[发明专利]电动轮椅控制系统及其控制方法

说明书

一种电动轮椅控制系统，用于控制轮椅且包括传感组件、惯性传感器、控制器、马达驱动器以及三相交流马达。传感组件用于检测施加于轮椅的外力以产生第一传感信号，惯性传感器用于检测轮椅的倾斜度以产生第二传感信号，控制器分别电性连接于传感组件、惯性传感器及马达驱动器，而马达驱动器电性连接于三相交流马达。控制器依据第一传感信号以及第二传感信号选择性地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，且当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平。

技术领域

本发明有关于一种马达控制系统，尤指一种适用于轮椅的马达控制系统及其控制方法。

背景技术

轮椅为老年人或身障者的重要助行工具，当轮椅行进于坡道时，施予轮椅的下滑力将使得轮椅产生加速度运动，导致乘坐者难以自行操控轮椅而必须由照顾者协助推动轮椅。

目前装设于轮椅的刹车系统有多个种类，其中一种刹车系统具有坡度传感器，可通过坡度传感器得知路面的倾斜情形，当检测出路面为坡面时，可启动油压刹车器或电子制动器以抑制轮椅的移动。然而，油压刹车器与电子制动器具有一定的体积，所以不利于小型化的发展。另一种刹车系统是通过控制器对三相马达其中一个相的线圈施予不变方向的电压，藉此使三相马达立即处于锁死状态以达到抑制轮椅的移动，虽然不需使用油压刹车器或电子制动器，但立即使马达处于锁死状态的刹车方法会让乘坐者感到很大的顿挫感。

有鉴于此，目前的确有需要一种改良的电动轮椅控制系统及其控制方法，至少可改善以上缺点。

发明内容

依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制系统及电动轮椅控制方法，通过输出脉冲宽度调变制动信号以逐渐地降低马达转子的转速，让乘坐者不会在刹车时感到不舒适。另一方面不需加装额外的刹车器，有利于小型化设计。

依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制系统，用于控制轮椅。轮椅包含椅体以及车轮组件，而车轮组件用于接触地面。电动轮椅控制系统包括传感组件以及动力装置，而传感组件用于组接于车轮组件且用以检测施加于车轮组件的外力的大小与方向以产生第一传感信号。动力装置电性连接传感组件，动力装置用于结合于椅体与车轮组件之间，且动力装置包含惯性传感器、三相交流马达、马达驱动器以及控制器。惯性传感器用于检测椅体相对于水平面的倾斜度以产生第二传感信号。三相交流马达具有转子及定子，转子用于结合车轮组件，定子用于结合该椅体。马达驱动器电性连接于三相交流马达，控制器分别电性连接于惯性传感器、传感组件以及马达驱动器，控制器依据第一传感信号以及第二传感信号选择性地输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变制动信号抑制转子转动，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，且接收上臂制动信号的上臂驱动器与接收下臂制动信号的下臂驱动器为同相。

依据本发明的一实施例所提供的电动轮椅控制方法，用于控制轮椅且藉由电动轮椅控制系统来执行，轮椅包含椅体以及车轮组件，车轮组件用于接触地面，电动轮椅控制方法包括：以传感组件检测施加于车轮组件的外力的大小与方向，以产生第一传感信号；以惯性传感器检测该椅体相对于水平面的倾斜度，以产生第二传感信号；以控制器依据第一传感信号判断外力是否为零；当外力不为零时，以控制器判断外力的方向朝向椅体的后端或朝向椅体的前端；以控制器依据第二传感信号判断地面是否具有坡度；当外力的方向朝向椅体的后端且地面具有坡度时，以控制器输出脉冲宽度调变制动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变制动信号抑制转子转动，脉冲宽度调变制动信号包含上臂制动信号及下臂制动信号，其中上臂制动信号及下臂制动信号具有相同的占空比，当上臂制动信号处于高电平时，下臂制动信号处于低电平，且接收上臂制动信号的上臂驱动器与接收下臂制动信号的下臂驱动器为同相。

所述的电动轮椅控制方法，更包括当外力朝向椅体的前端且地面具有坡度时，以控制器输出脉冲宽度调变驱动信号至马达驱动器，马达驱动器依据脉冲宽度调变致动信号驱使转子转动。