JP3780586B2 - Drive control device for electric vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右一対の駆動輪にそれぞれ電動モーターが設けられた電動車両の駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動モーターの動力で駆動される電動車椅子等の電動車両において、左右一対の駆動輪にそれぞれ専用の電動モーターを配し、この左右の電動モーターの回転方向および回転速度を個別に制御することによって車体の進行角度(進行方向)および車速を定めるように構成されたものがある。
【0003】
このような電動車両の駆動制御装置は、ユーザーによって操作される角度入力手段および速度入力手段と、これらの入力手段からの入力を受けて左右の電動モーターを個別に制御するようにプログラムされたマイコン等の制御手段とを備えている。
【0004】
角度入力手段からは 360゜方向に亘る角度(方向)指示の入力信号が発信され、速度入力手段からは進行速度指示の入力信号が発信される。制御手段は、この2つの入力信号を図10に示すようなX−Y座標に取り、例えば基準方向Sを起点とする指示進行角度αJ および指示進行速度AJ を導き出し、さらにこの指示進行角度αJ と現在の車体進行角度(非図示)とから新たな目標進行角度αT を演算し、この目標進行角度αT と速度入力手段からの指示により目標進行速度AT を求める。そして、左右の電動モーターの回転方向および回転速度を制御して車体を走行させる。
【0005】
目標進行角度αT の演算は、例えば図11にフローチャートで示すように、指示進行角度αJ にフィルターをかけるような形で実行される。なお、図10に示すように目標進行角度αT は指示進行角度αJ に追従して変動する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図12にベクトルで示すように、指示進行角度αJと目標進行角度αT、そして左右の電動モーターの回転状況から演算される実際の車体進行角度(進行方向)αCの位置関係a,b,cには、表のように(1)から(6)の6通りの組み合わせが考えられる。この場合、(1)と(2)については特に問題ないが、(3)から(6)の組み合わせについては、次のような問題が発生する。
【0007】
例えばユーザーが指示進行角度αJ をプラス方向(図10における基準方向Sからの角度が増える方向)へ大幅に動かした直後に少し戻したとし、その状況をタイムチャートで表すと図13のようになる。
【0008】
ここでは、プラス方向へ変位してα2 の値となった指示進行角度αJ に目標進行角度αT が追従し、t1の時点で指示進行角度αJ と同じα2 となる。そして、この時に指示進行角度αJ がα1 に戻されるため、目標進行角度αT もこれを追って徐々にα1 に近付き、t2の時点でα1 となる。
【0009】
その間、車体進行角度αCは、電動モーターの回転の増減速によるタイムラグを伴って目標進行角度αTに追従する。そして、t1の時点で指示進行角度αJがα2からα1に変位すると同時にαT>αJ>αCの関係が成立し、図12の表に示す(3)の組み合わせとなる。
【0010】
この場合、車体進行角度αC は、目標進行角度αT がα1 となるt2の時点を過ぎても依然としてα2 に近付き続け、t3の時点でようやくα1 の値に落ち着く。
【0011】
また、例えばユーザーが指示進行角度αJ を一旦マイナス方向(図10における基準方向Sからの角度が減る方向)に大きく戻し、その直後に再び同じ位置に動かしたとし、その状況をタイムチャートで表すと図14のようになる。
【0012】
ここでは、α2 の値にあった指示進行角度αJ がt1の時点でα1 に戻り、これに追従する目標進行角度αT がt2の時点でα1 となる。そして、この時に指示進行角度αJ がα2 に変位するため、目標進行角度αT もこれを追って徐々にα2 に向かって立ち上がり、t4の時点でα2 となる。
【0013】
その間、車体進行角度αCはタイムラグを伴って目標進行角度αに追従し、t2の時点で指示進行角度αJがα1からα2に変位すると同時にαJ>αC>αの関係が成立し、図12の表に示す(5)の組み合わせとなる。
【0014】
この場合、車体進行角度αC は、目標進行角度αT がα1 から立ち上がったt2の時点を過ぎても依然としてα1 に近付き続け、t3の時点でようやく立ち上がり、t5の時点でα2 に落ち着く。
【0015】
このように、指示進行角度αJ の変位に対し、目標進行角度αT が即座に追従できないことと、目標進行角度αT の変位に対し、車体進行角度αC がタイムラグを伴って追従することから、上記2つの例のように指示進行角度αJ の方が目標進行角度αT よりも車体進行角度αC に近いにも拘らず、車体進行角度αC を目標進行角度αT に合せるための不必要な制御が行われ、結果として角度入力手段および速度入力手段からの入力に対しオーバーシュート(電動モーターの過剰な動き)が発生し、車体の動きがギクシャクして操縦安定性が損なわれると共に無駄な電力が消費されて電源用バッテリーの消耗が早められるという弊害が起きていた。
【0016】
本発明に係る電動車両の駆動制御装置は、このような問題点を解決するために発明されたもので、その第一の目的は、角度入力手段および速度入力手段の入力に対する車体のオーバーシュートを減少させ、操縦安定性を向上させると同時に電動モーターの電力消費量を低減させることにある。
【0017】
また、本発明に係る電動車両の駆動制御装置の第二の目的は、入力手段の操作を簡素化すると共に操作性および操作感覚を向上させることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記第一の目的を達成するため、本発明に係る電動車両の駆動制御装置は、請求項1に記載したように、車体の進行角度を入力する角度入力手段と、車体の進行速度を入力する速度入力手段と、上記角度入力手段の指示により指示進行角度αJ を演算すると共に、この指示進行角度αJ と現在の目標進行角度α T とを比較し、指示進行角度α J と現在の目標進行角度α T との間に所定量Δαを超えた差がある場合、現在の目標進行角度α T に前記所定量Δαを増減して新たな目標進行角度α T を演算し、この目標進行角度αT と上記速度入力手段からの指示により、左右一対の駆動輪にそれぞれ設けられた電動モーターの回転方向および回転速度を個別に制御して車体の進行角度および車速を定める制御手段とを備えて構成された電動車両の駆動制御装置において、指示進行角度αJ が前記現在の目標進行角度αT と車体進行角度αC との間にある場合には前記指示進行角度α J の値を新たな目標進行角度α T として電動モーターを制御するように上記制御手段をプログラムし、車体進行角度αC が指示進行角度αJ と目標進行角度αT との間にある場合には前記現在の目標進行角度αT に現在の車体進行角度αC の値を代入して前記新たな目標進行角度α T の演算を行い、この新たな目標進行角度α T により電動モーターを制御するように上記制御手段をプログラムした。
【0019】
この発明によれば、指示進行角度αJ が目標進行角度αT と車体進行角度αC との間にある場合には目標進行角度αT に指示進行角度αJ の値が代入され、車体進行角度αC が指示進行角度αJ と目標進行角度αT との間にある場合には目標進行角度αT に車体進行角度αC の値が代入されて電動モーターが制御されるため、従来のように指示進行角度αJ の方が目標進行角度αT よりも車体進行角度αC に近いにも拘らず、車体進行角度αC を目標進行角度αT に合せるための不必要な制御が行われることがなくなり、角度および速度入力手段からの入力に対しオーバーシュートが発生しにくくなるので電動車両の操縦安定性が向上すると同時に電動モーターの電力消費量が低減する。
【0020】
また、前記第二の目的を達成するため、本発明に係る電動車両の駆動制御装置は、請求項3に記載したように、前記角度入力手段および速度入力手段を、車体の進行角度と進行速度を共に入力することのできるジョイスティックレバー装置とした。
【0021】
これにより、ジョイスティックレバーを希望する進行方向に傾斜させ、その傾斜角度を希望する進行速度に見合う角度に設定するという1つの動作で車体の進行角度と進行速度を同時に入力することができるため、入力手段としての操作を簡素化すると共に操作性および操作感覚を向上させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1〜図4は、それぞれ本発明に係る駆動制御装置が適用された電動車両の一例としての電動車椅子1の左側面図、平面図、正面図、および後面図である。
【0023】
この電動車椅子1は、例えばパイプ製の車体フレーム2を備えており、この車体フレーム2の上部に着座シート3が設置されている。着座シート3の後部には背当て部4が設けられ、着座シート3の左右には肘掛け部5,5が設けられている。また、車体フレーム2の後下部には左右一対の後輪6,6が駆動輪として軸支され、車体フレーム2の前下部にはフリーキャスター型の前輪7,7が設けられている。なお、前輪7,7の前方には左右一対の足載せ部8,8が設けられている。
【0024】
左右の後輪6,6には、それぞれ専用の電動モーター10L,10Rが個別に設けられており、この電動モーター10L,10Rの動力が減速ギヤにより減速されて後輪6,6に伝達されるように構成されている。また、電動モーター10L,10Rの前方には電源用のバッテリー11が搭載されている。
【0025】
一方、例えば右側の肘掛け部5の前方にはコントロールボックス12が設けられており、このコントロールボックス12の上面にはジョイスティックレバー装置13が設けられている。このジョイスティックレバー装置13にはジョイスティックレバー14が直立した状態に設置されており、電動車椅子1のユーザーが右手でジョイスティックレバー14を 360゜方向に倒すことにより、ジョイスティックレバー14の傾斜方向と傾斜角度から電動車椅子1の進行角度および進行角度が同時に入力できるようになっている。なお、コントロールボックス12の左側面には最大走行速度を設定するための速度設定レバー15が設けられている。
【0026】
本発明に係る駆動制御装置16は、図5にブロック図で示すように、前記ジョイスティックレバー装置13と、制御用マイコン17と、FETドライバ18と、複数のFET19からなる2組のスイッチング回路21,21と、左右の電動モーター10L,10Rにそれぞれ設けられた回転速度センサー10A,10Bとを備えて構成されている。制御用マイコン17、FETドライバ18、およびスイッチング回路21,21等は、全て例えばコントロールボックス12内に配設されている。なお、ジョイスティックレバー装置13は請求項1に記載した角度入力手段および速度入力手段として機能し、制御用マイコン17は請求項1に記載した制御手段として機能する。
【0027】
図6はジョイスティックレバー装置13の内部構造を示す平面図である。ここに示すように、ジョイスティックレバー装置13は、コントロールボックス12の内部に設けられたレバーボックス22と、このレバーボックス22内に軸支されてX字状に例えば90゜の角度で交差する2本のスイングアーム23A,23Bと、これらのスイングアーム23A,23Bの軸支部に設けられた2個の可変抵抗器24A,24Bと、ジョイスティックレバー14とを含んで構成されている。
【0028】
2本のスイングアーム23A,23Bは、側面視で下方に湾曲したU字形に形成されており、長手方向中央部に長円孔25を有している。そして、両端部が各々一対の支軸部26によってレバーボックス22内に軸支され、これによって2本のスイングアーム23A,23Bはその中心軸線23a,23bを軸に自在に回動する。また、2個の可変抵抗器24A,24Bは、そのケース部分24a,24bが係止用突起27を介してレバーボックス22の側壁に固着されており、スイングアーム23A,23Bの回動に応じて可変抵抗器24A,24Bの入力軸が一体に回動するようになっている。
【0029】
ジョイスティックレバー14は、その下端部が交差するスイングアーム23A,23Bの長円孔25に貫挿されており、中間部がスイングアーム23A,23Bの上方に位置する図示しない保持部によって傾動自在に保持されている。したがって、ジョイスティックレバー14の頭部が傾けられると、ジョイスティックレバー14の下端部が反対方向に動いて2本のスイングアーム23A,23Bを動かし、2本のスイングアーム23A,23Bは中心軸線23a,23bを軸に回動する。そして、スイングアーム23A,23Bの回動変位がそのまま2個の可変抵抗器24A,24Bの入力軸に伝達されて電気抵抗値の変化として出力される。
【0030】
例えば、ジョイスティックレバー14が前方に倒されると、左右の電動モーター10L,10Rが共に左右の後輪6,6を前進駆動させて車体を前進させ、ジョイスティックレバー14が左方に倒されると、左側の電動モーター10Lが左側の後輪6を後進駆動、右側の電動モーター10Rが右側の後輪6を前進駆動させて車体を左方にスピンないし旋回させ、ジョイスティックレバー14が後方に倒されると、左右の電動モーター10L,10Rが共に左右の後輪6,6を後進駆動して車体を後進させ、ジョイスティックレバー14が右方に倒されると、左側の電動モーター10Lが左側の後輪6を前進駆動、右側の電動モーター10Rが右側の後輪6を後進駆動させて車体を右方にスピンないし旋回させるように、2個の可変抵抗器24A,24Bの出力が無段階に組み合わされて制御用マイコン17に入力されるようになっている。なお、ジョイスティックレバー14に操作力が作用しない時には図示しない付勢部材によってジョイスティックレバー14が直立した中立位置に保たれ、左右の電動モーター10L,10Rは停止して電動車椅子1は停車する。
【0031】
図5に示すように、ジョイスティックレバー装置13の2個の可変抵抗器24A,24Bからは前後左右の指示信号(ジョイスティック信号)が角度指示信号および速度指示信号として発信され、制御用マイコン17に入力される。制御用マイコン17は、この2つの入力信号を図10に示すようなX−Y座標に取り、例えば基準方向Sを起点とする指示進行角度αJ および指示進行速度AJ を導き出し、さらにこの指示進行角度αJ と現在の車体進行角度(αC :非図示)とから新たな目標進行角度αT を演算し、さらに目標進行速度AT を求める。そして、左右の電動モーター10L,10Rの回転方向および回転速度を制御して電動車椅子1を走行させる。
【0032】
具体的には、制御用マイコン17はジョイスティック信号を左右PWM信号に変換してFETドライバ18に入力し、FETドライバ18は2組のスイッチング回路21,21を駆動制御する。そして、各FET19の開閉の組み合わせに応じてバッテリー11の電圧極性が選択され、バッテリー11の電圧が左右の電動モーター10L,10Rに印加されて電動モーター10L,10Rが作動する。なお、電動モーター10L,10Rに設けられた回転速度センサー10A,10Bは電動モーター10L,10Rの回転速度を検出して制御用マイコン17に入力する。
【0033】
指示進行角度αJと目標進行角度αと車体進行角度αCとの位置関係を図12に示すベクトルa,b,cに当てはめた場合、その組み合わせは表の(1)から(6)までの6通りとなり、この中の(3)から(6)の組み合わせとなった場合には、前述したように指示進行角度αJの方が目標進行角度αよりも車体進行角度αCに近いにも拘らず、車体進行角度αCを目標進行角度αに合せるための不必要な制御が行われてオーバーシュートが発生する傾向があった。
【0034】
そこで、この駆動制御装置16では、指示進行角度αJが目標進行角度αと車体進行角度αCとの間にある場合、即ち図12の表の(3),(4)の組み合わせの場合には、目標進行角度αに指示進行角度αJの値を代入して電動モーター10L,10Rを制御し、車体進行角度αCが指示進行角度αJと目標進行角度αとの間にある場合、即ち図12の表の(5),(6)の組み合わせの場合には、目標進行角度αに車体進行角度αCの値を代入して電動モーター10L,10Rを制御するように制御用マイコン17をプログラムした。
【0035】
このプログラムの流れを図7のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、図11に示すフローチャートに引き続いて実行される。なお、このフローチャートにおける各ステップは符号S1,S2,…で示される。
【0036】
まず、S1において指示進行角度αJが目標進行角度αよりも大きいかが照合され、YESであればS2に進み、目標進行角度αが車体進行角度αCよりも大きいかが照合される。このS2がYESであればリターンとなるが、S2がNOであればS3に進み、車体進行角度αCが指示進行角度αJよりも大きいかが照合される。そして、S3がYESであれば、αC>αJ>αの関係が成立し、図12の表に示す(4)の組み合わせとなるため、S4に進んで目標進行角度αTに指示進行角度αJの値が代入される。
【0037】
また、S3がNOであれば、αJ>αC>αの関係が成立し、図12の表に示す(5)の組み合わせとなるため、S7に進んで目標進行角度αに車体進行角度αCの値が代入される。
【0038】
一方、S1がNOの場合にはS5に進み、車体進行角度αCが目標進行角度αよりも大きいかが照合され、ここがYESであればリターンとなるが、NOの場合にはS6に進む。このS6では指示進行角度αJが車体進行角度αCよりも大きいかが照合され、ここがYESであれば、α>αJ>αCの関係が成立し、図12の表に示す(3)の組み合わせとなるため、S4に進んで目標進行角度αに指示進行角度αJの値が代入される。
【0039】
また、S6がNOであれば、α>αC>αJの関係が成立し、図12の表に示す(6)の組み合わせとなるため、S7に進んで目標進行角度αに車体進行角度αCの値が代入される。
【0040】
次の、この制御の一例を図8および図9のタイムチャートで説明する。
【0041】
図8のタイムチャートは、例えばユーザーが指示進行角度αJ をプラス方向へ大幅に動かした直後に少し戻した場合における状況を表している。この場合、プラス方向へ変位してα2 の値となった指示進行角度αJ に目標進行角度αT が追従し、t1の時点でαT が指示進行角度αJ と同じα2 となり、これと同時に指示進行角度αJ がα2 からα1 に変位している。
【0042】
その間、車体進行角度αCは、電動モーター10L,10Rの回転の増減速によるタイムラグを伴いながら目標進行角度αに追従してα1に近付く。そして、t1の時点で指示進行角度αJがα2からα1に変位すると同時にα>αJ>αCの関係が成立するため(図12の表の(3)となる)、目標進行角度αに指示進行角度αJの値であるα1が代入される。
【0043】
このように、t1の時点で目標進行角度αT が指示進行角度αJ と同じα1 になるため、目標進行角度αT に追従する車体進行角度αC がα2 を目指すことがなくなり、t1から少し遅れたt2の時点でαC がα1 となる。このため、破線で示すような従来のオーバーシュート部分がなくなる。
【0044】
また、図9のタイムチャートは、例えばプラス方向に大きく動かしてあった指示進行角度αJ を一旦マイナス方向に大きく戻し、その直後に再び同じ位置に動かした場合における状況を表している。まず、α3 の値にあった指示進行角度αJ がt1の時点でα1 に変位し、その後t2の時点でα3 に戻される。一方、αJ に追従する目標進行角度αT はt1の時点でα1 に近付き始め、t2の時点でα1 となる。
【0045】
その間、車体進行角度αCはタイムラグを伴いながら目標進行角度αに追従し、目標進行角度αがα1となるt2の時点で車体進行角度αCはα2となる。そして、このt2の時点で指示進行角度αJがα1からα3に変位すると同時にαJ>αC>αの関係が成立するため(図12の表の(5)となる)、目標進行角度αに車体進行角度αCの値であるα2が代入される。その後、目標進行角度αはα3に向かって変位し、t3の時点でα3となる。
【0046】
このように、t2の時点で目標進行角度αT が車体進行角度αC と同じα2 に引き上げられるため、車体進行角度αC は、それまでの目標進行角度αT に追従してα1 を目指すことがなくなり、大きな遅れを伴うことなく目標進行角度αT に追従してt4の時点でα3 となる。このため、破線で示すような従来のオーバーシュート部分がなくなる。
【0047】
このように、指示進行角度αJ が目標進行角度αT と車体進行角度αC との間にある場合には目標進行角度αT に指示進行角度αJ の値が代入され、車体進行角度αC が指示進行角度αJ と目標進行角度αT との間にある場合には目標進行角度αT に車体進行角度αC の値が代入されて電動モーター10L,10Rが制御されるため、従来のように指示進行角度αJ の方が目標進行角度αT よりも車体進行角度αC に近いにも拘らず、車体進行角度αC を目標進行角度αT に合せるための不必要な制御が行われることがなくなり、ジョイスティックレバー装置13からの入力に対しオーバーシュートが発生しにくくなって電動車椅子1の操縦安定性が大きく向上すると同時に、電動モーター10L,10Rの電力消費量が低減し、電動車椅子1の走行時間を延ばすことができる。
【0048】
これに加えて、本発明では駆動制御装置16の角度入力手段および速度入力手段としてジョイスティックレバー装置13を採用したため、ジョイスティックレバー14を希望する進行角度に傾斜させ、その傾斜角度を希望する進行速度に見合う角度に設定するという1つの動作で車体の進行角度と進行速度を同時に入力することができ、入力手段としての操作を簡素化すると共に操作性および操作感覚を向上させることができる。
【0049】
なお、本発明に係る駆動制御装置16は、このような電動車椅子1に限らず、左右一対の駆動輪を別々な電動モーターで個別に制御するように構成されたあらゆる種類の電動車両に適用することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動車両の駆動制御装置は、車体の指示進行角度αJ が現在の目標進行角度α T と車体進行角度αC との間にある場合には指示進行角度α J の値を新たな目標進行角度α T として電動モーターを制御し、車体進行角度αC が指示進行角度αJ と目標進行角度α T との間にある場合には現在の目標進行角度α T に現在の車体進行角度αC の値を代入して新たな目標進行角度α T の演算を行い、この新たな目標進行角度α T により電動モーターを制御するように制御手段をプログラムしたことを特徴とするものである。
【0051】
こうすれば、従来のように指示進行角度αJ の方が目標進行角度αT よりも車体進行角度αC に近いにも拘らず、車体進行角度αC を目標進行角度αT に合せるための不必要な制御が行われることがなくなり、角度および速度入力手段からの入力に対しオーバーシュートが発生しにくくなるので電動車両の操縦安定性が向上すると同時に電動モーターの電力消費量が低減する。
【0052】
また、本発明に係る電動車両の駆動制御装置は、前記角度入力手段および速度入力手段を、車体の進行角度と進行速度を共に入力することのできるジョイスティックレバー装置としたため、ジョイスティックレバーを希望する進行方向に傾斜させ、その傾斜角度を希望する進行速度に見合う角度に設定するという1つの動作で車体の進行角度と進行速度を同時に入力することができ、入力手段としての操作を簡素化すると共に操作性および操作感覚を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動車椅子の左側面図。
【図2】電動車椅子の平面図。
【図3】電動車椅子の正面図。
【図4】電動車椅子の後面図。
【図5】駆動制御装置のブロック図。
【図6】ジョイスティックレバー装置の内部構造を示す平面図。
【図7】本発明の一実施形態をフローチャートで示した図。
【図8】本発明に係る駆動制御装置の制御の一例をタイムチャートで示した図。
【図9】本発明に係る駆動制御装置の制御の一例をタイムチャートで示した図。
【図10】駆動制御装置における指示進行角度、指示進行速度、目標進行角度および目標進行速度をX−Y座標で示した図。
【図11】目標進行角度の演算をフローチャートで示した図。
【図12】指示進行角度αJ と目標進行角度αT と車体進行角度αC の位置関係をベクトルと表で示した図。
【図13】従来の駆動制御装置の制御における問題点をタイムチャートで示した図。
【図14】従来の駆動制御装置の制御における問題点をタイムチャートで示した図。
【符号の説明】
1 電動車両の一例としての電動車椅子
6 駆動輪としての後輪
10L,10R 電動モーター
13 角度入力手段および速度入力手段としてのジョイスティックレバー装置
16 駆動制御装置
17 制御手段としての制御用マイコン
αJ 指示進行角度
αT 目標進行角度
αC 車体進行角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive control device for an electric vehicle in which an electric motor is provided for each of a pair of left and right drive wheels.
[0002]
[Prior art]
In an electric vehicle such as an electric wheelchair that is driven by the power of the electric motor, a dedicated electric motor is disposed on each of the pair of left and right drive wheels, and the rotation direction and the rotation speed of the left and right electric motors are individually controlled. Are configured to determine the traveling angle (traveling direction) and the vehicle speed.
[0003]
Such a drive control device for an electric vehicle includes an angle input means and a speed input means operated by a user, and a microcomputer programmed to individually control the left and right electric motors in response to inputs from these input means. And other control means.
[0004]
An input signal for instructing an angle (direction) over 360 ° direction is transmitted from the angle input means, and an input signal for instructing a traveling speed is transmitted from the speed input means. The control means takes these two input signals in the XY coordinates as shown in FIG. 10 and derives, for example, an instruction advance angle α J and an instruction advance speed A J starting from the reference direction S. alpha from J and the current vehicle traveling angle (non-shown) calculating a new target advancing angle alpha T, obtaining a target traveling speed a T response to an instruction from the target advancing angle alpha T and the speed input means. Then, the vehicle body is driven by controlling the rotation direction and rotation speed of the left and right electric motors.
[0005]
The calculation of the target travel angle α T is executed in such a manner that the command travel angle α J is filtered as shown in the flowchart of FIG. As shown in FIG. 10, the target travel angle α T varies following the command travel angle α J.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as indicated by vectors in FIG. 12, the positional relationship a of the actual vehicle travel angle (travel direction) α C calculated from the command travel angle α J , the target travel angle α T , and the rotation status of the left and right electric motors , B, and c, six combinations (1) to (6) are conceivable as shown in the table. In this case, there is no particular problem with respect to (1) and (2) , but the following problems occur with respect to the combination of (3) to (6) .
[0007]
For example, if the user slightly moves the indicated travel angle α J in the plus direction (in the direction in which the angle from the reference direction S in FIG. 10 increases), the situation is shown in a time chart as shown in FIG. Become.
[0008]
Here, the target travel angle α T follows the command travel angle α J that has been displaced in the plus direction to a value of
[0009]
Meanwhile, the vehicle body travel angle α C follows the target travel angle α T with a time lag due to increase / decrease in the rotation of the electric motor. Then, at the time t1, the instruction advance angle αJ is displaced from α2 to α1, and at the same time, the relationship of α T > α J > α C is established, and the combination (3) shown in the table of FIG. 12 is obtained.
[0010]
In this case, the vehicle traveling angle alpha C is continued approaches still α2 past the point of t2 where the target advancing angle alpha T is [alpha] 1, settle to finally value of [alpha] 1 at the time of t3.
[0011]
Further, for example, assume that the user once returns the instruction advance angle α J to the minus direction (the direction in which the angle from the reference direction S in FIG. 10 decreases), and then immediately moves to the same position again. And as shown in FIG.
[0012]
In this case, when the indicated advance angle α J corresponding to the value of α2 returns to α1 at the time t1, the target advance angle α T following this becomes α1 at the time t2. At this time, since the instruction advance angle α J is displaced to α2, the target advance angle α T gradually rises toward α2 following this, and becomes α2 at the time t4.
[0013]
Meanwhile, the vehicle body travel angle α C follows the target travel angle α with a time lag, and at the time t2, the command travel angle α J is displaced from α1 to α2, and at the same time, the relationship of α J > α C > α is established. This is the combination of (5) shown in the table of FIG.
[0014]
In this case, the vehicle body travel angle α C continues to approach α1 even after the time t2 when the target travel angle α T rises from α1, finally rises at time t3, and settles to α2 at time t5.
[0015]
Thus, the target travel angle α T cannot immediately follow the displacement of the command travel angle α J , and the vehicle body travel angle α C follows the displacement of the target travel angle α T with a time lag. Thus, in order to match the vehicle body travel angle α C to the target travel angle α T even though the command travel angle α J is closer to the vehicle travel angle α C than the target travel angle α T as in the above two examples. As a result, an overshoot (excessive movement of the electric motor) occurs with respect to the input from the angle input means and the speed input means, and the movement of the vehicle body becomes jerky and the steering stability is impaired. At the same time, wasteful power is consumed and the power consumption of the battery is accelerated.
[0016]
The drive control device for an electric vehicle according to the present invention was invented to solve such problems, and its first object is to overshoot the vehicle body with respect to the inputs of the angle input means and the speed input means. It is to reduce the power consumption of the electric motor at the same time as improving steering stability.
[0017]
The second object of the drive control device for an electric vehicle according to the present invention is to simplify the operation of the input means and improve the operability and operational feeling.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the drive control device for an electric vehicle according to the present invention inputs an advancing angle of the vehicle body and an advancing speed of the vehicle body as described in
[0019]
According to the present invention, when the command travel angle α J is between the target travel angle α T and the vehicle travel angle α C , the value of the command travel angle α J is substituted into the target travel angle α T and the vehicle travel When the angle α C is between the command travel angle α J and the target travel angle α T , the value of the vehicle body travel angle α C is substituted for the target travel angle α T and the electric motor is controlled. instructing advancing angle alpha despite towards J is close to the vehicle body advancing angle alpha C than the target advancing angle alpha T, unnecessary control for adjusting the vehicle traveling angle alpha C to the target advancing angle alpha T line to This prevents the occurrence of overshoot with respect to the input from the angle and speed input means, thereby improving the steering stability of the electric vehicle and at the same time reducing the power consumption of the electric motor.
[0020]
In order to achieve the second object, a drive control device for an electric vehicle according to the present invention includes, as described in
[0021]
This makes it possible to simultaneously input the vehicle's travel angle and travel speed in one operation by tilting the joystick lever in the desired travel direction and setting the tilt angle to an angle that matches the desired travel speed. The operation as a means can be simplified and the operability and operation feeling can be improved.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are a left side view, a plan view, a front view, and a rear view of an
[0023]
The
[0024]
The left and right
[0025]
On the other hand, for example, a
[0026]
As shown in the block diagram of FIG. 5, the drive control device 16 according to the present invention includes two sets of switching
[0027]
FIG. 6 is a plan view showing the internal structure of the
[0028]
The two
[0029]
The
[0030]
For example, when the
[0031]
As shown in FIG. 5, front / rear / right / left instruction signals (joystick signals) are transmitted as angle instruction signals and speed instruction signals from the two
[0032]
Specifically, the control microcomputer 17 converts the joystick signal into a left and right PWM signal and inputs it to the
[0033]
When the positional relationship among the instruction advance angle α J , the target advance angle α, and the vehicle body advance angle α C is applied to the vectors a, b, and c shown in FIG. 12, the combinations are from ( 1) to (6) in the table. In the case of the combinations (3) to (6) among these, the instruction advance angle α J is closer to the vehicle body advance angle α C than the target advance angle α as described above. Regardless, there is a tendency that unnecessary control for adjusting the vehicle body travel angle α C to the target travel angle α is performed and overshoot occurs.
[0034]
Therefore, in the drive control device 16, when an instruction advancing angle alpha J is between the target advancing angle alpha and the vehicle traveling angle alpha C, i.e. in FIG. 12 of Table (3), in the case of a combination of (4) Substituting the value of the command travel angle α J into the target travel angle α to control the
[0035]
The flow of this program will be described based on the flowchart of FIG. This flowchart is executed following the flowchart shown in FIG. Each step in this flowchart is indicated by reference numerals S1, S2,.
[0036]
First, the instruction proceeds angle alpha J in S1 are collated or greater than the target advancing angle alpha is, the process proceeds to step S2 if YES, the whether the target advancing angle alpha is greater than the vehicle traveling angle alpha C is collated. This S2 is a return if YES, S2 is proceeds to step S3 if NO, the or vehicle traveling angle alpha C is higher than the command advancing angle alpha J is collated. If S3 is YES, the relationship of α C > α J > α is established, and the combination of (4) shown in the table of FIG. 12 is established. The value of J is substituted.
[0037]
If S3 is NO, the relationship of α J > α C > α is established, and the combination (5) shown in the table of FIG. 12 is established, so that the process proceeds to S7 and the vehicle body travel angle α is set to the target travel angle α. The value of C is substituted.
[0038]
On the other hand, if S1 is NO, the process proceeds to S5, where it is verified whether the vehicle body travel angle α C is larger than the target travel angle α. If YES, the process returns. If NO, the process proceeds to S6. In this S6, it is verified whether or not the instruction advance angle α J is larger than the vehicle body advance angle α C. If this is YES, the relationship of α> α J > α C is established and is shown in the table of FIG. 12 (3). since the combination of the value of the indication advancing angle alpha J to the target advancing angle alpha is substituted proceeds to S4.
[0039]
If S6 is NO, the relationship of α> α C > α J is established, and the combination (6) shown in the table of FIG. 12 is established, so that the process proceeds to S7 and the vehicle body travel angle α is set to the target travel angle α. The value of C is substituted.
[0040]
Next, an example of this control will be described with reference to time charts of FIGS.
[0041]
The time chart of FIG. 8 represents a situation in the case where, for example, the user slightly returns the instruction advance angle α J after moving it significantly in the plus direction. In this case, the target travel angle α T follows the command travel angle α J that is displaced in the plus direction to become
[0042]
Meanwhile, the vehicle body travel angle α C follows the target travel angle α and approaches
[0043]
Thus, since the target travel angle α T becomes the
[0044]
Further, the time chart of FIG. 9 represents a situation in which, for example, the instruction advance angle α J that has been greatly moved in the plus direction is once returned to the minus direction and then moved again to the same position immediately thereafter. First, the indicated travel angle α J corresponding to the value of α3 is displaced to α1 at time t1, and then returned to α3 at time t2. On the other hand, the target travel angle α T that follows α J starts to approach
[0045]
In the meantime, the vehicle body travel angle α C follows the target travel angle α with a time lag, and at time t2 when the target travel angle α becomes α1, the vehicle body travel angle α C becomes α2. At the time t2, since the instruction travel angle α J is displaced from α1 to α3 and the relationship of α J > α C > α is established (becoming (5) in the table of FIG. 12), the target travel angle α α2 is assigned the value of the vehicle body advancing angle alpha C to. Thereafter, the target travel angle α is displaced toward α3 and becomes α3 at the time point t3.
[0046]
Thus, since the target travel angle α T is raised to α2 which is the same as the vehicle body travel angle α C at the time t2, the vehicle body travel angle α C follows the target travel angle α T so far and aims for α1. And follows the target travel angle α T without a large delay, and becomes
[0047]
Thus, when the command travel angle α J is between the target travel angle α T and the vehicle travel angle α C , the value of the command travel angle α J is substituted for the target travel angle α T and the vehicle travel angle α When C is between the command travel angle α J and the target travel angle α T , the value of the vehicle travel angle α C is substituted into the target travel angle α T and the
[0048]
In addition, since the
[0049]
The drive control device 16 according to the present invention is not limited to such an
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the drive control device for an electric vehicle according to the present invention, the vehicle body instruction travel angle α J is equal to the current target travel angle α T. Instructing progress value of angle alpha J electric motor is controlled as a new target advancing angle alpha T, the vehicle traveling angle alpha C indicated advancing angle alpha J and target traveling in some cases between the vehicle body advancing angle alpha C and Angle α T Current target travel angle α T A by substituting the current value of the vehicle body advancing angle alpha C performs calculation of a new target traveling angle alpha T, characterized in that the program control means to control the electric motor by this new target advancing angle alpha T It is what.
[0051]
In this way, in order to match the vehicle travel angle α C to the target travel angle α T , the command travel angle α J is closer to the vehicle travel angle α C than the target travel angle α T as in the conventional case. Unnecessary control is not performed, and overshoot is less likely to occur with respect to the input from the angle and speed input means, so that the steering stability of the electric vehicle is improved and at the same time the power consumption of the electric motor is reduced.
[0052]
In the drive control apparatus for an electric vehicle according to the present invention, the angle input means and the speed input means are joystick lever devices that can input both the traveling angle and the traveling speed of the vehicle body. It is possible to input the traveling angle and traveling speed of the vehicle body at the same time by one operation of tilting in the direction and setting the tilt angle to an angle that matches the desired traveling speed, simplifying the operation as an input means and operating Sexual and operational feeling can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view of an electric wheelchair.
FIG. 2 is a plan view of the electric wheelchair.
FIG. 3 is a front view of the electric wheelchair.
FIG. 4 is a rear view of the electric wheelchair.
FIG. 5 is a block diagram of a drive control device.
FIG. 6 is a plan view showing the internal structure of the joystick lever device.
FIG. 7 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a time chart showing an example of control of the drive control device according to the present invention.
FIG. 9 is a time chart showing an example of control of the drive control device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an instruction advance angle, an instruction advance speed, a target advance angle, and a target advance speed in an XY coordinate in the drive control device.
FIG. 11 is a flowchart showing calculation of a target advance angle.
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship among an instruction travel angle α J , a target travel angle α T, and a vehicle body travel angle α C in a vector and table.
FIG. 13 is a time chart showing problems in the control of a conventional drive control device.
FIG. 14 is a time chart showing problems in the control of a conventional drive control device.
[Explanation of symbols]
1 Electric wheelchair as an example of
10L, 10R electric motor
13 Joystick lever device as angle input means and speed input means
16 Drive controller
17 Control microcomputer as control means α J commanded travel angle α T target travel angle α C body travel angle
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