WO2016024640A1 - 作業車両及びその制御方法 - Google Patents

作業車両及びその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2016024640A1
WO2016024640A1 PCT/JP2015/074848 JP2015074848W WO2016024640A1 WO 2016024640 A1 WO2016024640 A1 WO 2016024640A1 JP 2015074848 W JP2015074848 W JP 2015074848W WO 2016024640 A1 WO2016024640 A1 WO 2016024640A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
output
electric actuator
torque
work vehicle
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074848
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光彦 竃門
伸也 有松
智貴 今井
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Priority to DE112015000143.3T priority Critical patent/DE112015000143T5/de
Priority to KR1020157036099A priority patent/KR101705744B1/ko
Priority to PCT/JP2015/074848 priority patent/WO2016024640A1/ja
Priority to JP2016535186A priority patent/JP6062116B2/ja
Priority to CN201580001066.5A priority patent/CN105517870A/zh
Priority to US14/909,834 priority patent/US20170058490A1/en
Publication of WO2016024640A1 publication Critical patent/WO2016024640A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/30Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of auxiliary equipment, e.g. air-conditioning compressors or oil pumps
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0858Arrangement of component parts installed on superstructures not otherwise provided for, e.g. electric components, fenders, air-conditioning units
    • E02F9/0866Engine compartment, e.g. heat exchangers, exhaust filters, cooling devices, silencers, mufflers, position of hydraulic pumps in the engine compartment
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0858Arrangement of component parts installed on superstructures not otherwise provided for, e.g. electric components, fenders, air-conditioning units
    • E02F9/0883Tanks, e.g. oil tank, urea tank, fuel tank
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2058Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062Control of propulsion units
    • E02F9/2075Control of propulsion units of the hybrid type
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/17Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638Engine speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08Electric propulsion units
    • B60W2510/081Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0616Position of fuel or air injector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F01N2610/142Controlling the filling of the tank
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1814Tank level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle and a control method thereof.
  • Some work vehicles include an engine, a hydraulic pump driven by the engine, and a hydraulic actuator driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump.
  • the hydraulic actuator is a hydraulic cylinder, for example, and drives a working machine having a boom, an arm, and the like.
  • the hydraulic pump is controlled so that the absorption torque of the hydraulic pump does not exceed the output torque of the engine.
  • some work vehicles include an exhaust treatment device that purifies engine exhaust using a reducing agent.
  • the reducing agent is stored in the reducing agent tank.
  • the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank decreases, there is a possibility that the exhaust treatment may not be performed appropriately. Therefore, for example, in the work vehicle of Patent Document 1, when the amount of reducing agent stored is less than a predetermined amount, control is performed to reduce the output of the engine and the absorption torque of the hydraulic pump. This can prompt the operator to supply the reducing agent.
  • a hybrid work vehicle includes a generator motor driven by an engine and an electric actuator driven by electric power generated by the generator motor together with a hydraulic pump and a hydraulic actuator.
  • a hybrid hydraulic excavator includes a hydraulic cylinder for driving a work machine and an electric motor for turning a turning body.
  • a work vehicle includes an engine, a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a generator motor, an electric actuator, an exhaust treatment device, a reducing agent tank, a storage amount detection unit, and an engine control unit. And an actuator control unit.
  • the hydraulic pump is driven by the engine.
  • the hydraulic actuator is driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump.
  • the generator motor is driven by the engine.
  • the electric actuator is driven by electric power generated by the generator motor.
  • the exhaust treatment device purifies the exhaust of the engine.
  • the reducing agent tank stores the reducing agent supplied to the exhaust treatment device.
  • the storage amount detection unit detects the storage amount of the reducing agent in the reducing agent tank.
  • the engine control unit performs output restriction control for reducing the output of the engine when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value.
  • the electric actuator control unit limits the output of the electric actuator during the execution of the output restriction control.
  • the output of the engine is reduced and the output of the electric actuator is limited. Therefore, compared with the case where the output of an electric actuator is not restrict
  • the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be efficiently ensured.
  • the work vehicle may further include an output calculation unit, an absorption torque determination unit, and a pump control unit.
  • the output calculation unit may calculate the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value.
  • the absorption torque determination unit may determine the absorption torque of the hydraulic pump based on the reduced engine output and the generator motor output necessary for driving the electric actuator.
  • the pump control unit may control the hydraulic pump with the determined absorption torque.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the reduced engine output and the generator motor output necessary for driving the electric actuator.
  • the output torque of the hydraulic pump necessary for driving the hydraulic actuator varies greatly depending on the load applied to the work implement. Therefore, it is not easy to accurately estimate the torque to be distributed to the hydraulic pump in the output restriction control.
  • the output of the generator motor required for driving the electric actuator can be estimated with higher accuracy than the output torque of the hydraulic pump required for driving the hydraulic actuator. Therefore, first, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator is calculated, and the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the calculation result. The output and the absorption torque of the hydraulic pump can be determined. As a result, in the hybrid work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be ensured as efficiently as possible.
  • the electric actuator control unit may stop the electric actuator when the storage amount is less than or equal to the second threshold value that is less than the first threshold value. In this case, the operator can be urged to supply the reducing agent.
  • the work vehicle may further include a power control device that is electrically connected to the generator motor and the electric actuator.
  • the electric actuator control unit may stop the power control device. In this case, the operator can be urged to supply the reducing agent.
  • the system stop condition may include that the operating speed of the electric actuator has decreased to a predetermined speed.
  • the electric power control apparatus can be stopped while the electric actuator is stopped or almost stopped. Thereby, it can avoid that a power control apparatus stops during operation
  • the system stop condition may further include that the torque command value to the generator motor is zero. In this case, it is possible to avoid stopping the power control device during power generation by the generator motor. Thereby, it is possible to prevent the power control device from being damaged by the power generated by the generator motor after the power control device is stopped.
  • the electric actuator control unit may set the torque command value of the electric actuator to zero. Thereby, the electric actuator can be stopped.
  • the engine control unit may control the output of the engine with the first engine torque curve at the normal time when the storage amount is larger than the first threshold value.
  • the engine control unit may control the output of the engine with a second engine torque curve that defines an engine output lower than the first engine torque curve. In this case, the engine output can be reduced in the output restriction control by changing the engine torque curve.
  • the electric actuator control unit may reduce the upper limit of the output torque of the electric actuator in the output restriction control. Thereby, the output of the electric actuator can be reduced in the output restriction control.
  • the work vehicle may further include a traveling body and a revolving body supported so as to be turnable with respect to the traveling body.
  • the electric actuator may be an electric motor that turns the turning body. In this case, the fluctuation of the load applied to the electric motor is small compared to the load applied to the hydraulic actuator. Therefore, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator can be accurately calculated.
  • the work vehicle control method includes the following steps.
  • the first step the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank is detected.
  • output restriction control is performed to output a signal for reducing the output of the engine when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value.
  • a signal for limiting the output of the electric actuator is output during the output limit control.
  • the output of the engine is reduced and the output of the electric actuator is limited. Therefore, compared with the case where the output of an electric actuator is not restrict
  • the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be efficiently ensured.
  • the work vehicle control method may further include the following steps.
  • the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator is calculated.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the reduced engine output and the generator motor output required for driving the electric actuator.
  • a command signal indicating the determined absorption torque of the hydraulic pump is output.
  • the generator motor output necessary for driving the electric actuator is first calculated, and the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the calculation result, thereby efficiently generating the generator motor necessary for driving the electric actuator. And the absorption torque of the hydraulic pump can be determined.
  • the work vehicle control method may further include the following steps.
  • a stop command is output to the electric actuator when the storage amount is equal to or smaller than a second threshold value that is smaller than the first threshold value.
  • the eighth step after the stop command is output, when the operating speed of the electric actuator decreases to a predetermined speed and the torque command value to the generator motor is 0, the stop signal of the power control device is output.
  • the present invention in a hybrid type work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operation of both the hydraulic equipment and the electric equipment is ensured as efficiently as possible while reducing the output of the engine. can do.
  • FIG. 1 is a perspective view of a work vehicle according to an embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the electric equipment system and hydraulic equipment system of a working vehicle. It is a mimetic diagram showing composition of an exhaust treatment system of a work vehicle. It is a schematic diagram which shows the structure of the control system of a work vehicle. It is a figure which shows an example of an engine torque curve. It is a figure which shows an example of the pump absorption torque line at the time of compound operation. It is a flowchart which shows the process in output restriction control. It is a figure which shows an example of the derate engine torque curve in output restriction control. It is a figure which shows distribution of the engine output torque which concerns on embodiment and a comparative example.
  • FIG. 1 is a perspective view of a work vehicle 100 according to the embodiment.
  • the work vehicle 100 is a hydraulic excavator.
  • the work vehicle 100 includes a vehicle body 1 and a work implement 4.
  • the vehicle body 1 has a traveling body 2 and a revolving body 3.
  • the traveling body 2 includes a pair of traveling devices 2a and 2b.
  • Each traveling device 2a, 2b has crawler belts 2d, 2e.
  • Traveling devices 2a and 2b drive work vehicle 100 by driving crawler belts 2d and 2e.
  • the turning body 3 is placed on the traveling body 2.
  • the swivel body 3 is provided so as to be turnable with respect to the traveling body 2.
  • the turning body 3 turns when a turning motor 32 (see FIG. 2) described later is driven.
  • the revolving unit 3 is provided with a cab 5.
  • the swivel body 3 has an engine room 20.
  • the engine compartment 20 is disposed behind the cab 5.
  • the engine chamber 20 houses devices such as an engine 21 and a hydraulic pump 25 described later.
  • the work machine 4 is attached to the revolving unit 3.
  • the work machine 4 includes a boom 7, an arm 8, a work attachment 9, a boom cylinder 10, an arm cylinder 11, and an attachment cylinder 12.
  • a base end portion of the boom 7 is operably connected to the swing body 3.
  • the distal end portion of the boom 7 is operably connected to the proximal end portion of the arm 8.
  • the distal end portion of the arm 8 is operably connected to the work attachment 9.
  • the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the attachment cylinder 12 are hydraulic actuators that are driven by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump 25 described later.
  • the boom cylinder 10 operates the boom 7.
  • the arm cylinder 11 operates the arm 8.
  • the attachment cylinder 12 operates the work attachment 9.
  • the work machine 4 is driven by driving these cylinders 10-12.
  • the work attachment 9 is a bucket, but may be another attachment such as a crusher or a breaker.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the electric equipment system and the hydraulic equipment system of the work vehicle 100.
  • the engine 21 is, for example, a diesel engine.
  • the output horsepower of the engine 21 is controlled by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder of the engine 21. This adjustment is performed by the electronic governor 23 attached to the fuel injection pump 22 of the engine 21 being controlled by a command signal from the controller 60.
  • the governor 23 an all-speed control type governor is generally used, and the engine rotation speed and the fuel injection amount are adjusted according to the load so that the engine rotation speed becomes a target rotation speed described later. That is, the governor 23 increases or decreases the fuel injection amount so that the deviation between the target rotation speed and the actual engine rotation speed is eliminated.
  • the actual rotational speed of the engine 21 is detected by the engine rotational speed detector 24.
  • the engine speed detected by the engine speed detector 24 is input to the controller 60 as a detection signal.
  • the output of the engine 21 is distributed to the hydraulic equipment system and the electrical equipment system, and drives those equipment.
  • the hydraulic equipment system will be described below.
  • the work vehicle 100 has a hydraulic pump 25.
  • the hydraulic pump 25 is connected to the output shaft of the engine 21.
  • the hydraulic pump 25 is driven by the rotation of the output shaft of the engine 21.
  • the hydraulic pump 25 is a variable displacement hydraulic pump.
  • the hydraulic pump 25 has a swash plate 26, and the displacement of the hydraulic pump 25 changes as the tilt angle of the swash plate 26 changes.
  • the pump control valve 27 operates in response to a command signal input from the controller 60 and controls the hydraulic pump 25 via a servo piston.
  • the pump control valve 27 has a pump absorption torque corresponding to the command value (command current value) of the command signal input from the controller 60 to the pump control valve 27, as the product of the discharge pressure of the hydraulic pump 25 and the capacity of the hydraulic pump 25.
  • the tilt angle of the swash plate 26 is controlled so as not to exceed.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 25 is supplied to the hydraulic actuator 10-14 via the operation valve 28. Specifically, the hydraulic oil is supplied to the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, the attachment cylinder 12, the right traveling motor 13, and the left traveling motor 14. By driving the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the attachment cylinder 12, the boom 7, the arm 8, and the work attachment 9 are operated. Further, when the right traveling motor 13 and the left traveling motor 14 are driven, the traveling devices 2a and 2b are operated, and the vehicle travels.
  • the discharge pressure of the hydraulic pump 25 is detected by the discharge pressure detection unit 29.
  • the discharge pressure of the hydraulic pump 25 detected by the discharge pressure detection unit 29 is input to the controller 60 as a detection signal.
  • the operation valve 28 is a flow direction control valve having a plurality of control valves corresponding to the respective hydraulic actuators 10-14.
  • the operation valve 28 controls the flow rate of hydraulic oil supplied to each of the hydraulic actuators 10-14.
  • the work vehicle 100 includes a generator motor 31, a turning motor 32, a power storage device 33, and a power control device 34.
  • the generator motor 31 is connected to the output shaft of the engine 21.
  • the generator motor 31 performs a power generation action and an electric action depending on the situation.
  • the electric power is accumulated in the power storage device 33 by the generator motor 31 performing a power generation action.
  • the power storage device 33 is, for example, a capacitor. However, the power storage device 33 is not limited to a capacitor, and may be another type of power storage device.
  • the power storage device 33 supplies power to the turning motor 32. When the generator motor 31 performs an electric action, the power storage device 33 supplies power to the generator motor 31.
  • the generator motor 31 performs an electric operation when the output of the engine 21 is insufficient.
  • the generator motor 31 is driven by power supplied from the power storage device 33, thereby assisting the engine 21.
  • the turning motor 32 is an electric motor that is driven by power supplied from the power storage device 33 or the generator motor 31.
  • the turning motor 32 is driven by electric power from the power storage device 33 or the generator motor 31 to turn the turning body 3 described above. Further, when the swing body 3 is decelerated, the swing motor 32 performs a regenerative operation. That is, the turning motor 32 generates power by regenerating the deceleration energy of the turning body 3 and supplies the generated power to the power storage device 33.
  • the turning motor 32 is provided with a motor rotation detector 35 that detects the rotation speed of the turning motor 32.
  • the rotation speed of the turning motor 32 detected by the motor rotation detector 35 is input to the controller 60.
  • the power control device 34 is electrically connected to the generator motor 31, the turning motor 32, and the power storage device 33.
  • the power control device 34 controls the power supplied to the generator motor 31, the turning motor 32, and the power storage device 33.
  • the power control device 34 includes a first inverter 36, a second inverter 37, and a booster 38.
  • the first inverter 36 is connected to the generator motor 31.
  • a second inverter 37 is connected to the first inverter 36, and a turning motor 32 is connected to the second inverter 37.
  • the booster 38 is connected between the first inverter 36 and the second inverter 37.
  • the booster 38 is connected to the power storage device 33 via the contactor 39.
  • the contactor 39 is normally energized by closing an electric circuit between the power storage device 33 and the booster 38 in a normal state.
  • the contactor 39 opens an electric circuit in accordance with a command from the controller 60 in an abnormal state, and puts it into a cut-off state.
  • the first inverter 36 converts AC power generated by the generator / motor 31 into DC power when the power generated by the generator / motor 31 is charged into the power storage device 33.
  • the first inverter 36 converts the DC power stored in the power storage device 33 into AC power when power is supplied from the power storage device 33 to the generator motor 31.
  • the second inverter 37 converts AC power generated by the swing motor 3229 into DC power when the electric power generated by the swing motor 32 is charged in the power storage device 33.
  • the second inverter 37 converts the DC power stored in the power storage device 33 into AC power.
  • the booster 38 is controlled by the controller 60 to control the output power from the booster 38.
  • the booster 38 boosts the voltage of power supplied from the power storage device 33 to the generator motor 31 via the first inverter 36 when the generator motor 31 is electrically operated.
  • the booster 38 boosts the voltage of the electric power supplied from the power storage device 33 to the swing motor 32 via the second inverter 37.
  • the booster 38 drops the voltage supplied to the power storage device 33 when charging the power storage device 33 with the power generated by the generator motor 31 or the swing motor 32.
  • a voltage detection unit 41 is provided between the booster 38 and the first and second inverters 36 and 37.
  • the voltage detector 41 detects the magnitude of the voltage boosted by the booster 38.
  • the voltage detected by the voltage detector 41 is input to the controller 60.
  • the second inverter 37 is provided with a current detection unit 42.
  • the current detection unit 42 detects a current input to the second inverter 37.
  • the current input to the second inverter 37 detected by the current detector 42 is input to the controller 60.
  • the power storage device 33 is provided with a storage voltage detection unit 43.
  • the stored voltage detection unit 43 detects the voltage of the power stored in the power storage device 33.
  • the voltage of the power stored in the power storage device 33 detected by the stored voltage detection unit 43 is input to the controller 60.
  • the controller 60 monitors the charge amount of the power storage device 33 from the voltage of the power stored in the power storage device 33.
  • the work vehicle 100 includes a work machine operation unit 15.
  • the work machine operation unit 15 is operated by an operator to operate the work machine 4.
  • the work machine operation unit 15 includes, for example, an operation lever.
  • the operation amount of the work machine operation unit 15 is input to the controller 60.
  • the operation amount of the work implement operation unit 15 for operating the boom 7 hereinafter referred to as “boom operation amount”
  • the operation amount of the work implement operation unit 15 for operating the arm 8 hereinafter referred to as “boom operation amount”.
  • the operation amount of the work machine operation unit 15 for operating the work attachment 9 (hereinafter referred to as “attachment operation amount”) is input to the controller 60.
  • the operation valve 28 described above is controlled in accordance with the operation amount of the work machine operation unit 15.
  • the operation valve 28 changes the opening area of the control valve corresponding to each hydraulic cylinder 10-12 of the work implement 4 according to the operation amount of the work implement operation unit 15.
  • each hydraulic cylinder 10-12 is operated at a speed corresponding to the operation amount of the work machine operation unit 15.
  • the work vehicle 100 has a travel operation unit 16.
  • the travel operation unit 16 is operated by an operator to operate the right travel motor 13 and the left travel motor 14.
  • the traveling operation unit 16 includes, for example, an operation lever or an operation pedal. Either the right traveling motor 13 or the left traveling motor 14 is driven according to the operation direction of the traveling operation unit 16.
  • the operation amount of the travel operation unit 16 is input to the controller 60.
  • an operation amount of the travel operation unit 16 for operating the right travel motor 13 hereinafter referred to as “right travel operation amount”
  • an operation amount of the travel operation unit 16 for operating the left travel motor 14. (Hereinafter referred to as “left travel operation amount”) is input to the controller 60.
  • the operation valve 28 changes the opening area of the control valve corresponding to the left and right traveling motors 13 and 14 according to the operation amount of the traveling operation unit 16. Accordingly, the left and right traveling motors 13 and 14 are operated at a speed corresponding to the operation amount of the traveling operation unit 16.
  • a pilot pressure corresponding to the operation amount of the work implement operation unit 15 and the operation amount of the travel operation unit 16 may be applied to the pilot port of the operation valve 28.
  • the opening area of each control valve of the operation valve 28 is changed according to each operation amount.
  • the operation valve 28 may be electrically controlled by the controller 60.
  • the controller 60 inputs a command signal corresponding to the operation amount of the work implement operation unit 15 and the operation amount of the travel operation unit 16 to the operation valve 28.
  • the turning operation unit 17 is operated by an operator to operate the turning motor 32.
  • the turning operation unit 17 includes, for example, an operation lever.
  • the rotation direction of the turning motor 32 is switched according to the operation direction of the turning operation unit 17.
  • the operation amount of the turning operation unit 17 is input to the controller 60.
  • the controller 60 controls the power supplied to the turning motor 32 according to the operation amount of the turning operation unit 17. Thereby, the turning body 3 turns at a speed corresponding to the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the work vehicle 100 has a display device 18.
  • the display device 18 displays information on the work vehicle 100 such as the engine rotation speed.
  • the work vehicle 100 has an input device 19.
  • the input device 19 is a device for inputting various settings of the work vehicle 100 such as a work mode setting described later.
  • the display device 18 and the input device 19 may be integrally provided by a touch panel type monitor device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an exhaust treatment system of work vehicle 100.
  • the work vehicle 100 includes a first exhaust treatment device 45 and a second exhaust treatment device 46.
  • the first exhaust treatment device 45 is, for example, a diesel particulate filter device.
  • the first exhaust treatment device 45 is connected to the engine 21 and purifies particulate matter (Particulate Matter; PM) in the exhaust.
  • the second exhaust treatment device 46 is connected to the first exhaust treatment device 45 via a mixing pipe 47.
  • the second exhaust treatment device 46 is, for example, a selective catalyst reduction device.
  • the second exhaust treatment device 46 purifies nitrogen oxide (NOx) in the exhaust with a catalyst using a reducing agent such as urea water.
  • the exhaust gas purified by the first exhaust treatment device 45 and the second exhaust treatment device 46 is discharged to the outside of the work vehicle 100 through the exhaust pipe 48 shown in FIG.
  • a reducing agent injection device 49 is attached to the mixing pipe 47.
  • the reducing agent injection device 49 injects the reducing agent into the mixing pipe 47.
  • the reducing agent injection device 49 is connected to a reducing agent pump 51 and a reducing agent tank 52 via a reducing agent hose 50.
  • the reducing agent tank 52 stores a reducing agent.
  • the reducing agent pump 51 pumps the reducing agent from the reducing agent tank 52 and sends it to the reducing agent injection device 49.
  • a storage amount detection unit 53 In the reducing agent tank 52, a storage amount detection unit 53 is provided.
  • the storage amount detection unit 53 detects the storage amount of the reducing agent in the reducing agent tank 52.
  • the storage amount detection unit 53 inputs the detected storage amount of the reducing agent to the controller 60.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the control system of work vehicle 100.
  • the controller 60 is realized by a computer having a storage unit 62 such as a RAM and a ROM, and a calculation unit 61 such as a CPU.
  • the controller 60 is programmed to control the engine 21, the hydraulic equipment system, and the electrical equipment system.
  • the controller 60 may be realized by a plurality of computers.
  • the controller 60 includes an engine control unit 63, a pump control unit 64, and an electric actuator control unit 65.
  • the engine control unit 63 controls the engine 21 based on the engine torque curves P1 and E1 shown in FIG.
  • Engine torque curves P1 and E1 represent upper limit values of torque that the engine 21 can output according to the rotational speed. That is, the engine torque curves P1 and E1 define the relationship between the engine speed and the upper limit value of the output torque of the engine 21.
  • the engine torque curves P1 and E1 are stored in the storage unit 62.
  • the engine control unit 63 determines the target rotational speed of the engine 21 from the operation amount of the work implement operation unit 15, the operation amount of the travel operation unit 16, and the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the operation amount of the work implement operation unit 15 is the sum of the above-described boom operation amount, arm operation amount, and attachment operation amount.
  • the operation amount of the travel operation unit 16 is the sum of the left travel operation amount and the right travel operation amount.
  • the engine control unit 63 determines the target rotation speed of the engine 21 according to, for example, the total of the operation amount of the work implement operation unit 15, the operation amount of the travel operation unit 16, and the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the governor 23 controls the output of the engine 21 so that the actual rotational speed of the engine 21 becomes the target rotational speed while preventing the output torque of the engine 21 from exceeding the engine torque curve.
  • P1 indicates a first engine torque curve.
  • the first engine torque curve P1 corresponds to the rating of the engine 21 or the maximum power output.
  • the first engine torque curve P1 has a maximum torque point Pt and a rated point Pp.
  • the output torque of the engine 21 becomes maximum at the maximum torque point Pt.
  • the output horsepower of the engine 21 becomes maximum at the rated point Pp.
  • the output torque of the engine 21 is increased according to the increase in the engine rotation speed. Increase.
  • the output torque of the engine 21 decreases as the engine rotation speed increases.
  • a regulation line Rm in which the output torque of the engine 21 rapidly decreases due to an increase in the engine speed is defined.
  • the regulation line Rm is a line that connects the rated point Pp and the maximum engine speed NHi in the no-load state.
  • the engine control unit 63 selects an engine torque curve according to the set work mode.
  • the work mode is set by the operator operating the input device 19.
  • the work mode includes a P mode and an E mode.
  • the P mode is a work mode in which the output torque of the engine 21 is large and the workability is excellent.
  • the first engine torque curve P1 shown in FIG. 5 is selected.
  • the E mode is a work mode in which the output torque of the engine 21 is smaller than that in the P mode and has excellent fuel efficiency.
  • the second engine torque curve E1 shown in FIG. 5 is selected. In the second engine torque curve E1, the output torque of the engine 21 is smaller than that in the first engine torque curve P1.
  • a plurality of E modes in which the output torque of the engine 21 is reduced stepwise may be selectable.
  • the pump control unit 64 controls the upper limit of the absorption torque of the hydraulic pump 25 based on the pump absorption torque line as indicated by Lp1 and Le1 in FIG.
  • Lp1 is a pump absorption torque line corresponding to the first engine torque curve P1.
  • Le1 is a pump absorption torque line corresponding to the second engine torque curve E1.
  • the pump absorption torque lines Lp1 and Le1 define the relationship with the upper limit value of the absorption torque of the hydraulic pump 25 corresponding to the engine rotation speed.
  • the pump absorption torque lines Lp1 and Le1 are stored in the storage unit 62.
  • the pump control unit 64 controls the capacity of the hydraulic pump 25 so that the upper limit of the engine output torque matches the upper limit of the absorption torque of the hydraulic pump 25 at the matching point Mp1 at the target rotational speed N1 of the engine 21. To do. Similarly, in the E mode, the pump control unit 64 adjusts the hydraulic pump 25 so that the upper limit of the engine output torque matches the upper limit of the absorption torque of the hydraulic pump 25 at the matching point Me1 at the target rotational speed N1 of the engine 21. Control the capacity.
  • the pump absorption torque lines Lp1 and Le1 shown in FIG. 5 indicate the pump absorption torque lines when the electric actuators such as the swing motor 32 and the generator motor 31 are not used but only the hydraulic actuator is used. ing.
  • the electric actuator controller 65 controls the turning motor 32 and the generator motor 31 by controlling the power control device 34.
  • the electric actuator controller 65 controls the turning motor 32 based on the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the electric actuator control unit 65 controls the generator motor 31 based on the actual engine rotation speed, the target rotation speed, the voltage of the power storage device 33, and the like.
  • the electric actuator control unit 65 causes the generator motor 31 to be electrically operated. Assist the engine 21.
  • the electric actuator controller 65 determines that the output of the engine 21 is not insufficient based on the actual engine speed, the target speed, the voltage of the power storage device 33, etc., the electric motor control unit 65 By doing so, the power storage device 33 is charged.
  • the electric actuator controller 65 determines the torque command value of the generator motor 31 based on the voltage of the power storage device 33. The electric actuator controller 65 determines the torque command value of the generator motor 31 so that the voltage of the battery is maintained within a predetermined range. The electric actuator controller 65 controls the generator motor 31 so that the actual torque of the generator motor 31 becomes the torque command value.
  • the electric actuator control unit 65 determines the target turning speed from the operation amount of the turning operation unit 17. For example, the electric actuator control unit 65 increases the target turning speed according to an increase in the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the electric actuator controller 65 determines a torque command value of the turning motor 32 for reaching the target turning speed from the actual turning speed.
  • the electric actuator controller 65 controls the swing motor 32 so that the torque of the swing motor 32 becomes a torque command value.
  • the controller 60 executes energy management that distributes the engine output torque to the hydraulic device system and the electric device system.
  • the upper limit of the absorption torque of the hydraulic pump 25 is determined in consideration of the engine output torque distributed to the drive of the generator motor 31.
  • the controller 60 includes an output calculation unit 66.
  • the output calculation unit 66 calculates the output of the generator motor 31 necessary for driving the turning motor 32. For example, the output calculation unit 66 calculates the power required to drive the swing motor 32 from the output torque of the swing motor 32.
  • the output calculation unit 66 determines the amount of power obtained from the power storage device 33 and the amount of power generated by the generator motor 31 in order to obtain the calculated power. The ratio between the amount of power obtained from the power storage device 33 and the amount of power generated by the power generation action of the generator motor 31 is determined according to the amount of power stored in the power storage device 33.
  • the output calculation unit 66 calculates the required output horsepower of the engine 21 from the amount of electric power generated by the generator motor 31 and distributes the engine output torque Thb (which is distributed to the drive of the generator motor 31 from the required output horsepower of the engine 21.
  • generator torque Thb is determined.
  • the controller 60 has an absorption torque determination unit 67.
  • the absorption torque determination unit 67 determines the absorption torque of the hydraulic pump 25 based on the generator torque Thb. Specifically, as shown in FIG. 6, a value Tp2 obtained by subtracting the generator torque Thb from the upper limit Tp1 of the pump absorption torque determined based on the pump absorption torque line Lp1 described above is used for the hydraulic pump 25 in the combined operation. Determined as the upper limit of absorption torque.
  • Lp2 is a pump absorption torque line at the time of combined operation, and defines an upper limit of the absorption torque that is lower than the above-described pump absorption torque line Lp1 by the generator torque Thb.
  • the pump absorption torque line Lp2 at the time of the combined operation is changed according to the increase / decrease in the generator torque Thb.
  • the energy management as described above is executed at the time of combined operation in which the electric device system and the hydraulic device system are operated simultaneously.
  • the sum of the absorption torque of the hydraulic pump 25 and the generator torque is controlled so as not to exceed the engine output torque.
  • the controller 60 executes output restriction control for restricting the output of the engine 21 according to the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank 52.
  • the output restriction control will be described in detail.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing in output restriction control.
  • a reducing agent storage amount A in the reducing agent tank 52 is detected.
  • the storage amount A and the threshold value a1 are, for example, the ratio of the remaining amount of reducing agent with the maximum storage amount of the reducing agent tank 52 being 100%.
  • the storage amount A and the threshold value a1 are not limited to the ratio of the residual amount, but may be the volume of the reducing agent remaining. The same applies to threshold values a2-a4 described later.
  • a first warning is issued in step S3.
  • the controller 60 causes the display device 18 to display the first warning.
  • the first warning is, for example, a display of a message or the like notifying the operator of a decrease in the storage amount.
  • step S4 it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a2.
  • the threshold value a2 is smaller than the threshold value a1.
  • a second warning is issued in step S5.
  • the controller 60 causes the display device 18 to display the second warning.
  • the second warning is a display of a message or the like for notifying that the output restriction is executed when the storage amount further decreases.
  • step S6 it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a3.
  • the threshold value a3 is smaller than the threshold value a2.
  • the first level output restriction is executed in step S7.
  • the engine control unit 63 reduces the engine output torque. Specifically, as shown in FIG. 8, the engine control unit 63 outputs a command signal to the governor 23 so as to control the output of the engine 21 with a derate engine torque curve D1.
  • the derated engine torque curve D1 defines an upper limit of output torque lower than the normal engine torque curves P1 and E1 where the storage amount A is larger than the threshold value a3.
  • the derated engine torque curve D1 defines an upper limit of output torque lower than the engine torque curves P1 and E1 that can be selected by the operator.
  • the derated engine torque curve D1 defines an upper limit of the output torque that is lower than the engine torque curves P1 and E1 at the normal time at least in an engine rotation speed range equal to or greater than the maximum torque point Pt.
  • the electric actuator control unit 65 outputs a command signal to the second inverter 37 so as to restrict the output of the turning motor 32. Specifically, the electric actuator control unit 65 reduces the upper limit of the torque of the turning motor 32. For example, the electric actuator control unit 65 reduces the upper limit of the torque command value of the turning motor 32. Accordingly, the turning speed is lower than the target turning speed corresponding to the operation amount of the turning operation unit 17.
  • the absorption torque determination unit 67 determines the absorption torque of the hydraulic pump 25 based on the output of the engine 21 reduced by the first level output limitation and the generator torque Thb. . Specifically, as shown in FIG. 9, with the first level output restriction, the engine output torque is reduced from the normal upper limit value Te to Te ′.
  • the absorption torque determination unit 67 determines the absorption torque Tp ′ of the hydraulic pump 25 at the first level output restriction by subtracting the generator torque Thb ′ from the reduced engine output torque Te ′.
  • the pump control unit 64 outputs a command signal indicating the determined absorption torque Tp ′ of the hydraulic pump 25 to the pump control valve 27. Thereby, the hydraulic pump 25 is controlled by the determined absorption torque Tp ′.
  • the generator torque Thb 'at the first level output restriction is calculated by the output calculation unit 66 in the same manner as the normal generator torque Thb described above. As described above, since the torque command value of the swing motor 32 is reduced when the output of the first level is limited, the generator torque Thb ′ at the output limit of the first level is the normal generator torque. It becomes smaller than Thb.
  • step S8 it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a4.
  • the threshold value a4 is smaller than the threshold value a3.
  • the output restriction of the second level is executed in step S9.
  • the engine control unit 63 further reduces the engine output torque as compared with the first level output restriction. Specifically, as shown in FIG. 8, the engine control unit 63 controls the output of the engine 21 with a derated engine torque curve D2.
  • the derated engine torque curve D2 defines an upper limit of output torque lower than the derated engine torque curve D1. Further, the derated engine torque curve D2 limits the upper limit of the engine rotation speed to Nd.
  • the electric actuator controller 65 stops the turning motor 32. Specifically, the electric actuator control unit 65 sets the torque command value of the turning motor 32 to zero.
  • step S10 the electric actuator controller 65 determines whether or not a predetermined system stop condition is satisfied.
  • the electric actuator control unit 65 outputs a stop command to the power control device 34 in step S11. As a result, the entire electrical equipment system is stopped.
  • the system stop condition is that both of the following two conditions are satisfied.
  • (Condition 1) The operation speed of the turning motor 32 is reduced to a predetermined speed or less.
  • (Condition 2) The torque command value to the generator motor 31 is zero.
  • the operating speed of the turning motor 32 is reduced to a predetermined speed or less, and the generator motor 31 When power generation is stopped, the entire electrical equipment system is stopped.
  • step S12 it is determined whether or not the duration T in which the storage amount A is equal to or less than the threshold value a4 is equal to or greater than a predetermined time threshold value t1.
  • the third level output restriction is executed in step S13.
  • the engine control unit 63 controls the output of the engine 21 with a derated engine torque curve D3 as shown in FIG.
  • the engine rotation speed is limited to the low idle rotation speed NLi.
  • the output restriction of the first level is performed when the reducing agent storage amount A is equal to or less than the threshold value a3.
  • the absorption torque Tp 'of the hydraulic pump 25 is determined based on the reduced engine output torque Te' and the generator torque Thb '.
  • the output torque of the hydraulic pump 25 required for driving the hydraulic actuator 10-14 varies greatly depending on the load applied to the work machine 4. Therefore, it is not easy to accurately estimate the torque to be distributed to the hydraulic pump 25 in the output restriction control.
  • the output torque Thb ′′ of the generator motor 31 is determined by subtracting the absorption torque Tp ′′ of the hydraulic pump 25 from the reduced engine output torque Te ′.
  • the absorption torque of the hydraulic pump 25 is actually Tp ′ ′′ smaller than the estimated value Tp ′′, it corresponds to the hatched portion (Tp ′′ ⁇ Tp ′ ′′) in FIG.
  • the engine output torque is wasted because it is not absorbed by the hydraulic pump 25 and is not used for driving the generator motor 31.
  • the generator torque Thb ' is calculated, and the absorption torque Tp' of the hydraulic pump 25 is calculated based on the calculation result.
  • the generator torque Thb ' can be accurately calculated from the current value of the swing motor 32 or the like. Therefore, the generator torque Thb 'and the absorption torque Tp' of the hydraulic pump 25 can be determined efficiently.
  • the operations of both the hydraulic device and the electric device can be ensured as efficiently as possible.
  • the second level output restriction is performed. With the output restriction at the second level, the engine output torque is further reduced and the turning motor 32 is stopped. This can further prompt the operator to replenish the reducing agent.
  • the electric actuator control unit 65 stops the power control device 34. As a result, the entire electrical equipment system is stopped, so that the operator can be further urged to replenish the reducing agent.
  • the system stop condition includes that the operation speed of the turning motor 32 has decreased to a predetermined speed. Therefore, the power control device 34 can be stopped while the turning motor 32 is stopped or almost stopped. Thereby, it is possible to avoid stopping the power control device 34 during the operation of the turning motor 32.
  • the system stop condition includes that the torque command value to the generator motor 31 is zero. Therefore, it is possible to avoid stopping the power control device 34 during power generation by the generator motor 31. Thereby, it is possible to prevent the power control device 34 from being damaged by the power generated by the generator motor 31 after the power control device 34 is stopped.
  • a hydraulic excavator is exemplified as the work vehicle 100, but the present invention may be applied to other types of work vehicles such as a wheel loader.
  • the electric actuator is not limited to the turning motor, and may be a traveling motor, a steering motor, or an electric actuator other than the motor.
  • the system stop condition is not limited to the two conditions described above, but may be other conditions. Alternatively, other conditions may be added to the two conditions described above. Alternatively, one of the two conditions described above may be omitted.
  • a part of the processing in the output restriction control may be omitted or changed.
  • the third level output restriction may be omitted.
  • the limitation of the output of the turning motor 32 may be executed on condition that the engine control unit 63 has executed a process of reducing the engine output torque.
  • the limitation on the output of the turning motor 32 may be executed on the condition that the storage amount is equal to or less than a threshold value.
  • the present invention in a hybrid type work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operation of both the hydraulic equipment and the electric equipment is ensured as efficiently as possible while reducing the output of the engine. can do.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

 作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、発電機モータと、電動アクチュエータと、排気処理装置と、還元剤タンクと、貯留量検出部と、エンジン制御部と、アクチュエータ制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。油圧アクチュエータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。発電機モータは、エンジンによって駆動される。電動アクチュエータは、発電機モータによって生成された電力によって駆動される。排気処理装置は、エンジンの排気を浄化する。還元剤タンクは、排気処理装置に供給される還元剤を貯留する。貯留量検出部は、還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する。エンジン制御部は、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減する出力制限制御を行う。電動アクチュエータ制御部は、出力制限制御の実行中に、電動アクチュエータの出力を制限する。

Description

作業車両及びその制御方法
 本発明は、作業車両及びその制御方法に関する。
 作業車両には、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータとを備えるものがある。油圧アクチュエータは、例えば油圧シリンダであり、ブーム及びアームなどを有する作業機を駆動する。このような作業車両では、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを越えないように、油圧ポンプが制御される。
 一方、作業車両には、還元剤を用いてエンジンの排気を浄化する排気処理装置を備えるものがある。このような作業車両では、還元剤は還元剤タンクに貯留されているが、還元剤タンク内の還元剤の貯留量が少なくなると、排気の処理が適切に行われない可能性がある。そのため、例えば特許文献1の作業車両では、還元剤の貯留量が所定量より少なくなると、エンジンの出力を低下させると共に、油圧ポンプの吸収トルクを低下させる制御を行っている。これにより、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。
特開2015-71973号公報
 近年、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータと共に、エンジンによって駆動される発電機モータと、発電機モータによって生成された電力によって駆動される電動アクチュエータとを備えるハイブリッド型の作業車両が開発されている。例えば、ハイブリッド型の油圧ショベルは、作業機を駆動するための油圧シリンダと、旋回体を旋回させるための電動モータとを備えている。
 このようなハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときにエンジンの出力を低下させる制御を行う場合、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することが望ましい。しかし、従来のように油圧ポンプの吸収トルクを低下させるだけでは、電気機器の動作を容易に確保できても、電気機器に多くのエンジンの出力が使われることになり、油圧機器の動作を確保することは困難である。
 本発明の課題は、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することにある。
 本発明の一態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、発電機モータと、電動アクチュエータと、排気処理装置と、還元剤タンクと、貯留量検出部と、エンジン制御部と、アクチュエータ制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。油圧アクチュエータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。発電機モータは、エンジンによって駆動される。電動アクチュエータは、発電機モータによって生成された電力によって駆動される。排気処理装置は、エンジンの排気を浄化する。還元剤タンクは、排気処理装置に供給される還元剤を貯留する。貯留量検出部は、還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する。エンジン制御部は、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減する出力制限制御を行う。電動アクチュエータ制御部は、出力制限制御の実行中に、電動アクチュエータの出力を制限する。
 本態様に係る作業車両では、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減すると共に、電動アクチュエータの出力を制限する。そのため、電動アクチュエータの出力が制限されない場合と比べて、油圧ポンプに分配されるエンジンの出力を大きく確保することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作を効率よく確保することができる。
 作業車両は、出力算出部と、吸収トルク決定部と、ポンプ制御部と、をさらに備えてもよい。出力算出部は、貯留量が第1閾値以下になったときに、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出してもよい。吸収トルク決定部は、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定してもよい。ポンプ制御部は、決定された吸収トルクで油圧ポンプを制御してもよい。
 この場合、貯留量が第1閾値以下になったときに、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクが決定される。ここで、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクは、作業機にかかる負荷に応じて大きく変動する。従って、出力制限制御において油圧ポンプに分配すべきトルクを精度よく推定することは容易ではない。
 これに対して、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力は、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクと比べて、精度良く推定することが可能である。従って、先ず電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプの吸収トルクを決定することで、効率よく、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力と油圧ポンプの吸収トルクとを決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。
 貯留量が第1閾値より少ない第2閾値以下であるときには、電動アクチュエータ制御部は、電動アクチュエータを停止させてもよい。この場合、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。
 作業車両は、発電機モータと電動アクチュエータとに電気的に接続される電力制御装置をさらに備えてもよい。貯留量が第2閾値以下であり且つ所定のシステム停止条件が満たされたときに、電動アクチュエータ制御部は、電力制御装置を停止させてもよい。この場合、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。
 システム停止条件は、電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下したことを含んでもよい。この場合、電動アクチュエータが停止、或いは、ほぼ停止した状態で、電力制御装置を停止させることができる。これにより、電動アクチュエータの動作中に電力制御装置が停止されることを回避できる。
 システム停止条件は、発電機モータへのトルク指令値が0であることをさらに含んでもよい。この場合、発電機モータによる発電中に電力制御装置が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置の停止後に発電機モータで生成された電力によって電力制御装置が破損することを防止することができる。
 貯留量が第2閾値以下であるときには、電動アクチュエータ制御部は、電動アクチュエータのトルク指令値を0としてもよい。これにより、電動アクチュエータを停止させることができる。
 エンジン制御部は、貯留量が第1閾値より大きい通常時には、第1のエンジントルクカーブにてエンジンの出力を制御してもよい。エンジン制御部は、出力制限制御では、第1のエンジントルクカーブよりも低いエンジンの出力を規定する第2のエンジントルクカーブにてエンジンの出力を制御してもよい。この場合、エンジントルクカーブを変更することで、出力制限制御においてエンジンの出力を低減することができる。
 電動アクチュエータ制御部は、出力制限制御において、電動アクチュエータの出力トルクの上限を低減してもよい。これにより、出力制限制御において、電動アクチュエータの出力を低減することができる。
 作業車両は、走行体と、走行体に対して旋回可能に支持される旋回体と、をさらに備えてもよい。電動アクチュエータは、旋回体を旋回させる電動モータであってもよい。この場合、油圧アクチュエータにかかる負荷と比べて、電動モータにかかる負荷の変動は小さい。そのため、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を精度よく算出することができる。
 本発明の他の態様に係る作業車両の制御方法は、以下のステップを備える。第1ステップでは、還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する。第2ステップでは、貯留量が第1閾値以下になったときにエンジンの出力を低減する信号を出力する出力制限制御を行う。第3ステップでは、出力制限制御の実行中に電動アクチュエータの出力を制限する信号を出力する。
 本態様に係る作業車両の制御方法では、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減すると共に、電動アクチュエータの出力を制限する。そのため、電動アクチュエータの出力が制限されない場合と比べて、油圧ポンプに分配されるエンジンの出力を大きく確保することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作を効率よく確保することができる。
 作業車両の制御方法は、以下のステップをさらに備えてもよい。第4ステップでは、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出する。第5ステップでは、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定する。第6ステップでは、決定された油圧ポンプの吸収トルクを示す指令信号を出力する。
 この場合、先ず電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプの吸収トルクを決定することで、効率よく、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力と油圧ポンプの吸収トルクとを決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。
 作業車両の制御方法は、以下のステップをさらに備えてもよい。第7ステップでは、貯留量が第1閾値より小さい第2閾値以下であるときに、電動アクチュエータに停止指令を出力する。第8ステップでは、停止指令の出力後、電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下し、且つ、発電機モータへのトルク指令値が0であるときに、電力制御装置の停止信号を出力する。
 この場合、電動アクチュエータの動作中に電力制御装置が停止されることを回避することができる。また、発電機モータによる発電中に電力制御装置が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置の停止後に発電機モータで生成された電力によって電力制御装置が破損することを防止することができる。
 本発明によれば、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。
実施形態に係る作業車両の斜視図である。 作業車両の電気機器系及び油圧機器系の構成を示す模式図である。 作業車両の排気処理系の構成を示す模式図である。 作業車両の制御系の構成を示す模式図である。 エンジントルクカーブの一例を示す図である。 複合操作時のポンプ吸収トルク線の一例を示す図である。 出力制限制御における処理を示すフローチャートである。 出力制限制御におけるディレートエンジントルクカーブの一例を示す図である。 実施形態及び比較例に係るエンジン出力トルクの分配を示す図である。
 以下図面を参照して実施形態に係る作業車両について説明する。図1は、実施形態に係る作業車両100の斜視図である。本実施形態において、作業車両100は、油圧ショベルである。作業車両100は、車両本体1と作業機4とを有している。
 車両本体1は、走行体2と旋回体3とを有している。走行体2は、一対の走行装置2a,2bを有する。各走行装置2a,2bは、履帯2d,2eを有している。走行装置2a,2bは、履帯2d,2eを駆動することによって、作業車両100を走行させる。
 旋回体3は、走行体2上に載置されている。旋回体3は、走行体2に対して旋回可能に設けられている。旋回体3は、後述する旋回モータ32(図2参照)が駆動されることによって旋回する。旋回体3には運転室5が設けられている。旋回体3は、エンジン室20を有している。エンジン室20は、運転室5の後方に配置されている。エンジン室20は、後述するエンジン21及び油圧ポンプ25などの機器を収納する。
 作業機4は、旋回体3に取り付けられている。作業機4は、ブーム7、アーム8、作業アタッチメント9、ブームシリンダ10、アームシリンダ11、及びアタッチメントシリンダ12を有する。ブーム7の基端部は、旋回体3に動作可能に連結されている。ブーム7の先端部は、アーム8の基端部に動作可能に連結されている。アーム8の先端部は、作業アタッチメント9に動作可能に連結されている。
 ブームシリンダ10、アームシリンダ11、及びアタッチメントシリンダ12は、後述する油圧ポンプ25から吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータである。ブームシリンダ10はブーム7を動作させる。アームシリンダ11はアーム8を動作させる。アタッチメントシリンダ12は、作業アタッチメント9を動作させる。これらのシリンダ10-12が駆動されることによって作業機4が駆動される。なお、本実施形態では作業アタッチメント9はバケットであるが、クラッシャー或いはブレーカなどの他のアタッチメントであってもよい。
 図2は、作業車両100の電気機器系及び油圧機器系の構成を示す模式図である。エンジン21は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン21の出力馬力は、エンジン21のシリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで制御される。この調整はエンジン21の燃料噴射ポンプ22に付設した電子ガバナ23がコントローラ60からの指令信号によって制御されることで行われる。ガバナ23としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、エンジン回転速度が、後述する目標回転速度となるように、負荷に応じてエンジン回転速度と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ23は、目標回転速度と実際のエンジン回転速度との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。
 エンジン21の実回転速度はエンジン回転速度検出部24によって検出される。エンジン回転速度検出部24で検出されたエンジン回転速度は、検出信号としてコントローラ60に入力される。エンジン21の出力は、油圧機器系と電気機器系とに分配され、それらの機器を駆動する。以下、油圧機器系について説明する。
 作業車両100は、油圧ポンプ25を有している。油圧ポンプ25は、エンジン21の出力軸に連結されている。油圧ポンプ25は、エンジン21の出力軸が回転することにより駆動される。油圧ポンプ25は可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ25は斜板26を有しており、斜板26の傾転角が変化することで、油圧ポンプ25の容量が変化する。
 ポンプ制御弁27は、コントローラ60から入力される指令信号によって動作し、サーボピストンを介して油圧ポンプ25を制御する。ポンプ制御弁27は、油圧ポンプ25の吐出圧と油圧ポンプ25の容量の積が、コントローラ60からポンプ制御弁27に入力される指令信号の指令値(指令電流値)に対応するポンプ吸収トルクを超えないように、斜板26の傾転角を制御する。
 油圧ポンプ25から吐出された作動油は、操作弁28を介して、油圧アクチュエータ10-14に供給される。具体的には、作動油は、ブームシリンダ10、アームシリンダ11、アタッチメントシリンダ12、右走行モータ13、及び左走行モータ14に供給される。ブームシリンダ10、アームシリンダ11、アタッチメントシリンダ12が駆動されることにより、ブーム7、アーム8、作業アタッチメント9が作動する。また、右走行モータ13及び左走行モータ14が駆動されることで、走行装置2a,2bが作動し、車両が走行する。
 油圧ポンプ25の吐出圧は、吐出圧検出部29で検出される。吐出圧検出部29で検出された油圧ポンプ25の吐出圧は、検出信号としてコントローラ60に入力される。
 操作弁28は、各油圧アクチュエータ10-14に対応する複数の制御弁を有する流量方向制御弁である。操作弁28は、油圧アクチュエータ10-14のそれぞれに供給される作動油の流量を制御する。
 次に、電気機器系について説明する。作業車両100は、発電機モータ31と、旋回モータ32と、蓄電装置33と、電力制御装置34とを有している。発電機モータ31は、エンジン21の出力軸に連結されている。発電機モータ31は、状況に応じて発電作用と電動作用を行う。
 発電機モータ31が発電作用を行うことにより蓄電装置33に電力が蓄積される。蓄電装置33は、例えばキャパシタである。ただし、蓄電装置33は、キャパシタに限らず、他の種類の蓄電装置であってもよい。蓄電装置33は、旋回モータ32に電力を供給する。発電機モータ31が電動作用を行うときには、蓄電装置33は、発電機モータ31に電力を供給する。
 発電機モータ31は、エンジン21の出力が不足するときには、電動作用を行う。発電機モータ31は、蓄電装置33から電力を供給されることで駆動され、それによりエンジン21をアシストする。
 旋回モータ32は、蓄電装置33或いは発電機モータ31から電力を供給されることによって駆動される電動モータである。旋回モータ32は、蓄電装置33或いは発電機モータ31からの電力によって駆動されることで、上述した旋回体3を旋回させる。また、旋回体3の減速時には、旋回モータ32は回生動作する。すなわち、旋回モータ32は、旋回体3の減速エネルギーを回生することで発電し、発電した電力を蓄電装置33に供給する。
 旋回モータ32には、旋回モータ32の回転速度を検出するモータ回転検出部35が設けられている。モータ回転検出部35によって検出された旋回モータ32の回転速度は、コントローラ60に入力される。
 電力制御装置34は、発電機モータ31と旋回モータ32と蓄電装置33とに電気的に接続される。電力制御装置34は、発電機モータ31と旋回モータ32と蓄電装置33とに供給される電力を制御する。電力制御装置34は、第1インバータ36と第2インバータ37と昇圧器38とを有する。
 第1インバータ36は、発電機モータ31と接続されている。第1インバータ36には、第2インバータ37が接続されており、第2インバータ37には、旋回モータ32が接続されている。昇圧器38は、第1インバータ36と第2インバータ37との間に接続されている。昇圧器38には、コンタクタ39を介して蓄電装置33に接続されている。
 コンタクタ39は、通常時には蓄電装置33と昇圧器38との間の電気回路を閉じて通電状態としている。コンタクタ39は、異常時にはコントローラ60からの指令に応じて電気回路を開き遮断状態とする。
 第1インバータ36は、発電機モータ31で発電された電力が蓄電装置33に充電されるときには、発電機モータ31で発生した交流電力を直流電力に変換する。第1インバータ36は、蓄電装置33から発電機モータ31に電力が供給されるときには、蓄電装置33に蓄積された直流電力を交流電力に変換する。
 第2インバータ37は、旋回モータ32で発電された電力が蓄電装置33に充電されるときには、旋回モータ3229で発生した交流電力を直流電力に変換する。第2インバータ37は、蓄電装置33から旋回モータ32に電力が供給されるときには、蓄電装置33に蓄積された直流電力を交流電力に変換する。
 昇圧器38は、コントローラ60によって制御されることで、昇圧器38からの出力電力を制御する。昇圧器38は、発電機モータ31が電動作用するときには、蓄電装置33から第1インバータ36を介して発電機モータ31に供給される電力の電圧を昇圧する。昇圧器38は、旋回モータ32が駆動されるときには、蓄電装置33から第2インバータ37を介して旋回モータ32に供給される電力の電圧を昇圧する。また、昇圧器38は、発電機モータ31又は旋回モータ32で発電された電力を蓄電装置33に充電するときには、蓄電装置33に供給される電圧を降下させる。
 昇圧器38と第1、第2インバータ36,37との間には、電圧検出部41が設けられている。電圧検出部41は、昇圧器38によって昇圧された電圧の大きさを検出する。電圧検出部41が検出した電圧は、コントローラ60に入力される。
 第2インバータ37には、電流検出部42が設けられている。電流検出部42は、第2インバータ37に入力される電流を検出する。電流検出部42によって検出された第2インバータ37に入力される電流は、コントローラ60に入力される。
 蓄電装置33には、蓄電圧検出部43が設けられている。蓄電圧検出部43は、蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧を検出する。蓄電圧検出部43によって検出された蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧は、コントローラ60に入力される。コントローラ60は、蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧から、蓄電装置33の充電量を監視する。
 図2に示すように、作業車両100は、作業機操作部15を有する。作業機操作部15は、作業機4を作動させるためにオペレータによって操作される。作業機操作部15は、例えば、操作レバーを含む。作業機操作部15の操作量は、コントローラ60に入力される。詳細には、ブーム7を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「ブーム操作量」と呼ぶ)と、アーム8を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「アーム操作量」と呼ぶ)と、作業アタッチメント9を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「アタッチメント操作量」と呼ぶ)とが、コントローラ60に入力される。
 上述した操作弁28は、作業機操作部15の操作量に応じて制御される。操作弁28は、作業機操作部15の操作量に応じて、作業機4の各油圧シリンダ10-12に対応する制御弁の開口面積を変更する。その結果、作業機操作部15の操作量に応じた速度で各油圧シリンダ10-12が作動する。
 作業車両100は、走行操作部16を有する。走行操作部16は、右走行モータ13と左走行モータ14とを作動させるためにオペレータによって操作される。走行操作部16は、例えば、操作レバー、或いは、操作ペダルを含む。走行操作部16の操作方向に応じて、右走行モータ13と左走行モータ14とのいずれかが駆動される。走行操作部16の操作量は、コントローラ60に入力される。詳細には、右走行モータ13を操作するための走行操作部16の操作量(以下、「右走行操作量」と呼ぶ)と、左走行モータ14を操作するための走行操作部16の操作量(以下、「左走行操作量」と呼ぶ)とがコントローラ60に入力される。
 操作弁28は、走行操作部16の操作量に応じて、左右の走行モータ13,14に対応する制御弁の開口面積を変更する。これにより、走行操作部16の操作量に応じた速度で左右の走行モータ13,14が作動する。
 例えば、操作弁28のパイロットポートに、作業機操作部15の操作量及び走行操作部16の操作量に応じたパイロット圧が印加されてもよい。それにより、操作弁28の各制御弁の開口面積が、各操作量に応じて変更される。或いは、操作弁28は、コントローラ60によって電気的に制御されてもよい。その場合、コントローラ60は、作業機操作部15の操作量及び走行操作部16の操作量に応じた指令信号を操作弁28に入力する。
 作業車両100は、旋回操作部17を有する。旋回操作部17は、旋回モータ32を作動させるためにオペレータによって操作される。旋回操作部17は、例えば、操作レバーを含む。旋回操作部17の操作方向に応じて、旋回モータ32の回転方向が切り換えられる。旋回操作部17の操作量は、コントローラ60に入力される。コントローラ60は、旋回操作部17の操作量に応じて、旋回モータ32に供給する電力を制御する。これにより、旋回体3は、旋回操作部17の操作量に応じた速度で旋回する。
 作業車両100は、表示装置18を有する。表示装置18は、エンジン回転速度など、作業車両100の情報を表示する。作業車両100は、入力装置19を有する。入力装置19は、後述する作業モードの設定等、作業車両100の各種の設定を入力するための装置である。なお、タッチパネル式のモニタ装置により表示装置18と入力装置19とが一体的に設けられてもよい。
 次に、作業車両100の排気処理系について説明する。図3は、作業車両100の排気処理系を示す模式図である。図3に示すように、作業車両100は、第1排気処理装置45と、第2排気処理装置46とを有する。第1排気処理装置45は、例えばディーゼル・パティキュレート・フィルター装置である。第1排気処理装置45は、エンジン21に接続されており、排気中の粒子状物質(Particulate Matter;PM)を浄化する。
 第2排気処理装置46は、ミキシング配管47を介して第1排気処理装置45に接続されている。第2排気処理装置46は、例えば選択触媒還元装置である。第2排気処理装置46は、尿素水などの還元剤を用いて、触媒により排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化する。第1排気処理装置45及び第2排気処理装置46によって浄化された排気は、図1に示す排気管48を通って作業車両100の外部に排出される。
 ミキシング配管47には、還元剤噴射装置49が取り付けられている。還元剤噴射装置49は、還元剤をミキシング配管47内に噴射する。還元剤噴射装置49は、還元剤ホース50を介して、還元剤ポンプ51及び還元剤タンク52に接続されている。還元剤タンク52は、還元剤を貯留している。還元剤ポンプ51は、還元剤タンク52から還元剤を汲み上げて、還元剤噴射装置49に送る。
 還元剤タンク52には、貯留量検出部53が設けられている。貯留量検出部53は、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量を検出する。貯留量検出部53は、検出した還元剤の貯留量をコントローラ60に入力する。
 次に、コントローラ60によって実行される制御について説明する。図4は、作業車両100の制御系の構成を示す模式図である。図4に示すように、コントローラ60は、RAM,ROMなどの記憶部62、及び、CPUなどの演算部61を有するコンピュータによって実現される。コントローラ60は、エンジン21、油圧機器系、及び電気機器系を制御するようにプログラムされている。コントローラ60は、複数のコンピュータによって実現されてもよい。図4に示すように、コントローラ60は、エンジン制御部63と、ポンプ制御部64と、電動アクチュエータ制御部65とを有する。
 エンジン制御部63は、図5に示すエンジントルクカーブP1,E1に基づいてエンジン21の制御を行う。エンジントルクカーブP1,E1は、エンジン21が回転速度に応じて出力できるトルクの上限値を表す。すなわち、エンジントルクカーブP1,E1は、エンジン回転速度と、エンジン21の出力トルクの上限値との関係を規定する。エンジントルクカーブP1,E1は、記憶部62に記憶されている。
 エンジン制御部63は、作業機操作部15の操作量、走行操作部16の操作量、及び旋回操作部17の操作量からエンジン21の目標回転速度を決定する。作業機操作部15の操作量は、上述したブーム操作量とアーム操作量とアタッチメント操作量との合計である。走行操作部16の操作量は、左走行操作量と右走行操作量との合計である。エンジン制御部63は、例えば、作業機操作部15の操作量、走行操作部16の操作量、及び旋回操作部17の操作量の合計に応じてエンジン21の目標回転速度を決定する。ガバナ23は、エンジン21の出力トルクがエンジントルクカーブを越えないようにしながら、エンジン21の実際の回転速度が目標回転速度となるように、エンジン21の出力を制御する。
 図5においてP1は、第1のエンジントルクカーブを示している。第1のエンジントルクカーブP1は、エンジン21の定格又は最大のパワー出力に相当する。第1のエンジントルクカーブP1は、最大トルク点Ptと定格点Ppとを有する。第1のエンジントルクカーブP1では、最大トルク点Ptにおいてエンジン21の出力トルクが最大となる。また、第1のエンジントルクカーブP1では、定格点Ppにおいて、エンジン21の出力馬力が最大となる。
 第1のエンジントルクカーブP1では、エンジン回転速度が、ローアイドル回転速度NLiから、最大トルク点Ptでのエンジン回転速度Ntまでの範囲では、エンジン回転速度の増大に応じてエンジン21の出力トルクが増大する。エンジン回転速度が、Ntから定格点Ppでのエンジン回転速度Npまでの範囲では、エンジン回転速度の増大に応じてエンジン21の出力トルクが低下する。
 第1のエンジントルクカーブP1において定格点Ppを越える領域では、エンジン回転速度の増大によって急激にエンジン21の出力トルクが低下するレギュレーションラインRmが規定されている。レギュレーションラインRmは、定格点Ppと無負荷状態での最大エンジン回転速度NHiとを結ぶラインである。
 エンジン制御部63は、設定された作業モードに応じてエンジントルクカーブを選択する。作業モードは、オペレータが入力装置19を操作することによって設定される。作業モードには、PモードとEモードとがある。
 Pモードは、エンジン21の出力トルクが大きく、作業性に優れた作業モードである。Pモードでは、図5に示す第1のエンジントルクカーブP1が選択される。Eモードは、エンジン21の出力トルクがPモードよりも小さく、燃費に優れた作業モードである。Eモードでは、図5に示す第2のエンジントルクカーブE1が選択される。第2のエンジントルクカーブE1では、第1のエンジントルクカーブP1よりもエンジン21の出力トルクが小さくなる。なお、エンジン21の出力トルクが段階的に低減される複数のEモードが選択可能とされてもよい。
 ポンプ制御部64は、図5のLp1,Le1で示されるようなポンプ吸収トルク線に基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクの上限を制御する。Lp1は、第1のエンジントルクカーブP1に対応するポンプ吸収トルク線である。Le1は、第2のエンジントルクカーブE1に対応するポンプ吸収トルク線である。ポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、エンジン回転速度に対応する油圧ポンプ25の吸収トルクの上限値との関係を規定している。ポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、記憶部62に記憶されている。
 ポンプ制御部64は、Pモードでは、エンジン21の目標回転速度N1におけるマッチング点Mp1においてエンジン出力トルクの上限と油圧ポンプ25の吸収トルクの上限とがマッチングするように、油圧ポンプ25の容量を制御する。同様に、ポンプ制御部64は、Eモードでは、エンジン21の目標回転速度N1におけるマッチング点Me1においてエンジン出力トルクの上限と油圧ポンプ25の吸収トルクの上限とがマッチングするように、油圧ポンプ25の容量を制御する。
 なお、図5に示すポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、旋回モータ32及び発電機モータ31などの電動アクチュエータが使用されておらず、油圧アクチュエータのみが使用されているときのポンプ吸収トルク線を示している。
 電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34を制御することで、旋回モータ32と発電機モータ31とを制御する。電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量に基づいて、旋回モータ32を制御する。電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいて、発電機モータ31を制御する。
 例えば、電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいてエンジン21の出力が不足すると判定したときは、発電機モータ31を電動作用させることでエンジン21をアシストする。また、電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいてエンジン21の出力が不足していないと判定したときは、発電機モータ31を発電作用させることで、蓄電装置33に充電する。
 発電機モータ31が発電作用を行うように制御されるときには、電動アクチュエータ制御部65は、蓄電装置33の電圧に基づいて、発電機モータ31のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、蓄電器の電圧が所定範囲内に維持されるように発電機モータ31のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、発電機モータ31の実際のトルクがトルク指令値となるように、発電機モータ31を制御する。
 電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量から目標旋回速度を決定する。例えば、電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量の増大に応じて目標旋回速度を増大させる。電動アクチュエータ制御部65は、実際の旋回速度から目標旋回速度に達するための旋回モータ32のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルクがトルク指令値となるように旋回モータ32を制御する。
 発電機モータ31が発電作用を行うとき、エンジン出力トルクの一部は、発電機モータ31の駆動に用いられる。従って、油圧機器系と電気機器系とが同時に操作される複合操作時には、コントローラ60は、エンジン出力トルクを油圧機器系と電気機器系とに分配するエネルギーマネジメントを実行する。後述する出力制限制御が実行されていない通常時におけるエネルギーマネジメントでは、油圧ポンプ25の吸収トルクの上限は、発電機モータ31の駆動に分配されるエンジン出力トルクを考慮して決定される。
 詳細には、図4に示すように、コントローラ60は、出力算出部66を有する。出力算出部66は、旋回モータ32の駆動に必要な発電機モータ31の出力を算出する。例えば、出力算出部66は、旋回モータ32の出力トルクから旋回モータ32の駆動に要する電力を算出する。そして、出力算出部66は、この算出した電力を得るために、蓄電装置33から得る電力量と、発電機モータ31の発電作用による電力量とを決める。蓄電装置33から得る電力量と発電機モータ31の発電作用による電力量との比率は、蓄電装置33に蓄えられた電力量に応じて決定される。出力算出部66は、発電機モータ31の発電作用による電力量からエンジン21の必要出力馬力を算出し、このエンジン21の必要出力馬力から、発電機モータ31の駆動に分配するエンジン出力トルクThb(以下、「発電機用トルクThb」)を決定する。
 図4に示すように、コントローラ60は、吸収トルク決定部67を有する。吸収トルク決定部67は、発電機用トルクThbに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクを決定する。詳細には、図6に示すように、上述したポンプ吸収トルク線Lp1に基づいて決定されたポンプ吸収トルクの上限Tp1から発電機用トルクThbを差し引いた値Tp2を複合操作時の油圧ポンプ25の吸収トルクの上限として決定する。
 なお、図6において、Lp2は、複合操作時のポンプ吸収トルク線であり、上述したポンプ吸収トルク線Lp1よりも発電機用トルクThbだけ低い吸収トルクの上限を規定している。複合操作時のポンプ吸収トルク線Lp2は、発電機用トルクThbの増減に応じて変更される。
 電気機器系と油圧機器系とが同時に操作される複合操作時には、以上のようなエネルギーマネジメントが実行される。それにより、油圧ポンプ25の吸収トルクと発電機用トルクとの合計が、エンジン出力トルクを越えないように制御される。
 本実施形態に係る作業車両100では、コントローラ60は、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量に応じてエンジン21の出力を制限する出力制限制御を実行する。以下、出力制限制御について詳細に説明する。
 図7は、出力制限制御における処理を示すフローチャートである。図7に示すように、ステップS1において、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量Aが検出される。ステップS2において、貯留量Aが、閾値a1以下であるか否かを判定する。なお、貯留量Aおよび閾値a1は、例えば、還元剤タンク52の最大貯留量を100%とした還元剤の残留量の割合である。ただし、貯留量Aおよび閾値a1は、残留量の割合に限らず、残留している還元剤の体積であってもよい。後述する閾値a2-a4についても同様である。
 貯留量Aが、閾値a1以下であるときには、ステップS3において第1の警告が発せられる。コントローラ60は、表示装置18に第1の警告を表示させる。第1の警告は、例えばオペレータに貯留量の低下を知らせるメッセージ等の表示である。
 次に、ステップS4において、貯留量Aが、閾値a2以下であるか否かを判定する。閾値a2は、閾値a1よりも小さい。貯留量Aが、閾値a2以下であるときには、ステップS5において第2の警告が発せられる。コントローラ60は、表示装置18に第2の警告を表示させる。第2の警告は、貯留量がさらに低下すると出力制限が実行されることを予告するメッセージ等の表示である。
 次に、ステップS6において、貯留量Aが、閾値a3以下であるか否かを判定する。閾値a3は、閾値a2よりも小さい。貯留量Aが、閾値a3以下であるときには、ステップS7において、第1レベルの出力制限が実行される。
 第1レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、エンジン出力トルクを低減する。詳細には、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD1にてエンジン21の出力を制御するように、ガバナ23に指令信号を出力する。ディレートエンジントルクカーブD1は、貯留量Aが閾値a3より大きい通常時のエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。言い換えれば、ディレートエンジントルクカーブD1は、オペレータが選択可能なエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。ディレートエンジントルクカーブD1は、少なくとも最大トルク点Pt以上のエンジン回転速度範囲において、通常時のエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。
 また、第1レベルの出力制限では、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32の出力を制限するように、第2インバータ37に指令信号を出力する。詳細には、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルクの上限を低減する。例えば、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルク指令値の上限を低減する。それにより、旋回速度が、旋回操作部17の操作量に応じた目標旋回速度よりも低下する。
 第1レベルの出力制限では、吸収トルク決定部67は、第1レベルの出力制限によって低減されたエンジン21の出力と、発電機用トルクThbとに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクを決定する。詳細には、図9に示すように、第1レベルの出力制限では、エンジン出力トルクは通常時の上限値TeからTe’に低減される。吸収トルク決定部67は、低減されたエンジン出力トルクTe’から発電機用トルクThb’を差し引くことで、第1レベルの出力制限での油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を決定する。ポンプ制御部64は、決定された油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を示す指令信号をポンプ制御弁27に出力する。これにより、決定された吸収トルクTp’によって油圧ポンプ25が制御される。
 なお、第1レベルの出力制限での発電機用トルクThb’は、上述した通常時の発電機用トルクThbと同様にして出力算出部66によって算出される。なお、上述したように第1レベルの出力制限時には、旋回モータ32のトルク指令値が低減されるため、第1レベルの出力制限での発電機用トルクThb’は、通常時の発電機用トルクThbよりも小さくなる。
 次に、ステップS8において、貯留量Aが、閾値a4以下であるか否かを判定する。閾値a4は、閾値a3よりも小さい。貯留量Aが、閾値a4以下であるときには、ステップS9において、第2レベルの出力制限が実行される。
 第2レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、第1レベルの出力制限と比べて、エンジン出力トルクをさらに低減する。詳細には、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD2にてエンジン21の出力を制御する。ディレートエンジントルクカーブD2は、ディレートエンジントルクカーブD1よりも低い出力トルクの上限を規定する。また、ディレートエンジントルクカーブD2は、エンジン回転速度の上限をNdに制限する。
 また、第2レベルの出力制限では、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32を停止させる。詳細には、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルク指令値を0とする。
 次に、ステップS10において、電動アクチュエータ制御部65は、所定のシステム停止条件が満たされているか否かを判定する。所定のシステム停止条件が満たされているときには、ステップS11において、電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34に停止指令を出力する。これにより、電気機器系のシステム全体が停止される。
 詳細には、システム停止条件は、以下の2つの条件が共に満たされることである。
(条件1)旋回モータ32の動作速度が所定速度以下まで低下している。
(条件2)発電機モータ31へのトルク指令値が0である。
 従って、第2レベルの出力制限によってエンジンの出力トルクが低減されると共に旋回モータ32の停止が指令された後、旋回モータ32の動作速度が所定速度以下まで低下し、且つ、発電機モータ31による発電が停止されているときに、電気機器系のシステム全体が停止される。
 次に、ステップS12において、貯留量Aが閾値a4以下である状態の継続時間Tが所定の時間閾値t1以上であるか否かを判定する。継続時間Tが時間閾値t1以上であるときには、ステップS13において、第3レベルの出力制限が実行される。
 第3レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD3にてエンジン21の出力を制御する。ディレートエンジントルクカーブD3では、エンジン回転速度がローアイドル回転速度NLiに制限される。
 以上説明した本実施形態に係る作業車両100では、還元剤の貯留量Aが閾値a3以下になると第1レベルの出力制限が行われる。第1レベルの出力制限では、図9に示すように、低減されたエンジン出力トルクTe’と、発電機用トルクThb’とに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクTp’が決定される。ここで、油圧アクチュエータ10-14の駆動に必要な油圧ポンプ25の出力トルクは、作業機4にかかる負荷に応じて大きく変動する。従って、出力制限制御において油圧ポンプ25に分配すべきトルクを精度よく推定することは容易ではない。
 例えば、図9に示す比較例では、低減されたエンジン出力トルクTe’から油圧ポンプ25の吸収トルクTp’’を差し引くことで、発電機モータ31の出力トルクThb’’を決定するものとする。この場合、油圧ポンプ25の吸収トルクが実際には推定値Tp’’よりも小さいTp’’’であるときには、図9においてハッチングを付した部分(Tp’’-Tp’’’)に相当するエンジン出力トルクは、油圧ポンプ25に吸収されず、また、発電機モータ31の駆動にも用いられないことから、無駄となる。
 これに対して、本実施形態に係る作業車両100では、先ず発電機用トルクThb’を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を算出する。発電機用トルクThb’は、旋回モータ32の電流値等から精度良く算出することが可能である。そのため、発電機用トルクThb’と油圧ポンプ25の吸収トルクTp’とを効率良く決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両100において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。
 還元剤の貯留量Aが閾値a4以下になると第2レベルの出力制限が行われる。第2レベルの出力制限では、エンジン出力トルクがさらに低減されると共に、旋回モータ32が停止される。これにより、オペレータに還元剤の補給をさらに促すことができる。
 また、還元剤の貯留量Aが閾値a4以下であり且つシステム停止条件が満たされたときに、電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34を停止させる。これにより、電気機器系全体が停止されるので、オペレータに還元剤の補給をさらに促すことができる。
 システム停止条件は、旋回モータ32の動作速度が所定速度まで低下したことを含む。そのため、旋回モータ32が停止、或いは、ほぼ停止した状態で、電力制御装置34を停止させることができる。これにより、旋回モータ32の動作中に電力制御装置34が停止されることを回避できる。
 システム停止条件は、発電機モータ31へのトルク指令値が0であることを含む。そのため、発電機モータ31による発電中に電力制御装置34が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置34の停止後に発電機モータ31で生成された電力によって電力制御装置34が破損することを防止することができる。
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 上記の実施形態では、作業車両100として油圧ショベルが例示されているが、ホイールローダ等の他の種類の作業車両に本発明が適用されてもよい。電動アクチュエータは、旋回モータに限らず、走行用のモータ、ステアリング用のモータ、或いはモータ以外の電動アクチュエータであってもよい。
 システム停止条件は、上述した2つの条件に限らず、他の条件であってもよい。或いは、上述した2つの条件に他の条件が追加されてもよい。或いは、上述した2つの条件の一方が省略されてもよい。
 出力制限制御における処理の一部が省略或いは変更されてもよい。例えば、第3レベルの出力制限が省略されてもよい。
 旋回モータ32の出力の制限は、エンジン制御部63が、エンジン出力トルクを低減する処理を実行したことを条件として実行されてもよい。旋回モータ32の出力の制限は、貯留量が、閾値以下になったことを条件として実行されてもよい。
 本発明によれば、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。

Claims (13)

  1.  エンジンと、
     前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
     前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
     前記エンジンによって駆動される発電機と、
     前記発電機によって生成された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
     前記エンジンの排気を浄化する排気処理装置と、
     前記排気処理装置に供給される還元剤を貯留する還元剤タンクと、
     前記還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する貯留量検出部と、
     前記貯留量が第1閾値以下になったときに前記エンジンの出力を低減する出力制限制御を行うエンジン制御部と、
     前記出力制限制御の実行中に、前記電動アクチュエータの出力を制限する電動アクチュエータ制御部と、
    を備える作業車両。 
  2.  前記貯留量が第1閾値以下になったときに前記電動アクチュエータの駆動に必要な前記発電機の出力を算出する出力算出部と、
     低減された前記エンジンの出力と、前記電動アクチュエータの駆動に必要な前記発電機の出力とに基づいて、前記油圧ポンプの吸収トルクを決定する吸収トルク決定部と、
     決定された前記吸収トルクで前記油圧ポンプを制御するポンプ制御部と、
    をさらに備える請求項1に記載の作業車両。
  3.  前記貯留量が前記第1閾値より少ない第2閾値以下であるときには、前記電動アクチュエータ制御部は、前記電動アクチュエータを停止させる、
    請求項1又は2に記載の作業車両。 
  4.  前記発電機と前記電動アクチュエータとに電気的に接続される電力制御装置をさらに備え、
     前記貯留量が前記第2閾値以下であり且つ所定のシステム停止条件が満たされたときに、前記電動アクチュエータ制御部は、前記電力制御装置を停止させる、
    請求項3に記載の作業車両。 
  5.  前記システム停止条件は、前記電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下したことを含む、
    請求項4に記載の作業車両。 
  6.  前記システム停止条件は、前記発電機へのトルク指令値が0であることをさらに含む、
    請求項5に記載の作業車両。 
  7.  前記貯留量が前記第2閾値以下であるときには、前記電動アクチュエータ制御部は、前記電動アクチュエータへのトルク指令値を0とする、
    請求項3から6のいずれかに記載の作業車両。
  8.  前記エンジン制御部は、前記貯留量が前記第1閾値より大きい通常時には、第1のエンジントルクカーブにて前記エンジンの出力を制御し、
     前記エンジン制御部は、前記出力制限制御では、前記第1のエンジントルクカーブよりも低い前記エンジンの出力を規定する第2のエンジントルクカーブにて前記エンジンの出力を制御する、
    請求項1から7のいずれかに記載の作業車両。 
  9.  前記電動アクチュエータ制御部は、前記出力制限制御において、前記電動アクチュエータの出力トルクの上限を低減する、
    請求項1から8のいずれかに記載の作業車両。 
  10.  走行体と、
     前記走行体に対して旋回可能に支持される旋回体と、
    をさらに備え、
     前記電動アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる電動モータである、
    請求項1から9のいずれかに記載の作業車両。 
  11.  還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出するステップと、
     前記貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減する信号を出力する出力制限制御を行うステップと、
     前記出力制限制御の実行中に、電動アクチュエータの出力を制限する信号を出力するステップと、
    を備える作業車両の制御方法。 
  12.  前記電動アクチュエータの駆動に必要な発電機の出力を算出するステップと、
     低減された前記エンジンの出力と、前記電動アクチュエータの駆動に必要な前記発電機の出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定するステップと、
     決定された前記油圧ポンプの吸収トルクを示す指令信号を出力するステップと、
    をさらに備える請求項11に記載の作業車両の制御方法。 
  13.  前記貯留量が前記第1閾値より小さい第2閾値以下であるときに、前記電動アクチュエータに停止指令を出力するステップと、
     前記停止指令の出力後、前記電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下し、且つ、前記発電機へのトルク指令値が0であるときに、前記発電機と前記電動アクチュエータとの電力制御装置の停止信号を出力するステップと、
    をさらに備える請求項12に記載の作業車両の制御方法。
PCT/JP2015/074848 2015-09-01 2015-09-01 作業車両及びその制御方法 WO2016024640A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112015000143.3T DE112015000143T5 (de) 2015-09-01 2015-09-01 Arbeitsfahrzeug und Arbeitsfahrzeugsteuerverfahren
KR1020157036099A KR101705744B1 (ko) 2015-09-01 2015-09-01 작업 차량 및 그 제어 방법
PCT/JP2015/074848 WO2016024640A1 (ja) 2015-09-01 2015-09-01 作業車両及びその制御方法
JP2016535186A JP6062116B2 (ja) 2015-09-01 2015-09-01 作業車両及びその制御方法
CN201580001066.5A CN105517870A (zh) 2015-09-01 2015-09-01 作业车辆及其控制方法
US14/909,834 US20170058490A1 (en) 2015-09-01 2015-09-01 Working vehicle and working vehicle control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/074848 WO2016024640A1 (ja) 2015-09-01 2015-09-01 作業車両及びその制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016024640A1 true WO2016024640A1 (ja) 2016-02-18

Family

ID=55304264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/074848 WO2016024640A1 (ja) 2015-09-01 2015-09-01 作業車両及びその制御方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170058490A1 (ja)
JP (1) JP6062116B2 (ja)
KR (1) KR101705744B1 (ja)
CN (1) CN105517870A (ja)
DE (1) DE112015000143T5 (ja)
WO (1) WO2016024640A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017053212A (ja) * 2016-12-13 2017-03-16 株式会社小松製作所 作業車両及びその制御方法
JP2017207002A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2022099984A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 トヨタ自動車株式会社 自動車

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108973684B (zh) * 2017-06-05 2021-07-13 湖南中车时代电动汽车股份有限公司 一种车辆辅助系统的控制方法
WO2019022348A1 (ko) * 2017-07-26 2019-01-31 엘에스엠트론 주식회사 농업용작업차량, 농업용작업차량의 상태 모니터링 시스템 및 모니터링 방법
DE112017000037B4 (de) 2017-07-27 2021-12-16 Komatsu Ltd. Steuersystem, arbeitsmaschine und steuerverfahren
JP7054632B2 (ja) * 2018-01-31 2022-04-14 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
CN110747932B (zh) * 2019-10-18 2022-01-11 广西柳工机械股份有限公司 挖掘机控制系统及方法
CN111559368B (zh) * 2020-04-26 2021-08-13 东风汽车集团有限公司 插电式混合动力汽车的功率控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007247230A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド建設機械
WO2007139177A1 (ja) * 2006-06-01 2007-12-06 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 建設機械の排ガス浄化装置
JP2011174312A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Nabtesco Corp ハイブリッド建機の制御装置
JP2014005697A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械
JP2015071973A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 日立建機株式会社 作業車両

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4847218B2 (ja) * 2006-06-01 2011-12-28 日立建機株式会社 建設機械の排ガス浄化装置
JP5160814B2 (ja) * 2007-05-31 2013-03-13 日立建機株式会社 建設機械
JP5356436B2 (ja) * 2011-03-01 2013-12-04 日立建機株式会社 建設機械の制御装置
JP5752531B2 (ja) * 2011-08-31 2015-07-22 日立建機株式会社 建設機械
JP5959874B2 (ja) * 2012-02-15 2016-08-02 日立建機株式会社 ハイブリッド式作業車両
US20140013726A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Ford Global Technologies, Llc Ammonia storage control
JP6126963B2 (ja) * 2013-10-03 2017-05-10 株式会社Kcm 作業車両
CN104411935A (zh) * 2014-02-26 2015-03-11 株式会社小松制作所 作业车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007247230A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド建設機械
WO2007139177A1 (ja) * 2006-06-01 2007-12-06 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 建設機械の排ガス浄化装置
JP2011174312A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Nabtesco Corp ハイブリッド建機の制御装置
JP2014005697A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械
JP2015071973A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 日立建機株式会社 作業車両

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017207002A (ja) * 2016-05-18 2017-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2017053212A (ja) * 2016-12-13 2017-03-16 株式会社小松製作所 作業車両及びその制御方法
JP2022099984A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 トヨタ自動車株式会社 自動車
JP7368346B2 (ja) 2020-12-23 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 自動車

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015000143T5 (de) 2016-06-02
US20170058490A1 (en) 2017-03-02
KR101705744B1 (ko) 2017-02-10
CN105517870A (zh) 2016-04-20
JPWO2016024640A1 (ja) 2017-04-27
JP6062116B2 (ja) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6062116B2 (ja) 作業車両及びその制御方法
KR101897843B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계 및 이에 사용하는 보조 제어 장치
KR101853147B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계
KR101665844B1 (ko) 유압 작업 기계
JP5759019B1 (ja) ハイブリッド作業機械
JP6255137B2 (ja) ハイブリッド建設機械の制御装置
KR101805236B1 (ko) 하이브리드 건설 기계
EP2666915B1 (en) Construction machine having revolving structure
KR101776543B1 (ko) 작업 기계
KR101886896B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계
JP5974014B2 (ja) ハイブリッド駆動式の油圧作業機械
JP2010248870A (ja) ハイブリッド型作業機械
KR101770488B1 (ko) 건설 기계
JP6524019B2 (ja) 建設機械
US10189471B2 (en) Shovel and shovel control method
JP5037555B2 (ja) ハイブリッド型建設機械
KR20160140594A (ko) 쇼벨
JP6574752B2 (ja) 作業車両及びその制御方法
WO2015125601A1 (ja) 建設機械
JP5766075B2 (ja) 作業機械の駆動制御装置
JP2010248736A (ja) ハイブリッド型建設機械

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020157036099

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14909834

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112015000143

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120150001433

Country of ref document: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15831651

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016535186

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15831651

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1