| 【発明の名称】 |
電動車のバックラッシュ低減制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中野 陽二
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| 【要約】 |
【課題】停止時にモータに制動力を徐々に加え、電磁ブレーキ等で制動力を加えて完全停止させる形式の電動車において、電磁ブレーキ等の作動時にバックラッシュに起因して発生する衝撃と騒音を軽減し違和感のない停止性能を確保する。
【解決手段】車輪駆動用モータ１の駆動量と発電制動量を制御するモータ制御手段と、停止操作時に電磁ブレーキ２を作動させてモータ１の回転を制動停止させる電磁ブレーキ制御手段と、電磁ブレーキ２の作動前にモータ１の供給電流及び発電電流を検出して停止手段を切り替える電流検出手段とを設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】車輪駆動用のモータ（１）の駆動量と発電制動量を制御するモータ制御手段と、停止操作時に電磁ブレーキ（２）を作動させてモータ（１）の回転を停止させる電磁ブレーキ制御手段と、モータ（１）の供給電流及び発電電流を検出する電流検出手段と、モータ（１）の回転数を検出するモータ回転センサ（３）を有する電動車において、停止操作に連動してモータ（１）の駆動量の減少と発電制動量の増加制御を行い、モータの回転数が設定値以下にまで制御された時点のモータ（１）の供給電流値或いは発電電流値が設定値を上回る場合には、モータ制御手段によるモータ（１）の発電制動及び電磁ブレーキ（２）によるモータ（１）の停止制御を行い、供給電流値及び発電電流値が共に設定値以下の場合は、一定時間の発電制動をかけた後に電磁ブレーキ（２）によるモータ（１）の停止制御を行う事を特徴とする電動車のバックラッシュ低減制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動車椅子等の電動車に関するものであって、更に詳しくはこの電動車を減速停止する際の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種電動車、特に電動車椅子にあっては、走行速度をコントロールするアクセルのニュートラル位置への操作時、即ち、停止操作に連動してモータ駆動回路を閉回路に切替え、発電制動量を徐々に増加させて減速させる減速手段を講じ、完全停止する前にモータ軸に取付けられる電磁ブレーキを作動させ、モータ軸を固定させる等の制動停止手段を講じて、登坂状態からの停止操作時においても自重によるずり落ちを発生させる事なく停止可能に構成してある。この登坂状態においては、加速時は勿論減速時にあっても走行負荷が大きく、駆動側ギヤであるモータ軸のギヤが、駆動伝達経路の被駆動側ギヤ群を常時駆動している為、バックラッシュの大きなギヤ群でもギヤ接触状態に変動がなく、制御停止時、即ち電磁ブレーキによるモータ軸の固定時に衝撃や騒音等は発生しない。又、降坂状態においては、駆動側ギヤが被駆動側ギヤ群を常時制動している為、登板状態からの停止時と同様にギヤ接触状態に変動がなく、モータ軸の固定時にも衝撃や騒音等は発生しない。又、平坦路面での高速走行状態からの停止時には、それまで被駆動側ギヤ群を駆動状態にあった駆動側ギヤが制動状態に切り替わる為、ギヤ接触状態が変動しそれまで接触していたギヤ歯面同士が離れ、隣接の歯面が接する様に作用するが、車体の充分な減速の為には減速手段による一定の減速時間を要し、通常、この減速時間中に上述のギヤ接触状態の変動が完了する。即ち、まだ電磁ブレーキによるモータ軸及び駆動側ギヤの固定がされていない状態で、ギヤ接触状態の変動が完了するので、電磁ブレーキによるモータ軸の固定時には衝撃や騒音等は発生しないものとなっている。しかしながら、平坦地での微速走行状態からの停止時には、通常、上述の減速時間が極めて短く、ギヤ接触状態の変動の完了より早く電磁ブレーキによるモータ軸の固定、即ち、駆動側ギヤが固定状態となり、車体重量の慣性力により逆に車体側からバックラッシュ分駆動される為それまで接触していたギヤ歯面同士が離れ、隣接の駆動側ギヤの歯面に被駆動側ギヤ歯面が衝突する為、衝撃が発生して騒音を生じたり違和感の有る停止となる場合があった。この為、特開平８−２９６７１８号等にバックラッシュを軽減する手段として、駆動側のギヤで、相手側のギヤを挟み込む等の技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の技術にあっては、バックラッシュ自体を軽減する為の部材を採用する必要があり、更に、ギヤボックスの負荷が増大する傾向にもある。この発明は上記の如き従来技術の欠点を改良し、部材を追加採用する事なく、微速走行時のバックラッシュに起因する停止衝撃や騒音の軽減を図ろうとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】車輪駆動用のモータ１の駆動量と発電制動量を制御するモータ制御手段と、停止操作時に電磁ブレーキ２を作動させてモータ１の回転を停止させる電磁ブレーキ制御手段と、モータ１の供給電流及び発電電流を検出する電流検出手段と、モータ１の回転数を検出するモータ回転センサ３を有する電動車において、停止操作に連動してモータ１の駆動量の減少と発電制動量の増加制御を行い、モータの回転数が設定値以下にまで制御された時点のモータ１の供給電流値或いは発電電流値が設定値を上回る場合には、モータ制御手段によるモータ１の発電制動及び電磁ブレーキ２によるモータ１の停止制御を行い、供給電流値及び発電電流値が共に設定値以下の場合は、一定時間の発電制動をかけた後に電磁ブレーキ２によるモータ１の停止制御を行う事を特徴とする電動車のバックラッシュ低減制御装置の構成とする。
【０００５】
【発明の作用及び効果】坂道走行、及び平坦地の高速走行状態からの停止時には、モータ制御手段によりモータ１の発電制動量を増大させた停止直前の状態においても、比較的大きな供給電流或いは発電電流が発生し、電流検出手段によってそれを検出して速やかにモータ１の駆動の停止及び電磁ブレーキ２によるモータ１の停止を行い、自重によるずり落ちのない停止が行える。平坦地での微速度走行状態からの停止時には、小さな供給電流及び発電電流しか発生せず、電流検出手段によってそれを検出してモータ制御手段により更に一定時間の発電制動をかける事により、この一定時間中に、駆動側ギヤ、即ちモータ軸のギヤが電磁ブレーキ２によって固定されていない状態で、それまで接触していた駆動伝達経路の被駆動側ギヤ群のギヤ歯面同士がバックラッシュ分離れ、隣接の歯面が接する様に作用し、被駆動側ギヤ群の歯面の当りが総て駆動側ギヤを制動する状態に切り替わった後に、電磁ブレーキ２によるモータ１の停止、即ち駆動側ギヤの固定を行う為、衝撃及び雑音の少ない停止が行えるものである。
【０００６】
【実施例】図例は電動車椅子に本発明を実施したものであって、図１は入力手段及び制御手段の接続状態を示すブロック図であって、６は中央演算装置としてのＣＰＵ、７はキースイッチであり、該キースイッチ７の接続によりバッテリー電源の電流を制御回路と、駆動回路へ供給可能に構成してある。８は速度指令信号発生器であって、具体的にはアクセルレバーによって回動調節される可変抵抗器によって構成され、その出力電圧をＣＰＵ６へ入力する。なお、アクセルレバーを離した際に自動復帰されるニュートラル対応位置の速度指令信号発生器８の出力電圧を停止指令電圧に設定してある。９は前後進切替スイッチであり、該スイッチ９の操作により前進側リレースイッチ１０又は後進側リレースイッチ１１を介して、前進側リレー４又は後進側リレー５を接続しモータ１の回転方向を制御可能に構成してある。１２はメインリレースイッチであり、キースイッチ７の電源「入」操作により励磁されてメインリレー１３を接続し駆動回路へバッテリー電流を供給可能状態とする。
【０００７】１４は駆動トランジスターであって、モータ駆動回路１５にそのゲート側が接続されており、前述の速度指令信号発生器８の指令速度と後述のモータ回転センサ３で検出される実速度をＣＰＵ６へ入力して演算し、ＣＰＵ６から出力される駆動パルスによって駆動制御され、モータ１へ電流を供給し駆動する。１６は制動トランジスターであって、同様にモータ駆動回路１５にそのゲート側が接続されており、同じくＣＰＵ６から出力される制動パルスによって制御され、モータ１に発電制動作用を与えるものである。又、両トランジスター１４及び１６は直列に接続されており、その内部には逆バイアス時に作動するダイオード１４ａ，１６ａが組込まれている。そして駆動トランジスター１４のドレン側は＋２４Ｖの電源側へ接続されており、制動トランジスター１６のソース側はアース側へ接続されている。モータ回転センサ３はモータ軸に取着のタコジエネで構成され、モータ軸周囲２ヶ所での回転パルス出力を検出することで、モータ１の回転数と回転方向を検出可能に構成してある。２は負作動の電磁ブレーキであって、走行中は通電により制動を解除し、又、停止中はバネ力により復帰してモータ軸に制動力を加えるよう構成されている。１７，１８は電磁ブレーキ二段増幅用のトランジスターである。１９は電流検出回路、２０は５連のＬＥＤからなるバッテリメータ、２１はモータ温度センサー、２２は制御回路温度センサー、２３は外気温度センサーである。
【０００８】次に、始動時と定速走行時の作用を説明する。キースイッチ７投入後アクセル操作を行うと電磁ブレーキ２を解放するとともに、該操作量に応じて速度指令信号発生器８の指令電圧がＣＰＵ６へ入力され、その指令値に応じてＣＰＵ６から駆動パルスと制動パルスが出力され、駆動パルスにより駆動トランジスター１４が駆動され、バッテリー電流をモータ１へ印加して走行を行う。同時にモータ回転センサ３による検出値をＣＰＵ６へ入力し実走行速度を演算するとともに指令速度と比較し、その差に応じて駆動パルスの割合であるデューティ比を変更して指令速度にて走行するようにフィードバック制御を行う。又、実速度が指令速度を上回っている場合にはその速度差に応じてＣＰＵ６から制動パルスが出力されて制動トランジスター１６を駆動し発電制動により速度を抑制する。
【０００９】次に、走行停止時の作用について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。アクセルレバーから手を離すと弾発力によりニュートラル位置へ自動復帰され、速度指令信号発生器８から停止電圧が出力され、速度が０．５ｋｍ／ｈ未満になるまで、通常減速コントロールがされる。この通常減速コントロールでは、前述の速度指令信号発生器８からの停止指令に基づいてＣＰＵ６から徐々に駆動パルスを減少させ逆に制動パルスを増加させるスローストップ制御手段が出力され、従って電動車は徐々に減速される。
【００１０】速度が０．５ｋｍ／ｈまで減速されると、電流検出回路１９が検出するモータ１への供給電流値及び発電電流値をＣＰＵ６に入力し、少なくともどちらか片方の電流値が一定の小電流値、例えば２Ａ以上であれば、ＣＰＵ６から速やかに最少の駆動パルスを出力し制動パルスを最大に出力させると共に、電磁ブレーキ２への通電を断ち、制動力を付与してモータ軸を固定し、電動車を確実に停止させる。
【００１１】この作用が働く条件としては、登板状態或いは降坂状態或いは平坦地での高速走行状態からの停止時が想定される。登坂状態からの停止では、駆動側ギヤであるモータ軸のギヤが、駆動伝達経路の被駆動側ギヤ群を常時駆動している為、バックラッシュの大きなギヤ群でもギヤ接触状態に変動がなく、電磁ブレーキ２によるモータ軸の固定時の衝撃や騒音等は発生しない。又、降坂状態においては、駆動側ギヤが被駆動側ギヤ群を常時制動している為、登板状態からの停止時と同様にギヤ接触状態に変動がなく、モータ軸の固定時にも衝撃や騒音等は発生しない。尚、車速が完全に０ｋｍ／ｈになる前に電磁ブレーキ２によるモータ軸の固定を行うので、電磁ブレーキ２の作動に遅延時間等が有っても、自重によるずり落ちのない停止が行える。
【００１２】平坦地での高速走行状態からの停止では、それまで被駆動側ギヤ群を駆動状態にあった駆動側ギヤが制動状態に切り替わる為、ギヤ接触状態が変動しそれまで接触していたギヤ歯面同士が離れ、隣接の歯面が接する様に作用するが、通常は、上述の通常減速コントロールが作用している間に、上述のギヤ接触状態の変動が完了する。即ち、まだ電磁ブレーキ２によるモータ軸及び駆動側ギヤの固定がされていない状態で、ギヤ接触状態の変動が完了するので、電磁ブレーキ２によるモータ軸の固定時には、衝撃や騒音が発生する事なく停止する。
【００１３】ＣＰＵ６に入力したモータ１への供給電流値及び発電電流値が共に２Ａ未満であれば、更に一定時間例えば０．３秒の間、ＣＰＵ６から最少の駆動パルスを出力し制動パルスを最大に出力させた後に、電磁ブレーキ２への通電を断ち、制動力を付与してモータ軸を固定し、電動車を停止させる。この作用が働く条件としては、平坦地での微速度走行状態からの停止時等が想定されるが、この条件では、上述の通常減速コントロールが極短時間しが行われず、通常、この間に上述の如きギヤ接触状態の変動が完了されないが、上述の一定時間の制動パルス出力期間内には、ギヤ接触状態の変動は完了し、電磁ブレーキ２によるモータ軸の固定時において、衝撃や騒音が発生する事がない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４４９８０
【氏名又は名称】株式会社アテックス
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| 【出願日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３５４６０３（Ｐ２００２−３５４６０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月６日（２００２．１２．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１５６２４１（Ｐ２００１−１５６２４１） |
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