JP2021515514A - 輸送装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
基礎面(180,182)上を運動する少なくとも3つの車輪(116,118,120)と、ユーザ用のハンドグリップ(110)とを備えた輸送装置(100)、特にベビーカー(102)であって、少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪(122,124,126)として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニット(140,142,144)により電動駆動可能である、輸送装置において、少なくとも1つの加速度センサ(172,174)が輸送装置に設けられており、電気駆動ユニットによる押し引き動作において、設定された制動トルク(ΔFmot)が輸送装置に周期的に印加可能であり、少なくとも1つの加速度センサに対応づけられた制御装置(170)が、少なくとも1つの加速度センサの加速度値(ax)を評価して輸送装置(100)でのユーザの存在又は不在を識別し、当該ユーザの存在又は不在に応じて電気駆動ユニットを制御するように構成されている。
Description
従来技術
本発明は、輸送装置、特にベビーカーであって、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備え、少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニットにより電動駆動可能である、輸送装置に関する。本発明はさらに、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備えた輸送装置、特にベビーカーでのユーザの存在を識別するための方法に関する。
本発明は、輸送装置、特にベビーカーであって、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備え、少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニットにより電動駆動可能である、輸送装置に関する。本発明はさらに、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備えた輸送装置、特にベビーカーでのユーザの存在を識別するための方法に関する。
従来技術から、電動駆動可能な駆動輪により、押し引き動作においてユーザを能動的に支援する、ベビーカーとして構成された輸送装置が公知である。安全上の理由から、輸送装置、特にこうしたベビーカーの駆動システムは、ユーザの不時の不在又はベビーカーからのユーザの手放しを識別するように構成可能であり、これにより、自発的にかつ非制御の状態で前進するベビーカーによる事故を少なくとも実質的に防止することができる。ここでは、少なくとも1つの力センサによりユーザの存在を検出可能な電動ベビーカーが公知である。
さらに、ベビーカーのハンドグリップに設けられた、アクティブ化のために操作可能な操作グリップ、操作レバー又はこれらに類似のものがユーザにより操作されている間のみ電動支援部がアクティブとなる、押し引き動作の電気支援部を有するベビーカーも公知である。不在によって操作グリップが解放された場合、当該操作グリップが対応づけられたゼロ位置へ自発的に戻り、ベビーカーが自動的に制動される。
また、軌道車両においては、スイッチングエレメントが周期的にユーザ又は運転者によって操作されるいわゆるトットマンスイッチが使用されている。当該使用が停止されると、車両は直ちに自発的に静止状態となるまで減速される。
発明の開示
本発明は、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備えた輸送装置、特にベビーカーに関する。少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニットにより電動駆動可能である。少なくとも1つの加速度センサが輸送装置に設けられており、電気駆動ユニットによる押し引き動作において、設定された制動トルクが輸送装置に周期的に印加可能であり、少なくとも1つの加速度センサに対応づけられた制御装置が、少なくとも1つの加速度センサの加速度値を評価して輸送装置でのユーザの存在又は不在を識別し、当該ユーザの存在又は不在に応じて電気駆動ユニットを制御するように構成されている。
本発明は、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備えた輸送装置、特にベビーカーに関する。少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニットにより電動駆動可能である。少なくとも1つの加速度センサが輸送装置に設けられており、電気駆動ユニットによる押し引き動作において、設定された制動トルクが輸送装置に周期的に印加可能であり、少なくとも1つの加速度センサに対応づけられた制御装置が、少なくとも1つの加速度センサの加速度値を評価して輸送装置でのユーザの存在又は不在を識別し、当該ユーザの存在又は不在に応じて電気駆動ユニットを制御するように構成されている。
これによって、特にベビーカーとして構成されている輸送装置の全使用条件のもとでの、ユーザの不在又はユーザの存在の確実な識別が、配線コストを増加させる付加的なセンサ装置なしに可能となる。代替的に、輸送装置は、荷車、運搬車、廃棄物コンテナ、特にゴミ容器又はこれらに類似のものであってよい。電気駆動ユニットによって生成される、パルス状であって短い、好適には比較的小さな制動トルクが、ベビーカーの動作中に、持続的にベビーカーに作用させられる。設定されたこうした制動トルクは、ここでは、例示に過ぎないが、矩形の時間特性を有する。制動トルクの他の時間特性形状も同様に可能である。
好ましくは、少なくとも1つの負の加速度により、ユーザの不在が識別可能である。これにより、ユーザの不在についての一義的な基準が定められる。
好適には、少なくとも1つの正の加速度値により、ユーザの存在が識別可能である。これにより、ユーザが適用してベビーカーに作用しているユーザ力が、輸送装置の優先押し引き方向での正の加速度値を生じさせるので、ユーザの存在を識別する一義的な基準が得られる。
技術的に好都合な一発展形態においては、電気駆動ユニットは、電気モータ、特にブラシレスDCモータを有する。これにより、実用上はメンテナンスフリーの輸送装置の駆動部が得られる。
技術的な有利な他の一構成においては、電気駆動ユニットは、少なくとも1つの伝動装置を有する。これにより、電気モータの所与のトルク特性をベビーカー動作の特定の要求に簡単に適応させることができる。
好都合な他の一構成によれば、少なくとも3つの車輪のうち少なくとも2つの車輪は、駆動輪として構成されており、少なくとも2つの車輪のそれぞれに対してそれぞれ1つの電気駆動ユニットが対応づけられており、電気駆動ユニットは、それぞれ制御装置により相互に独立して制御可能である。これにより、ベビーカーの対称な後輪駆動又は前輪駆動を実現することができ、ここで、制御装置の適当な設計により、同時に、特に駆動輪における有意な摩擦損失のないカーブ走行を可能にするための電子差動装置を実現することができる。
好ましくは、少なくとも1つの加速度センサにより、主として、少なくとも1つの加速度値が、輸送装置の優先1次押し引き方向において検出可能である。これにより、輸送装置又はベビーカーの主運動方向のみが本発明によるユーザの不在識別に利用される。状況に応じ、他の2つの空間方向に対して、それぞれ1つずつ他の加速度センサを設けることもできる。また、3次元空間の各軸に対して、それぞれ少なくとも1つの回転加速度センサをベビーカーに設けてもよい。
さらに、本発明は、基礎面上を運動する少なくとも3つの車輪と、ユーザ用のハンドグリップとを備えた輸送装置、特にベビーカーでのユーザの存在を識別するための方法であって、少なくとも3つの車輪のうち少なくとも1つの車輪が駆動輪として構成されており、当該駆動輪は、基礎面上におけるユーザによる輸送装置の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニットにより電動駆動可能である、方法に関する。方法ステップとして、
a.制御装置によって制御可能な電気駆動ユニットにより、設定された制動トルクを輸送装置に周期的に印加して、輸送装置を短時間だけ制動するステップと、
b.輸送装置に対応づけられた少なくとも1つの加速度センサにより、加速度値を検出するステップと、
c.制御装置により、少なくとも1つの加速度センサの加速度値を評価するステップであって、実質的に負の加速度値が生じた場合、ユーザは不在であるものとし、輸送装置に作用するユーザ力がさらに欠如していれば、輸送装置が静止状態に至るまでその短時間の制動を続行し、又は、実質的に正の加速度値が生じた場合、ユーザが存在するものとし、輸送装置へのユーザ力の作用による、設定された制動トルクに抗する押し引き動作を維持し若しくは再び受容するステップと、
が設けられている。
a.制御装置によって制御可能な電気駆動ユニットにより、設定された制動トルクを輸送装置に周期的に印加して、輸送装置を短時間だけ制動するステップと、
b.輸送装置に対応づけられた少なくとも1つの加速度センサにより、加速度値を検出するステップと、
c.制御装置により、少なくとも1つの加速度センサの加速度値を評価するステップであって、実質的に負の加速度値が生じた場合、ユーザは不在であるものとし、輸送装置に作用するユーザ力がさらに欠如していれば、輸送装置が静止状態に至るまでその短時間の制動を続行し、又は、実質的に正の加速度値が生じた場合、ユーザが存在するものとし、輸送装置へのユーザ力の作用による、設定された制動トルクに抗する押し引き動作を維持し若しくは再び受容するステップと、
が設けられている。
これによって、特に簡単確実でありかつ付加的なセンサ装置が不要な、押し引き動作の電気支援部を有するベビーカーでのユーザの不在を識別するための方法を実現することができる。
好ましくは、所定の角度だけ傾斜した基礎面上においては、電気駆動ユニットの回転数及び当該回転数の変化量を検出することにより、勾配抵抗の調整が行われる。これにより、ベビーカーが運動する傾斜した基礎面を考慮することができる。輸送装置の、一般に未知の(全)重量の再帰的な数値調整又は数値の連続近似に基づいて、基礎面の傾斜の角度に依存せずに、輸送装置のほぼ均等な走行挙動が保証される。
好適には、少なくとも1つの負の加速度値が生じた場合、設定された制動トルクが非線形に増加させられる。これに基づいて、ベビーカー又は輸送装置の制動過程は、迅速にかつ走行快適性を損なうことなく終了可能となる。
方法の好都合な一発展形態においては、設定された制動トルクの増加が、3次関数により又は他の関数に従って行われる。これにより、ベビーカーの特に確実な制動挙動を達成することが可能となる。代替の関数は、例えば、他のべき乗関数、線形関数、ランプ関数などであってよい。
方法の他の一構成のケースにおいては、制御装置により、電気駆動ユニットの回転数制御による制動が、輸送装置の重量に依存しない回転数曲線に基づいて行われる。これにより、ベビーカーの制動を、予め定義された回転数曲線に基づいて、ベビーカーの(全)重量に依存せずに行うことができる。
本発明を、図面に示した実施例に即し、以下の説明において詳細に説明する。
実施例の説明
図1には、例示に過ぎないが、ベビーカー102として構成された輸送装置100が示されている。代替的に、輸送装置100は、荷車、運搬車、廃棄物コンテナ、特にゴミ容器、パレットトラック又はこれらに類似のものであってもよい。
図1には、例示に過ぎないが、ベビーカー102として構成された輸送装置100が示されている。代替的に、輸送装置100は、荷車、運搬車、廃棄物コンテナ、特にゴミ容器、パレットトラック又はこれらに類似のものであってもよい。
ベビーカー102には、例えば折り畳み可能なアンダーフレーム104と、図示していない乳幼児用のシート108を内部に配置した寝台部又は座台部106とが設けられている。さらに、アンダーフレーム104には、好ましくはU字状でありかつ好適には人間工学的に高さ調整可能な、同様に図面には示していないベビーカー102のユーザの用のハンドグリップ110が設けられている。好ましくは、ベビーカー100は、少なくとも3つの車輪116,118,120を備えている。ここでは好適に2つの車輪が後軸に、1つの車輪が前軸に配置されているが、前軸に2つの車輪、後軸に1つの車輪が配置されていてもよい。少なくとも3つの車輪116,118,120のうち、好ましくは少なくとも1つの車輪が駆動輪122,124,126として構成されている。少なくとも1つの駆動輪122,124,126は、好適には、少なくとも1つの電気駆動ユニット140,142,144により電動駆動可能である。ここで、少なくとも1つの駆動輪122,124,126は、前軸及び/又は後軸に配置可能である。好ましくは、少なくとも2つの車輪が駆動輪122,124,126として構成される。
ベビーカー102は、ここでの例示に過ぎないが、3つの車輪116,118,120を有し、そのうちここでは、例示しているように、前輪116が電気駆動ユニット140により駆動可能な駆動輪122として構成されている。電気駆動ユニット140により、実質的に水平な基礎面180上における、又は、当該基礎面180に対して角度φだけ傾いて若しくは斜めに延在する基礎面182上における、ベビーカー102の手動の押し引き動作の少なくとも部分的な電動支援が行われる。電気駆動ユニット140は、この場合、主として、好適には電気モータ150を含み、当該電気モータ150は例えばブラシレス永久励磁DCモータ152によって実現可能であり、好ましくは輸送装置100又はベビーカー102の動作要求への最適な回転数調整及びトルク調整を行う伝動装置154を有する。駆動ユニット140は、好ましくは電子制御装置170により制御可能である。
付加的に又は代替的に、2つの後軸118,120も上述したように駆動輪124,126として構成可能であり、駆動輪124,126は、ベビーカー102の電動支援される押し引き動作を実現するためのこうした配置において、それぞれ電気駆動ユニット142,144により、好ましくは個々に駆動可能であり、制御装置170を使用して相互に独立して制御可能である。他の電気駆動ユニット142,144には、このために、好適にはそれぞれ1つの電気モータ、特にブラシレス永久励磁DCモータ及び伝動装置が設けられている。
輸送装置100又はベビーカー102には、ここでも例示に過ぎないが、好ましくはベビーカー102の押し引き方向112の方向における少なくとも1つの加速度値axを検出する少なくとも1つの加速度センサ172が設けられている。押し引き方向112に対する垂直方向又は基礎面180に対する垂直方向においては、加速度センサ172又は他の加速度センサ174により、ベビーカー102の付加的な垂直方向の加速度値azが検出可能となる。さらに、図示していない他の加速度センサ及び/又は回転加速度センサを用いて、図平面に対して垂直な加速度値ay、並びに、例えば座標系199で示している空間のx軸、y軸及びz軸に沿った及び/又はこれらの軸を中心とした任意の回転加速度値を検出し、制御装置170によってリアルタイムで評価することができる。
手動の、少なくとも部分的に電動支援される押し引き動作の受容及び/又は維持は、ユーザ力FUがベビーカー102のハンドル110にかかっている場合にのみ行われる。ベビーカー102には、電気駆動ユニット140に依存しない重力Fg=mK *gが作用しており、ここで、mKは、一般に未知の、ベビーカー102の(全)重量である。基礎面182が角度φだけ傾斜している場合、重力Fgは、法線力FNと勾配抵抗FHとから、ベクトルとして、式FH=mK *g*sin(φ)によって合成され、ここで、法線力FNは傾斜した基礎面182に対して垂直に作用し、勾配抵抗FHは傾斜した基礎面182に対して平行に作用する。制御装置170によって制御される少なくとも1つの電気駆動ユニット140は、ユーザ力FUと共に、ベビーカー102の瞬時速度vに対する速度変化量Δvを生じさせる。
本発明によれば、輸送装置100又はベビーカー102には、電気駆動ユニット140の制御装置170によって設定された小さな制動トルクΔFmоtが周期的に印加可能であり、制御装置170は、ユーザの存在又は不在を識別するために、少なくとも1つの加速度センサ172の加速度値axを評価し、当該加速度値axに依存して好適には少なくとも1つの電気駆動ユニット140を制御するように構成されている。これに関連して、好ましくは反復的に負の加速度値axがユーザの不在を示唆するのに対し、好適には少なくとも1つの正の加速度値axにより、ユーザの存在を識別することができる。
図2には、ベビーカー102によって実現されている物理的な制御区間が示されている。加算点200には、一般に負の外力Fext及び摩擦力Frと、電気駆動ユニットの正の作用を有する力Fmоtと、ユーザが適用したユーザ力FUとが作用しており、これらが加算点200においてベクトル加算されて合成力Ftotが得られる。摩擦力Fr又はFr(n)は、一般に、電気駆動ユニットのその時点の回転数に依存している。外力Fextは、例えば風力抵抗又は付属物荷重、例えば同乗者用サドルなどであってよい。ベビーカー102の電気駆動ユニット140によって適用される駆動トルクMA又はその変化量ΔFmotは、ベビーカー102にかかる力の力平衡の必要性に基づいて、関係式MA=ΔF=Fmot+FU+Fr+Fextに従って得られる。
式Ftоt/mK=aにより、ベビーカー102の重量mKが既知であれば、同様にベビーカー102によってシミュレートされる計算段202において、ベビーカー102の合成(全)加速度aを、作用する全ての力の結果として導出することができる。加速度aから、同様にベビーカー102によって実現される積分段204を反復通過した後、電気駆動ユニット140の必要回転数nが得られる。このように、加算点200、計算段202及び積分段204はその協働によって、全体としてベビーカー102を充分に正確に物理モデル化する制御回路206を形成している。
また、ベビーカー102の速度vが一定であれば、重量条件Fr+Fext=ΔFmot+FUが成り立つ。ΔFmotが跳躍的に負となり、ひいては制動トルクΔFmotがトリガされると、ベビーカー102は制動されるが、ここで、当該ベビーカー102の制動は、ユーザの存在若しくは不在に応じて、又は、任意に生じた外力Fextに依存して、種々の方式により行われて評価可能である。このことを以下に図3乃至図5に即して詳細に説明する。
図3には、ユーザの存在を識別する際の、例としての駆動トルクΔFと対応する回転数特性とが時間tに関して示されている。第1の曲線特性300は、時間tに関する駆動トルクΔFの例としての特性と、設定された、比較的小さくかつ周期的な制動トルクΔFmotとを共に示している。例としての、第1の曲線特性300に時間的に対応する第2の曲線特性302は、ベビーカー102の少なくとも1つの電気駆動ユニット140の、時間tに関する回転数nの特性を示している。設定された制動トルクΔFmоtが周期的に作用することにより、電気駆動ユニット140の、時間tに関する駆動トルクΔFの矩形状の特性が得られる。一定の駆動トルクΔFは、時点t1まで、まず、時間tに関する一定の回転数nを生じさせる。ただし、設定された制動トルクΔFmotの作用中に、回転数nは、線形にわずかに低下し、これにより設定された制動トルクΔFmotが低下した後、初期値nまで再び線形に増加している。よって、時間tに関して台形状の回転数nの特性が生じている。
設定された制動トルクΔFmotが停止された後、制御装置170及びその内部に実現されているアルゴリズムにより、増加する加速度値又は正の加速度値axが存在するかどうかが検査される。存在する場合、ベビーカー102にはユーザ力が作用しており、ユーザが、制御装置によって周期的に設定される制動トルクΔFmotに対して反対に作用する正常な押し引き動作を定常的に行っているので、ベビーカー102でのユーザの存在が基礎とされる。従って、少なくとも1つの正の加速度値axの存在は、輸送装置100又はベビーカー102でのユーザの存在を示唆する。
図4には、ユーザの不在を識別するケースでの、例としての、時間tに関する駆動トルクΔFが示されている。曲線特性400は、時間tに関する駆動トルクΔFの特性と、設定された、好適には比較的小さくかつ周期的な制動トルクΔFmotとを表している。所与の制動トルクΔFmotが作用させられた後、制御装置170により、少なくとも1つの正の加速度値axが存在するかどうかが検査可能となる。存在しない場合、又は、少なくとも1つの加速度センサ172,174が時点t2から少なくとも1つの負の加速度値axを特定した場合、輸送装置100若しくはベビーカー102でのユーザの不在が基礎とされる。こうした状況においては、第1の代替手段により、制動トルクΔFmotの振幅Aが時点t2から適応的に増加させられ、ここから、駆動トルクΔFの曲線区間402において、3次関数に従って相当の過比例となった強い降下が生じる。制動トルクΔFmotの適応的な増加は、好ましくはベビーカー102が完全な静止状態に至るまで、又は、ユーザがユーザ力FUをベビーカー102に作用させることによって当該制動プロセスを中断するまで若しくは当該制動プロセスの優位を取るまで、続行される。
図5には、ユーザの不在を識別するケースでの、回転数曲線による回転数制御の際の時間tに関する例としての駆動トルクΔFが示されている。ベビーカー102に作用する外力及びベビーカー102の(全)重量mKが一般には未知であるという条件に基づいて、ユーザの不在を識別するケースでのベビーカー102の制動過程は、図4とは異なり、第2の代替手段に従って、例えば制御装置170により設定された適当な回転数曲線450を用いて行うことができる。
図5の図示においては、少なくとも1つの負の加速度値axに基づいて、再び、輸送装置100又はベビーカー102でのユーザの不在が基礎とされる。曲線特性452により、駆動トルクΔFの特性と、時間tに関する設定された制動トルクΔFmotとが示されている。例えば制御装置170に格納された回転数曲線450は、時間tに関する回転数nの特性を示している。曲線特性452によって、電気駆動ユニット140の制動トルクΔFmotが、ベビーカー102の重量mKに依存しない回転数曲線450を用いて制御される。時点t3までは、駆動トルクΔF及び回転数nの双方が時間tに関して一定である。時点t3から時点t4[t4>t3]までの時間範囲においては、回転数nは、専ら回転数曲線450によって制御されて時間tに関して線形に低下し、これにより、時間tに関して、制動トルクΔFmotの同様に線形の増加が生じる。
図6には、時間tに関する、電気駆動ユニット140の例としての回転数、回転数の1次導関数、回転数の2次導関数、及び、電気駆動ユニット140の駆動トルクΔFの対応する特性が示されている。ユーザがベビーカー102を押し引きする間、(図2乃至図5に関して説明したように)制御装置170によって設定された小さな制動トルクΔFmotが、同様に制御装置170によって制御される電気駆動ユニット140を使用して、生成される。制御装置170とベビーカー102の少なくとも1つの加速度センサ172,174とにより、ベビーカー102が設定された小さな制動トルクΔFmotによって制動されたかどうか、又は、略一定の速度vで運動し続けるかどうかを検査することができる。ベビーカー102の制動又は減速が行われ、そのことが負の加速度値axによって検出可能となった場合、制動トルクΔFmotは、制御装置170によって制御されて増加させられる。制動トルクΔFmotの連続的な増加は、ベビーカー102が完全に静止状態に至るまで、又は、ユーザが制動プロセスの優位を取るために場合によりわずかに増加させたユーザ力FUを再び適用してベビーカー102を再び加速させ、これによって正の加速度値axが検出可能となるまで、上述した図4及び図5のグラフについてと同様に行われる。
第1の曲線特性500は、時間tに関する、ベビーカー102の少なくとも1つの電気駆動ユニット140の回転数nを示している。第2の曲線特性502は、時間tに従った回転数nの1次導関数dn/dtを示しており、第3の曲線特性504は、時間tに従った回転数nの2次導関数d2n/dt2を示しており、第4の曲線特性506は、同様に時間tに関する、制御装置170によって設定された周期的な制動トルクΔFmоtを含む、対応する電気駆動ユニット140の駆動トルクΔFの特性を示している。
曲線特性502に従った、時間tに関する回転数nの1次導関数が時点t5の領域で実質的にゼロより小さくなると、制動過程が開始され、曲線特性504に従った、時間tに関する回転数nの2次導関数がゼロより大きくなると、曲線区間508に例として示されているように、制動過程が中断される。それ以外の場合、制動トルクΔFmotは、好ましくは曲線特性506に従って、時点t6から略ランプ状に線形に増加させられる。回転数nが第1の曲線特性500に従って値ゼロに達すると、制動トルクΔFmotはキャンセルされ、即ち、制動トルクΔFmotは曲線特性506に従って時点t7から好適には再びゼロ線のレベルに達する。
図7には、基礎面が傾斜している場合の、例としての適応的な回転数制御が示されている。角度φだけ傾斜した基礎面上において、水平な基礎面上における挙動と同様のベビーカー102の挙動を保証するには、勾配抵抗を最適に補償することができなければならないが、このことは、ベビーカー102又は輸送装置100の現実の使用条件のもとでは、実用上はほとんど実現し得ない(特に図1の参照番号180,182,φ,FHを参照)。よって、輸送装置100又はベビーカー102においては、制御装置170により、自動調整が行われる。
略台形状の曲線特性550は、時間tに関する、ベビーカー102の少なくとも1つの電気駆動ユニット140の回転数nの特性を示している。勾配抵抗FHの経験的な補償は、好ましくは、自動調整(再帰)により、制御装置170内に実装された適当なアルゴリズムによって行われる。傾斜した基礎面においては、まず、平衡条件MA=ΔF=Fmot+FU+Fr+Fext−FHが、式FH=m*g*sin(φ)による勾配抵抗によって成り立つ。輸送装置100又はベビーカー102の重量mKは、特に種々の輸送物の一般に未知の重量mKのために一定でなく、従って未知であるが、これに対して、残余の全ての変数は既知であるので、未知の重量mKを、経験的な調整によって少なくとも数値として近似的に特定することができる。このために、好適には、第1の処理段552において、まず、ベビーカー102の少なくとも1つの電気駆動ユニット140の回転数nの時間変化量Δnが検出され、当該時間変化量Δnが、第1の処理段552に後続する第2の処理段554において評価又は比較にかけられる。
当該評価又は当該比較の結果に基づいて、さらに、ベビーカー102の重量mKの数値は、好適には反復通過のたびに、第2の処理段554において、縮小、増加又は一定維持により、連続して数値的に調整される。Δnがゼロより大きい場合には、mKの数値は第2の処理段554において縮小され、Δnが第2の処理段554において設定された限界値Δnmaxより小さい場合には、mKの数値は増加させられ、条件Δn<0かつΔn>nmaxが満たされている場合には、mKの数値は第2の処理段554において変化させられずに一定に留められる。新たな、相応に修正された、第2の処理段554によって、このようにより良好に近似されたmKの数値は、第1の処理段552のフィードバック結合分岐556を介して供給される。当該再帰的なフィードバック結合過程は、制御装置170内に格納されたmKの数値の、ベビーカー102の実際の物理的(全)重量への最適な近似のために、複数回反復通過され、制動作用又は値Δnがどれだけ変化するかが持続的に検査される。フィードバック結合分岐556の作用のもとにある2つの処理段552,554は、例えばベビーカー102の制御装置170内の適当なアルゴリズムにより実現可能である。
図8には、図7の適応的な回転数制御のケースでの、時間tに関する、制動トルクΔFmotの例としての特性と対応する回転数特性とが示されている。曲線特性600は、設定された制動トルクΔFmotを含めた、時間tに関する駆動トルクΔFの特性を表している。勾配抵抗FHは、式FH=m*g*sin(φ)に追従しており、式ΔF=Fmot+FU+Fr+Fext−FHにより、変調された制動トルクΔFmotを含めた駆動トルクΔFの曲線特性600に対する一定の負のオフセット量としてのみ現れている。
説明をさらに進めるにあたり、制御装置170により、輸送装置100又はベビーカー102の1次押し引き方向に感応性を有する少なくとも1つの加速度センサ172,174の加速度値axのアルゴリズム評価のみに基づいて、ユーザの存在又は不在を識別するための本発明に係る方法を、図1乃至図8を共に参照しながら詳細に説明する。方法ステップa)においては、輸送装置100に対し、設定された小さな制動トルクΔFmоtが、制御装置170により制御可能な電気駆動ユニット140を用いて印加され、輸送装置100又はベビーカー102が少なくとも短時間だけ制動される。続く方法ステップb)においては、輸送装置100又はベビーカー102の適当な位置に配置された少なくとも1つの加速度センサ172により、加速度値axの検出が行われる。ここでは、少なくとも1つの加速度センサ172により、輸送装置100の好ましい押し引き方向112の優先加速度axが、連続的に、かつ、好ましくは比較的高い測定精度で特定される。例えば、水平な基礎面180に対する垂直方向の加速度値azを検出して、数値的評価を行う制御装置170に供給するために、少なくとも1つの他の加速度センサ174を輸送装置100に設けることができる。続く方法ステップc)においては、少なくとも1つの加速度センサ172の加速度値axの評価が、好ましくは電子的な、完全にデジタル化された制御装置170により行われる。ここで、実質的に負の加速度値axが生じた場合、ユーザの不在が推論される。輸送装置に作用するユーザ力FUがさらに欠如している場合、特に安全上の理由から、輸送装置100が完全な静止状態に至るまで当該輸送装置100の短時間の制動が続行される。
少なくとも1つの負の加速度値axが生じた場合、第1の方法代替手段によれば、ユーザの不時の不在の場合にベビーカー102が迅速かつ確実に静止状態まで制動されるように、設定された制動トルクΔFmоtを非線形に又は過比例的に増加することができる。設定された制動トルクΔFmotの増加は、例えば、3次関数により、又は、任意の他の数学的関数に従って、例えば線形関数若しくは2次関数若しくはランプ関数に従って行うことができる。方法の第2の可能な変形形態においては、制御装置170による、輸送装置100又はベビーカー102の重量mKに依存しない回転数曲線450に基づく、少なくとも1つの電気駆動ユニット140の回転数制御によって、制動が行われるように構成されている。
これに対して、実質的に正の加速度値axが生じた場合、ユーザの存在が基礎とされ、これにより、設定された比較的小さな制動トルクΔFmotの最小の制動作用に抗する輸送装置100の押し引き動作が、ユーザ力FUを輸送装置100に作用させることにより維持され又は再び受容される。基礎面182が水平な基礎面180に対して角度φだけ傾斜している場合、少なくとも1つの電気駆動ユニット140の回転数の変化量Δnを検出することにより、勾配抵抗FHの数値的かつ再帰的な調整が行われる。こうして、輸送装置100又はベビーカー102が、水平な基礎面180上においても、角度φだけ傾斜した基礎面182上においても、ユーザにとって同様の走行挙動を示すことが保証される。
Claims (12)
- 基礎面(180,182)上を運動する少なくとも3つの車輪(116,118,120)と、ユーザ用のハンドグリップ(110)とを備えた輸送装置(100)、特にベビーカー(102)であって、
前記少なくとも3つの車輪(116,118,120)のうち少なくとも1つの車輪(116,118,120)が駆動輪(122,124,126)として構成されており、当該駆動輪(122,124,126)は、前記基礎面(180,182)上におけるユーザによる前記輸送装置(100)の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニット(140,142,144)により電動駆動可能である、
輸送装置において、
少なくとも1つの加速度センサ(172,174)が前記輸送装置(100)に設けられており、前記電気駆動ユニット(140,142,144)による押し引き動作において、設定された制動トルク(ΔFmot)が前記輸送装置(100)に周期的に印加可能であり、
前記少なくとも1つの加速度センサ(172,174)に対応づけられた制御装置(170)が、前記少なくとも1つの加速度センサ(172,174)の加速度値(ax)を評価して前記輸送装置(100)でのユーザの存在又は不在を識別し、当該ユーザの存在又は不在に応じて前記電気駆動ユニット(140,142,144)を制御するように構成されている、
ことを特徴とする輸送装置。 - 少なくとも1つの負の加速度値(ax)により、ユーザの不在が識別可能である、
請求項1に記載の輸送装置。 - 少なくとも1つの正の加速度値(ax)により、ユーザの存在が識別可能である、
請求項1又は2に記載の輸送装置。 - 前記電気駆動ユニット(140)は、電気モータ(150)、特にブラシレスDCモータ(152)を有する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の輸送装置。 - 前記電気駆動ユニット(140)は、少なくとも1つの伝動装置(154)を有する、
請求項4に記載の輸送装置。 - 前記少なくとも3つの車輪(116,118,120)のうち少なくとも2つの車輪(116,118,120)は、駆動輪(122,124,126)として構成されており、
前記少なくとも2つの車輪(116,118,120)のそれぞれに対してそれぞれ1つの電気駆動ユニット(140,142,144)が対応づけられており、前記電気駆動ユニット(140,142,144)は、それぞれ前記制御装置(170)により相互に独立して制御可能である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の輸送装置。 - 前記少なくとも1つの加速度センサ(172,174)により、主として、前記少なくとも1つの加速度値(ax)が、前記輸送装置(100)の優先1次押し引き方向(112)において検出可能である、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の輸送装置。 - 基礎面(180,182)上を運動する少なくとも3つの車輪(116,118,120)と、ユーザ用のハンドグリップ(110)とを備えた輸送装置(100)、特にベビーカー(102)でのユーザの存在を識別するための方法であって、
前記少なくとも3つの車輪(116,118,120)のうち少なくとも1つの車輪(116,118,120)は、駆動輪(122,124,126)として構成されており、当該駆動輪(122,124,126)は、前記基礎面(180,182)上におけるユーザによる前記輸送装置(100)の手動の押し引き動作が少なくとも部分的に電動支援可能となるように、対応づけられた電気駆動ユニット(140,142,144)により電動駆動可能である、方法において、
a.制御装置(170)によって制御可能な前記電気駆動ユニット(140,142,144)により、設定された制動トルク(ΔFmоt)を前記輸送装置(100)に周期的に印加して、前記輸送装置(100)を短時間だけ制動するステップと、
b.前記輸送装置(100)に対応づけられた少なくとも1つの加速度センサ(172,174)により、加速度値(ax)を検出するステップと、
c.前記制御装置(170)により、前記少なくとも1つの加速度センサ(172,174)の前記加速度値(ax)を評価するステップであって、実質的に負の加速度値(ax)が生じた場合、ユーザが不在であるものとし、前記輸送装置(100)に作用するユーザ力(FU)がさらに欠如していれば、前記輸送装置(100)が静止状態に至るまでその短時間の制動を続行し、又は、実質的に正の加速度値(ax)が生じた場合、ユーザが存在するものとし、前記輸送装置(100)へのユーザ力(FU)の作用による、前記設定された制動トルク(ΔFmоt)に抗する押し引き動作を維持し若しくは再び受容するステップと、
を含む、ことを特徴とする方法。 - 所定の角度(φ)だけ傾斜した基礎面(182)上においては、前記電気駆動ユニット(140,142,144)の回転数(n)及び当該回転数の変化量(Δn)を検出することによって、勾配抵抗(FH)を調整する、
請求項8に記載の方法。 - 少なくとも1つの負の加速度値(ax)が生じた場合、前記設定された制動トルク(ΔFmоt)を非線形に増加する、
請求項8又は9に記載の方法。 - 前記設定された制動トルク(ΔFmоt)の増加を、3次関数により又は他の関数に従って行う、
請求項10に記載の方法。 - 前記制御装置(170)により、前記電気駆動ユニット(140,142,144)の回転数制御による制動を、前記輸送装置(100)の重量(mK)に依存しない回転数曲線(452)に基づいて行う、
請求項8又は9に記載の方法。
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