WO2020105512A1 - 作業車両、作業車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

作業車両、作業車両の制御装置および制御方法

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WO2020105512A1
WO2020105512A1 PCT/JP2019/044354 JP2019044354W WO2020105512A1 WO 2020105512 A1 WO2020105512 A1 WO 2020105512A1 JP 2019044354 W JP2019044354 W JP 2019044354W WO 2020105512 A1 WO2020105512 A1 WO 2020105512A1
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山田　賢一
彰吾 宮崎
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株式会社小松製作所
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4078—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle, a work vehicle control device, and a control method.
  • the present application claims priority to Japanese Patent Application No. 2018-216735 filed in Japan on Nov. 19, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for determining a command to an engine in a work vehicle equipped with a continuously variable transmission so as to obtain an output torque according to an operator's intention based on an accelerator operation. ..
  • the work vehicle is designed not only to run on a paved road surface, but also to run on a rough road or a steep slope, and work such as excavation, pushing soil, and towing, so that a strong torque can be applied to the running device. Therefore, when the output torque is obtained based on the operation of the accelerator as in Patent Document 1, when the operator strongly depresses the accelerator, contrary to the intention of the operator, an unnecessarily strong acceleration for traveling of the work vehicle is generated. May occur and the riding comfort may deteriorate. On the other hand, if the output torque is always limited so as not to generate a strong acceleration, a contradictory event such as a vehicle speed reduction due to insufficient torque occurs on a bad road.
  • An object of the present invention is to provide a work vehicle, a work vehicle control device, and a control method for controlling the travel of a work vehicle while applying an output torque as intended by an operator and preventing excessive acceleration.
  • a control device for a work vehicle includes a drive source, a traveling device driven by the drive force of the drive source, an input shaft connected to the drive source, and an output shaft connected to the drive source.
  • Control of a work vehicle including a power transmission device that is connected to a traveling device and that transmits a driving force input to the input shaft to the output shaft, and an operating device for instructing the magnitude of the driving force of the driving source
  • a device a required output torque determination unit that determines a required output torque of the power transmission device based on an operation amount of the operation device and a traveling speed of the work vehicle; a torque of the drive source;
  • a traveling load estimator that estimates a traveling load torque related to a traveling load of the work vehicle based on a rotation speed ratio of the transmission device and a rotational speed of the output shaft, and an allowable output torque including the estimated traveling load torque.
  • a required output torque correction unit that corrects the required output torque so that the required output torque falls within the range, and a drive source control unit that output
  • control device for the work vehicle can control the traveling of the work vehicle so that excessive acceleration does not occur.
  • FIG. 1 is a side view of a work vehicle according to the first embodiment.
  • the work vehicle 100 according to the first embodiment is a wheel loader.
  • the work vehicle 100 includes a vehicle body 110, a work machine 120, a front wheel portion 130, a rear wheel portion 140, and a driver's cab 150.
  • the vehicle body 110 includes a front vehicle body 111, a rear vehicle body 112, and a steering cylinder 113.
  • the front vehicle body 111 and the rear vehicle body 112 are mounted rotatably around a steering shaft extending in the vertical direction of the vehicle body 110.
  • the front wheel portion 130 is provided below the front vehicle body 111, and the rear wheel portion 140 is provided below the rear vehicle body 112.
  • the steering cylinder 113 is a hydraulic cylinder.
  • the base end portion of the steering cylinder 113 is attached to the rear vehicle body 112, and the tip end portion is attached to the front vehicle body 111.
  • the steering cylinder 113 expands and contracts with hydraulic oil to define an angle formed by the front vehicle body 111 and the rear vehicle body 112. That is, the steering angle of the front wheel portion 130 is defined by the expansion and contraction of the steering cylinder 113.
  • the work machine 120 is used for excavating and carrying a work target such as earth and sand.
  • the work machine 120 is provided in the front part of the vehicle body 110.
  • the work machine 120 includes a boom 121, a bucket 122, a bell crank 123, a lift cylinder 124, and a bucket cylinder 125.
  • the base end portion of the boom 121 is attached to the front portion of the front vehicle body 111 via a pin.
  • the bucket 122 includes a blade for excavating the work object and a container for carrying the excavated work object.
  • the base end portion of the bucket 122 is attached to the tip end portion of the boom 121 via a pin.
  • Bell crank 123 transmits the power of bucket cylinder 125 to bucket 122.
  • the first end of the bell crank 123 is attached to the bottom of the bucket 122 via a link mechanism.
  • the second end of the bell crank 123 is attached to the tip of the bucket cylinder 125 via a pin.
  • the lift cylinder 124 is a hydraulic cylinder.
  • the base end portion of the lift cylinder 124 is attached to the front portion of the front vehicle body 111.
  • the tip of the lift cylinder 124 is attached to the boom 121.
  • the bucket cylinder 125 is a hydraulic cylinder.
  • the base end portion of the bucket cylinder 125 is attached to the front portion of the front vehicle body 111.
  • the tip of the bucket cylinder 125 is attached to the bucket 122 via a bell crank 123. As the bucket cylinder 125 expands and contracts with the hydraulic oil, the bucket 122 swings in the tilt direction or the dump direction.
  • the cab 150 is a space for an operator to board and operate the work vehicle 100.
  • the cab 150 is provided above the rear vehicle body 112.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the cab according to the first embodiment. Inside the cab 150, a seat 151, an accelerator pedal 152, a brake pedal 153, a steering handle 154, a front / rear changeover switch 155, a shift switch 156, a boom lever 157, and a bucket lever 158 are provided.
  • the accelerator pedal 152 is operated to set a driving force (traction force) for traveling generated in the work vehicle 100.
  • the brake pedal 153 is operated in order to set a traveling braking force generated in the work vehicle 100. The larger the operation amount of the brake pedal 153, the stronger the braking force is set.
  • the steering wheel 154 is operated to set the steering angle of the work vehicle 100.
  • the front-rear changeover switch 155 is operated to set the traveling direction of the work vehicle 100. The traveling direction of the work vehicle is either forward (F: Forward), reverse (R: Rear), or neutral (N: Neutral).
  • the shift switch 156 is operated to set the speed range of the power transmission device.
  • the boom lever 157 is operated to set the amount of movement for raising or lowering the boom 121.
  • the boom lever 157 receives a lowering operation when tilted forward, and receives a raising operation when tilted backward.
  • the bucket lever 158 is operated to set the movement amount of the dump operation or the tilt operation of the bucket 122.
  • the bucket lever 158 receives the dump operation when tilted forward, and receives the tilt operation when tilted backward.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a power system of the work vehicle according to the first embodiment.
  • the work vehicle 100 includes an engine 210, a PTO 220 (Power Take Off), a transmission 230, a front axle 240, a rear axle 250, a variable displacement pump 260, and a fixed displacement pump 270.
  • the engine 210 is, for example, a diesel engine.
  • the engine 210 is provided with a fuel injection device 211 and an engine tachometer 212.
  • the fuel injection device 211 controls the driving force of the engine 210 by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder of the engine 210.
  • the engine tachometer 212 measures the rotation speed of the engine 210.
  • the PTO 220 transmits a part of the driving force of the engine 210 to the variable displacement pump 260 and the fixed displacement pump 270. That is, the PTO 220 distributes the driving force of the engine 210 to the transmission 230, the variable displacement pump 260, and the fixed displacement pump 270.
  • the transmission 230 is a continuously variable transmission including an HST 231 (hydrostatic type continuously variable transmission).
  • the transmission 230 may be the one that performs the shift control only by the HST 231, or may be an HMT (Hydraulic mechanical continuously variable transmission) that performs the shift control by the combination of the HST 231 and the planetary gear mechanism.
  • the transmission 230 shifts the driving force input to the input shaft and outputs the driving force from the output shaft.
  • the input shaft of the transmission 230 is connected to the PTO 220, and the output shaft is connected to the front axle 240 and the rear axle 250. That is, the transmission 230 transmits the driving force of the engine 210 distributed by the PTO 220 to the front axle 240 and the rear axle 250.
  • the transmission 230 is provided with an input shaft tachometer 232 and an output shaft tachometer 233.
  • the input shaft tachometer 232 measures the rotation speed of the input shaft of the transmission 230.
  • the output shaft tachometer 233 measures the rotation speed of the output shaft of the transmission 230.
  • the HST 231 of the transmission 230 is provided with the HST pressure gauge 234.
  • the HST pressure gauge 234 measures the pressure of the HST 231.
  • the front axle 240 transmits the driving force output by the transmission 230 to the front wheel portion 130. As a result, the front wheel portion 130 rotates.
  • the rear axle 250 transmits the driving force output by the transmission 230 to the rear wheel portion 140. As a result, the rear wheel portion 140 rotates.
  • the front axle 240 and the rear axle 250 are examples of traveling devices.
  • the variable displacement pump 260 is driven by the driving force from the engine 210.
  • the discharge capacity of the variable displacement pump 260 is changed, for example, by controlling the tilt angle of a swash plate provided in the variable displacement pump 260.
  • the hydraulic fluid discharged from the variable displacement pump 260 is supplied to the steering cylinder 113, the lift cylinder 124, and the bucket cylinder 125 via the control valve 261. That is, the control valve 261 controls the flow rate of the hydraulic oil discharged from the variable displacement pump 260, and distributes the hydraulic oil to the steering cylinder 113, the lift cylinder 124, and the bucket cylinder 125.
  • the variable displacement pump 260 is provided with a first pump pressure gauge 262 and a pump displacement meter 263.
  • the first pump pressure gauge 262 measures the discharge pressure of the hydraulic oil from the variable displacement pump 260.
  • the pump displacement meter 263 measures the displacement of the variable displacement pump 260 based on the swash plate angle of the variable displacement pump 260 and the like.
  • the lift cylinder 124 is provided with a cylinder pressure gauge 264.
  • the cylinder pressure gauge 264 measures the pressure of the lift cylinder 124.
  • the variable displacement pump 260 is an example of a device to which power is distributed from the PTO 220.
  • the variable displacement pump 260 may be composed of a plurality of pumps, or may be provided with another supply destination such as a hydraulic drive fan (not shown) instead of or in addition to the variable displacement pump 260. Good.
  • the fixed displacement pump 270 is driven by the driving force from the engine 210.
  • the hydraulic oil discharged from the fixed displacement pump 270 is supplied to a clutch (not shown) in the transmission 230.
  • the fixed displacement pump 270 is provided with a second pump pressure gauge 271.
  • the second pump pressure gauge 271 measures the discharge pressure of the hydraulic oil from the fixed displacement pump 270.
  • Fixed displacement pump 270 is an example of a device to which power is distributed from PTO 220.
  • the fixed displacement pump 270 may be composed of a plurality of pumps, and may have a supply destination such as a lubrication circuit (not shown).
  • Control device Work vehicle 100 includes a control device 300 for controlling work vehicle 100.
  • the control device 300 responds to the operation amount of each operation device (accelerator pedal 152, brake pedal 153, steering handle 154, front / rear changeover switch 155, shift switch 156, boom lever 157, bucket lever 158) in the cab 150.
  • a control signal is output to the fuel injection device 211, the transmission 230, the variable displacement pump 260, and the control valve 261.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device for a work vehicle according to the first embodiment.
  • the control device 300 is a computer including a processor 310, a main memory 330, a storage 350, and an interface 370.
  • the storage 350 is a non-transitory tangible storage medium. Examples of the storage 350 are HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory) , Semiconductor memory, and the like.
  • the storage 350 may be an internal medium directly connected to the bus of the control device 300 or an external medium connected to the control device 300 via the interface 370 or a communication line.
  • the storage 350 stores a program for controlling the work vehicle 100.
  • the program may be for realizing a part of the function to be exerted by the control device 300.
  • the program may exert a function by a combination with another program already stored in the storage or a combination with another program installed in another device.
  • the computer may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or instead of the above configuration.
  • PLD Programmable Logic Device
  • Examples of PLD include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • PLD Programmable Logic Device
  • PAL Programmable Array Logic
  • GAL Generic Array Logic
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the control device 300 When the program is distributed to the control device 300 via a communication line, the control device 300 that has received the distribution may expand the program in the main memory 330 and execute the above process. Further, the program may be a program for realizing some of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with another program already stored in the storage 350.
  • difference file difference program
  • the processor 310 executes the operation amount acquisition unit 311, the measurement value acquisition unit 312, the vehicle state calculation unit 313, the required PTO torque determination unit 314, the required output torque determination unit 315, the traveling load estimation unit 316, and the work.
  • a transmission control unit 325 and a pump control unit 326 are provided.
  • the operation amount acquisition unit 311 acquires an operation amount from each of the accelerator pedal 152, the brake pedal 153, the steering handle 154, the front / rear changeover switch 155, the shift switch 156, the boom lever 157, and the bucket lever 158.
  • the operation amount of the accelerator pedal 152 is the accelerator operation amount
  • the operation amount of the brake pedal 153 is the brake operation amount
  • the operation amount of the steering handle 154 is the steering operation amount
  • the value corresponding to the operation position of the front-rear changeover switch 155 is the FNR operation amount.
  • a value corresponding to the operation position of the shift switch 156 is called a shift operation amount
  • a boom lever 157 operation amount is called a boom operation amount
  • a bucket lever 158 operation amount is called a bucket operation amount.
  • the measurement value acquisition unit 312 includes a fuel injection device 211, an engine tachometer 212, an input shaft tachometer 232, an output shaft tachometer 233, an HST pressure gauge 234, a first pump pressure gauge 262, a pump capacity gauge 263, a cylinder pressure gauge 264, And the measurement value is acquired from the second pump pressure gauge 271. That is, the measurement value acquisition unit 312 determines the fuel injection amount of the engine 210, the rotation speed of the engine 210, the rotation speed of the input shaft of the transmission 230, the rotation speed of the output shaft of the transmission 230, the pressure of the HST 231, and the variable displacement pump 260. Of the variable displacement pump 260, the pressure of the lift cylinder 124, and the pump pressure of the fixed displacement pump 270 are acquired.
  • Torque (PTO torque) distributed to the transmission, the input / output speed ratio of the transmission 230, the angular acceleration of the output shaft of the transmission 230, and the traveling speed of the work vehicle 100 are calculated.
  • the output torque of the engine 210 is the torque that the engine 210 actually produces based on the fuel injection amount.
  • the upper limit torque of the engine 210 is the maximum torque that the engine 210 can exhibit.
  • the requested PTO torque determination unit 314 includes the steering operation amount, the boom operation amount, and the bucket operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 311 and the pump pressure of the variable displacement pump 260 and the variable displacement pump 260 acquired by the measurement value acquisition unit 312. And the measured value of the pump pressure of the fixed displacement pump 270, the required value of torque distributed from the PTO 220 to the variable displacement pump 260 and the fixed displacement pump 270 (required PTO torque) is determined. For example, the required PTO torque determination unit 314 obtains the required flow rate of the variable displacement pump 260 from the steering operation amount based on the PTO conversion function that defines the relationship between the operation amount and the required flow rate.
  • the required PTO torque determination unit 314 obtains the required flow rate of the variable displacement pump 260 from the boom operation amount and the bucket operation amount based on the PTO conversion function. Then, the required PTO torque determination unit 314 is based on the measured values of the pump pressure of the variable displacement pump 260, the displacement of the variable displacement pump 260, and the pump pressure of the fixed displacement pump 270, and the specified required flow rate of the variable displacement pump 260. , Determine the required PTO torque.
  • the required output torque determination unit 315 shifts gears based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, the shift operation amount, and the FNR operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 311 and the traveling speed calculated by the vehicle state calculation unit 313.
  • the required value of the torque of the output shaft of the machine 230 is determined.
  • the required output torque determination unit 315 determines the required output torque from the traveling speed calculated by the vehicle state calculation unit 313, based on the traveling conversion function that defines the relationship between the traveling speed and the required output torque.
  • the required output torque determination unit 315 determines the characteristics of the travel conversion function based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, the shift operation amount, and the FNR operation amount.
  • the required output torque determination unit 315 specifies a travel conversion function corresponding to the speed range specified by the shift operation amount, out of the plurality of travel conversion functions corresponding to the plurality of speed ranges. If there is an accelerator operation, the required output torque determination unit 315 transforms the travel conversion function specified based on the magnification related to the accelerator operation amount. When there is a brake operation, the required output torque determination unit 315 transforms the travel conversion function specified based on the magnification related to the brake operation amount. The required output torque determination unit 315 determines the sign of the required output torque based on the FNR manipulated variable. When the signs of the required output torque and the traveling speed do not match (when the sign of the product of the required output torque and the traveling speed is negative), the transmission 230 exerts the braking-side torque.
  • the traveling load estimation unit 316 calculates the output torque T eng of the engine 210 calculated by the vehicle state calculation unit 313, the angular acceleration ⁇ eng of the engine 210, the PTO torque T PTO , the input / output speed ratio i of the transmission 230, and the transmission 230.
  • the traveling load torque T load related to traveling is estimated based on the angular acceleration ⁇ out of the output shaft.
  • the traveling load torque T load can be calculated based on the following equation (1).
  • I eng is the moment of inertia of the engine 210.
  • I v is the moment of inertia of work vehicle 100.
  • ⁇ t is the torque efficiency of the transmission 230.
  • N is an axle speed reduction ratio between the output shaft of the transmission 230 and the front wheel portion 130 and the rear wheel portion 140.
  • the inertia moment I eng , the inertia moment I v , the torque efficiency ⁇ t , and the axle reduction ratio N are constants.
  • the expression (1) is an expression (2) showing the relationship between the output torque T eng of the engine 210 and the output torque T out of the transmission 230, the output torque T out of the transmission 230 and the acceleration ⁇ of the work vehicle 100. It can be derived from Equation (3) showing the relationship with out .
  • the traveling load torque T load may be calculated based on an equation other than the equation (1). For example, instead of the equation (2), the pressure of the HST 231 measured by the HST pressure gauge 234, the displacement command of the variable displacement pump of the HST 231, or the pump displacement measured by the pump displacement meter provided in the variable displacement pump, and the output torque using the equation showing the relationship between T out, the running load may derive particular formula.
  • an equation for identifying the traveling load torque T load is derived using the electric motor output torque estimated from the electric motor torque command and the voltage / current. May be.
  • the work state identification unit 317 identifies the work state of the work vehicle 100 based on the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 311 and the measurement value acquired by the measurement value acquisition unit 312.
  • the value of the working state is, for example, "stop / low speed state”, “running state”, “excavation state”, “braking state”, or “rapid braking state”.
  • the “stop / low speed state” is a state in which the work vehicle 100 is stopped without excavation work or is running at a low speed.
  • the work state identification unit 317 may determine that the work state is the “stop / low speed state”, for example, when the absolute value of the traveling speed is less than the predetermined value.
  • the “running state” is a state in which the work vehicle 100 is moving forward or backward.
  • the work state identification unit 317 may determine that the work state is the “running state” when, for example, the measured value of the pressure of the lift cylinder 124 is less than the predetermined value and the accelerator operation amount is greater than 0.
  • the “excavation state” is a state in which excavation work is being performed by the work machine 120.
  • the work state identification unit 317 may determine that the work state is the “excavation state” when, for example, the measured value of the pressure of the lift cylinder 124 is equal to or greater than a predetermined value. Further, the work state identification unit 317 may determine whether the work state is the “excavation state”, for example, from the posture of the work machine 120.
  • the measurement value acquisition unit 312 acquires a measurement value of a stroke sensor that measures the stroke of each cylinder (not shown) or an angle sensor that measures the rotation angle of the work machine, and the work state identification unit 317 uses the measurement value as the measurement value. Based on this, it is determined whether the work state is the "excavation state".
  • the “braking state” is a state in which the work vehicle 100 is braking.
  • the work state identification unit 317 may determine that the work state is the “braking state” when the brake operation amount is greater than 0, for example. Further, the work state specifying unit 317 may determine that the work state is the “braking state”, for example, when the FNR operation amount has a value in the direction opposite to the current traveling direction.
  • the “rapid braking state” is a state in which the work vehicle 100 is braking with a stronger force than the “braking state”.
  • the work state identification unit 317 may determine that the work state is the “rapid braking state”, for example, when the brake operation amount is larger than a predetermined value.
  • the allowable range determination unit 318 determines an allowable output torque range for correcting the required output torque, based on the work state specified by the work state specifying unit 317. Specifically, the permissible range determination unit 318 determines the permissible acceleration based on the work state identified by the work state identification unit 317. The allowable range determination unit 318 determines the upper limit value of the allowable output torque range by adding the acceleration torque corresponding to the allowable acceleration to the running load torque, and subtracts the acceleration torque corresponding to the allowable acceleration from the running load torque. Determine the lower limit of the allowable output torque range. The upper limit value T max of the allowable output torque range can be calculated based on the following equation (4). Further, the lower limit value T min of the allowable output torque range can be calculated based on the following formula (5).
  • ⁇ target is the allowable acceleration of the work vehicle.
  • r tire is the radius of the front wheel portion 130 and the rear wheel portion 140.
  • the allowable range determination unit 318 can determine the allowable output torque range by changing the acceleration ⁇ target according to the work state.
  • the allowable range determination unit 318 sets the allowable acceleration to an acceleration (for example, 0.2 G) that does not impair the ride comfort of the operator.
  • an acceleration for example, 0.2 G
  • the allowable range determination unit 318 sets the allowable acceleration to a value smaller than the allowable acceleration related to the “running state” when the work state is the “excavation state”.
  • the traveling load torque estimated by the traveling load estimating unit 316 includes the load applied to the work machine 120.
  • the traveling load torque in the "excavation state” has a larger value than that in the "traveling state”. Therefore, by suppressing the allowable acceleration, it is possible to suppress unintended sudden acceleration when, for example, the load applied to the work implement 120 suddenly greatly decreases.
  • the permissible range determination unit 318 determines the permissible acceleration from the permissible acceleration related to the “excavation state” when the tilt operation is not performed, when the work state is the “excavation state” and the tilt operation is performed. Set a smaller value.
  • the permissible range determination unit 318 sets the permissible acceleration to a value smaller than the permissible acceleration related to the “running state” when the work state is the “stop / low speed state”. As a result, it is possible to suppress an unintended sudden start.
  • the allowable range determination unit 318 sets the allowable acceleration to a value larger than the allowable acceleration related to the “running state” when the work state is the “braking state”. In the "braking state", it is highly possible that the operator intends to perform rapid braking. Therefore, it is possible to enable immediate braking.
  • the permissible range determination unit 318 sets the permissible acceleration to a value larger than the permissible acceleration related to the “braking state” when the working state is the “rapid braking state”.
  • the traveling load torque estimated by the traveling load estimation unit 316 includes the load of the disc brake. Therefore, the allowable range determination unit 318 sets the allowable acceleration to a large value so that the braking by the disc brake is not hindered by the allowable output torque range.
  • the required output torque correction unit 319 corrects the required output torque so that the required output torque falls within the allowable output torque range determined by the allowable range determination unit 318. That is, the required output torque correction unit 319 corrects the required output torque to the upper limit value of the allowable output torque range when the required output torque exceeds the upper limit value of the allowable output torque range. The required output torque correction unit 319 corrects the required output torque to the lower limit value of the allowable output torque range when the required output torque is less than the lower limit value of the allowable output torque range.
  • the target engine speed determination unit 320 is a requested engine output that is the sum of the requested running power calculated from the requested output torque and the running speed and the requested PTO output calculated from the measured value of the requested PTO torque and the engine speed of the engine 210. Based on, the target engine speed used for controlling the engine 210 is determined.
  • the target rotation speed determination unit 320 determines the target engine rotation speed based on a rotation speed conversion function that defines the relationship between the required engine output and the engine rotation speed, which is determined in advance by design or the like.
  • the rotation speed conversion function may be designed to suppress the rotation of the engine 210 to the low rotation side as much as possible within a range in which the required engine output can be exhibited and the engine acceleration is not hindered.
  • the target rotation speed determination unit 320 determines the engine rotation speed (PTO required rotation speed) required to realize the required flow rate of the variable displacement pump 260 calculated by the required PTO torque determination unit 314.
  • the target rotational speed determination unit 320 determines the required PTO rotational speed based on a rotational speed conversion function that defines the relationship between the required flow rate of the variable displacement pump 260 and the engine rotational speed, which is predetermined by design or the like. If the target engine speed is below the PTO required speed, the target engine speed determination unit 320 determines the target engine speed as the PTO required speed.
  • the acceleration torque identifying unit 321 sets the engine 210 at the target engine speed based on the measured value of the engine speed of the engine 210 acquired by the measured value acquisition unit 312 and the target engine speed determined by the target speed determination unit 320.
  • the target acceleration torque required for rotation is calculated. That is, the acceleration torque identifying unit 321 determines the target engine acceleration from the rotational speed of the difference between the measured value of the rotational speed of the engine 210 and the target engine rotational speed, and multiplies the target engine acceleration by the inertia moment of the engine 210. , Calculate the target acceleration torque.
  • the target engine torque determination unit 322 determines the PTO torque calculated by the vehicle state calculation unit 313, the upper limit torque of the engine 210, the input / output speed ratio of the transmission 230, and the required output torque corrected by the required output torque correction unit 319.
  • the target engine torque which is the torque that the engine 210 should output, is determined based on the rotation speed of the engine 210 measured by the measurement value acquisition unit 312.
  • the target engine torque determination unit 322 calculates the required input torque, which is the torque of the engine 210 required to obtain the required output torque, by multiplying the required output torque by the input / output speed ratio of the transmission 230.
  • the target engine torque determination unit 322 determines the smaller one of the sum of the PTO torque and the required input torque and the upper limit torque of the engine 210 as the target engine torque.
  • the engine control unit 323 outputs an engine torque command to the fuel injection device 211. Specifically, the engine control unit 323 outputs an engine torque command indicating the target engine torque determined by the target engine torque determination unit 322.
  • the engine control unit 323 is an example of a drive source control unit.
  • the target speed ratio determination unit 324 measures the rotational speed of the input shaft of the transmission 230, the rotational speed of the output shaft of the transmission 230, the traveling load torque estimated by the traveling load estimation unit 316, and the required output torque correction.
  • the target input / output speed ratio of the transmission 230 is determined based on the required output torque corrected by the unit 319 and the target engine acceleration specified by the acceleration torque specifying unit 321.
  • the target speed ratio determination unit 324 of the transmission 230 after the elapse of the time period related to the predetermined control cycle based on the rotation speed of the output shaft of the transmission 230, the traveling load torque, and the target output torque. Estimate the rotation speed of the output shaft and set it as the target rotation speed of the output shaft.
  • the target speed ratio determination unit 324 estimates the number of revolutions of the input shaft of the transmission 230 after the elapse of the time period related to the predetermined control cycle based on the number of revolutions of the input shaft of the transmission 230 and the target engine acceleration. Is set as the target speed of the input shaft.
  • the target speed ratio determination unit 324 determines the target input / output speed ratio by dividing the target rotation speed of the output shaft by the target rotation speed of the input shaft.
  • the transmission control unit 325 outputs a control command for the transmission 230 in order to realize the target input / output speed ratio determined by the target speed ratio determination unit 324.
  • the transmission control unit 325 outputs the displacement command of the variable displacement motor and the variable displacement pump included in the transmission 230, for example.
  • the pump control unit 326 outputs a control command for the variable displacement pump 260 in order to realize the required PTO torque determined by the required PTO torque determination unit 314.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of controlling the work vehicle according to the first embodiment.
  • the operation amount acquisition unit 311 acquires an operation amount from each of the accelerator pedal 152, the brake pedal 153, the steering handle 154, the front / rear changeover switch 155, the shift switch 156, the boom lever 157, and the bucket lever 158 (step S1).
  • the measurement value acquisition unit 312 includes the fuel injection device 211, the engine tachometer 212, the input shaft tachometer 232, the output shaft tachometer 233, the first pump pressure gauge 262, the pump displacement meter 263, the cylinder pressure gauge 264, and the second.
  • a measurement value is acquired from the pump pressure gauge 271 (step S2).
  • the vehicle state calculation unit 313 calculates the output torque of the engine 210, the upper limit torque of the engine 210, the angular acceleration of the engine 210, the PTO torque, and the input / output speed ratio of the transmission 230 based on the measurement values acquired in step S2. Then, the angular acceleration of the output shaft of the transmission 230 and the traveling speed of the work vehicle 100 are calculated (step S3).
  • the requested PTO torque determination unit 314 determines the steering operation amount, the boom operation amount, and the bucket operation amount acquired in step S1, the pump pressure and the displacement of the variable displacement pump 260 acquired in step S2, and the pump pressure of the fixed displacement pump 270.
  • the required PTO torque is determined based on the measured value of (step S4).
  • the required output torque determination unit 315 determines the required output torque based on the operation amount related to traveling acquired in step S1 and the traveling speed calculated in step S3 (step S5).
  • the traveling load estimation unit 316 estimates the traveling load torque based on the vehicle state value calculated in step S3 (step S6).
  • the work state identification unit 317 identifies the work state of the work vehicle 100 based on the operation amount acquired in step S1 and the measurement value acquired in step S2 (step S7). That is, the work state identification unit 317 identifies which of the "stop / low speed state", the “running state”, the “excavation state”, the “braking state”, and the “rapid braking state” the work state is.
  • the allowable range determination unit 318 determines the allowable acceleration based on the work state specified by the work state specifying unit 317 (step S8).
  • the allowable range determination unit 318 determines the allowable output torque range based on the traveling load torque estimated in step S6 and the allowable acceleration determined in step S8 (step S9).
  • the required output torque correction unit 319 determines whether the required output torque determined in step S5 exceeds the upper limit value of the allowable output torque range determined in step S9 (step S10). When the required output torque exceeds the upper limit value of the allowable output torque range (step S10: YES), the required output torque correction unit 319 corrects the required output torque to the upper limit value of the allowable output torque range (step S11).
  • the required output torque correction unit 319 determines whether the required output torque falls below the lower limit value of the allowable output torque range (Ste S12). When the required output torque is below the lower limit value of the allowable output torque range (step S12: YES), the required output torque correction unit 319 corrects the required output torque to the lower limit value of the allowable output torque range (step S13). When the required output torque does not fall below the lower limit value of the allowable output torque range (step S12: NO), the required output torque correction unit 319 does not correct the required output torque.
  • the target engine speed determination unit 320 is a requested engine output that is the sum of the requested running power calculated from the requested output torque and the running speed and the requested PTO output calculated from the measured value of the requested PTO torque and the engine speed of the engine 210. Based on, the target engine speed is determined (step S14).
  • the acceleration torque specifying unit 321 calculates the target acceleration torque based on the measured value of the rotation speed of the engine 210 and the target engine rotation speed determined in step S14 (step S15).
  • the target engine torque determination unit 322 determines the required output torque, the PTO torque calculated in step S3, the upper limit torque of the engine, the input / output speed ratio of the transmission 230, and the measured value of the rotation speed of the engine 210 acquired in step S2.
  • the target engine torque is determined based on the above (step S16).
  • the engine control unit 323 outputs an engine torque command indicating the target engine torque determined in step S17 (step S17).
  • the target speed ratio determination unit 324 sets a target based on the measured value of the rotational speed of the input shaft of the transmission 230, the measured value of the rotational speed of the output shaft of the transmission 230, the running load torque, the target output torque, and the target engine acceleration.
  • the input / output speed ratio is determined (step S18).
  • the transmission control unit 325 outputs a control command of the transmission 230 for realizing the target input / output speed ratio, and the pump control unit 326 determines the variable displacement pump in order to realize the required PTO torque determined in step S4.
  • the control command of 260 is output (step S19).
  • the control device 300 executes the above-mentioned control processing at every predetermined control cycle.
  • the required output torque determined based on the operation amount and the traveling speed is corrected to fall within the allowable output torque range including the traveling load torque.
  • the acceleration of work vehicle 100 is limited to the acceleration corresponding to the torque related to the difference between the traveling load torque and the upper limit value or the lower limit value of the allowable output torque range. Therefore, the control device 300 can control the traveling of the work vehicle so that excessive acceleration does not occur.
  • control device 300 determines the allowable acceleration range based on the work state of the work vehicle 100. Thereby, the control device 300 can limit the acceleration according to the work state. Note that the control device 300 according to another embodiment may set the allowable acceleration range to a fixed range.
  • the allowable output torque range when the work state is the “excavation state” is a range narrower than the allowable output torque range when the work state is the “traveling state”. That is, the acceleration allowed when the work state is the “excavation state” is smaller than the acceleration allowed when the work state is the “traveling state”. As a result, it is possible to prevent sudden acceleration from occurring during excavation.
  • the allowable output torque range when the tilt operation is performed in the working state “excavation state” is the allowable output torque when the tilt operation is not performed in the working state “excavation state”.
  • the range is narrower than the range. As a result, it is possible to prevent a sudden acceleration from occurring while the excavation is in progress.
  • the allowable output torque range when the work state is the “braking state” is wider than the allowable output torque range when the work state is the “running state”. That is, the acceleration allowed when the work state is the “braking state” is larger than the acceleration allowed when the work state is the “running state”. As a result, it is possible to immediately brake the work vehicle according to the intention of the operator. Further, in the first embodiment, the acceleration allowed when the work state is the "rapid braking state” is larger than the acceleration allowed when the work state is the "running state”. As a result, it is possible to prevent the braking by the disc brake from being hindered when the braking by the disc brake is performed by the operation of the operator.
  • the work vehicle 100 according to the first embodiment uses the engine 210 as a drive source, but is not limited to this.
  • the work vehicle 100 according to another embodiment may use a combination of a battery and an electric motor as a drive source. In this case, when the moment of inertia of the electric motor is sufficiently small, the acceleration torque of the electric motor may be ignored to calculate the running load torque and the target output torque.
  • the control device 300 when a combination of a battery and an electric motor is used as a drive source, the control device 300 does not use the torque of the drive source, the rotation speed ratio of the power transmission device, and the rotation speed of the output shaft.
  • the output shaft torque may be estimated directly.
  • the transmission 230 of the work vehicle 100 according to the first embodiment is a continuously variable transmission, but the transmission 230 is not limited to this.
  • the transmission 230 according to another embodiment may be a torque converter type transmission.
  • the work vehicle 100 according to the first embodiment is a wheel loader, but the invention is not limited to this.
  • the work vehicle 100 according to another embodiment may be another work vehicle 100 such as a bulldozer and a tractor.
  • PTO torque may be ignored and traveling load torque and target output torque may be calculated.
  • control device for the work vehicle can control the traveling of the work vehicle so that excessive acceleration does not occur.

Abstract

要求出力トルク決定部は、操作装置の操作量と作業車両の走行速度とに基づいて、動力伝達装置の要求出力トルクを決定する。走行負荷推定部は、駆動源のトルクと、動力伝達装置の回転速度比と、出力軸の回転数とに基づいて、作業車両の走行負荷に係る走行負荷トルクを推定する。要求出力トルク補正部は、推定した走行負荷トルクを含む許容出力トルク範囲に要求出力トルクが収まるように、要求出力トルクを補正する。駆動源制御部は、補正した前記要求出力トルクに基づいて、前記駆動源の制御信号を出力する。

Description

作業車両、作業車両の制御装置および制御方法
　本発明は、作業車両、作業車両の制御装置および制御方法に関する。
　本願は、２０１８年１１月１９日に日本に出願された特願２０１８－２１６７３５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　無段変速機を搭載するホイールローダなどの作業車両が知られている。無段変速機の例としては、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）およびＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）が挙げられる。特許文献１には、無段変速機を搭載する作業車両において、アクセル操作に基づいて、オペレータの意図に沿った出力トルクが得られるように、エンジンへの指令を決定する技術が開示されている。
国際公開第２０１４／２０８６１４号
　作業車両は、舗装された路面の走行だけでなく悪路や急坂の走行、さらに掘削・押し土・牽引などの作業を想定して走行装置に強いトルクを掛けることができるように設計される。そのため、特許文献１のように、アクセルの操作に基づいて出力トルクを得る場合において、オペレータがアクセルを強く踏み込んだ場合に、オペレータの意に反して、作業車両の走行に必要以上に強い加速度が生じ、乗り心地が悪化する可能性がある。一方で、強い加速度を生じないよう出力トルクを常に制限してしまうと、悪路などではトルク不足により車速ダウンするなどの背反事象が生じる。
　本発明の目的は、オペレータの意図通りの出力トルクを与えつつ、過度な加速度が生じないように作業車両の走行を制御する作業車両、作業車両の制御装置および制御方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、作業車両の制御装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動力によって駆動される走行装置と、入力軸が前記駆動源に接続され、出力軸が前記走行装置に接続され、前記入力軸に入力される駆動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置と、前記駆動源の駆動力の大きさを指示するための操作装置とを備える作業車両の制御装置であって、前記操作装置の操作量と前記作業車両の走行速度とに基づいて、前記動力伝達装置の要求出力トルクを決定する要求出力トルク決定部と、前記駆動源のトルクと、前記動力伝達装置の回転速度比と、前記出力軸の回転数とに基づいて、前記作業車両の走行負荷に係る走行負荷トルクを推定する走行負荷推定部と、推定した前記走行負荷トルクを含む許容出力トルク範囲に前記要求出力トルクが収まるように、前記要求出力トルクを補正する要求出力トルク補正部と、補正した前記要求出力トルクに基づいて、前記駆動源の制御信号を出力する駆動源制御部とを備える。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、作業車両の制御装置は、過度な加速度が生じないように作業車両の走行を制御することができる。
第１の実施形態に係る作業車両の側面図である。 第１の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る作業車両の動力系統を示す模式図である。 第１の実施形態に係る作業車両の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る作業車両の制御方法を示すフローチャートである。
〈第１の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
　図１は、第１の実施形態に係る作業車両の側面図である。
　第１の実施形態に係る作業車両１００は、ホイールローダである。作業車両１００は、車体１１０、作業機１２０、前輪部１３０、後輪部１４０、運転室１５０を備える。
　車体１１０は、前車体１１１、後車体１１２、およびステアリングシリンダ１１３を備える。前車体１１１と後車体１１２とは車体１１０の上下方向に伸びるステアリング軸回りに回動可能に取り付けられている。前輪部１３０は、前車体１１１の下部に設けられ、後輪部１４０は、後車体１１２の下部に設けられる。
　ステアリングシリンダ１１３は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１３の基端部は後車体１１２に取り付けられ、先端部は前車体１１１に取り付けられる。ステアリングシリンダ１１３は、作動油によって伸縮することで、前車体１１１と後車体１１２とのなす角度を規定する。つまり、ステアリングシリンダ１１３の伸縮により、前輪部１３０の舵角が規定される。
　作業機１２０は、土砂等の作業対象物の掘削および運搬に用いられる。作業機１２０は、車体１１０の前部に設けられる。作業機１２０は、ブーム１２１、バケット１２２、ベルクランク１２３、リフトシリンダ１２４、バケットシリンダ１２５を備える。
　ブーム１２１の基端部は、前車体１１１の前部にピンを介して取り付けられる。
　バケット１２２は、作業対象物を掘削するための刃と、掘削した作業対象物を運搬するための容器とを備える。バケット１２２の基端部は、ブーム１２１の先端部にピンを介して取り付けられる。
　ベルクランク１２３は、バケットシリンダ１２５の動力をバケット１２２に伝達する。ベルクランク１２３の第１端は、バケット１２２の底部にリンク機構を介して取り付けられる。ベルクランク１２３の第２端は、バケットシリンダ１２５の先端部にピンを介して取り付けられる。
　リフトシリンダ１２４は、油圧シリンダである。リフトシリンダ１２４の基端部は前車体１１１の前部に取り付けられる。リフトシリンダ１２４の先端部はブーム１２１に取り付けられる。リフトシリンダ１２４が作動油によって伸縮することによって、ブーム１２１が上げ方向または下げ方向に駆動する。
　バケットシリンダ１２５は、油圧シリンダである。バケットシリンダ１２５の基端部は、前車体１１１の前部に取り付けられる。バケットシリンダ１２５の先端部は、ベルクランク１２３を介してバケット１２２に取り付けられている。バケットシリンダ１２５が、作動油によって伸縮することによって、バケット１２２がチルト方向またはダンプ方向に揺動する。
　運転室１５０は、オペレータが搭乗し、作業車両１００の操作を行うためのスペースである。運転室１５０は、後車体１１２の上部に設けられる。
　図２は、第１の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。運転室１５０の内部には、シート１５１、アクセルペダル１５２、ブレーキペダル１５３、ステアリングハンドル１５４、前後切替スイッチ１５５、シフトスイッチ１５６、ブームレバー１５７、バケットレバー１５８が設けられる。
　アクセルペダル１５２は、作業車両１００に生じさせる走行の駆動力（牽引力）を設定するために操作される。アクセルペダル１５２の操作量が大きいほど、目標駆動力（目標牽引力）が高く設定される。
　ブレーキペダル１５３は、作業車両１００に生じさせる走行の制動力を設定するために操作される。ブレーキペダル１５３の操作量が大きいほど、強い制動力が設定される。
　ステアリングハンドル１５４は、作業車両１００の舵角を設定するために操作される。
　前後切替スイッチ１５５は、作業車両１００の進行方向を設定するために操作される。作業車両の進行方向は、前進（Ｆ：Forward）、後進（Ｒ：Rear）、または中立（Ｎ：Neutral）のいずれかである。
　シフトスイッチ１５６は、動力伝達装置の速度範囲を設定するために操作される。シフトスイッチ１５６の操作によって、例えば、１速、２速、３速、および４速の中から１つの速度範囲が選択される。
　ブームレバー１５７は、ブーム１２１の上げ操作または下げ操作の移動量を設定するために操作される。ブームレバー１５７は、前方へ傾けられることにより下げ操作を受け付け、後方へ傾けられることにより上げ操作を受け付ける。
　バケットレバー１５８は、バケット１２２のダンプ操作またはチルト操作の移動量を設定するために操作される。バケットレバー１５８は、前方へ傾けられることによりダンプ操作を受け付け、後方へ傾けられることによりチルト操作を受け付ける。
《動力系統》
　図３は、第１の実施形態に係る作業車両の動力系統を示す模式図である。
　作業車両１００は、エンジン２１０、ＰＴＯ２２０（Power Take Off）、変速機２３０、フロントアクスル２４０、リアアクスル２５０、可変容量ポンプ２６０、固定容量ポンプ２７０を備える。
　エンジン２１０は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン２１０には、燃料噴射装置２１１およびエンジン回転計２１２が設けられる。燃料噴射装置２１１は、エンジン２１０のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することで、エンジン２１０の駆動力を制御する。エンジン回転計２１２は、エンジン２１０の回転数を計測する。
　ＰＴＯ２２０は、エンジン２１０の駆動力の一部を、可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０に伝達する。つまり、ＰＴＯ２２０は、エンジン２１０の駆動力を、変速機２３０、可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０に分配する。
　変速機２３０は、ＨＳＴ２３１（静油圧式無段変速機）を備える無段変速機である。変速機２３０は、ＨＳＴ２３１のみによって変速制御を行うものであってもよいし、ＨＳＴ２３１と遊星歯車機構との組み合わせによって変速制御を行うＨＭＴ（油圧機械式無段変速機）であってもよい。変速機２３０は、入力軸に入力される駆動力を変速して出力軸から出力する。変速機２３０の入力軸はＰＴＯ２２０に接続され、出力軸はフロントアクスル２４０およびリアアクスル２５０に接続される。つまり、変速機２３０は、ＰＴＯ２２０によって分配されたエンジン２１０の駆動力をフロントアクスル２４０およびリアアクスル２５０に伝達する。変速機２３０には、入力軸回転計２３２および出力軸回転計２３３が設けられる。入力軸回転計２３２は、変速機２３０の入力軸の回転数を計測する。出力軸回転計２３３は、変速機２３０の出力軸の回転数を計測する。また、変速機２３０のＨＳＴ２３１には、ＨＳＴ圧力計２３４が設けられる。ＨＳＴ圧力計２３４は、ＨＳＴ２３１の圧力を計測する。
　フロントアクスル２４０は、変速機２３０が出力する駆動力を前輪部１３０に伝達する。これにより、前輪部１３０が回転する。
　リアアクスル２５０は、変速機２３０が出力する駆動力を後輪部１４０に伝達する。これにより、後輪部１４０が回転する。
　フロントアクスル２４０およびリアアクスル２５０は、走行装置の一例である。
　可変容量ポンプ２６０は、エンジン２１０からの駆動力によって駆動される。可変容量ポンプ２６０の吐出容量は、例えば可変容量ポンプ２６０内に設けられた斜板の傾転角の制御により変更される。可変容量ポンプ２６０から吐出された作動油は、コントロールバルブ２６１を介してステアリングシリンダ１１３、リフトシリンダ１２４、およびバケットシリンダ１２５に供給される。つまり、コントロールバルブ２６１は、可変容量ポンプ２６０から吐出された作動油の流量を制御し、作動油をステアリングシリンダ１１３とリフトシリンダ１２４とバケットシリンダ１２５とに分配する。可変容量ポンプ２６０には、第１ポンプ圧計２６２およびポンプ容量計２６３が設けられる。第１ポンプ圧計２６２は、可変容量ポンプ２６０からの作動油の吐出圧を計測する。ポンプ容量計２６３は、可変容量ポンプ２６０の斜板角等に基づいて可変容量ポンプ２６０の容量を計測する。
　リフトシリンダ１２４には、シリンダ圧力計２６４が設けられる。シリンダ圧力計２６４は、リフトシリンダ１２４の圧力を計測する。可変容量ポンプ２６０はＰＴＯ２２０から動力を分配される装置の一例である。他の実施形態においては、可変容量ポンプ２６０が複数のポンプから構成されてもよいし、可変容量ポンプ２６０に代えてまたは加えて、図示されない油圧駆動ファンなどの他の供給先を備えていてもよい。
　固定容量ポンプ２７０は、エンジン２１０からの駆動力によって駆動される。固定容量ポンプ２７０から吐出された作動油は変速機２３０内の図示しないクラッチに供給される。固定容量ポンプ２７０には、第２ポンプ圧計２７１が設けられる。第２ポンプ圧計２７１は、固定容量ポンプ２７０からの作動油の吐出圧を計測する。固定容量ポンプ２７０はＰＴＯ２２０から動力を分配される装置の一例である。固定容量ポンプ２７０は、複数のポンプから構成されてもよいし、図示されない潤滑回路などの供給先があってもよい。
《制御装置》
　作業車両１００は、作業車両１００を制御するための制御装置３００を備える。
　制御装置３００は、運転室１５０内の各操作装置（アクセルペダル１５２、ブレーキペダル１５３、ステアリングハンドル１５４、前後切替スイッチ１５５、シフトスイッチ１５６、ブームレバー１５７、バケットレバー１５８）の操作量に応じて、燃料噴射装置２１１、変速機２３０、可変容量ポンプ２６０、およびコントロールバルブ２６１に制御信号を出力する。
　図４は、第１の実施形態に係る作業車両の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。制御装置３００は、プロセッサ３１０、メインメモリ３３０、ストレージ３５０、インタフェース３７０を備えるコンピュータである。
　ストレージ３５０は、一時的でない有形の記憶媒体である。ストレージ３５０の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ３５０は、制御装置３００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース３７０または通信回線を介して制御装置３００に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ３５０は、作業車両１００を制御するためのプログラムを記憶する。
　プログラムは、制御装置３００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
　プログラムが通信回線によって制御装置３００に配信される場合、配信を受けた制御装置３００が当該プログラムをメインメモリ３３０に展開し、上記処理を実行してもよい。
　また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ３５０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　プロセッサ３１０は、プログラムを実行することで、操作量取得部３１１、計測値取得部３１２、車両状態算出部３１３、要求ＰＴＯトルク決定部３１４、要求出力トルク決定部３１５、走行負荷推定部３１６、作業状態特定部３１７、許容範囲決定部３１８、要求出力トルク補正部３１９、目標回転数決定部３２０、加速トルク特定部３２１、目標エンジントルク決定部３２２、エンジン制御部３２３、目標速度比決定部３２４、変速機制御部３２５、ポンプ制御部３２６を備える。
　操作量取得部３１１は、アクセルペダル１５２、ブレーキペダル１５３、ステアリングハンドル１５４、前後切替スイッチ１５５、シフトスイッチ１５６、ブームレバー１５７、バケットレバー１５８のそれぞれから操作量を取得する。以下、アクセルペダル１５２の操作量をアクセル操作量、ブレーキペダル１５３の操作量をブレーキ操作量、ステアリングハンドル１５４の操作量をステアリング操作量、前後切替スイッチ１５５の操作位置に応じた値をＦＮＲ操作量、シフトスイッチ１５６の操作位置に応じた値をシフト操作量、ブームレバー１５７の操作量をブーム操作量、バケットレバー１５８の操作量をバケット操作量という。
　計測値取得部３１２は、燃料噴射装置２１１、エンジン回転計２１２、入力軸回転計２３２、出力軸回転計２３３、ＨＳＴ圧力計２３４、第１ポンプ圧計２６２、ポンプ容量計２６３、シリンダ圧力計２６４、および第２ポンプ圧計２７１から計測値を取得する。すなわち、計測値取得部３１２は、エンジン２１０の燃料噴射量、エンジン２１０の回転数、変速機２３０の入力軸の回転数、変速機２３０の出力軸の回転数、ＨＳＴ２３１の圧力、可変容量ポンプ２６０のポンプ圧、可変容量ポンプ２６０の容量、リフトシリンダ１２４の圧力、および固定容量ポンプ２７０のポンプ圧のそれぞれの計測値を取得する。
　車両状態算出部３１３は、計測値取得部３１２が取得した計測値に基づいて、エンジン２１０の出力トルク、エンジン２１０の上限トルク、エンジン２１０の角加速度、ＰＴＯ２２０で可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０へ分配されるトルク（ＰＴＯトルク）、変速機２３０の入出力速度比、変速機２３０の出力軸の角加速度、作業車両１００の走行速度を算出する。エンジン２１０の出力トルクとは、燃料噴射量に基づいて算出されるエンジン２１０が実際に発揮するトルクである。エンジン２１０の上限トルクとは、エンジン２１０が発揮可能な最大のトルクである。
　要求ＰＴＯトルク決定部３１４は、操作量取得部３１１が取得したステアリング操作量、ブーム操作量、およびバケット操作量と、計測値取得部３１２が取得した可変容量ポンプ２６０のポンプ圧、可変容量ポンプ２６０の容量、および固定容量ポンプ２７０のポンプ圧の計測値とに基づいて、ＰＴＯ２２０から可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０へ分配されるトルクの要求値（要求ＰＴＯトルク）を決定する。例えば、要求ＰＴＯトルク決定部３１４は、操作量と要求流量との関係を規定するＰＴＯ変換関数に基づいて、ステアリング操作量から可変容量ポンプ２６０の要求流量を求める。また例えば、要求ＰＴＯトルク決定部３１４は、ＰＴＯ変換関数に基づいて、ブーム操作量およびバケット操作量から可変容量ポンプ２６０の要求流量を求める。そして、要求ＰＴＯトルク決定部３１４は、可変容量ポンプ２６０のポンプ圧、可変容量ポンプ２６０の容量、および固定容量ポンプ２７０のポンプ圧の計測値と、特定した可変容量ポンプ２６０の要求流量に基づいて、要求ＰＴＯトルクを決定する。
　要求出力トルク決定部３１５は、操作量取得部３１１が取得したアクセル操作量、ブレーキ操作量、シフト操作量、およびＦＮＲ操作量と、車両状態算出部３１３が算出した走行速度とに基づいて、変速機２３０の出力軸のトルクの要求値（要求出力トルク）を決定する。例えば、要求出力トルク決定部３１５は、走行速度と要求出力トルクとの関係を規定する走行変換関数に基づいて、車両状態算出部３１３が算出した走行速度から要求出力トルクを決定する。このとき、要求出力トルク決定部３１５は、走行変換関数の特性を、アクセル操作量、ブレーキ操作量、シフト操作量、およびＦＮＲ操作量に基づいて決定する。
　具体的には、要求出力トルク決定部３１５は、複数の速度範囲に対応する複数の走行変換関数のうち、シフト操作量によって特定される速度範囲に対応する走行変換関数を特定する。要求出力トルク決定部３１５は、アクセル操作がある場合、アクセル操作量に係る倍率に基づいて特定した走行変換関数を変形する。要求出力トルク決定部３１５は、ブレーキ操作がある場合、ブレーキ操作量に係る倍率に基づいて特定した走行変換関数を変形する。要求出力トルク決定部３１５は、ＦＮＲ操作量に基づいて、要求出力トルクの符号を決定する。なお、要求出力トルクと走行速度の符号が一致しない場合（要求出力トルクと走行速度の積の符号が負である場合）、変速機２３０によって制動側のトルクが発揮される。
　走行負荷推定部３１６は、車両状態算出部３１３が算出したエンジン２１０の出力トルクＴｅｎｇ、エンジン２１０の角加速度αｅｎｇ、ＰＴＯトルクＴＰＴＯ、変速機２３０の入出力速度比ｉ、変速機２３０の出力軸の角加速度αｏｕｔに基づいて、走行に係る走行負荷トルクＴｌｏａｄを推定する。
　走行負荷トルクＴｌｏａｄは、以下の式（１）に基づいて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　Ｉｅｎｇは、エンジン２１０の慣性モーメントである。Ｉｖは、作業車両１００の慣性モーメントである。ηｔは、変速機２３０のトルク効率である。Ｎは、変速機２３０の出力軸から前輪部１３０および後輪部１４０までの間におけるアクスル減速比である。慣性モーメントＩｅｎｇ、慣性モーメントＩｖ、トルク効率ηｔ、およびアクスル減速比Ｎは定数である。
　なお、式（１）は、エンジン２１０の出力トルクＴｅｎｇと変速機２３０の出力トルクＴｏｕｔとの関係を示す式（２）と、変速機２３０の出力トルクＴｏｕｔと作業車両１００の加速度αｏｕｔとの関係を示す式（３）と、から導出することができる。なお、他の実施形態においては、走行負荷トルクＴｌｏａｄは、式（１）以外の式に基づいて算出されてもよい。例えば、式（２）に代えて、ＨＳＴ圧力計２３４が計測したＨＳＴ２３１の圧力と、ＨＳＴ２３１の可変容量ポンプの容量指令または当該可変容量ポンプに設けられるポンプ容量計が計測したポンプ容量と、出力トルクＴｏｕｔとの関係を示す式を用いて、走行負荷トルクＴｌｏａｄを特定する式を導出してもよい。また、他の実施形態において、変速機２３０が電気モータを備える場合、電気モータのトルク指令や電圧・電流から推定した電気モータ出力トルクを用いて、走行負荷トルクＴｌｏａｄを特定する式を導出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　作業状態特定部３１７は、操作量取得部３１１が取得した操作量および計測値取得部３１２が取得した計測値に基づいて、作業車両１００の作業状態を特定する。作業状態の値は、例えば、「停止・低速状態」、「走行状態」、「掘削状態」、「制動状態」、「急制動状態」をとる。
　「停止・低速状態」は、作業車両１００が掘削作業をせずに停止し、または低速度で走行している状態である。作業状態特定部３１７は、例えば走行速度の絶対値が所定値未満である場合に、作業状態が「停止・低速状態」であると判定してよい。
　「走行状態」は、作業車両１００が前進または後進している状態である。作業状態特定部３１７は、例えばリフトシリンダ１２４の圧力の計測値が所定値未満であってアクセル操作量が０より大きい場合に、作業状態が「走行状態」であると判定してよい。
　「掘削状態」は、作業機１２０によって掘削作業をしている状態である。作業状態特定部３１７は、例えばリフトシリンダ１２４の圧力の計測値が所定値以上である場合に、作業状態が「掘削状態」であると判定してよい。また作業状態特定部３１７は、例えば作業機１２０の姿勢から作業状態が「掘削状態」であるか否かを判定してもよい。その場合は、計測値取得部３１２が、図示しない各シリンダのストロークを計測するストロークセンサや作業機の回転角を計測する角度センサの計測値を取得し、作業状態特定部３１７が当該計測値に基づいて作業状態が「掘削状態」であるか否かを判定する。
　「制動状態」は、作業車両１００が制動している状態である。作業状態特定部３１７は、例えばブレーキ操作量が０より大きい場合に、作業状態が「制動状態」であると判定してよい。また作業状態特定部３１７は、例えばＦＮＲ操作量が現在の走行方向と逆方向の値をとる場合に、作業状態が「制動状態」であると判定してよい。
　「急制動状態」は、「制動状態」より強い力で作業車両１００が制動している状態である。作業状態特定部３１７は、例えばブレーキ操作量が所定値より大きい場合に、作業状態が「急制動状態」であると判定してよい。
　許容範囲決定部３１８は、作業状態特定部３１７が特定した作業状態に基づいて、要求出力トルクを補正するための許容出力トルク範囲を決定する。具体的には、許容範囲決定部３１８は、作業状態特定部３１７が特定した作業状態に基づいて許容加速度を決定する。許容範囲決定部３１８は、走行負荷トルクに許容加速度に相当する加速トルクを加算することで許容出力トルク範囲の上限値を決定し、走行負荷トルクに許容加速度に相当する加速トルクを減算することで許容出力トルク範囲の下限値を決定する。
　許容出力トルク範囲の上限値Ｔｍａｘは、以下の式（４）に基づいて算出することができる。また許容出力トルク範囲の下限値Ｔｍｉｎは、以下の式（５）に基づいて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　αｔａｒｇｅｔは、作業車両の許容加速度である。ｒｔｉｒｅは、前輪部１３０および後輪部１４０の半径である。許容範囲決定部３１８は、作業状態に応じて加速度αｔａｒｇｅｔを変化させることで、許容出力トルク範囲を決定することができる。
　作業状態と許容加速度の関係の例について説明する。
　許容範囲決定部３１８は、作業状態が「走行状態」である場合、許容加速度を、オペレータの乗り心地を害しない程度の加速度（例えば、０．２Ｇ）に設定する。これにより、「走行状態」においては、作業車両１００の加速度は、常にオペレータの乗り心地を害しない程度の加速度の範囲内に収まる。
　許容範囲決定部３１８は、作業状態が「掘削状態」である場合、許容加速度を、「走行状態」に係る許容加速度より小さい値に設定する。「掘削状態」においては、走行負荷推定部３１６が推定する走行負荷トルクには作業機１２０に掛かる負荷が含まれることとなる。つまり、「掘削状態」における走行負荷トルクは「走行状態」と比較して大きな値となる。そのため、許容加速度を抑えることで、作業機１２０に掛かる負荷が急に大きく減少したときなどに意図しない急加速を抑制することができる。
　許容範囲決定部３１８は、許容加速度を作業状態が「掘削状態」であって、チルト操作がなされている場合、許容加速度を、チルト操作がなされていないときの「掘削状態」に係る許容加速度よりさらに小さい値に設定する。「掘削状態」においてチルト操作がなされている場合、バケット１２２のチルト方向への揺動によって掘削が進行し、走行負荷トルクが急激に低下する可能性が高い。そのため、許容加速度を抑えることで、掘削進行時に生じる急加速を抑制することができる。
　許容範囲決定部３１８は、許容加速度を作業状態が「停止・低速状態」である場合、許容加速度を、「走行状態」に係る許容加速度より小さい値に設定する。これにより、意図しない急発進を抑制することができる。
　許容範囲決定部３１８は、許容加速度を作業状態が「制動状態」である場合、許容加速度を、「走行状態」に係る許容加速度より大きい値に設定する。「制動状態」においては、オペレータが急速な制動を意図している可能性が高い。そのため、即座な制動を可能にすることができる。
　許容範囲決定部３１８は、許容加速度を作業状態が「急制動状態」である場合、許容加速度を、「制動状態」に係る許容加速度よりさらに大きい値に設定する。「急制動状態」においては、図示しないディスクブレーキが作動して制動がなされるところ、走行負荷推定部３１６が推定する走行負荷トルクには、当該ディスクブレーキによる負荷が含まれる。そのため、許容出力トルク範囲によってディスクブレーキによる制動が阻害されないよう、許容範囲決定部３１８は、許容加速度を大きい値に設定する。
　要求出力トルク補正部３１９は、許容範囲決定部３１８が決定した許容出力トルク範囲に要求出力トルクが収まるように、要求出力トルクを補正する。つまり、要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクが許容出力トルク範囲の上限値を超える場合、要求出力トルクを許容出力トルク範囲の上限値に補正する。要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクが許容出力トルク範囲の下限値を下回る場合、要求出力トルクを許容出力トルク範囲の下限値に補正する。
　目標回転数決定部３２０は、要求出力トルクと走行速度から算出される要求走行パワーと、要求ＰＴＯトルクとエンジン２１０の回転数の計測値から算出される要求ＰＴＯ出力との和である要求エンジン出力に基づいて、エンジン２１０の制御に用いられる目標エンジン回転数を決定する。目標回転数決定部３２０は、予め設計等により定められた、要求エンジン出力とエンジン回転数との関係を規定する回転数変換関数に基づいて、目標エンジン回転数を決定する。回転数変換関数は、例えば、要求エンジン出力を発揮可能かつエンジン加速度を阻害しない範囲で、なるべくエンジン２１０の回転を低回転側に抑える設計とするものであってよい。
　また目標回転数決定部３２０は、要求ＰＴＯトルク決定部３１４で算出した、可変容量ポンプ２６０の要求流量を実現するために必要なエンジンの回転数（ＰＴＯ必要回転数）を決定する。目標回転数決定部３２０は、予め設計等により定められた、可変容量ポンプ２６０の要求流量とエンジン回転数との関係を規定する回転数変換関数に基づいて、ＰＴＯ必要回転数を決定する。目標回転数決定部３２０は、目標エンジン回転数がＰＴＯ必要回転数を下回る場合、目標エンジン回転数をＰＴＯ必要回転数に決定する。
　加速トルク特定部３２１は、計測値取得部３１２が取得したエンジン２１０の回転数の計測値と目標回転数決定部３２０が決定した目標エンジン回転数とに基づいて、エンジン２１０を目標エンジン回転数で回転させるために必要な目標加速トルクを算出する。すなわち、加速トルク特定部３２１は、エンジン２１０の回転数の計測値と目標エンジン回転数との差の回転数から目標エンジン加速度を決定し、目標エンジン加速度にエンジン２１０の慣性モーメントを乗算することで、目標加速トルクを算出する。
　目標エンジントルク決定部３２２は、車両状態算出部３１３が算出したＰＴＯトルク、エンジン２１０の上限トルク、および変速機２３０の入出力速度比と、要求出力トルク補正部３１９によって補正された要求出力トルクと、計測値取得部３１２が計測したエンジン２１０の回転数とに基づいて、エンジン２１０が出力すべきトルクである目標エンジントルクを決定する。目標エンジントルク決定部３２２は、要求出力トルクに変速機２３０の入出力速度比を乗算することで、要求出力トルクを得るために必要となるエンジン２１０のトルクである要求入力トルクを算出する。目標エンジントルク決定部３２２は、ＰＴＯトルクと要求入力トルクとの和と、エンジン２１０の上限トルクのうち小さい方を、目標エンジントルクに決定する。
　エンジン制御部３２３は、燃料噴射装置２１１にエンジントルク指令を出力する。具体的には、エンジン制御部３２３は、目標エンジントルク決定部３２２が決定した目標エンジントルクを示すエンジントルク指令を出力する。エンジン制御部３２３は、駆動源制御部の一例である。
　目標速度比決定部３２４は、変速機２３０の入力軸の回転数の計測値、変速機２３０の出力軸の回転数の計測値、走行負荷推定部３１６が推定した走行負荷トルク、要求出力トルク補正部３１９によって補正された要求出力トルク、および加速トルク特定部３２１が特定した目標エンジン加速度に基づいて、変速機２３０の目標入出力速度比を決定する。具体的には、目標速度比決定部３２４は、変速機２３０の出力軸の回転数、走行負荷トルク、および目標出力トルクに基づいて、所定の制御周期に係る時間の経過後における変速機２３０の出力軸の回転数を推定し、それを出力軸の目標回転数として設定する。目標速度比決定部３２４は、変速機２３０の入力軸の回転数および目標エンジン加速度に基づいて、所定の制御周期に係る時間の経過後における変速機２３０の入力軸の回転数を推定し、それを入力軸の目標回転数として設定する。目標速度比決定部３２４は、出力軸の目標回転数を入力軸の目標回転数で除算することで、目標入出力速度比を決定する。
　変速機制御部３２５は、目標速度比決定部３２４が決定した目標入出力速度比を実現するために、変速機２３０の制御指令を出力する。変速機２３０がＨＳＴまたはＨＭＴである場合、変速機制御部３２５は、例えば変速機２３０が備える可変容量モータおよび可変容量ポンプの容量指令を出力する。
　ポンプ制御部３２６は、要求ＰＴＯトルク決定部３１４が決定した要求ＰＴＯトルクを実現するために、可変容量ポンプ２６０の制御指令を出力する。
《作業車両の制御方法》
　図５は、第１の実施形態に係る作業車両の制御方法を示すフローチャートである。
　まず、操作量取得部３１１は、アクセルペダル１５２、ブレーキペダル１５３、ステアリングハンドル１５４、前後切替スイッチ１５５、シフトスイッチ１５６、ブームレバー１５７、バケットレバー１５８のそれぞれから操作量を取得する（ステップＳ１）。また、計測値取得部３１２は、燃料噴射装置２１１、エンジン回転計２１２、入力軸回転計２３２、出力軸回転計２３３、第１ポンプ圧計２６２、ポンプ容量計２６３、シリンダ圧力計２６４、および第２ポンプ圧計２７１から計測値を取得する（ステップＳ２）。
　次に、車両状態算出部３１３は、ステップＳ２で取得した計測値に基づいて、エンジン２１０の出力トルク、エンジン２１０の上限トルク、エンジン２１０の角加速度、ＰＴＯトルク、変速機２３０の入出力速度比、変速機２３０の出力軸の角加速度、作業車両１００の走行速度を算出する（ステップＳ３）。
　要求ＰＴＯトルク決定部３１４は、ステップＳ１で取得したステアリング操作量、ブーム操作量、およびバケット操作量と、ステップＳ２で取得した可変容量ポンプ２６０のポンプ圧および容量、ならびに固定容量ポンプ２７０のポンプ圧の計測値とに基づいて、要求ＰＴＯトルクを決定する（ステップＳ４）。要求出力トルク決定部３１５は、ステップＳ１で取得した走行に関する操作量と、ステップＳ３で算出した走行速度とに基づいて、要求出力トルクを決定する（ステップＳ５）。走行負荷推定部３１６は、ステップＳ３で算出した車両状態の値に基づいて、走行負荷トルクを推定する（ステップＳ６）。
　作業状態特定部３１７は、ステップＳ１で取得した操作量およびステップＳ２で取得した計測値に基づいて、作業車両１００の作業状態を特定する（ステップＳ７）。つまり、作業状態特定部３１７は、作業状態が、「停止・低速状態」、「走行状態」、「掘削状態」、「制動状態」、「急制動状態」のいずれであるかを特定する。
　許容範囲決定部３１８は、作業状態特定部３１７が特定した作業状態に基づいて許容加速度を決定する（ステップＳ８）。許容範囲決定部３１８は、ステップＳ６で推定された走行負荷トルクとステップＳ８で決定した許容加速度とに基づいて許容出力トルク範囲を決定する（ステップＳ９）。
　要求出力トルク補正部３１９は、ステップＳ５で決定した要求出力トルクが、ステップＳ９で決定した許容出力トルク範囲の上限値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０）。要求出力トルクが許容出力トルク範囲の上限値を超える場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクを許容出力トルク範囲の上限値に補正する（ステップＳ１１）。
　要求出力トルクが許容出力トルク範囲の上限値を超えない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクが許容出力トルク範囲の下限値を下回るか否かを判定する（ステップＳ１２）。要求出力トルクが許容出力トルク範囲の下限値を下回る場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクを許容出力トルク範囲の下限値に補正する（ステップＳ１３）。
　要求出力トルクが許容出力トルク範囲の下限値を下回らない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、要求出力トルク補正部３１９は、要求出力トルクを補正しない。
　目標回転数決定部３２０は、要求出力トルクと走行速度から算出される要求走行パワーと、要求ＰＴＯトルクとエンジン２１０の回転数の計測値から算出される要求ＰＴＯ出力との和である要求エンジン出力に基づいて、目標エンジン回転数を決定する（ステップＳ１４）。加速トルク特定部３２１は、エンジン２１０の回転数の計測値とステップＳ１４で決定した目標エンジン回転数とに基づいて目標加速トルクを算出する（ステップＳ１５）。目標エンジントルク決定部３２２は、要求出力トルクと、ステップＳ３で算出したＰＴＯトルク、エンジンの上限トルク、および変速機２３０の入出力速度比と、ステップＳ２で取得したエンジン２１０の回転数の計測値とに基づいて目標エンジントルクを決定する（ステップＳ１６）。
　エンジン制御部３２３は、ステップＳ１７で決定した目標エンジントルクを示すエンジントルク指令を出力する（ステップＳ１７）。
　目標速度比決定部３２４は、変速機２３０の入力軸の回転数の計測値、変速機２３０の出力軸の回転数の計測値、走行負荷トルク、目標出力トルク、および目標エンジン加速度に基づいて目標入出力速度比を決定する（ステップＳ１８）。変速機制御部３２５は、目標入出力速度比を実現するための変速機２３０の制御指令を出力し、ポンプ制御部３２６は、ステップＳ４で決定した要求ＰＴＯトルクを実現するために、可変容量ポンプ２６０の制御指令を出力する（ステップＳ１９）。
　制御装置３００は、上述の制御処理を、所定の制御周期ごとに実行する。
《作用・効果》
　このように、第１の実施形態に係る制御装置３００によれば、操作量と走行速度とに基づいて決定した要求出力トルクを、走行負荷トルクを含む許容出力トルク範囲に収まるように補正する。これにより、作業車両１００の加速度は、走行負荷トルクと許容出力トルク範囲の上限値または下限値との差に係るトルク相当の加速度に制限される。したがって、制御装置３００は、過度な加速度が生じないように作業車両の走行を制御することができる。
　また、第１の実施形態に係る制御装置３００は、作業車両１００の作業状態に基づいて許容加速度範囲を決定する。これにより、制御装置３００は、作業状態に応じて加速度を制限することができる。なお、他の実施形態に係る制御装置３００は、許容加速度範囲を固定範囲としてもよい。
　第１の実施形態においては、作業状態が「掘削状態」であるときの許容出力トルク範囲は、作業状態が「走行状態」であるときの許容出力トルク範囲より狭い範囲である。すなわち、作業状態が「掘削状態」であるときに許容される加速度は、作業状態が「走行状態」であるときに許容される加速度より小さい。これにより、掘削時に急加速が生じることを抑制することができる。
　また第１の実施形態においては、作業状態が「掘削状態」においてチルト操作がされているときの許容出力トルク範囲は、作業状態が「掘削状態」においてチルト操作がされていないときの許容出力トルク範囲より狭い範囲である。これにより、掘削進行中に急加速が生じることを抑制することができる。
　第１の実施形態においては、作業状態が「制動状態」であるときの許容出力トルク範囲は、作業状態が「走行状態」であるときの許容出力トルク範囲より広い範囲である。すなわち、作業状態が「制動状態」であるときに許容される加速度は、作業状態が「走行状態」であるときに許容される加速度より大きい。これにより、オペレータの意図に沿って、作業車両の即座な制動を可能にすることができる。また、第１の実施形態においては、作業状態が「急制動状態」であるときに許容される加速度は、作業状態が「走行状態」であるときに許容される加速度より大きい。これにより、オペレータの操作によってディスクブレーキによる制動がなされた場合に、ディスクブレーキによる制動が阻害されることを防ぐことができる。
　以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、第１の実施形態に係る作業車両１００は、エンジン２１０を駆動源とするが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る作業車両１００は、バッテリと電動モータの組み合わせを駆動源としてもよい。この場合、電動モータの慣性モーメントが十分に小さい場合、電動モータの加速トルクを無視して走行負荷トルクおよび目標出力トルクを算出してもよい。また、他の実施形態においては、バッテリと電動モータの組み合わせを駆動源と場合に、制御装置３００は、駆動源のトルク、動力伝達装置の回転速度比、および出力軸の回転数を用いずに直接出力軸トルクを推定してもよい。
　また、第１の実施形態に係る作業車両１００の変速機２３０は無段変速機であるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る変速機２３０は、トルクコンバータ式の変速機であってもよい。
　また、第１の実施形態に係る作業車両１００は、ホイールローダであるが、これに限られない。例えば他の実施形態に係る作業車両１００は、ブルドーザおよびトラクタなどの他の作業車両１００であってもよい。この場合に、作業車両１００が走行中にＰＴＯ２２０から分配される駆動力を利用しない場合、ＰＴＯトルクを無視して走行負荷トルクおよび目標出力トルクを算出してもよい。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、作業車両の制御装置は、過度な加速度が生じないように作業車両の走行を制御することができる。
　１００…作業車両　１１０…車体　１１３…ステアリングシリンダ　１２０…作業機　１２１…ブーム　１２２…バケット　１２４…リフトシリンダ　１２５…バケットシリンダ　１５２…アクセルペダル　１５３…ブレーキペダル　１５４…ステアリングハンドル　１５５…前後切替スイッチ　１５６…シフトスイッチ　１５７…ブームレバー　１５８…バケットレバー　２１０…エンジン　２２０…ＰＴＯ　２３０…変速機　２４０…フロントアクスル　２５０…リアアクスル　２６０…可変容量ポンプ　２７０…固定容量ポンプ　３００…制御装置　３１１…操作量取得部　３１２…計測値取得部　３１３…車両状態算出部　３１４…要求ＰＴＯトルク決定部　３１５…要求出力トルク決定部　３１６…走行負荷推定部　３１７…作業状態特定部　３１８…許容範囲決定部　３１９…要求出力トルク補正部　３２０…目標回転数決定部　３２１…加速トルク特定部　３２２…目標エンジントルク決定部　３２３…エンジン制御部　３２４…目標速度比決定部　３２５…変速機制御部　３２６…ポンプ制御部

Claims (8)

  1. 　駆動源と、
    　前記駆動源の駆動力によって駆動される走行装置と、
    　入力軸が前記駆動源に接続され、出力軸が前記走行装置に接続され、前記入力軸に入力される駆動力を前記出力軸に伝達する動力伝達装置と、
    　前記駆動源の駆動力の大きさを指示するための操作装置と
    　を備える作業車両の制御装置であって、
    　前記操作装置の操作量と前記作業車両の走行速度とに基づいて、前記動力伝達装置の要求出力トルクを決定する要求出力トルク決定部と、
    　前記作業車両の走行負荷に係る走行負荷トルクを推定する走行負荷推定部と、
    　推定した前記走行負荷トルクを含む許容出力トルク範囲に前記要求出力トルクが収まるように、前記要求出力トルクを補正する要求出力トルク補正部と、
    　補正した前記要求出力トルクに基づいて、前記駆動源の制御信号を出力する駆動源制御部と
    　を備える作業車両の制御装置。
  2. 　前記作業車両の作業状態を特定する作業状態特定部と、
    　特定された前記作業状態に基づいて前記許容出力トルク範囲を決定する許容範囲決定部と
    　を備える請求項１に記載の作業車両の制御装置。
  3. 　前記作業車両は作業機を備え、
    　前記許容範囲決定部は、前記作業状態が前記作業機による掘削状態である場合、前記許容出力トルク範囲を、前記作業状態が走行状態であるときの前記許容出力トルク範囲より狭い範囲に決定する
    　請求項２に記載の作業車両の制御装置。
  4. 　前記許容範囲決定部は、前記作業状態が前記作業機による掘削状態であって、かつ前記作業機がチルト操作されている場合、前記許容出力トルク範囲を、前記作業状態が掘削状態であってチルト操作されていないときの前記許容出力トルク範囲より狭い範囲に決定する
    　請求項３に記載の作業車両の制御装置。
  5. 　前記許容範囲決定部は、前記作業状態が制動状態である場合、前記許容出力トルク範囲を、前記作業状態が走行状態であるときの前記許容出力トルク範囲より広い範囲に決定する
    　請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の作業車両の制御装置。
  6. 　前記走行負荷推定部は、
    　前記駆動源のトルクと、前記動力伝達装置の回転速度比と、前記出力軸の回転数とに基づいて、前記走行負荷トルクを推定する
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業車両の制御装置。
  7. 　駆動源と、
    　前記駆動源の駆動力によって駆動される走行装置と、
    　入力軸が前記駆動源に接続され、出力軸が前記走行装置に接続され、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を変化可能に構成された動力伝達装置と、
    　前記駆動源の駆動力の大きさを指示するための操作装置と、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置と
    　を備える作業車両。
  8. 　駆動源と、
    　前記駆動源の駆動力によって駆動される走行装置と、
    　入力軸が前記駆動源に接続され、出力軸が前記走行装置に接続され、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を変化可能に構成された動力伝達装置と、
    　前記駆動源の駆動力の大きさを指示するための操作装置と
    　を備える作業車両の制御方法であって、
    　前記操作装置の操作量と前記作業車両の走行速度とに基づいて、前記動力伝達装置の要求出力トルクを決定するステップと、
    　前記駆動源のトルクと、前記動力伝達装置の回転速度比と、前記出力軸の回転数とに基づいて、前記作業車両の走行負荷に係る走行負荷トルクを推定するステップと、
    　推定した前記走行負荷トルクを含む許容出力トルク範囲に前記要求出力トルクが収まるように、前記要求出力トルクを補正するステップと、
    　補正した前記要求出力トルクに基づいて、前記駆動源の制御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。
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