CN105517870A - 作业车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

作业车辆具有：发动机、液压泵、液压促动器、发电机马达、电动促动器、排气处理装置、还原剂罐、储存量检测部、发动机控制部、以及促动器控制部。液压泵由发动机驱动。液压促动器由从液压泵排出的工作油驱动。发电机马达由发动机驱动。电动促动器由发电机马达所生成的电力驱动。排气处理装置净化发动机的排气。还原剂罐储存向排气处理装置供给的还原剂。储存量检测部检测还原剂罐内的还原剂的储存量。在储存量为第一阈值以下时，发动机控制部进行降低发动机的输出的输出限制控制。在输出限制控制的执行中，电动促动器控制部限制电动促动器的输出。

Description

作业车辆及其控制方法

技术领域

本发明涉及作业车辆及其控制方法。

背景技术

存在如下的作业车辆，该作业车辆具有发动机、由发动机驱动的液压泵、以及由从液压泵排出的工作油驱动的液压促动器。液压促动器例如是液压缸，驱动具有大臂以及小臂等的工作装置。在如上所述的作业车辆中，液压泵被控制，以免液压泵的吸收转矩超过发动机的输出转矩。

另一方面，存在如下的作业车辆，该作业车辆具有使用还原剂来净化发动机的排气的排气处理装置。在如上所述的作业车辆中，还原剂被储存在还原剂罐中，但在还原剂罐内的还原剂的储存量减少时，有可能不能适当地进行排气的处理。因此，例如在专利文献1的作业车辆中，在还原剂的储存量比规定量少时，进行使发动机的输出降低并且使液压泵的吸收转矩降低的控制。由此，可以促使操作者补给还原剂。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-71973号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，如下的混合动力型的作业车辆被开发，该混合动力型的作业车辆具有液压泵以及液压促动器，并且具有由发动机驱动的发电机马达以及由发电机马达所生成的电力驱动的电动促动器。例如，混合动力型的液压挖掘机具有：用于驱动工作装置的液压缸、以及用于使旋转体旋转的电动马达。

在如上所述的混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时进行使发动机的输出降低的控制的情况下，希望尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。但是，对于像以往那样仅使液压泵的吸收转矩降低而言，即便能够容易地确保电气设备的动作，因电气设备使用发动机的大部分输出，从而也难以确保液压设备的动作。

本发明的课题在于：在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时，尽管使发动机的输出降低，仍可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

用于解决课题的方案

本发明的一方案的作业车辆具有：发动机、液压泵、液压促动器、发电机马达、电动促动器、排气处理装置、还原剂罐、储存量检测部、发动机控制部、以及促动器控制部。液压泵由发动机驱动。液压促动器由从液压泵排出的工作油驱动。发电机马达由发动机驱动。电动促动器由发电机马达所生成的电力驱动。排气处理装置净化发动机的排气。还原剂罐储存向排气处理装置供给的还原剂。储存量检测部检测还原剂罐内的还原剂的储存量。在储存量为第一阈值以下时，发动机控制部进行降低发动机的输出的输出限制控制。在输出限制控制的执行中，电动促动器控制部限制电动促动器的输出。

在本方案的作业车辆中，在储存量为第一阈值以下时，降低发动机的输出，并且，限制电动促动器的输出。因此，与电动促动器的输出不被限制的情况相比，可以确保被分配给液压泵的发动机的输出较大。由此，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时可以高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

作业车辆也可以还具有输出计算部、吸收转矩确定部、以及泵控制部。输出计算部也可以在储存量为第一阈值以下时计算电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出。吸收转矩确定部也可以基于降低后的发动机的输出、以及电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，确定液压泵的吸收转矩。泵控制部也能够以所确定的吸收转矩控制液压泵。

在该情况下，在储存量为第一阈值以下时，基于降低后的发动机的输出、以及电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，确定液压泵的吸收转矩。在此，液压促动器的驱动所需的液压泵的输出转矩根据施加于工作装置的负荷较大地变动。因此，高精度地推定在输出限制控制中应分配给液压泵的转矩这并不容易。

相比之下，电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，与液压促动器的驱动所需的液压泵的输出转矩相比，能够高精度地推定。因此，首先计算电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，基于其计算结果来确定液压泵的吸收转矩，从而可以高效地确定电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出和液压泵的吸收转矩。由此，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时，可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

在储存量为比第一阈值少的第二阈值以下时，电动促动器控制部也可以使电动促动器停止。在该情况下，可以促使操作者补给还原剂。

作业车辆还可以具有与发电机马达和电动促动器电连接的电力控制装置。在储存量为第二阈值以下且满足规定的***停止条件时，电动促动器控制部也可以使电力控制装置停止。在该情况下，可以促使操作者补给还原剂。

***停止条件也可以包括电动促动器的动作速度降低到了规定速度。在该情况下，可以在电动促动器停止或者大致停止的状态下使电力控制装置停止。由此，可以避免在电动促动器的动作中电力控制装置停止。

***停止条件也可以还包括向发电机马达输出的转矩指令值为0。在该情况下，可以避免在由发电机马达进行发电的过程中电力控制装置停止。由此，可以避免在电力控制装置的停止后因发电机马达所生成的电力而导致电力控制装置破损。

在储存量为第二阈值以下时，电动促动器控制部也可以使电动促动器的转矩指令值为0。由此，可以使电动促动器停止。

发动机控制部也可以在储存量比第一阈值大的通常时，按照第一发动机转矩曲线控制发动机的输出。发动机控制部也可以在输出限制控制中，按照比第一发动机转矩曲线低的、对发动机的输出进行规定的第二发动机转矩曲线控制发动机的输出。在该情况下，通过变更发动机转矩曲线，可以在输出限制控制中降低发动机的输出。

电动促动器控制部也可以在输出限制控制中降低电动促动器的输出转矩的上限。由此，可以在输出限制控制中降低电动促动器的输出。

作业车辆也可以还具有：行驶体、以及能够旋转地支承于行驶体的旋转体。电动促动器也可以是使旋转体旋转的电动马达。在该情况下，与施加于液压促动器的负荷相比，施加于电动马达的负荷的变动小。因此，可以高精度地计算电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出。

本发明的其他方案的作业车辆的控制方法具有以下的步骤。在第一步骤中，检测还原剂罐内的还原剂的储存量。在第二步骤中，在储存量为第一阈值以下时，进行输出限制控制，该输出限制控制输出降低发动机的输出的信号。在第三步骤中，在输出限制控制的执行中，输出限制电动促动器的输出的信号。

在本方案的作业车辆的控制方法中，在储存量为第一阈值以下时，降低发动机的输出，并且限制电动促动器的输出。因此，与电动促动器的输出不被限制的情况相比，可以确保被分配给液压泵的发动机的输出较大。由此，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时可以高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

作业车辆的控制方法也可以还具有以下的步骤。在第四步骤中，计算电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出。在第五步骤中，基于降低后的发动机的输出、以及电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，确定液压泵的吸收转矩。在第六步骤中，输出表示所确定的液压泵的吸收转矩的指令信号。

在该情况下，首先计算电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出，基于其计算结果确定液压泵的吸收转矩，从而可以高效地确定电动促动器的驱动所需的发电机马达的输出和液压泵的吸收转矩。由此，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

作业车辆的控制方法也可以还具有以下的步骤。在第七步骤中，在储存量为比第一阈值小的第二阈值以下时，向电动促动器输出停止指令。在第八步骤中，在停止指令输出后，在电动促动器的动作速度降低到规定速度且向发电机马达输出的转矩指令值为0时，输出电力控制装置的停止信号。

在该情况下，可以避免在电动促动器的动作中电力控制装置停止。另外，可以避免在由发电机马达进行发电的过程中电力控制装置停止。由此，可以防止在电力控制装置停止后因发电机马达所生成的电力而导致电力控制装置。

发明的效果

根据本发明，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时，尽管使发动机的输出降低，仍可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

附图说明

图1是实施方式的作业车辆的立体图。

图2是表示作业车辆的电气设备***以及液压设备***的结构的示意图。

图3是表示作业车辆的排气处理***的结构的示意图。

图4是表示作业车辆的控制***的结构的示意图。

图5是表示发动机转矩曲线的一例的图。

图6是表示复合操作时的泵吸收转矩线的一例的图。

图7是表示输出限制控制中的处理的流程图。

图8是表示输出限制控制中的发动机转矩降低曲线的一例的图。

图9是表示实施方式以及比较例的发动机输出转矩的分配的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式的作业车辆。图1是实施方式的作业车辆100的立体图。在本实施方式中，作业车辆100是液压挖掘机。作业车辆100具有车辆主体1和工作装置4。

车辆主体1具有行驶体2和旋转体3。行驶体2具有一对行驶装置2a、2b。各行驶装置2a、2b具有履带2d、2e。行驶装置2a、2b通过驱动履带2d、2e，从而使作业车辆100行驶。

旋转体3载置在行驶体2上。旋转体3相对于行驶体2能够旋转地设置。后述的旋转电机32(参照图2)被驱动，从而使旋转体3旋转。在旋转体3上设置有驾驶室5。旋转体3具有发动机室20。发动机室20配置在驾驶室5的后方。发动机室20收纳后述的发动机21以及液压泵25等设备。

工作装置4安装在旋转体3上。工作装置4具有：大臂7、小臂8、作业附件9、大臂缸10、小臂缸11、以及附件缸12。大臂7的基端部能够动作地与旋转体3连结。大臂7的前端部能够动作地与小臂8的基端部连结。小臂8的前端部能够动作地与作业附件9连结。

大臂缸10、小臂缸11、以及附件缸12是由从后述的液压泵25排出的工作油驱动的液压促动器。大臂缸10使大臂7动作。小臂缸11使小臂8动作。附件缸12使作业附件9动作。这些缸10-12被驱动，从而驱动工作装置4。另外，在本实施方式中，作业附件9是铲斗，但也可以是压碎机或破碎机等其他附件。

图2是表示作业车辆100的电气设备***以及液压设备***的结构的示意图。发动机21例如是柴油发动机。发动机21的输出马力通过调节向发动机21的缸内喷射的燃料量而被控制。根据来自控制器60的指令信号对附设于发动机21的燃料喷射泵22的电子调节器23进行控制，从而进行该调节。作为调节器23，通常使用全速域控制方式的调节器，根据负荷对发动机转速和燃料喷射量进行调节，以使发动机转速达到后述的目标转速。即，调节器23对燃料喷射量进行增减，以消除目标转速与实际的发动机转速之间的偏差。

发动机21的实际转速由发动机转速检测部24检测。由发动机转速检测部24检测到的发动机转速作为检测信号被输入到控制器60。发动机21的输出被分配给液压设备***和电气设备***，对这些设备进行驱动。以下，对液压设备***进行说明。

作业车辆100具有液压泵25。液压泵25与发动机21的输出轴连结。借助发动机21的输出轴旋转来驱动液压泵25。液压泵25是可变容量型的液压泵。液压泵25具有斜盘26，通过改变斜盘26的倾转角，液压泵25的容量产生变化。

泵控制阀27根据从控制器60输入的指令信号进行动作，经由伺服活塞对液压泵25进行控制。泵控制阀27对斜盘26的倾转角进行控制，以使液压泵25的排出压力与液压泵25的容量之积不超过与从控制器60输入到泵控制阀27的指令信号的指令值(指令电流值)对应的泵吸收转矩。

从液压泵25排出的工作油经由操作阀28被供给到液压促动器10-14。具体而言，工作油被供给到大臂缸10、小臂缸11、附件缸12、右行驶电机13、以及左行驶电机14。大臂缸10、小臂缸11、附件缸12被驱动，从而使大臂7、小臂8、作业附件9工作。另外，右行驶电机13以及左行驶电机14被驱动，从而使行驶装置2a、2b工作，车辆进行行驶。

液压泵25的排出压力由排出压力检测部29检测。由排出压力检测部29检测到的液压泵25的排出压力作为检测信号被输入到控制器60。

操作阀28是具有与各液压促动器10-14对应的多个控制阀的流量方向控制阀。操作阀28控制向各个液压促动器10-14供给的工作油的流量。

接着，对电气设备***进行说明。作业车辆100具有：发电机马达31、旋转电机32、蓄电装置33、以及电力控制装置34。发电机马达31与发动机21的输出轴连结。发电机马达31根据不同状况进行发电作用和电动作用。

通过使发电机马达31进行发电作用，电力被储存在蓄电装置33中。蓄电装置33例如是电容器。但是，蓄电装置33不限于电容器，也可以是其他种类的蓄电装置。蓄电装置33向旋转电机32供给电力。在发电机马达31进行电动作用时，蓄电装置33向发电机马达31供给电力。

在发动机21的输出不足时，发电机马达31进行电动作用。发电机马达31从蓄电装置33被供给电力而被驱动，由此，对发动机21进行辅助。

旋转电机32是通过从蓄电装置33或者发电机马达31供给电力而被驱动的电动马达。旋转电机32由来自蓄电装置33或者发电机马达31的电力驱动，从而使上述旋转体3旋转。另外，在旋转体3减速时，旋转电机32进行再生动作。即，旋转电机32对旋转体3的减速能量进行再生而发电，并将发出的电力供给到蓄电装置33。

在旋转电机32设置有检测旋转电机32的转速的电机旋转检测部35。由电机旋转检测部35检测到的旋转电机32的转速被输入到控制器60。

电力控制装置34与发电机马达31、旋转电机32以及蓄电装置33电连接。电力控制装置34对向发电机马达31、旋转电机32以及蓄电装置33供给的电力进行控制。电力控制装置34具有：第一变换器36、第二变换器37以及升压器38。

第一变换器36与发电机马达31连接。第二变换器37与第一变换器36连接，旋转电机32与第二变换器37连接。升压器38与第一变换器36和第二变换器37之间连接。升压器38经由接触器39与蓄电装置33连接。

接触器39在通常时将蓄电装置33和升压器38之间的电路接通而成为通电状态。接触器39在异常时根据来自控制器60的指令将电路断开而成为切断状态。

在将由发电机马达31发出的电力充电到蓄电装置33中时，第一变换器36将由发电机马达31产生的交流电转换为直流电。在从蓄电装置33向发电机马达31供给电力时，第一变换器36将蓄电装置33所储存的直流电转换为交流电。

在将由旋转电机32发出的电力充电到蓄电装置33中时，第二变换器37将由旋转电机32产生的交流电转换为直流电。在从蓄电装置33向旋转电机32供给电力时，第二变换器37将蓄电装置33所储存的直流电转换为交流电。

升压器38由控制器60控制，从而对从升压器38输出的输出电力进行控制。在发电机马达31进行电动作用时，升压器38使从蓄电装置33经由第一变换器36向发电机马达31供给的电力的电压升压。在旋转电机32被驱动时，升压器38使从蓄电装置33经由第二变换器37向旋转电机32供给的电力的电压升压。另外，在将由发电机马达31或旋转电机32发出的电力充电到蓄电装置33中时，升压器38使向蓄电装置33供给的电压降低。

在升压器38与第一、第二变换器36、37之间设置有电压检测部41。电压检测部41对由升压器38升压后的电压的大小进行检测。电压检测部41检测到的电压被输入到控制器60。

在第二变换器37设置有电流检测部42。电流检测部42对向第二变换器37输入的电流进行检测。由电流检测部42检测到的向第二变换器37输入的电流被输入到控制器60。

在蓄电装置33设置有蓄电电压检测部43。蓄电电压检测部43检测储存于蓄电装置33的电力的电压。由蓄电电压检测部43检测到的储存于蓄电装置33的电力的电压被输入到控制器60。控制器60根据储存于蓄电装置33的电力的电压，对蓄电装置33的充电量进行监视。

如图2所示，作业车辆100具有工作装置操作部15。为了使工作装置4工作而由操作者操作工作装置操作部15。工作装置操作部15例如包括操作杆。工作装置操作部15的操作量被输入到控制器60。详细而言，用于操作大臂7的工作装置操作部15的操作量(以下，称为“大臂操作量”)、用于操作小臂8的工作装置操作部15的操作量(以下，称为“小臂操作量”)、以及用于操作作业附件9的工作装置操作部15的操作量(以下，称为“附件操作量”)被输入到控制器60。

上述操作阀28与工作装置操作部15的操作量相应地被控制。操作阀28与工作装置操作部15的操作量相应地，变更与工作装置4的各液压缸10-12对应的控制阀的开口面积。其结果是，各液压缸10-12以与工作装置操作部15的操作量相应的速度进行工作。

作业车辆100具有行驶操作部16。为了使右行驶电机13和左行驶电机14工作而由操作者操作行驶操作部16。行驶操作部16例如包括操作杆或者操作踏板。根据行驶操作部16的操作方向，右行驶电机13和左行驶电机14中的任一个被驱动。行驶操作部16的操作量被输入到控制器60。详细而言，用于操作右行驶电机13的行驶操作部16的操作量(以下，称为“右行驶操作量”)、以及用于操作左行驶电机14的行驶操作部16的操作量(以下，称为“左行驶操作量”)被输入到控制器60。

操作阀28与行驶操作部16的操作量相应地，变更与左右的行驶电机13、14对应的控制阀的开口面积。由此，左右的行驶电机13、14以与行驶操作部16的操作量相应的速度进行工作。

例如，与工作装置操作部15的操作量以及行驶操作部16的操作量相应的先导压力也可以施加于操作阀28的先导口。由此，操作阀28的各控制阀的开口面积与各操作量相应地被变更。或者，操作阀28也可以由控制器60电气控制。在该情况下，控制器60将与工作装置操作部15的操作量以及行驶操作部16的操作量相应的指令信号输入到操作阀28。

作业车辆100具有旋转操作部17。为了使旋转电机32工作而由操作者操作旋转操作部17。旋转操作部17例如包括操作杆。根据旋转操作部17的操作方向，旋转电机32的旋转方向被切换。旋转操作部17的操作量被输入到控制器60。控制器60与旋转操作部17的操作量相应地，对向旋转电机32供给的电力进行控制。由此，旋转体3以与旋转操作部17的操作量相应的速度旋转。

作业车辆100具有显示装置18。显示装置18显示发动机转速等作业车辆100的信息。作业车辆100具有输入装置19。输入装置19是用于输入后述的作业模式的设定等、作业车辆100的各种设定的装置。另外，也可以由触摸屏式的监视装置一体地设置显示装置18和输入装置19。

接着，对作业车辆100的排气处理***进行说明。图3是表示作业车辆100的排气处理***的示意图。如图3所示，作业车辆100具有第一排气处理装置45和第二排气处理装置46。第一排气处理装置45例如是柴油颗粒过滤器装置。第一排气处理装置45与发动机21连接，净化排气中的颗粒状物质(ParticulateMatter；PM)。

第二排气处理装置46经由混合配管47与第一排气处理装置45连接。第二排气处理装置46例如是选择性催化还原装置。第二排气处理装置46使用尿素水等还原剂，由催化剂净化排气中的氮氧化物(NOx)。由第一排气处理装置45以及第二排气处理装置46净化后的排气，通过图1所示的排气管48排出到作业车辆100的外部。

在混合配管47安装有还原剂喷射装置49。还原剂喷射装置49将还原剂喷射到混合配管47内。还原剂喷射装置49经由还原剂软管50与还原剂泵51以及还原剂罐52连接。还原剂罐52储存有还原剂。还原剂泵51从还原剂罐52抽起还原剂并将其输送到还原剂喷射装置49。

在还原剂罐52设置有储存量检测部53。储存量检测部53检测还原剂罐52内的还原剂的储存量。储存量检测部53将检测到的还原剂的储存量输入到控制器60。

接着，对由控制器60执行的控制进行说明。图4是表示作业车辆100的控制***的结构的示意图。如图4所示，控制器60由具有RAM、ROM等存储部62、以及CPU等运算部61的计算机实现。控制器60被编程以便控制发动机21、液压设备***、以及电气设备***。控制器60也可以由多个计算机实现。如图4所示，控制器60具有：发动机控制部63、泵控制部64、以及电动促动器控制部65。

发动机控制部63基于图5所示的发动机转矩曲线P1、E1进行发动机21的控制。发动机转矩曲线P1、E1表示发动机21与转速相应地能够输出的转矩的上限值。即，发动机转矩曲线P1、E1对发动机转速与发动机21的输出转矩的上限值之间的关系进行规定。发动机转矩曲线P1、E1被存储在存储部62中。

发动机控制部63根据工作装置操作部15的操作量、行驶操作部16的操作量、以及旋转操作部17的操作量，确定发动机21的目标转速。工作装置操作部15的操作量是上述大臂操作量、小臂操作量以及附件操作量的合计。行驶操作部16的操作量是左行驶操作量和右行驶操作量的合计。发动机控制部63例如与工作装置操作部15的操作量、行驶操作部16的操作量、以及旋转操作部17的操作量的合计相应地，确定发动机21的目标转速。调节器23控制发动机21的输出，以使发动机21的输出转矩不超过发动机转矩曲线并且发动机21的实际的转速达到目标转速。

在图5中，P1表示第一发动机转矩曲线。第一发动机转矩曲线P1与发动机21的额定或最大功率输出相当。第一发动机转矩曲线P1具有最大转矩点Pt和额定点Pp。在第一发动机转矩曲线P1上，在最大转矩点Pt处，发动机21的输出转矩最大。另外，在第一发动机转矩曲线P1上，在额定点Pp处，发动机21的输出马力最大。

在第一发动机转矩曲线P1上，在发动机转速从低怠速转速NLi起直至最大转矩点Pt处的发动机转速Nt为止的范围内，随着发动机转速的增大，发动机21的输出转矩增大。在发动机转速从Nt起直至额定点Pp处的发动机转速Np为止的范围内，随着发动机转速的增大，发动机21的输出转矩降低。

在第一发动机转矩曲线P1上，在超过额定点Pp的区域，发动机21的输出转矩因发动机转速的增大而急剧降低的调整线Rm被规定。调整线Rm是将额定点Pp与无负荷状态下的最大发动机转速NHi连接的线。

发动机控制部63根据所设定的作业模式来选择发动机转矩曲线。通过由操作者操作输入装置19来设定作业模式。作业模式包括P模式和E模式。

P模式是发动机21的输出转矩大、作业性优异的作业模式。在P模式中，图5所示的第一发动机转矩曲线P1被选择。E模式是发动机21的输出转矩比P模式小、燃料消耗率优异的作业模式。在E模式中，图5所示的第二发动机转矩曲线E1被选择。在第二发动机转矩曲线E1上，发动机21的输出转矩比第一发动机转矩曲线P1的输出转矩小。另外，也可以构成为能够选择发动机21的输出转矩阶段性地降低的多个E模式。

泵控制部64基于图5的Lp1、Le1所示的泵吸收转矩线，控制液压泵25的吸收转矩的上限。Lp1是与第一发动机转矩曲线P1对应的泵吸收转矩线。Le1是与第二发动机转矩曲线E1对应的泵吸收转矩线。泵吸收转矩线Lp1、Le1对与对应于发动机转速的液压泵25的吸收转矩的上限值之间的关系进行规定。泵吸收转矩线Lp1、Le1被存储在存储部62中。

在P模式中，泵控制部64控制液压泵25的容量，以使在发动机21的目标转速N1的匹配点Mp1处发动机输出转矩的上限与液压泵25的吸收转矩的上限匹配。同样地，在E模式中，泵控制部64控制液压泵25的容量，以使在发动机21的目标转速N1的匹配点Me1处发动机输出转矩的上限与液压泵25的吸收转矩的上限匹配。

另外，图5所示的泵吸收转矩线Lp1、Le1示出未使用旋转电机32以及发电机马达31等电动促动器而仅使用液压促动器时的泵吸收转矩线。

电动促动器控制部65通过控制电力控制装置34来控制旋转电机32和发电机马达31。电动促动器控制部65基于旋转操作部17的操作量来控制旋转电机32。电动促动器控制部65基于实际的发动机转速、目标转速、蓄电装置33的电压等来控制发电机马达31。

例如，电动促动器控制部65在基于实际的发动机转速、目标转速、蓄电装置33的电压等判定为发动机21的输出不足时，通过使发电机马达31进行电动作用来辅助发动机21。另外，电动促动器控制部65在基于实际的发动机转速、目标转速、蓄电装置33的电压等判定为发动机21的输出并未不足时，通过使发电机马达31进行发电作用，对蓄电装置33充电。

在被控制成使发电机马达31进行发电作用时，电动促动器控制部65基于蓄电装置33的电压，确定发电机马达31的转矩指令值。电动促动器控制部65确定发电机马达31的转矩指令值，以使电容器的电压被维持在规定范围内。电动促动器控制部65对发电机马达31进行控制，以使发电机马达31的实际的转矩达到转矩指令值。

电动促动器控制部65根据旋转操作部17的操作量确定目标旋转速度。例如，电动促动器控制部65与旋转操作部17的操作量的增大相应地使目标旋转速度增大。电动促动器控制部65确定用于使旋转电机32从实际的旋转速度达到目标旋转速度的旋转电机32的转矩指令值。电动促动器控制部65对旋转电机32进行控制，以使旋转电机32的转矩达到转矩指令值。

在发电机马达31进行发电作用时，发动机输出转矩的一部分用于驱动发电机马达31。因此，在液压设备***和电气设备***同时***作的复合操作时，控制器60执行将发动机输出转矩分配给液压设备***和电气设备***的能量管理。在未执行后述的输出限制控制的通常时的能量管理中，考虑被分配给发电机马达31的驱动的发动机输出转矩，来确定液压泵25的吸收转矩的上限。

详细而言，如图4所示，控制器60具有输出计算部66。输出计算部66计算旋转电机32的驱动所需的发电机马达31的输出。例如，输出计算部66根据旋转电机32的输出转矩来计算旋转电机32的驱动所需的电力。而且，为了得到该计算出的电力，输出计算部66确定从蓄电装置33得到的电能和由发电机马达31的发电作用产生的电能。从蓄电装置33得到的电能和由发电机马达31的发电作用产生的电能的比率，与储存于蓄电装置33的电能相应地被确定。输出计算部66根据由发电机马达31的发电作用产生的电能来计算发动机21的所需输出马力，根据该发动机21的所需输出马力，确定分配给发电机马达31的驱动的发动机输出转矩Thb(以下，称为“发电机用转矩Thb”)。

如图4所示，控制器60具有吸收转矩确定部67。吸收转矩确定部67基于发电机用转矩Thb，确定液压泵25的吸收转矩。详细而言，如图6所示，将从基于上述泵吸收转矩线Lp1确定的泵吸收转矩的上限Tp1减去发电机用转矩Thb而得到的值Tp2确定为复合操作时的液压泵25的吸收转矩的上限。

另外，在图6中，Lp2是复合操作时的泵吸收转矩线，对比上述泵吸收转矩线Lp1低发电机用转矩Thb的吸收转矩的上限进行规定。复合操作时的泵吸收转矩线Lp2与发电机用转矩Thb的增减相应地变更。

在电气设备***和液压设备***同时***作的复合操作时，执行以上那样的能量管理。由此，液压泵25的吸收转矩和发电机用转矩的合计被控制为不超过发动机输出转矩。

在本实施方式的作业车辆100中，控制器60执行与还原剂罐52内的还原剂的储存量相应地限制发动机21的输出的输出限制控制。以下，对输出限制控制进行详细说明。

图7是表示输出限制控制中的处理的流程图。如图7所示，在步骤S1中，检测还原剂罐52内的还原剂的储存量A。在步骤S2中，判定储存量A是否为阈值a1以下。另外，储存量A以及阈值a1例如是将还原剂罐52的最大储存量设为100％的还原剂的残留量的比例。但是，储存量A以及阈值a1不限于残留量的比例，也可以是残留的还原剂的体积。关于后述的阈值a2-a4也一样。

在储存量A为阈值a1以下时，在步骤S3中发出第一警告。控制器60在显示装置18中显示第一警告。第一警告例如是向操作者告知储存量的降低的消息等的显示。

接着，在步骤S4中，判定储存量A是否为阈值a2以下。阈值a2比阈值a1小。在储存量A为阈值a2以下时，在步骤S5中发出第二警告。控制器60在显示装置18中显示第二警告。第二警告是对若储存量进一步降低则输出限制被执行这种情形进行预告的消息等的显示。

接着，在步骤S6中，判定储存量A是否为阈值a3以下。阈值a3比阈值a2小。在储存量A为阈值a3以下时，在步骤S7中，第一水平的输出限制被执行。

在第一水平的输出限制中，发动机控制部63降低发动机输出转矩。详细而言，如图8所示，发动机控制部63向调节器23输出指令信号，以便按照发动机转矩降低曲线D1控制发动机21的输出。发动机转矩降低曲线D1对比储存量A大于阈值a3的通常时的发动机转矩曲线P1、E1低的输出转矩的上限进行规定。换言之，发动机转矩降低曲线D1对比操作者能够选择的发动机转矩曲线P1、E1低的输出转矩的上限进行规定。发动机转矩降低曲线D1至少在最大转矩点Pt以上的发动机转速范围内，对比通常时的发动机转矩曲线P1、E1低的输出转矩的上限进行规定。

另外，在第一水平的输出限制中，电动促动器控制部65向第二变换器37输出指令信号，以限制旋转电机32的输出。详细而言，电动促动器控制部65降低旋转电机32的转矩的上限。例如，电动促动器控制部65降低旋转电机32的转矩指令值的上限。由此，旋转速度相比与旋转操作部17的操作量相应的目标旋转速度而降低。

在第一水平的输出限制中，吸收转矩确定部67基于通过第一水平的输出限制而降低了的发动机21的输出、以及发电机用转矩Thb，确定液压泵25的吸收转矩。详细而言，如图9所示，在第一水平的输出限制中，发动机输出转矩从通常时的上限值Te降低到Te’。吸收转矩确定部67通过从降低后的发动机输出转矩Te’减去发电机用转矩Thb’，从而确定第一水平的输出限制中的液压泵25的吸收转矩Tp’。泵控制部64将表示所确定的液压泵25的吸收转矩Tp’的指令信号输出到泵控制阀27。由此，由所确定的吸收转矩Tp’控制液压泵25。

另外，第一水平的输出限制中的发电机用转矩Thb’与上述通常时的发电机用转矩Thb同样地由输出计算部66算出。另外，如上所述在第一水平的输出限制时，旋转电机32的转矩指令值被降低，因此，第一水平的输出限制中的发电机用转矩Thb’比通常时的发电机用转矩Thb小。

接着，在步骤S8中，判定储存量A是否为阈值a4以下。阈值a4比阈值a3小。在储存量A为阈值a4以下时，在步骤S9中，执行第二水平的输出限制。

在第二水平的输出限制中，与第一水平的输出限制相比，发动机控制部63进一步降低发动机输出转矩。详细而言，如图8所示，发动机控制部63按照发动机转矩降低曲线D2控制发动机21的输出。发动机转矩降低曲线D2对比发动机转矩降低曲线D1低的输出转矩的上限进行规定。另外，发动机转矩降低曲线D2将发动机转速的上限限制在Nd。

另外，在第二水平的输出限制中，电动促动器控制部65使旋转电机32停止。详细而言，电动促动器控制部65使旋转电机32的转矩指令值为0。

接着，在步骤S10中，电动促动器控制部65判定是否满足规定的***停止条件。在满足规定的***停止条件时，在步骤S11中，电动促动器控制部65向电力控制装置34输出停止指令。由此，电气设备***的整个***停止。

详细而言，***停止条件是以下的两个条件都满足。

(条件1)旋转电机32的动作速度降低至规定速度以下。

(条件2)向发电机马达31输出的转矩指令值为0。

因此，在通过第二水平的输出限制来降低发动机的输出转矩并且发出旋转电机32的停止指令后，在旋转电机32的动作速度降低至规定速度以下且由发电机马达31进行的发电停止时，电气设备***的整个***停止。

接着，在步骤S12中，判定储存量A为阈值a4以下的状态的持续时间T是否为规定的时间阈值t1以上。在持续时间T为时间阈值t1以上时，在步骤S13中，第三水平的输出限制被执行。

在第三水平的输出限制中，如图8所示，发动机控制部63按照发动机转矩降低曲线D3控制发动机21的输出。在发动机转矩降低曲线D3上，发动机转速被限制在低怠速转速NLi。

在以上说明的本实施方式的作业车辆100中，在还原剂的储存量A为阈值a3以下时，进行第一水平的输出限制。在第一水平的输出限制中，如图9所示，基于降低后的发动机输出转矩Te’、以及发电机用转矩Thb’，确定液压泵25的吸收转矩Tp’。在此，液压促动器10-14的驱动所需的液压泵25的输出转矩，根据施加于工作装置4的负荷较大地变动。因此，高精度地推定在输出限制控制中应分配给液压泵25的转矩这并不容易。

例如，在图9所示的比较例中，通过从降低后的发动机输出转矩Te’减去液压泵25的吸收转矩Tp”来确定发电机马达31的输出转矩Thb”。在该情况下，在液压泵25的吸收转矩实际上为比推定值Tp”小的Tp”’时，与图9中画阴影线的部分(Tp”-Tp”’)相当的发动机输出转矩未被液压泵25吸收，而且也未用于发电机马达31的驱动，因此被浪费。

相比之下，在本实施方式的作业车辆100中，首先计算发电机用转矩Thb’，基于其计算结果，计算液压泵25的吸收转矩Tp’。发电机用转矩Thb’能够根据旋转电机32的电流值等高精度地计算。因此，可以高效地确定发电机用转矩Thb’和液压泵25的吸收转矩Tp’。由此，在混合动力型的作业车辆100中，在还原剂的储存量减少了时，可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

在还原剂的储存量A为阈值a4以下时，进行第二水平的输出限制。在第二水平的输出限制中，发动机输出转矩进一步降低，并且，旋转电机32停止。由此，可以进一步促使操作者补给还原剂。

另外，在还原剂的储存量A为阈值a4以下且满足***停止条件时，电动促动器控制部65使电力控制装置34停止。由此，电气设备***整体停止，因此，可以进一步促使操作者补给还原剂。

***停止条件包括旋转电机32的动作速度降低到了规定速度。因此，可以在旋转电机32停止或者大致停止的状态下使电力控制装置34停止。由此，可以避免在旋转电机32的动作中电力控制装置34停止。

***停止条件包括向发电机马达31输出的转矩指令值为0。因此，可以避免在由发电机马达31进行发电的过程中电力控制装置34停止。由此，可以防止在电力控制装置34停止后因发电机马达31所生成的电力而导致电力控制装置34破损。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以在不脱离发明的要点的范围内进行各种变更。

在上述实施方式中，作为作业车辆100例示了液压挖掘机，但本发明也可以应用于轮式装载机等其他种类的作业车辆。电动促动器不限于旋转电机，也可以是行驶用的电机、转向用的电机或者电机以外的电动促动器。

***停止条件不限于上述两个条件，也可以是其他条件。或者，也可以在上述两个条件的基础上追加其他条件。或者，也可以省略上述两个条件中的一个条件。

也可以省略或者变更输出限制控制中的一部分处理。例如，也可以省略第三水平的输出限制。

旋转电机32的输出的限制也可以将发动机控制部63执行了降低发动机输出转矩的处理这种情形作为条件来执行。旋转电机32的输出的限制也可以将储存量成为了阈值以下这种情形作为条件来执行。

工业实用性

根据本发明，在混合动力型的作业车辆中，在还原剂的储存量减少了时，尽管使发动机的输出降低，仍可以尽可能高效地确保液压设备和电气设备双方的动作。

Claims (13)

1.一种作业车辆，其特征在于，具有：

发动机；

由所述发动机驱动的液压泵；

由从所述液压泵排出的工作油驱动的液压促动器；

由所述发动机驱动的发电机；

由所述发电机所生成的电力驱动的电动促动器；

净化所述发动机的排气的排气处理装置；

储存向所述排气处理装置供给的还原剂的还原剂罐；

检测所述还原剂罐内的还原剂的储存量的储存量检测部；

在所述储存量为第一阈值以下时，进行降低所述发动机的输出的输出限制控制的发动机控制部；以及

在所述输出限制控制的执行中，限制所述电动促动器的输出的电动促动器控制部。

2.如权利要求1所述的作业车辆，其特征在于，还具有：

输出计算部，所述输出计算部在所述储存量为第一阈值以下时计算所述电动促动器的驱动所需的所述发电机的输出；

吸收转矩确定部，所述吸收转矩确定部基于降低后的所述发动机的输出、以及所述电动促动器的驱动所需的所述发电机的输出，确定所述液压泵的吸收转矩；以及

泵控制部，所述泵控制部以所确定的所述吸收转矩控制所述液压泵。

3.如权利要求1或2所述的作业车辆，其特征在于，

在所述储存量为比所述第一阈值少的第二阈值以下时，所述电动促动器控制部使所述电动促动器停止。

4.如权利要求3所述的作业车辆，其特征在于，

还具有与所述发电机和所述电动促动器电连接的电力控制装置，

在所述储存量为所述第二阈值以下且满足规定的***停止条件时，所述电动促动器控制部使所述电力控制装置停止。

5.如权利要求4所述的作业车辆，其特征在于，

所述***停止条件包括所述电动促动器的动作速度降低到了规定速度。

6.如权利要求5所述的作业车辆，其特征在于，

所述***停止条件还包括向所述发电机输出的转矩指令值为0。

7.如权利要求3～6中任一项所述的作业车辆，其特征在于，

在所述储存量为所述第二阈值以下时，所述电动促动器控制部使向所述电动促动器输出的转矩指令值为0。

8.如权利要求1～7中任一项所述的作业车辆，其特征在于，

在所述储存量比所述第一阈值大的通常时，所述发动机控制部按照第一发动机转矩曲线控制所述发动机的输出，

所述发动机控制部在所述输出限制控制中，按照第二发动机转矩曲线控制所述发动机的输出，所述第二发动机转矩曲线将所述发动机的输出规定为比所述第一发动机转矩曲线低。

9.如权利要求1～8中任一项所述的作业车辆，其特征在于，

所述电动促动器控制部在所述输出限制控制中限制所述电动促动器的输出转矩的上限。

10.如权利要求1～9中任一项所述的作业车辆，其特征在于，

还具有：行驶体以及能够旋转地支承于所述行驶体的旋转体，

所述电动促动器是使所述旋转体旋转的电动马达。

11.一种作业车辆的控制方法，其特征在于，具有：

检测还原剂罐内的还原剂的储存量的步骤；

在所述储存量为第一阈值以下时，进行输出限制控制的步骤，该输出限制控制输出降低发动机的输出的信号；以及

在所述输出限制控制的执行中，输出限制电动促动器的输出的信号的步骤。

12.如权利要求11所述的作业车辆的控制方法，其特征在于，还具有：

计算所述电动促动器的驱动所需的发电机的输出的步骤；

基于降低后的所述发动机的输出、以及所述电动促动器的驱动所需的所述发电机的输出，确定液压泵的吸收转矩的步骤；以及

输出表示所确定的所述液压泵的吸收转矩的指令信号的步骤。

13.如权利要求12所述的作业车辆的控制方法，其特征在于，还具有：

在所述储存量为比所述第一阈值小的第二阈值以下时，向所述电动促动器输出停止指令的步骤；以及

在所述停止指令的输出后，在所述电动促动器的动作速度降低到规定速度且向所述发电机输出的转矩指令值为0时，输出所述发电机和所述电动促动器的电力控制装置的停止信号的步骤。