JP2009165616A - 乗車支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源電圧が変動したとしてもファストモードとスローモードの速度差を確保しつつ確実に乗車支援を行うことが可能な乗車支援装置を提供すること。
【解決手段】 乗車支援装置において、ファストモードとスローモードとを備え、スローモードのときは第２駆動デューティ比でモータを駆動すると共に、検出されたモータ駆動速度が予め設定された下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を第２駆動デューティ比よりも上昇させることとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は車椅子による乗車時もしくは障害者の乗車時に乗車動作を支援する乗車支援装置に関する。

従来、車椅子を引き上げる装置として特許文献１が知られている。この公報には、所定の速度で車椅子を引き上げる技術が開示されている。
特開２００６−２７１６６２号公報

基本的には、車椅子による乗車時や障害者の乗車時においては、安定した速度で引き上げればよいと考えられていたが、実際の市場のニーズにおいては早く引き上げて欲しいといった要望もあり、少なくとも２段階の引き上げ速度を設定することが望ましいことが判明した。

そこで、ファストモードとスローモードの２つを備え、乗車時の速度を切り換え可能に構成した場合、下記に示す課題があった。すなわち、電源電圧が一定であれば、モータの駆動デューティを２種類設定するのみで、上記２つのモードに対応することができる。しかしながら、車両に搭載された電源電圧は他の電気的アクチュエータにも使用され、また経年変化等によっても変化する。

電源電圧が低下すると、特にスローモードにおいて乗車支援に必要なモータトルクを確保できなくなるおそれがある。また、スローモードの駆動デューティ比を、電源電圧が低下したとしても確実に乗車支援に必要なモータ出力を確保できる値となるように可変とし、ファストモードを駆動デューティ比100％に固定すると、電源電圧によってファストモードとスローモードでの速度差が開いてしまい、違和感を与えるという問題がある。

この問題を解決するために、ファストモードでも駆動速度を固定し、電源電圧によらずファストモードとスローモードの速度差を一定にすることも考えられる。しかしながら、電源電圧が最も低下したときに駆動デューティ比100％で得られるモータ出力を基準にする必要があるため、全ての領域が最低電源電圧の値に規定されてしまい、全ての電源電圧状態において十分な速度差が得られないという問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電源電圧が変動したとしてもファストモードとスローモードの速度差を確保しつつ確実に乗車支援を行うことが可能な乗車支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の乗車支援装置では、ファストモードとスローモードとを備え、スローモードのときは第２駆動デューティ比でモータを駆動すると共に、検出されたモータ駆動速度が予め設定された下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を第２駆動デューティ比よりも上昇させることとした。

よって、電源電圧が変化したとしても、ファストモードとスローモードの速度差を確保することができる。また、スローモードでの駆動時に下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を上昇させることで、スローモードにおける駆動速度を確実に確保することができる。

以下、本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、実施例１の乗車支援装置を表す概略図である。この乗車支援装置３は、車両１の後方に設定されたスペース１ａ内に車椅子２を収装するタイプである。地面と車両後方スペース１ａとの段差にはスロープ１ｂが取り付けられ、補助者等によってスロープ１ｂを上ってスペース１ａ内に至る。

このとき、車椅子２の前方2箇所に係止したベルト３１をウインチ３２により巻き取る。この巻き取り力によって車椅子２をスムーズに車両後方スペース１ａに引き上げる。よって、補助者は単に手を添えて最低限の安全性さえ確保しておけばよく、過度の負担がかかることはない。

乗車支援装置３は、車両に搭載されたバッテリ４を動力源とし、ウインチ３２を駆動するモータ３３と、モータ３３の駆動を制御するモータコントローラ３４と、モータ３３の駆動速度を選択する選択スイッチ３５とが備えられている。

選択スイッチ３５は、操作者によって操作されるファストスイッチ３５ａと、スロースイッチ３５ｂとを有する。操作者が素早く引き上げたいときにはファストスイッチ３５ａを押し、ゆっくり引き上げたいときにはスロースイッチ３５ｂを押す。また、非操作状態では、どちらのスイッチも押されていない状態である。

図２はモータコントローラ３４の制御構成を表すブロック図である。乗車支援装置３には、ベルト３１の巻き上げが完了したか否かを検知する巻き上げ完了検知手段34aと、モータ３３の回転速度を検出するモータ回転速度検出手段34bとが備えられている。

ここで、巻き上げ完了検知手段34aとしては、例えばモータ回転数積算値等から検知してもよいし、モータ３３の回転停止時における逆起電流等に基づいて検知してもよい。また、モータ回転速度検出手段34bとしては、例えばロータリーエンコーダ等の回転数センサを用いてもよいし、レゾルバ等を用いてもよい。

モータコントローラ３４内には、ファストモード制御部341と、スローモード制御部342と、切換部343とが設けられている。また、このモータコントローラ３４からの駆動指令に基づいてバッテリ４からモータ３３に駆動電流を出力するモータドライバ344が設けられている。

ファストモード制御部341は、モータ駆動デューティ比を100％に設定して駆動指令を出力する。スローモード制御部342は、モータ駆動デューティ比を70％に設定して駆動指令を出力すると共に、状況に応じて適宜駆動デューティ比を変更する。尚、詳細については後述する。

切換部343は、選択スイッチ３５の信号に基づいて作動し、選択スイッチ３５が押されていないときは、駆動指令信号を出さない状態が選択され、ファストスイッチ３５ａが押されているときはファストモード制御部341からの駆動指令を選択し、スロースイッチ３５ｂが押されているときはスローモード制御部342からの駆動指令を選択する。

モータドライバ344内には、バッテリ４とモータ３３との間を高速に断接するスイッチング素子345が設けられている。このスイッチング素子345は、駆動指令であるデューティ制御信号によりON・OFFを繰り返し、モータ３３に流れる電流を制御する。

図３はモータコントローラ３４内での制御内容を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、選択スイッチ３５がONか否かを判断し、OFFのときは本制御フローを終了する。ONであってファストスイッチ３５ａが押されているときはステップＳ２へ進み、スロースイッチ３５ｂが押されているときはステップＳ５へ進む。

ステップＳ２では、モータ３３の駆動デューティ比を100％に設定する。
ステップＳ３では、モータ３３の駆動を開始する。
ステップＳ４では、巻き上げ完了検知手段34aにより巻き上げが完了したか否かを判断し、巻き上げが完了していないときはステップＳ２に戻って制御を継続し、巻き上げが完了したときは、本制御を終了する。

ステップＳ５では、モータ駆動デューティ比を70％に設定する。
ステップＳ６では、モータ３３の駆動を開始する。
ステップＳ７では、モータ回転速度検出手段34bにより検出された現在のモータ速度が目標下限速度以下か否かを判断し、以下のときはステップＳ８へ進み、それ以外のときはステップＳ９へ進む。
ステップＳ８では、モータ駆動デューティ比を１％アップする。

ステップＳ９では、モータの駆動デューティ比が70％を超えているか否かを判断し、超えているときはステップＳ１０へ進み、それ以外のときはステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１０では、モータ駆動デューティ比を１％ダウンする。

ステップＳ１１では、モータ駆動デューティ比を70％に設定する。

ステップＳ１２では、巻き上げ完了検知手段34aにより巻き上げが完了したか否かを判断し、巻き上げが完了していないときはステップＳ７に戻って制御を継続し、巻き上げが完了したときは、本制御を終了する。

次に、上記制御フローに基づく作用について説明する。図４は電源電圧変動時におけるスローモードによる巻き上げ動作を表すタイムチャートである。

時刻ｔ０において、電源電圧が低下しており、モータ駆動デューティ比70％の引き上げ限界を下回っているときは、目標下限速度を得ることができないため、モータ駆動デューティ比を上昇させ、目標下限速度を確保する。このとき、電源電圧が上昇しているため、モータ駆動デューティ比をダウンさせる。これにより、電源電圧が変動したとしても目標下限速度が維持される。

時刻ｔ１において、電源電圧が確保されると、モータ駆動デューティ比を70％に設定する。このとき、電源電圧の上昇に伴ってモータ駆動速度自体も上昇するが、ファストモードとの速度差を確保することが重要であるため、特に問題はない。

時刻ｔ２において、再び電源電圧が低下し、モータ駆動速度が目標下限速度を下回ると、モータ駆動デューティ比を70％からアップさせる。これにより、電源電圧が変動したとしても目標下限速度が維持される。それ以降は、時刻ｔ０〜時刻ｔ１において説明したものと同じである。

ここで、比較例との関係により実施例１の作用効果を説明する。基本的には、車椅子による乗車時や障害者の乗車時においては、安定した速度で引き上げればよいと考えられていたが、実際の市場のニーズにおいては早く引き上げて欲しいといった要望もあり、少なくとも２段階の引き上げ速度を設定することが望ましいことが判明した。

そこで、ファストモードとスローモードの２つを備え、乗車時の速度を切り換え可能に構成した。電源電圧が一定であれば、モータの駆動デューティを２種類設定するのみで、上記２つのモードに対応することができる。しかしながら、車両に搭載された電源電圧は他の電気的アクチュエータにも使用され、また経年変化等によっても変化する。

電源電圧が低下すると、図５に示すように、特にスローモードにおいて乗車支援に必要なモータトルクを確保できなくなるおそれがある。そこで、図６に示すように、スローモードにおける巻き上げ速度を下限値として確保し、スローモードの駆動デューティ比を、電源電圧が低下したとしても確実に乗車支援に必要なモータトルクを確保できる値に可変にし、ファストモードを駆動デューティ比100％に固定すると、電源電圧によってファストモードとスローモードでの速度差が開いてしまい、違和感を与えるという問題がある。

この問題を解決するために、図７に示すように、ファストモードでも駆動速度を固定し、電源電圧によらずファストモードとスローモードの速度差を一定にすることも考えられる。しかしながら、電源電圧が最も低下したときに駆動デューティ比100％で得られるモータトルクを基準にする必要があるため、全ての領域が最低電源電圧の値に規定されてしまい、全ての電源電圧状態において十分な速度差が得られないという問題がある。

そこで、実施例１では、図８に示すように、基本的には駆動デューティ比をファストモードで100％、スローモードで70％に固定し、スローモードにおいて目標下限速度を下回るときのみモータ駆動デューティ比を変更して目標下限速度を確保することとした。

これにより、ファストモードとスローモードでの速度差を確保しつつ、電源電圧低下時でも確実に乗車支援装置３を駆動することができるものである。

以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。

(1)車両１に搭載された電源であるバッテリ４を用いてデューティ制御により駆動され、車両１に乗車する際の乗車支援装置３を駆動するモータ３３と、モータ３３の駆動速度を検出するモータ駆動速度検出手段34bと、乗車支援装置３の作動速度を要求する速度要求手段である選択スイッチ３５、乗車支援装置３の高速作動が要求されたときは100％（第１駆動デューティ比）でモータ３３を駆動するファストモードと、乗車支援装置３の低速作動が要求されたときは70％（第１駆動デューティ比よりも低い第２駆動デューティ比）でモータ３３を駆動すると共に、検出されたモータ駆動速度が予め設定された下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を70％（第２駆動デューティ比）よりも上昇させるスローモードと、を備えた。

よって、電源電圧が変化したとしても、ファストモードとスローモードの速度差を確保することができる。また、スローモードでの駆動時に下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を上昇させることで、スローモードにおける駆動速度を確実に確保することができる。

(2)スローモードは、検出されたモータ駆動速度が下限速度に復帰したときは、モータ駆動デューティ比を70％（第２駆動デューティ比）に設定することとした。よって、高いデューティ比のままでスローモードが継続されることがなく、ファストモードとスローモードとの速度差を確保することができる。

(3)モータ駆動デューティ比100％（第１駆動デューティ比）はバッテリ４の最低電圧であっても乗車支援装置３を作動可能な値であり、モータ駆動デューティ比70％（第２駆動デューティ比）は最低電圧よりも高い所定電圧以上で乗車支援装置３を作動可能な値であることとした。言い換えると、このような場合であっても、速度差を確保しつつ、乗車支援装置３の作動を確保することができる。

尚、実施例１では、乗車支援装置としてウインチの巻き上げによる車椅子の引き上げ補助を例としたが、例えば、車椅子の引き上げに限らず、乗員用シート自体が車内から車外に、そして車外から車内に移動可能な支援装置であってもよいし、車椅子用を車内に収装するためのリフトであってもよく、特に限定しない。

実施例１の乗車支援装置を表す概略図である。 実施例１のモータコントローラの制御構成を表すブロック図である。 実施例１のモータコントローラ内での制御内容を表すフローチャートである。 実施例１の電源電圧変動時におけるスローモードによる巻き上げ動作を表すタイムチャートである。 比較例における電源電圧とモータ出力との関係を表す図である。 比較例における電源電圧とモータ出力との関係を表す図である。 比較例における電源電圧とモータ出力との関係を表す図である。 実施例１における電源電圧とモータ出力との関係を表す図である。

符号の説明

１ 車両
１ａ スペース
１ａ 車両後方スペース
１ｂ スロープ
２ 車椅子
３ 乗車支援装置
４ バッテリ
３１ ベルト
３２ ウインチ
３３ モータ
34a 巻き上げ完了検知手段
34b モータ回転速度検出手段
３４ モータコントローラ
３５ 選択スイッチ
３５ａ ファストスイッチ
３５ｂ スロースイッチ
341 ファストモード制御部
342 スローモード制御部
343 切換部

Claims (3)

1. 車両に搭載された電源を用いてデューティ制御により駆動され、車両に乗車する際の支援機構を駆動するモータと、
   前記モータの駆動速度を検出するモータ駆動速度検出手段と、
   前記支援機構の作動速度を要求する速度要求手段と、
   前記支援機構の高速作動が要求されたときは第１駆動デューティ比で前記モータを駆動するファストモードと、前記支援機構の低速作動が要求されたときは前記第１駆動デューティ比よりも低い第２駆動デューティ比で前記モータを駆動すると共に、前記検出されたモータ駆動速度が予め設定された下限速度を下回ったときは、モータ駆動デューティ比を前記第２駆動デューティ比よりも上昇させるスローモードとを有するモータ駆動速度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする乗車支援装置。
2. 請求項１に記載の乗車支援装置において、
   前記スローモードは、前記検出されたモータ駆動速度が前記下限速度に復帰したときは、モータ駆動デューティ比を前記第２駆動デューティ比に設定することを特徴とする乗車支援装置。
3. 請求項１または２に記載の乗車支援装置において、
   前記第１駆動デューティ比は前記電源の最低電圧であっても前記支援機構を作動可能な値であり、前記第２駆動デューティ比は前記最低電圧よりも高い所定電圧以上で前記支援機構を作動可能な値であることを特徴とする乗車支援装置。

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