JP2015089700A - Motor driving 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.
本発明者らは、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ついて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。 As a result of studying a dual motor type electric forklift in which independent motors are provided for each of the right driving wheel and the left driving wheel and the respective rotation speeds and rotation directions can be controlled independently, the following problems have been solved. It came to recognize.
アッカーマンリンケージ機構を備える電動フォークリフトの回転中心(旋回中心)は、転舵角に応じて、駆動輪の軸の仮想延長線上を移動する。そしてデュアルモータ式の電動フォークリフトでは、転舵角の増大にともなって回転半径が小さくなると、回転中心が両駆動輪の内側に侵入する。この状態では、内輪側となる駆動輪は、外輪側の駆動輪と逆方向に回転することになる。 The rotation center (turning center) of the electric forklift provided with the Ackermann linkage mechanism moves on a virtual extension line of the shaft of the drive wheel according to the turning angle. In the dual motor type electric forklift, when the turning radius decreases as the turning angle increases, the center of rotation enters the inside of both drive wheels. In this state, the driving wheel on the inner ring side rotates in the opposite direction to the driving wheel on the outer ring side.
理論的には、内輪側の駆動輪の回転方向は、その駆動輪の回転中心より外側の部分と、内側の部分で反対とすべきであるが、タイヤは剛体であるため、一方にしか回転しない。そこで、たとえば旋回半径が内輪の駆動輪のほぼ中央に位置したときに回転方向が反転するように、内側の駆動輪の速度は決定される。 Theoretically, the rotation direction of the drive wheel on the inner ring side should be opposite in the part outside the rotation center of the drive wheel and in the inner part, but the tire is a rigid body, so it rotates only in one direction. do not do. Therefore, for example, the speed of the inner driving wheel is determined so that the rotation direction is reversed when the turning radius is located approximately at the center of the inner driving wheel.
ここで回転中心が、駆動輪のほぼ中央を跨ぐようにして頻繁に移動すると、内側の駆動輪の回転方向が前後に頻繁に変化し、車体の挙動が不安定となる。本明細書においてこれをハンチングと称する。 Here, if the center of rotation frequently moves so as to straddle substantially the center of the drive wheel, the rotation direction of the inner drive wheel frequently changes back and forth, and the behavior of the vehicle body becomes unstable. In this specification, this is called hunting.
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、デュアルモータ式の電動フォークリフトにおいて、ハンチングを抑制可能なモータ駆動装置の提供にある。 The present invention has been made in such a situation, and one of the exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a motor driving device capable of suppressing hunting in a dual motor type electric forklift.
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目標速度を示す速度指令値にもとづいて電動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入力速度指令値および電動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、を備える。このモータ駆動装置において、転舵角が、電動フォークリフトの回転中心が駆動輪とオーバーラップする範囲に対応して設けられた不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値およびトルク指令値の少なくとも一方が実質的にゼロとされる。 An aspect of the present invention includes a left traveling motor and a right traveling motor that are mounted on an electric forklift and transmit power to each of a left driving wheel and a right driving wheel of the electric forklift based on a speed command value indicating a target speed of the electric forklift. The present invention relates to a motor drive device to be controlled. The motor drive device instructs a left speed command value for instructing the speed of the left travel motor and a speed of the right travel motor based on the input speed command value according to the operation of the driver and the turning angle of the steered wheels of the electric forklift. A speed distribution unit that calculates a right speed 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, and the right speed command A torque command value generation unit that generates a right torque command value that indicates the torque of the right traveling motor in accordance with an error between the value and the current speed of the right traveling motor. In this motor drive device, when the turning angle is included in a dead zone provided corresponding to a range in which the rotation center of the electric forklift overlaps with the drive wheel, a speed command value and a torque command value for the drive wheel on the inner ring side At least one of them is substantially zero.
この態様によれば、回転中心がハンチングの発生しうる位置にあるとき、内側の駆動輪の回転を止めるよう制御をかけることができ、これによりハンチングを防止できる。 According to this aspect, when the center of rotation is at a position where hunting can occur, control can be performed so as to stop the rotation of the inner driving wheel, thereby preventing hunting.
速度分配部は、転舵角が不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値を実質的にゼロとしてもよい。 The speed distribution unit may set the speed command value for the driving wheel on the inner wheel side to substantially zero when the turning angle is included in the dead zone.
速度分配部は、転舵角を引数とする関数が定義されており、旋回時において、外輪側の駆動輪の速度指令値を入力速度指令値にセットし、内輪側の駆動輪の速度指令値を、入力速度指令値に関数の値を乗じて得られる値にセットし、関数は、転舵角が不感帯に含まれるとき、その値が実質的にゼロとなるよう定められてもよい。 The speed distribution unit defines a function that uses the turning angle as an argument. During turning, the speed command value of the driving wheel on the outer wheel side is set as the input speed command value, and the speed command value of the inner wheel side driving wheel is set. Is set to a value obtained by multiplying the input speed command value by the value of the function, and the function may be determined such that when the turning angle is included in the dead zone, the value is substantially zero.
ある態様のモータ駆動装置は、左トルク指令値を、左駆動輪の回転数に応じた上限値以下に制限し、右トルク指令値を、右駆動輪の回転数に応じた上限値以下に制限するトルクリミット部をさらに備えてもよい。トルクリミット部は、転舵角が不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク指令値を実質的にゼロとしてもよい。 The motor drive device according to one aspect limits the left torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the left drive wheel, and limits the right torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the right drive wheel. A torque limit unit may be further provided. When the turning angle is included in the dead zone, the torque limit unit may set the torque command value for the driving wheel on the inner ring side to substantially zero.
内側駆動輪に対する速度指令値を実質的にゼロとした場合であっても、その速度検出値が非ゼロである場合には、トルク指令値は非ゼロとなり、内側駆動輪にトルクが発生するため、ハンチングが生ずるおそれがある。この態様によれば、トルク指令値を実質的にゼロとすることで、ハンチングをより確実に防止できる。 Even if the speed command value for the inner drive wheel is substantially zero, if the detected speed value is non-zero, the torque command value will be non-zero and torque will be generated in the inner drive wheel. Hunting may occur. According to this aspect, hunting can be more reliably prevented by making the torque command value substantially zero.
本発明の別の態様もまた、モータ駆動装置である。このモータ駆動装置は、電動フォークリフトに搭載され、電動フォークリフトの駆動輪の目標トルクを示すトルク指令値にもとづいて電動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。モータ駆動装置は、運転者の操作に応じた入力トルク制御値および電動フォークリフトの転舵輪の転舵角にもとづき、左走行モータのトルクを指示する左トルク制御値と右走行モータのトルクを指示する右トルク制御値を計算するトルク分配部と、左トルク制御値と左走行モータの現在のトルクの誤差に応じて、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、右トルク制御値と右走行モータの現在のトルクの誤差に応じて、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、を備える。電動フォークリフトの回転中心が駆動輪とオーバーラップする範囲をハンチング領域と定め、転舵角が、ハンチング領域に対応して設けられた不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク制御値およびトルク指令値の少なくとも一方を実質的にゼロとする。 Another embodiment of the present invention is also a motor driving device. This motor drive device is mounted on an electric forklift, and a left traveling motor and a right traveling that transmit power to each of the left and right driving wheels of the electric forklift based on a torque command value indicating a target torque of the driving wheels of the electric forklift. Control the motor. The motor drive device instructs a left torque control value for instructing the torque of the left traveling motor and a torque of the right traveling motor based on the input torque control value according to the operation of the driver and the turning angle of the steered wheel of the electric forklift. A torque distribution unit that calculates a right torque control value, and generates a left torque command value that indicates the torque of the left traveling motor in accordance with an error between the left torque control value and the current torque of the left traveling motor, and the right torque control A torque command value generation unit that generates a right torque command value that indicates the torque of the right traveling motor according to an error between the value and the current torque of the right traveling motor. The range in which the rotation center of the electric forklift overlaps with the drive wheel is defined as the hunting region, and when the turning angle is included in the dead zone provided corresponding to the hunting region, the torque control value and torque for the drive wheel on the inner ring side At least one of the command values is substantially zero.
この態様によれば、回転中心がハンチングの発生しうる位置にあるとき、内側の駆動輪の回転を止めるよう制御をかけることができ、これによりハンチングを防止できる。 According to this aspect, when the center of rotation is at a position where hunting can occur, control can be performed so as to stop the rotation of the inner driving wheel, thereby preventing hunting.
トルク分配部は、転舵角が不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク制御値を実質的にゼロとしてもよい。 When the turning angle is included in the dead zone, the torque distribution unit may set the torque control value for the drive wheel on the inner wheel side to substantially zero.
トルク分配部は、転舵角を引数とする関数が定義されており、旋回時において、外輪側の駆動輪のトルク制御値を入力トルク制御値にセットし、内輪側の駆動輪のトルク制御値を、入力トルク制御値に関数の値を乗じて得られる値にセットし、関数は、転舵角が不感帯に含まれるとき、その値が実質的にゼロとなるよう定められてもよい。 The torque distribution unit has a function that defines the turning angle as an argument. During turning, the torque control value of the driving wheel on the outer wheel side is set to the input torque control value, and the torque control value of the driving wheel on the inner wheel side is set. Is set to a value obtained by multiplying the input torque control value by the value of the function, and the function may be determined such that when the turning angle is included in the dead zone, the value is substantially zero.
ある態様のモータ駆動装置は、左トルク指令値を、左駆動輪の回転数に応じた上限値以下に制限し、右トルク指令値を、右駆動輪の回転数に応じた上限値以下に制限するトルクリミット部をさらに備えてもよい。トルクリミット部は、転舵角が不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク指令値を実質的にゼロとしてもよい。 The motor drive device according to one aspect limits the left torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the left drive wheel, and limits the right torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the right drive wheel. A torque limit unit may be further provided. When the turning angle is included in the dead zone, the torque limit unit may set the torque command value for the driving wheel on the inner ring side to substantially zero.
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、デュアルモータ式の電動フォークリフトにおいて、ハンチングを抑制できる。 According to the present invention, hunting can be suppressed in a dual motor type electric forklift.
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
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
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
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)に示す右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
[rho x is the rotation center O, 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。具体的には、外側の駆動輪は進行方向に回転し、内側の駆動輪は、反対向きに回転する。
The steering mechanism of the
図5は、実施の形態に係る走行用モータ駆動装置300のブロック図である。このモータ駆動装置300は、図3の第1電力変換装置100に相当する。
FIG. 5 is a block diagram of travel
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、を備える。
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入力速度指令値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を計算する。
The
具体的には、速度分配部200は、外側の駆動輪に対する速度指令値を入力速度指令値Vrefに設定し、内側の駆動輪に対する速度指令値を、入力速度指令値Vrefに、転舵角δrに応じた係数を乗じた値にセットする。つまり、この係数は、外側駆動輪に対する内側駆動輪の速度の比である。
Specifically, the
係数は、転舵角δrの関数g(δr)として定められている。この関数g(δr)は、ステアリング機構と車体のジオメトリ等にもとづいて定めればよい。 The coefficient is determined as a function g (δ r ) of the turning angle δr. This function g (δ r ) may be determined based on the steering mechanism and the geometry of the vehicle body.
以下、図4(a)、(b)のフォークリフトについて、速度分配について説明する。 Hereinafter, speed distribution will be described with respect to the forklifts shown in FIGS.
1. δr=0 (直進)
直進時には、左右の駆動輪の速度指令値Vlref、Vrrefはいずれも入力速度指令値Vrefに設定される。
Vlref=Vrref=Vref
1. δ r = 0 (straight)
When traveling straight, the speed command values Vlref and Vrref for the left and right drive wheels are both set to the input speed command value Vref.
Vlref = Vrref = Vref
2. δr>0 (左旋回)
Vrref=Vref
Vlref=gL(δr)×Vref
左旋回時の関数gL(δr)は、以下の式で与えられる。
gL(δr)=(ρx−Trf/2)/(ρx+Trf/2)
ただし、ρx=L/tan(δr)−Trr/2である。
2. δ r > 0 (turn left)
Vrref = Vref
Vlref = g L (δ r ) × Vref
The function g L (δ r ) at the time of turning left is given by the following equation.
g L (δ r ) = (ρ x −Trf / 2) / (ρ x + Trf / 2)
However, it is (rho) x = L / tan ((delta) r ) -Trr / 2.
3. δr<0 (右旋回)
Vrref=gR(δr)×Vref
Vlref=Vref
右旋回時の関数gR(δr)は、以下の式で与えられる。
gR(δr)=(ρx−Trf/2)/(ρx+Trf/2)
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. δ r <0 (turn right)
Vrref = g R (δ r ) × Vref
Vlref = Vref
The function g R (δ r ) at the time of turning right is given by the following equation.
g R (δ r ) = (ρ x −Trf / 2) / (ρ x + Trf / 2)
However, when δ r ≠ −π / 2, ρ x = −L / tan (δ r ) + Trr / 2, and when δ r = −π / 2, ρ x = Trr / 2.
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Tlcom、Trcom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nl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
電動フォークリフトの回転中心Oが駆動輪とオーバーラップする範囲をハンチング領域と定められる。ハンチング領域は、駆動輪の幅と一致しても良いし、駆動輪の幅よりわずかに広く定めてもよい。
そしてモータ駆動装置300は、転舵角δrが、ハンチング領域に対応して設けられた不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値Vrefおよびトルク指令値Tcomの少なくとも一方を、ハンチングが発生しない値とする。より具体的には、モータ駆動装置300は、転舵角δrが不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値Vrefおよびトルク指令値Tcomの少なくとも一方を、実質的にゼロとする。つまり「実質的にゼロとする」は、「ハンチングが発生しない値」の例示であり、「実質的にゼロ」は、速度指令値あるいはトルク指令値が、ゼロ、あるいはその近傍の値であって、内輪側の駆動輪が速度指令値に反応しないようにすること、あるいは、駆動方向に逆らわないようにすること、を包含する。
A range where the rotation center O of the electric forklift overlaps with the drive wheels is defined as a hunting region. The hunting area may coincide with the width of the drive wheel or may be set slightly wider than the width of the drive wheel.
When the turning angle δ r is included in the dead zone provided corresponding to the hunting region, the
図6(a)、(b)は、左旋回時、右旋回時の不感帯ΔθDL、ΔθDRとハンチング領域の関係を示す図である。ハンチング領域は、矩形52、54で示される。転舵角δrに応じて回転中心Oが移動し、回転中心Oが矩形52に含まれるときの転舵角δrが、左旋回時の不感帯ΔθDLとなる。同様に回転中心が矩形54に含まれるときの転舵角δrが、右旋回時の不感帯ΔθDRとなる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating the relationship between the dead zones Δθ DL and Δθ DR during left turn and right turn and the hunting region. The hunting area is indicated by
たとえば速度分配部200は、転舵角δrが不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値Vrefを実質的にゼロとする。
For example, when the turning angle δr is included in the dead zone, the
上述のように、速度分配部200には、転舵角δrを引数とする関数gL(δr)、gR(δr)が定義されている。そして旋回時において、速度分配部200は、外輪側の駆動輪の速度指令値を入力速度指令値Vrefにセットし、内輪側の駆動輪の速度指令値を、入力速度指令値Vrefに関数の値g(δr)を乗じて得られる値にセットする。本実施の形態では、ハンチングを防止するために、上述の関数gL(δr)、gR(δr)を、転舵角δrが不感帯に含まれるとき、その値がゼロとなるよう修正した関数gLH(δr)、gRH(δr)が定められる。
As described above, the functions g L (δ r ) and gR (δ r ) having the turning angle δ r as an argument are defined in the
図7(a)〜(c)は、関数gLH(δr)、gRH(δr)を示す図である。破線は、補正前の関数gL(δr)、gR(δr)を示す。図7(b)には、関数gLH(δr)の不感帯ΔθDL付近の拡大図が、図7(c)には、関数gRH(δr)の不感帯ΔθDR付近の拡大図が示される。 FIGS. 7A to 7C are diagrams showing the functions g LH (δ r ) and g RH (δ r ). Dashed lines indicate functions g L (δ r ) and g R (δ r ) before correction. FIG. 7B shows an enlarged view of the function g LH (δ r ) near the dead zone Δθ DL , and FIG. 7C shows an enlarged view of the function g RH (δ r ) near the dead zone Δθ DR . It is.
不感帯において関数gLH(δr)、gRH(δr)はゼロである。また不感帯の外側には、遷移帯ΔθT設けられる。遷移帯ΔθTにおいて、関数gLH(δr)、gRH(δr)は、不感帯ΔθDから離れるにしたがい、補正前の関数gL(δr)、gR(δr)に対して徐々に漸近していく。遷移帯ΔθTにおける関数gLH(δr)、gRH(δr)は、直線であってもよい。 In the dead zone, the functions g LH (δ r ) and g RH (δ r ) are zero. A transition zone Δθ T is provided outside the dead zone. In the transition band Δθ T , the functions g LH (δ r ) and g RH (δ r ) increase with respect to the functions g L (δ r ) and g R (δ r ) before correction as they move away from the dead band Δθ D. Gradually asymptotically. The functions g LH (δ r ) and g RH (δ r ) in the transition band Δθ T may be straight lines.
図5に戻る。トルクリミット部208は、転舵角δrが不感帯ΔθDに含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク指令値Trefをゼロとする。
Returning to FIG. When the turning angle δ r is included in the dead zone Δθ D , 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
図6(a)および図7(b)を参照し、左旋回の場合を説明する。たとえばフォークリフト600を、左急旋回させたい場合、転舵角δrが増大する。これにより、回転中心Oは、車体中心に近づいてくる。そして回転中心Oがハンチング領域52に近づくと、転舵角δrは、図7(b)の遷移帯ΔθTに入り、関数gLH(δr)にしたがって係数(左右速度比)が低下し、内側の駆動輪に対する速度指令値が減少し始める。そして転舵角δrが不感帯ΔθDLに入ると、係数(左右速度比)がゼロとなり、内側の駆動輪に対する速度指令値がゼロとなる。
With reference to FIG. 6A and FIG. 7B, the case of left turn will be described. For example, when the
またトルクリミット部208により、不感帯Δθ内側駆動輪に対するトルク指令値Trefもゼロに設定される。
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を搭載したフォークリフト600によれば、転舵角δrが不感帯ΔθD内で変化したとしても、内側の駆動輪の回転数はゼロが維持されるため、ハンチングを抑制することができる。
The above is the operation of the
According to the
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、速度分配部200における速度指令値の補正と、トルクリミット部208によるトルク指令値の補正を併用する場合を説明したが、本発明はそれには限定されず、いずれか一方のみの補正を採用してもよい。
(First modification)
In the embodiment, the case where the correction of the speed command value in the
(第2の変形例)
実施の形態では、速度指令値にもとづいてフォークリフト600の速度を制御するモータ駆動装置300について説明したが本発明はそれには限定されない。
たとえばモータ駆動装置300は、電動フォークリフトの駆動輪の目標トルクを示すトルク指令値にもとづいて電動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してもよい。
(Second modification)
In the embodiment, the
For example, the
図8は、第2の変形例に係るモータ駆動装置300aのブロック図である。
図8のモータ駆動装置300aは、図5の速度分配部200、トルク指令値生成部202に代えて、トルク分配部200a、トルク指令値生成部202aを備える。
トルク分配部200aは、第1制御指令値S1として、運転者の操作に応じた入力トルク制御値Trefを受ける。トルク分配部200aは、入力トルク制御値Trefおよび電動フォークリフトの転舵輪の転舵角δrにもとづき、左走行モータM1Lのトルクを指示する左トルク制御値Tlrefと右走行モータM1Rのトルクを指示する右トルク制御値Trrefを計算する。計算アルゴリズムは、速度分配部と同様である。
FIG. 8 is a block diagram of a motor driving device 300a according to the second modification.
A motor drive device 300a in FIG. 8 includes a torque distribution unit 200a and a torque command
The torque distributor 200a receives the input torque control value Tref corresponding to the driver's operation as the first control command value S1. Torque distribution unit 200a, based on the steering angle [delta] r of the steered wheels of the input torque control value Tref and the electric forklifts, and instructs the torque of the left torque control value Tlref and the right travel motor M1R instructing the torque of the left travel motor M1L The right torque control value Trref is calculated. The calculation algorithm is the same as that of the speed distribution unit.
トルク指令値生成部202は、左トルク制御値Tlrefと左走行モータの現在のトルクTl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Tlcomを生成するとともに、右トルク制御値Trrefと右走行モータの現在のトルクTr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Trcomを生成する。
The torque command
このモータ駆動装置300aにおいても、転舵角δrが、ハンチング領域に対応して設けられた不感帯ΔθDに含まれるとき、内輪側の駆動輪に対するトルク制御値Trefおよびトルク指令値Tcomの少なくとも一方を実質的にゼロとする。 In this motor driving apparatus 300a, the turning angle [delta] r is, when included in the dead zone [Delta] [theta] D provided corresponding to the hunting area, at least one of the torque control value Tref and the torque command value Tcom for driving wheels of the inner ring side Is substantially zero.
トルク分配部200aによるトルク制御値Trefの制御は、図5の速度分配部200と同様である。またトルクリミット部208におけるトルク指令値Tcomの制御は、図5のトルクリミット部208におけるトルク指令値Trefの制御と同様である。
Control of the torque control value Tref by the torque distributor 200a is the same as that of the
この変形例によっても、ハンチングを抑制できる。また、不感帯ΔθDにおいて、トルク指令値Tcomとトルク指令値Trefのいずれか一方のみを実質的にゼロとしてもよい。 This modification can also suppress hunting. Also, in the dead zone Δθ D , only one of the torque command value Tcom and the torque command value Tref may be substantially zero.
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、150…、200…速度分配部、200a…トルク分配部、202,202a…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、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
Claims (9)
運転者の操作に応じた入力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、
を備え、
前記転舵角が、前記電動フォークリフトの回転中心が前記駆動輪とオーバーラップする範囲に対応して設けられた不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値およびトルク指令値の少なくとも一方を、実質的にゼロとすることを特徴とするモータ駆動装置。 A motor drive device that is mounted on an electric forklift and controls a left traveling motor and a right traveling motor that transmit power to each of the left driving wheel and the right driving wheel of the electric forklift based on a speed command value indicating a target speed of the electric forklift Because
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 an input 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 for calculating a command 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
With
When the turning angle is included in a dead zone provided corresponding to a range in which the rotation center of the electric forklift overlaps the drive wheel, at least one of a speed command value and a torque command value for the drive wheel on the inner ring side Is substantially zero, a motor drive device characterized by that.
前記転舵角を引数とする関数が定義されており、
旋回時において、外輪側の駆動輪の速度指令値を前記入力速度指令値にセットし、内輪側の駆動輪の速度指令値を、前記入力速度指令値に前記関数の値を乗じて得られる値にセットし、
前記関数は、前記転舵角が前記不感帯に含まれるとき、その値が実質的にゼロとなるよう定められることを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動装置。 The speed distributor is
A function that defines the turning angle as an argument is defined,
A value obtained by setting the speed command value of the driving wheel on the outer wheel side to the input speed command value, turning the speed command value of the driving wheel on the inner wheel side, and multiplying the input speed command value by the value of the function when turning. Set to
The motor drive device according to claim 2, wherein the function is determined such that a value thereof is substantially zero when the turning angle is included in the dead zone.
前記トルクリミット部は、前記転舵角が前記不感帯に含まれるとき、前記内輪側の駆動輪に対するトルク指令値を実質的にゼロとすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のモータ駆動装置。 A torque limit unit that limits the left torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the left drive wheel, and limits the right torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the right drive wheel; Prepared,
4. The torque limit unit according to claim 1, wherein when the turning angle is included in the dead zone, the torque command value for the driving wheel on the inner ring side is substantially zero. 5. Motor drive device.
運転者の操作に応じた入力トルク制御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トルクを指示する左トルク制御値と前記右走行モータのトルクを指示する右トルク制御値を計算するトルク分配部と、
前記左トルク制御値と前記左走行モータの現在のトルクの誤差に応じて、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、前記右トルク制御値と前記右走行モータの現在のトルクの誤差に応じて、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、
を備え、
前記転舵角が、前記電動フォークリフトの回転中心が前記駆動輪とオーバーラップする範囲に対応して設けられた不感帯に含まれるとき、内輪側の駆動輪に対する速度指令値およびトルク指令値の少なくとも一方を実質的にゼロとすることを特徴とするモータ駆動装置。 A left traveling motor and a right traveling motor that are mounted on the electric forklift and that transmit power to the left driving wheel and the right driving wheel of the electric forklift are controlled based on a torque command value indicating a target torque of the driving wheel of the electric forklift. A motor drive device,
A left torque control value that indicates the torque of the left traveling motor and a right torque that indicates the torque of the right traveling motor based on the input torque control value according to the operation of the driver and the turning angle of the steered wheels of the electric forklift A torque distribution unit for calculating a control value;
According to an error between the left torque control value and the current torque of the left traveling motor, a left torque command value that indicates the torque of the left traveling motor is generated, and the right torque control value and the current current of the right traveling motor are generated. A torque command value generating unit that generates a right torque command value that indicates the torque of the right traveling motor according to the torque error of
With
When the turning angle is included in a dead zone provided corresponding to a range in which the rotation center of the electric forklift overlaps the drive wheel, at least one of a speed command value and a torque command value for the drive wheel on the inner ring side Is substantially zero, a motor drive device characterized by that.
前記転舵角を引数とする関数が定義されており、
旋回時において、外輪側の駆動輪のトルク制御値を前記入力トルク制御値にセットし、内輪側の駆動輪のトルク制御値を、前記入力トルク制御値に前記関数の値を乗じて得られる値にセットし、
前記関数は、前記転舵角が前記不感帯に含まれるとき、その値が実質的にゼロとなるよう定められることを特徴とする請求項6に記載のモータ駆動装置。 The torque distributor is
A function that defines the turning angle as an argument is defined,
A value obtained by setting the torque control value of the driving wheel on the outer ring side to the input torque control value and turning the torque control value of the inner wheel side driving wheel by multiplying the input torque control value by the value of the function during turning. Set to
The motor driving apparatus according to claim 6, wherein the function is determined such that a value thereof is substantially zero when the turning angle is included in the dead zone.
前記トルクリミット部は、前記転舵角が前記不感帯に含まれるとき、前記内輪側の駆動輪に対するトルク指令値を実質的にゼロとすることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載のモータ駆動装置。 A torque limit unit that limits the left torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the left drive wheel, and limits the right torque command value to an upper limit value or less according to the rotation speed of the right drive wheel; Prepared,
8. The torque limit unit according to claim 5, wherein when the turning angle is included in the dead zone, a torque command value for the driving wheel on the inner ring side is substantially zero. Motor drive device.
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8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 8, which drives the left travel motor and the right travel motor;
An electric forklift characterized by comprising:
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