CN116096966A - 作业车辆 - Google Patents

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CN116096966A CN202280005794.3A CN202280005794A CN116096966A CN 116096966 A CN116096966 A CN 116096966A CN 202280005794 A CN202280005794 A CN 202280005794A CN 116096966 A CN116096966 A CN 116096966A
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小林启之
金子悟
伊藤德孝
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Abstract

作业车辆(1)具有控制行驶驱动力和作业驱动力的主控制器(100)。主控制器(100)具有：行驶剩余时间计算部(111)，其计算到达目标上升运行距离为止的剩余时间作为行驶剩余时间(tC)；作业剩余时间计算部(112)，其计算到达目标斗杆角为止的剩余时间作为作业剩余时间(tI)；上升运行判定部(113)，其判定是否是进行上升运行的状态；校正率设定部(114)，其根据行驶剩余时间(tC)、作业剩余时间(tI)和上升运行判定标志，设定调整行驶驱动转矩的行驶校正率(ηC)和调整作业驱动转矩的作业校正率(ηI)；以及发动机转矩分配计算部(115)，其根据行驶校正率(ηC)和作业校正率(ηI)，计算行驶驱动转矩指令和作业驱动转矩指令。

Description

作业车辆
技术领域
本发明涉及用于装载作业的轮式装载机等作业车辆。
本申请根据2021年3月24日申请的日本申请2021-049604号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
作为作业车辆，例如已知具有用于使车身移动的行驶装置和具有用于挖掘砂土等的铲斗及斗杆的作业装置的轮式装载机。在将这样的作业车辆挖掘而装入铲斗的砂土等堆积于自卸卡车等装载对象时，进行一边使车身前进至装载对象一边使斗杆上升的称为上升运行的动作。伴随该上升运行的操作需要斗杆操作杆、加速踏板及制动踏板的操作，要求复杂的操作，因此，操作员的负担大。除此之外，若以快速前进至装载对象之前，并且在装载对象之前斗杆上提至所需的高度的方式进行操作，则搬运作业的效率和燃料效率双方变好，因此，操作员根据状况进行精密的操作。
例如，在专利文献1中公开了一种作业车辆，控制从动力产生装置向驱动轮传递的传递转矩，以便第一比率与第二比率之差为0，所述第一比率是与铲斗所进行的挖掘后车身行驶至排出挖掘物的位置的目标行驶距离对应的值和与开始前进后斗杆上升的目标上升量对应的值之比，所述第二比率是与开始前进后实际行驶的距离对应的值和与前进开始后斗杆实际上升的量对应的值之比。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/083753号
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的作业车辆中，在进行伴随上升运行的操作的情况下，控制行驶驱动力以便维持目标行驶距离与目标上升量的比率。因此，在上升运行的动作开始时的铲斗的高度高的情况下、到装载对象为止的路面为向上倾斜的情况下，未对行驶装置进行控制，因此，在达到目标行驶距离之前将达到目标上升量，可能导致搬运作业的效率及燃料效率的降低。为了抑制搬运作业的效率及燃料效率的降低，操作员需要在上升运行的动作中调整斗杆操作杆及加速踏板的操作量，进行复杂且精密的操作，以便在装载对象之前斗杆上提至所需的高度。因此，操作员的负担依然大。
本发明是为了解决这样的技术课题而完成的，其目的在于，提供一种能够减轻装载作业时的操作员进行的操作的负担的作业车辆。
用于解决课题的手段
本发明的作业车辆具有：行驶装置，其使车身行驶；行驶原动机，其向所述行驶装置供给行驶驱动力；作业装置，其被设置于所述车身，并具有能够沿上下方向转动的斗杆；作业原动机，其向所述作业装置供给作业驱动力；行驶状态检测装置，其检测包含车速和行驶距离的所述车身的行驶状态；作业状态检测装置，其检测包含所述斗杆的角度的所述作业装置的作业状态；控制装置，其控制所述行驶原动机和所述作业原动机，其特征在于，所述控制装置根据由所述行驶状态检测装置检测出的所述车身的行驶状态和由所述作业状态检测装置检测出的所述作业装置的作业状态，判定在装载作业时是否满足确定所述车身的前进行驶中的所述斗杆的上升的特定条件，在判定为满足所述特定条件的情况下，根据由所述行驶状态检测装置检测出的所述车速和所述行驶距离、由所述作业状态检测装置检测出的所述斗杆的角度、预先设定的目标行驶距离、预先设定的目标斗杆角，设定用于调整所述行驶驱动力的行驶校正率和用于调整所述作业驱动力的作业校正率，根据所设定的所述行驶校正率和所述作业校正率，来控制所述行驶原动机的所述行驶驱动力和所述作业原动机的所述作业驱动力。
在本发明的作业车辆中，控制装置根据由行驶状态检测装置检测出的车速和行驶距离、由作业状态检测装置检测出的斗杆的角度、预先设定的目标行驶距离、预先设定的目标斗杆角来设定行驶校正率和作业校正率，根据所设定的行驶校正率和作业校正率来控制行驶原动机的行驶驱动力和作业原动机的作业驱动力。由此，能够一边调整行驶驱动力与作业驱动力的平衡一边使前进行驶完成的时刻与斗杆上升完成的时刻一致，因此，能够减轻操作员的负担。另外，由此能够缩短装载作业的时间，能够实现装载作业的作业效率的提高以及燃料效率的提高。
发明效果
根据本发明，能够减轻装载作业中的操作员的操作的负担。
附图说明
图1是表示第一实施方式的作业车辆的侧视图。
图2是表示第一实施方式的作业车辆的系统结构图。
图3是用于对作业车辆的基本搬运作业进行说明的图。
图4是用于对伴随上升运行的操作进行说明的图。
图5是表示作业车辆的主控制器的框图。
图6是用于对铲斗角进行说明的图。
图7是表示设定校正率的表的一例的图。
图8A是表示杆操作量与泵要求流量的关系的图。
图8B是表示行驶电动机的旋转速度与行驶要求转矩的关系的图。
图9是表示主控制器的控制处理的流程图。
图10是用于对第一实施方式的作业车辆的效果(与比较例的比较)进行说明的图。
图11是用于对第二实施方式的作业车辆的效果(与比较例的比较)进行说明的图。
图12是表示第三实施方式的作业车辆的主控制器的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的作业车辆的实施方式进行说明。在附图的说明中，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，在以下的说明中，列举作业车辆为轮式装载机的例子进行说明，但本发明的作业车辆并不限定于轮式装载机，也可以是叉车、升降卡车、伸缩臂叉车等。另外，在以下的说明中，列举采用以发动机及发电电动机为驱动源的混合动力系统的例子进行说明，但也可以采用仅使用发动机的系统。并且，在以下的说明中，上下、左右、前后的方向以及位置以作业车辆的通常的使用状态、即车轮与地面接触的状态为基准。
[第一实施方式]
图1是表示第一实施方式的作业车辆的侧视图。如图1所示，本实施方式的作业车辆1例如是电动驱动式的轮式装载机，具有搭载了电动式的行驶装置11的车身8和设置于车身8的前部的多关节型的作业装置6。车身8是铰接操舵式(车身弯折式)的车身，具有：前部车身8A、后部车身8B、以及将前部车身8A与后部车身8B连结的中央连接部8C。在前部车身8A安装有上述作业装置6，在后部车身8B配置有驾驶室12以及发动机室16。另外，在驾驶室12设置有操作员操作作业车辆1的各种操作部件(51～58)，在发动机室16收纳有发动机20、液压泵30A、30B、30C以及阀等液压设备(参照图2)。
作业装置6具有沿上下方向转动自如地安装于前部车身8A的左右一对斗杆(也称为提升斗杆)2、与斗杆2的前端部分连结且以能够沿上下方向转动的方式安装的铲斗3。在本实施方式中，作为用于使铲斗3工作的连杆机构，采用Z连杆式(双臂曲柄式)的连杆机构。
图2是表示第一实施方式的作业车辆的系统结构图。如图2所示，作业车辆1具有：发动机20、与发动机20机械连接的发电电动机40、与发动机20及发电电动机40机械连接的液压泵30A、30B、30C、由从液压泵30A排出的工作油驱动的斗杆缸4及铲斗缸5、控制从液压泵30A排出的工作油的前控制部31、由从液压泵30B排出的工作油驱动的制动缸17及驻车制动缸18、控制从液压泵30B排出的工作油的制动控制部32、由从液压泵30C排出的工作油驱动的转向缸15、控制从液压泵30C排出的工作油的转向控制部33、以及由发电电动机40发出的电力驱动的上述行驶装置11。
发动机20是一次原动机，由柴油发动机等内燃机构成。发电电动机40通过从发动机20输出的转矩而旋转。
液压泵30A、30B、30C由从发动机20输出的转矩驱动而排出作为工作流体的工作油。此外，在发电电动机40作为电动机发挥功能的情况下，液压泵30A、30B、30C由发动机20及发电电动机40输出的转矩驱动。
从液压泵30A排出的工作油经由前控制部31向斗杆缸4及铲斗缸5供给。前控制部31通过控制从液压泵30A排出的工作油的压力、速度及流动方向，控制斗杆缸4及铲斗缸5的伸缩动作。
斗杆缸4由液压缸构成，通过从液压泵30A供给的工作油进行伸缩，通过该伸缩动作使斗杆2沿上下方向转动。斗杆缸4以与左右一对斗杆2对应的方式成为一对。铲斗缸5由液压缸构成，通过从液压泵30A供给的工作油进行伸缩，通过该伸缩动作使铲斗3沿上下方向转动。在本实施方式中，液压泵30A构成向作业装置6供给作业驱动力的作业原动机。
从液压泵30B排出的工作油经由制动控制部32向制动缸17及驻车制动缸18供给。制动控制部32通过控制从液压泵30B排出的工作油的压力、速度及流动方向，控制制动缸17及驻车制动缸18的伸缩动作。
从液压泵30C排出的工作油经由转向控制部33向转向缸15供给。转向控制部33通过控制从液压泵30C排出的工作油的压力、速度及流动方向，控制转向缸15的伸缩动作。转向缸15由液压缸构成，为左右一对，并设置为连结前部车身8A和后部车身8B。
行驶装置11具有：安装于前部车身8A的前轮7A(车轮7)、安装于后部车身8B的后轮7B(车轮7)、以及将来自行驶电动机43的动力向车轮7传递的动力传递装置。车轮7通过行驶电动机43的驱动而旋转，使作业车辆1前进后退。动力传递装置例如构成为包含车轴、差动装置、传动轴等。
行驶电动机43构成二次原动机，接受由发电电动机40发出的电力而旋转。并且，在本实施方式中，发电电动机40及行驶电动机43构成向行驶装置11供给行驶驱动力的行驶原动机。
另外，作业车辆1还具有：主控制器(控制装置)100，其进行车辆整体的控制；发电电动机用逆变器41，其根据来自主控制器100的发电电压指令来控制发电电动机40；行驶电动机用逆变器42，其根据来自主控制器100的行驶驱动转矩指令来控制行驶电动机43的转矩；以及各种操作部件(51～58)，它们被设置在驾驶室12内。
在驾驶室12设置有：前进后退开关51，其切换车身8的前进(F)和后退(R)；斗杆操作杆52，其用于操作斗杆2；铲斗操作杆53，其用于操作铲斗3；模式切换开关(模式切换装置)54，其切换自动模式和手动模式；方向盘55，其用于指示车身8的左右行进方向；驻车制动开关56，其用于使驻车制动器工作；加速踏板58，其用于使车身8加速；以及制动踏板57，其用于使车身8减速。
并且，若操作斗杆操作杆52，则通过斗杆缸4的伸缩动作，斗杆2沿上下方向转动(俯仰运动)。若操作铲斗操作杆53，则铲斗3通过铲斗缸5的伸缩动作沿上下方向转动(推压动作或倾卸动作)。
若操作方向盘55，则伴随转向缸15的伸缩动作，前部车身8A相对于后部车身8B以中央连接部8C为中心向左右弯折(转舵)。
在前进后退开关51被操作到前进(F)侧的状态下，若踩踏加速踏板58，则车轮7向前进方向旋转，车身8前进行驶。另一方面，在前进后退开关51被向后退(R)侧操作的状态下，若踩踏加速踏板58，则车轮7向后退方向旋转，车身8后退行驶。
模式切换开关54是能够手动切换自动模式和手动模式的开关。自动模式是执行后述的行驶校正率和作业校正率的设定的执行模式，换言之，是根据作业车辆1的车速和斗杆角(斗杆2的角度)来控制加速踏板58的踩踏量和斗杆操作杆52的操作量的模式。与之相对地，手动模式是禁止行驶校正率和作业校正率的设定执行的禁止模式，换言之，是不根据车速和斗杆角来控制加速踏板58的踩踏量和斗杆操作杆52的操作量的模式。
即，该模式切换开关54具有自动模式位置和手动模式位置。模式切换开关54在被操作到自动模式位置的情况下，被设定为自动模式，因此，向主控制器100输出表示被设定为自动模式的信号。另外，模式切换开关54在被操作到手动模式位置的情况下，被设定为手动模式，因此，向主控制器100输出表示被设定为手动模式的信号。
主控制器100由具有作为动作电路的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)101、作为存储装置的ROM(Read Only Memory，只读存储器)102以及RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)103、输入接口104、输出接口105、以及其他周边电路的微型计算机构成。此外，主控制器100可以由1个微型计算机构成，也可以由多个微型计算机构成。
主控制器100的ROM102是EEPROM等非易失性存储器，储存有能够执行各种运算的程序。即，主控制器100的ROM102是能够读取实现本实施方式的功能的程序的存储介质。RAM103是易失性存储器，是在与CPU101之间直接进行数据的输入输出的工作存储器。RAM103在CPU101对程序进行运算执行的期间，暂时存储必要的数据。此外，主控制器100也可以还具有闪存、硬盘驱动器等存储装置。
CPU101是将存储在ROM102中的程序在RAM103中展开并进行运算执行的处理装置，按照程序对从输入接口104以及ROM102、RAM103取入的信号进行规定的运算处理。
来自各种操作部件的操作信号和来自各种传感器的传感器信号被输入到输入接口104。输入接口104将所输入的信号转换为能够由CPU101进行运算。输出接口105生成与CPU101中的运算结果相应的输出用的信号，将该信号向前控制部31、制动控制部32、转向控制部33、发电电动机用逆变器41以及行驶电动机用逆变器42等输出。
主控制器100根据通过操作员的操作而输入的操作信号和由各种传感器检测出的传感器信号，统一控制前控制部31、制动控制部32、转向控制部33、发电电动机用逆变器41以及行驶电动机用逆变器42。
作为输入到主控制器100的操作信号，有从加速踏板58输出的表示加速踏板58的操作量的加速信号、从制动踏板57输出的表示制动踏板57的操作量的制动信号、从斗杆操作杆52输出的表示斗杆操作杆52的操作量的斗杆信号、从铲斗操作杆53输出的表示铲斗操作杆53的操作量的铲斗信号、从方向盘55输出的表示方向盘55的操作量的转向信号、以及从前进后退开关51输出的表示前进后退开关51的操作位置的行进方向信号等。另外，作为输入到主控制器100的操作信号，有从模式切换开关54输出的表示模式切换开关54的操作位置的模式切换信号。
并且，作为输入到主控制器100的传感器信号，有表示由设置在将车身8和斗杆2连结的连结轴的斗杆相对角传感器62检测出的角度的信号、以及表示由设置在将斗杆2和铲斗3连结的连结轴的铲斗相对角传感器63检测出的角度的信号。斗杆相对角传感器(作业状态检测装置)62例如是检测斗杆2相对于车身8的相对角(倾斜角)的电位计，将表示检测出的角度的信号输出到主控制器100。车身8相对于地面(行驶面)的角度恒定，因此，由斗杆相对角传感器62检测的角度相当于斗杆2相对于地面的相对角(倾斜角)。铲斗相对角传感器(作业状态检测装置)63例如是检测铲斗3相对于斗杆2的相对角(倾斜角)的电位计，将表示检测出的角度的信号输出到主控制器100。
另外，作为输入到主控制器100的传感器信号，有表示由车速传感器61检测出的车速的信号。车速传感器(行驶状态检测装置)61检测作业车辆1的车速，将表示检测出的车速的信号输出到主控制器100。并且，作为输入到主控制器100的传感器信号，有表示由多个旋转速度传感器检测出的发动机20、发电电动机40、液压泵30A、30B、30C及行驶电动机43的旋转速度的信号、表示由多个压力传感器检测出的液压泵30A、30B、30C的排出压、液压缸的压力(负载压)等的信号。
主控制器100根据斗杆操作杆52的操作方向及操作量、和铲斗操作杆53的操作方向及操作量，向前控制部31输出前控制指令。如上所述，前控制部31根据来自主控制器100的前控制指令，调整从液压泵30A排出的工作油的压力、速度及流动方向，使斗杆缸4及铲斗缸5进行动作。前控制部31具有控制从液压泵30A排出的工作油的流动的方向控制阀、以及生成输入到该方向控制阀的先导室的先导压的电磁阀等。
主控制器100根据制动踏板57的操作量及驻车制动开关56的操作位置，向制动控制部32输出制动控制指令。制动控制部32根据来自主控制器100的制动控制指令，调整从液压泵30B排出的工作油的压力、速度及方向，使用于使制动器发挥功能的制动缸17和用于使驻车制动器发挥功能的驻车制动缸18进行动作。制动控制部32具有控制从液压泵30B排出的工作油的流动的方向控制阀、以及生成输入到该方向控制阀的先导室的先导压的电磁阀等。
主控制器100根据方向盘55的操作方向及操作量，向转向控制部33输出转向控制指令。转向控制部33根据来自主控制器100的转向控制指令，调整从液压泵30C排出的工作油的压力、速度及方向，使转向缸15进行动作。转向控制部33具有控制从液压泵30C排出的工作油的流动的方向控制阀、以及生成输入到该方向控制阀的先导室的先导压的电磁阀等。
发电电动机用逆变器41及行驶电动机用逆变器42通过直流部(直流母线)44连接。此外，本实施方式的作业车辆1不具有与直流部44连接的蓄电装置。发电电动机用逆变器41根据来自主控制器100的发电电压指令，利用从发电电动机40供给的电力来控制直流部44的总线电压。行驶电动机用逆变器42根据主控制器100的行驶驱动转矩指令，利用直流部44的电力来驱动行驶电动机43。
在此，参照图3和图4对完成本发明的经过进行说明。
图3是用于对作业车辆的基本搬运作业进行说明的图，图4是用于对伴随上升运行的操作进行说明的图。在搬运作业中，作业车辆1进行挖掘砂土、矿物等(搬运物)并向自卸卡车等装载对象92装载的作业。图3表示作为进行该搬运作业时的方法的1个的V形装载。
具体而言，作业车辆1首先如图3的箭头X1所示，朝向地山等挖掘对象物91前进。接着，作业车辆1以插入挖掘对象物91的形式将铲斗3贯入挖掘对象物91，操作斗杆2及铲斗3而将砂土、矿物等搬运物装入铲斗3。之后，作业车辆1以使装入铲斗3的搬运物不洒落的方式将铲斗3向近前铲起(进行推压动作)。由此，挖掘作业完成。挖掘作业完成后，作业车辆1如图3的箭头X2所示，暂时后退。接着，如图3的箭头Y1所示，作业车辆1朝向装载对象92前进。
此时，如图4所示，作业车辆1的操作员操作斗杆操作杆52使斗杆2上升，并且操作方向盘55和加速踏板58使车身8(即，作业车辆1)朝向装载对象92前进。并且，在装载对象92的近前使车身8停止。在图3中，用虚线表示在装载对象92的近前停止的状态的作业车辆1。
之后，操作员操作铲斗操作杆53，使铲斗3进行倾卸动作，由此，将铲斗3内的搬运物装载到装载对象92的货箱(即，卸载铲斗3内的搬运物)。由此，装载作业完成。并且，将图4所示的这一系列的操作称为上述“伴随上升运行的操作”，将上升运行时斗杆2上提至卸载所需的高度时的作业车辆1的行驶距离称为“上升运行距离”。在上升运行后，如图3的箭头Y2所示，作业车辆1再次后退，返回到原来的位置。
包含这样的挖掘作业和装载作业的一系列的作业称为“V形装载”，占作业车辆1的全部作业时间的大多数。因此，为了减轻操作员的负担，降低这一系列的作业的负担是有效的。在此，负担是指在包含挖掘作业和装载作业的一系列作业中，操作员变更了加速踏板58、斗杆操作杆52等操作部件的操作量的次数，操作次数越少则操作员的负担越少。
在装载作业中，操作员在上升运行的动作开始时将斗杆操作杆52操作至尽头(全杆)，并且将加速踏板58操作至尽头(全加速)，在全杆且全加速的状态下，在装载对象92的近前将斗杆角上提至卸载所需的高度，这对于操作员来说是负担少且作业效率和燃料效率良好的装载作业。以下，将该操作称为“伴随简易上升运行的操作”。
但是，如上所述，在上升运行的动作开始时的铲斗的高度较高的情况下或到装载对象92为止的路面向上倾斜的情况下，若进行伴随简易上升运行的操作，则行驶装置11的驱动力(行驶驱动力)不足，作业装置6的驱动力(作业驱动力)过剩，在装载对象92的跟前斗杆2上提。即，上升运行距离变短。此时，在作业装置6的操作结束的状态下向装载对象92的近前前进，因此，仅操作行驶装置11的时间变长，作业效率及燃料效率降低。为了防止该情况，操作员需要在上升运行的动作中松开斗杆操作杆52，以在装载对象92的近前将斗杆2上提的方式持续取得行驶驱动力与作业驱动力的平衡。因此，操作员的负担增加。
因此，本申请发明人反复进行了深入研究，结果发现，在操作员进行伴随简易上升运行的操作时，使斗杆2在装载对象92的近前上提所需的行驶驱动力与作业驱动力的平衡为适当的平衡，由此，能够减轻操作员的负担。
此外，行驶驱动力与作业驱动力的适当的平衡根据作业车辆1的行驶距离、斗杆角、车速以及斗杆角速度而变化。在上升运行的动作中的某一时刻的行驶距离和斗杆角中，相对于车速，斗杆角速度越快，越需要抑制作业驱动力。另一方面，在上升运行的动作中的某一时刻的行驶距离和斗杆角中，相对于斗杆角速度，车速越快，越需要抑制行驶驱动力。在本实施方式中，在装载作业时，根据作业车辆1的行驶距离、斗杆角、车速及斗杆角速度来调整行驶驱动力与作业驱动力的平衡，由此，能够实现操作员的负担的减轻。
因此，如图5所示，本实施方式的主控制器100具有：行驶剩余时间计算部111，其计算车身8(即，作业车辆1)到达目标上升运行距离(目标行驶距离)为止的剩余时间作为行驶剩余时间tC；作业剩余时间计算部112，其计算斗杆2到达目标斗杆角为止的剩余时间作为作业剩余时间tI；上升运行判定部113，其判定作业车辆1是否是在装载作业中进行上升运行的状态；校正率设定部114，其根据由行驶剩余时间计算部111计算出的行驶剩余时间tC、由作业剩余时间计算部112计算出的作业剩余时间tI、由上升运行判定部113判定出的上升运行判定标志，设定用于调整行驶驱动转矩的行驶校正率ηC和用于调整作业驱动转矩的作业校正率ηI；以及发动机转矩分配计算部115，其根据由校正率设定部114设定的行驶校正率ηC和作业校正率ηI，计算用于控制行驶驱动转矩的行驶驱动转矩指令和用于控制作业驱动转矩的作业驱动扭矩指令。
行驶剩余时间计算部111根据作业车辆1的行驶距离和车速，计算行驶剩余时间tC。行驶剩余时间tC例如通过下述数学式(1)计算。
[数学式1]
Figure BDA0004096976410000111
在数学式(1)中，dRR是目标上升运行距离，d1是从上升运行开始时刻t0起经过预定时间之后的时刻t1处的行驶距离，v1是时刻t1处的作业车辆1的车速。目标上升运行距离是根据经验值等而预先设定的，例如，操作员根据迄今为止的经验值来设定目标上升运行距离，将所设定的目标上升运行距离输入至主控制器100。作业车辆1的车速由上述车速传感器61检测。此外，作业车辆1的车速也可以根据由检测构成动力传递装置的轴的旋转速度的旋转编码器(行驶状态检测装置)检测的信息来计算。另一方面，行驶距离可以根据行驶电动机43的旋转速度以及转速来计算，也可以根据由车速传感器61检测出的车速和行驶时间来计算。
作业剩余时间计算部112根据作业车辆1的斗杆角和斗杆角速度，计算作业剩余时间tI。作业剩余时间tI例如通过下述数学式(2)计算。
[数学式2]
Figure BDA0004096976410000121
在数学式(2)中，θRR为目标斗杆角，θ1为从上升运行开始时刻t0起经过规定时间之后的时刻t1处的斗杆角，vθ1为时刻t1处的作业车辆1的斗杆角速度。目标斗杆角是根据装载对象92的货箱的高度而预先设定的。斗杆角由斗杆相对角传感器62检测。以由斗杆相对角传感器62检测出的斗杆角为基础，通过主控制器100计算斗杆角速度。
上升运行判定部113根据由传感器等检测出的车身8的行驶状态及作业装置6的作业状态，判定在装载作业中是否满足确定车身8的前进行驶中的斗杆2的上升的特定条件。在本实施方式中，上升运行判定部113根据由传感器等检测到的加速踏板58的操作状态和由传感器等检测到的斗杆2和铲斗3的状态，判定工作车辆1是否是进行上升运行作业的状态。更具体而言，上升运行判定部113根据铲斗角θ、加速踏板58的操作量和斗杆操作杆52的操作量，判定工作车辆1是否是进行上升运行作业的状态。
图6是用于对铲斗角进行说明的图。如图6所示，铲斗角θ是铲斗3相对于基准面90的倾斜角度。在本实施方式中，基准面90是被设定为与地面(行驶面)平行的面。在铲斗3的刃部39的底面与基准面90平行的状态下，铲斗角θ为0°。若铲斗3通过推压动作而转动，则铲斗角θ伴随该转动而增加。换言之，若铲斗3通过倾卸动作而转动，则铲斗角θ伴随该转动而减少。根据由上述斗杆相对角传感器62检测出的斗杆2相对于基准面90的相对角和由上述铲斗相对角传感器63检测出的铲斗3相对于斗杆2的相对角，通过主控制器100计算该铲斗角θ。
当铲斗角θ为预先确定的第一角度阈值θa以上且加速踏板58和斗杆操作杆52的操作量增加时，上升运行判定部113判定为开始了上升运行，将上升运行判定标志设定为开启。关于上升运行判定标志，当作业车辆1为进行上升运行的状态时，设定为开启，当上升运行结束时，设定为关闭。
第一角度阈值θa是用于上升运行开始的判定的阈值，根据作业装置6的铲取姿势来设定，预先存储在主控制器100的ROM102中。作业装置6的铲取姿势是铲斗3的上表面相对于地面大致平行的姿势。
另外，上升运行判定部113在判定为开始了上升运行之后，当铲斗角θ为第二角度阈值θb(例如，0°左右)以下时，判定为上升运行结束，将上升运行判定标志设定为关闭。
第二角度阈值θb是用于判定在开始了上升运行之后上升运行是否结束的阈值，例如能够采用铲斗3的倾卸动作完成且铲斗3为卸载姿势的状态的铲斗角θ。即，上升运行判定部113在判定为开始了上升运行之后检测到铲斗3为卸载姿势的情况下，判定为上升运行结束。此外，在此，在加速踏板58及斗杆操作杆52的操作量为0时，也可以判断为上升运行结束。
在模式切换开关54被设定为自动模式的情况下，校正率设定部114根据由行驶剩余时间计算部111计算出的行驶剩余时间tC、由作业剩余时间计算部112计算出的作业剩余时间tI以及由上升运行判定部113判定出的上升运行判定标志来设定行驶校正率ηC和作业校正率ηI。行驶校正率ηC和作业校正率ηI分别取0～100％的值。
具体而言，校正率设定部114首先根据由行驶剩余时间计算部111计算出的行驶剩余时间tC和由作业剩余时间计算部112计算出的作业剩余时间tI，如下述数学式(3)那样计算剩余时间差分ΔtC-I。
[数学式3]
ΔtC-I＝tC-tI···(3)
接着，校正率设定部114根据计算出的剩余时间差分ΔtC-I和预先制作的校正率图表来设定行驶校正率ηC和作业校正率ηI。图7是用于设定行驶校正率ηC和作业校正率ηI的校正率图表的一例。在图7中，虚线所示的是剩余时间差分ΔtC-I与行驶校正率ηC对应起来的图表，实线所示的是剩余时间差分ΔtC-I与作业校正率ηI对应起来的图表。
图7所示的校正率图表预先根据实验数据等制作，被预先存储在主控制器100的ROM102中。如图7所示，剩余时间差分ΔtC-I越大，作业校正率ηI越大，剩余时间差分ΔtC-I越小，行驶校正率ηC越大。这样，在作业车辆1的装载作业时进行了伴随简易上升运行的操作的情况下，与行驶剩余时间tC相比作业剩余时间tI越短，作业校正率ηI越大，因此，能够迅速地降低作业驱动转矩(作业驱动力)。其结果是，斗杆2的上升速度被大幅限制。另一方面，与行驶剩余时间tC相比作业剩余时间tI越长，行驶校正率ηC越大，因此，能够迅速地降低行驶驱动转矩(行驶驱动力)。其结果是，作业车辆1的车速被较大地限制。
并且，在进行伴随上升运行的操作的期间，由行驶剩余时间计算部111计算出的行驶剩余时间tC和由作业剩余时间计算部112计算出的作业剩余时间tI变化，因此，根据行驶剩余时间tC以及作业剩余时间tI设定出的行驶校正率ηC以及作业校正率ηI也变化。
另一方面，在模式切换开关54被设定为手动模式的情况下，校正率设定部114禁止行驶校正率ηC以及作业校正率ηI的设定执行。该情况下，将行驶校正率ηC以及作业校正率ηI保持为恒定的值(例如，0％左右)。
发动机转矩分配计算部115根据由校正率设定部114设定的校正率ηC、ηI、发动机输出转矩TE、辅机要求转矩TAUX_REQ、作业要求转矩TI_REQ及行驶要求转矩TC_REQ，计算作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM。
发动机输出转矩TE、辅机要求转矩TAUX_REQ、作业要求转矩TI_REQ及行驶要求转矩TC_REQ由主控制器100分别计算。发动机输出转矩TE是在当前的发动机旋转速度下能够输出的最大转矩。主控制器100例如参照存储在ROM102中的发动机输出转矩曲线，根据由发动机旋转速度传感器检测出的发动机旋转速度来计算发动机输出转矩TE。
辅机要求转矩TAUX_REQ根据通过由发电电动机40发出的电力进行动作的多个辅机的动作状态来计算。主控制器100设定发动机旋转速度的目标值(例如1800rpm)。由主控制器100设定的发动机旋转速度的目标值输出到发动机控制器(未图示)。发动机控制器控制燃料喷射装置(未图示)，以使由发动机旋转速度传感器检测的发动机旋转速度为目标值。
另外，主控制器100根据斗杆操作杆52的操作量及铲斗操作杆53的操作量来计算作业要求转矩TI_REQ。图8A是表示杆操作量与泵要求流量的关系的泵要求映射的一例。该泵要求映射被预先存储在主控制器100的ROM102中。主控制器100首先参照图8A所示的泵要求流量映射，根据杆操作量(杆信号)来决定泵要求流量。泵要求流量映射设定成泵要求流量与杆操作量大致成比例，杆操作量越大，泵要求流量越大。此外，泵要求流量映射有基于斗杆操作杆52的操作量的映射和基于铲斗操作杆53的操作量的映射，由各个映射决定的流量中的大的一方被决定为泵要求流量。
接着，主控制器100根据上述泵要求流量和由压力传感器检测出的液压泵30A的排出压计算液压要求动力，根据计算出的液压要求动力和由旋转速度传感器检测出的发动机20的旋转速度计算作业要求转矩TI_REQ。杆操作量越大，作业要求转矩TI_REQ越大。
另外，主控制器100根据行驶电动机43的旋转速度以及加速踏板58的操作量(加速信号)，计算行驶要求转矩TC_REQ。图8B是表示行驶电动机的旋转速度与行驶要求转矩的关系的行驶电动机43的转矩映射的一例。该转矩映射被预先存储在主控制器100的ROM102中。在ROM102中存储有多个与加速信号相应的转矩映射(转矩曲线)，以使行驶电动机43的转矩与加速信号的增减相应地增减。转矩映射被设定为，加速信号越大，行驶要求转矩TC_REQ越大，行驶电动机43的旋转速度越快，行驶要求转矩TC_REQ越小。
另外，主控制器100选择与加速信号的大小(加速踏板58的操作量的大小)对应的转矩映射(转矩曲线)，根据行驶电动机43的旋转速度来计算行驶要求转矩TC_REQ。例如，在加速踏板58被全操作时(加速信号最大时)，选择实线的转矩映射(参照图8B)。主控制器100参照选择出的转矩映射，根据行驶电动机43的旋转速度来计算行驶要求转矩TC_REQ。此外，在设置变速器的情况下，主控制器100还考虑变速器的变速比来计算行驶要求转矩TC_REQ。
并且，发动机转矩分配计算部115首先根据由主控制器100计算出的作业要求转矩TI_REQ和由校正率设定部114设定的作业驱动转矩的校正率ηI，计算作业目标转矩TI_TGT。作业目标转矩TI_TGT例如通过数学式(4)计算。
[数学式4]
TI_TGT＝TI_REQ×(1-ηI)···(4)
另外，发动机转矩分配计算部115根据由主控制器100计算出的行驶要求转矩TC_REQ和由校正率设定部114设定的行驶驱动转矩的校正率ηC，计算行驶目标转矩TC_TGT。行驶目标转矩TC_TGT通过数学式(5)计算。
[数学式5]
TC_TGT＝TC_REQ×(1-ηC)···(5)
接着，发动机转矩分配计算部115计算将作业目标转矩TI_TGT、行驶目标转矩TC_TGT、辅机要求转矩TAUX_REQ合计而得的目标转矩合计值TSUM_TGT(TSUM_TGT＝TI_TGT+TC_TGT+TAUX_REQ)。并且，在目标转矩合计值TSUM_TGT为发动机输出转矩TE以下的情况下，发动机转矩分配计算部115将作业目标转矩TI_TGT决定为作业驱动转矩指令TI_COM，将行驶目标转矩TC_TGT决定为行驶驱动转矩指令TC_COM。
另一方面，在目标转矩合计值TSUM_TGT比发动机输出转矩TE大的情况下，发动机转矩分配计算部115决定作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM，使得将作业驱动转矩指令TI_COM、行驶驱动转矩指令TC_COM、辅机要求转矩TAUX_REQ合计而得的指令转矩合计值TSUM_COM不超过发动机输出转矩TE。以下对该决定方法的一例进行说明。
发动机转矩分配计算部115针对目标转矩合计值TSUM_TGT超过发动机输出转矩TE的量(TSUM_TGT-TE)，以使规定值Y乘以作业校正率ηI而得的作业驱动转矩校正值CI与使规定值Y乘以行驶校正率ηC而得的行驶驱动转矩校正值CC之和(CI+CC)相等的方式决定规定值Y。
此时，发动机转矩分配计算部115将从作业目标转矩TI_TGT减去作业驱动转矩校正值CI而得的值决定为作业驱动转矩指令TI_COM，将从行驶目标转矩TC_TGT减去行驶驱动转矩修正值CC而得的值决定为行驶驱动转矩指令TC_COM。由此，不改变作业驱动转矩指令TI_COM与行驶驱动转矩指令TC_COM的比率，以指令转矩合计值TSUM_COM不超过发动机输出转矩TE的方式决定作业驱动转矩指令TI_COM和行驶驱动转矩指令TC_COM。
此外，目标转矩合计值TSUM_TGT比发动机输出转矩TE大的情况下的、作业驱动转矩指令TI_COM和行驶驱动转矩指令TC_COM的决定方法并不限定于此。例如发动机转矩分配计算部115也可以通过进行仅减去作业目标转矩TI_TGT及行驶目标转矩TC_TGT中的一方的校正，来决定作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM，以使指令转矩合计值TSUM_COM不超过发动机输出转矩TE。
以下，参照图9对主控制器100的控制处理进行说明。图9所示的主控制器100的控制处理例如通过接通点火开关(发动机钥匙开关)而开始，在进行了未图示的初始设定之后，以规定的控制周期反复执行。此外，在初始设定中，将上升运行判定标志设定为关闭。
在步骤S110中，行驶剩余时间计算部111如上述那样计算行驶剩余时间tC。
在接着步骤S110的步骤S120中，作业剩余时间计算部112如上述那样计算作业剩余时间tI。
在接着步骤S120的步骤S130中，上升运行判定部113进行上升运行判定标志的设定处理。此时，在铲斗角θ不是第一角度阈值θa以上的情况下，或者在斗杆缸4的底压小于预先确定的压力阈值的情况下，上升运行判定部113判定为上升运行未开始。该情况下，上升运行判定部113将上升运行判定标志保持为关闭。
另一方面，在铲斗角θ为第一角度阈值θa以上且斗杆缸4的底压为预先确定的压力阈值以上的情况下，上升运行判定部113判定为开始了上升运行。该情况下，上升运行判定部113将上升运行判定标志从关闭切换为开启。
当上升运行判定标志的设定处理完成时，控制处理进行到步骤S140。在步骤S140中，主控制器100判定模式切换开关54被设定为自动模式和手动模式中的哪一个。在判定为设定为自动模式的情况下，控制处理前进到步骤S150。另一方面，在判定为设定为手动模式的情况下，控制处理前进到步骤S170。
在步骤S150中，主控制器100判定作业车辆1是否是装载作业中(换言之，作业车辆1是否是进行上升运行的状态)。并且，在上升运行判定标志被设定为开启的情况下，判定为作业车辆1是装载作业中(换言之，作业车辆1是进行上升运行的状态)，控制处理前进到步骤S160。另一方面，在上升运行判定标志被设定为关闭的情况下，判定为作业车辆1不是装载作业中(换言之，作业车辆1不是进行上升运行的状态)，控制处理前进到步骤S170。
在步骤S160中，校正率设定部114如上所述根据行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI来设定行驶校正率ηC和作业校正率ηI。
在接着步骤S160的步骤S170中，发动机转矩分配计算部115如上所述根据校正率ηC、ηI、发动机输出转矩TE、辅机要求转矩TAUX_REQ、作业要求转矩TI_REQ及行驶要求转矩TC_REQ，计算作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM。由此，一系列的控制处理结束。
由发动机转矩分配计算部115计算出的作业驱动转矩指令TI_COM输出到未图示的泵控制器。泵控制器根据作业驱动转矩指令TI_COM及液压泵30A的排出压，生成用于控制液压泵30A的排出容量(排量)的控制信号。泵控制器通过将生成的控制信号向未图示的调节器输出，控制液压泵30A的排出容量。因此，斗杆2由斗杆缸4产生的作业驱动力驱动，铲斗3由铲斗缸5产生的作业驱动力驱动。这样，本实施方式的主控制器100根据上升运行时的行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI来设定作业校正率ηI，根据设定的作业校正率ηI来计算并输出作业驱动转矩指令TI_COM，由此，控制作业驱动转矩。
另外，由发动机转矩分配计算部115计算出的行驶驱动转矩指令TC_COM输出到行驶电动机用逆变器42。行驶电动机用逆变器42根据行驶驱动转矩指令TC_COM驱动行驶电动机43。行驶电动机43产生的转矩经由构成行驶装置11的动力传递装置向构成行驶装置11的车轮7传递。因此，行驶装置11由行驶电动机43产生的行驶驱动力驱动。这样，本实施方式的主控制器100根据上升运行时的行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI来设定行驶校正率ηC，根据设定的行驶校正率ηC来计算并输出行驶驱动转矩指令TC_COM，由此，控制行驶驱动转矩。
以下，参照图10对本实施方式的作业车辆1的作用效果进行说明。在图10中，表示假设到装载对象为止的路面为向上倾斜的情况，本实施方式的作业车辆1进行伴随简易上升运行的操作的例子。另外，为了使本实施方式的作用效果更加明确，一边与不具有自动模式的比较例(即，不考虑校正率ηC、ηI的现有例)相比一边进行说明。此外，在本实施方式的作业车辆1及比较例中，操作员针对各种操作部件的操作过程及操作量相同。
在图10中，用实线表示本实施方式的作业车辆1的主控制器100的动作，用虚线表示比较例的主控制器的动作。图10的横轴表示时刻(经过时间)。图10中的(a)的纵轴表示由校正率设定部114计算出的剩余时间差分ΔtC-I，图10中的(b)的纵轴表示由校正率设定部114设定的行驶校正率ηC，图10中的(c)的纵轴表示由校正率设定部114设定的作业校正率ηI，图10中的(d)的纵轴表示由发动机转矩分配计算部115计算出的行驶驱动转矩指令TC_COM，图10中的(e)的纵轴表示由发动机转矩分配计算部115计算出的作业驱动转矩指令TI_COM。
另外，在图10中，时刻T0是操作员开始伴随简易上升运行的操作，作业车辆1使斗杆2上升，并且开始使车身8前进的时刻。即，时刻T0是上升运行判定标志被设定为开启的时刻。时刻T1是比较例中的斗杆2上升至卸载所需的高度的时刻。时刻T2为比较例中的前进至目标上升运行距离的时刻。时刻Ta是本实施方式中的斗杆2上升至卸载所需的高度且前进至目标上升运行距离的时刻。
如图10中的(a)所示，剩余时间差分ΔtC-I在时刻T0之前小。这是因为，在时刻T0之前，作业车辆1未开始上升运行。并且，在时刻T0，作业车辆1进行斗杆2的上升和车身8的前进行驶，因此，剩余时间差分ΔtC-I变动。在此，假设到装载对象为止的路面为向上倾斜的情况，因此，行驶剩余时间tC比作业剩余时间tI长，剩余时间差分ΔtC-I急剧上升。
如图10中的(b)所示，在本实施方式中，在上升运行判定标志被设定为开启到被设定为关闭的期间(时刻T0～时刻Ta)，即，在由主控制器100判定为进行上升运行的期间，剩余时间差ΔtC-I大，因此，行驶校正率ηC保持小(换言之，保持低)。由此，如图10中的(d)所示，在所有期间，本实施方式的行驶驱动转矩指令高于比较例。
另一方面，如图10中的(c)所示，在本实施方式中，在从时刻T0以后到剩余时间差分ΔtC-I为0的期间，作业校正率ηI增加。因此，如图10中的(e)所示，在从时刻T0以后到剩余时间差分ΔtC-I为0为止的期间，本实施方式的作业驱动转矩指令低于比较例。
另外，如图10中的(e)所示，在本实施方式中，作业驱动转矩指令低于比较例，相应地，目标转矩合计值TSUM_TGT小于比较例。因此，能够分配给行驶驱动转矩指令的发动机输出增加，如图10中的(d)所示，本实施方式的行驶驱动转矩指令高于比较例。
如上所述，在因到装载对象为止的路面的倾斜角的影响使得车速难以提高的状况下，在伴随简易上升运行的操作的情况下，比较例的前进行驶完成的时刻T2比斗杆上升完成的时刻T1长。即，作为比较例，尽管斗杆在较早的阶段提升，但成为了行驶迟缓地接近装载对象92(自卸卡车)的时间被浪费的状态。因此，在比较例中，为了使前进行驶完成的时刻与斗杆上升完成的时刻一致，操作员需要根据车身的行驶距离、车速、斗杆角及斗杆角速度来调整斗杆操作杆。其结果是，操作员的负担增大。
与之相对地，在本实施方式的作业车辆1中，主控制器100根据车身的行驶距离、车速、斗杆角及斗杆角速度，设定行驶校正率ηC和作业校正率ηI，根据所设定的行驶校正率ηC和作业校正率ηI取得作业驱动转矩指令与行驶驱动转矩指令的平衡，因此，斗杆上升完成的时刻长于比较例，前进行驶完成的时刻短于比较例。因此，根据本实施方式的作业车辆1，即使在伴随简易上升运行的操作的情况下，也能够使前进行驶完成的时刻与斗杆上升完成的时刻一致，因此，能够减轻操作员的负担。
另外，这样取得作业驱动转矩指令与行驶驱动转矩指令的平衡，因此，与比较例相比，本实施方式的作业车辆1的上升运行所需的时间短(ΔTP＝T2-Ta，参照图10)，能够提高作业车辆1的装载作业的作业效率。并且，上升运行所需的时间缩短，相应地，能够节省供给至发动机、液压泵、以及发电机等的发动机转矩，因此，与比较例相比，能够提高燃料效率。
如上所述，根据本实施方式的作业车辆1，在上升运行时，根据作业车辆1的行驶距离、车速、斗杆角及斗杆角速度来设定校正率ηC、ηI，因此，能够不依赖于操作员的熟练度，使上升运行时的斗杆上升完成的时刻与前进行驶完成的时刻接近同等。其结果是，能够实现操作员的负担的减轻、作业效率的提高以及燃料效率的提高。
另外，行驶驱动转矩和作业驱动转矩双方以校正率ηC、ηI进行调整，因此，即使是斗杆上升完成的时刻比前进行驶完成的时刻长的情况，也能够使斗杆上升完成的时刻和前进行驶完成的时刻接近同等，因此，能够减轻操作员的负担。并且，行驶驱动转矩和作业驱动转矩双方以校正率ηC、ηI依次进行调整，因此，即使是在中途倾斜角不同的路面状况的情况下，也能够实现操作员的负担的减轻。并且，根据本实施方式的作业车辆1，即使是装入铲斗3的搬运物的量、路面状况按装载周期变化的情况下，或者在上升运行的动作中实时变化的情况下，也能够使行驶驱动转矩与作业驱动转矩的平衡接近适当的值，因此，能够减轻操作员的负担。
[第二实施方式]
以下，参照图11对第二实施方式的作业车辆1进行说明。本实施方式的作业车辆1具有与第一实施方式的作业车辆1一样的结构，但主控制器100的处理与第一实施方式不同。
具体而言，如图11所示，在从上升运行判定标志被设定为开启的时刻T0起经过规定时间ΔTq之后的时刻Tb，行驶剩余时间计算部111计算行驶剩余时间tC，作业剩余时间计算部112计算作业剩余时间tI。校正率设定部114根据计算出的行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI，设定作业校正率ηI和行驶校正率ηC。保持所设定的校正率ηC和ηI，直到上升运行判定标志从开启切换到关闭为止。当上升运行判定标志从开启设定为关闭时，主控制器100将校正率ηC、ηI初始化为基准值ηC0、ηI0。
规定时间ΔTq能够根据作业车辆1的作业内容、性能、主控制器100的计算能力等适当设定。另外，为了提高计算精度，规定时间ΔTq越长越好，例如通过确保0.1秒左右，能够以某种程度的计算精度来计算行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI。另外，从作业车辆1开始上升运行到结束为止的时间(时刻T0～时刻Ta)大致为10秒左右。因此，规定时间ΔTq优选为0.1秒以上且10秒以下的值。
另外，从操作员操作作业车辆1的斗杆操作杆52到斗杆2开始动作为止的时间大致为0.5秒，到用于使斗杆2进行动作的液压增加为止的时间大致为1.5秒。因此，规定时间ΔTq优选设定在0.5秒以上且1.5秒以下的范围内。
主控制器100保持根据在时刻Tb处计算出的行驶剩余时间tC和作业剩余时间tI设定出的校正率ηC、ηI，直到上升运行判定标志从开启切换到关闭为止。由此，即使在上升运行的动作中操作员松开加速踏板58或使斗杆操作杆52返回到原来的位置，或者在上升运行的动作中作业车辆1的车速暂时降低或斗杆角速度降低，校正率ηC、ηI也不变。因此，例如在1次装载作业中，在操作员使作业车辆1前进后退多次或中断上升运行的情况下，能够在第二次以后的作业时预先设定适当的校正率ηC、ηI。
根据本实施方式的作业车辆1，除了能够得到与第一实施方式一样的作用效果之外，还能够如上述那样以较多的作业样式进行装载作业，因此，能够提高装载作业的自由度。
[第三实施方式]
以下，参照图12对第三实施方式的作业车辆1进行说明。本实施方式的作业车辆1在基于校正率设定部114A的行驶校正率以及作业校正率的设定方法上与第一实施方式不同。
具体而言，如图12所示，在上升运行判定标志被设定为开启的情况下，校正率设定部114A在根据由行驶剩余时间计算部111计算出的行驶剩余时间tC和由作业剩余时间计算部112计算出的作业剩余时间tI来设定行驶校正率和作业校正率时，将对参照图7的校正率图表而设定出的校正率ηC乘以加速踏板58的操作量的比率ηacc而得的值设定为行驶校正率ηC′(ηC′＝ηC×ηacc)，将所设定出的行驶校正率ηC′输出至发动机转矩分配计算部115。同样地，校正率设定部114A将对参照图7的校正率图表而设定出的校正率ηI乘以斗杆操作杆52的操作量的比率ηarm而得的值设定为作业校正率ηI′(ηI′＝ηI×ηarm)，将设定出的作业校正率ηI′输出至发动机转矩分配计算部115。此外，加速踏板58的操作量的比率ηacc及斗杆操作杆52的操作量的比率ηarm例如根据经验值等来设定，并预先存储在主控制器100的ROM102中。
由此，本实施方式的主控制器(控制装置)100A以驱动斗杆2的斗杆操作杆52的操作量越少，作业驱动转矩越小的方式控制作业驱动转矩，以驱动车轮7的加速踏板58的操作量越少，行驶驱动转矩越小的方式控制行驶驱动转矩。因此，由于与操作员想要操作作业车辆1的意图直接相关的操作部的操作量与上升运行控制中的校正率成比例，因此，能够进一步反映操作员的意图，能够降低操作员感觉到的不适感。
此外，本发明也考虑各种变形例。
[变形例1]
例如，基于发动机转矩分配计算部115的作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM的计算方法并不限定于上述实施方式中说明的方法。发动机转矩分配计算部115也可以根据由校正率设定部114设定的行驶校正率ηC及作业校正率ηI、发动机输出转矩TE、辅机要求转矩TAUX_REQ、作业要求转矩TI_REQ、以及行驶要求转矩TC_REQ，如以下那样计算作业驱动转矩指令TI_COM及行驶驱动转矩指令TC_COM。
具体而言，发动机转矩分配计算部115首先计算将作业要求转矩TI_REQ、行驶要求转矩TC_REQ及辅机要求转矩TAUX_REQ合计而得的要求转矩合计值TSUM_REQ(TSUM_REQ＝TI_REQ+TC_REQ+TAUX_REQ)。
接着，发动机转矩分配计算部115在计算出的要求转矩合计值TSUM_REQ为发动机输出转矩TE以下的情况下，根据行驶校正率ηC及作业校正率ηI，使规定量从作业要求转矩TI_REQ及行驶要求转矩TC_REQ增加发动机输出转矩TE与要求转矩合计值TSUM_REQ的差分值ΔTE所对应的量，由此，计算作业目标转矩TI_TGT及行驶目标转矩TC_TGT。在该情况下，发动机转矩分配计算部115使将辅机要求转矩TAUX_REQ、作业目标转矩TI_TGT及行驶目标转矩TC_TGT合计而得的目标转矩合计值TSUM_TGT与发动机输出转矩TE相等。
这样，在上升运行中，除了使前进行驶完成的时刻与斗杆上升完成的时刻一致的效果之外，还能够缩短上升运行所需的时间，因此，能够进一步提高作业效率的提高效果。
[变形例2]
另外，在上述实施方式中，对作为向行驶装置11供给动力的行驶原动机使用了行驶电动机43的例子进行了说明，但行驶原动机也可以是多个。例如能够设为使用与前轮7A以1对1的方式直接连结的2个行驶电动机43的结构，或设为使用与4个车轮7以1对1的方式直接连结的4个行驶电动机43的结构，或者设为使前轮7A、后轮7B与行驶电动机43一体化的结构。
[变形例3]
另外，在上述实施方式中，对驱动作业装置6的驱动系统通过利用斗杆缸4及铲斗缸5将从液压泵30A排出的工作油转换为机械能量而将发动机20的动力传递至作业装置6的液压驱动系统的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。驱动作业装置6的驱动系统也可以是电动驱动系统。例如，斗杆缸4及铲斗缸5可以不是液压缸，而是由发电电动机40产生的电力驱动的电动缸。
[变形例4]
另外，在上述实施方式中，对发电电动机用逆变器41和行驶电动机用逆变器42通过直流部44连接的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。发电电动机用逆变器41和行驶电动机用逆变器42也可以是不经由以矩阵变换器为代表的直流部的电力转换装置。
[变形例5]
另外，在上述实施方式中，对不具有与直流部44连接的蓄电装置的作业车辆1的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。也能够将本发明应用于将具有二次电池、电容器等蓄电元件的蓄电装置与直流部44连接来控制直流部44的电压或供给电力的作业车辆。
[变形例6]
另外，判定开始了上升运行的方法以及计算行驶剩余时间和作业剩余时间的方法并不限定于上述实施方式中说明的方法。例如，也可以根据由用于监视作业车辆1的前方的照相机等拍摄装置(作业状态检测装置)拍摄到的图像数据，判定是否开始了上升运行，计算行驶剩余时间和作业剩余时间。另外，也可以根据由监视作业车辆1的前方的红外线传感器(行驶状态检测装置)检测出的信息，判定是否开始了上升运行，计算行驶剩余时间和作业剩余时间。
[变形例7]
另外，在上述实施方式中，为了避免干扰以及噪声的影响，各种判定以及计算所使用的值也可以进行移动平均处理、低通滤波处理。另外，通过对校正率ηC、ηI进行移动平均处理、低通滤波处理，能够抑制车速或斗杆角速度在上升运行开始之后突变而引起的校正率ηC、ηI的剧烈的波动，因此，能够实现操作性的提高。
[变形例8]
另外，在上述实施方式中，对应用于电动驱动式的轮式装载机的例子进行了说明，但本发明也能够应用于液压驱动式的轮式装载机。例如，也可以将本发明应用于采用行驶用液压泵与行驶用液压电动机相互闭回路连接而构成，将发动机20的动力转换为液压并传递至车轮7的HST(Hydraulic Static Transmission，静液压传动)式动力传递装置作为行驶装置的轮式装载机。该情况下，HST液压泵相当于二次原动机。
[变形例9]
另外，在上述实施方式中，对校正率设定部114根据行驶剩余时间和作业剩余时间来设定校正率ηC、ηI的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。校正率设定部114也可以根据车速和斗杆角速度、或者行驶距离和斗杆角来设定校正率ηC、ηI。该情况下，能够减少主控制器100的控制处理的量，因此，能够提高主控制器100的处理速度。
[变形例10]
另外，上述实施方式中说明的主控制器100的功能也可以通过硬件(例如通过集成电路设计执行各功能的逻辑的装置等)来实现它们的一部分或全部。
[变形例11]
并且，在上述实施方式中，对发动机转矩分配计算部115根据行驶要求转矩TC_REQ及行驶校正率ηC计算行驶目标转矩TC_TGT，根据作业要求转矩TI_REQ及作业校正率ηI计算作业目标转矩TI_TGT的例子进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，也可以不将由校正率设定部114设定的行驶校正率ηC以及作业校正率ηI输出到发动机转矩分配计算部115，主控制器100计算将行驶校正率ηC乘以加速踏板58的操作量而得的值作为行驶要求转矩TC_REQ，计算将作业校正率ηI乘以斗杆操作杆52的操作量而得的值作为作业要求转矩TI_REQ。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。上述的实施方式以及变形例是为了容易理解地说明本发明而例示的，并不限定于必须具有所说明的全部结构。另外，能够将某实施方式、变形例的结构的一部分置换为其他实施方式、变形例的结构，另外，也能够对某实施方式、变形例的结构添加其他实施方式、变形例的结构。此外，图中所示的控制线、信息线示出了认为说明上需要的部分，并不一定示出了产品上需要的全部控制线、信息线。实际上也可以认为几乎全部的结构相互连接。
附图标记说明
1 作业车辆
2 斗杆
3 铲斗
4 斗杆缸
5 铲斗缸
6 作业装置
7 车轮
8 车身
11 行驶装置
15 转向缸
17 制动缸
18 驻车制动缸
20 发动机
30A 液压泵(作业原动机)
30B、30C 液压泵
40 发电电动机(行驶原动机)
41 发电电动机用逆变器
42 行驶电动机用逆变器
43 行驶电动机(行驶原动机)
51 前进后退开关
52 斗杆操作杆
53 铲斗操作杆
54 模式切换开关(模式切换装置)
58 加速踏板
61 车速传感器(行驶状态检测装置)
62 斗杆相对角传感器(作业状态检测装置)
63 铲斗相对角传感器(作业状态检测装置)
100、100A 主控制器(控制装置)
111 行驶剩余时间计算部
112 作业剩余时间计算部
113 上升运行判定部
114、114A 校正率设定部
115 发动机转矩分配计算部。

Claims (6)

1.一种作业车辆，具有：
行驶装置，其使车身行驶；
行驶原动机，其向所述行驶装置供给行驶驱动力；
作业装置，其被设置于所述车身，并具有能够沿上下方向转动的斗杆；
作业原动机，其向所述作业装置供给作业驱动力；
行驶状态检测装置，其检测包含车速和行驶距离的所述车身的行驶状态；
作业状态检测装置，其检测包含所述斗杆的角度的所述作业装置的作业状态；
控制装置，其控制所述行驶原动机和所述作业原动机，
其特征在于，
所述控制装置根据由所述行驶状态检测装置检测出的所述车身的行驶状态和由所述作业状态检测装置检测出的所述作业装置的作业状态，判定在装载作业时是否满足确定所述车身的前进行驶中的所述斗杆的上升的特定条件，
所述控制装置在判定为满足所述特定条件的情况下，根据由所述行驶状态检测装置检测出的所述车速和所述行驶距离、由所述作业状态检测装置检测出的所述斗杆的角度、预先设定的目标行驶距离、预先设定的目标斗杆角，设定用于调整所述行驶驱动力的行驶校正率和用于调整所述作业驱动力的作业校正率，
所述控制装置根据所设定的所述行驶校正率和所述作业校正率，来控制所述行驶原动机的所述行驶驱动力和所述作业原动机的所述作业驱动力。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制装置根据所述车速和所述行驶距离和所述目标行驶距离，计算到达所述目标行驶距离为止的剩余时间作为行驶剩余时间，
所述控制装置根据所述斗杆的角度和所述目标斗杆角，计算到达所述目标斗杆角为止的剩余时间作为作业剩余时间，
所述控制装置根据计算出的所述行驶剩余时间和所述作业剩余时间，设定所述行驶校正率和所述作业校正率，
所述控制装置根据所设定的所述行驶校正率和所述作业校正率，控制所述行驶原动机的转矩和所述作业原动机的转矩。
3.根据权利要求2所述的作业车辆，其特征在于，
与所述行驶剩余时间相比所述作业剩余时间越短，所述控制装置将所述作业校正率设定得越大，以便限制所述斗杆的上升速度，
与所述行驶剩余时间相比所述作业剩余时间越长，所述控制装置将所述行驶校正率设定得越大，以便限制所述车速。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制装置根据从所述作业车辆满足所述特定条件起经过规定时间后的时刻的所述车速和所述行驶距离、从所述作业车辆满足所述特定条件起经过规定时间后的时刻的所述斗杆的角度、所述目标行驶距离、和所述目标斗杆角来设定所述行驶校正率和所述作业校正率，
所述控制装置在将所设定的所述行驶校正率和所述作业校正率保持至所述装载作业结束的状态下，控制所述行驶原动机的转矩和所述作业原动机的转矩。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的作业车辆，其特征在于，
所述行驶原动机是行驶电动机。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的作业车辆，其特征在于，
所述作业车辆还具有：模式切换装置，其对执行模式和禁止模式进行切换，所述执行模式执行所述行驶校正率和所述作业校正率的设定，所述禁止模式禁止所述行驶校正率和所述作业校正率的设定执行。
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JP7038515B2 (ja) * 2017-09-29 2022-03-18 日立建機株式会社 ホイールローダ
JP7038516B2 (ja) * 2017-09-29 2022-03-18 日立建機株式会社 ホイールローダ
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