(57)【要約】【課題】電力線の低コスト化、点検頻度の低減、交換費用の低減を図ることができる作業車両を提供する。【解決手段】作業装置６が設けられた前部車体２には、誘導電動機により構成されたフロントモータ１４を搭載する。前部車体２に左，右方向に屈曲可能に連結された後部車体７には、第２のインバータ２３を搭載する。フロントモータ１４と第２のインバータ２３とは電力線２９で接続する。この電力線２９の温度が閾値よりも低いときは、該電力線２９の暖機を行う。具体的には、電力線２９を通じた電力供給を、電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きくし、該電力線２９の温度上昇を促進する。これにより、寒冷地での電力線２９の柔軟性を確保することができ、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部側電気機器が搭載されると共に走行用の車輪を有する前部車体と、
該前部車体に左，右方向に屈曲可能に連結され、後部側電気機器が搭載されると共に走行用の車輪を有する後部車体と、
前記前部車体と後部車体との間に配設され、前記前部側電気機器と後部側電気機器とを接続する電力線と、
該電力線の暖機を行う暖機手段とを備えてなることを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記暖機手段は、前記電力線を通じた電力供給に基づいて該電力線の暖機を行う構成としてなる請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記暖機手段は、前記電力線の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、該電力線を通じた電力供給を、該電力線の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線の暖機を行う構成としてなる請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記前部側電気機器は、固定子に対して回転子が回転する走行用の誘導電動機であり、
前記後部側電気機器は、前記誘導電動機と前記電力線で接続されたインバータであり、
前記暖機手段は、
前記誘導電動機が停止しているときは、該誘導電動機の回転磁界の速度である同期速度を前記回転子にトルクが発生しない速度とした上で、前記電力線の温度が前記閾値以上のときよりも大きな電力を、前記インバータから前記誘導電動機に供給することにより、前記電力線の暖機を行い、
前記誘導電動機を駆動しているときは、前記同期速度と前記回転子の回転速度との差に対する前記同期速度の比である滑りを、前記電力線の温度が前記閾値以上のときよりも大きくし、前記誘導電動機で駆動に必要な電力を大きくすることにより、前記電力線の暖機を行う構成としてなる請求項３に記載の作業車両。
【請求項５】
前記暖機手段は、前記電力線の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、該電力線を流れる電流を、該電力線の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線の暖機を行う構成としてなる請求項２に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばホイールローダのように、前部車体と後部車体とが左，右方向に屈曲することによって操舵を行うアーティキュレート式の作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ホイールローダ等のアーティキュレート式の作業車両として、例えば、前部車体と後部車体とを屈曲軸（連結軸）を介して左，右方向に屈曲可能に連結したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、前部車体、後部車体は、それぞれ前輪、後輪を有し、前部車体と後部車体との間には、ステアリングシリンダが設けられている。アーティキュレート式の作業車両は、ステアリングシリンダを伸縮させることによって、前部車体と後部車体とを屈曲軸を中心に屈曲させ、左，右方向に対する走行時の操舵を行う。
【０００４】
特許文献１に記載された作業車両は、エンジンと電動モータとを動力源として併用したハイブリッド式の作業車両として構成されている。この場合、前部車体には、アーム、バケット等からなる作業装置が設けられると共に前部側の走行用電動モータが搭載され、後部車体には、エンジン、油圧ポンプ、アシスト発電モータ、後部側の走行用電動モータ等が搭載されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、ハイブリッド自動車等に搭載されるバッテリの暖機運転に関する発明が開示されている。この構成によれば、バッテリを低温で使用したときの化学反応速度の低下等による性能劣化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４５９８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のようなハイブリッド式の作業車両の場合、前部車体と後部車体との間には、屈曲部を跨るように駆動用の電力線が配設される。この電力線は、耐環境性能が高いこと、および、繰り返し屈曲に対する耐久性能が高いことが求められる。
【０００８】
具体的には、例えば、耐環境性能の一つである耐油性としては、ガソリンや軽油等の燃料、グリースやエンジンオイル等の潤滑剤等、多種の油脂に電力線が暴露、含浸されても、該電力線の被膜に膨潤、亀裂、破断等の損傷が発生しないことが求められる。また、耐環境性能の一つである耐温度特性としては、例えば寒冷地での−４０℃程度の低温から猛暑地での＋４０℃程度の高温までの幅広い温度範囲で使用できることが求められる。
【０００９】
さらに、電力線が屈曲部を跨る場合は、繰り返し発生する曲げに対して亀裂、破断等の損層が発生しないことが求められる。このため、作業車両に用いられる電力線は、過酷な環境で用いることができる耐環境性能、および、繰り返し屈曲に対する高い耐久性能が求められる。
【００１０】
ここで、一般的には、温度環境が低温である程、電力線の被膜が硬化し、繰り返しの屈曲に対する耐久性が低下する。このため、屈曲部を跨る電力線は、低温環境での使用を考慮し、低温でも柔軟性を損なわず、かつ、耐油性等の耐環境特性に優れた被膜材料で被膜されたもの、即ち、低温特性の優れた高価な電力線を用いる必要がある。
【００１１】
しかし、この場合は、電力線のコスト、延いては、作業車両のコスト増大を招くという問題がある。一方、低温特性の優れた電力線を用いない場合は、電力線の劣化の点検の頻度が増大することに加えて、電力線の頻繁な交換が必要になるという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、電力線の低コスト化、点検頻度の低減、交換費用の低減を図ることができる作業車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明による作業車両は、前部側電気機器が搭載されると共に走行用の車輪を有する前部車体と、該前部車体に左，右方向に屈曲可能に連結され、後部側電気機器が搭載されると共に走行用の車輪を有する後部車体と、前記前部車体と後部車体との間に配設され、前記前部側電気機器と後部側電気機器とを接続する電力線と、該電力線の暖機を行う暖機手段とを備えてなる構成としている。
【００１４】
請求項２の発明は、前記暖機手段は、前記電力線を通じた電力供給に基づいて該電力線の暖機を行う構成としている。
【００１５】
請求項３の発明は、前記暖機手段は、前記電力線の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、該電力線を通じた電力供給を、該電力線の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線の暖機を行う構成としている。
【００１６】
請求項４の発明は、前記前部側電気機器は、固定子に対して回転子が回転する走行用の誘導電動機であり、前記後部側電気機器は、前記誘導電動機と前記電力線で接続されたインバータであり、前記暖機手段は、前記誘導電動機が停止しているときは、該誘導電動機の回転磁界の速度である同期速度を前記回転子にトルクが発生しない速度とした上で、前記電力線の温度が前記閾値以上のときよりも大きな電力を、前記インバータから前記誘導電動機に供給することにより、前記電力線の暖機を行い、前記誘導電動機を駆動しているときは、前記同期速度と前記回転子の回転速度との差に対する前記同期速度の比である滑りを、前記電力線の温度が前記閾値以上のときよりも大きくし、前記誘導電動機で駆動に必要な電力を大きくすることにより、前記電力線の暖機を行う構成としている。
【００１７】
請求項５の発明は、前記暖機手段は、前記電力線の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、該電力線を流れる電流を、該電力線の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線の暖機を行う構成としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、作業車両を低温環境で使用するときに、暖機手段により電力線の暖機を行うことで、該電力線を暖めることができる（電力線の温度を上げることができる）。このため、低温特性の優れた高価な電力線（低温でも柔軟性を損なわず、かつ、耐油性等の耐環境特性に優れた被膜材料で被膜されたもの）を用いなくても、電力線の暖機を行うことで、低温環境でも電力線の柔軟性を確保することができる。
【００１９】
これにより、安価な電力線を用いることができ、電力線の低コスト化を図ることができる。さらには、安価な電力線を用いても、電力線の暖機を行うことで、該電力線の耐久性を向上することができ、点検頻度の低減、交換費用の低減を図ることができる。一方、低温特性の優れた電力線を用いた場合は、該電力線の耐久性をより向上することができ、電力線の信頼性、寿命の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、暖機手段は、電力線を通じた電力供給に基づいて暖機を行う構成としているので、暖機手段を安価に構成することができる。即ち、暖機手段として、例えば、電力線の外周側に電熱線等の電力線を暖めるための発熱部材（ヒータ）を設ける構成とすることが考えられるが、このような発熱部材を設ける構成と比較して、別部材を設ける必要がない分、安価に構成することができる。しかも、電力線として従来のものをそのまま流用することができ、この面からもコストの低減を図ることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、暖機手段は、電力線を通じた電力供給を大きくすることにより暖機を行う構成としている。このため、暖機が必要なときに、後部側電気機器から前部側電気機器への電力供給を、または、前部側電気機器から後部側電気機器への電力供給を大きくすることで、電力線の温度上昇を促進し、該電力線を暖めることができる。即ち、電力線の温度が閾値よりも低いとき（暖機が必要なとき）に、電力線の温度が閾値以上のとき（暖機が必要でないとき）よりも過剰な電力を、電力線を通じて供給することにより、該電力線の内部抵抗に基づく発熱を促進し、電力線を暖めることができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、暖機手段は、前部側電気機器となる誘導電動機が停止しているときは、該誘導電動機の回転磁界の速度である同期速度をトルクが発生しない速度（滑りが０となる速度）とした上で、電力線の温度が閾値以上のときよりも大きな電力を、後部側電気機器となるインバータから誘導電動機に供給する構成としている。これにより、誘導電動機を停止したまま、該誘導電動機に電力線を通じて大きな電力（過剰な電力）を供給することができ、該電力線を暖めることができる。
【００２３】
一方、暖機手段は、誘導電動機を駆動しているときは、電力線の温度が閾値以上のときよりも滑りを大きくし、誘導電動機で駆動に必要な電力を大きくする構成としている。即ち、滑りを大きくすることで、誘導電動機の効率を電力線の温度が閾値以上のときよりも低くし、その分、誘導電動機で駆動に必要とされる電力を大きくする（必要トルクを発生するために必要な電力を増大する）。これにより、誘導電動機を駆動した状態で、該誘導電動機に電力線の温度が閾値以上のときよりも大きな電力（過剰な電力）が電力線を通じて供給され、該電力線を暖めることができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、暖機手段は、電力線を流れる電流を大きくすることにより、電力線の暖機を行う構成としている。このため、暖機が必要なときに、後部側電気機器から前部側電気機器に流れる電流を、または、前部側電気機器から後部側電気機器に流れる電流を大きくすることで、電力線の温度上昇を促進し、該電力線を暖めることができる。この場合、電力を大きくする（例えば、電圧をそのままで電流を大きくする）ことができる他、電力をそのままで電力線の電圧を低下させることにより電流を大きくすることができる。いずれの場合も、電力線の温度が閾値よりも低いとき（暖機が必要なとき）に、電力線の温度が閾値以上のとき（暖機が必要でないとき）よりも大きな電流を電力線に流すことにより、電力線の発熱量が増大し（電力線の内部抵抗に基づく発熱が促進され）、電力線を暖めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態によるホイールローダを示す正面図である。
【図２】屈曲した状態のホイールローダを示す平面図である。
【図３】ホイールローダの電気回路の構成と油圧回路の構成を示すブロック図である。
【図４】図３中のハイブリッド制御装置による暖機処理を示す流れ図である。
【図５】前部側電気機器としての誘導電動機の出力特性の一例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態に係る作業車両として、ハイブリッド式のホイールローダを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図において、１は作業車両の代表例としてのホイールローダを示している。ホイールローダ１は、前部車体２と後部車体７とが、屈曲可能に連結されたアーティキュレート式の作業車両として構成されている。
【００２８】
２はホイールローダ１の前側に配置された前部車体を示している。前部車体２は、略箱状に形成された前フレーム３と、該前フレーム３の下側に設けられた前車軸４と、該前車軸４の左，右両端に設けられた走行用の車輪としての前輪５とにより大略構成されている。前部車体２には、後述する作業装置６が設けられると共に、前部側電気機器となるフロントモータ１４が搭載されている。
【００２９】
６は前フレーム３の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置を示している。作業装置６は、前フレーム３の左，右両側の上端側に設けられたブラケット部３Ａに俯仰動可能に取付けられたアーム６Ａと、該アーム６Ａの先端部に回動可能に取付けられたバケット６Ｂとにより構成されている。アーム６Ａは、アームシリンダ６Ｃにより回動動作され、バケット６Ｂは、バケットシリンダ６Ｄにより回動動作される。作業装置６は、アームシリンダ６Ｃとバケットシリンダ６Ｄによる回動動作により、バケット６Ｂを上，下方向に俯仰動させ、バケット６Ｂによって土砂等の運搬作業およびダンプトラックへの積荷作業等を行う。
【００３０】
７は前部車体２の後方に左，右方向に屈曲可能な状態で連結された後部車体を示している。後部車体７は、後述するエンジン１６等を収容する後フレーム８と、該後フレーム８の下側に設けられた後車軸９と、後車軸９の左，右両端に設けられた走行用の車輪としての後輪１０と、後フレーム８上に設けられたキャブ１２とにより大略構成されている。後部車体７には、エンジン１６、油圧ポンプ１８（図３参照）に加え、それぞれが後部側電気機器となるアシスト発電モータ１７、リアモータ１３、蓄電装置２１、インバータ２２，２３，２４、チョッパ２５等が搭載されている。
【００３１】
後フレーム８は、エンジン１６等の駆動源が収容された収容枠部８Ａと、該収容枠部８Ａの前側に設けられ前部車体２に連結された結合部８Ｂとにより構成されている。このとき、前フレーム３の後部側に設けられた結合部３Ｂが、後フレーム８の結合部８Ｂに連結され、これらの結合部３Ｂ，８Ｂが、屈曲軸線Ｘ−Ｘを屈曲中心として左，右方向に屈曲する屈曲部を構成している。一方、後車軸９は、後フレーム８に対してロール軸周りに回動可能に軸支されている。後車軸９は、前車軸４と共にプロペラシャフト１１（図３参照）と通じて後述のリアモータ１３に連結されている。これにより、前輪５と後輪１０とには、プロペラシャフト１１を通じてリアモータ１３による駆動力が伝達され、４輪駆動が可能となっている。
【００３２】
１３は後フレーム８内に設けられた走行用の電動機（電動モータ）としてのリアモータを示している。リアモータ１３は、例えば三相誘導電動機によって構成され、リアモータ１３の出力側は、プロペラシャフト１１に接続される。リアモータ１３は、例えば低速走行時に、後述の直流母線２６Ａ，２６Ｂ（図３参照）からの電力により作動し、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９を駆動する。これにより、前車軸４、後車軸９を介して前輪５、後輪１０が回転駆動し、ホイールローダ１は前進または後進する。
【００３３】
１４は前フレーム３内に設けられた走行用の電動機（電動モータ）としてのフロントモータを示している。フロントモータ１４も、リアモータ１３と同様に、三相誘導電動機によって構成されている。フロントモータ１４の回転軸は、プロペラシャフト１１の回転軸と同軸となっている。フロントモータ１４は、例えば高速走行時に、後述の直流母線２６Ａ，２６Ｂからの電力により作動し、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９を駆動する。
【００３４】
１５は車両の左，右両側に位置して前フレーム３と後フレーム８との間に取付けられたステアリングシリンダを示している。ステアリングシリンダ１５は、後述する油圧ポンプ１８からコントロールバルブ２０（図３参照）を介して圧油が供給または排出されることにより、伸長または縮小する。前部車体２（前フレーム３）と後部車体７（後フレーム８）は、ステアリングシリンダ１５の伸長、縮小に基づいて、屈曲軸線Ｘ−Ｘを屈曲中心として左，右方向に屈曲し、左，右方向に対する走行時の操舵を行う。
【００３５】
１６は後フレーム８内に設けられたエンジンを示している。エンジン１６は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関により構成され、後部車体７の後フレーム８に搭載されている。エンジン１６の出力側には、後述するアシスト発電モータ１７と油圧ポンプ１８が接続されている。
【００３６】
１７はエンジン１６に接続されたアシスト発電モータ（発電電動機）を示している。アシスト発電モータ１７は、例えば永久磁石式の同期電動機によって構成されている。アシスト発電モータ１７は、エンジン１６によって回転駆動されることにより発電する発電機としての機能と、エンジン１６の駆動を補助（アシスト）する電動機としての機能とを有するものである。
【００３７】
アシスト発電モータ１７の発電電力は、後述する直流母線２６Ａ，２６Ｂを介して、リアモータ１３、フロントモータ１４、後述する蓄電装置２１に供給され、モータ１３，１４の駆動、蓄電装置２１の充電（蓄電）が行われる。一方、エンジン１６の駆動を補助するときは、アシスト発電モータ１７は、蓄電装置２１に充電された電力（ないしモータ１３，１４の回生電力）により駆動される。
【００３８】
１８（図３参照）は作動油タンク１９（図３参照）と共に油圧源を構成する油圧ポンプを示している。油圧ポンプ１８は、例えば可変容量型の斜板式油圧ポンプによって構成され、エンジン１６により駆動されるものである。油圧ポンプ１８は、作業装置６のシリンダ６Ｃ，６Ｄとステアリングシリンダ１５を駆動するための動力源として、作動油タンク１９内の作動油を昇圧して後述のコントロールバルブ２０に向けて吐出する。
【００３９】
２０（図３参照）は複数個の油圧制御弁により構成されたコントロールバルブを示している。コントロールバルブ２０は、作業装置６のシリンダ６Ｃ，６Ｄとステアリングシリンダ１５を制御するものである。即ち、コントロールバルブ２０は、油圧ポンプ１８から供給される圧油の供給と排出を、キャブ１２内に設置された操作レバー、ステアリングホイール等の操作装置（図示せず）の操作に応じて切換える。これにより、油圧ポンプ１８からコントロールバルブ２０に供給された作動油（圧油）は、オペレータによる操作装置の操作に応じて各シリンダ６Ｃ，６Ｄ，１５に適宜分配され、これら各シリンダ６Ｃ，６Ｄ，１５を伸長、縮小させることができる。
【００４０】
２１は後フレーム８内に取付けられた蓄電装置を示している。蓄電装置２１は、例えば電気二重層のキャパシタを用いて構成され、アシスト発電モータ１７の発電時やリアモータ１３、フロントモータ１４の回生制動時の電荷を蓄電する。蓄電装置２１は、リアモータ１３およびフロントモータ１４の駆動時やアシスト発電モータ１７のアシスト時に給電する。蓄電装置２１は、モータ１３，１４，１７の駆動に伴う直流母線２６Ａ，２６Ｂの電圧の変動を吸収する。これにより、モータ１３，１４等には、一定の直流電圧が供給される。なお、蓄電装置２１としては、キャパシタ以外にも、例えばリチュウムイオンバッテリを用いることもできる。
【００４１】
次に、ホイールローダ１の電動システムの構成について説明する。
【００４２】
図３に示すように、ホイールローダ１の電動システムは、上述したリアモータ１３、フロントモータ１４、アシスト発電モータ１７、蓄電装置２１に加えて、第１ないし第３のインバータ２２〜２４、チョッパ２５等によって構成されている。この場合、第１のインバータ２２と第２のインバータ２３は、リアモータ１３およびフロントモータ１４を制御する第１の電力変換装置（第１のパワーコントロールユニット）として、例えば後部車体７の左側にまとめて搭載されている。一方、第３のインバータ２４とチョッパ２５は、アシスト発電モータ１７および蓄電装置２１を制御する第２の電力変換装置（第２のパワーコントロールユニット）として、例えば後部車体７の右側にまとめて搭載されている。
【００４３】
２２はリアモータ１３に電気的に接続された第１のインバータを示している。第１のインバータ２２は、例えばトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。ここで、インバータ２２は、制御部２２Ａを用いてスイッチング素子のオン／オフを制御することによって、例えば直流電力から三相交流電力を生成する。そして、インバータ２２は、三相交流電力をリアモータ１３に供給し、リアモータ１３を駆動する。
【００４４】
２３はフロントモータ１４に電気的に接続された第２のインバータを示している。第２のインバータ２３は、第１のインバータ２２とほぼ同様に、複数のスイッチング素子を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。インバータ２３は、制御部２３Ａを用いてスイッチング素子のオン／オフを制御することによって、例えば直流電力から三相交流電力を生成し、フロントモータ１４を駆動する。
【００４５】
この場合、前部側電気機器としてのフロントモータ１４と後部側電気機器としての第２のインバータ２３は、後述する電力線２９で接続され、該電力線２９は、前部車体２と後部車体７との間に配設される。即ち、図１に示すように、電力線２９は、前部車体２と後部車体７とが連結される部位、即ち、ホイールローダ１の屈曲部（結合部３Ｂ，８Ｂ）を跨るように配設される。
【００４６】
２４はアシスト発電モータ１７に電気的に接続された第３のインバータを示している。第３のインバータ２４は、第１のインバータ２２とほぼ同様に、複数のスイッチング素子を用いて構成され、後述する一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されている。インバータ２４のスイッチング素子は、そのオン／オフが制御部２４Ａによって制御される。そして、アシスト発電モータ１７の発電時には、インバータ２４は、アシスト発電モータ１７による発電電力を直流電力に変換して直流母線２６Ａ，２６Ｂに供給する。一方、アシスト発電モータ１７のモータ駆動時には、インバータ２４は、直流母線２６Ａ，２６Ｂの直流電力から三相交流電力を生成し、アシスト発電モータ１７に供給する。
【００４７】
２５は一端が蓄電装置２１に接続され他端が一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂに接続されたチョッパを示している。チョッパ２５とインバータ２２〜２４とは、一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂを介して互いに電気的に接続される。チョッパ２５は、例えばＩＧＢＴ等からなる複数のスイッチング素子とリアクトルとを備える。チョッパ２５は、制御部２５Ａによってスイッチング素子のオン／オフが制御される。そして、蓄電装置２１の充電時には、チョッパ２５は、降圧回路（降圧チョッパ）として機能し、例えば直流母線２６Ａ，２６Ｂの直流電圧を降圧して蓄電装置２１に供給する。一方、蓄電装置２１の放電時には、チョッパ２５は、昇圧回路（昇圧チョッパ）として機能し、蓄電装置２１から供給される直流電圧を昇圧して直流母線２６Ａ，２６Ｂに供給する。
【００４８】
インバータ２２〜２４およびチョッパ２５は、正極側（プラス側）と負極側（マイナス側）で一対の直流母線２６Ａ，２６Ｂを通じて相互に接続されている。直流母線２６Ａ，２６Ｂには、平滑用のコンデンサ（図示せず）が接続されると共に、例えば数百Ｖ程度の所定の直流電圧が印加される。
【００４９】
一方、制御部２２Ａ〜２５Ａは、通信線２７を通じてハイブリッド制御装置（ハイブリッドコントロールユニット）２８に電気的に相互に接続され、ＣＡＮ（Control Area Network）を構成する。ハイブリッド制御装置２８は、操作指令信号等のような各種の信号を用いて、制御部２２Ａ〜２５Ａに対する制御指令を生成し、モータ１３，１４，１７の駆動制御、電動システムの異常監視、エネルギーマネジメント等の制御を行う。さらに、ハイブリッド制御装置２８は、後述するように、前部車体２と後部車体７との間に配設される電力線２９の暖機の制御も行う。
【００５０】
２９は前部車体２と後部車体７との間に配設された電力線を示している。図１に示すように、電力線２９は、前部車体２と後部車体７とが連結される部位、即ち、ホイールローダ１の屈曲部（結合部３Ｂ，８Ｂ）を跨るように配設されている。本実施の形態の場合は、電力線２９は、前部側電気機器としてのフロントモータ１４と後部側電気機器としての第２のインバータ２３とを接続するものである。
【００５１】
ところで、前部車体２と後部車体７との間に配設される電力線２９は、耐環境性能が高いこと、および、繰り返し屈曲に対する耐久性能が高いことが求められる。ここで、一般的には、温度環境が低温である程、電力線２９の被膜が硬化し、繰り返しの屈曲に対する耐久性が低下する。このため、電力線２９は、低温環境での使用を考慮し、低温でも柔軟性を損なわず、かつ、耐油性等の耐環境特性に優れた被膜材料で被膜されたもの、即ち、低温特性の優れた高価な電力線２９を用いる必要がある。しかし、この場合は、電力線２９のコスト、延いては、ホイールローダ１のコスト増大を招くという問題がある。一方、低温特性の優れた電力線２９を用いない場合は、電力線２９の劣化の点検の頻度が増大することに加えて、電力線２９の頻繁な交換が必要になるという問題がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態では、電力線２９の暖機を行う暖機手段を備える構成としている。ここで、暖機は、通常の運転、即ち、電力線２９の暖機を行っていない通常運転のときよりも、電力線２９の温度を積極的に上昇させることをいう。換言すれば、暖機は、電力線２９の温度が上昇する速度を、暖機を行っていない通常運転のときよりも速くすることをいう。
【００５３】
このような暖機を行う暖機手段としては、例えば、電力線２９の外周側に、電熱線等の電力線２９を暖めるための発熱部材（ヒータ）を設けることが考えられる。この場合は、電力線２９の暖機が必要なときに、発熱部材に給電する等により発熱部材を発熱させ（発熱部材の温度を上げ）、電力線２９を暖機する（電力線２９の温度を積極的に上昇させる）ことができる。一方、暖機手段として、例えば、電力線２９の外周側に、エンジン１６の冷却水または作動油が流通する加温通路（加温管路）を設けることが考えられる。この場合は、電力線２９の暖機が必要なときに、暖められたエンジン冷却水または作動油を加温通路に流通させることにより、電力線２９を暖機する（電力線２９の温度を積極的に上昇させる）ことができる。
【００５４】
これに対し、本実施の形態では、暖機手段を、電力線２９を通じた電力供給に基づいて該電力線２９の暖機を行う構成としている。具体的には、電力線２９の暖機が必要なときに、該電力線２９を通じた電力供給を、暖機の必要がないとき（通常運転のとき）よりも大きくすることにより、電力線２９の暖機を行う構成としている。即ち、暖機を行うときは、電力線２９によって通常運転のときよりも大電力（過大な電力）を送る（送電する）ことにより、電力線２９の内部抵抗に基づく発熱を促進し、電力線２９の温度を積極的に上昇させる。
【００５５】
この場合、電力線２９の表面には、該電力線２９の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ３０を設けている。温度センサ３０は、例えば、サーミスタ、熱電対等により構成され、ハイブリッド制御装置２８に接続されている。ハイブリッド制御装置２８は、温度センサ３０により検出される電力線２９の温度に基づいて、電力線２９の暖機が必要なときに電力線２９の暖機を行う。
【００５６】
具体的には、ハイブリッド制御装置２８は、電力線２９の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、該電力線２９を通じた電力供給を、該電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線２９の暖機を行う。なお、閾値は、例えば、−５℃、０℃等、寒冷地でホイールローダ１を稼働するときでも電力線２９の柔軟性を確保することができる温度として設定することができる。この閾値は、実験、シミュレーション等により予め求めておく。
【００５７】
上述したように、電力線２９は、前部側電気機器であるフロントモータ１４と後部側電気機器である第２のインバータ２３とを接続している。そして、フロントモータ１４は、固定子に対して回転子が回転する走行用の誘導電動機として構成され、第２のインバータ２３は、電力線２９を介してフロントモータ１４に接続されている。
【００５８】
ここで、フロントモータ１４を構成する誘導電動機は、第２のインバータ２３を介して固定子に供給される電力が、ハイブリッド制御装置２８により制御される。この制御により、固定子で磁界を発生させ、かつ、この磁界の回転速度を回転子の回転速度に対してずらす（滑りを発生させる）ことにより、回転子にトルクを発生させる。図５は、誘導電動機の出力特性を示す特性線図である。図５中、横軸は滑りＳに対応し、縦軸は出力トルクＴと機械的出力Ｐに対応する。滑りＳは、回転磁界の回転速度である同期速度をＮｓ、回転子の回転速度をＮｒとすると、下記の数１式で表される。
【００５９】
【数１】
2015101287.tif 000003
【００６０】
ハイブリッド制御装置２８は、フロントモータ１４を起動（始動）するときは、回転子が停止しているため（Ｎｒ＝０であるため）、滑りＳ＝１の状態で制御し、起動後（回転開始後）は、最も効率のよい滑り、即ち、図５中のＳｔ近辺（例えば、Ｓｔ近傍からＳｐまでの間）となるように滑りＳを制御する。一方、ハイブリッド制御装置２８は、電力線２９の暖機が必要なとき、即ち、電力線２９の温度が閾値よりも低いときは、次のようにフロントモータ１４を制御することにより、電力線２９の暖機を行う。
【００６１】
即ち、フロントモータ１４が停止しているとき（ホイールローダ１が停止しているとき）は、ハイブリッド制御装置２８は、フロントモータ１４の回転磁界の速度である同期速度Ｎｓを、回転子にトルクが発生しない速度とした上で、電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きな電力を、第２のインバータ２３からフロントモータ１４に供給する。より具体的には、滑りＳが０の状態（同期速度Ｎｓと回転子の回転速度Ｎｒとが０の状態）で、第２のインバータ２３からフロントモータ１４に通常運転のときよりも大きな電力を供給する。これにより、電力線２９を介して行われる第２のインバータ２３からフロントモータ１４への電力供給が、暖機を行っていないときよりも大きくなり、電力線２９を積極的に暖めることができる。
【００６２】
要するに、フロントモータ１４が誘導電動機の場合は、通常運転で停止しているときは、滑りＳを０とし、固定子側に投入する電力（励磁電流）を、回転子に誘導電流を発生させる最小限の値に止める。これに対して、電力線２９の暖機を行うときは、滑りＳを０とすることは通常運転と同じであるが、励磁電流を通常運転のときよりも大きくすることにより、フロントモータ１４の停止状態を保ちつつ、電力線２９を介した電力供給量を意図的に増大する。これにより、電力線２９の温度上昇（内部抵抗に基づく発熱）を促進し、該電力線２９の暖機を行うことができる。
【００６３】
一方、フロントモータ１４を駆動しているとき（走行中のとき）は、ハイブリッド制御装置２８は、滑りＳ、即ち、同期速度Ｎｓと回転子の回転速度Ｎｒとの差に対する同期速度Ｎｓの比である滑りＳを、電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きくし、フロントモータ１４で駆動に必要な電力を大きくする。これにより、電力線２９を介して行われる第２のインバータ２３からフロントモータ１４への電力供給が、暖機を行っていない通常運転のときよりも大きくなり、電力線２９を積極的に暖めることができる。
【００６４】
要するに、フロントモータ１４を通常運転で駆動しているときは、誘導電動機の効率が最も良くなるように、滑りＳと供給電力を調整する。具体的には、図５に示す「通常運転モータ駆動時」の範囲（Ｓｔ近辺）でフロントモータ１４を運転する。これに対して、電力線２９の暖機を行うときは、通常運転の効率のよい滑りＳｔ（適切な滑りＳｔ）に対して滑りＳを増大し、フロントモータ１４で必要とされる電力を通常運転のときよりも大きくする。即ち、フロントモータ１４で必要トルクを発生するために必要な電力を増大し、電力線２９を介した電力供給量を増大する。これにより、電力線２９の温度上昇（内部抵抗に基づく発熱）を促進し、該電力線２９の暖機を行うことができる。
【００６５】
実施の形態によるホイールローダ１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
【００６６】
まず、オペレータは、キャブ１２に搭乗して運転席に着座する。この状態でステアリングホイールやアクセルペダル（いずれも図示せず）を操作することにより、プロペラシャフト１１を介して前車軸４、後車軸９に連結されたリアモータ１３およびフロントモータ１４を駆動する。これにより、前車軸４、後車軸９を介して前輪５、後輪１０が回転駆動し、ホイールローダ１は前進または後進する。
【００６７】
ホイールローダ１を左，右方向に操舵するときには、油圧ポンプ１８からの圧油を用いてステアリングシリンダ１５を伸長または縮小させる。これにより、前部車体２と後部車体７とが、屈曲軸線Ｘ−Ｘを中心（屈曲中心）として左，右方向に屈曲するから、ホイールローダ１を左，右方向に進行させることができる。土砂等の掘削作業を行う場合には、油圧ポンプ１８を用いてアームシリンダ６Ｃを伸縮動作させ、アーム６Ａを俯仰動させる。この状態で、ホイールローダ１を前進または後退させ、バケット６Ｂを用いた掘削作業等を行うことができる。
【００６８】
ここで、ホイールローダ１を、例えば−４０℃の寒冷地（極寒地）で使用する場合、前部車体２と後部車体７との間に配設された電力線２９は、外気温と同様にその温度が極めて低くなる。実施の形態では、電力線２９の温度が閾値よりも低いときは、電力線２９を通じた電力供給を意図的に大きくすることにより、該電力線２９の暖機を行う。具体的には、ハイブリッド制御装置２８は、図４に示す処理を実行することにより、電力線２９の暖機を行う。なお、図４の処理は、ハイブリッド制御装置２８に通電している間、即ち、ホイールローダ１を稼働している間、所定時間毎に（所定の制御周期で）繰り返し実行される。
【００６９】
アクセサリＯＮ、または、エンジン１６の始動（イグニッションＯＮ）により、図４の処理動作がスタートすると、ステップ１では、電力線２９の温度が閾値よりも低いか否かを判定する。電力線２９の温度は、温度センサ３０により検出することができる。閾値は、例えば、−５℃、０℃等、寒冷地でホイールローダ１を稼働するときでも電力線２９の柔軟性を確保することができる温度として予め設定しておく。
【００７０】
ステップ１で、「ＹＥＳ」、即ち、電力線２９の温度が閾値よりも低いと判定された場合は、ステップ２に進む。ステップ２では、電力線２９の暖機を行う。即ち、前述したように、第２のインバータ２３からフロントモータ１４への電力供給を増大させ、電力線２９の温度上昇（内部抵抗に基づく発熱）を促進する。この場合、フロントモータ１４が停止しているときは、滑りＳを０にし、フロントモータ１４の停止を保ちつつ、暖機の必要がないとき（通常運転のとき）よりも大きな電力を、第２のインバータ２３を介してフロントモータ１４に供給する。一方、フロントモータ１４を駆動しているときは、モータの効率が低くなるように滑りＳを大きくし（例えばＳｔよりも大きくし）、暖機の必要がないとき（通常運転のとき）よりも大きな電力を、第２のインバータ２３を介してフロントモータ１４に供給する。そして、リターンを介してスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
【００７１】
一方、ステップ１で、「ＮＯ」、即ち、電力線２９の温度が閾値以上と判定された場合は、ステップ３に進む。ステップ３では、通常運転を行う。即ち、前述したように、フロントモータ１４が停止しているときは、例えば滑りＳを０にし、かつ、回転子に誘導電流を発生させるために必要な最小限の電力を、第２のインバータ２３を介してフロントモータ１４に供給する。一方、フロントモータ１４を駆動しているときは、モータの効率が最もよくなる滑りＳ（例えばＳｔ近辺）でフロントモータ１４を駆動する。そして、リターンを介してスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
【００７２】
実施の形態によれば、ホイールローダ１を低温環境で使用するときに、図４のステップ２の処理により、電力線２９の暖機を行うことで、該電力線２９を暖めることができる（電力線２９の温度を上げることができる）。このため、低温特性の優れた高価な電力線（低温でも柔軟性を損なわず、かつ、耐油性等の耐環境特性に優れた被膜材料で被膜されたもの）を用いなくても、電力線２９の暖機を行うことで、低温環境でも電力線２９の柔軟性を確保することができる。
【００７３】
これにより、安価な電力線２９を用いることができ、電力線２９の低コスト化を図ることができる。さらには、安価な電力線２９を用いても、電力線２９の暖機を行うことで、該電力線２９の耐久性を向上することができ、点検頻度の低減、交換費用の低減を図ることができる。一方、低温特性の優れた電力線２９を用いた場合は、該電力線２９の耐久性をより向上することができ、電力線２９の信頼性、寿命の向上、延いてはホイールローダ１の信頼性、耐久性の向上を図ることができる。
【００７４】
実施の形態によれば、電力線２９の暖機を、電力線２９を通じた電力供給に基づいて行う構成としているので、暖機手段を安価に構成することができる。即ち、暖機手段として、例えば、電力線２９の外周側に電熱線等の電力線２９を暖めるための発熱部材を設ける構成とすることや、電力線２９の周囲に暖められたエンジン冷却水や作動油が流通する加温通路（加温管路）を設ける構成とすることが考えられる。これに対し、実施の形態では、このような発熱部材、加温通路を設ける必要がないため、暖機手段を安価に構成することができる。しかも、電力線２９として従来のものをそのまま流用することができ、この面からもコストの低減を図ることができる。
【００７５】
実施の形態によれば、電力線２９の暖機を、電力線２９を通じた電力供給を大きくすることにより行う構成としている。このため、暖機が必要なときに、第２のインバータ２３からフロントモータ１４への電力供給を大きくすることで、電力線２９の温度上昇を促進し、該電力線２９を暖めることができる。即ち、電力線２９の温度が閾値よりも低いとき（暖機が必要なとき）に、電力線２９の温度が閾値以上のとき（暖機が必要でないとき）よりも過剰な電力を電力線２９を通じて供給することにより、電力線２９の内部抵抗に基づく発熱を促進し、電力線２９を暖めることができる。
【００７６】
実施の形態によれば、フロントモータ１４が停止しているときは、該フロントモータ１４の回転磁界の速度である同期速度Ｎｓをトルクが発生しない速度（滑りＳが０となる速度）とした上で、電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きな電力を、第２のインバータ２３からフロントモータ１４に供給する構成としている。これにより、フロントモータ１４を停止したまま、該フロントモータ１４に電力線２９を通じて大きな電力（過剰な電力）を供給することができ、該電力線２９を暖めることができる。
【００７７】
一方、フロントモータ１４を駆動しているときは、電力線２９の温度が閾値以上のときよりも滑りＳを大きくし、フロントモータ１４で駆動に必要な電力を大きくする構成としている。即ち、滑りＳを大きくすることで、フロントモータ１４の効率を電力線２９の温度が閾値以上のときよりも低くし、その分、フロントモータ１４で駆動に必要とされる電力を大きくする（必要トルクを発生するために必要な電力を増大する）。これにより、フロントモータ１４を駆動した状態で、該フロントモータ１４に電力線２９の温度が閾値以上のときよりも大きな電力（過剰な電力）が該電力線２９を通じて供給され、該電力線２９を暖めることができる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態では、図４に示すステップ２の処理が本発明の構成要件である暖機手段の具体例を示している。
【００７９】
上述した実施の形態では、電力線２９の温度を温度センサ３０により直接検出する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、電力線の抵抗値、電力線により接続される電気機器の温度、外気温等、電力線の温度と対応する各種の状態量に基づいて、電力線の暖機を行う構成としてもよい。より具体的には、電力線の温度と相関関係を有する各種の状態量から電力線の温度を推定し、該推定された電力線の温度から該電力線の暖機が必要と判定される場合にその暖機を行う構成とすることができる。
【００８０】
上述した実施の形態では、電力線２９を通じた電力供給を大きくすることにより、即ち、電流と電圧との積である電力を大きくすることにより、該電力線２９の暖機を行う構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、電力線を流れる電流を大きくすることにより、電力線の暖機を行う構成としてもよい。即ち、暖機手段を、電力線の温度が予め設定した閾値よりも低いときに、電力線を流れる電流を、該電力線の温度が閾値以上のときよりも大きくすることにより、該電力線の暖機を行う構成としてもよい。
【００８１】
この構成によれば、暖機が必要なときに、後部側電気機器から前部側電気機器に流れる電流を、または、前部側電気機器から後部側電気機器に流れる電流を大きくすることで、電力線の温度上昇を促進し、該電力線を暖めることができる。この場合、電力を大きくする（例えば、電圧をそのままで電流を大きくする）ことができる他、電力をそのままで電力線の電圧を低下させることにより電流を大きくすることができる。いずれの場合も、電力線の温度が閾値よりも低いとき（暖機が必要なとき）に、電力線の温度が閾値以上のとき（暖機が必要でないとき）よりも大きな電流を電力線に流すことにより、電力線の発熱量が増大し（電力線の内部抵抗に基づく発熱が促進され）、電力線を暖めることができる。
【００８２】
上述した実施の形態では、フロントモータ１４を誘導電動機により構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、前部側電気機器（フロントモータ）を同期電動機、即ち、固定子に対して回転子が回転する走行用の同期電動機により構成してもよい。
【００８３】
この場合に、前部側電気機器となる同期電動機と後部側電気機器となるインバータとの間を接続する電力線の暖機を行うときは、次のように同期電動機を制御する。即ち、同期電動機が停止しているときは、該同期電動機の回転磁界の速度である同期速度を回転子にトルクが発生しない速度とした上で、暖機が必要でないとき（電力線の温度が閾値以上のとき）よりも大きな電力を、インバータから同期電動機に供給する。即ち、ハイブリッド制御装置は、インバータを介して、回転子が回転を始められない過剰な速度で回転磁界を発生させる周波数制御を行う（脱調させる）。これにより、同期電動機の停止を保ちつつ、電力線を介した電力供給を暖機が必要でない通常運転のときよりも増大することができ、電力線の温度上昇（内部抵抗に基づく発熱）を促進し、電力線の暖機を行うことができる。
【００８４】
一方、同期電動機を駆動しているときは、通常運転のときよりも同期電動機の効率が低くなる運転をし、該同期電動機で駆動に必要とされる電力が大きくなるようにする。即ち、同期電動機は、通常運転のときは、効率が最も良くなるように回転磁界の回転子に対する位相角を制御する（理論的には位相角を９０度とする）。これに対し、暖機を行うときは、意図的に回転磁界の位相角を最高効率点（例えば９０度）からずらした（大きく、または、小さくした）周波数制御を行うことで、必要トルクを発生するために必要な電力を増大させる。ハイブリッド制御装置は、インバータを介して、このような制御を行うことで、電力線を介した電力供給量を増大し、電力線の温度上昇（内部抵抗に基づく発熱）を促進することで、電力線の暖機を行うことができる。
【００８５】
上述した実施の形態では、前部側電気機器となるフロントモータ１４と後部側電気機器となる第２のインバータ２３との間を接続する電力線２９が、前部車体２と後部車体７との間に配設される（屈曲部を跨る）構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、アシスト発電モータと第３のインバータとの間を接続する電力線、リアモータと第１のインバータとを接続する電力線、蓄電装置とチョッパとを接続する電力線、インバータおよびチョッパを相互に接続する電力線（直流母線）を、前部車体と後部車体との間に配設する（屈曲部を跨る）構成としてもよい。
【００８６】
アシスト発電モータと第３のインバータとの間を接続する電力線の暖機、または、リアモータと第１のインバータとを接続する電力線の暖機を行う場合は、上述したフロントモータと第２のインバータとの間の電力線の暖機を行う場合と同様の暖機を行うことができる。この場合、アシスト発電モータまたはリアモータが同期電動機であるか誘導電動機であるかに応じて、その電動機に応じた制御を行うことにより、電力線を通じた電力供給を増大し、電力線の暖機を行う。また、上述したように、電力線を流れる電流を大きくすることで、電力線の暖機を行うこともできる。この場合には、電力を大きくする（例えば、電圧をそのままで電流を大きくする）ことができる他、電力をそのままで電圧を低下させることにより電流を大きくすることができる。
【００８７】
蓄電装置とチョッパとを接続する電力線の暖機を行う場合は、例えば、蓄電装置の充電と放電とを意図的に繰り返す、即ち、通常運転で行われる充電・放電よりも頻繁に充電・放電を行う。これにより、電力線を通じた電力供給が増大し、該電力線の内部抵抗に基づく発熱が促進され、電力線の温度を積極的に上昇させることができる。この場合に、電力線を流れる電流を大きくすることにより、電力線の発熱量を増大させ、電力線の温度を積極的に上昇させる構成としてもよい。
【００８８】
インバータおよびチョッパを相互に接続する電力線（直流母線）の暖機を行う場合は、該電力線を流れる電流（電力線により供給する電流）を大きくする。これにより、電力線の内部抵抗に基づく発熱量が増大し、電力線の温度を積極的に上昇させることができる。ここで、電力は電圧と電流の積であるため、例えば、同じ電力を得ながら電流を増大するには、電圧を低くすればよい。そこで、電力線の電圧を通常運転のときよりも低下させ、これにより電流を大きくすることで、電力線の内部抵抗に基づく温度上昇を促進し、電力線の暖機を行う構成とすることができる。
【００８９】
上述した実施の形態では、蓄電装置２１としてキャパシタを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らずバッテリを用いる構成としてもよい。
【００９０】
上述した実施の形態では、ホイールローダを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばアーティキュレート式ダンプトラック等、前部車体と後部車体とが屈曲可能に連結された他の作業車両にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  ホイールローダ（作業車両）
２  前部車体
５  前輪（車輪）
６  作業装置
７  後部車体
１０  後輪（車輪）
１４  フロントモータ（前部側電気機器）
２３  第２のインバータ（後部側電気機器）
２８  ハイブリッド制御装置
２９  電力線
３０  温度センサ（温度検出手段）
【図１】
2015101287.tif 000004
【図２】
2015101287.tif 000005
【図３】
2015101287.tif 000006
【図４】
2015101287.tif 000007
【図５】
2015101287.tif 000008