JP6315441B2 - Work machine - Google Patents
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Description
本発明は、電動フォークリフトなどの作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine such as an electric forklift.
図1は、作業機械の電気系統のシステムブロック図である。作業機械1rは、蓄電手段10、複数の電装部品20、制御電源回路30、主電源回路31、複数の駆動回路40を備える。
FIG. 1 is a system block diagram of an electrical system of a work machine. The work machine 1r includes a
たとえば作業機械1rは、フォークリフトなどが例示される。電装部品20は、可動機構ごとに設けられたモータや電磁リレー、ソレノイド、マグネットコンダクタンスなどである。蓄電手段10は、2次電池あるいはキャパシタであり、直流電圧VBATを生成する。主電源回路31は、直流電圧VBATを受け、それを昇圧または降圧して、主電源電圧VDDを生成する。
For example, the work machine 1r is exemplified by a forklift. The
制御電源回路30は、直流電圧VBATを受け、それを昇圧または降圧して、制御用電源電圧VDCを生成する。
The
複数の駆動回路40は、複数の電装部品20に対応づけられる。各駆動回路40は、主電源電圧VDDおよび制御用電源電圧VDCを受け、対応する電装部品20を駆動する。駆動回路は、パワー部と、パワー部を制御する制御部(駆動部)と、を含む構成が一般的である。パワー部は、パワートランジスタなどを含み大電力を消費する部分である。制御部は、パワートランジスタを制御するための回路ブロックである。主電源電圧VDDはパワー部の電源として利用され、制御用電源電圧VDCは、制御部の電源として利用される。
The plurality of
こうした作業機械1rの電源系統に使用される制御電源回路30は、電源容量に配慮して設計される。すなわち制御電源回路30の電源容量は、複数の駆動回路40それぞれが要求する電源容量の合計に、ある程度のマージンを加味して決定される。フォークリフトのように、モータやソレノイドにより形成される制御軸の個数が多い作業機械では、制御電源回路30の電源容量が非常に大きくなり、制御電源回路30の構成部品が大型化し、またコストが高くなる。
The control
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、作業機械に搭載される電源回路の小型化、および/または低コスト化にある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary purposes of an aspect thereof is to reduce the size and / or cost of a power supply circuit mounted on a work machine.
本発明のある態様は作業機械に関する。作業機械は、蓄電手段と、複数の電装部品と、蓄電手段からのDC電圧を受け、安定化された電源電圧を生成する電源回路と、複数の駆動回路と、コントローラと、を備える。複数の駆動回路は、複数の電装部品に対応づけられ、それぞれが電源電圧を受け、対応する電装部品を制御するとともに、その制御性能(能力)が可変に構成される。コントローラは、複数の駆動回路が要求する電源容量の合計が、電源回路の電源容量を超えないように、複数の駆動回路それぞれの制御性能を適応的に制御するコントローラと、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a work machine. The work machine includes a power storage unit, a plurality of electrical components, a power supply circuit that receives a DC voltage from the power storage unit and generates a stabilized power supply voltage, a plurality of drive circuits, and a controller. The plurality of drive circuits are associated with a plurality of electrical components, each of which receives a power supply voltage, controls the corresponding electrical component, and has a variable control performance (capability). The controller includes a controller that adaptively controls the control performance of each of the plurality of drive circuits so that the total power supply capacity required by the plurality of drive circuits does not exceed the power supply capacity of the power supply circuit.
この態様では、複数の駆動回路が要求する電源容量の合計を監視しながら、その合計容量が大きいときには、駆動回路の制御性能を低下させる。これにより電源回路に要求される電源容量を小さくでき、電源回路を小型化でき、および/または、低コスト化できる。 In this aspect, while monitoring the total power supply capacity required by the plurality of drive circuits, the control performance of the drive circuit is degraded when the total capacity is large. As a result, the power supply capacity required for the power supply circuit can be reduced, the power supply circuit can be reduced in size, and / or the cost can be reduced.
コントローラは、少なくとも電源回路の出力電流にもとづいて、複数の駆動回路それぞれの制御性能を制御してもよい。 The controller may control the control performance of each of the plurality of drive circuits based at least on the output current of the power supply circuit.
コントローラは、少なくとも電源回路の出力電圧の電圧降下にもとづいて、複数の駆動回路それぞれの制御性能を制御してもよい。 The controller may control the control performance of each of the plurality of drive circuits based on at least the voltage drop of the output voltage of the power supply circuit.
コントローラは、複数の電装部品それぞれが現在使用中であるか否かに応じて、複数の駆動回路それぞれの制御性能を制御してもよい。 The controller may control the control performance of each of the plurality of drive circuits depending on whether or not each of the plurality of electrical components is currently in use.
複数の駆動回路はそれぞれ、電装部品をスイッチング駆動するよう構成されてもよい。コントローラは、駆動回路のスイッチング周波数を制御してもよい。
スイッチング周波数を低下させることにより、駆動回路が要求する電源容量を低下させることができる。
Each of the plurality of drive circuits may be configured to perform switching driving of the electrical component. The controller may control the switching frequency of the drive circuit.
By reducing the switching frequency, the power supply capacity required by the drive circuit can be reduced.
電源回路の電源容量は、複数の駆動回路が最大能力で動作したときに要求される電源容量の合計よりも小さいことが好ましい。この場合、電源回路の小型化の効果をより享受できる。 The power supply capacity of the power supply circuit is preferably smaller than the total power supply capacity required when a plurality of drive circuits operate at the maximum capacity. In this case, the effect of downsizing the power supply circuit can be enjoyed more.
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、作業機械の電源回路を小型化できる。 According to the present invention, the power supply circuit of the work machine can be reduced in size.
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2は、実施の形態に係る作業機械1の電気系統を示すブロック図である。作業機械1は、蓄電手段10、リレー12およびその制御回路14、複数の電装部品20、制御電源回路30、複数の駆動回路40およびコントローラ50を備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical system of the
たとえば作業機械1は、フォークリフトである。電装部品20は、可動機構ごとに設けられたモータや電磁リレー、ソレノイド、マグネットコンダクタンスなどである。本実施の形態では、電装部品20_1は走行用モータ、電装部品20_2は荷役用モータ、電装部品20_3はパワステ用モータ、電装部品20_5は油圧制御用のソレノイド(ソレノイドバルブともいう)、電装部品20_6は、リレーやマグネットコンダクタンス等の機械式スイッチである。
For example, the
蓄電手段10は、2次電池あるいはキャパシタであり、直流電圧VBATを生成する。制御電源回路30は、直流電圧VBATを受け、それを昇圧または降圧して、制御用電源電圧VDCを生成する。蓄電手段10と制御電源回路30の間には、リレー12およびリレー制御回路14が設けられる。
The power storage means 10 is a secondary battery or a capacitor, and generates a DC voltage VBAT . The
リレー制御回路14は、メインスイッチ14a、抵抗14b、トランジスタ14cを含む。メインスイッチ14aはイグニッションキーと連動しており、イグニッションキーが回されると導通状態となる。メインスイッチ14aがオンすると、トランジスタ14cのゲートに電池電圧VBATが印加され、トランジスタ14cがオンする。これによりリレー12のコイルLに電流が流れ、スイッチSWがオンし、電池電圧VBATが制御電源回路30に供給される。
The
制御電源回路30は、たとえばスイッチング電源32および3端子レギュレータ36を有する。スイッチング電源32は、トランスT1、スイッチングトランジスタQ1、入力キャパシタC1、整流ダイオードD1、出力キャパシタC2、コントローラ34などを備える。コントローラ34は、スイッチング電源32の出力電圧が所定の目標値に近づくように、スイッチングトランジスタQ1のスイッチングのデューティ比を調節する。
The control
3端子レギュレータ36は、スイッチング電源32の出力電圧をさらに安定化し、制御用電源電圧VDCを生成する。制御用電源電圧VDCは、DCバス38を介して、複数の駆動回路40の制御部(不図示)に供給される。
主電源回路31は、直流電圧VBATを受け、それを昇圧または降圧して、主電源電圧VDDを生成する。主電源電圧VDDは、DCバス39を介して、複数の駆動回路40のパワー部(不図示)に供給される。
The three-
The main
駆動回路40_1〜40_5は、対応する電装部品20_1〜20_5を駆動する。当業者によれば、駆動回路40それぞれが駆動対象の負荷(電装部品20)に応じた回路構成を取り得ることが理解される。たとえば走行用、あるいは荷役用モータの駆動回路は、インバータ形式で構成してもよい。またパワステ用モータの駆動回路はチョッパ形式で構成してもよい。
The drive circuits 40_1 to 40_5 drive the corresponding electrical components 20_1 to 20_5. According to those skilled in the art, it is understood that each of the
本実施の形態において、駆動回路40_1〜40_5はそれぞれ、制御性能が可変に構成されている。駆動回路40の制御部は、制御性能が高いほど、必要とする電源容量が大きくなる。制御性能は、2段階あるいは離散的な多段階で切りかえ可能であってもよいし、連続的に制御可能であってもよい。
In the present embodiment, the drive circuits 40_1 to 40_5 are configured so that the control performance is variable. The controller of the
たとえば駆動回路40は、対応する電装部品20をスイッチング駆動するよう構成される。この場合、駆動回路40は、スイッチング周波数(キャリア周波数ともいう)を変化させることにより、制御性能を変化させることができる。
For example, the
コントローラ50は、作業機械1全体を統括的に制御する。コントローラ50には、操作パネルやアクセルペダル、ブレーキペダル等に対する操作入力に関する情報が入力される。コントローラ50は、入力された情報にもとづいて、駆動回路40_1〜40_5を制御することにより、電装部品20_1〜20_5に所望の動作を実行させる。
The
コントローラ50は、複数の駆動回路40_1〜40_5が要求する電源容量の合計が、制御電源回路30の電源容量を超えないように、複数の駆動回路40_1〜40_5それぞれの制御性能を適応的に制御する。
The
また制御電源回路30の電源容量は、複数の駆動回路40_1〜40_5が最大能力で動作したときに要求される電源容量の合計よりも小さく設計される。
The power supply capacity of the control
コントローラ50による駆動回路40の制御性能について具体的に説明する。
The control performance of the
(第1の制御)
複数の駆動回路40_1〜40_5の制御部が要求する電源容量の合計、すなわち制御電源回路30の出力電力POUTは、制御電源回路30の出力電流(負荷電流)IOUTにもとづいて推定することができる。そこでコントローラ50は、制御電源回路30の出力電流IOUTを検出し、検出した電流IOUTにもとづいて、複数の駆動回路40_1〜40_5それぞれの制御性能を制御してもよい。
(First control)
The total power capacity required by the control units of the plurality of drive circuits 40_1 to 40_5, that is, the output power P OUT of the
(第2の制御)
あるいはコントローラ50は、制御電源回路30の出力である制御用電源電圧VDCを監視してもよい。制御用電源電圧VDCは、無負荷状態において目標値VREFに一致するが、重負荷になるに従い、目標値VREFを維持できなくなり、目標値VREFに対して電圧降下が発生する。そこでコントローラ50は、制御用電源電圧VDCの電圧降下ΔV=VREF−VDCにもとづいて、複数の駆動回路40_1〜40_5それぞれの制御性能を制御してもよい。
(Second control)
Alternatively, the
(第3の制御)
駆動回路40_1〜40_5は、コントローラ50によって制御されるため、コントローラ50は、各時刻において電装部品20が動作状態であるか停止状態であるかを知っている。したがって各電装部品20の動作状態における対応する駆動回路40の消費電力の最大値あるいは典型値を予め取得しておくことにより、電装部品20の状態にもとづいて、全体の消費電力POUTを推定することができる。つまりコントローラ50は、複数の電装部品20それぞれが現在使用中であるか否かに応じて、複数の駆動回路40_1〜40_5それぞれの制御性能を制御してもよい。
(Third control)
Since the drive circuits 40_1 to 40_5 are controlled by the
本実施の形態において、コントローラ50は、複数の駆動回路40_1〜40_5が要求する電源容量の合計、すなわち制御電源回路30の出力電力POUTを取得し、取得した値にもとづいて、駆動回路40_1〜40_5のスイッチング周波数を2値、あるいは多値で切りかえる。
In the present embodiment, the
たとえば、制御電源回路30の出力電力POUTをランク分けし、ランク毎に、駆動回路40_1〜40_5を異なる周波数で動作させてもよい。たとえば、制御電源回路30の出力電力POUTを所定のしきい値と比較し、しきい値より大きい状態を重負荷状態、しきい値より小さい状態を軽負荷状態とし、軽負荷状態において、駆動回路40_1〜40_5を相対的に高い周波数f1H〜f5Hで動作させ、重負荷状態において、駆動回路40_1〜40_5を相対的に低い周波数f1L〜f5Lで動作させる。周波数f1H〜f5Hは負荷に応じて異なった値であってよく、同様に、周波数f1L〜f5Lは負荷に応じて異なった値でよい。
For example, the output power P OUT of the control
コントローラ50は、軽負荷状態の周波数を、重負荷状態の周波数に係数Kを乗じた値としてもよい。
f1L=f1H×K1
f2L=f2H×K2
…
f5L=f5H×K5
The
f1 L = f1 H × K1
f2 L = f2 H × K2
...
f5 L = f5 H × K5
係数K1〜K5は、複数の駆動回路40に対して一律に同じ値を設定してもよいし、駆動回路40ごとに異なる値としてもよい。
The coefficients K <b> 1 to K <b> 5 may be set to the same value uniformly for the plurality of
以上が作業機械1の構成である。続いてその動作を説明する。
図3(a)は、図2の作業機械1における制御電源回路30の電源容量PMAXと出力電力POUTとの関係を示す図であり、図3(b)は、従来の作業機械1rにおけるそれらの関係を示す図である。
The above is the configuration of the
3A is a diagram showing the relationship between the power supply capacity P MAX of the control
実施の形態に係る作業機械1の利点は、従来技術との対比によってより明確となる。そこではじめに、図3(b)を参照して、従来の作業機械1rについて説明する。従来では、駆動回路40_1〜40_5は、制御電源回路30の電源容量PMAXを、駆動回路40_1〜40_5を所定の能力(所定の周波数)で動作させたときのそれらの消費電力P1〜P5の合計よりも大きく設計していた。このため、制御電源回路30の電源容量POUTが非常に大きなものとなっていた。
The advantage of the
続いて図3(a)を参照し、本実施の形態について説明する。本実施の形態では、駆動回路40_1〜40_5は、消費電力に影響する制御性能が可変に構成されている。制御電源回路30は、その電源容量PMAXが、駆動回路40_1〜40_5を最大能力(高い周波数f1H〜f5H)で動作させたときの駆動回路40_1〜40_5の消費電力P1H〜P5Hの合計よりも小さくなるように設計される。
PMAX<P1H+P2H+…+P5H
Next, the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the drive circuits 40_1 to 40_5 are configured to have variable control performance that affects power consumption. Control
P MAX <P1 H + P2 H +... + P5 H
一例として、f1H=f2H=f3H=10kHz、f4H=f5H=500Hzであり、f1L=f2L=f3L=8kHz、f4L=f5L=400Hzである。 As an example, f1 H = f2 H = f3 H = 10 kHz, f4 H = f5 H = 500 Hz, f1 L = f2 L = f3 L = 8 kHz, f4 L = f5 L = 400 Hz.
また制御電源回路30は、その電源容量PMAXが、駆動回路40_1〜40_5を低い能力(低い周波数f1L〜f5L)で動作させたときの駆動回路40_1〜40_5の消費電力P1L〜P5Lの合計よりも大きくなるように設計される。
PMAX>P1L+P2L+…+P5L
The control
P MAX > P1 L + P2 L +... + P5 L
そしてコントローラ50は、電装部品20_1〜20_5の動作状態に応じて、制御電源回路30の出力電力が電源容量PMAXを超えないように、駆動回路40_1〜40_5それぞれの制御性能(動作周波数)を変化させる。
The
たとえば、すべての電装部品20_1〜20_5が同時に動作する状況においては、すべての駆動回路40_1〜40_5の制御性能を一律に低下させる。これにより、制御電源回路30の出力電力POUTは、電源容量PMAXより小さくなることが保証される。
For example, in a situation where all the electrical components 20_1 to 20_5 operate simultaneously, the control performance of all the drive circuits 40_1 to 40_5 is uniformly reduced. This ensures that the output power P OUT of the
また、一部の電装部品(たとえば20_1、20_2、20_5)のみを動作させる場合、駆動回路40_1、40_2、40_5を最大能力(周波数f1H、f2H、f5H)で動作させたとしても、制御電源回路30の出力電力POUTは電源容量PMAXを超えない。
Further, when only some of the electrical components (for example, 20_1, 20_2, and 20_5) are operated, the control is performed even if the drive circuits 40_1, 40_2, and 40_5 are operated at the maximum capacity (frequency f1 H , f2 H , f5 H ). The output power P OUT of the
このように、実施の形態に係る作業機械1によれば、従来よりも制御電源回路30の電源容量PMAXを小さく設計することができるため、制御電源回路30の回路部品を小型化し、回路面積を削減し、および/または低コスト化することができる。
As described above, according to the
フォークリフトのような作業機械において、すべての制御軸が同時駆動されることは稀である。たとえば走行中にフォークを昇降させること、あるいは、フォークの昇降中に走行することは稀であるから、通常の使用形態において電装部品20_1〜20_5の動作の組み合わせには、排他的な関係が成り立っている。したがって通常の使用形態では、駆動回路40の性能が低下することは稀であり、多くの状況において、作業機械1の使用者は、性能の低下を知覚することなく、作業を行うことができる。
In a work machine such as a forklift, it is rare that all control axes are driven simultaneously. For example, since it is rare to raise and lower a fork during traveling or to travel while raising and lowering a fork, there is an exclusive relationship with the combination of the operations of the electrical components 20_1 to 20_5 in a normal usage mode. Yes. Therefore, in a normal usage pattern, the performance of the
なお従来において、フォークリフトなどの省エネ化の目的で、負荷(電装部品20)の状態に応じて、駆動回路40のスイッチング周波数を変化させる技術は提案されている。この従来技術を、本実施の形態に係る作業機械1と混同してはならない。従来では、あくまでも、あるチャンネル(制御軸)の駆動回路40のスイッチング周波数fの制御は、そのチャンネルの負荷である電装部品20の状態にのみ依存している。したがって各チャンネルのスイッチング周波数は、他のチャンネルとは独立に制御される。つまり従来技術では、(i)消費電量を低減することはできても、制御電源回路30の電源容量を低減することはできない、もしくは(ii)必要以上に駆動回路40の制御性能を低下させることとなり、作業機械1の操作性能が悪化することになる。これに対して、実施の形態に係る作業機械1によれば、作業機械1の操作性能を損なうことなく、電源容量を小さくできる。
Conventionally, a technique for changing the switching frequency of the
以上が作業機械1の動作および利点である。続いて、作業機械1の一例であるフォークリフトについて説明する。
The above is the operation and advantage of the
図4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4に不図示、図6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。
FIG. 4 is a perspective view showing an external view of the forklift. The
図5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. 5 is a diagram illustrating 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、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。
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6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。
Next, the configuration of the
電池806は、電池電圧VBATを出力する。電源回路808は、上述の主電源回路31および制御電源回路30を含む。主電源回路31、制御電源回路30はそれぞれ、電池電圧VBATを昇圧(あるいは降圧)し、P線およびN線の間に制御用電源電圧VDC、主電源電圧VDDを発生させる。図6には、一対のP線とN線のみが示されるが、実際には、VDCとVDDごとに1ペアずつ設けられる。
The
電力変換装置800は、コントローラ810により生成された第1制御信号S21〜第3制御信号S23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。第1電力変換装置100は、DC電圧VDC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、DC電圧VDC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、DC電圧VDC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。
The
(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第1指令値S11を受け、それに応じた第1制御信号S21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制御信号S21に応じて走行モータM1に供給する電力を制御する。第1制御信号S21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。
(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。コントローラ810は、リフトレバー706の傾きを示す第2指令値S12を受け、傾きに応じた荷役操作量を示す第2制御信号S22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制御信号S22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。
(Handling)
The vertical movement of the elevating
(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、回転角を示す第3指令値S13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制御信号S23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制御信号S23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。
(steering)
The
以上がフォークリフト600の全体構成である。図6の電池806は、図2の蓄電手段10に、図6の電源回路808は、図2の制御電源回路30および主電源回路31に相当する。また図6の走行モータM1および第1電力変換装置100は、図2の電装部品20_1および駆動回路40_1に相当する。図6の荷役モータM2および第2電力変換装置200は、図2の電装部品20_2および駆動回路40_2に相当する。図6のステアリングモータM3および第3電力変換装置300は、図2の電装部品20_3および駆動回路40_3に相当する。図6のコントローラ810は、図2のコントローラ50に相当する。図2の駆動回路40_4、40_5、電装部品20_4、20_5等は、図6には図示されない。
The above is the overall configuration of 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)
本発明は、電動フォークリフトには限定されず、さまざまな作業機械に適用できる。
特に作業機械としては、通常の使用形態において、同時に動作することが稀であるような複数の制御軸(可動部分)を有するものが好適である。こうした作業機械としては、フォークリフトの他に、電動パワーショベルや、掃除ロボットなどが例示される。
(First modification)
The present invention is not limited to an electric forklift, and can be applied to various work machines.
In particular, a work machine having a plurality of control shafts (movable parts) that rarely operate simultaneously in a normal use form is preferable. Examples of such work machines include electric power shovels and cleaning robots in addition to forklifts.
(第2の変形例)
実施の形態では、複数チャンネルの駆動回路40_1〜40_5のすべての周波数を制御する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。制御電源回路30に負荷として接続される駆動回路40のうちの一部は、その他の駆動回路40に比べて消費電量が相対的に小さいこともありえる。この場合、駆動回路40の制御性能(周波数)を変化させても、制御電源回路30の電源容量の低減にはほとんど寄与しないこともありえる。したがって、一部の駆動回路40については、制御性能を固定してもよい。
(Second modification)
In the embodiment, the case where all the frequencies of the drive circuits 40_1 to 40_5 of a plurality of channels are controlled has been described, but the present invention is not limited to this. A part of the
(第3の変形例)
実施の形態では駆動回路40の制御性能として、スイッチング周波数を変化させる場合を説明したが本発明はそれには限定されない。たとえばスイッチング周波数に代えて、あるいはそれに加えて、出力電流を変化させてもよい。出力電流は、モータ負荷の場合、トルクあるいは回転数に影響する。制御性能を低下させることには、ある駆動回路40の出力電流を実質的にゼロとすること、すなわちその負荷(電装部品)をオフすることや、待機電力をカットすることも含まれる。
(Third Modification)
In the embodiment, the case where the switching frequency is changed as the control performance of the
(第4の変形例)
実施の形態では、制御電源回路30の電源容量に配慮した作業機械を説明したが、本発明はそれには限定されない。制御電源回路30に加えて、主電源回路31についても、制御電源回路30と同様の設計指針にしたがって設計してもよい。あるいは主電源回路31のみについて、制御電源回路30と同様の設計を行ってもよい。
(Fourth modification)
In the embodiment, the work machine in consideration of the power supply capacity of the control
1…作業機械、10…蓄電手段、12…リレー、14…リレー制御回路、14a…メインスイッチ、14b…抵抗、14c…トランジスタ、20…電装部品、30…制御電源回路、31…主電源回路、32…スイッチング電源、34…コントローラ、36…3端子レギュレータ、40…駆動回路、50…コントローラ、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…第3電力変換装置、800…電力変換装置、806…電池、808…電源回路、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、M1L…第1走行モータ、M1R…第2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。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の電装部品と、
前記蓄電手段からのDC電圧を受け、安定化された主電源電圧を生成する主電源回路と、
前記蓄電手段からのDC電圧を受け、安定化された制御用電源電圧を生成する制御電源回路と、
前記複数の電装部品に対応づけられ、それぞれが前記主電源電圧および前記制御用電源電圧を受け、前記主電源電圧をパワー部の電源として利用し、前記制御用電源電圧をその制御部の電源として利用し、対応する電装部品を制御するとともに、その制御性能が可変に構成された複数の駆動回路と、
前記複数の駆動回路が要求する電源容量の合計が、前記制御電源回路の電源容量を超えないように、前記複数の駆動回路それぞれの制御性能を適応的に制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする作業機械。 Power storage means;
Multiple electrical components,
A main power supply circuit that receives a DC voltage from the power storage means and generates a stabilized main power supply voltage;
A control power supply circuit that receives a DC voltage from the power storage means and generates a stabilized control power supply voltage;
Wherein associated with the plurality of electrical components, each received a the mains voltage and the control power supply voltage, by using the mains voltage as the power supply of the power unit, the control power supply voltage as the power supply of the control unit A plurality of drive circuits configured to use and control corresponding electrical components, and whose control performance is variable,
A controller that adaptively controls the control performance of each of the plurality of drive circuits so that the total power supply capacity required by the plurality of drive circuits does not exceed the power supply capacity of the control power supply circuit;
A work machine comprising:
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