JP6638598B2

JP6638598B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP6638598B2
Application number: JP2016167840A
Authority: JP
Inventors: 圭祐北村
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: JP2018038136A

Description

本発明は、モータの動作を制御するモータ制御装置に関する。

モータ制御装置として、例えば、補正部と、制御部とを備え、補正部が電流上限値と現在のモータの実回転数との積が一定となるように電流上限値を補正し、制御部が次の電流上限値が入力されるまでの間、補正された電流上限値に基づいてモータの動作を制御するものがある。このように構成されるモータ制御装置では、次の電流上限値が制御部に入力されるまでの間、電流上限値が補間されモータの動作制御が離散的になることを低減することができるため、モータの実回転数の変動を抑制することができる。関連する技術として、例えば、特許文献１がある。

特開２０１４−２３１８５号公報

本発明の一側面に係る目的は、新たな手法によりモータの実回転数の変動を抑制することが可能なモータ制御装置を提供することである。

本発明に係る一つの形態であるモータ制御装置は、モータの実回転数がモータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部とを備える。内部回転数指令出力部は、実回転数が変動したことを検出してから実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、実回転数付近の一定値を、内部回転数指令として出力する。

本発明によれば、モータの実回転数の変動を抑制することができる。

実施形態のモータ制御装置を含むフォークリフトの一例を示す図である。内部回転数指令出力部の動作の一例を示すフローチャートである。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態のモータ制御装置を含むフォークリフトの一例を示す図である。
図１に示すフォークリフトは、操作部１と、主制御コントローラ２と、モータ制御装置３と、モータ４と、インバータ５と、回転センサ６と、電流センサ７と、荷役ポンプ８とを備える。なお、主制御コントローラ２とモータ制御装置３は、通信周期毎に互いにデータを送受信しているものとする。

操作部１は、レバーを有し、ユーザによりレバーが操作されると、その操作に応じた操作信号を出力する。
主制御コントローラ２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、走行動作などを含むフォークリフト全体の動作を制御する。

また、主制御コントローラ２は、操作部１から出力される操作信号に対応する回転数指令をモータ制御装置３に送信する。例えば、主制御コントローラ２は、操作信号と回転数指令との対応関係を示すマップを有し、そのマップを参照して操作部１から出力される操作信号に対応する回転数指令を取得し、その取得した回転数指令をモータ制御装置３に送信する。

また、主制御コントローラ２は、モータ制御装置３から送信されるモータ４の実回転数［ｒｐｍ］に対応する電流上限値をモータ制御装置３に送信する。例えば、主制御コントローラ２は、モータ４の電流上限値（トルク電流指令）とモータ４の実回転数との対応関係を示すマップを有し、そのマップを参照してモータ制御装置３から送信されるモータ４の実回転数に対応する電流上限値を取得し、その取得した電流上限値をモータ制御装置３に送信する。

モータ制御装置３は、実回転数算出部３１と、内部回転数指令出力部３２と、制御部３３と、記憶部３４とを備える。例えば、実回転数算出部３１、内部回転数指令出力部３２、及び制御部３３は、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルディバイスが所定のプログラムを実行することによって実現される。また、例えば、記憶部３４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

実回転数算出部３１は、回転センサ６から出力される回転センサ信号（モータ４のロータの位置やロータの回転速度などを示す信号）に基づいて、モータ４の実回転数を算出し、その算出した実回転数を主制御コントローラ２に送信する。

内部回転数指令出力部３２は、実回転数算出部３１により算出される実回転数が主制御コントローラ２から送信される回転数指令に追従するように内部回転数指令を求め、その求めた内部回転数指令を制御部３３に出力する。

また、内部回転数指令出力部３２は、実回転数が変動したことを検出してから実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、記憶部３４に記憶されているハンチング対策回転数（実回転数付近の一定値）を、内部回転数指令として出力する。例えば、内部回転数指令出力部３２は、実回転数が変動したことを検出してから実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、実回転数付近の一定値として、一定時間Ｔにおける実回転数の最小値と最大値の平均値を記憶部３４に記憶する。

制御部３３は、実回転数算出部３１により算出される実回転数が内部回転数指令出力部３２から出力される内部回転数指令に追従するようにＰＷＭ電圧を求め、その求めたＰＷＭ電圧をインバータ５に出力する。

インバータ５は、制御部３３から出力されるＰＷＭ電圧に基づいて、不図示の電源から供給される電力を複数相の電力に変換してモータ４に供給しモータ４を駆動させる。
荷役ポンプ８は、モータ４の駆動により油圧を調整し不図示のフォークなどを駆動させる。

図２は、内部回転数指令出力部３２の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図２に示す動作は、制御周期毎に実行されるものとする。また、制御周期＜上記通信周期とする。

まず、内部回転数指令出力部３２は、ハンチングモードであるか否かを判断する（Ｓ１）。
例えば、内部回転数指令出力部３２は、ハンチングモードフラグがオンになっている場合、ハンチングモードであると判断し、ハンチングモードフラグがオフになっている場合、ハンチングモードではなく通常モードであると判断する。

内部回転数指令出力部３２は、ハンチングモードではなく通常モードであると判断すると（Ｓ１：Ｎｏ）、内部回転数指令を制御部３３に出力し（Ｓ２）、今回の制御周期において実回転数が変動したことを検出すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、通常モードからハンチングモードに切り替える（Ｓ４）。一方、内部回転数指令出力部３２は、実回転数が変動したことを検出しない場合（Ｓ３：Ｎｏ）、今回の制御周期における動作を終了する。

例えば、内部回転数指令出力部３２は、モータ４が加速中または減速中である状態で、かつ、電流上限値と同じまたは略同じ電流がモータ４に流れている状態（出力割合１００％）で、かつ、内部回転数指令と実回転数との差が閾値Ｎｔｈ１（第１の閾値）以上である状態（速度偏差１００％）が所定時間ｔ継続すると、実回転数が変動したことを検出する。また、例えば、内部回転数指令出力部３２は、回転数指令と実回転数との差が所定回転数以上である場合、モータ４が加速中または減速中であると判断する。

なお、内部回転数指令出力部３２は、モータ４が加速中または減速中である状態で、かつ、電流上限値と同じまたは略同じ電流がモータ４に流れている状態（出力割合１００％）で、かつ、内部回転数指令と実回転数との差が閾値Ｎｔｈ１以上である状態（速度偏差１００％）が所定時間ｔ継続したとき、所定時間ｔにおける実回転数の最大値の絶対値と実回転数の最小値の絶対値との差が閾値Ｎｔｈ２（第２の閾値）以上で、かつ、所定時間ｔにおける実回転数の最小値が現在の実回転数よりも小さく、かつ、所定時間ｔ前の実回転数が所定時間ｔにおける実回転数の最大値よりも小さいと、実回転数が変動したことを検出するように構成してもよい。このように、さらに実回転数の変動検出条件を追加することにより、実回転数の変動検出精度を向上させることができる。

また、内部回転数指令出力部３２は、通常モードではなくハンチングモードであると判断すると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、記憶部３４に記憶されているハンチング対策回転数を、内部回転数指令として制御部３３に出力し（Ｓ５）、今回の制御周期において実回転数が変動しなくなったことを検出すると（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ハンチングモードから通常モードに切り替える（Ｓ７）。

例えば、内部回転数指令出力部３２は、一定時間Ｔにおける実回転数の最大値の絶対値と実回転数の最小値の絶対値との差が閾値Ｎｔｈ３（第３の閾値）以下であり、かつ、今回受信した回転数指令が前回受信した回転数指令と異なっていると、実回転数が変動しなくなったことを検出する。なお、内部回転数指令出力部３２は、通常モードからハンチングモードに切り替えた後、ハンチングモードから通常モードに切り替えるまで、一定時間Ｔを繰り返しカウントする。

また、内部回転数指令出力部３２は、今回の制御周期において実回転数が変動しなくなったことを検出せず（Ｓ６：Ｎｏ）、一定時間Ｔが経過していないと（Ｓ８：Ｎｏ）、今回の制御周期における動作を終了する。

また、内部回転数指令出力部３２は、一定時間Ｔが経過し（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ハンチング対策回転数の更新不要条件を満たしていると判断すると（Ｓ９：Ｙｅｓ）、前回更新したハンチング対策回転数を、今回のハンチング対策回転数として記憶部３４に記憶し（Ｓ１０）、今回の制御周期における動作を終了する。すなわち、内部回転数指令出力部３２は、ハンチング対策回転数の更新不要条件を満たしていると判断すると、実回転数付近の一定値を更新せず、前回更新した実回転数付近の一定値を、次回の一定時間Ｔ経過後まで内部回転数指令として出力する。

例えば、内部回転数指令出力部３２は、一定時間Ｔにおける実回転数の最大値の絶対値と実回転数の最小値の絶対値との差が閾値Ｎｔｈ４（第４の閾値）よりも大きく、かつ、一定時間Ｔにおける実回転数の最大値の絶対値と実回転数の最小値の絶対値との差が閾値Ｎｔｈ５（第５の閾値）よりも小さい場合、ハンチング対策回転数の更新不要条件を満たしていると判断する。なお、閾値Ｎｔｈ４＜閾値Ｎｔｈ５とする。

また、内部回転数指令出力部３２は、ハンチング対策回転数の更新不要条件を満たしていないと判断すると（Ｓ９：Ｎｏ）、ハンチング対策回転数を更新し、その更新したハンチング対策回転数を記憶部３４に記憶し（Ｓ１１）、今回の制御周期における動作を終了する。

なお、閾値Ｎｔｈ１と閾値Ｎｔｈ２と閾値Ｎｔｈ５は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
また、閾値Ｎｔｈ３と閾値Ｎｔｈ４は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

このように、実施形態のモータ制御装置３では、実回転数が変動したことを検出してから実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、実回転数付近の一定値を、内部回転数指令として内部回転数指令出力部３２から制御部３３に出力している。これにより、実回転数の変動に伴って内部回転数指令が変動することを抑えることができるため、モータ４の実回転数の変動を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１操作部
２主制御コントローラ
３モータ制御装置
４モータ
５インバータ
６回転センサ
７電流センサ
８荷役ポンプ
３１実回転数算出部
３２内部回転数指令出力部
３３制御部
３４記憶部

Claims

モータの実回転数が前記モータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、
前記内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記内部回転数指令出力部は、前記実回転数が変動したことを検出してから前記実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、一定時間における前記実回転数の最小値と最大値の平均値を、前記内部回転数指令として出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
モータの実回転数が前記モータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、
前記内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記内部回転数指令出力部は、前記モータが加速中または減速中である状態で、かつ、電流上限値と同じ値または略同じ値の電流が前記モータに流れている状態で、かつ、前記内部回転数指令と前記実回転数との差が第１の閾値以上である状態が所定時間継続すると、前記実回転数が変動したことを検出し、前記実回転数が変動したことを検出してから前記実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、前記実回転数付近の一定値を、前記内部回転数指令として出力する
ことを特徴とずるモータ制御装置。
モータの実回転数が前記モータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、
前記内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記内部回転数指令出力部は、前記モータが加速中または減速中である状態で、かつ、電流上限値と同じ値または略同じ値の電流が前記モータに流れている状態で、かつ、前記内部回転数指令と前記実回転数との差が第１の閾値以上である状態が所定時間継続したとき、前記所定時間における前記実回転数の最大値の絶対値と前記実回転数の最小値の絶対値との差が第２の閾値以上で、かつ、前記所定時間における前記実回転数の最小値が現在の前記実回転数よりも小さく、かつ、前記所定時間前の前記実回転数が前記所定時間における前記実回転数の最大値よりも小さいと、前記実回転数が変動したことを検出し、前記実回転数が変動したことを検出してから前記実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、前記実回転数付近の一定値を、前記内部回転数指令として出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
モータの実回転数が前記モータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、
前記内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記内部回転数指令出力部は、前記実回転数が変動したことを検出した後、一定時間における前記実回転数の最大値の絶対値と前記実回転数の最小値の絶対値との差が第３の閾値以下で、かつ、今回の前記回転数指令と前回の前記回転数指令とが互いに異なると、前記実回転数が変動しなくなったことを検出し、前記実回転数が変動したことを検出してから前記実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、前記実回転数付近の一定値を、前記内部回転数指令として出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
モータの実回転数が前記モータの回転数指令に追従するように内部回転数指令を出力する内部回転数指令出力部と、
前記内部回転数指令によりモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記内部回転数指令出力部は、前記実回転数が変動したことを検出してから前記実回転数が変動しなくなったことを検出するまでの間、一定時間経過毎に前記実回転数付近の一定値を更新し、前記一定時間における前記実回転数の最大値の絶対値と前記実回転数の最小値の絶対値との差が第４の閾値よりも大きく、かつ、前記一定時間における前記実回転数の最大値の絶対値と前記実回転数の最小値の絶対値との差が前記第４の閾値よりも大きい第５の閾値よりも小さい場合、前記実回転数付近の一定値を更新せず、前回更新した前記実回転数付近の一定値を、次回の前記一定時間経過後まで前記内部回転数指令として出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。