JP5921998B2 - ハイブリッド作業車 - Google Patents
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Description
特に、作業装置として対地作業を行う耕耘装置等を装備したトラクタのような作業車の場合、作業負荷が回転負荷として内燃機関にかかる。しかながら、そのような作業負荷を常にモータジェネレータによるアシストで肩代わりしていると、短時間のうちにバッテリの充電量がなくなってしまう。そのために大きな容量のバッテリを搭載することは、省エネルギの観点からも避けなければならない。
前記動力伝達手段は、前記変速装置による変速後の動力を前記走行装置に伝達し、かつ、前記変速装置による変速前の動力を前記作業装置に伝達し、
前記アシスト制御決定部は、前記バッテリ管理部が算定するバッテリ充電量が所定値を超えている状態で、前記負荷情報生成部の負荷情報から負荷の増大が判定された場合には、前記回転負荷の増大を解消するために、前記モータアシスト制御を前記機械アシスト制御に優先して実行させ、また、前記バッテリ管理部が算定するバッテリ充電量が所定値以下に低下している状態で、前記負荷情報生成部の負荷情報から負荷の増大が判定された場合には、バッテリ切れを避けながら前記回転負荷の増大を解消するために、前記モータアシスト制御に代えて前記機械アシスト制御を実行させる。
このハイブリッド作業車は、駆動源として、内燃機関E及びモータジェネレータ4を備え、車輪やクローラによって構成される走行装置2によって走行しながら、車体に装着された作業装置9を用いて走行作業を行う。駆動源からの動力を伝達するパワートレインである動力伝達手段1には、駆動源からの動力の伝達を入り切りする主クラッチ31と、作業装置9に動力を伝達するPTO軸90と、走行装置2に動力を伝達する動力伝達軸30と、変速装置10が含まれている。変速装置10は、好ましくは無段変速装置として構成され、変速制御ユニット8によってその変速比が調整される。なお、PTO軸90には動力伝達を入り切りするPTOクラッチ91が介装されている。
2秒であり、終期モータアシスト特性領域Eの時間間隔t2が1.5秒から2.5秒、好ま
しくは2秒である。図示されたモータアシスト特性マップMでは、初期モータアシスト特性領域Sにおけるアシストゲインは100%で一定であり、終期モータアシスト特性領域Eは線形である。もちろん、その減少傾向は、任意の形状を採用することができる。また、初期モータアシスト特性領域Sと終期モータアシスト特性領域Eの両方の領域において非線形なグラフを採用することも可能である。
(1)上述した実施形態では、エンジンEに作用する負荷を検出するためにエンジン回転数ないしは伝動軸回転数を利用していたが、作業装置9に直接負荷検出センサを設けて、この負荷検出信号を用いて、アシスト制御の要否を判定してもよい。
(2)上記実施形態では、エンジンEとモータジェネレータ4とが直結されており、その後に主クラッチ31が装着され、動力伝達軸30に動力が伝達されていたが、これに代えて、エンジンEとモータジェネレータ4との間に主クラッチ31を装着してもよい。
(3)上記実施形態では、変速装置10にHMT12を用いた無段変速が採用されていたが、多段ギヤ式変速装置を用いた多段変速を採用してもよい。
(4)モータアシスト特性として、作業装置9のタイプおよびその使用形態にそれぞれ最適化された個別のモータアシスト特性を予め作成して、それを適切に選択するようにしてもよい。例えば、作業車に装着される作業装置9の種別を検知する作業装置種別検知部あるいは手動の作業装置種別設定部を設け、実際に装着され利用される作業装置9の種別を補助パラメータとしてモータアシスト特性算定部52に与える。これにより、モータアシスト特性算定部52は、使用作業装置種により適切なモータアシスト特性を決定することができる。
(5)上述した実施形態では、モータアシスト制御が終了してから機械アシスト制御が開始していたが、モータアシスト制御の途中でモータアシスト制御と機械アシスト制御とを所定のアシスト割合で同時に実行させてもよい。特に、モータアシスト制御から機械アシスト制御への移行時において、モータアシスト制御のアシスト割合を減少させていくとともに機械アシスト制御のアシスト割合を増加させていく混合制御も好適である。また、バッテリ充電量が少ない場合では、モータアシスト制御のアシストを機械アシスト制御のアシストで補うような制御方法も本発明に含まれるものである。つまり、モータアシスト制御が機械アシスト制御に優先するということは、モータアシスト制御が主で機械アシスト制御が従となる混合アシスト制御も含まれるのである。
10 :変速装置
30 :動力伝達軸
31 :クラッチ
2 :走行装置
4 :モータジェネレータ
40 :モータハウジング
5 :動力管理ユニット
50 :アシスト制御決定部
51 :負荷情報生成部
52 :モータアシスト特性算定部
52a:モータアシスト特性マップ格納部
53 :モータアシスト制御禁止決定部
54 :バッテリ管理部
55 :運転モード選択部
6 :エンジン制御ユニット
60 :エンジン制御機器(コモンレール)
7 :モータ制御ユニット
70 :インバータ部
8 :変速制御ユニット
80 :機械アシスト変速比算定部
9 :作業装置
S :車両状態検出ユニット
B :バッテリ
E :内燃機関
Claims (7)
- 動力伝達手段を介して走行装置と作業装置とに駆動力を供給する内燃機関と、
前記動力伝達手段に設けられた変速装置と、
前記変速装置の変速比を調整する変速制御ユニットと、
前記動力伝達手段に接続されたモータジェネレータと、
前記モータジェネレータから前記動力伝達手段に動力を出力することで前記内燃機関をアシストするモータアシスト制御を行うモータ制御ユニットと、
前記モータジェネレータによって充電電力を受けるとともに前記モータジェネレータに駆動電力を与えるバッテリと、
前記内燃機関が受ける回転負荷の増大を表す負荷情報を生成する負荷情報生成部と、
前記バッテリの充電量を算定するバッテリ管理部と、
前記変速制御ユニットを通じて前記変速装置の変速比を下げることによって前記内燃機関をアシストする機械アシスト制御、または、前記モータアシスト制御の実行を決定するアシスト制御決定部と、
を備え、
前記動力伝達手段は、前記変速装置による変速後の動力を前記走行装置に伝達し、かつ、前記変速装置による変速前の動力を前記作業装置に伝達し、
前記アシスト制御決定部は、前記バッテリ管理部が算定するバッテリ充電量が所定値を超えている状態で、前記負荷情報生成部の負荷情報から負荷の増大が判定された場合には、前記回転負荷の増大を解消するために、前記モータアシスト制御を前記機械アシスト制御に優先して実行させ、また、前記バッテリ管理部が算定するバッテリ充電量が所定値以下に低下している状態で、前記負荷情報生成部の負荷情報から負荷の増大が判定された場合には、バッテリ切れを避けながら前記回転負荷の増大を解消するために、前記モータアシスト制御に代えて前記機械アシスト制御を実行させるハイブリッド作業車。 - 前記モータアシスト制御のためのモータアシスト特性を前記負荷情報に基づいて算定するモータアシスト特性算定部と、前記機械アシスト制御のための変速比を算定する機械アシスト変速比算定部が備えられている請求項1に記載のハイブリッド作業車。
- 前記モータアシスト特性は前記モータアシスト制御におけるアシスト量とアシスト時間を規定しており、かつ前記モータアシスト特性が、所定時間一定のアシスト量を維持する初期モータアシスト特性領域とアシスト量を零まで経時的に減少させる終期モータアシスト特性領域とからなる請求項2に記載のハイブリッド作業車。
- 前記初期モータアシスト特性領域が1.5秒から2.5秒の時間間隔を有し、前記終期モータアシスト特性領域が1.5秒から2.5秒の時間間隔を有する請求項3に記載のハイブリッド作業車。
- 前記モータアシスト制御が実行された後、所定時間の間、次のモータアシスト制御の実行を禁止するモータアシスト制御禁止決定部が備えられている請求項1から4のいずれか一項に記載のハイブリッド作業車。
- 前記内燃機関はコモンレール方式で駆動され、前記負荷情報生成部は、コモンレール制御情報に基づいて前記負荷情報を生成する請求項1から5のいずれか一項に記載のハイブリッド作業車。
- 前記負荷情報生成部は、前記内燃機関の回転数挙動に基づいて前記負荷情報を生成する請求項1から5のいずれか一項に記載のハイブリッド作業車。
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