JPH09130921A - 電動車両の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前進、後進のため速度制御は適正に行なうこ
とができるようにしつつ、介助者等が人力で方向変更を
行なおうとする場合の反力を軽減し、方向変更を容易な
らしめる。 【解決手段】 左右の車輪をそれぞれ別個のモータ２
Ａ，２Ｂで独立に駆動するようにした電動車両におい
て、回転速度を検出するエンコーダ６Ａ，６Ｂと、基準
回転速度を指定する手段と、この基準回転速度と実際の
回転速度をフィードバックした値とに基づいてモータ２
Ａ，２Ｂへの供給電力を制御することにより車輪の回転
速度を制御する速度制御部１５Ａ，１５Ｂとを備える。
速度制御部１５Ａ，１５Ｂは、平均速度検出部１７で求
められる左右車輪の速度の平均値をフィードバックした
値と上記基準速度とに基づいて上記供給電力の制御を行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右車輪が別個の
モータで駆動されるようになっている電動車両の速度制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動車両において、１つのモータで２つ
以上の車輪を駆動するようにしたものは、各車輪の間に
デファレンシャルを有し、旋回時には上記デファレンシ
ャルで左右両輪の回転数差を吸収するようになってお
り、この場合、車両の速度の制御は１つのモータの出力
を制御しさえすればよい。

【０００３】一方、車両の構造上の要求等からデファレ
ンシャルを有せず、左右の車輪に対して個別にモータを
装備し、各モータで左右車輪を独立して駆動するように
なっているものがあり、このようなものでは、速度指令
等のための操作に応じ、各モータの出力がそれぞれ制御
される。例えば、電動車椅子においては、乗員が操作を
行なう自走用操作部にジョイスティックが設けられ、こ
のジョイスティックの傾倒操作に応じて速度を調節する
とともに前後進や左右旋回を行うようにするため、左右
各モータの駆動が独立して制御されるようになってい
る。

【０００４】このような電動車椅子等の電動車両の速度
制御においては、乗員が与える運転指令に追従し、か
つ、降坂時にも過大な速度にならないように、各車輪の
実際の回転速度が検出され、これがフィードバックされ
て、そのフィードバック値と指令値との比較に基づきモ
ータの出力の制御が行なわれるようになっている。

【０００５】すなわち、従来のこの種の速度制御装置の
一例を図４によって説明すると、この装置は、左右の車
輪に対して個別にそれぞれ、モータ２Ａ，２Ｂと、これ
に電流を供給するモータドライバ３Ａ，３Ｂと、モータ
回転速度を検出するパルスエンコーダ６Ａ，６Ｂとを有
する駆動系が設けられる一方、ジョイスティック等を備
えた操作部１０７が設けられ、また、上記操作部１０７
と上記各車輪の駆動系との間には、指令値加工部１１
１、左右輪速度分配部１１４、左右各速度制御部１１５
Ａ，１１５Ｂ、左右各速度検出部１１６Ａ，１１６Ｂ等
からなる制御系が設けられている。

【０００６】そして、上記操作部１０７から前後進指
令、左右進指令、メインスイッチ信号、速度スイッチ信
号等が出力され、上記指令値加工部１１１で不感帯、最
高速、加減速等が加味されて指令値が加工された上で左
右輪速度分配部１１４に送られ、この左右輪速度分配部
１１４から左右各速度制御部１１５Ａ，１１５Ｂにそれ
ぞれ指令速度ω1₀，ω2₀が与えられるともに、各エンコ
ーダ６Ａ，６Ｂによる検出速度ω1 ，ω2 が速度検出部
１１６Ａ，１１６Ｂに送られて、検出速度ω1 ，ω2 に
一定の係数Ｇ1 ，Ｇ2 が乗じられた更正検出速度が各速
度制御部１１５Ａ，１１５Ｂに与えられる。そして、速
度制御部１１５Ａ，１１５Ｂで指令速度と更正検出速度
との差に応じた電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀がモータドライバ
ー３Ａ，３Ｂに出力されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば上記
電動車椅子においては、上記自走式操作部のほかに、介
助者が操作する介助用操作部が設けられることがある。
この場合、介助者は車椅子の後ろに立って歩行しながら
操作するので、走行速度及び方向等を調節するジョイス
ティックのような操作手段では正確な操作が困難であ
る。また、車椅子を前後進させるには大きな力が必要で
あるが、方向を変えるだけならそれ程大きな力は必要と
しない。

【０００８】このため、介助用操作部には前後進を指示
するだけの簡単なスイッチを設け、前後進はスイッチ操
作に応じたモータの駆動で行ない、方向変換は介助者が
人力で行なうようにする方が便利である。この場合、左
右車輪に対するモータの制御としては、介助用操作部か
らのスイッチ操作に応じた信号を、自走式操作部のジョ
イスティックが前後進操作範囲中の特定操作位置とされ
たときの速度指令信号と同等であると取扱うことによ
り、それに応じた基準回転速度と実回転速度とに基づい
てモータの制御を行なうことができる。

【０００９】ところが、このような制御によると、上記
スイッチ操作は左右の車輪に対して同一の指示速度を与
え、各車輪に対する制御系はそれぞれ上記指示速度を維
持するようなフィードバック制御を行なうので、介助者
が方向変換をするために人力で車椅子の進行方向を変更
しようとしても左右車輪に容易には速度差が生じない。

【００１０】具体的に数式を用いて説明すると、図４中
の一方のモータ２Ａに流れる電流ｉ1 は、モータ２Ａに
印加される電圧ｅ1 と、モータの誘起電圧（Ｋv・ω1）
と、バッテリとモータとの間の閉回路全体の抵抗Ｒとか
ら、次式のようになる。なお、Ｋv は一定の係数であ
る。

【００１１】

【数１】ｉ1＝(ｅ1−Ｋv・ω1)／Ｒ また、モータ２Ａに印加される電圧は、速度制御部１１
５Ａでの制御により、次式のようになる。なお、Ｇ1、
Ｋ1は一定の係数である。

【００１２】

【数２】ｅ1＝ｅ1₀＝(ω1₀−Ｇ1・ω1)・Ｋ1 これを数１の式に代入すると、

【００１３】

【数３】ｉ1＝{(ω1₀−Ｇ1・ω1)・Ｋ1−Ｋv・ω1}／Ｒ となる。そして、電動車両が旋回走行しているときの左
右モータの平均速度をωa とし、各モータ速度ω1，ω2
をω1＝ωa＋Δω、ω2＝ωa−Δωとすると、電流指令
値の演算式は次のように変形される。

【００１４】

【数４】ｉ1＝{ω1₀・Ｋ1−(Ｇ1・Ｋ1＋Ｋｖ)ωa−(Ｇ1
・Ｋ1＋Ｋv)・Δω}／Ｒ この式からわかるように、モータの回転速度に偏差Δω
が生じている場合、この式の中の(Ｇ1・Ｋ1＋Ｋv)・Δ
ωの項が回転速度の偏差Δωをなくす方向に電流ｉ1を
変化させるように働く。すなわち、ω1＞ω2のときには
電流ｉ1を小さくするように働き、ω1＜ω2のときには
電流ｉ1を大きくするように働く。そして、電流ｉ1とト
ルクは比例関係にあるので、直進走行中に介助者が人力
で進行方向を変えようとすると、それによって生じる偏
差Δωをなくす方向に制御が行なわれることにより介助
者からみたモータの反力が増大し、人力による方向変換
が非常に重くなるという問題がある。

【００１５】この問題の対策としては、速度ゲインＫ1
を落し、速度変動Δωに対して出力変化を鈍くすること
が考えられる。しかし、このようにすると平均速度ωａ
の補償効果が低下し、つまり負荷が変動した場合の速度
制御の応答性が低下するため、登坂で速度が急減して登
りきれなくなったり、降坂で速度が増大してしまったり
するという不都合が生じる。

【００１６】本発明は上記の事情に鑑み、前進、後進の
ため速度制御は適正に行なうことができるようにしつ
つ、介助者等が人力で方向変更を行なおうとする場合の
反力を軽減し、介助者等による方向変更を容易ならしめ
ることができる電動車両の速度制御装置を提供するもの
である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
左右の車輪をそれぞれ別個のモータで独立に駆動するよ
うにした電動車両において、上記各車輪の実際の回転速
度を検出する速度検出手段と、車輪の基準回転速度を指
定する手段と、この基準回転速度と実際の回転速度をフ
ィードバックした値とに基づいて上記モータへの供給電
力を制御することにより車輪の回転速度を制御する制御
手段とを備え、上記制御手段は、一方の車輪に対するモ
ータの制御に他方の車輪の回転速度を反映させて、左右
車輪の回転速度差が制御量に及ぼす影響を低減するよう
に演算処理した値をフィードバックするようにした左右
車輪関連制御を行なうようになっているものである。

【００１８】この装置によると、左右車輪に回転速度差
が生じた場合にも、その回転速度差が制御量に及ぼす影
響を低減するように演算処理した値に基づいてモータへ
の供給電力が制御されるため、上記回転速度差が許容さ
れつつ速度制御が行なわれる。従って、直進走行状態か
ら介助者等が人力で走行方向を変更しようとする場合
に、その走行方向の変更に伴う左右車輪の回転速度差が
許容され、モータからの反力が軽減される。

【００１９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明の装置において、上記制御手段が、左右車輪関連制御
として、左右車輪の実回転速度の平均値をフィードバッ
クした値と基準回転速度とに基づいてモータへの供給電
力の制御を行なうように構成されているものである。

【００２０】この装置によると、左右車輪の平均値が基
準回転速度となるように制御されることで走行速度が適
正に制御されつつ、左右車輪の回転速度差が許容される
ため、介助者等が走行方向を変更しようとするときのモ
ータからの反力が軽減される。

【００２１】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明の装置において、上記制御手段が、左右車輪関連制御
として、一方の車輪に対するモータへの供給電力の制御
を、他方の車輪の実回転速度をフィードバックした値と
基準回転速度とに基づいて行なうように構成されている
ものである。

【００２２】この装置によると、例えば右側の車輪に対
する制御は左側の車輪の実回転速度をフィードバックし
た値を用いて行なわれ、これにより、左右車輪の回転速
度の偏差がモータへの供給電流に及ぼす影響を、従来の
装置に比べて小さくすることが可能となる。従って、介
助者等が走行方向を変更しようとするときのモータから
の反力を軽減することが可能となる。

【００２３】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれかに係る発明の装置において、上記制御手段が、上
記左右車輪関連制御と、各車輪についての指令回転速度
と実際の回転速度とに基づくモータへの供給電力の制御
を左右それぞれ独立して行なう左右車輪独立制御とを選
択的に実行可能となっており、この制御手段に対し、上
記左右車輪関連制御と左右車輪独立制御とに制御系を切
替える切替手段が設けられているものである。

【００２４】この装置によると、例えばジョイスティッ
クによる操作が行なわれた場合は上記左右車輪独立制御
を行なうことで前後進及び走行方向の変更をモータの駆
動によって行なうことができるようにする一方、介助用
操作部のスイッチ操作で走行が行なわれるような場合は
上記左右車輪関連制御を行なうことで、介助者等による
走行方向の変更時にモータからの反力が軽減される。ま
た、上記左右車輪関連制御と左右車輪独立制御とは、基
本的には共通の制御回路を用いながら、速度検出手段に
より検出された実際の回転速度のフィードバックの仕方
を変えるだけで選択、変更することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２６】図１は電気車椅子に適用した本発明の装置
の第１の実施形態を示している。この図において、１Ａ
は右車輪の駆動系、１Ｂは左車輪の駆動系であり、各駆
動系１Ａ，１Ｂは、それぞれ、直流モータ２Ａ，２Ｂ
と、各モータ２Ａ，２Ｂに電力を供給してモータ２Ａ，
２Ｂを駆動するモータドライバー３Ａ，３Ｂとを備えて
おり、各車輪を別個のモータ２Ａ，２Ｂで駆動するよう
になっている。

【００２７】上記モータドライバー３Ａ，３Ｂとモータ
２Ａ，２Ｂとの間の回路には、モータに供給される電流
を検出する電流センサ４Ａ，４Ｂが設けられ、この電流
センサ４Ａ，４Ｂによる電流検出信号はモータドライバ
３Ａ，３Ｂに対する入力部５Ａ，５Ｂにフィードバック
され、この入力部５Ａ，５Ｂで後記電流指令値と上記電
流検出信号との偏差が求められてその信号がモータドラ
イバ３Ａ，３Ｂに与えられることにより、モータ２Ａ，
２Ｂに供給される電流が電流指令値と一致するように制
御される。また、上記各モータ２Ａ，２Ｂに対してそれ
ぞれ、回転速度を検出する速度検出手段としてのパルス
エンコーダ６Ａ，６Ｂが設けられている。

【００２８】一方、速度指令等のための操作部として、
自走用操作部７と、介助用操作部８とが設けられてい
る。

【００２９】上記自走用操作部７は、車椅子の乗員が操
作を行うためのものであり、中立位置から各種方向への
傾倒が可能なジョイスティック７ａと、図外のメインス
イッチ、速度スイッチ等を備えている。自走用操作部７
の内部には、ジョイスティック７ａが傾倒操作されたと
きにその傾倒の前後方向成分に応じて抵抗値が変化する
第１可変抵抗器と左右方向成分に応じて抵抗値が変化す
る第２可変抵抗器（図示せず）が設けられており、これ
らの可変抵抗器の出力部から、操作量に応じて変化する
前後進指令、左右進指令の各信号が出力される。さらに
メインスイッチ信号、速度スイッチ信号等もこの操作部
７から出力されるようになっている。

【００３０】また、介助用操作部８は、介助者が操作を
行うためのものであり、前後進指令用のスイッチ８ａ
と、図外のメインスイッチ、速度スイッチ等を備えてい
る。前後進指令用のスイッチ８ａは、前進、後進を指令
するだけのスイッチであり、このスイッチの切替操作に
応じ、予め設定された一定速度の前進指令あるいは一定
速度の後進指令が出力される。この場合、介助用操作部
８の内部に、前後進それぞれにつき一定の抵抗値を与え
る固定抵抗器を設けておくことにより、自走用操作部に
おけるジョイスティック７ａが前進側または後進側に一
定量だけ傾倒されたときの前後進指令信号と同等の信号
が上記スイッチ８ａの操作に応じて出力されるようにす
ればよい。あるいは、上記スイッチ８ａを単なる切替ス
イッチとし、一定の指令速度を後記メインコントローラ
１０に記憶させておくようにしてもよい。なお、上記前
進指令、後進指令の信号のほかに、メインスイッチ信
号、速度スイッチ信号等も介助用操作部から出力され
る。

【００３１】上記各操作部７，８は、制御手段としての
メインコントローラ１０の入力側に接続され、また、こ
のメインコントローラ１０の出力側に上記各駆動系のモ
ータドライバ３Ａ，３Ｂの入力部５Ａ，５Ｂが接続され
ており、また、上記各エンコーダ６Ａ，６Ｂもメインコ
ントローラ１０に接続されている。

【００３２】上記メインコントローラ１０は、操作部に
より指定された回転速度と実際の回転速度をフィードバ
ックした値とに基づいて上記モータ２Ａ，２Ｂへの供給
電力を制御することにより車輪の回転速度を制御する。
とくに介助用操作部８からの前進指令または後進指令に
よって一定の基準回転速度が指定されて、これと実際の
回転速度とに基づいてモータ２Ａ，２Ｂへの供給電力の
制御を行う場合には、左右車輪関連制御を行なうように
なっている。この左右車輪関連制御は、一方の車輪に対
するモータの制御に他方の車輪の回転速度を反映させ、
左右車輪の回転速度差を吸収するように演算処理した値
をフィードバックして制御を行うものであり、当実施形
態では、左右車輪の実回転速度の平均値をフィードバッ
クした値と基準回転速度とに基づいてモータ２Ａ，２Ｂ
への供給電力の制御を行なうようになっている。

【００３３】さらにこのコントローラ１０は、上記左右
車輪関連制御と左右車輪独立制御とを選択的に実行可能
とし、自走用操作部７からの指令があった場合は左右車
輪独立制御を行うようになっている。この左右車輪独立
制御は、各車輪についての指令回転速度と実際の回転速
度とに基づくモータ２Ａ，２Ｂへの供給電力の制御を左
右それぞれ独立して行なうものである。

【００３４】上記メインコントローラ１０の内部構成を
具体的に説明すると、このメインコントローラ１０は、
自走用操作部７及び介助用操作部８にそれぞれに対応す
る指令値加工部１１，１２と、制御切替フラグ１３と、
左右輪速度分配部１４と、左右各車輪に対する速度制御
部１５Ａ，１５Ｂと、左右各車輪の速度検出部１６Ａ，
１６Ｂと、平均速度検出部１７とを有している。

【００３５】上記指令値加工部１１は、自走用操作部７
からの信号を受けてその指令値を加工し、例えば、速度
操作範囲の中の不感帯や最高速度、加減速度等を設定
し、これらに基づいて指令値の補正を行うようになって
いる。また、指令値加工部１２は、介助用操作部８から
の信号を受けてその指令値を加工し、例えば最高速度、
加減速度等を設定するようになっている。

【００３６】上記指令値加工部１１，１２を経た信号
は、左右車輪独立制御と左右車輪関連制御との切替手段
としての制御切替フラグ１３を介し、左右輪速度分配部
１４に入力される。上記制御切替フラグ１３は、破線で
示すように自走側（「１」側）にあるときには自走用操
作部７から出力されて指令値加工部１１を経た信号を左
右輪速度分配部１４に与え、また、実線で示すように介
助側（「０」側）に切替わったときは介助用操作部８か
ら出力されて指令値加工部１２を経た信号を左右輪速度
分配部１４に与えるものである。

【００３７】上記左右輪速度分配部１４は、自走用操作
部７からの信号が与えられた場合は、前後進指令及び左
右進指令に基づき、右車輪側の指令速度ω1₀と左車輪側
の指令速度ω2₀とをそれぞれ演算し、その各指令速度を
左右各速度制御部１５Ａ，１５Ｂの入力部１８Ａ，１８
Ｂに与える。また、介助用操作部７からの信号が与えら
れた場合は、左右同一の一定の基準回転速度ω1₀（＝ω
2₀）を左右各速度制御部１５Ａ，１５Ｂの入力部１８
Ａ，１８Ｂに与えるようになっている。

【００３８】上記速度制御部１５Ａ，１５Ｂ、速度検出
部１６Ａ，１６Ｂ及び平均速度検出部１７は、自走用操
作部７が操作された場合と介助用操作部８が操作された
場合とに応じて次のような処理を行う。

【００３９】すなわち、自走用操作部７が操作された場
合に行われる左右車輪独立制御としては、左右の各パル
スエンコーダ６Ａ，６Ｂからの検出速度がそれぞれ速度
検出部１６Ａ，１６Ｂに入力され、この各速度検出部１
６Ａ，１６Ｂから、上記検出速度ω1，ω2に一定の係数
Ｇ１，Ｇ２を乗じた更正検出速度が速度制御部１５Ａ，
１５Ｂの入力部１８Ａ，１８Ｂに与えられる。そして、
上記速度制御部１５Ａ，１５Ｂにより、上記指令速度と
更正検出速度との差に応じ、この差と一定の係数Ｋ1 ，
Ｋ2 とからモータ２Ａ，２Ｂに供給する電流の指令値が
求められ、この電流指令値が上記モータドライバ３Ａ，
３Ｂの入力部５Ａ，５Ｂに与えられる。

【００４０】また、介助用操作部８が操作された場合に
行われる左右車輪関連制御としては、各パルスエンコー
ダ６Ａ，６Ｂからの左右車輪の検出速度ω1 ，ω2 が加
算部１９で加算されて平均速度検出部１７に入力され、
この平均速度検出部１７から、左右車輪の検出速度ω1
，ω2 の加算値に一定の係数Ｇｍを乗じた更正平均速
度が速度制御部１５Ａ，１５Ｂの入力部１８Ａ，１８Ｂ
に与えられる。そして、上記速度制御部１５Ａ，１５Ｂ
により、上記指令速度と更正平均速度との差に応じ、こ
の差と一定の係数Ｋ1 ，Ｋ2 からモータ２Ａ，２Ｂに供
給する電流の指令値ｉ1₀，ｉ2₀が求められ、この電流指
令値ｉ1₀，ｉ2₀が上記モータドライバ３Ａ，３Ｂの入力
部５Ａ，５Ｂに与えられる。

【００４１】ここで、上記のような制御に用いられる各
種パラメータの自走時と介助時とにおける設定を表１に
示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】この表のように、メインスイッチは自走
用、介助用のいずれかがＯＮとなり、切替フラグは自走
時と介助時とで切替えられ、係数Ｋ1 ，Ｋ2 は自走時、
介助時とも一定値ａとされる。また、係数Ｇ1 ，Ｇ2 と
しては、パルスエンコーダによる検出値と指令速度との
単位合わせのための一定の換算値ｃが設定され、係数Ｇ
ｍとしては、上記単位合わせのための換算とともに速度
の平均値が得られるようにｃ／２が設定される。指令速
度は自走時に任意、介助時に左右同一の一定値（ω1₀＝
ω2₀）とされる。なお、自走用、介助用のメインスイッ
チがともにＯＮとなっているときは、例えば後からＯＮ
とされた側のみ有効とされる。

【００４４】このような当実施形態の装置による作用
（主として介助時の作用）を、次に説明する。

【００４５】介助用操作部８のスイッチ８ａが操作され
て一定速度の前進指令または後進指令が行われた場合、
一定の基準速度ω1₀と検出速度とに基づき、速度制御部
において電流指令値ｉ1₀が次式のように演算される。

【００４６】

【数５】ｉ1₀＝｛ω1₀−（ω1＋ω2）・Ｇｍ｝・Ｋ1 電動車両が走行しているとき（旋回走行を含む）の左右
モータの平均速度をωa とし、ω1＝ωa＋Δω、ω2＝
ωa−Δωとすると、電流指令値ｉ1₀の演算式は次のよ
うに変形される。

【００４７】

【数６】 ｉ1₀＝（ω1₀−２・ωa・Ｇｍ）・Ｋ1 ＝（ω1₀−ｃ・ωa）・Ｋ1 この式には、平均速度ωa に対する左右各回転速度の偏
差Δωの項が含まれない。従って、平均速度ωa が一定
に保たれている限り、左右の回転速度が相違して上記偏
差Δωが生じても、電流指令値ｉ1₀は変化しない。

【００４８】このため、介助用操作部８の操作による電
動車椅子の直進走行状態から介助者が人力で進行方向を
変えた場合、それによって左右車輪の回転速度が相違す
るようになっても、モータトルクに関係する電流指令値
ｉ1₀は変化せず、モータからの反力が増大することがな
い。

【００４９】つまり、左右車輪の基準回転速度が同一と
される介助時に、従来のように左右のモータの制御を互
いに独立して行うようにすると、進行方向変更時等に左
右車輪の回転速度差によって各車輪の回転速度が基準回
転速度からずれたとき、左右個別にそれぞれ基準回転速
度に戻そうとする制御が行われるため、進行方向変更に
対する反力が大きくなるが、当実施形態によると、平均
速度が保たれていれば、左右車輪の回転速度の差が生じ
ることは許容されるので、進行方向変更時の反力が軽減
されることとなる。また、平均速度ωa の変動に対して
は速度ゲインである係数Ｋ1 が有効に作用するので、登
坂、降坂時にも安定した平均速度を維持することができ
る。

【００５０】なお、当実施形態の装置の作用についての
上記説明では、右側車輪のモータ２Ａの制御について述
べたが、左側車輪のモータ２Ｂに対する電流指令値の演
算等も同様にすればよい。

【００５１】また、自走用操作部７のジョイスティック
７ａが操作されたときは、それに応じて左右車輪の指令
速度が個別に与えられ、それに基づいて左右のモータ２
Ａ，２Ｂの制御が独立して行われることにより、進行方
向の変更等もモータ２Ａ，２Ｂの駆動によって行われ
る。この場合、左右車輪に外乱が加えられると、それに
対してモータ２Ａ，２Ｂは反力を生じ、指令速度に合致
するように安定した走行を維持することできる。

【００５２】図２は本発明の速度制御装置の第２の実施
形態を示しており、この第２の実施形態を説明する。な
お、図１に示す第１の実施例と同一の部分については同
一符号を付し、説明は省略する。

【００５３】この実施形態において、メインコントロー
ラ１０における左右各速度制御部１５Ａ，１５Ｂは、モ
ータドライバ３Ａ，３Ｂに対して電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀
を出力するようになっている。このような電圧の制御を
行う場合には、モータの回転に伴って生じる誘起電圧が
走行方向変更時の反力に影響を及ぼすので、左右の各電
圧指令値出力側にそれぞれ誘起電圧補償部２０Ａ，２０
Ｂが設けられ、この誘起電圧補償部２０Ａ，２０Ｂによ
りモータ回転速度ω1 ，ω2 に一定の係数Ｈ1，Ｈ2 を
乗じた誘起電圧補償値を、上記電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀に
加算部２１Ａ，２１Ｂで加算した上でモータドライバ３
Ａ，３Ｂに与えるようになっている。

【００５４】この実施形態でも、上記速度制御部１５
Ａ，１５Ｂは、自走用操作部７が操作される自走時に
は、左右個別に与えられる指令速度とエンコーダ６Ａ，
６Ｂから速度検出部１６Ａ，１６Ｂを経て与えられる更
正検出速度との差に応じ、これに一定の係数Ｋ1 ，Ｋ2
を乗じることで電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀を求め、これを出
力する。一方、介助操作部８が操作される介助時には、
左右同一の基準回転速度ω1₀（＝ω2₀）と左右両エンコ
ーダ６Ａ，６Ｂから平均速度検出部１７を介して与えら
れる平均速度との差に応じ、これに一定の係数Ｋ1 ，Ｋ
2 を乗じることで電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀を求め、これを
出力する。

【００５５】第２の実施形態の装置による制御に用いら
れる各種パラメータの自走時と介助時とにおける設定は
表２のようになっている。

【００５６】

【表２】

【００５７】つまり、誘起電圧補償値を求めるための係
数Ｈ１，Ｈ２が介助時に所定値ｄとされる。その他のパ
ラメータの設定は表１と同様である。

【００５８】第２の実施形態の装置による作用（主とし
て介助時の作用）を、次に説明する。

【００５９】介助操作部８のスイッチ８ａが操作される
介助時に、モータ２Ａに流れる電流ｉ1 は、電圧指令値
ｅ1₀と、誘起電圧補償値（ω1・Ｈ1）と、誘起電圧（Ｋ
v・ω1）と、抵抗Ｒとから、次式のようになる。なお、
Ｋv は一定の係数である。

【００６０】

【数７】ｉ1＝(ｅ1₀＋ω1・Ｈ1−Ｋv・ω1)／Ｒ また、一定の基準速度ω1₀と検出速度ω1 ，ω2 とに基
づいて速度制御部１５Ａから出力される電圧指令値ｅ1₀
は、次式のようになる。

【００６１】

【数８】ｅ1₀＝｛ω1₀−（ω1＋ω2）・ｃ／２｝・Ｋ1 これを数７の式に代入すると、

【００６２】

【数９】ｉ1＝[{ω1₀−（ω1＋ω2）・ｃ／２}・Ｋ1＋
ω1・Ｈ1−Ｋv・ω1]／Ｒ となり、ω1＝ωa＋Δω、ω2＝ωa−Δωとすると、電
流値ｉ1 は、

【００６３】

【数１０】ｉ1＝{ω1₀・Ｋ1−（ｃ・Ｋ1−Ｈ1＋Ｋｖ）
ωa＋（Ｈ1−Ｋv）・Δω}／Ｒ となる。

【００６４】この式からわかるように、Ｈ1＝Ｋvまたは
Ｈ1≒Ｋvとなるように係数Ｈ1を設定すれば、この式に
おいて、左右各回転速度の偏差Δωが電流ｉ1 におよぼ
す影響を消失させ、または充分に小さくすることができ
る。

【００６５】従って、この実施形態でも、介助用操作部
８の操作による電動車椅子の直進走行状態から介助者が
人力で進行方向を変えた場合、それによって左右車輪の
回転速度が相違するようになってもモータトルクに関係
するモータ電流ｉ1 は殆ど変化せず、モータ２Ａからの
反力が増大することがない。

【００６６】左側車輪のモータ２Ｂに対する電圧指令
値、モータ電流等の演算も同様にすればよい。

【００６７】なお、上記係数Ｈ1はＫvと同一もしくはこ
れに近似させておくことが望ましいが、Ｈ1＝０として
もよい。このようにすると、上記数１０の式中に−Ｋv
・Δωの項が残るが、従来装置による場合の数４の式中
の−（Ｇ1・Ｋ1＋Ｋｖ）Δωに比べると−Ｇ1・Ｋ1・Δ
ωの分だけ、回転数偏差Δωが電流にｉ1に与える影響
が小さくなるので、進行方向変更時のモータからの反力
が、従来と比べて軽減される。また、平均速度ωa の変
動に対しては、係数Ｋ1 が有効に作用するので、登坂、
降坂時に安定した平均速度を維持することができる。

【００６８】図３は本発明の速度制御装置の第３の実施
形態を示しており、この第３の実施形態を説明する。な
お、図１に示す第１の実施例と同一の部分については同
一符号を付し、説明は省略する。

【００６９】この実施形態の装置は、介助時に行う左右
車輪関連制御として、一方の車輪に対するモータへの供
給電力の制御を、他方の車輪の実回転速度をフィードバ
ックした値と基準回転速度とに基づいて行なうようにな
っている。

【００７０】具体的に説明すると、メインコントローラ
１０における左右各速度制御部は、モータドライバ３
Ａ，３Ｂに対して電圧指令値ｅ1₀，ｅ2₀を出力するよう
になっており、また、第１，第２の実施形態では設けら
れている平均速度検出部１７を有せず、その代りに、２
つの速度検出部１６Ａ，１６Ｂが、制御切替フラグ２２
Ａ，２２Ｂを介し、左右のエンコーダ６Ａ，６Ｂに選択
的に接続されるようになっている。すなわち、制御切替
フラグ１６Ａ，１６Ｂが破線で示すように自走側
（「１」側）にある場合、右側エンコーダ６Ａの信号が
右側制御用の速度検出部１６Ａに、また左側エンコーダ
６Ｂの信号が左側制御用の速度検出部１６Ｂにそれぞれ
送られるが、制御切替フラグ１６Ａ，１６Ｂが実線で示
すように介助側（「０」側）に切替わった場合には、右
側エンコーダ６Ａの信号が左側制御用の速度検出部１６
Ｂに、また左側エンコーダ６Ｂの信号が右側制御用の速
度検出部１６Ａにそれぞれ送られるようになっている。

【００７１】第３の実施形態の装置による制御に用いら
れる各種パラメータの自走時と介助時とにおける設定は
表３のようになっている。

【００７２】

【表３】

【００７３】第３の実施形態の装置による作用（主とし
て介助時の作用）を、次に説明する。 介助操作部８の
スイッチ８ａが操作される介助時には、制御切替フラグ
１３，２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ実線で示す介助側とさ
れる。この状態において、各速度制御部１５Ａ，１５Ｂ
に基準回転速度ω1₀，ω2₀が与えられるとともに、右側
モータ２Ａを制御する速度制御部１５Ａには、左側エン
コーダ６Ｂからの検出値が速度検出部１６Ａを経て与え
られることにより、この速度制御部１５Ａでは、上記基
準回転速度ω1₀と左側の速度検出値ω2 との差に応じて
電圧指令値ｅ1₀が求められ、これが右側のモータ２Ａの
モータドライバ３Ａに対して出力される。一方、左側モ
ータ２Ｂを制御する速度制御部１５Ｂには、右側エンコ
ーダ６Ａからの検出値が速度検出部１６Ｂを経て与えら
れることにより、この速度制御部１５Ｂでは、上記基準
回転速度ω2₀と右側の速度検出値ω1 との差に応じて電
圧指令値ｅ2₀が求められ、これが左側のモータ２Ｂのモ
ータドライバ３Ｂに対して出力される。

【００７４】右側モータ２Ａに流れる電流ｉ1 は、モー
タ電圧ｅ1と、誘起電圧（Ｋv・ω1）と、抵抗Ｒとか
ら、次式のようになる。

【００７５】

【数１１】ｉ1＝(ｅ1−Ｋv・ω1)／Ｒ また、右側モータの電圧は、次式のようになる。

【００７６】

【数１２】ｅ1＝ｅ1₀＝(ω1₀−Ｇ１・ω2)・Ｋ1 これを数１１の式に代入すると、

【００７７】

【数１３】 ｉ1＝{(ω1₀−Ｇ1・ω2)・Ｋ1−Ｋv・ω1}／Ｒ となり、ω1＝ωa＋Δω、ω2＝ωa−Δωとすると、電
流値ｉ1 は、

【００７８】

【数１４】ｉ1＝{ω1₀・Ｋ1−(Ｇ1・Ｋ1＋Ｋｖ)ωa＋
(Ｇ1・Ｋ1−Ｋv)・Δω}／Ｒ この式には、回転数偏差Δωを含む項として（Ｇ1・Ｋ1
−Ｋv）・Δωが残るが、Ｇ1＞０、Ｋ1＞０、Ｋｖ＞０
とすれば、従来装置による場合の数４の式中の−（Ｇ1
・Ｋ1＋Ｋｖ）・Δωに比較した場合に

【００７９】

【数１５】｜Ｇ1・Ｋ1−Ｋv｜＜｜Ｇ1・Ｋ1＋Ｋｖ｜ となる。従って、当実施形態による（Ｇ1・Ｋ1−Ｋv）
・Δωの方が、電流ｉ1に与える影響が小さくなり、こ
のため、進行方向変更時のモータからの反力が、従来と
比べて軽減される。

【００８０】さらに、Ｇ1・Ｋ1＝Ｋv あるいはＧ1・Ｋ1
≒Ｋv となるように係数Ｇ1，Ｋ1を設定すると、上記数
１４の式において、Δωの項が消失し、または一層減少
する。従って、介助用操作部８の操作による電動車椅子
の直進走行状態から介助者が人力で進行方向を変えるこ
とにより上記偏差Δωが生じても、電流ｉ1 は変化せ
ず、モータからの反力が増大することがない。また、平
均速度ωa の変動に対しては係数Ｋ1 等が有効に作用す
るので、登坂、降坂時に安定した平均速度を維持するこ
とができる。

【００８１】左側車輪のモータ２Ｂに対する電圧指令値
やモータ電流等の演算も同様にすればよい。

【００８２】なお、上記各実施形態では本発明の装置を
電動車椅子に適用した場合について示したが、デファレ
ンシャルを用いずに左右車輪を別個のモータで駆動する
ようなものであれば電気自動車、電動ゴルフカート、電
動台車等にも適用することができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明の電動車両の速度制御装置は、基
準回転速度と実際の回転速度をフィードバックした値と
に基づいて上記モータへの供給電力を制御することによ
り車両の回転速度を制御する制御手段を備え、この制御
手段が、一方の車輪に対するモータの制御に他方の車輪
の回転速度を反映させて、左右車輪の回転速度差が制御
量に及ぼす影響を低減するように演算処理した値をフィ
ードバックするようにした左右車輪関連制御を行なうよ
うになっているため、前後進時に負荷の変動に対して影
響を受けにくい安定した速度で走行を行なうことができ
るようにしながら、介助者等が人力で方向変更を行なう
場合のモータの反力を軽減し、方向変更を小さな力で容
易に行なうことができる。

【００８４】具体的には、例えば上記制御手段が、左右
車輪の実回転速度の平均値をフィードバックした値と基
準回転速度とに基づいてモータへの供給電力の制御を行
なうように構成されることにより、左右車輪の平均速度
を基準回転速度に制御するようにしながら左右車輪の回
転速度差を許容し、介助者等による方向変更時のモータ
ーの反力を軽減することができる。

【００８５】あるいは上記制御手段が、左右車輪関連制
御として、一方の車輪に対するモータへの供給電力の制
御を、他方の車輪の実回転速度をフィードバックした値
と基準回転速度とに基づいて行なうように構成されてい
ても、介助者等による方向変更時のモーターの抵抗を軽
減することが可能となる。

【００８６】また、上記左右車輪関連制御と、指令回転
速度と実際の回転速度とに基づくモータへの供給電力の
制御を左右それぞれ独立して行なう左右車輪独立制御と
を、選択的に実行し得るようにしておけば、例えばジョ
イスティックの操作による走行時と介助者用操作部のス
イッチ操作による走行時とに応じ、これらの制御を使い
分けることができ、電動車両の機能性を高めることがで
きる。しかも、これらの制御は、速度検出手段により検
出された実際の回転速度のフィードバックの仕方を変え
るだけで選択、変更することができ、走行制御の内容の
変更を簡単な構成で行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による電動車両の速度
制御装置の構造を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施形態による電動車両の速度
制御装置の構造を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施形態による電動車両の速度
制御装置の構造を示すブロック図である。

【図４】従来の装置の構造を示すブロック図である。

【符号の説明】

２Ａ，２Ｂ モータ ３Ａ，３Ｂ モータドライバ ６Ａ，６Ｂ パルスエンコーダ ７ 自走用操作部 ８ 介助用操作部 １０ メインコントローラ １５Ａ，１５Ｂ 速度制御部 １６Ａ，１６Ｂ 速度検出部 １７ 平均速度検出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右の車輪をそれぞれ別個のモータで独
   立に駆動するようにした電動車両において、上記各車輪
   の実際の回転速度を検出する速度検出手段と、車輪の基
   準回転速度を指定する手段と、この基準回転速度と実際
   の回転速度をフィードバックした値とに基づいて上記モ
   ータへの供給電力を制御することにより車輪の回転速度
   を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、一方の
   車輪に対するモータの制御に他方の車輪の回転速度を反
   映させて、左右車輪の回転速度差が制御量に及ぼす影響
   を低減するように演算処理した値をフィードバックする
   ようにした左右車輪関連制御を行なうものであることを
   特徴とする電動車両の速度制御装置。
2. 【請求項２】 上記制御手段は、左右車輪関連制御とし
   て、左右車輪の実回転速度の平均値をフィードバックし
   た値と基準回転速度とに基づいてモータへの供給電力の
   制御を行なうように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の電動車両の速度制御装置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、左右車輪関連制御とし
   て、一方の車輪に対するモータへの供給電力の制御を、
   他方の車輪の実回転速度をフィードバックした値と基準
   回転速度とに基づいて行なうように構成されていること
   を特徴とする請求項１記載の電動車両の速度制御装置。
4. 【請求項４】 上記制御手段は、上記左右車輪関連制御
   と、各車輪についての指令回転速度と実際の回転速度と
   に基づくモータへの供給電力の制御を左右それぞれ独立
   して行なう左右車輪独立制御とを選択的に実行可能とな
   っており、この制御手段に対し、上記左右車輪関連制御
   と左右車輪独立制御とに制御系を切替える切替手段が設
   けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載の電動車両の速度制御装置。