JP2018052433A - 車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】架装設備の動作性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーターの発電を継続させて、バッテリーの充電を継続することができる車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法を提供する。【解決手段】車両の停車中で、かつ、架装設備１１５の駆動要求信号が入力された場合で、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１以下であるときには、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介して駆動装置１１０及びモータージェネレーター１１１に伝達するとともに、エンジン１０から動力伝達機構１１４に伝達される動力であるエンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１以上となったときには、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法に関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や始動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

一方、ＨＥＶに限らず、ディーゼルエンジン等のエンジン（内燃機関）が搭載される車両のなかには、車両の停車時に駆動する架装設備（例えば、塵芥車両の場合はパッカー装置）を備える車両がある。この架装設備を備えた車両において、従来技術では、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備の駆動要求信号が入力された場合には、エンジンの動力を、トランスミッションに接続するＰＴＯ軸を介して、このＰＴＯ軸の他端側に接続され、架装設備を駆動する駆動装置に伝達して、この伝達された動力により駆動装置を駆動して、架装設備を駆動していた。

しかしながら、従来技術では、車両の停車中における架装設備の駆動をエンジンの動力のみで行っているため、エンジンへの負荷が大きくなるとともに、架装設備の駆動時に常時エンジン騒音が発生することとなり、特に、閑静な市街地内では騒音問題に発展する虞もあった。

本発明者は、この従来技術が有していた問題を解決すべく、図１に示すように、エンジン１０と、モータージェネレーター１１１と、このモータージェネレーター１１１にインバーター１１２を介して接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備１１５を駆動する駆動装置１１０と、制御装置８０と、を備えた車両の架装設備制御システムを有する車両を考案した。この車両では、車両の停車時における架装設備の駆動を、バッテリー１１３の充電量に応じて、エンジン１０の動力、または、モータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力により行っており、エンジン１０を常時駆動する必要がなくなるので、エンジン負荷及びエンジン騒音を軽減することができる。

また、この車両では、バッテリー１１３の充電量が少なく、モータージェネレーター１１１の動力では架装設備１１５を駆動することができないときには、エンジン１０の動力により動力伝達機構１１４を介して架装設備１１５を駆動するが、この架装設備１１５の駆動と同時に、エンジン１０の動力により動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。

しかしながら、エンジン１０の動力により、モータージェネレーター１１１を発電させながら、架装設備１１５を駆動している場合に、架装設備１１５の駆動に必要な負荷（駆動装置１１０の負荷）が大幅に増加したとき、モータージェネレーター１１１の負荷と駆動装置１１０の負荷との合計負荷が、エンジン１０よりモータージェネレーター１１１及び駆動装置１１０に供給可能な上限動力値に近づき、架装設備１１５の動作性能に支障をきたす虞がある。

また、これに関連して、バッテリーの電力または車両走行用のエンジンの動力によって駆動可能に設けられた作業装置を備えた作業車両において、作業装置の動作を開始する操作が行われたときに、バッテリーの残容量を検出し、検出したバッテリーの残容量が所定以上の場合にはエンジンの動力を用いることなくバッテリーの動力によって作業装置を駆動し、検出したバッテリーの残容量が所定未満の場合にはバッテリーの電力を用いることなくエンジンの動力によって作業装置を駆動することを特徴とする作業車両が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２３８１０５号公報 特開２０１２−２１９４６０号公報

本発明の目的は、エンジンの動力により、モータージェネレーターを発電させてバッテリーを充電させながら、駆動装置を駆動させて架装設備を駆動させる必要があるときに、架装設備の動作性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーターの発電を継続させて、バッテリーの充電を継続することができる車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の車両の架装設備制御システムは、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の架装設備制御システムにおいて、前記制御装置が、前記車両の停車中で、かつ、前記架装設備の駆動要求信号が入力された場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記駆動装置及び前記モータージェネレーターに伝達するように構成されるとともに、前記エンジンから前記動力伝達機構に伝達する動力であるエンジン供給動力が、予め設定される設定動力値以上となったときには、前記エンジン供給動力が前記設定動力値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うように構成される。

なお、バッテリーの設定充電量値は、バッテリーの設計上の上限充電量値を基に、バッテリーメーカーの推奨値や予め実験等により求められた最適な値に設定される。また、動力伝達機構へのエンジン供給動力の設定動力値は、エンジンより動力伝達機構に動力を伝達するための入力軸（ＰＴＯ軸等）の設計上の上限動力値を基に、予め実験等により最適な値に設定される。

また、上記の車両の架装設備制御システムにおいて、前記制御装置が、前記架装設備駆動優先制御を行うときに、前記エンジン供給動力と前記設定動力値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させるように構成される。

また、上記の目的を達成する本発明の車両の架装設備制御方法は、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、を備えた車両の架装設備制御方法において、前記車両の停車中で、かつ、前記架装設備の駆動要求信号が入力された場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記駆動装置及び前記モータージェネレーターに伝達するとともに、前記エンジンから前記動力伝達機構に伝達する動力であるエンジン供給動力が、予め設定される設定動力値以上となったときには、前記エンジン供給動力が前記設定動力値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記の車両の架装設備制御方法において、前記架装設備駆動優先制御を行うときに、前記エンジン供給動力と前記設定動力値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させることを特徴とする方法である。

本発明の車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法によれば、架装設備の駆動に必要な負荷が大幅に増加して、モータージェネレーターの負荷と駆動装置の負荷の合計負荷が、エンジンからモータージェネレーター及び駆動装置に供給できる上限値である上限動力値に近づき、架装設備の動作性能に支障をきたす虞があるときでも、架装設備の動作性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーターの発電を継続させて、バッテリーの充電を継続することができる。

また、エンジン供給動力がエンジンからモータージェネレーター及び駆動装置に供給できる上限値である上限動力値に近づくにつれて、モータージェネレーターの発電電力量を減少させるので、架装設備の動作性能をより確実に担保することができる。

本発明の実施形態からなる車両の架装設備制御システムを備えた車両の構成図である。 本発明の車両の架装設備制御方法の制御フローを示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる車両の架装設備制御システムを備えた車両を示す。

この車両が備えるディーゼルエンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このクランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続する湿式多板クラッチ１４を通じてトランスミッション２０に伝達される。

トランスミッション２０には、複数の変速ギヤ段（図示しない）が備えられており、車両の走行状態に応じて変速ギヤ段を設定することにより、エンジン１０の回転動力を変速している。

トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。

本発明の車両の架装設備制御システムは、エンジン１０と、架装設備１１５の駆動用のモータージェネレーター（以下、モータージェネレーターと称す）１１１と、このモータージェネレーター１１１にインバーター１１２を介して接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構（ギヤ式、ベルト式、チェーン式等）１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備（塵芥車両のパッカー装置等）１１５を駆動する油圧ポンプ（駆動装置）１１０と、制御装置８０と、を備えたシステムである。

車両の停車時における、架装設備１１５の駆動の詳細について説明する。車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が制御装置８０に入力された場合（運転者が車両の運転席等に設けた架装設備の駆動用スイッチを操作した場合等）には、バッテリー１１３の充電量Ｂに応じて、エンジン１０の動力またはモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方を動力伝達機構１１４を介して油圧ポンプ１１０に伝達して、この伝達した動力により油圧ポンプ１１０を駆動して、架装設備１１５を駆動させる。

より詳細には、制御装置８０が、バッテリー１１３の充電量Ｂが実験等により予め設定される第１の設定量以下であるときには、モータージェネレーター１１１の動力のみでは架装設備１１５を駆動できないと判定して、エンジン１０を駆動して、エンジン１０の動力をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４、第２クラッチ１１８を介して、第１クラッチ１１７及び第２クラッチ１１８を接状態として、油圧ポンプ１１０に伝達して、架装設備１１５を駆動させる。このとき、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達して、この伝達された動力によりモータージェネレーター１１１を発電させることで、この発電電力量をバッテリー１１３に充電する。

一方、制御装置８０が、バッテリー１１３の充電量Ｂが第１の設定量を超えているときには、モータージェネレーター１１１の動力のみで架装設備１１５を駆動できると判定して、エンジン１０を停止して、モータージェネレーター１１１の動力を動力伝達機構１１４、第２クラッチ１１８を介して、第２クラッチ１１８を接状態として、油圧ポンプ１１０に伝達して、架装設備１１５を駆動させる。

また、この車両では、上記の車両の停車中だけでなく、車両の走行中にも、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。より詳細には、制御装置８０が、エンジン１０の動力により車両を走行させるときで、バッテリー１１３の充電量が実験等により予め設定される第２の設定量以下であるときには、このエンジン１０の動力の一部をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４を介して、第１クラッチ１１７を接状態として、モータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電する。

一方、制御装置８０が、車両を慣性走行または制動走行させるときで、バッテリー１１３の充電量が第２の設定量以下であるときには、駆動輪２４の回生動力の一部をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４を介して、第１クラッチ１１７を接状態として、モータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電する。なお、バッテリー１１３の充電量について、第１の設定量と第２の設定量は同じ値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。

そして、本発明の車両の架装設備制御システムでは、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が入力された場合で、バッテリー１１３の充電量Ｂが予め設定される設定充電量値Ｂ１（＝第１の設定量）以下であるときには、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介して油圧ポンプ１１０及びモータージェネレーター１１１に伝達するように構成するとともに、エンジン１０から動力伝達機構１１４に伝達される動力であるエンジン供給動力Ｐが、予め設定される設定動力値Ｐ１以上となったときには、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うように構成する。

なお、バッテリー１１３の設定充電量値Ｂ１は、バッテリー１１３の設計上の上限充電量値Ｂｍａｘを基に、バッテリーメーカーの推奨値や予め実験等により求められた最適な値に設定される。また、エンジン供給動力の設定動力値Ｐ１は、エンジン１０より動力伝達機構１１４に動力を伝達するための入力軸であるＰＴＯ軸１１６の設計上の上限動力値Ｐｍａｘを基に、予め実験等により最適な値（Ｐ１＜Ｐｍａｘ）に設定される。また、エンジン供給動力Ｐは、例えば、ＰＴＯ軸１１６の付近にトルクセンサ（図示しない）を設けて、このトルクセンサの検出値をエンジン供給動力Ｐとしてもよいし、また、エンジン回転数や燃料噴射量に基づいてエンジン供給動力Ｐを推定してもよい。

すなわち、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が入力された場合で、エンジン１０の動力により、モータージェネレーター１１１を発電させてバッテリー１１３を充電させながら、油圧ポンプ１１０を駆動させて架装設備１１５を駆動させる必要があるときに、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１以上となったときには、モータージェネレーター１１１の負荷と油圧ポンプ１１０の負荷の合計負荷が、エンジン１０よりモータージェネレーター１１１及び油圧ポンプ１１０に供給可能な上限動力値Ｐｍａｘに近づき、架装設備１１５の動作性能に支障をきたす虞があると判定する。そして、この判定時には、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行う。

また、制御装置８０が、この架装設備駆動優先制御を行うときに、エンジン供給動力Ｐと設定動力値Ｐ１の差が大きくなるにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させるように構成する。

次に、上記の車両の架装設備制御システムを基にした、本発明の車両の架装設備制御方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。図２の制御フローは、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が入力されたときに、上級の制御フローから呼ばれて実施され、架装設備１１５の駆動要求の解除後に、上級の制御フローに戻る制御フローとして示している。

図２の制御フローについて説明する。車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が入力されて、図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１にて、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１を超えているか否かを判定する。バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１を超えている場合（ＮＯ）には、ステップＳ１５に進み、ステップＳ１５にて、モータージェネレーター１１１の動力を動力伝達機構１１４、接状態の第２クラッチ１１８を介して油圧ポンプ１１０に伝達させることで、油圧ポンプ１１０を駆動させて、架装設備１１５を駆動させる。ステップＳ１５の制御を実施後、ステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１１にて、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１以下である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２にて、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介して油圧ポンプ１１０及びモータージェネレーター１１１に伝達して、油圧ポンプ１１０を駆動させて、架装設備１１５を駆動させるとともに、モータージェネレーター１１１を発電させて、バッテリー１１３への充電を行う。ステップＳ１２の制御を実施後、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３にて、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１以上か否かを判定する。エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に進み、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行う。ステップＳ１４の制御を実施後、ステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１３にて、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満である場合（ＮＯ）には、架装設備駆動優先制御を行うことなく、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６にて、架装設備１１５の駆動解除信号が制御装置８０に入力されたか否かを判定する。この駆動解除信号とは、車両が走行を開始するか、または、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が解除されたときに発生する信号である。ステップＳ１６にて、架装設備１１５の駆動解除信号が制御装置８０に入力されていない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ１６にて、架装設備１１５の駆動解除信号が制御装置８０に入力された場合（ＹＥＳ）には、リターンに進み、上級の制御フローに戻って、図２の制御フローを終了する。

以上より、上記の車両の架装設備制御システムを基にした、本発明の車両の架装設備制御方法は、エンジン１０と、モータージェネレーター１１１と、このモータージェネレーター１１１にインバーター１１２を介して接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備１１５を駆動する駆動装置１１０と、制御装置８０と、を備えた車両の架装設備制御方法において、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が入力された場合で、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１以下であるときには、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介して駆動装置１１０及びモータージェネレーター１１１に伝達するとともに、エンジン１０から動力伝達機構１１４に伝達される動力であるエンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１以上となったときには、エンジン供給動力Ｐが設定動力値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記の車両の架装設備制御方法において、架装設備駆動優先制御を行うときに、エンジン供給動力Ｐと設定動力値Ｐ１の差が大きくなるにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させることを特徴とする方法である。

本発明の車両の架装設備制御システム及び車両の架装設備制御方法によれば、架装設備１１５の駆動に必要な負荷が大幅に増加して、モータージェネレーター１１１の負荷と駆動装置１１０の負荷の合計負荷が、エンジン１０よりモータージェネレーター１１１及び駆動装置１１０に供給できる上限値である上限動力値に近づき、架装設備１１５の動作性能に支障をきたす虞があるときでも、架装設備１１５の動作性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーター１１１の発電を継続させて、バッテリー１１３の充電を継続することができる。

また、エンジン１０よりモータージェネレーター１１１及び駆動装置１１０に供給可能な上限動力値Ｐｍａｘにエンジン供給動力Ｐが近づくにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させるので、架装設備１１５の動作性能をより確実に担保することができる。

１０ ディーゼルエンジン（エンジン）
１１ エンジン本体
８０ 制御装置
１１０ 油圧ポンプ（駆動装置）
１１１ 架装設備駆動用のモータージェネレーター
１１２ インバーター
１１３ バッテリー
１１４ 動力伝達機構
１１５ 架装設備
１１６ ＰＴＯ軸
１１７ 第１クラッチ
１１８ 第２クラッチ
Ｂ バッテリーの充電量
Ｂ１ 設定充電量値
Ｐ エンジン供給動力
Ｐ１ 設定動力値

Claims (4)

1. エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の架装設備制御システムにおいて、
   前記制御装置が、
   前記車両の停車中で、かつ、前記架装設備の駆動要求信号が入力された場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記駆動装置及び前記モータージェネレーターに伝達するように構成されるとともに、
   前記エンジンから前記動力伝達機構に伝達する動力であるエンジン供給動力が、予め設定される設定動力値以上となったときには、前記エンジン供給動力が前記設定動力値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うように構成される車両の架装設備制御システム。
2. 前記制御装置が、
   前記架装設備駆動優先制御を行うときに、前記エンジン供給動力と前記設定動力値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させるように構成される請求項１に記載の車両の架装設備制御システム。
3. エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、を備えた車両の架装設備制御方法において、
   前記車両の停車中で、かつ、前記架装設備の駆動要求信号が入力された場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記駆動装置及び前記モータージェネレーターに伝達するとともに、
   前記エンジンから前記動力伝達機構に伝達する動力であるエンジン供給動力が、予め設定される設定動力値以上となったときには、前記エンジン供給動力が前記設定動力値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する架装設備駆動優先制御を行うことを特徴とする車両の架装設備制御方法。
4. 前記架装設備駆動優先制御を行うときに、前記エンジン供給動力と前記設定動力値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両の架装設備制御方法。

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