KR20140018228A

KR20140018228A - 휠 로더

Info

Publication number: KR20140018228A
Application number: KR1020137020347A
Authority: KR
Inventors: 사토루 가네코; 다카시 이키미; 히데카즈 모리키; 노리타카 이토오; 히로아키 야나기모토
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2014-02-12
Also published as: US9151017B2; EP2679733A1; JP5676739B2; CN103403268B; EP2679733A4; CN103403268A; WO2012114782A1; US20130317684A1; JPWO2012114782A1; EP2679733B1

Abstract

본 발명은, 차량의 요구 동력에 대해 출력 가능한 동력이 부족한 경우에 있어서도, 작업 효율이 높은 하이브리드 휠 로더를 제공하는 것이다.
엔진(1)에 연결된 발전 전동기(6)와, 발전 전동기에 연결된 유압 펌프(4)와, 유압 펌프로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터(51, 52, 53)와, 차륜(61)을 구동시키는 주행용 전동기(9)와, 발전 전동기 및 주행용 전동기 각각에 인버터(7, 10)를 통해 접속된 축전 장치(11)에 의해 요구되는 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값보다도 클 때, 유압 요구 동력값 Pf 및 주행 요구 동력값 Prun 중 어느 한쪽을 휠 로더의 동작에 따라서 제한함으로써, 합계 요구 동력값을 하이브리드 출력 상한값 이하로 설정한다.

Description

휠 로더 {WHEEL LOADER}

본 발명은, 동력원으로서 엔진 및 축전 장치를 구비하는 휠 로더에 관한 것이다.

최근, 환경 문제, 원유 가격 상승 등의 점에서, 각 공업 제품에 대해 에너지 절약 지향이 강해지고 있다. 지금까지 디젤 엔진에 의한 유압 구동 시스템이 중심이었던 건설 차량, 작업용 차량 등의 분야에 있어서도 그러한 경향에 있어, 전동화에 의한 고효율화, 에너지 절약화의 사례가 증가하고 있다. 예를 들어, 전술한 건설 차량이나 작업용 차량의 구동 부분을 전동화, 즉, 구동원을 전동기(전기 모터)로 한 경우, 배기 가스의 저감 외에, 엔진의 고효율 구동(하이브리드 기종의 경우), 동력 전달 효율의 향상, 회생 전력의 회수 등 많은 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다. 이러한 건설 차량ㆍ작업용 차량 분야에서는, 포크리프트의 전동화가 가장 진행되어 있고, 배터리의 전력을 사용하여 모터를 구동시키는, 이른바 「배터리 포크리프트」가 다른 차량에 앞서 실용화되어 있어, 소형 포크리프트를 중심으로 상당히 보급되어 있다. 또한 최근에는, 이것에 이어서, 유압 셔블, 엔진식 포크리프트 등에 있어서, 디젤 엔진과 전기 모터를 조합한 「하이브리드 차량」이 제품화되기 시작하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 전동화에 의한 환경 대응ㆍ에너지 절약화가 진행되는 건설 차량ㆍ작업용 차량 중에서, 하이브리드화한 경우에 비교적 큰 연비 저감 효과가 예상되는 차량으로서 휠 로더가 있다. 종래의 휠 로더는, 예를 들어 토크 컨버터 및 트랜스미션(T/M)을 통해 엔진의 동력을 차륜에 전달하여 주행을 행하면서, 차량 전방에 장착된 작업 장치의 버킷 부분으로 토사 등을 굴삭ㆍ운반하는 작업용 차량이다. 이러한 휠 로더의 주행 구동 부분을 전동화하면, 토크 컨버터 및 트랜스미션 부분에 있어서의 동력 전달 효율을 전기에 의한 동력 전달 효율까지 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 휠 로더에서는, 작업 중, 빈번하게 발진ㆍ정지의 주행 동작을 반복하므로, 주행 구동 부분을 전동화한 경우에는, 주행용 전동기로부터 제동시의 회생 전력 회수를 기대할 수 있다.

휠 로더의 하이브리드 시스템의 제어 방법에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2008-247269호 공보에 기재된 것이 있다. 이 문헌의 휠 로더는, 동력원으로서 엔진 및 축전기를 갖고 있고, 차량의 주행 구동 부분에 발전 전동기, 유성 기어 및 변속기를 조합한 하이브리드 구동 시스템을 적용하고 있다. 그리고, 액셀러레이터 개방도 및 축전기의 충전량에 기초하여 엔진 회전수를 제어하고, 액셀러레이터 개방도, 발전 전동기의 동작 상태 및 축전기의 축전 상태에 기초하여 변속기의 변속단의 전환을 제어하는 동시에, 액셀러레이터 개방도, 차속 및 변속기의 변속단에 기초하여 엔진 및 전동 발전기에 발생시키는 토크를 결정하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2008-247269호 공보

상기 문헌의 기술에서는, 차량의 제어 방법의 하나로서, 전체의 차량 요구 토크가 엔진에서 발생 가능한 토크를 초과하는 경우에는, 미리 정해진 주행계 및 하역계(프론트 작업 장치)의 우선도에 따라서 엔진 토크 및 하역 엔진 토크를 설정하고, 그 설정값으로부터 주행 토크 지령을 역산하여 발전 전동기 토크 지령도 수정한다.

그러나, 상기 기술에서는, 전체의 차량 요구 토크가 엔진에서 발생 가능한 토크를 초과한 경우에, 축전기에 충전되어 있는 전력을 사용하여 구동되는 발전 전동기의 토크 지령 및 주행 토크 지령을 연산한다. 그로 인해, 가령 축전기에 상응하는 전력이 충전되어 있지 않은 경우에는, 차량의 작업 효율이 저하될 가능성이 생각된다. 또한, 미리 설정된 우선도에 따라서 각 구동부의 토크를 설정하므로, 휠 로더의 다양한 동작 패턴 전부에 있어서 밸런스 좋게 작업이 행해진다고는 할 수 없으며, 특정 동작 패턴에 있어서 작업 효율이 저하될 가능성도 부정할 수 없다.

본 발명의 목적은, 주행 구동부를 전동화한 하이브리드 휠 로더에 있어서, 차량의 요구 동력에 대해, 축전 수단의 방전 등에 의해 하이브리드 시스템의 출력 가능 동력이 부족한 경우에 있어서도, 작업 효율이 높은 차량 제어를 행하는 것이 가능한 휠 로더를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 엔진과, 상기 엔진의 출력축에 연결된 발전 전동기와, 상기 발전 전동기의 회전축에 연결된 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 차륜과, 상기 차륜을 구동시키는 주행용 전동기와, 상기 발전 전동기 및 상기 주행용 전동기 각각에 인버터를 통해 접속된 축전 장치와, 상기 엔진과 상기 축전 장치의 출력 상한값을 합계한 하이브리드 출력 상한값, 상기 유압 펌프가 요구하는 유압 요구 동력값 및 상기 주행용 전동기가 요구하는 주행 요구 동력값을 산출하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 유압 요구 동력값과 상기 주행 요구 동력값을 합계한 합계 요구 동력값이 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 클 때, 상기 유압 요구 동력값 및 상기 주행 요구 동력값 중 어느 한쪽을 휠 로더의 동작에 따라서 제한함으로써, 상기 합계 요구 동력값을 상기 하이브리드 출력 상한값 이하로 설정하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 주행 구동부를 전동화한 하이브리드 휠 로더에 있어서, 차량이 요구하는 요구 동력에 대해, 축전 장치의 방전 등에 의해 하이브리드 시스템의 출력 상한이 하회하는 경우에 있어서도, 높은 작업 효율을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 휠 로더의 시스템 구성도.
도 2는 종래의 휠 로더의 대표적인 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더에 탑재된 제어 장치(200)의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 제어 장치(20) 내의 구성예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 시스템에 있어서의 파워 플로우를 도시하는 도면.
도 6은 휠 로더의 작업 패턴의 일례인 V 사이클 굴삭 작업을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 동작 판정부와 동력 제한 설정부의 입출력 관계를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더에 있어서의 각 기본 동작과, 당해 각 기본 동작을 검출할 때에 이용하는 입력 정보와, 당해 각 기본 동작에 있어서 제한하는 요구 동력값의 대응도.
도 9는 본 실시 형태에 있어서의 동작 판정부(40)와 동력 제한 설정부(41)의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 10은 본 실시 형태에 있어서의 동작 판정부(40)의 상세한 처리 순서를 나타내는 흐름도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 휠 로더의 시스템 구성도이다. 도 1에 도시하는 휠 로더는, 엔진(1)과, 엔진(1)의 출력축에 연결된 발전 전동기[모터/제너레이터(M/G)](6)와, 발전 전동기(6)를 제어하는 인버터(7)와, 발전 전동기(6)의 회전축에 연결된 유압 펌프(4)와, 버킷 및 리프트 아암(도시하지 않음)을 갖고 차체 전방에 장착된 작업 장치(50)와, 컨트롤 밸브(55)를 통해 유압 펌프(4)로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터[버킷 실린더(51), 리프트 실린더(52) 및 스티어링 실린더(53)]와, 4개의 차륜(61)을 갖는 주행체(60)와, 주행체(60)의 프로펠러 샤프트(8)에 장착되고 4개의 차륜(61)을 구동시키는 주행용 전동기(9)와, 주행용 전동기(9)를 제어하는 인버터(10)와, DCDC 컨버터(12)를 통해 인버터(7, 10)와 전기적으로 접속되고 인버터(7, 10)와의 사이에서 직류 전력의 전달을 행하는 축전 장치(11)와, 유압 액추에이터(51, 52, 53)를 구동시키기 위한 조작 신호를 조작량에 따라서 출력하는 조작 장치[조작 레버(56) 및 스티어링 휠(도시하지 않음)]와, 제어 장치(200)를 구비하고 있다.

버킷 실린더(51) 및 리프트 실린더(52)는, 캡 내에 설치된 조작 레버(56)의 조작량에 따라서 출력되는 조작 신호(유압 신호)에 기초하여 구동된다. 리프트 실린더(52)는, 차체 전방에 회전 가능하게 고정된 리프트 아암에 장착되어 있고, 조작 레버(56)로부터의 조작 신호에 기초하여 신축되어 리프트 아암을 상하로 회전시킨다. 버킷 실린더(51)는, 리프트 아암의 선단에 회전 가능하게 고정된 버킷에 장착되어 있고, 조작 레버(56)로부터의 조작 신호에 기초하여 신축되어 버킷을 상하로 회전시킨다. 스티어링 실린더(53)는, 캡 내에 설치된 스티어링 휠(도시하지 않음)의 조타량에 따라서 출력되는 조작 신호(유압 신호)에 기초하여 구동된다. 스티어링 실린더(53)는, 각 차륜(61)에 연결되어 있고, 스티어링 휠로부터의 조작 신호에 기초하여 신축되어 차륜(61)의 타각을 변경한다.

축전 장치(11)로서는 전기 이중층 캐패시터를 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서의 축전 장치(11)는, DCDC 컨버터(12)에 의해 캐패시터 전압의 승강압 제어를 행하여, 인버터(7, 10)[즉, 발전 전동기(6) 및 주행용 전동기(9)]와의 사이에서 직류 전력의 전달을 행하고 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 하이브리드 휠 로더에서는, 토사 등의 굴삭 작업을 행하기 위한 작업 장치(50)에 유압 펌프(4)에 의해 적절하게 유압을 공급함으로써 목적에 따른 작업을 실시한다. 또한, 주행체(60)의 주행 동작은, 주로 엔진(1)의 동력에 의해 발전 전동기(6)에서 발전한 전력을 이용하여, 주행용 전동기(9)를 구동시킴으로써 행한다. 그때, 축전 장치(11)에서는, 차량 제동시에 주행용 전동기(9)가 발생하는 회생 전력을 흡수하거나, 발전 전동기(6) 또는 주행용 전동기(9)에 축전 전력을 공급함으로써 엔진(1)에 대한 출력 어시스트를 행하거나 함으로써, 차량의 소비 에너지 저감에 기여한다. 또한, 본 발명이 대상으로 하는 하이브리드 시스템은, 도 1의 구성예에 한정되는 것은 아니며, 주행부 패럴렐형 등의 다양한 시스템 구성에도 적용 가능하다.

도 2는 종래의 휠 로더의 대표적인 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명은 생략한다(이후의 도면도 마찬가지로 함). 도 2에 도시한 종래의 휠 로더는, 주된 구동부로서 주행체(60)와 작업 장치(50)(리프트/버킷 부분)를 구비하고 있고, 토크 컨버터(2) 및 트랜스미션(T/M)(3)을 통해 엔진(1)의 동력을 차륜(61)에 전달하여 주행을 행하고, 또한 유압 펌프(4)에 의해 구동되는 작업 장치(50)에 의해 토사 등을 굴삭ㆍ운반한다. 토크 컨버터의 동력 전달 효율은 전기에 의한 동력 전달 효율보다 떨어지므로, 도 2에 도시한 휠 로더의 주행 구동 부분을 전동화(패럴렐식 하이브리드 구성도 포함함)하면, 엔진(1)으로부터의 동력 전달 효율을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 작업 중인 휠 로더에서는 빈번하게 발진ㆍ정지의 주행 동작이 반복되므로, 상기한 바와 같이 주행 구동 부분을 전동화한 경우에는 주행용 전동기(9)로부터 제동시의 회생 전력의 회수를 기대할 수 있게 된다. 이와 같이 휠 로더의 구동 장치의 일부를 전동화하여 하이브리드화하면, 일반적으로 연료 소비량을 수 10％ 정도 저감할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더에 탑재된 제어 장치(200)의 구성도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 휠 로더(차량)에는, 제어 장치(200)로서, 도 1에 도시한 하이브리드 시스템 전체의 에너지 플로우나 파워 플로우 등의 제어를 행하는 컨트롤러인 하이브리드 제어 장치(20)와, 컨트롤 밸브(C/V)(55)나 유압 펌프(4)를 제어하는 유압 제어 장치(21)와, 엔진(1)의 제어를 행하는 엔진 제어 장치(22)와, 인버터(7, 10)를 제어하는 인버터 제어 장치(23)와, DCDC 컨버터(12)를 제어하는 컨버터 제어 장치(24)가 탑재되어 있다.

각 제어 장치(20, 21, 22, 23, 24)는, 처리 내용이나 처리 결과가 기억되는 기억 장치(RAM, ROM 등)(도시하지 않음)와, 당해 기억 장치에 기억된 처리를 실행하는 처리 장치(CPU 등)(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 또한, 각 제어 장치(20, 21, 22, 23, 24)는, CAN(Controller Area Network)을 통해 서로 접속되어 있어, 서로 각 기기의 지령값 및 상태량을 송수신하고 있다. 하이브리드 제어 장치(20)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 유압 제어 장치(21), 엔진 제어 장치(22), 인버터 제어 장치(23) 및 컨버터 제어 장치(24)의 각 컨트롤러의 상위에 위치하여, 시스템 전체의 제어를 행하고 있고, 시스템 전체가 최고의 작업 성능을 발휘하도록 다른 각 제어 장치(21∼24)에 구체적 동작의 지령을 부여한다.

또한, 도 3에 도시하는 각 제어 장치(20∼24)는, 도 1에 도시하는 하이브리드 시스템의 각 구동 부분을 제어하기 위해 필요한 컨트롤러만을 나타내고 있다. 실제 차량을 성립시키는 데 있어서는, 그 밖에 모니터나 정보계의 컨트롤러를 필요로 하지만, 그들은 본 발명과 직접적인 관계가 없으므로 도시하고 있지 않다. 또한, 각 제어 장치(20∼24)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 다른 제어 장치와 별개의 부재일 필요는 없고, 어느 하나의 제어 장치에 2개 이상의 제어 기능을 실장해도 상관없다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 제어 장치(20) 내의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시하는 하이브리드 제어 장치(20)는, 하이브리드 시스템 전체의 제어를 행하는 시스템 제어부(30)와, 엔진(1) 및 축전 장치(11)의 출력을 유압 펌프(4) 및 주행용 전동기(9)에 분배하는 동력 분배부(31)와, 유압 펌프(4)가 요구하는 동력값(유압 요구 동력값 Pf)과 주행용 전동기(9)가 요구하는 동력값(주행 요구 동력값 Prun)을 합계한 차량 전체에 있어서의 요구 동력값(합계 요구 동력값)에 따라서, 엔진(1)의 회전수 지령을 결정하는 엔진 제어부(32)와, 발전 요구값에 따라서 발전 전동기(6)의 토크 지령을 결정하는 M/G 제어부(33)와, 조작 레버(56)의 조작량 등으로부터 연산된 유압 펌프(4)의 요구 동력값 Pf로부터 유압 펌프(4)의 틸팅각 지령값을 연산하는 유압 제어부(34)와, 액셀러레이터/브레이크 페달의 답입량 및 현재의 차속으로부터 연산된 주행 요구 동력값 Prun으로부터 주행용 전동기(9)의 토크 지령을 연산하는 주행 제어부(35)를 구비하고 있다.

하이브리드 제어 장치(20)에는, 조작 레버(56)로부터 출력된 조작 신호와, 캡 내에 설치된 액셀러레이터 페달 및 브레이크 페달의 답입량과, 차량의 진행 방향으로서 전진 또는 후퇴를 선택하기 위한 F/R 스위치(선택 장치)(63)로부터 출력되어 당해 스위치 위치(전진 또는 후퇴)를 나타내는 스위치 신호(F/R 신호)와, 속도 센서(차륜 속도 검출 수단)(62)에 의해 검출된 차륜(61)의 회전 속도로부터 연산되는 차량 속도(차속)와, 인버터(10)로부터 출력되는 주행용 전동기(9)의 회전수와, 엔진(1)의 회전수(엔진 회전수)와, 축전 장치(11)의 축전량[축전 장치(11)의 단자 전압 및 출력 전류]이 입력되어 있다. 또한, 휠 로더의 차속은, 속도 센서(62)의 검출값을 입력함으로써, 하이브리드 제어 장치(20)에서 산출해도 된다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 하이브리드 시스템은, 차량을 구동시키기 위한 동력원으로서 엔진(1) 및 축전 장치(11)를 갖고 있다. 이 중, 엔진(1)은 그때그때의 엔진의 회전수에 따라서 출력 가능한 동력(엔진 출력 상한값 Pe)이 결정되고, 축전 장치(11)는 그때그때의 축전량(충전 상태)으로부터 출력 가능한 동력(축전 장치 출력 상한값 Pc)이 결정된다. 즉, 하이브리드 시스템은 그때그때의 상태에 따라, 출력 가능한 동력이 정해지게 된다.

도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 하이브리드 시스템에 있어서의 파워 플로우를 도시하는 도면이다. 동력 배분부(31)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 하기 수학식 1 및 2에 따라서, 엔진 출력 Pe와 축전 장치 출력 Pc를 작업 장치(50)의 출력 Pf와 주행용 전동기(9)의 출력 Prun으로 분배하는 처리를 행한다. 또한, 하기 수학식 1 및 2에 있어서의 Pmg_in, Pmg_out는, 각각 발전 전동기(6)의 입력 파워 및 출력 파워를 나타내고 있다.

하이브리드 제어 장치(20)는, 출력 상한값 Pe, Pc의 합(하이브리드 출력 가능 상한값)에 대해, 작업 장치(50)의 동력 요구값(유압 요구 동력값 Pf)과 주행용 전동기(9)의 동력 요구값(주행 동력 요구값 Prun)의 합(합계 요구 동력값)이 작은 경우에는, 시스템 제어부(30)에 있어서 가장 연비가 높아지는 출력 방법을 판단하고, 그것에 따라서 동력 배분부(31)에서 작업 장치(50) 및 주행 전동기(9)에 각각의 동력 요구값에 따른 지령값을 부여하여, 차량의 동작을 행한다.

그런데, 본 발명에서 대상으로 하고 있는 휠 로더에는 몇 가지의 기본적 동작 패턴이 있고, 하이브리드 제어 장치(20)는 그 각 동작에 따라서 차량을 최적으로 가동시킬 필요가 있다. 예를 들어, 가장 대표적인 작업 패턴으로서는 V 사이클 굴삭 작업이 있다.

도 6은 휠 로더의 작업 패턴의 일례인 V 사이클 굴삭 작업을 도시하는 도면이다. 이 V 사이클 굴삭 작업은 실제의 휠 로더의 작업 전체에 대해, 약 7할 이상을 차지하는 주동작 패턴이다. 휠 로더는 이때, 우선 자갈산 등의 굴삭 대상물에 대해 전진하여, 자갈산의 굴삭 대상물에 돌입하는 형태로 자갈 등의 운반물을 버킷 내에 싣는다. 그 후, 후진하여 원래의 위치로 복귀하고, 스티어링 휠을 조작하면서, 또한 리프트 아암 및 버킷을 상승시키면서 덤프 트럭 등의 운반 차량을 향해 전진한다. 그리고, 버킷을 덤프시켜 운반 차량에 운반물을 싣고(방토하고) 다시 후진하여, 차량은 원래의 위치로 복귀한다. 차량은 이상의 설명과 같이 V자 궤적을 그리면서 이 작업을 반복하여 행한다. 이러한 동작을 도 1에 도시하는 하이브리드 휠 로더로 행할 때에는, 하이브리드 제어 장치(20)에 의해, 하이브리드 시스템 전체에서 가장 연비 및 작업 효율이 높아지도록, 엔진(1) 및 축전 장치(11)로부터의 출력을 작업 장치(50) 및 주행용 전동기(9)에 배분한다. 이상이, 도 1에 도시하는 하이브리드 시스템에서 휠 로더의 표준적인 동작인 V자 사이클 굴삭 작업을 요구 동력값대로 행하는 경우의 제어 동작이다.

그러나, 본 실시 형태의 하이브리드 시스템에 있어서, 축전 장치(11)가 과방전 상태였던 경우나 엔진(1)의 회전수가 소요의 회전수보다 낮았던 경우에는, 하이브리드 출력 가능 상한값(엔진 출력 상한값 Pe와 축전 장치 출력 상한값 Pc의 합)에 대해, 합계 요구 동력값(유압 요구 동력값 Pf와 주행 동력 요구값 Prun의 합)이 상회하는 경우가 있다. 특히, 축전 장치(11)가 캐패시터이며, 또한 차량의 동작 내용이 비교적 중부하 모드였던 경우에는, 축전 장치(11)로부터 전력의 출력이 반복하여 행해지므로, 상기한 바와 같은 합계 요구 동력값에 대해, 하이브리드 시스템의 출력 부족이 발생한다고 생각된다.

여기서, 휠 로더는, 4개의 차륜(61)으로 주행하면서, 차량의 프론트부에 장착된 작업 장치(50)에 의해 굴삭 작업을 실시하는 건설 차량이며, 그 동작(작업) 내용은 외부의 상황에 따라 다방면에 걸친다. 그로 인해, 상기한 바와 같은 하이브리드 시스템의 출력 부족이 차량의 작업 성능에 영향을 미칠 가능성이 있다. 예를 들어, 작업 장치(50)에 있어서의 리프트 아암의 상승 동작과 차량의 발진 동작을 동시에 실시하는 복합 동작(발진하면서의 리프트 아암 상승 동작)에 있어서는, 하이브리드 출력 가능 상한값이 합계 요구 동력값을 하회한 경우라도, 차량이 원하는 장소까지 도달할 때까지, 필요한 높이까지 버킷을 상승시키는 것이 중요하여, 가능한 한 작업 장치(50)에의 출력을 우선하는 것[즉, 주행용 전동기(9)에의 출력을 제한함]이 바람직하다.

이와 같이, 하이브리드 휠 로더에 있어서는, 축전 장치(11)가 방전 상태이거나, 엔진 회전수가 소정의 회전수보다도 저하됨으로써, 하이브리드 출력 가능 상한값을 합계 요구 동력값이 초과하는 경우가 있지만, 이러한 경우에 있어서도, 그때그때의 동작 내용에 따라서, 작업 장치(50)와 하부 주행체(60)에 있어서의 각 구동부에 대해 최적의 동력을 배분함으로써 작업 성능을 확보하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 휠 로더는, 이러한 동작을 실현하기 위해, 하이브리드 제어 장치(20) 내에 동작 판정부(40)와 동력 제한 설정부(41)를 구비하고 있다.

도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 동작 판정부(40)와 동력 제한 설정부(41)의 입출력 관계를 도시하는 도면이다. 여기서는 우선 동작 판정부(40)의 구성에 대해 설명한다. 동작 판정부(40)에는, 차량의 동작 및 작업에 관한 정보, 즉, 조작 레버(56)의 조작량과, 액셀러레이터 페달 및 브레이크 페달 답입량과, F/R 스위치(63)의 스위치 신호와, 주행용 전동기(9)의 회전수와, 차속이 입력되어 있다. 동작 판정부(40)는, 이들 입력 정보에 기초하여 휠 로더의 현재의 동작 내용을 판정한다. 또한, 동작 판정부(40)의 동작은 차량 전체의 작업 성능에 관한 것이므로, 동작 판정부(40)는 도 4에 도시하는 바와 같이 하이브리드 제어 장치(20) 내의 시스템 제어부(30)에 설치하는 것이 바람직하다.

도 8은, 본 발명의 실시 형태에 관한 휠 로더에 있어서의 각 기본 동작과, 당해 각 기본 동작을 검출할 때에 이용하는 입력 정보와, 당해 각 기본 동작에 있어서 제한하는 요구 동력값(주행 요구 동력값 Prun/유압 요구 동력값 Pf)의 대응 도이다. 본 실시 형태에 있어서 언급하는 기본 동작의 종류로서는,

(동작 1) 발진하면서의 리프트 아암 상승 동작(복합 동작) : 차량을 정지 상태로부터 발진시키면서 리프트 아암을 상승시키는 동작,

(동작 2) 굴삭 동작 : 굴삭을 위해 차량을 토산 등의 굴삭 대상에 돌입시켜 버킷 내에 토사를 싣거나, 토산 등의 경사면의 일부를 버킷으로 굴삭하면서 당해 경사면을 등반하여 버킷 내에 토사를 싣는 동작,

(동작 3) 버킷 퍼올리기 및 버킷 덤프 동작 : 굴삭 동작(동작 2) 후에 버킷을 틸트시키면서 리프트 아암을 상승시켜 버킷을 퍼올리는 동작 및 당해 퍼올린 버킷을 덤프하여 토사를 방출(방토)하는 동작,

의 3종류가 주로 있다.

그리고, 또한, 상기 (동작 2)는,

(동작 2-1) 평지 굴삭 초기 동작 : 버킷을 토산 등의 굴삭 대상에 돌입시켜 버킷 내에 토사를 싣는 동작,

(동작 2-2) 긁어올림 초기 동작 : 토산 등의 경사면의 일부를 버킷으로 굴삭하면서 당해 경사면을 등반하여 버킷 내에 토사를 싣는 동작

의 2종류로 나뉜다. 또한, 상기에 있어서의 「긁어올림」이라 함은, 휠 로더가 자갈ㆍ토산 등의 경사면을 등반하면서 당해 경사면을 버킷으로 굴삭해 가는 동작을 나타내는 것으로 한다.

또한, 상기 (동작 3)은,

(동작 3-1) 평지 굴삭 후기 동작 : 평지 굴삭 초기 동작(동작 2-1)으로 굴삭한 토사 등을 퍼올려, 버킷 덤프하여 방출하는 동작,

(동작 3-2) 긁어올림 후기 동작 : 긁어올림 초기 동작(동작 2-2)으로 버킷 내에 실은 토사를 퍼올려, 버킷 덤프하여 방출하는 동작,

의 2종류로 나뉜다. 즉, 세밀하게 분류하면 5종류의 동작이 있다.

또한, 당연히 상기한 것 외에도 동작 내용은 들 수 있지만, 그들은 상기 5종류의 동작 중 어느 하나와 유사하다. 그로 인해, 다른 동작에 대해서는 상기 5종류의 동작 중 유사한 것과 동일시함으로써 대응하는 것으로 한다.

우선, 기본적인 3종류의 동작(동작 1, 동작 2 및 동작 3)의 판정 방법을 서술한다. 이 3종류의 동작은, 기본적으로, 조작 레버(56)의 조작량 L 및 액셀러레이터 페달의 답입량 A의 대소로 판별이 가능하다. 여기서, 조작 레버(56)의 조작량 L에 있어서 큰 값으로부터 차례로, 제1 조작량 L1, 제2 조작량 L2와 임계값을 설정하고(L1＞L2), 제1 조작량 L1은 최대 조작량에 가까운 값으로 한다. 또한, 액셀러레이터 페달의 답입량 A에 있어서 큰 값으로부터 차례로, 제1 답입량 A1, 제2 답입량 A2와 임계값을 설정하고(A1＞A2), 제1 답입량 A1은 최대 답입량에 가까운 값으로 한다. 또한, 휠 로더의 차속 B에 있어서 큰 값으로부터 차례로, 제1 속도 V1, 제2 속도 V2와 임계값을 설정하고(V1＞V2), 제2 속도 V2는 제로(정지 상태)에 가까운 값으로 한다. 또한, 주행용 전동기(9)의 회전수 R에 있어서 큰 값으로부터 차례로, 제1 회전수 R1, 제2 회전수 R2와 임계값을 설정하고(R1＞R2), 제2 회전수R2는 제로(정지 상태)에 가까운 값으로 한다.

동작 1에서는, 차량을 정지 상태로부터 발진시키면서 리프트 아암을 상승시키므로, 조작 레버(56)는 최대 조작량 가까이(또는 최대 조작량)까지 조작되고, 액셀러레이터 페달은 최대 답입량 가까이(또는 최대 답입량)까지 답입된다. 따라서, 동작 판정부(40)는, 조작 레버(56)의 조작량이 제1 조작량 L1 이상으로 설정되고, 또한 액셀러레이터 페달의 답입량이 제1 답입량 A1 이상으로 설정된 경우에, 동작 1이 행해지고 있다고 판정한다. 또한, 동작 1이 행해질 때에는, 차속이 제로로부터 가속된다. 그로 인해, 더욱 정확한 동작 판정을 행하는 관점에서, 상기한 조작 레버(56)의 조작량 및 액셀러레이터 페달의 답입량에 더하여, 차속의 변화를 검출하여 동작을 판정해도 된다.

동작 2는, 버킷에 토사 등을 실을 때의 동작이므로, 버킷을 덤프한 상태로 유지하고 또한 리프트 아암을 낮은 위치로 유지하고, 큰 견인력(주행 동력)을 발생시켜 토산에 돌입한다. 즉, 동작 2에서는, 조작 레버(56)의 조작량은 작고, 액셀러레이터 페달의 답입량은 동작 1보다 작은 경향이 있지만 비교적 커진다. 따라서, 동작 판정부(40)는 조작 레버(56)의 조작량이 제2 조작량 L2 미만으로 설정되고, 또한 액셀러레이터 페달의 답입량이 제1 답입량 A1 미만 또한 제2 답입량 A2 이상으로 설정된 경우에, 동작 2가 행해지고 있다고 판정한다. 또한, 동작 2가 행해질 때에는, 차속은 저속 혹은 정지 상태로 되어 있고, F/R 스위치(63)는 전진 방향으로 설정된다. 그로 인해, 더욱 정확한 동작 판정을 행하는 관점에서, 상기한 조작 레버(56)의 조작량 및 액셀러레이터 페달의 답입량에 더하여, 차속의 변화와 F/R 스위치(63)의 상태를 검출하여, 차속이 V1 이하이고 또한 F/R 스위치(63)가 전진 방향으로 설정되어 있는 경우에 동작 2가 행해지고 있다고 판정해도 된다.

동작 3은, 동작 2에서 토사 등을 실은 버킷을 틸트시키면서 리프트 아암을 상승시키고, 원하는 위치에서 버킷을 덤프시켜 토사 등을 방출하는 동작이다. 즉, 동작 3에서는, 조작 레버(56)는 리프트 실린더(52)를 신장하는 방향(리프트 아암을 상승시키는 방향)으로 조작되고, 차량은 거의 정지한 상태로 유지된다. 따라서, 동작 판정부(40)는 동작 2가 행해졌다고 판정한 후이며, 조작 레버(56)의 조작량이 제1 조작량 L1 미만 또한 제2 조작량 L2 이상으로 설정되고, 또한 액셀러레이터 페달의 답입량이 제2 답입량 A2 미만으로 설정된 경우에, 동작 3이 행해지고 있다고 판정한다. 또한, 이 대신에, 제2 조작이 행해졌다고 판정한 후에, 조작 레버(56)가 리프트 아암을 상승시키는 방향으로 조작된 경우에 동작 3이 행해지고 있다고 판정해도 된다. 또한, 동작 3이 행해질 때에는, 차속은 제로 부근이고, F/R 스위치(63)는 전진 방향으로 설정된다. 그로 인해, 더욱 정확한 동작 판정을 행하는 관점에서는, 상기한 조작 레버(56)의 조작량 및 액셀러레이터 페달의 답입량에 더하여, 차속의 변화와 F/R 스위치(63)의 상태를 검출하여, 차속이 V2 이하이고 또한 F/R 스위치(63)가 전진 방향으로 설정되어 있는 경우에 동작 3이 행해지고 있다고 판정해도 된다.

다음에, 동작 2를 다시 2개의 동작(동작 2-1, 동작 2-2)으로 구별할 필요가 있는 경우에는 다음과 같이 행한다. 긁어올림 초기 동작(동작 2-2)은, 평지 굴삭 초기 동작(동작 2-1)과 달리, 굴삭 작업을 경사면에서 행하는 동작이다. 그로 인해, 긁어올림 초기 동작 중에는, F/R 스위치(63)에 있어서 차체의 진행 방향이 「전진」으로 선택되어 있음에도 불구하고 차체가 일시적으로 경사면을 후퇴하여, F/R 스위치(63)의 설정 방향과 차체가 진행하는 방향이 다른 상태가 발생하는 경향이 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 차속의 부호와 F/R 스위치(63)의 스위치 신호의 부호를 검출함으로써, F/R 스위치(63)의 설정 방향에 반하여 차체가 후퇴하고 있는지 여부를 판정하고 있다. 여기서는, 차체가 전진하는 경우에는 차속의 부호는 플러스이고, 차체가 후퇴하는 경우에는 차속의 부호는 마이너스로 하고, 또한 F/R 스위치(63)가 전진 방향으로 설정되어 있는 경우의 스위치 신호의 부호는 플러스이고, 후진 방향으로 설정되어 있는 경우의 스위치 신호의 부호는 마이너스로 한다. 따라서, 동작 판정부(40)는 동작 2가 행해지고 있다고 판정한 경우에 있어서, 또한 F/R 스위치(63)로부터 출력되는 스위치 신호의 부호와 차속의 부호의 불일치가 발생하는 경우에는, 긁어올림 초기 동작(동작 2-2)이 행해지고 있고, 휠 로더가 경사면에서 동작하고 있다고 판정한다. 한편, 양자의 부호의 불일치가 발생하지 않는 경우에는, 동작 판정부(40)는 평지 굴삭 초기 동작(동작 2-1)이 행해지고 있고, 휠 로더가 평지에서 동작하고 있다고 판정한다.

또한, 동작 3을 다시 2개의 동작(동작 3-1, 동작 3-2)으로 구별할 필요가 있는 경우에는 다음과 같이 행한다. 긁어올림 후기 동작(동작 3-2)은, 긁어올림 초기 동작 마찬가지로 경사면에서 행하는 작업이다. 그로 인해, 평지 굴삭 후기 동작(동작 3-1)과 구별하는 경우에는, 동작 2와 마찬가지로, 차속의 부호와 F/R 스위치(63)의 설정 방향(스위치 신호의 부호)을 검출하면 된다. 또한, 긁어올림 후기 동작의 특징적인 점으로서는, 차량이 후퇴하지 않도록 브레이크 페달이 답입되어 ON 상태로 되는 경우가 있다. 따라서, 동작 판정부(40)는, 동작 3이 행해지고 있다고 판정한 경우에 있어서, F/R 스위치(63)의 설정 방향(전진)과 차속의 방향의 불일치에 더하여, 또한 브레이크 페달의 답입이 검출된 경우에는, 긁어올림 후기 동작이 행해지고 있다고 판정해도 된다.

상기한 바와 같이, 동작 판정부(40)는 도 8에 나타내는 각 입력 정보에 기초하여, 하이브리드 휠 로더의 동작 내용을 판정한다. 또한, 상기에서는, 차속을 이용하여 동작을 판정하는 경우가 있었지만, 차속 대신에, 주행용 전동기(9)의 회전수를 검출하여 도 8에 나타낸 기준으로 각 동작을 판정해도 된다.

도 7에 있어서, 동력 제한 설정부(41)는, 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값보다도 클 때에는, 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값 내에 들어가도록 유압 요구 동력값 Pf 및 주행 요구 동력값 Prun 중 어느 한쪽을 동작 판정부(40)의 판정 결과에 따라서 제한하는 부분이다. 동력 제한 설정부(41)에는, 동작 판정부(40)에서 판정된 동작 내용과, 동작 판정부(40)로부터 출력되는 유압 요구 동력값 Pf 및 주행 요구 동력값 Prun과, 엔진 회전수로부터 산출된 엔진 출력 상한값 Pe와, 축전 장치(11)의 축전량으로부터 산출된 축전 장치 출력 상한값 Pc(캐패시터 출력)가 입력되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 동력 제한 설정부(41)는 하이브리드 제어 장치(20)에 있어서의 동력 배분부(31) 내에 설치되어 있다.

여기서, 동작 판정부(40)에 의한 판정 결과와 동력 제한 설정부(41)에 의한 동력의 제한처와의 관계는 도 8의 우측 단부란에 나타낸 바와 같다. 즉,

(동작 1) : 주행 요구 동력값 Prun,

(동작 2) : 유압 요구 동력값 Pf,

(동작 3) : 주행 요구 동력값 Prun

으로 되어 있다. 이것은, 작업 효율을 향상시키는 관점에서는, 동작 1 및 동작 3에서는 유압 요구 동력값 Pf를 우선하는 것이 바람직하고, 동작 2에서는 주행 요구 동력값 Prun을 우선하는 것이 바람직하기 때문이다.

예를 들어, 동작 1이 행해지고 있는 경우에 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값보다도 클 때에는, 동력 제한 설정부(41)는, 합계 요구 동력값과 하이브리드 출력 상한값의 차(출력 부족분)를 연산하고, 당해 부족분을 주행 요구 동력값 Prun으로부터 빼, 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값 내에 들어가도록 주행 요구 동력값 Prun을 재설정한다.

다음에 동작 판정부(40)와 동력 제한 설정부(41)에 의한 처리 내용을 도면을 이용하여 설명한다. 도 9는 본 실시 형태에 있어서의 동작 판정부(40)와 동력 제한 설정부(41)의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 동작 판정부(40)는, 우선, 각종 신호를 입력한다(S100).

그리고, 동작 판정부(40)는 액셀러레이터 페달/브레이크 페달의 답입량, 조작 레버(56)의 조작량에 기초하여, 유압 요구 동력값 Pf와 주행 요구 동력값 Prun을 연산한다(S101). S102에서는, 하이브리드 제어 장치(20)는, 엔진 회전수 및 축전 장치(11)의 단자 전압 및 출력 전류를 입력함으로써, 엔진 출력 상한값 Pe와 축전 장치 출력 상한값 Pc를 연산한다.

다음에, 동력 제한 설정부(41)는, S103에 있어서, 유압 요구 동력값 Pf와 주행 요구 동력값 Prun의 총합인 합계 요구 동력값과, 엔진 출력 상한값 Pe와 축전 장치 출력 상한값 Pc의 총합인 하이브리드 출력 상한값을 비교하여, 합계 요구 동력값이 하이브리드 출력 상한값을 상회하고 있는 경우에는, 동력 제한 모드로 이행하여 S104로 진행한다.

S104에 있어서, 동작 판정부(40)는, S100에서 입력한 신호에 기초하여 현재의 차량의 동작 내용이 동작 1, 동작 2 및 동작 3 중 어느 것에 해당하는지를 판정한다. 여기서의 동작 판정은, 앞서 설명한 도 8의 판정 방법에 기초하여 실시되고, 구체적으로는 도 10에 나타낸 흐름도에 기초하여 실시된다.

도 10은 본 실시 형태에 있어서의 동작 판정부(40)의 상세한 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 동작 판정부(40)는, 우선 현재의 레버 조작량을 설정값 L1과 비교하고(S200), 또한 현재의 액셀러레이터 답입량을 설정값 A1과 비교한다(S201). 그 결과, 레버 조작량이 설정값 L1 이상 또한 액셀러레이터 답입량이 설정값 A1 이상인 경우에는, S202에서 동작 (1)이라고 판정하여, S105(도 9)로 이동한다.

이에 대해, S200 또는 S201에 있어서, 레버 조작량과 액셀러레이터 답입량 중 어느 하나가 설정값 L1 혹은 A1 미만이라고 판정된 경우에는, S203에서 레버 조작량과 설정값 L2를 비교한다. 여기서 레버 조작량이 설정값 L2 미만인 경우에는 S204에서 액셀러레이터 답입량과 설정값 A2를 비교한다. 그 결과, 액셀러레이터 답입량이 설정값 A2 이상인 경우에는, S205에서 동작 (2)라고 판정하여, S105로 이동한다.

또한, 상기 동작 (2)의 판정 처리에 대해, S203에서 레버 조작량이 설정값 L2 이상이었던 경우에는 S206으로 이행하여, 액셀러레이터 답입량과 설정값 A2를 비교한다. 그 결과, 액셀러레이터 답입량이 설정값 A2 미만인 경우에는, S207에서 동작 (3)이라고 판정하여, S105로 이동한다.

그런데, S204에서 액셀러레이터 답입량이 설정값 A2 미만이었던 경우(즉, 레버 조작량＜L2, 또한 액셀러레이터 답입량＜A2) 및 S206에서 액셀러레이터 답입량이 설정값 A2 이상이었던 경우(즉, 레버 조작량≥L2, 또한 액셀러레이터 답입량≥A2)에는, 레버 조작량과 액셀러레이터 답입량이 마찬가지의 비율로 조작되어 있는 것이라 간주하고, S208에서 기타 동작으로서 판정한다. 이 경우에는, S105에 있어서 특히 유압 요구 동력값과 주행 요구 동력값 사이에 출력의 우선도를 설정하는 일 없이, S106에 있어서 마찬가지의 비율로 출력을 제한하면 된다.

또한, 상기한 S205 및 S207의 처리를 실시한 후에는, S105로 이동하기 전에, F/R 스위치(63)의 스위치 신호의 부호와 현재의 차속의 부호(차속의 검출값의 부호)의 일치성을 확인하는 처리를 실시해도 된다(S209, S212). 우선, S209에서 스위치 신호의 부호와 현재의 차속의 부호가 일치하고 있는 경우에는, S210에서 동작 (2-1)이라고 판정한다. 이에 대해, 당해 2개의 부호의 불일치가 발생한 경우에는, 차량이 오르막길(경사면)을 역행하고 있는 것으로 하여, S211에서 동작 (2-2)라고 판정한다. 한편, S212에서 당해 2개의 부호가 일치하고 있는 경우에는, S213에서 동작 (3-1)이라고 판정한다. 이에 대해, 당해 2개의 부호의 불일치가 발생한 경우에는, 차량이 오르막길을 역행하고 있는 것으로 하여, S214에서 동작 (3-2)라고 판정한다.

여기서, 동작 (2) 및 동작 (3)을 또한 평지 작업과 긁어올림 작업으로 판별하고 있지만, 이것은, 특히 긁어올림 작업시에는, 차량 진행 방향이 F/R 스위치(63)에 있어서 전진으로 선택되어 있음에도 불구하고, 동력 배분의 결과에 의해 주행용 전동기(9)의 출력이 부족하여 차량이 후퇴해 버리는 상태가 발생할 가능성이 있기 때문이다. 즉, 이와 같이 차량의 역행(스위치 신호와 차속의 부호의 불일치)이 발생하고 있다고 판단된 경우에는, S205 또는 S207에 있어서 실행되는 유압 요구 동력값 또는 주행 요구 동력값의 제한에 더하여, 차량을 후퇴시키지 않기 위해 필요한 분(즉, 차량을 전진 또는 정지시키기 위해 필요한 분)만큼 주행 요구 동력값을 증가시키면서, 당해 주행 요구 동력의 증가분만큼 유압 요구 동력값을 제한하도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 동작 (2-2) 및 (3-2)라고 판정된 경우에는, S205 및 S207에서 결정한 주행 요구 동력값에 대해 후퇴 회피에 필요한 동력값이 가산되는 동시에, S205 및 S207에서 결정한 유압 요구 동력값으로부터는 당해 후퇴 회피에 필요한 동력값에 상당하는 동력값이 감산되게 된다. 이와 같이 제어하면, 긁어올림 작업시에 있어서의 차량의 역행이 억제되므로, 긁어올림 작업시의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 9로 되돌아가, S105에서는, S104에서 판정된 동작 내용에 기초하여 동력 제한처를 결정한다. 이때의 결정 방법은, 도 8에 나타낸 조합에 기초하여 행해진다. S105에 있어서 동력 제한처가 결정되면, S106에 있어서 동력 제한 처리를 실시한다. 여기에 있어서의 동력 제한 처리로서는, 예를 들어 합계 요구 동력값과 하이브리드 출력 상한값의 차분을 연산하여, 당해 차분에 상당하는 동력을 S105에서 결정된 동력 제한처로부터 빼는 것이 있다. 동력 제한 처리가 종료되면 S100으로 되돌아가, S100 이후의 처리를 반복한다. 한편, S103에 있어서, 하이브리드 출력 상한값이 합계 요구 동력값을 상회하고 있는 경우에는, 통상 모드로서 처리를 종료하고, S100 이후의 처리를 반복한다.

이상의 처리에 따르면, 차량의 출력 부족시[예를 들어, 작업 장치(50)의 부하가 큰 경우나, 축전 장치(11)의 전압이 설정값 이하에 도달하여 방전 상태로 되어 있는 경우(즉, 축전량이 적은 경우)]에 있어서도, 우선적으로 동력을 배분하는 구동 부분이 휠 로더의 동작 내용에 따라서 결정되고, 당해 결정된 구동 부분에 구동력을 최적으로 배분할 수 있으므로, 차량의 작업 특성을 최대한으로 끌어내는 것이 가능해진다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 축전 장치의 방전 등에 의해 하이브리드 시스템의 출력 가능 상한이 합계 요구 동력값보다도 하회하는 경우에 있어서도, 높은 작업 효율을 유지할 수 있다.

1 : 엔진
2 : 토크 컨버터
3 : 트랜스미션(T/M)
4 : 유압 펌프
6 : 모터 제너레이터(M/G)
7 : 인버터
8 : 프로펠러 샤프트
9 : 주행용 전동기
10 : 인버터
11 : 축전 장치
12 : DCDC 컨버터
20 : 하이브리드 제어 장치
21 : 엔진 제어 장치
22 : 컨버터 제어 장치
23 : 유압 제어 장치
24 : 인버터 제어 장치
30 : 시스템 제어부
31 : 동력 배분부
32 : 엔진 제어부
33 : M/G 제어부
34 : 유압 제어부
35 : 주행 제어부
40 : 동작 판정부
41 : 동력 제한 설정부
50 : 작업 장치
60 : 주행체
61 : 차륜
200 : 제어 장치
Pf : 유압 요구 동력값
Prun : 주행 요구 동력값
Pe : 엔진 출력 상한값
Pc : 축전 장치 출력 상한값

Claims

엔진과,
상기 엔진의 출력축에 연결된 발전 전동기와,
상기 발전 전동기의 회전축에 연결된 유압 펌프와,
상기 유압 펌프로부터 공급되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와,
차륜과,
상기 차륜을 구동시키는 주행용 전동기와,
상기 발전 전동기 및 상기 주행용 전동기 각각에 인버터를 통해 접속된 축전 장치와,
상기 유압 액추에이터를 구동시키기 위한 조작 신호를 조작량에 따라서 출력하는 조작 장치와,
상기 엔진의 회전수를 제어하는 액셀러레이터 페달과,
상기 차륜의 제동 장치를 제어하는 브레이크 페달과,
상기 엔진 회전수에 기초하여 엔진 출력 상한값을 산출하고, 상기 축전 장치의 축전량에 기초하여 축전 장치 출력 상한값을 산출하고, 상기 유압 펌프가 요구하는 유압 요구 동력값을 상기 조작 장치의 조작량에 기초하여 산출하고, 상기 액셀러레이터 페달 및 상기 브레이크 페달의 답입량 및 차속에 기초하여 상기 주행용 전동기가 요구하는 주행 요구 동력값을 산출하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 유압 요구 동력값과 상기 주행 요구 동력값을 합계한 합계 요구 동력값이 상기 엔진 출력 상한값과 상기 축전 장치 출력 상한값을 합계한 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 클 때, 상기 유압 요구 동력값 및 상기 주행 요구 동력값 중 어느 한쪽을 휠 로더의 동작에 따라서 제한함으로써, 상기 합계 요구 동력값을 상기 하이브리드 출력 상한값 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 조작 장치의 조작량 및 상기 액셀러레이터 페달의 답입량에 기초하여 상기 휠 로더의 동작 내용을 판정하고, 당해 판정 결과에 따라서 상기 유압 요구 동력과 상기 주행 요구 동력 중 어느 것을 제한할지를 판단하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.
(삭제)
(삭제)
(삭제)
제1항에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량에 있어서 제1 조작량을 설정하고,
상기 액셀러레이터 페달의 답입량에 있어서 제1 답입량을 설정하였을 때,
상기 제어 장치는, 상기 합계 요구 동력값이 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 큰 경우에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 조작량 이상이고, 상기 액셀러레이터 페달의 답입량이 상기 제1 답입량 이상일 때에는, 상기 주행 요구 동력값을 제한하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.
제6항에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량에 있어서 상기 제1 조작량보다도 작은 제2 조작량을 설정하고,
상기 액셀러레이터 페달의 답입량에 있어서 상기 제1 답입량보다도 작은 제2 답입량을 설정하였을 때,
상기 제어 장치는, 상기 합계 요구 동력값이 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 큰 경우에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제2 조작량 미만이고, 상기 액셀러레이터 페달의 답입량이 상기 제1 답입량 미만 또한 상기 제2 답입량 이상일 때에는, 상기 유압 요구 동력값을 제한하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.
제6항에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량에 있어서 상기 제1 조작량보다도 작은 제2 조작량을 설정하고,
상기 액셀러레이터 페달의 답입량에 있어서 상기 제1 답입량보다도 작은 제2 답입량을 설정하였을 때,
상기 제어 장치는, 상기 합계 요구 동력값이 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 큰 경우에 있어서, 상기 조작 장치의 조작량이 상기 제1 조작량 미만 또한 상기 제2 조작량 이상이고, 상기 액셀러레이터 페달의 답입량이 상기 제2 답입량 미만일 때에는, 상기 주행 요구 동력값을 제한하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 휠 로더의 차속을 검출하는 수단과,
상기 휠 로더의 진행 방향으로서 전진 또는 후퇴를 선택하기 위한 선택 장치를 더 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 휠 로더의 진행 방향이 상기 선택 장치에 있어서 전진으로 선택되어 있음에도 불구하고 상기 차속 검출 수단의 검출값을 통해 상기 휠 로더가 후퇴하고 있다고 판단되는 경우에는,
상기 합계 요구 동력값이 상기 하이브리드 출력 상한값보다도 큰 경우에 실행되는 상기 유압 요구 동력값 또는 상기 주행 요구 동력값의 제한에 더하여, 상기 휠 로더를 후퇴시키지 않기 위해 필요한 분만큼 상기 주행 요구 동력값을 증가시키면서, 당해 주행 요구 동력값의 증가분만큼 상기 유압 요구 동력값을 제한하는 것을 특징으로 하는, 휠 로더.