JP4230493B2 - 電気駆動ダンプトラックの駆動システム - Google Patents

Description

本発明は電気駆動ダンプトラックの駆動システムに係わり、特に、原動機で発電機を駆動し、発電機で発生した電力で走行用電動モータを駆動し、走行を行う大型ダンプトラックの駆動システムに関する。

電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、例えば特許文献１に記載のように、原動機と、この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、原動機により駆動される交流発電機と、この交流発電機により電力が供給されて駆動し、例えば左右の後輪を駆動する２つの電動モータと、交流発電機に接続され、それぞれ、２つの電動モータ（例えば誘導モータ）を制御する２つのインバータと、アクセルペダルの操作量に応じた目標回転数を計算し、電子ガバナを制御するとともに、アクセルペダルの操作量に応じて２つのインバータを制御し、それぞれの電動モータを制御する制御装置とを備えている。

特開２００１−１０７７６２号公報

特許文献１に記載のような電気駆動のダンプトラックにおいては、原動機は電動モータ駆動用の発電機を駆動するだけでなく、発電機以外の負荷を駆動している。発電機以外の負荷としては、例えば、ダンプトラックのベッセルを上下させたり、ステアリング操作するための油圧機器を駆動するための油圧ポンプや、ラジエータに送風するための冷却ファンや、上記走行用の電動モータや制御装置を冷却するための電動ファンを駆動するための第２の発電機などがある。このため制御装置は、発電機以外の原動機負荷の駆動に必要な馬力を損失馬力として予め設定し、原動機が出し得る最大の出力馬力からその損失馬力を差し引いた値を走行用の電動モータで使用可能な最大馬力（馬力の割当値）として設定し、この最大馬力を上限値として、この上限値を超えないよう電動モータの目標馬力を算出している。この場合、損失馬力として定常的に発生し得る値を設定すると、走行時に電動モータの消費馬力とそれ以外の原動機負荷の消費馬力（損失馬力の実際値）をトータルした全消費馬力が原動機の出力馬力を超え、原動機がストールしてしまう可能性があるので、損失馬力は余裕を持って大きめに設定しておく必要がある。その結果、原動機には余裕が有るのに走行用の電動モータの出力としてその余裕分を取り出せないという不具合があった。

本発明の目的は、原動機のストールを防止し、かつ原動機の出力限界まで走行用の電動モータで原動機の出力馬力を利用することができる電気駆動ダンプトラックの駆動システムを提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、前記原動機により駆動される交流発電機と、前記原動機により駆動される前記交流発電機以外の原動機負荷と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の少なくとも２つの電動モータと、前記交流発電機に接続され、それぞれ、前記電動モータを制御する少なくとも２つのインバータとを有する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、アクセルペダルの操作量に応じた目標回転数を計算する目標回転数計算手段と、前記アクセルペダルの操作量に応じて前記インバータを制御し、前記電動モータを制御するモータ制御手段とを備え、前記電子ガバナは、前記目標回転数に基づいて前記原動機に対する燃料噴射量を制御するとともに、前記目標回転数が少なくとも最大回転数にあるときに前記燃料噴射量の制御がドループ制御となるよう設定され、前記モータ制御手段は、前記アクセルペダルの操作量に応じた第１モータ目標馬力を計算する第１モータ目標馬力計算手段と、前記原動機の実回転数が前記目標回転数よりも高いときは前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を増やし、前記原動機の実回転数が低くなるにしたがって前記増やした最大馬力を減らすよう補正するスピードセンシング制御手段を有し、このスピードセンシング制御手段で補正した最大馬力を第２モータ目標馬力として求める第２モータ目標馬力計算手段と、前記第１モータ目標馬力が前記第２モータ目標馬力を超えないように制限し第３モータ目標馬力を生成するモータ目標馬力制限手段と、前記第３モータ目標馬力に基づいて前記２つの電動モータのそれぞれの第１モータ目標トルクを求め、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備えるものとする。

以上のように構成した本発明の駆動システムでは、交流発電機以外の原動機負荷の消費馬力が少ない場合は、第２モータ目標馬力計算手段がそのことを回転数偏差で検出して走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を増加するよう補正し、電動モータの目標馬力の制限値である第２モータ目標馬力を増加させるため、原動機の出力限界まで馬力を取り出し、電動モータを駆動することができる。また、交流発電機以外の原動機負荷の消費馬力が増加した場合は、第２モータ目標馬力計算手段がそのことを回転数偏差で検出し増やした最大馬力を減らすよう補正し、電動モータの目標馬力の制限値である第２のモータ目標馬力を小さくし、電動モータの消費馬力を減らすため、原動機の過負荷が防止され、原動機のストールを防止することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の目標回転数が少なくとも最大回転数にあるときに機能し、それ以外のときは機能しないものとされている。

これにより原動機の回転数が少なくとも最大回転数にあるときは、上記のように、第２モータ目標馬力計算手段は、回転数偏差に応じて走行用の電動モータで使用可能な最大馬力の補正を行い、電動モータの目標馬力の制限値である第２のモータ目標馬力を増減する制御（スピードセンシング制御）を行うため、原動機のストールを防止し、かつ原動機の出力限界まで走行用の電動モータで原動機の出力馬力を利用することができる。原動機の回転数が少なくとも最大回転数よりも低い場合は、第２モータ目標馬力計算手段は走行用の電動モータで使用可能な最大馬力の補正を行わず第２モータ目標馬力を計算するため、アクセルペダルをハーフ位置から踏み込み、踏み込み量を増やしたときはスピードセンシング制御による不具合は生じず、アクセルペダルの踏み込みに応じてスムーズに電動モータを加速することができる。

（３）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第２モータ目標馬力計算手段は、前記原動機が出し得る最大出力馬力から前記交流発電機以外の原動機負荷の駆動に必要な損失馬力を差し引いて前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を求める最大馬力計算手段を更に有する。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記最大馬力計算手段は、前記原動機の実回転数と前記最大出力馬力の第１関数と前記原動機の実回転数と前記損失馬力の第２関数に基づいてそのときの実回転数に応じた最大出力馬力と損失馬力を計算する。

（５）また、上記（１）〜（４）において、好ましくは、前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の実回転数から目標回転数を差し引いた値を回転数偏差と定義するとき、前記回転数偏差と馬力補正値の第３関数に基づいて前記回転数偏差が正の値から負の値へと小さくなるにしたがって小さくなる馬力補正値を計算し、この馬力補正値を用いて前記電動モータで使用可能な最大馬力を補正する。

（６）上記（５）において、好ましくは、前記馬力補正値は馬力係数であり、前記スピードセンシング制御手段は、前記馬力係数を前記電動モータで使用可能な最大馬力に乗じて前記第２モータ目標馬力を求める。

（７）更に、上記（１）〜（６）において、好ましくは、前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の実回転数が前記目標回転数に等しいとき、前記電動モータで使用可能な最大馬力を１．１〜１．３倍となるよう補正する。

（８）更に、上記（１）〜（７）において、好ましくは、前記インバータ制御手段は、前記第３モータ目標馬力と前記電動モータのそのときの回転数とから前記第１モータ目標トルクを計算し、前記電動モータの実回転数に基づいてモータ目標トルクの上限値を計算し、前記第１モータ目標トルクが前記モータ目標トルクの上限値を超えないように制限して第２モータ目標トルクを求め、この第２モータ目標トルクに基づいて前記インバータを制御する。

本発明によれば、原動機のストールを防止し、かつ原動機の出力限界まで走行用の電動モータで原動機の出力馬力を利用することができる。

また、本発明によれば、原動機の回転数が少なくとも最大回転数にあるときは、上記のように原動機のストールを防止し、かつ原動機の出力限界まで走行用の電動モータで原動機の出力馬力を利用することができ、原動機の回転数が少なくとも最大回転数よりも低い場合は、不具合を生じることなく、アクセルペダルの踏み込みに応じてスムーズに電動モータを加速することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの駆動システムの全体構成を示す図である。

図１において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル１、リタードペダル２、シフトレバー１６、全体制御装置３、原動機４、交流発電機５、その他の原動機負荷１８、整流回路６、インバータ制御装置７、チョッパ回路８、グリッド抵抗９、コンデンサ１０、抵抗１１、左右の電動モータ（例えば誘導モータ）１２Ｒ，１２Ｌ、減速機１３Ｒ，１３Ｌ、タイヤ１４Ｒ，１４Ｌ、電磁ピックアップセンサ１５Ｒ，１５Ｌを備えている。インバータ制御装置７は、左右の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのそれぞれに対するトルク指令演算部７１Ｒ，７１Ｌ、モータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌ、インバータ（スイッチング素子）７３Ｒ，７３Ｌを有している。

アクセルペダル１の操作信号ｐとリタードペダル２の操作信号ｑは全体制御装置３の入力となり、それぞれ駆動力、リタード力の大きさを制御する信号となる。

アクセルペダル１を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、全体制御装置３から原動機４に対して目標回転数Ｎｒの指令を出力し、原動機４側では図示しない回転数センサにより実際の回転数Ｎｅが検出され、その信号が原動機４から制御装置３に戻される。原動機４は電子ガバナ４ａを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ４ａは目標回転数Ｎｒの指令を受け取ると、原動機４が目標回転数Ｎｒで回転するように燃料噴射量を制御する。

原動機４には交流発電機５が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路６によって整流され、コンデンサ１０に蓄電され、直流電圧値はＶとなる。交流発電機５は直流電圧Ｖを検出抵抗１１で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧Ｖ０となるように全体制御装置３によって制御される。

交流発電機５により発生した電力はインバータ制御装置７を介して左右の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌに供給される。全体制御装置３は、整流回路６によって整流された直流電圧Ｖが所定の一定電圧Ｖ０となるように交流発電機５を制御することで、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌに必要な電力が供給されるよう制御している。

全体制御装置３からの左右の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの指令馬力ＭＲ，ＭＬと電磁ピックアップ１５Ｒ，１５Ｌにより検出される各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの回転速度ωＲ、ωＬとがインバータ制御装置７に入力され、インバータ制御装置７は、トルク指令演算部７１Ｒ，７１Ｌ、モータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌ、インバータ（スイッチング素子）７３Ｒ，７３Ｌを介してすべり率＞０で各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを駆動する。

各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにはそれぞれ減速機１３Ｒ，１３Ｌを介して左右の後輪（タイヤ）１４Ｒ，１４Ｌが接続されている。電磁ピックアップ１５Ｒ，１５Ｌは通常は減速機１３Ｒ，１３Ｌ内のギアの１枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ１２Ｒ内部の駆動軸や減速機１３Ｒとタイヤ１４Ｒを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。

走行中にアクセルペダル１を戻し、リタードペダル２を踏み込んだときは、交流発電機５が発電しないよう全体制御装置３は制御する。また、全体制御装置３からの馬力指令ＭＲ，ＭＬは負となり、インバータ制御装置７はすべり率＜０で各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを駆動して走行する車体にブレーキ力を与える。この時、各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌは発電機として作用し、インバータ制御装置７に内蔵された整流機能によってコンデンサ１０を充電するように働く。直流電圧値Ｖは予め設定された直流電圧値Ｖ１以下になるようにチョッパ回路８が作動し、電流をグリッド抵抗９に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。

ここで、原動機４のトルク特性について説明する。図２は、原動機４の回転数Ｎｅ（実回転数）と出力トルクＴｅの関係を示す図である。図３は、電子ガバナ４ａの燃料噴射特性を示す図である。

本実施の形態の原動機４の電子ガバナ４ａは、少なくとも目標回転数Ｎｒが最大回転数（定格回転数）Ｎｒｍａｘに等しいとき、つまりＮｒ＝Ｎｒｍａｘ（例えば２０００ｒｐｍ）では、燃料噴射量の制御がドループ制御となるように設定されている。目標回転数Ｎｒが最大回転数（定格回転数）Ｎｒｍａｘより低いとき、つまりＮｒ＜Ｎｒｍａｘでは、ドループ制御でもアイソクロナス制御でも構わないが、好ましくは、回転数変動の少ないアイソクロナス制御に設定されている。

図２において、直線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は電子ガバナ４ａの制御領域における原動機４のトルク特性であり、直線Ｒ１はＮｒ＝Ｎｒｍａｘでドループ制御を設定した場合の特性、直線Ｒ２はＮｒ＝Ｎｒｍｉｄ（＜Ｎｍａｘ）でドループ制御を設定した場合の特性、直線Ｒ３はＮｒ＝Ｎｒｍｉｄ（＜Ｎｍａｘ）でアイソクロナス制御を設定した場合の特性である。

ドループ制御について説明する。

Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘで、原動機４が領域Ｙ０の直線Ｒ１上のＡ点で動作しているとする。この状態から原動機４にかかる負荷が増加すると、それに従って電子ガバナ４ａは噴射燃料を増加させ、出力トルクを上げてゆき、原動機４の出力トルクが所定の大きさになると、例えばＢ点でバランスする。更に、原動機負荷が増加するとＹ点に至る。Ｙ点は燃料噴射量が最大になる状態であり、これ以上原動機４の出力トルクを増加させることはできない。更に、原動機４にかかる負荷が増加すると領域Ｙ１のＣ点に至り、やがてはストールを起こしてエンストに至る。このように領域Ｙ０（電子ガバナ４ａの制御領域）は原動機４の出力に余裕がある状態を、領域Ｙ１（電子ガバナ４ａの制御領域外）は原動機４の出力に余裕が無い状態を示している。

ドループ制御の直線Ｒ１は所定の勾配を有し、この直線Ｒ１上では、電子ガバナ４ａは原動機の回転数Ｎｅを下げながら出力トルクを上げていくよう燃料噴射量を制御する。

ドループ制御の直線Ｒ２も同様であり、この直線Ｒ２上では、電子ガバナ４ａは原動機の回転数Ｎｅを下げながら出力トルクを上げていくよう燃料噴射量を制御する。

アイソクロナス制御では、図２の直線Ｒ３に示すように、ドルーブ制御のように回転数の変化幅でトルクが変化するのではなく、理想的には常にＮｒ＝Ｎｅの状態で動作するように燃料噴射量を制御する。ただし、実際の電子ガバナでは１０〜２０ｒｐｍ程度の回転数の変化幅を持っている。

Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘでドループ制御を行うとき、電子ガバナ４ａでは目標回転数Ｎｒと実際の回転数Ｎｅとの偏差である回転数偏差ΔＮにより、そのΔＮ（＝Ｎｅ−Ｎｒ）がゼロとなるように燃料噴射量を制御する。図３は、そのときの回転数偏差ΔＮと燃料噴射量Ｑとの関係を示したものであり、Ａ１点、Ｂ１点、Ｙ１点、Ｃ１点は図２のＡ点、Ｂ点、Ｙ点、Ｃ点に対応している。電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの負荷トルクが増加し、回転数偏差ΔＮ（＞０）が減少するに従い、燃料噴射量がＡ１点→Ｂ１点→Ｙ１点と増加し、これに対応して、原動機４の動作点はＡ点→Ｂ点→Ｙ点と変化する。Ｙ１点以上には燃料噴射量は増えないので、これ以上に原動機４の負荷が増加すると、動作点はＹ点→Ｃ点となり、この状態から更に負荷が増加すればストールを起こすことになる。

Ｎｒ＜Ｎｒｍａｘでアイソクロナス制御を行うときは、電子ガバナ４ａは、そのときの目標回転数に対応する原動機の最大出力トルクに対する現在の負荷トルクの割合（負荷率）を計算し、その負荷率によりΔＮ（＝Ｎｅ−Ｎｒ）がゼロとなるように燃料噴射量を制御する。

以上は、通常の電気駆動ダンプトラックの基本構成と動作である。

次に、本発明の特徴となる部分について説明する。

本発明において、各構成機器の動作は全体制御装置３及びインバータ制御装置７内に組み込まれた、図示しないメモリ内の処理手順に従って演算処理される。図４はその処理手順を示す機能ブロック図であり、図５〜図７はその処理手順を示すフローチャートである。以下に、その処理手順を、主として図５〜図７に示すフローチャートに従い、補助的に図４の機能ブロック図を用いて説明する。

図５〜７において、ＳＴＡＲＴから処理が始まり、ＥＮＤまで処理すると再びＳＴＡＲＴに戻るという処理フローになる。

手順１０１，１０２では、アクセルペダル操作量（以下アクセル操作量という）ｐを読み込み、このアクセル操作量ｐを、メモリ内の図８に示す関数Ｆｒ（ｐ）で表されるアクセル操作量対原動機目標馬力のデータマップに参照して、対応する原動機目標馬力Ｆｒを算出する（図４のブロック２００）。関数Ｆｒ（ｐ）は、アクセル操作量ｐが無操作である０から最大のｐｍａｘまで変化すると、図８に示したように、原動機４の目標馬力ＦｒはＦｍｉｎからＦｍａｘまで変化するように設定されており、例えば、図８中でアクセル操作量がｐ１ではＦｒ＝Ｆ１である。また、アクセル操作量ｐが最大のｐｍａｘより手前のＸ点で原動機目標馬力Ｆｒは最大のＦｍａｘとなる。Ｘ点のアクセル操作量ｐｘは例えば最大操作量ｐｍａｘの９０％程度である。

手順１０３では、原動機目標馬力Ｆｒを、メモリ内の図９に示す関数Ｎｒ（Ｆｒ）で表される目標馬力対目標回転数のデータマップに参照して、対応する原動機３の目標回転数Ｎｒを算出する（図４のブロック２０２）。ここで、図９の関数Ｎｒ（Ｆｒ）は原動機４の目標回転数と出力馬力との関数ｆｒ＝ｆ（Ｎｒ）（後述）の逆関数であり、例えば、図９中で原動機目標馬力がＦ１ではＮｒ＝Ｎｒ１であり、ＦｍａｘではＮｒ＝Ｎｒｍａｘ（例えば２０００ｒｐｍ）である。目標回転数Ｎｒは原動機４の電子ガバナ４ａの指令となり、原動機４は目標回転数Ｎｒで回転するように駆動される。

手順１０４では、シフトレバー１６の位置の状態を示す状態量Ｆ／Ｒを入力する。シフトレバー１６の切り換え位置にはＮ（中立）、Ｆ（前進）、Ｒ（後進）の３位置があるが、中立位置では走行制御はしないので、ここでは状態量Ｆ／Ｒを入力する。この状態量Ｆ／Ｒは前進ならＦ／Ｒ＝１、後進ならＦ／Ｒ＝０という値を持つ。

手順１０５，１０６，１０７では、Ｆ／Ｒに応じて、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの基本目標馬力Ｍｒ１を算出する。すなわち、Ｆ／Ｒ＝１の場合は、メモリ内の図１０に示す関数ｈＦ（ｐ）で表される前進用のアクセル操作量対モータ目標馬力のデータマップを読み出し、アクセル操作量ｐをこの関数ｈＦ（ｐ）に参照させ、対応するモータ目標馬力Ｈ（＝Ｍｒ１）を算出する（図４のブロック２０４，２０６）。Ｆ／Ｒ＝０の場合は、メモリ内の図１１に示す関数ｈＲ（ｐ）で表される後進用のアクセル操作量対モータ目標馬力のデータマップを読み出し、アクセル操作量ｐをこの関数ｈＲ（ｐ）に参照させ、対応するモータ目標馬力Ｈ（＝Ｍｒ１）を算出する（図４のブロック２０４，２０８）。この実施の形態では、図１０に示す前進用の関数ｈＦ（ｐ）は、アクセル操作量ｐ＝０ではモータ目標馬力Ｈ＝０で、少し踏み込んだ状態、すなわち図１０中のＡ点からＨが増加し、Ｂ点からＨの増加の比率を上げて、アクセル操作量が最大値ｐｍａｘより手前のＣ点で、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで発生可能な最大馬力ＨＦｍａｘとなるように設定されている。図１１に示す後進用の関数ｈＲ（ｐ）は、アクセル操作量ｐが増加するに従いモータ目標馬力Ｈが増加するが、モータ目標馬力の最大値ＨＲｍａｘは前進用の関数ｈＦ（ｐ）における最大値ＨＦｍａｘより小さい値に設定されている。なお、前進用の関数ｈＦ（ｐ）で求めたモータ目標馬力に１より小さい正の定数を乗じて後進用のモータ目標馬力を求めてもよい。図１０のＣ点におけるアクセル操作量ｐｃは例えば最大操作量ｐｍａｘの９５％程度である。

手順１０９では、原動機４の実際の回転数Ｎｅを読み込み、手順１１０では、その原動機４の実際の回転数（実回転数）Ｎｅをメモリ内の図１２に示す関数ｆ（Ｎｅ）で表される回転数対原動機最大出力馬力のデータマップと関数ｇ（Ｎｅ）で表される回転数対その他原動機負荷損失馬力のデータマップに参照して、対応する原動機４の最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）とその他の原動機負荷１８の損失馬力ｇ（Ｎｅ）を算出する（図４のブロック２１０，２１２）。

ここで、関数ｆ（Ｎｅ）及びｇ（Ｎｅ）は次のように作成されたものである。図１２において、関数ｆ（Ｎｅ）は原動機４の出し得る最大出力馬力であり、関数ｆ１（Ｎｅ）と関数ｆ２（Ｎｅ）と関数ｆ３（Ｎｅ）の合成である。関数ｆ１（Ｎｅ）は原動機４の目標回転数Ｎｒと出力馬力との関数ｆｒ＝ｆ（Ｎｒ）に相当するものであり、原動機４の実回転数ＮｅがＮｒｍｉｎ（例えば７５０ｒｐｍ）からＮｒｍａｘ（例えば２０００ｒｐｍ）まで変化すると、原動機４の出し得る最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）は最小値Ｆｍｉｎから最大値Ｆｍａｘまで変化する。これは、原動機４に固有な特性線図である。関数ｆ２（Ｎｅ）は、０≦Ｎｅ＜Ｎｒｍｉｎの範囲において、原動機４の最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）をｆ２＝Ｆｍｉｎの一定値としたものであり、関数ｆ３（Ｎｅ）は、Ｎｒｍａｘ＜Ｎｅ≦Ｎｅｍａｘの範囲において、原動機４の最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）をｆ３＝Ｆｍａｘの一定値としたものである。

原動機４は交流発電機５の他にも、ラジエータに送風するための図示しない冷却ファンや、ダンプトラックのベッセルを上下させたり、ステアリング操作するための油圧機器を駆動するための油圧ポンプや、交流発電機５、グリッド抵抗９、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌ、制御装置３，７などを冷却するための図示しない電動ファンを駆動するための図示しない第２の発電機などを駆動している。図１ではこれらをその他の原動機負荷１８として示している。このその他の原動機負荷１８を駆動するために予め割り当てた馬力の値が図１２のｇ（Ｎｅ）である。この馬力ｇ（Ｎｅ）はその他の原動機負荷１８が実際に消費する馬力値に対して余裕を持って大きめに設定してある。本明細書中では、この馬力を損失馬力という。

損失馬力ｇ（Ｎｅ）は、関数（Ｎｅ）と同様、関数ｇ１（Ｎｅ）と関数ｇ２（Ｎｅ）と関数ｇ３（Ｎｅ）の合成である。関数ｇ１（Ｎｒ）は、原動機４の実回転数ＮｅがＮｒｍｉｎ（例えば７５０ｒｐｍ）からＮｒｍａｘ（例えば２０００ｒｐｍ）まで変化すると、損失馬力ｇ１（Ｎｅ）は最小値Ｇｍｉｎから最大値Ｇｍａｘまで変化する。関数ｇ２（Ｎｅ）は、０≦Ｎｅ＜Ｎｒｍｉｎの範囲において、損失馬力ｇ（Ｎｅ）をｇ２＝Ｇｍｉｎの一定値としたものであり、関数ｇ３（Ｎｅ）は、Ｎｒｍａｘ＜Ｎｅ≦Ｎｅｍａｘの範囲において、損失馬力ｇ（Ｎｅ）をｇ３＝Ｇｍａｘの一定値としたものである。

図１２において、ｆ（Ｎｅ）とｇ（Ｎｅ）との差分（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））であるＭｒが電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかけてよい合計の有効最大馬力となる。換言すれば、Ｍｒ＝ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ）は、原動機４が出し得る最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）のうち走行用の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで使用可能な最大馬力（馬力の割当値）である。

手順１１１では、手順１１０で計算した原動機最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）とその他の原動機負荷１８に対して割り当てた損失馬力ｇ（Ｎｅ）とから電動モータ１台あたりのモータ目標馬力Ｍｒ２を求める（図４のブロック２１４，２１６）。

Ｍｒ２＝（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））／２
このＭｒ２は上述した基本目標馬力Ｍｒ１に対する制限値となるものであり、上述した前進用の関数ｈＦ（ｐ）における最大値ＨＦｍａｘに対して、Ｍｒ２≦ＨＦｍａｘの関係にある。

手順１１３では原動機４の目標回転数Ｎｒと実回転数Ｎｅとの差（回転数偏差）ΔＮを算出する（図４のブロック２２０）。すなわち、
ΔＮ＝Ｎｅ−Ｎｒ
手順１１４では、現在の目標回転数Ｎｒが最大回転数Ｎｒｍａｘであるかどうかを判定し、目標回転数Ｎｒが最大回転数Ｎｒｍａｘ（Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘ）であれば、手順１１５において、回転数偏差ΔＮをメモリ内の図１３の関数Ｓ（ΔＮ）で表されるデータマップに参照して、そのときの回転数偏差ΔＮに対応する馬力係数Ｋｐを算出する（図４のブロック２２２，２２４）。

Ｋｐ＝Ｓ（ΔＮ）
ここで、図１３において、回転数偏差ΔＮと馬力係数Ｋｐとの関係は、回転数偏差ΔＮがΔＮ＝０を含むΔＮ３≦ΔＮ≦ΔＮ４の範囲内で、回転数偏差ΔＮの増減に応じて馬力係数Ｋｐが一定の割合（図１３に示す直線Ｓ（ΔＮ）の傾きの係数ｋ）で増減し、ΔＮ＜ΔＮ３，ΔＮ＞ΔＮ４の範囲では、馬力係数Ｋｐが一定となるよう設定されている。ΔＮ＝０は、原動機４の出力と電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで使用している出力がバランスしている状態であり、ΔＮ＜０は原動機出力に余裕が無い状態であり、ΔＮ＞０は原動機出力に余裕がある状態である。ΔＮ３はΔＮ＜０側の値であり、ΔＮ４はΔＮ＞０側の値である。一例として、ΔＮ＝０では、Ｋｐ＝１．２、ΔＮ＝ΔＮ３でＫｐ＝１、ΔＮ４でＫｐ＝１．４であり、ΔＮ３＝−５０ｒｐｍ、ΔＮ４＝５０ｒｐｍである。つまり、回転数偏差ΔＮが±５０ｒｐｍの範囲内で変化すると馬力係数Ｋｐは１．０〜１．４の範囲で変化し、ΔＮ＜−５０ｒｐｍではＫｐ＝１．０で一定であり、ΔＮ＞５０ｒｐｍではＫｐ＝１．４で一定である。ΔＮ＝０での馬力係数Ｋｐの値は、好ましくは、１．１〜１．３の範囲内の任意の値である。また、ΔＮ３，ΔＮ４は、好ましくは、±３０〜±１００の範囲内の任意の値である。ΔＮ３＜ΔＮ＜ΔＮ４での馬力係数Ｋｐの変化幅は、好ましくは、ΔＮ＝０の馬力係数Ｋｐの１０〜２０％である。

手順１１４で目標回転数Ｎｒが最大回転数Ｎｒｍａｘより低ければ（Ｎｒ＜Ｎｒｍａｘであれば）、手順１１６で馬力係数ＫｐをＫｐ＝１とおく（図４のブロック２２３，２２４）。

手順１１７では、手順１１１で算出したモータ目標馬力Ｍｒ２にＫｐを乗じてモータ目標馬力Ｍｒ３を求める（図４のブロック２２６）。すなわち、
Ｍｒ３＝Ｋｐ×Ｍｒ２
このＭｒ２は前述のモータ目標馬力Ｍｒ３と手順１０５，１０６，１０７で算出した基本モータ目標馬力Ｍｒ１に対する最終的な制限値となるものであり、手順１１８では、その基本モータ目標馬力Ｍｒ１との小さい方の値をモータ目標馬力Ｍｒとする（図４のブロック２２８）。

Ｍｒ＝ｍｉｎ（Ｍｒ１，Ｍｒ３）
つまり、手順１１８（図４のブロック２２８）では、モータ目標馬力Ｍｒ３をモータ目標馬力Ｍｒ１に対する制限値とし、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌに与えられる最終的な目的値であるモータ目標馬力ＭｒがＭｒ３以上にならないように制限する。このモータ目標馬力Ｍｒは、図１に示した指令馬力ＭＲ，ＭＬに対応する（ＭＲ＝ＭＬ＝Ｍｒ）。

手順１１９，１２０では、モータ目標馬力Ｍｒと各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの回転速度ωＲ，ωＬとから第１のモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌを計算する（図４のブロック２３０，２３２）。すなわち、
Ｔｒ１Ｒ＝Ｋ１×Ｍｒ／ωＲ
Ｔｒ１Ｌ＝Ｋ１×Ｍｒ／ωＬ
Ｋ１：馬力と回転数からトルクを算出するための定数。

図１４は、モータ目標馬力Ｍｒと電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの回転速度ωＲ，ωＬとモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌとの関係を示す図である。モータ目標馬力Ｍｒが決まると、そのときのモータ回転速度ωＲ，ωＬに応じたモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌが定まる。例えば、モータ回転速度ωＲ，ωＬがω１であるとき、モータ目標トルクはＴｒ１Ｒ＝Ｍｒ（ω１），Ｔｒ１Ｌ＝Ｍｒ（ω１）となる。また、例えばダンプトラックが坂道にさしかかるなどして電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの負荷トルクが増加し、モータ回転速度ωＲ，ωＬが低下すると、それに応じてモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌが増加する。モータ負荷トルクが減少した場合は、逆に、モータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌを減少させる。一方、モータ目標馬力Ｍｒを増加させれば、それに応じてモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌが増加し、そのときのモータ負荷トルクが一定であればモータ回転速度ωＲ，ωＬが増加する。モータ目標馬力を減少させた場合は、逆に、モータ負荷トルクが一定であればモータ回転速度ωＲ，ωＬは減少する。

手順１２１では、図１５に示す関数Ｍｍａｘ（ω）で表されるデータマップに各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの回転速度ωＲ，ωＬを参照して、対応するモータトルク指令の上限値Ｍｍａｘ（ωＲ），Ｍｍａｘ（ωＬ）を求める（図４のブロック２３４，２３６）。例えば、モータ回転速度ωＲ，ωＬがω１であるとき、モータトルク指令の上限値Ｍｍａｘ（ωＲ），Ｍｍａｘ（ωＬ）はＭｍａｘ（ω１）となる。関数Ｍｍａｘ（ω）はモータ回転数対モータ最大出力トルクのデータマップであり、インバータ７３Ｒ，７３Ｌが各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌに流せる最大電流値、インバータ７３Ｒ，７３Ｌ内のＩＧＢＴやＧＴＯなどの駆動素子の出力限界、各モータ軸の強度などに基づいて予め設定されたものである。

手順１２２では、手順１２１で求めたモータトルクの上限値Ｍｍａｘ（ωＲ），Ｍｍａｘ（ωＬ）と、それぞれ手順１２０で求めた第１のモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌとの比較を行い、小さい方を第２のモータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬとする（図４のブロック２３８，２４０）。すなわち、
ＴｒＲ＝ｍｉｎ（Ｍｍａｘ（ωＲ），Ｔｒ１Ｒ）
ＴｒＬ＝ｍｉｎ（Ｍｍａｘ（ωＬ），Ｔｒ１Ｌ）

手順１０１〜１１８（図４のブロック２００〜２２８）の処理は全体制御装置３により行われる処理であり、手順１１９〜１２２（図４のブロック２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０）の処理はインバータ制御装置７のトルク指令演算部７１Ｒ，７１Ｌにより行われる処理である。
手順１２３では、インバータ制御装置７内のモータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌによってモータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬに応じてインバータ７３Ｒ，７３Ｌを制御し、各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのトルク制御がなされる。

以上において、手順１０１〜１０３（図４のブロック２００，２０２）の処理機能はアクセルペダル１の操作量に応じた目標回転数Ｎｒを計算する目標回転数計算手段を構成し、手順１０４〜１２３（ブロック２０４〜２４０）の処理機能とインバータ制御装置７のモータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌは、アクセルペダル１の操作量に応じてインバータ７３Ｒ，７３Ｌを制御し、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを制御するモータ制御手段を構成する。電子ガバナ４ａは、目標回転数Ｎｒに基づいて原動機４に対する燃料噴射量を制御するとともに、目標回転数Ｎｒが少なくとも最大回転数Ｎｒｍａｘにあるときに燃料噴射量の制御がドループ制御となるよう設定されている。

また、手順１０５，１０６，１０７（図４のブロック２０４，２０６，２０８）の処理機能は、アクセルペダル１の操作量ｐに応じたモータ目標馬力Ｍｒ１（第１モータ目標馬力）を計算する第１目標出力馬力計算手段を構成し、手順１１３〜１１７（図４のブロック２２０〜２２６）の処理機能は、原動機４の実回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｒよりも高いときは走行用の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで使用可能な最大馬力（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））を増やし、原動機４の実回転数Ｎｅが低くなるにしたがってその増やした最大馬力を減らすよう補正するスピードセンシング制御手段を構成し、手順１１０〜１１７（図４のブロック２１０〜２２６）の処理機能は、そのスピードセンシング制御手段を有し、そのスピードセンシング制御手段で補正した最大馬力を第２モータ目標馬力Ｍｒ３として求める第２モータ目標馬力計算手段を構成する。更に、手順１１８（図４のブロック２２８）の処理機能は、第１モータ目標馬力Ｍｒ１が第２モータ目標馬力Ｍｒ３を超えないよう制限しモータ目標馬力Ｍｒ（第２モータ目標馬力）を生成するモータ目標馬力制限手段を構成し、手順１１９〜１２３（図４のブロック２３０〜２４０）の処理機能とインバータ制御装置７のモータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌは、第３モータ目標馬力Ｍｒに基づいて２つの電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのそれぞれの第１モータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌを求め、インバータ７３Ｒ，７３Ｌを制御するインバータ制御手段を構成する。

スピードセンシング制御手段（図４のブロック２２０〜２２６）は、原動機４の目標回転数Ｎｒが少なくとも最大回転数にあるときに機能し、それ以外のときは機能しない。

また、手順１１０，１１１（図４のブロック２１０，２１２，２１４）の処理機能は、原動機４が出し得る最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）から交流発電機５以外の原動機負荷１８の駆動に必要な損失馬力ｇ（Ｎｅ）を差し引いて走行用の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで使用可能な最大馬力（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））を求める最大馬力計算手段を構成する。

本明細書において、スピードセンシング制御手段（手順１１３〜１１７；図４のブロック２２０〜２２６）による制御を「スピードセンシング制御」といい、最大馬力計算手段（手順１１０，１１１；図４のブロック２１０，２１２，２１４）とモータ目標馬力制限手段（手順１１８；図４のブロック２２８）による制御を「全馬力制御」という。更に、全馬力制御とスピードセンシング制御を合わせた制御を「スピードセンシング全馬力制御」という。

次に、本実施の形態の動作を説明する。この説明は図４の機能ブロック図を参照して行う。

１．高速走行
ダンプトラックを前進走行させることを意図してアクセルペダル１をＰｘ（図８参照）を超えた最大近くの位置まで踏み込むと、図４のブロック２００で原動機４の目標馬力ＦｒとしてＦｍａｘが計算され、ブロック２０２で目標回転数ＮｒとしてＮｒｍａｘが計算される（Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘ）。電子ガバナ４ａは目標回転数Ｎｒｍａｘの指令を受け取ると、原動機４が目標回転数Ｎｒｍａｘで回転するように燃料噴射量を制御する。前述したように、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘでは電子ガバナ４ａはドループ制御に設定されている。

電動モータ側では、図４のブロック２０４でＦ／Ｒ＝１となり、ブロック２０６の処理機能を選択し、ブロック２０６では、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの基本目標馬力Ｍｒ１ととして最大近くのアクセルペダル操作量に対応するモータ目標馬力ＨＦｍａｘを算出する。

図４のブロック２１０，２１２では、原動機４の目標回転数Ｎｒを図１２に示す関数ｆ（Ｎｅ）及びｇ（Ｎｅ）のデータマップに参照してｆ（Ｎｅ）とｇ（Ｎｅ）の値を算出し、ブロック２１４，２１６でそのｆ（Ｎｅ）の値とｇ（Ｎｅ）の値とから、Ｍｒ２＝（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））／２により電動モータ１台あたりのモータ目標馬力Ｍｒ２（電動モータ１台あたりで使用可能な最大馬力）を求める。

図４のブロック２２０では、原動機４の目標回転数Ｎｒと実回転数Ｎｅの偏差である回転数偏差ΔＮを求め、ブロック２２２では、Ｋｐ＝Ｓ（ΔＮ）により回転数偏差ΔＮに応じた馬力計数Ｋｐを演算し、ブロック２２４では、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘであるのでその馬力係数Ｋｐを選択し、ブロック２２６では、馬力計数Ｋｐをモータ目標馬力Ｍｒ２に乗じてモータ目標馬力Ｍｒ３を算出する。

図４のブロック２２８では、上記モータ目標馬力Ｍｒ１とモータ目標馬力Ｍｒ３の小さい方の値を選択してモータ目標馬力Ｍｒを生成し、更にブロック２３０〜２４０で左右の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのモータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬを算出する。これらのモータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬは電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの指令馬力としてインバータ制御装置７内のモータ制御演算部７２Ｒ，７２Ｌに与えられ、モータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬに応じてインバータ７３Ｒ，７３Ｌを制御し、各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのトルク制御がなされる。

このようにアクセルペダル１を最大近傍まで踏み込み、Ｎｒｍａｘが設定される状態では、ブロック２２０〜２２６によるスピードセンシング全馬力制御が行われる。このスピードセンシング全馬力制御により、原動機４の出力限界まで出力馬力を取り出し、原動機馬力をモータ側で有効利用することができる（後述）。

２．低速走行
アクセルペダル１の踏み込み量が少ない場合は、図４のブロック２００でＦｒｍａｘより小さな目標馬力Ｆｒが演算され、ブロック２０２でＮｒｍａｘより低い目標回転数Ｎｒが計算され（Ｎｒ＜Ｎｒｍａｘ）、これに応じて原動機４の燃料噴射量が制御される。

電動モータ側では、Ｎｒ＜Ｎｒｍａｘであるため、ブロック２２２では、ブロック２３に設定されたＫｐ＝１が選択され、スピードセンシング制御は無効とされ、ブロック２２６ではＭｒ３＝Ｍｒ２のモータ目標馬力Ｍｒ３が計算される。ブロック２２８では、第１モータ目標馬力をそのモータ目標馬力Ｍｒ３を超えないよう制限しモータ目標馬力Ｍｒを求め、ブロック２２８〜２４０で、そのモータ目標馬力Ｍｒにより求めたモータ目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬに応じて各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのトルク制御がなされる。

このようにＮｒ＜Ｎｒｍａｘでは、ブロック２２０〜２２６の回転数偏差ΔＮを用いた処理（スピードセンシング制御）は無効とされるため、スピードセンシング制御のない全馬力制御を行う。

３．後進走行
アクセルペダル１を踏み込んでダンプトラックを後進させる場合は、ブロック２０８で後進用のモータ目標馬力Ｈが算出される。この場合は、後進用の関数ｈＲ（ｐ）におけるモータ目標馬力Ｈの最大値ＨＲｍａｘは小さめに設定されているため、図４のブロック２２８ではモータ目標馬力Ｍｒ１が選択され、モータ目標馬力Ｍｒ３に制限されることなく各電動モータ１２Ｒ，１２Ｌのトルク制御がなされる。

次に、本実施の形態のスピードセンシング全馬力制御の効果を図面を用いて説明する。

図１６は、スピードセンシング制御のない全馬力制御を行う場合の駆動システムを比較例として示す図４と同様な機能ブロック図である。図中、図４に示す部分と同等のものには同じ符号を付している。図１６に示す比較例では、スピードセンシング制御を行わないため、図４のブロック２２０〜２２６（図６の手順１１２〜１１７）がなく、ブロック２１０〜２１６で算出したモータ目標馬力Ｍｒ２がそのままブロック２２８でモータ目標馬力Ｍｒ１と比較される。

図１７は、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘのときの原動機４の動作特性を示す図である。図中、ｆｒ（Ｎｒ）は図１２に示した原動機４の出し得る最大出力馬力の関数ｆ１（Ｎｅ）相当するものであり、直線Ｄは図２の原動機出力トルク特性図におけるドループ制御の直線Ｒ１に対応する馬力特性である。

前述したように、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘのとき、図４のブロック２１０，２１２では、原動機４の実回転数Ｎｅを図１２に示す関数ｆ（Ｎｅ）及びｇ（Ｎｅ）に参照して最大回転数Ｎｒｍａｘに対応するｆ（Ｎｅ）とｇ（Ｎｅ）の値を算出し、ブロック２１４，２１６でそのｆ（Ｎｅ）の値とｇ（Ｎｅ）の値とから、Ｍｒ２＝（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））／２により電動モータ１台あたりのモータ目標馬力Ｍｒ２（電動モータ１台あたりで使用可能な最大馬力）を求める。

ここで、関数ｆ（Ｎｅ）は原動機４の出し得る最大出力馬力であり、関数ｇ（Ｎｅ）はその他の原動機負荷１８を駆動するために予め割り当てた馬力の値（損失馬力）である。この損失馬力は、その他の原動機負荷１８で消費する馬力の予測値に基づいて決められている。しかし、その他の原動機負荷１８の実際の消費馬力は稼働状況に応じて変化する値であり、その変動幅も原動機４の最大出力馬力に対して１０〜２０％にもなり、予測が難しい。また、エンジンオイルの冷却を行うファンは自動的に動作、停止を繰り返し、その大きさも原動機４の出力馬力の５〜１０％近くにもなる。したがって、その他の原動機負荷８の損失馬力をある予測値に定めた場合、実際の消費馬力の大きさは予測値より大きくなることもあれば小さくなることもある。実際の消費馬力が予測値より大きくなると、原動機４はストールしてしまう可能性がある。そこで、損失馬力ｇ（Ｎｅ）は実際の消費馬力に対して余裕を持って大きめに設定する必要がある。例えば、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘで、ｆ（Ｎｅ）＝１５００ｋＷとし、損失馬力の予測値を２００ｋＷ程度とすると、ｇ（Ｎｅ）＝３００ｋＷ程度に設定される。この場合、電動モータ１台あたりのモータ目標馬力Ｍｒ２は、Ｍｒ２＝（ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ））×１／２＝（１５００ｋＷ−３００ｋＷ）×１／２＝１２００ｋＷ×１／２＝６００ｋＷである。

一方、このように損失馬力ｇ（Ｎｅ）を余裕を持って大きめに設定すると、図１２の比較例では、原動機４にはまだ余裕があるのにそれを電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの出力として有効利用することができないということになる。例えば、上記のｇ（Ｎｅ）＝３００ｋＷの場合、実際の消費馬力が予測値と同じ２００ｋＷであるとすると、電動モータも含めた全消費馬力は２００ｋＷ＋（６００×２）ｋＷ＝１４００ｋＷであり、１００ｋＷが有効利用できない無駄な馬力となる。図１７では、このように損失馬力ｇ（Ｎｅ）を設定した場合の走行時における原動機４の動作点をＸ１点で示している。

このような比較例に対して、本実施の形態では、スピードセンシング制御のある全馬力制御をするので、原動機４の出力限界まで出力馬力を取り出し、原動機馬力をモータ側で有効利用することができる。

つまり、本実施の形態では、原動機４の出力に余裕がある場合は、ドループ制御によってΔＮ＞０となるため、ブロック２２０〜２２６のスピードセンシング制御により、モータ目標馬力Ｍｒ２がより大きい値として計算され、これを第３の目標馬力Ｍｒ２とする。このためＮｒ＝Ｎｒｍａｘの走行時に、原動機４の出力限界まで馬力を取り出し、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを駆動することができる。上記の例では、原動機４の動作点が図１７のＸ１にあり、ブロック２２２でΔＮにより計算される馬力係数ＫｐがＫｐ＝１．３であるとすると、第３のモータ目標出力馬力Ｍｒ３はモータ目標馬力Ｍｒ２と同じ６００ｋＷから６００ｋＷ×１．３＝７８０ｋＷへと増加し、これに伴って原動機４の動作点は図１７のＸ１からΔＮ＜０となる過負荷側へ移動し、例えばΔＮ＝０のＮｒｍａｘより−１０ｒｐｍ〜−３０ｒｐｍ程度回転数の低いＸ２点でバランスする。このＸ２点において、ブロック２２２で得られる馬力係数Ｋｐが例えば１．１であるとすると、モータ目標馬力Ｍｒ３は６００×１．１＝６６０ｋＷととなり、その他の原動機負荷１８も含めた全消費馬力は２００ｋＷ＋（６６０×２）ｋＷ≒１５００ｋＷとなる。このように原動機４の出力限界まで原動機４の出力馬力を無駄なく有効に使うことができる。

一方、上記のような走行中に、その他の原動機負荷８の消費馬力が何かの原因（例えば気温の変化）で増加し、図１７の動作点Ｘ２が更に図示左方に移動した場合は、回転数偏差ΔＮが更に減少し、ブロック２２２で計算される馬力係数Ｋｐが小さくなるため、モータ目標馬力Ｍｒ３も減少し、モータ目標馬力Ｍｒ１を制限する。例えば、ΔＮが減少し、ブロック２２２でＫｐ＝１．０が計算されると、上記の例では、第３のモータ目標出力馬力Ｍｒ３は６６０ｋＷから第２のモータ目標出力馬力Ｍｒ２と同じ６００ｋＷへと減少し、これに伴って原動機４の動作点は再びΔＮ＝０側へと戻り、原動機負荷８の消費馬力と電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの消費馬力（第３モータ目標出力馬力Ｍｒ２）のトータルが原動機４の最大出力馬力（上記の例では１５００ｋＷ）と一致する点でバランスする。これにより原動機４のストールが防止される。

以上のように本実施の形態によれば、Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘで、その他の原動機負荷８の消費馬力が少ない場合は、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの目標馬力の制限値（モータ目標馬力Ｍｒ３）を増加させ、原動機４の出力限界まで馬力を取り出し、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを駆動することができる。また、その他の原動機負荷８の消費馬力が増加した場合は、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの目標馬力の制限値（モータ目標馬力Ｍｒ３）を小さくし、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの消費馬力を減らすことで原動機４の過負荷を防止し、原動機４のストールを防止することができる。

一方、アクセルペダルを最大に操作せず、原動機４の目標回転数Ｎｒが最大回転数Ｎｒｍａｘよりも小さいＮｒ＜Ｎｒｍａｘでは、上記のようにブロック２２０〜２２６によりスピードセンシング制御をすると、不具合が生じることがある。例えば、アクセルペダル１をハーフ操作し、Ｎｒ＜Ｎｒｍａｘの状態で平坦路の走行中に坂道にさしかかった場合、走行速度が低下するので、オペレータはアクセルペダル１の踏み込み量を増やし、走行速度を維持しようとする。この場合、図４のブロック２２０〜２２６によりスピードセンシング制御をすると、平坦路を走行中は、原動機４の出力馬力に余裕があり、ΔＮ＞０であったものが、アクセルペダル１の踏み込み量を増やした瞬間、モータ目標馬力Ｍｒ１が増加し、原動機４の負荷が増加するため、ΔＮ＜０となり、ブロック２２２で計算される馬力係数Ｋｐが減少し、モータ目標馬力Ｍｒ３も低下する。このためモータ目標馬力Ｍｒ１はモータ目標馬力Ｍｒ３に制限され、アクセルペダル１を踏み込んだにも係わらず、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの目標トルクＭｒが減少し、走行速度が低下してしまう。

本実施の形態では、原動機４の目標回転数Ｎｒが最大回転数Ｎｒｍａｘよりも小さいＮｒ＜Ｎｒｍａｘでは、図４のブロック２２３，２２４で馬力係数Ｋｐ＝１に切り換え、スピードセンシング制御を解除する。このため上記のような不具合は生じず、アクセルペダル１の踏み込みに応じてスムーズに加速することができる。

本実施の形態のその他の効果を説明する。

本実施の形態では、図３のブロック２０６，２０８、ブロック２１０〜２２６、ブロック２２８において、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの指令値として目標トルクではなく、目標馬力Ｍｒ１，Ｍｒ２，Ｍｒ３を求め、ブロック２３０，２３２で目標馬力Ｍｒ３をその時点のモータ回転数で除して第１のモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌを算出し、更に、そのモータ目標トルクをインバータ、モータに固有な最大トルクの関数から得た値と比較し、小さい方の値を最終的な目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬとして制御する。

ここで、アクセルペダル１の操作量ｐから直接計算する値としてモータ目標馬力ではなくモータ目標トルクを算出することが考えられる。しかし、この場合は、アクセルペダル１の操作量が小さいときは、原動機４の目標回転数、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかかる馬力、トルクの全てが小さくなってしまうため、アクセルペダルの操作量を小さくし、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかける馬力は小さくても、トルクは大きくしたいという場面では、適切に操作することができない。例えば、登り坂での走行開始時に、アクセルペダル１を少し踏み込んだだけではトルクが足りないため、オペレータはアクセルペダル１を大きく踏み込む必要があるが、運転者が戸惑っている間にダンプトラツクが自重で後進してしまう場合もあり、危険である。

本実施の形態では、ブロック２０６〜２２８で、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの指令値として目標馬力Ｍｒを求め、その後、そのときのモータ回転数を参照してモータ目標トルクを算出し、電動モータ１２ｒ、１２Ｌを制御する。これによりモータ回転数が低い場合には、アクセルペダル１の操作量が小さく、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかける馬力が小さくても、出力トルクを大きくできるので、登り坂での走行開始時に後ずさりするような不具合は起きなくなる。

また、アクセルペダル１の操作量ｐとモータ出力馬力との関係が一致するようになるので、良好な操作感覚が得られる。

このように本実施の形態では、アクセルペダル１の操作量が小さく、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかかる馬力が小さくても、走行速度が遅く、モータ回転速度が小さい場合には電動モータ１２Ｒ，１２Ｌにかけるトルクを上限値ぎりぎりまで大きくすることができるので、登り坂道の発進時に後ずさりすることなくなり、操作感が向上し、安全性が向上する。

また、本実施の形態では、図４のブロック２００，２０２において、アクセルペダル１の操作量ｐから直接原動機４の目標回転数Ｎｒを求めるのではなく、最初に、関数Ｆｒ（ｐ）により原動機４の目標馬力Ｆｒを計算し（ブロック２００）、この目標馬力Ｆｒを用いて図１２に示したｆｒ（Ｎｒ）の逆関数である関数Ｎｒ（Ｆｒ）により目標回転数Ｎｒを計算する（ブロック２０２）。これにより原動機４の馬力特性の非線形性を補正することができる。

以上において、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。以下にその代表例を説明する。

１．上記実施の形態では、全馬力制御のスピードセンシング制御において、ブロック２２２で馬力補正値として馬力係数Ｋｐを求め、ブロック２２６でモータ目標馬力Ｍｒ２にその馬力係数Ｋｐを乗じてモータ目標馬力Ｍｒ３を求めたが、ブロック２２２の関数を回転数偏差ΔＮと馬力補正値ΔＭの関数とし、そのときのΔＮに対応する馬力補正値ΔＭを求め、この馬力補正値ΔＭをモータ目標馬力Ｍｒ２に加算して、モータ目標馬力Ｍｒ３を求めてもよい。

２．上記実施の形態では、ブロック２１０，２１２で、最大出力馬力及び損失馬力をそれぞれ原動機４の実回転数Ｎｅの関数ｆ（Ｎｅ）及びｇ（Ｎｅ）とし、原動機４の実回転数Ｎｅから最大出力馬力及び損失馬力を求めたが、通常はアクセルペダルを急激に操作しないので、概ねＮｅ＝Ｎｒである。したがって、最大出力馬力及び損失馬力をそれぞれ原動機４の目標回転数Ｎｒの関数ｆ（Ｎｒ）及びｇ（Ｎｒ）とし、原動機４の目標回転数Ｎｒから最大出力馬力及び損失馬力を求めてもよい。

３．上記実施の形態では、ブロック２２４で、原動機４の目標回転数ＮｒがＮｒ＝Ｎｒｍａｘかどうかで、スピードセンシング制御をする場合としない場合とに切り換えたが、判定回転数としてＮｒｍａｘの一点だけでなく、０〜５０ｒｐｍ程度の幅を持たせてもよい。また、判定パラメータとして目標回転数Ｎｒではなく、アクセルペダル１の操作量ｐを用いてもよい。アクセルペダル１の操作量ｐで判定する場合は、例えば、ｐ≧９０％ではスピードセンシング制御をし、ｐ＜９０％ではスピードセンシング制御をしないようにすることで、目標回転数ＮｒがＮｒ＝Ｎｒｍａｘかどうかで、スピードセンシング制御をする場合としない場合とに切り換えたのと同様の結果が得られる。

４．上記実施の形態では、その他の原動機負荷８の損失馬力ｇ（Ｎｅ）を予測値に対して余裕を持たせて設定したが、予測値に対して余裕を持たせず、予測値と同じ或いはその近辺の値に設定してもよい。この場合、ブロック２２２における関数Ｓ（ΔＮ）を、回転数偏差ΔＮ＝０であるときの馬力係数Ｋｐが１付近の値（ΔＮ＝０でＫｐ≒１）となるように設定することで、その他の原動機負荷８の消費馬力が予測値（損失馬力ｇ（Ｎｅ））より少なく、ΔＮ＞０となる場合は、結果としてブロック２２６で計算されるモータ目標馬力Ｍｒ３は設定値としての損失馬力ｇ（Ｎｅ）よりも増加し、原動機馬力をモータ側で有効利用することができ、その他の原動機負荷８の消費馬力が予測値（損失馬力ｇ（Ｎｅ））より増え、ΔＮ＜０となる場合は、結果としてブロック２２６で計算されるモータ目標馬力Ｍｒ３は設定値としての損失馬力ｇ（Ｎｅ）よりも減少し、原動機４の過負荷によるストールを防止することができる。なお、この場合は、Ｎｅ＜Ｎｒｍａｘでスピードセンシング制御を行わない場合は、走行用の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの消費馬力が過度に大きくならないよう、ブロック２２３の馬力係数Ｋｐを、Ｋｐ＝０．９程度と、余裕のある値に設定する必要がある。

５．上記実施の形態では、ブロック２１０〜２２６において、スピードセンシング全馬力制御を行うためのモータ目標馬力Ｍｒ３を求めるのに、ブロック２１０，２１２で別々に最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）及び損失馬力ｇ（Ｎｅ）を求め、ブロック２１４でその差分を求め、ブロック２１６でその差分に１／２を乗じてモータ目標馬力Ｍｒ２を求め、ブロック２２６でそのＭｒ２に馬力係数Ｋｐを乗じるという順序でモータ目標馬力Ｍｒ３を算出した。しかし、これは一例であり、結果として同じ値のＭｒ３が求まるのであれば、計算順序や計算内容はそれに限定されない。例えば、ブロック２１０，２１２でそれぞれの関数ｆ（Ｎｅ），ｇ（Ｎｅ）を用いて最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）及び損失馬力ｇ（Ｎｅ）を求め、ブロック２１４でその差分を求めるのではなく、事前にｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ）に相当する１つの関数を用意し、１回の処理で当該差分相当の値を求めてもよい。また、ブロック２１６，２２６では、最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）と損失馬力ｇ（Ｎｅ）の差分ｆ（Ｎｅ）−ｇ（Ｎｅ）を求めた後に、その値に１／２と馬力係数Ｋｐを乗じたが、ブロック２１４で計算をする前に１／２と馬力係数Ｋｐを乗じてもよく、また、１／２と馬力係数Ｋｐの一方のみ順序を逆にして乗算してもよい。

６．電動モータ１２Ｒ，１２Ｌは誘導モータとしたが、同期モータであってもよい。

７．上記の実施の形態では、ブロック２００で用いる関数Ｆｒ（ｐ）としてブロック２０６，２０８でモータ目標馬力を求める関数ｈＦ（ｐ），ｈＲ（ｐ）と異なる関数を用いたが、ブロック２０６，２０８でモータ目標馬力を求める関数ｈＦ（ｐ），ｈＲ（ｐ）と同じ関数を用いてもよい。この場合は、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌに必要な馬力分だけを原動機４が出力するように駆動されるので、無駄のない最適な原動機制御が可能となる。なお、この場合は、原動機４の目標馬力はモータ目標馬力＋αを目標値として、少し高めに回転数を出すように修正することが好ましい。

本発明の一実施の形態による電気駆動ダンプトラックの駆動システムの全体構成を示す図である。 原動機の実回転数と出力トルクの関係を示す図である。 電子ガバナの燃料噴射特性を示す図である。 処理手順を示す機能ブロック図である。 処理手順を示すフローチャートである。 処理手順を示すフローチャートである。 処理手順を示すフローチャートである。 アクセル操作量対原動機目標馬力の関数Ｆｒ（ｐ）を示す図である。 目標馬力対目標回転数の関数Ｎｒ（Ｆｒ）を示す図である。 前進用のアクセル操作量対モータ目標馬力の関数ｈＦ（ｐ）を示す図である。 後進用のアクセル操作量対モータ目標馬力の関数ｈＲ（ｐ）を示す図である。 原動機の回転数対出力馬力の関数ｆ（Ｎｅ）と回転数対その他原動機負荷ロス馬力の関数ｇ（Ｎｅ）を示す図である。 回転数偏差と馬力係数との関数Ｋｐ＝Ｓ（ΔＮ）を示す図である。 モータ目標馬力Ｍｒとモータ回転速度ωＲ，ωＬとモータ目標トルクＴｒ１Ｒ，Ｔｒ１Ｌとの関係を示す図である。 モータ回転数対モータ最大出力トルクの関数Ｍｍａｘ（ω）を示す図である。 スピードセンシング全馬力制御を行わない場合の駆動システムを比較例として示す図４と同様な機能ブロック図である。 Ｎｒ＝Ｎｒｍａｘでの原動機の動作特性を示す馬力特性図である。

符号の説明

１ アクセルペダル
２ リタードペダル
３ 全体制御装置
４ 原動機（ディーゼルエンジン）
５ 交流発電機
６ 整流回路
７ インバータ制御装置
８ チョッパ回路
９ グリッド抵抗
１０ コンデンサ
１１ 整流後の電圧を検出するための抵抗
１２Ｒ，１２Ｌ 左右の電動モータ（誘導モータ）
１３Ｒ，１３Ｌ 減速機
１４Ｒ，１４Ｌ 左右の後輪（タイヤ）
１５Ｒ，１５Ｌ 電磁ピックアップセンサ
１６ シフトレバー
１８ その他の原動機負荷
７１Ｒ，７１Ｌ トルク指令演算部
７２Ｒ，７２Ｌ モータ制御演算部
７３Ｒ，７３Ｌ インバータ（スイッチング素子）
Ｍｒ１ モータ目標馬力（第１モータ目標馬力）
Ｍｒ２ モータ目標馬力（電動モータで使用可能な最大馬力）
Ｍｒ３ モータ目標馬力（第２モータ目標馬力）
Ｍｒ モータ目標馬力（第３モータ目標馬力）

Claims (8)

1. 原動機と、
   この原動機の回転数とトルクを制御する電子ガバナと、
   前記原動機により駆動される交流発電機と、
   前記原動機により駆動される前記交流発電機以外の原動機負荷と、
   前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の少なくとも２つの電動モータと、
   前記交流発電機に接続され、それぞれ、前記電動モータを制御する少なくとも２つのインバータとを有する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   アクセルペダルの操作量に応じた目標回転数を計算する目標回転数計算手段と、
   前記アクセルペダルの操作量に応じて前記インバータを制御し、前記電動モータを制御するモータ制御手段とを備え、
   前記電子ガバナは、前記目標回転数に基づいて前記原動機に対する燃料噴射量を制御するとともに、前記目標回転数が少なくとも最大回転数にあるときに前記燃料噴射量の制御がドループ制御となるよう設定され、
   前記モータ制御手段は、
   前記アクセルペダルの操作量に応じた第１モータ目標馬力を計算する第１モータ目標馬力計算手段と、
   前記原動機の実回転数が前記目標回転数よりも高いときは前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を増やし、前記原動機の実回転数が低くなるにしたがって前記増やした最大馬力を減らすよう補正するスピードセンシング制御手段を有し、このスピードセンシング制御手段で補正した最大馬力を第２モータ目標馬力として求める第２モータ目標馬力計算手段と、
   前記第１モータ目標馬力が前記第２モータ目標馬力を超えないように制限し第３モータ目標馬力を生成するモータ目標馬力制限手段と、
   前記第３モータ目標馬力に基づいて前記２つの電動モータのそれぞれの第１モータ目標トルクを求め、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備えることを特徴とする駆動システム。
2. 請求項１記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の目標回転数が少なくとも最大回転数にあるときに機能し、それ以外のときは機能しないことを特徴とする駆動システム。
3. 請求項１又は２記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記第２モータ目標馬力計算手段は、前記原動機が出し得る最大出力馬力から前記交流発電機以外の原動機負荷の駆動に必要な損失馬力を差し引いて前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を求める最大馬力計算手段を更に有することを特徴とする駆動システム。
4. 請求項３記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記最大馬力計算手段は、前記原動機の実回転数と前記最大出力馬力の第１関数と前記原動機の実回転数と前記損失馬力の第２関数に基づいてそのときの実回転数に応じた最大出力馬力と損失馬力を計算することを特徴とする駆動システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の実回転数から目標回転数を差し引いた値を回転数偏差と定義するとき、前記回転数偏差と馬力補正値の第３関数に基づいて前記回転数偏差が正の値から負の値へと小さくなるにしたがって小さくなる馬力補正値を計算し、この馬力補正値を用いて前記電動モータで使用可能な最大馬力を補正することを特徴とする駆動システム。
6. 請求項５記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記馬力補正値は馬力係数であり、前記スピードセンシング制御手段は、前記馬力係数を前記電動モータで使用可能な最大馬力に乗じて前記第２モータ目標馬力を求めることを特徴とする駆動システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記スピードセンシング制御手段は、前記原動機の実回転数が前記目標回転数に等しいとき、前記電動モータで使用可能な最大馬力を１．１〜１．３倍となるよう補正することを特徴とする駆動システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、
   前記インバータ制御手段は、前記第３モータ目標馬力と前記電動モータのそのときの回転数とから前記第１モータ目標トルクを計算し、前記電動モータの実回転数に基づいてモータ目標トルクの上限値を計算し、前記第１モータ目標トルクが前記モータ目標トルクの上限値を超えないように制限して第２モータ目標トルクを求め、この第２モータ目標トルクに基づいて前記インバータを制御することを特徴とする駆動システム。

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