JP7602723B2 - 小型電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、小型電動車両に関する。

高齢者など歩行に負担を抱える利用者のための手押し車型の電動歩行補助車や電動車いすなどの小型電動車両が公知である。例えば、特許文献１には、左右駆動輪を個別に駆動する左右モータを備え、ジョイスティック型操縦手段の操作位置から左右モータの回転数を決定し、操作子が前方に倒された場合は前進、斜前方に倒された場合は旋回、斜後方に倒された場合は定位置回転、真後ろに倒された場合は停止させるように構成された小型電動車両（電動車いす）が開示されている。

特開２０１４－６４６２０号公報

上記のような小型電動車では、ジョイスティック型操作子の操作位置で速度（左右速度差）が決定されるので、低速度で旋回する場合には操作子を中間的な操作位置に保持しなければならず、利用者が意図する速度と経路で走行するうえで課題があった。

本発明は、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジョイスティック型操作子の直感的な操作により、走行状態に応じた旋回特性が得られる小型電動車両を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る小型電動車両は、
進退方向および幅方向を有する車体と、
前記車体の幅方向に離間して設けられた左右駆動輪と、
前記左右駆動輪に対して前記車体の進退方向に離間して設けられた自在輪と、
前記左右駆動輪に個別に動力伝達可能に接続された左右モータと、
前記左右モータの回転速度を検知する左右回転速度センサと、
ジョイスティック型の操作子を有する操作部と、
前記操作子の操作に従って前記左右モータを制御する制御部と、を備え、
前記左右駆動輪の回転速度差に応じて車両の旋回に係る角速度が与えられ、
前記制御部は、前記操作子の操作位置により与えられる目標車両速度、および、前記操作子の操作位置の左右方向成分と車両の実速度により与えられる目標車両角速度に基づいて、前記左右モータの目標回転速度を算出し、前記左右モータの実回転速度を前記目標回転速度に追従させるべく、前記左右モータを制御するように構成されている。

本発明に係る小型電動車両は、上記のように、ジョイスティック型操作子の操作位置により与えられる目標車両速度、および、その操作位置と車両の実速度により与えられる目標車両角速度に基づいて左右モータの目標回転速度を算出し、左右モータの実回転速度を目標回転速度に追従させるべく左右モータを制御するように構成されているので、実速度に応じて旋回特性を変化させることができ、ジョイスティック型操作子の直感的な操作のみで走行状態に応じて適正な旋回特性が得られ、操作の簡潔性、利便性や安全性の向上に有利である。

小型電動車両を示す側面図である。 小型電動車両の制御系統を示すブロック図である。 左右モータ制御を示すブロック線図である。 ジョイスティック操作による目標車両速度マップである。 ジョイスティック操作による低速度用目標角速度マップ（ａ）および高速度用目標角速度マップ（ｂ）である。 ジョイスティックのリミッタープレートを示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、本発明実施形態に係る電動車両１は、移動ベース２１（下部走行体）およびその後部（後側ベース２４）に立設された上部フレーム２２からなる車体２を備えており、図中実線で示される小型電動車モード（乗車モード１）と、図中２点鎖線で示される歩行補助車モード（１′）とで利用可能である。

移動ベース２１は、左右の駆動輪４（後輪）および上部フレーム２２が設けられた後側ベース２４（本体部）と、左右の従動輪５（前輪）が設けられた前側ベース２５を備え、前側ベース２５は、後側ベース２４の前側に前後方向に摺動可能に連結されており、移動ベース２１はホイールベースが伸縮可能に構成されている。

左右の駆動輪４は、後側ベース２４に搭載された左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）により独立して駆動される。左右の従動輪５は、接地部に周方向の軸周りに回転可能な多数のローラ５０を備えた自在輪（オムニホイール、全方位車輪）で構成されており、後述のように、電動車両１は、左右のモータユニット４０Ｌ，４０Ｒの制御のみで操舵および制駆動が可能になっている。

上部フレーム２２は、後側ベース２４の左右両側部から上方に立設された左右一対の側部フレームの上端が車幅方向に延びる上端フレームで連結された逆Ｕ字状もしくは門形状をなし、上端フレームの車幅方向中央の結合部２３には、リアハンドル３のステム３１の下端部が剛結合されるとともに、シートバック６が支持されている。

リアハンドル３は、ステム３１の上端との接続部３２から左右に延出した一対の把持部を有するＴバー形状をなしている。リアハンドル３の左右の把持部には、利用者（または介助者）が把持している状態（ハンズオン）を検知する把持センサ３０が設けられている。把持センサ３０としては、静電容量センサや感圧センサなどのタッチセンサを用いることができる。リアハンドル３の左右の把持部は、利用者自身が歩行補助車モード（１′）で使用する場合、および、利用者をシート７に着座させた状態で介助者などが電動車両を操縦する場合の操作部となる。なお、図1では省略されているが、リアハンドル３の中央の接続部３２には、電磁ブレーキ解除スイッチ３４とスピーカ３５が設けられている。

上部フレーム２２（側部フレーム）の高さ方向中間の屈曲部には、アームレスト８２のサポートフレーム８１の基部が固定されている。図１において奥側となる右側のアームレスト８２の前端部には乗車モード操作部８を構成するジョイスティック８３が設けられており、図１において手前側となる左側のアームレスト８２の前端部には同形状の把持部の上面に表示部８０と走行許可スイッチ８４が設けられている。

ジョイスティック８３は、前後左右に傾動可能でありかつ傾動角に応じた出力が得られる２軸ジョイスティック、またはその機能を包含する多軸ジョイスティックを利用でき、ホールセンサを利用した無接点ジョイスティックが好適である。ジョイスティック８３は、不図示の付勢部材（スプリングなど）により、傾倒角度に応じて中立位置に向かう付勢力（復元力、操作反力）が作用するように構成されており、操作力が作用しない状態、すなわち、利用者の手がジョイスティック８３から離れた状態では、中立位置に自己復帰する。ジョイスティック８３の操作による左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）の制御については後述する。

上部フレーム２２（側部フレーム）の屈曲部から前方に突出した枢支部２７には、シート７（シートクッション）のサポートフレーム７１が、車幅方向の軸７ａで枢支される一方、サポートフレーム７１の下端は、連結部７ｂ（スロット）を介して前側ベース２５（ピン）に回動可能かつ摺動可能に連結されている。

上記構成により、図中実線で示される乗車モード（１）から、着座位置にあるシート７を、図中２点鎖線で示されるように前下方に回動させて折畳み位置（７′）に移動させると、それに連動して前側ベース２５が後方にスライドし、移動ベース２１が短縮され、利用者がリアハンドル３を把持して起立歩行しながら操作できる歩行補助車モード（１′）となる。

逆に、歩行補助車モード（１′）から、折畳み位置にあるシート（７′）を後上方に回動させて着座位置７に移動させると、前側ベース２５が前方にスライドし、移動ベース２１が伸長され乗車モード（１）となる。この状態で、トレイ２４ｂの前方に移動した前側ベース２５の上面２５ｂは、搭乗者のフットレストとして利用可能になる。

なお、移動ベース２１の内部には、前側ベース２５を伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいてロックするロック機構（スプリングなどの付勢部材で付勢されたロックピンなど）が設けられるとともに、各位置でのロック状態を検知する車両状態検知センサ２８（メカニカルスイッチなど）が付設されている。さらに、伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいて中間位置方向（解除方向）に付勢する付勢部材（スプリングなど）が設けられ、サポートフレーム７１の上端部には、ロック機構とボーデンケーブルを介して連結された解除タグ２６が設けられている。

これにより、伸長位置および短縮位置のそれぞれにおいて解除タグ２６を引いてロック機構を解除すると、付勢部材の付勢により車体２は中間位置となり、この状態から、付勢部材の付勢に抗してシート７（サポートフレーム７１）を中間位置から前方または後方に回動すると、前側ベース２５の伸長位置および短縮位置でロック機構がロックされるように構成されている。

図２は、電動車両１の制御系統を示すブロック図であり、電動車両１は、左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）に電力を供給するバッテリ９、左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）の制御を行う制御部１０を備え、制御部１０は、車両状態検知センサ２８に検知される各位置でのロック状態において、乗車モード（１）、歩行補助車モード（１′）のそれぞれに対応する制御を実施するインターロック機能を備えている。

乗車モード（１）では、把持センサ３０は無効になり、制御部１０は、走行許可スイッチ８４がオン操作された場合に、乗車モード操作部８を構成するジョイスティック８３の操作（操作量、操作方向）により、後述の制御マップに基づいて左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）を速度制御し、電動車両１の前進、後退、旋回、制動停止を含む運転操作を行えるようになっている。なお、傾斜センサ２０に所定閾値以上の傾斜が検知される場合は、傾斜に応じて作用する重力（負荷）を考慮して目標速度を補正する。

一方、歩行補助車モード（１′）では、乗車モード操作部８は無効になり、制御部１０は、傾斜センサ２０、左右の回転速度センサ４３などの検知情報と所定の制御マップに基づいて、左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）のトルク制御を実行する。なお、傾斜センサ２０に所定閾値以上の傾斜が検知される場合は、傾斜に応じて作用する重力（負荷）を相殺する補償トルクをトルク指令値に重畳する。把持センサ３０は、利用者によるリアハンドル３の把持（ハンズオン／オフ）のみを検知し、モータユニット４０のトルク制御には関与しない。

制御部１０は、上記各モードにおける制御を実行するためのプログラムやデータを記憶したＲＯＭ、演算処理結果を一時記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵなどからなるコンピュータ（マイコン）、左右のモータ４１の駆動回路（モータドライバ）、バッテリ９の電力をオン／オフするリレーを含む電源回路などで構成されている。

左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）は、それぞれ、モータ４１と、モータ４１のロータをロックする電磁ブレーキ４２と、モータ４１の回転位置を検知する回転位置センサ（４３）とを備えており、モータ４１の駆動軸は不図示の減速ギアを介して駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）に動力伝達可能に接続されている。

左右のモータ４１は、回転位置センサ（４３）で検出されるロータの位相に合わせて駆動回路で各相コイルの電流をスイッチングするブラシレスＤＣモータからなり、乗車モード（１）では、回転位置センサ（ホールセンサ）を電動車両１の実速度を検知する車速センサ（４３）として利用し、歩行補助車モード（１′）では、回転位置センサを回転速度センサ４３として利用するようにしている。

また、左右のモータ４１の駆動回路はコイル電流を検出する電流センサを備えている。このコイル電流は左右のモータ４１のトルクに対応しており、制御部１０は、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）などでコイル電流を制御することにより左右のモータ４１のトルク制御を実行する。

電磁ブレーキ４２は、無励磁状態でモータ４１の駆動軸をロックし、励磁状態でロック解除する負作動型電磁ブレーキが好適である。負作動型電磁ブレーキとすることで、キーオフ時や停止中に電力を消費せずに確実に電動車両１を停止させることができる。

一方、緊急時や非常時、例えば、モータ４１の動力を使用せずに電動車両１を移動させたい場合や、バッテリ残量低下による走行不能時に、電磁ブレーキ４２のロックを解除して電動車両１を移動できるように、電磁ブレーキ４２の強制解除手段として、電磁ブレーキ解除スイッチ３４が設けられている。電磁ブレーキ解除スイッチ３４は、リアハンドル３の把持部に隣接して設けられるが、把持センサ３０の把持検知とは無関係に操作可能である。

傾斜センサ２０は、車体２の移動ベース２１（後側ベース２４）の内部に搭載された制御部１０の回路基板上に実装されており、車体２の前後方向および横方向の傾斜を検知する２軸傾斜センサまたは加速度センサ、あるいは、加速度センサと角加速度センサ（ジャイロセンサ）を一体化した多軸慣性センサを利用可能である。

（乗車モードにおける走行制御）
以上のように構成された電動車両１は、乗車モード（１）では、利用者によるジョイスティック８３の操作（操作量、操作方向）に基づいて、左右のモータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の回転速度が制御されるが、ジョイスティック８３の操作位置から左右のモータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度が直ちに決定されるのではなく、ジョイスティック８３の操作位置に基づく目標車両速度（直進速度）と、ジョイスティック８３の操作位置の左右方向成分に基づく目標車両角速度が別々に算出され、それらに基づいて、左右駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）の回転速度に対応する左右のモータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度が算出される。

すなわち、図３のブロック線図に示されるように、目標車両速度算出ブロック１１０には、ジョイスティック８３の前後方向入力だけでなく、左右方向入力も利用され、これにより、旋回時に直進走行時と異なる速度制御、例えば、減速走行を特に意識しなくても実行できる。また、目標車両角速度算出ブロック１２０には、ジョイスティック８３の左右方向入力だけでなく、操作時の車両実速度も反映され、これにより、電動車両１の走行速度に応じて旋回特性を変化させることができる。

図３のブロック線図において、目標車両速度算出ブロック１１０で算出された目標車両速度ｖに対応する左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度と、目標車両角速度算出ブロック１２０で算出された目標車両角速度ωに対応する左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度差に基づいて、左右モータ目標回転速度算出ブロック１３０にて左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度が算出される。

さらに、左右モータ要求トルク算出ブロック１５０では、左右の回転速度センサ４３に検知される左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の実回転速度と、左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の目標回転速度に基づいて、左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の実回転速度を目標回転速度に追従させるフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）により左右モータ要求トルクが算出され、それに基づいて左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）の電流制御が実行される。

また、傾斜センサ２０に所定閾値以上の車体傾斜（ピッチ角Ｐ、ロール角Ｒ）が検知される場合は、補償トルク算出ブロック１４０で、ピッチ角Ｐに応じて作用する登坂／降坂負荷、および／または、ロール角Ｒに応じて作用する横方向負荷を補償する方向の補償トルクが算出され、左右モータ要求トルク算出ブロック１５０で算出される左右モータ要求トルクに重畳される。

（目標車両速度マップ）
図４は、ジョイスティック操作による目標車両速度算出（１１０）のための目標車両速度マップを示している。目標車両速度マップは、制御部１０のＲＯＭエリアにルックアップテーブルとして格納されている。

図４において、ジョイスティック８３の操作位置が、操作範囲内の前端を含む前方領域Ｆ１にある場合は目標前進速度ｖａが指定され、後端を含む後方領域Ｂ１にある場合は目標後進速度ｖｂが指定される。また、ジョイスティック８３の操作位置が、左右側端を含む左右側領域Ｆ２にある場合は目標前進速度ｖｃが指定され、中心（中立位置）を含む中央領域ｎにある場合は停止（目標速度ゼロ）が指定される。

図４右側および下側のマップに示すように、前方領域Ｆ１における目標前進速度ｖａは、左右側領域Ｆ２における目標前進速度ｖｃよりも大きく、左右側領域Ｆ２における目標前進速度ｖｃは、後方領域Ｂ１における目標後進速度ｖｂより大きい（または等しい）絶対値を有する。例えば、目標前進速度ｖａは、３～５ｋｍ／ｈ、目標前進速度ｖｃは、１～２ｋｍ／ｈ、目標後進速度ｖｂは１ｋｍ／ｈとすることができる。

さらに、図４において、中央領域ｎと前方領域Ｆ１の間、および、中央領域ｎと左右側領域Ｆ２の間には、中央領域ｎから前方領域Ｆ１および左右側領域Ｆ２に向かい目標前進速度が増加する遷移領域Ｆ３、Ｆ４が設けられ、中央領域ｎと後方領域Ｂ１の間には、中央領域ｎから後方領域Ｂ１に向かい目標後進速度が増加する遷移領域Ｂ２が設けられており、ジョイスティック８３の操作位置が、遷移領域Ｆ３、遷移領域Ｂ２にある場合は、中間的な目標前進速度、中間的な目標後進速度が指定される。

したがって、ジョイスティック８３が、前方領域Ｆ１（およびその遷移領域Ｆ３）に操作される場合だけでなく、左右側領域Ｆ２（およびその遷移領域Ｆ４）に操作される場合にも目標前進速度ｖｃが指定され、後述の目標車両角速度算出１２０ブロックからの目標車両角速度±ωが入力されても前進回転が出力さるようになっている。

これは、オムニホイールからなる自在輪５では、横移動はローラ５０の回転によってなされ、直進走行時に比べて始動性能および段差走破性能が低くなるので、直感的な旋回操作でその場旋回（スピンターン）にならないようにして、システムへの負荷を軽減するためである。但し、ジョイスティック８３が、斜後方ＦＢに操作された場合には、左右側領域Ｆ２と後方領域Ｂ１の中間で目標速度ゼロとなり、室内やエレベータホールのような狭い場所で、その場旋回（スピンターン）も可能である。

（目標車両角速度マップ）
次に、図５は、ジョイスティック操作による目標車両角速度算出（１２０）のための目標角速度マップを示しており、目標角速度マップは、実速度が低速度域または速度ゼロである場合の目標車両角速度を規定する低速度用目標角速度マップ（ａ）と、実速度が車両の設定速度域内での最高速度または所定の高速度域にある場合の目標車両角速度を規定する高速度用目標角速度マップ（ｂ）とを含む。これらの目標角速度マップも、制御部１０のＲＯＭエリアにルックアップテーブルとして格納されている。

低速度用目標角速度マップ（ａ）は、ジョイスティック８３の操作位置が、操作範囲内の左右側端を含む左右側領域Ｔ１にある場合は目標車両角速度ω１が指定され、中心（中立位置）を含む中央領域ｎ１にある場合は、目標車両角速度ゼロが指定される。中央領域ｎ１と左右側領域Ｔ１の間には、中央領域ｎから左右側領域Ｔ１に向かい目標角速度ωが漸次増加する遷移領域Ｔ３が設けられている。

高速度用目標角速度マップ（ｂ）も同様に、ジョイスティック８３の操作位置が、操作範囲内の左右側端を含む左右側領域Ｔ２にある場合は目標車両角速度ω２が指定され、中心（中立位置）を含む中央領域ｎ２にある場合は、目標車両角速度ゼロが指定される。中央領域ｎ２と左右側領域Ｔ２の間には、中央領域ｎ２から左右側領域Ｔ２に向かい目標角速度ωが漸次増加する遷移領域Ｔ４が設けられている。

ここで、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の左右側領域Ｔ２における最大目標角速度ω２は、低速度用目標角速度マップ（ａ）の左右側領域Ｔ１における最大目標角速度ω１より大きく、かつ、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の中央領域ｎ２は、低速度用目標角速度マップ（ａ）の中央領域ｎ１よりも狭くなっており、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の遷移領域Ｔ４は、低速度用目標角速度マップ（ａ）の遷移領域Ｔ３よりも広くなっている。

好適な実施形態では、低速度用目標角速度マップ（ａ）は車両の実速度が実質的にゼロと見做せる０．５ｋｍ／ｈ以下の場合に対応し、高速度用目標角速度マップ（ｂ）は車両の実速度が４．５ｋｍ／ｈの場合に対応しており、低速度用目標角速度マップ（ａ）の左右側領域Ｔ１における最大目標角速度ω１は、３０度毎秒（０．５２ｒａｄ／ｓ）、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の左右側領域Ｔ２における最大目標角速度ω２は、６０度毎秒（１．０５ｒａｄ／ｓ）～１２０度毎秒（２．０９ｒａｄ／ｓ）である。

なお、左右側領域Ｔ２と中央領域ｎ２の間に、ジョイスティック８３の操作位置に応じて目標角速度が連続的に変化する遷移領域Ｔ４を設定する代わりに、中間的な目標角速度、例えば、９０度毎秒（１．５７ｒａｄ／ｓ）の領域を設定するようにしても良い。

制御部１０は、回転速度センサ４３に検出される左右のモータユニット４０（４０Ｌ，４０Ｒ）の実回転速度に基づいて、電動車両１の実速度を算出し、車両実速度に応じて低速度用目標角速度マップ（ａ）または高速度用目標角速度マップ（ｂ）を選択的に適用するか、または、実速度が、低速度域と高速度域の中間の速度域にある場合は、低速度用目標角速度マップ（ａ）と高速度用目標角速度マップ（ｂ）から当該実速度に対応する目標角速度を算出する。

例えば、第１、第２の２段階の速度閾値を設定し、低速度用目標角速度マップ（ａ）の適用中に、実速度が低速度域から第２の速度閾値（例えば２．５ｋｍ／ｈ）以上となった場合は高速度用目標角速度マップ（ｂ）に切り替え、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の適用時には、実速度が第２の速度閾値よりも小さい第１の速度閾値（例えば１．５ｋｍ／ｈ）未満となった場合は低速度用目標角速度マップ（ａ）に切り替えるようにすれば、マップの切替頻度を低減して安定的な制御を行える。

また、低速度用目標角速度マップ（ａ）と高速度用目標角速度マップ（ｂ）から実速度に対応する目標角速度を算出する場合は、高速度用目標角速度マップ（ｂ）に対応する実速度に対する現在の実速度の比率に応じて、低速度用目標角速度マップ（ａ）と高速度用目標角速度マップ（ｂ）の目標角速度指定値を比例配分するような目標角速度を指定するようにしても良い。

上記のような低速度用目標角速度マップ（ａ）および高速度用目標角速度マップ（ｂ）を実速度に応じて適用する構成により、以下のような旋回特性が得られる。

すなわち、電動車両１が実質的に停止状態（実速度が低速度域または速度ゼロ）にある場合には、ジョイスティック８３の中立位置の左右両側に比較的広い中央領域ｎ１（不感帯）が設定され、利用者がこの範囲でジョイスティック８３を左右に操作しても電動車両１は動き出さない。これにより、先述したように実質的な停止状態から直ちに旋回動作に移行するのを回避し、利用者が明確な意図をもってジョイスティック８３を左右側領域Ｔ１まで操作した場合にのみ前進旋回が開始される。

一方、利用者がジョイスティック８３を前方に操作して前進走行中の場合など、電動車両１の実速度が高速度領域にある場合は、中立位置の左右両側近傍に遷移領域Ｔ４が設定され、利用者がジョイスティック８３を前傾位置から左右に操作することで、進路を微調整しながら所望の方向に走行でき、かつ、電動車両１の直進速度に相応した操向性能が得られる。

（ジョイスティックの実施形態）
次に、図６は、上述したような電動車両１の操作に適した乗車モード操作部３０８におけるジョイスティックとリミッタープレート３０４の実施形態を示している。リミッタープレート３０４は、ジョイスティックのシャフト部３８３の操作領域（可動範囲）を機械的に規制する機能を有しており、図６に示されるように、リミッタープレート３０４は、正八角形状の基本形状をなす開口部（３０４）を備え、開口部の縁部に８箇所の節度部３４１～３４８が形成されている。

このうち、進行方向に対して前方および後方に位置した節度部３４１，３４２は、シャフト部３８３よりも大きい曲率半径を有する円弧状または曲線形状をなして所定の角度範囲３４１ａ，３４２ａに亘り形成され、隣接する辺部に連続している。

この構成により、図中２点鎖線で示されるように、直前方にジョイスティック（３８３′）を倒して前進走行している状態で、節度部３４１に沿って左右にジョイスティック（３８３″）を移動させ、進路を微調整しながら前進走行する操作を容易に行え、同様にジョイスティック（３８３）を後方すなわち手前側に操作して後進走行している状態で節度部３４２に沿って左右に移動させることで、進路を容易に微調整できる利点がある。

一方、他の節度部３４３～３４８は、シャフト部３８３よりも曲率半径の小さい角部となっているので、それぞれの節度部３４３～３４８において確定的な節度感が得られるとともに、隣接する節度部へのジョイスティック（３８３）の確定的な移動を行える利点がある。

例えば、ジョイスティック（３８３）を前方の節度部３４１から左右斜前方の節度部３４５，３４６に操作することで前進旋回に移行したり、停止状態にある中立位置から左右の節度部３４３，３４４に操作することで前進旋回に移行したり、斜後方の節度部３４７，３４８に操作することで、その場旋回（スピンターン）を実行できる。

最高速度が歩行速度域（例えば６ｋｍ／ｈ）以下に制限されている電動車両１では、利用者は、前進走行する場合にはジョイスティックを前端まで倒し、後進する場合は後端まで倒すといった簡単かつ確定的な操作を行う傾向があり、前後の節度部３４１，３４２を利用した進路の微調整を許容しつつ、前方の節度部３４１と滑らかに連続する斜前方の節度部３４５，３４６を利用した旋回範囲の制限（過旋回防止）できる利点もある。

しかも、前進走行（３４１；図４の前方領域Ｆ１）から前進旋回（３４５，３４６；図４の遷移領域Ｆ３）に移行すると、目標車両速度マップに従って減速するので、特に意識しなくても、操向操作に応じた速度制御を実行でき、かつ、走行速度に応じた旋回特性が得られる。

以上詳述したように、本発明に係る電動車両１は、ジョイスティック８３の操作位置により与えられる目標車両速度ｖ、および、ジョイスティック８３の操作位置と車両の実速度により与えられる目標車両角速度ωに基づいて、左右駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）の目標回転速度を算出し、左右駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）の実回転速度を目標回転速度に追従させるべく、左右モータ４１（４０Ｌ，４０Ｒ）を制御するように構成されているので、実速度に応じて旋回特性を変化させることができ、ジョイスティック８３の直感的な操作のみで走行状態に応じて適正な旋回特性が得られ、操作の簡潔性、利便性や安全性の向上に有利である。

特に、制御部１０は、ジョイスティック８３の操作位置と目標車両速度との関係を規定する目標速度マップと、実速度に応じてジョイスティック８３の操作位置と目標車両角速度との関係を規定する目標角速度マップとを備え、左右駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）の目標回転速度を算出するように構成されているので、制御の複雑化を回避しつつ安定的な小型電動車両を構成できる。

さらに、目標速度マップは、ジョイスティック８３の操作範囲内の前端を含む前方領域Ｆ１、後端を含む後方領域Ｂ１、左右側端を含む左右側領域Ｆ２、および、中心を含む中央領域ｎを有しており、前方領域Ｆ１は第１の目標前進速度（ｖａ）、後方領域Ｂ１は目標後進速度（ｖｂ）、左右側領域Ｆ２は第２の目標前進速度（ｖｃ）、中央領域ｎは停止をそれぞれ指示し、第１の目標前進速度（ｖａ）は、第２の目標前進速度（ｖｃ）より大きく、第２の目標前進速度（ｖｃ）は目標後進速度（ｖｂ）より大きいかまたは等しい絶対値を有するので、ジョイスティック８３を左右側領域Ｆ２に操作して旋回する場合にも前進速度が得られ、左右駆動輪４（４Ｌ，４Ｒ）と自在輪（オムニホイール）５を備えた小型電動車両１のシステムへの負荷を低減し、比較的小出力のモータで実用的かつ軽量なシステムを構成できる利点がある。

また、目標速度マップは、中央領域ｎと前方領域Ｆ１、後方領域Ｂ１、および、左右側領域Ｆ２の間に、中央領域ｎから各領域Ｆ１，Ｆ２，Ｂ１に向かい目標速度が増加する遷移領域Ｆ３，Ｆ４，Ｂ２を有しているので、ジョイスティック８３の操作量に応じて目標速度を入力でき、モータへの負担を軽減しつつ連続的で円滑な制御を行える。

一方、目標角速度マップは、実速度が電動車両１の設定速度域内での最高速度または所定の高速度域にある場合の目標車両角速度を規定する高速度用目標角速度マップ（ｂ）と、実速度が低速度域または速度ゼロである場合の目標車両角速度を規定する低速度用目標角速度マップ（ａ）を含み、それぞれのマップが、ジョイスティック８３の操作範囲内の左右側端を含む左右側領域（Ｔ１，Ｔ２）と、中心を含む中央領域（ｎ１，ｎ２）を有し、かつ、左右側領域は最大目標角速度（ω１、ω２）、中央領域は目標角速度ゼロをそれぞれ指示し、高速度用目標角速度マップ（ｂ）の最大目標角速度ω２は、低速度用目標角速度マップ（ａ）の最大目標角速度ω１より大きく、制御部１０は、電動車両１の実速度に応じて高速度用目標角速度マップ（ｂ）または低速度用目標角速度マップ（ａ）を選択的に適用するので、実速度に応じて制御マップを適用する簡素な制御により、利用者の操作意図と電動車両1の走行速度に見合った旋回特性、操向性能が得られる。

また、高速度用目標角速度マップ（ｂ）と低速度用目標角速度マップ（ａ）は、それぞれ、中央領域ｎ１，ｎ２と左右側領域Ｔ１，Ｔ２の間に、中央領域から左右側領域に向かい目標角速度が増加する遷移領域Ｔ３，Ｔ４を有しているので、急激な旋回動作が抑制され、モータへの負担を軽減しつつ連続的で円滑な制御が可能になり、直進走行から前進旋回、その場旋回へとスムーズに移行できる。

特に、高速度用目標角速度マップの中央領域ｎ２が、低速度用目標角速度マップの中央領域ｎ１よりも狭く設定されている構成により、高速度域での前進走行時にはジョイスティック８３による操向操作の感度が高くなり、ジョイスティック８３で進路を微調整しながら所望の方向に走行できる一方、低速度域および停止中は、ジョイスティック８３の操作の不感帯が十分に確保され、ジョイスティック８３に利用者が手を置いた挙動などでの動き出しや誤操作を防止するうえで有利である。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、電動車両１が、歩行補助車モードを備える場合について述べたが、本発明は、歩行補助車モードを備えない小型電動車両や電動車いすとしても実施可能である。

また、上記実施形態では、従動輪５としてオムニホイールを用いる場合を示したが、キャスター形式の自在輪を用いることもできる。

１ 電動車両
２ 車体
３ リアハンドル（歩行補助車モード操作部）
４ 駆動輪（後輪）
５ 従動輪（自在輪、前輪）
６ シートバック
７ シート
８ 乗車モード操作部
９ バッテリ
１０ 制御部
２０ 傾斜センサ
２１ 移動ベース
２２ 上部フレーム
２４ 後側ベース
２５ 前側ベース
２６ 解除タグ
２８ 車両状態検知センサ
３０ 把持センサ
３４ 電磁ブレーキ解除スイッチ
４０（４０Ｌ，４０Ｒ） モータユニット
４１ 左右モータ
４２ 左右電磁ブレーキ
４３ 左右回転速度センサ
８０ 表示部
８２ アームレスト
８３ 乗車モード操作部
８４ 走行許可スイッチ

Claims (9)

1. 進退方向および幅方向を有する車体と、
   前記車体の幅方向に離間して設けられた左右駆動輪と、
   前記左右駆動輪に対して前記車体の進退方向に離間して設けられた自在輪と、
   前記左右駆動輪に個別に動力伝達可能に接続された左右モータと、
   前記左右モータの回転速度を検知する左右回転速度センサと、
   ジョイスティック型の操作子を有する操作部と、
   前記操作子の操作に従って前記左右モータを制御する制御部と、を備え、
   前記左右駆動輪の回転速度差に応じて車両の旋回に係る角速度が与えられ、
   前記制御部は、前記操作子の操作位置により与えられる目標車両速度、および、前記操作子の操作位置の左右方向成分と車両の実速度により与えられる目標車両角速度に基づいて、前記左右モータの目標回転速度を算出し、前記左右モータの実回転速度を前記目標回転速度に追従させるべく、前記左右モータを制御するように構成されている、
   小型電動車両。
2. 前記制御部は、前記操作子の操作位置と目標車両速度との関係を規定する目標速度マップと、実速度に応じて前記操作子の操作位置と目標車両角速度との関係を規定する目標角速度マップとを格納する記憶手段を備え、前記目標速度マップ、および、前記実速度に応じた前記目標角速度マップにより、前記左右駆動輪の目標回転速度を算出するように構成されている、請求項１に記載の小型電動車両。
3. 前記目標速度マップは、前記操作子の操作範囲内の前端を含む前方領域と、後端を含む後方領域と、左右側端を含む左右側領域と、中心を含む中央領域とを有しており、
   前記前方領域は第１の目標前進速度、前記後方領域は目標後進速度、前記左右側領域は第２の目標前進速度、前記中央領域は停止をそれぞれ指示し、前記第１の目標前進速度は、前記第２の目標前進速度より大きく、前記第２の目標前進速度は前記目標後進速度より大きいかまたは等しい絶対値を有する、請求項２に記載の小型電動車両。
4. 前記目標速度マップは、前記中央領域と前記前方領域、前記中央領域と前記後方領域、および、前記中央領域と前記左右側領域の間に、前記中央領域から前記各領域に向かい目標速度が増加する遷移領域を有している、請求項３に記載の小型電動車両。
5. 前記目標角速度マップは、前記実速度が車両の設定速度域内での最高速度または所定の高速度域にある場合の目標車両角速度を規定する高速度用目標角速度マップと、前記実速度が低速度域または速度ゼロである場合の目標車両角速度を規定する低速度用目標角速度マップとを含み、
   前記高速度用目標角速度マップおよび前記低速度用目標角速度マップは、それぞれ、前記操作子の操作範囲内の左右側端を含む左右側領域と、中心を含む中央領域とを有し、かつ、前記左右側領域は最大目標角速度、前記中央領域は目標角速度ゼロをそれぞれ指示し、前記高速度用目標角速度マップの最大目標角速度は、前記低速度用目標角速度マップの最大目標角速度より大きく、
   前記制御部は、車両の実速度に応じて前記高速度用目標角速度マップまたは前記低速度用目標角速度マップを選択的に適用するように構成されている、請求項２～４の何れか一項に記載の小型電動車両。
6. 前記制御部は、前記実速度が、前記高速度域と前記低速度域または速度ゼロの中間の速度域にある場合は、中間速度用目標角速度マップを適用するか、または、前記高速度用目標角速度マップと前記低速度用目標角速度マップから当該実速度に対応する目標角速度を算出するように構成されている、請求項５に記載の小型電動車両。
7. 前記高速度用目標角速度マップおよび前記低速度用目標角速度マップは、それぞれ、前記中央領域と前記左右側領域の間に、前記中央領域から前記左右側領域に向かい目標角速度が増加する遷移領域を有している、請求項５または６に記載の小型電動車両。
8. 前記高速度用目標角速度マップの前記中央領域は、前記低速度用目標角速度マップの前記中央領域よりも狭い、請求項５～７の何れか一項に記載の小型電動車両。
9. 前記操作部は、前記操作子の可動範囲を画定するリミッタープレートを備え、前記リミッタープレートは、前記目標速度マップの前記前方領域に対応する前方節度部、前記後方領域に対応する後方節度部、前記左右側領域に対応する左右側方節度部、それらの間にある、左右斜前方節度部、および、左右斜後方節度部を含み、前記前方節度部および前記後方節度部は、前記操作子の周面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する円弧状または曲線形状をなしている、請求項３記載の小型電動車両。