JP2015000617A - 電動フォークリフトのパワーステアリング用の電力変換装置およびそれを用いた電動フォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】パワーステアリング用のＤＣモータに流れる過電流を抑制する。【解決手段】電力変換装置３００は、電動フォークリフトに搭載され、電動フォークリフトのステアリングホイールの回転角を示す制御指令値Ｓ３にもとづき、ステアリングモータＭ３を駆動する。電圧指令値生成部３０４は、制御指令値Ｓ３に応じて、ステアリングモータＭ３に印加すべき駆動電圧を指示する電圧指令値Ｓ５を生成する。電圧調節部３０６は、電動フォークリフトの転舵輪の状態に応じた係数を電圧指令値Ｓ５に乗算する。パルス変調器３０８は、電圧調節部３０６を経た電圧指令値Ｓ６に応じたデューティ比を有する駆動パルスＳ４を生成する。ドライバ３１０は、駆動パルスＳ４にもとづいてチョッパスイッチ３０２を駆動する。【選択図】図５

Description

本発明は、電動フォークリフト用のパワーステアリング用のモータを駆動する電力変換装置に関する。

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、油圧操舵パワーアシスト機構（パワーステアリング機構ともいう）を備えている。パワーステアリング機構は、パワーステアリング用の油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに動力を与えるステアリングモータ、ステアリングモータを駆動する電力変換装置（モータ駆動装置）を備える。

ステアリングモータには、直流（ＤＣ）モータが用いられ、電力変換装置３００ｒはＤＣモータをチョッパ制御し、その回転状態を制御する。図１は、本発明者らが検討した電力変換装置３００ｒの構成を示す図である。

直流バス（Ｐ線およびＮ線）の間には、直流電圧Ｖ_ＤＣが供給される。チョッパスイッチ３０２は、直流バスの間に、ステアリングモータＭ３と直列に設けられる。コントローラ３９０は、図示しないステアリングホイール用のエンコーダから、ステアリングホイールの回転角を示す制御指令値Ｓ３を受ける。コントローラ３９０は、制御指令値Ｓ３にもとづいて、チョッパスイッチ３０２をスイッチングするための駆動パルスＳ４を生成する。ドライバ３９２は、駆動パルスＳ４に応じてチョッパスイッチ３０２をスイッチングする。

駆動パルスＳ４のデューティ比をＤ４とするとき、ステアリングモータＭ３に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶの時間平均値（実効値）は、Ｖ_ＤＣ×Ｄ４で与えられる。

ＤＣモータに流れる電流は、同じ駆動電圧を印加した状態において、その負荷に応じて変化する。フォークリフトの転舵輪が段差などに接触したり、あるいは、転舵輪の機構上の回動範囲の両端（つまりハンドルをいっぱいに切った状態、以下、エンドという）に到達した状態では、ＤＣモータの負荷が大きくなり、ＤＣモータに流れる電流が増大する。かかる状況は、省エネの観点から好ましくなく、またＤＣモータに過電流が流れ続けると、ＤＣモータあるいはチョッパスイッチ３０２の信頼性に影響を及ぼすおそれがある。

そこで図１の電力変換装置３００ｒは、過電流保護を目的として、ステアリングモータＭ３およびチョッパスイッチ３０２と直列に設けられた検出抵抗Ｒｓを備える。検出抵抗Ｒｓには、ステアリングモータＭ３に流れる電流Ｉ_Ｍ３に比例した電圧降下（電流検出値）Ｖｓが発生する。コントローラ３９０には、電流検出値Ｖｓがフィードバックされ、検出電圧Ｖｓが所定のしきい値を超えないように、駆動パルスＳ４のデューティ比に制限をかける。たとえば特許文献３の段落［０００９］には、ステアリング機構の保護の観点から、ステアリングモータＭ３の電流の上限値を小さく設定することが記載されている。

特開２００３−２０４２７号公報 特開２００２−２９３２５７号公報 特開平１０−３１５９８７号公報

しかしながら、ステアリングモータＭ３の電流の上限値を低く設定すると、パワーステアリングの効果が抑制されることになり、これはすなわち操舵性能の低下につながる。

本発明は係る課題に鑑み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、過電流を抑制可能な、パワーステアリングモータ用の電力変換装置の提供にある。

本発明のある態様は、電動フォークリフトに搭載され、電動フォークリフトのステアリングホイールの回転角を示す制御指令値にもとづき、パワーステアリング用の直流モータを駆動する電力変換装置に関する。電力変換装置は、直流モータと直列に設けられたチョッパスイッチと、制御指令値に応じて、直流モータに印加すべき駆動電圧を指示する電圧指令値を生成する電圧指令値生成部と、電動フォークリフトの転舵輪の状態に応じて電圧指令値を調節する電圧調節部と、電圧調節部を経た電圧指令値に応じたデューティ比を有する駆動パルスを生成するパルス変調器と、駆動パルスにもとづいてチョッパスイッチを駆動するドライバと、を備える。
この態様によれば、転舵輪の状態にもとづき、直流モータに大電流が流れるおそれがあるときには、電圧指令値を小さくすることにより、直流モータに印加される駆動電圧を小さくでき、それにより大電流が流れ続けるのを防止できる。

電圧調節部は、電動フォークリフトの転舵輪の状態に応じた係数を電圧指令値に乗算してもよい。
直流モータに大電流が流れるおそれがあるときには、係数を小さくすることにより、直流モータに印加される駆動電圧を小さくでき、それにより大電流が流れ続けるのを防止できる。

係数は、転舵輪の転舵角に応じていてもよい。係数は、転舵輪がエンドに近づくほど小さくなるように定められてもよい。この態様によれば、転舵輪がエンドに到達したときに、直流モータに印加される駆動電圧を小さくできる。

係数は、転舵角に対してヒステリシスを有してもよい。この場合、転舵角が、転舵輪がエンドから離れる方向に変化するとき、係数を緩やかに上昇させてもよい。
転舵輪がエンドから遠ざかる方向にステアリングホイールを回転させたときに、急激に係数を大きくすると、パワーステアリングのアシストが過剰となるおそれがある。そこで、係数を緩やかに変化させることで、自然な操作感を提供できる。

係数は、直流モータに流れる電流と制御指令値に応じていてもよい。この場合、転舵輪がエンドに到達した場合のみでなく、転舵輪が障害物に接触した場合にも、直流モータに印加される駆動電圧を小さくできる。

係数は、ステアリングホイールの回転角速度が所定のしきい値速度より小さく、かつ直流モータに流れる電流が所定のしきい値電流より大きいときに、係数を通常の値より低下させてもよい。この場合、２つのしきい値を電流制御の効き具合を設定するためのパラメータとすることができ、操作感と電流抑制の効果のバランスをとることができる。

電圧調節部は、係数を通常の値から低下させるときには直ちに変化させ、係数を通常の値に戻すときには緩やかに変化させてもよい。急激に係数を大きくすると、パワーステアリングのアシストが過剰となるおそれがある。そこで、係数を緩やかに変化させることで、自然な操作感を提供できる。

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、パワーステアリング用の直流モータと、直流モータを駆動する上述のいずれかの電力変換装置と、を備える。

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。

本発明によれば、ステアリングモータに大電流が流れるのを抑制できる。

本発明者らが検討した電力変換装置の構成を示す図である。 フォークリフトの外観図を示す斜視図である。 フォークリフトの操縦パネルの一例を示す図である。 フォークリフトの電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る電力変換装置（第３電力変換装置）の構成を示すブロック図である。 転舵角θｒと係数Ｋの関係を示す図である。 図５の電力変換装置の動作波形図である。 図８（ａ）は、転舵角θｒと係数Ｋの関係を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の関係にもとづく電力変換装置の動作波形図である。 第３の実施例に係る電力変換装置の動作波形図である。

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。

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。

図２は、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、車輪６１０、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２に不図示、図４の８１６）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。

図３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。

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、ユーザ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。ユーザがブレーキペダル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。

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４は、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。コントローラ８１０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。

電池８０６は、Ｐ線およびＮ線の間に、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを出力する。
電力変換装置８００は、コントローラ８１０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Ｍ１、荷役モータＭ２、ステアリングモータ（操舵モータ）Ｍ３それぞれを駆動する。電力変換装置８００は、第１電力変換装置１００、第２電力変換装置２００、第３電力変換装置３００を含む。第１電力変換装置１００は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを３相交流信号に変換して、走行モータＭ１に供給する。第２電力変換装置２００は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを３相交流信号に変換して、荷役モータＭ２に供給する。第３電力変換装置３００は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを受け、チョッパ制御によりＤＣモータであるステアリングモータＭ３を駆動する。

（走行）
コントローラ８１０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に応じて走行モータＭ１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および右前輪（右駆動輪）６１０Ｒは、ディファレンシャルギア８２８を介して走行モータＭ１の動力により回転する。

（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。コントローラ８１０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２００に出力する。第２電力変換装置２００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８１６と連結される。油圧アクチュエータ８１６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。

（操舵）
回転センサ８２２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コントローラ８１０に出力する。コントローラ８１０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３００に出力する。第３電力変換装置３００は、第３制御指令値Ｓ３に応じてステアリングモータＭ３を制御する。ステアリングモータＭ３の回転運動によって、油圧アクチュエータ８１８を介して、操舵が制御される。電力変換装置３００、ステアリングモータＭ３、油圧アクチュエータ８１８は、いわゆるパワーステアリング機構を構成する。

以上がフォークリフト６００の全体構成である。以下、実施の形態に係る第３電力変換装置３００について、第１の実施例に則して説明する。

（第１の実施例）
図５は、実施の形態に係る電力変換装置（第３電力変換装置）３００の構成を示すブロック図である。ステアリング用のステアリングモータＭ３には、ＤＣ（直流）モータが使用される。電力変換装置３００は、図３の回転センサ８２２から、ステアリングホイール７０４の回転角を示す第３制御指令値Ｓ３を受け、ステアリングホイール７０４の回転角速度に比例した駆動電圧Ｖ_ＤＲＶをステアリングモータＭ３に印加し、ステアリングモータＭ３にトルクを発生させる。

電力変換装置３００は、いわゆるＤＣチョッパ制御を行う。電力変換装置３００は、Ｐ線およびＮ線の間に、ステアリングモータＭ３と直列に設けられたチョッパスイッチ３０２を備える。チョッパスイッチ３０２がオンすると、ステアリングモータＭ３の両端間には、Ｐ−Ｎ間の直流電圧Ｖ_ＢＡＴが印加され、チョッパスイッチ３０２がオフするとステアリングモータＭ３の両端間はハイインピーダンスとなる。電力変換装置３００は、チョッパスイッチ３０２を所定の周波数でスイッチングし、その周期に対するオン時間の時間比率（デューティ比）を変化させることで、ステアリングモータＭ３の両端間に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶの時間平均値を変化させる。

電力変換装置３００は、チョッパスイッチ３０２に加えて、電圧指令値生成部３０４、電圧調節部３０６、パルス変調器３０８、ドライバ３１０を備える。

電圧指令値生成部３０４は、制御指令値Ｓ３に応じて、ステアリングモータＭ３に印加すべき駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを指示する電圧指令値Ｓ５を生成する。たとえば電圧指令値生成部３０４は、制御指令値Ｓ３の変化速度、つまり、ステアリングホイール７０４の回転角速度に比例した電圧指令値Ｓ５を生成する。電圧指令値生成部３０４は、制御指令値Ｓ３を微分する微分器を含んでもよい。

電圧調節部３０６は、電動フォークリフト６００の転舵輪である後輪６１２の状態に応じた係数Ｋを電圧指令値Ｓ５に乗算する。

より具体的には、電圧調節部３０６は、転舵輪の状態にもとづき、ステアリングモータＭ３に大電流が流れるおそれがある状況を検出、あるいは推定し、ステアリングモータＭ３に大電流が流れるおそれがある場合には、係数Ｋを小さくすることにより、ステアリングモータＭ３に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶを小さくする。

以下、電圧調節部３０６による係数Ｋの制御方法について説明する。

本実施例において、電圧調節部３０６は、転舵輪である後輪６１２の転舵角（トレイル角ともいう）に応じて、係数Ｋを変化させる。フォークリフト６００の後輪６１２は、たとえばアッカーマンリンク機構によって回動可能となっている。そして、左右の後輪６１２の少なくとも一方には、その転舵角を示す転舵角検出値θｒを生成するトレイル角センサが取り付けられている。本実施の形態では、転舵角θｒは、右後輪の回転角を示すものとし、直進時においてθｒ＝０であり、左旋回時に正の値を、右旋回時に負の値をとるものとする。なお、本発明において転舵角θｒのとりかたは特に限定されない。

図６は、転舵角θｒと係数Ｋの関係を示す図である。なお、転舵角θｒを右後輪の回転角として定義する関係上、厳密にいえば、θｒとＫの関係は左右非対称となるが、ここでは簡潔に左右対称として示している。

図６に示すように、転舵輪がエンドから遠い状態、つまりトレイル角θｒの、θａ〜θｂの範囲内では、係数Ｋは１となり、電圧指令値生成部３０４により生成された電圧指令値Ｓ５がそのまま、パルス変調器３０８に入力される。一方、転舵輪θｒが左右それぞれのエンド角θ_ＥＮＤＬ、θ_ＥＮＤＲに近づくにしたがって係数Ｋの値は小さくなり、パルス変調器３０８に入力される電圧指令値Ｓ６のレベルが小さくなる。

なお電圧調節部３０６の構成は特に限定されず、当業者によれば、上述の機能を有する電圧調節部３０６を、デジタル回路、あるいはアナログ回路、もしくはそれらの組み合わせによって実現しうることが理解される。

パルス変調器３０８は、電圧調節部３０６を経た電圧指令値Ｓ６を受け、電圧指令値Ｓ６に応じたデューティ比を有する駆動パルスＳ４を生成する。ドライバ３１０は、駆動パルスＳ４にもとづいてチョッパスイッチ３０２を駆動する。

以上が電力変換装置３００の構成である。続いてその動作を説明する。
図７は、図５の電力変換装置３００の動作波形図である。図７には上から順に、転舵角θｒ、電圧指令値Ｓ５、係数Ｋ、電圧調節部３０６を経た電圧指令値Ｓ６、ステアリングモータＭ３に流れる電流Ｉ_Ｍ３が示される。

ここでは、運転者がステアリングホイール７０４を左方向に回転させたときの動作を説明する。本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。

はじめに、電圧調節部３０６の効果を明確とするため、電圧調節部３０６を動作させないときの動作を説明する。このときの電流波形は一点鎖線で示される。

時刻ｔ０以前は直進しており、時刻ｔ０に運転者がステアリングホイール７０４を左方向に回転しはじめる。本実施の形態において、電圧指令値Ｓ５は制御指令値Ｓ３の微分値に比例する。

電圧調節部３０６を動作させないとき、パルス変調器３０８には、電圧指令値Ｓ５が直接入力される。時刻ｔ１に転舵角θｒがエンド角θ_ＥＮＤＲに到達する。その直前において、ステアリングモータＭ３の負荷が非常に大きくなるため、一点鎖線で示すように、ステアリングモータＭ３には大電流Ｉ_Ｍ３が流れる。

続いて、電圧調節部３０６を動作させたときの動作を説明する。

転舵角θｒがエンド角θ_ＥＮＤＲに近づくにしたがい、係数Ｋは最小値Ｋ_ＭＩＮに向かって低下していく。これによりパルス変調器３０８に入力される電圧指令値Ｓ６の値も低下していく。これにより、ステアリングモータＭ３に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶが小さくなり、ステアリングモータＭ３に流れる電流Ｉ_Ｍ３は実線で示すように抑制される。

以上が電力変換装置３００の動作である。

実施の形態に係る電力変換装置３００によれば、トレイル角センサからの出力にもとづいて転舵輪６１２がそのエンドに近づいたことを検出し、エンドに近づくと、電圧指令値Ｓ６を低下させることにより、過電流を防止することができる。これにより省エネ化を図ることができ、また、回路保護を実現できる。

（第２の実施例）
図８（ａ）は、転舵角θｒと係数Ｋの関係を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の関係にもとづく電力変換装置３００の動作波形図である。

図８（ａ）に示すように、第２の実施例において、係数Ｋは転舵角θｒに対してヒステリシスを有している。具体的には転舵角θｒが、転舵輪がエンドに近づく方向に変化するとき、つまりその絶対値が大きくなる方向に変化するとき、転舵角θｒに対する係数Ｋの傾きは小さく、（ii）反対に転舵角θｒが、転舵輪がエンドから遠ざかる方向に変化するとき、つまりその絶対値が小さくなる方向に変化するとき、係数Ｋの傾きは大きくなる。

ただし、転舵角θｒの絶対値が小さくなるときに、係数Ｋを瞬時に増大させると、パルス変調器３０８に入力される電圧指令値Ｓ６が急激に増大することになり、好ましくない。そこで係数Ｋを増大させるときには、図８（ｃ）に一点鎖線で示すように、その増大速度を制限し、緩やかに変化させることが好ましい。

転舵輪がエンドから遠ざかる方向にステアリングホイール７０４を回転させたときに、急激に係数Ｋを大きくすると、パワーステアリングのアシストが過剰となるおそれがある。この実施例によれば、係数Ｋを緩やかに変化させることで、自然な操作感を提供できる。

（第３の実施例）
第１、第２の実施例では、トレイル角センサの検出値に応じて、転舵輪が機械的なエンドに到達したことを検出していた。したがって、転舵輪の回転が機械的なエンドではなく、障害物との接触によって妨げられているときには、大電流を抑制することはできない。これに対して、第３の実施例では、障害物との接触に起因する大電流を抑制可能な技術を説明する。

この実施例において電圧調節部３０６は、ステアリングモータＭ３に流れる電流Ｉ_Ｍ３および制御指令値Ｓ３に応じて、係数Ｋを設定する。制御指令値Ｓ３の変化がゼロ近傍の値をとるとき、それは、（i）運転者がハンドル操作を行っていないか、（ii）運転者がステアリングホイール７０４を回転させようとしているにもかかわらず、転舵輪の回転が障害物により妨げられているか、のいずれかである可能性が高い。前者（i）の場合、パワーアシストは行われていないから、ステアリングモータＭ３の電流Ｉ_Ｍ３は実質的にゼロであり、後者（ii）の場合、パワーアシストは働いているため、ステアリングモータＭ３には非ゼロの電流Ｉ_Ｍ３が流れる。したがって、電流Ｉ_Ｍ３および制御指令値Ｓ３の双方を参照することにより、転舵輪の回転が障害物に妨げられている状況を検出することができる。

具体的には、係数Ｋは、ステアリングホイール７０４の回転角速度、つまりトレイル角の微分値（トレイル角速度ともいう）θｒ’が所定のしきい値速度θ_ＴＨ’より小さく、かつステアリングモータＭ３に流れる電流Ｉ_Ｍ３が所定のしきい値電流Ｉ_ＴＨより大きいときに、係数Ｋを通常の値より低下させる。電圧指令値Ｓ５が、転舵角θｒの微分値に比例するよう生成される場合、電圧調節部３０６は、電圧指令値Ｓ５をトレイル角速度θｒ’として扱い、電圧指令値Ｓ５を、しきい値速度θ_ＴＨ’に対応するしきい値Ｓ_ＴＨと比較してもよい。

より好ましくは、電圧調節部３０６は、係数Ｋを通常の値から低下させるときには直ちに変化させ、係数Ｋを通常の値に戻すときには緩やかに変化させる。

以上が第３の実施例に係る電力変換装置３００の構成である。続いてその動作を説明する。図９は、第３の実施例に係る電力変換装置３００の動作波形図である。

時刻ｔ０以前は直進しており、時刻ｔ０に運転者がステアリングホイール７０４を左方向に回転しはじめる。時刻ｔ１に、転舵輪が障害物に接触すると、トレイル角速度θｒ’が小さくなる。このとき、ステアリングモータＭ３の負荷が大きくなり、障害物に逆らう高トルクを発生させるため電流Ｉ_Ｍ３が増大する。

時刻ｔ１に、トレイル角速度θｒ’がしきい値θ_ＴＨ’より小さくなり、電流Ｉ_Ｍ３がしきい値Ｉ_ＴＨより大きくなると、電圧調節部３０６は係数Ｋを低下させる。これにより、ステアリングモータＭ３に印加される駆動電圧Ｖ_ＤＲＶが小さくなり、電流Ｉ_Ｍ３が抑制される。

時刻ｔ２に、電流Ｉ_Ｍ３がしきい値Ｉ_ＴＨより小さくなると、電圧調節部３０６は、係数Ｋを通常の値に戻す。このとき、電圧調節部３０６は、係数Ｋを所定の傾き、あるいは所定の時定数にしたがって緩やかに変化させる。

以上が第３の実施例に係る電力変換装置３００の動作である。

この実施例によれば、転舵輪の回転が機械的なエンドと接触した場合のみでなく、障害物との接触によって妨げられているときにも、大電流を抑制することができる。

また、２つのしきい値θ_ＴＨ’およびＩ_ＴＨの値をパラメータとして、電流制御の効き具合を調節することが可能となるため、操作感と電流抑制の効果のバランスをとることができる。

さらに、係数Ｋを通常の値に復帰させるときに、緩やかに変化させることにより、ユーザが反対にハンドルを切ったときに、パワーステアリングの過剰なアシストを抑制でき、自然な操作感を提供できる。

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。

本発明は、電動フォークリフトには限定されず、それと類似する機構を有するさまざまな産業車両に適用できる。

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、１００…第１電力変換装置、２００…第２電力変換装置、３００…電力変換装置、３０２…チョッパスイッチ、３０４…電圧指令値生成部、３０６…電圧調節部、３０８…パルス変調器、３１０…ドライバ、８００…電力変換装置、８０６…電池、８１０…コントローラ、８１６，８１８…油圧アクチュエータ、８２０…ステアリングシャフト、８２２…回転センサ、８２４…ギアボックス、８２６…タイロッド、８２８…ディファレンシャルギア、Ｍ１…走行モータ、Ｍ２…荷役モータ、Ｍ３…ステアリングモータ、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、Ｓ３…制御指令値、Ｓ４…駆動パルス、Ｓ５，Ｓ６…電圧指令値。

Claims (9)

1. 電動フォークリフトに搭載され、前記電動フォークリフトのステアリングホイールの回転角を示す制御指令値にもとづき、パワーステアリング用の直流モータを駆動する電力変換装置であって、
   前記直流モータと直列に設けられたチョッパスイッチと、
   前記制御指令値に応じて、前記直流モータに印加すべき駆動電圧を指示する電圧指令値を生成する電圧指令値生成部と、
   前記電動フォークリフトの転舵輪の状態に応じて前記電圧指令値を調節する電圧調節部と、
   前記電圧調節部を経た前記電圧指令値に応じたデューティ比を有する駆動パルスを生成するパルス変調器と、
   前記駆動パルスにもとづいて前記チョッパスイッチを駆動するドライバと、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電圧調節部は、前記電動フォークリフトの前記転舵輪の状態に応じた係数を前記電圧指令値に乗算することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記係数は、前記転舵輪の転舵角に応じていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記係数は、前記転舵輪がエンドに近づくほど小さくなるように定められることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記係数は、前記転舵角に対してヒステリシスを有することを特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。
6. 前記係数は、前記直流モータに流れる電流と前記制御指令値に応じていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
7. 前記係数は、前記ステアリングホイールの回転角速度が所定のしきい値速度より小さく、かつ前記直流モータに流れる電流が所定のしきい値電流より大きいときに、前記係数を通常の値より低下させることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記電圧調節部は、前記係数を通常の値から低下させるときには直ちに変化させ、前記係数を前記通常の値に戻すときには緩やかに変化させることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. パワーステアリング用の直流モータと、
   前記直流モータを駆動する請求項１から８のいずれかに記載の電力変換装置と、
   を備えることを特徴とするフォークリフト。

Images