JPH0374111A - 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平地走行、上り坂走行及び
下り坂走行にかかわらず、速度設定スイッチ（高速、中
速、低速〉による最高速度設定状態と、アクセル操作量
とで決まる車速で走行する。

例えば高速の速度設定を行った場合にはアクセルをフル
操作した状態で６　Ｋ　ｍ　／　ｈ、中速の速度設定の
場合には４．５Ｋｍ／ｈ、低速の速度設定の場合には１
．５Ｋｍ／ｈ、後進設定の場合には１．５Ｋｍ／ｈとい
ように既定値により最高速度が決まる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが従来例の場合速度設定スイッチで高速を選択し
、下り坂においてアクセルをフル操作して最高速度（６
Ｋｍ／ｈ）で走行した場合、急ハンドル操作時には転倒
の危険性が非常に高い。この転倒を防ぐ場合には車幅を
大きくすれば良いわけであるが、車幅が法律で制限され
ているため、車幅を広くすることができないという問題
がある。

また上述のように高速で走行している場合、停止するた
めに必要な距離も長くなり、下り坂で高速走行すること
自体で危険であるという問題があった。

請求項１記載の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下り坂走行を検出するこ
とにより、安全走行を自動化することが可能な電動車椅
子を提供するにある。

請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、下
り仮定行検出を駆動用のモータへの電力供給と、車速と
の比較により自動的に検出することができるようにした
電動車椅子を提供することを目的とする。

更に請求項３記載の発明では請求項１記載の発明におい
て、下り坂千行時には自動的に最高速度を既定値より低
く設定して安全性を高めた電動庫椅子を提供することを
目的とする。

［課題を解決するためのｆ段］ 本発明は車速をアクセルの操作量に応じて制御する制御
手段を備えた電動車椅子において、下り坂を検出する下
り坂検出手段を備えたことを特徴とするものであり、請
求項２記載の発明では上記下り坂検出手段として、駆動
用のモータへ供給する電力と、その時の車速とを比較し
て下り坂を検出する手段を用いている。

更に請求項３記載の発明では上記下り板検出手段が下り
坂検出中には上記アクセルの最大操作量で決定される最
高速度を既定値より小さく設定するものである。

［作用］ 而して請求項１記載の発明によれば下り坂にあれば、下
り坂検出手段で検出し、下り坂走行に対する安全走行を
図ることを可能とする。

ここで請求項２記載の発明によれば、車速と、駆動用の
モータへの供給電力により下り坂走行を検出することが
できる、 また請求項３記載の発明によれば、下り仮定行時におい
ては最高速度を既定値より自動的に低くするため、搭乗
者がアクセルをフル操作し、ているような状態でも安全
な車速によって走行ができることになる。

［実施例］ 以下本発明は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１後部に設けた席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
より制動をがける電磁ブｌ／−キロ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１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
度を前進及び後進方向に操作するアクセル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ＳＷ、〜ＳＷ３及びライ
ト１１のオン／オフ操作スイッチＳ　Ｗ　４、警報ブザ
−１２のオン／オフ操作スイッチＳＷｓ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、〜Ｌ３ε、設定速度及び後進の表示のための
表示ランプし、〜Ｌ、とがなる表示部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、またハ
ンドル軸の前部に上、記ライト１１を取着している。

アクセル８は第３図に示すように中立点でオフとなり、
前倒しく図においては右回転）で前進速度調整、後ろ倒
しく図において左回転）で後進速度調整を行うことがで
きるようになっている２第４図は本発明の回路構成を示
し、上記キースイッチ１４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ＳＷｌ〜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９ｊ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、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。

また傾斜センサ３０が一定角度に車体が傾斜しているこ
とを検出すると制御回路１５はこの検出信号に基づいて
、速度設定スイッチＳＷ、〜ＳＷ。

によって設定される最高速度を低い速度に制限する制御
する動作を行うようになっている。

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。

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Ｃ＋　、
　Ｃ２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Ｒ３Ｆ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出カ出方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
Ｗｉの設定により決まり、例えば速度設定スイッチＳＷ
１の設定では高速（例えば６．０Ｋｍ／ｈ）、また速度
設定スイッチＳＷ２の設定では中速（例えば４．５Ｋｍ
／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Ｌ。

〜Ｌ６で表示される。

ところで上述の走行中に下り坂にかかり、その下り坂の
傾斜角度が所定角度以上になると、傾斜センサ３０がオ
ンしてその信号が下り板検出信号として制御回路１５に
入り、以下のような最高速度を規制する制御が為される
。

即ち傾斜センサ３０がオンとなると第６図のフローチャ
ートに示すように制御回路■５は速度設定スイッチＳＷ
、の操作で最高速度が、高速の６Ｋ　ｍ　／　ｈに設定
されているか、どうかを判定し、もし設定されている場
合には、中速に対応する表示ランプＬ、を点灯させると
ともに、設定最高速度を中速の４．５Ｋｍ／ｈに変更す
る制御を行い、搭乗者が例えアクセル８をフル操作して
も最高速度を４．５Ｋｍ／ｈに制限し、ハンドル操作時
などで転倒しないように車速を設定する。

勿論下り坂で傾斜センサ３０がオンとなっても、中速以
下に最高速度が設定されている場合には通常の速度制御
を行う。

第７図は上記傾斜センサ３０の一例を示しており、この
傾斜センサ３０は第７図（ａ）に示すように水銀Ｈｇを
ガラス管３０ａに封入して水銀Ｈｇがガラス管３０ａの
傾きに応じて電極ａ、ｂ又はす、ｃ間に移動して！極間
を閉じる水銀スイッチを用いたもので、例えば電動車椅
子の車体１に取り付け、車体１が下り坂である角度以上
になると第７図（ｂ）に示すように電極ａ、ｂ間が水銀
Ｈｇでオンするようになっている。第８図は傾斜センサ
３０の電気回路を示しており、制御回路１５への信号は
通常は“Ｈ”にプルアップされている。

さて走行中に制御回路１５はＦＥＴ２６又は２７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Ｒ
ａ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ＦＥＴ２６又は２７に流れた場合には
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て
いる診断回路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。

ここで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出力を上述のよう
に零まで減少させ、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″としトランジス
タＱ１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。

と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ＳＷ、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Ｑ３
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
る間制御回を各１５がトランジスタＱ、をオンして、Ｖ
報ブザー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ｎ回
路１５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Ｄ２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６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
プラ３１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ＢＴの電圧が充電完了電圧
に達すると、トランジスタＱ５をオフしてサイリスタ３
２をターンオフさせて充電を停止させる充電制御を行う
。

さて上記実施例では下り坂検出手段として傾斜センサ３
０を用いたが、制御回路１５自体で下り検出手段を槽底
しても良い。この場合はタコジェネレータ１９からの信
号によって換算して得た車速Ｖと、その時出力するＰＷ
Ｍ出力のデユーティＰ（％）との関係から傾斜角度を求
めて下り坂検出を行い、同時に最高速度の制限制御を行
う。

つまり平均的な体重の人が乗って、平均的な平坦路面を
所定速度で走行する場合に必要なモータ５への供給電力
（実施例ではＰＷＭデユーティ換算）を試験走行を繰り
返すことによって求め、例えば平坦面で時速６　Ｋ　ｍ
　／　ｈで走行するのに必要なＰＷＭデユーティが８０
％であったとすると、上り坂を同じ条件で６　Ｋ　ｍ　
／　ｈで登板する場合には大きなトルクを必要とするた
めＰＷＭデユーティを８０％以上とする必要があり、ま
た逆に下り坂を６　Ｋ　ｍ　／　ｈで下る場合にはＰＷ
Ｍデユーティが８０％より小さくて済む。

このようなことから各傾斜角度と各車速におけるＰＷＭ
デユーティを実験的に求め、この測定結果を下り坂検出
のテーブルとして制御回路１５が持ち、テーブルに基づ
いて例えば傾斜角度が６度以上の下り坂検出と最高速度
制御を行うのである。

而して本実施例では下表のテーブルから現在の車速Ｖに
対する傾斜角度６度でのＰＷＭデユーティＰ°を補間演
算して求め、その演算値Ｐ゛と、現在のＰＷＭデユーテ
ィとの大小関係を比較して求め、演算値Ｐ′が大きいと
きに下り坂走行と判定し、その時の最高速度設定が高速
であれば、上述の傾斜センサ３０を用いた場合と同様に
中速への最高速度変更を行うのである。

［発明の効果］ 本発明は車速をアクセルの操作量に応じて制御する制御
手段を備えた電動車椅子において、下り坂を検出する下
り坂検出手段を備えたので、下り坂を下り坂検出手段で
検出して、下り坂走行に対する安全走行を図ることを可
能とするという効果がある。

特に請求項２記載の発明では上記下り坂検出手段として
、駆動用のモータへ供給する電力と、その時の車速とを
比較して下り坂を検出する手段を用いているから、車速
と、駆動用のモータへの供給電力により下り坂走行を検
出することができる。

更に請求項３記載の発明は上記下り坂検出手段が下り坂
検出中には上記アクセルの最大操作量で決定される最高
速度を既定値より小さく設定するらから、下り仮定行時
においては最高速度を既定値より自動的に低くするため
、搭乗者がアクセルをフル操作しているような状態でも
安全な車速によって走行が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図は同上の動作説明用フローチャート、第７図（
ａ）（ｂ）は同上使用の傾斜センサの動作説明図、第８
図は同上の傾斜センサの回路構成図、第９図は本発明の
別の実施例の動作説明用フローチャートである。 ５はモータ、８はアクセル、１５は制御回路、３０は傾
斜センサである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車速をアクセルの操作量に応じて制御する制御手
   段を備えた電動車椅子において、下り坂を検出する下り
   坂検出手段を備えたことを特徴とする電動車椅子。
2. （２）上記下り坂検出手段として、駆動用のモータへ供
   給する電力と、その時の車速とを比較して下り坂を検出
   する手段を用いたことを特徴とする請求項１記載の電動
   車椅子。
3. （３）上記下り坂検出手段が下り坂検出中には上記アク
   セルの最大操作量で決定される最高速度を既定値より小
   さく設定することを特徴とする請求項１記載の電動車椅
   子。