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1、(10)申请公布号 CN 103052521 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103052521 A *CN103052521A* (21)申请号 201180040325.7 (22)申请日 2011.08.19 2010-209449 2010.09.17 JP B60K 6/40(2006.01) B60K 6/36(2006.01) B60K 6/46(2006.01) B60K 6/52(2006.01) (71)申请人 日立建机株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 金子悟 伊君高志 森木秀一 伊藤德孝 柳本裕章 菊地彻 小鹰稔生 (74)专利代理机构 北京。
2、银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 曾贤伟 曹鑫 (54) 发明名称 混合动力作业车辆 (57) 摘要 本发明提供一种混合动力作业车辆， 其能够 通过简单的结构， 车辆安装性优良并且高效率地 传递动力。具备 ： 引擎 （1） ； 通过该引擎驱动的油 压泵 （4） ； 配置在车辆前方， 以油压泵作为驱动源 进行作业的作业装置 （5） ； 通过引擎的旋转力发电 的电动机 / 发电机 （6） ； 通过由该电动机 / 发电机 发出的电力对车轮进行旋转驱动来使车辆行驶的 行驶驱动装置， 并且在经由中心关节 （15） 使车辆 弯折的同时进行转向， 该混合动力作业车辆构成 为， 行驶驱动装置具备。
3、 ： 多个电动机 （21、 22） ； 与 这些多个电动机联结， 将来自多个电动机的动力 传递到车轮的推进轴 （8） ， 其中， 隔着中心关节前 后分开配置多个电动机。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.02.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/068786 2011.08.19 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/035928 JA 2012.03.22 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 7 。
4、页 1/1 页 2 1. 一种混合动力作业车辆， 具备 ： 引擎 ； 通过该引擎驱动的油压泵 ； 配置在车辆前方， 以上述油压泵为驱动源来进行作业的作业装置 ； 通过上述引擎的旋转力发电的电动机 / 发 电机 ； 通过由该电动机 / 发电机发出的电力对车轮进行旋转驱动来使车辆行驶的行驶驱动 装置， 并且在经由中心关节使上述车辆弯折的同时进行转向， 其特征在于， 上述行驶驱动装置具备 ： 多个电动机 ； 与这些多个电动机联结， 将来自上述多个电动 机的动力传递到上述车轮的推进轴， 隔着上述中心关节前后分开配置上述多个电动机。 2. 根据权利要求 1 所述的混合动力作业车辆， 其特征在于， 上述多。
5、个电动机包括 ： 具有能够从低速区域到高速区域输出转矩的特性的高速型电动 机 ； 具有与该高速型电动机相比低速区域中的转矩大而高速区域中的转矩小的特性的低速 型电动机， 将上述低速型电动机配置在上述中心关节的后方侧， 将上述高速型电动机配置在上述 中心关节的前方侧。 3. 根据权利要求 2 所述的混合动力作业车辆， 其特征在于， 上述行驶驱动装置根据来自上述车辆的行驶输出要求值、 上述多个电动机的各效率 表， 决定上述多个电动机各自的转矩， 使得上述多个电动机的综合效率成为最高效率附近 的特性。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的混合动力作业车辆， 其特征在于， 使用永磁同步电动机作为上述。
6、低速型电动机， 上述永磁同步电动机的输出轴经由离合 器与上述推进轴联结， 在上述永磁同步电动机成为拖曳旋转状态的高速区域中， 将上述离合器释放， 将上述 永磁同步电动机的输出轴从上述推进轴机械地分离。 5. 根据权利要求 2 或 3 所述的混合动力作业车辆， 其特征在于， 上述低速型电动机由将按照预定的齿轮比构成的减速机与上述高速型电动机组合所 得的结构构成。 6. 根据权利要求 1 5 的任意一项所述的混合动力作业车辆， 其特征在于， 上述电动机 / 发电机在上述引擎的前方被配置在同轴上， 配置在上述中心关节的后方的上述电动机， 被配置在上述电动机 / 发电机的下方。 权 利 要 求 书 C。
7、N 103052521 A 2 1/8 页 3 混合动力作业车辆 技术领域 0001 本发明涉及一种混合动力作业车辆， 特别适合于在经由中心关节使车辆弯折的同 时进行转向的铰接式的混合动力作业车辆。 背景技术 0002 近年来， 从环境问题、 原油提价等方面出发， 对各工业产品的节能意向提高了。目 前在以柴油机的油压驱动系统为中心的建筑车辆、 作业用车辆等领域中也有这样的倾向， 基于电动化的高效率化、 节能化的事例逐渐增加。 0003 例如在建筑机械等中， 对车辆的驱动部分进行电动化、 即将动力源设为电动机的 情况下， 除了废气的减少以外， 还能够期待引擎的高效率驱动 （混合动力） 、 动力传。
8、递效率的 提高、 再生电力的回收等许多节能效果。 另外， 在上述建筑车辆、 作业用车辆等领域中， 叉车 的电动化最先进， 使用电池的电力驱动电动机的 “电池叉车” 领先于其他车辆被实用化。进 而， 最近在油压挖掘机、 引擎式叉车等中， 开始对组合了柴油机和电动机的 “混合动力车辆” 进行产品化。 0004 在此， 在正在进行基于电动化的环境对应、 节能化的建筑机械、 作业用车辆中， 在 混合动力化的情况下可以期待较大的燃料费用降低效果的车辆中有轮式装载机。 现有的轮 式装载机例如如图10所示， 是以下的作业用车辆， 即具有行驶部 （轮部分） 、 前端的油压作业 部 （起重机 / 翻斗部分） ，。
9、 通过转矩变换器 （以下记载为转矩变换器） 2 和变速器 （T/M） 3 将引 擎 1 的动力传递到轮胎来进行行驶， 同时通过以油压泵 4 作为驱动源的前端部的油压作业 装置 5 的翻斗部分对砂土等进行搬运。这样， 现在最常用的轮式装载机在动力源中只使用 引擎， 通过转矩变换器 2 和变速器 （T/M） 3 驱动行驶， 通过油压泵 4 驱动前端的油压作业部。 0005 在对上述现有的轮式装载机的行驶驱动部分进行电动化的情况下， 能够将转矩变 换器2、 变速器3部分的传递效率提高到基于电的传递效率。 进而， 在轮式装载机中， 在作业 中频繁地重复进行发动、 停止的行驶动作， 因此通过对上述行驶驱。
10、动部分进行电动化， 能够 将以前作为机械制动的热损失而排出的制动时的能量作为再生电力来回收、 再利用。 0006 如以上那样， 如果对现有的轮式装载机的驱动装置的一部分实施电动化来混合动 力化， 则据说一般能够将燃料消耗量降低百分之几十左右。在实现该混合动力化时可以考 虑若干种结构。首先， 如果包含一般的汽车来考虑， 则混合机种中大致有 2 种类型， 它们大 致分为并联混合型和串联混合型。 其中， 串联混合型是以下的形式， 即引擎和电动机的动力 传递路径串联连接， 即通过引擎的动力来驱动发电机， 通过该发电电力来驱动电动机。 与此 相对， 并联混合型是以下的形式， 即同时使用引擎和电池或大容量。
11、电容的蓄电装置， 通过电 动机的动力直接机械地对引擎的动力进行辅助。 0007 在此， 通过电动机进行辅助的引擎动力的传递方式采用了各种方式， 例如与现有 的轮式装载机的行驶部分同样地使用了组合转矩变换器、 变速器 （T/M） 的方式、 或一般称为 HST的基于油压驱动装置的方式。 另外， 最近作为能够机械地最有效率地传递引擎的动力的 方式， 还提出了组合行星齿轮和电动机来进行电气变速的结构。在这样在混合机中考虑各 说 明 书 CN 103052521 A 3 2/8 页 4 种系统结构， 在汽车、 建筑机械中实施混合动力化的情况下， 需要与其作业 / 动作内容、 设 备规格等匹配地准备最佳的。
12、混合动力结构。 0008 其中， 本发明中作为对象的作业车辆 （轮式装载机、 自卸卡车等） 除了行驶所需要 的动力以外， 还通过引擎负担占比较大的动力比例的来自前端的油压作业装置的要求动 力， 因此， 可以认为在上述的并联混合动力系统中， 基于电动机的辅助方法比较复杂， 并且 可以认为应用在一般的汽车中还没有太普及的串联混合型也是有效的。 0009 在此， 图 11 表示将一般的串联混合动力系统应用于轮式装载机的情况的结构例 子。图 11 所示的结构例子是对轮式装载机的驱动部中的行驶部进行电动化所得的混合动 力结构， 在引擎 1 的输出轴上安装有电动机 / 发电机 （M/G） 6、 对其进行控。
13、制的逆变器 7、 安 装在行驶部的输出轴 （推进轴） 8 上的行驶用电动机 9、 对其控制的逆变器 10。另外， 蓄电装 置 11 经由 DCDC 变换器 12 与逆变器 7、 10 电连接， 在这些电力变换器之间进行直流电力的 收发。特别在图 11 的例子中， 将蓄电装置 11 记载为双电层电容器， 通过 DCDC 变换器 12 进 行电容电压的升降压控制， 与电力的逆变器 7、 10 进行直流电力的往来。 0010 在图11所示的混合动力轮式装载机中， 也与图10的现有机同样地， 具有向进行砂 土等的挖掘作业的前端的油压作业装置5供给油的油压泵4， 实施与目的对应的作业。 与此 相对， 车。
14、辆的行驶主要利用基于引擎 1 的动力而通过电动机 / 发电机 （M/G） 6 发电的电力， 通过行驶用电动机 9 对车辆进行行驶驱动。在图 10 的现有机中， 转矩变换器 2 的损失大， 但通过如图 11 所示那样对该部分进行电动化， 预测到动力传递效率的改善。另外， 在行驶 时， 在蓄电装置 11 中， 对在车辆制动时产生的再生电力进行吸收、 对引擎 1 进行动力 （转矩） 辅助， 能够有助于降低车辆的消耗能量。 0011 但是， 在轮式装载机是图 11 所示那样的混合动力系统的情况下， 考虑以下的问题 点。在此， 在图 12 中表示轮式装载机所要求的行驶驱动性能的一个例子。轮式装载机一般 。
15、在进行 4 轮车轮行驶的同时实施砂土等的搬运作业、 以及铲入天然地面的挖掘作业， 因此 在停止或极低速时需要大的驱动力， 进而在高速侧， 甚至以 30 40km/h 左右的车速行驶。 由此， 如图 12 所示， 在轮式装载机中， 与一般工业用的电动机所要求的动作范围有很大差 异， 要求宽动作范围的行驶驱动性能。在希望在图 11 所示那样的通过一个行驶用电动机 9 来行驶的混合动力系统中实现这样的行驶驱动性能的情况下， 只通过行驶用电动机 9 驱动 低速的大转矩和高速旋转区域的双方， 因此电动机需要所要求的输出的大致成倍左右的容 量。可以认为如果是相对于实际要求的性能具有成倍左右的容量的电动机，。
16、 则非常难以安 装在车辆中。 0012 因此， 为了解决上述问题， 将行驶驱动用的电动机分为多个来安装是有效的方法。 作为与使用了 2 台电动机的作业机械有关的技术， 例如在专利文献 1 中揭示了一种具备行 驶体和作业机的行驶作业机械， 其特征在于， 具备 ： 第一电动机 ； 第二电动机 ； 转矩分配传 递机构， 其输入第一电动机和第二电动机的驱动转矩， 将第一电动机和第二电动机的驱动 转矩分配传递到行驶体的驱动轴和作业机的驱动轴。由此记载了以下的内容， 即在以电动 机为驱动源使行驶作业机械的行驶体、 作业机动作时， 通过减小电动机的容量的总和， 并且 简化用于将电动机的驱动力分配到各驱动轴的。
17、结构、 控制内容， 能够降低装置成本， 并且提 高能量效率。 0013 现有技术文献 说 明 书 CN 103052521 A 4 3/8 页 5 0014 专利文献 0015 专利文献 1 ： 日本特开 2006-205777 号公报 发明内容 0016 发明要解决的课题 0017 但是， 在上述技术记载的行驶作业机械中， 一边在 2 个电动机中分配作业用油压 泵的动力和行驶部的动力一边运转， 因此需要进行控制以便与机械的动作模式对应地随时 重复进行动力分配， 实现它的控制内容与之相应地变得复杂。 进而， 在该行驶作业机械通过 引擎的动力驱动发电机， 通过发电所得的电力驱动电动机的混合机的情。
18、况下， 相对于现有 的作业机， 传递效率有可能降低。 0018 因此， 本发明的目的在于 ： 提供一种混合动力作业车辆， 在轮式装载机这样的在通 过 4 轮的轮胎进行行驶的同时通过前端的油压作业装置进行作业的轮式作业车辆中， 能够 通过简单的结构， 车辆安装性优良并且高效地传递动力。 0019 用于解决课题的手段 0020 为了达到上述目的， 本发明是一种混合动力作业车辆 （例如铰接型的轮式装载机、 自卸卡车） ， 具备 ： 引擎 ； 通过该引擎驱动的油压泵 ； 配置在车辆前方， 以上述油压泵为驱动 源进行作业的作业装置 ； 通过上述引擎的旋转力发电的电动机/发电机 ； 通过由该电动机/ 发电。
19、机发出的电力对车轮进行旋转驱动来使车辆行驶的行驶驱动装置， 并且在经由中心关 节使上述车辆弯折的同时进行转向， 其特征在于， 上述行驶驱动装置具备 ： 多个电动机 ； 与 这些多个电动机联结， 将来自上述多个电动机的动力传递到上述车轮的推进轴， 隔着上述 中心关节前后分开地配置上述多个电动机。 0021 根据本发明， 能够通过多个电动机满足作业车辆所需要的宽范围的行驶驱动性 能， 因此与通过一个电动机满足宽范围的行驶驱动性能相比， 能够使各个电动机小型化， 容 易安装到车辆中。进而， 在本发明中， 前后分开地隔着中心关节配置多个电动机， 因此与隔 着中心关节将多个电动机一起配置在一侧的情况相比。
20、， 车辆的重量平衡好， 不需要为了将 电动机安装到车辆中而进行设计变更。 进而， 在本发明中， 只要将多个电动机分开安装在现 有的作业车辆的中心关节前后的空间中即可。 当然， 本发明使用多个电动机作为动力源， 因 此， 与只使用引擎作为动力源的现有的作业车辆相比， 能够高效地传递动力。 0022 另外， 本发明的特征在于， 在上述结构中， 上述多个电动机包括 ： 具有能够从低速 区域到高速区域输出转矩的特性的高速型电动机 ； 具有与该高速型电动机相比低速区域中 的转矩大而高速区域中的转矩小的特性的低速型电动机， 将上述低速型电动机配置在上述 中心关节的后方侧， 将上述高速型电动机配置在上述中心。
21、关节的前方侧。 0023 在具有上述特性的高速型电动机和低速型电动机中， 一般低速型电动机是大型 的。 在此， 在车辆前方具备作业装置的作业车辆中， 为了取得车辆的平衡， 一般设置有配重， 但是在本发明中， 将高速型电动机配置在中心关节的前方侧， 将比高速型电动机大的低速 型电动机配置在后方侧， 因此， 具有能够将低速型电动机的重量作为配重的一部分而利用 的优点。 0024 另外， 本发明的高速型电动机具有能够从低速区域到高速区域输出转矩的特性， 而换一种说法， 主要具有车辆的高速行驶所要求的行驶驱动性能。 另外， 本发明的低速型电 说 明 书 CN 103052521 A 5 4/8 页 6。
22、 动机具有与高速型电动机相比低速区域中的转矩大而高速区域中的转矩小的特性， 而换一 种说法， 主要具有作业装置作业时所要求的行驶驱动性能。 0025 另外， 本发明的特征在于， 在上述结构中， 上述行驶驱动装置根据来自上述车辆的 行驶输出要求值、 上述多个电动机的各效率表， 决定上述多个电动机各自的转矩， 使得上述 多个电动机的综合效率成为最高效率附近的特性。根据本发明， 能够通过简单的控制更高 效地传递动力。 0026 另外， 本发明的特征在于， 在上述结构中， 使用永磁同步电动机作为上述低速型电 动机， 上述永磁同步电动机的输出轴经由离合器与上述推进轴联结， 在上述永磁同步电动 机成为拖曳。
23、旋转状态的高速区域中， 上述离合器释放， 将上述永磁同步电动机的输出轴从 上述推进轴机械地分离。 根据本发明， 能够避免拖曳旋转， 降低高速行驶时的多余的损失的 发生。 0027 另外， 本发明的特征在于， 在上述结构中， 上述低速型电动机由将按照预定的齿轮 比构成的减速机与上述高速型电动机组合所得的结构构成。根据本发明， 能够使低速型电 动机小型化。 0028 另外， 本发明的特征在于， 在上述结构中， 上述电动机 / 发电机在上述引擎的前方 被配置在同轴上， 配置在上述中心关节的后方的上述电动机被配置在上述电动机 / 发电机 的下方。根据本发明， 能够直接利用现有的只通过引擎驱动的作业车辆。
24、中的设置转矩变换 器和变速器的空间来配置电动机 / 发电机和电动机， 因此不需要为了设置这些装置而进行 设计变更， 更容易地安装到车辆中。 0029 发明效果 0030 根据本发明， 提供一种安装了混合动力系统的混合动力作业车辆， 在通过 4 轮的 轮胎行驶的同时通过前端的油压作业装置进行作业的轮式装载机、 自卸卡车等作业车辆 中， 能够通过简单的结构， 车辆安装性优良并且高效地传递动力。 附图说明 0031 图1是表示作为本发明的一个实施例的使用了2台行驶用电动机的轮式装载机的 混合动力系统的图。 0032 图2是表示作为本发明的一个实施例的使用了高速型和低速型的2台行驶用电动 机的轮式装载。
25、机的混合动力结构的图。 0033 图 3 是表示高速型和低速型的 2 台行驶用电动机的 N-T 特性的图。 0034 图 4 是表示混合动力轮式装载机的控制器结构的图。 0035 图 5 是表示决定行驶用电动机的转矩的部分的模块线图的图。 0036 图 6 是表示作为本发明的一个实施例的在行驶用电动机中使用了高速型和低速 型的 2 台感应电机的轮式装载机的混合动力结构的图。 0037 图7是表示作为本发明的一个实施例的为了行驶而使用了高速型和低速型的2台 永磁同步电动机的轮式装载机的混合动力结构的图。 0038 图 8 是表示作为本发明的一个实施例的为了行驶而使用了高速型的感应电机和 低速型的。
26、永磁同步电动机的轮式装载机的混合动力结构的图。 0039 图9是表示作为本发明的一个实施例的为了行驶而使用了2台高速型感应电机的 说 明 书 CN 103052521 A 6 5/8 页 7 轮式装载机的混合动力结构的图。 0040 图 10 是表示现有的转矩变换器方式的轮式装载机驱动系统结构的图。 0041 图 11 是表示行驶串联型的混合动力驱动装置的结构例子的图。 0042 图 12 是表示轮式装载机的行驶性能例子的图。 0043 图 13 是本发明的一个实施例的轮式装载机的侧面图。 具体实施方式 0044 以下， 作为本发明的混合动力作业车辆的一个实施方式， 举例说明混合动力轮式 装载。
27、机。首先， 在图 1 中表示具备 2 台行驶用电动机 （电动机） 21、 22 的混合动力轮式装载机 的结构。图 1 所示的轮式装载机是串联混合型的轮式装载机， 构成为通过驱动引擎 1 而由 电动机 / 发电机 6 发电所得的电力使行驶用电动机 21、 22 旋转， 通过该旋转对 4 个车轮 13 进行旋转驱动， 使车辆行驶的结构。具体地说， 在图 1 所示的混合动力系统中， 将行驶用电 动机 21、 22 配置在推进轴 8 的轴上或其附近来构成行驶驱动装置。如果行驶用电动机 21、 22 旋转， 则其动力传递到推进轴 8， 经由差动齿轮 （Dif） 和齿轮 （G） 对车轮 13 进行旋转驱 。
28、动。 0045 进而， 本实施例的轮式装载机是在车辆的中心附近弯折而成为转向装置的铰接型 的车辆， 在推进轴 8 的中间弯折部分组装有中心关节 （CJ） 15（图 1） ， 并且具有该中心关节 的前侧的前框架 50 和后侧的后框架 60（参照图 13） 。另外， 隔着中心关节 （CJ） 15 在前后 的推进轴 8 上， 作为行驶用电动机分别配置有电动机 （M1） 21、 电动机 （M2） 22。例如将安装 在车体的前方侧的电动机 （M1） 21 设置在布局有富余的前框架 50 侧， 将安装在车体的后方 侧的电动机 （M2） 22 设置在后框架 60 侧。另外， 在将行驶用电动机 21、 22 。
29、配置在推进轴 8 的轴上的情况下， 可以使用中空构造的行驶用电动机 21、 22， 将推进轴 8 插入到该中空部分 中， 由此将行驶用电动机和推进轴联结起来。在将行驶用电动机 21、 22 配置在推进轴 8 的 轴附近的情况下， 可以通过齿轮等将行驶用电动机 21、 22 的轴和推进轴 8 联结起来。 0046 另外， 如果驱动引擎1， 则油压泵4动作， 从该油压泵4向油压作业装置 （作业装置） 5供给压油。 供给油压作业装置5的压油经由控制阀C/V被供给翻斗、 起重机、 转向装置， 通 过从未图示的驾驶室由操作员对操纵杆等进行操作， 翻斗、 起重机、 转向装置能够进行预定 的动作。 0047。
30、 这样， 图 1 所示的混合动力轮式装载机， 在将 2 台行驶用电动机 21、 22 的输出轴机 械地连接起来的状态下分配车辆所要求的动力来进行驱动， 因此， 行驶用电动机 21、 22 与 由一台电动机构成时相比， 能够用容量小的电动机构成。其结果是与用一台行驶用电动机 构成的情况相比， 能够构成为减小设置在后框架 60 侧的电动机 （M2） 22 的大小， 提高向车辆 的安装性 （布局的自由度） 。在此， 在将 2 台行驶用电动机 21、 22 设为相同规格的电动机的 情况下， 2个电动机21、 22如图1所示通过推进轴8机械地连接， 因此， 各自输出从车辆要求 的动力的 1/2 即可。 。
31、0048 进而， 上述2台行驶用电动机， 如图3所示那样由各自的驱动特性不同的电动机构 成， 由此能够最佳地构成各行驶用电动机的容量， 并且对于车辆所要求的行驶动力， 能够以 最高的电动机效率输出转矩。 例如， 中心关节15前方的行驶用电动机21如图3的N-T特性 所示那样， 使用具有虽然无法在低速区域输出大的转矩、 但能够驱动到高速旋转的特性 （M1 说 明 书 CN 103052521 A 7 6/8 页 8 特性， 图 3 中的实线） 的高速型电动机， 相反， 中心关节 15 后方的行驶用电动机 22 同样如图 3 的 N-T 特性所示那样， 使用具有无法输出转矩到高速旋转、 但在低速区。
32、域能够输出大的转 矩的特性 （M2 特性， 图 3 中的虚线） 的低速型电动机。在这样的情况下， 如图 3 所示， 特性不 同的各电动机能够高效率地驱动的动作区域是不同的， 因此， 能够在车辆所要求的动力性 能宽的范围中高效率地进行电动机驱动。 0049 图 2 表示安装了 2 台特性不同的电动机的混合动力轮式装载机的结构例子。行驶 用电动机 21 是高速型电动机， 行驶用电动机 22 是低速型电动机。另外， 行驶用电动机 22 比行驶用电动机 21 大， 为了表示这一点， 在图 2 中表示行驶用电动机 22 的圆比表示行驶用 电动机 21 的圆大。 0050 在此， 表示上述由 2 台行驶用。
33、电动机构成的混合动力系统中的各行驶用电动机的 转矩决定方法的一个例子。在图 4 中表示控制本混合动力轮式装载机的控制器的结构例 子。图 4 的控制器被安装在行驶驱动装置中。在该控制器中具备管理车辆全体的能量的混 合动力控制装置 25， 通过该混合动力控制装置 25 决定在各部件中以怎样的输出进行驱动。 图 4 的各控制装置 （26 30） 依照来自混合动力控制装置 25 的与输出有关的指令值， 控制 各部件。图 5 表示通过这样的控制器的结构决定图 2 所示的混合动力系统的各行驶用电动 机的转矩的方法。 0051 在图 5 所示的各行驶用电动机的转矩决定方法中， 首先， 输入与来自操作员的操 。
34、作指令相当的加速信号、 制动信号、 前进后退 SW 信号、 当前的车辆行驶速度等， 在车辆行驶 输出计算 31 中， 计算从车辆要求的行驶输出指令。另外， 将此处计算的状态量记载为输出 （功率） ， 但一般已经能够检测出车辆的行驶速度 （电动机的转速） ， 因此也可以变换为转矩的 状态量来计算。进而， 针对计算出的行驶输出指令， 在行驶用电动机转矩计算 32 中， 分别计 算行驶用电动机 （M1） 21 和行驶用电动机 （M2） 22 所要求的转矩。这时， 如果对行驶用电动 机 （M1） 21 和行驶用电动机 （M2） 22 各自的要求转矩进行合计， 则成为上述的与车辆所要求 的行驶输出指令相。
35、当的转矩值。 0052 在此， 在行驶用电动机转矩计算 32 中， 在内部具有行驶用电动机 （M1） 21 和行驶用 电动机 （M2） 22 的效率数据表， 根据该效率数据表， 决定相对于行驶输出指令成为最高电动 机效率的转矩的分配。另外， 在最终作为转矩指令向行驶用电动机 （M1） 21 用的逆变器控制 装置 28 和行驶用电动机 （M2） 22 用的逆变器控制装置 29 输出时， 在限制器 33 中根据混合 动力系统和车辆的限制事项实施转矩限制处理， 设为 M1 转矩指令、 M2 转矩指令。各 M1、 M2 用逆变器控制装置 28、 29 根据上述 M1 转矩指令、 M2 转矩指令， 驱动。
36、行驶用电动机 （M1） 21 和行驶用电动机 （M2） 22， 进行车辆的行驶动作。 0053 如以上那样， 在本实施例中， 使用特性不同的 2 个行驶用电动机 21、 22， 针对车辆 要求进行转矩的分配使得电动机的效率最高， 因此能够使各行驶用电动机成为最佳的容 量， 能够实现驱动装置的小型化、 高效率化。 0054 另外， 在以上的情况下， 使用了特性不同的 2 个电动机， 因此认为在低速侧输出大 转矩的电动机的重量比另一个高速型电动机大。 对此， 在一般的建筑机械车辆中， 由于通过 设置车辆前方的翻斗等油压作业装置 （作业装置） 5 实施重物搬送等各种作业的关系， 在车 辆后方安装有用。
37、于取得平衡的配重。因此， 在图 2 所示的混合动力系统的结构中， 理想的是 在油压作业装置 5 的相反方向、 即车辆的后方安装成为重物的在低速侧输出大转矩的电动 说 明 书 CN 103052521 A 8 7/8 页 9 机。特别地通过转向操作使车辆中间弯折的中心关节 15 位于推进轴 8 上， 因此将在低速侧 输出大转矩的行驶用电动机 22 安装在该中心关节 15 的后方。 0055 另外， 上述 2 台行驶用电动机对种类并没有特别限制， 例如如图 6 所示， 可以都用 感应电机来构成 2 台行驶用电动机 21a、 22a。在该情况下， 也将高速型感应电机 （IM1） 21a 设置在中心关。
38、节 15 的前方， 另外将低速型感应电机 （IM2） 22a 设置在中心关节 15 的后方。 这时， 行驶用电动机21a的效率特性为图3所示的M1特性， 行驶用电动机22a的效率特性为 图 3 所示的 M2 特性。假设在通过图 6 所示的混合动力结构进行高速行驶的情况下， 低速型 感应电机 （IM2） 22a 成为拖曳旋转动作， 但符号 22a 是感应电机， 因此通过停止电动机的励 磁， 能够成为损失少的拖曳旋转动作。 根据以上说明， 如果对安装在混合动力轮式装载机中 的行驶用电动机使用感应电机， 则控制简化、 高速行驶中的损失少， 因此可以说是适合的。 0056 但是， 一般感应电机相对于输。
39、出其体积比较大， 因此最近出现了代替感应电机而 使用永磁同步电动机的倾向。在本实施例中， 也能够使用永磁同步电动机来构成混合动力 系统。图 7 表示使用了永磁同步电动机的情况下的混合动力结构。在该实施例中， 也将高 速型同步电机 （SM1） 21b 设置在中心关节 15 的前方， 将低速型同步电机 （SM2） 22b 设置中心 关节 15 的后方。这时， 行驶用电动机 21b 的效率特性为图 3 的 M1 特性， 行驶用电动机 22b 的效率特性为图 3 所示的 M2 特性。在这样将行驶用电动机设为永磁同步电动机的情况下， 与安装了感应电机的情况相比， 能够使行驶用电动机小型化。 0057 但。
40、是， 在对行驶用电动机使用永磁同步电动机的情况下， 由于电动机所具有的永 磁铁， 在进行高速行驶的情况下， 为了抑制因永磁铁造成的感应电压的产生， 需要流过弱的 励磁电流。由此， 认为在高速行驶动作中， 从拖曳旋转的低速型同步电机 （SM2） 22b 产生相 应量的损失。为了抑制这样的多余的损失， 如图 7 所示， 在低速型同步电机 22b 和推进轴 8 之间设置离合器 40， 在高速行驶时的拖曳旋转时释放离合器 40 的连接。这样， 低速型同步 电机 22b 的输出轴与推进轴 8 的连接被机械地分离。由此， 在图 7 所示的混合动力轮式装 载机的结构中， 也能够不产生高速行驶时的多余损失地继。
41、续动作。 0058 但是， 图 7 所示的离合器 40 只是断开行驶用电动机 22b 的输出轴的传递， 车轴自 身还是保持联结的 4 轮驱动的结构。另外， 在图 6 的混合动力结构和图 7 的混合动力结构 中， 记载为分别在各结构中， 2 台行驶用电动机分别使用同一种类， 但也可以混合使用感应 电机和永磁同步电动机。 如上述那样， 通常感应电机在高速区域损失小， 永磁同步电动机在 低速区域效率高、 能够输出大转矩， 因此， 通过用感应电机 （IM1） 21a 构成配置在车辆前方 的高速型， 用同步电机 （SM2） 22b 构成配置在车辆后方的低速型来实现。图 8 表示该混合动 力结构。 005。
42、9 另外， 作为其他实施例， 以下说明用相同特性的电动机构成 2 台电动机的实施例。 图 9 表示该结构。在本实施例中， 是在车辆前部和车辆后部都配置高速型感应电机 （IM1） 21a、 21b 的混合动力系统。在这样将 2 台行驶用电动机设为具有相同特性的电动机的情况 下， 如图9所示， 针对车辆后部的高速型感应电机 （IM1） 21b， 经由减速机41与推进轴8的轴 连接。以前， 是能够在高速区域中产生转矩的高速型感应电机 （IM1） 21b， 但为了在低速区 域中产生大转矩， 使用减速机 41 来增大向推进轴 8 传递的转矩。通过这样使用减速机 41， 能够对 2 台行驶用电动机使用具有。
43、相同特性的电动机。由此， 能够使通常具有大型化倾向 的低速型电动机小型化。 说 明 书 CN 103052521 A 9 8/8 页 10 0060 另外， 能够通过上述的图 5 的控制结构来实现本实施例中的各行驶用电动机的转 矩决定方法。在该情况下， 车辆后部的行驶用电动机的转速相应于减速机 41 的变速比来加 速， 因此， 在图5的行驶用电动机转矩计算32中， 需要与车辆前部的行驶用电动机的转速一 起， 还输入车辆后部的行驶用电动机的实际转速。 0061 另外， 构成上述的实施例中所述的混合动力系统的电动机 / 发电机 （M/G） 6 能够配 置在和与现有的转矩变换器驱动车的转矩变换器 2。
44、 的位置 （参照图 10） 相当的引擎 1 相同 的轴上。 进而， 车辆后方的行驶用电动机能够安装在其下部方向、 即转矩变换器驱动车的变 速器3的位置 （参照图10） ， 能够适当地配置混合动力系统所需要的电气部件。 另外， 当然也 能够将上述实施例的结构应用于混合动力自卸卡车中。 0062 符号说明 0063 1 ： 引擎 ； 2 ： 转矩变换器 ； 3 ： 变速器 （T/M） ； 4 ： 油压泵 ； 5 ： 油压作业装置 （作业装置） ； 6 ： 电动机 / 发电机 （M/G） ； 7 ： 逆变器 ； 8 ： 推进轴 ； 9 ： 行驶用电动机 ； 10 ： 逆变器 ； 11 ： 蓄电装 置。
45、 ； 12 ： DCDC 变换器 ； 13 ： 车轮 ； 15 ： 中心关节 （CJ） ； 21、 21a、 21b ： 行驶用电动机 （电动机） ； 22、 22a、 22b ： 行驶用电动机 （电动机） ； 25 ： 混合动力控制装置 ； 28 ： M1 用逆变器控制装置 ； 29 ： M2 用逆变器控制装置 ； 31 ： 车辆行驶输出计算 ； 32 ： 行驶用电动机转矩计算 ； 33 ： 限制 器 ； 40 ： 离合器 ； 41 ： 减速机 说 明 书 CN 103052521 A 10 1/7 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 11 2/7 页 12 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 12 3/7 页 13 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 13 4/7 页 14 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 14 5/7 页 15 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 15 6/7 页 16 图 12 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 16 7/7 页 17 图 13 说 明 书 附 图 CN 103052521 A 17 。