JP6850235B2 - 電気駆動作業車両および車輪電気駆動ユニット - Google Patents

電気駆動作業車両および車輪電気駆動ユニット Download PDF

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Description

本発明は、電気駆動作業車両および車輪電気駆動ユニットに関する。
鉱山では鉱石や剥土を積込場から放土場まで運搬するための大型のダンプトラックが多数稼動している。積込場から放土場の経路は一定に決められており、１つの経路では同じ車格の複数台のダンプトラックが長ければ１日２４時間稼働して繰り返し往復走行することにより搬送効率の向上が図られている。
このように、大型のダンプトラックを長時間かつ複数台稼動する場合には、単位コスト（イニシャルコスト＋ランニングコスト）当りの仕事量（エネルギー量）で示される搬送効率が重要視されている。ダンプトラックでは、この搬送効率を向上するために、イニシャルコストの抑制とランニングコストの低減を実現する各種方策が施される。このうち、ランニングコストの低減については、効率が良く、かつメンテナンスコストが比較的かからない駆動システムの１種である電気駆動システムを用いて燃料消費量を低減することで実現可能である。
ダンプトラックの機械式駆動システムではエンジンの動力をトルクコンバータと変速機を用いてタイヤに伝達しているのに対し、電気駆動システムでは電気駆動システムではエンジンで発電機を駆動し、ここで発電された電力を用いてタイヤ軸に連結された走行用の電動モータを駆動している。このように、タイヤ軸に連結された電動モータで車両を駆動する技術として、例えば、特許文献１には、互いに並んで配置される第１及び第２電動機と、前記第１及び第２電動機の並び方向において、前記第１電動機の前記第２電動機と反対側の端部である一方端と、前記第２電動機の前記第１電動機と反対側の端部である他方端との間に配置され、前記第１及び第２電動機のそれぞれの被冷却部と被潤滑部の少なくとも一方である各被冷潤部に液状媒体を供給する液状媒体供給装置と、前記液状媒体供給装置から、前記第１電動機の一方端よりも外側を経由して、前記第１電動機の被冷潤部に前記液状媒体を供給する第１冷潤流路と、前記液状媒体供給装置から、前記第２電動機の他方端よりも外側を経由して、前記第２電動機の被冷潤部に前記液状媒体を供給する第２冷潤流路とを有する車両用駆動装置が開示されている。
特開２０１２−２５７３４７号公報
ところで、鉱山向けダンプトラックでは、作業現場の状況や積込みを行うショベルの大きさに応じて、例えば、積載量が１００トンクラスのものから３００トンクラスのものまで、様々な大きさの荷台を有する車両が選択される。つまり、鉱山向けダンプトラックとして積載量の異なるいくつかのシリーズをそろえる必要がある。そのため、駆動システムのコンポーネントである走行用の電動モータについて様々な容量のものを用意する必要がある。
すなわち、上記従来技術を鉱山向けダンプトラックに適用しようとすると、左右後輪に搭載した一対の電動モータをそれぞれの搭載量の車両に対して異なる容量で用意する必要が生じるため、イニシャルコスト抑制の観点からは改善の余地があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ダンプトラック等の積載量に応じた駆動装置を同一のコンポーネントで構成することができる電気駆動作業車両および車輪電気駆動ユニットを提供することを目的とする。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、エンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、車体フレームの左右に配置された第一車輪及び第二車輪を含む一対の車輪とを備えた電気駆動作業車両において、前記第一車輪に連結され、前記第一車輪を同時に駆動する複数の電動モータを含む第一の電動モータ群と、前記第二車輪に連結され、前記第二車輪を同時に駆動する複数の電動モータを含む第二の電動モータ群と、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第一インバータと、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第二インバータとを備え、前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは同一の定格出力を有するとともに、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータは前記第一インバータに並列接続され、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータは前記第二インバータに並列接続されており、前記第一及び第二インバータは、前記発電機の出力電圧であるＤＣバス電圧を２分した電圧がそれぞれ印加されるように互いに直列接続されているものとする。
本発明によれば、ダンプトラック等の積載量に応じた駆動装置を同一のコンポーネントで構成することができる。
第１の実施の形態に係る電気駆動作業車両の一例であるダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。 電気駆動システムの一部を周辺構成とともに抜き出して概略的に示す図である。 走行用電動モータの電力供給回路を制御装置とともに概略的に示す図である。 制御装置のインバータに係る制御機能を示す機能ブロック図である。 発電機に係る制御機能を示す機能ブロック図である。 走行用電動モータを構成する電動モータの配置の一例を示す図である。 比較例として示すダンプトラックの電気駆動システムの一部を周辺構成とともに抜き出して概略的に示す図である。 第２の実施の形態における走行用電動モータの電力供給回路を制御装置とともに概略的に示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、電気駆動作業車両の一例として積載対象を積み込む荷台を有するダンプトラックを例示して説明するが、車輪を有する電気駆動作業車両であればダンプトラック以外に本発明を適用することも可能である。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図７参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係る電気駆動作業車両の一例であるダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。
図１において、ダンプトラック１００は、前後方向に延在して支持構造体を形成する車体フレーム７と、車体フレーム７の上部に前後方向に演算するように配置され、その後端下部をピン結合部５ａを介して車体フレーム７に傾動可能に設けられた荷台（ベッセル）５と、車体フレーム７の下方前側左右に設けられた一対の従動輪４Ｌ（４Ｒ）と、車体の下方後側左右に設けられた一対の駆動輪３Ｌ（３Ｒ）と、車体フレーム７の上方前側に設けられた運転席６と、車体フレーム７上に配置されたエンジン１と、エンジン１により駆動される発電機１０（後の図２参照）から出力される電力を用いて車輪（駆動輪３Ｌ，３Ｒ）を駆動する走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒ等を有する電気駆動システム２とから概略構成されている。なお、図１においては、従動輪および駆動輪は左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方については図中に括弧書きで符号のみを示して図示を省略する。
図２は、電気駆動システムの一部を周辺構成とともに抜き出して概略的に示す図である。
図２において、電気駆動システム２は、エンジン１により駆動される発電機１０と、発電機１０から出力される電力を用いて駆動輪３Ｌ，３Ｒ（車輪）を駆動する走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒと、発電機１０から供給される直流電力を交流電力の駆動信号に変換して走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒに供給するインバータ１１Ｌ，１１Ｒとを有している。駆動輪３Ｌ，３Ｒには、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒの出力軸１４Ｌ，１４Ｒが減速機１３Ｌ，１３Ｒを介してそれぞれ個別に接続されており、駆動輪３Ｌ，３Ｒを走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒでそれぞれ駆動している。すなわち、電気駆動システム２では、エンジン１の出力軸の回転エネルギを発電機１０で電気エネルギに変換し、発電機１０のＡＣ／ＤＣ変換機能（図示せず）によってインバータ１１Ｌ，１１Ｒに直流電力として供給するとともに、インバータ１１Ｌ，１１Ｒで周波数および電圧を制御した交流電力に変換して走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒに供給し、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒで駆動輪３Ｌ,３Ｒを回転駆動することにより、ダンプトラック１００の走行を可能としている。
走行用電動モータ１２Ｌは、車体フレーム７の左側に配置された駆動輪３Ｌを同時に駆動するように連結された複数（例えば、３基）の電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃ（例えば、誘導モータ）で構成されている。同様に、走行用電動モータ１２Ｒは、ダンプトラックの右側に配置された駆動輪３Ｒを同時に駆動するように連結された複数（例えば、３基一組）の電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃ（例えば、誘導モータ）で構成されている。走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ、複数の電動モータで構成される電動モータ群であるといえる。
走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを構成する複数の電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃ，１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃには、同格の電動モータ（例えば、同一の定格出力を有する電動モータ）が用いられる。
図３は、走行用電動モータの電力供給回路を制御装置とともに概略的に示す図である。また、図４は制御装置のインバータに係る制御機能を示す機能ブロック図であり、図５は発電機に係る制御機能を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを制御するインバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部は、それぞれ、発電機１０からＤＣバスラインで供給されるＤＣバス電圧Ｖ（＝電位Ｖａ−電位Ｖｂ）の中間電位Ｖｍと上位電位Ｖａの間および中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの間に接続される。ここで、中間電位Ｖｍとは、上位電位Ｖａと下位電位Ｖｂの間の電位のことであり、例えば、中間電位Ｖｍ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２と考えることができる。つまり、インバータ１１Ｌ，１１Ｒは、発電機１０の出力であるＤＣバス電圧を２分した電圧がそれぞれ印加されるようにＤＣバスライン間に互いに直列接続されている。
このとき、インバータ１１Ｌの電力入力部には、上位電位Ｖａと中間電位Ｖｍの電位差の電圧が印加されることになり、この電圧は、上位電位Ｖａと中間電位Ｖｍの間に接続されているバイパスコンデンサＣ（平滑コンデンサとも言う）に電圧ＶＬとして現れる。同様に、インバータ１１Ｒの電力入力部には、中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの電位差の電圧が印加されることになり、この電圧は、中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの間に接続されているバイパスコンデンサＣに電圧ＶＲとして現れる。
インバータ１１Ｌの出力部には、走行用電動モータ１２Ｌを構成する電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃが並列接続されており、インバータ１１Ｌの出力（例えば、３相の駆動信号）は各電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃに並列に接続されている。これにより、走行用電動モータ１２Ｌの電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃは、インバータ１１Ｌからの駆動信号に基づいて駆動輪３Ｌを同時に駆動する。また、インバータ１１Ｌから見た電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃを個別に制御する必要がなく、電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃを１つの電動モータとして一体的に制御することができる。
同様に、インバータ１１Ｒの出力部には、走行用電動モータ１２Ｒを構成する電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃが並列接続されており、インバータ１１Ｒの出力（例えば、３相の駆動信号）における各相が分岐されて各電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃに接続されている。これにより、走行用電動モータ１２Ｒの電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃは、インバータ１１Ｒからの駆動信号に基づいて駆動輪３Ｒを同時に駆動する。また、インバータ１１Ｒから見た電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃを個別に制御する必要がなく、電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃを１つの電動モータとして一体的に制御することができる。
なお、本実施の形態では、車体フレーム７の左側の駆動輪３Ｌに係る走行用電動モータ１２Ｌを駆動するインバータ１１Ｌを上位電位側に接続し、右側の駆動輪３Ｒに係る走行用電動モータ１２Ｒを駆動するインバータ１１Ｒを下位電位側に接続した場合を例示したが、走行用電動モータ１２Ｒを駆動するインバータ１１Ｒを上位電位側に接続してもよい。また、電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃ，１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃとして誘導モータを用いる場合を例示して説明したがこれに限られず、例えば、磁石モータを用いた構成としても良い。
制御装置２０は、運転席６に設けられた図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、及びダンプトラック１００の前進／後進を切り換えるシフトレバーの操作に基づいて出力されるアクセル信号２０ａ、ブレーキ信号２０ｂ、及びＦ／Ｒ信号２０ｅや、車速信号２０ｃ、エンジン回転数２０ｄ、電圧ＶＬ，ＶＲなどに基づいて、インバータ１１Ｌ，１１Ｒへの指令信号を生成する。インバータ１１Ｌ，１１Ｒは、制御装置２０からそれぞれ入力される指令信号に基づいて電力入力部から入力される直流電力を交流電力の駆動信号に変換し、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを駆動する。
図４に示すように、制御装置２０は、走行用電動モータ１２Ｌの要求トルクであるモータトルク指令と、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部にそれぞれ印加される電圧ＶＬ，ＶＲとからインバータ１１Ｌを駆動するための指令信号であるインバータ駆動指令を生成するインバータ入力調整部２３Ｌと、走行用電動モータ１２Ｒの要求トルクであるモータトルク指令と、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部にそれぞれ印加される電圧ＶＬ，ＶＲとからインバータ１１Ｒを駆動するための指令信号であるインバータ駆動指令を生成するインバータ入力調整部２３Ｒとを有している。制御装置２０は、アクセル信号２０ａ、ブレーキ信号２０ｂ、Ｆ／Ｒ信号２０ｅ、車速信号２０ｃ、エンジン回転数２０ｄなどに基づいて走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒのモータトルク指令を生成する機能を有している。
インバータ入力調整部２３Ｌ，２３Ｒは、要求トルク（すなわち、モータトルク指令）に応じて各インバータ１１Ｌ，１１Ｒへのインバータ指令を調整することにより、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒの出力トルクを調整すると同時に、電圧ＶＬ，ＶＲの差が所定値以上の電圧とならないように各インバータ１１Ｌ，１１Ｒへのインバータ指令を調整する。このような負荷制御を行うことにより、ダンプトラック１００の左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒの出力差により生じる電圧ＶＬ，ＶＲの差、すなわち、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加される電圧の電圧差が大きくなることを抑制する。
図５に示すように、発電機出力調整部２１は、発電機１０に係る制御機能を有しており、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加されるＤＣバス電圧Ｖ（＝ＶＬ＋ＶＲ）に基づいて、発電機１０の出力指令である発電機１０指令を生成する。これにより、発電機出力調整部２１は、ＤＣバス電圧Ｖが所定の電圧となるように制御する。
なお、本実施の形態では、発電機出力調整部２１を制御装置２０と別体で設ける場合を例示して説明したが、発電機出力調整部２１の制御機能を制御装置２０で実現するように構成してもよい。また、ダンプトラック１００の外部から供給される電力により走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを駆動するような構成（例えば、トロリーのような構成）を用いる場合には、発電機出力調整部２１の構成は不要となる。
図６は、走行用電動モータを構成する電動モータの配置の一例を示す図である。図６では、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒのうち走行用電動モータ１２Ｌを抜き出して示し、同様の構成を有する走行用電動モータ１２Ｒについては図示及び説明を省略する。
図６に示すように、走行用電動モータ１２Ｌは、各電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃの出力軸１４Ｌを互いにスプラインを有するカップリング１５（１５ａ，１５ｂ）で同軸上に連結することにより構成されている。各電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃの出力軸１４Ｌは、カップリング１５により軸周り方向については相対的に固定されるとともに、軸方向については摺動可能とすることにより互いに着脱可能となっている。すなわち、走行用電動モータ１２Ｌの電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃは、駆動輪３Ｌに直列に接続され、電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃの出力軸１４Ｌは互いにカップリング１５を介して着脱可能に連結されている。走行用電動モータ１２Ｒについても走行用電動モータ１２Ｌと同様の構成を有している。なお、図示しないが、出力軸１４Ｌと減速機１３Ｌとの接続部においてもカップリング１５と同様のスプラインが設けられており、減速機１３Ｌに対して出力軸１４Ｌが着脱可能となっている。また、図６においては、各電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃの出力軸を出力軸１４Ｌで代表して示している。
以上のように構成した本実施の形態の作用効果を比較例を用いて詳細に説明する。
鉱山向けダンプトラックでは、作業現場の状況や積込みを行うショベルの大きさに応じて、例えば、積載量が１００トンクラスのものから３００トンクラスのものまで、様々な大きさの荷台を有する車両が選択される。つまり、鉱山向けダンプトラックとして積載量の異なるいくつかのシリーズをそろえる必要がある。そのため、駆動システムのコンポーネントである走行用の電動モータについて様々な容量のものを用意する必要がある。
図７は、比較例として示すダンプトラックの電気駆動システムの一部を周辺構成とともに抜き出して概略的に示す図である。
図７において、比較例の電気駆動システムは、エンジン１０１により駆動される発電機１１０と、発電機１１０から出力される電力を用いて駆動輪１０３Ｌ，１０３Ｒ（車輪）を駆動する走行用電動モータ１１２Ｌ，１１２Ｒと、発電機１１０から供給される直流電力を交流電力の駆動信号に変換して走行用電動モータ１１２Ｌ，１１２Ｒに供給するインバータ１１１Ｌ，１１１Ｒとを有している。駆動輪１０３Ｌ，１０３Ｒには、走行用電動モータ１１２Ｌ，１１２Ｒの出力軸１１４Ｌ，１１４Ｒが減速機１１３Ｌ，１１３Ｒを介してそれぞれ個別に接続されており、駆動輪１０３Ｌ，１０３Ｒを走行用電動モータ１１２Ｌ，１１２Ｒでそれぞれ駆動している。
図７に示すような比較例のダンプトラックでは、一対の走行用電動モータ１１２Ｌ，１１２Ｒで左右の駆動輪１０３Ｌ,１０３Ｒを回転駆動することにより、ダンプトラックの走行を可能としている。しかしながら、鉱山向けダンプトラックの場合、左右後輪に搭載した電動モータをそれぞれの搭載量の車両に対して異なる容量で用意する必要が生じるため、イニシャルコスト抑制の観点からは改善の余地があった。
これに対して本実施の形態においては、エンジン１と、エンジン１により駆動される発電機１０と、車体フレーム７の左右に配置された一対の駆動輪３Ｌ，３Ｒとを備えたダンプトラック１００において、駆動輪３Ｌに連結され、駆動輪３Ｌを同時に駆動する複数の電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃを含む走行用電動モータ１２Ｌと、駆動輪３Ｒに連結され、駆動輪３Ｒを同時に駆動する複数の電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃを含む走行用電動モータ１２Ｒとを備えて構成した。
つまり、比較例で示したように左右の駆動輪の駆動をそれぞれ１基の電動モータの出力で賄っていたものを、本実施の形態では複数の電動モータの出力で賄うように構成したので、ダンプトラックの積載量に応じて左右の駆動輪に搭載する電動モータの台数を変更することで容易に出力を変更することが可能となる。言い換えると、ダンプトラックの積載量毎に異なる容量の電動モータを用意する必要がなくなるため、駆動装置を同一のコンポーネント（ここでは電動モータ）で構成することができ、積載量が異なるダンプトラックで電動モータの共通化を図ることができる。また、これにより、電動モータの入手性を向上することができ、メンテナンス時の交換や修理が実施しやすくなる。
また、複数の電動モータの出力によって駆動輪の駆動を賄うように構成したので、電動モータ１基あたりの容量を走行用電動モータ（電動モータ群）全体の容量に対して電動モータの搭載基数で割った分だけ小さくすることができる。一般に、電動モータの容量が小さくなると、その耐電圧仕様も小さくなる。つまり、本実施の形態では、より低い耐電圧仕様の電圧モータを用いることができるため、走行モータの入手性をさらに向上することが可能となる。
さらに、より低い耐電圧仕様の電動モータを用いることにより、電動モータを駆動するインバータもより低い電圧仕様のものを用いることができるので、駆動装置を構成するコンポーネント（つまり、インバータ）の入手性をさらに向上することができる。
また、本実施の形態では、発電機から直流電力が供給されるＤＣバスラインにインバータの電力入力部を直列接続するように構成したので、高い電圧仕様のインバータに用いたＤＣバスラインに降圧機能を用いることなく、より低い電圧使用のインバータを用いることができるため、各駆動輪を１基の電動モータで駆動する比較例のようなダンプトラックへの本願発明の適用を容易に行うことができる。
また、本実施の形態では、従来の機械駆動式のダンプトラックにおける左右の駆動輪間のデファレンシャルギヤ及びそれを介して接続されるドライブシャフトが配置される空間に、それらの構成に代わる電気駆動システムのコンポーネントとして出力軸を同軸上に配置して連結した複数の電動モータを配置するように構成したので、従来の機械駆動式のダンプトラックに本発明を容易に適用することが可能である。
なお、本実施の形態では、出力軸を同軸上に配置して連結した複数の電動モータを配置する場合を例示して説明したが、これに限られるものではなく、減速機の構造や電動モータ等を配置する空間の事情等に応じて、例えば、各電動モータの出力軸を１つの減速機に結合するなど、実装方法を適宜変更することができる。
また、本実施の形態では、走行用電動モータを３基の電動モータで構成する場合を例示して説明したがこれに限られるものではなく、ダンプトラックの仕様（例えば、搭載量など）によって電動モータの数を選択的に変更する。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図８を参照しつつ説明する。本実施の形態では第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、図面において第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、第１の実施の形態のＤＣバスラインに、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加される電圧ＶＬ，ＶＲの調整を行うための電圧平準装置を設けたものである。
図８は、本実施の形態における走行用電動モータの電力供給回路を制御装置とともに概略的に示す図である。
図８に示すように、走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを制御するインバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部は、それぞれ、発電機１０からＤＣバスラインで供給されるＤＣバス電圧Ｖ（＝電位Ｖａ−電位Ｖｂ）の中間電位Ｖｍと上位電位Ｖａの間および中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの間に接続される。ここで、中間電位Ｖｍとは、上位電位Ｖａと下位電位Ｖｂの間の電位のことであり、例えば、中間電位Ｖｍ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／２と考えることができる。つまり、インバータ１１Ｌ，１１Ｒは、発電機１０の出力であるＤＣバス電圧を２分した電圧がそれぞれ印加されるようにＤＣバスライン間に直列接続されている。
このとき、インバータ１１Ｌの電力入力部には、上位電位Ｖａと中間電位Ｖｍの電位差の電圧が印加されることになり、この電圧は、上位電位Ｖａと中間電位Ｖｍの間に接続されているバイパスコンデンサＣ（平滑コンデンサとも言う）に電圧ＶＬとして現れる。同様に、インバータ１１Ｒの電力入力部には、中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの電位差の電圧が印加されることになり、この電圧は、中間電位Ｖｍと下位電位Ｖｂの間に接続されているバイパスコンデンサＣに電圧ＶＲとして現れる。
ＤＣバスラインには、ＤＣバス電圧の上位電位Ｖａと下位電位Ｖｂと中間電位Ｖｍとに接続された電圧平準装置２４が設けられている。電圧平準装置２４は、電圧ＶＬ（＝Ｖａ−Ｖｍ）と電圧ＶＲ（＝Ｖｍ−Ｖａ）の電圧差が常に所定の許容電圧差内に収まるように充放電制御を行う。これにより、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒの走行用電動モータ１２Ｌ，１２Ｒを駆動するインバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加される電圧をＤＣバス電圧Ｖの１／２の大きさ（すなわち、電圧Ｖ／２）に制御する。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、例えば、ダンプトラックが比較的高速でコーナーリング動作を行う場合には、左右の駆動輪の出力が異なる場合が考えられる。このような場合、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加される電圧ＶＬ，ＶＲの差が急速に大きくなり、第１の実施の形態におけるインバータ入力調整部２３Ｌ，２３Ｒによるインバータ１１Ｌ，１１Ｒの出力調整だけでは、電圧ＶＬと電圧ＶＲの電圧差を所定の許容電圧差内に収まるように調整することが困難となる可能性がある。
これに対して、本実施の形態においては、ＤＣバス電圧の上位電位Ｖａ、下位電位Ｖｂ、中間電位Ｖｍ間に接続された電圧平準装置２４を設け、電圧ＶＬと電圧ＶＲの電圧差が常に所定の許容電圧差内に収まるように充放電制御を行うように構成したので、インバータ１１Ｌ，１１Ｒの電力入力部に印加される電圧をより安定化させることができる。
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
（１）上記の実施の形態では、電気駆動作業車両は、エンジン１と、前記エンジンにより駆動される発電機１０と、車体フレームの左右に配置された第一車輪及び第二車輪を含む一対の車輪（例えば、駆動輪３Ｌ，３Ｒ）とを備えた電気駆動作業車両（例えば、ダンプトラック１００）において、前記第一車輪（例えば、駆動輪３Ｌ）に連結され、前記第一車輪を同時に駆動する複数の電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃを含む第一の電動モータ群（例えば、走行用電動モータ１２Ｌ）と、前記第二車輪（例えば、駆動輪３Ｒ）に連結され、前記第二車輪を同時に駆動する複数の電動モータ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃを含む第二の電動モータ群（例えば、走行用電動モータ１２Ｒ）と、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第一インバータ（例えば、インバータ１１Ｌ）と、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第二インバータ（例えば、インバータ１１Ｒ）とを備え、前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは同一の定格出力を有するとともに、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータは前記第一インバータに並列接続され、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータは前記第二インバータに並列接続されており、前記第一及び第二インバータは、前記発電機の出力電圧であるＤＣバス電圧を２分した電圧がそれぞれ印加されるように互いに直列接続されているものとする。
これにより、ダンプトラック等の積載量に応じた駆動装置を同一のコンポーネントで構成することができる。また、高い電圧仕様のインバータに用いたＤＣバスラインに降圧機能を用いることなく、より低い電圧使用のインバータを用いることができる。
（２）また、上記の実施の形態では、（１）の電気駆動作業車両において、前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、誘導モータであるものとする。
（３）また、上記の実施の形態では、（１）の電気駆動作業車両において、前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、磁石モータであるものとする。
（４）また、上記の実施の形態では、（１）の電気駆動作業車両において、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータと、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、前記第一及び第二車輪に直列に接続され、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータの出力軸１４Ｌと、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータの出力軸１４Ｒは、それぞれ、互いにカップリングを介して着脱可能に、かつ、同軸上に連結され、前記第一及び第二の電動モータ群の前記電動モータの個数がそれぞれ変更可能であるものとする。
（５）また、上記の実施の形態では、車輪電気駆動ユニットは、車輪（例えば、駆動輪３Ｌ）と、前記車輪に直列に連結され、同一の定格出力を有する複数の電動モータ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃとを備えたものとする。
（６）また、上記の実施の形態では、（５）の車輪電気駆動ユニットにおいて、前記複数の電動モータの出力軸１４Ｌを互いに着脱可能に連結する複数のカップリング１５をさらに備え、前記車輪を駆動する前記複数の電動モータの個数が変更可能であるものとする。
＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
例えば、本実施の形態においては、発電機から直流電力が供給されるＤＣバスラインにインバータの電力入力部を直列接続するように構成したが、例えば、発電機の出力やＤＣバスラインに降圧機能を設けてＤＣバス電圧をＶ／２に下げる構成とし、このＤＣバスラインに、本願発明におけるより低い電圧使用のインバータの電力入力部を接続するように構成しても良い。この場合、ＤＣバスラインに複数のインバータの電力入力部を並列接続することも可能である。
１…エンジン、２…電気駆動システム、３Ｌ…駆動輪、３Ｒ…駆動輪、４Ｌ…従動輪、４Ｒ…従動輪、５…荷台（ベッセル）、５ａ…ピン結合部、６…運転席、７…車体フレーム、１０…発電機、１１Ｌ，１１Ｒ…インバータ、１２Ｌ，１２Ｒ…走行用電動モータ、１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃ，１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃ…電動モータ、１３Ｌ，１３Ｒ…減速機、１４Ｌ，１４Ｒ…出力軸、１５，１５ａ，１５ｂ…カップリング、２０…制御装置、２０ａ…アクセル信号、２０ｂ…ブレーキ信号、２０ｃ…車速信号、２０ｅ…信号、２１…発電機出力調整部、２３Ｌ，２３Ｒ…インバータ入力調整部、２４…電圧平準装置、１００…ダンプトラック、１０１…エンジン、１０３Ｌ，１０３Ｒ…駆動輪、１１０…発電機、１１１Ｌ，１１１Ｒ…インバータ、１１２Ｌ，１１２Ｒ…走行用電動モータ、１１３Ｌ，１１３Ｒ…減速機、１１４Ｌ，１１４Ｒ…出力軸

Claims (4)

  1. エンジンと、
    前記エンジンにより駆動される発電機と、
    車体フレームの左右に配置された第一車輪及び第二車輪を含む一対の車輪と
    を備えた電気駆動作業車両において、
    前記第一車輪に連結され、前記第一車輪を同時に駆動する複数の電動モータを含む第一の電動モータ群と、
    前記第二車輪に連結され、前記第二車輪を同時に駆動する複数の電動モータを含む第二の電動モータ群と、
    前記第一の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第一インバータと、
    前記第二の電動モータ群の複数の電動モータを駆動する第二インバータとを備え、
    前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは同一の定格出力を有するとともに、前記第一の電動モータ群の複数の電動モータは前記第一インバータに並列接続され、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータは前記第二インバータに並列接続されており、
    前記第一及び第二インバータは、前記発電機の出力電圧であるＤＣバス電圧を２分した電圧がそれぞれ印加されるように互いに直列接続されていることを特徴とする電気駆動作業車両。
  2. 請求項１記載の電気駆動作業車両において、
    前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、誘導モータであることを特徴とする電気駆動作業車両。
  3. 請求項１記載の電気駆動作業車両において、
    前記第一及び第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、磁石モータであることを特徴とする電気駆動作業車両。
  4. 請求項１記載の電気駆動作業車両において、
    前記第一の電動モータ群の複数の電動モータと、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータは、それぞれ、前記第一及び第二車輪に直列に接続され、
    前記第一の電動モータ群の複数の電動モータの出力軸と、前記第二の電動モータ群の複数の電動モータの出力軸は、それぞれ、互いにカップリングを介して着脱可能に、かつ、同軸上に連結され、前記第一及び第二の電動モータ群の前記電動モータの個数がそれぞれ変更可能であることを特徴とする電気駆動作業車両。
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