(57)【要約】【課題】一のモータの回生運転中に、他のモータを回転させること無くバッテリの過電圧を抑制することができるバッテリ過電圧抑制装置を提供する。【解決手段】バッテリ過電圧抑制装置１は、荷役モータ９及び走行モータ１１を有するフォークリフト２に搭載されている。バッテリ過電圧抑制装置１は、バッテリ１２の電圧を検出する電圧計１６と、コントローラ１５とを有している。コントローラ１５は、荷役モータ９の回生運転中に、バッテリ１２の電圧が電流供給用閾値よりも高くなると、走行モータ１１に直流電流を流すように走行モータ用インバータ１４を制御し、その後にバッテリ１２の電圧が電流解除用閾値以下になると、走行モータ１１への直流電流の供給を停止するように走行モータ用インバータ１４を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１交流モータと第２交流モータとバッテリとを有する車両における前記バッテリの過電圧を抑制するバッテリ過電圧抑制装置であって、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記第１交流モータの回生運転中に前記バッテリの電圧が予め設定された第１所定電圧よりも高くなると、前記第２交流モータに直流電流を流すようにインバータを制御する制御手段とを備えることを特徴とするバッテリ過電圧抑制装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２交流モータにトルクを発生させるためのトルク電流を０とし、前記第２交流モータに磁束を発生させるための励磁電流のみを流すように、前記インバータをベクトル制御することを特徴とする請求項１記載のバッテリ過電圧抑制装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が前記第１所定電圧よりも低い値に設定された第２所定電圧以下になると、前記第２交流モータへの直流電流の供給を停止するように前記インバータを制御することを特徴とする請求項１または２記載のバッテリ過電圧抑制装置。
【請求項４】
前記車両はフォークリフトであり、
前記第１交流モータは、前記フォークリフトの荷役ポンプを回転駆動させる荷役モータであり、
前記第２交流モータは、前記フォークリフトを走行させる走行モータであることを特徴とする請求項１〜３にいずれか一項記載のバッテリ過電圧抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリの過電圧を抑制するバッテリ過電圧抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリ過電圧抑制装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のバッテリ過電圧抑制装置は、バッテリフォークリフトにおいて、走行モータの回生運転中にバッテリ電圧が予め設定された起動電圧以上になると、荷役モータを駆動させることにより、バッテリのエネルギーを消費させ、バッテリ電圧を下降させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３３３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、走行モータの回生運転中におけるバッテリの過電圧を抑制することはできる。しかし、荷役モータで電力回生を行う荷役回生システムを採用する場合において、荷役モータの回生運転中にバッテリ電圧が起動電圧以上になったときに、走行モータを駆動（回転）させてバッテリのエネルギーを消費させようとすると、フォークリフトの走行動作に影響を与えてしまう。従って、荷役モータの回生運転中には、走行モータを駆動させてバッテリの過電圧を抑制することができず、バッテリ電圧が起動電圧（過電圧閾値）以上になるとシステムを停止させざるを得ない。
【０００５】
本発明の目的は、一のモータの回生運転中に、他のモータを回転させること無くバッテリの過電圧を抑制することができるバッテリ過電圧抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１交流モータと第２交流モータとバッテリとを有する車両におけるバッテリの過電圧を抑制するバッテリ過電圧抑制装置であって、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、第１交流モータの回生運転中にバッテリの電圧が予め設定された第１所定電圧よりも高くなると、第２交流モータに直流電流を流すようにインバータを制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
第１交流モータの回生運転を実施すると、第１交流モータで発生した電力がバッテリに蓄電されるため、バッテリ電圧が上昇する。本発明においては、第１交流モータの回生運転中にバッテリ電圧が第１所定電圧よりも高くなったときは、第２交流モータに直流電流を流すようにインバータを制御することにより、第２交流モータが回転すること無く、バッテリエネルギーが消費されるため、バッテリ電圧の上昇が抑えられる。これにより、第１交流モータの回生運転中に、第２交流モータの回転による動作に影響を与えること無く、バッテリの過電圧を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、第２交流モータにトルクを発生させるためのトルク電流を０とし、第２交流モータに磁束を発生させるための励磁電流のみを流すように、インバータをベクトル制御する。このように励磁電流のみを流すようにインバータをベクトル制御することにより、第２交流モータに直流電流のみを流し、第２交流モータを回転させない様にすることができる。
【０００９】
また、好ましくは、制御手段は、バッテリの電圧が第１所定電圧よりも低い値に設定された第２所定電圧以下になると、第２交流モータへの直流電流の供給を停止するようにインバータを制御する。この場合には、第２交流モータには直流電流が流れなくなるため、バッテリ電圧が必要以上に下がってしまうことが防止される。
【００１０】
さらに、好ましくは、車両はフォークリフトであり、第１交流モータは、フォークリフトの荷役ポンプを回転駆動させる荷役モータであり、第２交流モータは、フォークリフトを走行させる走行モータである。この場合には、荷役モータの回生運転中に、走行モータを回転させること無く、つまりフォークリフトの走行動作に影響を与えること無く、バッテリの過電圧を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一のモータの回生運転中に、他のモータを回転させること無くバッテリの過電圧を抑制することができる。これにより、一のモータの回生運転を継続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るバッテリ過電圧抑制装置の一実施形態を備えたフォークリフトの駆動系を示す構成図である。
【図２】図１に示したコントローラによるバッテリ過電圧抑制処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３】荷役回生運転中にバッテリ電圧が上昇しても、走行モータに直流電流を流さない従来方式の動作と、荷役回生運転中にバッテリ電圧が上昇したときに、走行モータに直流電流を流す本方式の動作とを比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るバッテリ過電圧抑制装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るバッテリ過電圧抑制装置の一実施形態を備えたフォークリフトの駆動系を示す構成図である。同図において、本実施形態のバッテリ過電圧抑制装置１は、例えば電動式のフォークリフト２に搭載されている。フォークリフト２は、荷役装置３と、走行装置４とを備えている。
【００１５】
荷役装置３は、油圧駆動によりフォーク５を昇降動作させる油圧シリンダ６と、この油圧シリンダ６に作動油を供給する荷役ポンプである油圧ポンプモータ７と、この油圧ポンプモータ７と油圧シリンダ６との間の油路上に配設された電磁切換弁８と、油圧ポンプモータ７を回転駆動させる荷役モータ９とを備えている。荷役モータ９は、三相誘導モータ（交流モータ）で構成されている。
【００１６】
走行装置４は、左右の駆動輪１０と、この駆動輪１０を回転駆動させる走行モータ１１とを有している。走行モータ１１も、荷役モータ９と同様に三相誘導モータで構成されている。
【００１７】
また、フォークリフト２は、荷役モータ９及び走行モータ１１を動かすためのバッテリ１２と、このバッテリ１２から供給される直流電力を交流電力に変換して、荷役モータ９を駆動する荷役モータ用インバータ１３と、バッテリ１２から供給される直流電力を交流電力に変換して、走行モータ１１を駆動する走行モータ用インバータ１４と、インバータ１３，１４を制御するコントローラ１５とを有している。
【００１８】
インバータ１３，１４は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路（図示せず）で構成されており、コントローラ１５からの制御信号により制御される。ここでの制御信号は、パルス信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）である。
【００１９】
このようなフォークリフト２において、フォーク５を上昇動作させるときは、荷役モータ９を通常の電動機として機能させ、荷役モータ９により油圧ポンプモータ７を回転させる。すると、油圧ポンプモータ７が油圧ポンプとして動作し、油圧ポンプモータ７から吐出された作動油が電磁切換弁８を介して油圧シリンダ６に供給され、油圧シリンダ６の伸長によってフォーク５が上昇する。
【００２０】
一方、自重によりフォーク５が下降動作すると、油圧シリンダ６が収縮し、油圧シリンダ６から排出された作動油が電磁切換弁８を介して油圧ポンプモータ７に供給される。このとき、油圧ポンプモータ７は油圧モータとして動作するため、荷役モータ９は発電機として機能することになり、荷役モータ９で発生した電力が荷役モータ用インバータ１３を介してバッテリ１２に蓄電（充電）される。このようにフォーク５の下降動作時には、荷役モータ９の回生運転（荷役回生運転）が行われることとなる。
【００２１】
本実施形態のバッテリ過電圧抑制装置１は、そのような荷役回生運転中におけるバッテリ１２の過電圧を抑制する装置である。バッテリ過電圧抑制装置１は、バッテリ１２の電圧（バッテリ電圧）を検出する電圧計（電圧検出手段）１６と、上記のコントローラ（制御手段）１５とを有している。コントローラ１５は、電圧計１６の検出信号に基づいて所定の処理を行い、走行モータ用インバータ１４を制御する。
【００２２】
図２は、コントローラ１５によるバッテリ過電圧抑制処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理では、走行モータ１１は停止しているものとする。
【００２３】
図２において、まずフォークリフト２が荷役回生運転中であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。荷役回生運転中であるか否かの判断は、例えば荷役操作レバー（図示せず）により下降操作が指示されているか否かを判断することにより行うことができる。
【００２４】
フォークリフト２が荷役回生運転中であると判断されたときは、電圧計１６の検出信号からバッテリ電圧を取得する（手順Ｓ１０２）。そして、バッテリ電圧が予め決められた電流供給用閾値（第１所定電圧）Ｐよりも高いかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。電流供給用閾値Ｐは、バッテリ１２が過電圧となるバッテリ過電圧閾値Ａよりも低い電圧値である（図３参照）。なお、バッテリ過電圧閾値Ａは、走行モータ用インバータ１４のスイッチング素子（前述）の耐圧等によって決まるものである。
【００２５】
バッテリ電圧が電流供給用閾値Ｐよりも高くないと判断されたときは、手順Ｓ１０２に戻る。バッテリ電圧が電流供給用閾値Ｐよりも高いと判断されたときは、走行モータ１１に直流電流を流すように走行モータ用インバータ１４を制御する（手順Ｓ１０４）。このとき、走行モータ用インバータ１４の各スイッチング素子に送出される制御信号（パルス信号）のデューティ比（ＯＮ時間とＯＦＦ時間との比）及び位相を調整することで、走行モータ１１に交流電流を流さずに直流電流のみを流すようにする。これにより、走行モータ１１にモータトルクが発生することが無いため、走行モータ１１が回転することが無い。
【００２６】
より具体的には、コントローラ１５は、走行モータ用インバータ１４をベクトル制御する。ベクトル制御は、走行モータ１１に流れるモータ電流のうち、走行モータ１１の回転子に磁束を発生させるための励磁電流分と、走行モータ１１にモータトルクを発生させるためのトルク電流分とを分けて考え、モータ電流の大きさ及び方向をベクトル演算して制御するものである。このとき、走行モータ１１を回転させない（走行モータ１１にモータトルクを発生させない）ように走行モータ１１に電流を流すためには、トルク電流を流さず、つまりトルク電流を０とし、励磁電流のみを流すような制御信号を走行モータ用インバータ１４に出力する。
【００２７】
このように走行モータ１１に直流電流を流すことにより、バッテリ１２の電力が消費されるため、荷役回生運転中にかかわらずバッテリ電圧の上昇が抑えられる。なお、走行モータ１１へ流れた電流は、走行モータ１１の固定子巻線が発熱することで消費される。
【００２８】
続いて、電圧計１６の検出信号からバッテリ電圧を取得する（手順Ｓ１０５）。そして、バッテリ電圧が予め決められた電流解除用閾値（第２所定電圧）Ｑ以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０６）。電流解除用閾値Ｑは、電流供給用閾値Ｐよりも低い電圧値である（図３参照）。
【００２９】
バッテリ電圧が電流解除用閾値Ｑ以下でないと判断されたときは、手順Ｓ１０５に戻る。バッテリ電圧が電流解除用閾値Ｑ以下であると判断されたときは、走行モータ１１への直流電流の供給を停止するように走行モータ用インバータ１４を制御する（手順Ｓ１０７）。これにより、走行モータ１１へ直流電流が流れなくなる。従って、バッテリ電圧が必要以上に下がってしまうことが防止される。
【００３０】
図３は、荷役回生運転中にバッテリ電圧が上昇しても、走行モータ１１に直流電流を流さない従来方式の動作と、荷役回生運転中にバッテリ電圧が上昇したときに、走行モータ１１に直流電流を流す本方式の動作とを比較して示したグラフである。本グラフにおいて、破線Ｌは、従来方式におけるバッテリ電圧を示している。実線Ｍは、本方式におけるバッテリ電圧を示している。実線Ｎは、本方式において走行モータ１１へ流れる直流電流を示している。
【００３１】
従来方式では、荷役回生運転を開始すると、荷役モータ１１で発生した電力がバッテリ１２に蓄電されるため、バッテリ電圧が上昇していく。そして、バッテリ電圧がバッテリ過電圧閾値Ａを超えると、走行モータ用インバータ１４のスイッチング素子が壊れることを防ぐために、システムを強制的に停止させて荷役回生運転を中止する。
【００３２】
一方、本方式では、荷役回生運転を開始すると、上記と同様にバッテリ電圧が上昇していくが、バッテリ電圧が電流供給用閾値Ｐよりも高くなると、走行モータ１１に直流電流が流れる。従って、バッテリ１２の電力が消費されるため、バッテリ電圧の上昇が抑えられ、バッテリ電圧がバッテリ過電圧閾値Ａに達することは無い。これにより、荷役回生運転を中止せずにそのまま継続することができる。
【００３３】
その後、荷役回生運転を停止させると、荷役モータ１１で電力が発生しなくなるため、バッテリ電圧が下降していく。そして、バッテリ電圧が電流解除用閾値Ｑよりも低くなると、走行モータ１１に直流電流が流れなくなる。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、荷役回生運転中にバッテリ電圧が電流供給用閾値Ｐよりも高くなると、走行モータ１１に直流電流のみを流すようにしたので、走行モータ１１を回転させること無く、バッテリ１２の過電圧を抑制することができる。これにより、フォークリフト２の走行動作に影響を与えること無く、荷役回生運転を継続することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電動式のフォークリフト２において、荷役モータ９の回生運転中にバッテリ電圧が所定電圧よりも上昇すると、走行モータ１１に直流電流を流すようにしたが、本発明のバッテリ過電圧抑制装置は、特に電動式のフォークリフトには限られず、一の交流モータの回生運転中に他の交流モータを回転させると、不都合な動作が生じる車両であれば、適用可能である。この場合には、一の交流モータの回生運転中にバッテリ電圧が所定電圧よりも上昇すると、他の交流モータに直流電流を流すようにする。
【符号の説明】
【００３６】
１…バッテリ過電圧抑制装置、２…フォークリフト（車両）、７…油圧ポンプモータ（荷役ポンプ）、９…荷役モータ（第１交流モータ）、１１…走行モータ（第２交流モータ）、１２…バッテリ、１４…走行モータ用インバータ、１５…コントローラ（制御手段）、１６…電圧計（電圧検出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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