(57)【要約】【課題】モータの回生エネルギーを有効利用することが可能なモータ駆動系を提供する。【解決手段】一実施形態に係るモータ駆動系は、バッテリを電源として、第１及び第２の３相インバータ１５，２５によりそれぞれ駆動制御される第１及び第２の３相モータ１６，２６を備えたモータ駆動系であって、第１及び第２の３相インバータ１５，２５のうちの一組のスイッチング素子の接続点とグランド電位側との間に配置されるコンデンサＣと、前記接続点とコンデンサＣとの間にそれぞれ接続される第１及び第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、制御装置２１とを備える。制御装置２１は、第１の３相モータ１６の回生時には、第２のスイッチＳＷ２をオン状態に保持し、第２の３相インバータ２５の一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子をオン・オフ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを電源として、第１及び第２の３相インバータによりそれぞれ駆動制御される第１及び第２の３相モータを備えたモータ駆動系であって、
前記第１の３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点とグランド電位側との間に、及び、前記第２の３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点とグランド電位側との間に配置されるコンデンサと、
前記第１の３相インバータの前記一組のスイッチング素子の接続点と前記コンデンサとの間に接続される第１のスイッチと、
前記第２の３相インバータの前記一組のスイッチング素子の接続点と前記コンデンサとの間に接続される第２のスイッチと、
前記第１及び第２の３相インバータにおけるスイッチング素子をオン・オフ制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１の３相モータの回生時には、前記第２のスイッチをオン状態に保持し、前記第２の３相インバータの前記一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子をオン・オフ制御し、
前記第２の３相モータの回生時には、前記第１のスイッチをオン状態に保持し、前記第１の３相インバータの前記一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子をオン・オフ制御する、
モータ駆動系。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１の３相モータの回生後駆動時には、前記第２のスイッチをオン状態に保持し、前記第２の３相インバータの前記一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子をオン・オフ制御し、
前記第２の３相モータの回生後駆動時には、前記第１のスイッチをオン状態に保持し、前記第１の３相インバータの前記一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子をオン・オフ制御する、
請求項１に記載のモータ駆動系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御されるモータを備えたモータ駆動系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車等のように、バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御されるモータを備えたモータ駆動系が知られている。例えば、この種のモータ駆動系が特許文献１に開示されている。このモータ駆動系は、外部から電力を受けてバッテリを充電可能になっている。また、この種のモータ駆動系では、モータの回生エネルギーを利用してバッテリを充電することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バッテリの状態によっては内部抵抗が大きくなることがあり、その場合モータの回生エネルギーを効率的に充電することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、モータの回生エネルギーを有効利用することが可能なモータ駆動系を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ駆動系は、バッテリを電源として、第１及び第２の３相インバータによりそれぞれ駆動制御される第１及び第２の３相モータを備えたモータ駆動系である。このモータ駆動系は、第１の３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点とグランド電位側との間に、及び、第２の３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点とグランド電位側との間に配置されるコンデンサと、第１の３相インバータの一組のスイッチング素子の接続点とコンデンサとの間に接続される第１のスイッチと、第２の３相インバータの一組のスイッチング素子の接続点とコンデンサとの間に接続される第２のスイッチと、第１及び第２の３相インバータにおけるスイッチング素子をオン・オフ制御する制御装置とを備える。制御装置は、第１の３相モータの回生時には、第２のスイッチをオン状態に保持し、第２の３相インバータの一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子をオン・オフ制御し、第２の３相モータの回生時には、第１のスイッチをオン状態に保持し、第１の３相インバータの一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子をオン・オフ制御する。
【０００７】
このモータ駆動系によれば、第１の３相モータの回生エネルギーを、第２の３相インバータ及び第２のスイッチを介してコンデンサに蓄えることができ、同様に、第２の３相モータの回生エネルギーを、第１の３相インバータ及び第１のスイッチを介してコンデンサに蓄えることができる。したがって、モータの回生エネルギーを有効利用することが可能となる。
【０００８】
上記した制御装置は、第１の３相モータの回生後駆動時には、第２のスイッチをオン状態に保持し、第２の３相インバータの一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子をオン・オフ制御し、第２の３相モータの回生後駆動時には、第１のスイッチをオン状態に保持し、第１の３相インバータの一組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子をオン・オフ制御する、
請求項１に記載のモータ駆動系。
【０００９】
これによれば、コンデンサに蓄えた回生エネルギーを、第１又は第２の３相モータの駆動に有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２系統のモータ駆動系においてモータの回生エネルギーを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るバッテリフォークリフトの構成を電気的に示す図である。
【図２】第１の実施形態における走行用モータの回生時の等価回路を示す図である。
【図３】第１の実施形態における走行用モータの回生後駆動時の等価回路を示す図である。
【図４】第１の実施形態における荷役用モータの回生時の等価回路を示す図である。
【図５】第１の実施形態における荷役用モータの回生後駆動時の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るバッテリフォークリフトの構成を電気的に示す図である。
【図７】第２の実施形態における走行用モータの回生時の等価回路を示す図である。
【図８】第２の実施形態における走行用モータの回生後駆動時の等価回路を示す図である。
【図９】第２の実施形態における荷役用モータの回生時の等価回路を示す図である。
【図１０】第２の実施形態における荷役用モータの回生後駆動時の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリフォークリフトの構成を電気的に示す図である。本実施形態のバッテリフォークリフトは、モータ駆動系として、バッテリを電源とするとともにインバータにより制御される走行用モータ及び荷役用モータを備えている。
【００１４】
走行用モータ１６及び荷役用モータ２６には３相交流モータが使用されている。３相交流モータは、コイルＵ，Ｖ，Ｗがデルタ結線されている。
【００１５】
走行用インバータ１５には、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備えた３相インバータが使用され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２、第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４、第５のスイッチング素子Ｑ５及び第６のスイッチング素子Ｑ６はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のコレクタがそれぞれバッテリ１７のプラス端子（高電位側）に接続され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のエミッタがそれぞれバッテリ１７のマイナス端子（低電位側）に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタとエミッタ間には、それぞれダイオードＤが逆並列に、即ちカソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態に接続されている。
【００１６】
スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＵとコイルＶとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のエミッタとスイッチング素子Ｑ４のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＶとコイルＷとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のエミッタとスイッチング素子Ｑ６のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＵとコイルＷとの接続点に接続されている。
【００１７】
荷役用インバータ２５には、６個のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を備えた３相インバータが使用され、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。第１のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２、第３のスイッチング素子Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４、第５のスイッチング素子Ｑ１５及び第６のスイッチング素子Ｑ１６はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５のコレクタがそれぞれバッテリ１７のプラス端子に接続され、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６のエミッタがそれぞれバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のコレクタとエミッタ間には、それぞれダイオードＤが逆並列に、即ちカソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態に接続されている。
【００１８】
スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＵとコイルＶとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ１３のエミッタとスイッチング素子Ｑ１４のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＶとコイルＷとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ１５のエミッタとスイッチング素子Ｑ１６のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＵとコイルＷとの接続点に接続されている。
【００１９】
スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点とバッテリ１７のマイナス端子（すなわち、グランド電位側）との間であって、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点とバッテリ１７のマイナス端子との間には、コンデンサＣが配置されている。そして、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点とコンデンサＣとの間には、スイッチＳＷ１が接続されており、スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２との接続点とコンデンサＣとの間には、スイッチＳＷ２が接続されている。
【００２０】
各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６の制御端子としてのゲートは、制御装置２１に接続されている。
【００２１】
また、図１には、走行用モータ及び荷役用モータのコイルやインバータのスイッチング素子を構成部品として利用するバッテリ充電回路が記載されている。
【００２２】
バッテリ充電回路は、電磁結合を利用して非接触で電力取得を行うコイル１３と、整流回路１４とを備えている。整流回路１４は、４個のダイオードＤ１〜Ｄ４を用いてダイオードブリッジをなしている。ダイオードＤ１，Ｄ２が直列回路をなし、両ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点がコイル１３の一方の端子に接続されている。また、ダイオードＤ３，Ｄ４が直列回路をなし、両ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点がコイル１３の他方の端子に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路及びダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路、すなわち整流回路１４は、コンデンサＣに並列に接続されている。
【００２３】
制御装置２１は、走行用モータ１６に流れる電流を検出する電流センサ３１及び荷役用モータ２６に流れる電流を検出する電流センサ３２に接続されている。制御装置２１は、図示しないＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには走行用モータ１６及び荷役用モータ２６を駆動するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはコイル１３が非接触で電力取得を行う状態でバッテリ１７を充電する際に、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリには走行用モータ１６及び荷役用モータ２６の回生時及び回生後駆動時に、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。
【００２４】
制御装置２１は、走行用モータ１６の回生時において、荷役用モータ２６が非駆動状態である場合には、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ１４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子（高電位側スイッチング素子）Ｑ１３をオン・オフ制御する。一方、荷役用モータ２６の回生時には、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子（高電位側スイッチング素子）Ｑ１３をオン・オフ制御する。
【００２５】
制御装置２１は、走行用モータ１６の駆動時（例えば、回生後駆動時、すなわち、回生直後に駆動する時）において、荷役用モータ２６が非駆動状態であり、かつ、コンデンサＣに電力が蓄電されている場合には、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ１３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子（低電位側スイッチング素子）Ｑ１４をオン・オフ制御する。一方、荷役用モータ２６の回生後駆動時には、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子（低電位側スイッチング素子）Ｑ１４をオン・オフ制御する。
【００２６】
次に前記のように構成されたモータ駆動系の作用を説明する。
【００２７】
バッテリフォークリフトは、制御装置２１の指令により走行用インバータ１５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオン・オフ制御されることにより、バッテリ１７の直流電力が交流電力に変換されて走行用モータ１６に供給され、走行用モータ１６が駆動される。また、制御装置２１の指令により荷役用インバータ２５の各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６がオン・オフ制御されることにより、バッテリ１７の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ２６に供給され、荷役用モータ２６が駆動される。
【００２８】
次に、バッテリ１７を充電する際は、コイル１３によって電磁結合を利用して非接触で電力取得を行い、整流回路１４によって整流し、コンデンサＣによって安定化される。そして、制御装置２１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン・オフ制御する。即ち、インバータ内の１相分の素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、モータのインダクタンス（コイル）を使用して、コイル１３の出力を昇圧し、バッテリ１７へ電流を供給する。
【００２９】
次に、走行用モータ１６の回生時において、荷役用モータ２６が非駆動状態である場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ１４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ１３をオン・オフ制御する。即ち、荷役用インバータ内の１相分の素子における高電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の荷役用モータ２６のインダクタンス（コイル）を使用して、走行用モータ１６の回生エネルギーを降圧し、コンデンサＣへ蓄電する。
【００３０】
図２に、走行用モータ１６の回生時の等価回路を示す。第３のスイッチング素子Ｑ１３がオン状態のときには、図２に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、走行用インバータ１５→第３のスイッチング素子Ｑ１３→荷役用モータ２６のコイルＶ→スイッチＳＷ２→コンデンサＣ→走行用インバータ１５の経路で電流が流れ、回生エネルギーがコンデンサＣに蓄積される。一方、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ状態のときには、走行用インバータ１５からコンデンサＣへの電流経路は形成されない。
【００３１】
次に、走行用モータ１６の駆動時（例えば、回生後駆動時）において、荷役用モータ２６が非駆動状態であり、かつ、コンデンサＣに電力が蓄電されている場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ１３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子Ｑ１４をオン・オフ制御する。即ち、荷役用インバータ内の１相分の素子における低電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の荷役用モータ２６のインダクタンス（コイル）を使用して、コンデンサＣに蓄電された電力を昇圧し、走行用モータへ供給する。
【００３２】
図３に、走行用モータ１６の回生後駆動時の等価回路を示す。第４のスイッチング素子Ｑ１４がオン状態のときには、図３に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、コンデンサＣ→スイッチＳＷ２→荷役用モータ２６のコイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ１４→コンデンサＣの経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフ状態になると、図３に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、コンデンサＣ→スイッチＳＷ２→荷役用モータ２６のコイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ１３のダイオードＤ→走行用インバータ１５→コンデンサＣの経路で流れる電流となり、コンデンサＣに蓄電された電圧にコイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧を加えた電圧が走行用インバータ１５に供給される。
【００３３】
また、荷役用モータ２６の回生時において、走行用モータ１６が非駆動状態である場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３をオン・オフ制御する。即ち、走行用インバータ内の１相分の素子における高電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の走行用モータ１６のインダクタンス（コイル）を使用して、荷役用モータ２６の回生エネルギーを降圧し、コンデンサＣへ蓄電する。
【００３４】
図４に、荷役用モータ２６の回生時の等価回路を示す。第３のスイッチング素子Ｑ３がオン状態のときには、図４に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、荷役用インバータ２５→第３のスイッチング素子Ｑ３→走行用モータ１６のコイルＶ→スイッチＳＷ１→コンデンサＣ→荷役用インバータ２５の経路で電流が流れ、回生エネルギーがコンデンサＣに蓄積される。一方、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態のときには、荷役用インバータ２５からコンデンサＣへの電流経路は形成されない。
【００３５】
次に、荷役用モータ２６の駆動時（例えば、回生後駆動時）において、荷役用モータ２６が非駆動状態であり、かつ、コンデンサＣに電力が蓄電されている場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子Ｑ４をオン・オフ制御する。即ち、走行用インバータ内の１相分の素子における低電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の走行用モータ１６のインダクタンス（コイル）を使用して、コンデンサＣに蓄電された電力を昇圧し、走行用モータへ供給する。
【００３６】
図５に、荷役用モータ２６の回生後駆動時の等価回路を示す。第４のスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときには、図５に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、コンデンサＣ→スイッチＳＷ１→走行用モータ１６のコイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ４→コンデンサＣの経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態になると、図５に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、コンデンサＣ→スイッチＳＷ１→走行用モータ１６のコイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ３のダイオードＤ→荷役用インバータ２５→コンデンサＣの経路で流れる電流となり、コンデンサＣに蓄電された電圧にコイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧を加えた電圧が走行用インバータ１５に供給される。
【００３７】
この第１の実施形態のモータ駆動系によれば、走行用モータ１６の回生エネルギーを、荷役用インバータ２５及びスイッチＳＷ２を介してコンデンサＣに蓄えることができ、コンデンサＣに蓄えた回生エネルギーを、走行用モータ１６の駆動時に利用することができる。同様に、荷役用モータ２６の回生エネルギーを、走行用インバータ１５及びスイッチＳＷ１を介してコンデンサＣに蓄えることができ、コンデンサＣに蓄えた回生エネルギーを、荷役用モータ２６の駆動時に利用することができる。このように、モータの回生エネルギーを有効利用することが可能となる。
【００３８】
なお、第１の実施形態では、バッテリ充電回路が電磁結合を利用して非接触で電力取得を行う形態である。このような形態の場合、キャリア周波数等の高周波成分を安定させるためにコンデンサが必要となる。この第１の実施形態では、バッテリ充電回路において必要なコンデンサＣを、モータの回生エネルギー蓄積に利用しており、回生エネルギーの有効利用のために追加部品が不必要である。
［第２の実施形態］
【００３９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るバッテリフォークリフトの構成を電気的に示す図である。この第２の実施形態のバッテリフォークリフトにおけるモータ駆動系は、コンデンサＣに代えて第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２を備えている点で、第１の実施形態のバッテリフォークリフトにおけるモータ駆動系と異なっている。
【００４０】
第１のコンデンサＣ１とスイッチＳＷ１とは、直列に接続されており、この直列回路は、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点とバッテリ１７のマイナス端子（すなわち、グランド電位側）との間に接続されている。また、第２のコンデンサＣ２とスイッチＳＷ２とは、直列に接続されており、この直列回路は、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点とバッテリ１７のマイナス端子との間に接続されている。
【００４１】
また、図６には、走行用モータ及び荷役用モータのコイルやインバータのスイッチング素子を構成部品として利用するバッテリ充電回路であって、第１の実施形態と異なるバッテリ充電回路が記載されている。
【００４２】
このバッテリ充電回路は、３相交流電源１１（例えば、商用２００Ｖ交流電源）にスイッチ１２を介して接続される単相出力トランスとしてのスコットトランス１３を備えている。スコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａには整流回路１４、走行用インバータ１５及び走行用モータ１６が接続されている。スコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂには整流回路２４、荷役用インバータ２５及び荷役用モータ２６が接続されている。
【００４３】
整流回路１４は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路で構成され、両ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点においてスコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａの端子１８ａに接続されている。また、整流回路１４のプラス側はバッテリ１７のプラス端子に接続され、整流回路１４のマイナス側はバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。また、スコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａの整流回路１４が接続された端子１８ａと反対側の端子１８ｂは、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点に配線２０を介して接続される。
【００４４】
整流回路２４は、２個のダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路で構成され、両ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点においてスコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂの端子１９ａに接続されている。また、整流回路２４のプラス側はバッテリ１７のプラス端子に接続され、整流回路２４のマイナス側はバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。また、スコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂの整流回路２４が接続された端子１９ａと反対側の端子１９ｂは、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点に配線２０を介して接続される。
【００４５】
次に前記のように構成されたモータ駆動系の作用を説明する。
【００４６】
バッテリ１７の電力により走行用モータ１６及び荷役用モータ２６を駆動する動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４７】
次に、バッテリ１７を充電する際は、スコットトランス１３に３相交流電源１１から交流電力が供給される状態に保持される。具体的には、フォークリフトに設けられた電源コンセントに、３相交流電源１１の充電ケーブルのプラグが接続された後、スイッチ１２がオン状態に保持される。そして、制御装置２１は、走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン・オフ制御する。即ち、インバータ内の１相分の素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、モータのインダクタンス（コイル）を使用して、スコットトランス１３の出力を昇圧し、バッテリ１７へ電流を供給する。
【００４８】
次に、走行用モータ１６の回生時において、荷役用モータ２６が非駆動状態である場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ１４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ１３をオン・オフ制御する。即ち、荷役用インバータ内の１相分の素子における高電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の荷役用モータ２６のインダクタンス（コイル）を使用して、走行用モータ１６の回生エネルギーを降圧し、コンデンサＣ２へ蓄電する。
【００４９】
図７に、走行用モータ１６の回生時の等価回路を示す。第３のスイッチング素子Ｑ１３がオン状態のときには、図７に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、走行用インバータ１５→第３のスイッチング素子Ｑ１３→荷役用モータ２６のコイルＶ→スイッチＳＷ２→コンデンサＣ２→走行用インバータ１５の経路で電流が流れ、回生エネルギーがコンデンサＣ２に蓄積される。一方、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ状態のときには、走行用インバータ１５からコンデンサＣ２への電流経路は形成されない。
【００５０】
次に、走行用モータ１６の駆動時（例えば、回生後駆動時）において、荷役用モータ２６が非駆動状態であり、かつ、コンデンサＣに電力が蓄電されている場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ２をオン状態に保持するとともに、荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ１３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子Ｑ１４をオン・オフ制御する。即ち、荷役用インバータ内の１相分の素子における低電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の荷役用モータ２６のインダクタンス（コイル）を使用して、コンデンサＣ２に蓄電された電力を昇圧し、走行用モータへ供給する。
【００５１】
図８に、走行用モータ１６の回生後駆動時の等価回路を示す。第４のスイッチング素子Ｑ１４がオン状態のときには、図８に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、コンデンサＣ２→スイッチＳＷ２→荷役用モータ２６のコイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ１４→コンデンサＣ２の経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフ状態になると、図８に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、コンデンサＣ２→スイッチＳＷ２→荷役用モータ２６のコイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ１３のダイオードＤ→走行用インバータ１５→コンデンサＣ２の経路で流れる電流となり、コンデンサＣ２に蓄電された電圧にコイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧を加えた電圧が走行用インバータ１５に供給される。
【００５２】
また、荷役用モータ２６の回生時において、走行用モータ１６が非駆動状態である場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第４のスイッチング素子Ｑ４をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３をオン・オフ制御する。即ち、走行用インバータ内の１相分の素子における高電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の走行用モータ１６のインダクタンス（コイル）を使用して、荷役用モータ２６の回生エネルギーを降圧し、コンデンサＣ１へ蓄電する。
【００５３】
図９に、荷役用モータ２６の回生時の等価回路を示す。第３のスイッチング素子Ｑ３がオン状態のときには、図９に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、荷役用インバータ２５→第３のスイッチング素子Ｑ３→走行用モータ１６のコイルＶ→スイッチＳＷ１→コンデンサＣ１→荷役用インバータ２５の経路で電流が流れ、回生エネルギーがコンデンサＣ１に蓄積される。一方、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態のときには、荷役用インバータ２５からコンデンサＣ１への電流経路は形成されない。
【００５４】
次に、荷役用モータ２６の駆動時（例えば、回生後駆動時）において、荷役用モータ２６が非駆動状態であり、かつ、コンデンサＣに電力が蓄電されている場合には、制御装置２１は、スイッチＳＷ１をオン状態に保持するとともに、走行用インバータ１５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、及び、第３のスイッチング素子Ｑ３をオフ状態に保持し、第４のスイッチング素子Ｑ４をオン・オフ制御する。即ち、走行用インバータ内の１相分の素子における低電位側素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、非駆動状態の走行用モータ１６のインダクタンス（コイル）を使用して、コンデンサＣ１に蓄電された電力を昇圧し、走行用モータへ供給する。
【００５５】
図１０に、荷役用モータ２６の回生後駆動時の等価回路を示す。第４のスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときには、図１０に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、コンデンサＣ１→スイッチＳＷ１→走行用モータ１６のコイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ４→コンデンサＣ１の経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態になると、図１０に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、コンデンサＣ１→スイッチＳＷ１→走行用モータ１６のコイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ３のダイオードＤ→荷役用インバータ２５→コンデンサＣ１の経路で流れる電流となり、コンデンサＣ１に蓄電された電圧にコイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧を加えた電圧が走行用インバータ１５に供給される。
【００５６】
この第２の実施形態のモータ駆動系でも、第１の実施形態のモータ駆動系と同様の利点を得ることができる。
【００５７】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００５８】
回生時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子Ｑ３及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子Ｑ１３をオン・オフ制御するのではなく、それぞれ、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ１３と、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ１５とを交互にオン・オフ制御してもよい。この場合、電流がスイッチング素子Ｑ３、Ｑ１３を流れて回生される状態と、電流がスイッチング素子Ｑ５、Ｑ１５を流れて回生される状態とが交互に繰り返されるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。
【００５９】
同様に、回生後駆動時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子Ｑ４及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子Ｑ１４をオン・オフ制御するのではなく、それぞれ、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ１４と、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ１６とを交互にオン・オフ制御してもよい。この場合、電流がスイッチング素子Ｑ４、Ｑ１４を流れて駆動される状態と、電流がスイッチング素子Ｑ６、Ｑ１６を流れて駆動される状態とが交互に繰り返されるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。
【００６０】
回生時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオフ状態に保持し、二組のスイッチング素子における高電位側スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５，Ｑ１３，Ｑ１５をオン・オフ制御してもよい。この場合、充電時に電流が二つのスイッチング素子に分散して流れるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。
【００６１】
同様に、回生後駆動時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオフ状態に保持し、二組のスイッチング素子における低電位側スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６，Ｑ１４，Ｑ１６をオン・オフ制御してもよい。この場合、充電時に電流が二つのスイッチング素子に分散して流れるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。
【００６２】
車両は、バッテリを電源とした電気自動車に限らず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに加えてバッテリを電源とした走行用モータを備えたハイブリッド車に適用してもよい。
【００６３】
モータとインバータを３セット備えたモータ駆動系に適用してもよい。例えば第２実施形態では、３相トランスで単相３出力のトランスを使用して、各単相出力にインバータ、整流回路及びバッテリを接続する。
【００６４】
モータ駆動系は、バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御される３相モータを備えたものであればよく、車載のモータ駆動系に限らず、例えば、トレーラーに搭載されて移動される機械設備のモータ駆動系であってもよい。
【００６５】
トランスの単相出力の２個の端子のうち、整流回路が接続された端子と反対側の端子に配線２０を介して接続される３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点は、Ｕ相用のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及びスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点に限らない。例えば、Ｖ相用のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点やＷ相用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６及びスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の接続点であってもよい。
【００６６】
走行用モータ１６及び荷役用モータ２６のコイルＵ，Ｖ，Ｗの結線はデルタ結線に限らず、スター結線であってもよい。
【００６７】
走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５で使用されるスイッチング素子としてＩＧＢＴに代えて、パワーバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。ＭＯＳＥＦＴを使用した場合は、ＭＯＳＦＥＴが寄生ダイオードを有するため、スイッチング素子として寄生ダイオードを有しないＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを使用した場合と異なり、ダイオードＤを接続する手間が不要になり、構成も簡単になる。
【００６８】
整流回路１４，２４を構成するダイオードはそれぞれ２個に限らず３個以上のダイオードが直列に接続されていてもよい。
【００６９】
充電方式は、ＣＣ−ＣＶ−ＣＣ方式（定電流−定電圧−定電流方式）に限らず、他の充電方式、例えば、ＣＣ−ＣＶ方式（定電流−定電圧方式）や多段定電流方式であってもよい。
【００７０】
バッテリは、液式鉛バッテリに限らず、例えば、シール式鉛バッテリ、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１３…コイル、１４…整流回路、１５…走行用インバータ（第１の３相インバータ）、１６…走行用モータ（第１の３相モータ）、１７…バッテリ、２１…制御装置、２５…荷役用インバータ（第２の３相インバータ）、２６…荷役用モータ（第２の３相インバータ）、３１，３２…電流センサ、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダイオード、Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６…スイッチング素子、ＳＷ１…第１のスイッチ、ＳＷ２…第２のスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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