(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度を指示するためのアクセルと、進行方向を指示するためのハンドルと、左右対称に配置された外輪及び内輪と、該外輪及び該内輪をそれぞれ独立して駆動する外輪モータ及び内輪モータとを含む走行車両に備えられ、該走行車両の走行を制御する走行制御装置であって、
前記走行車両の旋回時に、
前記アクセル及び前記ハンドルの操作量に基づいて前記外輪の速度及び前記内輪の速度が計算され、予め定められている前記外輪モータの速度−トルク曲線に基づいて前記外輪の速度に対応したトルクが求められ、該トルクが外輪許容トルクとして設定され、該外輪許容トルクを超えない範囲で、ＰＩ制御によって前記外輪モータのトルク指令値が決定され、前記外輪モータのトルク指令値が内輪許容トルクとして設定され、該内輪許容トルクを超えない範囲で、ＰＩ制御によって前記内輪モータのトルク指令値が決定され、
前記内輪モータのトルク指令値が、前記外輪モータのトルク指令値を超えないように制御されることを特徴とする走行制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走行制御装置が備えられていることを特徴とする走行車両。
【請求項３】
請求項１に記載の走行制御装置が備えられていることを特徴とするフォークリフト。
【請求項４】
速度を指示するためのアクセルと、走行車両の進行方向を指示するためのハンドルと、左右対称に備えられた外輪及び内輪と、該内輪及び該外輪をそれぞれ独立して駆動する内輪モータ及び外輪モータと、を含む走行車両の旋回時の走行制御方法であって、
ｉ）前記アクセル及び前記ハンドルの操作量に基づいて、外輪速度及び内輪速度を計算するステップと、
ｉｉ）予め定められている前記外輪モータの速度−トルク曲線に基づいて、前記外輪速度に対応したトルクを求め、該トルクを外輪許容トルクとして設定するステップと、
ｉｉｉ）前記外輪許容トルクを超えない範囲でＰＩ制御を行い、前記外輪モータのトルク指令値を決定するステップと、
ｉｖ）前記外輪モータのトルク指令値を、内輪許容トルクとして設定するステップと、
ｖ）前記内輪許容トルクを超えない範囲でＰＩ制御を行い、前記内輪モータのトルク指令値を決定するステップと、
を備え、前記内輪モータのトルク指令値が、前記外輪モータのトルク指令値を超えないように制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右の駆動輪がモータによって独立に駆動される走行車両の走行制御装置、及び走行制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から、モータによって駆動される電気自動車、及びモータとエンジンの双方によって駆動されるハイブリッド自動車の研究が盛んに行われている。また、従来から、フォークリフト等の作業用走行車両の多くはモータによって駆動されている。一般的に、このようなモータによって駆動される走行車両では、駆動輪毎にモータが個別に配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モータによって駆動される走行車両の一例として、図５に、三輪型フォークリフトＦの構造模式図を示す。車両本体１の前部には、車体中心線を挟んで左右対称に右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌが備えられ、それぞれ、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌによって駆動されるようになっている。一方、車両本体１の後部中央には、一組の操舵輪４が備えられている。操舵輪４は、ハンドル１４の操作量に応じて、操舵輪中心点Ｐ２を中心に回動し、フォークリフトＦの進行方向（旋回半径）が決定される。
【０００４】
走行制御装置１０は、アクセル１３及びハンドル１４の操作量に応じて、右駆動輪３Ｒ、左駆動輪３Ｌ及び操舵輪４の動作を決定し、フォークリフトＦの走行を制御する。なお、走行制御装置１０では、車体代表点Ｐ１という概念を用いて、この点を基準に各部の動作が決定される。車体代表点Ｐ１は任意に設定することができ、車両本体１の内側に限らず、外側に設定することもできる。
【０００５】
図６は、フォークリフトＦに適用される従来の走行制御システムのブロック図である。
走行制御装置１０は、アクセル１３から出力されるアクセル開度ＡＣと、ハンドル１４から出力されるハンドル角θＳＣに基づいて、ＰＩ制御により、右駆動輪モータ２Ｒに対する右トルク指令値ＳＲと、左駆動輪モータ２Ｌに対する左トルク指令値ＳＬを決定する。右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌは、それぞれ、指令値に基づき右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌを駆動する。また、走行制御装置１０は、ハンドル１４から出力されるハンドル角θＳＣに基づいて、アッカーマン軌跡により操舵輪角θＳＳを決定し、操舵輪４の回動を制御する。走行制御装置１０は、メモリ１２に予め格納されている車両寸法等の情報を参照することができる。
【０００６】
上記した従来の走行制御システムの走行制御方法について、図７〜図９を参照しつつ順に説明する。なお、以下の説明では、フォークリフトＦが右方向に旋回する際の動作について説明する。
【０００７】
フォークリフトＦが走行を開始すると（図８のＳ１−１）、アクセル開度ＡＣとハンドル角θＳＣが走行制御装置１０に入力される（Ｓ１−２）。走行制御装置１０は、入力されたハンドル角θＳＣ及びメモリ１２に格納されている車両寸法ＬＣ、ＬＳに基づいて、操舵輪角θＳＳを次式で計算する（Ｓ１−３）。
Ｌ１＝ＬＣ／ｔａｎθＳＣ        ・・・（１）
θＳＳ＝ａｔａｎ（ＬＳ／Ｌ１）  ・・・（２）
得られた操舵輪角θＳＳは、操舵輪４に出力される（Ｓ１−４）。そして、操舵輪４は操舵輪角θＳＳに応じて回動する。
【０００８】
続いて、アクセル開度ＡＣに基づいて、車体代表点Ｐ１における速度（車体速度ＶＣ）が次式で計算される（図８のＳ１−５）。
ＶＣ＝Ａ×ＡＣ      ・・・（３）
ここで、Ａは定数である。
ハンドル角θＳＣ、（３）式で得られた車体速度ＶＣ、（１）式で得られたＬ１、及びメモリ１２に格納されている車両寸法ＬＲ、ＬＬに基づいて、右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬが次式で計算される（図８のＳ１−６）。
Ｌ２＝ＬＣ／ｓｉｎθＳＣ            ・・・（４）
ＶＬ＝ＶＣ×（Ｌ１−ＬＲ）／Ｌ２    ・・・（５）
ＶＲ＝ＶＣ×（Ｌ１＋ＬＬ）／Ｌ２    ・・・（６）
図７に示すように、フォークリフトＦが右方向に旋回する場合において、右駆動輪３Ｒは回転半径が小さい内輪、左駆動輪３Ｌは回転半径が大きい外輪となるので、左駆動輪速度ＶＬ（外輪速度）は右駆動輪速度ＶＲ（内輪速度）よりも大きくなる。
【０００９】
続いて、図９に示す“速度−トルク曲線”に基づいて、右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬに対応したトルクが求められる。求められたトルクは、ＰＩ制御部１１で用いられる許容トルクとして設定される（図８のＳ１−７）。“速度−トルク曲線”は、モータの特性等に応じて予め定められている、速度に対応したトルクを求めるためのものである。通常、右駆動輪モータ２Ｒと左駆動輪モータ２Ｌは同一のモータが適用されるので、図９（Ａ）に示す右駆動輪モータ２Ｒの“速度−トルク曲線”と、図９（Ｂ）に示す左駆動輪モータ２Ｌの“速度−トルク曲線”は同一である。
【００１０】
ＰＩ制御部１１は、設定された許容トルクＴＲＨ、ＴＬＨを超えない範囲で、右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌが所望の速度となるような右トルク指令値ＳＲ及び左トルク指令値ＳＬを決定する（図８のＳ１−８）。決定されたトルク指令値は、それぞれ、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌに伝達される（Ｓ１−９）。右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌは、それぞれ、指令値に基づいて右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌを駆動する。
【００１１】
アクセル開度ＡＣまたはハンドル角θＳＣが変更された場合（Ｓ１−１０）には、Ｓ１−３に戻り、操舵輪角θＳＳ、右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬ等の再計算が行われる（Ｓ１−３〜７）。そして、ＰＩ制御部１１は、再設定された許容トルクを超えない範囲で、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌを制御する（Ｓ１−８〜９）。
【特許文献１】特開平９−８４２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
通常、走行車両が旋回をスムーズに行うには、外輪側の駆動輪の速度を、内輪側の駆動輪の速度よりも高くしておく必要がある。また、このとき、高い速度が要求されない内輪側のトルクは低くてもよい。例えば、図７に示す走行車両の右方向への旋回時において、内輪側の右駆動輪モータ２Ｒが発生するべきトルクは、外輪側の左駆動輪モータ２Ｌよりも低くてもよい。
【００１３】
しかしながら、図９に示すように、従来の走行制御方法における内輪側のモータは、不必要に大きい許容トルクの範囲内でＰＩ制御され、結果的に過剰なトルクを発生していた。このため、内輪側のモータでは、過剰な電力供給による発熱が生じ、モータ自身が損傷、または劣化し易くなるという問題があった。
さらに、各モータがバッテリーによって電力供給されている場合には、無駄に電力が消費されることによって走行車両の稼動時間が短くなり、頻繁に充電を行わなければならないという問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、走行車両の旋回時に、モータに過剰なトルクが発生するのを抑制することにより、該モータの損傷及び劣化を防ぐとともに、走行車両の稼動時間を延長することができる走行制御装置及び走行制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る走行制御装置は、内輪及び外輪がそれぞれ独立して駆動される走行車両に備えられ、該走行車両の走行を制御する走行制御装置であって、前記走行車両の旋回時に、外輪速度に対応する外輪許容トルクを超えない範囲で、ＰＩ制御によって前記外輪モータのトルク指令値が決定され、前記外輪モータのトルク指令値が内輪許容トルクとして設定され、前記内輪許容トルクを超えない範囲で、ＰＩ制御によって前記内輪モータのトルク指令値が決定され、前記内輪モータのトルク指令値が、前記外輪モータのトルク指令値を超えないように制御されることを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る走行車両は、上記の走行制御装置が備えられていることを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記の走行制御装置が備えられていることを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る走行制御方法は、速度を指示するためのアクセルと、走行車両の進行方向を指示するためのハンドルと、左右対称に備えられた外輪及び内輪と、該内輪及び該外輪をそれぞれ独立して駆動する内輪モータ及び外輪モータと、を含む走行車両の旋回時の走行制御方法であって、ｉ）前記アクセル及び前記ハンドルの操作量に基づいて、外輪速度及び内輪速度を計算するステップと、ｉｉ）予め定められている前記外輪モータの速度−トルク曲線に基づいて、前記外輪速度に対応したトルクを求め、該トルクを外輪許容トルクとして設定するステップと、ｉｉｉ）前記外輪許容トルクを超えない範囲でＰＩ制御を行い、前記外輪モータのトルク指令値を決定するステップと、ｉｖ）前記外輪モータのトルク指令値を、内輪許容トルクとして設定するステップと、ｖ）前記内輪許容トルクを超えない範囲でＰＩ制御を行い、前記内輪モータのトルク指令値を決定するステップと、を備え、前記内輪モータのトルク指令値が、前記外輪モータのトルク指令値を超えないように制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、走行車両の旋回時に、モータに過剰なトルクが発生するのを抑制することにより、該モータの損傷及び劣化を防ぐとともに、走行車両の稼動時間を延長することができる走行制御装置及び走行制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る走行制御方法の好ましい実施形態について説明する。
【００２１】
［実施例：三輪型フォークリフト（前輪駆動）に適用］
図１に、本発明に係る走行制御方法を実現するための走行制御システムのブロック図を示す。走行車両の一例として、本実施例に係る走行制御システムは、図５及び図７に示す三輪型フォークリフトに適用される。フォークリフトＦについては、前述した通りなので説明を省略する。
【００２２】
図１に示す走行制御システムにおいて、走行制御装置１０は、アクセル１３から出力されるアクセル開度ＡＣと、ハンドル１４から出力されるハンドル角θＳＣに基づいて、ＰＩ制御によって右駆動輪モータ２Ｒに対する右トルク指令値ＳＲと、左駆動輪モータ２Ｌに対する左トルク指令値ＳＬを決定し、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌに伝達する。右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌは、それぞれ、指令値に基づいて右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌを駆動する。走行制御装置１０は、ハンドル１４から出力されるハンドル角θＳＣに基づいて、アッカーマン軌跡により操舵輪角θＳＳを決定し、操舵輪４の回動を制御する。走行制御装置１０は、メモリ１２に予め格納されている車両寸法等の情報を参照することができる。
【００２３】
本発明に係る走行制御システムでは、走行制御装置１０にトルク制限部２０が備えられている。トルク制限部２０は、内輪側のモータのトルクが過剰にならないように、内輪側の許容トルクを制限するものである。
【００２４】
トルク制限部２０の動作を、図２のフローチャート及び図３の“トルク−速度曲線”を参照して説明する。なお、以下の説明では、主に、フォークリフトＦが右方向に旋回する際の動作について説明する。
【００２５】
フォークリフトＦが走行を開始すると（図２のＳ２−１）、アクセル開度ＡＣとハンドル角度θＳＣが走行制御装置１０に入力される（Ｓ２−２）。走行制御装置１０は、（２）式を用いて操舵輪角θＳＳを計算する（Ｓ２−３）。得られた操舵輪角θＳＳは、操舵輪４に出力され（Ｓ２−４）、操舵輪４は操舵輪角θＳＳに応じて回動する。
【００２６】
その後、走行制御装置１０は、（３）式を用いて車体速度ＶＣを計算し（図２のＳ２−５）、さらに、（５）（６）式を用いて右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬを計算する（Ｓ２−６）。
図７に示すように、フォークリフトＦが右方向に旋回する場合において、右駆動輪３Ｒは回転半径が小さい内輪、左駆動輪３Ｌは回転半径が大きい外輪となるので、左駆動輪速度ＶＬ（外輪速度）は右駆動輪速度ＶＲ（内輪速度）よりも大きくなる。
【００２７】
次に、図３に示す“速度−トルク曲線”に基づいて、右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬに対応したトルクが求められる（Ｓ２−７）。
そして、図３（Ａ）の曲線に基づいて、右駆動輪速度ＶＲに対応したトルクが求められ、右駆動輪許容トルクＴＲＨ（内輪許容トルク）が設定される。同様に、図３（Ｂ）の曲線に基づいて、左駆動輪速度ＶＬに対応したトルクが求められ、左駆動輪許容トルクＴＬＨ（外輪許容トルク）が設定される。左駆動輪速度ＶＬは右駆動輪速度ＶＲよりも大きいため、左駆動輪許容トルクＴＬＨは右駆動輪許容トルクＴＲＨよりも小さくなる。
なお、本実施例に適用される右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌは同一なので、図３（Ａ）（Ｂ）に示す“速度−トルク曲線”も同一である。
【００２８】
続いて、操舵輪角θＳＳに基づいて、フォークリフトＦの進行方向の判定が行われる（図２のＳ２−８）。図７から容易に理解できるように、０°＜θＳＳ＜９０°は右旋回、θＳＳ＝９０°は直進、９０°＜θＳＳ＜１８０°は左旋回を意味する。
【００２９】
フォークリフトＦの進行方向が右旋回であると判断されると、図３（Ｂ）に示すように、左駆動輪速度ＶＬに基づいて設定された左駆動輪許容トルクＴＬＨの範囲内でＰＩ制御が行われ、左駆動輪モータ２Ｌに対する左トルク指令値ＳＬが決定される（図２のＳ２−１０ａ）。左トルク指令値ＳＬは、右駆動輪許容トルクＴＲＨ’として再設定される（Ｓ２−１１ａ）。そして、再設定された右駆動輪許容トルクＴＲＨ’の範囲内でＰＩ制御が行われ、右駆動輪モータ２Ｒに対する右トルク指令値ＳＲが決定される（Ｓ２−１２ａ）。つまり、内輪側の右トルク指令値ＳＲは、単純に右駆動輪速度ＶＲに基づいて設定された許容トルクＴＲＨよりも低い、再設定された許容トルクＴＲＨ’を超えない範囲でＰＩ制御により決定される。
【００３０】
なお、フォークリフトＦの進行方向が直進であると判断された場合は、右駆動輪許容トルクＴＲＨ及び左駆動輪許容トルクＴＬＨの再設定は行われることなく、“速度−トルク曲線”に基づいて設定された許容トルクに応じて、右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３ＬのＰＩ制御が行われる（図２のＳ２−９）。
【００３１】
ＰＩ制御によって決定された右トルク指令値ＳＲ及び左トルク指令値ＳＬは、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌにそれぞれ伝達される（Ｓ２−１３）。そして、右駆動輪モータ２Ｒ及び左駆動輪モータ２Ｌは、指令値に基づいて右駆動輪３Ｒ及び左駆動輪３Ｌをそれぞれ駆動する。
【００３２】
アクセル開度ＡＣまたはハンドル角θＳＣが変更された場合（図２のＳ２−１４）には、Ｓ２−３に戻り、操舵輪角θＳＳ、右駆動輪速度ＶＲ及び左駆動輪速度ＶＬ等が再計算される（Ｓ１−３〜７）。そして、操舵輪角θＳＳに基づいた進行方向の判定（Ｓ２−８）が行われた後、許容トルクの再設定等が行われる（Ｓ２−９〜１３）。
【００３３】
以上のように、本発明によれば、速度が遅い内輪側のモータのトルクを、速度が速い外輪側のモータのトルクで制限することができる。これにより、内輪側のモータにおける過剰なトルクの発生を抑え、発熱によるモータの損傷及び劣化を防ぐことができるとともに、走行車両の稼動時間を延長することができる。
また、本発明によれば、走行車両が大きく旋回する場合に、右駆動輪と左駆動輪のトルク差を抑えることができるデフとしての効果も得ることができる。
【００３４】
［変形例］
本発明に係る走行制御方法は、他の種類の走行車両に適用することもできる。例えば、本発明に係る走行制御方法は、後輪が左右独立に駆動される三輪型フォークリフト（図４参照）や、前輪または後輪のいずれか一方が左右独立に駆動される４輪型の走行車両に適用することもできる。
【００３５】
また、実施例では、操舵輪角θＳＳが９０°の場合を“直進”と判定したが、例えば、旋回量が比較的少ない８０°＜θＳＳ＜１００°の範囲を“直進”とすることもできる。この程度の範囲であれば、内輪と外輪の速度差が少ないために内輪側のモータに発生する過剰なトルクは僅かであり、モータの損傷または劣化はほとんど起こらない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る走行制御方法を実現するための走行制御システムのブロック図である。
【図２】本発明に係る走行制御方法を示すフローチャートである。
【図３】実施例に係る走行制御方法を説明する図であって、（Ａ）は内輪となる右駆動輪モータの“速度−トルク曲線”、（Ｂ）は外輪となる左駆動輪モータの“速度−トルク曲線”である。
【図４】変形例に係る走行制御方法の概念を示す図である。
【図５】三輪型フォークリフトの構成を示す模式図である。
【図６】従来の走行制御方法を実現するための走行制御システムのブロック図である。
【図７】三輪型フォークリフトの走行制御方法の概念を示す図である。
【図８】従来の走行制御方法を示すフローチャートである。
【図９】従来の走行制御方法を説明する図であって、（Ａ）は右駆動輪モータの“速度−トルク曲線”、（Ｂ）は左駆動輪モータの“速度−トルク曲線”である。
【符号の説明】
【００３７】
１      車体本体
２Ｒ    右駆動輪モータ
２Ｌ    左駆動輪モータ
３Ｒ    右駆動輪
３Ｌ    左駆動輪
４      操舵輪
１０    走行制御装置
１１    ＰＩ制御部
１２    メモリ
１３    アクセル
１４    ハンドル
２０    トルク制限部
ＡＣ    アクセル開度
ＳＲ    右トルク指令値
ＳＬ    左トルク指令値
ＴＲＨ  右駆動輪許容トルク
ＴＬＨ  左駆動輪許容トルク
ＶＣ    車体速度
ＶＲ    右駆動輪速度
ＶＬ    左駆動輪速度
θＳＣ  ハンドル角
θＳＳ  操舵輪角
【図１】
0004305780.tif 000002
【図２】
0004305780.tif 000003
【図３】
0004305780.tif 000004
【図４】
0004305780.tif 000005
【図５】
0004305780.tif 000006
【図６】
0004305780.tif 000007
【図７】
0004305780.tif 000008
【図８】
0004305780.tif 000009
【図９】
0004305780.tif 000010