JP3432977B2 - Electric drive device for vehicle - Google Patents

Electric drive device for vehicle

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JP3432977B2
JP3432977B2 JP28040195A JP28040195A JP3432977B2 JP 3432977 B2 JP3432977 B2 JP 3432977B2 JP 28040195 A JP28040195 A JP 28040195A JP 28040195 A JP28040195 A JP 28040195A JP 3432977 B2 JP3432977 B2 JP 3432977B2
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JP
Japan
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motor
hub
drive
vehicle
gear
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宏行 高橋
博一 藤田
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、左右の駆動輪をモ
ータにより個別に駆動する電動車椅子等の車両の電動駆
動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】この種の車両の電動駆動装置としては、
特開平5−261132号公報に開示されているよう
に、駆動輪の中央のボスまたはハブに駆動用のモータを
取り付け、遊星歯車機構により、このモータから駆動輪
に動力を伝達するものがある。この装置で車両の走行指
令は、搭乗者の操作するジョイスティックにより行わ
れ、このジョイスティックから発せられる入力信号に基
づいて、主プロセッサが左右の駆動輪の駆動を制御する
指令信号を出力する。指令信号は、各駆動輪ごとに設け
られた二つの電動機プロセッサに取り入れられ、各電動
機プロセッサが対応するモータの駆動を制御する。この
ようにして、駆動輪の回転速度を個別に変更制御するこ
とによって車速変更および操舵を行う。 【0003】この電動駆動装置で、主プロセッサは、車
両の架台(車椅子の場合の椅子部分)に設けられてお
り、各電動機プロセッサは、対応するモータの付近に配
置されてボスに取り付けられている。各電動機プロセッ
サは、少なくとも一部がボスに収容されて、駆動部分に
組み込まれており、これにより多くの制御用導線が不要
になり、修理に便利な構成とされている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の公報に
おいては、主プロセッサおよび電動機プロセッサとし
て、いかなる部品を設けるのかは明らかにされていな
い。これらをCPU(中央処理装置)として構成すると
すれば、CPUが3箇所に分けて配置されることにな
り、製造コストが上昇する。さらに、もしそうであるな
ら、電動機プロセッサをモータの付近に設けて駆動部分
に組み込んだ場合には、モータ等の駆動部分の発熱によ
り、耐熱性の高いCPUを使用しなければ、CPUの作
動性能の信頼性を確保できない。また、耐熱性の高いC
PUは一般に高価である。 【0005】本発明は、前記の事情を考慮してなされた
ものであり、モータ等の発熱の影響が少なく、作動性能
の信頼性が高い車両の電動駆動装置を提供することを目
的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る車両の電動駆動装置にあっては、左右
の駆動輪をモータにより個別に駆動し、駆動輪の回転速
度を個別に変更制御することによって車速変更および操
舵を行う車両の電動駆動装置において、各駆動輪の中央
には、車軸に回転可能に取り付けられるハブが設けられ
ており、上記ハブは中空に形成され、側方に向けて開口
部を有しており、上記開口部を覆う熱伝導性の高い金属
製の蓋体が上記車軸に取り付けられており、対応する駆
動輪用のモータが上記蓋体におけるハブとは反対側の面
のうち上記車軸に対してオフセットされた位置に固定さ
れており、上記モータの駆動ギヤと当該駆動ギヤに連結
された複数の減速ギヤとを収納するギヤケースが上記蓋
体のハブ内側を向く面に固定されていると共に、上記蓋
体のハブ内側を向く面のうち上記車軸に対して上記ギヤ
ケースとは反対側に上記モータの電力制御部が固定され
ており、上記車両には、人力で操作する走行指令部と、
主制御部とが設けられ、主制御部は、上記走行指令部か
らの入力信号に基づいて上記電力制御部を制御するよう
にしたことを特徴としている。 【0007】この構成では、モータおよび電力制御部が
固定される蓋体は、熱伝導性が高い金属製であるから、
モータの発熱および電力制御部の発熱を放熱する効果が
大きい。また、電力制御部は車軸に対してギヤケースと
は反対側に、すなわちモータから離間した位置に取り付
けられている。したがって、モータおよび電力制御部が
同一の蓋体に取り付けられながらも、電力制御部が過熱
して破損することを抑制することができる。また、電力
制御部は、蓋体のハブ内側を向く面に固定されている。
このことは、放熱性のよい蓋体の外面が、電力制御部に
よって外気から遮られることがないことにつながる。こ
れによっても、電力制御部の過熱を抑制することが可能
である。さらに、このように蓋体を放熱板として使用す
ることにより、特別な放熱板や冷却装置を別個に設ける
必要がない。 【0008】 【発明の実施の形態】 A. 実施形態の構成 A−1.実施形態の制御系統 以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明
する。まず、図1は実施形態に係る車両の電動駆動装置
の制御系統を示す概略図である。図において符号1は搭
乗者用の操作パネル、2は介助者用の操作パネルであ
る。符号3は蓄電池からなる直流の電源、4,5は左右
の駆動輪を回転させるモータ、6,7は各モータ4,5
の回転を駆動する電力制御部である。各モータ4,5に
は、それらの回転速度を検出するロータリエンコーダ
8,9がそれぞれ設けられている。各電力制御部6,7
には、電源3から電流が供給されるようになされてい
る。符号10は、メインコントローラ(主制御部)を示
し、このメインコントローラ10は、CPU11、メモ
リ等のハードウェアによって構成されている。 【0009】操作パネル1,2には、それぞれメインコ
ントローラ10へ電流を供給する回路の開閉を行うメイ
ンスイッチ1a,2aが設けられている。メインコント
ローラ10は、メインスイッチ1a,2aのいずれか一
方がオンにされれば、電源3から通電されるようになっ
ている。また、搭乗者用の操作パネル1には、ジョイス
ティック(走行指令部)1bが設けられている。後述の
ように、電動車椅子を車速変更および操舵を行う場合に
は、ジョイスティック1bを傾倒させると、その方向に
電動車椅子を進行させるべく、各駆動輪の速度が制御さ
れる。すなわち、搭乗者が、ジョイスティック1bを前
に傾倒させれば前進、後に傾倒させれば後退、左に傾倒
させれば左旋回、右に傾倒させれば右旋回するように、
モータ4,5が回転させられる。また、ジョイスティッ
ク1bは、搭乗者が触れなければ、常に中立の位置で非
作動状態を保つ。 【0010】介助者用の操作パネル2には、前後進ボタ
ン(走行指令部)2bが設けられている。前後進ボタン
2bは、前後に傾動するシーソー式のボタンであり、介
助者が前を押すと前進、後を押すと後退するように、モ
ータ4,5が回転させられる。また、前後進ボタン2b
は、介助者が触れなければ、常に中立の位置で非作動状
態を保つ。 【0011】メインコントローラ10に内蔵されたCP
U11は、所定のプログラムに基づいて動作し、各種機
能を果たす。すなわち、CPU11は、操作パネル1,
2のメインスイッチ1a,2aから供給されるオン・オ
フ信号に応じて、ジョイスティック1bと前後進ボタン
2bのいずれの走行指令信号を選択すべきか判断する。
そして、この判断に基づいて選択したジョイスティック
1bまたは前後進ボタン2bの走行指令信号に基づい
て、各駆動輪を回転させるべき速度を算出する。この速
度の算出の結果、いずれかの駆動輪を停止、つまり速度
を「0」にすべきときは、CPU11は、電力制御部6
または7をオフする信号を出力する。これにより、モー
タ4,5のいずれかが停止する。速度の算出結果がこれ
以外のときには、CPU11は、目標車速を算出し、こ
の目標車速に基づき制御信号となるゲート信号を出力す
る。 【0012】各電力制御部6,7は、複数のFETと、
これらのFETの駆動回路からなる。このうち駆動回路
は、電源3から直接導電されている。そして、CPU1
1からのゲート信号でFETが動作されることにより、
対応するモータ4または5に与える通電量が制御され、
モータ4または5の回転速度、すなわち各駆動輪の速度
が制御される。このようにして、左右の速度を異ならせ
ることにより、電動車椅子の進行方向が変更される。さ
らに、CPU11は、ロータリエンコーダ8,9から入
力されたパルスを受信し、実際の各駆動輪の速度を算出
して、前記ゲート信号をフィードバック制御する。 【0013】本実施形態において、CPU11は、両方
のメインスイッチ1a,2aがオフにされた後、先にオ
ンにされたメインスイッチ1aまたは2aの方のジョイ
スティック1bまたは前後進ボタン2bの走行指令信号
を優先的に選択するようになっている。そして、この優
先選択状態は、両方のメインスイッチ1a,2aがオフ
にされるとリセットされ、次にオンにされたメインスイ
ッチ1aまたは2aの方のジョイスティック1b前後進
ボタン2bの走行指令信号を優先的に選択するようにな
されている。 【0014】操作パネル1,2には、対応するジョイス
ティック1bまたは前後進ボタン2bが選択されたとき
に点灯する表示灯17が設けられている。また、操作パ
ネル1,2には、この制御系統で異常が発生したときに
点灯する警告灯18が設けられ、メインコントローラ1
0には、同じく異常時に警報を発する警告ブザー19が
設けられている。表示灯17および警告灯18は、LE
Dである。これら表示灯17、警告灯18および警告ブ
ザー19は、CPU11により作動される。 【0015】A−2.電動車椅子の構成 次に、実施形態に係る車両である電動車椅子の構成を説
明する。図2は、電動車椅子21に搭乗者Mが乗ってい
る状態を示す左側面図であり、図3は電動車椅子21の
背面図である。電動車椅子21は、パイプを組んで構成
された折り畳み式のフレーム22と、フレーム22に設
けられ搭乗者Mが着座する座席23と、フレーム22の
前後に左右一対に設けられた前輪24および駆動輪25
とを備える。フレーム22の前部には、搭乗者用の操作
パネル1が配置されており、後部には電源3を内蔵した
バッテリパック27が配置されている。フレーム22の
後方上部には、介助者が保持する二本のハンドル28が
設けられ、一方のハンドル28には、介助者用の操作パ
ネル2が取り付けられている。また、フレーム22の後
方下部には、座席23の過度の後傾を防止する補助輪2
9が設けられている。 【0016】座席23は、フレーム22を構成する左右
のパイプ間に張られたシートによって構成されている。
前輪24は、キャスタ式の遊動輪である。駆動輪25
は、リム25aおよびこれに装着されたタイヤ25bと
からなり、放射状に配列された多数のスポーク26によ
り、中央に配置されたハブ部30に連結されている。 【0017】そのハブ部30は、図5に示すように、底
の浅い有底円筒状、すなわち中空のハブ本体(ハブ)3
1を備えている。ハブ本体31は、側方に向けて開口部
を有しており、この開口部は、円盤状の蓋体35によっ
て覆われている。ハブ本体31の内側中心にはボス32
が形成されており、このボス32に、2つのベアリング
33を介して車軸34が装着され、この車軸34は、フ
レーム22の一部に嵌合され、かつナット37で固定さ
れており、これによって駆動輪25はフレーム22に回
転自在に支持されている。蓋体35は、車軸34に嵌合
固定されており、ハブ本体31との間にはわずかな隙間
があいている。この隙間は水等の侵入を防ぐためにラビ
リンス状に形成されている。このようにして、車軸34
と蓋体35はフレーム22に対して一体に固定されてい
る一方、駆動輪25はハブ本体31とともに回転するよ
うになっている。 【0018】上記のハブ部30において、ハブ本体31
は、駆動輪25を支持するため、高炭素鋼やステンレス
鋼等の強度の大きな材料から形成され、蓋体35は、ア
ルミニウム合金や銅合金のような熱伝導性の高い材料か
ら形成されている。なお、ハブ本体31には、図2およ
び図3に示すように、駆動輪25の外側に位置する手動
リング36が一体に固定されている。この手動リング3
6は、使用者Mが手動で駆動輪25を回転させて走行す
るときに用いるものである。 【0019】さて、駆動輪25は、ハブ部30に設けら
れた駆動機構40により回転駆動される。図4および図
6に示すように、駆動機構40は、ハブ部30の蓋体3
5におけるハブ本体31と反対側の外面にボルト止めさ
れた円筒状のモータ4または5と、このモータ4または
5の駆動ギヤ42に連結された複数(この場合2つ)の
減速ギヤ43、44とから構成されている。 【0020】駆動ギヤ42の駆動軸42aおよび各減速
ギヤ43、44のギヤ軸43a、44aは、蓋体35と
蓋体35の内面にネジ止めされたギヤケース45とに、
ベアリング46を介して回転自在に支持され、駆動ギヤ
42、各減速ギヤ43、44はギヤケース45内に収納
された状態となっている。下流側の減速ギヤ44のギヤ
軸44aの先端はギヤケース45から突出し、その突出
端に、ピニオンギヤ47が設けられており、このピニオ
ンギヤ47が、前記ハブ部30のハブ本体31の底部内
周に装着された内歯である内歯ギヤ30aに噛合してい
る。ギヤケース45は、蓋体35に固定された状態で車
軸34を取り囲むように略円弧状に形成されており、さ
らに、モータ4または5は、ギヤケース45の端部であ
って、車軸34に対してオフセットされた位置に配設さ
れている。このようにして、駆動機構40は、遊星歯車
機構をなしている。 【0021】モータ4または5の駆動軸42aが回転す
ると、その回転は減速ギヤ43、44を経てピニオンギ
ヤ47から内歯ギヤ30aに伝わり、もって駆動輪25
が回転するようになっている。なお、図4に示すよう
に、モータ4または5の駆動軸42aの回転数は、ハブ
部30内に設けられ、駆動軸42aにタイミングベルト
48で連結されたロータリエンコーダ8または9により
検出されるようになっている。このロータリエンコーダ
8または9はモータ4または5に近接させてギヤケース
45に並設され、蓋体35の内面にボルト止めされてい
る。なお、前記減速ギヤ44には、モータ4,5の駆動
力をハブ本体31へ伝達する経路をつないだり切ったり
するクラッチ機構60が設けられている。 【0022】さて、上述の駆動機構40のモータ4また
は5は、直方体状のバッテリパック27(図2、図3)
を電源3としている。このバッテリパック27は、充電
池を多数内蔵しており、一方(この場合右側)のハブ部
30に取り付けられたバッテリホルダ110に着脱自在
に装填されるようになっている。バッテリパック27に
は、バッテリホルダ110に対する着脱や持ち運びの際
に便利なように把手102が設けられている。 【0023】バッテリホルダ110は、ハブ部30の蓋
体35に対しモータ5とともにボルト止めされ、図7に
示すように、蓋体35への取付け部分から後方斜め上方
に延びており、下部にはコントローラ収納部111、そ
の上に上方に開口するバッテリ収納部112が形成され
ている。コントローラ収納部111には、前記のCPU
11を内蔵したメインコントローラ10(図1参照)が
収納されている。バッテリホルダ110の基端部には、
モータ5に被せられてモータ5を軸に回動可能な円筒状
のモータカバー107が一体成形されており、このモー
タカバー107とともにバッテリホルダ110全体が、
前後方向に回動するようになっている。 【0024】また、図4および図5に示すように、上記
ハブ部30内には、メインコントローラ10からの出力
信号を受けて同じ側にあるモータ4,5に与える通電量
を制御する電力制御部6または7が、ケース54に覆わ
れて収納されている。電力制御部6または7は、対応す
るモータ4または5から離間した位置に配置されてお
り、蓋体35におけるハブ本体31の内側を向く面に取
り付けられている。各電力制御部6,7は、上記の通
り、半導体素子からなる複数のFET52と、これらの
FET52の駆動回路51を備える。このうち、駆動回
路51は、プリント基板50上に配設されている。 【0025】プリント基板50は、スペーサ55を介し
て薄板状の放熱板53に取り付けられており、FET5
2は、放熱板53に直接ネジ止めされている。放熱板5
3は、蓋体35と同様に、アルミニウム合金や銅合金の
ような熱伝導性の高い材料から形成されている。そし
て、放熱板53は、その一面全体が蓋体35に直接接触
させられて、蓋体35にネジ止めされている。 【0026】B. 実施形態の作用・効果 上記の構成では、モータ4または5および電力制御部6
または7が固定される蓋体35は、熱伝導性が高い金属
製であるから、モータ4,5の発熱および電力制御部
6,7の発熱を放熱する効果が大きい。また、電力制御
部6,7は、対応するモータ4,5から離間した位置に
取り付けられている。したがって、モータ4または5お
よび電力制御部6または7が同一の蓋体35に取り付け
られながらも、電力制御部6,7が過熱して破損するこ
とを抑制することができる。 【0027】また、電力制御部6,7は、蓋体35のハ
ブ本体31内側を向く面に固定されている。このこと
は、放熱性のよい蓋体35の外面が、電力制御部6,7
によって外気から遮られることがないことにつながる。
これによっても、電力制御部6,7が過熱して破損する
ことを抑制することが可能である。さらに、このように
蓋体35を放熱板として使用することにより、特別な放
熱板や冷却装置を別個に設ける必要がない。本実施形態
では、放熱板53が設けられているが、これは後述する
ように、別の理由によるものであり、場合によっては設
けなくてもよい。 【0028】さらにまた、一般的に耐熱性の低いCPU
11は、発熱源となるモータ4,5や電力制御部6,7
から離間した位置に配置されたメインコントローラ10
に設けられている。したがって、CPU11は、モータ
4,5や電力制御部6,7からの熱的悪影響を受けず
に、信頼性の高い制御動作を行うことが可能である。そ
して、電力制御部6,7は、前記のように過熱が抑制さ
れていることに加えて、CPUではなく、半導体素子か
らなるFET52と、その駆動回路51を主体に構成さ
れていることにより、わずかな温度上昇では、作動性能
が低下することはない。 【0029】なお、各電力制御部6,7においては、放
熱板53に、FET52およびその駆動回路51が取り
付けられている。したがって、放熱板53にFET52
およびその駆動回路51をあらかじめ組み付けてユニッ
ト化した後、蓋体35に組み付けるようにすれば、組み
付け作業性が良くなる。図示のように、放熱板53は小
さい部材であるが、その一面全体が蓋体35に密着させ
られているので、蓋体35への熱伝導性は良好になって
いる。 【0030】 【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、モータ等の発熱の影響が少なく、作動性能の信頼性
が高い車両の電動駆動装置を提供することが可能であ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric drive device for a vehicle such as an electric wheelchair in which left and right drive wheels are individually driven by motors. [0002] As an electric drive device for this type of vehicle,
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-261132, there is a type in which a driving motor is attached to a boss or hub at the center of a driving wheel, and power is transmitted from the motor to the driving wheel by a planetary gear mechanism. In this apparatus, a vehicle travel command is issued by a joystick operated by a passenger, and the main processor outputs a command signal for controlling driving of the left and right drive wheels based on an input signal generated from the joystick. The command signal is taken into two electric motor processors provided for each driving wheel, and each electric motor processor controls driving of a corresponding motor. In this way, the vehicle speed is changed and steered by individually changing and controlling the rotational speed of the drive wheels. In this electric drive apparatus, the main processor is provided on a vehicle base (a chair part in the case of a wheelchair), and each electric motor processor is disposed near a corresponding motor and attached to a boss. . Each motor processor is at least partially housed in a boss and incorporated in a drive portion, which eliminates the need for a large number of control conductors, and is convenient for repair. However, in the above publication, it is not clarified what parts are provided as the main processor and the motor processor. If these are configured as a CPU (central processing unit), the CPUs are arranged in three places, and the manufacturing cost increases. Furthermore, if so, if an electric motor processor is installed in the vicinity of the motor and incorporated in the drive part, the CPU's operating performance will be required unless a CPU with high heat resistance is used due to heat generated in the drive part such as the motor. Can not ensure the reliability. C with high heat resistance
PU is generally expensive. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electric drive device for a vehicle that is less affected by heat generated by a motor or the like and has high operational performance reliability. In order to solve the above problems, in the electric drive apparatus for a vehicle according to the present invention, the left and right drive wheels are individually driven by a motor, and the rotational speed of the drive wheels is determined. In an electric drive device for a vehicle that changes and steers a vehicle by separately changing the vehicle speed, a hub that is rotatably attached to an axle is provided at the center of each drive wheel, and the hub is formed hollow. , has an opening towards the side, a high thermal conductivity metal lid covering the opening is attached to the axle, the motor for the corresponding driving wheel in the lid The opposite side of the hub
Is fixed at a position offset with respect to the axle, and is connected to the drive gear of the motor and the drive gear.
A gear case that houses a plurality of reduction gears is provided with the lid.
The gear is fixed to a surface facing the inner side of the hub of the body and the gear with respect to the axle of the surface facing the inner side of the hub of the lid
The power control unit of the motor is fixed on the opposite side of the case, and the vehicle has a travel command unit that is operated manually,
A main control unit, and the main control unit controls the power control unit based on an input signal from the travel command unit. In this configuration, the lid to which the motor and the power control unit are fixed is made of metal having high thermal conductivity.
The effect of dissipating heat generated by the motor and heat generated by the power control unit is great. The power control unit is connected to the gear case with respect to the axle.
Is mounted on the opposite side, i.e., away from the motor. Therefore, it is possible to prevent the power control unit from being overheated and damaged while the motor and the power control unit are attached to the same lid. Moreover, the electric power control part is being fixed to the surface which faces the hub inner side of a cover body.
This leads to the fact that the outer surface of the lid with good heat dissipation is not blocked from the outside air by the power control unit. Also by this, it is possible to suppress overheating of the power control unit. Further, by using the lid as a heat sink in this manner, it is not necessary to provide a special heat sink or a cooling device separately. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. First Embodiment Configuration of Embodiment A-1. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a control system of an electric drive device for a vehicle according to an embodiment. In the figure, reference numeral 1 is an operation panel for passengers, and 2 is an operation panel for assistants. Reference numeral 3 is a DC power source comprising a storage battery, 4, 5 are motors for rotating left and right drive wheels, and 6, 7 are motors 4, 5 respectively.
It is the electric power control part which drives rotation of. The motors 4 and 5 are respectively provided with rotary encoders 8 and 9 for detecting their rotational speed. Each power control unit 6, 7
A current is supplied from the power source 3. Reference numeral 10 denotes a main controller (main control unit), and the main controller 10 includes hardware such as a CPU 11 and a memory. The operation panels 1 and 2 are provided with main switches 1a and 2a for opening and closing circuits for supplying current to the main controller 10, respectively. The main controller 10 is energized from the power supply 3 when either one of the main switches 1a and 2a is turned on. The occupant operation panel 1 is provided with a joystick (travel command unit) 1b. As will be described later, when changing the vehicle speed and steering the electric wheelchair, when the joystick 1b is tilted, the speed of each drive wheel is controlled so that the electric wheelchair advances in that direction. That is, if the occupant tilts the joystick 1b forward, it moves forward, backwards if it tilts backward, turns left if it tilts left, turns right if it tilts right,
The motors 4 and 5 are rotated. Further, the joystick 1b always keeps the non-operating state at the neutral position unless the occupant touches it. The operation panel 2 for the assistant is provided with a forward / reverse button (running command section) 2b. The forward / backward button 2b is a seesaw-type button that tilts forward and backward, and the motors 4 and 5 are rotated so that the forward movement is performed when the assistant pushes the front and the backward movement when the backward is pushed. The forward / reverse button 2b
Will always remain in a neutral position unless touched by a caregiver. CP built in the main controller 10
U11 operates based on a predetermined program and performs various functions. That is, the CPU 11 has an operation panel 1,
In accordance with the on / off signals supplied from the two main switches 1a and 2a, it is determined which of the travel command signals for the joystick 1b and the forward / reverse button 2b should be selected.
Based on the travel command signal of the joystick 1b or the forward / reverse button 2b selected based on this determination, the speed at which each drive wheel should be rotated is calculated. As a result of the calculation of the speed, when any of the driving wheels is stopped, that is, when the speed should be “0”, the CPU 11 controls the power control unit 6.
Alternatively, a signal for turning off 7 is output. Thereby, one of the motors 4 and 5 stops. When the speed calculation result is other than the above, the CPU 11 calculates the target vehicle speed and outputs a gate signal as a control signal based on the target vehicle speed. Each power control unit 6, 7 has a plurality of FETs,
These FET drive circuits are included. Among these, the drive circuit is directly conducted from the power source 3. CPU 1
By operating the FET with the gate signal from 1,
The amount of power applied to the corresponding motor 4 or 5 is controlled,
The rotational speed of the motor 4 or 5, that is, the speed of each drive wheel is controlled. Thus, the advancing direction of the electric wheelchair is changed by changing the left and right speeds. Further, the CPU 11 receives the pulses input from the rotary encoders 8 and 9, calculates the actual speed of each driving wheel, and feedback-controls the gate signal. In the present embodiment, after both main switches 1a and 2a are turned off, the CPU 11 determines the travel command signal for the joystick 1b or the forward / reverse button 2b of the main switch 1a or 2a that is turned on first. Is preferentially selected. This priority selection state is reset when both the main switches 1a and 2a are turned off, and the priority is given to the traveling command signal of the joystick 1b forward / reverse button 2b of the main switch 1a or 2a that is turned on next. It is made to choose. The operation panels 1 and 2 are provided with indicator lamps 17 which are turned on when the corresponding joystick 1b or forward / reverse button 2b is selected. Further, the operation panels 1 and 2 are provided with a warning lamp 18 that is turned on when an abnormality occurs in the control system.
In 0, a warning buzzer 19 is also provided that similarly issues a warning when an abnormality occurs. The indicator lamp 17 and the warning lamp 18 are LE
D. The indicator light 17, the warning light 18, and the warning buzzer 19 are operated by the CPU 11. A-2. Next, the configuration of the electric wheelchair that is a vehicle according to the embodiment will be described. FIG. 2 is a left side view showing a state in which a passenger M is riding on the electric wheelchair 21, and FIG. 3 is a rear view of the electric wheelchair 21. The electric wheelchair 21 includes a foldable frame 22 formed by assembling pipes, a seat 23 provided on the frame 22 on which a passenger M sits, a front wheel 24 and a drive wheel provided in a pair of left and right before and after the frame 22. 25
With. A passenger operation panel 1 is disposed at the front of the frame 22, and a battery pack 27 incorporating a power source 3 is disposed at the rear. Two handles 28 held by the assistant are provided at the upper rear part of the frame 22, and the operation panel 2 for the assistant is attached to one handle 28. Further, in the lower rear part of the frame 22, the auxiliary wheel 2 that prevents the seat 23 from excessively tilting backward.
9 is provided. The seat 23 is constituted by a seat stretched between the left and right pipes constituting the frame 22.
The front wheel 24 is a caster type idler wheel. Drive wheel 25
Consists of a rim 25a and a tire 25b attached to the rim 25a, and is connected to a hub portion 30 arranged in the center by a large number of radially arranged spokes 26. As shown in FIG. 5, the hub portion 30 has a bottomed cylindrical shape with a shallow bottom, that is, a hollow hub body (hub) 3.
1 is provided. The hub body 31 has an opening toward the side, and the opening is covered with a disk-shaped lid 35. At the center of the hub body 31 is a boss 32.
The axle 34 is mounted on the boss 32 via two bearings 33. The axle 34 is fitted to a part of the frame 22 and is fixed by a nut 37. The drive wheel 25 is rotatably supported by the frame 22. The lid body 35 is fitted and fixed to the axle 34, and a slight gap is left between the lid body 35 and the hub body 31. This gap is formed in a labyrinth shape to prevent intrusion of water or the like. In this way, the axle 34
The lid 35 is fixed integrally with the frame 22, while the drive wheel 25 rotates together with the hub body 31. In the hub portion 30 described above, a hub body 31 is provided.
Is formed from a material having high strength such as high carbon steel or stainless steel to support the drive wheel 25, and the lid 35 is formed from a material having high thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy. . As shown in FIGS. 2 and 3, a manual ring 36 located outside the drive wheel 25 is integrally fixed to the hub body 31. This manual ring 3
6 is used when the user M travels by manually rotating the drive wheel 25. Now, the drive wheel 25 is rotationally driven by a drive mechanism 40 provided in the hub portion 30. As shown in FIGS. 4 and 6, the drive mechanism 40 includes the lid 3 of the hub portion 30.
5 and a plurality of (in this case, two) reduction gears 43 and 44 connected to a drive gear 42 of the motor 4 or 5. It consists of and. The drive shaft 42a of the drive gear 42 and the gear shafts 43a and 44a of the reduction gears 43 and 44 are respectively connected to a cover body 35 and a gear case 45 screwed to the inner surface of the cover body 35.
The drive gear 42 and the reduction gears 43 and 44 are housed in a gear case 45, which is rotatably supported via a bearing 46. The tip of the gear shaft 44 a of the downstream reduction gear 44 protrudes from the gear case 45, and a pinion gear 47 is provided at the protruding end. Is meshed with the internal gear 30a, which is an internal tooth. The gear case 45 is formed in a substantially arc shape so as to surround the axle 34 in a state of being fixed to the lid 35, and the motor 4 or 5 is an end of the gear case 45, with respect to the axle 34. It is disposed at an offset position. In this way, the drive mechanism 40 forms a planetary gear mechanism. When the drive shaft 42a of the motor 4 or 5 rotates, the rotation is transmitted from the pinion gear 47 to the internal gear 30a via the reduction gears 43, 44, and thus the drive wheel 25.
Is designed to rotate. As shown in FIG. 4, the rotational speed of the drive shaft 42a of the motor 4 or 5 is detected by a rotary encoder 8 or 9 provided in the hub portion 30 and connected to the drive shaft 42a by a timing belt 48. It is like that. The rotary encoder 8 or 9 is arranged in parallel with the gear case 45 in the vicinity of the motor 4 or 5 and is bolted to the inner surface of the lid 35. The reduction gear 44 is provided with a clutch mechanism 60 that connects and disconnects a path for transmitting the driving force of the motors 4 and 5 to the hub body 31. The motor 4 or 5 of the drive mechanism 40 described above is a rectangular parallelepiped battery pack 27 (FIGS. 2 and 3).
Is the power source 3. The battery pack 27 incorporates a large number of rechargeable batteries, and is detachably loaded in the battery holder 110 attached to one (right side in this case) hub portion 30. The battery pack 27 is provided with a handle 102 for convenient attachment / detachment and carrying with respect to the battery holder 110. The battery holder 110 is bolted to the lid body 35 of the hub portion 30 together with the motor 5 and extends obliquely upward and rearward from the attachment portion to the lid body 35 as shown in FIG. A controller housing 111 and a battery housing 112 that opens upward are formed on the controller housing 111. The controller storage unit 111 includes the CPU described above.
11 stores a main controller 10 (see FIG. 1). At the base end of the battery holder 110,
A cylindrical motor cover 107 that is put on the motor 5 and is rotatable about the motor 5 is integrally formed, and together with the motor cover 107, the entire battery holder 110 is
It is designed to rotate in the front-rear direction. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the hub portion 30 receives power signals from the main controller 10 and controls power supplied to the motors 4 and 5 on the same side. The part 6 or 7 is covered and stored in the case 54. The power control unit 6 or 7 is disposed at a position away from the corresponding motor 4 or 5, and is attached to the surface of the lid 35 facing the inside of the hub body 31. As described above, each power control unit 6, 7 includes a plurality of FETs 52 made of semiconductor elements, and a drive circuit 51 for these FETs 52. Among these, the drive circuit 51 is disposed on the printed circuit board 50. The printed circuit board 50 is attached to a thin plate-like heat radiating plate 53 via a spacer 55, and the FET 5
2 is screwed directly to the heat sink 53. Heat sink 5
3 is formed of a material having high thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy, like the lid 35. The entire surface of the heat radiating plate 53 is brought into direct contact with the lid 35 and is screwed to the lid 35. B. Operation and Effect of Embodiment In the above configuration, the motor 4 or 5 and the power control unit 6
Alternatively, since the lid 35 to which 7 is fixed is made of metal having high thermal conductivity, the heat generated by the motors 4 and 5 and the heat generated by the power control units 6 and 7 are greatly radiated. Further, the power control units 6 and 7 are attached at positions separated from the corresponding motors 4 and 5. Therefore, it is possible to prevent the power control units 6 and 7 from being overheated and damaged while the motor 4 or 5 and the power control unit 6 or 7 are attached to the same lid 35. The power control units 6 and 7 are fixed to the surface of the lid 35 facing the inside of the hub main body 31. This means that the outer surface of the lid 35 with good heat dissipation is the power control unit 6, 7.
It will lead to the fact that it will not be blocked from outside air.
Also by this, it is possible to suppress the power control units 6 and 7 from being overheated and damaged. Further, by using the lid 35 as a heat sink in this way, it is not necessary to provide a special heat sink or a cooling device separately. In the present embodiment, the heat radiating plate 53 is provided. However, as will be described later, this is due to another reason and may not be provided depending on circumstances. Furthermore, a CPU generally having a low heat resistance.
Reference numeral 11 denotes motors 4 and 5 and power control units 6 and 7 serving as heat generation sources.
Main controller 10 arranged at a position away from
Is provided. Therefore, the CPU 11 can perform a highly reliable control operation without being adversely affected by heat from the motors 4 and 5 and the power control units 6 and 7. And, in addition to the overheating being suppressed as described above, the power control units 6 and 7 are mainly composed of the FET 52 made of a semiconductor element and its drive circuit 51 instead of the CPU. A slight temperature rise will not degrade the operating performance. In each power control unit 6, 7, the FET 52 and its drive circuit 51 are attached to the heat radiating plate 53. Therefore, the FET 52
If the drive circuit 51 is assembled in advance to form a unit and then assembled to the lid 35, the assembly workability is improved. As shown in the figure, the heat dissipation plate 53 is a small member, but since the entire surface thereof is in close contact with the lid 35, the thermal conductivity to the lid 35 is good. As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electric drive device for a vehicle that is less affected by heat generated by a motor or the like and has high operational performance reliability. .

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施形態に係る車両の電動駆動装
置の制御系統を示す概略図である。 【図2】 実施形態に係る車両である車椅子を示す左側
面図である。 【図3】 同車椅子の背面図である。 【図4】 同実施形態の駆動輪のハブの内部を示す側面
図である。 【図5】 図4のV−V線矢視断面図である。 【図6】 図4のVI−VI線矢視断面図である。 【図7】 同実施形態に用いられるバッテリパックとそ
のホルダを示す側面図である。 【符号の説明】 1 搭乗者用の操作パネル、2 介助者用の操作パネ
ル、1b ジョイスティック(走行指令部)、2b 前
後進ボタン(走行指令部)、3 電源、4,5モータ、
6,7 電力制御部、10 メインコントローラ(主制
御部)、11CPU、21 電動車椅子、25 駆動
輪、30 ハブ部、25a リム、25b タイヤ、2
6 スポーク、30a 内歯ギヤ、31 ハブ本体(ハ
ブ)、34 車軸、35 蓋体、42 駆動ギヤ、4
3,44 減速ギヤ、50 プリント基板、51 FE
Tの駆動回路、52 FET、53 放熱板
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing a control system of an electric drive device for a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a left side view showing a wheelchair that is a vehicle according to the embodiment. FIG. 3 is a rear view of the wheelchair. FIG. 4 is a side view showing the inside of the hub of the drive wheel of the same embodiment. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4; FIG. 7 is a side view showing the battery pack and its holder used in the embodiment. [Explanation of symbols] 1 Operation panel for passengers, 2 Operation panel for assistants, 1b Joystick (running command unit), 2b Forward / backward button (running command unit), 3 Power supply, 4, 5 motor,
6, 7 Electric power control unit, 10 Main controller (main control unit), 11 CPU, 21 Electric wheelchair, 25 Drive wheel, 30 Hub part, 25a Rim, 25b Tire, 2
6 Spoke, 30a Internal gear, 31 Hub body (hub), 34 Axle, 35 Lid, 42 Drive gear, 4
3,44 Reduction gear, 50 Printed circuit board, 51 FE
T drive circuit, 52 FET, 53 heat sink

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 左右の駆動輪をモータにより個別に駆動
し、駆動輪の回転速度を個別に変更制御することによっ
て車速変更および操舵を行う車両の電動駆動装置におい
て、 各駆動輪の中央には、車軸に回転可能に取り付けられる
ハブが設けられており、上記ハブは中空に形成され、側
方に向けて開口部を有しており、上記開口部を覆う熱伝
導性の高い金属製の蓋体が上記車軸に取り付けられてお
り、対応する駆動輪用のモータが上記蓋体におけるハブ
とは反対側の面のうち上記車軸に対してオフセットされ
た位置に固定されており、上記モータの駆動ギヤと当該
駆動ギヤに連結された複数の減速ギヤとを収納するギヤ
ケースが上記蓋体のハブ内側を向く面に固定されている
と共に、上記蓋体のハブ内側を向く面のうち上記車軸に
対して上記ギヤケースとは反対側に上記モータの電力制
御部が固定されており、 上記車両には、人力で操作する走行指令部と、主制御部
とが設けられ、主制御部は、上記走行指令部からの入力
信号に基づいて上記電力制御部を制御するようにしたこ
とを特徴とする車両の電動駆動装置。
(57) [Claims] [Claim 1] An electric drive device for a vehicle that changes the vehicle speed and steers by individually driving the left and right drive wheels with a motor and individually changing and controlling the rotational speed of the drive wheels. In the center of each drive wheel, a hub that is rotatably attached to the axle is provided, the hub is formed hollow, has an opening toward the side, and covers the opening. A metal cover body with high thermal conductivity is attached to the axle, and a motor for a corresponding drive wheel is a hub in the cover body .
Is offset with respect to the axle on the opposite side
Was is fixed in position, the drive gear of the motor and the
A gear that houses a plurality of reduction gears connected to the drive gear
The case is fixed to the surface of the lid facing the inside of the hub
And the axle of the surface of the lid facing the hub inside.
On the other hand, the electric power control unit of the motor is fixed on the side opposite to the gear case, and the vehicle is provided with a travel command unit that is operated manually, and a main control unit. An electric drive device for a vehicle, wherein the power control unit is controlled based on an input signal from a command unit.
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