JP2014103815A - Motor drive device for forklift and electric forklift using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォークリフト用のモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device for a forklift.
産業車両のひとつに、電池を動力源とする電動フォークリフトがある。電動フォークリフト(以下単にフォークリフトとも称する)は、走行用車輪(駆動輪)である前輪に動力を伝達する走行モータと、転舵輪である後輪の転舵角(操舵角)を制御する油圧ポンプに動力を伝達する油圧アクチュエータ用モータ(ステアリングモータ)と、昇降体を制御する油圧ポンプに動力を伝達する油圧アクチュエータ用モータ(荷役モータ)と、走行モータ、ステアリングモータ、荷役モータそれぞれを駆動する電力変換装置を備える。 One of the industrial vehicles is an electric forklift that uses a battery as a power source. An electric forklift (hereinafter simply referred to as a forklift) is a traveling motor that transmits power to a front wheel that is a traveling wheel (driving wheel) and a hydraulic pump that controls a turning angle (steering angle) of a rear wheel that is a steered wheel. Hydraulic actuator motor (steering motor) that transmits power, hydraulic actuator motor (loading motor) that transmits power to the hydraulic pump that controls the lifting body, and power conversion that drives each of the travel motor, steering motor, and cargo handling motor Equipment.
フォークリフトは、あらかじめ定められた車線を走行する一般車両と異なり、自由な空間において大きな転舵角、つまり小さな回転半径で使用されるケースが多く、また、路面状態が悪いフィールドで使用されることも想定される。かかる事情に加えて車両前方に重い荷物を搭載するその構造的特性から、フォークリフトは、走行中に車両重心周りのヨーモーメントが変動しやすく、それが原因で、横滑り、荷崩れ等が発生したり、運転者に不快感を与える場合がある。 Forklifts, unlike ordinary vehicles traveling in a predetermined lane, are often used with a large turning angle in a free space, that is, with a small turning radius, and may also be used in fields with poor road surface conditions. is assumed. In addition to this situation, due to its structural characteristics of loading heavy loads in front of the vehicle, forklifts tend to fluctuate yaw moment around the center of gravity of the vehicle during travel, causing side slipping, load collapse, etc. , The driver may be uncomfortable.
特許文献1には、四輪駆動車において、車両の重心位置にジャイロセンサを用いたヨーセンサを配置し、ヨーセンサから得られるヨーレート信号にもとづいてヨーモーメントの制御を行う技術が開示されている。
一方、前輪駆動、後輪操舵型の電動フォークリフト、とりわけ右駆動輪と左駆動輪それぞれに独立したモータが設けられ、それぞれの回転速度、回転方向が独立に制御可能なデュアルモータ式の電動フォークリフトには、特許文献1に開示される技術をそのまま適用することはできない。
On the other hand, front-wheel drive and rear-wheel steering type electric forklifts, especially dual motor type electric forklifts that have independent motors for the right and left drive wheels, and the rotation speed and rotation direction of each can be controlled independently. The technique disclosed in
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、電動フォークリフトにおいて、横滑り、荷崩れ等を防止し、あるいは運転者に与える不快感を低減する技術の提供にある。 The present invention has been made in such a situation, and one of the exemplary purposes of an aspect thereof is to provide a technique for preventing side slip, collapse of a load, etc. or reducing discomfort given to a driver in an electric forklift. It is in.
本発明のある態様は、前輪駆動、後輪操舵形式のフォークリフトに搭載され、フォークリフトの目標速度を示す速度指令値にもとづいてフォークリフトの左駆動輪と右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータを制御するモータ駆動装置に関する。モータ駆動装置は、運転者の操作に応じた速度指令値およびフォークリフトの転舵輪の転舵角にもとづき、左走行モータの速度を指示する左速度指令値と右走行モータの速度を指示する右速度指令値を計算する速度分配部と、左速度指令値と左走行モータの現在の速度の誤差に応じて、左走行モータのトルクを指示する左トルク指令値を生成するとともに、右速度指令値と右走行モータの現在の速度の誤差に応じて、右走行モータのトルクを指示する右トルク指令値を生成するトルク指令値生成部と、左駆動輪の接地点の座標における車体横方向の対地加速度である左加速度と、右駆動輪の接地点の座標における車体横方向の対地加速度である右加速度と、を取得する加速度取得手段と、左加速度および右加速度の差分に応じて、左トルク指令値および右トルク指令値の少なくとも一方を補正するトルク補正部と、を備える。 An aspect of the present invention is a left traveling motor that is mounted on a front wheel drive and rear wheel steering type forklift and transmits power to each of the left drive wheel and the right drive wheel of the forklift based on a speed command value indicating a target speed of the forklift. The present invention also relates to a motor driving device that controls a right traveling motor. The motor drive device has a left speed command value for instructing the speed of the left travel motor and a right speed for instructing the speed of the right travel motor based on the speed command value according to the operation of the driver and the turning angle of the steered wheels of the forklift. A speed distribution unit that calculates a command value, and generates a left torque command value that indicates the torque of the left traveling motor according to an error between the left speed command value and the current speed of the left traveling motor; Torque command value generation unit for generating a right torque command value for instructing the torque of the right traveling motor according to an error in the current speed of the right traveling motor, and ground acceleration in the lateral direction of the vehicle body at the coordinates of the ground point of the left driving wheel And a left torque finger according to the difference between the left acceleration and the right acceleration according to the difference between the left acceleration and the right acceleration. It comprises a torque correcting unit for correcting at least one value and the right torque command value.
この態様によると、左駆動輪と右駆動輪それぞれの位置における車両横方向の加速度を検出し、その結果に応じて左右駆動輪のトルクを補正することにより、横滑り、荷崩れ等を防止し、あるいは運転者に与える不快感を低減することができる。 According to this aspect, by detecting the lateral acceleration of the vehicle at the position of each of the left driving wheel and the right driving wheel, and correcting the torque of the left and right driving wheels according to the result, side slip, load collapse, etc. are prevented, Or the discomfort given to a driver | operator can be reduced.
トルク補正部は、左加速度および右加速度の差分に所定の係数を乗じた補正値を、左トルク指令値および右トルク指令値の少なくとも一方に加算または減算することを特徴としてもよい。 The torque correction unit may add or subtract a correction value obtained by multiplying a difference between the left acceleration and the right acceleration by a predetermined coefficient to at least one of the left torque command value and the right torque command value.
トルク補正部は、差分に応じた補正値を、外輪となる駆動輪のトルク指令値から減算してもよい。 The torque correction unit may subtract a correction value corresponding to the difference from the torque command value of the driving wheel serving as the outer wheel.
トルク補正部は、差分が所定のしきい値より大きいとき、左トルク指令値および右トルク指令値の少なくとも一方を補正してもよい。
この場合、しきい値を適切に設定することにより、過剰なヨーモーメント制御を抑制できる。
The torque correction unit may correct at least one of the left torque command value and the right torque command value when the difference is larger than a predetermined threshold value.
In this case, excessive yaw moment control can be suppressed by appropriately setting the threshold value.
加速度取得手段は、左駆動輪の接地点の鉛直線上に設けられ、車両横方向の対地速度を検出する左速度センサと、右駆動輪の接地点の実質的に鉛直線上に設けられ、車両横方向の対地速度を検出する右速度センサと、左速度センサおよび右速度センサそれぞれの出力を微分する演算器と、を含んでもよい。微分処理には、一次ハイパスフィルタを用いてもよい。 The acceleration acquisition means is provided on the vertical line of the grounding point of the left driving wheel, and is provided on the vertical line of the left speed sensor for detecting the ground speed in the lateral direction of the vehicle and the grounding point of the right driving wheel. You may include the right speed sensor which detects the ground speed of a direction, and the calculator which differentiates the output of each of the left speed sensor and the right speed sensor. A primary high-pass filter may be used for the differentiation process.
加速度取得手段は、車両の所定の位置に設けられ、その位置における車両横方向および車体前後方向それぞれの対地速度を検出する速度センサと、所定の位置の車両横方向の対地速度、車体前後方向の対地速度にもとづいて、左駆動輪の接地点の座標における車両横方向の対地加速度および右駆動輪の接地点の座標における車両横方向の対地加速度を演算する演算器と、を含んでもよい。 The acceleration acquisition means is provided at a predetermined position of the vehicle, detects a ground speed in each of the lateral direction of the vehicle and the longitudinal direction of the vehicle body at the position, a ground speed in the lateral direction of the vehicle at the predetermined position, And a computing unit that calculates the lateral acceleration in the vehicle lateral direction at the coordinates of the grounding point of the left driving wheel and the ground acceleration in the lateral direction of the vehicle at the coordinate of the grounding point of the right driving wheel based on the ground speed.
本発明の別の態様は、電動フォークリフトに関する。電動フォークリフトは、左駆動輪および右駆動輪と、左駆動輪および右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータと、左走行モータおよび右走行モータを駆動する上述のモータ駆動装置と、を備える。 Another aspect of the present invention relates to an electric forklift. The electric forklift includes a left driving wheel and a right driving wheel, a left traveling motor and a right traveling motor that transmit power to the left driving wheel and the right driving wheel, and the motor driving device described above that drives the left traveling motor and the right traveling motor. And comprising.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、電動フォークリフトの横滑り、荷崩れ等を防止し、あるいは運転者に与える不快感を低減できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the side slip of an electric forklift, load collapse, etc. can be prevented, or the discomfort given to a driver | operator can be reduced.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected to each other in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
図1は、前輪駆動、後輪操舵形式の電動フォークリフトの外観図を示す斜視図である。フォークリフト600は、車体(シャーシ)602、フォーク604、昇降体(リフト)606、マスト608、駆動輪である前輪610、操舵輪(転舵輪)である後輪612を備える。マスト608は車体602の前方に設けられる。昇降体606は、油圧アクチュエータ(図1に不図示、図3の116)などの動力源によって駆動され、マスト608に沿って昇降する。昇降体606には、荷物を支持するためのフォーク604が取り付けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an external view of a front wheel drive and rear wheel steering type electric forklift. The forklift 600 includes a vehicle body (chassis) 602, a fork 604, an elevating body (lift) 606, a mast 608, a front wheel 610 as a driving wheel, and a
図2は、フォークリフトの操縦パネル700の一例を示す図である。操縦パネル700は、イグニッションスイッチ702、ステアリングホイール704、リフトレバー706、アクセルペダル708、ブレーキペダル710、ダッシュボード714、前後進レバー712を備える。
FIG. 2 is a view showing an example of a
イグニッションスイッチ702は、フォークリフト600の起動用のスイッチである。ステアリングホイール704は、フォークリフト600の操舵を行うための操作手段である。リフトレバー706は、昇降体606を上下に移動させるための操作手段である。アクセルペダル708は、走行用の車輪の回転を制御する操作手段であり、運転者が踏み込み量を調節することでフォークリフト600の走行が制御される。運転者がブレーキペダル710を踏み込むと、ブレーキがかかる。前後進レバー712は、フォークリフト600の走行方向を、前進と後進で切りかえるためのレバーである。そのほか、図示しないインチングペダルが設けられてもよい。
The
続いて、フォークリフト600の構成を、走行、荷役、操舵それぞれについて説明する。図3は、デュアルモータ式のフォークリフト600の電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。ECU(電子制御コントローラ)110は、フォークリフト600全体を制御するためのプロセッサである。 Next, the configuration of the forklift 600 will be described for traveling, cargo handling, and steering. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an electric system and a mechanical system of the dual motor type forklift 600. The ECU (electronic control controller) 110 is a processor for controlling the forklift 600 as a whole.
電池106は、P線およびN線の間に、電池電圧VBATを出力する。
第1電力変換装置100、第2電力変換装置102、第3電力変換装置104は、モータ駆動装置300を構成する。モータ駆動装置300は、ECU110からの、第1制御指令値S1〜第3制御指令値S3にもとづき、走行モータM1L、M1R、荷役モータM2、ステアリングモータM3それぞれを駆動する。第1電力変換装置100、第2電力変換装置102、第3電力変換装置104はそれぞれ、電池電圧VBATを受け、3相交流信号に変換して、対応するモータM1L、M1R、M2、M3に供給する。
The first
(走行)
ECU110は、前後進レバー712からの前進、後進を指示する信号と、アクセルペダル708からの、踏み込み量に応じた走行操作量を示す信号を受け、それに応じた第1制御指令値S1を第1電力変換装置100に出力する。第1電力変換装置100は、第1制御指令値S1に応じて左走行モータM1L、右走行モータM1Rそれぞれに供給する電力を制御する。第1制御指令値S1は、走行モータM1の目標速度を指示する速度指令値と相関を有する。駆動輪である左前輪(左駆動輪)610Lは、左走行モータM1Lの動力により回転し、右前輪(右駆動輪)610Rは、右走行モータM1Rの動力により回転する。
(Running)
The
(荷役)
リフトレバー706の傾きによって、昇降体606の上下動が制御される。ECU110は、リフトレバー706の傾きを検出し、傾きに応じた荷役操作量を示す第2制御指令値S2を第2電力変換装置102に出力する。第2電力変換装置102は、第2制御指令値S2に応じた電力を荷役モータM2に供給し、その回転を制御する。昇降体606は、油圧アクチュエータ116と連結される。油圧アクチュエータ116は、荷役モータM2が生成する回転運動を、直線運動に変換し、昇降体606を制御する。
(Handling)
The vertical movement of the elevating
(操舵)
エンコーダ122は、ステアリングホイール704の回転角を検出し、回転角を示す信号をECU110に出力する。ECU110は、回転角に応じた第3制御指令値S3を第3電力変換装置104に出力する。第3電力変換装置104は、第3制御指令値S3に応じた電力をステアリングモータM3に供給し、その回転数を制御する。転舵輪である後輪612は、タイロッド126を介してギアボックス124と連結される。ステアリングモータM3の回転運動は、油圧アクチュエータ118およびギアボックス124を介して、タイロッド126に伝達され、操舵が制御される。
(steering)
The
図4(a)、(b)は、デュアルモータ式のフォークリフト600を模式的に示す図である。Lはホイールベース、Trfは前トレッド、Trrは後トレッド、nl(rpm)は左駆動輪610Lの回転速度を、nr(rpm)は右駆動輪610Rの回転速度を、Vl(m/s)は左駆動輪610Lの速度検出値(車輪速度)を、Vr(m/s)は右駆動輪610Rの速度検出値(車輪速度)を示す。
4 (a) and 4 (b) are diagrams schematically showing a dual motor type forklift 600. FIG. L is the wheel base, Trf is the front tread, Trr is the rear tread, nl (rpm) is the rotation speed of the
転舵輪である後輪612L、612Rは、アッカーマンステアリング機構によって転舵角が制御可能となっている。後輪612L、612Rそれぞれの車軸の交点が、車体の回転中心Oとなり、回転中心Oは、転舵角δrに応じて、前輪610L、610Rの軸上を左右に移動する。本実施の形態では、転舵角δrを右後輪の回転角として定義しているが、当業者には、転舵角δrの定義がそれには限定されないことが理解される。転舵角δrは、図4(a)に示す左旋回時に正、図4(b)に示す左旋回時に負をとるものとする。
ρxは、回転中心Oと、前輪610L、610Rの中点の距離である。
The turning angles of the
ρx is the distance between the rotation center O and the midpoint of the
このフォークリフト600のステアリング機構は、回転中心Oが、前輪610L、610Rの間に移動することを許容する。この場合、左右の駆動輪610L、610Rは逆回転するよう制御される。
The steering mechanism of the forklift 600 allows the rotation center O to move between the
図5は、実施の形態に係るモータ駆動装置300(第1電力変換装置100)の構成を示すブロック図である。
モータ駆動装置300は、速度分配部200、トルク指令値生成部202、トルクリミット部208、インバータ210、速度センサ220、回転数/速度(n/V)変換器221L、221R、転舵角センサ222、加速度取得手段230、トルク補正部240、を備える。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the motor drive device 300 (first power conversion device 100) according to the embodiment.
The
転舵角センサ222は、図3に示す転舵角δrを検出する。速度センサ220は、レゾルバとも称され、左走行モータM1L、右走行モータM1Rそれぞれの回転速度nl、nrを検出する。n/V変換器221L、221Rは、回転速度nl、nrに、タイヤの周長、減速ギア比などに応じた係数を乗算することにより、左駆動輪610Lの車輪速度Vl、右駆動輪610Rの車輪速度Vrを計算する。
The turning
速度分配部200は、アクセルの操作量に応じた速度指令値Vrefを受ける。速度分配部200は、現在の転舵角δrに応じて、左走行モータM1Lの目標速度である左速度指令値Vlrefと、右走行モータM1Rの目標速度である右速度指令値Vrrefを、以下の式にもとづいて計算する。
The
1. δr=0 (直進)
Vlref=Vrref=Vref
1. δr = 0 (straight)
Vlref = Vrref = Vref
2. δr>0 (左旋回)
Vrref=Vref
Vlref=(ρx−Trf/2)/(ρx+Trf/2)×Vref
ただし、ρx=L/tan(δr)−Trr/2である。
2. δr> 0 (turn left)
Vrref = Vref
Vlref = (ρx−Trf / 2) / (ρx + Trf / 2) × Vref
However, ρx = L / tan (δr) −Trr / 2.
3. δr<0 (右旋回)
Vrref=(ρx−Trf/2)/(ρx+Trf/2)×Vref
Vrref=Vref
ただし、δr≠−π/2のとき、ρx=−L/tan(δr)+Trr/2であり、δr=−π/2のとき、ρx=Trr/2である。
3. δr <0 (turn right)
Vrref = (ρx−Trf / 2) / (ρx + Trf / 2) × Vref
Vrref = Vref
However, when δr ≠ −π / 2, ρx = −L / tan (δr) + Trr / 2, and when δr = −π / 2, ρx = Trr / 2.
なお、速度分配部200は公知の技術を用いればよく、その構成や計算アルゴリズムは上記のそれに限定されない。
The
トルク指令値生成部202は、左速度指令値Vlrefと左走行モータM1Lの現在の速度検出値Vlの誤差に応じて、左走行モータM1Lのトルクを指示する左トルク指令値Tlcomを生成する。同様に、右速度指令値Vrrefと右走行モータM1Rの現在の速度検出値Vrの誤差に応じて、右走行モータM1Rのトルクを指示する右トルク指令値Trcomを生成する。
The torque command
トルク指令値生成部202は、左速度指令値Vlrefと左速度検出値Vlの誤差を生成する減算器204Lと、誤差をPI(比例、積分)制御し、左トルク指令値Tlcomを生成するPI制御部206Lを含む。右輪についても同様である。
Torque command
トルクリミット部208には、トルク指令値Tcoml、Tcomrの上限値Tlimを規定するトルクリミットカーブTlim(n)がモータの速度nの関数として定義されている。
In the
トルクリミット部208は、左トルク指令値Tlcomを、現在の左走行モータM1Lの速度nrおよびトルクリミットカーブTlim(n)に応じて定まる上限値Tllim以下に制限する。同様に、トルクリミット部208は、右トルク指令値Trcomを、現在の右走行モータM1Rの速度nrおよびトルクリミットカーブTlim(n)に応じて定まる上限値Trlim以下に制限する。トルクリミットカーブTlim(n)は、テーブルとして保持されてもよいし、近似式として保持されてもよい。
The
加速度取得手段230は、左駆動輪610Lの接地点の座標における車体横方向(y方向)の加速度である左加速度αlyと、右駆動輪610Rの接地点の座標における車体横方向の加速度である右加速度αryと、を取得する。
The acceleration acquisition means 230 is a left acceleration αly that is an acceleration in the vehicle body lateral direction (y direction) at the coordinates of the ground contact point of the
トルク補正部240は、トルクリミット部208の前段に設けられ、左加速度αlyおよび右加速度αryの差分Δαyに応じて、左トルク指令値Tlcomおよび右トルク指令値Trcomの少なくとも一方を補正し、補正後のトルク指令値Tlcom、Trcomを、トルクリミット部208に出力する。
The
より具体的には、トルク補正部240は、差分Δαyに所定の係数Kを乗じた補正値ΔTを、左トルク指令値Tlcomおよび右トルク指令値Trcomの少なくとも一方に加算または減算する。トルク補正部240の減算器242は、左加速度αlyおよび右加速度αryの差分Δαyを計算する。乗算器244は、差分Δαyに係数Kを乗算し、補正値ΔTを生成する。
More specifically, the
そしてトルク補正部240は、差分Δαyに応じた補正値ΔTを、外輪となる駆動輪のトルク指令値から減算する。すなわち、ハンドルが左に切られており、車体が左旋回しているとき(δr>0)には、外輪である右前輪610Rに対する補正値ΔTrがK×ΔTとなり、内輪である左前輪610Lに対する補正値ΔTlがゼロとなる。
反対に、ハンドルが右に切られており、車体が右旋回しているとき(δr<0)には、外輪である左前輪610Lに対する補正値ΔTlがK×ΔTとなり、内輪である右前輪610Rに対する補正値ΔTrがゼロとなる。
Then, the
Conversely, when the steering wheel is turned to the right and the vehicle body is turning right (δr <0), the correction value ΔTl for the left
減算器246L、246Rはそれぞれ、トルク指令値Tlcom、Trcomから、補正量ΔTl、ΔTrを減算する。トルク補正部240により補正されたトルク指令値Tlcom、Trcomは、後段のトルクリミット部208に入力される。
The
好ましくはトルク補正部240は、差分Δαyが所定のしきい値Δthより大きいときに、左トルク指令値Tlcomおよび右トルク指令値Trcomを補正し、差分Δαyがしきい値Δthより小さいときには、補正値ΔTl、ΔTrをゼロとし、補正を行わないこととする。
Preferably, the
図6(a)は、加速度取得手段230の構成例を示すブロック図であり、図6(b)は、センサの配置を示す図である。
6A is a block diagram illustrating a configuration example of the
図6(a)に示すように、加速度取得手段230は、左速度センサ232L、右速度センサ232R、演算器234を含む。
左速度センサ232Lは、図6(b)に示すように、左駆動輪610Lの接地点236Lの鉛直線上、言い換えればx−y平面において左駆動輪610Lの接地点と実質的に同一座標に設けられ、車両横方向(y方向)の速度Vlyを検出する。同様に右速度センサ232Rは、右駆動輪610Rの接地点236Rの鉛直線上、言い換えればx−y平面において右駆動輪610Rの接地点と実質的に同一座標に設けられ、車両横方向の速度Vryを検出する。
As shown in FIG. 6A, the
As shown in FIG. 6B, the
演算器234は、左速度センサ232L、右速度センサ232Rそれぞれの出力Vly、Vryを微分する。たとえば演算器234は微分器で構成でき、伝達関数H(s)=s・τ/(1+s・τ)を有する一次ハイパスフィルタが好適に利用できる。τはフィルタの時定数である。
The
この加速度取得手段230によれば、左駆動輪610L、右駆動輪610Rそれぞれの接地点236L、236Rの鉛直線上における対地加速度を取得することができる。
According to the acceleration acquisition means 230, the ground acceleration on the vertical line of the grounding points 236L and 236R of the
以上がモータ駆動装置300の構成である。続いてその動作を説明する。
The above is the configuration of the
(1) δr>0 (左旋回時)
この場合、外輪である右駆動輪610Rの速度の方が、内輪である左駆動輪610Lよりも大きくなり、nl<nr(Vl<Vr)が成り立つ。このとき、外側駆動輪610Rの接地点鉛直線上の横方向加速度|αry|が、内側駆動輪610Lの接地点鉛直線上の横方向加速度|αly|より大きいとき、その差分Δαy=(|αry|−|αly|)に応じて補正値ΔTrが計算され、右トルク指令値Trcomから補正値ΔTrが減算される。
(1) δr> 0 (when turning left)
In this case, the speed of the
(2) δr<0 (右旋回時)
この場合、外輪である左駆動輪610Lの速度の方が、内輪である右駆動輪610Rよりも大きくなり、nl>nr(Vl>Vr)が成り立つ。このとき、外側駆動輪610Lの接地点鉛直線上の横方向加速度|αly|が、内側駆動輪610Rの接地点鉛直線上の横方向加速度|αry|より大きいとき、その差分Δαy=(|αly|−|αry|)に応じて補正値ΔTlが計算され、左トルク指令値Tlcomから補正値ΔTlが減算される。
(2) δr <0 (when turning right)
In this case, the speed of the
以上がモータ駆動装置300の動作である。
このモータ駆動装置300によれば、左右の駆動輪における横方向の加速度の偏差を計算し、それを用いて左右のトルクバランスが補正される。かかる制御は、必ずしもヨーレートにもとづくヨーモーメント制御と同じ結果をもたらすものではないが、広義のヨーモーメント制御と理解することができ、横滑りや荷崩れを防止し、あるいは運転者に与える不快感を低減できる。
The above is the operation of the
According to this
また、左右の駆動輪の接地点の鉛直線上に、左速度センサ232L、右速度センサ232Rを配置し、それらの位置の横方向速度を取得することにより、ヨーセンサを用いる場合に比べて、正確な横方向加速度(横G)を取得することができる。
In addition, the
また、このモータ駆動装置300によれば、高価なヨーセンサ(ジャイロセンサ)が不要となるため、モータ駆動装置300のコストを下げることが可能となる。
Further, according to the
また、フォークリフトは走行時において、左右のトルク指令値が常時トルクリミットを受けながら動作するのが一般的である。したがって、旋回時に外側となる駆動輪のトルク指令値から補正値ΔTを減算することにより、内側の駆動輪にトルク補正値を加算する場合に比べて、トルク補正を確実に反映させることができる。なお、トルクリミットがかからない領域でモータが動作するフォークリフトにおいては、内側の駆動輪にトルク補正値を加算してもよい。あるいは、外側の駆動輪のトルク指令値からトルク補正値を減算し、内側の駆動輪のトルク指令値にトルク補正値を加算してもよい。 Further, forklifts generally operate while the left and right torque command values are always subjected to torque limits during traveling. Therefore, by subtracting the correction value ΔT from the torque command value of the driving wheel that is on the outside during turning, the torque correction can be reliably reflected as compared with the case where the torque correction value is added to the inner driving wheel. In a forklift in which the motor operates in a region where no torque limit is applied, a torque correction value may be added to the inner drive wheel. Alternatively, the torque correction value may be subtracted from the torque command value of the outer drive wheel, and the torque correction value may be added to the torque command value of the inner drive wheel.
横滑りや荷崩れ、あるいは運転者に対する不快感は、差分Δαyが、あるしきい値を超えると発生する傾向にある。そこで事前の実験により、あるいはシミュレーションによって、そのしきい値を事前に取得しておき、横方向加速度αyの差分Δαyが所定のしきい値より大きいとき、トルクを補正することにより、必要なときだけトルク制御が実行され、不要なあるいは余剰なトルク補正制御を防止できる。 Side slipping, cargo collapse, or driver discomfort tends to occur when the difference Δαy exceeds a certain threshold. Therefore, the threshold value is obtained in advance by experiment or simulation, and when the difference Δαy of the lateral acceleration αy is larger than the predetermined threshold value, by correcting the torque, only when necessary. Torque control is executed, and unnecessary or excessive torque correction control can be prevented.
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
(第1の変形例)
実施の形態では、左駆動輪610L、右駆動輪610Rそれぞれの接地点236L、236Rの鉛直線上に、速度センサを配置する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。図7(a)は、第1の変形例に係る加速度取得手段230aの構成を示すブロック図であり、図7(b)は、センサの配置を示す図である。
(First modification)
In the embodiment, the case where the speed sensor is arranged on the vertical lines of the grounding points 236L and 236R of the
速度センサ232は、車両の所定の位置に設けられ、車両横方向(y方向)および車体前後方向(x方向)の速度vy、vxを検出する。たとえば速度センサ232は運転席の直下に設けてもよい。
The
演算器234は、速度センサ232により検出された所定の位置の車両横方向の速度vy、車体前後方向の対地速度vx、および転舵角δrにもとづいて、左駆動輪610Lの接地点236Lの座標における車両横方向の対地加速度αlyおよび右駆動輪610Rの接地点236Rの座標における車両横方向の対地加速度αryを演算する。
The
当業者によれば、速度センサ232、左駆動輪610Lの接地点236L、右駆動輪610Rの接地点236Rそれぞれの座標が既知であるとき、転舵角δrにもとづいて回転中心Oの座標が計算でき、さらには、速度センサ232の出力vy、vxにもとづいて、任意の座標における速度(あるいは加速度)が計算できることが理解される。
According to those skilled in the art, when the coordinates of the
この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、この変形例において、速度センサ232に代えて、加速度センサを設けてもよい。
Also by this modification, the same effect as the embodiment can be obtained. In this modification, an acceleration sensor may be provided instead of the
(第2の変形例)
実施の形態では、左駆動輪610L、右駆動輪610Rの接地点236L、236Rの鉛直線上に速度センサを配置する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。速度センサに代えて加速度センサを設け、演算器(微分器)234を省略してもよい。
(Second modification)
In the embodiment, the case where the speed sensor is arranged on the vertical lines of the grounding points 236L and 236R of the
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
600…フォークリフト、602…車体、604…フォーク、606…昇降体、608…マスト、610…前輪、612…後輪、106…電池、100…第1電力変換装置、102…第2電力変換装置、104…第3電力変換装置、110…ECU、116,118…油圧アクチュエータ、120…ステアリングシャフト、122…レゾルバ、124…ギアボックス、126…タイロッド、200…速度分配部、202…トルク指令値生成部、204…減算器、206…PI制御部、208…トルクリミット部、210…インバータ、220…速度センサ、222…転舵角センサ、230…加速度取得手段、232L…左速度センサ、232R…右速度センサ、234…演算器、236…接地点、240…トルク補正部、242…減算器、244…乗算器、M1…走行モータ、M1L…左走行モータ、M1R…右走行モータ、M2…荷役モータ、M3…ステアリングモータ、300…モータ駆動装置、700…操縦パネル、610L…左駆動輪、610R…右駆動輪、702…イグニッションスイッチ、704…ステアリングホイール、706…リフトレバー、708…アクセルペダル、710…ブレーキペダル、712…前後進レバー、714…ダッシュボード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 600 ... Forklift, 602 ... Car body, 604 ... Fork, 606 ... Lifting body, 608 ... Mast, 610 ... Front wheel, 612 ... Rear wheel, 106 ... Battery, 100 ... First power converter, 102 ... Second power converter, DESCRIPTION OF
Claims (7)
運転者の操作に応じた速度指令値および前記電動フォークリフトの転舵輪の転舵角にもとづき、前記左走行モータの速度を指示する左速度指令値と前記右走行モータの速度を指示する右速度指令値を計算する速度分配部と、
前記左速度指令値と前記左走行モータの現在の速度の誤差に応じて、前記左走行モータのトルクを指示する左トルク指令値を生成するとともに、前記右速度指令値と前記右走行モータの現在の速度の誤差に応じて、前記右走行モータのトルクを指示する右トルク指令値を生成するトルク指令値生成部と、
前記左駆動輪の接地点の座標における車体横方向の対地加速度である左加速度と、前記右駆動輪の接地点の座標における車体横方向の対地加速度である右加速度と、を取得する加速度取得手段と、
前記左加速度と前記右加速度の差分に応じて、前記左トルク指令値および前記右トルク指令値の少なくとも一方を補正するトルク補正部と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 A left traveling motor and a right motor mounted on an electric forklift of a front wheel drive and rear wheel steering type and transmitting power to each of the left drive wheel and the right drive wheel of the electric forklift based on a speed command value indicating a target speed of the electric forklift A motor driving device for controlling a traveling motor,
A left speed command value for instructing the speed of the left travel motor and a right speed command for instructing the speed of the right travel motor based on a speed command value according to a driver's operation and a turning angle of the steered wheels of the electric forklift A speed distribution unit that calculates a value;
According to an error between the left speed command value and the current speed of the left travel motor, a left torque command value indicating the torque of the left travel motor is generated, and the right speed command value and the current current of the right travel motor are generated. A torque command value generation unit that generates a right torque command value that indicates the torque of the right traveling motor according to the speed error of
Acceleration acquisition means for acquiring left acceleration that is ground acceleration in the lateral direction of the vehicle body at the coordinates of the ground contact point of the left drive wheel and right acceleration that is ground acceleration in the lateral direction of the vehicle body at the coordinate of the ground contact point of the right drive wheel. When,
A torque correction unit that corrects at least one of the left torque command value and the right torque command value according to a difference between the left acceleration and the right acceleration;
A motor drive device comprising:
前記左駆動輪の接地点の実質的に鉛直線上に設けられ、車両横方向の対地速度を検出する左速度センサと、
前記右駆動輪の接地点の実質的に鉛直線上に設けられ、車両横方向の対地速度を検出する右速度センサと、
前記左速度センサおよび前記右速度センサそれぞれの出力を微分する演算器と、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動装置。 The acceleration acquisition means includes
A left speed sensor provided on a substantially vertical line of the grounding point of the left drive wheel and detecting a ground speed in a lateral direction of the vehicle;
A right speed sensor provided on a substantially vertical line of the grounding point of the right drive wheel for detecting a ground speed in a lateral direction of the vehicle;
An arithmetic unit for differentiating outputs of the left speed sensor and the right speed sensor;
5. The motor driving apparatus according to claim 1, comprising:
車両の所定の位置に設けられ、その位置における車両横方向および車体前後方向それぞれの対地速度を検出する速度センサと、
前記所定の位置における前記車両横方向の対地速度、前記車体前後方向の対地速度にもとづいて、前記左駆動輪の接地点の座標における車両横方向の対地加速度および前記右駆動輪の接地点の座標における車両横方向の対地加速度を演算する演算器と、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動装置。 The acceleration acquisition means includes
A speed sensor that is provided at a predetermined position of the vehicle and detects ground speeds in the vehicle lateral direction and the vehicle body longitudinal direction at the position;
Based on the ground speed in the vehicle lateral direction and the ground speed in the longitudinal direction of the vehicle body at the predetermined position, the ground acceleration in the vehicle lateral direction and the coordinates of the ground point of the right drive wheel in the coordinates of the ground point of the left drive wheel A computing unit for calculating the ground acceleration in the vehicle lateral direction at
5. The motor driving apparatus according to claim 1, comprising:
前記左駆動輪および前記右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータと、
前記左走行モータおよび前記右走行モータを駆動する請求項1から6のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
を備えることを特徴とする電動フォークリフト。 Left drive wheel and right drive wheel,
A left travel motor and a right travel motor that transmit power to each of the left drive wheel and the right drive wheel;
The motor drive device according to any one of claims 1 to 6, which drives the left travel motor and the right travel motor;
An electric forklift characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012255525A JP2014103815A (en) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Motor drive device for forklift and electric forklift using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2017060327A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 山洋電気株式会社 | Motor control device |
CN113285632A (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-20 | 广西汽车集团有限公司 | Dual-motor synchronous control method and device |
-
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JP2017060327A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 山洋電気株式会社 | Motor control device |
TWI730000B (en) * | 2015-09-17 | 2021-06-11 | 日商山洋電氣股份有限公司 | Motor control apparatus |
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