動的に非作動状態に切り換わる。従って、操作キーを持たない他者によって始動指令手段が手動操作されても、制御装置が動作可能状態になることがなく、操作上の安全性を確保できる。

【0014】

本発明においては、前記操作キーが前記被装着部としての差し込み部に差し込み装着可能に構成されていると好適である。

【0015】

本構成によれば、運転者が操作キーを使用するときは、差し込み部に差し込み装着する動作が必要であるから、運転者は操作キーが車体に装着されていることを認識し易い。例えば、無線式の操作キーであれば、車体における運転部とは別の箇所に操作キーを放置したまま、運転者が車体から離間するおそれがあるが、上記構成であれば、このような不利を回避し易い。
本発明においては、前記手動操作は押し操作式のスイッチであると好適である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】トラクタの左側面図である。

【図2】インバータ等の配置を示す左側面図である。

【図3】動力伝達の流れを示す図である。

【図4】充電用の構成を示すブロック図である。

【図5】制御動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、特に断りがない限り、図中の矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、矢印Ｌの方向を「左」、矢印Ｒの方向を「右」とする。図中の矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

【0018】

〔トラクタの全体構成〕
以下では、本発明に係る電動作業車の一例としてのトラクタについて説明する。図１に示すように、トラクタは、左右の前車輪１０、左右の後車輪１１、カバー部材１２を備えている。

【0019】

トラクタは、機体フレーム２及び運転部３を備えている。機体フレーム２は、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１に支持されている。

【0020】

カバー部材１２は、機体前部に配置されている。そして、運転部３は、カバー部材１２の後方に設けられている。言い換えれば、カバー部材１２は、運転部３の前方に配置されている。

【0021】

運転部３は、保護フレーム３０、運転座席３１、ステアリングホイール３２を有している。オペレータは、運転座席３１に着座可能である。これにより、オペレータは、運転部３に搭乗可能である。ステアリングホイール３２の操作によって、左右の前車輪１０は操向操作される。オペレータは、運転部３において、各種の運転操作を行うことができる。

【0022】

トラクタは、走行用バッテリー４を備えている。カバー部材１２は、機体左右方向に沿う開閉軸芯Ｑ周りに揺動可能に構成されている。これにより、カバー部材１２は、開閉可能に構成されている。カバー部材１２が閉状態であるとき、走行用バッテリー４は、カバー部材１２に覆われている。

【0023】

図２に示すように、トラクタは、インバータ１４及び電動モータＭを備えている。走行用バッテリー４は、インバータ１４へ電力を供給する。インバータ１４は、走行用バッテリー４からの直流電力を交流電力に変換して電動モータＭへ供給する。そして、電動モータＭは、インバータ１４から供給される交流電力により駆動する。

【0024】

図２及び図３に示すように、トラクタは、静油圧式無段変速機１５及びトランスミッション１６を備えている。図３に示すように、静油圧式無段変速機１５は、油圧ポンプ１５ａ及び油圧モータ１５ｂを有している。

【0025】

油圧ポンプ１５ａは、電動モータＭからの回転動力により駆動する。油圧ポンプ１５ａが駆動することにより、油圧モータ１５ｂから回転動力が出力される。尚、静油圧式無段変速機１５は、油圧ポンプ１５ａと油圧モータ１５ｂとの間で回転動力が変速されるように構成されている。静油圧式無段変速機１５は、変速比を無段階に変更可能に構成されている。

【0026】

油圧モータ１５ｂから出力された回転動力は、トランスミッション１６に伝達される。
トランスミッション１６に伝達された回転動力は、トランスミッション１６の有するギヤ式変速機構によって変速され、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１へ分配される。これにより、左右の前車輪１０及び左右の後車輪１１が駆動する。

【0027】

図２及び図３に示すように、トラクタは、ミッドＰＴＯ軸１７及びリヤＰＴＯ軸１８を備えている。電動モータＭから出力された回転動力は、油圧ポンプ１５ａ、ミッドＰＴＯ軸１７、リヤＰＴＯ軸１８へ分配される。これにより、ミッドＰＴＯ軸１７及びリヤＰＴＯ軸１８が回転する。

【0028】

ミッドＰＴＯ軸１７またはリヤＰＴＯ軸１８に作業装置が接続されていれば、ミッドＰＴＯ軸１７またはリヤＰＴＯ軸１８の回転動力により、作業装置が駆動することとなる。
例えば、図２に示すように、本実施形態では、ミッドＰＴＯ軸１７に草刈装置１９が接続されている。ミッドＰＴＯ軸１７の回転動力により、草刈装置１９が駆動する。

【0029】

〔モータの制御に係る構成〕
図４に示すように、電動モータＭの制御に係る構成は、アクセル装置３３と、電動モータＭの作動を制御する制御装置３４と、インバータ１４と、を備えている。アクセル装置３３は、ステアリングホイール３２の近傍に備えられている。アクセル装置３３は、図示はしないが、揺動操作可能なレバーと、レバーの揺動操作によって操作されるポテンショメータとを備えている。アクセル装置３３は制御装置３４と接続されている。制御装置３４は、信号用ハーネス３５を介してインバータ１４と接続されている。制御装置３４は、アクセル装置３３の指令に応じて、インバータ１４に指令するように構成されている。インバータ１４は、制御装置３４の指令に応じて、走行用バッテリー４から電動モータＭに供給される電力を調整して電動モータＭの出力を制御するように構成されている。

【0030】

〔充電に係る構成〕
図４に示すように、走行用バッテリー４は外部の給電装置ＫＤにより充電可能である。
トラクタには、給電装置ＫＤの給電用コネクタ３６が接続可能な充電用接続部３７が備えられている。充電用接続部３７は、カバー部材１２の内部に備えられ、カバー部材１２を揺動開放すると、外方に露出する。制御装置３４は、電動モータＭの作動を制御するとともに、給電装置ＫＤによる充電状態を制御する。

【0031】

充電用接続部３７は、一般的に使用される標準的な規格に準拠したものである。給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続された状態で、電力供給線３９を介して走行用バッテリー４に対する充電が行われる。走行用バッテリー４は、電力供給線３９を介して高電圧（例えば、数十ボルト～数百ボルト）の電力を走行用電動モータＭに供給する。

【0032】

走行用バッテリー４は、例えば、リチウムイオンバッテリーを用いて構成され、図示はしないが、低電圧の小型の単位電池を多数積層した状態で構成され、外側が収納ケースによって密閉状態で覆われて収納されている。従って、バッテリー内部に熱が籠り易く、内部温度が上昇すると温度が低下し難い。そこで、走行用バッテリーには内部温度を検出する温度検出手段としての温度センサ４０が備えられている。温度センサ４０の検出情報は制御装置３４に入力されている。

【0033】

トラクタには、走行用バッテリー４の他に、制御装置３４及びその他の電装品に電力を供給する電装品用バッテリー４１が備えられている。電装品用バッテリー４１は、電装品を駆動するために低電圧（１２ボルト）の電力を供給する。電装品用バッテリー４１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して走行用バッテリー４から供給される電力にて充電される。

【0034】

運転部３に、制御装置３４を動作可能状態と非作動状態とに切り換え可能な始動指令手段としての切換操作部４４が備えられている。切換操作部４４は、持ち運び可能な操作キー４５が差し込み装着可能な被装着部としての差し込み部４６と、手動にて押し操作可能な押しボタン式のスイッチ４７とを備えている。操作キー４５が差し込み部４６に差し込み装着された状態で、スイッチ４７が押し操作されることにより、制御装置３４を非作動状態から動作可能状態に切り換えることができる。操作キー４５は、一般的な車両用のキーと同様に、当該作業車でのみ識別可能な鍵として機能するものである。

【0035】

操作パネル４３には、例えば、車体の走行状態、作業状態、バッテリーの情報（充電量や温度）等を表示するメータパネル４８が備えられている。メータパネル４８は、制御装置３４に接続され、制御装置３４にて作動が制御されている。

【0036】

制御装置３４、インバータ１４、走行用バッテリー４、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２、メータパネル４８、及び、充電用接続部３７等は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式の信号用ハーネス３５を介してデータを通信可能に接続されている。制御装置３４は、充電通信用ハーネス４９を介して充電用接続部３７との間で通信が行われ、給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続されているか否かについての情報、及び、作業車側で必要とされる充電電流の情報等が伝達される。充電用接続部３７と給電装置ＫＤとの間も信号が通信可能に構成されている。制御装置３４に切換操作部４４の操作情報が入力される。

【0037】

〔充電のための制御〕
制御装置３４は、給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続されている状態で、動作可能状態に切り換えられると、充電モードに切り換わる。そして、充電モードにおいて、給電装置ＫＤにより走行用バッテリー４への充電を行うように構成されている。

【0038】

制御装置３４は、給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続された状態で給電装置ＫＤによる走行用バッテリーへの充電を開始したのち、走行用バッテリー４への充電が完了するまでの間の充電作動中においては、車体の移動走行を禁止するように構成されている。具体的には、制御装置３４は、充電作動中においては、電動モータＭを駆動させないように構成されている。

【0039】

制御装置３４は、給電装置ＫＤによる充電を開始したのちは、操作キー４５が差し込み部４６から取り外された状態に切り換わっても、給電装置ＫＤによる充電を継続して行うように構成されている。制御装置３４は、操作キー４５が差し込み部４６から取り外された状態に切り換わった後、給電装置ＫＤによる充電を継続して行った場合、充電が完了すると、自動的に非作動状態に切り換わるように構成されている。

【0040】

以下、図５のフローチャートを参照しながら制御装置３４の具体的な充電制御について説明する。

【0041】

走行用バッテリー４に対して充電を行う場合には、作業者が給電装置ＫＤの給電用コネクタ３６を充電用接続部３７に接続する。次に、運転部３の操作パネル４３に備えられた切換操作部４４において、操作キー４５を差し込み部４６に差し込み装着し、且つ、スイッチ４７を押し操作する。制御装置３４が、そのことを認識すると、充電モードに切り換わる（ステップ♯１，♯２，♯３）。

【0042】

充電モードに切り換えられると、インバータ１４の出力を止めることにより電動モータＭの作動を牽制する（ステップ♯４）。次に、給電装置ＫＤに対して給電を行うように充電通信用ハーネス４９を介して必要な情報を送信して、給電装置ＫＤによる走行用バッテリー４に対する充電作動を開始する（ステップ♯５）。

【0043】

走行用バッテリー４が予め設定されている充電状態まで充電が行われ、満充電状態になると、充電を停止する（ステップ♯６，♯７）。

【0044】

充電が終了したときに、操作キー４５が差し込み部４６に差し込まれている状態であるか否かを判別する（ステップ♯８）。そのとき、操作キー４５が抜き取られており、装着されていないことが判別されると、充電が行われている間に抜き取られて、運転者が持ち出したものと考えられるので、制御装置３４を非作動状態に切り換えて、強制的に電源供給を遮断する（ステップ♯０９）。

【0045】

従って、操作キー４５が差し込み部４６から取り外された状態に切り換わった後、給電装置ＫＤによる充電を継続して行った場合、充電が完了すると、自動的に制御装置３４が非作動状態に切り換わることになる。

【0046】

充電が終了したときに、操作キー４５が差し込まれている状態であれば、作業者により給電装置ＫＤの給電用コネクタ３６が外されて充電用接続部３７との接続が解除されたのちにスイッチ４７が押し操作されると、充電モードが解除される（ステップ♯０８、♯１０、♯１１）。このとき、インバータ１４の出力を再始動することにより電動モータＭを作動できるようにして、電動モータＭの作動牽制状態を解除する（ステップ♯１２）。従って、走行用バッテリー４に充電が行われている間は、車体を走行させるための操作が行われても電動モータＭを作動させることがなく、車体が移動走行することは禁止される。

【0047】

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、操作キー４５が差し込み部４６に差し込み装着可能に構成されるものを示したが、この構成に代えて、操作キー４５が機体側の受信部との間で無線通信可能であり、操作キー４５が車体に近接する状態でスイッチ４７が操作されると、制御装置３４が動作可能状態に切り換わる構成としてもよい。

【0048】

（２）上記実施形態では、操作キー４５が被装着部から取り外された状態に切り換わった後、充電が完了すると、制御装置３４が自動的に非作動状態に切り換わる構成としたが、この構成に代えて、例えば、運転者の携帯端末との間での通信を可能に構成して、運転者に充電が終了したことを報知する構成にしてもよく、音声で報知させるようにしてもよい。

【0049】

（３）上記実施形態では、制御装置３４は、給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続されている状態で、動作可能状態に切り換えられると、充電モードに切り換わる構成としたが、この構成に代えて、制御装置３４が予め動作可能状態に切り換えられたのちに、給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続されると、充電モードに切り換わる構成としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明は、トラクタに限らず、田植機、コンバイン、建設機械等、種々の電動作業車に適用できる。

【符号の説明】

【0051】

３４ 制御装置
３６ 給電用コネクタ
３７ 接続部
４４ 始動指令手段
４５ 操作キー
４６ 差し込み部（被装着部）
４７ スイッチ
ＫＤ 給電装置
Ｍ 電動モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】