JPH0373147A - 電動車椅子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は電動車椅子に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の電動車椅子は速度設定スイッチによる最
高速度の設定と、アクセルの操作量とにより定まる設定
速度に車速がなるように、例えばＰＷＭ制御の場合駆動
用のモータへの駆動電力のＰＷＭデユーティを増減して
フィードバック制御を行っている。

つまり実際の車速が設定速度に満たない場合にはＰＷＭ
デユーティを増加させ、逆に車速が設定速度を越えた場
合にはＰＷＭデユーティを減らすのである。

ところで従来例では第８図に示すようにＰＷＭデユーテ
ィを増やす場合には夫々のアクセル操作量において上限
が１００％となっており、そのためアクセルの操作量が
少なくて、溝にはまってもＰＷＭデユーティを増加させ
て、脱出できるという利点があった。

このように溝からの脱出や、急な坂道を上る場合にはＰ
ＷＭデユーティをかなり大きくしないと、必要なトルク
が得られないため上記の従来例のような制御は有効であ
った。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、例えばわき見運転をしていて人、或は障
害物に衝突して停止した場合などにおいて、ＰＷＭデユ
ーティを１００％まで増加させる制御が行われると、か
なりのトルクが発生して、非常に危険であるという欠点
があった。

本兆明健ｌｘ′１ｆｆｉ　ｆ７）問題点に鑑み’Ｃ：／
、藝不ｉ；したもので、そ（７）目的とすると“６′：
るはアク虹ル操作藍にル６してトルりの１異Ｖ＃値を”
Ｕ″のる、二と−にＪ。す、ｋ、陣害１勿なと１・二対
する衝突時に才３４する危険性を低減し、た電動車椅−
ｊ′を提ｆ！（する番、′ま）る。

１課題を解洸゛４るノ、・＆＞ｃＱ４段）本発明はアク
セルｆ）操作量と、設定された最高速度と１．、：よＱ
″Ｊｒまる設９テ、゛速度に車速がなるよう（こ駆動用
のし　、９５．制御−φる制御１−段を備えた電動ｑ１
．椅子にむい゛こ、制御丁−段（、こアクセルの操作量
に比例１て駆動用のＺ、　−、、、−３７のトルク限界
値を変化設定する機能を（＋ｉ　ｉ、、　７’１．　Ｉ
！、、のである切［作１１１１ 本発明によｔｌばアクセル（７）掲作−量に晦じてＪ１
１限きれた［・ルクが発生イるなめ溝Ｃご嵌まったり、
陣害物に衝デし、゛Ｃ悴止Ｉ、た場合などに之りいて、
アクセル（０操作量が少ない！４合には過大なｌ−ルク
が発生せず、危険を回避できるのである。

［実施例］ 以Ｆ本発明は実施例に、、Ｌり説明する。

実施例の電動重相Ｙｉ１．１．第１１＞？Ｉ　Ｉｔｓ：
小４よう（・：：　３　？！車構成にな＝ｖ　ｒ：ｔＪ
す、４（体１　ｔ＆　部Ｇ：　設ケ／、、７席２　ｔｌ
：＞下部の用体１内には第４図ｉ、；’：示１゛よ・）
にデン付き減速機３を介して後輪４を駆動９る七・夕５
ε後輪４の車軸を挟み込む、？′εにより制動をか（１
「る電磁プレー・キロとからなる駆動部４・設け、突Ｃ
ご電動車椅子の駆！ｊＪ電源となるバッーｉリロＴを内
装し、でいる３ 車体１ｉｉ７１部には前輪７４：連結され、水平方向に
同動されるＬ、前輪７のｔｆｉ方向の向きを変えるハン
ドル軸と１、このハンドル軸の−」端に固定さｉまたハ
ンドル９とからなるハンドル部を設け°（おり、このハ
ンドル部には走行速度を前進及び後進方向に操作する７
”クセル８ヒ、キースイッチ１４と、更に最高速度を高
速１．中速、低速１．ご切り替えるたぬの速度設、定ス
・イッチＳＷ１〜ＳＷ、及びライｌ−１１のオン／オフ
操作スイッチ８Ｗ１、警報ブザー１２のオン／オフ操作
スイッチ８Ｗ１からなる操作スイッサ部］、　０　、！
：　、バッテリＢ　Ｔり）残容量を表示する表示ランプ
１．、　、−Ｌ　：ｉ　、：、設定速度及び後進の表示
のための表示ランプ１．４′＼１．１とがなる表示部１
３ヒを配置し、たクンソールパネル部を第２図に示す”
ように備え、まｔソ＼ンドル＠（７）稍部に上記ライト
１１を取着し７ている。

アクセル８は第３図に示すよう（１，“中立点でオワ′
となり、前倒しく図においてはイｉｌ”ｌ’ｊ転）で前
進速度調整、後７３倒シ、（図において、ｆｉ”回転）
で後進速度訓整を↑ｒう、二とができるよ′１１４ごな
・・禅でいる。

第４図は本発明の回ｌ１１８構成を示し、１：記キ・−
スイッチ１４は電源スイ・・ｌチであ一ノて、ごｆ）キ
ースーイ・・ｌヂ１４がオフＪｉ作されると、バッテリ
Ｉ３Ｔを・電源とし、て電源リレー１６が動作し、その
りり、　−接点を通じて電源【ｒ！１路１７にバッテリ
ＢＴからの直流が入って、一定電圧に安定化した直流電
Ｉ−Ｈに変１ｇれ、を源を制御回路１５に供給する。

電源回路１′７はバッテリＢ　Ｅ’を充電する際に交流
を降圧整流１．て得られる直流も入力して制御回路１５
グ）電源として供給するこεができるようになっている
３ 制御同Ｒ１５は前進走行の場合には例えば速度設定スイ
ッチｓＷ、−５Ｗ、の１没５ｉｊに、ｌっで設定された
最高速度までの範囲において、アクセル８の前進方向に
おける操作状態に応じｔ−千一夕５の回転速度制御をタ
′：１ジェネレータ１９の速度検出ｆ、−を号と、アク
セル８の操作量を示す信号とを比較しなからモータ駆動
回路１８を通じ゛（行い、またアクセル８の後進方向へ
の操作時にはこ“の操作にめしで所定速度で走行できる
よ）に七−・夕５の回転速度制御を七−夕駆動回路１．
８を通じＣ行い、更に走行中におけるアクセル８のオフ
時や電源オフ時？、“おいて電磁ブレーキ駆動［ｌ！１
路２０を通じて電磁ブレーキ６をロックさせ、この電磁
ブレーキ６により後輪４の回転を機械的に１１ツクして
走行を停止Ｉ、させる制御を行・５制御機能を有する。

まＩ、・制御回路１５は付設する診断回路２１に土り、
バッテリＢＴの電圧監視信号や、モータ駆動電流の電流
検出信号や、更にモータ駆動回路１８の温度監視信号を
入力し、バッテリＢＴの電圧監視ｆ３号を用いてバッデ
リＢＴの残容量の監視を行い、残容量に応じて表示ラン
プＬ　、〜Ｌ、を点灯させてバッテリ状態の表示を行わ
せたり、また電流検出信号により走行中にモータロック
等で過大な電流がモータ駆動回路１８に流れるのを監視
して過大な電流が流れた場合にはモータ駆動回路１８を
オフし、或は温度監視信号により異常温度上昇があれば
同様にモータ駆動回路１８をオフして回路保護を図る機
能を有する。

また制御回路１５は交流電源（ＡＣｌｏｏＶ）が接続さ
れてトランスＴｒで降圧され、更に整流器２３で整流し
て得られた脈流が電源回路１７により一定電圧の直流と
して供給されている状態で、且つキースイッチ１４がオ
フ状態であれば、充電モードとして判断して、充電回路
２２の充電出力を所定のタイミングでオン／オフして、
バッテリＢＴを充電し且つバッテリ電圧の監視により充
電制御を行う機能も有する。

第５図は第４図回路の具体回路を示しており、制御回路
１５は水晶発振子ＸＬからなる発振回路からの発振信号
を基本クロックとして動作するマイクロコンピュータか
らｆＭｆｌｉ、され、このマイクロコンピュータによっ
て電動車椅子全体の動作の制御監視を行うようになって
いる。

次に本発明電動車椅子の動作を第５図の具体回路により
説明する。

今使用者く搭乗者〉がキースイッチ１４をオンさせると
、電源リレー１６がバッテリＢＴを電源として駆動され
、この駆動によりそのリレー接点１６ａをオンし、バッ
テリＢＴがダイオードＤ１を通じて、コンデンサＣ＋、
Ｃｘと電源ＩＣ２４とから構成される電源回路１７に接
続され、前期電源ＩＣ２４により一定電圧に安定化され
た直流が制御回路１５に供給される制御回路１５が動作
を開始し、キーオン検出に信号が制御回路１５に入力す
ることによって、電動車椅子としては動作可能となる。

ここで使用者がアクセル８を前進側に押し込むと、アク
セル８に連動する可変抵抗器ＶＲの抵抗値が変換し、そ
の摺動子端から出力される分圧電圧が制御回路１５のア
クセル入力に取り込まれてＡ／Ｄ変換され、制御回路１
５はその電圧値から前進側に操作されたことを検出して
前後進切替出力を“し”にするとともに電磁ブレーキ出
力を゛。

Ｈ”にする、従ってトランジスタＱ２がオフとなってリ
レーＲｙを非励磁状態とし、この非励磁状態によりその
リレー接点ｒを前進側（ＮＣ）に切り替えた状態を維持
する。またトランジスタＱ１がオンして電磁ブレーキ６
を駆動してロックを解除する。

次に制御回路１５はアクセル入力たる電圧からアクセル
８の操作量を判定してこの操作量に応じたデユーティの
パルスをＰＷＭ出力する。

モータ駆動回路１８の一部を構成する前進・後進・停止
制御回路２５は上記の電磁ブレーキ出力により停止モー
ドから走行モードに動作モードを変更し、上記前後進切
替出力により上記ＰＷＭ出カバルスを後進ドライブ用Ｆ
ＥＴ２６をドライブするか、前進ドライブ用ＦＥＴ２７
をドライブするかを切り替え、今の場合であれば前進ド
ライブ用ＦＥＴ２７をＰＷＭ駆動する。

モータ５がＰＷＭデユーティに応じて回転し、その回転
数をモータ軸に取り付けた磁石とホールＩＣとからなる
タコジェネレータ１９によって回転数検出を行い、タコ
ジェネレータ１９からの信号により制御回路１５は車速
を計算して、この車速とアクセル操作量とを比較し、Ｐ
ＷＭデユーティを増減させることにより、アクセル操作
量に相当する車速に制御する。而して本発明電動車椅子
はこのフィードバック制御により、上り坂や下り坂でも
一定の車速で走行できるようにすることができるのであ
る。

この際の車速の最高速度は速度設定スイッチＳＷ１〜Ｓ
　Ｗ　ｓの設定により決まり、例えば速度設定スイッチ
ＳＷ１の設定では高速（例えば６．０Ｋｍ／ｈ）、また
速度設定スイッチＳ前２の設定では中速く例えば４．５
Ｋｍ／ｈ）、更に速度設定スイッチＳハコの設定では低
速（例えば１．５Ｋｍ／ｈ）となり、その設定速度は表
示ランプＬ。

〜Ｌ藝で表示される。

ところで本発明電動車椅子では第６図（ａ＞或は（ｂ）
に示すようにアクセル操作量と、そのアクセル操作斌ζ
゛出り得るＰ　Ｗ’　Ｍデユー、ティ（□６）との間に
比例関係を持たし、ており、夫々のアクセル操作量　１
．：対応し、てＩ”　Ｗ　Ｍデユー・ティにＬ限が設定
されるようになっ”ζいる。

従ってアクセル操作量が少ないときには出し得るＰＷＭ
デユーティの最大値を低くし、アクセル操作量が大きく
なればなるほど出し得るＰＷＭデユーティの最大値を大
きくするように制御回路１５は動作するのである６つよ
、リアクセル操作量に比例して発生トルクの限界値を変
化させるように制御回路１５はモータ５の駆動を制御す
るのである。

この動作山フ１ｌ−ｆ−ヤードを第７図に示す。

即ち入力されるアクセル操作量と、速度設定スイッチＳ
　Ｗ　、　□−８Ｗ、の設定状態から設定速度Ｖ　ｍ　
ａ９を制御ＵｎＪ路１５は求め、またアクセル操作員よ
り設定される第６図（ａ＞又は＜ｂ）に示された最大の
ＰＷＭデユーデイ１．。を求め、次いでタコジェネレー
タ１９からの信号で求めた車ｉＶと」二記設定速度■１
４、εの大小比較を行い、車速■と設定速度Ｖｌ、とが
等しい場合には現在のＰＷＭデユーティを維持する出力
を発生Ｉ７、またりＩ速■が設定速度Ｖ　ａ　＠　ｔよ
り大きい場合には車速Ｖ゛と、設定速度■１．．とが等
しくなるまでｐＷＭデユーティを１％づつ減じ“ζ行（
。また車速Ｖより設定速度Ｖ、、ｔが大きい場合には現
在出力している■）ＷＭデコーディと、上記で求めたア
クセル操作量に対応したＰＷＭデユーティ、□。との大
小比較を行い、等しければそのＰＷＭデユーティの出力
を維持し、現在のＰ　Ｗ　Ｍデユ、−ティが１’）　Ｗ
　Ｍデ１−ティ、□１より大きければ等しくなるまで１
−％づつ減じ、また逆に現在のＦＩ　Ｗ　Ｍデ２−Ｌ−
ティがＩ）ＷＭデ上−テイ、。。より小さければ、ＰＷ
Ｍデユーティ、。Ｘ、に至る範囲内で１％づつ増加させ
て車速Ｖを増加させる。この場合車速Ｖが設定速度Ｖｌ
、よりも遅い場合が生じることになるが、車速Ｖを上げ
たい場合にはアクセル操作量を増やせば良い、また衝突
や、溝に落ち込んだ場合にはアクセル操作量で制限され
たｉ）ＷＭデデユティを制御回路１５は出力するのみで
あるから、発生ずる）・ルクが制限され°Ｃ１不・ｚ・
要なトルクが発生して思わぬ事故が起きるなど゛と、し
）うことが防止できるのである。

ＰＷＭデユーティの限界値は実施例では速度設定スイッ
チＳ　Ｗ　（へＳＷ３による最高速度設定に拘？）ず、
アクセル操作量のみに依存するように示し。

たが、速度設定スイッチＳＷ、〜ＳＷ、による設定と速
動く低速の場合はよりＰ　Ｗ　Ｍデユーティの限界値や
小さ（）させても良い。

さ°（走行中に制御ｉ！ｉｌ路１５はＦＥＴ２６又は２
７に流れる電流を診断回路２１の一部を構成する電流検
出抵抗Ｒａの両端に発生ずる電）Ｅを監視し、モータロ
ック等によりて過大な電流がＦ　Ｅ　Ｔ　２６又は２７
に流れた場合にはＰＷＭ出力をオフし、Ｆ　Ｅ　”ｒ　
２６．２７を保護する。

よたＦＥＴ２６，２７に取り付けた放熱板に密着されて
いる診断回路２１の一部を構成するサーミスタ１゛１１
とコンパレータＣＰとによりＦ　Ｅ　Ｔ２６．２７の温
度を監視し２て、所定の温度以上になまた場合同様に制
御回路１５に品温検出入力を与え、制御回路１５はこの
高温検出入力があればｐ　Ｗ　Ｍ出力をオフし、ＦＥＴ
２６，２７を保護する８、ここで走行中にアクセル８を
オフすると、制御回路１５はこのオフによりＰＷＭデユ
ーティを所定の減少カーブで零まで減少させ、電磁ブレ
ーキ出力を“Ｉ、”としてトランジスタＱ、をオフし５
、電磁ブレーキ６をロックさせ走行を停止Ｉ−する。

εころで走行中においてライト１１を点灯させる場合に
は操作スイッチＳＷ４を操作すればよく、操作スイッチ
ＳＷ４は操作毎に制御回路１５によりトランジスタＱ、
をオンオフして点灯、消灯するものである。また警報ブ
ザ−１２を吹鳴させたい場合には操作スイッチＳＷ、を
押し操作すれば良く、操作スイッチＳＷ、が押されてい
る量制御回路１５がトランジスタＱ、をオンして、警報
ブザ−１２を吹鳴動作させる。尚アクセル８を後進側に
操作し後進させる場合、後進操作に応動して制御回路１
５がトランジスタＱ４を間歇的にオンオフして警報ブザ
−１２を間歇的に吹鳴させて警報を発するようになって
いる。

またキースイッチ１４がオフ状態でキーオン検出が無い
場合で且つ交流電源が接続されている状態では、整流器
２３からの脈流がダイオードＤ。

を通じて電源回路１７に入り、制御回路１５に電源を供
給することになる。制御回路１５はこの電源で動作して
充電を制御する。つまりトランジスタＱ、をオンさせて
充電回路２２のホトカブラ３］、をオンしてサイリスタ
３２をトリガし、このサイリスタ３２を通じてバッテリ
ＢＴを整流器２３の整流出力により充電し、バッテリＢ
Ｔの電圧が充電完了電圧に達すると、トランジスタＱ、
をオフしてサイリスタ３２をターンオフさせて充電を停
止させる充電制御を行う。

［発明０効果］ 本発明はアクセルの操作量と、設定された最高速度とに
より定まる設定速度に車速がなるように駆動用のモータ
を制御する制御手段を備えた電動車椅子において、制御
手段にアクセルの操作量に比例して駆動用のモータのト
ルク限界値を変化設定する機能を備えたものであるから
（、：）ア、クセルの操作量に応じて制限されたトルク
が発生させることができ、結果溝に嵌まったり、障害物
に衝突して停止した場合などにおいて、アクセルの操作
量が少ない場合には過大なトルクが発生せず、危険を回
避できて安全であり、特に衝突防止のセンサなどが無い
場合には大変有効であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は同上のハ
ンドル部の上面図、第３図は同上のアクセルの側面図、
第４図は同上のブロック図、第５図は同上の具体回路図
、第６図（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図、第７図は同
上の動作説明用フローチャート、第８図は従来例の動作
説明図である。 ５はモータ、８はアクセル、１５は制御回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、アクセルの操作量と、設定最高速度とにより定
   まる設定速度に車速がなるように駆動用のモータを制御
   する制御手段を備えた電動車椅子において、制御手段に
   アクセルの操作量に比例して駆動用のモータのトルク限
   界値を変化設定する機能を備えたことを特徴とする電動
   車椅子。