混合动力式作业车辆的制作方法

本发明涉及混合动力式作业车辆，其以发动机以及电动机为动力源。

背景技术：

近年来，因环境问题、原油价格上涨等而使得针对各工业产品的节能意愿强烈。即使在包括至今为止以柴油发动机为动力源的液压驱动系统成为中心的工程车辆在内的作业车辆等领域中也呈现出该趋势，通过电动化而实现的高效化、节能化的事例有所增加。

例如，在使得前述的作业车辆的驱动部分实现了电动化的情况下，除了排出气体的减少以外，还能够期待发动机的高效驱动(混合动力机型的情况下)、动力传递效率的提高、再生电力的回收等多种节能效果。在这种作业车辆的领域中，叉车的电动化的进展最大，利用电池的电力对马达进行驱动的、所谓的“电池叉车”成为其它车辆的先驱而迅速实现了实用化，以小型叉车为中心，其普及台数相当大。

继此，最近，在液压挖掘机、发动机式叉车等中，将柴油发动机和电动机组合而成的“混合动力车辆”开始实现产品化。并且，在如上所述那样通过电动化而使得对环境的应对、节能化得到发展的作业车辆中，作为今后实现混合动力化的情况下的效果，能够预料到较大的燃料消耗降低效果的车辆中还包括轮式装载机。

图12表示以往已知的轮式装载机100的结构的一例。

如图12所示，现有技术的轮式装载机100具备：发动机101；变矩器(转矩变换器)102，其对上述发动机101的动力进行传递；变速器(T/M)103，其对从上述变矩器102传递的动力进行变速；传动轴104，其与上述变速器103连接；液压泵105，其通过发动机101驱动；以及液压作业部106，其通过从上述液压泵105排出的压力油而进行工作。

而且，轮式装载机100能够一边通过变矩器102以及变速器103经由传动轴104而将发动机101的动力传递至车轮而进行行驶，一边例如通过前侧的液压作业部106的铲斗对砂土等进行挖掘、搬运。对于以该方式构成的轮式装载机100，典型的作业方式中包括V字挖掘作业。

图13是对该V字挖掘作业进行说明的图。

如图13所示，首先，轮式装载机100朝砂石山等挖掘对象物110前进，在以插入该挖掘对象物110的方式将砂石等搬运物装入液压作业部106的铲斗之后，后退而返回至原来的位置。然后，操作者对方向盘及操作杆进行操作，从而轮式装载机100一边使液压作业部106的铲斗部分上升一边朝向自卸车等搬运车辆111前进。而且，在将搬运物装入搬运车辆111之后、即在从铲斗卸土之后，轮式装载机100再次后退而返回至原来的位置。如上，轮式装载机100一边描画出V字轨迹一边反复进行该V字挖掘作业。

在这种V字挖掘作业中，轮式装载机100将发动机101的动力分配至行驶部分和前侧的液压作业部106而进行行驶及V字挖掘作业。该V字挖掘作业在行驶部分发挥大的牵引力的作用而插入于挖掘对象物110，并在此后由前侧的液压作业部106的铲斗挖取大量的搬运物，因此，需要大的动力。另外，当一边使装入搬运物的状态下的铲斗上升一边朝向搬运车辆111进行车辆的加速时，轮式装载机100通过行驶部分和液压作业部106同时地工作，因而再次需要大的动力。

因此，当轮式装载机100进行作为基本动作模式的V字挖掘作业时，产生动力的大幅增减变化。在根据这种V字挖掘作业的负荷条件而由发动机101供给动力的情况下，在没有以相应的发动机101的转速进行驱动的情况下，未必会在发动机101的燃料效率特性中的良好的燃料效率点处进行工作，结果具有成为“燃料效率差的车辆”的可能性。在具备上述图12所示的变矩器102的现有技术的轮式装载机100中，基本上根据变矩器102和液压泵105的特性而决定针对负荷的发动机101的转速，因此不能任意地设定发动机101的转速。

另一方面，混合动力式轮式装载机例如是没有将发动机和传动轴机械地连接的结构，因此，能够根据车辆的动作而使发动机的转速任意地变化。而且，由于混合动力式轮式装载机搭载有锂电池等二次电池、双电层电容器等蓄电装置，因此认为通过使用该蓄电装置的电力作为车辆的动作所需的动力的供给源而能够以尽量改善发动机的燃料效率的方式对发动机的动作进行控制。

作为这种混合动力式作业车辆的现有技术之一，提出了搭载有如下混合动力控制系统的混合动力式作业机械，该混合动力控制系统具备：第1驱动机械，其仅具有动力运行功能；第2驱动机械，其具有动力运行功能以及再生功能；动力装置，其能够利用来自第2驱动机械的再生能量进行充电、且能够使电能释放至第2驱动机械；以及控制装置，在动力运行时，该控制装置使得从第1驱动机械向负荷供给动力直至达到第1驱动机械的最大输出动力为止，超出第1驱动机械的最大输出动力的负荷的部分从动力装置经由第2驱动机械供给动力，在再生时，该控制装置经由第2驱动机械而将来自负荷的再生能量回收至动力装置(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-332921号公报。

技术实现要素：

然而，专利文献1所公开的现有技术的混合动力式作业机械从动力装置供给超出第1驱动机械的最大输出动力的负荷所对应的动力，并从车辆的负荷向动力装置回收并供给与该负荷所对应的动力相当的再生能量，由此高效地对发动机的动作进行控制，但并未考虑到在车辆的各负荷时如何控制发动机的转速。因此，按照控制针对车辆的动作所需的动力的发动机的转速的观点，存在能够进一步改善发动机的效率的余地。

本发明是根据这种现有技术的实际情形而完成的，其目的在于提供能够提高发动机的效率的混合动力式作业车辆。

为了达成上述目的，本发明的混合动力式作业车辆的特征在于，具备：发动机；电动机，其通过电力进行工作；行驶部，其被上述电动机驱动；蓄电装置，其对向上述电动机供给的电力进行蓄积；以及混合动力控制装置，其对以上述发动机以及上述电动机为动力源的混合动力系统进行控制，上述混合动力控制装置包括：所需动力运算部，其对车辆的动作所需的动力进行运算；规定转速设定部，其根据通过上述所需动力运算部运算所得的动力而设定第1转速和第2转速，该第1转速和第2转速规定上述发动机的动作范围；可变速控制部，其根据通过上述所需动力运算部运算所得的动力而在上述第1转速与上述第2转速之间对上述发动机的转速进行可变速控制；以及蓄电装置电力控制部，其进行如下控制：当通过上述可变速控制部进行可变速控制之后的上述发动机的转速为上述第1转速时，将相对于通过上述所需动力运算部运算所得的动力而言、上述发动机的动力的不足量所对应的上述蓄电装置的电力向上述电动机供给。

以该方式构成的本发明中，由于可变速控制部根据通过所需动力运算部运算所得的车辆的动作所需的动力而在由规定转速设定部设定的第1转速与第2转速之间对发动机的转速进行可变速控制，由此能够在考虑了发动机的燃料效率特性的适当的转速范围内使发动机进行工作。而且，当发动机的转速为第1转速时，即使相对于车辆的动作所需的动力而发动机的动力不足，也能够通过利用蓄电装置电力控制部以从蓄电装置供给的电力驱动电动机，将发动机的动作状态保持为良好并充分辅助发动机的动力。由此，能够提高发动机的效率。

另外，本发明所涉及的混合动力式作业车辆的特征在于，在所述发明中，当通过上述所需动力运算部运算所得的动力比规定的高动力大时，上述规定转速设定部将上述第1转速设定为上述发动机的转速的上限，当由上述所需动力运算部运算所得的动力比规定的低动力小时，上述规定转速设定部将上述第2转速设定为上述发动机的转速的下限。

以该方式构成的本发明在通过所需动力运算部运算所得的动力比规定的高动力大时，即使发动机的转速上升，也通过可变速控制部将发动机的转速限制为第1转速，因此，能够降低伴随着发动机的高速旋转而产生的损失转矩。另一方面，当通过所需动力运算部运算所得的动力比规定的低动力小时，即使发动机的转速下降，也通过可变速控制部将发动机的转速限制为第2转速，因此，能够抑制发动机的转速过度降低。由此，能够降低使发动机的转速上升时所需的发动机的输出轴的加速转矩。

另外，本发明所涉及的混合动力式作业车辆的特征在于，在所述发明中，当通过上述可变速控制部进行可变速控制之后的上述发动机的转速为上述第2转速时，上述蓄电装置电力控制部对上述蓄电装置进行充电。

在以该方式构成的本发明中，在发动机的转速为第2转速的状态下，即使车辆的动作所需的动力进一步降低，通过蓄电装置电力控制部对蓄电装置进行充电，也使得发动机的负荷增加，因此，能够抑制发动机的转矩减小而导致发动机的燃料效率变差。

另外，本发明所涉及的混合动力式作业车辆的特征在于，具备：发动机；电动发电机，其与上述发动机的输出轴连结，并进行对上述发动机的动力的辅助以及发电；电动机，其通过电力进行工作；行驶部，其被上述电动机驱动；蓄电装置，其对向上述电动机供给的电力进行蓄积；以及混合动力控制装置，其对以上述发动机以及上述电动机为动力源的混合动力系统进行控制，上述混合动力控制装置包括：所需动力运算部，其对车辆的动作所需的动力进行运算；规定转速设定部，其根据通过上述所需动力运算部运算所得的动力而设定第1转速和第2转速，该第1转速和第2转速规定上述发动机的动作范围；可变速控制部，其根据通过上述所需动力运算部运算所得的动力而在上述第1转速与上述第2转速之间对上述发动机的转速进行可变速控制；以及蓄电装置电力控制部，其进行如下控制：当通过上述可变速控制部进行可变速控制之后的上述发动机的转速为上述第1转速时，将相对于通过上述所需动力运算部运算所得的动力而言、上述发动机的动力的不足量所对应的上述蓄电装置的电力向上述电动发电机供给。

以该方式构成的本发明，可变速控制部根据通过所需动力运算部运算所得的车辆的动作所需的动力而在通过规定转速设定部设定的第1转速与第2转速之间对发动机的转速进行可变速控制，从而能够在考虑了发动机的燃料效率特性的适当的转速范围内使发动机进行工作。而且，当发动机的转速为第1转速时，即使相对于车辆的动作所需的动力而发动机的动力不足，电动发电机也通过蓄电装置电力控制部以从蓄电装置供给的电力进行驱动，从而能够将发动机的动作状态保持为良好并充分辅助发动机的动力。由此，能够提高发动机的效率。

另外，本发明所涉及的混合动力式作业车辆的特征在于，在所述发明中，当通过上述所需动力运算部运算所得的动力比规定的高动力大时，上述规定转速设定部将上述第1转速设定为上述发动机的转速的上限，当通过上述所需动力运算部运算所得的动力比规定的低动力小时，上述规定转速设定部将上述第2转速设定为上述发动机的转速的下限。

以该方式构成的本发明当通过所需动力运算部运算所得的动力比规定的高动力大时，即使发动机的转速上升，也通过可变速控制部将发动机的转速限制为第1转速，因此，能够降低伴随着发动机的高速旋转而产生的损失转矩。另一方面，当通过所需动力运算部运算所得的动力比规定的低动力小时，即使发动机的转速下降，也通过可变速控制部将发动机的转速限制为第2转速，因此，能够抑制发动机的转速过度下降。由此，能够降低使发动机的转速上升时所需的发动机的输出轴的加速转矩。

另外，本发明所涉及的混合动力式作业车辆的特征在于，在上述发明中，上述蓄电装置电力控制部进行如下控制：在通过上述可变速控制部进行可变速控制之后的上述发动机的转速为上述第2转速的状态下，当通过上述所需动力运算部运算所得的动力比上述规定的低动力大时，将相对于通过上述所需动力运算部运算所得的动力而言、上述发动机的动力的不足量所对应的上述蓄电装置的电力向上述电动发电机供给。

以该方式构成的本发明，当发动机的转速为第2转速时，作为车辆的动作所需的动力，即使突然要求了比规定的低动力大的动力，也能够通过蓄电装置电力控制部以从蓄电装置供给的电力使电动发电机进行动力运行动作，由此迅速地辅助发动机的动力，因此，能够避免发动机的动力不足。

发明效果

根据本发明的混合动力式作业车辆，能够提高发动机的效率。通过以下对实施方式的说明而使得前述以外的课题、结构及效果得以明确。

附图说明

图1是表示作为本实施方式的混合动力式作业车辆的一例而列举的混合动力式轮式装载机的外观的图。

图2是表示图1的轮式装载机的结构的图。

图3是表示一般的柴油发动机的等燃料效率特性的一例的图。

图4是表示构成图2中的控制器的各控制装置的图。

图5是表示图4的混合动力控制装置的结构的图。

图6是表示图5中的所需动力运算部的结构的图。

图7是表示通过图5中的可变速控制部进行可变速控制之后的发动机的动作特性的图。

图8是表示从图2中的发动机以及蓄电装置输出的动力的流动的图。

图9是对图2中的控制器的控制动作进行说明的流程图。

图10是表示从本发明的第2实施方式的发动机以及蓄电装置输出的动力的流动的图，且是发动机的转速为第1转速时的图。

图11是表示从本发明的第2实施方式的发动机以及蓄电装置输出的动力的流动的图，且是发动机的转速为第2转速时的图。

图12是表示现有技术的轮式装载机的结构的图。

图13是对由图12的轮式装载机执行的V字挖掘作业进行说明的图。

图14是对图12的轮式装载机的发动机的动作特性进行说明的图。

具体实施方式

以下，基于附图对用于实施本发明的混合动力式作业车辆的方式进行说明。

本发明的混合动力式作业车辆的第1实施方式例如应用于图1所示的混合动力式轮式装载机1。图1表示该混合动力式轮式装载机1的外观。另外，图2是对混合动力式轮式装载机1的内部结构进行说明的图，粗实线表示强电线，细实线表示CAN(Controller Area Network：控制器局域网)等的通信线，细虚线表示硬线(hard wire)。

混合动力式轮式装载机1是如图1所示那样通过车身在中心附近在中央折转而进行转向的铰接(articulate)方式的车辆。混合动力式轮式装载机1具备使车辆行驶的行驶部2，该行驶部2例如由如下部件构成：一对前轮3，设置为在车辆的前部能够分别旋转；一对后轮4，设置为在车辆的后部能够分别旋转；中央连结部(CJ)5，如图2所示，以经由传动轴5A而能够弯曲的方式将车辆的前部和后部连结；差速齿轮(Dif)6，其经由传动轴5A而与上述中央连结部5连结，并将传递至传动轴5A的动力向左右的车轮3、4分配；以及主传动齿轮(G)7，其将通过差速齿轮6分配的动力向车轮3、4传递。

另外，如图1、图2所示，混合动力式轮式装载机1具备：驾驶室8，其配置于中央连结部5的上方；液压作业部11，其配置于上述驾驶室8的前方，并进行挖掘、装卸等的作业；发动机12，其是行驶部2以及液压作业部11的动力源；以及液压泵13，其相对于发动机12配置于同轴上或者配置于其附近，并通过发动机12的驱动力进行工作而将压力油排出。

液压作业部11具备：升降机15，例如一端能够转动地与车辆的前部连结；钟形曲柄16，其能够转动地与上述升降机15连结；铲斗17，其安装于升降机15的前端部；连杆部件18，其将上述铲斗17支承为能够转动；以及控制阀装置(C/V)20，其对从液压泵13供给的压力油的流量及方向进行控制。

另外，液压作业部11具备：升降机缸21，其两端分别与升降机15以及车辆的前部连结，通过从控制阀装置20供给的压力油而伸缩，并使升降机15在上下方向上转动；铲斗缸22，其两端分别与钟形曲柄16以及车辆的前部连结，通过从控制阀装置20供给的压力油而伸缩，并使铲斗17在上下方向上转动；以及方向盘缸23，其通过从控制阀装置20供给的压力油而伸缩，并使车辆的前部相对于后部以中央连结部5为轴而向左方或右方弯曲。

虽未图示，但在发动机12及液压泵13分别设置有对发动机12的转速进行检测的发动机转速传感器、以及对液压泵13的排出压力进行检测的排出压力传感器。此外，在图1中仅分别示出一个升降机15以及一个升降机缸21，但上述各部件在铲斗17的左右设置有一对，省略重复的说明。另外，为了容易理解以下说明，在图2中省略液压作业部11的控制阀装置20、升降机缸21、铲斗缸22以及方向盘缸23以外的部件的图示。

并且，如图2所示，混合动力式轮式装载机1具备：电动发电机(M/G)25，其与发动机12的输出轴连结，并进行对发动机12的动力的辅助以及发电；电动机(M)26，其利用电力而进行工作；逆变器27、28，它们对上述电动发电机25以及电动机26的动作分别进行控制；蓄电装置29，其对向电动机26供给的电力进行蓄积；DCDC转换器30，其对上述蓄电装置29的充放电动作进行控制，在与逆变器27、28之间进行直流电力的授受；控制器31，其对车辆的动作进行控制；以及操作装置32，其设置于驾驶室8内，通过驾驶室8内的操作者的操作而对控制器31发送各种指令信号。此外，虽未图示，但在蓄电装置29设置有对蓄电装置29的电压进行测定的电压测定传感器。

电动发电机25相对于发动机12配置于同轴上、或者配置于其附近，并与发动机12以及液压泵13的旋转轴刚性结合。即，电动发电机25与发动机12以及液压泵13共用旋转轴、或者以转速相互设定为规定的比例关系的方式经由齿轮(未图示)等而结合。而且，电动发电机25通过发动机12驱动并作为发电机而进行工作，由此将发电所得的电力蓄积于蓄电装置29。

另一方面，电动发电机25利用在蓄电装置29蓄积的电力并作为电动机而进行工作，由此能够辅助发动机12的动力。电动机26配置于传动轴5A上，并经由差速齿轮6以及主传动齿轮7而与前轮3及后轮4分别连结。因此，电动机26使传动轴5A旋转，由此经由差速齿轮6以及主传动齿轮7而驱动前轮3及后轮4这四个车轮旋转。蓄电装置29优选是具有较大电容量的蓄电装置，例如由锂电池等二次电池、双电层电容器等构成。

操作装置32由如下部件构成：操作杆32A，其对升降机15及铲斗17进行操作；方向盘32B，其对车辆的左右的行进方向进行指示；制动踏板32C，其对车辆的行驶进行制动；加速踏板32D，其使车辆加速；以及FNR杆32E，其对车辆的前后的行进方向进行指示，从操作杆32A、方向盘32B、制动踏板32C、加速踏板32D以及FNR杆32E输入的各指令信号作为电信号并向控制器31输入。

例如，虽未图示，但控制阀装置20由如下部件构成：升降机缸用切换阀，其与升降机缸21连接；铲斗缸用切换阀，其与铲斗缸22连接；以及方向盘缸用切换阀，其与方向盘缸23连接，上述各切换阀的切换方式为电磁先导式。因此，当控制阀装置20从操作杆32A接收指令信号时，根据操作杆32A的操作量而分别对升降机缸用切换阀以及铲斗缸用切换阀的切换位置及切换量进行变更，由此使升降机缸21以及铲斗缸22以期望的动作速度伸长、或收缩。由此，通过对操作杆32A的操作而使升降机15以及铲斗17在上下方向上转动。此时，根据需要而适当地对行驶功能进行组合，由此能够高效地进行挖掘、装卸作业。

另一方面，当控制阀装置20从方向盘32B经由控制器31而接收指令信号时，根据方向盘32B的操作量而对方向盘缸用切换阀的切换位置进行变更，由此使方向盘缸23伸长或收缩。由此，车辆通过行驶中对方向盘32B的操作而向左方或右方行进。FNR杆32E使车辆的行驶状态向前进F、中立N以及后退R的任意档位切换，在FNR杆32E的切换位置被选择为前进F或者后退R的位置的状态下对各加速踏板32D以及制动踏板32C进行适当操作，由此能够使车辆前进或后退，并且能够对车辆的行驶速度进行控制。

如此，作为本发明的第1实施方式的对象的混合动力式轮式装载机1为一般称为串联式的结构，发动机12和电动机26没有被机械地连接，能够针对车辆的动作在某种程度上任意地控制发动机12的转速。此外，作为混合动力式作业车辆的一例，对本发明的第1实施方式应用于串联式的混合动力式轮式装载机1的情况进行了说明，但只要是不根据负荷的状态而规定发动机12的转速的结构，则可以应用于上述结构以外的结构。

以上述方式构成的混合动力式轮式装载机1通过发动机12的动力使液压泵13进行工作，并将从液压泵13排出的压力油向液压作业部11的各缸21～23供给，由此实施与目的相应的作业。另一方面，混合动力式轮式装载机1利用通过发动机12的动力而由电动发电机25进行发电所得的电力，并通过该电力对电动机26进行驱动，由此进行车辆的行驶动作。此时，在蓄电装置29中，辅助车辆制动时的再生电力的吸收、车辆的动作所需的动力，从而有助于通过发动机12而实现车辆的消耗能量的降低。

此处，当混合动力式轮式装载机1进行作为基本的动作模式的V字挖掘作业时，产生大幅的动力的增减变化。作为需要该大的动力的动作，发挥大的牵引力的作用而插入于挖掘对象物的动作、一边使液压作业部11上升一边加速的所谓的复合动作与之相当。另一方面，在V字挖掘作业中，在将搬运物装入铲斗17之后、或者在将铲斗17的搬运物卸除之后，车辆为了返回至原来的位置而后退并停止的动作几乎不需要动力，相反，对车辆的行驶实施制动，因此，能够从电动机26向蓄电装置29对再生能量进行回收。

因此，针对在V字挖掘作业中大幅变动的负荷条件，在通过发动机12供给动力的情况下，在未以相应的发动机12的转速进行驱动的情况下，未必会在发动机12的燃料效率特性中的良好的燃料效率点处进行工作，其结果，有可能变为“燃料效率差的车辆”。

图3是用于对这种发动机12的燃料效率特性进行说明的参照图，其示出一般的柴油发动机而并非某特定的柴油发动机的等燃料效率特性的一例。

如图3所示，在一般的柴油发动机的燃料效率特性(转矩-转速区域)中，燃料效率在某局部的区域A中最好，等燃料效率的各区域以该区域A为中心圆形地扩展。因此，在柴油发动机的燃料效率特性中，越远离区域A，柴油发动机的燃料效率越差。

图14中作为V字挖掘作业的混合动力式轮式装载机1的发动机12的动作特性的比较例而示出了图12所示的现有技术的轮式装载机100的发动机101的动作特性。

如图14所示，现有技术的轮式装载机100由于成为负荷的液压泵105、变矩器(转矩变换器)102、变速器(T/M)103与发动机101机械地连接，因此，无法任意地设定发动机101的转速，从而，根据变矩器102和液压泵105的特性，当车辆的动作所需的动力小时，有时下降至比1000min^-1低的转速，当车辆的动作所需的动力大时，有时上升至比2000min^-1高的转速。

一般情况下，具备变矩器的车辆的发动机的转速基本上由变矩器的转矩特性(转矩与输入输出转速差成正比的特性)决定，因此，在增大转矩的情况下，需要增大发动机的转速，在减小转矩的情况下，需要减小发动机的转速。

因此，考虑图3所示的一般的柴油发动机的特性，在图12所示的现有技术的轮式装载机100中，在发动机101的燃料效率特性中，发动机101的动作轨迹未必从燃料效率良好的区域通过。尤其是若发动机101以高转速(例如2000min^-1以上)进行工作，则产生相应的损失转矩，若在发动机101以低转速(例如不足1000min^-1)进行工作之后向通常转速(例如1500min^-1)恢复，则需要发动机101的输出轴本身的加速转矩，因此会消耗额外的燃料。

另一方面，相对于现有技术的轮式装载机100，本发明的第1实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1能够对以上述方式搭载的发动机12的转速进行控制，因此，能够有效利用该发动机12的燃料效率特性，并能够通过考虑下述3点对发动机12的动作进行控制而实现车辆的燃料效率的大幅提高。

(1)对于车辆的动作所需的动力，在发动机12的燃料效率特性中的燃料效率良好的区域对发动机12的转速进行控制。

(2)对发动机12的转速设定上限，减少伴随着发动机12的高速旋转的损失转矩的产生。

(3)对发动机12的转速设定下限，降低在发动机12以低速旋转进行工作之后向通常的转速恢复时所需的加速转矩。

因此，在本发明的第1实施方式中，混合动力式轮式装载机1的控制器31对利用蓄电装置29的发动机12进行控制，例如图4所示，具备：混合动力控制装置35，其对以发动机12以及电动机26为动力源的混合动力系统进行控制；液压控制装置36，其对包括液压泵13以及控制阀装置20在内的液压装置整体的动作进行控制；发动机控制装置37，其对发动机12的动作进行控制；逆变器控制装置38，其对逆变器27、28的动作进行控制；以及转换器控制装置39，其对DCDC转换器30的动作进行控制。

上述各控制装置35～39是为了对混合动力系统的各驱动部分进行控制所需的装置，使用CAN通信等而进行接线，相互对各设备的指令值以及状态量进行发送接收。此外，除了上述的各控制装置35～39以外，在混合动力式轮式装载机1设置有监视器、信息系统的控制装置(未图示)，但这些控制装置与本发明之间无直接关系，因此省略其说明及图示。

混合动力控制装置35位于液压控制装置36、发动机控制装置37、逆变器控制装置38以及转换器控制装置39的上位，综合管理上述各控制装置36～39，对各控制装置36～39输出与具体动作相关的指令以便混合动力系统发挥最高性能。此外，各控制装置36～39不一定与其它控制装置分体，可以对某一个控制装置安装两种以上的控制功能。

图5表示混合动力控制装置35的具体结构，以下对其结构进行详细说明。

如图5所示，混合动力控制装置35包括：所需动力运算部35A，其对车辆的动作所需的动力(以下，为了方便而称为所需动力)进行运算；发动机控制部35B，其对发动机12的转速进行控制；蓄电装置控制部35C，其对蓄电装置29的动作进行控制；行驶控制部35D，其对行驶部2的动作进行控制；以及液压控制部35E，其对液压泵13的动作进行控制。

所需动力运算部35A基于加速踏板32D的开度即加速器开度、制动踏板32C的制动器踩踏度、操作杆32A的操作量、方向盘32B的操作量以及车速而对所需动力进行运算。具体而言，例如图6所示，所需动力运算部35A具有：行驶动力运算部35A1，其对行驶部2的行驶动作所需的动力(以下，为了方便而称为行驶动力)进行运算；以及液压动力运算部35A2，其对液压作业部11的动作所需的动力(以下，为了方便而称为液压动力)进行运算。

行驶动力运算部35A1基于加速器开度、制动器踩踏度以及车速而对行驶动力进行运算。另外，行驶动力运算部35A1对行驶动力的运算并不限定于该情况，例如可以进行以各输入值为变量的映射检索，或者可以针对各输入值定义函数并基于该定义的函数进行运算。

液压动力运算部35A2基于操作杆32A的操作量以及方向盘32B的操作量而对液压动力进行运算。液压动力运算部35A2对液压动力的运算并不限定于该情况，例如可以定义相对于输入值的液压动力的特性而进行映射检索，或者可以通过表达该液压动力的特性的运算式而进行运算。

而且，所需动力运算部35A对通过行驶动力运算部35A1运算所得的行驶动力和通过液压动力运算部35A2运算所得的液压动力进行加法运算，由此对所需动力进行运算。此外，关于加速器开度、制动器踩踏度、操作杆32A的操作量以及方向盘32B的操作量的信息，控制器31可以基于从加速踏板32D、制动踏板32C、操作杆32A以及方向盘32B输入的输入值进行计算，也可以另外设置对加速器开度、制动器踩踏度、操作杆32A的操作量以及方向盘32B的操作量进行检测的检测传感器。另外，关于车速的信息，控制器31可以基于针对电动机26的指令值而进行计算，或者可以另外设置对车速进行检测的检测传感器。

如图5所示，发动机控制部35B与发动机转速传感器、所需动力运算部35A、蓄电装置控制部35C、发动机控制装置37以及逆变器控制装置38连接。而且，发动机控制部35B具有：规定转速设定部35B1，其根据通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而设定第1转速E1和第2转速E2，该第1转速E1和第2转速E2规定发动机12的动作范围；以及可变速控制部35B2，其根据通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而在第1转速E1与第2转速E2之间对发动机12的转速进行可变速控制。另外，发动机控制部35B根据通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而对从发动机12输出的动力(以下，为了方便而称为发动机输出动力)进行运算。

蓄电装置控制部35C与电压测定传感器、所需动力运算部35A以及转换器控制装置39连接。而且，蓄电装置控制部35C具有蓄电装置电力控制部35C1，该蓄电装置电力控制部35C1进行如下控制：当通过可变速控制部35B2进行可变速控制之后的发动机12的转速为第1转速E1时，将相对于通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而言、发动机12的动力的不足量所对应的蓄电装置29的电力向电动机26供给。

另外，蓄电装置控制部35C基于通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力和通过发动机控制部35B运算所得的发动机输出动力的差量、以及通过电压测定传感器测定所得的蓄电装置29的电压，决定对向DCDC转换器30流动的电流进行指定的转换器电流指令，并将该转换器电流指令向转换器控制装置39输出。

当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的高动力大时，规定转速设定部35B1将第1转速E1设定为发动机12的转速的上限(在本实施例中为1800min^-1)，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的低动力小时，将第2转速E2设定为发动机12的转速的下限(在本实施例中为1000min^-1)。

此处，规定的高动力例如是指与发动机12的转速的上限相当的动力，该动力意味着在设定了发动机12的转速的上限时能够以该转速而实现良好的燃料效率点，例如发动机12的额定输出程度的动力、或者比该动力略小，相当于与相当于发动机12的通常转速的动力相比较高的动力。

另外，规定的低动力例如是指与发动机12的转速的下限相当的动力，该动力意味着在设定了发动机12的转速的下限时使得发动机12的转速不过度下降的程度的动力，例如当可变速控制部35B2对发动机12的转速进行可变速控制时，相当于以发动机12的转速的下限而输出时的目标动力，相当于与相当于发动机12的通常转速的动力相比较低的动力。

可变速控制部35B2根据通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而在第1转速E1和第2转速E2的范围内决定对发动机12的转速进行指定的发动机转速指令，并将该发动机转速指令向发动机控制装置37输出。另外，可变速控制部35B2基于发动机转速指令的发动机12的转速与通过发动机转速传感器检测出的发动机12的转速的差量而决定对电动发电机25的转矩进行指定的MG转矩指令，并将该MG转矩指令向逆变器控制装置38输出。

此处，参照图7对通过可变速控制部35B2控制的发动机12的动作进行说明。此外，在图7中，细实线表示发动机12的最大转矩线，粗实线表示发动机12的动作轨迹。

如图7所示，当通过规定转速设定部35B1对第1转速E1及第2转速E2进行设定时，在通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的高动力大时，通过可变速控制部35B2以第1转速E1对发动机12的转速进行限制，发动机12不会以比第1转速E1高的转速进行旋转，发动机12以第1转速E1进行工作。而且，通过蓄电装置电力控制部35C1将与相对于所需动力的发动机12的动力的不足量相应的电力从蓄电装置29向电动机26供给，从而能够通过电动机26辅助发动机12的动力。

此时，电动发电机25例如实施零转矩控制、或者将逆变器27的PWM设定为断开(OFF)，从而不会作为发电机而进行工作，不从电动发电机25向电动机26供给电力，因此，液压作业部11仅由发动机输出动力而进行工作，并且电动机26仅由从蓄电装置29输出的动力(以下，为了方便而称为蓄电装置输出动力)进行驱动。此外，仅在蓄电装置输出动力比电动机26所需的动力大的情况下由电动机26辅助发动机12的动力。这样，通过将蓄电装置输出动力向电动机26传递，作为动力的传递路径而成为效率最高的路径，能够进行最佳的发动机12的控制。

因此，如图8所示，由于发动机输出动力向液压作业部11侧(D1方向)传递、且蓄电装置输出动力向行驶部2侧(D2方向)传递，因此，能够高效地对液压作业部11以及行驶部2进行驱动。假设在蓄电装置输出动力比电动机26所需的动力小的情况下，发动机12使电动发电机25作为发电机而进行工作，由此对蓄电装置29进行充电。

另一方面，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的低动力小时，通过可变速控制部35B2以第2转速E2对发动机12的转速进行控制，从而发动机12不会以比第2转速E2低的转速而旋转，发动机12以第2转速E2进行工作。此时，在所需动力进一步变小的情况下，在发动机12的转速为第2转速E2的状态下，发动机12的转矩减小，因此，考虑到图3所示的一般的柴油发动机的特性，发动机12的燃料效率会变差。

因此，当通过可变速控制部35B2进行可变速控制之后的发动机12的转速为第2转速E2时，蓄电装置电力控制部35C1对蓄电装置29进行充电。由此，发动机12使电动发电机25作为发电机而进行工作，从而发动机12的负荷增加，能够抑制因发动机12的转矩减小而导致发动机12的燃料效率变差，因此，能够将发动机12的燃料效率性能保持为良好的状态。

行驶控制部35D与所需动力运算部35A以及逆变器控制装置38连接。而且，行驶控制部35D基于车速、以及由行驶动力运算部35A1运算所得的行驶动力而决定对电动机26的转矩进行指定的M转矩指令，并将该M转矩指令向逆变器控制装置38输出。

液压控制部35E与排出压力传感器以及液压控制装置36连接。而且，液压控制部35E基于通过排出压力传感器检测出的液压泵13的排出压力以及通过液压动力运算部35A2运算所得的液压动力而决定对液压泵13的倾转角进行指定的倾转角指令，并将该倾转角指令向液压控制装置36输出。

接下来，基于图9的流程图对控制器31的控制动作的流程进行说明。

首先，如图9所示，将包括加速器开度、制动器踩踏度、操作杆32A的操作量以及方向盘32B的操作量在内的各种操作量输入至控制器31的混合动力控制装置35，并且将包括发动机12的转速、车速、蓄电装置29的电压以及液压泵13的排出压力在内的各种状态量输入至控制器31的混合动力控制装置35((步骤(以下作为S)100)。

接下来，将加速器开度、制动器踩踏度以及车速输入，混合动力控制装置35的所需动力运算部35A的行驶动力运算部35A1对行驶动力进行运算并向发动机控制部35B以及蓄电装置控制部35C输出(S101)。另外，将操作杆32A的操作量以及方向盘32B的操作量输入，所需动力运算部35A的液压动力运算部35A2对液压动力进行运算并向液压控制部35E输出(S101)。并且，所需动力运算部35A根据所获得的行驶动力和液压动力而对所需动力进行运算并向发动机控制部35B以及蓄电装置控制部35C输出(S101)。

接下来，当从发动机转速传感器以及所需动力运算部35A分别输入发动机12的转速、所需动力以及行驶动力的信息时，发动机控制部35B对发动机输出动力进行运算，并将发动机输出动力的信息向蓄电装置控制部35C输出(S102)。然后，发动机控制部35B的规定转速设定部35B1对第1转速E1和第2转速E2进行设定。而且，发动机控制部35B的可变速控制部35B2决定发动机转速指令并向发动机控制装置37输出，并且决定MG转矩指令并向逆变器控制装置38输出(S103)。

接下来，从电压测定传感器、所需动力运算部35A以及发动机控制部35B分别输入蓄电装置29的电压、所需动力以及发动机输出动力的信息，蓄电装置控制部35C决定转换器电流指令并向转换器控制装置39输出(S104)。然后，将车速的信息输入至行驶控制部35D，并且从行驶动力运算部35A1将行驶动力的信息输入至行驶控制部35D，该行驶控制部35D决定M转矩指令并向逆变器控制装置38输出(S105)。接下来，从排出压力传感器以及液压动力运算部35A2分别输入液压泵13的排出压力以及液压动力的信息，液压控制部35E决定倾转角指令并向液压控制装置36输出(S106)。然后，执行S107的动作。

即，在S107中，从发动机控制部35B将发动机转速指令输入，发动机控制装置37基于该发动机转速指令而对发动机12的转速进行控制。另外，在S107中，从发动机控制部35B将MG转矩指令输入，逆变器控制装置38基于该MG转矩指令对电动发电机25的转矩进行控制。

并且，在S107中，从蓄电装置控制部35C将转换器电流指令输入，转换器控制装置39基于该转换器电流指令并经由DCDC转换器30而进行蓄电装置29的输出控制。此时，例如在转换器电流指令的符号为正的情况下，转换器控制装置39进行蓄电装置29的放电，在转换器电流指令的符号为负的情况下，转换器控制装置39进行蓄电装置29的充电，在转换器电流指令的符号为0的情况下，转换器控制装置39不进行蓄电装置29的充放电。

列举具体例，作为操作装置32的一个操作条件，例如在所需动力为120kW、且发动机输出动力为100kW的情况下，转换器控制装置39控制为从蓄电装置29向DCDC转换器30输出所需动力与发动机输出动力的差量即20kW。此时，由于转换器电流指令的符号为正，因此，蓄电装置输出动力20kW进行蓄电装置29的放电。

另外，在S107中，从液压控制部35E将倾转角指令输入，液压控制装置36基于该倾转角指令而对液压泵13的倾转角进行控制。若执行上述S107的动作，则反复执行起始自上述S100的动作。

根据以该方式构成的本发明的第1实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1，发动机控制部35B的可变速控制部35B2根据通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而在由发动机控制部35B的规定转速设定部35B1设定的第1转速E1与第2转速E2之间对发动机12的转速进行可变速控制，由此能够使发动机12在发动机12的燃料效率特性中的燃料效率良好的区域进行工作。

而且，当发动机12的转速为第1转速E1时，即使发动机12的动力相对于所需动力不足，电动机26通过蓄电装置控制部35C的蓄电装置电力控制部35C1以从蓄电装置29供给的电力进行驱动，由此也能够将发动机12的动作状态保持为良好并充分辅助发动机12的动力。由此，由于能够提高发动机12的效率，因此，能够提高发动机12的燃料效率。

尤其是混合动力式轮式装载机1使发动机12和传动轴5A机械地分离，利用发动机输出动力使液压作业部11进行工作，并且利用蓄电装置输出动力使行驶部2进行工作，由此能够将从发动机12以及蓄电装置29获得的动力适当地向液压作业部11以及行驶部2分配。因此，与将蓄电装置29的电力向电动发电机25供给，辅助发动机12的动力而使液压作业部11进行工作的情况相比，能够防止产生与包括逆变器27在内的电动发电机25的动力的转换效率量相当的蓄电装置输出动力的损失。由此，能够实现动力效率高的混合动力系统。

另外，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的高动力大时，本发明的第1实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1通过规定转速设定部35B1将第1转速E1设定为发动机12的转速的上限，因此，能够通过可变速控制部35B2将发动机12的转速抑制为第1转速E1以下，从而能够降低伴随着发动机12的高速旋转而产生的损失转矩。

另一方面，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的低动力小时，通过规定转速设定部35B1将第2转速E2设定为发动机12的转速的下限，因此，不会通过可变速控制部35B2使得发动机12的转速比第2转速E2降低，能够抑制发动机12的转速的过度的下降。由此，能够降低使发动机12的转速上升时所需的发动机12的输出轴的加速转矩。这样，本发明的第1实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1有效地灵活运用蓄电装置29的电力，针对所需动力而能够实现考虑了图3所示的燃料效率特性的发动机12的转速的控制，因此，能够进一步改善车辆的燃料效率。

[第2实施方式]

本发明的第2实施方式与前述的第1实施方式的不同之处在于，如图5所示，第1实施方式所涉及的蓄电装置控制部35C的蓄电装置电力控制部35C1进行如下控制：当通过可变速控制部35B2进行可变速控制之后的发动机12的转速为第1转速E1时，将相对于通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而言、发动机12的动力的不足量所对应的蓄电装置29的电力向电动机26供给，与此相对，第2实施方式所涉及的蓄电装置控制部45C的蓄电装置电力控制部45C1进行如下控制：当通过可变速控制部35B2进行可变速控制之后的发动机12的转速为第1转速E1时，将相对于通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力而言、发动机12的动力的不足量所对应的蓄电装置29的电力向电动发电机25供给。

在该情况下，蓄电装置电力控制部45C1进行如下控制：在通过可变速控制部35B2进行可变速控制之后的发动机12的转速为第2转速E2的状态下，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的低动力大时，将相对于由所需动力运算部35A运算所得的所需动力而言、发动机12的动力的不足量所对应的蓄电装置29的电力向电动发电机25供给。第2实施方式的其它结构与第1实施方式相同，对与该第1实施方式相同或相应的部分标注相同的附图标记。

根据以该方式构成的本发明的第2实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1A，除了能获得与上述的第1实施方式同样的作用效果以外，当发动机12的转速为第1转速E1时，即使相对于车辆的动作所需的动力而发动机12的动力不足，也能够通过电动发电机25利用蓄电装置电力控制部45C1以从蓄电装置29供给的电力进行驱动，如图10所示，以发动机输出动力和蓄电装置输出动力合计后的动力而使车辆进行工作。由此，能够提高发动机12的效率，并且能够使发动机12稳定地进行工作。

另外，本发明的第2实施方式所涉及的混合动力式轮式装载机1A在当发动机12的转速为第2转速E2时，例如液压动力增大至仅利用发动机输出动力无法对液压作业部11进行驱动的程度，作为所需动力，即使突然要求比规定的低动力大的动力，也能够通过电动发电机25利用蓄电装置电力控制部45C1以从蓄电装置29供给的电力进行动力运行动作，迅速地辅助发动机12的动力。此时，如图11所示，将发动机输出动力和蓄电装置输出动力的双方迅速地向液压作业部11侧(D1、D3方向)传递，因此能够充分避免发动机12的动力不足。

另外，为了容易理解本发明而对上述的本实施方式进行了详细说明，不必限定于具备所说明的所有结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为其它实施方式的结构，另外，还能够对某实施方式的结构加入其它实施方式的结构。

另外，本发明的第1、第2实施方式中对如下情况进行了说明：当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的高动力大时，规定转速设定部35B1将第1转速E1设定为发动机12的转速的上限，当通过所需动力运算部35A运算所得的所需动力比规定的低动力小时，规定转速设定部35B1将第2转速E2设定为发动机12的转速的下限，但并不局限于该情况。例如，规定转速设定部35B1可以在特定条件下将第1转速E1设定为发动机12的转速的下限、且将第2转速E2设定为发动机12的转速的上限。

附图标记说明

1、1A 混合动力式轮式装载机(混合动力式作业车辆)

2 行驶部

5 中央连结部

5A 传动轴

11 液压作业部

12 发动机

13 液压泵

15 升降机

17 铲斗

20 控制阀装置

21 升降机缸

22 铲斗缸

23 方向盘缸

25 电动发电机

26 电动机

27、28 逆变器

29 蓄电装置

30 DCDC转换器

31 控制器

32 操作装置

35 混合动力控制装置

35A 所需动力运算部

35A1 行驶动力运算部

35A2 液压动力运算部

35B 发动机控制部

35B1 规定转速设定部

35B2 可变速控制部

35C、45C 蓄电装置控制部

35C1、45C1 蓄电装置电力控制部

35D 行驶控制部

35E 液压控制部

36 液压控制装置

37 发动机控制装置

38 逆变器控制装置

39 转换器控制装置