作業(yè)車輛及其控制方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及作業(yè)車輛，特別是涉及混合動力型作業(yè)車輛及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，提出了利用來自發(fā)動機的驅(qū)動力和來自馬達的驅(qū)動力而行駛的混合動 力型作業(yè)車輛。作為混合動力型作業(yè)車輛的動力傳遞裝置，例如在專利文獻1中，公開了 HMT (液壓一機械式變速裝置）或EMT (電氣一機械式變速裝置）。
[0003] HMT具有行星齒輪機構(gòu)和與該行星齒輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接的第一栗/馬達、第 二栗/馬達。第一栗/馬達和第二栗/馬達根據(jù)作業(yè)車輛的行駛狀況，作為液壓馬達及液 壓栗中的任一個發(fā)揮功能。HMT構(gòu)成為能夠通過使這些栗/馬達的旋轉(zhuǎn)速度變化，來使輸出 軸的旋轉(zhuǎn)速度無極地變化。并且，HMT具有第三栗/馬達。第三栗/馬達對第一栗/馬達 和第二栗/馬達中的任一個進行輔助。被第三栗/馬達輔助的栗/馬達能夠根據(jù)車速的速 度范圍進行切換。
[0004] 在EMT中，使用電動馬達來代替HMT中的液壓馬達。即，EMT具有第一發(fā)電機/馬 達、第二發(fā)電機/馬達和第三發(fā)電機/馬達。第一發(fā)電機/馬達和第二發(fā)電機/馬達根據(jù) 作業(yè)車輛的行駛狀況作為電動馬達及發(fā)電機中的任一個發(fā)揮功能。并且，第三發(fā)電機/馬 達對第一發(fā)電機/馬達和第二發(fā)電機/馬達中的任一個進行輔助。與HMT相同，EMT構(gòu)成 為能夠通過使這些發(fā)電機/馬達的旋轉(zhuǎn)速度變化來使輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度無極地變化。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :(日本）特開2006 - 329244號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009] 像上述HMT或EMT那樣，通過利用第三馬達對第一馬達和第二馬達進行輔助，能夠 降低各馬達所需的最大扭矩。由此，能夠使馬達小型化。然而，從降低成本或動力傳遞裝置 的輕量化的觀點出發(fā)，優(yōu)選使馬達進一步小型化。
[0010] 本發(fā)明的課題在于提供一種能夠使馬達小型化的混合動力型作業(yè)車輛及其控制 方法。
[0011] 用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0012] 本發(fā)明的一個形態(tài)的作業(yè)車輛具備發(fā)動機、液壓栗、作業(yè)裝置、行駛裝置、動力傳 遞裝置和控制部。液壓栗被發(fā)動機驅(qū)動。作業(yè)裝置被從液壓栗排出的工作油驅(qū)動。行駛裝 置被發(fā)動機驅(qū)動。動力傳遞裝置將來自發(fā)動機的驅(qū)動力傳遞給行駛裝置?？刂撇繉恿?遞裝置進行控制。
[0013] 動力傳遞裝置具有輸入軸、輸出軸、齒輪機構(gòu)、第一馬達、第二馬達、第三馬達和馬 達切換機構(gòu)。齒輪機構(gòu)具有行星齒輪機構(gòu)，將輸入軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給輸出軸。第一馬達與行 星齒輪機構(gòu)的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接。第二馬達與行星齒輪機構(gòu)的第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接。第三馬 達對第一馬達和第二馬達進行輔助。馬達切換機構(gòu)能夠使第三馬達選擇性地與第一馬達和 第二馬達連接。動力傳遞裝置構(gòu)成為通過使第一馬達、第二馬達和第三馬達的旋轉(zhuǎn)速度變 化，來使輸出軸相對于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度比變化。
[0014] 控制部具有馬達切換控制部和馬達指令確定部。在第一旋轉(zhuǎn)速度比第二旋轉(zhuǎn)速度 小時，馬達切換控制部對第三馬達進行控制使其與第一馬達連接。第一旋轉(zhuǎn)速度是第一馬 達的旋轉(zhuǎn)速度的與第三馬達的旋轉(zhuǎn)軸對應的旋轉(zhuǎn)速度。第二旋轉(zhuǎn)速度是第二馬達的旋轉(zhuǎn)速 度的與第三馬達的旋轉(zhuǎn)軸對應的旋轉(zhuǎn)速度。在第三馬達與第一馬達連接時，馬達指令確定 部確定對第一馬達及第三馬達的指令扭矩，以使對第三馬達的指令扭矩在對第一馬達的指 令扭矩以下。
[0015] 在這種情況下，在第一馬達的第一旋轉(zhuǎn)速度比第二馬達的第二旋轉(zhuǎn)速度小時，第 三馬達對第一馬達進行輔助。即，由于旋轉(zhuǎn)速度小的一方需要大的扭矩，第三馬達對需要大 的扭矩的第一馬達進行輔助。由此，能夠降低第一馬達所需的最大扭矩，能夠使第一馬達小 型化。并且，對第三馬達的指令扭矩被確定為對第一馬達的指令扭矩以下的值。因此，能夠 使第三馬達小型化。
[0016] 優(yōu)選馬達切換機構(gòu)具有第一離合器和第二離合器。第一離合器切換第一馬達與第 三馬達之間的連接和斷開。第二離合器切換第二馬達與第三馬達之間的連接和斷開。控制 部還具有預測速度運算部。預測速度運算部對第一預測旋轉(zhuǎn)速度和第二預測旋轉(zhuǎn)速度進行 運算。第一預測旋轉(zhuǎn)速度是從當前時刻開始經(jīng)過規(guī)定的第一預測時間后的第一旋轉(zhuǎn)速度的 預測值。第二預測旋轉(zhuǎn)速度是從當前時刻開始經(jīng)過規(guī)定的第一預測時間后的第二旋轉(zhuǎn)速度 的預測值。馬達切換控制部在第一預測旋轉(zhuǎn)速度從比第二預測旋轉(zhuǎn)速度大的值減少到第二 預測旋轉(zhuǎn)速度時，對馬達切換機構(gòu)進行控制以使第三馬達的連接對象從第二馬達切換為第 一馬達。
[0017] 在這種情況下，根據(jù)第一預測旋轉(zhuǎn)速度和第二預測旋轉(zhuǎn)速度來確定第三馬達的連 接對象的切換。因此，考慮第一離合器及第二離合器的切換所需的時間，能夠在第一馬達的 第一旋轉(zhuǎn)速度與第二馬達的第二旋轉(zhuǎn)速度相近的時刻，使第三馬達的連接對象從第二馬達 切換為第一馬達。由此，能夠?qū)⒌谌R達的旋轉(zhuǎn)速度的變動抑制得小，因此能夠減輕由切換 引起的沖擊。
[0018] 優(yōu)選在從第一預測旋轉(zhuǎn)速度達到第二預測旋轉(zhuǎn)速度的時刻開始直到經(jīng)過規(guī)定的 第二預測時間為止期間，馬達指令確定部使對第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。 例如，規(guī)定的第二預測時間是直到第一離合器的連接完成為止的預測時間。在這種情況下， 在第一離合器及第二離合器的切換完成為止期間，對第三馬達的指令扭矩成為規(guī)定的待機 指令值。因此，通過使規(guī)定的待機指令值為零或小的值，能夠減少在第三馬達處的扭矩的損 失。并且，通過防止第三馬達的旋轉(zhuǎn)速度在切換動作中急劇變化，能夠減輕切換的沖擊。
[0019] 優(yōu)選在第三馬達與第一馬達連接時，馬達指令確定部確定對第一馬達及第三馬達 的指令扭矩，以使對第三馬達的指令扭矩與對第一馬達的指令扭矩相同。
[0020] 在這種情況下，第三馬達輸出與第一馬達相同大小的扭矩，因此能夠降低第一馬 達的輸出扭矩。由此，在動力傳遞裝置中，能夠抑制用于傳遞第一馬達的輸出扭矩的部件的 消耗。
[0021] 優(yōu)選馬達指令確定部確定對第一馬達的要求扭矩。第三馬達與第一馬達連接，在 要求扭矩在規(guī)定的極限扭矩以下時，馬達指令確定部將要求扭矩確定為第一馬達的指令扭 矩，并且使第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。第三馬達與第一馬達連接，在要求扭 矩比規(guī)定的極限扭矩大時，將極限扭矩確定為第一馬達指令扭矩，并且根據(jù)要求扭矩與極 限扭矩的差來確定第三馬達的指令扭矩。
[0022] 在這種情況下，在要求扭矩比規(guī)定的極限扭矩大時，能夠利用第三馬達對第一馬 達進行輔助。并且，在要求扭矩在規(guī)定的極限扭矩以下時，第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待 機指令值，因此即使進行第三馬達的連接的切換，也能夠抑制沖擊的產(chǎn)生。
[0023] 優(yōu)選馬達指令確定部確定對第一馬達的要求扭矩。第三馬達與第一馬達連接，在 要求扭矩在規(guī)定的扭矩閾值以下時，馬達指令確定部將要求扭矩確定為第一馬達的指令扭 矩，并且使第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。第三馬達與第一馬達連接，在要求扭 矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩在扭矩閾值以下時，確定扭矩閾值作為第一 馬達的指令扭矩，并且根據(jù)要求扭矩與扭矩閾值的差來確定第三馬達的指令扭矩。第三馬 達與第一馬達連接，在要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩比扭矩閾值大 時，確定對第一馬達及第三馬達的指令扭矩，以使第一馬達的指令扭矩與第三馬達的指令 扭矩相同。
[0024] 在這種情況下，在要求扭矩在規(guī)定的扭矩閾值以下時，第三馬達的指令扭矩為規(guī) 定的待機指令值，因此即使進行第三馬達的連接的切換，也能夠抑制沖擊的產(chǎn)生。并且，在 要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩在扭矩閾值以下時，能夠利用第三馬 達對第一馬達進行輔助。另外，在要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩比扭 矩閾值大時，第三馬達輸出與第一馬達相同大小的扭矩，因此利用第三馬達進行輔助的扭 矩變大。由此，能夠降低第一馬達的輸出扭矩，在動力傳遞裝置中，能夠抑制用于傳遞第一 馬達的輸出扭矩的部件的消耗。
[0025] 優(yōu)選在第二旋轉(zhuǎn)速度比第一旋轉(zhuǎn)速度小時，馬達切換控制部對馬達切換機構(gòu)進行 控制，以使第三馬達與第二馬達連接。在第三馬達與第二馬達連接時，馬達指令確定部確定 對第二馬達及第三馬達的指令扭矩，以使對第三馬達的指令扭矩在對第二馬達的指令扭矩 以下。
[0026] 在這種情況下，在第二馬達的第二旋轉(zhuǎn)速度比第一馬達的第一旋轉(zhuǎn)速度小時，第 三馬達對第二馬達進行輔助。即，由于旋轉(zhuǎn)速度小的一方需要大的扭矩，第三馬達對需要大 的扭矩的第二馬達進行輔助。因此，能夠降低第二馬達所需的最大扭矩，能夠使第二馬達小 型化。并且，對第三馬達的指令扭矩被確定為在對第二馬達的指令扭矩以下的值。因此，能 夠使第三馬達小型化。
[0027] 優(yōu)選馬達切換控制部在第二預測旋轉(zhuǎn)速度從比第一預測旋轉(zhuǎn)速度大的值減少到 第一預測旋轉(zhuǎn)速度時，對馬達切換機構(gòu)進行控制，以使第三馬達的連接對象從第一馬達切 換為第二馬達。
[0028] 在這種情況下，根據(jù)第一預測旋轉(zhuǎn)速度和第二預測旋轉(zhuǎn)速度來確定第三馬達的連 接對象的切換。因此，考慮第一離合器及第二離合器的切換所需的時間，第二馬達的第二旋 轉(zhuǎn)速度與第一馬達的第一旋轉(zhuǎn)速度相近的時刻，能夠?qū)⒌谌R達的連接對象從第一馬達切 換為第二馬達。
[0029] 優(yōu)選第二預測旋轉(zhuǎn)速度在從達到第一預測旋轉(zhuǎn)速度的時刻開始直到經(jīng)過規(guī)定的 第三預測時間為止期間，馬達指令確定部使對第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。 例如，規(guī)定的第三預測時間是第二離合器的連接完成為止的預測時間。此外，第三預測時間 可以與第二預測時間為相同的值，也可以是不同的值。在這種情況下，在第一離合器及第二 離合器的切換完成為止期間，對第三馬達的指令扭矩成為規(guī)定的待機指令值。因此，通過使 規(guī)定的待機指令值為零或小的值，能夠減少在第三馬達處的扭矩的損失。
[0030] 優(yōu)選在第三馬達與第二馬達連接時，馬達指令確定部確定對第二馬達及第三馬達 的指令扭矩，以使對第三馬達的指令扭矩與對第二馬達的指令扭矩相同。
[0031] 在這種情況下，第三馬達輸出與第二馬達相同大小的扭矩，因此能夠降低第二馬 達的輸出扭矩。由此，在動力傳遞裝置中，能夠抑制用于傳遞第二馬達的輸出扭矩的部件的 消耗。
[0032] 優(yōu)選馬達指令確定部確定對第二馬達的要求扭矩。第三馬達與第二馬達連接，在 要求扭矩在規(guī)定的極限扭矩以下時，馬達指令確定部將要求扭矩確定為第二馬達的指令扭 矩，并且使第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。第三馬達與第二馬達連接，在要求扭 矩比規(guī)定的極限扭矩大時，將極限扭矩確定為第二馬達的指令扭矩，并且根據(jù)要求扭矩與 極限扭矩的差來確定第三馬達的指令扭矩。
[0033] 在這種情況下，在要求扭矩比規(guī)定的極限扭矩大時，能夠利用第三馬達對第二馬 達進行輔助。并且，在要求扭矩在規(guī)定的極限扭矩以下時，第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待 機指令值，因此即使進行第三馬達的連接的切換，也能夠抑制沖擊的產(chǎn)生。
[0034] 優(yōu)選馬達指令確定部確定對第二馬達的要求扭矩。第三馬達與第二馬達連接，在 要求扭矩在規(guī)定的扭矩閾值以下時，馬達指令確定部將要求扭矩確定為第二馬達的指令扭 矩，并且使第三馬達的指令扭矩為規(guī)定的待機指令值。第三馬達與第二馬達連接，在要求扭 矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩在扭矩閾值以下時，確定扭矩閾值作為第二 馬達的指令扭矩，并且根據(jù)要求扭矩與扭矩閾值的差來確定第三馬達的指令扭矩。第三馬 達與第二馬達連接，在要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩比扭矩閾值大 時，確定對第二馬達及第三馬達的指令扭矩，以使第二馬達的指令扭矩與第三馬達的指令 扭矩相同。
[0035] 在這種情況下，在要求扭矩在規(guī)定的扭矩閾值以下時，第三馬達的指令扭矩為規(guī) 定的待機指令值，因此即使進行第三馬達的連接的切換，也能夠抑制沖擊的產(chǎn)生。并且，在 要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩在扭矩閾值以下時，能夠利用第三馬 達對第二馬達進行輔助。另外，在要求扭矩比規(guī)定的扭矩閾值大、第三馬達的指令扭矩比扭 矩閾值大時，第三馬達輸出與第二馬達相同大小的扭矩，因此利用第三馬達進行輔助的扭 矩變大。由此，能夠降低第二馬達的輸出扭矩，在動力傳遞裝置中，能夠抑制用于傳遞第二 馬達的輸出扭矩的部件的消耗。
[0036] 優(yōu)選第一馬達的旋轉(zhuǎn)速度比第一旋轉(zhuǎn)速度小。在這種情況下，使第三馬達與第一 馬達連接并對其加速，能夠使第一馬達及第三馬達進一步小型化。
[0037] 優(yōu)選第二馬達的旋轉(zhuǎn)速度比第二旋轉(zhuǎn)速度小。在這種情況下，使第三馬達與第二 馬達連接并使其加速，能夠使第二馬達及第三馬達進一步小型化。
[0038] 本發(fā)明其他形態(tài)的控制方法是具備發(fā)動機、液壓栗、作業(yè)裝置、行駛裝置和動力傳 遞裝置的作業(yè)車輛的控制方法。液壓栗被發(fā)動機驅(qū)動。作業(yè)裝置被從液壓栗排出的工作油 驅(qū)動。行駛裝置被發(fā)動機驅(qū)動。動力傳遞裝置將來自發(fā)動機的驅(qū)動力傳遞給行駛裝置。
[0039] 動力傳遞裝置具有輸入軸、輸出軸、齒輪機構(gòu)、第一馬達、第二馬達、第三馬達和馬 達切換機構(gòu)。齒輪機構(gòu)具有行星齒輪機構(gòu)，將輸入軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給輸出軸。第一馬達與行 星齒輪機構(gòu)的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接。第二馬達與行星齒輪機構(gòu)的第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件連接。第三馬 達對第一馬達和第二馬達進行輔助。馬達切換機構(gòu)能夠使第三馬達選擇性地與第一馬達和 第二馬達連接。動力傳遞裝置構(gòu)成為通過使第一馬達、第二馬達和第三馬達的旋轉(zhuǎn)速度變 化，來使輸出軸相對于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度比變化。
[0040] 本形態(tài)的控制方法具備第一步驟和第二步驟。在第一步驟中，在第一旋轉(zhuǎn)速度比 第二旋轉(zhuǎn)速度小時，對馬達切換機構(gòu)進行控制以使第三馬達與第一馬達連接。第一旋轉(zhuǎn)速 度是第一馬達的旋轉(zhuǎn)速度的與第三馬達的旋轉(zhuǎn)軸對應的旋轉(zhuǎn)速度。第二旋轉(zhuǎn)速度是第二馬 達的旋轉(zhuǎn)速度的與第三馬達的旋轉(zhuǎn)軸對應的旋轉(zhuǎn)速度。在第二步驟中，在第三馬達與第一 馬達連接時，確定對第一馬達及第三馬達的指令扭矩，以使對第三馬達的指令扭矩在對第 一馬達的指令扭矩以下。
[0041] 在這種情況下，在第一馬達的第一旋轉(zhuǎn)速度比第二馬達的第二旋轉(zhuǎn)速度小時，第 三馬達對第一馬達進行輔助。即，由于旋轉(zhuǎn)速度小的一方需要大的扭矩，第三馬達對需要大 的扭矩的第一馬達進行輔助。由此，能夠降低第一馬達所需的最大扭矩，能夠使第一馬達小 型化。并且，對第三馬達的指令扭矩被確定為對第一馬達的指令扭矩以下的值。因此，能夠 使第三馬達小型化。
[0042] 發(fā)明的效果
[0043] 根據(jù)本發(fā)明，在混合動力型作業(yè)車輛中能夠使馬達小型化。
【附圖說明】
[0044] 圖1是本發(fā)明實施方式的作業(yè)車輛的側(cè)面圖。
[0045] 圖2是表示作業(yè)車輛的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0046] 圖3是表示動力傳遞裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0047] 圖4是第一馬達、第二馬達和第三馬達的旋轉(zhuǎn)速度相對于旋轉(zhuǎn)速度比的變化的 圖。
[0048] 圖5是表示利用控制部所執(zhí)行的處理的控制框圖。
[0049] 圖6是表示利用控制部所執(zhí)行的處理的控制框圖。
[0050] 圖7是表示將第三馬達從斷開狀態(tài)切換為連接狀態(tài)時的處理的流程圖。
[0051] 圖8是表示第二連接判定條件的判定方法的流程圖。
[0052] 圖9是表示第三馬達的同步控制的處理的流程圖。
[0053] 圖10是表示同步控制中第一旋轉(zhuǎn)速度、第一預測旋轉(zhuǎn)速度與第三馬達的旋轉(zhuǎn)速 度的變化的圖。
[0054] 圖11是表示將第三馬達從連接狀態(tài)切換為斷開狀態(tài)時的處理的流程圖。
[0055] 圖12是表示將第三馬達的連接對象從第二馬達切換為第一馬達時的處理的流程 圖。
[0056] 圖13是表示切換控制中第一旋轉(zhuǎn)速度與第二旋轉(zhuǎn)速度的變化的圖。
[0057] 圖14是表示相對于要求扭矩的對第一馬達和第三馬達的指令扭矩的分配的圖。
[0058] 圖15是表示本實施方式中第一馬達、第二馬達與第三馬達的旋轉(zhuǎn)速度及指令扭 矩的變化的圖。
[0059] 圖16是表示比較例中相對于旋轉(zhuǎn)速度比的第一馬達與第二馬達的旋轉(zhuǎn)速度及指 令扭矩的變化的圖。
[0060] 圖17是表示其他實施方式利用控制部所執(zhí)行的處理的控制框圖。
[0061] 圖18是表示第一變形例對第一馬達和第三馬達的指令扭矩的分配的圖。
[0062] 圖19是表示第二變形例對第一馬達和第