JP7220811B2 - 電動制動機構付き車両、車輪ユニット、及び車輪ユニットの制御用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、電動制動機構付き車両、車輪ユニット、及び車輪ユニットの制御用プログラムに関する。

従来、老人や脚力の弱い人の歩行を補助するための電気制御車両が知られている（例えば特許文献１）。電気制御車両は、歩行時に歩行者（使用者）と一体となって使用される。

特開２０１６－１８７４８５号公報

特許文献１に記載されている電気制御車輌は、１つの制御部を車体に設けてその制御部により各車輪の制動力を電気的に制御している。この場合、車体の制御部から各車輪付近まで配線を延ばす必要があった。配線の問題は、１つの制御部で各車輪の制動力を制御するいわば中央制御方式を用いていることに起因すると考えられる。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、車体の車幅方向両側に各々設けられた第１車輪及び第２車輪と、車幅方向一方の側の第１車輪に制動力を加える第１制動機構と、第１車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第１検出部と、第１検出部の検出値に基づいて第１制動機構による制動力を算出する第１算出部と、第１算出部の算出結果に基づいて第１制動機構を制御する第１制御部と、車幅方向他方の側の第２車輪に制動力を加える第２制動機構と、第２車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第２検出部と、第１算出部と同一のアルゴリズムにより第２検出部の検出値に基づいて第２制動機構による制動力を算出する第２算出部と、第２算出部の算出結果に基づいて第２制動機構を制御する第２制御部とを備える。

本発明の一実施の形態による歩行車の斜視図である。 図１の歩行車１００の側面図である 制御系統のブロック図である。 制御系統のブロック図である。 使用者が歩行車を押しながら下り坂を歩く様子を模式的に示す図である。 制動力情報の一例を示すグラフである。 歩行車が下り傾斜を走行するときのピッチ角度θの経時的な変化を示すグラフである。 ピッチ角度θの経時的な変化を示すグラフである。 ピッチ角度θの経時的な変化を示すグラフである。 歩行車の模式的な上面図である。 転倒制動力の閾値と車体の速度Ｖ_ｍとの関係を示すグラフである。 歩行車の模式的な上面図である。 制御系統のブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態による電気制御車両ついて説明する。以下の説明では、同一の構成には同一の符号を付し、それらについての繰り返しの説明は省略する。以下の実施形態では電気制御車両として、例えば高齢者の歩行を補助する歩行車を例示する。しかしながら電気制御車両としては、少なくとも電力により制動力を制御するあらゆる車両を採用できる。電気制御車両は、使用者が押す等して車両に入力された力を主原動力として車輪を回転させ駆動する。このような電気制御車両の一例としては歩行車の他に車椅子、ベビーカー、荷を搬送するための台車などがある。

以下の説明を明確化するために、まずは以下の説明で用いられる用語の意味を説明する。本明細書において制動機構とは、機械的制動機構及び電気的制動機構を含む。機械的制動機構は、車輪又は車軸に対して使用者の意図的操作によりブレーキシュー等の摩擦要素を接触させて車輪の回転数を低下させる。電気的制動機構は、使用者の意図的操作によらず電気的な制御により車輪の回転で生じる運動エネルギーを回収して車輪の回転数を低下させる。また電気的制動機構は、モータを通常の駆動方向とは逆方向に回転駆動させて車輪の回転数を低下させる制動機構も含む。また本明細書において電気制御車両とは、少なくとも電気的制動機構を備える車両を意味する。したがって、車両全体において電気で制御される要素が電気的制動機構のみであっても電気制御車両に含まれる。また本明細書において方向を示す用語として、前方向及び後方向を用いることがある。前方向とは、車両の通常の使用状態において車両を前進させる方向を意味し、後方向とは車両の通常の使用状態において車両を前進させる方向を意味する。

また本明細書において車体の姿勢を示す用語として「ピッチ角度」、「ロール角度」、及び「ヨー角度」を用いることがある。ピッチ角度とは、車幅方向に延びる軸（ピッチ軸）周りにおける角度を意味する。ロール角度とは、車体の前後方向に延びる軸（ロール軸）周りにおける角度を意味する。ヨー角度とは、車体の上下方向に延びる軸（ヨー軸）周りにおける角度を意味する。また、ピッチ軸周りの回転運動を「縦揺れ」と称し、ロール軸周りの回転運動を「横揺れ」と称し、ヨー軸周りの回転運動を「旋回」と称することがある。また、以下では運動の対象を「車体」又は「車輪」とすることがあるが車体と車輪は剛体として考えられるため、旋回を伴わない場合の車体の速度及び加速度と車輪の速度及び加速度は同一と考えられる。また路面の傾斜角度とは、車体の走行面の傾斜角度を意味する。路面の傾斜角度は、実質的には車体の傾斜角度と同一であると推定され、ピッチ軸若しくはロール軸周りの角度、又はピッチ軸及びロール軸周りの角度の組み合わせによって示される。

図１は、本発明の一実施の形態による歩行車の斜視図である。図２は、図１の歩行車の側面図である。図１及び図２に示すように、歩行車１００は、車体を構成する本体フレーム１１と、本体フレーム１１に設けられた一対の前輪１２及び一対の後輪１３と、本体フレーム１１に設けられた支持パッド（身体支持部）１４とを備えている。一対の前輪１２は例えば、鉛直軸周りに向きを自由に変えられるキャスターによって構成される。一対の後輪１３は車軸が同一直線上に並ぶように配置される。歩行車１００は、老人や脚力の弱い人の歩行を補助する。使用者は、歩行車１００の使用時に支持パッド１４に前腕や肘を載せて、支持パッド１４に体重（荷重）をかけた状態で、ハンドルバー１５とブレーキレバー１６とをつかみながらハンドルバー１５を押して使用者が歩行車１００に力を付与し歩行動作を行う。従ってハンドルバー１５が使用者からの力を受ける受け部となり、歩行車１００は受け部で受けた力で移動する。

本体フレーム１１は、歩行車１００の設置面に垂直な方向から所定の角度だけ傾斜する一対の支持フレーム２１を備えている。支持フレーム２１は、一例としてパイプ状部材により構成される。支持フレーム２１の下端側には、一対の下段フレーム５１が水平に配設されている。下段フレーム５１の前端側には、一対の前輪１２が取り付けられている。下段フレーム５１の後端側には、一対のリンク機構５５が設けられている。

一対の下段フレーム５１の上方には、一対の上段フレーム５４が設けられている。上段フレーム５４の後端側には、一対の後輪フレーム５７の一端側が軸５６を介して回動可能に結合されている。後輪フレーム５７の他端側には、一対の後輪１３がそれぞれ設けられている。

一対の支持フレーム２１の上端部には、それぞれ一対のハンドル２４が設けられている。一対のハンドル２４は、歩行車１００の設置面に対して概ね水平に設けられる。一対のハンドル２４は、一例としてパイプ状部材により構成される。一対のハンドル２４には、着座時に使用者が姿勢を安定させるためにつかまるグリップ部２３（図２参照）がそれぞれ設けられている。また、一対のハンドル２４の前方側には、ハンドル２４と一体なパイプ状のハンドルバー１５が形成されている。ハンドルバー１５の一端は一対のハンドル２４のうちの一方のハンドル２４に結合され、ハンドルバー１５の他端は他方のハンドル２４に結合されている。なお、ハンドルバー１５が、ハンドル２４とは別部材により構成されてもよい。

一対の後輪１３の外周には、機械的に接触可能な一対のブレーキシュー２５（図１において省略、図２参照）が設けられている。ブレーキシュー２５は、本体フレーム１１内に配設されたブレーキワイヤー（図示せず）の一端に接続される。ワイヤーの他端は、ハンドルバー１５の両側に設けられた一対のブレーキユニット６１のワイヤー接続機構に連結される。なお、ワイヤーは本体フレーム１１内に格納されているが、ワイヤーを本体フレームの外側に配設して、外観上、使用者から見えるような構成にしてもよい。

ハンドルバー１５の前下方向には、ハンドルバー１５に対向するようにブレーキレバー１６が配置されている。ブレーキレバー１６の両端部はそれぞれ、一対のブレーキユニット６１に連結されている。ブレーキレバー１６の両端部は、巻きばね等の付勢手段を介してブレーキユニット６１に取り付けられている。使用者は、ブレーキレバー１６を手前に（図２の矢印Ｒ１の方向に）引くことで、ワイヤアクションにより、機械的な制動力をかけることができる。すなわち、ブレーキレバー１６の操作によりブレーキシュー２５を制御できる。

使用時には使用者は、ブレーキレバー１６を手前側に（ハンドルバー１５に近づける方向に）ブレーキ作動位置まで引く。ブレーキレバー１６と連結されたワイヤーのアクションによって、ブレーキシュー２５が移動してブレーキシュー２５が後輪１３の外周を押圧する。これによって、機械的な制動力が作用する。使用者がブレーキレバー１６から手を離すと、ブレーキレバー１６は元の位置（通常位置）に戻る。これに伴って、ブレーキシュー２５も後輪１３から離れ機械的な制動力が解除される。また、ブレーキレバー１６は矢印Ｒ１の反対方向（下側）に降ろすことができるようになっている。ブレーキレバー１６をパーキング位置まで降ろすことで、ワイヤアクションを介してブレーキシュー２５で後輪１３を押圧した状態を維持するパーキングブレーキがかけられる。

一対のハンドル２４の上方に、一対のハンドル２４にまたがるようにして、上述した支持パッド１４が搭載されている。支持パッド１４は、使用者の身体の一部を支持する身体支持部の一形態である。本実施の形態では、使用者の前腕または肘またはこれらの両方を支持する使用形態を想定する。ただし、あご、手、または胸など、別の部位を支持する使用形態も可能である。

ハンドル２４と支持パッド１４との間には、使用者により歩行車１００が歩行に使用されているかを検出するための検出機構７１（図２参照）が設けられている。具体的には、検出機構７１は、支持パッド１４に使用者から荷重（体重）がかけられているか、又は使用者が支持パッド１４に接触しているかを検出する。

支持パッド１４の形状は、一例として馬蹄状であるが、これに限定されず、他の任意の形状でもよい。支持パッド１４は、一例として、スポンジまたはゴム製素材のようなクッション材を、木板または樹脂板などの板材の上に置き、樹脂性や布製の任意の被覆材で被覆したものとして構成される。ただし、この構成に限定されず、他の任意の構成でもよい。

支持パッド１４の下面の左右両側には、一対のアーム部材２６の一端側が固定されている。アーム部材２６の他端側は、一対のハンドルバー１５の外側にそれぞれ回動可能に取り付けられている。使用者は、支持パッド１４を上方に押し上げる（跳ね上げる）ことで、支持パッド１４が図２の矢印Ｒ２の方向に回動し、所定位置（退避位置）で固定される（図２の仮想線参照）。シート部３７上には、使用者の上半身を収容する空間が確保される。この状態で使用者は、一対のグリップ部２３を両手でつかみながら支持パッド１４を背中側にしてシート部３７に着座できる。グリップ部２３をつかむことで、使用者は、着座の際に自身の姿勢を安定させられる。このように、支持パッド１４は、押し上げられる前の位置（通常位置）において歩行車のシート部３７に使用者が着座することを阻害し、押し上げられた後の位置（退避位置）において、シート部３７に使用者が着座することを許容する。

ここでは、使用者が手動で支持パッド１４を押し上げる構成を示したが、別の例として、図示しないロック機構を設け、ロック機構により固定を解除することで、自動的に支持パッド１４が押し上げられる構成でもよい。または、アーム部材２６を回動させる電動機構（モータ等）を設け、電動機構をスイッチ起動により作動させることで、支持パッド１４を押し上げる構成でもよい。

一対の上段フレーム５４の間には、収容部２７（図２参照）が吊り下げられるように設けられている。収容部２７は、上方が開口した袋形状を有し、内部に荷を収容できる。収容部２７は、樹脂性でもよく、布製であってもよい。収容部２７の蓋部として、上述した着座用のシート部３７が設けられている。

収容部２７の後ろ側に、一対の上段フレーム５４から下方向に延在したレバー２８が設けられている。レバー２８は、使用者がレバー２８を脚で踏みつけることが可能な位置に配設されている。使用者がレバー２８を下げることで一対の後輪フレーム５７および一対の後輪１３が、一対の前輪１２に近づくようにリンク機構５５が折り畳まれる。その結果、歩行車１００を折畳める。

図３及び図４は、制御系統のブロック図である。図３及び図４に示すように、歩行車１００は、２つの車輪ユニット１００Ａ，１００Ｂを備える。２つの車輪ユニット１００Ａ，１００Ｂの構成は同一であるため、以下では特に必要な場合を除き明確な区別はしない。一方の車輪ユニット１００Ａは例えば右側の後輪１３を包含するユニットであり、後輪１３Ｒを制御する制御部１０１Ｒ、一方の後輪１３の状態を検出するセンサ群１０３Ｒ、後輪１３Ｒに制動力を作用させる制動機構１０５Ｒ、制動力を算出する算出部１０７Ｒを備える。また車輪ユニット１００Ｂは左側の後輪１３Ｌを包含するユニットであり、後輪１３Ｌを制御する制御部１０１Ｌ、後輪１３Ｌの状態を検出するセンサ群１０３Ｌ、後輪１３Ｌに制動力を作用させる制動機構１０５Ｌ、及び制動力を算出する算出部１０７Ｌを備える。制御部１０１Ｒ，Ｌ同士、センサ群１０３Ｒ，Ｌ同士、制動機構１０５Ｒ，Ｌ同士、及び算出部１０７Ｒ，Ｌ同士は互いに独立して作動する。従って、例えば車輪ユニット１００Ａ，１００Ｂ同士は通信手段を有していない。このように制御部１０１Ｒ，Ｌ等を互いに独立させることで、例えば制御部１０１Ｒ、センサ群１０３Ｒ、制動機構１０５Ｒ、及び算出部１０７Ｒを一つの筐体内に収容し後輪１３Ｒと一体にできる。これにより車輪ユニット１００Ａと車輪ユニット１００Ｂとの間に配線を施したり通信手段を設けたりする必要がなく、後輪１３、制御部１０１Ｒ、センサ群１０３Ｒ、制動機構１０５Ｒ、及び算出部Ｒを独立したユニットとすることができる。制御部１０１Ｒと制御部１０１Ｌは同一の構成を有し、センサ群１０３Ｒとセンサ群１０３Ｌは同一の構成を有し、制動機構１０５Ｒは同一の構成を有し、算出部１０７Ｒと算出部Ｌは同一の構成を有する。従って以下では制御部１０１Ｒ及び制御部１０１Ｌを総称して「制御部１０１」とすることがある。センサ群１０３Ｒ及びセンサ群１０３Ｌ、制動機構１０５Ｒ及び制動機構１０５Ｌ、算出部１０７Ｒ及び算出部１０７Ｌについても同様に、センサ群１０３、制動機構１０５、又は算出部１０７と総称することがある。

一方の車輪ユニットは、制御部１０１と、センサ群１０３と、制動機構１０５と、バッテリ１０９とを備える。歩行車１００は、センサ群１０３で検知された各種情報を制御部１０１に供給する。制御部１０１は、センサ群１０３から供給された情報を処理し制動機構１０５を制御する。

〔制動機構〕
制動機構１０５は、後輪１３の車軸と接続されており制御部１０１による制御のもと後輪１３の回転数を制御する。制動機構１０５としては、モータ等の電気的制動機構が用いられる。なお、ブレーキシュー等の摩擦要素を電動制御できる歩行車においては、制動機構１０５として摩擦要素を用いてもよい。制動機構１０５は、後輪１３の回転数を抑制する電気的制動機構として機能する。制動機構１０５は、後輪１３の回転により生じた運動エネルギーにより回転する。制動機構１０５が回転することで運動エネルギーが回収され後輪１３の回転数が抑制され、制動機構１０５が後輪１３に対する制動力を発生させる。制動機構１０５が回収した運動エネルギーはバッテリ１０９に蓄えられる。したがって制動機構１０５は、回生ブレーキ又は発電ブレーキとして機能する。なお、バッテリ１０９が外部電源を用いて充電可能な場合には、制動機構１０５によってバッテリ１０９を充電する必要はなく、電気的制動機構として渦電流ブレーキや電磁式リターダのような運動エネルギーを回収して消費するブレーキを用いてもよい。回生ブレーキとして用いられるモータとしては、サーボモータ、ステッピングモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ等がある。

〔バッテリ〕
バッテリ１０９は、制御部１０１に電気的に接続され制御部１０１が駆動するための電力を供給する。また、バッテリ１０９をセンサ群１０３の各センサと電気的に接続しセンサ群１０３を駆動するための電力を供給してもよい。バッテリ１０９としてはリチウムイオン電池のような二次電池又はキャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。バッテリ１０９は、外部電源を用いて充電可能なものであってもよいし、制動機構１０５で回収した電気エネルギーのみによって充電されるものであってもよい。

〔センサ群〕
センサ群１０３は、複数のセンサを備え各センサの検出結果を制御部１０１に送信する。センサ群１０３は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸周りの後輪１３の角速度を検出する角速度センサ１１１と、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸に沿った車体の加速度を検出する加速度センサ１１３と、後輪１３の回転数を検出する速度センサ１１５とを備える。角速度センサ１１１及び加速度センサ１１３として、これらを組み合わせた６軸慣性センサを用いてもよい。各センサの検出結果は、有線方式又は無線方式で信号として制御部１０１に送信される。また加速度センサの代わりに地磁気センサを用いてもよい。

制御部１０１は、センサ群１０３で得られた検出値に基づいて車体の旋回、車体の縦揺れ、車体のピッチ軸周りの傾斜角度、車体の横揺れ、及び車体のロール軸周りの傾斜角度を検知する。従って、制御部１０１と角速度センサ１１１により車体の旋回を検知する旋回検知部を構成する。また、制御部１０１と角速度センサ１１１により車体のロール軸周りの傾斜角度及び横揺れを検知する横傾斜検知部を構成する。また、制御部１０１と角速度センサ１１１により車体のピッチ軸周りの傾斜角度及び縦揺れを検知する第１及び第２傾斜検出部を構成する。制御部１０１は角速度センサ１１１の検知結果を積分することで傾斜角度を算出する。なお、車輪の旋回等から車体の旋回等を検知する方法については後述する。

〔制御部及び算出部〕
制御部１０１は、制動機構１０５を制御することにより制動力を制御する。算出部１０７は、制御部１０１による制御のもと所定のプログラム及びアルゴリズムを用いて制動力を算出する。制御部１０１は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のような各種演算処理を行うプロセッサ１０１Ａ、情報及び命令を格納する不揮発性メモリからなる第１記憶部１０１Ｂ、及びプロセッサによる演算の際に用いられる一時メモリからなる第２記憶部１０１Ｃのようなハードウェアを備える。算出部１０７も制御部１０１と同様のハードウェア構成を有している。従って、ハードウェアの観点では算出部１０７は制御部１０１の一部としてもよい。ただし制御部１０１と算出部１０７は機能が異なるため、図３及び図４のブロック図では明確に区別をして図示している。第１記憶部１０１Ｂには、制御部１０１が歩行車１００を制御するためにプロセッサにより実行されるプログラム、このプログラムが各種指令を出すために使用されるアルゴリズム等が格納される。また第１記憶部１０１Ｂには、必要に応じてセンサ群１０３で検出された値が経時的に記憶される。一例として第１記憶部１０１Ｂには、ピッチ角の経時的変化が検出履歴として記憶される。なお、センサの検出値の検出履歴を継続的の保持する必要がない場合には、検出履歴を第２記憶部１０１Ｃに一時的に記憶させてもよい。

制御部１０１はバッテリ１０９と電気的に接続され各ハードウェアを駆動するための電力はバッテリ１０９から供給される。制御部１０１は、各センサから得られた検出結果、及び必要に応じて第１記憶部１０１Ｂに記憶された検出履歴を利用して算出部１０７に制動力を算出させる。制御部１０１は算出部１０７が算出した結果に基づいて制動機構１０５による制動力を制御する。具体的には制御部１０１は、算出部１０７に各センサから得られた検出結果を利用して制動力の強さを演算させ、制動力を発生させるために必要な抵抗値を制動機構１０５に送信することで制動力を制御する。

以下、制御部１０１及び算出部１０７による具体的な制動機構１０５の電気的制動機構の制御プロセスについて説明する。以下の説明において制御部１０１が主体的に行う動作は、制御部１０１が算出部１０７等にプロセッサがメモリに格納された命令及び情報を参照させ一時メモリ上で演算を実行させることで実現される。また、一対の後輪１３に対応させて設けられた制御部１０１同士は下記の制御中、一切通信を行わず各制御部１０１が同一のアルゴリズムを用いて独自に電気的制動機構を作動させるか否か、及び制動力の強さを判断する。なお同一のアルゴリズムとは、同じ計算原理を用いて規則的に演算を行うものをいう。以下の例では、回転軸等との位置関係で演算時に使用する値の符号が逆になったり基準点に基づいて演算を行うときに基準点までの距離の関数が変わったりすることがあるが、このような差異があったとしても演算原理が同じであれば同一のアルゴリズムとみなされる。

〔旋回時制御〕
例えば平地での車体の蛇行を抑制するために車体の旋回時に常に制動力を強めてもよい。使用者が意図的に車体を旋回させることもあるので旋回時に作用させる制動力は使用者が押し勝てる強さとすることが好ましい。

平地での蛇行を抑制するために制御部１０１は、自身が旋回の外輪側にあるのか、旋回の内輪側にあるのかを判断する必要がある。この場合、制御部１０１はヨー軸周りの角速度ωの値に基づいて自身の位置を判断する。例えば上面視において反時計回りを＋ωと定めた場合、右側の角速度センサによる検出値が正であれば自身が外輪側にあると判断し、反対に検出値が負であれば自身が内輪側にあると判断する。

角速度センサ１１１及び加速度センサ１１３により平地（又は略平地）を走行していることが検知されている間にヨー軸周りの角速度の変化を検知すると、制御部１０１は内輪側の後輪１３に弱い制動力を作用させ外輪側の後輪１３に強い制動力を作用させる。これにより平地での蛇行を抑制できる。なお、旋回時には内輪側の後輪１３の制動力が外輪側の後輪１３の制動力よりも弱ければよく、内輪側の後輪１３に制動力を作用させず値０にしてもよい。

〔傾斜制動力〕
一例として制御部１０１は、歩行車１００が走行する路面が所定角度以下の下り傾斜であるときに傾斜制動力を作動させて歩行車１００の速度を抑制する。下り傾斜の有無は車体のピッチ角に基づいて判断されるため、傾斜制動力は換言すればピッチ角制動力である。制御部１０１は、角速度センサ１１１及び加速度センサ１１３の検出値を取得し検出値を継続的にモニタリングする。傾斜制動力が作動すると、例えば制動機構１０５が制動力を発生させ後輪１３の回転速度を抑制する。これにより歩行車１００の速度が抑制され安全性を高められる。また他の例として、制御部１０１は、歩行車１００が所定距離にわたり所定角度以下の傾斜を走行し続けている場合に傾斜制動力を発生させてもよい。また他の例として、制御部１０１は、歩行車１００が所定時間にわたり所定角度以下の傾斜を走行し続けている場合に傾斜制動力を発生させてもよい。

傾斜制動力の強さは、例えば傾斜の角度に応じて決定できる。この場合、制御部１０１、算出部１０７にロール軸周りの加速度及びピッチ軸周りの角速度に基づいて傾斜角度を算出させる。算出部１０７は、傾斜角度が急になるほど（水平面に対する傾斜角度が小さくなるほど）制動力を強い値とする。左右の制御部１０１が同一のアルゴリズムを用いることで左右の後輪１３に作用させる傾斜制動力は同一になる。

傾斜制動力の強さは、ピッチ角の経時的変化に応じて補正してもよい。この場合、制御部１０１は、センサ群１０３の検出結果から特にピッチ角の経時的な検出履歴を第２記憶部１０１Ｃに記憶する。制御部１０１は、ピッチ角の検出履歴に基づいて傾斜制動力を補正する。

図５は、使用者が歩行車を押しながら下り坂を歩く様子を模式的に示す図である。制御部１０１は、走行面が平地から下り傾斜に変化するとき（図５の領域Ａ）、角度変化の無い下り傾斜を走行している間（図５の領域Ｂ）、走行面が下り傾斜から平地に変化するとき（図５の領域Ｃ）、走行面が下り傾斜から平地に変化してから一定期間（図５の領域Ｄ）の各々の場面で制動力を変化させる。

制御部１０１は、ピッチ角度θと制動力Ｆｂとの相関関係を示す制動力情報を第１記憶部１０１Ｂに格納している。ピッチ角度θの決定方法については後述する。制動力情報は、特定のピッチ角度θに対しては特定の制動力Ｆｂを付与すべきことを示す情報である。したがって制御部１０１は、制動力情報を参照しピッチ角度θに対応する制動力Ｆｂを読み出し、読み出した制動力Ｆｂの値に基づいて制動機構１０５を制御する。

図６は制動力情報の一例を示すグラフである。図６において縦軸は制動力Ｆｂを示し、横軸はピッチ角度θを示す。なおピッチ角度θは、水平面（０度）に対する角度を示す。また、上述したように車体のピッチ角度θは実質的に走行している路面の傾斜角度に相当すると推定されるため、ここではピッチ角度θは実質的に路面の傾斜角度を示していると考えてもよい。従って、ピッチ角度θが小さくなるほど急な下り坂を走行していることを意味する。

図６に示すように、ピッチ角度θが値０以下、θ１以上の場合、算出部１０７は制動力Ｆｂを０にする。微小な傾斜は路面の凹凸であることが考えられ、微小な凹凸が発生する度に制動力Ｆｂを作用させないためである。ピッチ角度θが値θ１度未満、値θ２度以上の場合、算出部１０７はピッチ角度θが減少するにつれて制動力Ｆｂを強くする。ピッチ角度θが値θ２未満の場合、制動力Ｆｂは一定の値（最大値）となる。制動力Ｆｂに最大値を設けることで、後輪１３のロックを防止する。これにより、後輪１３が滑ったり、後輪１３が停止して下り坂を下りられなくなったりするのを防げる。なお、図６の例ではピッチ角度が０以下、θ１以上の場合、制動力Ｆｂを発生させないこととするが必要に応じて弱い制動力Ｆｂを発生させてもよい。

図７は、歩行車が下り傾斜を走行するときのピッチ角度θの経時的な変化を示すグラフである。より具体的には図７は、歩行車１００が図５に示すような下り傾斜を走行している間のピッチ角度θの実測値の経時的な変化を示す。ピッチ角度θの実測値は、加速度センサ１１３の検出結果から算出される算出値である。図７に示すように時刻ｔ１において走行路面が平地から下り傾斜に変化すると、ピッチ角度θの実測値が減少し始める。時刻ｔ２～時刻ｔ３にかけて歩行車１００が角度変化の無い傾斜を走行している間は、ピッチ角度θの実測値は一定である。時刻ｔ４において走行路面が下り傾斜から平地に変化すると、ピッチ角度θの実測値が増加し始める。時刻ｔ４以降、歩行車１００が平地を走行している間はピッチ角度θの実測値は一定である。仮に、ここでピッチ角度θの変化にあわせてそのまま制動力情報を適用すると、時刻ｔ１、時刻ｔ３において制動力Ｆｂの急激な変化が発生する。また、時刻ｔ４において走行路面が下り傾斜から平地に変化したときに制動力Ｆｂが突然解除（Ｆｂ＝０）されてしまう。制動力Ｆｂが突然解除されると、歩行車１００が急加速することが考えられる。これらを防止するために、算出部１０７は、制動力Ｆｂを算出するときにピッチ角度θの実測値ではなく、ピッチ角度θの補正値を用いる。

算出部１０７は、時定数の異なる２種類の遅延フィルタをピッチ角度θの実測値に適用し、２つの補正値を算出する。算出部１０７は、算出された２つの補正値のうち小さい方の値をピッチ角度θの補正値とする。次いで算出部１０７は、制動力情報を参照しピッチ角度θの補正値に対応する制動力Ｆｂの値を読み出す。読み出された値は、制動機構１０５に送信される制動力Ｆｂとなる。遅延フィルタとしては、例えば移動平均又は平滑化平均を用いたローパスフィルタを用いることができる。指数化平均を用いたローパスフィルタの一例を以下の数式１及び数式２に示す。

ここで、値θ_{ｓｌｏｗ－１}は１つ前のθ_ｓｌｏｗの算出値を示し、値θ_{ｆａｓｔ－１}は１つ前のθ_ｆａｓｔの算出値を示す。また、数式１及び数式２においては時定数α＜時定数βである。時定数αは、実質的に走行路面の傾斜角度が減少したときの反応速度を表す。時定数βは、実質的に走行路面の傾斜角度が増加したときの速度の回復速度を表す。

図８及び図９は、ピッチ角度θの経時的な変化を示すグラフである。より具体的には図８は、図７に上記数式１及び数式２で算出された値θ_ｓｌｏｗ及び値θ_ｆａｓｔを加えたグラフである。図８に示すように、ローパスフィルタを適用したピッチ角度θ_ｓｌｏｗ及びピッチ角度θ_ｆａｓｔは、ピッチ角度の実測値θに対して遅延している。ピッチ角度θ_ｓｌｏｗの遅延量は、ピッチ角度θ_ｆａｓｔの遅延量よりも大きい。算出部１０７は、数式１及び数式２によって得られたピッチ角度θ_ｓｌｏｗ及びピッチ角度θ_ｆａｓｔのうち各時刻において値が小さい方のピッチ角度θ_ｍｉｎを、ピッチ角度θの補正値とする。ピッチ角度θの補正値は、算出部１０７が制動力情報を参照するときに使用するピッチ角度θの値である。従って算出部１０７は、ピッチ角度θの補正値に対応する制動力Ｆｂを制動力情報から読み出し、読み出した制動力Ｆｂをモータに送信する。なお、算出されたピッチ角度θ_ｆａｓｔ及びピッチ角度θ_ｓｌｏｗはメモリに格納され変化履歴として管理される。格納された値は、次回のピッチ角度θ_{ｆａｓｔ＋１}及びピッチ角度θ_{ｓｌｏｗ＋１}を算出するときに使用される。

図９は、図７に上記ピッチ角度θの補正値を加えたグラフである。図９に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間では、ピッチ角度θ_ｆａｓｔの値がピッチ角度θの補正値とされる。時刻ｔ３以降はピッチ角度θ_ｓｌｏｗの値がピッチ角度θの補正値とされる。換言すれば、走行路面が平地から下り傾斜に変化するときは時定数が小さいピッチ角度θ_ｆａｓｔの値がピッチ角度θの補正値として使用される。これにより、制動力Ｆｂを急激に強めたい場面では遅延が少ないピッチ角度θの値を使用できる。また、走行路面が下り傾斜から平地に変化するときは時定数が大きいピッチ角度θ_ｓｌｏｗの値がピッチ角度θの補正値として使用される。これにより、制動力Ｆｂをゆっくり弱められる。

時刻ｔ３以降のピッチ角度θの補正値に着目すると、ピッチ角度θの補正値の増加量が変曲点以降、緩やかになっている（傾きが減少している）ことが分かる。図６に示す制動力情報を参照すると、ピッチ角度θの補正値の増加量が緩やかになることは、制動力Ｆｂの減少量を経時的に減少させることを意味する。従って、ピッチ角度θの補正値を用いることにより、単位時間当たりの制動力Ｆｂの減少量を減少させられる。これにより、領域Ｃの後半から領域Ｄの間では制動力Ｆｂはすぐに解除されず（Ｆｂ＝０にはならず）、徐々に減少する。これにより時刻ｔ３以降、特に時刻ｔ４における歩行車１００の急加速を防止できる。

また、領域Ａにおけるピッチ角度θの補正値、及び領域Ｃから領域Ｄにかけてのピッチ角度の補正値に着目すると、後者の方が変化量の絶対値が大きいことが分かる。ここでいう変化量の絶対値とは、ピッチ角度θの実測値に対する遅延量（横軸に沿ってずれる量）を意味する。このような遅延量の大小関係により、走行路面の傾斜角度が減少して歩行車１０を減速させるために制動力Ｆｂが必要となる場面では、急速に制動力Ｆｂを大きくできる。また走行路面の傾斜角度が増加して歩行車１００を減速させる必要がなくなった場面では、徐々に制動力Ｆｂを弱くできる。制御部１０１は、時定数の異なる２種類のローパスフィルタを用い連続的な制御により、走行路面の傾斜角度に対応させた適切な制動力Ｆｂを提供し、かつ制動力Ｆｂを変化させられる。

また２つのローパスフィルタを用いることにより、制動力Ｆｂを制御する間、走行路面の傾斜角度の変化履歴を参照し続ける必要がない。換言すれば、制御部１０１において走行路面の傾斜角度が増加しているのか、又は減少しているのかということを検出し判断する必要がない。これは、２つのローパスフィルタを用いることで、ピッチ角度θの変化量の絶対値が実質的に走行路面の状況を反映しているからである。領域Ａに関連して上述したように、走行路面の傾斜角度が減少している場合、ピッチ角度θの変化量の絶対値が相対的に小さくなる。また領域Ｃ及び領域Ｄに関連して上述したように、走行路面の傾斜角度が増加している場合、ピッチ角度θの変化量の絶対値が相対的に大きくなる。したがって、算出部１０７は、走行路面の傾斜角度の増減を検出し判断することなく走行路面の傾斜角度に対応させた適切な制動力Ｆｂを算出できる。また、ピッチ角度θの補正値は連続した値をとるため制動力Ｆｂの急激な増加及び低下を抑制できる。

上述したように遅延フィルタは、必ずしも指数化平均を用いたローパスフィルタでなくてもよく他のフィルタを用いてもよい。この場合、遅延フィルタは異なる２種類の時定数として、異なる２種類の遅延量を有する。

また上述したローパスフィルタは、ピッチ角度θの補正値を算出するものであるが、制動力Ｆｂを補正する遅延フィルタを用いてもよい。この場合、算出部１０７は、ピッチ角度θの実測値から制動力情報に基づいて制動力Ｆｂを決定する。算出部１０７は決定した制動力Ｆｂに対して時定数の異なる２つの遅延フィルタを適用する。算出部１０７は、遅延フィルタを適用することで得られた２つの制動力Ｆｂの補正値の小さい方を制動力Ｆｂとし、制御部１０１がモータに送信する。このような方法によっても、ピッチ角度θを補正するのと同様の効果を得られる。

上述のように傾斜角度に応じて左右の後輪１３に同一の制動力を作用させる場合、傾斜角度を同時に検出する必要がある。しかしながら、路面の凹凸又は制御部１０１を起動させるタイミングがずれると傾斜の検知のタイミングがずれる場合がある。歩行車１００が平地から下り傾斜に入り傾斜制動力を作用させたときに車体が旋回することが考えられる。この場合、旋回時の外輪側の後輪１３に対応する制御部１０１又はセンサ群１０３による傾斜検知が遅れた可能性がある。この場合、外輪側の算出部１０７は、傾斜角度をヨー軸周りの角速度に応じて減算する。即ち、外輪側の算出部１０７は実際の走行している路面よりも傾斜角度が小さい傾斜を走行していると仮定して制動力を強める。これにより傾斜制動力の作用のタイミングのずれによる急旋回を抑制できる。

また歩行車１００が下り傾斜から平地に入り傾斜制動力を解除したときに車体が旋回することが考えられる。この場合、旋回時の内輪側に対応する制御部１０１又はセンサ群１０３による傾斜検知が遅れた可能性がある。この場合、内輪側の算出部１０７は、傾斜角度をヨー軸周りの角速度に応じて加算する。即ち、内輪側の算出部１０７は実際の走行している路面よりも傾斜角度が大きい傾斜を走行していると仮定して制動力を弱める。これにより傾斜制動力の解除のタイミングのずれによる急旋回を抑制できる。

〔速度制動力〕
一例として制御部１０１は、歩行車１００の速度が所定以上になったときに速度を抑制して速度制動力を作動させる。速度制動力を作用させるタイミングは、速度センサ１１５の検出値が所定の閾値以上になったときである。速度制動力の強さは、それぞれの算出部１０７が同一のアルゴリズムに基づいて車体の速度を算出し、算出値に基づいて決定される。従って、速度制動力の強さは車体の速度の関数となる。この場合、制御部１０１は速度センサ１１５の検出値を取得し検出値をモニタリングする。速度制動力が作動すると、例えば制動機構１０５が制動力を発生させ後輪１３の回転速度を抑制する。これにより歩行車１００の速度が抑制され安全性を高められる。

図１０は、歩行車の模式的な上面図である。図１０に示すように、後輪１３のヨー軸の反時計周りの角速度を＋ωとすると以下の式（３）を用いることで左側の後輪１３Ｌの算出部１０７により、右側の後輪１３Ｒの速度ＶＲを算出できる。
Ｖ_Ｒ＝Ｖ_Ｌ＋ω_Ｌｈ （３）
なお、ｈは後輪１３Ｌ，１３Ｒの距離を示す。また角速度ω_Ｌは、算出する側（この例では左側の後輪１３に関連付けられた算出部１０７）が有する値である。旋回を伴わない場合、角速度ωＬは値０になるため、速度Ｖ_Ｒと速度Ｖ_Ｌは等しくなる。式（３）を用いることにより、対になる後輪１３の速度Ｖを算出できる。なお、左右の算出部１０７による制動力が同一になるようなアルゴリズムを用いれば、必ずしも式（３）を用いる必要はない。

２つの後輪１３に作用させる速度制動力を同一にするためには、車体の速度に基づいて制動力の強さを算出すればよい。車体の速度とは、任意の点における速度をいう。任意の点は、車体が占める空間内の任意の点であることが好ましく、後輪１３間の中央の点（以下、単に「車体の中央」ということがある）であることがより好ましい。式（３）に基づけば、車体の中央における速度Ｖ_ｍは以下の式（４）で算出できる。
Ｖ_ｍ＝Ｖ_Ｌ＋ω_Ｌｈ／２＝Ｖ_Ｒ－ω_Ｒｈ／２ （４）

速度制動力の強さは速度に応じて決定される関数であるので、速度制動力の強さＢＶは以下の式（５）及び（６）のように表現できる。
ＢＶ_Ｌ＝Ｆ（Ｖ＋ω_Ｌｈ／２） （５）
ＢＶ_Ｒ＝Ｆ（Ｖ－ω_Ｒｈ／２） （６）
従って左側の後輪１３に対応する算出部１０７は、式（５）に基づいて速度制動力の強さを算出する。また右側の後輪１３に対応する算出部１０７は、式（６）に基づいて速度制動力の強さを算出する。

ただし速度制動力を作用させる条件が達成されたとしても角速度センサで旋回を検知した場合には速度に応じて制動力を作用させてもよい。この場合、制動力の強さは早さに比例することが好ましい。従って旋回の外輪側を走行している後輪１３の制動力は強くなり、内輪側を走行している後輪１３の制動力は弱くなる。また、上記式（５）及び（６）で得られた値を速度に応じて補正してもよい。

〔転倒制動力〕
一例として制御部１０１は、使用者が転倒する可能性が高い場合に歩行車１００の速度を抑制して転倒制動力を作動させる。転倒の可能性は車体の加速度に基づいて判断されるため、転倒制動力は加速度制動力に相当する。

制御部１０１は、使用者が転倒する可能性が高い場合に歩行車１００の速度を抑制して転倒制動力を作動させる。歩行車１００が平地を走行中に使用者が転倒する場合、歩行車１００の加速度が急速に増加する傾向にある。従って制御部１０１は、歩行車１００の加速度が所定の閾値以上となった場合に転倒の恐れがあるとして転倒制動力を作動させる。転倒制動力に関する閾値は制御部１０１が管理し、速度に応じて変更される。

転倒制動力は、車体の旋回を抑制するために左右の後輪１３において同時に加える必要がある。従って算出部１０７は、車体の加速度を閾値と比較して転倒制動力を作用させるか否かを判断する。車体の加速度は、上述した式（４）の車体の速度Ｖｍから算出でき、以下の式（７）のように表される。
Ａ_ｍ＝Ａ_Ｌ＋ω’ｈ／２＝Ａ_Ｒ－ω’ｈ／２ （７）
左右の算出部１０７は式（７）に基づいて車体の加速度Ａ_ｍを算出し、車体の加速度Ａ_ｍが閾値を超えたときに転倒制動力を作用させる。

図１１は、転倒制動力の閾値と車体の速度Ｖ_ｍとの関係を示すグラフである。図１１では縦軸に加速度Ａｍの閾値を示し、横軸に歩行車１００の速度Ｖ_ｍを示す。図１１に示すように歩行車１００の現在の速度Ｖ_ｍが遅い場合には加速度Ａｍの閾値が相対的に高くなり、歩行車１００の現在の速度Ｖ_ｍが速い場合には加速度Ａｍの閾値が相対的に低くなる。また、図示の例では中速領域において加速度Ａ_ｍの閾値を速度が速くなるに従って漸減させている。算出部１０７は、速度センサ１１５の検出値を参照し検出された速度Ｖ_ｍに対応する閾値を読み出す。次いで算出部１０７は読み出した閾値を、転倒制動力を作動させる閾値として設定する。算出部１０７は、一連の閾値を変更する処理を少なくとも歩行車１００が前進している間、継続する。

低速領域の閾値は、使用者が意図的に歩行車１００を急加速させたい場合の加速度を考慮して比較的高めに設定される。また歩行車１００を高速で進行させている状態で使用者が転倒しそうになっても、歩行車１００の加速度Ａ_ｍはそれほど高くならず変化が少ないことが考えられる。従って高速領域の閾値は低速領域よりも相対的に低く設定するのがよい。図示の例では、速度Ｖ１未満を低速領域とし、速度Ｖ１以上、速度Ｖ２未満を中速領域とし、速度Ｖ２以上を高速領域としている。速度Ｖ１のときの加速度に関する閾値を１とした場合に、速度Ｖ１未満の低速領域では加速度に関する閾値は例えば１０に設定される。中速領域では速度が大きくなるにつれて加速度に関する閾値が１／３まで漸減する。高速領域では加速度に関する閾値が１／３に設定される。

図示の例では、閾値を実質的に高速領域、中速領域、及び低速領域の三段階に分けている。しかしながら、高速領域における閾値と低速領域における閾値との二段階に分けてもよい。この場合、算出部１０７は、例えば通常運手時には閾値を高速領域に設定しおき速度が所定値よりも低くなったときに閾値を相対的に高めるという二値制御を行ってもよい。

また転倒制動力を弱めるときも左右の後輪１３において同時に行う必要がある。一例として算出部１０７は、転倒制動力により制動力を強めた後の経過時間に基づいて転倒制動力を値０にしてもよい。この場合、算出部１０７は転倒制動力により制動力を強めたときに時間の計測を開始し、予め決められた時間（例えば０．２秒）に関する閾値を経過した後、転倒制動力を解除し制動力を弱める。算出部１０７は、歩行車１００の転倒制動力が一定時間作動したら使用者が体勢を立て直したと推定する。このタイミングで転倒制動力を解除することにより、転倒制動力により制動力が高められたまま使用者が歩行車１００を押し始めるのを抑制できる。転倒制動力を弱める制御を経過時間に対応させれば、左右の算出部１０７において同時に転倒制動力を弱められる。

上述のように加速度に応じて左右の後輪１３に同一の制動力を作用させる場合、加速度を同時に検出する必要がある。しかしながら、後輪１３の滑りにより加速度の検知のタイミングがずれる場合がある。加速度に基づいて制動力を作用させたときに車体が旋回することが考えられる。この場合、旋回時の外輪側の後輪１３が滑りセンサ群１０３が加速度の変化を検知できなかった可能性がある。この場合、外輪側の制御部１０１は、進行方向への加速度と加速度の閾値とを比較し加速度が閾値を僅かに下回っている場合（例えば閾値の９０％に達している場合）には、外輪側の後輪１３に滑りが生じたとして転倒制動力を作用させる。この場合、加速度の閾値が第１閾値に相当し、閾値の９０％の値が第２閾値に相当する。

また転倒制動力を弱めたときに車体が旋回することが考えられる。この場合、旋回時の内輪側の後輪１３の制動力を弱めるタイミングが遅れた可能性がある。この場合。内輪側の制御部１０１は、予め設定された制動力を弱めるタイミングに関わらずすぐに制動力を弱める。

〔片傾斜走行〕
傾斜面を横切るように使用者が歩行車を押しながら歩いている途中に速度制動力、傾斜制動力、又は転倒制動力の何れかが作用した場合、車体が蛇行し易くなる。傾斜面を横切るとは傾斜に沿わずに走行している状態をいい、傾斜面を走行中にロール角が０°以外になっている状態をいう。傾斜面を横切っている間は、傾斜面の影響により歩行車１００が特に下り傾斜方向に向けて旋回し易くなる。歩行車１００が旋回しないようにするためには、傾斜の上側にある後輪１３の制御部１０１はより強い制動力を作用させ、傾斜の下側にある後輪１３の制御部１０１はより弱い制動力を作用させる必要がある。

図１２は、歩行車の模式的な上面図である。図１２に示す例では、車体の左側が旋回時の外輪側にあり、右側が旋回時の内輪側にある。この場合、制御部１０１は傾斜面の傾斜角度を考慮し、車体の重心に加わるモーメントを打ち消すように傾斜の上側の制動力ＢＬと傾斜の下側の制動力ＢＲを制御する。この場合、傾斜の上側の制動力ＢＬ＞傾斜の下側の制動力ＢＲとなることが好ましい。

〔アシスト制御〕
また歩行車１００は、歩行車１００の加速をアシストするアシスト機能を備えていてもよい。この場合、制動機構１０５をモータにより構成する。算出部１０７は、加速度センサ１１３で検出された歩行車１００の前進方向への加速度に基づいてアシスト力を算出する。算出部１０７はモータで生じさせるアシスト力を算出し、算出値に基づきモータを制御する。モータは制御部１０１による制御に基づいて後輪１３にアシスト力を付与し、歩行車１００に前進力を付与する。制御部１０１は、角速度センサ１１１の検出値に基づく上り傾斜の有無、走行抵抗算出部（図示せず）による走行抵抗の推定値等に基づいてアシスト力を増減させてもよい。

上述の例では、走行路面の状況及び走行状況に応じて、速度制動力、ピッチ角制動力、加速度制動力等の制動力を算出している。仮に複数種類の制動力を作用させる条件が達成されている場合、制御部１０１は速度制動力、ピッチ角制動力、加速度制動力等の複数の制動力を加味し算出された複数の制動力の中で最も強い制動力を作用させることが好ましい。

以上のように歩行車１００は、独立した左右の制御部１０１を用いてセンサ群１０３で検出される走行路面の状況等に応じて電気的制動機構の制動力を調整できる。また、左右の制御部１０１等を互いに独立させることで中央制御方式のように複雑な配線を施す必要がない。車輪ユニット１００Ａ及び車輪ユニット１００Ｂのように各後輪１３の制御系統をユニット化することでより配線を減らせる。また中央制御方式を用いずユニット化することで一方の車輪ユニットが故障した際に容易に車輪ユニットを交換できる。

次に第２実施形態について説明する。第２実施形態にかかる歩行車１００は、主に、２つの制御部同士が通信手段を有している点において上記の実施形態とは異なる。

図１３は、第２実施形態による歩行車のブロック図である。なお、センサ群１０３、制動機構１０５、及び後輪１３の構成は上述したものと同一であるため詳細な説明は省略する。

図１３に示すように歩行車２００は、左側の後輪１３Ｌを包含する車輪ユニット２００Ａと、右側の後輪１３Ｒを包含する車輪ユニット２００Ｂとを備える。車輪ユニット２００Ａは、センサ群１０３、制動機構１０５、及び後輪１３Ｌに加えて制御部２０１と、送信部２０３とを備える。制御部２０１Ｌは制御部１０１と基本的には同一の構成を有するが、格納されているプログラムが異なる。具体的には制御部２０１Ｌに格納されているプログラムは、制御部２０１Ｌで算出された制動力の値又はセンサ群１０３の検出値を送信部２０３に送信させる。送信部２０３は、指定された情報を他方の車輪ユニット２００Ｂに送信する。

車輪ユニット２００Ｂは、センサ群１０３、制動機構１０５、及び後輪１３Ｌに加えて制御部２０１Ｒと、送信部２０３と通信可能な受信部２０５と、比較部２０７と、異常検知部２０９と、滑り判断部２１１と、故障判断部２１３とを備える。制御部２０１Ｒは制御部１０１と基本的には同一の構成を有するが、格納されているプログラムが異なる。具体的には制御部２０１Ｌに格納されているプログラムは、比較部２０７に、制御部２０１Ｒで算出された制動力の値と、受信部２０５で受信した制動力の値とを比較させる。また制御部２０１Ｌに格納されているプログラムは比較部による比較結果に基づいて、異常検知部２０９に車輪ユニット２００Ａの異常を検知させ、滑り判断部２１１に後輪１３Ｒの滑りの発生を判断させ、かつ故障判断部２１３に車輪ユニット２００Ａの故障を判断させる。

比較部２０７は、車輪ユニット２００Ａで算出した制動力と車輪ユニット２００Ｂで算出した制動力とを比較する。旋回時等の一定の場合を除いて２つの制御部２０１Ｒ，２０１Ｒで算出された制動力の値は同一であることが好ましいが、比較した結果２つの制動力が異なっている場合には異常等の発生を予測できる。また、上述したように例えば車輪ユニット２００Ｂは自身のセンサ群１０３の検知結果を利用して車輪ユニット２００Ａが算出するであろう算出値を算出できる。比較部２０７は、この算出値を車輪ユニット２００Ａから受信した算出値と比較してもよい。また比較部２０７は、車輪ユニット２００Ａから受信した検出値と、車輪ユニット２００Ｂのセンサ群１０３による検出値とを比較してもよい。比較部２０７を用いることにより例えば車輪ユニット２００Ａが算出値した制動力と車輪ユニット２００Ｂが算出した制動力のいわば答え合わせをできる。

異常検知部２０９は、比較部２０７による比較結果に基づいて車輪ユニット２００Ａの異常を検知する。例えば歩行車２００が平地を走行しているときの速度制動力は車輪ユニット２００Ａと車輪ユニット２００Ｂとの間で一致しているはずである。異常検知部２０９は、速度制動力の比較結果が一致しない場合、何らかの異常が発生したと判断する。異常検知部２０９が異常の発生を判断するにあたり、速度制動力の比較結果が完全に一致している必要はなく誤差を許容してもよい。異常検知部２０９が異常の発生を判断した場合、使用者にその旨を報知してもよい。

滑り判断部２１１は、比較部２０７による検出値の比較結果、又は算出された制動力の比較結果に基づいて後輪１３Ｌに滑りが発生したか否かを判断する。例えば、車輪ユニット２００Ｂが平地を直進していると判断しているにも関わらず車輪ユニット２００Ａの後輪１３Ｌの速度センサの値と、後輪１３Ｒの速度センサの値とが異なっている場合には後輪１３Ｌに滑りが発生していると判断される。また、上述したように転倒制動力を作用させるときに滑りが発生すると加速度の検知のタイミングにずれ車体が旋回することが考えられる。滑り判断部２１１による判断結果を用いることで車体の旋回が外輪側の後輪１３の滑りによるものであるかをより正確に判断できる。

故障判断部２１３は、比較部２０７による検出値の比較結果、又は算出された制動力の比較結果に基づいて車輪ユニット２００Ａの故障を判断する。例えば制御部２０１Ｒにより算出された車輪ユニット２００Ａの制動力と、受信した制動力が一致しない場合には車輪ユニット２００Ａが故障した可能性がある。故障判断部２１３が故障の発生を判断するにあたり、制動力の比較結果が完全に一致している必要はなく誤差を許容してもよい。また制動力の誤差の閾値を予め決定し、例えば算出した制動力と受信した制動力が３０％以上ずれている場合に故障が発生したと判断してもよい。故障判断部２１３が、故障が発生したと判断した場合、使用者にその旨を報知してもよい。また、車輪ユニット２００Ａ及び車輪ユニット２００Ｂ間を双方向で通信可能にし、故障が発生した場合に車輪ユニットＢにより後輪Ｌの制動力を最大にすると共に車輪ユニット２００Ａに対して後輪Ｒの制動力を最大にするよう指示を送信してもよい。

また変形例として、車輪ユニット２００Ａ及び車輪ユニット２００Ｂの間を双方向通信可能にし、両方に送信部、受信部、比較部、異常検知部、滑り判断部、及び故障判断部を設けてもよい。このような構成により、車輪ユニット２００Ａが車輪ユニット２００Ｂの異常等を検知でき車輪ユニット２００Ｂが車輪ユニット２００Ａの異常等を検知できる。

本発明は、電動制動機構付き車両の分野において産業上の利用可能性を有する。

１３ 後輪、 １００ 歩行車、 １００Ａ，１００Ｂ 車輪ユニット、 １０１ 制御部、 １０３ センサ群、 １０５ 制動機構、 １０７ 算出部、 １１１ 角速度センサ、 １１３ 加速度センサ、 １１５ 速度センサ、 ２００ 歩行車、 ２００Ａ，２００Ｂ 車輪ユニット、 ２０１ 制御部、 ２０３ 送信部、 ２０５ 受信部、 ２０７ 比較部、 ２０９ 異常検知部、 ２１１ 滑り判断部、 ２１３ 故障判断部

Claims (19)

1. 車体の車幅方向一方の側に設けられた第１車輪及び車幅方向他方の側に設けられた第２車輪と、
   前記第１車輪に制動力を加える第１制動機構と、
   前記第１車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部の検出値に基づいて前記第１制動機構による制動力を算出する第１算出部と、
   前記第１算出部の算出結果に基づいて前記第１制動機構を制御する第１制御部と、
   前記第２車輪に制動力を加える第２制動機構と、
   前記第２車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第２検出部と、
   前記第１算出部と同一のアルゴリズムにより前記第２検出部の検出値に基づいて前記第２制動機構による制動力を算出する第２算出部と、
   前記第２算出部の算出結果に基づいて前記第２制動機構を制御する第２制御部とを備える電動制動機構付き車両。
2. 前記第１検出部は前記第１車輪の旋回を検知する第１旋回検知部を備え、
   前記第２検出部は前記第２車輪の旋回を検知する第２旋回検知部を備え、
   前記車体の旋回時に前記第１算出部は前記第１旋回検知部の検知結果を用いて制動力を算出し、前記第２算出部は前記第２旋回検知部の検知結果を用いて制動力を算出する請求項１に記載の電動制動機構付き車両。
3. 前記アルゴリズムは、前記車体の旋回時に外輪側の制動力が内輪側の制動力よりも強くなるよう構成されている、請求項２に記載の電動制動機構付き車両。
4. 前記第１検出部は前記第１車輪の横傾斜を検知する第１横傾斜検知部を備え、
   前記第２検出部は前記第２車輪の横傾斜を検知する第２横傾斜検知部を備え、
   前記車体の横傾斜時に前記第１算出部は前記第１横傾斜検知部の検知結果を用いて制動力を算出し、前記第２算出部は前記第２横傾斜検知部の検知結果を用いて制動力を算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動制動機構付き車両。
5. 前記アルゴリズムは、前記車体が横傾斜時に傾斜の上側の制動力が傾斜の下側の制動力よりも強くなるように構成されている、請求項４に記載の電動制動機構付き車両
6. 前記第１算出部、及び第２算出部は、前記車体の速度に基づいて算出される速度制動力、前記車体のピッチ角に基づいて算出されるピッチ角制動力、及び前記車体の加速度に基づいて算出される加速度制動力を加味してそれぞれ制動力を算出する請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電動制動機構付き車両。
7. 前記第１算出部及び前記第２算出部は、前記車体の同一の基準点の運動状態に基づいて制動力を算出する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動制動機構付き車両。
8. 前記第１検出部は前記第１車輪の傾斜を検出する第１傾斜検出部を備え、
   前記第２検出部は前記第２車輪の傾斜を検出する第２傾斜検出部を備え、
   前記電動制動機構付き車両はさらに、
   前記第１傾斜検出部の検出結果を記憶する第１傾斜記憶部と、
   前記第２傾斜検出部の検出結果を記憶する第２傾斜記憶部とを備え、
   前記第１算出部は前記第１旋回検知部の検出値が所定値以上の場合には前記第１傾斜記憶部に記録された検出結果の経時変化を加味して制動力を算出し、
   前記第２算出部は前記第２旋回検知部の検出値が所定値以上の場合には前記第２傾斜記憶部に記録された検出結果の経時変化を加味して制動力を算出する、請求項２に記載の電動制動機構付き車両。
9. 前記アルゴリズムは、前記車体の加速度が第１閾値を超えたときに加速度制動力を強め、
   前記車体の旋回時には、前記車体の加速度が前記第１閾値よりも低い第２閾値を超えたときに外輪側の車輪の加速度制動力を強める構成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動制動機構付き車両。
10. 前記アルゴリズムは、前記加速度制動力の解除条件が満たされたときに前記加速度制動力を弱め、前記加速度制動力を弱めたときに前記車体が旋回した場合、内輪側の車輪の制動力を弱めるように構成されている請求項９に記載の電動制動機構付き車両。
11. 車体の車幅方向両側に各々設けられた第１車輪及び第２車輪と、
    前記第１車輪に制動力を加える第１制動機構と、
    前記第１車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第１検出部と、
    前記第１検出部の検出値に基づいて前記第１制動機構による制動力を算出する第１算出部と、
    前記第１算出部の算出結果に基づいて前記第１制動機構を制御する第１制御部と、
    第１算出部で算出された制動力又は第１検出部の検出値の少なくとも一方を送信する送信部と、
    前記第２車輪に制動力を加える第２制動機構と、
    前記第２車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する第２検出部と、
    前記第１算出部と同一のアルゴリズムにより前記第２検出部の検出値に基づいて前記第２制動機構による制動力を算出する第２算出部と、
    前記第２算出部の算出結果に基づいて前記第２制動機構を制御する第２制御部と
    前記送信部から送信された情報を受け取る受信部と、
    第２算出部で算出された制動力と前記受信部で受信した制動力と、又は第２検出部の検出値と前記受信部で受信した検出値との少なくとも一方を比較する比較部とを備える電動制動機構付き車両。
12. 前記比較部の比較結果に基づいて前記第１車輪の異常を検知する異常検知部を備える請求項１１に記載の電動制動機構付き車両。
13. 前記比較部の比較結果に基づいて前記第１車輪の滑りの発生を判断する滑り判断部を備える請求項１１に記載の電動制動機構付き車両。
14. 前記比較部の比較結果に基づいて前記第１車輪の故障の発生を判断する故障判断部を備える請求項１１に記載の電動制動機構付き車両。
15. 前記第２制御部は、前記故障判断部により前記第１車輪が故障していると判断された場合に制動力を高める請求項１４に記載の電動制動機構付き車両。
16. 車体に取り付けられる車輪と、
    前記車輪に制動力を加える制動機構と、
    前記車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記制動機構による制動力を算出する算出部と、
    前記算出部の算出結果に基づいて前記制動機構を制御する制御部とを備える電動制動機構付き車両用の車輪ユニット。
17. 車体に取り付けられる車輪と、
    前記車輪に制動力を加える制動機構と、
    前記車輪の加速度又は角速度の少なくとも一方を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づいて前記制動機構による制動力を算出する算出部と、
    前記算出部の算出結果に基づいて前記制動機構を制御する制御部とを備える車輪ユニットの制御用プログラムであって、
    前記検出部に前記車体の旋回を検出させるステップと、
    旋回時に前記車輪が外輪側にある場合には、前記車輪に加えられる制動力が、内輪側にある場合よりも強くなるように前記算出部に制動力を算出させるステップとを実行させる車輪ユニットの制御用プログラム。
18. 前記検出部に前記車体の横傾斜を検出させるステップと、
    前記車体の横傾斜時に前記車輪ユニットが外輪側にある場合には、前記車輪に加えられる制動力が、内輪側にある場合よりも強くなるように前記算出部に制動力を算出させるステップとを実行させる請求項１７に記載の車輪ユニットの制御用プログラム。
19. 前記算出部に、速度に基づいて算出される速度制動力、前記車体のピッチ角に基づいて算出されるピッチ角制動力、及び前記車体の加速度に基づいて算出される加速度制動力を加味してそれぞれ制動力を算出させる、請求項１７又は１８に記載の車輪ユニットの制御用プログラム。

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