作业车辆以及作业车辆的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种作业车辆，特别设及混合动力式作业车辆及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，提出一种利用来自发动机的驱动力和来自马达的驱动力行驶的混合动力 式作业车辆。作为混合动力式作业车辆的动力传递装置，例如在专利文献1中公开了 HMT(液 压-机械式变速装置)或者EMT(电-机械式变速装置）。
[0003] 丽T具有行星齿轮机构、与行星齿轮机构的旋转部件连接的第一累/马达和第二 累/马达。根据作业车辆的行驶状况，第一累/马达和第二累/马达起到液压马达W及液压累 中的任一种作用。HMT通过改变运些累/马达的转速，能够无级地改变输出轴的转速。
[0004] EMT利用电动马达代替丽T中的液压马达。即，EMT具有第一发电机/马达和第二发 电机/马达。根据作业车辆的行驶状况，第一发电机/马达和第二发电机/马达起到电动马达 及发电机中的任一种作用。与丽T相同地，EMT通过改变运些发电机/马达的转速，能够无级 地改变输出轴的转速。
[0005] 上述的混合动力式动力传递装置与W往的具有扭矩转换器和多级式变速装置的 动力传递装置（W下，称作"扭矩转换式变速装置"）相比，动力传递装置的内部损耗少。因 此，混合动力式动力传递装置在将来自发动机的驱动力向行驶装置传递而得到牵引力的方 面效率优秀，具有低油耗的优点。
[0006] 专利文献1公开有为了实现无级变速，在动力传递装置中具有第一马达和第二马 达运两个马达的例子。进而，专利文献1的发明具有根据车速选择性地切换动力传递机构的 机构。将切换成高车速时选择的机构的状态称作Hi模式，将切换成低车速时选择的机构的 状态称作Lo模式。图14表示专利文献1的发明中的车速和第一马达/第二马达的转速间的关 系。图14将第一马达的转速表示为Lml,将第二马达的转速表示为Lm2。在图14中，将作业车 辆1前进的情况下的第一马达的旋转方向作为正向，在第一马达、第二马达朝正向旋转的情 况下，W正转速比表示，在第一马达、第二马达朝逆向旋转的情况下，W负转速比表示。在该 发明中，处于车速Vl时切换动力传递装置的模式。在车速Vl W上时，动力传递机构保持化模 式不变。运里，当车速变成V2时，第一马达的转速变为0(例如参照专利文献1的图2(a))。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1:(日本)特开2006-329244号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 在专利文献1的发明中，如果车速要大于V2,只能在保持第一马达的转速为0的状 态下增大发动机的转速。其结果，第二马达的转速进一步减小。车速V5是达到第二马达的转 速的极限值Nm_lim2时的车速。专利文献1的作业车辆的车速无法大于该速度V5。
[0012] 本发明的目的在于，提供一种提高车速的极限速度的混合动力式作业车辆。
[0013] 用于解决课题的技术方案
[0014] 本发明第一方式的作业车辆具有发动机、液压累、工作装置、行驶装置、动力传递 装置、控制部。液压累由发动机驱动。工作装置由从液压累排出的工作油驱动。行驶装置由 发动机驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力向行驶装置传递。控制部控制动力传递 装置。动力传递装置包括输入轴、输出轴、齿轮机构、第一马达、第二马达、模式切换机构。齿 轮机构具有行星齿轮机构，将输入轴的旋转向输出轴传递。第一马达W及第二马达与行星 齿轮机构的旋转部件连接。模式切换机构将动力传递装置中的驱动力的传递路径切换成至 少两个模式中的一个模式。在动力传递装置中，通过马达的转速发生变化，输出轴的转速相 对于输入轴的转速的速度比发生变化。至少两个模式包括第一模式和在高于第一模式的速 度比的范围使用的第二模式。
[0015] 第一车速是速度比达到规定的第一值时的车速，所述规定的第一值小于动力传递 装置可取得的速度比的最大值，控制部在车速属于大于第一车速的范围时，从对应于第一 车速的发动机的第一转速增大发动机的转速。在传递路径是第二模式的情况下，第一值大 于第二值，所述第二值是第一马达的转速和第二马达的转速相等时的速度比。
[0016] 优选地，在第二模式下所使用的速度比的范围是在至少两个模式下所使用的速度 比的范围中速度比最高的范围。
[0017] 优选地，当速度比是规定的模式切换阔值时，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。优选地，第二值大于模式切换阔 值，且小于速度比的最大值。
[0018] 优选地，在车速属于大于第一车速的范围时，控制部使发动机的转速从与第一车 速对应的发动机的第一转速起相对于车速直线地(一次函数地)增大。
[0019] 优选地，控制部还包括马达控制部，在发动机的转速上升时，所述马达控制部对第 一马达和第二马达进行控制，W将速度比固定在第一值。具体地，马达控制部将第一马达和 第二马达中的至少一方的转速控制成与发动机的转速成比例的值。
[0020] 优选地，该作业车辆还具有由操作员操作的加速操作部件。优选地，控制部还包括 马达控制部。优选地，在车速属于大于第一车速的范围时，加速操作部件的操作量越大，马 达控制部使发动机输出的扭矩越大，加速操作部件的操作量越小，马达控制部使发动机输 出的扭矩越小。
[0021] 优选地，发动机的转速在速度比被固定在第一值的期间成为规定的第二转速W下 的情况下，马达控制部解除速度比的固定。
[0022] 优选地，该作业车辆还具有用于驾驶员操作工作装置的工作装置操作部件。优选 地，当操作工作装置操作部件时，马达控制部解除速度比的固定。
[0023] 本发明第二方式的作业车辆具有发动机、液压累、工作装置、行驶装置、动力传递 装置、控制部。液压累由发动机驱动。工作装置由从液压累排出的工作油驱动。行驶装置由 发动机驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力向行驶装置传递。控制部控制动力传递 装置。动力传递装置包括输入轴、输出轴、齿轮机构、第一马达、第二马达、模式切换机构。齿 轮机构包括行星齿轮机构，将输入轴的旋转向输出轴传递。第一马达W及第二马达与行星 齿轮机构的旋转部件连接。模式切换机构将动力传递装置中的驱动力的传递路径切换成至 少两个模式中的一个模式。在动力传递装置中，通过马达的转速发生变化，输出轴的转速相 对于输入轴的转速的速度比发生变化。
[0024] 控制部包括马达控制部。第二车速是速度比达到动力传递装置可取得的速度比的 最大值时的车速，第=车速大于第二车速，是第二马达的转速达到规定的极限值时的车速， 在车速属于大于第二车速且小于第=车速的范围时，马达控制部对第一马达和第二马达进 行控制，W使速度比固定在最大值。在车速属于大于第=车速的范围时，马达控制部对第一 马达和第二马达进行控制，W减小速度比。在车速属于大于第二车速且小于第=车速的范 围时，控制部使发动机的转速从对应于第二车速的发动机的第二转速增大。在车速属于大 于第=车速的范围时，控制部使发动机的转速从对应于第=车速的发动机的第=转速增 大。
[0025] 优选地，至少两个模式包括第一模式和第二模式，第二模式在高于第一模式的速 度比的范围使用。优选地，在传递路径处于第二模式的情况下，速度比的最大值大于第二 值，所述第二值是第一马达的转速和第二马达的转速相等时的速度比。
[0026] 优选地，在车速属于大于第二车速且小于第=车速的范围时，控制部使发动机的 转速从发动机的第二转速起相对于车速直线地(一次函数地)增大，在车速属于大于第=车 速的范围时，控制部使发动机的转速增大。
[0027] 在车速属于大于第二车速且小于第=车速的范围时的发动机的转速的增加量相 对于车速的增加量的第一比，小于在车速属于大于第=车速的范围时的发动机的转速的增 加量相对于车速的增加量的第二比。
[0028] 优选地，第一马达W及第二马达是电动马达。
[0029] 本发明第=方式的控制方法是具有动力传递装置的作业车辆的控制方法。动力传 递装置包括输入轴、输出轴、齿轮机构、第一马达、第二马达、模式切换机构。齿轮机构包括 行星齿轮机构，将输入轴的旋转向输出轴传递。第一马达W及第二马达与行星齿轮机构的 旋转部件连接。模式切换机构将动力传递装置中的驱动力的传递路径切换成至少两个模式 中的一个模式。在动力传递装置，通过马达的转速发生变化，输出轴的转速相对于输入轴的 转速的速度比发生变化。至少两个模式包括第一模式和第二模式，第二模式在高于第一模 式的速度比的范围使用。
[0030] 在本控制方法中，第一车速是速度比达到规定的第一值时的车速，所述规定的第 一值小于动力传递装置可取得的速度比的最大值，本控制方法包括当车速比第一车速变大 时，使发动机的转速从对应于第一车速的发动机的第一转速增大的步骤。在传递路径处于 第二模式的情况下，第一值大于速度比的第二值，所述第二值是第一马达的转速和第二马 达的转速相等时的速度比。
[0031] 发明的效果
[0032] 根据本发明的第一或第=方式，当速度比达到小于动力传递装置可取得的最大值 的规定的第一值时，控制部使发动机的转速上升。其结果是，与在速度比变成最大值后提升 发动机的转速的情况下第二马达的转速达到极限值的车速相比，第二马达的转速达到极限 值的车速变大。另外，根据第二方式，第=车速是第二马达的转速达到规定的极限值的车 速，在车速属于大于第=车速的范围时，马达控制部减小速度比，W使第二马达的转速不超 过极限值。并且，在车速属于大于第=车速的范围时，控制部使发动机的转速从对应于第= 车速的发动机的第=转速增大。因此，第一~第=方式中的任一种作业车辆都能够W比对 应于马达的极限速度的车速高的速度行驶。
【附图说明】
[0033] 图1是实施方式设及的作业车辆的侧视图。
[0034] 图2是表示作业车辆结构的示意图。
[0035] 图3是表示动力传递装置结构的示意图。
[0036] 图4是表示相对于动力传递装置的速度比的第一马达W及第二马达的转速比的变 化的图。
[0037] 图5是表示相对于车速的第一马达、第二马达W及发动机的转速的变化的图。
[0038] 图6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的关系 的共线图。
[0039] 图7是在改变了固定速度比的阔值的情况下，用于说明动力传递装置的动作的不 同的共线图。
[0040] 图8是表示由控制部执行的处理的控制方框图。
[0041] 图9是表示要求牵引力特性的一例的曲线图。
[0042] 图10是表示发动机的指令节气口值的决定处理的控制方框图。
[0043] 图11是表示实施方式设及的控制部的具体内部结构的方框图。
[0044] 图12是表示由第二发动机控制部执行的处理的控制方框图。
[0045] 图13是表示第二实施方式中相对于车速的第一马达、第二马达W及发动机的转速 和速度比的变化的图。
[0046] 图14是表示W往技术中的第一马达W及第二马达的转速相对于车速的变化的图。
【具体实施方式】
[0047] <第一实施方式〉
[0048] W下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式设及的作 业车辆1的侧视图。如图1所示，作业车辆1具有车体框架2、工作装置3、行驶轮4、5、驾驶室6。 作业车辆1是轮式装载机，通过行驶轮4、5被旋转驱动来行驶。作业车辆1能够使用工作装置 3进行挖掘等作业。
[0049] 车体框架2具有前框架16和后框架17。前框架16和后框架17 W能够在左右方向上 相互转动的方式安装。前框架16安装有工作装置3W及行驶轮4。工作装置3由来自后述的工 作装置累23(参照图2)的工作油驱动。工作装置3具有大臂11和伊斗12。大臂11安装于车体 框架2。工作装置3包括提升油缸13和伊斗油缸14。提升油缸13和伊斗油缸14是液压缸。提升 油缸13的一端安装于前框架16。提升油缸13的另一端安装于大臂11。提升油缸13利用来自 工作装置累23的工作油进行伸缩，由此大臂11上下摆动。伊斗12安装于大臂11的前端。伊斗 油缸14的一端安装于车体框架2。伊斗油缸14的另一端经由曲拐15安装于伊斗12。伊斗油缸 14利用来自工作装置累23的工作油进行伸缩，由此伊斗12上下摆动。
[0050] 后框架17安装有驾驶室6 W及行驶轮5。驾驶室6被载置于车体框架2上。驾驶室6内 配置有操作员就坐的坐席和后述的操作装置等。
[0051] 作业车辆I具有转向油缸18。转向油缸18安装于前框架16和后框架17。转向油缸18 是液压缸。转向油缸18利用来自后述的转向累30的工作油进行伸缩，由此作业车辆1的行进 方向向左右改变。
[0052] 图2是表示作业车辆1的结构的示意图。如图2所示，作业车辆1具有发动机21、PT0 22、动力传递装置24、行驶装置25、操作装置26、控制部27等。
[0053] 发动机21例如是柴油机。通过调整向发动机21的缸内喷射的燃料量来控制发动机 21的输出。燃料量的调整通过控制部27控制安装于发动机21的燃料喷射装置28来进行。作 业车辆1具有发动机转速检测部31。发动机转速检测部31检测发动机转速，向控制部27发送 表示发动机转速的检测信号。
[0054] 作业车辆1具有工作装置累23、转向累30、变速箱累29。工作装置累23、转向累30、 变速箱累29是液压累。PTO 22向运些液压累23、29、30传递来自发动机21的部分驱动力。即， PTO 22向运些液压累23、29、3〇W及动力传递装置24分配来自发动机21的驱动力。
[0055] 工作装置累23由来自发动机21的驱动力驱动。从工作装置累23排出的工作油经由 工作装置控制阀41向前述的提升油缸13和伊斗油缸14供给。作业车辆1具有工作装置累压 检测部32。工作装置累压检测部32检测来自工作装置累23的工作油的排出压（W下，称作 "工作装置累压"），向控制部27发送表示工作装置累压的检测信号。
[0056] 工作装置累23是可变容量式液压累。通过改变工作装置累23的斜盘或者斜轴的倾 转角，改变工作装置累23的排出容量。另外，排出容量表示液压累每转一周排出的工作油的 量。工作装置累23连接有第一容量控制装置42。第一容量控制装置42由控制部27控制，改变 工作装置累23的倾转角。由此，工作装置累23的排出容量由控制部27控制。例如，第一容量 控制装置42调整工作装置累23的倾转角，W使工作装置控制阀41前后的差压一定。此外，第 一容量控制装置42能够根据来自控制部27的指令信号任意地改变工作装置累23的倾转角。 具体地，第一容量控制装置42包括未图示的第一阀口和第二阀口。当改变由上述工作装置 控制阀41向工作装置3供给的工作油时，