JP2022094589A - 電動歩行補助車 - Google Patents
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Abstract
Description
進退方向および幅方向を有する車体と、
前記車体の幅方向に離間して設けられた左右駆動輪と、
前記左右駆動輪に個別に動力伝達可能に接続された左右モータと、
前記左右駆動輪に対して前記車体の進退方向に離間して設けられた自在輪と、
前記車体の上部に利用者が起立歩行姿勢で把持できるように設けられた把持部と、
前記把持部の利用者による把持を検知する把持センサと、
前記左右駆動輪の回転速度を個別に検知する左右回転速度センサと、
前記左右モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記把持センサが把持を検知している状態で、前記左右回転速度センサに検知される前記左右駆動輪の回転速度と、前記左右モータのトルク指令値との関係を規定するトルクマップに従って、前記左右モータにトルクを発生させるように構成されている。
図1において、本発明実施形態に係る電動車両1は、移動ベース21(下部走行体)およびその後部(後側ベース24)に立設された上部フレーム22からなる車体2を備えており、図中実線で示される歩行補助車モード(1)と、図中2点鎖線で示される小型電動車モード(乗車モード1′)とで利用可能である。
以上のように構成された電動車両1は、歩行補助車モード(1)では、利用者がリアハンドル3を把持した状態で車体2を押す/引く操作に伴い左右回転速度センサ43に検知される左右駆動輪4L,4Rの回転速度に応じて左右のモータユニット40(40L,40R)にトルクを発生させ、前進/後退/旋回の全ての操作におけるトルクアシストを行えるようになっている。
図3は、左右回転速度センサ43に検知される回転速度Vと、左右モータ41のトルクT指令値との関係を規定するトルクマップを示している。既に述べたように、本実施形態では、左右回転速度センサ43として左右モータ41の回転位置センサを利用しており、左右駆動輪4L,4Rの回転速度は、減速ギアのギア比によって増速された左右モータ41(ロータ)の回転速度Vとして検出される。
次に、歩行補助車モード(1)における旋回アシストについて、図5(a)~(c)を参照しながら説明する。
既に述べたように、電動車両1は、左右駆動輪4L,4Rのモータユニット40(40L,40R)それぞれに回転速度センサ43を備えており、利用者が左右の手で(または何れか一方の手で)リアハンドル3を把持した状態で、左右異なる力で車体2を押す/引く操作を行った場合、左右駆動輪4L,4Rの回転速度に差を生じる。
次に、歩行補助車モード(1)における登坂/降坂アシストについて、図6(a)~(c)を参照しながら説明する。
以上の説明では便宜的に平坦路における制御について述べたが、図6(a)に示す登坂路91や、図6(b)に示す降坂路92では、車体2に作用する重力により、車両重量mと傾斜θpに応じて、進行方向と逆方向/同方向の負荷(mg・sinθp)を生じる。
図7は、歩行補助車モード(1)における電動車両1の進行方向に対して交差する方向に傾斜(横傾斜θr)がある路面93を前進する場合(または、斜面93の傾斜θrと交差する方向に前進する場合)における横傾斜補償アシストを示している。
TaL=TaR=δ・mg・sinθr・Lr/D
以上のように構成された電動車両1は、キー11の操作で電源オンになりシステムが起動すると、起動時のフレーム形態に応じて歩行補助車モード(1)または乗車モード(1′)に設定される。なお、既に述べたように、電動車両1の停止状態では電磁ブレーキ42がロック状態にある。
2 車体
3 リアハンドル(把持部)
4 駆動輪(後輪)
5 従動輪(自在輪、前輪)
6 シートバック
7 シート
8 アームレスト
9 バッテリ
10 制御部
20 傾斜センサ
21 移動ベース
22 上部フレーム
24 後側ベース
25 前側ベース
30 把持センサ(タッチセンサ)
34 電磁ブレーキ解除スイッチ
40(40L,40R) モータユニット
41 左右モータ
42 左右電磁ブレーキ
43 左右回転速度センサ
80 表示部
83 乗車モード操作部
Claims (11)
- 進退方向および幅方向を有する車体と、
前記車体の幅方向に離間して設けられた左右駆動輪と、
前記左右駆動輪に個別に動力伝達可能に接続された左右モータと、
前記左右駆動輪に対して前記車体の進退方向に離間して設けられた自在輪と、
前記車体の上部に利用者が起立歩行姿勢で把持できるように設けられた把持部と、
前記把持部の利用者による把持を検知する把持センサと、
前記左右駆動輪の回転速度を個別に検知する左右回転速度センサと、
前記左右モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記把持センサが把持を検知している状態で、前記左右回転速度センサに検知される前記左右駆動輪の回転速度と、前記左右モータのトルク指令値との関係を規定するトルクマップに従って、前記左右モータにトルクを発生させるように構成されている、電動歩行補助車。 - 前記トルクマップは、前記左右回転速度センサに検知される前記左右駆動輪の回転方向のマイナス側に操作原点が設定され、前記操作原点のプラス側に前進方向の始動トルクを発生させるピーク領域を有し、前記操作原点のマイナス側に後退方向の始動トルクを発生させるピーク領域を有している、請求項1記載の電動歩行補助車。
- 前記トルクマップは、前記プラス側ピーク領域のさらにプラス側に前進方向の定常トルク領域を有し、前記マイナス側ピーク領域のさらにマイナス側に後退方向の定常トルク領域を有しており、前記プラス側定常トルク領域よりも前記マイナス側定常トルク領域のトルク指令値、および/または、回転速度に応じたトルク指令値の増加率が小さい、請求項2記載の電動歩行補助車。
- 前記トルクマップは、前記プラス側定常トルク領域のさらにプラス側に前進方向の制動トルク領域を有し、前記マイナス側定常トルク領域のさらにマイナス側に後退方向の制動トルク領域を有している、請求項3記載の電動歩行補助車。
- 前記制御部は、前記左右回転速度センサに検知される前記左右駆動輪の回転速度差が所定閾値未満の場合は、前記左右駆動輪の回転速度差を無視し、前記左右モータに、前記左右駆動輪の回転速度の何れかまたはそれらの中間値から選定されるトルク指令値に従ってトルクアシストを実行するように構成されている、請求項1~4の何れか一項記載の電動歩行補助車。
- 前記制御部は、前記回転速度差が前記所定閾値以上の場合は、前記回転速度差に応じて、前記回転速度が大きい方のモータのトルク指令値を増加させかつ前記回転速度が小さい方のモータのトルク指令値を減少させる旋回アシスト制御を実行するように構成されている、請求項5記載の電動歩行補助車。
- 前記左右駆動輪または前記左右モータをロックする電磁ブレーキと、
前記車体の進退方向および横方向の傾斜を検出する傾斜センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記把持センサが把持を検知した状態で、前記傾斜センサを作動状態とし、前記傾斜センサに検出される傾斜に応じて、前記車体に作用する重力により前記左右駆動輪に生じる回転力を相殺する補償トルクを前記左右モータに発生させる中立待機制御を実行し、かつ、その状態で前記電磁ブレーキのロックを解除するように構成されている、請求項1~6の何れか一項記載の電動歩行補助車。 - 前記制御部は、前記左右回転速度センサに検知される前記左右駆動輪の回転速度差が前記所定閾値以上でありかつ回転速度が大きい方の駆動輪の回転速度が上限値以上の場合、当該駆動輪のトルク指令値をゼロにするように構成されている、請求項1~7の何れか一項記載の電動歩行補助車。
- 前記制御部は、前記左右駆動輪の回転速度に応じた前記左右モータのトルク制御中に、前記把持センサが把持を検知しなくなった場合に、前記左右モータのトルク指令値を漸減するとともに、所定時間後に前記電磁ブレーキをロック状態にするように構成されている、請求項7または8記載の電動歩行補助車。
- 前記左右モータの停止中に、前記電磁ブレーキのロックを解除する解除手段をさらに備えている、請求項7~9の何れか一項記載の電動歩行補助車。
- 前記車体は、折畳み可能なシートと、前記シートに着座した利用者が操作可能な操作部とを備え、小型電動車としても利用可能である、請求項1~10の何れか一項記載の電動歩行補助車。
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