荷役車両の駆動制御装置
【課題】 適切な走行・荷役同時動作を実現可能にする荷役車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 駆動制御装置２３のＥＣＵ２２は、エンジン指令回転数を求めるエンジン指令回転数設定部２４と、エンジン指令回転数に応じた駆動指令信号をエンジン２に出力するエンジン駆動制御部２５と、発電モータ指令電力を求める発電モータ指令電力設定部２７と、発電モータ指令電力に応じた駆動指令信号を発電モータ３に出力する発電モータ駆動制御部２８とを有している。発電モータ指令電力設定部２７は、エンジン指令回転数と発電モータ実回転数（エンジン実回転数）との偏差を算出し、その偏差に応じた発電電力制限率を求め、この発電電力制限率及び走行モータ電力に基づいて、走行モータ１１を駆動するための発電電力となる発電モータ指令電力を算出する。
【解決手段】 駆動制御装置２３のＥＣＵ２２は、エンジン指令回転数を求めるエンジン指令回転数設定部２４と、エンジン指令回転数に応じた駆動指令信号をエンジン２に出力するエンジン駆動制御部２５と、発電モータ指令電力を求める発電モータ指令電力設定部２７と、発電モータ指令電力に応じた駆動指令信号を発電モータ３に出力する発電モータ駆動制御部２８とを有している。発電モータ指令電力設定部２７は、エンジン指令回転数と発電モータ実回転数（エンジン実回転数）との偏差を算出し、その偏差に応じた発電電力制限率を求め、この発電電力制限率及び走行モータ電力に基づいて、走行モータ１１を駆動するための発電電力となる発電モータ指令電力を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸上に配置されたエンジン及び発電電動機と走行モータとを備えた荷役車両の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における荷役車両の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のものは、同軸上に配置されたエンジン、発電電動機及び荷役ポンプと、荷役車両を走行させる走行モータと、発電電動機及び走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備え、荷役作業に高出力を要さないときは、発電電動機が発電機モードとされ、荷役作業に高出力を要するときは、発電電動機が電動機モードとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のような荷役車両では、走行モータを駆動するための電力を発電電動機により発電して走行することが多い。この場合、例えば最大荷重の荷物を積んで坂路を登坂するときには、走行モータの駆動電力が大きくなるため、発電電動機に要求される発電電力も大きくなる。このような走行中に荷役作業を行うと、荷役負荷及び発電負荷がエンジンにかかるため、荷役速度の低下等が生じる可能性がある。走行・荷役同時動作時には、そのような不具合を発生させないように発電電動機及び走行モータを制御する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、適切な走行・荷役同時動作を実現可能にする荷役車両の駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンと、発電電動機と、エンジン及び発電電動機と同軸上に配置された荷役ポンプと、荷役ポンプからの作動油により駆動される荷役アクチュエータと、走行動作を行うための走行モータと、発電電動機及び走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備えた荷役車両の駆動制御装置において、エンジンの指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じてエンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差を算出する偏差算出手段と、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するように、発電電動機を制御する発電制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
荷役車両の走行時には、走行モータを駆動するために発電電動機により発電が行われ、その発電に必要な分だけエンジンが回転する。この状態で、荷役レバー等の操作手段により荷役アクチュエータが駆動されると、発電負荷に加えて荷役負荷がエンジンに印加されるため、エンジン回転数が低下する。このとき、荷役負荷が高くなるほど、エンジン回転数の低下が大きくなり、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が大きくなる。エンジン回転数の低下が大きくなると、荷役アクチュエータの駆動速度（荷役速度）の低下が発生する可能性がある。そこで本発明では、エンジンの実回転数を検出し、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差を算出し、その偏差に応じて走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限することにより、エンジンに印加される発電負荷が当該偏差に応じて低くなる。従って、エンジン回転数の低下が抑えられるため、荷役速度の低下が防止される。これにより、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【０００８】
好ましくは、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を更に備え、発電制御手段は、判断手段によりエンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいと判断されたときに、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するように、発電電動機を制御する。
【０００９】
荷役負荷があまり高くないため、エンジン回転数の低下がそれほど大きくないときは、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するだけで、荷役性能を維持することができる。従って、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいときに、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限することが好適である。
【００１０】
このとき、好ましくは、判断手段によりエンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも大きいと判断されたときに、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストするように、発電電動機を制御する第１アシスト制御手段を更に備える。
【００１１】
荷役負荷が十分高くなることで、エンジン回転数が大きく低下したときには、荷役性能を維持するためには、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するだけでは不十分となる。そこで、この場合には、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストすることにより、エンジン回転数の大きな低下が抑えられるようになる。
【００１２】
第１アシスト制御手段は、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように発電電動機を制御することが好ましい。
【００１３】
エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストする際には、バッテリから発電電動機及び走行モータに駆動電力が供給されるため、バッテリ放電電力の余裕度を考慮する必要がある。従って、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように発電電動機を制御することにより、バッテリの温度や充電状態等により変化するバッテリの放電電力制限値を守りつつ、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【００１４】
また、好ましくは、エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、エンジンの実回転数に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストするように、発電電動機を制御する第２アシスト制御手段を更に備える。
【００１５】
この場合には、エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなると、エンジンによる荷役ポンプの駆動が発電電動機によりアシストされ、エンジンの回転数が上がるため、エンストを防止することができる。
【００１６】
さらに、好ましくは、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように走行モータを制御する走行制御手段を更に備える。
【００１７】
例えば発電電動機による荷役アシストが行われている状態で、アクセルが操作されると、走行モータが駆動され、荷役車両が走行するようになる。この場合には、バッテリから発電電動機及び走行モータに駆動電力が供給されるため、バッテリ放電電力の余裕度を考慮する必要がある。従って、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように走行モータを制御することにより、バッテリの温度や充電状態等により変化するバッテリの放電電力制限値を守りつつ、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。これにより、走行・荷役同時動作時に運転者に違和感を感じさせること無く、走行性能及び荷役性能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を備えた荷役車両としてハイブリッド型フォークリフトの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したフォークリフトにおける走行動作時及び荷役動作時のパワーの流れを示す概略図である。
【図３】本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１に示したＥＣＵの機能ブロックを含んでいる。
【図４】図２に示した発電モータ指令電力設定部により実行される発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】図２に示した発電モータ指令電力設定部で使用される発電電力制限率マップ及び荷役アシスト要求電力マップの一例を示すグラフである。
【図６】図２に示した発電モータ指令電力設定部により実行されるエンスト防止用発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図２に示した発電モータ指令電力設定部で使用されるエンスト防止要求電力マップの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる荷役車両の駆動制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を備えた荷役車両としてハイブリッド型フォークリフトの概略構成を示すブロック図である。同図において、ハイブリッド型フォークリフト１は、機械式または電子式のガバナ（図示せず）を有するエンジン２と、このエンジン２と駆動軸（図示せず）を介して同軸に連結された発電モータ（発電電動機）３と、エンジン２と発電モータ３との間に介在されたクラッチ４とを備えている。
【００２２】
発電モータ３は、発電機モードのときはエンジン２により回転駆動されて発電を行う発電機として動作し、電動機モードのときはモータ（電動機）として動作するように構成されている。発電モータ３の動作モードは、ＥＣＵ２２（後述）からのモード切換信号により選択される。
【００２３】
また、フォークリフト１は、エンジン２及び発電モータ３と駆動軸（図示せず）を介して同軸に連結された荷役ポンプ５と、この荷役ポンプ５と接続された作動油タンク６と、フォーク（図示せず）を昇降させるリフトシリンダ７と、荷役ポンプ５とリフトシリンダ７との間に設けられた荷役バルブ８とを有している。
【００２４】
荷役ポンプ５は、エンジン２及び発電モータ３により駆動され、作動油タンク６内の作動油を吸い上げて吐出する。リフトシリンダ７は、荷役ポンプ５から吐出された作動油により駆動される。荷役バルブ８は、ＥＣＵ２２からの開度指令信号に応じて、荷役ポンプ５とリフトシリンダ７との間で作動油の流れる方向及び流量を制御する。
【００２５】
また、フォークリフト１は、走行モータ９と、この走行モータ９により駆動され、フォークリフト１を走行動作させる走行ユニット１０とを有している。
【００２６】
さらに、フォークリフト１は、バッテリ１１と、このバッテリ１１と接続されたインバータ（電力変換器）１２とを備えている。バッテリ１１としては、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ及び鉛蓄電池等が用いられる。インバータ１２は、発電機モードとして動作する発電モータ３により発生した電気をバッテリ１１に蓄えると共に、電動機モードとして動作する発電モータ３及び走行モータ９が回転駆動されるときに、バッテリ１１の電力を発電モータ３及び走行モータ９に供給する。バッテリ１１に対する充放電は、ＥＣＵ２２からのモード切換信号及び駆動指令信号により制御される。
【００２７】
また、フォークリフト１は、エンジン２を始動するためのイグニッションスイッチ１３と、アクセル１４の開度を検出するアクセルセンサ１５と、荷役レバー１６の操作量を検出する荷役レバーセンサ１７と、発電モータ３の実際の回転数（発電モータ実回転数）を検出する回転数センサ１８と、発電モータ３の出力電力（発電モータ電力）を検出する発電モータ電力検出器１９と、走行モータの出力電力（走行モータ電力）を検出する走行モータ電力検出器２０と、バッテリ１１の温度や充電状態等といったバッテリ１１の状態を検出するバッテリ状態検出器２１と、上記のＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２とを備えている。ここでの荷役レバー１６は、リフトシリンダ７の駆動操作を行うリフトレバーである。
【００２８】
ＥＣＵ２２は、フォークリフト１全体のシステム制御を行う。ＥＣＵ２２は、イグニッションスイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦ信号、アクセルセンサ１５、荷役レバーセンサ１７及び回転数センサ１８、発電モータ電力検出器１９、走行モータ電力検出器２０及びバッテリ状態検出器２１の検出信号を入力し、所定の処理を行い、エンジン２、発電モータ３、荷役バルブ８、走行モータ９及びインバータ１２に各種信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ２２は、エンジン２、発電モータ３及び走行モータ９に駆動指令信号を出力し、荷役バルブ８に荷役レバー１６の操作量に応じた開度指令信号を出力し、インバータ１２にモード切換信号を出力する。また、ＥＣＵ２２は、発電モータ３及び走行モータ９に対する駆動指令信号をインバータ１２にも出力する。
【００２９】
図２は、上記フォークリフト１における走行動作時及び荷役動作時のパワーの流れを示す概略図である。図２（ａ）は走行単独動作時のパワーの流れを示し、図２（ｂ）は荷役単独動作時のパワーの流れを示し、図２（ｃ）は走行・荷役同時動作時のパワーの流れを示している。
【００３０】
図２（ａ）に示す走行単独動作時には、発電モータ３は、発電機モードとして動作し、走行モータ９を回転駆動させる電力を補うように発電を行う。このとき、バッテリ１１は、主に走行回生電力の充電、エンジン２の出力遅れ時の放電等に利用される。
【００３１】
図２（ｂ）に示す荷役単独動作時には、荷役ポンプ５を駆動させるのに必要な力は、主にエンジン２で発生する。荷役負荷が低負荷であるときや、荷役動作が停止しているときは、発電モータ３は発電機モードとして動作し、バッテリ１１を充電する。荷役負荷が高負荷であるときは、発電モータ３は電動機モードとして動作し、エンジン２の出力をアシストする。
【００３２】
図２（ｃ）に示す走行・荷役同時動作時には、走行モータ９及び荷役ポンプ５を駆動させるのに必要な力は、エンジン２と電動機モードとして動作する発電モータ３とで発生する。
【００３３】
図３は、本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１に示したＥＣＵ２２の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の駆動制御装置２３は、上記のアクセルセンサ１５、荷役レバーセンサ１７、回転数センサ１８、発電モータ電力検出器１９、走行モータ電力検出器２０、バッテリ状態検出器２１及びＥＣＵ２２を備えている。
【００３４】
ＥＣＵ２２は、エンジン指令回転数設定部２４と、エンジン駆動制御部２５と、バッテリ放電電力制限値決定部２６と、発電モータ指令電力設定部２７と、発電モータ駆動制御部２８と、走行モータ指令電力設定部２９と、走行モータ駆動制御部３０とを有している。
【００３５】
エンジン指令回転数設定部２４は、荷役レバーセンサ１７及び走行モータ電力検出器２０の検出値に基づいて、エンジン２に対して要求されるエンジン指令回転数を求める。具体的には、エンジン指令回転数設定部２４は、走行動作に必要とされる走行要求回転数及び荷役動作に必要とされる荷役要求回転数のうち値の大きい方を、エンジン指令回転数として設定する。
【００３６】
走行要求回転数は、走行要求電力と走行要求回転数との関係を表す走行要求回転数マップ（図示せず）から得られる。走行要求電力は、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力を用いて、下記式により算出される。なお、発電電力は負（−）で表されるため、走行動作に必要な発電電力である走行要求電力は負となる。
走行要求電力＝（−１）＊走行モータ電力 …（Ａ）
【００３７】
荷役要求回転数は、荷役レバーセンサ１７により検出された荷役レバー１６の操作量と荷役要求回転数との関係を表す荷役要求回転数マップ（図示せず）から得られる。
【００３８】
エンジン駆動制御部２５は、エンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数に応じた駆動指令信号をエンジン２のスロットルアクチュエータ（図示せず）に出力する。
【００３９】
バッテリ放電電力制限値決定部２６は、バッテリ状態検出器２１により検出されたバッテリ１１の温度や充電状態等に基づいて、バッテリ１１の放電電力制限値（バッテリ放電電力制限値）を決定する。
【００４０】
発電モータ指令電力設定部２７は、エンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数と、回転数センサ１８及び走行モータ電力検出器２０の検出値と、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値とに基づいて、通常の発電モータ指令電力（以下、単に発電モータ指令電力という）を求める。また、発電モータ指令電力設定部２７は、回転数センサ１８の検出値に基づいて、エンスト防止用発電モータ指令電力を求める。
【００４１】
図４は、発電モータ指令電力設定部２７により実行される発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。なお、本処理では、クラッチ４は常につながった状態となっている。
【００４２】
同図において、まずエンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数と、回転数センサ１８により検出された発電モータ実回転数とを入力する（手順Ｓ１０１）。なお、エンジン２と発電モータ３とは同軸上に配置されているため、発電モータ実回転数は、エンジン２の実際の回転数（エンジン実回転数）と等しい。このため、発電モータ実回転数の代わりに、エンジン実回転数を直接検出しても良い。
【００４３】
続いて、下記式によりエンジン回転数制御偏差を算出する（手順Ｓ１０２）。
エンジン回転数制御偏差＝エンジン指令回転数−発電モータ実回転数
【００４４】
続いて、エンジン回転数制御偏差が予め設定された閾値Ａよりも小さいかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。エンジン回転数制御偏差が閾値Ａよりも小さいと判断されたときは、例えば図５（ａ）に示すような発電電力制限率マップを用いて、エンジン回転数制御偏差に応じた発電電力制限率を求める（手順Ｓ１０４）。
【００４５】
発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差と発電電力制限率との関係を表すマップである。図５（ａ）に示す発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差がＰ１ｒｐｍまでは発電電力制限率が１００％であり、エンジン回転数制御偏差がＰ１ｒｐｍを越えると発電電力制限率がエンジン回転数制御偏差に比例して下がり、エンジン回転数制御偏差がＰ２（＞Ｐ１）ｒｐｍ以上になると発電電力制限率が０％になるように設定されている。
【００４６】
続いて、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力を入力する（手順Ｓ１０５）。そして、上記（Ａ）式を用いて走行要求電力を算出する（手順Ｓ１０６）。
【００４７】
続いて、発電電力制限率及び走行要求電力を用いて、下記式により発電モータ指令電力を算出する（手順Ｓ１０７）。この時の発電モータ指令電力は、発電モータ３を発電機モードとして動作させて、走行モータ１１を駆動するための指令発電電力である。
発電モータ指令電力＝走行要求電力＊発電電力制限率／１００
【００４８】
上記の手順Ｓ１０３でエンジン回転数制御偏差が閾値Ａ以上であると判断されたときは、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値と、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力とを入力する（手順Ｓ１０８）。そして、バッテリ放電電力制限値及び走行モータ電力を用いて、下記式によりバッテリ放電余裕電力を算出する（手順Ｓ１０９）。
バッテリ放電余裕電力＝バッテリ放電電力制限値−走行モータ電力
【００４９】
続いて、バッテリ放電余裕電力が０より大きいかどうかを判断し（手順Ｓ１１０）、バッテリ放電余裕電力が０以下であるときは、本処理を終了する。バッテリ放電余裕電力が０より大きいときは、例えば図５（ｂ）に示すような荷役アシスト要求電力マップを用いて、エンジン回転数制御偏差に応じた荷役アシスト要求電力を求める（手順Ｓ１１１）。
【００５０】
荷役アシスト要求電力マップは、エンジン回転数制御偏差と荷役アシスト要求電力との関係を表すマップである。図５（ｂ）に示す発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差がＰ３（＞Ｐ２）ｒｐｍを越えると荷役アシスト要求電力が０ｋＷからエンジン回転数制御偏差に比例して上がり、エンジン回転数制御偏差がＰ４（＞Ｐ３）ｒｐｍ以上になると荷役アシスト要求電力がＱｋＷで一定となるように設定されている。
【００５１】
続いて、バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力よりも大きいかどうかを判断し（手順Ｓ１１２）、バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力よりも大きいときは、荷役アシスト要求電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１１３）。バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力以下であるときは、バッテリ放電余裕電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１１４）。手順Ｓ１１３，Ｓ１１４で決定された発電モータ指令電力は、発電モータ３を電動機モードとして動作させて、エンジン２の出力をアシストするための指令駆動電力である。
【００５２】
図６は、発電モータ指令電力設定部２７により実行されるエンスト防止用発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。なお、本処理でも、クラッチ４は常につながった状態となっている。
【００５３】
同図において、回転数センサ１８により検出された発電モータ実回転数（エンジン実回転数）を入力する（手順Ｓ１２１）。そして、発電モータ実回転数がアイドル回転数（例えば７５０ｒｐｍ）以下であるかどうかを判断し（手順Ｓ１２２）、発電モータ実回転数がアイドル回転数以下でないときは、本処理を終了する。
【００５４】
発電モータ実回転数がアイドル回転数以下であるときは、例えば図７に示すようなエンスト防止要求電力マップを用いて、発電モータ実回転数（エンジン実回転数）に応じたエンスト防止要求電力を求め、このエンスト防止要求電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１２３）。
【００５５】
エンスト防止要求電力マップは、エンジン実回転数とエンスト防止要求電力との関係を表すマップである。図７に示すエンスト防止要求電力マップは、エンジン実回転数がＲ１〜Ｒ３ｒｐｍのときは、エンジン実回転数が下がるに従ってエンスト防止要求電力が高くなり、エンジン実回転数がＲ１ｒｐｍ以下になると、エンスト防止要求電力がＳ２ｋＷで一定となるように設定されている。
【００５６】
図３に戻り、発電モータ駆動制御部２８は、上記のように発電モータ指令電力設定部２７により設定された発電モータ指令電力に応じた駆動指令信号を発電モータ３に出力する。このとき、発電モータ３を電動機モードで動作させる際に、エンスト防止要求電力によるアシスト動作は、荷役アシスト要求電力によるアシスト動作に優先して実施される。
【００５７】
走行モータ指令電力設定部２９は、アクセルセンサ１５及び発電モータ電力検出器１９の検出値と、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値とに基づいて、走行モータ９に対して要求される走行モータ指令電力を求める。走行モータ指令電力設定部２９は、アクセルセンサ１５によりアクセル１４の操作が検出されたときに走行モータ指令電力を求める。
【００５８】
このとき、走行モータ指令電力設定部２９は、バッテリ放電電力制限値の超過を防ぐために走行モータ指令電力を制限する。具体的には、走行モータ指令電力設定部２９は、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分（バッテリ放電電力制限値−発電モータ電力）を算出し、その差分が０よりも大きいときは、当該差分を走行モータ指令電力に設定し、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分が０以下であるときは、走行モータ指令電力を０とする。
【００５９】
走行モータ駆動制御部３０は、走行モータ指令電力設定部２９により設定された走行モータ指令電力に応じた駆動指令信号を走行モータ９に出力する。
【００６０】
以上において、荷役レバーセンサ１７、走行モータ電力検出器２０、ＥＣＵ２２のエンジン指令回転数設定部２４及びエンジン駆動制御部２５は、エンジン２の指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じてエンジン２を制御するエンジン制御手段を構成する。回転数センサ１８は、エンジン２の実回転数を検出する回転数検出手段を構成する。ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差を算出する偏差算出手段を構成する。走行モータ電力検出器２０、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０４〜Ｓ１０７、同発電モータ駆動制御部２８は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差に応じて、走行モータ１１を駆動するための発電電動機３の発電電力を制限するように、発電電動機３を制御する発電制御手段を構成する。
【００６１】
また、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０３は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を構成する。走行モータ電力検出器２０、バッテリ状態検出器２１、ＥＣＵ２２のバッテリ放電電力制限値決定部２６、同発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０８〜Ｓ１１４、同発電モータ駆動制御部２８は、判断手段によりエンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差が所定値よりも大きいと判断されたときに、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差に応じて、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電電動機３によりアシストするように、発電電動機３を制御する第１アシスト制御手段を構成する。
【００６２】
さらに、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１２１〜Ｓ１２３、同発電モータ駆動制御部２８は、エンジン２の実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、エンジン２の実回転数に応じて、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電電動機３によりアシストするように、発電電動機３を制御する第２アシスト制御手段を構成する。
【００６３】
また、発電モータ電力検出器１９、バッテリ状態検出器２１、ＥＣＵ２２のバッテリ放電電力制限値決定部２６、走行モータ指令電力設定部２９及び走行モータ駆動制御部３０は、走行モータ９の駆動電力と発電電動機３の駆動電力との合計がバッテリ１１の放電電力制限値を越えないように走行モータ９を制御する走行制御手段を構成する。
【００６４】
以上のように構成したフォークリフト１において、走行単独動作時には、基本的に発電モータ３は発電機モードとして動作し、走行負荷に応じた発電が発電モータ３により行われ、その発電に必要な分だけエンジン２が回転している状態となる。その状態で、荷役レバー１６が操作されることで、リフトシリンダ７によりリフト動作が行われると、荷役負荷がエンジン２に印加されるため、エンジン２の回転数が下がり、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差が大きくなる。このとき、荷役負荷が高くなるほど、エンジン２の回転数の低下が増大する。
【００６５】
本実施形態では、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差（エンジン回転数制御偏差）に応じて発電電力を制限するような発電モータ指令電力が設定され、この発電モータ指令電力に応じて発電モータ３が制御される。従って、エンジン２にかかる発電負荷が低減されるため、エンジン２の回転数の低下が抑えられる。これにより、リフト速度（荷役速度）の低下が防止されるため、運転者に違和感を感じさせることが無い。
【００６６】
また、エンジン回転数制御偏差が更に大きくなると、荷役性能を維持するために、発電モータ３は電動機モードとして動作し、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電モータ３によりアシスト（荷役アシスト）するような発電モータ指令電力が設定され、この発電モータ指令電力に応じて発電モータ３が制御される。この場合には、走行モータ９の駆動に必要な電力は、全てバッテリ１１から供給されることになる。
【００６７】
従って、バッテリ放電電力制限値と走行モータ電力との差分をとってバッテリ放電余裕電力が算出され、バッテリ放電電力に余裕があるときは、そのバッテリ放電余裕電力の範囲内で荷役アシストが実施され、バッテリ放電電力に余裕がないときは、荷役アシストが実施されないこととなる。
【００６８】
また、走行停止状態において高負荷の荷役動作を行う際には、発電モータ３は電動機モードとして動作し、発電モータ３により荷役アシストが行われるため、バッテリ１１は放電している状態にある。この状態でアクセル１４が操作されると、走行モータ電力が発生する。このとき、走行モータ電力と発電モータ電力との合計がバッテリ放電電力制限値を超過しないように、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分をとって走行モータ指令電力が設定され、その走行モータ指令電力に応じて走行モータ９が制御されることで、走行モータ９の駆動が制限されるようになる。
【００６９】
なお、走行単独動作時においても、走行モータ電力がバッテリ放電電力制限値を越えることが無いように、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分をとって走行モータ指令電力が設定されることで、走行モータ９の駆動が制限される。
【００７０】
さらに、エンジン実回転数がアイドル回転数より下がったときは、エンジン実回転数に応じたエンスト防止要求電力が設定され、そのエンスト防止要求電力に応じて発電モータ３が制御されることにより、発電モータ３によるエンスト防止アシストが実施されるようになる。
【００７１】
以上のように本実施形態によれば、走行中に荷役負荷が印加されたときに、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差の増加に従って発電モータ３による発電電力を減少させるようにしたので、エンジン２の回転数の低下が抑えられ、荷役速度の低下が抑制される。これにより、荷役性能を低下させること無く、走行・荷役同時動作を実施することができる。
【００７２】
また、走行モータ電力と発電モータ電力との和がバッテリ放電電力制限値を超過しないように走行モータ９及び発電モータ３の駆動を制限するようにしたので、バッテリ放電電力制限値範囲内で電力を限界まで使用しながら、走行・荷役同時動作を実施することができる。
【００７３】
そのように適切な走行・荷役同時動作が実現可能となるので、走行負荷及び荷役負荷に対して必要なパワーを得るためにエンジンを大型化しなくて済み、小型エンジンを使用して燃費の向上を図ることができる。
【００７４】
また、エンジン２の回転数がアイドル回転数より下がったときは、発電モータ３によるアシストを最優先で実施するようにしたので、例えばエンジン２の低回転からの突発的な負荷変動によるエンジン２の回転数低下が発生しても、エンストを防止することができる。
【００７５】
さらに、温度や充電状態により変動するバッテリ放電電力制限値が常に守られるので、バッテリ１１を確実に保護することができる。また、エンジン指令回転数と発電モータ実回転数との偏差を算出して発電モータ指令電力を求めるので、荷役負荷を検出・推定するための圧力センサ等の部品を追加しなくて済み、低コスト化を図ることができる。
【００７６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、フォークをリフトさせる荷役動作のみ説明したが、本発明は、リフト以外の荷役動作、例えばフォークをティルト（前後傾）させるものや、他のアタッチメント（回転クランプ等）を動作させるものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１…フォークリフト（荷役車両）、２…エンジン、３…発電モータ（発電電動機）、５…荷役ポンプ、７…リフトシリンダ（荷役アクチュエータ）、９…走行モータ、１１…バッテリ、１７…荷役レバーセンサ（エンジン制御手段）、１８…回転数センサ（回転数検出手段）、１９…発電モータ電力検出器（走行制御手段）、２０…走行モータ電力検出器（エンジン制御手段、発電制御手段、第１アシスト制御手段）、２１…バッテリ状態検出器（第１アシスト制御手段、走行制御手段）、２２…ＥＣＵ、２３…駆動制御装置、２４…エンジン指令回転数設定部（エンジン制御手段）、２５…エンジン駆動制御部（エンジン制御手段）、２６…バッテリ放電電力制限値決定部（第１アシスト制御手段、走行制御手段）、２７…発電モータ指令電力設定部（偏差算出手段、判断手段、発電制御手段、第１アシスト制御手段、第２アシスト制御手段）、２８…発電モータ駆動制御部（発電制御手段、第１アシスト制御手段、第２アシスト制御手段）、２９…走行モータ指令電力設定部（走行制御手段）、３０…走行モータ駆動制御部（走行制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸上に配置されたエンジン及び発電電動機と走行モータとを備えた荷役車両の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における荷役車両の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のものは、同軸上に配置されたエンジン、発電電動機及び荷役ポンプと、荷役車両を走行させる走行モータと、発電電動機及び走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備え、荷役作業に高出力を要さないときは、発電電動機が発電機モードとされ、荷役作業に高出力を要するときは、発電電動機が電動機モードとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のような荷役車両では、走行モータを駆動するための電力を発電電動機により発電して走行することが多い。この場合、例えば最大荷重の荷物を積んで坂路を登坂するときには、走行モータの駆動電力が大きくなるため、発電電動機に要求される発電電力も大きくなる。このような走行中に荷役作業を行うと、荷役負荷及び発電負荷がエンジンにかかるため、荷役速度の低下等が生じる可能性がある。走行・荷役同時動作時には、そのような不具合を発生させないように発電電動機及び走行モータを制御する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、適切な走行・荷役同時動作を実現可能にする荷役車両の駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンと、発電電動機と、エンジン及び発電電動機と同軸上に配置された荷役ポンプと、荷役ポンプからの作動油により駆動される荷役アクチュエータと、走行動作を行うための走行モータと、発電電動機及び走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備えた荷役車両の駆動制御装置において、エンジンの指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じてエンジンを制御するエンジン制御手段と、エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差を算出する偏差算出手段と、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するように、発電電動機を制御する発電制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
荷役車両の走行時には、走行モータを駆動するために発電電動機により発電が行われ、その発電に必要な分だけエンジンが回転する。この状態で、荷役レバー等の操作手段により荷役アクチュエータが駆動されると、発電負荷に加えて荷役負荷がエンジンに印加されるため、エンジン回転数が低下する。このとき、荷役負荷が高くなるほど、エンジン回転数の低下が大きくなり、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が大きくなる。エンジン回転数の低下が大きくなると、荷役アクチュエータの駆動速度（荷役速度）の低下が発生する可能性がある。そこで本発明では、エンジンの実回転数を検出し、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差を算出し、その偏差に応じて走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限することにより、エンジンに印加される発電負荷が当該偏差に応じて低くなる。従って、エンジン回転数の低下が抑えられるため、荷役速度の低下が防止される。これにより、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【０００８】
好ましくは、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を更に備え、発電制御手段は、判断手段によりエンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいと判断されたときに、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するように、発電電動機を制御する。
【０００９】
荷役負荷があまり高くないため、エンジン回転数の低下がそれほど大きくないときは、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するだけで、荷役性能を維持することができる。従って、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいときに、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限することが好適である。
【００１０】
このとき、好ましくは、判断手段によりエンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差が所定値よりも大きいと判断されたときに、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストするように、発電電動機を制御する第１アシスト制御手段を更に備える。
【００１１】
荷役負荷が十分高くなることで、エンジン回転数が大きく低下したときには、荷役性能を維持するためには、走行モータを駆動するための発電電動機の発電電力を制限するだけでは不十分となる。そこで、この場合には、エンジンの指令回転数とエンジンの実回転数との偏差に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストすることにより、エンジン回転数の大きな低下が抑えられるようになる。
【００１２】
第１アシスト制御手段は、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように発電電動機を制御することが好ましい。
【００１３】
エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストする際には、バッテリから発電電動機及び走行モータに駆動電力が供給されるため、バッテリ放電電力の余裕度を考慮する必要がある。従って、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように発電電動機を制御することにより、バッテリの温度や充電状態等により変化するバッテリの放電電力制限値を守りつつ、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【００１４】
また、好ましくは、エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、エンジンの実回転数に応じて、エンジンによる荷役ポンプの駆動を発電電動機によりアシストするように、発電電動機を制御する第２アシスト制御手段を更に備える。
【００１５】
この場合には、エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなると、エンジンによる荷役ポンプの駆動が発電電動機によりアシストされ、エンジンの回転数が上がるため、エンストを防止することができる。
【００１６】
さらに、好ましくは、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように走行モータを制御する走行制御手段を更に備える。
【００１７】
例えば発電電動機による荷役アシストが行われている状態で、アクセルが操作されると、走行モータが駆動され、荷役車両が走行するようになる。この場合には、バッテリから発電電動機及び走行モータに駆動電力が供給されるため、バッテリ放電電力の余裕度を考慮する必要がある。従って、走行モータの駆動電力と発電電動機の駆動電力との合計がバッテリの放電電力制限値を越えないように走行モータを制御することにより、バッテリの温度や充電状態等により変化するバッテリの放電電力制限値を守りつつ、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、適切な走行・荷役同時動作を実現することができる。これにより、走行・荷役同時動作時に運転者に違和感を感じさせること無く、走行性能及び荷役性能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を備えた荷役車両としてハイブリッド型フォークリフトの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したフォークリフトにおける走行動作時及び荷役動作時のパワーの流れを示す概略図である。
【図３】本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１に示したＥＣＵの機能ブロックを含んでいる。
【図４】図２に示した発電モータ指令電力設定部により実行される発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】図２に示した発電モータ指令電力設定部で使用される発電電力制限率マップ及び荷役アシスト要求電力マップの一例を示すグラフである。
【図６】図２に示した発電モータ指令電力設定部により実行されるエンスト防止用発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図２に示した発電モータ指令電力設定部で使用されるエンスト防止要求電力マップの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる荷役車両の駆動制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を備えた荷役車両としてハイブリッド型フォークリフトの概略構成を示すブロック図である。同図において、ハイブリッド型フォークリフト１は、機械式または電子式のガバナ（図示せず）を有するエンジン２と、このエンジン２と駆動軸（図示せず）を介して同軸に連結された発電モータ（発電電動機）３と、エンジン２と発電モータ３との間に介在されたクラッチ４とを備えている。
【００２２】
発電モータ３は、発電機モードのときはエンジン２により回転駆動されて発電を行う発電機として動作し、電動機モードのときはモータ（電動機）として動作するように構成されている。発電モータ３の動作モードは、ＥＣＵ２２（後述）からのモード切換信号により選択される。
【００２３】
また、フォークリフト１は、エンジン２及び発電モータ３と駆動軸（図示せず）を介して同軸に連結された荷役ポンプ５と、この荷役ポンプ５と接続された作動油タンク６と、フォーク（図示せず）を昇降させるリフトシリンダ７と、荷役ポンプ５とリフトシリンダ７との間に設けられた荷役バルブ８とを有している。
【００２４】
荷役ポンプ５は、エンジン２及び発電モータ３により駆動され、作動油タンク６内の作動油を吸い上げて吐出する。リフトシリンダ７は、荷役ポンプ５から吐出された作動油により駆動される。荷役バルブ８は、ＥＣＵ２２からの開度指令信号に応じて、荷役ポンプ５とリフトシリンダ７との間で作動油の流れる方向及び流量を制御する。
【００２５】
また、フォークリフト１は、走行モータ９と、この走行モータ９により駆動され、フォークリフト１を走行動作させる走行ユニット１０とを有している。
【００２６】
さらに、フォークリフト１は、バッテリ１１と、このバッテリ１１と接続されたインバータ（電力変換器）１２とを備えている。バッテリ１１としては、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ及び鉛蓄電池等が用いられる。インバータ１２は、発電機モードとして動作する発電モータ３により発生した電気をバッテリ１１に蓄えると共に、電動機モードとして動作する発電モータ３及び走行モータ９が回転駆動されるときに、バッテリ１１の電力を発電モータ３及び走行モータ９に供給する。バッテリ１１に対する充放電は、ＥＣＵ２２からのモード切換信号及び駆動指令信号により制御される。
【００２７】
また、フォークリフト１は、エンジン２を始動するためのイグニッションスイッチ１３と、アクセル１４の開度を検出するアクセルセンサ１５と、荷役レバー１６の操作量を検出する荷役レバーセンサ１７と、発電モータ３の実際の回転数（発電モータ実回転数）を検出する回転数センサ１８と、発電モータ３の出力電力（発電モータ電力）を検出する発電モータ電力検出器１９と、走行モータの出力電力（走行モータ電力）を検出する走行モータ電力検出器２０と、バッテリ１１の温度や充電状態等といったバッテリ１１の状態を検出するバッテリ状態検出器２１と、上記のＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２とを備えている。ここでの荷役レバー１６は、リフトシリンダ７の駆動操作を行うリフトレバーである。
【００２８】
ＥＣＵ２２は、フォークリフト１全体のシステム制御を行う。ＥＣＵ２２は、イグニッションスイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦ信号、アクセルセンサ１５、荷役レバーセンサ１７及び回転数センサ１８、発電モータ電力検出器１９、走行モータ電力検出器２０及びバッテリ状態検出器２１の検出信号を入力し、所定の処理を行い、エンジン２、発電モータ３、荷役バルブ８、走行モータ９及びインバータ１２に各種信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ２２は、エンジン２、発電モータ３及び走行モータ９に駆動指令信号を出力し、荷役バルブ８に荷役レバー１６の操作量に応じた開度指令信号を出力し、インバータ１２にモード切換信号を出力する。また、ＥＣＵ２２は、発電モータ３及び走行モータ９に対する駆動指令信号をインバータ１２にも出力する。
【００２９】
図２は、上記フォークリフト１における走行動作時及び荷役動作時のパワーの流れを示す概略図である。図２（ａ）は走行単独動作時のパワーの流れを示し、図２（ｂ）は荷役単独動作時のパワーの流れを示し、図２（ｃ）は走行・荷役同時動作時のパワーの流れを示している。
【００３０】
図２（ａ）に示す走行単独動作時には、発電モータ３は、発電機モードとして動作し、走行モータ９を回転駆動させる電力を補うように発電を行う。このとき、バッテリ１１は、主に走行回生電力の充電、エンジン２の出力遅れ時の放電等に利用される。
【００３１】
図２（ｂ）に示す荷役単独動作時には、荷役ポンプ５を駆動させるのに必要な力は、主にエンジン２で発生する。荷役負荷が低負荷であるときや、荷役動作が停止しているときは、発電モータ３は発電機モードとして動作し、バッテリ１１を充電する。荷役負荷が高負荷であるときは、発電モータ３は電動機モードとして動作し、エンジン２の出力をアシストする。
【００３２】
図２（ｃ）に示す走行・荷役同時動作時には、走行モータ９及び荷役ポンプ５を駆動させるのに必要な力は、エンジン２と電動機モードとして動作する発電モータ３とで発生する。
【００３３】
図３は、本発明に係わる駆動制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１に示したＥＣＵ２２の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の駆動制御装置２３は、上記のアクセルセンサ１５、荷役レバーセンサ１７、回転数センサ１８、発電モータ電力検出器１９、走行モータ電力検出器２０、バッテリ状態検出器２１及びＥＣＵ２２を備えている。
【００３４】
ＥＣＵ２２は、エンジン指令回転数設定部２４と、エンジン駆動制御部２５と、バッテリ放電電力制限値決定部２６と、発電モータ指令電力設定部２７と、発電モータ駆動制御部２８と、走行モータ指令電力設定部２９と、走行モータ駆動制御部３０とを有している。
【００３５】
エンジン指令回転数設定部２４は、荷役レバーセンサ１７及び走行モータ電力検出器２０の検出値に基づいて、エンジン２に対して要求されるエンジン指令回転数を求める。具体的には、エンジン指令回転数設定部２４は、走行動作に必要とされる走行要求回転数及び荷役動作に必要とされる荷役要求回転数のうち値の大きい方を、エンジン指令回転数として設定する。
【００３６】
走行要求回転数は、走行要求電力と走行要求回転数との関係を表す走行要求回転数マップ（図示せず）から得られる。走行要求電力は、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力を用いて、下記式により算出される。なお、発電電力は負（−）で表されるため、走行動作に必要な発電電力である走行要求電力は負となる。
走行要求電力＝（−１）＊走行モータ電力 …（Ａ）
【００３７】
荷役要求回転数は、荷役レバーセンサ１７により検出された荷役レバー１６の操作量と荷役要求回転数との関係を表す荷役要求回転数マップ（図示せず）から得られる。
【００３８】
エンジン駆動制御部２５は、エンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数に応じた駆動指令信号をエンジン２のスロットルアクチュエータ（図示せず）に出力する。
【００３９】
バッテリ放電電力制限値決定部２６は、バッテリ状態検出器２１により検出されたバッテリ１１の温度や充電状態等に基づいて、バッテリ１１の放電電力制限値（バッテリ放電電力制限値）を決定する。
【００４０】
発電モータ指令電力設定部２７は、エンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数と、回転数センサ１８及び走行モータ電力検出器２０の検出値と、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値とに基づいて、通常の発電モータ指令電力（以下、単に発電モータ指令電力という）を求める。また、発電モータ指令電力設定部２７は、回転数センサ１８の検出値に基づいて、エンスト防止用発電モータ指令電力を求める。
【００４１】
図４は、発電モータ指令電力設定部２７により実行される発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。なお、本処理では、クラッチ４は常につながった状態となっている。
【００４２】
同図において、まずエンジン指令回転数設定部２４により得られたエンジン指令回転数と、回転数センサ１８により検出された発電モータ実回転数とを入力する（手順Ｓ１０１）。なお、エンジン２と発電モータ３とは同軸上に配置されているため、発電モータ実回転数は、エンジン２の実際の回転数（エンジン実回転数）と等しい。このため、発電モータ実回転数の代わりに、エンジン実回転数を直接検出しても良い。
【００４３】
続いて、下記式によりエンジン回転数制御偏差を算出する（手順Ｓ１０２）。
エンジン回転数制御偏差＝エンジン指令回転数−発電モータ実回転数
【００４４】
続いて、エンジン回転数制御偏差が予め設定された閾値Ａよりも小さいかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。エンジン回転数制御偏差が閾値Ａよりも小さいと判断されたときは、例えば図５（ａ）に示すような発電電力制限率マップを用いて、エンジン回転数制御偏差に応じた発電電力制限率を求める（手順Ｓ１０４）。
【００４５】
発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差と発電電力制限率との関係を表すマップである。図５（ａ）に示す発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差がＰ１ｒｐｍまでは発電電力制限率が１００％であり、エンジン回転数制御偏差がＰ１ｒｐｍを越えると発電電力制限率がエンジン回転数制御偏差に比例して下がり、エンジン回転数制御偏差がＰ２（＞Ｐ１）ｒｐｍ以上になると発電電力制限率が０％になるように設定されている。
【００４６】
続いて、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力を入力する（手順Ｓ１０５）。そして、上記（Ａ）式を用いて走行要求電力を算出する（手順Ｓ１０６）。
【００４７】
続いて、発電電力制限率及び走行要求電力を用いて、下記式により発電モータ指令電力を算出する（手順Ｓ１０７）。この時の発電モータ指令電力は、発電モータ３を発電機モードとして動作させて、走行モータ１１を駆動するための指令発電電力である。
発電モータ指令電力＝走行要求電力＊発電電力制限率／１００
【００４８】
上記の手順Ｓ１０３でエンジン回転数制御偏差が閾値Ａ以上であると判断されたときは、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値と、走行モータ電力検出器２０により検出された走行モータ電力とを入力する（手順Ｓ１０８）。そして、バッテリ放電電力制限値及び走行モータ電力を用いて、下記式によりバッテリ放電余裕電力を算出する（手順Ｓ１０９）。
バッテリ放電余裕電力＝バッテリ放電電力制限値−走行モータ電力
【００４９】
続いて、バッテリ放電余裕電力が０より大きいかどうかを判断し（手順Ｓ１１０）、バッテリ放電余裕電力が０以下であるときは、本処理を終了する。バッテリ放電余裕電力が０より大きいときは、例えば図５（ｂ）に示すような荷役アシスト要求電力マップを用いて、エンジン回転数制御偏差に応じた荷役アシスト要求電力を求める（手順Ｓ１１１）。
【００５０】
荷役アシスト要求電力マップは、エンジン回転数制御偏差と荷役アシスト要求電力との関係を表すマップである。図５（ｂ）に示す発電電力制限率マップは、エンジン回転数制御偏差がＰ３（＞Ｐ２）ｒｐｍを越えると荷役アシスト要求電力が０ｋＷからエンジン回転数制御偏差に比例して上がり、エンジン回転数制御偏差がＰ４（＞Ｐ３）ｒｐｍ以上になると荷役アシスト要求電力がＱｋＷで一定となるように設定されている。
【００５１】
続いて、バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力よりも大きいかどうかを判断し（手順Ｓ１１２）、バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力よりも大きいときは、荷役アシスト要求電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１１３）。バッテリ放電余裕電力が荷役アシスト要求電力以下であるときは、バッテリ放電余裕電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１１４）。手順Ｓ１１３，Ｓ１１４で決定された発電モータ指令電力は、発電モータ３を電動機モードとして動作させて、エンジン２の出力をアシストするための指令駆動電力である。
【００５２】
図６は、発電モータ指令電力設定部２７により実行されるエンスト防止用発電モータ指令電力設定処理の手順を示すフローチャートである。なお、本処理でも、クラッチ４は常につながった状態となっている。
【００５３】
同図において、回転数センサ１８により検出された発電モータ実回転数（エンジン実回転数）を入力する（手順Ｓ１２１）。そして、発電モータ実回転数がアイドル回転数（例えば７５０ｒｐｍ）以下であるかどうかを判断し（手順Ｓ１２２）、発電モータ実回転数がアイドル回転数以下でないときは、本処理を終了する。
【００５４】
発電モータ実回転数がアイドル回転数以下であるときは、例えば図７に示すようなエンスト防止要求電力マップを用いて、発電モータ実回転数（エンジン実回転数）に応じたエンスト防止要求電力を求め、このエンスト防止要求電力を発電モータ指令電力に設定する（手順Ｓ１２３）。
【００５５】
エンスト防止要求電力マップは、エンジン実回転数とエンスト防止要求電力との関係を表すマップである。図７に示すエンスト防止要求電力マップは、エンジン実回転数がＲ１〜Ｒ３ｒｐｍのときは、エンジン実回転数が下がるに従ってエンスト防止要求電力が高くなり、エンジン実回転数がＲ１ｒｐｍ以下になると、エンスト防止要求電力がＳ２ｋＷで一定となるように設定されている。
【００５６】
図３に戻り、発電モータ駆動制御部２８は、上記のように発電モータ指令電力設定部２７により設定された発電モータ指令電力に応じた駆動指令信号を発電モータ３に出力する。このとき、発電モータ３を電動機モードで動作させる際に、エンスト防止要求電力によるアシスト動作は、荷役アシスト要求電力によるアシスト動作に優先して実施される。
【００５７】
走行モータ指令電力設定部２９は、アクセルセンサ１５及び発電モータ電力検出器１９の検出値と、バッテリ放電電力制限値決定部２６により得られたバッテリ放電電力制限値とに基づいて、走行モータ９に対して要求される走行モータ指令電力を求める。走行モータ指令電力設定部２９は、アクセルセンサ１５によりアクセル１４の操作が検出されたときに走行モータ指令電力を求める。
【００５８】
このとき、走行モータ指令電力設定部２９は、バッテリ放電電力制限値の超過を防ぐために走行モータ指令電力を制限する。具体的には、走行モータ指令電力設定部２９は、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分（バッテリ放電電力制限値−発電モータ電力）を算出し、その差分が０よりも大きいときは、当該差分を走行モータ指令電力に設定し、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分が０以下であるときは、走行モータ指令電力を０とする。
【００５９】
走行モータ駆動制御部３０は、走行モータ指令電力設定部２９により設定された走行モータ指令電力に応じた駆動指令信号を走行モータ９に出力する。
【００６０】
以上において、荷役レバーセンサ１７、走行モータ電力検出器２０、ＥＣＵ２２のエンジン指令回転数設定部２４及びエンジン駆動制御部２５は、エンジン２の指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じてエンジン２を制御するエンジン制御手段を構成する。回転数センサ１８は、エンジン２の実回転数を検出する回転数検出手段を構成する。ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差を算出する偏差算出手段を構成する。走行モータ電力検出器２０、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０４〜Ｓ１０７、同発電モータ駆動制御部２８は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差に応じて、走行モータ１１を駆動するための発電電動機３の発電電力を制限するように、発電電動機３を制御する発電制御手段を構成する。
【００６１】
また、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０３は、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を構成する。走行モータ電力検出器２０、バッテリ状態検出器２１、ＥＣＵ２２のバッテリ放電電力制限値決定部２６、同発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１０８〜Ｓ１１４、同発電モータ駆動制御部２８は、判断手段によりエンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差が所定値よりも大きいと判断されたときに、エンジン２の指令回転数とエンジン２の実回転数との偏差に応じて、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電電動機３によりアシストするように、発電電動機３を制御する第１アシスト制御手段を構成する。
【００６２】
さらに、ＥＣＵ２２の発電モータ指令電力設定部２７における上記手順Ｓ１２１〜Ｓ１２３、同発電モータ駆動制御部２８は、エンジン２の実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、エンジン２の実回転数に応じて、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電電動機３によりアシストするように、発電電動機３を制御する第２アシスト制御手段を構成する。
【００６３】
また、発電モータ電力検出器１９、バッテリ状態検出器２１、ＥＣＵ２２のバッテリ放電電力制限値決定部２６、走行モータ指令電力設定部２９及び走行モータ駆動制御部３０は、走行モータ９の駆動電力と発電電動機３の駆動電力との合計がバッテリ１１の放電電力制限値を越えないように走行モータ９を制御する走行制御手段を構成する。
【００６４】
以上のように構成したフォークリフト１において、走行単独動作時には、基本的に発電モータ３は発電機モードとして動作し、走行負荷に応じた発電が発電モータ３により行われ、その発電に必要な分だけエンジン２が回転している状態となる。その状態で、荷役レバー１６が操作されることで、リフトシリンダ７によりリフト動作が行われると、荷役負荷がエンジン２に印加されるため、エンジン２の回転数が下がり、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差が大きくなる。このとき、荷役負荷が高くなるほど、エンジン２の回転数の低下が増大する。
【００６５】
本実施形態では、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差（エンジン回転数制御偏差）に応じて発電電力を制限するような発電モータ指令電力が設定され、この発電モータ指令電力に応じて発電モータ３が制御される。従って、エンジン２にかかる発電負荷が低減されるため、エンジン２の回転数の低下が抑えられる。これにより、リフト速度（荷役速度）の低下が防止されるため、運転者に違和感を感じさせることが無い。
【００６６】
また、エンジン回転数制御偏差が更に大きくなると、荷役性能を維持するために、発電モータ３は電動機モードとして動作し、エンジン２による荷役ポンプ５の駆動を発電モータ３によりアシスト（荷役アシスト）するような発電モータ指令電力が設定され、この発電モータ指令電力に応じて発電モータ３が制御される。この場合には、走行モータ９の駆動に必要な電力は、全てバッテリ１１から供給されることになる。
【００６７】
従って、バッテリ放電電力制限値と走行モータ電力との差分をとってバッテリ放電余裕電力が算出され、バッテリ放電電力に余裕があるときは、そのバッテリ放電余裕電力の範囲内で荷役アシストが実施され、バッテリ放電電力に余裕がないときは、荷役アシストが実施されないこととなる。
【００６８】
また、走行停止状態において高負荷の荷役動作を行う際には、発電モータ３は電動機モードとして動作し、発電モータ３により荷役アシストが行われるため、バッテリ１１は放電している状態にある。この状態でアクセル１４が操作されると、走行モータ電力が発生する。このとき、走行モータ電力と発電モータ電力との合計がバッテリ放電電力制限値を超過しないように、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分をとって走行モータ指令電力が設定され、その走行モータ指令電力に応じて走行モータ９が制御されることで、走行モータ９の駆動が制限されるようになる。
【００６９】
なお、走行単独動作時においても、走行モータ電力がバッテリ放電電力制限値を越えることが無いように、バッテリ放電電力制限値と発電モータ電力との差分をとって走行モータ指令電力が設定されることで、走行モータ９の駆動が制限される。
【００７０】
さらに、エンジン実回転数がアイドル回転数より下がったときは、エンジン実回転数に応じたエンスト防止要求電力が設定され、そのエンスト防止要求電力に応じて発電モータ３が制御されることにより、発電モータ３によるエンスト防止アシストが実施されるようになる。
【００７１】
以上のように本実施形態によれば、走行中に荷役負荷が印加されたときに、エンジン指令回転数とエンジン実回転数との偏差の増加に従って発電モータ３による発電電力を減少させるようにしたので、エンジン２の回転数の低下が抑えられ、荷役速度の低下が抑制される。これにより、荷役性能を低下させること無く、走行・荷役同時動作を実施することができる。
【００７２】
また、走行モータ電力と発電モータ電力との和がバッテリ放電電力制限値を超過しないように走行モータ９及び発電モータ３の駆動を制限するようにしたので、バッテリ放電電力制限値範囲内で電力を限界まで使用しながら、走行・荷役同時動作を実施することができる。
【００７３】
そのように適切な走行・荷役同時動作が実現可能となるので、走行負荷及び荷役負荷に対して必要なパワーを得るためにエンジンを大型化しなくて済み、小型エンジンを使用して燃費の向上を図ることができる。
【００７４】
また、エンジン２の回転数がアイドル回転数より下がったときは、発電モータ３によるアシストを最優先で実施するようにしたので、例えばエンジン２の低回転からの突発的な負荷変動によるエンジン２の回転数低下が発生しても、エンストを防止することができる。
【００７５】
さらに、温度や充電状態により変動するバッテリ放電電力制限値が常に守られるので、バッテリ１１を確実に保護することができる。また、エンジン指令回転数と発電モータ実回転数との偏差を算出して発電モータ指令電力を求めるので、荷役負荷を検出・推定するための圧力センサ等の部品を追加しなくて済み、低コスト化を図ることができる。
【００７６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、フォークをリフトさせる荷役動作のみ説明したが、本発明は、リフト以外の荷役動作、例えばフォークをティルト（前後傾）させるものや、他のアタッチメント（回転クランプ等）を動作させるものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１…フォークリフト（荷役車両）、２…エンジン、３…発電モータ（発電電動機）、５…荷役ポンプ、７…リフトシリンダ（荷役アクチュエータ）、９…走行モータ、１１…バッテリ、１７…荷役レバーセンサ（エンジン制御手段）、１８…回転数センサ（回転数検出手段）、１９…発電モータ電力検出器（走行制御手段）、２０…走行モータ電力検出器（エンジン制御手段、発電制御手段、第１アシスト制御手段）、２１…バッテリ状態検出器（第１アシスト制御手段、走行制御手段）、２２…ＥＣＵ、２３…駆動制御装置、２４…エンジン指令回転数設定部（エンジン制御手段）、２５…エンジン駆動制御部（エンジン制御手段）、２６…バッテリ放電電力制限値決定部（第１アシスト制御手段、走行制御手段）、２７…発電モータ指令電力設定部（偏差算出手段、判断手段、発電制御手段、第１アシスト制御手段、第２アシスト制御手段）、２８…発電モータ駆動制御部（発電制御手段、第１アシスト制御手段、第２アシスト制御手段）、２９…走行モータ指令電力設定部（走行制御手段）、３０…走行モータ駆動制御部（走行制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、発電電動機と、前記エンジン及び前記発電電動機と同軸上に配置された荷役ポンプと、前記荷役ポンプからの作動油により駆動される荷役アクチュエータと、走行動作を行うための走行モータと、前記発電電動機及び前記走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備えた荷役車両の駆動制御装置において、
前記エンジンの指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じて前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記走行モータを駆動するための前記発電電動機の発電電力を制限するように、前記発電電動機を制御する発電制御手段とを備えることを特徴とする荷役車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を更に備え、
前記発電制御手段は、前記判断手段により前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が前記所定値よりも小さいと判断されたときに、前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記走行モータを駆動するための前記発電電動機の発電電力を制限するように、前記発電電動機を制御することを特徴とする請求項１記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記判断手段により前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が前記所定値よりも大きいと判断されたときに、前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記エンジンによる前記荷役ポンプの駆動を前記発電電動機によりアシストするように、前記発電電動機を制御する第１アシスト制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１アシスト制御手段は、前記走行モータの駆動電力と前記発電電動機の駆動電力との合計が前記バッテリの放電電力制限値を越えないように前記発電電動機を制御することを特徴とする請求項３記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、前記エンジンの実回転数に応じて、前記エンジンによる前記荷役ポンプの駆動を前記発電電動機によりアシストするように、前記発電電動機を制御する第２アシスト制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記走行モータの駆動電力と前記発電電動機の駆動電力との合計が前記バッテリの放電電力制限値を越えないように前記走行モータを制御する走行制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項１】
エンジンと、発電電動機と、前記エンジン及び前記発電電動機と同軸上に配置された荷役ポンプと、前記荷役ポンプからの作動油により駆動される荷役アクチュエータと、走行動作を行うための走行モータと、前記発電電動機及び前記走行モータに駆動電力を供給するバッテリとを備えた荷役車両の駆動制御装置において、
前記エンジンの指令回転数を決定し、当該指令回転数に応じて前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記走行モータを駆動するための前記発電電動機の発電電力を制限するように、前記発電電動機を制御する発電制御手段とを備えることを特徴とする荷役車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が所定値よりも小さいかどうかを判断する判断手段を更に備え、
前記発電制御手段は、前記判断手段により前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が前記所定値よりも小さいと判断されたときに、前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記走行モータを駆動するための前記発電電動機の発電電力を制限するように、前記発電電動機を制御することを特徴とする請求項１記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記判断手段により前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差が前記所定値よりも大きいと判断されたときに、前記エンジンの指令回転数と前記エンジンの実回転数との偏差に応じて、前記エンジンによる前記荷役ポンプの駆動を前記発電電動機によりアシストするように、前記発電電動機を制御する第１アシスト制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１アシスト制御手段は、前記走行モータの駆動電力と前記発電電動機の駆動電力との合計が前記バッテリの放電電力制限値を越えないように前記発電電動機を制御することを特徴とする請求項３記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの実回転数がアイドル回転数よりも低くなったときに、前記エンジンの実回転数に応じて、前記エンジンによる前記荷役ポンプの駆動を前記発電電動機によりアシストするように、前記発電電動機を制御する第２アシスト制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の荷役車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記走行モータの駆動電力と前記発電電動機の駆動電力との合計が前記バッテリの放電電力制限値を越えないように前記走行モータを制御する走行制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の荷役車両の駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１０５１２５（Ｐ２０１１−１０５１２５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１９２６（Ｐ２００９−２６１９２６）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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