JP5720320B2

JP5720320B2 - 電動車

Info

Publication number: JP5720320B2
Application number: JP2011052990A
Authority: JP
Inventors: 中野　陽二; 陽二中野
Original assignee: ATECS CORP
Current assignee: ATECS CORP
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: JP2012191747A

Description

本発明は、手押しでの移動が可能な電動車に関するものであり、更に詳しくは、駆動用モータに備えた電磁ブレーキの制御に関するものである。

モータの電磁ブレーキを開放させ、手押し移動可能な電動車が特許文献１に記載されている。

特開２００１−１９８１６３号公報

モータの電磁ブレーキを非制動状態に開放する開放スイッチを備えた電動車は、この開放スイッチやその回路がＯＮ状態で故障した場合に、意図せず電磁ブレーキが開放したり、走行状態から停止する際に電磁ブレーキが開放されたままの状態となって制動力が働かず、危険であるといった不都合があるものであった。本発明はこのような不都合を解消し、危険な状態にならない電動車を提供することを課題とする。

電磁ブレーキＢを備えたモータＭと、電磁ブレーキＢ開放用の開放スイッチＳと、操縦者が機体１の走行、停止操作をするアクセルＡと、これらを制御する制御装置Ｃを備え、前記開放スイッチＳをＯＮ操作することで電磁ブレーキＢを非制動状態に開放させて機体１の手押し走行を可能とする電動車において、機体１停止中の電磁ブレーキＢ制動状態時に開放スイッチＳをＯＮ操作した際にのみ電磁ブレーキＢを開放させるとともに、開放スイッチＳがＯＮ状態の間は電磁ブレーキＢの開放状態を保持するよう制御し、更に、モータＭ駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段２を設け、電磁ブレーキＢ開放前に駆動電流検出手段２が所定電流値Ｉ以上の駆動電流を検出している際には、電磁ブレーキＢの制動状態を維持するよう制御してなる電動車とする。

又、手押し走行時のモータＭ回転方向を検出し、通電回路３をモータＭ回転方向と同方向に切替える前後進切替手段と、モータＭの回転を検出して発電制動力を減少させる発電制動力減少手段と、モータＭ駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段２と、モータＭあるいはモータＭの通電回路３の異常発生時にその異常を検知し電磁ブレーキＢを制動状態にして走行を停止させる異常検知停止手段４を設け、電磁ブレーキＢ開放前に異常検知停止手段４が作動している時、且つ、駆動電流検出手段２の検出している駆動電流が所定電流値Ｉ未満の際には、前記異常検知停止手段４に優先して、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させない状態で電磁ブレーキＢの開放を許可するよう制御してなる電動車とする。

又、走行中に電磁ブレーキＢ開放スイッチＳがＯＮ状態になったことを操縦者に報知する報知手段５を設け、走行中での開放スイッチＳのＯＮ状態を無効にして走行状態を維持するとともに、走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態の間は報知手段５を継続的に作動させるよう制御してなる電動車とする。

請求項１に記載の発明は、機体１停止中の電磁ブレーキＢ制動状態時に開放スイッチＳをＯＮ操作した際にのみ、すなわち開放スイッチＳがＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化した時にのみ、電磁ブレーキＢを開放させるので、走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態で故障した場合であっても、通常の走行制御による走行状態を維持したまま走行することができ、故障状態のまま、例えば坂道で停止させようとしてアクセルＡを戻した際にも電磁ブレーキＢが作動して安全に停止させることができる。又、正常な走行状態から停止した後に開放スイッチＳのＯＮ操作で一旦開放された電磁ブレーキＢは開放スイッチＳをＯＮ状態にしている間は開放状態を保持して容易に機体１の手押し移動を行わせることができる。

更に、モータＭ駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段２を設け、電磁ブレーキＢ開放前に駆動電流検出手段２が所定電流値Ｉ以上の駆動電流を検出している際には、電磁ブレーキＢの制動状態を維持するよう制御してあるので、モータＭの通電回路３に駆動電流が流れており、その状態で電磁ブレーキＢを開放するとモータＭが回って意図しない発進や走行をしてしまう状態であっても電磁ブレーキＢが開放されず安全である。

請求項２に記載の発明は、手押し走行時のモータＭ回転方向を検出し、通電回路３をモータＭ回転方向と同方向に切替える前後進切替手段と、モータＭの回転を検出して発電制動力を減少させる発電制動力減少手段と、モータＭ駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段２と、モータＭあるいはモータＭの通電回路３の異常発生時にその異常を検知し電磁ブレーキＢを制動状態にして走行を停止させる異常検知停止手段４を設け、電磁ブレーキＢ開放前に異常検知停止手段４が作動している時、且つ、駆動電流検出手段２の検出している駆動電流が所定電流値Ｉ未満の際には、前記異常検知停止手段４に優先して、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させない状態で電磁ブレーキＢの開放を許可するよう制御してあるので、異常検知停止手段４の作動した異常状態での停止中であっても、モータＭの駆動電流が所定電流値（Ｉ）未満（電流値ゼロも含む）であれば、開放スイッチＳのＯＮ操作により電磁ブレーキＢを開放させることができる。これは、例えば踏切内で異常停止した場合であっても開放スイッチＳをＯＮ操作すれば電磁ブレーキＢが開放されて手押し可能となり、踏切の外の安全な場所へ待避することができるというものである。又、異常停止している場合、且つ、駆動電流が所定電流値Ｉ未満の場合は、電磁ブレーキＢを開放させても前後進切替手段、及び発電制動力減少手段は作動しない状態であるため、機体１の手押し抵抗が大きい場合もあるが、手押しは可能な状態であり、緊急時の手押し走行が可能である。又、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させないので、異常の可能性の有るこれらの手段を作動させることによる意図しない発進や走行をすることがなく安全である。

請求項３に記載の発明は、走行中に電磁ブレーキＢ開放スイッチＳがＯＮ状態になったことを操縦者に報知する報知手段５を設け、走行中での開放スイッチＳのＯＮ状態を無効にして走行状態を維持するとともに、走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態の間は報知手段５を継続的に作動させるよう制御してあるので、操縦者に対し、開放スイッチＳやその回路に故障乃至異常が発生していることを確実に報知することができる。

制御装置のブロック図。本発明の実施例を示す電動車の側面図。本発明の実施例を示す電動車の平面図。開放スイッチ部の背面図。

図例は本発明を電動車椅子に実施したものである。この電動車椅子は機体１の前部に前輪１０と後部には後輪１１を有し、後輪１１を、運転シート１２下側のバッテリカバー１３で覆われたモータＭによって連続駆動して走行することができる。このバッテリカバー１３内にはモータＭを駆動するバッテリ１４や走行を制御する制御装置Ｃを備え、該モータＭには電磁ブレーキＢを設けてある。前輪１０は、ステアリングポスト１５上のハンドル１６によって操向可能であり、操縦者が機体１後部の運転シート１２に座り、前方のハンドル１６を握って操向乃至操作を行うことができ、バッテリカバー１３とハンドルポスト１５との間には運転シート１２に座る操縦者が足を置くためのステップ９が形成されている。

ハンドル１６の中央部には操作パネル１７を設け、この操作パネル１７にはバッテリ１４の残量や各部の異常内容、走行状態等を表示するパネル１８、車速を任意に設定可能の速度ダイヤル１９、前後進切替スイッチ２０、ホーンスイッチ２１、左右のウインカースイッチ２２等が設けてある。操作パネル１７の右側方部には平面視Ｌ字形状のアクセルＡを設け、ハンドル１６と共にアクセルＡを握ることによって走行することができる。２３は電源スイッチであり、この電源スイッチ２３を１段階回すと電源が入り、更にもう一段階回すことで前照灯２４が点灯する。

図１は本発明の電動車椅子の入力手段及び制御手段の接続状態を示すブロック図であって、Ｃは中央演算装置としての制御装置（ＣＰＵ）であり、制御装置Ｃは異常検知停止手段４、及び前後進切替手段、発電制動力減少手段を含み、電源スイッチ２３を「入」操作することでバッテリ１４の電流を制御及び駆動回路へ供給する構成である。２５は速度指令信号発生器であって、具体的にはアクセルＡの回動操作によってポテンショメータが回動し、その出力に応じた速度調整が可能である。走行停止時には、アクセルＡから手を離すと弾発力によりニュートラル位置へ自動復帰され、速度指令信号器２５から停止電圧が出力され、この指令に基づいて制御装置Ｃから徐々に駆動パルスを減少させ逆に制動パルスを増加させるスローストップ制御信号が出力され、電動車椅子は徐々に減速されると共に、停止指令電圧が出力されて一定時間後に電磁ブレーキＢへの通電を断ち、モータ軸に制動力を付与し、電動車椅子を確実に停止させる。

又、前後進切替スイッチ２０を前進、又は後進へ切替えることで前進側リレースイッチ２６又は後進側リレースイッチ２７を介して前進側リレー２８、又は後進側リレー２９を接続し、モータＭの回転方向を制御可能に構成してある。尚、これらの回路はリレー回路に限定するものではなく、トランジスタを用いた回路でも良い。３０はメインリレースイッチであり、電源スイッチ２３の「入」操作により励磁されてメインリレー３１を接続し、駆動回路へバッテリ１４電流を供給状態とする。

３２は駆動トランジスタであってトランジスタ駆動回路３３にそのゲート側が接続されており、前述の速度指令信号発生器２５の指令速度と後述のモータ回転センサ３４で検出される実速度を制御装置Ｃへ入力して演算し、制御装置Ｃから出力される駆動パルスによって駆動制御され、モータＭへ電流を供給し駆動する。３５は制動トランジスタであって、同様にトランジスタ駆動回路３３にそのゲートが接続されており、同じく制御装置Ｃから出力される制動パルスによって制御され、モータＭに発電制動作用を与えるものである。又、両トランジスタ３２及び３５は直列に接続されており、その内部には逆バイアス時に作動するダイオード３２ａ，３５ａが組込まれている。そして駆動トランジスタ３２のドレン側は＋２４Ｖの電源側へ接続されており、制動トランジスタ３５のソース側はアース側へ接続されている。モータ回転センサ３４はモータ軸に取着のタコジェネで構成され、モータ軸周囲２ヶ所での回転パルス出力を検出することで、モータＭの回転数と回転方向を検出可能に構成してある。Ｂは負作動の電磁ブレーキであって走行中は通電により制動を解除し、又、停止中はバネ力により復帰してモータ軸に制動力を加えるよう構成してある。３６，３７は電磁ブレーキＢ二段増幅用のトランジスタである。２は、モータＭの駆動電流を検出する駆動電流検出手段、３８はモータ温度センサ、３９は制御回路温度センサ、４０は外気温センサである。

モータＭの電磁ブレーキＢを開放する開放スイッチＳは運転シート１２の背凭れの後側の操縦者が運転シート１２に座った状態では操作困難な位置に設けてあり、手押し走行する場合には操縦者が機体１側方に立ち、片方の手で運転シート１２の背凭れ後方から開放スイッチＳを押しながら、もう片方の手でハンドル１６を握って手押し走行を行うことができるものである。開放スイッチＳをＯＮ操作することにより電源スイッチ２３もＯＮ操作した時と同様の状態となり、制御装置Ｃ等の電源が確保された状態となるよう構成してもよく、又、例えば操作パネル１７に設けた電源スイッチ２３をＯＮにした後でなければ開放スイッチＳをＯＮ操作しても電磁ブレーキＢが開放されないよう構成してもよい。

次に本実施例の電動車椅子における手押し状態での制御について説明する。電源スイッチ２３投入後、アクセルＡ操作を行った場合には通常の走行モードとなり、電源スイッチ２３投入後、開放スイッチＳをＯＮ操作すると手押しモードへ切替えられ、モータＭの電磁ブレーキＢが開放（非制動状態）される。開放スイッチＳには、電磁ブレーキＢ開放用のリミットスイッチ４１と電源投入用のリミットスイッチ４２が設けてあり、図４に示すように開放スイッチＳのプッシュロッド４４をスプリング４３の弾性力に抗して上方へ向け押し上げるとカム４５も同様に上方へ押し上げられ、両リミットスイッチ４１，４２が作動して、制御装置Ｃ等の電源が投入されるとともに、モータＭの電磁ブレーキＢが開放されるよう構成してある。

ここにおいて、本発明の電動車椅子は、機体１停止中の電磁ブレーキＢ制動状態時に開放スイッチＳをＯＮ操作した際にのみ電磁ブレーキＢを開放させるので走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態で故障した際に、通常の走行状態を維持したまま走行することができる。例えば前記故障時（走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態で故障）に坂道で停止しようとしてアクセルＡを戻すと、通常の走行制御によって電磁ブレーキＢは制動状態となり確実に、安全に機体１を停止させることができるとともに、停止後の停止中にも電磁ブレーキＢは開放されることはなく、再びアクセルＡ操作を行えば通常の走行を行うことができる。又、故障なく正常に停止した後には、開放スイッチＳをＯＮ操作すると電磁ブレーキＢが開放されて手押しによる走行ができるようになり、開放スイッチＳがＯＮ状態の間は電磁ブレーキＢは開放状態を保持しているので、手押し走行を継続でき、開放スイッチＳから手を離す（ＯＦＦ状態にする）と電磁ブレーキＢが制動状態となり、坂道であっても機体１を確実に停止させることができる。

又、本発明の電動車椅子は、モータＭ駆動電流を検出する駆動電流検出手段２を設け、電磁ブレーキＢ開放前に駆動電流検出手段２が所定電流値Ｉ以上の駆動電流を検出している際には、開放スイッチＳをＯＮ操作しても電磁ブレーキＢの制動状態を維持し開放しないよう制御してある。これは、モータＭの通電回路に何らかの原因で所定電流値Ｉ以上の駆動電流が流れていて、この状態で電磁ブレーキＢを開放させるとモータＭが駆動され、意図しない発進や走行をしてしまうような状態時に開放スイッチＳをＯＮ操作した場合であっても、電磁ブレーキＢを開放しないよう構成したものであり、暴走等を防ぐことができる。

又、手押し走行時のモータＭ回転方向を検出し、通電回路３をモータＭ回転方向と同方向に切替える前後進切替手段と、モータＭの回転を検出して発電制動力を減少させる発電制動力減少手段を設け、これらを電磁ブレーキＢ開放後に作動させるよう制御してあるので、停止中の安全な状態で電磁ブレーキＢが開放された後の手押し走行開始直後に、前後進切替手段と発電制動力減少手段が作動し、軽い力で容易に手押し走行を行わせることができる。本発明における前後進切替手段は、手押し走行開始時にモータＭの回転方向を検出し、通電回路をモータＭ回転方向と同方向に切替えるべく前進側リレー２８と後進側リレー２９を切替えることによって、手押し開始時には若干重く感じるが手押し走行が可能な状態となり、又モータＭの回転をモータ回転センサ３４が手押しによるモータＭ回転を検出すると発電制動力減少手段が速やかに発電制動力を減少させて、違和感なしに軽い力で手押し走行が行えるものである。

本発明の電動車椅子には、前述の駆動電流検出手段２と、モータＭあるいはモータＭの通電回路３に異常が発生している場合（走行を停止させなければならない故障や緊急事態発生時）には、その異常を検知しモータＭの駆動をやめ、電磁ブレーキＢを制動状態にして走行を停止させる異常検知停止手段４を設けてあり、電磁ブレーキＢ開放前に異常検知停止手段４が作動している時、且つ、駆動電流検出手段２の検出している駆動電流が所定電流値Ｉ未満の際には、異常検知停止手段４によって制動状態となっている電磁ブレーキＢの制御に優先して、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させない状態で、すなわち、停止時の通電回路３のままの状態で、電磁ブレーキＢの開放を許可するよう制御してあるので、電磁ブレーキＢ開放前の状態で異常停止している場合であっても、駆動電流が所定電流値Ｉ未満の際には、電磁ブレーキＢを開放させることができる。この時、前後進切替手段、及び発電制動力手段を作動させない状態で電磁ブレーキＢの開放を許可するので、手押し走行の抵抗が大きく重い状態の場合があるが、踏切内で異常停止した場合等のどうしても手押し走行による脱出をしなければならない緊急事態の際には手押し走行が可能であり、又、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させないので、異常の可能性のあるこれらの手段を作動させることによる意図しない発進や走行をすることがなく安全である。尚、手押し走行の抵抗が大きい状態とは、例えば前進側リレー２８が図１に示す状態とは逆の接点へ切替わっている場合は、前進方向と後進方向どちらに手押ししても重い状態となる。又、例えば両リレー２８，２９が前進方向、又は後進方向に切替わっている場合には、その逆方向へ手押しした場合に重く、同方向へ手押しした場合には軽くなる。

又、本発明の電動車椅子には、走行中に電磁ブレーキＢ開放スイッチＳがＯＮ状態になったことを操縦者に報知する報知手段５を設け、走行中での開放スイッチＳのＯＮ状態を無効にして走行状態を維持するとともに、走行中に開放スイッチＳがＯＮ状態の間は報知手段５を継続的に作動させるよう制御してある。これにより、操縦者に対して開放スイッチＳやその回路に故障乃至異常が発生していることを確実に報知し注意喚起することができるものである。

１機体
２駆動電流検出手段
３通電回路
４異常検知停止手段
５報知手段
Ａアクセル
Ｂ電磁ブレーキ
Ｃ制御装置
Ｉ所定電流値
Ｍモータ
Ｓ開放スイッチ

Claims

電磁ブレーキ（Ｂ）を備えたモータ（Ｍ）と、電磁ブレーキ（Ｂ）開放用の開放スイッチ（Ｓ）と、操縦者が機体（１）の走行、停止操作をするアクセル（Ａ）と、これらを制御する制御装置（Ｃ）を備え、前記開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作することで電磁ブレーキ（Ｂ）を非制動状態に開放させて機体（１）の手押し走行を可能とする電動車において、機体（１）停止中の電磁ブレーキ（Ｂ）制動状態時に開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作した際にのみ電磁ブレーキ（Ｂ）を開放させるとともに、開放スイッチ（Ｓ）がＯＮ状態の間は電磁ブレーキ（Ｂ）の開放状態を保持するよう制御し、更に、モータ（Ｍ）駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段（２）を設け、電磁ブレーキ（Ｂ）開放前に駆動電流検出手段（２）が所定電流値（Ｉ）以上の駆動電流を検出している際には、電磁ブレーキ（Ｂ）の制動状態を維持するよう制御してなる電動車。
電磁ブレーキ（Ｂ）を備えたモータ（Ｍ）と、電磁ブレーキ（Ｂ）開放用の開放スイッチ（Ｓ）と、操縦者が機体（１）の走行、停止操作をするアクセル（Ａ）と、これらを制御する制御装置（Ｃ）を備え、前記開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作することで電磁ブレーキ（Ｂ）を非制動状態に開放させて機体（１）の手押し走行を可能とする電動車において、機体（１）停止中の電磁ブレーキ（Ｂ）制動状態時に開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作した際にのみ電磁ブレーキ（Ｂ）を開放させるとともに、開放スイッチ（Ｓ）がＯＮ状態の間は電磁ブレーキ（Ｂ）の開放状態を保持するよう制御し、更に、手押し走行時のモータ（Ｍ）回転方向を検出し、通電回路（３）をモータ（Ｍ）回転方向と同方向に切替える前後進切替手段と、モータ（Ｍ）の回転を検出して発電制動力を減少させる発電制動力減少手段と、モータ（Ｍ）駆動電流を検出可能の駆動電流検出手段（２）と、モータ（Ｍ）あるいはモータ（Ｍ）の通電回路（３）の異常発生時にその異常を検知し電磁ブレーキＢを制動状態にして走行を停止させる異常検知停止手段（４）を設け、電磁ブレーキ（Ｂ）開放前に異常検知停止手段（４）が作動している時、且つ、駆動電流検出手段（２）の検出している駆動電流が所定電流値（Ｉ）未満の際には、前記異常検知停止手段（４）に優先して、前後進切替手段、及び発電制動力減少手段を作動させない状態で電磁ブレーキ（Ｂ）の開放を許可するよう制御してなる電動車。
電磁ブレーキ（Ｂ）を備えたモータ（Ｍ）と、電磁ブレーキ（Ｂ）開放用の開放スイッチ（Ｓ）と、操縦者が機体（１）の走行、停止操作をするアクセル（Ａ）と、これらを制御する制御装置（Ｃ）を備え、前記開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作することで電磁ブレーキ（Ｂ）を非制動状態に開放させて機体（１）の手押し走行を可能とする電動車において、機体（１）停止中の電磁ブレーキ（Ｂ）制動状態時に開放スイッチ（Ｓ）をＯＮ操作した際にのみ電磁ブレーキ（Ｂ）を開放させるとともに、開放スイッチ（Ｓ）がＯＮ状態の間は電磁ブレーキ（Ｂ）の開放状態を保持するよう制御し、更に、走行中に電磁ブレーキ（Ｂ）開放スイッチ（Ｓ）がＯＮ状態になったことを操縦者に報知する報知手段（５）を設け、走行中での開放スイッチ（Ｓ）のＯＮ状態を無効にして走知状態を維持するとともに、走行中に開放スイッチ（Ｓ）がＯＮ状態の間は報知手段（５）を継続的に作動させるよう制御してなる電動車。