ハイブリッド作業車両
【課題】 旧い設計の作業車両の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むようにして、既存の変速機の制御内容を変えないようにする。
【解決手段】 変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機１２を配置して、ハイブリッド車１００を構成する。発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御する。発電電動機２２を主として電動機として作動させ、補機３０に対しては主として蓄電部５０から電力が供給されるようにする。
【解決手段】 変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機１２を配置して、ハイブリッド車１００を構成する。発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御する。発電電動機２２を主として電動機として作動させ、補機３０に対しては主として蓄電部５０から電力が供給されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから車輪までの動力伝達経路に、変速機が備えられ、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両に関するものであり、特に電力負荷としての補機が搭載されたハイブリッド作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般自動車のみならず建設機械や防災用オフロード車などの作業車両の分野においてもハイブリッド車が開発されている。ちなみに本発明における防災用オフロード車とは、特殊消防車や特殊トラックあるいは装甲車などのように劣悪な環境や悪路走行を伴う任務に使用する車両を指す。防災用オフロード車の懸架装置は悪路走行に対応するため前輪独立懸架であることが多いが、用途によっては車軸懸架などの場合もあり、本発明は全ての懸架形式を利用可能である。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、エンジン１と変速機（トランスミッション）２の間にモータ３を配置した構成のハイブリッド車は、一般自動車の分野で広く知られている。この種のレイアウトの車両は、特許文献１（特開２０００-２８９４７６号公報）などにおいて公知となっている。
【０００４】
エンジン１と変速機２の間にモータ３を配置した場合には、車速とモータの回転数の関係は、図２（ａ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化するごとにモータ３の回転数が上昇を繰り返す。このためモータ３の回転数を制御するために変速機２の制御のみならずモータ３の制御を組み合わせたプログラムが必要になり、制御装置の改変が必要となる。たとえばモータ３の負荷状態に応じて変速機２を電子制御する必要がある。
【０００５】
また、一般自動車の分野では、図１（ｂ）に示すごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間にモータ３を配置して、ハイブリッド車を構成するという発明が、特許文献２（特公昭４９-２９６４２号公報）、特許文献３（特公昭５０-１６３４０号公報）にみられるように公知となっている。
【０００６】
作業車両の中には、災害現場で救援活動を行うための特殊作業車両としての防災用オフロード車がある。防災用オフロード車には、用途に応じて照明灯、通信装置、計算機、レーダ、砲塔などの装備が補機（電源負荷）として搭載される。これら補機は、エンジン軸出力に比して大電力を消費する。この点に鑑み、防災用オフロード車をハイブリッド車として構成するにあたり、図１（ａ）に示すのと同様にエンジン１と変速機２の間にモータ３を配置した上で最適な制御システムを構築するという発明が、特許文献４（特開２００３-３１４３２６号公報）に開示され、公知となっている。
【特許文献１】特開２０００-２８９４７６号公報
【特許文献２】特公昭４９-２９６４２号公報
【特許文献３】特公昭５０-１６３４０号公報
【特許文献４】特開２００３-３１４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
防災用オフロード車などの作業車両は耐用年数が一般乗用車と比較にならないくらい長い。このため、過去古くに設計、生産された旧式の車両も市場に数多く現存する。このため新たに新車開発される車両のみならず市場に現存する旧式の車両についてもハイブリッド化したいとの要請がある。
【０００８】
旧式の防災用オフロード車をハイブリッド車として構成するにあたり、図１（ａ）に示すレイアウトを採用した場合には、車速とモータの回転数の関係はやはり一般自動車と同様に図２（ａ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化するごとにモータ３の回転数が上昇を繰り返す。このためモータ３の回転数を制御するために変速機２の制御のみならずモータ３の制御を組み合わせたプログラムが必要になる。たとえばモータ３の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならない。
【０００９】
しかし、旧式の防災用オフロードの中には、変速機が電子制御に対応していないものもある。このため旧式の防災用オフロード車を新たにハイブリッド車として構成するにあたり図１（ａ）に示すレイアウトを採用したとすると、変速機を新たに電子制御化する必要があり、制御装置の改変どころか電子制御装置そのものを新たに追加しなければならない場合もあり、大きな設計変更を余儀なくされ多大なコストを要することがある。ここで防災用オフロード車などの作業車両の分野では、既存の変速機およびその周辺の機器を大きく改変することなく、容易にハイブリッド車に改変したいとの要請がある。すなわち、旧い設計の作業車両の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込みたい、つまりレトロフィットさせたいとの要請がある。したがって、上記図１（ａ）に示すレイアウトは、高コストを招きハイブリッド化を容易に行うことができないことから、これを採用することはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、旧い設計の作業車両の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むようにして、既存の変速機の制御内容を変えないようにすることを第１の解決課題とするものである。
【００１１】
さて、防災用オフロード車には、上述したごとく照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機が搭載されており、これら補機の電力需要は、走行用のエンジンの軸出力に比較して非常に大きい。このため防災用オフロード車をハイブリッド車として構成し、モータ３をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。
【００１２】
そこで、本発明は、上記第１の解決課題を達成しつつも、車両の走行性能が損なわれないようにすることを、第２の解決課題とするものである。
【００１３】
防災用オフロード車は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電を要求されることもある。よって、この種の用途に使用される防災用オフロード車をハイブリッド車で構成した場合には、１つのモータ３によってエンジン１による走行用の動力をアシストするとともに、発電作用させて補機に大電力を供給しなければならず制御が複雑になることが予測される。さらに１つのモータ３で大電力を賄おうとすると、モータ３が大型化するという問題が発生する。さらに、エンジン１からモータ３までの動力伝達経路が長くなると、メカロスが増大することが予測される。さらに、上述したごとく、モータ３を旧式の防災用オフロード車に組み込んだ場合に、既存の変速機の制御内容を変えないようにするという上記第１の解決課題を維持することが望まれる。
【００１４】
そこで、本発明は、高負荷で走行しながらも大容量の発電がされる用途の作業車両をハイブリッド車として構成するに際して、上記第１の解決課題を達成しつつも、制御が複雑にならず、またメカロスが増大せず、モータ（発電電動機）が大型化することのないようにすることを、第３の解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１発明は、
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにしたこと
を特徴とする。
【００１６】
第２発明は、第１発明において、
ハイブリッド制御装置は、
作業車両が走行中には、作業車両が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値よりも下回っている場合を除き、発電電動機を発電作用させず蓄電部に蓄積された電力を補機に供給することで補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする。
【００１７】
第３発明は、
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
エンジンと変速機との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用を行う第１の発電電動機と、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う第２の発電電動機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および第２の発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
第１の発電電動機および第２の発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにし、このハイブリッド制御装置は、
第１の発電電動機を発電作用させて第１の発電電動機から補機に電力を供給して補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第１発明または第２発明において、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００１９】
第５発明は、第１発明または第２発明において、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２０】
第６発明は、第１発明または第２発明において、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機を備えたこと
を特徴とする。
【００２１】
第７発明は、第１発明または第２発明において、
変速機と車輪との間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニットが配置され、このハイブリッドユニットは、
当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機と
からなること
を特徴とする。
【００２２】
第８発明は、第３発明において、
エンジンと、第１の発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２３】
第９発明は、第３発明において、
第２の発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２４】
第１発明および第２発明について説明する。防災用オフロード車などの作業車両の場合には、エンジンルーム直後に乗員席を設ける都合上、エンジンと変速機の間にハイブリッド化のための発電電動機を配置するための十分なスペースがない場合がある。一方、変速機とディファレンシャルギヤの間には、長い駆動力伝達軸が存在しているため、発電電動機を配置するスペースが十分にあることが多い。そこで、図３に示すごとく変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を配置して、ハイブリッド車１００を構成した。この場合、図２（ａ）に示す車速とエンジン１の回転数の関係に対し、本発明の車速と発電電動機２２の回転数の関係は、図２（ｂ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化したとしても、車速に比例して発電電動機２２の回転数が上昇するのみである。このため変速機２の制御とは別の観点から発電電動機２２の回転数を制御することが可能となる。すなわち、発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御することができた。これにより既存の変速機２の制御およびその周辺の機器を改変する必要がなくなる。また発電電動機２２を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御することで、発電電動機２２の制御が簡易なものとなり、発電電動機２２の制御装置を容易に構築することができる。このように第１発明によれば、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。しかし、防災用オフロード車などの作業車両１００には、照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機３０が搭載されており、これら補機３０の電力需要は、走行用のエンジン１の軸出力に比較して非常に大きい。このため防災用オフロード車などの作業車両１をハイブリッド車として構成し、発電電動機２２をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。すなわち、発電電動機２２は、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置されているため、変速機２がエンジン１の動力を断続する変速クラッチを備えている場合には、仮に常時発電電動機２２を発電作用させていると変速が行なわれる毎に、エンジン１から発電電動機２２への動力伝達が断たれ、走行中の車体の運動エネルギーが車輪５の駆動軸を経て発電電動機２２にエネルギー回生され、補機への電力供給のために消費されてしまう。このため変速のたびに急激にエンジンブレーキをかけたように車体が減速する現象が発生する。これにより車両の走行性能が損なわれるとともに乗車している者に不快感を与えるのみならず、車両に砲塔が搭載されている場合には、車両の急速な減速に伴って車両が前のめりに傾いて走行中の射撃精度が低下する。
【００２５】
そこで、本第１発明では、発電電動機２２を主として電動機として作動させ、補機３０に対しては主として蓄電部５０から電力が供給されるようにして、この問題を解決した。
【００２６】
第２発明では、その制御内容を具体的に限定し、作業車両１００が走行中には、作業車両１００が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を補機への直接的かつ高応答性を要求される電力供給のための発電に使わず、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうこととした。これにより発電電動機２２による定常的な発電量は大容量補機の瞬間的な電力需要に応じる必要はなく、変速によってエンジン出力による駆動力が断たれた場合にも、蓄電部に蓄えられた電力が補機に供給されるので、車体の運動エネルギーが消費されるという不都合を避けることができる。
【００２７】
つぎに第３発明について説明する。
【００２８】
防災用オフロード車などの作業車両１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電ができるようにとの要求に応えて新たな車種を開発する必要が生じることもある。
【００２９】
そこで、新規に設計する車両では、大容量の発電要求に応えるために、第１発明の発電電動機２２（第２の発電電動機２２）に加えて、図８に示すように、エンジン１と変速機２との間の動力伝達経路に、第１の発電電動機２１を配置する構造も採用できるようにしたい。第２の発電電動機２２は、第１発明と同様に変速機２と車輪５との間に配置され、独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。これにより第２の発電電動機２２に関しては、第１発明と同様に旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、過去の設計事例で利用実績のある既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。そして第２の発電電動機２２を主として電動機として作動させ、第１の発電電動機２１および蓄電部５０から電力が補機３０に供給されるようにして、第２の発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生する、繰り返し起きる急激な減速現象を解消させた。
【００３０】
ただし、第１の発電電動機２１は、エンジン１と変速機２との間の動力伝達経路に配置されているため、第１の発電電動機２１をエンジンアシストに利用する目的で電動作用させると、図２（ａ）で説明したのと同様に第１の発電電動機２１（モータ３）の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならず、旧い形式の変速機を新型車両に再利用するという意味での「設計図のレトロフィット」が困難になるおそれが生じる。
【００３１】
そこで、本第３発明では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御するようにし、このハイブリッド制御装置４０で、第１の発電電動機２１を発電作用させて第１の発電電動機２１から補機３０に電力を供給して補機３０を作動させるなどの制御を行なうことで、この問題を解決した。すなわち、第１の発電電動機２１を、モータとして使用しないようにしたので、第１の発電電動機２１の負荷状態に応じて変速機２を電子制御するなど、変速機２の制御内容を改変することを不要とした。よって、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのまま新型車両の設計に利用することにしてハイブリッド化のための機器を新たに追加して組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【００３２】
この結果、第２の発電電動機２２は、主としてエンジン１による走行用の動力をアシストする電動モータとして機能し、第１の発電電動機２１は、補機３０に電力を供給する発電機として機能することとなるため、１つの発電電動機を電動作用させたり発電作用させたりする場合と比べて制御が複雑にならず簡易なものとすることができる。また、補機３０で消費された蓄電部を充電するための大電力が２つに分かれた発電電動機２１、２２で賄われるため、１つの発電電動機でまとめて大電力を賄う場合と比べて発電電動機の磁気飽和を避けるための鉄心の重量が軽くなる。このため、個々の発電電動機を小型化することができる。さらに、大容量の発電電動機を１つだけ採用して、それを変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置させたとすると、エンジン１から、その発電電動機に至るまでの動力伝達経路６が長くなり、エンジン１の出力軸の馬力がメカロスによって大きく損なわれて発電電動機から出力されることになる。これに対して本発明では、大容量の発電電動機を、第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２の２つに振り分け、そのうちの１つの第２の発電電動機２２を、変速機２と車輪５との間に配置させたため、メカロスによる馬力損失は僅かで済む。その理由は、他の１つの第１の発電電動機２１に至っては、エンジン１の出力軸の直ぐ後ろに配置されるため、エンジンで発生した駆動力が直ちに発電電動機２１に到達するのでメカロスによる馬力損失は殆どなくなる。よって、メカロスによるエンジン１の馬力損失を抑制することができるからである。
【００３３】
さて、防災用オフロード車などの作業車両をハイブリッド車として構成した場合には、そのエンジン１、発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）は、通常走行のみならず特殊な用途のための駆動源として使用される。
【００３４】
たとえば、酸欠状態にあるトンネル内や工業地帯の大規模火災現場などで救援活動を行う場合には、エンジン１が正常に動作しなくなるおそれがある。このため、エンジン１の稼動を停止して蓄電部５０の蓄積電力のみで発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）を電動作用させて車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させたいとの要請がある。
【００３５】
そこで、第４発明では、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断および接続する第１のクラッチ６１を備えるようにしている（図３）。すなわち第１のクラッチ６１を遮断することで、エンジン１から出力される動力が発電電動機２２に伝達されることを断ち、その上で蓄電部５０から電力を発電電動機２２に供給することで、発電部５０の蓄積電力により発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することにより、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【００３６】
また、第８発明では、エンジン１と、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａとの間の動力伝達を遮断および接続する第１のクラッチ６１を備えるようにしている（図１８）。すなわち、同様に第１のクラッチ６１を遮断し、その上で蓄電部５０から電力を第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２に供給して第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することにより、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【００３７】
また、防災用オフロード車などの作業車両をハイブリッド車として構成した場合には、被災地で救援要員が持参した大量のパソコンや照明機材、通信機材などの電源負荷たる補機３０に対して、商用電源と同様な品質の大電力を長時間供給することが要求される。この場合、車両１００の走行を停止して発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）から大電力を補機に供給することが求められる。
【００３８】
そこで、第５発明では、発電電動機２２の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達を遮断および接続する第２のクラッチ６２を備えるようにしている（図３）。すなわち、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１および発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により発電電動機２２を発電作用させて発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【００３９】
また、第９発明では、第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達を遮断および接続する第２のクラッチ６２を備えるようにしている（図示せず）。すなわち、同様に、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１、第２の発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を発電作用させて第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【００４０】
つぎに第６発明について説明する。
【００４１】
さて、図１（ｂ）のごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４（本図ではディファレンシャルギヤ４を符号４ａで示す構成要素と符号４ｂで示す構成要素に分けて記載）の間の空いたスペースに発電電動機２２（モータ３）を配置したとすると、図１（ａ）のごとくエンジン１と変速機２の間に発電電動機２２（モータ３）を配置した場合に比べて、発電電動機２２（モータ３）のコストが上昇するという問題がある。以下ではこの原因を示すため、発電電動機２２がモータ３として働く場合について説明する。
【００４２】
すなわち、図２（ｃ）は、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示し、図２（ｄ）は、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示している。図２（ｃ）、（ｄ）は、同じ車速範囲でモータ３を等馬力にするために必要な特性を示している。
【００４３】
つまり、図２（ｃ）に示すように、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的狭いもので十分である。なぜならばモータ３の回転数が１から２の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から２の比率で変化する範囲でしか一定の馬力を出すことができなくても、変速機を用いてギヤ比を変えることによって、広い速度範囲で等馬力を確保できるからである。これに対して、図２（ｄ）に示すように、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３は、変速機を利用して車両を駆動できないので、等馬力となる領域を比較的広くせざるを得ない。したがって、モータ３の回転数が１から８の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から８の比率で範囲で一定の馬力を出すことが求められる。このような等馬力領域が広く、低回転域で高トルクを出すことができる定出力範囲の広いモータ３は特殊なモータであり、等馬力領域が狭く低域で低トルクしか出すことができない範囲の汎用のモータ３に比べて、高コストとなる。また、図２（ｄ）に示すモータ３は、低回転で高トルクを発生するため発熱量が多く、冷却装置による冷却能力を高める必要があり、更に高コストを招く。
【００４４】
防災用オフロード車は、民生用車両の２倍以上の登坂トルクと、民生用車両なみの高速道路走行性能が要求される。民生用車両の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合であっても、図２（ｃ）に示す低回転でのトルク値が小さくて済むので低コストの汎用モータ３を使用しても特に大きな問題は生じない。しかし防災用オフロード車の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合に図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用すると、モータからディファレンシャルギヤまでの減速比が一定になるため、低速時の登坂時にトルクが不足するか、逆に高速走行時に最高速度までモータ３が回らないという問題が生じる。
【００４５】
そこで、この第６発明では、図２（ｃ）に示す汎用のモータ３を用いて図２（ｄ）に示す特殊なモータ３と同等に低回転で高トルクを出力でき、広い車速範囲で等馬力を出力できるようにすることを、低コストでかつ冷却効率を高めることなく実現できるようにすることを解決課題とするものである。
【００４６】
この課題を達成するために、発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、たとえば適宜ローギヤやハイギヤに切り替えて使用することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【００４７】
第７発明では、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に、ハイブリッドユニット９が配置される。このハイブリッドユニット９内には、上述の発電電動機２２と、第１のクラッチ６１と、第２のクラッチ６２と、第２の変速機７が設けられている。よって、既存の作業車両１００の変速機２と車輪５との間のスペースに、ハイブリッド化に伴い必要とされる機器をすべてコンパクトにユニット化して収容することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して本発明に係るハイブリッド作業車両について説明する。
【００４９】
（第１実施例）
図３（ａ）、（ｂ）は、第１実施例の作業車両１００の構成図である。
【００５０】
作業車両１００としては、防災用オフロード車を想定している。また実施例では、ハイブリッド車として構成されていない既存の作業車両１００に対して、各種機器を追加（レトロフィット）してハイブリッド車を構成した場合を想定している。
【００５１】
防災用オフロード車１００には、エンジン１と変速機２の間にハイブリッド化のための発電電動機２２を配置するための十分なスペースがない。一方、変速機２とディファレンシャルギヤ４の間に発電電動機２２を配置するスペースが十分にあることが多い。
【００５２】
そこで、図３に示すごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を含むハイブリッドユニット９を配置して、発電電動機２２による駆動力によって車輪５が駆動されるハイブリッド車１００を構成するようにしている。作業車両１００の全体構成のうち、既存のものに追加されたハイブリッドユニット９およびハイブリッドユニット９以外に追加された機器を、図３の破線内に示す。
【００５３】
同図３に示すように、作業車両１００は、エンジン１から車輪５までの動力伝達経路６に、トルクコンバータ８、変速機（トランスミッション）２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０、第２のクラッチ６２、第２の変速機７、ディファレンシャルギヤ４（前後デファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）が備えられている。
【００５４】
変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニット９が配置される。このハイブリッドユニット９内には、上述の発電電動機２２と、第１のクラッチ６１と、第２のクラッチ６２と、第２の変速機７と、電動走行準備完了センサ６１ａと、停車発電安全確認センサ６２ａが設けられている。
【００５５】
発電電動機２２は、変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間に配置され、この変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路に、その駆動軸２２ａが連結されて発電作用と電動作用を行う。
【００５６】
補機３０は、照明灯、通信装置、計算機、レーダ、砲塔など、負荷変動の激しい機器を含む各種の電源負荷であり、車両装備品として搭載されている。
【００５７】
補機３０は、発電電動機２２または蓄電部５０から電力が供給されることにより作動する。
【００５８】
蓄電部５０は、発電電動機２２が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機３０および発電電動機３０に供給する。
【００５９】
発電電動機２２は、エンジンＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット；以下同じ）４１、トランスミッションＥＣＵ４２とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。ハイブリッド制御装置４０を独立で構成している理由は、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２のプログラムを改変することなしに、ハイブリッド化するためである。またベースとなる作業車両１００に元々エンジン１や変速機２を制御するコントローラ、ＥＣＵが存在しないことを考慮したものである。
【００６０】
ただし、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することも可能である。たとえばエンジンＥＣＵ４１に、外部から与えられる制御指令を入力する外部信号端子が備えられている場合には、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を外部信号端子に入力させることによって、エンジン１を制御することができる。また、作業車両１００に元々エンジンＥＣＵ４１がなかったり、エンジンＥＣＵ４１が存在したとしても外部信号端子が備えられていない場合には、アクセルペダルを自動制御で踏み込む機構を設けるとともに、アクセルペダルの踏み込み量の制御の設定値を外部から入力する外部信号端子を設けて、この外部信号端子にハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を入力させることによって、エンジン１を制御することができる。
【００６１】
例えば、作業車両１００に外部信号端子２００が備えられたエンジンＥＣＵ４１が搭載されている場合には、この外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを電気信号線で結線することによって、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によるエンジン１の出力トルクを制御することができる。
【００６２】
なお、後述する第２実施例においても、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することが必要な場合には、同様にエンジンＥＣＵ４１の外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを結線することによって対処するものとする。
【００６３】
第１のクラッチ６１は、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【００６４】
第２のクラッチ６２は、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【００６５】
第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２としては、形式は問わない。足踏み式であっても手動式であってもよく、遠隔操作可能な自動式でもよい。また渦電式や電磁石方式の電気機構をもつものであってもよい。また、油圧や空気圧を利用したものであってもよい。また乾式や湿式のいずれであってもよい。
【００６６】
第２の変速機７は、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路にあって、変速機２とは別に設けられている。
【００６７】
作業車両１００のうち前後ディファレンシャギヤ４ａを挟んで車体前側には左右の車輪１０１、１０２が設けられているとともに、前後ディファレンシャギヤ４ａを挟んで車体の後ろ側には左右の車輪１０３、１０４および左右の車輪１０５、１０６が設けられている。作業車両１００は６輪車両である。以下では作業車両１００が６輪車両であることを想定して説明するが、本実施例が適用される作業車両１００は、２軸以上車軸を備えた４輪以上の車両であればよく、４輪車両、８輪車両などにも当然適用することができる。
【００６８】
エンジン１の動力は、動力伝達経路６を経由して各車輪１０１〜１０６に伝達される。すなわち、エンジン１の動力は、トルクコンバータ８、変速機（トランスミッション）２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０、第２のクラッチ６２、第２の変速機７に伝達される。そして、第２の変速機７から出力される動力は、前後ディファレンシャルギヤ４ａによって車体の前後に振り分けられ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂを介して車体前側の左右の車輪１０１、１０２に伝達されるとともに、車体後ろ側の左右の車輪１０３、１０４および左右の車輪１０５、１０６に伝達される。
【００６９】
作業車両１００の運転室には、アクセルペダル１１０、ブレーキペダル１１１、操作パネル１１２が設けられている。
【００７０】
アクセルペダル１１０には、踏み込み量センサ１１０ａ、１１０ｂが設けられている。踏み込み量センサ１１０ａ、１１０ｂでは、アクセルペダル１１０の踏み込み量が検出される。踏み込み量センサ１１０ａの検出信号は、エンジンＥＣＵ４１に入力され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７１】
ブレーキペダル１１１には、踏み込み量センサ１１１ａが設けられている。踏み込み量センサ１１１ａでは、ブレーキペダル１１１の踏み込み量が検出される。踏み込み量センサ１１１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７２】
操作パネル１１２は、ハイブリッド制御装置４０と電気的に接続されており、作業車両１００の走行状態を表示する。また操作パネル１１２には、モード選択スイッチ１１２ａが設けられている。モード選択スイッチ１１２ａは、作業車両１００の各種駆動モードである後述する「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」を選択指示するスイッチである。モード選択スイッチ１１２ａを操作して「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかが選択指示されると、選択指示内容を示す信号がハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７３】
エンジン１には、エンジン１の出力軸の回転数を検出するエンジン回転センサ１ａが設けられている。エンジン回転センサ１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７４】
変速機２には、変速機２の出力軸の回転数を検出する変速機出力軸回転センサ２ａが設けられている。変速機出力軸回転センサ２ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７５】
第２の変速機７には、第２の変速機７の出力軸の回転数を検出する第２の変速機出力軸回転センサ７ａが設けられている。第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。第２の変速機出力軸回転センサ７ａで検出される回転数は、概ね作業車両１００の速度（車速）に比例している。
【００７６】
第１のクラッチ６１には、電動走行準備完了センサ６１ａが設けられている。電動走行準備完了センサ６１ａは、作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したことを判定するためのセンサであり、第１のクラッチ６１が完全に切り離され、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断する動作が完了したことを検出すると、「準備完了」の信号を出力する。電動走行準備完了センサ６１ａは、たとえばリミットスイッチで構成されている。電動走行準備完了センサ６１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７７】
第２のクラッチ６２には、停車発電安全確認センサ６２ａが設けられている。停車発電安全確認センサ６２ａは、作業車両１００が発進できない状態となり作業車両１００を「停車発電モード」で発電させてもよいとの安全確認をとるためのセンサであり、第２のクラッチ６２が完全に切り離され、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達を遮断する動作が完了したことを検出すると、「安全状態」の信号を出力する。停車発電安全確認センサ６２ａは、たとえばリミットスイッチで構成されている。停車発電安全確認センサ６２ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７８】
変速機２は、１速、２速、３速、４速の各速度段を選択するクラッチを有するトランスミッションを想定している。しかし、変速機２はクラッチ式に限らず、ベルトとプーリを用いた変速方式など各種変速方式の変速機であってもよい。また機械駆動式トランスミッションに限定されることなくトルクコンバータなどを用いた動流体駆動式トランスミッションであってもよい。また変速機２は手動操作で変速を行うものであってもよく自動変速であってもよい。本実施例では、変速機２は、変速機コントローラとしてのトランスミッションＥＣＵ４２によって制御されて、変速機２は自動変速するものとする。
【００７９】
またエンジン１と変速機２の間にトルクコンバータ８を設けているが、トルクコンバータ８の配設を省略する実施も可能である。
【００８０】
動力結合機構７０は、変速機２から出力される動力と発電電動機２２から出力される動力とを結合して、第２の変速機７に出力するものである。
【００８１】
動力結合機構７０の一方の入力軸７１には第１のクラッチ６１を介して変速機２の出力軸が連結されており、動力結合機構７０の他方の入力軸７２には発電電動機２２の駆動軸２２ａが連結されており、動力結合機構７０の出力軸７３には第２のクラッチ６２を介して第２の変速機７の入力軸が連結されている。動力結合機構７０の各入力軸７１、７２は同軸で構成されている。動力結合機構７０の各入力軸７１、７２と出力軸７３は、ギヤによって連結されている。なお、ギヤ以外にたとえばベルト機構で連結する実施も可能である。
【００８２】
ただし、図３に示す動力結合機構７０の構成は一例であり、図４（ａ）、（ｂ）に例示する構成とすることもできる。
【００８３】
図４（ａ）は、動力結合機構７０の各入力軸７１、７２を別軸で構成し、動力結合機構７０の一方の入力軸７１に変速機２の出力軸を連結し、動力結合機構７０の他方の入力軸７２には発電電動機２２の駆動軸２２ａを連結し、動力結合機構７０の出力軸７３に第２の変速機７の入力軸を連結したものである。図４（ａ）では、動力結合機構７０の入力軸７１、出力軸７３は同軸で構成されている。動力結合機構７０の入力軸７１、出力軸７３と入力軸７２は、ギヤによって連結されている。なお、ギヤ以外にたとえばベルト機構で連結する実施も可能である。
【００８４】
図４（ｂ）は、動力結合機構７０の入力軸７１に変速機２の出力軸を連結し、動力結合機構７０の出力軸７３に第２の変速機７の入力軸を連結し、入力軸７１、出力軸７３を同軸で構成し、これら入力軸７１、出力軸７３に発電電動機２２の駆動軸２２ａを直結したものである。
【００８５】
また、図４（ｃ）に示すように、動力結合機構７０の内部に第２のクラッチ６２を組み込むように構成してもよい。
【００８６】
また、図４（ｄ）に示すように、発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数が所望する回転数となるように、動力結合機構７０のたとえば入力軸７２に減速機あるいは増速機７４を介して、発電電動機２２の駆動軸２２ａを連結してもよい。
【００８７】
第２の変速機７は、変速比が例えば１倍と１/４倍の減速比であるハイ、ロー２段の速度段を有する変速機である。第２の変速機７は、変速機２と同様に各種形態を採用することができる。本実施例では、第２の変速機７は、手動で変速が行われるものとする。
【００８８】
エンジン１の出力トルクはエンジン制御装置としてのエンジンＥＣＵ４１によって制御される。この実施形態ではエンジン１の出力トルクはアクセル開度によって定まるものとする。エンジンＥＣＵ４１は、アクセルペダル踏み込み量センサ１１０ａで検出されるアクセルペダル１１０の踏み込み量に応じて、エンジン１の出力トルクを制御する。エンジンＥＣＵ４１と、トランスミッションＥＣＵ４２はそれぞれ単独にエンジン１、変速機２を制御してもよく、エンジンＥＣＵ４１と、トランスミッションＥＣＵ４２は信号の授受を行うことにより協調してエンジン１、変速機２を制御してもよい。また、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することも可能である。たとえばエンジンＥＣＵ４１に、外部から与えられる制御指令を入力する外部信号端子が備えられている場合には、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を外部信号端子に入力させることによって、エンジン１を制御することができる。また、作業車両１００に元々エンジンＥＣＵ４１がなかったり、エンジンＥＣＵ４１が存在したとしても外部信号端子が備えられていない場合には、アクセルペダルを自動制御で踏み込む機構を設けるとともに、アクセルペダルの踏み込み量の制御の設定値を外部から入力する外部信号端子を設けて、この外部信号端子にハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を入力させることによって、エンジン１を制御することができる。
【００８９】
例えば、図３に示すように、作業車両１００に外部信号端子２００が備えられたエンジンＥＣＵ４１が搭載されている場合には、この外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを電気信号線で結線することによって、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクの制御することができる。
【００９０】
発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ直流電源線３１に電気的に接続されている。出力変換部２６は補機３０に電気的に接続されている。
【００９１】
発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９によって制御される。発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９とハイブリッド制御装置４０との間は相互に無線通信あるいはアナログまたはディジタルなどの信号線で電気的にまたは光通信によって接続されており、信号の授受が行われる。たとえば発電インバータＥＣＵ２７は、発電電動機２２の回転数等の情報を送出し、蓄電部ＥＣＵ２８は、残留電力の情報を送出し、出力変換部ＥＣＵ２９は補機３０への電力供給状態の情報を送出するなど発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６から直流電源線３１に対する電力収支の情報が授受される。ハイブリッド制御装置４０は、発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９それぞれに対して制御指令を与える。
【００９２】
発電電動機２２は、動力結合機構７０を介して変速機２の出力軸および第２の変速機７の入力軸に連結されており、発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機２２は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。ただし、後述するように発電電動機２２はハイブリッド制御装置４０から発電インバータＥＣＵ２７に与えられる制御指令によって、主として電動機（モータ）として作動する。
【００９３】
発電電動機２２は、発電インバータ２５によってトルク制御される。発電インバータ２５は発電インバータＥＣＵ２７から出力される発電電動機制御指令（トルク指令）に応じて発電電動機２２をトルク制御する。
【００９４】
蓄電部５０は、キャパシタや電池などによって構成され、発電電動機２２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部５０は蓄電部５０に蓄積された電力を発電インバータ２５を介して発電電動機２２に、または同電力を補機３０に供給する。
【００９５】
出力変換部２６は、発電電動機２２が発電作用した場合には発電した電力を、または蓄電部５０に蓄積された電力を、補機３０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機３０に供給するものであり、たとえばＣＶＣＣ発電インバータが内蔵されている。出力変換部２６は、たとえば３相交流１００Ｖ、６０Ｈzの定電圧、定周波数の電力３０ｋＷを補機３０に供給する。
【００９６】
発電インバータＥＣＵ２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて発電インバータ２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。
【００９７】
発電インバータＥＣＵ２７から発電インバータ２５に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータ２５は発電電動機２２が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン１で発生した出力トルクの一部は、トルクコンバータ８、変速機２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０を介して発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達されてエンジン１のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機２２で発生した交流電力は発電インバータ２５で直流電力に変換されて直流電源線３１に供給される。
【００９８】
また発電インバータＥＣＵ２７から発電インバータ２５に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータ２５は発電電動機２２が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電部５０に蓄積された直流電力は発電インバータ２５で交流電力に変換されて発電電動機２２に供給され、発電電動機２２の駆動軸２２ａを回転作動させる。これにより発電電動機２２でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機２２の駆動軸２２ａから動力結合機構７０、第１のクラッチ６１、変速機２、トルクコンバータ８を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン１の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、車輪５を駆動するトルクとして動力伝達経路６に入力される。また発電電動機２２の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。また、発電電動機２２が発電する場合にエンジン出力を増加させる必要がある場合には、ハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１の外部信号端子２００に対してエンジン出力を増加させる制御指令が与えられる。すなわち、ハイブリッド制御装置４０が、発電電動機２２（後述する第２実施例では、発電電動機２１または／および発電電動機２２）において、エンジン出力を利用した発電で発電量を増加させようとするとき、発電のエネルギー源であるエンジンの出力を増加させる必要があることは、自明のことである。なお、エンジン負荷の増加に応じてエンジン出力を増加させる自動操作を行うことは、エンジン制御の分野で従来から周知である。
【００９９】
以下、ハイブリッド制御装置４０で行われる制御内容について説明する。
【０１００】
図５に示すように、まず運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかであるかが判断される（ステップ２０１）。この結果、運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」である場合には、「走行発電モード」に対応する制御を実行する（ステップ２０２）。「走行発電モード」に対応する制御は図６に示される。「走行発電モード」では、以下の考えを基に制御が行われる。
【０１０１】
すなわち、防災用オフロード車などの作業車両１００には、照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機３０が搭載されており、これら補機３０の電力需要が走行用のエンジン１の軸出力に占める割合が非常に大きい場合がある。このため防災用オフロード車などの作業車両１をハイブリッド車として構成し、発電電動機２２をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機３０に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。すなわち、発電電動機２２は、変速機２と車輪５（前後ディファレンシャルギヤ４ａ）の間の動力伝達経路６に配置されているため、変速機２がエンジン１の動力を断続するクラッチを備えている場合には、仮に常時発電電動機２２を発電作用させていると変速が行なわれる毎に、エンジン１から発電電動機２２への動力伝達が断たれ、車輪５にかかる走行負荷が発電電動機２２に吸収される。このため変速のたびに急激にエンジンブレーキをかけたように車体が減速する現象が発生する。これにより車両の走行性能が損なわれるとともに乗車している者に不快感を与えるのみならず、車両に搭載された砲塔で射撃している最中に、車両の急速な減速に伴って車両がいきなり前のめりに傾くと、走行中の射撃精度が著しく低下する。
【０１０２】
そこで、上記車体減速現象が生じるであろう「走行発電モード」では、原則として発電電動機２２で発電を行わせず蓄電部５０の蓄積電力を補機３０に供給する制御を行うことで、この問題を解決した。
【０１０３】
具体的には、作業車両１００が走行中には、作業車両１００が減速している場合または蓄電部５０の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうこととした。これにより発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生するであろう減速現象が解消される。
【０１０４】
以下、具体的に説明する。
【０１０５】
（走行発電モード）
走行発電モード選択時の制御内容を図６に示す。
【０１０６】
走行発電モードが選択されると、まず、基本パワーマネージメントの制御を実行する。基本パワーマネージメント制御実行中における電力の流れを図７（ａ）に矢印にて示す。
【０１０７】
すなわち、基本パワーマネージメント制御中は、蓄電部５０の残留電力が規定の下限値を所定レベル以上、上回っている場合には発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる（図７（ａ）の実線矢印参照）。なお、「電力を補機３０に供給する」とは、具体的には「電力を出力変換部２６に供給することによって、その結果として電力を出力変換部２６に接続された補機３０に供給する」ことを意味するが、表現を簡素化するためにこのように表記している。ただし、蓄電部５０の残留電力が規定の下限値に向けて所定レベルまで接近すると、発電電動機２２を発電作用させ発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給して補機３０を作動させるとともに蓄電部５０に供給し蓄電部５０の充電を行う（図７（ａ）の破線矢印参照）。
【０１０８】
補機３０の電力消費が減少して発電電動機２２の発電が過剰になると蓄電部５０の残留電力量が上昇する。このため蓄電部５０の残留電力量が上限値を超えないように発電電動機２２の発電動作を抑制する周知の制御が行われる（ステップ３０１に記載した基本パワーマネージメント）。
【０１０９】
つぎに、各センサ１１０ｂ、１１１ａ、１ａ、２ａ、７ａ、６１ａ、６２ａの検出値に基づき作業車両１００の状態推定を行う。これは、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２から情報を得ることなくハイブリッド制御装置４０が作業車両１００の走行状態等を認識するためである。
【０１１０】
走行状態の推定項目はたとえば以下のとおりである。
【０１１１】
１） 安定走行状態の判定
作業車両１が走行中に、エンジン回転センサ１ａの検出値と変速機出力軸回転センサ２ａの検出値を比較して、これら回転数の比率が変速機２の規定のギヤ比に合致する回転比率になっているか否か、つまり変速機２のクラッチが完全に係合するなど滑りなく完全に噛み合った状態になっており安定して走行しているか否かが判定される。
【０１１２】
２） シフトアップの判定
変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が加速中であることが判定され、エンジン回転センサ１ａの検出値に基づきエンジン回転数が急に低下して安定したことが観測されると、その瞬間に変速機２でシフトアップが行われたと判定する。
【０１１３】
３） シフトダウンの判定
変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が減速中であることが判定され、エンジン回転センサ１ａの検出値に基づきエンジン回転数が急に上昇して安定したことが観測されると、その瞬間に変速機２でシフトダウンが行われたと判定する。
【０１１４】
４） 意図的な起動状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしき値以上踏み込まれていることが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が停止状態から加速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な起動状態にあるものと判定する。
【０１１５】
５） 意図的な制動状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が減速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な制動状態にあるものと判定する。
【０１１６】
６） 意図的な加速状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が加速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な加速状態にあるものと判定する。
【０１１７】
７）電動走行の準備完了の判定
電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されると、第１のクラッチ６１が完全に切り離されて作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したことが判定される。
【０１１８】
８）発進防止の安全確認の判定
停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されると、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００が発進できない状態となり作業車両１００を「停車発電モード」で発電させてもよいとの安全確認がとれたと判定する。
【０１１９】
９）第１のクラッチ６１の噛み合い正常の判定
電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されておらず、変速機出力軸回転センサ２ａで検出された変速機２の出力軸回転数と発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数とが等しい場合には、第１のクラッチ６１は安定に噛み合っていると判定する。
【０１２０】
１０）第２のクラッチ６２の噛み合い正常の判定
停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されておらず、第２の変速機出力軸回転センサ７ａで検出された第２の変速機７の出力軸回転数と発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数との比率が、第２の変速機７で選択されている速度段のギヤ比が等しい場合には、第２のクラッチ６２は安定に噛み合っていると判定する。
【０１２１】
１１）加速要請の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測されたか、アクセルペダル１１０の踏み込み量の変化量が所定レベルを超えて増大しているときには、運転者による意図的な加速要請があるものと判定する。
【０１２２】
１２）減速要請の判定
踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測されたか、ブレーキペダル１１１の踏み込み量の変化量が所定レベルを超えて増大しているときには、運転者による意図的な減速要請があるものと判定する。
【０１２３】
上記判定の手法は一例であり、作業車両１００の加減速の状態を、第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出信号に基づき判定してもよい。また、第２のクラッチ６２が正常に噛み合っている場合には、発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数を検出することで、作業車両１００の加減速状態を推定してもよい。さらに、第１のクラッチ６１および第２のクラッチ６２が正常に噛み合っている場合には、変速機出力軸回転センサ２ａの検出信号に基づき、作業車両１００の加減速状態を推定することができる（ステップ３０２）。
【０１２４】
上記作業車両１００の状態推定結果から、作業車両１００がつぎのいずれの状態であるかを判定する（ステップ３０３〜３０６）。
【０１２５】
・状態１（加減速なしまたは加減速あるがシフトに変化なし）
・状態２（弱い加速または弱い減速でシフトが変化している）
・状態３（強い加速でシフトが変化している）
・状態４（強い減速でシフトが変化している）
さらに、各状態１〜４に適合した制御を実行する（ステップ３０１、３０７、３０８、３０９）。
【０１２６】
すなわち、作業車両１００が加速中あるいは減速中でない場合（ステップ３０３の判断「加減速なし」）であって変速機２でシフトダウンもシフトアップもされてない場合（ステップ３０４の判断「シフトに変化なし」）には、状態１であると判定し、上記ステップ３０１に戻り、基本パワーマネージメントの制御を実行する（ステップ３０１；図７（ａ））。
【０１２７】
一方、作業車両１００が加速中または減速中である場合（ステップ３０３の判断「加減速中」）であって、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合（ステップ３０４の判断「シフトに変化あり」）には、つぎに、
作業車両１００の加速または減速が弱いか否かが判定される（ステップ３０５）。この結果、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速または減速が弱いと判断された場合には（ステップ３０５の判断「加減速弱い」）、状態２であると判定し「弱い加減速」時の制御を実行する。
【０１２８】
「弱い加減速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｂ）に矢印にて示す。
【０１２９】
すなわち、「弱い加減速」時は、弱い加速に伴う変速動作中であるか、弱い減速に伴う変速動作中であるかいずかである。弱い加速に伴う変速動作中は、たとえばアクセルペダル１１０を弱く踏んでいるにもかかわらず平地あるいは下り坂などの路面状況によって作業車両１００が加速してシフトアップするような状態である。このような状態では、作業車両１００に強力な加速は要求されない。また弱い減速に伴う変速動作中は、ブレーキペダル１１１を踏まないか若しくは弱く踏んだ状態で、泥濘地あるいは上り坂などの路面状況によって作業車両１００が減速してシフトダウンするような状態である。このような状態では、作業車両１００に強力な回生ブレーキは要求されない。
【０１３０】
そこで、「弱い加減速」時の制御実行中は、発電電動機２２で発電作用を停止させて蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる（ステップ３０７；図７（ｂ）の実線矢印参照）。
【０１３１】
一方、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速または減速が強いと判断された場合には（ステップ３０５の判断「加減速強い」）、つぎに、作業車両１００の加速中であるかあるいは減速中であるかが判断される（ステップ３０６）。この結果、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速が強いと判断された場合には（ステップ３０６の判断「加速」）、状態３であると判定し「強い加速」時の制御を実行する。
【０１３２】
「強い加速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｃ）に矢印にて示す。
【０１３３】
すなわち、「強い加速」時は、たとえばアクセルペダル１１０が強く踏み込まれた状態で作業車両１００が加速して変速機２でシフトアップが行われるような状態である。このような状態では、作業車両１００には強力な加速が要求される。
【０１３４】
そこで、「強い加速」時の制御実行中は、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して発電電動機２２に供給することで発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００の加速をアシストするとともに、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が小さいハイに切り替えられる。また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる。作業車両１００が高速走行しているか低速走行しているかは、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値あるいは第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出値などから判断することができる（ステップ３０８；図７（ｃ）の実線矢印参照）。
【０１３５】
一方、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の減速が強いと判断された場合には（ステップ３０６の判断「減速」）、状態４であると判定し「強い減速」時の制御を実行する。
【０１３６】
「強い減速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｄ）に矢印にて示す。
【０１３７】
すなわち、「強い加速」時は、たとえばブレーキペダル１１１が強く踏み込まれた状態で作業車両１００が減速して変速機２でシフトダウンが行われるような状態である。このような状態では、作業車両１００には強力な減速が要求される。
【０１３８】
そこで、「強い減速」時の制御実行中は、発電電動機２２を発電作用させて、回生制動を行う。ただし作業車両１００の減速度が過大になる場合には発電電動機２２による発電量を制限する。発電電動機２２の発電による電力だけでは補機３０の電力需要に応じられない場合には、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して補機３０に供給して電力供給不足を補う（ステップ３０９；図７（ｄ）の実線矢印参照）。「強い減速」時の制御実行中は、作業車両１００の運動エネルギーを発電に利用して回生制動を行うため、燃料消費量を抑制することができる。
【０１３９】
図５において、運転者が選択指示したモードが「電動走行モード」である場合には、エンジン１の稼働を停止して、「電動走行モード」に対応する制御を実行する。「電動走行モード」時の制御は、上記ステップ３０２と同様に作業車両１００の状態推定を行い、その結果に応じて行う。
【０１４０】
すなわち、電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「準備完了」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第１のクラッチ６１が完全に切り離されて作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したと判定する。
【０１４１】
この電動走行準備完了を条件に、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して発電電動機２２に供給することで発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００を走行させる。また、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が小さいハイに切り替えられる。また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる（ステップ２０３）。
【０１４２】
図５において、運転者が選択指示したモードが「停車発電モード」である場合には、エンジン１の稼動を継続させながら「停車発電モード」に対応する制御を実行する。「停車発電モード」時の制御は、上記ステップ３０２と同様に作業車両１００の状態推定を行い、その結果に応じて行う。
【０１４３】
すなわち、停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「安全状態」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００を「停車発電モード」で停車発電動作させる準備が完了したと判定する。
【０１４４】
この停車発電の安全確認完了を条件に、発電電動機２２を発電作用させ発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給するとともに、蓄電部５０の蓄積電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。補機３０の電力需要によっては、発電電動機２２の発電電力のみを補機３０に供給してもよく、蓄電部５０の蓄積電力のみを補機３０に供給してもよい。また補機３０の電力需要に対して発電電動機２２の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、発電電動機２２の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい（ステップ２０４）。
【０１４５】
つぎに、上述の第１実施例の作用効果について説明する。
【０１４６】
本実施例によれば、図３に示すごとく変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を配置して、ハイブリッド車１００を構成した。この場合、車速と発電電動機（図１（ａ）のモータ３に対応）２２の回転数の関係は、図２（ｂ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化したとしても、車速に比例して発電電動機２２の回転数が上昇するのみである。このため変速機２の制御と切り離して発電電動機２２の回転数を制御することが可能となる。すなわち、発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御することができた。これにより既存の変速機２の制御およびその周辺の機器を改変する必要がなくなる。また発電電動機２２を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御することで、発電電動機２２の制御が簡易なものとなり、発電電動機２２の制御装置を容易に構築することができる。このように本実施例によれば、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【０１４７】
また、変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機１２を配置したことによる問題点、つまり発電電動機２２が発電中、変速が行われる毎に発生するであろう減速現象は、作業車両１００が走行中、作業車両１００が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうことにより解決した。
【０１４８】
また、本実施例によれば、第１のクラッチ６１を遮断することで、エンジン１から出力される動力が発電電動機２２に伝達されることを断ち、その上で蓄電部５０から電力を発電電動機２２に供給することで、発電部５０の蓄積電力により発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することができる。これにより、たとえば、酸欠状態にあるトンネル内や工業地帯の大規模火災現場などで救援活動を行う場合など、エンジン１が正常に動作しなくなるおそれがあるの状況下にエンジン１の稼動を停止して作業車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【０１４９】
また、本実施例によれば、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１および発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により発電電動機２２を発電作用させて発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。これにより、たとえば、被災地で救援要員が持参した大量のパソコンや照明機材、通信機材などの電源負荷たる補機３０に対して、商用電源と同様な品質の大電力を長時間供給することが要求される状況下で、作業車両１００の走行を停止して発電電動機２２から大電力を補機に供給することが可能となる。
【０１５０】
つぎに第２の変速機７を設けたことによる効果について説明する。
【０１５１】
図１（ｂ）のごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２（モータ３）を配置したとすると、図１（ａ）のごとくエンジン１と変速機２の間に発電電動機２２（モータ３）を配置した場合に比べて、発電電動機２２（モータ３）のコストが上昇するという問題がある。すなわち、図２（ｃ）は、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示し、図２（ｄ）は、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示している。図２（ｃ）、（ｄ）は、同じ車速範囲でモータ３を等馬力にするために必要な特性を示している。
【０１５２】
図２（ｃ）に示すように、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的狭い。モータ３の回転数が１から２の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から２の比率で変化する範囲でしか一定の馬力を出すことができない。これに対して、図２（ｄ）に示すように、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的広い。モータ３の回転数が１から８の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から８の比率で範囲で一定の馬力を出すことができる。このような等馬力領域が広く、低回転域で高トルクを出すことができる範囲のモータ３は特殊なモータであり、等馬力領域が狭く低域で低トルクしか出すことができない範囲の汎用のモータ３に比べて、高コストとなる。また、図２（ｄ）に示すモータ３は、低回転で高トルクを発生するため発熱量が多く、冷却装置による冷却能力を高める必要があり、更に高コストを招く。
【０１５３】
防災用オフロード車は、民生用車両の２倍以上の登坂トルクと、民生用車両なみの高速道路走行性能が要求される。民生用車両の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合であっても、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用しても特に大きな問題は生じない。しかし防災用オフロード車の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合に図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用すると、変速機２のギヤ比をどのように調整しても、登坂時にトルクが不足するか、高速走行時に最高速度までモータ３が回らないという問題が生じる。
【０１５４】
本実施例では、発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４（前後ディファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、適宜ロー、ハイに変速することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【０１５５】
さらに、本実施例では、変速機２とディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達経路６に、ハイブリッドユニット９を配置することによりハイブリッド車を構成することができる。よって、エンジン馬力やタイヤサイズなどの車格が同じ系統に属する類似車種については、作業車両の細部の構造、仕様の違いによらず、このハイブリッドユニット９を共通の標準部品として準備しておき、ハイブリッドユニット９を変速機２とディファレンシャルギヤ４との間に組み込むだけで、ハイブリッド車を短時間かつ低コストで製作することができる。
【０１５６】
（第２実施例）
防災用オフロード車１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量負荷への電源供給を要求される場合もある。
【０１５７】
そこで、大容量の発電要求に応えるために、この第２実施例では、第１実施例の発電電動機２２（第２実施例では第２の発電電動機２２）に加えて、エンジン１とトルクコンバータ８との間の動力伝達経路６に、第１の発電電動機２１を配置することとした。なお、図８では、図３に示すアクセルペダル１１０、ブレーキペダル１１１および各種センサの図示は省略している。
【０１５８】
図８は、第２実施例の作業車両１００の構成図である。以下では、第１実施例と同じ構成要素について同一の符号を付して適宜重複した説明を省略する。なお、作業車両１００は４輪車両を想定し、ディファレンシャルギヤ４を介して動力が左右の車輪１０３、１０４に伝達されるものとする。なお第１実施例と同様に、本第２実施例が適用される作業車両１００は、２軸以上車軸を備えた４輪以上の車両であればよく、６輪車両、８輪車両などにも当然適用することができる。
【０１５９】
第１の発電電動機２１は、エンジン１とトルクコンバータ８との間に配置され、エンジン１とトルクコンバータ８との間の動力伝達経路にその駆動軸２１が連結され発電作用を行う。
【０１６０】
第２の発電電動機２２は、変速機２とディファレンシャルギヤ４との間に配置され、この変速機２とディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達経路に、その駆動軸２２ａが連結されて発電作用と電動作用を行う。
【０１６１】
補機３０は、第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２または蓄電部５０から電力が供給されることにより作動する。
【０１６２】
蓄電部５０は、第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機３０および第２の発電電動機２２に供給する。
【０１６３】
第１の発電機２２および発電電動機２２は、エンジンＥＣＵ４１、トランスミッションＥＣＵ４２とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。ハイブリッド制御装置４０を独立で構成している理由は、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２のプログラムを改変することなしに、ハイブリッド化するためである。またベースとなる作業車両１００に元々エンジン１や変速機２を制御するコントローラ、ＥＣＵが存在しないことを考慮したものである。
【０１６４】
第１のクラッチ６１は、エンジン１と第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【０１６５】
第２のクラッチ６２は、発電電動機２２の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達を遮断および接続する。
【０１６６】
第２の動力結合機構７０は、第１実施例の動力結合機構７０と同様に、変速機２から出力される動力と第２の発電電動機２２から出力される動力とを結合して、第２の変速機７に出力する。
【０１６７】
第１の動力結合機構１７０は、第２の動力結合機構７０と同様に構成されており、エンジン１から出力される動力と第１の発電電動機２１から出力される動力とを結合して、トルクコンバータ８に出力する。
【０１６８】
ただし、図８に示す第１の動力結合機構１７０の構成は一例であり、第２の動力結合機構７０について図４（ａ）、（ｂ）で例示したのと同様の構成とすることもできる。また、第２の動力結合機構７０について図４（ｃ）で例示したのと同様に、第１の動力結合機構１７０の内部に第１のクラッチ６１を組み込むように構成してもよい。また、図４（ｄ）と同様に、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａの回転数が所望する回転数となるように、第２の動力結合機構１７０の入力軸あるいは出力軸に減速機あるいは増速機７４を介して、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａを連結してもよい。
【０１６９】
第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ直流電源線３１に電気的に接続されている。出力変換部２６は補機３０に電気的に接続されている。
【０１７０】
第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９によって制御される。第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９とハイブリッド制御装置４０との間は相互に無線通信あるいはアナログまたはディジタルなどの信号線で電気的に接続されており、信号の授受が行われる。たとえば第１の発電インバータＥＣＵ１２７は、第１の発電電動機２１の回転数等の情報を送出し、第２の発電インバータＥＣＵ２７は、第２の発電電動機２２の回転数等の情報を送出し、蓄電部ＥＣＵ２８は、残留電力の情報を送出し、出力変換部ＥＣＵ２９は補機３０への電力供給状態の情報を送出するなど第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６から直流電源線３１に対する電力収支の情報が授受される。ハイブリッド制御装置４０は、第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９それぞれに対して制御指令を与える。
【０１７１】
第１の発電電動機２１は、第１の動力結合機構１７０を介してエンジン１の出力軸およびトルクコンバータ８の入力軸に連結されており、発電作用を行う。ただし、後述するように第１の発電電動機２１はハイブリッド制御装置４０から第１の発電インバータＥＣＵ１２７に与えられる制御指令によって、発電機として作動する。
【０１７２】
第２の発電電動機２２は、第２の動力結合機構７０を介して変速機２の出力軸および第２の変速機７の入力軸に連結されており、発電作用と電動作用を行う。ただし、後述するように第２の発電電動機２２はハイブリッド制御装置４０から第２の発電インバータＥＣＵ２７に与えられる制御指令によって、主として電動機（モータ）として作動する。
【０１７３】
蓄電部５０は、第１の発電電動機２１または第２の発電電動機２２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部５０は蓄電部５０に蓄積された電力を第２の発電インバータ２５を介して第２の発電電動機２２に、または、
同電力を補機３０に供給する。
【０１７４】
出力変換部２６は、第１の発電電動機２１が発電作用した場合には発電した電力を、または第２の発電電動機２２が発電作用した場合には発電した電力を、または蓄電部５０に蓄積された電力を、補機３０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機３０に供給するものである。
【０１７５】
第１の発電インバータＥＣＵ１２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて第１の発電インバータ１２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。また、第２の発電インバータＥＣＵ２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて第２の発電インバータ２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。
【０１７６】
以下、ハイブリッド制御装置４０で行われる制御内容について説明する。
【０１７７】
第１実施例と同様に、図５に示すように、まず運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかであるかが判断される（ステップ２０１）。この結果、運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」である場合には、「走行発電モード」に対応する制御を実行する（ステップ２０２）。「走行発電モード」に対応する制御は図９、図１０、図１１、図１２に示される。「走行発電モード」では、以下の考えを基に制御が行われる。
【０１７８】
すなわち、防災用オフロード車などの作業車両１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電を要求されることもある。
【０１７９】
そこで、大容量の発電要求に応えるために、第２の発電電動機２２に加えて、第１の発電電動機２１を配置することとした。第２の発電電動機２２は、第１実施例と同様に、独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。これにより第２の発電電動機２２に関しては、第１実施例と同様に旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。そして、第２の発電電動機２２を主として電動機として作動させ、第１の発電電動機２１および蓄電部５０から電力を補機３０に供給することにより、第２の発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生するであろう減速現象を解消させた。
【０１８０】
ただし、第１の発電電動機２１は、エンジン１とトルクコンバータ８の間の動力伝達経路６に配置されているため、第１の発電電動機２１を電動作用させると、図２（ａ）で説明したのと同様に第１の発電電動機２１（モータ３）の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならず、レトロフィットが困難になるおそれが生じる。
【０１８１】
そこで、本第２実施例では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御して、第１の発電電動機２１を発電機として使用することで、上記問題を解決している。
【０１８２】
以下、具体的に説明する。
【０１８３】
（走行発電モード）
まず、説明の便宜のため、下記の数値で作業車両１００が設計されているものとして説明する。
【０１８４】
・車体重量：１０トン
・エンジン定格出力：２６０ｋＷ
・第１の発電電動機２１：連続定格出力５０ｋＷ、連続駆動出力５０ｋＷ（瞬時出力１００ｋＷ）
・第２の発電電動機２２：連続定格出力５０ｋＷ、連続駆動出力５０ｋＷ（瞬時出力１００ｋＷ）
・蓄電部５０：瞬時最大放電出力１００ｋＷ
・補機３０：連続消費電力５０ｋＷ、瞬時消費電力３００ｋＷ（あるいは補機３０は回生制動されるものであって連続最大入力５０ｋＷ）
走行発電モードが選択されると、図９〜図１２に示す制御が実行される。この制御実行中におけるエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを図１３、図１４、図１５、図１６に矢印にて示す。なお、図１３、図１４、図１５、図１６では、第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２は完全に接続されているものとして、これら第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２の図示を省略している。
【０１８５】
以下では、補機３０の需要電力は、補機３０に内蔵のコントローラからハイブリッド制御装置４０に通知され、第１の発電電動機２１の現在の発電電力は、第１の発電インバータＥＣＵ１２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、第２の発電電動機２２の現在の駆動電力または発電電力は、第２の発電インバータＥＣＵ２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、蓄電部５０の充電に必要な電力は、蓄電部ＥＣＵ２８からハイブリッド制御装置４０に通知されるものとする。ただし、これら通知を行う機能がない場合には、各部の電流、電圧を計測することによりハイブリッド制御装置４０で必要な情報を取得することができる。
【０１８６】
（連続定格負荷モード時）
補機３０はたとえば通信機（連続消費電力５０ｋＷ）である場合を想定する。
【０１８７】
まず、図９に示すように、補機３０の現在の需要電力が出力変換部２６のＥＣＵ２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）で賄われる範囲であるかが判断される（ステップ４０１）。
【０１８８】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）に対して少なく、第１の発電電動機２１の発電量が余る場合には（ステップ４０１の判断「発電量が余る」）、軽負荷モード時の制御に移行する。軽負荷モード時の制御は図１１にて後述する（ステップ４０２）。
【０１８９】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）に対して多く、第１の発電電動機２１の発電量では不足する場合には（ステップ４０１の判断「発電量が不足する」）、重負荷モード時の制御に移行する。重負荷モード時の制御は図１０にて後述する（ステップ４０３）。
【０１９０】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）と釣り合っているか、ほぼ釣り合っている場合には（ステップ４０１の判断「発電量と補機電力負荷が釣り合う」）、第１の発電電動機２１で発電した電力を補機３０のみに供給するように制御する。この場合、補機３０の需要電力の増減に応じて、第１の発電電動機２１の発電電力を調整する。この制御実行中における電力の流れを図１３に実線の矢印にて示す。たとえばエンジン１から最大出力（２６０ｋＷ）を出して補機３０を作動させながら作業車両１００が走行している場合には、エンジン１の出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷが補機３０で消費され、残りの約２００ｋＷの動力が動力伝達経路６を介して変速機２から出力されることになる（ステップ４０４）。
【０１９１】
つぎに、作業車両１００が、一定速度で巡航しているか、加速中であるか、減速中であるかが判断される。
【０１９２】
作業車両１００が加速中であるか否かの判断は、たとえばアクセルペダル１１０の踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づき、アクセルペダル１１０の踏み込み量が１秒前の踏み込み量に比べて所定の規定値よりも増えたか否かをもって行う（ステップ４０５）。
【０１９３】
作業車両１００が減速中であるか否かの判断は、たとえばブレーキペダル１１１の踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づき、ブレーキペダル１１１の踏み込み量が所定の規定値よりも大きいか否かをもって行う（ステップ４０７）。
【０１９４】
この結果、作業車両１００が加速中でなく（ステップ４０５の判断「規定値より大きな増加はない」）、かつ作業車両１００が減速中でもない（ステップ４０７の判断「規定値より大きくない」）場合には、作業車両１００が、一定速度で巡航しているものとし、ステップ４０１に戻る。これにより、たとえば作業車両１００で加速も減速もされていない定速巡航時には、約２００ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。
【０１９５】
作業車両１００が加速中であると判断された場合には、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して第２の発電電動機２２に供給することで第２の発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００の加速をアシストする。この制御実行中における電力の流れを図１３に破線の矢印にて示す。たとえば、蓄電部５０から瞬時放電出力１００ｋＷが第２の発電インバータ２５に供給され、第２の発電電動機２２で９０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２００ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２９０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。なお、アクセルペダル１１０の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の駆動トルクを増加させる制御を行うことができる（ステップ４０６）。
【０１９６】
作業車両１００が減速中であると判断された場合には、第２の発電電動機２２を発電作用させて、回生制動を行う。ただし作業車両１００の減速度が過大になる場合には第２の発電電動機２２による発電量を制限する。また第１の発電電動機２１の発電を抑制して第２の発電電動機２２による発電電力を補機３０に供給してもよい。この制御実行中における電力の流れを図１３に一点鎖線の矢印にて示す。たとえば運転者がブレーキペダル１１１を踏んでアクセルペダル１１０から足を離すと、作業車両１００が減速する。作業車両１００の減速エネルギーによって第２の発電電動機２２は駆動され瞬時最大電力１００ｋＷが回生により発電される。第２の発電電動機２２で発電された瞬時最大電力１００ｋＷは第２の発電インバータ２５を介して蓄電部５０に供給されて、蓄電部５０が充電される。また、例えば下り坂を連続的に降坂するときのようにエンジンブレーキが連続してかかる場合には、第１の発電電動機２１による発電を抑制して第２の発電電動機２２から補機３０に対して連続発電電力５０ｋＷを供給してもよい。なお、ブレーキペダル１１１の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の発電電力を増加させる制御を行うことができる（ステップ４０８）。
【０１９７】
（重負荷モード時）
補機３０はたとえば通信機（連続消費電力５０ｋＷ）であって、瞬間的に、連続消費電力５０ｋＷを超える２００ｋＷ、３００ｋＷの電力を供給する場合を想定する。このような場合には、図１０に示す重負荷モード時の制御が実行される。
【０１９８】
補機３０が重負荷である場合でも、緊急の重負荷モードと、通常の重負荷モードがある。緊急の重負荷モードとは、「極めて巨大な電力量を要求され、作業車両１００を減速させても電力を供給する必要がある場合」であり、通常の重負荷モードとは、「中程度の電力量が要求され、作業車両１００を減速させるまでもない場合」である。
【０１９９】
操作パネル１１２には、緊急の重負荷モードを許容する緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂが設けられている。緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂにより緊急の重負荷モードが選択指示されると、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号がハイブリッド制御装置４０に入力される。
【０２００】
重負荷モード時では、まず、第２の発電電動機２２で発電せずに補機３０の需要電力を賄えるか否か、つまり補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）と蓄電部５０の現在の残留電力の合計で賄われる範囲であるかが判断される（ステップ５０１）。
【０２０１】
第２の発電電動機２２で発電せずに補機３０の需要電力を賄うことができると判断された場合には（ステップ５０１の判断「賄える」）、通常の重負荷モードであると判断し、第１の発電電動機２１で発電する電力と蓄電部５０の蓄積電力を連続定格負荷モード時よりも増加させて補機３０に供給するように制御する。たとえば蓄電部５０の十分な蓄積電力があって１００ｋＷの瞬時放電が可能で、補機３０の瞬時負荷が２００ｋＷであるとすると、第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給するとともに蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電を行って電力を補機３０に供給することで補機３０の瞬時需要電力２００ｋＷを賄うことができる（ステップ５０２）。
【０２０２】
第２の発電電動機２２で発電しないと補機３０の需要電力を賄うことができないと判断された場合には（ステップ５０１の判断「賄えない」）、緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂにより緊急の重負荷モードが選択指示され、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されているか否かが判断される（ステップ５０３）。この結果、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されていない場合には（ステップ５０３の判断「許容しない」）、電力不足であることを示す警報信号を出力し、警報内容を操作パネル１１２に表示する（ステップ５０４）。
【０２０３】
緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されている場合には（ステップ５０３の判断「許容する」）、緊急の重負荷モードであると判断し、第１の発電電動機２１で発電する電力と蓄電部５０の蓄積電力を連続定格負荷モード時よりも増加させて補機３０に供給するとともに、第２の発電電動機２２を発電作用させてその発電電力を補機３０に供給するように制御する。この制御実行中における電力の流れを図１４に実線の矢印にて示す。たとえば蓄電部５０の十分な蓄積電力があって１００ｋＷの瞬時放電が可能で作業車両１００が走行中である場合には、補機３０の瞬時負荷が３００ｋＷであるとすると、第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給し蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電を行って電力を補機３０に供給し第２の発電電動機２２で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給することで補機３０の瞬時需要電力３００ｋＷを賄うことができる。作業車両１００が走行中の場合には、車輪５から第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達される作業車両１００の運動エネルギーおよび変速機２から第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達されるエンジン１の動力によって第２の発電電動機２２が駆動され瞬時最大電力１００ｋＷで発電される。ただし瞬間的に作業車両１００が減速することがある（ステップ５０５）。以後、図９のフローチャートのスタートに戻る。
【０２０４】
（軽負荷モード時）
補機３０の種類によっては、補機３０の消費電力が第１の発電電動機２１の連続定格発電出力（５０ｋＷ）に比べて低く回生制動されるものがある。たとえば作業車両１００に連結されたトレーラの車輪を駆動するモータが該当する。このような構成をとる場合、連続定格負荷モード時と同様に第２の発電電動機２２の発電電力を補機３０のみに供給する制御を行うことも可能であるが、トルクコンバータ８、変速機２の定格容量が定まっている場合には、トルクコンバータ８、変速機２に入力される動力が定格容量を超えてしまい望ましくない場合がある。
【０２０５】
たとえばエンジン１の定格出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷは第１の発電電動機２１の定格出力として消費される前提でトルクコンバータ８、変速機２の定格容量を２１０ｋＷで設計したとする。この場合、補機３０の電力需要が低く第１の発電電動機２１の発電能力に十分な余裕があっても余った分を機械的な動力としてトルクコンバータ８、変速機２に入力させることができない。たとえば第１の発電電動機２１の連続定格発電出力５０ｋＷに対して補機３０の電力需要が１０ｋＷと軽微である場合、エンジン１の出力からトルクコンバータ８、変速機２に、最大で２５０ｋＷの動力を入力させることが可能である。しかし、トルクコンバータ８、変速機２の定格容量が２１０ｋＷであるため、２５０ｋＷのうち４０ｋＷは、トルクコンバータ８、変速機２が破損するおそれがあるため入力させることができない。
【０２０６】
そこで、本実施例では、第１の発電電動機２１を５０ｋＷで連続定格発電出力させて、５０ｋＷを補機３０に供給するのみならず第２の発電電動機２２、蓄電部５０に供給するようにしている。
【０２０７】
図１１に示すように、軽負荷モードでは、まず、補機３０から電力が回生されているか否かが判断される。このとき補機３０の需要電力ＰAUXが、補機３０に内蔵のコントローラからハイブリッド制御装置４０に通知される（ステップ６０１）。補機３０から電力が回生されている場合には、回生モード時の制御に移行する。回生モード時の制御は図１２にて後述する（ステップ６０２）。
【０２０８】
つぎに蓄電部５０を充電するに必要な電力ＰCAPをハイブリッド制御装置４０から蓄電部ＥＣＵ２８に問い合わせる（ステップ６０３）。
【０２０９】
つぎに第２の発電電動機２２の連続出力制限値ＰMG2を求め、第２の発電インバータＥＣＵ２７に通知する。第２の発電電動機２２の連続出力制限値ＰMG2は、
ＰMG2＝ＰMG1−ＰAUX−ＰCAP
ＰMG2：第２の発電電動機２２の連続出力制限値
ＰMG1：第１の発電電動機２１の連続定格発電出力（５０ｋＷ）
ＰAUX：補機３０の需要電力
ＰCAP：蓄電部５０の充電所要電力
で求められる（ステップ６０４）。
【０２１０】
つぎに、ハイブリッド制御装置４０は、踏み込み量センサ１１０ｂからアクセルペダル１１０の踏み込み量を入力する。なお、ハイブリッド制御装置４０とエンジンＥＣＵ４１との間で信号の授受が行われる場合には、ハイブリッド制御装置４０は、エンジンＥＣＵ４１からアクセルペダル１１０の踏み込み量のデータを取得してもよい（ステップ６０５）。
【０２１１】
つぎにハイブリッド制御装置４０は、エンジン回転センサ１ａの検出値と変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき、車速と変速機２の速度段を計測する。なお、ハイブリッド制御装置４０とトランスミッションＥＣＵ４２との間で信号の授受が行われる場合には、ハイブリッド制御装置４０は、トランスミッションＥＣＵ４２から車速と変速機２の速度段のデータを取得してもよい（ステップ６０６）。
【０２１２】
つぎに、ハイブリッド制御装置４０は、ステップ６０５で取得されたアクセルペダル１１０の踏み込み量と、ステップ６０６で取得された車速と変速機２の速度段とを対比して、加速するために必要な駆動力が不足しているか否かを判断する（ステップ６０７）。この結果、加速するために必要な駆動力が不足していないと判断された場合には（ステップ６０８の判断「不足していない」）、ステップ６０１に戻る。
【０２１３】
一方、加速するために必要な駆動力が不足していると判断された場合には（ステップ６０８の判断「不足している」）、第１の発電電動機２１の発電電力を第２の発電電動機２に供給して、連続出力制限値ＰMG2を限度として、第２の発電電動機２２を電動作用させて第２の発電電動機２２を駆動する。これにより作業車両１００の加速がアシストされ、加速するために必要な駆動力が得られる。この制御実行中における電力の流れを図１５に矢印にて示す。たとえば、第１の発電電動機２１で発電した電力５０ｋＷ（ＰMG1）のうち、１０ｋＷ（ＰAUX）が補機３０に供給されて補機３０が作動し、１０ｋＷ（ＰCAP）が蓄電部５０に供給されて蓄電部５０の充電が行われ（図１５の破線矢印参照）、残りの３０ｋＷ（ＰMG2）が第２の発電インバータ２５に供給されて第２の発電電動機２２で約３０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２１０ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２４０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。なお、この場合、連続出力制限値ＰMG2を上限として、アクセルペダル１１０の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の駆動トルクを増加させる制御を行うことができる。また、蓄電部５０が残留電力が上限に達しており、蓄電部５０を充電する必要がない場合には（充電所要電力ＰCAPがほぼ０）、第１の発電電動機２１で発電した電力５０ｋＷ（ＰMG1）のうち、１０ｋＷ（ＰAUX）が補機３０に供給されて補機３０が作動し、残りの４０ｋＷ（ＰMG2）が第２の発電インバータ２５に供給されて第２の発電電動機２２で約４０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２１０ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２５０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる（ステップ６０９）。
【０２１４】
（回生負荷モード時）
補機３０が、上述したように例えば作業車両１００に連結されたトレーラの車輪を駆動するモータである場合には、補機３０の需要電力が極めて小さくなるばかりでなく、例えば長い坂道を連続して降坂する場合には補機３０から電力が継続することがある。このような場合、図１５に示す軽負荷モード時のエネルギーの流れでは第１の発電電動機２１で発生する電力を消費できないことがある。そこで、回生負荷モード時には、回生電力を蓄電部５０の充電で消費するのみならず、エンジンブレーキを働かせるなどして余剰のエネルギーを摩擦熱として消費するようにしている。
【０２１５】
回生負荷モード時には、図１２に示すように、まず、ハイブリッド制御装置４０は、蓄電部５０の充電量（残留電力）を蓄電部ＥＣＵ２８に問い合わせ（ステップ７０１）、さらに蓄電部５０を充電することは可能であるかを判断する（ステップ７０２）。この結果、蓄電部５０の残留電力が上限に達しておらず充電する余裕がある十分にあると判断した場合には（ステップ７０２の判断「充電する余裕が十分にある」）、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電する。このように蓄電部５０の残留電力が少なく蓄電部５０の充電のみで補機３０の回生電力を消費できる場合には、補機３０は蓄電部５０のみに電力を供給する（ステップ７０３）。
【０２１６】
また蓄電部５０の残留電力が上限に達しておらず若干だが充電する余裕があると判断した場合には（ステップ７０２の判断「蓄電部には若干だが余裕がある」）、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電するのみならず、補機３０の回生電力を第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２に供給して余剰のエネルギーを摩擦熱として消費する。この制御実行中における電力の流れを図１６に矢印にて示す。たとえば、補機３０が上述したトレーラのモータである場合には、車体全体の減速による回生（図１６にて二点鎖線にて示す）と補機３０の駆動系の減速に伴う回生が同時に発生して、回生動力が過大になって蓄電部５０の充電のみの電力消費では、消費すべき電力が余剰になる。このような場合には、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給した上で（図１６の破線参照）、第１の発電電動機２１に回生電力を供給してエンジン１を加速して、エンジンブレーキを働かせる。これにより余剰の電力エネルギーがエンジン１の内部で摩擦熱として消費される（図１６の実線参照）。さらに蓄電部５０および第１の発電電動機２１だけで消費できない残りの回生電力を第２の発電電動機２２に供給して変速機２、トルクコンバータ８を介してエンジン１を加速する。これにより余剰の電力エネルギーが変速機２、トルクコンバータ８、エンジン１の内部で摩擦熱として消費される（図１６の一点鎖線参照）。例えばエンジン１の定格出力を２６０ｋＷとしエンジンブレーキをかける目安を定格出力の約１０％とすると、２６ｋＷ程度をエンジン１の摩擦熱として回生電力を消費することができる。補機３０の回生電力が３０ｋＷであるとすると、そのうちの５ｋＷが蓄電部５０に供給され（図１６の破線参照）、２０ｋＷが第１の発電電動機２１に供給され（図１６の実線参照）、５ｋＷが第２の発電電動機２２に供給される（図１６の一点鎖線参照）。このときハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１に対してエンジン１のトルクを低減させる指令を出すなどして、エンジン１の出力を低減させる制御を同時に行う。エンジン１のトルク低下に伴いエンジン１は減速しようとするので、第１の発電電動機２１によってエンジン１を加速させるためのトルクがエンジン１に入力することで、エンジン１内部で回生電力を摩擦熱として消費させることができる。このとき第１の発電インバータ１２５の動作モードを最も効率が悪い状態で制御することが望ましい。これにより第１の発電電動機２１と第１の発電インバータ１２５の発熱量が増え、回生電力を消費することができる。例えば効率を７５％まで低下させた場合、２０ｋＷのうち７５％の１５ｋＷだけがエンジン１に伝達されて摩擦熱として消費される。同様に第２の発電インバータ２５の動作モードを最も効率が悪い状態で制御して第２の発電電動機２２と第２の発電インバータ２５の発熱量を増やすことが望ましい（ステップ７０４）。
【０２１７】
また蓄電部５０の残留電力が上限に達し蓄電部５０が満充電であると判断した場合には（ステップ７０２の判断「蓄電部は満充電である」）、補機３０の回生電力を第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２に供給して余剰のエネルギーを摩擦熱として消費する（ステップ７０５）。
【０２１８】
さらに車体にリターダなどの摩擦熱発生装置が組み込まれている場合には、リターダによって回生電力を消費させてもよい。リターダ（図示せず）を搭載することにより車体全体の減速に伴う回生動力（図１６にて二点鎖線にて示す）を変速機２、トルクコンバータ８のみならずリターダで熱エネルギーとして消費させることができる。なお、補機３０から回生される電力が大きくなった場合には、第２の電動機２２に供給する電力の比率を大きくして、変速機２およびトルクコンバータ８の内部での熱消費を増加させる実施も可能である。
【０２１９】
図５において、運転者が選択指示したモードが「電動走行モード」である場合には、エンジン１の稼働を停止して、「電動走行モード」に対応する制御を実行する。電動走行モード時の制御処理手順を図１７に示し、この制御実行中における電力の流れを図１８に矢印にて示す。なお、図１８では、第２のクラッチ６２は完全に接続された状態になっているものとして第２のクラッチ６２の図示を省略している。
【０２２０】
電動走行モード時には、エンジン１が停止されるためトランスミッションＥＣＵ４２は、エンジン稼動時の通常の制御シーケンスで変速機２を制御することができない。そこで、本実施例では、電動走行モード時には、ハイブリッド制御装置４０が第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８に制御指令を出力して、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２の駆動電力および蓄電部５０の充放電を制御するとともに、変速機２に制御指令を出力して変速機２における変速を制御する。なお、ハイブリッド制御装置４０がトランスミッションＥＣＵ４２を介して変速機２における変速を制御してもよい。この場合、ハイブリッド制御装置４０からトランスミッションＥＣＵ４２に対して、通常の制御シーケンスとは異なる制御指令が出力される場合もあるので、その場合は、トランスミッションＥＣＵとしては制御プログラムを改変可能なもの、あるいは新規開発するものを使うことが前提になる。
【０２２１】
以下では説明の便宜のため、変速機２の速度段の段数は、ハイ（減速比約１．０）、ロー（減速比１．０よりも大きい値）の２段であるとして説明する。
【０２２２】
図１７に示すように、まず、電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されているか否かをもって第１のクラッチ６１が完全に遮断されているか否かが判断される（ステップ８０１）。この結果、第１のクラッチ６１が完全に遮断されていないと判断された場合には（ステップ８０１の判断「完全に遮断されていない」）、第１のクラッチ６１を完全に遮断する操作を行う（ステップ８０２）。
【０２２３】
第１のクラッチ６１が完全に遮断されていると判断された場合には（ステップ８０１の判断「完全に遮断されている」）、作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したと判定し、つぎにアクセルペダル１１０の踏み込み量が踏み込み量センサ１１０ｂから入力される。本実施例では、アクセルペダル１１０の踏み込み量を大、中、小の３段階に分けて制御している。ここで「大」は、アクセルペダル１１０が強く踏み込まれたと判断できるレベル、「中」は、アクセルペダル１１０が強く踏み込まれたと判断できるレベル、「小」は、アクセルペダル１１０が踏み込まれていないと判断できる雑音信号レベルに設定される（ステップ８０３）。
【０２２４】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が小の場合には（ステップ８０３の判断「小」）、ステップ８０１に戻る。
【０２２５】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が中の場合には（ステップ８０３の判断「中」）、変速機２の速度段をハイにシフトする。たとえば作業車両１００が平坦な道路を高速で走行中でアクセルペダル１１０が軽く踏み込まれている場合には、変速機２の速度段がハイにシフトされる（ステップ８０４）。
【０２２６】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が大の場合には（ステップ８０３の判断「大」）、変速機２の速度段をローにシフトする。たとえば作業車両１００が急坂を登坂中あるいは路面の突起を乗り越えるときなどアクセルペダル１１０が強く踏み込まれた場合には、変速機２の速度段がローにシフトされる（ステップ８０５）。
【０２２７】
つぎに、アクセルペダル１１０の踏み込み量に応じたトルクが第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が発生するように、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２に供給される電力を制御する。また補機３０の電力需要に応じて蓄電部５０から補機３０に供給される電力を制御する。たとえば第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が連続定格発電出力５０ｋＷ、瞬時出力１００ｋＷであるとすると、アクセルペダル１１０が軽く踏み込まれアクセルペダル踏み込み量が「中」となっている場合には、変速機２の速度段がハイにシフトされた上で、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２にそれぞれ定格出力に相当する５０ｋＷの電力が供給され、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が電動作用し車輪５が約１００ｋＷで駆動される。またアクセルペダル１１０が強く踏み込まれアクセルペダル踏み込み量が「大」となっている場合には、変速機２の速度段がローにシフトされた上で、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２にそれぞれ瞬時出力に相当する１００ｋＷの電力が供給され、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が電動作用し車輪５は、約２００ｋＷで駆動される。なお、補機３０の電力需要に応じて蓄電部５０から補機３０に電力が供給される。また補機３０から電力が回生される場合には、回生電力が蓄電部５０に供給され蓄電部５０で充電が行われる（ステップ８０６；図１８の実線矢印参照）。なお、電動走行モードを多用する場合には、蓄電部５０を大容量として設計するか、既存の蓄電部に新たな蓄電部を追加して蓄電部５０を大容量化することが望ましい。
【０２２８】
なお、第１実施例と同様に、作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段が、減速率が小さいハイに切り替えられ、また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる。
【０２２９】
なお、実施例の電動走行モードでは、蓄電部５０の蓄積電力を第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２に供給して両者を電動作用させて車輪５を駆動させているが、蓄電部５０の蓄積電力を第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２のいずれか一方のみに供給していずれか一方を電動作用させて車輪５を駆動させる実施も可能である。
【０２３０】
図５において、運転者が選択指示したモードが「停車発電モード」である場合には、エンジン１の稼動を継続させながら「停車発電モード」に対応する制御を実行する。以下、補機３０の電力需要が低く安定している状態から補機３０の電力需要が瞬間的に急増した状態に変化する状況を想定して説明する。
【０２３１】
この制御実行中における電力の流れを図１９、図２０、図２１に矢印にて示す。図１９、図２０、図２１では、第１のクラッチ６１は完全に接続されているものとして図示を省略している。また、補機３０に供給される電力の時間変化を図２２に示す。電力の供給状態（電流の流れ）は、電流モード１、電流モード２、電流モード３の各状態に変化する。図１９は、電流モード１を示し、図２０は、電流モード２を示し、図２１は、電流モード３を示している。
【０２３２】
「停車発電モード」が選択指示されると、まず、停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「安全状態」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００を「停車発電モード」で停車発電動作させる準備が完了したと判定する。
【０２３３】
この停車発電の安全確認完了を条件に、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２を発電作用させ第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給する。たとえば補機３０が被災地における暖房用ヒータや夜間照明機材である場合などのように、補機３０の負荷がゆるやかに変動する場合には、エンジン１の定格出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷの電力が第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２それぞれに供給されて、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２で発電が行われ、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２から合計１００ｋＷの電力が補機３０で連続的に供給される（図１９の実線矢印参照）。
【０２３４】
ただし、エンジン１の出力に基づき補機３０に電力を連続して供給し続けると、燃料切れによって停電が起き補機３０への電力供給が停止することがある。また、燃料給油中はエンジン１が停止するため、補機３０への電力供給が停止する。ここで、補機３０がパソコンなどの場合には、停電による電力供給停止は回避されなければならない。
【０２３５】
そこで、エンジン１の燃料が不足してきた場合には、エンジン１を停止させて第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２における発電を停止させるとともに、蓄電部５０の蓄積電力を瞬時最大放電出力１００ｋＷで放電させて、補機３０に供給する（図１９の破線矢印参照）。燃料給油後は、エンジン１の稼動を再開して、蓄電部５０の放電を停止させるとともに、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２における発電を再開して第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２から合計１００ｋＷの電力を補機３０に供給する。ただし、燃料給油後は、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２それぞれで連続定格発電出力５０ｋＷを若干上回る発電出力で発電を行わせ、連続定格発電出力５０ｋＷに対し余剰分の電力を蓄電部５０に供給する。これにより蓄電部５０で給油中に放電した分の電力が充電により補われる。なお、燃料給油の間隔は長期であり、その間、蓄電部５０における放電は極く僅かであるため、充電は急速充電で行わなくてもよい（図１９の一点鎖線矢印参照）。
【０２３６】
補機３０としてレーダと電磁式の質量投射機を搭載しており、通常時は、レーダを使用し補機３０の電力需要が安定して連続消費電力５０ｋＷであったとする（図２２の電流モード１参照）。なお、本明細書における「電磁式の質量投射機」とは、長射程のレールガン、中射程のコイルガン、あるいは短射程ながらも金属片を電磁力で高速に加速させた後、散乱させて小型ミサイルを迎撃するアクティブアーマのほか、従来の発射薬との複合によって弾丸を電磁的に加速して発射する砲塔などをさすものである。
【０２３７】
この状態から突然に電磁式の質量投射機を作動させると、補機３０の電源負荷が突然に５０ｋＷから瞬時消費電力３００ｋＷに急増する。補機３０への供給電力を連続消費電力５０ｋＷから瞬時消費電力３００ｋＷに増加させるためには、蓄電部５０から瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電が可能であるとして、エンジン１をそれまでの出力５０ｋＷから約２００ｋＷまで増加させる必要がある。しかし、エンジン１は、出力要求指令が出されてから実際に出力が増加するまでに応答遅れが約１秒間あるため、そのままでは電力需要の急増に対処することができない。
【０２３８】
そこで、電磁式の質量投射機を作動させる時点の約１秒前にエンジン１の出力を１５０ｋＷに増加させる制御指令をエンジン１に与える。なお、この場合、ハイブリッド制御装置４０がエンジンＥＣＵ４１を介してエンジン１の出力を制御してもよい。この場合、ハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１に対して、通常の制御シーケンスとは異なる制御指令が出力されることになる。
【０２３９】
このエンジン１の出力増加制御指令に合わせて、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２でそれぞれ７５ｋＷの発電が行われるように制御される。これにより第１の発電電動機２１で瞬時出力７５ｋＷの発電が行われて、５０ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２０の実線矢印参照）とともに、２５ｋＷの電力が蓄電部５０に供給される（図２０の破線矢印参照）。また第２の発電電動機２２で瞬時出力７５ｋＷの発電が行われて、７５ｋＷの電力が蓄電部５０に供給される（図２０の一点鎖線矢印参照）。これにより補機３０が５０ｋＷで作動するとともに蓄電部５０が合計１００ｋＷで充電される（図２２の電流モード２参照）。
【０２４０】
電磁式の質量投射機を作動させる時点に達すると、エンジン１の出力を１５０ｋＷから２００ｋＷに増加させる制御指令をエンジン１に与える。このエンジン１の出力増加制御指令に合わせて、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２でそれぞれ１００ｋＷの発電が行われるように制御されるとともに、蓄電部５０から１００ｋＷの放電が行われるように制御される。これにより第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給されるとともに、第２の発電電動機２２で瞬時出力１００ｋＷの発電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２１の実線矢印参照）。また蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２１の破線矢印参照）。この結果、補機３０には合計３００ｋＷが瞬時に供給され、この３００ｋＷの電力が瞬時に消費されることになる（図２２の電流モード３参照）。
【０２４１】
なお、実施例の停車発電モードでは、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２を発電作用させて補機３０に電力を供給しているが、第１の発電電動機２１の発電電力のみを補機３０に供給してもよく、第２の発電電動機２２の発電電力のみを補機３０に供給してもよい。この場合、蓄電部５０の蓄積電力を併せて補機３０に供給してもよい。また第１の発電電動機２１の発電中、補機３０の電力需要に対して第１の発電電動機２１の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、第１の発電電動機２１の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい。同様にまた第２の発電電動機２２の発電中、補機３０の電力需要に対して第２の発電電動機２２の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、第２の発電電動機２２の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい。
【０２４２】
つぎに、上述の第２実施例の作用効果について説明する。
【０２４３】
本第２実施例では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御し、このハイブリッド制御装置４０で、第１の発電電動機２１を発電作用させて第１の発電電動機２１から補機３０に電力を供給して補機３０を作動させるなどの制御を行なうようにしている。すなわち、第１の発電電動機２１を、モータとして使用しないようにしたので、第１の発電電動機２１の負荷状態に応じて変速機２を電子制御するなど、変速機２の制御内容を改変することを不要とした。よって、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【０２４４】
この結果、第２の発電電動機２２は、主としてエンジン１による走行用の動力をアシストする電動モータとして機能し、第１の発電電動機２１は、補機３０に電力を供給する発電機として機能することとなるため、１つの発電電動機を電動作用させたり発電作用させたりする場合と比べて制御が複雑にならず簡易なものとすることができる。また、２つに分けて発電電動機２１、２２で補機３０の大電力が賄われるため、１つの発電電動機で大電力を賄う場合と比べて個々の発電電動機を小型化することができる。
【０２４５】
さらに、１つの大容量の発電電動機を、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置させたとすると、エンジン１から、その発電電動機に至るまでの動力伝達経路６が長くなり、エンジン１の出力軸の馬力がメカロスによって大きく損なわれて発電電動機から出力されることになる。これに対して本実施例では、大容量の発電電動機を、第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２の２つに振り分け、そのうちの１つの第２の発電電動機２２を、変速機２と車輪５との間に配置させたため、メカロスによる馬力損失は僅かで済み、他の１つの第１の発電電動機２１に至っては、エンジン１の出力軸の直ぐ後ろに配置されるため、メカロスによる馬力損失は殆どなくなる。よって、メカロスによるエンジン１の馬力損失を抑制することができる。
【０２４６】
また、本実施例によれば、第１のクラッチ６１を遮断し、その上で蓄電部５０から電力を第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２に供給して第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動するようにすることで、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【０２４７】
また、本実施例によれば、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１、第２の発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を発電作用させて第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停車させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【０２４８】
また、本実施例では、第２の発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４（前後ディファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、適宜ロー、ハイに変速することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は車両のレイアウトを例示した図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はモータの特性を説明する図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、第１実施例の作業車両の構成図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は動力結合機構の構成例を示した図である。
【図５】図５は実施例の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、第１実施例における走行発電モードに対応する制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１実施例の装置における電力の流れを説明する図である。
【図８】図８は、第２実施例の作業車両の構成図である。
【図９】図９は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１４】図１４は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１５】図１５は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１６】図１６は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１７】図１７は、第２実施例の電動走行モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、第２実施例の電動走行モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１９】図１９は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２０】図２０は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２１】図２１は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２２】図２２は、第２実施例の停車発電モード時の電力の時間変化を示した図である。
【符号の説明】
【０２５０】
１ エンジン、２ 変速機、４（４ａ、４ｂ） ディファレンシャルギヤ、５ 車輪、６ 動力伝達経路、７ 第２の変速機、８ トルクコンバータ、９ ハイブリッドユニット、２１ 第１の発電電動機、２２ 第２の発電電動機、３０ 補機、４０ ハイブリッド制御装置、５０ 蓄電部、６１ 第１のクラッチ、６２ 第２のクラッチ、１００ 作業車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから車輪までの動力伝達経路に、変速機が備えられ、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両に関するものであり、特に電力負荷としての補機が搭載されたハイブリッド作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般自動車のみならず建設機械や防災用オフロード車などの作業車両の分野においてもハイブリッド車が開発されている。ちなみに本発明における防災用オフロード車とは、特殊消防車や特殊トラックあるいは装甲車などのように劣悪な環境や悪路走行を伴う任務に使用する車両を指す。防災用オフロード車の懸架装置は悪路走行に対応するため前輪独立懸架であることが多いが、用途によっては車軸懸架などの場合もあり、本発明は全ての懸架形式を利用可能である。
【０００３】
図１（ａ）に示すように、エンジン１と変速機（トランスミッション）２の間にモータ３を配置した構成のハイブリッド車は、一般自動車の分野で広く知られている。この種のレイアウトの車両は、特許文献１（特開２０００-２８９４７６号公報）などにおいて公知となっている。
【０００４】
エンジン１と変速機２の間にモータ３を配置した場合には、車速とモータの回転数の関係は、図２（ａ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化するごとにモータ３の回転数が上昇を繰り返す。このためモータ３の回転数を制御するために変速機２の制御のみならずモータ３の制御を組み合わせたプログラムが必要になり、制御装置の改変が必要となる。たとえばモータ３の負荷状態に応じて変速機２を電子制御する必要がある。
【０００５】
また、一般自動車の分野では、図１（ｂ）に示すごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間にモータ３を配置して、ハイブリッド車を構成するという発明が、特許文献２（特公昭４９-２９６４２号公報）、特許文献３（特公昭５０-１６３４０号公報）にみられるように公知となっている。
【０００６】
作業車両の中には、災害現場で救援活動を行うための特殊作業車両としての防災用オフロード車がある。防災用オフロード車には、用途に応じて照明灯、通信装置、計算機、レーダ、砲塔などの装備が補機（電源負荷）として搭載される。これら補機は、エンジン軸出力に比して大電力を消費する。この点に鑑み、防災用オフロード車をハイブリッド車として構成するにあたり、図１（ａ）に示すのと同様にエンジン１と変速機２の間にモータ３を配置した上で最適な制御システムを構築するという発明が、特許文献４（特開２００３-３１４３２６号公報）に開示され、公知となっている。
【特許文献１】特開２０００-２８９４７６号公報
【特許文献２】特公昭４９-２９６４２号公報
【特許文献３】特公昭５０-１６３４０号公報
【特許文献４】特開２００３-３１４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
防災用オフロード車などの作業車両は耐用年数が一般乗用車と比較にならないくらい長い。このため、過去古くに設計、生産された旧式の車両も市場に数多く現存する。このため新たに新車開発される車両のみならず市場に現存する旧式の車両についてもハイブリッド化したいとの要請がある。
【０００８】
旧式の防災用オフロード車をハイブリッド車として構成するにあたり、図１（ａ）に示すレイアウトを採用した場合には、車速とモータの回転数の関係はやはり一般自動車と同様に図２（ａ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化するごとにモータ３の回転数が上昇を繰り返す。このためモータ３の回転数を制御するために変速機２の制御のみならずモータ３の制御を組み合わせたプログラムが必要になる。たとえばモータ３の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならない。
【０００９】
しかし、旧式の防災用オフロードの中には、変速機が電子制御に対応していないものもある。このため旧式の防災用オフロード車を新たにハイブリッド車として構成するにあたり図１（ａ）に示すレイアウトを採用したとすると、変速機を新たに電子制御化する必要があり、制御装置の改変どころか電子制御装置そのものを新たに追加しなければならない場合もあり、大きな設計変更を余儀なくされ多大なコストを要することがある。ここで防災用オフロード車などの作業車両の分野では、既存の変速機およびその周辺の機器を大きく改変することなく、容易にハイブリッド車に改変したいとの要請がある。すなわち、旧い設計の作業車両の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込みたい、つまりレトロフィットさせたいとの要請がある。したがって、上記図１（ａ）に示すレイアウトは、高コストを招きハイブリッド化を容易に行うことができないことから、これを採用することはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、旧い設計の作業車両の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むようにして、既存の変速機の制御内容を変えないようにすることを第１の解決課題とするものである。
【００１１】
さて、防災用オフロード車には、上述したごとく照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機が搭載されており、これら補機の電力需要は、走行用のエンジンの軸出力に比較して非常に大きい。このため防災用オフロード車をハイブリッド車として構成し、モータ３をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。
【００１２】
そこで、本発明は、上記第１の解決課題を達成しつつも、車両の走行性能が損なわれないようにすることを、第２の解決課題とするものである。
【００１３】
防災用オフロード車は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電を要求されることもある。よって、この種の用途に使用される防災用オフロード車をハイブリッド車で構成した場合には、１つのモータ３によってエンジン１による走行用の動力をアシストするとともに、発電作用させて補機に大電力を供給しなければならず制御が複雑になることが予測される。さらに１つのモータ３で大電力を賄おうとすると、モータ３が大型化するという問題が発生する。さらに、エンジン１からモータ３までの動力伝達経路が長くなると、メカロスが増大することが予測される。さらに、上述したごとく、モータ３を旧式の防災用オフロード車に組み込んだ場合に、既存の変速機の制御内容を変えないようにするという上記第１の解決課題を維持することが望まれる。
【００１４】
そこで、本発明は、高負荷で走行しながらも大容量の発電がされる用途の作業車両をハイブリッド車として構成するに際して、上記第１の解決課題を達成しつつも、制御が複雑にならず、またメカロスが増大せず、モータ（発電電動機）が大型化することのないようにすることを、第３の解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１発明は、
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにしたこと
を特徴とする。
【００１６】
第２発明は、第１発明において、
ハイブリッド制御装置は、
作業車両が走行中には、作業車両が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値よりも下回っている場合を除き、発電電動機を発電作用させず蓄電部に蓄積された電力を補機に供給することで補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする。
【００１７】
第３発明は、
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
エンジンと変速機との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用を行う第１の発電電動機と、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う第２の発電電動機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および第２の発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
第１の発電電動機および第２の発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにし、このハイブリッド制御装置は、
第１の発電電動機を発電作用させて第１の発電電動機から補機に電力を供給して補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第１発明または第２発明において、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００１９】
第５発明は、第１発明または第２発明において、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２０】
第６発明は、第１発明または第２発明において、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機を備えたこと
を特徴とする。
【００２１】
第７発明は、第１発明または第２発明において、
変速機と車輪との間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニットが配置され、このハイブリッドユニットは、
当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機と
からなること
を特徴とする。
【００２２】
第８発明は、第３発明において、
エンジンと、第１の発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２３】
第９発明は、第３発明において、
第２の発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする。
【００２４】
第１発明および第２発明について説明する。防災用オフロード車などの作業車両の場合には、エンジンルーム直後に乗員席を設ける都合上、エンジンと変速機の間にハイブリッド化のための発電電動機を配置するための十分なスペースがない場合がある。一方、変速機とディファレンシャルギヤの間には、長い駆動力伝達軸が存在しているため、発電電動機を配置するスペースが十分にあることが多い。そこで、図３に示すごとく変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を配置して、ハイブリッド車１００を構成した。この場合、図２（ａ）に示す車速とエンジン１の回転数の関係に対し、本発明の車速と発電電動機２２の回転数の関係は、図２（ｂ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化したとしても、車速に比例して発電電動機２２の回転数が上昇するのみである。このため変速機２の制御とは別の観点から発電電動機２２の回転数を制御することが可能となる。すなわち、発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御することができた。これにより既存の変速機２の制御およびその周辺の機器を改変する必要がなくなる。また発電電動機２２を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御することで、発電電動機２２の制御が簡易なものとなり、発電電動機２２の制御装置を容易に構築することができる。このように第１発明によれば、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。しかし、防災用オフロード車などの作業車両１００には、照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機３０が搭載されており、これら補機３０の電力需要は、走行用のエンジン１の軸出力に比較して非常に大きい。このため防災用オフロード車などの作業車両１をハイブリッド車として構成し、発電電動機２２をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。すなわち、発電電動機２２は、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置されているため、変速機２がエンジン１の動力を断続する変速クラッチを備えている場合には、仮に常時発電電動機２２を発電作用させていると変速が行なわれる毎に、エンジン１から発電電動機２２への動力伝達が断たれ、走行中の車体の運動エネルギーが車輪５の駆動軸を経て発電電動機２２にエネルギー回生され、補機への電力供給のために消費されてしまう。このため変速のたびに急激にエンジンブレーキをかけたように車体が減速する現象が発生する。これにより車両の走行性能が損なわれるとともに乗車している者に不快感を与えるのみならず、車両に砲塔が搭載されている場合には、車両の急速な減速に伴って車両が前のめりに傾いて走行中の射撃精度が低下する。
【００２５】
そこで、本第１発明では、発電電動機２２を主として電動機として作動させ、補機３０に対しては主として蓄電部５０から電力が供給されるようにして、この問題を解決した。
【００２６】
第２発明では、その制御内容を具体的に限定し、作業車両１００が走行中には、作業車両１００が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を補機への直接的かつ高応答性を要求される電力供給のための発電に使わず、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうこととした。これにより発電電動機２２による定常的な発電量は大容量補機の瞬間的な電力需要に応じる必要はなく、変速によってエンジン出力による駆動力が断たれた場合にも、蓄電部に蓄えられた電力が補機に供給されるので、車体の運動エネルギーが消費されるという不都合を避けることができる。
【００２７】
つぎに第３発明について説明する。
【００２８】
防災用オフロード車などの作業車両１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電ができるようにとの要求に応えて新たな車種を開発する必要が生じることもある。
【００２９】
そこで、新規に設計する車両では、大容量の発電要求に応えるために、第１発明の発電電動機２２（第２の発電電動機２２）に加えて、図８に示すように、エンジン１と変速機２との間の動力伝達経路に、第１の発電電動機２１を配置する構造も採用できるようにしたい。第２の発電電動機２２は、第１発明と同様に変速機２と車輪５との間に配置され、独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。これにより第２の発電電動機２２に関しては、第１発明と同様に旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、過去の設計事例で利用実績のある既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。そして第２の発電電動機２２を主として電動機として作動させ、第１の発電電動機２１および蓄電部５０から電力が補機３０に供給されるようにして、第２の発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生する、繰り返し起きる急激な減速現象を解消させた。
【００３０】
ただし、第１の発電電動機２１は、エンジン１と変速機２との間の動力伝達経路に配置されているため、第１の発電電動機２１をエンジンアシストに利用する目的で電動作用させると、図２（ａ）で説明したのと同様に第１の発電電動機２１（モータ３）の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならず、旧い形式の変速機を新型車両に再利用するという意味での「設計図のレトロフィット」が困難になるおそれが生じる。
【００３１】
そこで、本第３発明では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御するようにし、このハイブリッド制御装置４０で、第１の発電電動機２１を発電作用させて第１の発電電動機２１から補機３０に電力を供給して補機３０を作動させるなどの制御を行なうことで、この問題を解決した。すなわち、第１の発電電動機２１を、モータとして使用しないようにしたので、第１の発電電動機２１の負荷状態に応じて変速機２を電子制御するなど、変速機２の制御内容を改変することを不要とした。よって、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのまま新型車両の設計に利用することにしてハイブリッド化のための機器を新たに追加して組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【００３２】
この結果、第２の発電電動機２２は、主としてエンジン１による走行用の動力をアシストする電動モータとして機能し、第１の発電電動機２１は、補機３０に電力を供給する発電機として機能することとなるため、１つの発電電動機を電動作用させたり発電作用させたりする場合と比べて制御が複雑にならず簡易なものとすることができる。また、補機３０で消費された蓄電部を充電するための大電力が２つに分かれた発電電動機２１、２２で賄われるため、１つの発電電動機でまとめて大電力を賄う場合と比べて発電電動機の磁気飽和を避けるための鉄心の重量が軽くなる。このため、個々の発電電動機を小型化することができる。さらに、大容量の発電電動機を１つだけ採用して、それを変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置させたとすると、エンジン１から、その発電電動機に至るまでの動力伝達経路６が長くなり、エンジン１の出力軸の馬力がメカロスによって大きく損なわれて発電電動機から出力されることになる。これに対して本発明では、大容量の発電電動機を、第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２の２つに振り分け、そのうちの１つの第２の発電電動機２２を、変速機２と車輪５との間に配置させたため、メカロスによる馬力損失は僅かで済む。その理由は、他の１つの第１の発電電動機２１に至っては、エンジン１の出力軸の直ぐ後ろに配置されるため、エンジンで発生した駆動力が直ちに発電電動機２１に到達するのでメカロスによる馬力損失は殆どなくなる。よって、メカロスによるエンジン１の馬力損失を抑制することができるからである。
【００３３】
さて、防災用オフロード車などの作業車両をハイブリッド車として構成した場合には、そのエンジン１、発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）は、通常走行のみならず特殊な用途のための駆動源として使用される。
【００３４】
たとえば、酸欠状態にあるトンネル内や工業地帯の大規模火災現場などで救援活動を行う場合には、エンジン１が正常に動作しなくなるおそれがある。このため、エンジン１の稼動を停止して蓄電部５０の蓄積電力のみで発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）を電動作用させて車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させたいとの要請がある。
【００３５】
そこで、第４発明では、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断および接続する第１のクラッチ６１を備えるようにしている（図３）。すなわち第１のクラッチ６１を遮断することで、エンジン１から出力される動力が発電電動機２２に伝達されることを断ち、その上で蓄電部５０から電力を発電電動機２２に供給することで、発電部５０の蓄積電力により発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することにより、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【００３６】
また、第８発明では、エンジン１と、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａとの間の動力伝達を遮断および接続する第１のクラッチ６１を備えるようにしている（図１８）。すなわち、同様に第１のクラッチ６１を遮断し、その上で蓄電部５０から電力を第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２に供給して第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することにより、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【００３７】
また、防災用オフロード車などの作業車両をハイブリッド車として構成した場合には、被災地で救援要員が持参した大量のパソコンや照明機材、通信機材などの電源負荷たる補機３０に対して、商用電源と同様な品質の大電力を長時間供給することが要求される。この場合、車両１００の走行を停止して発電電動機２２（第３発明では第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２）から大電力を補機に供給することが求められる。
【００３８】
そこで、第５発明では、発電電動機２２の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達を遮断および接続する第２のクラッチ６２を備えるようにしている（図３）。すなわち、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１および発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により発電電動機２２を発電作用させて発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【００３９】
また、第９発明では、第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達を遮断および接続する第２のクラッチ６２を備えるようにしている（図示せず）。すなわち、同様に、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１、第２の発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を発電作用させて第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【００４０】
つぎに第６発明について説明する。
【００４１】
さて、図１（ｂ）のごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４（本図ではディファレンシャルギヤ４を符号４ａで示す構成要素と符号４ｂで示す構成要素に分けて記載）の間の空いたスペースに発電電動機２２（モータ３）を配置したとすると、図１（ａ）のごとくエンジン１と変速機２の間に発電電動機２２（モータ３）を配置した場合に比べて、発電電動機２２（モータ３）のコストが上昇するという問題がある。以下ではこの原因を示すため、発電電動機２２がモータ３として働く場合について説明する。
【００４２】
すなわち、図２（ｃ）は、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示し、図２（ｄ）は、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示している。図２（ｃ）、（ｄ）は、同じ車速範囲でモータ３を等馬力にするために必要な特性を示している。
【００４３】
つまり、図２（ｃ）に示すように、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的狭いもので十分である。なぜならばモータ３の回転数が１から２の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から２の比率で変化する範囲でしか一定の馬力を出すことができなくても、変速機を用いてギヤ比を変えることによって、広い速度範囲で等馬力を確保できるからである。これに対して、図２（ｄ）に示すように、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３は、変速機を利用して車両を駆動できないので、等馬力となる領域を比較的広くせざるを得ない。したがって、モータ３の回転数が１から８の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から８の比率で範囲で一定の馬力を出すことが求められる。このような等馬力領域が広く、低回転域で高トルクを出すことができる定出力範囲の広いモータ３は特殊なモータであり、等馬力領域が狭く低域で低トルクしか出すことができない範囲の汎用のモータ３に比べて、高コストとなる。また、図２（ｄ）に示すモータ３は、低回転で高トルクを発生するため発熱量が多く、冷却装置による冷却能力を高める必要があり、更に高コストを招く。
【００４４】
防災用オフロード車は、民生用車両の２倍以上の登坂トルクと、民生用車両なみの高速道路走行性能が要求される。民生用車両の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合であっても、図２（ｃ）に示す低回転でのトルク値が小さくて済むので低コストの汎用モータ３を使用しても特に大きな問題は生じない。しかし防災用オフロード車の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合に図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用すると、モータからディファレンシャルギヤまでの減速比が一定になるため、低速時の登坂時にトルクが不足するか、逆に高速走行時に最高速度までモータ３が回らないという問題が生じる。
【００４５】
そこで、この第６発明では、図２（ｃ）に示す汎用のモータ３を用いて図２（ｄ）に示す特殊なモータ３と同等に低回転で高トルクを出力でき、広い車速範囲で等馬力を出力できるようにすることを、低コストでかつ冷却効率を高めることなく実現できるようにすることを解決課題とするものである。
【００４６】
この課題を達成するために、発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａと車輪５との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、たとえば適宜ローギヤやハイギヤに切り替えて使用することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【００４７】
第７発明では、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に、ハイブリッドユニット９が配置される。このハイブリッドユニット９内には、上述の発電電動機２２と、第１のクラッチ６１と、第２のクラッチ６２と、第２の変速機７が設けられている。よって、既存の作業車両１００の変速機２と車輪５との間のスペースに、ハイブリッド化に伴い必要とされる機器をすべてコンパクトにユニット化して収容することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して本発明に係るハイブリッド作業車両について説明する。
【００４９】
（第１実施例）
図３（ａ）、（ｂ）は、第１実施例の作業車両１００の構成図である。
【００５０】
作業車両１００としては、防災用オフロード車を想定している。また実施例では、ハイブリッド車として構成されていない既存の作業車両１００に対して、各種機器を追加（レトロフィット）してハイブリッド車を構成した場合を想定している。
【００５１】
防災用オフロード車１００には、エンジン１と変速機２の間にハイブリッド化のための発電電動機２２を配置するための十分なスペースがない。一方、変速機２とディファレンシャルギヤ４の間に発電電動機２２を配置するスペースが十分にあることが多い。
【００５２】
そこで、図３に示すごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を含むハイブリッドユニット９を配置して、発電電動機２２による駆動力によって車輪５が駆動されるハイブリッド車１００を構成するようにしている。作業車両１００の全体構成のうち、既存のものに追加されたハイブリッドユニット９およびハイブリッドユニット９以外に追加された機器を、図３の破線内に示す。
【００５３】
同図３に示すように、作業車両１００は、エンジン１から車輪５までの動力伝達経路６に、トルクコンバータ８、変速機（トランスミッション）２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０、第２のクラッチ６２、第２の変速機７、ディファレンシャルギヤ４（前後デファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）が備えられている。
【００５４】
変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニット９が配置される。このハイブリッドユニット９内には、上述の発電電動機２２と、第１のクラッチ６１と、第２のクラッチ６２と、第２の変速機７と、電動走行準備完了センサ６１ａと、停車発電安全確認センサ６２ａが設けられている。
【００５５】
発電電動機２２は、変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間に配置され、この変速機２と前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路に、その駆動軸２２ａが連結されて発電作用と電動作用を行う。
【００５６】
補機３０は、照明灯、通信装置、計算機、レーダ、砲塔など、負荷変動の激しい機器を含む各種の電源負荷であり、車両装備品として搭載されている。
【００５７】
補機３０は、発電電動機２２または蓄電部５０から電力が供給されることにより作動する。
【００５８】
蓄電部５０は、発電電動機２２が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機３０および発電電動機３０に供給する。
【００５９】
発電電動機２２は、エンジンＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット；以下同じ）４１、トランスミッションＥＣＵ４２とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。ハイブリッド制御装置４０を独立で構成している理由は、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２のプログラムを改変することなしに、ハイブリッド化するためである。またベースとなる作業車両１００に元々エンジン１や変速機２を制御するコントローラ、ＥＣＵが存在しないことを考慮したものである。
【００６０】
ただし、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することも可能である。たとえばエンジンＥＣＵ４１に、外部から与えられる制御指令を入力する外部信号端子が備えられている場合には、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を外部信号端子に入力させることによって、エンジン１を制御することができる。また、作業車両１００に元々エンジンＥＣＵ４１がなかったり、エンジンＥＣＵ４１が存在したとしても外部信号端子が備えられていない場合には、アクセルペダルを自動制御で踏み込む機構を設けるとともに、アクセルペダルの踏み込み量の制御の設定値を外部から入力する外部信号端子を設けて、この外部信号端子にハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を入力させることによって、エンジン１を制御することができる。
【００６１】
例えば、作業車両１００に外部信号端子２００が備えられたエンジンＥＣＵ４１が搭載されている場合には、この外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを電気信号線で結線することによって、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によるエンジン１の出力トルクを制御することができる。
【００６２】
なお、後述する第２実施例においても、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することが必要な場合には、同様にエンジンＥＣＵ４１の外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを結線することによって対処するものとする。
【００６３】
第１のクラッチ６１は、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【００６４】
第２のクラッチ６２は、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【００６５】
第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２としては、形式は問わない。足踏み式であっても手動式であってもよく、遠隔操作可能な自動式でもよい。また渦電式や電磁石方式の電気機構をもつものであってもよい。また、油圧や空気圧を利用したものであってもよい。また乾式や湿式のいずれであってもよい。
【００６６】
第２の変速機７は、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達経路にあって、変速機２とは別に設けられている。
【００６７】
作業車両１００のうち前後ディファレンシャギヤ４ａを挟んで車体前側には左右の車輪１０１、１０２が設けられているとともに、前後ディファレンシャギヤ４ａを挟んで車体の後ろ側には左右の車輪１０３、１０４および左右の車輪１０５、１０６が設けられている。作業車両１００は６輪車両である。以下では作業車両１００が６輪車両であることを想定して説明するが、本実施例が適用される作業車両１００は、２軸以上車軸を備えた４輪以上の車両であればよく、４輪車両、８輪車両などにも当然適用することができる。
【００６８】
エンジン１の動力は、動力伝達経路６を経由して各車輪１０１〜１０６に伝達される。すなわち、エンジン１の動力は、トルクコンバータ８、変速機（トランスミッション）２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０、第２のクラッチ６２、第２の変速機７に伝達される。そして、第２の変速機７から出力される動力は、前後ディファレンシャルギヤ４ａによって車体の前後に振り分けられ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂを介して車体前側の左右の車輪１０１、１０２に伝達されるとともに、車体後ろ側の左右の車輪１０３、１０４および左右の車輪１０５、１０６に伝達される。
【００６９】
作業車両１００の運転室には、アクセルペダル１１０、ブレーキペダル１１１、操作パネル１１２が設けられている。
【００７０】
アクセルペダル１１０には、踏み込み量センサ１１０ａ、１１０ｂが設けられている。踏み込み量センサ１１０ａ、１１０ｂでは、アクセルペダル１１０の踏み込み量が検出される。踏み込み量センサ１１０ａの検出信号は、エンジンＥＣＵ４１に入力され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７１】
ブレーキペダル１１１には、踏み込み量センサ１１１ａが設けられている。踏み込み量センサ１１１ａでは、ブレーキペダル１１１の踏み込み量が検出される。踏み込み量センサ１１１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７２】
操作パネル１１２は、ハイブリッド制御装置４０と電気的に接続されており、作業車両１００の走行状態を表示する。また操作パネル１１２には、モード選択スイッチ１１２ａが設けられている。モード選択スイッチ１１２ａは、作業車両１００の各種駆動モードである後述する「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」を選択指示するスイッチである。モード選択スイッチ１１２ａを操作して「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかが選択指示されると、選択指示内容を示す信号がハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７３】
エンジン１には、エンジン１の出力軸の回転数を検出するエンジン回転センサ１ａが設けられている。エンジン回転センサ１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７４】
変速機２には、変速機２の出力軸の回転数を検出する変速機出力軸回転センサ２ａが設けられている。変速機出力軸回転センサ２ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７５】
第２の変速機７には、第２の変速機７の出力軸の回転数を検出する第２の変速機出力軸回転センサ７ａが設けられている。第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。第２の変速機出力軸回転センサ７ａで検出される回転数は、概ね作業車両１００の速度（車速）に比例している。
【００７６】
第１のクラッチ６１には、電動走行準備完了センサ６１ａが設けられている。電動走行準備完了センサ６１ａは、作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したことを判定するためのセンサであり、第１のクラッチ６１が完全に切り離され、変速機２と、発電電動機２２の駆動軸２２ａとの間の動力伝達を遮断する動作が完了したことを検出すると、「準備完了」の信号を出力する。電動走行準備完了センサ６１ａは、たとえばリミットスイッチで構成されている。電動走行準備完了センサ６１ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７７】
第２のクラッチ６２には、停車発電安全確認センサ６２ａが設けられている。停車発電安全確認センサ６２ａは、作業車両１００が発進できない状態となり作業車両１００を「停車発電モード」で発電させてもよいとの安全確認をとるためのセンサであり、第２のクラッチ６２が完全に切り離され、発電電動機２２の駆動軸２２ａと前後ディファレンシャルギヤ４ａとの間の動力伝達を遮断する動作が完了したことを検出すると、「安全状態」の信号を出力する。停車発電安全確認センサ６２ａは、たとえばリミットスイッチで構成されている。停車発電安全確認センサ６２ａの検出信号は、ハイブリッド制御装置４０に入力される。
【００７８】
変速機２は、１速、２速、３速、４速の各速度段を選択するクラッチを有するトランスミッションを想定している。しかし、変速機２はクラッチ式に限らず、ベルトとプーリを用いた変速方式など各種変速方式の変速機であってもよい。また機械駆動式トランスミッションに限定されることなくトルクコンバータなどを用いた動流体駆動式トランスミッションであってもよい。また変速機２は手動操作で変速を行うものであってもよく自動変速であってもよい。本実施例では、変速機２は、変速機コントローラとしてのトランスミッションＥＣＵ４２によって制御されて、変速機２は自動変速するものとする。
【００７９】
またエンジン１と変速機２の間にトルクコンバータ８を設けているが、トルクコンバータ８の配設を省略する実施も可能である。
【００８０】
動力結合機構７０は、変速機２から出力される動力と発電電動機２２から出力される動力とを結合して、第２の変速機７に出力するものである。
【００８１】
動力結合機構７０の一方の入力軸７１には第１のクラッチ６１を介して変速機２の出力軸が連結されており、動力結合機構７０の他方の入力軸７２には発電電動機２２の駆動軸２２ａが連結されており、動力結合機構７０の出力軸７３には第２のクラッチ６２を介して第２の変速機７の入力軸が連結されている。動力結合機構７０の各入力軸７１、７２は同軸で構成されている。動力結合機構７０の各入力軸７１、７２と出力軸７３は、ギヤによって連結されている。なお、ギヤ以外にたとえばベルト機構で連結する実施も可能である。
【００８２】
ただし、図３に示す動力結合機構７０の構成は一例であり、図４（ａ）、（ｂ）に例示する構成とすることもできる。
【００８３】
図４（ａ）は、動力結合機構７０の各入力軸７１、７２を別軸で構成し、動力結合機構７０の一方の入力軸７１に変速機２の出力軸を連結し、動力結合機構７０の他方の入力軸７２には発電電動機２２の駆動軸２２ａを連結し、動力結合機構７０の出力軸７３に第２の変速機７の入力軸を連結したものである。図４（ａ）では、動力結合機構７０の入力軸７１、出力軸７３は同軸で構成されている。動力結合機構７０の入力軸７１、出力軸７３と入力軸７２は、ギヤによって連結されている。なお、ギヤ以外にたとえばベルト機構で連結する実施も可能である。
【００８４】
図４（ｂ）は、動力結合機構７０の入力軸７１に変速機２の出力軸を連結し、動力結合機構７０の出力軸７３に第２の変速機７の入力軸を連結し、入力軸７１、出力軸７３を同軸で構成し、これら入力軸７１、出力軸７３に発電電動機２２の駆動軸２２ａを直結したものである。
【００８５】
また、図４（ｃ）に示すように、動力結合機構７０の内部に第２のクラッチ６２を組み込むように構成してもよい。
【００８６】
また、図４（ｄ）に示すように、発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数が所望する回転数となるように、動力結合機構７０のたとえば入力軸７２に減速機あるいは増速機７４を介して、発電電動機２２の駆動軸２２ａを連結してもよい。
【００８７】
第２の変速機７は、変速比が例えば１倍と１/４倍の減速比であるハイ、ロー２段の速度段を有する変速機である。第２の変速機７は、変速機２と同様に各種形態を採用することができる。本実施例では、第２の変速機７は、手動で変速が行われるものとする。
【００８８】
エンジン１の出力トルクはエンジン制御装置としてのエンジンＥＣＵ４１によって制御される。この実施形態ではエンジン１の出力トルクはアクセル開度によって定まるものとする。エンジンＥＣＵ４１は、アクセルペダル踏み込み量センサ１１０ａで検出されるアクセルペダル１１０の踏み込み量に応じて、エンジン１の出力トルクを制御する。エンジンＥＣＵ４１と、トランスミッションＥＣＵ４２はそれぞれ単独にエンジン１、変速機２を制御してもよく、エンジンＥＣＵ４１と、トランスミッションＥＣＵ４２は信号の授受を行うことにより協調してエンジン１、変速機２を制御してもよい。また、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクを制御することも可能である。たとえばエンジンＥＣＵ４１に、外部から与えられる制御指令を入力する外部信号端子が備えられている場合には、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を外部信号端子に入力させることによって、エンジン１を制御することができる。また、作業車両１００に元々エンジンＥＣＵ４１がなかったり、エンジンＥＣＵ４１が存在したとしても外部信号端子が備えられていない場合には、アクセルペダルを自動制御で踏み込む機構を設けるとともに、アクセルペダルの踏み込み量の制御の設定値を外部から入力する外部信号端子を設けて、この外部信号端子にハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令を入力させることによって、エンジン１を制御することができる。
【００８９】
例えば、図３に示すように、作業車両１００に外部信号端子２００が備えられたエンジンＥＣＵ４１が搭載されている場合には、この外部信号端子２００とハイブリッド制御装置４０とを電気信号線で結線することによって、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令によってエンジン１の出力トルクの制御することができる。
【００９０】
発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ直流電源線３１に電気的に接続されている。出力変換部２６は補機３０に電気的に接続されている。
【００９１】
発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９によって制御される。発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９とハイブリッド制御装置４０との間は相互に無線通信あるいはアナログまたはディジタルなどの信号線で電気的にまたは光通信によって接続されており、信号の授受が行われる。たとえば発電インバータＥＣＵ２７は、発電電動機２２の回転数等の情報を送出し、蓄電部ＥＣＵ２８は、残留電力の情報を送出し、出力変換部ＥＣＵ２９は補機３０への電力供給状態の情報を送出するなど発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６から直流電源線３１に対する電力収支の情報が授受される。ハイブリッド制御装置４０は、発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９それぞれに対して制御指令を与える。
【００９２】
発電電動機２２は、動力結合機構７０を介して変速機２の出力軸および第２の変速機７の入力軸に連結されており、発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機２２は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。ただし、後述するように発電電動機２２はハイブリッド制御装置４０から発電インバータＥＣＵ２７に与えられる制御指令によって、主として電動機（モータ）として作動する。
【００９３】
発電電動機２２は、発電インバータ２５によってトルク制御される。発電インバータ２５は発電インバータＥＣＵ２７から出力される発電電動機制御指令（トルク指令）に応じて発電電動機２２をトルク制御する。
【００９４】
蓄電部５０は、キャパシタや電池などによって構成され、発電電動機２２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部５０は蓄電部５０に蓄積された電力を発電インバータ２５を介して発電電動機２２に、または同電力を補機３０に供給する。
【００９５】
出力変換部２６は、発電電動機２２が発電作用した場合には発電した電力を、または蓄電部５０に蓄積された電力を、補機３０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機３０に供給するものであり、たとえばＣＶＣＣ発電インバータが内蔵されている。出力変換部２６は、たとえば３相交流１００Ｖ、６０Ｈzの定電圧、定周波数の電力３０ｋＷを補機３０に供給する。
【００９６】
発電インバータＥＣＵ２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて発電インバータ２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。
【００９７】
発電インバータＥＣＵ２７から発電インバータ２５に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータ２５は発電電動機２２が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン１で発生した出力トルクの一部は、トルクコンバータ８、変速機２、第１のクラッチ６１、動力結合機構７０を介して発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達されてエンジン１のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機２２で発生した交流電力は発電インバータ２５で直流電力に変換されて直流電源線３１に供給される。
【００９８】
また発電インバータＥＣＵ２７から発電インバータ２５に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータ２５は発電電動機２２が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電部５０に蓄積された直流電力は発電インバータ２５で交流電力に変換されて発電電動機２２に供給され、発電電動機２２の駆動軸２２ａを回転作動させる。これにより発電電動機２２でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機２２の駆動軸２２ａから動力結合機構７０、第１のクラッチ６１、変速機２、トルクコンバータ８を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン１の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、車輪５を駆動するトルクとして動力伝達経路６に入力される。また発電電動機２２の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。また、発電電動機２２が発電する場合にエンジン出力を増加させる必要がある場合には、ハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１の外部信号端子２００に対してエンジン出力を増加させる制御指令が与えられる。すなわち、ハイブリッド制御装置４０が、発電電動機２２（後述する第２実施例では、発電電動機２１または／および発電電動機２２）において、エンジン出力を利用した発電で発電量を増加させようとするとき、発電のエネルギー源であるエンジンの出力を増加させる必要があることは、自明のことである。なお、エンジン負荷の増加に応じてエンジン出力を増加させる自動操作を行うことは、エンジン制御の分野で従来から周知である。
【００９９】
以下、ハイブリッド制御装置４０で行われる制御内容について説明する。
【０１００】
図５に示すように、まず運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかであるかが判断される（ステップ２０１）。この結果、運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」である場合には、「走行発電モード」に対応する制御を実行する（ステップ２０２）。「走行発電モード」に対応する制御は図６に示される。「走行発電モード」では、以下の考えを基に制御が行われる。
【０１０１】
すなわち、防災用オフロード車などの作業車両１００には、照明機材や通信機材などの電源負荷たる補機３０が搭載されており、これら補機３０の電力需要が走行用のエンジン１の軸出力に占める割合が非常に大きい場合がある。このため防災用オフロード車などの作業車両１をハイブリッド車として構成し、発電電動機２２をエンジン１によって駆動して発電作用させて補機３０に電力を供給したとすると、状況によっては車両の走行性能が損なわれることが予測される。すなわち、発電電動機２２は、変速機２と車輪５（前後ディファレンシャルギヤ４ａ）の間の動力伝達経路６に配置されているため、変速機２がエンジン１の動力を断続するクラッチを備えている場合には、仮に常時発電電動機２２を発電作用させていると変速が行なわれる毎に、エンジン１から発電電動機２２への動力伝達が断たれ、車輪５にかかる走行負荷が発電電動機２２に吸収される。このため変速のたびに急激にエンジンブレーキをかけたように車体が減速する現象が発生する。これにより車両の走行性能が損なわれるとともに乗車している者に不快感を与えるのみならず、車両に搭載された砲塔で射撃している最中に、車両の急速な減速に伴って車両がいきなり前のめりに傾くと、走行中の射撃精度が著しく低下する。
【０１０２】
そこで、上記車体減速現象が生じるであろう「走行発電モード」では、原則として発電電動機２２で発電を行わせず蓄電部５０の蓄積電力を補機３０に供給する制御を行うことで、この問題を解決した。
【０１０３】
具体的には、作業車両１００が走行中には、作業車両１００が減速している場合または蓄電部５０の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうこととした。これにより発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生するであろう減速現象が解消される。
【０１０４】
以下、具体的に説明する。
【０１０５】
（走行発電モード）
走行発電モード選択時の制御内容を図６に示す。
【０１０６】
走行発電モードが選択されると、まず、基本パワーマネージメントの制御を実行する。基本パワーマネージメント制御実行中における電力の流れを図７（ａ）に矢印にて示す。
【０１０７】
すなわち、基本パワーマネージメント制御中は、蓄電部５０の残留電力が規定の下限値を所定レベル以上、上回っている場合には発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる（図７（ａ）の実線矢印参照）。なお、「電力を補機３０に供給する」とは、具体的には「電力を出力変換部２６に供給することによって、その結果として電力を出力変換部２６に接続された補機３０に供給する」ことを意味するが、表現を簡素化するためにこのように表記している。ただし、蓄電部５０の残留電力が規定の下限値に向けて所定レベルまで接近すると、発電電動機２２を発電作用させ発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給して補機３０を作動させるとともに蓄電部５０に供給し蓄電部５０の充電を行う（図７（ａ）の破線矢印参照）。
【０１０８】
補機３０の電力消費が減少して発電電動機２２の発電が過剰になると蓄電部５０の残留電力量が上昇する。このため蓄電部５０の残留電力量が上限値を超えないように発電電動機２２の発電動作を抑制する周知の制御が行われる（ステップ３０１に記載した基本パワーマネージメント）。
【０１０９】
つぎに、各センサ１１０ｂ、１１１ａ、１ａ、２ａ、７ａ、６１ａ、６２ａの検出値に基づき作業車両１００の状態推定を行う。これは、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２から情報を得ることなくハイブリッド制御装置４０が作業車両１００の走行状態等を認識するためである。
【０１１０】
走行状態の推定項目はたとえば以下のとおりである。
【０１１１】
１） 安定走行状態の判定
作業車両１が走行中に、エンジン回転センサ１ａの検出値と変速機出力軸回転センサ２ａの検出値を比較して、これら回転数の比率が変速機２の規定のギヤ比に合致する回転比率になっているか否か、つまり変速機２のクラッチが完全に係合するなど滑りなく完全に噛み合った状態になっており安定して走行しているか否かが判定される。
【０１１２】
２） シフトアップの判定
変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が加速中であることが判定され、エンジン回転センサ１ａの検出値に基づきエンジン回転数が急に低下して安定したことが観測されると、その瞬間に変速機２でシフトアップが行われたと判定する。
【０１１３】
３） シフトダウンの判定
変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が減速中であることが判定され、エンジン回転センサ１ａの検出値に基づきエンジン回転数が急に上昇して安定したことが観測されると、その瞬間に変速機２でシフトダウンが行われたと判定する。
【０１１４】
４） 意図的な起動状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしき値以上踏み込まれていることが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が停止状態から加速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な起動状態にあるものと判定する。
【０１１５】
５） 意図的な制動状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が減速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な制動状態にあるものと判定する。
【０１１６】
６） 意図的な加速状態の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測され、かつ、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき作業車両１００が加速し続けていることが観測されたならば、作業車両１００は運転者による意図的な加速状態にあるものと判定する。
【０１１７】
７）電動走行の準備完了の判定
電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されると、第１のクラッチ６１が完全に切り離されて作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したことが判定される。
【０１１８】
８）発進防止の安全確認の判定
停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されると、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００が発進できない状態となり作業車両１００を「停車発電モード」で発電させてもよいとの安全確認がとれたと判定する。
【０１１９】
９）第１のクラッチ６１の噛み合い正常の判定
電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されておらず、変速機出力軸回転センサ２ａで検出された変速機２の出力軸回転数と発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数とが等しい場合には、第１のクラッチ６１は安定に噛み合っていると判定する。
【０１２０】
１０）第２のクラッチ６２の噛み合い正常の判定
停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されておらず、第２の変速機出力軸回転センサ７ａで検出された第２の変速機７の出力軸回転数と発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数との比率が、第２の変速機７で選択されている速度段のギヤ比が等しい場合には、第２のクラッチ６２は安定に噛み合っていると判定する。
【０１２１】
１１）加速要請の判定
踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測されたか、アクセルペダル１１０の踏み込み量の変化量が所定レベルを超えて増大しているときには、運転者による意図的な加速要請があるものと判定する。
【０１２２】
１２）減速要請の判定
踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づきアクセルペダル１１０が踏み込まれていないことが観測され、踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づきブレーキペダル１１１が所定のしきい値以上踏み込まれていることが観測されたか、ブレーキペダル１１１の踏み込み量の変化量が所定レベルを超えて増大しているときには、運転者による意図的な減速要請があるものと判定する。
【０１２３】
上記判定の手法は一例であり、作業車両１００の加減速の状態を、第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出信号に基づき判定してもよい。また、第２のクラッチ６２が正常に噛み合っている場合には、発電電動機２２の駆動軸２２ａの回転数を検出することで、作業車両１００の加減速状態を推定してもよい。さらに、第１のクラッチ６１および第２のクラッチ６２が正常に噛み合っている場合には、変速機出力軸回転センサ２ａの検出信号に基づき、作業車両１００の加減速状態を推定することができる（ステップ３０２）。
【０１２４】
上記作業車両１００の状態推定結果から、作業車両１００がつぎのいずれの状態であるかを判定する（ステップ３０３〜３０６）。
【０１２５】
・状態１（加減速なしまたは加減速あるがシフトに変化なし）
・状態２（弱い加速または弱い減速でシフトが変化している）
・状態３（強い加速でシフトが変化している）
・状態４（強い減速でシフトが変化している）
さらに、各状態１〜４に適合した制御を実行する（ステップ３０１、３０７、３０８、３０９）。
【０１２６】
すなわち、作業車両１００が加速中あるいは減速中でない場合（ステップ３０３の判断「加減速なし」）であって変速機２でシフトダウンもシフトアップもされてない場合（ステップ３０４の判断「シフトに変化なし」）には、状態１であると判定し、上記ステップ３０１に戻り、基本パワーマネージメントの制御を実行する（ステップ３０１；図７（ａ））。
【０１２７】
一方、作業車両１００が加速中または減速中である場合（ステップ３０３の判断「加減速中」）であって、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合（ステップ３０４の判断「シフトに変化あり」）には、つぎに、
作業車両１００の加速または減速が弱いか否かが判定される（ステップ３０５）。この結果、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速または減速が弱いと判断された場合には（ステップ３０５の判断「加減速弱い」）、状態２であると判定し「弱い加減速」時の制御を実行する。
【０１２８】
「弱い加減速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｂ）に矢印にて示す。
【０１２９】
すなわち、「弱い加減速」時は、弱い加速に伴う変速動作中であるか、弱い減速に伴う変速動作中であるかいずかである。弱い加速に伴う変速動作中は、たとえばアクセルペダル１１０を弱く踏んでいるにもかかわらず平地あるいは下り坂などの路面状況によって作業車両１００が加速してシフトアップするような状態である。このような状態では、作業車両１００に強力な加速は要求されない。また弱い減速に伴う変速動作中は、ブレーキペダル１１１を踏まないか若しくは弱く踏んだ状態で、泥濘地あるいは上り坂などの路面状況によって作業車両１００が減速してシフトダウンするような状態である。このような状態では、作業車両１００に強力な回生ブレーキは要求されない。
【０１３０】
そこで、「弱い加減速」時の制御実行中は、発電電動機２２で発電作用を停止させて蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる（ステップ３０７；図７（ｂ）の実線矢印参照）。
【０１３１】
一方、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速または減速が強いと判断された場合には（ステップ３０５の判断「加減速強い」）、つぎに、作業車両１００の加速中であるかあるいは減速中であるかが判断される（ステップ３０６）。この結果、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の加速が強いと判断された場合には（ステップ３０６の判断「加速」）、状態３であると判定し「強い加速」時の制御を実行する。
【０１３２】
「強い加速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｃ）に矢印にて示す。
【０１３３】
すなわち、「強い加速」時は、たとえばアクセルペダル１１０が強く踏み込まれた状態で作業車両１００が加速して変速機２でシフトアップが行われるような状態である。このような状態では、作業車両１００には強力な加速が要求される。
【０１３４】
そこで、「強い加速」時の制御実行中は、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して発電電動機２２に供給することで発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００の加速をアシストするとともに、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が小さいハイに切り替えられる。また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる。作業車両１００が高速走行しているか低速走行しているかは、変速機出力軸回転センサ２ａの検出値あるいは第２の変速機出力軸回転センサ７ａの検出値などから判断することができる（ステップ３０８；図７（ｃ）の実線矢印参照）。
【０１３５】
一方、変速機２でシフトダウンがされたかシフトアップがされた場合であって作業車両１００の減速が強いと判断された場合には（ステップ３０６の判断「減速」）、状態４であると判定し「強い減速」時の制御を実行する。
【０１３６】
「強い減速」時の制御実行中における電力の流れを図７（ｄ）に矢印にて示す。
【０１３７】
すなわち、「強い加速」時は、たとえばブレーキペダル１１１が強く踏み込まれた状態で作業車両１００が減速して変速機２でシフトダウンが行われるような状態である。このような状態では、作業車両１００には強力な減速が要求される。
【０１３８】
そこで、「強い減速」時の制御実行中は、発電電動機２２を発電作用させて、回生制動を行う。ただし作業車両１００の減速度が過大になる場合には発電電動機２２による発電量を制限する。発電電動機２２の発電による電力だけでは補機３０の電力需要に応じられない場合には、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して補機３０に供給して電力供給不足を補う（ステップ３０９；図７（ｄ）の実線矢印参照）。「強い減速」時の制御実行中は、作業車両１００の運動エネルギーを発電に利用して回生制動を行うため、燃料消費量を抑制することができる。
【０１３９】
図５において、運転者が選択指示したモードが「電動走行モード」である場合には、エンジン１の稼働を停止して、「電動走行モード」に対応する制御を実行する。「電動走行モード」時の制御は、上記ステップ３０２と同様に作業車両１００の状態推定を行い、その結果に応じて行う。
【０１４０】
すなわち、電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「準備完了」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第１のクラッチ６１が完全に切り離されて作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したと判定する。
【０１４１】
この電動走行準備完了を条件に、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して発電電動機２２に供給することで発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００を走行させる。また、蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が小さいハイに切り替えられる。また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる（ステップ２０３）。
【０１４２】
図５において、運転者が選択指示したモードが「停車発電モード」である場合には、エンジン１の稼動を継続させながら「停車発電モード」に対応する制御を実行する。「停車発電モード」時の制御は、上記ステップ３０２と同様に作業車両１００の状態推定を行い、その結果に応じて行う。
【０１４３】
すなわち、停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「安全状態」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００を「停車発電モード」で停車発電動作させる準備が完了したと判定する。
【０１４４】
この停車発電の安全確認完了を条件に、発電電動機２２を発電作用させ発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給するとともに、蓄電部５０の蓄積電力を補機３０に供給して補機３０を作動させる。補機３０の電力需要によっては、発電電動機２２の発電電力のみを補機３０に供給してもよく、蓄電部５０の蓄積電力のみを補機３０に供給してもよい。また補機３０の電力需要に対して発電電動機２２の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、発電電動機２２の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい（ステップ２０４）。
【０１４５】
つぎに、上述の第１実施例の作用効果について説明する。
【０１４６】
本実施例によれば、図３に示すごとく変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２を配置して、ハイブリッド車１００を構成した。この場合、車速と発電電動機（図１（ａ）のモータ３に対応）２２の回転数の関係は、図２（ｂ）に示すとおりとなり、変速機２の選択速度段が１速、２速、３速、４速と変化したとしても、車速に比例して発電電動機２２の回転数が上昇するのみである。このため変速機２の制御と切り離して発電電動機２２の回転数を制御することが可能となる。すなわち、発電電動機２２を、変速機２の制御装置とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御することができた。これにより既存の変速機２の制御およびその周辺の機器を改変する必要がなくなる。また発電電動機２２を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御することで、発電電動機２２の制御が簡易なものとなり、発電電動機２２の制御装置を容易に構築することができる。このように本実施例によれば、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【０１４７】
また、変速機２とディファレシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機１２を配置したことによる問題点、つまり発電電動機２２が発電中、変速が行われる毎に発生するであろう減速現象は、作業車両１００が走行中、作業車両１００が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値を下回っている場合を除き、発電電動機２２を発電作用させず蓄電部５０に蓄積された電力を補機３０に供給することで補機３０を作動させる制御を行なうことにより解決した。
【０１４８】
また、本実施例によれば、第１のクラッチ６１を遮断することで、エンジン１から出力される動力が発電電動機２２に伝達されることを断ち、その上で蓄電部５０から電力を発電電動機２２に供給することで、発電部５０の蓄積電力により発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動することができる。これにより、たとえば、酸欠状態にあるトンネル内や工業地帯の大規模火災現場などで救援活動を行う場合など、エンジン１が正常に動作しなくなるおそれがあるの状況下にエンジン１の稼動を停止して作業車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【０１４９】
また、本実施例によれば、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１および発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により発電電動機２２を発電作用させて発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停止させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。これにより、たとえば、被災地で救援要員が持参した大量のパソコンや照明機材、通信機材などの電源負荷たる補機３０に対して、商用電源と同様な品質の大電力を長時間供給することが要求される状況下で、作業車両１００の走行を停止して発電電動機２２から大電力を補機に供給することが可能となる。
【０１５０】
つぎに第２の変速機７を設けたことによる効果について説明する。
【０１５１】
図１（ｂ）のごとく変速機２とディファレンシャルギヤ４の間の空いたスペースに発電電動機２２（モータ３）を配置したとすると、図１（ａ）のごとくエンジン１と変速機２の間に発電電動機２２（モータ３）を配置した場合に比べて、発電電動機２２（モータ３）のコストが上昇するという問題がある。すなわち、図２（ｃ）は、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示し、図２（ｄ）は、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３の特性を示している。図２（ｃ）、（ｄ）は、同じ車速範囲でモータ３を等馬力にするために必要な特性を示している。
【０１５２】
図２（ｃ）に示すように、図１（ａ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的狭い。モータ３の回転数が１から２の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から２の比率で変化する範囲でしか一定の馬力を出すことができない。これに対して、図２（ｄ）に示すように、図１（ｂ）のレイアウトに対応するモータ３は、等馬力となる領域が比較的広い。モータ３の回転数が１から８の比率で変化する範囲、モータ３のトルクが１から８の比率で範囲で一定の馬力を出すことができる。このような等馬力領域が広く、低回転域で高トルクを出すことができる範囲のモータ３は特殊なモータであり、等馬力領域が狭く低域で低トルクしか出すことができない範囲の汎用のモータ３に比べて、高コストとなる。また、図２（ｄ）に示すモータ３は、低回転で高トルクを発生するため発熱量が多く、冷却装置による冷却能力を高める必要があり、更に高コストを招く。
【０１５３】
防災用オフロード車は、民生用車両の２倍以上の登坂トルクと、民生用車両なみの高速道路走行性能が要求される。民生用車両の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合であっても、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用しても特に大きな問題は生じない。しかし防災用オフロード車の場合には、図１（ｂ）のレイアウトをとった場合に図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用すると、変速機２のギヤ比をどのように調整しても、登坂時にトルクが不足するか、高速走行時に最高速度までモータ３が回らないという問題が生じる。
【０１５４】
本実施例では、発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４（前後ディファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、適宜ロー、ハイに変速することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【０１５５】
さらに、本実施例では、変速機２とディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達経路６に、ハイブリッドユニット９を配置することによりハイブリッド車を構成することができる。よって、エンジン馬力やタイヤサイズなどの車格が同じ系統に属する類似車種については、作業車両の細部の構造、仕様の違いによらず、このハイブリッドユニット９を共通の標準部品として準備しておき、ハイブリッドユニット９を変速機２とディファレンシャルギヤ４との間に組み込むだけで、ハイブリッド車を短時間かつ低コストで製作することができる。
【０１５６】
（第２実施例）
防災用オフロード車１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量負荷への電源供給を要求される場合もある。
【０１５７】
そこで、大容量の発電要求に応えるために、この第２実施例では、第１実施例の発電電動機２２（第２実施例では第２の発電電動機２２）に加えて、エンジン１とトルクコンバータ８との間の動力伝達経路６に、第１の発電電動機２１を配置することとした。なお、図８では、図３に示すアクセルペダル１１０、ブレーキペダル１１１および各種センサの図示は省略している。
【０１５８】
図８は、第２実施例の作業車両１００の構成図である。以下では、第１実施例と同じ構成要素について同一の符号を付して適宜重複した説明を省略する。なお、作業車両１００は４輪車両を想定し、ディファレンシャルギヤ４を介して動力が左右の車輪１０３、１０４に伝達されるものとする。なお第１実施例と同様に、本第２実施例が適用される作業車両１００は、２軸以上車軸を備えた４輪以上の車両であればよく、６輪車両、８輪車両などにも当然適用することができる。
【０１５９】
第１の発電電動機２１は、エンジン１とトルクコンバータ８との間に配置され、エンジン１とトルクコンバータ８との間の動力伝達経路にその駆動軸２１が連結され発電作用を行う。
【０１６０】
第２の発電電動機２２は、変速機２とディファレンシャルギヤ４との間に配置され、この変速機２とディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達経路に、その駆動軸２２ａが連結されて発電作用と電動作用を行う。
【０１６１】
補機３０は、第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２または蓄電部５０から電力が供給されることにより作動する。
【０１６２】
蓄電部５０は、第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機３０および第２の発電電動機２２に供給する。
【０１６３】
第１の発電機２２および発電電動機２２は、エンジンＥＣＵ４１、トランスミッションＥＣＵ４２とは独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。ハイブリッド制御装置４０を独立で構成している理由は、エンジンＥＣＵ４１やトランスミッションＥＣＵ４２のプログラムを改変することなしに、ハイブリッド化するためである。またベースとなる作業車両１００に元々エンジン１や変速機２を制御するコントローラ、ＥＣＵが存在しないことを考慮したものである。
【０１６４】
第１のクラッチ６１は、エンジン１と第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａとの間の動力伝達を遮断および接続する。
【０１６５】
第２のクラッチ６２は、発電電動機２２の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４との間の動力伝達を遮断および接続する。
【０１６６】
第２の動力結合機構７０は、第１実施例の動力結合機構７０と同様に、変速機２から出力される動力と第２の発電電動機２２から出力される動力とを結合して、第２の変速機７に出力する。
【０１６７】
第１の動力結合機構１７０は、第２の動力結合機構７０と同様に構成されており、エンジン１から出力される動力と第１の発電電動機２１から出力される動力とを結合して、トルクコンバータ８に出力する。
【０１６８】
ただし、図８に示す第１の動力結合機構１７０の構成は一例であり、第２の動力結合機構７０について図４（ａ）、（ｂ）で例示したのと同様の構成とすることもできる。また、第２の動力結合機構７０について図４（ｃ）で例示したのと同様に、第１の動力結合機構１７０の内部に第１のクラッチ６１を組み込むように構成してもよい。また、図４（ｄ）と同様に、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａの回転数が所望する回転数となるように、第２の動力結合機構１７０の入力軸あるいは出力軸に減速機あるいは増速機７４を介して、第１の発電電動機２１の駆動軸２１ａを連結してもよい。
【０１６９】
第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ直流電源線３１に電気的に接続されている。出力変換部２６は補機３０に電気的に接続されている。
【０１７０】
第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６はそれぞれ第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９によって制御される。第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９とハイブリッド制御装置４０との間は相互に無線通信あるいはアナログまたはディジタルなどの信号線で電気的に接続されており、信号の授受が行われる。たとえば第１の発電インバータＥＣＵ１２７は、第１の発電電動機２１の回転数等の情報を送出し、第２の発電インバータＥＣＵ２７は、第２の発電電動機２２の回転数等の情報を送出し、蓄電部ＥＣＵ２８は、残留電力の情報を送出し、出力変換部ＥＣＵ２９は補機３０への電力供給状態の情報を送出するなど第１の発電インバータ１２５、第２の発電インバータ２５、蓄電部５０、出力変換部２６から直流電源線３１に対する電力収支の情報が授受される。ハイブリッド制御装置４０は、第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８、出力変換部ＥＣＵ２９それぞれに対して制御指令を与える。
【０１７１】
第１の発電電動機２１は、第１の動力結合機構１７０を介してエンジン１の出力軸およびトルクコンバータ８の入力軸に連結されており、発電作用を行う。ただし、後述するように第１の発電電動機２１はハイブリッド制御装置４０から第１の発電インバータＥＣＵ１２７に与えられる制御指令によって、発電機として作動する。
【０１７２】
第２の発電電動機２２は、第２の動力結合機構７０を介して変速機２の出力軸および第２の変速機７の入力軸に連結されており、発電作用と電動作用を行う。ただし、後述するように第２の発電電動機２２はハイブリッド制御装置４０から第２の発電インバータＥＣＵ２７に与えられる制御指令によって、主として電動機（モータ）として作動する。
【０１７３】
蓄電部５０は、第１の発電電動機２１または第２の発電電動機２２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部５０は蓄電部５０に蓄積された電力を第２の発電インバータ２５を介して第２の発電電動機２２に、または、
同電力を補機３０に供給する。
【０１７４】
出力変換部２６は、第１の発電電動機２１が発電作用した場合には発電した電力を、または第２の発電電動機２２が発電作用した場合には発電した電力を、または蓄電部５０に蓄積された電力を、補機３０に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機３０に供給するものである。
【０１７５】
第１の発電インバータＥＣＵ１２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて第１の発電インバータ１２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。また、第２の発電インバータＥＣＵ２７は、ハイブリッド制御装置４０から出力される制御指令に応じて第２の発電インバータ２５に発電電動機制御指令（トルク指令）を出力する。
【０１７６】
以下、ハイブリッド制御装置４０で行われる制御内容について説明する。
【０１７７】
第１実施例と同様に、図５に示すように、まず運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」、「電動走行モード」、「停車発電モード」のいずれかであるかが判断される（ステップ２０１）。この結果、運転者が選択指示したモードが「走行発電モード」である場合には、「走行発電モード」に対応する制御を実行する（ステップ２０２）。「走行発電モード」に対応する制御は図９、図１０、図１１、図１２に示される。「走行発電モード」では、以下の考えを基に制御が行われる。
【０１７８】
すなわち、防災用オフロード車などの作業車両１００は、用途によっては、高負荷で走行しながらも大容量の発電を要求されることもある。
【０１７９】
そこで、大容量の発電要求に応えるために、第２の発電電動機２２に加えて、第１の発電電動機２１を配置することとした。第２の発電電動機２２は、第１実施例と同様に、独立したハイブリッド制御装置４０で制御される。これにより第２の発電電動機２２に関しては、第１実施例と同様に旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。そして、第２の発電電動機２２を主として電動機として作動させ、第１の発電電動機２１および蓄電部５０から電力を補機３０に供給することにより、第２の発電電動機２２が発電したならば変速が行われる毎に発生するであろう減速現象を解消させた。
【０１８０】
ただし、第１の発電電動機２１は、エンジン１とトルクコンバータ８の間の動力伝達経路６に配置されているため、第１の発電電動機２１を電動作用させると、図２（ａ）で説明したのと同様に第１の発電電動機２１（モータ３）の負荷状態に応じて変速機２を電子制御しなければならず、レトロフィットが困難になるおそれが生じる。
【０１８１】
そこで、本第２実施例では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御して、第１の発電電動機２１を発電機として使用することで、上記問題を解決している。
【０１８２】
以下、具体的に説明する。
【０１８３】
（走行発電モード）
まず、説明の便宜のため、下記の数値で作業車両１００が設計されているものとして説明する。
【０１８４】
・車体重量：１０トン
・エンジン定格出力：２６０ｋＷ
・第１の発電電動機２１：連続定格出力５０ｋＷ、連続駆動出力５０ｋＷ（瞬時出力１００ｋＷ）
・第２の発電電動機２２：連続定格出力５０ｋＷ、連続駆動出力５０ｋＷ（瞬時出力１００ｋＷ）
・蓄電部５０：瞬時最大放電出力１００ｋＷ
・補機３０：連続消費電力５０ｋＷ、瞬時消費電力３００ｋＷ（あるいは補機３０は回生制動されるものであって連続最大入力５０ｋＷ）
走行発電モードが選択されると、図９〜図１２に示す制御が実行される。この制御実行中におけるエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを図１３、図１４、図１５、図１６に矢印にて示す。なお、図１３、図１４、図１５、図１６では、第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２は完全に接続されているものとして、これら第１のクラッチ６１、第２のクラッチ６２の図示を省略している。
【０１８５】
以下では、補機３０の需要電力は、補機３０に内蔵のコントローラからハイブリッド制御装置４０に通知され、第１の発電電動機２１の現在の発電電力は、第１の発電インバータＥＣＵ１２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、第２の発電電動機２２の現在の駆動電力または発電電力は、第２の発電インバータＥＣＵ２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、蓄電部５０の充電に必要な電力は、蓄電部ＥＣＵ２８からハイブリッド制御装置４０に通知されるものとする。ただし、これら通知を行う機能がない場合には、各部の電流、電圧を計測することによりハイブリッド制御装置４０で必要な情報を取得することができる。
【０１８６】
（連続定格負荷モード時）
補機３０はたとえば通信機（連続消費電力５０ｋＷ）である場合を想定する。
【０１８７】
まず、図９に示すように、補機３０の現在の需要電力が出力変換部２６のＥＣＵ２７からハイブリッド制御装置４０に通知され、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）で賄われる範囲であるかが判断される（ステップ４０１）。
【０１８８】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）に対して少なく、第１の発電電動機２１の発電量が余る場合には（ステップ４０１の判断「発電量が余る」）、軽負荷モード時の制御に移行する。軽負荷モード時の制御は図１１にて後述する（ステップ４０２）。
【０１８９】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）に対して多く、第１の発電電動機２１の発電量では不足する場合には（ステップ４０１の判断「発電量が不足する」）、重負荷モード時の制御に移行する。重負荷モード時の制御は図１０にて後述する（ステップ４０３）。
【０１９０】
補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）と釣り合っているか、ほぼ釣り合っている場合には（ステップ４０１の判断「発電量と補機電力負荷が釣り合う」）、第１の発電電動機２１で発電した電力を補機３０のみに供給するように制御する。この場合、補機３０の需要電力の増減に応じて、第１の発電電動機２１の発電電力を調整する。この制御実行中における電力の流れを図１３に実線の矢印にて示す。たとえばエンジン１から最大出力（２６０ｋＷ）を出して補機３０を作動させながら作業車両１００が走行している場合には、エンジン１の出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷが補機３０で消費され、残りの約２００ｋＷの動力が動力伝達経路６を介して変速機２から出力されることになる（ステップ４０４）。
【０１９１】
つぎに、作業車両１００が、一定速度で巡航しているか、加速中であるか、減速中であるかが判断される。
【０１９２】
作業車両１００が加速中であるか否かの判断は、たとえばアクセルペダル１１０の踏み込み量センサ１１０ｂの検出値に基づき、アクセルペダル１１０の踏み込み量が１秒前の踏み込み量に比べて所定の規定値よりも増えたか否かをもって行う（ステップ４０５）。
【０１９３】
作業車両１００が減速中であるか否かの判断は、たとえばブレーキペダル１１１の踏み込み量センサ１１１ａの検出値に基づき、ブレーキペダル１１１の踏み込み量が所定の規定値よりも大きいか否かをもって行う（ステップ４０７）。
【０１９４】
この結果、作業車両１００が加速中でなく（ステップ４０５の判断「規定値より大きな増加はない」）、かつ作業車両１００が減速中でもない（ステップ４０７の判断「規定値より大きくない」）場合には、作業車両１００が、一定速度で巡航しているものとし、ステップ４０１に戻る。これにより、たとえば作業車両１００で加速も減速もされていない定速巡航時には、約２００ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。
【０１９５】
作業車両１００が加速中であると判断された場合には、蓄電部５０に蓄積された電力を放電して第２の発電電動機２２に供給することで第２の発電電動機２２を電動作用させモータとして駆動することで作業車両１００の加速をアシストする。この制御実行中における電力の流れを図１３に破線の矢印にて示す。たとえば、蓄電部５０から瞬時放電出力１００ｋＷが第２の発電インバータ２５に供給され、第２の発電電動機２２で９０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２００ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２９０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。なお、アクセルペダル１１０の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の駆動トルクを増加させる制御を行うことができる（ステップ４０６）。
【０１９６】
作業車両１００が減速中であると判断された場合には、第２の発電電動機２２を発電作用させて、回生制動を行う。ただし作業車両１００の減速度が過大になる場合には第２の発電電動機２２による発電量を制限する。また第１の発電電動機２１の発電を抑制して第２の発電電動機２２による発電電力を補機３０に供給してもよい。この制御実行中における電力の流れを図１３に一点鎖線の矢印にて示す。たとえば運転者がブレーキペダル１１１を踏んでアクセルペダル１１０から足を離すと、作業車両１００が減速する。作業車両１００の減速エネルギーによって第２の発電電動機２２は駆動され瞬時最大電力１００ｋＷが回生により発電される。第２の発電電動機２２で発電された瞬時最大電力１００ｋＷは第２の発電インバータ２５を介して蓄電部５０に供給されて、蓄電部５０が充電される。また、例えば下り坂を連続的に降坂するときのようにエンジンブレーキが連続してかかる場合には、第１の発電電動機２１による発電を抑制して第２の発電電動機２２から補機３０に対して連続発電電力５０ｋＷを供給してもよい。なお、ブレーキペダル１１１の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の発電電力を増加させる制御を行うことができる（ステップ４０８）。
【０１９７】
（重負荷モード時）
補機３０はたとえば通信機（連続消費電力５０ｋＷ）であって、瞬間的に、連続消費電力５０ｋＷを超える２００ｋＷ、３００ｋＷの電力を供給する場合を想定する。このような場合には、図１０に示す重負荷モード時の制御が実行される。
【０１９８】
補機３０が重負荷である場合でも、緊急の重負荷モードと、通常の重負荷モードがある。緊急の重負荷モードとは、「極めて巨大な電力量を要求され、作業車両１００を減速させても電力を供給する必要がある場合」であり、通常の重負荷モードとは、「中程度の電力量が要求され、作業車両１００を減速させるまでもない場合」である。
【０１９９】
操作パネル１１２には、緊急の重負荷モードを許容する緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂが設けられている。緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂにより緊急の重負荷モードが選択指示されると、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号がハイブリッド制御装置４０に入力される。
【０２００】
重負荷モード時では、まず、第２の発電電動機２２で発電せずに補機３０の需要電力を賄えるか否か、つまり補機３０の現在の需要電力が、第１の発電電動機２１の定格発電出力（５０ｋＷ）と蓄電部５０の現在の残留電力の合計で賄われる範囲であるかが判断される（ステップ５０１）。
【０２０１】
第２の発電電動機２２で発電せずに補機３０の需要電力を賄うことができると判断された場合には（ステップ５０１の判断「賄える」）、通常の重負荷モードであると判断し、第１の発電電動機２１で発電する電力と蓄電部５０の蓄積電力を連続定格負荷モード時よりも増加させて補機３０に供給するように制御する。たとえば蓄電部５０の十分な蓄積電力があって１００ｋＷの瞬時放電が可能で、補機３０の瞬時負荷が２００ｋＷであるとすると、第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給するとともに蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電を行って電力を補機３０に供給することで補機３０の瞬時需要電力２００ｋＷを賄うことができる（ステップ５０２）。
【０２０２】
第２の発電電動機２２で発電しないと補機３０の需要電力を賄うことができないと判断された場合には（ステップ５０１の判断「賄えない」）、緊急の重負荷モード選択スイッチ１１２ｂにより緊急の重負荷モードが選択指示され、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されているか否かが判断される（ステップ５０３）。この結果、緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されていない場合には（ステップ５０３の判断「許容しない」）、電力不足であることを示す警報信号を出力し、警報内容を操作パネル１１２に表示する（ステップ５０４）。
【０２０３】
緊急の重負荷モードを許容することを示す信号が入力されている場合には（ステップ５０３の判断「許容する」）、緊急の重負荷モードであると判断し、第１の発電電動機２１で発電する電力と蓄電部５０の蓄積電力を連続定格負荷モード時よりも増加させて補機３０に供給するとともに、第２の発電電動機２２を発電作用させてその発電電力を補機３０に供給するように制御する。この制御実行中における電力の流れを図１４に実線の矢印にて示す。たとえば蓄電部５０の十分な蓄積電力があって１００ｋＷの瞬時放電が可能で作業車両１００が走行中である場合には、補機３０の瞬時負荷が３００ｋＷであるとすると、第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給し蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電を行って電力を補機３０に供給し第２の発電電動機２２で瞬時出力１００ｋＷの発電を行って補機３０に電力を供給することで補機３０の瞬時需要電力３００ｋＷを賄うことができる。作業車両１００が走行中の場合には、車輪５から第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達される作業車両１００の運動エネルギーおよび変速機２から第２の発電電動機２２の駆動軸２２ａに伝達されるエンジン１の動力によって第２の発電電動機２２が駆動され瞬時最大電力１００ｋＷで発電される。ただし瞬間的に作業車両１００が減速することがある（ステップ５０５）。以後、図９のフローチャートのスタートに戻る。
【０２０４】
（軽負荷モード時）
補機３０の種類によっては、補機３０の消費電力が第１の発電電動機２１の連続定格発電出力（５０ｋＷ）に比べて低く回生制動されるものがある。たとえば作業車両１００に連結されたトレーラの車輪を駆動するモータが該当する。このような構成をとる場合、連続定格負荷モード時と同様に第２の発電電動機２２の発電電力を補機３０のみに供給する制御を行うことも可能であるが、トルクコンバータ８、変速機２の定格容量が定まっている場合には、トルクコンバータ８、変速機２に入力される動力が定格容量を超えてしまい望ましくない場合がある。
【０２０５】
たとえばエンジン１の定格出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷは第１の発電電動機２１の定格出力として消費される前提でトルクコンバータ８、変速機２の定格容量を２１０ｋＷで設計したとする。この場合、補機３０の電力需要が低く第１の発電電動機２１の発電能力に十分な余裕があっても余った分を機械的な動力としてトルクコンバータ８、変速機２に入力させることができない。たとえば第１の発電電動機２１の連続定格発電出力５０ｋＷに対して補機３０の電力需要が１０ｋＷと軽微である場合、エンジン１の出力からトルクコンバータ８、変速機２に、最大で２５０ｋＷの動力を入力させることが可能である。しかし、トルクコンバータ８、変速機２の定格容量が２１０ｋＷであるため、２５０ｋＷのうち４０ｋＷは、トルクコンバータ８、変速機２が破損するおそれがあるため入力させることができない。
【０２０６】
そこで、本実施例では、第１の発電電動機２１を５０ｋＷで連続定格発電出力させて、５０ｋＷを補機３０に供給するのみならず第２の発電電動機２２、蓄電部５０に供給するようにしている。
【０２０７】
図１１に示すように、軽負荷モードでは、まず、補機３０から電力が回生されているか否かが判断される。このとき補機３０の需要電力ＰAUXが、補機３０に内蔵のコントローラからハイブリッド制御装置４０に通知される（ステップ６０１）。補機３０から電力が回生されている場合には、回生モード時の制御に移行する。回生モード時の制御は図１２にて後述する（ステップ６０２）。
【０２０８】
つぎに蓄電部５０を充電するに必要な電力ＰCAPをハイブリッド制御装置４０から蓄電部ＥＣＵ２８に問い合わせる（ステップ６０３）。
【０２０９】
つぎに第２の発電電動機２２の連続出力制限値ＰMG2を求め、第２の発電インバータＥＣＵ２７に通知する。第２の発電電動機２２の連続出力制限値ＰMG2は、
ＰMG2＝ＰMG1−ＰAUX−ＰCAP
ＰMG2：第２の発電電動機２２の連続出力制限値
ＰMG1：第１の発電電動機２１の連続定格発電出力（５０ｋＷ）
ＰAUX：補機３０の需要電力
ＰCAP：蓄電部５０の充電所要電力
で求められる（ステップ６０４）。
【０２１０】
つぎに、ハイブリッド制御装置４０は、踏み込み量センサ１１０ｂからアクセルペダル１１０の踏み込み量を入力する。なお、ハイブリッド制御装置４０とエンジンＥＣＵ４１との間で信号の授受が行われる場合には、ハイブリッド制御装置４０は、エンジンＥＣＵ４１からアクセルペダル１１０の踏み込み量のデータを取得してもよい（ステップ６０５）。
【０２１１】
つぎにハイブリッド制御装置４０は、エンジン回転センサ１ａの検出値と変速機出力軸回転センサ２ａの検出値に基づき、車速と変速機２の速度段を計測する。なお、ハイブリッド制御装置４０とトランスミッションＥＣＵ４２との間で信号の授受が行われる場合には、ハイブリッド制御装置４０は、トランスミッションＥＣＵ４２から車速と変速機２の速度段のデータを取得してもよい（ステップ６０６）。
【０２１２】
つぎに、ハイブリッド制御装置４０は、ステップ６０５で取得されたアクセルペダル１１０の踏み込み量と、ステップ６０６で取得された車速と変速機２の速度段とを対比して、加速するために必要な駆動力が不足しているか否かを判断する（ステップ６０７）。この結果、加速するために必要な駆動力が不足していないと判断された場合には（ステップ６０８の判断「不足していない」）、ステップ６０１に戻る。
【０２１３】
一方、加速するために必要な駆動力が不足していると判断された場合には（ステップ６０８の判断「不足している」）、第１の発電電動機２１の発電電力を第２の発電電動機２に供給して、連続出力制限値ＰMG2を限度として、第２の発電電動機２２を電動作用させて第２の発電電動機２２を駆動する。これにより作業車両１００の加速がアシストされ、加速するために必要な駆動力が得られる。この制御実行中における電力の流れを図１５に矢印にて示す。たとえば、第１の発電電動機２１で発電した電力５０ｋＷ（ＰMG1）のうち、１０ｋＷ（ＰAUX）が補機３０に供給されて補機３０が作動し、１０ｋＷ（ＰCAP）が蓄電部５０に供給されて蓄電部５０の充電が行われ（図１５の破線矢印参照）、残りの３０ｋＷ（ＰMG2）が第２の発電インバータ２５に供給されて第２の発電電動機２２で約３０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２１０ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２４０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる。なお、この場合、連続出力制限値ＰMG2を上限として、アクセルペダル１１０の踏み込み量の増加に応じて第２の発電電動機２２の駆動トルクを増加させる制御を行うことができる。また、蓄電部５０が残留電力が上限に達しており、蓄電部５０を充電する必要がない場合には（充電所要電力ＰCAPがほぼ０）、第１の発電電動機２１で発電した電力５０ｋＷ（ＰMG1）のうち、１０ｋＷ（ＰAUX）が補機３０に供給されて補機３０が作動し、残りの４０ｋＷ（ＰMG2）が第２の発電インバータ２５に供給されて第２の発電電動機２２で約４０ｋＷの動力が発生し、変速機２から出力される約２１０ｋＷの動力に加算される。このため第２の動力結合機構７０を介して約２５０ｋＷの動力が車輪５に伝達されて作業車両１００が走行されることになる（ステップ６０９）。
【０２１４】
（回生負荷モード時）
補機３０が、上述したように例えば作業車両１００に連結されたトレーラの車輪を駆動するモータである場合には、補機３０の需要電力が極めて小さくなるばかりでなく、例えば長い坂道を連続して降坂する場合には補機３０から電力が継続することがある。このような場合、図１５に示す軽負荷モード時のエネルギーの流れでは第１の発電電動機２１で発生する電力を消費できないことがある。そこで、回生負荷モード時には、回生電力を蓄電部５０の充電で消費するのみならず、エンジンブレーキを働かせるなどして余剰のエネルギーを摩擦熱として消費するようにしている。
【０２１５】
回生負荷モード時には、図１２に示すように、まず、ハイブリッド制御装置４０は、蓄電部５０の充電量（残留電力）を蓄電部ＥＣＵ２８に問い合わせ（ステップ７０１）、さらに蓄電部５０を充電することは可能であるかを判断する（ステップ７０２）。この結果、蓄電部５０の残留電力が上限に達しておらず充電する余裕がある十分にあると判断した場合には（ステップ７０２の判断「充電する余裕が十分にある」）、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電する。このように蓄電部５０の残留電力が少なく蓄電部５０の充電のみで補機３０の回生電力を消費できる場合には、補機３０は蓄電部５０のみに電力を供給する（ステップ７０３）。
【０２１６】
また蓄電部５０の残留電力が上限に達しておらず若干だが充電する余裕があると判断した場合には（ステップ７０２の判断「蓄電部には若干だが余裕がある」）、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電するのみならず、補機３０の回生電力を第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２に供給して余剰のエネルギーを摩擦熱として消費する。この制御実行中における電力の流れを図１６に矢印にて示す。たとえば、補機３０が上述したトレーラのモータである場合には、車体全体の減速による回生（図１６にて二点鎖線にて示す）と補機３０の駆動系の減速に伴う回生が同時に発生して、回生動力が過大になって蓄電部５０の充電のみの電力消費では、消費すべき電力が余剰になる。このような場合には、補機３０の回生電力を蓄電部５０に供給した上で（図１６の破線参照）、第１の発電電動機２１に回生電力を供給してエンジン１を加速して、エンジンブレーキを働かせる。これにより余剰の電力エネルギーがエンジン１の内部で摩擦熱として消費される（図１６の実線参照）。さらに蓄電部５０および第１の発電電動機２１だけで消費できない残りの回生電力を第２の発電電動機２２に供給して変速機２、トルクコンバータ８を介してエンジン１を加速する。これにより余剰の電力エネルギーが変速機２、トルクコンバータ８、エンジン１の内部で摩擦熱として消費される（図１６の一点鎖線参照）。例えばエンジン１の定格出力を２６０ｋＷとしエンジンブレーキをかける目安を定格出力の約１０％とすると、２６ｋＷ程度をエンジン１の摩擦熱として回生電力を消費することができる。補機３０の回生電力が３０ｋＷであるとすると、そのうちの５ｋＷが蓄電部５０に供給され（図１６の破線参照）、２０ｋＷが第１の発電電動機２１に供給され（図１６の実線参照）、５ｋＷが第２の発電電動機２２に供給される（図１６の一点鎖線参照）。このときハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１に対してエンジン１のトルクを低減させる指令を出すなどして、エンジン１の出力を低減させる制御を同時に行う。エンジン１のトルク低下に伴いエンジン１は減速しようとするので、第１の発電電動機２１によってエンジン１を加速させるためのトルクがエンジン１に入力することで、エンジン１内部で回生電力を摩擦熱として消費させることができる。このとき第１の発電インバータ１２５の動作モードを最も効率が悪い状態で制御することが望ましい。これにより第１の発電電動機２１と第１の発電インバータ１２５の発熱量が増え、回生電力を消費することができる。例えば効率を７５％まで低下させた場合、２０ｋＷのうち７５％の１５ｋＷだけがエンジン１に伝達されて摩擦熱として消費される。同様に第２の発電インバータ２５の動作モードを最も効率が悪い状態で制御して第２の発電電動機２２と第２の発電インバータ２５の発熱量を増やすことが望ましい（ステップ７０４）。
【０２１７】
また蓄電部５０の残留電力が上限に達し蓄電部５０が満充電であると判断した場合には（ステップ７０２の判断「蓄電部は満充電である」）、補機３０の回生電力を第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２に供給して余剰のエネルギーを摩擦熱として消費する（ステップ７０５）。
【０２１８】
さらに車体にリターダなどの摩擦熱発生装置が組み込まれている場合には、リターダによって回生電力を消費させてもよい。リターダ（図示せず）を搭載することにより車体全体の減速に伴う回生動力（図１６にて二点鎖線にて示す）を変速機２、トルクコンバータ８のみならずリターダで熱エネルギーとして消費させることができる。なお、補機３０から回生される電力が大きくなった場合には、第２の電動機２２に供給する電力の比率を大きくして、変速機２およびトルクコンバータ８の内部での熱消費を増加させる実施も可能である。
【０２１９】
図５において、運転者が選択指示したモードが「電動走行モード」である場合には、エンジン１の稼働を停止して、「電動走行モード」に対応する制御を実行する。電動走行モード時の制御処理手順を図１７に示し、この制御実行中における電力の流れを図１８に矢印にて示す。なお、図１８では、第２のクラッチ６２は完全に接続された状態になっているものとして第２のクラッチ６２の図示を省略している。
【０２２０】
電動走行モード時には、エンジン１が停止されるためトランスミッションＥＣＵ４２は、エンジン稼動時の通常の制御シーケンスで変速機２を制御することができない。そこで、本実施例では、電動走行モード時には、ハイブリッド制御装置４０が第１の発電インバータＥＣＵ１２７、第２の発電インバータＥＣＵ２７、蓄電部ＥＣＵ２８に制御指令を出力して、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２の駆動電力および蓄電部５０の充放電を制御するとともに、変速機２に制御指令を出力して変速機２における変速を制御する。なお、ハイブリッド制御装置４０がトランスミッションＥＣＵ４２を介して変速機２における変速を制御してもよい。この場合、ハイブリッド制御装置４０からトランスミッションＥＣＵ４２に対して、通常の制御シーケンスとは異なる制御指令が出力される場合もあるので、その場合は、トランスミッションＥＣＵとしては制御プログラムを改変可能なもの、あるいは新規開発するものを使うことが前提になる。
【０２２１】
以下では説明の便宜のため、変速機２の速度段の段数は、ハイ（減速比約１．０）、ロー（減速比１．０よりも大きい値）の２段であるとして説明する。
【０２２２】
図１７に示すように、まず、電動走行準備完了センサ６１ａから「準備完了」の検出信号が出力されているか否かをもって第１のクラッチ６１が完全に遮断されているか否かが判断される（ステップ８０１）。この結果、第１のクラッチ６１が完全に遮断されていないと判断された場合には（ステップ８０１の判断「完全に遮断されていない」）、第１のクラッチ６１を完全に遮断する操作を行う（ステップ８０２）。
【０２２３】
第１のクラッチ６１が完全に遮断されていると判断された場合には（ステップ８０１の判断「完全に遮断されている」）、作業車両１００を「電動走行モード」で電動走行させる準備が完了したと判定し、つぎにアクセルペダル１１０の踏み込み量が踏み込み量センサ１１０ｂから入力される。本実施例では、アクセルペダル１１０の踏み込み量を大、中、小の３段階に分けて制御している。ここで「大」は、アクセルペダル１１０が強く踏み込まれたと判断できるレベル、「中」は、アクセルペダル１１０が強く踏み込まれたと判断できるレベル、「小」は、アクセルペダル１１０が踏み込まれていないと判断できる雑音信号レベルに設定される（ステップ８０３）。
【０２２４】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が小の場合には（ステップ８０３の判断「小」）、ステップ８０１に戻る。
【０２２５】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が中の場合には（ステップ８０３の判断「中」）、変速機２の速度段をハイにシフトする。たとえば作業車両１００が平坦な道路を高速で走行中でアクセルペダル１１０が軽く踏み込まれている場合には、変速機２の速度段がハイにシフトされる（ステップ８０４）。
【０２２６】
アクセルペダル１１０の踏み込み量が大の場合には（ステップ８０３の判断「大」）、変速機２の速度段をローにシフトする。たとえば作業車両１００が急坂を登坂中あるいは路面の突起を乗り越えるときなどアクセルペダル１１０が強く踏み込まれた場合には、変速機２の速度段がローにシフトされる（ステップ８０５）。
【０２２７】
つぎに、アクセルペダル１１０の踏み込み量に応じたトルクが第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が発生するように、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２に供給される電力を制御する。また補機３０の電力需要に応じて蓄電部５０から補機３０に供給される電力を制御する。たとえば第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が連続定格発電出力５０ｋＷ、瞬時出力１００ｋＷであるとすると、アクセルペダル１１０が軽く踏み込まれアクセルペダル踏み込み量が「中」となっている場合には、変速機２の速度段がハイにシフトされた上で、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２にそれぞれ定格出力に相当する５０ｋＷの電力が供給され、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が電動作用し車輪５が約１００ｋＷで駆動される。またアクセルペダル１１０が強く踏み込まれアクセルペダル踏み込み量が「大」となっている場合には、変速機２の速度段がローにシフトされた上で、蓄電部５０から第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２にそれぞれ瞬時出力に相当する１００ｋＷの電力が供給され、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２が電動作用し車輪５は、約２００ｋＷで駆動される。なお、補機３０の電力需要に応じて蓄電部５０から補機３０に電力が供給される。また補機３０から電力が回生される場合には、回生電力が蓄電部５０に供給され蓄電部５０で充電が行われる（ステップ８０６；図１８の実線矢印参照）。なお、電動走行モードを多用する場合には、蓄電部５０を大容量として設計するか、既存の蓄電部に新たな蓄電部を追加して蓄電部５０を大容量化することが望ましい。
【０２２８】
なお、第１実施例と同様に、作業車両１００が高速走行している場合には、第２の変速機７の速度段が、減速率が小さいハイに切り替えられ、また作業車両１００が低速走行している場合には、第２の変速機７の速度段は、減速率が大きいローに切り替えられる。
【０２２９】
なお、実施例の電動走行モードでは、蓄電部５０の蓄積電力を第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２に供給して両者を電動作用させて車輪５を駆動させているが、蓄電部５０の蓄積電力を第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２のいずれか一方のみに供給していずれか一方を電動作用させて車輪５を駆動させる実施も可能である。
【０２３０】
図５において、運転者が選択指示したモードが「停車発電モード」である場合には、エンジン１の稼動を継続させながら「停車発電モード」に対応する制御を実行する。以下、補機３０の電力需要が低く安定している状態から補機３０の電力需要が瞬間的に急増した状態に変化する状況を想定して説明する。
【０２３１】
この制御実行中における電力の流れを図１９、図２０、図２１に矢印にて示す。図１９、図２０、図２１では、第１のクラッチ６１は完全に接続されているものとして図示を省略している。また、補機３０に供給される電力の時間変化を図２２に示す。電力の供給状態（電流の流れ）は、電流モード１、電流モード２、電流モード３の各状態に変化する。図１９は、電流モード１を示し、図２０は、電流モード２を示し、図２１は、電流モード３を示している。
【０２３２】
「停車発電モード」が選択指示されると、まず、停車発電安全確認センサ６２ａから「安全状態」の検出信号が出力されているか否かが判断され、その結果「安全状態」の検出信号が出力されていると判断された場合には、第２のクラッチ６２が完全に切り離されて作業車両１００を「停車発電モード」で停車発電動作させる準備が完了したと判定する。
【０２３３】
この停車発電の安全確認完了を条件に、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２を発電作用させ第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２の発電によって得られた電力を補機３０に供給する。たとえば補機３０が被災地における暖房用ヒータや夜間照明機材である場合などのように、補機３０の負荷がゆるやかに変動する場合には、エンジン１の定格出力２６０ｋＷのうち５０ｋＷの電力が第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２それぞれに供給されて、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２で発電が行われ、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２から合計１００ｋＷの電力が補機３０で連続的に供給される（図１９の実線矢印参照）。
【０２３４】
ただし、エンジン１の出力に基づき補機３０に電力を連続して供給し続けると、燃料切れによって停電が起き補機３０への電力供給が停止することがある。また、燃料給油中はエンジン１が停止するため、補機３０への電力供給が停止する。ここで、補機３０がパソコンなどの場合には、停電による電力供給停止は回避されなければならない。
【０２３５】
そこで、エンジン１の燃料が不足してきた場合には、エンジン１を停止させて第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２における発電を停止させるとともに、蓄電部５０の蓄積電力を瞬時最大放電出力１００ｋＷで放電させて、補機３０に供給する（図１９の破線矢印参照）。燃料給油後は、エンジン１の稼動を再開して、蓄電部５０の放電を停止させるとともに、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２における発電を再開して第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２から合計１００ｋＷの電力を補機３０に供給する。ただし、燃料給油後は、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２それぞれで連続定格発電出力５０ｋＷを若干上回る発電出力で発電を行わせ、連続定格発電出力５０ｋＷに対し余剰分の電力を蓄電部５０に供給する。これにより蓄電部５０で給油中に放電した分の電力が充電により補われる。なお、燃料給油の間隔は長期であり、その間、蓄電部５０における放電は極く僅かであるため、充電は急速充電で行わなくてもよい（図１９の一点鎖線矢印参照）。
【０２３６】
補機３０としてレーダと電磁式の質量投射機を搭載しており、通常時は、レーダを使用し補機３０の電力需要が安定して連続消費電力５０ｋＷであったとする（図２２の電流モード１参照）。なお、本明細書における「電磁式の質量投射機」とは、長射程のレールガン、中射程のコイルガン、あるいは短射程ながらも金属片を電磁力で高速に加速させた後、散乱させて小型ミサイルを迎撃するアクティブアーマのほか、従来の発射薬との複合によって弾丸を電磁的に加速して発射する砲塔などをさすものである。
【０２３７】
この状態から突然に電磁式の質量投射機を作動させると、補機３０の電源負荷が突然に５０ｋＷから瞬時消費電力３００ｋＷに急増する。補機３０への供給電力を連続消費電力５０ｋＷから瞬時消費電力３００ｋＷに増加させるためには、蓄電部５０から瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電が可能であるとして、エンジン１をそれまでの出力５０ｋＷから約２００ｋＷまで増加させる必要がある。しかし、エンジン１は、出力要求指令が出されてから実際に出力が増加するまでに応答遅れが約１秒間あるため、そのままでは電力需要の急増に対処することができない。
【０２３８】
そこで、電磁式の質量投射機を作動させる時点の約１秒前にエンジン１の出力を１５０ｋＷに増加させる制御指令をエンジン１に与える。なお、この場合、ハイブリッド制御装置４０がエンジンＥＣＵ４１を介してエンジン１の出力を制御してもよい。この場合、ハイブリッド制御装置４０からエンジンＥＣＵ４１に対して、通常の制御シーケンスとは異なる制御指令が出力されることになる。
【０２３９】
このエンジン１の出力増加制御指令に合わせて、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２でそれぞれ７５ｋＷの発電が行われるように制御される。これにより第１の発電電動機２１で瞬時出力７５ｋＷの発電が行われて、５０ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２０の実線矢印参照）とともに、２５ｋＷの電力が蓄電部５０に供給される（図２０の破線矢印参照）。また第２の発電電動機２２で瞬時出力７５ｋＷの発電が行われて、７５ｋＷの電力が蓄電部５０に供給される（図２０の一点鎖線矢印参照）。これにより補機３０が５０ｋＷで作動するとともに蓄電部５０が合計１００ｋＷで充電される（図２２の電流モード２参照）。
【０２４０】
電磁式の質量投射機を作動させる時点に達すると、エンジン１の出力を１５０ｋＷから２００ｋＷに増加させる制御指令をエンジン１に与える。このエンジン１の出力増加制御指令に合わせて、第１の発電電動機２１、第２の発電電動機２２でそれぞれ１００ｋＷの発電が行われるように制御されるとともに、蓄電部５０から１００ｋＷの放電が行われるように制御される。これにより第１の発電電動機２１で瞬時出力１００ｋＷの発電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給されるとともに、第２の発電電動機２２で瞬時出力１００ｋＷの発電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２１の実線矢印参照）。また蓄電部５０で瞬時最大放電出力１００ｋＷの放電が行われて、１００ｋＷの電力が補機３０に供給される（図２１の破線矢印参照）。この結果、補機３０には合計３００ｋＷが瞬時に供給され、この３００ｋＷの電力が瞬時に消費されることになる（図２２の電流モード３参照）。
【０２４１】
なお、実施例の停車発電モードでは、第１の発電電動機２１および第２の発電電動機２２を発電作用させて補機３０に電力を供給しているが、第１の発電電動機２１の発電電力のみを補機３０に供給してもよく、第２の発電電動機２２の発電電力のみを補機３０に供給してもよい。この場合、蓄電部５０の蓄積電力を併せて補機３０に供給してもよい。また第１の発電電動機２１の発電中、補機３０の電力需要に対して第１の発電電動機２１の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、第１の発電電動機２１の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい。同様にまた第２の発電電動機２２の発電中、補機３０の電力需要に対して第２の発電電動機２２の発電電力に余裕がある場合、あるいは蓄電部５０の残留電力が規定値を下回ることが予測される場合には、第２の発電電動機２２の発電電力を蓄電部５０に供給して蓄電部５０を充電してもよい。
【０２４２】
つぎに、上述の第２実施例の作用効果について説明する。
【０２４３】
本第２実施例では、第２の発電電動機２２のみならず第１の発電電動機２１を、独立したハイブリッド制御装置４０で制御し、このハイブリッド制御装置４０で、第１の発電電動機２１を発電作用させて第１の発電電動機２１から補機３０に電力を供給して補機３０を作動させるなどの制御を行なうようにしている。すなわち、第１の発電電動機２１を、モータとして使用しないようにしたので、第１の発電電動機２１の負荷状態に応じて変速機２を電子制御するなど、変速機２の制御内容を改変することを不要とした。よって、旧い設計の作業車両１００の既存の装置構成はできる限りそのままにしてハイブリッド化のための機器をそのまま組み込むことができるようになり、既存の変速機２の制御内容を変えないようにすることができる。
【０２４４】
この結果、第２の発電電動機２２は、主としてエンジン１による走行用の動力をアシストする電動モータとして機能し、第１の発電電動機２１は、補機３０に電力を供給する発電機として機能することとなるため、１つの発電電動機を電動作用させたり発電作用させたりする場合と比べて制御が複雑にならず簡易なものとすることができる。また、２つに分けて発電電動機２１、２２で補機３０の大電力が賄われるため、１つの発電電動機で大電力を賄う場合と比べて個々の発電電動機を小型化することができる。
【０２４５】
さらに、１つの大容量の発電電動機を、変速機２と車輪５との間の動力伝達経路６に配置させたとすると、エンジン１から、その発電電動機に至るまでの動力伝達経路６が長くなり、エンジン１の出力軸の馬力がメカロスによって大きく損なわれて発電電動機から出力されることになる。これに対して本実施例では、大容量の発電電動機を、第１の発電電動機２１と第２の発電電動機２２の２つに振り分け、そのうちの１つの第２の発電電動機２２を、変速機２と車輪５との間に配置させたため、メカロスによる馬力損失は僅かで済み、他の１つの第１の発電電動機２１に至っては、エンジン１の出力軸の直ぐ後ろに配置されるため、メカロスによる馬力損失は殆どなくなる。よって、メカロスによるエンジン１の馬力損失を抑制することができる。
【０２４６】
また、本実施例によれば、第１のクラッチ６１を遮断し、その上で蓄電部５０から電力を第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２に供給して第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を電動作用させて車輪５を駆動するようにすることで、車両１００をあたかも純電気自動車のごとく走行させることができる。
【０２４７】
また、本実施例によれば、第２のクラッチ６２を遮断することで、エンジン１、第２の発電電動機２２の動力が車輪５に伝達されることを断ち、車両１００の走行を停止させ、その上でエンジン１の駆動により第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２を発電作用させて第１の発電電動機２１または／および第２の発電電動機２２から補機３０に電力を供給することにより、あるいは蓄電部５０から直接補機３０に電力を供給することにより、作業車両１００を停車させた状態で大電力を補機３０に供給することができる。
【０２４８】
また、本実施例では、第２の発電電動機２２（図２におけるモータ３）の駆動軸２２ａとディファレンシャルギヤ４（前後ディファレンシャルギヤ４ａ、左右ディファレンシャルギヤ４ｂ）との間の動力伝達経路６にあって、変速機２とは別に設けられた第２の変速機７を備えるようにしている。これにより図１（ｂ）のレイアウトをとり、図２（ｃ）に示す低回転低トルクの等馬力領域が狭い汎用のモータ３を使用したとしても、第２の変速機７のギヤ比を、適宜ロー、ハイに変速することで、登坂時に十分なトルクが得られ、かつ高速走行時に最高速度まで発電電動機２２（モータ３）を回せることが可能となる。よって、低コストの汎用のモータ３を使用することができ冷却装置による冷却能力を高めることが不要となり、装置コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は車両のレイアウトを例示した図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はモータの特性を説明する図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、第１実施例の作業車両の構成図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は動力結合機構の構成例を示した図である。
【図５】図５は実施例の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、第１実施例における走行発電モードに対応する制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１実施例の装置における電力の流れを説明する図である。
【図８】図８は、第２実施例の作業車両の構成図である。
【図９】図９は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施例の走行発電モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１４】図１４は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１５】図１５は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１６】図１６は、第２実施例の走行発電モード時のエネルギー（機械エネルギー、電気エネルギー（電力））の流れを示した図である。
【図１７】図１７は、第２実施例の電動走行モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、第２実施例の電動走行モード時の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１９】図１９は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２０】図２０は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２１】図２１は、第２実施例の停車発電モード時のエネルギーの流れを示した図である。
【図２２】図２２は、第２実施例の停車発電モード時の電力の時間変化を示した図である。
【符号の説明】
【０２５０】
１ エンジン、２ 変速機、４（４ａ、４ｂ） ディファレンシャルギヤ、５ 車輪、６ 動力伝達経路、７ 第２の変速機、８ トルクコンバータ、９ ハイブリッドユニット、２１ 第１の発電電動機、２２ 第２の発電電動機、３０ 補機、４０ ハイブリッド制御装置、５０ 蓄電部、６１ 第１のクラッチ、６２ 第２のクラッチ、１００ 作業車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および発電電動機に供給する蓄電部とが備えられ、
発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにしたこと
を特徴とするハイブリッド作業車両。
【請求項２】
ハイブリッド制御装置は、
作業車両が走行中には、作業車両が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値よりも下回っている場合を除き、発電電動機を発電作用させず蓄電部に蓄積された電力を補機に供給することで補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする請求項１記載のハイブリッド作業車両。
【請求項３】
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
エンジンと変速機との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用を行う第１の発電電動機と、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う第２の発電電動機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および第２の発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
第１の発電電動機および第２の発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにし、このハイブリッド制御装置は、
第１の発電電動機を発電作用させて第１の発電電動機から補機に電力を供給して補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とするハイブリッド作業車両。
【請求項４】
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項５】
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項６】
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機を備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項７】
変速機と車輪との間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニットが配置され、このハイブリッドユニットは、
当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機と
からなること
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項８】
エンジンと、第１の発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項３記載のハイブリッド作業車両。
【請求項９】
第２の発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項３記載のハイブリッド作業車両。
【請求項１】
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および発電電動機に供給する蓄電部とが備えられ、
発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにしたこと
を特徴とするハイブリッド作業車両。
【請求項２】
ハイブリッド制御装置は、
作業車両が走行中には、作業車両が減速している場合または蓄電部の残留電力が規定値よりも下回っている場合を除き、発電電動機を発電作用させず蓄電部に蓄積された電力を補機に供給することで補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とする請求項１記載のハイブリッド作業車両。
【請求項３】
エンジンから車輪までの動力伝達経路に、少なくとも変速機が備えられた作業車両に適用され、発電電動機による駆動力によって車輪が駆動されるハイブリッド作業車両であって、
エンジンと変速機との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用を行う第１の発電電動機と、
変速機と車輪との間に配置され、当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う第２の発電電動機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機または蓄電部から電力が供給されることにより作動する補機と、
第１の発電電動機または／および第２の発電電動機が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を補機および第２の発電電動機に供給する蓄電部と
が備えられ、
第１の発電電動機および第２の発電電動機を、独立したハイブリッド制御装置で制御するようにし、このハイブリッド制御装置は、
第１の発電電動機を発電作用させて第１の発電電動機から補機に電力を供給して補機を作動させる制御を行なうこと
を特徴とするハイブリッド作業車両。
【請求項４】
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項５】
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項６】
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機を備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項７】
変速機と車輪との間の動力伝達経路に、ハイブリッドユニットが配置され、このハイブリッドユニットは、
当該変速機と車輪との間の動力伝達経路に、その駆動軸が連結され発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
変速機と、発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチと、
発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路にあって、変速機とは別に設けられた第２の変速機と
からなること
を特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド作業車両。
【請求項８】
エンジンと、第１の発電電動機の駆動軸との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第１のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項３記載のハイブリッド作業車両。
【請求項９】
第２の発電電動機の駆動軸と車輪との間の動力伝達経路の動力を遮断および接続する第２のクラッチを備えたこと
を特徴とする請求項３記載のハイブリッド作業車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１４３４７８（Ｐ２００９−１４３４７８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２４７０４（Ｐ２００７−３２４７０４）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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