电力供给装置以及机械装置的制作方法

1.本发明主要涉及电力供给装置。


背景技术：

2.专利文献1公开了如下车辆的结构，该车辆的结构具备：第一蓄电池组；加热器，其将该第一蓄电池组加温；以及第二蓄电池组，其产生用于驱动该加热器的电力。根据这样的结构，即使在低温环境下，也能够由加热器将第一蓄电池组加温使得第一蓄电池组的输出电力满足基准。由此，第一蓄电池组能够将内燃机启动所需的电力适当地供给至启动装置，此时能够抑制施加于第一蓄电池组的过载。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第6483924号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.如上所述，专利文献1公开了在第一蓄电池组低温的情况下由加热器将该第一蓄电池组加温。但是，考虑产生用于驱动该加热器的电力的第二蓄电池组也是低温的，因此在驱动加热器时，在控制上存在改善的余地。
8.本发明例示的目的在于不对蓄电池组施加过载来驱动加热器。
9.用于解决问题的方案
10.本发明的第一方面涉及电力供给装置，其特征在于，具备：蓄电池组；加热器，其基于所述蓄电池组的电力来产生热；以及驱动部，其以与所述蓄电池组的温度相应的驱动力来驱动所述加热器。
11.发明的效果
12.根据本发明，能够不对蓄电池组施加过载来驱动加热器。
附图说明
13.图1是示出实施方式涉及的作业机的结构的立体图。
14.图2是示出作业机的结构例的框图。
15.图3是示出控制部的结构例的框图。
16.图4是示出蓄电池组的构造的例子的立体图。
17.图5是示出蓄电池单体以及加热器的构造的例子的立体图。
18.图6是示出蓄电池组的电路结构的一个例子的图。
19.图7是示出对加热器的驱动方式的时序图。
20.图8是示出蓄电池组的电路结构的其它例子的图。
具体实施方式
21.以下，参照附图，详细说明实施方式。另外，以下的实施方式并不用于限定权利要求书涉及的发明，另外，发明并不需要实施方式中说明的全部特征的组合。也可以将实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意组合。另外，对相同或同样的结构附加相同的附图标记，并省略重复的说明。
22.图1是示出实施方式涉及的作业机1的立体图。图2是示出作业机1的结构例。作业机1具备电力供给装置11、操作装置12、显示装置13、内燃机14、启动装置15以及作业机构16。
23.电力供给装置11具备蓄电池组111、加热器112、温度传感器113、开关部114以及控制部115。蓄电池组111产生电力。加热器112基于蓄电池组111的电力产生热。对于蓄电池组111设置加热器112，加热器112能够用上述所产生的热将蓄电池组111加温。对于蓄电池组111设置温度传感器113，温度传感器113能够检测蓄电池组111的温度。开关部114设定蓄电池组111的电力是否可输出。控制部115作为用于控制电力供给装置11内整体的系统控制器发挥功能。在后记述其它的详细内容。
24.操作装置12具备操作器121以及操作器122，在用户对它们进行了操作输入的情况下，将对应的信号输出至控制部115。在后记述详细内容，在本实施方式中，用户一边对操作器121进行操作一边对操作器122进行操作，由此能够使作业机构16为作业状态。也可以是，操作器121以及122采用杆式、按钮式等公知方式中的任一种方式。
25.显示装置13基于来自控制部115的信号来显示内容。显示装置13例如能够使用包括led等在内的指示器，也可以是，代替地或付随地使用液晶显示器，也可以是，使用兼具操作装置12的一部分或全部功能的触摸面板显示器。
26.内燃机14产生既定的动力(旋转)。在后记述详细内容，在内燃机14付随地设置有温度传感器141。启动装置15为被称为启动电机等的电动机，基于来自电力供给装置11的电力来使内燃机14启动，使内燃机14为工作状态。作业机构16基于来自工作状态下的内燃机14的动力来进行既定的作业。在本实施方式中，作业机构16设置于作业机1主体的底部，是作业内容为进行草坪修剪的圆盘耙。这些要素14～16可以使用公知的要素。
27.图3是示出控制部115的结构例。控制部115包括驱动部1151、获取部1152、接口部1153、开关控制部1154、主控制器1155以及存储部1156。驱动部1151是将加热器112驱动的加热器驱动器，能够可变更地设定(调整)对加热器112的驱动力。获取部1152获取温度传感器113以及温度传感器141的检测结果，还获取后述的电压传感器119(参照图4以及图6)的检测结果。
28.接口部1153包括输入部i1、i2、i3以及输出部о1、о2(参照图2)。例如，用户对操作器121、122的操作输入分别经由输入部i1、i2输入至控制部115。温度传感器141的检测结果经由输入部i3输入至控制部115。用于向用户进行既定通知的信号经由输出部о1输出至显示装置13。另外，蓄电池组111的电力经由输出部о2输出至启动装置15。
29.开关部114设定输出部о2的电力是否可输出，例如，通过成为导通状态而实现该电力的输出，或者通过成为非导通状态而抑制该电力的输出。在后记述详细内容，开关控制部1154基于既定条件的成立来控制开关部114。
30.主控制器1155进行用于使控制部115执行主要的控制内容的运算处理，例如基于
由获取部1152获取到的温度传感器113等检测结果来进行运算处理。例如，主控制器1155基于该运算的结果，由驱动部1151将加热器112驱动，另外由开关控制部1154控制开关部114。存储部1156存储主控制器1155进行运算处理所需的信息。
31.图4是示出蓄电池组111的构造的一个例子。蓄电池组111包括：多个(在本实施方式中是三个)蓄电池单体111a、111b、111c以及用于保持它们的蓄电池保持件1110。蓄电池单体111a、111b、111c使用锂离子电池等可充电的二次电池。
32.蓄电池保持件1110以使蓄电池单体111a、111b、111c串联连接的方式对其进行保持。在蓄电池保持件1110设置有由镍等构成的电极，并且设置有能够检测蓄电池单体111a、111b、111c的各个输出电压的电压传感器119。
33.在本实施方式中，在蓄电池保持件1110除了设置有电压传感器119以外，还设置有所述的温度传感器113。温度传感器113可以设置于与加热器112不同的位置，例如也可以是，设置于上述电极。由此，温度传感器113不会受加热器112的影响，能够适当地检测蓄电池组111的温度。
34.图5示出蓄电池单体111a、111b、111c以及加热器112的构造的一个例子(图4的蓄电池保持件1110未图示)。如图5所示，加热器112由通过通电产生热的多个(在本实施方式中是三个)电热线以及将该多个电热线内包的薄片构件构成为薄片状，配置成覆盖蓄电池单体111a、111b、111c并跨于它们之间。驱动部1151选择性地驱动这些电热线中的一个以上，由此能够变更对加热器112的驱动力、即加热器112的加温水平。
35.这里，加热器112中的覆盖各个蓄电池单体111a、111b、111c的部分为覆盖部1121，跨于多个蓄电池单体111a、111b、111c之间的部分为跨设部1122。这些部分1121以及1122中，能在够跨设部1122配置用于保护加热器112的保护组件19。由此，保护组件19不会受各个蓄电池单体111a等的温度的影响，能够适当地保护加热器112。保护组件19可以使用防止对加热器112施加过电流的元件，例如电流熔断丝、温度熔断丝等熔断丝元件、或者包括熔断丝元件在内的电路组件、封装件或电子部件。基于该观点，可以是，保护组件19配设于不容易受各个蓄电池单体111a等的温度的影响的跨设部1122，由此能够对加热器112进行适当的控制。
36.图6示出蓄电池单体111a、111b、111c以及加热器112的电路结构的一个例子。另外，为了便于说明，保护组件19未图示。
37.在本实施方式中，加热器112包括三个电热线(为了区别，分别设为电热线htx、hty、htz)。作为一个例子，将电热线htx、hty、htz的电阻值分别设为2.0[ω(оhm)]、1.6[ω]、1.2[ω]。开关元件swx、swy、swz分别与电热线htx、hty、htz串联电连接。通常各个开关元件swx、swy、swz能够使用mos(metal oxide semiconductor：金属氧化物半导体)晶体管、双极性晶体管等。由电热线htx以及开关元件swx形成的电路路径、由电热线hty以及开关元件swy形成的电路路径、由电热线htz以及开关元件swz形成的电路路径相互并联地配置。
[0038]
驱动部1151个别地控制开关元件swx、swy、swz由此能够选择性地驱动电热线htx、hty以及/或者htz，由此能够变更加热器112对蓄电池组111的加温水平。例如，驱动部1151通过驱动全部电热线htx、hty、htz来使加温水平为最大，通过驱动其中的一部分来减小加温水平。
[0039]
如上所述，用户一边对操作器121进行操作一边对操作器122进行操作由此能够使作业机构16为作业状态。在本实施方式中，对操作器121进行操作输入由此控制部11成为启动状态，对操作器122进行操作输入由此内燃机14被启动。根据使控制部115成为启动状态的对操作器121的操作输入，开始加热器112对蓄电池组111的加温即可，在该加温完成了的情况下，将其显示于显示装置13即可。用户能够通过根据该显示而对操作器122进行操作输入来使作业机构16为作业状态。
[0040]
然而，如上所述，各个蓄电池单体111a等使用二次电池。当蓄电池组111为低温时，各个蓄电池单体111a等内置的电解液的粘度升高，对于各个蓄电池单体111a等，这会带来因内部阻抗的增大而导致输出电压降低等电性的影响。另一方面，当使对加热器112的驱动力增大时(当使加温水平升高时)，供给至加热器112的电流量增大，由此蓄电池组111的负载增大。因此，使用低温的蓄电池组111的电力来将加热器112驱动以及使其驱动力增大一般难以同时实现，要与温度对应地设定允许蓄电池组111输出的电流量或电力。
[0041]
图7是示出对加热器112的驱动方式的时序图。横轴表示时间轴，纵轴表示检测温度t、内部阻抗值r、允许电流量i以及输出电压值v各自的值。
[0042]
检测温度t表示由温度传感器113检测出的温度。内部阻抗值r表示与检测温度t对应的、蓄电池单体111a的内部阻抗的值。允许电流量i表示与检测温度t对应的、蓄电池单体111a能够输出的电流量。这些检测温度t、内部阻抗值r以及允许电流量i存在相互对应的关系，能够基于检测温度t、内部阻抗值r以及允许电流量i其中的一个来确定或计算其它两个。例如，通过参照既定的参照表，能够基于检测温度t来确定或计算内部阻抗值r以及允许电流量i。预先准备该参照表即可，能够通过实测、模拟分析等获取该参照表。另外，输出电压值v表示由电压传感器119检测出的蓄电池单体111a的输出电压的值。
[0043]
另外，在此示出了蓄电池单体111a的内部阻抗值r、允许电流量i以及输出电压值v，但关于蓄电池单体111b、111c也是同样的。
[0044]
在图中一并示出了供给至加热器112的总电流量(供给至电热线htx、hty、htz的电流量的合计值)j。在开始对加热器112的驱动的时刻t0，驱动部1151例如使加热器112的加温水平停留于小的加温水平使得总电流量j为允许电流量i以下。之后，伴随着检测温度t的上升(即，允许电流量i的上升)，驱动部1151使加热器112的加温水平升高。例如，在时刻t0，将加温水平设为最小，在之后的时刻t1、t2、
···
、t4，能够使加温水平顺次升高。另外，在此，使加热器112进行加温直到时刻t5为止。
[0045]
在本实施方式中，例示了使加温水平呈台阶状升高的方式，但作为其它实施方式，也可以使加温水平呈直线状地升高。这能够通过所谓的pwm(pulse width modulation：脉冲宽度调制)控制来实现，变更对加热器112的驱动信号的占空比(高水平的期间相对于既定周期之比)由此能够任意地设定加温水平。
[0046]
另外，从时刻t0至时刻t5为止(或者直到使加温水平为最大并且检测温度t为稳态状态为止)的期间，虽然可能会因蓄电池组111的尺寸等而不同，但是例如会小于1[分]或者为1[分]～4[分]程度。
[0047]
根据这样的结构，能够以与蓄电池组111的温度相应的电力来使用蓄电池组111，能够不对蓄电池组111施加过载来驱动加热器112。
[0048]
在本实施方式中，加热器112设置于蓄电池组111，通过将该加热器112驱动来将蓄
电池组111加温。由此，在寒冷地等低温环境(例如-40度、-25度等)下，电力供给装置11使蓄电池组111升高至期望的温度，然后将内燃机14的启动所需的电力供给至启动装置15。
[0049]
在内燃机14被启动并处于工作状态之后，蓄电池组111能够基于工作状态下的内燃机14的动力进行充电。因此，在内燃机14处于工作状态之后，也能够以在低温环境下不进行该充电的方式或者以在期望范围内的温度来进行该充电的方式继续对加热器112的驱动。作为其它实施方式，也可以是，将内燃机14与蓄电池组111接近设置，在蓄电池组111能够从工作状态下的内燃机14接受到热的情况下，在向启动装置15供给电力之前(在内燃机14启动前)抑制对加热器112的驱动。
[0050]
这里，为了将内燃机14启动而应该向启动装置15供给的电力，会因内燃机14的温度而不同。例如，内燃机14越是低温，则应该向启动装置15供给的供给电力越大。因此，蓄电池组111在温度成为能够向启动装置15供给充分的电力之前(在允许电流量i增大至充分之前)，需要被加热器112加温。为了能够实现该加温，在本实施方式中，在内燃机14设置温度传感器141。也可以是，控制部115基于该温度传感器141的检测结果来由驱动部1151将加热器112驱动，并由开关控制部1154控制开关部114。
[0051]
例如，在内燃机14比较低温的情况下，控制部115在时刻t5之前通过由驱动部1151将加热器112驱动来将蓄电池组111加温，之后，由开关控制部1154使开关部114为导通状态。
[0052]
另一方面，在内燃机14比较高温的情况下，控制部115例如在时刻t1～t4中的任一时刻之前由驱动部1151将加热器112驱动来将蓄电池组111加温，之后，由开关控制部1154使开关部114为导通状态。另外，在内燃机14充分高温的情况下，控制部115也能够在时刻t0(不将加热器112驱动)，由开关控制部1154使开关部114为导通状态。
[0053]
将蓄电池组111加温至哪个温度后使开关部114为导通状态(或者，在时刻t0以后的哪个定时使开关部114为导通状态)，能够作为数据库存储于存储部1156。例如，在存储部1156存储有如下信息，该信息表示由启动装置15将某个温度的内燃机14启动所需的电力与能够输出该电力的蓄电池组111的温度之间的关系。由此，开关控制部1154能够基于从存储部1156读出的信息与温度传感器141的检测结果来控制开关部114。
[0054]
在内燃机14被启动并且处于工作状态之后，作业机构16基于处于该工作状态的内燃机14的动力而处于作业状态。由此，用户能够使用作业机1来进行既定的作业。此时，蓄电池组111能够基于处于该工作状态的内燃机14的动力来进行充电。
[0055]
在作业后，用户能够对操作器121以及/或者122进行操作来使内燃机14停止。在内燃机14停止后，随着时间的经过而内燃机14以及蓄电池组111会再成为低温。通常，在作业机1主体中，内燃机14与蓄电池组111分离地设置，在大多情况下，与内燃机14相比蓄电池组111能够迅速地成为低温。另一方面，考虑用户在比较短时间内会再将内燃机14启动，因此也可以是，在内燃机14停止后，驱动部1151在既定期间内继续将加热器112驱动。由此，在用户再使内燃机14为工作状态的情况下，能够迅速地实现内燃机14启动。
[0056]
也可以是付随地，获取部1152获取蓄电池组111的负载状态，也可以是，驱动部1151基于该负载状态来设定对加热器112的驱动力。由电压传感器119检测蓄电池单体111a、111b、111c的各个输出电压由此能够评价负载状态。例如，即使蓄电池单体111a、111b、111c为相互相同的温度，它们也可能会因劣化的程度而输出相互不同的电压。因此，
也可以是，基于蓄电池单体111a、111b、111c的输出电压中的最小的输出电压来评价负载状态。根据这样的方式，能够适当地防止对各个蓄电池单体111a、111b、111c施加过载。
[0057]
在本实施方式中，例示了如下方式：一边对操作器121进行操作一边对操作器122进行操作(所谓的两步操作)由此能够执行作业，也可以采用其它操作方式。作为其它实施方式，也可以是，设置操作器121、122中的一方，通过对其进行操作(所谓的一步操作)来能够执行作业。
[0058]
例如，在设置有操作器121、122中的操作器121的情况下，在电力供给装置11中，根据用户对操作器121的操作输入，控制部115被启动并且驱动部1151将加热器112驱动。之后可以是，在蓄电池组111能够输出由启动装置15将内燃机14启动时所需电力的定时，由显示装置13向用户通知对蓄电池组111的加温已完成。开关控制部1154基于用户根据该通知而再次对操作器121进行了操作输入的情形，来控制开关部114使得开关部114为导通状态即可。
[0059]
图8作为变形例而与图6同样地示出包括蓄电池组111以及加热器112在内的电路结构的一个例子。在本变形例中，为了便于说明，将电热线htx、hty、htz图示为电热线ht，另外，将开关元件swx、swy、swz图示为开关元件sw。在此，电热线ht(加热器112)相对于开关元件sw而配置于接地侧，但电热线ht以及开关元件sw的位置能够相互替换。
[0060]
在本变形例中，还设置有电力产生部81以及开关元件82。电力产生部81构成为，能够基于处于工作状态的内燃机14的动力来产生电力。通常，电力产生部81使用由电感器、电容器等构成的公知的充电线圈组件，电力产生部81基于设置于内燃机14的飞轮的旋转来产生电力。
[0061]
以插入到从蓄电池单体111a～111c(蓄电池组111)至电热线ht以及开关元件sw为止的电路路径中的形式来配置开关元件82。驱动部1151能够个别地控制开关元件sw以及开关元件82。
[0062]
在这样的结构中，在内燃机14启动前，使开关元件sw以及开关元件82的双方为导通状态，由此电热线ht能够从蓄电池单体111a～111c接受电力。另一方面，在内燃机14启动后，使开关元件sw为导通状态并且使开关元件82为非导通状态，由此电热线ht能够从电力产生部81接受电力。
[0063]
另外，在蓄电池组111达到期望的温度的情况下，驱动部1151控制开关元件sw以及开关元件82，由此也能够将电力产生部81的电力的供给目的地从电热线ht切换为蓄电池单体111a～111c。根据这样的结构，能够比较简便地实现对蓄电池组111的温度维持以及对蓄电池组111的充电这两方。
[0064]
在以上的说明中，为了便于理解，用与各要素的功能上相关联的名称表示了各要素，但是各要素不限于以在上述实施方式中说明的内容作为主功能，也可以辅助性地具有那些功能。另外，在上述实施方式中，用于对加热器112进行驱动的电力、供给至启动装置15的电力均是由共通的蓄电池组111产生的，但也可以是，个别地(由相互不同的蓄电池组)产生这些电力。另外，在上述实施方式中例示了作业机1并说明了电力供给装置11，但作业机1的作业内容除了草坪修剪作业以外，还能够包括除雪作业、农业作业等多种作业。另外，电力供给装置11的应用对象不限于作业机1，例如，电力供给装置11能够应用于车辆等使用内燃机14的动力来进行工作的多种机械装置。
[0065]
将在上述实施方式中所示的特征总结如下：
[0066]
第一方面涉及电力供给装置(例如11)，其特征在于，具备：蓄电池组(例如111)；加热器(例如112)，其基于所述蓄电池组的电力来产生热；以及驱动部(例如1151)，其以与所述蓄电池组的温度相应的驱动力来将所述加热器驱动。
[0067]
根据第一方面，能够以与蓄电池组的温度相应的电力来使用蓄电池组，能够不对蓄电池组施加过载来将加热器驱动。由此，例如能够防止在寒冷地区对蓄电池组施加过载。
[0068]
在第二方面中，其特征在于，还具备获取部(例如1152)，所述获取部获取所述蓄电池组的负载状态，所述驱动部基于所述温度以及所述负载状态来设定所述驱动力。
[0069]
根据第二方面，能够适当地防止对蓄电池组施加过载。
[0070]
在第三方面中，其特征在于，对于所述蓄电池组设置所述加热器。
[0071]
根据第三方面，能够将蓄电池组加温。
[0072]
在第四方面中，其特征在于，所述蓄电池组包括串联电连接的多个蓄电池单体(例如111a等)。
[0073]
根据第四方面，能够使可输出的电力增大。
[0074]
在第五方面中，其特征在于，所述获取部能够获取所述多个蓄电池单体各自的输出电压，基于这些输出电压中的最小的输出电压来获取所述负载状态。
[0075]
根据第五方面，能够防止对多个蓄电池单体各自施加过载。
[0076]
在第六方面中，其特征在于，还具备温度传感器(例如113)，所述温度传感器用于检测所述温度，并且对于所述蓄电池组而被设置于与所述加热器不同的位置。
[0077]
根据第六方面，能够根据蓄电池组的温度来设定对加热器的驱动力。另外，温度传感器设置于与加热器不同的位置，因此在检测温度时不会受到加热器的影响。
[0078]
在第七方面中，其特征在于，还具备保护组件(例如19)，所述保护组件防止对所述加热器施加过电流由此保护所述加热器，所述加热器覆盖所述多个蓄电池单体并跨于它们之间，在将所述加热器中的覆盖各个蓄电池单体的部分设为第一部分(例如覆盖部1121)并且将跨于所述多个蓄电池单体间的部分设为第二部分(例如跨设部1122)时，所述保护组件配置于所述第二部分。
[0079]
根据第七方面，能够不受蓄电池单体的温度的影响而适当地保护加热器。
[0080]
在第八方面中，其特征在于，还具备：输出部(例如о2)，其能够向用于将内燃机(例如14)启动的启动装置(例如15)输出电力；开关部(例如114)，其设定所述输出部的电力是否可输出；以及开关控制部(例如1154)，在所述蓄电池组能够输出所述启动装置将所述内燃机启动所需的电力时，所述开关控制部控制所述开关部使得实现从所述输出部输出电力。
[0081]
根据第八方面，能够适当地输出应该供给至启动装置的电力。
[0082]
在第九方面中，其特征在于，所述开关控制部基于所述内燃机的温度来控制所述开关部。
[0083]
根据第九方面，能够适当地输出与内燃机的温度相应的电力。
[0084]
在第十方面中，其特征在于，所述开关控制部根据有用于将所述内燃机启动的操作输入的情形，来控制所述开关部使得实现从所述输出部输出电力。
[0085]
根据第十方面，能够适当地将内燃机启动。
[0086]
在第十一方面中，其特征在于，所述蓄电池组构成为能够基于所述内燃机的动力来进行充电，在所述内燃机启动后，所述驱动部继续对所述加热器的驱动。
[0087]
根据第十一方面，能够对蓄电池组适当地充电。
[0088]
第十二方面中，其特征在于，还具备电力产生部，在所述内燃机启动后，所述电力产生部基于该内燃机的动力来产生电力，所述加热器在所述内燃机启动前从所述蓄电池组接受电力，在所述内燃机启动后从所述电力产生部接受电力。
[0089]
根据第十二方面，能够向加热器适当地供给电力。电力产生部使用基于在内燃机设置的飞轮的旋转来产生电力的公知的充电线圈组件即可。
[0090]
在第十三方面中，其特征在于，在所述蓄电池组达到期望的温度时，所述电力产生部将电力的供给目的地从所述加热器切换为所述蓄电池组。
[0091]
根据第十三方面，能够对蓄电池组适当地充电。
[0092]
在第十四方面中，其特征在于，在所述内燃机停止后，所述驱动部仍在既定期间内对所述加热器进行驱动。
[0093]
根据第十四方面，能够使内燃机迅速地再成为工作状态。
[0094]
在其它方面中，其特征在于，作业机(例如1)涉及车辆或机械装置，它们具备上述的电力供给装置(例如11)、所述内燃机以及所述启动装置。
[0095]
即，上述的电力供给装置能够应用于使用作业机、车辆等内燃机的动力来进行工作的多种机械装置。
[0096]
发明不限定于上述的实施方式，能够在发明的主旨的范围内进行各种变形和变更。