(57)【要約】【課題】本発明の課題は、作業車両のEMTにおいて慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することで、オペレータの違和感を抑えることにある。【解決手段】動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、電動モータと、を有する。歯車機構は、遊星歯車機構を有し、入力軸の回転を出力軸に伝達する。電動モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。動力伝達装置は、電動モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。制御部は、目標トルク決定部と、目標トルク補正部と、を有する。目標トルク決定部は、電動モータの目標トルクを決定する。目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクを補正する。【選択図】図7
2015136994.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、
遊星歯車機構を有し、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電動モータと、
を有し、
前記動力伝達装置は、前記電動モータの回転速度を変化させることによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比を変化させるように構成されており、
前記制御部は、
前記電動モータの目標トルクを決定する目標トルク決定部と、
前記電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって前記目標トルクを補正する目標トルク補正部と、
を有する、
作業車両。
【請求項２】
前記慣性モーメントは、前記電動モータのロータの慣性モーメントと、前記電動モータが接続されている前記回転要素の慣性モーメントとを含む、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記電動モータの回転速度の少なくとも一部の範囲において、前記電動モータの回転速度は、前記回転速度比の増大に応じて減少する、
請求項１又は２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記動力伝達装置は、前記動力伝達装置における駆動力の伝達経路を、第１モードと第２モードとを含む複数のモード間で選択的に切り換えるためのモード切換機構をさらに有し、
前記伝達経路が前記第１モードであるときには、前記目標トルク補正部は、第１の慣性モーメントによる補正トルクによって前記目標トルクを補正し、
前記第１の慣性モーメントは、前記第１モードの前記伝達経路に含まれる回転要素の慣性モーメントを含み、
前記伝達経路が前記第２モードであるときには、前記目標トルク補正部は、第２の慣性モーメントによる補正トルクによって前記目標トルクを補正し、
前記第２の慣性モーメントは、前記第２モードの前記伝達経路に含まれる回転要素の慣性モーメントを含む、
請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。
【請求項５】
前記目標トルク補正部は、前記電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、前記補正トルクを決定する、
請求項１から４のいずれかに記載の作業車両。
【請求項６】
前記回転速度比の減少に応じて前記電動モータの回転速度が増大するときの前記所定割合は、前記回転速度比の減少に応じて前記電動モータの回転速度が減少するときの前記所定割合以上である、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
前記動力伝達装置は、前記動力伝達装置における駆動力の伝達経路を、第１モードと第２モードとを含む複数のモード間で選択的に切り換えるためのモード切換機構をさらに有し、
前記目標トルク補正部は、前記電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、前記補正トルクを決定し、
前記所定割合は、前記モードに応じて決定される、
請求項１から６のいずれかに記載の作業車両。
【請求項８】
車速の上限を規定する速度範囲を選択するための変速操作部材をさらに備え、
前記目標トルク補正部は、前記電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、前記補正トルクを決定し、
前記所定割合は、前記変速操作部材によって選択されている前記速度範囲に応じて決定される、
請求項１から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
前記変速操作部材によって第１速が選択されているときには、前記目標トルク補正部は、前記目標トルクの補正を行わない、
請求項８に記載の作業車両。
【請求項１０】
少なくとも前進位置と後進位置とに選択的に切り換えられ、前記作業車両の前進と後進とを切り換えるための前後進操作部材をさらに備え、
前記制御部は、シャトル動作判定部をさらに有し、
前記シャトル動作判定部は、前記前後進操作部材の位置に対応する方向と前記作業車両の進行方向とが異なる場合に、前記作業車両がシャトル動作中であると判定し、
前記目標トルク補正部は、前記電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、前記補正トルクを決定し、
前記所定割合は、前記作業車両が前記シャトル動作中であるか否かに応じて決定される、
請求項１から９のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１１】
アクセル操作部材をさらに備え、
前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量に基づいて前記走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定するトランスミッション要求決定部をさらに有し、
前記目標トルク決定部は、前記作業車両の牽引力が前記要求牽引力となるように、前記電動モータへの前記目標トルクを決定する、
請求項１から１０のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１２】
前記目標トルク補正部は、前記電動モータの慣性モーメントに０より大きく１より小さい所定割合を乗じることで、前記補正トルクを決定し、
前記目標トルクに前記補正トルクを加えることで前記目標トルクを補正する、
請求項１１に記載の作業車両。
【請求項１３】
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、
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、
遊星歯車機構を有し、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電動モータと、
を有し、
前記動力伝達装置は、前記電動モータの回転速度を変化させることによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比を変化させるように構成されており、
前記電動モータの目標トルクを決定するステップと、
前記電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって前記目標トルクを補正するステップと、
を備え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、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。
【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、EMT（電気−機械式変速装置）が知られている。特許文献1に開示されているように、EMT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。
【０００３】
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は、この電動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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-329244号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のトルクコンバータ式の変速装置を備えた作業車両では、車速が増大するほど変速装置の回転要素の回転速度が増大する。回転要素の回転速度が増大するときには、回転速度の増大を妨げる方向に回転要素の慣性モーメントによるトルクが働く。従って、車速が増大するときには、回転要素の慣性モーメントによるトルクは、車速の増大を妨げる方向に働く。また、回転要素の回転速度が減少するときには、回転速度の減少を妨げる方向に回転要素の慣性モーメントによるトルクが働く。従って、車速が減少するときには、回転要素の慣性モーメントによるトルクは、車速の減少を妨げる方向に働く。
【０００６】
しかし、EMTを備えた作業車両では、必ずしも車速の増大に応じて回転要素の回転速度が増大するとは限らず、車速の増大に伴い回転要素の回転速度が減少する場合がある。従って、EMTの回転要素の慣性モーメントによるトルクは、車速が増大するほど増加するとは限らず、従来のトルクコンバータ式の変速装置とは逆の方向に働くことがある。車速が減少するときも同様に、EMTの回転要素の慣性モーメントによるトルクは、従来のトルクコンバータ式の変速装置とは逆の方向に働くことがある。この場合、車速の一定した加速感や減速感が損なわれる可能性がある。
【０００７】
また、電動モータはエンジンや他の回転要素と比べて高速で回転するため、運動エネルギーが大きく、慣性モーメントが車体の挙動に与える影響は大きい。このため、オペレータに違和感を与える要因となる。
【０００８】
本発明の課題は、作業車両のEMTにおける慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することで、オペレータの違和感を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一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、電動モータと、を有する。歯車機構は、遊星歯車機構を有し、入力軸の回転を出力軸に伝達する。電動モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。動力伝達装置は、電動モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。制御部は、目標トルク決定部と、目標トルク補正部と、を有する。目標トルク決定部は、電動モータの目標トルクを決定する。目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクを補正する。
【００１０】
本態様に係る作業車両では、目標トルク決定部によって決定された電動モータの目標トルクが、電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって補正される。このため、動力伝達装置の慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００１１】
好ましくは、慣性モーメントは、電動モータのロータの慣性モーメントと、電動モータが接続されている回転要素の慣性モーメントとを含む。この場合、電動モータのロータの慣性モーメントだけではなく、電動モータが接続されている回転要素の慣性モーメントも考慮して補正トルクが決定される。このため、動力伝達装置の慣性モーメントが車体の挙動に与える影響をさらに適切に低減することができる。
【００１２】
好ましくは、電動モータの回転速度の少なくとも一部の範囲において、電動モータの回転速度は、回転速度比の増大に応じて減少する。この場合、電動モータの回転速度の上記の範囲において、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００１３】
好ましくは、動力伝達装置は、モード切換機構をさらに有する。モード切換機構は、動力伝達装置における駆動力の伝達経路を、第１モードと第２モードとを含む複数のモード間で選択的に切り換える。伝達経路が第１モードであるときには、目標トルク補正部は、第１の慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクを補正する。第１の慣性モーメントは、第１モードの伝達経路に含まれる回転要素の慣性モーメントを含む。伝達経路が第２モードであるときには、目標トルク補正部は、第２の慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクを補正する。第２の慣性モーメントは、第２モードの伝達経路に含まれる回転要素の慣性モーメントを含む。この場合、駆動力の伝達経路の違いに応じて、適切な慣性モーメントが選択される。これにより、動力伝達装置の慣性モーメントが車体の挙動に与える影響をさらに適切に低減することができる。
【００１４】
好ましくは、目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、補正トルクを決定する。この場合、電動モータにおいて実際にトルクが発生するタイミングに遅れが生じても、制御の安定性を向上させることができる。
【００１５】
好ましくは、回転速度比の減少に応じて電動モータの回転速度が増大するときの所定割合は、回転速度比の減少に応じて電動モータの回転速度が減少するときの所定割合以上である。この場合、より効果的にオペレータの違和感を軽減することができる。
【００１６】
好ましくは、動力伝達装置は、モード切換機構をさらに有する。モード切換機構は、動力伝達装置における駆動力の伝達経路を、第１モードと第２モードとを含む複数のモード間で選択的に切り換える。目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、補正トルクを決定する。所定割合は、モードに応じて決定される。この場合、駆動力の伝達経路に応じて適切な所定割合が決定される。これにより、制御の安定性をさらに向上させることができる。
【００１７】
好ましくは、作業車両は、変速操作部材をさらに備える。変速操作部材は、車速の上限を規定する速度範囲を選択するための部材である。目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、補正トルクを決定する。所定割合は、変速操作部材によって選択されている速度範囲に応じて決定される。この場合、変速操作部材によって選択されている速度範囲に応じて適切な所定割合が決定される。これにより、制御の安定性をさらに向上させることができる。
【００１８】
好ましくは、変速操作部材によって第１速が選択されているときには、目標トルク補正部は、目標トルクの補正を行わない。第１速が選択されているときには、電動モータの回転速度が大きく変動する場合が多い。従って、第１速が選択されているときには慣性モーメントによる補正を行わないことで、制御の安定性を向上させることができる。
【００１９】
好ましくは、作業車両は、前後進操作部材をさらに備える。前後進操作部材は、少なくとも前進位置と後進位置とに選択的に切り換えられ、作業車両の前進と後進とを切り換えるための部材である。制御部は、シャトル動作判定部をさらに含む。シャトル動作判定部は、前後進操作部材の位置に対応する方向と作業車両の進行方向とが異なる場合に、作業車両がシャトル動作中であると判定する。目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントに、０より大きく１より小さい所定割合を乗じた値に基づいて、補正トルクを決定する。所定割合は、作業車両がシャトル動作中であるか否かに応じて決定される。この場合、作業車両がシャトル動作中であるか否かに応じて適切な所定割合が決定される。これにより、制御の安定性をさらに向上させることができる。
【００２０】
好ましくは、作業車両は、アクセル操作部材をさらに備える。制御部は、トランスミッション要求決定部をさらに有する。トランスミッション要求決定部は、アクセル操作部材の操作量に基づいて走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定する。目標トルク決定部は、作業車両の牽引力が要求牽引力となるように、電動モータの目標トルクを決定する。この場合、電動モータの目標トルクが電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって補正されることによって、作業車両の牽引力を精度よく制御することができる。
【００２１】
好ましくは、目標トルク補正部は、電動モータの慣性モーメントに０より大きく１より小さい所定割合を乗じることで、補正トルクを決定する。目標トルク補正部は、目標トルクに補正トルクを加えることで目標トルクを補正する。この場合、動力伝達装置の慣性モーメントによるトルクの少なくとも一部が補正トルクによって相殺される。このため、動力伝達装置での慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００２２】
本発明の他の態様に係る作業車両の制御方法は、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、を備える作業車両の制御方法である。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、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、電動モータと、を有する。歯車機構は、遊星歯車機構を有し、入力軸の回転を出力軸に伝達する。電動モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。動力伝達装置は、電動モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。本態様に係る制御方法は、第1ステップと第2ステップとを備える。第1ステップでは、電動モータの目標トルクを決定する。第2ステップでは、電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクを補正する。
【００２３】
本態様の係る作業車両の制御方法では、第1ステップにおいて決定された電動モータの目標トルクが、第2ステップにおいて電動モータの慣性モーメントによる補正トルクによって補正される。このため、動力伝達装置での慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、作業車両において、EMTでの慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することで、オペレータの違和感を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の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】動力伝達装置の回転速度比に対する第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。
【図５】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６】要求牽引力特性の一例を示すグラフである。
【図７】指令トルク決定部によって実行される指令トルクの決定処理を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
車体フレーム2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の一端は車体フレーム2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。
【００２８】
車体フレーム2には、運転室6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。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回動可能に取り付けられている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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（Power Take Off）は、これらの油圧ポンプ23，30，29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23，30，29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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
PTO22は、エンジン21からの駆動力の一部を入力軸61を介して動力伝達装置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。
【００３９】
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、車速検出部37を備えている。車速検出部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、車速検出部37は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。また、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出する。出力軸63の回転方向は、作業車両1の進行方向に対応しているため、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出することで作業車両1の進行方向を検出する進行方向検出部として機能する。車速検出部37は、出力回転速度及び回転方向を示す検出信号を制御部27に送る。
【００４０】
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、前後進操作装置54（以下、「FR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58と、を有する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を検出することで、作業機操作部材52aの操作量を検出する。
【００４３】
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の速度範囲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。変速操作部材53aの位置は、例えば1速及び2速など複数の速度範囲に対応している。本実施形態では、変速操作部材53aによって第1速から第4速までの速度範囲の選択が可能である。ただし、選択可能な速度範囲は4つに限らず、3つ以下或いは5つ以上であってもよい。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。変速操作部材53aは、キックダウンスイッチ53cを有する。キックダウンスイッチ53cが押されると、動力伝達装置24の速度範囲が、現在選択されている速度範囲よりも低い速度範囲にシフトダウンされる。キックダウンスイッチ53cが押されると、変速操作検出部53bは、検出信号を制御部27に出力する。
【００４４】
FR操作装置54は、前後進操作部材54a（以下、「FR操作部材54a」）と、前後進位置検出部54b（以下、「FR位置検出部54b」）とを有する。オペレータは、FR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。FR操作部材54a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位置検出部54bは、FR操作部材54aの位置を検出する。FR位置検出部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。
【００４５】
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。なお、ステアリング操作部材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。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。
【００４６】
ブレーキ操作装置58は、ブレーキ操作部材58aとブレーキ操作検出部58bとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材58aを操作することにより、作業車両1の減速力を操作することができる。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作部材58aの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作量を示す検出信号を制御部27に出力する。なお、ブレーキ操作量として、ブレーキオイルの圧力が用いられてもよい。
【００４７】
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を制御するための処理を行う。また、制御部は、記憶部56を有する。記憶部56は、作業車両1を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。
【００４８】
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28に送る。制御部27によるエンジン21の制御については後に詳細に説明する。
【００４９】
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。
【００５０】
また、制御部27は、各検出部からの検出信号に基づいて、動力伝達装置24を制御する。制御部27による動力伝達装置24の制御については後に詳細に説明する。
【００５１】
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。
【００５２】
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。歯車機構は、モータMG1, MG2の回転速度の変化に応じて、入力軸61に対する出力軸63の回転速度比を変化させるように構成されている。歯車機構62は、FR切換機構65と、変速機構66と、を有する。
【００５３】
FR切換機構65は、前進用クラッチCF（以下、「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有している。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、制御部27からの指令信号によって制御される。
【００５４】
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、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。詳細には、車両の前進時には、FクラッチCFが接続され、RクラッチCRが切断される。車両の後進時には、FクラッチCFが切断され、RクラッチCRが接続される。
【００５５】
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、モード切替機構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。第1遊星歯車機構68及び第2遊星歯車機構69は、伝達軸67と同軸上に配置されている。
【００５６】
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。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。
【００５７】
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。
【００５８】
モード切替機構70は、動力伝達装置24における駆動力伝達経路を、車速が低い第1モード（Loモード）と車速が高い第2モード（Hiモード）とで切り替えるための機構である。このモード切替機構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。
【００５９】
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は制御部27からの指令信号によって制御される。
【００６０】
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制御部27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。また、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指令信号が制御部27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38によって検出される。
【００６１】
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。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指令信号が制御部27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39によって検出される。
【００６２】
キャパシタ64は、モータMG1，MG2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の合計発電量が多いときに、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多いときに、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。或いは、キャパシタ64に蓄えられた電力によって、各モータMG1, MG2を駆動することもできる。なお、キャパシタに代えてバッテリーが蓄電手段として用いられてもよい。
【００６３】
制御部27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、制御部27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、制御部27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。
【００６４】
ここでは、エンジン21の回転速度を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の回転速度比に対する各モータMG1，MG2の回転速度を示したものである。動力伝達装置24の回転速度比は、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。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の回転速度比に応じて変化する。従って、図4において回転速度比の変化は、車速の変化に一致する。すなわち、図4は、各モータMG1，MG2の回転速度と車速との関係を示している。図4において、実線が第1モータMG1の回転速度、破線が第2モータMG2の回転速度を示している。なお、図4において、縦軸の各モータMG1, MG2の回転速度は、エンジン21の回転速度に対する各モータMG1, MG2の回転速度の比であってもよい。
【００６５】
回転速度比が0からV1までの領域（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。このLoモードでは、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。
【００６６】
このLoモードにおいては、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。第2モータMG2は、このLoモードにおいては、主として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は、第1モータMG1に供給され、また発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。また、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の駆動に消費される。
【００６７】
また、Loモードにおいては、第1モータMG1は、主として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。この際、第1モータMG1を駆動するための電力は第2モータMG２から、或いは、必要に応じてキャパシタ64から供給される。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。
【００６８】
Loモードでは、回転速度比が増大するほど、第1モータMG1の回転速度が増大する。また、Loモードでは、回転速度比が増大するほど、第2モータMG2の回転速度が低下する。なお、ここでいう回転速度の増減は、回転速度の絶対値の増減を意味するものとする。
【００６９】
車速がV1を超える領域（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モードでは、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が切断される。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。
【００７０】
このHiモードでは、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。このHiモードでは、第1モータMG1は主としてジェネレータとして機能するので、この第1モータMG1で発電された電力は、第2モータMG2に供給され、また発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。また、第1モータMG1で発電された電力の一部は、第2モータMG2の駆動に消費される。
【００７１】
また、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。この際、第2モータMG2を駆動するための電力は第1モータMG1から、或いは、必要に応じてキャパシタ64から供給される。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。
【００７２】
Hiモードでは、回転速度比が増大するほど、第1モータMG1の回転速度が低下する。また、Hiモードでは、回転速度比が増大するほど、第2モータMG2の回転速度が増大する。なお、ここでいう回転速度の増減は、回転速度の絶対値の増減を意味するものとする。
【００７３】
なお、以上は前進駆動時の説明であるが、後進駆動時においても同様の動作となる。また、制動時には、第1モータMG1と第2モータMG2とのジェネレータ及びモータとしての役割は上記と逆になる。
【００７４】
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の牽引力を制御する。
【００７５】
まず、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。図5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5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。
【００７６】
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−牽引力特性に対応している。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馬力Htmを決定する。
【００７７】
詳細には、図6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）を記憶している。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。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、アクセル操作量Aacに応じた所定の比率を乗じることによって、現在の要求牽引力特性を決定する。
【００７８】
また、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速度範囲に応じて定められる。図6において、L1stは、変速範囲が第1速であるときの牽引力特性を示している。L2ndは、変速範囲が第2速であるときの牽引力特性を示している。L3rdは、変速範囲が第3速であるときの牽引力特性を示している。L4thは、変速範囲が第4速であるときの牽引力特性を示している。
【００７９】
なお、作業車両1がシャトル動作中であるときには、トランスミッション要求決定部84は、シャトル動作用の牽引力特性Lout2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。シャトル動作とは、FR操作部材54aの位置に対応する方向と車両の進行方向とが異なる状態を意味する。上述した基準牽引力特性Lout1は、シャトル動作中ではない状態、すなわち、FR操作部材54aの位置に対応する方向と車両の進行方向とが一致している通常状態での牽引力特性である。図6に示すように、シャトル動作用の牽引力特性Lout2は、負の牽引力を規定する。従って、シャトル動作用の牽引力特性Lout2に基づいて要求牽引力Toutが決定されることで、作業車両1の進行方向に対して減速力を発生させることができる。
【００８０】
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馬力Hemを決定する。エネルギーマネジメント要求馬力Hemは、キャパシタ64を充電するために動力伝達装置24が必要とする馬力である。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馬力Hemを大きくする。
【００８１】
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馬力Hptoを決定する。本実施形態において、作業機要求馬力Hptoは、作業機ポンプ23に分配される馬力である。ただし、作業機要求馬力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に分配される馬力を含んでもよい。詳細には、作業機要求決定部86は、要求流量情報D2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D2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との関係をマップ或いは計算式により規定する。作業機要求決定部86は、要求流量Qdmと作業機ポンプ圧Pwpとから作業機要求馬力Hptoを決定する。
【００８２】
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。
【００８３】
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。詳細には、要求牽引力Toutに所定の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。所定の分配率は、例えば、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとの合計が、エンジン21からの出力馬力を超えないように設定される。
【００８４】
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馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hem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馬力Htmに所定の分配率を乗じた値と、エネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算してエンジン回転速度Neを乗じることにより、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馬力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。
【００８５】
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、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、図7に示すように、指令トルク決定部83は、目標トルク決定部91と、目標トルク補正部92とを有する。目標トルク決定部91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への目標トルクTm1_target, Tm2_target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。
【００８６】
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、目標トルク決定部91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への目標トルクTm1_target, Tm2_targetを決定する。詳細には、目標トルク決定部91は、以下の数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への目標トルク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。
［数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、目標トルク決定部91は、以下の数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への目標トルク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。
［数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。
【００８７】
【表１】
2015136994.tif 000003
目標トルク補正部92は、モータMG1,MG2の慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクTm1_target, Tm2_targetを補正する。指令トルク決定部83は、目標トルク補正部92によって目標トルクTm1_target, Tm2_targetを補正することで、モータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。目標トルク補正部92によって行われる補正制御については後に詳細に説明する。
【００８８】
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。
【００８９】
エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとに基づいて、エンジン要求馬力Hdmを決定する。詳細には、エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算することにより、エンジン要求馬力Hdmを決定する。
【００９０】
要求スロットル決定部89は、エンジン要求馬力Hdmと、アクセル操作量Aac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、エンジン要求馬力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。
【００９１】
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馬力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要求スロットル値と、アクセル操作量Aacに相当する第2要求スロットル値とのうち、小さい方を指令スロットル値Th_cmとして決定する。
【００９２】
次に、目標トルク補正部92によって行われる補正制御について説明する。補正制御において、目標トルク補正部92は、モータMG1,MG2の慣性モーメントによる補正トルクによって目標トルクTm1_target, Tm2_targetを補正する。詳細には、目標トルク補正部92は、以下の数3式によって目標トルクTm1_target, Tm2_targetを補正して、モータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。
［数3］
Tm1_ref = Tm1_target + Tm1_ic
Tm2_ref = Tm2_target + Tm2_ic
Tm1_icは、第1モータMG1の慣性モーメントによる補正トルクである。Tm2_icは、第2モータMG2の慣性モーメントによる補正トルクである。すなわち、目標トルク補正部92は、第1モータMG1の目標トルクTm1_targetに第1モータMG1の補正トルクTm1_icを加えることで、第1モータMG1への指令トルクTm1_refを決定する。また、目標トルク補正部92は、第2モータMG2の目標トルクTm2_targetに第2モータMG2の補正トルクTm2_icを加えることで、第2モータMG2への指令トルクTm2_refを決定する。
【００９３】
目標トルク補正部92は、以下の数4式によって補正トルクTm1_ic,Tm2_icを決定する。
［数4］
Tm1_ic = r_ic1*Im1*Am1
Tm2_ic = r_ic2*Im2*Am2
Am1は、第1モータMG1の角加速度である。第1モータMG1の角加速度Am1は、第1モータ回転速度検出部38によって検出された第1モータMG1の回転速度から算出される。Am2は、第2モータMG2の角加速度である。第2モータMG2の角加速度Am2は、第2モータ回転速度検出部39によって検出された第2モータMG2の回転速度から算出される。
【００９４】
Im1は、第1モータMG1の慣性モーメントである。Im2は、第2モータMG2の慣性モーメントである。第1モータMG1の慣性モーメントIm1は、第1モータMG1のロータの慣性モーメントと、第1モータMG1が接続されている回転要素の慣性モーメントとを含む。第2モータMG2の慣性モーメントIm2は、第2モータMG2のロータの慣性モーメントと、第2モータMG2が接続されている回転要素の慣性モーメントとを含む。上述したように、LoモードとHiモードとでは、各モータMG1,MG2に接続される回転要素が切り換えられる。従って、以下の表2に示すように、慣性モーメントIm1,Im2は、現在の駆動力の伝達経路がLoモードとHiモードとのいずれであるかに応じて決定される。
【００９５】
【表２】
2015136994.tif 000004
上記の表2において、I_MG1は、第1モータMG1のロータの慣性モーメントである。I_Gm1は、第1モータギアGm1の慣性モーメントである。I_Gc1は、第1キャリアギアGc1の慣性モーメントである。I_C1は、第1キャリアC1の慣性モーメントである。I_P1は、第1遊星ギアP1の慣性モーメントである。I_S2は、第2サンギアS2の慣性モーメントである。すなわち、Loモードでの第1モータMG1の慣性モーメントIm1において、I_Gm1+I_Gc1+I_C1+I_P1+I_S2は、Loモードにおいて第1モータMG1が接続されている回転要素の慣性モーメントである。従って、Loモードでの第1モータMG1の慣性モーメントIm1は、Loモードにおいて第1モータMG1が接続されている回転要素の慣性モーメントを含む。なお、本実施形態においては、Hiモードで第1モータMG1が接続されている回転要素は、Loモードで第1モータMG1が接続されている回転要素と同じである。従って、Hiモードでの第1モータMG1の慣性モーメントIm1は、Loモードでの第1モータMG1の慣性モーメントIm1と同じである。
【００９６】
Loモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2において、I_MG2は、第2モータMG2のロータの慣性モーメントである。I_Gm2は、第2モータギアGm2の慣性モーメントである。I_R1は、第1リングギアR1の慣性モーメントである。I_Gr1は、第1リング外周ギアGr1の慣性モーメントである。すなわち、Loモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2において、I_Gm2+I_R1+I_Gr1は、Loモードにおいて第2モータMG2が接続されている回転要素の慣性モーメントである。従って、Loモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2は、Loモードにおいて第2モータMG2が接続されている回転要素の慣性モーメントを含む。
【００９７】
また、Hiモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2において、I_C2は、第2キャリアC2の慣性モーメントである。I_P2は、第2遊星ギアP2の慣性モーメントである。すなわち、Hiモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2において、I_Gm2+I_R1+I_Gr1+I_C2+I_P2は、Hiモードにおいて第2モータMG2が接続されている回転要素の慣性モーメントである。従って、Hiモードでの第2モータMG2の慣性モーメントIm2は、Hiモードにおいて第2モータMG2が接続されている回転要素の慣性モーメントを含む。
【００９８】
ここで、第1モータMG1が接続されている回転要素とは、第1モータMG1と連動して回転する回転要素を意味する。連動する回転要素とは、それぞれの回転速度が比例関係にある回転要素のことをいう。従って、第1モータMG1と連動して回転する回転要素とは、回転要素の回転速度が第1モータMG1の回転速度と比例する回転要素のことをいう。同様に、第2モータMG2が接続されている回転要素とは、第2モータMG1と連動して回転する回転要素を意味する。
【００９９】
上記の慣性モーメントI_MG1,I_Gm1は、第1モータMG1の回転軸周りの慣性モーメントである。慣性モーメントI_Gc1,I_C1,I_P1,I_S2は、伝達軸67回りの慣性モーメントを第1モータMG1の回転軸周りの慣性モーメントに換算したものである。慣性モーメントI_MG2,I_Gm2は、第2モータMG2の回転軸周りの慣性モーメントである。慣性モーメントI_R1,I_Gr1,I_C2,I_P2は、伝達軸67回りの慣性モーメントを第2モータMG2の回転軸周りの慣性モーメントに換算したものである。
【０１００】
なお、モータMG1,MG2に減速機或いは増速機が組み合わされている場合には、慣性モーメントIm1,Im2は、減速機の減速比、或いは、増速機の増速比に応じて換算されるとよい。また、その場合、慣性モーメントIm1,Im2は、減速機或いは増速機の慣性モーメントを含んでもよい。
【０１０１】
r_ic1は、第1慣性モーメントキャンセル率である。r_ic2は、第2慣性モーメントキャンセル率である。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、それぞれ0以上1以下の値であり、0より大きく1より小さい値を含む。目標トルク補正部92は、第1モータMG1の慣性モーメントIm1に、第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1を乗じた値に基づいて、補正トルクTm1_icを決定する。目標トルク補正部92は、第2モータMG2の慣性モーメントIm2に、第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2を乗じた値に基づいて、補正トルクTm2_icを決定する。以下の表3に示すように。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、走行状態と速度範囲とHi/Loモードとに応じて決定される。
【０１０２】
【表３】
2015136994.tif 000005
図6に示すように、制御部27は、シャトル動作判定部93と速度範囲判定部94とHi/Loモード判定部95とを有する。シャトル動作判定部93は、出力軸63の回転方向とFR操作部材54aの位置とに基づいて、作業車両1がシャトル動作中であるか否かを判定する。詳細には、シャトル動作判定部93は、FR操作部材54aの位置に対応する方向と作業車両1の進行方向とが異なる場合に、作業車両1がシャトル動作中であると判定する。すなわち、FR操作部材54aの位置が前進位置(F)であり、且つ、作業車両1が後進しているときに、シャトル動作判定部93は、作業車両1がシャトル動作中であると判定する。また、FR操作部材54aの位置が後進位置（R）であり、且つ、作業車両1が前進しているときに、シャトル動作判定部93は、作業車両1がシャトル動作中であると判定する。
【０１０３】
速度範囲判定部94は、変速操作部材53aの位置に基づいて現在の速度範囲を決定する。Hi/Loモード判定部95は、クラッチ制御弁VH，VLへの指令信号に基づいて、伝達経路がHiモードとLoモードとのいずれであるのかを判定する。なお、Hi/Loモード判定部95は、HクラッチCHとLクラッチCLとの状態を検出するセンサからの検出信号に基づいて判定を行ってもよい。
【０１０４】
表3において、a1〜a8は、所定の定数である。a1~a4,a7及びa8は、0より大きく1より小さい。a5=a6=0である。b1〜b8は、所定の定数である。b1~b4,b7及びb8は、0より大きく1より小さい。b5=b6=0である。従って、走行状態が通常状態であり、且つ、速度範囲が第1速であるときには、補正トルクTm1_ic, Tm2_icによる目標トルクTm1_target, Tm2_targetの補正は行われない。なお、a5及びa6は0以外の値であってもよい。b5及びb6は0以外の値であってもよい。
【０１０５】
慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2は、モータMG1,MG2の回転速度の変動が大きいほど小さな値に設定されることが好ましい。従って、例えば、他の条件が同じであれば、Loモードでの慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2は、Hiモードでの慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2以下であることが好ましい。
【０１０６】
言い換えれば、回転速度比の減少に応じて第1モータMG1の回転速度が増大するときの慣性モーメントキャンセル率r_ic1は、回転速度比の減少に応じて第1モータMG1の回転速度が減少するときの慣性モーメントキャンセル率r_ic1以上であることが好ましい。回転速度比の減少に応じて第2モータMG2の回転速度が増大するときの慣性モーメントキャンセル率r_ic2は、回転速度比の減少に応じて第2モータMG2の回転速度が減少するときの慣性モーメントキャンセル率r_ic2以上であることが好ましい。従って、a1≦a2、a3≦a4、a5≦a6、a7≦a8であることが好ましい。また、b1≧b2、b3≧b4、b5≧b6、b7≧b8であることが好ましい。
【０１０７】
他の条件が同じであれば、速度範囲が第1速であるときの慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2は、速度範囲が第2速から第4速であるときの慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2以下であることが好ましい。他の条件が同じであれば、シャトル動作中の慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2は、通常状態での慣性モーメントキャンセル率r_ic1, r_ic2以下であることが好ましい。
【０１０８】
本実施形態にかかる作業車両1は次の特徴を有する。
【０１０９】
目標トルク決定部91によって決定されたモータMG1,MG2の目標トルクTm1_target, Tm2_targetが、モータMG1,MG2の慣性モーメントIm1, Im2による補正トルクTm1_ic, Tm2_icによって補正される。このため、動力伝達装置24における慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【０１１０】
慣性モーメントIm1,Im2は、モータMG1,MG2のロータの慣性モーメントI_MG1,I_MG2と、モータMG1,MG2が接続されている回転要素の慣性モーメントとを含む。従って、モータMG1,MG2の内部構造の慣性モーメントIm1,Im2だけではなく、モータMG1,MG2が接続されている回転要素の慣性モーメントも考慮して補正トルクTm1_ic, Tm2_icが決定される。このため、動力伝達装置24での慣性モーメントが車体の挙動に与える影響をさらに適切に低減することができる。
【０１１１】
駆動力の伝達経路がHiモードとなるモータMG1,MG2の回転速度の範囲において、第1モータMG1の回転速度は、回転速度比の増大に応じて減少する。また、駆動力の伝達経路がLoモードとなるモータMG1,MG2の回転速度の範囲において、第2モータMG2の回転速度は、回転速度比の増大に応じて減少する。このように、各モータMG1,MG2の回転速度の変化の方向が回転速度比の変化の方向と異なる場合であっても、各モータMG1,MG2の慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することで、オペレータの違和感を抑えることができる。
【０１１２】
目標トルク補正部92は、第1モータMG1の慣性モーメントIm1に、第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1を乗じた値に基づいて、補正トルクTm1_icを決定する。また、目標トルク補正部92は、第2モータMG2の慣性モーメントIm2に、第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2を乗じた値に基づいて、補正トルクTm2_icを決定する。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、0より大きく１より小さい値を含む。このため、モータMG1,MG2において実際にトルクが発生するタイミングに遅れが生じても、制御の安定性を向上させることができる。
【０１１３】
第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、Hi/Loのモードと変速範囲と走行状態とに応じて決定される。このため、Hi/Loのモードと変速範囲と走行状態とに応じて、適切な第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とを決定することができる。これにより、制御の安定性を向上させることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。動力伝達装置24が備える遊星歯車機構の数は１つのみであってもよい。或いは、動力伝達装置24は、3つ以上の遊星歯車機構を備えてもよい。
【０１１７】
動力伝達装置24が備えるモータの数は１つのみであってもよい。或いは、動力伝達装置24は3つ以上のモータを備えてもよい。例えば、動力伝達装置24は、第1モータMG1と第2モータMG2とに選択的に接続されることで第1モータMG1と第2モータMG2とのいずれかを補助する第3モータを備えてもよい。この場合、第3モータの慣性モーメントによる補正トルクによって第3モータの目標トルクを補正してもよい。
【０１１８】
目標トルクTm1_target, Tm2_targetの決定方法は上記の実施形態の方法に限られない。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。
【０１１９】
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、表或いはマップなどの形式であってもよい。
【０１２０】
LoモードとHiモードとに応じて慣性モーメントIm1,Im2が変更されるのではなく、慣性モーメントIm1,Im2はHi/Loのモードに関らず一定であってもよい。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、走行状態に応じて決定されるのではなく、走行状態に関らず一定であってもよい。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、速度範囲に応じて決定されるのではなく、速度範囲に関らず一定であってもよい。第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とは、Hi/Loのモードに応じて決定されるのではなく、Hi/Loのモードに関らず一定であってもよい。或いは、第1慣性モーメントキャンセル率r_ic1と第2慣性モーメントキャンセル率r_ic2とが用いられなくてもよい。
【０１２１】
上記の実施形態では、電動モータのロータの慣性モーメントだけではなく、電動モータが接続されている回転要素の慣性モーメントもキャンセルされるように、電動モータの目標トルクが補正されている。しかし、キャンセルの対象となる慣性モーメントは、電動モータのロータだけであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれば、作業車両において、EMTでの慣性モーメントが車体の挙動に与える影響を低減することで、オペレータの違和感を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
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
61   入力軸
63   出力軸
62   歯車機構
MG1 第1モータ
MG2 第2モータ
51a  アクセル操作部材
54a  FR操作部材
53a   変速操作部材
70   モード切替機構 
91   目標トルク決定部
92   目標トルク補正部
93   シャトル動作判定部
【図１】
2015136994.tif 000006
【図２】
2015136994.tif 000007
【図３】
2015136994.tif 000008
【図４】
2015136994.tif 000009
【図５】
2015136994.tif 000010
【図６】
2015136994.tif 000011
【図７】
2015136994.tif 000012