JP7122894B2 - 電動車両および電動車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両および電動車両の制御方法に関する。

従来、老人や脚力の弱い人の歩行を補助するために、電動モータ付き歩行補助車（電動アシスト歩行車）と呼ばれる電動車両が知られている。電動アシスト歩行車は、歩行時に歩行者（使用者）と一体となって使用され、使用者により与えられる操作力では不足する分の力を発生させるように車輪のモータを駆動する。これにより、使用者の歩行をアシストする。使用者は、電動アシスト歩行車によって発生させられた力を利用することで、脚力が弱くても、容易に歩行を行うことができる。

従来の電動アシスト歩行車としては、使用者に操作される左右のハンドルにそれぞれ操作力センサを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような電動アシスト歩行車においては、各操作力センサの出力に応じた車輪駆動用モータの制御により、平地や上り坂での走行補助用の駆動力や、下り坂での抑速用の発電ブレーキ等を、使用者の操作力に応じて発生させている。

国際公開２０１４／１８８７２６号

しかしながら、従来の電動アシスト歩行車を用いる使用者は、補助駆動力や発電ブレーキを得るために、左右ハンドルの各操作力センサを介して車両を操作しなければならない。こうしたハンドル操作は、とりわけ握力や腕力が乏しい使用者にとっては大きな負担となる。

本発明は、操作力センサを用いることなく走行抵抗を推定することができ、この推定された走行抵抗に基づき、電動車両のアシスト駆動力を算出することが可能な、電動車両および電動車両の制御方法を提供する。

本発明の電動車両は、電動車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定部と、前記走行抵抗推定部の推定結果に基づいて、前記電動車両の駆動力を制御する駆動力制御部と、を備えている。

本発明の電動車両において、前記走行抵抗推定部は、前記電動車両の走行時の加速度に基づいて前記走行抵抗を推定しても良い。

本発明の電動車両において、前記電動車両の加速度を測定する加速度センサを更に備え、前記走行抵抗推定部は、前記加速度センサの出力のうち鉛直方向の加速度成分に基づいて、前記走行抵抗を推定しても良い。

本発明の電動車両において、前記走行抵抗推定部は、前記電動車両に作用する鉛直方向の加速度成分のうち、所定周波数以下の周波数となる振幅の積分値と、全周波数の振幅の積分値との割合を、予め定められた値と比較することによって、前記走行抵抗を推定しても良い。

本発明の電動車両において、前記駆動力制御部は、前記走行抵抗推定部の推定結果が予め定められた値よりも小さいとき、発電ブレーキを作動させても良い。

本発明の電動車両において、前記電動車両は、電動アシスト歩行車であっても良い。

本発明の電動車両の制御方法は、電動車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定工程と、前記走行抵抗推定工程の推定結果に基づいて、前記電動車両の駆動力を制御する駆動力制御工程と、を備えている。

本発明によれば、操作力センサを用いることなく走行抵抗を推定することができ、この推定された走行抵抗に基づき、電動車両のアシスト駆動力を算出することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動車両の一例として電動アシスト歩行車を模式的に示す斜視図。 図１に示す歩行車の側面図。 図１の歩行車に搭載される制御部および周辺構成の一例を示す図。 本発明の一実施の形態に係る歩行車の制御部による動作の一例を示すフローチャート。 歩行車の走行中における周波数と振幅との関係を示すグラフ。 歩行車を整地および不整地でそれぞれ走行させたときの全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合を求めたグラフ。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の構成には同一の符号を付し、それらについての繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電動車両の一例として電動アシスト歩行車（以下、歩行車と呼ぶ）１００を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の歩行車１００の側面図である。

図１および図２に示すように、歩行車１００は、本体フレーム１１と、本体フレーム１１に設けられた一対の前輪１２および一対の後輪１３と、本体フレーム１１に設けられた支持パッド（身体支持部）１４と、を備えている。歩行車１００は、老人や脚力の弱い人の歩行を補助するために利用される。使用者は、歩行車１００の使用時、支持パッド１４に前腕や肘を載せて、支持パッド１４に体重（荷重）をかけた状態で、ハンドルバー１５とブレーキレバー１６とをつかみながら、歩行動作を行う。歩行車１００は、使用者により与えられる力では不足する分の力を発生させるように後輪１３に連結したモータ２０を駆動することで、歩行車１００を自立走行させ、これにより、歩行のアシスト制御を行う。

図１に示す歩行車１００には、このようなアシスト制御を実行するための制御部３０（後述する図３参照）が搭載されている。以下、図１に示す歩行車１００についてさらに詳細に説明する。

本体フレーム１１は、歩行車１００の設置面に垂直な方向から所定の角度だけ傾斜された一対の支持フレーム２１を備えている。支持フレーム２１は、一例として、パイプ状部材により構成される。支持フレーム２１の下端側に、一対の下段フレーム５１が水平に配設されている。下段フレーム５１の前端側には、一対の前輪１２が取り付けられている。下段フレーム５１の後端側には、一対のリンク機構５５が設けられている。

一対の下段フレーム５１の上方に、一対の上段フレーム５４が配設されている。上段フレーム５４の後端側には、一対の後輪フレーム５７の一端側が、軸５６を介して回動可能に結合されている。後輪フレーム５７の他端側には、一対の後輪１３がそれぞれ設けられている。一対の後輪１３には、それぞれ対応する後輪１３を駆動する一対のモータ２０が連結されている。モータ２０は、サーボモータ、ステッピングモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ等、任意のモータを用いることができ、さらに減速機を一体に形成されたものを用いてもよい。

一対の支持フレーム２１の上端部には、それぞれ一対のハンドル２４が設けられている。一対のハンドル２４は、歩行車１００の設置面に対して概ね水平であり、一例として、パイプ状部材により構成される。一対のハンドル２４には、着座時に使用者が姿勢を安定させるためにつかまるグリップ部２３（図２参照）がそれぞれ設けられている。また、一対のハンドル２４の前方側には、ハンドル２４と一体に、パイプ状のハンドルバー１５が形成されている。ハンドルバー１５の一端は、一対のハンドル２４のうちの一方に、ハンドルバー１５の他端は、他方のハンドル２４に結合されている。なお、ハンドルバー１５が、ハンドル２４とは別の素材により構成されてもよい。

本実施の形態において、歩行車１００には、使用者がハンドルのグリップ等を操作する際の操作力を直接検知する操作力センサ、例えばグリップセンサ、歪みセンサ、近接センサまたは圧力センサ等は設けられていない。このため、グリップを操作するための握力や腕力が小さい使用者でも、グリップ等の特定の操作部を操作することなく、歩行車１００を押したり引いたりするだけで容易にアシスト駆動力を得ることができる。

一対の後輪１３の外周には、機械的に接触可能な一対のブレーキシュー２５（図１において省略、図２参照）が設けられている。ブレーキシュー２５は、本体フレーム１１内に配設された図示しないブレーキワイヤー（以下、ワイヤー）の一端に接続され、ワイヤーの他端は、ハンドルバー１５の両側に設けられた一対のブレーキユニット６１のワイヤー接続機構に連結させられている。なお、ワイヤーは本体フレーム１１内に格納されているが、ワイヤーを本体フレームの外側に配設して、外観上、使用者から見えるような構成にしてもよい。

ハンドルバー１５の前下方向に、ハンドルバー１５に対向するようにして、ブレーキレバー１６が配置されている。ブレーキレバー１６の両端部はそれぞれ、一対のブレーキユニット６１に連結されている。ブレーキレバー１６の両端部は、巻きばね等の付勢手段を介して、ブレーキユニット６１に取り付けられている。使用者は、ブレーキレバー１６を手前に（図２の矢印Ｒ１の方向に）引くことで、ワイヤアクションにより、機械的なブレーキをかけることができる。すなわち、ブレーキレバー１６の操作により、ブレーキシュー２５を制御できる。

例えば、使用者は、ブレーキレバー１６を手前側に（ハンドルバー１５に近づける方向に）ブレーキ作動位置まで引く。ブレーキレバー１６と連結されたワイヤーのアクションによって、ブレーキシュー２５が移動し、後輪１３の外周を押圧する。これによって、機械的なブレーキが行われる。使用者がブレーキレバー１６から手を離すと、ブレーキレバー１６は元の位置（通常位置）に戻る。これに伴って、ブレーキシュー２５も後輪１３から離れ機械的なブレーキが解除される。また、ブレーキレバー１６は矢印Ｒ１の反対方向（下側）に降ろすことができるようになっている。ブレーキレバー１６をパーキング位置まで降ろすことで、ワイヤアクションを介して、ブレーキシュー２５で後輪１３を押圧した状態を維持するパーキングブレーキがかけられる。

一対のハンドル２４の上方に、一対のハンドル２４にまたがるようにして、上述した支持パッド１４が搭載されている。支持パッド１４は、使用者の身体の一部を支持する身体支持部の一形態である。本実施の形態では、使用者の前腕または肘またはこれらの両方を支持する使用形態を想定する。ただし、あご、手、または胸など、別の部位を支持する使用形態も可能である。

ハンドル２４と支持パッド１４との間には、使用者により歩行車１００が歩行に使用されているかを検出するための検出機構７１（図２参照）が設けられている。具体的には、検出機構７１は、支持パッド１４に使用者から荷重（体重）がかけられているか、または使用者が支持パッド１４に接触しているかを検出する。

支持パッド１４の形状は、一例として馬蹄状であるが、これに限定されず、他の任意の形状でもよい。支持パッド１４は、一例として、スポンジまたはゴム製素材のようなクッション材を、木板または樹脂板などの板材の上に置き、樹脂性や布製の任意の被覆材で被覆したものとして構成される。ただし、この構成に限定されず、他の任意の構成でもよい。

支持パッド１４の下面の左右両側には、一対のアーム部材２６の一端側が、固定されている。アーム部材２６の他端側は、一対のハンドルバー１５の外側にそれぞれ回動可能に取り付けられている。使用者は、支持パッド１４を上方に押し上げる（跳ね上げる）ことで、支持パッド１４が、図２の矢印Ｒ２の方向に回動し、所定位置（退避位置）で固定される（図２の仮想線参照）。シート部３７上には、使用者の上半身を収容する空間が確保される。この状態で、使用者は、一対のグリップ部２３を両手でつかみながら、支持パッド１４を背中側にして、シート部３７に着座することができる。グリップ部２３をつかむことで、使用者は、着座の際、自身の姿勢を安定させることができる。このように、支持パッド１４は、押し上げられる前の位置（通常位置）において歩行車のシート部３７に使用者が着座することを阻害し、押し上げられた後の位置（退避位置）において、シート部３７に使用者が着座することを許容する。

ここでは、使用者が手動で支持パッド１４を押し上げる構成を示したが、別の例として、図示しないロック機構を設け、ロック機構により固定を解除することで、自動的に支持パッド１４が押し上げられる構成でもよい。または、アーム部材２６を回動させる電動機構（モータ等）を設け、電動機構をスイッチ起動により作動させることで、支持パッド１４を押し上げる構成でもよい。

一対の上段フレーム５４の間には、収容部２７（図２参照）が吊り下げられるように設けられている。収容部２７は、上方が開口した袋形状を有する。収容部２７は、樹脂性でもよく、布製であってもよい。収容部２７の蓋部として、上述した着座用のシート部３７が設けられている。収容部２７内には、後述する制御部３０（図３参照）などが設置されている。

収容部２７の後ろ側に、一対の上段フレーム５４から下方向に延在したレバー２８が設けられている。レバー２８は、使用者がレバー２８を脚で踏みつけることが可能な位置に配設されている。使用者がレバー２８を下げることで一対の後輪フレーム５７および一対の後輪１３が、一対の前輪１２に近づくようにリンク機構５５が折り畳まれる。その結果、歩行車１００を折畳むことができる。

収容部２７には、上述したように制御部３０が収容されている。制御部３０は、モータ２０等、歩行車１００の全体を制御するものである。次に、図３を参照して、制御部３０の詳細について説明する。

図３に示すように、制御部３０は、加速度センサ（検知部）３１と、加速度センサ３１に接続された走行抵抗推定部３２と、走行抵抗推定部３２に接続された駆動力制御部３３とを有している。駆動力制御部３３は、一対の後輪１３にそれぞれ設けられたモータ２０が接続されている。

このうち加速度センサ３１は、歩行車１００の加速度を検知し、この加速度の信号を、走行抵抗推定部３２を介して駆動力制御部３３に対して送信する。加速度センサ３１としては、２軸または３軸のものを、一つまたは複数使用できるが、少なくとも歩行車１００の前後および鉛直方向（上下方向）の加速度を測定できるものが用いられる。加速度センサ３１は、ジャイロセンサであってもよい。この加速度センサ３１は、歩行車１００が斜面に位置することを検知する傾斜センサとしての役割も果たしても良い。なお、加速度センサ３１は、直接駆動力制御部３３にも接続されている。すなわち、加速度センサ３１は、走行抵抗推定部３２による走行抵抗の推定を行うか否かに関わらず、歩行車１００の前後方向の加速度の信号を駆動力制御部３３に対して送信することが可能である。

走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１で測定された歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度成分に基づいて、歩行車１００の走行抵抗を推定するものである。具体的には、走行抵抗推定部３２は、歩行車１００に作用する鉛直方向の加速度成分のうち、所定周波数以下の周波数となる振幅の積分値と、所定周波数以外の周波数となる振幅の積分値との割合を、予め定められた値と比較することによって、走行抵抗を推定する。なお、走行抵抗推定部３２による走行抵抗の推定手法の詳細は、後述する。

駆動力制御部３３は、モータ２０を制御することにより、後輪１３の回転力をアシストするものである。通常、駆動力制御部３３は、加速度センサ３１で測定された歩行車１００の前後方向の加速度の値に基づいて、モータ２０を制御する（後述する通常のアシスト制御）。また、駆動力制御部３３は、走行抵抗推定部３２で推定した歩行車１００の走行抵抗に基づいて、歩行車１００の駆動力を制御する。一般に、走行抵抗は、芝生のような不整地で高く、屋内の床面のような整地では低い。このため、芝生など路面の走行抵抗が大きい不整地を走行しているとき、操作者が大きな操作力を付与しても、歩行車１００に十分な加速度を与えることができないおそれがある。この場合、駆動力制御部３３が路面の走行抵抗に応じてモータ２０に駆動力を発生させることにより、歩行車１００の路面走行に対して十分な補助駆動力を付与することができる。

（制御部による制御方法）
次に、制御部３０による歩行車１００の制御方法について説明する。図４は、制御部３０の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、制御部３０が通常のアシスト制御を実施している場合を想定する。この場合、歩行車１００の後輪１３の回転がモータ２０によってアシストされ、使用者が歩行車１００を押すだけでは不足する分の力を発生させるようにモータ２０が駆動される。このとき、駆動力制御部３３は、加速度センサ３１で測定された歩行車１００の前後方向の加速度の値に基づいて、使用者の押し力を推定してモータ２０を制御する。例えば、駆動力制御部３３は、歩行車１００の前後方向の加速度の値が小さい場合、モータ２０によるアシスト力を高め、反対に、歩行車１００の前後方向の加速度の値が大きい場合、モータ２０によるアシスト力を弱めても良い。

しかしながら、仮に、歩行車１００が床面等の整地から芝生等の不整地に移動した場合、操作者が大きな操作力を付与しても、歩行車１００の加速度は必然的に低下してしまう。このような場合に、歩行車１００の前後方向の加速度だけで使用者の押し力を推定しても、使用者の意思により歩行車１００を減速させているのか、使用者は歩行車１００を押しているが、不整地にある歩行車１００が進みにくくなっているのか、判断することは難しい。

このため、本実施の形態においては、駆動力制御部３３は、走行抵抗推定部３２で推定した推定結果（走行抵抗）に基づいて、歩行車１００の後輪１３の駆動力を制御するようになっている。すなわち、走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１で測定された歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度成分に基づいて、走行抵抗を推定する。以下、このような走行抵抗推定部３２による走行抵抗の推定方法について更に説明する。

まず、加速度センサ３１は、歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度を測定し、これを走行抵抗推定部３２に送信する。

次に、走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１から送られた歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度を取り込む（図４のステップＳ１）。次に走行抵抗推定部３２は、この鉛直方向の加速度の信号を、ローパスフィルタを通して信号処理し、鉛直方向の加速度の信号のうち所定周波数以下の低周波成分を分離する。上記所定周波数としては、例えば５Ｈｚ～１５Ｈｚのうちのいずれかの周波数、好ましくは約１０Ｈｚとすることができる。信号処理の手法としては、ローパスフィルタに限らない。例えば、フーリエ変換により加速度の信号を信号処理し、各周波数毎の振幅を求めても良い。

次に、走行抵抗推定部３２は、鉛直方向の加速度成分のうち、上記所定周波数（例えば約１０Ｈｚ）以下の周波数となる振幅の積分値である低周波振幅積分値と、全周波数の振幅の積分値である全周波振幅積分値との割合（算出割合）を求める（図４のステップＳ２）。具体的には、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合（０～１）を求める。ここで、低周波振幅積分値は、例えば図５に示すように、ある時点における加速度の信号のうち、低周波数（例えば約１０Ｈｚ以下）となる周波数の振幅の積分値であり、図５の斜線部の面積に相当する。全周波振幅積分値は、ある時点における加速度の信号のうち、全周波数の振幅の積分値であり、図５のグラフの実線と縦軸と横軸とで囲まれた全面積（低周波成分と高周波成分との合計）に相当する。なお、歩行車１００が傾斜面等にある場合に誤差が生じることを考慮して、低周波振幅積分値から、例えば約１Ｈｚ以下の定常成分の周波数領域の分を除去しても良い。

なお、走行抵抗推定部３２は、全周波振幅積分値が所定の閾値（ゼロに近い値）以下であるか否かを判断する（図４のステップＳ３）。そして走行抵抗推定部３２は、全周波振幅積分値が所定の閾値以下である場合、振動がほとんど生じていないと判断する。すなわち走行抵抗推定部３２は、歩行車１００が静止しているか、または歩行車１００が滑らかで振動がほぼ発生しない路面を走行していると推定し、上記算出割合を０と見なす（図４のステップＳ４）。これにより、低周波振幅積分値をゼロに近い全周波振幅積分値で割ることにより、これらの割合として異常値が算出されることを防止する。

また、走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１からの加速度を用いて算出した歩行車１００の速度が所定の閾値（歩行車１００が停止しようとしている速度、例えば時速０．５ｋｍ）以下か否かを判断する（図４のステップＳ５）。そして走行抵抗推定部３２は、歩行車１００の速度が所定の閾値以下である場合、使用者が歩行車１００を停止させようとしていると推定し、上記算出割合を０と見なす（図４のステップＳ４）。これにより、使用者が歩行車１００を停止させようとしている際に、モータ２０を不必要にアシスト制御することを防止することができる。

次に、走行抵抗推定部３２は、上述した全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の算出割合を、予め定められた値と比較することによって、走行抵抗を推定する（走行抵抗推定工程、図４のステップＳ６）。この場合、推定される走行抵抗は２段階であり、すなわち、予め定められた値よりも大きい走行抵抗大の場合（不整地）と、予め定められた値よりも小さい走行抵抗小の場合（整地）である。具体的には、走行抵抗推定部３２は、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合が予め定められた値よりも大きい（または予め定められた値以上の）場合、歩行車１００が不整地を走行していると判断する。一方、走行抵抗推定部３２は、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合が予め定められた値よりも小さい（または予め定められた値以下の）場合、歩行車１００が整地を走行していると判断する。この予め定められた値としては、例えば０．４～０．５のいずれかの値であり、好ましくは０．４５である。なお、推定される走行抵抗が３段階以上に分かれていても良い。

このように、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合によって、歩行車１００が整地および不整地のいずれかを走行しているか推定できるのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、一般に、歩行車１００が不整地を走行している場合、地面の小さい凹凸の影響により、加速度センサ３１は、低周波（約１０Ｈｚ以下）の鉛直方向の加速度成分を検出しやすい傾向がある。一方、不整地は地面が柔らかいため、高周波の鉛直方向の加速度成分は地面に吸収されやすい。このため加速度センサ３１は、高周波成分を検出しにくくなる。したがって、歩行車１００が整地を走行している場合と比較して、歩行車１００が不整地を走行している場合、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合が大きくなる傾向がある。

続いて、走行抵抗推定部３２は、推定された走行抵抗（不整地または整地）を駆動力制御部３３に送信する。そして駆動力制御部３３は、この推定された推定結果である走行抵抗に基づいて、歩行車１００の駆動力を制御する。

具体的には、歩行車１００が不整地を走行していると推定される場合、駆動力制御部３３は、モータ２０の駆動力を制御することにより、後輪１３の回転力をアシストする（駆動力制御工程、図４のステップＳ７）。これにより、使用者は、軽い力で歩行車１００を押して不整地を走行することができる。このとき、駆動力制御部３３は、モータ２０による後輪１３の補助駆動力を、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合の数値に応じて変化させる。例えば、上記割合が小さいほどアシスト駆動力を小さくし、上記割合が大きいほどアシスト駆動力を大きくしても良い。これにより、より適切なアシスト駆動力で、歩行車１００による歩行のアシスト制御を行うことができる。

一方、歩行車１００が整地を走行していると推定される場合、駆動力制御部３３は、モータ２０によって後輪１３の回転力をアシストすることを行わない（図４のステップＳ８）。あるいは、駆動力制御部３３は、モータ２０によって後輪１３の回転力を弱い力でアシストしても良い。このとき、駆動力制御部３３は、モータ２０による後輪１３のアシスト力を、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合の数値によって変化させても良い。例えば、上記割合が小さいほどアシスト駆動力を小さくし、上記割合が大きいほどアシスト駆動力を大きくしても良い。

また、走行抵抗推定部３２の推定結果が予め定められた値よりも小さいとき、すなわち歩行車１００が整地を走行していると推定される場合、駆動力制御部３３は、モータ２０に対して発電ブレーキを作動させるようにしても良い。発電ブレーキは、モータ２０の各相の間をショートさせ（通常の駆動を停止し）、モータ２０の回転により発電する逆起電力を利用して、制動力（ブレーキ力）を得るものである。発電ブレーキの特徴として、電力を回生できるとともに、ブレーキをなめらかにすることができる。これにより、歩行車１００が整地を走行している場合には、発電ブレーキを作動させることにより、走行を安定させつつ電力を補充することができる。

次に、図６により、上記実施の形態における具体的実施例について説明する。

具体的には、実際に歩行車１００を整地および不整地でそれぞれ走行させ、このときの全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合を算出した。この場合、まず加速度センサ３１により歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度成分を測定した。走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１から送られた鉛直方向の加速度成分のうち、１０Ｈｚ以下の周波数となる振幅の積分値である低周波振幅積分値を求め、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合を求めた。

このような測定は、互いに異なる場所にある３箇所の整地（整地１、整地２、整地３）と、互いに異なる場所にある３箇所の不整地（不整地１、不整地２、不整地３）で行った。この場合、各整地および各不整地で、停止した状態から歩行車１００を押し始め、歩行車１００を約４０秒間略等速で走行させた。この結果を図６に示す。

図６に示すように、歩行車１００が移動を開始した後、約３秒間経過した以降はデータが安定し、各整地（整地１、整地２、整地３）において、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合が約０．４以下となった。一方、各不整地（不整地１、不整地２、不整地３）において、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合は約０．５以上となった。したがって、全周波振幅積分値に対する低周波振幅積分値の割合の閾値を約０．４５に設定することにより、歩行車１００が整地を走行しているか、不整地を走行しているかを適切に判断できるものと考えられる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、走行抵抗推定部３２が歩行車１００の走行抵抗を推定し、駆動力制御部３３が、走行抵抗推定部３２の推定結果に基づいて、歩行車１００の駆動力を制御する。これにより、操作力センサを用いることなく歩行車１００の走行抵抗を推定することができ、この推定された走行抵抗に基づき、歩行車１００のアシスト駆動力を適切に算出することができる。このため、芝生などの不整地を走行する際、使用者は、軽い力で歩行車１００を押すことができる。とりわけ、使用者の握力や腕力が乏しくて、ハンドル操作を苦手とする場合であっても、歩行車１００の車体のいずれかの箇所を押したり引いたりすることで、走行抵抗に応じた走行補助駆動力を容易に得ることができる。

また、本実施の形態によれば、走行抵抗推定部３２は、歩行車１００の走行時の加速度に基づいて走行抵抗を推定するので、歩行車１００の加速度に基づいて、走行抵抗を比較的適切に算出推定することができる。

また、本実施の形態によれば、走行抵抗推定部３２は、加速度センサ３１の出力のうち鉛直方向の加速度成分に基づいて、走行抵抗を推定するので、走行時の歩行車１００の車体の振動状況から路面の柔らかさを判断し、歩行車１００の走行抵抗を推定することができる。

また、本実施の形態によれば、走行抵抗推定部３２は、歩行車１００に作用する鉛直方向の加速度成分のうち、所定周波数以下の周波数となる振幅の積分値（低周波振幅積分値）と、全周波数の振幅の積分値（全周波振幅積分値）との割合を、予め定められた値と比較することによって、走行抵抗を推定する。これにより、走行抵抗推定部３２は、低周波振幅積分値が全周波振幅積分値に対して大きいと判断した場合、走行抵抗が大きいと判断することができ、歩行車１００が整地を走行しているか、不整地を走行しているかを的確に判断することができる。

また、本実施の形態によれば、駆動力制御部３３は、走行抵抗推定部３２の推定結果としての走行抵抗が予め定められた値よりも小さいとき、発電ブレーキを作動させる。これにより、走行抵抗が小さい路面では発電ブレーキを発生させることにより、微量なブレーキをかけつつ走行安定化を得ながら電力を補充することができる。これにより１回の充電での歩行車１００の使用可能時間を延ばすことができる。

さらに、本実施の形態によれば、歩行車１００に操作力センサを設ける必要がないので、歩行車１００の構造が簡単であり、歩行車１００の製造コストを低減することができる。

本実施の形態において、モータ２０は各後輪１３に取り付けられているが、これに限定されず、モータ２０が一対の前輪１２にのみ取り付けられてもよい。または、モータ２０が、一対の前輪１２および一対の後輪１３の全てに取り付けられてもよい。また、車輪（後輪１３）の制動部としてモータ２０を用いたが、モータ２０とは別に、車輪の制動部を、モータ２０とは別に設けてもよい。例えば機械的ブレーキを行ってもよいし、電磁ブレーキを用いてもよい。

本実施の形態においては、モータ２０により一対の後輪（車輪）１３を駆動する例を用いて説明したが、これに限定されず、起動輪、転輪、遊動輪（誘導輪）を囲むように一帯に接続された履板の環である無限軌道をモータにより駆動してもよい。この場合、無限軌道がブレーキ（制動）の対象となる。

本実施の形態では、電動車両の一例として電動アシスト歩行車１００を例にとって説明したが、電動車両としては、電動歩行車に限らず、電動車椅子、電動台車、電動シニアカー等であってもよい。

本実施の形態においては、歩行車１００の走行時の加速度に基づいて走行抵抗を推定する際、加速度センサ３１により歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度成分を求める場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、加速度センサ３１により歩行車１００の前後左右方向の加速度の加速度成分を求め、走行抵抗推定部３２は、この前後左右方向の加速度成分に基づいて、歩行車１００の走行抵抗を推定しても良い。あるいは、加速度センサ３１に代えて、前輪１２または後輪１３の回転数を微分することにより、歩行車１００の走行時の鉛直方向の加速度成分を求めてもよい。

本実施の形態においては、走行抵抗推定部３２は、歩行車１００の走行時の加速度に基づいて走行抵抗を推定する場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、走行抵抗推定部３２は、下記の（ｉ）～（iv）のいずれかに基づいて歩行車１００の走行抵抗を推定しても良い。

（ｉ）走行路面を撮影したカメラ撮影画像
例えば、歩行車１００に走行路面を撮影する図示しないカメラを設け、走行抵抗推定部３２は、このカメラからの撮影画像を予め登録された複数の基準画像と対比することにより、歩行車１００が走行している路面が整地であるか不整地であるかを推定しても良い。

（ii）前輪キャスタの歪ゲージ
例えば、前輪１２に、この前輪１２に加わる鉛直方向の力を測定する図示しない歪ゲージを設け、走行抵抗推定部３２は、この歪ゲージからの圧力値を予め設定された値と比較することにより、歩行車１００が走行している路面が整地であるか不整地であるかを推定しても良い。

（iii）走行路面の水分量
例えば、歩行車１００に、走行路面の水分量を測定する図示しない水分センサを設け、走行抵抗推定部３２は、この水分センサで測定した水分量を予め設定された値と比較することにより、歩行車１００が走行している路面が整地であるか不整地であるかを推定しても良い。

（iv）走行路面の柔軟度
例えば、前輪１２または後輪１３に、そのタイヤの空気圧を測定する図示しない圧力センサを設け、走行抵抗推定部３２は、この圧力センサからのタイヤの空気圧を予め設定された値と比較することにより、歩行車１００が走行している路面が整地であるか不整地であるかを推定しても良い。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記本実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記本実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１ 本体フレーム
１２ 前輪
１３ 後輪
１４ 支持パッド
２０ モータ
３０ 制御部
３１ 加速度センサ
３２ 走行抵抗推定部
３３ 駆動力制御部
１００ 歩行車

Claims (5)

1. 電動車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定部と、
   前記走行抵抗推定部の推定結果に基づいて、前記電動車両の駆動力を制御する駆動力制御部と、を備え、
   前記走行抵抗推定部は、前記電動車両の走行時の加速度に基づいて前記走行抵抗を推定し、
   前記走行抵抗推定部は、前記電動車両に作用する鉛直方向の加速度成分のうち、所定周波数以下の周波数となる振幅の積分値と、全周波数の振幅の積分値との割合を、予め定められた値と比較することによって、前記走行抵抗を推定し、
   前記電動車両は、電動アシスト歩行車、電動車椅子、電動台車又は電動シニアカーである、電動車両。
2. 前記電動車両の加速度を測定する加速度センサを更に備え、
   前記走行抵抗推定部は、前記加速度センサの出力のうち鉛直方向の加速度成分に基づいて、前記走行抵抗を推定する、請求項１記載の電動車両。
3. 前記駆動力制御部は、前記走行抵抗推定部の推定結果が予め定められた値よりも小さいとき、発電ブレーキを作動させる、請求項１又は２記載の電動車両。
4. 前記電動車両は、電動アシスト歩行車である、請求項１乃至３のいずれか一項記載の電動車両。
5. 電動車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定工程と、
   前記走行抵抗推定工程の推定結果に基づいて、前記電動車両の駆動力を制御する駆動力制御工程と、を備え、
   前記走行抵抗推定工程において、前記電動車両の走行時の加速度に基づいて前記走行抵抗を推定し、
   前記走行抵抗推定工程において、前記電動車両に作用する鉛直方向の加速度成分のうち、所定周波数以下の周波数となる振幅の積分値と、全周波数の振幅の積分値との割合を、予め定められた値と比較することによって、前記走行抵抗を推定し、
   前記電動車両は、電動アシスト歩行車、電動車椅子、電動台車又は電動シニアカーである、電動車両の制御方法。
   

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