KR101662645B1

KR101662645B1 - 차량

Info

Publication number: KR101662645B1
Application number: KR1020147022489A
Authority: KR
Inventors: 유우시 마츠자키; 요시토모 후지모토; 미치타 고오노; 시게키 하야시; 아츠시 신카이; 게이시로오 니시; 히사오 무카이
Original assignee: 가부시끼 가이샤 구보다
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2016-10-14
Also published as: EP2899082A4; EP2899082B1; CN104125904B; WO2014045613A1; US20160046278A1; US9776615B2; KR101811975B1; EP2899082A1; KR20160119257A; CN104125904A; KR20140112551A

Abstract

본 발명은 배터리의 방전을 회피하면서도, 출력이 작은 내연 기관으로 작업 장치를 사용한 원활한 작업 주행이 가능해지는 하이브리드 작업차를 제공하는 것이다. 하이브리드 작업차가, 동력 전달 수단(1)을 통해 주행 장치(2)와 작업 장치(9)에 구동력을 공급하는 내연 기관(E), 배터리(B)에 의해 구동하는 모터 제너레이터(4)와, 상기 내연 기관(E)이 받는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부(51)와, 상기 회전 부하의 증대를 해소하기 위해, 모터 어시스트 제어를, 변속 장치(10)의 변속비를 내림으로써 내연 기관을 어시스트하는 기계 어시스트 제어에 우선하여 실행시키는 어시스트 제어 결정부(50)를 구비하고 있다.

Description

차량 {VEHICLE}

본 발명은 내연 기관을 구비한 차량에 관한 것이다.

[1] 모터 제너레이터가 내연 기관을 어시스트하는 하이브리드 작업차로서는, 내연 기관으로부터의 동력으로 차량을 주행시킴과 함께, 내연 기관에 큰 부하가 발생했을 때에, 모터 제너레이터를 모터로서 동작시켜, 이 모터 제너레이터로부터 출력되는 동력에 의해 차량 주행이 어시스트된다. 또한, 이 모터 제너레이터는 제네레이터로서도 동작시킴으로써 배터리를 충전한다.

예를 들어, 특허문헌 1에 의한, 차량의 발진, 가속 시에 내연 기관을 토크 어시스트하는 전동기를 구비한 하이브리드 동력 장치에서는, 배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출한 충전 상태에 기초하여 전동기부터 내연 기관에 공급 가능한 보조 토크량(어시스트량)을 산출하고, 이 보조 토크량으로부터 내연 기관에 부여하는 연료량과 전동기의 부담 비율을 변화시킨다. 이에 의해, 충전율이 작아지면 전동기로의 급전을 정지함으로써 배터리의 방전을 방지하고 있다.

또한, 특허문헌 2에 의한 하이브리드 동력 장치에서는, 내연 기관에 대한 모터 제너레이터의 어시스트 패턴(엔진 회전수와 토크의 관계)이 다른 2개의 제어맵을 준비해 두고, 배터리 충전 용량의 상태(SOC), 차속, 변속기의 상태, 내연 기관의 온도 등의 상태 정보에 따라서 제어맵을 전환하여 어시스트 제어가 행해진다. 이에 의해, 소마력의 내연 기관을 사용하면서도 양호한 운전성을 실현하려고 하고 있다.

[2] 모터 제너레이터가 내연 기관을 어시스트하는 일반적인 하이브리드차에서는, 내연 기관으로부터의 동력으로 차량을 주행시킴과 함께, 주행 조건[차속, 액셀러레이터 페달의 조작량(액셀러레이터 개방도), 내연 기관의 운전 상태, 주행 노면 상황, 변속단 위치, 배터리 잔량 등]에 따라서 모터 제너레이터를 모터로서 동작시켜, 이 모터 제너레이터로부터 출력되는 동력으로 차량 주행을 어시스트한다. 또한, 이 모터 제너레이터는 제네레이터로서도 동작시킬 수 있어, 배터리에 급전하여 충전하는 것도 가능하다. 이 모터 제너레이터가, 모터로서 동작되어 있을 때에는, 모터 제너레이터의 발생 토크를 제어하여, 운전자에 의해 요구되는 차량 구동 토크(목표 차량 구동 토크, 예를 들어 운전자의 액셀러레이터 페달 조작 등에 기초하여 구해짐)에 대한 내연 기관과 모터 제너레이터의 부담 비율(당해 부담 비율은 주행 조건 등에 기초하여 정해짐)에 따라서, 모터 제너레이터가 부담해야 할 토크(어시스트 토크)를 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다.

특허문헌 1에 의한, 차량의 발진, 가속 시에 내연 기관을 토크 어시스트하는 전동기를 구비한 하이브리드 동력 장치에서는, 배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출한 충전 상태에 기초하여 전동기부터 내연 기관에 공급 가능한 보조 토크량(어시스트량)을 산출하여, 이 보조 토크량으로부터 내연 기관에 부여하는 연료량과 전동기의 부담 비율을 변화시킨다. 이에 의해, 충전율이 작아지면 전동기로의 급전을 정지하여 배터리의 방전을 방지하고 있다.

또한, 특허문헌 2에 의한 하이브리드 동력 장치에서는, 내연 기관에 대한 모터 제너레이터의 어시스트 패턴(엔진 회전수와 토크의 관계)이 다른 2개의 제어맵을 준비해 두고, 배터리 충전 용량의 상태(SOC), 차속, 변속기의 상태, 내연 기관의 온도 등의 상태 정보에 의해 제어맵을 전환하여 어시스트 제어가 행해진다. 이에 의해, 소마력의 내연 기관을 사용하면서도 양호한 운전성을 유지하고 있다.

[3] 상기와 같은 차량에서는, 엔진 제어 유닛과 변속 제어 유닛을 협조 제어함으로써, 낮은 엔진 회전수에 있어서도, 높은 엔진 회전수에 있어서도 차량 속도를 일정값으로 유지하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 특허문헌 3에는 무단 변속 기구를 작동시키는 변속 액추에이터를 설치하여, 이를 제어함으로써 주행 속도(차량 속도)를 무단계로 변경하는 이동 농기가 기재되어 있다. 이 이동 농기에서는 엔진 회전의 검출 및 조절을 행하는 회전 센서 및 액셀러레이터 액추에이터가 설치되어, 소정의 주행 속도가 되도록 상기 각 액추에이터를 작동시킴으로써 무단 변속 기구의 변속비 및 엔진 회전이 상관적(협조적)으로 제어되어 있다. 그리고, 경부하 주행 시에는 엔진을 연비 소비율이 낮은 회전으로 하여 경제적으로 주행시킴과 함께, 고부하 주행 시에는 엔진을 고출력으로 하여 소정의 속도를 유지하여 주행시키는 것을 의도하고 있다.

차량 속도를 일정하게 한 상태로 엔진 회전수를 내릴 수 있으면, 연비 소비율이 낮아져, 에너지 절약의 점에서 바람직하다. 그러나, 엔진 토크에 여유가 없어지면, 엔진 스톨의 가능성이 높아져, 주행이 불안정해지는 문제가 발생한다. 엔진 토크의 여유는 차량의 주행 상태, 예를 들어 도로 상황이나 작업 상황에 따라서 달라진다. 경사가 큰 오르막 주행이나 흙길 주행에서는, 당연히 엔진 토크의 여유는 작아진다. 이와 같은 상황은 운전자가 파악할 수 있지만, 그와 같은 운전자의 상황 파악을 상술한 바와 같은 에너지 절약 운전에 결부시킬 수 있는 변속 조작계가 특허문헌 3에 의한 차량에는 준비되어 있지 않다.

엔진의 여력의 운전자 감각을 에너지 절약 운전에 살릴 수 있는 변속 조작을 실현하는 차량이 특허문헌 4에 개시되어 있다. 이 차량에서는, 운전자의 조작에 의해 송출된 조작 지령에 기초하여 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령이 엔진 제어 유닛에 부여됨과 함께, 차량 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경을 변속 제어 유닛에 요구하는 변속비 변경 지령이 부여된다. 따라서, 이 공지의 차량에서는, 운전자가 엔진 토크에 여유가 있다고 느끼고, 에너지 절약 운전 등의 목적으로 엔진 회전수를 내리고 싶을 때에는 조작기를 조작함으로써, 소정량만큼 엔진 회전수를 내리는 회전수 저하 지령을 엔진 제어 유닛에 부여할 수 있다. 또한, 이에 의해 저하되는 엔진 회전수에 적당한 만큼의 변속비가 변경되어 차량 속도는 유지된다. 즉, 차량 순항 중에, 조작기를 조작하는 것만으로, 차량 속도는 그대로이고, 엔진 회전수를 내리는 운전이 실현된다. 그러나, 차량 속도를 유지하면서 엔진 회전수를 지나치게 내리면 엔진 토크에 여유가 없어져, 약간의 엔진 부하의 증대로 차량 주행이 불안정해지고, 엔진 스톨의 우려가 발생하므로, 일단 내린 엔진 회전수를 원상태로 복귀시킬 필요가 발생한다. 특히, 숙련자가 아닌 경우, 엔진 회전수의 내림 조작과 올림 조작이 반복된다는 문제가 발생한다.

[4] 상기와 같은 작업차에서는, 엔진 제어 유닛과 변속 제어 유닛을 협조 제어함으로써, 낮은 엔진 회전수에 있어서도, 높은 엔진 회전수에 있어서도 작업차 속도를 일정값으로 유지하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 특허문헌 3에는 무단 변속 기구를 작동시키는 변속 액추에이터를 설치하여, 상기 액추에이터 제어에 의해 주행 속도(작업차 속도)를 무단계로 변경하는 이동 농기가 기재되어 있다. 이 이동 농기에서는, 엔진 회전의 검출 및 조절을 행하는 회전 센서 및 액셀러레이터 액추에이터가 설치되어, 소정의 주행 속도가 되도록 상기 각 액추에이터를 작동시킴으로써 무단 변속 기구의 변속비 및 엔진 회전이 상관적(협조적)으로 제어되어 있다. 그리고, 경부하 주행 시에는 엔진을 연비 소비율이 낮은 회전으로 하여 경제적으로 주행시킴과 함께, 고부하 주행 시에는 엔진을 고출력으로 하여 소정의 속도를 유지하여 주행시키는 것을 의도하고 있다.

작업차 속도를 일정하게 한 상태로 엔진 회전수를 내릴 수 있으면, 연비 소비율이 낮아져, 에너지 절약의 점에서 바람직하다. 그러나, 엔진 토크에 여유가 없어지면, 엔진 스톨의 가능성이 높아져, 주행이 불안정해지는 문제가 발생한다. 또한, 엔진 회전수가 낮은 경우, 엔진으로부터의 동력에 의해 구동하고 있는 유압 펌프의 회전수도 낮은 것으로 되고, 그 결과 유압 펌프의 작동유 공급량이 감소한다.

엔진의 여력 운전자 감각을 에너지 절약 운전에 살릴 수 있는 변속 조작을 실현하는 작업차가 특허문헌 4에 개시되어 있다. 이 작업차에서는, 운전자의 조작에 의해 송출된 조작 지령에 기초하여 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령이 엔진 제어 유닛에 부여됨과 함께, 작업차 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경을 변속 제어 유닛에 요구하는 변속비 변경 지령이 부여된다. 따라서, 이 공지의 작업차에서는, 운전자가 엔진 토크에 여유가 있다고 느끼고, 에너지 절약 운전 등의 목적으로 엔진 회전수를 내리고 싶을 때에는 조작기를 조작함으로써, 소정량만큼 엔진 회전수를 내리는 회전수 저하 지령을 엔진 제어 유닛에 부여할 수 있다. 또한, 이에 의해 저하되는 엔진 회전수에 적당한 만큼의 변속비가 변경되어 작업차 속도는 유지된다. 즉, 작업차 순항 중에, 조작기를 조작하는 것만으로, 작업차 속도는 그대로이고, 엔진 회전수를 내리는 운전이 실현된다. 그러나, 작업차 속도를 유지하면서 엔진 회전수를 지나치게 내리면 엔진 토크에 여유가 없어져, 약간의 엔진 부하의 증대로 작업차 주행이 불안정해지고, 엔진 스톨의 우려가 발생하므로, 일단 내린 엔진 회전수를 원상태로 복귀시킬 필요가 발생한다. 특히, 숙련자가 아닌 경우, 엔진 회전수의 내림 조작과 올림 조작이 반복된다는 문제가 발생한다. 또한, 주행 상태 등으로부터 엔진에 여력이 있는지 여부는 숙련된 운전자라면 파악할 수 있다고 해도, 유압 구동 기기로의 작동유 공급까지는 고려하고 있지 않다. 그로 인해, 엔진 회전수의 저하에 의해, 충분한 작동유 공급량을 확보할 수 없어, 유압 구동 기기를 사용한 작업이 원활하게 행해지지 않게 될 가능성이 생긴다.

일본 특허 출원 공개 평4-325736호 공보(단락 번호 〔0006-0021〕, 도 1, 도 2) 일본 특허 출원 공개 제2002-252904호 공보(단락 번호 〔0001-0026〕, 도 1, 도 2) 일본 특허 출원 공개 평5-338474호 공보(단락 번호 〔0004〕, 도 10) 일본 특허 출원 공개 제2012-162248호 공보(단락 번호 〔0020-0022〕, 도 1, 도 2)

[1] 배경기술 [1]에 대응하는 과제는 이하와 같다.

특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 취급되어 있는 하이브리드 차량은 승용차 등의 통상의 차량이고, 일반적으로는 운전자에 의해 조작되는 액셀러레이터 페달의 답입량 등으로, 내연 기관에 대한 토크 어시스트의 필요성을 판정할 수 있고, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서는 토크 어시스트 프로세스는 그와 같이 제어되어 있다. 이에 대해, 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터를 구비한, 트랙터 등의 하이브리드 작업차에서는, 작업 장치가 받는 큰 작업 부하가 동력 전달축에, 결과적으로는 내연 기관에 미치므로, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 개시된 어시스트 기술을 그대로 유용할 수 없다.

특히, 작업 장치로서 대지 작업을 행하는 경운 장치 등을 장비한 트랙터와 같은 작업차의 경우, 작업 부하가 회전 부하로서 내연 기관에 가해진다. 그러나, 그와 같은 작업 부하를 항상 모터 제너레이터에 의한 어시스트로 대신에 하고 있으면, 단시간 안에 배터리의 충전량이 없어져 버린다. 그로 인해 큰 용량의 배터리를 탑재하는 것은 에너지 절약의 관점에서도 피해야만 한다.

상기 실정을 감안하여, 배터리의 방전을 회피하면서도, 출력이 작은 내연 기관으로 작업 장치를 사용한 원활한 작업 주행이 가능해지는 하이브리드 작업차가 요망되어 있다.

[2] 배경기술 [2]에 대응하는 과제는 이하와 같다.

특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 취급되어 있는 하이브리드 차량은 승용차 등의 통상의 차량이고, 일반적으로는 운전자에 의해 조작되는 액셀러레이터 페달의 답입량 등으로, 내연 기관에 대한 토크 어시스트의 필요성을 판정할 수 있으므로, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서는 토크 어시스트 프로세스는 그와 같이 제어되어 있다. 이에 대해, 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터를 구비한, 트랙터 등의 하이브리드 작업차에서는, 작업 장치가 받는 큰 작업 부하가 동력 전달축에, 결과적으로는 내연 기관에 미치므로, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 개시된 어시스트 기술을 그대로 유용할 수 없다.

특히, 작업 장치로서 대지 작업을 행하는 경운 장치 등을 장비한 트랙터와 같은 작업 차량의 경우, 작업 부하가 내연 기관에 가해지게 된다. 그러나, 그와 같은 작업 부하를 항상 모터 제너레이터에 의한 어시스트로 대신에 하고 있으면, 단시간 안에 배터리의 충전량이 없어져 버린다. 그로 인해 큰 용량의 배터리를 탑재하는 것은 에너지 절약의 관점에서도 피해야만 한다.

[3] 배경기술 [3]에 대응하는 과제는 이하와 같다.

상기 실정을 감안하여, 엔진 회전수를 엔진 스톨이 발생하지 않는 끝까지 내리면서도, 갑자기 발생하는 엔진 부하의 증대에 대해 간단히 대처할 수 있는 에너지 절약 운전을 실현하는 차량이 요망되어 있다.

[4] 배경기술 [4]에 대응하는 과제는 이하와 같다.

상기 실정을 감안하여, 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 가능한 한 내리면서도, 유압 구동 기기에 대한 작동유 공급량이 적절한 것으로 되는 기술이 요망되어 있다.

[1] 과제 [1]에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

본 발명에 의한 하이브리드 작업차는 동력 전달 수단을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달 수단에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛과, 상기 동력 전달 수단에 접속된 모터 제너레이터와, 상기 모터 제너레이터로부터 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 어시스트 제어를 행하는 모터 제어 유닛과, 상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받음과 함께 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와, 상기 내연 기관이 받는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부와, 상기 회전 부하의 증대를 해소하기 위해, 상기 모터 어시스트 제어를, 상기 변속 제어 유닛을 통해 상기 변속 장치의 변속비를 조정함(통상은 변속비를 크게 함)으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 기계 어시스트 제어에 우선하여 실행시키는 어시스트 제어 결정부를 구비하고 있다.

본 발명에 의한 상기 구성에 의한 하이브리드 작업차에서는, 내연 기관에 발생한 회전 부하의 증대를 해소하기 위해 2개의 방책이 준비되어 있다. 하나의 방책은, 모터 제너레이터를 구동하여 모터 제너레이터로부터 동력 전달 수단에 동력을 출력함으로써 내연 기관을 어시스트하는 모터 어시스트이다. 또 하나의 방책은, 변속 제어 유닛을 통해 동력 전달 수단의 변속 장치의 변속비를 조정함으로써 내연 기관을 어시스트하는 기계 어시스트이다. 본 발명자의 지식에 따르면, 작업 장치를 사용하여 작업하는 작업차의 경우, 주행 작업 시나 언덕길 발진 시에 있어서는 돌발적으로, 즉 극히 단시간(수초 정도)만큼 돌출되어 높은 작업 부하가 발생하고, 그 이외에는 평균적인 작업 부하가 계속된다. 돌발적인 고부하의 발생에 대해서는, 응답성이 우수한 모터 어시스트가 적합하고, 지속되는 부하에 대해서는 배터리 소비가 없는 기계 어시스트가 적합하다. 따라서, 부하의 증대가 발생했을 때, 우선 모터 어시스트를 실행하고, 또한 부하의 증대가 계속되고 있는 경우에는, 모터 어시스트 대신에, 기계 어시스트를 실행하는 것이 적절하다. 이와 같이 어시스트 제어 결정부가 기계 어시스트 제어에 우선하여 모터 어시스트 제어함으로써, 배터리의 방전을 회피하면서도, 출력이 작은 내연 기관으로 작업 장치를 사용한 원활한 작업 주행이 실현된다.

내연 기관에 대해 보다 효과적인 어시스트를 행하기 위해서는, 내연 기관에 가해져 있는 회전 부하의 증대에 따라서 적절한 양의 어시스트를 행할 필요가 있다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 모터 어시스트 제어를 위한 모터 어시스트 특성을 상기 부하 정보에 기초하여 산정하는 모터 어시스트 특성 산정부와, 상기 기계 어시스트 제어를 위한 변속비를 산정하는 기계 어시스트 변속비 산정부가 구비되어 있다.

모터 어시스트는 돌발적인 부하 증대에 대해 유효하지만, 장시간의 모터 어시스트의 속행은 배터리 소비의 관점에서 피해야만 하므로, 지속되는 부하 증대 시에는 소정의 단시간의 경과 후에, 기계 어시스트로 이행하는 것이 중요하다. 이로 인해, 모터 제너레이터의 어시스트 구동 거동을 정하는 모터 어시스트 특성에는 어시스트량뿐만 아니라 그 어시스트 시간도 규정해 두는 것이 중요하다. 이에 의해, 돌발적인 부하 증대만큼 적응시킬 수 있어, 불필요하게 배터리를 소비하는 것이 회피된다.

모터 제너레이터에 의한 어시스트는, 원칙적으로는 돌발적인 부하 증대를 대상으로 한 경우, 단시간의 어시스트 과정의 종료 시에 급격하게 어시스트를 정지하면 탑승자에게 위화감을 부여하게 된다. 이 문제를 억제하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 모터 어시스트 특성이, 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 모터 어시스트 특성 영역과 어시스트량을 0까지 경시적(經時的)으로, 즉 시간 경과에 따라 감소시키는 종기 모터 어시스트 특성 영역으로 구성되어 있다. 이에 의해, 어시스트를 원활하게 종료할 수 있다.

주행하면서의 경운 작업 등의 대지 작업에서는, 작업 장치가 토양 등에 파고들 때나 갑자기 단단한 물질에 조우했을 때에 돌발적인 부하 증대가 발생한다. 그와 같은 돌발적인 부하 증대의 시간은 실험적이고 또한 경험적으로 조사할 수 있다. 따라서, 그와 같은 조사 결과의 통계적인 평가에 기초하여 모터 어시스트 특성을 미리 정해 두는 것이 바람직하다. 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나로서, 상기 초기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖고, 상기 종기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖는 것이 제안된다. 그와 같은 조건 하에서 산정된 몇 개의 모터 어시스트 특성은 맵화하여, 부하량이나 작업종으로 선택할 수 있도록 하면 바람직하다.

본 발명에 의한 하이브리드 작업차에서는, 일반적인 하이브리드차와 같이 회생 브레이크를 이용하여 배터리를 충전함으로써 에너지 절약을 도모하는 것이 아니라, 돌발적인 부하 발생 시에 모터 제너레이터로 어시스트함으로써 내연 기관을 소형화하여 연비를 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. 이로 인해, 소형의 배터리가 탑재되므로, 내연 기관의 정지를 유도하는 배터리 방전에 주의해야 한다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행을 금지하는 어시스트 제어 금지 결정부가 구비되어 있다. 내연 기관에 회전 부하의 증대가 검지되면, 우선 모터 어시스트 제어가 실행되고, 그 후에 기계 어시스트 제어가 실행되지만, 회전 부하의 증대가 단기간인 경우, 어시스트 제어가 모터 어시스트 제어만으로 종료되거나, 기계 어시스트 제어도 단기간에 종료되게 된다. 그리고, 그 후에 다시 내연 기관에 회전 부하의 증대가 검지되면, 또한 모터 어시스트 제어가 실행된다. 이와 같은 케이스에서는, 모터 어시스트 제어가 단기간에 반복되게 되어, 배터리의 소비가 심해진다. 이와 같은 모터 어시스트의 단기적인 반복은 어시스트 제어 금지 결정부에 의한 모터 어시스트 제어에 금지 기간을 적절하게 설정함으로써, 억제할 수 있다. 또한, 이 어시스트 제어 금지 결정부의 부가적인 기능으로서, 상기 배터리의 충전량이 소정 미만이라고 판정된 경우에는 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관의 어시스트를 강제적으로 금지하는 기능을 구비할 수 있다.

내연 기관이 커먼레일 방식으로 구동되어 있는 경우의, 본 발명의 구체적이고 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 부하 정보 생성부는 커먼레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성한다. 즉, 커먼레일 제어를 실행하는 제어부는 연료 분사 시기, 연료 분사량, 기관 회전수 등의 내연 기관 데이터나, 차속 등의 차량 데이터로부터, 부하 토크를 추정하여, 소정의 기관 회전수의 유지나 소정 토크의 유지를 위해 필요한 연료 분사 시기나 연료 분사량을 산정하고, 이를 실행하는 기능을 갖는다. 따라서, 이들 커먼레일 제어에 관한 커먼레일 제어 정보를 이용하여, 기관 회전수의 돌발적인 저하 검지 또는 추정이 행해진다. 이와 같이 하여 생성된 부하 정보에 기초하여 모터 어시스트 특성이 결정된다.

본 발명의 다른 실시 형태의 하나로서, 상기 내연 기관의 회전수 거동을 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성하도록, 부하 정보 생성부를 구성해도 된다. 구체적으로는, 비교적으로 용이하게 취득 가능한, 내연 기관의 출력축이나 동력 전달축의 회전수를 측정한 측정 데이터로부터, 소정 시간당의 회전수의 변화나 회전 속도의 변화가 연산된다. 이 연산 결과로부터 맵 등을 사용하여 부하의 증감을 산정 또는 추정하여 부하 정보가 생성되어, 모터 어시스트 특성의 결정에 이용된다.

[2] 과제 [2]에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

작업 장치를 사용하여 작업하는 작업차의 경우, 주행 작업 시나 언덕길 발진 시에 있어서는 돌발적으로, 즉 극히 단시간(수초 정도)만큼 돌출되어 높은 작업 부하가 발생하고, 그 이외에서는 평균적인 작업 부하가 계속되므로, 본 발명은 이 돌발적인 고부하를 클리어할 수 있으면 비교적 작은 출력의 내연 기관에서도 문제가 없다는 지식에 기초하고 있다.

이러한 점에서, 본 발명에 의한 하이브리드 작업차는 동력 전달 수단을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 전달 수단에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와, 상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받음과 함께 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와, 상기 내연 기관이 받는 돌발적인 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부와, 상기 돌발적인 회전 부하의 증대에 대해 상기 모터 제너레이터를 사용하여 상기 내연 기관을 어시스트하는 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 어시스트 특성을 상기 부하 정보에 기초하여 결정하는 어시스트 특성 결정부와, 상기 모터 제너레이터를 상기 어시스트 특성에 기초하여 제어하는 모터 제어 유닛을 구비하고 있다.

본 발명에 의한 상기 구성에 의한 작업차에서는, 돌발적인 높은 부하가 발생했을 때에는, 미리 돌발적인 부하 증대에 대처하기 위해 설정되어 있는 어시스트 특성에 기초하여 모터 제너레이터를 어시스트 구동시킴으로써, 내연 기관을 그와 같은 높은 부하에 의한 급격한 회전 저하나 엔진 스톨로부터 지킬 수 있다. 모터 제너레이터는 신속한 응답성을 가지므로 돌발적인 부하 증대에 확실히 대처할 수 있다. 또한, 모터 제너레이터의 어시스트 구동 거동을 정하는 어시스트 특성에는 어시스트량뿐만 아니라 그 어시스트 시간도 규정되어 있으므로, 돌발적인 부하 증대만큼 적응시킬 수 있어, 불필요하게 배터리를 소비하는 일이 없다.

본 발명에 의한 하이브리드 작업차에서는, 일반적인 하이브리드차와 같이 회생 브레이크를 이용하여 배터리를 충전함으로써 에너지 절약을 도모하는 것은 아니고, 돌발적인 부하 발생 시에 모터 제너레이터로 어시스트함으로써 내연 기관을 소형화하여 연비를 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. 이로 인해, 소형의 배터리가 탑재되므로, 내연 기관의 정지를 유도하는 배터리 방전에 주의해야 한다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행을 금지하는 어시스트 제어 금지 결정부가 구비되어 있다. 이에 의해, 지속적인 부하의 발생 시에 어시스트 제어가 연속적으로 실행되어 배터리가 급속하게 소비되어 버리는 것이 회피된다. 또한, 이 어시스트 제어 금지 결정부의 부가적인 기능으로서, 상기 배터리의 충전량이 소정 미만으로 판정된 경우에는 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관의 어시스트를 강제적으로 금지하는 기능을 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드 작업차에서는, 모터 제너레이터에 의한 어시스트는 돌발적인 부하 발생 시로 한정되어 있지만, 작업 내용에 따라서는, 높은 회전 부하가 어느 정도 계속되는 경우가 있다. 내연 기관의 급격한 회전 저하(회전 드롭)나 엔진 정지는 피해야 한다. 그러나, 모터 제너레이터에 의한 어시스트 시간을 길게 하면 배터리의 소모가 커져 버린다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 동력 전달 수단에는 변속 제어 유닛을 통해 변속비의 조정이 가능한 변속 장치가 포함되어 있고, 또한 상기 변속 제어 유닛에는 상기 회전 부하에 의한 상기 내연 기관의 부하 증대를 경감하도록 상기 변속비를 변경하는 부하 추종 변속비 제어를 실행하는 부하 추종 변속비 제어부가 포함되어 있고, 상기 부하 추종 변속비 제어는 상기 어시스트 제어와 선택적으로 실행되거나, 혹은 적어도 부분적으로 상기 어시스트 제어와 혼재하여 실행된다. 이에 의해, 적어도 부분적으로는 내연 기관에 가해지는 부하를 변속비를 바꿈으로써 저감시킬 수 있으므로, 배터리의 부담도 적어진다. 특히 바람직하게는, 상기 어시스트 제어가 상기 부하 추종 변속비 제어에 앞서 실행되는 구성을 채용하면, 돌발적인 부하 증대는 모터 제너레이터에 의한 어시스트로 대처하고, 그것에 이어지는 부하 증대에 수반하는 내연 기관의 회전 저하는 변속비를 조정함(통상은 크게 함)으로써 대처할 수 있다.

모터 제너레이터에 의한 어시스트는, 원칙적으로는 돌발적인 부하 증대를 대상으로 하고 있으므로, 단시간의 어시스트 과정의 종료 시에 급격하게 어시스트를 정지하면 탑승자에게 위화감을 부여하게 된다. 이 문제를 억제하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 특성이, 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 어시스트 특성 영역과 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 어시스트 특성 영역으로 구성되어 있다. 이에 의해 어시스트를 원활하게 종료할 수 있다.

주행하면서의 경운 작업 등의 대지 작업에서는 작업 장치가 토양 등에 파고들 때나 갑자기 단단한 물질에 조우했을 때에 돌발적인 부하 증대가 발생한다. 그와 같은 돌발적인 부하 증대의 시간은 실험적이고 또한 경험적으로 조사할 수 있다. 따라서, 그와 같은 조사 결과의 통계적인 평가에 기초하여 어시스트 특성을 미리 정해 두는 것이 바람직하다. 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나로서, 상기 초기 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖고, 상기 종기 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖는 것이 제안된다. 그와 같은 조건 하에서 산정된 몇 개의 어시스트 특성은 맵화되어, 부하량이나 작업종으로 선택할 수 있도록 하면 바람직하다. 어시스트 특성의 맵화의 구체적인 예의 하나는 기준 어시스트량에 대한 비율과 경과 시간을 변수로 하는 함수를 맵화한 것으로, 상기 어시스트 특성을 나타내는 것이다. 그때, 부하 정보로부터 얻어지는 부하량에 의해 선택 가능하게 복수 준비되어 있고, 선택한 맵으로부터 도출된 비율로 상기 기준 어시스트량을 곱함으로써 어시스트량이 산정된다. 이에 의해, 다수의 어시스트 특성 중에서 최적의 것을 선택하여 사용하는 것이 간단해진다.

내연 기관이 커먼레일 방식으로 구동되어 있는 경우의, 본 발명의 구체적이고 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 부하 정보 생성부는 커먼레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성한다. 즉, 커먼레일 제어를 실행하는 제어부는 연료 분사 시기, 연료 분사량, 기관 회전수 등의 내연 기관 데이터나, 차속 등의 차량 데이터로부터, 부하 토크를 추정하여, 소정의 기관 회전수의 유지나 소정 토크의 유지를 위해 필요한 연료 분사 시기나 연료 분사량을 산정하고, 이를 실행하는 기능을 갖는다. 따라서, 이들 커먼레일 제어에 관한 커먼레일 제어 정보를 이용하여, 기관 회전수의 돌발적인 저하 검지 또는 추정이 행해진다. 이와 같이 하여 생성된 부하 정보에 기초하여 어시스트 특성이 결정된다.

본 발명의 다른 실시 형태의 하나로서, 상기 내연 기관의 회전수 거동을 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성하도록, 부하 정보 생성부를 구성해도 된다. 구체적으로는, 비교적으로 용이하게 취득 가능한, 내연 기관의 출력축이나 동력 전달축의 회전수를 측정한 측정 데이터로부터, 소정 시간당의 회전수의 변화나 회전 속도의 변화가 연산된다. 이 연산 결과로부터 맵 등을 사용하여 부하의 증감을 산정 또는 추정하여 부하 정보가 생성되고, 어시스트 특성의 결정에 이용된다.

[3] 과제 [3]에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

본 발명에 의한 하이브리드 차량은 동력 전달 수단을 통해 주행 장치에 구동력을 공급하는 엔진과, 상기 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛과, 상기 동력 전달 수단에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛과, 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력함으로써 상기 엔진을 어시스트하는 모터(전동 모터) 유닛과, 상기 엔진이 받는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부와, 상기 부하 정보에 기초하여 상기 모터 유닛으로부터 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력하는 어시스트 제어를 행하는 모터 제어 유닛과, 상기 모터 유닛에 구동 전력을 부여하는 배터리와, 운전자의 조작에 의해 조작 지령을 송출하는 조작기가 구비되고, 상기 조작 지령에 기초하여 상기 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 상기 엔진 제어 유닛에 부여함과 함께, 차량 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 상기 변속 제어 유닛에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여하는 변속 모듈을 구비한, 소위 하이브리드 차량이다.

이 구성에 따르면, 운전자가 엔진 토크에 여유가 있다고 느끼고, 에너지 절약 운전 등의 목적으로 엔진 회전수를 내릴 때에는, 조작기, 예를 들어 버튼이나 레버를 조작함으로써, 미리 설정되어 있는 소정량만큼 엔진 회전수를 내리는 회전수 저하 지령이 엔진 제어 유닛에 부여된다. 동시에, 저하되는 엔진 회전수에 적당한 만큼의 변속비를 변경하여 차량 속도를 유지하도록 변속 제어 유닛에 변속비 변경 지령이 부여된다. 이에 의해, 일정 차속에 의한 차량 순항 중에, 혹은 작업 주행 중에, 조작기를 조작하는 것만으로, 차량 속도는 그대로이고, 엔진 회전수를 내리는 운전 조작이 간단히 실현된다. 또한, 어떤 요인으로 엔진의 회전 부하가 증대한 경우에는, 부하 정보 생성부가 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하므로, 이 부하 정보에 기초하여, 모터 유닛으로부터 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력하는 어시스트 제어가 모터 제어 유닛에 의해 실행된다. 그 결과, 엔진의 회전 저하나 엔진 스톨이 회피된다. 특히, 모터 제너레이터는 신속한 응답성을 가지므로 돌발적인 부하 증대에 대해 확실히 대처할 수 있다.

모터 유닛에 의한 엔진의 어시스트는 배터리의 소비가 적지 않다. 이로 인해, 어시스트 제어의 실행은 적절하게 행할 필요가 있다. 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 내린 경우는, 돌발적인 부하의 증대에 대해 엔진 스톨의 가능성이 높아져, 어시스트 제어의 적합한 시기이다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 회전수 저하 지령이 상기 엔진 제어 유닛에 부여된 후에 발생하는 회전 부하의 증대에 대해, 상기 어시스트 제어가 행해진다.

과대한 엔진 부하를 모터 유닛의 구동에 의한 모터 어시스트로 대처하는 경우, 모터 어시스트의 시간이 길어지면 배터리 소비량이 문제가 된다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 모터 유닛은 모터 제너레이터로서 구성되고, 상기 배터리는 상기 모터 제너레이터로부터 충전 전력을 받을 수 있다. 즉, 모터 어시스트가 불필요한 경우에는, 필요에 따라서 모터 유닛을 제네레이터로서 구동하여, 배터리를 충전함으로써, 배터리 방전을 억제할 수 있다.

차량의 언덕길 발진 시에 있어서, 혹은 차량이 작업 장치를 사용하여 작업하는 작업차의 경우에는 통상의 주행 작업 시에 있어서도, 돌발적으로, 즉 극히 단시간만큼 돌출되어 높은 엔진 부하의 증대가 발생하고, 이와 같은 돌발적인 부하 증대를 클리어할 수 있으면, 비교적 작은 출력의 엔진을 이용할 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 어시스트 특성을 상기 부하 정보에 기초하여 결정하는 어시스트 특성 결정부가 구비되고, 모터 제어 유닛은 상기 어시스트 특성에 기초하여 상기 모터 유닛에 의한 어시스트 제어를 행한다. 이 구성에 따르면, 돌발적인 높은 부하가 발생했을 때에는, 미리 돌발적인 부하 증대에 대처하기 위해 설정되어 있는 어시스트 특성에 기초하여 모터 제너레이터를 어시스트 구동 시킴으로써, 고부하에 의한 급격한 회전 저하나 엔진 스톨로부터 엔진을 지킬 수 있다. 모터 제너레이터의 어시스트 구동 거동을 정하는 어시스트 특성에는 어시스트량뿐만 아니라 그 어시스트 시간도 규정되어 있으므로, 돌발적인 부하 증대만큼 적응시킬 수 있어, 불필요하게 배터리를 소비하는 일이 없다.

모터 제너레이터에 의한 어시스트는, 원칙적으로는 돌발적인 부하 증대를 대상으로 하고 있으므로, 단시간의 어시스트 과정의 종료 시에 급격하게 어시스트를 정지하면 탑승자에게 위화감을 부여하게 된다. 이 문제를 억제하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 특성이, 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 어시스트 특성 영역과 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 어시스트 특성 영역으로 구성되어 있다. 이에 의해, 어시스트를 원활하게 종료할 수 있다.

특수한 주행, 예를 들어 차량을 오프 로드 차양으로 하면 바위 지역 주행, 차량을 작업 차량으로 하면 경운 작업은 프론트 로더 작업 등의 대지 작업 주행의 경우, 예측 가능한 돌발적인 부하 증대가 발생한다. 그러나, 그와 같은 돌발적인 부하 증대의 시간은 실험적이고 또한 경험적으로 조사할 수 있다. 따라서, 그와 같은 조사 결과의 통계적인 평가에 기초하여 어시스트 특성을 미리 정해 두는 것이 바람직하다. 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나로서, 상기 초기 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖고, 상기 종기 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖는 것이 제안된다. 그와 같은 조건 하에서 산정된 몇 개의 어시스트 특성은 맵화되어, 부하량이나 작업종으로 선택할 수 있도록 하면 바람직하다.

본 발명에 의한 하이브리드 차량에서는, 일반적인 하이브리드 차량과 같이 회생 브레이크를 이용하여 배터리를 충전함으로써 에너지 절약을 도모하는 것이 아니라, 돌발적인 부하 발생 시에 모터 제너레이터로 어시스트함으로써 엔진을 소형화하여 연비를 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. 이로 인해, 소형의 배터리가 탑재되므로, 엔진의 정지를 유도하는 배터리 방전에 주의해야 한다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행이 금지된다. 이에 의해, 지속적인 부하의 발생 시에 어시스트 제어가 연속적으로 실행되어 배터리가 급속하게 소비되어 버리는 것이 회피된다. 또한, 상기 배터리의 충전량이 소정 미만으로 판정된 경우에는 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 엔진의 어시스트를 강제적으로 금지하는 기능을 구비하는 것도 적합하다.

그와 같은 어시스트 제어의 금지 기간 동안에, 다시 엔진 부하가 상승하면 엔진 토크에 여유가 없어져, 차량 주행이 불안정해지고, 엔진 스톨의 우려가 발생한다. 이를 회피하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 부하 정보에 기초하여 엔진 부하가 소정 레벨을 초과하였는지 여부를 판정하는 부하 판정부가 구비되어, 어시스트 제어의 금지 기간에 있어서 상기 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령이 출력된다. 이 구성에서는, 어시스트 제어의 금지 기간 중에 엔진 부하의 증대가 발생한 경우는, 강제적으로 엔진 회전수를 증가시켜, 엔진 토크를 증대시킬 수 있다.

또한, 그와 같은 어시스트 제어의 금지 기간 중의 엔진 회전수의 증가를 운전자에게 맡기는 것도 가능하다. 즉, 상기 조작기에, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령의 송출이 가능해지는 기능을 부여한다. 이 구성에 따르면, 어시스트 제어의 금지 기간 동안에 운전자가 차량 주행의 불안정함을 느낀 경우, 일단 내린 엔진 회전수를 간단한 조작으로 원상태로 복귀시킬 수 있다. 어시스트 제어의 금지 기간은 램프 등으로 운전자에게 통지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 특징, 작용 및 효과는 이하의 도면을 사용한 본 발명의 설명에 의해 명백해진다.

[4] 과제 [4]에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

본 발명에 의한 작업차는 동력 전달 수단을 통해 주행 장치에 동력을 공급하는, 적어도 엔진을 포함하는 원동기 유닛과, 상기 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛과, 상기 동력 전달 수단에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛과, 상기 원동기 유닛으로부터 공급되는 동력의 회전수에 의해 작동유 공급량이 변화되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동하는 유압 구동 기기와, 상기 유압 구동 기기를 조작하는 유압 조작구와, 상기 유압 구동 기기에 대한 조작 정보에 기초하여 상기 유압 구동 기기가 필요로 하는 필요 작동 유량을 산정하는 필요 작동 유량 산정부와, 상기 필요 작동 유량에 기초하여 상기 유압 구동 기기에 대한 작동유 공급 부족이 판정된 경우에, 상기 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 증가시키는 엔진 회전수 증가 지령을 상기 엔진 제어 유닛에 부여하는 회전수 증가 지령 생성부와, 작업차 속도를 유지하기 위해 상기 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가를 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령을 상기 변속 제어 유닛에 부여하는 변속비 변경 지령 생성부를 구비하고 있다.

이 구성에 따르면, 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 가능한 한 내려서 작업을 행하고 있을 때에, 작동유 공급량이 유압 구동 기기에 필요해지는 작동 유량을 하회하여 작동유 부족이 발생한다고 간주된 경우에는, 엔진 회전수가 증가되어, 유압 펌프의 회전수를 올리고, 그 작동유 공급량을 증대시킨다. 또한, 그와 같은 엔진 회전수의 증가를 상쇄하도록 변속비가 변경되므로, 작업차의 급가속이 회피된다. 정속 작업이나 정속 주행(크루징)에 있어서는, 엔진 회전수의 증가를 거의 완전히 상쇄하도록 변속비를 조정하면, 차속이 실질적으로 변화되지 않으므로, 바람직하다. 물론, 엔진 회전수의 증가에 의한 작업차의 급가속만을 회피하는 경우에는, 변속비의 조정을 엔진 회전수의 증가에 엄밀하게 대응시키지 않아도 되고, 급가속을 회피할 정도로 하는 것만으로도 좋다.

작업 주행 시 등에서, 운전자에 의해 조작되는 유압 구동 기기가 필요로 하는 작동 유량은 대응하는 조작구에 대한 조작 거동에 의해 추정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 조작 정보에 포함되어 있는 상기 유압 조작구의 조작 입력에 기초하여 상기 필요 작동 유량이 산정된다.

상술한 바와 같이, 엔진 회전수를 가능한 한 내려서 운전함으로써 에너지 절약을 도모한다는 관점에서, 본 발명에 의한 작업차가, 엔진과 이 엔진을 어시스트하는 모터 유닛을 탑재한 하이브리드 작업차로서 구성되면, 환경 대책에도 유효해진다.

본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는 엔진 회전수를 저하시켜도 상기 작동유 공급 부족이 해소되는 경우에, 상기 엔진 회전수 증가 지령을 취소하는 엔진 회전수 복귀 지령이 상기 엔진 제어 유닛에 부여되고, 또한 작업차 속도를 유지하기 위해 상기 엔진 회전수 복귀 지령에 의한 엔진 회전수의 감소를 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령이 상기 변속 제어 유닛에 부여된다. 이 구성에서는, 다량의 작동유를 필요로 하는 시간은 짧지만, 그것이 빈번히 발생하는 작업에 대해, 작동유의 공급량을 증가시키기 위한 엔진 회전수의 증가 처리와, 엔진 회전수를 원상태로 복귀시키기 위한 엔진 회전수의 감소 처리가 자동적으로 행해지므로, 에너지 절약 운전을 행하면서도, 운전자는 작업 주행 조작에 집중할 수 있다.

유압 구동 기기에 대한 작동유 공급량은 유압 구동 기기의 종류나 유압 작업의 종류에 따라서 다르고, 그 요구되는 작동유 공급량도 각각 미묘하게 다르다. 그 결과, 엔진 회전수의 조정 폭 및 변속비의 조정 폭도 가는 단계, 가능하면 무단계로 행하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 변속 장치는 무단 변속 장치를 포함하고, 상기 엔진 회전수 증가 지령 및 상기 엔진 회전수 복귀 지령은 상기 무단 변속 장치를 대상으로 하도록 구성되어 있다.

유압 구동 기기에 대한 작동유 공급량을 증가시키는 사상은, 실질적으로는 저속의 작업 주행에 있어서만 발생한다. 따라서, 작업차가 작업 주행 상태일 때에만, 상술한 엔진 회전수의 조정과 그것에 수반하는 변속비의 조정을 행하도록 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 변속 장치는 도로 주행용 변속단과 작업용 변속단을 구비한 다단 변속 장치를 포함하고, 상기 도로 주행용 변속단으로 전환되어 있는 경우, 상기 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가가 금지되도록 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 하이브리드 작업차에 있어서의 동력 시스템의 기본 구성도이다.
도 2는 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 하이브리드 작업차의 하나의 실시 형태인 범용 트랙터의 사시도이다.
도 4는 트랙터의 동력 시스템을 모식적으로 도시하는 기능 블록도이다.
도 5는 동력 제어계의 기능 블록도이다.
도 6은 동력 관리 유닛의 기능 블록도이다.
도 7은 트랙터에 장비된 모터 제너레이터의 단면도이다.
도 8은 충전량과 엔진 부하율(부하량)에 기초하는 구동 모드의 선택을 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 하이브리드 작업차에 있어서의 동력 시스템의 기본 구성도이다.
도 10은 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명에 의한 하이브리드 작업차의 하나의 실시 형태인 범용 트랙터의 사시도이다.
도 12는 트랙터의 동력 시스템을 모식적으로 도시하는 기능 블록도이다.
도 13은 동력 제어계의 기능 블록도이다.
도 14는 동력 관리 유닛의 기능 블록도이다.
도 15는 트랙터에 장비된 모터 제너레이터의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 하이브리드 차량의 에너지 절약 운전 시에 있어서의 동력 제어의 기본적인 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 17은 어시스트 제어에 있어서의 기본적인 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 변속 제어 시스템을 탑재한 트랙터의 사시도이다.
도 19는 트랙터의 운전부에 구비된 각종 조작기를 포함하는 운전석의 부감도이다.
도 20은 트랙터의 동력 시스템을 모식적으로 도시하는 기능 블록도이다.
도 21은 에너지 절약 변속 모듈의 기능 블록도이다.
도 22는 어시스트 제어 모듈의 기능 블록도이다.
도 23은 트랙터에 장비된 모터 제너레이터의 단면도이다.
도 24는 에너지 절약 운전 시에 있어서의 엔진 회전수 저하 처리와 모터 어시스트 처리의 기본적인 흐름의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 작업차의 기본적인 구성을 설명하는 모식도이다.
도 26은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 작업차의 구체적인 실시 형태의 하나인 트랙터의 사시도이다.
도 27은 트랙터의 조종 에어리어의 조감도이다.
도 28은 트랙터의 유압 조작계를 포함하는 동력 계통도이다.
도 29는 트랙터의 파워 트레인을 모식화한 동력 계통도이다.
도 30은 트랙터에 장비된 모터 제너레이터의 단면도이다.
도 31은 트랙터에 장비된 유압 펌프와 유압 구동 기기의 관계를 모식적으로 도시하는 유압 회로도이다.
도 32는 어시스트 제어 유닛의 기능 블록도이다.
도 33은 유압 관리 유닛의 기능 블록도이다.
도 34는 에너지 절약 변속 모듈의 기능 블록도이다.

〔제1 실시 형태〕

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 하이브리드 작업차의 구체적인 실시 형태를 설명하기 전에, 도 1을 사용하여 본 발명에서 채용되어 있는 동력 시스템의 기본 구성을 설명한다.

이 하이브리드 작업차는 구동원으로서, 내연 기관(E) 및 모터 제너레이터(4)를 구비하여, 차륜이나 크롤러에 의해 구성되는 주행 장치(2)에 의해 주행하면서, 차체에 장착된 작업 장치(9)를 사용하여 주행 작업을 행한다. 구동원으로부터의 동력을 전달하는 파워 트레인인 동력 전달 수단(1)에는 구동원으로부터의 동력의 전달을 온 오프하는 주클러치(31)와, 작업 장치(9)에 동력을 전달하는 PTO축(90)과, 주행 장치(2)에 동력을 전달하는 동력 전달축(30)과, 변속 장치(10)가 포함되어 있다. 변속 장치(10)는, 바람직하게는 무단 변속 장치로서 구성되어, 변속 제어 유닛(8)에 의해 그 변속비가 조정된다. 또한, PTO축(90)에는 동력 전달을 온 오프하는 PTO 클러치(91)가 개재 장착되어 있다.

모터 제너레이터(4)는 배터리(B)를 전력 공급원으로 하여 회전 동력을 만들고, 내연 기관(E)과 협동하여 하이브리드 작업차를 주행시키는 것이지만, 내연 기관(E)에 의해 구동되는 상황 하, 혹은 하이브리드 작업차가 감속하고 있는 상황 하, 혹은 내리막길을 관성 주행하고 있는 상황 하 등에 있어서는, 이 모터 제너레이터(4)는 배터리(B)에 전력을 공급하는 발전기로서 기능할 수 있다.

내연 기관(E)의 회전 제어는 전자 거버너 기구나 커먼레일 기구 등의 엔진 제어 기기(60)를 통해 엔진 제어 유닛(6)에 의해 행해진다. 모터 제너레이터(4)의 구동 제어는 인버터부(70)를 통해 모터 제어 유닛(7)에 의해 행해진다. 엔진 제어 유닛(6)은 내연 기관(E)의 연료 분사량 등을 제어하기 위한 컴퓨터 유닛이고, 내연 기관(E)의 회전수를 일정하게 유지하도록 엔진 제어 기기(60)를 제어하는 정속 제어 기능을 갖는다. 모터 제어 유닛(7)도 마찬가지로 컴퓨터 유닛이고, 모터 제너레이터(4)의 회전수나 토크를 제어하기 위해 인버터부(70)에 제어 신호를 부여한다. 또한, 모터 제어 유닛(7)은 모터 제너레이터(4)에 대한 구동 모드로서, 동력 전달축(30)에 동력을 출력하는 어시스트 구동 모드와, 배터리(B)에 충전 전력을 출력하는 충전 구동 모드를 구비하고 있다. 또한, 동력 전달축(30)에 대해 영향을 미치지 않는 제로 토크 구동 모드도 있으면 바람직하다.

인버터부(70)는, 잘 알려져 있는 바와 같이, 배터리(B)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터 제너레이터(4)에 공급하고, 모터 제너레이터(4)가 발전기로서 동작할 때에는, 배터리(B)에 직류 전압을 공급하기 위한 정류기 및 전압 조정 장치로서의 기능도 완수한다. 즉, 배터리(B)는 모터 제너레이터(4)에 인버터부(70)를 통해 전력을 공급하는 방전 프로세스로 동작함과 함께, 모터 제너레이터(4)가 발전기로서 동작할 때에는 모터 제너레이터(4)가 발전하는 전력에 의해 충전되는 충전 프로세스로 동작한다.

동력 관리 유닛(5)은 엔진 제어 유닛(6)과 모터 제어 유닛(7)에 제어 지령을 부여함으로써, 모터 제너레이터(4)가 내연 기관(E)에 대해 어시스트하는 모터 어시스트 제어를 관리한다. 또한, 동력 관리 유닛(5)은 모터 제너레이터(4)에 의한 어시스트 제어 대신에, 변속 장치(10)의 변속비를 조정함으로써 내연 기관(E)에 가해지는 회전 부하를 저감시키는 기계 어시스트 제어를 변속 제어 유닛(8)에 요구한다. 동력 관리 유닛(5)은 어시스트 제어 결정부(50), 부하 정보 생성부(51)와, 모터 어시스트 특성 산정부(52)와, 배터리 관리부(54)와, 운전 모드 선택부(55)를 포함하고 있다.

정속 제어 모드에 있어서의 내연 기관(E)의 운전 자체는 잘 알려져 있다. 그때, 작업 장치(9)의 작업 상황이나 주행 장치(2)가 접지하고 있는 지면 상황에 따라서, 급격한 부하가 동력 전달축(30)에 가해지고, 결과적으로 내연 기관(E)의 회전수를 저하시키는 사태가 발생하면, 다양한 문제가 발생한다. 예를 들어, 엔진 제어 기기(60)에 의한 정속 제어의 지연이나, 내연 기관(E) 자체의 출력 부족 등의 원인으로, 내연 기관(E)의 회전수의 저하(차속의 저하), 극단적인 경우에는 내연 기관(E)의 정지(엔진 스톨)가 발생한다. 이를 회피하기 위해, 동력 전달축(30)에 가해지는 부하, 결과적으로는 내연 기관(E)에 가해지는 회전 부하를 검지하여, 그 부하를 적어도 부분적으로 상쇄하기 위해, 모터 어시스트 제어 또는 기계 어시스트 제어가 실행된다.

부하 정보 생성부(51)는, 내연 기관(E) 내지는 동력 전달축(30)이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를, 엔진 제어 유닛(6)으로부터 부여되는 엔진 제어 정보, 또는 각종 센서에 의한 검출 정보로부터 취출되는 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 부하 정보 생성부(51)에서 이용되는 입력 파라미터로서는, 내연 기관(E)의 회전수(회전 속도), 동력 전달축(30)의 회전수(회전 속도), 엔진 제어 유닛(6)에 의해 산정된 엔진 토크, 동력 전달축(30)의 토크, 차속, 작업 장치(9)의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더로의 작용력 등)를 들 수 있지만, 실제로 이용되는 입력 파라미터는 작업차에 장비되어 있는 센서에 의존한다. 동력 전달축(30)의 회전 검출 센서나 차속 센서는 표준 장비되어 있을 가능성이 높으므로, 입력 파라미터로서, 동력 전달축(30)의 회전 속도 변동값이나 차속 변동값을 사용하면 바람직하다. 이들 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 유닛(S)을 통해 보내져 온다. 부하 정보 생성부(51)는 돌발적인 회전 부하의 증대를 검지하기 위해, 경시적인 회전 부하의 미분값 또는 차분값에 기초하여 돌발적인 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 되지만, 간단히 임계값 판정만으로 어시스트 제어의 트리거가 되는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 된다.

어시스트 제어 결정부(50)는 부하 정보 생성부(51)에서 생성된 부하 정보로부터, 내연 기관(E)에 무시할 수 없는 회전 부하의 증대가 발생하고 있는 것이 판정되면, 모터 어시스트 제어 또는 기계 어시스트 제어에 의한 내연 기관(E)의 어시스트를 결정한다. 그때, 응답성이 우수한 모터 어시스트 제어를 기계 어시스트 제어에 우선하여 실행시킨다. 단, 배터리(B)의 소비를 가능한 한 적게 하기 위해, 모터 어시스트 제어의 실행 시간은 단시간으로 한정되어 있다. 또한, 배터리 방전을 피하기 위해, 배터리(B)의 충전량이 소정값 이하로 되면 강제적으로 모터 어시스트 제어를 중지시키는 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)가 어시스트 제어 결정부(50)에 포함되어 있다. 또한, 이 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)는 모터 어시스트 제어가 단기간 동안에 반복해서 실행되는 것을 피하기 위해, 모터 어시스트 제어의 재실행을 소정 기간만큼 금지한다.

내연 기관(E)이 돌발적인 부하 증대에 대처할 수 있도록, 모터 어시스트 제어에 있어서 모터 제너레이터(4)를 단시간만큼 구동시키지만, 이 모터 어시스트 제어의 적절한 실행을 위해, 모터 어시스트 특성 산정부(52)가 기능한다. 모터 어시스트 특성 산정부(52)는 부하 정보 생성부(51)에 의해 생성된 부하 정보에 기초하여, 모터 제너레이터(4)를 사용한 내연 기관(E)의 어시스트 제어를 실행하기 위해, 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 모터 어시스트 특성을 결정한다. 모터 제어 유닛(7)은 모터 어시스트 특성 산정부(52)에서 결정된 모터 어시스트 특성에 기초하여 인버터부(70)를 통해 모터 제너레이터(4)를 제어한다.

배터리 관리부(54)는 배터리(B)의 충전량을 산정한다. 그때, 배터리(B)가 컴퓨터를 구비한 지능적인 배터리 유닛으로서 구성되어 있으면, 배터리(B)로부터의 배터리 정보에 기초하여 배터리의 충전량을 산정하고, 그렇지 않은 경우에는, 배터리 상태 검출 센서로부터의 신호를 받은 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터의 배터리 정보에 기초하여 배터리(B)의 충전량을 산정한다.

기계 어시스트 제어는 어시스트 제어 결정부(50)로부터의 요구에 따라서 변속 제어 유닛(8)이 변속 장치(10)의 변속비를 조정하여 내연 기관(E)의 과잉의 회전 부하를 억제하는 제어이다. 따라서, 기계 어시스트 제어에서 사용되는 목표가 되는 변속비는 기존의 변속비와, 내연 기관(E)에 가해져 있는 회전 부하에 의해 산정되게 된다. 이 목적을 위해 변속 제어 유닛(8)에, 기계 어시스트 변속비 산정부(80)가 구비되어 있다.

또한, 운전 모드 선택부(55)는 PTO축(90)으로부터 일정 회전수의 회전 동력을 취출하여 작업에 이용하는 작업 장치(9)를 사용한 작업 시나, 작업차를 소정 속도로 주행(크루징 주행)시킬 때에 사용되는 회전수를 일정하게 유지하는 정속 제어 모드를 설정한다. 이 정속 제어 모드가 설정되면, 엔진 제어 유닛(6)은 내연 기관(E)의 회전수를 설정된 소정값으로 유지하도록 엔진 제어 기기(60)를 제어한다.

모터 어시스트 제어 및 기계 어시스트 제어에 있어서의 정보의 기본적인 흐름이 도 2에 도시되어 있다. 우선, 엔진 제어 유닛(6)은 엔진 제어 기기(60)에 액셀러레이터 설정 디바이스에서 설정된 설정값에 기초하는 엔진 제어 신호를 보내고 있다. 이 엔진 제어 신호에 기초하여 연료 분사량 등이 조정되어, 내연 기관(E)이 구동된다. 내연 기관(E)의 회전수의 변동은 외부 인자의 변동, 즉 주행 부하나 작업 부하 등의 부하 변동에 의해 발생하므로, 그 부하 변동량에 의해 회전수의 예측할 수 없는 저하나 엔진 스톨이 발생하지 않도록, 연료 분사량 등을 조정하여, 토크를 크게 한다. 그러나, 내연 기관(E)의 정격 출력은 통상 작업에서 요구되는 최대의 토크에 맞추고 있으므로, 예측할 수 없는 돌발적인 부하 증대가 발생한 경우, 회전수의 저하, 최악의 경우 엔진 스톨에 이르게 되어 버린다. 이를 피하기 위해, 어시스트 제어 결정부(50)가, 우선은 모터 어시스트 제어를 실행시켜, 모터 제어 유닛(7)이 인버터부(70)로 어시스트 신호를 보내고, 모터 제너레이터(4)를 구동하여 내연 기관(E)을 어시스트한다. 그 후, 과잉의 부하가 지속되고 있는 경우에는, 모터 어시스트 제어 대신에, 기계 어시스트 제어를 실행시켜, 기계 어시스트 변속비 산정부(80)에 의해 설정된 변속비에 변속 장치(10)를 조정하여, 내연 기관(E)을 어시스트한다.

부하 정보 생성부(51)는 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터 보내져 오는 차량 상태 정보, 혹은 엔진 제어 기기(60)로부터 보내져 오는 엔진 상태 정보에 기초하여 부하량을 포함하는 부하 정보를 생성하여, 어시스트 제어 결정부(50)와 모터 어시스트 특성 산정부(52), 또한 기계 어시스트 변속비 산정부(80)로 보낸다. 배터리 관리부(54)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량(일반적으로 SOC라고 칭하고 있음)을 산정하여, 이 충전량을 포함하는 배터리 정보를 어시스트 제어 결정부(50) 및 모터 어시스트 특성 산정부(52)로 보낸다.

모터 어시스트 특성 산정부(52)는 부하 정보로부터 판독한 부하량:L과, 배터리 정보로부터 판독한 충전량:SC에 기초하여, 적절한 모터 어시스트 특성:W(t)를 결정한다. 이 모터 어시스트 특성은, W(t)＝Γ〔L, SC〕 등의 일반식으로부터 도출되는 것이다. 즉, 모터 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 실제로는, 복수의 모터 어시스트 특성을 맵화하여 저장해 두고, 부하량:L과 충전량:SC로부터 최적의 모터 어시스트 특성을 선택하는 구성이 적합하다.

모터 어시스트 특성이 결정되면, 모터 제어 유닛(7)이 이 모터 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하고, 인버터부(70)를 통해 모터 제너레이터(4)를 구동 제어하여, 동력 전달축(30)에 발생한 부하의 증대를 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 빠르기 때문에, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하의 증대가 발생해도, 그것에 의해 회전수의 저하가 회피된다.

또한, 모터 제어 유닛(7)은 어시스트 제어 이외에, 발전 지령을 인버터부(70)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(4)를 제네레이터로서 기능시켜, 배터리(B)를 충전할 수 있다. 또한, 모터 제어 유닛(7)이 제로 토크 제어 신호를 인버터부(70)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(4)는 제로 토크 구동을 행한다.

변속 제어 유닛(8)이 어시스트 제어 결정부(50)로부터 기계 어시스트의 요구를 받으면, 기계 어시스트 변속비 산정부(80)에 의해, 부하 정보 생성부(51)로부터의 부하 정보와, 변속 제어 유닛(8)에서 관리하고 있는 기존의 변속비에 기초하여 기계 어시스트 제어에 있어서의 목표가 되는 변속비(기계 어시스트 변속비)가 산정된다. 기계 어시스트 변속비가 산정되면, 그 변속비가 실현되도록 변속 장치(10)에 대해 변속 제어 신호가 출력된다. 이 기계 어시스트 제어는 내연 기관(E)에 발생하고 있는 부하의 증대에 대처하기 위해, 모터 어시스트 특성에 기초하여 단시간의 어시스트 제어가 종료된 후에 실행된다. 즉, 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)에 의해 어시스트 제어가 금지되어 있지 않은 한에 있어서, 모터 어시스트 제어는 이 기계 어시스트 제어에 앞서 실행된다. 이에 의해, 응답성이 어시스트 제어에 비해 느린 기계 어시스트 제어가, 빈번히 발생하는 돌발적인 부하 증대에 응답하여 발생하는 헌팅 현상이 억제된다. 단, 단기간에서의 모터 어시스트 제어의 반복을 피하기 위해, 모터 어시스트 제어의 종료 후 소정 시간, 다음의 모터 어시스트 제어는 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)에 의해 금지된다.

다음에, 본 발명의 제1 실시 형태의 구체적인 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태에서는, 하이브리드 작업차는, 도 3에 도시한 바와 같은 잘 알려진 형태의 범용 트랙터이다. 이 트랙터의 동력 시스템은 도 4에 모식화하여 도시하고 있다. 트랙터 차체에는 내연 기관(E), 모터 제너레이터(4), 유압 구동식 주클러치(31), 변속 장치(10), 운전부(20) 및 주행 장치(2)로서의 좌우 한 쌍의 전륜(2a)과 후륜(2b) 등이 구비되어 있다. 또한, 차체의 후방부에 작업 장치(9)로서 경운 장치가 승강 기구에 의해 장착되어 있다. 승강 기구는 유압 실린더에 의해 동작한다.

도 4와 도 5에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 트랙터의 내연 기관(E)은 커먼레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진(이하, 엔진 E라고 약칭함)이고, 엔진 제어 기기(60)로서 커먼레일 제어 기기를 구비하고 있다. 변속 장치(10)는 유압 기계식의 무단 변속 장치(이하, HMT라고 약칭함)(12)와 전후진 전환 장치(13)와 복수단의 변속을 행하는 기어 변속 장치(14), 차동 기구(15)를 포함하고, 그 동력은 동력 전달축(30)을 통해, 최종적으로 구동 차륜[전륜(2a) 또는 후륜(2b) 혹은 그 양쪽](2)을 회전시킨다. 전후진 전환 장치(13)와 기어 변속 장치(14)의 각각에는 유압 구동식 변속 클러치(10a)가 구비되어 있다. 또한, 이 엔진 E 및 모터 제너레이터(4)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(30)의 일부를 구성하는 PTO축(90)을 거쳐서 트랙터에 장비된 경운 장치(9)는 회전 동력을 받을 수 있고, 이에 의해 경운 로터가 소정의 경운 깊이로 회전 구동한다.

HMT(12)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(4)로부터의 동력을 받는 경사판(12a)식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터를 포함하는 정유압식 변속 기구(12A)와, 유성 기어 기구(12B)로 구성되어 있다. 유성 기어 기구(12B)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(4)로부터의 동력과 유압 모터로부터의 동력을 입력으로 하여, 그 변속 출력을 후단의 동력 전달축(30)에 공급하도록 구성되어 있다.

이 정유압식 변속 기구(12A)에서는 엔진 E 및 모터 제너레이터(4)로부터의 동력이 펌프축에 입력됨으로써, 유압 펌프로부터 유압 모터에 압유가 공급되고, 유압 모터가 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전 구동되어 모터축을 회전시킨다. 유압 모터의 회전은 모터축을 통해 유성 기어 기구(12B)로 전달된다. 정유압식 변속 기구(12A)는 유압 펌프의 경사판(12a)에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판(12a)의 각도 변경이 행해져, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하고 유압 모터의 회전 속도(시간당 회전수)를 무단계로 변경한다. 그 결과, 유압 모터로부터 유성 기어 기구(12B)에 출력하는 동력의 회전 속도를 무단계로 변경한다. 정유압식 변속 기구(12A)는 경사판(12a)이 중립 상태에 위치됨으로써, 유압 펌프에 의한 유압 모터의 회전을 정지, 결과적으로는 유압 모터로부터 유성 기어 기구(12B)에 대한 출력을 정지한다.

유성 기어 기구(12B)는 선 기어와, 당해 선 기어의 주위에 등간격으로 분산되어 배치된 3개의 유성 기어와, 각 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 3개의 유성 기어에 맞물리는 링 기어와, 전후진 전환 장치(13)에 연결되어 있는 출력축[동력 전달축(30)의 하나]을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진 E측의 동력 전달축(30)에 설치된 출력 기어와 맞물리는 기어부를 형성하고 있음과 함께, 선 기어의 보스부에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(12)는 정유압식 변속 기구(12A)의 경사판(12a)의 각도를 변경함으로써, 구동 차륜인 전륜(2a) 또는 후륜(2b) 혹은 그 양쪽으로의 동력 전달을 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판(12a)의 제어는 변속 제어 유닛(8)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(8a)의 유압 제어에 의해 실현한다. 또한, 상술한 유압 구동식 실린더나 주클러치(31)나 변속 클러치(10a) 등의 유압 액추에이터의 유압원으로서의 유압 펌프 P가 구비되어 있다. 이 유압 펌프 P는 동력 전달축(30)으로부터 회전 동력을 받는 기계식 펌프를 채용해도 되고, 전동 모터로부터 회전 동력을 받는 전동식 펌프를 채용해도 된다. 전동식 펌프의 경우, 그 전동 모터는 유압 제어 유닛(8a)에 의해 제어된다.

변속 제어 유닛(8)에는 변속 장치(10)에 대한 변속 조작(변속비 조정 조작)을 행하기 위한 다양한 제어 기능이 구축되어 있지만, 특히 본 발명에 관계되는 기능은 내연 기관(E)에 있어서의 부하의 증대를 경감시키도록 변속비를 변경하는 기계 어시스트 제어를 실행하는 기능이고, 여기서는, 이 기능을 실현하기 위해, 기계 어시스트를 위한 기계 어시스트 변속비를 산정하는 기계 어시스트 변속비 산정부(80)가 구축되어 있다. 기계 어시스트 변속비 산정부(80)의 간단한 구축 방법의 일례는, 도 5에 모식적으로 도시되어 있지만, 부하량과 현변속비를 입력으로 하여 기계 어시스트에 있어서의 목표 변속비(기계 어시스트 변속비)를 도출하는 맵을 작성하는 것이다. 즉, 부하 정보 생성부(51)에서 생성되는 부하 정보에 포함되는 부하량:L1과 변속 제어 유닛(8)이 스스로 유지하고 있는 현변속비:R1과 변수로서 기계 어시스트 변속비:r을 유도하는 함수:r＝G(L1, R1)를 맵화한다.

변속 제어 유닛(8)은 변속 장치(10)의 변속비를 기계 어시스트 변속비 산정부(80)에서 산정된 기계 어시스트 변속비로 변경하는 변속 제어 신호를 유압 제어 유닛(8a)에 부여한다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, 변속 제어 유닛(8)은 기계 어시스트 변속비 산정부(80)에 의해 산정된 변속비를 실현하기 위해, HMT(12)의 경사판(12a)의 각도를 변경하는 유압 제어 신호를 유압 제어 유닛(8a)으로 보낸다.

이 동력 시스템에 있어서의 모터 제너레이터(4)의 제어, 즉 엔진 E에 대한 토크 어시스트는 동력 관리 유닛(5)에 의해 행해지지만, 여기서는, 이 동력 관리 유닛(5)은 도 1과 도 2를 사용하여 설명한 구성을 유용하고 있다. 동력 관리 유닛(5), 엔진 제어 유닛(6), 차량 상태 검출 유닛(S)도, 각각 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다.

차량 상태 검출 유닛(S)은 트랙터에 배치되어 있는 다양한 센서로부터의 신호나, 운전자에 의해 조작되는 조작기(클러치 페달이나 브레이크 페달)의 상태를 나타내는 조작 입력 신호를 입력하고, 필요에 따라서 신호 변환이나 평가 연산을 행하여, 얻어진 신호나 데이터를 차량 탑재 LAN으로 송출한다.

유압 제어 유닛(8a)에 제어 지령을 부여하는 상부의 전자 디바이스로서, 경운 장치(9)의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛(99)도 유압 제어 유닛(8a)과 접속되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 이 모터 어시스트 특성 산정부(52)에는 어시스트맵 저장부(52a)가 설치되어 있다. 이 어시스트맵 저장부(52a)는 모터 어시스트 특성을 맵화한 모터 어시스트 특성맵 M을 미리 복수 작성하여 저장하거나, 혹은 필요에 따라서 적정한 모터 어시스트 특성맵 M을 작성하여 설정하는 기능을 갖는다. 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 모터 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 도 6의 예에서는, 횡축이 시간이고, 종축이 어시스트 게인이다. 어시스트 게인은 부하 정보로부터 판독한 부하량에 따라서 산정되는 최대 어시스트량(모터 토크)에 대한 비율이고, 0％로부터 100％ 사이의 수치를 취한다. 즉, 최대 어시스트량에 이 모터 어시스트 특성맵 M으로부터 얻어진 어시스트 게인을 승산함으로써, 실제로 모터 제너레이터(4)에 의해 어시스트되는 어시스트량이 구해진다. 이 실시 형태에서의 모터 어시스트 특성은 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 모터 어시스트 특성 영역 S와 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 모터 어시스트 특성 영역 E를 포함한다. 초기 모터 어시스트 특성 영역 S의 시간 간격 t1이 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이고, 종기 모터 어시스트 특성 영역 E의 시간 간격 t2가 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이다. 도시된 모터 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 모터 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 100％에서 일정하고, 종기 모터 어시스트 특성 영역 E는 선형이다. 물론, 그 감소 경향은 임의의 형상을 채용할 수 있다. 또한, 초기 모터 어시스트 특성 영역 S와 종기 모터 어시스트 특성 영역 E의 양쪽의 영역에 있어서 비선형의 그래프를 채용하는 것도 가능하다.

모터 어시스트 특성 산정부(52)는 부하 정보로부터 판독한 부하량과 배터리 정보로부터 판독한 충전량으로부터 최적의 모터 어시스트 특성맵 M을 결정한다. 그 밖의 모터 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 모터 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 10％ 정도로부터 100％ 미만의 범위의 값을 취하고, 종기 모터 어시스트 특성 영역 E는 감소 함수가 되는, 다양한 모터 어시스트 특성이 기술되어 있다. 즉, 실제로 모터 제너레이터(4)에 의해 만들어지는 어시스트량은 부하량 또는 충전량 혹은 그들 양쪽에 의해 그때마다 변동된다.

또한, 이 어시스트 특성에 기초하는 모터 어시스트 제어의 단기간에서의 반복은 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)에 의해 금지된다. 이 모터 어시스트 제어의 반복 금지 시간은 배터리(B)의 충전량에 의해 변경해도 되고, 배터리(B)의 용량에 의해 미리 정해 두어도 된다. 또한, 작업에 의해 가변되어도 된다. 어떻게 하든, 배터리 충전량의 급격한 저하를 초래하지 않도록 설정된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 엔진 E의 후방면측에 모터 제너레이터(4)와 주클러치(31)를 수용하는 모터 하우징(40)이 구비되어 있다. 모터 제너레이터(4)는 엔진 E의 구동력에 의해 발전을 행하는 삼상 교류 발전기의 기능과, 외부로부터 공급되는 전력에 의해 회전 작동하는 삼상 교류 모터의 기능을 더불어 갖는다. 따라서, 인버터부(70)가 배터리(B)로부터의 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 모터 제너레이터(4)에 공급한다. 또한, 인버터부(70)는 모터 제너레이터(4)에서 발전된 삼상 교류 전류를 직류 전류로 변환하고 승압하여 배터리(B)에 공급한다.

도 7로부터 명백한 바와 같이, 엔진 E와 모터 제너레이터(4)와 주클러치(31)가, 이 순서로 구비되어, 엔진 E의 후방부에 연결한 리어 엔드 플레이트(40a)에 대해 모터 하우징(40)이 연결되고, 이에 의해 모터 하우징(40)에 모터 제너레이터(4)와 주클러치(31)가 수용되어 있다.

모터 제너레이터(4)는 영구 자석(41)을 외주에 구비한 로터(42)와, 이 로터(42)를 둘러싸는 위치에 배치된 스테이터(43)로 구성되고, 스테이터(43)는 스테이터 코어의 복수의 티스부(도시하지 않음)에 코일을 권회한 구조를 갖고 있다. 엔진 E의 출력축 Ex(크랭크축)의 축단에 대향하고, 이 출력축 Ex의 회전 축심 X와 동축심이고, 모터 제너레이터(4)의 로터(42)가 배치되고, 이 로터(42) 중 출력축 Ex와 반대측의 면에 주클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)가 배치되고, 출력축 Ex와 로터(42)와 주클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)가 나사 연결되어 있다. 이 베이스 플레이트(31a)는 플라이휠로서의 기능도 갖지만, 상술한 바와 같이, 모터 제너레이터(4)는 플라이휠이 완수하고 있던 관성력 기능을 부분적으로 실행하므로, 종래에 비해 경량화되어 있다.

모터 하우징(40)은 전방부 하우징(40A)과 후방부 하우징(40B)을 분리 가능하게 연결한 구조를 갖고 있고, 모터 제너레이터(4)를 조립할 때에는, 전방부 하우징(40A)의 내면에 스테이터(43)를 구비한 상태에서, 이 전방부 하우징(40A)을 리어 엔드 플레이트(40a)에 연결하고, 다음에, 출력축 Ex의 후단부에 로터(42)가 연결된다.

주클러치(31)는 베이스 플레이트(31a)의 후방면에 연결하는 클러치 커버(31b)의 내부에 클러치 디스크(31c)와, 프레셔 플레이트(31d)와, 다이어프램 스프링(31e)을 배치하여, 클러치 디스크(31c)로부터의 구동력이 전달되는, 동력 전달축(30)의 하나의 구성 요소로서의 클러치축(30a)을 구비하고 있고, 도시되어 있지 않은 클러치 페달에 의해 조작된다.

클러치축(30a)은 후방부 하우징(40B)에 대해 회전 축심 X를 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 클러치 디스크(31c)는 스플라인 구조에 의해 클러치축(30a)에 대해 토크 전동 가능하고, 또한 회전 축심 X를 따라서 변위 가능하게 지지되고, 다이어프램 스프링(31e)은 프레셔 플레이트(31d)를 통해 클러치 온 방향으로의 가압력을 클러치 디스크(31c)에 작용시키는 구성을 갖고 있다. 또한, 클러치축(30a)의 동력은 기어 전동 기구를 통해 변속 장치(10)의 입력축이 되는, 동력 전달축(30)의 하나의 구성 요소로서의 중간 전동축(30b)에 전달된다.

트랙터에 탑재되어 있는 배터리(B)의 용량은 한정된 것이고, 작업 주행 중인 토크 어시스트에는 상당한 전력 소비가 요구되므로, 작업 중에 어시스트 제어가 반복되면, 배터리(B)의 충전량이 바로 없어져 버린다. 이를 회피하기 위해, 모터 제너레이터(4)에 의한 어시스트는 배터리(B)의 충전량을 고려하면서 단시간만큼 실행하여, 배터리(B)의 충전량이 소정 미만으로 되면, 모터 어시스트 제어는 중지하는 것이 필요해진다.

이로 인해, 이 실시 형태에서는 부하 정보 생성부(51)에 의해 생성된 부하 정보에 포함되어 있는 부하량(엔진 부하율, 회전수 저하량)과, 배터리 관리부(54)로부터 보내져 오는 배터리 정보에 포함되어 있는 충전량에 기초하여, 모터 어시스트 제어 금지 결정부(53)가, 어시스트 제어의 허가와 금지를 판정한다. 그때 사용되는 판정맵의 일례가 도 8에 도시되어 있다. 이 판정맵으로부터 이해할 수 있는 것은, 원칙적으로는 충전량이 충분하지 않은 한 어시스트 제어는 행해지지 않도록 하고 있다. 예를 들어, 충전량이 80％ 정도인 곳을 어시스트 판정 라인으로 하고, 그 이하에서는 토크 어시스트를 행하지 않아, 배터리(B)가 방전되어 버리는 것을 피하도록 하고 있다. 그러나, 엔진 부하율이 100％에 가까워지면, 엔진 스톨의 가능성이 생기므로, 충전량이 80％ 이하라도 어시스트 제어를 허가한다. 그때, 엔진 부하율이 90％로부터 100％에 걸쳐서 어시스트 판정 라인을 경사지게 하고, 즉 엔진 부하율이 소정량(여기서는 약 90％ 이상)에 있어서, 엔진 부하율이 높을수록 충전량이 낮은 상태라도 어시스트 제어가 허가된다. 엔진 부하율이 100％에서는, 충전량이 30％ 정도라도 어시스트 제어가 허가된다. 이 판정맵에서는, 어시스트 판정 라인은 띠 형상으로 되어 있고, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선보다 위의 영역은 어시스트 구동 영역이고, 어시스트 제어가 허가된다. 어시스트 판정 라인의 하측 경계선보다 아래의 영역은 충전 구동 영역이다. 또한, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선과 하측 경계선으로 둘러싸인 어시스트 판정대는 어시스트 제어도, 충전도 행하지 않는 버퍼 영역이고, 이 실시 형태에서는, 이 버퍼 영역을 제로 토크 구동 제어가 행해지는 제로 토크 구동 영역으로 하고 있다. 충전 구동 영역과 제로 토크 구동 영역에서는, 어시스트 제어는 금지된다.

〔제1 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 엔진 E에 작용하는 부하를 검출하기 위해 엔진 회전수 내지는 전동축 회전수를 이용하고 있었지만, 작업 장치(9)에 직접 부하 검출 센서를 설치하고, 이 부하 검출 신호를 사용하여, 어시스트 제어의 필요 여부를 판정해도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 엔진 E와 모터 제너레이터(4)가 직결되어 있고, 그 후에 주클러치(31)가 장착되어, 동력 전달축(30)에 동력이 전달되고 있었지만, 이것 대신에, 엔진 E와 모터 제너레이터(4) 사이에 주클러치(31)를 장착해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 변속 장치(10)에 HMT(12)를 사용한 무단 변속이 채용되어 있었지만, 다단 기어식 변속 장치를 사용한 다단 변속을 채용해도 된다.

(4) 모터 어시스트 특성으로서, 작업 장치(9)의 타입 및 그 사용 형태에 각각 최적화된 개별의 모터 어시스트 특성을 미리 작성하여, 그것을 적절하게 선택하도록 해도 된다. 예를 들어, 작업차에 장착되는 작업 장치(9)의 종별을 검지하는 작업 장치 종별 검지부, 혹은 수동의 작업 장치 종별 설정부를 설치하고, 실제로 장착되어 이용되는 작업 장치(9)의 종별을 보조 파라미터로 하여 모터 어시스트 특성 산정부(52)에 부여한다. 이에 의해, 모터 어시스트 특성 산정부(52)는 사용 작업 장치종에 따라서 적절한 모터 어시스트 특성을 결정할 수 있다.

(5) 상술한 실시 형태에서는, 모터 어시스트 제어가 종료된 후 기계 어시스트 제어가 개시되어 있었지만, 모터 어시스트 제어의 도중에 모터 어시스트 제어와 기계 어시스트 제어를 소정의 어시스트 비율로 동시에 실행시켜도 된다. 특히, 모터 어시스트 제어로부터 기계 어시스트 제어로의 이행 시에 있어서, 모터 어시스트 제어의 어시스트 비율을 감소시켜 감과 함께 기계 어시스트 제어의 어시스트 비율을 증가시켜 가는 혼합 제어도 적합하다. 또한, 배터리 충전량이 적은 경우에는, 모터 어시스트 제어의 어시스트를 기계 어시스트 제어의 어시스트로 보충하는 제어 방법도 본 발명에 포함되는 것이다. 즉, 모터 어시스트 제어가 기계 어시스트 제어에 우선한다는 것은, 모터 어시스트 제어가 주가 되고 기계 어시스트 제어가 종이 되는 혼합 어시스트 제어도 포함되는 것이다.

〔제2 실시 형태〕

이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 하이브리드 작업차의 구체적인 실시 형태를 설명하기 전에, 도 9를 사용하여 본 발명에서 채용되어 있는 동력 시스템의 기본 구성을 설명한다.

이 하이브리드 작업차는, 구동원으로서, 내연 기관(E) 및 모터 제너레이터(204)를 구비하여, 차륜이나 크롤러에 의해 구성되는 주행 장치(202)에 의해 주행하면서, 차체에 장착된 작업 장치(209)를 사용하여 주행 작업을 행한다. 구동원으로부터의 동력을 전달하는 파워 트레인인 동력 전달 수단(201)에는 구동원으로부터의 동력의 전달을 온 오프하는 주클러치(231)와, 작업 장치(209)에 동력을 전달하는 PTO축(290)과, 주행 장치(202)에 동력을 전달하는 동력 전달축(230)과, 변속 장치(210)가 포함되어 있다. 또한, PTO축(290)에는 동력 전달을 온 오프하는 PTO 클러치(291)가 개재 장착되어 있다.

모터 제너레이터(204)는 배터리(B)를 전력 공급원으로 하여 회전 동력을 만들고, 내연 기관(E)과 협동하여 하이브리드 작업차를 주행시키는 것이지만, 내연 기관(E)에 의해 구동되는 상황 하, 혹은 하이브리드 작업차가 감속하고 있는 상황 하, 혹은 내리막길을 관성 주행하고 있는 상황 하에 있어서는, 이 모터 제너레이터(204)는 배터리(B)에 전력을 공급하는 발전기로서 기능할 수 있다.

내연 기관(E)의 회전 제어는 전자 거버너 기구나 커먼레일 기구 등의 엔진 제어 기기(260)를 통해 엔진 제어 유닛(206)에 의해 행해진다. 모터 제너레이터(204)의 구동 제어는 인버터부(270)를 통해 모터 제어 유닛(207)에 의해 행해진다. 엔진 제어 유닛(206)은 내연 기관(E)의 연료 분사량 등을 제어하기 위한 컴퓨터 유닛이고, 내연 기관(E)의 회전수를 일정하게 유지하도록 엔진 제어 기기(260)를 제어하는 정속 제어 기능을 갖는다. 모터 제어 유닛(207)도 마찬가지로 컴퓨터 유닛이고, 모터 제너레이터(204)의 회전수나 토크를 제어하기 위해 인버터부(270)에 제어 신호를 부여한다. 또한, 모터 제어 유닛(207)은 모터 제너레이터(204)에 대한 구동 모드로서, 동력 전달축(230)에 동력을 출력하는 어시스트 구동 모드와, 배터리(B)에 충전 전력을 출력하는 충전 구동 모드를 구비하고 있다. 또한, 동력 전달축(230)에 대해 영향을 미치지 않는 제로 토크 구동 모드도 있으면 바람직하다.

인버터부(270)는, 잘 알려져 있는 바와 같이, 배터리(B)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터 제너레이터(204)에 공급하여, 모터 제너레이터(204)가 발전기로서 동작할 때에는, 배터리(B)에 직류 전압을 공급하기 위한 정류기 및 전압 조정 장치로서의 기능도 완수한다. 즉, 배터리(B)는 모터 제너레이터(204)에 인버터부(270)를 통해 전력을 공급하는 방전 프로세스로 동작함과 함께, 모터 제너레이터(204)가 발전기로서 동작할 때에는 모터 제너레이터(204)가 발전하는 전력에 의해 충전되는 충전 프로세스로 동작한다.

동력 관리 유닛(205)은 엔진 제어 유닛(206)과 모터 제어 유닛(207)에 제어 지령을 부여함으로써, 모터 제너레이터(204)가 내연 기관(E)에 대해 어시스트하는 어시스트 제어를 관리하는 것이다. 동력 관리 유닛(205)은 부하 정보 생성부(251)와, 어시스트 특성 결정부(252)와, 어시스트 제어 금지 결정부(253), 배터리 관리부(254)와, 운전 모드 선택부(255)를 포함하고 있다.

정속 제어 모드에서의 내연 기관(E)의 운전 자체는 잘 알려져 있지만, 작업 장치(209)의 작업 상황이나 주행 장치(202)가 접지하고 있는 지면 상황에 의해, 급격한 부하가 동력 전달축(230)에 가해져, 결과적으로 내연 기관(E)의 회전수를 저하시키는 사태가 발생한다. 그때, 엔진 제어 기기(260)에 의한 정속 제어의 지연이나, 내연 기관(E) 자체의 출력 부족 등의 원인으로, 내연 기관(E)의 회전수의 저하(차속의 저하), 극단적인 경우에는 내연 기관(E)의 정지(엔진 스톨)가 발생한다. 이를 회피하기 위해, 동력 전달축(230)에 가해지는 부하, 결과적으로는 내연 기관(E)에 가해지는 회전 부하를 검지하고, 그 부하를 적어도 부분적으로 상쇄하기 위해 모터 제너레이터(204)가 단시간만큼 구동되어, 내연 기관(E)의 돌발적인 부하 증대에 대처할 수 있도록, 내연 기관(E)을 어시스트하는 어시스트 제어가 실행된다. 이 어시스트 제어를 위해, 부하 정보 생성부(251)와, 어시스트 특성 결정부(252)가 기능한다.

부하 정보 생성부(251)는 내연 기관(E) 내지는 동력 전달축(230)이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를, 엔진 제어 유닛(206)으로부터 부여되는 엔진 제어 정보, 또는 각종 센서에 의한 검출 정보로부터 취출되는 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 부하 정보 생성부(251)에서 이용되는 입력 파라미터로서는, 내연 기관(E)의 회전수(회전 속도), 동력 전달축(230)의 회전수(회전 속도), 엔진 제어 유닛(206)에 의해 산정된 엔진 토크, 동력 전달축(230)의 토크, 차속, 작업 장치(209)의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더로의 작용력 등)를 들 수 있지만, 실제로 이용되는 입력 파라미터는 작업차에 장비되어 있는 센서에 의존한다. 동력 전달축(230)의 회전 검출 센서나 차속 센서는 표준 장비되어 있을 가능성이 높으므로, 입력 파라미터로서, 동력 전달축(230)의 회전 속도 변동값이나 차속 변동값을 사용하면 바람직하다. 이들 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 유닛(S)을 통해 보내져 온다. 부하 정보 생성부(251)는 돌발적인 회전 부하의 증대를 검지하기 위해, 경시적인 회전 부하의 미분값 또는 차분값에 기초하여 돌발적인 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 되지만, 간단히 임계값 판정만으로 어시스트 제어의 트리거가 되는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 된다.

어시스트 특성 결정부(252)는 부하 정보 생성부(251)에 의해 생성된 부하 정보에 기초하여, 모터 제너레이터(204)를 사용한 내연 기관(E)의 어시스트 제어를 실행하기 위해, 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 어시스트 특성을 결정한다. 모터 제어 유닛(207)은 어시스트 특성 결정부(252)에서 결정된 어시스트 특성에 기초하여 인버터부(270)를 통해 모터 제너레이터(204)를 제어한다. 어시스트 제어가 연속적으로 실행되는 것을 방지하기 위해, 어시스트 제어 금지 결정부(253)는 어시스트 특성 결정부(252)로부터의 어시스트 제어 정보에 기초하여, 어시스트 제어가 실행된 후의 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행을 금지한다.

배터리 관리부(254)는 배터리(B)의 충전량을 산정한다. 그때, 배터리(B)가 컴퓨터를 구비한 지능적인 배터리 유닛으로서 구성되어 있으면, 배터리(B)로부터의 배터리 정보에 기초하여 배터리의 충전량을 산정하고, 그렇지 않은 경우는 배터리 상태 검출 센서로부터의 신호를 받은 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터의 배터리 정보에 기초하여 배터리(B)의 충전량을 산정한다. 어시스트 제어 금지 결정부(253)는 배터리 정보에 기초하여, 배터리(B)의 충전량이 소정값 미만으로 되면, 배터리 방전을 방지하기 위해, 모터 제너레이터(204)에 의한 내연 기관(E)의 어시스트를 금지하는 기능도 갖는다.

운전 모드 선택부(255)는 PTO축(290)으로부터 일정 회전수의 회전 동력을 취출하여 작업에 이용하는 작업 장치(209)를 사용한 작업 시나, 작업차를 소정 속도로 주행(크루징 주행)시킬 때 사용되는 회전수를 일정하게 유지하는 정속 제어 모드를 설정한다. 이 정속 제어 모드가 설정되면, 엔진 제어 유닛(206)은 내연 기관(E)의 회전수를 설정된 소정값으로 유지하도록 엔진 제어 기기(260)를 제어한다.

모터 제너레이터(204)에 의한 어시스트 제어에 있어서의 정보의 기본적인 흐름이 도 10에 도시되어 있다. 우선, 엔진 제어 유닛(206)은 엔진 제어 기기(260)에 액셀러레이터 설정 디바이스에서 설정된 설정값에 기초하는 엔진 제어 신호를 보내고 있다. 이 엔진 제어 신호에 기초하여 연료 분사량 등이 조정되어, 내연 기관(E)이 구동된다. 내연 기관(E)의 회전수의 변동은 외부 인자의 변동, 즉 주행 부하나 작업 부하 등의 부하 변동에 의해 발생하므로, 그 부하 변동량에 의해 회전수의 예측할 수 없는 저하나 엔진 스톨이 발생하지 않도록, 연료 분사량 등을 조정하여, 토크를 크게 한다. 그러나, 내연 기관(E)의 정격 출력은 통상 작업에서 요구되는 최대의 토크에 맞추고 있으므로, 예측할 수 없는 돌발적인 부하 증대가 발생한 경우, 회전수의 저하, 최악의 경우 엔진 스톨에 이르게 되어 버린다. 이를 피하기 위해, 모터 제어 유닛(207)이 인버터부(270)로 어시스트 신호를 보내고, 모터 제너레이터(204)를 사용하여, 부하 증대 시에 내연 기관(E)을 어시스트한다.

부하 정보 생성부(251)는 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터 보내져 오는 차량 상태 정보, 혹은 엔진 제어 기기(260)로부터 보내져 오는 엔진 상태 정보에 기초하여 부하량을 포함하는 부하 정보를 생성하여, 어시스트 특성 결정부(252)로 보낸다. 배터리 관리부(254)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량(일반적으로 SOC라고 칭하고 있음)을 산정하고, 이 충전량을 포함하는 배터리 정보를 어시스트 특성 결정부(252) 및 어시스트 제어 금지 결정부(253)로 보낸다.

어시스트 특성 결정부(252)는 부하 정보로부터 판독한 부하량:L과, 배터리 정보로부터 판독한 충전량:SC에 기초하여, 적절한 어시스트 특성:W(t)를 결정한다. 이 어시스트 특성은, W(t)＝Γ〔L, SC〕 등의 일반식으로부터 도출되는 것이다. 즉, 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 실제로는, 복수의 어시스트 특성을 맵화하여 저장해 두고, 부하량:L과 충전량:SC로부터 최적의 어시스트 특성을 선택하는 구성이 적합하다.

어시스트 특성이 결정되면, 모터 제어 유닛(207)이 이 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하고, 인버터부(270)를 통해 모터 제너레이터(204)를 구동 제어하여, 동력 전달축(230)에 발생한 부하의 증대를 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 빠르기 때문에, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하의 증대가 발생해도, 그것에 의해 회전수의 저하가 회피된다. 부하 증대가 지속된 경우나 배터리(B)의 충전량에 여유가 없는 경우에는, 후술하는 변속 장치(210)에 있어서의 변속비의 조정으로 대처하게 된다.

또한, 모터 제어 유닛(207)은 어시스트 제어 이외에, 발전 지령을 인버터부(270)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(204)를 제네레이터로서 기능시켜, 배터리(B)를 충전할 수 있다. 또한, 모터 제어 유닛(207)이 제로 토크 제어 신호를 인버터부(270)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(204)는 제로 토크 구동을 행한다.

변속 제어 유닛(208)에는 내연 기관(E)에 있어서의 부하의 증대를 경감시키도록 변속비를 변경하는 부하 추종 변속비 제어를 실행하는 부하 추종 변속비 제어부(280)가 포함되어 있다. 이 부하 추종 변속비 제어는 내연 기관(E)에 발생하고 있는 부하의 증대에 대처하기 위해, 어시스트 특성에 기초하여 단시간의 어시스트 제어가 종료된 후에 실행된다. 즉, 어시스트 제어 금지 결정부(253)에 의해 어시스트 제어가 금지되어 있지 않은 한에 있어서, 어시스트 제어는 이 부하 추종 변속비 제어에 앞서 실행된다. 이에 의해, 응답성이 어시스트 제어에 비해 느린 부하 추종 변속비 제어가, 빈번히 발생하는 돌발적인 부하 증대에 응답하여 발생하는 헌팅 현상을 피할 수 있다. 단, 연속된 어시스트 제어를 피하기 위해, 부하 증대가 지속되고 있는 경우에는, 어시스트 제어의 종료 후의 소정 시간, 다음의 어시스트 제어는 어시스트 제어 금지 결정부(253)에 의해 금지된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태의 구체적인 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태에서는, 하이브리드 작업차는, 도 11에 도시한 바와 같은 잘 알려진 형태의 범용 트랙터이다. 이 트랙터의 동력 시스템은 도 12에 모식화하여 도시되어 있다. 트랙터 차체에는 내연 기관(E), 모터 제너레이터(204), 유압 구동식 주클러치(231), 변속 장치(210), 운전부(220) 및 주행 장치(202)로서의 좌우 한 쌍의 전륜(202a)과 후륜(202b) 등이 구비되어 있다. 또한 차체의 후방부에 작업 장치(209)로서 경운 장치가 승강 기구에 의해 장착되어 있다. 승강 기구는 유압 실린더에 의해 동작한다.

도 12와 도 13에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 트랙터의 내연 기관(E)은 커먼레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진(이하, 엔진 E라고 약칭함)이고, 엔진 제어 기기(260)로서 커먼레일 제어 기기를 구비하고 있다. 변속 장치(210)는 유압 기계식의 무단 변속 장치(이하, HMT라고 약칭함)(212)와 전후진 전환 장치(213)와 복수단의 변속을 행하는 기어 변속 장치(214), 차동 기구(215)를 포함하고, 그 동력은 동력 전달축(230)을 통해, 최종적으로 구동 차륜[전륜(202a) 또는 후륜(202b) 혹은 그 양쪽](202)을 회전시킨다. 전후진 전환 장치(213)와 기어 변속 장치(214)의 각각에는 유압 구동식 변속 클러치(210a)가 구비되어 있다. 또한, 이 엔진 E 및 모터 제너레이터(204)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(230)의 일부를 구성하는 PTO축(290)을 거쳐서 트랙터에 장비된 경운 장치(209)는 회전 동력을 받을 수 있고, 이에 의해 경운 로터가 소정의 경운 깊이로 회전 구동한다.

HMT(212)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(204)로부터의 동력을 받는 경사판(212a)식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터를 포함하는 정유압식 변속 기구(212A)와, 유성 기어 기구(212B)로 구성되어 있다. 유성 기어 기구(212B)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(204)로부터의 동력과 유압 모터로부터의 동력을 입력으로 하여, 그 변속 출력을 후단의 동력 전달축(230)에 공급하도록 구성되어 있다.

이 정유압식 변속 기구(212A)에서는 엔진 E 및 모터 제너레이터(204)로부터의 동력이 펌프축에 입력됨으로써, 유압 펌프로부터 유압 모터에 압유가 공급되고, 유압 모터가 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전 구동되어 모터축을 회전시킨다. 유압 모터의 회전은 모터축을 통해 유성 기어 기구(212B)에 전달된다. 정유압식 변속 기구(212A)는 유압 펌프의 경사판(212a)에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판(212a)의 각도 변경이 행해져, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하고 유압 모터의 회전 속도(시간당 회전수)를 무단계로 변경한다. 그 결과, 유압 모터로부터 유성 기어 기구(212B)에 출력하는 동력의 회전 속도를 무단계로 변경한다. 정유압식 변속 기구(212A)는 경사판(212a)이 중립 상태에 위치됨으로써, 유압 펌프에 의한 유압 모터의 회전을 정지, 결과적으로는 유압 모터로부터 유성 기어 기구(212B)에 대한 출력을 정지한다.

유성 기어 기구(212B)는 선 기어와, 당해 선 기어의 주위에 등간격으로 분산하여 배치된 3개의 유성 기어와, 각 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 3개의 유성 기어에 맞물리는 링 기어와, 전후진 전환 장치(213)에 연결되어 있는 출력축[동력 전달축(230)의 하나]을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진 E측의 동력 전달축(230)에 설치된 출력 기어와 맞물리는 기어부를 형성하고 있음과 함께, 선 기어의 보스부에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(212)는 정유압식 변속 기구(212A)의 경사판(212a)의 각도를 변경함으로써, 구동 차륜인 전륜(202a) 또는 후륜(202b) 혹은 그 양쪽으로의 동력 전달을, 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판(212a) 제어는 변속 제어 유닛(208)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(208a)의 유압 제어에 의해 실현한다. 또한, 상술한 유압 구동식 실린더나 주클러치(231)나 변속 클러치(210a) 등의 유압 액추에이터의 유압원으로서의 유압 펌프 P가 구비되어 있다. 이 유압 펌프 P는 동력 전달축(230)으로부터 회전 동력을 받는 기계식 펌프를 채용해도 되고, 전동 모터로부터 회전 동력을 받는 전동식 펌프를 채용해도 된다. 전동식 펌프의 경우, 그 전동 모터는 유압 제어 유닛(208a)에 의해 제어된다.

변속 제어 유닛(208)에는 변속 장치(210)에 대한 변속 조작을 행하기 위한 다양한 제어 기능이 구축되어 있지만, 특히 본 발명에 관계되는 기능은 내연 기관(E)에 있어서의 부하의 증대를 경감시키도록 변속비를 변경하는 부하 추종 변속비 제어를 실행하는 기능이다. 그 기능은 부하 추종 변속비 제어부(280)에 의해 구축되어 있다. 여기서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 부하 추종 변속비 제어부(280)는 HMT(212)의 경사판(212a)의 각도를 바꿈으로써, 변속비를 바꾸고 있다.

이 동력 시스템에 있어서의 모터 제너레이터(204)의 제어, 즉 엔진 E에 대한 토크 어시스트는 동력 관리 유닛(205)에 의해 행해지지만, 여기서는, 이 동력 관리 유닛(205)은, 도 9와 도 10을 사용하여 설명한 구성을 유용하고 있다. 동력 관리 유닛(205), 엔진 제어 유닛(206), 차량 상태 검출 유닛(S)도, 각각 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다.

유압 제어 유닛(208a)에 제어 지령을 부여하는 상부의 전자 디바이스로서, 변속 장치(210)에 있어서의 변속 조작을 위한 변속 제어 유닛(208)이나 경운 장치(209)의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛(299)이 유압 제어 유닛(208a)과 접속되어 있다. 변속 제어 유닛(208)이나 작업 장치 제어 유닛(299)도 차량 탑재 LAN에 연결되어 있고, 그 밖의 유닛 사이에서 데이터 교환이 가능하다.

도 14에 도시한 바와 같이, 이 어시스트 특성 결정부(252)에는 어시스트 특성맵 저장부(252a)가 설치되어 있다. 이 어시스트 특성맵 저장부(252a)는 어시스트 특성을 맵화한 어시스트 특성맵 M을 미리 복수 작성하여 저장하거나, 혹은 필요에 따라서 적정한 어시스트 특성맵 M을 작성하여 설정하는 기능을 갖는다. 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 도 14의 예에서는, 횡축이 시간이고, 종축이 어시스트 게인이다. 어시스트 게인은 부하 정보로부터 판독한 부하량에 따라서 산정되는 최대 어시스트량(모터 토크)에 대한 비율이고, 0％로부터 100％ 사이의 수치를 취한다. 즉, 최대 어시스트량에 이 어시스트 특성맵 M으로부터 얻어진 어시스트 게인을 승산함으로써, 실제로 모터 제너레이터(204)에 의해 어시스트되는 어시스트량이 구해진다. 이 실시 형태에서의 어시스트 특성은 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 어시스트 특성 영역 S와 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 어시스트 특성 영역 E를 포함한다. 초기 어시스트 특성 영역 S의 시간 간격 t1이 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이고, 종기 어시스트 특성 영역 E의 시간 간격 t2가 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이다. 도시된 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 100％로 일정하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 선형이다. 물론, 그 감소 경향은 임의의 형상을 채용할 수 있다. 또한, 초기 어시스트 특성 영역 S와 종기 어시스트 특성 영역 E의 양쪽의 영역에 있어서 비선형의 그래프를 채용하는 것도 가능하다. 어시스트 특성 결정부(252)는 부하 정보로부터 판독한 부하량과 배터리 정보로부터 판독한 충전량으로부터 최적의 어시스트 특성맵 M을 결정한다. 그 밖의 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 10％ 정도로부터 100％ 미만의 범위의 값을 취하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 감소 함수가 되는, 다양한 어시스트 특성이 기술되어 있다. 즉, 실제로 모터 제너레이터(204)에 의해 만들어지는 어시스트량은, 부하량 또는 충전량 혹은 그들 양쪽에 의해 그때마다 변동된다. 또한, 이 어시스트 특성에 기초하는 어시스트 제어가 연속된 실행은, 어시스트 제어 금지 결정부(253)에 의해 금지된다. 어시스트 제어의 실행 간격, 즉 금지 시간은 배터리(B)의 충전량에 의해 변경해도 되고, 배터리(B)의 용량에 의해 미리 정해 두어도 된다. 또한, 작업에 의해 가변되어도 된다. 어떻게 하던, 배터리 충전량의 급격한 저하를 초래하지 않도록 설정된다.

도 15에 도시한 바와 같이, 엔진 E의 후방면측에 모터 제너레이터(204)와 주클러치(231)를 수용하는 모터 하우징(240)이 구비되어 있다. 모터 제너레이터(204)는 엔진 E의 구동력에 의해 발전을 행하는 삼상 교류 발전기의 기능과, 외부로부터 공급되는 전력에 의해 회전 작동하는 삼상 교류 모터의 기능을 더불어 갖는다. 따라서, 인버터부(270)가 배터리(B)로부터의 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 모터 제너레이터(204)에 공급한다. 또한, 인버터부(270)는 모터 제너레이터(204)에서 발전된 삼상 교류 전류를 직류 전류로 변환하고 승압하여 배터리(B)에 공급한다.

도 15로부터 명백한 바와 같이, 엔진 E와 모터 제너레이터(204)와 주클러치(231)가, 이 순서로 구비되고, 엔진 E의 후방부에 연결한 리어 엔드 플레이트(240a)에 대해 모터 하우징(240)이 연결되고, 이에 의해 모터 하우징(240)에 모터 제너레이터(204)와 주클러치(231)가 수용되어 있다.

모터 제너레이터(204)는 영구 자석(241)을 외주에 구비한 로터(242)와, 이 로터(242)를 둘러싸는 위치에 배치된 스테이터(243)로 구성되고, 스테이터(243)는 스테이터 코어의 복수의 티스부(도시하지 않음)에 코일을 권회한 구조를 갖고 있다. 엔진 E의 출력축 Ex(크랭크축)의 축단에 대향하고, 이 출력축 Ex의 회전 축심 X와 동축심이고, 모터 제너레이터(204)의 로터(242)가 배치되고, 이 로터(242) 중 출력축 Ex와 반대측의 면에 주클러치(231)의 베이스 플레이트(231a)가 배치되고, 출력축 Ex와 로터(242)와 주클러치(231)의 베이스 플레이트(231a)가 나사 연결되어 있다. 이 베이스 플레이트(231a)는 플라이휠로서의 기능도 갖지만, 상술한 바와 같이, 모터 제너레이터(204)는 플라이휠이 완수하고 있던 관성력 기능을 부분적으로 실행하므로, 종래에 비해 경량화되어 있다.

모터 하우징(240)은 전방부 하우징(240A)과 후방부 하우징(240B)을 분리 가능하게 연결한 구조를 갖고 있고, 모터 제너레이터(204)를 조립할 때에는, 전방부 하우징(240A)의 내면에 스테이터(243)를 구비한 상태에서, 이 전방부 하우징(240A)을 리어 엔드 플레이트(240a)에 연결하고, 다음에, 출력축 Ex의 후단부에 로터(242)가 연결된다.

주클러치(231)는 베이스 플레이트(231a)의 후방면에 연결하는 클러치 커버(231b)의 내부에 클러치 디스크(231c)와, 프레셔 플레이트(231d)와, 다이어프램 스프링(231e)을 배치하여, 클러치 디스크(231c)로부터의 구동력이 전달되는, 동력 전달축(230)의 하나의 구성 요소로서의 클러치축(230a)을 구비하고 있고, 도시되어 있지 않은 클러치 페달에 의해 조작된다.

클러치축(230a)은 후방부 하우징(240B)에 대해 회전 축심 X를 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 클러치 디스크(231c)는 스플라인 구조에 의해 클러치축(230a)에 대해 토크 전동 가능하고, 또한 회전 축심 X에 따라서 변위 가능하게 지지되고, 다이어프램 스프링(231e)은 프레셔 플레이트(231d)를 통해 클러치 온 방향으로의 가압력을 클러치 디스크(231c)에 작용시키는 구성을 갖고 있다. 또한, 클러치축(230a)의 동력은 기어 전동 기구를 통해 변속 장치(210)의 입력축이 되는, 동력 전달축(230)의 하나의 구성 요소로서의 중간 전동축(230b)에 전달된다.

엔진 E와 모터 제너레이터(204)의 구동 제어는, 도 9를 사용하여 설명한 바와 같이 동력 관리 유닛(205)에 의해 행해진다. 엔진 제어 기기(260)로서의 커먼레일식 연료 분사 기기에 의한 연료 분사를 제어하기 위해 엔진 제어 유닛(206)은 액셀러레이터 페달 센서로부터의 신호, 엔진 회전 신호, 커먼레일 내의 연료 압력 신호, 흡기 부위의 흡기압 신호 등을 취득하여, 인젝터의 작동 타이밍을 정하는 제어를 행한다. 이와 같은 구성으로부터 엔진 제어 유닛(206)은 엔진 E의 부하율(엔진 부하율)을 산정하는 것도 가능하다. 이 엔진 부하율을 부하 정보 생성부(251)는 어시스트 제어를 위해 이용할 수 있다.

또한, 부하 정보 생성부(251)는 엔진이 받는 회전 부하의 증대를 검지하기 위해, 동력 전달축(230)의 회전수(회전 속도)의 변동을 이용하는 것도 가능하다. 그와 같은 경우, 동력 전달축(230)의 회전수를 검출하는 회전 속도 센서 S1은, 이 실시 형태에서는 모터 하우징(240)의 벽면을 관통하는 구멍에 삽입 관통되어, 하단부의 센싱부를 주클러치(231)의 베이스 플레이트(231a)의 외주면 근처에 위치하고 있다. 즉, 회전 속도 센서 S1은 자속 밀도의 변화로부터 베이스 플레이트(231a)의 회전을 카운트하는 픽업형으로서 구성되어 있다. 물론, 회전 속도 센서 S1로서 광학식의 것을 채용해도 되고, 동력 전달축(230)의 회전수를 검출하는 구성을 채용해도 된다.

트랙터에 탑재되어 있는 배터리(B)의 용량은 한정된 것이고, 작업 주행 중의 토크 어시스트에는 상당한 전력 소비가 요구되므로, 작업 중에 어시스트 제어가 반복되면, 배터리(B)의 충전량이 바로 없어져 버린다. 이를 회피하기 위해, 모터 제너레이터(204)에 의한 어시스트는 배터리(B)의 충전량을 고려하면서 실행하는 것이 필요해진다.

이로 인해, 이 실시 형태에서는 부하 정보 생성부(251)에 의해 생성된 부하 정보에 포함되어 있는 부하량(엔진 부하율, 회전수 저하량)과, 배터리 관리부(254)로부터 보내져 오는 배터리 정보에 포함되어 있는 충전량에 기초하여, 어시스트 제어 금지 결정부(253)가, 어시스트 제어의 허가와 금지를 판정한다. 그때 사용되는 판정맵의 일례가 도 8에 도시되어 있다. 이 판정맵으로부터 이해할 수 있는 것은, 원칙적으로는 충전량이 충분하지 않은 한 어시스트 제어는 행해지지 않도록 하고 있다. 예를 들어, 충전량이 80％ 정도인 곳을 어시스트 판정 라인으로 하고, 그 이하에서는 토크 어시스트를 행하지 않고, 배터리(B)가 방전되어 버리는 것을 피하도록 하고 있다. 그러나, 엔진 부하율이 100％에 가까워지면, 엔진 스톨의 가능성이 생기므로, 충전량이 80％ 이하라도 어시스트 제어를 허가한다. 그때, 엔진 부하율이 90％로부터 100％에 걸쳐서 어시스트 판정 라인을 경사지게 하고, 즉 엔진 부하율이 소정량(여기서는 약 90％ 이상)에 있어서, 엔진 부하율이 높을수록 충전량이 낮은 상태에서도 어시스트 제어가 허가된다. 엔진 부하율이 100％에서는, 충전량이 30％ 정도라도 어시스트 제어가 허가된다. 이 판정맵에서는 어시스트 판정 라인은 띠 형상으로 되어 있고, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선보다 위의 영역은 어시스트 구동 영역이고, 어시스트 제어가 허가된다. 어시스트 판정 라인의 하측 경계선보다 아래의 영역은 충전 구동 영역이다. 또한, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선과 하측 경계선으로 둘러싸인 어시스트 판정대는 어시스트 제어도 충전도 행하지 않는 버퍼 영역이고, 이 실시 형태에서는 이 버퍼 영역을 제로 토크 구동 제어가 행해지는 제로 토크 구동 영역으로 하고 있다. 충전 구동 영역과 제로 토크 구동 영역에서는, 어시스트 제어는 금지된다.

〔제2 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 엔진 E에 작용하는 부하를 검출하기 위해 엔진 회전수 내지는 전동축 회전수를 이용하고 있었지만, 작업 장치(209)에 직접 부하 검출 센서를 설치하고, 이 부하 검출 신호를 사용하여, 어시스트 제어의 필요 여부를 판정해도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 엔진 E와 모터 제너레이터(204)가 직결되어 있고, 그 후방에 주클러치(231)가 장착되어, 동력 전달축(230)에 동력이 전달되고 있었지만, 이것 대신에, 엔진 E와 모터 제너레이터(204) 사이에 주클러치(231)를 장착해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 변속 장치(210)에 HMT(212)를 사용한 무단 변속이 채용되어 있었지만, 다단 기어식 변속 장치를 사용한 다단 변속을 채용해도 된다.

(4) 어시스트 특성으로서, 작업 장치(209)의 타입 및 그 사용 형태에 각각 최적화된 개별의 어시스트 특성을 미리 작성하고, 그것을 적절하게 선택하도록 해도 된다. 예를 들어, 작업차에 장착되는 작업 장치(209)의 종별을 검지하는 작업 장치 종별 검지부 혹은 수동의 작업 장치 종별 설정부를 설치하여, 실제로 장착되어 이용되는 작업 장치(209)의 종별을 보조 파라미터로 하여 어시스트 특성 결정부(252)에 부여한다. 이에 의해, 어시스트 특성 결정부(252)는 사용 작업 장치종에 따라서 적절한 어시스트 특성을 결정할 수 있다.

(5) 상술한 실시 형태에서는, 모터 어시스트 제어에 의한 전기 어시스트와 부하 추종 변속비 제어에 의한 기계 어시스트가 선택적으로 실행되어 있었지만, 모터 어시스트 제어에 의한 전기 어시스트와 부하 추종 변속비 제어에 의한 기계 어시스트를 소정의 어시스트 비율로 동시에 실행시켜도 된다. 또한, 모터 어시스트 제어로부터 부하 추종 변속비 제어로 이행하는 어시스트 제어를 행하는 경우에는, 모터 어시스트 제어의 어시스트 비율을 감소시켜 감과 함께 부하 추종 변속비 제어의 어시스트 비율을 증가시켜 가는 혼합 제어가 적합하다.

〔제3 실시 형태〕

본 발명의 제3 실시 형태를 구체적으로 설명하기 전에, 도 16의 모식도를 사용하여 본 발명에 의한 에너지 절약 운전 시에 있어서의 엔진 회전수 저하 처리와 모터 어시스트 처리의 기본적인 흐름을 설명한다.

도 16은 운전자의 자발적인 조작 입력[여기서는 에너지 절약 버튼으로서의 엔진 회전수 저하 버튼(390)의 조작]을 트리거로 하여, 엔진 회전수를 내림과 함께 변속비를 변경하여 차량 속도(이하, 간단히 차속이라고 약칭함)를 유지하는 제어의 흐름을 도시하고 있다. 운전자가 작업용 차량을 운전하여 일정 차속으로 경운 작업을 행하고 있을 때에, 예를 들어 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 저하시키고 싶을 때에는, 엔진 회전수 저하 버튼(390)(이하, 간단히 내림 버튼이라고 칭함)을 누른다. 또한, 도면에서는 회전수를 200rpm 저감시키는 것을 의미하는 「－200」이 버튼 조작면에 그려져 있지만, 이 수치는 일례에 지나지 않는다. 내림 버튼(390)이 조작된 것에 의해, 내림 조작 지령으로서의 내림 조작 신호가 에너지 절약 변속 모듈(307)에 출력된다. 이 에너지 절약 변속 모듈(307)은 내림 조작 지령을 트리거로 하여, 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령을 생성한다. 회전수 저하 지령은 현시점의 엔진 회전수를 기준으로 하여 그것으로부터 미리 설정되어 있는 소정의 엔진 회전수분만큼 저하시킨 에너지 절약 엔진 회전수가 되도록 엔진 제어 유닛(305A)에 요구하는 지령이다. 변속비 변경 지령은 현시점의 변속 장치(310)에 있어서의 변속비를 기준으로 하여, 에너지 절약 운전을 위해 행해진 엔진 회전수의 저하에 의해 초래되는 차속의 저하를 보상하여 현차속을 유지하기 위한 변속비, 즉 보상 변속비를 변속 장치(310)가 만들어 내도록 변속 제어 유닛(320)에 요구하는 지령이다.

이 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령을 출력하는 에너지 절약 처리는 복수회 행할 수 있다. 즉, 운전자가 엔진 회전수 내림 버튼(390)을 누를 때마다, 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령이 출력되어, 단계적으로 저하되는 엔진 회전을 만들어 냄과 함께, 그때마다, 변속 장치(310)에 있어서의 변속비를 변경하여 차속이 실질적으로 바뀌지 않도록 한다.

도 16은 엔진 회전수를 끝까지 저하시킨 에너지 절약 운전 중에 있어서 발생한 돌발적인 엔진 부하(회전 부하)의 증대에 대처하기 위한, 엔진 E에 대한 모터 유닛(304)의 어시스트 제어의 흐름도 도시하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 모터 유닛(304)은 배터리를 충전하는 제네레이터로서도 기능하는 모터 제너레이터로서 구성되어 있으므로, 이하 모터 유닛(304)은 모터 제너레이터(304)라고 칭한다. 에너지 절약 운전 중에 있어서 발생하는 돌발적인 회전 부하의 증대는 엔진 E의 회전수의 저하, 즉 차속의 저하, 또한 엔진 스톨을 유도한다. 특히 정차속으로 작업 주행하는 작업 차량의 경우, 정속 제어 모드에서의 엔진 E의 운전이 빈번히 행해지고, 그때, 작업 상황이나 접지하고 있는 지면 상황에 의해, 급격한 부하가 동력 전달 수단에 가해져, 결과적으로 엔진 E의 회전수를 저하시키는 사태가 발생한다. 엔진 회전수의 저하는 차속의 저하나 작업 장치의 구동력 부족을 유도한다. 이를 회피하기 위해, 엔진 E나 엔진 동력을 전달하는 동력 전달 수단에 가해지는 회전 부하가 검지되어, 그 부하를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 모터 제너레이터(304)가 단시간만큼 구동되어, 엔진 E가 어시스트된다. 이것이, 엔진 E에 대한 모터 제너레이터(304)의 어시스트 제어이다.

이 어시스트 제어를 위해, 부하 정보 생성부(381)와 어시스트 제어 모듈(306)이 기능한다. 부하 정보 생성부(381)는, 엔진 E 내지는 동력 전달축이나 변속 장치(310)로부터 구성되는 동력 전달 수단이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를, 엔진 제어 유닛(305A)으로부터 부여되는 엔진 제어 정보, 또는 각종 센서에 의한 검출 정보로부터 취출되는 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 부하 정보 생성부(381)에서 이용되는 입력 파라미터로서는, 엔진 E의 회전수(회전 속도), 동력 전달 수단의 회전수(회전 속도), 엔진 제어 유닛(305A)에 의해 산정된 엔진 토크, 동력 전달 수단의 토크, 차속, 작업 장치(309)의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더로의 작용력 등)를 들 수 있지만, 실제로 이용되는 입력 파라미터는 작업차에 장비되어 있는 센서에 의존한다. 동력 전달축을 위한 회전 검출 센서나 차속 센서는 표준 장비되어 있을 가능성이 높으므로, 입력 파라미터로서, 동력 전달 수단의 회전 속도 변동값이나 차속 변동값을 사용하면 바람직하다. 이 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 유닛을 통해 보내져 온다. 부하 정보 생성부(381)는 돌발적인 회전 부하의 증대를 검지하기 위해, 경시적인 회전 부하의 미분값 또는 차분값에 기초하여 돌발적인 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 되지만, 간단히 임계값 판정만으로 어시스트 제어의 트리거가 되는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성해도 된다.

어시스트 제어 모듈(306)은 부하 정보 생성부(381)에 의해 생성된 부하 정보에 기초하여, 모터 제너레이터(304)를 사용한 엔진 E에 대한 어시스트 제어를 실행할지 여부를 판정한다. 예를 들어, 배터리 충전량이 소정값 이하인 경우, 어시스트 제어의 중지, 또는 부분적인 어시스트량에 의한 어시스트 제어로 한정된다. 또한, 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행을 금지한다. 또한, 어시스트 제어 모듈(306)은 부하 정보 생성부(381)에 의해 생성된 부하 정보에 기초하여, 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 어시스트 특성을 결정한다. 또한, 어시스트 제어 모듈(306)은 결정된 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 모터 제어 유닛(305B)에 출력한다. 모터 제어 유닛(305B)은 어시스트 제어 신호에 기초하여 모터 제어 신호를 출력하여, 모터 제너레이터(304)를 제어한다.

모터 제너레이터(304)에 의한 어시스트 제어가 금지되어 있는 경우에 있어서, 혹은 한정적인 어시스트량으로밖에 어시스트 제어를 실행할 수 없는 경우에 있어서, 차량 주행이 불안정한 것을 운전자가 느낀 경우에는, 단계 처리되어 있는 에너지 절약 처리를 1단계씩 복귀시키는 것이 필요해진다. 도 16에는 그것을 위해 행해지는 복귀 처리의 제어 흐름도 도시하고 있다. 여기서는, 운전자의 자발적인 조작 입력[여기서는 에너지 절약 버튼으로서의 엔진 회전수 저하 복귀 버튼(391)의 조작]을 트리거로 하여, 에너지 절약 운전을 위해 내려진 엔진 회전수를 단계적으로 원상태로 복귀시킴과 함께 변속비를 변경하여 차량 속도(이하, 간단히 차속이라고 약칭함)가 유지된다. 에너지 절약 운전을 위한 엔진 저하 처리를 몇 단계에 걸쳐서 실시하고 있던 경우, 우선, 엔진 회전수 저하 복귀 버튼(이하, 간단히 복귀 버튼이라고 칭함)(391)을 누른다. 또한, 도면에서는 회전수를 200rpm만큼 복귀시키는(올리는) 것을 의미하는 「＋200」이 버튼 조작면에 그려져 있지만, 이 수치는 일례에 지나지 않는다. 복귀 버튼(391)이 조작된 것에 의해, 복귀 조작 지령으로서의 복귀 조작 신호가 에너지 절약 변속 모듈(307)에 출력된다. 에너지 절약 변속 모듈(307)은 복귀 조작 지령을 트리거로 하여, 새로운 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령을 생성한다. 여기서 말하는 회전수 저하 지령은 최초의 에너지 절약 처리에 있어서의 기준 엔진 회전수로 된 엔진 회전수로부터의 저하를 의미하고 있고, 실질적으로는 기존의 엔진 회전수를 증가시키는 지령이다. 이 회전수 저하 지령이 엔진 제어 유닛(305A)에 부여됨으로써, 엔진 회전수는 에너지 절약 처리에서의 대응하는 단계에서 행해진 엔진 저하분이 해소되고, 실질적으로는 엔진 회전수는 증가한다. 동시에, 그 해소된 엔진 저하분에 의한 엔진 회전수의 변화, 결과적으로는 증가에 의해 초래되는 차속의 상승을 보상하여 현차속을 유지하기 위한 변속비, 즉 보상 변속비를 만들 필요가 있다. 변속비 변경 지령은 이 목적으로, 그 보상 변속비가 변속 장치(310)에서 만들어지도록 변속 제어 유닛(320)에 요구하는 것이다. 이 복귀 처리는 기준 엔진 회전수에 기초하여 행해진 에너지 절약 처리의 처리 단계수만큼 실행 가능하다.

도 17을 사용하여, 상술한 모터 제너레이터(304)에 의한 어시스트 제어에 있어서의 정보의 기본적인 흐름을 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 엔진 제어 유닛(305A)은 엔진 제어 기기(350)로 액셀러레이터 설정 디바이스에서 설정된 설정값에 기초하는 엔진 제어 신호를 보내고 있다. 이 엔진 제어 신호에 기초하여 연료 분사량 등이 조정되어, 엔진 E가 구동된다. 엔진 E의 회전수의 변동은 외부 인자의 변동, 즉 주행 부하나 작업 부하 등의 부하 변동에 의해 발생하므로, 그 부하 변동량에 의해 회전수의 예측할 수 없는 저하나 엔진 스톨이 발생하지 않도록, 연료 분사량 등을 조정하여, 토크를 크게 한다. 그러나, 엔진 E의 정격 출력은 통상 작업에서 요구되는 최대의 토크에 맞추고 있으므로, 예측할 수 없는 돌발적인 부하 증대가 발생한 경우, 회전수의 저하, 최악의 경우 엔진 스톨에 이르게 되어 버린다. 이를 피하기 위해, 모터 제어 유닛(305B)이 인버터부(351)로 어시스트 신호를 보내고, 모터 제너레이터(304)를 사용하여, 부하 증대 시에 엔진 E를 어시스트한다.

부하 정보 생성부(381)는 차량 상태 검출 유닛(309)으로부터 보내져 오는 차량 상태 정보, 혹은 엔진 제어 기기(350)로부터 보내져 오는 엔진 상태 정보에 기초하여 부하량을 포함하는 부하 정보를 생성하여, 어시스트 특성 결정부(361)로 보낸다. 배터리 관리부(354)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량(일반적으로 SOC라고 칭하고 있음)을 산정하여, 이 충전량을 포함하는 배터리 정보를 어시스트 제어 모듈(306)로 보낸다. 여기서는, 어시스트 제어 모듈(306)은 2개의 기능 블록으로서 어시스트 특성 결정부(361)와 어시스트 제어 결정부(362)를 구비하고 있다.

어시스트 특성 결정부(361)는 부하 정보로부터 판독한 부하량:L과, 배터리 정보로부터 판독한 충전량:SC에 기초하여, 적절한 어시스트 특성:W(t)를 결정한다. 이 어시스트 특성은 W(t)＝Γ〔L, SC〕 등의 일반식으로부터 도출되는 것이다. 즉, 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 실제로는, 복수의 어시스트 특성을 맵화하여 저장해 두고, 부하량:L과 충전량:SC로부터 최적의 어시스트 특성을 선택하는 구성이 적합하다.

어시스트 특성이 결정되면, 모터 제어 유닛(305B)이 이 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하여, 인버터부(351)를 통해 모터 제너레이터(304)를 구동 제어하고, 엔진 E 내지는 동력 전달 수단에 발생한 부하의 증대를 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 빠르기 때문에, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하의 증대가 발생해도, 그것에 의해 회전수의 저하가 회피된다. 부하 증대가 지속된 경우나 배터리(B)의 충전량에 여유가 없는 경우에는, 에너지 절약 변속 모듈(307)에 있어서의 변속비의 조정으로 대처하게 된다.

또한, 모터 제어 유닛(305B)은 어시스트 제어 이외에, 발전 지령을 인버터부(351)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(304)를 제네레이터로서 기능시켜, 배터리(B)를 충전할 수 있다. 또한, 모터 제어 유닛(305B)이 제로 토크 제어 신호를 인버터부(351)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(304)는 제로 토크 구동을 행한다.

다음에, 본 발명의 구체적인 제3 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태에서는, 하이브리드 차량은, 도 18과 도 19에 도시한 바와 같은 잘 알려진 형태의 범용 트랙터이다. 이 트랙터의 동력 시스템은 도 20에 모식화하여 도시하고 있다. 트랙터 차체에는 엔진 E, 모터 제너레이터(304), 유압 구동식 주클러치(331), 변속 장치(310), 운전부(303) 및 주행 장치(302)로서의 좌우 한 쌍의 전륜(302a)과 후륜(302b) 등이 구비되어 있다. 또한, 차체의 후방부에 작업 장치 W로서 경운 장치가 승강 기구에 의해 장착되어 있다. 승강 기구는 유압 실린더에 의해 동작한다.

도 20에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 트랙터의 엔진 E는 커먼레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진이고, 엔진 제어 기기(350)로서 커먼레일 제어 기기를 구비하고 있다. 변속 장치(310)는 유압 기계식의 무단 변속 장치(이하, HMT라고 약칭함)(312)와 전후진 전환 장치(313)와 복수단의 변속을 행하는 기어 변속 장치(314), 차동 기구(315)를 포함하고, 그 동력은 동력 전달축(330)을 통해, 최종적으로 구동 차륜[전륜(302a) 또는 후륜(302b) 혹은 그 양쪽](302)을 회전시킨다. 전후진 전환 장치(313)와 기어 변속 장치(314)의 각각에는 유압 구동식 변속 클러치(310a)가 구비되어 있다. 또한, 이 엔진 E 및 모터 제너레이터(304)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(330)의 일부를 구성하는 PTO축 W1을 거쳐서 트랙터에 장비된 경운 장치 W는 회전 동력을 받을 수 있고, 이에 의해 경운 로터가 소정의 경운 깊이로 회전 구동한다.

HMT(312)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(304)로부터의 동력을 받는 경사판식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터를 포함하는 정유압식 변속 기구(312A)와, 유성 기어 기구(312B)로 구성되어 있다. 유성 기어 기구(312B)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(304)로부터의 동력과 유압 모터로부터의 동력을 입력으로 하여, 그 변속 출력을 후단의 동력 전달축(330)에 공급하도록 구성되어 있다.

이 정유압식 변속 기구(312A)에서는 엔진 E 및 모터 제너레이터(304)로부터의 동력이 펌프축에 입력됨으로써, 유압 펌프로부터 유압 모터에 압유가 공급되어, 유압 모터가 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전 구동되어 모터축을 회전시킨다. 유압 모터의 회전은 모터축을 통해 유성 기어 기구(312B)에 전달된다. 정유압식 변속 기구(312A)는 유압 펌프의 경사판(312a)에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판(312a)의 각도 변경이 행해져, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하고 유압 모터의 회전 속도(시간당 회전수)를 무단계로 변경한다. 그 결과, 유압 모터로부터 유성 기어 기구(312B)에 출력하는 동력의 회전 속도를 무단계로 변경한다. 정유압식 변속 기구(312A)는 경사판(312a)이 중립 상태에 위치됨으로써, 유압 펌프에 의한 유압 모터의 회전을 정지, 결과적으로는 유압 모터로부터 유성 기어 기구(312B)에 대한 출력을 정지한다.

유성 기어 기구(312B)는 선 기어와, 당해 선 기어의 주위에 등간격으로 분산하여 배치된 3개의 유성 기어와, 각 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 3개의 유성 기어에 맞물리는 링 기어와, 전후진 전환 장치(313)에 연결되어 있는 출력축[동력 전달축(330)의 하나]을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진 E측의 동력 전달축(330)에 설치된 출력 기어와 맞물리는 기어부를 형성하고 있음과 함께, 선 기어의 보스부에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(312)는 정유압식 변속 기구(312A)의 경사판(312a)의 각도를 변경함으로써, 구동 차륜인 전륜(302a) 또는 후륜(302b) 혹은 그 양쪽으로의 동력 전달을, 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판(312a)의 제어는 변속 제어 유닛(320)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(322)의 유압 제어에 의해 실현한다. 또한, 상술한 유압 구동식 실린더나 주클러치(331)나 변속 클러치(310a) 등의 유압 액추에이터의 유압원으로서의 유압 펌프 P가 구비되어 있다. 이 유압 펌프 P는 동력 전달축(330)으로부터 회전 동력을 받는 기계식 펌프를 채용해도 되고, 전동 모터로부터 회전 동력을 받는 전동식 펌프를 채용해도 된다. 전동식 펌프의 경우, 그 전동 모터는 유압 제어 유닛(322)에 의해 제어된다.

변속 제어 유닛(320)에는 변속 조작구에 의한 변속 조작 지령이나 에너지 절약 변속 모듈(307)로부터의 변속비 조정 지령에 기초하여 변속 장치(310)에 대한 변속 조작을 행하기 위한 다양한 제어 기능이 구축되어 있다. 특히 본 발명에 관계되는 기능은 에너지 절약 변속 모듈(307)로부터의 지령에 기초하여, HMT(312)의 경사판(312a)의 각도를 바꿈으로써, 변속비를 조절하는 것이다.

변속 제어는 인위적인 조작에 의한 조작 신호 입력과 기계적으로 생성된 조작 신호 입력의 양쪽에서 가능하지만, 인위적 입력을 위한 변속 조작구로서 기능하는 변속 페달(325)은 운전 조작 영역의 우측 플로어에 배치되어 있다. 이 변속 페달(325)은 정차속 주행을 위해 임의의 위치에서 유지 가능하다. 또한, 운전 조작 영역에는, 앞서 설명하였지만, 엔진 회전수를 조정하기 위해 운전자의 조작에 의한 조작 지령을 송출하는 조작기로서의 엔진 회전수 내림 버튼(390)과 엔진 회전수 복귀 버튼(391) 및 변속 레버(327)가 구비되어 있다. 엔진 회전수 내림 버튼(390)과 엔진 회전수 복귀 버튼(391)은, 이 실시 형태에서는 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 후륜 펜더의 상부를 덮는 사이드 패널 상에 표시 디스플레이(339)와 함께 설치되어 있지만, 좌측의 사이드 패널이나 스티어링 핸들이나 핸들 전방의 프론트 패널 등에 설치해도 된다.

이 동력 시스템에 있어서의 모터 제너레이터(304)의 제어, 즉 엔진 E에 대한 어시스트 제어는 어시스트 제어 모듈(306)에 의해 행해지지만, 여기서는, 이 어시스트 제어 모듈(306)은 도 17을 사용하여 설명한 구성을 유용하고 있다. 전술한 부하 정보 생성부(381)나 배터리 관리부(382)는 동력 관리 모듈(308)에 구축되어 있다. 이 실시 형태에서는 엔진 제어 유닛(305A), 모터 제어 유닛(305B), 어시스트 제어 모듈(306), 에너지 절약 변속 모듈(307), 동력 관리 모듈(308), 차량 상태 검출 유닛(309), 변속 제어 유닛(320), 작업 장치 W의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛(321) 등의, ECU라고 불리는 각종 제어 유닛은 각각 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다. 물론, 여기서는 분할한 구성으로 되어 있는 각종 제어 유닛을 자유롭게 통합하는 것이나 더 분할하는 것은 가능하지만, 이 실시 형태에서의 구성은 본 발명에서의 설명을 이해하기 쉽게 하는 것을 우선한 것이고, 그것은 발명을 한정하는 것은 아니다.

차량 상태 검출 유닛(309)은 트랙터에 배치되어 있는 다양한 센서로부터의 신호나, 운전자에 의해 조작되는 조작기의 상태를 나타내는 조작 입력 신호를 입력하고, 필요에 따라서 신호 변환이나 평가 연산을 행하여, 얻어진 신호나 데이터를 차량 탑재 LAN으로 송출한다. 본 발명에 특히 관계되는 센서는, 앞서 설명한 엔진 회전수 내림 버튼(390) 및 엔진 회전수 복귀 버튼(391), 변속 페달(325)을 답입함으로써 발생하는 변속 조작량(여기서는 요동 각도)을 검출 신호로서 생성하는 페달 센서(392), 변속 레버(327)의 조작 위치를 검출하여 조작 신호를 생성하는 레버 센서(393), 엔진 출력축 Ex의 회전수를 검출하는 회전수 센서(394) 등이다. 물론 각종 센서나 버튼이 차량 상태 검출 유닛(9)을 통하지 않고 직접 각 제어 유닛에 접속되는 구성을 채용해도 된다.

이하, 도 20, 도 21, 도 22를 사용하여, 본 발명에 관한 동력 제어를 보다 상세하게 설명한다.

엔진 제어 유닛(305A)은 잘 알려져 있는 바와 같이, 엔진 E를 전자 제어하기 위한 핵심 기능부이고, 외부 조작 입력 신호 및 내부 센서 신호 등에 의해 추정되는 엔진 E의 운전 상태에 따라서, 미리 설정되어 있는 프로그램에 기초하는 제어, 예를 들어 정회전수 제어나 정토크 제어 등 다양한 타입의 엔진 제어를 행한다.

변속 제어 유닛(320)은 외부 조작 입력 신호나 내부 센서 신호 등에 기초하여 전술한 변속 장치(310)의 유압 제어 요소를 유압 제어 유닛(322)을 통해 제어하고, 변속 장치(310)의 변속비를 설정하여, 트랙터를 원하는 속도로 주행시킨다. 표시 제어 유닛(338)은 운전 조작 영역에 설치되어 있는 액정 등을 포함하는 디스플레이(339)에 각종 통지 정보를 표시하기 위한 제어 신호를 생성한다. 이 실시 형태에서는, 디스플레이(339)는, 도 19에 도시한 바와 같이 운전석의 손잡이(우측) 영역의 사이드 패널 상에, 엔진 회전수 내림 버튼(390)과 엔진 회전수 복귀 버튼(391)을 포함하는 스위치 패널에 인접하여 배치되어 있지만, 이것 대신에 또는 이것 외에, 차속계나 타코미터 등을 배치하고 있는 프론트 패널에 내장할 수 있다. 어떻게 하든, 이 디스플레이(339)에는 차량 조작 등의 다양한 정보가 표시되지만, 본 발명에 관계되는 것으로서는, 다음의 표시 사상을 들 수 있다.

(1) 도 16을 사용하여 설명한 엔진 회전수 저하 처리 또는 엔진 회전수 저하 처리의 실행 중에, 엔진 회전 저하량의 표시를 행한다.

(2) 엔진 회전수 저하 처리 또는 엔진 회전수 저하 처리가 행해지고 있는 것을 나타내는 점등 표시를 행한다.

(3) 모터 제너레이터(304)에 의한 어시스트 제어가 실행되고 있는 것을 나타낸다.

(4) 배터리(B)의 충전량을 나타낸다.

에너지 절약 변속 모듈(307)은 일시적인 엔진 회전수 저하 처리를 실현하는 제어 모듈이다. 에너지 절약 변속 모듈(307)의 중요한 기능은 다음의 2개이다.

(1) 이 실시 형태에서는 엔진 회전수 내림 버튼(이하, 내림 버튼이라고 약칭함)(390)과 엔진 회전수 복귀 버튼(이하, 복귀 버튼이라고 약칭함)(391)으로서 구성되어 있는, 운전자에 의해 조작되는 조작기로부터 송출되는 조작 지령에 기초하여, 엔진 제어 유닛(305A)에서 설정되어 있는, 정회전수 제어를 위한 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 엔진 제어 유닛(305A)에 부여한다.

(2) 정속도 주행 제어 중에서의 차량 속도를 유지하기 위해 내림 버튼(390)의 조작에 기초하는 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 변속 제어 유닛(320)에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여하는 조작기가 준비되어 있다. 이 실시 형태에서는 복귀 버튼(391)을 조작함으로써, 상기 복귀 조작 지령의 송출이 행해진다.

또한, 이 실시 형태의 구체예에서는 내림 버튼(390)을 1회 조작할 때마다, 엔진 회전수는 정속도 주행 제어를 위해 설정된 설정 회전수:N0으로부터 200rpm씩 저하되고, 복귀 버튼(391)을 1회 조작하면, 직전의 내림 버튼 조작에 의한 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경이 취소되어, 직전의 내림 버튼 조작 전의 상태로 복귀하도록 구성되어 있다.

또한, 내림 버튼(390)에 의한 엔진 회전수의 저하 횟수는 소정 횟수로 제한되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이 실시 형태에서는 이 제한 횟수를 4회로 함으로써, 800rpm까지의 엔진 회전수 저하로 제한할 수 있다. 물론, 이 제한 횟수는 임의의 횟수로 설정 가능하게 하는 것이 바람직하다.

에너지 절약 변속 모듈(307)은 어시스트 제어 모듈(306)이나 동력 관리 모듈(308) 등과의 사이에서 데이터 교환이 가능한 컴퓨터에 의해 구축되고, 주로 컴퓨터 프로그램에 의해 그 기능이 만들어진다. 도 21에 도시한 바와 같이, 에너지 절약 변속 모듈(307)에는 상기 기능을 실현하기 위해, 회전수 저하 지령 생성부(371), 변속비 변경 지령 생성부(372), 내림 처리 이력 메모리(373), 부하 판정부(374), 강제 복귀 제어부(375)가 포함되어 있다.

회전수 저하 지령 생성부(371)는 운전자의 내림 버튼(390)의 누름에 의한 조작 지령에 기초하여 기존의 엔진 회전수를 200rpm만큼 저하시키는 회전수 저하 지령을 생성하여, 엔진 제어 유닛(305A)으로 송출한다. 그때, 변속비 변경 지령 생성부(372)는 이 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 차속의 저하를 수반하지 않도록, 그 저하분을 보상하는 변속비의 변경값을 구하고, 그 변경값에 기초한 변속비 변경 지령을 생성하여, 이 변속비 변경 지령을 변속 제어 유닛(320)으로 송출한다. 액셀러레이터 레버(332)의 조작 위치에 의해 설정된 기본 엔진 회전수를 제어 목표로 하여 엔진 제어 유닛(308)이 엔진 E의 회전수를 제어하고 있지만, 이 회전수 저하 지령은 그 기본 엔진 회전수를 저하시키는 것이고, 이 실시 형태에서는 복수 횟수, 예를 들어 4회에 걸치는 회전수 저하를 지령할 수 있다. 즉, 1회째의 회전수 저하 지령으로 기본 엔진 회전수로부터 200rpm의 저하, 2회째의 회전수 저하 지령이고 또한 200rpm, 즉 기본 엔진 회전수로부터 400rpm의 저하가 지령되게 된다. 물론, 그 엔진 회전수 저하에 수반하는 차속의 저하는, 그때마다의 변속비 변경 지령 생성부(372)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상된다.

또한, 운전자가 복귀 버튼(391)을 누른 경우에는, 복귀 조작 지령이, 에너지 절약 변속 모듈(307)에 부여되고, 회전수 저하 지령 생성부(371)는 현시점에서 설정되어 있는 회전수 저하 지령의 적산 횟수를 1단계 취소하는 복귀 지령을 엔진 제어 유닛(308)으로 보낸다. 이에 의해, 회전수 저하 지령이 1회 설정되어 있을 뿐인 상태라면, 그 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 제어 유닛(308)에서의 엔진 E의 목표 회전수는 원래의 기본 엔진 회전수로 된다. 회전수 저하 지령이 2회 설정되어 있는 상태라면, 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 제어 유닛(308)에서의 엔진 E의 목표 회전수는 기본 엔진 회전수보다 200rpm만큼 저하시킨 회전수로 된다. 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 설정되어 있지 않은 상태에서 복귀 버튼(391)이 눌려져도, 회전수 저하 지령은 생성되지 않는다. 복귀 버튼(391)은 회전수 저하 지령의 취소 처리를 행할 뿐이다. 당연히, 복귀 버튼(391)의 조작에 의한 복귀 조작 지령에 의해 엔진 회전수 저하가 수정된 경우에는, 동시에, 그 수정에 수반하는 차속의 증가는 변속비 변경 지령 생성부(372)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상되고, 차속은 일정하게 유지된다.

이로 인해, 회전수 저하 지령 생성부(371)에 의해 엔진 제어 유닛(305A)에 설정되는 회전수 저하 지령의 횟수를 기록해 둘 필요가 있고, 이로 인해 내림 처리 이력 메모리(373)가 구비되어 있다. 내림 처리 이력 메모리(373)는 스택 메모리와 같은 메모리 구조가 적합하고, 회전수 저하 지령이 생성되면 회전수 저하에 관한 정보가 내림 처리 이력 메모리(373)에 기입되고(푸시), 복귀 지령이 생성되면 마지막으로 기입된 회전수 저하에 관한 정보가 판독되어 소거된다(팝). 물론, 회전수 저하 지령이나 복귀 조작 지령을 시계열적으로 기록하는 이력 메모리와 같은 메모리 구조를 채용해도 된다. 어떻게 하든, 회전수 저하 지령 생성부(371)에 의해, 엔진 제어 유닛(305A)에 회전수 저하 지령이 보내지면, 1회의 내림 버튼(90)의 조작에 의한 200rpm의 엔진 회전수 저하의 정보가 필요에 따라서 변속비 변경의 정보도 포함하여 내림 처리 이력 메모리(373)에 기입된다. 그리고, 내림 처리 이력 메모리(373)에 액세스하면, 기존의 내림 버튼(390)의 조작 이력과 기존의 엔진 제어 유닛(305A)에 지령하고 있는 엔진 회전수의 저하량, 기존의 변속비를 알 수 있다.

부하 판정부(374)는 엔진 부하가 소정 레벨을 초과하였는지 여부를 판정하는 기능을 갖고, 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 회전수 저하 지령에 의해 설정되어 있는 목표 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 지령이 생성된다. 예를 들어, 부하 판정부(374)는 어시스트 제어 모듈(306)에 의한 어시스트 제어가 금지된 금지 기간에 있어서 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 앞서 행해진 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령을 출력한다.

강제 복귀 제어부(375)는 엔진 부하 이외라도 미리 설정해 둔 소정 취소 조건이 성립된 경우에, 복귀 조작 지령을 강제적으로 출력하여, 엔진 제어 유닛(305A)에 설정된 엔진 회전수의 저하 및 변속 제어 유닛(320)에 실시된 보상 변속비의 변경을 취소한다. 이 취소 조건은 정속 주행이 필요한 작업 주행의 모드로부터 차속을 임의로 조정하면서 주행할 필요가 있는 일반 노상 주행의 모드로 된 경우 등, 정속 주행이 불필요한 상황이 검지된다는 것이 전형적인 조건이다. 또한, 엔진 키를 오프로 하여 차량 운전을 종료한 경우도, 강제적으로 엔진 회전수의 저하를 취소하는 것이 바람직하다.

또한, 액셀러레이터 조작기를 조작함으로써 기본 엔진 회전수가 조정되면, 엔진 회전수는 인위적으로 변경되지만, 그때라도 회전수 저하 지령을 이어가도록 구성되어 있다. 이에 의해, 액셀러레이터 조작기의 조작을 빈번하게 행하였다고 해도, 에너지 절약 운전을 유지할 수 있다. 마찬가지로, 변속 조작기인 변속 페달(325)에 의해 변속 장치(310)의 변속비도 인위적으로 변경되지만, 그때라도 변속비의 변경에 수반하는 엔진 회전수의 변경과 그 후의 회전수 저하 및 그 회전수의 저하에 수반하는 보상 변속비의 설정이 행해지도록 구성되어 있다.

에너지 절약 운전을 행하기 위해 엔진 회전수를 내린 경우, 엔진 E가 받는 회전 부하가 돌발적으로 증대되었을 때에 모터 제너레이터(304)를 적절하게 구동하여 어시스트하는 어시스트 제어 모듈(306)에는, 도 22에 도시한 바와 같이, 어시스트 특성 결정부(361)와 어시스트 제어 결정부(362)가 구비되어 있다. 이 어시스트 특성 결정부(361)에는 어시스트 특성맵 저장부(351a)가 설치되어 있다. 이 어시스트 특성맵 저장부(361a)는 어시스트 특성을 맵화한 어시스트 특성맵 M을 미리 복수 작성하여 저장하거나, 혹은 필요에 따라서 적정한 어시스트 특성맵 M을 작성하여 설정하는 기능을 갖는다. 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 도 22의 예에서는 횡축이 시간이고, 종축이 어시스트 게인이다. 어시스트 게인은 부하 정보로부터 판독한 부하량에 따라서 산정되는 최대 어시스트량(모터 토크)에 대한 비율이고, 0％로부터 100％ 사이의 수치를 취한다. 즉, 최대 어시스트량에 이 어시스트 특성맵 M으로부터 얻어진 어시스트 게인을 승산함으로써, 실제로 모터 제너레이터(304)에 의해 어시스트되는 어시스트량이 구해진다. 이 실시 형태에서의 어시스트 특성은 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 어시스트 특성 영역 S와 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 어시스트 특성 영역 E를 포함한다. 초기 어시스트 특성 영역 S의 시간 간격 t1이 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이고, 종기 어시스트 특성 영역 E의 시간 간격 t2가 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이다. 도시된 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 100％로 일정하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 선형이다. 물론, 그 감소 경향은 임의의 형상을 채용할 수 있다. 또한, 초기 어시스트 특성 영역 S와 종기 어시스트 특성 영역 E의 양쪽의 영역에 있어서 비선형의 그래프를 채용하는 것도 가능하다. 어시스트 특성 결정부(361)는 부하 정보로부터 판독한 부하량과 배터리 정보로부터 판독한 충전량으로부터 최적의 어시스트 특성맵 M을 결정한다. 그 밖의 어시스트 특성맵 M에서는 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 10％ 정도로부터 100％ 미만의 범위의 값을 취하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 감소 함수가 되는, 다양한 어시스트 특성이 기술되어 있다. 즉, 실제로 모터 제너레이터(304)에 의해 만들어지는 어시스트량은, 부하량 또는 충전량 혹은 그들 양쪽에 의해 그때마다 변동된다. 또한, 이 어시스트 특성에 기초하는 어시스트 제어의 연속된 실행은 어시스트 제어 결정부(362)에 의해 금지된다. 어시스트 제어의 실행 간격, 즉 금지 시간은 배터리(B)의 충전량에 의해 변경해도 되고, 배터리(B)의 용량에 의해 미리 정해 두어도 된다. 또한, 작업에 의해 가변되어도 된다. 어떻게 하든, 배터리 충전량의 급격한 저하를 초래하지 않도록 설정된다.

동력 관리 모듈(308)에는 전술한 부하 정보 생성부(381), 배터리 관리부(382), 운전 모드 선택부(383)가 구비되어 있다. 배터리 관리부(382)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량을 산정하여, 이 충전량을 포함하는 배터리 정보를 출력한다. 운전 모드 선택부(383)는 PTO축 W0으로부터 일정 회전수의 회전 동력을 취출하여 작업에 이용하는 작업 장치 W를 사용한 작업 시나, 작업차를 소정 속도로 주행(크루징 주행)시킬 때 사용되는 회전수를 일정하게 유지하는 정속 제어 모드를 설정한다. 이 정속 제어 모드가 설정되면, 엔진 제어 유닛(305A)은 엔진 E의 회전수를 설정된 소정값으로 유지하도록 엔진 제어 기기(350)를 제어한다.

도 23에 도시한 바와 같이, 엔진 E의 후방면측에 모터 제너레이터(304)와 주클러치(331)를 수용하는 모터 하우징(340)이 구비되어 있다. 모터 제너레이터(304)는 엔진 E의 구동력에 의해 발전을 행하는 삼상 교류 발전기의 기능과, 외부로부터 공급되는 전력에 의해 회전 작동하는 삼상 교류 모터의 기능을 더불어 갖는다. 따라서, 인버터부(370)가 배터리(B)로부터의 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 모터 제너레이터(304)에 공급한다. 또한, 인버터부(370)는 모터 제너레이터(304)에서 발전된 삼상 교류 전류를 직류 전류로 변환하고 승압하여 배터리(B)에 공급한다.

도 23으로부터 명백한 바와 같이, 엔진 E와 모터 제너레이터(304)와 주클러치(331)가 이 순서로 구비되고, 엔진 E의 후방부에 연결한 리어 엔드 플레이트(340a)에 대해 모터 하우징(340)이 연결하고, 이에 의해 모터 하우징(340)에 모터 제너레이터(304)와 주클러치(331)가 수용되어 있다.

모터 제너레이터(304)는 영구 자석(341)을 외주에 구비한 로터(342)와, 이 로터(342)를 둘러싸는 위치에 배치된 스테이터(343)로 구성되고, 스테이터(343)는 스테이터 코어의 복수의 티스부(도시하지 않음)에 코일을 권회한 구조를 갖고 있다. 엔진 E의 출력축 Ex(크랭크축)의 축단에 대향하여, 이 출력축 Ex의 회전 축심 X와 동축심이고, 모터 제너레이터(304)의 로터(342)가 배치되고, 이 로터(342) 중 출력축 Ex와 반대측의 면에 주클러치(331)의 베이스 플레이트(331a)가 배치되고, 출력축 Ex와 로터(342)와 주클러치(331)의 베이스 플레이트(331a)가 나사 연결되어 있다. 이 베이스 플레이트(331a)는 플라이휠로서의 기능도 갖지만, 상술한 바와 같이, 모터 제너레이터(304)는 플라이휠이 완수하고 있던 관성력 기능을 부분적으로 실행하므로, 종래에 비해 경량화되어 있다.

모터 하우징(340)은 전방부 하우징(340A)과 후방부 하우징(340B)을 분리 가능하게 연결한 구조를 갖고 있고, 모터 제너레이터(304)를 조립할 때에는, 전방부 하우징(340A)의 내면에 스테이터(343)를 구비한 상태에서, 이 전방부 하우징(340A)을 리어 엔드 플레이트(340a)에 연결하고, 다음에, 출력축 Ex의 후단부에 로터(342)가 연결된다.

주클러치(331)는 베이스 플레이트(331a)의 후방면에 연결하는 클러치 커버(331b)의 내부에 클러치 디스크(331c)와, 프레셔 플레이트(331d)와, 다이어프램 스프링(331e)을 배치하여, 클러치 디스크(331c)로부터의 구동력이 전달되는, 동력 전달축(330)의 하나의 구성 요소로서의 클러치축(330a)을 구비하고 있고, 도시되어 있지 않은 클러치 페달에 의해 조작된다.

클러치축(330a)은 후방부 하우징(340B)에 대해 회전 축심 X를 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 클러치 디스크(331c)는 스플라인 구조에 의해 클러치축(330a)에 대해 토크 전동 가능하고, 또한 회전 축심 X를 따라서 변위 가능하게 지지되고, 다이어프램 스프링(331e)은 프레셔 플레이트(331d)를 통해 클러치 온 방향으로의 가압력을 클러치 디스크(331c)에 작용시키는 구성을 갖고 있다. 또한, 클러치축(330a)의 동력은 기어 전동 기구를 통해 변속 장치(310)의 입력축이 되는, 동력 전달축(330)의 하나의 구성 요소로서의 중간 전동축(330b)으로 전달된다.

트랙터에 탑재되어 있는 배터리(B)의 용량은 한정된 것이고, 작업 주행 중의 토크 어시스트에는 상당한 전력 소비가 요구되므로, 작업 중에 어시스트 제어가 반복되면, 배터리(B)의 충전량이 바로 없어져 버린다. 이를 회피하기 위해, 모터 제너레이터(304)에 의한 어시스트는 배터리(B)의 충전량을 고려하면서 실행하는 것이 필요해진다.

이로 인해, 이 실시 형태에서는 부하 정보 생성부(381)에 의해 생성된 부하 정보에 포함되어 있는 부하량(엔진 부하율, 회전수 저하량)과, 배터리 관리부(382)로부터 보내져 오는 배터리 정보에 포함되어 있는 충전량에 기초하여, 어시스트 제어 결정부(352)가, 어시스트 제어의 허가와 금지를 판정한다. 그때에 사용되는 판정맵의 일례가 도 8에 도시되어 있다. 이 판정맵으로부터 이해할 수 있는 것은, 원칙적으로는 충전량이 충분하지 않은 한 어시스트 제어는 행해지지 않도록 하고 있다. 예를 들어, 충전량의 80％ 정도인 곳을 어시스트 판정 라인으로 하고, 그 이하에서는 토크 어시스트를 행하지 않고, 배터리(B)가 방전되어 버리는 것을 피하도록 하고 있다. 그러나, 엔진 부하율이 100％에 가까워지면, 엔진 스톨의 가능성이 생기므로, 충전량이 80％ 이하라도 어시스트 제어를 허가한다. 그때, 엔진 부하율이 90％로부터 100％에 걸쳐서 어시스트 판정 라인을 경사지게 하고, 즉 엔진 부하율이 소정량(여기서는 약 90％ 이상)에 있어서, 엔진 부하율이 높을수록 충전량이 낮은 상태에서도 어시스트 제어가 허가된다. 엔진 부하율이 100％에서는, 충전량이 30％ 정도라도 어시스트 제어가 허가된다. 이 판정맵에서는 어시스트 판정 라인은 띠 형상으로 되어 있고, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선보다 위의 영역은 어시스트 구동 영역이고, 어시스트 제어가 허가된다. 어시스트 판정 라인의 하측 경계선보다 아래의 영역은 충전 구동 영역이다. 또한, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선과 하측 경계선으로 둘러싸인 어시스트 판정대는 어시스트 제어도, 충전도 행하지 않은 버퍼 영역이고, 이 실시 형태에서는, 이 버퍼 영역을 제로 토크 구동 제어가 행해지는 제로 토크 구동 영역으로 하고 있다. 충전 구동 영역과 제로 토크 구동 영역에서는, 어시스트 제어는 금지된다.

상술한 하이브리드 트랙터에 의해 실행되는, 에너지 절약 운전을 초래하는 에너지 절약 변속 처리의 기본적인 흐름의 도 24의 흐름도를 사용하여 설명한다. 에너지 절약 변속 처리에는 변속비의 조정을 수반하는 엔진 회전수 저하 처리와, 모터 어시스트 처리가 포함되어 있다.

운전자가, 일정 차속에 의한 작업 주행 중에 엔진 E에 여유가 있다고 느꼈을 때에, 엔진 회전수를 떨어뜨린 에너지 절약 운전을 행하기 위해 내림 버튼(390)을 조작함으로써(#00), 에너지 절약 변속 처리가 개시된다. 우선, 상술한 바와 같이, 엔진 회전수를 소정값, 예를 들어 200rpm만큼 저하시키는 회전수 저하 처리(#02)와, 이 회전수의 저하를 상쇄하는 변속비의 조정을 행하는 변속비 변경 처리(#04)가 실행된다. 계속해서, 회전수 저하에 수반하여 엔진 E에 소정값 이상의 회전 부하가 가해져 있는지 여부가 체크된다(#06). 이 부하 체크에서 기존의 회전 부하가 아직 문제가 없다고 판정되면(#06의 부하 소분기), 그 취지의 표시와 에너지 절약 운전을 위한 엔진 회전수 저하가 행해지고 있는 것, 예를 들어 내림 버튼(390)의 조작 횟수나 그것에 의한 회전수 저하량 등이 디스플레이(339)에 표시된다(#08).

운전자는 여전히 엔진 E에 여유가 있다고 느끼면, 내림 버튼(390)을 더 조작할 수 있고, 이것으로 적절하다고 느끼면, 이 상태를 속행할 수 있다. 따라서, 이 루틴에서는, 내림 버튼(390)이 조작되었는지 여부를 체크하여(#10), 조작된 경우(#10의 ON 분기), 스텝 #02로 돌아가 회전수 저하 처리, 변속비 변경 처리가 다시 실행된다. 내림 버튼(390)이 조작되지 않으면(#10의 OFF 분기), 스텝 #06으로 돌아가 엔진 E의 회전 부하 체크가 이루어진다.

스텝 #06의 부하 체크에서 엔진 E에 소정값 이상의 회전 부하가 가해져 있다고 판정되면(#06의 부하 대분기), 우선 모터 제너레이터(304)를 사용한 모터 어시스트가 가능한지 여부가 체크된다(#12). 모터 어시스트가 가능하면(#12의 가능 분기), 전술한 바와 같은 모터 어시스트 처리가 실행되어, 부하량에 따른 모터 어시스트가 행해진다(#14). 그리고, 스텝 #06으로 돌아가, 회전 부하가 체크된다.

전회의 모터 어시스트와의 간격이 짧고, 모터 어시스트의 금지 시간대이기 때문, 혹은 배터리(B)의 충전량이 부족하기 때문 등의 이유로부터 모터 어시스트가 불가능한 경우(#12의 불가 분기), 또한 그 회전 부하가 바로 엔진 스톨 등을 초래하는 과잉 부하인지 여부가 체크된다(#16). 과잉 부하가 아닌 경우(#16의 No 분기), 긴급 사태가 아니지만, 회전 부하가 높아져 있는 것을 디스플레이(339)에 표시하고(#18), 이 회전 부하의 고조를 해소하기 위해 복귀 버튼(391)을 사용하여 회전수 저하를 복귀시키는 조작이 행해지고 있는지 여부, 즉 복귀 버튼(391)의 조작이 체크된다(#20). 복귀 버튼(391)이 조작되어 있지 않은 경우(#20의 OFF 분기), 스텝 #06으로 돌아가, 회전 부하가 체크된다. 복귀 버튼(391)이 조작된 경우(#20의 ON 분기), 상술한 바와 같이, 선행의 내림 버튼(390)에 의한 회전수 저하를 해소하기 위해, 회전수 증가 처리(#22)와 변속비 변경 처리(#24)가 행해져, 스텝 #06으로 돌아간다.

스텝 #16에서 과잉 부하라고 판정된 경우(#16의 Yes 분기), 긴급 사태이므로, 내림 버튼(390)에 의한 회전수 저하를 강제적으로 원상태로 복귀시키는 강제 복귀 처리를 행한다(#26). 따라서, 이 강제 복귀 처리에는 회전수 증가 처리와 변속비 변경 처리가 포함되어 있다.

또한, 이 에너지 절약 변속 처리는 본 발명의 이해하기 쉬운 설명을 위한 것으로, 실제로는 각종 조작에 기초하는 인터럽트 처리가 빈번히 발생하므로, 도면의 흐름도와 같이 제어가 흐르는 것은 아니다.

〔제3 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 엔진 E에 작용하는 부하를 검출하기 위해 엔진 회전수 내지는 전동축 회전수를 이용하고 있었지만, 작업 장치 W에 직접 부하 검출 센서를 설치하고, 이 부하 검출 신호를 사용하여, 어시스트 제어의 필요 여부를 판정해도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 엔진 E와 모터 제너레이터(304)가 직결되어 있고, 그 후방에 주클러치(331)가 장착되고, 동력 전달축(330)에 동력이 전달되어 있었지만, 이것 대신에, 엔진 E와 모터 제너레이터(304) 사이에 주클러치(331)를 장착해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 변속 장치(310)에 HMT(312)를 사용한 무단 변속이 채용되어 있었지만, 다단 기어식 변속 장치를 사용한 다단 변속을 채용해도 된다.

(4) 어시스트 특성으로서, 작업 장치 W의 타입 및 그 사용 형태에 각각 최적화된 개별의 어시스트 특성을 미리 작성하여, 그것을 적절하게 선택하도록 해도 된다. 예를 들어, 작업차에 장착되는 작업 장치 W의 종별을 검지하는 작업 장치 종별 검지부 혹은 수동의 작업 장치 종별 설정부를 설치하여, 실제로 장착되어 이용되는 작업 장치 W의 종별을 보조 파라미터로 하여 어시스트 특성 결정부(361)에 부여한다. 이에 의해, 어시스트 특성 결정부(361)는 사용 작업 장치종에 따라서 적절한 어시스트 특성을 결정할 수 있다.

〔제4 실시 형태〕

본 발명에 의한 작업차의 구체적인 제4 실시 형태를 설명하기 전에, 도 25를 사용하여 본 발명을 특징짓고 있는 기본적인 구성을 설명한다.

이 작업차는 전동축이나 전동 기어 등으로 구성되는 동력 전달 수단을 통해 주행 장치로서의 차륜(402)에 동력을 전달하는 원동기 유닛(401)을 탑재하고 있다. 원동기 유닛(401)에는 내연 기관인 엔진 E가 포함되어 있다. 동력 전달 수단에는 원동기 유닛(401)으로부터 출력된 회전 동력을 변속하는 변속 장치(410)가 포함되어 있다. 원동기 유닛으로부터 출력되는 동력의 회전수에 의해 작동유 공급량이 변화되는 유압 펌프 P가 구비되어 있다. 작업 장치 W가, 유압 펌프 P로부터 공급되는 작동유에 의해 구동하는 유압 구동 기기 HD의 일례로서의 리프트 실린더에 의해 승강 가능하게 작업차에 장비되어 있다. 원동기 유닛(401)의 출력축 Ex로부터 분기한 PTO(동력 취출)축 W1을 통해 동력이 작업 장치 W에 공급 가능하다. 유압 구동 기기 HD를 조작하는 유압 조작구 T가 구비되어 있다.

제어계로서, 설정되는 엔진 회전수로 엔진 E를 제어하는 엔진 제어 유닛(405A)과, 변속 장치(410)의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛(403)과, 유압 관리 유닛(405)이 구비되어 있다. 유압 관리 유닛(405)에는 필요 작동 유량 산정 기능과 회전수 증가 지령 생성 기능과 변속비 변경 지령 생성 기능이, 실질적으로는 컴퓨터 프로그램으로 구축되어 있다. 필요 작동 유량 산정 기능은 유압 구동 기기 HD에 대한 조작 정보에 기초하여 유압 구동 기기 HD가 필요로 하는 필요 작동 유량을 산정하는 기능이다. 회전수 증가 지령 생성 기능은 산정된 필요 작동 유량에 기초하여 유압 구동 기기 HD에 대한 작동유 공급 부족이 판정된 경우에, 엔진 제어 유닛(405A)에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 증가시키는 엔진 회전수 증가 지령을 생성하여, 엔진 제어 유닛(405A)에 부여하는 기능이다. 변속비 변경 지령 생성 기능은 작업차 속도(작업차의 주행 속도, 이하 차속이라고 약칭함)를 유지하기 위해, 상기 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가를 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령을 상기 변속 제어 유닛에 부여하는 기능이다.

예를 들어, 일정 차속으로 작업차를 주행시키면서, 프론트 로더 장치나 경운 장치 등의 작업 장치 W를 조작하여 작업 주행할 때에, 에너지 절약 운전을 유의하기 위해서는, 가능한 한 낮은 엔진 회전수로 엔진 E를 구동시킨다. 그 경우, 유압 펌프 P의 구동 회전수는 엔진 회전수에 의존하므로, 엔진 회전수가 저하되면, 유압 펌프 P의 구동 회전수의 저하, 결과적으로는 유압 펌프 P로부터의 작동유 공급량이 저하된다. 유압 구동 기기 HD가 동작하고 있지 않거나, 동작하고 있어도 큰 작동 유량을 필요로 하지 않는 경우에는 좋지만, 유압 구동 기기 HD가 큰 동작을 행할 때에는 작동 유량의 부족이 발생하여, 유압 구동 기기 HD의 동작에 지연이 발생할 가능성이 생긴다. 예를 들어, 작업 장치를 동작시키는 유압 구동 기기 HD가 필요로 하는 필요 작동 유량은 조작 정보의 일례인, 당해 유압 구동 기기 HD를 조작하는 조작구 T의 조작 입력에 기초하여 추정할 수 있다. 이 경우, 작업 주행 시에, 특히 에너지 절약 운전 시에 조작구 T가 조작되면, 그 조작 입력에 관한 조작 정보로부터 대상이 되는 유압 구동 기기 HD가 필요로 하는 필요 작동 유량이 산정된다. 또한, 산정된 필요 작동 유량이 기존의 엔진 회전수로는 유압 펌프 P에 의해 공급할 수 없는 경우에는, 엔진 회전수를 증가시켜, 유압 펌프 P가 필요 작동 유량을 공급할 수 있도록 한다. 동시에, 그 엔진 회전수의 증가를 상쇄하도록, 적어도 작업차의 가속을 무시할 수 있을 정도가 되도록, 변속비를 조정(통상은 크게)한다. 이에 의해, 엔진 회전수의 증가에 의한 급가속이 억제된다. 또한, 정속 주행이 요구되는 작업 주행을 행하고 있는 경우에 있어서도, 그 정속 주행이 실질적으로 유지된다.

조작 정보는 차차 체크되어 있고, 엔진 회전수를 저하시켜도 상기 작동유 공급 부족이 해소되는 경우에, 상기 엔진 회전수 증가 지령을 취소하는 회전수 복귀 지령이 상기 엔진 제어 유닛(405A)에 부여된다. 이 회전수 복귀 지령은 선행한 엔진 회전수 증가를 단계적으로 해소하는 복수의 지령으로 분할해도 된다. 동시에, 작업차 속도를 유지하기 위해 상기 엔진 회전수 복귀 지령에 의한 엔진 회전수의 감소를 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령이 상기 변속 제어 유닛(403)에 부여된다. 이에 의해, 엔진 회전수의 감소에 의한 급감속이 억제된다. 또한, 정속 주행이 요구되는 작업 주행을 행하고 있는 경우에 있어서도, 그 정속 주행이 실질적으로 유지된다.

다음에, 도면을 사용하여, 본 발명에 의한 작업차의 구체적인 제4 실시 형태의 하나를 설명한다. 여기서는, 작업차는 잘 알려진 형태의 범용 트랙터이고, 도 26은 그 사시도이고, 도 27은 트랙터 조종 에어리어의 조감도이다. 이 트랙터는 좌우 한 쌍의 전륜(402a)과 후륜(402b)에 의해 대지 지지된 차체를 구비하고, 그 차체의 전방부에 원동기 유닛(401), 그 중앙부에 조종 에어리어가 배치되어 있다. 차체 후방부에는 작업 장치 W로서 경운 장치가 승강 기구에 의해 장착되어 있다. 이 승강 기구는 도 28에 모식적으로 도시되어 있을 뿐이지만, 유압 구동 기기 HD의 하나인 유압 실린더(101)에 의해 동작한다. 도 27에 도시된 조종 에어리어에는 운전석(420) 및 운전석(420)의 전방에 스티어링 휠(421)이 배치되어 있다. 운전석(420)에 착석한 운전자에 의해 조작되는 조작 레버나 조작 버튼은 스티어링 휠(421)의 주변이나 운전석(420)의 양측에 배치되어 있다. 본 발명에 특히 관계되는 조작 레버나 조작 버튼으로서, 승강 기구의 유압 실린더(101)에 대한 조작을 입력하는 유압 조작구 T로서의 승강 레버(422), 기어 변속 장치(414)의 변속단을 전환하는 변속 레버(423), 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 저감시키는 내림 버튼(424), 저감시킨 엔진 회전수를 복귀시키는 복귀 버튼(425), 변속(차속 제어) 페달(426) 등을 들 수 있다. 조종 에어리어에는 미터 패널(427a)이나 플랫 디스플레이(427b)도 배치되어 있다.

도 28에 모식적으로 도시되어 있지만, 조향륜으로서의 전륜(402a)은 유압 파워 스티어링 장치 PS를 통해 스티어링 휠(421)에 의해 조작된다. 이 유압 파워 스티어링 장치 PS는 유압원으로부터 공급되는 작동유를 스티어링 휠(421)의 조타량에 따라서 조절하고, 유압 구동 기기 HD로서의 파워 스티어링 실린더(102)를 유압 제어하여 전륜(402a)을 조타한다. 따라서, 스티어링 휠(421)은 본 발명에 있어서의 유압 조작구 T로서 기능한다. 예를 들어, 스티어링 휠(421)을 급속하게 큰 조타량으로 조작하면, 대량의 작동유가 파워 스티어링 실린더(102)에 공급되어, 신속한 조타가 실현된다.

이 트랙터는 도 28과 도 29에 모식적으로 도시된 동력 계통도로부터 명백한 바와 같이, 원동기 유닛(401)에 엔진 E와 모터 유닛(404)이 포함되어 있는 하이브리드 차량이다. 또한, 여기서의 엔진 E는 커먼레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진이고, 엔진 제어 기기(405a)로서 커먼레일 제어 기기를 구비하고 있다. 또한, 여기서의 모터 유닛(404)은 배터리(B)를 충전시키는 발전기로서도 기능하는 모터 제너레이터(404)이다.

도 30에 도시한 바와 같이, 엔진 E의 후방면측에 모터 제너레이터(404)와 주클러치(431)를 수용하는 모터 하우징(440)이 구비되어 있다. 모터 제너레이터(404)는 엔진 E의 구동력에 의해 발전을 행하는 삼상 교류 발전기의 기능과, 외부로부터 공급되는 전력에 의해 회전 작동하는 삼상 교류 모터의 기능을 더불어 갖는다. 따라서, 인버터부(470)가 배터리(B)로부터의 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 모터 제너레이터(404)에 공급한다. 또한, 인버터부(470)는 모터 제너레이터(404)에서 발전된 삼상 교류 전류를 직류 전류로 변환하고 승압하여 배터리(B)에 공급한다.

도 30으로부터 명백한 바와 같이, 엔진 E와 모터 제너레이터(404)와 주클러치(431)가, 이 순서로 구비되고, 엔진 E의 후방부에 연결한 리어 엔드 플레이트(440a)에 대해 모터 하우징(440)이 연결되고, 이에 의해 모터 하우징(440)에 모터 제너레이터(404)와 주클러치(431)가 수용되어 있다.

모터 제너레이터(404)는 영구 자석(441)을 외주에 구비한 로터(442)와, 이 로터(442)를 둘러싸는 위치에 배치된 스테이터(443)로 구성되고, 스테이터(443)는 스테이터 코어의 복수의 티스부(도시하지 않음)에 코일을 권회한 구조를 갖고 있다. 엔진 E의 출력축 Ex(크랭크축)의 축단에 대향하여, 이 출력축 Ex의 회전 축심 X와 동축심이고, 모터 제너레이터(404)의 로터(442)가 배치되고, 이 로터(442) 중 출력축 Ex와 반대측의 면에 주클러치(431)의 베이스 플레이트(431a)가 배치되고, 출력축 Ex와 로터(442)와 주클러치(431)의 베이스 플레이트(431a)가 나사 연결되어 있다. 이 베이스 플레이트(431a)는 플라이휠로서의 기능도 갖지만, 상술한 바와 같이, 모터 제너레이터(404)는 플라이휠이 완수하고 있던 관성력 기능을 부분적으로 실행하므로, 종래에 비해 경량화되어 있다.

모터 하우징(440)은 전방부 하우징(440A)과 후방부 하우징(440B)을 분리 가능하게 연결한 구조를 갖고 있고, 모터 제너레이터(404)를 조립할 때에는, 전방부 하우징(440A)의 내면에 스테이터(443)를 구비한 상태에서, 이 전방부 하우징(440A)을 리어 엔드 플레이트(440a)에 연결하고, 다음에, 출력축 Ex의 후단부에 로터(442)가 연결된다.

주클러치(431)는 베이스 플레이트(431a)의 후방면에 연결하는 클러치 커버(431b)의 내부에 클러치 디스크(431c)와, 프레셔 플레이트(431d)와, 다이어프램 스프링(431e)을 배치하여, 클러치 디스크(431c)로부터의 구동력이 전달되는, 동력 전달축(430)의 하나의 구성 요소로서의 클러치축(430a)을 구비하고 있고, 도시되어 있지 않은 클러치 페달에 의해 조작된다.

클러치축(430a)은 후방부 하우징(440B)에 대해 회전 축심 X를 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 클러치 디스크(431c)는 스플라인 구조에 의해 클러치축(430a)에 대해 토크 전동 가능하고, 또한 회전 축심 X에 따라서 변위 가능하게 지지되고, 다이어프램 스프링(431e)은 프레셔 플레이트(431d)를 통해 클러치 온 방향으로의 가압력을 클러치 디스크(431c)에 작용시키는 구성을 갖고 있다. 또한, 클러치축(430a)의 동력은 기어 전동 기구를 통해 변속 장치(410)의 입력축이 되는, 동력 전달축(430)의 하나의 구성 요소로서의 중간 전동축(430b)에 전달된다.

도 29로부터 명백한 바와 같이 변속 장치(410)는 유압 기계식의 무단 변속 장치(이하, HMT라고 약칭함)(412)와 전후진 전환 장치(413)와 복수단의 변속(여기서는, 도로 주행을 위한 고속단과 작업 주행을 위한 저속단)을 행하는 기어 변속 장치(414), 차동 기구(415)를 포함하고, 그 동력은 동력 전달축(430)을 통해, 최종적으로 구동 차륜[전륜(402a) 또는 후륜(402b) 혹은 그 양쪽](402)을 회전시킨다. 전후진 전환 장치(413)와 기어 변속 장치(414)의 각각에는 유압 구동식 변속 클러치(410a)가 구비되어 있다. 또한, 이 엔진 E 및 모터 제너레이터(404)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(430)의 일부를 구성하는 PTO축 W1을 거쳐서 트랙터에 장비된 경운 장치 W는 회전 동력을 받을 수 있고, 이에 의해 경운 로터가 소정의 경운 깊이로 회전 구동한다.

HMT(412)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(404)로부터의 동력을 받는 경사판식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터를 포함하는 정유압식 변속 기구(412A)와, 유성 기어 기구(412B)로 구성되어 있다. 유성 기어 기구(412B)는 엔진 E 및 모터 제너레이터(404)로부터의 동력과 유압 모터로부터의 동력을 입력으로 하여, 그 변속 출력을 후단의 동력 전달축(430)에 공급하도록 구성되어 있다.

이 정유압식 변속 기구(412A)에서는 엔진 E 및 모터 제너레이터(404)로부터의 동력이 펌프축에 입력됨으로써, 유압 펌프로부터 유압 모터로 압유가 공급되고, 유압 모터가 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전 구동되어 모터축을 회전시킨다. 유압 모터의 회전은 모터축을 통해 유성 기어 기구(412B)에 전달된다. 정유압식 변속 기구(412A)는 유압 펌프의 경사판(412a)에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판(412a)의 각도 변경이 행해져, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하고 유압 모터의 회전 속도(시간당 회전수)를 무단계로 변경한다. 그 결과, 유압 모터로부터 유성 기어 기구(412B)에 출력하는 동력의 회전 속도를 무단계로 변경한다. 정유압식 변속 기구(412A)는 경사판(412a)이 중립 상태에 위치됨으로써, 유압 펌프에 의한 유압 모터의 회전을 정지, 결과적으로는 유압 모터로부터 유성 기어 기구(412B)에 대한 출력을 정지한다.

유성 기어 기구(412B)는 선 기어와, 당해 선 기어의 주위에 등간격으로 분산하여 배치된 3개의 유성 기어와, 각 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 3개의 유성 기어에 맞물리는 링 기어와, 전후진 전환 장치(413)에 연결되어 있는 출력축[동력 전달축(430)의 하나]을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진 E측의 동력 전달축(430)에 설치된 출력 기어와 맞물리는 기어부를 형성하고 있음과 함께, 선 기어의 보스부에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(412)는 정유압식 변속 기구(412A)의 경사판(412a)의 각도를 변경함으로써, 구동 차륜인 전륜(402a) 또는 후륜(402b) 혹은 그 양쪽으로의 동력 전달을 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판(412a)의 제어는 변속 제어 유닛(403)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(408)의 유압 제어에 의해 실현한다.

본 발명에 있어서의 유압 구동 기기 HD의 유압원으로서의 유압 펌프 P가 구비되어 있다. 이 유압 펌프 P는 원동기 유닛(1)과 변속 장치(410) 사이에 위치하는 동력 전달축(430)으로부터 회전 동력을 받는 기계식 펌프이고, 그 펌프축 회전수는 엔진 회전수에 의존한다. 즉, 유압 펌프 P의 작동유 공급량은 엔진 회전수에 의존하게 된다. 유압 제어 밸브 등으로 구성되는 유압 제어 유닛(408)을 통해, 이 유압 펌프 P로부터 작동유가 공급되는 유압 구동 기기 HD는, 도 28이나 도 29에 도시되어 있는 한에서는, 승강 실린더(101), 파워 스티어링 실린더(102), 변속 장치(410)의 변속 클러치(411)이다. 승강 실린더(101)에 대한 유압 조작구 T는 승강 레버(422)이고, 파워 스티어링 실린더(102)에 대한 유압 조작구 T는 스티어링 휠(421)이다. 또한, 트랙터에 탑재되는 작업 장치 W에 따라서는 더욱 다양한 유압 실린더나 유압 모터가 구비되므로, 유압 펌프 P에 의해 작동유가 공급되는 유압 구동 기기 HD도 증가하게 된다. 어디까지나, 승강 실린더(101)나 파워 스티어링 실린더(102)는 유압 펌프 P에 의해 작동유가 공급되는 유압 구동 기기 HD의 일례이다.

도 31은 상술한 유압 펌프 P와 유압 구동 기기 HD와 유압 조작구 T의 관계를 모식적으로 도시하는 유압 회로도이다. 이 유압 회로에는 HMT(412)를 구성하는 정유압식 변속 기구(412A)의 유압 회로(480), 경운 장치(작업 장치) W를 승강하는 승강 실린더(유압 구동 기기 HD)(101)의 유압 회로(480), 유압 파워 스티어링 장치 PS의 파워 스티어링 유압 회로(482)가 도시되어 있지만, 주클러치(431)나 변속 클러치(410a) 등, 다른 유압 회로는 생략되어 있다. 또한, 정유압식 변속 기구(412A)의 유압 회로(480)에는 유압 공급원으로서, 엔진 E 및 모터 제너레이터(404)의 동력에 의해 구동하는 경사판 제어 타입의 유압 펌프(481a)와 차지 펌프(481b)가 구비되어 있다. 유압 펌프(481a)로부터 공급되는 작동유에 의해 회전하는 유압 모터의 정회전 및 역전에서의 회전 속도는 경사판 제어 밸브를 포함하는 경사판 조정 기구에 의한 유압 펌프의 경사판각 조정에 의해 변경된다. 즉, 정유압식 변속 기구(412A)의 유압 회로(480)는 독자의 유압 펌프(481a)를 갖는 것이고, 유압 펌프 P에 의해 직접 작동유가 공급되는 것은 아니다.

승강 실린더(101)의 유압 회로(481) 및 파워 스티어링 유압 회로(482)에는 유압 공급원으로서, 유압 펌프 P가 접속되어 있다. 유압 회로(481)에 있어서의 필요 작동 유량은 유압 조작구 T인 승강 레버(422)의 조작 거동에 의해 결정된다. 승강 레버(422)의 조작 거동은 승강 레버 센서(492)에 의해 검출된다. 파워 스티어링 유압 회로(482)에 있어서의 필요 작동 유량은 유압 조작구 T인 스티어링 휠(421)의 조작 거동에 의해 결정된다. 스티어링 휠(421)의 조작 거동은 스티어링 센서(491)에 의해 검출된다. 승강 레버 센서(492)나 스티어링 센서(491)는 차량 상태 검출 유닛(409)에 접속되어 있고, 차량 상태 검출 유닛(409)에서 필요한 신호 처리가 실시된 후, 필요한 기능 유닛으로 전송된다. 물론, 차량 상태 검출 유닛(409)을 통하지 않고 직접 각 센서를 기능 유닛에 접속해도 된다. 또한, 변속 레버(423)의 조작 위치를 검출하는 변속 레버 센서(493)도 차량 상태 검출 유닛(409)에 접속되어 있다.

이하에 상세하게 서술되지만, 승강 실린더(101)의 유압 회로(481)나 파워 스티어링 유압 회로(482)에 있어서의 필요 작동 유량이 유압 펌프 P에 의해 공급 가능한지 여부는, 유압 관리 유닛(405)에 의해 판정된다. 유압 관리 유닛(405)은 작동유의 공급 부족이 발생하는 경우는, 엔진 회전수를 증가시켜, 작동유의 공급 부족을 회피한다.

다음에, 상술한 동력계를 제어하는 전자 제어계에 대해 설명한다.

이 트랙터의 전자 제어계에는 도 28이나 도 29에 도시되어 있는 바와 같이, 엔진 제어 유닛(405A), 모터 제어 유닛(405B), 어시스트 제어 유닛(406), 유압 관리 유닛(405), 차량 상태 검출 유닛(409), 변속 제어 유닛(403), 경운 장치(작업 장치) W의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛 W0 등이 포함되어 있다. 이들 ECU라고 불리는 각종 제어 유닛은 각각 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다. 물론, 여기서는 분할한 구성으로 되어 있는 각종 제어 유닛을 자유롭게 통합하는 것이나 더 분할하는 것은 가능하지만, 이 실시 형태에서의 구성은 본 발명에서의 설명을 이해하기 쉽게 하는 것을 우선한 것이고, 그것은 발명을 한정하는 것은 아니다.

엔진 제어 유닛(405A)은, 잘 알려져 있는 바와 같이, 엔진 E를 전자 제어하기 위한 핵심 기능부이고, 외부 조작 입력 신호 및 내부 센서 신호 등에 의해 추정되는 엔진 E의 운전 상태에 따라서, 미리 설정되어 있는 프로그램에 기초하는 제어, 예를 들어 정회전수 제어나 정토크 제어 등 다양한 타입의 엔진 제어를 행한다.

변속 제어 유닛(403)에는 변속 페달(426) 등의 변속 조작구에 의한 변속 조작 지령이나 유압 관리 유닛(405)으로부터의 변속비 변경 지령에 기초하여 변속 장치(410)에 대한 변속 조작을 행하기 위한 제어 기능이 구축되어 있다. 또한, 변속 제어 유닛(403)은 유압 관리 유닛(405)으로부터의 변속비 증가 지령이나 변속비 변경 지령에 기초하여, HMT(412)의 경사판(412a)의 각도를 변위시켜, 변속비를 변경하는 것이다. 변속 제어는 인위적인 조작에 의한 조작 신호 입력과 기계적으로 생성된 조작 신호 입력의 양쪽에서 가능하다. 차속을 바꾸기 위해 인위적 변속 조작구로서 기능하는 변속 페달(426)은 정차속 주행을 위해 임의의 위치에서 위치 유지 기구(426a)에 의해 유지된다. 변속 페달(426)의 조작 위치는 페달 센서(490)에 의해 검출된다. 페달 센서(490)도 차량 상태 검출 유닛(409)에 접속되어 있다.

모터 제너레이터(404)의 제어, 즉 엔진 E에 대한 어시스트 제어는 어시스트 제어 유닛(406)에 의해 행해진다. 특히, 이 어시스트 제어는 엔진 회전수를 끝까지 저하시킨 에너지 절약 운전 중에 있어서 발생한 돌발적인 엔진 부하(회전 부하)의 증대에 대처하기 위해 사용된다. 에너지 절약 운전 중에 있어서 발생하는 돌발적인 회전 부하의 증대는 엔진 E의 회전수의 저하, 즉 차속의 저하, 또한 엔진 스톨을 유도한다. 특히 정차속으로 작업 주행하는 작업 차량의 경우, 정속 제어 모드에서의 엔진 E의 운전이 빈번히 행해지고, 그때, 작업 상황이나 접지하고 있는 지면 상황에 의해, 급격한 부하가 동력 전달 수단에 가해져, 결과적으로 엔진 E의 회전수를 저하시키는 사태가 발생한다. 엔진 회전수의 저하는 차속의 저하나 작업 장치의 구동력 부족을 유도한다. 이를 회피하기 위해, 엔진 E나 엔진 동력을 전달하는 동력 전달 수단에 가해지는 회전 부하가 검지되고, 그 부하를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 모터 제너레이터(404)가 단시간만큼 구동되어, 엔진 E가 어시스트된다.

이 어시스트 제어를 위해, 어시스트 제어 유닛(406)은 엔진 E가 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를, 엔진 제어 유닛(405A)으로부터 부여되는 엔진 제어 정보, 또는 각종 센서에 의한 검출 정보로부터 취출되는 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 부하 정보의 생성을 위해 이용되는 입력 파라미터로서는, 엔진 E의 회전수(회전 속도), 변속 장치(410)를 구성하는 동력 전달축(430)의 회전수(회전 속도), 엔진 제어 유닛(405A)에 의해 산정된 엔진 토크, 동력 전달축(430)의 토크, 차속, 작업 장치 W의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더로의 작용력 등)를 들 수 있지만, 실제로 이용되는 입력 파라미터는, 트랙터에 장비되어 있는 센서에 의존한다. 동력 전달축(430)을 위한 회전 검출 센서나 차속 센서는 표준 장비되어 있을 가능성이 높으므로, 입력 파라미터로서, 동력 전달축(430)의 회전 속도 변동값이나 차속 변동값을 사용하면 바람직하다. 이들 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 모듈 유닛(409)을 통해 보내져 온다. 돌발적인 회전 부하의 증대를 검지하기 위해, 경시적인 회전 부하의 미분값 또는 차분값에 기초하여 돌발적인 회전 부하의 증대를 나타내는 정보를, 부하 정보로서 사용해도 된다. 혹은, 간단히 임계값 판정만으로 어시스트 제어의 트리거가 되는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 부하 정보로서 사용해도 된다.

어시스트 제어 유닛(406)은 부하 정보에 기초하여, 모터 제너레이터(404)를 사용한 엔진 E에 대한 어시스트 제어를 실행할지 여부를 판정한다. 예를 들어, 배터리 충전량이 소정값 이하인 경우, 어시스트 제어의 중지, 또는 부분적인 어시스트량에 의한 어시스트 제어로 한정된다. 또한, 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 어시스트 제어의 실행을 금지한다. 또한, 어시스트 제어 유닛(406)은 부하 정보에 기초하여, 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하는 어시스트 특성을 결정한다. 또한, 어시스트 제어 유닛(406)은 결정된 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 모터 제어 유닛(405B)에 출력한다. 모터 제어 유닛(405B)은 어시스트 제어 신호에 기초하여 모터 제어 신호를 인버터부(405b)에 출력하고, 모터 제너레이터(404)를 제어한다. 또한, 모터 제어 유닛(405B)은 어시스트 제어 이외에, 발전 지령을 인버터부(405b)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(404)를 제네레이터로서 기능시켜, 배터리(B)를 충전할 수 있다. 또한, 모터 제어 유닛(405B)이 제로 토크 제어 신호를 인버터부(405b)로 보냄으로써, 모터 제너레이터(404)는 제로 토크 구동을 행한다.

상술한 기능을 완수하기 위해, 어시스트 제어 유닛(406)에는 도 32에 도시한 바와 같이, 배터리 관리부(460), 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부(461), 어시스트 특성맵 저장부(462a)를 포함하는 어시스트 특성 결정부(462), 어시스트 제어 결정부(463)가 구축되어 있다. 배터리 관리부(460)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량을 산정하고, 이 충전량을 포함하는 배터리 정보를 출력한다.

어시스트 특성 결정부(463)는 부하 정보로부터 판독한 부하량:L과, 배터리 정보로부터 판독한 충전량:SC에 기초하여, 적절한 어시스트 특성:W(t)를 결정한다. 이 어시스트 특성은 W(t)＝Γ〔L, SC〕 등의 일반식으로부터 도출되는 것이다. 즉, 어시스트 특성은 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 실제로는, 이하에 서술하는 바와 같이, 복수의 어시스트 특성을 맵화하여 저장해 두고, 부하량:L과 충전량:SC로부터 최적의 어시스트 특성이 선택된다. 어시스트 특성이 결정되면, 모터 제어 유닛(405B)이 이 어시스트 특성에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하고, 인버터부(405b)를 통해 모터 제너레이터(404)를 구동 제어하여, 엔진 E 내지는 동력 전달 수단에 발생한 부하의 증대를 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 빠르기 때문에, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하의 증대가 발생해도, 그것에 의해 회전수의 저하가 회피된다. 부하 증대가 지속된 경우나 배터리(B)의 충전량에 여유가 없는 경우에는, 에너지 절약 변속 모듈(407)에 있어서의 변속비의 조정으로 대처하게 된다.

어시스트 특성맵 저장부(462a)는 상술한 바와 같은 어시스트 특성을 맵화한 어시스트 특성맵 M을 미리 복수 작성하여 저장하거나, 혹은 필요에 따라서 적정한 어시스트 특성맵 M을 작성하여 설정하는 기능을 갖는다. 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 어시스트 특성은, 경시적인 어시스트량을 결정하는 그래프로 나타낼 수 있다. 도 32에서 모식적으로 도시된 예에서는, 횡축이 시간이고, 종축이 어시스트 게인이다. 어시스트 게인은 부하 정보로부터 판독한 부하량에 따라서 산정되는 최대 어시스트량(모터 토크)에 대한 비율이고, 0％로부터 100％ 사이의 수치를 취한다. 즉, 최대 어시스트량에 이 어시스트 특성맵 M으로부터 얻어진 어시스트 게인을 승산함으로써, 실제로 모터 제너레이터(404)에 의해 어시스트되는 어시스트량이 구해진다. 이 실시 형태에서의 어시스트 특성은 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 어시스트 특성 영역 S와 어시스트량을 0까지 경시적으로 감소시키는 종기 어시스트 특성 영역 E를 포함한다. 초기 어시스트 특성 영역 S의 시간 간격 t1이 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이고, 종기 어시스트 특성 영역 E의 시간 간격 t2가 1.5초로부터 2.5초, 바람직하게는 2초이다. 도시된 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 100％로 일정하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 선형이다. 물론, 그 감소 경향은 임의의 형상을 채용할 수 있다. 또한, 초기 어시스트 특성 영역 S와 종기 어시스트 특성 영역 E의 양쪽의 영역에 있어서 비선형의 그래프를 채용하는 것도 가능하다. 어시스트 특성 결정부(462)는 부하 정보로부터 판독한 부하량과 배터리 정보로부터 판독한 충전량으로부터 최적의 어시스트 특성맵 M을 결정한다. 그 밖의 어시스트 특성맵 M에서는, 초기 어시스트 특성 영역 S에 있어서의 어시스트 게인은 10％ 정도로부터 100％ 미만의 범위의 값을 취하고, 종기 어시스트 특성 영역 E는 감소 함수가 되는, 다양한 어시스트 특성이 기술되어 있다. 즉, 실제로 모터 제너레이터(404)에 의해 만들어지는 어시스트량은 부하량 또는 충전량 혹은 그들 양쪽에 의해 그때마다 변동된다. 또한, 이 어시스트 특성에 기초하는 어시스트 제어의 연속된 실행은 어시스트 제어 결정부(463)에 의해 금지된다. 어시스트 제어의 실행 간격, 즉 금지 시간은 배터리(B)의 충전량에 의해 변경해도 되고, 배터리(B)의 용량에 의해 미리 정해 두어도 된다. 또한, 작업에 의해 가변되어도 된다. 어떻게 하든, 배터리 충전량의 급격한 저하를 초래하지 않도록 설정된다.

이 실시 형태에 있어서의 유압 관리 유닛(405)은 도 25를 사용하여 설명한 유압 관리 유닛(405)의 기능을 구비하고 있다. 따라서, 유압 관리 유닛(405)에는 도 33에서 도시한 바와 같이, 필요 작동 유량 산정부(451), 회전수 증가 지령 생성부(452), 변속비 변경 지령 생성부(453), 회전수 복귀 지령 생성부(454)가 구축되어 있다. 필요 작동 유량 산정부(451)는 차량 상태 검출 유닛(409)으로부터 보내져 온, 스티어링 휠(421)의 조작 거동이나 승강 레버(422)의 조작 거동을 나타내는 조작 정보에 기초하여 파워 스티어링 실린더(102)나 리프트 실린더(101)가 필요로 하는 필요 작동 유량을 산정한다. 회전수 증가 지령 생성부(452)는 필요 작동 유량 산정부(451)에 의해 산정된 필요 작동 유량에 기초하여 파워 스티어링 실린더(102)나 리프트 실린더(101)에 대한 작동유 공급 부족이 판정된 경우에, 엔진 회전수 증가 지령을 생성한다. 엔진 회전수 증가 지령은 엔진 제어 유닛(405A)에서 설정되어 있는 현시점의 엔진 회전수에 대해 회전수를 증가시키는 지령이다. 증가시키는 회전수의 값으로서는, 소정값, 예를 들어 200rpm이어도 되고, 그때마다, 연산 또는 맵핑에 의해 구한 회전수여도 된다. 그와 같이 하여 생성된 엔진 회전수 증가 지령은 엔진 제어 유닛(5A)에 부여됨으로써, 엔진 E의 회전수가 상승한다.

회전수 복귀 지령 생성부(454)는 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수 증가를 행하지 않아도 원래의 엔진 회전수로 작동유 공급 부족이 발생하지 않는다고 판정된 경우, 앞서 행한 엔진 회전수 증가 지령을 취소하는 회전수 복귀 지령을 생성한다. 그때, 앞서 행한 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가를 복수회로 나누어 저감시키는 회전수 복귀 지령을 생성해도 된다. 어떻게 하든, 이 엔진 회전수 증가 지령이 엔진 제어 유닛(405A)에 부여됨으로써, 엔진 E의 회전수가 저하된다.

변속비 변경 지령 생성부(453)는 급가속을 피하기 위해 트랙터의 차속을 유지하기 위해, 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가를 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령을 변속 제어 유닛(403)에 부여한다. 이에 의해, 변속 제어 유닛(403)은 유압 제어 유닛(408)을 통해 정유압식 변속 기구(412A)의 유압 펌프의 경사판(412a)을 조절하여, 변속비를 크게 하고, 엔진 회전수의 증가에 수반하는 차속의 상승을 회피한다. 동일한 목적으로, 변속비 변경 지령 생성부(453)는 엔진 회전수 복귀 지령에 의한 엔진 회전수의 저감을 상쇄하도록 변속비를 변경시키는 변속비 변경 지령을 변속 제어 유닛(403)에 부여한다. 이에 의해, 변속 제어 유닛(403)은 유압 제어 유닛(408)을 통해 경사판(412a)을 조절하여, 변속비를 작게 하고, 엔진 회전수의 저하에 수반하는 차속의 저하를 회피한다.

이 유압 관리 유닛(405)에 의한 작동유 공급량 제어 기능은 작업 주행 시에 이용되는 것이고, 도로 주행 시에는 원칙적으로는 필요하지 않다. 이로 인해, 이 유압 관리 유닛(405)에 의한 작동유 공급량 제어 기능을, 도로 주행 시로 한정하면 바람직하다. 그로 인해, 이 실시 형태에서는, 도로 주행용 변속단과 작업용 변속단을 구비한 기어 변속 장치(414)의 변속단을 전환하는 변속 레버(423)의 조작 위치를 이용하고 있다. 즉, 기어 변속 장치(414)가 도로 주행용 변속단으로 전환되어 있는 것을 변속 레버 센서(493)의 신호로부터 검출하고, 그때는 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가를 금지한다.

이 실시 형태에서는, 상술한 변속 제어 유닛(403)에는 에너지 절약 운전을 위해, 운전자의 조작에 기초하여 일시적인 엔진 회전수 저하 처리와 이 엔진 회전수 저하 처리를 취소하는 엔진 회전수 복귀 처리를 실현하는 에너지 절약 변속 모듈(407)이 구축되어 있다. 이 엔진 회전수 저하 처리 및 엔진 회전수 복귀 처리는 상술한 엔진 회전수 증가 지령에 의한 엔진 회전수의 증가 처리 및 엔진 회전수 복귀 지령에 의한 엔진 회전수의 저감 처리와 유사하므로, 공통적으로 구축할 수 있는 이점이 있다.

도 34에 도시한 바와 같이, 에너지 절약 변속 모듈(407)에는 상기 기능을 실현하기 위해, 회전수 저하 지령 생성부(471), 변속비 변경 지령 생성부(472), 내림 처리 이력 메모리(473), 부하 판정부(474), 강제 복귀 제어부(475)가 포함되어 있다.

회전수 저하 지령 생성부(471)는 운전자의 내림 버튼(424)의 누름에 의한 조작 지령에 기초하여 기존의 엔진 회전수를 200rpm만큼 저하시키는 회전수 저하 지령을 생성하여, 엔진 제어 유닛(405A)으로 송출한다. 그때, 변속비 변경 지령 생성부(472)는 이 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 차속의 저하를 수반하지 않도록, 그 저하분을 보상하는 변속비의 변경값을 구하고, 그 변경값에 기초한 변속비 변경 지령을 생성하여, 이 변속비 변경 지령을 유압 제어 유닛(408)으로 송출한다. 액셀러레이터 레버(432)의 조작 위치에 의해 설정된 기본 엔진 회전수를 제어 목표로 하여 엔진 제어 유닛(405A)이 엔진 E의 회전수를 제어하고 있지만, 이 회전수 저하 지령은 그 기본 엔진 회전수를 저하시키는 것이고, 이 실시 형태에서는 복수 횟수, 예를 들어 4회에 걸치는 회전수 저하를 지령할 수 있다. 즉, 1회째의 회전수 저하 지령이고 기본 엔진 회전수로부터 200rpm의 저하, 2회째의 회전수 저하 지령이고 또한 200rpm, 즉 기본 엔진 회전수로부터 400rpm의 저하가 지령되게 된다. 물론, 그 엔진 회전수 저하에 수반하는 차속의 저하는, 그 때마다의 변속비 변경 지령 생성부(472)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상된다.

또한, 운전자가 복귀 버튼(425)을 누른 경우에는, 복귀 조작 지령이 에너지 절약 변속 모듈(407)에 부여되고, 회전수 저하 지령 생성부(471)는 현시점에서 설정되어 있는 회전수 저하 지령의 적산 횟수를 1단계 취소하는 복귀 지령을 엔진 제어 유닛(405A)으로 보낸다. 이에 의해, 회전수 저하 지령이 1회 설정되어 있을 뿐인 상태라면, 그 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 제어 유닛(405A)에서의 엔진 E의 목표 회전수는 원래의 기본 엔진 회전수로 된다. 회전수 저하 지령이 2회 설정되어 있는 상태라면, 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 제어 유닛(405A)에서의 엔진 E의 목표 회전수는 기본 엔진 회전수보다 200rpm만큼 저하시킨 회전수로 된다. 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 설정되어 있지 않은 상태에서 복귀 버튼(425)이 눌려져도, 회전수 저하 지령은 생성되지 않는다. 복귀 버튼(425)은 회전수 저하 지령의 취소 처리를 행할 뿐이다. 당연히, 복귀 버튼(425)의 조작에 의한 복귀 조작 지령에 의해 엔진 회전수 저하가 수정된 경우에는, 동시에, 그 수정에 수반하는 차속의 증가는, 변속비 변경 지령 생성부(472)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상되어, 차속은 일정하게 유지된다.

이로 인해, 회전수 저하 지령 생성부(471)에 의해 엔진 제어 유닛(405A)에 설정되는 회전수 저하 지령의 횟수를 기록해 둘 필요가 있고, 이로 인해 내림 처리 이력 메모리(473)가 구비되어 있다. 내림 처리 이력 메모리(473)는 스택 메모리와 같은 메모리 구조가 적합하고, 회전수 저하 지령이 생성되면 회전수 저하에 관한 정보가 내림 처리 이력 메모리(473)에 기입되고(푸시), 복귀 지령이 생성되면 마지막으로 기입된 회전수 저하에 관한 정보가 판독되어 소거된다(팝). 물론, 회전수 저하 지령이나 복귀 조작 지령을 시계열적으로 기록하는 이력 메모리와 같은 메모리 구조를 채용해도 된다. 어떻게 하든, 회전수 저하 지령 생성부(471)에 의해, 엔진 제어 유닛(405A)에 회전수 저하 지령이 보내지면, 1회의 내림 버튼(424)의 조작에 의한 200rpm의 엔진 회전수 저하의 정보가 필요에 따라서 변속비 변경의 정보도 포함하여 내림 처리 이력 메모리(473)에 기입된다. 그리고, 내림 처리 이력 메모리(473)에 액세스하면, 기존의 내림 버튼(424)의 조작 이력과 기존의 엔진 제어 유닛(405A)에 지령하고 있는 엔진 회전수의 저하량, 기존의 변속비를 알 수 있다.

부하 판정부(474)는 엔진 부하가 소정 레벨을 초과하였는지 여부를 판정하는 기능을 갖고, 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 회전수 저하 지령에 의해 설정되어 있는 목표 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 지령이 생성된다. 예를 들어, 부하 판정부(474)는 어시스트 제어 유닛(406)에 의한 어시스트 제어가 금지된 금지 기간에 있어서 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 앞서 행해진 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령을 출력한다.

강제 복귀 제어부(475)는 엔진 부하 이외라도 미리 설정해 둔 소정 취소 조건이 성립된 경우에, 복귀 조작 지령을 강제적으로 출력하여, 엔진 제어 유닛(405A)에 설정된 엔진 회전수의 저하 및 변속 제어 유닛(403)에 실시된 보상 변속비의 변경을 취소한다. 이 취소 조건은 정속 주행이 필요한 작업 주행의 모드로부터 차속을 임의로 조정하면서 주행할 필요가 있는 일반 노상 주행의 모드로 된 경우 등, 정속 주행이 불필요한 상황이 검지된다는 것이 전형적인 조건이다. 또한, 엔진 키를 오프로 하여 차량 운전을 종료한 경우도, 강제적으로 엔진 회전수의 저하를 취소하는 것이 바람직하다.

또한, 액셀러레이터 조작기를 조작함으로써 기본 엔진 회전수가 조정되면, 엔진 회전수는 인위적으로 변경되지만, 그때라도 회전수 저하 지령을 이어가도록 구성되어 있다. 이에 의해, 액셀러레이터 조작기의 조작을 빈번하게 행하였다고 해도, 에너지 절약 운전을 유지할 수 있다. 마찬가지로, 변속 조작기인 변속 페달(426)에 의해 변속 장치(410)의 변속비도 인위적으로 변경되지만, 그때라도 변속비의 변경에 수반하는 엔진 회전수의 변경과 그 후의 회전수 저하 및 그 회전수의 저하에 수반하는 보상 변속비의 설정이 행해지도록 구성되어 있다.

〔제4 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 원동기 유닛(401)이 엔진 E와 모터 제너레이터(404)를 포함하는 하이브리드 타입으로 구성되어 있었지만, 엔진 E뿐이어도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 변속 장치(410)에 HMT(412)를 사용한 무단 변속이 채용되어 있었지만, 다단 기어식 변속 장치를 사용한 다단 변속을 채용해도 된다.

본 발명은 내연 기관을 구비한 다양한 차량에 적용 가능하다. 예를 들어, 그와 같은 차량으로서 트랙터 이외에, 승용형 전식기, 잔디 깎는 기계, 콤바인 등의 농업용 작업차, 또한 프론트 로더 등의 토목 작업차를 들 수 있다.

10 : 변속 장치
30 : 동력 전달축
31 : 클러치
4 : 모터 제너레이터
40 : 모터 하우징
5 : 동력 관리 유닛
50 : 어시스트 제어 결정부
51 : 부하 정보 생성부
52 : 모터 어시스트 특성 산정부
52a : 모터 어시스트 특성맵 저장부
53 : 모터 어시스트 제어 금지 결정부
54 : 배터리 관리부
55 : 운전 모드 선택부
6 : 엔진 제어 유닛
60 : 엔진 제어 기기(커먼레일)
7 : 모터 제어 유닛
70 : 인버터부
8 : 변속 제어 유닛
80 : 기계 어시스트 변속비 산정부
9 : 작업 장치
S : 차량 상태 검출 유닛
B : 배터리
E : 내연 기관

Claims

동력 전달 수단을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과,
상기 동력 전달 수단에 설치된 변속 장치와,
상기 변속 장치의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛과,
상기 동력 전달 수단에 접속된 모터 제너레이터와,
상기 모터 제너레이터로부터 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 어시스트 제어를 행하는 모터 제어 유닛과,
상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받음과 함께 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와,
상기 내연 기관이 받는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부와,
상기 배터리의 충전량을 산정하는 배터리 관리부와,
상기 변속 제어 유닛을 통하여 상기 변속 장치의 변속비를 낮춤으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 기계 어시스트 제어, 또는, 상기 모터 어시스트 제어의 실행을 결정하는 어시스트 제어 결정부를 구비하고,
상기 동력 전달 수단은, 상기 변속 장치에 의한 변속 후의 동력을 상기 주행 장치에 전달하고, 또한, 상기 변속 장치에 의한 변속 전 동력을 상기 작업 장치에 전달하며,
상기 어시스트 제어 결정부는 상기 배터리 관리부가 산정하는 배터리 충전량이 소정값을 초과한 상태에서 상기 부하 정보 생성부의 부하 정보에서 부하 증대가 판정된 경우에는 상기 회전 부하의 증대를 해소하기 위해서, 상기 모터 어시스트 제어를 상기 기계 어시스트 제어에 우선해서 실행시키고, 또한, 상기 배터리 관리부가 산정하는 배터리 충전량이 소정값 이하로 떨어진 상태에서 상기 부하 정보 생성부의 부하 정보에서 부하의 증대가 판정된 경우에는 배터리의 방전을 피하면서 상기 회전 부하 증대를 해소하기 위해서, 상기 모터 어시스트 제어를 대신하여 상기 기계 어시스트 제어를 실행시키는, 차량.
제1항에 있어서, 상기 모터 어시스트 제어를 위한 모터 어시스트 특성을 상기 부하 정보에 기초하여 산정하는 모터 어시스트 특성 산정부와, 상기 기계 어시스트 제어를 위한 변속비를 산정하는 기계 어시스트 변속비 산정부가 구비되어 있는, 차량.
제2항에 있어서, 상기 모터 어시스트 특성은 상기 모터 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하고 있고, 또한, 상기 모터 어시스트 특성이, 소정시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 모터 어시스트 특성 영역과 어시스트량을 0까지 시간 경과에 따라 감소시키는 종기 모터 어시스트 특성 영역을 포함하는, 차량.
제3항에 있어서, 상기 초기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖고, 상기 종기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖는, 차량.
제1항에 있어서, 상기 모터 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 모터 어시스트 제어의 실행을 금지하는 모터 어시스트 제어 금지 결정부가 구비되어 있는, 차량.
동력 전달 수단을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과,
상기 동력 전달 수단에 설치된 변속 장치와,
상기 변속 장치의 변속비를 조정하는 변속 제어 유닛과,
상기 동력 전달 수단에 접속된 모터 제너레이터와,
상기 모터 제너레이터로부터 상기 동력 전달 수단에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 어시스트 제어를 행하는 모터 제어 유닛과,
상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받음과 함께 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와,
상기 내연 기관이 받는 회전 부하의 증대를 나타내는 부하 정보를 생성하는 부하 정보 생성부와,
상기 회전 부하의 증대를 해소하기 위해, 상기 모터 어시스트 제어를, 상기 변속 제어 유닛을 통해 상기 변속 장치의 변속비를 내림으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 기계 어시스트 제어에 우선하여 실행시키는 어시스트 제어 결정부와,
상기 모터 어시스트 제어를 위한 모터 어시스트 특성을 상기 부하 정보에 기초하여 산정하는 모터 어시스트 특성 산정부를 구비하고,
상기 모터 어시스트 특성은 상기 모터 어시스트 제어에 있어서의 어시스트량과 어시스트 시간을 규정하고 있고, 또한, 상기 모터 어시스트 특성이, 소정 시간 일정한 어시스트량을 유지하는 초기 모터 어시스트 특성 영역과 어시스트량을 0까지 시간 경과에 따라 감소시키는 종기 모터 어시스트 특성 영역으로 되어 있고,
상기 모터 어시스트 특성은 기준 어시스트량에 대한 비율과 경과 시간을 변수로 하는 함수를 맵화한 것으로, 부하 정보로부터 얻을 수 있는 부하량에 의해 선택 가능하게 복수 준비되고, 또한, 상기 복수의 맵에는 상기 초기 모터 어시스트 특성 영역에서의 상기 비율이 다른 복수의 맵이 포함되어, 동일한 상기 부하량이라도 상기 배터리의 충전량에 기초하여 다른 맵이 선택 가능하며 상기 선택한 맵으로부터 도출된 비율에 상기 기준 어시스트량을 곱한 것으로 어시스트량이 산정되는, 차량.
제6항에 있어서, 상기 초기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖고, 상기 종기 모터 어시스트 특성 영역이 1.5초로부터 2.5초의 시간 간격을 갖는, 차량.
제6항에 있어서, 상기 모터 어시스트 제어가 실행된 후, 소정 시간 동안, 다음의 모터 어시스트 제어의 실행을 금지하는 모터 어시스트 제어 금지 결정부가 구비되어 있는, 차량.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관은 커먼레일 방식으로 구동되고, 상기 부하 정보 생성부는 커먼레일 제어 정보에 기초하여 상기 부하 정보를 생성하는, 차량.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하 정보 생성부는 상기 내연 기관의 회전수 거동에 기초하여 상기 부하 정보를 생성하는, 차량.
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