(57)【要約】【課題】電源の小型・軽量化及び長寿命化とベビーカーの航続距離の延長を図ることができるベビーカー用電動パワーアシスト装置を提供すること。【解決手段】ベビーカー１に搭載されるベビーカー用電動パワーアシスト装置５を、車輪４を回転駆動する電動機６と、該電動機６に電力を供給する大容量コンデンサ７と、複数の電子回路とセンサを集積して成る回路ユニット８と、大容量コンデンサ７と回路ユニット８との接続をＯＮ／ＯＦＦするコントローラ１０と、を含んで構成する。又、回路ユニット８は、これに設けられた傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度に応じてアシストモード、回生制動モード又は平地モードを設定し、アシストモードにおいては電動機６を駆動して車輪４に補助動力を与え、回生制動モードにおいては電動機６を発電機として駆動して大容量コンデンサ７を充電し、平地モードにおいては電動機６の駆動を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベビーカーに搭載される装置であって、
車輪を回転駆動する電動機と、
該電動機に電力を供給する大容量コンデンサと、
複数の電子回路とセンサを集積して成る回路ユニットと、
前記大容量コンデンサと前記回路ユニットとの接続をＯＮ／ＯＦＦするコントローラと、を含んで構成されることを特徴とするベビーカー用電動パワーアシスト装置。
【請求項２】
前記回路ユニットは、これに設けられた傾斜センサによって検出される路面の傾斜角度に応じてアシストモード、回生制動モード又は平地モードを設定し、アシストモードにおいては前記電動機を駆動して車輪に補助動力を与え、回生制動モードにおいては前記電動機を発電機として駆動して前記大容量コンデンサを充電し、平地モードにおいては前記電動機の駆動を停止することを特徴とする請求項１記載のベビーカー用電動パワーアシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベビーカーの操作力を電動機の動力によってアシストするためのベビーカー用電動パワーアシスト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
幼児を乗せて走行するベビーカーは、一般には人が手で押すことによって走行するものであるが、特に上り坂での走行には多大な労力を要し、押す人の肉体的負担が大きいという問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、駆動モータをベビーカーの車軸に組み込み、挿脱可能なバッテリから供給される電力によって前記駆動モータを起動し、その補助動力によって人力をアシストするようにした電動ベビーカーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０６８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において提案される電動ベビーカーの電源にはバッテリが使用されているが、バッテリの充電は外部電源によって行うため、バッテリが切れた場合には、外部電源が使用可能な場所までベビーカーを手で押して移動する必要がある。この場合、ベビーカーには自重と幼児の体重及び電動機やバッテリを含む電動パワーアシスト装置の重量が加わるため、ベビーカーの移動は容易ではない。又、バッテリの充電には長時間を要する。
【０００６】
又、ベビーカーは日常的に使用されるために頻繁に充放電が必要になるが、バッテリの充電サイクルは１５００回程度と比較的短く、バッテリが寿命に達すると新しいものへの交換が必要になるために経済的な負担も大きくなる。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、電源の小型・軽量化及び長寿命化とベビーカーの航続距離の延長を図ることができるベビーカー用電動パワーアシスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ベビーカーに搭載されるベビーカー用電動パワーアシスト装置を、
車輪を回転駆動する電動機と、
該電動機に電力を供給する大容量コンデンサと、
複数の電子回路とセンサを集積して成る回路ユニットと、
前記大容量コンデンサと前記回路ユニットとの接続をＯＮ／ＯＦＦするコントローラと、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記回路ユニットは、これに設けられた傾斜センサによって検出される路面の傾斜角度に応じてアシストモード、回生制動モード又は平地モードを設定し、アシストモードにおいては前記電動機を駆動して車輪に補助動力を与え、回生制動モードにおいては前記電動機を発電機として駆動して前記大容量コンデンサを充電し、平地モードにおいては前記電動機の駆動を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、電源として長寿命で高速充電が可能な大容量コンデンサを使用するため、その交換が不要となり、メンテナンスが簡単化する。又、大容量コンデンサは小型で軽量であるため、当該ベビーカー用電動パワーアシスト装置の小型化と軽量化が図られる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、下り坂を走行する際には回生制動モードに設定して電動機を発電機として機能させ、走行による運動エネルギーを発電機として機能する電動機によって電気エネルギーに変換して大容量コンデンサを充電することができるため、ベビーカーの航続距離を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電動パワーアシストを装置を搭載したベビーカーの正面図である。
【図２】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の回路構成図である。
【図３】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置のアシストモード時の状態を示す回路構成図である。
【図５】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の回生制動モード時の状態を示す回路構成図である。
【図６】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の平地モード時の状態を示す回路構成図である。
【図７】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置における大容量コンデンサへの外部電源からの充電動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の充電モード時の状態を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る電動パワーアシスト装置を搭載したベビーカーの正面図であり、図示のベビーカー１は、枠状のフレーム２に幼児が着座するシート３を組み込み、フレーム２を３つの回転可能な車輪４によって走行可能に支持することによって構成されているが、このベビーカー１には、本発明に係る電動パワーアシスト装置５が搭載されている。
【００１５】
上記電動パワーアシスト装置５は、ベビーカー１を押す人の労力の一部を補助動力によってアシストするものであって、左右一対の各車軸４に連結された左右の電動機６と、これらの電動機６の間に配置されて各電動機６に電力を供給する大容量コンデンサ７と、その上に配置された回路ユニット８と、フレーム２の上端に水平に架設されたグリップ９の幅方向中央に配置されたコントローラ１０を含んで構成されている。尚、グリップ９には、ベビーカー１の走行に制動を掛けるためのブレーキグリップ１１が設けられている。又、大容量コンデンサ７としては、電解コンデンサや電気二重層コンデンサが１つ又は複数使用される。
【００１６】
次に、本発明に係る電動パワーアシスト装置５の回路構成を図２に基づいて以下に説明する。
【００１７】
図２は本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の回路構成図であり、前記回路ユニット８は、当該回路ユニット８を動作させるための電源を作る回路ユニット用電源回路１２と、電動機６の駆動時や回生時に使用される電源の電源回路１３と、回路ユニット用電源回路１２や電源回路１３の監視と制御を行う電源監視回路１４と、路面の傾斜角度を検出する傾斜センサ１５と、該傾斜センサ１５等からの検出信号に基づいて路面の傾斜角度等を演算する制御回路１６と、電動機６を駆動する電動機駆動回路１７等を含んで構成されている。尚、本実施の形態においては、電動機６の回転は減速ギヤ１８を経て車輪４に伝達されるよう構成されているが、電動機６の回転を車輪４に直接伝達するよう構成しても良い。又、前記コントローラ１０は、前記大容量コンデンサ７と前記回路ユニット８との接続をＯＮ／ＯＦＦするものである。
【００１８】
而して、以上のように構成された電動パワーアシスト装置５においては、前記回路ユニット８は、これに設けられた前記傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度に応じてアシストモード、回生制動モード又は平地モードを設定し、アシストモードにおいては電動機６を駆動して車輪４に補助動力を与え、回生制動モードにおいては電動機６を発電機として駆動して大容量コンデンサ７を充電し、平地モードにおいては電動機６の駆動を停止する。以下、電動パワーアシスト装置５の作用を図３〜図６に基づいて説明する。尚、図３は本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置の動作手順を示すフローチャート、図４は同ベビーカー用電動パワーアシスト装置のアシストモード時の状態を示す回路構成図、図５は回生制動モード時の状態を示す回路構成図、図６は平地モード時の状態を示す回路構成図である。
【００１９】
電動パワーアシスト装置５の動作がスタートすると（図３のステップＳ１）、傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度が検出され（ステップＳ２）、その傾斜角度によって路面が平地であるか否かが判断される（ステップＳ３）。
【００２０】
傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度が予め設定された閾値を超えるために路面が平地ではないと判断された場合（ステップＳ３での判定結果がＮｏである場合）には、その路面が上り坂であるか否かが判定される（ステップＳ４）。路面が上り坂である場合（ステップＳ４での判定結果がＹｅｓである場合）には、制御モードとしてアシストモードが設定される（ステップＳ５）。
【００２１】
アシストモードにおける動作を図４に示すが、このアシストモードにおいては、電源監視回路１４によって電源である大容量コンデンサ７の蓄電残量や異常が監視され（ステップＳ６）、電動機６の駆動が可能か否かが判定される（ステップＳ７）。電動機６の駆動が可能であると判断された場合（ステップＳ７での判定結果がＹｅｓである場合）には、電源監視回路１４は制御回路１６に対して大容量コンデンサ７から電動機６への電力の供給を許可する信号を送信する（ステップＳ８）。すると、制御回路１６は、大容量コンデンサ７からの電力出力をＤＣ／ＤＣコンバータによる電源回路１３で昇圧し（ステップＳ９）、電動機駆動回路１７を駆動制御すると（ステップＳ１０）、電動機６が電動機駆動回路１７によって駆動制御され、その回転が減速ギヤ１８を経て左右の車輪４に伝達され、左右の車輪４が回転駆動される。
【００２２】
従って、このパワーアシストモードにおいては、図１に示すベビーカー１の上り坂での走行における人力が電動機６が発生する補助動力によってアシストされ、上り坂でのベビーカー１の走行を楽に行うことができ、ベビーカー１を押す人の肉体的負担が軽減される。尚、アシストモードにおいては、車輪４の回転数或いは走り出し時の車輪４の回転が不図示の回転センサによって検出され、その検出データが制御回路１６へと送信される。そして、アシストモードにおいては、傾斜センサ１５によって検出される傾斜角度によって路面が平地若しくは下り坂であると判断された場合、大容量コンデンサ７に異常が発生した場合、コントローラ１０によって電源がＯＦＦされた場合に終了する。又、アシストモードにおいて、大容量コンデンサ７の蓄電残量や異常が電源監視回路１４によって監視されたために電動機６の駆動が不可能であると判断された場合（ステップＳ７での判定結果がＮｏである場合）には、電動パワーアシスト装置５の動作が終了し（ステップＳ２０）、電動機６によるパワーアシストはなされない。
【００２３】
他方、傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度が予め設定された閾値を超えて路面が上り坂ではないと判断された場合（ステップＳ４での判定結果がＮｏである場合）には、路面が下り坂であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。路面が下り坂であると判断された場合（ステップＳ１２での判定結果がＹｅｓである場合）には、制御モードとして回生制動モードが設定される（ステップＳ１３）。
【００２４】
回生制動モードにおける動作を図５に示すが、この回生制動モードにおいては、電源監視回路１４によって電源である大容量コンデンサ７の蓄電残量や異常が監視され（ステップ１４）、電動機６を発電機として機能させて大容量コンデンサ７への充電が必要か否かが判定される（ステップＳ１５）。大容量コンデンサ７の充電が必要であると判断された場合（ステップＳ１５での判定結果がＹｅｓである場合）には）には、充電が可能であるか否かが判定される（ステップＳ１６）。
【００２５】
大容量コンデンサ７の充電が可能であると判断された場合（ステップＳ１６での判定結果がＹｅｓである場合）には、電源監視回路１４は制御回路１６に対して発電機として機能する電動機６から大容量コンデンサ７への充電を許可する信号を送信する（ステップＳ１７）。すると、発電機として機能する電動機６において発生する電力が電源回路１３によって制御されつつ（ステップＳ１８）大容量コンデンサ７へと供給されて該大容量コンデンサ７が充電される（ステップＳ１９）。つまり、この回生制動モードにおいては、ベビーカー１が下り坂に沿って走行する際の運動エネルギーが電動機６の発電作用によって電気エネルギーに変換され、ベビーカー１の下り坂での走行に回生ブレーキが掛けられるとともに、大容量コンデンサ７が充電される。
【００２６】
従って、この回生制動モードにおいては、大容量コンデンサ７の充電残量が低下した場合であっても、ベビーカー１が下り坂に沿って走行することによって大容量コンデンサ７が充電され、その充電容量が回復する。尚、ステップＳ１２、Ｓ１５又はＳ１６での判定結果がＮｏである場合には、電動パワーアシスト装置５の動作が終了し（ステップＳ２０）、大容量コンデンサ７の充電はなされない。
【００２７】
又、傾斜センサ１５によって検出される路面の傾斜角度が閾値未満であるために路面が平地であると判断された場合（ステップＳ３での判定結果がＹｅｓ）である場合には、制御モードは平地モードに設定される。
【００２８】
上記平地モードにおける動作を図６に示すが、この平地モードにおいては、当該電動パワーアシスト装置５の動作は終了し（ステップＳ２０）、パワーアシストも大容量コンデンサ７の充電もなされない。尚、この平地モードは、傾斜センサ１５が検出する傾斜角度によって路面が上り坂又は下り坂であると判断された場合、電源に異常が発生した場合、コントローラ１０によって電源がＯＦＦされた場合に終了する。
【００２９】
ところで、大容量コンデンサ７の充電残量が不足する場合には該大容量コンデンサ７が外部電源によって充電されるが、その充電手順と動作を図７及び図８に基づいて以下に説明する。
【００３０】
図７は本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置における大容量コンデンサへの外部電源からの充電動作を示すフローチャート、図８は同ベビーカー用電動パワーアシスト装置の充電モード時の状態を示す回路構成図であり、ベビーカー１の使用前に大容量コンデンサ７を満充電する場合には、図８に示すように、外部電源１８を電源回路１３に接続して大容量コンデンサ７の充電を行う。
【００３１】
即ち、充電動作が開始されると（図７のステップＳ２１）、電源監視回路１４によって満充電の検知、過充電の防止及び電圧値の異常を監視し（ステップＳ２２）、充電可能か否かを判定する（ステップＳ２３）。充電可能であると判断された場合（ステップＳ２３での判定結果がＹｅｓである場合）、大容量コンデンサ７の充電に適した出力とするため、電源回路１３に送られるＰＷＭ信号のデューディ比を制御し（ステップＳ２４）、大容量コンデンサ７の充電を行う（ステップＳ２５）。そして、大容量コンデンサ７が満充電となると、充電が完了する（ステップＳ２６）。
【００３２】
而して、本発明に係るベビーカー用電動パワーアシスト装置５によれば、電源として長寿命で高速充電が可能な大容量コンデンサ７を使用するため、その交換が不要となり、メンテナンスが簡単化する。又、大容量コンデンサ７は小型で軽量であるため、当該ベビーカー用電動パワーアシスト装置５の小型化と軽量化が図られる。
【００３３】
更に、本実施の形態においては、下り坂を走行する際には回生制動モードに設定して電動機６を発電機として機能させ、走行による運動エネルギーを発電機として機能する電動機６によって電気エネルギーに変換して大容量コンデンサ７を充電するようにしたため、ベビーカー１の航続距離を延ばすことができるという効果も得られる。
【符号の説明】
【００３４】
１      ベビーカー
２      フレーム
３      シート
４      車輪
５      電動パワーアシスト装置
６      電動機
７      大容量コンデンサ
８      回路ユニット
９      グリップ
１０    コントローラ
１１    ブレーキグリップ
１２    回路ユニット用電源回路
１３    電源回路
１４    電源監視回路
１５    傾斜センサ
１６    制御回路
１７    電動機駆動回路
１８    減速ギヤ
１９    外部電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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