JP2013203234A - ハイブリッド作業車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハイブリッド作業車は、動力伝達軸30を介して走行装置2と作業装置9とに駆動力を供給する内燃機関Eと、動力伝達軸30に動力を出力することで内燃機関Eをアシストするモータジェネレータ4と、モータジェネレータ4によって充電電力を受けるとともにモータジェネレータ4に駆動電力を与えるバッテリBとを備えている。負荷情報生成部51は、内燃機関Eの回転数を一定に維持しようとする定速制御モード時に前記内燃機関Eが受ける回転負荷を表す負荷情報を入力パラメータに基づいて生成し、アシスト算定部52は、定速制御モード時に負荷情報に基づいてモータジェネレータ4による内燃機関Eに対するアシスト量を算定する。
【選択図】図1
Description
なお、機関回転数の突発的な低下は、バケットが大きな土塊に突っ込んだ場合、耕耘装置の耕耘深さが大きくなった場合、車輪等の走行装置が障害物を乗り越える場合など、頻繁に起こり得る。内燃機関がそのような機関回転数の突発的な低下に基づくエンジン停止(エンジンストール)を避けるため、従来の作業車では、通常の作業時に要求されるトルクを大きく超えるトルクを出力できるような高めの回転数での内燃機関の運転、あるいはより大きな馬力を有する内燃機関の使用が避けられず、燃費上の不利益となっていた。このような不利益も、本発明による内燃機関に対するモータジェネレータのアシスト制御によって低減される。
このハイブリッド作業車は、駆動源として、内燃機関E及びモータジェネレータ4を備え、車輪やクローラによって構成される走行装置2によって走行しながら、車体に装着された作業装置9を用いて走行作業を行う。動力減からの動力伝達系には、駆動源からの動力の伝達を入り切りするクラッチ31と、作業装置9に動力を伝達するPTO軸90と、走行装置2に動力を伝達する動力伝達軸30とが含まれている。動力伝達軸30には、変速機構を備えたトランスミッション10が構築されている。
さらに、この負荷情報:L[t]は、アシスト算定部52に与えられることで、内燃機関Eに対するモータジェネレータ4のアシスト量:W(t)が変換式:W(t)=Γ〔L[t]〕で算定されるが、この変換関数:Γ〔L[t]〕も通常マップ化されている。
アシスト量が算定されると、モータ制御ユニット7がこのアシスト量に基づいてアシスト制御信号を生成し、インバータ部70を通じてモータジェネレータ4を駆動制御し、動力伝達軸30に生じたトルク変動を少なくとも部分的に補償する。電気モータのトルク応答性は内燃機関Eに比べて桁違いに早いので、突発的な走行負荷や作業負荷が発生しても、急激な回転数の低下が回避される。負荷増大が持続した場合には、エンジン制御ユニット6による燃料噴射量の増大などの内燃機関Eに対する制御で対処することができる。
これとは逆に、エンジンEに作用する負荷が閾値を超えているとみなされた場合には、バッテリBからの電力が、モータ制御ユニット7からの制御信号に基づいて駆動しているインバータ部70を介して三相交流電力がモータジェネレータ4に供給され、このモータジェネレータ4の駆動力でエンジンEをアシストする。特に、定速作業時における、突発的なエンジン負荷の増大によりエンジン回転数の低下が検知されると、このエンジン負荷の増大を少なくとも部分的に補償するようにモータジェネレータ4を用いたトルクアシストプロセスが実行され、エンジン回転数の不測の低下やエンジンストールを回避する。
(1)上述した実施形態は、エンジンEに作用する負荷を検出するためにエンジン回転数ないしは伝動軸回転数を利用していたが、作業装置9に直接負荷検出センサを設けて、この負荷検出信号を入力パラメータとしてモータジェネレータ4のトルクアシスト量を算定してもよい。
(2)また、エンジンEに所定以上のトルクがかかっている場合には、常時モータジェネレータ4を駆動し、モータジェネレータ4に流れる電流・電圧の変化を用いて行われるモータジェネレータ4の回転数を保持する制御によってエンジンEに対するトルクアシストを行ってもよい。
(3)入力パラメータからアシスト量を算定するために使用されるマップとして、作業装置9のタイプおよびその使用形態にそれぞれ最適化された専用マップを予め作成して、それを適切に選択するようにしてもよい。例えば、動力管理ユニット5にこの作業車に装着される作業装置9の作業負荷特性を設定する作業負荷特性設定部を構築して、実際に装着され利用される作業装置9の作業負荷特性を作業負荷特性設定部から読み出して、これを補助パラメータとして負荷情報生成部51に与える。これにより、負荷情報生成部51は、例えば、車両状態検出ユニットSから得られる回転数の変動が今後どの程度の負荷変動を伴うかを作業負荷特性から推定することが可能となり、より正確な負荷情報を生成することができる。
(4)上記実施形態では、エンジンEとモータジェネレータ4とが直結されており、その後にクラッチ31が装着され、動力伝達軸30に動力が伝達されていたが、これに代えて、エンジンEとモータジェネレータ4との間にクラッチ31を装着してもよい。
(5)上記実施形態では、トランスミッション10にHMT12を用いた無段変速が採用されていたが、多段ギヤ式変速装置を用いた多段変速を採用してもよい。
2a:前輪(走行装置)
2b:後輪(走行装置)
20:運転部
9:作業装置
90:PTO軸
91:支持フレーム
92:ブームアッセンブリ
93: バケット
4:モータジェネレータ
40:モータハウジング
30:動力伝達軸
31:クラッチ
10:トランスミッション
11:ミッションケース
5:動力管理ユニット
51:負荷情報生成部
52:アシスト算定部
53:運転モード設定部
6:エンジン制御ユニット
60:エンジン制御機器
7:モータ制御ユニット
70:インバータ部
S:車両状態検出ユニット
B:バッテリ
E:内燃機関
Claims (5)
- 動力伝達軸を介して走行装置と作業装置とに駆動力を供給する内燃機関と、
前記動力伝達軸に動力を出力することで前記内燃機関をアシストするモータジェネレータと、
前記モータジェネレータによって充電電力を受けるとともに前記モータジェネレータに駆動電力を与えるバッテリと、
前記内燃機関の回転数を一定に維持しようとする定速制御モード時に前記内燃機関が受ける回転負荷を表す負荷情報を入力パラメータに基づいて生成する負荷情報生成部と、
前記定速制御モード時に前記負荷情報に基づいて前記モータジェネレータによる前記内燃機関に対するアシスト量を算定するアシスト算定部と、
を備えたハイブリッド作業車。 - 前記内燃機関はコモンレール方式で駆動され、前記負荷情報生成部は、コモンレール制御情報を前記入力パラメータとして前記負荷情報を生成する請求項1に記載のハイブリッド作業車。
- 前記負荷情報生成部は、前記内燃機関の回転数挙動を前記入力パラメータとして前記負荷情報を生成する請求項1または2に記載のハイブリッド作業車。
- 前記作業装置の作業負荷特性を設定する作業負荷特性設定部が備えられ、前記作業負荷特性が補助パラメータとして前記負荷情報生成部に与えられる請求項1から3のいずれか一項に記載のハイブリッド作業車。
- 前記アシスト算定部は、前記内燃機関に適したフライホイール特性を補償するように前記アシスト量を算定する請求項1から4のいずれか一項に記載のハイブリッド作業車。
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