(57)【要約】【課題】充電を行うことが可能な作業車両及び作業車両の充電制御方法を提供する。【解決手段】動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、エネルギー生成用モータと、第１クラッチと、固定手段とを有する。エネルギー貯留部は、エネルギー生成用モータで発生するエネルギーを蓄える。歯車機構は遊星歯車機構を含む。遊星歯車機構は、互いに異なる第１回転要素、第２回転要素、及び、第３回転要素を含む。第１クラッチは、エンジンと第１回転要素との間の動力伝達経路に設けられる。固定手段は第２回転要素を固定または解放する。エネルギー生成用モータは第３回転要素に接続される。制御部は、第２回転要素を固定し、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させ、エンジンの駆動力によりエネルギー生成用モータを回転させることによってエネルギー貯留部にエネルギーを蓄える。【選択図】図３
2015140160.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、
入力軸、出力軸、歯車機構、エネルギー生成用モータ、第１クラッチ、及び固定手段を有し、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、
前記エネルギー生成用モータで発生するエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部と、
を備え、
前記動力伝達装置では、前記エネルギー生成用モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比が変化し、
前記歯車機構は、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し、
前記遊星歯車機構は、互いに異なる第１回転要素、第２回転要素、及び、第３回転要素を含み、
前記第１クラッチは、前記エンジンと前記第１回転要素との間の動力伝達経路に設けられ、
前記固定手段は、前記第２回転要素を固定または解放し、
前記エネルギー生成用モータは、前記第３回転要素に接続され、
前記制御部は、
前記第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を調整する回転速度調整部を含み、
前記制御部は、
前記固定手段によって前記第２回転要素を固定し、前記回転速度調整部によって前記第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて前記第１クラッチを係合させ、前記エンジンの駆動力により前記エネルギー生成用モータを回転させることによって前記エネルギー貯留部に前記エネルギーを蓄える、
作業車両。
【請求項２】
前記回転速度調整部は、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第１の量以下である場合、前記第１クラッチを滑らしながら係合させることによって、前記第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づける、請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記第１クラッチの一方の回転軸は、前記エンジンの出力軸と接続するクラッチ入力軸であって、
前記第１クラッチの他方の回転軸は、前記エネルギー生成用モータの出力軸と前記遊星歯車機構の前記第２回転要素を介して接続するクラッチ出力軸であって、
前記回転速度調整部は、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第１の量より大きい場合、前記クラッチ出力軸の回転速度を、前記クラッチ入力軸の回転速度に近づけるように、前記モータを制御する、請求項１に記載の作業車両。
【請求項４】
前記固定手段は、前記出力軸を制動するためのパーキングブレーキを含み、
前記制御部は、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第２の量以下であるときに、前記パーキングブレーキを作動させることによって、前記第２回転要素を固定する、請求項２または３に記載の作業車両。
【請求項５】
前記固定手段は、前記第２回転要素と接続する接続モータを含み、
前記制御部は、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第２の量より大きいときに、前記接続モータの回転速度が０となるように前記接続モータを制御することによって、前記第２回転要素を固定する、請求項３に記載の作業車両。
【請求項６】
前記制御部は、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第３の量より大きい場合、前記エネルギー貯留部にエネルギーを蓄える際に、前記エンジンの駆動力による回転を妨げる方向にトルクを発生させるように、前記エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーによって前記エネルギー生成用モータを駆動する、請求項１から５のいずれかに記載の作業車両。
【請求項７】
前記エネルギー貯留部はキャパシタである、請求項１から６のいずれかに記載の作業車両。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１クラッチを係合した後に前記エンジンの回転速度を増大させる、請求項７に記載の作業車両。
【請求項９】
作業車両の制御方法であって、
前記作業車両は、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、入力軸、出力軸、歯車機構、エネルギー生成用モータ、第１クラッチ、及び固定手段を有し、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、前記エネルギー生成用モータで発生するエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部とを備え、
前記動力伝達装置では、前記エネルギー生成用モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比が変化し、
前記歯車機構は、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し、
前記遊星歯車機構は、互いに異なる第１回転要素、第２回転要素、及び、第３回転要素を含み、
前記第１クラッチは、前記エンジンと前記第１回転要素との間の動力伝達経路上に設けられ、
前記固定手段は、前記第２回転要素を固定または解放し、
前記エネルギー生成用モータは、前記第３回転要素に接続され、
前記固定手段によって、前記第２回転要素を固定するステップと、
前記第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて前記第１クラッチを係合させるステップと、
前記エンジンの駆動力により前記エネルギー生成用モータを回転させることによって前記エネルギー貯留部に前記エネルギーを蓄えるステップと、
を含む、
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、作業車両及び作業車両の充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の作業車両として、トルクコンバータと多段式の変速装置とを有する動力伝達装置（以下、「トルクコンバータ式の変速装置」と呼ぶ）を備えるものが公知となっている。一方、近年、トルクコンバータ式の変速装置に代わる動力伝達装置として、ＨＭＴ（油圧−機械式変速装置）及びＥＭＴ（電気−機械式変速装置）が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されているように、ＨＭＴは、歯車機構と、歯車機構の回転要素に接続されるモータとを有しており、エンジンからの駆動力の一部を油圧に変換して走行装置に伝達するとともに、駆動力の残部を機械的に走行装置に伝達する。
【０００４】
ＥＭＴは、無段変速を可能にするために、例えば、遊星歯車機構と電動モータとを備えている。遊星歯車機構のサンギア、キャリア、リングギアの３要素のうちの第１要素が入力軸に連結され、第２要素が出力軸に連結されている。また、第３要素が電動モータに連結されている。電動モータは、作業車両の走行状況に応じて、モータ及び発電機のいずれかとして機能する。ＥＭＴでは、この電動モータの回転速度が変化することによって、出力軸の回転速度が無段階に変化する。
【０００５】
また、ＨＭＴでは、ＥＭＴにおける電動モータの代わりに、油圧モータが用いられている。油圧モータは、作業車両の走行状況に応じて、モータ及びポンプのいずれかとして機能する。ＥＭＴと同様に、ＨＭＴでは、この油圧モータの回転速度比が変化することによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比が無段階に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
上記ＥＭＴ、ＨＭＴ等が搭載されるハイブリッド車両に備えられる動力伝達装置には、エンジン、モータ／ジェネレータ、遊星歯車機構、出力軸との位置関係から、シリーズ方式、パラレル方式、スプリット方式の動力伝達装置がある。また、スプリット方式は、入力分割（ｉｎｐｕｔ  ｓｐｌｉｔ）方式、出力分割（ｏｕｔｐｕｔ  ｓｐｌｉｔ）方式、複列（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｓｐｌｉｔ）方式を含む。入力分割方式の動力伝達装置は、変速装置の入力軸（エンジンの出力軸）側に１つの遊星歯車機構を備える。出力分割方式の動力伝達装置は、変速装置の出力軸（アクスル）側に１つの遊星歯車機構を備える。複列方式の動力伝達装置は、変速装置の入力軸側と出力軸側の両方に、２つ以上の遊星歯車機構を備える。
【０００８】
ＥＭＴを搭載する車両は、電動モータを駆動するために、バッテリーやキャパシタを搭載する。そして、ニュートラル状態やキーオフ状態（キーをＯＦＦまで回すことによりエンジンを停止する状態）で待機していると、バッテリーやキャパシタの電力が自然放電の影響等により通常の蓄電量より低下する。蓄電量が低下したまま、レバーがＦまたはＲに切り換えられ発進すると、当該車両は、エンジンの駆動によってジェネレータとして機能するモータを回転させ、通常の蓄電量に戻すための充電を行う。その結果、当該車両は、加速時にエンジンの駆動力によって充電を行うこととなり、加速が悪くなる。そのため、停止時や加速が不要なニュートラル状態でも、蓄電量が低下したら適宜バッテリーやキャパシタの充電を行うことが好ましい。ここで、シリーズ方式、パラレル方式、出力分割方式の車両は、遊星歯車機構を介さずにエンジンの出力軸とモータ／ジェネレータの回転軸とを接続できるため、エンジンの回転によりジェネレータを回転させ、ハイブリッド車両のバッテリー等を充電することを容易に行うことができる。しかし、入力分割方式、複列方式の車両は、遊星歯車機構を介してエンジンの出力軸とモータ／ジェネレータの回転軸とを接続するため、遊星歯車機構の回転要素の一部を調整しなければ、所望の充電を行うことができない。したがって、停止時やニュートラル状態のときに入力分割方式、複列方式の車両において充電を行うことは、他の方式の車両より困難である。
【０００９】
本発明の課題は、遊星歯車機構を介してエンジンの出力軸とモータ／ジェネレータの回転軸とを接続する動力伝達装置を搭載する作業車両であっても、充電を行うことが可能な作業車両及び作業車両の充電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】
【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、エネルギー貯留部とを備える。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。動力伝達装置は、入力軸、出力軸、歯車機構、エネルギー生成用モータ、第１クラッチ、及び固定手段を有する。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。遊星歯車機構は、互いに異なる第１回転要素、第２回転要素、及び、第３回転要素を含む。第１クラッチは、エンジンと第１回転要素との間の動力伝達経路に設けられる。固定手段は、第２回転要素を固定または解放する。エネルギー生成用モータは、第３回転要素に接続される。動力伝達装置では、エネルギー生成用モータの回転速度が変化することによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比が変化する。エネルギー貯留部は、エネルギー生成用モータで発生するエネルギーを蓄える。制御部は、動力伝達装置を制御する。制御部は、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を調整する回転速度調整部を含む。制御部は、固定手段によって第２回転要素を固定し、回転速度調整部によって第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させ、エンジンの駆動力によりエネルギー生成用モータを回転させることによってエネルギー貯留部にエネルギーを蓄える。
【００１１】
回転速度調整部は、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第１の量以下である場合、第１クラッチを滑らしながら係合させることによって、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけるとよい。
【００１２】
第１クラッチの一方の回転軸はエンジンの出力軸と接続するクラッチ入力軸であって、第１クラッチの他方の回転軸はエネルギー生成用モータの出力軸と遊星歯車機構の第２回転要素を介して接続するクラッチ出力軸であって、回転速度調整部は、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第１の量より大きい場合、クラッチ出力軸の回転速度を、クラッチ入力軸の回転速度に近づけるように、モータを制御するとよい。
【００１３】
固定手段は、出力軸を制動するためのパーキングブレーキを含むとよい。そして、制御部は、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第２の量以下であるときに、パーキングブレーキを係合させることによって第２回転要素を固定するとよい。
【００１４】
固定手段は、第２回転要素と接続する接続モータを含むとよい。そして、制御部は、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第２の量より大きいときに、接続モータの回転速度が０となるように接続モータを制御することによって、第２回転要素を固定するとよい。
【００１５】
制御部は、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーが所定の第３の量より大きい場合、エネルギー貯留部にエネルギーを蓄える際に、エンジンの駆動力による回転を妨げる方向にトルクを発生させるように、エネルギー貯留部に蓄えられたエネルギーによってエネルギー生成用モータを駆動するとよい。
【００１６】
エネルギー貯留部はキャパシタであるとよい。
【００１７】
制御部は、第１クラッチを係合した後にエンジンの回転速度を増大させるとよい。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る作業車両の制御方法は、以下に述べる作業車両の制御方法である。当該作業車両は、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、エネルギー貯留部とを備える。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。動力伝達装置は、入力軸、出力軸、歯車機構、エネルギー生成用モータ、第１クラッチ、及び固定手段を有する。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。遊星歯車機構は、互いに異なる第１回転要素、第２回転要素、及び、第３回転要素を含む。第１クラッチは、エンジンと第１回転要素との間の動力伝達経路上に設けられる。固定手段は、第２回転要素を固定または解放する。エネルギー生成用モータは、第３回転要素に接続される。動力伝達装置では、エネルギー生成用モータの回転速度が変化することによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比が変化する。エネルギー貯留部は、エネルギー生成用モータで発生するエネルギーを蓄える。当該制御方法は、固定手段によって、第２回転要素を固定するステップと、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させるステップと、エンジンの駆動力によりエネルギー生成用モータを回転させることによってエネルギー貯留部にエネルギーを蓄えるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る作業車両及び作業車両の制御方法は、遊星歯車機構の第２回転要素を固定し、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させ、エンジンの駆動力によりエネルギー生成用モータを回転させることによってエネルギー貯留部にエネルギーを蓄える。これにより、遊星歯車機構を介してエンジンの出力軸とモータ／ジェネレータの回転軸とを接続する動力伝達装置を搭載する作業車両であっても、充電を行うことが可能な作業車両及び作業車両の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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】第１の実施形態に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図４】インバータの詳細な内部構成を示す図である。
【図５Ａ】第１の実施形態の動力伝達装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】第１の実施形態の動力伝達装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図５Ｃ】第１の実施形態の動力伝達装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図６】キャパシタの充電の際にインバータが行う動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態の動力伝達装置の概略動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［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。
【００２２】
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、５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とを有している。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。
【００２３】
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。
【００２４】
作業車両１は、ステアリングシリンダ１８を有している。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２８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。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る作業車両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。
【００２６】
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２１ａ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。
【００２７】
作業車両１は、作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ２８と、トランスミッションポンプ２９とを有するとよい。作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ２８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、２８、２９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、２８、２９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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
ステアリングポンプ２８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２８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２８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。
【００３１】
ステアリングポンプ２８は、可変容量型の油圧ポンプである。ステアリングポンプ２８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２８の吐出容量が変更される。ステアリングポンプ２８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２８の傾転角を変更する。これにより、ステアリングポンプ２８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２８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。
【００３２】
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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
走行装置２５は、アクスル４５と、走行輪４、５とを有する。走行装置２５は、エンジン２１によって駆動される。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しているため、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走行装置２５の車速を検出する。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、ブレーキ操作装置５０と、アクセル操作装置５１と、作業機操作装置５２と、前後進切換操作装置５４と、ステアリング操作装置５７と、を有する。なお、操作装置２６は、変速操作装置５３をさらに有してもよい。
【００３７】
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操作される。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作装置５１の操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作量を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３８】
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、作業機３を動作させるために操作される。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。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を示す検出信号を制御部２７に出力する。
【００３９】
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の変速パターン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の位置を検出する。変速操作検出部５３ｂは、変速操作部材５３ａの位置を示す検出信号を制御部２７に出力する。
【００４０】
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。以降の説明では、前後進切換操作装置５４をＦＲ操作装置５４と呼び、前後進切換操作部材５４ａをＦＲ操作部材５４ａと呼び、前後進切換操作検出部５４ｂをＦＲ操作検出部５４ｂと呼ぶ。ＦＲ操作装置５４は、前進位置（Ｆ）と中立位置（Ｎ）と後進位置（Ｒ）とに選択的に切り換えられる。ＦＲ操作検出部５４ｂは、ＦＲ操作部材５４ａの位置を検出する。ＦＲ操作検出部５４ｂは、ＦＲ操作部材５４ａの位置を示す検出信号を制御部２７に出力する。
【００４１】
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。
【００４２】
ブレーキ操作装置５０は、ブレーキ操作部材５０ａとブレーキ操作検出部５０ｂとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材５０ａを操作することにより、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５０ｂは、ブレーキ操作部材５０ａの位置を検出する。ブレーキ操作検出部５０ｂは、ブレーキ操作部材５０ａの位置を示す検出信号を制御部２７に出力する。ブレーキ操作部材５０ａは、後述するパーキングブレーキＰＢを作動させるために操作されるパーキングブレーキ操作部材も含む。パーキングブレーキ操作部材は、例えばパーキングスイッチ或いはパーキングレバーであり、オペレータによって操作される。パーキングブレーキＰＢは、パーキングブレーキ操作部材の操作に基づきパイロット油圧をパーキングブレーキ制御弁ＶＢに供給することにより、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを駆動する。パーキングブレーキ操作部材が操作されると、操作信号が制御部２７に出力される。
【００４３】
制御部２７は、ＣＰＵなどの演算装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリとを有しており、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、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、ブレーキ操作装置５０を操作するためのブレーキ制御部５９、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している。
【００４４】
制御部２７は、アクセル操作量に応じたエンジン２１の目標回転速度が得られるように、指令スロットル値を示す指令信号を燃料噴射装置２１ａに送る。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。
【００４５】
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。動力伝達装置２４では、第１モータＭＧ１または第２モータＭＧ２の回転速度が変化することによって、入力軸６１に対する出力軸６３の回転速度比が変化する。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。すなわち、入力軸６１は、エンジンの出力軸と接続する。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。
【００４６】
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、第１モータＭＧ１または第２モータＭＧ２の回転速度が変化すると、入力軸６１に対する出力軸６３の速度比が変化する。歯車機構６２は、ＦＲ切換機構６５と、変速機構６６と、を有する。
【００４７】
ＦＲ切換機構６５は、ＦクラッチＣＦと、ＲクラッチＣＲと、Ｆクラッチ出力軸６１ｆと、Ｒクラッチ出力軸６１ｒと、第１ＦクラッチギアＧｆ１と、第２ＦクラッチギアＧｆ２と、第１ＲクラッチギアＧｒ１と、第２ＲクラッチギアＧｒ２と、第３ＲクラッチギアＧｒ３とを有している。ＦクラッチＣＦは、Ｆクラッチ出力軸６１ｆと入力軸６１（Ｆクラッチ入力軸）とを接続又は切断する。ＲクラッチＣＲは、Ｒクラッチ出力軸６１ｒと入力軸６１（Ｒクラッチ入力軸）とを接続又は切断する。Ｆクラッチ出力軸６１ｆには、第１ＦクラッチギアＧｆ１が接続している。Ｒクラッチ出力軸６１ｒには、第１ＲクラッチギアＧｒ１が接続している。第２ＦクラッチギアＧｆ２は、伝達軸６７に連結されており、第１ＦクラッチギアＧｆ１と噛み合っている。第３ＲクラッチギアＧｒ３は、伝達軸６７に連結されており、第２ＲクラッチギアＧｒ２と噛み合っている。第２ＲクラッチギアＧｒ２は、第１ＲクラッチギアＧｒ１と第３ＲクラッチギアＧｒ３とに噛み合っている。第２ＦクラッチギアＧｆ２及び第３ＲクラッチギアＧｒ３は、後述する伝達軸６７、第１サンギアＳ１、第１遊星ギアＰ１、第１リングギアＲ１、及び第１リング外周ギアＧｏ１を介して第２モータＭＧ２の出力軸に接続している。すなわち、Ｆクラッチ出力軸６１ｆ及びＲクラッチ出力軸６１ｒは、第１遊星歯車機構の少なくとも１つの回転要素を介して第２モータＭＧ２の出力軸と接続する。
【００４８】
図３に示されている第１、第２ＦクラッチギアＧｆ１、Ｇｆ２と、第１〜第３ＲクラッチギアＧｒ１〜Ｇｒ３は、あくまで一例であり、ＦクラッチＣＦが接続される場合の伝達軸６７の回転方向と、ＲクラッチＣＦが接続される場合の伝達軸６７の回転方向とが互いに反対となっていれば、どのような構成であってもよい。
【００４９】
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ＶＦ、ＶＲ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のオン（接続）／オフ（切断）とＲクラッチＣＲのオン（接続）／オフ（切断）とが切り換えられることによって、ＦＲ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。つまり、ＦクラッチＣＦは、前進の向きに走行装置２５を駆動させる歯車機構６２（具体的には、第１ＦクラッチギアＧｆ１）に接続される。ＲクラッチＣＲは後進の向きに走行装置２５を駆動させる歯車機構６２（具体的には、第１ＲクラッチギアＧｒ１）に接続される。
【００５０】
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、Ｈｉ／Ｌｏ切換機構７０と、出力ギア７１と、を有している。伝達軸６７は、ＦＲ切換機構６５に連結されている。
【００５１】
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とを有している。第１サンギアＳ１は、伝達軸６７に連結されている。ここで、説明の便宜上、ＦＲ切換機構６５を介してエンジン２１に接続する第１遊星歯車機構６８の回転要素を第１回転要素と呼ぶ。つまり、第１サンギアＳ１は、第１回転要素に相当する。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Ｇｏ１が設けられている。
【００５２】
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とを有している。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Ｇｏ２が設けられている。第２リング外周ギアＧｏ２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。ここで、説明の便宜上、第２遊星歯車機構６９の回転要素のうち、クラッチを介さずに、キャリアで直接第１遊星歯車機構６８の回転要素と接続する回転要素を第４回転要素と呼ぶ。つまり、第２サンギアＳ２は、第４回転要素に相当する。また、出力軸６３に接続される第２遊星歯車機構６９の回転要素を第６回転要素と呼ぶ。つまり、第２リングギアＲ２は、第６回転要素に相当する。
【００５３】
Ｈｉ／Ｌｏ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第１モードと第２モードとで選択的に切り換えるための機構である。本実施形態において、第１モードは、速度比が低い場合に選択されるＬｏモードであり、第２モードは、速度比が高い場合に選択されるＨｉモードである。このＨｉ／Ｌｏ切換機構７０は、Ｈｉモード時にオンにされるＨクラッチＣＨと、Ｌｏモード時にオンにされるＬクラッチＣＬとを有している。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。ここで、説明の便宜上、ＬクラッチＣＬ及びＨクラッチＣＨに接続する第２遊星歯車機構６９の回転要素を第５回転要素と呼ぶ。したがって、第２キャリアＣ２は、第５回転要素に相当する。
【００５４】
ＨクラッチＣＨは、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２との接続によって第２キャリアＣ２（第５回転要素）の動きを制限するか、その接続を切断することによって第２キャリアＣ２（第５回転要素）の動きの制限を解除することができるように構成されている。また、ＬクラッチＣＬは、第２キャリアＣ２（第５回転要素）を固定するか、第２キャリアＣ２（第５回転要素）を解放することができるように構成されている。別の言い方をすれば、ＬクラッチＣＬは、第２キャリアＣ２と固定端７２の接続によって第２キャリアＣ２（第５回転要素）の動きを制限するか、その接続を切断することによって第２キャリアＣ２（第５回転要素）の動きの制限を解除することができるように構成されている。このように、第５回転要素の動きを制限するか、第５回転要素の動きの制限を解除することができるように構成されているものを、本実施形態では、回転要素固定手段と呼ぶ。この定義によれば、ＨクラッチＣＨ及びＬクラッチＣＬは、回転要素固定手段である。
【００５５】
なお、ＨクラッチＣＨが切断され、ＬクラッチＣＬが接続されると、第２キャリアＣ２が固定されるため、第２遊星歯車機構６９は、減速比一定のいわゆる減速機構と同等の動作を行う。したがって、第２遊星歯車機構６９は無段変速の役割を果たさない。よって、Ｌｏモードにおいては、動力伝達装置２４は、入力分割方式である。一方、ＬクラッチＣＬが切断され、ＨクラッチＣＨが接続されると、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、第１遊星歯車機構６８と第２遊星歯車機構６９とが無段変速の役割を果たす。よって、Ｈｉモードにおいては、動力伝達装置２４は、複列方式である。
【００５６】
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。
【００５７】
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（以降の説明では、このようなモータをエネルギー生成用モータとも呼ぶ）。第１モータＭＧ１の駆動時の回転方向と逆方向に第１モータＭＧ１が回転する場合は、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の第１キャリアＣ１に接続されている。第１モータＭＧ１は、ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲが切断され、第１遊星歯車機構６８の第１リングギアＲ１が固定されたときに、Ｆクラッチ出力軸６１ｆ及びＲクラッチ出力軸６１ｒの回転速度を制御することができる。また、エンジン２１は、第１遊星歯車機構６８の第１リングギアＲ１が固定されたときに、第１モータＭＧ１の回転軸を回転させることができる。
【００５８】
ここで、説明の便宜上、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とのうち、駆動モータとして機能するモータと接続する第１遊星歯車機構６８の回転要素を第２回転要素と呼ぶ。第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とのうち、ジェネレータとして機能するモータと接続する第１遊星歯車機構６８の回転要素を第３回転要素と呼ぶ。第１モータＭＧ１が駆動モータとして機能する場合、第１キャリアＣ１は、第２回転要素に相当する。第１モータＭＧ１がジェネレータとして機能する場合、第１キャリアＣ１は、第３回転要素に相当する。上述する第１回転要素〜第３回転要素の定義によれば、第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素は互いに異なる要素である。同様に、第４回転要素、第５回転要素、第６回転要素は互いに異なる要素である。また、第２遊星歯車機構６９の第４回転要素（サンギアＳ２）は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素及び第３回転要素のうちの一方に接続されることが言える。
【００５９】
第１モータＭＧ１にはインバータ６０が接続されており、このインバータ６０に、第１モータＭＧ１のモータトルクを制御するための指令信号がモータ制御部５５から与えられる。インバータ６０の詳細な構成については後述する。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制御部２７に送る。
【００６０】
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Ｇｏ１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の第１リング外周ギアＧｏ１（つまり、第１リングギアＲ１）に接続されている。上述の定義によると、第２モータＭＧ２が駆動モータとして機能する場合、第１リングギアＲ１は、第２回転要素に相当する。第２モータＭＧ２がジェネレータとして機能する場合、第１リングギアＲ１は、第３回転要素に相当する。第２モータＭＧ２は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１が固定されたときに、Ｆクラッチ出力軸６１ｆ及びＲクラッチ出力軸６１ｒの回転速度を制御することができる。また、エンジン２１は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１が固定されたときに、第２モータＭＧ２の回転軸を回転させることができる。
【００６１】
第１モータＭＧ１、第２モータＭＧ２は、駆動モータとして機能し、回転速度が０になるように制御されると、それぞれ、第１キャリアＣ１、第１リング外周ギアＧｏ１（つまり、第１リングギアＲ１）を固定することができる。以降の説明では、このように、第１遊星歯車機構の第２回転要素に接続するモータを、接続モータとも呼ぶ。さらに、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定または解放するための回転要素を制御用回転要素と呼び、第２回転要素を固定または解放するものを固定手段と呼ぶ。したがって、固定手段は、接続モータ（第１モータＭＧ１または第２モータＭＧ２）を含む。また、第１モータＭＧ１の回転速度を０とすることによって、第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定する場合、第１モータＭＧ１の回転軸が制御用回転要素に相当する。第２モータＭＧ２の回転速度を０とすることによって、第１リングギアＲ１（第２回転要素）を固定する場合、第２モータＭＧ２の回転軸が制御用回転要素に相当する。なお、制御用回転要素は、第２回転要素と接続モータとの間の少なくとも１つの回転要素であってもよい。
【００６２】
第２モータＭＧ２にはインバータ６０が接続されており、インバータ６０に、第２モータＭＧ２のモータトルクを制御するための指令信号がモータ制御部５５から与えられる。本実施形態では、インバータ６０は、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の両方の駆動に使用される一体型インバータを例示しているが、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とのそれぞれに対して、別々のインバータが使用されてもよい。インバータ６０の詳細な構成については後述する。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制御部２７に送る。
【００６３】
キャパシタ６４は、モータＭＧ１、ＭＧ２の少なくとも一方で発生す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の合計発電量が各モータＭＧ１、ＭＧ２の合計電力消費量より大きいときに、各モータＭＧ１、ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。また、キャパシタ６４は、各モータＭＧ１、ＭＧ２の合計電力消費量が各モータＭＧ１、ＭＧ２の合計発電量より大きいときに、電力を放電する。すなわち、各モータＭＧ１、ＭＧ２は、キャパシタ６４に蓄えられた電力によって駆動される。キャパシタ６４とインバータ６０との間には、変圧器８６（図４参照）が設けられる。変圧器８６については後述する。なお、制御部２７は、現在キャパシタ６４に蓄えられているエネルギーを監視し、監視結果を後述する各種制御に利用することができる。また、キャパシタ６４に代えて、バッテリーが他の蓄電手段として用いられてもよい。ただし、キャパシタ６４は、バッテリー等の他の蓄電手段に比べて、高速充電／高速放電を行うことができる。作業車両１は短時間で前進・後進を切り換えるシャトル動作を行うことがあるため、効率的に充放電できる点で、キャパシタがバッテリーよりも作業車両１のエネルギー貯留部として適している。
【００６４】
なお、キャパシタとバッテリーでは、蓄積されている電気の大きさを表す表現が異なる。例えば、キャパシタでは電圧によって表現することが一般的であるが、バッテリーではアンペア・アワー（Ａｈ）によって表現することが一般的である。本実施形態では、エネルギー貯留部が蓄える電気の大きさを電気の量又は電気量と表現し、電気の量又は電気量を上述した概念を包含するものとして用いる。
【００６５】
モータ制御部５５は、一般的には、各種の検出部からの検出信号を受けて、モータＭＧ１、ＭＧ２への指令トルクまたは指令回転速度を示す指令信号をインバータ６０に与える。ただし、本実施形態では、モータ制御部５５は、エンジン２１による駆動によって入力軸６１（ＦクラッチＣＦの入力軸及びＲクラッチＣＲの入力軸）の回転速度に近づけるように、Ｆクラッチ出力軸６１ｆ及びＲクラッチ出力軸６１ｒの回転速度を調整する回転速度調整部を含む。
【００６６】
また、クラッチ制御部５８は、一般的には、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。ただし、本実施形態では、クラッチ制御部５８は、ＦクラッチＣＦまたはＲクラッチＣＲを滑らしながら係合させることによって、入力軸６１（ＦクラッチＣＦの入力軸及びＲクラッチＣＲの入力軸）と、Ｆクラッチ出力軸６１ｆ及びＲクラッチ出力軸６１ｒとの回転速度を調整する回転速度調整部を含む。
【００６７】
動力伝達装置２４は、パーキングブレーキＰＢと、パーキングブレーキ制御弁ＶＢとをさらに備えている。パーキングブレーキＰＢは、制動状態と非制動状態とに切り換えられる。パーキングブレーキＰＢは、制動状態において、出力軸６３を制動する。パーキングブレーキＰＢは、非制動状態において、出力軸６３を解放する。ＬクラッチＣＬが接続している（第２遊星歯車機構６９の第５回転要素が固定されている）とき、パーキングブレーキＰＢが出力軸６３を制動すると、第１キャリアＣ１（第１遊星歯車機構６８の第２回転要素）を固定する。したがって、パーキングブレーキＰＢは、上述する固定手段に含まれる。
【００６８】
パーキングブレーキ制御弁ＶＢは、ブレーキ制御部５９（つまり、制御部２７）からの指令信号に基づいて制御される電磁制御弁である。ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを制御することによって、パーキングブレーキＰＢを制動状態と非制動状態とに切り換える。通常、パーキングブレーキＰＢは、パーキングブレーキ操作部材の操作に応じて制動状態と非制動状態とに切り換えられる。ただし、ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキ操作部材の操作がなくても、所定の要件を満たす場合、パーキングブレーキＰＢを制動状態または非制動状態に切り換えることができる。この所定の要件の詳細については後述する。
【００６９】
パーキングブレーキＰＢは、ブレーキディスク部７３ａとピストン部７３ｂとを有している。ピストン部７３ｂに作動油が供給されると、ピストン部７３ｂが油圧によってブレーキディスク部７３ａの複数のブレーキディスクを互いに接触させる。これにより、パーキングブレーキＰＢが制動状態となる。また、ピストン部７３ｂから作動油が排出されると、ピストン部７３ｂに設けられた弾性部材の弾性力によってブレーキディスクが互いに非接触の状態に保持される。これにより、パーキングブレーキＰＢが非制動状態となる。
【００７０】
図４は、インバータ６０の詳細な内部構成と、インバータ６０とモータＭＧ１、ＭＧ２、キャパシタ６４との接続関係について示した図である。インバータ６０は、モータＭＧ１に対する出力端子と、第２モータＭＧ２に対する出力端子をともに有する一体型インバータである。インバータ６０は、第１出力端子８１、第２出力端子８２、第１内部インバータ８３、第２内部インバータ８４、第１コンデンサ８５、変圧器８６、第２コンデンサ８７、メインコンタクタ８８、及び、抵抗器付きコンタクタ８９を含む。
【００７１】
第１出力端子８１は、第１モータＭＧ１と第１内部インバータ８３とを接続する。第１出力端子８１は、好ましくは、第１モータＭＧ１を制御するための三相出力端子を有する。第２出力端子８２は、第２モータＭＧ２と第２内部インバータ８４とを接続する。第２出力端子８２は、好ましくは、第２モータＭＧ２を制御するための三相出力端子を有する。
【００７２】
第１内部インバータ８３は、モータ制御部５５からの第１モータＭＧ１に関する指令信号に基づいて、第１モータＭＧ１に出力する可変電圧・可変周波数の駆動信号を出力する。第１内部インバータ８３は、キャパシタ６４により構成される単一の電源から、第１モータＭＧ１を時計回りに回転させるための駆動信号と第１モータＭＧ１を反時計回りに回転させるための駆動信号の両方を出力することができる。また、第１内部インバータ８３は、第１モータＭＧ１が回転されることにより生じる逆起電力を直流電圧に変換し、変圧器８６を介してキャパシタ６４に出力する。第１モータＭＧ１が時計回り／半時計周りのいずれに回転されても、インバータ８３の各端子から同じ極性の電圧が変圧器８６を介してキャパシタ６４へ向けて出力される。
【００７３】
第２内部インバータ８４は、モータ制御部５５からの第２モータＭＧ２に関する指令信号に基づいて、第２モータＭＧ２に出力する可変電圧・可変周波数の駆動信号を出力する。第２内部インバータ８４は、キャパシタ６４により構成される単一の電源から、第２モータＭＧ２を時計回りに回転させるための駆動信号と第２モータＭＧ２を反時計回りに回転させるための駆動信号の両方を出力することができる。また、第２内部インバータ８４は、第２モータＭＧ２が回転されることにより生じる逆電力を直流電圧に変換し、変圧器８６を介してキャパシタ６４に出力する。第２モータＭＧ２が時計回り／半時計周りのいずれに回転されても、インバータ８３の各端子から同じ極性の電圧が変圧器８６を介してキャパシタ６４へ向けて出力される。
【００７４】
第１コンデンサ８５及び第２コンデンサ８７は、リップル（突入電流）防止の目的で設けられ、それらの容量は、キャパシタ６４に比べてはるかに小さく、電力授受には寄与しない。変圧器８６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。変圧器８６は、ＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦを調整することによって、キャパシタ６４側の電圧を変圧器８６と各インバータ８３、８４との間の系統間電圧（例えば、５５０Ｖ）に変換する。あるいは、変圧器８６は、ＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦを調整することによって、変圧器８６と各インバータ８３、８４との間の系統間の電圧をキャパシタ６４側の電圧に変換する。ここで、キャパシタ６４側の電圧を１次電圧とも呼び、変圧器８６と各インバータ８３、８４との間の系統間の電圧を２次電圧とも呼ぶこととする。
【００７５】
メインコンタクタ８８は、電磁接触器（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）であり、キャパシタ６４の電力を変圧器８６に送る、もしくは、モータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を、変圧器８６を経由してキャパシタ６４に送るためのものである。抵抗器付きコンタクタ８９は、電磁接触器に加えて抵抗Ｒを有している。抵抗器付きコンタクタ８９は、モータＭＧ１，ＭＧ２による充電を開始する前の準備段階で使用させる。抵抗器付きコンタクタ８９の使用方法の詳細については後述する。
【００７６】
本実施形態では、制御部２７は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１を固定し、エンジン２１と伝達軸６７との回転速度を近づけるように調整する。これにより、係合する回転軸の回転速度の差を小さくする。そして、制御部２７は、当該２つの回転軸の回転速度が一致した後に第１クラッチを係合させ、エンジン２１の駆動力により第２モータＭＧ２を回転させることによってキャパシタ６４を充電する。つまり、制御部２７は、エネルギー貯留部にエネルギーを蓄える。以下に、本実施形態に係る動力伝達装置２４の概略動作を、図５Ａ〜５Ｃを利用して説明する。図５Ａ〜５Ｃは、第１の実施形態の動力伝達装置２４の概略動作を示すフローチャートである。図５Ａ〜５Ｃでは、パーキングブレーキＰＢを係合することによる充電方法をステップＳ６０以降で説明する。モータの回転速度を制御し、クラッチ間の同期をとることによる充電方法をステップＳ７０以降で説明する。エンジン回転を利用し、クラッチモジュレーションを行うことによりクラッチを係合させる充電方法をステップＳ１３０以降で説明する。下記に示す動力伝達装置２４の動作は、作業車両１の起動時や、ＦＲ操作装置５４が中立位置（Ｎ）に設定されている場合に実行される。
【００７７】
ステップＳ１０において、制御部２７は、キャパシタ６４の電圧Ｖｃａｐが充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓより低いか否か判定する。キャパシタ電圧Ｖｃａｐが充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓ以上である場合（ステップＳ１０でＮｏ）、制御部２７は本制御を終了させる（図５Ａ及び図５Ｃ参照）。キャパシタ電圧Ｖｃａｐが充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓより低い場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、制御部２７は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２より高いか否か判定する（ステップＳ２０）。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２以下である場合、第１モータＭＧ１を制御して第１キャリアＣ１を固定するために十分な電力がキャパシタ６４にないことを意味する。
【００７８】
キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２より高い場合（ステップＳ２０でＹｅｓ）、制御部２７は、ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲがともにリリース（解放）されており、且つ、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｌｉより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。回転速度Ｎｌｉは、アクセルオフ、且つ無負荷のときのエンジン２１の回転速度付近の値である。ＦクラッチＣＦまたはＲクラッチＣＲのいずれかが接続されているか、或いは、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｌｉ以下である場合（ステップＳ３０でＮｏ）、制御部２７は本制御を終了させる（図５Ａ及び図５Ｃ参照）。ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲがともにリリースされており、且つ、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｌｉより大きい場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）、制御部２７（モータ制御部５５）は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御する（ステップＳ４１）。すなわち、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするための指令信号をインバータ６０に与える。つまり、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１（接続モータ）の回転速度Ｎｍ１を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御する。つまり、制御部２７は、第２回転要素（第１キャリアＣ１）に接続する制御用回転要素（この場合、モータＭＧ１の回転軸）を固定する制御を行うことによって、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。別の言い方をすれば、固定手段は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。
【００７９】
つぎに、ステップＳ４２において、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、ＨクラッチＣＨ及びＬクラッチＣＬがともにリリース（解放）されるように、Ｈクラッチ制御弁ＶＨ及びＬクラッチ制御弁ＶＬを制御する。つまり、クラッチ制御部５８は、ＨクラッチＣＨ及びＬクラッチＣＬをともにリリースする指令信号を、Ｈクラッチ制御弁ＶＨ及びＬクラッチ制御弁ＶＬに出力する。別の言い方をすれば、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、回転要素固定手段（ＨクラッチＣＨ及びＬクラッチＣＬ）に、第２遊星歯車機構６９の第５回転要素の動きの制限を解除させている。さらに、ステップＳ４２において、制御部２７（ブレーキ制御部５９）は、パーキングブレーキＰＢがリリースされる（非制動状態とされる）ように、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを制御する。すなわち、ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキＰＢをリリースする指令信号を、パーキングブレーキ制御弁ＶＢに出力する。これにより、出力軸６３は自由に回転できるので、作業車両１は、ニュートラルにおける一般的な車両の動作と同じ動作を行う。つまり、作業車両１が走行状態にある場合にステップＳ４２の動作が実行されると、作業車両１は、慣性によって走行を行う。また、作業車両１が傾斜面上に位置するときは、重力の斜面に平行な方向の成分が動力伝達装置２４等の作業車両１内部の摩擦力よりも大きいときは、作業車両１は斜面を下る方向に加速する。
【００８０】
ステップＳ４２の終了後、制御部２７は、ＰＢ充電フラグをＦａｌｓｅにセット（ｓｅｔ）する（ステップＳ４３）。ＰＢ充電フラグはＢｏｏｌｅａｎ型の変数であり、この値がＴｒｕｅであると、後述するステップＳ６０においてパーキングブレーキＰＢが係合された状態で充電されることを意味する。
【００８１】
一方、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２以下である場合（ステップＳ２０でＮｏ）、制御部２７は、ステップＳ３０の条件に加えて、さらに車速Ｖｓが０となっているか否かを判定する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０の条件を満たさない場合（ステップＳ５０でＮｏ）、制御部２７は本制御を終了させる（図５Ａ及び図５Ｃ参照）。逆にステップＳ５０の条件を満たす場合（ステップＳ５０でＹｅｓ）、ステップＳ６０において、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、ＬクラッチＣＬを係合させ、ＨクラッチＣＨをリリースさせるように、Ｌクラッチ制御弁ＶＬ及びＨクラッチ制御弁ＶＨを制御する。つまり、クラッチ制御部５８は、ＬクラッチＣＬを係合させる指令信号をＬクラッチ制御弁ＶＬに出力し、ＨクラッチＣＨをリリースする指令信号をＨクラッチ制御弁ＶＨに出力する。さらに、ステップＳ６０において、制御部２７（ブレーキ制御部５９）は、パーキングブレーキＰＢを係合する（制動状態とされる）ように、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを制御する。すなわち、ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキＰＢを係合する指令信号を、パーキングブレーキ制御弁ＶＢに出力する。これにより、制御部２７は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１を固定する。別の言い方をすれば、固定手段は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。この場合、出力軸６３はパーキングブレーキＰＢにより固定されるので、作業車両１は、停止する。ステップＳ６０の終了後、制御部２７は、ＰＢ充電フラグをＴｒｕｅにセットする（ステップＳ６１）。
【００８２】
ステップＳ４３又はステップＳ６１が終了後、図５ＢのステップＳ７０において、制御部２７は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１より高いか否か判定する。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１以下である場合、第２モータＭＧ２を制御してＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの入力軸と出力軸とを同期させるために十分な電力がキャパシタ６４にないことを意味する。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１以下である場合（ステップＳ７０でＮｏ）、後述するステップＳ１３０に進む。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１より大きい場合（ステップＳ７０でＹｅｓ）、制御部２７（モータ制御部５５、回転速度調整部）は、ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの入力軸６１の回転速度に対する出力軸６１ｆ，６１ｒの回転速度（ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの相対回転速度）を０に近づけるように、第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２を制御する（ステップＳ８０）。つまり、制御部２７（モータ制御部５５）は、ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの出力軸６１ｆ，６１ｒの回転速度を、ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの入力軸６１の回転速度と一致するように、第２モータＭＧ２を制御する。
【００８３】
つぎに、第２モータＭＧ２の制御中に、制御部２７は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１より高いか否か判定する（ステップＳ９０）。もし、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１以下となれば（ステップＳ９０でＮｏ）、第２モータＭＧ２の回転速度Ｎｍ２の制御を中止し（ステップＳ１００）、ステップＳ７０へ戻る。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１より高い場合（ステップＳ９０でＹｅｓ）、制御部２７は、ＦクラッチＣＦの相対回転速度ＲＳｆの絶対値が所定の閾値Ｒｔｈ（ただし、Ｒｔｈは正の値）より下回っているか、もしくは、ＲクラッチＣＲの相対回転速度ＲＳｒの絶対値が所定の閾値Ｒｔｈより下回っているかどうか判定する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１１０においては、制御部２７は、−Ｒｔｈ＜ＲＳｆ＜Ｒｔｈであるか、または、−Ｒｔｈ＜ＲＳｒ＜Ｒｔｈであるかを判定してもよい。
【００８４】
ＦクラッチＣＦの相対回転速度ＲＳｆの絶対値及びＲクラッチＣＲの相対回転速度ＲＳｒの絶対値がともに所定の閾値Ｒｔｈ以上である場合（ステップＳ１１０でＮｏ）、ステップＳ８０に進む。ＦクラッチＣＦの相対回転速度ＲＳｆの絶対値及びＲクラッチＣＲの相対回転速度ＲＳｒの絶対値の少なくとも一方が所定の閾値Ｒｔｈより小さい場合（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、相対回転速度がＲｔｈより小さくなったクラッチである第１クラッチを滑らないように係合するように、第１クラッチのクラッチ制御弁を制御する（ステップＳ１２０）。すなわち、クラッチ制御部５８は、第１クラッチを滑らないように係合するための指令信号を第１クラッチのクラッチ制御弁に出力する。つまり、クラッチ制御部５８（回転速度調整部）は、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させる。これにより、第１クラッチの回転速度の差を減らした上で第１クラッチを係合させるので、第１クラッチの磨耗が軽減される。なお、このときの第１クラッチのクラッチ圧を係合圧と呼ぶ。
【００８５】
一方、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがクラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１以下である場合（ステップＳ７０でＮｏ）、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチのクラッチ圧を所定の増分だけ増加させるように、第１クラッチのクラッチ制御弁を制御する（ステップＳ１３０）。つまり、クラッチ制御部５８は、第１クラッチのクラッチ圧を所定の増分だけ増加させる指令信号を第１クラッチのクラッチ制御弁に出力する。制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチのクラッチ圧を増加させることによって、第１クラッチの２つの回転軸を滑らしながら接続させる。これによって、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づける。そして、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチが係合したかどうか判定する（ステップＳ１４０）。具体的には、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチのクラッチ圧が係合圧に達したかどうかを判定する。クラッチ制御部５８が第１クラッチのクラッチ制御弁に出力する指令信号の電流の大きさなどによって係合圧に達したかどうかを判定してもよい。第１クラッチが係合しているときは、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度が一致している。すなわち、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度が一致した後に、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチを滑らないように接続させている。
【００８６】
第１クラッチのクラッチ圧が係合圧に達していない場合（ステップＳ１４０でＮｏ）、制御部２７は、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｐｓｅより下回っていないか否か判定する（ステップＳ１５０）。回転速度Ｎｐｓｅより小さい回転速度は、クラッチを係合した場合、後述するエンジン回転速度Ｎｓｔｐまで減少する可能性の高い回転速度である。エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｐｓｅ以上である場合（ステップＳ１５０でＮｏ）、ステップＳ１３０に戻る。エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｐｓｅより下回っている場合（ステップＳ１５０でＹｅｓ）、制御部２７は、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｓｔｐより下回っていないか否か判定する（ステップＳ１６０）。回転速度Ｎｓｔｐより小さい回転速度は、エンジン２１が停止（ｓｔａｌｌ）する回転速度まで減少する恐れが高い回転速度である。
【００８７】
エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｓｔｐ以上である場合（ステップＳ１６０でＮｏ）、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチのクラッチ圧を維持するように第１クラッチのクラッチ制御弁を制御する（ステップＳ１７０）。すなわち、クラッチ制御部５８は、第１クラッチのクラッチ圧を維持する指令信号を第１クラッチのクラッチ制御弁に出力する。エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｓｔｐを下回った場合（ステップＳ１６０でＹｅｓ）、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、第１クラッチをリリースするように第１クラッチのクラッチ制御弁を制御する（ステップＳ１８０）。すなわち、クラッチ制御部５８は、第１クラッチをリリースする指令信号を第１クラッチのクラッチ制御弁に出力する。
【００８８】
ステップＳ１７０又はＳ１８０の終了後、制御部２７は、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが回転速度Ｎｌｉより上回ったかどうか判定する（ステップＳ１９０）。エンジン回転速度Ｎｅｎｇが回転速度Ｎｌｉより上回った場合（ステップＳ１９０でＹｅｓ）、ステップＳ１３０に戻る。エンジン回転速度Ｎｅｎｇが回転速度Ｎｌｉ以下である場合（ステップＳ１９０でＮｏ）、ステップＳ１６０に戻る。
【００８９】
第１クラッチが滑らないように接続すると（ステップＳ１２０の後、若しくは、ステップＳ１４０でＹｅｓのとき）、制御部２７は、エンジン２１の駆動力により第２モータＭＧ２を回転させることによってキャパシタ６４を充電する動作（Ｓ２００）を開始する。図６は、キャパシタの充電の際にインバータが行う動作の詳細を示すフローチャートである。
【００９０】
この動作では、まず、制御部２７からの指令信号に基づき、インバータ６０は、抵抗器付きコンタクタ８９を接続する（Ｓ２０１）。コンタクタ８８、８９が共に切断されている際に、分岐点Ａ，Ｂで電位差が生じていると、いきなりメインコンタクタ８８を接続してしまうと、キャパシタ６４に大量の電流が流れる恐れがある。したがって、キャパシタ６４に流れる電流の量を小さくするために、インバータ６０は抵抗器付きコンタクタ８９を接続する。
【００９１】
抵抗器付きコンタクタ８９を接続することによって、分岐点ＡとＢとの電位差がなくなると、制御部２７からの指令信号に基づき、インバータ６０はメインコンタクタ８８を接続し（ステップＳ２０２）、抵抗器付きコンタクタ８９を切断する（ステップＳ２０３）。そして、制御部２７は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｃｈｇ＿ｔｈより大きいかどうかを判定する（ステップＳ２０４）。この所定の電圧Ｖｃｈｇ＿ｔｈは、後述するステップＳ２１０において、第２モータＭＧ２に対し、エンジン２１による回転を妨げる方向にトルクを発生させるための駆動信号を、インバータ６０が発生するために必要な電圧である。
【００９２】
キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｃｈｇ＿ｔｈ以下である場合（ステップＳ２０４でＮｏ）、制御部２７からの指令信号に基づき、インバータ６０は変圧器８６のＩＧＢＴを起動し、第２モータＭＧ２がエンジン２１によって回転させられることにより生じる逆起電力をキャパシタ６４に充電させる（ステップＳ２０５）。つぎに、制御部２７は、ＰＢ充電フラグがＴｒｕｅであり、且つ、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｌｓｔ３より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ＰＢ充電フラグがＦａｌｓｅであるか、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｌｓｔ３以下である場合（ステップＳ２０６でＮｏ）、ステップＳ２０４に戻る。ＰＢ充電フラグがＴｒｕｅであり、且つ、キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｌｓｔ３より大きい場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、クラッチ制御部５８は、ＬクラッチＣＬ及びパーキングブレーキＰＢをともにリリースする指令信号を、Ｌクラッチ制御弁ＶＬ及びパーキングブレーキ制御弁ＶＢに出力する（ステップＳ２０７）。つまり、制御部２７（クラッチ制御部５８）は、回転要素固定手段（ＨクラッチＣＨ及びＬクラッチＣＬ）に、第２遊星歯車機構６９の第５回転要素の動きの制限を解除させている。つぎに、ステップＳ２０８において、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするための指令信号をインバータ６０に与える。つまり、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御する。つまり、制御部２７は、第２回転要素に接続する制御用回転要素（モータＭＧ１の回転軸）を固定する制御を行うことによって、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１を固定する。これにより、作業車両１は、ニュートラルにおける一般的な車両の動作と同じ動作を行う。ステップＳ２０８の終了後、制御部２７は、ＰＢ充電フラグをＦａｌｓｅにセットする（ステップＳ２０９）。
【００９３】
ステップＳ２０９が終了すると、ステップＳ２０４に戻る。キャパシタ電圧Ｖｃａｐが所定の電圧Ｖｃｈｇ＿ｔｈより大きい場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、ステップＳ２１０において、制御部２７は、エンジン２１による回転を妨げる方向に第２モータＭＧ２のトルクを発生させるための指令信号をインバータ６０（第２内部インバータ８４）に出力する。つまり、キャパシタ６４を充電する際に、エンジン２１の駆動力による回転を妨げる方向に第２モータＭＧ２のトルクを発生させるように、キャパシタ６４に蓄えられた電気によって第２モータＭＧ２を駆動する。これによって、第２モータＭＧ２が出力する逆起電力がより大きくなる。したがって、ステップＳ２０６において、インバータ６０は、変圧器８６のＩＧＢＴを起動し、より大きい逆起電力をキャパシタ６４に充電させることができる。
【００９４】
図５Ｃに戻り、制御部２７は、オペレータからの所定の操作があるかどうか判定する（ステップＳ２１５）。所定の操作とは、例えば、ＦＲ操作部材５４ａを中立位置（Ｎ）から他の位置（ＦもしくはＲ）に移動させる動作や、アクセル操作部材５１ａを踏む動作である。制御部２７は、ＦＲ操作検出部５４ｂやアクセル操作検出部５１ｂによる検出信号を入力すると、オペレータからの所定の操作があったと判定することができる。オペレータからの所定の操作があった場合（ステップＳ２１５でＹｅｓ）、制御部２７は本制御を終了させる。オペレータからの所定の操作がない場合（ステップＳ２１５でＮｏ）、制御部２７は、キャパシタ６４の電圧Ｖｃａｐが充電終了閾値Ｖｃｈｇ＿ｅより低いか否か判定する（ステップＳ２２０）。キャパシタ６４の電圧Ｖｃａｐが充電終了閾値Ｖｃｈｇ＿ｅより低い場合（ステップＳ２２０でＮｏ）、ステップＳ２００に戻る。キャパシタ６４の電圧Ｖｃａｐが充電終了閾値Ｖｃｈｇ＿ｅ以上である場合（ステップＳ２２０でＹｅｓ）、制御部２７は本制御を終了させる。
【００９５】
上述するキャパシタ６４を充電する動作において、充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓ、キャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２、回転速度閾値Ｎｌｉ、クラッチ同期制御閾値Ｖｌｓｔ１、相対回転速度閾値Ｒｔｈ、回転速度閾値Ｎｐｓｅ、回転速度閾値Ｎｓｔｐ、充電制御閾値Ｖｃｈｇ＿ｔｈ、充電終了閾値Ｖｃｈｇ＿ｓは、予め定められ、記憶部５６に記憶されている。また、Ｖｌｓｔ１、Ｖｌｓｔ２、Ｖｌｓｔ３、Ｖｃｈｇ＿ｓ、Ｖｃｈｇ＿ｅは、（式１）の関係が成り立つ。さらに、Ｎｌｉ、Ｎｐｓｅ、Ｎｓｔｐは、（式２）の関係が成り立つ。
Ｖｌｓｔ２ ＜ Ｖｌｓｔ３ ＜ Ｖｌｓｔ１ ＜ Ｖｃｈｇ＿ｓ ＜ Ｖｃｈｇ＿ｅ  …（式１）
Ｎｓｔｐ ＜ Ｎｐｓｅ ＜ Ｎｌｉ  …（式２）
【００９６】
なお、上述する例では、Ｖｌｓｔ３＜Ｖｃｈｇ＿ｔｈである場合を例示したが、Ｖｃｈｇ＿ｔｈ＜Ｖｌｓｔ３の場合、ステップＳ２０６〜Ｓ２０９の処理をステップＳ２１０の後に実行すればよい。この場合においても、ステップＳ２０６でＮｏである場合、ステップＳ２０４に戻ればよい。また、Ｖｌｓｔ３＝Ｖｃｈｇ＿ｔｈである場合、ステップＳ２０６において、制御部２７は、ＰＢ充電フラグがＴｒｕｅであるか否かのみを判定すればよい。
【００９７】
上述する実施形態では、ステップＳ４１において、制御部２７（モータ制御部５５）は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御しているが、制御部２７（モータ制御部５５）は、第２モータＭＧ２の回転速度を０ｒｐｍとするように第２モータＭＧ２を制御してもよい。この場合、第２モータＭＧ２が接続モータとなる。制御部２７は、第２回転要素（第１リングギアＲ１）に接続する制御用回転要素（第２モータＭＧ２の回転軸）を固定する制御を行うことによって、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。そして、ステップＳ８０において、制御部２７（モータ制御部５５）は、ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの入力軸６１の回転速度に対する出力軸６１ｆ，６１ｒの回転速度（ＦクラッチＣＦ又はＲクラッチＣＲの相対回転速度）を０に近づけるように、第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１を制御する。そして、ステップＳ１００において、第１モータＭＧ１の回転速度Ｎｍ１の制御を中止する。これによって、ステップＳ２０５，Ｓ２０６で逆起電力を発生するのは、第１モータＭＧ１となる。この場合であっても、第１リングギアＲ１が固定されても、ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲがともにリリースされているため、出力軸６３は自由に回転できるので、作業車両１は、ニュートラルにおける一般的な車両の動作と同じ動作を行いながら、充電することができる。
【００９８】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、ＨクラッチＣＨとＬクラッチＣＬとの接続／切断を切り換えることによって出力分割方式と複列方式が切り換えられる動力伝達装置２４を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、単なる入力分割方式の動力伝達装置にも適用することができる。第２の実施形態は、本発明を入力分割方式の動力伝達装置に適用したものを例示する。第２の実施形態に係る作業車両は、第１の実施形態に係る作業車両と多くの点において類似しているため、第１の実施形態と異なる点についてのみ詳細に説明する。
【００９９】
図７は、第２の実施形態に係る動力伝達装置２４ａの構成を示す模式図である。図７では、図３と同じ機能を有する構成に同じ符号を付している。動力伝達装置２４ａでは、歯車機構６２ａの中の変速機構６６ａが動力伝達装置２４の変速機構６６と異なる。変速機構６６ａは、変速機構６６と比べて、Ｈｉ／Ｌｏ切換機構７０、第２キャリアＣ２、第２遊星ギアＰ２、第２リングギアＲ２、及び第２リング外周ギアＧｏ２がない。そして、動力伝達装置２４ａは、第１キャリアＣ１に連結されている外周ギア７４（第２サンギアＳ２に相当）に、出力ギア７１が噛み合っている。
【０１００】
この動力伝達装置２４ａでは、第１キャリアＣ１が出力ギア７１と噛み合っている。したがって、キャパシタ６４を充電するために第１の実施形態と同じように第１キャリアＣ１を固定すると、出力軸６３が固定されてしまう。すなわち、作業車両１は停止する。本実施形態に係る動力伝達装置２４ａはこのような特徴を有するので、キャパシタ６４を充電する動力伝達装置２４ａの動作が第１の実施形態と少し異なる。以下に、動作の相違点を詳細に説明する。
【０１０１】
図８は、第２の実施形態の動力伝達装置２４ａの概略動作を示すフローチャートである。図８に示されるステップＳ４４又はステップＳ６２以降の動作は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。なお、図８と図５で同一の符号を付した動作は、同じ動作であることを意味する。下記に示す動力伝達装置２４の動作は、作業車両１の起動時や、ＦＲ操作装置５４が中立位置（Ｎ）に設定されている場合に実行される。
【０１０２】
ステップＳ１０において、制御部２７は、キャパシタ６４の電圧Ｖｃａｐ（すなわち、キャパシタに蓄えられた電気の量）が充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓより低いか否か判定する。キャパシタ電圧Ｖｃａｐが充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓ以上である場合（ステップＳ１０でＮｏ）、制御部２７は本制御を終了させる（図８及び図５Ｃ参照）。キャパシタ電圧Ｖｃａｐが充電開始閾値Ｖｃｈｇ＿ｓより低い場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、制御部２７は、ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲがともにリリースされており、且つ、エンジン回転速度Ｎｅｎｇが所定の回転速度Ｎｌｉより大きく、且つ、車速Ｖｓが０となっているか否かを判定する（ステップＳ５０）。ステップＳ５０の条件を満たさない場合（ステップＳ５０でＮｏ）、制御部２７は本制御を終了させる（図８及び図５Ｃ参照）。
【０１０３】
逆にステップＳ５０の条件を満たす場合（ステップＳ５０でＹｅｓ）、制御部２７は、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２より高いか否か判定する（ステップＳ２０）。キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２より高い場合（ステップＳ２０でＹｅｓ）、制御部２７（モータ制御部５５）は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御する（ステップＳ４１）。すなわち、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするための指令信号をインバータ６０に与える。つまり、モータ制御部５５は、第１モータＭＧ１の回転速度を０ｒｐｍとするように第１モータＭＧ１を制御する。つまり、第２回転要素（第１キャリアＣ１）に接続する制御用回転要素（モータＭＧ１の回転軸）を固定する制御を行うことによって、制御部２７は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。別の言い方をすれば、固定手段は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。この場合、出力軸６３はモータＭＧ１により固定されるので、作業車両１は停止する。つぎに、ステップＳ４４において、制御部２７（ブレーキ制御部５９）は、パーキングブレーキＰＢがリリースされる（非制動状態とされる）ように、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを制御する。すなわち、ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキＰＢをリリースする指令信号を、パーキングブレーキ制御弁ＶＢに出力する。
【０１０４】
一方、キャパシタ電圧Ｖｃａｐがキャリア回転制御閾値Ｖｌｓｔ２以下である場合（ステップＳ２０でＮｏ）、ステップＳ６２において、制御部２７（ブレーキ制御部５９）は、パーキングブレーキＰＢを係合する（制動状態とされる）ように、パーキングブレーキ制御弁ＶＢを制御する。すなわち、ブレーキ制御部５９は、パーキングブレーキＰＢを係合する指令信号を、パーキングブレーキ制御弁ＶＢに出力する。これにより、制御部２７は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１を固定する。別の言い方をすれば、固定手段は、第１遊星歯車機構６８の第２回転要素を固定する。この場合、出力軸６３はパーキングブレーキＰＢにより固定されるので、作業車両１は停止する。
【０１０５】
［特徴］
本実施形態に係る作業車両１は、以下の特徴を有する。
【０１０６】
（１）制御部２７は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定し、ＦクラッチＣＦ及びＲクラッチＣＲのいずれか一方である第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけて第１クラッチを係合させ、エンジン２１の駆動力により第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちのエネルギー生成用モータを回転させることによってキャパシタ６４を充電する。これにより、第１遊星歯車機構６８を介してエンジン２１の出力軸とエネルギー生成用モータの回転軸とを接続する動力伝達装置２４、２４ａを搭載する作業車両であっても、キャパシタ６４の充電を行うことが可能となる。
【０１０７】
（２）制御部２７（クラッチ制御部５８、回転速度調整部）は、キャパシタ６４に蓄えられた電気の量Ｖｃａｐが所定の第１の量Ｖｌｓｔ１以下である場合、第１クラッチを滑らせながら係合させることによって、第１クラッチの２つの回転軸の回転速度を近づけることができる。これにより、制御部２７は、キャパシタ６４に蓄えられた電気Ｖｃａｐが少なくても、第１クラッチの２つの回転軸を同期させることができる。
【０１０８】
（３）制御部２７は、第１クラッチの出力軸の回転速度を、第１クラッチの入力軸の回転速度に近づけるように、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちのエネルギー生成用モータを制御することができる。これにより、第１クラッチを接続する際のクラッチの磨耗を少なくすることができる。よって、作業車両の部品交換の頻度を少なくすることができる。
【０１０９】
（４）制御部２７は、キャパシタ６４に蓄えられた電気の量Ｖｃａｐが所定の第２の量Ｖｌｓｔ２以下である場合、パーキングブレーキＰＢを係合させることによって第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定することができる。第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定することによって、エンジン２１の駆動力を第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちのエネルギー生成用モータに伝達させることが可能となる。よって、第１遊星歯車機構６８を介してエンジン２１の出力軸とエネルギー生成用モータの回転軸とを接続する動力伝達装置２４、２４ａを搭載する作業車両であっても、キャパシタ６４の充電を行うことが可能となる。
【０１１０】
（５）第１モータＭＧ１（固定手段の１つ、接続モータ）は、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１（第２回転要素）に接続する。そして、制御部２７は、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちの接続モータの回転速度が０となるように接続モータを制御することによって、第１遊星歯車機構６８の第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定することができる。これによって、エンジン２１の駆動力を第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちのエネルギー生成用モータに伝達させることが可能となる。ゆえに、第１遊星歯車機構６８を介してエンジン２１の出力軸とエネルギー生成用モータの回転軸とを接続する動力伝達装置２４、２４ａを搭載する作業車両であっても、キャパシタ６４の充電を行うことが可能となる。さらに、パーキングブレーキＰＢを使用せずに第１キャリアＣ１（第２回転要素）を固定できるので、作業車両１は、ニュートラルにおける一般的な車両の動作と同じ動作を行うことができる。
【０１１１】
（７）制御部２７は、キャパシタ６４に蓄えられた電気の量Ｖｃａｐが所定の第３の量Ｖｃｈｇ＿ｔｈより大きい場合、キャパシタ６４を充電する際に、エンジン２１の駆動力による回転を妨げる方向にトルクを発生させるように、キャパシタ６４に蓄えられた電気によって第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２のうちのエネルギー生成用モータを駆動する。これによって、エネルギー生成用モータが出力する逆起電力がより大きくなるので、キャパシタ６４の充電時間を短縮することができる。
【０１１２】
（８）エネルギー貯留部としてキャパシタ６４を使用することができる。キャパシタは内部抵抗が大きいことにより、バッテリーに比べて速く自己放電する。本実施形態に係る作業車両１は、停車中やニュートラルに近い状態でキャパシタ６４を充電できるので、容量の小さいキャパシタを、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動電源として利用することができる。
【０１１３】
［変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、容量が制御される。本発明をＨＭＴに適用する場合、アキュムレータをキャパシタ６４の代わりのエネルギー貯留部として利用するとよい。
【０１１６】
本実施形態では、モジュレーションをかけてＦクラッチＣＦまたはＲクラッチＣＲを係合しているが、先にＦクラッチまたはＲクラッチを係合させ、後からモータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度を０ｒｐｍとなるように制御するか、ＬクラッチＣＬをモジュレーションをかけて係合させてもよい。
【０１１７】
本実施形態では、第１〜第６回転要素を、それぞれ、第１サンギアＳ１、第１キャリアＣ１、第１リングギアＲ１、第２サンギアＳ２、第２キャリアＣ２、第２リングギアＲ２としている。しかし、第１〜第３要素は、第１遊星歯車機構６８の互いに異なる回転要素であれば、どのような組み合わせであってもよい。第４〜第６要素は、第２遊星歯車機構６９の互いに異なる回転要素であれば、どのような組み合わせであってもよい。また、第１遊星歯車機構６８及び第２遊星歯車機構６９における第１キャリアＣ１及び第２キャリアＣ２の位置関係が逆であってもよい。同様に、第１モータＭＧ１、第１モータＭＧ２も、それぞれのモータを区別するために設けた名称であって、本実施形態で第１モータＭＧ１と呼ぶものを第２モータＭＧ２と呼び、第２モータＭＧ２と呼ぶものを第１モータＭＧ１と呼んでもよい。
【０１１８】
また、第１の実施形態において、パーキングブレーキＰＢとＨクラッチＣＨとを係合させて、ＬクラッチＣＬを切断させて、エンジン２１を回転させることにより、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２の少なくとも一方を発電させてもよい。
【０１１９】
制御部２７は、ステップＳ４１において、接続モータの回転速度を０ｒｐｍとする制御を行っているが、これとは異なる方法で制御用回転要素を固定してもよい。例えば、接続モータがブレーキを備える場合、ブレーキによって接続モータの回転軸（制御用回転要素）を固定してもよい。あるいは、第２回転要素と接続モータとの間の少なくとも１つの回転要素がＬクラッチＣＬのような固定端と接続するクラッチを備え、制御部２７は、当該クラッチを係合させることによって、制御用回転要素を固定してもよい。
【０１２０】
制御部２７は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の動作を、ステップＳ１４０又はステップＳ１２０の前に実行してもよい。また、ステップＳ２０５又はステップＳ２１０の動作の際（すなわち、第１クラッチを係合した後）に、エンジン２１の回転速度を増大させてもよい。これによって、キャパシタ６４の充電時間を短縮することができる。
【０１２１】
第２の実施形態において、制御部２７は、ステップＳ２０の条件分岐を省略し、ステップＳ５０がＹｅｓの場合、一律にステップＳ６０の動作を行ってもよい。ステップＳ４１によってもステップＳ６０によっても、出力軸６３が固定されるため、作業車両１が停止するからである。
【０１２２】
上述の実施形態では、動力伝達装置が備える遊星歯車機構の数が１つまたは２つの例を示しているが、動力伝達装置が備える遊星歯車機構の数は、３つ以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によれば、遊星歯車機構を介してエンジンの出力軸とモータ／ジェネレータの回転軸とを接続する動力伝達装置を搭載する作業車両であっても、充電を行うことができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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