WO2023149026A1 - 電動作業車 - Google Patents

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outside air
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岡崎一人
青木啓太
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Kubota Corp
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Definitions

  • the present invention relates to an electric working vehicle equipped with an electric motor capable of driving a vehicle body, and a battery that supplies driving power to the electric motor.
  • An electric working vehicle is characterized by an electric motor capable of driving a vehicle body, a battery that supplies driving power to the electric motor and is rechargeable by an external power supply device, and a A connection portion to which a power supply connector can be connected, a control device for controlling the state of charge by the power supply device, and an outside temperature detection means for detecting an outside temperature, wherein the control device detects the battery by the power supply device.
  • the reserved charging is instructed in a state where the battery can be charged, the battery is charged so that the lower the outside temperature detected by the outside temperature detection means, the closer the charging is to the scheduled work start time. The point is that the reserved charging control for charging is executed.
  • the control device executes reserved charging control prior to the time when work is scheduled to start.
  • the reserved charging control the ambient temperature at that time is detected by the ambient temperature detection means, and the lower the ambient temperature, the closer the charging is to the scheduled work start time.
  • the waiting time until the scheduled work start time is shorter.
  • the outside temperature is low, even if the internal temperature of the battery rises with charging, the temperature does not rise that much because the temperature at the start of charging is low. You can avoid exceeding
  • a temperature sensor for detecting the temperature of the battery is provided as the outside air temperature detection means, the control device is configured to determine the outside air temperature based on the detection result of the temperature sensor, and It is preferable that the charging current for the battery is adjusted based on the detection result of the temperature sensor.
  • an outside air temperature sensor facing the outside of the vehicle body is provided as the outside air temperature detecting means.
  • the state of charge of the battery in the reserved charging control can be appropriately managed by the outside air temperature outside the vehicle body, which affects the temperature change of the battery.
  • the outside air temperature detection means is provided with a timekeeping unit that has a calendar function and is capable of determining the date. It is preferable to execute the reserved charging control so that charging is completed at a time closer to the scheduled work start time than when it is determined that it is summer.
  • the calendar function is used to perform reservation charging control assuming that the outside air temperature is low in winter and high in summer, so a temperature sensor or the like is used. It is possible to appropriately manage the state of charge of the battery in the reserved charging control with a simple configuration without using a battery.
  • the control device predicts the required time until charging is completed based on the outside air temperature before starting charging of the battery and the charging characteristics of the battery, A standby time from the scheduled charging completion time to the scheduled work start time is set to be shorter as the outside temperature is lower, and the total time from the scheduled work start time to the required time and the standby time combined. It is preferable that the charging of the battery is started at a time earlier by .
  • the maximum value of charging current that can be supplied differs depending on the difference in temperature at that time, and the time required to complete charging also differs.
  • a charging characteristic indicating the correlation between the temperature and the time required for charging is measured in advance and set as map data.
  • the control device predicts the required time until charging is completed based on the outside temperature before charging is started and the charging characteristics of the battery in reserved charging control. Furthermore, the standby time from the scheduled charging completion time to the scheduled work start time is set to be shorter as the outside air temperature is lower. Then, the charging start time is set so that the charging is completed with the required waiting time. In other words, the charging of the battery is started at the time that is the sum of the required time and the standby time before the scheduled work start time.
  • the battery By starting charging at an appropriate timing in this way, the battery will be fully charged or nearly fully charged by the scheduled work start time, and the temperature will not exceed the allowable upper limit temperature even if the work is performed. can work well with
  • FIG. 4 is a flow chart of control operation; FIG. 4 is a diagram showing charging characteristics of a battery; FIG. 4 is an operation explanatory diagram of reserved charging control; FIG. 4 is an operation explanatory diagram of reserved charging control; It is a block diagram which shows the structure for charge of another embodiment. It is a block diagram which shows the structure for charge of another embodiment.
  • tractor as an example of an electric working vehicle according to the present invention will be described below.
  • the tractor includes left and right front wheels 10 , left and right rear wheels 11 , and a cover member 12 .
  • the tractor has a body frame 2 and a driving section 3.
  • the body frame 2 is supported by left and right front wheels 10 and left and right rear wheels 11 .
  • the cover member 12 is arranged in the front part of the fuselage.
  • the operating section 3 is provided behind the cover member 12 .
  • the cover member 12 is arranged in front of the driving section 3 .
  • the driving section 3 has a protective frame 30, a driver's seat 31, and a steering wheel 32.
  • An operator can sit on the driver's seat 31 . This allows the operator to get on the driving section 3 .
  • the steering wheel 32 By operating the steering wheel 32, the left and right front wheels 10 are steered. The operator can perform various driving operations in the driving section 3 .
  • the tractor is equipped with a running battery 4.
  • the cover member 12 is configured to be swingable around an opening/closing axis Q extending in the lateral direction of the machine body. Thereby, the cover member 12 is configured to be openable and closable.
  • the driving battery 4 is covered with the cover member 12 when the cover member 12 is in the closed state.
  • the tractor includes an inverter 14 and an electric motor M.
  • the running battery 4 supplies power to the inverter 14 .
  • Inverter 14 converts the DC power from running battery 4 into AC power and supplies it to electric motor M.
  • the electric motor M is driven by AC power supplied from the inverter 14 .
  • the tractor includes a hydrostatic continuously variable transmission 15 and a transmission 16.
  • the hydrostatic continuously variable transmission 15 has a hydraulic pump 15a and a hydraulic motor 15b.
  • the hydraulic pump 15a is driven by rotational power from the electric motor M. Rotational power is output from the hydraulic motor 15b by driving the hydraulic pump 15a.
  • the hydrostatic continuously variable transmission 15 is configured such that the rotational power is changed between the hydraulic pump 15a and the hydraulic motor 15b. Further, the hydrostatic continuously variable transmission 15 is configured so that the gear ratio can be changed steplessly.
  • the rotational power output from the hydraulic motor 15b is transmitted to the transmission 16.
  • the rotational power transmitted to the transmission 16 is changed in speed by a gear transmission mechanism of the transmission 16 and distributed to the left and right front wheels 10 and the left and right rear wheels 11 .
  • the left and right front wheels 10 and the left and right rear wheels 11 are driven.
  • the tractor has a mid PTO shaft 17 and a rear PTO shaft 18.
  • Rotational power output from the electric motor M is distributed to the hydraulic pump 15a, the mid PTO shaft 17, and the rear PTO shaft 18. Thereby, the mid PTO shaft 17 and the rear PTO shaft 18 rotate.
  • a working device is connected to the mid PTO shaft 17 or the rear PTO shaft 18, the rotating power of the mid PTO shaft 17 or the rear PTO shaft 18 drives the working device.
  • a mower 19 is connected to the mid PTO shaft 17 in this embodiment.
  • the rotary power of the mid PTO shaft 17 drives the lawn mower 19 .
  • the configuration related to control of the electric motor M includes an accelerator device 33 , a control device 34 that controls the operation of the electric motor M, and an inverter 14 .
  • the accelerator device 33 is provided near the steering wheel 32 .
  • the accelerator device 33 includes a swingable lever and a potentiometer operated by swinging the lever.
  • the accelerator device 33 is connected with the control device 34 .
  • the control device 34 is connected to the inverter 14 via a signal harness 35 .
  • the control device 34 is configured to command the inverter 14 according to the command from the accelerator device 33 .
  • the inverter 14 is configured to control the output of the electric motor M by adjusting the electric power supplied from the battery 4 for running to the electric motor M according to a command from the control device 34 .
  • the running battery 4 can be charged by an external power supply device KD.
  • the tractor is provided with a charging connection portion 37 to which a power supply connector 36 of the power supply device KD can be connected.
  • the charging connection portion 37 is provided inside the cover member 12 and is exposed to the outside when the cover member 12 is opened by swinging.
  • the control device 34 controls the operation of the electric motor M and also controls the charging state of the power supply device KD.
  • a power supply connector 36 on the side of the power supply device KD is connected to the charging connection portion 37 .
  • This charging connection portion 37 conforms to a commonly used standard specification.
  • the running battery 4 is charged through the power supply line 39 while the power supply connector 36 is connected to the charging connection portion 37 .
  • the running battery 4 supplies high-voltage (for example, several tens to several hundred volts) electric power to the inverter 14 and the running electric motor M through the power supply line 39 .
  • the running battery 4 is composed of, for example, a lithium-ion battery, and although not shown, is composed of a large number of low-voltage small unit cells stacked together, and is hermetically housed in a storage case on the outside. . Therefore, heat tends to accumulate inside the battery, and when the internal temperature rises, it is difficult for the temperature to drop. Therefore, the running battery is provided with a temperature sensor 40 for detecting the internal temperature. Information detected by the temperature sensor 40 is input to the control device 34 .
  • the tractor is equipped with an electrical component battery 41 that supplies electric power to the control device 34 and other electrical components in addition to the running battery 4 .
  • the electrical component battery 41 supplies low voltage (12 volts) power to drive the electrical components.
  • the electrical component battery 41 is charged with electric power supplied from the running battery 4 via the DC/DC converter 42 .
  • the electric motor M, the inverter 14, and the DC/DC converter 42 may also be provided with the temperature sensors 40 (40b, 40c, 40d).
  • An operation panel 43 of the operation section 3 is provided with a switching operation section 44 as a start command means capable of switching the control device 34 between an operable state and a non-operating state.
  • the switching operation unit 44 is provided below the steering wheel 32 on the operation panel 43 .
  • the switching operation unit 44 includes an insertion portion 46 as a mounted portion into which a portable operation key 45 can be inserted, and a push button type switch 47 that can be manually pushed. By pushing the switch 47 while the operation key 45 is inserted into the insertion portion 46, the control device 34 can be switched from the non-operating state to the operable state.
  • the operation panel 43 is provided with a meter panel 48 that displays, for example, the vehicle's running state, work state, battery information (charge amount and temperature), and the like.
  • the meter panel 48 is connected to the control device 34 and its operation is controlled by the control device 34 .
  • the control device 34, the inverter 14, the running battery 4 (including the temperature sensor 40a), the DC/DC converter 42, the meter panel 48, the charging connection part 37, and the like are CAN (Controller Area Network) type signal harnesses. 35 for data communication.
  • the control device 34 communicates with the charging connection portion 37 via the charging communication harness 49, and receives information as to whether or not the power supply connector 36 is connected to the charging connection portion 37, and Information such as the charging current required by the work vehicle is transmitted. Signals are also configured to be communicable between the charging connection portion 37 and the power supply device KD. Further, operation information of the switching operation unit 44 is input to the control device 34 .
  • the control device 34 is configured to adjust the charging current based on the detection result of the temperature sensor 40 when charging the running battery 4 . That is, in the driving battery 4, the relationship between the state of charge (SOC) of the driving battery 4 and the maximum allowable charging current is determined according to the temperature difference of the driving battery 4. there is Therefore, during charging, it is necessary to change and adjust the current value so as not to exceed the maximum allowable current value as described above according to changes in internal temperature and charging rate.
  • SOC state of charge
  • the control device 34 controls the operation as the outside air temperature detected based on the detection result of the temperature sensor 40 becomes lower. It is configured to execute reserved charging control for charging the driving battery 4 so that charging is completed at a time close to the scheduled start time. That is, the temperature sensor 40 functions as the outside air temperature detection means G in this embodiment.
  • a manually operable charging reservation switch 50 is provided on the operation panel 43 (see FIG. 4), and the operator can command reserved charging by operating the charging reservation switch 50 .
  • step #01 When the power supply connector 36 is connected to the charging connection portion 37 in the operable state, and the reserved charging is commanded by operating the charging reservation switch 50 in the state in which charging is possible (step #01). , the outside air temperature at that time is measured based on the detection result of the temperature sensor 40 (step #02).
  • the internal temperature of the running battery 4 has risen due to heating due to energization. After the temperature that has risen due to the energization of the battery 4 has fallen, the temperature has reached the temperature corresponding to the outside air temperature. Therefore, the outside air temperature can be estimated from the detection result of the temperature sensor 40 .
  • step #03 the required time until charging is completed is predicted based on the outside air temperature and the charging characteristics of the driving battery 4 (step #03).
  • various charging-related characteristics of the driving battery 4 such as the state of charge (SOC) and charging, which change according to the temperature difference of the driving battery 4 as described above,
  • SOC state of charge
  • Various characteristics such as the correlation with the maximum allowable value of the current, the correlation between the charging current and the temperature rise accompanying charging, and the like are measured and found in advance.
  • the correlation between the outside air temperature and the required time required for charging to the fully charged state may be obtained and stored as map data. , or can be obtained by an arithmetic expression or the like. Therefore, it is possible to predict the required time T1 (see FIGS. 7 and 8) until the charging completion scheduled time tk at which charging is completed based on the outside air temperature.
  • the standby time T2 (see FIGS. 7 and 8) from the scheduled charging completion time tk to the scheduled work start time te is set so as to be shortened as the outside air temperature is lower (step #04). For example, if the outside temperature is low, such as in winter, the temperature of the driving battery 4 will not rise so much even if the battery is fully charged. There is no danger of rising to temperature. On the other hand, if the outside air temperature is high, such as in the summer, if charging is performed until the vehicle is fully charged, the temperature of the driving battery 4 will rise. There is a risk that the running battery 4 will rise to the allowable upper limit temperature. Therefore, if the outside temperature is high, the standby time T2 from the completion of charging to the start of work is set longer as indicated by line W1 in FIG. is set to a short time as shown in .
  • the scheduled charging start time ts is set to the time that is the sum of the required time T1 and the standby time T2 before the scheduled work start time te (step #05).
  • the scheduled work start time te is set in advance by the operator.
  • step #06, #07 necessary information is transmitted via the charging communication harness 49 so as to supply power to the power supply device KD, and the power supply device KD performs the charging operation of the running battery 4 ( steps #06, #07).
  • the running battery 4 is charged to a preset charging state, and when it reaches the fully charged state, the charging is stopped (steps #08 and #09).
  • the reserved charging process is terminated and the operator performs the driving operation. If the operator performs an operation to start work when the standby time T2 has not elapsed and the scheduled work start time te has not yet been reached, the meter panel indicates that the temperature of the running battery 4 may rise. You may make it display.
  • the temperature sensor 40a of the running battery 4 has been described here as an example, the temperature sensor 40b of the electric motor M, the temperature sensor 40c of the inverter 14, and the temperature sensor 40d of the DC/DC converter 42 are used as outside air temperature detection means. You may use it as the temperature sensor 40 which is G. When using these temperature sensors 40, the accuracy is slightly lower than when measuring with the temperature sensor 40a of the running battery 4, but in most cases there is no practical problem, and these can be used.
  • the outside air temperature detection means G is provided with an outside air temperature sensor 51 facing the outside of the vehicle body as shown in FIG.
  • the configuration may be such that the reservation charging control is executed based on the information detected by the sensor 51 .
  • the outside air temperature detection means G has a calendar function and can determine which date the current date is.
  • a configuration including a timer 52 may be employed. Then, when the timer unit 52 determines that it is winter, the control device 34 makes a reservation so that charging ends at a time closer to the scheduled work start time than when it is determined that it is summer.
  • the configuration may be such that charging control is executed.
  • the calendar function instead of measuring the temperature of the outside air, the temperature of the battery, etc., the calendar function sets the standby time T2 to be shorter in the winter because the outside temperature is lower, and in the summer the outside temperature is higher. , the standby time T2 may be set longer, and in spring or autumn, the standby time T2 may be set to an intermediate length assuming that the ambient temperature is intermediate.
  • the traveling battery 4 is covered with a storage case in a sealed state on the outside. .
  • the present invention is applicable not only to electric tractors, but also to electric farm vehicles such as electric combine harvesters and electric rice transplanters, and electric work vehicles that perform various types of work.
  • the present invention can be applied to electric working vehicles that perform various types of work such as agricultural work.

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Abstract

車体を走行駆動可能な電動モータＭと、電動モータＭに駆動用電力を供給するとともに、外部の給電装置ＫＤにより充電可能なバッテリー４と、給電装置ＫＤによる充電状態を制御する制御装置３４と、外気温度を検出する外気温度検出手段Ｇと、が備えられ、制御装置３４は、バッテリー４への充電が可能な状態において、予約充電が指令されると、外気温度検出手段Ｇにて検出される外気温度が低いほど作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、バッテリー４に対する充電を行う予約充電制御を実行する。

Description

電動作業車
　本発明は、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。
　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。このようなバッテリーに対する充電は、作業を開始する前に行う必要がある。
日本国特開２０２０－２２２９６号公報
　上記バッテリーを充電する場合、例えば、冬場等の外気温度が低い場合であれば、充電時に供給できる電流値が少ないのでバッテリーに対する充電作業は長い時間を要する。これに対して、夏場であれば、充電時に供給できる電流値が多くなるが、充電に伴ってバッテリーの温度上昇も大きくなり、充電が完了したときには、バッテリーの温度が上昇し過ぎる。その結果、充電後すぐに作業走行を実行すると、バッテリーの温度が許容上限温度を超えてしまい、バッテリーに不具合が生じるおそれがある。このように、そのときの外気温度の違いに起因して良好に作業を行うことができないおそれがあった。
　そこで、外気温度の違いにかかわらず、煩わしさなく良好に作業を行うことが可能な状態でバッテリーに充電することが要望されていた。
　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、前記給電装置側の給電用コネクタが接続可能な接続部と、前記給電装置による充電状態を制御する制御装置と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、が備えられ、前記制御装置は、前記給電装置による前記バッテリーへの充電が可能な状態において、予約充電が指令されると、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が低いほど作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、前記バッテリーに対する充電を行う予約充電制御を実行する点にある。
　本発明によれば、作業開始する予定の時刻になるのに先立って制御装置が予約充電制御を実行する。予約充電制御においては、外気温度検出手段によってそのときの外気温度が検出され、その外気温度が低いほど作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了する。
　つまり、外気温度が高いときは、作業開始予定時刻までの間に待機時間が長い状態となり、充電に伴ってバッテリーの内部温度が上昇したとしても、時間の経過によって低下して作業に適した温度になり、作業に伴う温度上昇があっても許容上限温度を超えることを回避できる。
　一方、外気温度が低いときは、作業開始予定時刻までの間の待機時間が短かくなる。外気温度が低いときは、充電に伴ってバッテリーの内部温度が上昇したとしても、充電開始時の温度が低いので、それほど温度は上がらず、充電後にすぐに作業を開始しても許容上限温度を超えることを回避できる。
　従って、外気温度の違いにかかわらず、煩わしさなく良好に作業を行うことが可能な状態でバッテリーに充電することが可能となった。
　本発明においては、前記外気温度検出手段として、前記バッテリーの温度を検出する温度センサが備えられ、前記制御装置は、前記温度センサの検出結果に基づいて外気温度を判別するよう構成され、且つ、前記温度センサの検出結果に基づいて前記バッテリーに対する充電電流を調整するように構成されていると好適である。
　本構成によれば、充電前のバッテリーの温度によりそのときの外気温度が高いか低いかを判断するので、予約充電制御におけるバッテリーの充電状態をバッテリーの実際の温度に応じて適切に管理し易い。
　本発明においては、前記外気温度検出手段として、車体の外側に臨む状態で設けられた外気温度センサが備えられていると好適である。
　本構成によれば、予約充電制御におけるバッテリーの充電状態を、バッテリーの温度変化に影響を与える車体の外側における外気温度によって適切に管理することができる。
　本発明においては、前記外気温度検出手段として、カレンダー機能を有するとともに、日付を判別可能な計時部が備えられ、前記制御装置は、前記計時部により冬場であることが判別される場合には、夏場であることが判別される場合よりも作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、前記予約充電制御を実行すると好適である。
　本構成によれば、直接に温度を検出する代わりに、カレンダー機能を利用して、冬場は外気温度が低く、夏場は外気温度が高いものとして、予約充電制御を実行するので、温度センサ等を用いることなく簡単な構成により、予約充電制御におけるバッテリーの充電状態を適切に管理することができる。
　本発明においては、前記制御装置は、前記予約充電制御において、前記バッテリーに対する充電を開始する前の外気温度と前記バッテリーの充電特性とに基づいて充電が完了するまでの所要時間を予測するとともに、充電完了予定時刻から前記作業開始予定時刻までの間の待機時間を外気温度が低いほど短くする状態で設定し、且つ、前記作業開始予定時刻から前記所要時間と前記待機時間とを合わせた合計時間だけ遡った時刻に前記バッテリーに対する充電を開始するように構成されていると好適である。
　バッテリーは、充電する場合、その時の温度の違いに応じて供給可能な充電電流の最大値が異なり、充電が完了するまでの所要時間も異なる。そして、そのような温度と充電のための所要時間との相関関係を示す充電特性は、予め、計測されてマップデータとして設定される。
　そこで、本構成では、制御装置が、予約充電制御において、充電を開始する前の外気温度とバッテリーの充電特性とに基づいて充電が完了するまでの所要時間を予測する。さらに、充電完了予定時刻から作業開始予定時刻までの間の待機時間を外気温度が低いほど短くする状態で設定する。そして、必要な待機時間を有する状態で充電が完了するように充電開始時間を設定する。すなわち、作業開始予定時刻から所要時間と待機時間とを合わせた合計時間だけ遡った時刻にバッテリーに対する充電を開始する。
　このように適切なタイミングで充電を開始することで、作業開始予定時刻には、バッテリーが満充電あるいはそれに近い状態に充電されるとともに、作業を実行しても許容上限温度を超えることが無い状態で良好に作業を行える。
トラクタの左側面図である。 インバータ等の配置を示す左側面図である。 動力伝達の流れを示す図である。 充電用の構成を示すブロック図である。 制御動作のフローチャートである。 バッテリーの充電特性を示す図である。 予約充電制御の動作説明図である。 予約充電制御の動作説明図である。 別実施形態の充電用の構成を示すブロック図である。 別実施形態の充電用の構成を示すブロック図である。
　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。
　〔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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。また、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。
　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。
　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。
　ミッドＰＴＯ軸１７又はリヤＰＴＯ軸１８に作業装置が接続されていれば、ミッドＰＴＯ軸１７又はリヤ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。
　〔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。
　〔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。
　充電用接続部３７には、給電装置ＫＤ側の給電用コネクタ３６が接続される。この充電用接続部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、インバータ１４、走行用電動モータＭに供給する。
　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。
　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。また、電動モータＭ、インバータ１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２にも温度センサ４０（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を設けてもよい。
　運転部３の操作パネル４３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、操作パネル４３におけるステアリングホイール３２の下側に設けられている。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。
　制御装置３４、インバータ１４、走行用バッテリー４（温度センサ４０ａを含む）、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との間でも信号が通信可能に構成されている。又、制御装置３４に切換操作部４４の操作情報が入力される。
　〔充電のための制御〕
　制御装置３４は、動作可能状態に切り換えられている状態で給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続されると、給電装置ＫＤによる走行用バッテリー４への充電が可能な状態となる。
　制御装置３４は、走行用バッテリー４に対する充電を行う場合に、温度センサ４０の検出結果に基づいて充電電流を調整するように構成されている。すなわち、走行用バッテリー４においては、走行用バッテリー４の温度の違いに応じて、走行用バッテリー４の充電率（SOC）(state of charge）と、充電電流の最大許容値との関係が定まっている。そこで、充電中においては、内部温度や充電率の変化に応じて上記したような最大許容電流値を超えないように電流値を変更調節する必要がある。
　そして、制御装置３４は、給電装置ＫＤによる走行用バッテリー４への充電が可能な状態において、予約充電が指令されると、温度センサ４０の検出結果に基づいて検出される外気温度が低いほど作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、走行用バッテリー４に対する充電を行う予約充電制御を実行するよう構成されている。すなわち、この実施形態では、温度センサ４０が外気温度検出手段Ｇとして機能する。
　操作パネル４３に手動操作可能な充電予約スイッチ５０が備えられ（図４参照）、オペレータは、充電予約スイッチ５０を操作することにより予約充電を指令することができる。
　以下、図５のフローチャートを参照しながら制御装置３４の予約充電制御について説明する。
　動作可能状態に切り換えられている状態で給電用コネクタ３６が充電用接続部３７に接続され、充電が可能な状態において、充電予約スイッチ５０の操作により予約充電が指令されると（ステップ♯０１）、温度センサ４０の検出結果に基づいて、そのときの外気温度を計測する（ステップ♯０２）。
　圃場等での作業走行が行われた直後であれば、走行用バッテリー４の内部温度は通電に伴う加熱によって上昇しているので、外気温度に対応していないが、時間が経過して走行用バッテリー４の通電により上昇した温度が低下した後は、外気温度に対応した温度になっている。そこで、温度センサ４０の検出結果により外気温度を推測することができる。
　つぎに、外気温度と走行用バッテリー４の充電特性とに基づいて充電が完了するまでの所要時間を予測する（ステップ♯０３）。
　説明を加えると、走行用バッテリー４について充電に関連する種々の特性、例えば、上述したような走行用バッテリー４の温度の違いに応じて変化する、充電率（SOC）(state of charge）と充電電流の最大許容値との相関関係、充電電流と充電に伴う温度上昇との相関関係、等の種々の特性が予め計測されて判明している。
　そこで、これらのデータを用いて、例えば、図６に示すように、外気温度と、満充電状態にまで充電するのに必要な所要時間との相関関係を求めてマップデータとして記憶しておくか、あるいは、演算式等で求めることが可能なように構成されている。従って、外気温度に基づいて充電が完了する充電完了予定時刻ｔｋまでの所要時間Ｔ１（図７，８参照）を予測することができる。
　次に、充電完了予定時刻ｔｋから作業開始予定時刻ｔｅまでの間の待機時間Ｔ２（図７，８参照）を外気温度が低いほど短くする状態で設定する（ステップ♯０４）。例えば冬場等の外気温度が低い場合であれば、満充電になるまで充電が行われても、走行用バッテリー４の温度がそれほど高くならないので、その後、すぐに作業走行を行っても、許容上限温度にまで上昇するおそれはない。それに対して、夏場等のように外気温度が高い場合であれば、満充電になるまで充電が行われると、走行用バッテリー４の温度が高くなって、その後、すぐに作業走行を行うと、走行用バッテリー４が許容上限温度にまで上昇するおそれがある。そこで、充電が完了してから作業を開始するまでの間の待機時間Ｔ２を外気温度が高ければ、図７のラインＷ１に示すように長く設定し、外気温度が低ければ、図８のラインＷ２に示すように短い時間に設定するのである。
　そして、作業開始予定時刻ｔｅから所要時間Ｔ１と待機時間Ｔ２とを合わせた合計時間だけ遡った時刻を充電開始予定時刻ｔｓとして設定する（ステップ♯０５）。尚、作業開始予定時刻ｔｅは、事前にオペレータによって設定されている。
　充電開始予定時刻ｔｓになると、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実行する（ステップ♯０６、♯０７）。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♯０８、♯０９）。
　充電を停止してから設定されている待機時間Ｔ２が経過して作業開始予定時刻ｔｅに至ると（ステップ♯１０）、予約充電処理が終了して、オペレータによる運転操作が行われる。待機時間Ｔ２が経過しておらず、作業開始予定時刻ｔｅに達していないときに、オペレータによる作業開始用の操作が行われると、走行用バッテリー４が温度上昇のおそれがあることをメータパネルに表示させるようにしてもよい。
　なお、ここでは走行用バッテリー４の温度センサ４０ａを例に説明を行ったが、電動モータＭの温度センサ４０ｂ、インバータ１４の温度センサ４０ｃ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の温度センサ４０ｄを外気温度検出手段Ｇである温度センサ４０として用いてもよい。これらの温度センサ４０を用いた場合は走行用バッテリー４の温度センサ４０ａで測定した場合よりは若干精度が落ちるが、実用上問題ないことが多く、これらを用いることも可能である。
〔別実施形態〕
（１）外気温度検出手段Ｇとして、走行用バッテリー４の内部温度を検出する温度センサ４０に代えて、図９に示すように、車体の外側に臨む状態で外気温度センサ５１を備え、外気温度センサ５１の検出情報に基づいて、予約充電制御を実行する構成としてもよい。
（２）外気温度検出手段Ｇとして、走行用バッテリー４の内部温度を検出する温度センサ４０に代えて、図１０に示すように、カレンダー機能を有するとともに、現在がどの日付であるかを判別可能な計時部５２を備える構成としてもよい。そして、制御装置３４が、計時部５２により冬場であることが判別される場合には、夏場であることが判別される場合よりも作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、予約充電制御を実行する構成としてもよい。
　すなわち、外気温度やバッテリーの温度等を計測するのではなく、カレンダー機能によって、冬季であれば外気温度が低めであるとして待機時間Ｔ２を短めに設定し、夏季であれば外気温度が高めであるとして待機時間Ｔ２を長めに設定し、春季や秋季であれば外気温度が中間的な温度であるとして待機時間Ｔ２を中間的な長さに設定するようにしてもよい。
（３）予約充電制御において、上記したような所要時間Ｔ１や待機時間Ｔ２を設定するのではなく、外気温度の変化に対して、所要時間と待機時間とを合せた合計時間がどの程度であるかを予め実験等で計測しておき、外気温度と合計時間との相関関係をマップデータとして記憶するか、あるいは、外気温度から合計時間を演算にて求める等の構成を採用してもよい。
（４）上記実施形態では、走行用バッテリー４が、外側が収納ケースにより密閉状態で覆われる構成としたが、このような構成に代えて、外側が開放された型式のバッテリーを用いてもよい。
（５）上記各実施形態において、本発明は、電動トラクタに限らず、電動コンバインや電動田植機をはじめとする電動農作業車、各種の作業を行う電動作業車等に適用することができる。
　本発明は、農作業等の各種の作業を行う電動作業車に適用できる。
　４　　　　バッテリー
　３４　　　制御装置
　４０　　　温度センサ
　５１　　　外気温度センサ
　５２　　　計時部
　Ｇ　　　　外気温度検出手段
　Ｍ　　　　電動モータ
　Ｔ１　　　所要時間
　Ｔ２　　　待機時間
　ｔｅ　　　作業開始予定時刻
　ｔｋ　　　充電完了予定時刻
 

Claims (5)

  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、
    　前記給電装置側の給電用コネクタが接続可能な接続部と、
    　前記給電装置による充電状態を制御する制御装置と、
    　外気温度を検出する外気温度検出手段と、が備えられ、
    　前記制御装置は、前記給電装置による前記バッテリーへの充電が可能な状態において、予約充電が指令されると、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が低いほど作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、前記バッテリーに対する充電を行う予約充電制御を実行する電動作業車。
  2. 　前記外気温度検出手段として、前記バッテリーの温度を検出する温度センサが備えられ、
    　前記制御装置は、前記温度センサの検出結果に基づいて外気温度を判別するよう構成され、且つ、前記温度センサの検出結果に基づいて前記バッテリーに対する充電電流を調整するように構成されている請求項１に記載の電動作業車。
  3. 　前記外気温度検出手段として、車体の外側に臨む状態で設けられた外気温度センサが備えられている請求項１に記載の電動作業車。
  4. 　前記外気温度検出手段として、カレンダー機能を有するとともに、現在がどの日付であるかを判別可能な計時部が備えられ、
    　前記制御装置は、前記計時部により冬場であることが判別される場合には、夏場であることが判別される場合よりも前記作業開始予定時刻に近い時刻に充電が終了するように、前記予約充電制御を実行する請求項１に記載の電動作業車。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記予約充電制御において、前記バッテリーに対する充電を開始する前の外気温度と前記バッテリーの充電特性とに基づいて充電が完了するまでの所要時間を予測するとともに、充電完了予定時刻から前記作業開始予定時刻までの間の待機時間を外気温度が低いほど短くする状態で設定し、且つ、前記作業開始予定時刻から前記所要時間と前記待機時間とを合わせた合計時間だけ遡った時刻に前記バッテリーに対する充電を開始するように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電動作業車。
     
PCT/JP2022/039217 2022-02-03 2022-10-21 電動作業車 Ceased WO2023149026A1 (ja)

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