(57)【要約】【課題】電流検出回路に断線や瞬断が生じても、電流指令が過剰に大きくなることを抑止すること。【解決手段】フォークリフトに搭載されている車両制御装置は、電磁比例リリーフ弁のソレノイドに流れる電流を制御する。車両制御装置は、フィードバック制御（ＰＩ制御）と、フィードフォワード制御とを併用して電流制御を行う。更に、車両制御装置は、電流ＣＡが予め定められた所定値Ａを下回った場合に、電流偏差ＣＥと電流偏差積分値ＣＥＩをリセットした（０にした）値から電流指令ＣＣを演算する制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
油圧によって作動する油圧作動装置と、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
ソレノイドに流れる電流によってリリーフ圧が調整され、前記リリーフ圧を超えると前記油圧ポンプを含む油圧回路内の圧力を解放させる電磁比例リリーフ弁と、を備えた産業車両に搭載され、前記ソレノイドに流れる電流を制御する電流制御装置であって、
前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路と、
フィードフォワードゲインに電流目標値を乗算した値、比例ゲインに電流偏差を乗算した値、及び、積分ゲインに電流偏差積分値を乗算した値の合算値を電流指令とし、この電流指令に応じて前記ソレノイドに流れる電流を制御する電流制御回路と、を備え、
前記フィードフォワードゲインは、前記ソレノイドに流れる電流の通常制御範囲内の下限よりも小さい所定値を、前記下限で除算した値以上の値であり、
前記電流制御回路は、前記電流検出回路によって検出される前記電流が前記所定値以下となった場合、前記電流偏差、及び、前記電流偏差積分値をリセットして前記電流指令とする電流制御装置。
【請求項２】
前記所定値は、前記通常範囲内の電流の下限から、ノイズを考慮して設定されたマージンを減算した値未満の値である請求項１に記載の電流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁比例リリーフ弁のソレノイドに流れる電流を制御する電流制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、を備え、油圧ポンプから吐出された作動油によって油圧作動装置を動作させる産業車両としては、例えばフォークリフトが知られている。フォークリフトは、例えば、フォークを昇降動作させる油圧作動装置としてリフト用の油圧シリンダと、マストを傾動動作させる油圧作動装置としてティルト用の油圧シリンダと、を有する。また、フォークリフトは、油圧ポンプから供給される作動油の油圧シリンダへの給排を制御するコントロール弁を備える。そして、油圧ポンプをエンジンで駆動させる場合には、油圧ポンプの負荷増によってエンジンのトルクが不足すると、エンジンストールが発生してしまうことがある。このため、従来、このようなエンジンストールの発生を防止するための構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の産業車両は、作動油の給排に電磁式のコントロール弁を用いており、油圧作動装置を動作させていない場合、常時、アンロードの状態とされている。アンロードの状態では、油圧機構内の圧力が油タンクへ解放されることで、油圧機構内の圧力は低い。エンジンに負荷がかけられた場合には、その時点におけるオンロード時間が所定時間未満であれば、オンロードの状態に制御して油圧機構内の圧力を上昇させる。その後に、アンロードの状態に戻ることで、圧力の急激な上昇を抑え、エンジンストールの発生を抑止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８７０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電磁比例リリーフ弁を用いて油圧ポンプにかかる圧力（作動油の圧力）をリリーフ圧以下に保ち、これによりエンジンストールの発生を抑止することも考えられる。電磁比例リリーフ弁のリリーフ圧は、ソレノイドに流れる電流によって調整される。ソレノイドに流れる電流は、リリーフ圧に応じた電流目標値と、ソレノイドに流れている電流（実電流）との差である電流偏差から演算された電流指令に応じて電流制御装置によって制御される。実電流は、電流検出回路によって検出されるが、電流検出回路に断線や瞬断が生じて、ソレノイドに流れている電流が検出できなくなると、電流偏差が大きくなり、これに従い電流指令も大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、電流検出回路に断線や瞬断が生じても、電流指令が過剰に大きくなることを抑止することができる電流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】
【０００７】
上記課題を解決する電流制御装置は、エンジンと、油圧によって作動する油圧作動装置と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、ソレノイドに流れる電流によってリリーフ圧が調整され、前記リリーフ圧を超えると前記油圧ポンプを含む油圧回路内の圧力を解放させる電磁比例リリーフ弁と、を備えた産業車両に搭載され、前記ソレノイドに流れる電流を制御する電流制御装置であって、前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出回路と、フィードフォワードゲインに電流目標値を乗算した値、比例ゲインに電流偏差を乗算した値、及び、積分ゲインに電流偏差積分値を乗算した値の合算値を電流指令とし、この電流指令に応じて前記ソレノイドに流れる電流を制御する電流制御回路と、を備え、前記フィードフォワードゲインは、前記ソレノイドに流れる電流の通常制御範囲内の下限よりも小さい所定値を、前記下限で除算した値以上の値であり、前記電流制御回路は、前記電流検出回路によって検出される前記電流が前記所定値以下となった場合、前記電流偏差、及び、前記電流偏差積分値をリセットして前記電流指令とする。
【０００８】
これによれば、ソレノイドの電流制御は、フィードバック制御（ＰＩ制御）と、フィードフォワード制御とを併用することで行われる。電流制御回路による電流制御中に、電流検出回路が断線や瞬断した場合、電流検出回路によって検出される電流は０になる。電流制御回路は、電流検出回路によって検出される電流が所定値以下になった場合、電流偏差、及び、電流偏差積分値、すなわち、フィードバック項をリセット（０）した電流指令に応じてソレノイドに流れる電流を制御する。したがって、電流検出回路に断線や瞬断が生じた場合、電流指令はフィードフォワードゲインに電流目標値を乗算した値となる。ここで、フィードフォワードゲイン及び電流目標値は、電流偏差によって変化しない値であるため、電流偏差が大きくなったとしても電流指令は過剰に大きくならない。このため、電流検出回路の断線や瞬断を原因として、電流検出回路によって検出される電流と、電流目標値との差である電流偏差が大きくなったとしても、電流指令が過剰に大きくなることが抑止される。
【０００９】
上記電流制御装置について、前記所定値は、前記通常範囲内の電流の下限から、ノイズを考慮して設定されたマージンを減算した値未満の値であってもよい。
これによれば、電流検出回路に断線や瞬断が生じていないにも関わらず、ノイズによって電流検出回路によって検出される電流が所定値以下になることが抑止される。したがって、電流検出回路に断線や瞬断が生じていないにも関わらずフィードバック項がリセットされることが抑止され、フィードバック項がリセットされることによる応答性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電流検出回路に断線や瞬断が生じても、電流指令が過剰に大きくなることを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】フォークリフトの概略構成図。
【図２】車両制御装置の制御ブロック図。
【図３】車両制御装置の作用を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、電流制御装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０は、荷役装置１１を備える。荷役装置１１は、左右一対のアウタマスト１２とインナマスト１３とからなる多段式のマスト１４を備え、アウタマスト１２には油圧作動装置として油圧式のティルトシリンダ１５が連結されているとともにインナマスト１３には油圧作動装置として油圧式のリフトシリンダ１６が連結されている。マスト１４は、ティルトシリンダ１５に対する作動油の給排によって車体の前後方向に前傾動作又は後傾動作を行う。インナマスト１３は、リフトシリンダ１６に対する作動油の給排によって車体の上下方向に昇降動作を行う。また、インナマスト１３には、リフトブラケット１７を介してフォーク１８が設けられている。フォーク１８は、リフトシリンダ１６の作動によってインナマスト１３がアウタマスト１２に沿って昇降動作を行うことにより、リフトブラケット１７とともに昇降動作を行う。
【００１３】
フォークリフト１０は、フォークリフト１０の走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン１９と、エンジン１９によって駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０から吐出された作動油が供給される油圧機構２１とを備える。また、フォークリフト１０は、作動油が貯留された油タンク２２と、エンジン１９の回転数を検出して、エンジン１９の実回転数を出力する回転数センサ３０とを備える。
【００１４】
油圧ポンプ２０には、油タンク２２から汲み上げた作動油を油圧機構２１に供給する油路２３が接続されている。油路２３は、油圧ポンプ２０の吐出口に接続されている。また、油圧機構２１には、油タンク２２へ排出される作動油が通る排出油路２４が接続されている。
【００１５】
油圧機構２１は、各シリンダ１５，１６への作動油の給排を制御するコントロール弁２８を備える。また、油圧機構２１は、リリーフ圧を超えると開放される電磁比例リリーフ弁２９を備える。電磁比例リリーフ弁２９は、油圧ポンプ２０、及び、油圧ポンプ２０から吐出された作動油が供給される油圧機構２１を含む油圧回路ＨＣ内の圧力がリリーフ圧を超えると油圧回路ＨＣ内の圧力を解放し、これにより、油圧ポンプ２０にかかる負荷を軽減させる。電磁比例リリーフ弁２９は、ソレノイド２９ａを有し、ソレノイド２９ａに流れる電流によってリリーフ圧が調整される。
【００１６】
フォークリフト１０には、車両制御装置２５と、エンジン制御装置２６と、が搭載されている。エンジン制御装置２６は、車両制御装置２５に電気的に接続されている。
車両制御装置２５は、エンジン１９の回転数指令をエンジン制御装置２６に出力することによってエンジン１９の回転数の制御を行う。エンジン制御装置２６は、入力した回転数指令をもとにエンジン１９を制御する。エンジン制御装置２６は、回転数センサ３０が検出したエンジン１９の実回転数を車両制御装置２５に出力する。なお、油圧ポンプ２０をエンジン１９によって駆動するフォークリフト１０では、アクセル操作部材３１を踏み込むとともに、運転者の操作によってティルトシリンダ１５やリフトシリンダ１６の動作を指示する荷役操作部材２７を操作することにより、ティルトシリンダ１５やリフトシリンダ１６を動作させることができる。
【００１７】
本実施形態の車両制御装置２５は、上記したエンジン制御装置２６の制御に加えて、ソレノイド２９ａに流れる電流を制御することで電磁比例リリーフ弁２９のリリーフ圧を調整する電流制御装置としても機能している。車両制御装置２５は、ソレノイド２９ａに流れている電流（実電流）を検出する電流検出回路２５ａと、電流制御回路２５ｂとを備える。なお、電流制御回路２５ｂには、電流指令を演算する演算部と、演算された電流指令に応じてソレノイド２９ａに流れる電流を制御する制御部を含む。
【００１８】
以下、車両制御装置２５が行うソレノイド２９ａの電流制御について説明を行う。車両制御装置２５は、所定の制御周期で、以下の電流制御を行う。
まず、車両制御装置２５は、電磁比例リリーフ弁２９に要求されているリリーフ圧を演算する。本実施形態において、リリーフ圧は、エンジン１９の実回転数に応じて演算され、エンジン１９の出力が低いにもかかわらず、油圧ポンプ２０の負荷が大きくなることが抑制されている。
【００１９】
車両制御装置２５の電流制御回路２５ｂは、電磁比例リリーフ弁２９に要求されているリリーフ圧から、ソレノイド２９ａに流す電流目標値ＣＴを演算し、ソレノイド２９ａに電流目標値ＣＴが流れるように電流制御を行う。電流制御は、演算された電流指令ＣＣに応じて、電流制御回路２５ｂがソレノイド２９ａに流れる電流を制御することで行われる。
【００２０】
図２に実線で示すように、電流指令ＣＣは、フィードフォワードゲインＫＦに電流目標値ＣＴを乗算した値、比例ゲインＫＰに電流偏差ＣＥを乗算した値、及び、積分ゲインＫＩに電流偏差積分値ＣＥＩを乗算した値の合算値であり、以下の（１）式で示される。
【００２１】
電流指令ＣＣ＝ＫＦ×電流目標値ＣＴ＋ＫＰ×電流偏差ＣＥ＋ＫＩ×電流偏差積分値ＣＥＩ…（１）
なお、電流偏差ＣＥは、電流目標値ＣＴから、電流検出回路２５ａによって検出される電流（実電流）ＣＡを減算した値である。また、電流偏差積分値ＣＥＩは、電流偏差積分値ＣＥＩの前回値（１回前の制御周期での電流偏差積分値）に電流偏差ＣＥを加算した値である。
【００２２】
上記したように車両制御装置２５は、フィードバック制御（ＰＩ制御）と、フィードフォワード制御とを併用して電流制御を行う。更に、本実施形態の車両制御装置２５は、以下の（２）式が成立した場合には、電流偏差ＣＥと電流偏差積分値ＣＥＩをリセットする（０にする）。
【００２３】
電流ＣＡ≦所定値Ａ…（２）
すなわち、図２に破線で示すように、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが予め定められた所定値Ａ以下になった場合、電流制御回路２５ｂは、電流偏差ＣＥと電流偏差積分値ＣＥＩをリセットした（０にした）値を電流指令ＣＣとする。
【００２４】
ここで、所定値Ａとは、ソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限よりも小さい値である。なお、通常制御範囲とは、電磁比例リリーフ弁２９のリリーフ圧をエンジンストールが生じない圧力とするときに設定されるソレノイド２９ａに流れる電流値の範囲である。したがって、通常制御範囲の下限は、電磁比例リリーフ弁２９のリリーフ圧をエンジンストールが生じない最小の圧力とするときにソレノイド２９ａに流れる電流となる。
【００２５】
本実施形態では、ソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限からマージンを減算した値を所定値Ａとしている。マージンとは、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡに生じるノイズを考慮した値である。所定値Ａは、実験等から得られたマージンを基に予め定められている。
【００２６】
本実施形態では、フィードフォワードゲインＫＦは、以下の（３）式により定められている。
フィードフォワードゲインＫＦ≧所定値Ａ／通常制御範囲の下限…（３）
すなわち、フィードフォワードゲインＫＦは、所定値Ａをソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限で除算した値以上の値とされている。なお、比例ゲインＫＰ、及び、積分ゲインＫＩは、一般的なＰＩ制御に用いられる値に設定されている。
【００２７】
次に、本実施形態の車両制御装置２５の作用について説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜上、電磁比例リリーフ弁２９に要求されているリリーフ圧が一定であった場合について説明を行う。
【００２８】
まず、比較例の電流制御装置について説明する。比較例の電流制御装置は、ＰＩ制御により電流偏差ＣＥから電流指令ＣＣを演算する一般的な電流制御装置である。
図３に示すように、電磁比例リリーフ弁２９に要求されているリリーフ圧は一定であるため、ソレノイド２９ａの電流目標値ＣＴも一定となっている。時刻Ｔ１以前は、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが、電流目標値ＣＴに追従している。時刻Ｔ１で、接触不良などを原因として電流検出回路２５ａが瞬断されると、図３に一点鎖線で示すように、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡは０になる。
【００２９】
電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが０になると、電流偏差ＣＥが大きくなる。比較例の電流制御装置は、電流偏差ＣＥが大きくなると、ソレノイド２９ａに流れる電流を電流目標値ＣＴに近付けようとして、電流指令ＣＣを大きくする（図３中の実線）。また、ソレノイド２９ａ（コイル）は、電流が流れることで電磁エネルギーを蓄積するため、この影響もあり、ソレノイド２９ａに流れる電流は、過剰に大きくなる。時刻Ｔ２で瞬断が解消されると、電流指令ＣＣも小さくなりソレノイド２９ａに流れる電流が電流目標値ＣＴに追従する。
【００３０】
次に、本実施形態の電流制御装置（車両制御装置２５）について説明する。
図３に二点鎖線で示すように、本実施形態の車両制御装置２５では、時刻Ｔ１で電流検出回路２５ａが瞬断されると、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが０になるため、電流ＣＡは所定値Ａ以下となる。これにより、電流制御回路２５ｂは、電流偏差ＣＥと電流偏差積分値ＣＥＩをリセットする。そして、フィードバック項がリセットされた値から電流指令ＣＣを演算するため、電流指令ＣＣはフィードフォワードゲインＫＦに電流目標値ＣＴを乗算した値となる。フィードフォワードゲインＫＦ及び電流目標値ＣＴは、電流偏差ＣＥによって変化しない値であり、電流偏差ＣＥが大きくなったとしても、これに応じて大きくなることはない。このため、瞬断が生じた際に電流指令ＣＣが過剰に大きくなることが抑止され、ソレノイド２９ａに流れる電流が過剰に大きくなることも抑止されている。時刻Ｔ２で瞬断が解消されると、電流指令ＣＣは徐々に上昇していく。
【００３１】
図３に太線で示すように、時刻Ｔ２で瞬断が解消されると、電流ＣＡは電流指令ＣＣの上昇にしたがって徐々に大きくなっていき、電流目標値ＣＴに達する。この際、オーバーシュートの影響により、電流ＣＡは一時的に電流目標値ＣＴよりも若干大きくなるものの、比較例の電流制御装置に比べて、電流ＣＡが電流目標値ＣＴから大きく異なった値になることが抑制されている。
【００３２】
なお、電流検出回路２５ａが瞬断してから、瞬断が解消するまでの期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２）を除く期間については、本実施形態の車両制御装置２５は、比較例の電流制御装置と同様な電流指令ＣＣを演算する。
【００３３】
なお、電流検出回路２５ａが瞬断した場合について説明したが、電流検出回路２５ａが断線した場合であっても、同様に、電流指令ＣＣが過剰に大きくなることが抑止される。
したがって、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。
【００３４】
（１）電流制御回路２５ｂは、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが、所定値Ａより小さくなった場合、フィードバック項をリセットした値から電流指令ＣＣを演算し、この電流指令ＣＣに応じてソレノイド２９ａに流れる電流を制御する。このため、電流検出回路２５ａの断線や瞬断を原因として、電流偏差ＣＥが大きくなったとしても、電流指令ＣＣが過剰に大きくなることが抑止される。結果として、ソレノイド２９ａに過剰な電流が流れることが抑止される。
【００３５】
（２）所定値Ａは、ソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限からノイズなどを考慮したマージンを減算した値である。このため、通常制御範囲の下限付近の電流がソレノイド２９ａに流れている場合において電流検出回路２５ａに断線や瞬断が生じていないにも関わらず、電流検出回路２５ａによって検出される電流ＣＡが、所定値Ａ以下となることが抑止されている。したがって、電流検出回路２５ａに断線や瞬断が生じていないにも関わらず、フィードバック項がリセットされることが抑止され、フィードバック項がリセットされることによる応答性の低下を抑制することができる。
【００３６】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○所定値Ａは、ソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限からノイズなどを考慮したマージンを減算した値でなくてもよく、ソレノイド２９ａに流れる電流の通常制御範囲の下限を所定値Ａとしてもよい。
【００３７】
○電流目標値ＣＴは、コントロール弁２８にかかる圧力や、油圧回路ＨＣ内の圧力を圧力センサによって検出して、得られた圧力から演算してもよい。
○電流目標値ＣＴは、運転者の操作によってティルトシリンダ１５やリフトシリンダ１６の動作を指示する荷役操作部材２７の操作量から演算してもよい。
【００３８】
○産業車両はフォークリフト１０に限らず、ショベルローダなどの荷役装置を有するものであればよい。
○油圧作動装置は、リフトシリンダ１６、ティルトシリンダ１５だけでなく、ロールクランプなどのアタッチメントに使用するシリンダであってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…フォークリフト、１５…ティルトシリンダ、１６…リフトシリンダ、２０…油圧ポンプ、２５…車両制御装置、２５ａ…電流検出回路、２５ｂ…電流制御回路、２９…電磁比例リリーフ弁、２９ａ…ソレノイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017174218.tif 000005