特開 2024-90076 電動アシスト台車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024090076

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】電動アシスト台車

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20240627BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 J

B62B3/00 G

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205729

(22)【出願日】2022-12-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000106944

【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100135622

【弁理士】

【氏名又は名称】菊地 挙人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 春嗣

(72)【発明者】

【氏名】饗場 啓太

【テーマコード（参考）】

3D050

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D050AA01

3D050BB02

3D050DD01

3D050EE08

3D050EE15

3D050HH07

3D050KK14

5H125AA17

5H125AB01

5H125AC12

5H125BA00

5H125CA04

5H125CB01

5H125DD01

5H125EE41

5H125EE52

(57)【要約】

【課題】消費電力を抑制しつつ自然な走行アシストが可能な電動アシスト台車を提供することを課題とする。
【解決手段】台と、前記台に設けられた駆動輪と、台に設けられた操作部と、前記操作部に加えられた操作者入力の度合を検出する入力検出部と、前記台の現在速度を検出する速度検出部と、ギヤを介さずに前記駆動輪を直接駆動するモータと、前記台の走行をアシストするように前記モータを通電する制御部と、を備え、前記制御部は、前記操作者入力の度合が大きいほど速度加算値を大きい値として算出し、前記速度加算値を前記現在速度に加算することにより、前記操作部を操作する操作者が希望する希望走行速度を算出し、前記現在速度が前記希望走行速度にまで上昇すると前記希望走行速度の算出を終了して通電を停止したニュートラル状態に前記モータを制御する、電動アシスト台車。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

台と、
前記台に設けられた駆動輪と、
前記台に設けられた操作部と、
前記操作部に加えられた操作者入力の度合を検出する入力検出部と、
前記台の現在速度を検出する速度検出部と、
ギヤを介さずに前記駆動輪を直接駆動するモータと、
前記台の走行をアシストするように前記モータを通電する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作者入力の度合が大きいほど速度加算値を大きい値として算出し、前記速度加算値を前記現在速度に加算することにより、前記操作部を操作する操作者が希望する希望走行速度を算出し、前記現在速度が前記希望走行速度にまで上昇すると前記希望走行速度の算出を終了して通電を停止したニュートラル状態に前記モータを制御する、電動アシスト台車。

【請求項2】

前記制御部は、前記現在速度が第１制限速度以上の場合に、前記ニュートラル状態に前記モータを制御する、請求項１の電動アシスト台車。

【請求項3】

前記制御部は、前記現在速度が前記第１制限速度よりも速い第２制限速度以上の場合に、ショートブレーキ状態に前記モータを制御する、請求項２の電動アシスト台車。

【請求項4】

前記制御部は、前記現在速度がゼロであり前記操作者入力がゼロの場合に、ショートブレーキ状態に前記モータを制御する、請求項３の電動アシスト台車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動アシスト台車に関する。

【背景技術】

【0002】

モータによる電動アシスト台車が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０６３４７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動アシスト台車の現在速度が目標速度に一致した場合には、モータの通電を停止して消費電力を抑制することが考えられる。ここで、モータと駆動輪との間に例えば減速ギヤなどから構成される減速機構が設けられている場合がある。この場合にモータの通電が停止されて電動アシスト台車が走行している間は、モータの回転方向と反対方向のトルクが減速機構により増幅されて駆動輪に伝達される。これにより、電動アシスト台車が大きく減速してしまい、自然な走行アシストが困難となるおそれがある。

【0005】

そこで本発明は消費電力を抑制しつつ自然な走行アシストが可能な電動アシスト台車を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、台と、前記台に設けられた駆動輪と、前記台に設けられた操作部と、前記操作部に加えられた操作者入力の度合を検出する入力検出部と、前記台の現在速度を検出する速度検出部と、ギヤを介さずに前記駆動輪を直接駆動するモータと、前記台の走行をアシストするように前記モータを通電する制御部と、を備え、前記制御部は、前記操作者入力の度合が大きいほど速度加算値を大きい値として算出し、前記速度加算値を前記現在速度に加算することにより、前記操作部を操作する操作者が希望する希望走行速度を算出し、前記現在速度が前記希望走行速度にまで上昇すると前記希望走行速度の算出を終了して通電を停止したニュートラル状態に前記モータを制御する、電動アシスト台車によって達成できる。

【発明の効果】

【0007】

消費電力を抑制しつつ自然な走行アシストが可能な電動アシスト台車を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、電動アシスト台車の説明図である。

【図2】図２は、電動アシスト台車の説明図である。

【図3】図３は、加速状態から平衡状態までを示したタイミングチャートである。

【図4】図４は、平衡状態が崩れる場合のタイミングチャートである。

【図5】図５は、電動アシスト台車が操作者の手を離れて逸走するような場合のタイミングチャートである。

【図6】図６は、電動アシスト台車を下り坂で走行させる場合や、操作者が電動アシスト台車を必要以上に加速させた場合のタイミングチャートである。

【図7】図７は、電動アシスト台車を意図的に減速させた場合や後進させた場合のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１及び図２は、電動アシスト台車１の説明図である。電動アシスト台車１は、台１０、従動輪２０、駆動輪３０、及びハンドル４０を備えている。台１０は略矩形の板状である。従動輪２０は、台１０の前方側の下部に、図面奥行き方向に離れて２つ設けられている。駆動輪３０は、台１０の後方側（台車の進行方向の後方でハンドル４０側）の下部に、図面奥行き方向に離れて２つ設けられている。駆動輪３０にはインホイールモータ３２が設けられている。従って、２つの駆動輪３０にはそれぞれインホイールモータ３２が設けられている。尚、本明細書では２つのインホイールモータ３２は同じ制御が行われるため、一つのインホイールモータ３２に対して説明する。インホイールモータ３２は、ギヤ等の減速機構を介することなく直接に駆動輪３０を駆動する。このため、インホイールモータ３２はダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）と呼ばれることもある。詳細には、インホイールモータ３２の回転軸が駆動輪３０の回転中心に連結されている。これにより、駆動輪３０の回転速度は、インホイールモータ３２の回転軸の回転速度と一致する。２つのインホイールモータ３２の少なくとも一方には、インホイールモータ３２の回転数を検出する回転数センサ３４が設けられている。回転数センサ３４は、速度検出部の一例である。ハンドル４０は操作部の一例である。

【0010】

台１０の下部には、モータドライバ１２及びバッテリ１４が設けられている。ハンドル４０の上端部には押圧力センサ４２が設けられている。押圧力センサ４２は、入力検出部の一例である。押圧力センサ４２については詳しくは後述する。ハンドル４０の下部には、コントローラ４４が設けられている。モータドライバ１２、バッテリ１４、及びコントローラ４４が設けられている位置は図１に示した位置に限定されない。

【0011】

コントローラ４４は、モータドライバ１２、バッテリ１４、及び押圧力センサ４２に電気的に接続されている。モータドライバ１２は、インホイールモータ３２及び回転数センサ３４に電気的に接続されている。コントローラ４４はＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭで構成される組込コンピュータ回路である。コントローラ４４は、バッテリ１４からの電力供給を受けて、押圧力センサ４２やモータドライバ１２等に電力を供給する。コントローラ４４は、押圧力センサ４２の検出信号を取得する。モータドライバ１２は、コントローラ４４からの指令を受けてインホイールモータ３２の駆動を制御する。コントローラ４４はモータドライバ１２を介して回転数センサ３４の検出信号を取得して、その検出信号に基づいて電動アシスト台車１の現在速度を算出する。コントローラ４４は、押圧力センサ４２からの信号に基づいて、後述する操作者入力を算出する。コントローラ４４及びモータドライバ１２は、操作者入力や現在速度に基づいて、インホイールモータ３２による走行アシストを制御する。コントローラ４４及びモータドライバ１２は、制御部の一例である。

【0012】

押圧力センサ４２は、ハンドル４０に対する操作者の押圧力（前進方向へ押そうとする力）または引張力（後進方向へ引こうとする力）である操作者入力の度合（以下、操作者入力ＯＩと称する）を検出する。操作者入力ＯＩには、不感帯や人感特性カーブが加味されている。操作者入力ＯＩは、前進方向での押圧力は正の値で示され、後進方向での引張力は負の値で示される。操作者入力ＯＩは、＋１００％～－１００％で示すことができる。操作者入力ＯＩが＋１００％の場合は、前進方向に最大の押圧力が押圧力センサ４２に入力された場合を意味する。操作者入力ＯＩが－１００％の場合は、後進方向に最大の引張力が押圧力センサ４２に入力された場合を意味する。操作者入力ＯＩが０％の場合は、押圧力センサ４２への操作者入力がゼロの場合を示している。

【0013】

コントローラ４４は、回転数センサ３４の検出信号に基づいてある瞬間の現在速度Ｖｃに対して、どの程度の加減速を操作者が希望しているのかを表す速度加算値Ｖａｄを算出する。速度加算値Ｖａｄは、操作者入力ＯＩに係数αを乗じて算出される。係数αは、アシストレベルや後述の補正などが加味される一定値ではない数値である。操作者入力ＯＩが正の値であれば速度加算値Ｖａｄは正の値（加速）であり、操作者入力ＯＩが負の値であれば速度加算値Ｖａｄは負の値（減速）である。操作者入力ＯＩがゼロである場合は「操作者に加減速意図が無い」ものとみなす。操作者入力ＯＩの絶対値が大きければ速度加算値Ｖａｄの絶対値も大きくなる。

【0014】

コントローラ４４は、現在速度Ｖｃと速度加算値Ｖａｄに基づいて推定希望速度Ｖｅｗを導く。推定希望速度Ｖｅｗは、ある瞬間において「操作者が希望しているであろうと考えられる台車の速度の推定値」という意味である。推定希望速度Ｖｅｗは、「予定速度」や「加減速後の想定速度」のような意味合いである。前述した「操作者入力ＯＩがゼロである場合は操作者に加減速意図が無いものとみなす」とあるとおり、操作者入力ＯＩがゼロである場合は、コントローラ４４は速度加算値Ｖａｄと推定希望速度Ｖｅｗは算出せず、存在しないものと扱う。

【0015】

推定希望速度Ｖｅｗは以下の式で算出される。
推定希望速度Ｖｅｗ＝現在速度Ｖｃ＋速度加算値Ｖａｄ
＝現在速度Ｖｃ＋操作者入力ＯＩ×係数α
ある時点での現在速度Ｖｃにおいて、操作者入力ＯＩから導かれる速度加算値Ｖａｄの分だけ電動アシスト台車１が加減速することが想定されている。この時点における操作者の希望する電動アシスト台車１の速度として推定希望速度Ｖｅｗが推定される。推定希望速度Ｖｅｗは、現在速度Ｖｃとの対比に用いられる。係数αは、前述の通り一定値ではない。例えば電動アシスト台車１のパワーアシストの度合の強弱を設定可能とする場合には、アシスト度合を強にするには係数αを大きくし、アシスト度合を弱にするには係数αを小さくすることで実現できる。尚、現在速度Ｖｃと推定希望速度Ｖｅｗとを比較してのフィードバック制御は行われず、後述する通り推定希望速度Ｖｅｗはインホイールモータ３２を精緻に制御する目的で使用し、目標速度としては使用しない。

【0016】

次に操作者入力ＯＩと現在速度Ｖｃと推定希望速度Ｖｅｗとの推移について説明する。図３は、加速状態から平衡状態までを示したタイミングチャートである。時刻ｔ０において、電動アシスト台車１は停止しており現在速度Ｖｃ０はゼロであり、操作者はハンドル４０に触れていないので操作者入力ＯＩ０もゼロである。時刻ｔ１において、操作者は電動アシスト台車１を前進させようとしてハンドル４０を進行方向前方へ向かって押し、操作者入力ＯＩ１となる。この時点の現在速度Ｖｃ１と操作者入力ＯＩ１に基いて、推定希望速度Ｖｅｗ１を算出する。ここで操作者入力ＯＩが大きい値であるほど推定希望速度Ｖｅｗは大きな値となる。

【0017】

操作者入力ＯＩがゼロ以外となることで推定希望速度Ｖｅｗが算出されると、インホイールモータ３２が駆動して前進加速アシストが実行され、時刻ｔ１より電動アシスト台車１の加速が開始される。時刻ｔ２における現在速度Ｖｃ２は、時刻ｔ１における現在速度Ｖｃ１より大きい値となる。電動アシスト台車１が加速されることにより、操作者と電動アシスト台車１の相対的位置関係が変化し、操作者がハンドル４０を押す力が弱まる。これに伴い操作者入力ＯＩも減少する。時刻ｔ２における操作者入力ＯＩ２は、時刻ｔ１における操作者入力ＯＩ１より小さい値となる。これを続けることにより、電動アシスト台車１は徐々に加速して現在速度Ｖｃは漸増し、操作者入力ＯＩは漸減し、推定希望速度Ｖｅｗと現在速度Ｖｃの差は縮まっていく。その後の時刻ｔ３において、現在速度Ｖｃ３は操作者が電動アシスト台車１を押す速度、即ち操作者の歩行速度と一致し、操作者入力ＯＩ３はゼロとなる。操作者入力ＯＩ３がゼロとなることで推定希望速度Ｖｅｗの算出は時刻ｔ３において終了する。これにより、前進加速アシストによるインホイールモータ３２の駆動も停止し、インホイールモータ３２は通電が停止したことにより固定子と回転子との間に電磁力が作用しなくなり、ニュートラル状態となる。この時の現在速度Ｖｃ３を平衡速度Ｖｂとする。このようにインホイールモータ３２の通電が停止されるため、電力消費が抑制される。また、上述したように、インホイールモータ３２は減速機構などを介さずに直接駆動輪３０を駆動する。このため、インホイールモータ３２がニュートラル状態になると旧来の手押し台車と同じ状態となる。インホイールモータ３２による前進加速アシストが漸減してアシストが停止したと同時にニュートラル状態になることで、操作者の感触としてはパワーアシスト台車と旧来の手押し台車が自然に切換る。このように、自然な走行アシストを実現できる。

【0018】

仮に操作者が一定の速度で電動アシスト台車１を押して歩くことができるのであれば、平衡速度Ｖｂは操作者の歩行速度と一致する。また、電動アシスト台車１に機械損失が無ければ、現在速度Ｖｃが平衡速度Ｖｂと等しいまま慣性による等速走行をする。このように本実施例では、操作者の歩行速度で平衡するまでの加速段階において、電動アシスト台車１の現在速度と操作者が電動アシスト台車１を押す力と最終的に操作者が希望するであろうと推測される電動アシスト台車１の希望速度を、操作者入力ＯＩと現在速度Ｖｃとから算出し、電動アシスト台車１の速度増加に伴ってアシスト力を漸減するアシスト制御を実現する。

【0019】

現在速度Ｖｃと操作者入力ＯＩに基づいて推定希望速度Ｖｅｗを算出する点において、目標速度を設定するフィードバック系を適用した一般的なアシスト制御とは異なっている。本実施例のアシスト制御では、操作者入力ＯＩが常に変動するため現在速度Ｖｃは推定希望速度Ｖｅｗとは一致せず、操作者入力ＯＩがゼロになった時点で推定希望速度Ｖｅｗの算出を終了させ、この時点でモータの駆動を停止させるからである。推定希望速度Ｖｅｗは、走行アシストを行うインホイールモータ３２の駆動の精緻な制御のために使用する。具体的には、インホイールモータ３２を低速から高速までの広い速度領域で動作させるために、インホイールモータ３２の特定の回転数における任意の加減速を行うための制御設定値を規定したテーブルをコントローラ４４が保持している。このテーブルを参照するために、推定希望速度Ｖｅｗは使用される。また、推定希望速度Ｖｅｗを基準にして上述の係数αを変化させて加減速を調整する目的にも、推定希望速度Ｖｅｗは使用可能である。速度加算値Ｖａｄに応じて単純な出力制御を行うのであれば、推定希望速度Ｖｅｗを算出する必要は無い。しかしながら、台車のような操作者が直接的に取り扱う器具の補助用動力源としてインホイールモータ３２を駆動させる場合、現在速度と最終的に到達するであると推測される希望速度は常に変動する。そのため、低振動や省エネルギーといった観点からインホイールモータ３２を制御する場合、ヒステリシスや時定数を伴う精細な駆動制御パラメータを設定する目的で、推定希望速度Ｖｅｗを用いている。

【0020】

電動アシスト台車１自体には機構的な摩擦損失や空気抵抗がある。このため、現在速度Ｖｃを維持したままの慣性による等速移動を行うことはできず、平坦地を移動している場合でも自然に減速する。また、それ以外の理由で電動アシスト台車１の速度が低下することもある。例えば、電動アシスト台車１が登り坂を走行する場合であったり、向かい風が吹いている場合であったり、未舗装路面や砂地等を走行する場合である。加えて、実際には人間の歩く速度は一定ではなく揺らいでおり、前述の平衡速度Ｖｂそのものが現在速度Ｖｃに対して変動するということもある。このように、平衡状態が崩れる場合がある。図４は、平衡状態が崩れる場合のタイミングチャートである。

【0021】

図４に示すように、時刻ｔ３から現在速度Ｖｃ３で平衡状態となっている。時刻ｔ４で現在速度Ｖｃ４が減少し始める。操作者は引き続き電動アシスト台車１を押しながら共に歩行しているが、より減速が進んだ時刻ｔ５において電動アシスト台車１と操作者との相対的な位置関係の変動が閾値を超え、操作者入力ＯＩがゼロから操作者入力ＯＩ５に変化する。操作者入力ＯＩがゼロでなくなったことより、現在速度Ｖｃ５と操作者入力ＯＩ５に基づいて推定希望速度Ｖｅｗ５が算出され、前進加速アシストが実行されインホイールモータ３２の駆動が開始する。時刻ｔ５より電動アシスト台車１の加速が開始される。

【0022】

時刻ｔ６における現在速度Ｖｃ６は、時刻ｔ５における現在速度Ｖｃ５より大きい値となる。電動アシスト台車１が加速されることにより、操作者と電動アシスト台車１の相対的位置関係が変化し、操作者がハンドル４０を押す力が弱まる。これに伴い操作者入力ＯＩも減少する。時刻ｔ６における操作者入力ＯＩ６は、時刻ｔ５における操作者入力ＯＩ５より小さい値となる。時間経過に伴い電動アシスト台車１は徐々に加速して、現在速度Ｖｃは漸増し、操作者入力ＯＩは漸減し、推定希望速度Ｖｅｗと現在速度Ｖｃの差は縮まっていく。その後の時刻ｔ７において、現在速度Ｖｃ７は操作者が電動アシスト台車１を押す速度と再び一致し、操作者入力ＯＩ７はゼロとなる。操作者入力ＯＩ７がゼロとなることで推定希望速度Ｖｅｗの算出は時刻ｔ６において終了し、前進加速アシストによるインホイールモータ３２の駆動も停止してニュートラル状態となる。時刻ｔ７における状態は前述の時刻ｔ３の状態と同じである。

【0023】

引き続き操作者が電動アシスト台車１を押して歩いていく場合、現在速度Ｖｃが少し低下しては操作者入力ＯＩがゼロ以外となって前進加速アシストが実行されてインホイールモータ３２が駆動するという動作を繰り返す。一旦平衡状態になった電動アシスト台車１の運動エネルギーのうち摩擦損失や位置エネルギー損失で失われた分が現在速度の低下という形に変換される。それを前進加速アシストで補うことで、連続した電動アシスト台車１の押し歩きが実現される。

【0024】

図５は、電動アシスト台車１が操作者の手を離れて逸走するような場合のタイミングチャートである。時刻ｔ３から現在速度Ｖｃ３で平衡状態である。時刻ｔ１０において電動アシスト台車１が操作者の手を離れて逸走する。操作者入力ＯＩはゼロのままであるので、時刻ｔ１０以降も推定希望速度Ｖｅｗの算出を行われない。よって走行アシストは実行されずインホイールモータ３２は駆動しない。時刻ｔ１０より電動アシスト台車１は機械摩擦や空気抵抗により徐々に減速をはじめ、現在速度Ｖｃは漸減する。電動アシスト台車１はそのまま速度を漸減させながら走行し、時刻ｔ１１において現在速度Ｖｃ１１がゼロになる。

【0025】

現在速度Ｖｃがゼロになった際、インホイールモータ３２の巻線の接続を切り替えて各相のコイルが短絡するようにし、短絡ブレーキがかかった状態、いわゆるショートブレーキが実行される。このように、現在速度Ｖｃがゼロになった際にはショートブレーキをかけて更なる電動アシスト台車１が移動しないように制御する。再び電動アシスト台車１を動かす場合は、操作者がハンドル４０を操作して操作者入力ＯＩをゼロ以外の値にすることで、ショートブレーキがかかった状態を解除できる。改めて電動アシスト台車１を加速させる場合には、前述したように時刻ｔ０からの動作が行われる。

【0026】

図６は、電動アシスト台車１を下り坂で走行させる場合や、操作者が電動アシスト台車１を必要以上に加速させた場合のタイミングチャートである。時刻ｔ３において現在速度Ｖｃ３で平衡状態にある。時刻ｔ２１において操作者が電動アシスト台車１を更に加速させる。時刻ｔ２１において操作者は加速させるためにハンドル４０を進行方向前方に向かって押すので、操作者入力ＯＩはゼロではない値であるＯＩ２１となり、推定希望速度Ｖｅｗ２１が算出され、これに基づき前進加速アシストが実行されインホイールモータ３２の駆動が開始する。操作者がハンドル４０を進行方向前方へ向かって押す力とインホイールモータ３２による前進加速アシストが実行されることにより、電動アシスト台車１は加速を始める。時刻ｔ２２において現在速度Ｖｃ２２は第１制限速度Ｖ１に達する。第１制限速度Ｖ１とは、台車の速度が上がって危険になったため前進加速アシストを停止する閾値である。時刻ｔ２２において操作者入力ＯＩは引き続きゼロでない値ＯＩ２２であるが、この時点で前進加速アシストを停止するので推定希望速度Ｖｅｗの算出は時刻ｔ２２で終了となり、前進加速アシストは停止してインホイールモータ３２はニュートラル状態となる。

【0027】

時刻ｔ２２の時点で前進加速アシストは停止するが、操作者による人力での加速は未だ可能であるため、操作者は加速させるためハンドル４０を進行方向前方に向かって更に押すことで加速を実行できる。このようにして、現在速度Ｖｃが第１制限速度Ｖ１を超えるような加速を行った後、時刻ｔ２３において現在速度Ｖｃ２３は第２制限速度Ｖ２に達する。第２制限速度Ｖ２とは、電動アシスト台車１の速度が危険域に入ったので非常制動による停止をする閾値である。現在速度Ｖｃが第２制限速度Ｖ２に達したら、インホイールモータ３２の巻線を切り替えて各相のコイルを短絡し、ショートブレーキ状態とする。尚、この場合には、操作者入力の大きさに関わらずにショートブレーキが実行される。これにより現在速度Ｖｃ２３から減速を開始し、時刻ｔ２４において現在速度Ｖｃはゼロとなる。結果として、電動アシスト台車１の速度の超過に対し２段階で抑制を実行できる。このようにして安全性が確保されている。

【0028】

尚、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２にかけての加速は操作者の意図である前提で説明したが、電動アシスト台車１が下り坂を走行する場合も同様であり、操作者入力ＯＩに基づく前進加速アシストが行われない点が異なる。更に、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３にかけての加速も操作者の意図である前提で説明したが、電動アシスト台車１が下り坂を走行する場合も同様であり、現在速度Ｖｃが第２制限速度を超えればショートブレーキによる減速が実行される。

【0029】

図７は、電動アシスト台車１を意図的に減速させた場合及び後進させた場合のタイミングチャートである。時刻ｔ３では現在速度Ｖｃ３で平衡状態である。時刻ｔ３０において操作者が電動アシスト台車１を減速させる。時刻ｔ３０において操作者は電動アシスト台車１を減速させるためハンドル４０を進行方向後方に向かって引くので、操作者入力ＯＩはゼロではない負の値の操作者入力ＯＩ３０となり、推定希望速度Ｖｅｗ３０が算出され、これに基づき前進減速アシストが実行されインホイールモータ３２の駆動が開始する。ここでの前進減速アシストは前述の加速を目的としたものではなく、減速を目的としている。より詳細には、現在速度Ｖｃがさらに遅い速度となるよう減速させる負の加速度となるよう制御される。この動作は前述のブレーキとは異なり、例えるなら内燃機関車両におけるエンジンブレーキに相当する動作である。このように、操作者がハンドル４０を進行方向後方へ向かって引く力とインホイールモータ３２による前進減速アシストが実行されることにより、電動アシスト台車１は減速を始める。現在速度Ｖｃが漸減した結果、時刻ｔ３１において、操作者入力ＯＩ３１はゼロとなり、現在速度Ｖｃ３１は推定希望速度Ｖｅｗ３１と一致し停止する。前進減速アシストはここで停止し、インホイールモータ３２の駆動が終了する。時刻ｔ３１にて台車が停止したのち、ショートブレーキが実行される。このようにして、時刻ｔ３０の平衡状態から時刻ｔ３１の停止状態へ遷移させることができる。

【0030】

更に、停止した台車を後進させる方法についても説明する。時刻ｔ３２において、操作者は停止した電動アシスト台車１を後進させるべくハンドル４０を進行方向後方に向かって引くので、操作者入力ＯＩはゼロではない負の値の操作者入力ＯＩ３２となり、推定希望速度Ｖｅｗ３２が算出され、これに基づき後進加速アシストが実行されインホイールモータ３２の駆動が開始する。前述の前進減速アシストと異なり、後進加速アシストはインホイールモータ３２の回転方向が逆となる。このように、操作者がハンドル４０を進行方向後方へ向かって引く力とインホイールモータ３２による後進加速アシストが実行されることにより、電動アシスト台車１は後進を始める。時刻ｔ３３において現在速度Ｖｃ３３が推定希望速度Ｖｅｗ３３と一致し、後進加速アシストは停止し、インホイールモータ３２の駆動は終了する。正負は逆であるが、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３の動作は、時刻ｔ０から時刻ｔ３の動作と同じである。

【0031】

尚、速度加算値Ｖａｄを得る際に操作者入力ＯＩに乗じる係数αは、減速時や後進時は前進時と異なった値を採用してもよい。特に、電動アシスト台車１の後進時は操作者が後ろ向きに歩行するので、安全を考慮して係数αを小さめの値にしてもよい。

【0032】

インホイールモータ３２が減速機構を介さず直接に駆動輪３０を駆動する効果について、ここで補足する。従来の電動アシスト台車では、モータの制御性やトルクの増幅を考慮して減速機構を採用している。減速機構を採用すると、仮にモータをニュートラル状態（回転子と固定子の間に電磁気的な作用が無い状態）にしたとしても、台車の持つ走行機械損失（モータの回転子の空気抵抗、ベアリングの摩擦、減速機構の歯車噛合摩擦、車輪の転がり摩擦、など）が減速機構の減速比の大きさに応じて増幅され、旧来の手押し台車のように操作者が簡便に押し歩くことが難しい場合がある。モータがニュートラル状態となった従来の電動アシスト台車を操作者が押し歩く際に必要な力は軽いものではない。また、減速機構の減速比と台車の持つ走行機械損失の選択によっては、モータがニュートラル状態であっても操作者が台車を動かすことができない場合もある。このような事情があり、減速機構を採用した従来の電動アシスト台車は、操作者が台車を移動させている間はモータを止めることができず、常に電力を消費してしまうという問題があった。本実施例では、減速機構を介さず直接にインホイールモータ３２が駆動輪３０を駆動しているため、操作者が電動アシスト台車１を移動させている間であってもインホイールモータ３２をニュートラル状態にすることができ、インホイールモータ３２がニュートラル状態であるときは電動アシスト台車１を旧来の手押し台車のように取扱うことを可能にしつつ制限速度の照査を行って安全を確保できる。また、インホイールモータ３２をニュートラル状態にしている間は消費電力を削減することができる。更に、前述のように電動アシスト台車１をパワーアシスト状態とニュートラル状態（＝手押し台車状態）を自然に切り替えることができる制御上の工夫がある。このような特徴により、操作者にとって自然な感触のパワーアシストと低消費電力とを両立できるのである。

【0033】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 電動アシスト台車
１０ 台
１２ モータドライバ（制御部）
３０ 駆動輪
３２ インホイールモータ
３４ 回転数センサ（速度検出部）
４０ ハンドル（操作部）
４２ 押圧力センサ（入力検出部）
４４ コントローラ（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

台と、
前記台に設けられた駆動輪と、
前記台に設けられた操作部と、
前記操作部に加えられた操作者入力の度合を検出する入力検出部と、
前記台の現在速度を検出する速度検出部と、
ギヤを介さずに前記駆動輪を直接駆動するモータと、
前記台の走行をアシストするように前記モータを通電する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作者入力がゼロではない場合、前記操作者入力を前記操作部と前記操作部を操作する操作者との相対的位置関係に基づくものとして検出し、前記操作者入力の大きさおよび向きに応じて速度加算値を算出し、前記速度加算値を前記現在速度に加算することにより、前記操作部を操作する操作者が希望すると推定される推定希望速度を算出し、前記速度加算値に基づいて加減速を行うよう前記モータを制御し、前記相対的位置関係が変化した結果、前記操作者入力がゼロになった場合には、前記推定希望速度の算出を終了して通電を停止したニュートラル状態に前記モータを制御する、電動アシスト台車。

【請求項2】

前記制御部は、前記現在速度が第１制限速度以上の場合に、前記ニュートラル状態に前記モータを制御する、請求項１の電動アシスト台車。

【請求項3】

前記制御部は、前記現在速度が前記第１制限速度よりも速い第２制限速度以上の場合に、ショートブレーキ状態に前記モータを制御する、請求項２の電動アシスト台車。

【請求項4】

前記制御部は、前記現在速度がゼロであり前記操作者入力がゼロの場合に、ショートブレーキ状態に前記モータを制御する、請求項３の電動アシスト台車。