JP6129045B2 - シリーズハイブリッドコンバイン - Google Patents
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エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータと、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、操作位置に応じた車速を設定するために車速設定操作具と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えている。さらには、前記車速設定操作具の操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部と、前記目標回転数から前記基準エンジン出力特性を用いて演算負荷を算定する負荷算定部と、を備え、前記演算負荷と前記実負荷との差が所定値以下の場合、前記目標回転数が前記エンジン指令回転数として用いられる。
さらに、本発明では、前記目標回転数から前記基準エンジン出力特性を用いて演算負荷を算定する負荷算定部が備えられ、前記演算負荷と前記実負荷との差が所定値以下の場合、前記目標回転数が前記エンジン指令回転数として用いられる。算定された目標回転数でエンジンを回転させた場合に期待できる出力(演算負荷)は基準エンジン出力特性から求めることができ、そのような演算負荷と実負荷とを比較して、その差が所定値以下の場合には、エンジンストールは起きにくいので、算定された目標回転数をそのままエンジン指令回転数として用いる。
本発明では、簡単かつ迅速に前記操作位置から前記目標回転数を導出するために、操作位置を入力パラメータとして目標回転数が引き出される操作位置−速度マップが目標速度算定部において用いられることが好ましい。
ところで、コンバインで多用されているクローラ式の走行装置では、左右クローラの速度差による旋回時に生じる路面抵抗は非常に大きくなる。したがって、旋回時には、モータに対して、結果的にはエンジンに対して直進時より大きな出力が要求される。このような問題に対処するため、本発明によるシリーズハイブリッドコンバインは、
エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータと、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、操作位置に応じた車速を設定するために車速設定操作具と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えた、シリーズハイブリッドコンバインであって、前記操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部と、を備え、前記エンジン目標速度算定部は、前記操作位置から前記目標回転数を導出する操作位置−速度マップを備え、前記走行装置は互いに独立して駆動される左クローラ走行体と右クローラ走行体とからなり、かつ前記操作位置−速度マップは、前記左クローラ走行体と右クローラ走行体との駆動速度差が大きいほど大きい前記目標回転数を導出するように構成されている。
このような基準エンジン出力特性の特に好適なものとして、本発明では、エンジン回転数と当該エンジン回転数における最大出力とによって規定された最大出力特性曲線より一定値だけ低い負荷値を示す基準出力特性曲線が提案される。具体的には、アイドリング回転付近で最大出力の40〜50%を出力とし、最大回転数付近で最大出力の90〜95%を出力とし、その間を比例補間して得られるような曲線が1つの好適例となる。
なお、このシリーズハイブリッドコンバインは、バッテリレスのシリアルハイブリッド車両であり、バッテリからの電力で車両を走行させることはできないので、定常的に回転しているエンジンによって発電している発電機から給電されたモータによって走行する。
まず、ここではストローク操作式として示されている車速設定操作具(第1操作具)66が運転者によって操作されると、その操作ストロークにおける操作位置が検知される。
図1では示されていないが、その操作位置を入力パラメータとして、モータ82に対して要求する回転数であるモータ指令回転数がマップまたは計算式から導出され、電機制御ユニット85に送られる。電機制御ユニット85は、受け取ったモータ指令回転数に基づいて制御信号を生成し、電力変換部84に出力する。これにより、電力変換部84からモータ82に要求された電力が供給され、モータ82が駆動し、コンバインの車速が車速設定操作具66で設定された車速となる。
If Pr<Pc then EC−RPM=T−RPM、
If Pr>=Pc then EC−RPM=R−RPM。
変形例1では、先の例に比べて、実負荷:Prと演算負荷:Pcの差:Δ=Pr−Pcを評価する際に、不感帯:sが導入されていることで異なっている。その差:Δが不感帯に入っている限りはエンジン目標回転数:T−RPMがエンジン指令回転数:EC−RPMとして採用される。つまり、この変形例1のエンジン指令回転数算定方法は、プログラム的には以下のように表すことができる。
If Δ<s then EC−RPM=T−RPM、
If Δ>=s then EC−RPM=R−RPM。
If −s<Δ<s then EC−RPM=T−RPM、
If Δ>=s then EC−RPM=R−RPM、
If Δ<−s then EC−RPM=R−RPM。
ネガティブブレーキ67は、メイン電子ユニット100によって、モータ82が作動停止状態(走行用トルクが発生していない状態)であるときは制動状態に、モータ82が作動状態になると制動解除状態に制御される。ネガティブブレーキ67を制動解除状態から制動状態に切り換える際は、制動力が漸増され、制動時の衝撃が抑制される。
運転者によって操作される主変速レバー66の前後方向のストローク操作位置は、速度設定用信号としてストロークセンサS4によって検出され、メイン電子ユニット100に送られる。同様に、運転者によって操作される操作レバー61の左右方向の傾斜角は、機体2の旋回(操向)を示す旋回度算定用信号(操向の操作位置)として旋回レバーセンサS3によって検出され、メイン電子ユニット100に送られる。電機管理モジュール120は、ストロークセンサS4及び旋回レバーセンサS3からの検出信号に基づいてモータ82の回転数、結果的には左クローラ走行体1aと右クローラ走行体2bとの駆動速度を制御するための指令を電機制御ユニット85に与える。
まず、主変速レバー66のストローク操作位置をxとして、xのとる範囲(ストローク操作範囲)を0〜100と仮定する。任意のストローク操作位置:xに対してモータ82の設定速度が割り当てられるが、この割り当て方法が二種類あり、第2操作具57によって切り替えることができる。つまり、設定速度をs、2つの割り当て方法(第1関係)を第1関係(ここでは関数)としてのF(x)と第2関係(ここでは関数)としてのG(x)にすれば、モータ82の設定速度は、
s=F(x)とs=G(x)で表すことができる。
例えば、x=0〜100において、F(x)のとる範囲を0〜3000rpm、G(x)のとる範囲を0〜1500rpmとすれば、同じ主変速レバー66のストローク操作位置において、第2操作具57の操作状態によって、車速を2倍、または1/2にすることができる。ここでは、第2操作具57の2つの操作状態は、作業状態(低速)と走行状態(高速)であり、作業状態では、F(x)が選択され、走行状態では、G(x)が選択される。なおF(x)とG(x)は線形に限定されるわけではなく、非線形であってもよい。
またメイン電子ユニット100においては、演算式として取り扱ってもよいし、マップ(テーブル)として取り扱ってもよい。
(1)速度割り当てが第1関係、かつ副変速装置54が高速段。
(2)速度割り当てが第1関係、かつ副変速装置54が低速段。
(3)速度割り当てが第2関係、かつ副変速装置54が高速段。
(4)速度割り当てが第2関係、かつ副変速装置54が低速段。
但し、この実施形態では、(2)は実用的に不必要であるため、その使用は割愛されている。つまり、(1)(3)(4)のいずれもの速度設定態から、(2)の速度設定への移行が禁止されている。その結果、(1)での高速状態、(3)での中速状態、(4)での低速状態が実現可能である。
この3つの速度状態(高速状態、中速状態、低速状態)の変移は、図9から模式化されている。つまり、
変移A:低速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、低速状態から高速状態に移行する。
変移B:中速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、中速状態から高速状態に移行する。
変移C:高速状態において、第2操作具57をスイッチ操作することにより、高速状態から中速状態に移行する。
変移D:中速状態において、第3操作具56をスイッチ操作することにより、中速状態から低速状態に移行する。
変移E:低速状態において、第3操作具56をスイッチ操作することにより、低速状態から中速状態に移行する。
ここで注記したいことは、変移Aにおいては、第2操作具57をスイッチ操作によって、第2関係から第1関係への切り替えと、副変速装置54の低速段から高速段への切り替えが同時に行われていることである。
(2)第3操作具56及び第2操作具57は、運転者によって操作される操作レバーと当該操作レバーの操作変位を検出するセンサとから構成してもよい。
1a:左クローラ走行体
1b:右クローラ走行体
2:機体(走行機体)
3:刈取処理部
4:脱穀装置
5:穀粒タンク
7:搭乗運転部
8:刈取部
12:刈取装置
16:脱穀部
17:選別部
37:穀粒排出装置
54:副変速装置
56:第3操作具
57:第2操作具
61:操作レバー(操向設定操作具)
66:主変速レバー(第1操作具:車速設定操作具)
80:エンジン
81:発電機
82:モータ(電動モータ)
84:電力変換部
85:電機制御ユニット
86:エンジン制御ユニット
87:作業装置制御ユニット
90:車両状態検出ユニット
100:メイン電子ユニット
110:エンジン管理モジュール
11a:基準エンジン回転数算定部
11b:エンジン指令回転数算定部
11c:エンジン目標速度算定部
11e:負荷算定部
11f:実負荷取得部
11d:負荷推定部
120:電機管理モジュール
12c:モータ回転数設定部
130:車両管理モジュール
13a:車両状態決定部
WE:エンジン駆動作業装置
WM:モータ駆動作業装置
S2:エンジン回転数センサ
S3:旋回レバーセンサ
S4:ストロークセンサ
Claims (6)
- エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータと、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、操作位置に応じた車速を設定するために車速設定操作具と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えた、シリーズハイブリッドコンバインであって、
前記操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、
前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、
基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、
前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部と、
前記目標回転数から前記基準エンジン出力特性を用いて演算負荷を算定する負荷算定部と、を備え、
前記演算負荷と前記実負荷との差が所定値以下の場合、前記目標回転数が前記エンジン指令回転数として用いられるシリーズハイブリッドコンバイン。 - 前記エンジン目標速度算定部は、前記操作位置から前記目標回転数を導出する操作位置−速度マップを備えている請求項1に記載のシリーズハイブリッドコンバイン。
- エンジンと、前記エンジンの出力によって駆動する発電機と、前記発電機からの電力によって駆動するモータと、前記モータからの回転動力によって車両を走行させる走行装置と、操作位置に応じた車速を設定するために車速設定操作具と、前記エンジンの出力を制御するエンジン制御ユニットと、農作物を収穫する農作業装置とを備えた、シリーズハイブリッドコンバインであって、
前記操作位置に基づいて前記エンジンの目標回転数を算定するエンジン目標速度算定部と、
前記エンジンの実負荷を取得する実負荷取得部と、
基準エンジン出力特性を用いて前記実負荷から基準エンジン回転数を算定する基準エンジン回転数算定部と、
前記目標回転数と前記基準エンジン回転数とに基づいてエンジン指令回転数を算定するとともに、当該エンジン指令回転数に基づくエンジン制御指令を前記エンジン制御ユニットに出力するエンジン指令回転数算定部と、を備え、
前記エンジン目標速度算定部は、前記操作位置から前記目標回転数を導出する操作位置−速度マップを備え、
前記走行装置は互いに独立して駆動される左クローラ走行体と右クローラ走行体とからなり、かつ前記操作位置−速度マップは、前記左クローラ走行体と右クローラ走行体との駆動速度差が大きいほど大きい前記目標回転数を導出するように構成されているシリーズハイブリッドコンバイン。 - 複数の運転モードによって、前記車両の異なる運転状態が規定され、
前記エンジン目標速度算定部は、前記複数の運転モード毎に異なる変位−速度マップを使用する請求項2または3に記載のシリーズハイブリッドコンバイン。 - 前記運転モードには、農作業装置による収穫作業を行わずに走行する路上走行モードと、前記農作業装置による収穫作業を行いながら走行する作業走行モードと、穀粒タンクに貯蔵された穀粒は排出するアンローダ作業モードとが含まれている請求項4に記載のシリーズハイブリッドコンバイン。
- 前記基準エンジン出力特性は、エンジン回転数と当該エンジン回転数における最大出力とによって規定された最大出力特性曲線より一定値だけ低い負荷値を示す基準出力特性曲線である請求項1から5のいずれか一項に記載のシリーズハイブリッドコンバイン。
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