CN102666169A - 作业用车辆的驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供作业用车辆的驱动控制装置，在行驶驱动装置的切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。作业用车辆具有发动机(1)、发电机(2)、液压泵(11)、由转矩变换器(5)及变速器(6)构成的第一行驶驱动装置(12)、驱动电动机(8)而行驶的第二行驶驱动装置(13)。驱动力切换机构(20A)切换第一行驶驱动装置(12)和第二行驶驱动装置(13)。行驶机构切换部(20A2)能够根据车辆的行驶速度以在高速区域通过第一行驶驱动装置驱动、而在低速区域通过第二行驶驱动装置驱动的方式进行切换而使车辆行驶。

Description

作业用车辆的驱动控制装置
技术领域
本发明涉及作业用车辆的驱动控制装置，尤其是关于适合应用于混合动力系统的作业用车辆的控制的作业用车辆的驱动控制装置。
背景技术
近年来，从环境问题、原油飞涨等方面来看，对于各工业产品的节能愿望越来越强烈。这样的倾向也存在于到目前为止以基于柴油发动机的液压驱动系统为中心的工程车辆、作业用车辆等领域中，电动化带来的高效率化、节能化的事例越来越多。
使车辆的驱动部分电动化，即将电动马达(电动机)作为动力源的情况下，不仅尾气减少，还能够期待发动机的高效率驱动(混合动力的情况)、传动效率提高、再生电力回收等节能效果。在前述工程车辆、作业用车辆等领域中，叉车正在迅速地进行电动化，使用电瓶电力来驱动电动机的“电瓶叉车”已先于其他车辆被实用化。接着，最近，在液压挖掘机、发动机式叉车等中，将柴油发动机和电动马达组合而成的“混合动力车辆”开始商品化。
另外，在像这样发展环境对策的工程机械、作业用车辆中，对于可以预见到能够较大促进混合动力化情况下的效果的车辆，有轮式装载机。轮式装载机是将发动机的动力通过转矩变换器(变矩器)及变速器(T/M)传递到轮胎而进行行驶、并利用前部的液压作业装置的铲斗部分搬运沙土等的作业用车辆，由于在作业中频繁地反复进行启动、停止的行驶动作，所以在将行驶驱动部分电动化的情况下能够预期从驱动用电动机回收制动时的再生电力。
在这样的作业用车辆的混合动力系统中公知有如下结构，作业用车辆的驱动单元具有：发动机和车轴机械连结而成的单元、以及由液压泵(或发电机)和液压马达(或电动机)构成的单元，使用上述两个单元进行行驶用车轴的驱动(例如参照专利文献1)。由于该驱动单元具有传动效率特性不同的两个单元，所以根据车辆的速度区域选择性地使用两个单元，由此能够提高车辆的行驶效率。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平6-211061号公报
但是，在专利文献1记载的发明中，并没有涉及如下方面的记载，即：车辆行驶时，实际进行的两个单元之间的具体切换方法。在驱动方式的构成不同的两个单元之间，在驱动轴的传递动力或发动机动力不产生变动的情况下顺畅地切换是不容易的。尤其是，在一方的行驶驱动装置采用变矩器的情况下，由于变矩器的转矩特性根据输入输出速度比而唯一确定，所以如前述的轮式装载机那样，当由于位于车辆前部的液压作业装置而发动机已经在额定区域附近运转的状态下，切换到变矩器驱动时，可以预见到会产生大的驱动力变动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作业用车辆的驱动控制装置，在如轮式装载机那样具有前部的液压作业装置、基于变矩器的行驶驱动装置和基于电动机的行驶驱动装置的作业用车辆用混合动力行驶驱动控制装置中，在行驶驱动装置的切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
(1)为实现上述目的，本发明的作业用车辆的驱动控制装置，用于作业用车辆中，所述作业用车辆具有：发动机；被该发动机驱动的发电机；被所述发动机驱动且成为作业装置的驱动源的液压泵；第一行驶驱动装置，其通过转矩变换器及变速器将所述发动机的动力向驱动轮传递而行驶；第二行驶驱动装置，其通过由所述发电机输出的电力驱动电动机而行驶，所述作业用车辆的驱动控制装置具有对所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置进行切换的驱动力切换机构，所述驱动力切换机构具有行驶机构切换部，其能够根据车辆的行驶速度以在高速区域通过所述第一行驶驱动装置驱动、而在低速区域能够所述第二行驶驱动装置驱动的方式进行切换，使车辆行驶。
根据上述结构，在如轮式装载机那样具有前部的液压作业装置、基于变矩器的行驶驱动装置和基于电动机的行驶驱动装置的作业用车辆用混合动力行驶驱动控制装置中，在行驶驱动装置的切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
(2)在上述(1)中，优选的是，所述行驶机构切换部，在从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时，至少进行基于所述发电机的所述发动机的转速控制、所述电动机的转矩控制及所述液压泵的流量控制，从而抑制所述发动机的旋转变动、所述作业用车辆的行驶驱动力的变动以及所述作业装置的驱动力的变动。
(3)在上述(1)中，优选的是，所述驱动力切换机构具有驾驶状态检测部，该驾驶状态检测部至少基于油门开度、制动器开度、作业装置用杆操作量、所述液压泵的压力和流量、所述发动机的转速、所述电动机的转速和转矩、以及车速的信息，检测当前的行驶驱动动作点、发动机动作点及作业装置的动力。
(4)在上述(1)中，优选的是，具有蓄电装置，其存储由所述发电机输出的电力及从所述电动机产生的行驶再生电力，并根据需要将所存储的电力放电。
(5)在上述(4)中，优选的是，所述驱动控制机构具有蓄电装置控制部，该蓄电装置控制部控制所述蓄电装置的充放电，使得在所述蓄电装置中至少确保所述发动机的转矩辅助量的电量、从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时的变动抑制所需的电量、以及行驶再生电力的充放电量。
(6)在上述(1)中，优选的是，所述驱动力切换机构具有切换ON/OFF开关，通过手动操作该切换ON/OFF开关，停止所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置的切换，进行仅靠所述第一行驶驱动装置的行驶动作、或仅靠所述第二行驶驱动装置的行驶动作。
发明的效果
根据本发明，在如轮式装载机那样具有前部的液压作业装置、基于变矩器的行驶驱动装置和基于电动机的行驶驱动装置的作业用车辆用混合动力行驶驱动控制装置中，在行驶驱动装置的切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
附图说明
图1是表示采用了本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的构成的系统构成图。
图2是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的结构框图。
图3是被本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置驱动控制的第一、第二行驶驱动装置的特性图。
图4是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构的结构框图。
图5是本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置切换行驶驱动装置时的转矩变动发生原理的说明图。
图6是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的在行驶驱动装置中使用的变动补偿部的结构框图。
图7是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的在行驶驱动装置中使用的变动补偿部的动作的时序图。
图8是表示采用了本发明第二实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的构成的系统构成图。
图9是采用了本发明第二实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统中的电容器的能量(电量)使用详细情况的说明图。
图10是表示本发明第三实施方式的作业车辆的驱动控制装置的实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构的结构框图。
具体实施方式
以下，使用图1～图7说明本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置的结构及动作。
首先，使用图1说明采用了本实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的构成。
图1是表示采用了本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的构成的系统构成图。
在本实施方式中，作为作业用车辆的例子，对适用于轮式装载机的驱动系统的构成进行说明。
发动机1的动力通过转矩变换器(变矩器)5及变速器(T/M)6经由输出轴(传动轴)7被传递到轮胎，由此车辆行驶。这里，转矩变换器(变矩器)5及变速器(T/M)6构成第一行驶驱动装置12。
另外，行驶驱动用的电动机8安装在输出轴(传动轴)7的轴上。作为电动机8采用例如感应电动机。此外，作为电动机8，还可以采用同步电动机。
而且，在发动机1的输出轴上连结有电动机/发电机(M/G)2。电动机/发电机(M/G)2通常作为发电机工作。电动机/发电机(M/G)2所输出的交流电力通过换流器3被转换成直流电力，并被存储在蓄电装置4中。
这里，蓄电装置4也可以采用二次电池等容量大的装置，但考虑到搭载空间、相关成本、充放电的响应速度等，假定使用大容量的电容器(双电层电容器)。双电层电容器与通常的电容器相比容量也较大，从而能够将所存储的电力用于某种程度的电功(例如几十kW、几秒左右的功)。但是，由于双电层电容器与容量大的二次电池相比容量小，所以换流器3输出的直流电力通过其他换流器13被转换成交流电力，用于电动机8的驱动。即，电动机8被由发动机1驱动的电动机/发电机(M/G)2的输出电力驱动。这里，由换流器13和电动机8构成第二行驶驱动装置。
车辆的行驶是在由变矩器5和T/M6驱动的第一行驶驱动装置12、和由电动机8驱动的第二行驶驱动装置13之间切换的行驶并联型的混合动力式行驶驱动装置。
另外，轮式装载机具有对于沙土等负载物进行挖掘作业或运输作业的前部的液压作业装置10和向液压作业装置10供油的主泵11，使配置在所述液压作业装置10内的液压缸14动作，实施与目的相应的作业。主泵11被发动机1驱动。
此外，换流器3将蓄电机构4的蓄电力转换成交流电力。电动机/发电机(M/G)2被该交流电力驱动，还用于经由变矩器5及T/M6使车辆行驶、驱动主泵11。
另外，在蓄电机构4的输入输出部分设置有后述的DCDC转换器(斩波器)。
以下，使用图2说明本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置的结构。
图2是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的结构框图。此外，与图1相同的附图标记表示相同的部分。
驱动控制装置20是进行图1所示的驱动系统整体的控制的部分。驱动控制装置20位于控制阀(C/V)控制装置21、主泵控制装置22、发动机控制装置23、T/M控制装置24和换流器控制装置25这些各控制器的上位，进行系统整体的控制，为了使系统整体发挥最高的性能，向各控制装置21、…、25发出具体动作的指令。
控制阀(C/V)控制装置21控制图1所示的控制阀(C/V)10。主泵控制装置22控制图1所示的主泵11。发动机控制装置23控制图1所示的发动机1。T/M控制装置24控制图1所示的变速器(T/M)6。换流器控制装置25控制图1所示的换流器3、9和DCDC转换器(斩波器)42。此外，换流器控制装置25与M/G2及电动机8的控制器成为一体，但也可以是分体的。
此外，驱动控制装置20和各控制装置21、…、25之间通常使用CAN进行通信。另外，各控制装置不一定必须与其他控制装置分体，也可以对某一个控制装置安装两个以上的控制功能。
以下，使用图3说明被本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置驱动控制的第一、第二行驶驱动装置12、13的特性。
图3是被本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置驱动控制的第一、第二行驶驱动装置的特性图。
在本实施方式中，通过图2所示的控制装置的结构，控制作业用车辆的驱动装置来进行行驶，但实际上由变矩器5和T/M6构成的第一行驶驱动装置12的传动效率具有根据其驱动装置的动作点而变化的特性。此外，本实施例所述的传动效率是作为发动机所产生的动力传递到车轮的效率来定义的。一般情况下，变矩器具有如下倾向：在低速行驶驱动区域传动效率并不高，但在进一步成为高速行驶区域的情况下，传动效率改善。尤其是在高速行驶区域中，由于变矩器锁定并能够机械连结，所以能够以相当高的传动效率进行驱动。
与之相对，由M/G2、换流器3、电动机8及换流器9构成的第二行驶驱动装置13为电动力传递，从而分布成与行驶动作点无关的、几乎没有变动的同样的传动效率特性。
因此，上述两个行驶驱动装置的传动效率的高低具有根据车辆的行驶动作点颠倒的倾向。因此，若利用该传动效率的高低颠倒的特性，有选择地决定所使用的行驶驱动装置，则能够对所有行驶动作区域高效率地传递动力。
图3示意地示出了该行驶驱动装置的传动效率的高低关系的特性。图3的横轴表示车速，纵轴表示车辆的行驶驱动力。
由此，以某车速(在图3中以虚线示出)为界，在高速侧，第一行驶驱动装置的传动效率超过另一方即第二行驶驱动装置的传动效率。相反地，在低速侧，第二行驶驱动装置的传动效率超过第一行驶驱动装置的传动效率。该特性虽然根据各个驱动装置而稍有不同，但大多数具有大致相同的特性。另外，关于图3中虚线所示的两个行驶驱动装置的传动效率高低颠倒的边界，其也是根据机种等发生变动的要素，不能唯一地确定。因此，如上述那样在根据车辆行驶动作点切换行驶驱动装置时，需要预先取得与动作点相应的各行驶驱动装置的传动效率特性，并将该特性存储在控制装置内。
例如，从以动作点X行驶的状态开始，车速增加，向动作点Z过渡的情况下，在中途，在与虚线交叉的动作点Y处，需要从第二行驶驱动装置13的动作点A向第一行驶驱动装置12的动作点B切换。此外，动作点A及动作点B是车速及行驶驱动力相同的动作点，但动作点A是基于第二行驶驱动装置13的动作点，动作点B是基于第一行驶驱动装置12的动作点。
这里，使用图4说明本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置实施的行驶驱动装置的切换方法。
图4是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构的结构框图。此外，与图2相同的附图标记表示相同的部分。
实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构20A形成于图1所示的驱动控制装置20的内部。驱动力切换机构20A主要由驾驶状态检测部20A1、行驶机构切换部20A2和变动补偿部20A3构成。
向驾驶状态检测部20A1，从油门开度传感器S1输入油门开度的信息，从制动踏板传感器S2输入制动器的踏入量的信息，从前部杆传感器S3输入前部杆的操作位置的信息，从泵压/流量传感器S4输入泵压力及泵流量的信息，从T/M档位传感器S5输入变速器(T/M)6的档位的信息，从发动机转速传感器S6输入发动机转速的信息，从行驶电动机转速传感器S7输入行驶电动机9的转速的信息，从车速传感器S8输入车速的信息。另外，向驾驶状态检测部20A1，还从驱动控制装置20输入电动机转矩的推定值的信息。
驾驶状态检测部20A1基于这些各输入信息计算当前车辆的行驶动作点(车速、驱动力)、发动机动作点、前部动力，并向行驶切换部20A2及变动补偿部20A3输出计算结果。
行驶机构切换部20A2根据所输入的行驶动作点，选择动力传动效率高的行驶驱动装置。此时，作为理想的动作，当从第一行驶驱动装置(变矩器和T/M)向第二行驶驱动装置(电动机)切换时，通过T/M换档指令指示空档，来自变矩器5的输出不会传递到传动轴7，仅通过电动机8输出行驶所需的驱动力。另外，相反地，当从第二行驶驱动装置(电动机)向第一行驶驱动装置(变矩器和T/M)切换时，使电动机8的输出为0(空运转)，并且通过T/M换档指令指示某档位，并进行操作使来自变矩器5的输出传递到传动轴7。这样，根据当前车辆的行驶动作点，选择两个行驶驱动装置中的传动效率高的行驶驱动装置来进行行驶，由此，能够提供在较大行驶动作范围内可进行高效率驱动的行驶驱动装置。
另外，行驶机构切换部20A2将与所输入的行驶动作点、发动机动作点、前部动力相应的T/M转矩指令向T/M控制装置24输出，将M/G发电指令、电动机转矩指令向换流器控制装置25输出，并将发动机指令向发动机控制装置23输出。
此外，若不考虑驱动切换时的各部的动力变动，则能够通过上述处理来实施第一行驶驱动装置和第二行驶驱动装置之间的驱动切换。但是，实际上，在考虑到轮式装载机的动作内容时，即使在通过第二行驶驱动装置即电动机进行行驶的情况下，前部的作业装置大多数情况下也是通过液压系统来实施作业的，所以，在为了传递动力而向第一行驶驱动装置即变矩器切换时，因该变矩器的转矩特性的影响，行驶动力可能会发生大幅变动。
这里，使用图5说明本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置中的行驶驱动装置切换时的转矩变动发生原理。
图5是本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置切换行驶驱动装置时的转矩变动发生原理的说明图。
图5示出了发动机输出范围和变矩器的相对于输入输出速度比的转矩特性之间的关系。在图5中，变矩器速度比线1～5分别表示变矩器的与输入输出速度比相应的输出转矩的变化。此外，变矩器速度比线具有随着从线1向线5变化，速度比变小的倾向。
在图5中，假设利用第二行驶驱动装置(电动机)在动作点A驱动车辆，且获得与驱动被从该动作点A切换到第一行驶驱动装置(变矩器和T/M)的情况同等的行驶驱动力的动作点是变矩器速度比线4上的动作点B。图中，点划线表示等驱动力曲线。例如，对于第二行驶驱动装置的动作点A，向第一行驶驱动装置切换、且第一行驶驱动装置利用变矩器速度比曲线4的情况下，变矩器速度比曲线4与穿过动作点A的等驱动力曲线相交的点是动作点B。
当从第二行驶驱动装置中的动作点A向第一行驶驱动装置中的动作点B切换时，若假设动作点A处的发动机转速为N1、动作点B处的发动机转速为N2，则在动作点A使变矩器作为动力传递路径连接的情况下，由于输出转矩由切换时刻的变矩器速度比决定，所以如动作点C那样，变矩器输出转矩落入与动作点A相同的发动机转速处的转矩。当发生这样的行驶动力的减小时，车辆减速，无法得到所需的加速性能。
因此，为了补偿这样的行驶转矩的减小，在行驶驱动装置的切换时，不立即使电动机8的输出为0，而以继续输出减小的量的转矩的方式动作。从电动机8输出的转矩根据变矩器的输出转矩的增加逐渐减小。而且，需要使发动机的转速朝向动作点B加速，在仅通过发动机1自身产生的轴转矩进行加速时不能得到所需要的加速度的情况下，通过M/G2进行发动机轴的加速辅助。
这样，使用电动机8和M/G2来补偿行驶驱动装置切换时的行驶动力和发动机转速，由此，能够实现从第二行驶驱动装置向第一行驶驱动装置的顺畅切换。
如上所述的行驶驱动装置切换时的变动补偿通过驱动力切换机构20A的变动补偿部20A3进行。图4的变动补偿部20A3基于来自T/M档位传感器S5的变速器(T/M)6的档位信息、来自发动机转速传感器S6的发动机转速的信息、来自车速传感器S8的车速的信息、驾驶状态检测部20A1输出的当前车辆的行驶动作点(车速、驱动力)、发动机动作点和前部动力，输出行驶驱动装置切换时的动力补偿指令。
以下，使用图6及图7说明本发明第一实施方式的作业用车辆的驱动控制装置所使用的变动补偿部20A3的结构及动作。
图6是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的行驶驱动装置所使用的变动补偿部的结构框图。此外，与图2及图4相同的附图标记表示相同的部分。图7是表示本发明第一实施方式的作业车辆的驱动控制装置的行驶驱动装置所使用的变动补偿部的动作的时序图。
变动补偿部20A3，在从行驶机构切换部20A2被输入切换信号后，分别被输入T/M档位、发动机转速、车速而推定切换后的变矩器输出转矩，将该值与由驾驶状态检测部20A1计算出的行驶动作点的转矩之差作为电动机8的转矩指令输出。
另外，此时，输入由驾驶状态检测部20A 1计算出的行驶动作点、前部液压作业装置10的动力，来决定切换后的发动机动作点，并将该发动机转速作为目标值向M/G2发出转速指令。这是为了将M/G2作为电动机使用并尽快地使电动机的转速上升，由此对与M/G2连结的发动机1的转速上升进行辅助。
而且，根据发动机的动作点及前部液压作业装置10的动力，随时输出主泵11的倾转指令。即，在从动作点A向动作点B切换时，当发动机转速变化后，泵11的流量变化而液压变化，所以作业装置10的位置等变化。作为泵11，在例如采用斜板式的泵的情况下，为了防止液压变动，改变斜板的倾斜角，由此将液压保持为恒定。
反复进行以上的动力补偿直到发动机动作点到达目标动作点(图3的动作点B)而判断为切换动作结束为止。
在图7中，横轴表示时间。图7(A)表示发动机1的转速，图7(B)表示变矩器5及变速器6的驱动力，图7(C)表示发动机1的驱动力。另外，图7(D)表示电动机8的驱动力，图7(E)表示对于车辆整体的驱动力。
在图7的时刻t1，当发出从第二行驶驱动装置中的动作点A向第一行驶驱动装置中的动作点B切换的指令后，图4的行驶机构切换部20A2向发动机控制装置23输出发动机指令。在时刻t1，如图7(A)所示，发动机转速为N1，但逐渐上升，在时刻t2，上升到转速N2。
此时，如图7(B)所示，变矩器5及变速器6的驱动力在时刻t1由于变矩器5的作用而阶梯性地上升之后，与图7(A)所示的发动机转速的上升相应地增加。
另一方面，如图7(C)所示，从图3中说明的动作点A向动作点C变化，由此，发动机驱动力暂时性地减小。
与之相对，如图7(D)所示，产生电动机8的驱动力，由此，对车辆的驱动力进行辅助。
在图7(E)中，实线表示根据本实施方式被变动补偿的情况下的车辆整体的驱动力。另一方面，虚线表示没有被变动补偿的情况下的车辆整体的驱动力。如图7(B)所示，当发动机转速减小时，车辆整体的驱动力减小。与之相对，如图7(D)所示，在时刻t1，与图7(B)所示的变矩器5的驱动力的阶梯性上升对应地，电动机8的驱动力阶梯性地减小。然后，随着与图7(A)所示的发动机转速的上升相应地而如图7(B)所示变矩器5的驱动力增加，使电动机8的驱动力减小。由此，如图7(E)的实线所示，在时刻t1～时刻t2的动作点的切换时，也能够恒定地保持车辆整体的驱动力。
如上所述，通过电动机补偿变矩器输出转矩，并通过M/G辅助发动机转速的加速，由此，能够消除行驶驱动装置切换时的变动，实现顺畅的切换。
此外，在以上的说明中，说明了从第二行驶驱动装置向第一行驶驱动装置切换时的动力变动补偿方法。相反地在从第一行驶驱动装置向第二行驶驱动装置切换的情况下，电动机6的电气响应相对于机械动作响应非常快，所以只要控制成没有变动地产生该电动机8的输出转矩即可。
如以上说明那样，根据本实施方式，在行驶驱动装置切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
以下，使用图8及图9说明本发明第二实施方式的作业用车辆的驱动控制装置的结构及动作。此外，采用了本实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的结构与图1所示的结构相同。另外，本实施方式的作业车辆的作业用车辆的驱动控制装置的结构与图2所示的结构相同。而且，本实施方式的作业车辆的驱动控制装置的实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构的结构与图4所示的结构相同。
图8是表示采用了本发明第二实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的构成的系统构成图。图9是采用了本发明第二实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统中的电容器的能量(电量)使用详细情况的说明图。此外，与图1及图4相同的附图标记表示相同的部分。
在本实施方式中，在第一实施方式中说明的行驶驱动装置的切换时，还通过蓄电装置的瞬时电力利用来控制电动机8及M/G2。如图1所示，在本实施方式中作为对象的驱动控制装置是行驶部在被变矩器和T/M驱动的装置和被电动机驱动的装置之间切换的行驶并联型的混合动力式行驶驱动装置。
在本实施方式中，用于驱动电动机8的电力源除了与发动机1连结的M/G2的发电电力以外，还使用蓄电装置4。蓄电装置4能够采用二次电池等容量大的装置，但考虑到搭载空间、相关成本、充放电的响应速度等，使用大容量的电容器41(双电层电容器)。双电层电容器与通常的电容器相比容量也较大，所以能够将所存储的电力用于某种程度的电功(例如几十kW，几秒左右的功)。这里，如第一实施方式所述的那样，为了在行驶驱动装置切换时驱动电动机8、M/G2来进行动力补偿，蓄电装置4需要与之相当的电力。
另外，通常，使作业用车辆混合动力化的情况下，发动机有被小型化的倾向，当一边进行挖掘等的液压作业一边进行行驶动作时，仅靠发动机1的动力是不够的，因此使用与发动机1连结的M/G2来实施发动机的转矩辅助。
在这样的情况下，与行驶驱动装置切换时同样地，蓄电装置4也需要相当的电力。而且，在作业用车辆中，在使行驶部电动化的情况下，需要将车辆制动时的再生电力回收到蓄电装置，并没有浪费地将其用于电动机驱动。通过该再生实施的充放电动作可以按车辆的启动、停止始终反复地进行。与之相对，上述行驶驱动装置切换时的变动补偿、发动机转矩辅助模式是不那么频繁进行的动作。
因此，蓄电装置的充放电的控制方式，通过将频繁地反复进行充放电的再生电力部分、和不频繁实施的切换时的变动补偿、发动机辅助模式所使用的电力区分管理，能够执行没有电力过量/不足的适当的能量(或功率)管理控制。
为了进行这样的蓄电装置4的控制，在驱动控制装置20的内部设置有蓄电装置控制机构20B。
图8表示蓄电装置控制机构20B的结构。作为本例的蓄电装置4采用大容量的双电层电容器41。这里，电容器41通过DCDC转换器(斩波器)42进行电压的升降压动作，对电动机用的换流器9、M/G用的换流器3进行直流电力的充放电。但是，在M/G2的发电电力直接由电动机8消耗(驱动)的情况下、由电动机8再生的电力直接由M/G2消耗(驱动)的情况下，电容器41不进行充放电动作。
而且，对DCDC转换器(斩波器)42进行充放电控制的斩波器用控制装置25A、以及未图示的电动机用换流器9、M/G用换流器3用的控制装置一并安装在图2所示的换流器控制装置25中。
如图8所示，蓄电装置控制机构20B被输入发动机辅助转矩指令、电动机驱动转矩指令、再生信号、M/G发电电力信号、来自行驶机构切换部20A2的切换信号，并计算对电容器41的充放电电力，向斩波器用控制装置25A输出充放电量指令。斩波器用控制装置25A基于该充放电量指令来驱动DCDC转换器(斩波器)42。此时，使用电容器41的电力的模式如前所述是发动机辅助、行驶驱动装置切换补偿、再生电力充放电这三个模式。由于上述三个模式发生的定时、频率是不定期的，所以始终独立地控制各自的电量是有效的。
图9表示电容器41的能量(电量)使用详细情况。电容器41的低电压区域的容量不能使用，并分别独立控制发动机转矩辅助用电量、行驶驱动装置切换时动力补偿电量、行驶时再生电量。其中，发动机转矩辅助用电量、行驶驱动装置切换时动力补偿电量始终被电容器41充电，电力使用后立即为下一次进行准备，进行由M/G2实施的发电或由再生电力实施的充电。与之相对，行驶时再生电力基本上是在车辆的启动、停止时反复产生的电力，其电量部分是每次进行充放电而得到的电量。
如上所述，关于作业用车辆的混合动力驱动装置，使用电容器电力。在作业用车辆中，使用通过混合动力化而新追加的电动机、M/G的动作模式大致确定，并使用蓄电装置控制机构，由此能够无电力收支破绽地使混合动力动作稳定地持续。
如以上说明那样，根据本实施方式，在行驶驱动装置切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
另外，对于以混合动力驱动装置的切换时为代表的电动机的瞬时电力利用，也能够无电力收支破绽地应对。
以下，使用图10说明本发明第三实施方式的作业用车辆的驱动控制装置的结构及动作。此外，采用了本实施方式的作业车辆的驱动控制装置的作业用车辆的混合动力驱动系统的结构与图1所示的结构相同。另外，本实施方式的作业用车辆的驱动控制装置的结构与图2所示的结构相同。
图10是表示本发明第三实施方式的作业车辆的驱动控制装置的实施行驶驱动装置的切换的驱动力切换机构的结构框图。此外，与图4相同的附图标记表示相同的部分。
在本实施方式中，在图4所示的结构的基础上，还设置有驾驶员能够操作的切换ON/OFF开关44。此外，在图4说明的实施方式中，行驶驱动装置的切换通过驱动力切换机构20A自动地进行切换控制。
在本实施方式中，通过操作切换ON/OFF开关44，能够通过手动使行驶机构切换部20B2停止行驶驱动装置的切换，而仅靠第一行驶驱动装置12继续行驶动作或仅靠第二行驶驱动装置12继续行驶动作。通过追加这样的功能，驾驶员能够与行驶状态、行驶环境相应地选择最佳的行驶驱动装置。
另外，各行驶驱动装置的异常状态当然是存在的，但随时通过各控制装置监视，所以在某个行驶驱动装置发生异常的情况下，能够通过另一个(判断为正常的)行驶驱动装置继续进行行驶。
另外，当蓄电装置4在某段时间没有充电的情况下，因其负载状态而逐渐放电，还要考虑在需要电力的状况下而电力不足的情况。在这样的情况下，由于还通过蓄电装置控制机构20B随时检测电容器电压，所以从该蓄电装置控制机构20B发出充电指令，能够预先补充充电。
如以上说明那样，根据本实施方式，在行驶驱动装置切换时，也不会产生动力的变动，并且具有高效率特性。
另外，能够通过手动使行驶驱动装置的切换停止。
附图标记的说明
1…发动机
2…M/G
4…蓄电装置
3，9…换流器
5…变矩器
6…变速器
8…电动机
10…液压作业装置
11…液压泵
12…第一行驶驱动装置
13…第二行驶驱动装置
14…液压缸
20…驱动控制装置
20A…驱动力切换机构
20A1…驾驶状态检测部
20A2…行驶机构切换部
20A3…变动补偿部
20B…电容器充电量控制机构
21…控制阀(C/V)控制装置
22…主泵控制装置
23…发动机控制装置
24…T/M控制装置
25…换流器控制装置
25A…斩波器用控制装置
41…电容器
42…DCDC转换器
44…切换ON/OFF开关
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种作业用车辆的驱动控制装置，用于作业用车辆，所述作业用车辆具有：发动机；被该发动机驱动的发电机；被所述发动机驱动且成为设置在前部的液压作业装置的驱动源的液压泵；第一行驶驱动装置，通过转矩变换器及变速器将所述发动机的动力向驱动轮传递而行驶；第二行驶驱动装置，通过由所述发电机输出的电力驱动电动机，并将其动力向驱动轮传递而行驶，
所述作业用车辆的驱动控制装置具有对所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置进行切换的驱动力切换机构，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有行驶机构切换部，其能够根据车辆的行驶速度以在高速区域通过所述第一行驶驱动装置驱动、而在低速区域通过所述第二行驶驱动装置驱动的方式进行切换，使车辆行驶，
所述行驶机构切换部，在从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时，至少进行基于所述发电机的所述发动机的转速控制、所述电动机的转矩控制及所述液压泵的流量控制，从而抑制所述发动机的旋转变动、所述作业用车辆的行驶驱动力的变动以及所述作业装置的驱动力的变动。
2.(删除)
3.(修改后)如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有驾驶状态检测部，
该驾驶状态检测部至少基于油门开度、制动器开度、作业装置用杆操作量、所述液压泵的压力和流量、所述发动机的转速、所述电动机的转速和转矩、以及车速的信息，检测当前的行驶驱动动作点、发动机动作点及作业装置的动力。
4.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有变动补偿部，
该变动补偿部，在从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时，推定切换时产生的两个行驶驱动装置之间的转矩变动量，将该转矩变动量作为所述电动机的转矩指令发出，并逐渐使所述转矩指令减小，在规定时间后为零。
5.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
具有蓄电装置，其存储由所述发电机输出的电力及从所述电动机产生的行驶再生电力，并根据需要将所存储的电力放电。
6.(修改后)如权利要求5所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动控制机构具有蓄电装置控制部，
该蓄电装置控制部控制所述蓄电装置的充放电，使得在所述蓄电装置中至少确保所述发动机的转矩辅助量的电量、从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时的变动抑制所需的电量、以及行驶再生电力的充放电量。
7.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有切换ON/OFF开关，
通过手动操作该切换ON/OFF开关，停止所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置的切换，进行仅靠所述第一行驶驱动装置的行驶动作、或仅靠所述第二行驶驱动装置的行驶动作。

Claims (7)

1.一种作业用车辆的驱动控制装置，用于作业用车辆中，所述作业用车辆具有：发动机；被该发动机驱动的发电机；被所述发动机驱动且成为设置在前部的液压作业装置的驱动源的液压泵；第一行驶驱动装置，其通过转矩变换器及变速器将所述发动机的动力向驱动轮传递而行驶；第二行驶驱动装置，其通过由所述发电机输出的电力驱动电动机，并将其动力向驱动轮传递而行驶，
所述作业用车辆的驱动控制装置具有对所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置进行切换的驱动力切换机构，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有行驶机构切换部，其能够根据车辆的行驶速度以在高速区域通过所述第一行驶驱动装置驱动、而在低速区域通过所述第二行驶驱动装置驱动的方式进行切换，使车辆行驶。
2.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述行驶机构切换部，在从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时，至少进行基于所述发电机的所述发动机的转速控制、所述电动机的转矩控制及所述液压泵的流量控制，从而抑制所述发动机的旋转变动、所述作业用车辆的行驶驱动力的变动以及所述作业装置的驱动力的变动。
3.如权利要求2所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有驾驶状态检测部，
该驾驶状态检测部至少基于油门开度、制动器开度、作业装置用杆操作量、所述液压泵的压力和流量、所述发动机的转速、所述电动机的转速和转矩、以及车速的信息，检测当前的行驶驱动动作点、发动机动作点及作业装置的动力。
4.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有变动补偿部，
该变动补偿部，在从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时，推定切换时产生的两个行驶驱动装置之间的转矩变动量，将该转矩变动量作为所述电动机的转矩指令发出，并逐渐使所述转矩指令减小，在规定时间后为零。
5.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
具有蓄电装置，其存储由所述发电机输出的电力及从所述电动机产生的行驶再生电力，并根据需要将所存储的电力放电。
6.如权利要求5所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动控制装置具有蓄电装置控制部，
该蓄电机构控制部控制所述蓄电装置的充放电，使得在所述蓄电装置中至少确保所述发动机的转矩辅助量的电量、从所述第二行驶驱动装置向所述第一行驶驱动装置切换时的变动抑制所需的电量、以及行驶再生电力的充放电量。
7.如权利要求1所述的作业用车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述驱动力切换机构具有切换ON/OFF开关，
通过手动操作该切换ON/OFF开关，停止所述第一行驶驱动装置和所述第二行驶驱动装置的切换，进行仅靠所述第一行驶驱动装置的行驶动作、或仅靠所述第二行驶驱动装置的行驶动作。
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