JP3577403B2

JP3577403B2 - Control device for electric vehicle

Info

Publication number: JP3577403B2
Application number: JP22303197A
Authority: JP
Inventors: 好伸石田
Original assignee: 株式会社ナブコ
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: JPH1099378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電動車椅子のような電動車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両、例えば車椅子は、１対の駆動輪を有し、これら駆動輪は、それぞれモータによって駆動される。これらモータを制御するために、制御装置が設けられている。
【０００３】
電動車椅子の制御装置の例が、特開平７−７５２１９号公報及び特開平８−４７１１４号公報に開示されている。電動車椅子には、電動車椅子を推進させるために、電動車椅子の操作者が電動車椅子に付与した操作力を検知し、操作力信号を生成する操作力検知部が設けられている。操作力信号が、制御装置に供給される。制御装置は、操作力信号に比例した駆動力をモータが発生するように、モータを制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この制御装置では、操作力が大きくなれば、モータが発生する駆動力も、これに比例して大きくなる。従って、走行負荷が大きくなったとき、例えば平坦路を電動車椅子が走行している状態から、上り坂を電動車椅子が走行する必要が生じた結果、モータの駆動力を増加させる必要が生じたとき、電動車椅子の操作力も増加させる必要がある。しかし、電動車椅子の操作者が、力の弱い人である場合、その操作者の負担が大きくなる。
【０００５】
また、この制御装置では、操作力が変化すると、その変化が直ちにモータ駆動力の変化として生じる。従って、例えば操作力が増大したことにより、急速に電動車椅子が加速されると、操作者は、この加速に追従できずに、操作力を小さくする。場合によって、進行方向とは逆方向の操作力が操作力検知部によって検知される。その結果、モータ駆動力は急速に低減したり、進行方向とは逆方向に出力される。このモータ駆動力の変化により、操作者は操作力を増大させることになる。その結果、再び、電動車椅子は、急速に加速される。電動車椅子は、加速を繰り返すことになり、電動車椅子の速度が不安定になる。従って、速度を安定させて電動車椅子を走行させるためには、電動車椅子の操作に習熟する必要があり、電動車椅子の操作性が悪い。
【０００６】
また、特開平８−４７１１４号の制御装置では、操作力の方向、大きさに応じて駆動力の方向、大きさを決定するので、例えば操作力の方向が前進方向でその方向にモータによって駆動力が出力されているとき、操作力の方向を後退方向に変化させると、突然に後退方向の駆動力をモータが出力するので、電動車椅子の挙動に大きな変化が生じ、操作性が悪くなる。さらにモータに今までとは逆方向の電流が急激に流れるので、モータの負担も大きい。
【０００７】
本発明は、操作者の負担を増大させることなく、電動車両への駆動力を増大させることができる制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、電動車両に対する操作力が変動しても、電動車両への駆動力を滑らかに変化させることができ、その結果、操作性を向上させることができる。制御装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、操作力の方向を変化させても、電動車両の駆動部に流れる電流の方向を、急激に変化させない制御部を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、人が車両を推進させる際の操作力が設定値に達すると、この操作力を補うための駆動力を、駆動部に発生させる制御部が設けられた電動車両の制御装置において、前記制御部が、前記操作力から前記設定値を減算することによって、前記駆動力の変化量を算出し、この変化量を前記駆動力に加味することによって、新たな駆動力を算出するものである。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、駆動力の変化量は、操作力から設定値を減算した値である。従って、操作力を変化させなくても、操作力から設定値を減算した値ずつ、新たな駆動力は、現在の駆動力よりも増大していくので、電動車両の走行中に走行負荷が増大しても、操作力を増加させずに、走行負荷の増大に対応することができる。また、操作力を設定値よりも大きくすることによって、駆動力を変化させた後、操作力を設定値まで減少させ、そのまま操作力を設定値に維持すると、電動車両は、或る一定の駆動力によって駆動される。従って、一定の駆動力で電動車両を推進させる場合でも、設定値に等しい操作力を付与するだけでよい。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御部が、前記操作力から前記設定値を減算した値に、任意の係数、例えば０より大きく１よりも小さい係数を乗じることによって、単調増加する駆動力の変化量を算出し、この変化量を前記駆動力に加味することによって、新たな駆動力を算出するものである。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、操作力から前記設定値を減算した値に、任意の係数、例えば０より大きく１よりも小さい係数を乗じて、駆動力の変化量を求めている。従って、この駆動力の変化量は、操作力から前記設定値を減算することによって求めた駆動力の変化量よりも常に小さい。従って、操作力が変化しても、駆動力は、操作力の変化よりも緩やかに変化するので、即ち、駆動力の応答性を緩やかにすることができるので、電動車両の操縦が容易となり、操作性を向上させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明と同様な制御装置において、制御部が、任意数のしきい値を設定し、該しきい値によって区画される複数の制御領域を設定すると共に、操作力から設定値を減算した値に、前記制御領域ごとに定められた任意の係数、例えば０よりも大きく１よりも小さい係数を乗じることによって、単調増加する駆動力の変化量を演算し、この変化量を前記駆動力に加味することによって、新たな駆動力を算出している。なお、しきい値は、操作力に対して設定することもできるし、操作力から設定値を減算した駆動力の変化量に対して設定することもできる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様に操作性を向上させることができる。特に、操作力の設定値に対する変動量または操作力の変動量の大小に応じて、駆動力の応答性を任意に調整することができる。例えば、操作力の設定値に対する変動量が大きいときには、駆動力の変化量を大きくしたり、逆に小さくしたり、操作力の設定値に対する変動量が小さいときには、駆動力の変化量を小さくしたり、逆に大きくしたりすることができ、駆動力の応答性を操作者の好みに応じた状態に調整することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記設定値を含む前記制御領域が持つ係数が、前記設定値を含まない制御領域の前記係数よりも小さく設定されている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、設定値を内部に含む制御領域の係数が、設定値を内部に含まない制御領域の係数よりも小さいので、操作力が設定値の近傍で変動しても、駆動力の応答性を遅くすることができる。従って、電動車両が急激に加速または減速することがなく、電動車両の挙動を安定させることができ、電動車両の操作性を向上させることができる。また、電動車両の２つの駆動輪をそれぞれ独立に駆動するために、２つの駆動輪にそれぞれ対応させて２つの操作力検知部が設けられている場合でも、２つの操作力検知部が設定値の近傍でアンバランスである操作力を検知しても、電動車両の直進性を確保することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記設定値を含む制御領域が持つ係数が、ほぼ零とされたものである。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、設定値の近傍で操作力が変動しても、駆動力は殆ど変動しないので、請求項４記載の発明よりも電動車両の挙動を安定させることができる。また、また、電動車両の２つの駆動輪をそれぞれ独立に駆動するために、２つの駆動輪にそれぞれ対応させて２つの操作力検知部が設けられている場合でも、２つの操作力検知部によって検知される操作力が、設定値近傍の値であって、かつ或る程度異なっていても、電動車両の直進性を確実に確保することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御領域を３区画以上形成し、前記設定値を含む前記制御領域の係数と、前記設定値から最も離れた前記制御領域の係数とを、他の前記制御領域の係数よりも小さくしたものである。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、設定値を含む制御領域と設定値から最も遠い制御領域以外の制御領域の係数が、設定値を含む制御領域の係数よりも大きいので、速やかに所望の駆動力が得られる状態にすることができ、その後には、操作力を設定値に維持すれば、ほぼ所望の駆動力で電動車両を推進させることができる。従って、操作力が設定値から外れている時間を短縮することができる。さらに、最も遠い制御領域の係数が小さいので、操作力が大きく変動しても、電動車両が急激に加速または減速されることが防止され、電動車両の操作性を向上させることができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明と同様な電動車両の制御装置において、制御部が、操作力から設定値を減算した値に、任意の係数を乗じることによって、ｎが２以上のｎ次関数の単調増加部分として得られる駆動力の変化量を算出し、この変化量を前記駆動力に加味することによって、新たな駆動力を算出するものである。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、駆動力の変化量が、２以上のｎ次関数の単調増加関数として得られる。操作力をＦｉｎ、設定値をＦｓ、係数をＫとすると、駆動力の変化量は、例えば、Ｋ＊（Ｆｉｎ−Ｆｓ）^２となる。従って、操作力が設定値の近傍にある場合には、駆動力の変化量が小さく、即ち駆動力の応答性を抑えて、電動車両の挙動を安定させることができ、操作力が設定値から離れるにしたがって、駆動力の応答性を高めることができるので、速やかに所望の駆動力を発生することができ、その後には、操作力を設定値に維持することによって、ほぼ所望の駆動力を維持することができる。従って、操作力を設定値以上の値としている時間を短縮することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、人が車両を推進させる際の操作力が設定値に達すると、この操作力を補うための所定の方向及び大きさの駆動力を、駆動部に発生させる制御部が設けられた電動車両の制御装置において、前記制御部は、前記操作力から前記設定値を減算することによって、前記駆動力の変化量を算出し、この変化量を前記駆動力に加味することによって、所定の方向及び大きさの新たな駆動力を算出するものである。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、駆動力の変化量は、操作力から設定値を減算した値である。従って、操作力を変化させなくても、操作力から設定値を減算した値ずつ、新たな駆動力は、現在の駆動力よりも所定の方向に増大していくので、電動車両の走行中に走行負荷が増大しても、操作力を増加させずに、走行負荷の増大に対応することができる。また、操作力を設定値よりも大きくすることによって、所定の方向の駆動力を変化させた後、操作力を設定値まで減少させ、そのまま操作力を設定値に維持すると、電動車両は、或る一定の駆動力によって所定の方向に駆動される。従って、一定の駆動力で所定の方向に電動車両を推進させる場合でも、設定値に等しい操作力を付与するだけでよい。
【００２４】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の発明において、前記制御部が、前記駆動部が駆動力を発生していないとの判断結果に基づき、前記操作力の方向を検出し、この操作力の方向に応じて駆動力の方向を決定するものである。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、駆動力の方向は、操作力の方向に応じて決定されるが、その駆動力の方向の決定は、駆動部が駆動力を発生していないときに行われる。従って、例えば駆動部が駆動力を発生せずに、電動車両が停止している状態で、操作力が加えられると、その加えられた操作力の方向に電動車両の駆動方向がなる。また、駆動部が駆動力を発生している状態で、今まで加えていた操作力と反対方向の操作力を加えても、駆動力の変化量が負の値となり、駆動力が減少するだけで、駆動力の方向は先に操作力の方向に応じて決定されたままである。駆動力が減少した結果、駆動力が発生しなくなると、始めて新たな駆動力の方向が、そのとき検出された操作力の方向に応じて決定される。従って、操作力の方向を今までと反対方向としても、駆動部が駆動力を発生している限り、駆動部が発生する駆動力の方向が急激に反転することはなく、電動車両の挙動が不安定になることがない。
【００２６】
請求項１０記載の発明では、請求項９記載の発明において、前記制御部が、決定された駆動力の方向に対して、新たな駆動力の方向が異なるものとなると、駆動力を一旦零とするものである。
【００２７】
請求項１０記載の発明によれば、例えば駆動部が駆動力を発生している状態で、今まで加えていた操作力と反対方向の操作力を加えると、駆動力の変化量が負の値となり、駆動力が徐々に減少し、やがて駆動力が負の値となる。このままでは今までと異なる方向の駆動力を発生することになるので、一旦駆動力を０として電動車両の駆動を停止することにより、駆動力の方向が急激に反転することを防止した上で、この時点で加えられている操作力の方向を改めて検出し、いずれの方向に駆動部を駆動させるか決定している。従って、電動車両の駆動力の方向が急激に反転することはなく、電動車両の挙動が不安定になることがない。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、人が車両を推進させる際に前記車両に加える操作力の方向と大きさとを検出し、この検出された操作力に基づいて、所定の方向及び大きさの駆動力を算出して、駆動部に発生させる制御部が設けられた電動車両の制御装置において、前記制御部は、前記駆動部が駆動力を発生していないとの判断結果に基づいて、前記操作力の方向に応じて駆動力の方向を決定すると共に、この決定された駆動力の方向に対して、前記操作力に基づいて新たに算出された駆動力の方向が異なるものとなると、駆動力を一旦零とするものである。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、人が車両を人が車両を推進させる際に前記車両に加える操作力の方向と大きさを検出し、この検出された操作力に基づいて、所定の方向及び大きさの駆動力を算出して、駆動部に発生させる制御部が設けられた電動車両の制御装置において、前記制御部は、前記駆動部が駆動力を発生していないとき、そのときの前記操作力の方向に応じて駆動力の方向が決定され、前記駆動部が駆動力を発生しているときに前記操作力に基づいて新たに算出された駆動力の方向が、前記決定された駆動力の方向と異なるものとなると、前記駆動力を所定時間零とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本実施の形態は、電動車両、例えば電動車椅子１に本発明を実施したものである。この電動車椅子１は、図２に示すように、パイプ枠状のフレーム２を有している。このフレーム２を正面から見たとき、その中央部には、搭乗者が座る布製のシート４が張られている。このフレーム２の両側の後ろ側には、駆動輪６Ｒ、６Ｌが設けられている。また、フレーム２の両側の前側には、補助輪８Ｒ、８Ｌが設けられている。
【００３１】
駆動輪６Ｒ、６Ｌは、図１に示すように、それらの内部に、駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動するための駆動部、例えば電気モータ１０Ｒ、１０Ｌを内蔵している。また、駆動輪６Ｒ、６Ｌ内には、モータ１０Ｒ、１０Ｌを制御するための制御装置１２Ｒ、１２Ｌも設けられている。また、これら制御装置１２Ｒ、１２Ｌに電力を供給する電池１４Ｒ、１４Ｌも、駆動輪６Ｒ、６Ｌ内に設けられている。
【００３２】
制御装置１２Ｒ、１２Ｌは、電池１４Ｒ、１４Ｌの電圧を制御して、例えばＰＷＭ制御してモータ１０Ｒ、１０Ｌに供給するモータドライブ部１６Ｒ、１６Ｌを有している。また、制御装置１２Ｒ、１２Ｌは、モータドライブ部１６Ｒ、１６Ｌに、どのようにモータ１０Ｒ、１０ＬをＰＷＭ制御させるかを指示するＰＷＭ信号を供給する制御部１８Ｌ、１８Ｒを有している。この制御部１８Ｒ、１８Ｌは、例えばマイクロプロセッサによって構成することができる。この制御部１８Ｒ、１８Ｌには、操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌから操作力検知信号が供給されている。制御部１８Ｒ、１８Ｌは、この操作力検知信号等を用いて、後述するように指令駆動力ＦｏｕｔＲ、ＦｏｕｔＬを生成し、これをＰＷＭ信号に変換する。
【００３３】
操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌは、図２に示すように、フレーム２の背部から後方に互いに平行に突出した２つのハンドル２２Ｒ、２２Ｌに、進退可能に設けられている。操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌは、介助者がハンドル２２Ｒ、２２Ｌに付与した操作力をそれぞれ独立して検出して、操作力検知信号を発生する。この操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌは、例えば内部にポテンショメータを含み、操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌへの操作力に応じて、ポテンショメータの抵抗値が変化する。なお、操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌは、ポテンショメータに代えて、ストレインゲージを含むブリッジ回路を含むこともできる。
【００３４】
操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌからの操作力検知信号は、例えば図３に示すように、操作力が付与されていない状態で０である。電動車椅子１を前進させる方向の操作力が操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌに付与されたとき、その操作力に比例した値を持つ正の信号に、操作力検知信号はなる。電動車椅子１を後退させる方向の操作力が操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌに付与されたとき、その力に比例した値の負の信号に、操作力検知信号はなる。操作力検知部２０Ｒからの操作力検知信号は、制御部１８Ｒに供給される。操作力検知部２０Ｌからの操作力検知信号は、制御部１８Ｌに供給される。制御部１８Ｒ、１８Ｌは、入力された操作力検知信号に応じて、対応する駆動輪６Ｒ、６Ｌを制御する。
【００３５】
なお、操作力検知部としては、図示したものの他、駆動輪６Ｒ、６Ｌに設けられているハンドリム２４Ｒ、２４Ｌに、搭乗者がそれぞれ付与した操作力を、それぞれ独立して検出するように、ハンドリム２４Ｒ、２４Ｌに設けられたものを使用することもできる。
【００３６】
以下、制御部１８Ｒ、１８Ｌが、対応する駆動輪６Ｒ、６Ｌを制御する状態について説明するが、両制御部１８Ｒ、１８Ｌが行う制御は、同一であるので、制御部１８Ｒの制御についてのみ説明する。
【００３７】
制御部１８Ｒでは、操作力検知部２０Ｒからの操作力検知信号を、所定周期、例えば１／１００秒ごとにサンプリングして、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲに変換する。次に、制御部１８Ｒでは、指令駆動力ＦｏｕｔＲが零であると、即ちモータ１０Ｒの駆動力によって電動車椅子が駆動されていないと、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲの方向を判断し、モータ１０Ｒを正転させるか、逆転させるか決定する。指令駆動力ＦｏｕｔＲが零でないと、現在、モータ１０Ｒは、正転または逆転で回転しているので、その回転方向を維持する。次に、制御部１８Ｒでは、ＦｉｎＲが、予め定めた設定値Ｆｓまたは−Ｆｓの間にあり、ＦｏｕｔＲが０のとき、モータ１０Ｒをモータドライブ部１６Ｒが駆動しないように、モータドライブ部１６ＲへＰＷＭ信号を送る。従って、この間には、操作力のみによって電動車椅子１が推進される。
【００３８】
ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが、設定値Ｆｓまたは−Ｆｓを越えると、制御部１８Ｒは、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが正の場合、ＦｉｎＲと設定値Ｆｓのとの差を求め、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが負の場合、−ＦｉｎＲと設定値Ｆｓのとの差を求める。この差を駆動力の変化量ｄＦａとして、これに係数Ｋを乗算した値を現在の駆動力Ｆａ（ｔ−１）に加算して、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）を求める。
【００３９】
例えば、設定値Ｆｓが３で、ＦｉｎＲが４を維持している場合を考えると、駆動力の変化量は継続して１となり、係数Ｋを１とすると、駆動力は、１、２、３・・・と操作力を変化させなくても、増加していく。従って、走行負荷が大きくなった場合にも、操作力を増大させる必要がない。
【００４０】
例えば、設定値Ｆｓが３で、ＦｉｎＲが４、６、７、８、７、５、４、２、１、１、３と変化した場合を考える。駆動力の変化量は、１、３、４、５、４、２、１、−１、−２、０と変化し、１、４、８、１３、１７、１９、２０、１９、１７、１７と駆動力は変化し、以後操作力を設定値Ｆｓに等しい３に維持すると、駆動力は１７のまま維持される。従って、所望の駆動力が最終的に操作力を設定値に一致させた状態で得られるように、操作力検知部２０Ｒを操作した後、操作力検知部２０Ｒへの操作力を設定値に維持すると、その所望の駆動力を維持することができる。ＦｉｎＲがＦｓ以上になった後における、駆動力の変化量ｄＦａとディジタル操作力信号ＦｉｎＲとの関係を図４に実線で示す。
【００４１】
上記の例では、ＦｉｎＲとＦｓとの差に係数１を乗算した値を駆動力の変化量ｄＦａとした。しかし、係数Ｋの値は任意に変更可能であり、例えば０よりも大きく１付近（１より小さい場合も、大きい場合も含む。）の係数を乗算した値を、駆動力の変化量ｄＦａとすることもできる。係数Ｋ＝０．５とした場合の、駆動力の変化量ｄＦａとディジタル操作力信号ＦｉｎＲとの関係を図４に一点鎖線で示す。このように１よりも小さく０よりも大きい値の係数Ｋを（Ｆｉｎ−Ｆｓ）に乗算することによって、駆動力の応答性を緩やかにすることができる。例えば、上記の例で言えば、係数Ｋ＝１の場合、駆動力は、１、４、８、１３、１７、１９、２０、１９、１７、１７と変化するが、係数Ｋ＝０．５の場合、駆動力は、０．５、２、４、６．５、８．５、９．５、１０、９．５、８．５、８．５となり、駆動力の変化量は、係数Ｋ＝１の場合の１／２になる。このように駆動力の応答性が緩やかになるので、操作力が安定する。
【００４２】
なお、図４に示す直線は、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが正の値の場合における、これと駆動力の変化量ｄＦａとの関係を示している。ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが負の場合には、ＦｉｎＲの値を反転させた−ＦｉｎＲを使用することができる。この場合も、上述したのと同様にｄＦａが決定される。なお、多数の係数Ｋ（例えば０よりも大きく１近傍の値）を予め準備しておき、これら各係数のうち介助者の好みに応じて任意の係数を選択可能とすることもできる。
【００４３】
上記の例では、ｄＦａを求めるための係数Ｋ（１または０．５）は、ディジタル操作力信号の値に係わらず、一定値である。しかし、例えば図５、図７乃至図９に示すようにディジタル操作力信号の値に応じて、係数Ｋの値を変化させることもできる。無論、これらの場合でも、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）は、Ｆａ（ｔ−１）＋ｄＦａによって求められる。
【００４４】
図５では、設定値Ｆｓの両側に２つのしきい値Ｆｓ−ＦｈとＦｓ＋Ｆｈとが設定されている（０＜Ｆｈ＜Ｆｓ）。しきい値Ｆｓ−Ｆｈよりも小さい制御領域Ｃ１と、しきい値Ｆｓ＋Ｆｈよりも大きい制御領域Ｃ２とでは、係数Ｋとして例えば１を使用している。ディジタル操作力信号がしきい値Ｆｓ−Ｆｈ以上Ｆｓ＋Ｆｈ以下の制御領域Ｃ３では、係数Ｋとして例えば０．５を使用している。例えばＦｓを２．５Ｋｇに設定した場合、Ｆｈとしては０．５Ｋｇを使用することができる。
【００４５】
設定値Ｆｓの近辺では、係数Ｋを小さくしているので、設定値Ｆｓの近傍でディジタル操作力信号が変動しても、駆動力の応答性を遅くすることができるので、電動車椅子１の動作を安定させることができる。また、電動車椅子１のように、操作力検知部２０Ｒで検知された操作力に応じて駆動輪６Ｒを制御し、操作力検知部２０Ｌで検知された操作力に応じて駆動輪６Ｌを制御する場合、操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌで検知された操作力がアンバランスであっても、電動車椅子１を直進させることができる。
【００４６】
この点を図６を参照しながら説明する。同図は、図４の場合の時間の経過に伴う操作力の変化を曲線ａで、図４の場合の時間の経過に伴うモータ駆動力の変化を曲線ｂで、図５の場合の時間の経過に伴う操作力の変化を曲線ｃで、図５の場合の時間の経過に伴うモータ駆動力の変化を曲線ｄで、それぞれ示したものである。但し、区間Ｔ１では、或る走行負荷Ｌ１の状態で電動車椅子１が走行し、区間Ｔ２では、走行負荷Ｌ１よりも大きい走行負荷Ｌ２の状態で電動車椅子１が走行し、区間Ｔ３では、走行負荷Ｌ１よりも小さい走行負荷Ｌ３の状態で電動車椅子１が走行している。
【００４７】
例えば区間Ｔ１では、図４の場合、操作者が操作力を増加させていくに従って、モータ１０Ｒの駆動力が大きくなっていく。そして、操作者が、その時点で必要と考えている総合駆動力よりも大きい駆動力を、操作力とモータ１０Ｒの駆動力とが発生させると、操作者は、操作力を小さくしていく。これに従って、モータ１０Ｒの駆動力は、増加を続けるが、その変化量は小さくなる。操作力が設定値Ｆｓよりも小さくなると、モータ１０Ｒの駆動力は減少していく。操作力とモータ１０Ｒの駆動力とが発生している総合駆動力が、その時点において操作者が必要とする駆動力よりも小さくなると、操作者は、操作力を増加させていく。なお、このときの操作力の設定値Ｆｓに対する偏差の絶対値は、最初に操作力の減少を開始させたときの操作力Ｆｓに対する偏差の絶対値よりも小さい。
【００４８】
操作力の減少に従ってモータ１０Ｒの駆動力は減少を続けるが、その変化量は小さくなる。そして、操作力が設定値Ｆｓよりも大きくなると、モータ１０Ｒの駆動力は増加に転じる。操作力とモータ１０Ｒの駆動力とが発生している総合駆動力が、その時点で操作者が必要とする駆動力よりも大きくなると、操作者は操作力を減少させていく。このときの操作力の設定値Ｆｓに対する偏差の絶対値は、操作力の増加を開始させたときの操作力の設定値に対する偏差の絶対値より小さい。即ち、操作力とモータ１０Ｒの駆動力とによる総合駆動力に基づく電動車椅子１の速度が、徐々に所望の速度に近づくにつれて、操作力も、徐々に設定値に近づいている。上述したのと同様にして、電動車椅子の速度は、所望の速度となり、かつ操作力は設定値Ｆｓとなる。
【００４９】
図４の場合には、係数Ｋは常に１である。図５の場合には、操作力がしきい値Ｆｓ＋ＦｈとＦｓ−Ｆｈとの範囲にあるとき、係数Ｋは０．５で、この範囲外では係数Ｋは１である。
【００５０】
従って、図５の場合、操作力がしきい値Ｆｓ＋Ｆｈを超えるまで、係数Ｋが０．５であるので、図４の場合よりもモータ１０Ｒの駆動力の応答性は緩やかである。そして、操作力がしきい値Ｆｓ＋Ｆｓを超えると、係数Ｋは１となり、モータ１０Ｒの駆動力の応答性は、係数Ｋが０．５の場合よりも速くなる。しかし、操作力がしきい値Ｆｓ＋Ｆｈを超えるまでの駆動力が、係数Ｋが１の場合よりも小さいので、操作者が必要とする駆動力になるときの操作力は、図４の場合よりも大きくなる。操作力を減少させると、操作力がしきい値Ｆｓ＋Ｆｈよりも大きい間、係数Ｋは１であるので、モータ１０Ｒの駆動力の変化量は、図４の場合と同様である。
【００５１】
しかし、操作力がしきい値Ｆｓ＋Ｆｈよりも小さくなると、係数Ｋが０．５となり、モータ１０Ｒの駆動力の変化量は、図４の場合よりも小さくなる。そして、操作力とモータ１０Ｒの駆動力とによる総合駆動力が、その時点において必要とされる駆動力よりも小さくなると、操作力を増加させる。それに応じて、モータ１０Ｒの駆動力も大きくなる。しかし、係数Ｋは０．５であるので、駆動力の増加の変化量は、図４の場合よりも小さい。従って、総合駆動力も緩やかに増加し、設定値Ｆｓをわずかに超えた操作力で、この操作力とモータ１０Ｒの駆動力とによる総合駆動力が、そのとき必要とされる駆動力をわずかに超える。以下、操作力を操作力を設定値Ｆｓにすることで、操作者が必要とする速度で電動車椅子１が走行する。
【００５２】
また、区間Ｔ２では、区間Ｔ１よりも走行負荷が大きくなったので、操作力を大きくしている。しかし、操作力は、しきい値Ｆｓ＋Ｆｈを超えていない。この場合でも、図４の場合には、係数Ｋが１であるのに対し、図５の場合には、係数Ｋが０．５である。従って、係数Ｋの値に違いにより、モータ１０Ｒの応答性は図５の方が緩やかであり、操作性が向上する。
【００５３】
区間Ｔ３では、走行負荷が区間Ｔ１よりも小さくなった場合で、操作力は、一旦しきい値Ｆｓ−Ｆｈよりも小さくされる。従って、操作力の変化、モータ１０Ｒの駆動力の変化は、区間Ｔ１の場合と逆になっている。
【００５４】
なお、図６において、ｔ１１、ｔ２１、ｔ３１は、図５の場合における整定時間、ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３は、図４の場合における整定時間を表している。整定時間は、各区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の開始点から操作力を変化させていき、所望の速度に電動車椅子１がなって、操作力が設定値Ｆｓに戻されるまでの時間である。図６から明らかなように、図５の場合の方が、整定時間は短くなる。
【００５５】
図７では、制御領域Ｃ１乃至Ｃ３は、図５の場合と同様に設定されている。しかし、制御領域Ｃ１、Ｃ２では、係数Ｋは例えば１とされ、制御領域Ｃ３では、係数Ｋは０とされている。このように係数Ｋを制御領域Ｃ３において０とすると、設定値Ｆｓ付近でディジタル操作力信号が変動しても、駆動力は変化しない。従って、電動車椅子１の動作を安定させることができ、操作性がより向上する。また、操作力検知部２０Ｒ、２０Ｌで検知された操作力がアンバランスであっても、電動車椅子１を確実に直進させることができる。なお、制御領域Ｃ３の係数Ｋは、必ずしも０とする必要はなく、これに近い値、例えば０．１や０．２等にすることもできる。
【００５６】
図８では、設定値Ｆｓの両側にそれぞれ２つのしきい値Ｆｓ−Ｆｈ１、Ｆｓ−Ｆｈ２とＦｓ＋Ｆｈ１、Ｆｓ＋Ｆｈ２とが設定されている（Ｆｈ１＜Ｆｈ２）。しきい値Ｆｓ−Ｆｈ２よりも小さい制御領域Ｃ４と、しきい値Ｆｓ＋Ｆｈ２よりも大きい制御領域Ｃ５とでは、係数Ｋとして例えば０．５を使用している。しきい値Ｆｓ−Ｆｈ２以上であってＦｓ−Ｆｈ１より小さい制御領域Ｃ６と、しきい値Ｆｓ＋Ｆｈ１より大きく、Ｆｓ＋Ｆｈ２以下である制御領域Ｃ７とでは、係数Ｋとして例えば１．２が使用されている。しきい値Ｆｓ−Ｆｈ１以上Ｆｓ＋Ｆｈ１以下の制御領域Ｃ８では、係数Ｋとして例えば０．５が使用されている。
【００５７】
制御領域Ｃ６、Ｃ７では、他の制御領域Ｃ４、Ｃ５、Ｃ８よりも係数Ｋが大きく設定されているので、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓよりも外れている時間を短縮することができる。また、設定値Ｆｓから最も離れた制御領域Ｃ４、Ｃ５では、係数Ｋが小さく設定されているので、ディジタル操作力信号が、これらの制御領域に入る程、大きく変化した場合にも、電動車椅子１が急激に加速または減速されることを防止できる。設定値Ｆｓを含む制御領域Ｃ８では、係数Ｋが小さく設定されているので、図５の場合と同様に、設定値Ｆｓ付近でディジタル操作力信号が変動しても、駆動力の応答性を遅くできるので、電動車椅子１の動作を安定させることができ、操作性を向上させることができる。また、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓ付近での電動車椅子１の直進性を向上させることができる。
【００５８】
なお、制御領域Ｃ６、Ｃ７の係数Ｋ、制御領域Ｃ４、Ｃ５、Ｃ８の係数Ｋは、一例に過ぎず、他の値とすることもできる。また、各制御領域Ｃ４乃至Ｃ８それぞれの係数Ｋの値を全て異ならせてもよい。また、制御領域はＣ４乃至Ｃ８の５つとしたが、３つ以上の制御領域であれば任意の数とすることができる。
【００５９】
図９では、係数Ｋが、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲと設定値Ｆｓとの差に所定の定数Ａを乗算した値の絶対値とされている。従って、駆動力の変化量ｄＦａは、（｜ＦｉｎＲ｜−｜Ｆｓ｜）を引数とする単調増加の２次関数となる。従って、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓの近辺では、駆動力の応答性を抑えることができるので、電動車椅子１の動作を安定させることができると共に、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓから離れるに従って、駆動力の応答性を高めることができるので、大きなディジタル操作力信号を加えると、大きな駆動力の変化量が得られ、操作性に違和感を感じることがない。なお、係数Ｋは、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲと設定値Ｆｓとの差をｍ乗（ｍは２以上の整数）し、それに定数Ａを乗算したものの絶対値としてもよい。
【００６０】
なお、図５、図７乃至図９では、ディジタル操作力信号が正の場合について示したが、ディジタル操作力信号が負の場合には、−ＦｉｎＲを使用して、各ｄＦａが決定される。
【００６１】
上述したような制御を行うために、制御部１８Ｒが行う処理を図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、制御部１８Ｌにおいても同様な制御が、制御部１８Ｒと独立して行われている。
【００６２】
まず、所定サンプリング周期となるごとに、入力値の変換を行う（ステップＳ２）。即ち、操作力検知部２０Ｒからの操作力検知信号を入力して、これをディジタル操作力信号に変換する。
【００６３】
次に、指令駆動力ＦｏｕｔＲが０であるか判断する（ステップＳ３）。指令駆動力ＦｏｕｔＲが０であると、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲの正負を判断して、モータ１０Ｒを前進（正転）させるのか後退（逆転）させるのか判断する（ステップＳ４）。後述するように、ＦｏｕｔＲが０でないと、既にモータ１０Ｒは、駆動されているので、新たに駆動方向を決定する必要がないので、ステップＳ４はジャンプされる。
【００６４】
次にディジタル操作力信号ＦｉｎＲの絶対値が設定値Ｆｓの絶対値よりも大きいか、またはＦｏｕｔＲが０でないかを判断する（ステップＳ６）。この判断の答えがノーとなるのは、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲの絶対値が設定値Ｆｓの絶対値よりも小さく、かつＦｏｕｔＲが０のときだけである。従って、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲの絶対値が設定値Ｆｓの絶対値よりも大きくなって、モータ１０Ｒが駆動された後は、たとえ、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲの絶対値が設定値Ｆｓの絶対値よりも小さくなっても、モータ１０Ｒが駆動されているので、このステップＳ６の判断の答えは、イエスとなる。
【００６５】
ステップＳ６の答えがイエスの場合、モータ１０Ｒが正転していると、ＦｉｎＲ−Ｆｓの演算が行われ、モータ１０Ｒが逆転していると、−ＦｉｎＲ−Ｆｓの演算が行われる（ステップＳ８）。これは、駆動力の変化量ｄＦａを求めるための予備段階である。
【００６６】
次に、係数Ｋの取り込みが行われる（ステップＳ１０）。即ち、図５または図７のような場合には、ＦｉｎＲが制御領域Ｃ１乃至Ｃ３のいずれに該当するか、図８の場合には、ＦｉｎＲが制御領域Ｃ４乃至Ｃ８のいずれに該当するかを、各しきい値、図５または図７の場合、Ｆｓ−Ｆｈ及びＦｓ＋Ｆｈ、図８の場合、Ｆｓ−Ｆｈ２、Ｆｓ−Ｆｈ１、Ｆｓ＋Ｆｈ１、Ｆｓ＋Ｆｈ２を基に判断する。
【００６７】
或いは（ＦｉｎＲ−Ｆｓ）が、図５または図７の場合、−Ｆｈよりも小さいか、−Ｆｈ以上Ｆｈ以下であるか、Ｆｈよりも大きいか判断し、図８の場合、（ＦｉｎＲ−Ｆｓ）が、−Ｆｈ２よりも小さいか、−Ｆｈ２以上で−Ｆｈ１より小さいか、−Ｆｈ１以上であってＦｈ１以下であるか、Ｆｈ１より大きくＦｈ２以下であるか、Ｆｈ２より大きいか判断することによって、該当する領域を決定することもできる。該当する制御領域が判別されると、その制御領域に対応する係数Ｋが決定される。
【００６８】
なお、図４の場合の場合には、係数Ｋは一定であり、このステップＳ１０は省略可能である。また図９の場合には、係数Ｋは、ＦｉｎＲとＦｓの差に定数Ａを乗算した値の絶対値として決まるので、このステップＳ１０において、制御領域の判別をするのに代えて、係数Ｋを算出してもよい。
【００６９】
次に、変化量ｄＦａを、ステップＳ８によって求めた差と、ステップＳ１０によって求めた係数Ｋとによって算出する（ステップＳ１２）。
【００７０】
このようにして求めた変化量ｄＦａと、現在の駆動力Ｆａ（ｔ−１）とを加算して、新たなディジタル駆動力信号Ｆａ（ｔ）を算出する（ステップＳ１４）。
【００７１】
但し、ステップＳ６の判断の答えがノーである場合、ステップＳ１４にジャンプするが、その場合には、ディジタル駆動力信号Ｆａ（ｔ）は０とされる。従って、ＦｏｕｔＲが０で、かつ、ディジタル操作力信号ＦｉｎＲが設定値Ｆｓまたは−Ｆｓを一度も超えていない状態では、モータ１０Ｒは駆動されない。しかし、一度、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓを超えて、モータ１０Ｒが駆動された後には、ディジタル操作力信号が設定値Ｆｓよりも小さくなっても、モータ１０Ｒは駆動される。
【００７２】
このようにしてディジタル駆動力信号Ｆａ（ｔ）が決定されると、これをＰＷＭ信号に変換して、モータドライブ部１６Ｒに供給する（ステップＳ１６）。このとき、ステップＳ４において判別した方向に基づいて決定されたモータ１０Ｒの回転方向を指示する方向信号も、モータドライブ部１６Ｒに供給される。
【００７３】
即ち、Ｆａ（ｔ）にＰＩＤ演算を施して、指令駆動力ＦｏｕｔＲに変換する（ステップＳ１６１）。次に、ＦｏｕｔＲが０以下であるか判断する（ステップＳ１６２）。ＦｏｕｔＲが０以下になるのは、例えば次のような場合である。即ち、モータ１０Ｒを例えば正転させる方向でＦｓを超えるＦｉｎＲが発生している状態から、操作力検知部２０Ｒに供給されている操作力が今までとは逆の方向になり、ＦｉｎＲが負の値になると、ｄＦａは負の値となる。このｄＦａが負の値である状態がある程度、続いたときに、駆動力Ｆａ（ｔ）が負となり、指令駆動力ＦｏｕｔＲも負となる。このようにＦｏｕｔＲが０以下になると、ＦｏｕｔＲは０とされる（ステップＳ１６３）。ＦｏｕｔＲが０以下であると、今までと反対方向に電動車椅子を駆動することになるので、今までと反対方向に電動車椅子が急激に走行することを防止し、電動車椅子の挙動が大きく変化することを防止するためと、モータ１０Ｒに今まで流れていたのと逆の方向の電流が急激に流れて、モータ１０Ｒが破損するのを防止するためである。このとき、同時に現在の駆動力Ｆａ（ｔ）も０とされる。このＦｏｕｔＲが、ＰＷＭ信号に変換される（ステップＳ１６４）。
【００７４】
ＦｏｕｔＲが０以下でないと、ＦｏｕｔＲが、モータ１０Ｒが出力可能な最大力ＭＡＸ以上であるか判断する（ステップＳ１６６）。ＦｏｕｔＲがＭＡＸ以上であると、ＦｏｕｔＲはＭＡＸとされ（ステップＳ１６８）、ステップＳ１６４においてＦｏｕｔＲが、ＰＷＭ信号に変換される。また、ＦｏｕｔＲがＭＡＸ以上でないと、そのときのＦｏｕｔＲが、ステップＳ１６４においてＰＷＭ信号に変換される。
【００７５】
このようにして供給されたＰＷＭ信号と方向信号とに基づいて、モータドライブ部１６Ｒは、モータ１０ＲをＰＷＭ制御し、Ｆａ（ｔ）に対応する駆動力をモータ１０Ｒに発生させる。
【００７６】
なお、ステップＳ１６３において、ＦｏｕｔＲが０とされると、次に、図１０の処理が行われる際、ステップＳ３においてＦｏｕｔＲが０であると判断されるので、ステップＳ４において、そのときのＦｉｎＲの方向が判断され、この判断された方向にモータ１０Ｒが回転させられるようになる。また、以前に図１０の処理が行われたとき、ステップＳ１６３において、Ｆａ（ｔ）が０にされているので、これは、この時点のＦａ（ｔ−１）に等しく、以下、ステップＳ６が実行されたときに、ＦｉｎＲの絶対値がＦｓの絶対値よりも大きくても、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）は０から増大していくことになる。
【００７７】
上記の実施の形態では、図４、図５、図７乃至図９に示すディジタル操作力信号と駆動力の変化量との関係のいずれか１つを使用するものとしたが、上記各図に示す関係のいずれも使用可能と制御部を構成し、上記各関係のうち選択された１つを使用できるようにすることもできる。
【００７８】
上記の実施の形態では、ステップＳ１６２において指令駆動力ＦｏｕｔＲが０以下であると判断されたとき、ステップＳ１６３においてＦｏｕｔＲを０とし、次回にステップＳ３においてＦｏｕｔＲが０であると判断し、ステップＳ４において操作力の方向に基づいて駆動力の方向を新たに決定している。この手法は、上記の実施の形態のように、ＦｉｎＲとＦｓとの差に基づいて、駆動力の変化量ｄＦａを求め、現在の駆動力Ｆａ（ｔ−１）にｄＦａを加算して、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）を求める場合だけでなく、例えば操作力に比例した大きさの駆動力を操作力の方向と同じ方向に出力するような場合にも適用することができる。また、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）の算出には、現在の駆動力Ｆａ（ｔ−１）を用いたが、これに代えて、現在の指令駆動力ＦｏｕｔＲ（ｔ−１）を用い、新たな駆動力Ｆａ（ｔ）をＦｏｕｔＲ（ｔ−１）＋ｄＦａによって算出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動車両の制御装置の１実施例のブロック図である。
【図２】同実施の形態の制御装置を実施した電動車椅子の斜視図である。
【図３】同実施の形態の制御装置に入力される操作力検知信号と操作力との関係を示す図である。
【図４】同実施の形態の制御装置におけるディジタル操作力信号と駆動力の変化量との関係の第１の例を示す図である。
【図５】同実施の形態の制御装置におけるディジタル操作力信号と駆動力の変化量との第２の関係を示す図である。
【図６】同実施の形態の制御装置において図４及び図５のディジタル操作力信号に対する駆動力との変化の関係に設定したときの操作力と駆動力の関係を示す図である。
【図７】同実施の形態の制御装置におけるディジタル操作力信号と駆動力の変化量との関係の第３の例を示す図である。
【図８】同実施の形態の制御装置におけるディジタル操作力信号と駆動力の変化量との関係の第４の例を示す図である。
【図９】同実施の形態の制御装置におけるディジタル操作力信号と駆動力の変化量との関係の第５の例を示す図である。
【図１０】同実施の形態の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０Ｒ１０Ｌモータ（駆動部）
１２Ｒ１２Ｌ制御装置
１８Ｒ１８Ｌ制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric vehicle such as an electric wheelchair.
[0002]
[Prior art]
An electric vehicle, such as a wheelchair, has a pair of drive wheels, which are each driven by a motor. A control device is provided to control these motors.
[0003]
An example of a control device for an electric wheelchair is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-75219 and 8-47114. The electric wheelchair is provided with an operation force detection unit that detects an operation force applied to the electric wheelchair by an operator of the electric wheelchair and generates an operation force signal in order to promote the electric wheelchair. An operating force signal is supplied to the control device. The control device controls the motor so that the motor generates a driving force proportional to the operation force signal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this control device, as the operating force increases, the driving force generated by the motor also increases in proportion thereto. Therefore, when the traveling load becomes large, for example, when the electric wheelchair needs to travel uphill from the state where the electric wheelchair is traveling on a flat road, the driving force of the motor needs to be increased. It is also necessary to increase the operating force of the electric wheelchair. However, when the operator of the electric wheelchair is a weak person, the burden on the operator becomes large.
[0005]
In this control device, when the operating force changes, the change immediately occurs as a change in motor driving force. Therefore, for example, when the electric wheelchair is rapidly accelerated due to an increase in the operating force, the operator cannot follow the acceleration and decreases the operating force. In some cases, an operation force in a direction opposite to the traveling direction is detected by the operation force detector. As a result, the motor driving force is rapidly reduced or output in the direction opposite to the traveling direction. Due to the change in the motor driving force, the operator increases the operating force. As a result, again, the electric wheelchair is accelerated rapidly. The electric wheelchair repeats acceleration, and the speed of the electric wheelchair becomes unstable. Therefore, in order to drive the electric wheelchair while stabilizing the speed, it is necessary to become familiar with the operation of the electric wheelchair, and the operability of the electric wheelchair is poor.
[0006]
Further, in the control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-47114, the direction and magnitude of the driving force are determined according to the direction and magnitude of the operating force. For example, the operating force direction is the forward direction and the motor is driven in that direction. If the direction of the operating force is changed to the backward direction when the force is being output, the motor suddenly outputs the driving force in the backward direction, so that a large change occurs in the behavior of the electric wheelchair, resulting in poor operability. Furthermore, since the current in the reverse direction of the current flows through the motor rapidly, the burden on the motor is large.
[0007]
An object of this invention is to provide the control apparatus which can increase the driving force to an electric vehicle, without increasing an operator's burden. Moreover, even if the operating force with respect to the electric vehicle fluctuates, the present invention can smoothly change the driving force to the electric vehicle, and as a result, the operability can be improved. An object is to provide a control device. Furthermore, an object of the present invention is to provide a control unit that does not rapidly change the direction of the current flowing through the drive unit of the electric vehicle even if the direction of the operating force is changed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle provided with a control unit that causes the drive unit to generate a drive force to supplement the operation force when an operation force when a person propels the vehicle reaches a set value. In the control device, the control unit calculates a change amount of the driving force by subtracting the set value from the operating force, and adds a new driving force by adding the amount of change to the driving force. Is to be calculated.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the amount of change in the driving force is a value obtained by subtracting the set value from the operating force. Therefore, even if the operating force is not changed, the new driving force increases from the current driving force by the value obtained by subtracting the set value from the operating force, so the driving load increases while the electric vehicle is traveling. Even so, it is possible to cope with an increase in travel load without increasing the operating force. Further, by changing the driving force by making the operating force larger than the set value, if the operating force is decreased to the set value and maintained at the set value as it is, the electric vehicle is driven at a certain level. Driven by force. Therefore, even when the electric vehicle is propelled with a constant driving force, it is only necessary to apply an operating force equal to the set value.
[0010]
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the control unit multiplies a value obtained by subtracting the set value from the operation force by an arbitrary coefficient, for example, a coefficient greater than 0 and smaller than 1. Thus, a change amount of the driving force that monotonously increases is calculated, and a new drive force is calculated by adding this change amount to the drive force.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the amount of change in the driving force is obtained by multiplying the value obtained by subtracting the set value from the operating force by an arbitrary coefficient, for example, a coefficient larger than 0 and smaller than 1. Therefore, the amount of change in the driving force is always smaller than the amount of change in the driving force obtained by subtracting the set value from the operating force. Therefore, even if the operating force changes, the driving force changes more slowly than the operating force changes, i.e., the response of the driving force can be made gradual, so that the electric vehicle can be easily operated, Operability can be improved.
[0012]
In a third aspect of the present invention, in the same control apparatus as in the first aspect of the present invention, the control unit sets an arbitrary number of threshold values and sets a plurality of control areas partitioned by the threshold values. At the same time, the value obtained by subtracting the set value from the operating force is multiplied by an arbitrary coefficient determined for each control region, for example, a coefficient larger than 0 and smaller than 1, thereby calculating a monotonously increasing change in driving force. Then, a new driving force is calculated by adding this amount of change to the driving force. Note that the threshold value can be set for the operating force, or can be set for the amount of change in the driving force obtained by subtracting the set value from the operating force.
[0013]
According to the invention described in claim 3, the operability can be improved in the same manner as the invention described in claim 2. In particular, the responsiveness of the driving force can be arbitrarily adjusted in accordance with the amount of change with respect to the set value of the operating force or the amount of change in the operating force. For example, when the amount of variation with respect to the set value of the operating force is large, the amount of change in the driving force is increased or decreased, or when the amount of variation with respect to the set value of the operating force is small, the amount of change in the driving force is decreased. In contrast, the response of the driving force can be adjusted to a state according to the preference of the operator.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the coefficient of the control region including the set value is set smaller than the coefficient of the control region not including the set value.
[0015]
According to the fourth aspect of the present invention, since the coefficient of the control region that includes the set value is smaller than the coefficient of the control region that does not include the set value, even if the operating force varies in the vicinity of the set value. The driving force response can be slowed. Therefore, the electric vehicle does not rapidly accelerate or decelerate, the behavior of the electric vehicle can be stabilized, and the operability of the electric vehicle can be improved. Further, in order to drive the two drive wheels of the electric vehicle independently, even when two operation force detection units are provided corresponding to the two drive wheels, the two operation force detection units are set values. Even if an unbalanced operating force is detected in the vicinity of the vehicle, the straightness of the electric vehicle can be ensured.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the coefficient of the control region including the set value is substantially zero.
[0017]
According to the fifth aspect of the invention, even if the operating force fluctuates in the vicinity of the set value, the driving force hardly fluctuates, so that the behavior of the electric vehicle can be made more stable than that of the fourth aspect of the invention. In addition, in order to drive the two drive wheels of the electric vehicle independently, even when two operation force detection units are provided corresponding to the two drive wheels, the two operation force detection units Even if the detected operating force is a value in the vicinity of the set value and is somewhat different, the straight traveling performance of the electric vehicle can be reliably ensured.
[0018]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 3, wherein the control area is formed of three or more sections, the coefficient of the control area including the set value, and the coefficient of the control area farthest from the set value. Are made smaller than the coefficients of the other control regions.
[0019]
According to the sixth aspect of the present invention, the coefficient of the control region other than the control region including the set value and the control region farthest from the set value is larger than the coefficient of the control region including the set value. Then, the electric vehicle can be propelled with substantially desired driving force if the operating force is maintained at the set value. Therefore, the time during which the operating force deviates from the set value can be shortened. Furthermore, since the coefficient of the farthest control region is small, even if the operating force fluctuates greatly, the electric vehicle is prevented from being accelerated or decelerated rapidly, and the operability of the electric vehicle can be improved.
[0020]
According to a seventh aspect of the invention, in the control apparatus for an electric vehicle similar to the first aspect of the invention, the control unit multiplies the value obtained by subtracting the set value from the operating force by an arbitrary coefficient, whereby n is 2. A new driving force is calculated by calculating the amount of change in driving force obtained as a monotonically increasing portion of the n-order function and adding the amount of change to the driving force.
[0021]
According to the seventh aspect of the present invention, the change amount of the driving force can be obtained as a monotonically increasing function of 2 or more n-order functions. When the operating force is Fin, the set value is Fs, and the coefficient is K, the amount of change in the driving force is, for example, K * (Fin−Fs). ² It becomes. Therefore, when the operating force is in the vicinity of the set value, the amount of change in the driving force is small, that is, the response of the driving force can be suppressed, and the behavior of the electric vehicle can be stabilized. The responsiveness of the driving force can be increased as the distance increases, so that a desired driving force can be generated promptly. Thereafter, by maintaining the operating force at the set value, almost the desired driving force can be obtained. Can be maintained. Accordingly, it is possible to shorten the time during which the operating force is set to a value greater than the set value.
[0022]
According to an eighth aspect of the present invention, when an operation force when a person propels the vehicle reaches a set value, the control unit causes the drive unit to generate a drive force having a predetermined direction and magnitude to compensate for the operation force. In the control apparatus for an electric vehicle, the control unit calculates a change amount of the driving force by subtracting the set value from the operating force, and adds the change amount to the driving force. Thus, a new driving force having a predetermined direction and size is calculated.
[0023]
According to the eighth aspect of the present invention, the amount of change in the driving force is a value obtained by subtracting the set value from the operating force. Therefore, even if the operating force is not changed, the new driving force increases in a predetermined direction with respect to the value obtained by subtracting the set value from the operating force. Even if the travel load increases, the increase in travel load can be accommodated without increasing the operating force. Further, by changing the driving force in a predetermined direction by making the operating force larger than the set value, if the operating force is reduced to the set value and maintained at the set value, the electric vehicle is It is driven in a predetermined direction by a certain driving force. Therefore, even when the electric vehicle is propelled in a predetermined direction with a constant driving force, it is only necessary to apply an operating force equal to the set value.
[0024]
According to a ninth aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, the control unit detects the direction of the operating force based on a determination result that the driving unit does not generate a driving force, and performs the operation. The direction of the driving force is determined according to the direction of the force.
[0025]
According to the ninth aspect of the invention, the direction of the driving force is determined according to the direction of the operating force, but the direction of the driving force is determined when the driving unit does not generate the driving force. Is called. Therefore, for example, when an operating force is applied in a state where the electric vehicle is stopped without generating a driving force, the driving direction of the electric vehicle becomes the direction of the applied operating force. In addition, even when an operating force in the opposite direction to the operating force that has been applied is applied while the drive unit is generating the driving force, the amount of change in the driving force becomes a negative value, and the driving force only decreases. Thus, the direction of the driving force remains determined in accordance with the direction of the operating force. When no driving force is generated as a result of the decrease in the driving force, a new direction of the driving force is determined for the first time according to the direction of the operating force detected at that time. Therefore, even if the direction of the operating force is opposite to the conventional direction, the direction of the driving force generated by the driving unit does not suddenly reverse as long as the driving unit generates the driving force, and the behavior of the electric vehicle There is no instability.
[0026]
In a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the present invention, when the direction of the new driving force is different from the determined direction of the driving force, the controller once sets the driving force to zero. To do.
[0027]
According to the tenth aspect of the present invention, for example, when an operation force in the opposite direction to the operation force applied so far is applied in a state where the drive unit is generating the drive force, the amount of change in the drive force is a negative value. Thus, the driving force gradually decreases, and eventually the driving force becomes a negative value. If this is the case, a driving force in a different direction will be generated. Therefore, once the driving force is set to 0 and the driving of the electric vehicle is stopped, the direction of the driving force is prevented from reversing rapidly. The direction of the operating force applied at this point is detected again, and it is determined in which direction the drive unit is driven. Therefore, the direction of the driving force of the electric vehicle does not reverse rapidly, and the behavior of the electric vehicle does not become unstable.
[0028]
The invention according to claim 11 detects the direction and magnitude of the operating force applied to the vehicle when a person propels the vehicle, and based on the detected operating force, the driving force of a predetermined direction and magnitude is detected. In the control apparatus for an electric vehicle provided with a control unit that calculates and generates the driving unit, the control unit determines the operation force based on a determination result that the driving unit does not generate a driving force. The direction of the driving force is determined according to the direction of the driving force, and when the direction of the driving force newly calculated based on the operation force is different from the determined direction of the driving force, Once zero.
[0029]
According to the eleventh aspect of the present invention, the direction and magnitude of the operating force applied to the vehicle when the person propels the vehicle and the person propels the vehicle, and the predetermined direction and magnitude are determined based on the detected operating force. In the control device for an electric vehicle provided with a control unit that calculates the driving force to be generated in the drive unit, the control unit includes: When the driving unit does not generate a driving force, the direction of the driving force is determined according to the direction of the operating force at that time, and based on the operating force when the driving unit generates a driving force. When the direction of the newly calculated driving force is different from the determined direction of the driving force, the driving force is set to zero for a predetermined time. .
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present embodiment, the present invention is applied to an electric vehicle, for example, an electric wheelchair 1. This electric wheelchair 1 has a pipe frame-like frame 2 as shown in FIG. When the frame 2 is viewed from the front, a cloth seat 4 on which a passenger sits is stretched at the center. Drive wheels 6 </ b> R and 6 </ b> L are provided on the rear sides of both sides of the frame 2. Further, auxiliary wheels 8R and 8L are provided on the front sides of both sides of the frame 2.
[0031]
As shown in FIG. 1, the drive wheels 6R and 6L incorporate drive units for driving the drive wheels 6R and 6L, for example, electric motors 10R and 10L. Further, control devices 12R and 12L for controlling the motors 10R and 10L are also provided in the drive wheels 6R and 6L. Further, batteries 14R and 14L for supplying power to the control devices 12R and 12L are also provided in the drive wheels 6R and 6L.
[0032]
The control devices 12R and 12L include motor drive units 16R and 16L that control the voltages of the batteries 14R and 14L and supply the motors 10R and 10L with PWM control, for example. Further, the control devices 12R and 12L include control units 18L and 18R that supply PWM signals that instruct the motor drive units 16R and 16L how to perform PWM control of the motors 10R and 10L. The control units 18R and 18L can be configured by, for example, a microprocessor. An operating force detection signal is supplied to the controllers 18R and 18L from the operating force detectors 20R and 20L. The control units 18R and 18L generate command driving forces FoutR and FoutL using the operation force detection signal and the like as will be described later, and convert them into PWM signals.
[0033]
As shown in FIG. 2, the operating force detection units 20R and 20L are provided on two handles 22R and 22L protruding rearward in parallel from the back of the frame 2 so as to advance and retreat. The operation force detectors 20R and 20L independently detect the operation force applied by the assistant to the handles 22R and 22L, and generate an operation force detection signal. The operation force detection units 20R and 20L include, for example, a potentiometer inside, and the resistance value of the potentiometer changes according to the operation force applied to the operation force detection units 20R and 20L. Note that the operating force detection units 20R and 20L may include a bridge circuit including a strain gauge instead of the potentiometer.
[0034]
The operation force detection signals from the operation force detection units 20R and 20L are 0 when no operation force is applied, for example, as shown in FIG. When the operation force in the direction in which the electric wheelchair 1 is moved forward is applied to the operation force detection units 20R and 20L, the operation force detection signal becomes a positive signal having a value proportional to the operation force. When the operation force in the direction of retracting the electric wheelchair 1 is applied to the operation force detection units 20R and 20L, the operation force detection signal becomes a negative signal having a value proportional to the force. The operation force detection signal from the operation force detection unit 20R is supplied to the control unit 18R. The operation force detection signal from the operation force detection unit 20L is supplied to the control unit 18L. The control units 18R and 18L control the corresponding drive wheels 6R and 6L according to the input operation force detection signal.
[0035]
As the operation force detection unit, in addition to the illustrated ones, the hand rim may be detected so that the operation force applied by the occupant to the hand rims 24R and 24L provided on the drive wheels 6R and 6L can be detected independently. What was provided in 24R and 24L can also be used.
[0036]
Hereinafter, a state in which the control units 18R and 18L control the corresponding drive wheels 6R and 6L will be described. However, since the control performed by both the control units 18R and 18L is the same, only the control of the control unit 18R will be described. .
[0037]
In the control unit 18R, the operation force detection signal from the operation force detection unit 20R is sampled at a predetermined period, for example, every 1/100 seconds, and converted into a digital operation force signal FinR. Next, when the command driving force FoutR is zero, that is, when the electric wheelchair is not driven by the driving force of the motor 10R, the control unit 18R determines the direction of the digital operating force signal FinR and rotates the motor 10R in the normal direction. Decide whether to reverse or reverse. If the command driving force FoutR is not zero, the motor 10R is currently rotating in the normal direction or the reverse direction, and therefore maintains its rotation direction. Next, in the control unit 18R, when FinR is between a predetermined set value Fs or -Fs and FoutR is 0, the motor drive unit 16R is PWM-driven to prevent the motor drive unit 16R from driving the motor 10R. Send a signal. Therefore, during this time, the electric wheelchair 1 is propelled only by operating force.
[0038]
When the digital operating force signal FinR exceeds the set value Fs or −Fs, the control unit 18R obtains the difference between FinR and the set value Fs when the digital operating force signal FinR is positive, and the digital operating force signal FinR is If negative, the difference between -FinR and the set value Fs is obtained. This difference is used as the driving force change amount dFa, and a value obtained by multiplying this by the coefficient K is added to the current driving force Fa (t−1) to obtain a new driving force Fa (t).
[0039]
For example, when considering the case where the set value Fs is 3 and FinR is maintained at 4, the amount of change in the driving force is continuously 1, and when the coefficient K is 1, the driving force is 1, 2, 3 ... and increase without changing the operating force. Therefore, it is not necessary to increase the operating force even when the traveling load increases.
[0040]
For example, consider a case where the set value Fs is 3 and FinR is changed to 4, 6, 7, 8, 7, 5, 4, 2, 1, 1, 3. The amount of change in driving force changes as 1, 3, 4, 5, 4, 2, 1, -1, -2, 0, and 1, 4, 8, 13, 17, 19, 20, 19, 17, 17 and the driving force change. Thereafter, when the operating force is maintained at 3 which is equal to the set value Fs, the driving force is maintained at 17. Therefore, after operating the operation force detection unit 20R, the operation force applied to the operation force detection unit 20R is maintained at the set value so that a desired driving force is finally obtained in a state where the operation force matches the set value. Then, the desired driving force can be maintained. The relationship between the driving force variation dFa and the digital operating force signal FinR after FinR becomes equal to or greater than Fs is shown by a solid line in FIG.
[0041]
In the above example, a value obtained by multiplying the difference between FinR and Fs by the coefficient 1 is used as the driving force change amount dFa. However, the value of the coefficient K can be arbitrarily changed. For example, a value obtained by multiplying a coefficient greater than 0 and near 1 (including cases where the value is smaller than 1 or larger) is set as a driving force change amount dFa. You can also The relationship between the driving force variation dFa and the digital operating force signal FinR when the coefficient K = 0.5 is shown by a one-dot chain line in FIG. Thus, by multiplying (Fin−Fs) by the coefficient K having a value smaller than 1 and larger than 0, the response of the driving force can be made moderate. For example, in the above example, when the coefficient K = 1, the driving force changes as 1, 4, 8, 13, 17, 19, 20, 19, 17, 17, but the coefficient K = 0.5. In this case, the driving force is 0.5, 2, 4, 6.5, 8.5, 9.5, 10, 9.5, 8.5, 8.5, and the amount of change in the driving force is a coefficient. 1/2 of the case of K = 1. As described above, since the response of the driving force becomes gentle, the operation force is stabilized.
[0042]
Note that the straight line shown in FIG. 4 indicates the relationship between this and the driving force variation dFa when the digital operating force signal FinR is a positive value. When the digital operating force signal FinR is negative, −FinR obtained by inverting the value of FinR can be used. Also in this case, dFa is determined in the same manner as described above. It should be noted that a large number of coefficients K (for example, a value greater than 0 and close to 1) are prepared in advance, and any coefficient can be selected according to the preference of the assistant among these coefficients.
[0043]
In the above example, the coefficient K (1 or 0.5) for obtaining dFa is a constant value regardless of the value of the digital operating force signal. However, for example, as shown in FIGS. 5 and 7 to 9, the value of the coefficient K can be changed according to the value of the digital operating force signal. Of course, even in these cases, the new driving force Fa (t) is obtained by Fa (t−1) + dFa.
[0044]
In FIG. 5, two threshold values Fs−Fh and Fs + Fh are set on both sides of the set value Fs (0 <Fh <Fs). For example, 1 is used as the coefficient K in the control region C1 smaller than the threshold value Fs−Fh and the control region C2 larger than the threshold value Fs + Fh. For example, 0.5 is used as the coefficient K in the control region C3 where the digital operating force signal is greater than or equal to the threshold value Fs−Fh and less than or equal to Fs + Fh. For example, when Fs is set to 2.5 kg, 0.5 kg can be used as Fh.
[0045]
Since the coefficient K is reduced in the vicinity of the set value Fs, the response of the driving force can be delayed even if the digital operating force signal fluctuates in the vicinity of the set value Fs. Can be stabilized. Further, like the electric wheelchair 1, the driving wheel 6R is controlled according to the operating force detected by the operating force detector 20R, and the driving wheel 6L is controlled according to the operating force detected by the operating force detector 20L. In this case, even if the operation force detected by the operation force detection units 20R and 20L is unbalanced, the electric wheelchair 1 can be moved straight.
[0046]
This point will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the change in operating force with the passage of time in the case of FIG. 4 is represented by curve a, the change in motor driving force with the passage of time in FIG. 4 is represented by curve b, and the time in the case of FIG. The change in operating force with the passage of time is shown by curve c, and the change of motor driving force with the passage of time in the case of FIG. 5 is shown by curve d. However, in the section T1, the electric wheelchair 1 travels in a state of a certain traveling load L1, in the section T2, the electric wheelchair 1 travels in a state of the traveling load L2 larger than the traveling load L1, and in the section T3, the traveling load The electric wheelchair 1 is traveling in a state where the traveling load L3 is smaller than L1.
[0047]
For example, in the section T1, in the case of FIG. 4, the driving force of the motor 10R increases as the operator increases the operating force. Then, when the operating force and the driving force of the motor 10R generate a driving force that is larger than the total driving force that the operator considers necessary at that time, the operator decreases the operating force. Accordingly, the driving force of the motor 10R continues to increase, but the amount of change becomes small. When the operating force becomes smaller than the set value Fs, the driving force of the motor 10R decreases. When the total driving force generated by the operating force and the driving force of the motor 10R is smaller than the driving force required by the operator at that time, the operator increases the operating force. Note that the absolute value of the deviation with respect to the set value Fs of the operating force at this time is smaller than the absolute value of the deviation with respect to the operating force Fs when the reduction of the operating force is first started.
[0048]
As the operating force decreases, the driving force of the motor 10R continues to decrease, but the amount of change decreases. When the operating force becomes greater than the set value Fs, the driving force of the motor 10R starts to increase. When the total driving force generated by the operating force and the driving force of the motor 10R becomes larger than the driving force required by the operator at that time, the operator decreases the operating force. The absolute value of the deviation with respect to the setting value Fs of the operating force at this time is smaller than the absolute value of the deviation with respect to the setting value of the operating force when the increase of the operating force is started. That is, as the speed of the electric wheelchair 1 based on the total driving force based on the operating force and the driving force of the motor 10R gradually approaches the desired speed, the operating force gradually approaches the set value. In the same manner as described above, the speed of the electric wheelchair becomes a desired speed, and the operating force becomes the set value Fs.
[0049]
In the case of FIG. 4, the coefficient K is always 1. In the case of FIG. 5, when the operating force is in the range between the threshold values Fs + Fh and Fs−Fh, the coefficient K is 0.5, and outside this range, the coefficient K is 1.
[0050]
Therefore, in the case of FIG. 5, the coefficient K is 0.5 until the operating force exceeds the threshold value Fs + Fh, so the response of the driving force of the motor 10R is more gradual than in the case of FIG. When the operating force exceeds the threshold value Fs + Fs, the coefficient K becomes 1, and the responsiveness of the driving force of the motor 10R becomes faster than when the coefficient K is 0.5. However, since the driving force until the operating force exceeds the threshold value Fs + Fh is smaller than that in the case where the coefficient K is 1, the operating force when the driving force required by the operator is larger than that in the case of FIG. growing. When the operating force is decreased, while the operating force is larger than the threshold value Fs + Fh, the coefficient K is 1, so the amount of change in the driving force of the motor 10R is the same as in FIG.
[0051]
However, when the operating force becomes smaller than the threshold value Fs + Fh, the coefficient K becomes 0.5, and the amount of change in the driving force of the motor 10R becomes smaller than in the case of FIG. Then, when the total driving force by the operating force and the driving force of the motor 10R becomes smaller than the driving force required at that time, the operating force is increased. Accordingly, the driving force of the motor 10R increases. However, since the coefficient K is 0.5, the amount of change in the increase in driving force is smaller than in the case of FIG. Therefore, the total driving force also increases gently, and the total driving force by the operating force and the driving force of the motor 10R slightly exceeds the driving force required at that time with an operating force slightly exceeding the set value Fs. . Hereinafter, the electric wheelchair 1 travels at a speed required by the operator by setting the operation force to the set value Fs.
[0052]
In section T2, since the travel load is larger than in section T1, the operating force is increased. However, the operating force does not exceed the threshold value Fs + Fh. Even in this case, the coefficient K is 1 in the case of FIG. 4, whereas the coefficient K is 0.5 in the case of FIG. Therefore, depending on the value of the coefficient K, the responsiveness of the motor 10R is gentler in FIG. 5 and the operability is improved.
[0053]
In the section T3, the operating force is temporarily made smaller than the threshold value Fs−Fh when the traveling load is smaller than that in the section T1. Accordingly, the change in the operating force and the change in the driving force of the motor 10R are opposite to those in the section T1.
[0054]
In FIG. 6, t11, t21, and t31 represent settling times in the case of FIG. 5, and t21, t22, and t23 represent settling times in the case of FIG. The settling time is a time from when the operation force is changed from the start point of each section T1, T2, and T3 until the electric wheelchair 1 reaches a desired speed and the operation force is returned to the set value Fs. As is apparent from FIG. 6, the settling time is shorter in the case of FIG.
[0055]
In FIG. 7, the control areas C1 to C3 are set similarly to the case of FIG. However, the coefficient K is set to 1 in the control areas C1 and C2, and the coefficient K is set to 0 in the control area C3. As described above, when the coefficient K is set to 0 in the control region C3, the driving force does not change even if the digital operation force signal fluctuates in the vicinity of the set value Fs. Therefore, the operation of the electric wheelchair 1 can be stabilized, and the operability is further improved. Moreover, even if the operation force detected by the operation force detection units 20R and 20L is unbalanced, the electric wheelchair 1 can be surely moved straight. Note that the coefficient K of the control region C3 is not necessarily set to 0, and may be a value close to this, for example, 0.1 or 0.2.
[0056]
In FIG. 8, two threshold values Fs−Fh1, Fs−Fh2 and Fs + Fh1, Fs + Fh2 are set on both sides of the set value Fs (Fh1 <Fh2). For example, 0.5 is used as the coefficient K in the control region C4 smaller than the threshold value Fs−Fh2 and the control region C5 larger than the threshold value Fs + Fh2. For example, 1.2 is used as the coefficient K in the control region C6 that is greater than or equal to the threshold value Fs−Fh2 and smaller than Fs−Fh1 and in the control region C7 that is greater than the threshold value Fs + Fh1 and less than or equal to Fs + Fh2. For example, 0.5 is used as the coefficient K in the control region C8 that is greater than or equal to the threshold value Fs−Fh1 and less than or equal to Fs + Fh1.
[0057]
In the control areas C6 and C7, the coefficient K is set larger than in the other control areas C4, C5, and C8, so that the time during which the digital operating force signal deviates from the set value Fs can be shortened. Further, since the coefficient K is set small in the control regions C4 and C5 farthest from the set value Fs, the electric wheelchair 1 can be used even when the digital operating force signal changes so much that it enters these control regions. Can be prevented from rapidly accelerating or decelerating. Since the coefficient K is set small in the control region C8 including the set value Fs, the response of the driving force is delayed even if the digital operating force signal fluctuates in the vicinity of the set value Fs, as in FIG. Since it can do, operation | movement of the electric wheelchair 1 can be stabilized and operativity can be improved. Further, the straightness of the electric wheelchair 1 when the digital operating force signal is near the set value Fs can be improved.
[0058]
Note that the coefficient K of the control areas C6 and C7 and the coefficient K of the control areas C4, C5, and C8 are merely examples, and may be other values. In addition, all the values of the coefficient K in each of the control areas C4 to C8 may be made different. In addition, the number of control areas is five from C4 to C8, but any number can be used as long as there are three or more control areas.
[0059]
In FIG. 9, the coefficient K is an absolute value obtained by multiplying the difference between the digital operating force signal FinR and the set value Fs by a predetermined constant A. Therefore, the driving force variation dFa is a monotonically increasing quadratic function with (| FinR | − | Fs |) as an argument. Therefore, when the digital operating force signal is in the vicinity of the set value Fs, the responsiveness of the driving force can be suppressed, so that the operation of the electric wheelchair 1 can be stabilized, and as the digital operating force signal moves away from the set value Fs. Since the responsiveness of the driving force can be improved, a large amount of change in the driving force can be obtained when a large digital operating force signal is added, and the operability does not feel uncomfortable. The coefficient K may be an absolute value obtained by multiplying the difference between the digital operating force signal FinR and the set value Fs to the mth power (m is an integer of 2 or more) and multiplying it by a constant A.
[0060]
5, FIG. 7 to FIG. 9 show the case where the digital operating force signal is positive, but when the digital operating force signal is negative, each dFa is determined using -FinR.
[0061]
A process performed by the control unit 18R in order to perform the control as described above will be described with reference to a flowchart shown in FIG. Note that similar control is performed independently of the control unit 18R in the control unit 18L.
[0062]
First, the input value is converted every time a predetermined sampling period is reached (step S2). That is, an operation force detection signal from the operation force detection unit 20R is input and converted into a digital operation force signal.
[0063]
Next, it is determined whether the command driving force FoutR is 0 (step S3). If the command driving force FoutR is 0, it is determined whether the digital operating force signal FinR is positive or negative, and it is determined whether the motor 10R is to be moved forward (forward rotation) or backward (reverse rotation) (step S4). As will be described later, if FoutR is not 0, since the motor 10R has already been driven, there is no need to newly determine the driving direction, and step S4 is jumped.
[0064]
Next, it is determined whether the absolute value of the digital operating force signal FinR is larger than the absolute value of the set value Fs or whether FoutR is not 0 (step S6). The answer to this determination is no only when the absolute value of the digital operating force signal FinR is smaller than the absolute value of the set value Fs and FoutR is zero. Therefore, after the absolute value of the digital operating force signal FinR is greater than the absolute value of the set value Fs and the motor 10R is driven, the absolute value of the digital operating force signal FinR is greater than the absolute value of the set value Fs. Even if it becomes smaller, the motor 10R is driven, so the answer to the determination in step S6 is YES.
[0065]
If the answer to step S6 is yes, the calculation of FinR-Fs is performed when the motor 10R is rotating forward, and the calculation of -FinR-Fs is performed when the motor 10R is rotating reversely (step S8). . This is a preliminary stage for obtaining the driving force change amount dFa.
[0066]
Next, the coefficient K is captured (step S10). That is, in the case of FIG. 5 or FIG. 7, FinR corresponds to any of the control regions C1 to C3, and in the case of FIG. 8, whether FinR corresponds to any of the control regions C4 to C8. In the case of FIG. 5 or FIG. 7, Fs−Fh and Fs + Fh. In the case of FIG. 8, the determination is made based on Fs−Fh2, Fs−Fh1, Fs + Fh1, and Fs + Fh2.
[0067]
Alternatively, in the case of FIG. 5 or FIG. 7, it is determined whether (FinR−Fs) is smaller than −Fh, greater than or equal to −Fh and smaller than or equal to Fh, or larger than Fh. In the case of FIG. By determining whether is less than -Fh2, greater than -Fh2 and less than -Fh1, greater than or equal to -Fh1 and less than or equal to Fh1, greater than Fh1 and less than or equal to Fh2, or greater than Fh2. It is also possible to determine the area to be performed. When the corresponding control area is determined, the coefficient K corresponding to the control area is determined.
[0068]
In the case of FIG. 4, the coefficient K is constant, and this step S10 can be omitted. In the case of FIG. 9, the coefficient K is determined as an absolute value obtained by multiplying the difference between FinR and Fs by a constant A. Therefore, in this step S10, instead of determining the control region, the coefficient K is It may be calculated.
[0069]
Next, the change amount dFa is calculated from the difference obtained in step S8 and the coefficient K obtained in step S10 (step S12).
[0070]
The change amount dFa thus obtained and the current driving force Fa (t−1) are added to calculate a new digital driving force signal Fa (t) (step S14).
[0071]
However, if the answer to the determination in step S6 is no, the process jumps to step S14. In this case, the digital driving force signal Fa (t) is set to zero. Accordingly, when FoutR is 0 and the digital operating force signal FinR has never exceeded the set value Fs or -Fs, the motor 10R is not driven. However, once the digital operating force signal exceeds the set value Fs and the motor 10R is driven, the motor 10R is driven even if the digital operating force signal becomes smaller than the set value Fs.
[0072]
When the digital driving force signal Fa (t) is determined in this way, it is converted into a PWM signal and supplied to the motor drive unit 16R (step S16). At this time, a direction signal indicating the rotation direction of the motor 10R determined based on the direction determined in step S4 is also supplied to the motor drive unit 16R.
[0073]
That is, PID calculation is performed on Fa (t) to convert it into command driving force FoutR (step S161). Next, it is determined whether FoutR is 0 or less (step S162). FoutR becomes 0 or less in the following cases, for example. That is, from the state in which FinR exceeding Fs is generated, for example, in the direction in which the motor 10R rotates forward, the operating force supplied to the operating force detection unit 20R is in the opposite direction, and FinR is negative. When it becomes a value, dFa becomes a negative value. When this dFa has a negative value to some extent, the driving force Fa (t) becomes negative and the command driving force FoutR also becomes negative. Thus, when FoutR becomes 0 or less, FoutR is set to 0 (step S163). If FoutR is less than or equal to 0, the electric wheelchair is driven in the opposite direction, so that the electric wheelchair is prevented from traveling suddenly in the opposite direction, and the behavior of the electric wheelchair changes greatly. This is to prevent the motor 10R from being damaged due to a sudden flow of a current in the opposite direction to the motor 10R. At this time, the current driving force Fa (t) is also set to zero. This FoutR is converted into a PWM signal (step S164).
[0074]
If FoutR is not 0 or less, it is determined whether FoutR is greater than or equal to the maximum force MAX that can be output by the motor 10R (step S166). If FoutR is greater than or equal to MAX, FoutR is set to MAX (step S168), and in step S164, FoutR is converted into a PWM signal. If FoutR is not greater than or equal to MAX, FoutR at that time is converted into a PWM signal in step S164.
[0075]
Based on the PWM signal and the direction signal supplied in this manner, the motor drive unit 16R performs PWM control on the motor 10R and causes the motor 10R to generate a driving force corresponding to Fa (t).
[0076]
If FoutR is set to 0 in step S163, it is determined that FoutR is 0 in step S3 when the process of FIG. 10 is performed next. In step S4, the direction of FinR at that time is determined. Is determined, and the motor 10R is rotated in the determined direction. Further, when the process of FIG. 10 has been performed previously, since Fa (t) is set to 0 in step S163, this is equal to Fa (t−1) at this time. When executed, even if the absolute value of FinR is larger than the absolute value of Fs, the new driving force Fa (t) will increase from zero.
[0077]
In the above embodiment, any one of the relationship between the digital operation force signal and the amount of change in the driving force shown in FIGS. 4, 5, and 7 to 9 is used. It is also possible to configure the control unit so that any of the relations shown can be used, so that one of the relations selected can be used.
[0078]
In the above embodiment, when it is determined in step S162 that the command driving force FoutR is 0 or less, FoutR is set to 0 in step S163, and it is determined next time in step S3 that FoutR is 0, and in step S4. The direction of the driving force is newly determined based on the direction of the operating force. In this method, as in the above-described embodiment, the driving force change amount dFa is obtained based on the difference between FinR and Fs, and dFa is added to the current driving force Fa (t−1). For example, the present invention can be applied to a case where a driving force having a magnitude proportional to the operating force is output in the same direction as the operating force. The new driving force Fa (t) is calculated using the current driving force Fa (t−1). Instead, the current command driving force FoutR (t−1) is used and a new driving force Fa (t−1) is used. Driving force Fa (t) can also be calculated by FoutR (t−1) + dFa.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a control apparatus for an electric vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an electric wheelchair in which the control device of the embodiment is implemented.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an operation force detection signal and an operation force input to the control device of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a relationship between a digital operation force signal and a driving force change amount in the control device according to the embodiment;
FIG. 5 is a diagram showing a second relationship between a digital operation force signal and a driving force change amount in the control device of the embodiment;
6 is a diagram showing the relationship between the operating force and the driving force when the control device of the embodiment is set to the relationship of the change of the driving force with respect to the digital operating force signal of FIGS.
FIG. 7 is a diagram showing a third example of the relationship between the digital operation force signal and the amount of change in driving force in the control device of the embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a fourth example of the relationship between the digital operation force signal and the amount of change in driving force in the control device of the embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a fifth example of the relationship between the digital operation force signal and the amount of change in driving force in the control device according to the embodiment;
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control device of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10R 10L motor (drive unit)
12R 12L controller
18R 18L control unit

Claims

In the control device for an electric vehicle provided with a control unit for generating a driving force for supplementing the operating force when the operating force when the person propels the vehicle reaches a set value,
The controller calculates a change amount of the driving force by subtracting the set value from the operating force, and calculates a new driving force by adding the amount of change to the driving force. A control device for an electric vehicle.

The control unit calculates a change amount of the driving force that monotonously increases by multiplying a value obtained by subtracting the setting value from the operation force by an arbitrary coefficient, and by adding the change amount to the driving force, 2. The control apparatus for an electric vehicle according to claim 1, wherein a new driving force is calculated.

In the control device for an electric vehicle provided with a control unit for generating a driving force for supplementing the operating force when the operating force when the person propels the vehicle reaches a set value,
The control unit sets an arbitrary number of threshold values, sets a plurality of control areas partitioned by the threshold values, and subtracts a set value from the operating force for each control area. A control device for an electric vehicle that calculates a change amount of a driving force that monotonously increases by multiplying by a predetermined arbitrary coefficient and calculates a new driving force by adding the change amount to the driving force. .

The electric vehicle control device according to claim 3, wherein a coefficient of the control region including the set value is set smaller than the coefficient of the control region not including the set value.

The electric vehicle control device according to claim 4, wherein a coefficient of a control region including the set value is substantially zero.

The control area is formed in three or more sections, and the coefficient of the control area including the set value and the coefficient of the control area farthest from the set value are smaller than the coefficients of the other control areas. The control apparatus of the electric vehicle as described.

In the control device for an electric vehicle provided with a control unit for generating a driving force for supplementing the operating force when the operating force when the person propels the vehicle reaches a set value,
The controller calculates an amount of change in driving force obtained as a monotonically increasing portion of an n-order function with n being 2 or more by multiplying a value obtained by subtracting the set value from the operating force by an arbitrary coefficient. A control apparatus for an electric vehicle that calculates a new driving force by adding the amount of change to the driving force.

Control of an electric vehicle provided with a control unit that generates a driving force of a predetermined direction and magnitude to supplement the operating force when the operating force when a person propels the vehicle reaches a set value In the device
The control unit calculates a change amount of the driving force by subtracting the set value from the operating force, and adds the change amount to the driving force to obtain a new direction and magnitude. A control device for an electric vehicle that calculates driving force.

The control unit detects the direction of the operating force based on a determination result that the driving unit does not generate a driving force, and determines the direction of the driving force according to the direction of the operating force. The control device for an electric vehicle according to claim 8.

10. The control device for an electric vehicle according to claim 9, wherein the control unit once sets the driving force to zero when the direction of the new driving force is different from the determined direction of the driving force.

A direction and magnitude of an operating force applied to the vehicle when a person propels the vehicle is detected, and a driving force having a predetermined direction and magnitude is calculated based on the detected operating force, In an electric vehicle control device provided with a control unit for generating,
When the driving unit does not generate driving force , the control unit determines the direction of driving force according to the direction of the operating force at that time, and when the driving unit generates driving force. A control device for an electric vehicle , wherein a driving force newly calculated based on the operation force is different from the determined driving force direction, and the driving force is set to zero for a predetermined time .