(57)【要約】      （修正有）【課題】走行中の充電が可能で稼働率を同上させた電動車椅子を提供する。【解決手段】充電可能なバッテリー１と、このバッテリー１からインバーター２を介して受電し回転減速伝達機構３を介して駆動用車輪４，５を回転駆動する電動モーター６と、インバーター２を制御するコントローラー７とを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラー７のハンド操作部８を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジン２２により発電する交流発電機２０を設け、交流発電機２０と前記バッテリー１間を、交流−直流変換器２３と、バッテリーから交流−直流変換機２３への電流逆流防止ダイオード２４とを介して通電接続した電動車椅子。【選択図】  図２
2004236936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラーのハンド操作部を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジンにより発電する交流発電機を設け、交流発電機と前記バッテリー間を、交流−直流変換器と、バッテリーから交流−直流変換機への電流逆流防止ダイオードとを介して通電接続したことを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラーのハンド操作部を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジンにより発電する交流発電機を設け、交流発電機と前記バッテリー間を、交流−直流変換器と、バッテリーから交流−直流変換機への電流逆流防止ダイオードとを介して通電接続し、所定の走行速度を保って回転する電動モーターへ電力を供給するインバーターの負荷電流値を入力し、その電流値に応じて交流−直流変換機からバッテリーへの供給電圧を可変設定する電圧可変器を設けたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項３】
充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラーのハンド操作部を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジンにより発電する交流発電機を設け、交流発電機と前記バッテリー間を、交流−直流変換器と、バッテリーから交流−直流変換機への電流逆流防止ダイオードとを介して通電接続し、所定の走行速度を保って回転する電動モーターへ電力を供給するインバーターの負荷電流値を入力し、その電流値があらかじめ設定しておいた一定負荷電流値を越えたら、その信号をハンド操作部を介してコントローラーに送付して電動モーターの回転速度を落とし走行速度を低下させて一定負荷電流値に復帰させる定負荷制御器を設けたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項４】
充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラーのハンド操作部を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジンにより発電する交流発電機を設け、交流発電機と前記バッテリー間を、交流−直流変換器と、バッテリーから交流−直流変換機への電流逆流防止ダイオードとを介して通電接続すると供に、電流逆流防止ダイオードに逆電圧がある決められた時間以上加わる場合はエンジンを停止またはアイドリング状態として発電量を絞り、逆電圧が解消すると発電を開始させる節電制御器を設けたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項５】
充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近に前記コントローラーのハンド操作部を設けた電動車椅子において、起動用モーター付設のエンジンにより発電する交流発電機を設け、交流発電機と前記バッテリー間を、交流−直流変換器と、バッテリーから交流−直流変換機への電流逆流防止ダイオードとを介して通電接続し、所定の走行速度を保って回転する電動モーターへ電力を供給するインバーターの負荷電流値を入力しその電流値に応じて交流−直流変換機からバッテリーへの供給電圧を可変設定する電圧可変器と、インバーターの負荷電流値があらかじめ設定しておいた一定負荷電流値を越えたら、その信号をハンド操作部を介してコントローラーに送付して電動モーターの回転を落とし走行速度を低下させて一定負荷電流値に復帰させる定負荷制御器を設けたことを特徴とする電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高年齢者等身体能力の減退した人が利用する電動車椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動車椅子は、小回りが利き時速６．０ｋｍを最大速度に制限して、その簡便で安全性に優れた操作性から、道路交通法上歩行者扱いとなっており、身体に障害のある人又は高齢により歩行が困難な人の移動手段として広く利用されている。
【０００３】
例えば過疎化と高齢化が進み公共交通機関の維持が困難な地域でも、高齢者の自立した快適な生活維持の一助として、高齢者が都合の良いときに外出できる自前の交通手段に電動車椅子が利用され始めている。
【０００４】
この電動車椅子の一般仕様内容は、充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子の乗員の手元付近にはコントローラーのハンド操作部が設けられ、ハンド操作部には、電源スイッチ、速度選択ボタン、前進・後進の切り替えスイッチが装備されており、又基本的装備として乗員が座る椅子、走行方向の変更用操作ハンドルとブレーキ（独立した機械式ブレーキを備える方式と電動モーターの減速・停止がブレーキを兼ねる方式がある）、バッテリーの充電装置、電動車椅子を人手で押して動かすためのクラッチ、一般道路での走行を前提にした警笛、前照灯、方向指示灯とそれらのスイッチを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来からある電動車椅子は、次のいくつかの問題があり特に坂道の多い山村での利用、或いは屋外移動での長距離利用には、利用価値を減じているものであった。
【０００６】
つまり、電動車椅子に搭載のバッテリーは、その電池容量に限界があるので、たとえば、１充電の平地連続走行可能距離が２５ｋｍのバッテリーの場合において、傾斜６度の登り坂のみが連続する道路では連続走行可能距離は６ｋｍ程度にまで短くなり、さらに傾斜角度が大きいほど、乗員が重いほど、連続走行可能距離は短くなる。
【０００７】
走行距離の増大を図るために電池容量の大きいバッテリーに替える方法は、バッテリー自体の重量増のために車体強度を補強する必要を生じて車体重量のさらなる増加につながり、傾斜の急な坂道ではバッテリーの消耗がさらに激しくなる悪循環に陥ってバッテリー容量増強の効果を減ずると共に、重量増による電動車椅子の操作性の悪化につながる。
【０００８】
又、電池容量は大きいが重い鉛電池を、軽量であるが電池容量の小さいアルカリ電池に替える方法においても、平地連続走行可能距離を大容量の鉛電池レベルにするには、特開２００１−１２０６０４公報に紹介のような補助用アルカリ電池と主電源の鉛電池とを適切に切り替え使用し、軽量であるが電池容量の小さい補助用アルカリ電池を取り外して別途充電するなどの煩雑な操作を必要とする。
【０００９】
更に電動車椅子に搭載のバッテリーは、走行中の充電が不可能なため、バッテリーの電池容量を使い果たした場合、走行できず停止させた状態での長時間の充電時間の確保が必要であり、その稼働率を著しく低下させ、坂道の多い山村での実用性を乏しいものにしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決した優れたものであり、その特徴とするところは、充電可能なバッテリーと、このバッテリーからインバーターを介して受電し回転減速伝達機構を介して駆動用車輪を回転駆動する電動モーターと、インバーターを制御するコントローラーとを搭載し、電動車椅子乗員の手元付近には前記コントローラーのハンド操作部が設けられ、ハンド操作部には、例えば電源スイッチ、速度選択スイッチ、前進・後進の切り替え変更用スイッチ等が装備されている電動車椅子において、次の（１）、又は（１）と（２）、又は（１）と（３）、又は（１）と（４）、又は（１）と（２）と（３）の構成を有した電動車椅子にある。
【００１１】
（１）、起動用モーター付設のエンジンにより発電する単相もしくは３相交流発電機を設け、発電機と前記バッテリー間に通電接続した交流−直流変換器（以下ＡＣ−ＤＣ変換機と称す）と、バッテリーからＡＣ−ＤＣ変換機への電流逆流防止ダイオード。
【００１２】
（２）、ＡＣ−ＤＣ変換機と通電接続されたバッテリーから所定の走行速度を保って回転する電動モーターへ電力を供給するインバーターの負荷電流値を測定し、その電流値に応じてＡＣ−ＤＣ変換機からバッテリーへの供給電圧を可変設定する電圧可変器。
【００１３】
（３）、所定の走行速度を保って回転する電動モーターへ電力を供給するインバーターの負荷電流値を入力し、その電流値があらかじめ設定した一定負荷電流値を越えたら、その信号を発電機操作部からハンド操作部を介してコントローラーに送付して電動モーターの回転速度を落とし走行速度を低下させて一定負荷電流値の復帰させる定負荷制御器。
上記一定負荷電流値とは電動車椅子が発電機からの電力のみで走行し、バッテリーの消耗が生じない条件の登り坂を登坂する際に電動モーターへ電力を供給するインバーターの入側電流値である。
【００１４】
（４）、バッテリーからＡＣ−ＤＣ変換機への電流逆流防止ダイオードに加わる電圧を入力し、その電圧がバッテリー側が正となる逆電圧になっている状態がある決められた時間以上続く場合は、エンジンに信号を与えてエンジンを停止またはアイドリング状態として発電量を絞り、逆電圧が解消すると発電を開始させる節電制御器。ここで決められた時間とはある程度長い下り坂を走行するに必要な時間で実用上は５秒以上である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において電動車椅子の前提条件とする構成は、一般公知の電動車椅子が備えた技術条件でよい。
即ち、電動車椅子は、充電可能なバッテリーをそなえ、その直流電気をインバーターで変調して実効電圧を変更し、所定の回転速度にした電動モーターの機械的な回転力に変換し、歯車などの伝導機構を介して駆動輪を回転させて走行するものである。更に電動車椅子の暴走を防ぐために駆動輪もしくは電動モーターの回転速度を入力し、その結果に応じてインバーターを制御するコントローラーを搭載し、電動車椅子の乗員の手元付近には前記コントローラーのハンド操作部が設けられ、電源スイッチ、速度選択スイッチ、前進・後進の切り替え変更用スイッチが標準装備されており、これ以外に走行に基本的に必要な走行方向の変更用操作ハンドルとブレーキ、手動で電動車椅子を動かすためのクラッチ、警笛、バッテリーの充電装置、前照灯、方向指示灯等を備えている。
【００１６】
本発明における充電可能なバッテリーとしては、特に限定されるものでなく鉛電池、アルカリ電池等その他適宜なバッテリーを単数又は複数個設ける。
【００１７】
本発明における発電機としては、始動用モーター付きで、ガソリンを燃料とする４サイクル小型エンジンや混合油を燃料とする２サイクル小型エンジン等を動力とする単相もしくは３相交流発電機等を用い、交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換器を付設する。
また本発明における電流逆流防止ダイオードは、駆動輪が段差などに衝突して突然回転を停止すると、電動モーターに大きい逆起電力が発生し、バッテリーおよび発電機側に電流が逆流するが、その逆電流が流れてＡＣ−ＤＣ変換機や交流発電機を破損させるのを防止する目的と、電動車椅子が傾斜の急な下り坂をおりるときに発生する逆起電力、すなわち回生ブレーキとして発生する電力を発電機側に流さず、主にバッテリーの充電に用いる目的のために必要である。
【００１８】
本発明における電圧可変器は、例えば平地走行時又は若干緩い勾配の上り坂道を走行時で、電動モーターの消費電力（電動モーターを駆動し制御するに必要なインバーター、コントローラ、ハンド操作部および配線で消費される電力を加えた全消費電力をこのように以下称す）より、発電機側からの電力（ＡＣ−ＤＣ変換機、逆流防止ダイオード、発電機側の制御機器、および配線で消費される電力を差し引いた実質の供給電力をこのように以下称する）の方が大きい範囲の時は、発電機からの電力を主に用いて走行すると共に、余剰電力をバッテリーに回して充電を図るため、発電機からＡＣ−ＤＣ変換機と逆流防止ダイオードを通じて供給される供給電力の電圧（以下、発電機側の電圧と称す）をバッテリー定格電圧より０．１〜３．０Ｖ高い電圧に設定する。又急勾配の上り坂道を走行時の負荷電流範囲の時で、走行に必要な電力が発電機側からの電力容量を超える場合は、不足分をバッテリーから供給せしめ、発電機側としては発電能力一杯まで働くように、発電機側の電圧をバッテリー定格電圧より０．１〜３．０Ｖ程度低い電圧に設定するのである。
【００１９】
電動車椅子走行時の電動モーターの消費電力は、インバーターへ供給する電力の電圧がバッテリーの定格電圧に近く大きく変動しないので実用上インバーターの入側電流を測ることで得られるので、電圧可変器はこの電流値と発電機側からの電力の供給能力限界となる電流値とを比較し、ＡＣ−ＤＣ変換機を制御して発電機側の電圧を変更する装置で、この装置の構成自体は一般公知を技術を使い、入力信号を基準値と比較してＡＣ−ＤＣ変換機の電圧制御に適合した信号をだす装置であればどんな形式でもよい。
高齢者等が本発明の電動車椅子の乗員になることも想定しているので電圧可変器で自動的に発電機側の電圧を変更するのが望ましいがコストダウンが必要な場合は、発電機操作部に電動モーターの消費電力を表示し、それに応じて電動車椅子の乗員が手動で、発電機側の電圧を変更することもさしつかえない。
【００２０】
このような発電機とバッテリーの電力負担割合は、図１に示す発電機とバッテリーの電力負担割合の変更実験結果から明らかとなった。
つまり発電機側の電圧をバッテリーより高めると発電機側に主に走行駆動電力が傾斜負担され、低くめると逆にバッテリー側に走行駆動電力が傾斜負担される。したがって、発電機側の能力が車椅子の走行に必要な電力より多い平地走行や下り坂で、バッテリーの放電を抑制もしくはは充電し、発電機の能力が不足する登り坂ではバッテリーを併用して走行するのである。
但し、図１における前提条件は、電動車椅子は車体重量と乗員の合計重量１３０ｋｇ、バッテリーは定格電圧１２Ｖ、電気容量が２０Ａｈの鉛バッテリーを２個直列につないで２４Ｖにし使用し、２サイクルエンジン付発電機からＡＣ−ＤＣ変換機を通じて供給できる発電機側の最大出力は３００Ｗ、走行道路はアスファルト舗装路で上り傾斜勾配３゜で時速４．５ｋｍで走行した場合である。このときのモーターの消費電力は１９２Ｗである。図の横軸はバッテリーの電圧を基準にしたときの電圧差であり、発電機側の電圧を２Ｖ高くすると発電機側の電力のみで走行してバッテリーは放電せず、２￣３Ｖ高めるとバッテリーへ充電が開始された。
傾斜勾配の異なる坂道における走行条件では、モーターの消費電力が変わるが、電力の負担割合で整理すると図１と同様の結果が得られる。すなわち、バッテリーの実電圧（バッテリーの充電状態と、負荷電流の大きさによって、定格電圧より若干変化するので使用時の無負荷時の電圧）と発電機側の電圧（ＡＣ−ＤＣ変換機の出力電圧）が等しいときは双方が５０％づつ電力を負担し、バッテリーより発電機側の電圧が高くなると発電機側の電力負担が増え、低くなるとバッテリーの電力負担が高くなる。バッテリーの実電圧を基準にした電圧差でみると、走行条件でことなるが１．５￣３Ｖ発電機側の電圧を高くすると発電機側の電力のみで走行してバッテリーは放電しない状態になることが確かめられた。
図１の結果から坂道の傾斜が緩やかな（最大で３度の登坂しかない）の地形では２．３Ｌのガソリンを供給すると約３０ｋｍの走行がバッテリーの放電が無視できる状態で走行可能である。
【００２１】
発電機側から供給できる電力を坂道の多い山村における典型的な山道の傾斜角度の坂道を登るときの電動モーターの必要に電力に等しいように設定しておけば、大半の山道を走行する場合はバッテリーが消耗することなく燃料が続くかぎり走行できる。燃料を全量消費した後も、バッテリーが消耗していないのでその電力で走行できるので、その間に燃料を補給すれば、従来の電動車椅子の如く充電中走れないという問題が解決する。
【００２２】
電圧可変器を設けない場合、発電機からの電力のみで電動モーターの必要電力が供給できる緩やかな地形だけを走行している場合は問題が生じないが、発電機とバッテリーが協調して電力を供給できないので、傾斜の大きい急坂の登坂時に発電機側の電力供給が定格を越え、ＡＣ−ＤＣ変換機や発電機の故障・エンジンの停止などにつながる。これを避けるためにバッテリーからの電力供給が多くなるように発電機側の電圧を設定すると、緩やかな登り坂、平地、下り坂など、発電機側の能力が余っている場合でも、出力電圧の調整ができないのでバッテリーが放電を続け、最後には燃料が余っていても、発電機側からの供給電力が不足する急な登り坂で停止してしまうことになる。すべての登り坂を発電機側の電力だけでまかなえるように発電機側の能力を大きくする方法は、過大なエンジン・発電機・ＡＣ−ＤＣ変換機を備えることになりコスト上も電動車椅子の重量増と操作性の低下を招き望ましくない。
電圧可変器を備えることにより、発電機側とバッテリーが協調して電動モーターに電力を供給できるので、電動車椅子は、小容量のエンジン・発電機・ＡＣ−ＤＣ変換機で最大の長距離走行を可能とするのである。
【００２３】
電圧可変器を備えない場合は、すべての登り坂を発電機側の電力だけでまかなえるように発電機側の能力を大きくすることになり、前述したように過大な装置類が必要でコスト上も操作性の低下を招き望ましくないのでそれに代わる解決策として、前記の定負荷制御器を設置して、発電機からの供給電力のみで電動モーターの消費電力をまかなえる地形を走行する場合は（その限界のときインバーター入り側の電流値を一定負荷電流値と設定する）、そのまま走行せしめ、急な登り坂になった場合、発電機側からの供給電力に見あうように走行速度に低下させる信号をハンド操作部に送り発電機側からの供給電力を一定にするのである。具体的には、電動モーターの消費電力がインバーター入り側の電流値を信号として取り込めば推定できるので、その値があらかじめ設定しておいた一定負荷電流値を越えれば、ハンド操作部に信号を送り、走行速度を低下させ、該当電流以下で走行させるもので、この条件以下ではバッテリーが消耗することなく発電機側からの定電力で走行するので、長距離の走行が保証され、かつ過大な装置になることを回避するのである。
【００２４】
この一定負荷制御に使う定負荷制御器は一般公知の技術を適用した装置でよく、単に負荷基準値より信号の値が大きくなれば、ハンド操作部に適合して減速制御信を送る機能があればよい。また、制御を自動化せず、乗員に走行速度を低下せしめる指示表示をして手動で速度を変更する方法も、電動車椅子の製作コストをおさえる意味で効果がある。
また、電圧可変器と定負荷制御器を併設することにより、各々単独に備える場合に比し、エンジン・発電機・ＡＣ−ＤＣ変換機の小型軽量化と長距離走行能力の増大を可能とする。更に定負荷制御器により、電圧可変器によるバッテリーと発電機側の協調作業を補間して、特に急勾配の上り坂道を重い乗員や荷物を搭載して走行する際、バッテリー側の電力負担の極大化を防止し、バッテリーの寿命を大幅に延長させるのである。
【００２５】
当該電動車椅子の使用地域において、例えば坂道の平均傾斜角度の登り坂登坂に必要な発電能力以上に発電機のエンジン出力を設定することで、電動車椅子を日常利用する際の、７５％はバッテリーが消耗しない条件となる。これは下り坂・平地の全部と登り坂の半分はバッテリーの消耗なしで走行できるからである。そして２５％の発電機側からの電力でまかなえない坂については、発電機を止めて、バッテリーだけで電動車椅子を走行させるのである。
これらにより、大半の地形は、バッテリーの放電なしでガソリンなどの化学燃料による発電機稼働で走行できるので、走行距離を大幅に延長させるのである。その上、電圧可変器や定負荷制御器を作用させて急坂走行を支障なく可能にして、走行距離をさらに伸ばすことができるのである。
【００２６】
電動車椅子が急な下り坂を走行する場合は、電動モーターに逆起電力が発生して逆電流がバッテリーおよびＡＣ−ＤＣ変換機に流れようとし、電流逆流防止ダイオードはその電流がＡＣ−ＤＣ変換機に逆流するのを防止するものであるが、この下り坂走行では車椅子は電力を必要としていないので、節電制御器はこのときにエンジンを停止またはアイドリング状態として発電量を絞り、逆電圧が解消すると発電を開始させる装置で、節電制御器を設けることで坂道の多い地形での下り坂での燃料の浪費をさけて走行可能距離をさらに伸ばすことができる。
【００２７】
節電制御器は、一般公知の技術を用いればよく、たとえば、電流逆流防止ダイオードにかかる電圧を利用して電磁リレーを駆動し、バッテリー側が正の場合に発電機を駆動する４サイクルまたは２サイクルのエンジンに停止または、回転速度を落としてアイドリング状態にするよう信号を出す装置である。電動車椅子が平地、または登り坂になった場合は、バッテリが放電をはじめるのでその信号を取り込み、エンジンを停止させる場合は、起動モーターでエンジンを起動し、エンジンをアイドリング状態にする制御法を採用する場合は回転速度を発電できる定常状態に戻す指令をエンジンにおくる装置である。ただし、電動モーターからの逆起電力は下り坂走行だけでなく、電動車椅子が段差や障害物に衝突して急減速されるときにも発生するので、このたびにエンジンを停止またはアイドリングにし、直後に起動または定常回転に戻すのでは燃料の浪費になるので、節電制御器に積分回路をもうけ、逆電圧が発生している時間がある決められた時間以上になった場合に働くようにする必要がある。この時間を１秒程度の長さに設定すると段差や障害物への衝突時に本装置が働くことが防止できるが、道路の凸凹にも反応する可能性があるので、下り坂が続いていることが明確に認識できる時間まで反応しないようにしたほうがよい。実用状は下り坂が１０ｍ程度以上続くときだけ節電制御器が働くようにするのが望ましい。  時間では５秒程度以上、逆電圧がかかるときのみと発電機側の出力を絞る指令を出すようにする。
【００２８】
【発明の実施例】
本発明の一実施例を図２により説明する。
図２において各装置を機械的に結合して動力を伝達する場合を実線で示し、電気的に結合して電力を伝達する場合を二重線で示し、信号をやり取りして制御する場合を点線で示す。
電動車椅子は、椅子の下空間に充電可能な鉛電池式バッテリー１を２台と、このバッテリー１からインバーター２を介して受電し回転減速伝達機構３を介して駆動用車輪４、５を回転駆動する電動モーター６と、インバーター２を制御するコントローラー７とを搭載し、乗員の手元付近には前記コントローラー７のハンド操作部７が設けられ、ハンド操作部８には、電源スイッチ９、速度選択スイッチ１０、前進・後進の切り替えスイッチ１１、各種インジケーター等が標準装備されている。
【００２９】
交流発電機２０は、起動用モーター２１付設のエンジン２２により発電する。交流発電機２０と前記バッテリー１間は、交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣ変換機）２３と、バッテリー１からＡＣ−ＤＣ変換機２３および発電機２０への電流逆流防止ダイオード２４とを介して通電接続する。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣ変換機２３に、電圧可変器２５を付設する。電圧可変器２５は所定の走行速度を保って回転する電動モーター３の消費電力をインバーター２の入り側電流値を代替信号として入力し、その電流値に応じてＡＣ−ＤＣ変換機２３から出力される直流電気の電圧を可変し、発電機側の供給電力を定格能力以下に絶えず収めるように制御する。
更に発電機２０は、電圧可変器２５とは切替可能および並列使用可能にした定負荷制御器２６を付設する。
【００３１】
定負荷制御器２６は、所定の回転速度を保つ電動モーター２１へ供給するインバーター７の出力の負荷電流値を入力しその電流値があらかじめ設定しておいた一定負荷電流範囲を越えたら回転速度を減速して平地走行負荷電流値に戻すため信号をハンド操作部８に送り、インバーター７の出力電圧を可変設定する。
発電機操作部２７は、乗員の手元付近に設置し、発電機操作部には乗員がエンジン２２を起動・停止させる起動・停止スイッチ２８を装備する。また、発電機操作部２７には、電流逆流防止ダイオードが逆電流を防止している場合にエンジンの出力を停止または低下せしめ、電動モーターが電力を必要にする場合にはエンジンを起動または出力を増大させる信号をエンジンまたは起動モーターに指令する節電制御器２９を装備する。
【００３２】
上記本例の電動車椅子の長距離走行性能を、従来の電動車椅子と比較した具体例をあげて表１に記載し説明する。
比較例の電動車椅子の仕様は、速度１．０〜６．０ｋｍ／ｈ可変、バッテリー定格１２Ｖ、３５Ａｈ、２個直列、バッテリーを含む車体重量  ９５ｋｇ、  乗員体重７５ｋｇが平坦路を６．０ｋｍ／ｈで走行するとして新品バッテリーが満充電から７０％放電するまでの公称連続走行可能距離は２５ｋｍである。
【００３３】
実験を行った走路の条件は、アスファルト舗装で表面に凹凸が目立つ道路で，道路の平均の傾斜角が約１度（傾斜１／５０）以下のほぼ水平な道と、傾斜角度約３度（傾斜１／２０）、  傾斜角６度（１／１０）、傾斜角９度（１／７）をなす３例の坂道を加えた４条件について，おのおの距離０．５ｋｍの区間を往復しておこなった。
【００３４】
比較例の電動車椅子ではバッテリーが満充電から７０％放電するまでの走行距離を連続走行可能距離とした。この連続走行可能距離の製造メーカーの公称値は平坦路で２５ｋｍであるが、凹凸があるアスファルト道路での測定実績は２０ｋｍであった。
【００３５】
本発明の具体例１は、比較例で示した従来の電動車椅子に、本発明の図２のシステム構成にしたがって各部品を取り付け、前述の傾斜角をなす各走路を往復し連続走行可能距離を測定したものである。発電機能力として、始動モーターと燃料タンク容量  ２．３Ｌの  ２サイクルエンジンで駆動される交流発電機を備え、ＡＣ−ＤＣ変換後の直流電気を３００Ｗ出力して６．０ｈｒの連続発電を可能とし、図２で詳細説明ずみの電圧可変器を備え、電動車椅子の電動モーターが３００Ｗ以下の場合は発電機側から、３００Ｗを超える場合はバッテリーと協調して電力を供給するようにした電動車椅子で長距離走行の限界を求めた。実験結果を表１に示すが、限界走行距離は、各傾斜の走路ごとにバッテリーを満充電し、燃料をタンク容量一杯の２．３リットルの状態とし、時速６．０ｋｍ、乗員体重７５ｋｇで走行を開始して、燃料をすべて消費し、バッテリーが７０％放電するまでの走行距離を求めたものである。
【００３６】
具体例２は、実施例１と同様であるが、搭載バッテリー容量を１２Ｖ、３５Ａｈのを２個から、１２Ｖ、２０Ａｈの２個と小さくしてバッテリー重量を３０ｋｇから１５ｋｇに軽量化し、その分を本発明の各部品搭載の重量増加分にまわして電動車椅子の全重量を従来品と同等としたもので、始動モーター付きエンジンを４サイクルのガソリンエンジンとし、ＡＣ−ＤＣ変換後の直流電気出力４００Ｗで連続６ｈｒ、６００Ｗ出力で４．５ｈｒ運転可能な発電機と、電圧可変器を備えた電動車椅子とし、６００Ｗ以上を電動モーターが必要な場合のみバッテリーと協調して電力を供給し、それ以下の場合は発電機側から電力を供給し、消費量より余剰になった電力はバッテリーに充電する条件に設定して、各傾斜角の走路を往復して限界の長距離走行距離を求めたものである。燃料の消費量、バッテリー放電量、走行条件は同じである。実験結果を表１に示す。
【００３７】
具体例３は、具体例２と走行条件は同じであるが、傾斜角４度以上の下り坂では回生ブレーキが利いて逆起電力が発生する条件となるので、その間、エンジンの出力を絞る節電制御器を同時に働かせて燃料の消費を抑えた例である。
【００３８】
具体例４は、具体例１の発電機側出力が３００Ｗの構成において、電圧可変器の代わりに定負荷制御器を備えたもので、発電機側の電圧設定をバッテリー電圧より高く設定し、車椅子の消費電力が３００Ｗ以下ではバッテリーが消耗しない条件で電力を発電機側から供給せしめ、走行の消費電流が発電機側出力の３００Ｗを越える場合は、走行速度を低下せしめ発電機能力に見合う速度で走行させて、燃料切れまでの限界の距離を、各傾斜角を持つ走路で求めたものである。平地や下り坂の設定速度は６ｋｍ／ｈであるが、登り坂は角度に応じて速度を低下せしめるので同一走行距離を得るには走行時間が長くなっている。
【００３９】
具体例５は、具体例４と同一の走行条件、車体条件であるが、４度以上の急な下り坂では回生ブレーキが効いて、電動モーターが発電をして電力を必要としないので、節電制御器を働かせしめて発電機の出力を絞り燃料を温存する制御をおこなった。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の電動車椅子は、平地走行など搭載の発電機の発電能力に余力がある場合は発電機側のみの電力で走行しながらバッテリーを充電し、急坂の登坂時には、バッテリーの電力と発電機側の電力を加算して電動モーターに供給するなどの走行負荷をバッテリと発電機の双方に適切に分担させるので長時間・長距離の路上走行を可能とする。
【００４１】
又、急坂における登坂走行に必要な電力をバッテリーと発電機の双方から供給するので、おのおのが単独で走行する場合より給電能力を減じられるので電動車椅子の全重量の軽量化につながり、さらなる走行距離の延長と操作性が向上する。
【００４２】
更に、バッテリーの電気容量を使い果たした場合においても、従来の電動車椅子と異なり発電機を駆動するエンジンに燃料を補給するだけで、直ちに急坂の登坂を除いた地形での走行が可能であり、燃料補給後、平地走行や下坂走行をしばらく続ければバッテリーに電力が充電されて急坂の登坂能力も回復するなどの機動性に優れる。
【００４３】
【表１】
2004236936.tif 000003
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】発電機からの電圧をバッテリーの無負荷時の電圧を基準にした電圧差（横軸）と、発電機から電動モーターへの負担電力（縦軸）との関係を示す基本説明グラフである。
【図２】本発明の電動車椅子の実施例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１：鉛電池式バッテリー
２：インバーター
３：回転減速伝達機構
４、５：駆動用車輪
６：電動モーター
７：コントローラー
８：ハンド操作部
９：電源スイッチ
１０：速度選択スイッチ
１１：前進・後進の切り替えスイッチ
２０：交流発電機
２１：起動用モーター
２２：エンジン
２３：交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣ変換機）
２４：電流逆流防止ダイオード
２５：電圧可変器
２６：定負荷制御器
２７：発電機操作部
２８：起動・停止スイッチ
２９：節電制御器
【図１】
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【図２】
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