作业车辆及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作业车辆、尤其是混合动力型的作业车辆及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 作为轮式装载机等作业车辆，具有传动装置（以下称为"变矩器式的变速装置"） 的作业装置是公知的，该变矩器式的变速装置具有变矩器和多级式的变速装置。具有变矩 器式的变速装置的以往的作业车辆具有用于切换车辆的前进和后退的离合器。例如，在前 进后退操作杆位于前进位置时，前进用离合器被连接并且后退用离合器被切断。在前进后 退操作杆位于后退位置时，后退用离合器被连接并且前进用离合器被切断。而且，在前进后 退操作杆位于中立位置时，前进用离合器和后退用离合器都被切断。由此，发动机的驱动力 向行驶装置的传递被切断。
[0003] 另一方面，近年来提出有如下的混合动力型的作业车辆，在该混合动力型的作业 车辆中，作为代替变矩器式的变速装置的传动装置，利用来自发动机的驱动力和来自电机 的驱动力进行行驶。作为混合动力型的作业车辆的传动装置，例如在专利文献1中，公开有 HMT (液压-机械式变速装置）或者EMT (电气-机械式变速装置）。
[0004] HMT具有行星齿轮机构、以及与行星齿轮机构的旋转构件连接的第一栗/电机和 第二栗/电机。第一栗/电机和第二栗/电机根据作业车辆的行驶状况，作为液压马达以 及液压栗中的任一方发挥作用。HMT构成为，通过使这些栗/电机的转速变化，从而可以使 输出轴的转速无级变化。
[0005] 在EMT中，代替HMT中的液压马达而使用电动马达。即，EMT具有第一发电机/电 机和第二发电机/电机。第一发电机/电机和第二发电机/电机根据作业车辆的行驶状况， 作为电动马达以及发电机中的任一方发挥作用。与HMT同样地，EMT构成为，通过使这些发 电机/电机的转速变化，可以使输出轴的转速无级变化。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2006-329244号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 在以往的变矩器式的变速装置中，在前进后退操作杆位于中立位置时离合器被切 断。因此，在对离合器进行再连接时，用于驱动离合器的液压上升需要花费时间。或者，为 了利用离合器连接存在转速差的旋转构件，在半离合状态使转速差缩小需要花费时间。因 此，在将传动装置从中立状态切换到前进状态或后退状态时，离合器的再连接花费时间，由 此存在不能迅速开始驱动力的传递的问题。
[0011] 另外，在混合动力型的作业车辆中，在前进后退操作杆位于中立位置时离合器被 切断的情况下，通过在对离合器进行再连接时控制电机，可以在使离合器的相对转速同步 后将离合器连接。但是，在该情况下，为了使其同步也花费时间，由此存在不能迅速开始驱 动力的传递的问题。
[0012] 本发明的课题在于提供一种作业车辆及其控制方法，在将传动装置从中立状态切 换到前进状态或后退状态时，可以迅速开始驱动力的传递。
[0013] 用于解决课题的方案
[0014] 本发明的一方案的作业车辆具有：发动机、液压栗、工作装置、行驶装置、传动装 置、控制部、以及前进后退操作部件。液压栗由发动机驱动。工作装置由从液压栗排出的工 作油驱动。行驶装置由发动机驱动。传动装置将来自发动机的驱动力传递到行驶装置。控 制部控制传动装置。前进后退操作部件是用于切换车辆的前进、后退以及中立状态的部件， 选择性地被切换到前进位置、后退位置以及中立位置。传动装置具有：输入轴、输出轴、齿轮 机构、电机、以及前进后退切换机构。齿轮机构具有行星齿轮机构，将输入轴的旋转传递到 输出轴。电机与行星齿轮机构的旋转构件连接。前进后退切换机构包括前进用离合器和后 退用离合器。在车辆前进时，前进用离合器被连接且后退用离合器被切断。在车辆后退时， 前进用离合器被切断且后退用离合器被连接。传动装置构成为，通过使电机的转速变化，从 而使输出轴相对于输入轴的转速比变化。控制部具有：中立控制判定部、前进后退离合器 控制部、以及指令转矩确定部。中立控制判定部在满足模拟中立控制判定条件时确定执行 模拟中立控制。模拟中立控制判定条件包括前进后退操作部件位于中立位置。前进后退离 合器控制部在模拟中立控制中，将前进用离合器或后退用离合器维持在连接状态。指令转 矩确定部在模拟中立控制中确定向电机输送的指令转矩以便成为中立状态，在该中立状态 下，不论来自发动机的驱动力如何，从传动装置向行驶装置输出的输出转矩都被抑制在规 定的值。
[0015] 在本方案的作业车辆中，可以通过模拟中立控制，在将前进用离合器或后退用离 合器维持在连接状态的情形下，以模拟方式实现中立状态，在该中立状态下，不论来自发动 机的驱动力如何，从传动装置向行驶装置输出的输出转矩都被抑制得小。因此，在模拟中立 控制的执行过程中，即便为了驱动工作装置而使发动机的转速上升，也可以维持向行驶装 置输出的输出转矩得以抑制的状态。另外，在将传动装置从中立状态切换到前进状态或后 退状态时，可以迅速开始驱动力的传递。
[0016] 优选为，模拟中立控制判定条件还包括车速为规定的速度阈值以上。在该情况下， 可以在操作者希望迅速的加速或减速的状况即作业车辆的行驶中迅速开始驱动力的传递。
[0017] 优选为，中立控制判定部在满足实际中立控制判定条件时确定执行实际中立控 制。实际中立控制判定条件包括前进后退操作部件位于中立位置以及车速比规定的速度阈 值小。在实际中立控制中，前进后退离合器控制部使前进用离合器以及后退用离合器为切 断状态。在该情况下，可以在操作者不希望迅速的加速或减速的状况即作业车辆的停止中 或者即将停止之前的状态下更可靠地抑制驱动力的传递。
[0018] 优选为，在满足实际中立控制判定条件的状态下，在车速从比规定的速度阈值小 的值变化到了规定的速度阈值以上的值时，中立控制判定部从实际中立控制切换到模拟中 立控制。在该情况下，在车速增大后，在前进后退操作部件从中立位置被切换到了前进位置 或后退位置时，可以迅速开始驱动力的传递。
[0019] 优选为，在从实际中立控制切换到模拟中立控制时，前进后退离合器控制部在使 前进用离合器或后退用离合器同步后进行连接。在该情况下，可以抑制离合器连接时产生 冲击。
[0020] 优选为，作业车辆还具有输出转速检测部。输出转速检测部检测传动装置的输出 轴的转速即输出转速。控制部还具有存储部。存储部存储对输出转速与要求牵引力之间的 关系进行限定的要求牵引力特性信息。指令转矩确定部确定向电机输送的指令转矩，以便 能够得到与输出转速对应的要求牵引力。要求牵引力特性信息包括第一要求牵引力特性和 第二要求牵引力特性。第一要求牵引力特性对未进行模拟中立控制的通常运转控制中的输 出转速与要求牵引力之间的关系进行限定。第二要求牵引力特性对模拟中立控制中的输出 转速与要求牵引力之间的关系进行限定。在该情况下，通过控制向电机输送的指令转矩，可 以将模拟中立控制中的作业车辆的牵引力抑制得小。由此，不论来自发动机的驱动力如何， 都可以将从传动装置向行驶装置输出的输出转矩抑制在规定的中立状态。另外，可以基于 与通常运转控制中的第一要求牵引力特性不同的第二要求牵引力特性控制模拟中立控制 中的牵引力。
[0021] 优选为，第二要求牵引力特性被设定为产生作业车辆的减速力。在该情况下，可以 控制作业车辆的牵引力以便在模拟中立控制中产生减速力。
[0022] 优选为，作业车辆还具有加速操作部件和检测加速操作量的加速操作检测部。第 一要求牵引力特性与加速操作量相应地变更。第二要求牵引力特性不与加速操作量相应地 变更。在该情况下，即便在模拟中立控制中操作者操作加速操作部件，也可以防止产生与加 速操作部件的操作相应的驱动力的变化。
[0023] 优选为，指令转矩确定部在模拟中立控制中使向电机输送的指令转矩为0或用于 抵消传动装置的内部惯性的规定值。在该情况下，通过使向电机输送的指令转矩为〇或规 定值，可以将模拟中立控制中的作业车辆的牵引力抑制得小。由此，不论来自发动机的驱动 力如何，都可以将从传动装置向行驶装置输出的输出转矩抑制在规定的中立状态。
[0024] 优选为，作业车辆还具有蓄电装置。电机根据作业车辆的行驶状况，作为电动马达 以及发电机中的任一方发挥作用。蓄电装置蓄积由电机发出的电能。在该情况下，即便在 模拟中立控制中，由于前进用离合器或后退用离合器被连接，因此，也可以利用来自发动机 的驱动力使电机作为发电机发挥作用。
[0025] 优选为，前进后退切换机构在驱动力的传递路径中位于发动机与电机之间。在该 情况下，即便为了使动力传递机构为中立状态而切断前进用离合器以及后退用离合器，输 出轴也与电机连接，因此，电机借助输出轴的旋转而旋转。因此，为了防止电机的过度旋转， 需要经常控制电机的转速。相比之下，在本方案的作业车辆中，可以通过模拟中立控制在将 前进用离合器或后退用离合器维持在连接状态的情形下实现中立状态。因此，不需要上述 那样的用于防止电机的过度旋转的转速的控制，所以，电机的控制容易。
[0026] 优选为，传动装置还具有用于在高速模式与低速模式之间切换传动装置中的驱动 力的传递路径的模式切换离合器。控制部还具有模式切换控制部。模式切换控制部执行与 转速比相应地切换模式选择离合器的连接和切断的模式切换控制。模式切换控制部即便在 模拟中立控制的执行过程中也执行模式切换控制。在该情况下，即便在模拟中立控制中，与 转速比相应的适当的模式也被选择。由此，可以在模拟中立控制中抑制传动装置的电机等 结构构件过度旋转。
[0027] 本发明的其他方案的控制方法是作业车辆的控制方法，该作业车辆具有：发动机、 液压栗、工作装置、行驶装置、传动装置、以及前进后退操作部件。液压栗由发动机驱动。工 作装置由从液压栗排出的工作油驱动。行驶装置由发动机驱动。传动装置将来自发动机的 驱动力传递到行驶装置。前进后退操作部件是用于切换车辆的前进、后退以及中立状态的 部件，选择性地被切换到前进位置、后退位置以及中立位置。传动装置具有：输入轴、输出 轴、齿轮机构、电机、以及前进后退切换机构。齿轮机构具有行星齿轮机构，将输入轴的旋转 传递到输出轴。电机与行星齿轮机构的旋转构件连接。前进后退切换机构包括前进用离合 器和后退用离合器。在车辆前进时，前进用离合器被连接且后退用离合器被切断。在车辆 后退时，前进用离合器被切断且后退用离合器被连接。传动装置构成为，通过使电机的转速 变化，从而使输出轴相对于输入轴的转速比变化。本方案的控制方法具有第一~第三步骤。 在第一步骤中，在满足模拟中立控制判定条件时，确定执行模拟中立控制。模拟中立控制判 定条件包括前进后退操