CN113965112A - 驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的驱动单元能够适当地控制电动机的输出扭矩。驱动单元(100)具备电动机(3)、第一检测部(4)以及控制部(6)。第一检测部(4)检测与移动体的车速相关的车速信息。控制部(6)对电动机(3)进行PWM控制。控制部(6)根据由第一检测部(4)检测出的车速信息控制PWM信号的占空比。

Description

驱动单元
技术领域
本发明涉及驱动单元。
背景技术
提出了在手摇起重机、台车或轮椅等的移动体上安装驱动单元，从而提高移动体的性能的方案。驱动单元具有用于驱动车轮旋转的电动机(参照专利文献1)。电动机具有若转速提高则最大输出扭矩变低且若转速降低则最大输出扭矩变高这一特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2014-512307号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述驱动单元若以最大能力驱动电动机，则由于在起动时输出高扭矩，因而有可能导致起动时突然加速或者驱动轮打滑。若为了防止这些情况而统一限制驱动电压值(或者作为其结果的电流值)来抑制电动机的扭矩，则会发生电动机的转速的最大值也降低这一问题。因此，要求更加适当地控制电动机的输出扭矩。
本发明的课题在于，提供能够适当地控制电动机的输出扭矩的驱动单元。
用于解决问题的技术方案
本发明的一方面涉及的驱动单元是安装于移动体的驱动单元，具备电动机、第一检测部以及控制部。第一检测部检测与移动体的车速相关的车速信息。控制部对电动机进行PWM控制。控制部根据由第一检测部检测出的车速信息控制PWM信号的占空比。
根据该构成，由于控制部根据车速信息控制PWM信号的占空比，因此，例如能够以随着电动机的转速提高而占空比变大的方式控制占空比。因此，在电动机的转速低时占空比变小，因而输出扭矩也变小。因此，能够抑制起动时的急加速、驱动轮打滑这一问题。另外，由于在电动机的转速高时占空比变大，因而能够抑制电动机的转速的最大值降低。如上所述，上述驱动单元能够适当地控制电动机的输出扭矩。
优选的是，控制部使占空比随着电动机的转速的增加而增加。
优选的是，第一检测部检测电动机的转速作为车速信息。
优选的是，控制部选择性地执行第一模式和第二模式。控制部在第一模式中以使占空比根据车速信息而增减的方式进行控制。另外，控制部在第二模式中以使占空比与车速信息无关而固定的方式进行控制。
优选的是，驱动单元还具备第二检测部。第二检测部构成为检测电动机的电流。控制部根据由第二检测部检测出的电动机的电流校正占空比。
优选的是，驱动单元还具备第三检测部。第三检测部构成为检测电动机的温度。控制部根据由第三检测部检测出的电动机的温度校正占空比。
优选的是，驱动单元还具备第四检测部。第四检测部构成为检测载置于移动体上的物体的重量。控制部根据由第四检测部检测出的重量校正占空比。
优选的是，驱动单元还具备校正值输入装置。校正值输入装置由使用者操作。控制部根据校正值输入装置的操作量校正占空比。
优选的是，驱动单元还具备电动机驱动器。控制部经由电动机驱动器控制电动机。
发明效果
根据本发明，能够适当地控制电动机的输出扭矩。
附图说明
图1是驱动单元的框图。
图2是表示转速与占空比的关系的图表。
图3是表示控制部的处理的一例的流程图。
图4是表示控制部的处理的一例的流程图。
图5是表示转速与扭矩的关系的图表。
图6是表示变形例所涉及的控制部的处理的一例的流程图。
图7是变形例所涉及的驱动单元的框图。
图8是变形例所涉及的驱动单元的框图。
图9是变形例所涉及的驱动单元的框图。
图10是变形例所涉及的驱动单元的框图。
附图标记说明
2：输入装置；3：电动机；4：第一检测部；5：电动机驱动器；6：控制部；8：第二检测部；9：第三检测部；10：第四检测部；11：校正值输入装置；100：驱动单元。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式所涉及的驱动单元100进行说明。驱动单元100安装于移动体上。作为移动体，可以例示出手摇起重机、台车、无人搬运车、轮椅或者踢水板等。移动体构成为搬运物体。此外，物体是指包含人物等的概念。移动体例如包括车轮。
＜驱动单元＞
如图1所示，驱动单元100具备输入装置2、电动机3、第一检测部4、电动机驱动器5以及控制部6。另外，驱动单元100具有电池7和驱动轮(省略图示)。
＜输入装置＞
输入装置2例如是通断开关。通过由使用者操作输入装置2，使得输入装置2向控制部6输出通断信号。由此，使电动机3进行驱动或停止。
＜电动机＞
电动机3构成为对驱动单元100的驱动轮进行旋转驱动。电动机3经由电动机驱动器5从电池7被供给电力。电动机3根据从电动机驱动器5输出的电压和电流进行驱动。
＜第一检测部＞
第一检测部4构成为检测与移动体的车速相关的车速信息。第一检测部4例如检测电动机3的转速。第一检测部4例如由旋转编码器等构成。第一检测部4向控制部6输出车速信息。此外，第一检测部4也可以经由电动机驱动器5向控制部6输出车速信息。第一检测部4也可以内置于电动机3中。
＜电动机驱动器＞
电动机驱动器5与电动机3、控制部6以及电池7电连接。电动机驱动器5将来自电池7的电流和电压输出至电动机3。电动机驱动器5基于来自控制部6的指示信号来驱动电动机3。详细而言，电动机驱动器5从控制部6接收指示信号，并向电动机3输出与该指示信号相应的电压和电流。
＜控制部＞
控制部6对电动机3进行脉冲宽度调制(PWM)控制。控制部6根据由第一检测部4检测出的车速信息，控制PWM信号的占空比。具体而言，控制部6使占空比随着电动机3的转速的增加而增加。
当控制部6从输入装置2获得了接通信号时，控制部6执行第一模式。在第一模式中，控制部6根据车速信息以使占空比增加或减少的方式进行控制。
控制部6基于车速信息运算PWM信号的占空比。此外，例如如图2所示，控制部6能够以随着电动机3的转速提高而增大的方式设定占空比。占空比的增加率例如是固定的。即，占空比呈线性增加。此外，占空比的增加率也可以不是固定的。例如，占空比的增加率既可以随着转速提高而变大，也可以随着转速提高而变小。
如图1所示，控制部6如上所述运算占空比，并将其运算结果作为指示信号输出至电动机驱动器5。电动机驱动器5基于由控制部6算出的占空比，向电动机3输出电压和电流。
控制部6在从输入装置2获得断开信号时，使电动机3的电驱动停止。即，控制部6停止从电动机驱动器5向电动机3输出电压和电流。
控制部6例如由具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)和ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)等的计算机(例如微型计算机)构成。ROM中存储有用于运算PWM信号的占空比的程序。CPU执行存储在ROM中的程序。
＜控制部的动作＞
接着，参照图3和图4的流程图对由控制部6执行的处理的一例进行说明。
首先，控制部6从输入装置2获取通断信号(步骤S1)。然后，控制部6判定来自输入装置2的信号是否为接通信号(步骤S2)。
控制部6在判定为来自输入装置2的信号不是接通信号即来自输入装置2的信号为断开信号时(步骤S2中为“否”)，使电动机3的电驱动停止(步骤S3)。详细而言，控制部6停止从电动机驱动器5向电动机3输出电压和电流。此外，在电动机3已经停止的情况下，控制部6使其继续停止。
另一方面，控制部6在判定为来自输入装置2的信号为接通信号时(步骤S2中为“是”)，执行第一模式(步骤S4)。
如图4所示，在第一模式下，控制部6执行以下的处理。首先，控制部6获取由第一检测部4检测出的车速信息(步骤S41)。控制部6既可以直接从第一检测部4获取车速信息，也可以经由电动机驱动器5获取车速信息。
接着，控制部6基于获得的车速信息运算占空比(步骤S42)。具体而言，控制部6根据表示电动机3的转速与占空比的关系的函数或者表等运算占空比。
然后，控制部6向电动机驱动器5输出指示信号，以使电动机驱动器5根据算出的占空比向电动机3输出电压和电流(步骤S43)。
根据以上那样构成的驱动单元100，如图5所示，能够得到以下的效果。此外，图5是表示电动机3的转速与电动机3的输出扭矩的关系的图表。
图5的虚线表示不控制占空比而使占空比固定不变(例如占空比为100％)地驱动电动机3时的转速与扭矩的关系。当转速低时，即在起动时，电动机以最大扭矩旋转。因此，有可能发生急加速或打滑等的问题。
因此，当使占空比一律降低(例如占空比为50％)时，则转速与扭矩的关系如图5的双点划线所示。像这样，由于减小占空比也能够减小起动时的扭矩，因而能够防止起动时的急加速或打滑。另一方面，会产生转速的最大值也降低这一问题。
相对于此，在本实施方式所涉及的驱动单元100中，控制部6根据电动机3的转速来控制占空比。因此，当电动机3的转速低时，通过减小占空比来减小输出扭矩，从而能够抑制起动时的急加速及驱动轮的打滑等。另外，由于能够随着电动机3的转速提高而增大占空比，因而能够防止电动机3的转速的最大值降低。即，在本实施方式所涉及的驱动单元100中，电动机3的转速与电动机3的输出扭矩的关系如图5的实线所示。
[变形例]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，只要不脱离本发明的主旨，就能够进行各种变更。此外，也可以将以下的各变形例适当地加以组合。
[变形例1]
控制部6也可以选择性地执行第一模式和第二模式。使用者经由输入装置2选择模式。例如，使用者选择断开模式、第一模式以及第二模式。通过由使用者操作输入装置2，使输入装置2向控制部6输出模式选择信号。此外，当选择了断开模式时，电动机3的电驱动停止。
当使用者选择了第一模式时，控制部6与上述实施方式同样地执行第一模式。
另一方面，当使用者选择了第二模式时，控制部6执行第二模式。在第二模式中，控制部6以与车速信息无关而使占空比固定的方式进行控制。即，控制部6不执行第一模式那样的占空比的运算。控制部6以与车速信息无关均为固定的占空比的方式向电动机驱动器5输出指示信号。电动机驱动器5根据来自控制部6的指示，以固定的占空比(例如100％)向电动机3输出电压和电流。
图6是表示变形例1中的控制部6的处理的一例的流程图。如图6所示，控制部6获取来自输入装置2的模式选择信号(步骤S11)。
控制部6判定模式选择信号是否表示断开模式(步骤S12)。控制部6在判定为模式选择信号表示断开模式时(步骤S12中为“是”)，使电动机3停止(步骤S13)。
控制部6在判定为模式选择信号不是表示断开模式时(步骤S12中为“否”)，判定模式选择信号是否表示第一模式(步骤S14)。
控制部6在判定为模式选择信号表示第一模式时(步骤S14中为“是”)，执行第一模式(步骤S15)。
另一方面，控制部6在判定为模式选择信号不是表示第一模式时(步骤S14中为“否”)，执行第二模式(步骤S16)。即，控制部6不进行运算而以使电动机驱动器5按规定的占空比输出电压和电流的方式向电动机驱动器5输出指示信号。
此外，除了第一模式和第二模式之外，控制部6还可以选择性地执行第三模式。在第三模式中，控制部6与第二模式时同样地执行处理。此外，在第三模式中，占空比小于第二模式。
[变形例2]
在上述实施方式中，控制部6仅基于电动机3的转速控制占空比，但驱动单元100的构成并不限定于此。例如，如图7所示，驱动单元100还可以具备第二检测部8。第二检测部8构成为检测电动机3的电流。第二检测部8将与检测出的电动机3的电流相关的信息输出至控制部6。
控制部6根据由第二检测部8检测出的电动机3的电流校正占空比。详细而言，控制部6首先运算与电动机3的转速相应的占空比。然后，控制部6根据电动机3的电流校正该算出的占空比。
例如，控制部6能够以电动机3的电流越低则占空比越大的方式校正占空比。此外，控制部6也可以仅在电动机3的电流为规定的阈值以下时，对占空比进行校正而使其变大。
[变形例3]
如图8所示，驱动单元100还可以具备第三检测部9。第三检测部9构成为检测电动机3的温度。第三检测部9将与检测出的电动机3的温度相关的信息输出至控制部6。
控制部6根据由第三检测部9检测出的电动机3的温度来校正占空比。详细而言，控制部6首先运算与电动机3的转速相应的占空比。然后，控制部6根据电动机3的温度校正该算出的占空比。
例如，控制部6能够以电动机3的温度越低则占空比越小的方式校正占空比。另外，控制部6也可以以电动机3的温度越低则占空比越大的方式校正占空比。
此外，控制部6也可以仅在电动机3的温度为规定的阈值以上时，对占空比进行校正而使其变小。另外，控制部6也可以仅在电动机3的温度为规定的阈值以下时，对占空比进行校正而使其变大。
[变形例4]
如图9所示，驱动单元100还可以具备第四检测部10。第四检测部10构成为检测载置于移动体上的物体的重量。第四检测部10将与检测出的物体的重量相关的信息输出至控制部6。此外，载置于移动体上的物体是指如下概念：不仅包括通过手摇起重机、台车输送的输送物，还包括搭乘在轮椅、踢水板上的人物。
控制部6根据由第四检测部10检测出的物体的重量校正占空比。详细而言，控制部6首先运算与电动机3的转速相应的占空比。然后，控制部6根据物体的重量校正该算出的占空比。
例如，控制部6能够以物体的重量越重则占空比越大的方式校正占空比。
[变形例5]
如图10所示，驱动单元100还可以具有校正值输入装置11。校正值输入装置11例如可以为手柄。通过由使用者操作该校正值输入装置11，并调整其操作量，从而能够校正占空比。
详细而言，控制部6首先运算与电动机3的转速相应的占空比。然后，控制部6根据校正值输入装置11的操作量校正占空比。例如，在校正值输入装置11的操作量大的情况下，控制部6以使占空比变大的方式校正占空比。此外，修正值输入装置11既可以是连续增减操作量的构成，也可以是呈阶段性地增减操作量的构成。
[变形例6]
第一检测部4所检测的车速信息也可以不是电动机3的转速。例如，第一检测部4也可以是加速度传感器。控制部6也可以根据由该加速度传感器检测出的移动体的加速度运算车速，并根据该算出的车速控制占空比。

Claims (9)

1.一种驱动单元，安装于移动体，其特征在于，具备：
电动机；
第一检测部，检测与所述移动体的车速相关的车速信息；以及
控制部，对所述电动机进行脉冲宽度调制控制；
所述控制部根据由所述第一检测部检测出的车速信息控制脉冲宽度调制信号的占空比。
2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，
所述控制部使所述占空比随着所述电动机的转速的增加而增加。
3.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，
所述第一检测部检测所述电动机的转速作为所述车速信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述控制部选择性地执行第一模式和第二模式，
所述控制部在所述第一模式中以使所述占空比根据所述车速信息而增减的方式进行控制，在所述第二模式下以使所述占空比与所述车速信息无关而固定的方式进行控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述驱动单元还具备第二检测部，所述第二检测部检测所述电动机的电流，
所述控制部根据由所述第二检测部检测出的所述电动机的电流校正所述占空比。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述驱动单元还具备第三检测部，所述第三检测部检测所述电动机的温度，
所述控制部根据由所述第三检测部检测出的所述电动机的温度校正所述占空比。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述驱动单元还具备第四检测部，所述第四检测部检测载置于所述移动体上的物体的重量，
所述控制部根据由所述第四检测部检测出的重量校正所述占空比。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述驱动单元还具备由使用者操作的校正值输入装置，
所述控制部根据所述校正值输入装置的操作量校正所述占空比。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动单元，其特征在于，
所述驱动单元还具备电动机驱动器；
所述控制部经由所述电动机驱动器控制所述电动机。
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