(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを電源とし、共通の軸線を有する２つの前輪のそれぞれの低速時における走行を走行モータを個々に制御することにより、前記２つの前輪の共通の軸線と後輪の軸線とのなすステアリング角を検出するステアリング角検出手段と、
前記ステアリング角に基づき、前記２つの軸線の交点と該交点より遠い側の第１の前輪との距離と、前記交点と該交点より近い側の第２の前輪との距離との比を算出する比算出手段と、
右下がりの垂下特性を持つ前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と、前記比算出手段により求められた前記比とに基づき、前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と重ならず略相似形になる前記第２の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数を求める関数決定手段と、
これら２つの関数に基づき、前記２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記２つの前輪それぞれの電流指令値に基づき、前記２つの前輪それぞれのモータ回転数を互いに独立に制御することを特徴とするバッテリ車両の走行モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ車両の走行モータ制御装置に関し、特に、バッテリーフォークリフト等のバッテリ車両に好適に用いられ、低速時においても旋回フィーリング、旋回効率を向上させることで最適旋回性能を実現することのできるバッテリ車両の走行モータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のバッテリーフォークリフトの走行モータ制御装置におけるモータ回転数／電流指令値関数の一例を示す図、図６は従来のバッテリーフォークリフトの走行モータ制御装置におけるモータ回転数／電流指令値関数の他の一例を示す図である。
このバッテリーフォークリフトは、バッテリを電源とし、共通の軸線を有する２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御することによりバッテリ車両の走行を制御するもので、走行性能（走行フィーリング）を調整する手段として、図５に示すように、低速域でのモータ電流制限値を増減させるか、低速域でのモータ電流値の立ち上がりの傾きを変化させるかして調整するもの、あるいは、図６に示すように、中速域・高速域でのモータに与える電圧を、例えばバッテリ電圧の８０％あるいは６０％等のように、バッテリ電圧を１００％とするＰＷＭ電圧のデューティー比を制御することにより一定にするものがある。
【０００３】
ところで、上述した従来のバッテリーフォークリフトの走行モータ制御装置では、バッテリーフォークリフトの重要な要素であるバッテリ消費を少なくしようとする際、図５に示すように、低速域における電流を減少させると、登坂力が不足し、また、図６に示すように、中速域・高速域におけるモータに与える固定デューティーを減少させると、最高速が出せない、という様々な問題点が発生していた。
そこで、本発明者は、低速域での充分な出力トルクを得ることができ、同時にバッテリの消費量を可及的に低減でき、さらに所定の最高速度をも保証し得るバッテリを電源とするモータの制御装置を提案した（特開平１０−９４１１４号公報参照）。
【０００４】
図７は、このバッテリを電源とするモータの制御装置が適用された走行２モータ構成の３輪バッテリフォークリフトを示す概略構成図であり、図において、１はバッテリ、２はアクセル、３は走行モータ制御装置、４は走行モータ、５は伝達装置、６は走行モータ４の回転数を検出する回転センサ、７はフォークリフトの前輪である。なお、ここでは便宜上、一方の前輪７のみを図示し、この前輪７と独立に駆動する他方の前輪については図示を省略している。
【０００５】
図８は、このバッテリフォークリフトにおいてアクセル区分が最大のときのモータ回転数／電流指令値関数の一例を示す図であり、この関数は次の様にして決定される。
（１）点ａを、該バッテリフォークリフトに要求される最大の牽引力（登坂力）の仕様により決定する。
（２）点ｃを、走行モータ４の回転数範囲（図８中の横軸）の中速域で該走行モータ４の定格電流とモータ定格出力曲線（図８中の一点鎖線で示す曲線）の交点を目安に適宜決定する。ただし、ここでは、この点ｃにおいては、チョッパのデューティが１００％、すなわちバッテリ電源電圧が走行モータ４に印加されるものとする。
【０００６】
（３）点ｂを、点ａから横軸に平行に引いた直線上の点であり、かつ走行モータ４の回転数範囲の低速域において前記点ｃにおけるバッテリ電流と同値のバッテリ電流を流し得る点とする。
すなわち、低速域においては、モータ電流（電流指令値）が大である場合においても、バッテリ１が供給する電流を同一の値にすることは可能である。その理由は、走行モータ４の慣性等によりチョッパ回路のフリーホイールダイオードを介して電流が流れ続けるからである。したがって、この場合においては、デューティを例えば５０％程度としても前記点ａに対応する電流指令値のモータ電流を流し得る。
また、点ｂから点ｃに至る特性曲線は、上述した点ｂの決定方法に準じて決定すればよい。
【０００７】
（４）点ｄを、走行モータ４の定格出力曲線上の点であって、かつ走行モータ４の制限速度、すなわち該バッテリフォークリフトの制限速度に対応する点とする。
ここでは、点ｃから点ｄに至る特性曲線を走行モータ４の定格出力曲線に一致させてある。
（５）点ｅを、該バッテリフォークリフトのプレロードに対応した点とする。
【０００８】
この様な方法でバッテリフォークリフトのモータ回転数／電流指令値関数を決定した後は、アクセル開度に対する所望のトルク及び車速が得られるよう、各アクセル区分に対応するモータ回転数／電流指令値関数を決定する。
このようにして決定されたモータ回転数／電流指令値関数によれば、所望の最大トルクを得ることができるのはもちろんのこと、低速域から中速域にかけて、すなわち点ｂから点ｃにかけてはチョッパ回路のデューティを可及的に小さくしてバッテリ電力消費を抑制することができる。
また、点ｃ〜点ｄにかけての特性曲線は、走行モータ４の定格出力特性であり、点ｄ〜点ｅにかけて電流指令値を減少させることにより最高速度を保証するように制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のバッテリフォークリフトにおいては、走行モータ４をデューティ制御することで電圧をコントロールしているために、走行モータ４の電流値はステアリング角、すなわち２つの前輪の共通の軸線と後輪の軸線とのなす角に対応した前記デューティ電圧で均衡する電流により決定されることとなる。したがって、低速時においては、旋回する際の内側の前輪（以下、内輪という）と外側の前輪（以下、外輪という）の特性曲線が重なってしまうために、内外輪共に、同一の電流値になってしまい、旋回フィーリング及び、後輪の摩擦等に起因する旋回効率が低下するという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、低速時においても旋回フィーリング、旋回効率を向上させることができ、ひいては最適旋回性能を実現することのできるバッテリ車両の走行モータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の様なバッテリ車両の走行モータ制御装置を提供する。
すなわち、請求項１記載のバッテリ車両の走行モータ制御装置は、バッテリを電源とし、共通の軸線を有する２つの前輪のそれぞれの低速時における走行を走行モータを個々に制御することにより、前記２つの前輪の共通の軸線と後輪の軸線とのなすステアリング角を検出するステアリング角検出手段と、前記ステアリング角に基づき、前記２つの軸線の交点と該交点より遠い側の第１の前輪との距離と、前記交点と該交点より近い側の第２の前輪との距離との比を算出する比算出手段と、右下がりの垂下特性を持つ前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と、前記比算出手段により求められた前記比とに基づき、前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と重ならず略相似形になる前記第２の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数を求める関数決定手段と、これら２つの関数に基づき、前記２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記２つの前輪それぞれの電流指令値に基づき、前記２つの前輪それぞれのモータ回転数を互いに独立に制御することを特徴としている。
【００１４】
本発明のバッテリ車両の走行モータ制御装置では、ステアリング角検出手段により、２つの前輪の共通の軸線と後輪の軸線とのなすステアリング角を検出し、比算出手段により、前記ステアリング角に基づき、前記２つの軸線の交点と該交点より遠い側の第１の前輪との距離と、前記交点と該交点より近い側の第２の前輪との距離との比を算出する。そして、関数決定手段により、前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と、求められた前記比とに基づき、前記第２の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数を求め、制御手段により、これら２つの関数に基づき、前記２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御する。
【００１５】
以上により、前記ステアリング角に対応して第１の前輪（外輪）及び第２の前輪（内輪）それぞれに互いに独立した電流指令値を出力し、各前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御することが可能になり、低速時における旋回フィーリング、旋回効率が向上し、最適旋回性能を実現することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のバッテリ車両の走行モータ制御装置の一実施形態について、図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態の走行２モータ構成の３輪バッテリフォークリフトを示す概略構成図、図２は該バッテリフォークリフトの前輪及び後輪の位置関係を示す下面図、図３は該バッテリフォークリフトの走行モータ制御装置の動作を示す流れ図である。
【００１７】
このバッテリフォークリフトの構成が上述した従来のバッテリフォークリフトの構成と異なる点は、従来の走行モータ制御装置３に、バッテリフォークリフト１１の外輪（第１の前輪）１２ａと内輪（第２の前輪）１２ｂの共通の軸線Ｘ1と後輪１３の軸線Ｘ2とのなすステアリング角θを検出する角度センサ（ステアリング角検出手段）２１、前記ステアリング角θに基づき、軸線Ｘ1と軸線Ｘ2の交点Ｃと外輪１２ａの中心との距離Ａと、前記交点Ｃと内輪１２ｂの中心との距離Ｂとの比Ａ／Ｂを算出する比算出部（比算出手段）２２、外輪１２ａにおけるモータ回転数／電流指令値関数と、求められた前記比Ａ／Ｂとに基づき、内輪１２ｂにおけるモータ回転数／電流指令値関数を求める関数決定部（関数決定手段）２３、これら２つの関数に基づき、外輪１２ａの走行モータ４ａと内輪１２ｂの走行モータ４ｂを個々に制御する制御部（制御手段）２４を設けた点である。
【００１８】
この走行モータ制御装置では、図３に示すように、角度センサ２１により、外輪１２ａと内輪１２ｂの共通の軸線Ｘ1と後輪１３の軸線Ｘ2とのなすステアリング角θを検出する。次いで、比算出部２２により前記ステアリング角θに基づき、軸線Ｘ1と軸線Ｘ2の交点Ｃと外輪１２ａの中心との距離Ａと、前記交点Ｃと内輪１２ｂの中心との距離Ｂとの比Ａ／Ｂを算出する。ここでは、ステアリング角θ、すなわち比Ａ／Ｂを意図的に変えることで、アンダーステア、オーバーステア等の車両安定性、フィーリングを最適な状態に設定することができる。
【００１９】
次いで、図４に示すように、関数決定部２３により、外輪１２ａにおけるモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と、比算出部２２により求められた前記比Ａ／Ｂとを基に、内輪１２ｂにおけるモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2を求める。このモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2は、外輪１２ａにおけるモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と略相似形になる。
【００２０】
次いで、制御部２４により、外輪１２ａにおけるモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と内輪１２ｂにおけるモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2を基に、外輪１２ａ及び内輪１２ｂのそれぞれの走行モータ４を個々に制御する。具体的には、外輪１２ａの電流指令値Ｉ1に対応するモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1上の点Ｄと原点Ｏを通る直線Ｌを引き、この直線Ｌとモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2との交点Ｅを求め、この交点Ｅに対応する内輪１２ｂの電流指令値Ｉ2を求める。
【００２１】
ここでは、外輪１２ａのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と、内輪１２ｂのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2とは、互いに重ならないようになっているので、外輪１２ａの走行モータ４ａに電流指令値Ｉ1を、内輪１２ｂの走行モータ４ｂに前記電流指令値Ｉ1と異なる電流指令値Ｉ2をそれぞれ出力することにより、モータ回転数Ｒ1で外輪１２ａを、また、前記モータ回転数Ｒ1と異なるモータ回転数Ｒ2で内輪１２ｂをそれぞれ回転させることができる。これにより、外輪１２ａと内輪１２ｂは互いに異なる回転数で旋回することとなる。
【００２２】
これにより、外輪１２ａの走行モータ４ａ及び内輪１２ｂの走行モータ４ｂそれぞれに独立した電流指令値を出力することで、外輪１２ａの走行モータ４ａ及び内輪１２ｂの走行モータ４ｂを個々に制御することが可能になる。よって、低速時においても、外輪１２ａのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と内輪１２ｂのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2とは互いに重なることがなく、外輪１２ａ及び内輪１２ｂそれぞれの走行を個々にトルク、回転数とも旋回比Ａ／Ｂで制御することが可能になり、旋回フィーリング、旋回効率が向上する。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、走行モータ制御装置３に、外輪１２ａと内輪１２ｂの軸線Ｘ1と後輪１３の軸線Ｘ2とのなすステアリング角θを検出する角度センサ２１、ステアリング角θに基づき、軸線Ｘ1と軸線Ｘ2の交点Ｃと外輪１２ａとの距離Ａと、前記交点Ｃと内輪１２ｂとの距離Ｂとの比Ａ／Ｂを算出する比算出部２２、外輪１２ａにおけるモータ回転数／電流指令値関数と、求められた前記比Ａ／Ｂとに基づき、内輪１２ｂにおけるモータ回転数／電流指令値関数を求める関数決定部２３、これら２つの関数に基づき外輪１２ａの走行モータ４ａ及び内輪１２ｂの走行モータ４ｂを個々に制御する制御部２４を設けたので、外輪１２ａ及び内輪１２ｂそれぞれの回転数を個々に制御することができる。
【００２４】
したがって、低速時においても、外輪１２ａのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ1と内輪１２ｂのモータ回転数／電流指令値関数Ｆ2とは互いに重なることがなく、トルク、回転数とも旋回比Ａ／Ｂで制御することが可能になり、外輪１２ａ及び内輪１２ｂの低速時における旋回フィーリング、旋回効率を向上させることができ、最適旋回性能を実現することができる。これにより、従来、問題とされた内外輪共に同一の電流値になってしまい、旋回フィーリング及び、後輪の摩擦等に起因する旋回効率が低下するという点を解消することができる。
【００２５】
以上、本発明のバッテリ車両の走行モータ制御装置の一実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。例えば、ステアリング角θや比Ａ／Ｂの具体的な数値や範囲等は、必要に応じて適宜設定することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明のバッテリ車両の走行モータ制御装置によれば、２つの前輪の共通の軸線と後輪の軸線とのなすステアリング角を検出するステアリング角検出手段と、前記ステアリング角に基づき、前記２つの軸線の交点と該交点より遠い側の第１の前輪との距離と、前記交点と該交点より近い側の第２の前輪との距離との比を算出する比算出手段と、前記第１の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数と、求められた前記比とに基づき、前記第２の前輪におけるモータ回転数／電流指令値関数を求める関数決定手段と、これら２つの関数に基づき、前記２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御する制御手段とを備えたので、前記ステアリング角に対応して第１の前輪及び第２の前輪それぞれに互いに独立した電流指令値を出力することにより、これら２つの前輪のそれぞれの走行モータを個々に制御することができる。したがって、低速時における旋回フィーリング、旋回効率を向上させることができ、最適旋回性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の走行２モータ構成の３輪バッテリフォークリフトを示す概略構成図である。
【図２】  本発明の一実施形態のバッテリフォークリフトの前輪及び後輪の位置関係を示す下面図である。
【図３】  本発明の一実施形態のバッテリフォークリフトの走行モータ制御装置の動作を示す流れ図である。
【図４】  本発明の一実施形態の外輪及び内輪それぞれのモータ回転数／電流指令値関数を示す図である。
【図５】  従来のバッテリーフォークリフトの走行モータ制御装置におけるモータ回転数／電流指令値関数の一例を示す図である。
【図６】  従来のバッテリーフォークリフトの走行モータ制御装置におけるモータ回転数／電流指令値関数の他の一例を示す図である。
【図７】  従来の走行２モータ構成の３輪バッテリフォークリフトを示す概略構成図である。
【図８】  従来の走行２モータ構成の３輪バッテリフォークリフトのモータ回転数／電流指令値関数の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  バッテリ
２  アクセル
３  走行モータ制御装置
４、４ａ、４ｂ  走行モータ
５  伝達装置
６  回転センサ
７  前輪
１１  バッテリフォークリフト
１２ａ  外輪（第１の前輪）
１２ｂ  内輪（第２の前輪）
１３  後輪
２１  角度センサ（ステアリング角検出手段）
２２  比算出部（比算出手段）
２３  関数決定部（関数決定手段）
２４  制御部（制御手段）
θ  ステアリング角
Ｘ1、Ｘ2  軸線
Ａ、Ｂ  距離
Ｃ  交点
Ｄ  点
Ｅ  交点
Ｆ1、Ｆ2  モータ回転数／電流指令値関数
Ｏ  原点
Ｌ  直線
Ｉ1、Ｉ2  電流指令値
Ｒ1、Ｒ2  モータ回転数
【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】
0003842904.tif 000008
【図８】
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