JP2014113012A - フォークリフト用のモータ駆動装置およびそれを用いた電動フォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバなどの速度センサの異常を検出する。
【解決手段】モータ駆動装置３００は、デュアルモータ式の電動フォークリフトに搭載される。速度分配部２００は、運転者の操作に応じた速度指令値Ｖｒｅｆおよび転舵輪の転舵角δｒにもとづき、左走行モータＭ１Ｌ、右走行モータＭ１Ｒそれぞれの速度指令値Ｖｌｒｅｆ、Ｖｒｒｅｆを計算する。速度センサ２２０Ｌ、２２０Ｒは、走行モータＭ１Ｌ、Ｍ１Ｒの回転数に応じた左速度検出値Ｖｌ、Ｖｒを生成する。トルク指令値生成部２０２は、左走行モータのトルク指令値Ｔｌｃｏｍを生成するとともに、右走行モータのトルク指令値Ｖｒｃｏｍを生成する。異常検出部２３０は、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの関係が、正常状態において転舵角δｒに応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するか否かを判定条件として、速度センサ２２０Ｌ、２２０Ｒの異常を検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォークリフト用のモータ駆動装置に関する。

産業車両のひとつに、電池を動力源とする電動フォークリフトがある。電動フォークリフト（以下単にフォークリフトとも称する）は、走行用車輪（駆動輪）である前輪に動力を伝達する走行モータと、転舵輪である後輪の転舵角（操舵角）を制御する油圧ポンプに動力を伝達する油圧アクチュエータ用モータ（ステアリングモータ）と、昇降体を制御する油圧ポンプに動力を伝達する油圧アクチュエータ用モータ（荷役モータ）と、走行モータ、ステアリングモータ、荷役モータそれぞれを駆動する電力変換装置（以下、モータ駆動装置ともいう）を備える。

電動フォークリフトには、駆動輪の回転数を検出するレゾルバ（速度センサ）が設けられる。走行用のモータ駆動装置は、レゾルバによって検出された駆動輪の回転数から求まる車輪の検出速度（速度検出値）と、運転者の操作（アクセルの踏み込み量）に応じた速度指令値の誤差がゼロとなるように、走行モータのトルクをＰＩ制御などを用いてフィードバック制御する。

特開平１１−２４８４８７号公報

電動フォークリフトには、単一の走行モータとディファレンシャルギアを用いて、左右の駆動輪を駆動するタイプ（シングルモータ型という）と、２個の走行モータにより、左右の駆動輪を独立して駆動するタイプ（デュアルモータ型という）に分類される。本発明者らは、デュアルモータ型の電動フォークリフトについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

シングルモータ型の電動フォークリフトでは、ディファレンシャルギア（機械デフという）によって、旋回時における内輪と外輪の回転数の比を調節する。したがって、仮にレゾルバが故障し、速度検出値が実際のモータの回転数と乖離したとしても、フォークリフトの車体はそれほどおかしな挙動を示さない。

これに対してデュアルモータ型の電動フォークリフトは、電子制御によって、左走行モータおよび右走行モータの回転数を調節する（電子デフという）。具体的には、以下の制御が行われる。
１． 速度分配（電子デフ制御）
運転者の操作（アクセルの踏み込み量）に応じた速度指令値を、転舵角（操舵角）に応じて、左右の駆動輪それぞれの速度指令値に分配する。
２． 速度検出
左走行モータの回転数を検出するレゾルバと、右走行モータの回転数を検出するレゾルバと、を利用して、左走行モータ、右走行モータそれぞれの回転数を検出する。
３． トルク制御
左走行モータに関して、ＰＩ制御などを用いて、レゾルバによって検出された左走行モータの回転数と、電子デフにより分配された左走行モータに対する速度指令値の誤差がゼロとなるように、左走行モータのトルクをフィードバック制御する。同様に右走行モータに関して、ＰＩ制御などを用いて、レゾルバによって検出された右走行モータの回転数と、電子デフにより分配された右走行モータに対する速度指令値の誤差がゼロとなるように、右走行モータのトルクをフィードバック制御する。

デュアルモータ型の電動フォークリフトでは、左右のレゾルバのうち一方に異常が発生すると、その速度検出値が異常値となる。すなわちその速度検出値がゼロ（または、過度に大きな値）のような値をとった場合が特に問題となる。この場合、速度指令値と速度検出値が著しく乖離し、それらの誤差（差分）が大きくなるため、過大なトルクが発生する。片輪のみに過大なトルクが発生した場合、車体の急旋回やスピンなどいった運転者が意図しない挙動を示す恐れがある。

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、レゾルバなどの速度センサの異常を検出可能なモータ駆動装置の提供にある。

本発明のある態様は、デュアルモータ式の電動フォークリフトに搭載され、電動フォークリフトの目標速度を示す速度指令値にもとづいて電動フォークリフトの左駆動輪と右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータを制御するモータ駆動装置に関する。モータ駆動装置は、運転者の操作に応じた速度指令値および電動フォークリフトの転舵輪の転舵角にもとづき、左走行モータの速度を指示する左速度指令値と右走行モータの速度を指示する右速度指令値を計算する速度分配部と、左走行モータの回転数に応じた左速度検出値を生成する左速度センサと、右走行モータの回転数に応じた右速度検出値を生成する右速度センサと、左速度指令値と左速度検出値の誤差にもとづいて、左走行モータのトルクを指示する左トルク指令値を生成するとともに、右速度指令値と右速度検出値の誤差にもとづいて、右走行モータのトルクを指示する右トルク指令値を生成するトルク指令値生成部と、左速度検出値と右速度検出値の関係が、正常状態において転舵角に応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するか否かを判定条件として、左速度センサと右速度センサの異常を検出する異常検出部と、を備える。

駆動輪がスリップしていない状態では、左右それぞれの駆動輪の回転速度は、それぞれの旋回半径に比例するため、転舵角に依存した関係を保つ。したがって、左右の速度センサが正常であれば、左右の速度検出値は、転舵角に依存した関係を保つことになる。一方、左右の速度センサの少なくとも一方に異常が生ずると、左右の速度検出値の関係が、正常時の関係から逸脱する。この態様によると、左右の速度検出値の関係にもとづいて、左右の速度センサの異常を検出することができる。

速度分配部は、運転者の操作に応じた速度指令値をＶｒｅｆとするとき、左走行モータおよび右走行モータのうち、旋回時に外輪となる駆動輪に対応する一方に対する速度指令値をＶｒｅｆとし、旋回時に内輪となる駆動輪に対応する一方に対する速度指令値を、転舵角δｒの関数Ｆ（δｒ）を用いて、Ｖｒｅｆ×Ｆ（δｒ）とし、異常検出部は、左走行モータおよび右走行モータのうち、旋回時に内輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値が、旋回時に外輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値にＦ（δｒ）を乗じた値から逸脱したか否かを判定してもよい。

異常検出部は、旋回時において、左速度検出値と右速度検出値の比が、速度分配部により計算される左速度指令値と右速度指令値の比から逸脱するか否かを判定してもよい。

異常検出部は、判定条件が所定時間持続して満たされるときに、左速度センサと右速度センサの少なくとも一方を異常と判定してもよい。

異常検出部は、所定の判定時間内に判定条件が所定回数以上、満たされるときに、左速度センサと右速度センサの少なくとも一方を異常と判定してもよい。

異常検出部は、判定条件が満たされると、速度分配部に入力される速度指令値を低下させ、その後、再び上昇させる再始動シーケンスを実行し、再始動シーケンスの後に、判定条件が満たされるとき、左速度センサと右速度センサの少なくとも一方を異常と判定してもよい。
フォークリフトが段差に乗り上げることにより駆動輪が空転したり、水たまりにより駆動輪がスリップすることがある。このような場合、速度センサが正常であっても、異常検出部において判定条件が満たされ、速度センサの異常が誤検出される恐れがある。この態様によれば、再始動シーケンスを実行することにより、空転、スリップ状態が解消することが期待される。その結果、左速度検出値と右速度検出値の関係が、正常状態において転舵角に応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係に戻るため、誤検出を防止できる。

異常検出部は、再始動シーケンスを複数回実行し、その後に判定条件が満たされるとき、左速度センサと右速度センサの少なくとも一方を異常と判定してもよい。
再始動シーケンスを複数回実行することにより、空転、スリップ状態から正常状態への復帰が、より高い確率で期待され、誤検出を防止できる。

本発明の別の態様は、電動フォークリフトに関する。電動フォークリフトは、左駆動輪および右駆動輪と、左駆動輪および右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータと、左走行モータおよび右走行モータを駆動する上述のモータ駆動装置と、を備える。

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。

本発明によれば、レゾルバなどの速度センサの異常を検出できる。

前輪駆動、後輪操舵形式の電動フォークリフトの外観図を示す斜視図である。 フォークリフトの操縦パネルの一例を示す図である。 デュアルモータ式のフォークリフトの電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、デュアルモータ式のフォークリフトを模式的に示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 第１の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図６のモータ駆動装置の動作波形図である。

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。

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。

図１は、前輪駆動、後輪操舵形式の電動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、駆動輪である前輪６１０、操舵輪（転舵輪）である後輪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１に不図示、図３の１１６）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。

図２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。

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、運転者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。運転者がブレーキペダル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。そのほか、図示しないインチングペダルが設けられてもよい。

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３は、デュアルモータ式のフォークリフト６００の電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。ＥＣＵ（電子制御コントローラ）１１０は、フォークリフト６００全体を制御するためのプロセッサである。

電池１０６は、Ｐ線およびＮ線の間に、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを出力する。
第１電力変換装置１００、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０４は、モータ駆動装置３００を構成する。モータ駆動装置３００は、ＥＣＵ１１０からの、第１制御指令値Ｓ１〜第３制御指令値Ｓ３にもとづき、走行モータＭ１Ｌ、Ｍ１Ｒ、荷役モータＭ２、ステアリングモータＭ３それぞれを駆動する。第１電力変換装置１００、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０４はそれぞれ、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを受け、３相交流信号に変換して、対応するモータＭ１Ｌ、Ｍ１Ｒ、Ｍ２、Ｍ３に供給する。

（走行）
ＥＣＵ１１０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信号を受け、それに応じた第１制御指令値Ｓ１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制御指令値Ｓ１に応じて左走行モータＭ１Ｌ、右走行モータＭ１Ｒそれぞれに供給する電力を制御する。第１制御指令値Ｓ１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は、左走行モータＭ１Ｌの動力により回転し、右前輪（右駆動輪）６１０Ｒは、右走行モータＭ１Ｒの動力により回転する。

（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。ＥＣＵ１１０は、リフトレバー７０６の傾きを検出し、傾きに応じた荷役操作量を示す第２制御指令値Ｓ２を第２電力変換装置１０２に出力する。第２電力変換装置１０２は、第２制御指令値Ｓ２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１１６と連結される。油圧アクチュエータ１１６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。

（操舵）
エンコーダ１２２は、ステアリングホイール７０４の回転角を検出し、回転角を示す信号をＥＣＵ１１０に出力する。ＥＣＵ１１０は、回転角に応じた第３制御指令値Ｓ３を第３電力変換装置１０４に出力する。第３電力変換装置１０４は、第３制御指令値Ｓ３に応じた電力をステアリングモータＭ３に供給し、その回転数を制御する。転舵輪である後輪６１２は、タイロッド１２６を介してギアボックス１２４と連結される。ステアリングモータＭ３の回転運動は、油圧アクチュエータ１１８およびギアボックス１２４を介して、タイロッド１２６に伝達され、操舵が制御される。

図４（ａ）、（ｂ）は、デュアルモータ式のフォークリフト６００を模式的に示す図である。Ｌはホイールベース、Ｔｒｆは前トレッド、Ｔｒｒは後トレッド、ｎｌ（ｒｐｍ）は左駆動輪６１０Ｌの回転速度を、ｎｒ（ｒｐｍ）は右駆動輪６１０Ｒの回転速度を、Ｖｌ（ｍ／ｓ）は左駆動輪６１０Ｌの速度（車輪速度）を、Ｖｒ（ｍ／ｓ）は右駆動輪６１０Ｒの速度（車輪速度）を示す。

転舵輪である後輪６１２Ｌ、６１２Ｒは、アッカーマンステアリング機構によって転舵角が制御可能となっている。後輪６１２Ｌ、６１２Ｒそれぞれの車軸の交点が、車体の回転中心Ｏとなり、回転中心Ｏは、転舵角δｒに応じて、前輪６１０Ｌ、６１０Ｒの軸上を左右に移動する。本実施の形態では、転舵角δｒを右後輪の回転角として定義しているが、当業者には、転舵角δｒの定義がそれには限定されないことが理解される。転舵角δｒは、図４（ａ）に示す左旋回時に正、図４（ｂ）に示す左旋回時に負をとるものとする。
ρｘは、回転中心Ｏと、前輪６１０Ｌ、６１０Ｒの中点の距離である。

このフォークリフト６００のステアリング機構は、回転中心Ｏが、前輪６１０Ｌ、６１０Ｒの間に移動することを許容する。この場合、左右の駆動輪６１０Ｌ、６１０Ｒは逆回転するよう制御される。

図５は、実施の形態に係るモータ駆動装置３００（第１電力変換装置１００）の構成を示すブロック図である。
モータ駆動装置３００は、速度分配部２００、トルク指令値生成部２０２、トルクリミット部２０８、インバータ２１０、左速度センサ２２０Ｌ、右速度センサ２２０Ｒ、回転数／速度（ｎ／Ｖ）変換器２２１Ｌ、２２１Ｒ、転舵角センサ２２２、異常検出部２３０、を備える。

転舵角センサ２２２は、図３に示す転舵角δｒを検出する。左速度センサ２２０Ｌおよび右速度センサ２２０Ｒはレゾルバとも称され、左走行モータＭ１Ｌ、右走行モータＭ１Ｒそれぞれの回転速度ｎｌ、ｎｒを検出する。ｎ／Ｖ変換器２２１Ｌ、２２１Ｒは、回転速度ｎｌ、ｎｒに、タイヤの周長、減速ギア比などに応じた係数を乗算することにより、左駆動輪６１０Ｌの車輪速度Ｖｗｌ、右駆動輪６１０Ｒの車輪速度Ｖｗｒを計算する。ｎｌおよびＶｌを、左速度検出値、ｎｒおよびＶｒを、右速度検出値とも称する。

速度分配部２００は、アクセルの操作量に応じた速度指令値Ｖｒｅｆを受ける。速度分配部２００は、現在の転舵角δｒに応じて、左走行モータＭ１Ｌの目標速度である左速度指令値Ｖｌｒｅｆと、右走行モータＭ１Ｒの目標速度である右速度指令値Ｖｒｒｅｆを、以下の式にもとづいて計算する。

１． δｒ＝０ （直進）
Ｖｌｒｅｆ＝Ｖｒｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ

２． δｒ＞０ （左旋回）
Ｖｒｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ
Ｖｌｒｅｆ＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）×Ｖｒｅｆ
ただし、ρｘ＝Ｌ／ｔａｎ（δｒ）−Ｔｒｒ／２である。

３． δｒ＜０ （右旋回）
Ｖｒｒｅｆ＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）×Ｖｒｅｆ
Ｖｌｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ
ただし、δｒ≠−π／２のとき、ρｘ＝−Ｌ／ｔａｎ（δｒ）＋Ｔｒｒ／２であり、δｒ＝−π／２のとき、ρｘ＝Ｔｒｒ／２である。

（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）は、転舵角δｒの関数であり、それをＦ（δｒ）とする。そうすると、旋回時において外側となる駆動輪に対する速度指令値Ｖｒｅｆ＿ｏｕｔ、内側となる駆動輪に対する速度指令値Ｖｒｅｆ＿ｉｎはそれぞれ、
Ｖｒｅｆ＿ｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ
Ｖｒｅｆ＿ｉｎ＝Ｆ（δｒ）×Ｖｒｅｆ
となる。つまり旋回時において、内輪の速度と外輪の速度の比はＦ（δｒ）となる。

なお、速度分配部２００は公知の技術を用いればよく、その構成や計算アルゴリズムは上記のそれに限定されない。

トルク指令値生成部２０２は、左速度指令値Ｖｌｒｅｆと左走行モータＭ１Ｌの現在の速度Ｖｌの誤差にもとづいて、左走行モータＭ１Ｌのトルクを指示する左トルク指令値Ｔｌｃｏｍを生成する。同様に、右速度指令値Ｖｒｒｅｆと右走行モータＭ１Ｒの現在の速度Ｖｒの誤差にもとづいて、右走行モータＭ１Ｒのトルクを指示する右トルク指令値Ｔｒｃｏｍを生成する。

トルク指令値生成部２０２は、左速度指令値Ｖｌｒｅｆと左速度検出値Ｖｌの誤差を生成する減算器２０４Ｌと、誤差をＰＩ（比例、積分）制御し、左トルク指令値Ｔｌｃｏｍを生成するＰＩ制御部２０６Ｌを含む。右輪についても同様である。

トルクリミット部２０８には、トルク指令値Ｔｌｃｏｍ、Ｔｒｃｏｍの上限値Ｔｌｉｍを規定するトルクリミットカーブＴｌｉｍ（ｎ）がモータの速度ｎの関数として定義されている。

トルクリミット部２０８は、左トルク指令値Ｔｌｃｏｍを、現在の左走行モータＭ１Ｌの速度ｎｌおよびトルクリミットカーブＴｌｉｍ（ｎ）に応じて定まる上限値Ｔｌｌｉｍ以下に制限する。同様に、トルクリミット部２０８は、右トルク指令値Ｔｒｃｏｍを、現在の右走行モータＭ１Ｒの速度ｎｒおよびトルクリミットカーブＴｌｉｍ（ｎ）に応じて定まる上限値Ｔｒｌｉｍ以下に制限する。トルクリミットカーブＴｌｉｍ（ｎ）は、テーブルとして保持されてもよいし、近似式として保持されてもよい。

異常検出部２３０は、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの関係が、正常状態において転舵角δｒに応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するか否かを判定条件として、左速度センサ２２０Ｌと右速度センサ２２０Ｒの異常を検出し、異常を検出すると、異常検出信号Ｓ１２をアサート（たとえばハイレベル）する。

異常検出部２３０は、条件判定部２３２、タイマー２３４を含む。
条件判定部２３２は、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの関係が、正常状態において転舵角δｒに応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するか否かを判定条件とし、判定条件を満たすとき（逸脱するとき）、異常を示唆する判定信号Ｓ１１をアサート（ハイレベル）する。

タイマー２３４は、左速度センサ２２０Ｌ、右速度センサ２２０Ｒの異常の誤検出を防止するために設けられる。

電動フォークリフトでは、加速時あるいは減速時において、トルク指令値生成部２０２の目標値Ｖｌｒｅｆ（Ｖｒｒｅｆ）と検出値Ｖｌ（Ｖｒ）の誤差がゼロとなることは稀である。このことは、モータ駆動装置３００が正常であっても、瞬時的には、左走行モータＭ１Ｌの速度検出値と右走行モータＭ１Ｒの速度検出値の関係が、理想的な関係から逸脱しうることを意味する。

そこでタイマー２３４は、判定条件が所定の判定時間τ持続して満たされるとき、言い換えれば判定信号Ｓ１１が所定時間連続してアサートされるときに、左速度センサ２２０Ｌと右速度センサ２２０Ｒの少なくとも一方（以下、速度センサ２２０と総称する）を異常と判定し、異常検出信号Ｓ１２をアサート（たとえばハイレベル）する。これにより、速度センサの異常の誤検出を防止できる。

以上がモータ駆動装置３００の基本構成である。続いてその動作原理を説明する。

駆動輪がスリップしていない状態では、左右それぞれの駆動輪の回転速度は、それぞれの旋回半径に比例するため、転舵角δｒに依存した関係を保つ。より具体的に言えば、正常かつ理想的な条件下において、内輪の回転速度Ｖ＿ＩＮと外輪の回転速度Ｖ＿ＯＵＴの関係は、速度分配部２００に関連して説明したように、以下の式で与えられる。
Ｖ＿ＩＮ＝Ｖ＿ＯＵＴ×Ｆ（δｒ）

したがって、左右の速度センサが正常であれば、左右の速度検出値Ｖｌ、Ｖｒは、転舵角δｒに依存した関係（右旋回時にはＶｒ≒Ｖｌ×Ｆ（δｒ）、左旋回時にはＶｌ≒Ｖｒ×Ｆ（δｒ））を保つことになる。

一方、左右の速度センサの少なくとも一方に異常が生ずると、左右の速度検出値Ｖｌ、Ｖｒの関係が、正常時の関係から逸脱する。したがって、実施の形態に係るモータ駆動装置３００によれば、左右の速度検出値Ｖｌ、Ｖｒの関係を監視することにより、左速度センサ２２０Ｌ、右速度センサ２２０Ｒの異常を検出することができる。

続いて、異常検出部２３０による異常検出処理を具体的に説明する。

１． 第１の検出方法
異常検出部２３０は、左走行モータＭ１Ｌおよび右走行モータＭ１Ｒのうち、旋回時に内輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値（内輪速ともいう）が、旋回時に外輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値（外輪速）にＦ（δｒ）を乗じた値から逸脱したか否かを判定する。

１．１ 右旋回時
より具体的には異常検出部２３０は、右旋回時に内輪となる右駆動輪６１０Ｒに対応する右走行モータＭ１Ｒの速度検出値Ｖｒが、旋回時に外輪となる駆動輪６１０Ｌに対応する走行モータＭ１Ｌの速度検出値ＶｌにＦ（δｒ）を乗じた値Ｖｌ×Ｆ（δｒ）から逸脱したか否かを判定する。
上述したように、Ｆ（δｒ）＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）であり、右旋回時（δｒ＜０）において、δｒ≠−π／２のとき、ρｘ＝−Ｌ／ｔａｎ（δｒ）＋Ｔｒｒ／２であり、δｒ＝−π／２のとき、ρｘ＝Ｔｒｒ／２である。

たとえば、異常検出部２３０は、｜Ｖｒ−Ｖｌ×Ｆ（δｒ）｜が、所定のしきい値以下であるか否かを判定してもよい。
あるいは異常検出部２３０は、Ｖｒが、Ｖｌ×Ｆ（δｒ）×Ｋ１を下限値、Ｖｌ×Ｆ（δｒ）×Ｋ２を上限値とする範囲に含まれるか否かを判定してもよい。ただし、Ｋ１、Ｋ２は、Ｋ１＜１、１＜Ｋ２を満たす係数である。

１．２ 左旋回時
同様に異常検出部２３０は、左旋回時に内輪となる左駆動輪６１０Ｌに対応する左走行モータＭ１Ｌの速度検出値Ｖｌが、旋回時に外輪となる駆動輪６１０Ｒに対応する走行モータＭ１Ｒの速度検出値Ｖｒに、Ｆ（δｒ）を乗じた値Ｖｒ×Ｆ（δｒ）から逸脱したか否かを判定する。
上述したようにＦ（δｒ）＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）であり、左旋回時（δｒ＞０）において、ρｘ＝Ｌ／ｔａｎ（δｒ）−Ｔｒｒ／２である。

たとえば、異常検出部２３０は、｜Ｖｌ−Ｖｒ×Ｆ（δｒ）｜が、所定のしきい値以下であるか否かを判定してもよい。
あるいは異常検出部２３０は、Ｖｌが、Ｖｒ×Ｆ（δｒ）×Ｋ１を下限値、Ｖｒ×Ｆ（δｒ）×Ｋ２を上限値とする範囲に含まれるか否かを判定してもよい。ただし、Ｋ１、Ｋ２は、Ｋ１＜１、１＜Ｋ２を満たす係数である。

２． 第２の検出方法
異常検出部２３０は、旋回時において、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの比が、速度分配部２００により計算される左速度指令値Ｖｌと右速度指令値Ｖｒの比から逸脱するか否かを判定する。

２．１ 右旋回時
異常検出部２３０は、右旋回時に内輪となる右駆動輪６１０Ｒの速度検出値Ｖｒと、外輪となる左駆動輪６１０Ｌの速度検出値Ｖｌの比Ｖｒ／Ｖｌの計算値が、Ｆ（δｒ）から逸脱しているか否かを判定すればよい。
上述したように、Ｆ（δｒ）＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）であり、右旋回時（δｒ＜０）において、δｒ≠−π／２のとき、ρｘ＝−Ｌ／ｔａｎ（δｒ）＋Ｔｒｒ／２であり、δｒ＝−π／２のとき、ρｘ＝Ｔｒｒ／２である。

たとえば、異常検出部２３０は、｜Ｖｒ／Ｖｌ−Ｆ（δｒ）｜が、所定のしきい値以下であるか否かを判定してもよい。
あるいは異常検出部２３０は、Ｖｒ／Ｖｌが、Ｆ（δｒ）×Ｋ１を下限値、Ｆ（δｒ）×Ｋ２を上限値とする範囲に含まれるか否かを判定してもよい。ただし、Ｋ１、Ｋ２は、Ｋ１＜１、１＜Ｋ２を満たす係数である。

２．２ 左旋回時
異常検出部２３０は、左旋回時に内輪となる左駆動輪６１０Ｌの速度検出値Ｖｌと、外輪となる右駆動輪６１０Ｒの速度検出値Ｖｒの比Ｖｌ／Ｖｒの計算値が、Ｆ（δｒ）から逸脱しているか否かを判定すればよい。
上述したようにＦ（δｒ）＝（ρｘ−Ｔｒｆ／２）／（ρｘ＋Ｔｒｆ／２）であり、左旋回時（δｒ＞０）において、ρｘ＝Ｌ／ｔａｎ（δｒ）−Ｔｒｒ／２である。

たとえば、異常検出部２３０は、｜Ｖｌ／Ｖｒ−Ｆ（δｒ）｜が、所定のしきい値以下であるか否かを判定してもよい。
あるいは異常検出部２３０は、Ｖｌ／Ｖｒが、Ｆ（δｒ）×Ｋ１を下限値、Ｆ（δｒ）×Ｋ２を上限値とする範囲に含まれるか否かを判定してもよい。ただし、Ｋ１、Ｋ２は、Ｋ１＜１、１＜Ｋ２を満たす係数である。

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。

（第１の変形例）
フォークリフトは、段差に乗り上げることにより駆動輪が空転したり、水たまりにより駆動輪がスリップすることがある。このような場合、速度センサが正常であっても、異常検出部において判定条件が満たされ、速度センサの異常が誤検出される恐れがある。第１の変形例では、かかる誤検出を防止するための技術を説明する。

図６は、第１の変形例に係るモータ駆動装置３００ａの構成を示すブロック図である。モータ駆動装置３００ａにおいて、異常検出部２３０ａは、図５の条件判定部２３２、タイマー２３４に加えて、指令値補正部２４２、最終判定部２４４を備える。

指令値補正部２４２は、速度分配部２００の前段に設けられる。指令値補正部２４２は、運転者の操作に応じた速度指令値Ｖｒｅｆを受け、異常検出部２３０からの異常検出信号Ｓ１２がアサートされると、（i）速度分配部２００に入力される速度指令値Ｖｒｅｆ’をゼロもしくはゼロ付近まで低下させ、（ii）その後、再び、速度指令値Ｖｒｅｆに向かって上昇させる再始動シーケンスＳＥＱを実行する。指令値補正部２４２は、再始動シーケンスＳＥＱが完了すると、その旨を示す通知信号Ｓ１３を最終判定部２４４に出力する。

最終判定部２４４は、指令値補正部２４２による再始動シーケンスＳＥＱの完了後に、依然として判定条件が満たされるとき、つまりタイマー２３４から出力される仮検出信号Ｓ１２’がアサートされるとき、速度センサ２２０を異常と判定し、異常検出信号Ｓ１４をアサートする。

図７は、図６のモータ駆動装置３００ａの動作波形図である。図７には、速度センサ２２０の故障時の波形と正常時の波形が示される。

はじめに速度センサの故障時の動作を説明する。時刻ｔ０に、速度センサ２２０の故障により、判定信号Ｓ１１がアサートされる。判定信号Ｓ１１が判定時間τの間連続してアサートされるとき、時刻ｔ１に異常検出信号Ｓ１２がアサートされる。異常検出信号Ｓ１２がアサートされると、指令値補正部２４２は、速度指令値Ｖｒｅｆ’をゼロ付近まで低下させ、その後、もとの速度指令値Ｖｒｅｆに向けて増大させる（再始動シーケンスＳＥＱ）。

時刻ｔ１において異常検出信号Ｓ１２がアサートされた要因が、左速度センサ２２０Ｌ、右速度センサ２２０Ｒの故障であるならば、再始動シーケンスＳＥＱの実行後においても、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの関係は、正常状態において転舵角に応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するであろう。したがって、判定信号Ｓ１１は、速度指令値Ｖｒｅｆ’がある程度高くなった時刻ｔ２に再度アサートされる。判定信号Ｓ１１のアサート状態が、判定時間τ持続すると、異常検出信号Ｓ１２がアサートされる。最終判定部２４４は、再始動シーケンスＳＥＱの完了を示す通知信号Ｓ１３がアサートされる時刻ｔ３において、異常検出信号Ｓ１２がアサートされていることを条件として、速度センサ２２０を異常と判定し、異常検出信号Ｓ１４をアサートする。

続いて、速度センサの正常時の動作を説明する。
時刻ｔ０に、左速度センサ２２０Ｌ、右速度センサ２２０Ｒの故障でなく、駆動輪の空転やスリップに起因して、異常の判定条件が満たされ、判定信号Ｓ１１がアサートされる。空転やスリップ状態が判定時間τ持続すると、異常検出信号Ｓ１２がアサートされる。異常検出信号Ｓ１２がアサートされると、再始動シーケンスＳＥＱが実行され、速度指令値Ｖｒｅｆ’が低下する。
速度指令値Ｖｒｅｆ’の低下により、空転状態あるいはスリップ状態が解消されることが期待され、ひいては、左速度検出値Ｖｌと右速度検出値Ｖｒの関係は、正常状態において転舵角に応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係に収束することが期待される。したがって、再始動シーケンスＳＥＱの完了後には、判定信号Ｓ１１はネゲート状態を維持し、異常検出信号Ｓ１２、Ｓ１４もアサートされない。

このように、図７のモータ駆動装置３００ａによれば、速度センサ２２０の異常の誤検出を防止できる。

（第２の変形例）
図６のモータ駆動装置３００ａにおいて、誤検出防止部２４０は、再始動シーケンスを複数回実行した後に、判定条件が満たされるとき、速度センサ２２０を異常と判定してもよい。再始動シーケンスを複数回実行することにより、空転状態やスリップ状態において、それらの状態から正常な状態に復帰する可能性が高まり、異常の誤検出をより防止できる。

（第３の変形例）
図５または図６のタイマー２３４は、所定の判定時間内に、判定条件が所定回数以上満たされるとき、言い換えれば所定回数以上、判定信号Ｓ１１あるいは異常検出信号Ｓ１２がアサートされたときに、速度センサ２２０を異常と判定してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

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、１０６…電池、１００…第１電力変換装置、１０２…第２電力変換装置、１０４…第３電力変換装置、１１０…ＥＣＵ、１１６，１１８…油圧アクチュエータ、１２０…ステアリングシャフト、１２２…レゾルバ、１２４…ギアボックス、１２６…タイロッド、２００…速度分配部、２０２…トルク指令値生成部、２０４…減算器、２０６…ＰＩ制御部、２０８…トルクリミット部、２１０…インバータ、２２０Ｌ…左速度センサ、２２０Ｒ…右速度センサ、２２１…ｎ／Ｖ変換器、２２２…転舵角センサ、２３０…異常検出部、２３２…条件判定部、２３４…タイマー、２４２…指令値補正部、２４４…最終判定部、Ｍ１…走行モータ、Ｍ１Ｌ…左走行モータ、Ｍ１Ｒ…右走行モータ、Ｍ２…荷役モータ、Ｍ３…ステアリングモータ、３００…モータ駆動装置、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。

Claims (8)

1. デュアルモータ式の電動フォークリフトに搭載され、前記電動フォークリフトの目標速度を示す速度指令値にもとづいて前記電動フォークリフトの左駆動輪と右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータを制御するモータ駆動装置であって、
   運転者の操作に応じた速度指令値および前記電動フォークリフトの転舵輪の転舵角にもとづき、前記左走行モータの速度を指示する左速度指令値と前記右走行モータの速度を指示する右速度指令値を計算する速度分配部と、
   前記左走行モータの回転数に応じた左速度検出値を生成する左速度センサと、
   前記右走行モータの回転数に応じた右速度検出値を生成する右速度センサと、
   前記左速度指令値と前記左速度検出値の誤差にもとづいて、前記左走行モータのトルクを指示する左トルク指令値を生成するとともに、前記右速度指令値と前記右速度検出値の誤差にもとづいて、前記右走行モータのトルクを指示する右トルク指令値を生成するトルク指令値生成部と、
   前記左速度検出値と前記右速度検出値の関係が、正常状態において前記転舵角に応じて定まる内輪の回転数と外輪の回転数に期待される関係から逸脱するか否かを判定条件として、前記左速度センサと前記右速度センサの異常を検出する異常検出部と、
   を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記速度分配部は、運転者の操作に応じた速度指令値をＶｒｅｆとするとき、前記左走行モータおよび前記右走行モータのうち、旋回時に外輪となる駆動輪に対応する一方に対する速度指令値をＶｒｅｆとし、旋回時に内輪となる駆動輪に対応する一方に対する速度指令値を、転舵角δｒの関数Ｆ（δｒ）を用いて、Ｖｒｅｆ×Ｆ（δｒ）とし、
   前記異常検出部は、前記左走行モータおよび前記右走行モータのうち、旋回時に内輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値が、旋回時に外輪となる駆動輪に対応する走行モータの速度検出値にＦ（δｒ）を乗じた値から逸脱したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記異常検出部は、旋回時において、前記左速度検出値と前記右速度検出値の比が、前記速度分配部により計算される左速度指令値と右速度指令値の比から逸脱するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記異常検出部は、前記判定条件が所定時間持続して満たされるときに、前記左速度センサと前記右速度センサの少なくとも一方を異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
5. 前記異常検出部は、所定の判定時間内に前記判定条件が所定回数以上、満たされるときに、前記左速度センサと前記右速度センサの少なくとも一方を異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
6. 前記異常検出部は、前記判定条件が満たされると、前記速度分配部に入力される前記速度指令値を低下させ、その後、再び上昇させる再始動シーケンスを実行し、
   再始動シーケンスの後に、前記判定条件が満たされるとき、前記左速度センサと前記右速度センサの少なくとも一方を異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
7. 前記異常検出部は、前記再始動シーケンスを複数回実行し、その後に前記判定条件が満たされるとき、前記左速度センサと前記右速度センサの少なくとも一方を異常と判定することを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 左駆動輪および右駆動輪と、
   前記左駆動輪および前記右駆動輪それぞれに動力を伝達する左走行モータおよび右走行モータと、
   前記左走行モータおよび前記右走行モータを駆動する請求項１から７のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
   を備えることを特徴とする電動フォークリフト。

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