CN103359158A - 叉车用马达驱动装置以及使用其的叉车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制操作感下降且减少电力消耗的马达驱动装置以及使用其的叉车。马达驱动装置（300）驱动搭载在叉车（600）上的多个马达。多个电力变换装置（100、102、104）分别按各马达（M1、M2、M3）进行设置，对对应的马达供给电力。输出限制部（302）对多个马达（M1～M3）赋予优先顺序，限制将电力供给到优先顺序低的马达（M1～M3）的电力变换装置的输出。

Description

叉车用马达驱动装置以及使用其的叉车

技术领域

本发明涉及叉车用马达驱动装置。

背景技术

作为工业车辆之一有将电池作为动力源的电动叉车。电动叉车（以下仅称为叉车）具有：将动力传递给作为行驶用车轮（驱动轮）的前轮的行驶马达；将动力传递给控制转向轮即后轮的转向角（掌舵角）的液压泵的液压驱动器用马达（转向马达）；将动力传递给控制升降体的液压泵的液压驱动器用马达（起重马达）；和分别驱动行驶马达、转向马达、起重马达的电力变换装置。

专利文献1：日本特开2001－113989号公报

电池的容量有限，且被要求使叉车能够较长时间动作。为了在有限的电池容量内实现长时间动作，需要抑制行驶马达以及起重马达的电力消耗。

电池产生的直流电压（电池电压）随时间而下降。并且电池电压降低的话，施加给马达线圈的电压振幅变小，因此用于对马达供给相同电力所需的电流变大。电路电流变大的话，存在下述问题，配线电阻中的电力损失变大，效率变低。因此，希望降低电池电压的同时减少电力变换装置的电力消耗。

限制行驶马达、起重马达以及驱动它们的电力变换装置的电力消耗，需要限制电流即转矩。这里，如果为了降低马达以及电力变换装置的电力消耗，而不区分行驶马达、起重马达、转向马达地一律限制驱动各马达的电力变换装置的输出，则存在在想加速时不能加速、不能爬坡、以及在想要提升重的货物时花费时间等，损害了舒适的操作感，且使用者感觉麻烦这样的问题。

发明的内容

本发明即是鉴于上述问题而做出的发明，其某个方式的例示性目的之一在于提供能够抑制操作感下降并能够降低电力消耗的叉车。

本发明的某个方式涉及驱动叉车上所搭载的多个马达的马达驱动装置。马达驱动装置具备：多个电力变换装置，按照每个马达分别设置，并对对应的马达供给电力；和输出限制部，对多个电力变换装置赋予优先顺序，从优先顺序低的电力变换装置开始依次限制电力消耗。

根据该方式，对电力变换装置即马达赋予优先顺序，对优先的马达供给充足的电力，对其以外的马达限制电力供给，由此，能够抑制操作感下降，并能够降低电力消耗。在本说明书中，“电力变换装置的电力消耗”也包含由其驱动的负载的电力消耗。

多个马达可以包括行驶马达以及起重马达。输出限制部可以相比驱动起重马达的电力变换装置将驱动行驶马达的电力变换装置的优先顺序设定得高。

根据该方式，即使不运送货物也能确保最低限的行走能力。

多个马达可以包含行驶马达、起重马达以及转向马达。输出限制部可以将驱动起重马达的电力变换装置的优先顺序设成最低，将驱动行驶马达的电力变换装置的优先顺序设成第二低，将驱动转向马达的电力变换装置的优先顺序设为最高。

输出限制部可以根据叉车的状态切换多个电力变换装置的优先顺序。

对于叉车，存在起重优先的时候，也存在行驶优先的时候。此时，根据叉车的状态切换优先顺序，由此，能够抑制操作感降低，并能够降低电力消耗。

输出限制部也可以将多个马达中先驱动的电力变换装置的优先顺序较高设定，将非驱动中的电力变换装置的优先顺序较低设定。

基于输出限制部的电力消耗的限制可以包括转矩的限制、速度的限制、加速度的限制、电流的限制、载频的下降、从三相调制向两相调制切换且载频下降的任意一种或者它们的任意组合。

本发明的其他方式涉及叉车。叉车具备：车身、支承车身的车轮、将动力传递给车轮的行驶马达；设置在车身的前部的升降体；驱动升降体的液压驱动器；将动力传递给液压驱动器的起重马达和驱动行驶马达以及起重马达的上述马达驱动装置。

另外，将以上构成要素的任意组合和本发明的构成要素以及表现在方法、装置、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的方式有效。

发明的效果：

根据本发明，能够降低电力消耗。

附图说明

图1是表示叉车的外观图的立体图。

图2是表示叉车的操作面板的一例的图。

图3是表示叉车的电系统、机械系统的构成的方块图。

图4是表示实施方式所涉及的马达驱动装置的动作的一例的波形图。

图5是表示实施方式所涉及的马达驱动装置的动作的另一例的波形图。

符号说明

600…叉车，602…车身，604…车叉，606…升降体，608…柱，610…前轮，612…后轮，100…第1电力变换装置，102…第2电力变换装置，104…第3电力变换装置，106…电池，110…ECU、112…齿轮箱，114…主动轴，116、118…液压驱动器，120…转向轴，122…分解器，124…齿轮箱，126…拉杆，M1…行驶马达，M2…起重马达，M3…转向马达，700…操作面板，702…点火开关，704…转向盘，706…提升杆，708…加速踏板，710…制动踏板，712…前进后退杆、714…仪表板。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优先实施方式进行说明。在各图中所示的相同或同等的构成要素、部件、处理赋予相同的符号并适当省略重复的说明。并且，实施方式仅是例示而非限定发明的方式，实施方式中记述的全部特征以及其组合并不一定为本发明的本质的内容。

在本说明书中，“部件A与部件B连接的状态”除了包括部件A与部件B物理性地直接连接的情况以外，还包括部件A和部件B经由其它部件间接连接的情况，该其它部件不会对它们电连接的状态产生实质性影响或者不会损害通过它们的结合所起的作用和效果。

同样，“部件C被设置在部件A与部件B之间的状态”除了包括部件A与部件C或者部件B与部件C直接连接的情况以外，还包括经由其它部件间接连接的情况，该其它部件不会对它们电连接的状态产生实质性影响或者不会损害通过它们的结合所起的作用和效果。

图1是表示叉车的外观图的立体图。叉车600具有：车身（车架）602、车叉604、升降体（LIFT）606、柱608、车轮610、612。柱608被设置在车身602的前方。升降体606通过液压驱动器（图1（a）中未图示、图3的116）等动力源驱动，并沿柱608升降。升降体606上安装有支承货物的车叉604。

图2是表示叉车的操作面板700的一例的图。操作面板700具有：点火开关702；转向盘704；提升杆706；加速踏板708；制动踏板710；仪表板714；前进后退杆712。

点火开关702为叉车600的启动用开关。转向盘704为用于进行叉车600的转向的操作机构。提升杆706为用于使升降体606上下移动的操作机构。加速踏板708是用于控制行走用车轮的旋转的操作机构，通过用户调节踏入量来控制叉车600的行驶。在用户踩踏制动踏板710时刹车。前进后退杆712是用于将叉车600的行驶方向在前进和后退之间切换的杆。另外，还可以设置未图示的微动踏板。

接着，对于行驶、起重、转向分别说明叉车600的结构。图3是表示叉车600的电系统、机械系统的结构的方框图。ECU（电子控制器）110为用于控制叉车600整体的处理机。

电池106向P线以及Ｎ线之间输出电池电压VBAT。

第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104以及输出控制部302构成马达驱动装置300。马达驱动装置300基于来自ECU110的第1控制指令值S1～第3控制指令值S3分别驱动行驶马达M1、起重马达M2、转向马达M3。第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104分别接受电池电压V_BAT的输出，并转换为三相交流信号，供给到对应的马达M1、M2、M3。

（行驶）

ECU110接受来自前进后退杆712的指示前进后退的信号和来自加速踏板708的表示与踏入量对应的行驶操作量的信号，并将与此对应的第1控制指令值S1输出到第1电力变换装置100。第1电力变换装置100根据第1控制指令值S1控制供给到行驶马达M1的电力。第1控制指令值S1与指示行驶马达M1的目标转速的速度指令值相关。作为驱动轮的前轮610与主动轴114连接。齿轮箱112以及主动轴114将来自行驶马达M1的动力传递给前轮610。

（起重）

根据提升杆706的斜度，控制升降体606的上下动作。ECU110检测提升杆706的斜度并将表示与斜度对应的起重操作量的第2控制指令值S2输出到第2电力变换装置102。第2电力变换装置102将与第2控制值S2对应的电力供给到起重马达M2，控制其旋转。升降体606与液压驱动器116连结。液压驱动器116将起重马达M2生成的旋转运动变换为直线运动，并控制升降体606。

（转向）

分解器122检测转向盘704的旋转角，并将表示旋转角的信号输出至ECU110。ECU110将与旋转角对应的第3控制指令值S3输出至第3电力变换装置104。第3电力变换装置104将与第3控制指令值S3对应的电力供给至转向马达M3，控制其转速。作为转向轮的后轮612经由拉杆126与齿轮箱124连结。转向马达M3的旋转运动经由液压驱动器118以及齿轮箱124传递给拉杆126，控制转向。

输出控制部302监视电池电压V_BAT，伴随V_BAT的下降，使马达驱动装置300整体的容许输出电力P_TOTAL降低。容许输出电力P_TOTAL为第1电力变换装置100以及行驶马达M1的电力消耗的合计P1、第2电力变换装置102以及起重马达M2的电力消耗的合计P2、第3电力变换装置104以及转向马达M3的电力消耗的合计P3的总和。由此，能够防止因电池电压V_BAT的降低而引起的电路电流增大，并能够降低电流路径的电阻的电力损失。

或者输出控制部302构成为能够切换预先确定的多个模式（例如节能模式、通常模式、动力模式）。并且按照各模式的不同来确定不同的容许输出电力P_TOTAL。具体而言，动力模式下容许输出电力为最大值P_MAX，节能模式下为最小值P_MIN，通常模式下取它们之间的值P_NORM。

输出控制部302对第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104赋予优先顺序，从优先顺序低的电力变换装置依次限制电力消耗。换言之，对行驶马达M1、起重马达M2、转向马达M3排出优先顺序。

这里的电力消耗为电力变换装置本身的电力消耗和接通作为负载的马达的电力的合计。以下，将第1电力变换装置100的电力消耗记为P1、将第2电力变换装置102的电力消耗记为P2、将第3电力变换装置104的电力消耗记为P3。

电力消耗的限制可以包括转矩的限制、速度的限制、加速度的限制、电流的限制、载频的降低、从三相调制切换为两相调制、载频下降的任意一种或它们的任意组合。在本发明中，不限定某个电力变换装置的输出的限制方法，结果，只要是该电力变换装置自身和由此被驱动的马达的电力消耗的合计降低的话即可。

并且，限制电力消耗的手段可以按第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104而不同。例如，也可以在第1电力变换装置100中进行转矩的限制，在第2电力变换装置102中进行三相调制和两相调制的切换，在第3电力变换装置104中使载频变化。

在本实施方式中，第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104的优先顺序被预先确定。具体而言，驱动行驶马达M1的第1电力变换装置100的优先顺序设定得比驱动起重马达M2的电力变换装置102的优先顺序高。驱动转向马达M3的电力变换装置104的优先顺序也可以比驱动行驶马达M1的电力变换装置100的优先顺序高。

以上为叉车600的结构。接着对其动作进行说明。

图4是表示实施方式所涉及的马达驱动装置300的动作的一例的波形图。图4表示随时间电池电压V_BAT降低的情况。此时，输出控制部302随着电池电压V_BAT的降低，使容许输出电力P_TOTAL降低。容许输出电力P_TOTAL在比某个阈值大时，优先顺序最低的第2电力变换装置102的合计电力消耗P2首先被限制，渐渐变小。第1电力变换装置100、第3电力变换装置104各自的电力消耗P1、P3不被限制。

并且，容许输出电力P_TOTAL比某个阈值小时（时刻t1），后限制优先顺序为第二的第1电力变换装置100的合计电力消耗P1，渐渐变小。图4的例子中，对于优先顺序最高的第3电力变换装置104没有进行任何限制。

图5是表示实施方式所涉及的马达驱动装置300的动作的另一例的波形图。输出控制部302按照使用者的指示，切换通常模式、节能模式、动力模式。或者输出控制部302监视叉车600的状态，并根据检测出的状态自律地切换模式。

图5中，表示了以动力模式、通常模式、节能模式的顺序切换的情况。此时，容许输出电力P_TOTAL根据切换的模式，以P_MAX、P_NORM、P_MIN的顺序降低。容许输出电力P_TOTAL为最大值P_MAX时，不限制电力消耗P1～P3的任一个。

容许输出电力P_TOTAL降低至中间值P_NORM时，限制优先顺序低的第2电力变换装置102的电力消耗P2。容许输出电力P_TOTAL降低至最小值P_MIN时，限制优先顺序第二低的第1电力变换装置100的电力消耗P1。在图5的例示中，对于优先顺序最高的第3电力变换装置104也没有任何限制。

以上为马达驱动装置300的动作。

根据该实施方式所涉及的马达驱动装置300，对电力变换装置即马达赋予优先顺序，对优先的马达供给充分的电力，并限制向其以外的马达的电力供给，由此抑制操作感降低并能够降低电力消耗。

实施方式中相比起重马达M2更高地设定行驶马达M1的优先顺序。此时，在容许输出电力P_TOTAL降低时，首先对可装载的货物施加限制，接着逐渐限制行驶马达M1的输出。

例如在大多数使用现场，考虑到安全性，期望叉车600即使不能装载货物也能够行驶。这里，在容许输出电力P_TOTAL小的区域中，期望将电力消耗P2限制为零，分配给电力消耗P1，由此能够确保最低限度的行驶能力。根据该马达驱动装置300，通过确定优先顺序，能够进行这样的控制。

以上，基于实施例对本发明进行了说明。本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种设计变更，各种变形例能够实现以及其变形例也在本发明的范围内，这是本领域技术人员能够理解的。以下，对变形例进行说明。

实施方式中，对第1电力变换装置100、第2电力变换装置102、第3电力变换装置104的优先顺序被预先确定的情况进行了说明，但是，本发明并不限定于此。例如输出控制部302也可以根据叉车600的状态确定电力变换装置的优先顺序。

输出控制部302也可以提高先驱动的电力变换装置的优先顺序，而降低剩下的非使用的电力变换装置的优先顺序。例如，使用者停止叉车600的行驶，向车叉604装载货物。此时，第1电力变换装置100以及第3电力变换装置104在非使用状态下，使用驱动起重马达M2的第2电力变换装置102。此时，输出控制部302也可以将第2电力变换装置102的优先顺序设定得最高，将此时的容许输出电力P_TOTAL的全部或者大部分分配给第2电力变换装置102的电力消耗P2，将其余的分配给第1电力变换装置100以及第3电力变换装置104的电力消耗P1、P3。

或者输出控制部302也可以将此时的容许输出电力P_TOTAL中、对非使用状态的第1电力变换装置100以及第3电力变换装置104分别分配预定的最小值，而将其余的全部分配给第2电力变换装置102的电力消耗P2。

Claims (7)

1.一种叉车用马达驱动装置，对叉车上所搭载的多个马达进行驱动，其特征在于，

具备：

多个电力变换装置，对各马达分别设置，对对应的马达供给电力；和

输出限制部，对上述多个电力变换装置赋予优先顺序，并从优先顺序低的电力变换装置开始依次限制电力。

2.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述多个马达包括行驶马达以及起重马达，

上述输出限制部将驱动上述行驶马达的电力变换装置的优先顺序设定得比驱动上述起重马达的电力变换装置高。

3.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述多个马达包括行驶马达、起重马达以及转向马达，

上述输出限制部将驱动上述起重马达的电力变换装置的优先顺序设定得最低，将驱动上述行驶马达的电力变换装置的优先顺序设定得第二低，将驱动上述转向马达的电力变换装置的优先顺序设定得最高。

4.如权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述输出限制部根据上述叉车的状态切换上述多个电力变换装置的优先顺序。

5.如权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述输出限制部将上述多个马达中先被驱动的电力变换装置的优先顺序设定得高，将非驱动中的马达的优先顺序设定得低。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

基于上述输出限制部的上述电力变换装置的电力消耗的限制包括转矩的限制、速度的限制、加速度的限制、电流的限制、载频的下降、从三相调制切换为两相调制并降低载频的任意一种或者是它们的任意组合。

7.一种叉车，其特征在于，具备：

车身；

支承上述车身的车轮；

将动力传递给上述车轮的行驶马达；

设置在上述车身的前部的升降体；

驱动上述升降体的液压驱动器；

将动力传递给上述液压驱动器的起重马达；和

驱动上述行驶马达以及上述起重马达的权利要求1-6中任意一项所记载的马达驱动装置。

Images