KR100242674B1 - 전동차량의 제어장치 - Google Patents

Abstract

조작자의 부담을 증대시키지 않고, 전동차량에의 구동력을 증대시킴과 동시에 조작성을 향상시킨다.

사람이 차량을 추진시킬때의 조작력이 조작력 검지부(20R,20L)에 의하여 검지되고, 이 검지된 조작력이 이 설정치에 도달하면, 이 조작력을 보충하기 위한 구동력을 모터(10R,10L)에 발생시키는 제어부(18R,18L)가 전동차 의자의 제어장치 (12R,12L)에 설치되어 있다. 제어부(18R,18L)가 조작력에서 설정치를 감산함으로서, 구동력의 변화량을 산출한다. 이 변화량은 현재의 구동력에 가미함으로서 새로운 구동력을 모터(10R,10L)에 발생시킨다.

Description

전동차량의 제어장치{ }

본 발명은 예를들면 전동차 의자와 같은 전동차량의 제어장치에 관한 것이다.

전동차량, 예를들면 차의자는 1쌍의 구동륜을 갖고, 이들 구동륜은 각각 모터에 의하여 구동된다. 이들 모터를 제어하기 위하여, 제어장치가 설치되어 있다.

전동차 의자의 제어장치에 예가, 일본특개평 7-75219호 공보 및 일본특개평 8-47114호 공보에 개시되어 있다. 전동차의자에는 전동차의자를 추진시키기 위하여 전동차의자의 조작자가 전동차의자에 부여한 조작력을 검지하고, 조작력신호를 생성하는 조작력 검지부가 설치되어 있다. 조작력 신호가 제어장치에 공급된다. 제어장치는 조자력신호에 비례한 구동력을 모터가 발생하도록 모터를 제어한다.

그러나, 이 제어장치에서는 조작력이크게 되면, 모터가 발생하는 구동력도, 이에 비례하여 크게 된다. 따라서 주행부하가 크게 되었을때 예를들면 평탄로를 전동차의자가 주행하고 있는 상태로부터 오르막을 전동차의자가 주행하는 필요가 생긴결과로 모터의 구동력을 증가시킬 필요가 생겼을때, 전동차의자의 조작력도 증가시킬 필요가 있다. 그러나 전동차의자의 조작자가 힘이 약한 사람인 경우, 그 조작자의 부담이 크게 된다.

또, 이 제어장치에서는 조작력이 변화하면 그 변화가 곧 모터구동력의 변화로서 생긴다. 따라서, 예를들면, 조작력이 증대한 것으로 인하여, 급속히 전동차의자가 가속되면, 조작자는 이 가속을 따라갈 수 없어서 조작력을 작게 한다. 경우에 따라서는 진행방향과는 역방향의 조작력이 조작력 검지부에 의하여 검지된다. 그 결과, 모터 구동력을 급속히 저감하거나 진행방향과는 역방향으로 출력된다. 이 모터구동력의 변화에 의하여 조작자가 조작력을 증대시키게 된다. 그 결과, 다시 전동차의자는 급속히 가속된다. 전동차의자는 가속을 반복하는 것으로 되어 전동차의자의 속도가 불안정하게된다. 따라서 속도을 안정시켜 전동차의자를 주행시키기 위해서는 전동차의자의 조작에 익숙해질 필요가 있고, 전동차의자의 조작성이 나쁘다.

본 발명은 조작자의 부담을 증대시키는 일 없이, 전동차량에의 구동력을 증대시킬 수 있는 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 본 발명은 전동차량에 대한 조작력이 변동하더라도 전동차량에의 구동력을 매끄럽게 변화시킬 수가 있고, 그 결과 조작성을 향상 시킬 수가 있는 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 전동차량의 제어장치의 1실시예의 블록도이다.

도 2는 동 실시형태의 제어장치를 실시한 전동차 의자의 사시도이다.

도 3은 동 실시형태의 제어장치에 입력되는 조작력 검지신호와 조작력의 관계를 도시하는 도면이다.

도 4는 동 실시형태의 제어장치에 있어서 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 관계의 제 1예를 도시하는 도면이다.

도 5는 동 실시형태의 제어장치에 있어서 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 제 2관계를 도시하는 도면이다.

도 6은 동 실시형태의 제어장치에 있어서 도 4 및 도 5의 디지탈 조작력 신호에 대한 구동력과의 변화의 관계로 설정하였을때의 조작력과 구동력의 관계를 도시하는 도면이다.

도 7은 동 실시형태의 제어장치에 있어서 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 관계의 제 3예를 도시하는 도면이다.

도 8은 동 실시형태의 제어장치에 있어서 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 관계의 제 4예를 도시하는 도면이다.

도 9는 동 실시형태의 제어장치에 있어서 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 관계를 제 5예를 도시하는 도면이다.

도 10은 동 실시형태의 제어장치의 동작을 도시하는 플로차아트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10R,10L:모터(구동부) 12R,12L:제어장치

18R,18L:제어부

청구항 1기재의 발명은 사람이 차량을 후진시키는 경우의 조작력이 설정치에 도달하면, 이 조작력을 보충하기 위한 구동력을 구동부에 발생시키는 제어부가 설치된 전동차량의 제어장치에 있어서, 상기 제어부가 상기 조작력에서 상기 설정치를 감산함으로써 상기 구동력의 변화량을 산출하고, 그 변화량을 상기 구동력에 추가함으로써 새로운 구동력을 상기 구동부에 발생시키는 것이다.

청구항 1기재의 발명에 의하면, 구동력의 변화량은 조작력에서 설정치를 감산한 값이다. 따라서, 조작력을 변화시키지 않더라도 조작력에서 설정치를 감산한 값마다 새로운 구동력은 현재의 구동력 보다도 증대하여가므로, 전동차량의 주행중에 주행부하가 증대하더라도 조작력을 증가시키지 않고 주행부하의 증대에 대응할 수가 있다. 또 조작력을 설정치 보다도 크게 함으로써 구동력을 변화시킨후 조작력을 설정치까지 감소시켜, 그대로 조작력을 설정치에 유지하면 전동차량은 어떤 일정한 구동력에 의하여 구동된다. 따라서, 일정한 구동력으로 전동차량을 추진시키는 경우에도, 설정치에 같은 조작력을 부여하는 것만으로 좋다.

청구항 2기재의 발명은 청구항 1기재의 발명에 있어서, 상기 제어부가 상기 조작력에서 상기 설정치를 감산한 값에, 임의의 계수, 예를들면 0보다 크고 1보다 작은계수를 곱하므로써 단조증가하는 구동력의 변화량을 산출하고, 이 변화량을 상기 구동력에 추가함으로써, 새로운 구동력을 상기 구동부에 발생시키는 것이다.

청구항 2기재의 발명에 의하면 조작력에서 상기 설정치를 감산한 값에, 임의의 계수, 예를들면 0보다 크고 1보다 작은계수를 곱하여, 구동력의 변화량을 구하고 있다. 따라서 이 구동력의 변화량은 조작력에서 상기 설정치를 감산함으로서 구한 구동력의 변화량은 조작력에서 상기 설정치를 감산함으로서 구한 구동력의 변화량 보다도 항상 작다. 따라서, 조작력이 변화하더라도, 구동력은 조작력의 변화보다더 완만하게 변화하므로, 즉 구동력의 응답성을 완만하게 할 수 있으므로 전동차량의 조종이 용이하게 되고, 조작성을 향상시킬 수 있다.

청구항 3기재의 발명에서는 청구항 1기재의 발명과 꼭같은 제어장치에 있어서, 제어부가 임의수의 임계값을 설정하고, 해당 임계값에 의하여 구획되는 복수의 제어영역을 설정함과 동시에, 조작력에서 설정치를 감산한 값에 상기 제어영역마다 정해진 임의의 계수, 예를들면 0보다 크고 1보다 작은 계수를 곱함으로서 단조증가하는 구동력의 변화량을 연산하고, 이 변화량을 상기 구동력에 가미함으로서 새로운 구동력을 상기 구동부에 발생시키고 있다. 더욱, 임계값은 조작력에 대하여 설정할 수도 있고, 조작력에서 설정치를 감산한 구동력의 변화량에 대하여 설정할 수도 있다.

청구항 3기재의 발명에 의하면, 청구항 2기재의 발명과 마찬가지로 조작성을 향상시킬 수가 있다. 특히, 조작력의 설정치에 대한 변동량 또는 조작력의 변동량의 대소에 따라 구동력의 응답성을 임의로 조정할 수가 있다. 예를들면 조작력의 설정치에 대한 변동량이 클때에는 구동력의 변화량을 크게하거나, 역으로 작게하거나, 조작력의 설정치에 대한 변동량이 작을때에는 구동력의 변화량을 작게하거나 역으로 크게하거나 할 수가 있어, 구동력의 응답성을 조작자의 희망에 따른 상태로 조종할 수가 있다.

청구항 4기재의 발명에서는 청구항 3기재의 발명에 있어서, 상기 설정치를 포함하는 상기 제어영역이 갖는 계수가, 상기 설정치를 포함하지 않는 제어영역의 상기 계수 보다도 작게 설정되어 있다.

청구항 4기재의 발명에 의하면, 설정치를 내부에 포함하는 제어영역의 계수가 설정치를 내부에 포함하지 않는 제어영역의 계수보다도 작으므로, 조작력이 설정치의 근방에서 변동하더라도, 구동력의 응답성을 느리게할 수가 있다. 따라서, 전동차량이 급격히 가속 또는 감속하는 일 없이, 전동차량의 거동을 안정시킬 수가 있어, 전동차량의 조작성을 향상시킬 수가 있다. 또, 전동차량의 2개의 구동륜을 각각 독립으로 구동하기 때문에, 2개의 구동륜에 각각 대응시켜 2개의 조작력 검지부가 설치되어 있는 경우에도 2개의 조작력 검지부가 설정치의 근방에서 언밸런스 인조작력을 검지하더라도 전동차량의 직진성을 확보할 수가 있다.

청구항 5기재의 발명은 청구항 4기재의 발명에 있어서, 상기 설정치를 포함하는 제어영역이 갖는 계수, 대략 0으로 된 것이다.

청구항 5기재의 발명에 의하면, 설정치의 근방에서 조작력이 변동하더라도, 구동력은 거이 변동하지 않으므로 청구항 4기재의 발명 보다도 전동차량의 거동을 안정시킬 수가 있다. 또 전동차량의 2개의 구동륜을 각각 독립으로 구동하기 위하여 2개의 구동륜에 각각 대응시켜 2개의 조작력 검지부가 설치되어 있는 경우에도 2개의 조작력 검지부에 의하여 검지되는 조작력이 설정치 근방의 값이고, 동시에 어느 정도 다르더라도 전동차량의 직진성을 확실히 확보할 수가 있다.

청구항 6기재의 발명은 청구항 3기재의 발명에 있어서, 상기 제어영역을 3구획이상 형성하고, 상기 설정치를 포함하는 상기 제어영역의 계수와, 상기 설정치로부터 가장 떨어진 상기 제어영역의 계수 보다도 작게한 것이다.

청구항 6기재의 발명에 의하면 설정치를 포함하는 제한영역과 설정치로부터 가장 먼 제어영역 이외의 제어영역의 계수가 설정치를 포함하는 제어영역의 계수보다도 크므로, 신속히 소망의 구동력이 얻어지는 상태로 할 수가 있어 그후에는 조작력을 설정치에 유지하면 거이 소망의 구동력으로 전동차량을 주진시킬 수가 있다. 더욱 가장먼 제어영역의 계수가 작으므로 조작력이 크게 변동하더라도 전동차량이 급격히 가속 또는 감속되는 것이 방지되어, 전동차량의 조작성을 향상시킬 수가 있다.

청구항 7기재의 발명은 청구항 1기재의 발명과 꼭같은 전동차량의 제어장치에 있어서, 제어부가, 조작력에서 설정치를 감산한 값에, 임의의 계수를 곱하므로서 n이 2이상의 n차함수의 단조증가부분으로서 얻어지는 구동력의 변화량을 산출하고, 이 변화량을 상기 구동력에 가미함으로서 새로운 구동력을 상기 구동부에 발생시키는 것이다.

청구항 7기재의 발명에 의하면, 구동력의 변화량이 n은 2이상인 n차 함수의 단조증가함수로서 얻어진다. 조작력 Fin, 설정치 Fs, 계수를 K라 하면, 구동력의 변화량은 예를들면 K*(Fin-Fs)²로 된다. 따라서 조작력이 설정치 근방에 있는 경우에는 구동력의 변화량이 작고, 즉 구동력의 응답성을 억제하여, 전동차량의 거동을 안정시킬 수가 있어, 조작력이 설정치로부터 떨어짐에 따라서, 구동력의 응답성을 높일 수 있으므로 신속히 소망의 구동력을 발생할 수 있어, 그후에는 조작력을 설정치로 유지함으로서 대략 소망의 구동력을 유지할 수가 있다. 따라서 조작력을 설정치 이상의 값으로 하고 있는 시간을 단축할 수가 있다.

(발명의 실시형태)

본 실시의 형태는 전동차량 예를들면 전동차의자(1)에 본 발명을 실시한 것이다. 이 전동차의자(1)는 도 2에 도시하는 바와같이 파이프 틀상의 프레임(2)을 갖고 있다. 이 프레임(2)을 정면에서 보았을때, 그 중앙부에는 탑승자가 앉을 포목제의 시트(4)가 깔려 있다. 이 프레임(2)의 양측의 뒷쪽에는 구동륜(6R,6L)이 설치되어 있다. 또 프레임(2)의 양측의 앞측에는 보조륜(8R,8L)이 설치 되어 있다.

구동륜(6R,6L)은 도 1에 도시하는 바와같이 이들 내부에 구동륜(6R,6L)을 구동하기 위한 구동부, 예를들면 전기모터(10R,10L)를 내장하고 있다. 또 구동륜(6R,6L)내에는 모터(10R,10L)를 제어하기 위한 제어장치(12R,12L)도 설치되어 있다. 또 이들 제어장치(12R,12L)에 전력을 공급하는 전지(14R,14L)도 구동륜(6R,6L)내에 설치되어 있다.

제어장치(12R,12L)는 전지(14R,14L)의 전압을 제어하여 예를들면 PWM제어하여 모터(10R,10L)에 공급하는 모터드라이브(16R,16L)를 갖고 있다. 또 제어장치(12R,12L)는 모터드라이브부(16R,16L)에 어떻게 모터(10R,10L)를 제어시키는가를 지시하는 제어부(18L,18R)를 갖고 있다. 이 제어부(18R,18L)는 예를 들면 마이크로프로세서에 의하여 구성할 수가 있다. 이 제어부(18R,18L)에는 조작력검지부(20R,20L)로 부터 조작력 검지신호가 공급되고 있다. 또, 모터드라이브부 (16R,16L)로부터 모터(10R,10L)에 공급하는 구동신호도 공급되고 있다.

조작력 검지부(20R,20L)는 도 2에 도시하는 바와같이 프레임 2의 등부로부터 후방에 서로평행으로 돌출한 2개의 핸들(22R,22L)에 진퇴가능하게 설치되어 있다. 조작력 검지부(20R,20L)는 사람이 핸들(22R,22L)에 부여한 조작력을 각각 독립하여 검출하여 조작력 검지신호를 발생한다. 이 조작력 검지부(20R,20L)는 예를들면 내부에 포텐쇼미터를 포함하며, 조작력 검지부(20R,20L)에의 조작력에 따라 포텐쇼미터의 저항치가 변화한다. 더욱 조작력 검지부(20R,20L)는 포텐쇼미터에 대신하여, 스트레인 게이지를 포함하는 브리지회로를 포함할 수도 있다.

조작력 검지부(20R,20L)로부터의 조작력 검지신호는 예를들면 도 3에 도시하는 바와같이 조작력이 부여되어 있지 않는 상태에서 0이다. 전동차의자(1)를 전진시키는 방향의 조작력이 조작력 검지부(20R,20L)에 부여되었을때, 그 조작력에 비례한 값을 갖는 포지티브 신호로 조작력 검지신호가 된다. 전동차의자(1)를 후퇴시키는 방향의 조작력이 조작력 검지부(20R,20L)에 부여되였을때, 그 힘에 비례한 값의 음의 신호에 조작력 검지신호가 된다. 조작력 검지부(20R)로부터의 조작력 검지신호는 제어부(18R)에 공급된다. 조작력 검지부(20L)로부터의 조작력 검지신호는 제어부(18L)에 공급된다. 제어부(18R,18L)는 입력된 조작력검지신호에 따라 대응하는 구동륜(6R,6L)을 제조한다.

더욱, 조작력 검지부로서는 도시한 것외, 구동륜(6R,6L)에 설치되어 있는 핸드림(24R,24L)에 탑승자가 각각 부여한 조작력을 각각 독립하여 검출하도록 핸드림(24R,24L)에 설치한 것을 사용할 수가 있다.

이하, 제어부(18R,18L)가 대응하는 구동륜(6R,6L)를 제어하는 상태에 대하여 설명하지만, 양제어부(18R,18L)가 행하는 제어는 동일하므로, 제어부(18R)의 제어에 대하여만 설명한다.

제어부(18R)에서는 조작력 검지부(20R)로부터의 조작력 검지신호를 소정주기 예를들면 1/100초 마다 샘플링하여, 디지탈조작력 신호 FinR로 변환한다. 제어부(18R)에서는 FinR이 미리 정한 설정치 Fs 또는 -Fs에 도달할때까지는 즉 FinR의 절대치가 Fs의 절대치이하의 경우에는 모터(10R)를 모터드라이브부(16R)가 구동하지 않도록 모터드라이브부(16R)로 제어신호를 보낸다. 따라서 이 사이에는 조작력만에 의하여 전동차의자(1)가 추진된다.

디지탈조작력 신호 FinR의 절대치가 설정치 Fs를 초과하면, 제어부(18R)는 디지탈 조작력 신호 FinR의 절대치와 설정치 Fs의 절대치와의 차를 구한다. 이차를 구동력의 변화량 dFa로서 이들 현재의 구동력 Fa(t-1)에가산하여 새로운 구동력 Fa(t)를 구한다.

예를들면 설정치 Fs가 3이고 FinR이 4를 유지하고 있는 경우를 생각하면, 구동력의 변화량은 계속하여 1로 되고, 구동력은 1,2,3,…로 조작력을 변화시키지 않더라도 증가하여 간다. 따라서 주행부하가 크게 된 경우에도 조작력을 증대시킬 필요는 없다.

예를들면 설정치 Fs가 3이고, FinR이 4,6,7,8,7,5,4,2,1,1,3로 변화한 경우를 생각한다. 구동력의 변화량은 1,3,4,5,4,2,1,-1,-2,0로 변화하고 1,4,8,13,17,19,20,19,17,17로 구동력은 변화하고, 이후 조작력을 설정치 Fs와 같은 3으로 유지하면 구동력은 17 그대로 유지된다. 따라서 소망의 구동력이 최종적으로 조작력을 설정치로 일치시킨 상태로 얻어지도록 조작력검지부(20R)를 조작한 후, 조작력검지부(20R)에의 조작력을 설정치로 유지하면, 그 소망의 구동력을 유지할 수가 있다. 상기와 같은 경우의 구동력의 변화량 dFa과 디지털조작력신호 FinR와의 관계를 도 4에 실선으로 표시한다.

상기 예에서는 FinR과 Fs의 차를 그대로 구동력의 변화량 dFa로 하였다. 그러나, FinR와 Fs의 차(Fin-Fs)에 임의의 계수 K, 예를들면 0 보다 크게 1부근(1보다 작은경우도, 큰 경우도 포함)의 계수를 승산한 값을 구동력의 변화량 dFa로 할 수도 있다. 계수 K=0.5로 하였을 경우의 구동력의 변화량 dFa와 디지탈 조작력신호 FinR의 관계를 도 4에 일점쇄선으로 도시하다. 이와같이 1보다 작고 0보다는 큰 값의 계수 K를(Fin-Fs)에 승산함으로서, 구동력의 응답성을 완만하게 할 수가 있다. 예를들면 상기의 예로 말하면 계수 K=1의 경우, 구동력은 1,4,8,1,3,17,19,20,19,17,17로 변화하지만 계수 K=0.5의 경우 구동력은 0.5,2,4,6.5,8.5,9.5,10,9.5,8.5,8.5로되고 구동력의 변화량은 계수 K=1의 경우의 1/2로 된다. 이와같이 구동력의 응답성이 완만하게 되므로 조작력이 안정한다.

더욱, 도 4에 도시하는 직선은 디지탈 조작력 신호 FinR가 양의 값의 경우에 있어서, 이것과 구동력의 변화량 dFa와의 관계를 도시하고 있다. 디지탈 조작력 신호 FinR가 음의 경우에는 세로축을 대칭축으로서 상기 직선과 선대칭인 직선에 의하여, 디지탈 조작력 신호 FinR가 음의 경우의 그것과 dFa와의 관계가 표시되고, 이경우도 상술한 것과 같이 dFa가 결정된다. 더욱 다수의 계수 K(예를들면 0보다도 큰 1근방의 값)을 미리 준비하여두고, 이들 각 계수중 개조자의 희망에 따라 임의의 계수를 선택가능으로 할 수도 있다.

상기의 예에서는 dFa를 구하기 위한 계수 K(1 또는 0.5)는 디지탈 조작력 신호의 값에 관계 없이 일정치이다. 그러나 예를들면 도 5, 도 7 내지 도 9에 도시하는 바와 같이 디지탈 조작력 신호의 값에 따라 계수 K의 값을 변화시킬 수도 있다. 물론, 이들의 경우에도 새로운 구동력 Fa(t)은 Fa(t-1)+dFa에 의하여 구해진다.

도 5에서는 설정치 Fs의 양측에 2개의 임계치 Fs-Fh와 Fs+Fh이 설정되어 있다(0〈Fh〈Fs). 임계치 Fs-Fh 보다도 작은제어영역 C1과 임계치 Fs+Fh 보다도 큰 제어영역 C2에서는 계수 K로서 예를들면 1을 사용하고 있다. 디지탈 조작력신호가 임계치 Fs-Fh이상 Fs+Fh이하의 제어영역 C3에서는 계수 K로서 예를들면 0.5를 사용하고 있다. 예를들면 Fs를 2.5kg에 설정한 경우, Fh로서는 0.5kg를 사용할 수가 있다.

설정치 Fs의 부근에서는 계수 K를 작게하고 있으므로 설정치 Fs의 근방에서, 디지탈 조작력 신호가 변동하더라도 구동력의 응답성을 느리게 할 수 있으므로, 전동차의자(1)의 동작을 안정시킬 수가 있다. 또, 전동차의자(1)와 같이 조작력 검지부(20)에서 검지된 조작력에 따라 구동륜(6R)을 제어하고, 조작력 검지부(20L)에서 검지된 조작력에 따라 구동륜(6L)을 제어하는 경우, 조작력 검지부(20R,20L)로 검지된 조작력이 언밸런스 일지라도, 전동차의자(1)를 직진시킬 수가 있다.

이점을 도 6을 참조하면서 설명한다. 동도는 도 4의 경우의 시간경과에 동반하는 조작력의 변화를 곡선 a로, 도 4의 경우의 시간 경과에 동반하는 모터 구동력의 변화를 곡선 b로, 도 5의 경우의 시간 경과에 동반하는 조작력의 변화를 곡선 C로, 도 5의 경우의 시간경과에 동반하는 모터 구동력의 변화를 곡선 d로, 각각 도시한 것이다. 다만, 구간(T1)에서는 어떤 주행부가(L1)의 상태에서 전동차의자(1)가 주행하고, 구간 T2에서는 주행부가 L1 보다도 큰 주행부하 L2의 상태에서 전동차의자(1)가 주행하고 구간 T3에서는 주행부하 L1보다 작은 주행부하 L3의 상태에서 전동차의자(1)가 주행하고 있다.

예를들면 구간 T1에서는 도 4의 경우, 조작자가 조작력을 증가시켜감에 따라 모터(10R)의 구동력이 커져가고 있다. 그리고 조작자가 그 시점에서 필요로 생각되고 있는 가속도 보다도 큰 가속도를 조작력과 모터(10R)의 구동력이 발생케 되면, 조작자는 조작력을 작게하여 간다. 이에 따라 모터(10R)의 구동력은 증가를 계속하지만, 그 변화량은 작아진다. 조작력이 설정치 Fs 보다도 작아지면, 모터(10R)의 구동력은 감소하여 간다. 조작력과 모터(10R)의 구동력이 발생하고 있는 가속도가 그시점에서 조작자가 필요로 하는 가속도 보다 작게되면, 조작자는 조작력을 증가시켜간다. 더욱, 이때의 조작력의 설정치 Fs에 대한 편차의 절대치는 최초로 조작력의 감소를 개시시켰을때의 조작력 Fs에 대한 편차의 절대치 보다도 작다.

조작력의 감소에 따라 모터(10R)의 구동력은 감소를 계속하지만 그 변화량은 작아진다. 그리고, 조작력이 설정치 Fs 보다 크게되면, 모터(10R)의 구동력은 증가로 바뀐다. 조작력과 모터(10R)의 구동력이 발생하고 있는 가속도가 그시점에서 조작자가 필요로 하는 가속도 보다도 크게 되면, 조작자는 조작력을 감소시켜간다. 이때의 조작력의 설정치 Fs 대한 편차의 절대치는 조작력의 증가를 개시시켰을때의 조작력의 설정치에 대한 편차의 절대치 보다 작다. 즉 조작력과 모터(10R)의 구동력에 의한 가속도에 의거한 전동차의자(1)의 속도가, 서서히 원하는 속도에 접근함에 따라, 조작력도 서서히 설정치로 접근하고 있다. 상술한 것과 꼭같이하여 전동차의자의 속도는 소망의 속도로 되고 동시에 조작력은 설정치 Fs로 된다.

도 4의 경우에는 계수 K는 항상 1이다. 도 5의 경우에는 조작력이 임계치 Fs+Fh와 Fs-Fh의 범위에 있을 때, 계수 K는 0.5로 이 범위밖에서는 계수 K는 1이다.

따라서, 도 5의 경우, 조작력이 임계치 Fs+Fh을 초과할때까지 계수 K가 0.5이므로, 도 4의 경우 보다도 모터(10R)의 구동력의 응답성을 완만하다. 그리고 조작력이 임계치 Fs+Fh를 초과하면, 계수 K는 1로되고, 모터(10R)의 구동력의 응답성은 계수 K가 0.5의 경우 보다도 빨라진다. 그러나, 조작력이 임계치 Fs+Fh를 넘을때까지의 구동력이 계수 K가 1의 경우 보다도 작으므로, 조작자가 필요로하는 가속도로 될때의 조작력은 도 4의 경우 보다도 크게 된다. 조작력을 감소시키면, 조작력이 임계치 Fs+Fh 보다도 큰동안 계수 K는 1이므로 모터(10R)의 구동력의 변화량은 도 4의 경우와 꼭같다.

그러나, 조작력이 임계치 Fs+Fh 보다도 작아지면, 계수 K가 0.5로되고 모터(10R)의 구동력의 변화량은 도 4의 경우 보다도 작아진다. 그리고, 조작력과 모터(10R)의 구동력에 의한 가속도가 그 시점에 있어서 필요로 되는 가속도 보다도 작아지면 조작력을 증가시킨다. 이에따라 모터(10R)의 구동력도 크게 된다. 그러나, 계수 K는 0.5이므로, 구동력의 증가의 변화량은 도 4의 경우보다도 작다. 따라서, 가속도로 완만하게 증가하여, 설정치 Fs를 약간 넘은 조작력으로 이 조작력과 모터(10R)의 구동력에 의한 가속도가, 그때필요로 되는 가속도를 약간 넘는다. 이하, 조작력을 설정치 Fs로 하는 것으로 조작자가 필요로 하는 속도로 전동차의자(1)가 주행한다.

또, 구간(T2)에서는 구간(T1)보다도 주행부하가 크게 되었으므로, 조작력을 크게하고 있다. 그러나, 조작력은 임계치 Fs+Fh를 넘지않고 있다. 이 경우에도 도 4의 경우에는 계수 K가 1인데 대하여, 도 5의 경우에는 계수 K가 0.5이다. 따라서, 계수 K의 값의 차로 인하여 모터(10R)의 응답성은 도 5의 편이 완만하고 조작성이 향상한다.

구간(T3)에서는 주행부하가 구간 T1보다도 작아진 경우로, 조작력은 일단 임계치 Fs-Fh보다도 작게 된다. 따라서, 조작력의 변화, 모터(10R)의 구동력의 변화는 구간 T1의 경우와 역으로 되어 있다.

더욱, 도 6에 있어서 t11,t21,t31은 도 5의 경우에 있어서 정정(整定)시간 t21,t22,t23은 도 4의 경우에 있어서 정정시간을 나타내고 있다. 정정시간은 각 구간 T1,T2,T3의 개시점에서 조작력을 변화시켜가고, 소망의 속도로 전동차의자(1)로 되어 조작력이 설정치 Fs로 되돌릴때까지의 시간이다. 도 6에서 명백한 바와같이, 도 5의 경우의 편이 정정시간은 짧게된다.

도 7에서는 제어영역 C1 내지 C3로, 도 5의 경우와 꼭같이 설정되어 있다. 그러나, 제어영역 C1, C2에서는 계수 K는 예를 들면 1로 되고, 제어영역 C3에서는 계수 K는 0으로 되어 있다. 이하 같이 계수 K를 제어영역 C3에 있어서 0으로하면, 설정치 Fs부근에서 디지탈 조작력 신호가 변동하더라도, 구동력은 변화하지 않는다. 따라서, 전동차의자(1)의 동작을 안정시킬 수가 있고 조작성도 보다 향상한다. 또, 조작력 검지부(20R,20L)에서 검지된 조작력이 언밸런스 일지라도, 전동차의자(1)를 확실히 직진시킬 수가 있다. 더욱 제어영역 C3의 계수 K는 반드시 0으로할 필요는 없고, 이에 가까운 값, 예를들면 0.1 이나 0.2등으로 할 수도 있다.

도 8에서는 설정치 Fs의 양측에 각각 2개의 임계치 Fs-Fh1, Fs-Fh2와 Fs+Fh1, Fs+Fh2가 설정되어 있다(Fh1〈Fh2). 임계치 Fs-Fh2보다도 작은 제어영역 C4와, 임계치 Fs+Fh2 보다도 큰 제어영역 C5에서는 계수 K로서 예를들면 0.5를 사용하고 있다. 임계치 Fs-Fh2이상이고 Fs-Fh1 보다 작은 제어영역 C6과 임계치 Fs-Fh1 보다 크고, Fs+Fh2이하인 제어영역 C7에서는 계수 K로서, 예를들면 1.2가 사용되고 있다. 임계치 Fs-Fh1이상 Fs+Fh1이하의 제어영역 C8에서는 계수 K로서 예를들면 0.5가 사용되고 있다.

제어영역 C6, C7에서는 타의 제어영역 C4, C5, C8 보다도 계수 K가 크게 설정되어 있으므로, 디지탈 조작력신호가 설정치 Fs 보다도 벗어나고 있는 시간을 단축할 수가 있다. 또 설정치 Fs로 부터 가장 떨어진 제어영역 C4, C5에서는 계수 K가 작게설정되어 있으므로 디지탈 조작력 신호가 이들의 제어영역에 들어갈 정도로, 크게 변화한 경우에도 전동차의자(1)가 급격히 가속 또는 감속되는 것을 방지할 수가 있다. 설정치 Fs를 포함하는 제어영역 C8에서는 계수 K가 작게 설정되어 있으므로, 도 5의 경우와 꼭같이 설정치 Fs 부근에서 디지탈 조작력 신호가 변동하더라도 구동력의 응답성을 느리게 할 수 있으므로, 전동차의자(1)의 동작을 안정시킬 수가 있고, 조작성을 향상시킬 수가 있다. 또 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs부근에서의 전동차의자(1)의 직진성을 향상시킬 수가 있다.

더욱, 제어영역 C6, C7의 계수 K, 제어영역 C4, C5, C8의 계수 K는 일예에 지나지 않고,다른 값으로 할 수도 있다. 또 각 제어영역 C4 내지 C8 각각의 계수 K의 값을 모두 다르게 하여도 좋다. 또 제어영역 C4 내지 C8의 5개로 하였지만 3개이상의 제어영역이면 임의의 수로 할 수가 있다.

도 9에서는 계수 K가, 디지탈 조작력 신호 FinR와 설정치 Fs와의 차에 소정의 상수 A를 승산한 값의 절대치로 되어 있다. 따라서, 구동력의 변화량 dFa는(｜FinR｜-｜Fs｜)를 인수로 하는 단조증가의 2차함수로 된다. 따라서 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs의 부근에서는 구동력의 응답성을 억제할 수 있으므로, 전동차의자(1)의 동작을 안정시킬 수 있음과 동시에 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs로부터 떨어짐에 따라 구동력의 응답성을 높일 수 있으므로, 큰 디지탈 조작력 신호를 더 하면, 큰 구동력의 변화량이 얻어지고, 조작성에 위화감을 느끼는 일은 없다. 더욱, 계수 K는 디지탈 조작력 신호 FinR와 설정치 Fs와의 차를 m승(m는 2이상의 정수)하고, 거기에 상수 A를 승산한 것의 절대치로 하여도 좋다.

더욱, 도 5, 도 7 내지 도 9에서는 디지탈 조작력 신호가 양의 경우에 대하여 도시하였지만 디지탈 조작력 신호가 음의 경우에는 각 dFa는 도 5, 도 7 내지 도 9에 도시하는 dFa의 각 곡선을 세로축을 대칭축으로한 선대칭의 각 곡선에 의하여 표시되고 도 5, 도 7 내지 도 9에 도시한 경우와 꼭같이 각 dFa가 결정된다.

상술한 바와 같은 제어를 행하기위하여, 제어부(18R)가 행하는 처리를 도10에 도시하는 플로우차아트를 참조하면서 설명한다. 더욱, 제어부(18L)에 있어서도 꼭같은 제어가 제어부(18R)와 독립하여 행해지고 있다.

우선 소정 샘플링 주기로 될때마다 입력치의 변환을 행한다(스텝 S2). 즉, 조작력 검지부(20R)로부터의 조작력 검지신호를 입력하여, 이를 디지탈 조작력 신호로 변환함과 동시에, 드라이브(16R)로부터 모터(10R)에 공급되는 구동신호를 입력하고, 현재의 구동력을 표시하는 디지탈 구동력 신호(이는, 상술한 현재의 구동력에 상당함)Fa(t-1)로 변환한다.

다음에, 조작력의 방향을 판단한다(스텝 S4). 즉, 디지탈 조작력 신호 FinR의 양음을 판단하여, 모터(10R)를 전진시킬 것인가, 후퇴시킬 것인가 판단한다.

다음에 디지탈 조작력 신호 FinR의 절대치가 설정치 Fs의 절대치 보다도 큰가, 또는 디지탈 구동력 신호 Fa(t-1)가 0이 아닌가를 판단한다(스텝 S6). 이 판단의 답이 아니오로 되는 것은 디지탈 조작력 신호 FinR의 절대치가 설정치의 절대치 보다도 작고, 동시에 디지탈 구동력 신호 Fa(t-1)가 0일때뿐이다. 따라서, 디지탈 조작력 신호 FinR의 절대치가 설정치 Fs의 절대치 보다도 크게 되어, 모터(10R)가 구동된 후는 가령 디지탈 조작력 신호 FinR의 절대치가 설정치 Fs의 절대치 보다도 작게되더라도, 모터(10R)가 구동되어 있으므로 이스텝 S10의 판단의 답은 예스(YES)로 된다.

스텝 S6의 답이 예인 경우, FinR의 절대치와 Fs의 절대치와의 차가 산출된다(스텝 S8). 이는 구동력의 변화량 dFa을 구하기 위한 예비단계이다.

다음에, 제어영역의 판별이 행해진다(스텝 S10). 즉, 도 5 도는 도 7와 같은 경우에는 FinR이 제어영역 C1 내지 C3의 어느 것에 해당하는가, 도 8의 경우에는 FinR이 제어영역 C4 내지 C8의 어느것에 해당하는가를 각 임계치, 도 5 또는 도 7의 경우, Fs-Fh 및 Fs+Fh, 도 8의 경우, Fs-Fh2,Fs-Fh1, Fs+Fh1, Fs+Fh2를 기본으로 판단한다.

혹은(FinR-Fs)가 도 5 또는 도 7의 경우, -Fh 보다도 작은가, -Fh이상 Fh이하인가, Fh 보다도 큰가를 판단하고, 도 8의 경우(FinR-Fs)가, -Fh2 보다도 작은가, -Fh2이상으로 -Fh1보다 작은가, -Fh1 이상이고Fh1이하인가, Fh1보다 크고 Fh2이하인가, Fh2 보다 큰가를 판단함으로서 해당하는 영역을 결정할 수도 있다. 해당하는 제어영역이 판별되면, 그 제어영역에 대응하는 계수 K가 결정된다.

더욱 도 4의 경우의 경우에는 계수 K는 일정하고, 이 스텝 S10은 생략가능하다. 또 도 9의 경우에는 계수 K는 FinR와 Fs의 차에 상수 A를 승산한 값의 절대치로서 정해지므로, 이 스텝 S10에 있어서 제어영역의 판별을 하는 대신에 계수 K를 산출하여도 좋다.

다음에, 변화량 dFa를 스텝 S8에 의하여 구한차와 스텝 S10에 의하여 구한 계수 K에 의하여 산출한다(스텝 S12). 즉 변화량 dFa는 K*(｜FinR｜-｜Fs｜)에 의하여 구해진다.

이와같이하여 구한 변화량 dFa와 스텝 S2에서 구한 dFa(t-1)와를 가산하여, 새로운 디지탈 구동력 신호 Fa(t)를 산출한다(스텝 S14).

다만 스텝 S6의 판단의 답이 아니오인 경우, 스텝 S14으로 점프하지만, 그 경우에는 디지탈 구동력 신호 Fa(t)는 0으로 되게 된다. 따라서 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs를 한번도 넘지 않는 상태에서는 모터(10R)은 구동되지 않는다. 그러나 한번 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs를 넘어서 모터(10R)가 구동된 후에는 디지탈 조작력 신호가 설정치 Fs보다도 작게되더라도, 모터(10R)은 구동된다.

이와같이 디지탈 구동력 신호 Fa(t)가 결정되면, 이를 구동신호로 변환하여 모터드라이브부(16R)에 공급한다(스텝 S16). 이때 스텝 S4에 있어서 판별한 방향에 의거하여 결정된 모터(10R)의 회전방향을 지시하는 방향신호도, 모터드라이브부(16R)에 공급된다. 이 공급된 구동신호와 방향신호에 의거하여, 모터드라이브부(16R)는 모터(10R)를 PWM 제어하고, dFa(t)에 대응한 구동력을 모터(10R)에 발생시킨다.

상기 실시의 형태에서는 도 4, 도 5, 도 7 내지 도 9에 도시하는 디지탈 조작력 신호와 구동력의 변화량의 관계의 어느 하나를 사용하는 것으로 하였지만 상기 각 도면에 도시하는 관계의 어느 것도 사용가능한 제어부를 구성하고, 상기 각 관계중 선택된 하나를 사용할 수 있도록 할 수 있다.

Claims (7)

1. 사람이 전동차량을 추진시키는 경우의 조작력을 검지하여 조작력 신호를 출력하는 조작력검지부와, 상기 조작력검지부로부터 입력되는 조작력신호에 의거하여 사람의 조작력을 보충하기 위한 구동력신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 입력되는 구동력신호에 따라 모터를 구동시키는 모터구동부를 구비한 전동차량의 제어장치에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 조작력 신호가 미리 설정된 설정치에 도달하는 지를 판단하여 상기 조작력 신호가 상기 설정치에 도달하면, 상기 조작력검지부로부터 입력되는 조작력신호에서 상기 설정치를 감산하여 상기 구동력신호의 변화량을 산출하고, 그 변화량을 상기 구동력신호에 추가한 새로운 구동력신호를 상기 모터구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 조작력신호에서 상기 설정치를 감산한 값에 임의의 계수를 곱하여, 단조증가하는 구동력신호의 변화량을 산출하고, 이 변화량을 상기 구동력신호에 추가한 새로운 구동력신호를 상기 모터구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
3. 사람이 전동차량을 추진시키는 경우의 조작력을 검지하여 조작력 신호를 출력하는 조작력검지부와, 상기 조작력검지부로부터 입력되는 주작력신호에 의거하여 사람의 조작력을 보충하기 위한 구동력신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 입력되는 구동력신호에 따라 모터를 구동시키는 모터구동부를 구비한 전동차량의 제어장치에 있어서,

   상기 제어부는, 복수의 임계치에 의하여 구획되는 복수의 제어영역에 대하여 각각 임의의 계수를 설정하고, 상기 조작력 신호가 미리 설정된 설정치에 도달하는 지를 판단하여 상기 조작력 신호가 상기 설정치에 도달하면, 상기 조작력신호에서 설정치를 감산한 값에 대하여 상기 제어영역마다 정해진 임의의 계수를 곱하므로써 단조증가하는 구동력신호의 변화량을 연산하고 이 변화량을 상기 구동력신호에 추가한 새로운 구동력신호를 상기 모터구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 설정치를 포함하는 상기 제어영역이 갖는 계수를 상기 설정치를 포함하지 않는 제어영역의 상기 계수 보다도 작게 설정한 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 설정치를 포함하는 제어영역이 갖는 계수를 대략 영으로 한 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제어영역을 3구획이상 형성하고, 상기 설정치를 포함하는 상기 제어영역의 계수와, 상기 설정치로부터 가장 떨어진 상기 제어영역의 계수를 다른 제어영역의 계수 보다도 작게한 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.
7. 사람이 전동차량을 추진시키는 경우의 조작력을 검지하여 조작력 신호를 출력하는 조작력검지부와, 상기 조작력검지부로부터 입력되는 조작력신호에 의거하여 사람의 조작력을 보충하기 위한 구동력신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 입력되는 구동력신호에 따라 모터를 구동시키는 모터구동부를 구비한 전동차량의 제어장치에 있어서,

   상기 제어부는 상기 조작력 신호가 미리 설정된 설정치에 도달하는 지를 판단하여 상기 조작력 신호가 상기 설정치에 도달하면 상기 조작력신호에서 상기 설정치를 감산한 값에 대하여 임의의 계수를 곱하므로써 n이 2이상인 n차 함수의 단조증가 부분으로서 얻어지는 구동력신호의 변화량을 산출하고, 이 변화량을 상기 구동력신호에 추가함으로써 새로운 구동력신호를 상기 모터구동부에 출력하는 것을 특징으로 하는 전동차량의 제어장치.

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