(57)【要約】【課題】エンジンに取り付けた発電機によるエネルギー変換ロスを発生させず、エンジンへの発電機の取り付けによるコストや重量の増加を生じさせず、エンジンに発電機を取り付けた場合に比べて構成を簡素にする。【解決手段】車両減速時は、モータジェネレータ４１の発電機動作により、車軸装置１１の動力が電力に変換されるとともに、この電力がバッテリ４５（蓄電装置）に充電されるように、コントローラ５１が制御する。車両加速時または定速走行時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上の場合は、バッテリ４５からの供給電力のみによりモータジェネレータ４１が電動機動作を行うように、コントローラ５１が制御する。【選択図】図１
2012011936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続された油圧式動力伝達装置と、
前記油圧式動力伝達装置と電気式動力装置とで動作される車軸装置と、
前記電気式動力装置を制御するコントローラと、を備え、
前記油圧式動力伝達装置は、
前記車軸装置を駆動させる油圧モータと、
前記油圧モータに接続されるとともに、前記エンジンにより駆動されることで当該油圧モータを回転駆動させる油圧ポンプと、を備え、
前記電気式動力装置は、
前記車軸装置を動作させるとともに発電機動作および電動機動作が可能なモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに接続される蓄電装置と、を備え、
前記コントローラは、前記モータジェネレータと前記蓄電装置との間の電力供給および充電を制御する装置であって、
車両減速時は、前記モータジェネレータの発電機動作により、前記車軸装置の動力が電力に変換されるとともに当該電力が前記蓄電装置に充電されるように制御し、
車両加速時または定速走行時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が放電用設定値未満の場合は、前記モータジェネレータの発電機動作および電動機動作を停止させるように制御し、
車両加速時または定速走行時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が放電用設定値以上の場合は、当該蓄電装置からの供給電力のみにより前記モータジェネレータが電動機動作を行うように制御する、作業車両の走行装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記モータジェネレータの電動機動作による前記車軸装置への出力動力を増加させた場合、前記油圧式動力伝達装置の当該車軸装置への伝達動力が当該増加に応じて減少するように制御し、当該制御は、前記油圧ポンプの容量を減少させることで、または、前記エンジンの回転数を減少させることで行われる、請求項１に記載の作業車両の走行装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記車両減速時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が充電用設定値以上の場合、前記モータジェネレータの発電機動作により生じた電力を当該蓄電装置へ充電させることに替えて当該充電を停止させるように制御し、当該制御は、当該モータジェネレータの前記発電機動作を停止させることで、または、当該発電機動作で生じた電力を抵抗により消費させることで行われる、請求項１または２に記載の作業車両の走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気および油圧により動作する作業車両の走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ホイールローダ、ホイールショベル、ホイールクレーンなどの作業車両がある。これらの作業用車両には油圧式走行装置が広く用いられる。油圧式走行装置では、エンジンの動力により油圧ポンプを駆動させ、油圧ポンプより吐出された圧油により油圧モータを駆動させ、油圧モータの動力を車軸装置に伝達して車軸装置を駆動させる。
【０００３】
油圧により動力伝達を行う技術には、エネルギー効率が低く燃費が悪いという問題がある。具体的には、油圧ポンプや油圧モータのエネルギー効率が低く、配管の圧損等の損失もあるので、エンジンから車軸装置への動力伝達効率が低い。また、車両減速時の運動エネルギーはブレーキにより消費されるのみで回生されない。
【０００４】
特許文献１には、電気および油圧により動作する作業車両の走行装置が記載されている。この走行装置では、油圧式動力伝達装置と電動モータとにエンジンの動力を分配する。また、車速の増加に伴い、油圧式動力伝達装置に分配するエンジン出力の割合を小さくするとともに、電動モータに分配するエンジン出力の割合を大きくする。これにより、特に高速時における燃費の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３７５２４号公報（図２等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の走行装置では、エンジンの動力が電動モータに分配される。すなわち、エンジンに発電機を取り付け、エンジンの駆動により発生した電力を用いて電動モータが駆動される。
【０００７】
このようにエンジンに発電機を取り付けると、走行装置の構成が複雑になり、コストや重量が増大する。
【０００８】
また、エンジンに取り付けられた発電機によりエネルギー変換ロスが生じる。すなわち、エンジンの動力（回転力）を発電機により電力に一旦変換し、この電力を再び電動モータにより動力（回転力）に変換する。これらの動力と電力とのエネルギー変換の際にエネルギー変換ロスが発生する。このようにエンジンの動力の一部がエネルギー変換ロスにより失われるため燃費が悪化する。
【０００９】
本発明の目的は、エンジンに取り付けた発電機によるエネルギー変換ロスが発生せず、エンジンへの発電機の取り付けによるコストや重量の増加が生じず、エンジンに発電機を取り付けた場合に比べて構成が簡素な走行装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
第１の発明に係る作業車両の走行装置は、エンジンに接続された油圧式動力伝達装置と、前記油圧式動力伝達装置と電気式動力装置とで動作される車軸装置と、前記電気式動力装置を制御するコントローラと、を備える。前記油圧式動力伝達装置は、前記車軸装置を駆動させる油圧モータと、前記油圧モータに接続されるとともに、前記エンジンにより駆動されることで当該油圧モータを回転駆動させる油圧ポンプと、を備える。前記電気式動力装置は、前記車軸装置を動作させるとともに発電機動作および電動機動作が可能なモータジェネレータと、前記モータジェネレータに接続される蓄電装置と、を備える。前記コントローラは、前記モータジェネレータと前記蓄電装置との間の電力供給および充電を制御する装置である。前記コントローラは、車両減速時は、前記モータジェネレータの発電機動作により、前記車軸装置の動力が電力に変換されるとともに当該電力が前記蓄電装置に充電されるように制御する。前記コントローラは、車両加速時または定速走行時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が放電用設定値未満の場合は、前記モータジェネレータの発電機動作および電動機動作を停止させるように制御する。前記コントローラは、車両加速時または定速走行時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が放電用設定値以上の場合は、当該蓄電装置からの供給電力のみにより前記モータジェネレータが電動機動作を行うように制御する。
【００１１】
この作業車両の走行装置では、車両減速時は、モータジェネレータの発電機動作により、車軸装置の動力が電力に変換されるとともに、この電力が蓄電装置に充電されるように、コントローラが制御する。すなわち、（ａ）車両減速時に回生された電力が蓄電装置に充電される。
また、この作業車両の走行装置では、車両加速時または定速走行時、かつ、蓄電装置の蓄電量が放電用設定値以上の場合は、（ｂ）蓄電装置からの供給電力のみによりモータジェネレータが電動機動作を行うように、コントローラが制御する。
上記（ａ）及び（ｂ）より、車両減速時に回生された電力によりモータジェネレータは電動機動作できる。よって、エンジンに発電機を取り付け、この発電機から供給される電力を用いてモータジェネレータを電動機動作させる必要がない。エンジンに発電機を取り付けない場合は、この発電機によるエネルギー変換ロスが発生せず、その結果、エネルギー変換ロスによる燃費低下を抑制できる。また、エンジンに発電機を取り付けない場合は、エンジンへの発電機の取り付けによるコストや重量の増加が生じず、エンジンに発電機を取り付けた場合に比べて走行装置の構成が簡素である。
【００１２】
第２の発明に係る作業車両の走行装置では、前記モータジェネレータの電動機動作による前記車軸装置への出力動力を増加させた場合、前記油圧式動力伝達装置の当該車軸装置への伝達動力が当該増加に応じて減少するように前記コントローラは制御する。前記制御は、前記油圧ポンプの容量を減少させることで、または、前記エンジンの回転数を減少させることで行われる。
【００１３】
この作業車両の走行装置では、モータジェネレータの出力動力の増加に応じて、油圧式動力伝達装置の伝達動力を減少するようにコントローラが制御する。上述したように、油圧式動力伝達装置はエネルギー効率が低いところ、この油圧式動力伝達装置の伝達動力を減少させるので、エネルギー効率の低下を抑制でき、燃費を向上できる。
また、油圧ポンプの容量を減少させることで、または、エンジンの回転数を減少させることで、油圧式動力伝達装置の伝達動力の減少を具体的に実現できる。
【００１４】
第３の発明に係る作業車両の走行装置では、前記車両減速時、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が充電用設定値以上の場合、前記モータジェネレータの発電機動作により生じた電力を当該蓄電装置へ充電させることに替えて当該充電を停止させるように前記コントローラは制御する。前記制御は、当該モータジェネレータの前記発電機動作を停止させることで、または、当該発電機動作で生じた電力を抵抗により消費させることで行われる。
【００１５】
この作業車両の走行装置では、上記のように充電を停止させるので、蓄電装置の過充電を防止できる。
また、モータジェネレータの発電機動作を停止させることで、または、発電機動作で生じた電力を抵抗により消費させることで、蓄電装置への充電の停止を具体的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】走行装置の全体図である。
【図２】図１に示すコントローラによる制御のフローチャートである。
【図３】図２に示すステップＳ１４における油圧ポンプ容量の減少量Δｑｐ等を示すグラフである。
【図４】図１に示す走行装置の動作の具体例を示すタイムチャートである。
【図５】変形例２の図１相当図である。
【図６】変形例３の図１相当図である。
【図７】変形例４の図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る作業車両の走行装置の実施形態について図面を参照して説明する。走行装置の構成、走行装置の制御、及び走行装置の動作の具体例の順で説明する。
【００１８】
（走行装置の構成）
走行装置１は、図１に示すように、作業車両（図示なし）を走行させるための装置であり、電気と油圧とのハイブリッド式走行装置である。作業車両は、具体的にはホイールローダ、ホイールショベル、ホイールクレーン等である（クローラ走行式の作業車両でも良い）。走行装置１は主に、エンジン２１に接続された油圧式動力伝達装置３０と、電気式動力装置４０と、油圧式動力伝達装置３０と電気式動力装置４０とで動作される車軸装置１１と、電気式動力装置４０等を制御するコントローラ５１とを備える。
【００１９】
（車軸装置およびその周辺）
車軸装置１１は、油圧式動力伝達装置３０と電気式動力装置４０とで動作される装置であり、具体的にはホイールを回動させるための装置である。１つの車軸装置１１は、油圧式動力伝達装置３０および電気式動力装置４０に動力伝達装置１３を介して連結される。なお、車軸装置１１の数は２以上でも良い（後述）。また、車軸装置１１はブレーキ装置１２を備える。
【００２０】
ブレーキ装置１２は、作業車両を減速させるための装置であり、ブレーキペダル５３を踏むと動作する。
【００２１】
動力伝達装置１３は、油圧式動力伝達装置３０の油圧モータ３１と、電気式動力装置４０のモータジェネレータ４１と、車軸装置１１とに接続されるとともに、これらの間で動力を伝達する装置である。
【００２２】
（油圧式動力伝達装置およびエンジン）
エンジン２１は、油圧ポンプ３２を駆動させる装置である。エンジン２１の動力は、油圧式動力伝達装置３０には伝達されるが、電気式動力装置４０の動作には直接は用いられない。すなわち、エンジン２１には、モータジェネレータ４１の電動機動作やバッテリ４５（蓄電装置）の充電に用いるための発電機は取り付けられない。なお、電気式動力装置４０がエンジン２１の動力を間接的に用いる場合はある。具体的には、後述するように、車両減速時に回生した電力を電気式動力装置４０が用いる場合はある。また、エンジン２１は、作業車両の走行以外の動作の動力源として用いても良い。例えば、作業車両の上部旋回体（図示なし）の旋回や、ブーム（図示なし）の起伏等の動力源として用いても良い。また、エンジン２１にはエンジンガバナ２２が取り付けられる。
【００２３】
エンジンガバナ２２は、エンジン２１の回転数を制御する装置であり、コントローラ５１に接続されるとともに制御される。
【００２４】
油圧式動力伝達装置３０は、エンジン２１に接続されるとともに、エンジン２１の動力を車軸装置１１に伝達する装置である。油圧式動力伝達装置３０は、油圧ポンプ３２と油圧モータ３１とを閉回路接続する、いわゆるＨＳＴ（Hydro Static Transmission、静油圧式無段変速機）と呼ばれる構成である（いわゆるオープン回路型でも良い（後述する変形例２））。油圧式動力伝達装置３０は、車軸装置１１に接続された油圧モータ３１と、エンジン２１に接続された油圧ポンプ３２と、油圧モータ３１と油圧ポンプ３２とを閉回路を構成するようにつなぐ連通配管３３とを備える。
【００２５】
油圧モータ３１は、２ポートを備えたモータであり、油圧ポンプ３２の吐出圧油により回転駆動され、車軸装置１１を駆動させる装置である。さらに詳しくは、油圧モータ３１は、動力伝達装置１３に接続されるとともに、動力伝達装置１３を介して車軸装置１１を駆動させる。
【００２６】
油圧ポンプ３２は、油圧モータ３１に接続されるとともに、エンジン２１により駆動されることで油圧モータ３１を回転駆動させる。油圧ポンプ３２は、２ポートを備えた可変容量型ポンプであり、傾転角制御装置３２ｃが取り付けられる。
【００２７】
傾転角制御装置３２ｃは、油圧ポンプ３２の傾転角を制御することで油圧ポンプ３２の吐出方向や容量を制御する装置（具体的にはシリンダ等）であり、コントローラ５１に接続されるとともに制御される。
【００２８】
連通配管３３は、油圧モータ３１と油圧ポンプ３２とを連通する配管であり、閉回路を構成するようにこれらをつなぐ。連通配管３３には、油圧ポンプ３２の２つのポートのうち一方のポートと、油圧モータ３１の２つのポートのうち一方のポートとを接続する連通配管３３ａと、油圧ポンプ３２および油圧モータ３１のそれぞれ他方のポートを接続する連通配管３３ｂとを備える。
【００２９】
連通配管３３ａおよび連通配管３３ｂには、圧力センサ３４ａおよび圧力センサ３４ｂが設けられる。圧力センサ３４ａは、連通配管３３ａの圧力Ｐ１を検出し、圧力センサ３４ｂは連通配管３３ｂの圧力Ｐ２を検出する。圧力センサ３４ａ及び３４ｂはそれぞれコントローラ５１に接続される。
【００３０】
なお、連通配管３３内に（ＨＳＴ閉回路内に）作動油を供給するチャージングポンプ３６がエンジン２１に取り付けられる。また、連通配管３３内の圧力が上がりすぎないようにするリリーフ弁３８と、連通配管３３へのチャージ圧を補償する低圧リリーフ弁３９が連通配管３３に接続される。
【００３１】
（電気式動力装置）
電気式動力装置４０は、電気（電力）により車軸装置１１を動作させる装置である。電気式動力装置４０は、車軸装置１１に接続されたモータジェネレータ４１と、モータジェネレータ４１に接続された電力変換装置４２と、電力変換装置４２に接続されたバッテリ４５とを備える。
【００３２】
モータジェネレータ４１は、車軸装置１１を動作（駆動および制動）させるとともに発電機動作および電動機動作が可能な回転電機である。モータジェネレータ４１は、電力変換装置４２を介してバッテリ４５に接続されるとともに、動力伝達装置１３を介して車軸装置１１に接続される。発電機動作では、モータジェネレータ４１は車軸装置１１の動力を電力に変換して、この電力がバッテリ４５に充電される。電動機動作では、モータジェネレータ４１はバッテリ４５からの供給電力により車軸装置１１を駆動させる。
【００３３】
電力変換装置４２は、モータジェネレータ４１とバッテリ４５との間に接続されるとともに、これらの間で直流と交流とを変換する回路を備えた装置である。電力変換装置４２は具体的にはインバータ４３およびコンバータ４４である。電力変換装置４２は、コントローラ５１に接続されるとともに制御（後述）される。
【００３４】
バッテリ４５（蓄電装置）は電力を蓄える装置であり、電力変換装置４２を介してモータジェネレータ４１に接続される。なお、バッテリ４５をキャパシタ（図示なし）に変更しても良く、また、バッテリ４５とキャパシタとを併用しても良い。
【００３５】
コントローラ５１は、主に電気式動力装置４０を制御する装置である。コントローラ５１は、電力変換装置４２に接続されるとともに、モータジェネレータ４１とバッテリ４５との間の電力供給および充電を制御する。
【００３６】
また、コントローラ５１は次のように接続され、機能（制御）する。アクセルペダル５２に接続され、アクセル量が入力される。ブレーキペダル５３に接続され、ブレーキ量が入力される。エンジンガバナ２２に接続され、アクセルペダル５２によるアクセル量に応じてエンジンガバナ２２を制御してエンジン２１の回転数を制御する。傾転角制御装置３２ｃに接続され、傾転角制御装置３２ｃを制御することで油圧ポンプ３２の吐出方向や容量を制御する。前後進切り替えスイッチ５４に接続され、前後進切り替えスイッチ５４からの入力信号に応じて傾転角制御装置３２ｃを介して油圧ポンプ３２の吐出方向を切り換える。なお、モータジェネレータ４１に接続され（図示なし）、モータジェネレータ４１の動作および停止を切り替えても良い。また、動力伝達装置１３に接続され（図示なし）、モータジェネレータ４１の発電機トルク等を制御しても良い。
【００３７】
（コントローラによる制御）
コントローラ５１による制御は、（１）車両減速時と、（２）車両加速時または定速走行時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１未満の場合と、（３）車両加速時または定速走行時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上の場合とで異なる。以下、図１及び図２（上述した各構成要素については図１、各ステップについては図２）を参照して順に説明する。
【００３８】
（車両減速時）
作業車両の車両減速時（ステップＳ１及びＳ２参照）の制御の概略は以下の通りである。車両減速時は通常（ステップＳ３でＹｅｓの場合）、モータジェネレータ４１の発電機動作により、車軸装置１１の動力が電力に変換されるとともに、この電力がバッテリ４５に充電される（ステップＳ５〜Ｓ８参照）。また、車両減速時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２以上の場合（ステップＳ３でＮｏの場合）は、モータジェネレータ４１の発電機動作により生じた電力をバッテリ４５へ充電させない（充電を停止させる）（ステップＳ９参照）。以下、各ステップを説明する。
【００３９】
ステップＳ１及びステップＳ２では、車両減速状態か否かが判断される。
アクセルペダル５２のアクセル量が設定値以下（ステップＳ１でＮｏの場合）、かつ、アクセルオフの場合（ステップＳ２でＹｅｓの場合）、コントローラ５１は車両減速状態と判断し、ステップＳ３へすすむ。
アクセルペダル５２のアクセル量が設定値以下（ステップＳ１でＮｏの場合）、かつ、アクセルオンの場合（ステップＳ２でＮｏの場合）の場合、モータジェネレータ４１の動作を停止する（ステップＳ９）。
なお、アクセルペダル５２のアクセル量が設定値より大きい場合（ステップＳ１でＹｅｓの場合）は後述する。
【００４０】
ステップＳ３では、バッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２未満か否かが判断される。
バッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２以上の場合（Ｎｏの場合）、モータジェネレータ４１の動作（発電機動作）を停止させる（ステップＳ９）。これにより、バッテリ４５への充電が停止され、バッテリ４５の過充電を防げる。なお、モータジェネレータ４１を発電機動作させて生じた電力を抵抗（図示なし。例えば電力変換装置４２に設ける）により消費させてバッテリ４５への充電を停止しても良い。
バッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２未満の場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ４へすすむ。
【００４１】
ステップＳ４では、ブレーキオン（例えばブレーキペダル５３のブレーキ量が所定値以上など）かオフ（同所定値未満など）かが判断される。
ブレーキオフの場合（Ｎｏの場合）、モータジェネレータ４１の発電機目標トルク設定値を（ブレーキオンの場合に比べ）低く設定し（ステップＳ５）、モータジェネレータ４１を発電機動作させる（ステップＳ６）。
ブレーキオンの場合（Ｙｅｓの場合）、モータジェネレータ４１の発電機目標トルク設定値を（ブレーキオフの場合に比べ）高く設定（ステップＳ７）し、モータジェネレータ４１を発電機動作させる（ステップＳ８）。このとき、ブレーキペダル５３を強く（大きく）踏み込むほど、モータジェネレータ４１の発電機目標トルク設定値を大きく設定しても良い。この設定により、ブレーキを強くするほど電力をより多く回生できるので、燃費をより向上できる。
【００４２】
（車両加速時または定速走行時）
作業車両の車両加速時または定速走行時の制御の概略は以下の通りである。車両加速時または定速走行時（ステップＳ１でＹｅｓの場合）、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１未満の場合（ステップＳ１０でＮｏの場合）は、モータジェネレータ４１の発電機動作および電動機動作を停止させる（ステップＳ９）。
車両加速時または定速走行時（ステップＳ１でＹｅｓの場合）、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上の場合（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）は、バッテリ４５からの供給電力のみによりモータジェネレータ４１が電動機動作を行う（ステップＳ１１及びＳ１２）。以下、各ステップを説明する。
【００４３】
ステップＳ１では、上述したように、アクセルペダル５２のアクセル量が設定値より大きいか否かが判断され、設定値より大きい場合（Ｙｅｓの場合）はコントローラ５１は「車両加速時または定速走行時」と判断する。そしてステップＳ１０へすすむ。
【００４４】
ステップＳ１０では、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上か否かが判断される。
バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１未満の場合（Ｎｏの場合）、モータジェネレータ４１の発電機動作および電動機動作を停止させる（ステップＳ９）。
バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上の場合（Ｙｅｓの場合）、モータジェネレータ４１の電動機目標トルクを設定し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２へすすむ。
【００４５】
ステップＳ１２では、バッテリ４５からの供給電力のみによりモータジェネレータ４１が電動機動作を行う（エンジン２１に発電機を取り付けないので、エンジン２１に取り付けた発電機からの供給電力は用いない）。
このとき、バッテリ４５の蓄電量に応じて電動機目標トルクを設定しても良い。例えば、蓄電量が低い場合に比べ、蓄電量が高い場合の電動機目標トルクを高くしても良い。
また、アクセルペダル５２のアクセル量に応じて電動機目標トルクを設定しても良い。例えば、アクセル量が小さい場合に比べ、アクセル量が大きい場合の電動機目標トルクを高く設定しても良い。
次にステップＳ１３およびＳ１４へすすむ。
【００４６】
ステップＳ１３およびＳ１４では、モータジェネレータ４１の電動機動作による車軸装置１１への出力動力を増加（増加Ａとする）させた場合、油圧式動力伝達装置３０の車軸装置１１への伝達動力を増加Ａに応じて減少させる。すなわち、モータジェネレータ４１を電動機動作させると、そのままでは車軸装置１１の駆動力が増加するため、この駆動力の増加に見合った分（ステップＳ１３）、油圧式動力伝達装置３０の伝達動力を減少させる（ステップＳ１４）。なお、上記とは逆に、モータジェネレータ４１の出力動力を減少（減少Ｂとする）させた場合は、油圧式動力伝達装置３０の伝達動力を減少Ｂに応じて増加させる。
【００４７】
ステップＳ１４では、油圧式動力伝達装置３０の伝達動力を減少させる。具体的には、エンジンガバナ２２を制御してエンジン２１の回転数を減少させる。または、傾転角制御装置３２ｃを制御して油圧ポンプ３２の容量を減少させる。
【００４８】
（油圧ポンプの容量減少）
次に、油圧ポンプ３２の容量を減少させる制御についてさらに説明する。モータジェネレータ４１を電動機動作させた場合の電動機動力をΔＷｅｍとする。このΔＷｅｍに見合った分、油圧ポンプ３２の容量をΔｑｐ減じることでポンプ吸収馬力を（電動機動作させる前の状態から）ΔＷｐ減少させる。言い換えれば、ΔＷｅｍ＝ΔＷｐとなるように油圧ポンプ３２の容量をΔｑｐ減らす。以下、油圧ポンプ３２の容量の減少量Δｑｐの説明をした後、油圧ポンプ３２の容量ｑｐ（電動機動作させない場合の油圧ポンプの容量）等の説明をする。
【００４９】
油圧ポンプ３２の容量の減少量Δｑｐについて説明する。油圧ポンプの吸収馬力Ｗｐは次式のように表される。
Ｗｐ＝ｑｐ×ωｐ×Ｐｐ
ここで、ｑｐは油圧ポンプ３２の容量である。Ｐｐは油圧ポンプ３２の差圧（２つのポートの差圧）であり、コントローラ５１に接続された２つの圧力センサ３４ａ及び３４ｂで検出する。ωｐは油圧ポンプ３２の回転数であり、エンジン２１の回転数を検出することで求まる。具体的には、油圧ポンプ３２をエンジン２１に直結した場合はエンジン２１の回転数とωｐとは同一である。油圧ポンプ３２を減速機を介してエンジン２１に結合した場合はエンジン２１の回転数に減速比を乗じればωｐが求まる。
そして、モータジェネレータ４１の電動機動力ΔＷｅｍに見合った分、油圧ポンプ吸収馬力をΔＷｐ減少させるので（すなわちΔＷｐ＝ΔＷｅｍなので）、油圧ポンプ３２の容量の減少量Δｑｐは次式で表される。
Δｑｐ＝ΔＷｅｍ／（ωｐ×Ｐｐ）
【００５０】
次に、油圧ポンプ３２の容量ｑｐ（モータジェネレータ４１を電動機動作させない場合の容量）等について説明する。図３に示すグラフは、油圧ポンプ３２の容量ｑｐの目標値（目標ポンプ容量ｑｐ）と、油圧ポンプ３２の差圧Ｐｐとの関係を表す。また、モータジェネレータ４１を電動機動作させない場合の目標ポンプ容量を実線で、モータジェネレータ４１を電動機動作させた場合の目標ポンプ容量を一点鎖線で示す。
【００５１】
モータジェネレータ４１を電動機動作させない場合は、圧力センサ３４ａ及び３４ｂで検出した油圧ポンプ３２の差圧Ｐｐに基づき、図３で実線で示した目標ポンプ容量ｑｐとなるように油圧ポンプ３２の容量を制御する。さらに詳しくは、目標ポンプ容量ｑｐは次の値である。
（１）差圧ＰｐがＰｐ０以下の場合の目標ポンプ容量ｑｐは、油圧ポンプ３２の最大容量ｑｐｍａｘである（油圧ポンプ３２の構造により物理的に制限される）。
（２）差圧ＰｐがＰｐ０〜Ｐｐｍａｘでの目標ポンプ容量ｑｐは、次式で表される関係となり、差圧Ｐｐが増加するにしたがって目標ポンプ容量ｑｐは減少する。
ｑｐ＝Ｗｐ１／（ωｐ１×Ｐｐ）
ここで、上述したように油圧ポンプ３２の回転数ωｐ１はエンジン２１の回転数から求まる。Ｗｐ１は油圧ポンプ３２の回転数がωｐ１のときのポンプ吸収馬力設定値である。このＷｐ１は、エンジン２１が過負荷によりエンストすることを防止するため、次式のように所定値以下に設定される。
Ｗｐ１＜Ｗｅ１＝ｆ（ωｐ１）
ここで、Ｗｅ１は、油圧ポンプ３２の回転数ωｐ１の関数であるとともに、エンジン２１が過負荷によりエンストしないエンジン２１の出力である。
（３）なお、Ｐｐの最大値Ｐｐｍａｘはリリーフ弁３８により制限される。
【００５２】
モータジェネレータ４１を電動機動作させる場合は、電動機動作させない場合の目標ポンプ容量ｑｐ（図３で実線で示す）よりもΔｑｐ減少させた値（図３で一点鎖線で示す値）を目標として、油圧ポンプ３２の容量を制御する。
【００５３】
（走行装置の動作の具体例）
次に、図４に示すタイムチャート及び図１を参照して、走行装置１の動作を具体例に基づいて説明する。以下、加速（Ｔ０〜Ｔ２）、定常走行（Ｔ２〜Ｔ３）、アクセルオフ（Ｔ３〜Ｔ４）、ブレーキによる減速（Ｔ４〜Ｔ６）を作業車両が行う場合について順に説明する。図４（ａ）〜（ｇ）では、（ａ）アクセル量、（ｂ）ブレーキ量、（ｃ）速度、（ｄ）電動機動力および発電機動力、（ｅ）エンジン動力、（ｆ）油圧ポンプ容量、及び（ｇ）蓄電量それぞれと時間との関係を示す。
【００５４】
（Ｔ０〜Ｔ１）
アクセルペダル５２を踏み込んで車両を加速させるとき、バッテリ４５の蓄電量（図４（ｇ）の参照）が放電用設定値Ｖ１以上であれば、モータジェネレータ４１は電動機動作を行う（図４（ｄ）参照）（図２に示すステップＳ１、Ｓ１０〜Ｓ１２参照）。この結果、バッテリ４５は放電により蓄電量が減少する（図４（ｇ）参照）。
【００５５】
このとき、油圧ポンプ３２の容量（図４（ｆ）参照）は、モータジェネレータ４１の電動機動作による動力に見合った分だけ減少させる（後述するＴ１〜Ｔ２に比べて減少させる。図２に示すステップＳ１４参照）。この結果、油圧ポンプ３２のポンプ吸収馬力が減少し、その結果エンジン２１動力（馬力）（図４（ｅ）参照）がモータジェネレータ４１の動力（図４（ｄ）参照）に見合った分だけ減少する（後述するＴ１〜Ｔ２に比べて減少する）。
【００５６】
このとき、バッテリ４５の蓄電量（図４（ｇ）参照）が低い場合は（図４（ｄ）〜（ｇ）に示す破線参照）、同高い場合（同図に示す実線参照）に比べ、モータジェネレータ４１の電動機動力（図４（ｄ）参照）を減少させても良い。この場合、油圧ポンプ３２容量（図４（ｆ）参照）を大きくする。その結果、モータジェネレータ４１の電動機動力の減少に見合った分だけエンジン２１動力（図４（ｅ）参照）が大きくなる。
【００５７】
（Ｔ１〜Ｔ２）
車両加速中に、バッテリ４５の蓄電量（図４（ｇ）参照）が放電用設定値Ｖ１未満となった場合、モータジェネレータ４１の電動機動作を停止させる（図２に示すステップＳ１０及びＳ９参照）。この結果モータジェネレータ４１の電動機動力（図４（ｄ）参照）がなくなる。そして、なくなった電動機動力の分、油圧ポンプ３２のポンプ容量（図４（ｆ）参照）を増加させる（Ｔ０〜Ｔ１に比べて増加させる）。この結果エンジン２１の動力（図４（ｅ）参照）が増加する。
【００５８】
（Ｔ２〜Ｔ３）
作業車両の加速を終了し、アクセルペダル５２を戻して（少し踏んで）定速走行した場合、モータジェネレータ４１は動作を停止したままである（図４（ｄ）参照。図２に示すステップＳ２及びＳ９参照）。
なお、上記の例では時刻Ｔ１で、バッテリ４５の蓄電量（図４（ｇ）参照）が放電用設定値Ｖ１未満に低下しているため、定速走行となった場合（Ｔ２〜Ｔ３）にモータジェネレータ４１の電動機動作によるアシストは行っていない。しかしながら、バッテリ４５の蓄電量が高ければ（例えば放電用設定値Ｖ１以上など所定値以上であれば）上記アシストを行っても良い。具体的には例えば、車両減速後（バッテリ４５へ充電後）車両を停止させず、減速後の速度で定速走行する場合などでは、定速走行時でもバッテリ４５の蓄電量は高い状態が維持されているため、上記アシストを行っても良い。
【００５９】
（Ｔ３〜Ｔ４）
アクセルペダル５２を完全に戻す（アクセルオフとする）と作業車両は緩やかに減速する（図４（ｃ）参照）。この場合、モータジェネレータ４１を発電機動作させ（図４（ｄ）参照）減速エネルギー（運動エネルギー）を回生しバッテリ４５に電力を蓄電する（図２に示すステップＳ５及びＳ６参照）。この結果、バッテリ４５の蓄電量（図４（ｇ）参照）は次第に増加する。このとき、モータジェネレータ４１の発電トルクを大きくしすぎると、必要以上に作業車両が減速し走行フィーリングを損なうため、車両の減速度が適切となるよう発電トルクを設定する。具体的にはブレーキオンの場合（Ｔ４〜Ｔ５）よりも発電トルクを小さくする（図４（ｄ）参照）。
【００６０】
（Ｔ４〜Ｔ５）
ブレーキペダル５３を踏んで作業車両を減速させるときは、アクセルオフのみの場合よりもモータジェネレータ４１の発電トルクを大きく設定する（図４（ｄ）参照。図２に示すステップＳ７及びＳ８参照）。これにより、ブレーキ操作時に大きな減速度が得られるとともに、電力の回生量を増加させることができる。したがって、バッテリ４５の蓄電量の増加はアクセルオフのみの場合よりも大きくなる（図４（ｇ）参照）。
【００６１】
（Ｔ５〜Ｔ６）
車両減速中にバッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２以上になると、バッテリ４５の過充電を防止するために充電を停止させる（図４（ｇ）参照。図２に示すステップＳ３及びＳ９参照）。
【００６２】
（本実施形態の作業車両の走行装置の特徴）
本実施形態の作業車両の走行装置１には以下の特徴がある（以下、走行装置１の各構成要素については図１を、各ステップについては図２を参照）。
【００６３】
（特徴１）
この走行装置１では、車両減速時は、モータジェネレータ４１の発電機動作により、車軸装置１１の動力が電力に変換されるとともに、この電力がバッテリ４５（蓄電装置）に充電されるように、コントローラ５１が制御する（ステップＳ４〜Ｓ８）。すなわち、（ａ’）車両減速時に回生された電力がバッテリ４５に充電される。
また、この走行装置１では、車両加速時または定速走行時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が放電用設定値Ｖ１以上の場合は、（ｂ’）バッテリ４５からの供給電力のみによりモータジェネレータ４１が電動機動作を行うように、コントローラ５１が制御する（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。
上記（ａ’）及び（ｂ’）より、車両減速時に回生された電力によりモータジェネレータ４１は電動機動作できる。よって、エンジン２１に発電機を取り付け、この発電機から供給される電力を用いてモータジェネレータ４１を電動機動作させる必要がない。走行装置１ではエンジン２１に発電機を取り付けないので、エンジン２１に取り付けた発電機によるエネルギー変換ロスが発生せず、その結果、エネルギー変換ロスによる燃費低下を抑制できる。また、エンジン２１に発電機を取り付けないので、エンジン２１への発電機の取り付けによるコストや重量の増加が生じず、エンジン２１に発電機を取り付けた場合に比べて走行装置１の構成が簡素である。
【００６４】
（特徴２）
この走行装置１では、モータジェネレータ４１の電動機動作による車軸装置１１への出力動力を増加（増加Ａとする）させた場合、油圧式動力伝達装置３０の車軸装置１１への伝達動力が増加Ａに応じて減少するようにコントローラ５１は制御する（ステップＳ１３及びＳ１４）。具体的には、油圧ポンプ３２の容量を減少させることで、または、エンジン２１の回転数を減少させることで、油圧式動力伝達装置３０の伝達動力を減少する。上述したように、油圧式動力伝達装置３０はエネルギー効率が低いところ、この油圧式動力伝達装置３０の伝達動力を減少させるので、エネルギー効率の低下を抑制でき、燃費を向上できる。
【００６５】
（特徴３）
この走行装置１では、車両減速時、かつ、バッテリ４５の蓄電量が充電用設定値Ｖ２以上の場合、モータジェネレータ４１の発電機動作により生じた電力をバッテリ４５への充電を停止させるようにコントローラ５１は制御する（ステップＳ３及びＳ９）。具体的には、モータジェネレータ４１の発電機動作を停止させることで、または、発電機動作で生じた電力を抵抗（例えば電力変換装置４２内に設けた抵抗）により消費させることで、バッテリ４５への充電を停止する。このように充電を停止させるので、バッテリ４５の過充電を防止できる。
【００６６】
（変形例１）
図１に示すモータジェネレータ４１の回転数が油圧モータ３１の回転数よりも高くなるようにしても良い。これにより、小型のモータジェネレータ４１でも高い出力が得られる。モータジェネレータ４１の回転数を高くする構成としては例えば、油圧モータ３１と車軸装置１１との間の減速比に対し、モータジェネレータ４１と車軸装置１１との間の減速比が高くなるように、動力伝達装置１３のギア比を設定する。また例えば、モータジェネレータ４１と動力伝達装置１３との間に別途減速機（図示なし）を設置する。
【００６７】
（変形例２）
図５に変形例２の走行装置２０１を示す。いわゆるＨＳＴ（閉回路）の油圧式動力伝達装置３０（図１参照）は、いわゆるオープン回路型の油圧式動力伝達装置２３０に変更しても良い。油圧式動力伝達装置２３０は、タンクＴとつながれた油圧ポンプ２３２を備える。また、油圧式動力伝達装置２３０は、油圧ポンプ３２と油圧モータ３１とを連通する連通配管３３上に方向切替弁２３４を備える。
【００６８】
油圧式動力伝達装置２３０は次のように動作する。油圧ポンプ２３２は、タンクＴから作動油を吸入するとともに、連通配管３３へ作動油を吐出する。吐出された作動油は、方向切替弁２３４を介して油圧モータ３１へ供給されて油圧モータ３１が動作する。油圧モータ３１から吐出された作動油は方向切替弁２３４を介してタンクＴへ戻る。また、前後進切り替えスイッチ５４からの信号に基づいて、コントローラ５１は方向切替弁２３４を切り替える。この切り替えにより、車両前進時には油圧モータ３１を正転、車両後進時には油圧モータ３１を反転させる。なお、油圧式動力伝達装置２３０では、タンクＴの圧力（大気圧）に対する連通配管３３ａの圧力Ｐ１を圧力センサ３４ａで計測することで油圧ポンプ２３２の差圧Ｐｐ（図３参照）を計測する。
【００６９】
（変形例３）
図６に変形例３の走行装置３０１を示す。走行装置３０１では、モータジェネレータ４１と油圧モータ３１とを同軸に配置するとともに、これらを動力伝達装置１３を介さずに車軸装置に接続する。この場合、動力伝達装置１３を備える場合に比べ構成が簡素である。
【００７０】
（変形例４）
図７に変形例４の走行装置４０１を示す。上記実施形態では、１つの車軸装置１１を油圧式動力伝達装置３０と電気式動力装置４０とで動作させたが、走行装置４０１では車軸装置１１は２つある。具体的には、油圧式動力伝達装置３０（の油圧モータ３１）に第１車軸装置４１１ａを接続するとともに駆動させる。電気式動力装置４０（のモータジェネレータ４１）に第２車軸装置４１１ｂを接続するとともに駆動させる。なお、図７は模式図であり、図７に示すように油圧モータ３１と第１車軸装置４１１ａとを９０度に曲げた軸で接続する必要はない（モータジェネレータ４１と第２車軸装置４１１ｂとの接続も同様）。
【００７１】
（その他の変形例）
図１に示す油圧式動力伝達装置３０及び電気式動力装置４０から、車軸装置１１（または、図７に示す第１車軸装置４１１ａ及び第２車軸装置４１１ｂ）への動力の分配は様々に変形できる。例えば、油圧式動力伝達装置３０及び電気式動力装置４０の動力を混合するとともに、混合した動力を第１車軸装置４１１ａ及び第２車軸装置４１１ｂへ分配しても本発明を適用できる。
【００７２】
図１ではコントローラ５１を１つ図示しているが、コントローラ５１は複数としても良い。例えば機能別にコントローラ５１を分けても良い。具体的には例えば、エンジン２１及び油圧式動力伝達装置３０を制御するためのコントローラ５１と、電気式動力装置４０を制御するためのコントローラ５１とを別体としても本発明を適用できる。
【００７３】
上記実施形態では、車両加速時または定速走行時や車両減速時か否かの判断を、アクセルペダル５２のアクセル量やブレーキペダル５３のブレーキ量で判断した（図２のステップＳ１、Ｓ２及びＳ４）が、他の方法を用いても良い。具体的には例えば、速度計（図示なし）を用いても良い。この場合、車軸装置１１に速度計を取り付け、速度計とコントローラ５１とを接続し、速度計からの速度信号がコントローラ５１に入力されるように構成することで、コントローラ５１は車両の状態を判断する。
【符号の説明】
【００７４】
１    走行装置
１１  車軸装置
２１  エンジン
３０、２３０  油圧式動力伝達装置
３１  油圧モータ
３２  油圧ポンプ
４０  電気式動力装置
４１  モータジェネレータ
４５  バッテリ（蓄電装置）
５１  コントローラ
【図１】
2012011936.tif 000003
【図２】
2012011936.tif 000004
【図３】
2012011936.tif 000005
【図４】
2012011936.tif 000006
【図５】
2012011936.tif 000007
【図６】
2012011936.tif 000008
【図７】
2012011936.tif 000009