(57)【要約】【課題】作業効率の悪化を抑制しつつフォークリフトが定められた最大速度を超えないように省エネ運転をさせることができるフォークリフト用走行モータの制御装置を提供する。【解決手段】フォークリフト用走行モータの制御装置３０は、インバータ４０とコントローラ６０とを備える。コントローラ６０のマイコン６１は、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値を設定する。マイコン６１は、フォークリフトの走行時間が初期加速領域に続いて設定される初期加速領域よりも長い中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として第１の閾値よりも大きな第２の閾値を設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するとともに出力側に接続された車両の走行モータに交流電力を供給するインバータと、
フォークリフトが定められた最大速度を超えないように前記走行モータへの出力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値を設定する第１の閾値設定手段と、
フォークリフトの走行時間が前記初期加速領域に続いて設定される前記初期加速領域よりも長い中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を設定する第２の閾値設定手段と、
を有することを特徴とするフォークリフト用走行モータの制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記中間走行領域における最大速度として第３の閾値を設定する第３の閾値設定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載のフォークリフト用走行モータの制御装置。
【請求項３】
前記第３の閾値設定手段は、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間を線形補間することによって前記第３の閾値を設定することを特徴とする請求項２に記載のフォークリフト用走行モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォークリフト用走行モータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走行モータを有する産業車両であるバッテリフォークリフトにおいては、様々な速度制限制御が行われている。例えば、特許文献１には起動初期の加速度を緩やかにすることで起動時のショックを低減する加速度制限技術が開示されている。ところで、近年、フォークリフトにおいても、乗用車同様、エコモードなどの省エネ運転が望まれており、例えば、車両が予め定められた最大速度を超えないようにモータの出力を制限する速度制限制御において、エコモードでは最大速度を低く制限する最大速度制限制御が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、単純に最大速度を低く制限しただけでは、フォークリフトによる作業効率が悪くなるという新たな問題が発生してしまう。
本発明の目的は、作業効率の悪化を抑制しつつフォークリフトが定められた最大速度を超えないように省エネ運転をさせることができるフォークリフト用走行モータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、直流電力を交流電力に変換するとともに出力側に接続された車両の走行モータに交流電力を供給するインバータと、フォークリフトが定められた最大速度を超えないように前記走行モータへの出力を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値を設定する第１の閾値設定手段と、フォークリフトの走行時間が前記初期加速領域に続いて設定される前記初期加速領域よりも長い中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を設定する第２の閾値設定手段と、を有することを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、制御部において、フォークリフトが定められた最大速度を超えないように走行モータへの出力が制御される。この際、第１の閾値設定手段において、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値が設定される。また、第２の閾値設定手段において、フォークリフトの走行時間が初期加速領域に続いて設定される初期加速領域よりも長い中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として第１の閾値よりも大きな第２の閾値が設定される。よって、短距離作業の効率および長距離作業の効率に影響を与えにくくすることができる。その結果、作業効率の悪化を抑制しつつフォークリフトが定められた最大速度を超えないように省エネ運転をさせることができる。
【０００７】
請求項２に記載のように、請求項１に記載のフォークリフト用走行モータの制御装置において、前記制御部は、前記中間走行領域における最大速度として第３の閾値を設定する第３の閾値設定手段を更に有するとよい。
【０００８】
請求項３に記載のように、請求項２に記載のフォークリフト用走行モータの制御装置において、前記第３の閾値設定手段は、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間を線形補間することによって前記第３の閾値を設定するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作業効率の悪化を抑制しつつフォークリフトが定められた最大速度を超えないように省エネ運転をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態におけるフォークリフトの概略側面図。
【図２】フォークリフト用走行モータの制御装置の回路図。
【図３】走行距離に対する使用頻度を示す説明図。
【図４】（ａ），（ｂ）は速度制限制御を説明するための説明図。
【図５】（ａ），（ｂ）は速度制限制御を説明するための説明図。
【図６】（ａ），（ｂ）は比較のための速度制限制御を説明するための説明図。
【図７】（ａ），（ｂ）は速度制限制御を説明するための説明図。
【図８】（ａ），（ｂ）は別例の速度制限制御を説明するための説明図。
【図９】（ａ），（ｂ）は別例の速度制限制御を説明するための説明図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は速度制限制御を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、フォークリフト１０はバッテリフォークリフトであって、電動モータにて搬送・荷役作業を行うフォークリフトである。フォークリフト１０の車体１１の前側下部には駆動輪（前輪）１２ａが設けられ、車体１１の後側下部には操舵輪（後輪）１２ｂが設けられている。車体１１の前部には荷役装置１３が設けられている。
【００１２】
荷役装置１３を構成するマスト１４は車体１１の前部に立設されている。マスト１４は車体１１に対して前後に傾動可能に支持された左右一対のアウタマスト１４ａと、これにスライドして昇降するインナマスト１４ｂとからなる。各アウタマスト１４ａの後部にはリフトシリンダ１５が配設されている。インナマスト１４ｂの内側にはフォーク１６を備えたリフトブラケット１７が昇降可能に支持されている。そして、リフトシリンダ１５の伸縮作動によりフォーク１６がリフトブラケット１７とともに昇降される。
【００１３】
左右一対のティルトシリンダ１８は、その基端側が車体（車体フレーム）１１に対して回動可能に連結されるとともに、先端側がアウタマスト１４ａの側面に回動可能に連結されている。マスト１４はティルトシリンダ１８が伸縮駆動されることで前後に傾動する。
【００１４】
運転室Ｒにはその前側にハンドル１９、リフトレバー２０およびティルトレバー２１が装備されている。リフトレバー２０はフォーク１６を昇降させるためのレバーであり、ティルトレバー２１はマスト１４を前後方向に傾動させるためのレバーである。運転席の床面にはアクセルペダル２２が設けられ、アクセルペダル２２の操作量（ペダル踏み込み量）に応じた車速にされる。
【００１５】
車体１１にはバッテリ２３、走行モータ（走行用電動モータ）２４および荷役モータ（荷役用電動モータ）２５が搭載されている。バッテリ２３により走行モータ２４を駆動させ、駆動輪１２ａが駆動されるようになっている。詳しくは、走行モータ２４の出力軸が駆動輪１２ａの回転軸と減速機を介して連結されており、走行モータ２４の駆動により出力軸が回転するとその回転に伴って駆動輪１２ａの回転軸が回転して駆動輪１２ａが駆動される。
【００１６】
また、バッテリ２３により荷役モータ２５が駆動され、この荷役モータ２５の駆動により油圧ポンプ（図示略）が駆動される。この油圧ポンプの駆動に基づいてリフトシリンダ１５やティルトシリンダ１８を伸縮動作してフォーク１６の上下動やティルト動作を行うことができるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、フォークリフト１０には走行モータ２４の制御装置３０が搭載されている。制御装置３０は、インバータ４０と駆動回路５０とコントローラ６０を備えている。インバータ４０は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６と、コンデンサ８０よりなり、入力側には直流電源としてのバッテリ２３が接続されている。
【００１８】
インバータ４０の出力側には走行モータ２４が接続されている。走行モータ２４には３相交流モータが使用されている。走行モータ２４は巻線２４ａ，２４ｂ，２４ｃを有し、走行モータ２４の各相の巻線２４ａ，２４ｂ，２４ｃがインバータ４０の出力側に接続されている。
【００１９】
インバータ４０のブリッジ回路は、６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６が設けられている。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６には、パワーＭＯＳＦＥＴが使用されている。なお、スイッチング素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）を使用してもよい。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６には、それぞれ帰還ダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。
【００２０】
インバータ４０のブリッジ回路において、第１および第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、第３および第４のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４、第５および第６のスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６がそれぞれ直列に接続されている。そして、第１、第３および第５のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５が、直流電源としてのバッテリ２３のプラス端子側に接続され、第２、第４および第６のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６が、バッテリ２３のマイナス端子側に接続されている。
【００２１】
Ｕ相用の上下のアームを構成するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の間の接続点は走行モータ２４のＵ相端子に、Ｖ相用の上下のアームを構成するスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の間の接続点は走行モータ２４のＶ相端子に、Ｗ相用の上下のアームを構成するスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の間の接続点は走行モータ２４のＷ相端子に、それぞれ接続されている。そして、走行モータ２４の制御装置３０により、走行モータ２４の各相の巻線に交流電流が供給されて走行モータ２４が駆動される。
【００２２】
バッテリ２３の定格電圧は、例えば４８ボルトである。バッテリ（２次電池）２３として、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等を挙げることができる。
インバータ４０と走行モータ２４との間には電流センサ７０，７１が設けられている。電流センサ７０，７１は走行モータ２４に供給される３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２相（この実施形態ではＵ相およびＷ相）の電流Ｉｕ，Ｉｗの電流値を検出する。
【００２３】
コンデンサ８０は、電解コンデンサであり、バッテリ２３と並列に接続されている。第１、第３および第５のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５がコンデンサ８０のプラス端子側に接続され、第２、第４および第６のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６がコンデンサ８０のマイナス端子側に接続されている。
【００２４】
コントローラ６０はマイコン６１とメモリ６２を有する。メモリ６２には走行モータ２４を駆動するのに必要な各種制御プログラムおよびその実行に必要な各種データやマップが記憶されている。制御プログラムには、走行モータ２４を回転駆動させるための制御プログラムや、速度制限のための制御プログラム等が含まれる。
【００２５】
図２においてコントローラ６０は、駆動回路５０を介してインバータ４０の各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のゲートに接続されている。コントローラ６０には電流センサ７０，７１が接続されている。そして、コントローラ６０のマイコン６１は、各センサ７０，７１の検出信号に基づいて、走行モータ２４を目標出力となるように制御する制御信号を、駆動回路５０を介して各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に出力してインバータ４０の駆動を制御する。そして、インバータ４０はバッテリ２３から供給される直流を適宜の周波数の３相交流に変換して走行モータ２４に出力する。つまり、インバータ４０により、直流電力を交流電力に変換するとともに出力側に接続された車両の走行モータ２４に交流電力を供給する。
【００２６】
車両には車両制御ＥＣＵ９０が搭載されている。車両制御ＥＣＵ９０はマイコン等を具備している。車両制御ＥＣＵ９０は、オペレータによる操作に伴い操作センサ（図示略）から出力される操作信号を入力して車両動作を制御する。
【００２７】
コントローラ６０は車両制御ＥＣＵ９０と接続されており、マイコン６１は各種の操作を検知することができるようになっている。そして、コントローラ６０のマイコン６１はアクセルペダル２２の操作量に応じた走行モータ２４の回転速度となるように走行モータ２４を制御して車両速度を調整する。また、コントローラ６０のマイコン６１はバッテリ２３の電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを検知している。
【００２８】
制御装置３０のコントローラ６０、駆動回路５０は制御基板１１０に搭載されている。インバータ４０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６、帰還ダイオードＤ１〜Ｄ６は主回路基板１００に搭載されている。
【００２９】
図３には、フォークリフト１０の走行距離と使用頻度の関係を示す。図３において横軸に走行距離をとるとともに縦軸に使用頻度をとっている。
図３において、走行距離が短い作業を行う場合（例えば１０ｍ走行する作業）と走行距離が長い作業を行う場合（例えば１００ｍ走行する作業）とで使用頻度が高くなっていることが分る。つまり、フォークリフト１０において、短距離作業Ｗｓと長距離作業Ｗｇで使用する場合が多いことが分る。また、使用頻度が高い走行距離に対応する短距離作業領域および長距離作業領域の間が、使用頻度が低い走行距離に対応する領域となっている。
【００３０】
コントローラ６０のメモリ６２には、図４（ａ）に示す速度制限制御を行うための最大速度を規定する閾値ｖ１，ｖ２が記憶されている。
図４（ａ）において横軸に時間をとり、縦軸に車両の制限速度をとっている。制限速度として第１の閾値ｖ１と第２の閾値ｖ２が記憶されており、第２の閾値ｖ２は、第１の閾値ｖ１より大きな値である。例えば、第１の閾値ｖ１は４５ｋｍ／ｈ、第２の閾値ｖ２は５０ｋｍ／ｈである。
【００３１】
図４（ｂ）に示すようにアクセルペダル２２が無操作状態から所定量θ１だけ操作されると、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値ｖ１で規制される。初期加速領域は使用頻度の高い走行開始から所定距離走行するまでの領域である。
【００３２】
中間走行領域は、使用頻度の低い走行距離に対応する領域である。中間走行領域は、初期加速領域に続いて設定され、初期加速領域よりも長い領域であり、中間走行領域を超えると最大速度として第２の閾値ｖ２で規制される。
【００３３】
このように、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値ｖ１が用意されているとともに、中間走行領域を超えた領域においては最大速度として第２の閾値ｖ２が用意されている。つまり、比較例として閾値ｖ２のみが用意されている場合に比べ、本実施形態では第１の閾値ｖ１と第２の閾値ｖ２とが用意されている。
【００３４】
なお、以下の説明において、図４（ｂ）と同様に、図５（ｂ），図６（ｂ），図７（ｂ），図８（ｂ），図９（ｂ），図１０（ｂ）についても、アクセルペダル２２が無操作状態から所定量θ１だけ操作されたものとする。
【００３５】
次に、フォークリフト１０の走行モータ２４の制御装置３０の作用について説明する。
コントローラ６０は、フォークリフトが定められた最大速度を超えないように走行モータ２４への出力を制御する。このとき、以下の処理を実行する。
【００３６】
図５（ａ）において横軸に時間をとり、縦軸に車両の実際の速度（実速度）をとっている。
マイコン６１は、図５（ａ）においてｔ１のタイミングでのアクセル操作に伴いｔ２のタイミングまでのフォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値ｖ１を設定する。よって、初期加速領域においては、実速度が第１の閾値ｖ１まで一定の傾き（加速度）α１で上昇していく。この加速度α１は、図６に示す比較例での加速度α１と同一であり、加速度α１は変えていない。初期加速領域において、図３の短距離作業Ｗｓが行われる。この初期加速領域の時間、即ち、ｔ１〜ｔ２の時間は、例えば５秒である。
【００３７】
そのため、図６に示す比較例との対比において図５に示す本実施形態においても短距離作業Ｗｓの効率に影響を与えない。
その後、図５（ａ）のｔ２のタイミングからｔ３のタイミングまでの中間走行領域においては、使用頻度の低い走行距離に対応する領域であるので、実速度が第１の閾値ｖ１に保持したままとなる。中間走行領域の時間、即ち、ｔ２〜ｔ３の時間は、例えば、３０秒である。
【００３８】
そして、マイコン６１は、図５（ａ）のｔ３のタイミングとなりフォークリフトの走行時間が中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として第２の閾値ｖ２を設定する。よって、中間走行領域を超えると、実速度が第２の閾値ｖ２へと上昇する。実速度が第２の閾値ｖ２に達した後は第２の閾値ｖ２に保持したままとなり、図５（ａ）のｔ３のタイミング以降において図３の長距離作業Ｗｇを行う。よって、図６に示す比較例との対比において図５に示す本実施形態では最大速度（ｖ２）を変えておらず作業効率への影響は少ない。
【００３９】
図６に示す比較例との対比において図５に示す本実施形態においては、図７（ａ）においてハッチングを付した領域Ａ１の省エネを図ることができる。領域Ａ１は、速度プロファイルＬ３ｂ（図６（ａ）参照）、速度プロファイルＬ２ｃ（図５（ａ）参照）、速度プロファイルＬ２ｂ（図５（ａ）参照）、速度プロファイルＬ３ａ（図６（ａ）参照）で囲まれた領域である。これにより、領域Ａ１の分だけ省エネが図られる。これによって、作業効率への影響が少なくなる形で省エネ運転を実現することができる。
【００４０】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）フォークリフト用走行モータの制御装置３０の構成として、インバータ４０とコントローラ６０とを備え、制御部としてのコントローラ６０は、フォークリフトの初期加速領域においては最大速度として第１の閾値ｖ１を設定する第１の閾値設定手段としてのマイコン６１を有する。また、コントローラ６０は、フォークリフトの走行時間が初期加速領域に続いて設定される初期加速領域よりも長い中間走行領域を超えたと判断すると最大速度として第１の閾値ｖ１よりも大きな第２の閾値ｖ２を設定する第２の閾値設定手段としてのマイコン６１を有する。そして、図５（ａ）に示すようにフォークリフトが定められた最大速度を超えないように走行モータ２４への出力が制御される。
【００４１】
これにより、短距離作業の効率および長距離作業の効率に影響を与えにくくすることができ、作業効率の悪化を抑制しつつフォークリフトが定められた最大速度を超えないように省エネ運転をさせることができる。
【００４２】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図４に代わり図８に示すようにしてもよい。図８において、中間走行領域における最大速度としての第３の閾値を、第１の閾値ｖ１と第２の閾値ｖ２との間を線形補間する。つまり、中間走行開始での第１の閾値ｖ１と中間走行終了での第２の閾値ｖ２との間を直線近似した値で規制をかける。
【００４３】
そして、図９（ｂ）に示すように、ｔ１のタイミングでのアクセル操作に伴いｔ２のタイミングまでのフォークリフトの初期加速領域においては実速度が第１の閾値ｖ１まで一定の傾き（加速度）α１で上昇し、図９（ａ）のｔ２のタイミングで初期加速領域が終了して第１の閾値ｖ１に到達してからｔ３のタイミングで中間走行領域を超えるまで第２の閾値ｖ２へと徐々に速度が上がる。
【００４４】
よって、図６に示す比較例との対比において図９（ａ）に示す本実施形態においては、図１０（ａ）においてハッチングを付した領域Ａ２の省エネを図ることができる。領域Ａ２は、速度プロファイルＬ３ｂ（図６（ａ）参照）、速度プロファイルＬ４ｂ（図９（ａ）参照）、速度プロファイルＬ３ａ（図６（ａ）参照）で囲まれた領域である。これにより、領域Ａ２の分だけ省エネが図られる。これによって、作業効率と省エネの両立を図ることができる。
【００４５】
図８，９を用いて説明した構成とすることにより、以下のような効果を得ることができる。
（２）制御部としてのコントローラ６０は、中間走行領域における最大速度として第３の閾値を設定する第３の閾値設定手段としてのマイコン６１を更に有する。よって、実用的である。
【００４６】
（３）特に、マイコン６１は、第１の閾値ｖ１と第２の閾値ｖ２との間を線形補間することによって第３の閾値を設定する。よって、実用的である。
この場合において、第１の閾値ｖ１と第２の閾値ｖ２との間を線形補間することによって第３の閾値を設定したが、これに限るものではない。
【００４７】
・第１の閾値ｖ１は例えば４５ｋｍ／ｈ、第２の閾値ｖ２は例えば５０ｋｍ／ｈであったが、第１の閾値および第２の閾値は所定の値を設定すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…フォークリフト、２４…走行モータ、３０…制御装置、４０…インバータ、６０…コントローラ、６１…マイコン、ｖ１…第１の閾値、ｖ２…第２の閾値。
【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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