JP2011103742A - 電源電力供給装置及び歩行補助装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ユーザに対する重量負担の増加を抑制しつつ、歩行補助装置としての安全且つ安定な動作を保証し得る電源電力供給装置を提供する。
【解決手段】ユーザの歩行を補助する歩行補助装置Sを駆動する駆動モータ17Mであって、歩行中のユーザの脚の動作に同期したタイミングで遊脚期と立脚期とを交互に繰り返す駆動モータ17Mに直流電力を供給する蓄電池18と、蓄電池18と駆動モータ17Mとの間に並列に接続されたリチウムイオンキャパシタモジュール30と、を備える。
【選択図】図3
【解決手段】ユーザの歩行を補助する歩行補助装置Sを駆動する駆動モータ17Mであって、歩行中のユーザの脚の動作に同期したタイミングで遊脚期と立脚期とを交互に繰り返す駆動モータ17Mに直流電力を供給する蓄電池18と、蓄電池18と駆動モータ17Mとの間に並列に接続されたリチウムイオンキャパシタモジュール30と、を備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、電源電力供給装置の技術分野に属する。より詳細には、ユーザの歩行を補助する歩行補助装置において、その駆動用の電源電力を供給する電源電力供給装置の技術分野に属する。
近年、筋力の衰えた老人や傷病者の歩行動作、階段の昇降動作或いは着座姿勢からの起立動作又は起立姿勢からの着座動作等を補助することで、当該老人等の筋力低下の抑制を図る歩行補助装置が存在する。この種の歩行補助装置としては、例えば下記特許文献1に記載されているものがある。
この特許文献1の歩行補助装置は、ユーザの腹部に巻きつけられる腹帯の側面に固定される第一リンクと、そのユーザの大腿部に巻きつけられる脚当ての側面に固定される第二リンクと、を、電気アクチュエータにより連結し、当該電気アクチュエータで第一リンクに対して第二リンクを前後方向に揺動させることで、ユーザの大腿部の動きを補助するものである。
一方、この種の歩行補助装置の電気アクチュエータを駆動させるための電源電力としては、一般には電池を用いることが多い。これは当該歩行補助装置がユーザと共に移動することとなるからである。またこの場合の電池としては、コストを抑制しつつ必要な電源電力量を得るべく、いわゆる充電式の電池(蓄電池)が用いられる場合が多い。そして、特に電気アクチュエータとして大きなトルクや高速回転が必要な場合には、そのために必要な電源電力量も大きくなり、それに対応可能な大容量の蓄電池が必要となる。
これに対し、特許文献1に記載されているような歩行補助装置は、それが人体装着型であるが故、上記蓄電池も含めて小型化、軽量化、薄型化が望まれるところである。
ここで、一般の蓄電池では、大電流を取り出すことによる電圧降下が必ず発生する。よって上述した電気アクチュエータに所望の能力を発揮させるためには、大容量且つハイパワーの蓄電池が必要となるが、このことは蓄電池の大型化及び重量化を招来する。
また、蓄電池を含む電源電力の供給系において、何らかの原因で例えば断線や負荷異常が発生してその供給系からの給電が停止した場合、上述した電気アクチュエータは直ちにその動作を停止させることになる。そして、上記歩行補助装置におけるこのような駆動系の急停止は、例えば歩行動作時にそれが生起した場合にはユーザの転倒等の原因となり、歩行補助装置としては致命的な問題となる。
また、これらの問題点への対策として、いわゆるバックアップ用として、別系統の蓄電池を設置して切り換えつつ用いる方法もあるが、この場合にもユーザに対する重量負担増を招来すると共に、瞬時の切り換えのための機構や回路等、複雑な配線が伴うという問題点があった。
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、ユーザに対する重量負担の増加を抑制しつつ、歩行補助装置としての安全且つ安定な動作を保証し得る電源電力供給装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、人の歩行を補助する歩行補助装置を駆動する駆動モータ等の駆動手段であって、歩行中の前記人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段に対して電源電力を供給する電源電力供給装置において、前記駆動手段に直流電力を供給する蓄電池等の電池と、前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されたリチウムイオンキャパシタモジュール等のキャパシタ手段と、を備える。
よって、歩行中の人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段と電池との間に並列にキャパシタ手段が接続されているので、停止期間において電池により充電されるキャパシタ手段と、電池と、により動作期間における駆動手段に対する電源電力が供給されることとなる。従って、電池自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動手段を安定動作させることができる。
上記の課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電源電力供給装置において、前記キャパシタ手段はリチウムイオンキャパシタ手段であるように構成される。
よって、キャパシタ手段がリチウムイオンキャパシタ手段であるので、充電時間の短縮を図りつつ駆動手段の駆動に必要な電源電力を当該駆動手段に供給することができる。
上記の課題を解決するために、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電源電力供給装置において、前記リチウムイオンキャパシタ手段は、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されて成るリチウムイオンキャパシタ手段であるように構成される。
よって、リチウムイオンキャパシタ手段が、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが電池と駆動手段との間に並列に接続されて成るので、リチウムイオンキャパシタ手段としてのコストの低減を図りつつ、必要な電源電力を得て駆動手段を安定動作させることができる。
上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の電源電力供給装置を備える前記歩行補助装置であって、前記電池から前記駆動手段への電源電力の供給が停止することを検出する制御部等の検出手段と、前記供給が停止することが検出された以降、前記キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて前記駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御する制御部等の停止制御手段と、を備える。
よって、電池から駆動手段への電源電力の供給が停止することが検出された以降、キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御するので、電池自体に何らかの不具合が生じたことにより電池からの電源電力の供給が停止しても、駆動手段が急停止することで歩行補助装置の使用者に害が及ぶことを防止できる。
本発明によれば、歩行中の人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段と電池との間に並列にキャパシタ手段が接続されているので、停止期間において電池により充電されるキャパシタ手段と、電池と、により動作期間における駆動手段に対する電源電力が供給されることとなる。
従って、電池自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動手段を安定動作させることができる。
次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、歩行におけるユーザの膝関節の動作を補助する歩行補助装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。また、図1はユーザに実施形態に係る歩行補助装置を装着した際の状態図であり、図2はユーザの両脚に実施形態に係る駆動ユニットを装着した際の状態図であり、図3は実施形態に係る歩行補助装置の構成図である。更に図4は実施形態に係る歩行パターンを説明するための図であり、図5は実施形態に係る両脚の歩行パターンを示す図であり、図6は実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおける入力電流及び出力電流を例示する波形図等である。
図1及び図2に示すように、実施形態に係る歩行補助装置Sは、ユーザの両脚に着脱自在のテープ状固定具やバンド等の固定具6によって夫々取り付けられる一対の駆動ユニット10を備えている。なお以下の説明では、左脚用の駆動ユニット10を駆動ユニット11とし、右脚用の駆動ユニット10を駆動ユニット12として説明する。また駆動ユニット11及び駆動ユニット12に共通する説明を行う場合は、一般に駆動ユニット10として説明する。
一つの(即ち、右脚又は左脚いずれか一方用の)駆動ユニット10には、図1に示すように、ユーザの膝部5の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部3が取り付けられている。
リンク機構部3は、図1に示すように、例えばユーザの大腿部に巻きつけられる上部脚当て4の側面に取り付けられる第一リンク3aと、ユーザの下腿部に巻きつけられる下部脚当て7の側面に取り付けられる第二リンク3bと、駆動ユニット10から動力を得て第一リンク3aに対して第二リンク3bを歩行の前後方向に揺動させる第三リンク3cと、を含んで構成される。
第一リンク3aは、ユーザの腰部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク3bはユーザの膝部5側から脚の先端(地面)側に延びるように取り付けられている。そして第一リンク3aと第二リンク3bとは、ユーザの膝部5近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク3cの端部が、第二リンク3bの中央近傍に連結されている。
上部脚当て4及び下部脚当て7は、夫々が図示しない一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材はユーザの大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具6によって着脱可能に取り付けられる。また、上部脚当て4及び下部脚当て7は、例えばポリプロピレン樹脂等を成形して形成されており、ユーザの大腿部と接する部分には、伸縮自在の図示しないスポンジ部材等が取り付けられている。
更に図2に示すように、両脚に夫々取り付けられる駆動ユニット11及び駆動ユニット12には、当該駆動ユニット11及び駆動ユニット12間でデータ通信するための通信ユニット20が着脱可能に取り付けられる。この通信ユニット20は、ケーブル21と、そのケーブル21の途中に配置される通信用の基板や電池等が収容された中継ボックス22と、を備え、ベルト23等の固定具によってユーザの腰に取り付けられる。
また、通信ユニット20は、ケーブル21の両端に非接触でデータを通信可能な通信端子を備えた通信ヘッド25を備えている。一方、駆動ユニット10の筐体10aには、当該通信ヘッド25を挿入可能な孔部10bを有しており、孔部10bに対して当該通信ヘッド25が着脱可能になっている。
更に駆動ユニット10は、図3(a)に示すように、電力を受電又は所定のデータを通信可能な通信ヘッド14を筐体10aの内部に備えている。そして、駆動ユニット10の筐体10aに有する孔部10bには、通信ヘッド25が挿入されて、非接触で通信ヘッド14に電気的に接続され、データ通信可能となっている。
また、駆動ユニット10は、図3(a)に示すように、リンク機構部3を駆動する駆動部17と、駆動部17に直流を供給する電池の一例としての蓄電池18と、駆動部17と蓄電池18とに並列に接続されるキャパシタ手段の一例としてのリチウムイオンキャパシタモジュール30と、を備える。更に、駆動ユニット11又は駆動ユニット12のいずれか一方には、複数の歩行パターンが予め記憶された記憶部15と、ユーザが操作する操作部16と、電気的に制御が必要な各部を統括的に制御する検出手段の一例及び停止制御手段の一例としての制御部19と、を備えている。
操作部16は、ユーザによって操作されるものであって、スタートボタンや複数の歩行パターンの中から一又は複数の歩行パターンを選択する選択ボタン等を備えている。
駆動部17は、回転軸を有する後述の駆動手段の一例としての駆動モータ(DCモータ)17Mと、当該駆動モータ17Mを所定の回転方向及び速度で駆動制御する図示しない駆動制御部と、を含んで構成されている。なお実施形態の駆動部17の場合、この駆動モータ17Mは、上記駆動制御部を介して制御部19から出力される後述のPWM(Pulse Width Modulation)駆動信号Spwmに基づいて、いわゆるPWM駆動される駆動モータ17Mである。
また駆動モータ17Mは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成される図示しないギアボックスを介して第三リンク3cと接続されている。そして、駆動モータ17Mの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が上記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク3cに伝達され、その駆動力が第二リンク3bに伝達されるようになっている。そして、第二リンク3bが駆動モータ17Mの回転軸の回転方向によって第一リンク3aに対して前後方向に揺動され、これによりユーザの膝部5における関節の動きが実現されて当該ユーザの歩行が実現される。
制御部19は、主として演算機能を有するCPU(Central Processing Unit)、作業用RAM(Random Access Memory)及び各種データやプログラムを記憶するROM(Read Only Memory)を備えて構成されている。このCPUが、例えばROMに記憶された各種プログラムを実行することにより、複数の駆動ユニット10の双方及び各部を制御すると共に、歩行補助装置S全体を統括制御する。
具体的に制御部19は、ユーザによる操作部16の操作によって歩行補助装置Sを起動する起動要求を受け付け、記憶部15に予め記憶されている歩行パターンに基づいて駆動モータ17Mを駆動(回転)制御するための上記PWM駆動信号Spwmを生成する。即ち制御部19は、図3(a)に示すように、例えば、ユーザの操作部16の操作(スタートボタン及び選択ボタンの押下)によって、駆動モータ17Mの起動要求を受け付け、記憶部15からユーザによって選択された所定の歩行パターンを読み出し、当該歩行パターンに基づき、回転方向及び回転速度等、駆動モータ17Mを駆動制御するためのPWM駆動信号Spwmを生成する。このPWM駆動信号Spwmは、上記歩行パターンにおける膝関節の回転の角速度をPWM信号に変換したものである。そして、当該生成されたPWM駆動信号Spwmを、通信ヘッド14、蓄電池18、リチウムイオンキャパシタモジュール30を介して駆動部17(駆動モータ17M)に送信する。
次に、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール30の構成について、図3(b)を用いて詳説する。
図3(b)に示すように、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール30は、同一のリチウムイオンキャパシタ30Aが直列に接続されて構成されており、更に蓄電池18及び駆動モータ17Mに対して並列に接続されている。ここで、一のリチウムイオンキャパシタ30Aは、通常のキャパシタ(例えば電解コンデンサ)とは異なり、例えば活性炭を電極材料とする電気二重層を正極として用いると共に、リチウムイオンを吸蔵することが可能な炭素系材料のドープ反応を負極として用いたいわゆるハイブリッドキャパシタである。このような構成を備えるリチウムイオンキャパシタ30Aは、従来の電気二重層コンデンサ並みの高出力、長寿命及び安定性を備え、高電圧/高容量/高エネルギー密度が実現できることが知られている。また、正極の電位を低く抑えられるため、長寿命及び高信頼性を有しており、電気二重層コンデンサと同様の急速充放電が可能であって、サイクル寿命も電気二重層コンデンサ並みに長く、更に重金属を含まないために環境保全にも寄与するという特徴も備えている。
実施形態のリチウムイオンキャパシタモジュール30は、例えば駆動モータ17Mを12ボルトの直流に基づいてPWM駆動する場合、最大電圧が3ボルトである上記リチウムイオンキャパシタ30Aが四つ直列に接続されて構成される。またこのリチウムイオンキャパシタモジュール30には、各リチウムイオンキャパシタ30A毎に機能する図示しない公知の安全回路が含まれている。
この安全回路は、各リチウムイオンキャパシタ30Aとして予め規定されている最大電圧以下及び最小電圧以上で当該各リチウムイオンキャパシタ30Aを動作させると共に、各リチウムイオンキャパシタ30Aの動作電圧の経時的なばらつきを調整する機能を備えている。より具体的に当該安全回路は、後述するリチウムイオンキャパシタ30Aの充電時において上記最大電圧以上の電圧が印加されたことが確認された場合はその充電動作を停止し、また放電時においても、対応するリチウムイオンキャパシタ30Aの端子間電圧が上記最小電圧以下になることが確認された場合は、その放電動作を停止する。なおこのようなリチウムイオンキャパシタ30A自体については、例えば特開2008−162342公報(特に段落番号[0017]等及び図1)に詳しい。
この実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール30が蓄電池18と駆動モータ17Mとの間に並列に接続されていることにより、蓄電池18の給電における電流の平準化を図ることができる。なお、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール30における入出力電流と上記PWM駆動信号Spwmとの関係については、後ほど図6を用いて詳述する。
次に、実施形態に係るPWM駆動信号Spwmに対応する歩行パターンについて、図4及び図5を用いて説明する。なお図4(a)はユーザ(歩行者)が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と一歩分の経過時間の関係を示す一例であり、図4(b)は図4(a)に示す経過時間に対する膝関節の曲げ角度に基づいて時間当たりの膝関節の回転速度(角速度)を求めた波形であり、図4(c)は図4(b)に示す波形を駆動モータ17MのPWM駆動信号Spwmに対応させた波形である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、ユーザが所定の速さで前進する場合の歩行周期は、遊脚期と立脚期に大別される。このとき遊脚期ではユーザの脚が地面から離れて前に進むような(脚を前方に振り出す)動作が行われており、その膝関節が0度から最大で75度程度まで屈曲した後、伸展する。一方、立脚期ではユーザの脚が地面に設置して地面を蹴るような(脚を後方に振り出す)動作が行われており、その膝関節が0度から最大で25度程度まで屈曲した後、伸展する。
また図4(c)は駆動モータ17Mを制御するための信号例(PWM駆動信号Spwmに変換される前の元の制御信号)に相当し、更に実施形態の歩行パターンに相当するものである。このように図4(c)に示す波形は、図4(a)に示す歩行における膝関節の動作を駆動モータ17Mの回転信号に関連付けた波形である。そして、この波形に基づいて駆動モータ17Mに印加するPWM駆動信号Spwmに対応するデューティ比を連続的に変化させて駆動モータ17Mの回転速度を制御し、リンク機構部3を動作させる。
更に図5に示すように、ユーザの歩行は、一般に上記遊脚期と上記立脚期とが交互に繰り返されて行われるものであって、一方の脚が遊脚期の場合には、他方の脚がほぼ立脚期となる。よって、一方の脚(例えば左脚)の歩行パターンに対して、他方の脚(例えば右脚)の歩行パターンの位相は所定の周期(ほぼ遊脚期分)ずれることになる。即ち、左右両脚に取り付けられるリンク機構3を動作させるための駆動モータ17M夫々の回転は、制御部19によって、一方の駆動モータ17Mに対して他方の駆動モータ17Mが、歩行パターンの所定の周期分ずれた位相でもって制御される。
次に、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール30における入力電流及び出力電流と、上記PWM駆動信号Spwmと、の関係について、図6を用いて説明する。なお図6は左右いずれか一方の脚に対応する駆動ユニット10における当該入力電流及び出力電流と、当該PWM駆動信号Spwmと、の関係を示す図である。
この図6において、当該図6上に記載された模式的な波形図は、上記遊脚期と上記立脚期とを含む期間におけるPWM駆動信号Spwmの波形の一例を示す図である。
一方、図6下に記載された実験例としての波形図は、図6上に記載された波形図と時間軸を同一としたときにおける一のリチウムイオンキャパシタ30Aにおける入力電流Icinと出力電流Icoutとの関係を示す波形図である。なお図6下に示す実験例としての波形図では、実験装置の都合上、波形自体及びグラフとしての縦軸及び横軸並びに目盛りと、グラフとしての背景と、が白黒反転して表示されている点に注意を要する。
この図6下の実験例としての波形図では、縦軸中央の0点を境に、それより上が入力電流Icinの値(上向きが正)を示しており、それより下が出力電流Icoutの値(下向きが正)を示しており、これら入力電流Icinの値及び出力電流Icoutの値は正規化されている。更に上記入力電流Icinは、実施形態の駆動ユニット10の回路では蓄電池18からの出力電流に相当する電流であり、また上記出力電流Icoutは駆動モータ17Mにおける入力電流に相当する電流である。
上述した歩行パターン(図4及び図5参照)に対応して、遊脚期のPWM駆動信号Spwmは、図6上に示すように、当該遊脚期の半分の期間をもって正転と逆転とが入れ替わることになる。また立脚期においては膝関節を回転させる必要はないため、PWM駆動信号Spwmとしての値は0%となっている。
これらに対応して、当該PWM駆動信号Spwmが印加されるリチウムイオンキャパシタ30Aでは、遊脚期では、蓄電池18からの入力電流Icinに対応して出力電流Icoutが駆動モータ17Mに出力される。この出力電流Icoutと、蓄電池18と、により、駆動モータ17MがPWM駆動信号Spwmに対応した回転方向及び回転速度で駆動されることになる。これに対し、立脚期においては、PWM駆動信号Spwm自体の値が0%であるため、リチウムイオンキャパシタ30Aからの出力電流Icoutもゼロとなり、結果として駆動モータ17Mは駆動されない。このとき、当該立脚期においては、出力電流Icout自体は出力されないが、リチウムイオンキャパシタ30Aは蓄電池18に接続されたままである。よってこの期間には、図6下に符号「Icg」で示す微量の入力電流Icinが蓄電池18からリチウムイオンキャパシタ30Aに流れることになり、結果として当該微量の入力電流Icinが充電電流Icgとして機能するため、この遊脚期にリチウムイオンキャパシタ30Aが蓄電池18により充電されることになる。
また図6下に例示するように、遊脚期における入力電流Icinの値(即ち、蓄電池18からの出力電流の値)は、リチウムイオンキャパシタ30Aからの出力電流Icoutの値(即ち、駆動モータ17Mにおける入力電流の値)の約半分となっている。このことは、蓄電池18のみからの電源電力により駆動モータ17Mを駆動した場合に比して、駆動モータ17Mとして出力を維持しつつ、蓄電池18からの供給電力量を約半分にできること、即ち、蓄電池18自体の小型化、軽量化が可能であることを示している。
以上の動作が原則として遊脚期と立脚期とを一組として繰り返されることにより、立脚期における蓄電池18によるリチウムイオンキャパシタ30Aの充電と、遊脚期における当該充電されたリチウムイオンキャパシタ30A及び蓄電池18からの放電並びに当該二カ所からの放電による駆動モータ17Mの駆動と、が交互に実行される。この動作が実行されることで、蓄電池18のみにより駆動モータ17Mを駆動する場合に比して蓄電池18を小型化(小容量化)、軽量化しても、従来と同様に駆動モータ17Mを高出力で駆動できることになる。
次に、充電池18を含めた電源部において異常が発生した場合の動作について説明する。
実施形態の駆動ユニット10では、制御部19が、蓄電池18からの出力電圧(換言すればリチウムイオンキャパシタ30Aへの入力電圧)を常時監視している。そして、当該出力電圧の値が予め設定された所定の電圧以下となった場合、即ち、歩行補助装置Sとしての動作が停止する可能性が高まった場合、制御部19は、歩行補助装置Sとしての動作モードを、それまでの歩行動作モードから、予め動作が設定されている歩行停止モードに切り替える。この歩行停止モードにおいて制御部19は、例えば、操作部16等を介してユーザに警報を発し、更に駆動モータ17Mの動作(換言すれば歩行補助装置Sの動作)を、ある程度の時間的余裕を持って漸次安全に停止させる。なおこの歩行停止モードにおいて駆動モータ17Mが上述した停止動作を行うための電源電力は、リチウムイオンキャパシタモジュール30からのみ、供給される。
以上説明したように、実施形態に係る歩行補助装置Sにおけるリチウムイオンキャパシタモジュール30及び制御部19並びに駆動部17の動作によれば、歩行中のユーザの脚の動作に同期したタイミングで動作期間(遊脚期)と停止期間(立脚期)とを交互に繰り返す駆動モータ17Mと蓄電池18との間に並列にリチウムキャパシタモジュール30が接続されているので、立脚期において蓄電池18により充電されるリチウムキャパシタモジュール30と、蓄電池18と、により遊脚期における駆動モータ17Mに対する電源電力が供給されることとなる。従って、蓄電池18自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動モータ17Mを安定動作させることができる。
また、リチウムイオンキャパシタモジュール30が用いられているので、充電時間の短縮を図りつつ駆動モータ17Mの駆動に必要な電源電力を当該駆動モータ17Mに供給することができる。
更に、リチウムイオンキャパシタモジュール30が、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタ30Aを含み且つ蓄電池18と駆動モータ17Mとの間に並列に接続されているので、リチウムイオンキャパシタモジュール30としてのコストの低減を図りつつ、駆動モータ17Mを安定動作させることができる。
更にまた、蓄電池18の出力電圧が低下して駆動モータ17Mへの電源電力の供給が停止することが検出された以降、リチウムイオンキャパシタモジュール30から供給される電源電力を用いて駆動モータ17Mを漸次停止させるように当該駆動モータ17Mが制御されるので、蓄電池18を含む電源部自体に何らかの不具合が生じたことによりそこからの電源電力の供給が停止しても、駆動モータ17Mが急停止することで歩行補助装置Sのユーザに害が及ぶことを防止できる。
なお、実施形態に係る駆動ユニット10において、蓄電池18とリチウムイオンキャパシタモジュール30との間にDC/DCコンバータや非接触型の給電装置を介させることで、リチウムイオンキャパシタモジュール30での損失(電流損失)分を見込んで当該リチウムイオンキャパシタモジュール30への供給電圧を設定するように構成しても良い。
以上夫々説明したように、本発明は歩行補助装置Sの分野に利用することが可能であり、特にその電源部の小型化及び軽量化が要求される分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。
3 リンク機構部
4 上部脚当て
3a 第一リンク
3b 第二リンク
3c 第三リンク
5 膝部
6 固定具
7 下部脚当て
10、11、12 駆動ユニット
10a 筐体
10b 孔部
14、25 通信ヘッド
15 記憶部
16 操作部
17 駆動部
17M 駆動モータ
18 蓄電池
19 制御部
20 通信ユニット
21 ケーブル
22 中継ボックス
23 ベルト
30 リチウムイオンキャパシタモジュール
30A リチウムイオンキャパシタ
S 歩行補助装置
Spwm PWM駆動信号
Icin 入力電流
Icout 出力電流
Icg 充電電流
4 上部脚当て
3a 第一リンク
3b 第二リンク
3c 第三リンク
5 膝部
6 固定具
7 下部脚当て
10、11、12 駆動ユニット
10a 筐体
10b 孔部
14、25 通信ヘッド
15 記憶部
16 操作部
17 駆動部
17M 駆動モータ
18 蓄電池
19 制御部
20 通信ユニット
21 ケーブル
22 中継ボックス
23 ベルト
30 リチウムイオンキャパシタモジュール
30A リチウムイオンキャパシタ
S 歩行補助装置
Spwm PWM駆動信号
Icin 入力電流
Icout 出力電流
Icg 充電電流
Claims (4)
- ユーザの歩行を補助する歩行補助装置を駆動する駆動手段であって、歩行中の前記ユーザの脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段に対して電源電力を供給する電源電力供給装置において、
前記駆動手段に直流電力を供給する電池と、
前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されたキャパシタ手段と、
を備えることを特徴とする電源電力供給装置。 - 請求項1に記載の電源電力供給装置において、
前記キャパシタ手段はリチウムイオンキャパシタ手段であることを特徴とする電源電力供給装置。 - 請求項2に記載の電源電力供給装置において、
前記リチウムイオンキャパシタ手段は、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されて成るリチウムイオンキャパシタ手段であることを特徴とする電源電力供給装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の電源電力供給装置を備える前記歩行補助装置であって、
前記電池から前記駆動手段への電源電力の供給が停止することを検出する検出手段と、
前記供給が停止することが検出された以降、前記キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて前記駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御する停止制御手段と、
を備えることを特徴とする歩行補助装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009258134A JP2011103742A (ja) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | 電源電力供給装置及び歩行補助装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
- 2009-11-11 JP JP2009258134A patent/JP2011103742A/ja active Pending
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