JP3780827B2 - 産業車両の走行制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーチ型フォークリフトトラック等の電気式産業車両において駆動輪の路面に対する駆動力又は制動力を制御する産業車両の走行制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、リーチ型フォークリフトトラック(以下、単にリーチフォークリフトという)は、車体前部に設けられた左右一対のレグにそれぞれ従動輪である前輪を支持し、運転席が設けられた車体後部の下側に駆動操舵輪及びキャスタ輪を後輪として備えている。そして、左右のレグの間には、マスト装置が前後方向に移動可能に支持されている。
【0003】
リーチフォークリフトでは、駆動操舵輪の輪重が、マスト位置及び積荷重によって大きく変化する。そして、積載荷重が最大でマスト位置が最大限リーチされたときには、駆動操舵輪の輪重が最も小さくなる。この状態で、水に濡れたコンクリート床面上や冷凍倉庫内の床面上でフォークリフトを発進させようとすると、駆動操舵輪がスリップして床面に対する駆動力を確実に確保することができなかった。このため、車体を迅速に加速させることができない上に、車体の後部が左右に振られたり、又、駆動操舵輪が早期に摩耗する問題があった。
【0004】
このような問題を解決するために、特開平2−299402号公報、特開平3−27701号公報、特開平11−178120号公報には、それぞれ駆動操舵輪のスリップを検出し、駆動操舵輪を駆動する駆動モータの駆動トルクを低減してスリップを制限する発明が開示されている。
【0005】
特開平2−299402号公報及び特開平3−27701号公報の発明では、駆動モータの回転数及びモータ電流値に基づいて駆動操舵輪のスリップを検出する。又、特開平11−178120号公報の発明では、駆動輪回転数と、駆動操舵輪の加速度とに基づいて駆動操舵輪のスリップを検出する。そして、駆動モータの駆動トルクを低減してスリップを制限し、駆動輪の路面に対する駆動力を確保する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各発明には、駆動操舵輪のスリップを検出したとき、駆動トルクを低減するために行う駆動モータの制御方法は具体的に開示されていない。この場合の制御方法としては、例えば、スリップの大きさに対応したスリップ検出量と、予め設定した目標値との偏差をなくすように、駆動モータをフィードバック制御する方法が考えられる。
【0007】
駆動モータの駆動トルクを制御してスリップを制限する場合、車両に応じて制御内容を調整する必要がある。即ち、制御を行なう車両の駆動操舵輪の輪重の変化範囲、駆動操舵輪のタイヤの摩擦抵抗、駆動モータの駆動トルクの制御範囲等の要因に応じて、駆動操舵輪のスリップが大きくなり過ぎないように、又、スリップが制限され過ぎないように調整する。そして、車両に応じてできるだけ大きな駆動力を得る必要がある。
【0008】
しかしながら、PID制御等のフィードバック制御によって駆動トルクを所定の目標値に制御しようとする場合には、面倒なゲイン調整等が必要となる。このため、車両に応じた制御内容の調整を容易に行うことができなかった。
【0009】
又、このような問題は、車両の加速時及び定常走行時に行う駆動操舵輪の駆動力制御のみならず、駆動モータの回生制動による制動時に行う駆動操舵輪の制動力制御であっても当てはまる問題である。
【0010】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動輪のスリップを制限して路面に対する駆動力又は制動力を確保する産業車両の制御装置において、車両に応じた制御内容の調整を容易に行うことができる産業車両の走行制御装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1に記載の発明は、産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの駆動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に対する目標駆動トルクに制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記駆動モータの駆動トルクを低減することで前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置であって、前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記操作量に対する目標駆動トルクから、該目標駆動トルクの10〜20%の駆動トルクに低減することを特徴とする産業車両の走行制御装置である。
【0012】
請求項1に記載の発明によれば、駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量の大きさが所定の基準値を超えたことに基づいて、駆動輪のスリップによって路面に対する駆動力が低下する状態であることが判断される。そして、すべり検出量の大きさが基準値を超えたときに、駆動モータの駆動トルクが操作量に対する目標駆動トルクから所定の割合に低減されることで駆動輪のスリップが制限される。その結果、トルク調整操作手段の操作量、駆動輪の輪重、路面の状態等に関係なく駆動輪のスリップが制限され駆動力が確保される。従って、車両に応じた制御内容の調整が目標駆動トルクを低減する割合を調整するだけですむ。また、車両の力行時に、目標駆動トルクの10〜20%の駆動トルクに低減することで駆動輪のスリップが制限されるので、運転者が不快感を感じ難い。
【0013】
請求項2に記載の発明は、産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの制動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に対する目標制動トルクに制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記駆動モータの制動トルクを低減することで前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置であって、前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記操作量に対する目標制動トルクから、該目標制動トルクの10〜20%の制動トルクに低減することを特徴とする産業車両の走行制御装置である。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量の大きさが所定の基準値を超えたことに基づいて、駆動輪のスリップによって路面に対する制動力が低下する状態であることが判断される。そして、すべり検出量の大きさが基準値を超えたときに、駆動モータの駆動トルクが操作量に対する目標制動トルクから所定の割合に低減されることで駆動輪のスリップが制限される。その結果、トルク調整操作手段の操作量、駆動輪の輪重、路面の状態等に関係なく駆動輪のスリップが制限され制動力が確保される。従って、車両に応じた制御内容の調整が目標制動トルクを低減する割合を調整するだけですむ。また、車両の制動時に、目標制動トルクの10〜20%の制動トルクに低減することで駆動輪のスリップが制限されるので、運転者が不快感を感じ難い。
【0015】
請求項3に記載の発明は、産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの駆動トルク及び制動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に基づいて制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量に基づいて前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置において、前記トルク制御手段は、車両の力行時には請求項1に記載の走行制御を行ない、車両の制動時には請求項2に記載の走行制御を行うことを特徴とする産業車両の走行制御装置である。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、車両の力行時には、請求項1に記載の走行制御によって駆動輪のスリップを制限して路面に対する駆動力を確保し、車両の制動時には請求項2に記載の走行制御によって駆動輪のスリップを制限して路面に対する制動力を確保する。従って、力行時及び制動時における車両に応じた制御内容の調整が目標駆動トルク及び目標制動トルクを低減する割合をそれぞれ調整するだけですむ。
【0017】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記すべり検出量は、前記駆動輪と共に産業車両の前後輪を構成する従動輪の回転数から求めた従動輪速度を前記駆動輪の速度に換算した換算駆動輪速度と、該駆動輪の回転数から求めた駆動輪速度との速度差であるすべり速度であって、前記基準値は、前記すべり速度に対して設定されていることを特徴とする。
【0018】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、駆動輪と路面との間の摩擦係数はすべり速度に応じて変化するが、産業車両の比較的低い車速域では摩擦係数とすべり速度との関係が殆ど変化しない。又、スリップ率のように車速が低くなるほど制御幅が小さくならない。従って、低い車速域であっても、スリップを制限するための駆動トルク又は制動トルクの制御が容易となる。
【0019】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記基準値は、前記駆動輪と路面との間の摩擦状態が車両の全車速域において最大摩擦領域となる前記すべり速度の範囲内の値に設定されていることを特徴とする。
【0020】
請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明の作用に加えて、車両の全車速域において、駆動輪と路面との間の摩擦状態ができるだけ最大摩擦力を発生するように駆動輪のスリップが制限される。従って、全車速域において、駆動輪の路面に対する駆動力又は制動力がより大きくなる。
【0021】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記基準値は、前記全車速域の内で発進加速時の車速域では、前記駆動輪と路面との間の摩擦状態が最大摩擦領域となる前記すべり速度の範囲の下限領域の値に設定されていることを特徴とする。
【0022】
請求項6に記載の発明によれば、請求項5に記載の発明の作用に加えて、発進加速時の車速域では、摩擦状態が低摩擦領域になり難い。従って、車両の発進加速時には、路面に対する駆動力がより確実に確保される。
【0023】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記すべり検出量は、前記駆動輪と共に産業車両の前後輪を構成する従動輪の回転数から求めた従動輪速度を前記駆動輪の速度に換算した換算駆動輪速度と、該駆動輪の回転数から求めた駆動輪速度とから求めたスリップ率であって、前記基準値は、前記スリップ率に対して設定されていることを特徴とする。
【0024】
請求項7に記載の発明によれば、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、駆動輪と路面との間の摩擦状態はスリップ率に応じて変化するとともに、摩擦係数とスリップ率との関係は車速によって殆ど変化しない。従って、車速に関係なく、スリップを制限するための駆動トルク又は制動トルクの制御が可能となる。
【0029】
請求項8に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動モータによる回生制動時に、前記駆動モータの制動力を前記操作量に対する目標駆動トルクから低減するときには、前記従動輪を制動するブレーキ装置を作動させるブレーキ制御手段を備えたことを特徴とする。
【0030】
請求項8に記載の発明によれば、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、駆動モータによる駆動輪の電気制動だけでは制動力が不足する状態では、ブレーキ装置によって従動輪が制動される。従って、車両をより確実に制動することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をリーチ型フォークリフトトラックの走行制御装置に具体化した一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
【0032】
図2,3に示すように、産業車両としてのリーチ型フォークリフトトラック10(以下、リーチフォークリフトという)は、左右一対の従動輪としての前輪11L,11Rと、駆動操舵輪(以下、単に駆動輪という)12及びキャスター輪13からなる後輪とを備えている。
【0033】
リーチフォークリフト10には、その車体14の前部に左右一対のリーチレグ15が設けられている。各リーチレグ15の先端部には、前記前輪11L,11Rがそれぞれ支持されている。各前輪11L,11Rには、それぞれ油圧ブレーキ装置16が設けられている。又、両リーチレグ15の間には、マスト装置17が前後に移動可能に支持されている。
【0034】
車体14の後部には、その左部分にドライブユニット18が設けられている。ドライブユニット18は駆動モータ19を備え、その下部に支持した前記駆動輪12を駆動する。尚、本実施形態では、駆動モータ19は交流誘導モータである。又、車体後部の右部分には運転席20が設けられ、その下側に前記キャスター輪13が支持されている。ドライブユニット18とキャスター輪13とは、図示しないサスペンション機構によって上下に互いに逆向きに変位可能に支持されている。そして、駆動輪12及びキャスター輪13は、サスペンション機構によって、車両重心の車両の前後方向における位置が変化しても駆動輪12の輪重が変化しにくいように支持されている。
【0035】
車体後部の上側には、運転席20の前側に操作盤21が設けられ、運転席20の左側にハンドル22が設けられている。ハンドル22は、前記駆動輪12を操舵する。操作盤21にはトルク調整操作手段としてのアクセルレバー23、リフトレバー24、リーチレバー25及びチルトレバー26が設けられている。
【0036】
次に、前記油圧ブレーキ装置16を制御するための油圧回路について説明する。
図1に示すように、車体後部にはオイルタンク30、荷役モータ31、オイルポンプ32、ブレーキ制御バルブユニット33等が設けられている。本実施形態では、前記油圧ブレーキ装置16、荷役モータ31、オイルポンプ32及びブレーキ制御バルブユニット33がブレーキ装置を構成する。
【0037】
荷役モータ31はオイルポンプ32を駆動してオイルタンク30の作動油を所定の油圧でブレーキ制御バルブユニット33及びオイルコントロールバルブ34に供給する。尚、オイルコントロールバルブ34は図示しないリフトシリンダ、リーチシリンダ及びチルトシリンダに対して供給する作動油を制御するためのバルブユニットであって、リフトレバー24、リーチレバー25及びチルトレバー26によってそれぞれ操作される。
【0038】
ブレーキ制御バルブユニット33は、図示しない減圧弁、シャットオフ弁、リニアソレノイド弁及びアキュームレータ33a等が一体化された弁ユニットである。ブレーキ制御バルブユニット33は、オイルポンプ32から所定の油圧で供給される作動油をアキュームレータ33aに蓄圧し、電気制御によって各油圧ブレーキ装置16に出力する油圧を制御する。
【0039】
各油圧ブレーキ装置16は、所定油圧で供給される作動油によって作動し、前輪11L,11Rを制動する。
次に、駆動モータ19及び荷役モータ31を制御するための電気的構成について説明する。
【0040】
図1に示すように、車両には、アクセル開度センサ40、後輪回転数センサ41a,41b、操舵角センサ42、圧力スイッチ43、コントローラ44及び前輪回転数センサ45L,45Rが設けられている。本実施形態では、コントローラ44がトルク制御手段及びブレーキ制御手段である。
【0041】
アクセル開度センサ40は操作盤21の下方に配置され、アクセルレバー23のアクセル開度、即ち、中立位置での操作量を「0」として前進側及び後進側のアクセル開度ACCを検出して出力する。
【0042】
後輪回転数センサ41a,41bは、駆動モータ19の出力軸に固定された図示しないギヤを被検出体としてその回転数を検出する。各後輪回転数センサ41a,41bは、駆動輪回転数としての後輪回転数ND と、駆動モータ19のモータ回転数NM とに対応するパルス信号を生成してコントローラ44に出力する。又、各後輪回転数センサ41a,41bは、駆動モータ19の回転方向に応じて位相が逆に90°ずれたパルス信号を出力する。
【0043】
操舵角センサ42はドライブユニット18の近傍に設けられ、直進状態を「0」として右方向及び左方向の操舵角θを検出し、その検出信号をコントローラ44に出力する。
【0044】
圧力スイッチ43は前記ブレーキ制御バルブユニット33に設けられ、アキュームレータ33aの油圧が所定の油圧を下回ったことを検知して検知信号をコントローラ44に出力する。
【0045】
前輪回転数センサ45L,45Rはリーチレグ15に設けられている。各回転数センサ45L,45Rはそれぞれ前輪11L,11Rに設けられた被検出部を検出することで、各前輪11L,11Rの従動輪回転数としての前輪回転数NLF,NRFに対応したパルス信号をコントローラ44に出力する。
【0046】
コントローラ44はマイクロコンピュータからなる図示しない制御回路、三相インバータ回路等からなり、アクセル開度ACC、後輪回転数ND 、モータ回転数NM 、操舵角θ及び前輪回転数NLF,NRFに基づいて駆動モータ19の回転方向、駆動トルク及び制動トルクを制御する。尚、駆動トルクは駆動モータ19が駆動輪12を回転駆動して車両を前進又は後進させるときに発生するトルクであり、制動トルクは前進状態又は後進状態からのスイッチバック操作時に回生制動によって発生するトルクである。
【0047】
又、コントローラ44は、各レバー24,25,26が操作されるときに荷役モータ31を運転するとともに、各レバー24〜26が操作されていないときであっても圧力スイッチ43から検知信号を入力すると荷役モータ31を運転する。
【0048】
コントローラ44は、車両を走行させるための運転制御、駆動モータ19の回生制動によって車両を制動するための制動制御を行う。又、コントローラ44は、前記運転制御時に、駆動輪12の路面に対する駆動力を制限する駆動力制御を行い、又、前記制動制御時に、駆動輪12の路面に対する制動力を制限する制動力制御を行う(トラクション制御)。さらに、コントローラ44は、前記制動力制御を行うときに、油圧ブレーキ装置16を作動させるブレーキ制御を行う。コントローラ44は、予め記憶されている制御プログラムを前記制御回路のマイクロコンピュータが実行することによって前記各制御を行う。
【0049】
(運転制御)
コントローラ44は、アクセルレバー23が中立位置から前進側又は後進側に操作されたときに、駆動モータ19を運転して車両を走行させる運転制御を行う。
【0050】
運転制御として、コントローラ44は、アクセル開度センサ40が検出する操作量としてのアクセル開度ACCと、後輪回転数センサ41a,41bが検出するモータ回転数NM とに対応する目標駆動トルク(>0)を、予め設定されている図示しない通常運転用のマップから求める。そして、コントローラ44は、予め設定されている増大量又は減少量ずつ駆動モータ19の駆動トルクを増大又は減少させて目標駆動トルクで運転する。コントローラ44は、アクセル開度ACCが前進側であるときには駆動モータ19を正転駆動し、アクセル開度ACCが後進側であるときには駆動モータ19を逆転駆動する。
【0051】
(駆動力制御)
又、コントローラ44は、運転制御中に、駆動輪12のスリップを制限して路面に対する駆動力の低下を抑制する駆動力制御を行う。
【0052】
駆動力制御として、コントローラ44は、各前輪回転数センサ45L,45Rが検出する前輪回転数NLF,NRFから、車体14の各前輪11L,11Rの位置における車速である従動輪速度としての前輪速度VLF,VRFを求める。詳述すると、コントローラ44は、予め記憶されている前輪11L,11Rの半径と前記回転数NLF,NRFとから、各前輪11L,11R毎に前輪速度VLF,VRFを求める。この前輪速度VLF,VRFは、前輪11L,11Rの位置における車速である。
【0053】
又、コントローラ44は、各後輪回転数センサ41a,41bが検出する後輪回転数ND から、駆動輪速度としての後輪速度VD を求める。詳述すると、コントローラ44は、予め記憶されている駆動輪12の半径と前記後輪回転数ND とから後輪速度VD を求める。この後輪速度VD は、駆動輪12と路面との間にスリップがあると駆動輪12の位置における車速よりも大きくなる。
【0054】
次に、コントローラ44は、各前輪速度VLF,VRFを、駆動輪12の速度に換算した換算駆動輪速度としての換算後輪速度VDPを求める。即ち、この換算後輪速度VDPは、駆動輪12の位置における車速である。
【0055】
詳述すると、コントローラ44は、操舵角センサ42が検出する操舵角θに基づき、車両が直進状態であるか又は左右いずれかの旋回状態であるかを判断する。そして、直進状態であるときには、左右いずれか一方の前輪回転数センサ45L(45R)が検出する前輪回転数NLF(NRF)から前輪速度VLF(VRF)を求め、この前輪速度VLF(VRF)を換算後輪速度VDPとする。又、車両が左右いずれかの旋回状態であるときには、旋回外側となる前輪11L(11R)の前輪回転数NLF(NRF)から前輪速度VLF(VRF)を求める。そして、そのときの操舵角θに応じた旋回外側の前輪11L(11R)の旋回半径と、同じく駆動輪12との旋回半径との比から、この前輪速度VLF(VRF)を換算後輪速度VDPに換算する。
【0056】
次に、コントローラ44は、前記後輪速度VD から換算後輪速度VDPを差し引いた速度差(VD −VDP)を、すべり検出量としてのすべり速度ΔVD (=(VD −VDP)>0)として求める。即ち、このすべり速度ΔVD は、駆動輪12の路面に対する駆動力が、駆動輪重と路面との摩擦係数とで決まる最大駆動力を超えたことによって、駆動輪12が路面に対してスリップして駆動輪12の位置における車速よりも大きくなっている分の速度差である。
【0057】
そして、コントローラ44は、駆動力制御として、前記すべり速度ΔVD が予め設定された基準値(>0)を超えたときには、前記通常運転用のマップに代えてトルク制限用のマップによって設定される目標駆動トルクに駆動モータ19の駆動トルクを制御する。このトルク制限用のマップは、通常運転用のマップにおいてアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応して設定される目標駆動トルクから一律に予め設定された割合(例えば、10%)に低減された目標駆動トルク(>0)を設定する。又、コントローラ44は、駆動モータ19の駆動トルクをトルク制限用のマップで設定される目標駆動トルクで運転制御した結果、すべり速度ΔVD が基準値以下になると、再び駆動モータ19を通常運転用のマップで設定される目標駆動トルクで運転制御する。即ち、コントローラ44は、そのときのアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応する目標駆動トルクを改めて通常運転用のマップから求め、駆動モータ19の駆動トルクをその目標駆動トルクに制御する。
【0058】
この理由を述べる。すべり速度ΔVD に対する駆動輪12と路面との間の摩擦係数の関係は、例えば、図4に示すように、すべり速度ΔVD が約0.1のときに摩擦係数が最大となる。詳述すると、すべり速度ΔVD が「0」から約0.1の間では摩擦係数が急激に増大する。そして、すべり速度ΔVD が約0.1から約0.3の間では摩擦係数が比較的急激に減少する。さらに、すべり速度ΔVD が約0.3以上の範囲では、摩擦係数は緩慢に減少する。
【0059】
リーチフォークリフト10のように比較的最高車速が低い産業車両では、摩擦係数とすべり速度ΔVD との関係はその全車速域で殆ど変動しないが、すべり速度ΔVD 、路面の状態、駆動輪12のタイヤ等の要因によってある限られた範囲で変動する。そして、基準値は、リーチフォークリフト10の全車速域において、摩擦状態が最大摩擦領域となるすべり速度ΔVD の範囲内の値に設定されている。尚、最大摩擦領域とは、最大摩擦係数を含む付近の摩擦係数の領域である。又、基準値は、全車速域の内、発進加速時の車速域では、摩擦状態が最大摩擦領域となるすべり速度ΔVD の範囲の下限領域の値に設定されている。尚、発進加速時の車速域とは、車両が停止状態から加速するために、特に大きな駆動力を必要とする車速域である。例えば、基準値は、図5に示すように、前輪速度VLF(VRF)の全範囲において、発進加速時の車速域では、すべり速度ΔVD =0.1に設定され、それ以上の車速域では、すべり速度ΔVD =0.2に設定されている。
【0060】
(回生制動制御)
又、コントローラ44は、車両の前進状態又は後進状態中にアクセルレバー23がスイッチバック操作されたときには、駆動モータ19の回生制動によって車両を制動する制動制御を行う。
【0061】
制動制御として、コントローラ44は、スイッチバック操作状態でのアクセル開度ACCと、回転方向を含めたモータ回転数NM とに対応する目標制動トルクを前記通常運転用のマップから求める。そして、コントローラ44は、予め設定された変化量ずつ駆動モータ19の駆動トルクを制動トルクに変化させて目標制動トルクで運転する。
【0062】
(制動力制御)
又、コントローラ44は、車両の力行状態からのスイッチバック時に、駆動輪12の制動に伴うスリップを抑制して路面に対する制動力の低下を抑制する制動力制御を行う。
【0063】
制動力制御として、コントローラ44は、前記駆動力制御時と同様に、前輪速度VLF,VRF及び後輪速度VD を求めるとともに、前輪速度VLF,VRFから換算後輪速度VDPを求める。さらに、コントローラ44は、すべり速度ΔVD (<0)を求める。そして、コントローラ44は、アクセル開度ACCが後進側の値をとっているときに、すべり速度ΔVD が予め設定された基準値(<0)を下回ったときには、前輪速度VLF,VRFに関係なく、通常運転用のマップに代えて前記トルク制限用のマップによって設定される目標制動トルクに駆動モータ19の制動トルクを制御する。トルク制限用のマップは、通常運転用のマップにおいてアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応して設定される目標制動トルクから一律に予め設定された割合(例えば、10%)に低減された目標制動トルク(<0)を設定する。尚、制動力制御で使用する基準値は、前記駆動力制御で使用する基準値と同じ考え方で設定されている。但し、車両の力行時と回生制動時とでは、駆動輪12と路面との間の摩擦状態とすべり速度ΔVD との関係が異なっているので、力行時と異なる値を基準値とする。
【0064】
又、コントローラ44は、駆動モータ19の制動トルクをトルク制限用のマップで設定される目標制動トルクで運転制御した結果、すべり速度ΔVD が基準値以上となると、再び駆動モータ19を通常運転用のマップで設定される目標制動トルクで運転する。即ち、コントローラ44は、そのときのアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応する目標制動トルクを改めて通常運転用のマップから求め、駆動モータ19の制動トルクをその目標制動トルクに制御する。
【0065】
尚、回生力制御時に使用する基準値は、前記駆動力制御における基準値と同じ考え方で設定されている。
(ブレーキ制御)
さらに、コントローラ44は、制動力制御時に、油圧ブレーキ装置16を作動させて左右前輪11L,11Rを制動するブレーキ制御を行う。
【0066】
ブレーキ制御として、コントローラ44は、制動力制御中にすべり速度ΔVD が基準値を下回ったときには、ブレーキ制御バルブユニット33を制御して各油圧ブレーキ装置16を作動させる。
【0067】
(作用)
次に、以上のように構成されたリーチフォークリフトの作用について説明する。
【0068】
車両が停止状態のときにアクセルレバー23を中立位置から前進側に操作すると、コントローラ44は駆動モータ19を運転制御してそのときのアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応して通常運転用のマップで設定される目標駆動トルクまで駆動トルクを所定の増大量で徐々に増大させる。すると、車両が徐々に加速して前進する。
【0069】
このとき、駆動輪12のスリップが大きくなると、後輪速度VD が換算後輪速度VDPから離れるように増大してすべり速度ΔVD (>0)が過大になる。駆動輪12のスリップが大きくなってすべり速度ΔVD が所定の基準値(例えば0.2)を超えると、コントローラ44は駆動モータ19の駆動トルクをトルク制限用のマップで設定される目標駆動トルクに制御する。即ち、通常運転時の目標駆動トルクの10%まで低減する。このため、駆動輪12に供給される駆動トルクが制限されてスリップが抑制され、後輪速度VD が換算後輪速度VDPに近づいてすべり速度ΔVD が減少する。駆動輪12のスリップが減少してすべり速度ΔVD が基準値以下となると、コントローラ44は駆動モータ19の駆動トルクを再び通常運転用のマップで設定される目標駆動トルクに制御する。すると、駆動輪12に供給される駆動トルクが再び増大する。
【0070】
そして、コントローラ44は、所定の制御周期毎に、駆動輪12がスリップしてすべり速度ΔVD が基準値を超えているときには駆動モータ19の駆動トルクを制限し、すべり速度ΔVD が基準値以下となっているときには駆動トルクを通常の大きさに復帰させる。その結果、車両の加速時において、アクセル開度ACCや路面の状態等に関係なく駆動輪12のスリップが抑制され、路面に対する駆動力が確保される。
【0071】
以下、この駆動力制御を図6(a)〜(c)を用いて説明する。
図6(a)〜(c)は、最大許容負荷を積載し、マスト装置17を最大限リーチさせた状態のリーチフォークリフト10を水濡れ路面上で前進側に直進状態で発進させたときの前輪速度VLF(VRF)、後輪速度VD 及びすべり速度ΔVD の変化状態を示す。この場合、基準値を0.2m/s(但し、発進加速時は0.1m/s)として駆動モータ19を制御し、すべり速度ΔVD がこの基準値を超えたときには、前輪速度VLF(VRF)に関係なく目標駆動トルクから一律その10%まで低減する。すると、図6(c)に示すように、すべり速度ΔVD は、約0.2m/sを中心として上下に約0.1の幅内で変動するように制御される。そして、後輪速度VD は、約0.1〜0.2の範囲で変動しながらも前輪速度VLF(VRF)の上昇と共に上昇する。従って、濡れた滑り易い路面上で、しかも、駆動輪12の輪重が最も小さくなった状態で発進しても、駆動輪12のスリップが制限され路面に対する駆動力の低下が抑制される。
【0072】
又、発進加速時の車速域(図6で経過時間0〜5.5秒)では、駆動輪12と路面との間の摩擦状態が最大摩擦領域となるすべり速度ΔVD の範囲の下限領域の値である基準値「0.1」を超えたときに、駆動モータ19の駆動トルクが制限される。このため、路面の状態等によって、最大摩擦係数となるときのすべり速度ΔVD の値がある範囲でばらついても、駆動輪12と路面との摩擦状態が低摩擦領域となり難い。従って、車両の発進加速時には、路面に対する駆動力がより確実に確保される。
【0073】
さらに、車両の加速時において、すべり速度ΔVD が1秒間に4回以上基準値以下となるように、駆動トルクを目標駆動トルクから低減する割合を設定しているので、駆動輪12のスリップが制限されるときに車両に加わる加速度の変化サイクルが1秒間に4回以上となる。尚、目標駆動トルクからの低減割合を小さくするほど加速度の変化周期がより小さくなる。一方、駆動輪12のスリップを制限しながらもより大きな駆動力を確保するため、目標駆動トルクからの低減割合をできるだけ大きくする必要がある。そこで、本実施形態では、目標トルクからの低減割合を10%に設定することにより、オペレータが不快感を感じない範囲でより大きな駆動力を確保している。
【0074】
尚、車両を後進側に発進させた場合においても、同様にして、すべり速度ΔVD に基づいてコントローラ44が駆動モータ19の駆動トルクを制御し、駆動輪12のスリップが制限されて路面に対する駆動力の低下が抑制される。
【0075】
又、車両が力行中にアクセルレバー23をスイッチバック操作すると、コントローラ44は駆動モータ19の駆動トルクを、そのときのアクセル開度ACC及びモータ回転数NM に対応して通常運転用のマップで設定される目標制動トルクまで変化させる。すると、車両が徐々に減速する。
【0076】
このとき、駆動輪12のスリップが大きくなると、後輪速度VD が換算後輪速度VDPから離れるように減少してすべり速度ΔVD (<0)が負の側に過大になる。駆動輪12のスリップが大きくなってすべり速度ΔVD が所定の基準値(例えば−0.2m/s)を下回ると、コントローラ44は駆動モータ19の制動トルクをトルク制限用のマップで設定される目標制動トルクに制御する。即ち、通常運転時の目標制動トルクの10%まで低減する。このため、駆動輪12に付与される制動力が減少してスリップが抑制され、後輪速度VD が換算後輪速度VDPに近づいてすべり速度ΔVD が減少する。駆動輪12のスリップが減少してすべり速度ΔVD が基準値以上となると、コントローラ44は、駆動モータ19の制動トルクを、再び通常運転用のマップで設定される目標制動トルクに制御する。すると、駆動輪12に供給される制動トルクが再び増大する。
【0077】
そして、コントローラ44は、所定の制御周期毎に、駆動輪12がスリップしてすべり速度ΔVD が基準値を下回っているときには駆動モータ19の制動トルクを制限し、すべり速度ΔVD が基準値以上となっているときには制動トルクを本来の大きさに復帰させる。その結果、車両の制動時において、アクセル開度ACCや路面の状態等に関係なく駆動輪12のスリップが抑制され、路面に対する制動力の低下が抑制される。
【0078】
以下、この制動力制御を図7(a)〜(c)を用いて説明する。
図7(a)〜(c)は、最大許容負荷を積載し、マスト装置17を最大限リーチさせたリーチフォークリフト10を、水濡れ路面上でスイッチバックしたときの前輪速度VLF(VRF)、後輪速度VD 及びすべり速度ΔVD の変化状態を示す。この場合、基準値を−0.2m/sとして駆動モータ19を制御し、すべり速度ΔVD がこの基準値を下回ったときには、前輪速度VLF(VRF)によらず目標駆動トルクから一律その10%まで低減する。すると、図7(c)に示すように、すべり速度ΔVD は、約−0.2m/sを中心として上下に約0.1の幅内で変動するように制御される。そして、後輪速度VD は、ほぼ0.2の範囲で変動しながら前輪速度VLF,VRFと共に減少する。従って、濡れた滑り易い路面上で、駆動輪12の輪重が最も小さくなった状態でスイッチバックを行なっても、アクセル開度ACCや路面の状態がどのようであっても、駆動輪12のスリップが制限され路面に対する制動力の低下が抑制される。
【0079】
又、車両の制動時において、すべり速度ΔVD が1秒間に4回以上基準値以上となるように、制動トルクを目標制動トルクから低減する割合を設定しているので、駆動輪12のスリップが制限されるときに車両に加わる減速度の変化サイクルが1秒間に4回以上となる。
【0080】
尚、車両を後進中にスイッチバックを行なった場合においても、同様にして、コントローラ44が駆動モータ19の制動トルクを制御し、駆動輪12のスリップが制限され路面に対する制動力が確保される。
【0081】
又、車両を力行中にスイッチバックを行ったとき、コントローラ44は、すべり速度ΔVD が基準値を下回ったときに、駆動モータ19の制動トルクを低減するとともに、各油圧ブレーキ装置16を作動させて前輪11L,11Rを制動する。従って、駆動輪12の制動だけでは制動力が不足するときには、左右前輪11L,11Rによっても車両が制動される。
【0082】
以上詳述した本実施の形態のリーチフォークリフトによれば、以下の各効果を得ることができる。
(1) 車両の加速時等の力行時には、すべり速度ΔVD が所定の基準値を超える毎に駆動モータ19の駆動トルクを通常の目標駆動トルクの所定の割合まで低減することで駆動輪12のスリップを制限する。その結果、滑り易い路面上であっても、又、駆動輪12の輪重が十分でない状態であっても、駆動輪12の路面に対する駆動力をより確実に確保することができる。このため、車両の力行時に、車両を迅速に加速することができる上に、タイヤの横滑りを防止して車体後部が左右に振られないようにし、又、駆動輪12が無用に摩耗しないようにすることができる。
【0083】
従って、車両に応じてできるだけ大きな駆動力を確保するための制御内容の調整が目標駆動トルクを低減する割合を調整するだけですむので、PID制御等のフィードバック制御によって駆動トルクを所定の基準値に制御する場合に比較して調整を容易に行うことができる。
【0084】
(2) 又、スイッチバック時等の駆動モータ19の回生制動時には、すべり速度ΔVD が所定の基準値を下回ったときに駆動モータ19の制動トルクを目標制動トルクの所定の割合まで低減することで駆動輪12のスリップを制限する。その結果、滑り易い路面上で、又、駆動輪12の輪重が十分でない状態でスイッチバック等の回生制動を行なっても、駆動輪12の路面に対する制動力をより確実に確保することができる。このため、スイッチバック時等に、車両を迅速に減速させることができる上に、タイヤの横滑りを防止して車体後部が左右に振られないようにし、又、駆動輪12が無用に摩耗しないようにすることができる。従って、車両に応じてできるだけ大きな制動力を確保するための制御内容の調整が、目標制動トルクを低減する割合を調整するだけですむ。
【0085】
(3) 前輪速度VLF(VRF)を駆動輪12の速度に換算した換算後輪速度VDPを後輪速度VD から差し引いた速度差であるすべり速度ΔVD に基づいて、駆動モータ19の駆動トルク又は制動トルクを制限するようにした。産業車両の比較的低い車速域では、駆動輪12と路面との摩擦係数とすべり速度ΔVD との関係が殆ど変化しない上に、スリップ率のように車速が低くなるほど制御幅が小さくならない。従って、低い車速域であっても、スリップを制限するための駆動トク又は制動トルクの制御が容易となる。
【0086】
(4) 又、駆動モータ19の駆動トルクを制限するときの基準値を、リーチフォークリフト10の全車速域において、駆動輪12と路面との間の摩擦状態が最大摩擦領域となるときのすべり速度ΔVD の範囲内の値(0.1,0.2m/s)に設定した。従って、車両の全車速域において、駆動輪12と路面との間の摩擦状態がより確実に最大摩擦領域となるようにスリップが制限される。その結果、全車速域において、路面に対する駆動力又は制動力をより大きく確保することができる。
【0087】
(5) 車両の力行時にスリップを制限する基準値を、車両の発進加速時の車速域では、駆動輪12と路面との間の摩擦状態が車両の全車速域において最大摩擦領域となるすべり速度ΔVD の範囲の下限領域の値(0.1m/s)に設定した。路面の状態等により、最大摩擦係数状態となるときのすべり速度ΔVが変動しても、路面との摩擦状態が低摩擦領域になり難い。従って、車両の発進加速時には、路面に対する駆動力がより確実に確保される。
【0088】
(6) 車両の力行時に、1秒間に4回以上すべり速度ΔVD が基準値(0.1,0.2m/s)以下となる割合(10%)に駆動モータ19の駆動トルクを低減するようにした。従って、駆動輪12のスリップが制限されるときに車両に加わる加速度の変化サイクルが1秒間に4回以上となるので、運転しているオペレータが不快感を感じ難い。
【0089】
同様に、車両の制動時にも1秒間に4回以上すべり速度ΔVD が基準値(−0.2m/s)以上となる割合(10%)に駆動モータ19の制動トルクを低減するようにした。従って、駆動輪12のスリップが制限されるときに車両に加わる減速度の変化サイクルが1秒間に5回以上となるので、運転しているオペレータが不快感を感じ難い。
【0090】
(7) 力行時に、すべり速度ΔVD が基準値(0.1,0.2m/s)を超えたとき、駆動トルクを目標駆動トルクの「0」より大きな所定の割合(10%)に低減するようにした。従って、駆動輪12のスリップが制限されているときにも、駆動トルクがある程度維持される。このため、駆動輪12の路面に対する駆動力がより一層確保されるので、車両を迅速に加速することができる。
【0091】
同様に、すべり速度ΔVD が基準値(−0.1m/s)を下回ったとき、制動トルクを目標駆動トルクの「0」より大きな所定の割合「10%」に低減するようにした。従って、駆動輪12のスリップが制限されているときにも、制動トルクがある程度維持される。このため、駆動輪12の路面に対する制動力がより一層確保されるので、車両を迅速に減速することができる。
【0092】
(8) スイッチバックによる制動時に、駆動輪12のスリップが制限されるときには、左右の油圧ブレーキ装置16を作動した前輪11L,11Rを制動するようにした。従って、駆動輪12だけでは十分な制動力が得られないような場合であっても、車両をより短い制動距離で停止することができる。
【0093】
以下、上記実施形態以外の発明の実施形態を列挙する。
○ 上記実施形態で、力行中からのスイッチバック時に行う回生制動時の制動制御だけでなく、アクセルレバー23を中立位置に戻した状態で行う回生制動時の制動制御に実施する。この場合には、滑り易い路面上であっても、又、駆動輪12の輪重が十分でない状態であっても、車両を迅速に減速することができる上に、車体の後部が左右に振られないようにし、又、駆動輪12が無用に摩耗しないようにすることができる。
【0094】
又、車速が高い状態でアクセルレバー23のアクセル開度ACCを小さくしたときに行う回生制動時の制動制御に実施してもよい。
○ 上記実施形態では、車両の力行時又は制動時に、駆動モータ19の駆動トルク又は制動トルクを目標制動トルクの10%に低減したが、10〜20%の間の割合であってもよい。又、5〜30%の間の割合であってもよい。又、0〜50%の間の割合であってもよい。
【0095】
○ 上記実施形態で、車両の力行時又は制動時に、1秒間に3回以上すべり速度ΔVD の大きさが基準値以下となるように、駆動トルク又は制動トルクを低減する割合を設定してもよい。この場合であっても、力行時又は制動時に車両に加わる加速度又は減速度の変化サイクルが大きくなるので、運転しているオペレータが不快感を感じ難い。
【0096】
○ 上記実施形態で、駆動モータ19を直流モータとしてもよい。この場合には、車両の走行時に、すべり速度ΔVD が基準値を超えたときに平均駆動電圧を制御することで駆動トルクを制限する。又、車両の回生制動時に、平均回生時間を制御することで制動トルクを制限する。
【0097】
○ 上記実施形態で、すべり速度ΔVD の代わりに、車両の力行時には、後輪速度VD から換算後輪速度VDPを差し引いた速度差を後輪速度VD で除したスリップ率が予め設定した基準値を超えたときに、駆動トルクを目標駆動トルクから所定の割合に低減する。又、車両の制動時には、換算後輪速度VDPから後輪速度VD を差し引いた速度差を換算後輪速度VDPで除したスリップ率が予め設定した基準値を下回ったときに、駆動トルクを目標制動トルクから所定の割合に低減する。
【0098】
○ すべり速度ΔVD の代わりに、車両の力行時に、駆動輪12の回転数、又は、回転数から求めた駆動輪12の移動速度の加速度が予め設定された基準値を超えたことに基づいて駆動輪12がスリップしたことを検出し、基準値を超えたときに駆動モータ19の駆動トルクを予め設定された割合に低減するようにしてもよい。
【0099】
同様に、車両の制動時に、駆動輪12の回転数、又は、回転数から求めた駆動輪12の移動速度の加速度が予め設定された基準値を下回ったことに基づいて駆動輪12がスリップしたことを検出し、基準値を下回ったときに駆動モータ19の制動トルクを予め設定された割合に低減するようにしてもよい。
【0100】
○ 上記実施形態で、油圧ブレーキ装置16に代えて、電気アクチュエータでブレーキをかける電気式ブレーキ装置としてもよい。
○ リーチフォークリフトの走行制御装置に限らず、その他、例えば前輪が駆動輪とされ、後輪が従動輪とされた産業車両の走行制御装置に実施する。
【0101】
以下、前述した各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
(1) 前記産業車両の走行制御装置を備えた産業車両。
【0102】
(2) 前記基準値は、前記発進加速時の車速域を超える車速域では、一定値に設定されている。
(3) 前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが1秒間に3回以上前記基準値以下となる割合に前記駆動トルク又は制動トルクを低減する。この構成であっても、運転者が不快感を感じ難い。
【0103】
(4) 前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが1秒間に5回以上前記基準値以下となる割合に前記駆動トルク又は制動トルクを低減する。この構成では、運転者が不快感をより一層感じ難い。
【0104】
(5) 前記トルク制御手段は、前記駆動トルク又は制動トルクを目標駆動トルク又は目標制動トルクの0〜50%に低減する。
【0105】
(6) 前記トルク制御手段は、前記駆動トルク又は制動トルクを目標駆動トルク又は目標制動トルクの5〜30%に低減する。
【0106】
(7) 前記トルク制御手段は、前記駆動トルク又は制動トルクを目標駆動トルク又は目標制動トルクの10〜20%に低減する。
【0107】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、駆動輪のスリップを制限して路面に対する駆動力又は制動力を確保する産業車両の走行制御装置において、車両に応じた制御内容の調整が目標駆動トルク又は目標制動トルクを低減する割合を調整するだけですむので、調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 リーチフォークリフトの走行制御装置を示すブロック図。
【図2】 リーチフォークリフトの概略側面図。
【図3】 同じく概略平面図。
【図4】 摩擦係数−すべり速度の関係を示すグラフ。
【図5】 すべり速度−前輪速度の関係を示すグラフ。
【図6】 (a)は前輪速度、(b)は後輪速度、(c)はすべり速度の時間変化を示すグラフ。
【図7】 (a)は前輪速度、(b)は後輪速度、(c)はすべり速度の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
10…産業車両としてのリーチ型フォークリフトトラック、11L,11R…従動輪としての前輪、12…駆動輪としての駆動操舵輪、16…ブレーキ装置を構成する油圧ブレーキ装置、23…トルク調整操作手段としてのアクセルレバー、31…ブレーキ制御手段を構成する荷役モータ、32…同じくオイルポンプ、33…同じくブレーキ制御バルブユニット、45…トルク制御手段及びブレーキ制御手段としてのコントローラ、ACC…操作量としてのアクセル開度、ND …駆動輪回転数としての後輪回転数、NLF,NRF…従動輪回転数としての前輪回転数、VLF,VRF…従動輪速度としての前輪速度、VD …駆動輪速度としての後輪速度、VDP…換算駆動輪速度としての換算後輪速度、ΔVD …すべり検出量としてのすべり速度。
Claims (8)
- 産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの駆動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に対する目標駆動トルクに制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記駆動モータの駆動トルクを低減することで前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置であって、
前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記操作量に対する目標駆動トルクから、該目標駆動トルクの10〜20%の駆動トルクに低減することを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの制動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に対する目標制動トルクに制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記駆動モータの制動トルクを低減することで前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置であって、
前記トルク制御手段は、前記すべり検出量の大きさが予め設定された基準値を超えたときに、前記操作量に対する目標制動トルクから、該目標制動トルクの10〜20%の制動トルクに低減することを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 産業車両の駆動輪を駆動する駆動モータの駆動トルク及び制動トルクを、運転者が操作するトルク調整操作手段の操作量に基づいて制御するとともに、前記駆動輪のスリップを検出するためのすべり検出量を求め、このすべり検出量に基づいて前記駆動輪のスリップを制限するトルク制御手段を備えた産業車両の走行制御装置において、
前記トルク制御手段は、車両の力行時には請求項1に記載の走行制御を行ない、車両の制動時には請求項2に記載の走行制御を行うことを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の産業車両の走行制御装置において、
前記すべり検出量は、前記駆動輪と共に産業車両の前後輪を構成する従動輪の回転数から求めた従動輪速度を前記駆動輪の速度に換算した換算駆動輪速度と、該駆動輪の回転数から求めた駆動輪速度との速度差であるすべり速度であって、前記基準値は、前記すべり速度に対して設定されていることを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 請求項4に記載の産業車両の走行制御装置において、
前記基準値は、前記駆動輪と路面との間の摩擦状態が車両の全車速域において最大摩擦領域となる前記すべり速度の範囲内の値に設定されていることを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 請求項5に記載の産業車両の走行制御装置において、
前記基準値は、前記全車速域の内で発進加速時の車速域では、前記駆動輪と路面との間の摩擦状態が車両の全車速域において最大摩擦領域となる前記すべり速度の範囲の下限領域の値に設定されていることを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の産業車両の走行制御装置において、
前記すべり検出量は、前記駆動輪と共に産業車両の前後輪を構成する従動輪の回転数から求めた従動輪速度を前記駆動輪の速度に換算した換算駆動輪速度と、該駆動輪の回転数から求めた駆動輪速度とから求めたスリップ率であって、前記基準値は、前記スリップ率に対して設定されていることを特徴とする産業車両の走行制御装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の産業車両の走行制御装置において、
前記駆動モータによる回生制動時に、前記駆動モータの制動力を前記操作量に対する目標駆動トルクから低減するときには、前記従動輪を制動するブレーキ装置を作動させるブレーキ制御手段を備えたことを特徴とする産業車両の走行制御装置。
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