KR20140031401A - 하이브리드 작업차 - Google Patents

Abstract

하이브리드 작업차는, 동력 전달축(30)을 통해 주행 장치(2)와 작업 장치(9)에 구동력을 공급하는 내연 기관(E)과, 동력 전달축(30)에 동력을 출력함으로써 내연 기관(E)을 어시스트하는 모터 제너레이터(4)와, 모터 제너레이터(4)에 의해 충전 전력을 받는 동시에 모터 제너레이터(4)에 구동 전력을 부여하는 배터리(B)를 구비하고 있다. 부하 정보 생성부(51)는 내연 기관(E)의 회전수를 일정하게 유지하려고 하는 정속 제어 모드시에 내연 기관(E)이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를 입력 파라미터에 기초하여 생성하고, 어시스트 산정부(52)는 정속 제어 모드시에 부하 정보에 기초하여 모터 제너레이터(4)에 의한 내연 기관(E)에 대한 어시스트량을 산정한다.

Description

하이브리드 작업차 {HYBRID WORKING VEHICLE}

본 발명은, 내연 기관과 이 내연 기관에 의해 충전되는 배터리를 구비한 하이브리드 작업차, 특히는 내연 기관과 모터 제너레이터를 병용하는 동력원을 구비하고, 모터 제너레이터에 의해 내연 기관이 어시스트되는 하이브리드 작업차에 관한 것이다.

모터 제너레이터가 내연 기관을 어시스트하는 하이브리드 작업차에서는, 내연 기관으로부터의 동력에 의해 차량을 주행시키는 동시에, 주행 조건[차속, 액셀러레이터 페달의 조작량(액셀러레이터 개방도), 내연 기관의 운전 상태, 주행 노면 상황, 변속단 위치, 배터리 잔량 등]에 따라서 모터 제너레이터를 모터로 하여 동작시키고, 이 모터 제너레이터로부터 출력되는 동력에 의해 차량 주행을 어시스트한다. 또한, 이 모터 제너레이터는 제너레이터로서도 동작시킬 수 있고, 배터리에 급전하여 충전하는 것도 가능하다. 이 모터 제너레이터가, 모터로서 동작되고 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.

예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개2002-252904호 공보)에 의한 하이브리드 동력 장치에서는, 내연 기관에 대한 모터 제너레이터의 어시스트 패턴(엔진 회전수와 토크의 관계)이 다른 2개의 제어 맵을 준비해 두고, 배터리 충전 용량의 상태(SOC), 차속, 변속기의 상태, 내연 기관의 온도 등의 상태 정보에 따라 제어 맵을 전환하여 어시스트 제어가 행해진다. 이에 의해, 소마력의 내연 기관을 이용하면서도 양호한 운전성을 유지하고 있다.

또한, 특허문헌 2(일본 특허 공개 평4-325736호 공보)에 의한, 차량의 발진, 가속시에 내연 기관을 토크 어시스트하는 전동기를 구비한 하이브리드 동력 장치에서는, 배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출한 충전 상태에 기초하여 전동기로부터 내연 기관에 공급 가능한 보조 토크량(어시스트량)을 산출하고, 이 보조 토크량으로부터 내연 기관에 부여하는 연료량과 전동기의 부담 비율을 변화시킨다. 이에 의해, 충전율이 작아지면 전동기에의 급전을 정지하여 배터리의 방전을 방지하고 있다.

유압식 차량 조작 장치로서 변속기의 유압 조작 기구를 채용한 차량으로서, 변속기에 설치한 변속용 유압 펌프를 주행 구동용 전동 모터로 구동시키고, 또한 이 변속용 유압 펌프로부터 공급되는 변속 유압을 컨트롤러로 제어하여 원하는 변속비를 실현하는 경우가 있다. 이러한 변속용 유압 펌프를 전동 모터로 구동시키는 변속기에서는, 변속 유압의 상승이 지연됨으로써 원활한 변속을 할 수 없게 되는 것을 피하기 위해, 전동 모터를 항시 회전시켜 둠으로써, 변속기에 대해 변속 유압을 항상 공급하도록 하고 있다. 그러나, 전동 모터를 항시 회전시켜 두면, 배터리가 불필요하게 소비되어, 경제적이지 않다. 이 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 3(일본 특허 공개 평07-174218호 공보)에 의한 변속기의 유압 제어 장치에서는, 변속용 유압 펌프를 구동시키는 전동 모터를, 시프트 레버가 파킹 레인지 또는 뉴트럴 레인지로 세트되고, 또한 핸드 브레이크가 당겨져 있는 동시에 액셀러레이터 페달이 답입되어 있지 않은 상태일 때에 정지시키고, 또한 시프트 레버가 파킹 레인지 또는 뉴트럴 레인지로 세트된 상태에서, 적어도 핸드 브레이크가 복귀되거나 혹은 액셀러레이터 페달이 답입되었을 때에 상기 전동 모터를 기동시키고 있다. 즉, 전동 유압 펌프의 ON·OFF 제어의 타이밍을 차량 조작 상태에 따라서 결정함으로써, 전동 유압 펌프, 즉, 펌프를 구동시키는 전동 모터가 불필요하게 회전하는 것을 억제하여, 배터리의 소비를 억제하고 있다. 이 유압식 차량 조작 장치에서는, 전동 유압 펌프의 ON·OFF를 유압이 필요한 타이밍에 제어함으로써 배터리 소비를 억제하고 있지만, 유압 펌프의 회전수를 조정함으로써 그 유압량을 최적으로 하는 제어까지는 고려되어 있지 않다.

또한, 유압식 차량 조작 장치로서, 전동 유압 펌프를 사용한 차량용 전동 유압식 파워 스티어링 장치를 탑재한 차량이 특허문헌 4(일본 특허 공개 평06-107215호 공보)에 기재되어 있다. 이 차량용 전동 유압식 파워 스티어링 장치에서는, 스티어링 휠을 조작하면, 스티어링 기구를 통해, 이 조작에 따라서 조타륜이 조타된다. 이때, 전동 유압 펌프가 전동기를 구동원으로 하여 작동하여, 작동유를 구동시키고, 이 작동유가 유압 회로를 통해, 피스톤 기구에 공급되고, 이 피스톤 기구에 의해, 이 스티어링 기구에 있어서의 조타가 어시스트된다. 이 전동 유압 펌프의 작동은, 펌프 제어 수단에 의해, 조타각 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 제어되고, 특히 직진 판정 수단에 의해, 상기 조타각 검출 수단에 의해 검출된 조타각이 소정량 이하이며 조타 상태의 변화 빈도가 소정 이상인 경우에 상기 차량이 직진 주행 모드에 있다고 판정되면, 펌프 제어 수단에 설치된 펌프 정지 수단에 의해, 전동 유압 펌프의 작동이 정지된다. 직진 주행에서 조향각이 일정한 경우는 전동 유압 펌프를 정지시킴으로써 배터리의 소비를 억제하고 있지만, 특히 큰 조향각으로 조작되는 트랙터 등의 작업차에서는, 다양한 조향 과정에 있어서도 유압 회로에 공급되어야 할 필요 유압량이 다르므로, 단순히 직진 주행과 선회 주행만을 조건으로 하여 전동 유압 펌프의 ON·OFF 제어를 행해도 불충분하다.

일본 특허 공개2002-252904호 공보(단락 번호〔0001-0026〕, 도 1, 도 2) 일본 특허 공개 평4-325736호 공보(단락 번호 〔0006-0021〕, 도 1, 도 2) 일본 특허 공개 평07-174218호 공보 일본 특허 공개 평06-107215호 공보

동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터를 구비한 하이브리드 작업차에서는, 작업 장치가 받는 큰 작업 부하가 동력 전달축에 미치므로, 특허문헌 1에서 취급되어 있는, 작업 장치를 탑재하지 않는 하이브리드 작업차의 어시스트 기술을 유용할 수 없다. 특히, 경운 작업을 행하는 트랙터와 같은 작업차에서는, 엔진 회전수를 일정하게 유지하는 정속 제어가 필수이며, 그러한 정속 제어에 있어서의 모터 어시스트에, 하이브리드 작업차에 있어서의 모터 어시스트 기술을 유용하는 것은 곤란하다.

특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 취급되어 있는 하이브리드 차량은 승용차이며, 운전자에 의해 조작되는 액셀러레이터 페달의 답입량만으로, 내연 기관에 대한 토크 어시스트의 필요성을 판정할 수 있으므로, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서는 토크 어시스트 프로세스는 그렇게 제어되고 있다. 이에 반해, 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 미치므로, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 개시된 어시스트 기술을 그대로 유용할 수 없다.

본 발명의 목적은, 배터리의 방전을 피하면서도, 출력이 작은 내연 기관에서 적절한 작업 장치를 사용한 작업 주행이 가능해지는 하이브리드 작업차를 제공하는 것이다.

특히, 내연 기관의 회전수를 일정하게 하는 정속 제어에 있어서는, 모터 제너레이터에 의해 효과적으로 어시스트되는 것이 중요하다. 또한, 유압식 차량 조작 장치에 전동 펌프가 조립되어 있는 경우에는, 배터리 소비에 관하여 보다 효과적인 전동 펌프 제어가 행해지는 것도 중요하다.

본 발명에 따른 하이브리드 작업차는, 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와, 상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와, 상기 내연 기관의 회전수를 일정하게 유지하려고 하는 정속 제어 모드시에 상기 내연 기관이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 부하 정보 생성부와, 상기 정속 제어 모드시에 상기 부하 정보에 기초하여 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관에 대한 어시스트량을 산정하는 어시스트 산정부를 구비하고 있다.

이 구성에 의해, 이 작업차에서는, 작업 주행시에 빈번하게 실행되는, 기관 회전수(엔진 회전수)를 일정하게 유지하려고 하는 정속 제어 모드에서의 운전시에 있어서, 내연 기관이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보로부터, 기관 회전수의 돌발적인 저하 또는 상승의 검지 또는 추정이 행해진 경우, 그러한 회전수의 변동을 억제하기 위해, 내연 기관의 운전 제어와 동시에, 혹은 그것에 앞서, 모터 제너레이터에 의해 동력 전달축에 출력되는 동력을 조정하기 위해 산정된 어시스트량으로 모터 제너레이터를 제어할 수 있다.

또한, 기관 회전수의 돌발적인 저하는, 버킷이 큰 흙덩어리에 돌입한 경우, 경운 장치의 경운 깊이가 커진 경우, 차륜 등의 주행 장치가 장해물을 타고 넘는 경우 등, 빈번하게 일어날 수 있다. 내연 기관이 그러한 기관 회전수의 돌발적인 저하에 기초하는 엔진 정지(엔진 스톨)를 피하기 위해, 종래의 작업차에서는, 통상의 작업시에 요구되는 토크를 크게 초과하는 토크를 출력할 수 있는 것과 같은 높은 회전수에서의 내연 기관의 운전, 혹은 보다 큰 마력을 갖는 내연 기관의 사용을 피할 수 없어, 연비상의 불이익으로 되어 있었다. 이러한 불이익도, 본 발명에 따른 내연 기관에 대한 모터 제너레이터의 어시스트 제어에 의해 저감된다.

내연 기관이 커먼 레일 방식으로 구동되고 있는 경우의, 본 발명의 구체적이고 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 부하 정보 생성부는, 커먼 레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성한다. 즉, 커먼 레일 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, 이것을 실행하는 기능을 갖는다. 따라서, 이들 커먼 레일 제어에 관한 커먼 레일 제어 정보를 이용하여, 기관 회전수의 돌발적인 저하 또는 상승의 검지 또는 추정을 행하여, 내연 기관에 대한 모터 제너레이터의 어시스트량을 산정하는 것은 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 형태 중 하나로서, 상기 내연 기관의 회전수 거동을 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성하도록, 부하 정보 생성부를 구성해도 된다. 구체적으로는, 비교적 용이하게 취득 가능한, 내연 기관의 출력축이나 동력 전달축의 회전수를 측정한 측정 데이터로부터, 소정 시간당 회전수의 변화나 회전 속도의 변화를 연산하고, 이 연산 결과로부터 맵 등을 사용하여 부하의 증감을 산정 또는 추정하여 부하 정보를 생성하고, 어시스트량의 산정에 이용하면, 부하 정보의 생성이 간단한 것으로 된다.

작업차에 장비되고 사용되는 작업 장치에 따라 그 작업 부하가 발생하는 상황은 다르다. 예를 들어, 순간적으로 큰 부하 변동이 발생하는 작업 장치나, 비교적 시간을 필요로 하여 부하가 변동되는 작업 장치가 존재한다. 이것으로부터, 작업 장치에 고유한 작업 부하 특성을, 부하 정보의 작성시에 고려하면 보다 적절한 어시스트량을 산정하는 것이 가능해진다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 작업 장치의 작업 부하 특성을 설정하는 작업 부하 특성 설정부가 구비되고, 상기 작업 부하 특성이 보조 파라미터로서 상기 부하 정보 생성부에 부여된다.

작업차에서는, 큰 중량을 갖는 플라이 휠을 내연 기관의 출력축에 연결하고, 그 관성력에 의해, 작업 주행 중의 돌발적인 부하 증대에 의한 주행의 불안정이나 엔진 정지를 피하는 방책이 취해져 있다. 플라이 휠의 중량을 크게 할수록 큰 관성력이 얻어져, 부하 변동이 큰 작업을 행해도 그 주행은 안정되지만, 항시 회전하는 플라이 휠의 중량이 커질수록, 연비에는 악영향을 미친다. 모터 제너레이터의 어시스트량을 산정할 때에, 종래의 플라이 휠에 의해 실현되어 있었던 관성력 특성인 플라이 휠 특성을, 적어도 일부를 모터 제너레이터에 의한 어시스트력으로 보충하는 것을 고려함으로써, 플라이 휠 중량의 저감, 혹은 플라이 휠의 생략이 가능해진다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 어시스트 산정부는, 상기 내연 기관에 적합한 플라이 휠 특성을 보상하도록 상기 어시스트량을 산정하도록 구성되어 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 작업차는, 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와, 상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와, 상기 내연 기관이 받는 회전 부하를 나타내는 부하량을 입력 파라미터에 기초하여 산정하는 부하량 산정부와, 상기 배터리의 충전량을 산정하는 충전량 산정부와, 상기 부하량과 상기 충전량에 기초하여, 상기 동력 전달축에 동력을 출력하는 어시스트 구동 모드 또는 상기 배터리에 충전 전력을 출력하는 충전 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드를 선택하는 운전 모드 선택부와, 상기 운전 모드 선택부에서 선택된 구동 모드에서 상기 모터 제너레이터를 구동 제어하는 모터 제어 유닛을 구비하고 있다.

이 구성에 의해, 경운 작업과 같은 작업 주행 중에 내연 기관이 받는 회전 부하에 대응하는 부하량이 부하량 산정부에 의해 산정되고, 이 부하량과, 충전량 산정부에서 산정된 충전량에 기초하여, 배터리가 방전되어 버릴 위험성이 없는 한, 어시스트 구동 모드가 결정되고, 모터 제너레이터가 구동 제어되어, 내연 기관이 어시스트된다. 또한, 내연 기관의 회전 부하가 적어, 어시스트가 필요 없는 경우에는, 충전 구동 모드에서 모터 제너레이터가 구동 제어되어, 배터리의 충전량이 증가한다. 따라서, 배터리가 방전되어 버린다고 하는 사태만큼은 피하면서도 적절하게 모터 제너레이터에 의한 내연 기관의 어시스트가 행해지므로, 정격 출력이 작은 연비가 좋은 내연 기관을 채용할 수 있고, 작업 주행시에 빈번하게 실행되는, 기관 회전수(엔진 회전수)를 일정하게 유지하려고 하는 정속 주행 작업에 있어서, 기관 회전수를 연비가 좋은 저회전수로 설정하는 것이 가능해진다.

배터리가 방전되어 버리는 문제를 고려하면, 내연 기관의 부하량이 내연 기관의 정지(엔진 스톨)에 결부될 만큼 크지 않은 경우는, 내연 기관에 대한 어시스트보다 배터리에의 충전에 중점을 두는 쪽이 좋다. 그러나, 내연 기관의 부하량이 내연 기관의 정지(엔진 스톨)에 결부될 만큼 큰 경우는, 배터리에의 충전보다 내연 기관에 대한 어시스트에 중점을 두는 것도 중요하다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 부하량이 소정량 이상에 있어서, 상기 부하량이 높을수록 상기 충전량이 낮은 상태에서도 어시스트 구동 모드가 선택되도록 구성되어 있다.

또한, 어시스트 구동 모드의 선택 중에 있어서, 상기 동력 전달축에 의한 동력 전달이 차단된 경우에는, 당연히 내연 기관의 회전 부하는 저감되므로, 강제적으로 어시스트 구동 모드로부터 충전 구동 모드로 전환되도록 구성하면 적합하다. 상기 동력 전달축에 의한 동력 전달의 차단을 확인하는 차량 거동의 예로서는, 동력 전달축의 주 클러치의 차단, 주행 변속 기구의 변속 클러치나 작업 장치용 PTO 클러치의 중립, 브레이크 조작에 의한 작업차의 정지 등을 들 수 있다.

나아가서는, 동력 전달축에 있어서의 동력을 전달하고 있는 클러치가 반클러치 상태인 경우에는, 회전 부하가 큰 상태라도, 모터 제너레이터를 사용해서까지 토크 어시스트하면, 클러치에 큰 토크가 발생하여, 클러치가 과열될 가능성이 발생한다. 이 문제를 피하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 어시스트 구동 모드의 선택 중에 있어서, 상기 동력 전달축에 있어서의 동력을 전달하고 있는 클러치가 반클러치 상태인 경우에는, 강제적으로 어시스트 구동 모드가 중단되도록 구성되어 있다.

부하량과 충전량에 기초하여 모터 제너레이터가 내연 기관을 어시스트할지 여부를 결정하고, 그 어시스트량은 일정하게 해도 되지만, 부하량과 충전량에 기초하여 어시스트량을 조정해도 된다. 즉, 어시스트량을 부하량과 충전량의 함수로서, 예를 들어 맵화함으로써, 보다 고품질의 어시스트 프로세스 제어의 실현이 가능해진다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 어시스트 구동 모드시에 상기 부하량에 기초하여 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관에 대한 어시스트량을 산정하는 어시스트 산정부가 구비되어 있다.

내연 기관이 커먼 레일 방식으로 구동되고 있는 경우의, 본 발명의 구체적이고 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 부하량 산정부는, 커먼 레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하량을 산정한다. 즉, 커먼 레일 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, 이것을 실행하는 기능을 갖는다. 따라서, 이들 커먼 레일 제어에 관한 커먼 레일 제어 정보를 이용하여, 기관 회전수의 돌발적인 저하 또는 상승의 검지 또는 추정을 행하여, 부가적인 구성 요소 없이 간단하게 부하량을 산정할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량은, 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과, 상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와, 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 유압을 공급하는 전동 유압 펌프를 조립한 유압식 차량 조작 장치와, 상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하고, 또한 상기 전동 유압 펌프에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 유압식 차량 조작 장치에 대한 조작량을 부여하는 조작구와, 상기 조작량을 검출하는 조작량 검출부와, 상기 조작량에 관한 조작 정보를 입력 파라미터로 하여 상기 유압 액추에이터에의 유압 공급에 필요해지는 상기 전동 유압 펌프의 펌프 회전수를 산정하는 펌프 회전수 산정부와, 상기 펌프 회전수 산정부에서 산정된 펌프 회전수로 상기 전동 유압 펌프가 구동되도록 상기 전동 유압 펌프에 제어 신호를 출력하는 유압 펌프 제어부를 구비하고 있다.

이 구성에 의해, 유압식 차량 조작 장치를 위한 조작구의 조작량에 따라서, 그 조작에 의해 필요해지는 유압을 만족시켜야 할 전동 유압 펌프의 펌프 회전수가 산정되고, 그 산정된 펌프 회전수를 목표로 하여 전동 유압 펌프가 구동 제어된다. 이에 의해, 단순한 전동 유압 펌프의 ON·OFF 제어에 비해, 배터리 소비에 관하여 보다 효과적인 전동 펌프 제어가 실현된다.

배터리가 방전되어 버리면, 배터리의 품질 유지에 악영향을 미치므로, 또한 차량이 움직이지 않게 된다고 하는 문제도 발생할 수 있으므로, 배터리가 방전되어 버리는 것은 회피해야 한다. 이것으로부터, 유압식 차량 조작 장치의 조작성으로부터만 전동 유압 펌프의 회전수를 제어하는 것이 아니라, 배터리의 충전량도 고려하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 배터리의 충전량을 산정하는 충전량 산정부가 구비되고, 상기 충전량이 추가적인 입력 파라미터로서 상기 펌프 회전수 산정부에 있어서의 펌프 회전수의 산정에 사용된다.

본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 조작구가 스티어링 휠이고, 상기 유압식 차량 조작 장치가 파워 스티어링 장치이고, 상기 조작량에 관한 조작 정보가, 조향 각도 또는 조향 각속도 혹은 그 양쪽이다. 작업 차량 등에서는, 큰 조향각을 가진 조향 조작이 빈번하게 행해지므로, 파워 스티어링 장치의 유압 회로에는 적절한 유압량의 공급이 중요하다. 또한, 스티어링 휠의 조작에서는, 그 조향각의 각도값에 따라, 또한 그 조작 중의 조작 속도, 즉, 조향 각속도에 따라서도 필요로 하는 유압량도 다르다. 따라서, 전동 유압 펌프의 회전수가 조향 각도나 조향 각속도에 기초하여 산정되면 적합하다.

상술한 유압식 차량 조작 장치의 전동 유압 펌프 제어는, 배터리 소비량이 최적으로 억제되므로, 하이브리드 차량과 같이 배터리 소비에 관하여 엄격한 제약이 있는 차량에 있어서는 특히 이점이 있다. 이로 인해, 본 발명에 의한 차량의 적합한 적용예는, 상기 배터리가 주행 구동용 모터 제너레이터와 겸용인 전동 구동 타입의 차량이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 동력 시스템의 기본 구성도이다.
도 2는 도 1에 의한 동력 시스템에서 실행되는 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태인 트랙터의 측면도이다.
도 4는 트랙터의 동력 시스템을 도시하는 모식도이다.
도 5는 트랙터에 장비된 모터 제너레이터의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 하이브리드 작업차의 제2 실시 형태에 있어서의 동력 시스템의 기본 구성도이다.
도 7은 도 6에 의한 동력 시스템에서 실행되는 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 작업차의 제2 실시 형태인 범용 트랙터의 사시도이다.
도 9는 트랙터의 동력 시스템을 도시하는 모식도이다.
도 10은 충전량과 엔진 부하율(부하량)에 기초하는 구동 모드의 선택을 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명에 따른 하이브리드 작업차의 제3 실시 형태에 유압식 차량 조작 장치의 기본 원리를 설명하는 모식도이다.
도 12는 도 11에 의한 파워 스티어링 장치에 있어서의 구체적인 제어 구조와 그 제어의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 13은 조향각과 그 조향각으로부터 추정되는 필요 펌프 회전수의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 14는 조향 각속도와 그 조향 각속도로부터 추정되는 필요 펌프 회전수의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 15는 제3 실시 형태의 트랙터의 동력 시스템을 도시하는 모식도이다.
도 16은 트랙터의 파워 스티어링 장치의 개요를 도시하는 사시도이다.
도 17은 트랙터의 유압 시스템의 개략을 나타내는 유압 회로도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명의 제1 실시 형태를 구체적으로 설명하기 전에, 도 1을 이용하여 이 제1 실시 형태에서 채용되어 있는 동력 시스템의 기본 구성을 설명한다.

이 하이브리드 작업차는, 구동원으로서, 내연 기관(E) 및 모터 제너레이터(4)를 구비하고, 차륜이나 크롤러에 의해 구성되는 주행 장치(2)에 의해 주행하면서, 차체에 장착된 작업 장치(W)를 사용하여 주행 작업을 행한다. 동력감으로부터의 동력 전달계에는, 구동원으로부터의 동력의 전달을 온 오프하는 클러치(31)와, 작업 장치(W)에 동력을 전달하는 PTO축(W1)과, 주행 장치(2)에 동력을 전달하는 동력 전달축(30)이 포함되어 있다. 동력 전달축(30)에는, 변속 기구를 구비한 트랜스미션(10)이 구축되어 있다.

모터 제너레이터(4)는, 배터리(B)로부터의 전력 공급원으로서 회전 동력을 만들어내고, 내연 기관(E)과 협동하여 하이브리드 작업차를 주행시키는 것이지만, 내연 기관(E)에 의해 구동되는 상황하, 혹은 하이브리드 작업차가 감속하고 있는 상황하, 혹은 내리막길을 관성 주행하고 있는 상황하에 있어서는, 이 모터 제너레이터(4)는 배터리(B)에 전력을 공급하는 발전기로서 기능할 수 있다.

내연 기관(E)의 회전 제어는, 전자 거버너 기구나 커먼 레일 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 유닛이며, 내연 기관(E)의 회전수를 일정하게 유지하도록 엔진 제어 기기(60)를 제어하는 정속 제어 기능을 갖는다. 모터 제어 유닛(7)도 마찬가지로 컴퓨터 유닛이며, 모터 제너레이터(4)의 회전수나 토크를 제어하기 위해 인버터부(70)에 제어 신호를 부여한다. 또한, 모터 제어 유닛(7)은 모터 제너레이터(4)를 제너레이터로서 기능시켜, 인버터부(70)를 통해 배터리(B)를 충전하는 충전 제어 기능도 구비하고 있다.

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 한다. 즉, 배터리(B)는, 모터 제너레이터(4)에 인버터부(70)를 통해 전력을 공급하는 방전 프로세스에서 동작하는 동시에, 모터 제너레이터(4)가 발전기로서 동작할 때에는 모터 제너레이터(4)가 발전하는 전력에 의해 충전되는 충전 프로세스에서 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 어시스트 제어를 관리하기 위해, 본 발명에 특히 관계되는 기능부로서, 부하 정보 생성부(51)와, 어시스트 산정부(52)와, 운전 모드 설정부(53)를 포함하고 있다. 운전 모드 설정부(53)는 PTO축(W1)으로부터 일정 회전수의 회전 동력을 취출하여 작업에 이용하는 작업 장치(W)를 사용한 작업시나, 작업차를 소정 속도로 주행(크루징 주행)시킬 때 사용되는 회전수를 일정하게 유지하는 정속 제어 모드를 설정하는 것이다. 이 정속 제어 모드가 설정되면, 엔진 제어 유닛(6)은 내연 기관(E)의 회전수를 설정된 소정값으로 유지하도록 엔진 제어 기기(60)를 제어한다.

정속 제어 모드에서의 내연 기관(E)의 운전 자체는 잘 알려져 있지만, 작업 장치(W)의 작업 상황이나 주행 장치(2)가 접지하고 있는 지면 상황에 따라, 급격한 부하가 동력 전달축(30)에 걸려, 결과적으로 내연 기관(E)의 회전수를 저하시키는 사태가 발생한다. 그때, 엔진 제어 기기(60)에 의한 정속 제어의 지연이나, 내연 기관(E) 자체의 출력 부족 등이 원인으로, 내연 기관(E)의 회전수의 저하(차속의 저하), 극단적인 경우는 내연 기관(E)의 정지(엔진 스톨)가 발생한다. 이것을 회피하기 위해, 동력 전달축(30)에 가해지는 부하를 검지하고, 그 부하를 적어도 부분적으로 상쇄하기 위해 모터 제너레이터(4)가 구동되어, 내연 기관(E)이 어시스트되는 토크 어시스트 프로세스가 실행된다. 이 토크 어시스트 프로세스를 위해, 부하 정보 생성부(51)와, 어시스트 산정부(52)가 이용된다.

부하 정보 생성부(51)는 정속 제어 모드시에 내연 기관(E) 내지는 동력 전달축(30)이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 또한, PTO축(W1)은 동력 전달축(30)의 분기축이므로, 당연히 동력 전달축(30)이 받는 회전 부하에는 PTO축(W1)이 받는 회전 부하도 포함되어 있다. 어시스트 산정부(52)는 정속 제어 모드시에 부하 정보 생성부(51)에 의해 생성된 부하 정보에 기초하여 모터 제너레이터(4)에 의한 내연 기관(E)에 대한 어시스트량을 산정한다. 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(W)의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더에의 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 적합하다. 이들 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 유닛(S)을 통해 보내져 온다.

도 2에서는, 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름이 모식화되어 나타내어져 있다. 도 2에 있어서의 구동 상태는, 정속 작업 주행 중을 나타내고 있고, 엔진 제어 유닛(6)은 엔진 제어 기기(60)에 정속 제어 신호를 보내고 있다. 이 정속 제어 신호는, 설정된 회전수(회전 속도)를 목표로 하여 회전수 변동에 응답하여 연료 분사량 등을 조정하여, 내연 기관(E)의 회전수를 목표 회전수로 유지하기 위한 신호이다. 이 정속 제어 모드에 있어서의 회전수의 변동은 부하 변동에 의해 발생하므로, 그 부하 변동량에 대응하도록 회전수를 조정함으로써, 결과적으로 회전수가 목표 회전수로 유지된다. 그러나, 내연 기관(E)의 토크 응답성은, 모터 등에 비해 느리므로, 돌발적인 부하 증대에 완전히 따를 수 없어, 회전수의 저하, 최악의 경우, 엔진 스톨에 이르게 된다. 따라서, 정속 제어 모드에 있어서, 모터 제어 유닛(7)이 인버터부(70)에 어시스트 신호를 보내고, 토크 응답성이 내연 기관(E)에 비해 현격하게 빠른 모터[여기서는 모터 제너레이터(4)]를 사용하여, 부하 변동시에 있어서의 내연 기관(E)의 토크 응답성의 악화를 커버하도록, 내연 기관(E)을 토크 어시스트한다.

이 토크 어시스트 프로세스에서는, 부하 정보 생성부(51)가 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터 출력되는 동력 전달축(30)의 회전수(회전 속도)나 차속 등의 측정값을 입력 파라미터로 하여 입력함으로써, 부하 정보를 생성한다. 입력 파라미터를 p1, p2, …로 하면, 시간에 관련된 부하 정보 : L[t]가, 변환식 : L[t]＝G(p1, p2, …)로 유도되지만, 이 변환 함수 : G(p1, p2, …)는 통상 맵화되어 있다.

또한, 이 부하 정보 : L[t]는, 어시스트 산정부(52)에 부여됨으로써, 내연 기관(E)에 대한 모터 제너레이터(4)의 어시스트량 : W(t)가 변환식 : W(t)＝Γ〔L[t]〕로 산정되지만, 이 변환 함수: Γ〔L[t]〕도 통상 맵화되어 있다.

어시스트량이 산정되면, 모터 제어 유닛(7)이 이 어시스트량에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하고, 인버터부(70)를 통해 모터 제너레이터(4)를 구동 제어하여, 동력 전달축(30)에 발생한 토크 변동을 적어도 부분적으로 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 내연 기관(E)에 비해 현격하게 빠르므로, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하가 발생해도, 급격한 회전수의 저하가 회피된다. 부하 증대가 지속된 경우에는, 엔진 제어 유닛(6)에 의한 연료 분사량의 증대 등의 내연 기관(E)에 대한 제어로 대처할 수 있다.

모터 제너레이터(4)에 의한 토크 어시스트는 토크 응답성이 우수하므로, 종래 장비되어 있는 플라이 휠의 기능을 적어도 부분적으로는 하는 것이 가능하고, 플라이 휠의 경량화 내지는 플라이 휠의 생략을 가능하게 한다. 이로 인해, 상술한 변환 함수 : G(p1, p2, …)나 변환 함수 : Γ〔L[t]〕를 플라이 휠의 관성 특성이 실현되도록 구축하면 적합하다. 또한, 부하 정보 생성부(51)와 어시스트 산정부(52)를 일체화하여, 입력 파라미터로부터 직접 어시스트량이 도출되는 것과 같은 구성을 채용해도 된다.

다음에, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태에서는, 하이브리드 작업차는, 프론트 로더로서 기능하는 트랙터이다. 도 3은 트랙터의 측면도, 도 4는 트랙터의 동력 시스템을 도시하는 모식도이다. 도 5는 엔진 후방부에 장착된 모터 제너레이터(4)를 도시하는 단면도이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 이 트랙터는, 차체에, 내연 기관(E), 모터 제너레이터(4), 클러치(31), 트랜스미션(10), 운전부(20) 및 주행 장치(2)로서의 좌우 한 쌍의 전륜(2a)과 후륜(2b) 등을 구비하고, 또한 차체의 전방부에, 작업 장치(W)로서의 프론트 로더가 장비되어 있다. 이 프론트 로더(W)는, 좌우의 전륜(2a)의 각 후방 개소에 기립 설치된 지지 프레임(W10)과, 지지 프레임(W10)에 피봇 연결된 붐 어셈블리(W20), 붐 어셈블리(W20)에 선단에 피봇 연결된 버킷(W30)이 장비되어 있다. 붐 어셈블리(W20)는 붐 실린더(W21)에 의해, 버킷(W30)은 버킷 실린더(W31)에 의해 구동된다. 붐 실린더(W21)나 버킷 실린더(W31a) 등의 유압 액추에이터는, 도시되어 있지 않은 유압 밸브 유닛에 의해 유압 조작된다.

또한, 트랜스미션(10)에 의해 변속되어 있지 않은 동력이 출력되는 PTO축(W1)이 트랙터 후방부로부터 돌출되어 있다. 또한, 차체 후방부에는, 좌우 한 쌍 리프트 아암(99)이 구비되어 있다. 좌우의 리프트 아암(99)에 의해 로터리 경운 장치나 플라우 등의 작업 장치(W)가 승강 가능하게 연결된다. 로터리 경운 장치 등의 구동형의 작업 장치(W)에는, PTO축(W1)으로부터의 동력이 공급된다.

도 4에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 트랙터의 내연 기관(E)은 커먼 레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진[이하, 엔진(E)이라 약칭함]이며, 엔진 제어 기기(60)로서 커먼 레일 제어 기기를 구비하고 있다. 트랜스미션(10)은 유압 기계식 무단 변속 장치(이하, HMT라 약칭함)(12)와 전후진 전환 장치(13)와 복수단(여기서는, 고저 2단)의 변속을 행하는 부 변속 장치(14), 디퍼렌셜 기구(15)를 포함하고, 그 동력은 동력 전달축(30)을 통해 최종적으로 구동 차륜[전륜(2a) 또는 후륜(2b) 또는 그 양쪽](2)을 회전시킨다. 또한, 이 엔진(E) 및 모터 제너레이터(4)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(30)의 일부를 구성하는 PTO축(W1)을 거쳐 트랙터에 장비되는 작업 장치(W)에 동력을 전달하는 것이 가능하다.

HMT(12)는, 엔진(E) 및 모터 제너레이터(4)로부터의 동력을 받는 경사판식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터로 이루어지는 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)에 전달된다. 정유압식 변속 기구(12A)는, 유압 펌프의 경사판에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판의 각도 변경이 행해져, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태의 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하여 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, 경사판이 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) 중 하나]을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진(E)측의 동력 전달축(30)에 장착된 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 각도를 변경함으로써, 구동 차륜(2)에의 동력 전달을, 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판 제어는, 변속 제어 유닛(8)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(80)의 유압 제어에 의해 실현하고 있다.

이 동력 시스템에 있어서의 모터 제너레이터(4)의 제어, 즉, 엔진(E)에 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 각종 센서로부터의 신호나, 운전자에 의해 조작되는 조작기의 상태를 나타내는 조작 입력 신호를 입력하고, 필요에 따라서 신호 변환이나 평가 연산을 행하여, 얻어진 신호나 데이터를 차량 탑재 LAN에 송출한다.

이 트랙터의 유압 제어를 행하고 있는 유압 제어 유닛(80)에 제어 지령을 부여하는 상부의 전자 디바이스로서, 트랜스미션(10)에 있어서의 변속 조작을 위한 변속 제어 유닛(8)이나 작업 장치(W)의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛(99)이 유압 제어 유닛(80)과 접속되어 있다. 또한, 여기서 사용되는 유압의 공급은, 동력 전달축(30)으로부터 분기된 펌프축에 의해 구동되는 유압 펌프(81)에 의해 행해진다. 변속 제어 유닛(8)이나 작업 장치 제어 유닛(99)도 차량 탑재 LAN에 연결되어 있고, 그 밖의 유닛과의 사이에서 데이터 교환이 가능하다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 엔진(E)의 후방면측에 모터 제너레이터(4)와 클러치(31)를 수용하는 모터 하우징(40)이 구비되고, 이 모터 하우징(40)의 후방부로부터 나온 동력 전달축(30)이, 다시 엔진(E)과 모터 제너레이터(4)의 동력을, 후륜(2b) 부근에 배치된 트랜스미션(10)에 전달한다.

모터 제너레이터(4)는 엔진(E)의 구동력에 의해 발전을 행하는 삼상 교류 발전기의 기능과, 외부로부터 공급되는 전력에 의해 회전 작동하는 삼상 교류 모터의 기능을 겸비한다. 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이, 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 4에 도시하는 바와 같이, 엔진(E)과 모터 제너레이터(4)와 클러치(31)가 이 순서로 구비되고, 엔진(E)의 후방부에 연결된 리어 엔드 플레이트(40a)에 대해 모터 하우징(40)이 연결되고, 이에 의해 모터 하우징(40)에 모터 제너레이터(4)와 클러치(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(E)의 출력축(Ex)(크랭크축)의 축단부에 대향하여, 이 출력축(Ex)의 회전 축심(X)과 동축심으로, 모터 제너레이터(4)의 로터(42)가 배치되고, 이 로터(42) 중 출력축(Ex)과 반대측의 면에 클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)가 배치되고, 출력축(Ex)과 로터(42)와 클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)가 나사 연결되어 있다. 이 베이스 플레이트(31a)는 플라이 휠로서의 기능도 갖지만, 상술한 바와 같이, 모터 제너레이터(4)는 플라이 휠이 하고 있었던 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(Ex)의 후단부에 로터(42)가 연결된다.

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

클러치 축(30a)은, 후방부 하우징(40B)에 대해 회전 축심(X)을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 클러치 디스크(31c)는 스플라인 구조에 의해 클러치 축(30a)에 대해 토크 전동 가능, 또한 회전 축심(X)을 따라 변위 가능하게 지지되고, 다이어프램 스프링(31e)은 프레셔 플레이트(31d)를 통해 클러치 연결 방향으로의 가압력을 클러치 디스크(31c)에 작용시키는 구성을 갖고 있다. 또한, 클러치 축(30a)의 동력은, 기어 전동 기구를 통해 트랜스미션(10)의 입력축으로 되는, 동력 전달축(30)의 하나의 구성 요소로서의 중간 전동축(30b)에 전달된다.

엔진(E)과 모터 제너레이터(4)의 구동 제어는, 도 1에서 설명한 바와 같은 동력 관리 유닛(5)에 의해 행해진다. 엔진 제어 기기(60)로서의 커먼 레일식 연료 분사 기기에 의한 연료 분사를 제어하기 위해 엔진 제어 유닛(6)은 액셀러레이터 페달 센서로부터의 신호, 엔진 회전 신호, 커먼 레일 내의 연료 압력 신호, 흡기 부위의 흡기압 신호 등을 취득하여, 인젝터의 작동 타이밍을 정하는 제어를 행한다. 이러한 구성으로부터 엔진 제어 유닛(6)은 엔진(E)의 부하율(엔진 부하율)을 산정하는 것도 가능하고, 이 엔진 부하율을 토크 어시스트 프로세스에 있어서 이용하는 입력 파라미터로서 동력 관리 유닛(5)에 부여할 수 있다.

토크 어시스트 프로세스에 있어서 간단하게 이용할 수 있는 입력 파라미터는, 동력 전달축(30)의 회전수(회전 속도)이다. 동력 전달축(30)의 회전수의 회전수를 검출하는 회전 속도 센서(S1)는, 모터 하우징(40)의 벽면을 관통하는 구멍에 삽입 관통되고, 하단부의 센싱부를 클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)의 외주면 부근에 위치시키고 있다. 즉, 회전 속도 센서(S1)는, 자속 밀도의 변화로부터 베이스 플레이트(31a)의 회전을 카운트하는 픽업형으로서 구성되어 있다. 물론, 회전 속도 센서(S1)로서 광학식의 것을 채용해도 되고, 동력 전달축(30)의 회전수를 검출하는 구성을 채용해도 된다.

상술한 구성을 갖는 트랙터에서는, 통상은, 동력 관리 유닛(5)에 포함되어 있는 엔진 제어 유닛(6)이, 엔진(E)을 연비가 좋은 저속 영역에서 가동시키는 제어를 실행한다. 또한, 엔진 제어 유닛(6)이 스스로 취득하는 엔진 정보나 차량 상태 검출 유닛으로부터 보내져 오는 차량 상태 정보에 기초하여, 엔진(E)에 작용하는 부하가 임계값 미만이라고 간주된 경우에는, 모터 제너레이터(4)로부터의 발전 전력이 인버터부(70)를 통해 배터리(B)에 공급하여 배터리(B)를 충전하는 제어가 실행된다.

이와는 반대로, 엔진(E)에 작용하는 부하가 임계값을 초과하고 있다고 간주된 경우에는, 배터리(B)로부터의 전력이, 모터 제어 유닛(7)으로부터의 제어 신호에 기초하여 구동되고 있는 인버터부(70)를 통해 삼상 교류 전력이 모터 제너레이터(4)에 공급되고, 이 모터 제너레이터(4)의 구동력으로 엔진(E)을 어시스트한다. 특히, 정속 작업시에 있어서의, 돌발적인 엔진 부하의 증대에 의해 엔진 회전수의 저하가 검지되면, 이 엔진 부하의 증대를 적어도 부분적으로 보상하도록 모터 제너레이터(4)를 사용한 토크 어시스트 프로세스가 실행되어, 엔진 회전수의 예측하지 못한 저하나 엔진 스톨을 피한다.

여기서, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의, 대표적인 개변예가 나타내어진다.

(1) 상술한 제1 실시 형태는, 엔진(E)에 작용하는 부하를 검출하기 위해 엔진 회전수 내지는 전동축 회전수를 이용하고 있었지만, 작업 장치(W)에 직접 부하 검출 센서를 설치하여, 이 부하 검출 신호를 입력 파라미터로 하여 모터 제너레이터(4)의 토크 어시스트량을 산정해도 된다.

(2) 또한, 엔진(E)에 소정 이상의 토크가 걸려 있는 경우에는, 항시 모터 제너레이터(4)를 구동시켜, 모터 제너레이터(4)에 흐르는 전류·전압의 변화를 사용하여 행해지는 모터 제너레이터(4)의 회전수를 유지하는 제어에 의해 엔진(E)에 대한 토크 어시스트를 행해도 된다.

(제2 실시 형태)

이하, 본 발명의 제2 실시 형태를 구체적으로 설명하기 전에, 도 10을 이용하여 이 제2 실시 형태에 채용되어 있는 동력 시스템의 기본 구성을 설명한다. 또한, 이 동력 시스템의 기본 구성은 도 1에 의한 동력 시스템의 기본 구성과 유사하므로, 여기서 설명되어 있지 않은 사항에 관해서는, 도 1을 이용한 설명을 참조해야 한다.

이 하이브리드 작업차는, 구동원으로서, 내연 기관(E) 및 모터 제너레이터(4)를 구비하고, 차륜이나 크롤러에 의해 구성되는 주행 장치(2)에 의해 주행하면서, 차체에 장착된 작업 장치(W)를 사용하여 주행 작업을 행한다. 구동원으로부터의 동력 전달계에는, 구동원으로부터의 동력의 전달을 온 오프하는 주 클러치(31)와, 작업 장치(W)에 동력을 전달하는 PTO축(W1)과, 주행 장치(2)에 동력을 전달하는 동력 전달축(30)이 포함되어 있다. 동력 전달축(30)에는, 변속 기구를 구비한 트랜스미션(10)이 구축되어 있다. 또한, PTO축(W1)에는 동력 전달을 온 오프하는 PTO 클러치(W2)가 개재 장착되고, 트랜스미션(10)에도 1개 이상의 동력 전달을 온 오프하는 변속 클러치(13a, 14a)가 장비되어 있다.

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 어시스트 제어를 관리하기 위해, 이 실시 형태에서는 부하량 산정부로서 구축되어 있는 부하 정보 생성부(51)와, 어시스트 산정부(52)와, 운전 모드 설정부(53)와, 충전량 산정부(54)를 포함하고 있다. 충전량 산정부(54)는 배터리(B)의 충전량을 산정한다. 그때, 배터리(B)가 컴퓨터를 구비한 지능적인 배터리 유닛으로서 구성되어 있으면, 배터리(B)로부터의 배터리 상태 정보에 기초하여 배터리의 충전량을 산정하고, 그렇지 않은 경우는, 배터리 상태 검출 센서로부터의 신호를 받은 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터의 배터리 상태 정보에 기초하여 배터리(B)의 충전량을 산정한다.

운전 모드 설정부(53)는, 내연 기관(E) 내지는 동력 전달축(30)에 가해지는 부하량과 배터리(B)의 충전량에 기초하여, 동력 전달축(30)에 동력을 출력하는 어시스트 구동 모드 또는 배터리(B)에 충전 전력을 출력하는 충전 구동 모드 중 어느 한쪽의 구동 모드를 선택하는 것이다. 물론, 제로 토크 구동 모드가 준비되어 있으면, 이 구동 모드도 필요에 따라서 선택된다. 또한, 운전 모드 설정부(53)는 PTO축(W1)으로부터 일정 회전수의 회전 동력을 취출하여 작업에 이용하는 작업 장치(W)를 사용한 작업시나, 작업차를 소정 속도로 주행(크루징 주행)시킬 때 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 제어 유닛(7)은 운전 모드 설정부(53)에서 선택된 구동 모드에서 인버터부(70)를 사용하여 모터 제너레이터(4)를 구동 제어한다.

정속 제어 모드에서의 내연 기관(E)의 운전 자체는 잘 알려져 있지만, 작업 장치(W)의 작업 상황이나 주행 장치(2)가 접지하고 있는 지면 상황에 따라, 급격한 부하가 동력 전달축(30)에 가해져, 결과적으로 내연 기관(E)의 회전수를 저하시키는 사태가 발생한다. 그때, 엔진 제어 기기(60)에 의한 정속 제어의 지연이나, 내연 기관(E) 자체의 출력 부족 등이 원인으로, 내연 기관(E)의 회전수의 저하(차속의 저하), 극단적인 경우는 내연 기관(E)의 정지(엔진 스톨)가 발생한다. 이것을 회피하기 위해, 동력 전달축(30)에 가해지는 부하를 검지하고, 그 부하를 적어도 부분적으로 상쇄하기 위해 모터 제너레이터(4)가 구동되고, 내연 기관(E)이 어시스트 되는 토크 어시스트 프로세스가 실행된다. 이 토크 어시스트 프로세스를 위해, 부하량 산정부(51)와, 어시스트 산정부(52)가 이용된다.

부하량 산정부(부하 정보 생성부)(51)는, 내연 기관(E) 내지는 동력 전달축(30)이 받는 회전 부하를 나타내는 부하량을 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 기능을 갖는다. 또한, PTO축(W1)은 동력 전달축(30)의 분기축이므로, 당연히 동력 전달축(30)이 받는 회전 부하에는 PTO축(W1)이 받는 회전 부하도 포함되어 있다. 어시스트 산정부(52)는 정속 제어 모드시에 부하량 산정부(51)에 의해 생성된 부하량에 기초하여 모터 제너레이터(4)에 의한 내연 기관(E)에 대한 어시스트량을 산정한다. 부하량 산정부(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(W)의 작업 상태(경운 깊이, 견인력, 로더에의 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 이용하면 적합하다. 이들 입력 파라미터는 각종 센서로부터의 신호를 처리하는 차량 상태 검출 유닛(S)을 통해 보내져 온다.

도 7에서는, 토크 어시스트 프로세스에 있어서의 데이터의 흐름이 모식화되어 나타내어져 있다. 도 7에 있어서의 구동 상태는, 작업 주행 중을 나타내고 있고, 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 조정되고, 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 따라 회전수의 예측하지 못한 저하나 엔진 스톨이 발생하지 않도록, 연료 분사량 등을 조정하여, 토크를 크게 한다. 그러나, 내연 기관(E)의 토크 응답성은, 모터 등에 비해 느리므로, 돌발적인 부하 증대에 완전히 따를 수 없어, 회전수의 저하, 최악의 경우 엔진 스톨에 이르게 된다. 이로 인해, 모터 제어 유닛(7)이 인버터부(70)에 어시스트 신호를 보내고, 토크 응답성이 내연 기관(E)에 비해 현격하게 빠른 모터[여기서는, 모터 제너레이터(4)]를 사용하여, 부하 변동시에 있어서의 내연 기관(E)의 토크 응답성의 악화를 커버하도록 내연 기관(E)을 토크 어시스트한다.

이 토크 어시스트 프로세스에서는, 부하량 산정부(51)가 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터 출력되는 동력 전달축(30)의 회전수(회전 속도)나 차속 등의 측정값을 입력 파라미터로 하여 입력함으로써, 부하량을 산정한다. 입력 파라미터를 p1, p2, …로 하면, 시간에 관련된 부하량 : L[t]가, 변환식 : L[t]＝G(p1, p2, …)로 유도되지만, 이 변환 함수 : G(p1, p2, …)는 통상 맵화되어 있다. 충전량 산정부(54)는 배터리(B)로부터의 충전 정보에 기초하여, 충전량(일반적으로, SOC라 불리고 있음) : SC를 산정한다.

운전 모드 설정부(53)는, 산정된 부하량 : L[t]와 충전량 : SC에 기초하여, 미리 준비된 판정 맵을 이용하여, 어시스트 구동 모드 또는 충전 구동 모드 혹은 준비되어 있는 경우 제로 토크 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드를 선택한다. 운전 모드 설정부(53)가 어시스트 구동 모드를 선택하면, 또한 이 부하량 : L[t]는, 어시스트 산정부(52)에 부여됨으로써, 내연 기관(E)에 대한 모터 제너레이터(4)의 어시스트량 : W(t)가 변환식 : W(t)＝Γ〔L[t]〕로 산정되지만, 이 변환 함수 : Γ〔L[t]〕도 통상 맵화되어 있다. 또한, 부하량 : L[t]는 반드시 시간과 관계되지 않아도 된다.

어시스트량이 산정되면, 모터 제어 유닛(7)이 이 어시스트량에 기초하여 어시스트 제어 신호를 생성하고, 인버터부(70)를 통해 모터 제너레이터(4)를 구동 제어하여, 동력 전달축(30)에 발생한 토크 변동을 적어도 부분적으로 보상한다. 전기 모터의 토크 응답성은 내연 기관(E)에 비해 현격하게 빠르므로, 돌발적인 주행 부하나 작업 부하가 발생해도, 급격한 회전수의 저하가 회피된다. 부하 증대가 지속된 경우에는, 엔진 제어 유닛(6)에 의한 연료 분사량의 증대 등의 내연 기관(E)에 대한 제어로 대처할 수 있다.

운전 모드 설정부(53)가 충전 구동 모드를 선택하면, 모터 제어 유닛(7)이 발전 지령을 인버터부(70)에 보냄으로써, 인버터부(70)가 발전 제어로서 동작하고, 모터 제너레이터(4)에 의해 발전된 전력이 배터리(B)로 보내져, 배터리(B)가 충전된다. 운전 모드 설정부(53)가 제로 토크 구동 모드를 선택하면, 모터 제어 유닛(7)이 제로 토크 제어 신호를 인버터부(70)에 보냄으로써, 모터 제너레이터(4)는 제로 토크 구동을 행한다.

모터 제너레이터(4)에 의한 토크 어시스트는 토크 응답성이 우수하므로, 종래 장비되어 있는 플라이 휠의 기능을 적어도 부분적으로는 하는 것이 가능하여, 플라이 휠의 경량화 내지는 플라이 휠의 생략을 가능하게 한다. 이로 인해, 상술한 변환 함수 : G(p1, p2, …)나 변환 함수 : Γ〔L[t]〕를 플라이 휠의 관성 특성이 실현되도록 구축하면 적합하다. 또한, 부하량 산정부(51)와 어시스트 산정부(52)를 일체화하여, 입력 파라미터로부터 직접 어시스트량이 도출되는 구성을 채용해도 된다.

다음에, 이 제2 실시 형태를 구체적인 예를 들어 설명한다. 여기서는, 하이브리드 작업차는, 도 8에 도시하는 바와 같은, 잘 알려진 형태의 범용 트랙터이다. 이 트랙터의 동력 시스템은, 도 9에 모식화되어 나타내어져 있다. 트랙터 차체에는, 내연 기관(E), 모터 제너레이터(4), 유압 구동식의 주 클러치(31), 트랜스미션(10), 운전부(20) 및 주행 장치(2)로서의 좌우 한 쌍의 전륜(2a)과 후륜(2b) 등이 구비되어 있다. 또한, 차체의 후방부에 작업 장치(W)로서 경운 장치가 도시되어 있지 않은 승강 기구에 의해 장착되어 있다. 승강 기구는 유압 실린더에 의해 동작한다. 또한, 이 범용 트랙터는, 제1 실시 형태에서 다룬 트랙터와 유사하므로, 여기서 설명되어 있지 않은 사항에 관해서는, 앞서 기재된 설명을 참조해야 한다.

도 9에 모식적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 트랙터의 내연 기관(E)은 커먼 레일 방식으로 회전 제어되는 디젤 엔진[이하, 엔진(E)이라 약칭함]이며, 엔진 제어 기기(60)로서 커먼 레일 제어 기기를 구비하고 있다. 트랜스미션(10)은 유압 기계식 무단 변속 장치(이하, HMT라 약칭함)(12)와 전후진 전환 장치(13)와 복수단의 변속을 행하는 기어 변속 장치(14), 디퍼렌셜 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) 각각에는 유압 구동식 변속 클러치(13a, 14a)가 구비되어 있다. 또한, 이 엔진(E) 및 모터 제너레이터(4)의 회전 동력을 전달하는 동력 전달축(30)의 일부를 구성하는 PTO축(W1)을 거쳐 트랙터에 장비된 경운 장치(9)는 회전 동력을 받을 수 있고, 이에 의해 경운 로터가 소정의 경운 깊이에서 회전 구동한다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(12)는, 정유압식 변속 기구(12A)의 경사판 각도를 변경함으로써, 구동 차륜인 전륜(2a) 또는 후륜(2b) 혹은 그 양쪽에의 동력 전달을, 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판 제어는, 변속 제어 유닛(8)으로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(80)의 유압 제어에 의해 실현한다. 또한, 상술한 유압 구동식 실린더나 주 클러치(31)나 변속 클러치(13a, 14a) 등의 유압 액추에이터의 유압원으로서의 유압 펌프(81)가 구비되어 있다. 이 유압 펌프(81)는 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(80)에 의해 제어된다.

이 동력 시스템에 있어서의 모터 제너레이터(4)의 제어, 즉, 엔진(E)에 대한 토크 어시스트는, 제1 실시 형태에서의 설명이 유용된다.

동력 관리 유닛(5)의 부하량 산정부(부하 정보 생성부)(51)에 있어서의 부하량의 산정에 있어서 간단하게 이용할 수 있는 파라미터는, 동력 전달축(30)의 회전수(회전 속도)의 변동이다. 동력 전달축(30)의 회전수의 회전수를 검출하는 회전 속도 센서(S1)는, 이 실시 형태에서는, 모터 하우징(40)의 벽면을 관통하는 구멍에 삽입 관통되고, 하단부의 센싱부를 주 클러치(31)의 베이스 플레이트(31a)의 외주면 가까이에 위치하고 있다. 즉, 회전 속도 센서(S1)는, 자속 밀도의 변화로부터 베이스 플레이트(31a)의 회전을 카운트하는 픽업형으로서 구성되어 있다. 물론, 회전 속도 센서(S1)로서 광학식의 것을 채용해도 되고, 동력 전달축(30)의 회전수를 검출하는 구성을 채용해도 된다.

상술한 구성을 갖는 트랙터에서는, 기본적으로는, 동력 관리 유닛(5)에 포함되어 있는 엔진 제어 유닛(6)이, 엔진(E)을 연비가 좋은 저속 영역에서 가동시키는 것이 연비를 좋게 하기 위해 중요하다. 엔진(E)에 작용하는 부하가 임계값을 초과하고 있다고 간주된 경우에는, 배터리(B)로부터의 전력이, 모터 제어 유닛(7)으로부터의 제어 신호에 기초하여 구동하고 있는 인버터부(70)를 통해 삼상 교류 전력이 모터 제너레이터(4)에 공급되고, 이 모터 제너레이터(4)의 구동력으로 엔진(E)을 어시스트한다. 특히, 정속 작업시에 있어서의, 돌발적인 엔진 부하의 증대에 의해 엔진 회전수의 저하가 검지되면, 이 엔진 부하의 증대를 적어도 부분적으로 보상하도록 모터 제너레이터(4)를 사용한 토크 어시스트 프로세스가 실행되어, 엔진 회전수의 예측하지 못한 저하나 엔진 스톨을 회피한다. 그리고, 엔진 제어 유닛(6)이 스스로 취득하는 엔진 정보나 차량 상태 검출 유닛으로부터 보내져 오는 차량 상태 정보에 기초하여, 엔진(E)에 작용하는 부하가 임계값 미만이라고 간주된 경우에는, 모터 제너레이터(4)로부터의 발전 전력이 인버터부(70)를 통해 배터리(B)에 공급되어 배터리(B)를 충전하는 제어가 실행된다.

그러나, 트랙터에 탑재되어 있는 배터리(B)의 용량은 한정된 것이며, 작업 주행 중의 토크 어시스트에는, 상당한 전력 소비가 요구되므로, 작업 중에 간단하게 토크 어시스트를 허용하고 있으면, 배터리(B)가 방전되어 버린다. 배터리(B)가 방전되어 버리는 것을 회피하기 위해, 모터 제너레이터(4)에 의한 어시스트는 배터리(B)의 충전량을 고려하면서 실행해야 한다.

이 제2 실시 형태에서는, 부하량 산정부(부하 정보 생성부)(51)가 차량 상태 검출 유닛(S) 또는 엔진 제어 유닛(6)으로부터 취득하는 엔진 부하에 관한 정보로부터 엔진(E)의 부하량으로서 엔진 부하율을 산정한다. 또한, 운전 모드 설정부(53)가 충전량 산정부(54)에서 산정된 배터리(B)의 충전량 SC와, 부하량 산정부(51)에 의해 산정된 엔진 부하율로부터, 어시스트 구동 모드와 충전 구동 모드와 제로 토크 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드를 선택한다. 이 선택 프로세스에 있어서, 운전 모드 설정부(53)는 도 10에 도시된 판정 맵을 이용한다. 이 판정 맵으로부터 이해할 수 있는 것은, 원칙적으로는 충전량 SC가 충분하지 않은 한 토크 어시스트는 행해지지 않도록 하여, 예를 들어 충전량이 80％ 정도인 곳을 어시스트 판정 라인으로 하여, 그 이하에서는 토크 어시스트를 행하지 않고, 배터리(B)가 방전되어 버리는 것을 피하도록 하고 있다. 그러나, 엔진 부하율이 100％에 가까워지면, 엔진 스톨의 가능성이 발생하므로, 충전량이 80％ 이하라도 토크 어시스트를 행하는 것이다. 그때, 엔진 부하율이 90％로부터 100％에 걸쳐 어시스트 판정 라인을 경사시켜, 즉, 엔진 부하율이 소정량(여기서는 약 90％ 이상)에 있어서, 엔진 부하율이 높을수록 충전량이 낮은 상태라도 토크 어시스트가 행해지도록 설정되어 있다. 엔진 부하율이 100％에서는, 충전량이 30％ 정도라도 토크 어시스트가 행해지게 된다. 이 판정 맵에서는, 어시스트 판정 라인은 띠 형상으로 되어 있고, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선보다 위의 영역은, 어시스트 구동 모드 영역이고, 어시스트 판정 라인의 하측 경계선보다 아래의 영역은 충전 구동 모드 영역이다. 또한, 어시스트 판정 라인의 상측 경계선과 하측 경계선으로 둘러싸인 어시스트 판정대는, 토크 어시스트도, 충전도 행하지 않는 버퍼 영역이며, 이 실시 형태에서는, 이 버퍼 영역을 제로 토크 구동 제어가 행해지는 제로 토크 구동 모드 영역으로 하고 있다.

또한, 이 실시 형태에서는, 운전 모드 설정부(53)는, 다음 정보가 입력되면, 강제적으로 충전 구동 모드를 선택하는 예외 처리가 준비되어 있다.

(*1) 주 클러치(31) 또는 변속 클러치(13a, 14a)가 오프되어, 동력 전달축(30)의 전달 토크가 없어지는 사태를 나타내는 정보.

(*2) 주 클러치(31) 또는 변속 클러치(13a, 14a)가 반클러치 상태로 되어, 주 클러치(31) 또는 변속 클러치(13a, 14a)가 과열될 위험성이 발생하고 있는 것을 나타내는 정보.

(*3) 작업차가 정지하여, 작업 장치(W)가 실질적인 작업을 행하고 있지 않은 것을 나타내는 정보.

이와 같이, 토크 어시스트를 필요로 하지 않는 사태가 예외적으로 발생한 경우, 혹은 그 사태가 예상되는 경우, 어시스트 구동 모드로부터 충전 구동 모드로 전환함으로써, 충전 기회를 증가시키고 있다.

상술한 제2 실시 형태에서는, 엔진(E)에 작용하는 부하를 검출하기 위해 엔진 회전수 내지는 전동축 회전수를 이용하고 있었지만, 작업 장치(W)에 직접 부하 검출 센서를 설치하여, 이 부하 검출 신호를 사용하여, 구동 모드를 선택해도 된다. 또한, 어시스트 산정부(52)가 입력 파라미터로부터 어시스트량을 산정하기 위해 사용되는 맵으로서, 작업 장치(W)의 타입 및 그 사용 형태에 각각 최적화된 전용 맵을 미리 작성하여, 그것을 적절하게 선택하도록 해도 된다.

(제3 실시 형태)

이하, 본 발명의 제3 실시 형태를 구체적으로 설명하기 전에, 도 11을 사용하여 이 제3 실시 형태에서 채용되어 있는 유압식 차량 조작 장치의 기본 구성을 설명한다. 또한, 이 유압식 차량 조작 장치의 기본 구성에는 상술한 도 1이나 도 6에 도시된 동력 시스템의 기본 구성도 포함되어 있으므로, 여기서 설명되어 있지 않은 사항에 관해서는, 상술한 설명을 참조해야 한다. 또한, 도 11에 예시된 차량은 하이브리드 작업차이며, 유압식 차량 조작 장치로서 파워 스티어링 장치(9)가 취급되어 있다.

이 파워 스티어링 장치(9)는 핸들 포스트(22)의 상방에 배치된 스티어링 휠(21)과, 이 스티어링 휠(21)에 의한 조향 조작을 입력으로 하여 조향륜(2a)의 조향각을 변경하는 파워 스티어링 유압 회로(90)를 구비하고 있다. 파워 스티어링 유압 회로(90)는 스티어링 휠(21)의 회전 변위를 조작 입력으로 하는 파워 스티어링 제어 밸브로서 기능하는 파워 스티어링 유압 제어 유닛(91)과, 조향륜(2a)의 조향각을 변경하는 유압 액추에이터로서의 파워 스티어링 유압 실린더(92)와, 유압 공급원으로서의 파워 스티어링 전동 유압 펌프(93)를 포함하고, 각각은 유압 배관에 의해 접속되어 있다. 파워 스티어링 전동 유압 펌프(이하, 단순히 전동 유압 펌프라 칭함)(93)는, 펌프부와 이 펌프부에 회전 동력을 부여하는 모터부로 이루어진다. 이 전동 유압 펌프(93), 정확하게는 그 모터부에의 구동 전력의 공급은 드라이버(71)에 의해 행해지고, 그 급전량에 의해, 모터부, 즉 전동 유압 펌프(93)의 회전수(시간당의 회전수 ; 회전 속도)가 변화된다.

실질적으로 컴퓨터 시스템으로서 구축되는 이 차량의 동력 관리 유닛(5)에는, 파워 스티어링 장치(9)에 관계되는 기능부로서, 펌프 회전수 산정부(55)와 유압 펌프 제어부(56)가 포함되어 있다. 이 동력 관리 유닛(5)에 각종 센서나 스위치 등의 신호가 입력되는 차량 상태 검출 유닛(S)이 접속되어 있고, 동력 관리 유닛(5)은 스티어링 휠(21)의 조작량으로서의 회전각, 즉, 조향륜(2a)의 조향각을 검출하는 조작량 검출부로서의 조향각 센서(S1)로부터의 조향각에 관한 조향각 정보도 차량 상태 검출 유닛(S)을 통해 수취할 수 있다.

펌프 회전수 산정부(55)는, 조향각 정보를 입력 파라미터로 하여 파워 스티어링 유압 실린더(92)에의 유압 공급에 필요해지는 전동 유압 펌프(93)의 펌프 회전수를 산정한다. 유압 펌프 제어부(56)는, 펌프 회전수 산정부(55)에서 산정된 펌프 회전수로 전동 유압 펌프(93)가 구동되도록 드라이버(71)에 제어 신호를 출력한다. 이 제어 신호에 기초하여 드라이버(71)가 필요한 전력량을 배터리(B)로부터 전동 유압 펌프(93)에 공급함으로써, 전동 유압 펌프(93)는 원하는 회전수로 구동되고, 적정한 양의 유압이 파워 스티어링 유압 회로(90)에 공급되게 된다.

또한, 이 하이브리드 작업차는, 구동원으로서, 내연 기관(E) 및 모터 제너레이터(4)를 구비하고, 후륜(2b)을 적어도 구동 차륜으로 하여 주행한다. 모터 제너레이터(4)는 배터리(B)로부터의 전력 공급원으로서 회전 동력을 만들어내고, 내연 기관(E)과 협동하여 하이브리드 작업차를 주행시키는 것이지만, 내연 기관(E)에 의해 구동되는 상황하, 혹은 하이브리드 작업차가 감속하고 있는 상황하, 혹은 내리막길을 관성 주행하고 있는 상황하에 있어서는, 이 모터 제너레이터(4)는 배터리(B)에 전력을 공급하는 발전기로서 기능할 수 있다.

내연 기관(E)의 회전 제어는, 전자 거버너 기구나 커먼 레일 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 유닛이며, 내연 기관(E)의 회전수를 일정하게 유지하도록 엔진 제어 기기(60)를 제어하는 정속 제어 기능을 갖는다. 모터 제어 유닛(7)도 마찬가지로 컴퓨터 유닛이며, 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. 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 한다. 즉, 배터리(B)는, 모터 제너레이터(4)에 인버터부(70)를 통해 전력을 공급하는 방전 프로세스에서 동작하는 동시에, 모터 제너레이터(4)가 발전기로서 동작할 때에는 모터 제너레이터(4)가 발전하는 전력에 의해 충전되는 충전 프로세스에서 동작한다.

다음에, 도 12를 사용하여, 상술한 기본 원리로 동작하는 파워 스티어링 장치(9)에 있어서의 구체적인 제어 구조와 그 제어의 흐름을 설명한다.

스티어링 휠(21)이 운전자에 의해 조작되면, 그 조작량인 조향각(도 12에서는 θ로 나타나고 있음)이 조향각 센서(S1)에 의해 검출된다. 검출된 조향각을 나타내는 조향각 검출 신호는, 차량 상태 검출 유닛(S)으로 보내져, 필요한 전처리가 행해진다. 여기서는, 차량 상태 검출 유닛(S)은, 경시적으로 보내져 오는 조향각 검출 신호로부터 조향각과, 조향 각속도(도 12에서는 dθ/dt로 나타내어져 있음)가 생성되고, 펌프 회전수 산정부(55)로 보내진다. 펌프 회전수 산정부(55)는 조향각과 조향 각속도를 이용하여, 파워 스티어링 유압 회로(3)를 구성하는 전동 유압 펌프(93)의 제어 목표로 되는 펌프 회전수를 산정한다. 그때, 조향각 : θ와 조향 각속도 : dθ/dt를 파라미터(변수)로 하는 가중치 연산으로 매분의 펌프 회전수 : rpm이 산정되고 있고, 그 가중치 연산식의 일례는,

rpm＝1200＋θ×α＋dθ/dt×β

여기서, α는 조향각의 가중 계수, β는 조향 각속도의 가중 계수이다.

상수항인 「1200」은 기본 회전수이며, 예를 들어 스티어링 휠(21)이 중립 영역에 위치하고 있을 때의 펌프 회전수이다. 이 기본 회전수에서의 전동 유압 펌프의 구동에 의해, 대상으로 되는 파워 스티어링 유압 회로(90)에 최저한 필요한 유압량이 확보되고, 예를 들어 기어식 펌프이면, 기어의 윤활에 요구되는 유압의 공급이 실현된다.

상기 가중치 연산식으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 스티어링 휠(21)의 조향각(꺾임각)과 조향 각속도의 2개의 변수로부터 필요 유압(유량)을 추정하여, 요구되는 펌프 회전수를 구하고 있다. 각각의 가중 계수는, 각각 조향각과 조향 각속도의 함수로 한 쪽이 정확한 펌프 회전수가 얻어진다.

조향각과 그 조향각으로부터 추정되는 필요 펌프 회전수의 관계가 도 13에 예시되어 있다. 또한, 조향 각속도와 그 조향 각속도로부터 추정되는 필요 펌프 회전수의 관계가 도 14에 예시되어 있다. 이러한 관계에 기초하여, 조향각과 조향 각속도로부터 펌프 회전수를 판독하는 테이블을 작성해 두고, 펌프 회전수 산정부(55)에 설정해 두면 바람직하다.

이 가중치 연산에 의해 최종적으로 산정된 펌프 회전수는, 펌프 제어부(56)로 보내진다. 펌프 제어부(56)는, 수취한 펌프 회전수를 목표 회전수로 하여 전동 유압 펌프(93)가 구동되도록, 드라이버(71)를 통해 제어 신호를 전동 유압 펌프(93)의 모터로 보낸다. 이에 의해, 파워 스티어링 장치(9)의 파워 스티어링 유압 회로(90)에는, 스티어링 휠(21)의 조작량에 적합한 유압이 공급된다.

펌프 회전수 산정부(55)에 있어서 펌프 회전수를 산정할 때의 추가적인 파라미터로서, 충전량 산정부(54)에서 산정된 배터리(B)의 충전량(SOC)을 이용하는 것도 유익하다. 즉, 충전량이 적게 되어 있는 경우에는, 목표 펌프 회전수 또는 기본 회전수 혹은 그 양쪽을 낮추는 파라미터로서 충전량이 사용됨으로써, 배터리(B)의 방전 방지를 고려하면서, 적정한 전동 유압 펌프(93)의 사용이 실현된다.

다음에, 이 제3 실시 형태를 구체적인 예를 들어 설명한다. 여기서는, 도 3이나 도 8에 도시된 바와 같은 하이브리드 타입의 범용 트랙터가 다루어져 있으므로, 도 15에 모식적으로 도시되어 있는 트랙터의 전동 구조의 설명은 생략한다.

모터 제너레이터(4)의 제어, 즉, 엔진(E)에 대한 토크 어시스트는, 동력 관리 유닛(5)에 구축된 모터 제어 유닛(7)에 의해 행해진다. 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 이 동력 관리 유닛(5)에는, 파워 스티어링 장치(9)를 위한 제어 기능부, 즉, 충전량 산정부(54), 펌프 회전수 산정부(55), 펌프 제어부(56)도 구축되어 있다. 동력 관리 유닛(5)은 상술한 차량 상태 검출 유닛(S), 트랜스미션(10)에 있어서의 변속 조작을 위한 변속 제어 유닛(8), 경운 장치(W)의 조작을 위한 작업 장치 제어 유닛(99) 등과, 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다. 변속 제어 유닛(8)이나 작업 장치 제어 유닛(99)은 유압 제어 유닛(80)을 통해, 유압 기기를 제어한다. 이것으로부터, 파워 스티어링 장치(9)를 위한 제어 기능부로서의 펌프 회전수 산정부(55)나 펌프 제어부(56)도 변속 제어 유닛(8) 또는 작업 장치 제어 유닛(99) 없이 구축해도 되고, 이들로부터 독립된 유닛에 구축해도 된다. 엔진(E)과 모터 제너레이터(4)의 구동 제어는, 상술한 실시 형태와 마찬가지이다.

도 16에 모식적으로 도시되어 있지만, 이 트랙터의 파워 스티어링 장치(9)는 도 1에 설명된 것과 실질적으로 동일하다. 핸들 포스트(22)는, 차체 횡단 방향으로 연장된 차체에 장착되는 고정 포스트부(22b)와 이 고정 포스트부(22b)에 틸트 기구(23)를 통해 요동 축심 주위로 요동 가능하게 연결된 요동 포스트부(22a)로 이루어진다. 고정 포스트부(22b)와 요동 포스트부(22a)는 패널 구조이며, 고정 포스트부(22b)는 측판으로 이루어지는 사각형 단면의 통체이고, 요동 포스트부(22a)는 측판과 천장판으로 이루어지는 상부가 커버된 통체이다. 이 파워 스티어링 유압 회로(90)의 구성과 그 제어는 도 11과 도 12를 사용하여 설명한 기본 원리가 그대로 유용되어 있다. 파워 스티어링 유압 실린더(92)는 작업차의 조향륜인 전륜(2a)의 조향 기구에 조립되어 있다.

도 17은, 이 트랙터의 유압 회로 시스템의 유압 회로도로, HMT(12)를 구성하는 정유압식 변속 기구(12A)의 유압 회로(81), 작업 장치(W)를 승강하는 승강 기구의 유압 회로(82), 상술한 파워 스티어링 유압 회로(90)가 나타내어져 있지만, 주 클러치(31)나 변속 클러치(10a)의 유압 회로는 생략되어 있다. 정유압식 변속 기구(12A)의 유압 회로(81)에는, 유압 공급원으로서, 엔진(E) 및 모터 제너레이터(4)의 동력에 의해 구동되는 경사판 제어 타입의 유압 펌프(81a)와 차지 펌프(82b)가 구비되어 있다. 유압 펌프(81a)로부터 공급되는 작동유에 의해 회전하는 유압 모터의 정회전 및 역회전에서의 회전 속도는, 경사판 제어 밸브를 포함하는 경사판 조정 기구에 의한 유압 펌프의 경사판각 조정에 의해 변경된다. 승강 기구의 유압 회로(82)에는, 유압 공급원으로서, 전동 모터(M)에 의해 구동되는 승강용 전동 유압 펌프(82a)가 구비되고, 조작구로서 승강 레버(25)가 구비되어 있다. 이 승강 기구의 유압 회로(82)에 있어서도, 승강 레버(25)의 조작량에 기초하여 필요량의 유압만이 공급되도록, 승강용 전동 유압 펌프(82a)의 회전량이 산정되는 제어를 행해도 된다.

또한, 유압 회로 시스템에 포함되는 각 유압 회로에서는, 각 유압 펌프(81a, 82a, 93)에 의해 공급되는 작동유는, 기어 등의 윤활유로서도 사용되고 있으므로, 각 조작구에 의한 조작량이 제로 내지는 제로 부근이어도, 일정량(윤활 목적 등에서 필요한 양)의 유압이 유압 회로 내에서 확보될 정도로는, 각 유압 펌프를 회전시키고 있어, 완전 정지에 의한 문제를 피하고 있다.

상술한 제3 실시 형태에 있어서, 펌프 회전수 산정부(55)에 있어서의 조향 각도에 기초하는 펌프 회전수 도출에 있어서, 그 입력 파라미터로서, 차량 주행 속도를 추가적으로 채용해도 된다. 보다 구체적으로는, 입력 파라미터를 조향각과 조향 각속도로 하고, 펌프 회전수가 유도되는 맵(테이블)이 사용되고 있는 경우에서는, 차량 주행 속도나 사용 변속 위치에 따라서 맵을 변경하는 것과 같은 구성을 채용할 수 있다.

또한, 상술한 제3 실시 형태에 있어서의 유압식 조작 장치의 전동 펌프 제어는, 하이브리드 구동 방식의 트랙터(작업차)에 한정되지 않고, 엔진에 의해서만 구동되는 트랙터(작업차)에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 제3 실시 형태에 있어서의 유압식 조작 장치에 관한 발명은, 유압 펌프의 구동에 전동 모터를 사용한 통상(비 하이브리드)의 엔진 구동 차량에 적용 가능하다.

다음에, 상술한 3개의 실시 형태에 공통되는 개변예를 이하에 열거한다 ;

(1) 입력 파라미터로부터 어시스트량을 산정하기 위해 사용되는 맵으로서, 작업 장치(W)의 타입 및 그 사용 형태에 각각 최적화된 전용 맵을 미리 작성하여, 그것을 적절하게 선택하도록 해도 된다. 예를 들어, 동력 관리 유닛(5)에 이 작업차에 장착되는 작업 장치(W)의 작업 부하 특성을 설정하는 작업 부하 특성 설정부를 구축하여, 실제로 장착되어 이용되는 작업 장치(W)의 작업 부하 특성을 작업 부하 특성 설정부에서 판독하고, 이것을 보조 파라미터로서 부하 정보 생성부(부하량 산정부)(51)에 부여한다. 이에 의해, 부하 정보 생성부(51)는 예를 들어 차량 상태 검출 유닛(S)으로부터 얻어지는 회전수의 변동이 금후 어느 정도의 부하 변동을 수반할지를 작업 부하 특성으로부터 추정하는 것이 가능해져, 보다 정확한 부하 정보를 생성할 수 있다.

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

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

(4) 상술한 실시 형태는, 조작구[스티어링 휠(21)이나 승강 레버(25) 등]의 조작량을 센서에 의해 검출하고 있었지만, 조작구에 의해 변위되는 다른 부재, 예를 들어 제어 밸브의 스풀 등의 변위를 검출하는 것과 같은, 간접적인 조작량 검출을 채용해도 된다.

본 발명은, 트랙터 이외에, 승용 이앙기나 잔디 깎는 기계나 콤바인 등의 농작업차나, 프론트 로더나 백호우 등의 토목 작업차에도 적용 가능하다.

2 : 주행 장치
2a : 전륜(주행 장치)
2b : 후륜(주행 장치)
20 : 운전부
21 : 스티어링 휠(조작구)
4 : 모터 제너레이터
40 : 모터 하우징
30 : 동력 전달축
31 : 클러치
10 : 트랜스미션
16 : 변속 클러치
5 : 동력 관리 유닛
51 : 부하량 산정부
52 : 어시스트 산정부
53 : 운전 모드 선택부
54 : 충전량 산정부
55 : 펌프 회전수 산정부
56 : 펌프 제어부(유압 펌프 제어부)
6 : 엔진 제어 유닛
60 : 엔진 제어 기기(커먼 레일)
7 : 모터 제어 유닛
70 : 인버터부
81 : 유압 펌프
9 : 파워 스티어링 장치(유압식 차량 조작 장치)
90 : 파워 스티어링 유압 회로
91 : 파워 스티어링 제어 유닛
92 : 파워 스티어링 유압 실린더(유압 액추에이터)
93 : 파워 스티어링 전동 유압 펌프(전동 유압 펌프)
S : 차량 상태 검출 유닛
B : 배터리
E : 내연 기관
W : 작업 장치
W1 : PTO축
W2 : PTO 클러치

Claims (15)

1. 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과,
   상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와,
   상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와,
   상기 내연 기관의 회전수를 일정하게 유지하려고 하는 정속 제어 모드시에 상기 내연 기관이 받는 회전 부하를 나타내는 부하 정보를 입력 파라미터에 기초하여 생성하는 부하 정보 생성부와,
   상기 정속 제어 모드시에 상기 부하 정보에 기초하여 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관에 대한 어시스트량을 산정하는 어시스트 산정부를 구비한, 하이브리드 작업차.
2. 제1항에 있어서, 상기 내연 기관은 커먼 레일 방식으로 구동되고, 상기 부하 정보 생성부는, 커먼 레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성하는, 하이브리드 작업차.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부하 정보 생성부는, 상기 내연 기관의 회전수 거동을 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하 정보를 생성하는, 하이브리드 작업차.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 장치의 작업 부하 특성을 설정하는 작업 부하 특성 설정부가 구비되고, 상기 작업 부하 특성이 보조 파라미터로서 상기 부하 정보 생성부에 부여되는, 하이브리드 작업차.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어시스트 산정부는, 상기 내연 기관에 적합한 플라이 휠 특성을 보상하도록 상기 어시스트량을 산정하는, 하이브리드 작업차.
6. 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과,
   상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와,
   상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하는 배터리와,
   상기 내연 기관이 받는 회전 부하를 나타내는 부하량을 입력 파라미터에 기초하여 산정하는 부하량 산정부와,
   상기 배터리의 충전량을 산정하는 충전량 산정부와,
   상기 부하량과 상기 충전량에 기초하여, 상기 동력 전달축에 동력을 출력하는 어시스트 구동 모드 또는 상기 배터리에 충전 전력을 출력하는 충전 구동 모드 중 어느 하나의 구동 모드를 선택하는 운전 모드 선택부와,
   상기 운전 모드 선택부에서 선택된 구동 모드에서 상기 모터 제너레이터를 구동 제어하는 모터 제어 유닛을 구비한, 하이브리드 작업차.
7. 제6항에 있어서, 상기 부하량이 소정량 이상에 있어서, 상기 부하량이 높을수록 상기 충전량이 낮은 상태라도 상기 어시스트 구동 모드가 선택되는, 하이브리드 작업차.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 어시스트 구동 모드의 선택 중에 있어서, 상기 동력 전달축에 의한 동력 전달이 차단된 경우에는, 강제적으로 상기 어시스트 구동 모드로부터 상기 충전 구동 모드로 전환되는, 하이브리드 작업차.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어시스트 구동 모드의 선택 중에 있어서, 상기 동력 전달축에 있어서의 동력을 전달하고 있는 클러치가 반클러치 상태인 경우에는, 강제적으로 상기 어시스트 구동 모드가 중단되는, 하이브리드 작업차.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어시스트 구동 모드시에 상기 부하량에 기초하여 상기 모터 제너레이터에 의한 상기 내연 기관에 대한 어시스트량을 산정하는 어시스트 산정부가 구비되어 있는, 하이브리드 작업차.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연 기관은 커먼 레일 방식으로 구동되고, 상기 부하량 산정부는, 커먼 레일 제어 정보를 상기 입력 파라미터로 하여 상기 부하량을 생성하는, 하이브리드 작업차.
12. 동력 전달축을 통해 주행 장치와 작업 장치에 구동력을 공급하는 내연 기관과,
    상기 동력 전달축에 동력을 출력함으로써 상기 내연 기관을 어시스트하는 모터 제너레이터와,
    유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 유압을 공급하는 전동 유압 펌프를 조립한 유압식 차량 조작 장치와,
    상기 모터 제너레이터에 의해 충전 전력을 받는 동시에 상기 모터 제너레이터에 구동 전력을 부여하고, 또한 상기 전동 유압 펌프에 전력을 공급하는 배터리와,
    상기 유압식 차량 조작 장치에 대한 조작량을 부여하는 조작구와,
    상기 조작량을 검출하는 조작량 검출부와,
    상기 조작량에 관한 조작 정보를 입력 파라미터로 하여 상기 유압 액추에이터에의 유압 공급에 필요해지는 상기 전동 유압 펌프의 펌프 회전수를 산정하는 펌프 회전수 산정부와,
    상기 펌프 회전수 산정부에서 산정된 펌프 회전수로 상기 전동 유압 펌프가 구동되도록 상기 전동 유압 펌프에 제어 신호를 출력하는 유압 펌프 제어부를 구비한, 하이브리드 작업차.
13. 제12항에 있어서, 상기 배터리의 충전량을 산정하는 충전량 산정부가 구비되고, 상기 충전량이 추가적인 입력 파라미터로서 상기 펌프 회전수 산정부에 있어서의 펌프 회전수의 산정에 사용되는, 하이브리드 작업차.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 조작구가 스티어링 휠이고, 상기 유압식 차량 조작 장치가 파워 스티어링 장치이고, 상기 조작량에 관한 조작 정보가, 조향 각도 또는 조향 각속도 혹은 그 양쪽인, 하이브리드 작업차.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리가 주행 구동용 모터 제너레이터와 겸용인, 하이브리드 작업차.

Images