JP2015101290A - 産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの上昇を抑えつつ、異常状態であっても電動機の駆動制御が可能な産業車両を提供する。【解決手段】 エンジン２１、発電機２７、走行電動機３４は、エンジンコントローラ２２、発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６によってそれぞれ制御される。非常脱出ボタン４１が操作されない電圧制御モードでは、これらのコントローラ２２，３０，３６は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓe，Ｓg，Ｓmに基づいて動作する。非常脱出ボタン４１が操作されたバックアップ制御モードでは、エンジンコントローラ２２および発電コントローラ３０は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を変化させ、走行電動機コントローラ３６は、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば発電機と電動機を備えた産業車両に関する。

産業車両として、エンジン、発電機および電動機を備え、電動機によって走行駆動するものが知られている（特許文献１参照）。このような産業車両は、エンジンの動力を、発電機によって電力に変換し、その電力を電動機で走行の動力に変換している。このため、エンジンの動力を直接的に走行の動力に伝達することができないため、例えば車両全体の電気システムを制御する制御装置に異常が発生すると、エンジンや電動機は正常動作が可能にも拘らず、走行できない状態になる。

この点を考慮して、特許文献１には、車両全体の電気システムを制御する第１シーケンサに加えて、第１シーケンサを補助する第２シーケンサを備えた構成が開示されている。この場合、第１シーケンサは、運転者による走行操作装置の操作信号が入力されると共に、この操作信号に基づく走行指令信号を、通信を介して走行用の電動機のコントローラに送信する。

また、第１シーケンサが何らかの異常を検出し、走行に必要な走行指令信号を走行用の電動機に与えることができない場合には、運転者は非常脱出スイッチを操作する。これにより、走行用の電動機のコントローラに与える走行指令信号を、第２シーケンサからの走行指令信号に切り換えて、走行可能な状態に復帰させることができる。

特開２０００−１８８８０１号公報

しかし、特許文献１の構成では、通常状態では使用されず、異常状態となったときだけ使用される第２シーケンサを搭載する必要があるため、製造コストが嵩む。また、走行用の電動機のコントローラは、通常状態と異常状態のいずれの状態でも、第１シーケンサまたは第２シーケンサからの走行指令信号を受信することによって、この走行指令信号に応じて電動機を制御する。このため、第１シーケンサからの走行指令信号を第２シーケンサからの走行指令信号に切り換えても、電動機のコントローラが走行指令信号を受信できない場合には、走行用の電動機を制御することができず、走行ができないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、製造コストの上昇を抑えつつ、異常状態であっても電動機の駆動制御が可能な産業車両を提供することにある。

上述した課題を解決するため、請求項１の発明による産業車両は、自走可能な車体に搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され電力を発生する発電機と、該発電機により発電された電力によって駆動される電動機と、前記発電機と前記電動機とに接続され両者間で電力を伝達する直流母線と、前記発電機からの電力を制御して前記直流母線の電圧を制御する電圧制御装置と、指令信号を受信したときには該指令信号に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、前記指令信号を受信しないときには前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御する電動機制御装置とを備えている。

請求項２の発明では、前記車体の走行を操作する走行操作装置をさらに備え、前記電動機は、その出力トルクによって前記車体を走行させる構成とし、前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記直流母線の電圧を制御している。

請求項３の発明では、前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンの回転数に応じて前記発電機の発電電力を制御し、前記直流母線の電圧を制御する発電コントローラとを備えている。

請求項４の発明では、前記発電機は、前記エンジンの回転数に応じた発電電力を出力する永久磁石型モータであり、前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記エンジンの回転数を制御し、前記エンジンの回転数に応じて前記直流母線の電圧を制御するエンジンコントローラを備えている。

請求項５の発明では、前記電圧制御装置と前記電動機制御装置に前記指令信号を送信し、前記電圧制御装置と前記電動機制御装置を制御する車両コントローラをさらに備え、前記電圧制御装置は、前記車両コントローラからの電圧の指令信号を受信したときには、該電圧の指令信号に応じて前記直流母線の電圧を一定値になるように制御し、前記車両コントローラからの電圧の指令信号を受信しないときには、前記走行操作装置の操作量に応じて前記直流母線の電圧を制御し、前記電動機制御装置は、前記車両コントローラからの出力トルクの指令信号を受信したときには、該出力トルクの指令信号に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、前記車両コントローラからの出力トルクの指令信号を受信しないときには、前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御している。

請求項６の発明では、前記走行操作装置を前記車両コントローラと前記電圧制御装置とのうちいずれか一方に選択的に接続するスイッチをさらに備え、前記スイッチが前記走行操作装置を前記電圧制御装置に接続したときには、前記電圧制御装置は、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じて前記直流母線の電圧を制御し、前記電動機制御装置は、前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、前記スイッチが前記走行操作装置を前記車両コントローラに接続したときには、前記車両コントローラは、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じた前記電圧の指令信号を前記電圧制御装置に送信し、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じた前記出力トルクの指令信号を前記電動機制御装置に送信している。

請求項１の発明によれば、指令信号を受信する通常状態では、電動機制御装置は、該指令信号に応じて電動機の出力トルクを制御する。このとき、電動機の出力トルクは、指令信号に応じて増加または減少する。一方、指令信号を受信しない異常状態では、電動機制御装置は、直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクを制御する。このとき、電動機の出力トルクは、直流母線の電圧が高いときに増加し、直流母線の電圧が低いときに減少する。この結果、指令信号が送信されないときに加えて、電動機制御装置が指令信号を受信できないときでも、電動機制御装置は、直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクを制御するから、電圧制御装置を用いて直流母線の電圧を上昇または低下させることによって、間接的に電動機の出力トルクを制御することができる。また、電動機制御装置は、指令信号を受信できないときには、電動機の出力トルクの制御を、指令信号が必要な制御モードから指令信号が不要な制御モードに切り換える。このため、別個の指令信号を出力する補助のコントローラを設ける必要がない。これにより、補助のコントローラを設けた場合に比べて、製造コストの上昇を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、電動機の出力トルクによって車体を走行させると共に、電圧制御装置は、走行操作装置の操作量に応じて直流母線の電圧を制御する。このため、走行操作装置を操作すると、その操作量に応じて直流母線の電圧が上昇または低下し、この直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクが増加または減少する。この結果、電動機制御装置が指令信号を受信しないときでも、走行操作装置の操作量に応じて電動機の出力トルクを増加または減少させることができ、車体の走行を制御することができる。

請求項３の発明によれば、電圧制御装置はエンジンコントローラと発電コントローラを備え、エンジンコントローラは、走行操作装置の操作量に応じてエンジンの回転数を増加または減少させると共に、発電コントローラは、エンジンの回転数に応じて発電機の発電電力を制御し、直流母線の電圧を制御する。このため、エンジンコントローラと発電コントローラを用いて、走行操作装置の操作量に応じて直流母線の電圧を制御することができる。

請求項４の発明によれば、発電機は永久磁石型モータであるから、例えば発電機に設けたインバータのスイッチング素子が全て開放状態であっても、発電機は、その回転数に応じた発電電力を出力することができる。このため、電圧制御装置のエンジンコントローラがエンジンの回転数を制御すると、エンジンの回転数に応じて発電機の発電電力が変化する。従って、発電機のインバータを制御しなくても、エンジンコントローラによって、走行操作装置の操作量に応じて直流母線の電圧を制御することができる。

請求項５の発明によれば、電圧制御装置と電動機制御装置を制御する車両コントローラをさらに備える。このとき、車両コントローラからの電圧および出力トルクの指令信号を受信するときには、電圧制御装置は、電圧の指令信号に応じて直流母線の電圧を一定値になるように制御し、電動機制御装置は、出力トルクの指令信号に応じて電動機の出力トルクを制御する。このため、車両コントローラからの電圧および出力トルクの指令信号を受信するときは、これらの指令信号に応じて電動機の出力トルクを制御することができる。

一方、車両コントローラからの電圧および出力トルクの指令信号を受信しないときには、電圧制御装置は、走行操作装置の操作量に応じて直流母線の電圧を上昇または低下させ、電動機制御装置は、直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクを増加または減少させる。このため、車両コントローラからの電圧および出力トルクの指令信号を受信しないときは、走行操作装置の操作量に応じて直流母線の電圧を制御し、この直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクを制御することができる。この結果、走行操作装置によって間接的に電動機の出力トルクを制御し、車体の走行を制御することができる。

請求項６の発明によれば、走行操作装置を車両コントローラと電圧制御装置とのうちいずれか一方に選択的に接続するスイッチをさらに備える。このとき、スイッチが走行操作装置を車両コントローラに接続したときには、車両コントローラは、走行操作装置からの走行操作信号に応じた電圧の指令信号を電圧制御装置に送信し、走行操作装置からの走行操作信号に応じた出力トルクの指令信号を電動機制御装置に送信する。これにより、車両コントローラは、発電機の発電電力と電動機の消費電力のバランスを考慮しつつ、走行操作装置の操作量に応じて電動機の出力トルクを制御することができる。

一方、スイッチが走行操作装置を電圧制御装置に接続したときには、電圧制御装置は、走行操作装置からの走行操作信号に応じて直流母線の電圧を制御し、電動機制御装置は、直流母線の電圧に応じて電動機の出力トルクを制御する。これにより、走行操作装置の操作量に応じて電動機の出力トルクを制御することができる。

本発明の第１の実施の形態に適用されるホイールローダを示す正面図である。 第１の実施の形態によるホイールローダに搭載される油圧システムと電動システムを示すブロック図である。 第１の実施の形態による電動システムを示すブロック図である。 バックアップ制御モードにおける電動システムを示す図３と同様なブロック図である。 図３中のエンジンコントローラを示すブロック図である。 図３中の発電コントローラを示すブロック図である。 図３中の走行電動機コントローラを示すブロック図である。 図３中の車両コントローラを示すブロック図である。 エンジンコントローラによるエンジン回転数指令値と走行操作装置の操作量との関係を示す説明図である。 発電コントローラによる直流母線の電圧指令値とエンジン回転数検出値との関係を示す説明図である。 走行電動機コントローラによるトルク指令値と直流母線の電圧検出値との関係を示す説明図である。 バックアップ制御モードにおける直流母線の電圧を示す説明図である。 第２の実施の形態による電動システムを示すブロック図である。 バックアップ制御モードにおける電動システムを示す図１３と同様なブロック図である。 図１３中の発電コントローラを示すブロック図である。 走行電動機コントローラによるトルク指令値と直流母線の電圧検出値との関係を示す説明図である。 バックアップ制御モードにおける直流母線の電圧を示す説明図である。 第３の実施の形態によるホイールローダに搭載される油圧システムと電動システムを示すブロック図である。 第３の実施の形態による電動システムを示すブロック図である。 図１９中の発電コントローラを示すブロック図である。 図１９中の車両コントローラを示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る産業車両としてハイブリッド式のホイールローダを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図１２は、本発明の第１の実施の形態を示している。図において、１はハイブリッド式のホイールローダを示している。このホイールローダ１は、左，右の前車輪２が設けられた前部車体３と、左，右の後車輪４が設けられた後部車体５とを有する。前部車体３と後部車体５とは、本発明の車体を構成し、連結機構６を介して左，右方向に屈曲可能に連結されている。

前部車体３と後部車体５との間にはステアリングシリンダ７が設けられ、このステアリングシリンダ７を伸長または縮小させることにより、前部車体３と後部車体５とが連結機構６を中心として屈曲する。このように、ホイールローダ１は、前部車体３と後部車体５とが連結機構６を中心として左，右方向に屈曲することにより、走行時の舵取りを行うアーティキュレート式の作業機械として構成されている。

前部車体３には、左，右方向に延びる前車軸８が設けられ、前車軸８の両端側には前車輪２が取付けられている。前車軸８の中間部にはデファレンシャル機構８Ａが設けられ、このデファレンシャル機構８Ａは、プロペラ軸９を介して後述の走行電動機３４に接続されている。

一方、後部車体５には、左，右方向に延びる後車軸１０が設けられ、後車軸１０の両端側には後車輪４が取付けられている。後車軸１０の中間部にはデファレンシャル機構１０Ａが設けられ、このデファレンシャル機構１０Ａは、プロペラ軸９を介して後述の走行電動機３４に接続されている。

従って、走行電動機３４によってプロペラ軸９が回転すると、プロペラ軸９の回転が、デファレンシャル機構８Ａを介して前車軸８に伝達されると共に、デファレンシャル機構１０Ａを介して後車軸１０に伝達される。これにより、左，右の前車輪２と左，右の後車輪４とが同時に回転駆動され、ホイールローダ１は４輪駆動の状態で走行動作を行う。

１１は前部車体３に設けられた作業装置を示し、この作業装置１１は、前部車体３に俯仰動可能に取付けられた左，右のアーム１２と、各アーム１２の先端側に回動可能に取付けられたローダバケット１３と、前部車体３に対してアーム１２を俯仰動させるアームシリンダ１４と、アーム１２に対してローダバケット１３を回動させるバケットシリンダ１５とにより大略構成されている。作業装置１１は、アームシリンダ１４によってアーム１２を俯仰動させると共に、バケットシリンダ１５によってローダバケット１３を回動させることにより、ローダバケット１３によって掬った土砂等をダンプトラックの荷台等に排出する土木作業を行うものである。

１６は後部車体５に設けられたキャブを示し、このキャブ１６は、ホイールローダ１を運転するオペレータの運転室を画成するものである。キャブ１６内には、オペレータが着席する運転席（図示せず）に加えて、例えばオペレータによって操作されるアクセルペダルからなる走行操作装置１７が設けられると共に、ブレーキペダル、ステアリングホイール、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が設けられている。走行操作装置１７は、アクセルペダルの踏込み量を操作量Ｄとし、この操作量Ｄに応じた操作信号Ｓdを出力する。なお、走行操作装置１７は、アクセルペダルに加えて、ブレーキペダルを含むものでもよい。この場合、走行操作装置１７の操作量Ｄは、アクセルペダルの踏込み量に加えて、ブレーキペダルの踏込み量を加味したものとなる。

ここで、ハイブリッド式のホイールローダ１は、前部車体３および後部車体５の走行動作を制御する電動システムと、作業装置１１の動作を制御する油圧システムとを搭載している。以下、ホイールローダ１のシステム構成について図２ないし図１２を参照して説明する。

２１は後部車体５に搭載されたエンジンを示し、このエンジン２１は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関によって構成される。エンジン２１の出力側には、後述の油圧ポンプ２３と発電機２７とが取付けられ、これら油圧ポンプ２３と発電機２７とは、エンジン２１によって駆動される。ここで、エンジン２１の作動はエンジンコントローラ２２によって制御され、エンジンコントローラ２２は、後述する車両コントローラ３９からの指令信号Ｓeまたは走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに基づいて、エンジン２１の回転速度（エンジン回転数）を制御する。

図５に示すように、エンジンコントローラ２２は、データ受信制御部２２Ａ、インターフェイス２２Ｂ、エンジン回転数指令値演算部２２Ｃ、指令値切換制御部２２Ｄ、エンジン制御信号演算部２２Ｅを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

データ受信制御部２２Ａは、ＣＡＮ（Control Area Network）を通じて後述の車両コントローラ３９に接続され、車両コントローラ３９からのエンジン回転数の指令信号Ｓeを受信し、エンジン回転数指令値ωaを出力する。

インターフェイス２２Ｂは、走行操作装置１７に接続され、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdを読込み、操作量Ｄを出力する。このとき、操作量Ｄは、例えばアクセルべダルの踏込み量等が対応し、踏込みがない状態（非操作状態）で０％、最大踏込み状態（最大操作状態）で１００％になる。

エンジン回転数指令値演算部２２Ｃは、図９に示す特性線Ｌωに基づいて、操作量Ｄに応じたエンジン回転数指令値ωbを演算して出力する。具体的には、操作量Ｄが下限値ＤLよりも小さいときには、エンジン回転数指令値ωbはアイドリング時の回転数ωiに設定される。操作量Ｄが下限値ＤLよりも大きくなると、操作量Ｄが大きくなるに従って、エンジン回転数指令値ωbも回転数ωiから上昇する。操作量Ｄが上限値ＶHを超えると、エンジン回転数指令値ωbは、一定の上限回転数ωHに設定される。このため、操作量Ｄが下限値ＤLと上限値ＤHの間で変化するに従って、エンジン回転数指令値ωbは、下限回転数ωLと上限回転数ωHとの間で連続的に変化する。

即ち、操作量Ｄが下限値ＤLと上限値ＤHの間の範囲であれば、操作量Ｄが大きくなるに従って、エンジン回転数指令値ωbは高くなる。このとき、上限回転数ωHは、最大回転数ωmaxよりも低い範囲で、最大回転数ωmaxに近い値（例えば、０．７×ωmax＜ωH＜ωmax）になっている。また、操作量Ｄが下限値ＤL付近で下限値ＤLよりも大きい操作量Ａのときのエンジン回転数指令値ωbは回転数ωになるのに対して、操作量Ｄが上限値ＤH付近で上限値ＤHよりも小さい操作量Ｂのときのエンジン回転数指令値ωbは、回転数ωの２倍の回転数２ωに設定されている。このため、エンジン２１は、概ね回転数ωから回転数２ωの間で駆動する。

指令値切換制御部２２Ｄは、データ受信制御部２２Ａのエンジン回転数指令値ωaとエンジン回転数指令値演算部２２Ｃのエンジン回転数指令値ωbとのうちいずれか一方を選択的にエンジン制御信号演算部２２Ｅに出力する。このとき、エンジン回転数指令値ωa，ωbの選択は、後述の非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxによって決まる。

具体的に説明すると、非常脱出信号Ｓxが出力されていないときには、指令値切換制御部２２Ｄは、データ受信制御部２２Ａのエンジン回転数指令値ωaをエンジン制御信号演算部２２Ｅに出力する。一方、非常脱出信号Ｓxが出力されたときには、指令値切換制御部２２Ｄは、エンジン回転数指令値演算部２２Ｃのエンジン回転数指令値ωbをエンジン制御信号演算部２２Ｅに出力する。

エンジン制御信号演算部２２Ｅは、エンジン回転数指令値ωa，ωbに応じたエンジン制御信号Ｓengを演算して出力する。このとき、エンジン制御信号Ｓengは、エンジン回転数指令値ωa，ωbでエンジン２１が回転するために必要な例えば燃料噴射量等に対応した信号である。

２３はエンジン２１によって駆動される油圧ポンプを示し、この油圧ポンプ２３は、タンク２４内に貯溜された作動油を加圧し、ステアリングシリンダ７、作業装置１１のアームシリンダ１４、バケットシリンダ１５等に圧油として吐出する。図２に示すように、油圧ポンプ２３の作動は油圧ポンプコントローラ２５によって制御され、油圧ポンプコントローラ２５は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓpに基づいて、油圧ポンプ２３の出力トルクを制御する。

油圧ポンプ２３およびタンク２４と各シリンダ７，１４，１５との間を接続する主管路の途中には、コントロールバルブ２６が設けられている。コントロールバルブ２６は、キャブ１６内に配置された作業用の操作レバーに対する操作に応じて、油圧ポンプ２３から吐出した圧油を各シリンダ７，１４，１５に選択的に供給または排出するものである。

２７はエンジン２１によって駆動される発電機を示し、この発電機２７は、例えば永久磁石に基づく回転トルクを利用する永久磁石型モータ（永久磁石同期電動機）によって構成される。なお、第１の実施の形態では、発電機２７は、永久磁石型モータに限らず、例えば誘導電流に基づく回転トルクを利用する誘導電動機によって構成してもよい。

図２および図３に示すように、発電機２７は、第１のインバータ２８を介して一対の直流母線２９Ａ，２９Ｂに接続されている。発電機２７は、エンジン２１によって駆動されることにより発電し、発電した電力を直流母線２９Ａ，２９Ｂに供給する。

第１のインバータ２８は、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を用いて構成され、発電コントローラ３０によって各スイッチング素子のオン／オフが制御される。直流母線２９Ａ，２９Ｂは、正極側と負極側とで対をなし、例えば数百Ｖ程度の直流電圧が印加されている。発電コントローラ３０には、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を検出する電圧センサ３１と、発電機２７の回転速度を検出する速度センサ３２とが接続されている。

図６に示すように、発電コントローラ３０は、データ受信制御部３０Ａ、インターフェイス３０Ｂ，３０Ｃ、電圧指令値演算部３０Ｄ、指令値切換制御部３０Ｅ、トルク指令値演算部３０Ｆ、電流指令値演算部３０Ｇ、インバータ制御信号演算部３０Ｈを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

データ受信制御部３０Ａは、ＣＡＮを通じて後述の車両コントローラ３９に接続され、車両コントローラ３９からの電圧の指令信号Ｓgを受信し、電圧指令値Ｖaを出力する。

インターフェイス３０Ｂは、発電機２７の電圧センサ３１に接続され、電圧センサ３１からの検出信号Ｓvgを読込み、電圧検出値Ｖgを出力する。インターフェイス３０Ｃは、発電機２７の速度センサ３２に接続され、速度センサ３２からの検出信号Ｓωgを読込み、エンジン回転数検出値ωgを出力する。このとき、エンジン２１、油圧ポンプ２３および発電機２７は、物理的に連結されて一緒に回転駆動する。このため、エンジン回転数検出値ωgは、エンジン２１の回転数に対応すると共に、油圧ポンプ２３および発電機２７の回転数にも対応する。

電圧指令値演算部３０Ｄは、図１０に示す特性線Ｌvに基づいて、エンジン回転数検出値ωgに応じた電圧指令値Ｖbを演算して出力する。具体的には、エンジン回転数検出値ωgがエンジン２１のアイドリング時の回転数ωiでは、電圧指令値Ｖbは、走行電動機３４の起動が可能な範囲で比較的低いアイドリング電圧値Ｖ（ωi）に設定される。エンジン回転数検出値ωgがアイドリング時の回転数ωiよりも高い下限回転数ωLまで上昇すると、電圧指令値Ｖbは、アイドリング電圧値Ｖ（ωi）付近でアイドリング電圧値Ｖ（ωi）よりも高い下限電圧値Ｖ（ωL）に設定される。エンジン回転数検出値ωgが下限回転数ωLと上限回転数ωHとの間の範囲では、エンジン回転数検出値ωgが高くなるに従って、電圧指令値Ｖbは上昇する。エンジン回転数検出値ωgが上限回転数ωHを超えると、電圧指令値Ｖbは、下限電圧値Ｖ（ωL）よりも高い一定の上限電圧値Ｖ（ωH）に設定される。このため、エンジン回転数検出値ωgが下限回転数ωLと上限回転数ωHとの間で変化するに従って、電圧指令値Ｖbは、下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）との間で連続的に変化する。

このとき、エンジン回転数の上限回転数ωHは、最大回転数ωmaxよりも低い範囲で、最大回転数ωmaxに近い値（例えば、０．７×ωmax＜ωH＜ωmax）になっている。また、走行操作装置１７が操作されているときは、エンジン２１は概ね回転数ωから回転数２ωの間で駆動する。このため、走行操作装置１７が操作されているときは、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）との間の範囲で、概ね回転数ωに応じた電圧Ｖ（ω）と回転数２ωに応じた電圧Ｖ（２ω）の間で変化する。従って、走行操作装置１７の操作量Ｄが一定であれば、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、走行操作装置１７の操作量Ｄ（エンジン回転数）に応じた値（例えば電圧Ｖ（ωi），Ｖ（ω），Ｖ（２ω））付近に保持される（図１２参照）。

指令値切換制御部３０Ｅは、データ受信制御部３０Ａの電圧指令値Ｖaと電圧指令値演算部３０Ｄの電圧指令値Ｖbとのうちいずれか一方を選択的にトルク指令値演算部３０Ｆに出力する。このとき、電圧指令値Ｖa，Ｖbの選択は、後述の非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxによって決まる。

具体的に説明すると、非常脱出信号Ｓxが出力されていないときには、指令値切換制御部３０Ｅは、データ受信制御部３０Ａの電圧指令値Ｖaをトルク指令値演算部３０Ｆに出力する。一方、非常脱出信号Ｓxが出力されたときには、指令値切換制御部３０Ｅは、電圧指令値演算部３０Ｄの電圧指令値Ｖbをトルク指令値演算部３０Ｆに出力する。

トルク指令値演算部３０Ｆは、電圧指令値Ｖa，Ｖbのうち指令値切換制御部３０Ｅによって選択されたものと、電圧検出値Ｖgとに基づいて、発電機２７のトルク指令値Ｔ1を演算して出力する。即ち、トルク指令値演算部３０Ｆは、電圧検出値Ｖgと電圧指令値Ｖa，Ｖbとの差が小さくなり、電圧検出値Ｖgを電圧指令値Ｖa，Ｖbに近付けるためのトルク指令値Ｔ1を演算する。このとき、トルク指令値Ｔ1は、直流母線２９Ａ，２９Ｂからの電流供給によって発電機２７に発生させるトルクに対応する。

電流指令値演算部３０Ｇは、トルク指令値演算部３０Ｆからのトルク指令値Ｔ1に応じた電流指令値Ｉ1を演算して出力する。このとき、電流指令値Ｉ1は、トルク指令値Ｔ1に応じたトルクを発電機２７に発生させために、発電機２７に供給する電流に対応する。

インバータ制御信号演算部３０Ｈは、電流指令値Ｉ1に応じたインバータ制御信号Ｓinv1を演算して出力する。このとき、インバータ制御信号Ｓinv1は、電流指令値Ｉ1に応じた電流を発電機２７に供給するために、第１のインバータ２８の各スイッチング素子のオン／オフを制御するための信号（例えばＰＷＭ信号）である。

発電機２７の発電時には、第１のインバータ２８は、発電機２７からの交流電力を直流電力に変換して走行電動機３４に供給する。そして、発電コントローラ３０は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓgと、電圧センサ３１による電圧検出値Ｖgと、速度センサ３２によるエンジン回転数検出値ωgとに基づいて、第１のインバータ２８の各スイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、発電コントローラ３０は、発電機２７の出力を制御する。

直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、発電機２７からの電力に応じて変化する。従って、第１の実施の形態では、発電機２７の回転数を制御するエンジンコントローラ２２と、発電機２７からの発電電力を制御する第１のインバータ２８および発電コントローラ３０とが、発電機２７からの電力を制御して直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧する電圧制御装置３３を構成する。

３４は発電機２７により発電された電力によって駆動される電動機としての走行電動機を示し、この走行電動機３４は、例えば誘導電動機によって構成される。なお、走行電動機３４は、誘導電流に基づく回転トルクを利用する誘導電動機に限らず、永久磁石に基づく回転トルクを利用する永久磁石型モータ（永久磁石同期電動機）によって構成してもよい。

図２および図３に示すように、走行電動機３４は、第２のインバータ３５を介して直流母線２９Ａ，２９Ｂに接続されている。走行電動機３４は、発電機２７から電力が供給されることにより駆動され、プロペラ軸９を回転駆動することにより、ホイールローダ１を走行させる。

第２のインバータ３５も第１のインバータ２８と同様に、複数のスイッチング素子を用いて構成される。第２のインバータ３５は、走行電動機コントローラ３６によって各スイッチング素子のオン／オフが制御されることにより、直流母線２９Ａ，２９Ｂの直流電力から三相交流電力を生成し、この三相交流電力を走行電動機３４に供給する。走行電動機コントローラ３６には、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を検出する電圧センサ３７と、走行電動機３４の回転速度を検出する速度センサ３８とが接続されている。

走行電動機３４の電圧センサ３７および発電機２７の電圧センサ３１は、互いに同じ直流母線２９Ａ，２９Ｂの直流電圧を検出する。このため、必ずしもこれらの電圧センサ３１，３７を別個に設ける必要はなく、部品点数を削減するためには共通の電圧センサを１個のみ設けてもよい。一方、発電コントローラ３０と走行電動機コントローラ３６とが離れた場所に配置される場合には、配線の引き回し等を考慮して、別個の電圧センサを設けてもよい。

走行電動機コントローラ３６は、電動機制御装置を構成する。図７に示すように、走行電動機コントローラ３６は、データ受信制御部３６Ａ、インターフェイス３６Ｂ，３６Ｃ、トルク指令値演算部３６Ｄ、指令値切換制御部３６Ｅ、電流指令値演算部３６Ｆ、インバータ制御信号演算部３６Ｇを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

データ受信制御部３６Ａは、ＣＡＮを通じて後述の車両コントローラ３９に接続され、車両コントローラ３９からの電圧の指令信号Ｓmを受信し、トルク指令値Ｔaを出力する。

インターフェイス３６Ｂは、走行電動機３４の速度センサ３８に接続され、速度センサ３８からの検出信号Ｓωmを読込み、走行電動機回転数検出値ωmを出力する。インターフェイス３６Ｃは、走行電動機３４の電圧センサ３７に接続され、電圧センサ３７からの検出信号Ｓvmを読込み、電圧検出値Ｖmを出力する。

トルク指令値演算部３６Ｄは、図１１に示す特性線Ｌtに基づいて、電圧検出値Ｖmに応じたトルク指令値Ｔbを演算して出力する。具体的には、電圧検出値Ｖmが下限電圧値Ｖ（ωL）よりも上昇すると、トルク指令値Ｔbは０Ｎｍから上昇する。電圧検出値Ｖmが下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）との間の範囲では、電圧検出値Ｖmが高くなるに従って、トルク指令値Ｔbは上昇する。電圧検出値Ｖmが上限電圧値Ｖ（ωH）を超えて上昇すると、トルク指令値Ｔbは、一定の上限トルク値Ｔ（ωH）に設定される。このため、電圧検出値Ｖmが下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）の間で変化するに従って、トルク指令値Ｔbは、０Ｎｍと上限トルク値Ｔ（ωH）との間で連続的に変化する。

このとき、上限トルク値Ｔ（ωH）は、最大トルク値Ｔmaxよりも低い範囲で、最大トルク値Ｔmaxに近い値（例えば、０．７×Ｔmax＜Ｔ（ωH）＜Ｔmax）になっている。また、走行操作装置１７が操作されているときは、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、概ね電圧Ｖ（ω）と電圧Ｖ（２ω）の間で変化する。このため、走行操作装置１７が操作されているときは、トルク指令値Ｔbは、０Ｎｍと上限トルク値Ｔ（ωH）との間の範囲で、概ね回転数ωに応じたトルクＴ（ω）と回転数２ωに応じたトルクＴ（２ω）の間で変化する。

指令値切換制御部３６Ｅは、データ受信制御部３６Ａのトルク指令値Ｔaとトルク指令値演算部３６Ｄのトルク指令値Ｔbとのうちいずれか一方を選択的に電流指令値演算部３６Ｆに出力する。このとき、トルク指令値Ｔa，Ｔbの選択は、後述の非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxによって決まる。

具体的に説明すると、非常脱出信号Ｓxが出力されていないときには、指令値切換制御部３６Ｅは、データ受信制御部３６Ａのトルク指令値Ｔaを電流指令値演算部３６Ｆに出力する。一方、非常脱出信号Ｓxが出力されたときには、指令値切換制御部３６Ｅは、トルク指令値演算部３６Ｄのトルク指令値Ｔbを電流指令値演算部３６Ｆに出力する。

電流指令値演算部３６Ｆは、トルク指令値Ｔa，Ｔbのうち指令値切換制御部３６Ｅによって選択されたものと、走行電動機回転数検出値ωmとに基づいて、トルク指令値Ｔa，Ｔbに応じた電流指令値Ｉ2を演算して出力する。即ち、電流指令値演算部３６Ｆは、走行電動機回転数検出値ωmに基づく走行電動機３４のトルク（走行トルク）とトルク指令値Ｔa，Ｔbとの差が小さくなり、走行電動機回転数検出値ωmをトルク指令値Ｔa，Ｔbに応じた値に近付けるための電流指令値Ｉ2を演算する。このとき、電流指令値Ｉ2は、トルク指令値Ｔa，Ｔbに応じたトルクを走行電動機３４に発生させために、走行電動機３４に供給する電流に対応する。

インバータ制御信号演算部３６Ｇは、電流指令値Ｉ2に応じたインバータ制御信号Ｓinv2を演算して出力する。このとき、インバータ制御信号Ｓinv2は、電流指令値Ｉ2に応じた電流を走行電動機３４に供給するために、第２のインバータ３５の各スイッチング素子のオン／オフを制御するための信号（例えばＰＷＭ信号）である。

そして、走行電動機コントローラ３６は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓmと、電圧センサ３７による電圧検出値Ｖmと、速度センサ３８による走行電動機回転数検出値ωmとに基づいて、第２のインバータ３５の各スイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、走行電動機コントローラ３６は、走行電動機３４の出力トルクを制御する。

３９は車両コントローラを示し、この車両コントローラ３９は、例えばマイクロコンピュータによって構成されると共に、ＣＡＮ等を用いてエンジンコントローラ２２、油圧ポンプコントローラ２５、発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６に電気的に接続されている。

図８に示すように、車両コントローラ３９は、インターフェイス３９Ａ、車両制御演算部３９Ｂ、発電要求演算部３９Ｃ、走行要求演算部３９Ｄ、エンジン要求演算部３９Ｅ、データ送信制御部３９Ｆ〜３９Ｈを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

インターフェイス３９Ａは、走行操作装置１７に接続され、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdを読込み、操作量Ｄを出力する。なお、車両コントローラ３９は、例えば作業装置１１を操作する作業操作装置（例えば作業用操作レバー）に接続されたインターフェイス（図示せず）を備え、このインターフェイスは、作業操作装置の操作量を出力する。この作業操作装置の操作量については、ここでは説明を省略する。

車両制御演算部３９Ｂは、操作量Ｄに応じて、システム全体に最高の性能を発揮させるための出力信号Ｓ0を出力する。この車両制御演算部３９Ｂは、走行制御部３９Ｂ1とパワー制御部３９Ｂ2を備える。

走行制御部３９Ｂ1は、走行操作信号Ｓdの操作量Ｄに基づいて、走行電動機３４に必要な出力トルクに対応した走行要求出力を演算する。パワー制御部３９Ｂ2は、走行要求出力に基づいて発電機２７が発生する発電電力に対応した発電要求出力を演算すると共に、発電要求出力に基づいてエンジン２１の出力トルクに対応したエンジン要求出力を演算する。車両制御演算部３９Ｂは、これらの走行要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力の演算値を出力信号Ｓ0として出力する。

なお、車両制御演算部３９Ｂは、走行操作装置１７の操作量Ｄに基づいて、走行要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力を演算する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、車両制御演算部７０Ｃは、走行操作装置１７の操作量Ｄに加えて、作業操作装置の操作量を考慮して、走行要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力を演算してもよい。

発電要求演算部３９Ｃは、出力信号Ｓ0の発電要求出力に基づいて、直流母線２９Ａ，２９Ｂの目標電圧値となる電圧指令値Ｖaを演算する。電圧指令値Ｖaは、走行電動機３４の駆動が可能で、かつ走行電動機３４等の駆動に基づく直流母線２９Ａ，２９Ｂの直流電圧の変動が許容可能な電圧値である。この電圧指令値Ｖaは、例えば定格電圧値のように、トルク指令値Ｔaに拘らず一定の電圧値である。データ送信制御部３９Ｆは、ＣＡＮを通じて発電コントローラ３０に接続され、電圧指令値Ｖaに応じた電圧の指令信号Ｓgを送信する。

走行要求演算部３９Ｄは、出力信号Ｓ0の走行要求出力に基づいて、走行電動機３４の出力トルクの目標値となるトルク指令値Ｔaを演算する。データ送信制御部３９Ｇは、ＣＡＮを通じて走行電動機コントローラ３６に接続され、トルク指令値Ｔaに応じた走行電動機３４の出力トルクの指令信号Ｓmを送信する。

エンジン要求演算部３９Ｅは、出力信号Ｓ0のエンジン要求出力に基づいて、エンジン２１の目標回転数となるエンジン回転数指令値ωaを演算する。データ送信制御部３９Ｈは、ＣＡＮを通じてエンジンコントローラ２２に接続され、エンジン回転数指令値ωaに応じたエンジン回転数の指令信号Ｓeを送信する。

なお、車両コントローラ３９は、油圧ポンプコントローラ２５にも、作業用の操作レバーの操作量に応じた指令値を演算し、この指令値に応じた指令信号Ｓpを出力するが、その構成については説明を省略する。

車両コントローラ３９は、走行操作装置１７の操作量Ｄ等に応じて各コントローラ２２，２５，３０，３６に対する指令信号Ｓe，Ｓp，Ｓg，Ｓmを出力し、システム全体が最高の性能を発揮するように、エンジン２１、油圧ポンプ２３、発電機２７、走行電動機３４の駆動制御、エネルギ管理を行う。

車両コントローラ３９と走行操作装置１７との間には、スイッチ４０が接続して設けられる。このスイッチ４０は、走行操作装置１７を車両コントローラ３９とエンジンコントローラ２２とのうちいずれか一方に選択的に接続する。スイッチ４０は、非常脱出ボタン４１の非常脱出信号Ｓxが出力されたか否かに応じて、走行操作装置１７の接続対象を切り換える。具体的には、非常脱出信号Ｓxが出力されていない通常状態には、スイッチ４０は、走行操作装置１７を車両コントローラ３９に接続する。一方、非常脱出信号Ｓxが出力された異常状態には、スイッチ４０は、走行操作装置１７を電圧制御装置３３の一部としてのエンジンコントローラ２２に接続する。

非常脱出ボタン４１は、エンジンコントローラ２２、発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６にも接続されている。このため、これらのコントローラ２２，３０，３６は、非常脱出ボタン４１の非常脱出信号Ｓxに応じて、エンジン２１、発電機２７、走行電動機３４の制御動作を切り換える。

本実施の形態によるハイブリッド式のホイールローダ１は、上述の如き構成を有するもので、以下、その動作について説明する。

まず、オペレータは、キャブ１６に搭乗して運転席に着席する。そして、オペレータがアクセルペダルからなる走行操作装置１７等を操作することにより、エンジン２１によって油圧ポンプ２３と発電機２７とが駆動される。

これにより、発電機２７からの電力が直流母線２９Ａ，２９Ｂを介して走行電動機３４に供給され、走行電動機３４はプロペラ軸９を回転駆動する。プロペラ軸９の回転は、デファレンシャル機構８Ａを介して前車軸８に伝達されると共に、デファレンシャル機構１０Ａを介して後車軸１０に伝達される。これにより、ホイールローダ１は、左，右の前車輪２と左，右の後車輪４とが同時に回転する４輪駆動の状態で走行動作を行う。

この状態で、オペレータがステアリングホイール（図示せず）を操舵することにより、油圧ポンプ２３から吐出した圧油が、コントロールバルブ２６を介してステアリングシリンダ７に供給される。これにより、ホイールローダ１は、前部車体３と後部車体５とが連結機構６を中心として左，右方向に屈曲し、旋回走行を行うことができる。

ここで、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓg，Ｓm，Ｓeを発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６およびエンジンコントローラ２２が受信可能なときには、走行電動機３４は、これらのコントローラ２２，３０，３６，３９による電圧制御モードで駆動する。

一方、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓg，Ｓm，Ｓeを発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６およびエンジンコントローラ２２が受信不能なときには、オペレータが非常脱出ボタン４１を操作することによって、走行電動機３４は、車両コントローラ３９を省いたコントローラ２２，３０，３６によるバックアップ制御モードで駆動する。

そこで、最初に電圧制御モードについて、図３を参照しつつ説明する。車両コントローラ３９は、走行操作装置１７から走行操作信号Ｓdが入力されると、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じた指令信号Ｓg，Ｓm，Ｓeを出力する。このとき、電圧の指令信号Ｓgは、第１のインバータ２８を制御して、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を一定の目標電圧値に保持するためのものである。出力トルクの指令信号Ｓmは、第２のインバータ３５を制御して、操作量Ｄに応じた出力トルクを走行電動機３４に発生させるためのものである。エンジン回転数の指令信号Ｓeは、エンジン２１を制御して、発電機２７を目標回転数で回転駆動させるためのものである。目標回転数は、エンジン２１のアイドリング時の回転数ωiと最大回転数ωmaxとの中間値よりも高い範囲、好ましくは最大回転数ωmaxの８０％〜１００％の範囲で、一定値に設定される。

例えば直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧変動に対して発電機２７からの発電電力の応答性を高めるためには、目標回転数は高い方がよい。一方、燃費等を考慮すると、目標回転数は低い方がよい。目標回転数は、これらを比較考慮して決められる。また、目標回転数は、一定値に限らず、例えば走行電動機３４の出力トルクに応じて変化する値でもよい。

エンジンコントローラ２２は、指令信号Ｓeを受信すると、指令信号Ｓeによるエンジン回転数指令値ωaに基づいて、エンジン制御信号Ｓengを演算して出力する。これにより、エンジン２１は、エンジン回転数指令値ωaに応じたエンジン回転数で駆動する。

発電コントローラ３０は、指令信号Ｓgを受信すると、指令信号Ｓgによる電圧指令値Ｖaと、電圧センサ３１によって検出した直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧検出値Ｖgとに基づいて、インバータ制御信号Ｓinv1を演算して出力する。このインバータ制御信号Ｓinv1によって第１のインバータ２８が制御され、発電機２７の発電電力が増加または減少する。これにより、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、目標電圧値付近で一定となるように制御される。

走行電動機コントローラ３６は、指令信号Ｓmを受信すると、指令信号Ｓmによるトルク指令値Ｔaと、速度センサ３８によって検出した走行電動機回転数検出値ωmとに基づいて、インバータ制御信号Ｓinv2を演算して出力する。このインバータ制御信号Ｓinv2によって第２のインバータ３５が制御され、走行電動機３４の出力トルクが増加または減少する。これにより、ホイールローダ１は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて走行駆動する。

次に、バックアップ制御モードについて、図４を参照しつつ説明する。車両コントローラ３９から指令信号Ｓg，Ｓm，Ｓeが送信されないとき、ＣＡＮの不具合等によって指令信号Ｓg，Ｓm，Ｓeを発電コントローラ３０、走行電動機コントローラ３６およびエンジンコントローラ２２が受信できないときには、電圧制御モードを実行することができないため、走行電動機３４等は停止する。そこで、走行電動機３４等を駆動するために、オペレータは、非常脱出ボタン４１を操作する。非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxによって、コントローラ２２，３０，３６の動作は、電圧制御モードからバックアップ制御モードに切り換わる。

このとき、エンジンコントローラ２２は、走行操作装置１７の操作量Ｄに基づいて、エンジン制御信号Ｓengを演算して出力する。これにより、エンジン２１は、操作量Ｄに応じたエンジン回転数で駆動する。具体的には、操作量Ｄが下限値ＤLと上限値ＤHの間で変化すると、エンジン回転数は、操作量Ｄに応じて、下限回転数ωLと上限回転数ωHとの間で連続的に変化する。

発電コントローラ３０は、速度センサ３２によるエンジン回転数検出値ωgと、電圧センサ３１によって検出した直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧検出値Ｖgとに基づいて、インバータ制御信号Ｓinv1を演算して出力する。このインバータ制御信号Ｓinv1によって第１のインバータ２８が制御され、発電機２７の発電電力が増加または減少する。これにより、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、エンジン回転数検出値ωgに応じて可変に制御される。具体的には、エンジン回転数検出値ωgが下限回転数ωLと上限回転数ωHの間で変化すると、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、エンジン回転数検出値ωgに応じて、下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）との間で連続的に変化する。

走行電動機コントローラ３６は、電圧センサ３７によって検出した直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧検出値Ｖmと、速度センサ３８によって検出した走行電動機回転数検出値ωmとに基づいて、インバータ制御信号Ｓinv2を演算して出力する。このインバータ制御信号Ｓinv2によって第２のインバータ３５が制御され、走行電動機３４の出力トルクが増加または減少する。具体的には、電圧検出値Ｖmが下限電圧値Ｖ（ωL）と上限電圧値Ｖ（ωH）の間で変化すると、走行電動機３４の出力トルクは、電圧検出値Ｖmに応じて、０Ｎｍと上限トルク値Ｔ（ωH）との間で連続的に変化する。

このように、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じてエンジン２１の回転数を変化させると、このエンジン回転数に応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧が変化し、さらに直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクが変化する。この結果、ホイールローダ１は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて走行駆動する。

かくして、第１の実施の形態では、走行電動機コントローラ３６は、指令信号Ｓmを受信するときは、指令信号Ｓmに応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。このとき、走行電動機３４の出力トルクは、指令信号Ｓmに応じて増加または減少する。一方、走行電動機コントローラ３６は、指令信号Ｓmを受信しないときは、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。このとき、走行電動機３４の出力トルクは、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧が高いときに増加し、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧が低いときに減少する。

この結果、指令信号Ｓmが送信されないときに加えて、例えばＣＡＮ等の不具合によって、走行電動機コントローラ３６が指令信号Ｓmを受信できないときでも、走行電動機コントローラ３６は、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。このため、電圧制御装置３３を用いて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を上昇または低下させることによって、間接的に走行電動機３４の出力トルクを制御することができる。

また、走行電動機コントローラ３６は、指令信号Ｓmが受信できないときには、走行電動機３４の出力トルクの制御を、指令信号Ｓmが必要な電圧制御モードから指令信号Ｓmが不要なバックアップ制御モードに切り換える。この結果、別個の指令信号Ｓmを出力する補助のコントローラを設ける必要がないから、補助のコントローラを設けた場合に比べて、製造コストの上昇を抑制することができる。

また、走行電動機３４の出力トルクによって前部車体３および後部車体５を走行させると共に、電圧制御装置３３は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を制御する。このため、走行操作装置１７を操作すると、その操作量Ｄに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧が上昇または低下し、この直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクが増加または減少する。この結果、走行電動機コントローラ３６が指令信号を受信しないときでも、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて走行電動機３４の出力トルクを増加または減少させることができ、前部車体３および後部車体５の走行を制御することができる。

また、電圧制御装置３３はエンジンコントローラ２２と発電コントローラ３０とを備える。このため、エンジンコントローラ２２によって、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じてエンジン２１の回転数を増加または減少させると共に、発電コントローラ３０によって、エンジン２１の回転数に応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を上昇または低下させることができる。

さらに、ホイールローダ１は、電圧制御装置３３と走行電動機コントローラ３６を制御する車両コントローラ３９をさらに備える。このとき、車両コントローラ３９からの電圧および出力トルクの指令信号Ｓg，Ｓmを受信したときには、電圧制御装置３３は、電圧の指令信号Ｓgに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を一定値になるように制御し、走行電動機コントローラ３６は、出力トルクの指令信号Ｓmに応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。このため、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓg，Ｓmを受信するときは、これらの指令信号Ｓg，Ｓmに応じて走行電動機３４の出力トルクを制御することができる。

一方、車両コントローラ３９からの電圧および出力トルクの指令信号Ｓg，Ｓmを受信しないときには、電圧制御装置３３は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を上昇または低下させ、走行電動機コントローラ３６は、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを増加または減少させる。このため、車両コントローラ３９からの電圧および出力トルクの指令信号Ｓg，Ｓmを受信しないときは、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を制御することによって、この直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを制御することができる。この結果、走行操作装置１７によって間接的に走行電動機３４の出力トルクを制御し、ホイールローダ１の走行を制御することができる。

さらに、ホイールローダ１は、走行操作装置１７を車両コントローラ３９と電圧制御装置３３とのうちいずれか一方に選択的に接続するスイッチ４０をさらに備える。このとき、スイッチ４０が走行操作装置１７を車両コントローラ３９に接続したときには、車両コントローラ３９は、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに応じた電圧の指令信号Ｓgを電圧制御装置３３に送信し、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに応じた出力トルクの指令信号Ｓmを走行電動機コントローラ３６に送信する。これにより、車両コントローラ３９は、発電機２７の発電電力と走行電動機３４の消費電力のバランスを考慮しつつ、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて走行電動機３４の出力トルクを制御することができる。

一方、スイッチ４０が走行操作装置１７を電圧制御装置３３に接続したときには、電圧制御装置３３は、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに応じて直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を制御し、走行電動機コントローラ３６は、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧に応じて走行電動機３４の出力トルクを制御する。これにより、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて走行電動機３４の出力トルクを制御することができる。

次に、図１３ないし図１７は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、エンジンの回転数に応じた発電電力を出力する永久磁石型モータによって発電機を構成したことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

５１は第２の実施の形態による発電機を示し、発電機５１は、例えば永久磁石に基づく回転トルクを利用する永久磁石型モータ（永久磁石同期電動機）によって構成される。発電機５１は、第１のインバータ２８を介して一対の直流母線２９Ａ，２９Ｂに接続されている。発電機５１は、エンジン２１によって駆動されることにより発電し、エンジン回転数に応じた発電電力を直流母線２９Ａ，２９Ｂに供給する。

第１のインバータ２８は、発電コントローラ５２によって各スイッチング素子のオン／オフが制御される。発電コントローラ５２には、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を検出する電圧センサ３１が接続されている。一方、発電機２７の回転速度を検出する速度センサは省かれている。

図１５に示すように、発電コントローラ５２は、第１の実施の形態によるデータ受信制御部３０Ａ、インターフェイス３０Ｂ、トルク指令値演算部３０Ｆ、電流指令値演算部３０Ｇ、インバータ制御信号演算部３０Ｈを備える。このとき、トルク指令値演算部３０Ｆには、非常脱出信号Ｓxに拘わらず、データ受信制御部３０Ａからの電圧指令値Ｖaが入力される。また、インバータ制御信号演算部３０Ｈの出力側には、制御信号切換スイッチ５２Ａが接続して設けられる。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

制御信号切換スイッチ５２Ａは、インバータ制御信号演算部３０Ｈと第１のインバータ２８との間に設けられ、後述の非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxによってその接続状態が切り換わる。具体的には、非常脱出信号Ｓxが出力されていないときには、制御信号切換スイッチ５２Ａは、インバータ制御信号演算部３０Ｈと第１のインバータ２８との間を接続する。非常脱出信号Ｓxが出力されたときには、制御信号切換スイッチ５２Ａは、インバータ制御信号演算部３０Ｈと第１のインバータ２８との間を遮断する。

このため、非常脱出信号Ｓxが出力されない電圧制御モードでは、発電コントローラ５２は、第１の実施の形態による発電コントローラ３０と同様の演算処理を行い、電圧指令値Ｖaに基づくインバータ制御信号Ｓinv1を出力する。

これに対し、非常脱出信号Ｓxが出力されたバックアップ制御モードでは、発電コントローラ５２は、インバータ制御信号Ｓinv1を出力しない。このとき、第１のインバータ２８のスイッチング素子を全て開放状態（遮断状態）に保持されるから、第１のインバータ２８は、整流器として機能し、発電機５１からの三相交流電力を直流電力に変換して直流母線２９Ａ，２９Ｂに供給する。

前述した発電コントローラ５２は、非常脱出信号Ｓxに応じて接続状態が切り換わる制御信号切換スイッチ５２Ａを備え、この制御信号切換スイッチ５２Ａによってインバータ制御信号Ｓinv1を出力するか否かを切り換える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば非常脱出信号Ｓxが出力されたときに、発電コントローラ５２が機能を停止し、これによって、インバータ制御信号Ｓinv1の出力を停止してもよい。

エンジンコントローラ５３は、エンジン２１の作動を制御する。このエンジンコントローラ５３は、第１の実施の形態によるエンジンコントローラ２２とほぼ同様に構成される。

このため、非常脱出信号Ｓxが出力されない電圧制御モードでは、エンジンコントローラ５３は、第１の実施の形態によるエンジンコントローラ２２と同様の演算処理を行い、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓeに基づくエンジン制御信号Ｓengを出力する。

また、非常脱出信号Ｓxが出力されたバックアップ制御モードでは、エンジンコントローラ５３は、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに基づくエンジン制御信号Ｓengを出力する。このとき、エンジン２１は、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じてエンジン回転数が変化する。このため、エンジン２１によって駆動する発電機５１の回転数も、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて変化する。これにより、操作量Ｄが小さいときには、発電機５１の発電電力は小さくなり、操作量Ｄが大きいときには、発電機５１の発電電力は大きくなる。従って、走行操作装置１７の操作量Ｄが一定であれば、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、走行操作装置１７の操作量Ｄ（エンジン回転数）に応じた値（例えば電圧Ｖ（ωi），Ｖ（ω），Ｖ（２ω））付近に保持される（図１７参照）。

第２の実施の形態では、発電機２７の回転数を制御するエンジンコントローラ５３と、発電機２７からの発電電力を制御する第１のインバータ２８および発電コントローラ５２とが、発電機２７からの電力を制御して直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧する電圧制御装置５４を構成する。

走行電動機コントローラ５５は、第１の実施の形態による走行電動機コントローラ３６に替えて用いられ、電動機制御装置を構成する。この走行電動機コントローラ５５は、第１の実施の形態による走行電動機コントローラ３６とほぼ同様に構成される。このため、非常脱出信号Ｓxが出力されない電圧制御モードでは、走行電動機コントローラ５５は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓeに基づくインバータ制御信号Ｓinv2を出力する。

一方、非常脱出信号Ｓxが出力されたバックアップ制御モードでは、走行電動機コントローラ５５は、電圧センサ３７による電圧検出値Ｖmに基づくインバータ制御信号Ｓinv2を出力する。このとき、走行電動機コントローラ５５は、図１６に示す特性線Ｌtに基づいて、電圧検出値Ｖmに応じたトルク指令値Ｔbを演算する。

図９に示すように、バックアップ制御モードにおいて走行操作装置１７が操作されているときは、エンジン２１は、回転数ωから回転数２ωの間で駆動するから、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧は、概ね電圧Ｖ（ω）と電圧Ｖ（２ω）の間で変化する。このため、走行操作装置１７が操作されているときは、トルク指令値Ｔbは、０Ｎｍと上限トルク値Ｔ（ωH）との間の範囲で、概ね回転数ωに応じたトルクＴ（ω）と回転数２ωに応じたトルクＴ（２ω）の間で変化する。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第２の実施の形態では、発電機５１は永久磁石型モータであるから、発電機５１に設けた第１のインバータ２８のスイッチング素子が全て開放状態であっても、発電機５１は、その回転数に応じた発電電力を出力することができる。このため、バックアップ制御モードでは、第１のインバータ２８を制御する必要がなく、発電機５１を回転駆動するエンジン２１の回転数を制御することによって、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を制御することができる。即ち、図１４に示すように、バックアップ制御モードでは、車両コントローラ３９に加えて、発電コントローラ５２を切り離して走行電動機３４を制御することができるから、信頼性をさらに高めることができる。

次に、図１８ないし図２１は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、直流母線に蓄電装置を接続して設けると共に、電圧制御モードとバックアップ制御モードに加えて、トルク制御モード（パワー制御モード）を備えることにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

６１は発電機２７によって発電された電力を蓄電する蓄電装置を示し、この蓄電装置６１は、例えばキャパシタによって構成され、コンバータ６２を介して直流母線２９Ａ，２９Ｂに接続されている。ここで、蓄電装置６１は、発電機２７の発電時には発電機２７から供給される電力を充電し、発電機２７のアシスト駆動時には発電機２７に向けて駆動電力を供給する。また、蓄電装置６１は、走行電動機３４の回生動作時には走行電動機３４から供給される回生電力を充電し、走行電動機３４の力行動作時には走行電動機３４に向けて駆動電力を供給する。このように、蓄電装置６１は、発電機２７によって発電された電力を蓄電することに加え、ホイールローダ１の制動時に走行電動機３４が発生した回生電力を吸収し、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を一定に保つ。これにより、蓄電装置６１は、例えばホイールローダ１の走行時における急発進や急停止よって走行電動機３４に急峻な電力変動を生じたときに、この電力変動を吸収することにより、走行電動機３４に一定の電圧を供給する機能を有している。なお、蓄電装置６１は、リチウムイオン電池等の充電池によって構成してもよい。

コンバータ６２は、ＩＧＢＴ等からなる複数のスイッチング素子とリアクトルを用いたチョッパ回路によって構成され、各スイッチング素子のオン／オフは、蓄電装置コントローラ６３のコンバータ制御信号Ｓconvによって制御される。蓄電装置コントローラ６３は、トルク制御モードにおいて、後述の車両コントローラ７０からの充放電の指令信号Ｓcに基づいて、コンバータ６２を制御する。

具体的には、車両コントローラ７０から充電用の指令信号Ｓcを受信したときには、蓄電装置コントローラ６３は、指令信号Ｓcから充電量の電力指令値Ｐcを演算し、コンバータ６２を降圧回路として機能させるための、コンバータ制御信号Ｓconvを出力する。これにより、コンバータ６２は、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を降圧して蓄電装置６１に供給し、蓄電装置６１の充電を行う。

これに対し、車両コントローラ７０から放電用の指令信号Ｓcを受信したときには、蓄電装置コントローラ６３は、指令信号Ｓcから放電量の電力指令値Ｐcを演算し、コンバータ６２を昇圧回路として機能させるための、コンバータ制御信号Ｓconvを出力する。これにより、コンバータ６２は、蓄電装置６１の電圧を昇圧して直流母線２９Ａ，２９Ｂに供給し、蓄電装置６１の放電を行う。

図１８および図１９に示すように、蓄電装置コントローラ６３には、非常脱出ボタン４１からの非常脱出信号Ｓxが入力される。そして、電圧制御モードおよびバックアップ制御モードでは、蓄電装置コントローラ６３は、コンバータ６２を制御して、蓄電装置６１と直流母線２９Ａ，２９Ｂとの間を遮断する。このため、電圧制御モードおよびバックアップ制御モードでは、蓄電装置６１から直流母線２９Ａ，２９Ｂに電力が供給されることはなく、また直流母線２９Ａ，２９Ｂの電力を蓄電装置６１が吸収することもなくなる。

また、蓄電装置６１には、その出力端子の電圧を検出する電圧センサ６４が接続されている。これに加え、蓄電装置６１には、その異常を検出する蓄電装置異常検出装置６５が設けられている。電圧センサ６４および蓄電装置異常検出装置６５は、後述の車両コントローラ７０に接続されている。

電圧センサ６４は、蓄電装置６１の出力端子に接続され、蓄電装置６１の端子電圧を検出し、電圧の検出信号Ｓvcを出力する。蓄電装置異常検出装置６５は、蓄電装置６１およびコンバータ６２の異常を検出するものであり、蓄電装置６１等が正常か否かの状態に応じた検出信号Ｓxcを出力する。なお、蓄電装置異常検出装置６５は、ハードウェアの異常検出回路によって構成してもよく、車両コントローラ７０内において電流、電圧等に基づく異常判定を行うソフトウェア処理によって構成してもよい。

発電コントローラ６６は、第１のインバータ２８の各スイッチング素子のオン／オフを制御する。発電コントローラ６６には、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を検出する電圧センサ３１と、発電機２７の回転速度を検出する速度センサ３２とが接続されている。

図２０に示すように、発電コントローラ６６は、第１の実施の形態によるインターフェイス３０Ｂ，３０Ｃ、電圧指令値演算部３０Ｄ、指令値切換制御部３０Ｅ、トルク指令値演算部３０Ｆ、電流指令値演算部３０Ｇ、インバータ制御信号演算部３０Ｈを備える。これに加えて、発電コントローラ６６は、データ受信制御部６６Ａ、トルク変換部６６Ｂ、トルク補償部６６Ｃ、電流指令値切換制御部６６Ｄを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

電圧制御モードでは、データ受信制御部６６Ａは、第１の実施の形態によるデータ受信制御部３０Ａと同様に動作する。即ち、車両コントローラ７０から電圧の指令信号Ｓgを受信し、電圧指令値Ｖaを出力する。一方、トルク制御モードでは、データ受信制御部６６Ａは、車両コントローラ７０から発電トルクの指令信号Ｓgを受信する。このとき、データ受信制御部６６Ａは、発電トルクの指令信号Ｓgに応じたトルク指令値Ｔcを出力する。

トルク変換部６６Ｂは、エンジン回転数検出値ωgを、発電機２７の回転トルクの検出値としてのトルク検出値Ｔgに変換する。トルク補償部６６Ｃは、トルク指令値Ｔcとトルク検出値Ｔgとに基づいて、発電機２７の電流指令値Ｉcを演算して出力する。即ち、トルク補償部６６Ｃは、トルク検出値Ｔgとトルク指令値Ｔcとの差が小さくなり、トルク検出値Ｔgをトルク指令値Ｔcに近付けるための電流指令値Ｉcを演算する。このとき、電流指令値Ｉcは、発電機２７に供給する電流に対応する。

電流指令値切換制御部６６Ｄは、電流指令値演算部３０Ｇの電流指令値Ｉ1と、トルク補償部６６Ｃの電流指令値Ｉcとのうちいずれか一方を選択的にインバータ制御信号演算部３０Ｈに出力する。このとき、電流指令値Ｉ1，Ｉcの選択は、車両コントローラ７０からのトルク制御モード選択信号Ｓtによって決まる。

具体的に説明すると、トルク制御モード選択信号Ｓtが出力されていないときには、電流指令値切換制御部６６Ｄは、電流指令値演算部３０Ｇの電流指令値Ｉ1をインバータ制御信号演算部３０Ｈに出力する。一方、トルク制御モード選択信号Ｓtが出力されたときには、電流指令値切換制御部６６Ｄは、トルク補償部６６Ｃの電流指令値Ｉcをインバータ制御信号演算部３０Ｈに出力する。

従って、電圧制御モードおよびバックアップ制御モードでは、インバータ制御信号演算部３０Ｈは、電流指令値Ｉ1に応じたインバータ制御信号Ｓinv1を演算して出力する。一方、トルク制御モードでは、インバータ制御信号演算部３０Ｈは、電流指令値Ｉcに応じたインバータ制御信号Ｓinv1を演算して出力する。

このため、発電コントローラ６６は、トルク制御モードでは、トルク指令値Ｔcに基づくインバータ制御信号Ｓinv1を出力する。一方、電圧制御モードおよびバックアップ制御モードでは、第１の実施の形態による発電コントローラ３０と同様のインバータ制御信号Ｓinv1を出力する。

エンジンコントローラ６７は、エンジン２１の作動を制御する。このエンジンコントローラ６７は、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓeまたは走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに基づいて、エンジン２１の回転速度を制御する。エンジンコントローラ６７は、第１の実施の形態によるエンジンコントローラ２２をほぼ同様に構成される。

エンジンコントローラ６７は、トルク制御モードでは、電圧制御モードと同様に、車両コントローラ７０からエンジン回転数の指令信号Ｓeを受信する。このため、トルク制御モードおよび電圧制御モードでは、エンジンコントローラ５３は、第１の実施の形態によるエンジンコントローラ２２と同様の演算処理を行い、車両コントローラ７０からの指令信号Ｓeに基づくエンジン制御信号Ｓengを出力する。さらに、バックアップ制御モードでは、エンジンコントローラ６７は、走行操作装置１７からの走行操作信号Ｓdに基づくエンジン制御信号Ｓengを出力する。

第３の実施の形態では、蓄電装置６１、コンバータ６２、蓄電装置コントローラ６３、エンジンコントローラ６７、第１のインバータ２８および発電コントローラ６６が、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧する電圧制御装置６８を構成する。

走行電動機コントローラ６９は、電動機制御装置を構成し、第２のインバータ３５の各スイッチング素子のオン／オフを制御する。この走行電動機コントローラ６９には、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧を検出する電圧センサ３７と、走行電動機３４の回転速度を検出する速度センサ３８とが接続されている。走行電動機コントローラ６９は、第１の実施の形態による走行電動機コントローラ３６をほぼ同様に構成される。

トルク制御モードでは、走行電動機コントローラ６９は、電圧制御モードと同様に、車両コントローラ７０から出力トルクの指令信号Ｓmを受信する。このため、トルク制御モードおよび電圧制御モードでは、走行電動機コントローラ６９は、第１の実施の形態による走行電動機コントローラ３６と同様の演算処理を行い、車両コントローラ３９からの指令信号Ｓmに基づくインバータ制御信号Ｓinv2を出力する。一方、バックアップ制御モードでは、走行電動機コントローラ６９は、電圧センサ３７からの検出信号Ｓvmに基づくインバータ制御信号Ｓinv2を出力する。

７０は第３の実施の形態による車両コントローラを示し、この車両コントローラ７０は、ＣＡＮ等を用いてエンジンコントローラ６７、油圧ポンプコントローラ２５、発電コントローラ６６、走行電動機コントローラ６９に加えて、蓄電装置コントローラ６３に電気的に接続されている。

図２１に示すように、車両コントローラ７０は、第１の実施の形態によるインターフェイス３９Ａ、走行要求演算部３９Ｄ、エンジン要求演算部３９Ｅ、データ送信制御部３９Ｇ，３９Ｈを備える。これに加えて、車両コントローラ７０は、インターフェイス７０Ａ，７０Ｂ、車両制御演算部７０Ｃ、発電要求演算部７０Ｄ、充放電要求演算部７０Ｅ、データ送信制御部７０Ｆ，７０Ｇを備える。これらの構成要素は、例えば電子回路のようなハードウェアによって構成してもよく、マイクロコンピュータのプログラムのようなソフトウェアによって構成してもよい。

インターフェイス７０Ａは、蓄電装置６１の電圧センサ６４に接続され、電圧センサ６４からの検出信号Ｓvcを読込み、蓄電装置６１の端子電圧に対応した電圧検出値Ｖcを出力する。インターフェイス７０Ｂは、蓄電装置異常検出装置６５に接続され、蓄電装置異常検出装置６５からの異常検出信号Ｓxcを読込み、蓄電装置６１等が正常状態か否かを示す状態判定値Ｃを出力する。

車両制御演算部７０Ｃは、状態判定値Ｃによって蓄電装置６１等が正常状態か否かを判定する。蓄電装置６１等が正常状態と判定したときには、車両制御演算部７０Ｃは、トルク制御モードに応じた演算を行い、走行操作装置１７の操作量Ｄと蓄電装置６１の電圧検出値Ｖcとに応じて、システム全体に最高の性能を発揮させるための出力信号Ｓ0を出力する。

一方、蓄電装置６１等が異常状態と判定したときには、車両制御演算部７０Ｃは、第１の実施の形態による車両制御演算部３９Ｂと同様に、電圧制御モードに応じた演算を行う。即ち、車両制御演算部７０Ｃは、走行操作装置１７の操作量Ｄに応じて、システム全体に最高の性能を発揮させるための出力信号Ｓ0を出力する。

この車両制御演算部３９Ｂは、走行制御部７０Ｃ1、エネルギマネジメント部７０Ｃ2およびパワー制御部７０Ｃ3を備える。

走行制御部７０Ｃ1は、走行操作信号Ｓdの操作量Ｄに基づいて、走行電動機３４に必要な出力トルクに対応した走行要求出力を演算する。エネルギマネジメント部７０Ｃ2は、蓄電装置６１の電圧検出値Ｖcを考慮しつつ、走行要求出力に応じた蓄電装置要求出力（キャパシタ要求出力）を演算する。即ち、エネルギマネジメント部７０Ｃ2は、電圧検出値Ｖcが蓄電装置６１から電力供給が可能な範囲であるか否かを判断する。電圧検出値Ｖcが低く、電力供給が不能な場合には、エネルギマネジメント部７０Ｃ2は、蓄電装置６１を充電するための蓄電装置要求出力を演算する。

一方、電力供給が可能な場合には、エネルギマネジメント部７０Ｃ2は、走行要求出力に対してエンジン２１や発電機２７の出力不足が発生したときに、この不足した出力を蓄電装置６１からの電力供給で補うための蓄電装置要求出力を演算する。なお、蓄電装置要求出力は、蓄電装置６１からの電力供給によって発電機２７を電動機として駆動し、エンジン２１等のアシストを行うためのものでもよい。さらに、蓄電装置要求出力は、走行電動機３４が回生動作したときに、この回生電力を蓄電装置６１によって吸収するためのものでもよい。

パワー制御部７０Ｃ3は、蓄電装置要求出力と走行要求出力に基づいて発電機２７が発生する発電電力に対応した発電要求出力を演算すると共に、発電要求出力に基づいてエンジン２１の出力トルクに対応したエンジン要求出力を演算する。即ち、パワー制御部７０Ｃ3は、蓄電装置要求出力に基づいて蓄電装置６１から供給可能な電力を把握すると共に、蓄電装置６１から供給可能な電力を考慮して、走行電動機３４の動作に必要な出力を供給するための発電出力およびエンジン出力を決定する。

車両制御演算部７０Ｃは、これらの走行要求出力、蓄電装置要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力の演算値を出力信号Ｓ0として出力する。また、車両制御演算部７０Ｃは、状態判定値Ｃによって蓄電装置６１等が異常状態であると判定したときには、異常検出信号Ｓtを発電コントローラ６６に出力する。

なお、車両制御演算部７０Ｃは、走行操作装置１７の操作量Ｄと蓄電装置６１の電圧検出値Ｖcとに基づいて、走行要求出力、蓄電装置要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力を演算する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、車両制御演算部７０Ｃは、走行操作装置１７の操作量Ｄと蓄電装置６１の電圧検出値Ｖcに加えて、作業操作装置の操作量を考慮して、走行要求出力、蓄電装置要求出力、発電要求出力およびエンジン要求出力を演算してもよい。

トルク制御モードでは、発電要求演算部７０Ｄは、出力信号Ｓ0の発電要求出力に基づいて、発電機２７の出力トルクの目標値となるトルク指令値Ｔcを演算する。一方、電圧制御モードでは、発電要求演算部７０Ｄは、出力信号Ｓ0の発電要求出力に基づいて、直流母線２９Ａ，２９Ｂの目標電圧値となる電圧指令値Ｖaを演算する。データ送信制御部７０Ｆは、ＣＡＮを通じて発電コントローラ３０に接続され、トルク指令値Ｔcまたは電圧指令値Ｖaに応じた指令信号Ｓgを送信する。

充放電要求演算部７０Ｅは、出力信号Ｓ0の蓄電装置要求出力に基づいて、蓄電装置６１の出力電力の目標値となる電力指令値Ｐcを演算する。データ送信制御部７０Ｇは、ＣＡＮを通じて蓄電装置コントローラ６３に接続され、電力指令値Ｐcに応じた蓄電装置６１の出力電力の指令信号Ｓcを送信する。

なお、走行要求演算部３９Ｄおよびエンジン要求演算部３９Ｅは、トルク制御モードと電圧制御モードのいずれの制御モードでも、第１の実施の形態と同様に動作する。即ち、走行要求演算部３９Ｄは、出力信号Ｓ0の走行要求出力に基づいて、走行電動機３４の出力トルクの目標値となるトルク指令値Ｔaを演算する。データ送信制御部３９Ｇは、トルク指令値Ｔaに応じた指令信号Ｓmを走行電動機コントローラ６９に出力する。

エンジン要求演算部３９Ｅは、出力信号Ｓ0のエンジン要求出力に基づいて、エンジン２１の目標回転数となるエンジン回転数指令値ωaを演算する。データ送信制御部３９Ｈは、エンジン回転数指令値ωaに応じた指令信号Ｓeをエンジンコントローラ６７に出力する。

第３の実施の形態によるホイールローダ１は、上述のような構成を有するものであり、電圧制御モードおよびバックアップ制御モードでは、蓄電装置６１を直流母線２９Ａ，２９Ｂから電気的に切り離すため、第１の実施の形態と同様に動作する。

これに対し、トルク制御モードでは、蓄電装置６１が直流母線２９Ａ，２９Ｂに接続された状態となるため、蓄電装置６１によって直流母線２９Ａ，２９Ｂに生じる余剰な電力を吸収できると共に、走行電動機３４や発電機２７で発生する不足電力を補うことができる。このため、直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧変動を小さくすることができ、走行電動機３４等の動作を安定させることができる。

かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第３の実施の形態では、直流母線２９Ａ，２９Ｂに蓄電装置６１を接続したから、電圧制御モードとバックアップ制御モードに加えて、発電機２７のトルクを制御するトルク制御モードを実行することができる。このトルク制御モードでは、蓄電装置６１によって直流母線２９Ａ，２９Ｂの電圧変動を吸収することができるから、走行電動機３４等の動作を安定させることができる。また、蓄電装置６１に不具合が生じたときでも、電圧制御モードとバックアップ制御モードの２つの制御モードで動作が可能であるから、信頼性をさらに高めることができる。

なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、第２の実施の形態に適用してもよい。

また、前記各実施の形態では、産業車両としてホイールローダ１を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば走行電動機を用いてホイールを走行駆動するホイール式油圧ショベル、ダンプトラック等に適用してもよい。

これに加え、前記各実施の形態では、発電機からの電力によって駆動される電動機として、ホイールローダ１の前車輪２と後車輪４とを駆動するための走行電動機３４を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の旋回式作業機械に搭載され、下部走行体に対して上部旋回体を旋回させるための旋回モータとして、電動機を用いる構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、左，右の前車輪２と左，右の後車輪４に動力を伝達するプロペラ軸９を駆動するため、１個の走行電動機３４を備えた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば前車輪を駆動する１個の走行電動機と、後車輪を駆動する他の１個の走行電動機との合計２個の走行電動機を備える構成としてもよい。さらに、左，右の前車輪をそれぞれ独立に駆動する２個の走行電動機と、左，右の後車輪をそれぞれ独立に駆動する他の２個との合計４個の走行電動機を備える構成としてもよい。

３ 前部車体（車体）
５ 後部車体（車体）
１７ 走行操作装置
２１ エンジン
２２，５３，６７ エンジンコントローラ
２７，５１ 発電機
２８ 第１のインバータ
２９Ａ，２９Ｂ 直流母線
３０，５２，６６ 発電コントローラ
３１，３７，６４ 電圧センサ
３２，３８ 速度センサ
３３，５４，６８ 電圧制御装置
３４ 走行電動機（電動機）
３５ 第２のインバータ
３６，５５，６９ 走行電動機コントローラ（電動機制御装置）
３９，７０ 車両コントローラ
４０ スイッチ
４１ 非常脱出ボタン
６１ 蓄電装置
６２ コンバータ
６３ 蓄電装置コントローラ

Claims (6)

1. 自走可能な車体に搭載されたエンジンと、
   該エンジンによって駆動され電力を発生する発電機と、
   該発電機により発電された電力によって駆動される電動機と、
   前記発電機と前記電動機とに接続され両者間で電力を伝達する直流母線と、
   前記発電機からの電力を制御して前記直流母線の電圧を制御する電圧制御装置と、
   指令信号を受信したときには該指令信号に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、前記指令信号を受信しないときには前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御する電動機制御装置とを備えた産業車両。
2. 前記車体の走行を操作する走行操作装置をさらに備え、
   前記電動機は、その出力トルクによって前記車体を走行させる構成とし、
   前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記直流母線の電圧を制御してなる請求項１に記載の産業車両。
3. 前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラと、前記エンジンの回転数に応じて前記発電機の発電電力を制御し、前記直流母線の電圧を制御する発電コントローラとを備えてなる請求項２に記載の産業車両。
4. 前記発電機は、前記エンジンの回転数に応じた発電電力を出力する永久磁石型モータであり、
   前記電圧制御装置は、前記走行操作装置の操作量に応じて前記エンジンの回転数を制御し、前記エンジンの回転数に応じて前記直流母線の電圧を制御するエンジンコントローラを備えてなる請求項２に記載の産業車両。
5. 前記電圧制御装置と前記電動機制御装置に前記指令信号を送信し、前記電圧制御装置と前記電動機制御装置を制御する車両コントローラをさらに備え、
   前記電圧制御装置は、前記車両コントローラからの電圧の指令信号を受信したときには、該電圧の指令信号に応じて前記直流母線の電圧を一定値になるように制御し、前記車両コントローラからの電圧の指令信号を受信しないときには、前記走行操作装置の操作量に応じて前記直流母線の電圧を制御し、
   前記電動機制御装置は、前記車両コントローラからの出力トルクの指令信号を受信したときには、該出力トルクの指令信号に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、前記車両コントローラからの出力トルクの指令信号を受信しないときには、前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御してなる請求項２ないし４のいずれかに記載の産業車両。
6. 前記走行操作装置を前記車両コントローラと前記電圧制御装置とのうちいずれか一方に選択的に接続するスイッチをさらに備え、
   前記スイッチが前記走行操作装置を前記電圧制御装置に接続したときには、前記電圧制御装置は、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じて前記直流母線の電圧を制御し、前記電動機制御装置は、前記直流母線の電圧に応じて前記電動機の出力トルクを制御し、
   前記スイッチが前記走行操作装置を前記車両コントローラに接続したときには、前記車両コントローラは、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じた前記電圧の指令信号を前記電圧制御装置に送信し、前記走行操作装置からの走行操作信号に応じた前記出力トルクの指令信号を前記電動機制御装置に送信してなる請求項５に記載の産業車両。

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