WO2007142012A1 - 電気駆動ダンプトラックの駆動システム - Google Patents

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WO2007142012A1
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horsepower
prime mover
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PCT/JP2007/060282
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Yasuo Tanaka
Tomohiko Yasuda
Takashi Yagyu
Yutaka Watanabe
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Hitachi Construction Machinery Co., Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a drive system for an electrically driven dump truck, and more particularly to a drive system for a large dump truck that travels by driving a traveling electric motor with power supplied by a generator driven by a prime mover.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-107762
  • the prime mover usually drives a load device other than the generator as well as the generator.
  • a cooling fan for sending air to the radiator As loads other than the generator, a cooling fan for sending air to the radiator, a hydraulic pump for driving hydraulic equipment for the operation of the vessel of the dump truck and steering operation, a control device for controlling the running operation, etc.
  • Other generators for driving an electric fan for cooling the electric motor are exemplified.
  • the control device mounted on the electric drive dump truck ensures the horsepower that can be consumed to drive the prime mover other than the generator for supplying power to the electric motor for travel as a loss horsepower (setting value).
  • the loss horsepower is subtracted from the maximum output horsepower that the prime mover can produce, and the resulting value is estimated as the maximum horsepower that can be assigned to the electric motor for traveling, and the target horsepower of the electric motor for traveling is calculated using this maximum horsepower as the limit value are often programmed as follows.
  • the loss horsepower that can be consumed to drive the prime mover load other than the generator is usually the standard atmospheric temperature assumed by the manufacturer, the standard hydraulic oil temperature, the standard running load condition, the standard It is set assuming a semi-altitude.
  • the atmospheric temperature is low, the temperature of the hydraulic oil decreases and the power for driving the hydraulic pump increases, and vice versa.
  • the prime mover requires air to burn the fuel
  • the present invention has been made in view of the above, and it is possible to optimize the distribution of horsepower for traveling and other horsepower lost in response to changes in the working environment represented by ambient air temperature and the like.
  • An object of the present invention is to provide a drive system for an electrically driven dump truck.
  • the present invention provides a motor, a generator driven by the motor, and the power generation in a drive system for an electrically driven dump truck that travels using electric energy.
  • a traveling electric motor driven by power supplied from the machine, an inverter connected to the generator for controlling the electric motor, and other prime mover loads other than the generator driven by the prime mover
  • the measurement means for measuring the environmental state quantity that varies according to the surrounding work environment
  • the correction coefficient calculating means for calculating the correction coefficient and the target rotational speed or the actual rotational speed of the prime mover, the maximum output horsepower that the prime mover can produce and the driving of the other prime mover loads.
  • the horsepower calculating means for calculating the horsepower and the correction horsepower for driving the other prime mover using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculating means to correct the horsepower for driving the other prime mover after the correction.
  • the maximum horsepower calculation means for obtaining the maximum horsepower that can be used by the electric motor for traveling by subtracting from the maximum output horsepower that the motor can output, and the electric motor for traveling calculated by the maximum horsepower calculation means
  • Inverter control means is provided for obtaining a target torque of the electric motor for traveling based on the maximum possible horsepower and controlling the inverter based on the calculated target torque.
  • the present invention also provides a motor, a generator driven by the motor, and a generator driven by an electric drive dump truck that travels using electric energy.
  • a correction horsepower is calculated based on a correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient according to the correction coefficient calculation means, a correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means, and a driving horsepower of the other prime mover load.
  • Corrected horsepower calculating means for calculating the reference target horsepower of the prime mover according to the accelerator pedal operation amount, and adding the corrected horsepower to the reference target horsepower calculated by the reference target horsepower calculating means
  • a target horsepower calculating means for calculating a target horsepower of the prime mover, a prime mover target rotational speed calculating means for calculating a target rotational speed of the prime mover based on the target horsepower calculated by the target horsepower calculating means, and the prime mover target
  • the fuel injection amount control means for controlling the fuel injection amount of the prime mover so that the actual rotational speed approaches the target rotational speed calculated by the rotational speed calculation means, and based on the target rotational speed or the actual rotational speed of the prime mover.
  • a horsepower calculating means for calculating a maximum output horsepower that the prime mover can output and a horsepower for driving the other prime mover load, and a horsepower for driving the other prime mover load.
  • Maximum horsepower calculation means for obtaining the maximum horsepower that can be used by the electric motor for traveling by subtracting from the maximum output horsepower that can be generated by the prime mover, and that can be used by the electric motor for traveling calculated by the maximum horsepower calculation means.
  • Inverter control means is provided for determining a target torque of the electric motor for traveling based on the maximum horsepower and controlling the inverter based on the calculated target torque.
  • the environmental state quantity includes a temperature of the hydraulic oil used in the other prime mover load, and the measuring means determines the temperature of the hydraulic oil. Includes a thermometer to detect.
  • the environmental state quantity includes an ambient atmospheric pressure
  • the measurement means includes a barometer for detecting the atmospheric pressure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of a drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention. [0013] FIG.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a processing procedure in an embodiment of an electric drive dump truck drive system of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in an embodiment of a drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a function Fr (p) of an accelerator operation amount versus a prime mover target horsepower in an embodiment of an electric drive dump truck drive system of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a function Rl (P) of an accelerator operation amount to an accelerator ratio in an embodiment of an electric drive dump truck drive system according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a function Nr (Fr) of a motor target horsepower versus a target rotational speed in an embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 7 The motor speed vs. output horsepower function f (Ne) and the speed vs. other motor load loss horsepower function g (Ne) in one embodiment of the drive system of the electrically driven dump truck of the present invention
  • FIG. 8 is a diagram showing a relationship Kl (Toil) between hydraulic oil temperature and first correction coefficient in an embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a relationship K2 (Patm) between atmospheric pressure and a second correction coefficient in an embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a relationship Tmax ( ⁇ ) between a motor rotation speed and a motor maximum output torque in an embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 11 is a functional block diagram showing a processing procedure in another embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 12 shows another embodiment of the drive system for the electric drive dump truck according to the present invention. It is a flowchart which shows a process sequence.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between hydraulic oil temperature and correction coefficient in another embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a first target rotational speed and a second target rotational speed of a prime mover in another embodiment of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a relation Rl (P) ′ of an accelerator operation amount to an accelerator ratio in a modified example of the drive system for an electrically driven dump truck according to the present invention.
  • TrR TrR, TrL Motor target torque
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an electric drive dump truck drive system according to an embodiment of the present invention.
  • the drive system of the electric drive dump truck of the present embodiment includes an accelerator pedal 1, a retard pedal 2, a shift lever 16, a thermometer 20, a barometer 21, an overall control device 3, a prime mover 4, Alternator 5, Other prime mover load 18, Rectifier circuit 6, Inverter controller 7, Chopper circuit 8, Grid resistor 9, Capacitor 10, Resistor 11, Left and right electric motors (eg induction motor) 12R, 12L, Deceleration Machine 13R, 13L, tires 14R, 14L, and electromagnetic pickup sensors 15R, 15L.
  • the inverter control device 7 includes torque command calculation units 71R and 71L, motor control calculation units 72R and 72L, and inverters (switching elements) 73R and 73L for the left and right electric motors 12R and 12L, respectively.
  • the operation signal p of the accelerator pedal 1, the retard pedal 2, and the accelerator pedal 1 and the operation signal q of the retard pedal 2 are inputs to the overall control device 3, and are signals that control the magnitude of the driving force and the retarding force, respectively. .
  • the overall control device 3 When depressing the accelerator pedal 1 to move the dump truck forward or backward, the overall control device 3 outputs a command of the target rotational speed Nr to the prime mover 4, and the actual rotational speed Ne signal is sent to the prime mover 4 Is returned to the control unit 3.
  • the prime mover 4 is a diesel engine equipped with an electronic governor 4a. When the electronic governor 4a receives a command for the target rotational speed Nr, the fuel injection amount is controlled so that the prime mover 4 rotates at the target rotational speed Nr.
  • the power generator 4 is connected to an AC generator 5 that performs AC power generation.
  • the electric power generated by the AC power generation is rectified by the rectifier circuit 6 and stored in the capacitor 10, and the DC voltage value is V.
  • the AC generator 5 is controlled by the overall control device 3 so that the voltage value obtained by dividing the DC voltage value V by the detection resistor 11 is feed-knocked so that the voltage value becomes a predetermined constant voltage value VO.
  • the electric power generated by the AC generator 5 is supplied to the left and right electric motors 12R and 12L via the inverter control device 7.
  • the overall control device 3 controls the alternator 5 so that the DC voltage value V rectified by the rectifier circuit 6 becomes a predetermined constant voltage value VO, so that necessary electric power is supplied to the electric motors 12R and 12L. Control to
  • the command horsepower MR, ML of the left and right electric motors 12R, 12L from the overall controller 3 and the rotational speeds coR, coL of the electric motors 12R, 12L detected by the electromagnetic pickup sensors 15R, 15L are inverter controlled.
  • the inverter control device 7 is input to the device 7, and each electric motor has a slip ratio> 0 via the torque command calculation units 71R and 71L, the motor control calculation units 72R and 72L, and the inverters (switching elements) 73R and 7 3L. Drives 12R and 12L.
  • Left and right tires (rear wheels) 14R and 14L are connected to the electric motors 12R and 12L via speed reducers 13R and 13L, respectively.
  • the electromagnetic pickup sensors 15R and 15L are sensors that detect the peripheral speed of one tooth of the gears in the speed reducers 13R and 13L. Further, for example, taking the right side drive system as an example, a detection gear may be attached to the drive shaft inside the electric motor 12R or the drive shaft connecting the speed reducer 13R and the tire 14R and installed at that position. .
  • the overall control device 3 controls so that the AC generator 5 does not generate power. Further, the horsepower commands MR and ML from the overall control device 3 are negative, and the inverter control device 7 applies braking force to the traveling vehicle body by driving the electric motors 12R and 12L with a slip rate ⁇ 0. At this time, each of the electric motors 12R and 12L acts as a generator, and works to charge the capacitor 10 by a rectification function built in the inverter control device 7.
  • the chopper circuit 8 operates so that the DC voltage value V is less than or equal to the preset DC voltage value VI, and current is passed through the grid resistor 9 to convert the electrical energy into heat energy.
  • the other prime mover load 18 is not particularly shown, but a cooling fan for blowing air to the radiator, a hydraulic pump for driving hydraulic equipment for operation of the vessel of the dump truck, steering operation, etc.
  • a control device that controls the running operation and the electric motor for running Other generators for driving an electric fan for cooling are included.
  • the thermometer 20 is provided, for example, in a hydraulic oil tank of a hydraulic pump, and detects the temperature of the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank.
  • the barometer 21 is provided at an appropriate position in the driver's seat or the vehicle body, and detects the atmospheric pressure around the dump truck (working environment). The detection signals of these thermometers 20 and barometers 21 are output to the overall control device 3.
  • the overall control device 3 converts these environmental state quantities into the dump truck running horsepower (or other prime mover load). Used for calculation (details are described later).
  • each component device is calculated according to a processing procedure in a memory, not shown, incorporated in the overall control device 3 and the inverter control device 7.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the processing procedure
  • FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure. In the following, the processing procedure will be described according to the flowchart shown in FIG. 3 while referring to the block diagram of FIG. 2 as appropriate.
  • the overall control device 3 reads the accelerator pedal operation amount (hereinafter referred to as the accelerator operation amount) p, and the accelerator operation defined by the function Fr (p) shown in FIG. 4 in the memory.
  • the prime mover target horsepower Fr corresponding to the read accelerator operation amount P is calculated (block 200 in Fig. 2).
  • the target horsepower Fr of the prime mover 4 changes from the minimum horsepower Fmin force to the maximum horsepower Fmax when the accelerator operation amount p changes from 0 when the accelerator operation amount p is not operated to the maximum operation amount pmax. It is set to be used.
  • the prime mover target horsepower Fr becomes the maximum Fmax at the X point before the accelerator operation amount p is the maximum pmax.
  • the accelerator operation amount px at point X is, for example, about 90% of the maximum operation amount pmax.
  • shift lever signal FZR shift lever signal indicating the state of the position of shift lever 16.
  • N neutral
  • F forward
  • R reverse
  • I a signal for determining whether the shift lever 16 is in the forward position or the reverse position.
  • the position of the shift lever 16 Shift lever signal FZR I when Yon is in forward position, FZ when in reverse position
  • step 104 the overall control device 3 reads the accelerator ratio R1 from the accelerator operation amount-to-accelerator ratio data map defined by the function Rl (p) shown in FIG. 5 in a memory (not shown).
  • Rl p
  • step 105 the overall control device 3 calculates the accelerator ratio R according to whether the vehicle is moving forward or backward using the accelerator ratio R1.
  • step 108 the overall control device 3 responds to the prime mover target horsepower Fr based on the data map of the target horsepower versus the target rotational speed defined by the function Nr (Fr) shown in Fig. 6 in the memory.
  • the target rotational speed Nr of the prime mover 4 is calculated (block 202 in FIG. 2).
  • the target rotational speed Nr is a command of the electronic governor 4a of the prime mover 4, and the prime mover 4 is driven to rotate at the target rotational speed Nr.
  • the overall control device 3 moves the procedure to the step 109, reads the actual rotational speed Ne of the prime mover 4, and further defines the function f (Ne) shown in FIG. Based on the data map of the engine speed vs. the maximum output horsepower of the motor and the data map of the engine speed and other engine load loss horsepower defined by the function g (Ne), the actual speed of the motor 4 (actual speed) Ne
  • the maximum output horsepower f (Ne) of the prime mover 4 corresponding to and the loss horsepower g (Ne) of the other prime mover load 18 are calculated (blocks 210 and 212 in FIG. 2).
  • the functions f (Ne) and g (Ne) are created as follows. In FIG.
  • the function f (Ne) is the maximum output horsepower that can be generated by the prime mover 4, and is a synthesis of the function fl (Ne), the function f2 (Ne), and the function f3 (Ne).
  • the prime mover 4 drives a cooling fan, a hydraulic pump, another generator (second generator), and the like, although not particularly illustrated.
  • the cooling fan cools the cooling water that blows to the radiator and cools the engine.
  • the hydraulic pump discharges hydraulic fluid to drive hydraulic equipment for raising and lowering the dump truck vessel and steering.
  • Other generators drive electric fans to cool the electric motors 12R and 12L and the control devices 3 and 7.
  • Figure 1 shows these as other prime mover loads18.
  • the horsepower value assigned in advance for driving the other prime mover load 18 is g (Ne) in FIG. This horsepower g (Ne) is set to a large value with a margin with respect to the horsepower value actually consumed by the other prime mover load 18 in order to prevent engine stall during driving. In this specification, this horsepower is referred to as lost horsepower.
  • the loss horsepower g (Ne) is a synthesis of the function gl (Ne), the function g2 (Ne), and the function g3 (Ne), like the function (Ne).
  • the function gl (Nr) when the actual rotational speed Ne of the prime mover 4 changes to Nrmin (eg, 750 rpm) and Nrmax (eg, 2000 rpm), the loss horsepower gl (Ne) changes to the minimum value Gmin and the maximum value Gmax.
  • M defined by the difference between f (Ne) and g (Ne) (f (Ne) —g (Ne)) is the motor mode.
  • M f (Ne) -g (Ne) is the maximum horsepower (horsepower allocation) that can be used by the electric motors 12 R and 12L for traveling out of the maximum output horsepower f (Ne) that the prime mover 4 can produce. Value).
  • the motor target horsepower Mr per electric motor Mr (described later) is a force that can be estimated as MZ2.
  • the correction coefficient Kp obtained in the following steps 111 to 113 is used to calculate this motor target horsepower Mr.
  • the motor target horsepower Mr is corrected according to the amount of environmental conditions (in this example, hydraulic oil temperature and atmospheric pressure).
  • Step 111 is not shown in the figure.
  • ⁇ The hydraulic oil temperature Toil is calculated from the detection signal S1 of the thermometer 20 installed in the hydraulic oil tank, hydraulic piping, and hydraulic equipment, and the detection signal of the pressure gauge 21 installed in the dump body. Atmospheric pressure Patm is calculated from S2.
  • step 114 The procedure is shifted to step 114, and the overall control device 3 determines that the motor maximum output horsepower f (Ne) calculated in step 110 and the lost horsepower g (Ne) allocated to the other motor load 18 and the procedure are as follows.
  • This motor target horsepower Mr is the maximum horsepower that can be applied to each of the electric motors 12R and 12L. By limiting the horsepower allocated to the electric motors 12R and 12L to this motor target horsepower Mr, the engine stall during running can be prevented.
  • inverter control device 7 calculates motor target torques TrR, TrL for driving electric motors 12R, 12L (blocks in FIG. 2).
  • the sharing of control is not limited to that illustrated here, but in this embodiment, the control procedure up to step 114 (blocks 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) is This is processing by the overall control device 3, and the control procedures (blocks 230 and 232) after step 115 are processing by the torque command calculation units 71R and 71L of the inverter control device 7. There is no problem even if one control means controls the entire control procedure.
  • step 115 the inverter control device 7 inputs and reads the rotational speeds coR and coL of the electric motors 12R and 12L detected by the electromagnetic pickup sensors 15R and 15L.
  • step 116 referring to the motor rotation speed vs. output torque diagram of the electric motors 12R, 12L represented by the function Tmax (co) shown in FIG. 10, the rotation speeds coR, ⁇ of the electric motors 12R, 12L are referred to.
  • the maximum motor torque Trmax (coR) and Trmax (coL), which is the upper limit value of the motor torque command corresponding to L, is obtained. For example, when the motor rotational speed coR, 0) is 0) 1, the motor maximum torque Trmax ( ⁇ R), Trmax ( ⁇ L) becomes Trmax ( ⁇ 1).
  • the function Tmax ( ⁇ ) is a data map of motor rotation speed vs.
  • the inverters 72R and 72L are connected to the electric motors 12R and 12L, respectively. It is preset based on the maximum current value that can flow, the output limit of drive elements such as IGBT and GTO in inverters 72R and 72L, and the strength of each motor shaft.
  • step 117 a reference value for the motor target torque is calculated.
  • the ratio of the motor target horsepower Mr obtained in step 114 to the maximum horsepower Mrmax that can be applied to the electric motor defined in Fig. 7 is expressed as the maximum motor torque Trmax (coR ), Tr max (co L) is multiplied to calculate the maximum value of the motor target torque.
  • the maximum value of the motor target torque is calculated by multiplying the motor target horsepower Mr that occupies the maximum horsepower Mrmax that can be applied to the electric motor, that is, by proportional calculation.
  • step 118 the motor target torque TrR and TrL to be commanded to the electric motors 12R and 12L are calculated by multiplying the maximum value of the motor target torque calculated in step 117 by the accelerator ratio R as shown in the following equation. .
  • TrR Trmax (oR) X (Mr / Mrmax) XR
  • TrL Trmax (o L) X (Mr / Mrmax) XR
  • the command value for the motor target torque is optimized according to the accelerator amount and the shift lever 16 position.
  • step 119 the motor control arithmetic units 72R and 72L in the inverter control device 7 control the inverters 73R and 73L according to the motor target torques TrR and TrL, and control the torque of the electric motors 12R and 12L. And the procedure is terminated. Then, the overall control device 3 and the inverter control device 7 perform dump running control by repeating the above steps 101 to 119.
  • the overall control unit 3 calculates the target horsepower Fr of the prime mover 4 (block 200) and the target rotational speed Nr ( (See also block 202, Figure 6.)
  • This target rotational speed Nr command is When output to the child governor 4a (see FIG. 1), the electronic governor 4a controls the fuel injection amount so that the prime mover 4 rotates at the target rotational speed Nr.
  • the overall controller 3 refers to the target rotational speed Nr of the prime mover 4 with the functions f (N e) and g (Ne) shown in FIG. 7, and the values of f (Ne) and g (Ne) are determined. Calculated (blocks 210, 212). At this time, the overall control device 3 corrects the power supply ratio to the electric motors 12R and 12L according to the amount of environmental conditions based on the hydraulic oil temperature Toil and the atmospheric pressure Patm from the thermometer 20 and the barometer 21.
  • the correction coefficient Kp for the motor is calculated, and based on the correction coefficient ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and the values of f (Ne) and g (Ne), the motor target horsepower Mr per electric motor (available per electric motor) Maximum horsepower is determined (blocks 214, 216).
  • the torque command calculation units 71R and 71L in the inverter control device 7 are respectively connected to the electromagnetic pickup sensors 15R, The motor rotation speed coR, coL (detection value) from 15L is input, and the maximum motor torque Trmax ( ⁇ R), Trmax ( ⁇ L) with respect to the input value is calculated with reference to the diagram in Fig. 10. Based on these motor maximum torques Trmax ( ⁇ R) and Trmax ( ⁇ L), the motor target torque (maximum value) is calculated by proportional calculation using the motor target horsepower Mr and multiplied by the accelerator ratio R. Get the target torque TrR, TrL (block 230, 23 2).
  • the horsepower for driving the motor load 18 other than the AC generator 5 for supplying power to the electric motor for traveling is controlled by the overall control device 3 as described above. Is obtained as the loss horsepower g (Ne), and the loss horsepower g (Ne) is subtracted from the maximum output horsepower f (Ne) that the prime mover 4 can produce, and Mr is the electric motor for traveling 1 2R, 12L Estimated as the maximum horsepower that can be allocated to. At this time, in the present embodiment, the maximum power that the prime mover 4 can produce is considered in consideration of fluctuations in power that should be secured as loss horsepower g (Ne) accompanying changes in the amount of environmental conditions in the work environment such as temperature and pressure. Before subtracting from the output horsepower f (Ne) of the engine, the loss horsepower g (Ne) for driving the other prime mover load 18 is corrected using the correction coefficient Kp according to the hydraulic oil temperature Toil and the ambient atmospheric pressure Patm. It becomes like that
  • the estimation of the loss horsepower g (Ne) is optimized according to the change in the state environmental quantity in the work environment, so that the excess or deficiency in the allocation of the loss horsepower g (Ne) can be suppressed. Therefore, it is possible to estimate the maximum horsepower Mr supplied to the running side within the range where no engine stall occurs. Therefore, it is possible to optimize the distribution of horsepower for traveling and other horsepower lost according to changes in the working environment represented by the ambient air temperature, etc.
  • the motor can be driven and the electric drive dump truck can be operated stably.
  • the horsepower and torque applied to the electric motors 12R and 12L are all small. End up. For this reason, the horsepower to be applied to the electric motors 12R, 12L is not so great, but in situations where you want to get enough torque, for example, when you start running on an uphill, the torque is insufficient just by depressing the accelerator pedal 1 a little. It is necessary to step in a lot, but if the driver is confused and the operation is delayed, the dump truck may move backward due to its own weight.
  • the motor target horsepower Mr is obtained (blocks 210 to 216 in FIG. 2), and the motor target horsepower Mr is determined based on the motor target horsepower Mr.
  • the final target torques TrR and TrL are calculated using the motor rotation speeds coR and coL at that time (blocks 230 and 232 in Fig. 2).
  • the motor target torque TrR and TrL that are final command values are increased. It is possible to improve problems such as falling down by being pulled by its own weight when climbing.
  • the relationship between the amount of operation p of the accelerator pedal 1 and the motor output horsepower TrR, TrL is matched (in the same tendency), a good operational feeling can be obtained.
  • the function Fr ( p) to calculate the target horsepower Fr of prime mover 4 (block 200), and using this target horsepower Fr, the target rotation speed is calculated by the function Nr (Fr) in FIG. 6 which is the inverse function of f (Ne) shown in FIG. Nr is calculated (block 202).
  • Nr (Fr) in FIG. 6 which is the inverse function of f (Ne) shown in FIG. Nr is calculated (block 202).
  • the engine target horsepower Fr is calculated based on the accelerator operation amount p, and the engine target speed is obtained to control the engine. Then, the motor target horsepower Mr is determined based on the actual engine speed Ne. In the calculation, the correction coefficient Kp corresponding to the environmental state quantity is used. In this embodiment, the engine target speed Nr is calculated in advance according to the environmental state quantity at the stage of engine control.
  • the hardware configuration of the dump truck is the same as that of the previous embodiment, and the processing contents of the overall control device 3 and the inverter control device 7 in the present embodiment will be described below.
  • FIG. 11 is a functional block diagram showing the processing procedure
  • FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure.
  • parts that are the same as or similar to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • procedures 201 and 202 are the same as procedures 101 and 102 in FIG.
  • the overall control device 3 calculates the prime mover target horsepower Fr corresponding to the accelerator operation amount P, and sets this as the reference target horsepower (first engine target horsepower) (block 200 in FIG. 11).
  • the overall control device 3 reads the actual rotational speed Ne of the prime mover 4, and in step 204, the lost horsepower g (Ne) of the other prime mover load 18 (Fig. 7 above). Reference) is calculated. The calculation result of the lost horsepower g (Ne) is also used for the processing of the block 212.
  • steps 205 and 206 the overall control device 3 obtains a correction coefficient K, (Toil).
  • step 205 calculate the hydraulic oil temperature Toil from the detection signal S1 of thermometer 20.
  • the correction coefficient K '(Toil) increases as the oil temperature increases by 1.0 force Kb, «1. 0) and is set to a constant value of Kb, above the set temperature T6.
  • the setting of the correction coefficient K ′ (Toil) is not limited to the mode shown in FIG. 13 and can be appropriately changed.
  • the corrected horsepower Fc is calculated by correcting the previously calculated loss horsepower g (Ne) using the correction coefficient K '(Toil).
  • step 208 the overall control device 3 adds the corrected horsepower Fc to the reference target horsepower Fr of the engine previously obtained as shown in the following equation, and calculates the second engine target horsepower Fr '(Fig. 11 blocks 240).
  • This second engine target horsepower Fr calculates the target amount of loss horsepower g (Ne) that fluctuates according to the environmental state amount (hydraulic oil temperature Toil in this example) when calculating the target engine speed of engine 4. This is to allow the engine speed to be commanded according to fluctuations in the expected amount of horsepower loss (g (Ne)).
  • step 209 as in step 108 in FIG. 3, the overall control device 3 refers to the data map of target horsepower versus target speed (see FIG. 6 above) and corresponds to the second target horsepower Fr ′.
  • the reference target rotational speed (first target rotational speed) Nr ′ of prime mover 4 is calculated (block 242 in FIG. 11).
  • step 210 if the reference target rotational speed Nr ′ calculated in step 209 is a value between the minimum rotational speed Nrmin and the maximum rotational speed Nrmax of the prime mover 4, and if it exceeds the range, Is limited by the minimum speed Nrmin or the maximum speed Nrmax.
  • the rotation speed calculated after execution is set as the target rotation speed (second target rotation speed) Nr output to the electronic governor 4a of the engine 4 (blocks 244 and 246 in FIG. 11).
  • FIG. 14 is a relationship line between the first target rotational speed and the second target rotational speed.
  • the first target engine speed Nr is a value between the minimum engine speed Nrmin (for example, 750 rpm) and the maximum engine speed Nrmax (for example, 2000 rpm)
  • the first target engine speed Nr ′ Becomes the second target speed Nr.
  • the overall control device 3 takes the smaller one of the first target rotational speed Nr ′ and the maximum rotational speed Nr max and sets the maximum rotational speed Nrmax to the second rotational speed Nrmax.
  • the target speed is Nr (block 244 in Fig. 11).
  • the overall control device 3 takes the larger one of the first target rotational speed Nr ′ and the minimum rotational speed Nrmin, and sets the minimum rotational speed Nr min to the first rotational speed Nrmin. 2Set to the target speed Nr (block 246 in Fig. 11).
  • the target rotational speed Nr obtained in this way is output to the governor 4a of the prime mover 4, and the fuel injection amount is controlled accordingly. As a result, the engine rotational speed is controlled to approach the target rotational speed Nr.
  • the overall control device 3 moves the procedure to step 211, and in step 203 based on the data map (see Fig. 7) of the rotation speed versus the maximum output horsepower defined by the function f (Ne).
  • the maximum output horsepower f (Ne) of the prime mover 4 corresponding to the read actual engine speed Ne is calculated (block 210 in Fig. 2).
  • step 212 the overall control device 3 determines that the motor maximum output horsepower f calculated in step 211 is
  • Loss horsepower g (Ne) force assigned to (Ne) and other prime mover loads 18 is also the motor target horsepower Mr per electric motor.
  • Mr ⁇ f (Ne) g (Ne) ⁇ / 2
  • the subsequent steps 213 to 217 are the forces related to the calculation of the motor target torques TrR and TrL and the control of the electric motors 12R and 12L by the inverter control device 7, and these are the same as steps 115 to 119 in FIG. Since there is, explanation is omitted.
  • the overall control device 3 and the inverter control device 7 perform dump traveling control by repeating the above steps 201 to 217.
  • the motor is maximized by repeatedly performing the above control procedure.
  • the corrected horsepower Fc which is taken into account by the environmental state quantity (Toil), is added in advance to calculate the output horsepower f (Ne).
  • the horsepower required to drive the hydraulic pump for driving the hydraulic equipment increases, so the horsepower Mr that can be allocated to the electric motors 12R and 12 L for traveling is small. Is the answer.
  • the correction coefficient K1 '> 1 is set, so a negative correction horsepower Fc is added and the first target horsepower Fr is reduced.
  • the target engine speed Nr decreases and the actual engine speed Ne also decreases.
  • the motor target horsepower Mr for driving the electric motors 12R and 12L calculated in step 212 is reduced so as to be divided from the diagram of FIG.
  • the force that is configured to obtain the motor target torque TrR, TrL regardless of the position of the shift lever 16 that is, regardless of whether the vehicle is moving forward or backward.
  • the method of obtaining the motor target torques TrR and TrL may be changed between forward and reverse.
  • the motor target torques TrR and TrL may be obtained in the previous embodiment regardless of the position of the shift lever 16 as in the present embodiment.
  • the correction coefficient was obtained using the hydraulic oil temperature Toil.
  • the hydraulic oil temperature Toil is affected by the atmospheric temperature in the work environment, so the atmospheric temperature is detected and shown in FIG. It is also possible to prepare a memory map as shown and obtain the correction coefficient in advance.
  • motor target torques TrR and TrL corresponding to the accelerator operation amount p are obtained in step 118.
  • the accelerator ratio R1 is set so as to increase smoothly according to the accelerator operation amount p.As a result, even in step 118, the motor target torque TrR according to the accelerator operation amount p is set. , TrL is set to rise smoothly.
  • Rd is used as the initial value of the accelerator ratio at point D (the point where the accelerator ratio is generated) corresponding to point A in Fig.
  • the maximum output horsepower and the loss horsepower are respectively the functions f (Ne) and g (Ne) of the actual rotational speed Ne of the prime mover 4, and the maximum from the actual rotational speed Ne of the prime mover 4
  • Ne Nr in general because the accelerator pedal is not operated suddenly. Therefore, the maximum output horsepower and the loss horsepower are set as the functions f (Nr) and g (Nr) of the target rotational speed Nr of the prime mover 4, and the target rotational speed of the prime mover 4 is set. Number Nr force Maximum output horsepower and loss horsepower may be obtained.
  • Block 216 equally divides the total horsepower that can be consumed for running and estimates the same motor target horsepower Mr for the left and right electric motors 12R, 12L, and the actual motor speed ⁇
  • the target torque Tr for the left and right electric motors 12R and 12L is calculated by the ratio of the motor rotation speed coR and co L. You may make it allocate.
  • the electric motors 12R and 12L may be force-synchronous motors that are induction motors.
  • a DC generator may be used in place of the AC generator 5.
  • the motor target torques TrR and TrL were calculated using the rotational speeds coR and coL of the electric motors 12R and 12L by the electromagnetic pickup sensors 15R and 15L. It may be used.
  • the electronic governor 4a is used as a governor for controlling the fuel injection amount of the engine.
  • a mechanical governor can also be used. In these cases, similar effects can be obtained.

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Abstract

　作業環境の変化に応じて走行とそれ以外の馬力配分を適正化することができる電気駆動ダンプトラックの駆動システムを提供する。 　原動機４で発電機５と、発電機５からの供給電力で駆動される走行用の電動モータ１２Ｒ，１２Ｌと、電動モータ１２Ｒ，１２Ｌを制御するインバータ７３Ｒ，７３Ｌと、発電機５以外の原動機負荷１８と、作動油温度を測定する温度計２０と、全体制御装置３及びインバータ制御装置７とを備え、全体制御装置３は、温度計２０で検出された作動油温度に応じて補正係数Ｋｐを算出し、補正係数Ｋｐを用いて補正したその他の原動機負荷１８の駆動用馬力ｇ（Ｎｅ）を原動機４の最大出力馬力ｆ（Ｎｅ）から差し引いて電動モータ１２Ｒ，１２Ｌで使用可能な最大馬力Ｍｒを求め、インバータ制御装置７は、最大馬力Ｍｒを基に電動モータ１２Ｒ，１２Ｌの目標トルクＴｒＲ，ＴｒＬを求め、インバータ７３Ｒ，７３Ｌを制御する。

Description

明 細 書
電気駆動ダンプトラックの駆動システム
技術分野
[0001] 本発明は電気駆動ダンプトラックの駆動システムに係り、例えば原動機で駆動され る発電機力 の供給電力で走行用電動モータを駆動して走行する大型ダンプトラッ クの駆動システムに関する。
背景技術
[0002] ダンプトラックの中には、電動モータにより得られた駆動力を使って走行する電気駆 動式のものがある（特許文献 1等参照)。特許文献 1に記載されたダンプトラックにお いて走行駆動用の電動モータは、原動機により駆動される交流発電機からの供給電 力を動力源としている。
[0003] 特許文献 1 :特開 2001— 107762号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記のような電気駆動のダンプトラックにおいては、原動機は発電機を駆動するだ けでなぐ発電機以外の負荷機器を駆動するのが通常である。発電機以外の負荷と しては、ラジェータに送風するための冷却ファン、ダンプトラックのベッセルの動作や ステアリング操作等のための油圧機器駆動用の油圧ポンプ、走行動作等を制御する 制御装置や走行用電動モータを冷却するための電動ファン駆動用の他の発電機等 が例示される。このため電気駆動ダンプトラックに搭載された制御装置は、走行用電 動モータへの給電用の発電機以外の原動機負荷の駆動に消費し得る馬力を損失馬 力 (設定値)として確保しておき、原動機が出し得る最大の出力馬力から損失馬力を 差し引 、た値を走行用の電動モータに割り当て可能な最大馬力として見積もり、この 最大馬力を制限値として走行用電動モータの目標馬力を算出するようにプログラムさ れている場合が多い。
[0005] このとき、発電機以外の原動機負荷の駆動に消費し得る損失馬力は、通常、製造 元が想定した標準的な大気温度 ·標準的な作動油温度 ·標準的な走行負荷状態 ·標 準的な高度を想定して設定される。し力しながら、例えば大気温度が低ければ作動 油の温度が低下して油圧ポンプを駆動するための動力は大きくなるし、その反対の 場合もある。また、原動機において燃料を燃焼するための空気を要するため、高高度
(例えば高度 3000m)の環境下では原動機の出力馬力は当然ながら低下する。
[0006] その結果、大気温度等に代表される作業環境下での環境状態量が変化すると、損 失馬力側又は走行馬力側の馬力の割り当ての過不足が増大し、エンジンストールを 起こし易くなる、或いはそれを防止するために損失馬力に必要以上の余裕を見積も らざるを得な 、等の不具合があった。
[0007] 本発明は上記に鑑みなされたもので、周囲の大気温度等に代表される作業環境の 変化に応じて走行用の馬力とそれ以外の損失馬力との配分を適正化することができ る電気駆動ダンプトラックの駆動システムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] (1)上記目的を達成するために、本発明は、電気エネルギーを利用して走行する 電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、原動機と、この原動機により駆動さ れる発電機と、この発電機からの供給電力により駆動する走行用の電動モータと、前 記発電機に接続され前記電動モータを制御するためのインバータと、前記原動機に より駆動される前記発電機を除くその他の原動機負荷と、周囲の作業環境に応じて 変動する環境状態量を測定する測定手段と、予め与えられた環境状態量と補正係 数との相関関係に基づき、前記測定手段で検出された環境状態量に応じた補正係 数を算出する補正係数算出手段と、前記原動機の目標回転数又は実際の回転数を 基に、前記原動機が出し得る最大出力馬力及び前記その他の原動機負荷の駆動用 馬力を算出する馬力計算手段と、前記補正係数算出手段により算出された補正係 数を用いて前記その他の原動機負荷の駆動用馬力を補正し、補正後の前記その他 の原動機負荷の駆動用馬力を前記原動機が出し得る最大出力馬力から差し引いて 前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を求める最大馬力計算手段と、こ の最大馬力計算手段で算出された前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬 力を基に前記走行用の電動モータの目標トルクを求め、算出した目標トルクを基に 前記インバータを制御するインバータ制御手段を備える。 [0009] (2)上記目的を達成するために、また本発明は、電気エネルギーを利用して走行 する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにおいて、原動機と、この原動機により駆 動される発電機と、この発電機からの供給電力により駆動する走行用の電動モータと 、前記発電機に接続され前記電動モータを制御するためのインバータと、前記原動 機により駆動される前記発電機を除くその他の原動機負荷と、周囲の作業環境に応 じて変動する環境状態量を測定する測定手段と、予め与えられた環境状態量と補正 係数との相関関係に基づき、前記測定手段で検出された環境状態量に応じた補正 係数を算出する補正係数算出手段と、この補正係数算出手段により算出された補正 係数と前記その他の原動機負荷の駆動用馬力とを基に補正馬力を算出する補正馬 力計算手段と、アクセルペダル操作量に応じた前記原動機の基準目標馬力を算出 する基準目標馬力計算手段と、この基準目標馬力計算手段により算出された基準目 標馬力に前記補正馬力を付加し、前記原動機の目標馬力を算出する目標馬力計算 手段と、この目標馬力計算手段により算出された目標馬力を基に前記原動機の目標 回転数を算出する原動機目標回転数計算手段と、この原動機目標回転数計算手段 により算出された目標回転数に実際の回転数が近付くように前記原動機の燃料噴射 量を制御する燃料噴射量制御手段と、前記原動機の目標回転数又は実際の回転数 を基に、前記原動機が出し得る最大出力馬力及び前記その他の原動機負荷の駆動 用馬力を算出する馬力計算手段と、前記その他の原動機負荷の駆動用馬力を前記 原動機が出し得る最大出力馬力から差し引いて前記走行用の電動モータで使用可 能な最大馬力を求める最大馬力計算手段と、この最大馬力計算手段で算出された 前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力を基に前記走行用の電動モータの 目標トルクを求め、算出した目標トルクを基に前記インバータを制御するインバータ 制御手段を備える。
[0010] (3)上記（1)又は（2)において、好ましくは、前記環境状態量は前記その他の原動 機負荷で使用する作動油の温度を含み、前記測定手段は前記作動油の温度を検 出する温度計を含む。
[0011] (4)上記（1)〜（3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記環境状態量は周囲の大 気圧を含み、前記測定手段は大気圧を検出する気圧計を含む。 発明の効果
[0012] 本発明によれば、周囲の大気温度等に代表される作業環境の変化に応じて走行 用の馬力とそれ以外の損失馬力との配分を適正化することができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態の全体構成を 示す図である。
[図 2]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における処理 手順を示す機能ブロック図である。
[図 3]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における処理 手順を示すフローチャートである。
[図 4]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態におけるァク セル操作量対原動機目標馬力の関数 Fr (p)を示す図である。
[図 5]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態におけるァク セル操作量対アクセル比率の関数 Rl (P)を示す図である。
[図 6]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における原動 機目標馬力対目標回転数の関数 Nr (Fr)を示す図である。
[図 7]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における原動 機の回転数対出力馬力の関数 f (Ne)と回転数対その他原動機負荷ロス馬力の関数 g (Ne)を示す図である。
[図 8]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における作動 油温度対第 1補正係数の関係 Kl (Toil)を表す図である。
[図 9]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態における大気 圧対第 2補正係数の関係 K2 (Patm)を表す図である。
[図 10]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの一実施の形態におけるモ ータ回転数対モータ最大出力トルクの関係 Tmax ( ω )を表す図である。
[図 11]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの他の実施の形態における 処理手順を示す機能ブロック図である。
[図 12]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの他の実施の形態における 処理手順を示すフローチャートである。
[図 13]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの他の実施の形態における 作動油温度対補正係数の関係を表す図である。
[図 14]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの他の実施の形態における 原動機の第 1目標回転数対第 2目標回転数の関係を表す図である。
[図 15]本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの変形例におけるアクセル操 作量対アクセル比率の関係 Rl (P) 'を表す図である。
符号の説明
1 アクセルペダル
2 リタードペダル
3 全体制御装置
4 原動機
5 交流発電機
6 整流回路
7 インバータ制御装置
8 チヨッパ回路
9 グリッド抵抗
10 コンデンサ
11 検出抵抗
12R, 12L 電動モータ
13R, 13L 減速機
14R, 14L タイヤ
15R, 15L 電磁ピックアップセンサ
16 シフトレバー
18 その他の原動機負荷
71R, 71L トルク指令演算部
72R, 72L モータ制御演算部
73R, 73L インバータ Mr モータ目標馬力
Ne エンジン実回転数
Nr エンジン目標回転数
TrR, TrL モータ目標トルク
oR, o L モータ回転数
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
まず、電気駆動ダンプトラックの基本構成と動作を説明する。
図 1は本発明の一実施形態に係る電気駆動ダンプトラックの駆動システムの全体構 成を示す図である。
図 1に示したように、本実施形態の電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、ァク セルペダル 1、リタードペダル 2、シフトレバー 16、温度計 20、気圧計 21、全体制御 装置 3、原動機 4、交流発電機 5、その他の原動機負荷 18、整流回路 6、インバータ 制御装置 7、チヨッパ回路 8、グリッド抵抗 9、コンデンサ 10、抵抗 11、左右の電動モ ータ（例えば誘導モータ） 12R, 12L、減速機 13R, 13L、タイヤ 14R, 14L、及び電 磁ピックアップセンサ 15R, 15Lを備えている。インバータ制御装置 7は、左右の電動 モータ 12R, 12Lのそれぞれに対するトルク指令演算部 71R, 71L、モータ制御演 算部 72R, 72L、及びインバータ（スイッチング素子） 73R, 73Lを有している。
[0016] アクセルペダル 1、リタードペダル 2、アクセルペダル 1の操作信号 pとリタードペダル 2の操作信号 qは全体制御装置 3の入力となり、それぞれ駆動力、リタード力の大きさ を制御する信号となる。
[0017] アクセルペダル 1を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、全体制 御装置 3から原動機 4に対して目標回転数 Nrの指令を出力し、実際の回転数 Neの 信号が原動機 4から制御装置 3に戻される。原動機 4は電子ガバナ 4aを装着したディ ーゼルエンジンであり、電子ガバナ 4aは目標回転数 Nrの指令を受け取ると、原動機 4が目標回転数 Nrで回転するように燃料噴射量を制御する。
[0018] 原動機 4には交流発電を行う交流発電機 5が接続されており、交流発電により発生 した電力は整流回路 6によって整流されてコンデンサ 10に蓄電され、直流電圧値は Vとなる。交流発電機 5は直流電圧値 Vを検出抵抗 11で分圧された電圧値をフィード ノ ックして当該電圧値が所定の一定電圧値 VOとなるように全体制御装置 3によって 制御される。
[0019] 交流発電機 5により発生した電力はインバータ制御装置 7を介して左右の電動モー タ 12R, 12Lに供給される。全体制御装置 3は、整流回路 6によって整流された直流 電圧値 Vが所定の一定電圧値 VOとなるように交流発電機 5を制御することで、電動 モータ 12R, 12Lに必要な電力が供給されるよう制御して 、る。
[0020] 全体制御装置 3からの左右の電動モータ 12R, 12Lの指令馬力 MR, MLと電磁ピ ックアップセンサ 15R, 15Lにより検出される各電動モータ 12R, 12Lの回転数 coR, co Lとがインバータ制御装置 7に入力され、インバータ制御装置 7は、トルク指令演算 部 71R, 71L、モータ制御演算部 72R, 72L、インバータ（スイッチング素子） 73R, 7 3Lを介してすベり率 > 0で各電動モータ 12R, 12Lを駆動する。
[0021] 各電動モータ 12R, 12Lにはそれぞれ減速機 13R, 13Lを介して左右のタイヤ (後 輪） 14R, 14Lが接続されている。電磁ピックアップセンサ 15R, 15Lは通常は減速 機 13R, 13L内のギアの 1枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右 側駆動系を例に挙げると、電動モータ 12R内部の駆動軸や減速機 13Rとタイヤ 14R を接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
[0022] 走行中にアクセルペダル 1を戻し、リタードペダル 2を踏み込んだときは、交流発電 機 5が発電しないよう全体制御装置 3は制御する。また、全体制御装置 3からの馬力 指令 MR, MLは負となり、インバータ制御装置 7はすべり率 < 0で各電動モータ 12R , 12Lを駆動して走行する車体にブレーキ力を与える。この時、各電動モータ 12R, 12Lは発電機として作用し、インバータ制御装置 7に内蔵された整流機能によってコ ンデンサ 10を充電するように働く。直流電圧値 Vは予め設定された直流電圧値 VI以 下になるようにチヨッパ回路 8が作動し、電流をグリッド抵抗 9に流して電気工ネルギ 一を熱エネルギーに変換する。
[0023] また、その他の原動機負荷 18は、特に図示していないが、ラジェータに送風するた めの冷却ファン、ダンプトラックのベッセルの動作やステアリング操作等のための油圧 機器駆動用の油圧ポンプ、走行動作等を制御する制御装置や走行用電動モータを 冷却するための電動ファン駆動用の他の発電機等が含まれる。上記温度計 20は、 例えば油圧ポンプの作動油のタンクに設けられ、作動油タンクに貯留された作動油 の温度を検出する。また、気圧計 21は、運転席や車体の適当な位置に設けられ、ダ ンプトラックの周囲 (作業環境)の気圧を検出する。これら温度計 20や気圧計 21の検 出信号は全体制御装置 3に出力され、本実施の形態では、全体制御装置 3によって こうした環境状態量がダンプトラックの走行馬力（又はその他の原動機負荷)の算出 に用いられる（詳細は後述)。
[0024] 次に、本発明の特徴となる部分について説明する。
本発明にお ヽて、各構成機器の動作は全体制御装置 3及びインバータ制御装置 7 内に組み込まれた、図示しな!、メモリ内の処理手順に従って演算処理される。
[0025] 図 2はその処理手順を示す機能ブロック図、図 3はその処理手順を示すフローチヤ ートである。以下に、図 2のブロック図を適宜参照しつつ図 3に示すフローチャートに 従ってその処理手順を説明する。
まず手順 101, 102において、全体制御装置 3は、アクセルペダル操作量 (以下ァ クセル操作量と 、う） pを読み込み、メモリ内の図 4に示す関数 Fr (p)で定義されるァ クセル操作量対原動機目標馬力のデータマップを基に、読み込まれたアクセル操作 量 Pに対応する原動機目標馬力 Frを算出する（図 2のブロック 200)。関数 Fr(p)は、 アクセル操作量 pが無操作である 0から最大操作量 pmaxまで変化すると、図 4に示し たように、原動機 4の目標馬力 Frは最小馬力 Fmin力 最大馬力 Fmaxまで変化す るように設定されている。例えば、図 4中でアクセル操作量が piのとき Fr=Flである 。また、アクセル操作量 pが最大の pmaxより手前の X点で原動機目標馬力 Frは最大 の Fmaxとなる。 X点のアクセル操作量 pxは例えば最大操作量 pmaxの 90%程度で ある。
[0026] 手順 103に手順が移ると、全体制御装置 3は、シフトレバー 16の位置の状態を示 す状態量 (シフトレバー信号 FZR)を入力する。シフトレバー 16の切り換え位置には N (中立）、 F (前進）、 R (後進）の 3位置があるが、中立位置では走行制御はしないの で、走行制御時に全体制御装置 3に入力されるのは、シフトレバー 16が前進位置に あるか後進位置にあるかを判別する信号である。本例では、シフトレバー 16のポジシ ヨンが前進位置にある場合、シフトレバー信号 FZR= I、後進位置にある場合は FZ
R=0という値を持つ。
[0027] 手順 104にて、全体制御装置 3は、図示しないメモリ内の図 5に示す関数 Rl (p)で 定義されるアクセル操作量対アクセル比率データマップカゝらアクセル比率 R1を読み 出す。本例ではアクセル量 p = 0では R1 = 0で少し踏み込んだ状態すなわち図中の A点力 増加し、 B点力 増加の比率を上げて、アクセル量が最大値 pmaxより手前 の（pmaxより低 、） pc (C点）でアクセル比率 R1は最大値（ = 1)となるように設定され ている。
[0028] 手順 105〜107では、全体制御装置 3は、アクセル比率 R1を用いて前進か後進か で場合分けしてアクセル比率 Rを算出する。手順 105でシフトレバー信号 FZRが 1 か 0か (前進か後進か)を判定し、 FZR= 1つまり前進が指令されている場合には手 順 106に移行して手順 104で読み出した R1をそのままアクセル比率 Rに設定し、 F ZR=0つまり後進が指令されている場合には手順 107に移行して予め設定してお V、た 1より小さ 、正の定数 K3を R1に乗じた値（ =K3 -R1)をアクセル比率 Rに設定 する。
[0029] 手順 108において、全体制御装置 3は、メモリ内の図 6に示す関数 Nr (Fr)で定義 される目標馬力対目標回転数のデータマップを基に、原動機目標馬力 Frに対応す る原動機 4の目標回転数 Nrを算出する（図 2のブロック 202)。ここで、図 6の関数 Nr (Fr)は原動機 4の目標回転数と出力馬力との関数 fr=f (Nr) (後述)の逆関数であり 、例えば、図 6中で原動機目標馬力が F1のとき Nr=Nrlであり、 Fmaxのとき Nr=N rmax (例えば 2000rpm)である。 目標回転数 Nrは原動機 4の電子ガバナ 4aの指令 となり、原動機 4は目標回転数 Nrで回転するように駆動される。
[0030] また全体制御装置 3は、手順 109に手順を移し、原動機 4の実際の回転数 Neを読 み込み、さらに手順 110で、メモリ内の図 7に示す関数 f (Ne)で定義される回転数対 原動機最大出力馬力のデータマップと関数 g (Ne)で定義される回転数対その他原 動機負荷損失馬力のデータマップを基に、原動機 4の実際の回転数 (実回転数) Ne に対応する原動機 4の最大出力馬力 f (Ne)とその他の原動機負荷 18の損失馬力 g ( Ne)を算出する（図 2のブロック 210, 212)。 [0031] ここで、関数 f (Ne)及び g (Ne)は次のように作成されたものである。図 7において、 関数 f (Ne)は原動機 4の出し得る最大出力馬力であり、関数 fl (Ne)と関数 f2 (Ne) と関数 f3 (Ne)の合成である。関数 f 1 (Ne)は原動機 4の目標回転数 Nrと出力馬力と の関数 fr=f (Nr)に相当するものであり、原動機 4の実回転数 Neが Nrmin (例えば 7 50rpm)力も Nrmax (例えば 2000rpm)まで変化すると、原動機 4の出し得る最大出 力馬力 f (Ne)は最小値 Fmin力 最大値 Fmaxまで変化する。これは、原動機 4に固 有な特性線図である。関数 f2 (Ne)は、 0≤Neく Nrminの範囲において、原動機 4 の最大出力馬力 f (Ne)を f2=Fminの一定値としたものであり、関数 f3 (Ne)は、 Nr maxく Ne≤ Nemaxの範囲にお!、て、原動機 4の最大出力馬力 f (Ne)を f 3 = Fma xの一定値としたものである。
[0032] 原動機 4は、交流発電機 5の他にも、特に図示していないが、冷却ファンや油圧ポ ンプ、他の発電機 (第 2の発電機)などを駆動している。冷却ファンは、ラジェータに 送風しエンジン等を冷却する冷却水を冷却する。油圧ポンプは、ダンプトラックのべッ セルを上下させたりステアリング操作したりするための油圧機器を駆動するための圧 油を吐出する。他の発電機は、電動モータ 12R, 12Lや制御装置 3, 7を冷却するた めの電動ファンを駆動する。図 1ではこれらをその他の原動機負荷 18として示してい る。このその他の原動機負荷 18を駆動するために予め割り当てた馬力の値が図 7の g (Ne)である。この馬力 g (Ne)は、走行中のエンスト防止のため、その他の原動機負 荷 18が実際に消費する馬力値に対して余裕を持って大きめに設定してある。本明細 書中では、この馬力を損失馬力という。
[0033] 損失馬力 g (Ne)は、関数 (Ne)と同様、関数 gl (Ne)と関数 g2 (Ne)と関数 g3 (Ne )の合成である。関数 gl (Nr)は、原動機 4の実回転数 Neが Nrmin (例えば 750rpm )力も Nrmax (例えば 2000rpm)まで変化すると、損失馬力 gl (Ne)は最小値 Gmin 力も最大値 Gmaxまで変化する。関数 g2 (Ne)は、 0≤Neく Nrminの範囲において 、損失馬力 g (Ne)を g2 = Gminの一定値としたものであり、関数 g3 (Ne)は、 Nrmax <Ne≤ Nemaxの範囲にお!、て、損失馬力 g (Ne)を g3 = Gmaxの一定値としたもの である。
[0034] 図 7にお 、て、 f (Ne)と g (Ne)との差分 (f (Ne)— g (Ne) )で定義される Mが電動モ ータ 12R, 12Lにかけてよい合計の有効最大馬力となる。換言すれば、 M = f (Ne) -g (Ne)は、原動機 4が出し得る最大出力馬力 f (Ne)のうち走行用の電動モータ 12 R, 12Lで使用可能な最大馬力（馬力の割当値)である。したがって、電動モータ 1台 あたりのモータ目標馬力 Mr (後述）は MZ2と見積もることができる力 本例では、こ のモータ目標馬力 Mrの算出に次の手順 111〜113で求める補正係数 Kpを用いる ことで、環境状態量 (本例では作動油温度や大気圧）に応じてモータ目標馬力 Mrを 補正する。
[0035] 手順 111〜113では、全体制御装置 3は補正係数 Kpを求める。
手順 111では、図示しな!ヽ作動油タンクや油圧配管や油圧機器に取り付けられた 温度計 20の検出信号 S1から作動油温度 Toilを算出し、ダンプ本体に設置された気 圧計 21の検出信号 S2から大気圧 Patmを算出する。続く手順 112では、図 8に示す 作動油温度対第 1補正係数のメモリマップを参照し、算出した作動油温度 Toilに応 じた第 1の補正係数 K1を求め、図 9に示す大気圧対第 2補正係数のメモリマップを 参照し、算出した大気圧 Patmに応じた第 2の補正係数 K2を求める。そして、手順 1 13に移行し、両補正係数 Kl, K2を乗じて補正係数 Κρ (=Κ1 ΧΚ2)を算出する。
[0036] 本実施の形態において、第 1補正係数 K1は、作動油温度 Toilが予め定められた 標準温度 T1以下で標準温度 T1より低い設定温度 T2より高いとき一定値（ = 1. 0) で、設定温度 T2以下のときは油温低下に伴って高くなり、標準温度 T1を超えると油 温上昇に伴って低くなるように設定されている。また第 2補正係数 K2は、大気圧 Pat mが予め定められた標準気圧 PI (例えば 1気圧)以上のとき一定値（ = 1. 0)で、標 準気圧 P1より低く設定気圧 P2 (< P1)以上のときに 1. 0から徐々に高くなり、設定気 圧 P2以下のときに一定値（> 1. 0)となるように設定されている。但し、補正係数 K1, K2の設定は、こうした図 8及び図 9の態様に限られるものではなぐ適宜設定変更可 能なものである。
[0037] 手順 114に手順を移し、全体制御装置 3は、手順 110で計算した原動機最大出力 馬力 f (Ne)とその他の原動機負荷 18に対して割り当てた損失馬力 g (Ne)、及び手 順 113で算出した補正係数 Kpとから電動モータ 1台あたりのモータ目標馬力 Mrを 下式より求める（図 2のブロック 214, 216)。 Mr= {f (Ne)— g (Ne) XKp}/2
このモータ目標馬力 Mrが電動モータ 12R, 12Lのそれぞれにかけてよい最大馬 力であり、電動モータ 12R, 12Lに割り当てられる馬力をこのモータ目標馬力 Mrに 制限することで、走行中のエンジンストールが防止される。
[0038] 次に、手順 115, 116, 117, 118に手順が移ると、インバータ制御装置 7は、電動 モータ 12R, 12Lを駆動するためのモータ目標トルク TrR, TrLを算出する（図 2のブ ロック 230, 232)。なお、制御の分担はここに例示するものに限られないが、本実施 の形態では、手順 114までの制御手順（ブロック 200, 202, 204, 206, 208, 210 , 212, 214, 216)は全体制御装置 3による処理であり、手順 115以降の制御手順（ ブロック 230, 232)はインバータ制御装置 7のトルク指令演算部 71R, 71Lによる処 理である。また、 1つの制御手段が全体の制御手順を司る構成としても何ら問題ない
[0039] まず手順 115において、インバータ制御装置 7は、電磁ピックアップセンサ 15R, 1 5Lで検出された電動モータ 12R, 12Lの回転数 coR, co Lを入力し読み込む。
[0040] 続く手順 116では、図 10に示す関数 Tmax( co )で表される電動モータ 12R, 12L のモータ回転数対出力トルク線図を参照し、電動モータ 12R, 12Lの回転数 coR, ω Lに対応するモータトルク指令の上限値であるモータ最大トルク Trmax ( coR) , Trm ax ( co L)を求める。例えば、モータ回転数 coR, 0) が0) 1でぁるとき、モータ最大ト ルク Trmax ( ω R) , Trmax ( ω L)は Trmax ( ω 1)となる。関数 Tmax ( ω )は、電動 モータ 12R, 12Lの出力馬力 Μの最大値 Mmaxに対応するモータ回転数対モータ 最大出力トルクのデータマップであり、インバータ 72R, 72Lが各電動モータ 12R, 1 2Lに流せる最大電流値、インバータ 72R, 72L内の IGBTや GTOなどの駆動素子 の出力限界、各モータ軸の強度などに基づいて予め設定されたものである。
[0041] 手順 117では、モータ目標トルクの基準値を算出する。ここでは、図 7により定めら れた電動モータにかけることができる最大馬力 Mrmaxに対して手順 114で求めたモ ータ目標馬力 Mrが占める割合を、次式のようにモータ最大トルク Trmax ( coR) , Tr max( co L)に乗じてモータ目標トルクの最大値を算出する。
Trmax ( ω R) X Mr/Mrmax Trmax ( ω L) X Mr/Mrmax
電動モータにかけることができる最大馬力 Mrmaxに占めるモータ目標馬力 Mrを乗 ずる、つまり比例計算することにより、モータ目標トルクの最大値を算出する。
[0042] そして、手順 118では、次式のように、手順 117で算出したモータ目標トルクの最大 値にアクセル比率 Rを乗じて電動モータ 12R, 12Lに指令するモータ目標トルク TrR , TrLを算出する。
TrR= Trmax ( oR) X (Mr/Mrmax) XR
TrL=Trmax( o L) X (Mr/Mrmax) XR
つまり、ここではアクセル量やシフトレバー 16のポジションによって、モータ目標トル クの指令値の適正化を図っている。アクセル比率 Rは、モータ目標トルクの最大値を 限度として、そのうちのどれだけを実際に電動モータ 12R, 12Lにかけるとエネルギ 一効率が良いか等を考慮してアクセル量に対して設定された値である。例えば、本 例では、図 5のアクセル量 pc以上、つまりアクセル量が最大若しくはそれに近いとき には、前進時であればアクセル比率 R= lであるので、手順 118で求めたモータ目標 トルクの最大値がそのまま電動モータ 12R, 12Lに指令される。それに対し、後進時 やアクセル量が pcに満たないときは、アクセル比率 R=R1 XK3 (く 1)であるため、 手順 118で求めたモータ目標トルクの最大値は、進行方向やアクセル量に応じて減 じられて電動モータ 12R, 12Lに指令される。
[0043] 手順 119では、インバータ制御装置 7内のモータ制御演算部 72R, 72Lによってモ ータ目標トルク TrR, TrLに応じてインバータ 73R, 73Lを制御し、各電動モータ 12 R, 12Lのトルク制御がなされ、この手順を終了する。そして、全体制御装置 3及びィ ンバータ制御装置 7は、以上の手順 101〜119を繰り返し行うことにより、ダンプの走 行制御を行う。
[0044] 次に本実施の形態の動作を図 2の機能ブロック図を参照して説明する。
1.前進走行
シフトレバー 16が前進走行のポジションにあるときにアクセルペダル 1が踏み込まれ ると、全体制御装置 3により、原動機 4の目標馬力 Frが計算され (ブロック 200)、 目標 回転数 Nrが計算される（ブロック 202、図 6も参照)。この目標回転数 Nrの指令が電 子ガバナ 4aに出力されると（図 1参照）、電子ガバナ 4aは原動機 4が目標回転数 Nr で回転するように燃料噴射量を制御する。同時に、前進走行時にはシフトレバー 16 力 のシフトレバー信号が FZR= 1であるため、ブロック 204でブロック 206の処理機 能が選択され、ブロック 206では、電動モータ 12R, 12Lのアクセル比率 R=R1が計 算される。
[0045] すると、全体制御装置 3によって、原動機 4の目標回転数 Nrを図 7に示す関数 f (N e)及び g (Ne)に参照して f (Ne)と g (Ne)の値が算出される（ブロック 210, 212)。こ のとき、全体制御装置 3は、温度計 20及び気圧計 21からの作動油温度 Toilと大気 圧 Patmを基に環境状態量に応じて電動モータ 12R, 12Lへの動力の供給割合を 補正するための補正係数 Kpを算出し、この補正係数 Κρと f (Ne)及び g (Ne)の値と を基にして電動モータ 1台あたりのモータ目標馬力 Mr (電動モータ 1台あたりで使用 可能な最大馬力）を求める（ブロック 214, 216)。
[0046] 全体制御装置 3からモータ目標馬力 Mrがインバータ制御装置 7に出力されると（図 1も参照）、インバータ制御装置 7内のトルク指令演算部 71R, 71Lは、それぞれ電磁 ピックアップセンサ 15R, 15Lからのモータ回転数 coR, co L (検出値）を入力し、その 入力値に対するモータ最大トルク Trmax ( ω R) , Trmax ( ω L)を図 10の線図に参 照して算出する。そして、これらモータ最大トルク Trmax ( ω R) , Trmax ( ω L)を基 に、モータ目標馬力 Mrを用いた比例計算によりモータ目標トルク (最大値)を算出し 、それにアクセル比率 Rを乗じてモータ目標トルク TrR, TrLを得る（ブロック 230, 23 2)。
[0047] これらモータ目標トルク TrR, TrLは電動モータ 12R, 12Lの指令馬力としてインバ ータ制御装置 7内のモータ制御演算部 72R, 72Lに与えられ、モータ目標トルク TrR , TrLに応じてインバータ 73R, 73Lを制御し、各電動モータ 12R, 12Lのトルク制御 がなされる。この動作説明では、前進走行であるため図 5の pc以上のアクセル量であ れば R= lとなり、モータ目標トルクは最大値が出力される。
[0048] 2.後進走行
ダンプトラックを後進させる場合は、後進走行を指示するポジションにシフトレバー 1 6を合わせてアクセルペダル 1を踏み込む。この場合、シフトレバー 16からのシフトレ バー信号が FZR=0となるため、ブロック 204でブロック 208の処理機能が選択され 、ブロック 208では、電動モータ 12R, 12Lのアクセル比率 R=R1 XK3が計算され る。それ以外の動作は前進走行時と同様である力 後進時にはアクセル比率 Rが 1よ り小さな係数 K3を乗じて算出されるため、最終的に電動モータ 12R, 12Lに出力さ れる目標トルク TrR, TrLは同じアクセル量であっても前進時の K3倍に抑えられる。
[0049] 次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
上記のような電気駆動のダンプトラックにお 、ては、上記したように全体制御装置 3 によって、走行用電動モータへの給電用の交流発電機 5を除くその他の原動機負荷 18の駆動用の馬力を損失馬力 g (Ne)として確保しておき、原動機 4が出し得る最大 の出力馬力 f (Ne)から損失馬力 g (Ne)を差し引 、た値 Mrを走行用の電動モータ 1 2R, 12Lに割り当て可能な最大馬力として見積もつている。このとき、本実施の形態 では、気温や気圧等の作業環境下の環境状態量の変化に伴う損失馬力 g (Ne)とし て確保すべき動力の変動を考慮して、原動機 4が出し得る最大の出力馬力 f (Ne)か ら減算する前にその他の原動機負荷 18の駆動用の損失馬力 g (Ne)を作動油温度 Toilや周囲の大気圧 Patmに応じた補正係数 Kpを用いて補正するようになって ヽる
[0050] これにより、作業環境下の状態環境量の変化に応じて損失馬力 g (Ne)の見積もり が適正化されるので、損失馬力 g (Ne)の割り当ての過不足を抑制することができ、ェ ンジンストールを起こさない範囲で走行側に供給する最大馬力 Mrを極力大きく見積 もることができる。よって、周囲の大気温度等に代表される作業環境の変化に応じて 走行用の馬力とそれ以外の損失馬力との配分を適正化することができ、稼動状態や 稼動場所に依存せず良好なモータ駆動を可能とし、電気駆動ダンプトラックを安定し て動作させることができる。
[0051] また、従来の電気駆動ダンプトラックでは、例えば大気温度が極端に低 、場所等で 走行すると、原動機から取り出せる馬力が大きく変るためエンジンストールを避けるた め走行用の電動モータの駆動に割り当てられる馬力が原動機の出力に対してかなり 低い割合に設定される傾向にあり、場所によっては必要以上に走行馬力が制限され てしまう傾向にあった。これに対しても、本実施の形態では、大気温度が変動しても、 それに応じて変動した作動油温度が環境状態量としてモータ目標トルクの算出に用 いられるので、走行馬力が必要以上に制限されることもない。
[0052] 本実施の形態のその他の効果を説明する。
仮にアクセルペダル 1の操作量 pから直接モータ目標トルクを算出する場合、ァクセ ルペダル 1の操作量が小さいとき、原動機 4の目標回転数、電動モータ 12R, 12Lに かかる馬力、トルクの全てが小さくなつてしまう。そのため、電動モータ 12R, 12Lに かける馬力はさほど要らないもののトルクは十分に得たい場面、例えば登り坂での走 行開始時等では、アクセルペダル 1を少し踏み込んだだけではトルクが足りな 、ため 大きく踏み込む必要があるが、運転者が戸惑って動作が遅れた場合にはダンプトラッ クが自重で後進してしまう恐れもある。
[0053] それに対し、本実施の形態では、電動モータ 12R, 12Lの指令値を算出する際、ま ずモータ目標馬力 Mrを求め（図 2のブロック 210〜216)、このモータ目標馬力 Mrを 基にその時点のモータ回転数 coR, co L等を用いて最終的な目標トルク TrR, TrLを 算出する（図 2のブロック 230, 232)。これによりモータ回転数が低い場合には、ァク セルペダル 1の操作量が小さく電動モータ 12R, 12Lにかける馬力が小さ 、場合でも 、最終的な指令値であるモータ目標トルク TrR, TrLを大きくすることができ、登坂時 に自重に引っ張られて降坂してしまう等といった不具合を改善することができる。また アクセルペダル 1の操作量 pとモータ出力馬力 TrR, TrLとの関係が一致するように（ 同じ傾向に）なるので良好な操作感覚が得られる。
[0054] このように本実施の形態では、アクセルペダル 1の操作量が小さぐ電動モータ 12R , 12Lにかかる馬力は小さいものの走行速度が遅くモータ回転数が小さい場合、電 動モータ 12R, 12Lにかけるトルクを極力大きくすることができ、安全性とともに操作 感を向上させることができる。
[0055] また、従来の電気駆動ダンプトラックでは、インバータ制御の容易化のため、ァクセ ルペダルが操作されると原動機を最大速度として走行用電動モータにかける馬力を アクセル操作量に応じて制御することが多力つた。そのため、アクセル操作量が小さ い場合には低速で走行するので原動機の出力は小さくて良いのに燃料を無駄に消 費することになつていた。本実施の形態では、上記のようにアクセル操作量に応じて 原動機と電動モータの出力を同時に制御するので、そのような不具合を解決しエネ ルギ一の無駄を低減することもできる。
[0056] また、本実施の形態では、図 2のブロック 200, 202〖こおいて、アクセルペダル 1の 操作量 Pから直接原動機 4の目標回転数 Nrを求めるのではなぐ最初に、関数 Fr (p )により原動機 4の目標馬力 Frを計算し (ブロック 200)、この目標馬力 Frを用いて図 7に示した f (Ne)の逆関数である図 6の関数 Nr (Fr)により目標回転数 Nrを計算する (ブロック 202)。これにより原動機 4の馬力特性の非線形性を補正することができる。
[0057] 続、て本発明の電気駆動ダンプトラックの駆動システムの他の実施の形態を説明 する。
前の実施の形態ではアクセル操作量 pを基にエンジン目標馬力 Fr、さらにはェンジ ン目標回転数を求めてエンジン制御をした後、エンジン 4の実回転数 Neを基にモー タ目標馬力 Mrを算出する際に環境状態量に応じた補正係数 Kpを用いたが、本実 施の形態は予めエンジン制御の段階で環境状態量に応じてエンジン目標回転数 Nr を算出する。ダンプトラックのハード構成は前の実施の形態と同様であり、以下に本 実施の形態における全体制御装置 3及びインバータ制御装置 7による処理内容につ いて説明する。
[0058] 図 11はその処理手順を示す機能ブロック図、図 12はその処理手順を示すフロー チャートである。図 11にお 、て先の図 2と同様の部分又は同様の役割を果たす部分 には同符号を付し説明を省略する。
まず手順 201, 202は、図 3の手順 101, 102と同様である。全体制御装置 3は、ァ クセル操作量 Pに応じた原動機目標馬力 Frを算出し、これを基準目標馬力 (第 1ェン ジン目標馬力）とする（図 11のブロック 200)。
[0059] 手順 203に手順を移すと、全体制御装置 3は、原動機 4の実際の回転数 Neを読み 込み、さらに手順 204でその他の原動機負荷 18の損失馬力 g (Ne) (先の図 7参照） を算出する。この損失馬力 g (Ne)の算出結果はブロック 212の処理にも利用される。
[0060] 手順 205, 206では、全体制御装置 3は補正係数 K， (Toil)を求める。
手順 205では、温度計 20の検出信号 S1から作動油温度 Toilを算出し、続く手順 2
06では、図 13に示す作動油温度対補正係数のメモリマップを参照し、算出した作動 油温度 Toilに応じた補正係数 K， (Toil)を求める。
[0061] 本実施の形態にぉ 、て、補正係数 K' (Toil)は、作動油温度 Toilが予め定められ た標準温度の範囲（下限値 T4〜上限値 T5)にあるとき一定値（ = 1. 0)である。また 、作動油温度 Toilが標準温度の下限値 T4力もそれより低い設定温度 T3にあるとき、 補正係数 K' (Toil)は油温低下に伴って 1. 0から Ka' ( > 1. 0)まで上昇し、設定温 度 T3以下では Ka'の一定値に設定されている。反対に、作動油温度 Toilが標準温 度の上限値 T5からそれより高い設定温度 T6にあるとき、補正係数 K' (Toil)は油温 上昇に伴って 1. 0力ら Kb， « 1. 0)まで低下し、設定温度 T6以上では Kb，の一定 値に設定されている。但し、この補正係数 K' (Toil)の設定は、この図 13の態様に限 られるものではなく適宜設定変更可能なものである。
[0062] 手順 207に手順を移すと、全体制御装置 3は、
Fc = g (Ne) X { l -K' (Toil) }
と表される式により、補正係数 K' (Toil)を用いて先に求めた損失馬力 g (Ne)を補正 して補正馬力 Fcを算出する。
[0063] 続く手順 208では、全体制御装置 3は、次式のように補正馬力 Fcを先に求めた原 動機の基準目標馬力 Frに付加し、第 2エンジン目標馬力 Fr'を算出する（図 11のブ ロック 240)。
Fr =Fr+Fc
この第 2エンジン目標馬力 Fr，は、エンジン 4の目標回転数を算出するにあたって、 環境状態量 (本例では作動油温度 Toil)に応じて変動する損失馬力 g (Ne)の要求 量を事前に見込み、損失馬力 g (Ne)の要求量の変動に応じてエンジン回転数が指 令されるようにするためのものである。
[0064] 手順 209では、図 3の手順 108と同様、全体制御装置 3は、目標馬力対目標回転 数のデータマップ (先の図 6参照）を参照し、第 2目標馬力 Fr 'に対応する原動機 4の 基準目標回転数 (第 1目標回転数) Nr'を算出する（図 11のブロック 242)。
[0065] 手順 210では、手順 209で算出した基準目標回転数 Nr'が原動機 4の最小回転数 Nrminと最大回転数 Nrmaxの間の値であるかどうかをみて、その範囲を超えるもの であるときは最小回転数 Nrmin又は最大回転数 Nrmaxで制限をかけ、この処理を 実行した上で算出された回転数をエンジン 4の電子ガバナ 4aに出力する目標回転 数（第 2目標回転数) Nrとする（図 11のブロック 244, 246)。
[0066] 図 14は第 1目標回転数対第 2目標回転数の関係線である。
図 14に示したように、第 1目標回転数 Nr，がエンジンの最小回転数 Nrmin (例えば 750rpm)から最高回転数 Nrmax (例えば 2000rpm)の間の値であるとき、第 1目標 回転数 Nr'がそのまま第 2目標回転数 Nrになる。しかし、第 1目標回転数 Nr，が最大 回転数 Nrmaxを上回ると、全体制御装置 3は、第 1目標回転数 Nr'と最大回転数 Nr maxの小さな方をとり、最大回転数 Nrmaxを第 2目標回転数 Nrとする（図 11のブロ ック 244)。一方、第 1目標回転数 Nr'が最小回転数 Nrminを下回ると、全体制御装 置 3は、第 1目標回転数 Nr'と最小回転数 Nrminの大きな方をとり、最小回転数 Nr minを第 2目標回転数 Nrとする（図 11のブロック 246)。このようにして得られた目標 回転数 Nrは原動機 4のガバナ 4aに出力され、それに従って燃料噴射量が制御され る結果、エンジン回転数が目標回転数 Nrに近付くように制御される。
[0067] また全体制御装置 3は、手順 211に手順を移し、関数 f (Ne)で定義される回転数 対原動機最大出力馬力のデータマップ (先の図 7参照）を基に、手順 203で読み込 んだエンジン実回転数 Neに対応する原動機 4の最大出力馬力 f (Ne)を算出する（ 図 2のブロック 210)。
[0068] 続く手順 212では、全体制御装置 3は、手順 211で計算した原動機最大出力馬力 f
(Ne)とその他の原動機負荷 18に対して割り当てた損失馬力 g (Ne)力も電動モータ 1台あたりのモータ目標馬力 Mrを、
Mr = { f (Ne) g (Ne) }/2
と表される式により求める（図 2のブロック 214, 216)。
[0069] 以降の手順 213〜217は、インバータ制御装置 7によるモータ目標トルク TrR, TrL の算出及び電動モータ 12R, 12Lの制御に関する処理である力 これらは図 3の手 順 115〜119と同様であるため説明を省略する。全体制御装置 3及びインバータ制 御装置 7は、以上の手順 201〜217を繰り返し行うことによりダンプの走行制御を行う
[0070] 本実施の形態においては、以上の制御手順を繰り返し行うことにより、原動機最大 出力馬力 f (Ne)の算出に環境状態量 (Toil)が考慮した補正馬力 Fcが事前に付カロ されている。例えば作動油温度が低下して作動油の粘性が上がると油圧機器駆動用 の油圧ポンプの駆動に要する馬力は大きくなるので、走行用に電動モータ 12R, 12 Lに割り振ることができる馬力 Mrは小さくなる答である。本実施の形態では、例えば 作動油温度が標準温度範囲よりも低い場合 (Toil<T4)、補正係数 K1 ' > 1となるた め負の補正馬力 Fcが付加されて第 1目標馬力 Frは減じられる方向に補正され、その 結果エンジン目標回転数 Nrが小さくなり実際のエンジン回転数 Neも低下する。その 結果、図 7の線図からも分力るように手順 212で算出される電動モータ 12R, 12L駆 動用のモータ目標馬力 Mrは減じられる。
[0071] 反対に、作動油温度が高く走行用に電動モータ 12R, 12Lの目標馬力 Mrを大きく したいとき、例えば作動油温度が標準温度範囲よりも高ければ (Toil<T5)、補正係 数 K1 'く 1となるため正の補正馬力 Fcが付加されて第 1目標馬力 Frは増大される方 向に補正され、その結果エンジン目標回転数 Nrが大きくなり実際のエンジン回転数 Neも上昇する。その結果、手順 212で算出される電動モータ 12R, 12L駆動用のモ ータ目標馬力 Mrは増大する。
[0072] 本実施の形態のように、電動モータ 12R, 12Lを制御するための指令値を算出する 段階でなぐエンジン 4を制御するための指令値を算出する段階で環境状態量に起 因するその他の原動機負荷 18の消費馬力を考慮するようにしても、図 3等で既に説 明した前の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[0073] なお、本実施の形態ではシフトレバー 16のポジションとは無関係に（つまり前進時と 後進時の区別なく）モータ目標トルク TrR, TrLを求める構成とした力 図 3等で説明 した前の実施の形態のように前進時と後進時とでモータ目標トルク TrR, TrLの求め 方を代えても良い。反対に、前の実施の形態で本実施の形態のようにシフトレバー 1 6のポジションとは無関係にモータ目標トルク TrR, TrLを求めるようにしても良い。
[0074] 以上にぉ 、て、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明の技術的思想を逸 脱しない範囲内で様々に設計変更可能である。以下にその代表例を説明する。
1.以上の実施の形態では、作動油温度 Toilを用いて補正係数を求めたが、作動 油温度 Toilは作業環境下の大気温度に影響されるので大気温度を検出して図 8に 示したようなメモリマップを予め用意してぉ 、て補正係数を求めるようにしても良 、。
[0075] 2.また図 3等で説明した最初の実施の形態では、大気圧 Patmを検出して補正係 数を求めたが、ダンプトラックが稼働する場所は通常は事前に判明しているので、稼 動場所の高度に応じて第 2補正係数 K2を一定値で置き換えれば図 9に示したメモリ マップや気圧計 21がなくても図 3の制御手順を実行することが可能である。また、高 度に応じた補正係数を制御に利用する場合、高度計や GPS装置等を設け、それら 力 の入力信号を基に事前に用意した高度対補正係数のメモリマップを参照して補 正係数を算出するようにすることも考えられる。
[0076] 例えば高地で稼動する場合には、燃料の燃焼用空気が減少することから原動機の 出力が低下するので、従来は高地で稼働するたびに電動モータにかける出力を低く 調整する必要があった。それに対しても、本例では、高度 (又は空気密度)を環境状 態量として制御に取り入れることにより、高度や空気密度に応じて自動的に走行用馬 力の割当が調整されるので、先のような調整の手間も省くことができる。
[0077] 3.また、最初の実施の形態では、手順 118にてアクセル操作量 pに応じたモータ 目標トルク TrR, TrLが得られるようになつている。その際、図 5に示したようにァクセ ル比率 R1がアクセル操作量 pに応じて滑らかに増加するように設定されており、その 結果、手順 118でもアクセル操作量 pに応じてモータ目標トルク TrR, TrLが滑らかに 立ち上がるように設定されている。しかしこれに限られるものではなぐ図 15に示した 関数 Rl ' (p)のように、図 5の A点に相当する D点（アクセル比率が生じる点）におけ るアクセル比率の初期値として Rd' ( >0)を与えておき、アクセル操作量 pが小さいと きでもある程度のアクセル比率が確保されるように設定しておけば、オペレータがァク セルペダル 1を少しだけ踏み込んだ場合にモータ目標トルク TrR, TrLが大きくなる ので実際にダンプトラックが走行し始めるまでの時間遅れを短縮することができる。
[0078] 4.また、ブロック 210, 212で、最大出力馬力及び損失馬力をそれぞれ原動機 4の 実回転数 Neの関数 f (Ne)及び g (Ne)とし、原動機 4の実回転数 Neから最大出力馬 力及び損失馬力を求めたが、通常はアクセルペダルを急激に操作しないので、概ね Ne = Nrであると考えることができる。したがって、最大出力馬力及び損失馬力をそ れぞれ原動機 4の目標回転数 Nrの関数 f (Nr)及び g (Nr)とし、原動機 4の目標回転 数 Nr力 最大出力馬力及び損失馬力を求めてもよい。
[0079] 5.ブロック 216では、走行用に消費して良い合計の馬力を等分して左右の電動モ ータ 12R, 12Lに対して同じモータ目標馬力 Mrを見積もり、実際のモータ回転数 ω R, co Lによって左右の電動モータ 12R, 12Lの目標トルク TrR, TrLがそれぞれ算 出されるようにした力 モータ回転数 coR, co Lの割合で左右の電動モータ 12R, 12 Lに対する目標馬力 Mrを割り当てておくようにしても良い。
[0080] 6.図 3や図 13の制御手順を全体制御装置 3とインバータ制御装置 7の 2つの制御 装置で分担する場合を例に挙げて説明したが、 1つの制御装置で全ての手順を処理 するように構成しても良 、し、 3つ以上の制御装置で分担するようにしても良 、。
[0081] 7.その他、電動モータ 12R, 12Lは誘導モータとした力 同期モータであってもよ い。エンジン 4に接続する発電機として、交流発電機 5に代えて直流発電機を用いる ことも考えられる。モータ目標トルク TrR, TrLを算出するのに、電磁ピックアップセン サ 15R, 15Lによる電動モータ 12R, 12Lの回転数 coR, co Lを用いたが、タイヤ 14 R, 14Lの回転軸の回転数等を用いても良い。また、本発明のように環境状態量に応 じてその他の原動機負荷 18を駆動するための見込み馬力を変化させる限りにおい ては、エンジンの燃料噴射量を制御するガバナとして電子ガバナ 4aの代わりに機械 式のガバナを採用することもできる。これらの場合も同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 電気エネルギーを利用して走行する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにお ヽ て、
原動機 (4)と、
この原動機により駆動される発電機 (5)と、
この発電機力 の供給電力により駆動する走行用の電動モータ（12L,12R)と、 前記発電機に接続され前記電動モータを制御するためのインバータ（73LJ3R)と、 前記原動機により駆動される前記発電機を除くその他の原動機負荷 (18)と、 周囲の作業環境に応じて変動する環境状態量を測定する測定手段 (20,21)と、 予め与えられた環境状態量と補正係数との相関関係に基づき、前記測定手段で検 出された環境状態量に応じた補正係数 (Kp)を算出する補正係数算出手段 (3)と、 前記原動機の目標回転数又は実際の回転数を基に、前記原動機が出し得る最大 出力馬力 ( Ne))及び前記その他の原動機負荷の駆動用馬力 (g(Ne))を算出する馬 力計算手段 (3)と、
前記補正係数算出手段により算出された補正係数を用いて前記その他の原動機 負荷の駆動用馬力を補正し、補正後の前記その他の原動機負荷の駆動用馬力を前 記原動機が出し得る最大出力馬力から差し引いて前記走行用の電動モータで使用 可能な最大馬力（Mr)を求める最大馬力計算手段 (3)と、
この最大馬力計算手段で算出された前記走行用の電動モータで使用可能な最大 馬力を基に前記走行用の電動モータの目標トルク (TrL,TrR)を求め、算出した目標 トルクを基に前記インバータを制御するインバータ制御手段（7)と
を備えたことを特徴とする馬区動システム。
[2] 電気エネルギーを利用して走行する電気駆動ダンプトラックの駆動システムにお!/ヽ て、
原動機と、 (4)
この原動機により駆動される発電機 (5)と、
この発電機力 の供給電力により駆動する走行用の電動モータ（12L,12R)と、 前記発電機に接続され前記電動モータを制御するためのインバータ（73LJ3R)と、 前記原動機により駆動される前記発電機を除くその他の原動機負荷 (18)と、 周囲の作業環境に応じて変動する環境状態量を測定する測定手段 (20,21)と、 予め与えられた環境状態量と補正係数との相関関係に基づき、前記測定手段で検 出された環境状態量に応じた補正係数 (K'(Toil))を算出する補正係数算出手段 (3) と、
この補正係数算出手段により算出された補正係数と前記その他の原動機負荷の駆 動用馬力 (gr(Ne))とを基に補正馬力 (FC)を算出する補正馬力計算手段 (3)と、 アクセルペダル操作量 (P)に応じた前記原動機の基準目標馬力（Fr)を算出する基 準目標馬力計算手段 (3)と、
この基準目標馬力計算手段により算出された基準目標馬力に前記補正馬力を付 加し、前記原動機の目標馬力 (Fr')を算出する目標馬力計算手段 (3)と、
この目標馬力計算手段により算出された目標馬力を基に前記原動機の目標回転 数 (Nr')を算出する原動機目標回転数計算手段 (3)と、
この原動機目標回転数計算手段により算出された目標回転数に実際の回転数 (Ne
)が近付くように前記原動機の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段 (4a)と、 前記原動機の目標回転数又は実際の回転数を基に、前記原動機が出し得る最大 出力馬力 (fr)及び前記その他の原動機負荷の駆動用馬力 (gr)を算出する馬力計算 手段 (3)と、
前記その他の原動機負荷の駆動用馬力を前記原動機が出し得る最大出力馬力か ら差し引いて前記走行用の電動モータで使用可能な最大馬力（Mr)を求める最大馬 力計算手段 (3)と、
この最大馬力計算手段で算出された前記走行用の電動モータで使用可能な最大 馬力を基に前記走行用の電動モータの目標トルク (TrL,TrR)を求め、算出した目標 トルクを基に前記インバータを制御するインバータ制御手段（7)と
を備えたことを特徴とする馬区動システム。
請求項 1又は 2の電気駆動ダンプトラックの駆動システムにお 、て、前記環境状態 量は前記その他の原動機負荷で使用する作動油の温度 (Toil)を含み、前記測定手 段は前記作動油の温度を検出する温度計 (20)を含むことを特徴とする駆動システム 請求項 1〜3の 、ずれかの電気駆動ダンプトラックの駆動システムにお 、て、前記 環境状態量は周囲の大気圧 (Patm)を含み、前記測定手段は大気圧を検出する気 圧計 (21)を含むことを特徴とする駆動システム。
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