JPH0374101A - 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には可変抵抗器をアクセルに
歯車或はリンク等の機械的連動要素で結合してアクセル
の操作量に応じて可変抵抗器により出力される電圧を変
化させ、その電圧に応じて走行速度を設定するものがあ
る。

第８図はそのアクセル部分の回路構成を示しており、こ
の回路では可変抵抗器ＶＲの両端に電圧Ｖ−を印加して
可変抵抗器ＶＲの摺動予め電圧ＶをＭ御回路１５が取り
込んで設定速度を判定するようになっている。そして速
度設定精度を向上させるために使用可変抵抗器の可変で
きる全範囲を使用する場合には第９図（ａ）に示すよう
に入力する電圧Ｖが電圧■。になったときに最大の速度
設定を行い、グランドレベルの場合にはアクセルオフと
判定する処理動作が設定される。

またアクセルと可変抵抗器とを連結する機械的要素の部
分の位置合わせが容易となるように可変範囲の最大、或
は最小値のいずれか一方のみを限界値として使用する場
合には第９図（ｂ）に示すようにアクセルを全操作した
時には電圧Ｖ　ｃ　ｃより低いレベルに設定された所定
電圧が出力されるようにして制御回路１５はこの電圧を
入力したときに最大の速度設定を行う処理動作が設定さ
れ、或は逆に第９図（Ｃ）のようにグランドレベルより
高いレベルに設定した所定電圧が入力した場合にアクセ
ルオフと判定する処理動作が設定される。

［発明が解決しようとする課Ｊ！ｌ！］ところで、可変
抵抗器ＶＲと制御回路１５とは離れた場所に設けられて
いる場合が殆どで、両者間は信号線１１〜１．で接続さ
れているのが通常である。そのため電圧Ｖｃｃの信号Ｉ
Ｉ　Ｉ　Ｉが断線した場合には第９図（ａ）、（ｂ）で
は可変抵抗器ＶＲの摺動子から出力される電圧Ｖはグラ
ンドレベルとなり、従ってアクセル操作を行っても制御
回路１５はアクセルオフと判断して走行停止状態を維持
する。

一方グランドレベルの信号線ｌ、が断線した場合には第
９図（ｂ）、（ｃ）では可変抵抗器ＶＲの摺動子から出
力される電圧Ｖは印加電圧■。、となり、アクセルが全
操作されてたと制御回路１５が判断して暴走させる恐れ
があった。

また電圧Ｖを出力する信号線１２が断線した場合には制
御回路１５に設けられるＡ／Ｄ変換機能が不安定状態と
なって暴走する恐れがあった。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところはアクセルに使用する可変抵抗器と制御
回路との同を接続する信号線の断線を検出することがで
きて、信号線断線によって起きる暴走等の危険を防止す
ることが可能な電動車椅子を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は両端間に電圧が印加され、アクセル操作に連動
して摺動子を移動させて摺動子からの出力電圧を抵抗値
に応じて可変する可変抵抗器と、この可変抵抗器の出力
電圧のレベルに応じて走行速度設定を行うＷＩＪ１１１
回路とを備え、可変抵抗器と制御回路との間を信号線で
接続した電動車椅子において、アクセルのオフ操作とア
クセルの全操作との間で設定される可変抵抗器からの出
力電圧をグランドレベルよりも大きく且つ印加電圧より
も小さな範囲で設定し、制御回路には可変抵抗器の出力
電圧が印加電圧若しくはグランドレベルのときに信号線
断線と判断する機能と、上記摺動子からの信号線とグラ
ンドレベルの信号線との間に接続する高抵抗値の抵抗を
備えたものである。

［作用］ 本発明によれば可変抵抗器に電圧を印加する信号線や、
可変抵抗器の摺動子と接続する信号線或はグランドレベ
ルの信号線が断線した場合、制御回路に入力する可変抵
抗器からの出力電圧がグランドレベル或は可変抵抗器に
印加する電圧となって、アクセル操作時の入力電圧と識
別することができ、結果断線検出ができて、断線検出時
に於ける処理が行え、暴走などのトラブル発生も防止で
きることになる。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

実施例の電動車椅子は第１図に示すように３輪車構成に
なっており、車体ｌｆ＆部に設けた席２の下部の車体１
内には第４図に示すようにデフ付き減速機３を介して後
輪４を駆動するモータ５と後輪４の車軸を挟み込むこと
により制動をかける電磁ブレーキ６とからなる駆動部を
設け、更に電動車椅子の駆動電源となるバッテリＢＴを
内装している。

車体ｌ前部には前輪７に連結され、水平方向に回動され
ると、前輪７の走行方向の向きを変えるハンドル軸と、
このハンドル軸の上端に固定されたハンドル９とからな
るハンドル部を設けており、このハンドル部には走行速
度を前進走行時に操作して、第４図に示すＷＩＩ１１回
路１５へ走行速度の設定を行うための信号を与える前進
用のアクセル８と、キースイッチ１４と、更に最高速度
を高速、中速、低速に切り替えるための速度設定スイッ
チＳＷ１及び後進時に操作する後進スイッチＳ前２とか
らなる操作スイッチ部１０と、バッテリＢＴの残容量を
表示する表示ランプＬ、〜Ｌ、と、設定最高速度の表示
のための表示ランプ上４〜Ｌ６とかなる表示部１３とを
配置したコンソールパネル部を第２図に示すように備え
ている。

アクセル８は機械的要素により可変抵抗器ＶＲと連結さ
れており、アクセル８の操作量に応じてグランド側端子
と、摺動子との間の抵抗値を可変することができるよう
になっている。

第３図は本発明の回路構成を示し、上記キースイッチ１
４は電源スィッチであって、このキースイッチ１４がオ
ン操作されると、バッテリＢＴを電源として電源リレー
１６が動作し、そのリレー接点を通じて電源回路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
た直流電圧に変換され、電源を制御回路１５に供給する
。

電源回路１７はバッテリＢＴを充電する際に交流を降圧
整流して得られる直流も入力して制御回路１５の電源と
して供給することができるようになっている。

制御回路１５は前進走行の場合には例えば速度設定スイ
ッチＳＷ、の設定によって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
応じたモータ５の回転速度制御をタコジェネレータ１９
の速度検出信号と、アクセル８の操作量を示す信号とを
比較しながらモータ駆動回路１８を通じて行い、またア
クセル８の後進方向への操作時にはこの操作に応じて所
定速度で走行できるようにモータ５の回転速度制御をモ
ータ駆動回路１８を通じて行い、更に走行中におけるア
クセル８のオフ時や電源オフ時において電磁ブレーキ駆
動回路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の回転を機械的にロックし
て走行を停止させる制御を行う制御機能を有する。また
制御回路１５は付設する診断回路２１により、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の電圧監視信号を用いてバッテリ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”
’＝　Ｌ　ｚ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４図は第３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
ら構成され、このマイクロコンピュータによって電動車
椅子金銀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４図の具体回路により
説明する。

全使用者（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Ｄを通じて、コンデンサＣＩ、Ｃ
２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“Ｌ”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［（ＮＣ）に切り替えた状態
を維持する。またトランジスタＱ、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。

次に制御面′Ｉ！＆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
Ｍ御回路２５は上記のｔＦｌｉ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出カバカパルス進ドライブ
用ＦＥＴ２６をドライブするか、前進ドライブ用ＦＥＴ
２７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ＦＥ７２７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ＳＷ、−５
Ｗ３の設定により決まり、例えば速度設定スイッチＳＷ
、の設定では高速（ｐＡえば６．ＯＫｍ／ｈ）、また速
度設定スイッチＳ前２の設定では中速（例えば４．５Ｋ
ｍ／ｈ）、更に速度設定スイッチＳＷ、の設定では低速
（例えば１．５Ｋｍ　／　ｈ　）となり、その設定速度
は表示ランプ上４〜Ｌ、で表示される。

ところで本発明電動車椅子ではアクセル８と可変抵抗器
ＶＲからの出力電圧のｒｇＪ係を次のように設定してい
る。

つまり可変抵抗器ＶＲは第５図（ａ）に示すように制御
回路１５との間で信号線ｌ、〜ｌ、を介して接続されて
両端間には電圧Ｖ　ｃ（が印加されており、可変設定さ
れた抵抗値によって電圧ｖｃｃを分圧した電圧Ｖを摺動
子側端子より出力するようになっている。制御回路１５
はこの電圧ＶをＡ／Ｄ変換してその電圧値を判断し、そ
の電圧値に応じて走行速度を速度設定スイッチＳＷ１に
よる設定との関係より求め、アクセル８を全操作した時
の電圧Ｖ、は電圧Ｖ。より低い値とし、またアクセル８
をオフ操作した時の電圧Ｖｔ、がグランドレベルより高
い電圧となるように、可変抵抗器ＶＲの抵抗可変範囲の
最大値よりも小さい抵抗値がアクセル８の全操作時に設
定され、逆にアクセル８のオフ操作時に可変抵抗器ＶＲ
の抵抗可変範囲の最小値よりも大きな抵抗値が設定され
るようになっている。

また制御回路１５には信号線１２と２．との間に高抵抗
値の抵抗Ｒｏを接続しである。

このように構成した回路において信号線ｌ、或は信号線
１２が断線すると、制御回路１５に入力する電圧Ｖはグ
ランドレベルとなり、また信号線ｌ、が断線すると、制
御回路１５に入力する電圧Ｖは電圧Ｖ　ｅ　Ｃとなり、
いずれにしてもアクセル操作時における最大値Ｖ工から
最小値ＶＬの範囲を外れた電圧が制御回路１−５で検出
されることになり、この場合断線と制御回路１５で判断
することができる。

尚アクセル８の全操作からオフ操作の範囲に対応して可
変抵抗器ＶＲの全抵抗可変範囲を利用する場合には制御
回路１５内で可変抵抗器ＶＲの両端に第６図に示すよう
に抵抗Ｒ，，Ｒｂを挿入しても良く、また第７図に示す
ように一方の抵抗Ｒ１（又はＲ，）を可変抵抗器として
もよい。

さて走行中にあっては制御回路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の両端に発生する電圧を監視し、モータロッ
ク等によって過大な電流がＦ’ＥＴ２６又は２７に流れ
る場合にはＰＷＭ出力をオフし、ＦＥＴ２６，２７を保
護する。

またＦＥＴ２６，２７に取り付けた放熱板に密着されで
ある診断回路２１の一部を構成するサーミスタＴＨとコ
ンパレータＣＰとによりＦＥＴ２６．２７の温度を監視
して、所定の温度以上になった場合同様に制御回路１５
に高温検出入力を与え、制御回路１５はこの高温検出入
力があればＰＷＭ出力をオフし、ＦＥＴ２６．２７を保
護する。

また上記走行中に上述のようにアクセル８をオフすると
、制御回路１５はこのオフによりＰＷＭデユティ出力を
零まで減少させ、その後一定時間後に或は車速が零にな
った時点で電磁ブレーキ出力を”Ｌ“としてトランジス
タＱ２をオフし、電磁ブレーキ６をロックさせ走行を停
止させる。

また上述のように可変抵抗器ＶＲと制御回路１５との間
を接続する信号線１１〜１３に断線が走行中に生じて、
この断線を制御回路１５が検出した時には制御回路１５
はＰＷＭデユティをＯとするとともに、電磁ブレーキ６
のロック制御を行って直ちに走行を停止させるのである
。勿論この断線検出があれば表示を行って搭乗者に知ら
せるようにしても良い。

また制御回路１５はバッテリＢＴの電圧を入力してバッ
テリＢＴの残容量を監視して表示ランプＬ、〜Ｌ、でそ
の残容量を表示し、また後進時には表ボランプＬ、を点
灯させて表示する。

更にキースイッチ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、制御回
路１５はトランジスタＱ、をオンさせて充電回路２２の
ホトカプラ２８をオンしてサイリスタ２９をオンし、こ
のサイリスタ２つを通じてバッテリＢＴを整流器２３の
整流出力により充電し、バッテリＢＴ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２つをターンオフさせて充電を停止させる充電制御を
行う。

ところで実施例では後進スイッチＳ前２を設けており、
この後進スイッチＳ前２を設けた理由は後進時に搭乗者
が顔を後ろに向けて運転操作するため、アクセルのよう
に操作によって＠調整を行う必要があるものでは誤操作
の危険性があるからであり、前進操作と異なる操作とな
る後進スイッチＳ前２の採用で誤操作を防止できる。

而して実施例の場合後進スイッチＳ前２が操作されると
制御回路１５は予め設定した固定の低速の速度でモータ
５を後進方向に駆動制御する。勿論アクセル８と後進ス
イッチＳ前２を同時に操作された場合には制御回路１５
は安全上停止制御を行う。

後進スイッチＳ前２として２段切り替えのスイッチを用
いて後進速度を２段切り替えを行なえるようにしてもよ
い。

上述の安全性を考慮しなければ後進スイッチＳ前２の代
わりに前進／後進切り替えスイッチＳ　Ｗ　３を設け、
この前進／後進切り替えスイッチＳ　Ｗ　ｓの切り替え
設定により共通のアクセル８で速度調整ができるように
しても良い。また後進スイッチＳ前２とともに前進／ｆ
＆進切り替えスイッチＳ前。

を設けて、固定速度と速度調整とを選択できるようにし
ても良い。

［発明の効果］ 本発明は両端間に電圧が印加され、アクセル操作に連動
して摺動子を移動させて摺動子からの出力電圧を抵抗値
に応じて可変する可変抵抗器と、この可変抵抗器の出力
電圧のレベルに応じて走行速度設定を行う制御回路とを
備え、可変抵抗器と制御回路との間を信号線で接続した
電動車椅子において、アクセルのオフ操作とアクセルの
全操作との間で設定される可変抵抗器からの出力電圧を
グランドレベルよりも大きく且つ印加電圧よりも小さな
範囲で設定し、制御回路には可変抵抗器の出力電圧が印
加電圧若しくはグランドレベルのときに信号線断線と判
断する機能と、上記摺動子からの信号線とグランドレベ
ルの信号線との間に接続する高抵抗値の抵抗を備えてい
るので、可変抵抗器に電圧を印加する信号線や、可変抵
抗器のｍ動子と接続する信号線或はグランドレベルの信
号線が断線した場合、制御回路に入力する可変抵抗器か
らの出力電圧がグランドレベル或は可変抵抗器に印加す
る電圧となって、アクセル操作時の入力電圧と識別する
ことができ、結果断線検出ができて、断線検出時に於け
る処理が行え、暴走などのトラブル発生も防止できると
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図は同上のブロック図、第４図
は同上の具体回路図、第５図（ａ）は同上のアクセル部
位の回路図、第５図（ｂ）は同上のアクセル部位の動作
説明図、第６図は同上のアクセル部位の別の例の回路図
、第７図は同上のアクセル部位の他の例の回路図、第８
図は従来例のアクセル部位の回＃ｒ図、第９図（ａ）〜
（ｃ）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、ＶＲは可
変抵抗器、１１〜１．は信号線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、両端間に電圧が印加され、アクセル操作に連動
   して摺動子を移動させて摺動子からの出力電圧を抵抗値
   に応じて可変する可変抵抗器と、この可変抵抗器の出力
   電圧のレベルに応じて走行速度設定を行う制御回路とを
   備え、可変抵抗器と制御回路との間を信号線で接続した
   電動車椅子において、アクセルのオフ操作とアクセルの
   全操作との間で設定される可変抵抗器からの出力電圧を
   グランドレベルよりも大きく且つ印加電圧よりも小さな
   範囲で設定し、制御回路には可変抵抗器の出力電圧が印
   加電圧若しくはグランドレベルのときに信号線断線と判
   断する機能と、上記摺動子からの信号線とグランドレベ
   ルの信号線との間に接続する高抵抗値の抵抗を備えたこ
   とを特徴とする電動車椅子。