JP2014196037A - Hybrid drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラクタ等の作業車両に搭載されるパラレルタイプのハイブリッド式駆動装置に関する。 The present invention relates to a parallel type hybrid drive device mounted on a work vehicle such as a tractor.
従来から、エンジンとモータとを両方備えたハイブリッド式駆動装置が知られている。また、作業機(ローダ、ロータリ等)を備えた作業車両において、作業車両の移動又は作業機を駆動するために、ハイブリッド式駆動装置が採用されることがある。 Conventionally, a hybrid drive device including both an engine and a motor is known. Moreover, in a work vehicle equipped with a work machine (loader, rotary, etc.), a hybrid drive device may be employed to move the work vehicle or drive the work machine.
ここで、ハイブリッド式駆動装置には、シリーズタイプと、パラレルタイプと、が知られている。シリーズタイプとは、エンジンの駆動力を発電に用い、モータの駆動力のみによって作業車両の移動又は作業機の駆動を行うハイブリッド式駆動装置である。パラレルタイプとは、エンジンの駆動力により発電を行うとともに、エンジンとモータの両方の駆動力によって、作業車両の移動又は作業機の駆動を行うハイブリッド式駆動装置である。 Here, a series type and a parallel type are known as the hybrid type driving device. The series type is a hybrid drive device that uses the driving force of the engine for power generation and moves the work vehicle or drives the work machine only by the driving force of the motor. The parallel type is a hybrid type driving device that generates power by the driving force of the engine and moves the work vehicle or drives the work machine by the driving force of both the engine and the motor.
また、ハイブリッド式駆動装置を構成するエンジンとしては、ガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンが用いられる。ディーゼルエンジンには、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF)が配置される。DPFは、フィルタ等により粒子状物質(以下、PM)を捕集する。また、DPFによるPMの捕集量が所定の値を超えた場合、DPF内の温度を上昇させて、PMを除去する必要がある。 Moreover, as an engine which comprises a hybrid type drive device, not only a gasoline engine but a diesel engine is used. A diesel particulate filter (hereinafter, DPF) is disposed in the diesel engine. The DPF collects particulate matter (hereinafter, PM) with a filter or the like. When the amount of PM collected by the DPF exceeds a predetermined value, it is necessary to increase the temperature in the DPF and remove the PM.
特許文献1及び2は、作業車両用のパラレルタイプのハイブリッド式駆動装置を開示する。
特許文献1は、発電機とモータの両方の機能を発揮可能な発電電動機を備えたハイブリッド式駆動装置を開示する。このハイブリッド式駆動装置は、作業機の負荷が所定以下のときに発電電動機を発電機として機能させるように構成されている。
特許文献2は、バッテリーの蓄電量が低い場合は充電を行い、バッテリーの蓄電量が所定以上である場合はヒータによりDPFを加熱するハイブリッド式駆動装置を開示する。これにより、エンジンによる熱だけではPMが除去できない場合であっても、ヒータでDPFの加熱補助を行うことでPMを除去できる。なお、特許文献2では、発電機とモータとを別に設けた構成が開示されている。 Patent Document 2 discloses a hybrid drive device that performs charging when the amount of electricity stored in the battery is low, and heats the DPF with a heater when the amount of electricity stored in the battery is greater than or equal to a predetermined value. Thereby, even if it is a case where PM cannot be removed only by the heat from the engine, PM can be removed by assisting the heating of the DPF with the heater. Note that Patent Document 2 discloses a configuration in which a generator and a motor are separately provided.
また、特許文献3は、強制再生制御と、強制低回転制御と、を実行可能なエンジン装置を開示する。強制再生制御とは、エンジンを高回転させてDPF内の温度を上昇させることでPMを除去する制御である。強制低回転制御とは、作業機の負荷が掛かっていないときにエンジンを低回転にして低燃費及び低騒音を実現する制御である。 Patent Document 3 discloses an engine device that can execute forced regeneration control and forced low-speed control. The forced regeneration control is control for removing PM by increasing the temperature of the DPF by rotating the engine at a high speed. The forced low rotation control is control for realizing low fuel consumption and low noise by reducing the engine speed when the work machine is not loaded.
しかし、特許文献1の発電電動機は、発電機として機能させるか、モータとして機能させるかの選択的な制御しか行うことができない。これに対し、作業機の負荷、バッテリーの充電量、PMの堆積量は連続的な値を取る。従って、特許文献1のハイブリッド式駆動装置20は、状況に応じた柔軟な制御を行うことができなかった。
However, the generator motor of
また、特許文献2では、バッテリーの蓄電量が所定以上である場合はヒータによりDPFを加熱する方法が用いられている。しかし、この方法ではバッテリーを消費してDPFを除去するため、状況によっては、エネルギー効率が低下してしまうことがある。また、特許文献2では、作業機の負荷に応じて充電を制御する技術は開示されていない。 Further, in Patent Document 2, a method is used in which the DPF is heated by a heater when the stored amount of the battery is equal to or greater than a predetermined value. However, since this method consumes the battery and removes the DPF, the energy efficiency may be reduced depending on the situation. Moreover, in patent document 2, the technique which controls charge according to the load of a working machine is not disclosed.
また、特許文献3はハイブリッド式ではない通常のディーゼルエンジンについての発明である。 Patent Document 3 is an invention of a normal diesel engine that is not a hybrid type.
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、作業機の負荷に応じてバッテリーの充電を柔軟に制御するパラレルタイプのハイブリッド式駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a parallel-type hybrid drive device that flexibly controls the charging of a battery in accordance with the load of the work machine.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成のハイブリッド式駆動装置が提供される。即ち、このハイブリッド式駆動装置は、エンジンと、フィルタ部と、ジェネレータと、バッテリーと、モータと、伝達部と、を備える。前記フィルタ部は、前記エンジンの排気経路に配置され、排気ガスを浄化する。前記ジェネレータは、前記エンジンの駆動力により発電を行う。前記バッテリーは、前記ジェネレータが発電を行うことで充電される。前記モータは、前記ジェネレータが発電した電力又は前記バッテリーに充電された電力で駆動する。前記伝達部は、前記エンジンの駆動力及び前記モータの駆動力を、少なくとも作業機の駆動のために伝達する。前記作業機の負荷が所定以下である場合に、前記エンジンから前記ジェネレータへ伝達される駆動力を増加させる充電速度上昇制御を行う。 According to an aspect of the present invention, a hybrid drive device having the following configuration is provided. That is, the hybrid drive device includes an engine, a filter unit, a generator, a battery, a motor, and a transmission unit. The filter unit is disposed in the exhaust path of the engine and purifies exhaust gas. The generator generates power using the driving force of the engine. The battery is charged when the generator generates power. The motor is driven by electric power generated by the generator or electric power charged in the battery. The transmission unit transmits the driving force of the engine and the driving force of the motor at least for driving the work machine. When the load on the work implement is equal to or less than a predetermined value, charging speed increase control is performed to increase the driving force transmitted from the engine to the generator.
これにより、作業機の負荷が小さい場合であっても、充電速度を早くすることでエンジンに負荷を掛けることができる。従って、フィルタ部のPMの堆積を防止することができる。また、ジェネレータとモータとが別構成なので、バッテリーの充電中においてもモータを駆動できる。従って、バッテリーの充電中に作業機の負荷が少し大きくなった場合であっても、エンジンの駆動力の一部を伝達部に伝達させることで、充電を継続できる。 Thereby, even when the load of the work implement is small, the load can be applied to the engine by increasing the charging speed. Therefore, PM accumulation in the filter portion can be prevented. Further, since the generator and the motor are configured separately, the motor can be driven even while the battery is being charged. Therefore, even when the load on the work machine is slightly increased during charging of the battery, charging can be continued by transmitting a part of the driving force of the engine to the transmission unit.
前記のハイブリッド式駆動装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このハイブリッド式駆動装置は、前記作業機の負荷が所定以下である場合に、前記エンジンの回転数を低下させる低回転制御を指示する低回転制御部を備える。ハイブリッド式駆動装置は、前記低回転制御部が前記低回転制御を指示した場合に、前記充電速度上昇制御を行う。 The hybrid drive device preferably has the following configuration. That is, the hybrid drive device includes a low-rotation control unit that instructs low-rotation control to decrease the engine speed when the load on the work machine is equal to or lower than a predetermined value. The hybrid drive device performs the charging speed increase control when the low rotation control unit instructs the low rotation control.
これにより、低回転制御部の指示に基づいて作業機の負荷が所定以下であることを検出できるので、特別なセンサを追加することなく本発明の効果が実現できる。 Thereby, since it can detect that the load of a working machine is below predetermined based on the instruction | indication of a low rotation control part, the effect of this invention is realizable, without adding a special sensor.
前記のハイブリッド式駆動装置においては、前記作業機の負荷が所定以下であって、前記バッテリーの蓄電量が閾値以下であることを検出した場合に、前記充電速度上昇制御を行うことが好ましい。 In the hybrid drive device, it is preferable that the charging speed increase control is performed when it is detected that the load of the work implement is equal to or less than a predetermined value and the stored amount of the battery is equal to or less than a threshold value.
これにより、バッテリーの蓄電量が少ない場合にのみ充電速度を上昇させることになるので、エネルギー効率の低下を防止できる。 As a result, the charging speed is increased only when the amount of power stored in the battery is small, so that a decrease in energy efficiency can be prevented.
前記のハイブリッド式駆動装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記フィルタ部のPM量又はその推測量を取得するPM量取得部を備える。前記PM量取得部が取得したPM量が所定以上である場合に、前記充電速度上昇制御を行う。 The hybrid drive device preferably has the following configuration. That is, a PM amount acquisition unit that acquires the PM amount of the filter unit or an estimated amount thereof is provided. When the PM amount acquired by the PM amount acquisition unit is greater than or equal to a predetermined value, the charging speed increase control is performed.
これにより、PM量が多い場合にのみ充電速度上昇制御を行ってエンジンの負荷を上昇させるので、騒音が発生する回数を低減することができる。 As a result, the charging speed increase control is performed only when the amount of PM is large to increase the engine load, so that the number of times that noise is generated can be reduced.
前記のハイブリッド式駆動装置においては、前記作業機の負荷の大きさに応じて、前記エンジンから前記ジェネレータへ伝達される駆動力の増加量が決定されることが好ましい。 In the hybrid drive device, it is preferable that an increase amount of the driving force transmitted from the engine to the generator is determined according to the load of the work implement.
これにより、作業機の負荷が小さくなるにつれて充電速度を上昇させることができる。従って、エンジンの駆動力を一層有効に活用して充電を行うことができる。 Thereby, a charging speed can be raised as the load of a working machine becomes small. Therefore, charging can be performed by more effectively utilizing the driving force of the engine.
前記のハイブリッド式駆動装置においては、前記伝達部は、前記エンジンの駆動力及び前記モータの駆動力を、前記作業機の駆動に加え、作業車両の移動のために伝達することが好ましい。 In the hybrid drive device, it is preferable that the transmission unit transmits the driving force of the engine and the driving force of the motor for moving the work vehicle in addition to driving the work implement.
これにより、ハイブリッド式駆動装置により作業車両の移動を行う構成において本発明の効果を発揮させることができる。 Thereby, the effect of the present invention can be exhibited in the configuration in which the work vehicle is moved by the hybrid drive device.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、トラクタ(作業車両)の側面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a tractor (work vehicle).
図1に示す作業車両としてのトラクタ1は、前部又は後部に各種作業機(ローダ、ロータリ等)を装着して、様々な種類の作業を行うことが可能に構成されている。トラクタ1は、車体11と、フロントフレーム12と、シャーシフレーム13と、前輪14と、後輪15と、キャビン17と、を主要な構成として備えている。
A
車体11の前部にはボンネット16が設けられており、このボンネット16の内部には、エンジン及びモータ等から構成されるハイブリッド式駆動装置(詳細は後述)が配置されている。
A
また、トラクタ1の下部には、左右一対で設けられたフロントフレーム12と、同じく左右一対で設けられ、前記フロントフレーム12の後端部から後方に延びるように配置されたシャーシフレーム13と、が配置されている。これらのフレームによって、エンジン等が支持されている。
Also, at the lower part of the
ハイブリッド式駆動装置の出力は、まず変速装置で変速された後に、前輪14の車軸のデファレンシャルギアと、後輪15の車軸のデファレンシャルギアと、に伝達される。それぞれのデファレンシャルギアに伝達された駆動力は、図略の伝達機構を介して、それぞれ前輪14及び後輪15に伝達される。以上の構成で、前輪14及び後輪15を駆動することにより、車体11を所望の速度で走行させることができる。
The output of the hybrid drive device is first shifted by the transmission and then transmitted to the differential gear on the axle of the
また、ハイブリッド式駆動装置の出力は、油圧ポンプ等に伝達される。これにより、上述の作業機を駆動することができる。 Further, the output of the hybrid drive device is transmitted to a hydraulic pump or the like. Thereby, the above-mentioned working machine can be driven.
また、ボンネット16の後方には、オペレータが搭乗してトラクタ1の各種操作を行うためのキャビン17が配置されている。例えばキャビン17には、作業機を操作するための作業機操作レバーが配置されている。
Further, behind the
次に、図2及び図3を参照して、ハイブリッド式駆動装置20を構成する機器について説明する。図2は、ハイブリッド式駆動装置20の信号、電力、駆動力等を伝達する構成を示すブロック図である。図3は、DPF22及びエンジン21を概略的に示す図である。
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the apparatus which comprises the hybrid
図2に示すように、ハイブリッド式駆動装置20は、エンジン21と、DPF(フィルタ部)22と、ジェネレータ23と、バッテリー24と、インバータ25と、モータ26と、伝達部27と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
エンジン21は、図3に示すように、ECU(エンジンコントロールユニット)21aと、吸気マニホールド41と、シリンダヘッド42と、コモンレール43と、インジェクタ44と、出力軸45と、排気マニホールド46と、を備えている。
As shown in FIG. 3, the
ECU21aは、様々なセンサから情報を取得し、これらの情報に基づいてエンジン21に関する制御を行う。
ECU21a acquires information from various sensors, and performs control about
吸気マニホールド41は、外部から吸引した空気をエンジン21の内部へ導入するための管である。吸気マニホールド41が導入した空気は、シリンダヘッド42のシリンダ内へ送られる。
The
また、シリンダヘッド42の近傍には、燃料噴射機構としての、コモンレール43と、インジェクタ44と、が配置されている。コモンレール43には、燃料タンクから高圧ポンプ等によって高圧の燃料が供給される。また、コモンレール43は、燃料供給管を介してインジェクタ44へ燃料を供給する。インジェクタ44は、シリンダ毎に配置されており、ECU21aの指示したタイミング及び噴射量でシリンダ内に燃料を噴射する。
Further, in the vicinity of the
これにより、燃料を燃焼させてピストンを上下させることで、駆動力を発生させることができる。この駆動力は、出力軸45等を介して、ジェネレータ23及び伝達部27に伝達される。なお、ECU21aは、エンジン21の駆動力の何割をジェネレータ23へ伝達するか(分配比率)を制御することができる。
Thereby, a driving force can be generated by burning the fuel and moving the piston up and down. This driving force is transmitted to the
また、シリンダヘッド42には、排気マニホールド46が接続される。排気マニホールド46は、シリンダで発生した排気ガスを外部へ送出する。排気マニホールド46が送出した排気ガスは、排気ガスを浄化するDPF22へ送出される。
An
DPF22は、挿入口51と、排出口52と、フィルタケース53,54と、ディーゼル酸化触媒55と、PMフィルタ56と、差圧検出器(PM量取得部)57と、を備える。
The
ディーゼル酸化触媒55は、筒状のフィルタケース53内に設置されており、パラジウム又は白金等の触媒による酸化作用で排気ガス中のPMを減少させる。PMフィルタ56は、ハニカム構造のフィルタ体によって排気ガス中のPMを捕集する。
The
差圧検出器57は、差圧センサ57a,57bを含んでいる。差圧センサ57aは、ディーゼル酸化触媒55及びPMフィルタ56の通過前における圧力を検出する。差圧センサ57bは、ディーゼル酸化触媒55及びPMフィルタ56の通過後における圧力を検出する。差圧検出器57は、差圧センサ57a,57bの圧力差に基づいて、DPF22に堆積するPM量を推測することができる。
The
なお、DPF22に堆積するPM量は、差圧検出器57以外によって推測することもできる。例えば、エンジン21の動作履歴に基づいて演算を行うことで、DPF22に堆積するPM量を推定できる。
The amount of PM deposited on the
ジェネレータ23は、上述のようにエンジン21の出力軸45に接続されており、エンジン21の駆動力によって発電を行う。ジェネレータ23は、発生させた電力でバッテリー24を充電したり、モータ26を駆動したりすることができる。
The
インバータ25は、バッテリー24の直流電流を交流電流に変換してモータ26へ供給する。インバータ25は、また、インバータ25は、交流電流の大きさを調整することで、モータ26の出力を制御することができる。
The
モータ26は、インバータ25等から供給される電力により回転し、駆動力を発生させる。モータ26が発生させた駆動力は伝達部27へ伝達される。
The
伝達部27には、エンジン21が発生させた駆動力と、モータ26が発生させた駆動力と、が入力される。伝達部27は、この2つの駆動力を合成し、油圧ポンプ31を動作させる。伝達部27は、油圧ポンプ31を動作させることで、作業機30へ供給される作動油の流量を変化させ、作業機30を駆動する。なお、油圧センサ32は、作業機30へ供給される作動油の圧力を検出する。
A driving force generated by the
ハイブリッド式駆動装置20は以上のように構成される。また、本実施形態では、図2に破線で示すように、エンジン21(ECU21a)、ジェネレータ23、インバータ25は互いに通信可能に構成される。
The
エンジン21、ジェネレータ23、及びインバータ25の通信には、例えばCAN(Controller Area Network)通信を用いることができる。CAN通信は、自動車等において機器間の相互通信に用いられる公知の規格であり、耐ノイズ性に優れ信頼性が高い等の特徴がある。
For communication between the
次に、作業機30の負荷が所定以下のときに行われる制御について説明する。
Next, the control performed when the load of the
初めに、本制御の概要について図4を参照して説明する。図4は、作業機30の負荷が所定以下であるときのエンジン21の駆動力とジェネレータ23の発電量の関係を示すブロック図である。
First, an outline of this control will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the relationship between the driving force of the
本制御は、作業機30の負荷が所定以下の場合に、エンジン21の駆動力を多めにジェネレータ23に割り付けて充電速度を上昇させる(充電電流を増加させる、充電速度上昇制御)。これにより、作業機30の負荷が小さい場合であっても、エンジン21を所定の負荷(PMを除去できる程度の負荷)で駆動することができるので、DPF22に堆積したPMを除去できる(PMが堆積することを予防できる)。
In this control, when the load of the
なお、本実施形態では、作業機30の負荷のみに応じて充電速度上昇制御を行うのではなく、その他の条件を満たしたときに、充電速度上昇制御を行う。以下、図5を参照して詳細に説明する。図5(a)は、エンジン21の駆動力をジェネレータ23に多めに割り付けるか否かを決定する処理を示すフローチャートである。図5(b)は、バッテリー24の蓄電量について説明する図である。
In the present embodiment, the charging speed increase control is not performed according to only the load of the
図3に示す差圧検出器57は、上述したように、DPF22に堆積したPM量を推定することができる。差圧検出器57は、推定したPM量をエンジン21のECU21aへ出力する。そして、ECU21aは、差圧検出器57から入力されたPM量に基づいて、DPF22内のPMを除去する必要があるか(即ちPM量が所定以上か)を判断する(S101)。
The
DPF22内のPMを除去する必要がない場合、充電速度上昇制御を行う必要がないので、ECU21aは、例えば所定時間後に再びS101の処理を行う。
When it is not necessary to remove PM in the
ECU21aはDPF22内のPMを除去する必要があると判断した場合、作業機30の負荷が所定の閾値以下であるか否かを判断する(S102)。ECU21aは、例えば油圧センサ32から取得した作動油の圧力(即ち作業機30の負荷)に基づいて、この判断を行う。なお、この閾値は、エンジン21の駆動力をジェネレータ23に多めに割り付けても適切に作業機30を駆動できるか否かに基づいて決定される。
When it is determined that the PM in the
なお、作業機30の負荷を取得する方法は任意であり、適宜変更することができる。例えば、ECU21aが低回転制御を行う低回転制御部としての機能を有する場合について考える。低回転制御とは、作業機30の負荷が掛かっていないときにエンジン21を低回転にして低燃費及び低騒音を実現する制御である。
In addition, the method of acquiring the load of the
より具体的には、低回転制御部としてのECU21aは、例えば作業機30を操作するレバーの操作状況や、ユーザによって低回転制御が許可されているか否か等に基づいて、低回転制御を行うか否かを決定する。そのため、ECU21aが低回転制御を行うと決定した場合、作業機30の付加は小さいと考えられる。従って、ECU21aが行う低回転制御の指示に応じて、作業機30の負荷が所定より小さいことを取得できる。このように、低回転制御の指示の有無に基づいて作業機30の負荷を取得することもできる。
More specifically, the
ここで、ジェネレータ23は、バッテリー24の蓄電量を検出可能である。ジェネレータ23は、バッテリー24の蓄電量を検出し(S201)、ECU21aへ出力する。
Here, the
ECU21aは、バッテリー24の蓄電量をジェネレータ23から取得し、バッテリー24の蓄電量が満充電か否かを判断する(S103)。ここで、満充電とは、図5(b)に示すように、所定の閾値よりも蓄電量が多い場合である。
The
バッテリー24の蓄電量が満充電である場合、充電速度を早める必要はないので、この場合、ECU21aは、例えば所定時間後に再びS101の処理を行う。
When the charged amount of the
ECU21aは、バッテリー24の蓄電量が満充電でない場合、エンジン21の負荷が所定の閾値以上であるか否かを判断する(S104)。この閾値として、例えばDPF22内のPMを除去できる程度の負荷を設定することができる。
The
ECU21aは、エンジン21の負荷が所定の閾値より小さい場合、エンジン21の負荷を閾値程度まで(DPF22内のPMを除去できる程度まで)上昇させる(S105)。その後、ECU21aは、エンジン21の駆動力をジェネレータ23に多めに割り付ける(S106)。なお、S104の判断において、エンジン21の負荷が所定の閾値以上であった場合、S105を経由することなく、エンジン21の駆動力をジェネレータ23に多めに割り付ける(S106)。
When the load on the
これにより、必要な場合にのみ充電速度上昇制御を行うことができる。なお、図5(a)で示したフローチャートは一例である。例えば図5(a)では、PM量、作業機30の負荷、バッテリー24の蓄電量の全ての条件を満たしたときに充電速度上昇制御を行う構成であるが、充電速度上昇制御は、作業機30の負荷のみを条件として行っても良いし、PM量と作業機30の負荷を条件として行っても良いし、作業機30の負荷とバッテリー24の蓄電量を条件として行っても良い。
Thereby, charging speed increase control can be performed only when necessary. The flowchart shown in FIG. 5A is an example. For example, in FIG. 5A, the charging speed increase control is performed when all the conditions of the PM amount, the load of the
また、S106において、どの程度の駆動力をジェネレータ23に割り付けるかは各種値に基づいて制御することができる。例えば、作業機30の負荷が小さいほど、駆動力をジェネレータ23に多めに割り付けることができる。また、バッテリー24の蓄電量が少ないほど、駆動力をジェネレータ23に多めに割り付けることができる。
In S106, how much driving force is allocated to the
これにより、状況に応じて充電量を柔軟に調整することができる。 Thereby, the charge amount can be flexibly adjusted according to the situation.
次に、図6を参照して、ハイブリッド式駆動装置20によりトラクタ1を移動させる構成を説明する。図6には、上述のハイブリッド式駆動装置20に加え、変速装置61と、デファレンシャルギア62,64と、車軸63,65と、を備えている。
Next, with reference to FIG. 6, the structure which moves the
ハイブリッド式駆動装置20のエンジン21及びモータ26が発生させた駆動力は、伝達部27を介して変速装置61に伝達される。変速装置61は、オペレータにより指定されたギア比でこの駆動力を前輪側のデファレンシャルギア62と、後輪側のデファレンシャルギア64と、に伝達する。また、各デファレンシャルギア62,64は、この駆動力をそれぞれ車軸63,65に伝達する。これにより、ハイブリッド式駆動装置20によりトラクタ1を移動させることができる。
The driving force generated by the
以上に説明したように、本実施形態のハイブリッド式駆動装置20は、エンジン21と、DPF22と、ジェネレータ23と、バッテリー24と、モータ26と、伝達部27と、を備える。DPF22は、エンジン21の排気経路に配置され、排気ガスを浄化する。ジェネレータ23は、エンジン21の駆動力により発電を行う。バッテリー24は、ジェネレータ23が発電を行うことで充電される。モータ26は、ジェネレータ23が発電した電力又はバッテリー24に充電された電力で駆動する。伝達部27は、エンジン21の駆動力及びモータ26の駆動力を、少なくとも作業機30の駆動のために伝達する。作業機30の負荷が所定以下である場合に、エンジン21からジェネレータ23へ伝達される駆動力を増加させる充電速度上昇制御を行う。
As described above, the
これにより、作業機30の負荷が小さい場合であっても、充電速度を早くすることでエンジン21に負荷を掛けることができる。従って、DPF22のPMの堆積を防止することができる。また、ジェネレータ23とモータ26とが別構成なので、バッテリー24の充電中においてもモータ26を駆動できる。従って、バッテリー24の充電中に作業機30の負荷が少し大きくなった場合であっても、エンジン21の駆動力の一部を伝達部27に伝達させることで、充電を継続できる。
Thereby, even if the load of the
また、本実施形態のハイブリッド式駆動装置20は、作業機30の負荷が所定以下である場合に、エンジン21の回転数を低下させる低回転制御を指示するECU21aを備える。ハイブリッド式駆動装置20は、ECU21aが低回転制御を指示した場合に、充電速度上昇制御を行う。
In addition, the
これにより、ECU21aの指示に基づいて作業機30の負荷が所定以下であることを検出できるので、特別なセンサを追加することなく本発明の効果が実現できる。
Thereby, since it can detect that the load of the working
また、本実施形態のハイブリッド式駆動装置20は、作業機30の負荷が所定以下であって、バッテリー24の蓄電量が閾値以下であることを検出した場合に、充電速度上昇制御を行う。
Further, the
これにより、バッテリー24の蓄電量が少ない場合にのみ充電速度を上昇させることになるので、エネルギー効率の低下を防止できる。
As a result, the charging speed is increased only when the amount of power stored in the
また、本実施形態のハイブリッド式駆動装置20は、DPF22のPM量又はその推測量を取得する差圧検出器57を備える。差圧検出器57が取得したPM量が所定以上である場合に、充電速度上昇制御を行う。
Further, the
これにより、PM量が多い場合にのみ充電速度上昇制御を行ってエンジン21の負荷を上昇させるので、騒音が発生する回数を低減することができる。
Thereby, only when the amount of PM is large, the charging speed increase control is performed to increase the load of the
また、本実施形態のハイブリッド式駆動装置20は、作業機30の負荷の大きさに応じて、エンジン21からジェネレータ23へ伝達される駆動力の増加量が決定される。
Further, in the
これにより、作業機30の負荷が小さくなるにつれて充電速度を上昇させることができる。従って、エンジン21の駆動力を一層有効に活用して充電を行うことができる。
As a result, the charging speed can be increased as the load on the
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記の図2では、エンジン21、ジェネレータ23、及びインバータ25をそれぞれ直接的に接続しているが、ハイブリッド式駆動装置20の全体的な制御を行う制御部を別に備え、この制御部を介してそれぞれが接続されていても良い。また、ジェネレータ23及びインバータ25等の電気駆動側を制御する制御部を別に備え、この制御部がECU21aと通信を行う構成であっても良い。
In FIG. 2 described above, the
作業機30の負荷は、油圧センサではなく、キャビン17に配置された作業機操作レバーの操作に基づいて求められる構成であっても良い。
The load of the work implement 30 may be determined based on the operation of the work implement operation lever arranged in the
トラクタのネットワークはCANによって構成するとしたが、これに限らず、トラクタの通信制御ユニットと各作業機とが通信可能に構成されていれば他の形態のネットワークであっても良い。 Although the tractor network is configured by CAN, the present invention is not limited to this, and other types of networks may be used as long as the communication control unit of the tractor and each work machine are configured to communicate with each other.
本発明のハイブリッド式駆動装置は、トラクタ以外の作業車両の駆動源に対しても適用可能である。作業車両としては、コンバイン及び田植機等の農業機械やパワーショベル等の建設機械等を例として挙げることができる。 The hybrid drive device of the present invention can also be applied to a drive source of a work vehicle other than a tractor. Examples of work vehicles include agricultural machines such as combine and rice transplanters, and construction machines such as power shovels.
1 トラクタ
20 ハイブリッド式駆動装置
21 エンジン
21a ECU(低回転制御部)
22 DPF(フィルタ部)
23 ジェネレータ
24 バッテリー
25 インバータ
26 モータ
30 作業機
31 油圧ポンプ
32 油圧センサ
57 差圧検出器(PM量取得部)
1
22 DPF (filter part)
23
Claims (6)
前記エンジンの排気経路に配置され、排気ガスを浄化するフィルタ部と、
前記エンジンの駆動力により発電を行うジェネレータと、
前記ジェネレータが発電を行うことで充電されるバッテリーと、
前記ジェネレータが発電した電力又は前記バッテリーに充電された電力で駆動するモータと、
前記エンジンの駆動力及び前記モータの駆動力を、少なくとも作業機の駆動のために伝達する伝達部と、
を備え、
前記作業機の負荷が所定以下である場合に、前記エンジンから前記ジェネレータへ伝達される駆動力を増加させる充電速度上昇制御を行うことを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 An engine,
A filter unit disposed in an exhaust path of the engine and purifying exhaust gas;
A generator for generating power by the driving force of the engine;
A battery that is charged as the generator generates electricity;
A motor driven by the power generated by the generator or the power charged in the battery;
A transmission unit for transmitting the driving force of the engine and the driving force of the motor at least for driving the work machine;
With
A hybrid type driving apparatus that performs charging speed increase control for increasing a driving force transmitted from the engine to the generator when a load on the working machine is equal to or less than a predetermined value.
前記作業機の負荷が所定以下である場合に、前記エンジンの回転数を低下させる低回転制御を指示する低回転制御部を備え、
前記低回転制御部が前記低回転制御を指示した場合に、前記充電速度上昇制御を行うことを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 The hybrid drive device according to claim 1,
A low-rotation control unit for instructing low-rotation control to reduce the engine speed when the load on the work machine is equal to or lower than a predetermined value;
The hybrid drive apparatus according to claim 1, wherein the charge speed increase control is performed when the low rotation control unit instructs the low rotation control.
前記作業機の負荷が所定以下であって、前記バッテリーの蓄電量が閾値以下であることを検出した場合に、前記充電速度上昇制御を行うことを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 The hybrid drive device according to claim 1 or 2,
A hybrid drive device that performs the charging speed increase control when it is detected that the load of the work implement is equal to or less than a predetermined value and the stored amount of the battery is equal to or less than a threshold value.
前記フィルタ部のPM量又はその推測量を取得するPM量取得部を備え、
前記PM量取得部が取得したPM量が所定以上である場合に、前記充電速度上昇制御を行うことを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 The hybrid drive device according to any one of claims 1 to 3,
A PM amount acquisition unit for acquiring the PM amount of the filter unit or the estimated amount thereof,
The hybrid drive device, wherein the charge speed increase control is performed when the PM amount acquired by the PM amount acquisition unit is greater than or equal to a predetermined value.
前記作業機の負荷の大きさに応じて、前記エンジンから前記ジェネレータへ伝達される駆動力の増加量が決定されることを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 The hybrid drive device according to any one of claims 1 to 4,
The hybrid drive apparatus according to claim 1, wherein an increase amount of the drive force transmitted from the engine to the generator is determined according to a load size of the work implement.
前記伝達部は、前記エンジンの駆動力及び前記モータの駆動力を、前記作業機の駆動に加え、作業車両の移動のために伝達することを特徴とするハイブリッド式駆動装置。 A hybrid drive device according to any one of claims 1 to 5,
The transmission unit transmits the driving force of the engine and the driving force of the motor for driving the work vehicle in addition to driving the work machine.
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