CN104995052A - 作业车辆及其控制方法 - Google Patents

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CN104995052A
CN104995052A CN201480007521.8A CN201480007521A CN104995052A CN 104995052 A CN104995052 A CN 104995052A CN 201480007521 A CN201480007521 A CN 201480007521A CN 104995052 A CN104995052 A CN 104995052A
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vehicle
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藤原康夫
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Komatsu Ltd
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Abstract

本发明提供一种作业车辆及其控制方法。要求牵引力确定部基于要求牵引力特性确定与输出转速对应的要求牵引力。指令扭矩确定部确定向马达输送的指令扭矩,以获得要求牵引力。逆行判定部在向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行。牵引力辅助部在判定车辆正在逆行时,进行牵引力辅助控制。牵引力辅助部在牵引力辅助控制中,使向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的要求牵引力增大。

Description

作业车辆及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种作业车辆,特别涉及一种混合动力型作业车辆及其控制方法。
背景技术
作为轮式装载机等作业车辆,公知的是设置有具有液力变矩器和多级式变速装置的动力传递装置(以下,称为“液力变矩式变速装置”)的作业车辆。另一方面,近年来,作为代替液力变矩式变速装置的动力传递装置,提出了利用来自发动机的驱动力和来自马达的驱动力来行驶的混合动力型作业车辆。作为混合动力型作业车辆的动力传递装置,例如在专利文献1中公开了HMT(液压-机械式变速装置),或者,EMT(电子-机械式变速装置)。
HMT具有:行星齿轮机构、与行星齿轮机构的旋转元件连接的第一泵/马达和第二泵/马达。第一泵/马达和第二泵/马达根据作业车辆的行驶状况,作为液压马达和液压泵中的任一个而发挥作用。HMT构成为通过使这些泵/马达的转速发生变化,而能够使输出轴的转速无级地变化。
在EMT中,代替HMT中的液压马达,而使用电动马达。即,EMT具有第一发电机/马达和第二发电机/马达。第一发电机/马达和第二发电机/马达根据作业车辆的行驶状况,作为电动马达和发电机中的任一个发挥作用。与HMT同样地,EMT构成为通过使这些发电机/马达的转速发生变化,而能够使输出轴的转速无级地变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2006-329244号公报
发明内容
作业车辆具有前进后退操作部件,操作人员通过将前进后退操作部件的位置切换至前进位置和后退位置,从而切换作业车辆的前进和后退。即,在前进后退操作部件位于前进位置时,作业车辆前进,在前进后退操作部件位于后退位置时,作业车辆后退。
但是,在作业车辆上坡中,操作人员松开加速踏板时,或者,作业车辆在坡道停车中,从踩制动踏板变换为踩加速踏板时,有时会产生作业车辆向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向相反的方向行进的状况(以下,称为“逆行”)。
在上述混合动力型作业车辆中,在由于逆行而使动力传递装置的输出轴旋转时,其旋转会传递到马达。因此,在作业车辆以一定速度以上逆行时,马达可能会过旋转而受到损伤。
另外,如上所述的逆行能够通过操作人员适当进行加速操作和制动操作来防止。但是,这需要相当纯熟的技艺,并不是对于所有操作人员来说都是轻而易举的。
本发明的课题在于提供一种能够容易地防止由于逆行而导致马达过旋转的作业车辆及其控制方法。
用于解决技术课题的技术方案
本发明一方式的作业车辆具有:发动机、液压泵、工作装置、行驶装置、动力传递装置、控制部、前进后退操作部件、加速操作部件、加速操作量检测部、车速检测部。液压泵被发动机驱动。工作装置被从液压泵排出的工作油驱动。行驶装置被发动机驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力传递到行驶装置。
控制部控制动力传递装置。前进后退操作部件是用于切换车辆的前进和后退的部件,至少被有选择性地切换到前进位置和后退位置。加速操作检测部检测加速操作部件的操作量。车速检测部检测车速。
动力传递装置具有:输入轴、输出轴、齿轮机构、马达。齿轮机构具有行星齿轮机构,将输入轴的旋转传递到输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转元件连接。动力传递装置构成为通过使马达的转速变化,使相对于输入轴的输出轴的转速比变化。
控制部具有:存储部、要求牵引力确定部、指令扭矩确定部、逆行判定部、牵引力辅助部。存储部存储有要求牵引力特性。要求牵引力特性规定输出转速与要求牵引力的关系。输出转速为动力传递装置的输出轴的转速。要求牵引力特性被设定为根据加速操作部件的操作量的增大而增大要求牵引力。要求牵引力确定部基于要求牵引力特性确定与输出转速对应的要求牵引力。指令扭矩确定部确定向马达输送的指令扭矩,以获得要求牵引力。逆行判定部在向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行。牵引力辅助部在判定车辆正在逆行时,进行牵引力辅助控制。在牵引力辅助控制中,牵引力辅助部使向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的要求牵引力增大。
本方式的作业车辆在以规定的速度阈值以上的车速逆行时,利用牵引力辅助控制使要求牵引力增大。由此,自动降低逆行的车速,能够容易地防止因逆行而导致的马达的过旋转。
优选的是,马达是与行星齿轮机构的第一旋转元件连接的第一马达。动力传递装置还具有与行星齿轮机构的第二旋转元件连接的第二马达。在车速为0时,第二马达的转速比第一马达的转速大。另外,在车辆逆行时,向逆向的车速越大,则第二马达的转速越大。指令扭矩确定部确定向第一马达输送的指令扭矩和向第二马达输送的指令扭矩,以获得要求牵引力。在这种情况下,在第一马达再生的能量的一部分能够在第二马达消耗,该能量的其他一部分能够返回发动机。由此,能够降低发动机的油耗。
优选的是,作业车辆还具有:辅助马达、马达切换机构、倾斜角检测部。辅助马达是用于辅助马达的马达。马达切换机构是用于将辅助马达切换为辅助马达的状态和不辅助马达的状态的机构。倾斜角检测部检测车辆的倾斜角。控制部还具有:马达辅助判定部、马达切换控制部。马达辅助判定部判定车辆的倾斜角是否为规定的角度阈值以上。马达切换控制部是在车辆的倾斜角为规定的角度阈值以上时控制马达切换机构而使辅助马达成为对马达进行辅助的状态。
在这种情况下,在作业车辆在陡斜面上逆行时,辅助马达辅助第一马达。因此,在陡斜面上,能够迅速产生用于抑制逆行的牵引力。
优选的是,在牵引力辅助控制中,牵引力辅助部根据向逆向的车速的增大而使要求牵引力增大。在这种情况下,逆行的速度越大,产生越大的牵引力,从而能够迅速抑制逆行。
优选的是,从牵引力辅助控制开始、到向逆向的车速成为规定的速度范围以内时,与向逆向的车速比规定的速度范围大时相比,要求牵引力缓慢增大。在这种情况下,抑制牵引力辅助控制的开始时的牵引力的大的变动。由此,能够抑制作业车辆产生振动。
优选的是,逆行判定部在前进后退操作部件的位置位于前进位置、向后方的车速为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行。在这种情况下,能够容易地抑制向后方的逆行。
优选的是,逆行判定部在前进后退操作部件的位置位于后退位置、并且向前方的车速为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行。在这种情况下,能够容易地抑制向前方的逆行。
本发明其他方式的作业车辆的控制方法为具有发动机、液压泵、工作装置、行驶装置、动力传递装置、前进后退操作部件、加速操作部件、加速操作量检测部、车速检测部的作业车辆的控制方法。液压泵被发动机驱动。工作装置被从液压泵排出的工作油驱动。行驶装置被发动机驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力传递到行驶装置。
前进后退操作部件是用于切换车辆的前进和后退的部件,至少被有选择性地切换到前进位置和后退位置。加速操作检测部检测加速操作部件的操作量。车速检测部检测车速。
动力传递装置具有输入轴、输出轴、齿轮机构、马达。齿轮机构具有行星齿轮机构,将输入轴的旋转传递到输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转元件连接。动力传递装置构成为通过使马达的转速变化,使相对于输入轴的输出轴的转速比变化。
本方式的控制方法具有:第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤。在第一步骤中,基于要求牵引力特性确定与输出转速对应的要求牵引力。要求牵引力特性规定输出转速与要求牵引力之间的关系。输出转速为动力传递装置的输出轴的转速。要求牵引力特性被设定为根据加速操作部件的操作量的增大来增大要求牵引力。在第二步骤中,确定向马达输送的指令扭矩,以获得要求牵引力。在第三步骤中,在向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行。在第四步骤中,在判定车辆正在逆行时,进行牵引力辅助控制。在牵引力辅助控制中,使向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的要求牵引力增大。
在本方式的作业车辆的控制方法中,在以规定的速度阈值以上的车速逆行时,利用牵引力辅助控制使要求牵引力增大。由此,自动降低逆行的车速,能够容易地防止因逆行而导致的马达的过旋转。
发明效果
在作业车辆中,能够容易地防止因逆行而导致的马达的过旋转。
附图说明
图1是本发明的实施方式的作业车辆的侧视图。
图2是表示作业车辆的结构的示意图。
图3是表示动力传递装置的结构的示意图。
图4是表示第一马达和第二马达的转速相对于转速比的变化的图。
图5是表示利用控制部进行的处理的控制框图。
图6是表示利用控制部进行的处理的控制框图。
图7是表示利用逆行判定部进行的逆行的判定处理的图。
图8是表示第一马达的转速与P增益的关系的曲线图。
图9是表示利用牵引力辅助控制的车速-牵引力特性的图。
图10是图9的车速-牵引力特性的放大图。
图11是表示逆行时的第一马达和第二马达的转速与车速的关系的曲线图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。图1是本发明的实施方式的作业车辆1的侧视图。如图1所示,作业车辆1具有:车架2、工作装置3、行驶轮4、5、驾驶室6。作业车辆1为轮式装载机,通过旋转驱动行驶轮4、5而行驶。作业车辆1能够利用工作装置3进行挖掘等作业。
在车架2上安装有工作装置3和行驶轮4、5。工作装置3被来自后述的工作装置泵23(参照图2)的工作油驱动。工作装置3具有大臂11、铲斗12。大臂11安装在车架2上。工作装置3具有提升缸13和铲斗缸14。提升缸13和铲斗缸14为液压缸。提升缸13的一端安装在车架2上。提升缸13的另一端安装在大臂11上。提升缸13利用来自工作装置泵23的工作油伸缩,从而使大臂11上下摆动。铲斗12安装在大臂11的前端。铲斗缸14的一端安装在车架2上。铲斗缸14的另一端经由曲拐15安装在铲斗12上。铲斗缸14利用来自工作装置泵23的工作油伸缩,从而使铲斗12上下摆动。
在车架2上安装有驾驶室6。驾驶室6载置在车架2上。在驾驶室6内配置有供操作人员坐的座椅、后述操作装置等。车架2具有前架16和后架17。前架16和后架17在左右方向上能够摆动地相互安装。
作业车辆1具有转向缸18。转向缸18安装在前架16和后架17上。转向缸18为液压缸。转向缸18利用来自后述的转向泵30的工作油伸缩,从而使作业车辆1的行进方向向左右变更。
图2是表示作业车辆1的结构的示意图。如图2所示,作业车辆1具有:发动机21、PTO22、动力传递装置24、行驶装置25、操作装置26、控制部27等。
发动机21例如为柴油发动机。发动机21的输出通过调节向发动机21的气缸内喷射的燃料量来进行控制。燃料量的调节通过控制部27控制安装于发动机21的燃料喷射装置28来进行。作业车辆1具有发动机转速检测部31。发动机转速检测部31检测发动机转速,并向控制部27输送表示发动机转速的检测信号。
作业车辆1具有工作装置泵23、转向泵30、变速器泵29。工作装置泵23、转向泵30、变速器泵29为液压泵。PTO(Power Take Off:动力输出)22将来自发动机21的驱动力的一部分传递到这些液压泵23、30、29。即,PTO22将来自发动机21的驱动力分配到这些液压泵23、30、29。
工作装置泵23被来自发动机21的驱动力驱动。从工作装置泵23排出的工作油经由工作装置控制阀41供给到上述提升缸13和铲斗缸14。作业车辆1具有工作装置泵压检测部32。工作装置泵压检测部32检测来自工作装置泵23的工作油的排出压(以下,称为“工作装置泵压”),并向控制部27输送表示工作装置泵压的检测信号。
工作装置泵23为可变容量型液压泵。通过变更工作装置泵23的斜盘或者斜轴的倾转角,变更工作装置泵23的排出容量。第一容量控制装置42与工作装置泵23连接。第一容量控制装置42被控制部27控制,变更工作装置泵23的倾转角。由此,工作装置泵23的排出容量被控制部27控制。作业车辆1具有第一倾转角检测部33。第一倾转角检测部33检测工作装置泵23的倾转角,并向控制部27输送表示倾转角的检测信号。
转向泵30被来自发动机21的驱动力驱动。从转向泵30排出的工作油经由转向控制阀43,供给到上述转向缸18。作业车辆1具有转向泵压检测部34。转向泵压检测部34检测来自转向泵30的工作油的排出压(以下,称为“转向泵压”),并向控制部27输送表示转向泵压的检测信号。
转向泵30为可变容量型的液压泵。通过变更转向泵30的斜盘或者斜轴的倾转角,变更转向泵30的排出容量。第二容量控制装置44与转向泵30连接。第二容量控制装置44被控制部27控制,变更转向泵30的倾转角。由此,转向泵30的排出容量被控制部27控制。作业车辆1具有第二倾转角检测部35。第二倾转角检测部35检测转向泵30的倾转角,并向控制部27输送表示倾转角的检测信号。
变速器泵29被来自发动机21的驱动力驱动。变速器泵29为固定容量型的液压泵。从变速器泵29排出的工作油经由离合器控制阀38供给到后述的动力传递装置24的离合器CF、CR、CL、CH、Cm1、Cm2。
PTO22将来自发动机21的驱动力的一部分传递到动力传递装置24。动力传递装置24将来自发动机21的驱动力传递到行驶装置25。动力传递装置24对来自发动机21的驱动力进行变速并输出。关于动力传递装置24的结构将在后文具体说明。
行驶装置25具有车轴45、行驶轮4、5。车轴45将来自动力传递装置24的驱动力传递到行驶轮4、5。由此,行驶轮4、5旋转。作业车辆1具有车速检测部37。车速检测部37检测动力传递装置24的输出轴63的转速(以下,称为“输出转速”)。由于输出转速与车速对应,因此车速检测部37通过检测输出转速来检测车速。另外,车速检测部37检测输出轴63的旋转方向。由于输出轴63的旋转方向与作业车辆1的行进方向对应,因此车速检测部37具有通过检测输出轴63的旋转方向来检测作业车辆1的行进方向的行进方向检测部的作用。车速检测部37将表示输出转速和旋转方向的检测信号输送到控制部27。
操作装置26由操作人员操作。操作装置26具有:加速操作装置51、工作装置操作装置52、变速操作装置53、前进后退操作装置54(以下,称为“FR操作装置54”)、转向操作装置57、制动操作装置58。
加速操作装置51具有:加速操作部件51a、加速操作检测部51b。为了设定发动机21的目标转速而操作加速操作部件51a。加速操作检测部51b检测加速操作部件51a的操作量(以下,称为“加速操作量”)。加速操作检测部51b将表示加速操作量的检测信号输送到控制部27。
工作装置操作装置52具有工作装置操作部件52a、工作装置操作检测部52b。为了使工作装置3动作而操作工作装置操作部件52a。工作装置操作检测部52b检测工作装置操作部件52a的位置。工作装置操作检测部52b将表示工作装置操作部件52a的位置的检测信号输出到控制部27。工作装置操作检测部52b通过检测工作装置操作部件52a的位置,检测工作装置操作部件52a的操作量。
变速操作装置53具有变速操作部件53a、变速操作检测部53b。变速操作部件53a是用于选择规定车速的上限的速度范围的部件。操作人员通过操作变速操作部件53a,能够选择动力传递装置24的速度范围。变速操作检测部53b检测变速操作部件53a的位置。变速操作部件53a的位置与例如1挡和2挡等多个速度范围对应。变速操作检测部53b将表示变速操作部件53a的位置的检测信号输出到控制部27。
FR操作装置54具有前进后退操作部件54a(以下,称为“FR操作部件54a”)、前进后退位置检测部54b(以下,称为“FR位置检测部54b”)。操作人员通过操作FR操作部件54a,能够切换作业车辆1的前进和后退。FR操作部件54a有选择性地被切换为前进位置(F)、中立位置(N)、后退位置(R)。FR位置检测部54b检测FR操作部件54a的位置。FR位置检测部54b将表示FR操作部件54a的位置的检测信号输出到控制部27。
转向操作装置57具有转向操作部件57a。转向操作装置57基于转向操作部件57a的操作将先导液压供给到转向控制阀43,从而驱动转向控制阀43。需要说明的是,转向操作装置57也可以将转向操作部件57a的操作转换为电信号来驱动转向控制阀43。操作人员通过操作转向操作部件57a,能够将作业车辆1的行进方向向左右变更。
制动操作装置58具有制动操作部件58a、制动操作检测部58b。操作人员通过操作制动操作部件58a,能够操作作业车辆1的减速力。制动操作检测部58b检测制动操作部件58a的操作量(以下,称为“制动操作量”)。制动操作检测部58b将表示制动操作量的检测信号输出到控制部27。需要说明的是,作为制动操作量,也可以使用制动油的压力。
控制部27具有CPU等运算装置、RAM和ROM等存储器,并且进行用于控制作业车辆1的处理。另外,控制部具有存储部56。存储部56存储有用于控制作业车辆1的程序和数据。
控制部27将表示指令节流值的指令信号输送到燃料喷射装置28,以获得与加速操作量对应的发动机21的目标转速。利用控制部27进行的发动机21的控制将在后文具体说明。
控制部27基于来自工作装置操作检测部52b的检测信号控制工作装置控制阀41,从而控制供给到液压缸13、14的液压。由此,液压缸13、14伸缩,而使工作装置3动作。
另外,控制部27基于来自各检测部的检测信号,控制动力传递装置24。利用控制部27进行的动力传递装置24的控制将在后文具体说明。
接下来,具体说明动力传递装置24的结构。图3是表示动力传递装置24的结构的示意图。如图3所示,动力传递装置24具有:输入轴61、齿轮机构62、输出轴63、第一马达MG1、第二马达MG2、第三马达MG3、电容器64。输入轴61与上述PTO22连接。将来自发动机21的旋转经由PTO22输入到输入轴61。齿轮机构62将输入轴61的旋转传递到输出轴63。输出轴63与上述行驶装置25连接,并将来自齿轮机构62的旋转传递到上述行驶装置25。
齿轮机构62是传递来自发动机21的驱动力的机构。齿轮机构62构成为根据马达MG1、MG2、MG3的转速的变化,使输出轴63相对于输入轴61的转速比发生变化。齿轮机构62具有FR切换机构65、变速机构66。
FR切换机构65具有:前进用离合器CF(以下,称为“F离合器CF”)、后退用离合器CR(以下,称为“R离合器CR”)、未图示的各种齿轮。F离合器CF和R离合器CR是液压式离合器,来自变速器泵29的工作油供给到各离合器CF、CR。向F离合器CF输送的工作油被图2所示的离合器控制阀38控制。向R离合器CR输送的工作油被离合器控制阀38控制。离合器控制阀38被来自控制部27的指令信号控制。
通过切换F离合器CF的连接/断开和R离合器CR的连接/断开,切换从FR切换机构65输出的旋转的方向。具体而言,在车辆前进时,F离合器CF连接,R离合器CR断开。在车辆的后退时,F离合器CF断开,R离合器CR连接。
变速机构66具有:传动轴67、第一行星齿轮机构68、第二行星齿轮机构69、Hi/Lo切换机构70、输出齿轮71。传动轴67与FR切换机构65连结。第一行星齿轮机构68和第二行星齿轮机构69与传动轴67配置在同轴上。
第一行星齿轮机构68具有支承第一太阳齿轮S1、多个第一行星齿轮P1、多个第一行星齿轮P1的第一行星架C1、第一环形齿轮R1。第一太阳齿轮S1与传动轴67连结。多个第一行星齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合,并且能够旋转地支承在第一行星架C1上。在第一行星架C1的外周部设置有第一行星架齿轮Gc1。第一环形齿轮R1与多个行星齿轮P1啮合并且能够旋转。另外,在第一环形齿轮R1的外周设置有第一环形外周齿轮Gr1。
第二行星齿轮机构69具有:第二太阳齿轮S2、多个第二行星齿轮P2、支承多个第二行星齿轮P2的第二行星架C2、第二环形齿轮R2。第二太阳齿轮S2与第一行星架C1连结。多个第二行星齿轮P2与第二太阳齿轮S2啮合,并能够旋转地支承于第二行星架C2。第二环形齿轮R2与多个行星齿轮P2啮合并且能够旋转。在第二环形齿轮R2的外周设置有第二环形外周齿轮Gr2。第二环形外周齿轮Gr2与输出齿轮71啮合,第二环形齿轮R2的旋转经由输出齿轮71输出到输出轴63。
Hi/Lo切换机构70是用于将动力传递装置24的驱动力动力传递路径切换为车速高的高速模式(Hi模式)和车速低的低速模式(Lo模式)的机构。该Hi/Lo切换机构70具有在Hi模式时连接的H离合器CH、在Lo模式时连接的L离合器CL。H离合器CH使第一环形齿轮R1与第二行星架C2连接或者分离。另外,L离合器CL使第二行星架C2与固定端72连接或者分离,禁止或者允许第二行星架C2旋转。
需要说明的是,各离合器CH、CL为液压式离合器,来自变速器泵29的工作油分别供给到各离合器CH、CL。向H离合器CH输送的工作油被离合器控制阀38控制。向L离合器CL输送的工作油被离合器控制阀38控制。
第一马达MG1和第二马达MG2作为利用电能产生驱动力的驱动马达而发挥作用。另外,第一马达MG1和第二马达MG2作为利用所输入的驱动力产生电能的发电机而发挥作用。在从控制部27获得指令信号以使得向第一马达MG1作用与旋转方向相反方向的扭矩的情况下,第一马达MG1作为发电机而发挥作用。在第一马达MG1的旋转轴Sm1固定有第一马达齿轮Gm1,第一马达齿轮Gm1与第一行星架齿轮Gc1啮合。
第二马达MG2是与第一马达MG1同样的结构。在第二马达MG2的旋转轴Sm2固定有第二马达齿轮Gm2,第二马达齿轮Gm2与第一环形外周齿轮Gr1啮合。
第三马达MG3辅助第一马达MG1和第二马达MG2。第三马达MG3是与第一马达MG1和第二马达MG2同样的结构。变速机构66具有马达切换机构73,马达切换机构73有选择性地将利用第三马达MG3进行辅助的辅助对象切换为第一马达MG1和第二马达MG2。
具体而言,马达切换机构73具有第一马达离合器Cm1、第二马达离合器Cm2、第一连接齿轮Ga1、第二连接齿轮Ga2。第三马达齿轮Gm3与第三马达MG3的旋转轴Sm3连接,第三马达齿轮Gm3与第一连接齿轮Ga1啮合。第一马达离合器Cm1切换第一马达MG1的旋转轴Sm1与第一连接齿轮Ga1的连接和分离。第一连接齿轮Ga1与第二连接齿轮Ga2啮合。第二马达离合器Cm2切换第二马达MG2的旋转轴Sm2与第二连接齿轮Ga2的连接和分离。
第一马达离合器Cm1和第二马达离合器Cm2是液压式离合器。来自变速器泵29的工作油分别供给到各马达离合器Cm1、Cm2。向各马达离合器Cm1、Cm2输送的工作油被离合器控制阀38控制。
马达切换机构73能够将第三马达MG3切换为第一连接状态、第二连接状态、断开状态。在第一连接状态下,第一马达离合器Cm1连接,并且,第二马达离合器Cm2断开。即,在第一连接状态下,第三马达MG3与第一马达MG1连接,辅助第一马达MG1。在第二连接状态下,第二马达离合器Cm2连接,并且,第一马达离合器Cm1断开。即,在第二连接状态下,第三马达MG3与第二马达MG2连接,辅助第二马达MG2。在断开状态下,第一马达离合器Cm1和第二马达离合器Cm2被断开。即,在断开状态下,第三马达MG3与第一马达MG1和第二马达MG2都断开,既不辅助第一马达MG1也不辅助第二马达MG2。
第一马达MG1经由第一变换器I1与电容器64连接。第二马达MG2经由第二变换器I2与电容器64连接。第三马达MG3经由第三变换器I3与电容器64连接。
电容器64作为存储马达MG1、MG2、MG3产生的能量的能量存储部而发挥作用。即,在各马达MG1、MG2的总发电量多时,电容器64存储各马达MG1、MG2、MG3发出的电力。另外,在各马达MG1、MG2、MG3的总电力消耗量多时,电容器64释放电力。即,各马达MG1、MG2、MG3利用存储在电容器64的电力驱动。需要说明的是,也可以代替电容器而使用蓄电池作为蓄电机构。另外,也可以在蓄电机构与变换器之间配置用于调节电压的升压器。
控制部27接收来自各种检测部的检测信号,将表示向马达MG1、MG2、MG3输送的指令扭矩的指令信号施加到各变换器I1、I2、I3。需要说明的是,控制部27也可以输出马达MG1、MG2、MG3的转速指令。在这种情况下,变换器I1、I2、I3计算与转速指令对应的指令扭矩,从而控制马达MG1、MG2、MG3。另外,控制部27将用于控制各离合器CF、CR、CH、CL、Cm1、Cm2的离合器液压的指令信号施加到离合器控制阀38。离合器控制阀38包括用于控制各离合器CF、CR、CH、CL、Cm1、Cm2的多个阀。
利用来自控制部27的指令信号来控制马达MG1、MG2、MG3和离合器CF、CR、CH、CL、Cm1、Cm2,从而控制动力传递装置24的变速比和输出扭矩。以下,说明动力传递装置24的动作。
在此,参照图4说明在将发动机21的转速保持为一定而使车速从0向前进侧加速的情况下的动力传递装置24的示意动作。图4表示各马达MG1、MG2的转速与动力传递装置24的转速比的关系。在发动机21的转速一定的情况下,车速根据动力传递装置24的转速比而发生变化。转速比是输出轴63的转速相对于输入轴61的转速的比。因此,在图4中,动力传递装置24的转速比的变化与车速的变化一致。即,图4表示各马达MG1、MG2的转速相对于车速的变化。在图4中,单点划线La_m1表示第一马达MG1的转速,单点划线La_m2表示第二马达MG2的转速。需要说明的是,在图4中,纵轴的各马达MG1、MG2的转速也可以是各马达MG1、MG2的转速相对于发动机21的转速的比。
在转速比为从0到规定阈值RSth1之间的值时,动力传递装置24的动力传递路径成为Lo模式。在Lo模式下,L离合器CL连接,H离合器CH断开。在Lo模式下,由于H离合器CH断开,因此第二行星架C2与第一环形齿轮R1断开。另外,由于L离合器CL连接,因此第二行星架C2固定。
在Lo模式下,来自发动机21的驱动力经由传动轴67输入到第一太阳齿轮S1,该驱动力从第一行星架C1被输出到第二太阳齿轮S2。另一方面,输入到第一太阳齿轮S1的驱动力从第一行星齿轮P1传递到第一环形齿轮R1,并经由第一环形外周齿轮Gr1和第二马达齿轮Gm2输出到第二马达MG2。在该Lo模式下,第二马达MG2主要作为发电机而发挥作用,利用第二马达MG2发的电力的一部分存储在电容器64中。
另外,在Lo模式下,第一马达MG1主要作为电动马达而发挥作用。第一马达MG1的驱动力按照第一马达齿轮Gm1→第一行星架齿轮Gc1→第一行星架C1→的路径输出到第二太阳齿轮S2。此时,用于驱动第一马达MG1的电力从第二马达MG2,或者根据需要从电容器64供给。这样,输出到第二太阳齿轮S2的驱动力按照第二行星齿轮P2→第二环形齿轮R2→第二环形外周齿轮Gr2→输出齿轮71的路径传递到输出轴63。
在转速比为超过RSth1的值时,动力传递装置24的动力传递路径成为Hi模式。在Hi模式下,H离合器CH连接,L离合器CL断开。在Hi模式下,由于H离合器CH连接,因此第二行星架C2与第一环形齿轮R1连接。另外,由于L离合器CL断开,因此第二行星架C2断开。因此,第一环形齿轮R1与第二行星架C2的转速一致。
在Hi模式下,来自发动机21的驱动力输入到第一太阳齿轮S1,该驱动力从第一行星架C1输出到第二太阳齿轮S2。另外,输入到第一太阳齿轮S1的驱动力从第一行星架C1经由第一行星架齿轮Gc1和第一马达齿轮Gm1输出到第一马达MG1。在该Hi模式下,由于第一马达MG1主要作为发电机而发挥作用,因此利用该第一马达MG1发的电力的一部分存储在电容器64中。
另外,第二马达MG2的驱动力按照第二马达齿轮Gm2→第一环形外周齿轮Gr1→第一环形齿轮R1→H离合器CH的路径输出到第二行星架C2。此时,用于驱动第二马达MG2的电力从第一马达MG1或者根据需要从电容器64供给。这样,输出到第二太阳齿轮S2的驱动力经由第二行星齿轮P2输出到第二环形齿轮R2,并且输出到第二行星架C2的驱动力经由第二行星齿轮P2输出到第二环形齿轮R2。这样,在第二环形齿轮R2合并的驱动力经由第二环形外周齿轮Gr2和输出齿轮71传递到输出轴63。
需要说明的是,以上说明了前进驱动时的情况,后退驱动时也进行同样的动作。另外,在制动时,第一马达MG1和第二马达MG2作为发电机和马达发挥的作用与上述相反。
需要说明的是,第三马达MG3根据作业车辆1的状况,辅助第一马达MG1或者第二马达MG2。控制部27根据作业车辆1的状况,判定是否需要第三马达MG3进行辅助。在控制部27判定为需要第三马达MG3的辅助的情况下,使第三马达MG3与第一马达MG1或者第二马达MG2连接。在控制部27判定为不需要第三马达MG3的辅助的情况下,使第三马达MG3既不与第一马达MG1连接,也不与第二马达MG2连接,而处于断开状态。
在第三马达MG3辅助第一马达MG1的情况下,第一马达离合器Cm1连接,第二马达离合器Cm2断开。因此,第一连接齿轮Ga1与第一马达MG1的旋转轴Sm3连接,第二连接齿轮Ga2从第二马达MG2的旋转轴Sm2断开。由此,第三马达MG3经由第三马达齿轮Gm3、第一连接齿轮Ga1、第一马达离合器Cm1与第一马达MG1连接。另外,由于第二马达离合器Cm2断开,因此第三马达MG3从第二马达MG2断开。
在第三马达MG3辅助第二马达MG2的情况下,第一马达离合器Cm1断开,第二马达离合器Cm2连接。因此,第二连接齿轮Ga2与第二马达MG2的旋转轴Sm2连接,第一连接齿轮Ga1从第一马达MG1的旋转轴Sm1断开。由此,第三马达MG3经由第三马达齿轮Gm3、第一连接齿轮Ga1、第二连接齿轮Ga2、第二马达离合器Cm2与第二马达MG2连接。另外,由于第一马达离合器Cm1断开,因此第三马达MG3从第一马达MG1断开。
接下来,说明利用控制部27进行的动力传递装置24的控制。控制部27通过控制第一马达MG1、第二马达MG2、第三马达MG3的马达扭矩,控制动力传递装置24的输出扭矩。即,控制部27通过控制第一马达MG1、第二马达MG2、第三马达MG3的马达扭矩,控制作业车辆1的牵引力。
首先,说明向第一马达MG1和第二马达MG2输送的指令扭矩的确定方法。图5是表示利用控制部27进行的处理的控制框图。如图5所示,控制部27具有:变速器要求确定部84、能源管理要求确定部85、工作装置要求确定部86。
变速器要求确定部84基于加速操作量Aac、输出转速Nout,作为确定要求牵引力Tout的要求牵引力确定部而发挥作用。具体而言,变速器要求确定部84基于存储在存储部56的要求牵引力特性信息D1,从输出转速Nout确定要求牵引力Tout。要求牵引力特性信息D1是表示规定了输出转速Nout与要求牵引力Tout的关系的要求牵引力特性的数据。另外,要求牵引力特性根据加速操作量Aac而变更。具体而言,要求牵引力特性被设定为,加速操作量Aac越增大,要求牵引力越增大。要求牵引力特性与规定的车速-牵引力特性对应。变速器要求确定部84利用与加速操作量Aac对应的要求牵引力特性,从输出转速Nout确定要求牵引力Tout,并利用输出转速Nout与要求牵引力Tout的积确定变速器要求马力Htm。
能源管理要求确定部85基于电容器64中的电力的残量确定能源管理要求马力Hem。能源管理要求马力Hem是为了对电容器64进行充电、动力传递装置24必需的马力。例如,能源管理要求确定部85根据电容器64的电压Vca,确定当前的电容器充电量。当前的电容器充电量越少,能源管理要求确定部85使能源管理要求马力Hem越大。
工作装置要求确定部86基于工作装置泵压Pwp、工作装置操作部件52a的操作量Awo(以下,称为“工作装置操作量Awo”)确定工作装置要求马力Hpto。在本实施方式中,工作装置要求马力Hpto是分配到工作装置泵23的马力。需要说明的是,工作装置要求马力Hpto也可以包括分配到转向泵30和/或变速器泵29的马力。具体而言,工作装置要求确定部86基于要求流量信息D2,根据工作装置操作量Awo确定工作装置泵23的要求流量Qdm。要求流量信息D2存储在存储部56中,并规定要求流量Qdm与工作装置操作量Awo的关系。工作装置要求确定部86根据要求流量Qdm、工作装置泵压Pwp确定工作装置要求马力Hpto。
控制部27具有:目标输出轴扭矩确定部82、目标输入轴扭矩确定部81、马达指令确定部83。
目标输出轴扭矩确定部82确定目标输出轴扭矩To_ref。目标输出轴扭矩To_ref为从动力传递装置24输出的扭矩的目标值。目标输出轴扭矩确定部82基于利用变速器要求确定部84确定的要求牵引力Tout,确定目标输出轴扭矩To_ref。具体而言,通过使要求牵引力Tout乘以规定的分配率,确定目标输出轴扭矩To_ref。规定的分配率被设定为例如工作装置要求马力Hpto、变速器要求马力Htm、能源管理要求马力Hem的合计不超过来自发动机21的输出马力。
目标输入轴扭矩确定部81确定目标输入轴扭矩Te_ref。目标输入轴扭矩Te_ref是输入到动力传递装置24的扭矩的目标值。目标输入轴扭矩确定部81基于变速器要求马力Htm、能源管理要求马力Hem,确定目标输入轴扭矩Te_ref。具体而言,目标输入轴扭矩确定部81通过在将变速器要求马力Htm乘以规定的分配率而获得的值加上能源管理要求马力Hem,再乘以发动机转速Ne,从而计算出目标输入轴扭矩Te_ref。需要说明的是,通过将上述要求牵引力Tout乘以当前的输出转速Nout而计算出变速器要求马力Htm。
马达指令确定部83确定向马达MG1、MG2输出的指令扭矩,以获得要求牵引力。马达指令确定部83根据目标输入轴扭矩Te_ref、目标输出轴扭矩To_ref,利用扭矩平衡信息,确定向马达MG1、MG2输送的指令扭矩Tm1_ref、Tm2_ref。扭矩平衡信息规定目标输入轴扭矩Te_ref和目标输出轴扭矩To_ref的关系,以满足动力传递装置24中的扭矩均衡。扭矩平衡信息存储在存储部56。
这样,在Lo模式与Hi模式中,动力传递装置24中的驱动力的动力传递路径不同。因此,马达指令确定部83在Lo模式和Hi模式中,利用不同的扭矩平衡信息确定向马达MG1、MG2输出的指令扭矩Tm1_ref、Tm2_ref。具体而言,马达指令确定部83利用以下数学式1所示的第一扭矩平衡信息确定Lo模式下的向马达MG1、MG2输出的指令扭矩Tm1_Low、Tm2_Low。在本实施方式中,第一扭矩平衡信息是在动力传递装置24中的扭矩的均衡的式子。
数学式1
Ts1_Low=Te_ref×r_fr
Tc1_Low=Ts1_Low×(-1)×((Zr1/Zs1)+1)
Tr2_Low=To_ref×(Zod/Zo)
Ts2_Low=Tr2_Low×(Zs2/Zr2)
Tcp1_Low=Tc1_Low+Ts2_Low
Tm1_Low=Tcp1_Low×(-1)×(Zp1/Zp1d)
Tr1_Low=Ts1_Low×(Zr1/Zs1)
Tm2_Low=Tr1_Low×(-1)×(Zp2/Zp2d)
另外,马达指令确定部83利用以下的数学式2所示的第二扭矩平衡信息确定在Hi模式下的向马达MG1、MG2输出的指令扭矩Tm1_Hi、Tm2_Hi。在本实施方式中,第二扭矩平衡信息是动力传递装置24中的扭矩均衡的式子。
数学式2
Ts1_Hi=Te_ref×r_fr
Tc1_Hi=Ts1_Hi×(-1)×((Zr1/Zs1)+1)
Tr2_Hi=To_ref×(Zod/Zo)
Ts2_Hi=Tr2_Hi×(Zs2/Zr2)
Tcp1_Hi=Tc1_Hi+Ts2_Hi
Tm1_Hi=Tcp1_Hi×(-1)×(Zp1/Zp1d)
Tr1_Hi=Ts1_Hi×(Zr1/Zs1)
Tc2_Hi=Tr2_Hi×(-1)×((Zs2/Zr2)+1)
Tcp2_Hi=Tr1_Hi+Tc2_Hi
Tm2_Hi=Tcp2_Hi×(-1)×(Zp2/Zp2d)
在此,各扭矩平衡信息的参数内容如以下表1所示。
表1
这样,在第三马达MG3处于既不与第一马达MG1连接、也不与第二马达MG2连接的断开状态下,上述指令扭矩Tm1_ref、Tm2_ref分别成为向马达MG1、MG2输送的指令扭矩。在第三马达MG3与第一马达MG1连接的状态下,将指令扭矩Tm1_ref分配到第一马达MG1、第三马达MG3的值成为向各马达MG1、MG3输送的指令扭矩。在第三马达MG3与第二马达MG2连接的状态下,将指令扭矩Tm2_ref分配到第二马达MG2、第三马达MG3的值成为向各马达MG2、MG3输出的指令扭矩。
接下来,说明利用控制部27进行的发动机21的控制。这样,控制部27通过将指令信号输送到燃料喷射装置28来控制发动机21。以下,说明向燃料喷射装置28输送的指令节流值的确定方法。控制部27具有发动机要求确定部87、要求节流确定部89。
发动机要求确定部87基于工作装置要求马力Hpto、变速器要求马力Htm、能源管理要求马力Hem,确定发动机要求马力Hdm。具体而言,发动机要求确定部87通过计算工作装置要求马力Hpto、变速器要求马力Htm、能源管理要求马力Hem的和,确定发动机要求马力Hdm。
要求节流确定部89根据发动机要求马力Hdm、加速操作量Aac,确定指令节流值Th_cm。要求节流确定部89利用存储于存储部56的发动机扭矩线Let、匹配线Lma来确定指令节流值Th_cm。发动机扭矩线Let规定发动机21的输出扭矩与发动机转速Ne的关系。匹配线Lma是用于根据发动机要求马力Hdm来确定第一要求节流值的信息。
要求节流确定部89确定第一要求节流值,以使得在发动机21的输出扭矩成为与发动机要求马力Hdm相当的扭矩的匹配点Pma1,使发动机扭矩线Let与匹配线Lma匹配。要求节流确定部89将第一要求节流值、与加速操作量Aac相当的第二要求节流值中的小的一方确定为指令节流值Th_cm。
接下来,说明利用控制部27进行的牵引力辅助控制。牵引力辅助控制是在作业车辆1以一定速度以上的车速逆行时,通过使向与FR操作部件54a的位置对应的行进方向的要求牵引力增大而降低逆行的车速的控制。需要说明的是,在以下说明中,车速和转速的大小和增减分别表示其绝对值的大小和增减。另外,将未进行牵引力辅助控制时的牵引力的控制称为通常控制。如图6所示,控制部27具有逆行判定部91、牵引力辅助部92。
逆行判定部91判定作业车辆1是否正在逆行。图7是表示利用逆行判定部91进行的逆行的判定处理的图。图7表示FR操作部件54a的位置位于前进位置的情况下的判定处理。因此,在图7中,横轴表示与向后退方向的车速对应的第一马达MG1的转速Nm1。如图6所示,作业车辆1具有马达速度传感器59。马达速度传感器59检测第一马达MG1的转速和旋转方向。
如图7所示,在第一马达MG1的转速Nm1为规定的第一阈值Nm1_th1以上时,逆行标志设定为开。逆行标志为开是指,判定作业车辆1正在逆行。第一阈值Nm1_th1比0大。在第一马达MG1的转速Nm1从第一阈值Nm1_th1以上的值减少到0时,逆行标志被设定为关。逆行标志为关是指,判定作业车辆1未正在逆行。
在进行逆行的判定的低速行驶时,动力传递装置24为Lo模式,第一马达MG1的转速与车速对应。因此,在本实施方式中,代替车速而利用第一马达MG1的转速进行逆行的判定,但也可以直接利用车速来进行逆行的判定。
在FR操作部件54a的位置位于后退位置的情况下,也与上述同样地进行逆行的判定。即,在FR操作部件54a的位置位于后退位置时,在与向前进方向的车速对应的第一马达MG1的转速Nm1为第一阈值Nm1_th1以上时,将逆行标志设定为开。在第一马达MG1的转速Nm1从第一阈值Nm1_th1以上的值减少到0时,将逆行标志设定为关。需要说明的是,FR操作部件54a的位置位于前进位置的情况下的第一阈值Nm1_th1也可以是与FR操作部件54a的位置位于后退位置的情况下的第一阈值Nm1_th1不同的值。
利用以上处理,在向与FR操作部件54a的位置对应的行进方向的逆向的车速为规定的速度阈值以上时,逆行判定部91判定作业车辆1正在逆行。在以下说明中,将与FR操作部件54a的位置对应的行进方向称为“FR位置方向”。将与FR操作部件54a的位置对应的行进方向的相反方向简单地称为“逆向”。
在逆行标志为开时,即判定作业车辆1正在逆行时,图6所示的牵引力辅助部92进行使向FR位置方向的要求牵引力增大的牵引力辅助控制。另外,在逆行标志为关时,即判定作业车辆1未正在逆行时,牵引力辅助部92解除牵引力辅助控制。在牵引力辅助控制中,如以下数学式3那样,通过P控制确定辅助牵引力dTout。
数学式3
dTout=Kp×Nm1
Nm1为当前的第一马达MG1的转速。当前的第一马达MG1的转速根据来自马达速度传感器59的信号而确定。Kp为P增益。牵引力辅助部92根据第一马达MG1的转速Nm1使P增益Kp的值发生变化。
图8是表示第一马达MG1的转速Nm1与P增益Kp的关系的曲线图。如图8所示,在第一马达MG1的转速Nm1为0时,P增益Kp为规定的第一常数k1。在第一马达MG1的转速Nm1在从0到规定的第二阈值Nm1_th2以下的范围内,P增益Kp根据第一马达MG1的转速Nm1的增大而增大。在第一马达MG1的转速Nm1比第二阈值Nm1_th2大时,P增益Kp为规定的第二常数k2。第二常数k2比第一常数k1大。
变速器要求确定部84通过在上述通常控制时的要求牵引力Tout上加上辅助牵引力dTout,确定牵引力辅助控制中的要求牵引力Tout’。需要说明的是,在本实施方式中,基于第一马达MG1的转速Nm1确定辅助牵引力dTout,但在如上所述地进行逆行的判定的低速行驶时,由于第一马达MG1的转速与车速对应,因此也可以基于车速确定辅助牵引力dTout。
图9是表示利用牵引力辅助控制实现的车速-牵引力特性的图。在图9中,横轴表示车速。在图9中,从车速0的位置越向右侧靠近,向FR位置方向的车速越大。另外,从车速0的位置越向左侧靠近,向逆向的车速越大。
在图9中,实线L_Tout表示在通常控制时加速操作量为0时的车速-牵引力特性。实线L_Tout’表示牵引力辅助控制中的车速-牵引力特性,加速操作量为0。图10是表示逆向的车速为0与第一速度阈值Vth1之间的范围内的要求牵引力Tout’的放大图。车速为0时的要求牵引力Tout为T0,在要求牵引力特性信息D1中,相对于向逆向的车速,要求牵引力Tout恒定为T0。因此,在逆向的车速为0以上并且比规定的第一速度阈值Vth1小时,牵引力恒定为T0。需要说明的是,第一速度阈值Vth1是与上述第一阈值Nm1_th1对应的车速。
在逆向的车速为第一速度阈值Vth1以上时,逆行判定部91判定作业车辆1正在逆行。由此,通过使牵引力辅助控制开始,如实线L_Tout’所示,牵引力比通常控制时大。
另外,在图9中,第二速度阈值Vth2是与上述第二阈值Nm1_th2对应的车速。如图8所示,在第一马达MG1的转速Nm1为从0到第二阈值Nm1_th2以下的范围内,P增益Kp根据第一马达MG1的转速Nm1的增大,在从第一常数k1到第二常数k2的范围内逐渐增大。因此,如图9所示,在逆向的车速为从第一速度阈值Vth1到第二速度阈值Vth2以下的范围内时,与逆向的车速比第二速度阈值Vth2大时相比,牵引力缓慢增大。
在逆向的车速比第二速度阈值Vth2大时,P增益Kp为规定的第二常数k2。由此,在逆向的车速比第二速度阈值Vth2大时,与逆向的车速为从第一速度阈值Vth1到第二速度阈值Vth2以下的范围时相比,牵引力以大的倾斜增大。
在牵引力辅助控制的牵引力到达与使作业车辆1在坡道逆行的力平衡的大小的T0’时,逆向的车速增大至V3而恒定。从该状态开始,在通过操作人员操作加速操作部件51a来增大加速操作量时,由于牵引力增大,所以使向逆向的车速减小。在车速到达0时,解除牵引力辅助控制。
另外,如图6所示,作业车辆1优选具有:倾斜角检测部74、马达辅助判定部93、马达切换控制部94。倾斜角检测部74为例如加速度传感器,检测车辆的倾斜角。马达辅助判定部93判定倾斜角是否为规定的第一角度阈值A1以上。在牵引力辅助控制中,在倾斜角为规定的第一角度阈值A1以上时,马达切换控制部94控制马达切换机构73而使第三马达MG3成为第一连接状态。由此,第三马达MG3与第一马达MG1连接,成为辅助第一马达MG1的状态。
需要说明的是,在倾斜角从规定的第一角度阈值A1以上的角度成为规定的第二角度阈值A2以下的角度时,马达切换控制部94将第三马达MG3从第一连接状态切换为断开状态。第二角度阈值A2比第一角度阈值A1小。
本实施方式的作业车辆1具有以下标志。
在作业车辆1以规定的第一速度阈值Vth1以上的车速逆行时,通过牵引力辅助控制使要求牵引力增大。由此,自动降低逆行的车速,能够容易地防止马达MG1、MG2的过旋转。
特别是在车速为0时,由于第二马达MG2的转速比第一马达MG1的转速大,因此在逆行时容易使第二马达过旋转。图11是表示逆行时的第一马达MG1和第二马达MG2的转速与车速之间的关系的曲线图。需要说明的是,在这说明中,转速的大小和增减表示绝对值的大小和增减。
在逆行时,向逆向的车速越大,第二马达MG2的转速越大。此时,向与第二马达MG2的旋转方向相同方向的第一马达MG1的转速也增大,但第二马达MG2的转速比第一马达MG1的转速大。因此,在向逆向的车速增大时,第二马达MG2的转速比第一马达MG1先过旋转。在本实施方式的作业车辆1中,利用牵引力辅助控制自动地降低逆行的车速,从而能够容易地防止第二马达MG2的过旋转。
在牵引力辅助控制中,在倾斜角为规定的第一角度阈值A1以上时,第三马达MG3与第一马达MG1连接。因此,在作业车辆1在陡斜面上逆行时,第三马达MG3辅助第一马达MG1。因此,在陡斜面上,能够迅速产生用于抑制逆行的牵引力。例如,即便由牵引力辅助控制确定的要求牵引力Tout’比第一马达MG1的上限扭矩大,也通过第三马达MG3辅助第一马达MG1,从而能够迅速输出与要求牵引力Tout’对应的扭矩。
在从牵引力辅助控制开始、到向逆向的车速为规定的第二速度范围Vth2以内时,与向逆向的车速比规定的第二速度范围Vth2大时相比,使要求牵引力Tout’缓慢增大。因此,抑制牵引力辅助控制开始时的牵引力的大的变动。由此,能够抑制作业车辆1产生振动。
以上,说明了本发明的一实施方式,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种变更。
本发明不限于EMT,还适用于HMT等其他种类的变速装置。在这种情况下,第一马达MG1、第二马达MG2、第三马达MG3作为液压马达和液压泵而发挥作用。第一马达MG1、第二马达MG2、第三马达MG3为可变容量型的泵/马达,并利用控制部27控制容量。
动力传递装置24的结构不限于上述实施方式的结构。例如,两个行星齿轮机构68、69的各元件的连结、配置不限于上述实施方式的连结、配置。行星齿轮机构的数量不限于两个。例如,动力传递装置24也可以具有一个行星齿轮机构。
也可以省略第三马达MG3。在这种情况下,省略上述牵引力辅助控制中的利用第三马达MG3进行的第一马达MG1的辅助。或者,也可以省略第二马达MG2。在这种情况下,作业车辆1也可以仅具有一个马达。或者,作业车辆1也可以仅具有第一马达MG1、第三马达MG3,即仅具有辅助马达。
在上述实施方式中,P增益Kp的大小根据第一马达MG1的转速而变更,也可以与第一马达MG1的转速无关地成为固定值。
在上述实施方式中,基于第一马达MG1的转速判定作业车辆1是否正在逆行,也可以基于第一马达MG1的目标转速和第一马达MG1的当前的转速Nm1之间的偏差判定作业车辆1是否正在逆行。即,上述实施方式是目标转速为0的情况的示例,但也可以是目标转速为0以外的值。目标车速或者第一马达MG1的目标转速预先设定有目标值,并存储在存储部56中,该目标值用于使逆行的车速减小。
在上述实施方式中,基于第一马达MG1的转速Nm1确定辅助牵引力dTout,但也可以基于第一马达MG1的目标转速与当前的第一马达MG1的转速Nm1之间的偏差确定辅助牵引力dTout。即,也可以基于目标车速与当前车速之间的偏差确定辅助牵引力dTout。目标车速或者第一马达MG1的目标转速预先设定有目标值,该目标值用于使逆行的车速减小。
第一阈值Nm1_th1或者第一速度阈值Vth1也可以是0。
工业上的实用性
根据本发明,能够提供一种作业车辆,该作业车辆能够容易地防止由于逆行导致的马达的过旋转。
附图标记说明
3    工作装置
21   发动机
23   工作装置泵
25   行驶装置
24   动力传递装置
37   车速检测部
61   输入轴
63   输出轴
68   第一行星齿轮机构
69   第二行星齿轮机构
62   齿轮机构
MG1   第一马达
MG2   第二马达
MG3   第三马达
27    控制部
51a   加速操作部件
51b   加速操作检测部
54a   FR操作部件
56   存储部
73   马达切换机构
74   倾斜角检测部
83   马达指令确定部
84   变速器要求确定部
91   逆行判定部
92   牵引力辅助部
93   马达辅助判定部
94   马达切换控制部

Claims (8)

1.一种作业车辆,其特征在于,具有:
发动机;
被所述发动机驱动的液压泵;
被从所述液压泵排出的工作油驱动的工作装置;
被所述发动机驱动的行驶装置;
将来自所述发动机的驱动力传递到所述行驶装置的动力传递装置;
控制所述动力传递装置的控制部;
至少被有选择性地切换于前进位置和后退位置,并且用于切换车辆的前进和后退的前进后退操作部件;
加速操作部件;
检测所述加速操作部件的操作量的加速操作检测部;
检测车速的车速检测部,
所述动力传递装置具有:
输入轴;
输出轴;
具有行星齿轮机构并将所述输入轴的旋转传递到所述输出轴的齿轮机构;
与所述行星齿轮机构的旋转元件连接的马达,
所述动力传递装置构成为,通过使所述马达的转速变化,使相对于所述输入轴的所述输出轴的转速比变化,
所述控制部具有:
存储部,其存储要求牵引力特性,该要求牵引力特性被设定为规定所述动力传递装置的所述输出轴的转速即输出转速与要求牵引力之间的关系,并根据所述加速操作部件的所述操作量的增大来增大所述要求牵引力;
要求牵引力确定部,其基于所述要求牵引力特性确定与所述输出转速对应的所述要求牵引力;
马达指令确定部,其确定向所述马达输送的指令扭矩,以获得所述要求牵引力;
逆行判定部,其在向与所述前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速成为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行;
牵引力辅助部,其进行牵引力辅助控制,该牵引力辅助控制在判定所述车辆正在逆行时,使向与所述前进后退操作部件的位置对应的行进方向的所述要求牵引力增大。
2.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
所述马达是与所述行星齿轮机构的第一旋转元件连接的第一马达,
所述动力传递装置还具有与所述行星齿轮机构的第二旋转元件连接的第二马达,
在车速为0时,所述第二马达的转速比所述第一马达的转速大,
在所述车辆逆行时,向所述逆向的车速越大,所述第二马达的转速越大,
所述马达指令确定部确定向所述第一马达输送的指令扭矩和向所述第二马达输送的指令扭矩,以获得所述要求牵引力。
3.如权利要求1或2所述的作业车辆,其特征在于,还具有:
用于辅助所述马达的辅助马达;
用于将所述辅助马达切换为辅助所述马达的状态和不辅助所述马达的状态的马达切换机构;
检测车辆的倾斜角的倾斜角检测部,
所述控制部还具有:
马达辅助判定部,其判定所述倾斜角是否为规定的角度阈值以上;
马达切换控制部,其在所述倾斜角为规定的角度阈值以上时,控制所述马达切换机构而使所述辅助马达处于辅助所述马达的状态。
4.如权利要求1至3中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
在所述牵引力辅助控制中,所述牵引力辅助部根据向所述逆向的车速的增大而使所述要求牵引力增大。
5.如权利要求4所述的作业车辆,其特征在于,
从所述牵引力辅助控制的开始、到向所述逆向的车速为规定的速度范围以内时,与向所述逆向的车速比规定的速度范围大时相比,使所述要求牵引力缓慢增大。
6.如权利要求1至5中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
在所述前进后退操作部件的位置位于所述前进位置,并且向后方的车速为所述规定的速度阈值以上时,所述逆行判定部判定车辆正在逆行。
7.如权利要求1至6中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
在所述前进后退操作部件的位置位于所述后退位置,并且向前方的车速为所述规定的速度阈值以上时,所述逆行判定部判定车辆正在逆行。
8.一种作业车辆的控制方法,其特征在于,该作业车辆具有:
发动机;
被所述发动机驱动的液压泵;
被从所述液压泵排出的工作油驱动的工作装置;
被所述发动机驱动的行驶装置;
将来自所述发动机的驱动力传递到所述行驶装置的动力传递装置;
至少被有选择性地切换于前进位置和后退位置,并且用于切换车辆的前进和后退的前进后退操作部件;
加速操作部件;
检测所述加速操作部件的操作量的加速操作检测部;
检测车速的车速检测部,
所述动力传递装置具有:
输入轴;
输出轴;
具有行星齿轮机构并将所述输入轴的旋转传递到所述输出轴的齿轮机构;
与所述行星齿轮机构的旋转元件连接的马达,
所述动力传递装置构成为,通过使所述马达的转速变化,使相对于所述输入轴的所述输出轴的转速比变化,
所述作业车辆的控制方法具有:
基于要求牵引力特性,确定与所述输出转速对应的所述要求牵引力的步骤,该要求牵引力特性被设定为规定所述动力传递装置的所述输出轴的转速即输出转速与要求牵引力之间的关系,并根据所述加速操作部件的所述操作量的增大来增大所述要求牵引力;
确定向所述马达输送的指令扭矩,以获得所述要求牵引力的步骤;
在向与所述前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速成为规定的速度阈值以上时,判定车辆正在逆行的步骤;
进行牵引力辅助控制的步骤,该牵引力辅助控制在判定所述车辆正在逆行时,使向与所述前进后退操作部件的位置对应的行进方向的所述要求牵引力增大。
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