(57)【要約】【課題】車速の限界速度を高くするハイブリッド型の作業車両及び作業車両の制御方法を提供する。【解決手段】作業車両は、動力伝達装置と、制御部と、を備える。動力伝達装置は、モード切換機構を含む。モード切換機構は、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換える。少なくとも２つのモードは、第１モードと、第１モードよりも高い速度比の範囲で使用される第２モードとを含む。制御部は、動力伝達装置がとりうる速度比の最大値よりも小さい所定の第１の値に速度比が到達する第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第１の車速に対応するエンジンの第１回転速度から、エンジンの回転速度を増加させる。第１の値は、伝達経路が第２モードである場合において、第１モータの回転速度と第２モータの回転速度とが等しくなるときの速度比の第２の値よりも大きい。【選択図】図５
2015143541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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作業機と、
前記エンジンによって駆動される走行装置と、
前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置と、
前記動力伝達装置を制御する制御部と、
を備え、
前記動力伝達装置は、
入力軸と、
出力軸と、
遊星歯車機構を含み、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する歯車機構と、
前記遊星歯車機構の回転要素に接続される第１モータ及び第２モータと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換えるためのモード切換機構と、
を含み、
前記動力伝達装置では、前記モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸の回転速度に対する前記出力軸の回転速度の速度比が変化し、
前記少なくとも２つのモードは、第１モードと、前記第１モードよりも高い前記速度比の範囲で使用される第２モードとを含み、
前記制御部は、前記動力伝達装置がとりうる前記速度比の最大値よりも小さい所定の第１の値に前記速度比が到達する第１の車速よりも車速が増加するとき、前記第１の車速に対応する前記エンジンの第１回転速度から、前記エンジンの回転速度を増加させ、
前記第１の値は、前記伝達経路が第２モードである場合において、前記第１モータの回転速度と前記第２モータの回転速度とが等しくなるときの前記速度比の第２の値よりも大きい、
作業車両。
【請求項２】
前記第２モードにおいて使用される速度比の範囲は、前記少なくとも２つのモードにおいて使用される速度比の範囲のうち、最も速度比が高い範囲である、請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記速度比が、所定のモード切換閾値であるときに、前記第１モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比と、前記第２モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比とは等しくなり、
前記第２の値は、前記モード切換閾値よりも大きく、前記速度比の最大値よりも小さい、請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、前記第１の車速に対応する前記エンジンの前記第１回転速度から、前記車速に対して直線的に前記エンジンの回転速度を増加させる、請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。
【請求項５】
前記制御部は、前記エンジンの回転速度が上昇する際に、前記速度比を前記第１の値に固定するように前記第１モータと前記第２モータとを制御するモータ制御部をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の作業車両。
【請求項６】
前記モータ制御部は、前記第１モータと前記第２モータの少なくとも一方の回転速度を、前記エンジンの回転速度と比例する値とするように制御する、請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
オペレータによって操作されるアクセル操作部材をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の車速よりも前記車速が増加するとき、前記アクセル操作部材の操作量が大きいほど、前記エンジンが出力するトルクを大きくし、前記アクセル操作部材の操作量が小さいほど、前記エンジンが出力するトルクを小さくするエンジン制御部をさらに含む、請求項５または６に記載の作業車両。
【請求項８】
前記速度比が前記第１の値に固定されている間に前記エンジンの回転速度が所定の第２回転速度以下となった場合、前記モータ制御部は、前記速度比の固定を解除する、請求項５から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
オペレータが前記作業機を操作するための作業機操作部材をさらに備え、
前記モータ制御部は、前記作業機操作部材が操作されると、前記速度比の固定を解除する、請求項５から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１０】
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作業機と、
前記エンジンによって駆動される走行装置と、
前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置と、
前記動力伝達装置を制御する制御部と、
を備え、
前記動力伝達装置は、
入力軸と、
出力軸と、
遊星歯車機構を含み、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する歯車機構と、
前記遊星歯車機構の回転要素に接続される第１モータ及び第２モータと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換えるためのモード切換機構と、
を含み、
前記動力伝達装置では、前記モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸の回転速度に対する前記出力軸の回転速度の速度比が変化し、
前記制御部は、
前記動力伝達装置がとりうる前記速度比の最大値に前記速度比が到達する第２の車速より大きく、前記第２の車速よりも大きい車速であって前記第２モータの回転速度が所定の限界値に到達する第３の車速よりも小さい範囲に車速が属するとき、前記速度比を前記最大値に固定するように前記第１モータと前記第２モータを制御し、前記第３の車速よりも前記車速が増加するとき、前記速度比を減少させるように前記第１モータと前記第２モータを制御するモータ制御部を含み、
前記制御部は、
前記第２の車速よりも大きく前記第３の車速よりも小さい範囲に前記車速が属するとき、前記第２の車速に対応する前記エンジンの第２回転速度から前記エンジンの回転速度を増加させ、前記第３の車速よりも大きい範囲に前記車速が属するとき、前記第３の車速に対応する前記エンジンの第３回転速度から前記エンジンの回転速度を増加させる、
作業車両。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのモードは、第１モードと、前記第１モードよりも高い前記速度比の範囲で使用される第２モードとを含み、
前記速度比の前記最大値は、前記伝達経路が第２モードである場合において、前記第１モータの回転速度と前記第２モータの回転速度とが等しくなるときの前記速度比の第２の値よりも大きい、請求項１０に記載の作業車両。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第２の車速よりも大きく前記第３の車速よりも小さい範囲に前記車速が属するとき、前記エンジンの前記第２回転速度から前記車速に対して直線的に前記エンジンの回転速度を増加させ、前記第３の車速よりも前記車速が増加するとき、前記エンジンの前記第３回転速度から前記エンジンの回転速度を増加させる、請求項１０に記載の作業車両。
【請求項１３】
前記第２の車速よりも大きく前記第３の車速よりも小さい範囲に前記車速が属するときの、前記車速の増加量に対する前記エンジンの回転速度の増加量の第１の比は、前記第３の車速よりも大きい範囲に前記車速が属するときの、前記車速の増加量に対する前記エンジンの回転速度の増加量の第２の比よりも小さい、請求項１１に記載の作業車両。
【請求項１４】
前記第１モータ及び前記第２モータは電気モータである、請求項１から１３のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１５】
動力伝達装置を備える作業車両の制御方法であって、
前記動力伝達装置は、
入力軸と、
出力軸と、
遊星歯車機構を含み、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する歯車機構と、
前記遊星歯車機構の回転要素に接続される第１モータ及び第２モータと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換えるためのモード切換機構と、
を含み、
前記動力伝達装置では、前記モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸の回転速度に対する前記出力軸の回転速度の速度比が変化し、
前記少なくとも２つのモードは、第１モードと、前記第１モードよりも高い前記速度比の範囲で使用される第２モードとを含み、
前記制御方法は、
前記動力伝達装置がとりうる前記速度比の最大値よりも小さい所定の第１の値と前記速度比がなる第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、前記第１の車速に対応する前記エンジンの第１回転速度から、前記エンジンの回転速度を増加させるステップを含み、
前記第１の値は、前記伝達経路が第２モードである場合において、前記第１モータの回転速度と前記第２モータの回転速度とが等しくなるときの前記速度比の第２の値よりも大きいことを特徴とする、作業車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両、特にハイブリッド型の作業車両、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンからの駆動力とモータからの駆動力とによって走行するハイブリッド型の作業車両が提案されている。ハイブリッド型の作業車両の動力伝達装置として、例えば特許文献１では、ＨＭＴ（油圧−機械式変速装置）、或いは、ＥＭＴ（電気−機械式変速装置）が開示されている。
【０００３】
ＨＭＴは、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素に接続される第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとを有する。第１ポンプ／モータと第２ポンプ／モータとは、作業車両の走行状況に応じて、油圧モータ及び油圧ポンプのいずれかとして機能する。ＨＭＴは、これらのポンプ／モータの回転速度を変化させることによって、出力軸の回転速度を無段に変化させることができるように構成されている。
【０００４】
ＥＭＴでは、ＨＭＴにおける油圧モータの代わりに、電動モータが用いられる。すなわち、ＥＭＴは、第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとを有する。第１ジェネレータ／モータと第２ジェネレータ／モータとは、作業車両の走行状況に応じて、電動モータ及び発電機のいずれかとして機能する。ＨＭＴと同様に、ＥＭＴは、これらのジェネレータ／モータの回転速度を変化させることによって、出力軸の回転速度を無段に変化させることができるように構成されている。
【０００５】
上記のようなハイブリッド型の動力伝達装置は、トルクコンバータと多段式の変速装置とを有する従来の動力伝達装置（以下、「トルクコンバータ式の変速装置」と呼ぶ）と比較して、動力伝達装置の内部ロスが少ない。従って、ハイブリッド型の動力伝達装置は、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達して牽引力を得る点において効率に優れており、燃費が良いという利点がある。
【０００６】
特許文献１は、無段変速を実現するために、動力伝達装置に第１モータと第２モータの２つのモータが備えられる例を開示している。さらに、特許文献１に係る発明は、車速に応じて動力伝達機構を選択的に切り換える機構を有している。車速が高いときに選択される機構に切り換えられた状態をＨｉモードと呼び、車速が低いときに選択される機構に切り換えられた状態をＬｏモードと呼ぶ。図１４は、特許文献１に係る発明において、車速と第１モータ／第２モータの回転速度の関係を示したものである。図１４では、第１モータの回転速度をＬｍ１、第２モータの回転速度をＬｍ２と表す。図１４では、作業車両１が前進する場合における第１モータの回転方向を順方向とし、第１モータ、第２モータが順方向に回転する場合、正の回転速度比、第１モータ、第２モータが逆方向に回転する場合、負の回転速度比で表している。当該発明では、車速Ｖ１において、動力伝達装置のモードが切り換わる。車速Ｖ１以上では、動力伝達機構はＨｉモードで変わらない。ここで、車速がＶ２になると第１モータの回転速度が０となる（例えば、特許文献１の図２（ａ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
特許文献１に係る発明において、Ｖ２より高い車速を出そうとすると、第１モータの回転速度を０にしたまま、エンジンの回転速度を上げる他ない。その結果、第２モータの回転速度がさらに減少する。車速Ｖ５は、第２モータの回転速度の限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達した際の車速である。特許文献１に係る作業車両は、この速度Ｖ５より高くすることができない。
【０００９】
本発明の目的は、車速の限界速度を高くするハイブリッド型の作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、動力伝達装置と、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。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。動力伝達装置は、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。制御部は、動力伝達装置を制御する。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、第１モータと、第２モータと、モード切換機構を含む。歯車機構は、遊星歯車機構を含み、入力軸の回転を出力軸に伝達する。第１モータ及び第２モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。モード切換機構は、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換える。動力伝達装置では、モータの回転速度が変化することによって、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の速度比が変化する。少なくとも２つのモードは、第１モードと、第１モードよりも高い速度比の範囲で使用される第２モードとを含む。
【００１１】
制御部は、動力伝達装置がとりうる速度比の最大値よりも小さい所定の第１の値に速度比が到達する第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第１の車速に対応するエンジンの第１回転速度から、エンジンの回転速度を増加させる。第１の値は、伝達経路が第２モードである場合において、第１モータの回転速度と第２モータの回転速度とが等しくなるときの速度比の第２の値よりも大きい。
【００１２】
第２モードにおいて使用される速度比の範囲は、少なくとも２つのモードにおいて使用される速度比の範囲のうち、最も速度比が高い範囲であるとよい。
【００１３】
速度比が、所定のモード切換閾値であるときに、第１モードでの入力軸に対するモータの回転速度比と、第２モードでの入力軸に対するモータの回転速度比とは等しくなるとよい。第２の値は、モード切換閾値よりも大きく、速度比の最大値よりも小さいとよい。
【００１４】
制御部は、第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第１の車速に対応するエンジンの第１回転速度から、車速に対して直線的（一次関数的）にエンジンの回転速度を増加させるとよい。
【００１５】
制御部は、エンジンの回転速度が上昇する際に、速度比を第１の値に固定するように第１モータと第２モータとを制御するモータ制御部をさらに含むとよい。具体的には、モータ制御部は、第１モータと第２モータの少なくとも一方の回転速度を、エンジンの回転速度と比例する値とするように制御するとよい。
【００１６】
当該作業車両は、オペレータによって操作されるアクセル操作部材をさらに備えるとよい。制御部は、モータ制御部をさらに含むとよい。モータ制御部は、第１の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、アクセル操作部材の操作量が大きいほど、エンジンが出力するトルクを大きくし、アクセル操作部材の操作量が小さいほど、エンジンが出力するトルクを小さくするとよい。
【００１７】
速度比が第１の値に固定されている間にエンジンの回転速度が所定の第２回転速度以下となった場合、モータ制御部は、速度比の固定を解除するとよい。
【００１８】
当該作業車両は、オペレータが作業機を操作するための作業機操作部材をさらに備えるとよい。モータ制御部は、作業機操作部材が操作されると、速度比の固定を解除するとよい。
【００１９】
本発明の第２の態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、動力伝達装置と、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。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。動力伝達装置は、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。制御部は、動力伝達装置を制御する。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、第１モータと、第２モータと、モード切換機構と、を含む。歯車機構は、遊星歯車機構を含み、入力軸の回転を出力軸に伝達する。第１モータ及び第２モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。モード切換機構は、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換える。動力伝達装置では、モータの回転速度が変化することによって、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の速度比が変化する。
【００２０】
制御部は、モータ制御部を含む。モータ制御部は、動力伝達装置がとりうる速度比の最大値に速度比が到達する第２の車速より大きく、第２の車速よりも大きい車速であって第２モータの回転速度が所定の限界値に到達する第３の車速よりも小さい範囲に車速が属するとき、速度比を最大値に固定するように第１モータと第２モータを制御する。モータ制御部は、第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、速度比を減少させるように第１モータと第２モータを制御する。制御部は、第２の車速よりも大きく第３の車速よりも小さい範囲に車速が属するとき、第２の車速に対応するエンジンの第２回転速度からエンジンの回転速度を増加させる。制御部は、第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第３の車速に対応するエンジンの第３回転速度からエンジンの回転速度を増加させる。
【００２１】
少なくとも２つのモードは、第１モードと、第１モードよりも高い速度比の範囲で使用される第２モードとを含むとよい。速度比の最大値は、伝達経路が第２モードである場合において、第１モータの回転速度と第２モータの回転速度とが等しくなるときの速度比の第２の値よりも大きいとよい。
【００２２】
制御部は、第２の車速よりも大きく第３の車速よりも小さい範囲に車速が属するとき、エンジンの第２回転速度から車速に対して直線的に（一次関数的に）エンジンの回転速度を増加させ、第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、エンジンの回転速度を増加させるとよい。
【００２３】
第２の車速よりも大きく第３の車速よりも小さい範囲に車速が属するときの、車速の増加量に対するエンジンの回転速度の増加量の第１の比は、第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するときの、車速の増加量に対するエンジンの回転速度の増加量の第２の比よりも小さい。
【００２４】
第１モータ及び第２モータは電気モータであるとよい。
【００２５】
本発明の第３の態様に係る制御方法は、動力伝達装置を備える作業車両の制御方法である。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、第１モータと、第２モータと、モード切換機構と、を含む。歯車機構は、遊星歯車機構を含み、入力軸の回転を出力軸に伝達する。第１モータ及び第２モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。モード切換機構は、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換える。動力伝達装置では、モータの回転速度が変化することによって、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の速度比が変化するように構成されている。少なくとも２つのモードは、第１モードと、第１モードよりも高い速度比の範囲で使用される第２モードとを含む。
【００２６】
本制御方法では、動力伝達装置がとりうる速度比の最大値よりも小さい所定の第１の値と速度比がなる第１の車速よりも車速が増加するとき、第１の車速に対応するエンジンの第１回転速度から、エンジンの回転速度を増加させるステップを含む。第１の値は、伝達経路が第２モードである場合において、第１モータの回転速度と第２モータの回転速度とが等しくなるときの速度比の第２の値よりも大きい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１または第３の態様によれば、制御部は、速度比が動力伝達装置でとりうる最大値よりも小さい所定の第１の値に到達すると、エンジンの回転速度を上昇させる。その結果、第２モータの回転速度が限界値に到達する車速は、速度比が最大値になってからエンジンの回転速度を上昇させた場合に第２モータの回転速度が限界値に到達する車速に比べて、大きくなる。また、第２の態様によれば、モータ制御部は、第２モータの回転速度が所定の限界値に到達する第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第２モータの回転速度が限界値を超えないように速度比を減少させる。そして、制御部は、第３の車速よりも大きい範囲に車速が属するとき、第３の車速に対応するエンジンの第３回転速度からエンジンの回転速度を増加させる。したがって、第１〜第３の態様のいずれの作業車両においても、モータの限界速度に対応する車速よりも高い車速で走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係る作業車両の側面図である。
【図２】作業車両の構成を示す模式図である。
【図３】動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図４】動力伝達装置の速度比に対する第１モータ及び第２モータの回転速度比の変化を示す図である。
【図５】車速に対する第１モータ、第２モータ及びエンジンの回転速度の変化を示す図である。
【図６】第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構との各要素の回転速度と歯数との関係を示す共線図である。
【図７】速度比を固定する閾値を変えた場合の動力伝達装置の動作の相違を説明するための共線図である。
【図８】制御部によって実行される処理を示す制御ブロック図である。
【図９】要求牽引力特性の一例を示すグラフである。
【図１０】エンジンの指令スロットル値の決定処理を示す制御ブロック図である。
【図１１】実施形態に係る制御部の内部構成の詳細を示すブロック図である。
【図１２】第２エンジン制御部によって実行される処理を示す制御ブロック図である。
【図１３】第２の実施形態における車速に対する第１モータ、第２モータ及びエンジンの回転速度並びに速度比の変化を示す図である。
【図１４】従来技術による、車速に対する第１モータ及び第２モータの回転速度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る作業車両１の側面図である。図１に示すように、作業車両１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行輪４，５と、運転室６とを備えている。作業車両１は、ホイールローダであり、走行輪４，５が回転駆動されることにより走行する。作業車両１は、作業機３を用いて掘削等の作業を行うことができる。
【００３０】
車体フレーム２は、前フレーム１６と後フレーム１７とを有する。前フレーム１６と後フレーム１７とは互いに左右方向に傾動可能に取り付けられている。前フレーム１６には、作業機３および走行輪４が取り付けられている。作業機３は、後述する作業機ポンプ２３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム１１とバケット１２とを有する。ブーム１１は、車体フレーム２に装着されている。作業機３は、リフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とを含む。リフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とは、油圧シリンダである。リフトシリンダ１３の一端は前フレーム１６に取り付けられている。リフトシリンダ１３の他端はブーム１１に取り付けられている。リフトシリンダ１３が作業機ポンプ２３からの作動油によって伸縮することによって、ブーム１１が上下に回動する。バケット１２は、ブーム１１の先端に取り付けられている。バケットシリンダ１４の一端は車体フレーム２に取り付けられている。バケットシリンダ１４の他端はベルクランク１５を介してバケット１２に取り付けられている。バケットシリンダ１４が、作業機ポンプ２３からの作動油によって伸縮することによって、バケット１２が上下に回動する。
【００３１】
後フレーム１７には、運転室６及び走行輪５が取り付けられている。運転室６は、車体フレーム２上に載置されている。運転室６内には、オペレータが着座するシートや、後述する操作装置などが配置されている。
【００３２】
作業車両１は、ステアリングシリンダ１８を含む。ステアリングシリンダ１８は、前フレーム１６と後フレーム１７とに取り付けられている。ステアリングシリンダ１８は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１８が、後述するステアリングポンプ３０からの作動油によって伸縮することによって、作業車両１の進行方向が左右に変更される。
【００３３】
図２は、作業車両１の構成を示す模式図である。図２に示すように、作業車両１は、エンジン２１、ＰＴＯ２２、動力伝達装置２４、走行装置２５、操作装置２６、制御部２７などを備えている。
【００３４】
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の出力は、エンジン２１のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。燃料量の調整は、エンジン２１に取り付けられた燃料噴射装置２８を制御部２７が制御することで行われる。作業車両１は、エンジン回転速度検出部３１を備えている。エンジン回転速度検出部３１は、エンジン回転速度を検出し、エンジン回転速度を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３５】
作業車両１は、作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ３０と、トランスミッションポンプ２９とを有する。作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ３０と、トランスミッションポンプ２９とは、油圧ポンプである。ＰＴＯ２２は、これらの油圧ポンプ２３，２９，３０に、エンジン２１からの駆動力の一部を伝達する。すなわち、ＰＴＯ２２は、これらの油圧ポンプ２３，２９，３０と、動力伝達装置２４とにエンジン２１からの駆動力を分配する。
【００３６】
作業機ポンプ２３は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。作業機ポンプ２３から吐出された作動油は、作業機制御弁４１を介して、上述したリフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とに供給される。作業車両１は、作業機ポンプ圧検出部３２を備えている。作業機ポンプ圧検出部３２は、作業機ポンプ２３からの作動油の吐出圧（以下、「作業機ポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、作業機ポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３７】
作業機ポンプ２３は、可変容量型の油圧ポンプである。作業機ポンプ２３の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、作業機ポンプ２３の吐出容量が変更される。なお、吐出容量とは、油圧ポンプが１回転するごとに吐出される作動油の量を意味する。作業機ポンプ２３には、第１容量制御装置４２が接続されている。第１容量制御装置４２は、制御部２７によって制御され、作業機ポンプ２３の傾転角を変更する。これにより、作業機ポンプ２３の吐出容量が制御部２７によって制御される。例えば、第１容量制御装置４２は、作業機制御弁４１の前後での差圧が一定になるように、作業機ポンプ２３の傾転角を調整する。また、第１容量制御装置４２は、制御部２７からの指令信号に応じて、作業機ポンプ２３の傾転角を任意に変更することができる。詳細には、第１容量制御装置４２は、図示しない第１バルブと第２バルブとを含む。上述した作業機制御弁４１によって作業機３に供給される作動油が変更されると、作業機制御弁４１の開度の変更に応じて作業機ポンプ２３の吐出圧と作業機制御弁４１の通過後の圧力との間に差圧が発生する。第１バルブは、制御部２７によって制御されることで、作業機３の負荷が変動しても作業機制御弁４１の前後での差圧を一定にするように作業機ポンプ２３の傾転角を調整する。また、第２バルブは、制御部２７によって制御されることで、作業機ポンプ２３の傾転角をさらに変更することができる。作業車両１は、第１傾転角検出部３３を備えている。第１傾転角検出部３３は、作業機ポンプ２３の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３８】
ステアリングポンプ３０は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。ステアリングポンプ３０から吐出された作動油は、ステアリング制御弁４３を介して、上述したステアリングシリンダ１８に供給される。作業車両１は、ステアリングポンプ圧検出部３５を備えている。ステアリングポンプ圧検出部３５は、ステアリングポンプ３０からの作動油の吐出圧（以下、「ステアリングポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、ステアリングポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３９】
ステアリングポンプ３０は、可変容量型の油圧ポンプである。ステアリングポンプ３０の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、ステアリングポンプ３０の吐出容量が変更される。ステアリングポンプ３０には、第２容量制御装置４４が接続されている。第２容量制御装置４４は、制御部２７によって制御され、ステアリングポンプ３０の傾転角を変更する。これにより、ステアリングポンプ３０の吐出容量が制御部２７によって制御される。作業車両１は、第２傾転角検出部３４を備えている。第２傾転角検出部３４は、ステアリングポンプ３０の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００４０】
トランスミッションポンプ２９は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。トランスミッションポンプ２９は、固定容量型の油圧ポンプである。トランスミッションポンプ２９から吐出された作動油は、後述するクラッチ制御弁ＶＦ，ＶＲ，ＶＬ，ＶＨを介して動力伝達装置２４のクラッチＣＦ，ＣＲ，ＣＬ，ＣＨに供給される。作業車両１は、トランスミッションポンプ圧検出部３６を備えてもよい。トランスミッションポンプ圧検出部３６は、トランスミッションポンプ２９からの作動油の吐出圧（以下、「トランスミッションポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、トランスミッションポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００４１】
ＰＴＯ２２は、エンジン２１からの駆動力の一部を動力伝達装置２４に伝達する。動力伝達装置２４は、エンジン２１からの駆動力を走行装置２５に伝達する。動力伝達装置２４は、エンジン２１からの駆動力を変速して出力する。動力伝達装置２４の構成については後に詳細に説明する。
【００４２】
走行装置２５は、アクスル４５と、走行輪４，５とを有する。アクスル４５は、動力伝達装置２４からの駆動力を走行輪４，５に伝達する。これにより、走行輪４，５が回転する。作業車両１は、出力回転速度検出部３７と入力回転速度検出部３８とを備えている。出力回転速度検出部３７は、動力伝達装置２４の出力軸６３の回転速度（以下、「出力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度は車速に対応するため、出力回転速度検出部３７は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。
【００４３】
なお、本実施形態では、「車速」と表現するとき、実施形態で特に正負を定義した場合を除いて、移動方向によらない速度の大きさを表す量として定義される。つまり、「車速」は、０以上の値として表現される。また、「車速が増加する」とは、車速が０から離れることを意味し、「車速が減少する」とは、車速が０に近づくことを意味する。作業車両１の進行方向を別途例示する必要がある場合、「前進方向」、「後進方向」のように定義される。また、「回転速度」も、実施形態で特に正負を定義した場合を除いて、回転方向によらない速度の大きさを表す量として定義される。つまり、「回転速度」も、０以上の値として表現される。また、「回転速度が増加する」とは、回転速度が０から離れることを意味し、「回転速度が減少する」とは、回転速度が０に近づくことを意味する。回転方向を別途例示する必要がある場合、「順方向」「逆方向」のように定義される。
【００４４】
入力回転速度検出部３８は、動力伝達装置２４の入力軸６１の回転速度（以下、「入力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度検出部３７は、出力回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。入力回転速度検出部３８は、入力回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。
【００４５】
なお、出力回転速度検出部３７、入力回転速度検出部３８に代えて、動力伝達装置２４の内部の回転部品の回転速度を検出し、制御部２７に送る回転速度検出部を別途設けて、制御部２７がその回転部品の回転速度から入力回転速度、出力回転速度を算出してもよい。
【００４６】
操作装置２６は、オペレータによって操作される。操作装置２６は、アクセル操作装置５１と、作業機操作装置５２と、変速操作装置５３と、前後進切換操作装置５４と、ステアリング操作装置５７と、ブレーキ操作装置５９と、を有する。
【００４７】
アクセル操作装置５１は、アクセル操作部材５１ａと、アクセル操作検出部５１ｂとを有する。アクセル操作部材５１ａは、エンジン２１の目標回転速度を設定するためにオペレータによって操作される。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作部材５１ａの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作量とは、アクセル操作部材５１ａの踏み込み量を意味する。
【００４８】
作業機操作装置５２は、作業機操作部材５２ａと作業機操作検出部５２ｂとを有する。作業機操作部材５２ａは、オペレータが作業機３、具体的には、ブーム１１とバケット１２とを動作させるために操作される。ブーム１１を操作する操作部材の前後操作がブーム１１の上げ下げに対応する。バケット１２を操作する操作部材の前後操作がバケット１２の掘削、ダンプに対応する。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を検出する。例えば、作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの傾転角に対応する電気信号に変換することにより、作業機操作部材５２ａの位置を検出する。
【００４９】
変速操作装置５３は、変速操作部材５３ａと変速操作検出部５３ｂとを有する。オペレータは、変速操作部材５３ａを操作することにより、動力伝達装置２４の変速段（ｇｅａｒ  ｓｔａｇｅ）を選択することができる。変速操作検出部５３ｂは、変速操作部材５３ａが指定する変速段を検出する。
【００５０】
前後進切換操作装置５４は、前後進切換操作部材５４ａと前後進切換操作検出部５４ｂとを有する。オペレータは、前後進切換操作部材５４ａを操作することにより、作業車両１の前進と後進とを切り換えることができる。前後進切換操作検出部５４ｂは、前後進切換操作部材５４ａの位置を検出する。
【００５１】
ステアリング操作装置５７は、ステアリング操作部材５７ａを有する。ステアリング操作装置５７は、ステアリング操作部材５７ａの操作に基づきパイロット油圧をステアリング制御弁４３に供給することにより、ステアリング制御弁４３を駆動する。オペレータは、ステアリング操作部材５７ａを操作することにより、作業車両１の進行方向を左右に変更することができる。なお、ステアリング操作装置５７はステアリング操作部材５７ａの操作を電気信号に変換してステアリング制御弁４３を駆動してもよい。
【００５２】
ブレーキ操作装置５９は、ブレーキ操作部材５９ａとブレーキ操作検出部５９ｂとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材５９ａを操作することにより、図示しないブレーキ装置を動作させて、作業車両１に制動力を生じさせる。ブレーキ操作検出部５９ｂは、ブレーキ操作部材５９ａの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作量とは、ブレーキ操作部材５９ａの踏み込み量を意味する。ブレーキ操作検出部５９ｂは、ブレーキ操作部材５９ａの操作量を示す検出信号を制御部２７に出力する。
【００５３】
制御部２７は、ＣＰＵなどの演算装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリとを含み、作業車両１を制御するための各種の処理を行う。また、制御部２７は、エンジン制御部５０、動力伝達装置２４を制御するためのモータ制御部５５及びクラッチ制御部５８、並びに、記憶部５６を有する。動力伝達装置２４の制御については後に詳細に説明する。記憶部５６は、作業車両１を制御するための各種のプログラム及びデータを記憶する。
【００５４】
詳細には、記憶部５６は、作業機操作量と作業機制御弁４１への指令電流値との関係を規定する作業機制御弁指令値情報を記憶する。例えば、作業機制御弁指令値情報は、作業機操作量と作業機制御弁４１への指令電流値との関係を規定するマップである。作業機制御弁指令値情報は、テーブル或いは数式など、マップと異なる形態であってもよい。指令電流値に応じて作業機制御弁４１の開口面積が決定される。作業機制御弁指令値情報は、作業機操作量が増大するほど作業機制御弁４１の開口面積が増大するように、指令電流値を規定する。制御部２７は、作業機制御弁指令値情報を参照して、作業機操作量から作業機制御弁４１への指令電流値を決定する。
【００５５】
制御部２７は、アクセル操作量に応じたエンジン２１の目標回転速度を決定する。制御部２７は、エンジン２１を制御するためのエンジン制御部５０を有する。エンジン制御部５０は、エンジン２１の目標回転速度と現在のエンジン回転速度とから燃料噴射量を決定し、指令信号を燃料噴射装置２８に送る。この場合、アクセル操作量に応じたエンジン２１の回転速度が得られる。エンジン制御部５０は、アクセル操作量に応じたエンジン２１の最大出力トルクに対するトルク出力率を決定する。エンジン制御部５０は、エンジン２１のトルク出力率から燃料噴射量を決定し、指令信号を燃料噴射装置２８に送ってもよい。この場合、アクセル操作量に応じたエンジン２１のトルク出力が得られる。制御部２７は、作業機操作検出部５２ｂからの検出信号に基づいて作業機制御弁４１を制御することにより、油圧シリンダ１３，１４に供給される油圧を制御する。これにより、油圧シリンダ１３，１４が伸縮して、作業機３が動作する。
【００５６】
次に、動力伝達装置２４の構成について詳細に説明する。図３は、動力伝達装置２４の構成を示す模式図である。図３に示すように、動力伝達装置２４は、入力軸６１と、歯車機構６２と、出力軸６３と、第１モータＭＧ１と、第２モータＭＧ２と、キャパシタ６４と、を備えている。入力軸６１は、上述したＰＴＯ２２に接続されている。入力軸６１には、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１からの回転が入力される。歯車機構６２は、入力軸６１の回転を出力軸６３に伝達する。出力軸６３は、上述した走行装置２５に接続されており、歯車機構６２からの回転を上述した走行装置２５に伝達する。
【００５７】
歯車機構６２は、エンジン２１からの駆動力を伝達する機構である。歯車機構６２によって、モータＭＧ１, ＭＧ２の回転速度が変化すると、入力軸６１の回転速度に対する出力軸６３の回転速度の速度比が変化する。歯車機構６２は、前後進切換機構６５と、変速機構６６と、を有する。
【００５８】
前後進切換機構６５は、前進用クラッチＣＦ（以降、ＦクラッチＣＦと呼ぶ）と、後進用クラッチＣＲ（以下、ＲクラッチＣＲと呼ぶ）と、図示しない各種のギアとを含む。ＦクラッチＣＦとＲクラッチＣＲとは、油圧式クラッチであり、各クラッチＣＦ，ＣＲには、トランスミッションポンプ２９からの作動油が供給される。ＦクラッチＣＦへの作動油は、Ｆクラッチ制御弁ＶＦによって制御される。ＲクラッチＣＲへの作動油は、Ｒクラッチ制御弁ＶＲによって制御される。各クラッチ制御弁ＣＦ，ＣＲは、クラッチ制御部５８からの指令信号によって制御される。ＦクラッチＣＦの接続／切断とＲクラッチＣＲの接続／切断とが切り換えられることによって、前後進切換機構６５から出力される回転の方向が切り換えられる。
【００５９】
変速機構６６は、伝達軸６７と、第１遊星歯車機構６８と、第２遊星歯車機構６９と、モード切換機構７０と、出力ギア７１と、を含む。伝達軸６７は、前後進切換機構６５に連結されている。
【００６０】
第１遊星歯車機構６８は、第１サンギアＳ１と、複数の第１遊星ギアＰ１と、複数の第１遊星ギアＰ１を支持する第１キャリアＣ１と、第１リングギアＲ１とを含む。第１サンギアＳ１は、伝達軸６７に連結されている。複数の第１遊星ギアＰ１は、第１サンギアＳ１と噛み合い、第１キャリアＣ１に回転可能に支持されている。第１キャリアＣ１の外周部には、第１キャリアギアＧｃ１が設けられている。第１リングギアＲ１は、複数の第１遊星ギアＰ１に噛み合うとともに回転可能である。また、第１リングギアＲ１の外周には、第１リング外周ギアＧｒ１が設けられている。
【００６１】
第２遊星歯車機構６９は、第２サンギアＳ２と、複数の第２遊星ギアＰ２と、複数の第２遊星ギアＰ２を支持する第２キャリアＣ２と、第２リングギアＲ２とを含む。第２サンギアＳ２は第１キャリアＣ１に連結されている。複数の第２遊星ギアＰ２は、第２サンギアＳ２と噛み合い、第２キャリアＣ２に回転可能に支持されている。第２リングギアＲ２は、複数の第２遊星ギアＰ２に噛み合うとともに回転可能である。第２リングギアＲ２の外周には、第２リング外周ギアＧｒ２が設けられている。第２リング外周ギアＧｒ２は出力ギア７１に噛み合っており、第２リングギアＲ２の回転は出力ギア７１を介して出力軸６３に出力される。
【００６２】
モード切換機構７０は、動力伝達装置２４における駆動力伝達経路を少なくとも２つのモードのうちの１つのモードに切り換えるための機構である。少なくとも２つのモードは、第１モードと第２モードとを含む。本実施形態において、第１モードは、車速が高い高速モード（Ｈｉモード）であり、第２モードは、車速が低い低速モード（Ｌｏモード）である。Ｈｉモードは、Ｌｏモードよりも高い速度比の範囲で使用される（図４参照）。モード切換機構７０は、Ｈｉモード時に接続されるＨクラッチＣＨと、Ｌｏモード時に接続されるＬクラッチＣＬとを含む。ＨクラッチＣＨは、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とを接続又は切断する。また、ＬクラッチＣＬは、第２キャリアＣ２と固定端７２とを接続又は切断し、第２キャリアＣ２の回転を禁止又は許容する。
【００６３】
なお、各クラッチＣＨ，ＣＬは油圧式クラッチであり、各クラッチＣＨ，ＣＬには、それぞれトランスミッションポンプ２９からの作動油が供給される。ＨクラッチＣＨへの作動油は、Ｈクラッチ制御弁ＶＨによって制御される。ＬクラッチＣＬへの作動油は、Ｌクラッチ制御弁ＶＬによって制御される。各クラッチ制御弁ＶＨ，ＶＬはクラッチ制御部５８からの指令信号によって制御される。つまり、クラッチ制御部５８は、Ｈクラッチ制御弁ＶＨとＬクラッチ制御弁ＶＬとにクラッチ指令信号を送ることで、ＨクラッチＣＨとＬクラッチＣＬとの切り換えを行う。
【００６４】
第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２は、電気エネルギーによって駆動力を発生させる駆動モータとして機能する。また、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２は、入力される駆動力を用いて電気エネルギーを発生させるジェネレータとしても機能する。第１モータＭＧ１に回転方向と逆方向のトルクが作用するようにモータ制御部５５から指令信号が与えられた場合は、第１モータＭＧ１はジェネレータとして機能する。第１モータＭＧ１の出力軸には第１モータギアＧｍ１が固定されており、第１モータギアＧｍ１は第１キャリアギアＧｃ１に噛み合っている。つまり、第１モータＭＧ１は、第１遊星歯車機構６８の回転要素に接続される。
【００６５】
第１モータＭＧ１には第１インバータＩ１が接続されており、この第１インバータＩ１に、第１モータＭＧ１のモータトルクを制御するためのモータ指令信号がモータ制御部５５から与えられる。第１モータＭＧ１の回転速度は、第１モータ回転速度検出部７５によって検出される。第１モータ回転速度検出部７５は、第１モータＭＧ１の回転速度を示す検出信号を、第１インバータＩ１を経由して制御部２７に送る。
【００６６】
第２モータＭＧ２は、第１モータＭＧ１と同様の構成である。第２モータＭＧ２の出力軸には第２モータギアＧｍ２が固定されており、第２モータギアＧｍ２は第１リング外周ギアＧｒ１に噛み合っている。つまり、第２モータＭＧ２は、第１遊星歯車機構６８の回転要素に接続される。また、第２モータＭＧ２には第２インバータＩ２が接続されており、この第２インバータＩ２に、第２モータＭＧ２のモータトルクを制御するためのモータ指令信号がモータ制御部５５から与えられる。第２モータＭＧ２の回転速度は、第２モータ回転速度検出部７６によって検出される。第２モータ回転速度検出部７６は、第２モータＭＧ２の回転速度を示す検出信号を、第２インバータＩ２を経由して制御部２７に送る。
【００６７】
キャパシタ６４は、モータＭＧ１，ＭＧ２で発電されるエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部として機能する。すなわち、キャパシタ６４は、各モータＭＧ１，ＭＧ２がジェネレータとして機能したときに、各モータＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。なお、キャパシタに代えて他の蓄電手段であるバッテリーが用いられてもよい。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２のうちの一方が発電し、他方が給電することによって、モータＭＧ１，ＭＧ２の各々が駆動可能である場合は、キャパシタ６４は省略されてもよい。
【００６８】
モータ制御部５５は、各種の検出部からの検出信号を受けて、モータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクを示す指令信号を各インバータＩ１，Ｉ２に与える。なお、モータ制御部５５は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度指令を出力してもよい。この場合、インバータＩ１，Ｉ２が回転速度指令に応じた指令トルクを計算して、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。また、クラッチ制御部５８は、各クラッチＣＦ，ＣＲ，ＣＨ，ＣＬのクラッチ油圧を制御するための指令信号を各クラッチ制御弁ＶＦ，ＶＲ，ＶＨ，ＶＬに与える。これにより、動力伝達装置２４の変速比及び出力トルクが制御される。以下、動力伝達装置２４の動作について説明する。
【００６９】
ここでは、エンジン２１の回転速度を途中まで一定に保ったまま車速が０から前進側に加速する場合における動力伝達装置２４の概略動作を、図４を用いて説明する。図４は、動力伝達装置２４の速度比に対する各モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度比を示したものである。速度比は、入力軸６１の回転速度に対する出力軸６３の回転速度の比である。第１モータＭＧ１の回転速度比とは、入力軸６１の回転速度に対する第１モータＭＧ１の出力軸の回転速度の比である。第２モータＭＧ２の回転速度比とは、入力軸６１の回転速度に対する第２モータＭＧ２の出力軸の回転速度の比である。図４では、作業車両１が前進する場合における第１モータＭＧ１の回転方向を順方向とし、各モータＭＧ１，ＭＧ２が順方向に回転する場合、正の回転速度比、各モータＭＧ１，ＭＧ２が逆方向に回転する場合、負の回転速度比で表している。エンジン２１の回転速度が一定である場合には、車速は、動力伝達装置２４の速度比に応じて変化する。従って、図４において、動力伝達装置２４の速度比の変化は、車速の変化に対応する。すなわち、図４は、各モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度と車速の関係を示す。図４において、実線Ｌｍ１が第１モータＭＧ１の回転速度、破線Ｌｍ２が第２モータＭＧ２の回転速度を示している。
【００７０】
速度比が０以上第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下のＬｏ領域（Ｌｏモード）では、ＬクラッチＣＬが接続され、ＨクラッチＣＨが切断される。第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１は、モードの切換を判定するためのモード切換閾値である。Ｌｏ領域では、ＨクラッチＣＨが切断されているので、第２キャリアＣ２と第１リングギアＲ１とが切断される。また、ＬクラッチＣＬが接続されるので、第２キャリアＣ２が固定される。
【００７１】
このＬｏ領域においては、エンジン２１からの駆動力は、伝達軸６７を介して第１サンギアＳ１に入力され、この駆動力は第１キャリアＣ１から第２サンギアＳ２に出力される。一方、第１サンギアＳ１に入力された駆動力は第１遊星ギアＰ１から第１リングギアＲ１に伝達され、第１リング外周ギアＧｒ１及び第２モータギアＧｍ２を介して第２モータＭＧ２に出力される。作業車両１の力行時においては、第２モータＭＧ２は、このＬｏ領域においては、ジェネレータとして機能しており、第２モータＭＧ２によって発電された電力の一部は、第１モータＭＧ１に供給されてもよい。あるいは、第２モータＭＧ２によって発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電されてもよい。
【００７２】
作業車両１の力行時においては、また、Ｌｏ領域においては、第１モータＭＧ１は、第２モータＭＧ２又はキャパシタ６４から供給された電力で駆動する電動モータとして機能する。第１モータＭＧ１の駆動力は、第１モータギアＧｍ１→第１キャリアギアＧｃ１→第１キャリアＣ１の経路で第２サンギアＳ２に出力される。以上のようにして第２サンギアＳ２に出力された駆動力は、第２遊星ギアＰ２→第２リングギアＲ２→第２リング外周ギアＧｒ２→出力ギア７１の経路で出力軸６３に伝達される。
【００７３】
そして、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１では、第２モータＭＧ２の回転速度は「０」となる。すなわち、第２モータＭＧ２は回転しない状態を維持する。
【００７４】
速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上のＨｉ領域（Ｈｉモード）では、ＨクラッチＣＨが接続され、ＬクラッチＣＬが切断される。このＨｉ領域では、ＨクラッチＣＨが接続されているので、第２キャリアＣ２と第１リングギアＲ１とが接続される。また、ＬクラッチＣＬが切断されるので、第２キャリアＣ２が解放される。従って、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２の回転速度とは一致する。
【００７５】
このＨｉ領域では、エンジン２１からの駆動力は第１サンギアＳ１に入力され、この駆動力は第１キャリアＣ１から第２サンギアＳ２に出力される。また、第１サンギアＳ１に入力された駆動力は、第１キャリアＣ１から第１キャリアギアＧｃ１及び第１モータギアＧｍ１を介して第１モータＭＧ１に出力される。作業車両１の力行時においては、このＨｉ領域では、第１モータＭＧ１はジェネレータとして機能するので、この第１モータＭＧ１で発電された電力の一部は、第２モータＭＧ２に供給されてもよい。あるいは、この第１モータＭＧ１で発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電されてもよい。
【００７６】
また、作業車両１の力行時においては、第２モータＭＧ２は、必要に応じて、第１モータＭＧ１又はキャパシタ６４から供給された電力で駆動する電動モータとして機能する。第２モータＭＧ２の駆動力は、第２モータギアＧｍ２→第１リング外周ギアＧＲ１→第１リングギアＲ１→ＨクラッチＣＨの経路で第２キャリアＣ２に出力される。以上のようにして第２サンギアＳ２に出力された駆動力は第２遊星ギアＰ２を介して第２リングギアＲ２に出力されるとともに、第２キャリアＣ２に出力された駆動力は第２遊星ギアＰ２を介して第２リングギアＲ２に出力される。このようにして第２リングギアＲ２で合わさった駆動力が、第２リング外周ギアＧｒ２及び出力ギア７１を介して出力軸６３に伝達される。
【００７７】
本実施形態では、速度比を所定の第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３よりも増加させない。第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３は、Ｈｉモードにおいて第１モータＭＧ１の回転速度比と第２モータＭＧ２の回転速度比が等しくなる速度比Ｒｓ４よりも大きい。速度比Ｒｓ４は、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１より大きく、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２より小さい。ここで、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２とは、特許文献１に係る発明において、第１モータＭＧ１の回転速度が「０」となる速度比を示す（図１４では車速Ｖ２のときの速度比に相当する）。また、第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３は、速度比Ｒｓ４以上であり、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２より小さい。なお、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２より速度比を上昇させようとすると、動力伝達装置２４の内部で動力循環を生じる。動力循環領域では、内部ロスが増加し、動力伝達効率が悪化する。動力循環を生じる動力伝達領域の速度比は避けて動作することが望ましい。したがって、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２を、動力伝達装置２４がとりうる速度比の最大値とする。ここで、速度比が０から第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達するまでの動力伝達装置２４のモードを通常走行モードと呼ぶ。
【００７８】
速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達してさらに作業車両１の車速を増加させる場合、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３で固定し、エンジン２１の回転速度を増加させる。この場合の動力伝達装置２４のモードを高速走行モードと呼ぶ。高速走行モードでは、エンジン２１の回転速度が増加するとともに、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の回転速度は増加する。図５（ａ）は、作業車両１の車速に対する第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の回転速度の変化を示す図である。図５（ｂ）は、作業車両１の車速に対するエンジン２１の回転速度の変化を示す図である。図５（ａ）は、第１モータＭＧ１の回転速度をＬｍ１（実線）で示し、第２モータＭＧ２の回転速度をＬｍ２（点線）で示す。図５（ａ）では、作業車両１が前進する場合における第１モータＭＧ１の回転方向を順方向とし、各モータＭＧ１，ＭＧ２が順方向に回転する場合、正の回転速度、各モータＭＧ１，ＭＧ２が逆方向に回転する場合、負の回転速度で表している。図５（ｂ）から明らかなように、車速が０からＶ３までは、エンジン２１の回転速度が一定（Ｎｅ３）であり、車速がＶ３からＶ６までは、車速に対応してエンジン２１の回転速度がＮｅ３からＮｅ６まで増加されている。
【００７９】
車速Ｖ１のときの速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１である。車速Ｖ３のときの速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３である。車速Ｖ４のときの速度比がＲｓ４である。なお、車速Ｖ４のときには、第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１４と第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２４が等しくなる。車速Ｖ６は、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３まで増加して、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定して、エンジン２１の回転速度を増加された場合の車速の限界値である。車速Ｖ６において、第２モータＭＧ２の回転速度は、第２モータＭＧ２の回転速度の限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達する。限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２は、第２モータＭＧ２が使用可能な回転速度の最大値である。
【００８０】
図５（ａ）（ｂ）は、図１４の例と比較するために、車速Ｖ３以上において、図１４の方法で動力伝達装置２４を制御した場合の車速と第１モータＭＧ１、第２モータＭＧ２、及びエンジン２１の回転速度との変化を一点鎖線で表示している。車速Ｖ２は、エンジン２１の回転速度をＮｅ３に固定して、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２まで増加された場合の車速である。車速Ｖ５は、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２まで増加して、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定して、エンジン２１の回転速度を増加された場合の車速の限界値である。なお、図４も同様に、図１４の方法で動力伝達装置２４を制御した場合の速度比と第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の回転速度比との変化を一点鎖線で表示している。
【００８１】
なお、作業車両１の制動時においては、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の役割が反対となる。以上は前進時の説明であるが、後進時においても同様の動作となる。また、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２、第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３は、記憶部５６に記憶されている。
【００８２】
次に、動力伝達装置２４の概略動作を、共線図を用いて説明する。第１遊星歯車機構６８の第１サンギアＳ１の回転速度をＮｓ１、歯数をＺｓ１とする。第１キャリアＣ１の回転速度をＮｃ１とする。第１リングギアＲ１の回転速度をＮｒ１、歯数をＺｒ１とする。また、第２遊星歯車機構６９の第２サンギアＳ２の回転速度をＮｓ２、歯数をＺｓ２とする。第２キャリアＣ２の回転速度をＮｃ２とする。第２リングギアＲ２の回転速度をＮｒ２、歯数をＺｒ２とする。この場合、第１遊星歯車機構６８と第２遊星歯車機構６９との各要素の回転速度と歯数との関係を共線図で表記すると、図６のようになる。
【００８３】
共線図においては遊星歯車機構の各要素の回転速度の関係は直線で示される。従って、図６に示すように、Ｎｓ１とＮｃ１とＮｒ１とは一直線上に並ぶ。また、Ｎｓ２とＮｃ２とＮｒ２も一直線上に並ぶ。なお、図６において実線Ｌｐ１は、第１遊星歯車機構６８の各要素の回転速度の関係を示す。破線Ｌｐ２は、第２遊星歯車機構６９の各要素の回転速度の関係を示す。
【００８４】
図６（ａ）は、Ｌｏモードでの各要素の回転速度を示す。上述したように、説明の簡易のためにエンジン２１の回転速度を一定とすると、Ｎｓ１は一定である。ここで、エンジンの回転方向を順方向とする。後述するモード切換点においては、第２モータＭＧ２の回転速度が０となるため、モード切換点上の回転速度は０となる。モード切換点の一点鎖線から下の領域では、第２モータＭＧ２もしくは出力軸６３が逆方向の回転をしていることを意味する。Ｌｏモードでは、第１モータＭＧ１の回転速度が増加することにより、Ｎｃ１が増加する。Ｎｃ１が増加すると、Ｎｒ１が減少する。これにより、第２モータＭＧ２の回転速度が減少する。また、動力伝達装置２４では、第１キャリアＣ１は第２サンギアＳ２に接続されている。従って、Ｎｃ１とＮｓ２とは一致する。従って、Ｎｃ１の増加に伴ってＮｓ２も増加する。Ｌｏモードでは、第２キャリアＣ２は固定端７２に固定される。このため、Ｎｃ２は０に維持される。従って、Ｎｓ２が増加することにより、Ｎｒ２が逆方向に増加する。これにより、動力伝達装置２４の速度比が増加する。このように、Ｌｏモードでは、第１モータＭＧ１の回転速度の増加に伴って、動力伝達装置２４の速度比が増加する。
【００８５】
図６（ｂ）のように、動力伝達装置２４の速度比が上述した第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１に達すると、Ｎｒ１が０となる。従って、第２モータＭＧ２の回転速度が０となる。このとき、ＬｏモードからＨｉモードへの切換が行われる。すなわち、ＬクラッチＣＬが接続状態から切断状態に切り換えられる。これにより、第２キャリアＣ２が、固定端７２から切り離されて、回転可能となる。また、ＨクラッチＣＨが切断状態から接続状態に切り換えられる。これにより、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とが接続される。
【００８６】
図６（ｃ）は、Ｈｉモードでの各要素の回転速度を示す。Ｈｉモードでは、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とが接続されるため、Ｎｒ１とＮｃ２とは一致する。また、上述したように、第１キャリアＣ１は第２サンギアＳ２に接続されているため、Ｎｃ１とＮｓ２とは一致する。従って、第２モータＭＧ２の回転速度が逆方向に増加することにより、Ｎｒ１及びＮｃ２が逆方向に増加する。また、Ｎｃ２が逆方向に増加することにより、Ｎｒ２が逆方向に増加する。これにより、動力伝達装置２４の速度比が増加する。このように、第２モータＭＧ２の回転速度の逆方向の増加に伴って、動力伝達装置２４の速度比が増加する。また、Ｎｒ１とＮｃ２とが逆方向に増加することにより、Ｎｓ２及びＮｃ１が減少する。これにより、第１モータＭＧ１の回転速度が減少する。そして、動力伝達装置２４の速度比が上述した第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２まで変化させたとすれば、Ｎｓ２及びＮｃ１が０となる。これにより、第１モータＭＧ１の回転速度が０となる。なお、上述したのはＬｏモードからＨｉモードへの切り換え時の動作であり、ＨｉモードからＬｏモードへの切り換え時の動作は、上記の動作とは逆の手順となる。
【００８７】
以上のように、エンジン２１の回転速度を一定、すなわち、入力軸６１の回転速度を一定とすると、Ｌｏモードでは、速度比の増加に応じて、第１モータＭＧ１の回転速度が増加する。また、Ｈｉモードでは、速度比の増加に応じて、第１モータＭＧ１の回転速度が減少する。従って、図４に示すように、速度比は、Ｌｏモードでは第１モータＭＧ１の回転速度比に対して変化率Ｒ１_Ｌｏで変化する。しかし、Ｈｉモードでは、速度比は、第１モータＭＧ１の回転速度比に対してＬｏモードの変化率Ｒ１_Ｌｏと異なる変化率Ｒ１_Ｈｉで変化する。詳細には、Ｈｉモードでの変化率Ｒ１_Ｈｉと、Ｌｏモードでの変化率Ｒ１_Ｌｏとでは、正負が異なる。また、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１であるときに、Ｌｏモードでの第１モータＭＧ１の回転速度比とＨｉモードでの第１モータＭＧ１の回転速度比とは等しくなる。
【００８８】
また、エンジン２１の回転速度を一定、すなわち、入力軸６１の回転速度を一定とすると、Ｌｏモードでは、速度比の増加に応じて、第２モータＭＧ２の逆方向の回転速度が減少する。Ｈｉモードでは、速度比の増加に応じて、第２モータＭＧ２の逆方向の回転速度が増加する。従って、図４に示すように、速度比は、Ｌｏモードでは第２モータＭＧ２の回転速度比に対して変化率Ｒ２_Ｌｏで変化する。しかし、Ｈｉモードでは、速度比は、第２モータＭＧ２の回転速度比に対してＬｏモードの変化率Ｒ２_Ｌｏと異なる変化率Ｒ２_Ｈｉで変化する。詳細には、Ｈｉモードでの変化率Ｒ２_Ｈｉと、Ｌｏモードでの変化率Ｒ２_Ｌｏとでは、正負が異なる。また、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１であるときに、Ｌｏモードでの第２モータＭＧ２の回転速度比とＨｉモードでの第２モータＭＧ２の回転速度比とは等しくなる。
【００８９】
つぎに、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定してエンジン回転速度を増加させたときと、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定してエンジン回転速度を増加させたときとの動力伝達装置２４の動作の違いを、共線図を用いて説明する。図７（ａ）は、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定してエンジン回転速度を増加させたときの共線図である。図７（ｂ）は、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定してエンジン回転速度を増加させたときの共線図である。図７（ａ）（ｂ）は、どちらもＨｉモードであるため、図６における実線Ｌｐ１と破線Ｌｐ２は、一直線上に並ぶため、１つの直線で表される。図７（ａ）の点線は、通常走行モードから高速走行モードへ切り換わるときの各回転軸の回転速度を表す。図７（ａ）の実線は、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達するときの各回転軸の回転速度を表す。図７（ｂ）の点線は、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２まで増加させ、エンジン回転速度を図７（ａ）の点線の値と同じとしたときの各回転軸の回転速度を表す。図７（ｂ）の実線は、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定し、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達するときの各回転軸の回転速度を表す。
【００９０】
図７（ｂ）を参照すれば明らかなように、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２まで増加させてしまうと、図６（ａ）に示した各軸間のギア比の関係から、出力軸の回転速度をＮｒ２ｂ＝Ｎｒ１＿ｌｉｍ×（１＋Ｚｓ２／Ｚｒ２）までしか変化させることができない。なお、Ｎｒ１＿ｌｉｍは、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達するときの第１リングギアＲ１の回転速度である。Ｎｒ１＿ｌｉｍは、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達するときの第２キャリアの回転速度Ｎｃ２＿ｌｉｍと等しい。図５の車速Ｖ５は、出力軸の回転速度Ｎｒ２ｂに対応したものである。なお、図５の一点鎖線で示されるように、車速Ｖ２からＶ５にかけて第２モータＭＧ２の回転速度が車速に対して直線的に変化するのは、Ｎｃ１＝Ｎｓ２＝０でかつ、Ｎｓ２とＮｃ２（Ｎｃ２＿ｌｉｍ）とＮｒ２（Ｎｒ２ｂ）が一直線上に並ぶからである。
【００９１】
一方、図７（ａ）の例では、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定されるため、Ｎｓ１とＮｒ２との比は変わらない。したがって、Ｎｓ１とＮｓ２とＮｃ２とＮｒ２が通る直線は、入力軸の回転速度Ｎｓ１がどのように変化しても、図７（ａ）の点Ｐを通る。この要件と、図６（ａ）に示した各軸間のギア比の関係から、出力軸の回転速度が、Ｎｒ２ａ＝Ｎｒ１＿ｌｉｍ×（１＋Ｚｓ２／Ｚｒ２×（Ｎｃ１ａ＋Ｎｃ２＿ｌｉｍ）／Ｎｃ２＿ｌｉｍ）まで変化する。なお、Ｎｒ２ｂ＝Ｎｒ１＿ｌｉｍ×（１＋Ｚｓ２／Ｚｒ２）であるため、Ｎｒ２ａ＞Ｎｒ２ｂとなる。図５の車速Ｖ６は出力軸の回転速度Ｎｒ２ａに対応し、図５の車速Ｖ５は出力軸の回転速度Ｎｒ２ｂに対応したものである。つまり、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２より小さい第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定してエンジン２１の回転速度を増加させることにより、車速の限界値をＶ５からＶ６に増加させることができる。なお、図５において、車速Ｖ３からＶ６にかけて第２モータＭＧ２の回転速度が車速に対して直線的に変化するのは、点ＰとＮｃ２（Ｎｃ２＿ｌｉｍ）とＮｒ２（Ｎｒ２ａ）が一直線上に並ぶからである。
【００９２】
次に、制御部２７による動力伝達装置２４の制御について説明する。制御部２７は、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のモータトルクを制御することにより、動力伝達装置２４の出力トルクを制御する。すなわち、制御部２７は、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のモータトルクを制御することにより、作業車両１の牽引力または制動力を制御する。
【００９３】
以下、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２へのモータトルクの指令値（以下、「指令トルク」と呼ぶ）の決定方法について説明する。以降の説明では、先ず、通常走行モードにおける指令トルクの決定方法について説明し、高速モードにおける指令トルクの決定方法は、通常走行モードとの差異を中心に後から説明する。
【００９４】
図８は、制御部２７によって実行される処理を示す制御ブロック図である。図８に示すように、制御部２７は、トランスミッション要求決定部８４と、エネルギーマネジメント要求決定部８５と、作業機要求決定部８６と、を有する。
【００９５】
トランスミッション要求決定部８４は、アクセル操作量Ａａｃと出力回転速度Ｎｏｕｔとに基づいて、要求牽引力Ｔｏｕｔを決定する。詳細には、トランスミッション要求決定部８４は、記憶部５６に記憶されている要求牽引力特性情報Ｄ１に基づいて、出力回転速度Ｎｏｕｔから要求牽引力Ｔｏｕｔを決定する。要求牽引力特性情報Ｄ１は、出力回転速度Ｎｏｕｔと要求牽引力Ｔｏｕｔとの関係を規定する要求牽引力特性を示すデータである。また、要求牽引力特性は、アクセル操作量Ａａｃに応じて変更される。要求牽引力特性は、所定の車速−牽引力特性に対応する。トランスミッション要求決定部８４は、アクセル操作量に応じた要求牽引力特性を用いて、出力回転速度Ｎｏｕｔから要求牽引力Ｔｏｕｔを決定し、出力回転速度Ｎｏｕｔと要求牽引力Ｔｏｕｔとの積よりトランスミッション要求パワーＨｔｍを決定する。
【００９６】
詳細には、図９に示すように、記憶部５６は、基準となる要求牽引力特性を示すデータＬｏｕｔ１（以下、「基準牽引力特性Ｌｏｕｔ１」と呼ぶ）を記憶する。基準牽引力特性Ｌｏｕｔ１は、アクセル操作量Ａａｃが最大値すなわち１００％であるときの要求牽引力特性である。基準牽引力特性Ｌｏｕｔ１は、変速操作部材５３ａによって選択される変速段に応じて定められる。トランスミッション要求決定部８４は、基準牽引力特性Ｌｏｕｔ１に、牽引力比率ＦＷＲと車速比率ＶＲとを乗じることによって、現在の要求牽引力特性Ｌｏｕｔ２を決定する。
【００９７】
記憶部５６は、牽引力比率情報Ｄ２と車速比率情報Ｄ３とを記憶する。牽引力比率情報Ｄ２は、アクセル操作量Ａａｃに対する牽引力比率ＦＷＲを規定する。車速比率情報Ｄ３は、アクセル操作量Ａａｃに対する車速比率ＶＲを規定する。トランスミッション要求決定部８４は、アクセル操作量Ａａｃに応じて牽引力比率ＦＷＲと車速比率ＶＲとを決定する。トランスミッション要求決定部８４は、基準牽引力特性Ｌｏｕｔ１に対して、要求牽引力を示す縦軸方向に牽引力比率ＦＷＲ、出力回転速度Ｎｏｕｔを示す横軸方向に車速比率ＶＲを乗じることによって、アクセル操作量Ａａｃに応じた現在の要求牽引力特性情報Ｌｏｕｔ２を決定する。
【００９８】
牽引力比率情報Ｄ２は、アクセル操作量Ａａｃが大きくなるほど大きくなる牽引力比率ＦＷＲを規定する。車速比率情報Ｄ３は、アクセル操作量Ａａｃが大きくなるほど大きくなる車速比率ＶＲを規定する。ただし、アクセル操作量Ａａｃが０であるときの牽引力比率ＦＷＲは０より大きい。同様に、アクセル操作量Ａａｃが０であるときの車速比率ＶＲは０より大きい。このため、アクセル操作部材５１ａの操作が行われていないときでも、要求牽引力Ｔｏｕｔは、０より大きな値になる。すなわち、アクセル操作部材５１ａの操作が行われていないときでも、動力伝達装置２４から牽引力が出力される。これにより、トルクコンバータ式の変速装置で生じるクリープと同様の挙動がＥＭＴ式の動力伝達装置２４において実現される。
【００９９】
なお、要求牽引力特性情報Ｄ１は、出力回転速度Ｎｏｕｔの減少に応じて増大する要求牽引力Ｔｏｕｔを規定する。また、上述した変速操作部材５３ａが操作されると、トランスミッション要求決定部８４は、変速操作部材５３ａによって選択された変速段に対応して、要求牽引力特性を変更する。例えば、変速操作部材５３ａによってシフトダウンが行われると、図９に示すように、要求牽引力特性情報がＬｏｕｔ２からＬｏｕｔ２’に変更される。これにより、出力回転速度Ｎｏｕｔの上限値が低減される。すなわち、車速の上限値が低減される。
【０１００】
また、要求牽引力特性情報Ｄ１は、所定速度以上の出力回転速度Ｎｏｕｔに対して、負の値の要求牽引力Ｔｏｕｔを規定する。このため、選択されている速度範囲での出力回転速度の上限値よりも出力回転速度Ｎｏｕｔが大きいときには、要求牽引力Ｔｏｕｔが負の値に決定される。要求牽引力Ｔｏｕｔが負の値であるときには、制動力が発生する。これにより、トルクコンバータ式の変速装置で生じるエンジンブレーキと同様の挙動がＥＭＴの動力伝達装置２４において実現される。
【０１０１】
図８に示すエネルギーマネジメント要求決定部８５は、キャパシタ６４での電力の残量に基づいてエネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍを決定する。エネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍは、キャパシタ６４を充電するために動力伝達装置２４が必要とするパワーである。例えば、エネルギーマネジメント要求決定部８５は、キャパシタ６４の電圧Ｖｃａから、現在のキャパシタ充電量を決定する。エネルギーマネジメント要求決定部８５は、現在のキャパシタ充電量が少なくなるほど、エネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍを大きくする。
【０１０２】
作業機要求決定部８６は、作業機ポンプ圧Ｐｗｐと作業機操作部材５２ａの操作量Ａｗｏ（以下、「作業機操作量Ａｗｏ」と呼ぶ）とに基づいて作業機要求パワーＨｐｔｏを決定する。本実施形態において、作業機要求パワーＨｐｔｏは、作業機ポンプ２３に分配されるパワーである。ただし、作業機要求パワーＨｐｔｏは、ステアリングポンプ３０及び／又はトランスミッションポンプ２９に分配されるパワーを含んでもよい。
【０１０３】
詳細には、作業機要求決定部８６は、要求流量情報Ｄ４に基づいて、作業機操作量Ａｗｏから作業機ポンプ２３の要求流量Ｑｄｍを決定する。要求流量情報Ｄ４は、記憶部５６に記憶されており、要求流量Ｑｄｍと作業機操作量Ａｗｏとの関係を規定する。要求流量情報Ｄ４は、作業機操作量Ａｗｏが増大するほど要求流量Ｑｄｍが増大するような要求流量Ｑｄｍと作業機操作量Ａｗｏとの関係を規定する。作業機要求決定部８６は、要求流量Ｑｄｍと作業機ポンプ圧Ｐｗｐとから作業機要求パワーＨｐｔｏを決定する。
【０１０４】
さらに、作業機要求決定部８６は、要求流量Ｑｄｍと油圧ポンプの吐出容量とに基づいて、作業機要求エンジン回転速度Ｎｅｄｍを決定する。詳細には、作業機要求決定部８６は、要求流量Ｑｄｍを油圧ポンプの最大吐出容量で割ることによって、作業機要求エンジン回転速度Ｎｅｄｍを決定する。
【０１０５】
制御部２７は、目標出力軸トルク決定部８２と、目標入力軸トルク決定部８１と、指令トルク決定部８３と、を有する。目標出力軸トルク決定部８２と、目標入力軸トルク決定部８１と、指令トルク決定部８３とは、モータ制御部５５に含まれる。なお、目標出力軸トルク決定部８２と、目標入力軸トルク決定部８１と、指令トルク決定部８３とは、通常走行モードのみにおいてモータＭＧ１，ＭＧ２の制御に使用される。したがって、目標出力軸トルク決定部８２と、目標入力軸トルク決定部８１と、指令トルク決定部８３とを総称して、第１モータ制御部５５ａと呼ぶこととして、高速モードの際に使用されるモータ制御部５５の機能と区別する。
【０１０６】
目標出力軸トルク決定部８２は、目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆを決定する。目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆは、動力伝達装置２４から出力されるトルクの目標値である。目標出力軸トルク決定部８２は、トランスミッション要求決定部８４によって決定された要求牽引力Ｔｏｕｔに基づいて、目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆを決定する。すなわち、動力伝達装置２４から出力される牽引力が、要求牽引力特性情報Ｄ１で規定されている要求牽引力特性に従うように、目標出力トルクＴｏ＿ｒｅｆが決定される。詳細には、要求牽引力Ｔｏｕｔに分配率を乗じることで、目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆを決定する。分配率は、例えば、作業機要求パワーＨｐｔｏとトランスミッション要求パワーＨｔｍとエネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍとの合計が、エンジン２１からの出力パワーを超えないように設定される。
【０１０７】
目標入力軸トルク決定部８１は、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆを決定する。目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆは、動力伝達装置２４に入力されるトルクの目標値である。目標入力軸トルク決定部８１は、トランスミッション要求パワーＨｔｍとエネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆを決定する。詳細には、目標入力軸トルク決定部８１は、トランスミッション要求パワーＨｔｍに上述する分配率を乗じた値と、エネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍとを合算した値を求め、合算した値をエンジン回転速度Ｎｅで割ることにより、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆを算出する。なお、トランスミッション要求パワーＨｔｍは、上述した要求牽引力Ｔｏｕｔに現在の出力回転速度Ｎｏｕｔを乗じることで算出される。
【０１０８】
指令トルク決定部８３は、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆと目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆとから、トルクバランス情報により、モータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクＴｍ１＿ｒｅｆ，Ｔｍ２＿ｒｅｆを決定する。トルクバランス情報は、動力伝達装置２４でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆと目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆとの関係を規定する。トルクバランス情報は、記憶部５６に記憶されている。
【０１０９】
上述したように、ＬｏモードとＨｉモードとでは、動力伝達装置２４における駆動力の伝達経路が異なる。このため、指令トルク決定部８３は、ＬｏモードとＨｉモードとでは、異なるトルクバランス情報を用いてモータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクＴｍ１＿ｒｅｆ，Ｔｍ２＿ｒｅｆを決定する。詳細には、指令トルク決定部８３は、以下の式１に示す第１のトルクバランス情報を用いてＬｏモードでのモータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクＴｍ１＿Ｌｏｗ，Ｔｍ２＿Ｌｏｗを決定する。本実施形態において、第１のトルクバランス情報は、動力伝達装置２４でのトルクの釣り合いの式である。
（式１）
Ts1_Low = Te_ref * r_fr
Tc1_Low = Ts1_Low * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Low = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Low = Tr2_Low * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Low = Tc1_Low + Ts2_Low
Tm1_Low = Tcp1_Low * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Low = Ts1_Low * (Zr1/Zs1)
Tm2_Low = Tr1_Low * (-1) * (Zp2/Zp2d)
また、指令トルク決定部８３は、以下の（式２）に示す第２のトルクバランス情報を用いてＨｉモードでのモータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクＴｍ１＿Ｈｉ，Ｔｍ２＿Ｈｉを決定する。本実施形態において、第２のトルクバランス情報は、動力伝達装置２４でのトルクの釣り合いの式である。
（式２）
Ts1_Hi = Te_ref * r_fr
Tc1_Hi = Ts1_Hi * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Hi = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Hi = Tr2_Hi * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Hi = Tc1_Hi + Ts2_Hi
Tm1_Hi = Tcp1_Hi * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Hi = Ts1_Hi * (Zr1/Zs1)
Tc2_Hi = Tr2_Hi * (-1) * ( (Zs2/Zr2) + 1 )
Tcp2_Hi = Tr1_Hi + Tc2_Hi
Tm2_Hi = Tcp2_Hi * (-1) * (Zp2/Zp2d)
ここで、各トルクバランス情報のパラメータの内容は以下の表1の通りである。
【０１１０】
【表１】
2015143541.tif 000003
次に、制御部２７によるエンジン２１の制御について説明する。上述したように、制御部２７は、指令信号を燃料噴射装置２８に送ることでエンジン２１を制御する。以下、燃料噴射装置２８への指令スロットル値の決定方法について説明する。制御部２７は、エンジン要求決定部８７と、要求スロットル決定部８９とを有する。エンジン要求決定部８７と、要求スロットル決定部８９とは、エンジン制御部５０に含まれる。なお、エンジン要求決定部８７と、要求スロットル決定部８９とは、通常走行モードのみにおいてエンジン２１の制御に使用される。したがって、エンジン要求決定部８７と、要求スロットル決定部８９とを総称して、第１エンジン制御部５０ａと呼ぶこととして、高速モードの際に使用されるエンジン制御部５０の機能と区別する。
【０１１１】
エンジン要求決定部８７は、作業機要求パワーＨｐｔｏとトランスミッション要求パワーＨｔｍとエネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍとに基づいて、エンジン要求パワーＨｄｍを決定する。詳細には、エンジン要求決定部８７は、作業機要求パワーＨｐｔｏとトランスミッション要求パワーＨｔｍとエネルギーマネジメント要求パワーＨｅｍとを合算することにより、エンジン要求パワーＨｄｍを決定する。
【０１１２】
要求スロットル決定部８９は、エンジン要求パワーＨｄｍと、アクセル操作量Ａａｃと、作業機要求エンジン回転速度Ｎｅｄｍとから、指令スロットル値Ｔｈ＿ｃｍを決定する。要求スロットル決定部８９は、記憶部５６に記憶されているエンジントルク線Ｌｅｔとマッチング線Ｌｍａとを用いて指令スロットル値Ｔｈ＿ｃｍを決定する。エンジントルク線Ｌｅｔは、エンジン２１の出力トルクとエンジン回転速度Ｎｅとの関係を規定する。マッチング線Ｌｍａは、エンジン要求パワーＨｄｍから第１要求スロットル値を決定するための情報である。
【０１１３】
詳細には、図１０に示すように、要求スロットル決定部８９は、エンジン２１の出力トルクがエンジン要求パワーＨｄｍに相当するトルクとなるマッチング点Ｐｍａ１において、エンジントルク線Ｌｅｔとマッチング線Ｌｍａとがマッチングするように、第１要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ１を決定する。要求スロットル決定部８９は、第１要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ１と、アクセル操作量Ａａｃに相当する第２要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ２とのうち、小さい方を第３要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ３として決定する。また、作業機操作量Ａｗｏが作業機ポンプ２３の吐出容量が最大容量となる所定の閾値を超える場合には、作業機の速度を増大させるために、要求スロットル決定部８９は、作業機要求エンジン回転速度Ｎｅｄｍに基づいて第４要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ４を決定する。詳細には、要求スロットル決定部８９は、エンジントルク線Ｌｅｔのレギュレーション領域（Ｌａ”参照）が、エンジン要求パワーＨｄｍ上においてエンジン回転速度が作業機要求エンジン回転速度Ｎｅｄｍとなる点Ｐｍａ２を通るように、第４要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ４を決定する。要求スロットル決定部８９は、第３要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ３と第４要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ４とのうちの大きいほうを指令スロットル値Ｔｈ＿ｃｍとして決定する。なお、作業機操作量Ａｗｏが所定の閾値を超えない場合には、要求スロットル決定部８９は、第３要求スロットル値Ｔｈ＿ｔｍ３を指令スロットル値Ｔｈ＿ｃｍとして決定する。
【０１１４】
つぎに、高速走行モードにおける制御部２７による動力伝達装置２４の制御について説明する。図１１は、本実施形態に係る制御部２７の内部構成の詳細を示すブロック図である。図１１においては、記憶部５６の記載は省略されている。図１１に示すように、制御部２７は、速度比演算部９１と、モード決定部９２とをさらに含む。エンジン制御部５０は、第２エンジン制御部９３をさらに含む。モータ制御部５５は、第２モータ制御部９５をさらに含む。
【０１１５】
速度比演算部９１は、動力伝達装置２４の入力回転速度と出力回転速度とから、動力伝達装置２４の速度比Ｒｓを算出する。入力回転速度Ｎｉｎは、入力回転速度検出部３８によって検出される。出力回転速度Ｎｏｕｔは、出力回転速度検出部３７によって検出される。
【０１１６】
モード決定部９２は、速度比演算部９１から出力される速度比Ｒｓ、作業機操作量Ａｗｏ、及び、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて、通常走行モードと高速走行モードのいずれにするか決定する。モード決定部９２は、エンジン回転速度Ｎｅに代えて、出力回転速度Ｎｏｕｔを利用してもよい。
【０１１７】
具体的には、作業車両１起動後、速度比Ｒｓが第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達するまでは、モード決定部９２は、通常走行モードと決定する。通常走行モードで走行中に、速度比Ｒｓが第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達し、且つ、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度閾値Ｎｅ＿ｔｈを超えており、且つ、作業機操作量ＡｗｏがＡｗｏ＿ｔｈ２以上で且つＡｗｏ＿ｔｈ１以下である（但し、Ａｗｏ＿ｔｈ１、及び、Ａｗｏ＿ｔｈ２は、ニュートラル位置を０とした、レバー前後の操作に対応した所定の操作量であり、Ａｗｏ＿ｔｈ２＜０＜Ａｗｏ＿ｔｈ１を満たすように予め定められた操作量である）場合、モード決定部９２は、高速走行モードに切り換えることを決定する。エンジン回転速度の閾値Ｎｅ＿ｔｈとは、エンジン２１のローアイドル回転速度を意味する。なお、エンジン回転速度Ｎｅに代えて出力回転速度Ｎｏｕｔを利用する場合、モード決定部９２は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度閾値Ｎｅ＿ｔｈを超えている条件に代えて、出力回転速度Ｎｏｕｔが所定の回転速度閾値Ｎｏｕｔ＿ｔｈを超えている条件を当てはめてもよい。なお、Ｎｏｕｔ＿ｔｈとＮｅ＿ｔｈとの間には、以下の（式３）の関係式が成り立つ。
（式３）
Nout_th = Rs_th3 * |r_fr| * Ne_th
ここで、ｒ＿ｆｒは、［表１］に挙げたように、前後進切換機構６５での減速比を意味する。
【０１１８】
一旦、高速走行モードとなると、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅ＿ｔｈ以下となるか、または、作業機操作量ＡｗｏがＡｗｏ＿ｔｈ２より大きいか、または、Ａｗｏ＿ｔｈ１より小さい場合、モード決定部９２は、通常走行モードに切り換えることを決定する。それ以外の場合、モード決定部９２は、高速走行モードを維持する。なお、エンジン回転速度Ｎｅに代えて出力回転速度Ｎｏｕｔを利用する場合、モード決定部９２は、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度閾値Ｎｅ＿ｔｈ以下となる条件に代えて、出力回転速度Ｎｏｕｔが所定の回転速度閾値Ｎｏｕｔ＿ｔｈ以下となる条件を当てはめてもよい。
【０１１９】
モード決定部９２は、上述する決定を所定の時間間隔ごとに行ってもよく、あるいは、速度比Ｒｓが第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達したこと、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅ＿ｔｈに到達したこと、出力回転速度Ｎｏｕｔが閾値Ｎｏｕｔ＿ｔｈに到達したこと、作業機操作量ＡｗｏがＡｗｏ＿ｔｈ２より大きくなったか、または、Ａｗｏ＿ｔｈ１より小さくなったことをトリガーとして、上述の決定を行ってもよい。モード決定部９２は、通常走行モードと高速走行モードのうち、決定したモードｍｏｄｅを、エンジン制御部５０とモータ制御部５５に出力する。
【０１２０】
エンジン制御部５０は、第１エンジン制御部５０ａと第２エンジン制御部９３とを含む。モータ制御部５５は、第１モータ制御部５５ａと第２モータ制御部９５とを有する。第１エンジン制御部５０ａと第１モータ制御部５５ａとは、通常走行モードにおいて使用される。第２エンジン制御部９３と第２モータ制御部９５とは、高速走行モードにおいて使用される。エンジン制御部５０は、モード決定部９２から出力されたモードｍｏｄｅに応じて、第１エンジン制御部５０ａと第２エンジン制御部９３とのいずれか一方によってエンジン２１を制御する信号を出力する。モータ制御部５５は、モード決定部９２から出力されたモードｍｏｄｅに応じて、第１モータ制御部５５ａと第２モータ制御部９５とのいずれか一方によってモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する信号を出力する。第１エンジン制御部５０ａと第１モータ制御部５５ａは、既に説明したので、以降では、第２エンジン制御部９３と第２モータ制御部９５の詳細な動作について説明する。
【０１２１】
図１２は、第２エンジン制御部９３によって実行される処理を示す制御ブロック図である。第２エンジン制御部９３は、トルク出力比率情報Ｄ５に基づいて、アクセル操作量Ａａｃからトルク出力比率ＤＴ＿Ｒａｔｅを決定する。トルク出力比率情報Ｄ５は、アクセル操作量Ａａｃが大きくなるほど大きくなるトルク出力比率ＤＴ＿Ｒａｔｅを規定する。アクセル操作量Ａａｃが０であるときのトルク出力比率ＤＴ＿ＲａｔｅはＤＴ＿Ｍｉｎである。アクセル操作量Ａａｃが最大値Ａａｃ＿Ｍａｘであるときのトルク出力比率は、ＤＴ＿Ｍａｘである。ＤＴ＿Ｍｉｎは０、ＤＴ＿Ｍａｘは１００％であることが望ましい。
【０１２２】
詳細には、記憶部５６は、エンジン最大トルク線Ｌｅｔを記憶する。エンジン最大トルク線Ｌｅｔは、エンジン２１の最大出力トルクとエンジン回転速度Ｎｅとの関係を規定する。エンジン最大トルク線Ｌｅｔは、レギュレーション領域Ｌａと全負荷領域Ｌｂとを含む。レギュレーション領域Ｌａは、指令スロットル値Ｔｈ＿ＬＵに応じて変化する。全負荷領域Ｌｂは、定格点Ｐｒと、定格点Ｐｒよりも低エンジン回転速度側に位置する最大トルク点Ｐｍとを含む。トルク出力比率ＤＴ＿Ｒａｔｅは、高速走行モードにおいて、全負荷領域Ｌｂを決めるための情報である。つまり、アクセル操作量がＡａｃ（Ａａｃ＜Ａａｃ＿Ｍａｘ）である場合の全負荷領域Ｌｂ２は、ＬｂにＤＴ＿Ｒａｔｅを乗じたものである。
【０１２３】
第２エンジン制御部９３は、スロットル情報Ｄ６に基づいて、アクセル操作量Ａａｃから高速モードにおけるスロットル値Ｔｈ＿ＬＵを決定する。スロットル情報Ｄ６は、アクセル操作量Ａａｃが大きくなるほど大きくなるスロットル値Ｔｈ＿ＬＵを規定する。アクセル操作量Ａａｃが０であるときのスロットル値Ｔｈ＿ＬＵは０である。アクセル操作量Ａａｃが最大値Ａａｃ＿Ｍａｘであるときのスロットル値Ｔｈ＿ＬＵは、Ｔｈ＿ＬＵ＿Ｍである。アクセル操作量Ａａｃが０より大きく最大値Ａａｃ＿Ｍａｘより小さい場合のスロットル値Ｔｈ＿ＬＵは、Ｔｈ＿ＬＵ＿Ｍ×Ａａｃ／Ａａｃ＿Ｍａｘによって求められる。なお、Ｔｈ＿ＬＵ＿Ｍは、定格点Ｐｒを通るレギュレーションラインによって求まるスロットル値の最大値Ｔｈ＿Ｍａｘよりは小さい。アクセル操作量がＡａｃである場合のレギュレーション領域Ｌａ２は、スロットル値がＴｈ＿ＬＵとなるレギュレーションラインによって決定される。
【０１２４】
スロットル値がＴｈ＿ＬＵ＿Ｔより大きい領域で規定されるエンジンブレーキ領域Ｌｃは、エンジンブレーキに相当する負のトルクを表す。エンジン回転速度がスロットル値Ｔｈ＿ＬＵ＿Ｔに対応するエンジン回転速度Ｎｅ＿ＬＵ＿Ｔより高くなると、燃料噴射装置２８は燃料の噴射を停止する。エンジン２１は、エンジンブレーキトルクを発生する。すなわち、エンジン２１は、内部抵抗に相当するトルクをエンジン外部から吸収する。エンジントルク線Ｌｅｔ２は、全負荷領域Ｌｂ２とレギュレーション領域Ｌａ２とエンジンブレーキ領域Ｌｃとから構成される。
【０１２５】
このように、第２エンジン制御部９３は、高速走行モードにおいて、アクセル操作部材５１ａの操作量Ａａｃが大きいほど、エンジン２１が出力するトルクを大きくし、アクセル操作部材５１ａの操作量Ａａｃが小さいほど、エンジン２１が出力するトルクを小さくする。第２エンジン制御部９３は、エンジン回転速度Ｎｅに応じて、全負荷領域Ｌｂ２、レギュレーション領域Ｌａ２、エンジンブレーキ領域Ｌｃによって定まるエンジン出力トルクＴｅとなるように、スロットル値指令信号と出力率指令信号を燃料噴射装置２８に出力する。また、第２エンジン制御部９３は、モード決定部９２によって通常走行モードに切り換えられた場合、速やかに現在の制御を終了し、第１エンジン制御部５０ａが後続の制御を行う。
【０１２６】
第２モータ制御部９５は、高速走行モードにおいて、速度比を一定とするために、第１モータＭＧ１に対して速度制御を行う。具体的には、通常走行モードにおいて速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達したときの第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１３及びエンジン２１の回転速度Ｎｅ３、現在のエンジンの回転速度をＮｅとすると、第２モータ制御部９５は、第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を以下の（式４）を満たすように制御する。
（式４）
Nm1 = Nm13 * Ne / Ne3
つぎに、第２モータ制御部９５は、第１モータＭＧ１が発電する電力を消費する程度に第２モータＭＧ２のトルクを制御する。これによって、高速走行モードにおいて、キャパシタ６４の電圧が一定に保たれる。また、第２モータＭＧ２が消費する電力を第１モータＭＧ１が発電する電力より小さくすれば、キャパシタ６４を充電でき、第２モータＭＧ２が消費する電力を第１モータＭＧ１が発電する電力より大きくすれば、キャパシタ６４を放電できる。なお、図６（ｃ）の共線図から明らかなように、第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１とエンジン２１の回転速度Ｎｅが定まれば、第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２及び出力軸６３の回転速度Ｎｏｕｔが必然的に定まる。したがって、第２モータ制御部９５は、第２モータＭＧ２において速度制御を行う必要はない。
【０１２７】
以上の制御によって、第２モータ制御部９５は、エンジンの回転速度Ｎｅが上昇する際に、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定するように第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とを制御することができる。したがって、図５に示すように、制御部２７は、速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に到達する車速Ｖ３よりも大きい範囲に車速が属するとき、車速Ｖ３に対応するエンジン２１の回転速度Ｎｅ３から車速に対して直線的（一次関数的）にエンジン２１の回転速度を増加させることができる。なお、第２モータ制御部９５は、第１モータＭＧ１について上述するトルク制御を行い、第２モータＭＧ２について上述するのと同様の速度制御を行ってもよい。この場合も、第２モータの回転速度Ｎｍ２がエンジンの回転速度Ｎｅと比例する値とするように制御される。また、第２モータ制御部９５は、モード決定部９２によって通常走行モードに切り換えられた場合、速やかに現在の制御を終了し、第１モータ制御部５５ａが後続の制御を行う。すなわち、第２モータ制御部９５は、通常走行モードに切り換えられた場合、速度比の固定を解除する。
【０１２８】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態において示した車速の増速方法は一例であり、第２モータ制御部９５が異なる制御を行うことによって、第１の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。そこで、第２モータ制御部９５の異なる制御方法を、第２の実施形態において説明する。
【０１２９】
第２の実施形態での制御部２７の構成は、モード決定部９２と第２モータ制御部９５を除いて、第１の実施形態と同じである。したがって、モード決定部９２と第２モータ制御部９５の動作を中心に説明する。
【０１３０】
第２の実施形態では、速度比Ｒｓが第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２以上において、高速走行モードとなる。また、高速走行モードにおいても、第２モータＭＧ２の回転速度に応じて、第１モータＭＧ１、あるいは、第２モータＭＧ２の回転速度の制御が２種類存在する。
【０１３１】
モード決定部９２は、作業車両１起動後、速度比Ｒｓが第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に到達するまでは、通常走行モードと決定する。通常走行モードで走行中に、速度比Ｒｓが第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に到達し、且つ、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度閾値Ｎｅ＿ｔｈを超えており、且つ、作業機操作量ＡｗｏがＡｗｏ＿ｔｈ２以上で且つＡｗｏ＿ｔｈ１以下である場合、モード決定部９２は、高速走行モードに切り換えることを決定する。エンジン回転速度の閾値Ｎｅ＿ｔｈは、第１の実施形態に説明した内容と同じである。
【０１３２】
一旦、高速走行モードとなると、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｅ＿ｔｈ以下となるか、または、作業機操作量ＡｗｏがＡｗｏ＿ｔｈ２より大きいか、または、Ａｗｏ＿ｔｈ１より小さい場合、モード決定部９２は、通常走行モードに切り換えることを決定する。それ以外の場合、モード決定部９２は、高速走行モードを維持する。以上の説明において、第１の実施形態と同様に、モード決定部９２は、エンジン回転速度Ｎｅに代えて出力回転速度Ｎｏｕｔを利用してもよい。モード決定部９２は、通常走行モードと高速走行モードのうち、決定したモードｍｏｄｅを、エンジン制御部５０とモータ制御部５５に出力する。
【０１３３】
第２モータ制御部９５は、高速走行モードにおいて、速度比をある決まった値とするために、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２との少なくとも一方に対して速度制御を行う。ここでは、第２モータ制御部９５が、第２モータＭＧ２に対して速度制御を行い、第２モータＭＧ２が消費する電力を発電する程度に第１モータＭＧ１のトルクを制御する場合について説明する。
【０１３４】
図１３（ａ）は、第２の実施形態における、作業車両１の車速に対する第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の回転速度の変化を示す図である。図１３（ｂ）は、第２の実施形態における、作業車両１の車速に対する速度比の変化を示す図である。図１３（ｃ）は、第２の実施形態における、作業車両１の車速に対するエンジン２１の回転速度の変化を示す図である。図１３（ａ）は、第１モータＭＧ１の回転速度をＬｍ１（実線）で示し、第２モータＭＧ２の回転速度をＬｍ２（点線）で示す。図１３（ａ）では、作業車両１が前進する場合における第１モータＭＧ１の回転方向を順方向とし、各モータＭＧ１，ＭＧ２が順方向に回転する場合、正の回転速度、各モータＭＧ１，ＭＧ２が逆方向に回転する場合、負の回転速度で表している。なお、第１の実施形態との比較を容易とするために、第１の実施形態における車速Ｖ３以上での各速度もしくは速度比の変化を二点鎖線で示す。
【０１３５】
車速Ｖ２を超え、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２となる車速Ｖ５までは、第２モータ制御部９５は、速度比を第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定するように、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とを制御する。具体的には、通常走行モードにおいて速度比が第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に到達したときの第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２２及びエンジン２１の回転速度Ｎｅ２、現在のエンジンの回転速度をＮｅとすると、第２モータ制御部９５は、第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２を以下の（式５）を満たすように制御する。
（式５）
Nm2 = Nm22 * Ne / Ne2
車速Ｖ２からＶ５までの制御がされている状態は、共線図を用いて説明すると、図７（ｂ）の点線から実線に向かうように制御されていることを意味する。したがって、Ｎｃ１，Ｎｓ２が固定される。したがって、入力軸６１の回転速度は、出力軸６３の回転速度の増加量の（Ｚｒ１／Ｚｓ１）／（１＋Ｚｓ２／Ｚｒ２）倍だけ増加する。車速は、出力軸６３の回転速度に比例する。さらに、［表１］に示すように、入力軸６１の回転速度はエンジン回転速度に比例する。したがって、車速の変化量に対するエンジン回転速度の変化量の比は、一定であり、車速の変化量に対するエンジン回転速度の変化量の比Ｋ２は、以下の（式６）によって表される。
（式６）
K2＝K0 * (Zr1/Zs1)/(1+Zs2/Zr2)
ただし、Ｋ０は、［表１］のｒ＿ｆｒと、出力軸６３の回転速度から車速を求める変換係数とから求められる所定の係数である。
【０１３６】
以上の制御によって、図１３に示すように、制御部２７は、車速Ｖ２に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ２から車速に対して直線的（一次関数的）に、エンジンの回転速度を増加させている。
【０１３７】
つぎに、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２となった車速Ｖ５よりも車速を上げる場合、第２モータ制御部９５は、速度比を減少させるように第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とを制御する。具体的には、第２モータ制御部９５は、第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ＿ｌｉｍ２に固定するように制御する。この場合を共線図で説明すると、図７（ｂ）の実線の状態において、Ｎｃ２＿ｌｉｍ，Ｎｒ１＿ｌｉｍが固定された状態で、他の点が変化するようになる。このとき、入力軸６１の回転速度は、出力軸６３の回転速度の増加量の（１＋Ｚｒ１／Ｚｓ１）／（Ｚｓ２／Ｚｒ２）倍だけ増加する。したがって、車速が上がるほど、速度比は低下する。そして、車速がＶ６のとき、モータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２１の回転速度、並びに、速度比が第１の実施形態と一致する。
【０１３８】
なお、上述のように、車速は、出力軸６３の回転速度に比例し、入力軸６１の回転速度はエンジン回転速度に比例する。したがって、車速の変化量とエンジン回転速度の変化量との比は、一定であり、車速の変化量に対するエンジン回転速度の変化量の比Ｋ５は、以下の（式７）によって表される。
（式７）
K5＝K0 * (1+Zr1/Zs1)/(Zs2/Zr2)
したがって、以下の（式８）からＫ５がＫ２より大きい（すなわち、Ｋ２がＫ５より小さい）ことが導かれる。したがって、図１３（ｃ）に示すように、車速Ｖ５とＶ６との間の直線の傾きは、車速Ｖ２とＶ５との間の直線の傾きより大きくなっている。
（式８）
K5 - K2 = K0*(1+Zr1/Zs1+Zs2/Zr2)/(Zs2/Zr2)(1+Zs2/Zr2) > 0
以上の制御によって、図１３に示すように、制御部２７は、車速Ｖ５に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ５から上述のように、エンジンの回転速度を増加させている。
【０１３９】
本実施形態に係る作業車両１は以下の特徴を有する。
（１）制御部２７は、動力伝達装置２４がとりうる速度比の最大値Ｒｓ＿ｔｈ２よりも小さい第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に速度比が到達する車速ｖ３よりも大きい範囲に車速が属するとき、車速ｖ３に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ３から、エンジン２１の回転速度を増加させる。これによって、無段変速を行うことによって得られる車速ｖ２より高い車速ｖ６まで、作業車両１は車速を上げることができる。さらに、速度比を最大値Ｒｓ＿ｔｈ２まで上昇させた後にエンジン２１の回転速度を上昇させることによって得られる車速ｖ５よりも高い車速ｖ６まで、作業車両１は車速を増すことができる。
【０１４０】
（２）第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３は、速度比Ｒｓ４より大きい。仮に、第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３が速度比Ｒｓ４より小さくなると、先に第１モータＭＧ１の回転速度が限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ１（図５（ａ）及び図１３（ａ）参照）に到達してしまい、上述する車速ｖ６まで、作業車両１は、車速を増すことができない。よって、第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３は速度比Ｒｓ４より大きいことは、作業車両１の限界の車速を増加させるために有効である。
【０１４１】
（３）制御部２７は、車速ｖ３よりも大きい範囲に車速が属するとき、車速ｖ３に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ３から、車速に対して直線的にエンジン２１の回転速度を増加させる。具体的には、モータ制御部５５は、エンジン２１の回転速度が上昇する際に、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定するように、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とを制御する。さらに具体的には、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の少なくとも一方の回転速度を、エンジン２１の回転速度と比例する値とするように制御する。これによって、速度比を第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定しながら、エンジン２１の回転速度の上昇に比例して、作業車両１の車速を増加させることができる。
【０１４２】
（４）エンジン制御部５０は、車速ｖ３よりも大きい範囲に車速が属するとき、アクセル操作部材５１ａの操作量Ａａｃが大きいほど、エンジン２１が出力するトルクを大きくし、アクセル操作部材５１ａの操作量Ａａｃが小さいほど、エンジン２１が出力するトルクを小さくする。これによって、オペレータの意図する作業車両１の加減速を実現することができる。
【０１４３】
（５）速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ３に固定されている間にエンジン２１の回転速度が所定の回転速度Ｎｅ＿ｔｈ以下となった場合、モータ制御部５５は、速度比の固定を解除する。回転速度Ｎｅ＿ｔｈとは、エンジン２１のローアイドル回転速度を意味する。したがって、これ以上エンジン２１の回転速度を小さくすると、エンストする可能性が高くなる。したがって、当該速度比の固定の解除によって、エンストを抑止することができる。
【０１４４】
（６）モータ制御部５５は、作業機操作部材５２ａが操作されると、速度比の固定を解除する。図１０における説明にもあるように、作業機３が操作されると、要求流量Ｑｄｍが作業機ポンプ２３の最大吐出容量に対して大きくなる場合、エンジン２１の回転速度を増加させないと、十分な作業機速度を得ることができない。したがって、作業機操作部材５２ａが操作されると、速度比の固定を解除することにより、作業機速度に対応する回転速度でエンジン２１を回転させる制御（つまり、通常走行モードの制御）を実現することができる。
【０１４５】
（７）第２の実施形態に係る、モータ制御部５５は、速度比の最大値Ｒｓ＿ｔｈ２に速度比が到達する車速ｖ２より大きく、第２モータＭＧ２の回転速度が所定の限界値Ｎｍ＿ｌｉｍ２に到達する車速ｖ５よりも小さい範囲に車速が属するとき、速度比を最大値Ｒｓ＿ｔｈ２に固定するように第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２を制御する。モータ制御部５５は、車速ｖ５よりも大きい範囲に車速が属するとき、速度比を減少させるように第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２を制御する。制御部は、車速ｖ２よりも大きく車速ｖ５よりも小さい範囲に車速が属するとき、車速ｖ２に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ２から車速に対して直線的にエンジンの回転速度を増加させ、車速ｖ５よりも大きい範囲に車速が属するとき、車速ｖ５に対応するエンジンの回転速度Ｎｅ５からエンジンの回転速度を増加させる。より具体的には、車速Ｖ２よりも大きく車速Ｖ５よりも小さい範囲に車速が属するときの、車速の増加量に対するエンジンの回転速度の増加量の比Ｋ２は、車速Ｖ５よりも大きい範囲に車速が属するときの、車速の増加量に対するエンジンの回転速度の増加量の比Ｋ５よりも小さい。
【０１４６】
これによって、無段変速を行うことによって得られる車速ｖ２より高い車速（ｖ６以上）まで、作業車両１は車速を上げることができる。また、車速ｖ２からｖ５までは、最大速度比Ｒｓ＿ｔｈ２で作業車両１は走行するため、第１の実施形態に比べてエンジン回転速度を低減することができる。よって、第１の実施形態の作業車両に比べて燃費が向上し、エンジン２１の出力軸等の磨耗や劣化を抑えることができる。さらに、速度比を最大値Ｒｓ＿ｔｈ２まで上昇させた後にエンジン２１の回転速度を上昇させることによって得られる車速ｖ５よりも高い車速（ｖ６以上）まで、作業車両１は車速を増すことができる。これによって、作業車両１の限界車速をさらに増加させることができる。
【０１４７】
（８）第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２は、好ましくは電気モータである。電気モータは油圧モータと比較してトルクが小さく、高回転まで使用できる特徴を有する。したがって、電気モータは、減速機と組み合わせて使用されることが多い。減速機を使用すると、減速によってトルクは増加するが、回転速度が高くなる。したがって、第１モータＭＧ１または、第２モータＭＧ２の回転速度が限界値に到達しやすくなり、本実施形態の制御部２７の動作が特に有効となる。
【０１４８】
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【０１４９】
本発明は、上述したホイールローダに限らず、ブルドーザ、トラクタ、フォークリフト、或いはモータグレーダ等の他の種類の作業車両に適用されてもよい。
【０１５０】
本発明は、ＥＭＴに限らずＨＭＴなどの他の種類の変速装置に適用されてもよい。この場合、第１モータＭＧ１は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。また、第２モータＭＧ２は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とは、可変容量型のポンプ／モータであり、斜板或いは斜軸の傾転角が制御部２７によって制御されることにより、吐出容量が制御される。そして、上記の実施形態と同様にして算出された指令トルクＴｍ１＿ｒｅｆ，Ｔｍ２＿ｒｅｆが出力されるように、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２との吐出容量が制御される。なお、ＨＭＴにおいて、速度比を制御する場合、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の吐出容量の比を、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の回転速度の逆数の比に等しくするとよい。また、油圧モータを速度制御する場合、少なくとも１つのポンプ／モータの押しのけ容積を固定するとよい。
【０１５１】
動力伝達装置２４の構成は上記の実施形態の構成に限られない。例えば、２つの遊星歯車機構６８，６９の各要素の連結、配置は、上記の実施形態の連結、配置に限定されるものではない。また、動力伝達装置２４が備える遊星歯車機構の数は、２つに限らない。動力伝達装置２４は１つの遊星歯車機構のみを有してもよい。あるいは、動力伝達装置２４は、３つ以上の遊星歯車機構を有してもよい。また、動力伝達装置２４は、ＨｉモードとＬｏモード以外に他の駆動力伝達経路を有してもよい。ただし、動力伝達装置２４が３つ以上のモードによる駆動力伝達経路を有する場合であっても、動力伝達装置２４が有するモードにおいて使用される速度比の範囲のうち、最も速度比が高い範囲において使用されるモードにおいて、本願の第２エンジン制御部９３、第２モータ制御部９５による制御が行われる。別の言い方をすれば、動力伝達装置２４が有するモードにおいて使用される速度比の範囲のうち、最も速度比が高い範囲において使用されるモードにおいて、上記の実施形態において示された高速走行モードによる走行が行われる。
【０１５２】
動力伝達装置２４の制御は、上記の実施形態の制御に限られない。すなわち、上記の実施形態では、車速に応じて牽引力が連続的に変化する所定の車速−牽引力特性が得られるように、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆと目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆとが決定される。しかし、目標入力軸トルクＴｅ＿ｒｅｆと目標出力軸トルクＴｏ＿ｒｅｆとは任意に設定されることができる。
【０１５３】
トルクバランス情報は、上記の実施形態のようなトルクの釣り合いの式に限られない。例えば、トルクバランス情報は、テーブル或いはマップなどの形式であってもよい。トルクバランス情報は、上述した第１のトルクバランス情報と第２のトルクバランス情報との２つのトルクバランス情報に限られない。動力伝達装置２４における駆動力の伝達経路が３つ以上のモードを有する場合には、選択可能なモード数に合わせて３つ以上のトルクバランス情報が用いられてもよい。或いは、動力伝達装置２４における駆動力の伝達経路が１つのみである場合には、１つのトルクバランス情報のみが用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、車速の限界速度を高くするハイブリッド型の作業車両及び作業車両の制御方法として有用である。
【符号の説明】
【０１５５】
２１   エンジン
２３   作業機ポンプ
３    作業機
２５   走行装置
２４   動力伝達装置
２７   制御部
５０   エンジン制御部
５１ａ アクセル操作部材
５２ａ 作業機操作部材
５５   モータ制御部
６１   入力軸
６２   歯車機構
６３   出力軸
６８   第１遊星歯車機構
６９   第２遊星歯車機構
ＭＧ１ 第１モータ
ＭＧ２ 第２モータ
ＣＬ   Ｌクラッチ
ＣＨ   Ｈクラッチ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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