eカート

はじめに

電気を動力とした自動車(EV:Erectric Vehicle)の普及はめざましいが、まだ身近に感じられない人も多いと思う。本稿ではより身近なシルバーカーを電動化してみた。以降eカートと呼ぶ。

シルバーカーは、かねてより日本で独自の進化を遂げている車両である。改めて見てみると、優れた点がいくつもある。それは、高齢者でも免許なしで貨物を扱えること、歩行者と安全に共存できること、疲れたら座れること、自然に店内に入りマイショッピングカートとして使えたり、電車やバスに乗れることなどである。これほど日本の社会に溶け込んでいる車両はないと言えるだろう。さらに、乗り物ではないため、自分の足で歩くことで健康的であるとも言える。

eカートは、シルバーカーを電動化することで歩くことをアシストし、荷物を乗せた状態でも上り坂や下り坂の負担を相殺する。つまり、楽にショッピングが可能である。また、体に負荷をかけずに自身の足を使って歩くため、健康的である。さらに、移動を早くしたければ、電車やバス、タクシーに乗せれば良いだけである。しかし、それだけではない。eカートは、カーナビやドライブレコーダーを装着し、スマホやタブレットから設定を変更したり、状態を確認することができるスマートカーにもなり得る。

昨今のリモートワークの急速な浸透により通勤がなくなった結果、慢性的な運動不足に陥ってしまった人も数多くいるであろう。
運動不足解消であれば、日常の散歩(ウォーキング)が効果的である。しかし、周囲にアップダウンが多ければ、下り坂の足への衝撃、登り坂の足への負担がつらいという人も多いのではないか。

eカートであれば、体に負荷をかけずに移動が可能であるため、より遠方への移動が可能になる。移動の許容距離が長くなれば死亡リスクを抑えられるという研究報告もある。
https://research-er.jp/articles/view/118099

スティーブ・ジョブズは電話を再発明した。私は車を再発明する。
競合はテスラである。

概要

eカートとは

シルバーカーは便利

• 重い荷物をたくさん積める

• 自然に店に入れる・電車に乗れる。

• 免許不要（乗り物では無い）でも車両ではある。

• 自転車と違い操作が簡単・習熟不要

• 歩くので健康・自転車は骨が弱る

• ミニマムなフットプリント
  ※ 人の肩幅・畳めば50cm四方・使用時でも自転車の半分

• シルバーカーは日本の文化

シルバーカーは坂道に弱い

• 上りは荷物＆車両重量（鍛えられるので健康には良いかもしれないが）

• 下りはブレーキ操作しないと止まらない

• 坂では勝手に進むので手を離せない

• ストッパーはある。

電動化（eカート）

• 上りはアシスト・荷物の重量は0・ちょっと引っ張ってくれる感じ

• 下りは回生ブレーキ・自然にスピードが出ないように支えてくれる

• デメリットもある・車両は重い（まあ、自転車よりは軽い）・盗難の心配

• インテリジェント
  スマホ・タブレットと連携（電源供給・ナビ・ライト）

• 日本の文化であるシルバーカーを高齢者だけに特化するのは惜しい
  若者がeカートを押してもいいんじゃないか。
  チェアリングとかノマドとか。

eカートの構成

モーター: バランススクーターから流用。6.5インチ・ブラシレスインホイールモーター

バッテリー: バランススクーターから流用。25.2V 4Ah(100.8wh)

充電器: バランススクーターから流用。29.4V 1.5A

モーターコントローラー: 汎用ブラシレスモーターコントローラー

ディスプレイ: モーターコントローラーとセット品※但しコントローラー×2に対し１つのみ使用

ブレーキ: 汎用親指スロットル

アクセル: 汎用親指スロットル

USB電源: 汎用(バイク用)USB電源 USB-A×1 USB-C(QC3)×1

諸元

項目	値
長さ	690mm (折りたたみ時: 450mm)
幅	505mm
高さ	950mm (折りたたみ時: 750mm)
重量	10Kg以上
充電時間	4時間
最高速度	走る速度
航続距離	10Km程度(多分)

モーターコントローラとディスプレイによる設定項目:

• 液晶ディスプレイのバックライト調整
• マイル、またはメートル
• バッテリー電圧を設定
• 自動スリープ時間
• ギア数(スピードレベル)
• 速度表示調整(但し、スピードセンサーが無いため慣性速度表示ができない)
• 制限速度
• 0スタート、または6kmh以上でアシスト
• アシスト方法：スロットルのみ、ペダルのみ、スロットルとペダル両方
• 低電圧保護
• ODOメータークリア
• オートクルーズ有効・無効
• スロットル操作、またはフルスロットルのみ
• E-ABS回生制動あり、なし
• パスワード保護

その他: USB電源でスマホ、タブレット等に電力供給

モーターコントローラーについて

• １つのモーターコントローラーで２つのモーターを制御したかったが、脱調が発生するため、モーターコントローラーはモーター毎に設置。

※ 脱調とは、モーターが高速に回転することでコントローラーがどの角度に電荷を加えれば良いか把握することができなくなり、ガタガタと円滑に回転できなくなる現象である。脱調を回避するため、モーターコントローラーはモーター毎にホールセンサーからの信号線を接続する必要がある。

• モータからスピードセンサーの信号を得る必要があるが、スピードセンサーを持たないモーターもあるため、自転車の場合はペダルの回転を検知するPASセンサーを設置する方法がある。しかし、シルバーカーにPASセンサーを設置するのが困難であるため今回は設置していない。

• モーターコントローラとディスプレイの接続は以下のように行う

ディスプレイ	右コントローラー	左コントローラー
VCC(赤)	VCC(赤)	VCC(赤)
K(電源on/off)(青)	K(青)	K(青)
GND(黒)	GND(黒)	GND(黒)
Rx(緑)	Rx(緑)	---
Tx(黄)	Tx(黄)	Tx(黄)

ディスプレイについて

• モーターコントローラーを制御するボタンを備えている。
• (+)ボタン (-)ボタンと同時押しで設定モード、数値upなど
• (◯)ボタン 長押しで電源ON、モード切り替え
• (-)ボタン (+)ボタンと同時押しで設定モード、数値downなど
• 表示
  各ページ共通: バッテリー状況、ブレーキ状況、スロットルモード、スロットルレベル
  1ページ目: スピードメーター(現在)、DST(電源onからの走行距離)
  2ページ目: エラーコード、スピードメーター(電源onからの平均)、ODO(積算走行距離)
  3ページ目: 電流計、スピードメーター(電源onからの最高)、バッテリー値(ボルト)

スロットル、ブレーキについて

• スロットル、ブレーキはそれぞれ独立した親指スロットルからコントローラーのスロットルセンサー、ブレーキセンサーに接続する。

• スロットルとブレーキは操作バーの両端に逆向きに設置している。バーを握るとアクセルとなり、スピードを調整する。その間、ブレーキはオフとなる。バーを緩めるとブレーキが効き、アクセルはオフとなる。

• 操作バーにはロック機構が備わっており、下向きに一段下げると物理的なブレーキが効くようになっている。

• シルバーカーの多くは前輪を固定するかフリーにするロック機構が備わっており、小回りを効かせたい時はフリーに、悪路など直進性を高めたいときはロックできるようになっている。eカートでもこの機構を活かし、特にスピードがでるような場合はロックすることで対応する。

• 下り坂では回生ブレーキとなる。長い下り坂であればディスプレイのバッテリー値が増加することで、パワーが回生されていることがわかる。

SDGs

持続可能な開発目標

• 3 すべての人に健康と福祉を
  eカートでみんな健康に

• 8 生きがいも経済成長も
  eカートで行動範囲が広がる

• 9 産業と技術革新の基礎を作ろう
  eカートは新しいプラットフォーム

• 11 住み続けられるまちづくりを
  eカートは人と街に負荷をかけない

• 12 つくる責任、つかう責任
  eカートをサステナブルな産業に

• 13 気候変動に具体的な対策を
  eカートはCO2を排出しない

今後の開発目標

• PASセンサーの装備

• 舗装が悪い状況や、煉瓦敷き状の歩道、砂利道など、本体が激しく振動することがある。スマホやタブレットを設置したが、振動で常時見続けることができない。ながらスマホは現状難しい。タイヤをクッション性の高いものに変えるか、サスペンションを設置することにより改善したい。理想はアクティブサスペンション。

• 前輪のロック機構は都度足回りの操作が必要である。これは、手元から操作できるよう改善したい。

• apple car play や amdroid audioなどに対応したデバイスを設置する。重くなるのでメリットが小さい場合は優先しない。

• ドライブレコーダーやAIカメラによる自動ブレーキの設置

• カメラを載せ遠隔操作を可能にする。カー・ドローン化。

• テスラに匹敵する自動運転

• 類似で電動化したい。ショッピングカート、ベビーカー、ペットカート。