JP2737142B2 - 電動車椅子のパワーステアリング制御装置 - Google Patents
電動車椅子のパワーステアリング制御装置Info
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動車椅子におけるパワーステアリング制
御装置の改良に関するものである。
御装置の改良に関するものである。
第12図に、従来のおよび本発明が適用される電動車椅
子の駆動系の概略構成を示す。本装置をパワーステアリ
ング装置付き電動車椅子として動作させるときは、図示
のコネクタＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′,D−Ｄ′はすべて
接続されているものとする。
子の駆動系の概略構成を示す。本装置をパワーステアリ
ング装置付き電動車椅子として動作させるときは、図示
のコネクタＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′,D−Ｄ′はすべて
接続されているものとする。
前輪11,12は、サーボモータからなるステアリングモ
ータ３の駆動に応じて、ステアリング機構２からロッド
2A,2Bを介して角度を変えられ、これによって、転向角
度を制御されるように構成されている。また後輪41,42
は、それぞれギヤボックス51,52を介して駆動モータ61,
62によって回転させられ、これによって、電動車椅子を
駆動する作用を行う。
ータ３の駆動に応じて、ステアリング機構２からロッド
2A,2Bを介して角度を変えられ、これによって、転向角
度を制御されるように構成されている。また後輪41,42
は、それぞれギヤボックス51,52を介して駆動モータ61,
62によって回転させられ、これによって、電動車椅子を
駆動する作用を行う。
転向角度検出VR7は、可変抵抗器からなり、ステアリ
ング機構２において転向角度を検出して転向角度検出信
号を発生する。また、操作部８は、ジョイスチックコン
トローラからなり、操舵方向を指示するレバー8Aの傾き
に応じて、これを左右の２方向に分解した左および右の
アクセル信号を発生してサーボコントローラ９に与え
る。
ング機構２において転向角度を検出して転向角度検出信
号を発生する。また、操作部８は、ジョイスチックコン
トローラからなり、操舵方向を指示するレバー8Aの傾き
に応じて、これを左右の２方向に分解した左および右の
アクセル信号を発生してサーボコントローラ９に与え
る。
サーボコントローラ９は、操作部８からの左右のアク
セル信号に基づく操舵方向指令信号と、転向角度検出VR
7からの転向角度検出信号との誤差に応じてステアリン
グモータ３を駆動し、これによって前輪11,22を操作部
８の操舵に追従して転向させる。
セル信号に基づく操舵方向指令信号と、転向角度検出VR
7からの転向角度検出信号との誤差に応じてステアリン
グモータ３を駆動し、これによって前輪11,22を操作部
８の操舵に追従して転向させる。
一方、メインコントローラ10は、操作部８からの左右
のアクセル信号に応じて、後輪41,42に対する駆動信号
を発生して、それぞれ駆動モータ61,62に与える。従っ
て、駆動モータ61,62は、操舵方向に応じてそれぞれ異
なる駆動力を発生し、ギヤボックス51,52を介して回転
する両後輪41,42の回転方向をそれぞれ独立に制御する
ことによって、電動車椅子の転向を容易にする作用を行
う。バッテリ11は、メインコントローラ10を経て全装置
に電力を供給する。
のアクセル信号に応じて、後輪41,42に対する駆動信号
を発生して、それぞれ駆動モータ61,62に与える。従っ
て、駆動モータ61,62は、操舵方向に応じてそれぞれ異
なる駆動力を発生し、ギヤボックス51,52を介して回転
する両後輪41,42の回転方向をそれぞれ独立に制御する
ことによって、電動車椅子の転向を容易にする作用を行
う。バッテリ11は、メインコントローラ10を経て全装置
に電力を供給する。
さらに、第12図において、コネクタＡ−Ａ′,B−Ｂ′
を切り離し、Ａ−Ｂを接続するとともにステアリング機
構２と前輪11,12とを結合するロッド2A,2Bを取り外した
状態では、操作部８の操舵に応じて後輪41,42のそれぞ
れを前進回転，後進回転させることができ、後輪の回転
差のみによって転向する通常の（パワーステアリング装
置なし）電動車椅子として動作させることができる。
を切り離し、Ａ−Ｂを接続するとともにステアリング機
構２と前輪11,12とを結合するロッド2A,2Bを取り外した
状態では、操作部８の操舵に応じて後輪41,42のそれぞ
れを前進回転，後進回転させることができ、後輪の回転
差のみによって転向する通常の（パワーステアリング装
置なし）電動車椅子として動作させることができる。
第13図は、通常の電動車椅子として動作するときの特
性を概念的に説明したものであって、左後輪用の駆動モ
ータの前進回転と後進回転、および右後輪用の駆動モー
タの前進回転と後進回転によって、前進，後進および前
進，後進の左転向，右転向を行うことができる。しかし
ながら、転向角が大きくなるハッチングを施して示す範
囲では、電動車椅子はスピンを起して正常な運動を行う
ことができない。すなわち左スピン領域では左スピンを
発生し、右スピンでは右スピンを発生する。
性を概念的に説明したものであって、左後輪用の駆動モ
ータの前進回転と後進回転、および右後輪用の駆動モー
タの前進回転と後進回転によって、前進，後進および前
進，後進の左転向，右転向を行うことができる。しかし
ながら、転向角が大きくなるハッチングを施して示す範
囲では、電動車椅子はスピンを起して正常な運動を行う
ことができない。すなわち左スピン領域では左スピンを
発生し、右スピンでは右スピンを発生する。
これに対して、第14図に、前述のようにパワーステア
リング装置付き電動車椅子として動作する場合の特性を
示す。この場合は、前輪も転向方向に応じて操舵される
とともに駆動力を与えられるため図示のようにスピンは
生じなくなり、第13図における左スピン領域，右スピン
領域は消失する。従って、電動車椅子の操縦安定性を向
上させることができるようになる。
リング装置付き電動車椅子として動作する場合の特性を
示す。この場合は、前輪も転向方向に応じて操舵される
とともに駆動力を与えられるため図示のようにスピンは
生じなくなり、第13図における左スピン領域，右スピン
領域は消失する。従って、電動車椅子の操縦安定性を向
上させることができるようになる。
従来の電動車椅子のパワーステアリング装置は、操舵
用レバーの傾きに基づく左右の４アクセル電圧の偏位に
よって生じる操作信号によって、ステアリング機構を介
して操舵輪の転向角度を制御する単なるサーボ動作を行
うことができるだけであって、車速の遅速に関係なく一
定利得を有する閉ループとして動作するものであった。
用レバーの傾きに基づく左右の４アクセル電圧の偏位に
よって生じる操作信号によって、ステアリング機構を介
して操舵輪の転向角度を制御する単なるサーボ動作を行
うことができるだけであって、車速の遅速に関係なく一
定利得を有する閉ループとして動作するものであった。
すなわち、操舵輪のアクセル電圧の偏位を検出し、そ
の大きさに応じてステアリングモータに対する通電量を
制御するだけであり、ステアリングモータの保護用とし
ては過電流検出回路を有し、所定電流以上が流れた場合
にこれを検出して電流制限を行うようにして、モータの
焼損と回路の熱破壊を防止するようにしている。
の大きさに応じてステアリングモータに対する通電量を
制御するだけであり、ステアリングモータの保護用とし
ては過電流検出回路を有し、所定電流以上が流れた場合
にこれを検出して電流制限を行うようにして、モータの
焼損と回路の熱破壊を防止するようにしている。
第12図に示されたように、パワーステアリング装置に
よって前輪を操舵するとともに、後２輪においても回転
差を与えて操舵性の向上を図っている電動車椅子の場合
は、速度の遅速に拘わらずステアリングモータに係る負
荷には大きな差を生じない。そのため高速時に急激なレ
バー操作を行うと、電動車椅子が急激に転向して車体お
よび乗員に大きな横Ｇがかかって不安定な状態となる。
よって前輪を操舵するとともに、後２輪においても回転
差を与えて操舵性の向上を図っている電動車椅子の場合
は、速度の遅速に拘わらずステアリングモータに係る負
荷には大きな差を生じない。そのため高速時に急激なレ
バー操作を行うと、電動車椅子が急激に転向して車体お
よび乗員に大きな横Ｇがかかって不安定な状態となる。
このような状態の発生を防止するためには、操作部に
おける操作量を小さくしてゆっくり転向させるようにし
なければならないが、そうすると転向操作のフィーリン
グが悪化して好ましくないという問題がある。
おける操作量を小さくしてゆっくり転向させるようにし
なければならないが、そうすると転向操作のフィーリン
グが悪化して好ましくないという問題がある。
また第12図に示されたように、操作部の操作に基づく
左右のアクセル電圧の偏位によってステアリングモータ
に対する通電を制御する場合は、車速の遅速に拘わらず
転向角度検出VRの角度検出信号と、操作部からの左右の
アクセル信号との誤差を０に収斂させるように制御が行
われるため、ステアリング装置の負荷が重いときは転向
動作が遅くなり、逆に負荷が軽いときは転向動作が速く
なることなる。電動車椅子の車種によっては高速走行時
ステアリング装置の負荷が軽くなるものがあり、このよ
うな場合はステアリング装置が必要以上に速く作動し、
降坂時にステアリング操作をしたような場合に転倒した
り、バランスを失ってしまう等の危険な状態が生じるこ
とがある。
左右のアクセル電圧の偏位によってステアリングモータ
に対する通電を制御する場合は、車速の遅速に拘わらず
転向角度検出VRの角度検出信号と、操作部からの左右の
アクセル信号との誤差を０に収斂させるように制御が行
われるため、ステアリング装置の負荷が重いときは転向
動作が遅くなり、逆に負荷が軽いときは転向動作が速く
なることなる。電動車椅子の車種によっては高速走行時
ステアリング装置の負荷が軽くなるものがあり、このよ
うな場合はステアリング装置が必要以上に速く作動し、
降坂時にステアリング操作をしたような場合に転倒した
り、バランスを失ってしまう等の危険な状態が生じるこ
とがある。
本発明は、このような従来技術の課題を解決しようと
するものであり、電動車椅子において、車速に応じてス
テアリングモータまたはその制御回路の通電をコントロ
ールすることによって、高速時の急激な操作部レバー操
作によるステアリング装置の応答を抑制して、転倒を防
止し安全にかつ操作性を向上させさらにパワーセーブを
可能にすることを目的としている。
するものであり、電動車椅子において、車速に応じてス
テアリングモータまたはその制御回路の通電をコントロ
ールすることによって、高速時の急激な操作部レバー操
作によるステアリング装置の応答を抑制して、転倒を防
止し安全にかつ操作性を向上させさらにパワーセーブを
可能にすることを目的としている。
本発明では、全方向に傾斜自在なジョイスティックレ
バーと、このジョイスティックレバーの傾斜方向に応じ
た操舵方向に電動車椅子が進行するように後輪左右の各
モータのアクセル信号を発生するジョイスティックコン
トローラと、前記アクセル信号から前記後輪左右の各モ
ータの駆動信号を発生するメインコントローラと、前記
各駆動信号に応じて駆動力を発生する前記後輪左右の各
モータと、車速検出手段と、電動車椅子の前輪に対する
操舵制御を行うステアリングモータと、前記前輪の転向
方向を検出する転向角度検出手段とを備えたパワーステ
アリング装置付き電動車椅子において、前記後輪左右の
アクセル信号の差に応じて操舵方向を検出し、この検出
した操舵方向と前記転向角度検出手段の転向角度との誤
差の大きさに応じたステアリング駆動制御信号を発生す
る第１の信号発生手段と、前記誤差の方向を示す回転方
向判別信号を発生する第２の信号発生手段と、前記ステ
アリング駆動制御信号と前記回転方向判別信号とにより
前記ステアリングモータを駆動するドライブ手段と、前
記車速検出手段より出力される車速検出信号が所定値に
なると前記ステアリング駆動制御信号の入力を制限し始
めるとともに、該車速検出信号が増加するに従って該制
限の量を増加させる車速制限手段とを備える、等の構成
を採っている。これによって前述した目的を達成しよう
とするものである。
バーと、このジョイスティックレバーの傾斜方向に応じ
た操舵方向に電動車椅子が進行するように後輪左右の各
モータのアクセル信号を発生するジョイスティックコン
トローラと、前記アクセル信号から前記後輪左右の各モ
ータの駆動信号を発生するメインコントローラと、前記
各駆動信号に応じて駆動力を発生する前記後輪左右の各
モータと、車速検出手段と、電動車椅子の前輪に対する
操舵制御を行うステアリングモータと、前記前輪の転向
方向を検出する転向角度検出手段とを備えたパワーステ
アリング装置付き電動車椅子において、前記後輪左右の
アクセル信号の差に応じて操舵方向を検出し、この検出
した操舵方向と前記転向角度検出手段の転向角度との誤
差の大きさに応じたステアリング駆動制御信号を発生す
る第１の信号発生手段と、前記誤差の方向を示す回転方
向判別信号を発生する第２の信号発生手段と、前記ステ
アリング駆動制御信号と前記回転方向判別信号とにより
前記ステアリングモータを駆動するドライブ手段と、前
記車速検出手段より出力される車速検出信号が所定値に
なると前記ステアリング駆動制御信号の入力を制限し始
めるとともに、該車速検出信号が増加するに従って該制
限の量を増加させる車速制限手段とを備える、等の構成
を採っている。これによって前述した目的を達成しよう
とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
本発明が適用される電動車椅子は、第12図について説
明したように、基本的にはパワーステアリング装置を使
用しなくても操作部におけるレバーの操作により通常の
走行が可能なものであり、後輪にレバーの操作によって
左右輪の回転差を生じさせることによって転向を可能に
するようになっているものである。このような電動車椅
子において、操作部８とサーボコントローラ９との間を
接続することによって後輪の制御と合せて前輪を強制操
舵可能とし、これによって、より転向動作を容易にした
ものを対象としている。
明したように、基本的にはパワーステアリング装置を使
用しなくても操作部におけるレバーの操作により通常の
走行が可能なものであり、後輪にレバーの操作によって
左右輪の回転差を生じさせることによって転向を可能に
するようになっているものである。このような電動車椅
子において、操作部８とサーボコントローラ９との間を
接続することによって後輪の制御と合せて前輪を強制操
舵可能とし、これによって、より転向動作を容易にした
ものを対象としている。
第１図は、本発明の電動車椅子のパワーステアリング
装置におけるサーボコントローラの全体構成例を示して
いる。
装置におけるサーボコントローラの全体構成例を示して
いる。
第１図において左アクセル信号発生回路21,右アクセ
ル信号発生回路22は、操作部８に設けられていてレバー
8Aの操作に基づいて回転する左右アクセルVRを有し、レ
バー角θの変化に基づいて第２図に示すような特性の左
右のアクセル信号ＶACCを発生する。アクセル信号ＶACC
は、同図に示すように中立位置ではＶCC/2（ＶCCは電源
電圧）となる。加算器23は両信号を加算し、前後進判別
回路24は加算器23の出力と中点電圧Ｍ＝ＶCC/2との大小
関係を比較することによって、レバー8Aにおける指令が
前進のとき“H",後進のとき“L"となる前後進判別信号
を発生する。
ル信号発生回路22は、操作部８に設けられていてレバー
8Aの操作に基づいて回転する左右アクセルVRを有し、レ
バー角θの変化に基づいて第２図に示すような特性の左
右のアクセル信号ＶACCを発生する。アクセル信号ＶACC
は、同図に示すように中立位置ではＶCC/2（ＶCCは電源
電圧）となる。加算器23は両信号を加算し、前後進判別
回路24は加算器23の出力と中点電圧Ｍ＝ＶCC/2との大小
関係を比較することによって、レバー8Aにおける指令が
前進のとき“H",後進のとき“L"となる前後進判別信号
を発生する。
アクセル信号変換回路25は、左アクセル信号と右アク
セル信号および前後進判別回路24の前後進判別信号を入
力されることによって、第13図に示す左スピン領域，右
スピン領域では左アクセル信号と右アクセル信号を切り
替える等の処理を行って、左右の後輪を駆動するための
左アクセル信号出力と右アクセル信号出力を発生する。
この左アクセル信号出力と右アクセル信号出力はメイン
コントローラ10において、駆動モータ61,62を駆動する
信号を発生するために用いられる。
セル信号および前後進判別回路24の前後進判別信号を入
力されることによって、第13図に示す左スピン領域，右
スピン領域では左アクセル信号と右アクセル信号を切り
替える等の処理を行って、左右の後輪を駆動するための
左アクセル信号出力と右アクセル信号出力を発生する。
この左アクセル信号出力と右アクセル信号出力はメイン
コントローラ10において、駆動モータ61,62を駆動する
信号を発生するために用いられる。
一方、差動増幅器26は、左アクセル信号と右アクセル
信号との差をとることによって、転向指令方向を示す信
号を発生する。リミッタ27は、この信号の大きさを一定
値に制限して出力し、比較増幅器28はこの出力と転向角
度検出VR7からの転向角度検出信号との誤差を検出する
ことによって、前輪における左右の転向指令の大きさに
対応するステアリングモータ３の回転指令信号を発生す
る。
信号との差をとることによって、転向指令方向を示す信
号を発生する。リミッタ27は、この信号の大きさを一定
値に制限して出力し、比較増幅器28はこの出力と転向角
度検出VR7からの転向角度検出信号との誤差を検出する
ことによって、前輪における左右の転向指令の大きさに
対応するステアリングモータ３の回転指令信号を発生す
る。
正逆転判別回路29は、比較増幅器28の回転指令信号を
中点電圧と比較して、ステアリングモータに指令される
回転方向の前進，後進を論理レベルの“H",“L"に対応
させて判別した回転方向判別信号を発生する。
中点電圧と比較して、ステアリングモータに指令される
回転方向の前進，後進を論理レベルの“H",“L"に対応
させて判別した回転方向判別信号を発生する。
また、絶対値増幅器30は比較増幅器28の回転指令信号
の絶対値を増幅して出力を発生する。発振器31は矩形波
の信号を発振し、積分回路32はこの信号を積分して三角
波の信号を発生する。比較器33は、三角波の信号と絶対
値増幅器30の出力とを比較することによって、比較増幅
器28における回転指令信号が大きいとき全導通であり、
回転指令信号が小さくなるに従ってパルス幅が小さくな
るPWM信号を出力する。PWM信号は最小の状態では０であ
り、これによって、いわゆるチャタリングすなわち駆動
力の波打ち現象を防止する。
の絶対値を増幅して出力を発生する。発振器31は矩形波
の信号を発振し、積分回路32はこの信号を積分して三角
波の信号を発生する。比較器33は、三角波の信号と絶対
値増幅器30の出力とを比較することによって、比較増幅
器28における回転指令信号が大きいとき全導通であり、
回転指令信号が小さくなるに従ってパルス幅が小さくな
るPWM信号を出力する。PWM信号は最小の状態では０であ
り、これによって、いわゆるチャタリングすなわち駆動
力の波打ち現象を防止する。
この信号はアンド回路34を経てゲート回路35に入力さ
れる。ゲート回路35には正逆転判別回路29の回転方向判
別信号が入力されており、これによってステアリングモ
ータ３に対する回転指令方向に応じて組合せの変化する
制御信号を発生し、ドライブ回路36はこの制御信号に応
じてFET37,40またはFET38,39のいずれかの組をオンにし
て電源ＶBから電流を流し、これにより、チョッピング
制御によってステアリングモータ３を正転または逆転さ
せる。倍電圧回路41は電源電圧ＶBによって倍電圧（ＶB
＋α）を発生し、これをドライブ回路36に供給する。
れる。ゲート回路35には正逆転判別回路29の回転方向判
別信号が入力されており、これによってステアリングモ
ータ３に対する回転指令方向に応じて組合せの変化する
制御信号を発生し、ドライブ回路36はこの制御信号に応
じてFET37,40またはFET38,39のいずれかの組をオンにし
て電源ＶBから電流を流し、これにより、チョッピング
制御によってステアリングモータ３を正転または逆転さ
せる。倍電圧回路41は電源電圧ＶBによって倍電圧（ＶB
＋α）を発生し、これをドライブ回路36に供給する。
この際、レバー中立判別回路42は、加算器23の出力が
中点電圧Ｍに対して一定範囲内にあることを判別して、
レバー8Aの中立を判別する信号を発生する。この信号を
遅延回路43を経てアンド回路44に加えられる。また、電
流制限回路45は過電流検出抵抗46の電圧によってステア
リングモータ３の過電流を検出する。アンド回路44は、
操作レバー8Aが中立状態でなくかつステアリングモータ
３の過電流状態が検出されていないとき出力を発生す
る。アンド回路34は、アンド回路44の出力発生状態でゲ
ート回路35への入力を接続するが、アンド回路44が出力
を発生しない状態ではゲート回路35への入力を遮断する
ことによって、ステアリングモータの過電流保護を行っ
ている。
中点電圧Ｍに対して一定範囲内にあることを判別して、
レバー8Aの中立を判別する信号を発生する。この信号を
遅延回路43を経てアンド回路44に加えられる。また、電
流制限回路45は過電流検出抵抗46の電圧によってステア
リングモータ３の過電流を検出する。アンド回路44は、
操作レバー8Aが中立状態でなくかつステアリングモータ
３の過電流状態が検出されていないとき出力を発生す
る。アンド回路34は、アンド回路44の出力発生状態でゲ
ート回路35への入力を接続するが、アンド回路44が出力
を発生しない状態ではゲート回路35への入力を遮断する
ことによって、ステアリングモータの過電流保護を行っ
ている。
第３図は本発明の第１の実施例を示したものである。
後輪41,42を駆動する左右の駆動モータ61,62に係る左モ
ータ回転信号，右モータ回転信号は、回転数に応じた周
波数のほぼ50％デューティの矩形波であって、周波数／
電圧変換器（F/V）51,52によって周波数に比例した直流
信号に変換され、第４図に示すようなモータ回転数Ｎに
比例する出力電圧V0として出力される。周波数／電圧変
換器51,52の各出力は、図示されない駆動モータの回転
数制御回路において用いられる。演算増幅器53の入力に
おいて両出力電圧を合成し、一定電圧Vsと比較すること
によって第５図に示すように、車速ｖが小さい時演算増
幅器53の飽和に基づく一定値となり、車速ｖが増加する
ほど現象する出力ＶFを発生し、信号FVMNとして出力さ
れる。
後輪41,42を駆動する左右の駆動モータ61,62に係る左モ
ータ回転信号，右モータ回転信号は、回転数に応じた周
波数のほぼ50％デューティの矩形波であって、周波数／
電圧変換器（F/V）51,52によって周波数に比例した直流
信号に変換され、第４図に示すようなモータ回転数Ｎに
比例する出力電圧V0として出力される。周波数／電圧変
換器51,52の各出力は、図示されない駆動モータの回転
数制御回路において用いられる。演算増幅器53の入力に
おいて両出力電圧を合成し、一定電圧Vsと比較すること
によって第５図に示すように、車速ｖが小さい時演算増
幅器53の飽和に基づく一定値となり、車速ｖが増加する
ほど現象する出力ＶFを発生し、信号FVMNとして出力さ
れる。
信号FVMNは第１図において電流制限回路45に入力され
て、電流制限回路45における電流制限値を制限する。す
なわち駆動モータの停止状態および比較的低速度では電
流制限値は最大であり、高速になるに従って電流制限値
が小さくなる。従って電動車椅子がスピン状態でステア
リングモータ３が過電流状態のとき、電流制限回路45が
動作してステアリングモータ３の駆動を停止させる電流
制限値は停止状態および低速の場合に比べて高速程小さ
くなり、車速が高いほどステアリングモータのトルクを
小さくするコントロールが可能となり、スピンを有効に
防止することができる。
て、電流制限回路45における電流制限値を制限する。す
なわち駆動モータの停止状態および比較的低速度では電
流制限値は最大であり、高速になるに従って電流制限値
が小さくなる。従って電動車椅子がスピン状態でステア
リングモータ３が過電流状態のとき、電流制限回路45が
動作してステアリングモータ３の駆動を停止させる電流
制限値は停止状態および低速の場合に比べて高速程小さ
くなり、車速が高いほどステアリングモータのトルクを
小さくするコントロールが可能となり、スピンを有効に
防止することができる。
第６図に第２の実施例を示す。この第６図の実施例に
おいては、第３図の場合の同一構成部分を同一番号で示
している。この場合、演算増幅器53は、周波数／電圧変
換器51,52の出力を合成した出力電圧Vcを例えば第１図
に示す積分回路32の三角波出力と比較して第７図に示す
ような車速ｖが小さいときデューティ100％であり、車
速ｖが増加するほどデューティが小さくなるPWM信号出
力ＶF′を発生し、信号FVMNとして出力する。
おいては、第３図の場合の同一構成部分を同一番号で示
している。この場合、演算増幅器53は、周波数／電圧変
換器51,52の出力を合成した出力電圧Vcを例えば第１図
に示す積分回路32の三角波出力と比較して第７図に示す
ような車速ｖが小さいときデューティ100％であり、車
速ｖが増加するほどデューティが小さくなるPWM信号出
力ＶF′を発生し、信号FVMNとして出力する。
この信号は、伝送路を経てサーボコントローラ９に送
られ、積分フィルタ等によって直流化されたのち電流制
限回路45に加えられることによって、第３図に示された
実施例と同様の効果を生じることができる。
られ、積分フィルタ等によって直流化されたのち電流制
限回路45に加えられることによって、第３図に示された
実施例と同様の効果を生じることができる。
第６図に示された実施例では、伝送路の信号がディジ
タル化されているため、ノイズは影響を受けにくい利点
がある。
タル化されているため、ノイズは影響を受けにくい利点
がある。
ここで第３図に示された回路における演算増幅器53の
入出力関係を逆に設定し、レベルを変えることによって
第８図に示すような車速ｖに応じて増加する出力ＶF″
を得る。これを信号FVMNとして出力するように構成して
もよい。
入出力関係を逆に設定し、レベルを変えることによって
第８図に示すような車速ｖに応じて増加する出力ＶF″
を得る。これを信号FVMNとして出力するように構成して
もよい。
この場合は、車速の増加に従って制限する電流値が大
きくなり、従って高速になるに従ってステアリング負荷
が重くなるような特性の電動車椅子の場合でも、車速が
高いほどステアリングモータのトルクを大きくするコン
トロールが可能となり、スピン有効に防止することがで
きる。
きくなり、従って高速になるに従ってステアリング負荷
が重くなるような特性の電動車椅子の場合でも、車速が
高いほどステアリングモータのトルクを大きくするコン
トロールが可能となり、スピン有効に防止することがで
きる。
第９図に、本発明の第３の実施例を示す。第３図にお
ける同じ部分を同じ番号で示している。基準発振器54お
よび積分回路55は例えば第１図に示された、発振器31お
よび積分回路32と同様なもので、基準発振器54の矩形波
出力信号を積分回路55において積分することによって、
第10図に示す三角波信号Vsを発生する。この信号と両周
波数／電圧変換器51,52の出力Voを合成した車速を示す
出力電圧ＶRとを演算増幅器53において比較することに
よって、第11図に示すように車速ｖが小さいときデュー
ティが100％であり、車速ｖが増加するほどデューティ
が小さいPWM信号出力Vfを発生し、信号FVMN′として出
力する。
ける同じ部分を同じ番号で示している。基準発振器54お
よび積分回路55は例えば第１図に示された、発振器31お
よび積分回路32と同様なもので、基準発振器54の矩形波
出力信号を積分回路55において積分することによって、
第10図に示す三角波信号Vsを発生する。この信号と両周
波数／電圧変換器51,52の出力Voを合成した車速を示す
出力電圧ＶRとを演算増幅器53において比較することに
よって、第11図に示すように車速ｖが小さいときデュー
ティが100％であり、車速ｖが増加するほどデューティ
が小さいPWM信号出力Vfを発生し、信号FVMN′として出
力する。
この第３の実施例の場合は、信号FVMN′は第１図にお
ける図示の向きのダイオード47を経て比較器33の出力に
接続される。比較器33の出力には抵抗48を経て電源電圧
ＶCCが接続されており、信号FVMN′が“L"のときアンド
回路34の入力が遮断されるようになっている。従って車
速ｖすなわち駆動モータ回転数が高くなるほどステアリ
ングモータ３に対する入力が小さくなり、回転力が制御
されてスピンが防止される。ただしこの場合、電動車椅
子の最高車速を20％程度超過してもデューティが０にな
らないようにして、無制限状態になることを防止する。
ける図示の向きのダイオード47を経て比較器33の出力に
接続される。比較器33の出力には抵抗48を経て電源電圧
ＶCCが接続されており、信号FVMN′が“L"のときアンド
回路34の入力が遮断されるようになっている。従って車
速ｖすなわち駆動モータ回転数が高くなるほどステアリ
ングモータ３に対する入力が小さくなり、回転力が制御
されてスピンが防止される。ただしこの場合、電動車椅
子の最高車速を20％程度超過してもデューティが０にな
らないようにして、無制限状態になることを防止する。
この場合も車速信号のとり方によっては、車速とステ
アリングモータ回転数との関係を逆転させることによっ
て、電動車椅子の特性に応じたスピン制御を行うように
することもできる、また第９図の回路部品の定数を変更
することによって、特性を変えることも容易である。
アリングモータ回転数との関係を逆転させることによっ
て、電動車椅子の特性に応じたスピン制御を行うように
することもできる、また第９図の回路部品の定数を変更
することによって、特性を変えることも容易である。
以上説明したように本発明によれば、パワーステアリ
ング装置を有する電動車椅子において、車速に応じてス
テアリングモータの回転を制御することができ、従っ
て、電動車椅子のスピンを有効に防止することができ
る。
ング装置を有する電動車椅子において、車速に応じてス
テアリングモータの回転を制御することができ、従っ
て、電動車椅子のスピンを有効に防止することができ
る。
また、車速信号の出力を反転させることによって、高
速になるほどステアリングモータの負荷が重くなるよう
な電動車椅子でも、逆にトルクを増加させることによっ
てスピン防止を行うことができる。
速になるほどステアリングモータの負荷が重くなるよう
な電動車椅子でも、逆にトルクを増加させることによっ
てスピン防止を行うことができる。
さらに、制御用回路の定数を変更することによって、
容易に電動車椅子の特性にマッチした制御を行うことが
できるという従来にない優れた電動車椅子のパワーステ
アリング制御装置を提供することができる。
容易に電動車椅子の特性にマッチした制御を行うことが
できるという従来にない優れた電動車椅子のパワーステ
アリング制御装置を提供することができる。
第１図は本発明におけるサーボコントローラの全体構成
例を示す図、第２図はレバー角θとアクセル信号ＶACC
の関係を示す図、第３図は本発明の第１の実施例を示す
図、第４図はモータ回転数Ｎと出力電圧Voの関係を示す
図、第５図は車速ｖと出力ＶFとの関係を示す図、第６
図は本発明の第２の実施例を示す図、第７図は車速ｖと
PWM信号出力ＶF′のデューティとの関係を示す図、第８
図は第３図の演算増幅器53のプラスとマイナスの付号を
逆に設定した場合の車速ｖと出力ＶF″との関係を示す
図、第９図は本発明の第３の実施例を示す図、第10図は
PWM信号出力Vfの発生を説明する図、第11図は車速ｖとP
WM信号出力Vfのデューティとの関係を示す図、第12図は
従来例および本発明が適用される電動車椅子の駆動系の
概略構成を示す図、第13図は通常の電動車椅子の動作特
性を概念的に説明する図、第14図はパワーステアリング
装置付き電動車椅子の動作特性を概念的に説明する図で
ある。 ３……ステアリングモータ、８……操作部、９……サー
ボコントローラ、10……メインコントローラ、26……第
１の信号発生手段の要部を成す差動増幅器、29……第２
の信号発生手段の要部を成す正逆転判別回路、36……ド
ライブ回路、45,48……入力制限回路、51〜53……車速
検出手段。
例を示す図、第２図はレバー角θとアクセル信号ＶACC
の関係を示す図、第３図は本発明の第１の実施例を示す
図、第４図はモータ回転数Ｎと出力電圧Voの関係を示す
図、第５図は車速ｖと出力ＶFとの関係を示す図、第６
図は本発明の第２の実施例を示す図、第７図は車速ｖと
PWM信号出力ＶF′のデューティとの関係を示す図、第８
図は第３図の演算増幅器53のプラスとマイナスの付号を
逆に設定した場合の車速ｖと出力ＶF″との関係を示す
図、第９図は本発明の第３の実施例を示す図、第10図は
PWM信号出力Vfの発生を説明する図、第11図は車速ｖとP
WM信号出力Vfのデューティとの関係を示す図、第12図は
従来例および本発明が適用される電動車椅子の駆動系の
概略構成を示す図、第13図は通常の電動車椅子の動作特
性を概念的に説明する図、第14図はパワーステアリング
装置付き電動車椅子の動作特性を概念的に説明する図で
ある。 ３……ステアリングモータ、８……操作部、９……サー
ボコントローラ、10……メインコントローラ、26……第
１の信号発生手段の要部を成す差動増幅器、29……第２
の信号発生手段の要部を成す正逆転判別回路、36……ド
ライブ回路、45,48……入力制限回路、51〜53……車速
検出手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 137:00
Claims (2)
- 【請求項１】全方向に傾斜自在なジョイスティックレバ
ーと、 このジョイスティックレバーの傾斜方向に応じた操舵方
向に電動車椅子が進行するように後輪左右の各モータの
アクセル信号を発生するジョイスティックコントローラ
と、 前記アクセル信号から前記後輪左右の各モータの駆動信
号を発生するメインコントローラと、 前記各駆動信号に応じて駆動力を発生する前記後輪左右
の各モータと、 車速検出手段と、 電動車椅子の前輪に対する操舵制御を行うステアリング
モータと、 前記前輪の転向方向を検出する転向角度検出手段とを備
えたパワーステアリング装置付き電動車椅子において、 前記後輪左右のアクセル信号の差に応じて操舵方向を検
出し、この検出した操舵方向と前記転向角度検出手段の
転向角度との誤差の大きさに応じたステアリング駆動制
御信号を発生する第１の信号発生手段と、 前記誤差の方向を示す回転方向判別信号を発生する第２
の信号発生手段と、 前記ステアリング駆動制御信号と前記回転方向判別信号
とにより前記ステアリングモータを駆動するドライブ手
段と、 前記車速検出手段より出力される車速検出信号が所定値
になると前記ステアリング駆動制御信号の入力を制限し
始めるとともに、該車速検出信号が増加するに従って該
制限の量を増加させる車速制限手段とを備えたことを特
徴とする電動車椅子のパワーステアリング制御装置。 - 【請求項２】全方向に傾斜自在なジョイスティックレバ
ーと、 このジョイスティックレバーの傾斜方向に応じた操舵方
向に電動車椅子が進行するように後輪左右の各モータの
アクセル信号を発生するジョイスティックコントローラ
と、 前記アクセル信号から前記後輪左右の各モータの駆動信
号を発生するメインコントローラと、 前記各駆動信号に応じて駆動力を発生する前記後輪左右
の各モータと、 車速検出手段と、 電動車椅子の前輪に対する操舵制御を行うステアリング
モータと、 前記前輪の転向方向を検出する転向角度検出手段とを備
えたパワーステアリング装置付き電動車椅子において、 前記後輪左右のアクセル信号の差に応じて操舵方向を検
出し、この検出した操舵方向と前記転向角度検出手段の
転向角度との誤差の大きさに応じたステアリング駆動制
御信号を発生する第１の信号発生手段と、 前記誤差の方向を示す回転方向判別信号を発生する第２
の信号発生手段と、 前記ステアリング駆動制御信号と前記回転方向判別信号
とにより前記ステアリングモータを駆動するドライブ手
段と、 前記ステアリングモータの負荷電流の最大電流値を制限
する電流制限手段と、 前記車速検出手段より出力される車速検出信号が所定値
以上になると、前記電流制限手段で制限する最大電流値
を該車速検出信号の増加に従って低下させる手段とを備
えたことを特徴とする電動車椅子のパワーステアリング
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4700888A JP2737142B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 電動車椅子のパワーステアリング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4700888A JP2737142B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 電動車椅子のパワーステアリング制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218974A JPH01218974A (ja) | 1989-09-01 |
| JP2737142B2 true JP2737142B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=12763140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4700888A Expired - Fee Related JP2737142B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 電動車椅子のパワーステアリング制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737142B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2623419B2 (ja) * | 1992-09-30 | 1997-06-25 | ヤマハ発動機株式会社 | 電動モータ付き自転車 |
| CN104207898B (zh) * | 2014-08-22 | 2016-10-05 | 太仓市中峰模具塑胶有限公司 | 一种电动轮椅用驱动装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864324A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 多帯加熱炉の燃焼制御方法 |
| JPS62205855A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動パワ−ステアリング装置 |
| JPS6328763A (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-06 | Nippon Denso Co Ltd | 車両用操舵装置 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP4700888A patent/JP2737142B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01218974A (ja) | 1989-09-01 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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