專(zhuān)利名稱(chēng)：自驅(qū)式割草機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)的割草機(jī)，尤其是一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池；電動(dòng)的 刀片馬達(dá)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，刀片馬達(dá)可操作地與電池連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于 驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可操作地與電池連接；控制單元，用于控制 電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
美國(guó)公告專(zhuān)利第5442901號(hào)揭示了一種割草機(jī)，該割草機(jī)包括底盤(pán)；至少三個(gè)輪 子樞軸設(shè)置在底盤(pán)上從而將底盤(pán)設(shè)置在需要修整的草坪之上；割草刀片；安裝在該底盤(pán)上 的電動(dòng)的刀片馬達(dá)，該刀片馬達(dá)具有一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出可操作地連接到該割草刀片上，從而驅(qū)動(dòng) 該割草刀片相對(duì)于需要修整的草坪轉(zhuǎn)動(dòng)；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與該底盤(pán)共同作用并可操作地與 該輪子中的至少一個(gè)連接，從而沿著草坪驅(qū)動(dòng)該底盤(pán)；一電池安裝在該底盤(pán)上，用于給刀片 馬達(dá)以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提供電力；一刀片馬達(dá)開(kāi)關(guān)電性設(shè)置在電池和刀片馬達(dá)之間，用于控制 刀片馬達(dá)的操作。另外也提供了一電性設(shè)置在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和電池之間的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制單元， 用于控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作，該控制被獨(dú)立于刀片馬達(dá)的操作而實(shí)現(xiàn)。上述至少三個(gè)輪子包 括一對(duì)安裝在底盤(pán)前部的前輪，以及一對(duì)安裝在底盤(pán)后部的后輪。很明確的，該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可 操作地與該對(duì)前輪連接。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)上述在先文件所述，割草機(jī)的速度不是恒定不變的。換言之， 上述速度控制單元被用于控制傳輸?shù)津?qū)動(dòng)馬達(dá)上的能量的數(shù)量，從而保持由電池提供的能 量在所有的操作狀態(tài)以及工作狀態(tài)的期間恒定不變。馬達(dá)的實(shí)際速度由供給到馬達(dá)的能量 以及載荷來(lái)確定。在一個(gè)特定的供給馬達(dá)的電能設(shè)置下，馬達(dá)速度能夠隨著操作者施加到 手柄上的用于推動(dòng)割草機(jī)的力的數(shù)量以及由改變草坪的高度或者地形而引起的阻力的數(shù) 量的改變而改變。據(jù)證實(shí)，控制供給驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的能量給予了割草機(jī)一種可以被操作者感知的不尋常 的特性，在操作過(guò)程中，當(dāng)草坪的高度變低時(shí)割草機(jī)趨向加速，而當(dāng)草坪的高度增加時(shí)割草 機(jī)趨向降低速度。上述方式使得操作者感覺(jué)非常不舒適。需要強(qiáng)調(diào)的是，沒(méi)有預(yù)防措施來(lái)防止萬(wàn)一割草機(jī)進(jìn)入到高的草坪上，給驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 以及刀片馬達(dá)供給電源的電池趨向超過(guò)一個(gè)最高能量傳輸值的情況。如果上述最高的能量值被超過(guò)，刀片馬達(dá)可能會(huì)突然停止，或者電池可能會(huì)被損 壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種自驅(qū)式割草機(jī)，該割草機(jī)使得操作 者在操作過(guò)程中感覺(jué)非常舒適。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是保護(hù)電池不超過(guò)它的最高能量傳輸值，從 而提供更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。
本發(fā)明所要解決的再一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的控制器用于驅(qū)動(dòng)該割 草機(jī)，其中，在操作工程中，割草機(jī)的速度不依賴(lài)操作者施加的推力。本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)方案是一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池； 電動(dòng)的刀片馬達(dá)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)可操作地與電池連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可操 作地與電池連接；控制單元，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)；速度監(jiān)視器，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度，所述速度監(jiān)視器可操作地與控制單元連 接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇一個(gè)預(yù)定速度，所述運(yùn)動(dòng)速度選擇器可操 作地與控制單元連接；總能量監(jiān)視器，用于監(jiān)控電池的總能量消耗，所述總能量消耗為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)消耗的 電能加上刀片馬達(dá)消耗的電能，所述總能量監(jiān)視器可操作地與控制單元連接；最高總能量選擇器，用于選擇預(yù)定的最高總能量值，所述最高總能量選擇器可操 作地與控制單元連接，且所述控制單元被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力而將割草機(jī)的速度保持在所述 預(yù)定速度，且總能量一超過(guò)所述預(yù)定的最高能量值，控制單元就會(huì)降低所述總能量。本技術(shù)方案的有益效果是將割草機(jī)的速度保持在一個(gè)恒定不變的值，可以提高 操作者操作的舒適性。該預(yù)定速度可以通過(guò)操作者操作速度選擇器來(lái)設(shè)定。在過(guò)度的電池 能量損失的情況下，總能量的降低可以導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)馬達(dá)速度的降低，從而可以延長(zhǎng)電池的使 用壽命，降低了電池的損耗。按照上述第一個(gè)技術(shù)方案，能量的降低優(yōu)選的可以通過(guò)降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的預(yù)定速 度，從而降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的實(shí)際速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是 當(dāng)上述預(yù)定速度的降低導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度降低時(shí)，由電池提供的能量也會(huì)降低。因此，較 少的驅(qū)動(dòng)速度的降低會(huì)導(dǎo)致較高的負(fù)載的降低，由刀片馬達(dá)提供的能量將會(huì)降低到一個(gè)比 較高的程度。必須緊記的是，基本上在所有的操作狀態(tài)下，刀片馬達(dá)的能量消耗比驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 的能量消耗高得多。進(jìn)一步地，預(yù)定的最高總能量值可以被一個(gè)最高總電流值替代，且最高總能量選 擇器可以被一個(gè)用于設(shè)定預(yù)定的最高總電流值的最高總電流選擇器替代。進(jìn)一步地，該總能量監(jiān)視器被設(shè)計(jì)成用于測(cè)量流經(jīng)刀片馬達(dá)的第一電流，以及測(cè) 量流經(jīng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的第二電流，以及將第一電流和第二電流相加從而傳輸一個(gè)總電流，該總 電流代表來(lái)自電池的總能量消耗。作為選擇的，該總能量監(jiān)視器可以被設(shè)計(jì)成用于直接測(cè)量流入或流出該電池的總 電流。一刀片負(fù)載監(jiān)視器用于監(jiān)控刀片馬達(dá)的負(fù)載。該刀片負(fù)載監(jiān)視器可操作地與控制 單元連接。由刀片負(fù)載監(jiān)視器測(cè)量到的刀片負(fù)載替代了刀片負(fù)載電流，從而替代由刀片馬 達(dá)消耗的電能。在該設(shè)計(jì)中，控制單元被用于至少近似地確定該總能量。
對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，當(dāng)有一方向選擇器可操作地與控制單元連接時(shí)可能是一個(gè)特別的 優(yōu)勢(shì)。該方向選擇器具有至少一個(gè)用于向前驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第一位置以及一個(gè)用于向后驅(qū)動(dòng) 割草機(jī)的第二位置。在該設(shè)計(jì)中，自第一位置向所述第二位置的轉(zhuǎn)換直接導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反 轉(zhuǎn)。該方向選擇器可以被設(shè)置在割草機(jī)的手柄上。據(jù)證實(shí)，如果驅(qū)動(dòng)馬達(dá)為一永磁式直流馬達(dá)會(huì)是一個(gè)特別的優(yōu)勢(shì)。該永磁式直流 馬達(dá)可以具有小于0. 5馬力的輸出功率。用于本發(fā)明的一種典型的電池為酸性電池，該酸性電池的電壓為24V伏，容量為 14至20安培小時(shí)。本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案是基于迄今為止刀片馬達(dá)是兩個(gè)馬達(dá)中主要的能量消 耗者的考慮。因此，通過(guò)測(cè)量刀片馬達(dá)的能量消耗可以足夠來(lái)確定由電池提供的能量。根 據(jù)該第二技術(shù)方案，一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池； 電動(dòng)的刀片馬達(dá)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)可操作地與電池連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可操 作地與電池連接；控制單元，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)；速度監(jiān)視器，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度，所述速度監(jiān)視器可操作地與控制單元連 接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇一個(gè)預(yù)定速度，所述運(yùn)動(dòng)速度選擇器可操 作地與控制單元連接；刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器，用于監(jiān)控所述刀片馬達(dá)的能量消耗，所述刀片馬達(dá)能量監(jiān) 視器可操作地與控制單元連接；刀片馬達(dá)最高能量選擇器，用于選擇一個(gè)預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值；所述控制單元被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力而將割草機(jī)的速度保持在所述 預(yù)定速度，且所述刀片馬達(dá)的能量消耗一超過(guò)所述預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值，控制單元就會(huì) 降低所述預(yù)定速度。該第二個(gè)技術(shù)方案的進(jìn)一步的方案與上述的第一個(gè)技術(shù)方案所敘述的進(jìn)一步的
方案一致。因此，控制單元被設(shè)計(jì)成采用流經(jīng)刀片馬達(dá)的電流來(lái)替代刀片馬達(dá)的能量消耗。而且，方向選擇器可操作地與控制單元連接，該方向選擇器具有至少一個(gè)用于向 前驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第一位置以及一個(gè)用于向后驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第二位置。本發(fā)明的第三個(gè)技術(shù)方案是一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池；電動(dòng)的刀片馬達(dá)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)可操作地與電池連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可操 作地與電池連接；控制單元，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)；速度監(jiān)視器，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度，所述速度監(jiān)視器可操作地與控制單元連接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇一個(gè)預(yù)定速度，所述運(yùn)動(dòng)速度選擇器可操 作地與控制單元連接；刀片負(fù)載監(jiān)視器，用于監(jiān)控刀片馬達(dá)的刀片負(fù)載，所述馬達(dá)負(fù)載監(jiān)視器可操作地 與所述控制單元連接從而近似地確定所述總能量；最高總能量選擇器用于選擇一個(gè)預(yù)定的最高總能量值，所述最高總能量選擇器可 操作地與控制單元連接；且所述控制單元被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力而將割草機(jī)的速度保持在所述 預(yù)定速度，且刀片負(fù)載確定的總能量一超過(guò)所述預(yù)定的最高刀片負(fù)載值，控制單元就會(huì)降低所 述總能量。 進(jìn)一步地，總能量的降低可以通過(guò)降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的預(yù)定速度，從而降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 的實(shí)際速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，優(yōu)選的，本發(fā)明中所提及的所有的操作均能夠且應(yīng)該通過(guò)收容在 控制單元的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。


以上所述的本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及有益效果可以通過(guò)下面的能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā) 明的具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，同時(shí)結(jié)合附圖描述而清楚地獲得。附圖以及說(shuō)明書(shū)中的相同的標(biāo)號(hào)和符號(hào)用于代表相同的或者等同的元件。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，當(dāng)操作者未施加任何推力且總能量一直位于 一個(gè)預(yù)定的最高能量值之下時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)能量、運(yùn)動(dòng)速度、刀片馬達(dá)能量以及總能量隨時(shí)間 t而變化的圖表。圖2顯示了包括一個(gè)最高的預(yù)定值的相同的圖表，此時(shí)操作者施加了一定的推力 來(lái)推動(dòng)割草機(jī)的手柄，且該總能量在某一時(shí)間段內(nèi)超過(guò)了該最高的能量值。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，圖2中刀片馬達(dá)能量超過(guò)一個(gè)預(yù)定的最高值 的圖表。圖4是本發(fā)明的原理圖，圖2中所顯示的特征可以被本原理圖實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了與圖4相似的另一原理圖，其中，采用了一個(gè)用于測(cè)量總能量消耗的不 同的裝置。圖6顯示了與圖4相似的本發(fā)明第二實(shí)施例的原理圖，其中，刀片馬達(dá)能量與預(yù)定 的最高刀片馬達(dá)能量值的比對(duì)，替代了檢測(cè)到的總能量與預(yù)定的最高總能量值的比對(duì)。圖7顯示了本發(fā)明與圖6相似的原理圖，其中，采用刀片馬達(dá)電流與一個(gè)預(yù)定的最 高馬達(dá)電流值進(jìn)行比對(duì)。圖8顯示了本發(fā)明第三實(shí)施例的原理圖。其中2.割草機(jī)4.電池6.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)8.刀片馬達(dá)10.控制單元12.速度監(jiān)視器
14.運(yùn)動(dòng)速度選擇器16.總能量監(jiān)視器18.最高總能量選擇器20.開(kāi)關(guān)22.方向選擇 器24.手柄26.附加元件30.刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器32.刀片馬達(dá)最高能量選擇器34.刀片馬達(dá)電流傳感器36.刀片馬達(dá)最高電流選擇器38.刀片負(fù)載監(jiān)視器40.最高刀片負(fù)載選擇器i.總電流il.流經(jīng)刀片馬達(dá)8的第一電流 i2.流經(jīng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的第二電流i*.預(yù)定的最高總電流值il*.預(yù)定的刀片馬達(dá)8的最高電流II.刀片負(fù)載I*.預(yù)定的最高刀片負(fù)載值p.電池4的總能量消耗Pl.刀片馬達(dá)8的能量p2.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的能量ρ * .預(yù)定的最高總能量值pi*.預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值t.時(shí)間U.操作者的推力v.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的實(shí)際速度V * .驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的預(yù)定速度 F.向前運(yùn)動(dòng)的第一位置R.向后運(yùn)動(dòng)的第二位置
具體實(shí)施例方式圖1和圖2揭示了本發(fā)明電動(dòng)割草機(jī)隨時(shí)間t變化的驅(qū)動(dòng)示意圖。除控制單元 夕卜，本發(fā)明割草機(jī)為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片的電動(dòng)的刀片馬達(dá)，該刀片馬達(dá) 可操作地與電池連接；用于沿著需要修整的草坪驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，該驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)可操作地與電池連接。參照?qǐng)D4至圖7將要敘述的，本發(fā)明提供了一控制單元和與其關(guān) 聯(lián)的元件，用于通過(guò)刀片馬達(dá)以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，該電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)作用于至少一個(gè)后輪。為了更容易的解釋本發(fā)明的目的，在圖1中，設(shè)定操作者沒(méi)有推動(dòng)割草機(jī)，因此操 作者沒(méi)有對(duì)割草機(jī)進(jìn)行輔助操作，則U = 0。操作者的推力的作用在圖2中顯示。在圖1和 圖2中，操作者的推力(操作者的能量)用虛線u表示。只是為了更容易地解釋本發(fā)明的目的，在圖2中，設(shè)定操作者的推力u在時(shí)間t的 范圍內(nèi)恒定不變。本發(fā)明的主旨之一是割草機(jī)以恒定不變的工作速度或者運(yùn)動(dòng)速度ν來(lái)工 作，其中ν = ν *，ν代表驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的實(shí)際速度，ν*代表驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的預(yù)定速度。圖1的整個(gè)時(shí) 間段內(nèi)，圖2的時(shí)間段A和時(shí)間段C內(nèi)，割草機(jī)均以恒定不變的速度ν工作。參見(jiàn)圖4至圖7所示，為了實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的，操作者會(huì)使用運(yùn)動(dòng)速度選擇器14，在 預(yù)定速度ν *中設(shè)定或者調(diào)整。操作者會(huì)選擇一個(gè)他或她感覺(jué)舒適的預(yù)定速度ν *來(lái)工作， 甚至不平整的、多坡的草坪，和/或草坪的高度的改變都會(huì)被納入考慮范圍。預(yù)定速度V* 的選擇會(huì)導(dǎo)致控制單元獨(dú)立于割草機(jī)的負(fù)載，而將割草機(jī)的實(shí)際速度V調(diào)整到該預(yù)定速度 V *。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，割草機(jī)會(huì)維持該工作速度V = V *，即使當(dāng)割草機(jī)的負(fù)載增加的時(shí)候，譬 如，由于小的山丘的出現(xiàn)，該小山丘具有需要修整的較高的草坪高度。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)需要在時(shí)間t范圍內(nèi)傳輸給割草機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)能量，由圖1和圖2中的 曲線P2表示。而刀片馬達(dá)需要在時(shí)間t范圍內(nèi)傳輸給刀片的刀片馬達(dá)能量，由圖1至圖3中曲線Pl表示。在圖1中，設(shè)定總能量p(p = pl+p2)從未超過(guò)一個(gè)預(yù)定的最高能量值ρ* (該預(yù)定的最高能量值P*會(huì)對(duì)電池造成損害)。但，在圖2中，設(shè)定操作者將一些推力u增加到總 能量P (P = P1+P2)中，則總能量P (P = P1+P2)在時(shí)間段B內(nèi)，而不是在相鄰的時(shí)間段A和 C內(nèi)，將會(huì)超過(guò)該預(yù)定的最高能量值ρ*。預(yù)定的最高能量值ρ*的超越會(huì)被監(jiān)控到。作為這 種轉(zhuǎn)換的結(jié)果，控制單元會(huì)降低恒定的預(yù)定速度ν *，譬如，在時(shí)間段B內(nèi)，實(shí)際速度ν會(huì)隨 著預(yù)定速度ν*的降低而降低，且總能量P會(huì)下落到預(yù)定的最高能量值P*。在時(shí)間段B內(nèi)， 總能量P的這種下落由虛線表示。上述措施可以對(duì)電池起到有效的保護(hù)。操作者施加的推力U越多，就意味著更多的能量增加，值P2便會(huì)下降得更多，且總 能量ρ (ρ = P1+P2)也會(huì)隨之下降。換言之在圖2中，設(shè)定在時(shí)間段B內(nèi)，總能量ρ (p = pl+p2)將超過(guò)預(yù)定的最高能 量值P *，這可能對(duì)電池的壽命造成損壞，所以在整個(gè)時(shí)間段B內(nèi)，最高的預(yù)定速度V 1 皮控 制單元所降低，最高預(yù)定速度ν*的降低由位于陰影區(qū)域下的曲線表示。在時(shí)間段C內(nèi)，該 能量值P (P = P1+P2)降低到預(yù)定的最高能量值P *之下，如位于預(yù)定的最高能量值P *下的 連續(xù)的線所示。所以，在時(shí)間段C內(nèi)，控制單元又將預(yù)定速度V*提升至之前在時(shí)間段A內(nèi) 所示的設(shè)定的高度。從圖2中可以看出，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的能量p2比刀片馬達(dá)的能量pi小得多。因此，作為 如圖2所示的理想方式的近似方式，忽略驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的能量p2而單獨(dú)使用刀片馬達(dá)的能量pi 可以滿足控制兩個(gè)馬達(dá)的需求。上述方式在作為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)的圖3中闡 明。參見(jiàn)圖3所示，本發(fā)明第二實(shí)施例中，提供了一個(gè)預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值pi *，該預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值Pi*在此處代表電池的安全值。在本實(shí)施例中，只要刀片 馬達(dá)的能量消耗Pl超過(guò)該預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值Pl *，該預(yù)定速度V*就會(huì)降低，這種 情形在時(shí)間段E內(nèi)產(chǎn)生，而在毗鄰的時(shí)間區(qū)域D和F內(nèi)，預(yù)定速度ν*保持恒定不變。在圖 3中，該預(yù)定速度Z的降低是由位于時(shí)間段E內(nèi)，曲線V(t) =v* (t)的陰影區(qū)域的較低的 連續(xù)的線所表示。在近似的方式中，預(yù)定的最高刀片馬達(dá)電流值il *代替預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量 值Pl *，而被用于確定預(yù)定速度ν *將會(huì)被降低的時(shí)間段Ε。參見(jiàn)圖4所示，一種割草機(jī)2，包括給驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6和刀片馬達(dá)8供電的電池4。流 經(jīng)刀片馬達(dá)8的第一直流電流il以及流經(jīng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的第二直流電流i2的控制是通過(guò)控 制單元10來(lái)實(shí)現(xiàn)。電池4可以是具有24V電壓以及14到20安培小時(shí)容量的傳統(tǒng)的電池。 控制單元10以保持驅(qū)動(dòng)速度ν恒定不變的方式來(lái)控制流入到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的第二直流電流 i2。為了這個(gè)目的，提供了一與該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6關(guān)聯(lián)的速度監(jiān)視器12。速度監(jiān)視器12與控制 單元10連接。本發(fā)明也提供了一運(yùn)動(dòng)速度選擇器14，操作者可以使用運(yùn)動(dòng)速度選擇器14來(lái)選 擇驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的預(yù)定速度ν *。該運(yùn)動(dòng)速度選擇器14也與控制單元10連接。在控制單元10的出口處連接有總能量監(jiān)視器16，在該出口處，總直流電流i(i = 1+ 2)被返回到電池4。該總能量監(jiān)視器16測(cè)量總能量消耗p，該總能量消耗ρ為驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)6消耗的能量p2加上刀片馬達(dá)8消耗的能量pi。電流i，il和i2分別按比例地替代能量 P, pi 禾口 p2。
本發(fā)明也提供了 一最高能量選擇器18，用于選擇預(yù)定的最高總能量值P *。預(yù)定的 最高總能量值P *由預(yù)定的最高總電流值i *替代。該預(yù)定的最高總能量值P *為一個(gè)閥值， 為了保持電池4的長(zhǎng)的使用壽命以及避免對(duì)電池4造成損壞，該閥值為不能從電池4內(nèi)汲 取的能量的界限值。該最高能量選擇器18同樣與控制單元10連接。參見(jiàn)圖4所示，總能量監(jiān)視器16可以是一個(gè)用于測(cè)量總直流電流i(i = 1+ 2) 的裝置，且最高能量選擇器18可以是用于設(shè)定預(yù)定的最高總直流電流值i *的選擇器。開(kāi)關(guān)20設(shè)置在電池4與控制單元10之間的連線上，用于開(kāi)啟或關(guān)閉割草機(jī)2的 操作。方向選擇器22也連接到控制單元10上。該方向選擇器22可以具有用于選擇割 草機(jī)2向前運(yùn)動(dòng)的第一位置F，以及用于選擇割草機(jī)2向后運(yùn)動(dòng)的第二位置R。另外，也可 以提供用于停止割草機(jī)2的一個(gè)位置(圖中未示)。自第一位置F到第二位置R間的轉(zhuǎn)換 可以直接導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6反轉(zhuǎn)。該方向選擇器22可以被設(shè)置在割草機(jī)2的手柄24上，優(yōu) 選的是操作者可以很容易觸及的位置。圖5基本上是與圖4 一樣的控制系統(tǒng)。但是，此處總能量監(jiān)視器16包括用于測(cè)量 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)電流il的第一元件，用于測(cè)量刀片馬達(dá)電流i2的第二元件，以及另一個(gè)用于接收 電流il， 2的附加元件26。總電流i(i = 1+ 2)被傳回到控制單元10，用于與一個(gè)預(yù)定 的最高總電流值i *相比較。電流值il，i2, i分別替代能量pl，ρ2，ρ。圖4和圖5所示的實(shí)施例的作用過(guò)程，與圖2所揭示的內(nèi)容一致。參見(jiàn)圖6所示，是本發(fā)明的第二實(shí)施例，揭示的控制系統(tǒng)與圖3中采用的控制系統(tǒng) 的近似。在該控制系統(tǒng)中，僅是刀片馬達(dá)的能量Pl的測(cè)量被用于保護(hù)電池4。為了達(dá)到該 目的，一刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器30與刀片馬達(dá)8關(guān)聯(lián)。該刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器30測(cè)量刀片 馬達(dá)8的能量消耗pl，且與控制單元10連接。一最高刀片馬達(dá)能量選擇器32用于選擇一 個(gè)預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值Pl *。該預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值Pl 1 皮用于與刀片馬達(dá) 8的實(shí)際的能量消耗pl相比較。結(jié)合圖3所揭示的內(nèi)容，只要刀片馬達(dá)8的能量消耗pl超 過(guò)預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值Pl *，該預(yù)定速度ν *就會(huì)降低。在圖3中，預(yù)定速度ν *的降 低發(fā)生在時(shí)間段E內(nèi)，而不是在時(shí)間段D和F內(nèi)。自圖6可以看出，與圖4所示的不同，在 該方案中，最高能量監(jiān)視器16沒(méi)有被使用，使用刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器30已經(jīng)足夠了。圖7揭示了與圖6所示的實(shí)施例近似的實(shí)施例，其中，用于監(jiān)控刀片馬達(dá)的能量pl 的刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器30被替換成刀片馬達(dá)電流傳感器34。來(lái)自傳感器34的電流值il 也被引入了控制單元10。另外，刀片馬達(dá)最高電流選擇器36提供了一個(gè)最高的刀片馬達(dá)電 流il *。該傳感器34與控制單元10連接從而將電流值il和最高刀片馬達(dá)電流值il *進(jìn) 行比較。電流值il與最高的刀片馬達(dá)電流il *的轉(zhuǎn)換又被用于降低該預(yù)定速度v*，這樣 便可以保持值il = il*。參見(jiàn)圖8所示，為本發(fā)明的第三實(shí)施例。此處，刀片負(fù)載監(jiān)視器38被用于監(jiān)控刀 片負(fù)載II。該刀片負(fù)載Ii是一個(gè)不非常精確但足夠準(zhǔn)確的刀片馬達(dá)電流il以及刀片馬達(dá) 8消耗的刀片馬達(dá)的能量pl的度量值。電流值il與該總能量p(pl+p2)近似地成比例設(shè) 置。刀片負(fù)載監(jiān)視器38與控制單元10連接。本實(shí)施例也可以提供一個(gè)與控制單元10連 接的刀片負(fù)載選擇器40。該選擇器40提供了一個(gè)預(yù)定的最高刀片負(fù)載值II*。通過(guò)比較刀片負(fù)載II和預(yù)定的最高刀片負(fù)載值II *，控制單元10可以確定在何時(shí)總能量p，實(shí)際速 度v需要被降低。在所舉的例子中，這種情形發(fā)生在時(shí)間段E內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池(4)；電動(dòng)的刀片馬達(dá)(8)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)(8)可操作地與電池(4)連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)可操作地與電池(4)連接；控制單元(10)，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)；其特征在于速度監(jiān)視器(12)，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的速度(v)，所述速度監(jiān)視器(12)可操作地與控制單元(10)連接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器(14)，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)選擇一個(gè)預(yù)定速度(v*)，所述運(yùn)動(dòng)速度選擇器(14)可操作地與控制單元(10)連接；總能量監(jiān)視器(16)，用于監(jiān)控電池(4)的總能量消耗(p)，所述總能量消耗(p)為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)消耗的能量(p2)加上刀片馬達(dá)(8)消耗的能量(p1)，所述總能量監(jiān)視器(16)可操作地與控制單元(10)連接；最高總能量選擇器(18)，用于選擇一個(gè)預(yù)定的最高總能量值(p*)，所述最高總能量選擇器(18)可操作地與控制單元(10)連接，且所述控制單元(10)被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力(u)，而將割草機(jī)的速度(v)保持在所述預(yù)定速度(v*)，且總能量(p)一超過(guò)所述預(yù)定的最高總能量值(p*)，控制單元(10)就會(huì)降低所述總能量(p)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述預(yù)定的最高總能量值(P*) 由一最高總電流值(D來(lái)替代，其中，所述最高總能量選擇器(18)由一用于設(shè)定最高總電 流值(D的最高總電流選擇器來(lái)替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述總能量(p)的降低是通過(guò) 降低所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的預(yù)定速度(/)，從而降低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的實(shí)際速度(v)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述總能量監(jiān)視器(16)被設(shè) 計(jì)成用于測(cè)量流經(jīng)所述刀片馬達(dá)(8)的第一電流(il)、流經(jīng)所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的第二電流 (i2)，以及將所述第一電流(il)和第二電流(i2)相加從而傳輸一總電流(i)，所述總電流 ⑴替代來(lái)自所述電池⑷的總能量消耗(P)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述總能量監(jiān)視器(16)為一用 于直接測(cè)量流入或流出所述電池⑷的總電流⑴的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于一方向選擇器 (22)可操作地與所述控制單元(10)連接，所述方向選擇器(22)具有至少一個(gè)用于向前驅(qū) 動(dòng)割草機(jī)的第一位置(F)以及一個(gè)用于向后驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第二位置(R)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于自所述第一位置(F)向所述第 二位置(R)的轉(zhuǎn)換直接導(dǎo)致所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)反轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述方向選擇器(22)設(shè)置在割 草機(jī)的手柄(24)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)為一具有輸 出功率小于0. 5馬力的永磁式直流馬達(dá)。
10.一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括 機(jī)載電池⑷；電動(dòng)的刀片馬達(dá)(8)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)(8)可操作地與電池(4) 連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)(2)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá) (6)可操作地與電池⑷連接；控制單元(10)，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)； 其特征在于速度監(jiān)視器(12)，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的速度(v)，所述速度監(jiān)視器(12)可操作地 與控制單元(10)連接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器(14)，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)選擇一個(gè)預(yù)定速度(^)，所述運(yùn)動(dòng)速度選 擇器(14)可操作地與控制單元(10)連接；刀片馬達(dá)能量監(jiān)視器(30)，用于監(jiān)控所述刀片馬達(dá)(8)的能量消耗(pi)，所述刀片馬 達(dá)能量監(jiān)視器(30)可操作地與控制單元(10)連接；刀片馬達(dá)最高能量選擇器(32)，用于選擇一個(gè)預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值(pf)； 所述控制單元(10)被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力(u)而將割草機(jī)的速度(v)保 持在所述預(yù)定速度(/)，且所述的刀片馬達(dá)(8)的能量消耗(pi) —超過(guò)所述預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能量值(pl*)， 控制單元(10)就會(huì)降低所述預(yù)定速度(/)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述控制單元(10)被設(shè)計(jì)成 采用流經(jīng)刀片馬達(dá)(8)的電流(il)來(lái)替代刀片馬達(dá)(8)的能量消耗(pi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述預(yù)定的最高刀片馬達(dá)能 量值(pf)由一預(yù)定的最高刀片馬達(dá)電流值(il*)替代，其中所述刀片馬達(dá)最高能量選擇器 (32)由一用于設(shè)定所述預(yù)定的最高刀片馬達(dá)電流值(il)的刀片馬達(dá)最高電流選擇器(36) 來(lái)替代。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于一方向選擇器(22)可操作地 與所述控制單元(10)連接，所述方向選擇器(22)具有至少一個(gè)用于向前驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第 一位置(F)以及一個(gè)用于向后驅(qū)動(dòng)割草機(jī)的第二位置(R)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述方向選擇器(22)設(shè)置在 割草機(jī)的手柄(24)上。
15.一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括 機(jī)載電池⑷；電動(dòng)的刀片馬達(dá)(8)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片，所述刀片馬達(dá)(8)可操作地與電池(4) 連接；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)(2)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá) (6)可操作地與電池⑷連接；控制單元(10)，用于控制電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的操作，從而控制割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)；其特征在于速度監(jiān)視器(12)，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的速度(v)，所述速度監(jiān)視器(12)可操作地 與控制單元(10)連接；運(yùn)動(dòng)速度選擇器(14)，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)選擇一個(gè)預(yù)定速度(/)，所述運(yùn)動(dòng)速度選 擇器(14)可操作地與控制單元(10)連接；刀片負(fù)載監(jiān)視器(38)，用于監(jiān)控刀片馬達(dá)(8)的刀片負(fù)載(II)，所述刀片負(fù)載監(jiān)視器 (38)可操作地與所述控制單元(10)連接從而近似地確定所述總能量(p)；最高總能量選擇器(18)用于選擇一個(gè)預(yù)定的最高總能量值(P*)，所述最高總能量選擇 器(18)可操作地與控制單元(10)連接；且所述控制單元被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力(u)而將割草機(jī)的速度(v)保持在所 述預(yù)定速度(/)，且由刀片負(fù)載(II)確定的總能量(P) —超過(guò)一個(gè)預(yù)定的最高刀片負(fù)載值(r)，控制單元 (10)就會(huì)降低所述總能量(p)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述總能量(p)的降低是通 過(guò)降低所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的預(yù)定速度(/)，從而降低所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(6)的實(shí)際速度(v)來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自驅(qū)式割草機(jī)，其特征在于所述速度選擇器(14)設(shè)置在 割草機(jī)的手柄(24)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自驅(qū)式割草機(jī)，包括機(jī)載電池；電動(dòng)的刀片馬達(dá)，用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)割草刀片；電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于驅(qū)使割草機(jī)沿著需要修整的草坪運(yùn)動(dòng)；控制單元，用于控制至少電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以及刀片馬達(dá)的操作；速度監(jiān)視器，用于監(jiān)控驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度；運(yùn)動(dòng)速度選擇器，用于為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇預(yù)定速度；總能量監(jiān)視器，用于監(jiān)控電池總能量消耗，總能量消耗為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)消耗的電能加上刀片馬達(dá)消耗的電能；操作者可以通過(guò)最高總能量選擇器來(lái)選擇預(yù)定的最高總能量值；控制單元被設(shè)計(jì)成用于獨(dú)立于操作者的推力而將割草機(jī)的速度保持在所述預(yù)定速度，且總能量一超過(guò)預(yù)定的最高能量值，控制單元就會(huì)降低該總能量。該割草機(jī)操作舒適，且電池不會(huì)過(guò)載。
文檔編號(hào)G05D13/62GK101861781SQ20091013545
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
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