JPH0939877A

JPH0939877A - 車いす

Info

Publication number: JPH0939877A
Application number: JP7195019A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nakamura; 中村　　秀男; Minoru Kitano; 実北野; Kazuhiro Tomoshige; 一弘友重; Yuji Suga; 祐司菅
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-10
Also published as: TW400229B

Abstract

(57)【要約】【課題】使用者の体力に応じて、人力に対応した補助
駆動力による走行と完全電動駆動力による走行の選択を
可能にする。【解決手段】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駆動する電動駆動部と、
電動モータを制御するモータ制御部と、電動走行時の走
行速度を設定する走行速度設定部と、人力に対応した電
動駆動力による補助走行と電動駆動力だけによる電動走
行とを切り替えする走行切替部とを備え、前記モータ制
御部は走行切替部からの切替出力に基づいて、補助走行
時には人力トルク検出部の検出出力に対応して電動駆動
部に補助駆動力を発生させ、又電動走行時には走行速度
設定部の設定出力に対応して電動モータの速度を制御す
るよう構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車いすに関し、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
系を併せ設けた車いすに関する。

【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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動車いすは、完全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。また、人力駆動力
は全く使用しないので、走行距離が短くなる、リハビリ
機器を兼ねた車いすとしては使用できない等の問題があ
る。

【０００４】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、従来の電動車いす用の電池より小型の電池
を使用できる補助駆動機能付きの車いすの開発に期待が
寄せられている。特に、病院の入院患者に利用される車
いすにおいて、入院患者のリハビリ状況や体力に応じて
完全電動駆動力による走行と人力に対応した補助駆動力
による走行が可能な車いすが望まれている。

【０００５】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、例えば、使用者の体力に応じて、人力に対応した
補助駆動力による走行と完全電動駆動力による走行の選
択が可能な車いすを提供するものである。

【０００６】

【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駆動する電動駆動部１０３
と、電動モータを制御するモータ制御部１０４と、電動
走行時の走行速度を設定する走行速度設定部１０５と、
人力に対応した電動駆動力による補助走行と電動駆動力
だけによる電動走行とを切り替える走行切替部１０６と
を備え、前記モータ制御部１０４は走行切替部１０６か
らの切替出力に基づいて、補助走行時には人力トルク検
出部１０２の検出出力に対応して電動駆動部１０３に補
助駆動力を発生させ、又電動走行時には走行速度設定部
１０５の設定出力に対応して電動モータの速度を制御す
ることを特徴とする車いすである。

【０００７】本発明において、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。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。

【０００８】モータ制御部１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
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。また、このＲ
ＯＭは、ＣＰＵが、モータ制御部１０４として機能する
プログラムが格納している。モータ制御部１０４は、電
動モータを駆動する駆動回路をさらに備えている。走行
速度設定部１０５は、例えば、二つのボリュームからな
るジョイスチック（操作レバー）等で構成される。走行
切替部１０６はＯＮ／ＯＦＦスイッチで構成される。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２４
Ｖ、２．５Ａｈ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、さらに安定化して各構成部の
駆動電源として使用される。

【０００９】本発明によれば、走行切替部１０６からの
切替出力に基づいて、補助走行時には人力トルク検出部
１０２の検出出力に対応して電動駆動部１０３に補助駆
動力を発生させるモータ制御、又は電動走行時には走行
速度設定部１０５の設定出力に対応して電動モータの速
度を制御するモータ制御にそれぞれ切り替えられる。従
って、使用者の体力、使用場所に応じて、人力に対応し
た補助駆動力による走行と完全電動駆動力による走行の
選択が可能である。

【００１０】本発明は、車輪の回転速度を検出する速度
検出部１０７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出力特性記憶
部１０８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１０７で検出された速
度検出出力を所定周期で読み取り出力特性記憶部１０８
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１０９とをさらに備えた構
成にし、前記モータ制御部１０４は算出された補助駆動
トルクが前記電動駆動部１０３に出力されるよう電動モ
ータを制御する構成にすることが好ましい。この構成に
より、補助走行時には、算出部１０９が人力トルク検出
部１０２の検出出力に対応した補助駆動力を算出しモー
タ制御部１０４に出力するので、モータ制御部１０４
は、算出した補助駆動力を電動駆動部１０３に発生させ
ることができる。

【００１１】本発明は、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は電流検出部１１０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
る構成にすることが好ましい。この構成により、モータ
制御部１０４は、人力トルク検出部１０２の検出出力に
対応した補助駆動トルクと一致するモータ駆動トルクを
出力することができる。

【００１２】前記構成において、車輪の回転速度を検出
する速度検出部１０６は、フォトセンサ、ホールＩＣ等
で構成される。前記マイクロコンピュータのＲＯＭに
は、ＣＰＵが、算出部１０９として機能するプログラム
が格納している。また、補助走行用の出力特性記憶部１
０８として走行速度と人力駆動力に対応する補助駆動力
の出力特性を記憶している。さらに、電動走行時には、
走行速度設定部１０５によって設定される走行速度の出
力特性を記憶する電動走行用の出力特性記憶部としても
機能する。また、マイクロコンピュータのＲＡＭには、
ＣＰＵで処理されるデータ（例えば、検出信号、設定信
号、算出した補助駆動力等のデータ）が更新記憶され
る。電流検出部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
から電動モータの回転速度検出センサとしても利用でき
る。

【００１３】

【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。

【００１４】図２は本発明の一実施例である車いすの外
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。図２にお
いて、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。

【００１５】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。

【００１６】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）。

【００１７】１０は人力に対応した電動駆動力による補
助走行（アシスト走行）と電動駆動力だけによる電動走
行とを切り替えする走行切替スイッチ（走行切替部）
と、電動走行時に用いられるジョイスチック（操作レバ
ー、走行速度設定部）を備えた制御ボックス（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（ｅ）には示されていな
いが、バッテリ９の電力供給をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ／
ＯＦＦスイッチ、バッテリ９の充電状態を表示するＬＥ
Ｄ等を備えた制御ボックスが別に設けられている。図２
において、駆動輪２ａ、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されていないが、駆動輪２
ａ、２ｂの前部に備えている。

【００１８】図３は本発明の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、３
０１ｂ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。３０２ａ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。

【００１９】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はフォトセンサ、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。

【００２０】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のモータ駆動トルクＦａ、Ｆｂは、
Ｆａ＝Ｋ・Ｉａ、Ｆｂ＝Ｋ・Ｉｂ（Ｋは定数）の式から
それぞれ求められる。３１１は人力に対応した電動駆動
力による補助走行（アシスト走行）と電動駆動力だけに
よる電動走行とを切り替えする走行切替スイッチであ
る。３１２は電動走行時に走行方向、走行速度を設定す
るジョイスチック（操作レバー）であり、例えば、二つ
のボリュームで構成されている。

【００２１】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、出力特性記憶部（出力特性テーブ
ル）、算出部として機能する。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
出力特性テーブルは、ＲＯＭで構成される。また、ＲＯ
Ｍには、モータ制御部、算出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。

【００２２】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。電動走行時に、ジョイスチック（操
作レバー）３１２で設定される走行方向、走行速度の各
入力信号も同様に所定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄ変
換して、走行方向データ、走行速度データに変換する。
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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】このとき、コントローラ３０５は、アシス
ト走行時には、人力トルクセンサ３０１ａ（３０１ｂ）
の人力トルク検出信号に対応する補助駆動トルク（アシ
スト量）をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換し、電流
センサ３０４ａ（３０４ｂ）によって検出される駆動電
流Ｉａ（Ｉｂ）から算出される前進駆動トルクと補助駆
動トルクが一致するよう、前進駆動回路３０７ａ（３０
７ｂ）、モータ駆動回路３０６ａ（３０６ｂ）を介して
電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）を制御する。電動走行
時には、ジョイスチック３１２で設定された走行速度
と、速度センサ３０３ａ（３０３ｂ）によって検出され
る走行速度が一致するよう、前進駆動回路３０７ａ（３
０７ｂ）、モータ駆動回路３０６ａ（３０６ｂ）を介し
て電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）をＰＷＭ速度フィー
ドバック制御する。

【００２６】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。

【００２７】このとき、コントローラ３０５は、アシス
ト走行時には、人力トルクセンサ３０１ａ（３０１ｂ）
の人力トルク検出信号に対応する補助駆動トルク（アシ
スト量）をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換し、電流
センサ３０４ａ（３０４ｂ）によって検出される駆動電
流Ｉａ（Ｉｂ）から算出される後進駆動トルクと補助駆
動トルクが一致するよう、後進駆動回路３０８ａ（３０
８ｂ）、スイッチング回路３０６ａ（３０６ｂ）を介し
て電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）を制御する。電動走
行時には、ジョイスチック３１２で設定された走行速度
と、速度センサ３０３ａ（３０３ｂ）によって検出され
る走行速度が一致するよう、後進駆動回路３０８ａ（３
０８ｂ）、モータ駆動回路３０６ａ（３０６ｂ）を介し
て電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）をＰＷＭ速度フィー
ドバック制御する。

【００２８】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。

【００２９】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、２．５Ａ
ｈ又は５．０Ａｈ程度の電池で構成される。３１３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、３０
１ｂ、速度センサ３０３ａ、３０３ｂ等に供給する。３
１４はバッテリ３１０の電力供給をＯＮ／ＯＦＦするＯ
Ｎ／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３１５が点灯する。また、電動モータ３０２ａ（３
０２ｂ）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ようにしてもよい。

【００３０】図４は本発明の制御回路の走行制御動作を
示すフローチャートである。図４において、ステップ４０１：走行切替スイッチ３１１の切替信号出
力を読み取り、人力に対応した電動駆動力による補助走
行（アシスト走行）か、電動駆動力だけによる電動走行
かを判定する。切替信号出力がアシスト走行であれば、
ステップ４０２に移行し、電動走行であれば、ステップ
４０９に移行する。ステップ４０２：人力トルクセンサ３０１ａ（３０１
ｂ）から前進／後進の人力駆動トルク信号がコントロー
ラ３０５に入力されているか、否かを判定する。ステップ４０３：人力トルクセンサ３０１ａ（３０１
ｂ）から前進／後進の人力駆動トルク信号の入力があれ
ば、所定周期で読み取り、Ａ／Ｄ変換して前進／後進の
人力駆動トルクデータに変換する。

【００３１】ステップ４０４：速度センサ３０３ａ（３
０３ｂ）で検出される前進／後進の回転速度信号を所定
周期で読み取り、前進／後進の走行速度データに変換す
る。ステップ４０５：ステップ４０２で求めた人力駆動トル
クデータと、ステップ４０３で求めた走行速度データと
に基づいて、アシスト走行用の出力特性テーブルに予め
記憶した人力に対する補助駆動力（アシスト量）の出力
特性から、該当するアシスト量を算出し、算出したアシ
スト量（アシストデータ）をコントローラ３０５内のモ
ータ制御部に出力する。

【００３２】図５は補助走行用の出力特性テーブルの出
力特性を示す説明図である。図５において、例えば、前
進走行の走行速度が４ｋｍ／ｈ以下ではアシスト量（補
助駆動トルク）／人力駆動トルク＝１の割合で一定、４
〜６ｋｍ／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、後進走行の走行速度が０から−６ｋｍ／
ｈの間でアシスト量／人力駆動トルクを直線的に減少さ
せている。

【００３３】ステップ４０６：モータ制御部は算出され
たアシスト量をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換し、
前進駆動回路３０７ａ（３０７ｂ）、又は後進駆動回路
３０８ａ（３０８ｂ）、モータ駆動回路３０６ａ（３０
６ｂ）を介して電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）に駆動
電流を供給し補助駆動トルク（アシスト力）を発生させ
る。ステップ４０７：電流センサ３０４ａ（３０４ｂ）によ
って検出される電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）の駆動
電流信号Ｉａ（Ｉｂ）からモータ駆動トルクに換算し、
補助駆動トルクとモータ駆動トルクが一致するようＰＷ
Ｍ信号を修正制御する。

【００３４】ステップ４０８：人力駆動力データの値が
０であるか、否かを判定し、０であれば、アシスト走行
制御を終了する。０でなければ、ステップ４０１に戻
り、ステップ４０１からステップ４０８を繰り返す。こ
のステップ４０２〜ステップ４０８のアシスト走行制御
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。

【００３５】ステップ４０９：ジョイスチック３１２か
ら前進／後進の速度設定信号がコントローラ３０５に入
力されているか、否かを判定する。ステップ４１０：ジョイスチック３１２から前進／後進
の速度設定信号の入力があれば、所定周期で読み取り、
Ａ／Ｄ変換して前進／後進の走行速度設定データに変換
し、変換された走行速度設定データをコントローラ３０
５内のモータ制御部に出力する。図６は電動走行用の出
力特性テーブルの出力特性を示す説明図である。図６に
おいて、例えば、ジョイスチック３１２のストローク
（又は操作角度）に対する走行速度を示し、例えば、前
進走行時には最高速度が６ｋｍ／ｈに設定され、後進走
行時には最高速度が−６ｋｍ／ｈに設定されている。ステップ４１１：モータ制御部は電動速度設定データを
ＰＷＭ（パルス幅変調）信号に変換し、前進駆動回路３
０７ａ（３０７ｂ）、又は後進駆動回路３０８ａ（３０
８ｂ）、モータ駆動回路３０６ａ（３０６ｂ）を介して
電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）に駆動電流を供給す
る。ステップ４１２：速度センサ３０４ａ（３０４ｂ）によ
って検出される電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）の回転
速度からモータ速度データに換算し、ジョイスチック３
１２で設定された走行速度設定データと電動モータのモ
ータ速度データが一致するようＰＷＭ信号を修正制御す
る。これによりモータ速度がフィードバック制御される
ことになり、速度に対応したモータ駆動トルクが得られ
る。

【００３６】ステップ４１３：走行速度設定データの値
が０であるか、否かを判定し、０であれば、電動走行制
御を終了する。０でなければ、ステップ４０１に戻り、
ステップ４０９からステップ４１３を繰り返す。このス
テップ４０９〜ステップ４１３の電動走行制御は電動モ
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。図４のフローチャートでは、電動走行時に、
ジョイスチック３１２で設定された走行方向の制御につ
いては説明していないが、読み取った走行方向データに
基づき、左右の電動モータ３０２ａ、３０２ｂの速度を
それぞれ変えたり、一方の電動モータを停止するよう制
御する構成にすることにより方向制御ができる。

【００３７】図７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７において、人力
センサは、７０１のコイルと７０２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７０
２をコイル７０１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７０１に近づけたり遠ざけ
たりできる構成にする。コイル７０１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７０２をコイル７０１
に近づけるとコイル７０１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７０３
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７０４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。

【００３８】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７
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。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、使用者の体力に応じ
て、人力に対応した補助駆動力によるアシスト走行と完
全電動駆動力による電動走行の選択が可能な車いすを提
供することができる。また、アシスト走行時にはバッテ
リの消耗が少ないので走行距離が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例である車いすの外観図であ
る。

【図３】本発明の車いすの制御回路を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の制御回路の走行制御動作を示すフロー
チャートである。

【図５】補助走行用の出力特性テーブルの出力特性を示
す説明図である。

【図６】電動走行用の出力特性テーブルの出力特性を示
す説明図である。

【図７】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。

【符号の説明】

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制御ボックス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走行切替スイッチ３１２ジョイスチック３１３定電圧回路３１４ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３１５ＬＥＤランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅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

Claims

【特許請求の範囲】

【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駆動する電動駆動部と、電動モータを制御するモータ制御部と、電動走行時の走行速度を設定する走行速度設定部と、人力に対応した電動駆動力による補助走行と電動駆動力
だけによる電動走行とを切り替えする走行切替部とを備
え、前記モータ制御部は走行切替部からの切替出力に基づい
て、補助走行時には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力を発生させ、又電動走行時
には走行速度設定部の設定出力に対応して電動モータの
速度を制御することを特徴とする車いす。
【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力に対応する補助駆動力の出力
特性を予め記憶した出力特性記憶部と、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読み込み出力特性
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をさらに備え、前記モータ制御部は算出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記載の車いす。
【請求項３】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記載の車いす。