JPH0939873A - 人力走行車における補助駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行する距離や道路（急坂−平地）に応じ
て、人力に対する補助駆動力の出力調整を可能にする。 【解決手段】 人力によって車輪を駆動する人力駆動部
と、人力による駆動力を検出する人力トルク検出部と、
電動モータによって車輪を補助駆動する電動駆動部と、
人力トルク検出部の検出出力に対応して電動駆動部に補
助駆動力を発生させるモータ制御部と、人力駆動力に対
する補助駆動力の出力比を設定する出力比設定部とを備
え、前記モータ制御部は出力比設定部により設定された
出力比に基づき電動モータの補助駆動力を制御するよう
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人力走行車における
補助駆動装置に関し、例えば、人力による人力駆動系に
電動モータによる補助駆動系を併せ設けた人力走行車に
おける補助駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、歩行できない入院患者、身障者、
高齢者等は、歩行の困難度や、介助者の必要に応じて、
使用者の自力走行を目的とした手動車いす（後輪駆動式
折りたたみ車いす）か、電動力走行を目的とした電動車
いすかを利用していた。例えば、ハンドリムで駆動でき
る手動車いすは、方向転換におけるスペースが最小であ
り、また、折りたたんで使用者の近辺に置くことができ
るため、病院等で一般的によく利用されるが、上り坂に
なっている場所や段差のある場所ではハンドリムに加わ
る力が大きくなり、その都度、介助者の手助けを必要と
していた。

【０００３】また、従来の電動車いすは、人力駆動力は
全く使用せず、電動駆動力で走行できるため手足の不自
由な人が運転できるが、車体に搭載される電池の消費電
力が大であるので容量の大きい電池（例えば、鉛蓄電
池）を使用する必要があった。また、方向転換における
走行半径が手動車いすに比べ大きくなり、狭い場所では
操作性が悪いという問題があった。従って、従来の手動
車いすに補助駆動装置を組み込むことにより、手動車い
すの利点を利用しながら、上り坂になっている場所や段
差のある場所でも負荷が軽くなり、従来の電動車いすの
電池より小型の電池を使用できる車いす用の補助駆動装
置の開発に期待が寄せられている。

【０００４】従来、電動モータの補助駆動力で走行でき
る人力駆動装置として、特開平４−１００７９０号公報
に記載されているように、人力による駆動系と電動モー
タによる駆動系とを並列に設け、人力による駆動系にか
かる負荷を検出して電動モータの補助駆動力を制御する
ようにしたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１００７９０号公報の人力駆動装置自転車に適用し
た際には、人力を加えたとき、その力に応じて自動的に
補助駆動力（アシスト力）を付与して自転車の運転感覚
を損なうことなく人力を軽減するものであるが、人力に
対するアシスト力の変換特性は可変できない構成である
ため、走行する距離や道路（急坂−平地）に応じて、そ
のアシスト力の出力調整をすることができなかった。

【０００６】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、例えば、走行する距離や道路（急坂−平地）に応
じて、人力に対する補助駆動力の出力調整が可能な人力
走行車における補助駆動装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
を示すブロック図である。図１において、本発明は、人
力によって車輪を駆動する人力駆動部１０１と、人力に
よる駆動力を検出する人力トルク検出部１０２と、電動
モータによって車輪を補助駆動する電動駆動部１０３
と、人力トルク検出部の検出出力に対応して電動駆動部
１０３に補助駆動力を発生させるモータ制御部１０４
と、人力駆動力に対する補助駆動力の出力比を設定する
出力比設定部１０５とを備え、前記モータ制御部１０４
は、出力比設定部１０５により設定された出力比に基づ
いて電動モータの補助駆動力を制御することを特徴とす
る人力走行車における補助駆動装置である。

【０００８】本発明において、人力走行車とは、例え
ば、人力によって走行する自転車、車いす等を意味す
る。そして、人力駆動部１０１とは、人力によって車輪
を回転駆動するための装置を意味し、車いすにおいて
は、ハンドリムを意味する。人力トルク検出部１０２
は、例えば、ハンドリムから駆動輪に加えられる人力駆
動トルク（人力駆動力）に応じた機械的圧力や変形量を
電気信号に変換する、圧力センサ、磁気抵抗素子、歪み
ゲージ、ポテンショメータ、差動トランス等で構成され
る。電動駆動部１０３の補助駆動トルク（補助駆動力）
とは、電動モータに生じるモータ駆動トルクを意味し、
この電動モータは、永久磁石励磁型の直流ブラシモー
タ、ブラシレスモータ、フラットモータ等で構成され
る。

【０００９】モータ制御部１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ、Ａ／Ｄコンバータから
なるマイクロコンピュータで構成される。また、このＲ
ＯＭは、ＣＰＵが、モータ制御部１０４として機能する
プログラムが格納している。モータ制御部１０４は、電
動モータを駆動する駆動回路をさらに備えている。出力
設定部１０５は、切り替えスイッチ、スライドスイッチ
／スライドボリューム、角度検出センサ等で構成され
る。出力設定部１０５は車体の傾斜角度を検出する角度
検出センサで構成される場合は、角度検出センサの検出
出力に基づき人力駆動力に対する補助駆動力の出力比を
自動設定することができる。また、角度検出センサは、
自重で回動するレバーと、ポテンショメータ、フォトセ
ンサ、ホールＩＣ等の組み合わせで構成することができ
る。電動駆動部１０３の電動モータの駆動電源として、
例えば、再充電可能なニッカド（Ｎｉ−ｃｄ）電池の２
４Ｖ、２．５Ａｈ又は５．０Ａｈ程度の直流電源を用い
てもよい。この直流電源は、さらに安定化して各構成部
の駆動電源として使用される。

【００１０】本発明によれば、モータ制御部１０４は、
人力トルク検出部１０２の検出出力に対応して電動モー
タの補助駆動力を制御する際、出力設定部１０５によっ
て設定された出力比に応じた補助駆動力を電動駆動部に
出力する。従って、走行する距離や道路（急坂−平地）
に応じて、人力に対する補助駆動力（アシスト量）を設
定できるので、例えば、長距離走行時において、初期走
行時はアシスト量を小さくして電池の消耗を少なくし、
後半、疲れが出る頃にアシスト量を増やすことにより軽
快な走行ができる。また、平地ではアシスト量を小さく
設定し、急な上り坂はアシスト量を大きく設定すること
により体力に応じてアシスト量を調整することができ
る。

【００１１】車輪の回転速度を検出する速度検出部１０
６と、走行速度と人力駆動力に対応する補助駆動力の出
力特性を複数記憶した出力特性記憶部１０７と、人力ト
ルク検出部の検出出力と速度検出部の検出出力とを読み
込み出力特性記憶部１０７に記憶した出力特性に基づい
て人力駆動力に対する補助駆動力を算出する算出部１０
８とをさらに備え、前記算出部１０８は、前記出力比設
定部１０５により設定された出力比に対応する出力特性
を出力特性記憶部１０７から読み出し人力駆動力に対す
る補助駆動トルクを算出する構成にすることが好まし
い。この構成により、算出部１０８は、人力トルク検出
部１０２の検出出力に対応して補助駆動力を出力比設定
部１０５の出力比に基づいて算出することができる。

【００１２】車輪の回転速度を検出する速度検出部１０
６は、タコジェネレータ、フォトセンサ、ホールＩＣ等
で構成される。前記マイクロコンピュータのＲＯＭに
は、ＣＰＵが、算出部１０８として機能するプログラム
が格納している。また、出力特性記憶部１０７として走
行速度と人力駆動力に対応する補助駆動力の出力特性を
複数記憶している。また、マイクロコンピュータのＲＡ
Ｍには、ＣＰＵで処理されるデータ（例えば、検出信
号、算出した補助駆動力等のデータ）が更新記憶され
る。

【００１３】前記電動モータの駆動電流を検出する電流
検出部１０９をさらに備え、前記モータ制御部１０４は
前記電流検出部１０９で検出された駆動電流からモータ
駆動トルクを求め、前記補助駆動トルクと一致するモー
タ駆動トルクを出力するよう電動モータを制御する構成
にすることが好ましい。この構成により、モータ制御部
１０４は、人力トルク検出部１０２の検出出力に対応
し、かつ出力設定部１０５で設定された補助駆動トルク
と一致するモータ駆動トルクを出力することができる。
電流センサ１１０は、シャント抵抗、ホール素子等で構
成される。電動モータをＰＷＭ（パルス幅変調）制御し
ているときは、電動モータから出力される逆起電力を検
出する回路を設けることにより電動モータの回転速度検
出センサとしても利用できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定さ
れるものでない。本発明の人力走行車における補助駆動
装置は、主として、車いすに適用される。

【００１５】図２は本発明の人力走行車における補助駆
動装置を適用した車いすの外観図である。図２におい
て、図２（ａ）は車いすの平面図、図２（ｂ）は車いす
の側面図、図２（ｃ）は車いすの背面図である。図２
（ｄ）はバッテリの外観図である。図２（ｅ）は操作パ
ネルの外観図である。図２において、１は車いす本体で
ある。２は車いす本体１を駆動する駆動輪で、左右に駆
動輪２ａ、２ｂが設けられている。３は人力よって左右
の駆動輪２ａ、２ｂを駆動するハンドリム（人力駆動
部）で、左右の駆動輪２ａ、２ｂにハンドリム３ａ、３
ｂが設けられている。４はフレームであり、左側フレー
ム４ａ、右側フレーム４ｂ、たすき４ｃ等で構成されて
いる。

【００１６】５は自在輪であり、左右フレーム４ａ、４
ｂの下端部に自在輪５ａ、５ｂが設けられている。６は
握りであり、左右フレーム４ａ、４ｂの上端部に握り７
ａ、７ｂが設けられている。７は使用者の体を支えるシ
ートユニットであり、座７ａ、背もたれ７ｂ、左右のひ
じ当て７ｃ１〜７ｃ２、左右のフットレスト７ｄ１〜７
ｄ２及びその他の付属品からなる。

【００１７】８は駆動輪２ａ、２ｂの回転軸に設けられ
るハブであり、左右のハブ８ａ、８ｂ内には、図示しな
い人力トルクセンサ（人力トルク検出部）、速度センサ
（速度検出部）、電流センサ（電流検出部）の各検出部
と、電動モータ、減速機構、クラッチからなる電動駆動
部、マイクロコンピュータを搭載した制御回路基板等が
それぞれぞ内蔵されている。９はバッテリ（直流電源）
であり、例えば、再充電可能なニッカド（Ｎｉ−ｃｄ）
電池の２４Ｖ、２．５Ａｈ又は５．０Ａｈ程度の電池で
構成され、左右フレーム４ａ、４ｂの側面または背もた
れ７ｂに設けられる（図２（ｄ）、参照）。

【００１８】１０はバッテリ９の電力供給をＯＮ／ＯＦ
ＦするＯＮ／ＯＦＦスイッチと、平地と坂道の補助駆動
力（アシスト量）の切り替えスイッチと、電力供給のＯ
Ｎ／ＯＦＦ状態を表示するＬＥＤを備えた操作ボックス
であり、例えば、ひじ当て７ｃの近辺に設けられる（図
２（ｅ）、参照）。図２（ｅ）に示す操作パネルでは補
助駆動力（アシスト量）の出力設定は平地と坂道におけ
る２段の出力比を切り替えているが、スライドスイッチ
／スライドボリュームで多段で出力比を設定するよう構
成してもよい。また、角度検出センサをハブ８ａ（８
ｂ）内に搭載して、坂道の傾斜角度からアシスト量の出
力比を自動設定することもできる。 図２において、駆
動輪２ａ、２ｂを制動またはロックする手動ブレーキに
ついては図示していないが、駆動輪２ａ、２ｂの前部に
備えている。

【００１９】図３は本発明の人力走行車における補助駆
動装置を適用した車いすの制御回路を示すブロック図で
ある。図３において、３０１ａは左側のハンドリム３ａ
に加えられる前進／後進の人力駆動トルク（人力駆動
力）を検出する人力トルクセンサであり、３０１ｂは右
側のハンドリム３ｂに加えられる前進／後進の人力駆動
力を検出する人力トルクセンサである。この人力トルク
センサ３０１ａ、３０１ｂは、可変インダクタンス型の
圧力センサを用いることが、無接触で、小さい機械的変
位を精度良く電気信号に変換できる点で好ましい。３０
２ａは左側の駆動輪２ａを駆動する電動モータであり、
３０２ｂは右側の駆動輪２ｂを駆動する電動モータであ
る。この電動モータ３０２ａ、３０２ｂは、永久磁石励
磁型の直流ブラシモータを用いることが回転速度、パワ
ー等の点で好ましい。

【００２０】３０３ａは左側の駆動輪２ａ（又は電動モ
ータ３０２ａ）の回転速度を検出する速度センサであ
り、３０３ｂは右側の駆動輪２ｂ（又は電動モータ３０
２ｂ）の回転速度を検出する速度センサである。この速
度センサ３０３ａ、３０３ｂはフォトセンサ、ホールＩ
Ｃ等で構成される。車輪の走行速度Ｓ（ｋｍ／ｈ）は、
駆動輪（又は電動モータ）の回転速度（ｎ／ｓ）と、駆
動輪の半径ｒと、Ｓ＝２πｒｎ／３６００の式から求め
られる。

【００２１】３０４ａは左側の電動モータ３０２ａの駆
動電流Ｉａを検出する電流センサであり、３０４ｂは右
側の電動モータ３０２ｂの駆動電流Ｉｂを検出する電流
センサである。この電流センサ３０４ａ、３０４ｂは、
シャント抵抗、ホールＩＣ等で構成される。電動モータ
３０２ａ，３０２ｂの駆動トルクＦａ，Ｆｂは、Ｆａ＝
Ｋ・Ｉａ，Ｆｂ＝Ｋ・Ｉｂ（Ｋは定数）の式から求めら
れる。

【００２２】３０５はコントローラであり、ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ、Ａ／Ｄコンバー
タ、カウンタからなるマイクロコンピュータで構成さ
れ、モータ制御部、出力特性記憶部（出力特性テーブ
ル）、算出部として機能する。走行速度と人力駆動トル
クに対応する補助駆動トルクの出力特性を予め記憶した
出力特性テーブルは、ＲＯＭで構成される。また、ＲＯ
Ｍには、モータ制御部、算出部として機能するプログラ
ムが格納されている。また、ＲＡＭには、ＣＰＵで処理
されるデータが更新記憶される。

【００２３】また、Ａ／Ｄコンバータは、人力トルクセ
ンサ３０１ａ、３０１ｂによって検出される前進／後進
の人力駆動力信号を一定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄ
（アナログ−デジタル）変換して、前進／後進の人力駆
動力データに変換する。電流センサ３０４ａ、３０４ｂ
によって検出される駆動電流Ｉａ、Ｉｂも、同様に駆動
電流信号を一定周期でサンプリングし、Ａ／Ｄ（アナロ
グ−デジタル）変換して、電動モータの電動駆動トルク
データに変換する。カウンタは、速度センサ３０３ａ、
３０３ｂによって検出される回転速度信号をカウントし
て、走行速度データに変換する。

【００２４】３０６ａは左側の電動モータ３０２ａを駆
動するモータ駆動回路であり、３０６ｂは右側の電動モ
ータ３０２ｂを駆動するモータ駆動回路である。モータ
駆動回路３０６ａ（３０６ｂ）は、スイッチング用のト
ランジスタＱ１ａ〜Ｑ４ａ（Ｑ１ｂ〜Ｑ４ｂ）のブリッ
ジとそのトランジスタを保護するダイオードＤ１ａ〜Ｄ
４ａ（Ｄ１ｂ〜Ｄ４ｂ）のブリッジで構成されている。

【００２５】３０７ａはモータ駆動回路３０６ａが左側
の電動モータ３０２ａを前進駆動させるための前進駆動
回路であり、３０７ｂはモータ駆動回路３０６ｂが右側
の電動モータ３０２ｂを前進駆動させるための前進駆動
回路である。前進駆動回路３０７ａ（３０７ｂ）は、コ
ントローラ３０５から前進駆動信号を受けると、例え
ば、トランジスタＱ１ａとＱ４ａ（Ｑ１ｂとＱ４ｂ）を
オンして電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）を時計方向に
駆動させる。このとき、コントローラ３０５は、人力ト
ルクセンサ３０１ａ（３０１ｂ）によって検出される人
力トルク検出信号から補助駆動トルク（アシスト量）
を、電流センサ３０４ａ（３０４ｂ）によって検出され
る駆動電流Ｉａ（Ｉｂ）から電動モータの前進駆動トル
クを、それぞれ算出し、補助駆動トルクと前進駆動トル
クが一致するようＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。

【００２６】３０８ａはモータ駆動回路３０６ａが左側
の電動モータ３０２ａを後進駆動させるための後進駆動
回路であり、３０８ｂはモータ駆動回路３０６ｂが右側
の電動モータ３０２ｂを後進駆動させるための後進駆動
回路である。後進駆動回路３０８ａ（３０８ｂ）は、コ
ントローラ３０５から後進駆動信号を受けると、例え
ば、トランジスタＱ２ａとＱ３ａ（Ｑ２ｂとＱ３ｂ）を
オンして電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）を反時計方向
に駆動させる。このとき、コントローラ３０５は、人力
トルクセンサ３０１ａ（３０１ｂ）によって検出される
人力トルク検出信号から補助駆動トルク（アシスト量）
を、電流センサ３０４ａ（３０４ｂ）によって検出され
る駆動電流Ｉａ（Ｉｂ）から電動モータの後進駆動トル
クを、それぞれ算出し、補助駆動トルクと後進駆動トル
クが一致するようＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。

【００２７】３０９は電動モータ３０２ａ、３０２ｂを
発電制動する発電制動回路である。発電制動回路３０９
は、コントローラ３０５より停止信号を受けると、例え
ば、トランジスタＱ３ａとＱ４ａ（Ｑ３ｂとＱ４ｂ）を
所定時間、ＯＮ／ＯＦＦ制御して電動モータ３０２ａ
（３０２ｂ）を発電制動する。３１０は補助駆動力（ア
シスト量）の出力比を設定する出力設定回路であり、設
定スイッチ／角度検出センサが含まれる。３１１はバッ
テリであり、例えば、再充電可能なニッカド（Ｎｉ−ｃ
ｄ）電池の２４Ｖ、２．５Ａｈ又は５．０Ａｈ程度の電
池で構成される。３１２は定電圧回路であり、例えば、
５ＶのレギュレータＩＣで構成され、バッテリ電圧２４
Ｖを５Ｖの定電圧に変換し、コントローラ３０５、人力
トルクセンサ３０１ａ、３０１ｂ、速度センサ３０３
ａ、３０３ｂ等に供給する。３１３はバッテリ３１０の
電力供給をＯＮ／ＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦスイッチであ
り、ＯＮするとモータ駆動回路３０６ａ、３０６ｂに２
４Ｖ電圧を供給し、ＬＥＤランプ３１４が点灯する。

【００２８】ここでは、車いすの制御回路は、電動モー
タ３０２ａ（３０２ｂ）の可逆回転駆動を可能にして、
前進走行時と後進走行時の補助駆動ができるように構成
しているが、制御回路を簡略化して前進走行時だけ補助
駆動できる構成にするようにすることもできる。また、
電動モータ３０２ａ（３０２ｂ）の減速機構と駆動輪の
伝動機構を電気的に接続する電磁クラッチを備え、電源
をＯＦＦしたときは、通常の車いすとして使用できるよ
うにしてもよい。

【００２９】図４は本発明のアシスト量算出処理を示す
フローチャートである。図４において、 ステップ４０１：人力トルクセンサ３０１ａ（３０１
ｂ）で検出した前進／後進の人力駆動トルク信号を所定
周期で読み取り、前進／後進の人力駆動トルクデータに
変換する。 ステップ４０２：速度センサ３０３ａ（３０３ｂ）で検
出した前進／後進の回転速度信号を所定周期で読み取
り、前進／後進の走行速度データに変換する。 ステップ４０３：設定回路で設定された人力駆動力に対
するアシスト量の出力比を読み取る。 ステップ４０４：ステップ４０１で求めた人力駆動トル
クデータ、ステップ４０２で求めた走行速度データ、ス
テップ４０３で求めた出力比に基づき、出力特性テーブ
ルに予め記憶した人力に対する補助駆動力（アシスト
量）の出力特性から、該当するアシスト量を算出する。

【００３０】図５は出力特性テーブルのアシスト量の出
力特性を示す説明図である。図５において、例えば、前
進速度（走行速度）が４ｋｍ／ｈ以下ではアシスト量／
人力駆動力＝０.５、１、１.５の割合で一定、４〜６ｋ
ｍ／ｈの間で補助駆動トルクを直線的に減少させてい
る。また、後進速度（走行速度）が０から−６ｋｍ／ｈ
の間でアシスト量／人力駆動力を直線的に減少させてい
る。図５では人力駆動力に対するアシスト量を出力特性
パターンを複数記憶しているが、標準の出力特性パター
ンを一つだけ記憶して、その標準の出力特性パターンに
よりアシスト量を求め、設定された出力比になるよう乗
算する機能を備えた構成にしてもよい。

【００３１】ステップ４０５：算出したアシスト量（ア
シストデータ）をコントローラ内のモータ制御部に出力
する。 ステップ４０６：人力駆動力データの値が０であるか、
否かを判定し、０でなければ、ステップ４０１に戻り、
ステップ４０１からステップ４０６を繰り返す 。 ステップ４０７：人力駆動力データの値が０であれ
ば、走行速度データの値が０であるか、否かを判定す
る。走行速度データの値が０であれば、アシスト量算出
処理を終了し、走行速度データの値が０でなければ、ス
テップ４０１に戻り、ステップ４０１からステップ４０
７を繰り返す。

【００３２】このステップ４０１〜ステップ４０７のア
シスト量算出処理は電動モータ３０２ａ、３０２ｂにつ
いて並列的に行われる。また、前進走行または後進走行
についても同じステップ処理である。従って、走行する
距離や道路（急坂−平地）に応じて、人力に対する補助
駆動力（アシスト量）を設定できるので、例えば、長距
離走行時において、初期走行時はアシスト量を小さく設
定して電池の消耗を少なくし、後半、疲れが出る頃にア
シスト量を増やすよう設定できる。また、平地ではアシ
スト量を小さく設定し、急な上り坂はアシスト量を大き
く設定することにより体力に応じたアシスト量の出力調
整ができる。

【００３３】図６は人力駆動力に対するアシスト力の出
力設定と総合駆動力を示す説明図である。図６におい
て、アシスト力６０１は斜線部分の領域で示し、人力駆
動力６０２は斜線部分以下の領域で示す。総合駆動力６
０３は実線で示す。図６（１）は標準アシスト力を設定
した例を示す。即ち、アシスト力／人力駆動力＝１の出
力比を示す。図６（２）はアシスト力が標準より小さく
設定した例を示す。即ち、アシスト力／人力駆動力＝
０.３３の出力比を示し、例えば、平地や長距離の走行
時に設定する。電池の消耗を少なくすることができる。
図６（３）はアシスト力が標準より大きく設定した例を
示す。即ち、アシスト力／人力駆動力＝１.５の出力比
を示し、上り坂や長距離後半の走行時に設定する。車い
すのハンドリムに加えられる人力駆動力は周期的に変動
するため、アシスト力も周期的に変動し、総合駆動力
（＝人力駆動力＋アシスト力）も変動する。ここでは、
人力駆動力に対するほとんどアシスト力は遅延しないで
応答させているが、例えば、ファジイ制御により遅延さ
せて総合駆動力を滑らかにすることも可能である。この
制御によって、人力に少し遅れて電流モータが駆動力を
発生するので、人力が徐々に上がるときにはそれよりも
小さいアシスト力で人力を補助し、人力が西郷になった
ときには人力よりも小さいアシスト力で補助される。そ
して人力が下がり始めたときに電動モータからのアシス
ト力が最高になるため、滑らかなアシスト走行を実現す
ることができる。

【００３４】図７は人力トルクセンサの信号処理回路と
その信号波形を示す説明図である。図７において、人力
センサは、７０１のコイルと７０２のフェライトとから
なる可変インダクタンス型のセンサで、フェライト７０
２をコイル７０１に平行にしてスライドし、人力の駆動
力の大きさに比例してコイル７０１に近づけたり遠ざけ
たりできる構成にする。コイル７０１には、コントロー
ラ３０５から同図（Ａ）に示すような波形のパルス電圧
が印加される。また、フェライト７０２をコイル７０１
に近づけるとコイル７０１のインダクタンスが変化し
て、同図（Ｂ）で示すような波形の破線になって出力さ
れる。出力されたパルス電圧（Ｂ）は、積分回路７０３
で積分して、同図（Ｃ）で示すような波形に直流変換さ
れ、次の増幅器７０４によって増幅されて、人力駆動力
信号としてコントローラ３０５のＩ／Ｏポートに入力さ
れる。

【００３５】コントローラ３０５のＣＰＵは、人力駆動
トルク出力を所定周期で取り込み、Ａ／Ｄ変換して、人
力駆動トルクデータに変換する。前進／後進の人力駆動
トルクを検出する場合、二つの人力トルクセンサと二つ
の信号処理回路を設けてもよいが、一つのフェライト７
０２のスライド領域を前進／後進の二つに分割できるよ
うに構成し、それに伴って検出信号の直流電圧レベルも
二つの領域に分割して、前進と後進の人力駆動力信号を
判定できるように構成してもよい。

【００３６】また、速度センサ３０３ａ、３０３ｂを、
前進／後進の走行を判別できる２相式の構成にして、例
えば、前進のアシスト走行時において、下り坂などを降
りているときに使用者が停止しようとする逆方向の人力
が働いたとき、発電制御によって制御をかけるよう制御
する構成にすることもできる。後進時においても逆方向
の人力が働いたとき、同様に制動をかけるよう制御する
ことができる。これにより安定したアシスト走行が可能
になる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、走行する距離や道路
（急坂−平地）に応じて、人力に対する補助駆動力の出
力調整ができるので、例えば、長距離走行時において、
初期走行時はアシスト量を小さく設定して電池の消耗を
少なくし、後半、疲れが出る頃にアシスト量を増やすよ
う設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の人力走行車における補助駆動装置を適
用した車いすの外観図である。

【図３】本発明の人力走行車における補助駆動装置を適
用した車いすの制御回路を示すブロック図である。

【図４】本発明のアシスト量算出処理を示すフローチャ
ートである。

【図５】出力特性テーブルのアシスト量の出力特性を示
す説明図である。

【図６】人力駆動力に対するアシスト力の出力設定と総
合駆動力を示す説明図である。

【図７】人力トルクセンサの信号処理回路とその信号波
形を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 車いす本体 ２ 駆動輪 ３ ハンドリム ４ フレーム ５ 自在輪 ６ 握り ７ シートユニット ８ ハブ ９ バッテリ １０ 操作ボックス ３０１ａ、３０１ｂ 人力トルクセンサ ３０２ａ、３０２ｂ 電動モータ ３０３ａ、３０３ｂ 速度センサ ３０４ａ、３０４ｂ 電流センサ ３０５ コントローラ ３０６ａ、３０６ｂ モータ駆動回路 ３０７ａ、３０７ｂ 前進駆動回路 ３０８ａ、３０８ｂ 後進駆動回路 ３０９ 発電制動回路 ３１０ 出力設定回路 ３１１ バッテリ ３１２ 定電圧回路 ３１３ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ ３１４ ＬＥＤランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 秀男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力によって車輪を駆動する人力駆動部
   と、 人力による駆動力を検出する人力トルク検出部と、 電動モータによって車輪を補助駆動する電動駆動部と、 人力トルク検出部の検出出力に対応して電動駆動部に補
   助駆動力を発生させるモータ制御部と、 人力駆動力に対する補助駆動力の出力比を設定する出力
   比設定部とを備え、 前記モータ制御部は出力比設定部により設定された出力
   比に基づいて電動モータの補助駆動力を制御することを
   特徴とする人力走行車における補助駆動装置。
2. 【請求項２】 車輪の回転速度を検出する速度検出部
   と、走行速度と人力駆動力に対応する補助駆動力の出力
   特性を複数記憶した出力特性記憶部と、人力トルク検出
   部の検出出力と速度検出部の検出出力とを読み込み出力
   特性記憶部に記憶した出力特性に基づいて人力駆動力に
   対する補助駆動力を算出する算出部とをさらに備え、 前記算出部は、前記出力比設定部により設定された出力
   比に対応する出力特性を出力特性記憶部から読み出し人
   力駆動力に対する補助駆動トルクを算出することを特徴
   とする請求項１記載の人力走行車における補助駆動装
   置。
3. 【請求項３】 前記電動モータの駆動電流を検出する電
   流検出部をさらに備え、前記モータ制御部は前記電流検
   出部で検出された駆動電流からモータ駆動トルクを求
   め、前記補助駆動トルクと一致するモータ駆動トルクを
   出力するよう電動モータを制御することを特徴とする請
   求項１記載の人力走行車における補助駆動装置。
4. 【請求項４】 前記出力設定部は、車体の傾斜角度を検
   出する角度検出センサを備え、角度検出センサの検出出
   力に基づき人力駆動力に対する補助駆動力の出力比を設
   定することを特徴とする請求項１記載の人力走行車にお
   ける補助駆動装置。
5. 【請求項５】 車いすに適用されることを特徴とする請
   求項１から４のいずれか一つに記載の人力走行車におけ
   る補助駆動装置。