(57)【要約】【課題】動力伝達装置に高い牽引力を発揮させる。【解決手段】動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、入力軸に接続された第１回転要素、出力軸に接続された第２回転要素、および第３回転要素を有する差動装置と、第３回転要素の回転動力を他の動力へ変換する変換部、および変換された他の動力を回転動力に再変換して前記出力軸に供給する再変換部とを備える無段変速部とを備える。動力伝達装置の制御装置は、変換部が生成する他の動力が、再変換部に入力される他の動力を超えるように、無段変速部の制御信号を生成する。【選択図】図３
2020204351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸に接続された第１回転要素、出力軸に接続された第２回転要素、および第３回転要素を有する差動装置と、
前記第３回転要素の回転動力を他の動力へ変換する変換部、および変換された前記他の動力を回転動力に再変換して前記出力軸に供給する再変換部とを備える無段変速部と、
を備える動力伝達装置の制御装置であって、
前記変換部が生成する前記他の動力が、前記再変換部に入力される前記他の動力を超えるように、前記無段変速部の制御信号を生成する無段変速機制御部
を備える動力伝達装置の制御装置。
【請求項２】
前記無段変速機制御部は、前記出力軸の目標牽引力が前記動力伝達装置が発揮可能な牽引力より大きい場合に、前記変換部が生成する前記他の動力が、前記再変換部に入力される前記他の動力を超えるように、前記無段変速部の制御信号を生成する
請求項１に記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項３】
前記他の動力は油圧動力であって、
前記無段変速部は、前記変換部から前記再変換部へ供給される作動油の圧力が所定のリリーフ圧以下となるように前記作動油を吐き出すリリーフ弁を備え、
前記無段変速機制御部は、前記リリーフ圧を超える圧力で前記作動油を前記変換部に供給させる制御信号を生成する
請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項４】
前記他の動力は電気動力であって、
前記無段変速部は、前記変換部に対して前記再変換部と並列に接続される負荷を備え、
前記無段変速機制御部は、前記変換部が出力する電気動力の一部を前記負荷に消費させる制御信号を生成する
請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置の制御装置。
【請求項５】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸に接続された第１回転要素、出力軸に接続された第２回転要素、および第３回転要素を有する差動装置と、
前記第３回転要素の回転動力を他の動力へ変換する変換部、および変換された前記他の動力を回転動力に再変換して前記出力軸に供給する再変換部とを備える無段変速部と、
前記変換部が生成する前記他の動力が、前記再変換部に入力される前記他の動力を超えるように、前記無段変速部の制御信号を生成する制御装置と
を備える動力伝達装置。
【請求項６】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸に接続された第１回転要素、出力軸に接続された第２回転要素、および第３回転要素を有する差動装置と、
前記第３回転要素の回転動力を他の動力へ変換する変換部、および変換された前記他の動力を回転動力に再変換して前記出力軸に供給する再変換部とを備える無段変速部と、
を備える動力伝達装置の制御方法であって、
前記変換部が生成する前記他の動力が、前記再変換部に入力される前記他の動力を超えるように、前記無段変速部の制御信号を生成するステップ
を備える動力伝達装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、動力伝達装置の制御装置、動力伝達装置および動力伝達装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械による動力伝達と油圧による動力伝達を組み合わせた油圧機械式無段変速機（ＨＭＴ：Hydraulic Mechanical Transmission）や、機械による動力伝達と電気による動力伝達を組み合わせた電気機械式無段変速機（EMT: Electric Mechanical Transmission）などの複合動力伝達装置が知られている。複合動力伝達装置は、静油圧式無段変速機（ＨＳＴ：Hydraulic Static Transmission）などの無段変速機と比較して、機械動力が上乗せされる分、油圧動力装置や電気動力装置を小型化することができ、また動力の伝達効率も高い。
【０００３】
他方、複合動力伝達装置は、ストール時のような出力軸の回転数が小さいときに、機械動力による動力伝達が小さくなる。そのような局面では、機械動力の上乗せ分を考慮して油圧動力装置または電気動力装置を小型化した複合動力伝達装置では、大きな牽引力を発揮できない。特許文献１には、ストール時のように機械動力が小さいときに牽引力を増やすために、アシスト用のモータを備える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２９２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の目的は、複合動力伝達装置に高い牽引力を発揮させることができる動力伝達装置の制御装置、動力伝達装置および動力伝達装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によれば、動力伝達装置の制御装置は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸に接続された第１回転要素、出力軸に接続された第２回転要素、および第３回転要素を有する差動装置と、前記第３回転要素の回転動力を他の動力へ変換する変換部、および変換された前記他の動力を回転動力に再変換して前記出力軸に供給する再変換部とを備える無段変速部と、を備える動力伝達装置の制御装置であって、前記変換部が生成する前記他の動力が、前記再変換部に入力される前記他の動力を超えるように、前記無段変速部の制御信号を生成する無段変速機制御部を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、動力伝達装置の制御装置は、複合動力伝達装置に動力伝達装置に高い牽引力を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る作業車両の側面図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】第２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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〈第１の実施形態〉
《作業車両の構成》
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。作業車両１００は、動力機械の一例である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
《運転室の構成》
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。
【００１５】
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。
【００１６】
《動力系統の構成》
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：動力取出装置）、ＨＭＴ２３０（Hydraulic Mechanical Transmission）、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。
【００１７】
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２１０１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２１０１は、エンジン２１０の回転数を計測する。
【００１８】
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、ＨＭＴ２３０、可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０に分配する。
【００１９】
ＨＭＴ２３０は、遊星歯車機構２３１とＨＳＴ２３２（Hydraulic Static Transmission）との組み合わせによって変速制御を行う動力伝達装置である。ＨＭＴ２３０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。ＨＭＴ２３０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、ＨＭＴ２３０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。
ＨＭＴ２３０には、入力軸回転計２３０１および出力軸回転計２３０２が設けられる。入力軸回転計２３０１は、ＨＭＴ２３０の入力軸の回転数を計測する。出力軸回転計２３０２は、ＨＭＴ２３０の出力軸の回転数を計測する。ＨＭＴ２３０のＨＳＴ２３２には、ＨＳＴ圧力計２３０３が設けられる。ＨＳＴ圧力計２３０３は、ＨＳＴ２３２の圧力を計測する。
【００２０】
フロントアクスル２４０は、ＨＭＴ２３０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、ＨＭＴ２３０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。
【００２１】
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、ステアリングバルブ２６２を介してステアリングシリンダ１１３に供給される。また可変容量ポンプ２６０から吐出された作動油は、ＰＴＯブレーキバルブ２６３を介してリリーフバルブ２６４から排出される。
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、作動油をリフトシリンダ１２４とバケットシリンダ１２５とに分配する。ステアリングバルブ２６２は、ステアリングシリンダ１１３に供給する作動油の流量を制御する。ＰＴＯブレーキバルブ２６３は、リリーフバルブ２６４へ供給する作動油の流量を制御する。リリーフバルブ２６４は、作動油の圧力が所定のリリーフ圧を超えたときに圧力を開放し、作動油を排出させる。
可変容量ポンプ２６０には、第１ポンプ圧計２６０１およびポンプ容量計２６０２が設けられる。第１ポンプ圧計２６０１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２６０２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。
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。
【００２２】
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ＨＭＴ２３０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２７０１が設けられる。第２ポンプ圧計２７０１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。
【００２３】
《ＨＭＴの構成》
ＨＭＴ２３０は、遊星歯車機構２３１、ＨＳＴ２３２、入力軸ギア２３３、ＨＳＴポンプ軸ギア２３４を備える。
入力軸ギア２３３は、エンジン２１０の駆動力を遊星歯車機構２３１に伝達するためのギアである。入力軸ギア２３３は、ＨＭＴ２３０の入力軸に接続される。入力軸ギア２３３には、遊星歯車機構２３１のキャリア２３１３に嵌合可能な歯が刻まれている。
ＨＳＴポンプ軸ギア２３４は、遊星歯車機構２３１の動力をＨＳＴポンプ２３２１に伝達するためのギアである。ＨＳＴポンプ軸ギア２３４は、ＨＳＴ２３２の入力軸に接続される。ＨＳＴポンプ軸ギア２３４には、リングギア２３１４の外周と嵌合可能な歯が刻まれている。
【００２４】
遊星歯車機構２３１は、サンギア２３１１、複数のプラネタリギア２３１２、キャリア２３１３、リングギア２３１４を備える。サンギア２３１１、キャリア２３１３、リングギア２３１４は、遊星歯車機構２３１の回転要素である。なお、遊星歯車機構２３１は、差動装置の一例である。
サンギア２３１１は、遊星歯車機構２３１の中心に配置されるギアである。サンギア２３１１の回転軸には、ＨＭＴ２３０の出力軸が接続される。サンギア２３１１の外周には、プラネタリギア２３１２と嵌合可能な歯が刻まれている。
プラネタリギア２３１２は、サンギア２３１１の外周に嵌合されるギアである。プラネタリギア２３１２の外周には、サンギア２３１１およびリングギア２３１４と嵌合可能な歯が刻まれている。
キャリア２３１３は、複数のプラネタリギア２３１２の中心軸を回転可能に支持する。キャリア２３１３は、プラネタリギア２３１２の移動に伴って回転する。キャリア２３１３の外周には、入力軸ギア２３３と嵌合可能な歯が刻まれる。
リングギア２３１４は、その内周の歯が複数のプラネタリギア２３１２の外周に嵌合されるギアである。リングギア２３１４の内周には、プラネタリギア２３１２と嵌合可能な歯が刻まれている。リングギア２３１４の外周には、ＨＳＴポンプ軸ギア２３４と嵌合可能な歯が刻まれており、その外周の歯がＨＳＴポンプ軸ギア２３４に嵌合される。なお、遊星歯車機構２３１の構成や、遊星歯車機構２３１と各構成要素との接続関係は一例であり、他の実施形態においてはこれに限られない。
【００２５】
ＨＳＴ２３２は、ＨＳＴポンプ２３２１、ＨＳＴモータ２３２２、およびＨＳＴリリーフ弁２３２３を備える。ＨＳＴ２３２は、無段変速部の一例である。
ＨＳＴポンプ２３２１は、ＨＳＴポンプ軸ギア２３４を介して遊星歯車機構２３１のキャリア２３１３の動力によって駆動する。ＨＳＴポンプ２３２１は、作動油をＨＳＴモータ２３２２に供給する。すなわち、ＨＳＴポンプ２３２１は、回転動力を油圧動力に変換する変換部の一例である。
ＨＳＴモータ２３２２は、ＨＳＴポンプ２３２１から供給する作動油によって駆動する。ＨＳＴモータ２３２２は、サンギア２３１１に動力を与える。すなわち、ＨＳＴモータ２３２２は、油圧動力を回転動力に再変換する再変換部の一例である。
ＨＳＴリリーフ弁２３２３は、ＨＳＴポンプ２３２１とＨＳＴモータ２３２２とを接続する油圧回路に接続され、作動油の圧力が所定のリリーフ圧を超えたときに圧力を開放し、作動油を排出させる。
【００２６】
第１の実施形態に係るＨＭＴ２３０は、入力分割型の構成である。すなわち、ＨＭＴ２３０に入力されたエンジン２１０の動力は、遊星歯車機構２３１によってサンギア２３１１とリングギア２３１４とに分割される。サンギア２３１１に分割された動力は、そのまま機械動力として出力軸に伝達される。ＨＳＴ２３２は、リングギア２３１４の動力で駆動し、ＨＳＴ２３２の動力はサンギア２３１１に与えられる。すなわち、リングギア２３１４に分割された機械動力によってＨＳＴポンプ２３２１が駆動されることで、機械動力が油圧動力に変換され、その油圧動力がＨＳＴモータ２３２２で機械動力に再変換され、出力軸に伝達される。これにより、ＨＭＴ２３０は、遊星歯車機構２３１によって伝達される機械動力にＨＳＴ２３２の油圧動力を足し合わせることで、ＨＳＴ油圧動力に機械動力を上乗せすることができる。なお、ＨＭＴ２３０の構成や、ＨＭＴ２３０と各構成要素との接続関係は一例であり、他の実施形態においてはこれに限られない。
【００２７】
《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、ＨＭＴ２３０、可変容量ポンプ２６０、コントロールバルブ２６１、ＰＴＯブレーキバルブ２６３に制御信号を出力する。
【００２８】
また、制御装置３００は、ストール時のような出力軸の回転数が小さいときに、ＨＳＴ２３２を積極的にリリーフさせることでＨＭＴ２３０の出力トルクを増大させるトルクアシスト制御を行う。以下にＨＳＴ２３２を積極的にリリーフさせることでＨＭＴ２３０の出力トルクが増大する理由を説明する。
ＨＳＴ２３２の内圧がＨＳＴリリーフ弁２３２３のリリーフ圧を超えると、ＨＳＴリリーフ弁２３２３から作動油が排出される。このとき、ＨＳＴリリーフ弁２３２３から作動油が排出されているにも関わらず、さらにＨＳＴポンプ２３２１の流量が増大すると、ＨＳＴポンプ２３２１の入力軸のトルクが増加する。入力軸のトルクの増加により、遊星歯車機構２３１の入力トルクが増加する。この結果、遊星歯車機構２３１に接続されるＨＭＴ２３０の出力軸のトルクを増加させることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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、制御装置３００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３１０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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、目標エンジン回転数決定部３１７、加速トルク特定部３１８、目標エンジントルク決定部３１９、エンジン制御部３２０、配分決定部３２１、トルクアシスト判定部３２２、出力トルク推定部３２３、アシスト補正値算出部３２４、目標出力回転数決定部３２５、目標入力回転数決定部３２６、目標速度比決定部３２７、および変速機制御部３２８を備える。
【００３４】
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。
【００３５】
計測値取得部３１２は、燃料噴射装置２１１、エンジン回転計２１０１、入力軸回転計２３０１、出力軸回転計２３０２、ＨＳＴ圧力計２３０３、第１ポンプ圧計２６０１、ポンプ容量計２６０２、および第２ポンプ圧計２７０１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、ＨＭＴ２３０の入力軸の回転数、ＨＭＴ２３０の出力軸の回転数、ＨＳＴ２３２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、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。
【００３６】
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）、ＨＭＴ２３０の入出力速度比、ＨＭＴ２３０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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、ＨＭＴ２３０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）、ＨＭＴ２３０によって制動側のトルクが発揮される。
走行変換関数によれば、走行速度が所定速度を超えるとき、要求出力トルクが制動側の値となる。そのため、要求出力トルク決定部３１５は、車両状態算出部３１３が算出した走行速度が、シフト操作量とアクセル操作量とブレーキ操作量とによって特定される速度範囲の上限を超える場合、要求出力トルクが制動側の値（走行速度と逆の符号）となる。
【００３９】
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、ＨＭＴ２３０の入出力速度比ｉ、ＨＭＴ２３０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。
【００４０】
【数１】
2020204351.tif 000003
【００４１】
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、ＨＭＴ２３０のトルク効率である。Ｎは、ＨＭＴ２３０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。
【００４２】
なお、式（１）は、エンジン２１０の出力トルクＴｅｎｇとＨＭＴ２３０の出力トルクＴｏｕｔとの関係を示す式（２）と、ＨＭＴ２３０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、ＨＳＴ２３２が計測したＨＳＴ２３２の圧力と、ＨＳＴ２３２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、ＨＭＴ２３０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。
【００４３】
【数２】
2020204351.tif 000004
【数３】
2020204351.tif 000005
【００４４】
目標エンジン回転数決定部３１７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とに基づいて、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。目標エンジン回転数決定部３１７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。
また目標エンジン回転数決定部３１７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。目標エンジン回転数決定部３１７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。目標エンジン回転数決定部３１７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。
【００４５】
加速トルク特定部３１８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エンジン回転数決定部３１７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３１８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に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。
【００４６】
目標エンジントルク決定部３１９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ＨＭＴ２３０の入出力速度比と、要求出力トルク決定部３１５が決定した要求出力トルクと、エンジン２１０の回転数の計測値とに基づいて、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３１９は、要求出力トルクにＨＭＴ２３０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３１９は、ＰＴＯトルクと要求入力トルクとの和と、エンジントルクの最大値のうち小さい方を、目標エンジントルクに決定する。
【００４７】
エンジン制御部３２０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３２０は、目標エンジントルク決定部３１９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３２０は、駆動源制御部の一例である。
【００４８】
配分決定部３２１は、要求ＰＴＯトルク決定部３１４が決定した要求ＰＴＯトルクと要求出力トルク決定部３１５が決定した要求出力トルクとに基づいて、目標エンジントルクからＰＴＯ２２０を介して可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０へ配分されるトルク、およびＨＭＴ２３０へ配分されるトルクを決定する。以下、目標エンジントルクからＰＴＯ２２０を介して可変容量ポンプ２６０および固定容量ポンプ２７０に配分されるトルクを、目標ＰＴＯトルクとよび、目標エンジントルクからＰＴＯ２２０を介してＨＭＴ２３０の入力軸に配分されるトルクを、目標ＨＭＴトルクとよぶ。
例えば、配分決定部３２１は、目標エンジントルクから目標加速トルクを減算したトルクを、要求ＰＴＯトルクと要求出力トルクとの比に基づいて分配することで、目標ＰＴＯトルクおよび目標ＨＭＴトルクを決定する。このとき、配分決定部３２１は、ＰＴＯトルクおよびＨＭＴトルクの最小保障値を確保したうえで、目標ＰＴＯトルクおよび目標ＨＭＴトルクを決定してもよい。また、配分決定部３２１は、目標ＨＭＴトルク、ＨＭＴ２３０の入出力速度比、およびＨＭＴ２３０の効率に基づいて、ＨＭＴ２３０の出力軸のトルクの目標値である目標出力トルクを算出する。
【００４９】
トルクアシスト判定部３２２は、配分決定部３２１が決定した目標出力トルクに基づいて、ＨＳＴ２３２のリリーフによる出力トルク増加特性を利用したトルクアシストを行うか否かを判定する。具体的には、トルクアシスト判定部３２２は、ＨＭＴ２３０の目標出力トルクが、ＨＳＴ２３２をリリーフさせないときに得られるＨＭＴ２３０の最大出力トルクより大きい場合に、トルクアシストを行うと判定する。
【００５０】
出力トルク推定部３２３は、計測値取得部３１２が取得したＨＳＴ２３２の圧力と、車両状態算出部３１３が算出したエンジン２１０の出力トルクと、変速機制御部３２８が直近に出力したＨＳＴモータ２３２２の容量指令とに基づいて、ＨＭＴ２３０の出力トルクの推定値（推定出力トルク）を算出する。具体的には、まず出力トルク推定部３２３は、ＨＳＴ２３２の圧力とＨＳＴモータ２３２２の容量指令とからＨＳＴモータ２３２２のトルクを算出する。次に出力トルク推定部３２３は、ＨＳＴモータ２３２２のトルクと、エンジン２１０の出力トルクを、遊星歯車機構２３１のギア比に基づく関数に代入することで、ＨＭＴ２３０の出力トルクの推定出力トルクを算出する。すなわち、ＨＭＴ２３０の推定出力トルクは、エンジン出力トルクからＰＴＯトルク分を減算することで得られるＨＭＴ２３０の入力軸にかかるトルクにギア比を乗算することで得られる機械伝達によるトルク値と、ＨＳＴモータ２３２２のトルクとの合算によって求められる。
【００５１】
アシスト補正値算出部３２４は、出力トルク推定部３２３が算出した推定出力トルクと、配分決定部３２１が決定した目標出力トルクとの差に基づいて、トルクアシストを実現するための出力目標回転数の補正値を算出する。具体的には、まずアシスト補正値算出部３２４は、目標出力トルクから推定出力トルクを減算することで、目標出力トルクを実現するために必要なアシストトルクを算出する。このとき、アシスト補正値算出部３２４は、アシストトルクを予め定められたアシストトルク上限値以下の値に制限する。アシストトルク上限値は、予め求められた、ＨＳＴ２３２の過剰リリーフによる過負荷の発生を抑えるためのトルク上限値である。そして、アシスト補正値算出部３２４は、アシストトルクに所定のゲインを乗算して積分することで、出力目標回転数の補正値を算出する。
【００５２】
目標出力回転数決定部３２５は、ＨＭＴ２３０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、および配分決定部３２１が決定した目標ＨＭＴ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ＨＭＴ２３０の出力軸の回転数を推定し、これにアシスト補正値算出部３２４が算出した補正値を加算した値を、ＨＭＴ２３０の出力軸の目標回転数に決定する。
【００５３】
目標入力回転数決定部３２６は、ＨＭＴ２３０の入力軸の回転数の計測値および加速トルク特定部３１８が特定した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ＨＭＴ２３０の入力軸の回転数を推定し、それをＨＭＴ２３０の入力軸の目標回転数に決定する。
【００５４】
目標速度比決定部３２７は、目標出力回転数決定部３２５が決定した出力軸の目標回転数を、目標入力回転数決定部３２６が決定した入力軸の目標回転数で除算することで、ＨＭＴ２３０の目標入出力速度比を決定する。
【００５５】
変速機制御部３２８は、目標速度比決定部３２７が決定した目標入出力速度比を実現するために、ＨＳＴポンプ２３２１およびＨＳＴモータ２３２２の容量指令を出力する。
【００５６】
《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２１０１、入力軸回転計２３０１、出力軸回転計２３０２、ＨＳＴ圧力計２３０３、第１ポンプ圧計２６０１、ポンプ容量計２６０２、および第２ポンプ圧計２７０１から計測値を取得する（ステップＳ２）。
【００５７】
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、ＨＭＴ２３０の入出力速度比、ＨＭＴ２３０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）。
【００５８】
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）。
【００５９】
目標エンジン回転数決定部３１７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Ｓ７）。加速トルク特定部３１８は、エンジン２１０の回転数の計測値とステップＳ７で決定した目標エンジン回転数とに基づいて目標エンジン加速度を特定し、これに基づいて目標加速トルクを算出する（ステップＳ８）。目標エンジントルク決定部３１９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ＨＭＴ２３０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Ｓ９）。エンジン制御部３２０は、ステップＳ９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Ｓ１０）。
【００６０】
次に、配分決定部３２１は、ステップＳ４で決定した要求ＰＴＯトルクとステップＳ５で決定した要求出力トルクとに基づいて、目標ＰＴＯトルクおよび目標出力トルクを決定する（ステップＳ１１）。また、配分決定部３２１は、決定した目標ＨＭＴトルク、ＨＭＴ２３０の入出力速度比、およびＨＭＴ２３０の効率に基づいて、ＨＭＴ２３０の出力軸のトルクの目標値である目標出力トルクを決定する。
目標出力回転数決定部３２５は、ステップＳ２で取得したＨＭＴ２３０の出力軸の回転数の計測値、ステップＳ６で推定した走行負荷トルク、およびステップＳ１１で決定した目標出力トルクに基づいて、ＨＭＴ２３０の出力軸の目標回転数を決定する（ステップＳ１２）。目標入力回転数決定部３２６は、ステップＳ２で取得したＨＭＴ２３０の入力軸の回転数の計測値およびステップＳ８で特定した目標エンジン加速度に基づいて、ＨＭＴ２３０の入力軸の目標回転数を決定する（ステップＳ１３）。
【００６１】
次に、トルクアシスト判定部３２２は、ステップＳ１１で決定した目標出力トルクが、予め計算されたＨＭＴ２３０の非リリーフ時、つまリリーフ設定圧の最大出力トルクより大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。目標出力トルクが非リリーフ時の最大出力トルク以下である場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、トルクアシスト判定部３２２は、トルクアシストを行わないと判定する。トルクアシストを行わない場合、目標速度比決定部３２７は、ステップＳ１２で決定した出力軸の目標回転数を、ステップＳ１３で決定した入力軸の目標回転数で除算することで、ＨＭＴ２３０の目標入出力速度比を決定する（ステップＳ１５）。そして、変速機制御部３２８は、ステップＳ１５で決定した目標入出力速度比を実現するために、ＨＳＴポンプ２３２１およびＨＳＴモータ２３２２の容量指令を出力する（ステップＳ１６）。
【００６２】
他方、目標出力トルクが非リリーフ時の最大出力トルクより大きい場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、トルクアシスト判定部３２２は、トルクアシストを行うと判定する。トルクアシストを行う場合、出力トルク推定部３２３は、ステップＳ２で取得したＨＳＴ２３２の圧力とＨＳＴモータ２３２２の容量指令とからＨＳＴモータ２３２２のトルクを算出する（ステップＳ１７）。出力トルク推定部３２３は、算出したＨＳＴモータ２３２２のトルクと、ステップＳ３で算出したエンジン２１０の出力トルクを、遊星歯車機構２３１のギア比に基づく関数に代入することで、ＨＭＴ２３０の推定出力トルクを算出する（ステップＳ１８）。
【００６３】
アシスト補正値算出部３２４は、ステップＳ１１で決定した目標出力トルクからステップＳ１８で算出した推定出力トルクを減算することで、必要なアシストトルクを算出する（ステップＳ１９）。アシスト補正値算出部３２４は、算出したアシストトルクがアシストトルク上限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。算出したアシストトルクがアシストトルク上限値より大きい場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、アシスト補正値算出部３２４は、アシストトルクの値をアシストトルク上限値に書き換える（ステップＳ２１）。アシストトルクがアシストトルク上限値以下である場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、またはアシストトルクの値を書き換えた場合、アシスト補正値算出部３２４は、アシストトルクに所定のゲインを乗算して積分することで、出力目標回転数の補正値を算出する（ステップＳ２２）。目標出力回転数決定部３２５は、ステップＳ１２で決定した出力軸の目標回転数に、ステップＳ２２で算出した補正値を加算することで、出力軸の目標回転数を更新する（ステップＳ２３）。
【００６４】
そして、目標速度比決定部３２７は、ステップＳ２３で決定した出力軸の目標回転数を、ステップＳ１３で決定した入力軸の目標回転数で除算することで、ＨＭＴ２３０の目標入出力速度比を決定する（ステップＳ１５）。変速機制御部３２８は、ステップＳ１５で決定した目標入出力速度比を実現するために、ＨＳＴポンプ２３２１およびＨＳＴモータ２３２２の容量指令を出力する（ステップＳ１６）。
【００６５】
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。
【００６６】
《作用・効果》
このように、第１の実施形態に係る制御装置３００は、エンジン２１０からの動力のうち、ＨＳＴポンプ２３２１で変換する油圧動力が、ＨＳＴモータ２３２２で吸収する動力を超えるように、ＨＭＴ２３０の制御信号を生成する。これにより、制御装置３００は、ＨＭＴ２３０のリリーフによるアシストトルク分だけ、作業車両１００の牽引力を増加させることができる。すなわち、制御装置３００は、ＨＳＴ２３２を構成する油圧伝達装置を大型化することなく、ＨＭＴ２３０に高い牽引力を発揮させることができる。
【００６７】
また、第１の実施形態に係る制御装置３００は、ＨＭＴ２３０の出力軸の目標牽引力がＨＭＴ２３０の発揮可能な牽引力より大きい場合に、ＨＭＴ２３０にトルクアシストを実現するための制御信号を生成する。これにより、制御装置３００は、必要最小限の場合に限って、リリーフによるトルクアシストを実現する。したがって、制御装置３００は、ＨＳＴ２３２のリリーフが生じる機会を低減することができる。
【００６８】
〈第２の実施形態〉
第１の実施形態に係る作業車両１００は、動力伝達装置としてＨＭＴ２３０を備える。これに対し、第２の実施形態に係る作業車両１００は、動力伝達装置としてＥＭＴ２８０（Electric Mechanical Transmission）を備える。
【００６９】
《ＥＭＴの構成》
図６は、第２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。
は、遊星歯車機構２８１、電気無段変速装置２８２、入力軸ギア２８３、発電機ギア２８４を備える。
入力軸ギア２８３は、ＥＭＴ２８０の入力軸に接続される。
発電機ギア２８４は、電気無段変速装置２８２の入力軸に接続される。
【００７０】
遊星歯車機構２８１は、サンギア２８１１、複数のプラネタリギア２８１２、キャリア２８１３、リングギア２８１４を備える。サンギア２８１１、キャリア２８１３、リングギア２８１４は、遊星歯車機構２８１の回転要素である。なお、遊星歯車機構２８１は、差動装置の一例である。
サンギア２８１１は、遊星歯車機構２８１の中心に配置される。サンギア２８１１の回転軸には、ＥＭＴ２８０の出力軸が接続される。
プラネタリギア２８１２は、サンギア２８１１の外周に嵌合される。
キャリア２８１３は、複数のプラネタリギア２８１２の中心軸を回転可能に支持する。  リングギア２８１４は、その内周の歯が複数のプラネタリギア２８１２の外周に嵌合される。リングギア２８１４は、その外周の歯が発電機ギア２８４に嵌合される。
【００７１】
電気無段変速装置２８２は、発電機２８２１、モータ２８２２、インバータ２８２３、および蓄電池２８２４を備える。電気無段変速装置２８２は、無段変速部の一例である。
発電機２８２１は、発電機ギア２８４を介して遊星歯車機構２８１のキャリア２８１３の動力によって駆動する。発電機２８２１は、発電電力をモータ２８２２に供給する。すなわち、発電機２８２１は、回転動力を電気動力に変換する変換部の一例である。
モータ２８２２は、発電機２８２１から供給される電力によって駆動する。モータ２８２２は、サンギア２８１１に動力を与える。すなわち、モータ２８２２は、電気動力を回転動力に再変換する再変換部の一例である。
インバータ２８２３は、発電機２８２１とモータ２８２２との間を流れる電流の一部を昇圧して蓄電池２８２４に供給する。
蓄電池２８２４は、インバータ２８２３に接続され、インバータ２８２３から供給された電力によって充電される。蓄電池２８２４は、発電機２８２１が生成する電気動力の一部を消費する負荷の一例である。
第２の実施形態に係るＥＭＴ２８０は、第１の実施形態のＨＭＴ２３０と同様に入力分割型の構成である。
【００７２】
《制御装置》
第２の実施形態に係る制御装置３００は、変速機制御部３２８の動作が第１の実施形態と異なる。すなわち、変速機制御部３２８は、アシスト補正値算出部３２４が算出したアシストトルクを実現するために、インバータ２８２３に蓄電池２８２４の充電指令を出力する。これにより、発電機２８２１の発電電力の一部が蓄電池２８２４に供給されることで、発電機２８２１の発電電力は、モータ２８２２に供給される電力より大きくなる。これにより、発電機２８２１の入力軸のトルクが増加し、遊星歯車機構２８１の入力トルクが増加する。この結果、遊星歯車機構２８１に接続されるＥＭＴ２８０の出力軸のトルクを増加させることができる。
【００７３】
《作用・効果》
このように、第２の実施形態に係る制御装置３００は、発電機２８２１が生成する電気動力が、モータ２８２２に入力される油圧動力を超えるように、ＥＭＴ２８０の制御信号を生成する。これにより、制御装置３００は、ＥＭＴ２８０の放電によるアシストトルク分だけ、作業車両１００の牽引力を増加させることができる。すなわち、制御装置３００は、発電機２８２１およびモータ２８２２を大型化することなく、ＥＭＴ２８０に高い牽引力を発揮させることができる。
【００７４】
なお、他の実施形態においては、ＥＭＴ２８０は蓄電池２８２４に代えて抵抗など、電気動力を熱エネルギーとして消費する負荷を備えてもよい。
【００７５】
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、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
【００７６】
上述の実施形態において、制御装置３００はアシストトルクを実現するために動力伝達装置の出力目標回転数を補正するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、制御装置３００は目標入出力速度比に係数をかけることでアシストトルクを実現するなど、他のパラメータを補正するものであってもよい。
【００７７】
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。また他の実施形態においては、制御装置３００が作業車両以外の動力機械に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１００…作業車両  １１０…車体  １１１…前車体  １１２…後車体  １１３…ステアリングシリンダ  １２０…作業機  １２１…ブーム  １２２…バケット  １２３…ベルクランク  １２４…リフトシリンダ  １２５…バケットシリンダ  １３０…前輪部  １５０…運転室  １５１…シート  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  １４０…後輪部  ２１０…エンジン  ２１１…燃料噴射装置  ２１０１…エンジン回転計  ２２０…ＰＴＯ  ２３０…ＨＭＴ  ２３１…遊星歯車機構  ２３１１…サンギア  ２３１２…プラネタリギア  ２３１３…キャリア  ２３１４…リングギア  ２３２…ＨＳＴ  ２３２１…ＨＳＴポンプ  ２３２２…ＨＳＴモータ  ２３２３…ＨＳＴリリーフ弁  ２３３…入力軸ギア  ２３４…ＨＳＴポンプ軸ギア  ２３０１…入力軸回転計  ２３０２…出力軸回転計  ２３０３…ＨＳＴ圧力計  ２４０…フロントアクスル  ２５０…リアアクスル  ２６０…可変容量ポンプ  ２６１…コントロールバルブ  ２６２…ステアリングバルブ  ２６３…ＰＴＯブレーキバルブ  ２６４…リリーフバルブ  ２７０…固定容量ポンプ  ２８０…ＥＭＴ  ２８１…遊星歯車機構  ２８２…電気無段変速装置  ２８３…入力軸ギア  ２８４…発電機ギア  ２８１１…サンギア  ２８１２…プラネタリギア  ２８１３…キャリア  ２８１４…リングギア  ２８２１…発電機  ２８２２…モータ  ２８２３…インバータ  ２８２４…蓄電池  ３００…制御装置  ３１０…プロセッサ  ３３０…メインメモリ  ３５０…ストレージ  ３７０…インタフェース  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…目標エンジン回転数決定部  ３１８…加速トルク特定部  ３１９…目標エンジントルク決定部  ３２０…エンジン制御部  ３２１…配分決定部  ３２２…トルクアシスト判定部  ３２３…出力トルク推定部  ３２４…アシスト補正値算出部  ３２５…目標出力回転数決定部  ３２６…目標入力回転数決定部  ３２７…目標速度比決定部  ３２８…変速機制御部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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