JPH0938144A - Auxiliary driving device for manual traveling vehicle - Google Patents

Auxiliary driving device for manual traveling vehicle

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JPH0938144A
JPH0938144A JP7195017A JP19501795A JPH0938144A JP H0938144 A JPH0938144 A JP H0938144A JP 7195017 A JP7195017 A JP 7195017A JP 19501795 A JP19501795 A JP 19501795A JP H0938144 A JPH0938144 A JP H0938144A
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torque
human
output
drive
auxiliary
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Hideo Nakamura
中村  秀男
Minoru Kitano
実 北野
Kazuhiro Tomoshige
一弘 友重
Yuji Kan
祐司 管
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable stable auxiliary drive even in the case of applying to a wheelchair by dividing the differential output of detected manual torque sampled in a prescribed period and preceding sampling output into N and controlling the auxiliary driving torque of an electric motor with the output corresponding to the provided value. SOLUTION: The output of a manual torque detection part 102 is sampled in the prescribed period and taken in. A calculation part 107 calculates the auxiliary driving torque corresponding to this input torque detected output, speed detected output from a speed detection part 105 and the manual driving torque from output characteristics to be stored in an ordinary output characteristic storage part 106 by sampling it in the prescribed period. At a transformation part 108, the calculated auxiliary driving torque values are updated and stored two by two, and its difference is divided into N and transformed as auxiliary driving force for each 1/N cycle. A motor control part 104 controls the driving motor so that this transformed auxiliary driving torque can be outputted to an electric driving part 103.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は人力走行車における
補助駆動装置に関し、例えば、人力による人力駆動系に
電動モータによる補助駆動系を併せ設けた人力走行車に
おける補助駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary drive device for a human-powered vehicle, for example, an auxiliary drive device for a human-powered vehicle in which a human-powered drive system provided with an electric motor is also provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、歩行できない入院患者、身障者、
高齢者等は、歩行の困難度や、介助者の必要に応じて、
使用者の自力走行を目的とした手動車いす(後輪駆動式
折りたたみ車いす)か、電動力走行を目的とした電動車
いすかを利用していた。例えば、ハンドリムで駆動でき
る手動車いすは、方向転換におけるスペースが最小であ
り、また、折りたたんで使用者の近辺に置くことができ
るため、病院等で一般的によく利用されるが、上り坂に
なっている場所や段差のある場所ではハンドリムに加わ
る力が大きくなり、その都度、介助者の手助けを必要と
していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, inpatients, persons with disabilities, who cannot walk
Elderly people, depending on the difficulty of walking and the needs of caregivers,
They used either a manual wheelchair (rear wheel drive type folding wheelchair) for the purpose of self-driving by a user or an electric wheelchair for the purpose of electric power running. For example, a manual wheelchair that can be driven by a hand rim has a minimum space for turning and can be folded and placed near the user, so that it is commonly used in hospitals and the like, but it can be used uphill. The force applied to the hand rim increases in places where there are steps and steps, and it is necessary to assist the caregiver each time.

【0003】また、従来の電動車いすは、人力駆動力は
全く使用せず、電動駆動力で走行できるため手足の不自
由な人が運転できるが、車体に搭載される電池の消費電
力が大であるので容量の大きい電池(例えば、鉛蓄電
池)を使用する必要があった。また、方向転換における
走行半径が手動車いすに比べ大きくなり、狭い場所では
操作性が悪いという問題があった。従って、従来の手動
車いすに補助駆動装置を組み込むことにより、手動車い
すの利点を利用しながら、上り坂になっている場所や段
差のある場所でも負荷が軽くなり、従来の電動車いすの
電池より小型の電池を使用できる車いす用の補助駆動装
置の開発に期待が寄せられている。
In addition, the conventional electric wheelchair uses no human-powered driving force at all, and can be driven by the electric-powered driving force, so that a person with limited limbs can drive the vehicle, but the power consumption of the battery mounted on the vehicle body is large. Therefore, it was necessary to use a battery having a large capacity (for example, a lead storage battery). In addition, there is a problem that the radius of travel in turning is larger than that of a manual wheelchair, and operability is poor in a narrow space. Therefore, by incorporating the auxiliary drive device in the conventional manual wheelchair, while taking advantage of the manual wheelchair, the load is lighter even in an uphill place or a place with a step, and it is smaller than the battery of the conventional electric wheelchair. Expectations are being placed on the development of an auxiliary drive unit for wheelchairs that can use these batteries.

【0004】従来、電動モータの補助駆動力で走行でき
る人力駆動装置として、特開平4−100790号公報
に記載されているように、人力による駆動系と電動モー
タによる駆動系とを並列に設け、人力による駆動系にか
かる負荷を検出して電動モータの補助駆動力を制御する
ようにしたものが知られている。
Conventionally, as a human-powered driving device capable of traveling with an auxiliary driving force of an electric motor, as described in JP-A-4-100790, a human-powered driving system and an electric-motor driving system are provided in parallel, It is known that a load applied to a drive system due to human power is detected to control an auxiliary drive force of an electric motor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−100790号公報の人力駆動装置を、車いすのよ
うに前後方向(駆動方向)に対して安定性のない車体に
適用した場合、例えば、スタート時点、急激な人力駆動
トルクが加えられた場合、補助駆動トルクを一定時間遅
延させることできてもソフト出力できるよう構成されて
いないので、急な発進による転倒などが起こりやすく不
安定な人力駆動装置になってしまう。
However, when the human-powered drive device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-100790 is applied to a vehicle body such as a wheelchair that is not stable in the front-rear direction (driving direction), for example, a start At this point, when a rapid human-powered drive torque is applied, the auxiliary drive torque can be delayed for a certain period of time, but it is not configured so that soft output is possible. Become.

【0006】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、例えば、急激な人力駆動トルクに対する補助駆動
トルクをソフト出力する構成にして、車いすに適用して
も安定した補助駆動が可能な人力走行車における補助駆
動装置を提供するものである。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances. For example, the auxiliary drive torque for a sudden human-powered drive torque is softly output, and stable auxiliary drive is possible even when applied to a wheelchair. An auxiliary drive device for a human-powered vehicle is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の基本構成
を示すブロック図である。図1において、本発明は、人
力によって車輪を駆動する人力駆動部101と、人力に
よる駆動トルクを検出する人力トルク検出部102と、
電動モータによって車輪を補助駆動する電動駆動部10
3と、人力トルク検出部102の検出出力に対応して電
動駆動部に補助駆動トルクを発生させるモータ制御部1
04とを備えた人力走行車において、人力トルク検出部
102の出力を所定周期でサンプリングして取り込み、
その出力と直前のサンプリング出力との差出力をN分割
した値に相当する出力を発生させ、この分割された出力
に応じて電動モータの補助駆動トルクを制御することを
特徴とする人力走行車における補助駆動装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention. In FIG. 1, the present invention relates to a human power drive unit 101 for driving wheels by human power, a human power torque detection unit 102 for detecting a driving torque by human power,
Electric drive unit 10 for auxiliary driving of wheels by an electric motor
3 and a motor control unit 1 for generating an auxiliary drive torque in the electric drive unit in accordance with the detection output of the manual torque detection unit 102.
In the human-powered vehicle equipped with 04, the output of the human-power torque detection unit 102 is sampled and taken in at a predetermined cycle,
A human-powered vehicle characterized in that an output corresponding to a value obtained by dividing the difference output between the output and the immediately preceding sampling output by N is generated, and the auxiliary drive torque of the electric motor is controlled according to the divided output. It is an auxiliary drive device.

【0008】車輪の回転速度を検出する速度検出部10
5と、走行速度と人力駆動トルクに対応する補助駆動ト
ルクの出力特性を予め記憶した定常出力特性記憶部10
6と、前記人力トルク検出部102で検出された人力ト
ルク検出出力と速度検出部105で検出された速度検出
出力を所定周期でサンプリングし定常出力特性記憶部1
06に記憶した出力特性から人力駆動トルクに対応する
補助駆動トルクを算出する算出部107と、所定周期で
算出した補助駆動トルクの値を2個分づつ更新記憶して
その差をN分割し、1/N周期ごとの補助駆動トルクと
して変換する変換部108とをさらに備え、前記モータ
制御部104は変換された補助駆動トルクが前記電動駆
動部103に出力されるよう電動モータを制御するよう
構成する。
A speed detector 10 for detecting the rotational speed of the wheels.
5, and a steady output characteristic storage unit 10 in which the output characteristics of the auxiliary driving torque corresponding to the traveling speed and the human driving torque are stored in advance.
6, the human power torque detection output detected by the human power torque detection unit 102 and the speed detection output detected by the speed detection unit 105 are sampled at a predetermined cycle, and the steady output characteristic storage unit 1
The calculation unit 107 that calculates the auxiliary drive torque corresponding to the human-powered drive torque from the output characteristics stored in 06, and the value of the auxiliary drive torque calculated in a predetermined cycle is updated and stored for each two, and the difference is divided into N. A conversion unit 108 that converts the auxiliary drive torque for each 1 / N cycle is further provided, and the motor control unit 104 controls the electric motor so that the converted auxiliary drive torque is output to the electric drive unit 103. To do.

【0009】本発明において、人力走行車とは、例え
ば、人力によって走行する自転車、車いす等を意味す
る。そして、人力駆動部101とは、人力によって車輪
を回転駆動するための装置を意味し、車いすにおいて
は、ハンドリムを意味する。人力トルク検出部102
は、例えば、ハンドリムから駆動輪に加えられる人力駆
動トルク(人力駆動力)に応じた機械的圧力や変形量を
電気信号に変換する、圧力センサ、磁気抵抗素子、歪み
ゲージ、ポテンショメータ、差動トランス等で構成され
る。
In the present invention, the human-powered vehicle means, for example, a bicycle, a wheelchair or the like which is driven by human power. The human-powered drive unit 101 means a device for rotationally driving the wheels by human power, and means a hand rim in a wheelchair. Manual torque detector 102
Is, for example, a pressure sensor, a magnetoresistive element, a strain gauge, a potentiometer, a differential transformer, which converts a mechanical pressure or a deformation amount according to a human-powered driving torque (human-powered driving force) applied from a hand rim to a driving wheel into an electric signal. Etc.

【0010】電動駆動部103の補助駆動トルク(補助
駆動力)とは、電動モータに生じるモータ駆動トルクを
意味し、この電動モータは、永久磁石励磁型の直流ブラ
シモータ、ブラシレスモータ、フラットモータ等で構成
される。車輪の回転速度を検出する速度検出部105
は、タコジェネレータ、フォトカプラ、ホールIC等で
構成される。モータ制御部104、定常出力特性記憶部
106、算出部107、変換部108は、CPU、RO
M、RAM、I/Oポート、タイマ、A/Dコンバータ
からなるマイクロコンピュータで構成される。
The auxiliary drive torque (auxiliary drive force) of the electric drive unit 103 means a motor drive torque generated in the electric motor. This electric motor is a permanent magnet excitation type DC brush motor, a brushless motor, a flat motor, or the like. Composed of. Speed detection unit 105 for detecting the rotation speed of the wheels
Is composed of a tacho generator, a photo coupler, a Hall IC, and the like. The motor control unit 104, the steady output characteristic storage unit 106, the calculation unit 107, and the conversion unit 108 include a CPU and RO.
It is composed of a microcomputer including an M, a RAM, an I / O port, a timer, and an A / D converter.

【0011】特に、定常出力特性記憶部106は、この
中のROMが用いられる。また、ROMは、CPUが、
モータ制御部104、算出部107、変換部108とし
て機能するプログラムが格納している。また、RAMに
は、CPUで処理されるデータ(例えば、検出信号、算
出した補助駆動トルク等)が更新記憶される。電動駆動
部103の電動モータの駆動電源として、例えば、再充
電可能なニッカド(Ni−cd)電池の24V、2.5
Ah又は5.0Ah程度の直流電源を用いてもよい。こ
の直流電源は、さらに安定化して上記の各構成部の駆動
電源として使用される。
In particular, as the steady output characteristic storage unit 106, the ROM therein is used. In addition, the ROM is
A program that functions as the motor control unit 104, the calculation unit 107, and the conversion unit 108 is stored. Further, in the RAM, data processed by the CPU (for example, detection signal, calculated auxiliary drive torque, etc.) is updated and stored. As a drive power source for the electric motor of the electric drive unit 103, for example, 24 V of a rechargeable Ni-cd battery, 2.5
A DC power supply of about Ah or 5.0 Ah may be used. This DC power supply is further stabilized and used as a drive power supply for the above-mentioned components.

【0012】走行スタート時の人力駆動トルクに対応す
る補助駆動トルクの出力特性を予め記憶したスタート出
力特性記憶部109をさらに備え、前記算出部107
は、走行スタート時の所定時間は人力トルク検出部によ
って検出された人力トルク検出出力とスタート出力特性
記憶部109に記憶した出力特性とから人力駆動トルク
に対応する補助駆動トルクを算出するよう構成されるこ
とが好ましい。スタート出力特性記憶部109は、前記
マイクロコンピュータ内のROMで構成される。
A start output characteristic storage unit 109 is further provided in which the output characteristic of the auxiliary drive torque corresponding to the human drive torque at the start of traveling is stored in advance, and the calculation unit 107 is provided.
Is configured to calculate an auxiliary drive torque corresponding to the human power drive torque from the human power torque detection output detected by the human power torque detection unit and the output characteristic stored in the start output characteristic storage unit 109 for a predetermined time at the start of traveling. Preferably. The start output characteristic storage unit 109 is composed of a ROM in the microcomputer.

【0013】前記電動モータの駆動電流を検出する電流
検出部110をさらに備え、前記モータ制御部104は
前記電流検出部110によって検出された駆動電流から
駆動力を求め、前記補助駆動力と一致する駆動力を出力
するよう電動モータを制御する構成にすることが好まし
い。電流センサ110は、シャント抵抗、ホール素子等
で構成される。電動モータをPWM(パルス幅変調)制
御しているときは、電動モータから出力される逆起電力
を検出する回路を設けることにより電動モータの回転速
度検出センサとしても利用できる。
A current detector 110 for detecting a drive current of the electric motor is further provided, and the motor controller 104 obtains a drive force from the drive current detected by the current detector 110 and matches the drive force with the auxiliary drive force. It is preferable that the electric motor is controlled so as to output the driving force. The current sensor 110 is composed of a shunt resistor, a hall element and the like. When the electric motor is PWM (Pulse Width Modulation) controlled, it can be used also as a rotation speed detection sensor of the electric motor by providing a circuit for detecting the back electromotive force output from the electric motor.

【0014】本発明によれば、人力トルク検出部102
の出力を所定周期でサンプリングして取り込み、その出
力と直前のサンプリング出力との差出力をN分割した値
に相当する出力を発生させ、この分割された出力に応じ
て電動モータの補助駆動トルクを制御する。即ち、算出
部107により、人力トルク検出部102によって検出
された人力トルク検出出力と速度検出部105によって
検出された速度検出出力と定常出力特性記憶部106に
記憶した出力特性とから人力駆動トルクに対応する補助
駆動トルクを所定周期でサンプリングして算出し、さら
に、変換部108により、所定周期で算出した補助駆動
トルクの値を2個分づつ更新記憶してその差をN分割
し、1/N周期ごとの補助駆動力として変換される。そ
して、モータ制御部104は、変換された補助駆動トル
クが電動駆動部103に出力されるよう電動モータを制
御する。従って、車輪に対し急激な人力駆動トルクが加
えられても補助駆動トルクをソフト出力できるので、車
いすに適用した場合、安定した補助駆動が可能になる。
According to the present invention, the manual torque detector 102
Output is sampled at a predetermined cycle, an output corresponding to a value obtained by dividing the difference output between that output and the immediately preceding sampling output by N is generated, and the auxiliary drive torque of the electric motor is calculated according to the divided output. Control. In other words, the calculation unit 107 converts the human power torque detection output detected by the human power torque detection unit 102, the speed detection output detected by the speed detection unit 105, and the output characteristic stored in the steady output characteristic storage unit 106 into a human power drive torque. The corresponding auxiliary drive torque is sampled and calculated in a predetermined cycle, and further, the conversion unit 108 updates and stores two values of the auxiliary drive torque calculated in the predetermined cycle and divides the difference by N, It is converted as an auxiliary driving force for every N cycles. Then, the motor control unit 104 controls the electric motor so that the converted auxiliary drive torque is output to the electric drive unit 103. Therefore, the auxiliary drive torque can be softly output even if a rapid human-powered drive torque is applied to the wheels, so that stable auxiliary drive is possible when applied to a wheelchair.

【0015】また、走行スタート時の人力駆動トルクに
対応する補助駆動トルクの出力特性を予め記憶したスタ
ート出力特性記憶部109をさらに備えた構成にするこ
とにより、前記算出部107は、走行スタート時の所定
時間は人力トルク検出部102によって検出された人力
トルク検出出力とスタート出力特性記憶部109に記憶
した出力特性とから人力駆動トルクに対応する補助駆動
トルクを算出することができる。特に、走行スタート時
と通常走行において、人力駆動力に対する補助駆動力の
出力特性記憶部を使いわけて算出しているため、さら
に、補助駆動トルクをソフト出力することが可能にな
り、安全性が向上する。
Further, by further comprising a start output characteristic storage unit 109 in which the output characteristic of the auxiliary drive torque corresponding to the manpower drive torque at the start of traveling is stored in advance, the calculation unit 107 makes the calculation unit 107 at the start of traveling. For a predetermined time, the auxiliary driving torque corresponding to the human driving torque can be calculated from the human torque detection output detected by the human torque detecting unit 102 and the output characteristic stored in the start output characteristic storage unit 109. In particular, at the start of running and during normal running, the output characteristics storage unit for the auxiliary driving force with respect to the human driving force is used separately for calculation, so it is possible to output the auxiliary driving torque softly, which improves safety. improves.

【0016】また、前記電動モータの駆動電流を検出す
る電流検出部110をさらに備えた構成にすることによ
り、モータ制御部104は、電流検出部110によって
検出された駆動電流からモータ駆動トルクを求め、算出
された補助駆動トルクと一致するよう電動モータを制御
することができる。
Further, by further comprising the current detection unit 110 for detecting the drive current of the electric motor, the motor control unit 104 obtains the motor drive torque from the drive current detected by the current detection unit 110. The electric motor can be controlled so as to match the calculated auxiliary drive torque.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定さ
れるものでない。本発明の人力走行車における補助駆動
装置は、主として、車いすに適用して、安定した補助駆
動を可能にする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. The present invention is not limited to this. The auxiliary drive device for a human-powered vehicle according to the present invention is mainly applied to a wheelchair to enable stable auxiliary drive.

【0018】図2は本発明の人力走行車における補助駆
動装置を適用した車いすの外観図である。図2におい
て、図2(a)は車いすの平面図、図2(b)は車いす
の側面図、図2(c)は車いすの背面図である。図2
(d)はバッテリの外観図である。図2(e)は操作パ
ネルの外観図である。1は車いす本体である。2は車い
す本体1を駆動する駆動輪で、左右に駆動輪2a、2b
が設けられている。3は人力よって左右の駆動輪2a、
2bを駆動するハンドリム(人力駆動部)で、左右の駆
動輪2a、2bにハンドリム3a、3bが設けられてい
る。4はフレームであり、左側フレーム4a、右側フレ
ーム4b、たすき4c等で構成されている。
FIG. 2 is an external view of a wheelchair to which the auxiliary drive device of the human powered vehicle according to the present invention is applied. In FIG. 2, FIG. 2A is a plan view of the wheelchair, FIG. 2B is a side view of the wheelchair, and FIG. 2C is a rear view of the wheelchair. FIG.
(D) is an external view of a battery. FIG. 2E is an external view of the operation panel. 1 is a wheelchair main body. Reference numeral 2 is a drive wheel for driving the wheelchair body 1, and drive wheels 2a, 2b are provided on the left and right
Is provided. 3 is a drive wheel 2a on the left and right by human power,
It is a hand rim (manual drive unit) that drives 2b, and hand rims 3a and 3b are provided on left and right drive wheels 2a and 2b. Reference numeral 4 denotes a frame, which is composed of a left frame 4a, a right frame 4b, a plow 4c, and the like.

【0019】5は自在輪であり、左右フレーム4a、4
bの下端部に自在輪5a、5bが設けられている。6は
握りであり、左右フレーム4a、4bの上端部に握り7
a、7bが設けられている。7は使用者の体を支えるシ
ートユニットであり、座7a、背もたれ7b、左右のひ
じ当て7c1〜7c2、左右のフットレスト7d1〜7
d2及びその他の付属品からなる。
Numeral 5 is a universal wheel, which is the left and right frames 4a, 4
Free wheels 5a and 5b are provided at the lower end of b. 6 is a grip, and the grips 7 are provided on the upper end portions of the left and right frames 4a and 4b.
a and 7b are provided. A seat unit 7 supports a user's body, and includes a seat 7a, a backrest 7b, left and right elbow pads 7c1-7c2, left and right footrests 7d1-7.
It consists of d2 and other accessories.

【0020】8は駆動輪2a、2bの回転軸に設けられ
るハブであり、左右のハブ8a、8b内には、図示しな
い人力トルクセンサ(人力トルク検出部)、速度センサ
(速度検出部)、電流センサ(電流検出部)の各検出部
と、電動モータ、減速機構、クラッチからなる電動駆動
部、マイクロコンピュータを搭載した制御回路基板等が
それぞれぞ内蔵されている。9はバッテリ(直流電源)
であり、例えば、再充電可能なニッカド(Ni−cd)
電池の24V、2.5Ah又は5.0Ah程度の電池で
構成され、左右フレーム4a、4bの側面または背もた
れ7bに設けられる(図2(d)、参照)。10はバッ
テリ9の電力供給をON/OFFするON/OFFスイ
ッチと、ON/OFF状態を表示するLEDを備えた操
作ボックスであり、例えば、ひじ当て7cの近辺に設け
られる(図2(e)、参照)。図2において、駆動輪2
a、2bを制動またはロックする手動ブレーキについて
は図示していないが、駆動輪2a、2bの前部に備えて
いる。
Reference numeral 8 denotes a hub provided on the rotary shafts of the drive wheels 2a and 2b. Inside the left and right hubs 8a and 8b, a human torque sensor (human torque detecting section), a speed sensor (speed detecting section), which are not shown, Each detection unit of the current sensor (current detection unit), an electric drive unit including an electric motor, a speed reduction mechanism, a clutch, a control circuit board on which a microcomputer is mounted, and the like are incorporated. 9 is a battery (DC power supply)
And, for example, rechargeable NiCd (Ni-cd)
It is composed of a battery of about 24 V, 2.5 Ah or 5.0 Ah, and is provided on the side faces of the left and right frames 4a, 4b or the backrest 7b (see FIG. 2 (d)). Reference numeral 10 denotes an operation box having an ON / OFF switch for turning ON / OFF the power supply of the battery 9 and an LED for displaying the ON / OFF state, and is provided, for example, near the elbow pad 7c (FIG. 2 (e)). ,reference). In FIG. 2, the drive wheel 2
Although a manual brake for braking or locking a and 2b is not shown, it is provided in front of the drive wheels 2a and 2b.

【0021】図3は本発明の人力走行車における補助駆
動装置を適用した車いすの制御回路を示すブロック図で
ある。図3において、301aは左側のハンドリム3a
に加えられる前進/後進の人力駆動トルク(人力駆動
力)を検出する人力トルクセンサであり、301bは右
側のハンドリム3bに加えられる前進/後進の人力駆動
力を検出する人力トルクセンサである。この人力トルク
センサ301a、301bは、可変インダクタンス型の
圧力センサを用いることが、無接触で、小さい機械的変
位を精度良く電気信号に変換できる点で好ましい。30
2aは左側の駆動輪2aを駆動する電動モータであり、
302bは右側の駆動輪2bを駆動する電動モータであ
る。この電動モータ302a、302bは、永久磁石励
磁型の直流ブラシモータを用いることが回転速度、パワ
ー等の点で好ましい。
FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit of a wheelchair to which the auxiliary drive device in the human powered vehicle of the present invention is applied. In FIG. 3, 301a is the left hand rim 3a.
Is a human-power torque sensor for detecting forward / backward human-power drive torque (human-power drive force), and reference numeral 301b is a human-power torque sensor for detecting forward / backward human-power drive force applied to the right hand rim 3b. It is preferable to use a variable inductance type pressure sensor as the manual torque sensors 301a and 301b, since it is possible to accurately convert a small mechanical displacement into an electric signal without contact. 30
2a is an electric motor that drives the left drive wheel 2a,
302b is an electric motor that drives the right drive wheel 2b. For the electric motors 302a and 302b, it is preferable to use a permanent magnet excitation type DC brush motor in terms of rotation speed, power and the like.

【0022】303aは左側の駆動輪2a(又は電動モ
ータ302a)の回転速度を検出する速度センサであ
り、303bは右側の駆動輪2b(又は電動モータ30
2b)の回転速度を検出する速度センサである。この速
度センサ303a、303bはフォトカプラ、ホールI
C等で構成される。車輪の走行速度S(km/h)は、
駆動輪(又は電動モータ)の回転速度(n/s)と、駆
動輪の半径rと、S=2πrn/3600の式から求め
られる。
Reference numeral 303a is a speed sensor for detecting the rotational speed of the left drive wheel 2a (or electric motor 302a), and 303b is the right drive wheel 2b (or electric motor 30).
2b) is a speed sensor for detecting the rotation speed. These speed sensors 303a and 303b are photocouplers and Hall I
It is composed of C etc. The traveling speed S (km / h) of the wheel is
The rotational speed (n / s) of the drive wheel (or the electric motor), the radius r of the drive wheel, and S = 2πrn / 3600 are used for the calculation.

【0023】304aは左側の電動モータ302aの駆
動電流Iaを検出する電流センサであり、304bは右
側の電動モータ302bの駆動電流Ibを検出する電流
センサである。この電流センサ304a、304bは、
シャント抵抗、ホールIC等で構成される。電動モータ
302a,302bの駆動トルクFa,Fbは、Fa=
K・Ia,Fb=K・Ib(Kは定数)の式から求めら
れる。
Reference numeral 304a is a current sensor for detecting the drive current Ia of the left electric motor 302a, and 304b is a current sensor for detecting the drive current Ib of the right electric motor 302b. The current sensors 304a and 304b are
It consists of a shunt resistor and a Hall IC. The drive torques Fa and Fb of the electric motors 302a and 302b are Fa =
K · Ia, Fb = K · Ib (K is a constant).

【0024】305はコントローラであり、CPU、R
OM、RAM、I/Oポート、タイマ、A/Dコンバー
タ、カウンタからなるマイクロコンピュータで構成さ
れ、モータ制御部、定常出力特性記憶部(定常出力特性
テーブル)、スタート出力特性記憶部(スタート出力特
性テーブル)、算出部、変換部として機能する。走行ス
タート時の人力駆動トルクに対する補助駆動トルクのス
タート出力特性を予め記憶したスタート出力特性テーブ
ル、走行速度と人力駆動トルクに対応する補助駆動トル
クの出力特性を予め記憶した定常出力特性テーブルは、
ROMで構成される。また、ROMには、モータ制御
部、算出部、変換部として機能するプログラムが格納さ
れている。また、RAMには、CPUで処理されるデー
タが更新記憶される。
Reference numeral 305 is a controller, which is a CPU, R
It is composed of a microcomputer consisting of an OM, a RAM, an I / O port, a timer, an A / D converter, and a counter, and has a motor control unit, a steady output characteristic storage unit (steady output characteristic table), a start output characteristic storage unit (start output characteristic). It functions as a table), a calculation unit, and a conversion unit. The start output characteristic table that pre-stores the start output characteristics of the auxiliary drive torque with respect to the human power drive torque at the time of traveling start, and the steady output characteristic table that pre-stores the output characteristics of the auxiliary drive torque that corresponds to the traveling speed and the human drive torque are
It consists of ROM. Further, the ROM stores programs that function as a motor control unit, a calculation unit, and a conversion unit. Further, the data processed by the CPU is updated and stored in the RAM.

【0025】また、A/Dコンバータは、人力トルクセ
ンサ301a、301bによって検出される前進/後進
の人力駆動力信号を所定周期でサンプリングし、A/D
(アナログ−デジタル)変換して、前進/後進の人力駆
動力データに変換する。電流センサ304a、304b
によって検出される駆動電流Ia、Ibも、同様に駆動
電流信号を所定周期でサンプリングし、A/D(アナロ
グ−デジタル)変換して、電動モータの電動駆動トルク
データに変換する。カウンタは、速度センサ303a、
303bによって検出される回転速度信号をカウントし
て、走行速度データに変換する。
Further, the A / D converter samples the forward / backward human-power driving force signals detected by the human-power torque sensors 301a and 301b at a predetermined cycle to perform A / D conversion.
(Analog-digital) conversion to convert to forward / reverse driving force data. Current sensors 304a, 304b
Similarly, the drive currents Ia and Ib detected by Sampling the drive current signal are also sampled at a predetermined cycle, A / D (analog-digital) converted, and converted into electric drive torque data of the electric motor. The counter is a speed sensor 303a,
The rotation speed signal detected by 303b is counted and converted into traveling speed data.

【0026】306aは左側の電動モータ302aを駆
動するモータ駆動回路であり、306bは右側の電動モ
ータ302bを駆動するモータ駆動回路である。モータ
駆動回路306a(306b)は、スイッチング用のト
ランジスタQ1a〜Q4a(Q1b〜Q4b)のブリッ
ジとそのトランジスタを保護するダイオードD1a〜D
4a(D1b〜D4b)のブリッジで構成されている。
Reference numeral 306a is a motor drive circuit for driving the left electric motor 302a, and 306b is a motor drive circuit for driving the right electric motor 302b. The motor drive circuit 306a (306b) includes a bridge of switching transistors Q1a to Q4a (Q1b to Q4b) and diodes D1a to D for protecting the bridge.
4a (D1b to D4b).

【0027】307aはモータ駆動回路306aが左側
の電動モータ302aを前進駆動させるための前進駆動
回路であり、307bはモータ駆動回路306bが右側
の電動モータ302bを前進駆動させるための前進駆動
回路である。前進駆動回路307a(307b)は、コ
ントローラ305から前進駆動信号を受けると、例え
ば、トランジスタQ1aとQ4a(Q1bとQ4b)を
オンして電動モータ302a(302b)を時計方向に
駆動させる。このとき、コントローラ305は、人力ト
ルクセンサ301a(301b)によって検出される人
力トルク検出信号から補助駆動トルクを、電流センサ3
04a(304b)によって検出される駆動電流Ia
(Ib)から電動モータの前進駆動トルクを、それぞれ
算出し、補助駆動トルクと前進駆動トルクが一致するよ
うPWM(パルス幅変調)制御する。
Reference numeral 307a is a forward drive circuit for the motor drive circuit 306a to drive the left electric motor 302a forward, and 307b is a forward drive circuit for the motor drive circuit 306b to drive the right electric motor 302b forward. . When the forward drive circuit 307a (307b) receives the forward drive signal from the controller 305, for example, the transistors Q1a and Q4a (Q1b and Q4b) are turned on to drive the electric motor 302a (302b) in the clockwise direction. At this time, the controller 305 determines the auxiliary driving torque from the human power torque detection signal detected by the human power torque sensor 301a (301b), and the current sensor 3
Drive current Ia detected by 04a (304b)
The forward drive torque of the electric motor is calculated from (Ib), and PWM (pulse width modulation) control is performed so that the auxiliary drive torque and the forward drive torque match.

【0028】308aはモータ駆動回路306aが左側
の電動モータ302aを後進駆動させるための後進駆動
回路であり、308bはモータ駆動回路306bが右側
の電動モータ302bを後進駆動させるための後進駆動
回路である。後進駆動回路308a(308b)は、コ
ントローラ305から後進駆動信号を受けると、例え
ば、トランジスタQ2aとQ3a(Q2bとQ3b)を
オンして電動モータ302a(302b)を反時計方向
に駆動させる。このとき、コントローラ305は、人力
トルクセンサ301a(301b)によって検出される
人力トルク検出信号から補助駆動トルクを、電流センサ
304a(304b)によって検出される駆動電流Ia
(Ib)から電動モータの後進駆動トルクを、それぞれ
算出し、補助駆動トルクと後進駆動トルクが一致するよ
うPWM(パルス幅変調)制御する。
Reference numeral 308a is a reverse drive circuit for the motor drive circuit 306a to drive the left electric motor 302a in reverse, and 308b is a reverse drive circuit for the motor drive circuit 306b to drive the right electric motor 302b in reverse. . When the reverse drive signal is received from the controller 305, the reverse drive circuit 308a (308b) turns on the transistors Q2a and Q3a (Q2b and Q3b) to drive the electric motor 302a (302b) counterclockwise, for example. At this time, the controller 305 determines the auxiliary drive torque from the manual torque detection signal detected by the manual torque sensor 301a (301b) and the drive current Ia detected by the current sensor 304a (304b).
The backward drive torque of the electric motor is calculated from (Ib), and PWM (pulse width modulation) control is performed so that the auxiliary drive torque and the backward drive torque match.

【0029】309は電動モータ302a、302bを
発電制動する発電制動回路である。発電制動回路309
は、コントローラ305より停止信号を受けると、例え
ば、トランジスタQ3aとQ4a(Q3bとQ4b)を
所定時間、ON/OFF制御して電動モータ302a
(302b)を発電制動する。310はバッテリであ
り、例えば、再充電可能なニッカド(Ni−cd)電池
の24V、2.5Ah又は5.0Ah程度の電池で構成
される。311は定電圧回路であり、例えば、5Vのレ
ギュレータICで構成され、バッテリ電圧24Vを5V
の定電圧に変換し、コントローラ305、人力トルクセ
ンサ301a、301b、速度センサ303a、303
b等に供給する。312はバッテリ310の電力供給を
ON/OFFするON/OFFスイッチであり、ONす
るとスイッチング回路306a、306bに24V電圧
を供給し、LEDランプ313が点灯する。
Reference numeral 309 is a dynamic braking circuit for dynamic braking the electric motors 302a and 302b. Dynamic braking circuit 309
When the stop signal is received from the controller 305, the electric motor 302a is controlled, for example, by ON / OFF controlling the transistors Q3a and Q4a (Q3b and Q4b) for a predetermined time.
(302b) is dynamically braked. Reference numeral 310 denotes a battery, which is composed of, for example, a rechargeable Ni-cd battery having a voltage of about 24 V, 2.5 Ah, or 5.0 Ah. Reference numeral 311 is a constant voltage circuit, which is composed of, for example, a 5V regulator IC, and a battery voltage of 24V is 5V.
The constant voltage of the controller 305, human torque sensor 301a, 301b, speed sensor 303a, 303
b, etc. An ON / OFF switch 312 turns ON / OFF the power supply of the battery 310, and when turned ON, supplies 24V voltage to the switching circuits 306a and 306b, and the LED lamp 313 is turned on.

【0030】ここでは、車いすの制御回路は、電動モー
タ302a(302b)の可逆回転駆動を可能にして、
前進走行時と後進走行時の補助駆動ができるように構成
しているが、制御回路を簡略化して前進走行時だけ補助
駆動できる構成にするようにすることもできる。また、
電動モータ302a(302b)の減速機構と駆動輪の
伝動機構を電気的に接続する電磁クラッチを備え、電源
をOFFしたときは、通常の車いすとして使用できる構
成にしてもよい。
Here, the control circuit of the wheelchair enables reversible rotation driving of the electric motor 302a (302b),
Although the auxiliary drive can be performed during the forward traveling and the backward traveling, the control circuit can be simplified so that the auxiliary driving can be performed only during the forward traveling. Also,
An electromagnetic clutch for electrically connecting the reduction mechanism of the electric motor 302a (302b) and the transmission mechanism of the driving wheels may be provided so that the electric wheel 302 can be used as a normal wheelchair when the power is turned off.

【0031】図4は本発明の補助駆動トルク算出処理を
示すフローチャートである。図4において、 ステップ401:人力トルクセンサ301a(301
b)で検出した前進/後進の人力駆動トルク信号を、所
定周期Tで読み取り(サンプリング)、前進/後進の人
力駆動トルクデータに変換する(例えば、T=100m
S)。 ステップ402:速度センサ303a(303b)で検
出した前進/後進の回転速度信号を所定周期Tで読み取
り(サンプリング)、前進/後進の走行速度データに変
換する。 ステップ403:車いすの駆動スタート時から所定時間
経過したか否かを、タイマで計測し判定する。
FIG. 4 is a flow chart showing the auxiliary drive torque calculation processing of the present invention. In FIG. 4, Step 401: Human torque sensor 301a (301
The forward / reverse manpower drive torque signal detected in b) is read (sampling) at a predetermined cycle T and converted into forward / reverse manpower drive torque data (for example, T = 100 m).
S). Step 402: The forward / reverse rotational speed signal detected by the speed sensor 303a (303b) is read (sampling) at a predetermined cycle T and converted into forward / reverse traveling speed data. Step 403: A timer measures to determine whether or not a predetermined time has elapsed since the wheelchair was started to drive.

【0032】ステップ404:所定時間(例えば、2
秒)内であれば、走行スタート時の人力駆動トルクに対
する補助駆動トルクの出力特性を予め記憶したスタート
出力特性テーブルを参照し、ステップ401で求めた人
力駆動力データから補助駆動トルク(アシスト量)を所
定周期Tに同期して算出する。図5はスタート出力特性
テーブルの補助駆動力の出力特性を示す説明図である。
図5において、前進/後進の走行スタート時の0〜2秒
間、人力駆動力に対する補助駆動力の比率のMAXを1
として直線的に増加させている。人力駆動力に対する補
助駆動力の比率、走行スタート時の所定時間は外部ディ
ップスイッチで設定するようにすることもできる。
Step 404: A predetermined time (for example, 2
Second), reference is made to a start output characteristic table in which the output characteristics of the auxiliary driving torque with respect to the human driving torque at the start of traveling are stored in advance, and the auxiliary driving torque (assist amount) is calculated from the human driving force data obtained in step 401. Is calculated in synchronization with a predetermined cycle T. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the output characteristics of the auxiliary driving force of the start output characteristic table.
In FIG. 5, MAX of the ratio of the auxiliary driving force to the human driving force is 1 for 0 to 2 seconds at the time of starting the forward / reverse traveling.
It is increasing linearly. The ratio of the auxiliary driving force to the human driving force and the predetermined time at the start of traveling can be set by an external DIP switch.

【0033】ステップ405:所定時間(例えば、2
秒)経過すれば、走行速度と人力駆トルクに対応する補
助駆動トルクの出力特性を予め記憶した定常出力特性テ
ーブルを参照し、ステップ401で求めた人力駆動トル
クデータと、ステップ402で求めた走行速度データか
ら補助駆動トルク(アシスト量)を所定周期Tに同期し
て算出する。図6は定常出力特性テーブルの補助駆動ト
ルクの出力特性を示す説明図である。図6において、例
えば、前進速度(走行速度)が4km/h以下では補助
駆動トルク/人力駆動トルク=1の割合で一定、4〜6
km/hの間で補助駆動トルクを直線的に減少させてい
る。また、後進速度(走行速度)が0から−6km/h
の間で補助駆動トルク(アシスト量)を直線的に減少さ
せている。
Step 405: Predetermined time (for example, 2
Second), the steady output characteristic table in which the output characteristics of the auxiliary driving torque corresponding to the traveling speed and the manpower-driven torque are stored in advance is referred to, and the human-powered driving torque data obtained in step 401 and the traveling obtained in step 402 are referred to. The auxiliary drive torque (assist amount) is calculated from the speed data in synchronization with the predetermined cycle T. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the output characteristic of the auxiliary drive torque of the steady output characteristic table. In FIG. 6, for example, when the forward speed (running speed) is 4 km / h or less, it is constant at a ratio of auxiliary driving torque / manual driving torque = 1, 4 to 6
The auxiliary drive torque is linearly reduced between km / h. In addition, the reverse speed (travel speed) is 0 to -6 km / h.
The auxiliary drive torque (amount of assist) is linearly reduced during the period.

【0034】ステップ406:前回算出したアシスト量
Aと今回算出したアシスト量Bを一定周期Tに同期して
RAMに更新記憶する。 ステップ407:前回算出したアシスト量Aと今回算出
したアシスト量Bの大きさを比較判定する。 ステップ408:今回算出したアシスト量Bが前回算出
したアシスト量Aに比較して大きいときには、その変化
量、C=B−Aを算出する。 ステップ409:今回算出したアシスト量Bが前回算出
したアシスト量Aに比較して小さいときには、その変化
量、C=A−Bを算出する。 ステップ410:C/N=Dを算出し、さらに、変化量
CをN等分する。ここで、Nは一定周期をN等分する数
値である(例えば、N=5)。
Step 406: The assist amount A calculated last time and the assist amount B calculated this time are updated and stored in the RAM in synchronization with the constant period T. Step 407: The magnitudes of the previously calculated assist amount A and the presently calculated assist amount B are compared and determined. Step 408: When the assist amount B calculated this time is larger than the assist amount A calculated last time, the change amount, C = BA, is calculated. Step 409: When the assist amount B calculated this time is smaller than the assist amount A calculated last time, the change amount, C = A−B, is calculated. Step 410: C / N = D is calculated, and the change amount C is divided into N equal parts. Here, N is a numerical value that divides the constant period into N equal parts (for example, N = 5).

【0035】ステップ411:アシスト量AにN等分し
た変化量Dを加減算したアシスト量に変換して、T/N
周期ごとにモータ制御部(コントローラ内)に出力す
る。 ステップ412:|B−A|=C=NDであるか、否か
を判定し、|B−A|=Cになるまで、ステップ411
に戻り繰り返す。 ステップ413:A=B=0であるか、否かを判定し、
A=B=0にならば、ステップ414に進み、A=B=
0でないならば、ステップ401に戻り、最終的にステ
ップ411で得られるたアシスト量に変換する。
Step 411: T / N is converted into an assist amount by adding / subtracting a change amount D equally divided into N to the assist amount A.
Output to the motor control unit (inside the controller) every cycle. Step 412: It is determined whether or not | B−A | = C = ND, and step 411 is performed until | B−A | = C.
Return to and repeat. Step 413: It is judged whether or not A = B = 0,
If A = B = 0, the process proceeds to step 414, where A = B =
If it is not 0, the process returns to step 401 and finally converted into the assist amount obtained in step 411.

【0036】ステップ415:アシスト量が0になれ
ば、走行速度=0であるか、否かを判定し、走行速度=
0ならば、走行停止としてアシスト量の算出を終了す
る。走行速度=0でないならば、ステップ401に戻
り、ステップ401〜ステップ414を繰り返す。この
ステップ401〜ステップ414の補助駆動トルク算出
処理は電動モータ302a、302bについて並列的に
行われる。また、前進走行または後進走行についても同
じステップ処理である。急激な人力駆動トルクが加えら
れても補助駆動トルクをソフト出力できるので、車いす
に適用した場合、安定した補助駆動が可能になる。特
に、走行スタート時と通常走行において、人力駆動トル
クに対する補助駆動トルクの出力特性テーブルを使いわ
けて算出しているため、さらに、補助駆動トルクをソフ
ト出力することが可能になり、安全性が向上する。
Step 415: If the assist amount becomes 0, it is judged whether or not the traveling speed = 0, and the traveling speed =
If it is 0, the traveling is stopped and the calculation of the assist amount is finished. If the traveling speed is not 0, the process returns to step 401 and steps 401 to 414 are repeated. The auxiliary drive torque calculation processing of steps 401 to 414 is performed in parallel for the electric motors 302a and 302b. Further, the same step processing is applied to the forward traveling or the backward traveling. Since the auxiliary drive torque can be softly output even when a rapid human-powered drive torque is applied, stable auxiliary drive is possible when applied to a wheelchair. In particular, at the start of running and during normal running, the output characteristic table of the auxiliary drive torque with respect to the human-powered drive torque is used separately for calculation, so it is possible to output the auxiliary drive torque softly, improving safety. To do.

【0037】図7は本発明のアシスト量の出力変換を示
す説明図である。図7において、同図(1)は所定周期
Tごとに算出したアシスト量であり、図4のステップ4
01、402、405で求められる。従来、電動モータ
の補助駆動トルクで走行できる自転車では、急激な人力
駆動トルクが加えられた場合、その変化量が調整されな
いで、単に人力駆動トルクに対する補助駆動トルクを求
めて電動モータを制御していた。同図(2)はT/N周
期ごとに変換したアシスト量であり、図4のステップ4
01〜411で求められる。この所定周期Tで算出した
補助駆動力の値をRAMに2個分ずつ更新記憶しなが
ら、その変化量をN等分し、T/N周期ごとの補助駆動
力として変換してモータ制御部へ出力するので、モータ
制御部は、急激な人力駆動トルクが加えられても、その
変化量が調整された補助駆動力で電動モータを制御する
ことができる。従って、本発明の走行補助駆動装置を車
いすに適用した場合、安定した走行補助駆動が可能にな
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing output conversion of the assist amount according to the present invention. In FIG. 7, (1) in FIG. 7 is the assist amount calculated for each predetermined cycle T, and the step 4 in FIG.
01, 402, 405. Conventionally, in a bicycle that can run with an auxiliary drive torque of an electric motor, when a sudden human-power drive torque is applied, the amount of change is not adjusted, and the electric motor is controlled simply by obtaining the auxiliary drive torque with respect to the human-power drive torque. It was (2) in the figure is the assist amount converted for each T / N cycle, and the step 4 in FIG.
It is calculated from 01 to 411. While the value of the auxiliary driving force calculated in the predetermined cycle T is updated and stored in the RAM for every two times, the amount of change is equally divided into N and converted into the auxiliary driving force for every T / N cycle to the motor control unit. Since the output is performed, the motor control unit can control the electric motor with the auxiliary driving force whose change amount is adjusted, even if a rapid human-powered driving torque is applied. Therefore, when the travel assistance drive device of the present invention is applied to a wheelchair, stable travel assistance drive is possible.

【0038】図8は人力トルクセンサの信号処理回路と
その信号波形を示す説明図である。図8において、人力
センサは、801のコイルと802のフェライトとから
なる可変インダクタンス型のセンサで、フェライト80
2をコイル801に平行にしてスライドし、人力の駆動
力の大きさに比例してコイル801に近づけたり遠ざけ
たりできる構成にする。コイル801には、コントロー
ラ305から同図(A)に示すような波形のパルス電圧
が印加される。また、フェライト802をコイル801
に近づけるとコイル801のインダクタンスが変化し
て、同図(B)で示すような波形の破線になって出力さ
れる。出力されたパルス電圧(B)は、積分回路803
で積分して、同図(C)で示すような波形に直流変換さ
れ、次の増幅器804によって増幅されて、人力駆動力
信号としてコントローラ305のI/Oポートに入力さ
れる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a signal processing circuit of the manual torque sensor and its signal waveform. In FIG. 8, the human power sensor is a variable inductance type sensor including a coil 801 and a ferrite 802, and a ferrite 80
2 is slid in parallel with the coil 801 so that it can be moved closer to or farther from the coil 801 in proportion to the magnitude of the driving force of human power. A pulse voltage having a waveform as shown in FIG. 7A is applied from the controller 305 to the coil 801. In addition, the ferrite 802 and the coil 801
, The inductance of the coil 801 changes, and the output becomes a broken line having a waveform as shown in FIG. The output pulse voltage (B) is supplied to the integration circuit 803.
Is integrated, converted into a waveform as shown in FIG. 9C, converted into a direct current, amplified by the next amplifier 804, and input to the I / O port of the controller 305 as a human power driving signal.

【0039】コントローラ305のCPUは、人力駆動
トルク出力を所定周期で取り込み、A/D変換して、人
力駆動トルクデータに変換する。前進/後進の人力駆動
トルクを検出する場合、二つの人力トルクセンサと二つ
の信号処理回路を設けてもよいが、一つのフェライト8
02のスライド領域を前進/後進の二つに分割できるよ
うに構成し、それに伴って検出信号の直流電圧レベルも
二つの領域に分割して、前進と後進の人力駆動力信号を
判定できるように構成してもよい。
The CPU of the controller 305 takes in the human-powered drive torque output in a predetermined cycle, A / D-converts it, and converts it into human-powered drive torque data. When detecting the forward / reverse human-power drive torque, two human-power torque sensors and two signal processing circuits may be provided, but one ferrite 8
The slide area of 02 can be divided into two areas, forward / reverse, and accordingly, the DC voltage level of the detection signal is also divided into two areas so that the forward driving force and the backward driving force signal can be determined. You may comprise.

【0040】また、本実施例では、1サンプリング期間
に変化した人力の変化量をN等分し、その値を徐々に加
えてソフトスタートさせたが、例えば、2以上のサンプ
リング期間に変化した変化量を2N、3N等分して、更
に緩やかにスタートさせる構成にしてもよい。このよう
に構成することで、人力に遅延させてアシスト力を応答
させることができるので、人力に少し遅れてモータが駆
動する。従って、人力が徐々に上がるときにはそれより
も小さいアシスト力で人力を補助し、人力が最高になっ
たときには人力よりも小さいアシスト量で補助される。
そして、人力が下がり始めたときにはモータからのアシ
スト力が最高になるため、滑らかなアシスト走行を実現
することができる。
Further, in this embodiment, the amount of change in human power changed in one sampling period is divided into N equal parts, and the value is gradually added to perform the soft start. However, for example, the change is changed in two or more sampling periods. The amount may be divided into 2N and 3N, and the start may be performed more gently. With this configuration, the assist force can be made to respond with a delay to the human power, and therefore the motor is driven with a slight delay from the human power. Therefore, when the human power gradually increases, the human power is assisted with a smaller assist force, and when the human power reaches the maximum, the assist amount is smaller than the human power.
Then, when the human power starts to decrease, the assisting force from the motor becomes maximum, so that smooth assisted traveling can be realized.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、急激な人力駆動トルク
が加えられても補助駆動トルクをソフト出力できるの
で、車いすに適用した場合、安定した補助駆動が可能に
なる。特に、走行スタート時と通常走行において、人力
駆動トルクに対する補助駆動トルクの出力特性テーブル
を使いわけて算出しているため、さらに、補助駆動トル
クをソフト出力することが可能になり、安全性が向上す
る。
According to the present invention, the auxiliary drive torque can be softly output even when a rapid human-powered drive torque is applied. Therefore, when applied to a wheelchair, stable auxiliary drive can be performed. In particular, at the start of running and during normal running, the output characteristic table of the auxiliary drive torque with respect to the human-powered drive torque is used separately for calculation, so it is possible to output the auxiliary drive torque softly, improving safety. To do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の人力走行車における補助駆動装置を適
用した車いすの外観図である。
FIG. 2 is an external view of a wheelchair to which the auxiliary drive device of the human powered vehicle according to the present invention is applied.

【図3】本発明の人力走行車における補助駆動装置を適
用した車いすの制御回路を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit of a wheelchair to which the auxiliary drive device in the human powered vehicle of the present invention is applied.

【図4】本発明の補助駆動トルク算出処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an auxiliary drive torque calculation process of the present invention.

【図5】スタート出力特性テーブルの補助駆動トルクの
出力特性を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing output characteristics of auxiliary drive torque in a start output characteristic table.

【図6】定常出力特性テーブルの補助駆動トルクの出力
特性を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing output characteristics of auxiliary drive torque of a steady output characteristic table.

【図7】本発明のアシスト量の出力変換を示す説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing output conversion of an assist amount according to the present invention.

【図8】人力トルクセンサの信号処理回路とその信号波
形を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a signal processing circuit of a manual torque sensor and its signal waveform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車いす本体 2 駆動輪 3 ハンドリム 4 フレーム 5 自在輪 6 握り 7 シートユニット 8 ハブ 9 バッテリ 10 操作ボックス 301a、301b 人力トルクセンサ 302a、302b 電動モータ 303a、303b 速度センサ 304a、304b 電流センサ 305 コントローラ 306a、306b モータ駆動回路 307a、307b 前進駆動回路 308a、308b 後進駆動回路 309 発電制動回路 310 バッテリ 311 定電圧回路 312 ON/OFFスイッチ 313 LEDランプ 1 wheelchair body 2 drive wheel 3 hand rim 4 frame 5 universal wheel 6 grip 7 seat unit 8 hub 9 battery 10 operation box 301a, 301b human torque sensor 302a, 302b electric motor 303a, 303b speed sensor 304a, 304b current sensor 305 controller 306a, 306b Motor drive circuit 307a, 307b Forward drive circuit 308a, 308b Reverse drive circuit 309 Power generation braking circuit 310 Battery 311 Constant voltage circuit 312 ON / OFF switch 313 LED lamp

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 管 祐司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Kan, 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力によって車輪を駆動する人力駆動部
と、人力による駆動トルクを検出する人力トルク検出部
と、電動モータによって車輪を補助駆動する電動駆動部
と、人力トルク検出部の検出出力に対応して電動駆動部
に補助駆動トルクを発生させるモータ制御部とを備えた
人力走行車において、 人力トルク検出部の出力を所定周期でサンプリングして
取り込み、その出力と直前のサンプリング出力との差出
力をN分割した値に相当する出力を発生させ、この分割
された出力に応じて電動モータの補助駆動トルクを制御
することを特徴とする人力走行車における補助駆動装
置。
1. A human-powered drive unit for driving wheels by human power, a human-power torque detection unit for detecting drive torque due to human power, an electric drive unit for auxiliary driving of wheels by an electric motor, and a detection output of the human-power torque detection unit. Correspondingly, in a human-powered vehicle equipped with a motor control unit that generates an auxiliary drive torque in an electric drive unit, the output of the human-power torque detection unit is sampled and taken in at a predetermined cycle, and the difference between the output and the immediately preceding sampling output is sampled. An auxiliary drive device for a human powered vehicle, wherein an output corresponding to a value obtained by dividing the output by N is generated, and the auxiliary drive torque of the electric motor is controlled according to the divided output.
【請求項2】 車輪の回転速度を検出する速度検出部
と、 走行速度と人力駆動トルクに対応する補助駆動トルクの
出力特性を予め記憶した定常出力特性記憶部と、 前記人力トルク検出部で検出された人力トルク検出出力
と速度検出部で検出された速度検出出力を所定周期でサ
ンプリングし定常出力特性記憶部に記憶した出力特性か
ら人力駆動トルクに対応する補助駆動トルクを算出する
算出部と、 所定周期で算出した補助駆動トルクの値を2個分づつ更
新記憶してその差をN分割し、1/N周期ごとの補助駆
動トルクとして変換する変換部とをさらに備え、前記モ
ータ制御部は変換された補助駆動トルクが前記電動駆動
部に出力されるよう電動モータを制御することを特徴と
する請求項1記載の人力走行車における補助駆動装置。
2. A speed detecting section for detecting a rotation speed of a wheel, a steady output characteristic storing section for storing beforehand an output characteristic of an auxiliary driving torque corresponding to a traveling speed and a human driving torque, and the human torque detecting section. A calculation unit that calculates the auxiliary driving torque corresponding to the human driving torque from the output characteristics stored in the steady output characteristic storage unit by sampling the detected human power torque output and the speed detection output detected by the speed detecting unit in a predetermined cycle, The motor control unit further includes: a conversion unit that updates and stores two values of the auxiliary drive torque calculated in a predetermined cycle, divides the difference by N, and converts the difference into an auxiliary drive torque for each 1 / N cycle. The auxiliary drive device for a human powered vehicle according to claim 1, wherein the electric motor is controlled so that the converted auxiliary drive torque is output to the electric drive unit.
【請求項3】 走行スタート時の人力駆動トルクに対応
する補助駆動トルクの出力特性を予め記憶したスタート
出力特性記憶部をさらに備え、前記算出部は、走行スタ
ート時の所定時間は人力トルク検出部によって検出され
た人力トルク検出出力とスタート出力特性記憶部に記憶
した出力特性とから人力駆動トルクに対応する補助駆動
トルクを算出することを特徴とする請求項2記載の人力
走行車における補助駆動装置。
3. A start output characteristic storage unit that stores in advance the output characteristics of the auxiliary drive torque corresponding to the human drive torque at the start of traveling, wherein the calculation unit is a human torque detection unit for a predetermined time at the start of traveling. The auxiliary drive device for a human-powered vehicle according to claim 2, wherein an auxiliary drive torque corresponding to the human-power drive torque is calculated from the human-power torque detection output detected by and the output characteristic stored in the start output characteristic storage unit. .
【請求項4】 前記電動モータの駆動電流を検出する電
流検出部をさらに備え、前記モータ制御部は前記電流検
出部で検出された駆動電流からモータ駆動トルクを求
め、前記補助駆動トルクと一致するモータ駆動トルクを
出力するよう電動モータを制御することを特徴とする請
求項1から3のいずれか一つに記載の人力走行車におけ
る補助駆動装置。
4. A current detection unit for detecting a drive current of the electric motor is further provided, wherein the motor control unit obtains a motor drive torque from the drive current detected by the current detection unit and matches the auxiliary drive torque. The auxiliary drive device for a human powered vehicle according to claim 1, wherein the electric motor is controlled so as to output a motor drive torque.
【請求項5】 車いすに適用されることを特徴とする請
求項1から4のいずれか一つに記載の人力走行車におけ
る補助駆動装置。
5. The auxiliary drive device for a human powered vehicle according to claim 1, wherein the auxiliary drive device is applied to a wheelchair.
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