(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動機を有する産業機械において、
上記各電動機の出力制御用の主素子を駆動制御する各ドライブ回路に対して電力を供給する１つの共有するドライブ用電源と、
上記各主素子の故障を検出する故障検出手段と、
上記故障検出手段によって主素子の故障が検出されたとき、この主素子の故障の影響が対応するドライブ回路を介して上記ドライブ用電源に及ぶことを防ぐ防止手段とを有し、
上記防止手段は、上記各ドライブ回路とドライブ用電源との間に各々設けられ、上記故障検出手段によって主素子の故障が検出されたとき、対応するドライブ回路を上記ドライブ用電源から切り離すスイッチ手段より成り、
上記スイッチ手段は半導体スイッチング素子を有し、前記故障検出手段は、主素子に対する入力レベルと主素子の動作に応じて変化する状態レベルとを入力して、この入力レベルと状態レベルの対応関係に基づいて故障を検出し、故障を検出したとき上記半導体スイッチング素子をオフ制御することを特徴とする産業機械の電動機制御装置。
【請求項２】
複数の電動機を有する産業機械において、
上記各電動機の出力制御用の主素子を駆動制御する各ドライブ回路に対して電力を供給する１つの共有するドライブ用電源と、
上記各主素子の故障を検出する故障検出手段と、
上記故障検出手段によって主素子の故障が検出されたとき、この主素子の故障の影響が対応するドライブ回路を介して上記ドライブ用電源に及びことを防ぐ防止手段とを有し、
上記防止手段は、上記故障検出手段からの故障検出信号を入力すると対応するドライブ回路を動作させる制御信号をＯＦＦ制御する制御手段より成ることを特徴とする産業機械の電動機制御装置。
【請求項３】
前記産業機械はバッテリフォークリフトであり、前記複数の電動機は走行用と荷役用の各電動機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の産業機械の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリフォークリフト等の、用途別に複数の電動機を備える産業機械の電動機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、用途別に複数の電動機を備える産業機械が存在する。
例えば、バッテリフォークリフトには、走行用と荷役用の２種類の電動機が備えられており、それぞれ主素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワースイッチンング素子）をドライブ回路等でスイッチング制御することで、電動機の出力制御を行う。
【０００３】
図３は、従来のバッテリフォークリフトの電動機制御装置の構成ブロック図である。
同図において、走行用主素子ドライブ用電源１１１、荷役用主素子ドライブ用電源１１４は、バッテリ電源からの電圧を電圧変換するＤＣ／ＤＣコンバータであり、例えば直流４８（Ｖ）のバッテリ電圧を、直流１８（Ｖ）に変換する。
【０００４】
走行用主素子ドライブ回路１１２は、走行用主素子ドライブ用電源１１１より供給される電力を用いて、走行用主素子１１３を駆動制御する。すなわち、走行用主素子１１３のＯＮ／ＯＦＦするスイッチング制御を行う。
【０００５】
同様に、荷役用主素子ドライブ回路１１５は、荷役用主素子１１６を駆動制御する。
このように、従来のバッテリフォークリフトの電動機制御装置は、ドライブ用電源が、走行用、荷役用にそれぞれ別々に用意されていた。
【０００６】
これは、走行用、荷役用の両方の主素子を１つのドライブ用電源で駆動する構成にした場合、何らかの原因でどちらか一方の主素子が壊れると、その影響がドライブ用電源に及び、他方の主素子の動作に悪影響を与える恐れがある為である。例えば、一方の主素子の故障によってドライブ回路を介して過電流が流れてドライブ用電源の出力電圧が落ちることで、正常な方の主素子に対する電力供給に支障をきたしてしまう為である。
【０００７】
この為、従来は、回路を２系統に分けることで、例えば荷役用主素子１１６が壊れてフォークが動作しなくなっても、走行用主素子側の回路系統には影響が及ばないので、フォークリフトの走行には影響しないようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のバッテリフォークリフトの電動機制御装置は、回路を２系統に分けることによって、一方の主素子の故障が、他方の電動機の制御動作に支障をきたすことを防ぐことができる。
【０００９】
しかしながら、上記２系統の回路を用いる構成では、ドライブ用電源を各回路系統ごとに別々に用意していたので、コスト高となっていた。また、回路構成が２系統分の複雑なものとなっていた。
【００１０】
本発明の課題は、バッテリフォークリフト等のように用途別に複数の電動機を備える産業機械において、複数の電動機を１つのドライブ用電源で動作させる場合でもある電動機を動作させる主素子の故障が他に影響を与えないようにすることで、電動機制御装置の低コスト化、回路の簡略化を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動機の駆動制御装置は、複数の電動機を有する産業機械において、上記各電動機の出力制御用の主素子を駆動制御する各ドライブ回路に対して電力を供給する１つの共有するドライブ用電源と、上記各主素子の故障を検出する故障検出手段と、上記故障検出手段によって主素子の故障が検出されたとき、この主素子の故障の影響が対応するドライブ回路を介して上記ドライブ用電源に及びことを防ぐ防止手段とから構成される。
【００１２】
上記防止手段は、例えば、上記各ドライブ回路とドライブ用電源との間に各々設けられ、上記故障検出手段によって主素子の故障が検出されたとき、対応するドライブ回路を上記ドライブ用電源から切り離すスイッチ手段より成る。
【００１３】
上記スイッチ手段は例えば半導体スイッチング素子を有し、上記故障検出手段は、例えば、主素子に対する入力レベルと主素子の動作に応じて変化する状態レベルとを入力して、この入力レベルと状態レベルの対応関係に基づいて故障を検出し、故障を検出したとき上記半導体スイッチング素子をオフ制御する。
【００１４】
上記産業機械は、例えば、バッテリフォークリフトであり、前記複数の電動機は走行用と荷役用の各電動機である
上記構成の電動機の駆動制御装置は、複数の電動機の各出力制御用の主素子を駆動制御する各ドライブ回路に共通のドライブ用電源を用いるものであるが、ある電動機の主素子が故障しても、スイッチ手段により、故障した主素子を駆動制御するドライブ回路をドライブ用電源から切り離すことによって、他のドライブ回路はその影響を受けずに済む。すなわち、ある電動機の主素子が壊れることによってそのドライブ回路を介して過電流が流れてドライブ用電源の出力電圧が落ちて、他の正常な主素子への電力供給に支障をきたしてしまうようなことはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
同図において、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１は、走行用電動機を駆動する回路系統（走行用主素子ドライブ回路１２、走行用主素子１３）と、荷役用電動機を駆動する回路系統（荷役用主素子ドライブ回路１６、荷役用主素子１７）の両方に共通のドライブ用電源であり、従来の各ドライブ用電源１１１、１１４と同様に、バッテリ電源（不図示）から電圧変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１７】
走行用主素子ドライブ回路１２は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から供給される電力とＣＰＵ（不図示）からの制御信号に基づいて走行用主素子１３を駆動制御するものである。
【００１８】
走行用主素子１３は、走行用主素子ドライブ回路１２によってスイッチングされて走行用電動機にバッテリ電源等からの電力を供給する出力制御用のパワースイッチング素子である。
【００１９】
故障検出手段としての主素子故障検出器１４は、走行用主素子１３の故障を検出する回路であり、故障を検出するとスイッチ１５をＯＦＦ制御する。
主素子故障検出器１４の詳細については、後に図２を参照して説明する。
【００２０】
スイッチ手段としてのスイッチ１５は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１と走行用主素子ドライブ回路１２との間に設けられたスイッチ（半導体スイッチング素子）であり、通常時はクローズ（ＯＮ）状態となっている。すなわち、通常時は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から走行用主素子ドライブ回路１２に電力供給されている。
【００２１】
主素子故障検出器１４によって走行用主素子１３の故障が検出されて、故障検出信号が送られてくると、スイッチ１５はオープン（ＯＦＦ）状態となる。これによって、走行用駆動回路系統（走行用主素子ドライブ回路１２、走行用主素子１３）は、共通ドライブ用電源（走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１）から切り離されるので、走行用主素子１３の故障によって荷役用駆動回路系統の動作に支障をきたすことはない。
【００２２】
すなわち、例えば、走行用主素子１３の故障によって走行用主素子ドライブ回路１２を介して過電流が流れても、スイッチ１５がオープン状態となることで、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１に影響は及ばない。走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から荷役用駆動回路系統に対する電力供給に支障をきたすことはない。
【００２３】
荷役用主素子ドライブ回路１６、荷役用主素子１７より成る荷役用駆動回路系統の構成も、上記走行用回路系統の構成と略同等である。
すなわち、荷役用主素子ドライブ回路１６は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から供給される電力とＣＰＵ（不図示）からの制御信号に基づいて荷役用主素子１７を駆動制御するものである。
【００２４】
荷役用主素子１７は、荷役用主素子ドライブ回路１６によってスイッチングされて走行用電動機にバッテリ電源等からの電力を供給する出力制御用のパワースイッチング素子である。
【００２５】
故障検出手段としての主素子故障検出器１８は、荷役用主素子１７の故障を検出する回路であり、故障を検出するとスイッチ１９をＯＦＦ制御する。
スイッチ手段としてのスイッチ１９は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１と荷役用主素子ドライブ回路１６との間に設けられたスイッチであり、通常時はクローズ状態となっている。すなわち、通常時は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から荷役用主素子ドライブ回路１６に対する電力供給ラインは繋がっている。
【００２６】
そして、荷役用主素子１７が故障したとき、主素子故障検出器１８によって故障が検出されてスイッチ１９がＯＦＦ制御されることによって、上記電力供給ラインが切り離される。よって、荷役用主素子１７の故障が上記走行用回路系統の動作に悪影響を与えることはない。
【００２７】
図２は、一実施形態の電動機制御装置の回路構成図である。
同図では、走行用駆動回路系側の回路構成を示すものとして説明するが、荷役用駆動回路系側の回路構成もこれと同じである。
【００２８】
同図において、図１に示すブロック構成に略相当するものは、破線で囲んで示してある。
図２において、ＰＮＰトランジスタ２１は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から走行用主素子ドライブ回路１２に対する電力供給ライン上に設けられたスイッチング素子である。ＰＮＰトランジスタ２１のＯＮ／ＯＦＦは、ＮＰＮトランジスタ２２によって制御される。
【００２９】
ＮＰＮトランジスタ２２は、そのベース側に主素子故障検出器１４からの出力が印加されており、主素子が正常であるときはベースには“Ｈ”が入力しており、ＮＰＮトランジスタ２２はＯＮ状態となっている。これより、ＰＮＰトランジスタ２１のベース側電位はアース電位であるので、ＰＮＰトランジスタ２１はＯＮ状態となっている。
【００３０】
主素子の故障が検出されて、主素子故障検出器１４からの出力が“Ｌ”になると（上記故障検出信号に相当）、ＮＰＮトランジスタ２２がＯＦＦするので、これによってＰＮＰトランジスタ２１はＯＦＦ状態となり、上記電源供給ラインが切り離される。
【００３１】
ＮＰＮトランジスタ２３、ＰＮＰトランジスタ２４は、走行用主素子ドライブ回路１２を構成するスイッチング素子である。
ＮＰＮトランジスタ２３及びＰＮＰトランジスタ２４のベースには、ＣＰＵ（不図示）からの制御信号が入力している。制御信号は、例えばＰＷＭ波であり、デューティ比（パルス幅のＨとＬの比）を変化させることで、走行用主素子１３のスイッチング時間を変えて、電動モータ２６の出力を制御（電流制御）する為のものである。ＮＰＮトランジスタ２３、ＰＮＰトランジスタ２４は、そのベースに入力する制御信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御されて、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から供給される電力を走行用主素子１３に出力する。
【００３２】
ＭＯＳ−ＦＥＴ２５は、走行用主素子１３の一例であり、そのゲートに入力する走行用主素子ドライブ回路１２からの出力（制御信号増幅出力）によってスイチング制御されて、電動モータ２６の出力を制御するものである。
【００３３】
電動モータ２６は、走行用電動機であり、バッテリ電源２７から供給される電力によって駆動出力する。
主素子故障検出器１４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５の入力レベルとしてのゲートＧ側の状態（電位）と、状態レベルとしてのドレインＤ側の状態（電位）との対応関係に基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５が正常であるか否かを判別する回路である。
【００３４】
すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５が正常に動作する場合は、ゲートＧ側が“Ｈ”であれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５はＯＮするので、そのドレインＤ側は“Ｌ”（アース電位）となる。同様に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５のゲートＧ側が“Ｌ”であればそのドレインＤ側は“Ｈ”となる。
【００３５】
ＭＯＳ−ＦＥＴ２５の故障状態としては、ショート（短絡）、オープン等がある。ショートした場合は、ゲートＧ側が“Ｌ”であっても、そのドレインＤ側は“Ｌ”になっている。オープンのときは、ゲートＧ側が“Ｈ”になっても、ドレインＤ側は“Ｈ”となっている。
【００３６】
主素子故障検出器１４は、検出したゲートＧ側とドレインＤ側の２つの信号が各々「“Ｌ”“Ｈ”」である場合又は「“Ｈ”“Ｌ”」である場合は、走行用主素子１３が正常に動作しているものとして、スイッチ１５のＮＰＮトランジスタ２２に対して“Ｈ”を出力する。
【００３７】
一方、検出した２つの信号が「“Ｌ”“Ｌ”」である場合又は「“Ｈ”“Ｈ”」である場合は、走行用主素子１３の故障であるものとして、スイッチ１５のＮＰＮトランジスタ２２に対して“Ｌ”を出力する。これによって、ＮＰＮトランジスタ２２がＯＦＦ動作してＰＮＰトランジスタ２１をＯＦＦすることで、走行用主素子ドライブ回路１２は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から切り離される。
【００３８】
主素子故障検出器１４は、ショットキーバリアダイオード２８、トランジスタ２９、インバータ３０、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１、インバータ３２から構成される。
【００３９】
トランジスタ２９は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ２５のドレインＤ側の電位が０（Ｖ）であるときＯＦＦであり、５０（Ｖ）であるときＯＮ動作する。
トランジスタ２９がＯＦＦであるときは、電源Ｅ（例えば５Ｖ）の出力がインバータ３０で反転されて、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の一方の入力端に“Ｌ”を入力する。トランジスタ２９がＯＮ動作すると、インバータ３０からの反転出力は“Ｈ”となる。
【００４０】
Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の他方の入力端には、走行用主素子ドライブ回路１２からのＭＯＳ−ＦＥＴ２５のゲートＧ側への出力が入力される。ここで、例えば走行用主素子ドライブ回路１２からの出力が“Ｌ”である場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５は、正常である場合には、ＯＦＦしているので、そのドレインＤ側は“Ｈ”（例えば５０（Ｖ））である。よって、トランジスタ２９がＯＮ動作するので、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の一方の入力端には“Ｈ”が入力される。Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の他方の入力端には上記走行用主素子ドライブ回路１２からの出力“Ｌ”が入力しているので、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１はこれらの「“Ｈ”“Ｌ”」の入力に応じて“Ｌ”を出力する。そして、この“Ｌ”出力は、インバータ３２で反転出力されて、この反転出力“Ｈ”がスイッチ１５のＮＰＮトランジスタ２２のベース側に印加される。これによって、ＮＰＮトランジスタ２２がＯＮ動作してＰＮＰトランジスタ２１をＯＮ制御しているので、通常（正常時）は、スイッチ１５は、走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１と走行用主素子ドライブ回路１２とを接続している。
【００４１】
これに対して、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５が故障（例えばショート）した場合、そのドレインＤ側は“Ｌ”（例えば０（Ｖ））になる。この為、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の一方の入力端には、インバータ３０から“Ｌ”が出力されることになり、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の出力は、その入力「“Ｌ”“Ｌ”」に応じて“Ｈ”になる。これがインバータ３２で反転出力されることによって、ＮＰＮトランジスタ２２はＯＦＦ動作するので、ＰＮＰトランジスタ２１はＯＦＦする。
【００４２】
また、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５が故障（例えばオープン）した場合は、そのゲート側入力が“Ｈ”であっても、ＯＮ動作しないので、そのドレインＤ側は“Ｈ”（例えば５０（Ｖ））である。よって、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート３１の入力端には「“Ｈ”“Ｈ”」が入力されるので、これに応じて“Ｈ”が出力される。これがインバータ３２で反転出力されることによって、ＮＰＮトランジスタ２２はＯＦＦ動作するので、ＰＮＰトランジスタ２１はＯＦＦする。
【００４３】
このように、主素子故障検出器１４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５のゲートＧ側とドレインＤ側の状態に基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴ２５がゲートＧ側の入力信号に応じた動作をしていないことを検出した場合には、故障が起こったものとしてスイッチ１５をＯＦＦ制御する。
【００４４】
上記のように、走行用主素子１３が故障した場合には、スイッチ１５によって、走行用主素子ドライブ回路１２は走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１から切り離されるので、走行用主素子ドライブ回路１２を介して過電流が流れて走行・荷役主素子共通ドライブ用電源１１の出力電圧が落ちるようなことにはならない。よって、ドライブ用電源１１を共有する荷役用回路系統の動作に影響を与えることは無い。
【００４５】
尚、本発明の電動機制御装置は、上記実施例の構成に限らない。例えば、主素子故障検出器１４から出力される故障検出信号を、不図示のＣＰＵ（制御手段）に入力させる構成にして、走行用主素子ドライブ回路１２（荷役用主素子ドライブ回路１６）に入力するＣＰＵからの制御信号をＯＦＦ制御するようにしても良い。また、上記実施例の主素子故障検出器１４は、主素子の故障検出の為の回路の一例を示すものであり、本発明はこれに限るものではなく、主素子の故障を検出できる他の如何なる手段を用いても良い。
【００４６】
また、主素子の故障検出だけではなく、ドライブ回路の故障を検出してスイッチをＯＦＦ制御しても良い。
本発明の電動機制御装置は、バッテリフォークリフトの走行用、荷役用の各電動機を制御するものに限らない。用途別に設けられた複数の電動機（特に走行用と他の動作用）を備える産業機械全般に適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の産業機械の電動機制御装置によれば、例えばバッテリフォークリフトにおける走行用、荷役用の各電動機制御装置を１つのドライブ用電源で動作させる場合でも、主素子の故障を検出して、この故障を検出した側の電動機制御装置をドライブ用電源から切り離すようにすることで、一方の主素子の故障が他方に影響しない。
【００４８】
これによって、一方の主素子の故障が他方に影響するという問題なくドライブ用電源を１つに共有化できるので、バッテリフォークリフト等の電動機制御装置の回路の簡略化ができ、コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態の電動機制御装置の回路構成図である。
【図３】従来のバッテリフォークリフトの電動機制御装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１１  走行・荷役主素子共通ドライブ用電源
１２  走行用主素子ドライブ回路
１３  走行用主素子
１４  主素子故障検出器
１５  スイッチ
１６  荷役用主素子ドライブ回路
１７  荷役用主素子
１８  主素子故障検出器
１９  スイッチ
２１、２４  ＰＮＰトランジスタ
２２、２３  ＮＰＮトランジスタ
２５  ＭＯＳ−ＦＥＴ
２６  電動モータ
２７  バッテリ電源
２８  ショットキーバリアダイオード
２９  トランジスタ
３０  インバータ
３１  Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＮＯＲゲート
３２  インバータ
【図１】
0003755219.tif 000002
【図２】
0003755219.tif 000003
【図３】
0003755219.tif 000004