JPH05199785A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】誘導電動機の制御装置に関し、バッテリの電圧
降下に伴う電動機効率の低下および消費電力の増大を抑
制する。 【構成】誘導電動機３はバッテリ１を直流電源とするイ
ンバータ２によって駆動される。制御回路４は、アクセ
ル５、ブレーキ６、前後進レバー７の操作量を各センサ
５ａ〜７ａによって検出して電動機３が発生すべき目標
トルクを設定し、電動機３の回転速度をセンサ８によっ
て検出し、それらからすべり周波数を求め、そのすべり
周波数から電動機３の一次電流の指令電流を求め、その
指令電流と電流検出センサ９ａ，９ｂの検出した電動機
３の実際の一次電流とが等しくなるようにインバータ２
を制御する。そして、バッテリ１の電圧を電圧検出器１
０によって検出し、バッテリ１の電圧が基準電圧を下回
った場合は電動機３の電動機電圧が飽和していると判断
し、すべり周波数に補正係数を乗じて小さくし目標トル
クを下げて電動機電圧の飽和を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バッテリ・フォークリフトにおい
ては、直流電動機に代わって誘導電動機を用いることが
考えられている。誘導電動機には、負荷の増減に対し
て速度の変化が少ない、構造が簡単で丈夫、すべり
周波数制御によって、速度、トルク、正逆転の制御が簡
単かつ確実に行える、等の利点がある。

【０００３】従来のすべり周波数制御による誘導電動機
の制御装置では、図２に示すように、直流電源としての
バッテリ１から供給される直流をインバータ２によって
３相交流に変換し、その３相交流によって３相誘導電動
機３を駆動している。尚、インバータ２は制御回路４に
よって駆動制御されており、その制御回路４の制御動作
は以下の順序で行われている。

【０００４】１）アクセルペダル５の踏み込み量を検出
するセンサ５ａと、ブレーキペダル６の踏み込み量を検
出するセンサ６ａ、および、前後進レバー７の位置を検
出するセンサ７ａから出力される各検出信号を入力し、
それら検出信号に基づいて、運転者の所望する電動機３
が発生すべきトルク（目標トルク）を求める。

【０００５】２）電動機３の回転速度を検出する回転セ
ンサ８から出力される検出信号を入力し、その検出信号
に基づいて実際の電動機３の回転速度（実回転速度）を
求める。

【０００６】３）求めた目標トルクと実回転速度とに基
づいてすべり周波数を割り出し、そのすべり周波数と実
回転速度から電動機３の一次電流（入力電流）の周波数
（一次周波数）を求める。

【０００７】４）求めた一次周波数とすべり周波数とに
基づいて電動機３の入力電流の振幅値を割り出し、その
振幅値と一次周波数とに基づいて、電動機３に目標トル
クを発生させるための２相分の瞬時値電流（指令電流）
を求める。

【０００８】５）電動機３に入力される３相入力電流の
うち２相の入力電流の瞬時値を検出する電流検出センサ
９ａ，９ｂから出力されるその時の電流値を入力し、そ
の各電流値と対応する各指令電流との各偏差を求め、そ
の各偏差の合計値から残りの１相の偏差を求める。

【０００９】６）求めた３相の偏差をそれぞれ比例積分
して増幅した後、パルス幅変調してインバータ２を構成
する各スイッチング素子のスイッチングパターンを決定
することにより、その各相のパルス列信号を求める。

【００１０】７）求めた各相のパルス列信号に基づいて
インバータ２の各スイッチング素子をオン・オフ制御し
てバッテリ１の直流を３相交流に変換し、各相の入力電
流を指令電流に等しくすることにより、電動機３の実際
のトルクが目標トルクになるように制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記制御装
置において、バッテリ１の電圧が放電に伴って低下する
と、その電圧降下に応じてパルス列信号のデューティ比
が大きくなる。すると、電動機３の電動機電圧が飽和、
すなわち、バッテリから供給できる電源電圧の上限の値
になり、入力電流の波形は正確な正弦波にならずに歪ん
でしまう。その結果、電動機３の効率が低下して電力損
失が増大し、それを補償するために入力電流が増加す
る。従って、バッテリ１の放電がさらに早まるため、１
回の充電による稼働時間が短くなるという問題がある。

【００１２】尚、バッテリ・フォークリフトにおいて
は、消費電力の大きな補機の駆動および高速走行が要求
されることからバッテリ１の電圧降下が非常に大きく、
１回の充電による稼働時間の短縮は特に顕著になるた
め、作業の効率化が大きく妨げられていた。

【００１３】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、直流電源としてのバッ
テリの電圧降下に伴う電動機効率の低下および消費電力
の増大を抑制して、１回の充電による稼働時間を延長す
ることができる誘導電動機の制御装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、バッテリと、前記バッテリから直流を入力
して交流に変換するインバータと、前記インバータによ
って駆動される誘導電動機と、前記誘導電動機が発生す
べき所望のトルクを設定するトルク設定手段と、前記誘
導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、前記誘
導電動機の一次電流を検出する電流検出手段と、前記速
度検出手段からの速度検出値とトルク設定手段の設定し
た設定トルクとに基づいてすべり周波数を設定し、その
すべり周波数に基づいて前記誘導電動機に設定トルクと
等しいトルクを発生させるための一次電流を設定し、そ
の設定した一次電流と前記電流検出手段からの電流検出
値とが等しくなるように前記インバータをすべり周波数
制御する制御手段とからなる誘導電動機の制御装置にお
いて、前記バッテリの電圧を検出し、そのバッテリの電
圧から前記誘導電動機の電動機電圧が飽和しているか否
かを判断し、飽和していると判断したとき、前記誘導電
動機が発生するトルクが小さくなるように前記すべり周
波数を補正する補正手段を備えたことをその要旨とす
る。

【００１５】

【作用】補正手段は、前記バッテリの電圧を検出し、そ
のバッテリの電圧から誘導電動機の電動機電圧が飽和し
ているか否かを判断し、飽和していると判断したとき、
誘導電動機が発生するトルクが小さくなるようにすべり
周波数を補正する。

【００１６】そして、制御手段は、その補正したすべり
周波数に基づいて誘導電動機の発生するトルクが小さく
なるような一次電流を設定し、その設定した一次電流と
電流検出手段からの電流検出値とが等しくなるようにイ
ンバータをすべり周波数制御する。

【００１７】すなわち、バッテリの電圧が低下して電動
機電圧が飽和し一次電流が歪んでいるときには、すべり
周波数を補正して一次電流を小さくすることにより入力
電流の歪みを無くして電動機電圧の飽和を解消する。従
って、誘導電動機の効率は低下せず消費電力は増大しな
い。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１に
従って説明する。尚、本実施例において、図２に示す従
来例と同じ構成については符号を等しくしてその詳細な
説明を省略する。

【００１９】バッテリ電圧検出器１０は、バッテリ１の
正負両端子間に接続され、バッテリ１の電圧を検出し、
その検出信号を制御回路４に出力する。そして、制御回
路４は以下の順序で制御動作を行う。

【００２０】１）従来例と同様に、各センサ５ａ〜７ａ
から出力される検出信号から電動機３の目標トルクを求
めると共に、回転センサ８から出力される検出信号から
電動機３の実回転速度を求める。

【００２１】２）求めた目標トルクと実回転速度とに基
づいてすべり周波数を割り出す。 ３）バッテリ電圧検出器１０の検出信号を入力し、その
検出信号に基づいてバッテリ１の電圧を求める。求めた
バッテリ１の電圧が予め定めた基準電圧を越えていれ
ば、電動機３の電動機電圧は飽和していないと判断す
る。また、バッテリ１の電圧が基準電圧を下回っていれ
ば、電動機３の電動機電圧は飽和していると判断する。
尚、基準電圧は、バッテリ１の電圧を変化させ、そのと
きのバッテリ１の電流を測定する実験によって求めてお
く。

【００２２】４）電動機電圧が飽和していないと判断し
たときは、従来例と同様に、上記２）にて求めたすべり
周波数から電動機３の入力電流の指令電流を求め、電動
機３の実際のトルクが目標トルクになるように制御す
る。

【００２３】５）電動機電圧が飽和していると判断した
ときは、上記２）にて求めたすべり周波数に予め定めた
補正係数を乗じて、すべり周波数が小さくなるように補
正する。すなわち、目標トルクを得るためのすべり周波
数に基づいて指令電流を決定しても、電動機電圧が飽和
しているため目標トルクを発生するのは困難であり、例
え、目標トルクを発生することができても、電動機３の
効率が低下しているため消費電力が増大する。そこで、
すべり周波数を小さくすることにより、目標トルクを下
げて指令電流を小さくし入力電流が歪まないようにす
る。尚、補正係数は０以上１以下の値であって、予め実
験的または理論的に求めておく。

【００２４】６）補正した（小さくなった）すべり周波
数から電動機３の入力電流の指令電流を求め、電動機３
の実際のトルクが目標トルクになるように制御する。 このように本実施例においては、電動機３の電動機電圧
が飽和する境界値であるバッテリ１の電圧を実験によっ
て求めてその境界値を基準電圧とすると共に、電動機電
圧が飽和しないような目標トルクになるようにすべり周
波数を小さく補正するための補正係数を実験または理論
的に求めておく。そして、バッテリ１の電圧が基準電圧
を下回った場合は電動機電圧が飽和して入力電流が歪ん
でいると判断し、すべり周波数に補正係数を乗じて小さ
くし目標トルクを下げて指令電流を小さくすることによ
り入力電流が歪まないようにした。従って、電動機３の
効率は低下せず消費電力が増大しないため、バッテリ１
の１回の充電による電動機３の稼働時間を延長すること
ができる。

【００２５】尚、本発明はバッテリフォークリフトに限
らずバッテリを直流電源とした誘導電動機の制御装置に
適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、直
流電源としてのバッテリの電圧降下に伴う電動機効率の
低下および消費電力の増大を抑制して、１回の充電によ
る稼働時間を延長することができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例の誘導電動機の制
御装置のブロック図である。

【図２】従来例の誘導電動機の制御装置のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…バッテリ、２…インバータ、３…３相誘導電動機、
４…制御回路、５ａ…アクセルペダルの踏み込み量を検
出するセンサ、６ａ…ブレーキペダルの踏み込み量を検
出するセンサ、７ａ…前後進レバーの位置を検出するセ
ンサ、８…回転センサ、９ａ，９ｂ…電流検出センサ、
１０…バッテリ電圧検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛田 淳一 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 稲葉 正光 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリと、 前記バッテリから直流を入力して交流に変換するインバ
   ータと、 前記インバータによって駆動される誘導電動機と、 前記誘導電動機が発生すべき所望のトルクを設定するト
   ルク設定手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段と、 前記速度検出手段からの速度検出値とトルク設定手段の
   設定した設定トルクとに基づいてすべり周波数を設定
   し、そのすべり周波数に基づいて前記誘導電動機に設定
   トルクと等しいトルクを発生させるための一次電流を設
   定し、その設定した一次電流と前記電流検出手段からの
   電流検出値とが等しくなるように前記インバータをすべ
   り周波数制御する制御手段とからなる誘導電動機の制御
   装置において、 前記バッテリの電圧を検出し、そのバッテリの電圧から
   前記誘導電動機の電動機電圧が飽和しているか否かを判
   断し、飽和していると判断したとき、前記誘導電動機が
   発生するトルクが小さくなるように前記すべり周波数を
   補正する補正手段を備えたことを特徴とする誘導電動機
   の制御装置。