JP2017053212A - Work vehicle and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業車両及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a work vehicle and a control method thereof.
作業車両には、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータとを備えるものがある。油圧アクチュエータは、例えば油圧シリンダであり、ブーム及びアームなどを有する作業機を駆動する。このような作業車両では、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを越えないように、油圧ポンプが制御される。 Some work vehicles include an engine, a hydraulic pump driven by the engine, and a hydraulic actuator driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump. The hydraulic actuator is a hydraulic cylinder, for example, and drives a working machine having a boom, an arm, and the like. In such a work vehicle, the hydraulic pump is controlled so that the absorption torque of the hydraulic pump does not exceed the output torque of the engine.
一方、作業車両には、還元剤を用いてエンジンの排気を浄化する排気処理装置を備えるものがある。このような作業車両では、還元剤は還元剤タンクに貯留されているが、還元剤タンク内の還元剤の貯留量が少なくなると、排気の処理が適切に行われない可能性がある。そのため、例えば特許文献1の作業車両では、還元剤の貯留量が所定量より少なくなると、エンジンの出力を低下させると共に、油圧ポンプの吸収トルクを低下させる制御を行っている。これにより、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。
On the other hand, some work vehicles include an exhaust treatment device that purifies engine exhaust using a reducing agent. In such a work vehicle, the reducing agent is stored in the reducing agent tank. However, if the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank decreases, there is a possibility that the exhaust treatment may not be performed appropriately. Therefore, for example, in the work vehicle of
近年、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータと共に、エンジンによって駆動される発電機モータと、発電機モータによって生成された電力によって駆動される電動アクチュエータとを備えるハイブリッド型の作業車両が開発されている。例えば、ハイブリッド型の油圧ショベルは、作業機を駆動するための油圧シリンダと、旋回体を旋回させるための電動モータとを備えている。 In recent years, a hybrid work vehicle has been developed that includes a generator motor driven by an engine and an electric actuator driven by electric power generated by the generator motor together with a hydraulic pump and a hydraulic actuator. For example, a hybrid hydraulic excavator includes a hydraulic cylinder for driving a work machine and an electric motor for turning a turning body.
このようなハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときにエンジンの出力を低下させる制御を行う場合、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することが望ましい。しかし、従来のように油圧ポンプの吸収トルクを低下させるだけでは、電気機器の動作を容易に確保できても、電気機器に多くのエンジンの出力が使われることになり、油圧機器の動作を確保することは困難である。 In such a hybrid work vehicle, when control is performed to reduce engine output when the amount of reducing agent stored decreases, the operation of both the hydraulic equipment and the electric equipment should be ensured as efficiently as possible. Is desirable. However, even if the absorption torque of the hydraulic pump is reduced as in the past, even if the operation of the electrical equipment can be easily secured, the output of many engines will be used for the electrical equipment, ensuring the operation of the hydraulic equipment. It is difficult to do.
本発明の課題は、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することにある。 It is an object of the present invention to ensure the operation of both hydraulic equipment and electrical equipment as efficiently as possible while reducing the engine output when the amount of reducing agent stored in a hybrid work vehicle decreases. There is to do.
本発明の一態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、発電機モータと、電動アクチュエータと、排気処理装置と、還元剤タンクと、貯留量検出部と、エンジン制御部と、アクチュエータ制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。油圧アクチュエータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。発電機モータは、エンジンによって駆動される。電動アクチュエータは、発電機モータによって生成された電力によって駆動される。排気処理装置は、エンジンの排気を浄化する。還元剤タンクは、排気処理装置に供給される還元剤を貯留する。貯留量検出部は、還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する。エンジン制御部は、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減する出力制限制御を行う。電動アクチュエータ制御部は、出力制限制御の実行中に、電動アクチュエータの出力を制限する。 A work vehicle according to one aspect of the present invention includes an engine, a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a generator motor, an electric actuator, an exhaust treatment device, a reducing agent tank, a storage amount detection unit, and an engine control unit. And an actuator control unit. The hydraulic pump is driven by the engine. The hydraulic actuator is driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump. The generator motor is driven by the engine. The electric actuator is driven by electric power generated by the generator motor. The exhaust treatment device purifies the exhaust of the engine. The reducing agent tank stores the reducing agent supplied to the exhaust treatment device. The storage amount detection unit detects the storage amount of the reducing agent in the reducing agent tank. The engine control unit performs output restriction control for reducing the output of the engine when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value. The electric actuator control unit limits the output of the electric actuator during the execution of the output restriction control.
本態様に係る作業車両では、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減すると共に、電動アクチュエータの出力を制限する。そのため、電動アクチュエータの出力が制限されない場合と比べて、油圧ポンプに分配されるエンジンの出力を大きく確保することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作を効率よく確保することができる。 In the work vehicle according to this aspect, when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold, the output of the engine is reduced and the output of the electric actuator is limited. Therefore, compared with the case where the output of an electric actuator is not restrict | limited, the output of the engine distributed to a hydraulic pump can be ensured largely. Thus, in the hybrid work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be efficiently ensured.
作業車両は、出力算出部と、吸収トルク決定部と、ポンプ制御部と、をさらに備えてもよい。出力算出部は、貯留量が第1閾値以下になったときに、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出してもよい。吸収トルク決定部は、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定してもよい。ポンプ制御部は、決定された吸収トルクで油圧ポンプを制御してもよい。 The work vehicle may further include an output calculation unit, an absorption torque determination unit, and a pump control unit. The output calculation unit may calculate the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value. The absorption torque determination unit may determine the absorption torque of the hydraulic pump based on the reduced engine output and the generator motor output necessary for driving the electric actuator. The pump control unit may control the hydraulic pump with the determined absorption torque.
この場合、貯留量が第1閾値以下になったときに、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクが決定される。ここで、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクは、作業機にかかる負荷に応じて大きく変動する。従って、出力制限制御において油圧ポンプに分配すべきトルクを精度よく推定することは容易ではない。 In this case, when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value, the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the reduced engine output and the generator motor output necessary for driving the electric actuator. . Here, the output torque of the hydraulic pump necessary for driving the hydraulic actuator varies greatly depending on the load applied to the work implement. Therefore, it is not easy to accurately estimate the torque to be distributed to the hydraulic pump in the output restriction control.
これに対して、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力は、油圧アクチュエータの駆動に必要な油圧ポンプの出力トルクと比べて、精度良く推定することが可能である。従って、先ず電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプの吸収トルクを決定することで、効率よく、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力と油圧ポンプの吸収トルクとを決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。 On the other hand, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator can be estimated with higher accuracy than the output torque of the hydraulic pump required for driving the hydraulic actuator. Therefore, first, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator is calculated, and the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the calculation result. The output and the absorption torque of the hydraulic pump can be determined. As a result, in the hybrid work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be ensured as efficiently as possible.
貯留量が第1閾値より少ない第2閾値以下であるときには、電動アクチュエータ制御部は、電動アクチュエータを停止させてもよい。この場合、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。 When the storage amount is less than or equal to the second threshold value that is less than the first threshold value, the electric actuator control unit may stop the electric actuator. In this case, the operator can be urged to supply the reducing agent.
作業車両は、発電機モータと電動アクチュエータとに電気的に接続される電力制御装置をさらに備えてもよい。貯留量が第2閾値以下であり且つ所定のシステム停止条件が満たされたときに、電動アクチュエータ制御部は、電力制御装置を停止させてもよい。この場合、オペレータに還元剤の補給を促すことができる。 The work vehicle may further include a power control device that is electrically connected to the generator motor and the electric actuator. When the storage amount is equal to or less than the second threshold and a predetermined system stop condition is satisfied, the electric actuator control unit may stop the power control device. In this case, the operator can be urged to supply the reducing agent.
システム停止条件は、電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下したことを含んでもよい。この場合、電動アクチュエータが停止、或いは、ほぼ停止した状態で、電力制御装置を停止させることができる。これにより、電動アクチュエータの動作中に電力制御装置が停止されることを回避できる。 The system stop condition may include that the operating speed of the electric actuator has decreased to a predetermined speed. In this case, the electric power control apparatus can be stopped while the electric actuator is stopped or almost stopped. Thereby, it can avoid that a power control apparatus stops during operation | movement of an electric actuator.
システム停止条件は、発電機モータへのトルク指令値が0であることをさらに含んでもよい。この場合、発電機モータによる発電中に電力制御装置が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置の停止後に発電機モータで生成された電力によって電力制御装置が破損することを防止することができる。 The system stop condition may further include that the torque command value to the generator motor is zero. In this case, it is possible to avoid stopping the power control device during power generation by the generator motor. Thereby, it is possible to prevent the power control device from being damaged by the power generated by the generator motor after the power control device is stopped.
貯留量が第2閾値以下であるときには、電動アクチュエータ制御部は、電動アクチュエータのトルク指令値を0としてもよい。これにより、電動アクチュエータを停止させることができる。 When the storage amount is equal to or less than the second threshold value, the electric actuator control unit may set the torque command value of the electric actuator to zero. Thereby, the electric actuator can be stopped.
エンジン制御部は、貯留量が第1閾値より大きい通常時には、第1のエンジントルクカーブにてエンジンの出力を制御してもよい。エンジン制御部は、出力制限制御では、第1のエンジントルクカーブよりも低いエンジンの出力を規定する第2のエンジントルクカーブにてエンジンの出力を制御してもよい。この場合、エンジントルクカーブを変更することで、出力制限制御においてエンジンの出力を低減することができる。 The engine control unit may control the output of the engine with the first engine torque curve at a normal time when the storage amount is larger than the first threshold. In the output restriction control, the engine control unit may control the output of the engine with a second engine torque curve that defines an engine output lower than the first engine torque curve. In this case, the engine output can be reduced in the output restriction control by changing the engine torque curve.
電動アクチュエータ制御部は、出力制限制御において、電動アクチュエータの出力トルクの上限を低減してもよい。これにより、出力制限制御において、電動アクチュエータの出力を低減することができる。 The electric actuator control unit may reduce the upper limit of the output torque of the electric actuator in the output restriction control. Thereby, the output of the electric actuator can be reduced in the output restriction control.
作業車両は、走行体と、走行体に対して旋回可能に支持される旋回体と、をさらに備えてもよい。電動アクチュエータは、旋回体を旋回させる電動モータであってもよい。この場合、油圧アクチュエータにかかる負荷と比べて、電動モータにかかる負荷の変動は小さい。そのため、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を精度よく算出することができる。 The work vehicle may further include a traveling body and a revolving body supported so as to be able to turn with respect to the traveling body. The electric actuator may be an electric motor that turns the turning body. In this case, the fluctuation of the load applied to the electric motor is small compared to the load applied to the hydraulic actuator. Therefore, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator can be accurately calculated.
本発明の他の態様に係る作業車両の制御方法は、以下のステップを備える。第1ステップでは、還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する。第2ステップでは、貯留量が第1閾値以下になったときにエンジンの出力を低減する信号を出力する出力制限制御を行う。第3ステップでは、出力制限制御の実行中に電動アクチュエータの出力を制限する信号を出力する。 A work vehicle control method according to another aspect of the present invention includes the following steps. In the first step, the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank is detected. In the second step, output restriction control is performed to output a signal for reducing the output of the engine when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold value. In the third step, a signal for limiting the output of the electric actuator is output during the output limit control.
本態様に係る作業車両の制御方法では、貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減すると共に、電動アクチュエータの出力を制限する。そのため、電動アクチュエータの出力が制限されない場合と比べて、油圧ポンプに分配されるエンジンの出力を大きく確保することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作を効率よく確保することができる。 In the work vehicle control method according to this aspect, when the storage amount becomes equal to or less than the first threshold, the output of the engine is reduced and the output of the electric actuator is limited. Therefore, compared with the case where the output of an electric actuator is not restrict | limited, the output of the engine distributed to a hydraulic pump can be ensured largely. Thus, in the hybrid work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be efficiently ensured.
作業車両の制御方法は、以下のステップをさらに備えてもよい。第4ステップでは、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出する。第5ステップでは、低減されたエンジンの出力と、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定する。第6ステップでは、決定された油圧ポンプの吸収トルクを示す指令信号を出力する。 The work vehicle control method may further include the following steps. In the fourth step, the output of the generator motor necessary for driving the electric actuator is calculated. In the fifth step, the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the reduced engine output and the generator motor output required for driving the electric actuator. In the sixth step, a command signal indicating the determined absorption torque of the hydraulic pump is output.
この場合、先ず電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプの吸収トルクを決定することで、効率よく、電動アクチュエータの駆動に必要な発電機モータの出力と油圧ポンプの吸収トルクとを決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。 In this case, the generator motor output necessary for driving the electric actuator is first calculated, and the absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the calculation result, thereby efficiently generating the generator motor necessary for driving the electric actuator. And the absorption torque of the hydraulic pump can be determined. As a result, in the hybrid work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operations of both the hydraulic device and the electric device can be ensured as efficiently as possible.
作業車両の制御方法は、以下のステップをさらに備えてもよい。第7ステップでは、貯留量が第1閾値より小さい第2閾値以下であるときに、電動アクチュエータに停止指令を出力する。第8ステップでは、停止指令の出力後、電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下し、且つ、発電機モータへのトルク指令値が0であるときに、電力制御装置の停止信号を出力する。 The work vehicle control method may further include the following steps. In the seventh step, a stop command is output to the electric actuator when the storage amount is equal to or smaller than a second threshold value that is smaller than the first threshold value. In the eighth step, after the stop command is output, when the operating speed of the electric actuator decreases to a predetermined speed and the torque command value to the generator motor is 0, the stop signal of the power control device is output.
この場合、電動アクチュエータの動作中に電力制御装置が停止されることを回避することができる。また、発電機モータによる発電中に電力制御装置が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置の停止後に発電機モータで生成された電力によって電力制御装置が破損することを防止することができる。 In this case, it is possible to avoid stopping the power control device during the operation of the electric actuator. Further, it is possible to avoid stopping the power control device during power generation by the generator motor. Thereby, it is possible to prevent the power control device from being damaged by the power generated by the generator motor after the power control device is stopped.
本発明によれば、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。 According to the present invention, in a hybrid type work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operation of both the hydraulic equipment and the electric equipment is ensured as efficiently as possible while reducing the output of the engine. can do.
以下図面を参照して実施形態に係る作業車両について説明する。図1は、実施形態に係る作業車両100の斜視図である。本実施形態において、作業車両100は、油圧ショベルである。作業車両100は、車両本体1と作業機4とを有している。
Hereinafter, a working vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a
車両本体1は、走行体2と旋回体3とを有している。走行体2は、一対の走行装置2a,2bを有する。各走行装置2a,2bは、履帯2d,2eを有している。走行装置2a,2bは、履帯2d,2eを駆動することによって、作業車両100を走行させる。
The
旋回体3は、走行体2上に載置されている。旋回体3は、走行体2に対して旋回可能に設けられている。旋回体3は、後述する旋回モータ32(図2参照)が駆動されることによって旋回する。旋回体3には運転室5が設けられている。旋回体3は、エンジン室20を有している。エンジン室20は、運転室5の後方に配置されている。エンジン室20は、後述するエンジン21及び油圧ポンプ25などの機器を収納する。
The
作業機4は、旋回体3に取り付けられている。作業機4は、ブーム7、アーム8、作業アタッチメント9、ブームシリンダ10、アームシリンダ11、及びアタッチメントシリンダ12を有する。ブーム7の基端部は、旋回体3に動作可能に連結されている。ブーム7の先端部は、アーム8の基端部に動作可能に連結されている。アーム8の先端部は、作業アタッチメント9に動作可能に連結されている。
The work machine 4 is attached to the
ブームシリンダ10、アームシリンダ11、及びアタッチメントシリンダ12は、後述する油圧ポンプ25から吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータである。ブームシリンダ10はブーム7を動作させる。アームシリンダ11はアーム8を動作させる。アタッチメントシリンダ12は、作業アタッチメント9を動作させる。これらのシリンダ10−12が駆動されることによって作業機4が駆動される。なお、本実施形態では作業アタッチメント9はバケットであるが、クラッシャー或いはブレーカなどの他のアタッチメントであってもよい。
The
図2は、作業車両100の電気機器系及び油圧機器系の構成を示す模式図である。エンジン21は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン21の出力馬力は、エンジン21のシリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで制御される。この調整はエンジン21の燃料噴射ポンプ22に付設した電子ガバナ23がコントローラ60からの指令信号によって制御されることで行われる。ガバナ23としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、エンジン回転速度が、後述する目標回転速度となるように、負荷に応じてエンジン回転速度と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ23は、目標回転速度と実際のエンジン回転速度との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the electric equipment system and the hydraulic equipment system of the
エンジン21の実回転速度はエンジン回転速度検出部24によって検出される。エンジン回転速度検出部24で検出されたエンジン回転速度は、検出信号としてコントローラ60に入力される。エンジン21の出力は、油圧機器系と電気機器系とに分配され、それらの機器を駆動する。以下、油圧機器系について説明する。
The actual rotation speed of the
作業車両100は、油圧ポンプ25を有している。油圧ポンプ25は、エンジン21の出力軸に連結されている。油圧ポンプ25は、エンジン21の出力軸が回転することにより駆動される。油圧ポンプ25は可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ25は斜板26を有しており、斜板26の傾転角が変化することで、油圧ポンプ25の容量が変化する。
The
ポンプ制御弁27は、コントローラ60から入力される指令信号によって動作し、サーボピストンを介して油圧ポンプ25を制御する。ポンプ制御弁27は、油圧ポンプ25の吐出圧と油圧ポンプ25の容量の積が、コントローラ60からポンプ制御弁27に入力される指令信号の指令値(指令電流値)に対応するポンプ吸収トルクを超えないように、斜板26の傾転角を制御する。
The
油圧ポンプ25から吐出された作動油は、操作弁28を介して、油圧アクチュエータ10−14に供給される。具体的には、作動油は、ブームシリンダ10、アームシリンダ11、アタッチメントシリンダ12、右走行モータ13、及び左走行モータ14に供給される。ブームシリンダ10、アームシリンダ11、アタッチメントシリンダ12が駆動されることにより、ブーム7、アーム8、作業アタッチメント9が作動する。また、右走行モータ13及び左走行モータ14が駆動されることで、走行装置2a,2bが作動し、車両が走行する。
The hydraulic oil discharged from the
油圧ポンプ25の吐出圧は、吐出圧検出部29で検出される。吐出圧検出部29で検出された油圧ポンプ25の吐出圧は、検出信号としてコントローラ60に入力される。
The discharge pressure of the
操作弁28は、各油圧アクチュエータ10−14に対応する複数の制御弁を有する流量方向制御弁である。操作弁28は、油圧アクチュエータ10−14のそれぞれに供給される作動油の流量を制御する。
The
次に、電気機器系について説明する。作業車両100は、発電機モータ31と、旋回モータ32と、蓄電装置33と、電力制御装置34とを有している。発電機モータ31は、エンジン21の出力軸に連結されている。発電機モータ31は、状況に応じて発電作用と電動作用を行う。
Next, the electric equipment system will be described. The
発電機モータ31が発電作用を行うことにより蓄電装置33に電力が蓄積される。蓄電装置33は、例えばキャパシタである。ただし、蓄電装置33は、キャパシタに限らず、他の種類の蓄電装置であってもよい。蓄電装置33は、旋回モータ32に電力を供給する。発電機モータ31が電動作用を行うときには、蓄電装置33は、発電機モータ31に電力を供給する。
Electric power is stored in the
発電機モータ31は、エンジン21の出力が不足するときには、電動作用を行う。発電機モータ31は、蓄電装置33から電力を供給されることで駆動され、それによりエンジン21をアシストする。
The
旋回モータ32は、蓄電装置33或いは発電機モータ31から電力を供給されることによって駆動される電動モータである。旋回モータ32は、蓄電装置33或いは発電機モータ31からの電力によって駆動されることで、上述した旋回体3を旋回させる。また、旋回体3の減速時には、旋回モータ32は回生動作する。すなわち、旋回モータ32は、旋回体3の減速エネルギーを回生することで発電し、発電した電力を蓄電装置33に供給する。
The turning motor 32 is an electric motor that is driven by power supplied from the
旋回モータ32には、旋回モータ32の回転速度を検出するモータ回転検出部35が設けられている。モータ回転検出部35によって検出された旋回モータ32の回転速度は、コントローラ60に入力される。
The turning motor 32 is provided with a
電力制御装置34は、発電機モータ31と旋回モータ32と蓄電装置33とに電気的に接続される。電力制御装置34は、発電機モータ31と旋回モータ32と蓄電装置33とに供給される電力を制御する。電力制御装置34は、第1インバータ36と第2インバータ37と昇圧器38とを有する。
The
第1インバータ36は、発電機モータ31と接続されている。第1インバータ36には、第2インバータ37が接続されており、第2インバータ37には、旋回モータ32が接続されている。昇圧器38は、第1インバータ36と第2インバータ37との間に接続されている。昇圧器38には、コンタクタ39を介して蓄電装置33に接続されている。
The
コンタクタ39は、通常時には蓄電装置33と昇圧器38との間の電気回路を閉じて通電状態としている。コンタクタ39は、異常時にはコントローラ60からの指令に応じて電気回路を開き遮断状態とする。
The
第1インバータ36は、発電機モータ31で発電された電力が蓄電装置33に充電されるときには、発電機モータ31で発生した交流電力を直流電力に変換する。第1インバータ36は、蓄電装置33から発電機モータ31に電力が供給されるときには、蓄電装置33に蓄積された直流電力を交流電力に変換する。
The
第2インバータ37は、旋回モータ32で発電された電力が蓄電装置33に充電されるときには、旋回モータ3229で発生した交流電力を直流電力に変換する。第2インバータ37は、蓄電装置33から旋回モータ32に電力が供給されるときには、蓄電装置33に蓄積された直流電力を交流電力に変換する。
The
昇圧器38は、コントローラ60によって制御されることで、昇圧器38からの出力電力を制御する。昇圧器38は、発電機モータ31が電動作用するときには、蓄電装置33から第1インバータ36を介して発電機モータ31に供給される電力の電圧を昇圧する。昇圧器38は、旋回モータ32が駆動されるときには、蓄電装置33から第2インバータ37を介して旋回モータ32に供給される電力の電圧を昇圧する。また、昇圧器38は、発電機モータ31又は旋回モータ32で発電された電力を蓄電装置33に充電するときには、蓄電装置33に供給される電圧を降下させる。
The booster 38 is controlled by the
昇圧器38と第1、第2インバータ36,37との間には、電圧検出部41が設けられている。電圧検出部41は、昇圧器38によって昇圧された電圧の大きさを検出する。電圧検出部41が検出した電圧は、コントローラ60に入力される。
A
第2インバータ37には、電流検出部42が設けられている。電流検出部42は、第2インバータ37に入力される電流を検出する。電流検出部42によって検出された第2インバータ37に入力される電流は、コントローラ60に入力される。
The
蓄電装置33には、蓄電圧検出部43が設けられている。蓄電圧検出部43は、蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧を検出する。蓄電圧検出部43によって検出された蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧は、コントローラ60に入力される。コントローラ60は、蓄電装置33に蓄えられた電力の電圧から、蓄電装置33の充電量を監視する。
The
図2に示すように、作業車両100は、作業機操作部15を有する。作業機操作部15は、作業機4を作動させるためにオペレータによって操作される。作業機操作部15は、例えば、操作レバーを含む。作業機操作部15の操作量は、コントローラ60に入力される。詳細には、ブーム7を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「ブーム操作量」と呼ぶ)と、アーム8を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「アーム操作量」と呼ぶ)と、作業アタッチメント9を操作するための作業機操作部15の操作量(以下、「アタッチメント操作量」と呼ぶ)とが、コントローラ60に入力される。
As shown in FIG. 2, the
上述した操作弁28は、作業機操作部15の操作量に応じて制御される。操作弁28は、作業機操作部15の操作量に応じて、作業機4の各油圧シリンダ10−12に対応する制御弁の開口面積を変更する。その結果、作業機操作部15の操作量に応じた速度で各油圧シリンダ10−12が作動する。
The
作業車両100は、走行操作部16を有する。走行操作部16は、右走行モータ13と左走行モータ14とを作動させるためにオペレータによって操作される。走行操作部16は、例えば、操作レバー、或いは、操作ペダルを含む。走行操作部16の操作方向に応じて、右走行モータ13と左走行モータ14とのいずれかが駆動される。走行操作部16の操作量は、コントローラ60に入力される。詳細には、右走行モータ13を操作するための走行操作部16の操作量(以下、「右走行操作量」と呼ぶ)と、左走行モータ14を操作するための走行操作部16の操作量(以下、「左走行操作量」と呼ぶ)とがコントローラ60に入力される。
The
操作弁28は、走行操作部16の操作量に応じて、左右の走行モータ13,14に対応する制御弁の開口面積を変更する。これにより、走行操作部16の操作量に応じた速度で左右の走行モータ13,14が作動する。
The
例えば、操作弁28のパイロットポートに、作業機操作部15の操作量及び走行操作部16の操作量に応じたパイロット圧が印加されてもよい。それにより、操作弁28の各制御弁の開口面積が、各操作量に応じて変更される。或いは、操作弁28は、コントローラ60によって電気的に制御されてもよい。その場合、コントローラ60は、作業機操作部15の操作量及び走行操作部16の操作量に応じた指令信号を操作弁28に入力する。
For example, a pilot pressure corresponding to the operation amount of the work implement
作業車両100は、旋回操作部17を有する。旋回操作部17は、旋回モータ32を作動させるためにオペレータによって操作される。旋回操作部17は、例えば、操作レバーを含む。旋回操作部17の操作方向に応じて、旋回モータ32の回転方向が切り換えられる。旋回操作部17の操作量は、コントローラ60に入力される。コントローラ60は、旋回操作部17の操作量に応じて、旋回モータ32に供給する電力を制御する。これにより、旋回体3は、旋回操作部17の操作量に応じた速度で旋回する。
The
作業車両100は、表示装置18を有する。表示装置18は、エンジン回転速度など、作業車両100の情報を表示する。作業車両100は、入力装置19を有する。入力装置19は、後述する作業モードの設定等、作業車両100の各種の設定を入力するための装置である。なお、タッチパネル式のモニタ装置により表示装置18と入力装置19とが一体的に設けられてもよい。
The
次に、作業車両100の排気処理系について説明する。図3は、作業車両100の排気処理系を示す模式図である。図3に示すように、作業車両100は、第1排気処理装置45と、第2排気処理装置46とを有する。第1排気処理装置45は、例えばディーゼル・パティキュレート・フィルター装置である。第1排気処理装置45は、エンジン21に接続されており、排気中の粒子状物質(Particulate Matter;PM)を浄化する。
Next, the exhaust treatment system of the
第2排気処理装置46は、ミキシング配管47を介して第1排気処理装置45に接続されている。第2排気処理装置46は、例えば選択触媒還元装置である。第2排気処理装置46は、尿素水などの還元剤を用いて、触媒により排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化する。第1排気処理装置45及び第2排気処理装置46によって浄化された排気は、図1に示す排気管48を通って作業車両100の外部に排出される。
The second
ミキシング配管47には、還元剤噴射装置49が取り付けられている。還元剤噴射装置49は、還元剤をミキシング配管47内に噴射する。還元剤噴射装置49は、還元剤ホース50を介して、還元剤ポンプ51及び還元剤タンク52に接続されている。還元剤タンク52は、還元剤を貯留している。還元剤ポンプ51は、還元剤タンク52から還元剤を汲み上げて、還元剤噴射装置49に送る。
A reducing
還元剤タンク52には、貯留量検出部53が設けられている。貯留量検出部53は、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量を検出する。貯留量検出部53は、検出した還元剤の貯留量をコントローラ60に入力する。
The reducing
次に、コントローラ60によって実行される制御について説明する。図4は、作業車両100の制御系の構成を示す模式図である。図4に示すように、コントローラ60は、RAM,ROMなどの記憶部62、及び、CPUなどの演算部61を有するコンピュータによって実現される。コントローラ60は、エンジン21、油圧機器系、及び電気機器系を制御するようにプログラムされている。コントローラ60は、複数のコンピュータによって実現されてもよい。図4に示すように、コントローラ60は、エンジン制御部63と、ポンプ制御部64と、電動アクチュエータ制御部65とを有する。
Next, control executed by the
エンジン制御部63は、図5に示すエンジントルクカーブP1,E1に基づいてエンジン21の制御を行う。エンジントルクカーブP1,E1は、エンジン21が回転速度に応じて出力できるトルクの上限値を表す。すなわち、エンジントルクカーブP1,E1は、エンジン回転速度と、エンジン21の出力トルクの上限値との関係を規定する。エンジントルクカーブP1,E1は、記憶部62に記憶されている。
The
エンジン制御部63は、作業機操作部15の操作量、走行操作部16の操作量、及び旋回操作部17の操作量からエンジン21の目標回転速度を決定する。作業機操作部15の操作量は、上述したブーム操作量とアーム操作量とアタッチメント操作量との合計である。走行操作部16の操作量は、左走行操作量と右走行操作量との合計である。エンジン制御部63は、例えば、作業機操作部15の操作量、走行操作部16の操作量、及び旋回操作部17の操作量の合計に応じてエンジン21の目標回転速度を決定する。ガバナ23は、エンジン21の出力トルクがエンジントルクカーブを越えないようにしながら、エンジン21の実際の回転速度が目標回転速度となるように、エンジン21の出力を制御する。
The
図5においてP1は、第1のエンジントルクカーブを示している。第1のエンジントルクカーブP1は、エンジン21の定格又は最大のパワー出力に相当する。第1のエンジントルクカーブP1は、最大トルク点Ptと定格点Ppとを有する。第1のエンジントルクカーブP1では、最大トルク点Ptにおいてエンジン21の出力トルクが最大となる。また、第1のエンジントルクカーブP1では、定格点Ppにおいて、エンジン21の出力馬力が最大となる。
In FIG. 5, P1 represents a first engine torque curve. The first engine torque curve P1 corresponds to the rating of the
第1のエンジントルクカーブP1では、エンジン回転速度が、ローアイドル回転速度NLiから、最大トルク点Ptでのエンジン回転速度Ntまでの範囲では、エンジン回転速度の増大に応じてエンジン21の出力トルクが増大する。エンジン回転速度が、Ntから定格点Ppでのエンジン回転速度Npまでの範囲では、エンジン回転速度の増大に応じてエンジン21の出力トルクが低下する。
In the first engine torque curve P1, when the engine rotation speed is in the range from the low idle rotation speed NLi to the engine rotation speed Nt at the maximum torque point Pt, the output torque of the
第1のエンジントルクカーブP1において定格点Ppを越える領域では、エンジン回転速度の増大によって急激にエンジン21の出力トルクが低下するレギュレーションラインRmが規定されている。レギュレーションラインRmは、定格点Ppと無負荷状態での最大エンジン回転速度NHiとを結ぶラインである。
In a region exceeding the rated point Pp in the first engine torque curve P1, a regulation line Rm is defined in which the output torque of the
エンジン制御部63は、設定された作業モードに応じてエンジントルクカーブを選択する。作業モードは、オペレータが入力装置19を操作することによって設定される。作業モードには、PモードとEモードとがある。
The
Pモードは、エンジン21の出力トルクが大きく、作業性に優れた作業モードである。Pモードでは、図5に示す第1のエンジントルクカーブP1が選択される。Eモードは、エンジン21の出力トルクがPモードよりも小さく、燃費に優れた作業モードである。Eモードでは、図5に示す第2のエンジントルクカーブE1が選択される。第2のエンジントルクカーブE1では、第1のエンジントルクカーブP1よりもエンジン21の出力トルクが小さくなる。なお、エンジン21の出力トルクが段階的に低減される複数のEモードが選択可能とされてもよい。
The P mode is a work mode in which the output torque of the
ポンプ制御部64は、図5のLp1,Le1で示されるようなポンプ吸収トルク線に基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクの上限を制御する。Lp1は、第1のエンジントルクカーブP1に対応するポンプ吸収トルク線である。Le1は、第2のエンジントルクカーブE1に対応するポンプ吸収トルク線である。ポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、エンジン回転速度に対応する油圧ポンプ25の吸収トルクの上限値との関係を規定している。ポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、記憶部62に記憶されている。
The
ポンプ制御部64は、Pモードでは、エンジン21の目標回転速度N1におけるマッチング点Mp1においてエンジン出力トルクの上限と油圧ポンプ25の吸収トルクの上限とがマッチングするように、油圧ポンプ25の容量を制御する。同様に、ポンプ制御部64は、Eモードでは、エンジン21の目標回転速度N1におけるマッチング点Me1においてエンジン出力トルクの上限と油圧ポンプ25の吸収トルクの上限とがマッチングするように、油圧ポンプ25の容量を制御する。
In the P mode, the
なお、図5に示すポンプ吸収トルク線Lp1,Le1は、旋回モータ32及び発電機モータ31などの電動アクチュエータが使用されておらず、油圧アクチュエータのみが使用されているときのポンプ吸収トルク線を示している。
The pump absorption torque lines Lp1 and Le1 shown in FIG. 5 indicate the pump absorption torque lines when the electric actuators such as the swing motor 32 and the
電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34を制御することで、旋回モータ32と発電機モータ31とを制御する。電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量に基づいて、旋回モータ32を制御する。電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいて、発電機モータ31を制御する。
The electric
例えば、電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいてエンジン21の出力が不足すると判定したときは、発電機モータ31を電動作用させることでエンジン21をアシストする。また、電動アクチュエータ制御部65は、実際のエンジン回転速度、目標回転速度、蓄電装置33の電圧等に基づいてエンジン21の出力が不足していないと判定したときは、発電機モータ31を発電作用させることで、蓄電装置33に充電する。
For example, when it is determined that the output of the
発電機モータ31が発電作用を行うように制御されるときには、電動アクチュエータ制御部65は、蓄電装置33の電圧に基づいて、発電機モータ31のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、蓄電器の電圧が所定範囲内に維持されるように発電機モータ31のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、発電機モータ31の実際のトルクがトルク指令値となるように、発電機モータ31を制御する。
When the
電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量から目標旋回速度を決定する。例えば、電動アクチュエータ制御部65は、旋回操作部17の操作量の増大に応じて目標旋回速度を増大させる。電動アクチュエータ制御部65は、実際の旋回速度から目標旋回速度に達するための旋回モータ32のトルク指令値を決定する。電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルクがトルク指令値となるように旋回モータ32を制御する。
The electric
発電機モータ31が発電作用を行うとき、エンジン出力トルクの一部は、発電機モータ31の駆動に用いられる。従って、油圧機器系と電気機器系とが同時に操作される複合操作時には、コントローラ60は、エンジン出力トルクを油圧機器系と電気機器系とに分配するエネルギーマネジメントを実行する。後述する出力制限制御が実行されていない通常時におけるエネルギーマネジメントでは、油圧ポンプ25の吸収トルクの上限は、発電機モータ31の駆動に分配されるエンジン出力トルクを考慮して決定される。
When the
詳細には、図4に示すように、コントローラ60は、出力算出部66を有する。出力算出部66は、旋回モータ32の駆動に必要な発電機モータ31の出力を算出する。例えば、出力算出部66は、旋回モータ32の出力トルクから旋回モータ32の駆動に要する電力を算出する。そして、出力算出部66は、この算出した電力を得るために、蓄電装置33から得る電力量と、発電機モータ31の発電作用による電力量とを決める。蓄電装置33から得る電力量と発電機モータ31の発電作用による電力量との比率は、蓄電装置33に蓄えられた電力量に応じて決定される。出力算出部66は、発電機モータ31の発電作用による電力量からエンジン21の必要出力馬力を算出し、このエンジン21の必要出力馬力から、発電機モータ31の駆動に分配するエンジン出力トルクThb(以下、「発電機用トルクThb」)を決定する。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
図4に示すように、コントローラ60は、吸収トルク決定部67を有する。吸収トルク決定部67は、発電機用トルクThbに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクを決定する。詳細には、図6に示すように、上述したポンプ吸収トルク線Lp1に基づいて決定されたポンプ吸収トルクの上限Tp1から発電機用トルクThbを差し引いた値Tp2を複合操作時の油圧ポンプ25の吸収トルクの上限として決定する。
As shown in FIG. 4, the
なお、図6において、Lp2は、複合操作時のポンプ吸収トルク線であり、上述したポンプ吸収トルク線Lp1よりも発電機用トルクThbだけ低い吸収トルクの上限を規定している。複合操作時のポンプ吸収トルク線Lp2は、発電機用トルクThbの増減に応じて変更される。 In FIG. 6, Lp2 is a pump absorption torque line at the time of combined operation, and defines an upper limit of the absorption torque that is lower than the above-described pump absorption torque line Lp1 by the generator torque Thb. The pump absorption torque line Lp2 at the time of the combined operation is changed according to the increase / decrease in the generator torque Thb.
電気機器系と油圧機器系とが同時に操作される複合操作時には、以上のようなエネルギーマネジメントが実行される。それにより、油圧ポンプ25の吸収トルクと発電機用トルクとの合計が、エンジン出力トルクを越えないように制御される。
The energy management as described above is executed at the time of composite operation in which the electric device system and the hydraulic device system are operated simultaneously. Thus, the sum of the absorption torque of the
本実施形態に係る作業車両100では、コントローラ60は、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量に応じてエンジン21の出力を制限する出力制限制御を実行する。以下、出力制限制御について詳細に説明する。
In the
図7は、出力制限制御における処理を示すフローチャートである。図7に示すように、ステップS1において、還元剤タンク52内の還元剤の貯留量Aが検出される。ステップS2において、貯留量Aが、閾値a1以下であるか否かを判定する。なお、貯留量Aおよび閾値a1は、例えば、還元剤タンク52の最大貯留量を100%とした還元剤の残留量の割合である。ただし、貯留量Aおよび閾値a1は、残留量の割合に限らず、残留している還元剤の体積であってもよい。後述する閾値a2−a4についても同様である。
FIG. 7 is a flowchart showing processing in output restriction control. As shown in FIG. 7, in step S1, a reducing agent storage amount A in the reducing
貯留量Aが、閾値a1以下であるときには、ステップS3において第1の警告が発せられる。コントローラ60は、表示装置18に第1の警告を表示させる。第1の警告は、例えばオペレータに貯留量の低下を知らせるメッセージ等の表示である。
When the storage amount A is less than or equal to the threshold value a1, a first warning is issued in step S3. The
次に、ステップS4において、貯留量Aが、閾値a2以下であるか否かを判定する。閾値a2は、閾値a1よりも小さい。貯留量Aが、閾値a2以下であるときには、ステップS5において第2の警告が発せられる。コントローラ60は、表示装置18に第2の警告を表示させる。第2の警告は、貯留量がさらに低下すると出力制限が実行されることを予告するメッセージ等の表示である。
Next, in step S4, it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a2. The threshold value a2 is smaller than the threshold value a1. When the storage amount A is equal to or less than the threshold value a2, a second warning is issued in step S5. The
次に、ステップS6において、貯留量Aが、閾値a3以下であるか否かを判定する。閾値a3は、閾値a2よりも小さい。貯留量Aが、閾値a3以下であるときには、ステップS7において、第1レベルの出力制限が実行される。 Next, in step S6, it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a3. The threshold value a3 is smaller than the threshold value a2. When the storage amount A is equal to or less than the threshold value a3, the first level output restriction is executed in step S7.
第1レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、エンジン出力トルクを低減する。詳細には、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD1にてエンジン21の出力を制御するように、ガバナ23に指令信号を出力する。ディレートエンジントルクカーブD1は、貯留量Aが閾値a3より大きい通常時のエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。言い換えれば、ディレートエンジントルクカーブD1は、オペレータが選択可能なエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。ディレートエンジントルクカーブD1は、少なくとも最大トルク点Pt以上のエンジン回転速度範囲において、通常時のエンジントルクカーブP1,E1よりも低い出力トルクの上限を規定する。
In the first level output restriction, the
また、第1レベルの出力制限では、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32の出力を制限するように、第2インバータ37に指令信号を出力する。詳細には、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルクの上限を低減する。例えば、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルク指令値の上限を低減する。それにより、旋回速度が、旋回操作部17の操作量に応じた目標旋回速度よりも低下する。
Further, in the first level output restriction, the electric
第1レベルの出力制限では、吸収トルク決定部67は、第1レベルの出力制限によって低減されたエンジン21の出力と、発電機用トルクThbとに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクを決定する。詳細には、図9に示すように、第1レベルの出力制限では、エンジン出力トルクは通常時の上限値TeからTe’に低減される。吸収トルク決定部67は、低減されたエンジン出力トルクTe’から発電機用トルクThb’を差し引くことで、第1レベルの出力制限での油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を決定する。ポンプ制御部64は、決定された油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を示す指令信号をポンプ制御弁27に出力する。これにより、決定された吸収トルクTp’によって油圧ポンプ25が制御される。
In the first level output limitation, the absorption
なお、第1レベルの出力制限での発電機用トルクThb’は、上述した通常時の発電機用トルクThbと同様にして出力算出部66によって算出される。なお、上述したように第1レベルの出力制限時には、旋回モータ32のトルク指令値が低減されるため、第1レベルの出力制限での発電機用トルクThb’は、通常時の発電機用トルクThbよりも小さくなる。
The generator torque Thb 'at the first level output restriction is calculated by the
次に、ステップS8において、貯留量Aが、閾値a4以下であるか否かを判定する。閾値a4は、閾値a3よりも小さい。貯留量Aが、閾値a4以下であるときには、ステップS9において、第2レベルの出力制限が実行される。 Next, in step S8, it is determined whether or not the storage amount A is equal to or less than the threshold value a4. The threshold value a4 is smaller than the threshold value a3. When the storage amount A is equal to or less than the threshold value a4, the output restriction of the second level is executed in step S9.
第2レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、第1レベルの出力制限と比べて、エンジン出力トルクをさらに低減する。詳細には、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD2にてエンジン21の出力を制御する。ディレートエンジントルクカーブD2は、ディレートエンジントルクカーブD1よりも低い出力トルクの上限を規定する。また、ディレートエンジントルクカーブD2は、エンジン回転速度の上限をNdに制限する。
In the second level output restriction, the
また、第2レベルの出力制限では、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32を停止させる。詳細には、電動アクチュエータ制御部65は、旋回モータ32のトルク指令値を0とする。
In the second level output restriction, the
次に、ステップS10において、電動アクチュエータ制御部65は、所定のシステム停止条件が満たされているか否かを判定する。所定のシステム停止条件が満たされているときには、ステップS11において、電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34に停止指令を出力する。これにより、電気機器系のシステム全体が停止される。
Next, in step S10, the electric
詳細には、システム停止条件は、以下の2つの条件が共に満たされることである。
(条件1)旋回モータ32の動作速度が所定速度以下まで低下している。
(条件2)発電機モータ31へのトルク指令値が0である。
Specifically, the system stop condition is that both of the following two conditions are satisfied.
(Condition 1) The operation speed of the turning motor 32 is reduced to a predetermined speed or less.
(Condition 2) The torque command value to the
従って、第2レベルの出力制限によってエンジンの出力トルクが低減されると共に旋回モータ32の停止が指令された後、旋回モータ32の動作速度が所定速度以下まで低下し、且つ、発電機モータ31による発電が停止されているときに、電気機器系のシステム全体が停止される。
Therefore, after the output torque of the engine is reduced by the second level output restriction and the stop of the turning motor 32 is instructed, the operating speed of the turning motor 32 is reduced to a predetermined speed or less, and the
次に、ステップS12において、貯留量Aが閾値a4以下である状態の継続時間Tが所定の時間閾値t1以上であるか否かを判定する。継続時間Tが時間閾値t1以上であるときには、ステップS13において、第3レベルの出力制限が実行される。 Next, in step S12, it is determined whether or not the duration T in which the storage amount A is equal to or less than the threshold a4 is equal to or greater than a predetermined time threshold t1. When the duration T is equal to or greater than the time threshold t1, the third level output restriction is executed in step S13.
第3レベルの出力制限では、エンジン制御部63は、図8に示すように、ディレートエンジントルクカーブD3にてエンジン21の出力を制御する。ディレートエンジントルクカーブD3では、エンジン回転速度がローアイドル回転速度NLiに制限される。
In the third level output restriction, the
以上説明した本実施形態に係る作業車両100では、還元剤の貯留量Aが閾値a3以下になると第1レベルの出力制限が行われる。第1レベルの出力制限では、図9に示すように、低減されたエンジン出力トルクTe’と、発電機用トルクThb’とに基づいて、油圧ポンプ25の吸収トルクTp’が決定される。ここで、油圧アクチュエータ10−14の駆動に必要な油圧ポンプ25の出力トルクは、作業機4にかかる負荷に応じて大きく変動する。従って、出力制限制御において油圧ポンプ25に分配すべきトルクを精度よく推定することは容易ではない。
In the
例えば、図9に示す比較例では、低減されたエンジン出力トルクTe’から油圧ポンプ25の吸収トルクTp’’を差し引くことで、発電機モータ31の出力トルクThb’’を決定するものとする。この場合、油圧ポンプ25の吸収トルクが実際には推定値Tp’’よりも小さいTp’’’であるときには、図9においてハッチングを付した部分(Tp’’−Tp’’’)に相当するエンジン出力トルクは、油圧ポンプ25に吸収されず、また、発電機モータ31の駆動にも用いられないことから、無駄となる。
For example, in the comparative example shown in FIG. 9, the output torque Thb ″ of the
これに対して、本実施形態に係る作業車両100では、先ず発電機用トルクThb’を算出し、その算出結果に基づいて油圧ポンプ25の吸収トルクTp’を算出する。発電機用トルクThb’は、旋回モータ32の電流値等から精度良く算出することが可能である。そのため、発電機用トルクThb’と油圧ポンプ25の吸収トルクTp’とを効率良く決定することができる。これにより、ハイブリッド型の作業車両100において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。
On the other hand, in the
還元剤の貯留量Aが閾値a4以下になると第2レベルの出力制限が行われる。第2レベルの出力制限では、エンジン出力トルクがさらに低減されると共に、旋回モータ32が停止される。これにより、オペレータに還元剤の補給をさらに促すことができる。 When the reducing agent storage amount A becomes equal to or less than the threshold value a4, the second level output restriction is performed. With the output restriction at the second level, the engine output torque is further reduced and the turning motor 32 is stopped. This can further prompt the operator to replenish the reducing agent.
また、還元剤の貯留量Aが閾値a4以下であり且つシステム停止条件が満たされたときに、電動アクチュエータ制御部65は、電力制御装置34を停止させる。これにより、電気機器系全体が停止されるので、オペレータに還元剤の補給をさらに促すことができる。
In addition, when the reducing agent storage amount A is equal to or less than the threshold value a4 and the system stop condition is satisfied, the electric
システム停止条件は、旋回モータ32の動作速度が所定速度まで低下したことを含む。そのため、旋回モータ32が停止、或いは、ほぼ停止した状態で、電力制御装置34を停止させることができる。これにより、旋回モータ32の動作中に電力制御装置34が停止されることを回避できる。
The system stop condition includes that the operating speed of the turning motor 32 has decreased to a predetermined speed. Therefore, the
システム停止条件は、発電機モータ31へのトルク指令値が0であることを含む。そのため、発電機モータ31による発電中に電力制御装置34が停止されることを回避できる。これにより、電力制御装置34の停止後に発電機モータ31で生成された電力によって電力制御装置34が破損することを防止することができる。
The system stop condition includes that the torque command value to the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.
上記の実施形態では、作業車両100として油圧ショベルが例示されているが、ホイールローダ等の他の種類の作業車両に本発明が適用されてもよい。電動アクチュエータは、旋回モータに限らず、走行用のモータ、ステアリング用のモータ、或いはモータ以外の電動アクチュエータであってもよい。
In the above embodiment, a hydraulic excavator is exemplified as the
システム停止条件は、上述した2つの条件に限らず、他の条件であってもよい。或いは、上述した2つの条件に他の条件が追加されてもよい。或いは、上述した2つの条件の一方が省略されてもよい。 The system stop condition is not limited to the two conditions described above, but may be other conditions. Alternatively, other conditions may be added to the two conditions described above. Alternatively, one of the two conditions described above may be omitted.
出力制限制御における処理の一部が省略或いは変更されてもよい。例えば、第3レベルの出力制限が省略されてもよい。 A part of the processing in the output restriction control may be omitted or changed. For example, the third level output restriction may be omitted.
旋回モータ32の出力の制限は、エンジン制御部63が、エンジン出力トルクを低減する処理を実行したことを条件として実行されてもよい。旋回モータ32の出力の制限は、貯留量が、閾値以下になったことを条件として実行されてもよい。
The limitation on the output of the turning motor 32 may be executed on condition that the
本発明によれば、ハイブリッド型の作業車両において、還元剤の貯留量が少なくなったときに、エンジンの出力を低下させながらも、油圧機器と電気機器との両方の動作をできる限り効率よく確保することができる。 According to the present invention, in a hybrid type work vehicle, when the amount of reducing agent stored is reduced, the operation of both the hydraulic equipment and the electric equipment is ensured as efficiently as possible while reducing the output of the engine. can do.
Claims (13)
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機によって生成された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
前記エンジンの排気を浄化する排気処理装置と、
前記排気処理装置に供給される還元剤を貯留する還元剤タンクと、
前記還元剤タンク内の還元剤の貯留量を検出する貯留量検出部と、
前記貯留量が第1閾値以下になったときに前記エンジンの出力を低減する出力制限制御を行うエンジン制御部と、
前記出力制限制御の実行中に、前記電動アクチュエータの出力を制限する電動アクチュエータ制御部と、
を備える作業車両。 Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump;
A generator driven by the engine;
An electric actuator driven by electric power generated by the generator;
An exhaust treatment device for purifying the exhaust of the engine;
A reducing agent tank for storing a reducing agent supplied to the exhaust treatment device;
A storage amount detection unit for detecting a storage amount of the reducing agent in the reducing agent tank;
An engine control unit that performs output restriction control to reduce the output of the engine when the storage amount is equal to or less than a first threshold;
An electric actuator controller that restricts the output of the electric actuator during the execution of the output restriction control;
Work vehicle equipped with.
低減された前記エンジンの出力と、前記電動アクチュエータの駆動に必要な前記発電機の出力とに基づいて、前記油圧ポンプの吸収トルクを決定する吸収トルク決定部と、
決定された前記吸収トルクで前記油圧ポンプを制御するポンプ制御部と、
をさらに備える請求項1に記載の作業車両。 An output calculation unit for calculating an output of the generator necessary for driving the electric actuator when the storage amount is equal to or less than a first threshold;
An absorption torque determining unit that determines an absorption torque of the hydraulic pump based on the reduced output of the engine and the output of the generator necessary for driving the electric actuator;
A pump controller that controls the hydraulic pump with the determined absorption torque;
The work vehicle according to claim 1, further comprising:
請求項1又は2に記載の作業車両。 When the storage amount is equal to or less than a second threshold value less than the first threshold value, the electric actuator control unit stops the electric actuator;
The work vehicle according to claim 1 or 2.
前記貯留量が前記第2閾値以下であり且つ所定のシステム停止条件が満たされたときに、前記電動アクチュエータ制御部は、前記電力制御装置を停止させる、
請求項3に記載の作業車両。 A power control device electrically connected to the generator and the electric actuator;
When the storage amount is equal to or less than the second threshold and a predetermined system stop condition is satisfied, the electric actuator control unit stops the power control device;
The work vehicle according to claim 3.
請求項4に記載の作業車両。 The system stop condition includes that the operating speed of the electric actuator has decreased to a predetermined speed.
The work vehicle according to claim 4.
請求項5に記載の作業車両。 The system stop condition further includes a torque command value to the generator being 0,
The work vehicle according to claim 5.
請求項3から6のいずれかに記載の作業車両。 When the storage amount is less than or equal to the second threshold, the electric actuator control unit sets a torque command value to the electric actuator to 0,
The work vehicle according to any one of claims 3 to 6.
前記エンジン制御部は、前記出力制限制御では、前記第1のエンジントルクカーブよりも低い前記エンジンの出力を規定する第2のエンジントルクカーブにて前記エンジンの出力を制御する、
請求項1から7のいずれかに記載の作業車両。 The engine control unit controls the output of the engine with a first engine torque curve at a normal time when the storage amount is larger than the first threshold,
The engine control unit controls the output of the engine with a second engine torque curve that defines an output of the engine lower than the first engine torque curve in the output restriction control.
The work vehicle according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれかに記載の作業車両。 The electric actuator controller reduces the upper limit of the output torque of the electric actuator in the output restriction control;
The work vehicle according to any one of claims 1 to 8.
前記走行体に対して旋回可能に支持される旋回体と、
をさらに備え、
前記電動アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる電動モータである、
請求項1から9のいずれかに記載の作業車両。 A traveling body,
A swivel body supported so as to be turnable with respect to the traveling body;
Further comprising
The electric actuator is an electric motor that rotates the revolving structure.
The work vehicle according to any one of claims 1 to 9.
前記貯留量が第1閾値以下になったときに、エンジンの出力を低減する信号を出力する出力制限制御を行うステップと、
前記出力制限制御の実行中に、電動アクチュエータの出力を制限する信号を出力するステップと、
を備える作業車両の制御方法。 Detecting the amount of reducing agent stored in the reducing agent tank;
Performing output restriction control for outputting a signal for reducing the output of the engine when the storage amount is equal to or less than a first threshold;
Outputting a signal for limiting the output of the electric actuator during the execution of the output restriction control;
A method for controlling a work vehicle.
低減された前記エンジンの出力と、前記電動アクチュエータの駆動に必要な前記発電機の出力とに基づいて、油圧ポンプの吸収トルクを決定するステップと、
決定された前記油圧ポンプの吸収トルクを示す指令信号を出力するステップと、
をさらに備える請求項11に記載の作業車両の制御方法。 Calculating an output of a generator necessary for driving the electric actuator;
Determining the absorption torque of the hydraulic pump based on the reduced output of the engine and the output of the generator required to drive the electric actuator;
Outputting a command signal indicating the determined absorption torque of the hydraulic pump;
The work vehicle control method according to claim 11, further comprising:
前記停止指令の出力後、前記電動アクチュエータの動作速度が所定速度まで低下し、且つ、前記発電機へのトルク指令値が0であるときに、前記発電機と前記電動アクチュエータとの電力制御装置の停止信号を出力するステップと、
をさらに備える請求項12に記載の作業車両の制御方法。 Outputting a stop command to the electric actuator when the storage amount is equal to or smaller than a second threshold value that is smaller than the first threshold value;
After the output of the stop command, when the operating speed of the electric actuator decreases to a predetermined speed and the torque command value to the generator is 0, the power control device of the generator and the electric actuator Outputting a stop signal;
The work vehicle control method according to claim 12, further comprising:
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