作业车辆及作业车辆的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作业车辆及作业车辆的控制方法。
【背景技术】
[0002]作为轮式装载机等作业车辆，已知装备了具有扭矩转换器和多级变速装置的动力传递装置(以下，称为“扭矩转换器式变速装置”)的车辆。另一方面，近年来，作为代替扭矩转换器式变速装置的动力传递装置，已知有HMT (液压一机械式变速装置)及EMT (电一机械式变速装置)。
[0003]如专利文献I所公开，HMT具有齿轮机构和与齿轮机构的旋转部件连接的马达，将来自发动机的驱动力的一部分转换成液压而传递至行驶装置，并且，将驱动力的剩余部分机械性地传递至行驶装置。
[0004]HMT为了能够进行无级变速而具备例如行星齿轮机构和液压马达。行星齿轮机构的太阳齿轮、齿轮架、环形齿轮这3个部件中的第一部件与输入轴连结，第二部件与输出轴连结。另外，第三部件与液压马达连结。液压马达根据作业车辆的行驶状况起到马达及栗的作用。HMT通过改变所述液压马达的转速，能够连续地改变输出轴的转速。
[0005]另外，EMT中使用电动马达，以代替HMT中的液压马达。电动马达根据作业车辆的行驶状况起到马达或发电机的作用。与HMT —样，EMT通过改变所述电动马达的转速，能够连续地改变输出轴的转速。
[0006]现有技术文献
[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]发明所要解决的课题
[0010]在HMT或EMT中，也有动力的传递路径可在两个模式间切换的设计。已知这种可在多个模式间进行切换的HMT或EMT能够以较小的动力传递装置实现宽范围的速度比。两个模式中的一方为低速行驶时的模式(以下，称为“低速模式”)，另一方为高速行驶时的模式(以下，称为“高速模式”)。模式的切换例如根据动力传递装置的速度比进行。在速度比为规定的模式切换阈值以下时，选择低速模式。在速度比大于模式切换阈值时，选择高速模式。
[0011]图13(a)表示各模式下的马达转速的变化。图13的曲线图中，横轴表示动力传递装置的速度比，纵轴表示马达的转速。另外，实线Lml表示第一马达的转速，虚线Lm2表示第二马达的转速。
[0012]低速模式下，随着速度比的增大，第一马达的转速增大，而第二马达的转速减小。在该情况下，第一马达产生驱动力，第二马达进行能量再生。另外，在高速模式下，随着速度比的增大，第一马达的转速减小，而第二马达的转速增大。在该情况下，第一马达进行能量再生，第二马达产生驱动力。
[0013]上述各模式的切换通过设于齿轮机构的两个离合器的切换来进行。S卩，齿轮机构具有高速模式用的离合器(以下，称为“高速离合器”)和低速模式用的离合器(以下，称为“低速离合器”)，在低速模式下，低速离合器接合，高速离合器切断。另外，在高速模式下，低速离合器切断，高速离合器接合。例如，在从高速模式向低速模式切换时，在高速离合器接合的状态(结合)下，将低速离合器从切断状态(断开)切换成接合状态(结合)。然后，在确认到低速离合器接合时，将高速离合器从接合状态(结合)切换成切断状态(断开)。因此，在模式切换点会瞬间发生高速离合器和低速离合器双方同时接合的状态。
[0014]在HMT或EMT中，为了尽可能减少车速的急剧变化或扭矩变动，从而流畅地进行各模式间的切换，优选瞬间进行各离合器的切换。但是，相对于指令信号向离合器的输出，离合器的接合开始到完成为止，需要一定的时间。因此，难以在瞬间进行各离合器的切换。
[0015]例如，如在图13(b)中由箭头Al所示，假定作业车辆减速，从高速模式切换到低速模式的情况。若在速度比到达模式切换点时输出切换离合器的指令信号，则由于直到低速离合器接合完成为止需要时间，因此，在依旧处于高速模式的状态下，速度比成为小于模式切换点的值。然后，低速离合器的接合完成时，成为低速离合器和高速离合器均接合的状态。因此，如箭头A2所示，速度比返回至模式切换点。此时，速度比将会增大。然后，通过高速离合器切断，转换到低速模式，如箭头A3所示，速度比再次减小。
[0016]图13(c)通过车速随时间经过的变化来表示上述现象。如图13(c)所示，在从速度比到达模式切换点的时刻Tml到低速离合器接合完成的时刻Tm2为止的期间，作业车辆的车速增大。因此，减速中的作业车辆暂时发生加速。这种现象会给操作员带来不适感。
[0017]本发明的课题在于，提供一种作业车辆及作业车辆的控制方法，其在HMT或EMT式动力传递装置中切换动力传递路径时，能够减少给操作员带来的不适感。
[0018]用于解决课题的技术方案
[0019]本发明的第一实施方式的作业车辆，具备发动机、液压栗、工作装置、行驶装置、动力传递装置、控制部。液压栗由发动机进行驱动。工作装置通过从液压栗排出的液压油驱动。行驶装置由发动机进行驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力传递至行驶装置。控制部控制动力传递装置。
[0020]动力传递装置具有输入轴、输出轴、齿轮机构、马达、离合器。齿轮机构具有行星齿轮机构，将输入轴的旋转传递至输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转部件连接。离合器将动力传递装置中的驱动力的传递路径从第一模式切换成第二模式。传递路径为第一模式时，离合器为切断状态。传递路径为第二模式时，离合器为接合状态。
[0021]动力传递装置通过改变马达的转速，改变输出轴相对于输入轴的速度比。当与速度比对应的速度比参数为规定的模式切换阈值时，第一模式下的马达相对于输入轴的转速比和第二模式下的马达相对于输入轴的转速比相等。
[0022]控制部具有预测接合时间决定部、速度比参数推定部、离合器控制部。当离合器为切断状态时，预测接合时间决定部决定预测接合时间。预测接合时间是从离合器的接合开始到接合完成为止所需要的时间的预测值。速度比参数推定部决定从当前时刻经过了预测接合时间后的速度比参数的推定值。在速度比参数的推定值达到模式切换阈值时，离合器控制部输出用于使离合器接合的离合器指令信号。
[0023]在该情况下，考虑到预测接合时间，在速度比参数达到模式切换阈值之前输出离合器指令信号。因此，可在速度比参数大致达到模式切换阈值的时刻结束离合器的接合。由此，在速度比参数达到模式切换阈值时，能够迅速地进行模式的切换。
[0024]优选地，作业车辆还具备油温检测部。离合器为液压式离合器，油温检测部检测向离合器供给的液压油的温度。控制部还具有存储部。存储部存储预测接合时间信息。预测接合时间信息限定包含液压油温度的接合时间参数和预测接合时间之间的关系。预测接合时间决定部基于油温检测部检测出的液压油的温度和预测接合时间信息来决定预测接合时间。
[0025]在该情况下，通过利用向离合器供给的液压油的温度，可精确地对预测接合时间进行预测。
[0026]优选地，速度比参数推定部每隔规定时间记录速度比参数，从记录的速度比参数求得速度比参数的变化率。然后，速度比参数推定部从速度比参数的变化率决定速度比参数的推定值。在该情况下，通过使用速度比参数变化的记录，能够精确地推定速度比参数的推定值。
[0027]优选地，控制部还具有马达控制部和目标轨迹决定部。马达控制部控制马达。目标轨迹决定部决定目标轨迹。目标轨迹是从离合器指令信号的输出时刻到经过了预测接合时间的时刻为止的速度比参数变化的目标轨迹。马达控制部控制马达，从而在从离合器指令信号的输出时刻到经过了预测接合时间为止的期间，使速度比参数按照目标轨迹变化。
[0028]在该情况下，即使在输出离合器指令信号后对作业车辆作用的外力急剧变化，通过控制马达，也能够按照目标轨迹修正速度比参数。即，通过控制马达，可缓和外力引起的对速度比的影响。因此，可抑制速度比参数发生与速度比参数推定部所进行的推定大幅不同的变化。由此，例如在输出离合器指令信号后实施制动的情况或挖掘开始的情况等，即使外力急剧变化，也能够在速度比参数达到模式切换阈值时及时地进行离合器的切换。
[0029]优选地，第一模式下的相对于马达转速的速度比的变化率与第二模式下的相对于马达转速的速度比的变化率不同。
[0030]本发明的第二实施方式的控制方法是具备动力传递装置的作业车辆的控制方法。动力传递装置具有输入轴、输出轴、齿轮机构、马达、离合器。齿轮机构具有行星齿轮机构，将输入轴的旋转传递至输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转部件连接。离合器将动力传递装置中的驱动力的传递路径从第一模式切换成第二模式。传递路径为第一模式时，离合器为切断状态。传递路径为第二模式时，离合器为接合状态。
[0031]动力传递装置通过改变马达的转速，改变输出轴相对于输入轴的速度比。当与速度比对应的速度比参数为规定的模式切换阈值时，第一模式下的马达相对于输入轴的转速比和第二模式下的马达相对于输入轴的转速比相等。
[0032]控制方法具备以下步骤。在第一步骤中，在离合器为切断状态时，决定从离合器接合开始到接合完成所需要的时间的预测值即预测接合时间。在第二步骤中，决定从当前时刻经过了预测接合时间后的速度比参数的推定值。在第三步骤中，在速度比参数的推定值达到模式切换阈值时，输出用于使离合器接合的离合器指令信号。
[0033]在该情况下，考虑到预测接合时间，在速度比参数达到模式切换阈值之前输出离合器指令信号。因此，可在速度比参数大致达到模式切换阈值的时刻完成离合器的接合。由此，在速度比参数达到模式切换阈值时，能够迅速地进行模式的切换。
[0034]发明效果
[0035]根据本发明，可提供在HMT或EMT式动力传递装置中切换动力传递路径时，能够减少给操作员带来的不适感的作业车辆及作业车辆的控制方法。
【附图说明】
[0036]图1是实施方式的作业车辆的侧视图；
[0037]图2是表示作业车辆结构的示意图；
[0038]图3是表示动力传递装置结构的示意图；
[0039]图4是表示第一马达及第二马达的转速随动力传递装置的速度比的变化的图；
[0040]图5是表示第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的各部件的转速与齿数之间的关系的共线图；
[0041]图6是表示第一实施方式的控制部执行的处理的控制方框图；
[0042]图7是表示速度比参数推定部进行的推定速度比的决定方法的图；
[0043]图8是表示第二实施方式的控制部执行的处理的控制方框图；
[0044]图9是表示目标轨迹的一例的图；
[0045]图10是表示在比较例的作业车辆中，在离合器指令信号的输出时刻之后，外力大幅变化时的速度比的变化的图；
[0046]图11是表示另一实施方式的动力传递装置结构的示意图；
[0047]图12是表示另一实施方式的第一马达及第二马达的转速随动力传递装置的速度比的变化的图；
[0048]图13是表示现有技术中的高速模式及低速模式下的马达的转速变化的图。
【具体实施方式】
[0049]以下，参照附图对本发