CN111053658B - 电动轮椅控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动轮椅控制系统，用于控制轮椅且包括传感组件、惯性传感器、控制器、马达驱动器以及三相交流马达。传感组件用于检测施加于轮椅的外力以产生第一传感信号，惯性传感器用于检测轮椅的倾斜度以产生第二传感信号，控制器分别电性连接于传感组件、惯性传感器及马达驱动器，而马达驱动器电性连接于三相交流马达。控制器依据第一传感信号以及第二传感信号选择性地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平。

Description

电动轮椅控制系统及其控制方法
技术领域
本发明有关于一种马达控制系统，尤指一种适用于轮椅的马达控制系统及其控制方法。
背景技术
轮椅为老年人或身障者的重要助行工具，当轮椅行进于坡道时，施予轮椅的下滑力将使得轮椅产生加速度运动，导致乘坐者难以自行操控轮椅而必须由照顾者协助推动轮椅。
目前装设于轮椅的刹车系统有多个种类，其中一种刹车系统具有坡度传感器，可通过坡度传感器得知路面的倾斜情形，当检测出路面为坡面时，可启动油压刹车器或电子制动器以抑制轮椅的移动。然而，油压刹车器与电子制动器具有一定的体积，所以不利于小型化的发展。另一种刹车系统是通过控制器对三相马达其中一个相的线圈施予不变方向的电压，藉此使三相马达立即处于锁死状态以达到抑制轮椅的移动，虽然不需使用油压刹车器或电子制动器，但立即使马达处于锁死状态的刹车方法会让乘坐者感到很大的顿挫感。
有鉴于此，目前的确有需要一种改良的电动轮椅控制系统及其控制方法，至少可改善以上缺点。
发明内容
依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制系统及电动轮椅控制方法，通过输出脉冲宽度调变制动信号以逐渐地降低马达转子的转速，让乘坐者不会在刹车时感到不舒适。另一方面不需加装额外的刹车器，有利于小型化设计。
依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制系统，用于控制轮椅。轮椅包含椅体以及车轮组件，而车轮组件用于接触地面。电动轮椅控制系统包括传感组件以及动力装置，而传感组件用于组接于车轮组件且用以检测施加于车轮组件的外力的大小与方向以产生第一传感信号。动力装置电性连接传感组件，动力装置用于结合于椅体与车轮组件之间，且动力装置包含惯性传感器、三相交流马达、马达驱动器以及控制器。惯性传感器用于检测椅体相对于水平面的倾斜度以产生第二传感信号。三相交流马达具有转子及定子，转子用于结合车轮组件，定子用于结合该椅体。马达驱动器电性连接于三相交流马达，控制器分别电性连接于惯性传感器、传感组件以及马达驱动器，控制器依据第一传感信号以及第二传感信号选择性地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变制动信号抑制转子转动，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，且接收上臂制动信号的上臂驱动器与接收下臂制动信号的下臂驱动器为同相。
依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制方法，用于控制轮椅且藉由电动轮椅控制系统来执行，轮椅包含椅体以及车轮组件，车轮组件用于接触地面，电动轮椅控制方法包括：以传感组件检测施加于车轮组件的外力的大小与方向，以产生第一传感信号；以惯性传感器检测该椅体相对于水平面的倾斜度，以产生第二传感信号；以控制器依据第一传感信号判断外力是否为零；当外力不为零时，以控制器判断外力的方向朝向椅体的后端或朝向椅体的前端；以控制器依据第二传感信号判断地面是否具有坡度；当外力的方向朝向椅体的后端且地面具有坡度时，以控制器输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变制动信号抑制转子转动，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，且接收上臂制动信号的上臂驱动器与接收下臂制动信号的下臂驱动器为同相。
所述的电动轮椅控制方法，更包括当外力朝向椅体的前端且地面具有坡度时，以控制器输出脉冲宽度调变驱动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变致动信号驱使转子转动。
所述的电动轮椅控制方法，其中脉冲宽度调变驱动信号的振幅正比于第一传感信号的大小。
当轮椅行进于坡道且使用者施予车轮组件的外力朝向椅体的前端时，控制器可自动地输出脉冲宽度调变驱动信号至马达驱动器，以驱使三相交流马达作转动。当三相交流马达转动时，可带动车轮组件一起转动。如此一来，即使使用者没有自行施力去推动车轮组件，轮椅依然会沿着坡道往前移动。反之，当轮椅行进于坡道且使用者施予车轮组件的外力朝向椅体的后端时，控制器可自动地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器以抑制三相交流马达的转动。如此一来，即使使用者不自行施力推动车轮组件，轮椅也不会沿着坡道下滑。另一方面，由于脉冲宽度调变制动信号的上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平。如此一来，上臂驱动器与下臂驱动器不会同时处于导通状态，所以电流不会同时流经上臂驱动器以及下臂驱动器，只会于上臂驱动器所形成的回路或下臂驱动器所形成的回路逐渐地消耗，使得三相交流马达的转速逐渐地降低，而非立即转变为锁死状态。因此即使电动轮椅控制系统在坡道上进行刹车时，使用者也不会感到不舒适。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明权利要求更进一步的解释。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制系统组装于轮椅的示意图。
图2为图1的传感组件用于组接于车轮组件的示意图。
图3为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制系统的功能方块图。
图4为依据本发明一实施例所示的马达驱动器的电路架构图。
图5A至图5F为依据本发明一实施例所示的脉冲宽度调变制动信号的波形图。
图6A至图6F为依据本发明一实施例所示的脉冲宽度调变驱动信号的波形图。
图7为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法的流程图。
图8为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第一使用状态下的轮椅的示意图。
图9为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第二使用状态下的轮椅的示意图。
图10为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第三使用状态下的轮椅的示意图。
图11为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第四使用状态下的轮椅的示意图。
其中，附图标记：
100 电动轮椅控制系统
10 传感组件
101 手轮传感器
102 路轮传感器
20 动力装置
21 惯性传感器
22 控制器
221 刹车判断电路
222 助力判断电路
23 马达驱动器
231 第一相上臂驱动器
232 第一相下臂驱动器
233 第二相上臂驱动器
234 第二相下臂驱动器
235 第三相上臂驱动器
236 第三相下臂驱动器
24 三相交流马达
241 定子
242 转子
25 电池装置
200 轮椅
201 椅体
202 车轮组件
203 手轮
204 路轮
205、206 按压组件
S1 第一传感信号
S2 第二传感信号
S3 脉冲宽度调变制动信号
S31 第一相上臂制动信号
S32 第一相下臂制动信号
S33 第二相上臂制动信号
S34 第二相下臂制动信号
S35 第三相上臂制动信号
S36 第三相下臂制动信号
S4 脉冲宽度调变驱动信号
S41 第一相上臂驱动信号
S42 第一相下臂驱动信号
S43 第二相上臂驱动信号
S44 第二相下臂驱动信号
S45 第三相上臂驱动信号
S46 第三相下臂驱动信号
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关目的及优点。以下实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
图1为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制系统组装于轮椅的示意图。如图1所示，电动轮椅控制系统100用于控制轮椅200，电动轮椅控制系统100可包含有两个传感组件10以及两个动力装置20，而轮椅200包含一椅体201以及一对车轮组件202。两个传感组件10分别组接于两个车轮组件202，每一动力装置20用于结合于椅体201与车轮组件202之间。
图2为图1的传感组件组接于车轮组件的示意图。如图2所示，传感组件10包含有手轮传感器101以及路轮传感器102，手轮传感器101与路轮传感器102可为薄膜式位移传感器且间隔地贴设于动力装置20的外壳的表面。车轮组件202包含共轴设置的手轮203以及路轮204，且手轮203的直径小于路轮204。手轮203的轮框以及路轮204的轮框分别设有按压组件205、206，按压组件205、206可为钢珠与弹簧的组合。动力装置20连接于手轮203与路轮204的轴心处，藉此可同时驱动手轮203以及路轮204转动。两个按压组件205、206分别按压于手轮传感器101以及路轮传感器102，当手轮203与路轮204进行转动时，两个按压组件205、206于手轮传感器101以及路轮传感器102的按压位置随着手轮203及路轮204一起位移，而两个按压组件205、206分别于手轮传感器101与路轮传感器102的位移量的差的绝对值大小正比于使用者施于手轮203的外力大小。当按压组件205于手轮传感器101上的位移量大于按压组件206于路轮传感器102上的位移量时，表示使用者施加于手轮203的外力的方向朝向椅体201的前端。反之，当按压组件205于手轮传感器101上的位移量小于按压组件206于路轮传感器102上的位移量时，表示使用者施加于手轮203的外力的方向朝向椅体201的后端。
图3为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制系统的功能方块图。如图3所示，动力装置20可包含有惯性传感器21、控制器22、马达驱动器23、三相交流马达24以及电池装置25。惯性传感器21与传感组件10分别电性连接于控制器22，控制器22更电性连接于马达驱动器23，马达驱动器23更电性连接于三相交流马达24，电池装置25分别电性连接于传感组件10、惯性传感器21、控制器22、马达驱动器23以及三相交流马达24。
共同参阅图2与图3，三相交流马达24可包含有定子241及转子242，定子241用于结合于椅体201(请一并参阅图1)，而转子242用于结合车轮组件202。在一实施例中，惯性传感器21、控制器22、马达驱动器23、三相交流马达24以及电池装置25封装于一壳体内，如此使用者可方便地相对于轮椅200的椅体201组接或拆卸动力装置20。
传感组件10电性连接于动力装置20，依据两个按压组件205、206分别于手轮传感器101与路轮传感器102的位移量的差以计算出使用者施予手轮203的外力的大小与方向以产生第一传感信号S1，其中传感组件10的传感频率至少为100次/秒。惯性传感器21可为加速度计、陀螺仪以及磁力仪的组合，惯性传感器21用于检测椅体201相对于水平面的倾斜度以产生第二传感信号S2。
控制器22可包含刹车判断电路221以及助力判断电路222，刹车判断电路221电性连接于传感组件10以及该惯性传感器21而可接收第一传感信号S1以及第二传感信号S2。刹车判断电路221依据第一传感信号S1以及第二传感信号S2选择性地输出脉冲宽度调变制动信号S3至马达驱动器23。助力判断电路222电性连接于传感组件10以及该惯性传感器21而可接收第一传感信号S1以及第二传感信号S2。助力判断电路222依据第一传感信号S1以及第二传感信号S2选择性地输出脉冲宽度调变驱动信号S4至马达驱动器23。
电池装置25分别电性连接于传感组件10、惯性传感器21、控制器22、马达驱动器23以及三相交流马达24，以提供传感组件10、惯性传感器21、控制器22、马达驱动器23以及三相交流马达24运作时所需的电力。当电池装置25内的电力不足时，还可与外部电源电性连接以进行充电。
图4为依据本发明一实施例所示的马达驱动器的电路架构图。马达驱动器23包含有第一相(即U相)上臂驱动器231、第一相下臂驱动器232、第二相(即V相)上臂驱动器233、第二相下臂驱动器234、第三相(即W相)上臂驱动器235以及第三相下臂驱动器236。第一相上臂驱动器231与第一相下臂驱动器232串联，第二相上臂驱动器233与第二相下臂驱动器234串联，第三相上臂驱动器235与第三相下臂驱动器236串联。在本实施例中，第一相上臂驱动器231、第一相下臂驱动器232、第二相上臂驱动器233、第二相下臂驱动器234、第三相上臂驱动器235、以及第三相下臂驱动器236分别具有BJT晶体管，而各BJT晶体管的栅极作为驱动信号或制动信号的输入端。刹车判断电路221分别电性连接于第一相上臂驱动器231的输入端、第一相下臂驱动器232的输入端、第二相上臂驱动器233的输入端、第二相下臂驱动器234的输入端、第三相上臂驱动器235的输入端以及第三相下臂驱动器236的输入端。助力判断电路222分别电性连接于第一相上臂驱动器231的输入端、第一相下臂驱动器232的输入端、第二相上臂驱动器233的输入端、第二相下臂驱动器234的输入端、第三相上臂驱动器235的输入端以及第三相下臂驱动器236的输入端。
图5A至图5F为依据本发明一实施例所示的脉冲宽度调变制动信号的波形图。如图5A至图5F所示，脉冲宽度调变制动信号S3包含有第一相上臂制动信号S31、第一相下臂制动信号S32、第二相上臂制动信号S33、第二相下臂制动信号S34、第三相上臂制动信号S35以及第三相下臂制动信号S36。第一相上臂制动信号S31、第二相上臂制动信号S33以及第三相上臂制动信号S35分别输入第一相上臂驱动器231、第二相上臂驱动器233、以及第三相上臂驱动器235，而第一相下臂制动信号S32、第二相下臂制动信号S34以及第三相下臂制动信号S36分别输入第一相下臂驱动器232、第二相下臂驱动器234、以及第三相下臂驱动器236。第一相上臂制动信号S31、第一相下臂制动信号S32、第二相上臂制动信号S33、第二相下臂制动信号S34、第三相上臂制动信号S35以及第三相下臂制动信号S36具有相同的占空比，而占空比的范围大于0且小于等于50％，且当第一相上臂制动信号S31、第二相上臂制动信号S33以及第三相上臂制动信号S35处于高电平时，第一相下臂制动信号S32、第二相下臂制动信号S34以及第三相下臂制动信号S36均处于低电平。占空比可依据使用上的需求作调整，而较佳的占空比为50％以保护每一驱动器的工作寿命。
脉冲宽度调变制动信号S3用于抑制三相交流马达24的转子242转动，而当马达驱动器23接收到脉冲宽度调变制动信号S3后，第一相上臂驱动器231、第一相下臂驱动器232、第二相上臂驱动器233、第二相下臂驱动器234、第三相上臂驱动器235以及第三相下臂驱动器236的导通顺序如下：首先，第一相上臂制动信号S31、第二相上臂制动信号S33以及第三相上臂制动信号S35分别使第一相上臂驱动器231、第二相上臂驱动器233以及第三相上臂驱动器235导通。接着，第一相下臂制动信号S32、第二相下臂制动信号S34以及第三相下臂制动信号S36分别使第一相下臂驱动器232、第二相下臂驱动器234以及第三相下臂驱动器236导通。因此，电流不会流入不同相的上臂驱动器与下臂驱动器而只会于上臂驱动器所形成的回路或下臂驱动器所形成的回路逐渐地消耗，使得三相交流马达24的转子242的转速逐渐地变慢。
图6A至图6F为依据本发明一实施例所示的脉冲宽度调变驱动信号的波形图。如图6A至图6F所示，脉冲宽度调变驱动信号S4包含有第一相上臂驱动信号S41、第一相下臂驱动信号S42、第二相上臂驱动信号S43、第二相下臂驱动信号S44、第三相上臂驱动信号S45以及第三相下臂驱动信号S46，第一相上臂驱动信号S41、第二相上臂驱动信号S43以及第三相上臂驱动信号S45分别输入第一相上臂驱动器231的输入端、第二相上臂驱动器233的输入端、以及第三相上臂驱动器235的输入端，而第一相下臂驱动信号S42、第二相下臂驱动信号S44以及第三相下臂驱动信号S46分别输入第一相下臂驱动器232的输入端、第二相下臂驱动器234的输入端、以及第三相下臂驱动器236的输入端。
脉冲宽度调变驱动信号S4用于驱使三相交流马达24的转子242转动，而当马达驱动器23接收到脉冲宽度调变驱动信号S4后，第一相上臂驱动器231、第一相下臂驱动器232、第二相上臂驱动器233、第二相下臂驱动器234、第三相上臂驱动器235以及第三相下臂驱动器236的导通顺序如下：第一阶段为第一相下臂驱动信号S42与第三相上臂驱动信号S45分别使第一相下臂驱动器232以及第三相上臂驱动器235导通。第二阶段为第二相下臂驱动信号S44与第三相上臂驱动信号S45分别使第二相下臂驱动器234以及第三相上臂驱动器235导通。第三阶段为第一相上臂驱动信号S41与第二相下臂驱动信号S44分别使第一相上臂驱动器231以及第二相下臂驱动器234导通。第四阶段为第一相上臂驱动信号S41与第三相下臂驱动信号S46分别使第一相上臂驱动器231以及第三相下臂驱动器236导通。第五阶段为第二相上臂驱动信号S43与第三相下臂驱动信号S46分别使第二相上臂驱动器233以及第三相下臂驱动器236导通。第六阶段为第二相上臂驱动信号S43与第一相下臂驱动信号S42分别使第二相上臂驱动器233以及第一相下臂驱动器232导通，而每一阶段分别使得三相交流马达24的转子242转动60度。
另一方面，当第一传感信号S1的电压电平的绝对值越大时，表示使用者施予轮椅200的外力越大，可轻易推知使用者需要电动轮椅控制系统100提供的助力越大。因此，助力判断电路222所输入的第一相上臂驱动信号S41、第一相下臂驱动信号S42、第二相上臂驱动信号S43、第二相下臂驱动信号S44、第三相上臂驱动信号S45以及第三相下臂驱动信号S46的振幅正比于第一传感信号S1的电压电平的绝对值。当脉冲宽度调变驱动信号S4的振幅提高时，使得三相交流马达24的输出扭力也会提高，藉此提供使用者适当的助力。
图7为依据本发明一实施例绘示的电动轮椅控制方法的流程图。图8为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第一使用状态下的轮椅的示意图。图9为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第二使用状态下的轮椅的示意图。图10为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第三使用状态下的轮椅的示意图。图11为依据本发明一实施例所示的电动轮椅控制方法应用于第四使用状态下的轮椅的示意图。共同参阅图1与图7，电动轮椅控制方法用于控制轮椅200且藉由电动轮椅控制系统100来执行，在步骤S701中，以传感组件10检测使用者施加于轮椅200的手轮203的外力的大小与方向，以产生第一传感信号S1。在本实施例中，当使用者施加于手轮203的外力越大时，第一传感信号S1的电压电平(或电流电平)的绝对值越高。在一实施例中，当第一传感信号S1的电压电平为正值时，表示使用者所施加的外力的方向朝向椅体201的前端。当第一传感信号S1的电压电平为负值时，表示使用者所施加的外力的方向朝向椅体201的后端。当第一传感信号S1的电压电平为零时，表示使用者未施加外力于轮椅200的手轮203。
在步骤S702中，以惯性传感器21检测椅体201相对于水平面的倾斜度，以产生第二传感信号S2。在一实施例中，当第一传感信号S2的电压电平为零时，表示轮椅200所处的地面为平地。反之，当第二传感信号S2的电压电平不为零时，表示轮椅200所处的地面为坡面。在步骤S703中，以控制器22的助力判断电路222依据第一传感信号S1判断外力是否为零。当外力不为零时，执行步骤S704。当外力为零时，执行步骤S705。
在步骤S704中，以控制器22的助力判断电路222依据第一传感信号S1判断外力的方向朝向椅体201的后端或朝向椅体201的前端。若外力的方向朝向椅体201的后端，则执行步骤S706；若外力的方向朝向椅体201的前端，则执行步骤S707。
共同参阅图7与图8，图8显示使用者未施予外力于轮椅200，在此状况下，电动轮椅控制系统100执行步骤S705。在步骤S705中，以控制器22的刹车判断电路221输出脉冲宽度调变制动信号S3至马达驱动器23，以马达驱动器23依据脉冲宽度调变制动信号S3去抑制动力装置20的转子242的转动，而脉冲宽度调变制动信号S3的上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，电流不会流入不同相的上臂驱动器与下臂驱动器，而只会于上臂驱动器所形成的回路或下臂驱动器所形成的回路逐渐地消耗，藉此达到刹车的目的。
在步骤S706中，以控制器22依据第二传感信号S2判断地面是否具有坡度，若地面有坡度，则执行步骤S708。若地面没有坡度，则执行步骤S709。
共同参阅图7、图9与图10，图9显示轮椅200处于坡道且使用者施予轮椅200的手轮203的外力F朝向椅体201的前端，而图10显示轮椅200处于平面且使用者施予轮椅200的手轮203的外力F朝向椅体201的前端。不论地面是否有坡度，只要使用者施予手轮203的外力朝向椅体201的前端，电动轮椅控制系统100均执行步骤S707。在步骤S707中，以助力判断电路222输出脉冲宽度调变驱动信号S4至马达驱动器23，以马达驱动器23依据脉冲宽度调变驱动信号S4驱使转子242作转动。另一方面，脉冲宽度调变驱动信号S4的振幅正比于第一传感信号S1的电压电平的绝对值。当脉冲宽度调变驱动信号S4的振幅越大，可使得三相交流马达24的输出扭力越大。
共同参阅图7与图11，图11显示轮椅200处于坡道且使用者施予轮椅200的手轮203的外力F朝向椅体201的后端。在此状况下，电动轮椅控制系统100执行步骤S708。在步骤S708中，以控制器22的刹车判断电路221输出脉冲宽度调变制动信号S3至马达驱动器23，以马达驱动器23依据脉冲宽度调变制动信号S3抑制三相交流马达24的转子242的转动，而脉冲宽度调变制动信号S3的上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，藉此达到刹车的目的。
在步骤S709中，以助力判断电路222输出脉冲宽度调变驱动信号S4至马达驱动器23，以马达驱动器23依据脉冲宽度调变驱动信号S4驱使三相交流马达24的转子242作转动，而脉冲宽度调变驱动信号S4的振幅正比于第一传感信号S1的电压电平的绝对值。
当轮椅行进于坡道且使用者施予车轮组件的手轮的外力朝向椅体的前端时，控制器可自动地输出脉冲宽度调变驱动信号至马达驱动器以驱使三相交流马达作转动。当三相交流马达转动时，可带动路轮转动，如此一来，即使使用者没有向前推动手轮，轮椅依然会沿着坡道往前移动，达到省力的效果。反之，当轮椅行进于坡道且使用者施予手轮的外力朝向椅体的后端时，控制器可自动地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器以抑制三相交流马达的转动。如此一来，即使使用者不向后推动手轮，轮椅也不会沿坡道下滑。另一方面，由于脉冲宽度调变制动信号的上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，所以电流不会同时流经上臂驱动器以及下臂驱动器，只会于上臂驱动器所形成的回路或下臂驱动器所形成的回路逐渐地消耗，使得三相交流马达的转速逐渐地降低，并非立即转变为锁死状态。如此一来，即使电动轮椅控制系统在坡道上进行刹车时，使用者也不会感到不舒适。又一方面，电动轮椅控制系统没有装设任何额外的油压刹车器或电子制动器，有利于小型化的发展。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种电动轮椅控制系统，用于控制一轮椅，该轮椅包含一椅体以及一车轮组件，其特征在于，该电动轮椅控制系统包括：
一传感组件，用于组接于该车轮组件，藉以检测施加于该车轮组件的一外力的大小与方向，藉以产生一第一传感信号；以及
一动力装置，电性连接该传感组件，该动力装置用于结合于该椅体与该车轮组件之间，且该动力装置更包含有：
一惯性传感器，用于检测该椅体相对于一水平面的一倾斜度以产生一第二传感信号；
一三相交流马达，具有一转子及一定子，该转子用于结合该车轮组件，该定子用于结合该椅体；
一马达驱动器，电性连接于该三相交流马达；及
一控制器，分别电性连接于该惯性传感器、该传感组件以及该马达驱动器，该控制器依据该第一传感信号以及该第二传感信号选择性地输出一脉冲宽度调变制动信号至该马达驱动器，该马达驱动器依据该脉冲宽度调变制动信号抑制该转子转动，该脉冲宽度调变制动信号包含一上臂制动信号及一下臂制动信号，其中该上臂制动信号及该下臂制动信号具有相同的占空比，当该上臂制动信号处于高电平时，该下臂制动信号处于低电平，且接收该上臂制动信号的上臂驱动器与接收该下臂制动信号的下臂驱动器为同相。
2.如权利要求1所述的电动轮椅控制系统，其特征在于，其中该控制器包含一助力判断电路，该助力判断电路依据该第一传感信号以及该第二传感信号选择性地输出一脉冲宽度调变驱动信号至该马达驱动器，该马达驱动器依据该脉冲宽度调变驱动信号驱使该转子转动。
3.如权利要求2所述的电动轮椅控制系统，其特征在于，其中该脉冲宽度调变驱动信号的振幅正比于该第一传感信号的大小。
4.如权利要求1所述的电动轮椅控制系统，其特征在于，其中该控制器包含一刹车判断电路，该刹车判断电路依据该第一传感信号以及该第二传感信号选择地输出该脉冲宽度调变制动信号。
5.如权利要求1所述的电动轮椅控制系统，其特征在于，其中该惯性传感器与该传感组件的传感频率至少为100次/秒。
6.一种电动轮椅控制方法，用于控制一轮椅且藉由一电动轮椅控制系统来执行，该轮椅包含一椅体以及一车轮组件，该电动轮椅控制系统包含一传感组件、一惯性传感器、一三相交流马达、一马达驱动器以及一控制器，其中该三相交流马达具有一转子及一定子，该转子用于结合该车轮组件，该定子用于结合该椅体，其特征在于，该电动轮椅控制方法包括：
藉由该传感组件检测施加于该车轮组件的一外力的大小与方向，以产生一第一传感信号；
藉由该惯性传感器检测该椅体相对于一水平面的一倾斜度，以产生一第二传感信号；
藉由该控制器依据该第一传感信号判断该外力是否为零；
当该外力不为零时，藉由该控制器依据该第一传感信号判断该外力的方向朝向该椅体的后端或朝向该椅体的前端；
藉由该控制器依据该第二传感信号判断该车轮组件接触的一地面是否具有坡度；以及
当该外力的方向朝向该椅体的后端且该地面具有坡度时，该控制器输出一脉冲宽度调变制动信号至该马达驱动器，该马达驱动器依据该脉冲宽度调变制动信号抑制该转子转动，该脉冲宽度调变制动信号包含一上臂制动信号以及一下臂制动信号，其中该上臂制动信号以及该下臂制动信号具有相同的占空比，当该上臂制动信号处于高电平时，该下臂制动信号处于低电平，且接收该上臂制动信号的上臂驱动器与接收该下臂制动信号的下臂驱动器为同相。
7.如权利要求6所述的电动轮椅控制方法，其特征在于，更包括当该外力朝向该椅体的前端且该地面具有坡度时，以该控制器输出一脉冲宽度调变驱动信号至该马达驱动器，该马达驱动器依据该脉冲宽度调变致动信号驱使该转子转动。
8.如权利要求7所述的电动轮椅控制方法，其特征在于，其中该脉冲宽度调变驱动信号的振幅正比于该第一传感信号的大小。
9.如权利要求6所述的电动轮椅控制方法，其特征在于，更包括当该外力朝向该椅体的前端且该地面不具有坡度时，以该控制器输出一脉冲宽度调变驱动信号至该马达驱动器，该马达驱动器依据该脉冲宽度调变驱动信号驱使该转子转动。
10.如权利要求9所述的电动轮椅控制方法，其特征在于，其中该脉冲宽度调变驱动信号的振幅正比于该第一传感信号的大小。
11.如权利要求6所述的电动轮椅控制方法，其特征在于，更包括当该外力为零时，以该控制器输出该脉冲宽度调变制动信号至该马达驱动器。
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