JP7261321B2 - 電気制御車両 - Google Patents
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Description
モータ105は、後輪13の車軸と接続されており制御部101による制御のもと後輪13の回転数を制御する。より具体的にはモータ105は、制動力を発生させて後輪13の回転数を抑制する電気式ブレーキとして機能する。モータ105は、後輪13の回転により生じた運動エネルギーにより回転する。モータ105が回転することで運動エネルギーが回収されモータ105による後輪13の制動力を高め、これにより後輪13の回転数を低下させる。モータ105が回収した運動エネルギーはバッテリ107に蓄えられる。したがってモータ105は、回生ブレーキ又は発電ブレーキとして機能する。なお、バッテリ107が外部電源を用いて充電可能な場合には、モータ105によってバッテリ107を充電する必要はなく、電気式ブレーキとして渦電流ブレーキや電磁式リターダのような運動エネルギーを回収して消費するブレーキを用いてもよい。回生ブレーキとして用いられるモータ105としては、サーボモータ、ステッピングモータ、ACモータ、DCモータ等がある。また例えば歩行車100がアシスト機能を備えている場合、モータ105は歩行車100を前進させる方向とは逆方向に回転して後輪13の回転数を低下させる逆転ブレーキを発生させてもよい。
バッテリ107は、制御部101に電気的に接続され制御部101が駆動するための電力を供給する。また、バッテリ107をセンサ群103の各センサと電気的に接続しセンサ群103を駆動するための電力を供給してもよい。バッテリ107としてはリチウムイオン電池のような二次電池又はキャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。バッテリ107は、外部電源を用いて充電可能なものであってもよいし、モータ105で回収した電気エネルギーのみによって充電されるものであってもよい。
センサ群103は、単数又は複数のセンサを備え各センサの検出結果を制御部101に送信する。センサ群103は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸周りの車両の角速度を検出する角速度センサ111と、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸周りの車両の加速度を検出する加速度センサ113と、後輪13の回転数及び回転方向を検出する速度センサ115とを備える。角速度センサ111及び加速度センサ113として、これらを組み合わせた6軸慣性センサを用いてもよい。また、例えばヨー軸周りの角速度及び加速度を検出する必要がない場合には、少なくともピッチ軸及びロール軸周りの角速度及び加速度を検出可能な4軸慣性センサを用いてもよい。速度センサ115としてはホール素子を用いてもよいし、モータ105の逆起電力から速度を算出してもよい。また加速度センサの代わりに地磁気センサを用いてもよい。各センサの検出結果は、有線方式又は無線方式で信号として制御部101に送信される。
歩行車100は、走行抵抗推定部121を備えていてもよい。走行抵抗推定部121は、歩行車100が走行している路面の抵抗を推定する。一例として走行抵抗推定部121は、歩行車100の走行時の鉛直方向の加速度を経時的にモニタリングし、路面の走行抵抗を推定する。また、走行抵抗推定部121は走行路面を撮像し、撮像画像を解析して路面の抵抗を推定してもよい。
制御部101は、モータ105を制御することによりブレーキを制御する。制御部101は、MPU(Micro Processing Unit)のような各種演算処理を行うプロセッサ、情報及び命令を格納するメモリ、プロセッサによる演算の際に用いられる一時メモリのようなハードウェアにより構成される。制御部101はバッテリ107と電気的に接続され各ハードウェアを駆動するための電力はバッテリ107から供給される。制御部101は、各センサから得られた検出結果を利用してモータ105による制動力を強めたり弱めたりする。具体的には制御部101は、各センサから得られた検出結果を利用して制動力の大きさを演算し、制動力を発生させるために必要な抵抗値をモータ105に送信することで制動力の強さを調整する。
また歩行車100は、歩行車100の加速をアシストするアシスト機能を備えていてもよい。アシスト制御部129は、加速度センサ113で検出された歩行車100の前進方向への加速度に基づいてアシスト力を算出する。アシスト制御部129はモータ105で生じさせるアシスト力を算出し、算出値に基づきモータ105を制御する。モータ105はアシスト制御部129による制御に基づいて後輪13にアシスト力を付与し、歩行車100に前進力を付与する。アシスト制御部129は、ピッチ角センサの検出値に基づく上り傾斜の有無、走行抵抗推定部121による走行抵抗の推定値等に基づいてアシスト力を増減させてもよい。
一例として速度ブレーキ制御部123は、歩行車100の速度が所定以上になったときに速度を抑制して速度ブレーキを作動させる。この場合、速度ブレーキ制御部123は速度センサ115の検出値を取得し検出値をモニタリングする。速度ブレーキが作動すると、例えばモータ105が制動力を発生させ後輪13の回転速度を抑制する。これにより歩行車100の速度が抑制され安全性を高められる。
一例として傾斜ブレーキ制御部125は、歩行車100が走行する路面が所定角度以下の下り傾斜であるときに傾斜ブレーキを作動させて歩行車100の速度を抑制する。また他の例として、傾斜ブレーキ制御部125は、歩行車100が所定距離にわたり所定角度以下の傾斜を走行し続けている場合に傾斜ブレーキを発生させてもよい。また他の例として、傾斜ブレーキ制御部125は、歩行車100が所定時間にわたり所定角度以下の傾斜を走行し続けている場合に傾斜ブレーキを発生させてもよい。これらの場合、傾斜ブレーキ制御部125は加速度センサ113又は傾斜センサ117の検出値を取得し加速度を継続的にモニタリングする。傾斜ブレーキが作動すると、例えばモータ105が制動力を発生させ後輪13の回転速度を抑制する。これにより歩行車100の速度が抑制され安全性を高められる。
一例として転倒ブレーキ制御部127は、使用者が転倒する可能性が高い場合に歩行車100の速度を抑制して転倒ブレーキを作動させる。歩行車100が平地を走行中に使用者が転倒する場合、歩行車100の加速度が急速に増加する傾向にある。従って転倒ブレーキ制御部127は、歩行車100の加速度が所定の閾値以上となった場合に転倒の恐れがあるとして転倒ブレーキを作動させる。
転倒ブレーキと、他の電気的ブレーキとでは制動原理、即ちモータ105により制動力を発生させるときの検出値が異なる。したがって、例えば傾斜ブレーキが作動している間に転倒ブレーキを作動させる条件が満たされることも考えられる。例えば下り傾斜を進行中に傾斜ブレーキが作動しておりこの状態で使用者が転倒しそうになった場合、既に傾斜ブレーキにより減速力が発生しているため転倒時には加速が少ないことが考えられる。速度ブレーキの作動中でも同様の理由により転倒時には加速が少ないことが考えられる。
歩行車100がアシスト機能を備えている場合、アシスト制御を実行中に転倒ブレーキを作動させる条件が満たされることも考えられる。アシスト制御を実行中には、使用者によって歩行車100を押す力、及びモータ105のアシスト力の合計が歩行車100を加速させる。したがって、アシスト制御を実行中にはアシスト制御を実行していない場合と比較して歩行車100の加速度が加速度に関する閾値に達し易い傾向にある。従って、アシスト制御部129がアシスト制御を実行している間、閾値変更部131が閾値を変更してもよい。例えば転倒ブレーキが作動する加速度に関する閾値を1とした場合、アシスト制御部129がアシスト制御を実行している間は、加速度に関する閾値が1.3に変更される。閾値変更部131はアシスト制御部129の状態を検出し、アシスト制御の有無を検知する。
閾値変更部131は、歩行車100が走行している路面の傾斜に応じて閾値を変更してもよい。例えば歩行車100が上り傾斜を走行中に使用者が転倒しそうになった場合、上り傾斜の抵抗により歩行車100の加速度が上がり難いことが考えられる。この場合には、転倒ブレーキが作動し難い。反対に歩行車100が下り傾斜を走行中には加速度が上がり易く使用者が転倒していなくても加速度が閾値に達することが考えられる。例えば歩行車100が上り傾斜を走行中の場合、使用者は歩行車100に体重をかけるために前傾姿勢を取り使用者の重心位置が歩行車100から離れる傾向にある。またこのとき使用者は歩行車100を押し上げるために加速する傾向にある。このような場合、転倒ブレーキの閾値を高めに設定しておかなければ頻繁に転倒ブレーキが作動する可能性がある。反対に歩行車100が下り傾斜を走行中には使用者が歩行車100を身体に近づける傾向にあり、使用者が転倒しそうになっても歩行車100が加速しにくい。この場合は、閾値を低めに設定しておかなければ転倒の検知が遅れる可能性がある。従って閾値変更部131は、ピッチ角センサの検出値に基づいて閾値を変更してもよい。例えば転倒ブレーキが作動する加速度に関する閾値を1とした場合、歩行車100が下り傾斜を走行している間は加速度に関する閾値が1/3に変更され、歩行車100が上り傾斜を走行している間は加速度に関する閾値が1.3に変更される。閾値変更部131はピッチ角センサの検出値に基づき上り傾斜又は下り傾斜の有無を判断する。
閾値変更部131は、歩行車100が走行している路面の抵抗に応じて閾値を変更してもよい。例えば歩行車100が走行抵抗の高い路面を走行中には、使用者が転倒しそうになっても加速度が上がり難いことが考えられる。この場合には、転倒ブレーキが作動し難い。従って閾値変更部131は、走行抵抗推定部121の推定結果に基づいて閾値を変更してもよい。例えば転倒ブレーキが作動する加速度に関する閾値を1とした場合、歩行車100が走行抵抗の高い路面を走行している間は加速度に関する閾値が1/3に変更される。この場合、走行抵抗を二値的に検出できればよく、走行抵抗推定部121を簡易的な構成にしてもよい。また走行抵抗の検出精度の高い走行抵抗推定部121を用いた場合、閾値変更部131は走行抵抗が高くになるにつれて加速度に関する閾値を低くしてもよい。
閾値変更部131が速度に応じて加速度に関する閾値を変更する態様において、転倒ブレーキ制御部127は加加速度に基づいて転倒ブレーキを作動させないようにしてもよい。例えば使用者が横断歩道を渡ろうとして意図的に歩行車100を加速させたいことが考えられる。このような場合に歩行車100の加速度が加速度に関する閾値に達し転倒ブレーキが作動するのは好ましくない。
上述したいずれかの方法により作動した転倒ブレーキを解除するための条件は以下の通りであることが好ましい。
Claims (8)
- 車体に設けられた車輪に制動力を付与するブレーキと、
前記車体の速度を取得する速度取得部と、
前記車体の加速度を取得する加速度取得部と、
前記加速度取得部で取得された加速度が閾値以上となったときに前記ブレーキを電気的に制御して制動力を強めるブレーキ制御部と、
前記速度取得部で取得された速度に応じて前記閾値を変更する閾値変更部とを備える、
使用者によって入力された力を主動力源として車輪を回転させ駆動する電気制御車両。 - 前記閾値変更部は、前記速度取得部で取得された速度が小さいときには前記閾値を相対的に高める請求項1に記載の電気制御車両。
- 前記閾値変更部は、前記速度取得部で取得された速度が大きいときには前記閾値を相対的に低める請求項1又は2に記載の電気制御車両。
- 車体に設けられた車輪に制動力を付与するブレーキと、
前記車体の速度を取得する速度取得部と、
前記車体の加速度を取得する加速度取得部と、
前記車体の加加速度を取得する加加速度取得部と、
前記ブレーキを電気的に制御し前記加加速度取得部が取得した加加速度が所定の閾値以下であり、かつ前記加速度取得部で取得された加速度が所定の閾値以上となったときに制動力を強めるブレーキ制御部と、
前記速度取得部が取得した速度に応じて前記加速度に関する閾値を変更する閾値変更部とを備える、
使用者によって入力された力を主動力源として車輪を回転させ駆動する電気制御車両。 - 車体に設けられた車輪に制動力を付与するブレーキと、
前記車体の速度を取得する速度取得部と、
前記車体の加速度を取得する加速度取得部と、
前記ブレーキを電気的に制御し前記加速度取得部で取得された加速度が所定の閾値以上となったときに制動力を強め、前記速度取得部で取得された速度が所定の閾値以下になったときに制動力を弱めるブレーキ制御部と、
前記速度取得部で取得した速度に応じて前記加速度に関する閾値を変更する閾値変更部とを備える、
使用者によって入力された力を主動力源として車輪を回転させ駆動する電気制御車両。 - 前記ブレーキ制御部は、前記速度取得部で取得された速度が所定の期間以上、前記閾値以下になったときに前記ブレーキに付与している制動力を弱める請求項5に記載の電気制御車両。
- 前記閾値変更部は、前記速度取得部で取得された速度に応じて前記所定の期間を変更する請求項5に記載の電気制御車両。
- 前記ブレーキ制御部は、前記速度取得部で取得された速度が前記速度に関する閾値以下になったときに徐々にブレーキ力を低下させて前記ブレーキの制動力を弱める、請求項4又は5に記載の電気制御車両。
Applications Claiming Priority (3)
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