JP2002078104A - 荷役車両の制御装置 - Google Patents
荷役車両の制御装置Info
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
る。 【解決手段】ブリッジインバータ1を構成する各IGB
TS1〜S6それぞれに、抵抗特性を有するユニポーラ
トランジスタであるMOSFETF1〜F6を並列に接
続して設け、MOSFETF1、F2の接続点R1を接
続点P1に接続し、MOSFETF3、F4の接続点R
2を接続点P2に、MOSFETF5、F6の接続点R
3を接続点P3にそれぞれ接続すると共に、2個のIG
BTS1、S2の直列回路及び2個のMOSFETF
1、F2により第1のアームA1を形成し、同様に2個
のIGBTS3、S4の直列回路及び2個のMOSFE
TF3、F4により第2のアームA2、2個のIGBT
S5、S6の直列回路及び2個のMOSFETF5、F
6により第3のアームA3を形成する。
Description
数のスイッチング素子から成るブリッジインバータを制
御し、バッテリの直流出力を交流に変換して走行用モー
タを駆動する荷役車両の制御装置に関する。
て、走行用モータを駆動制御する制御装置は、例えば図
3に示すように構成されている。即ち、スイッチング素
子である6個の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
(以下、これをIGBTと称する)により3相ブリッジ
インバータ1が構成され、マイクロコンピュータから成
る制御部(図示せず)から出力される制御信号により、
ブリッジインバータ1の各IGBTがスイッチング制御
され、3相直流モータから成る走行用モータ2の各巻線
とバッテリ3との間の通電路が各IGBTにより開閉制
御されてモータ2が駆動される。
すように、2個のIGBTS1、S2の直列回路により
第1のアームA1が形成され、これと同様に2個のIG
BTS3、S4の直列回路、及び2個のIGBTS5、
S6の直列回路により、それぞれ第2、第3のアームA
2、A3が形成されている。
A1〜A3それぞれにおける両IGBTの接続点P1、
P2、P3に、モータ2の3相巻線がそれぞれ接続さ
れ、ブリッジインバータ1の接続点P1、P2、P3の
上側にある各IGBTS1、S3、S5の一端がバッテ
リ3の正端子に接続され、ブリッジインバータ1の接続
点P1、P2、P3の下側にある各IGBTS2、S
4、S6の他端がバッテリ3の負端子に接続されてい
る。
らの120゜ずつ位相のずれた制御信号により、上側の
各IGBTS1、S3、S5が120゜ずつずれてオン
し、これと同様に制御部からの120゜ずつ位相のずれ
た制御信号により、下側の各IGBTS2、S4、S6
が120゜ずつずれてオンする。
TS1、S3、S5のうちオンしているIGBTのアー
ムとは異なるアームの下側のIGBTがオンするように
制御信号が出力され、かつオンすべき上側のIGBTと
下側のIGBTとの組み合わせが切り換えられるように
なっている。こうして、モータ2の各巻線への電流の通
流方向が切換えられ、固定子の磁極が一方向に回転して
回転子の回転力が得られる。
般に1素子あたり約1.5Vの損失があり、電流の大き
さに比例せずにほぼ一定の値となるため、ブリッジイン
バータ1の損失は約3Vとなり、特に電流の大きい起動
時等には、損失の割合は低くなって比較的有利である半
面、最高速度での走行時や軽負荷時には損失の割合が大
きくなって不利になるという問題があった。
率を向上できるようにすることを目的とする。
ために、本発明は、制御部により複数のスイッチング素
子から成るブリッジインバータを制御し、バッテリの直
流出力を交流に変換して走行用モータを駆動する荷役車
両の制御装置において、前記各スイッチング素子が、電
力用バイポーラトランジスタから成り、抵抗特性を有し
前記制御部により制御されるユニポーラトランジスタ
が、前記各バイポーラトランジスタそれぞれに並列に接
続されていることを特徴としている。ここで、前記バイ
ポーラトランジスタが、絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタであるのが好ましい。
ータを構成する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等
の電力用バイポーラトランジスタに、抵抗特性を有する
ユニポーラトランジスタを並列に接続して設けたため、
電流の大きい重負荷時にはユニポーラトランジスタには
ほとんど電流が流れずに電力用バイポーラトランジスタ
を電流が流れ、電力用バイポーラトランジスタを介して
モータに電流が通流される。一方、電流の小さい軽負荷
時には、電流の流れ易いユニポーラトランジスタを電流
が流れ、ユニポーラトランジスタを介してモータに電流
が通流される。
時において、ユニポーラトランジスタの動作によって損
失の割合を小さくすることができ、従来のように、電力
用バイポーラトランジスタの動作による損失の割合の増
大が生じることもなく、電流に関係なく運転効率の向上
を図ることができる。
ンジスタとして、例えばMOSFETを用いることが望
ましい。
タ電流を検出する電流検出手段、及び前記モータの温度
を検出する温度検出手段を備え、前記制御部は、前記電
流検出手段による前記モータ電流が、そのときの前記温
度検出手段によるモータ温度に応じた基準値以下のとき
に前記各ユニポーラトランジスタをスイッチング制御
し、前記モータ電流が前記基準値を越えるとき前記各バ
イポーラトランジスタをスイッチング制御することを特
徴としている。
準値を超えるかどうかにより、電力用バイポーラトラン
ジスタまたはユニポーラトランジスタのどちらかを制御
部によって切換制御するため、制御部により、電力用バ
イポーラトランジスタ及びユニポーラトランジスタの双
方に常時制御信号を出力し続ける場合に比べて、無駄な
電力消費を抑制することができる。
リフォークリフトに適用した場合の一実施形態について
図1及び図2を参照して説明する。但し、図1は結線
図、図2は動作説明図である。
くは相当するものを示し、図1と相違するのは以下の点
である。即ち、図1に示すように、ブリッジインバータ
1を構成する各IGBTS1〜S6それぞれに、抵抗特
性を有するユニポーラトランジスタであるMOSFET
F1〜F6を並列に接続して設け、MOSFETF1、
F2の接続点R1を接続点P1(モータ2のひとつの巻
線)に接続し、MOSFETF3、F4の接続点R2を
接続点P2(モータ2のもうひとつの巻線)に、MOS
FETF5、F6の接続点R3を接続点P3(モータ2
の残りの巻線)にそれぞれ接続すると共に、2個のIG
BTS1、S2の直列回路及び2個のMOSFETF
1、F2により第1のアームA1を形成し、同様に2個
のIGBTS3、S4の直列回路及び2個のMOSFE
TF3、F4により第2のアームA2、2個のIGBT
S5、S6の直列回路及び2個のMOSFETF5、F
6により第3のアームA3を形成していることである。
すると、MOSFETの電流−電圧特性は、例えば図2
中の実線に示すようになり、同図中の1点鎖線に示すよ
うにIGBTでは電流に関係なく電圧が一定になるのに
対して、MOSFETでは電流と電圧が比例関係つまり
抵抗特性を有することから、各IGBTS1〜S6を流
れる電流と各MOSFETF1〜F6を流れる電流とが
バランスするある電流値(例えば、図2中のIt)を境
にして、主としてMOSFETを介してモータ2に電流
が流れる領域(MOSFETの動作領域)と、主として
IGBTを介してモータ2に電流が流れる領域(IGB
Tの動作領域)とが切り換わる。
タから成る制御部から各IGBTS1〜S6及び各MO
SFETF1〜F6に常時制御信号を出力しておいて
も、モータ2を流れる電流値が変動すれば、各IGBT
S1〜S6、或いは各MOSFETF1〜F6のどちら
を介してモータ2に電流が流れるか自動的に切り換わる
のである。尚、制御部から各MOSFETF1〜F6へ
の制御信号の相切換のタイミングは、上記した各IGB
TS1〜S6への制御信号と同様である。
BTの動作領域とが切り換わる電流値は、MOSFET
F1〜F6及びIGBTS1〜S6の温度によって変動
する。
MOSFETF1〜F6にはほとんど電流が流れずに各
IGBTS1〜S6を電流が流れ、各IGBTS1〜S
6を介してモータ2に電流が通流される。一方、電流の
小さい軽負荷時には、電流の流れ易い各MOSFETF
1〜F6を電流が流れ、各MOSFETF1〜F6を介
してモータ2に電流が通流される。
ッジインバータ1を構成する各IGBTS1〜S6それ
ぞれに、抵抗特性を有するMOSFETF1〜F6を並
列に接続して設けたことにより、最高速度での走行時や
軽負荷時に、各IGBTS1〜S6ではなく各MOSF
ETF1〜F6を介してモータ2に電流を通流すること
ができるため、各IGBTS1〜S6を介してモータ2
に電流を通流する場合に比べて損失の割合を小さくする
ことができる。
FETF1〜F6にはほとんど電流が流れずに各IGB
TS1〜S6を介してモータ2に電流が流れるため、損
失の割合は低くなる。その結果、モータ電流に関係なく
運転効率の向上を図ることができる。
タ2を流れるモータ電流を検出するシャント抵抗等の電
流検出手段、及びモータ2の温度を検出するサーミスタ
等の温度検出手段を設け、制御部により、電流検出手段
によるモータ電流が、そのときの温度検出手段によるモ
ータ温度に応じた基準値(例えば、図2中の電流It)
以下のときに各MOSFETF1〜F6をスイッチング
制御し、モータ電流が基準値を越えるとき各IGBTS
1〜S6をスイッチング制御するようにしても構わな
い。
双方に常時制御信号を出力し続ける場合に比べて、無駄
な電力消費を抑制することができる。
ランジスタは上記したMOSFETのみに限定されるも
のではなく、その他にも静電容量トランジスタ(SI
T)など抵抗特性の素子であれば良い。また、ブリッジ
インバータを構成する電力用バイポーラトランジスタ
も、上記したIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタ)に限定されるものでないのは勿論である。
ッテリフォークリフトに適用した場合について説明した
が、本発明はバッテリフォークリフトに限らずその他の
バッテリを動力源とする荷役車両にも適用することがで
きて、上記した実施形態と同等の効果を得ることができ
る。
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
明によれば、荷役車両が特に最高速度で走行する場合や
軽負荷で運転する場合において、ユニポーラトランジス
タの動作によって損失の割合を小さくすることができる
ため、従来のように、電力用バイポーラトランジスタの
動作による損失の割合の増大が生じることもなく、電流
に関係なく運転効率の向上を図ることが可能になり、損
失の少ない高運転効率を有する荷役車両を提供すること
ができる。
ータ電流が基準値を超えるかどうかにより、電力用バイ
ポーラトランジスタまたはユニポーラトランジスタのど
ちらかを制御部によって切換制御するため、制御部によ
り、電力用バイポーラトランジスタ及びユニポーラトラ
ンジスタの双方に常時制御信号を出力し続ける場合に比
べて、無駄な電力消費を抑制することが可能になる。
タ) F1〜F6 MOSFET(ユニポーラトランジスタ)
Claims (3)
- 【請求項1】 制御部により複数のスイッチング素子か
ら成るブリッジインバータを制御し、バッテリの直流出
力を交流に変換して走行用モータを駆動する荷役車両の
制御装置において、 前記各スイッチング素子が、電力用バイポーラトランジ
スタから成り、抵抗特性を有し前記制御部により制御さ
れるユニポーラトランジスタが、前記各バイポーラトラ
ンジスタそれぞれに並列に接続されていることを特徴と
する荷役車両の制御装置。 - 【請求項2】 前記バイポーラトランジスタが、絶縁ゲ
ート型バイポーラトランジスタであることを特徴とする
請求項1に記載の荷役車両の制御装置。 - 【請求項3】 前記モータを流れるモータ電流を検出す
る電流検出手段、及び前記モータの温度を検出する温度
検出手段を備え、前記制御部は、前記電流検出手段によ
る前記モータ電流が、そのときの前記温度検出手段によ
るモータ温度に応じた基準値以下のときに前記各ユニポ
ーラトランジスタをスイッチング制御し、前記モータ電
流が前記基準値を越えるとき前記各バイポーラトランジ
スタをスイッチング制御することを特徴とする請求項1
または2に記載の荷役車両の制御装置。
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JP2000254688A JP3625183B2 (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | 荷役車両の制御装置 |
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- 2000-08-24 JP JP2000254688A patent/JP3625183B2/ja not_active Expired - Fee Related
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