JP2022115573A - 小型電動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】ジョイスティック型操作子の直感的な操作により平坦路や登坂路などの路面傾斜に適した走行制御と走行状態に応じた旋回特性が得られる小型電動車両を提供する。【解決手段】小型電動車両は、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、左右回転速度センサ、傾斜センサ、ジョイスティック型の操作子、および、制御部を備え、傾斜センサに検出されるピッチ角Pとロール角Rを考慮した傾斜度λが所定閾値以上の傾斜面で旋回中に、ピッチ角Pが所定閾値未満になった場合は、前記目標車両角速度ωを低減し、ピッチ角Pが所定閾値以上になった場合は、前記目標車両角速度ωを通常に戻すかまたは増加させる。【選択図】図3

Description

本発明は、小型電動車両に関する。
高齢者など歩行に負担を抱える利用者のための手押し車型の電動歩行補助車や電動車いすなどの小型電動車両が公知である。例えば、特許文献1には、左右駆動輪を個別に駆動する左右モータを備え、ジョイスティック型操縦手段の操作位置から左右モータの回転数を決定し、操作子が前方に倒された場合は前進、斜前方に倒された場合は旋回、斜後方に倒された場合は定位置回転、真後ろに倒された場合は停止させるように構成された小型電動車両(電動車いす)が開示されている。
特開2014-64620号公報
上記のような小型電動車では、ジョイスティック型操作子の操作位置で速度(左右速度差)が決定されるので、低速度で旋回する場合には操作子を中間的な操作位置に保持しなければならず、利用者が意図する速度と経路で走行するうえで課題があった。また、歩道の走行を前提としている小型電動車両は、傾斜面内での方向変換や旋回も想定されるが、例えば、傾斜面内で旋回する場合に、上りから下りへの旋回時に自重の影響で過旋回になる傾向があり、下りから上りへの旋回時に自重の影響で旋回不足になる傾向があった。
本発明は、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジョイスティック型操作子の直感的な操作により、平坦路や登坂路などの路面傾斜に適した走行制御および走行状態に応じた旋回特性が得られる小型電動車両を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る小型電動車両は、
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、
前記左右モータの回転速度を検知する左右回転速度センサと、
前記車体の傾斜を、進退方向成分に相当するピッチ角および幅方向成分に相当するロール角として検出する傾斜センサと、
ジョイスティック型の操作子を有する操作部と、
前記操作子の操作量に従って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、前記傾斜センサに検出されるピッチ角とロール角を考慮した傾斜度が所定閾値以上の傾斜面で旋回中に、
ピッチ角が所定閾値未満になった場合は、前記目標車両角速度を低減し、
ピッチ角が所定閾値以上になった場合は、前記目標車両角速度を通常に戻すかまたは増加させるように構成されている。
本発明に係る小型電動車両は、上記のように、小型電動車両の走行に影響を及ぼす進退方向傾斜(ピッチ角)と幅方向傾斜(ロール角)を考慮した傾斜度として路面傾斜を評価し、それらに基づいて傾斜面内での旋回状態を特定し、ピッチ角が所定閾値未満になった場合、すなわち、上りから下り旋回への移行時に目標車両角速度を低減して旋回力を緩和することで過旋回を抑制できるとともに、下りから上り旋回への移行時に目標車両角速度を通常に戻すかまたは増加させることで旋回不足を抑制でき、ジョイスティック型操作子の直感的な操作のみで、路面傾斜に応じた旋回特性が得られ、操作の簡潔性や利便性向上に有利である。
小型電動車両を示す側面図である。 小型電動車両の制御系統を示すブロック図である。 左右モータ制御を示すブロック線図である。 小型電動車両の傾斜面での走行を示す模式的な斜視図である。 傾斜面での通常制御/ピッチポイント制御の切替を示す概略図である。 ジョイスティック操作による傾斜度(λ)に応じた目標車両速度マップである。 ジョイスティック操作による傾斜度(λ)に応じた低速度用目標角速度マップ(a)および高速度用目標角速度マップ(b)である。 傾斜度(λ)と実速度に応じた目標車両加速度マップである。 傾斜度(λ)と実速度に応じた目標車両角加速度マップである。 傾斜度(λ)と実速度に応じた目標車両減速度マップである。 傾斜度(λ)と実速度に応じた目標車両角減速度マップである。 急停止制御時の傾斜度(λ)と実速度に応じた目標車両急減速度マップである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
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小型電動車モード(乗車モード1)と、図中2点鎖線で示される歩行補助車モード(1′)とで利用可能である。
移動ベース21は、左右の駆動輪4(後輪)および上部フレーム22が設けられた後側ベース24(本体部)と、左右の従動輪5(前輪)が設けられた前側ベース25を備え、前側ベース25は、後側ベース24の前側に前後方向に摺動可能に連結されており、移動ベース21はホイールベースが伸縮可能に構成されている。
左右の駆動輪4は、後側ベース24に搭載された左右のモータユニット40(40L,40R)により独立して駆動される。左右の従動輪5は、接地部に周方向の軸周りに回転可能な多数のローラ50を備えた自在輪(オムニホイール、全方位車輪)で構成されており、後述のように、電動車両1は、左右のモータユニット40L,40Rの制御のみで操舵および制駆動が可能になっている。
上部フレーム22は、後側ベース24の左右両側部から上方に立設された左右一対の側部フレームの上端が車幅方向に延びる上端フレームで連結された逆U字状もしくは門形状をなし、上端フレームの車幅方向中央の結合部23には、リアハンドル3のステム31の下端部が剛結合されるとともに、シートバック6が支持されている。
リアハンドル3は、ステム31の上端との接続部32から左右に延出した一対の把持部を有するTバー形状をなしている。リアハンドル3の左右の把持部には、利用者(または介助者)が把持している状態(ハンズオン)を検知する把持センサ30が設けられている。把持センサ30としては、静電容量センサや感圧センサなどのタッチセンサを用いることができる。リアハンドル3の左右の把持部は、利用者自身が歩行補助車モード(1′)で使用する場合、および、利用者をシート7に着座させた状態で介助者などが電動車両を操縦する場合の操作部となる。なお、図1では省略されているが、リアハンドル3の中央の接続部32には、電磁ブレーキ解除スイッチ34とスピーカ35が設けられている。
上部フレーム22(側部フレーム)の高さ方向中間の屈曲部には、アームレスト82のサポートフレーム81の基部が固定されている。図1において奥側となる右側のアームレスト82の前端部には乗車モード操作部8を構成するジョイスティック83が設けられており、図1において手前側となる左側のアームレスト82の前端部には同形状の把持部の上面に表示部80と走行許可スイッチ84が設けられている。
ジョイスティック83は、前後左右に傾動可能でありかつ傾動角に応じた出力が得られる2軸ジョイスティック、またはその機能を包含する多軸ジョイスティックを利用でき、ホールセンサを利用した無接点ジョイスティックが好適である。ジョイスティック83は、不図示の付勢部材(スプリングなど)により、傾倒角度に応じて中立位置に向かう付勢力(復元力、操作反力)が作用するように構成されており、操作力が作用しない状態、すなわち、利用者の手がジョイスティック83から離れた状態では、中立位置に自己復帰する。ジョイスティック83の操作による左右のモータユニット40(40L,40R)の制御については後述する。
上部フレーム22(側部フレーム)の屈曲部から前方に突出した枢支部27には、シート7(シートクッション)のサポートフレーム71が、車幅方向の軸7aで枢支される一方、サポートフレーム71の下端は、連結部7b(スロット)を介して前側ベース25(ピン)に回動可能かつ摺動可能に連結されている。
上記構成により、図中実線で示される乗車モード(1)から、着座位置にあるシート7を、図中2点鎖線で示されるように前下方に回動させて折畳み位置(7′)に移動させると、それに連動して前側ベース25が後方にスライドし、移動ベース21が短縮され、利用者がリアハンドル3を把持して起立歩行しながら操作できる歩行補助車モード(1′)となる。
逆に、歩行補助車モード(1′)から、折畳み位置にあるシート(7′)を後上方に回動させて着座位置7に移動させると、前側ベース25が前方にスライドし、移動ベース21が伸長され乗車モード(1)となる。この状態で、トレイ24bの前方に移動した前側ベース25の上面25bは、搭乗者のフットレストとして利用可能になる。
なお、移動ベース21の内部には、前側ベース25を伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいてロックするロック機構(スプリングなどの付勢部材で付勢されたロックピンなど)が設けられるとともに、各位置でのロック状態を検知する車両状態検知センサ28(メカニカルスイッチなど)が付設されている。さらに、伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいて中間位置方向(解除方向)に付勢する付勢部材(スプリングなど)が設けられ、サポートフレーム71の上端部には、ロック機構とボーデンケーブルを介して連結された解除タグ26が設けられている。
これにより、伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいて解除タグ26を引いてロック機構を解除すると、付勢部材の付勢により車体2は中間位置となり、この状態から、付勢部材の付勢に抗してシート7(サポートフレーム71)を中間位置から前方または後方に回動すると、前側ベース25の伸長位置および短縮位置でロック機構がロックされるように構成されている。
図2は、電動車両1の制御系統を示すブロック図であり、電動車両1は、左右のモータユニット40(40L,40R)に電力を供給するバッテリ9、左右のモータユニット40(40L,40R)の制御を行う制御部10を備え、制御部10は、車両状態検知センサ28に検知される各位置でのロック状態において、乗車モード(1)、歩行補助車モード(1′)のそれぞれに対応する制御を実施するインターロック機能を備えている。
乗車モード(1)では、把持センサ30は無効になり、制御部10は、走行許可スイッチ84がオン操作された場合に、乗車モード操作部8を構成するジョイスティック83の操作(操作量、操作方向)により、後述の制御マップに基づいて左右のモータユニット40(40L,40R)を速度制御し、電動車両1の前進、後退、旋回、制動停止を含む運転操作を行えるようになっている。なお、傾斜センサ20に所定閾値以上の傾斜が検知される場合は、傾斜に応じて作用する重力(負荷)を考慮して目標車両速度を補正する。
一方、歩行補助車モード(1′)では、乗車モード操作部8は無効になり、制御部10は、傾斜センサ20、左右の回転速度センサ43などの検知情報と所定の制御マップに基づいて、左右のモータユニット40(40L,40R)のトルク制御を実行する。なお、傾斜センサ20に所定閾値以上の傾斜が検知される場合は、傾斜に応じて作用する重力(負荷)を相殺する補償トルクをトルク指令値に重畳する。把持センサ30は、利用者によるリアハンドル3の把持(ハンズオン/オフ)のみを検知し、モータユニット40のトルク制御には関与しない。
制御部10は、上記各モードにおける制御を実行するためのプログラムやデータを記憶したROM、演算処理結果を一時記憶するRAM、演算処理を行うCPUなどからなるコンピュータ(マイコン)、左右のモータ41の駆動回路(モータドライバ)、バッテリ9の電力をオン/オフするリレーを含む電源回路などで構成されている。
左右のモータユニット40(40L,40R)は、それぞれ、モータ41と、モータ41のロータをロックする電磁ブレーキ42と、モータ41の回転位置を検知する回転位置センサ(43)とを備えており、モータ41の駆動軸は不図示の減速ギアを介して駆動輪4(4L,4R)に動力伝達可能に接続されている。
左右のモータ41は、回転位置センサ(43)で検出されるロータの位相に合わせて駆動回路で各相コイルの電流をスイッチングするブラシレスDCモータからなり、乗車モード(1)では、回転位置センサ(ホールセンサ)を電動車両1の実速度を検知する車速センサ(43)として利用し、歩行補助車モード(1′)では、回転位置センサを回転速度センサ43として利用するようにしている。
また、左右のモータ41の駆動回路はコイル電流を検出する電流センサを備えている。このコイル電流は左右のモータ41のトルクに対応しており、制御部10は、PWM制御(パルス幅変調制御)などでコイル電流を制御することにより左右のモータ41のトルク制御を実行する。
電磁ブレーキ42は、無励磁状態でモータ41の駆動軸をロックし、励磁状態でロック解除する負作動型電磁ブレーキが好適である。負作動型電磁ブレーキとすることで、キーオフ時や停止中に電力を消費せずに確実に電動車両1を停止させることができる。
一方、緊急時や非常時、例えば、モータ41の動力を使用せずに電動車両1を移動させたい場合や、バッテリ残量低下による走行不能時に、電磁ブレーキ42のロックを解除して電動車両1を移動できるように、電磁ブレーキ42の強制解除手段として、電磁ブレーキ解除スイッチ34が設けられている。電磁ブレーキ解除スイッチ34は、リアハンドル3の把持部に隣接して設けられるが、把持センサ30の把持検知とは無関係に操作可能である。
傾斜センサ20は、車体2の移動ベース21(後側ベース24)の内部に搭載された制御部10の回路基板上に実装されており、車体2の前後方向傾斜(ピッチ角P)および横方向傾斜(ロール角R)を検知する2軸傾斜センサまたは加速度センサ、あるいは、それと角加速度センサ(ジャイロセンサ)を一体化した多軸慣性センサを利用可能である。
(乗車モードにおける基本的な走行制御)
以上のように構成された電動車両1は、乗車モード(1)では、利用者によるジョイスティック83の操作(操作量、操作方向)に基づいて、左右のモータ41(40L,40R)の回転速度が制御されるが、ジョイスティック83の操作位置から左右のモータ41(40L,40R)の目標回転速度が直ちに決定されるのではなく、傾斜センサ20に検出されるピッチ角Pとロール角Rを考慮した傾斜度λに応じて、ジョイスティック83の操作位置に基づく目標車両速度(直進速度)と、ジョイスティック83の操作位置の左右方向成分に基づく目標車両角速度が別々に算出され、それらに基づいて、左右駆動輪4(4L,4R)の回転速度に対応する左右のモータ41(40L,40R)の目標回転速度が算出される。
傾斜度λは、例えば、次式1により求められる。
(式1) λ=|P|+|R|
歩道の走行を前提としている電動車両1は、登坂路を走路の方向に沿って走行する場合以外に、傾斜面内での方向変換や旋回する場合もある。このような場合には、車体2の進退方向の傾斜(ピッチ角P)だけでなく、幅方向の傾斜(ロール角R)も車両の挙動に影響を与える。
特に、傾斜面を斜方向に登坂する場合や、傾斜面内で上り旋回するような場合には、傾斜面を直登する場合に比べてピッチ角Pは小さくなるが、左右モータ41(40L,40R)への負担や、利用者の姿勢に対する負担はロール角の分だけ大きくなる。同様に、傾斜面を斜方向に降坂する場合や傾斜面内で下り旋回するような場合にも、傾斜面を直降する場合に比べてピッチ角Pは小さくなるが、左右モータ41(40L,40R)への負担は大きくなり、利用者に対して車両の挙動が急に感じられる。
そのため、路面傾斜がある場合、特に、車体2の進退方向の傾斜(ピッチ角P)に加えて幅方向の傾斜(ロール角R)があるような場合に、平坦路と同じ目標車両速度、目標車両角速度に従って制御すると、利用者への負担はもちろん、左右モータ41(40L,40R)への負担も大きくなる。
このような傾斜面に対する車両1の進行方向を考慮した傾斜を評価するにあたり、上式1のような加算式として傾斜度λを求めることで、実状に合った路面傾斜および車体傾斜の指標が得られることが走行試験から確認されている。
以下、傾斜度λに応じて目標車両速度や目標車両角速度を変更する制御(以下、ラムダ制御という)について図面を参照しながら説明する。
図3は、傾斜度λを考慮した左右モータ制御を示すブロック線図であり、図示のように、目標車両速度算出ブロック110には、ジョイスティック83の前後方向入力だけでなく、左右方向入力も利用され、さらに傾斜度λも考慮され、これにより、路面傾斜と車両の進行方向に応じて、旋回時に直進走行時と異なる速度制御、例えば、減速走行を特に意識しなくても実行できる。
また、通常制御における目標車両角速度算出ブロック120には、ジョイスティック83の左右方向入力と傾斜度λだけでなく、操作時の車両実速度も反映され、これにより、路面傾斜と電動車両1の走行速度に応じて旋回特性を変化させることができる。なお、ピッチポイント制御については後述する。
図3のブロック線図において、目標車両速度算出ブロック110で算出された目標車両速度vに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度と、目標車両角速度算出ブロック120で算出された目標車両角速度ωに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度差に基づいて、左右モータ目標回転速度算出ブロック130にて左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度が算出される。
さらに、左右モータ要求トルク算出ブロック150では、左右の回転速度センサ43に検知される左右モータ41(40L,40R)の実回転速度と、左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度に基づいて、左右モータ41(40L,40R)の実回転速度を目標回転速度に追従させるフィードバック制御(例えばPID制御)により左右モータ要求トルクが算出され、それに基づいて左右モータ41(40L,40R)の電流制御が実行される。
また、傾斜センサ20に所定閾値以上の車体傾斜(ピッチ角P、ロール角R)が検知される場合は、補償トルク算出ブロック140で、ピッチ角Pに応じて作用する登坂/降坂負荷、および/または、ロール角Rに応じて作用する横方向負荷を補償する方向の補償トルクが算出され、左右モータ要求トルク算出ブロック150で算出される左右モータ要求トルクに重畳される。
(目標車両速度マップ)
図6は、ジョイスティック操作による目標車両速度算出(110)のための目標車両速度マップを示しており、図中の前後操作量および左右操作量における実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両速度マップを示している。
これらの目標車両速度マップは、制御部10のROMエリアにルックアップテーブルとして格納されており、先述した式1で与えられる傾斜度λが、実質的に平坦地と見做せる0度ないしは所定閾値λ1(例えば3度)未満の場合は、傾斜度λ=λ0の目標車両速度マップが適用され、傾斜度λが設定最大傾斜度以上の場合は、傾斜度λ=λmの場合の目標車両速度マップが適用される。
また、傾斜度λが、所定閾値λ1以上かつ設定最大傾斜度λm未満の場合は、次式2のような比例配分のための換算式を用いて、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両速度マップに基づく出力値X0と、傾斜度λ=λmの場合の目標車両速度マップに基づく出力値Xmから算出する。
(式2) X=X0+(λ-λ1)*(Xm-X0)/(λm-λ1)
図6において、基本となる傾斜度λ=λ0の目標車両速度マップでは、ジョイスティック83の操作位置が、操作範囲内の前端を含む前方領域F1にある場合は目標前進速度vaが指定され、後端を含む後方領域B1にある場合は目標後進速度vbが指定される。また、ジョイスティック83の操作位置が、左右側端を含む左右側領域F2にある場合は目標前進速度vcが指定され、中心(中立位置)を含む中央領域nにある場合は停止(目標速度ゼロ)が指定される。
図6中右側および下側のマップに示すように、前方領域F1における目標前進速度vaは、左右側領域F2における目標前進速度vcよりも大きく、左右側領域F2における目標前進速度vcは、後方領域B1における目標後進速度vbより大きい(または等しい)絶対値を有する。例えば、傾斜度λ=λ0のマップでは、目標前進速度vaは、3~5km/h、目標前進速度vcは、1~2km/h、目標後進速度vbは1km/hとすることができる。
さらに、図6において、中央領域nと前方領域F1の間、および、中央領域nと左右側領域F2の間には、中央領域nから前方領域F1および左右側領域F2に向かい目標前進速度が増加する遷移領域F3、F4が設けられ、中央領域nと後方領域B1の間には、中央領域nから後方領域B1に向かい目標後進速度が増加する遷移領域B2が設けられており、ジョイスティック83の操作位置が、遷移領域F3、遷移領域B2にある場合は、中間的な目標前進速度、中間的な目標後進速度が指定される。
したがって、ジョイスティック83が、前方領域F1(およびその遷移領域F3)に操作される場合だけでなく、左右側領域F2(およびその遷移領域F4)に操作される場合にも目標前進速度vcが指定され、後述の目標車両角速度算出120ブロックからの目標車両角速度±ωが入力されても前進回転が出力さるようになっている。
これは、オムニホイールからなる自在輪5では、横移動はローラ50の回転によってなされ、直進走行時に比べて始動性能および段差走破性能が低くなるので、直感的な旋回操作でその場旋回(スピンターン)にならないようにして、システムへの負荷を軽減するためである。但し、ジョイスティック83が、斜後方FBに操作された場合には、左右側領域F2と後方領域B1の中間で目標速度ゼロとなり、室内やエレベータホールのような狭い場所で、その場旋回(スピンターン)も可能である。
図6において破線で示される傾斜度λ=λmの場合の目標車両速度マップでは、ジョイスティック83の操作位置が前方領域F1にある場合の目標前進速度vam、および左右側領域F2にある場合の目標前進速度vcmは、傾斜度λ=λ0の場合と比較して小さい値が指定される。
例えば、傾斜度λ=λmの場合の目標車両速度マップでは、目標前進速度vamは、2~3km/h、目標前進速度vcmは、0.5~1km/hとすることができるが、ジョイスティック83の操作位置が後方領域B1にある場合の目標後進速度vbは、傾斜度λ=λ0の場合と同じ値(例えば1km/h)で構わない。
以上述べたように、傾斜度λに応じて目標前進速度va~vam、vc~vcmを変化させるラムダ制御により、傾斜走行時には目標前進速度が相対的に小さい値に設定され、車両1の挙動による利用者への負担が低減されるとともに、左右モータ41(40L,40R)への負荷(要求スペック)が軽減される利点がある。
(目標車両角速度マップ)
次に、図7は、ジョイスティック操作による目標車両角速度算出(120)のための目標角速度マップを示しており、目標角速度マップは、実速度が低速度域または速度ゼロである場合の目標車両角速度規定する低速度用目標角速度マップ(a)と、実速度が車両の設定速度域内での最高速度または所定の高速度域にある場合の目標車両角速度を規定する高速度用目標角速度マップ(b)とを含む。
これらの目標角速度マップ(a)(b)も、それぞれ、傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両角速度マップ(実線)と傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両角速度マップ(破線)を含み、何れも制御部10のROMエリアにルックアップテーブルとして格納されている。
また、先述した式1で与えられる傾斜度λが、実質的に平坦地と見做せる0度ないしは所定閾値λ1(例えば3度)未満の場合は、傾斜度λ=λ0の目標車両角速度マップが適用され、傾斜度λが設定最大傾斜度λm(例えば10度)以上の場合は、傾斜度λ=λmの場合の目標車両角速度マップが適用され、さらに、傾斜度λが、所定閾値λ1以上かつ設定最大傾斜度λm未満の場合は、先述した式2の換算式を用いて、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両角速度マップに基づく出力値X0と、傾斜度λ=λmの場合の目標車両角速度マップに基づく出力値Xmから算出される。
図7において実線で示される、傾斜度λ=λ0の場合の低速度用目標車両角速度マップ(a)は、ジョイスティック83の操作位置が、操作範囲内の左右側端を含む左右側領域T1にある場合は目標車両角速度ω1が指定され、中心(中立位置)を含む中央領域n1にある場合は、目標車両角速度ゼロが指定される。中央領域n1と左右側領域T1の間には、中央領域nから左右側領域T1に向かい目標車両角速度ωが漸次増加する遷移領域T3が設けられている。
傾斜度λ=λ0の場合の高速度用目標車両角速度マップ(b)も同様に、ジョイスティック83の操作位置が、操作範囲内の左右側端を含む左右側領域T2にある場合は目標車両角速度ω2が指定され、中心(中立位置)を含む中央領域n2にある場合は、目標車両角速度ゼロが指定される。中央領域n2と左右側領域T2の間には、中央領域n2から左右側領域T2に向かい目標車両角速度ωが漸次増加する遷移領域T4が設けられている。
ここで、高速度用目標車両角速度マップ(b)の左右側領域T2における最大目標車両角速度ω2は、低速度用目標車両角速度マップ(a)の左右側領域T1における最大目標車両角速度ω1より大きく、かつ、高速度用目標車両角速度マップ(b)の中央領域n2は、低速度用目標車両角速度マップ(a)の中央領域n1よりも狭くなっており、高速度用目標車両角速度マップ(b)の遷移領域T4は、低速度用目標車両角速度マップ(a)の遷移領域T3よりも広くなっている。
好適な実施形態では、低速度用目標車両角速度マップ(a)は車両の実速度が実質的にゼロと見做せる0.5km/h以下の場合に対応し、高速度用目標車両角速度マップ(b)は車両の実速度が4.5km/hの場合に対応しており、傾斜度λ=λ0の場合の低速度用目標車両角速度マップ(a)の左右側領域T1における最大目標車両角速度ω1は、60度毎秒(1.05rad/s)、傾斜度λ=λ0の場合の高速度用目標車両角速度マップ(b)の左右側領域T2における最大目標車両角速度ω2は、90度毎秒(1.57rad/s)~120度毎秒(2.09rad/s)である。
図7において破線で示される傾斜度λ=λmの場合、ジョイスティック83の操作位置が左右側領域T1にある場合の低速度用目標車両角速度マップ(a)の目標車両角速度ω1m、および、高速度用目標車両角速度マップ(b)の目標車両角速度ω2mは、何れも傾斜度λ=λ0の場合と比較して小さい値が指定される。例えば、傾斜度λ=λmの場合の目標車両角速度ω1mは、30度毎秒(0.52rad/s)、目標車両角速度ω2mは、60度毎秒(1.05rad/s)が指定される。
なお、左右側領域T2と中央領域n2の間に、ジョイスティック83の操作位置に応じて目標車両角速度が連続的に変化する遷移領域T4を設定する代わりに、中間的な目標車両角速度、例えば、90度毎秒(1.57rad/s)の領域を設定するようにしても良い。
制御部10は、回転速度センサ43に検出される左右のモータユニット40(40L,40R)の実回転速度に基づいて、電動車両1の実速度を算出し、車両実速度と傾斜度λに応じて低速度用目標車両角速度マップ(a)または高速度用目標車両角速度マップ(b)を選択的に適用するか、または、実速度が、低速度域と高速度域の中間の速度域にある場合は、低速度用目標車両角速度マップ(a)と高速度用目標車両角速度マップ(b)から当該実速度と傾斜度λに対応する目標車両角速度を算出する。
例えば、第1、第2の2段階の速度閾値を設定し、低速度用目標車両角速度マップ(a)の適用中に、実速度が低速度域から第2の速度閾値(例えば2.5km/h)以上となった場合は高速度用目標車両角速度マップ(b)に切り替え、高速度用目標車両角速度マップ(b)の適用時には、実速度が第2の速度閾値よりも小さい第1の速度閾値(例えば1.5km/h)未満となった場合は低速度用目標車両角速度マップ(a)に切り替えるようにすれば、マップの切替頻度を低減して安定的な制御を行える。
また、低速度用目標車両角速度マップ(a)と高速度用目標車両角速度マップ(b)から実速度に対応する目標車両角速度を算出する場合は、高速度用目標車両角速度マップ(b)に対応する実速度に対する現在の実速度の比率に応じて、低速度用目標車両角速度マップ(a)と高速度用目標車両角速度マップ(b)の目標車両角速度指定値を比例配分するような目標車両角速度を指定するようにしても良い。
上記のような低速度用目標車両角速度マップ(a)と高速度用目標車両角速度マップ(b)を実速度と傾斜度λに応じて適用する構成により、以下のような旋回特性が得られる。
すなわち、電動車両1が実質的に停止状態(実速度が低速度域または速度ゼロ)にある場合には、ジョイスティック83の中立位置の左右両側に比較的広い中央領域n1(不感帯)が設定され、利用者がこの範囲でジョイスティック83を左右に操作しても電動車両1は動き出さない。これにより、先述したように実質的な停止状態から直ちに旋回動作に移行するのを回避し、利用者が明確な意図をもってジョイスティック83を左右側領域T1まで操作した場合にのみ前進旋回が開始される。
一方、利用者がジョイスティック83を前方に操作して前進走行中の場合など、電動車両1の実速度が高速度領域にある場合は、中立位置の左右両側近傍に遷移領域T4が設定され、利用者がジョイスティック83を前傾位置から左右に操作することで、進路を微調整しながら所望の方向に走行でき、かつ、電動車両1の直進速度に相応した操向性能が得られる。
また、傾斜度λに応じて目標車両角速度ω2~ω2m、ω1~ω1mを変化させるラムダ制御により、傾斜走行時には目標角速度が相対的に小さい値に設定され、車両1の旋回挙動による利用者への負担が低減されるとともに、左右モータ41(40L,40R)への負荷(要求スペック)が軽減される利点がある。
次に、傾斜度λに応じた目標車両加速度a、目標車両減速度d、目標車両角加速度α、目標車両角減速度δの制御について説明する。
図3において、目標車両速度算出ブロック110で傾斜度λに応じて算出された目標車両速度vと車両実速度および傾斜度λは、目標車両加速度算出ブロック111と目標車両減速度算出ブロック112の両方に入力される。
この際、車両実速度と目標車両速度vの偏差がプラスの場合は、目標車両加速度算出ブロック111にて傾斜度λに応じて目標車両加速度aが算出され、車両実速度と目標車両速度vの偏差がマイナスの場合は、目標車両減速度算出ブロック112にて傾斜度λに応じて目標車両減速度dが算出される。
これら目標車両加速度aおよび目標車両減速度dは、ジョイスティック83の前後左右入力と傾斜度λにより与えられる目標車両速度vに車両実速度を追従させる制御における速度変化率であり、速度制御の感度に対応する。
一方、図3において、目標車両角速度算出ブロック120で傾斜度λに応じて算出された目標車両角速度ωおよび傾斜度λは、目標車両角加速度算出ブロック121と目標車両角減速度算出ブロック122の両方に入力される。
この際、目標車両角速度ωに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度差と、回転速度センサ43に検知される左右モータ41(40L,40R)の実回転速度差との偏差がプラスの場合は、目標車両角加速度算出ブロック121にて傾斜度λに応じて目標車両角加速度αが算出され、目標車両角速度ωに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度差と、回転速度センサ43に検知される左右モータ41(40L,40R)の実回転速度差との偏差がマイナスの場合は、目標車両角減速度算出ブロック122にて傾斜度λに応じて目標車両角減速度δが算出される。
これら目標車両角加速度αおよび目標車両角減速度δは、ジョイスティック83の左右入力と車両実速度および傾斜度λにより与えられる目標車両角速度ωに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度差に、実回転速度差を追従させる制御における角速度変化率であり、旋回制御の感度に対応する。
したがって、図3において、左右モータ目標回転速度算出ブロック130には、目標車両速度算出ブロック110で算出された目標車両速度v、目標車両角速度算出ブロック120で算出された目標車両角速度ωに加えて、傾斜度λに応じた目標車両加速度aまたは目標車両減速度d、傾斜度λに応じた目標車両角加速度αまたは目標車両角減速度δが入力され、目標車両速度vに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度と、目標車両角速度ωに対応する左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度差、目標車両加速度aまたは目標車両減速度d、目標車両角加速度αまたは目標車両角減速度δに基づいて、左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度が算出される。
このように、傾斜度λに応じた目標車両速度vおよび目標車両角速度ωからだけでなく、傾斜度λに応じて設定されている目標車両加速度aまたは目標車両減速度d、目標車両角加速度αまたは目標車両角減速度δを反映して、左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度が算出され、左右モータ要求トルク算出ブロック150では、左右モータ41(40L,40R)の実回転速度と目標回転速度の偏差に基づいて左右モータ要求トルクが算出され、左右モータ41(40L,40R)の電流制御が実行される。
(目標車両加速度マップ)
図8は、目標車両加速度算出(111)のために、車両実速度vと目標車両加速度aの関係を規定する目標車両加速度マップを示しており、図中実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両加速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両加速度マップを示している。
これらの目標車両加速度マップも、制御部10のROMエリアにルックアップテーブルとして格納されており、先述した式1で与えられる傾斜度λが、実質的に平坦地と見做せる0度ないしは所定閾値λ1(例えば3度)未満の場合は、傾斜度λ=λ0の目標車両加速度マップが適用され、傾斜度λが設定最大傾斜度以上の場合は、傾斜度λ=λmの場合の目標車両加速度マップが適用される。
また、傾斜度λが、所定閾値λ1以上かつ設定最大傾斜度λm未満の場合は、先述した式2を用いて、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両加速度マップに基づく出力値X0と、傾斜度λ=λmの場合の目標車両加速度マップに基づく出力値Xmから算出する。
図8に示す目標車両加速度マップは、車両実速度vがゼロの場合に最大目標車両加速度a2、amが指定されるが、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両加速度a2(例えば2km/h/s=0.56m/s)に対して、傾斜度λ=λmの場合の目標車両加速度am(例えば4km/h/s=1.11m/s)が大きい値となっており、何れの場合も車両実速度vが増すに従って目標車両加速度が小さくなり、前進方向および後進方向の高速度領域では下限値a1(例えば1km/h/s=0.28m/s)になる。
すなわち、速度がゼロまたは低速度域の場合には、速やかに目標車両速度vに到達できるようにする一方、既に高速度域にて走行状態にある場合は、急激な速度変化を抑制し、走行安定性が確保されるようにしている。
また、傾斜度λが大きい場合は、目標車両速度算出ブロック110で算出される目標車両速度vが、傾斜度λが小さい場合(最大va)に比べて小さく(最大vam)設定されるので、このような目標車両速度vによる制御のみでは、傾斜度λが大きい場合に、ジョイスティック83の操作に対する車両1の始動が遅く感じられる。そこで、傾斜度λが大きい場合に、低速度域では、目標車両速度(最大vam)を小さくする代わりに、目標車両加速度(最大am)を大きくして、速度制御の感度を上げ、平坦地と同じような操作感覚が得られる。
(目標車両角加速度マップ)
図9は、目標車両角加速度算出(121)のために、角速度ωと目標車両角加速度αの関係を規定する標車両角加速度マップを示しており、図中実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両角加速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両角加速度マップを示している。
図9に示す目標車両角加速度マップは、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両角加速度α1(例えば120度/s=2.09rad/s)に対して、傾斜度λ=λmの場合に大きい目標車両角加速度αm(例えば720度/s=12.56rad/s)が指定されており、傾斜度λが大きい場合に旋回制御の感度を上げ、平坦地と同じような操作感覚が得られる。
(目標車両減速度マップ)
図10は、目標車両減速度算出(112)のために、車両実速度vと目標車両減速度dの関係を規定する目標車両減速度マップを示しており、図中実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両減速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両減速度マップを示している。
これらの目標車両減速度マップも、制御部10のROMエリアにルックアップテーブルとして格納されており、傾斜度λが、実質的に平坦地と見做せる0度ないしは所定閾値λ1(例えば3度)未満の場合は、傾斜度λ=λ0の目標車両減速度マップが適用され、傾斜度λが設定最大傾斜度以上の場合は、傾斜度λ=λmの場合の目標車両減速度マップが適用され、また、傾斜度λが、所定閾値λ1以上かつ設定最大傾斜度λm未満の場合は、先述した式2を用いて算出する。
図10に示す目標車両減速度マップは、前進方向の車両実速度vが高速度域(例えば4km/h以上)にある場合に前進時の最大目標車両減速度da、dmが指定されるが、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両減速度da(例えば5km/h/s=1.39m/s)に対して、傾斜度λ=λmの場合の目標車両減速度dm(例えば4km/h/s=1.11m/s)は小さい値となっている。これにより、傾斜度λが大きい場合に急減速にならないようにしている。
一方、後進方向の車両実速度vが高速度域(例えば-1km/h)にある場合に後進時の最大目標車両減速度db(例えば7km/h/s=1.94m/s)が指定されるが、後進時には傾斜度λに応じた目標車両減速度dの変更はない。後進方向では走行速度の絶対値が低速度に抑えられているため、目標車両減速度は平坦路と同様に設定されても急減速とはならず、確実な停車を優先する。
なお、前進時、後進時ともに車両実速度vが減少するに従って目標車両減速度dが小さくなり、速度ゼロないし低速度域では下限値d1(例えば1km/h/s=0.28m/s)になる。
(目標車両角減速度マップ)
図11は、目標車両角減速度算出(122)のために、角速度ωと目標車両角減速度δの関係を規定する標車両角減速度マップを示しており、図中実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両角減速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両角減速度マップを示している。
図11に示す目標車両角減速度マップは、傾斜度λ=λ0の場合の目標車両角減速度δ1(例えば480度/s=8.38rad/s)に対して、傾斜度λ=λmの場合に大きい目標車両角減速度δm(例えば1800度/s=31.4rad/s)が指定されており、傾斜度λが大きい場合にも慣性モーメントに抗して確実に旋回停止できるようにしている。
(乗車モードにおける急停止制御)
以上、基本的な目標車両速度マップ(図6)と目標車両角速度マップ(図7)に基づくジョイスティック83の通常操作時の制御について述べたが、ジョイスティック83を前方に操作して所定閾値va1(例えば0.5km/h)以上の車速で前進走行または前進旋回走行している状態で、ジョイスティック83が後方に反転操作された場合は、左右の方向成分に拘わらず急停止制御が実行される。
すなわち、図3に示すブロック線図において、目標車両速度算出ブロック110および目標車両角速度算出ブロック120へのジョイスティック入力は無視され、目標車両速度vおよび標車両角速度ωはゼロに設定され、車両急停止減速度算出ブロック113に入力される車両実速度と傾斜度λに基づいて目標車両急減速度dが算出される。
図12は、目標車両急減速度算出(113)のために、車両実速度vと目標車両急減速度dの関係を規定する目標車両急減速度マップを示しており、図中実線は傾斜度λ=λ0(傾斜ゼロ)の場合の目標車両急減速度マップ、破線は傾斜度λ=λm(設定最大傾斜度)の場合の目標車両急減速度マップを示している。
図12に示すように、急停止制御時には、急停止制御開始時の車両実速度vに応じて、通常制御時(図10)に比べて十分大きい最大目標減速度da′、dm′から、急停止制御の車速閾値va1における目標車両急減速度d1′まで、可及的短時間に確実に制動停止できるように目標車両急減速度が設定される。
ここで、傾斜度λ=λ0の場合の最大目標車両急減速度da′(例えば15km/h/s=4.17m/s)に対して、傾斜度λ=λmの場合の最大目標車両急減速度dm′(例えば7km/h/s=1.94m/s)は小さい値となっている。
これは、傾斜面では、既にラムダ制御が実行されて急停止制御開始時の車両実速度が平地走行時に比べて低速度域に抑えられていることに加えて、下り傾斜面では急制動により利用者への負担が大きくなること、逆に上り傾斜面では平坦路に比べて大きな制動力を必要としないことによるものである。急停止制御が発動する最低車両速度va1(例えば0.5km/h)における目標車両急減速度d1′(例えば3km/h/s=0.83m/s)は同じ値が指定される。
上記のように目標車両急減速度マップに従って急停止減速制御が実行され、左右のモータユニット40による回生制動が実行され、電動車両1が所定の低速度以下となった状態で、電磁ブレーキ42により左右のモータユニット40がロックされ、電動車両1は完全停止される。
また、上記急停止制御中にジョイスティック83が前方または中立位置nに操作された場合(または自己復帰した場合)、または、急停止制御による車両停止後に所定時間(例えば4秒)が経過した場合は、急停止制御を終了し、その時のジョイスティック83の操作位置と傾斜度λに基づく通常制御に移行する。
(乗車モードにおけるピッチポイント制御)
既に述べたように、歩道の走行を前提としている電動車両1は、登坂路を走路の方向に沿って走行する場合以外に、傾斜面内で方向変換する場合や旋回する場合も想定しなければならない。このような場合には、車体2の進退方向の傾斜(ピッチ角P)だけでなく、幅方向の傾斜(ロール角R)も車両の挙動に影響を与える。
例えば、図4に示されるように、角度θの傾斜を有する傾斜面において、上り走行91している状態から、左旋回93に移行する場合には、符号93′で示されるように、自重の影響で下り方向に流され過旋回(オーバーステア)になる傾向がある。同様に、下り走行92している状態から、左旋回94に移行する場合にも、符号94′で示されるように、自重の影響で下り方向に流され旋回不足(アンダーステア)になる傾向がある。特に、駆動輪4に対して前方に重心があり、かつ、オムニホイールからなる従動輪5は、自在に横回転できるので、このような傾向が顕著になる。
そこで、本発明に係る電動車両1では、ピッチ角Pとロール角Rを考慮した傾斜度λに基づいて路面傾斜を評価し、傾斜度λが所定閾値(例えば4度)以上の傾斜面において、ジョイスティック83の操作により目標車両角速度が入力された場合、
(i)ピッチ角Pが所定閾値(Px)未満になった場合は目標車両角速度ωを低減し、
(ii)ピッチ角Pが所定閾値(Px)以上になった場合は目標車両角速度ωを通常に戻す制御(以下、ピッチポイント制御という)を実行する。
すなわち、図3のブロック線図に示されるように、制御部10は、通常制御のための目標車両角速度算出ブロック120、目標車両角加速度算出ブロック121、目標車両角減速速度算出ブロック122に加えて、ピッチポイント制御のための目標車両角速度算出ブロック124、目標車両角加速度算出ブロック125、目標車両角減速速度算出ブロック126を備えており、ジョイスティック83の左右方向入力、傾斜度λ、および、車両実速度は、通常制御用の目標車両角速度算出ブロック120と並行して、ピッチポイント制御用の目標車両角速度算出ブロック124にも入力される。
ここで、ピッチ角Pが所定閾値(Px)以上の場合は、通常制御のためのブロック群では、目標車両角速度算出ブロック120で目標車両角速度ωが算出され、さらに、目標車両角速度ωが増加傾向にある場合は目標車両角速度ωと傾斜度λに基づいて目標車両角加速度算出ブロック121で目標車両角加速度α(目標車両角速度ωが減少傾向にある場合は目標車両角減速速度算出ブロック122で目標車両角減速速度δ)が算出され、それらが、左右モータ目標回転速度算出ブロック130に入力され、目標車両速度v、目標車両加速度a(または目標車両減速度d)と演算されることで、通常制御における左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度(目標回転速度差)が与えられる。
これと並行して、ピッチポイント制御のためのブロック群では、目標車両角速度算出ブロック124で目標車両角速度ω′が算出され、さらに、目標車両角速度ω′が増加傾向にある場合は目標車両角速度ω′と傾斜度λに基づいて目標車両角加速度算出ブロック125で目標車両角加速度α′(目標車両角速度ω′が減少傾向にある場合は目標車両角減速速度算出ブロック126で目標車両角減速速度δ′)が算出されており、ピッチ角Pが所定閾値(Px)未満になった場合は、通常制御のためのブロック群(120,121,122)で算出された目標車両角速度ωと目標車両角加速度α(または目標車両減速度d)に代えて、ピッチポイント制御のためのブロック群(124,125,126)で算出された目標車両角速度ω′と目標車両角加速度α′(または目標車両角減速度δ′)が左右モータ目標回転速度算出ブロック130に入力され、目標車両速度v、目標車両加速度a(または目標車両減速度d)と演算されることで、ピッチポイント制御における左右モータ41(40L,40R)の目標回転速度(目標回転速度差)が与えられる。
ピッチポイント制御のための目標車両角速度算出ブロック124では、図7(a)(b)に示した目標車両角速度マップと同傾向で出力値が40~80%に低減された目標車両角速度マップに基づいて目標車両角速度ω′が算出される。
また、目標車両角加速度算出ブロック125では、目標車両角速度ω′と傾斜度λに基づいて目標車両角加速度α′が算出されるので、図9に示した目標車両角加速度マップをそのまま適用してもよいが、図9に示した目標車両角加速度マップと同傾向で出力値が低減された目標車両角加速度マップを用いてもよい。同様に、目標車両角減速速度算出ブロック126でも、図11に示した目標車両角減速速マップをそのまま適用してもよいが、図11に示した目標車両角減速度マップと同傾向で出力値が低減された目標車両角減速度マップを用いてもよい。
なお、通常制御とピッチポイント制御とで、目標車両角速度マップ、あるいは、目標車両角加速度マップ(または目標車両角減速度マップ)を切り替える代わりに、通常制御のためのブロック群(120,121,122)で算出される目標車両角速度ωと目標車両角加速度α(または目標車両減速度d)に、ピッチポイント制御のための係数(定数、または傾斜度λに応じて与えられる変数、上記出力値の低減率40~80%相当)が乗算されるように構成することもできる。
通常制御とピッチポイント制御とを切り替えるピッチ角Pの所定閾値(Px)は、傾斜度λに基づいて次式3で与えられる。
(式3) Px=pλ、 但し、p=0.5~0.8から選定される定数
(通常制御/ピッチポイント制御の切替)
次に、図4に示したような傾斜θ(4度以上)を有する傾斜面における通常制御とピッチポイント制御の切替について、図5を参照しながら説明する。
図5において、電動車両1が傾斜面において、ジョイスティック83を前方に倒して上り走行91している状態、すなわち、ピッチ角P=+θ、ロール角R=0、傾斜度λ=θ、目標車両角速度ω=0、車両実速度v(傾斜度λに応じたラムダ制御による車両速度)で前進走行している状態から、ジョイスティック83を左側に倒して上り旋回走行93aに移行すると、ピッチ角Pは徐々に減少し、ロール角Rは徐々に増加し、傾斜度λも徐々に増加する。
目標車両角速度ωで上り旋回走行93a中に、ピッチポイント93pにて、ピッチ角Pが所定閾値Px未満になると、通常制御からピッチポイント制御に切り替わり、目標車両角速度ωより小さい目標車両角速度ω′での旋回走行93bに移行する。この場合、車両実速度は通常制御における旋回時の目標車両走行速度vに基づく速度に維持されているので、旋回成分のみが低減され、それにより自重による過旋回(オーバーステア)が抑制され、平坦地に準じた操作感覚での旋回が可能となる。
次いで、下り走行92に移行すると、ピッチ角P=―θ、ロール角R=0、傾斜度λ=θになり、ピッチ角Pは依然として所定閾値Px未満であるが、ジョイスティック83は前方への操作に戻る過程で目標車両角速度ω′は所定閾値未満になるため、出力値は通常制御と同等になる。
この状態から、ジョイスティック83を左側に倒して下り旋回走行94aに移行すると、ピッチ角Pおよびロール角Rは徐々に増加するが、ピッチ角Pはマイナス領域にあり、依然として所定閾値Px未満であるため、ピッチポイント制御が継続される。したがって、通常制御より小さい目標車両角速度ω′での旋回走行となるが、傾斜面では、先述したラムダ制御により平坦地に比較して減速されているため、この区間で直ちに大回りになることはない。
その後、下り旋回走行94aの下端を通過して上り旋回に移行すると、徐々に自重の影響による旋回不足(アンダーステア)傾向が現れるが、ピッチポイント94pにて、ピッチ角Pが所定閾値Px以上になると、ピッチポイント制御から通常制御に切り替わり、それまでの目標車両角速度ω′より大きい目標車両角速度ωでの旋回走行94bに移行し、旋回成分のみが増加するので、それにより、ピッチ角Pの増加に伴う旋回不足が抑制され、上り走行91への滑らかな移行が可能になる。
なお、ピッチ角Pの微分値などからピッチ角Pが増加傾向にあるか減少傾向にあるか判定し、ピッチ角Pが増加して所定閾値Px以上になったことをピッチポイント94pで検知してピッチポイント制御から通常制御に切り替わる際に、目標車両角速度ωを通常制御時よりも大きい値に設定されるようにしても良い。
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、電動車両1が、歩行補助車モードを備える場合について述べたが、本発明は、歩行補助車モードを備えない小型電動車両や電動車いすとしても実施可能である。
また、上記実施形態では、従動輪5としてオムニホイールを用いる場合を示したが、キャスター形式の自在輪を用いることもできる。
1 電動車両
2 車体
3 リアハンドル(歩行補助車モード操作部)
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 乗車モード操作部
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
26 解除タグ
28 車両状態検知センサ
30 把持センサ
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
82 アームレスト
83 乗車モード操作部
84 走行許可スイッチ

Claims (5)

  1. 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、
    前記左右モータの回転速度を検知する左右回転速度センサと、
    前記車体の傾斜を、進退方向成分に相当するピッチ角および幅方向成分に相当するロール角として検出する傾斜センサと、
    ジョイスティック型の操作子を有する操作部と、
    前記操作子の操作量に従って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、前記傾斜センサに検出されるピッチ角とロール角を考慮した傾斜度が所定閾値以上の傾斜面で旋回中に、
    ピッチ角が所定閾値未満になった場合は、前記目標車両角速度を低減し、
    ピッチ角が所定閾値以上になった場合は、前記目標車両角速度を通常に戻すかまたは増加させるように構成されている、小型電動車両。
  2. 前記制御部は、
    ピッチ角が所定閾値未満になった前記場合は、前記目標車両角速度の低減に加えて、前記操作子の操作位置と前記目標車両角速度により与えられる目標車両角加速度を低減し、
    ピッチ角が所定閾値以上になった前記場合は、前記目標車両角速度を通常に戻すかまたは増加に加えて、前記目標車両角加速度を通常に戻すかまたは増加させるように構成されている、請求項1に記載の小型電動車両。
  3. 前記制御部は、
    ピッチ角が所定閾値未満になった前記場合に、前記目標車両角速度により与えられる前記目標車両角加速度が旋回方向に対してマイナス方向であれば、前記目標車両角加速度を低減する代わりに目標車両角減速度を増加させ、
    ピッチ角が所定閾値以上になった前記場合に、前記目標車両角速度により与えられる前記目標車両角加速度が旋回方向に対してマイナス方向であれば、前記目標車両角加速度を通常に戻すかまたは増加させる代わりに、目標車両角減速度を低減するように構成されている、請求項2に記載の小型電動車両。
  4. 前記傾斜度(λ)は、ピッチ角(P)とロール角(R)より、
    λ=|P|+|R| で与えられ、
    前記ピッチ角の前記所定閾値(Px)は、前記傾斜度(λ)より、
    Px=pλ、 但し、p=0.5~0.8から選定される定数 で与えられる、
    請求項1~3の何れか一項に記載の小型電動車両。
  5. 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、
    前記左右モータの回転速度を検知する左右回転速度センサと、
    前記車体の傾斜を、進退方向成分に相当するピッチ角および幅方向成分に相当するロール角として検出する傾斜センサと、
    ジョイスティック型の操作子を有する操作部と、
    前記操作子の操作量に従って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、前記傾斜センサに検出されるピッチ角とロール角を考慮した傾斜度と前記操作子の操作位置により与えられる目標車両速度、および、前記傾斜度と前記操作位置と車両の実速度により与えられる目標車両角速度に基づいて、前記左右モータの目標回転速度を算出し、前記左右モータの実回転速度を前記目標回転速度に追従させるべく、前記左右モータを制御するように構成され、かつ、
    前記制御部は、前記傾斜度が所定閾値以上の傾斜面で旋回中に、
    ピッチ角が所定閾値未満になった場合は、前記目標車両角速度を低減し、
    ピッチ角が所定閾値以上になった場合は、前記目標車両角速度を通常に戻すかまたは増加させるように構成されている、小型電動車両。
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