CN100470412C - 车辆控制装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制车辆的控制装置和包括该控制装置的车辆，其中以使用者能够容易和安全地乘车和下车的方式对车辆进行控制。所述车辆包括使用者搭乘的本体部、产生用于使本体部移动的动力的动力产生部、输出与施加到本体部的负荷对应的负荷值的负荷检测部。控制装置包括储存负荷阈值的第1存储部；储存与用于控制动力产生部的多种控制方法分别对应的数据的第2存储部；和处理部，该处理部将负荷值与负荷阈值进行比较，根据比较结果在多种控制方法之间切换控制方法，根据对应数据对动力产生部进行控制。由于不是仅利用使用者双脚的负荷差，还通过负荷值和规定阈值的比较对控制方法进行切换，使用者能够容易和安全地乘车和下车。

Description

车辆控制装置和车辆

技术领域

本发明涉及电动滑板等车辆的控制装置和车辆。更具体地，本发明涉及一种在上下车辆时以及乘车期间车辆的驱动控制。

背景技术

一直以来，作为以电动机为驱动力的电动式移动体，电动滑板、电动冲浪板、电动轮椅等是公知的。电动式移动体的使用者通过利用节气门、操纵杆等进行手动操作，能够进行电动式移动体的速度和加减速控制、前进后退的变更等。

在需要进行手动操作的电动式移动体中，使用者在行驶时需要经常注意操作而不能舒适地行驶。而且，一旦设置手动操作装置，则制约了使用者的乘车位置。

专利文献1公开了不需要使用者手动操作的电动式移动体。在专利文献1中，设置在滑板的前后的2个压力传感器检测负荷(使用者的体重)。根据这些负荷的差别，控制电动机从而驱动车轮，以使滑板前进或后退。

更具体地，当施加在前压力传感器上的负荷比施加在后压力传感器上的负荷大时，该滑板前进，当施加在前压力传感器上的负荷比施加在后压力传感器上的负荷小时，该滑板后退。因而如果施加在前压力传感器上的负荷和施加在后压力传感器上的负荷之间的差值增大时，则滑板加速，如果减小差值则减速。

专利文献1：特开平10-23613号公报

由于需要熟练地乘上滑板或从滑板上下来，使用者不能轻易地掌握使用滑板。也就是能够安全使用滑板需要相当长的时间。需要熟练的理由是由于不需要手动操作的现有滑板在乘降(上下车)时进行与使用者意愿相反的动作。

例如，使用者在两脚置于车板上而行驶的状态下打算停止时，如果使后脚从滑板下来，滑板与使用者的意愿相反而加速。这是由于仅施加在后压力传感器上的负荷消除，而施加在前后压力传感器上的负荷差增大。因而，使用者难以通过使单脚下车而使滑板停止行进。

而且在滑板处于停止状态下，如果使用者将单脚放在车板前部，则滑板突然起步。这是由于仅施加在前压力传感器上的负荷增加，施加在前后压力传感器上的负荷差增大。

发明内容

本发明的目的是以使用者能够轻易和安全地乘车或下车的方式对车辆进行控制。

根据本发明的控制装置在对车辆进行控制时使用。所述车辆包括使用者搭乘的本体部、产生用于使上述本体部移动的动力的动力产生部、输出与施加到上述本体部的负荷对应的负荷值的负荷检测部。上述控制装置包括：储存所述负荷阈值的第1存储部；储存与用于控制上述动力产生部的多种控制方法分别对应的数据的第2存储部；和处理部，该处理部将上述负荷值与负荷阈值进行比较，根据比较结果在上述多种控制方法之间切换控制方法，根据对应的所述数据对上述动力产生部进行控制。

上述车辆的动力产生部也可以为能够产生与指令值对应的动力；上述处理部根据与切换后的上述控制方法对应的数据输出上述指令值。

上述处理部也可以切换到用于使动力产生的控制方法，输出和对应于停止状态的指令值不同的指令值。

上述处理部也可以输出阶梯状变化的上述指令值。

上述处理部也可以切换到用于使动力的产生停止的控制方法，输出与停止状态对应的指令值。

所述第1存储部可以储存乘车阈值作为上述负荷阈值，当上述负荷值变得比所述乘车阈值大时，上述处理部切换到用于使所述动力产生的控制方法。

作为上述负荷阈值，所述第1存储部可以储存乘车阈值，同时还储存比上述乘车阈值小的下车阈值，当上述负荷值变得比所述下车阈值小时，上述处理部切换到用于使所述动力的产生停止的控制方法。

上述负荷检测部可包括设置在上述本体部的不同位置上且输出与各个位置的负荷对应的负荷值的传感器，上述第1存储部也可以储存多个与各个传感器对应地规定的负荷阈值。上述处理部将来自各个传感器的负荷值分别与对应的上述负荷阈值进行比较。

上述第1存储部也可以储存第1乘车阈值和第2乘车阈值作为对应的上述负荷阈值，上述负荷检测部可包括第1传感器和第2传感器。当获得表示由所述第1传感器检测到的负荷值超过第1乘车阈值且由所述第2传感器检测到的负荷值超过第2乘车阈值的比较结果时，上述处理部可切换到用于使所述动力产生的控制方法。

作为对应的上述负荷阈值，所述第1存储部可储存第1下车阈值和第2下车阈值；上述负荷检测部可包括第1传感器和第2传感器。当获得表示由所述第1传感器检测到的负荷值小于等于第1下车阈值和由所述第2传感器检测到的负荷值小于等于第2下车阈值之中至少一个的比较结果时，上述处理部可切换到用于使所述动力的产生停止的产生的控制方法。

上述车辆的动力产生部按照与上述指令值对应的移动方向和速度使上述本体部移动。上述处理部可根据由上述第1传感器检测到的负荷值和由上述第2传感器检测到的负荷值，计算所述负荷偏置情况，并根据所述偏置情况使所述指令值改变。

根据本发明的车辆包括：使用者搭乘的本体部；产生用于使上述本体部移动的动力的动力产生部；设置在所述本体部上以检测出与负荷对应的负荷值的负荷检测部；和控制装置。上述控制装置包括：储存负荷阈值的第1存储部；储存与用于控制上述动力产生部的多种控制方法分别对应的数据的第2存储部；和处理部，该处理部将上述负荷值与负荷阈值进行比较，根据比较结果在上述多种控制方法之间切换控制方法，根据对应的所述数据对上述动力产生部进行控制。

所述车辆可包括对上述本体部进行支撑的第1车轮和第2车轮，所述第1车轮和所述第2车轮中至少一个车轮与上述动力产生部力学连接。

上述本体部是板状，而且在连结上述第1车轮和第2车轮的方向上长。

所述第1车轮和所述第2车轮相对于上述本体部的中央位置可设置在相反的位置上。

上述动力产生部可使上述本体部沿连结所述第1车轮和所述第2车轮的方向移动。

所述车辆可以是滑板(滑板车)。

发明效果

根据本发明，将与施加到本体部上的负荷对应的负荷值与负荷阈值进行比较，根据该比较结果在多种控制方法之间切换控制方法以对动力产生部进行控制。由于不是仅利用使用者双脚的负荷差对动力产生部进行控制，还通过负荷值和规定阈值的比较，对控制方法进行切换，使用者能够容易和安全地乘车和下车。例如，在使用者没有完全乘上本体部之前，车辆不会突然起步，或即使使用者单脚下车，车辆也不进行突然加速。

根据本发明，处理部根据由第1传感器检测到的第1负荷值和由第2传感器检测到的第2负荷值，计算施加到本体部上的负荷偏置情况，输出与所述偏置情况对应的指令值。所述负荷偏置情况与使用者的体重无关，由第1负荷值和第2负荷值的分配确定。由于输出与所述偏置情况对应的指令值，能够与使用者体重无关地可靠地控制车辆速度。

附图说明

图1是示意性显示根据本发明实施例的电动滑板1的外观的视图；

图2是电动滑板1的侧视图；

图3是对电动滑板1侧面一部分进行放大后的视图；

图4是显示电动滑板1的驱动系统70的硬件结构的框图；

图5是显示计算电流指令值并驱动电动滑板1的处理顺序的流程图；

图6是显示计算电流指令值并驱动电动滑板1的处理顺序的流程图；

图7(a)是显示在图(映射，マツプ)补正处理中所使用的第1和第2图的视图，图7(b)显示每隔规定时间间隔Δt阶梯状变化的电流指令值的输出示例；

图8(a)是显示阈值Thf1和THf2的关系的视图，图8(b)是显示阈值Thr1和THr2的关系的视图；

图9是显示乘车判断处理顺序的流程图；

图10(a)和(b)是显示利用弹簧和位置传感器的负荷检测单元的结构的视图。

符号说明

1 电动滑板  2 车板本体部  3 前轮  4 后轮  5，6 支撑件  7 保护罩  8，9 外侧框架  12，13 内侧框架  21 保持器  22 缓冲部件  23 垫片  24 导线  70 驱动系统  71 电动机控制单元  72 蓄电池  73 CPU74 驱动器  75 存储器  76 驱动电动机  77 编码器  78 负荷检测单元

具体实施方式

下文参考附图对根据本发明的车辆的实施例进行说明。在本实施例中，车辆是电动滑板。但是这并非限定本发明。

图1示意性显示了根据本实施例的电动滑板1的外观。电动滑板1具有车板本体部2、前轮3、后轮4、支撑件5和6、保护罩7。

电动滑板1在使用者乘上车板本体部2时利用传感器(图中未示)获得负荷值。将所获得的负荷值与预先保存的负荷阈值(下文简称为“阈值”)进行比较，利用比较结果，实施与使用者的乘车状态相应的处理。例如，当负荷值从小于乘车阈值变得比该阈值大时，则意味着使用者已经乘上本体部，则实施乘车处理。此外，当负荷值从大于下车阈值变得比该阈值小时，则意味着使用者已经从本体部上下车，则实施下车处理。

一旦根据乘车状态实施乘车处理或下车处理，则将驱动信号输送到电动式驱动电动机(图中未示)，使得电动机被驱动。也就是将对应于乘车状态的动力从电动机传送到车轮。电动滑板1，在乘车时当使用者完全乘上本体部之前不起步，而且在下车时，使用者仅将一只脚从车上落下时就停止行进。

下文说明各个构成元件。车板本体部2是使用者站立或坐着的搭乘部分。车板本体部2由纤维强化塑料(FRP)、木材等构成。车板本体部2具有从前轮3至后轮4之间的细长板状(板状)结构。电动滑板1的行进方向就是与所述细长方向(长度方向)基本平行的方向。

前轮3和后轮4分别由设置在车板本体部2下面的支撑件5和6而可转动地安装。前轮3和/或后轮4例如由橡胶或树脂等构成，为了使用者便于旋转，在其中央部形成凸状。前轮3和后轮4设置成夹持着车板本体部2的中央位置，最好设置在距车板本体部2的中央位置大致相同距离的位置。

下文在本说明书中，将从电动滑板1的后轮4朝向前轮3的方向(图1中箭头方向)作为前方进行说明。在本实施例中，前轮3是不能赋予驱动力的自由轮，后轮4是能赋予驱动力的驱动轮。下文将参考图2和3对前轮3和支撑件5的结构、后轮4和支撑件6的结构进行更详细地说明。

保护罩7设置成对下文所述电动机控制单元和蓄电池进行覆盖，以保护电动机控制单元和蓄电池在与障碍物、突起物碰撞时不受损伤。

图2示意性显示电动滑板1的侧面。如图2所示，将外侧框架8固定在车板本体部2下面的前侧上，将外侧框架9固定在车板本体部2下面的后侧上。由沿水平方向延伸的轴8a，将内侧框架12可转动地安装在外侧框架8上。而且，由沿水平方向延伸的轴9a，将内侧框架13可转动地安装在外侧框架9上。

支撑件5安装在内侧框架12上。支撑件6安装在内侧框架13上。前轮3可转动地安装在支撑件5上，后轮4可转动地安装在支撑件6上。

在支撑件5上设置了以电动滑板1的长度方向为长径方向的大致椭圆形长孔5a。通过相对于该长孔5a而改变前轮3的安装位置，能够调整电动滑板1的旋转性。

图3对车板本体部2和支撑件5的接合部分进行了放大显示。在图3中也显示了外侧框架8的一部分截面。

将保持器21设置在内侧框架12上。将由碟形弹簧等组成的缓冲部件22安装在保持器21内。将由铝等组成的垫片23设置在该缓冲部件22的上部。内侧框架12由轴8a而可转动地安装在外侧框架8上。

与垫片23相对地将前负荷传感器S1安装在外侧框架8上。前负荷传感器S1(下文简称为“前传感器”)能够检测来自车板本体部2的负荷。

此时，所谓的“检测负荷”意味着前传感器S1输出对应于所施加负荷的负荷值。负荷值也可以不是由千克或磅等单位表示的数值，例如也可以是对应于所施加负荷的大小的电流值或电压值。

在本实施例中，前传感器S1是应变片式称重传感器，但是也可以使用其它适当的传感器。应变片式称重传感器将由外部负荷对材料进行推压而产生的应变转换为电信号。从而将电信号的信号值作为负荷值输出。应变片式称重传感器的设置及其设置位置是一种示例，并不限定本发明。下文将参考图10对其它示例进行说明。

由前传感器S1所检测的“来自车板本体部2的负荷”意味着使用者未乘车时对车板本体部2、安装在其上的电动机、蓄电池等的合计重量中施加在前轮3上的负荷。而在使用者乘车时，意味着将使用者体重与未乘车时的负荷相加后的重量中施加在前轮3上的负荷。

将垫片23和缓冲部件22设置在前传感器S1的下部。这是为了获得防止在前传感器S1上产生过负荷的效果。

将导线24连接在前传感器S1上。导线24的另一端连接到后述的电动机控制单元(图4)上。显示来自前传感器S1的负荷值的信号通过导线24而传给电动机控制单元。

而且在本实施例中，将后负荷传感器S2安装在外侧框架9上(图2)，而且，后负荷传感器S2(下文简称为“后传感器S2”)也是应变片式称重传感器，用以输出负荷值。由于后传感器S2的结构和功能与前传感器S1的相同，省略了对其的详细说明。

下文参考图4对使电动滑板1驱动的驱动系统的结构进行说明。

图4显示了电动滑板1的驱动系统70的硬件结构。驱动系统70包括电动机控制单元(MCU)71、蓄电池72、驱动电动机76、编码器77、负荷检测单元78。负荷检测单元78是上述前传感器S1和后传感器S2的总称，已经对各个传感器的结构和动作进行了说明。

下文对各个构成要素的功能和结构进行详细地说明。首先，电动机控制单元71利用蓄电池72为电源进行操作。电动机控制单元71将从负荷检测单元78输出的负荷值与保持在内部的阈值进行比较。然后根据所述比较结果，实施与使用者乘车状态相应的处理，使驱动信号的信号值变化，并输出到驱动电动机76。根据所述驱动信号，对驱动电动机76的转动方向和转动速度进行控制。

所谓与使用者乘车状态相应的处理就是使用者乘上电动滑板1时的乘车处理以及使用者从电动滑板1下车时的下车处理。当使用者乘上电动滑板1上后，根据负荷值，计算施加在车板本体部2上的负荷偏置/偏差(负荷比)，对应于所述偏置程度，使输送到驱动电动机76的驱动信号的信号值变化。电动机控制单元71选择性地进行这些处理。通过电动机控制单元71切换电动滑板1的控制方法更具体地为驱动电动机76的驱动方法，对电动滑板1进行驱动。

而且，负荷偏置以前传感器S1的负荷检测位置和后传感器S2的负荷检测位置的中央位置为基准进行计算。在本实施例中，前传感器S1和后传感器S2的各个负荷检测位置分别在前轮3和后轮4的上方(图3)，而且由于前轮3和后轮4设置在距车板本体部2的中央位置大致相同距离的位置上，所以2个负荷检测位置的中央与车板本体部2的中央一致。

下文对电动机控制单元71的结构进行说明。电动机控制单元71包括中央演算处理装置(CPU)73、驱动器74和存储器75。

CPU73获取从前传感器S1和后传感器S2输出的各个负荷值。而且，CPU73获取从设置在后轮4上的编码器77输出的信号，同时，通过反馈电路F获取输送到驱动电动机76的驱动信号(驱动电流)。编码器77总是检测后轮4的转动方向和转动速度，并输出检测结果。CPU73可以根据所获取的信号检测出是否在正确执行根据后述第1和第2图(图7(a))的驱动控制。

CPU73根据从前传感器S1和后传感器S2输出的信号，产生脉冲宽度调制(PWM)后的电流指令值，并赋予驱动器74。

驱动器74与设置在后轮4内的驱动电动机76相连。驱动器74根据来自CPU73的电流指令值产生规定了电流值的驱动电流并施压在驱动电动机76上。驱动电动机76以与驱动电流的电流值对应的方向和强度对后轮4进行驱动。

存储器75是保存有处理所需的标志、参数等的RAM、EEPROM等。

下文简略说明电动滑板1根据电动机控制单元71的驱动控制的动作。在电动滑板1处于静止状态下，使用者不使负荷偏置地乘车时，CPU73的电流指令值被调整为正。当使用者在电动滑板1上向前方移动体重时，电流指令值被调整为正。由此，从驱动电动机76向后轮4施加正转动方向的力，电动滑板1前进。

当使用者在车板本体部2上向后方移动体重时，电流指令值被调整为负。由此，从驱动电动机76施加逆着转动方向的力，从而电动滑板1后退。

另一方面，一旦使用者从电动滑板1上以单脚下车，CPU73的电流指令值被调整为0。由此，来自驱动电动机76的力变为0，由后轮4的转动阻力等使得最终电动滑板1停止行进。

下文将参考图5-7，详细地说明上述驱动控制。根据由这种处理所计算出的电流指令值，对电动滑板1的前进、后退和停止进行控制。

图5和6显示了计算电流指令值并对电动滑板1进行驱动的处理顺序。在下文说明中，将由前传感器S1所检测的负荷值称作前负荷值Ff，将由后传感器S2所检测的负荷值称作后负荷值Fr。

首先参考图5。一旦将设置在车板本体部2上的开关(图中未示)打开，则开始进行处理。在步骤S1中，CPU73将各种标志(开始标志和乘车标志)作为初始值而设定成关闭(オフ)。开始标志和乘车标志存储在图4所示的存储器75内。

开始标志显示是否可开始进行电流指令值的计算处理。具体地说，开始标志在使用者没有乘上车板本体部2的状态下，显示是否获取前负荷值Ff和后负荷值Fr。另一方面，乘车标志显示使用者是否在电动滑板1上乘车，在已乘车时打开(オン)。

在步骤S2中，CPU73将输向驱动器74的电流指令值设定为0。在步骤S3中，CPU73判断开始标志是否打开。当开始标志关闭时进入步骤S4，当打开时进入步骤S5。

在步骤S4中，CPU73将来自前传感器S1的此时的前负荷值Ff当作初始值Ff0而获取，将来自后传感器S2的此时的后负荷值Fr当作初始值Fr0而获取。CPU73将所述开始标志设为打开。

然后在步骤S5中，CPU73进行乘车判定处理。在乘车判定处理中，判定是在使用者乘车前还是在乘车后。如果是在乘车前，则判定是否已乘车，如果是在乘车后，则判断是否已经下车。下文将参考图8和9详细说明乘车判定处理。

在步骤S5的乘车判定处理中，当断定使用者已经乘上车板本体部2上时，打开乘车标志，当断定使用者已经下车时，则关闭乘车标志。

然后在步骤S6中，CPU73判定乘车标志是否为打开。在乘车标志关闭时，CPU73返回步骤S5，在乘车标志变成打开之前，反复进行步骤S5和S6的处理。在乘车标志打开时，处理进入步骤S7。

在步骤S7中，CPU73获取来自前传感器S1和后传感器S2的当前的前负荷值Ff和后负荷值Fr。从而利用在步骤S4所获得的初始值Ff0和Fr0计算前负荷值Ff’和后负荷值Fr’。由下式计算前负荷值Ff’和后负荷值Fr’。

Ff’＝Ff-Ff0  …  (1)

Fr’＝Fr-Fr0  …  (2)

通过计算前负荷值Ff’和后负荷值Fr’，能够获得仅由使用者引起的负荷。利用各个负荷值Ff’和Fr’进行随后的处理。

而且，根据式(1)和(2)，可对传感器由时间变化等引起的测量误差进行校正。例如对式(1)进行说明，负荷值Ff和Ff0包含相同的测量误差。由此，通过式(1)，测量误差被相互抵消。在式(2)中负荷值Fr和Fr0也相同。由式(1)和(2)所获得的前负荷值Ff’和后负荷值Fr’显示没有包含测量误差的使用者的负荷。

在随后的步骤S8中，CPU73计算负荷比W。负荷比W由下式计算。

W＝Ff’/(Ff’+Fr’)-1/2  …  (3)

此时，当使用者的重心位置处于从车板本体部2的中央位置靠前的位置时，负荷比W的值为正。当使用者的重心位置处于从车板本体部2的中央位置靠后的位置时，负荷比W的值为负。当使用者的重心位置处于车板本体部2的中央位置时，负荷比W的值为0。即负荷比W显示施加在车板本体部上的负荷的偏置程度。在随后的步骤S11和S12中利用负荷比W。

设定负荷比W的目的是使得不受使用者的体重影响的控制成为可能。更详细地说，一旦仅根据前后负荷差进行加减速控制，则将很大程度地反映使用者的体重差别。由于体重重的使用者能够增大前后负荷差，能够立刻减速，而体重轻的使用者相对来说由于难以增大前后负荷差，不能立刻进行加减速。

而且，负荷比W也可以由下式计算。

W＝Fr’/(Ff’+Fr’)-1/2  …  (4)

一旦由式(4)计算负荷比W，当使用者的重心位置处于从车板本体部2的中央位置靠前的位置时，负荷比W的值为负。当使用者的重心位置处于从车板本体部2的中央位置靠后的位置时，负荷比W的值为正。

然后在步骤S9中，CPU73判断电动滑板1是处于前进或停止状态，还是处于后退状态。当电动滑板1处于前进或停止状态时，处理进入步骤S10，处于后退状态时，处理进入步骤S11。例如能够根据由编码器77所检测到的转动速度和转动方向来进行前进、停止、后退的判定。

在步骤S10中，CPU73由使用后述第1图的图补正处理计算输送到驱动器74的电流指令值。此外在步骤S11中，CPU73由使用后述第2图的图补正处理计算输送到驱动器74的电流指令值。第1图和第2图存储在存储器75内，CPU73根据所执行的处理，从第1图和第2图选择一个而从存储器75中读出。下文将参考图7详细说明利用第1图和第2图的处理。在步骤S10和S11后，处理进入图6所示的步骤S12。

在步骤S12中，CPU73计算当前输送到驱动器74的电流指令值和上次输送到驱动器74的上次电流指令值的差值(变化量)。如下文所述，“上次电流指令值”存储在存储器75内。而且当电源刚刚打开后，上次电流指令值由初始化而设定为“0”。随后在步骤S13中，CPU73判断在步骤S12中所计算出的电流指令值的差值是否比预定电流阈值大。当比阈值大时，进入步骤S14，当相同或比阈值小时，进入步骤S15。

在步骤S14中，CPU73使电流指令值仅以电流阈值的大小变化。也就是在当前电流指令值比上次电流指令值增加大于等于电流阈值的量时，将上次电流指令值与电流阈值进行相加计算，将相加结果作为新的电流指令值。另一方面，在当前电流指令值比上次电流指令值减少了大于等于电流阈值的量时，从上次电流指令值中减去电流阈值，将相减结果设定为新的电流指令值。从这种处理可以得知，电流阈值显示电流指令值的容许变化量。

然后在步骤S15中，CPU73将新电流指令值存储在存储器75内并将新电流指令值输出到驱动器74。驱动器74产生具有与该电流指令值对应的电流值的驱动电流，并赋予驱动电动机76，由此对电动滑板1进行驱动。然后，处理返回步骤S3，反复执行步骤S3至步骤S15的处理。

根据上述步骤S12至步骤S14的处理，在当前电流指令值与上次电流指令值的差的绝对值小于等于电流阈值时，对电流指令值不进行更新，当比阈值大时，电流指令值以电流阈值变化。由此，可以防止电动滑板1急剧加减速。

下文参考图7(a)和7(b)，说明与上述步骤S10和S11相关的图补正处理。

图7(a)显示在图补正处理中所使用的第1和第2图。第1和第2图显示使用者的负荷比W和电流指令值之间的关系，横轴显示由电流指令值计算处理所算出的负荷比W，纵轴显示CPU73输送到驱动器74的电流指令值。

使用者的负荷比和电流指令值之间的关系作为第1图和第2图采用表格形式储存在图4的存储器75内。也就是负荷比与存储器75的地址对应，将显示电流指令值的数据储存在各个地址内。而且在图7(a)中，第1图和第2图分别作为连续的图形被显示，但是也可以将适合负荷比计算精度程度的离散数值储存在图表内。

如第1图和第2图的曲线所示，负荷比W接近0时，电流指令值的绝对值比较小。而且，各条曲线的斜度小。另一方面，随着负荷比W的绝对值变大，电流指令值的绝对值也缓缓变大，而且，各条曲线的斜度也变得较大。当负荷比W的绝对值变得非常大时，也就是使用者搭乘于车板本体部2的前端或后端时，电流指令值的绝对值急剧增加。此时驱动力变得非常大。

当负荷比W的值为正时，意味着使用者的负荷从车板本体部2的中心位置偏靠前方。此时，赋予后轮4向正转动方向的驱动力。由此，电动滑板1前进。另一方面，负荷比W的值为负时，意味着使用者的负荷从车板本体部2的中心位置偏靠后方。此时，赋予后轮4向反转动方向的驱动力。由此，在电动滑板1静止时，则电动滑板1开始后退，而在电动滑板1前进时，则产生制动效果，最终停止行进。

图7(a)的第1图用于由步骤S9(图5)的处理而判断电动滑板1处于停止或前进状态时的控制。图7(a)的第2图用于由步骤S9(图5)的处理而判断电动滑板1处于后退状态时的控制。

下文参考图7(b)对电动滑板1停止时电流指令值的输出示例进行说明。如图7(a)所示当使用者乘上停止状态的电动滑板1上后，其负荷比作为W₀(>0)被计算，负荷比为W₀时电流指令值为I₀。

图7(b)显示每隔规定时间间隔Δt(例如10毫秒)阶梯状变化的电流指令值的输出示例。CPU73以经过时间t₀而最终输出电流指令值I₀的方式对电流指令值的输出进行控制。换句话说，CPU73并非对驱动器74初始就输出电流指令值I₀。理由如下，一旦对驱动器74突然赋予电流指令值I₀，驱动器74使与该值对应的驱动力急剧产生，由于电动滑板1突然起步，导致乘车舒适感变差。

如果CPU73以如图7(b)所示那样的波形输出电流指令值，驱动器74可根据该电流指令值产生电流值阶梯状变化的驱动电流，并赋予驱动电动机76。由此动滑板1不会突然起步，使用者能够安全且轻易地起步。如果减少间隔Δt，能够进一步减少电流指令值的变化幅度。由此，能够更可靠地防止突然起步。

这种控制方法与步骤S14(图5)概念相同。因而，即使电动滑板1在前进或后退中，也优选地限制伴随着急剧变化的电流指令值的输出。

代替CPU73由使用第1图和第2图而计算输送到驱动器74的电流指令值，CPU73也可以由下式计算电流指令值T。

T＝K·(Ff’/(Ff’+Fr’)-1/2)+Kv·V  …  (5)

在上式(5)中，K和Kv分别是规定系数，V是电动滑板1的速度。如果利用式(5)，无需将第1图和第2图的数据储存在存储器75内。

下文参考图8和9详细说明乘车判定处理(图5的步骤S5)。在以下所示的乘车判定处理中，由CPU73将多个阈值与来自前传感器S1和后传感器S2的负荷值进行比较。根据所述比较结果，可以判断使用者的乘车和下车。

在本实施例中，作为多个阈值，规定了用于判定使用者在下车状态之后已经乘车(上车)的阈值THf1和THr1，规定了用于判定使用者在乘车状态之后已经下车的阈值THf2和THr2。在下述表1中，显示了各个阈值和与其对应的利用条件。将各个阈值储存在存储器75内，并根据需要被读出。

   表1

图8(a)显示阈值THf1和THf2的关系。其中，乘车前所使用的阈值THf1设定得比乘车后所使用的阈值THf2大。另一方面，图8(b)显示阈值THr1和THr2的关系。其中，阈值THr1设定得比阈值THr2大。

但是阈值THf1和THr1分别设定为何种数值应被适合地确定。例如当电动滑板1的使用对象年龄设定为大于等于10岁时，上述数值是与比最低年龄10岁儿童的平均体重(大约34公斤)的一半还小的体重(15公斤)对应的数值。或使用者也可以利用设置在电动滑板1上的设定键(图中未示)，设定与自身体重适合的数值。阈值THf2和THr2也相同。例如是与10岁儿童的平均体重的四分之一左右(8.5公斤)对应的数值。在本实施例中，阈值THf1和THr1虽然是相同的数值，但是也可以不同。阈值THf2和THr2虽然是相同的数值，但是也可以不同。

图9显示乘车判定处理顺序。首先在步骤S51，CPU73判断乘车标志是否打开。当乘车标志关闭时，也就是使用者未乘车时，CPU73实施从步骤S52至步骤S55为止的处理。另一方面，当乘车标志为打开时，即使用者已经乘车时，CPU73实施从步骤S56至步骤S61为止的处理。

从步骤S52至步骤S55的处理是在前负荷值Ff’大于等于阈值THf1且后负荷值Fr’大于等于阈值THr1时，判断使用者从未乘车状态改变到乘车状态的处理。这意味着仅在使用者双脚搭乘在车板本体部2上时判定使用者已经乘车。由此，可以防止在使用者完全乘上车板本体部2上之前电动滑板1起步。当阈值没有满足上述条件时，判定使用者仍然没有乘车(持续着下车状态)而执行处理。

下文对从步骤S52至步骤S55的处理进行具体说明。首先在步骤S52中，CPU73将前负荷值Ff’和阈值THf1进行比较，判断前负荷值Ff’是否比阈值THf1小。当判断为小时，则结束处理并返回步骤S6(图5)。另一方面，当前负荷值Ff’大于等于阈值THf1时，进入步骤S53。

在步骤S53中，CPU73将后负荷值Fr’和阈值THr1进行比较，判断后负荷值Fr’是否比阈值THr1小。当判断为小时，则结束处理并返回步骤S6(图5)。另一方面，当后负荷值Fr’大于等于阈值THr1时，进入步骤S54。

在步骤S54中，CPU73判断使用者已经乘车并打开(接通)驱动器74，而且在随后的步骤S55中，将乘车标志打开。然后返回步骤S6(图5)。由于驱动器74被打开且乘车标志被打开，在由后续处理计算出电流指令值后，驱动电动机76被驱动，电动滑板1开始移动。

然后对从步骤S56至步骤S61的处理进行说明。

从步骤S56至步骤S61的处理是在前负荷值Ff’大于等于阈值THf2且后负荷值Fr’大于等于阈值THr2时，判断使用者持续乘车状态的处理。这意味着在使用者单脚从车板本体部2下车时判定使用者已经下车。由此，在使用者仅单脚从车板本体部2下车时，就可以轻易地使电动滑板1停止行进。当阈值没有满足上述条件时，判定使用者已经下车而进行处理。

下文对从步骤S56至步骤S61的处理进行具体说明。首先在步骤S56中，CPU73将前负荷值Ff’和阈值THf2进行比较，判断前负荷值Ff’是否比阈值THf2小。当判定为小时，则使用者已经下车，处理进入步骤S58。另一方面，当前负荷值Ff’大于等于阈值THf2时，处理进入步骤S57。

然后在步骤S57中，CPU73将后负荷值Fr’和阈值THr2进行比较，判断后负荷值Fr’是否比阈值THr2小。当判定为小时，则进入步骤S58。当后负荷值Fr’大于等于阈值THr2时，CPU73判定使用者持续乘车状态，处理返回步骤S6(图5)。

在步骤S58中，CPU73判定使用者已经下车，并将输送到驱动器74的电流指令值设定为0或接近0的值，使车辆减速。然后CPU73在步骤S59中关闭驱动器74，在步骤S60中关闭乘车标志，在步骤S61中关闭开始标志。其后处理返回步骤S6(图5)。由于驱动器74关闭且乘车标志关闭，在该状态下，驱动电动机76没有被驱动，电动滑板1缓缓减速，最终停止行进。

上文以电动滑板1作为根据本发明车辆的实施例进行举例，对其结构和动作进行了说明。

在本实施例中进行了这样的设定，即阈值THf1比阈值THf2大，阈值THr1比阈值THr2大。由此，即使因使用者想要乘车而给车板本体部2带来一些振动，也不判断为使用者已经乘车。因此，电动滑板1不会突然起步。而且，在使用者已经乘上车板本体部2的状态下即使负荷稍微变化，也不判断为使用者已经下车。由此电动滑板1也不会突然停止。因而，使用者能够顺利地乘车和下车。

而且在本实施例中，将前负荷值Ff’相对于前负荷值Ff’与后负荷值Fr’之和的比值或后负荷值Fr’相对于前负荷值Ff’与后负荷值Fr’之和的比值作为负荷比W而进行计算，并根据负荷比W计算电流指令值。负荷比W与使用者体重无关，由施加在前传感器S1和后传感器S2上的负荷比例确定。由此，能够与使用者体重无关地对电动滑板1的加减速进行控制。

而且在本实施例中，如果设置了前传感器S1和后传感器S2，由它们所检测的各个负荷值在电动滑板1的加减速控制处理以及使用者乘车和下车的判定处理中公用。无需传感器S1和S2之外的传感器，能够减少元件数量。

而且在本实施例中，作为前传感器S1和后传感器S2，虽然使用应变片式称重传感器，但是并不局限于此，例如也可以使用静电容量式称重传感器或压力传感器等。

也可以替代直接检测称重传感器等的负荷的前传感器S1和后传感器S2，将弹簧等弹性部件、通过检测弹性部件的变位而检测负荷的位置传感器进行组合而对负荷进行检测。将这些作为一体而构成负荷检测单元78(图4)。一旦采用这种结构，能够大幅度地实现低成本化。

例如图10(a)和(b)显示了利用弹簧和位置传感器的负荷检测单元的结构。在这种负荷检测单元中，将框架35a安装在车板本体部2上。框架35a和框架25a由轴45连接。将弹簧36设置在框架35a和框架25a之间的前端部上。位置传感器361由利用螺栓363而安装在框架35a侧面上的传感器支撑部362支撑。在位置传感器361上设置了窄缝，将长方形部件364设置成能够在所述窄缝内沿左右方向移动。位置传感器361通过检测窄缝中的长方形部件364在传感器长度方向(箭头C方向)的移动，而检测出施加在车板2上的负荷。而且将连杆状的连接部件365的一端部嵌合在从框架35a的侧面突出的轴45的端部上。由螺纹件366将连接部件365和轴45以及框架25a一体化。而且，连接部件不固定在框架35a上。保持部件367由配件368固定在连接部件365的另一端上，保持部件367的头部中贯穿长方形部件364，该长方形部件364由保持部件367保持。

在这种结构中，一旦向车板本体部2施加负荷，框架35a以轴45为中心沿箭头D所示方向向下摆动，弹簧36被压缩。此时，连接部件365自身不动，但是由于位置传感器361与框架35a一起运动，位置传感器361内长方形部件364的位置改变(向箭头C右方向变位)。通过位置传感器361检知长方形部件364在传感器长度方向的变位(移动)量，能够检测出施加到车板本体部2上的负荷。

在本实施例中，以前轮3为自由轮，以后轮4为驱动轮进行说明，但是这仅是示例。也可以以前轮3为驱动轮，以后轮4为自由轮，也可以将前轮3和后轮4都用作驱动轮。在后一种情况下，至少需要用于控制前轮3的驱动的驱动器和驱动电动机，用于控制后轮4的驱动的驱动器和驱动电动机。它们被独立地控制。此时CPU可以是1个，也可以为每个驱动器设置1个CPU。而且也可以分别对前轮3和后轮4设置包含CPU、驱动器和存储器的电动机控制单元。

作为本发明实施例，以电动滑板1为例进行了说明。电动滑板1的车板本体部2是细长板形(板状)，但是也可以并不那么严格，例如并不局限于平板状，也可以具有一些起伏。

而且，本发明的概念同样也可以适用于电动冲浪板、电动轮椅等其它的以电为动力源的车辆。而且，动力源并不局限于电动机，也可以是内燃机。而且在利用内燃机实施本发明时，上述电流指令值可以由与节气门打开量有关的指令值替换，输送到驱动电动机76的驱动电流也可以由输送到用于驱动节气门的驱动电动机的驱动电流替换。

而且CPU73的处理也可以不在电动滑板1上进行。

根据本发明的电动机控制单元和包括所述电动机控制单元的车辆能够根据计算机程序实施上述处理。例如根据图5、图6、图9所示流程图所述的计算机程序由CPU实施。所述计算机程序能够储存在由光盘为代表的光记录介质、SD存储卡、由EEPROM代表的半导体记录介质、由软盘代表的磁记录介质等记录介质中。这种计算机程序由记录介质记录，或通过互联网等电信线路，作为产品在市场上流通。

工业实用性

本发明能够在电动滑板(滑板车)等车辆控制装置和车辆上使用。

Claims (38)

1.一种对车辆进行控制的控制装置，

所述车辆包括使用者搭乘的本体部、产生用于使上述本体部移动的动力的动力产生部、输出与施加到上述本体部的负荷对应的负荷值的负荷检测部，

其中，上述控制装置包括:

储存负荷阈值的第1存储部；

储存与用于控制上述动力产生部的多种控制方法分别对应的数据的第2存储部；和

处理部，该处理部将上述负荷值与负荷阈值进行比较，根据比较结果在上述多种控制方法之间切换控制方法，根据对应的所述数据对上述动力产生部进行控制。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，上述车辆的动力产生部能够产生与指令值对应的动力；上述处理部根据与切换后的上述控制方法对应的数据输出上述指令值。

3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，上述处理部切换到用于使所述动力产生的控制方法，输出和对应于停止状态的指令值不同的指令值。

4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，上述处理部输出阶梯状变化的上述指令值。

5.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，上述处理部切换到用于使上述动力的产生停止的控制方法，输出与停止状态对应的指令值。

6.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第1存储部储存乘车阈值作为上述负荷阈值；当上述负荷值变得比所述乘车阈值大时，上述处理部切换到用于使所述动力产生的控制方法。

7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第1存储部储存乘车阈值，同时还储存比上述乘车阈值小的下车阈值，作为上述负荷阈值；当上述负荷值变得比所述下车阈值小时，上述处理部切换到用于使所述动力的产生停止的控制方法。

8.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，上述负荷检测部包括设置在上述本体部的不同位置上且输出与各个位置的负荷对应的负荷值的多个传感器，

上述第1存储部储存与各个传感器对应地规定的多个负荷阈值，

上述处理部将来自各个传感器的负荷值分别与对应的上述负荷阈值进行比较。

9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述第1存储部储存第1乘车阈值和第2乘车阈值作为对应的上述负荷阈值；

上述负荷检测部包括第1传感器和第2传感器；

当获得表示所述第1传感器检测到的负荷值超过第1乘车阈值且由所述第2传感器检测到的负荷值超过第2乘车阈值的比较结果时，上述处理部切换到用于使所述动力产生的控制方法。

10.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，作为对应的上述负荷阈值，所述第1存储部储存第1下车阈值和第2下车阈值；

上述负荷检测部包括第1传感器和第2传感器；

当获得表示由所述第1传感器检测到的负荷值小于等于第1下车阈值和由所述第2传感器检测到的负荷值小于等于第2下车阈值之中至少一个的比较结果时，上述处理部切换到用于使所述动力的产生停止的控制方法。

11.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，上述车辆的动力产生部按照与上述指令值对应的移动方向和速度使上述本体部移动；

上述处理部，根据由上述第1传感器检测到的负荷值和由上述第2传感器检测到的负荷值，计算上述负荷偏置情况，并根据所述偏置情况使所述指令值改变。

12.一种车辆，包括:

使用者搭乘的本体部；

产生用于使上述本体部移动的动力的动力产生部；

设置在所述本体部上以检测出与负荷对应的负荷值的负荷检测部；和

控制装置，

其中，上述控制装置包括:

储存负荷阈值的第1存储部；

储存与用于控制上述动力产生部的多种控制方法分别对应的数据的第2存储部；和

处理部，该处理部将上述负荷值与负荷阈值进行比较，根据比较结果在上述多种控制方法之间切换控制方法，根据对应的所述数据对上述动力产生部进行控制。

13.如权利要求12所述的车辆，其特征在于，包括通过支撑件对上述本体部进行支撑的第1车轮和第2车轮，

所述第1车轮和所述第2车轮中至少一个车轮与上述动力产生部力学连接。

14.如权利要求13所述的车辆，其特征在于，上述本体部是板状，而且在连结所述第1车轮和所述第2车轮的方向上较长。

15.如权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述第1车轮和所述第2车轮相对于上述本体部的中央位置设置在相反的位置上。

16.如权利要求15所述的车辆，其特征在于，上述动力产生部使上述本体部沿连结所述第1车轮和所述第2车轮的方向移动。

17.如权利要求13所述的车辆，其特征在于，所述车辆是滑板。

18.一种对车辆进行控制的控制装置，所述车辆包括使用者搭乘的本体部、检测所述本体部上的负荷并输出负荷值的负荷检测部，所述控制装置包括:

处理部，该处理部可操作地连接到所述负荷检测部，并在车辆停止时根据预定的乘车阈值与由所述负荷检测部提供的负荷值的比较结果判定用户在车上；以及

驱动部，该驱动部可操作地连接到所述处理部和所述车辆，并根据所述处理部的判断结果输出使车辆开始移动的信号。

19.根据权利要求18所述的控制装置，其特征在于，所述处理部在车辆移动时根据小于所述乘车阈值的下车阈值与所述负荷值之间的比较结果判定用户不在车上，所述驱动部根据由所述处理部判断的比较结果输出使车辆减速的信号。

20.根据权利要求18所述的控制装置，其特征在于，当所述负荷值超过所述乘车阈值时所述处理部判定用户在车上。

21.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于，当所述负荷值变得小于所述下车阈值时所述处理部判定用户不在车上。

22.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于，还包括存储部，该存储部可操作地连接到所述负荷检测部并储存所述乘车阈值和所述下车阈值。

23.根据权利要求22所述的控制装置，其特征在于，所述车辆的负荷检测部包括多个设置在车辆本体部的不同位置上的传感器，以输出表示各个位置的负荷的负荷值，所述存储部储存多个为各个传感器限定的乘车阈值，当来自各传感器的负荷值中的每一个都超过乘车阈值中对应的一个时，所述处理部判定用户在车上。

24.根据权利要求22所述的控制装置，其特征在于，所述车辆的负荷检测部包括多个设置在车辆本体部的不同位置上的传感器，以输出表示各个位置的负荷的负荷值，所述存储部储存多个为各个传感器限定的下车阈值，当来自各传感器的负荷值中的任何一个都小于下车阈值中对应的一个时，所述处理部判定用户不在车上。

25.根据权利要求19所述的控制装置，其特征在于，所述车辆包括用于使本体部移动的动力产生部，所述驱动部向所述动力产生部输出信号以对所述动力产生部进行控制，以便使所述车辆开始移动和/或减速。

26.一种车辆，包括:

使用者搭乘的本体部；

产生用于使上述本体部移动的动力的动力产生部；

检测所述本体部上的负荷并输出负荷值的负荷检测部；以及

控制装置，该控制装置可操作地连接到所述动力产生部和负荷检测部，并在车辆停止时根据预定的乘车阈值和负荷值之间的比较结果对所述动力产生部进行控制，以使车辆开始移动。

27.根据权利要求26所述的车辆，其特征在于，所述控制装置在车辆移动时根据小于乘车阈值的下车阈值和负荷值之间的比较结果对所述动力产生部进行控制。

28.根据权利要求27所述的车辆，其特征在于，还包括存储部，该存储部可操作地连接到所述负荷检测部并储存乘车阈值和下车阈值。

29.根据权利要求28所述的车辆，其特征在于，所述负荷检测部包括多个设置在本体部的不同位置上的传感器，以输出表示各个位置的负荷的负荷值，所述存储部储存多个为各个传感器限定的乘车阈值，当来自各传感器的负荷值中的每一个都超过乘车阈值中对应的一个时，所述控制装置使车辆开始移动。

30.根据权利要求28所述的车辆，其特征在于，所述负荷检测部包括多个设置在本体部的不同位置上的传感器，以输出表示各个位置的负荷的负荷值，所述存储部储存多个为各个传感器限定的下车阈值，当来自各传感器的负荷值中的任何一个都小于下车阈值中对应的一个时，所述控制装置使车辆减速。

31.根据权利要求27所述的车辆，其特征在于，还包括支承所述本体部的第1车轮和第2车轮，其中所述第1车轮和所述第2车轮中至少一个车轮与所述动力产生部力学连接。

32.根据权利要求31所述的车辆，其特征在于，所述控制装置控制所述动力产生部以使车辆进行开始移动或开始减速中的至少一项。

33.根据权利要求31所述的车辆，其特征在于，所述本体部是板状，而且在连结所述第1车轮和所述第2车轮的方向上较长。

34.根据权利要求31所述的车辆，其特征在于，所述动力产生部使所述本体部沿连结所述第1车轮和所述第2车轮的方向移动。

35.根据权利要求27所述的车辆，其特征在于，所述车辆为滑板。

36.一种用于对车辆进行控制的控制装置，所述车辆包括使用者搭乘的本体部、检测所述本体部上的负荷并输出负荷值的负荷检测部，其中

所述控制装置可操作地连接到所述负荷检测部和所述车辆，并在车辆停止时可操作以比较预定的乘车阈值和由所述负荷检测部输出的负荷值，并根据比较结果使车辆开始移动。

37.根据权利要求36所述的控制装置，其特征在于，所述车辆包括产生用于使所述本体部移动的动力的动力产生部，所述控制装置可操作地连接到所述动力产生部，如果由所述控制装置执行的比较的结果显示负荷值超过乘车阈值，所述控制装置使所述动力产生部产生动力以使车辆开始移动。

38.一种用于对车辆进行控制的控制装置，所述车辆包括使用者搭乘的本体部、检测所述本体部上的负荷并输出负荷值的负荷检测部，

所述控制装置可操作地连接到所述负荷检测部和所述车辆，并包括用于储存乘车阈值的存储部，其中在车辆停止时，所述控制装置根据从所述存储部读出的乘车阈值和由所述负荷检测部输出的负荷值之间的比较结果使所述车辆开始移动。

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