JP2005323431A

JP2005323431A - 小型電動車の走行制御装置

Info

Publication number: JP2005323431A
Application number: JP2004138170A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Fukumoto; 運弥福本; Yoji Nakano; 陽二中野
Original assignee: Atex Co Ltd
Current assignee: Atex Co Ltd
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】ハンドル操舵時の不要な減速によるわずらわしさを解消するとともに、路面の傾斜状態に応じた、転倒等の危険性のない安全な車速で旋回することのできる小型電動車の走行制御装置を提供する。
【解決手段】ハンドル１の操舵角検出手段２の検知により、旋回時の車速を減速するコーナー減速手段３と、走行路面の上り乃至下り傾斜角度を検出する傾斜角検出手段４を設け、該傾斜角検出手段４が路面傾斜を検知した状態で、前記操舵角検出手段２がハンドル１操舵を検知した場合は、通常のコーナー減速手段３による減速車速よりも更に低速の車速に制限することを特徴とする小型電動車の走行制御装置の構成とする。
【選択図】図１

Description

本件発明は、駆動モータで駆動し走行する小型電動車に関し、詳しくは、傾斜路面走行中にハンドル操舵をした際の減速制御に関するものである。

ハンドルの切れ角を検出し、この切れ角が増加するに従ってより大きな減速率の減速信号を生成して、電動車の転倒等を防止する、いわゆるコーナー減速技術が特許文献１に記載されている。
特開昭６０−１８０４０２号公報

しかし、ハンドルの切れ角のみを基準に減速させた場合、例えば転倒の可能性の高い下り坂走行中のハンドル切れ角に対して転倒しないような減速率を設定すると、上り坂走行時に下り坂走行時と同様のハンドル操舵をした際に、必要以上の減速が行われ、操縦者がわずらわしさを感じるものであった。逆に、転倒しないような上り坂走行中のハンドル切れ角に対して減速率を設定すると、下り坂走行時のハンドル操舵で転倒の可能性があるという問題があり、路面傾斜状態の対応としては満足できるものではなかった。
本件発明は、ハンドル操舵時の不要な減速による操縦者のわずらわしさを解消できるとともに、路面傾斜状態に応じて、転倒しない安全な車速で旋回することが可能な小型電動車の走行制御装置を提供することを課題とする。

所定角度以上のハンドル１操舵を検出する操舵角検出手段２の検知により、旋回時の車速を減速するコーナー減速手段３と、走行路面の上り乃至下り傾斜角度を検出する傾斜角検出手段４を設け、該傾斜角検出手段４が路面傾斜を検知した状態で、前記操舵角検出手段２がハンドル１操舵を検知した場合は、通常のコーナー減速手段３による減速車速よりも更に低速の車速に制限することを特徴とする小型電動車の走行制御装置の構成とする。
又、傾斜角検出手段４は、駆動モータ５の駆動電流、又は、回生電流が所定値以上、且つ、一定時間以上継続することを検知して路面傾斜を判断することを特徴とする小型電動車の走行制御装置とする。

請求項１に記載の発明は、所定角以上のハンドル１操舵を検出する操舵角検出手段２の検知により、旋回時の車速を減速するコーナー減速手段３と、走行路面の上り乃至下り傾斜角度を検出する傾斜角検出手段４を設け、該傾斜角検出手段２が路面傾斜を検知した状態で、前記操舵角検出手段２がハンドル１操舵を検知した場合は、通常のコーナー減速手段３による減速車速よりも更に低速の車速に制限するので、傾斜路面での旋回時の車速は路面の傾斜に応じた転倒等の危険性のない車速に制限され、傾斜路面での旋回を安全に、容易に行うことができる。
又、前記通常のコーナー減速手段３による減速車速よりも低速の車速制限は、平地旋回時には作動することがなく、この時には通常のコーナー減速手段３による減速が行われ、車速が必要以上に減速されることがなく、操縦者がわずらわしさを感じることがない。

請求項２に記載の発明は、傾斜角検出手段４を、駆動モータ５の駆動電流、又は、回生電流が所定値以上、且つ、一定時間以上継続することを検知して路面の傾斜を判断可能に構成してあるので、別途傾斜センサー等の高価な部品を使用しなくとも、傾斜方向を判断でき、構造が簡素化できる。

次に、本件発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図例は本件発明を適用した電動車椅子であって、車体前後に、各々左右一対の前輪１０，１０と後輪１１，１１を懸架し、又、車体後部には後輪１１，１１を駆動する駆動モータ５、ギヤボックス１２、バッテリ１３等を配設して、リヤカバー１４で覆ってある。該リヤカバー１４上方のシート１５は、フレーム９から立設した支持パイプ１６に取り付けた単座タイプであり、操縦者が着座姿勢で前方のハンドル１を操向操作する。
車体前部の左右中央部からは上方後方へ向けステアリングシャフト１８を延設し、その上端に操作パネル１７を設け、該操作パネル１７左右にループ形状のハンドル１を形成してある。ステアリングシャフト１８の上下中間部は、フレーム９から立設の支持杆１９で支持してあり、その前方には風防２０と、後方には収納ポケット２１を設けてある。

操作パネル１７上面には、目的速度を設定する速度設定ボリューム２２を設け、操作パネル１７側方に設けたアクセル２３を操作することで走行させることができる。尚、アクセル２３操作は、操作パネル１７内のアクセルボリューム３１を連動することにより、速度設定ボリューム２２の設定速度内で車速の調整が可能である。該速度設定ボリューム２２の前方には、バッテリ残量を表示するバッテリメーター２４と、後方にはホーンスイッチ２５、ウインカースイッチ２６等を配置してある。２７は前後進の切替スイッチ、２８は電源を入、切するキースイッチである。

ステアリングシャフト１８の上下中間部には、ステアリングシャフト１８の回動に伴って回動するカム２９を設け、このカム２９が支持杆１９側に取着したリミットスイッチ３０をＯＮ，ＯＦＦすることでハンドル１の操舵の有無を判断することのできる操舵角検出手段２を設けてある。この操舵角検出手段２は、リミットスイッチ３０に限定するものではなく、可変抵抗器等を用い、ステアリングシャフト１８との間をギヤ噛合することにより操舵角を検出してもよい。
平坦地直進走行時（例えば６ｋｍ／ｈで走行中）に操舵角検出手段２がハンドル１操舵を検知すると、旋回走行中の車速を減速する制御（例えば４ｋｍ／ｈまで減速）を実行する。この減速制御が通常のコーナー減速制御である。

傾斜角検出手段４としては傾斜センサーを用いれば、路面の傾斜角を瞬時に判断可能であり、この傾斜に応じた車速設定を行うことも容易であるが、傾斜センサーはコスト高になるため、本実施例にあっては駆動モータ５の電流値によって路面の傾斜を判断するよう構成してある。従って、走行中の駆動モータ５電流値が所定値（例えば２０Ａ）以上であれば上り坂走行中と判断し、駆動モータ５の回生電流値が所定値（例えば５Ａ）以上であれば下り坂走行中と判断することが可能である。しかしながら、単に電流値が所定値以上となれば傾斜地走行中であるという判断をすると、段差乗り越え時や凸凹路面走行中、瞬間的に上昇する電流値を検知し傾斜地走行中という誤った判断を行うため、本件発明では、駆動モータ５の電流値が所定値以上、且つ、一定時間（例えば１秒）以上継続すれば傾斜地走行中であるという判断を行うよう構成してある。

図１はブロック図であり、本実施例の電動車椅子のＣＰＵ４０による制御信号の入出力を示すものである。２８はキースイッチであり、該キースイッチ２８の接続によりバッテリ１３の電流をＣＰＵ４０や駆動モータ５等に供給可能となる。アクセルボリューム３１はアクセル２３の操作により回動し車速を調整することが可能で、このアクセル２３の最高車速位置での速度設定は速度設定ボリューム２２で操縦者が任意に調整することができる。
３０はハンドル１操舵を検出するリミットスイッチであり、所定角度以上のハンドル１操舵を検知すればＣＰＵ４０が旋回中の判断をする。駆動モータ５にはＣＰＵ４０からの信号がモータ制御回路４１を介して入力され、該駆動モータ５の駆動電流や回生電流は各々の検出回路４２，４３によって検出し、ＣＰＵ４０に入力される。４４は駆動モータ５の回転センサーであり、モータ軸に取着のタコジェネで構成され、モータ軸の回転パルスを検出することで駆動モータ５の回転数と回転方向を検出することができる。
尚、ＣＰＵ４０の制御信号の入出力は、図１に記載の他に、充電装置、温度センサー等に接続されているが図示は省略する。

次に、本件発明の走行制御装置の処理について、図２のフローチャート図を参照に説明する。フローチャート図は、リミットスイッチ３０による操舵角検出手段２と、駆動モータ５の電流値により路面傾斜を判断する傾斜角検出手段４とを用いた場合の処理を示すものである。フローチャート図全体の走行設定速度の演算処理は一定周期毎に処理されるものであり、Ｓ１０はアクセルボリューム３１と速度設定ボリューム２２の操作及び設定から目的速度Ｓａを演算する。Ｓ１００は通常のコーナー減速手段３による減速制御を示す。Ｓ１１０，Ｓ１２０は駆動モータ５の駆動電流や回生電流から上り坂走行中か下り坂走行中かを判断するとともに、旋回中か直進中かの判断も行うものである。Ｓ１３０は、Ｓ１１０，Ｓ１２０の判断結果によって走行路面の状態に応じた制限速度Ｓｃを演算する。Ｓ１４０は、目的速度ＳａがＳ１３０で演算した制限速度Ｓｃよりも小さい場合の旋回操作を行った際に、制限速度Ｓｃまで増速する不都合を防止するものである。

操縦者がアクセル２３を操作すると、Ｓ１０で速度設定ボリューム２２の設定値と、アクセルボリューム３１の操作量とから目的速度Ｓａを演算する。次に、Ｓ１０１で操舵角検出手段２が検知した旋回中であるか、非検知状態の略直進走行中であるかの判断を行い、例えば速度設定ボリューム２２の設定を６ｋｍ／ｈに設定し、アクセル２３を最高車速の位置まで操作した平地の前進直進走行状態であれば設定通りの６ｋｍ／ｈの車速で走行する。この前進直進走行状態でハンドル１を操舵し、リミットスイッチ３０がＯＮになればコーナー減速手段３によって車速を４ｋｍ／ｈまで減速し、安全な車速で旋回することができる。Ｓ１０１の判断によって制限される速度をＳｃとすると、旋回中はＳｃ＝４ｋｍ／ｈ、直進中はＳｃ＝６ｋｍ／ｈである。このコーナー減速手段３は従来公知の技術であり、ハンドル１操舵を行った際の前，後輪１０，１１の浮き上がりや機体の転倒等を防止するものである。平地での旋回時の車速は、４ｋｍ／ｈ程度で安全に旋回することができるが、傾斜地走行中の旋回時には、この通常のコーナー減速手段３による減速では転倒の危険性がある。このことから、Ｓ１１１とＳ１２１で駆動モータ５の駆動電流、又は、回生電流の電流値の大小によって、平地走行中であるか傾斜地走行中であるかの判断を行う。まず、Ｓ１１１で駆動モータ５の電流値が２０Ａ以上、且つ、１秒以上継続した時には上り坂走行中であると判断し、次のＳ１１２（Ｓ１０１と同様の判断）で旋回中であれば上り坂走行時の状態を示すフラグＵｕを１とし、Ｓ１１２で旋回中でなければフラグＵｕを０として、Ｓ１２１の判断を行う。Ｓ１１１の判断でＹｅｓであれば、回生電流は発生していないのでＳ１２１ではＮｏと判断してＳ１３１の判断を行う。

一方、Ｓ１１１の判断がＮｏであった場合にはＳ１２１で駆動モータ５の回生電流が５Ａ以上、且つ、１秒以上継続した時には下り坂走行中であると判断し、次のＳ１２２（Ｓ１０１と同様の判断）で旋回中であれば下り坂走行時の状態を示すフラグＵｄを１とし、Ｓ１２２で旋回中でなければフラグＵｄを０として、Ｓ１３１及び、又はＳ１３２の判断を行う。Ｓ１３１とＳ１３２は、前記Ｓ１１２又はＳ１２２により判断したフラグＵｕとフラグＵｄの数値により、旋回中の車速上限を決定するものであり、Ｓ１３１でフラグＵｕが１であったならば上り坂走行時の旋回中であると判断し、制限速度Ｓｃに小数（例えば０．６２５）を乗じて通常のコーナー減速手段３による減速（４ｋｍ／ｈ）よりも更に低速の車速（２．５ｋｍ／ｈ）に制限する。
Ｓ１３１でフラグＵｕが０であれば、次のＳ１３２でフラグＵｄが１か０かの判断をし、フラグＵｄが１、すなわち下り坂走行中の旋回中であれば、制限速度Ｓｃに小数（例えば０．７５）を乗じて通常のコーナー減速手段３による減速（４ｋｍ／ｈ）よりも更に低速の車速（３ｋｍ／ｈ）に制限する。
又、フラグＵｕ及びフラグＵｄがどちらも０であった場合には、Ｓ１３１及びＳ１３２でＮｏの判断をし、平地の直進走行中と判断し、制限速度Ｓｃは最高速度と同じ６ｋｍ／ｈのまま走行して減速制御は行わない。
上述の制御を行うことにより、直進走行中は上り坂や下り坂の走行時であっても減速はされず、平地旋回時には通常のコーナー減速手段３による減速が行われ、転倒等の危険度の増す傾斜地旋回時には通常のコーナー減速手段３による減速よりも更に低速の車速に制限することができるので、路面状態に応じた安全な車速で旋回を行うことが可能となる。

Ｓ１４０に示すのは、速度設定ボリューム２２設定値とアクセルボリューム３１の操作量によって決まる目的速度Ｓａが、コーナー減速手段３による減速や、これにより更に低速の傾斜地旋回時の制限速度Ｓｃ以下であった場合の旋回中に、コーナー減速、又は傾斜地旋回時に制限した速度Ｓｃまで増速してしまう不都合を解消するものである。従ってＳ１４１で目的速度Ｓａを設定速度Ｓとして設定後、Ｓ１４２で目的速度Ｓａが制限速度Ｓｃより大きい場合にはＳ１４３で制限速度Ｓｃを設定速度Ｓとして設定し減速する。一方、Ｓ１４２で目的速度Ｓａが制限速度Ｓｃよりも小さい場合には、Ｓ１４１で設定された設定速度Ｓ、すなわち目的速度Ｓａのまま旋回し、旋回中に制限速度Ｓｃまで増速することがない。
尚、後進時の最高速度は２ｋｍ／ｈに制限してあるので、後進走行の旋回時や傾斜地走行時にも、前述のＳ１４０の制御によって２ｋｍ／ｈ以下に制限された状態となる。

又、本実施例のＳ１２１は、駆動モータ５の回生電流が所定値未満になった時に下り坂走行の旋回中の減速を解除する回路を備えてある（図示せず）。下り坂走行中の回生電流が５Ａ以上、且つ、１秒以上継続した状態でハンドル１操舵を行った時にはＳ１２０及びＳ１３０の制御によって通常のコーナー減速手段３による減速車速よりも更に低速（例えば３ｋｍ／ｈ）に制限された状態となるが、ハンドル１を直進状態に戻すまで低速に制限し続けると、下り坂走行からＵターンさせる際の上り坂走行への加速がスムーズに行われない不都合がある。そこで回生電流が少なく（例えば２Ａ未満）なった安全な状態になれば、ハンドル１を直進状態に戻す前に速度制限を解除することにより、上り坂走行移行時の加速がスムーズになり、操縦者が低速走行のわずらわしさを感じない旋回が可能となる。
更に、下り坂走行中からの旋回時の車速（３ｋｍ／ｈ）に対して、上り坂走行中からの旋回時の車速（２．５ｋｍ／ｈ）を遅く設定してあるのは、上り坂走行からＵターンさせて下り坂走行になる場合のハンドル１を直進に戻した際に、車速が急に加速されるという危険性を考慮してあらかじめ低速にしたものであり、この場合旋回時の車速（２．５ｋｍ／ｈ）状態からハンドル１を直進状態に戻しても急加速しないように、タイマー等によって車速制限の解除を遅らせれば更に安全な旋回ができる。
尚、これらの車速設定は、四輪タイプの小型電動車での設定例であり、四輪に比較してやや安定性の劣る三輪タイプでは、更に減速した車速で旋回させることが好ましく、又、安全な範囲の車速に調整できるよう構成しても良い。

ブロック図。フローチャート図。操舵角検出手段の実施例を示す平面図。電動車椅子の全体側面図。電動車椅子の全体平面図。

符号の説明

１ハンドル
２操舵角検出手段
３コーナー減速手段
４傾斜角検出手段
５駆動モータ

Claims

所定角度以上のハンドル（１）操舵を検出する操舵角検出手段（２）の検知により、旋回時の車速を減速するコーナー減速手段（３）と、走行路面の上り乃至下り傾斜角度を検出する傾斜角検出手段（４）を設け、該傾斜角検出手段（４）が路面傾斜を検知した状態で、前記操舵角検出手段（２）がハンドル（１）操舵を検知した場合は、通常のコーナー減速手段（３）による減速車速よりも更に低速の車速に制限することを特徴とする小型電動車の走行制御装置。
傾斜角検出手段（４）は、駆動モータ（５）の駆動電流、又は、回生電流が所定値以上、且つ、一定時間以上継続することを検知して路面傾斜を判断することを特徴とする請求項１記載の小型電動車の走行制御装置。