專利名稱：車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛，例如涉及一種利用倒立擺姿態(tài)控制的車輛。
背景技術(shù)：
利用倒立擺姿態(tài)控制的車輛(下面簡稱為倒立擺車輛)受到注目。例 如，提出了專利文獻(xiàn)1的搬送裝置。日本專利特開2004-129435號公報(bào)
在該專利文獻(xiàn)1的搬送裝置中，利用傳感器部檢測殼體的平衡狀態(tài)和 動作狀態(tài)的同時，控制部對旋轉(zhuǎn)體的動作進(jìn)行控制，以使搬送裝置靜止或 將其移動。
而且，根據(jù)車體的傾斜角，移動平衡錘(平衡器)，從而進(jìn)行姿態(tài)控制。
但是，在上述專利文獻(xiàn)l所記載的車輛中，通過前后移動平衡器來進(jìn) 行姿態(tài)控制，但沒有公開在車輛加減速時的具體控制方法。
還有，在加減速時，由于伴隨加速度的慣性力和驅(qū)動輪的反轉(zhuǎn)矩作用 在車體(被倒立支撐部)上，因此需要將車體的重心向加速度方向移動， 以保持車體的平衡。
一般來說，平衡器的質(zhì)量小于車體(如果為了姿態(tài)控制而增加質(zhì)量， 則會降低燃油效率)，移動距離也受到限制，因此基于平衡器移動的重心 移動量相對比較小。這樣，為了在高加減速時保持車體的平衡，即使移動 了平衡器，還需要使車體大幅度傾斜。另一方面，如果為了與加速度相對 應(yīng)、或?yàn)榱艘种栖圀w傾斜而增大了平衡器時，由于相對于車體的質(zhì)量增大， 因此需要提高車體的剛性。其結(jié)果，車輛整體的重量增加，導(dǎo)致車體大型 化，并且燃油效率降低，因此沒有現(xiàn)實(shí)性。
例如，沒有使用平衡器時，加速度為0.4G時，車體需要向前方傾斜 20度以上。
10伴隨這樣的車體傾斜，在急加速或急減速時，搭乘者需要大幅度傾斜， 搭乘者的視野也上下大幅度移動，因此乘坐的感覺不好。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種乘坐感覺好的利用倒立擺姿態(tài)控制 的車輛。
(1) 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明之1記載的發(fā)明提供一種車輛，其特 征在于，具有驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可 相對移動地配置于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單 元；和根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，利用車體相對于上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和上述 搭乘部相對于上述車體的移動來調(diào)整上述車體的重心的同時對行駛進(jìn)行 控制的行駛控制單元。
(2) 本發(fā)明之2記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1記載的車輛，其特征在 于，上述行駛控制單元具有根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)決定上述驅(qū) 動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和用于移動上述搭乘部的移動推力的決定單元；將上述 決定單元決定的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩賦予上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元；和將上述決定單元 決定的移動推力賦予上述搭乘部的搭乘部移動單元。
(3) 本發(fā)明之3記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1記載的車輛，其特征在 于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于一 .匕述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定 用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元，上述行駛控制單元 根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)、上述目標(biāo)傾斜角、上述目標(biāo)位置，利用上述車體 的轉(zhuǎn)動和上述搭乘部的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時，對行駛進(jìn)行控 制。
(4) 本發(fā)明之4記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1或2記載的車輛，其特 征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾 斜角的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決 定用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的 傾斜角的傾斜角檢測單元；和檢測上述搭乘部位置的位置檢測單元，上述 決定單元基于利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角和利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的車體的目標(biāo)傾斜角，決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩，基于利用上述位置檢測單元檢測出的搭乘部位置和利用上述目標(biāo)位 置決定單元決定的搭乘部的目標(biāo)位置，決定上述搭乘部的移動推力。
(5) 本發(fā)明之5記載的發(fā)明提供本發(fā)明之2記載的車輛，其特征在
于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用
于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾斜 角的傾斜角檢測單元；檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位置的 位置檢測單元；基于上述目標(biāo)傾斜角決定上述驅(qū)動輪的前饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和 基于上述搭乘部的目標(biāo)位置決定上述搭乘部的前饋移動推力的前饋輸出 決定單元；以及根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的目標(biāo)傾斜角與利 用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之間的偏差決定上述驅(qū)動 輪的反饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和根據(jù)利用上述目標(biāo)位置決定單元決定的目標(biāo)位置與 利用上述傾斜檢測單元檢測出的搭乘部位置之間的偏差決定上述搭乘部 的反饋移動推力的反饋輸出決定單元，上述決定單元根據(jù)上述前饋驅(qū)動轉(zhuǎn) 矩和反饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩之和決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述前饋移動推 力和上述反饋移動推力之和決定上述搭乘部的移動推力。
(6) 本發(fā)明之6記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1-5中任一項(xiàng)記載的車輛， 其特征在于，具有根據(jù)用于操作本車輛的操作部件的操作狀態(tài)獲取目標(biāo)加 速度的目標(biāo)加速度獲取單元，上述目標(biāo)獲取單元獲取上述目標(biāo)加速度作為 目標(biāo)行駛狀態(tài)。
(7) 本發(fā)明之7記載的發(fā)明提供本發(fā)明之2-6中任一項(xiàng)記載的車輛， 其特征在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步 根據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推 力。
(8) 本發(fā)明之8記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1或6記載的車輛，其特 征在于，具有平衡器、和用于移動上述平衡器的平衡器移動機(jī)構(gòu)，上述行 駛控制單元根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)，利用車體相對于上述旋轉(zhuǎn)軸 的轉(zhuǎn)動、基于上述平衡器移動機(jī)構(gòu)的上述平衡器的移動、和搭乘部相對于 上述車體的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時，對行駛進(jìn)行控制。
12(9) 本發(fā)明之9記載的發(fā)明提供本發(fā)明之8記載的車輛，其特征在 于，上述行駛控制單元在上述所獲取的目標(biāo)加速度小于規(guī)定的閾值時，利 用上述車體的傾斜和上述平衡器的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時對行 駛進(jìn)行控制，在上述所獲取的目標(biāo)加速度在規(guī)定的閾值以上時，上述平衡 器固定在與該目標(biāo)加速度的朝向相應(yīng)的可能移動的移動邊界位置上，利用 上述車體的傾斜和上述搭乘部的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時對行駛 進(jìn)行控制。
(10) 本發(fā)明之IO記載的發(fā)明提供本發(fā)明之1-9中任一項(xiàng)記載的車輛， 其特征在于，具有獲取包括加在上述搭乘部上的重量體的上述搭乘部的質(zhì) 量的質(zhì)量獲取單元，上述行駛控制單元根據(jù)利用上述質(zhì)量獲取單元所獲取 的搭乘部的質(zhì)量，調(diào)整上述車體的重心的同時，對行駛進(jìn)行控制。
(11) 本發(fā)明之11記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有
驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；和基于上述目標(biāo)行駛 狀態(tài)，對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘部移動單元的上述搭乘 部的移動中的至少--個進(jìn)行控制，由此來調(diào)整上述車體的重心位置的同時 對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀 態(tài)的變化的低頻成分決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)高頻成分決定用于 移動上述搭乘部的移動推力。
(12) 本發(fā)明之12記載的發(fā)明提供本發(fā)明之11記載的車輛，其特征 在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述行駛控制單元進(jìn)一歩根 據(jù)上述所指定的體感加速度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
(13) 本發(fā)明之13記載的發(fā)明提供本發(fā)明之11或12記載的車輛， 其特征在于，具有根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)的低頻成分決定基于 上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于上述目標(biāo)行 駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位 置決定單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述所決定的目標(biāo)傾斜角決定上述驅(qū) 動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所決定的目標(biāo)位置決定用于移動上述搭乘部的 移動推力。(14) 本發(fā)明之14記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有
驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；檢測車速的車速檢測 單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭 乘部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，由此來調(diào)整上 述車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元，上述行駛控制 單元對上述驅(qū)動和搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，以使與上述車速 成比例地增大上述車體的轉(zhuǎn)動角度。
(15) 本發(fā)明之15記載的發(fā)明提供本發(fā)明之14記載的車輛，其特征 在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步根據(jù)上 述所指定的體感加速度的程度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
(16) 本發(fā)明之16記載的發(fā)明提供本發(fā)明之14記載的車輛，其特征 在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜 角的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決 定用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元，上述決定單元根 據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)、上述目標(biāo)傾斜角和上述目標(biāo)位置，相對于上述基準(zhǔn) 決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
(17) 本發(fā)明之17記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；根據(jù)上述所獲取的目 標(biāo)行駛狀態(tài)決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和用于移動上述搭乘部的移動推 力的決定單元；和通過利用上述所決定的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩對基于上述驅(qū)動單元的 驅(qū)動進(jìn)行控制、利用上述所決定的移動推力對基于上述搭乘部移動單元的 上述搭乘部的移動進(jìn)行控制，來調(diào)整上述車體的重心位置的同時對行駛進(jìn) 行控制的行駛控制單元，上述決定單元利用上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)， 當(dāng)車體姿態(tài)控制所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與車輛行駛控制所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的 朝向不同時，將其中任意一方的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩決定為上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩， 而根據(jù)另一方的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，決定移動推力。
14(18) 本發(fā)明之18記載的發(fā)明提供本發(fā)明之17記載的車輛，其特征 在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步根據(jù)上 述所指定的體感加速度的程度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
(19) 本發(fā)明之19記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有
驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；檢測作用于上述車體 的擾動的擾動檢測單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動 單元的驅(qū)動和基于上述搭乘部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一 個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控 制單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述擾動的高頻成分決定上述驅(qū)動輪的驅(qū) 動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述檢測出的擾動的低頻成分 決定用于移動上述搭乘部的移動推力。
(20) 本發(fā)明之20記載的發(fā)明提供本發(fā)明之19記載的車輛，其特征 在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述行駛控制單元進(jìn)一步根 據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
(21) 本發(fā)明之21記載的發(fā)明提供本發(fā)明之19或20記載的車輛， 其特征在于，具有平衡器和用于移動上述平衡器的平衡器移動機(jī)構(gòu)，上述 行駛控制單元根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述檢測出的擾動的中 頻成分決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上 述檢測出的擾動的低頻成分決定用于移動上述搭乘部的移動推力，根據(jù)上 述檢測出的擾動的高頻成分決定基于上述平衡器移動機(jī)構(gòu)的平衡器推力。
(22) 本發(fā)明之22記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；基于上述目標(biāo)行駛狀 態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘部移動單元的上述搭 乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述車體的重心位置的同時對 行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元；和檢測上述驅(qū)動單元的故障的第1故障檢 測單元，當(dāng)檢測到上述驅(qū)動單元的故障時，上述行駛控制單元根據(jù)車輛的行駛加速度和車體傾斜角，決定用于移動上述搭乘部的移動推力，利用該 移動推力調(diào)整上述車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制。
(23) 本發(fā)明之23記載的發(fā)明提供本發(fā)明之22記載的車輛，其特征
在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜 角的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定 用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾 斜角的傾斜角檢測單元；和檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位 置的位置檢測單元，上述行駛控制單元根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元 決定的目標(biāo)傾斜角與利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之 間的偏差來決定上述驅(qū)動輪的反饋控制中的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)利用上述目標(biāo) 位置決定單元決定的目標(biāo)位置與利用上述傾斜檢測單元檢測出的搭乘部 位置之間的偏差來決定上述搭乘部的反饋控制中的移動推力，當(dāng)檢測到上 述驅(qū)動單元的故障時，上述目標(biāo)位置決定單元根據(jù)車輛的行駛加速度和車 體傾斜角決定上述目標(biāo)位置。
(24) 本發(fā)明之24記載的發(fā)明提供一種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置 于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；基于上述目標(biāo)行駛狀 態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘部移動單元的上述搭 乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述車體的重心位置的同吋對 行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元；和檢測上述搭乘部移動單元的故障的第2 故障檢測單元，當(dāng)檢測到上述搭乘部移動單元的故障時，上述行駛控制單 元根據(jù)上述搭乘部的位置決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，利用該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩調(diào) 整上述車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制。
(25) 本發(fā)明之25記載的發(fā)明提供本發(fā)明之24記載的車輛，其特征 在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜 角的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定 用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾 斜角的傾斜角檢測單元；和檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位 置的位置檢測單元，上述行駛控制單元根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元
16決定的目標(biāo)傾斜角與利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之 間的偏差來決定上述驅(qū)動輪的反饋控制中的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)利用上述目標(biāo) 位置決定單元決定的目標(biāo)位置與利用上述傾斜檢測單元檢測出的搭乘部 位置之間的偏差來決定上述搭乘部的反饋控制中的移動推力，當(dāng)檢測到上 述搭乘部移動單元的故障時，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述搭乘 部的實(shí)際位置，變更上述反饋的控制增益，來決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
發(fā)明效果
(1) 在本發(fā)明之1記載的發(fā)明中，不僅通過傾斜車體，還通過移動 搭乘部，來一邊調(diào)整車體的重心一邊行駛，因此可以將車體的傾斜角抑制 在較小，并提供搭乘者乘坐舒適的車輛。
(2) 在本發(fā)明之2記載的發(fā)明中，根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)，決定驅(qū)動輪 的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和用于移動搭乘部的移動推力，對驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，對搭 乘部賦予移動推力，由此可以優(yōu)化車體傾斜量和搭乘部位置。
(3) 在本發(fā)明之3記載的發(fā)明中，根據(jù)車體的目標(biāo)傾斜角決定搭乘 部的目標(biāo)位置和驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，由此可以在將車體傾斜角保持一定不變的情況 下進(jìn)行速度調(diào)整，從而可以進(jìn)行優(yōu)先搭乘者的乘坐感覺的目標(biāo)值決定和控 制。
(4) 在本發(fā)明之4記載的發(fā)明中，基于實(shí)測值和目標(biāo)值，進(jìn)行車體 的傾斜控制和搭乘部的位置控制，因此可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行車體的重心調(diào)整。
(5) 在本發(fā)明之5記載的發(fā)明中，根據(jù)目標(biāo)傾斜角和目標(biāo)位置賦予 驅(qū)動輪和搭乘部的前饋輸出與反饋輸出的合計(jì)輸出，由此可以高精度地控 制各狀態(tài)量，減少狀態(tài)量的穩(wěn)態(tài)偏差，并可以對調(diào)整重心的同時進(jìn)行的行 駛進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
(6) 在本發(fā)明之6記載的發(fā)明中，由于根據(jù)用于操作本車輛的操作 部件的操作狀態(tài)來獲取作為目標(biāo)狀態(tài)的目標(biāo)加速度，因此可以與搭乘者要 求的加速要求相對應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)將車體的傾斜角抑制在較小的行駛。
(7) 在本發(fā)明之7記載的發(fā)明中，由于能夠指定體感加速度，因此 可以按照搭乘者的"喜好"，定量調(diào)整體感加速度。
17(8) 在本發(fā)明之8記載的發(fā)明中，除了車體相對于旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和 搭乘部相對于車體的移動以外，還移動平衡器，由此，可以對車體重心的 調(diào)整更細(xì)致地進(jìn)行控制。
(9) 在本發(fā)明之9記載的發(fā)明中，由于在目標(biāo)加速度小于規(guī)定閾值 時通過車體的傾斜和平衡器的移動來調(diào)整車體的重心，因此對于低加速 度，可以不移動搭乘部，且通過小的車體傾斜，使搭乘者感受適當(dāng)?shù)募铀?度。
(10) 在本發(fā)明之10記載的發(fā)明中，獲取包括加在搭乘部上的重量 體的搭乘部的質(zhì)量，根據(jù)所獲取的質(zhì)量，調(diào)整車體的重心的同時對行駛進(jìn) 行控制，因此可以盡可能地抑制作為目標(biāo)的車輛運(yùn)動的、相對于車體姿態(tài) 的穩(wěn)態(tài)偏差，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲瑥亩梢蕴岣咦藨B(tài)控制的穩(wěn)定性，并提高 精度。
(11) 在本發(fā)明之11記載的發(fā)明中，根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)的變化的低 頻成分，決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)高頻成分決定用于移動上述搭 乘部的移動推力，因此可以防止突然的車體傾斜，提供乘坐舒適的車輛。
(12) 在本發(fā)明之12記載的發(fā)明中，由于能夠指定體感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量調(diào)整體感加速度。
(13) 在本發(fā)明之13記載的發(fā)明中，與根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)的低頻成
分決定的目標(biāo)傾斜角相應(yīng)，決定搭乘部的目標(biāo)位置和驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，因此能夠 在將車體傾斜角保持一定不變的情況下進(jìn)行速度調(diào)整，從而可以進(jìn)行優(yōu)先
搭乘者乘坐感覺的目標(biāo)值決定和控制。
(14) 在本發(fā)明之14記載的發(fā)明中，構(gòu)成為，對驅(qū)動和搭乘部的移 動中的至少一個進(jìn)行控制，以使與車速成比例地增大車體的轉(zhuǎn)動角度，從 而可以抑制剛剛急減速后的車體傾斜的較大的變化。
(15) 在本發(fā)明之15記載的發(fā)明中，由于能夠指定體感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量調(diào)整體感加速度。
(16) 在本發(fā)明之16記載的發(fā)明中，以根據(jù)車速向前方移動搭乘部 并且使車體后傾的狀態(tài)為基準(zhǔn)，根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)、目標(biāo)傾斜角、目標(biāo)位 置，決定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和移動推力，由此可以在將車體傾斜角保持一定不變的 情況下進(jìn)行速度調(diào)整，從而可以進(jìn)行優(yōu)先搭乘者乘坐感覺的目標(biāo)值決定和控制。
(17) 在本發(fā)明之17記載的發(fā)明中，利用所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)， 當(dāng)車體姿態(tài)控制所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與車輛行駛控制所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的 朝向不同時，將其中任意一方的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩決定為上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩， 而根據(jù)另一方的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定移動推力，因此可以應(yīng) 對倒立型車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的逆動作狀態(tài)。
(18) 在本發(fā)明之18記載的發(fā)明中，由于可以指定體感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量調(diào)整體感加速度。
(19) 在本發(fā)明之19記載的發(fā)明中，根據(jù)擾動的高頻成分決定驅(qū)動
輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和檢測出的擾動的低頻成分移 動搭乘部，因此可以抑制相對于擾動的振動。
(20) 在本發(fā)明之20記載的發(fā)明中，由于可以指定體感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量調(diào)整體感加速度。
(21) 在本發(fā)明之21記載的發(fā)明中，根據(jù)所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和 檢測出的擾動的中頻成分決定驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)所獲取的目標(biāo)行駛 狀態(tài)和檢測出的擾動的低頻成分決定用于移動搭乘部的移動推力，根據(jù)檢 測出的擾動的高頻成分決定基于平衡器移動機(jī)構(gòu)的平衡器推力，因此可以 更高精度地抑制相對于擾動的振動。
(22) 在本發(fā)明之22記載的發(fā)明中，當(dāng)檢測到驅(qū)動單元的故障時， 根據(jù)車輛的行駛加速度和車體傾斜角，決定用于移動搭乘部的移動推力， 利用該移動推力調(diào)整車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制，因此可以與 驅(qū)動單元的故障相對應(yīng)地維持姿態(tài)。
(23) 在本發(fā)明之23記載的發(fā)明中，當(dāng)檢測到驅(qū)動單元的故障時， 根據(jù)車輛的行駛加速度和車體傾斜角決定上述目標(biāo)位置，根據(jù)所決定的目 標(biāo)位置與搭乘部位置之間的偏差來決定搭乘部的反饋控制中的移動推力， 因此可以與驅(qū)動單元的故障相對應(yīng)地維持姿態(tài)。
(24) 在本發(fā)明之24記載的發(fā)明中，當(dāng)檢測到搭乘部移動單元的故 障時，根據(jù)上述搭乘部的位置決定驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，利用該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩調(diào) 整車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制，因此可以與驅(qū)動單元的故障相 對應(yīng)地維持行駛。
19(25)在本發(fā)明之25記載的發(fā)明中，當(dāng)檢測到搭乘部移動單元的故 障時，根據(jù)所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和搭乘部的實(shí)際位置變更反饋的控制增 益，由此來決定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，因此可以與驅(qū)動單元的故障相對應(yīng)地維持行駛。


圖1是表示本實(shí)施方式中的通過向前方移動搭乘部從而以更小的傾斜 角進(jìn)行加速的狀態(tài)的說明圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的車輛中的乘員乘車并向前方行駛的狀態(tài)的外 觀結(jié)構(gòu)圖。
圖3是第1實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 圖4是表示第1實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制的流程圖。 圖5是表示車輛目標(biāo)加速度a* (橫軸)和目標(biāo)車體傾斜角e^與搭乘 部目標(biāo)位置入^的關(guān)系圖。
圖6是表示第1實(shí)施方式的變形例的目標(biāo)值決定處理的流程圖。 圖7是第2實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示可選擇的控制模式與搭乘者加速度感受系數(shù)C，^的對應(yīng) 關(guān)系的圖。
圖9是表示第2實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制的流程圖。 圖10是第3實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 圖11是平衡器移動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示包括平衡器的車輛姿態(tài)控制系的力學(xué)模型的圖。
圖13是表示車輛目標(biāo)加速度cT (橫軸)和目標(biāo)車體傾斜角e二搭乘
部目標(biāo)位置XZ、平衡器目標(biāo)位置、*的關(guān)系圖。
圖14是表示第3實(shí)施方式的目標(biāo)值決定處理的流程圖。
圖15是表示第4實(shí)施方式中的相對于車輛目標(biāo)加速度oT的各頻率成
分的車體傾斜控制和搭乘部移動控制的加權(quán)的說明圖。
圖16是表示第4實(shí)施方式的急加速時的車體傾斜與搭乘部移動的狀
態(tài)變化的圖。
圖17是表示第4實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。 圖18是表示第5實(shí)施方式的車體傾斜與搭乘部移動的狀態(tài)變化的圖。圖19是表示第5實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制的內(nèi)容的流程圖。
圖20是表示車輛目標(biāo)加速度a* (橫軸)和目標(biāo)車體傾斜角er與搭乘
部目標(biāo)位置xc的關(guān)系圖。
圖21是表示基于驅(qū)動馬達(dá)的車體姿態(tài)控制與車輛行駛控制的關(guān)系的圖。
圖22是表示第6實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。 圖23是表示相對于擾動成分各頻率成分的驅(qū)動馬達(dá)和搭乘部移動的 加權(quán)的說明圖。
圖24是表示第7實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。 圖25是表示第8實(shí)施方式中的相對于擾動成分的各頻率成分的搭乘 部移動、驅(qū)動馬達(dá)、平衡器移動的加權(quán)的說明圖。
圖26是表示第8實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。 圖27是表示第9實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容主流程圖。 圖28是表示驅(qū)動馬達(dá)故障時控制處理的處理內(nèi)容的流程圖。 圖29是表示搭乘部馬達(dá)故障時控制處理的處理內(nèi)容的流程圖。
符號說明
11驅(qū)動輪，12驅(qū)動馬達(dá)，13搭乘部，14支撐部件，131座面 部，132靠背部，133頭枕，16控制單元，20控制ECU， 21主控制 ECU， 22驅(qū)動輪控制ECU， 23搭乘部控制ECU， 24平衡器控制ECU， 30輸入裝置，31操縱桿，32控制模式輸入裝置，40車體控制系統(tǒng)， 41車體傾斜傳感器，50驅(qū)動輪控制系統(tǒng)，51驅(qū)動輪傳感器，52驅(qū)動 馬達(dá)，60搭乘部控制系統(tǒng)，61搭乘部傳感器，62搭乘部馬達(dá)，70平 衡器控制系統(tǒng)，71平衡器傳感器，72平衡器馬達(dá)，63移動機(jī)構(gòu)
實(shí)施方式
以下，參照圖1-圖29，詳細(xì)說明本發(fā)明的車輛的優(yōu)選實(shí)施方式。 (1)實(shí)施方式概要
圖1是表示本實(shí)施方式中的通過移動搭乘部從而以更小的傾斜角進(jìn)行 加速的狀態(tài)的說明圖。
21在本實(shí)施方式中，通過沿車輛的前后方向相對地并進(jìn)移動包括搭乘者 的搭乘部，來保持車體的平衡(倒立狀態(tài))。
艮口，如圖1中(a)所示，為了保持由于與基于搭乘者操作的目標(biāo)行 駛狀態(tài)(加速、減速、停止等)相應(yīng)的加減速而作用于車體的驅(qū)動輪的反 轉(zhuǎn)矩和伴隨加速度的慣性力的平衡，將包括搭乘者的搭乘部沿加速度方向 并進(jìn)移動。
這樣，可以減小相對于加減速度的車體的傾斜角，可以提供舒適安全 的倒立型車輛。
還有，在第2實(shí)施方式中，在決定目標(biāo)車體姿態(tài)(車輛目標(biāo)傾斜角、 搭乘部位置目標(biāo)值)時，決定車體傾斜角和搭乘部移動量，以調(diào)節(jié)體感加 速度的程度。例如，在想要獲得較強(qiáng)的加速感時，抑制車體傾斜來移動搭 乘部。這樣，可以根據(jù)搭乘者的喜好，調(diào)整相對于加速的車體的傾斜和體 感加速度。
另外，在第3實(shí)施方式中，利用搭乘部移動機(jī)構(gòu)和平衡器移動機(jī)構(gòu)，
進(jìn)行倒立型車輛的前后方向行駛/姿態(tài)控制。
即，根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)，控制車體傾斜、搭乘部位置、平衡器位置， 保持車體的平衡，并實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的行駛狀態(tài)。具體來說，當(dāng)車輛目標(biāo)加 速度小于規(guī)定值時，利用平衡器的移動和車體的傾斜，保持車體平衡。另 一方面，當(dāng)車輛目標(biāo)加速度大于規(guī)定值時，在將平衡器移動到最大位置的 狀態(tài)下，利用車體的傾斜和搭乘部的移動，保持車體平衡。 (2)第1實(shí)施方式的詳細(xì)情況
圖2是表示關(guān)于本實(shí)施方式的車輛的乘員乘車并向前方行駛的狀態(tài)的 外觀結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，車輛具有配置在同一軸上的2個驅(qū)動輪lla、 llb。
利用驅(qū)動馬達(dá)12a、 12b分別驅(qū)動兩驅(qū)動輪lla、 llb。
另外，對于車輛的驅(qū)動輪和驅(qū)動馬達(dá)，不僅有在同一軸上配置2個的
情況，也可以配置l個、或3個以上。
在驅(qū)動輪lla、 lib (在指兩驅(qū)動輪lla、 llb時，稱為驅(qū)動輪ll。以
下的其他結(jié)構(gòu)也一樣)和驅(qū)動馬達(dá)12的上部，配置有作為重量體的貨物
或乘員等搭乘的搭乘部13 (座椅)。搭乘部13由駕駛員坐的座面部131、靠背部132、和頭枕133構(gòu)成。 搭乘部13經(jīng)由移動機(jī)構(gòu)63由支撐部件14支撐。支撐部件14被固定
在收容驅(qū)動馬達(dá)12的驅(qū)動馬達(dá)殼體上。
作為移動機(jī)構(gòu)63，例如采用直線引導(dǎo)裝置那樣的低阻力的線性移動機(jī)
構(gòu)，利用搭乘部驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，改變搭乘部13與支撐部件14之間
的相對位置。
直線引導(dǎo)裝置具有固定在支撐部件14上的導(dǎo)軌、固定在搭乘部驅(qū)動 馬達(dá)上的滑板、和滾動體。
在導(dǎo)軌的左右側(cè)面上，沿長度方向形成有2條直線形狀的軌道槽。
滑板的截面呈-字形狀，在其相向的2個側(cè)面部內(nèi)側(cè)形成有2條分別 與導(dǎo)軌的軌道槽相向的軌道槽。
滾動體被嵌入上述軌道槽之間，隨著導(dǎo)軌與滑板之間的相對直線滑 動，在軌道槽內(nèi)滾動。
另外，在滑板上，形成有連接軌道槽兩端的返回通路，滾動體在軌道 槽和返回通路中循環(huán)。
在直線引導(dǎo)裝置中，配置有束縛直線引導(dǎo)裝置的移動的制動器(離合 器)。當(dāng)如車輛停止時那樣不需要搭乘部動作時，利用制動器將滑板固定 在導(dǎo)軌上，從而保持固定有導(dǎo)軌的支撐部件14與固定有滑板的搭乘部13 的相對位置。這樣，當(dāng)需要動作時，解除該制動，以將支撐部件14側(cè)的 基準(zhǔn)位置與搭乘部13側(cè)的基準(zhǔn)位置之間的距離控制為規(guī)定值。
在搭乘部13的旁邊配置有輸入裝置30。在輸入裝置30上配置有操縱 桿31。
駕駛員通過對操縱桿31的操作，進(jìn)行車輛的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原 地旋轉(zhuǎn)、停止、制動等的指示。
本實(shí)施方式的輸入裝置30固定在座面部131上，但也可以通過有線 或無線連接的遙控器來構(gòu)成。還有，也可以設(shè)置扶手部，并在其上部設(shè)置 輸入裝置30。
還有，在本實(shí)施方式的車輛中，配置有輸入裝置30，但對于按照預(yù)先 決定的行駛指令數(shù)據(jù)進(jìn)行自動行駛的車輛，設(shè)置行駛指令數(shù)據(jù)獲取部，以 取代輸入裝置30。行駛指令數(shù)據(jù)獲取部也可以例如由從半導(dǎo)體存儲器等各
23種存儲介質(zhì)中讀取行駛指令數(shù)據(jù)的讀取單元所構(gòu)成，或者/以及，由利用無 線通信從外部獲取行駛指令數(shù)據(jù)的通信控制單元所構(gòu)成。
另外，在圖2中，表示在搭乘部13搭乘人的情況，但并不局限于人 駕駛的車輛，也可以是只搭乘貨物的狀態(tài)下，或者是在沒有搭乘任何東西 的狀態(tài)下，根據(jù)外部的遙控操作或行駛指令數(shù)據(jù)，進(jìn)行行駛或停止。
在搭乘部13與驅(qū)動輪11之間，配置有控制單元16。
在本實(shí)施方式中，控制單元16安裝在支撐部件14上。
還有，控制單元16也可以安裝在搭乘部13的座面部131的下面。此
時，控制單元通過移動機(jī)構(gòu)63與搭乘部13 —起前后移動。
本實(shí)施方式的車輛具有電池作為其它裝置。電池配設(shè)在支撐部件14
上，向驅(qū)動馬達(dá)12、搭載部驅(qū)動馬達(dá)、控制ECU20等供給驅(qū)動用和運(yùn)算
用的電力。
在以下的說明中，驅(qū)動輪11和固定在其上面與其一起旋轉(zhuǎn)的部分為 "驅(qū)動輪"，從包括搭乘者的車輛整體中除去驅(qū)動輪后的部分為"車體"，搭 乘部13和固定在其上面與其一起并進(jìn)移動的部分(包括搭乘者)為"搭乘 部"。
本實(shí)施方式中，"搭乘部"由搭乘部13、輸入裝置30、移動機(jī)構(gòu)63 (直 線引導(dǎo))的一部分構(gòu)成，由于控制單元16或電池13配設(shè)在搭乘部13上， 故也可以加入"搭乘部"。這樣，可以增加"搭乘部"的重量、及其移動的效 果。
圖3表示第1實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
控制系統(tǒng)具有作為行駛姿態(tài)控制單元起作用的控制ECU(電子控制裝 置)20、操縱桿31、車體傾斜傳感器41、驅(qū)動輪傳感器51、驅(qū)動馬達(dá)52 (與驅(qū)動馬達(dá)12相同)、搭乘部傳感器61、搭乘部馬達(dá)62 (搭乘部驅(qū)動 馬達(dá))、以及其它裝置。
控制ECU20具有主控制ECU21、驅(qū)動輪控制ECU22、搭乘部控制 ECU23，通過驅(qū)動輪控制、車體控制(倒立控制)等，進(jìn)行車輛的行駛、 姿態(tài)控制等的各種控制。
控制ECU20由具有存儲本實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理程序程序等 各種程序和數(shù)據(jù)的ROM、用作工作區(qū)域的RAM、外部存儲裝置、接口部
24等的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
在主控制ECU21上，連接著驅(qū)動輪傳感器51、車體傾斜傳感器41、
搭乘部傳感器61、以及作為輸入裝置30的操縱桿31。
操縱桿31向主控制ECU21供給基于搭乘者的操作的行駛指令(操縱 操作量)。
將操縱桿31的直立狀態(tài)設(shè)為中立位置，通過向前后方向傾斜來指示 加減速，通過向左右方向傾斜來指示轉(zhuǎn)彎行駛時的橫向加速度。要求加減 速度、橫向加速度隨著傾斜角度的增加而增加。
車體傾斜傳感器41作為檢測車體的傾斜角的傾斜角檢測單元起作用， 檢測以驅(qū)動輪11的車軸為旋轉(zhuǎn)中心的車體的前后方向的傾斜狀態(tài)。
車體傾斜傳感器41具有檢測加速度的加速度傳感器和檢測車體傾斜
角速度的陀螺傳感器。根據(jù)檢測出的加速度計(jì)算車體傾斜角ep同時根據(jù)
檢測出的車體傾斜角速度計(jì)算車體傾斜角ep以提高其精度。另外，也可 以只配置其中任意一方的傳感器，根據(jù)其檢測值計(jì)算車體傾斜角和角速度。
主控制ECU21發(fā)揮獲取作為目標(biāo)的目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)行駛狀態(tài)獲 取單元的功能。另外，發(fā)揮根據(jù)所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)決定驅(qū)動輪的驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩和搭乘部的移動推力的輸出決定單元的功能。
主控制ECU21發(fā)揮根據(jù)基于來自操作桿31的信號的目標(biāo)行駛狀態(tài)決 定作為目標(biāo)的車體傾斜角、和作為目標(biāo)的搭乘部位置的目標(biāo)姿態(tài)決定單元 的功能。
還有，主控制ECU21發(fā)揮根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)和目標(biāo)姿態(tài)(目標(biāo)車體 傾斜角和目標(biāo)搭乘部位置)、決定各致動器(驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62) 的前饋輸出的前饋輸出決定單元的功能。
另外，主控制ECU21發(fā)揮根據(jù)車體傾斜角的目標(biāo)值與實(shí)測值的偏差 決定驅(qū)動馬達(dá)52的反饋輸出、并且根據(jù)搭乘部位置的目標(biāo)值與實(shí)測值的 偏差決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出的反饋輸出決定單元的功能。
主控制ECU21與驅(qū)動輪控制ECU22、驅(qū)動馬達(dá)52 —起作為驅(qū)動單元 起作用，另外包括驅(qū)動輪傳感器51，構(gòu)成驅(qū)動輪控制系統(tǒng)50。
驅(qū)動輪傳感器51檢測驅(qū)動輪11的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)亦即驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，并供給到主控制ECU21。本實(shí)施方式的驅(qū)動輪傳感器51由旋轉(zhuǎn)
變壓器(resolver)構(gòu)成，檢測驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角。根據(jù)該驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算旋 轉(zhuǎn)角速度。
主控制ECU21向驅(qū)動輪控制ECU22供給驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值，驅(qū)動輪控 制ECU22向驅(qū)動馬達(dá)52供給與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值相當(dāng)?shù)妮斎腚妷?驅(qū)動電 壓)。驅(qū)動馬達(dá)52發(fā)揮根據(jù)輸入電壓向驅(qū)動輪11賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動輪 致動器的功能。
另外，主控制ECU21與搭乘部控制ECU23、搭乘部傳感器61、搭乘 部馬達(dá)62 —起構(gòu)成搭乘部控制系統(tǒng)60。
搭乘部傳感器61作為檢測搭乘部的相對位置的位置檢測部件發(fā)揮功 能，并將檢測出的搭乘部位置(移動速度)數(shù)據(jù)供給到主控制ECU21。本 實(shí)施方式的搭乘部傳感器由編碼器構(gòu)成，檢測搭乘部位置。根據(jù)該搭乘部 位置的檢測值計(jì)算搭乘部的移動速度。
主控制ECU21向搭乘部控制ECU23供給搭乘部推力指令值，搭乘部 控制ECU23向搭乘部馬達(dá)62供給與搭乘部推力指令值相當(dāng)?shù)妮斎腚妷?(驅(qū)動電壓)。搭乘部馬達(dá)62發(fā)揮根據(jù)輸入電壓賦予用于使搭乘部13并 進(jìn)移動的推力的搭乘部致動器的功能。
下面說明上述結(jié)構(gòu)的車輛中的行駛/姿態(tài)控制處理。
圖4是表示行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。
首先說明行駛/姿態(tài)控制處理的處理整體的概要。
在本實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，根據(jù)加減速、停止等作為目標(biāo)的 行駛狀態(tài)，控制車體傾斜和搭乘部位置，保持車體的平衡，并實(shí)現(xiàn)作為目 標(biāo)的行駛狀態(tài)。
主控制ECU21最初根據(jù)搭乘者的意志，決定如何使車輛移動，艮P、 決定車輛的行駛目標(biāo)(步驟110-步驟130)。
接著，主控制ECU21針對于所決定的行駛目標(biāo)，決定能夠保持車體 的平衡(獲取倒立姿態(tài))的車體目標(biāo)姿態(tài)(目標(biāo)車體傾斜角和目標(biāo)搭乘部 位置)(步驟140)。
這樣，通過優(yōu)化車體傾斜量和搭乘部位置，可以減小車體傾斜，防止 乘坐感覺惡化，并對搭乘者賦予適當(dāng)?shù)募铀俑小?br> 26而且，主控制ECU21為了實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的車輛行駛狀態(tài)和車體姿態(tài)，
決定需要的驅(qū)動馬達(dá)52、搭乘部馬達(dá)62的輸出值。根據(jù)該值，利用驅(qū)動 輪控制ECU22和搭乘部控制ECU23,控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62 的實(shí)際輸出(步驟150-步驟200)。
接著，詳細(xì)說明行駛/姿態(tài)控制處理。
主控制ECU21獲取搭乘者對操縱桿31的操縱操作量(行駛指令)(步 驟IIO)。
然后，主控制ECU21基于所獲取的操作量，決定車輛加速度的目標(biāo) 值(車輛目標(biāo)加速度)a* (步驟120)。例如，將與操縱桿31的前后操作 量成比例的值作為車輛目標(biāo)加速度a、勺值。
主控制ECU21根據(jù)所決定的車輛目標(biāo)加速度a*，計(jì)算驅(qū)動輪角速度 的目標(biāo)值(驅(qū)動輪目標(biāo)角速度)
(歩驟130)。
另夕卜，符號[n]表示對n的時間微分。例如，對車輛目標(biāo)加速度01*進(jìn)行 時間積分，計(jì)算出用規(guī)定的驅(qū)動輪接地半徑除后的值作為驅(qū)動輪目標(biāo)角速 度[eco"。
接著，主控制ECU21決定車體傾斜角和搭乘部位置的目標(biāo)值(歩驟 140)。即，根據(jù)步驟120決定的車輛目標(biāo)加速度7的大小，利用下面公式 l-公式3，決定車體傾斜角的目標(biāo)值(目標(biāo)車體傾斜角)e二
然后，基于所決定的目標(biāo)車體傾斜角er，根據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT的
大小，利用公式4-公式6決定搭乘部位置的目標(biāo)值(搭乘部目標(biāo)位置)Xs 公式1
*=0*-^Max+sin-1(rsin0*cosD (cv*〈-aMax)
公式2
01 *=("5匿)0* (-aMax^o^OfMax)
公式3
…*:0*+"ax+sirr1("in0*cos/SMax) (a*〉aMax) 公式4
A S *二_ A S, Max ( °^ *<- a Max)
公式5
27A s傘l，(m，/msHtan((^-… *) + r (sin^/cosW*-^ *))} 公式6
A S A s, Max ( Of *〉 Max) 在公式l-公式6中，0*、 pMax、 Y、分別表示如下。
0*=tan-1a*
5Max=tan-1 (msAsMax/m^) r二M fVm山、WT，+itvHw/Rw 2
01*為車輛目標(biāo)加速度(G)。還有，Xs,Max為搭乘部移動量最大值的設(shè) 定值。
閾值0lMax為公式5中^=、1^ 時，即，將搭乘部移到邊界位置時的 車輛目標(biāo)加速度0f。該閾值(XM^為既定值，無法通過解析方法求出，但可 以通過循環(huán)計(jì)算或近似等式來決定。
圖5是表示利用公式1-公式6給出的車輛目標(biāo)加速度oT (橫軸)和目
標(biāo)車體傾斜角e^與搭乘部目標(biāo)位置^*的關(guān)系的圖。
當(dāng)車輛目標(biāo)加速度o^處于閾值士(XMax的范圍吋(-aMax^a*￡aMax)，目
標(biāo)車體傾斜角e^由公式2決定，搭乘部目標(biāo)位置xZ由公式5決定。
這樣，在-aMax ^ aMax的范圍內(nèi)，將車體傾斜到er的同時也將搭 乘部移動到h*，從而可以保持車體的平衡，并使搭乘者感覺到適當(dāng)?shù)募?速度。
這樣，在閾值土(XM^的范圍內(nèi)，利用車體傾斜和搭乘部移動二者來進(jìn) 行必要的重心位置的移動以實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度a 但決定該重心移動的 分擔(dān)的是公式2和公式5中的搭乘者加速度感受系數(shù)CSense。 Cs,的值為 0￡CSens^l，預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。
對于某一車輛目標(biāo)加速度oT，增大設(shè)定值Cse，的值后，目標(biāo)車體傾 斜角e^增大(公式2)，搭乘部目標(biāo)位置Xs"咸小(公式5)。
CSense相當(dāng)于搭乘者感覺加速度的程度。
艮口，如果Cs匿4，目標(biāo)車體傾斜角e!、0 (公式2)，車體完全不傾 斜，所以搭乘者按原樣感覺車輛的加減速所產(chǎn)生的慣性力。
28另一方面，如果Cse，^， ej = ^ = tan—V，車體傾斜到平衡傾斜角
(重力與慣性力的合力的角度)，搭乘者感覺不到慣性力(但是，對于搭 乘者來說向下的力增加)。
本實(shí)施方式中，預(yù)先設(shè)定Cs^e、p，作為搭乘者感覺最佳的加速度的值。
例如，當(dāng)Cw^時，利用搭乘部13的移動來實(shí)現(xiàn)全部的必要的重
心位置的移動以實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度oT，從而，以將車體維持于直立狀態(tài)
的方式一邊進(jìn)行控制一邊行駛。
當(dāng)搭乘部移動量達(dá)到邊界值士Xs,Max時，即車輛目標(biāo)加速度a*< - aMax、 或者oT〉(XM^時，如圖5所示，使車體傾斜增大，以保持平衡(公式l、 3)。
另外，當(dāng)搭乘部移動量存在余量時，也可以限制車體傾斜角。
(決定目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置xZ的變形例)
在上述實(shí)施方式的說明中，說明了根據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT與閾值i(XMax
的關(guān)系選擇公式1-公式3中的任意一個、以及公式4-公式6中的任意一個
來決定目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置xZ的情況。
與此對應(yīng)，也可以通過圖6所示的目標(biāo)值決定處理來決定目標(biāo)車體傾
斜角er和搭乘部目標(biāo)位置h
圖6是表示第1實(shí)施方式的目標(biāo)值決定處理的內(nèi)容的流程圖。 主控制ECU21首先根據(jù)公式2計(jì)算對應(yīng)于車輛目標(biāo)加速度oT的目標(biāo) 車體傾斜角(歩驟IO)。
然后，利用所決定的er，根據(jù)公式5計(jì)算搭乘部目標(biāo)位置x^ (步驟
11)，判斷計(jì)算值XZ是否處于搭乘部移動可能的-XS，Max ^S XS,Max的范
圍內(nèi)(步驟12)。
如果計(jì)算值XZ是處于搭乘部移動可能的范圍內(nèi)(步驟12:是)，主控
制ecu21則分別將步驟io計(jì)算出的er決定為目標(biāo)車體傾斜角，將步驟
ll計(jì)算出的Xs，央定為搭乘部目標(biāo)位置(步驟B)，結(jié)束處理。
另一方面，如果計(jì)算值Xs^處于搭乘部移動可能的范圍之外(歩驟12: 否)，主控制ECU21則將搭乘部移動量最大值土Xs,MM決定為搭乘部目標(biāo)位 置入s^ (步驟14)。接著，利用公式1或公式3，再次計(jì)算對應(yīng)于車輛目標(biāo)加速度(X的e,，
將此決定為目標(biāo)車體傾斜角er (歩驟i5)，然后結(jié)束處理。
根據(jù)上述的目標(biāo)值決定處理，不采用用來決定是否利用公式1-公式3、 公式4-公式6中的任意一個公式的閾值ctM狀，就可以決定目標(biāo)車體傾斜角
e,和搭乘部目標(biāo)位置"*。
在本實(shí)施方式中，利用嚴(yán)密的理論公式即公式l-公式6，決定車體目
標(biāo)姿態(tài)，但也可以利用更簡單的公式來決定。例如，也可以使用將公式l-
公式6線性化后的公式。還有，也可以取代公式，而預(yù)先準(zhǔn)備表示車輛目
標(biāo)加速度oT和車體目標(biāo)姿態(tài)的關(guān)系的映射，利用該映射來決定車體目標(biāo)姿態(tài)。
另一方面，也可以利用更加復(fù)雜的關(guān)系式。例如，也可以設(shè)定關(guān)系式，
使得當(dāng)車輛目標(biāo)加速度01*的絕對值在規(guī)定的閾值以下時，不傾斜車體，而
只移動搭乘部，當(dāng)超過該閾值時，則開始傾斜車體。
另外，在本實(shí)施方式中，設(shè)從搭乘部的基準(zhǔn)位置起的前方最大移動量 和后方最大移動量相等，但兩者也可以不同。例如，可以通過增大后方最
大移動量，與加速性能相比提高制動性能。此時，通過修正閾值OtM^使
之與各自的邊界值相對應(yīng)，可以容易地實(shí)現(xiàn)同樣的控制。
回到行駛/姿態(tài)控制處理(圖4)的說明，主控制ECU21利用所決定 的各目標(biāo)值，計(jì)算剩下的目標(biāo)值(歩驟150)。
艮口，對各目標(biāo)值進(jìn)行時間微分，或進(jìn)行時間積分，分別計(jì)算驅(qū)動輪旋
轉(zhuǎn)角目標(biāo)值e^、車體傾斜角速度目標(biāo)值[e/]、搭乘部移動速度目標(biāo)值[h，。
接著，決定各致動器的前饋輸出(步驟160)。
主控制ECU21利用下面的公式7，決定預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度cT 所需要的驅(qū)動馬達(dá)52的前饋輸出i:w，F(xiàn)F。艮卩，公式7中的M 為也考慮了驅(qū) 動輪的旋轉(zhuǎn)慣量的車輛的總質(zhì)量。
還有，利用公式8，根據(jù)各目標(biāo)值決定搭乘部馬達(dá)62的前饋輸出SS,FF。 該Ss^相當(dāng)于對于目標(biāo)車體傾斜角e二搭乘部不因重力而移動，停留在 目標(biāo)位置所需要的搭乘部推力。
公式7
r w FF=M~Rwg a *
30公式8
Ss FF=-msgs i n 0*
通過賦予公式7、 8那樣的前饋輸出，可以進(jìn)一步高精度地控制各狀
態(tài):
另外，該方法尤其對于減少狀態(tài)量的穩(wěn)態(tài)偏差有效，作為取代方法， 也可以在反饋(步驟190)中賦予積分增益。
接著，主控制ECU21從各傳感器獲取各狀態(tài)量(步驟170)。 g卩，分 別從驅(qū)動輪傳感器51獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，從車體傾斜傳感 器41獲取車體傾斜角(傾斜角速度)，從搭乘部傳感器61獲取搭乘部位 置(移動速度)。
還有，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟180)。即，通過對驅(qū) 動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)、車體傾斜角(傾斜角速度)、搭乘部位置(移 動速度)進(jìn)行時間微分或時間積分，計(jì)算剩余的狀態(tài)量。
接著，主控制ECU21決定各致動器的反饋輸出(步驟190)。
艮卩，根據(jù)各R標(biāo)值與實(shí)際的狀態(tài)量的偏差，分別利用公式9決定驅(qū)動 馬達(dá)52的反饋輸出tw，fb，利用公式10決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出SS，F(xiàn)B。
另外，公式9、公式10中的K^為反饋增益，例如將各反饋增益K** 預(yù)先設(shè)定為最佳調(diào)整值。還有，如上所述，為了消除穩(wěn)態(tài)偏差，也可以導(dǎo) 入積分增益。
公式9
r w, fb=-Kw1 (0 w- 6 w *) -KW2 (
-
) _KW3 (0廠0 , -Kw4([61，]-*])-KW5(As-;is *)-KW6([As]-us *])
*)
公式10
Ss, fb=_Ksi (0 w_ 0 w *) -Ks2 ([ 0 w] - [ g w *]) _Ks3 (0廠0 1 *)
-ks4([^]-[^ *])-ks5us—as *)-ks6([;is]-[;is *])
另外，也可以通過將幾個反饋增益設(shè)定為o來進(jìn)行簡化。例如，取代
公式9，可以采用rw,fb二-Kw2([^]-
)-Kw3(0廠0/)，取代公式IO， 可以采用Ss FB=-KS5 (A s-A s *)。最后，主控制ECU21向各要素控制系統(tǒng)賦予指令值(步驟200)，然 后返回主程序。
艮口，主控制ECU21將在步驟160決定的前饋輸出Tw，M與在步驟190
決定的反饋輸出tw，fb的和(tw,ff + tw,fb )作為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值tw，提供
給驅(qū)動輪控制ECU22。還有，將前饋輸出Ss,ff與反饋輸出Ss,fb的和(SS,FF + SS,FB )作為搭乘部推力指令值Ss，提供給搭乘部控制ECU23。
這樣，驅(qū)動輪控制ECU22通過向驅(qū)動馬達(dá)52供給與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值 i:w對應(yīng)的輸入電壓(驅(qū)動電壓)，向驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩i:w。
還有，搭乘部控制ECU23通過向搭乘部馬達(dá)62供給與搭乘部推力指 令值Ss對應(yīng)的輸入電壓(驅(qū)動電壓)，來移動搭乘部。 (3)第2實(shí)施方式
在第1實(shí)施方式中，通過對搭乘者加速度感受系數(shù)Cs^e賦予預(yù)先設(shè) 定的值，使得體感加速度相對于車輛的加速度(目標(biāo)值)的比例為一定。
與此對應(yīng)，在第2實(shí)施方式中，可以根據(jù)搭乘者的喜好定量調(diào)整體感 加速度的程度。即，在決定目標(biāo)車體姿態(tài)時，根據(jù)搭乘者的喜好，決定車 體傾斜角和搭乘部移動量，以調(diào)節(jié)體感加速度的程度。例如，如果希望獲 得較強(qiáng)的加速感，就抑制車體傾斜，來移動搭乘部13。而且，通過使公式 2中的搭乘者加速度感受系數(shù)CSense可變，實(shí)現(xiàn)上述目的。
這樣，通過改變搭乘者加速度感受系數(shù)CSense，能夠確保姿態(tài)控制的 穩(wěn)定性，且滿足各種搭乘者的各種要求，可以提供更為舒適的倒立型車輛。
圖7是第2實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。另外，與圖3所示的第1 實(shí)施方式的控制系統(tǒng)相同的部分采用同一符號，故適當(dāng)省略其說明。
如圖7所示，在第2實(shí)施方式中，控制模式輸入裝置32配置在輸入 裝置30中。
在控制模式輸入裝置32中，配設(shè)有控制模式選擇用的開關(guān)。在控制 模式中，設(shè)有增大體感加速度而進(jìn)一步抑制車體傾斜的平滑模式、和減小 體感加速度而增大車體傾斜的主動模式。
搭乘者選擇的控制模式從控制模式輸入裝置32供給到主控制 ECU21。
圖8是表示可選擇的控制模式與搭乘者加速度感受系數(shù)C^^的對應(yīng)
32關(guān)系的圖。
如圖8所示，在平滑模式中，通過將Cs,(公式2)取接近1的值， 例如，設(shè)定為0.75，可以增大體感加速度，但是，車體的傾斜減小(作為 代價，搭乘部的前后移動幅度增大)。
另一方面，在主動模式中，通過將C^，取接近0的值，例如，設(shè)定 為0.25，可以減小體感加速度，但是，車體的傾斜增大(作為代價，搭乘 部的前后移動幅度減小)。
另外，在第2實(shí)施方式中，設(shè)置了2種控制模式，但也可以設(shè)置更多 的模式(例如，增加Csense=0.5的3種模式，另外增加Csense=l、 0的5種 模式等)。
還有，也可以讓搭乘者輸入數(shù)值(要求車體傾斜度)，根據(jù)該數(shù)值改 變系數(shù)C,e。此時，在控制模式輸入裝置32中設(shè)置刻度盤式的模擬輸入 裝置或觸摸屏式的數(shù)字輸入裝置。
利用圖9所示的流程圖，說明這種結(jié)構(gòu)的第2實(shí)施方式中的行駛/姿 態(tài)控制處理。另外，在第2實(shí)施方式的流程圖說明中，與第l實(shí)施方式相 同的部分采用同一符號、歩驟序號，故對同一部分適當(dāng)省略其說明。
在第2實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第1實(shí)施方式一樣，最初主 控制ECU21根據(jù)搭乘者的意志決定如何使車輛移動、即決定車輛的行駛 目標(biāo)(步驟110-歩驟130)。
然后，主控制ECU21獲取控制模式信號(步驟131)，決定搭乘者加 速度感受系數(shù)(步驟132)。即，識別搭乘者利用搭乘者模式輸入裝置32 指示的控制模式，利用與該控制模式對應(yīng)的值設(shè)定搭乘者加速度感受系數(shù) G (參昭網(wǎng)8)。
接著，主控制ecu21決定目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置Xs*
(歩驟140)。在第2實(shí)施方式中，利用車輛目標(biāo)加速度7和所設(shè)定的搭乘 者加速度感受系數(shù)Csense，決定車體目標(biāo)姿態(tài)。g卩，利用公式l-公式3，決 定目標(biāo)車體傾斜角e,*，利用公式4-公式6決定搭乘部目標(biāo)位置Xs*。
另外，在該第2實(shí)施方式中，也可以與第1實(shí)施方式一樣，利用圖6
所說明的目標(biāo)值決定處理，決定目標(biāo)車體傾斜角e，n搭乘部目標(biāo)位置xs*。
以下，與第l實(shí)施方式一樣，主控制ECU21決定為實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的
33車輛行駛狀態(tài)和車體姿態(tài)所需的驅(qū)動馬達(dá)52、搭乘部馬達(dá)62的輸出值，
根據(jù)該值，利用驅(qū)動輪控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62的實(shí)際的輸出值(步驟150-步驟200)，然后返回主程序。
根據(jù)該第2實(shí)施方式，可以按照搭乘者的喜好，定量調(diào)整是傾斜車體進(jìn)行加減速，還是移動座椅來進(jìn)行加減速。
由于"喜好"會隨著當(dāng)時的心情、狀況而變化，因此需要隨時進(jìn)行調(diào)整。還有，由于搭乘者自身難以進(jìn)行復(fù)雜的控制系參數(shù)的調(diào)整，更由于在急加減速時為了確保該車體姿態(tài)控制的穩(wěn)定性，需要違反搭乘者的要求，大幅度傾斜座椅或車體。為了解決這些問題，本實(shí)施方式中的控制通過1個參數(shù)的變更，可以簡單地調(diào)整乘坐感覺，可以逐漸調(diào)整，從而確保高加減速時的安全性。
(4)第3實(shí)施方式
接著說明第3實(shí)施方式。
在第l實(shí)施方式、第2實(shí)施方式中，說明了利用車體傾斜和搭乘部移動，進(jìn)行相對于車輛目標(biāo)加速度oT的重心位置的移動。在第3實(shí)施方式中，通過前后移動與搭乘部不同的重量物亦即平衡器，進(jìn)行倒立型車輛前后方向的行駛/姿態(tài)控制。
艮口，根據(jù)加減速、停止等作為目標(biāo)的行駛狀態(tài)，控制車體傾斜、搭乘部位置、平衡器位置，保持車體的平衡，并實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的行駛狀態(tài)。
另外，雖然在第3實(shí)施方式的說明中進(jìn)行了省略，但與第2實(shí)施方式一樣，也可以根據(jù)搭乘者對體感加速度的喜好，使搭乘者加速度感受系數(shù)Csense可變。
圖10是第3實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。另外，與圖3所示的第1實(shí)施方式的控制系統(tǒng)相同的部分采用同一符號，故適當(dāng)省略其說明。
如圖10所示，在第3實(shí)施方式的控制系統(tǒng)中，還具有平衡器控制ECU24、平衡器傳感器(平衡器移動狀態(tài)測定裝置)71、平衡器馬達(dá)(平衡器致動器)72，主控制ECU21與這些部分一起作為平衡器控制系統(tǒng)70發(fā)揮功能。
平衡器傳感器71向主控制ECU21供給平衡器位置的數(shù)據(jù)。主控制ECU21向平衡器控制ECU24供給平衡器推力指令值。平衡器控制ECU24向平衡器驅(qū)動致動器62供給相當(dāng)于平衡器推力指令值的輸入電壓(驅(qū)動電壓)。
其他結(jié)構(gòu)與圖3說明的第1實(shí)施方式相同。
圖11是表示將平衡器134移動到任意位置的平衡器移動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)例的圖。
該平衡器移動機(jī)構(gòu)發(fā)揮重量體移動單元的功能，構(gòu)成車體的一部分。平衡器移動機(jī)構(gòu)通過沿前后方向移動重量體亦即平衡器134，來移動車體的重心。
平衡器134配置在搭乘部13與驅(qū)動輪11之間。該平衡器134構(gòu)成為，可以利用平衡器驅(qū)動致動器62，沿前后方向(與車體中心軸和車軸垂直的方向)移動。
本實(shí)施方式的圖11的(a)的平衡器移動機(jī)構(gòu)通過滑動型致動器135，在滑板上直線移動平衡器134。
作為其它實(shí)施方式，圖11的(b)、 (c)所示的平衡器移動機(jī)構(gòu)是采用旋轉(zhuǎn)移動型平衡器的機(jī)構(gòu)。平衡器134配置在支撐軸136的一端，在支撐軸136的另一端固定有平衡器支撐軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137、 138的轉(zhuǎn)子。而且，利用平衡器支撐軸馬達(dá)137、 138，在以支撐軸136為半徑的圓周軌道上移動平衡器134。
在圖11的(b)的平衡器移動機(jī)構(gòu)中，平衡器支撐軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)137配設(shè)在座面部131的下部，平衡器134在圓周軌道上的下側(cè)移動。
在圖ll的(c)的平衡器移動機(jī)構(gòu)中，平衡器支撐軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)138與驅(qū)動輪ll同軸配置，平衡器134在圓周軌道上的上側(cè)移動。
另外，作為其它的平衡器移動機(jī)構(gòu)的例子，也可以利用伸縮型致動器移動平衡器134。
例如，也可以將2根伸縮型致動器的各自一端固定在車輛的前方和后方，另一端分別固定在平衡器134上，通過伸長兩伸縮型致動器的一個，而縮短另一個，讓平衡器134直線移動。
圖12是表示包括本實(shí)施方式的平衡器的車輛姿態(tài)控制系的力學(xué)模型的圖。另外，該力學(xué)模型中除了平衡器以外的其它部分也可以適用于其它
35實(shí)施方式。
對于圖12中的平衡器134，舉例表示沿與車軸和車輛中心軸的垂直方向移動的圖12的(a)的情況。
該圖12的各符號意義如下所示。另外，本說明中的公式中的符號意義也與此相同。
(a) 狀態(tài)量
ew :驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角[rad]e！:車體傾斜角(鉛垂軸基準(zhǔn))[rad]入2 :平衡器位置(車體中心點(diǎn)基準(zhǔn))[m]入s :搭乘部位置(車體中心點(diǎn)基準(zhǔn))[m]
(b) 輸入
tw:驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(2輪合計(jì))[Nm]SB :平衡器推力[N]Ss:搭乘部推力[N]
(c) 物理常數(shù)
g :重力加速度[m/s2]
(d) 參數(shù)
mw:驅(qū)動輪質(zhì)量(2輪合計(jì))[kg]
Rw :驅(qū)動輪接地半徑[m]
Iw:驅(qū)動輪慣性力矩(2輪合計(jì))[kgm2]
Dw :相對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad]
mi :車體質(zhì)量(包括搭乘部平衡器)[kg]
1車體重心距離(自車軸起)[m]
11:車體慣性力矩(重心周圍)[kgm2]
Dt :相對于車體傾斜的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad]
m2:平衡器質(zhì)量[kg]
12:平衡器基準(zhǔn)重心距離(自車軸起)[m]12:平衡器慣性力矩(重心周圍)[kgm2]D2:相對于平衡器并進(jìn)的粘性衰減系數(shù)[Ns/m]ms :搭乘部質(zhì)量[kg]
36200880022219. 1S:搭乘部基準(zhǔn)重心距離(自車軸起)[m]
Is:搭乘部慣性力矩(重心周圍)[kgm2]
Ds:相對于搭乘部并進(jìn)的粘性衰減系數(shù)[Ns/m]
下面說明這種結(jié)構(gòu)的第3實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理。
另外，第3實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理與圖4所說明的第1實(shí)施方式的處理基本相同， 一邊參照圖4， 一邊以與第1實(shí)施方式不同的部分為中心進(jìn)行說明，同一部分的說明則適當(dāng)省略。
在第3實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理中，與第1實(shí)施方式一樣，主控制ECU21最初根據(jù)搭乘者的意志決定如何使車輛移動、即決定車輛的行駛目標(biāo)(步驟110-步驟130)。
接著，主控制ECU21決定各狀態(tài)量的目標(biāo)值、即目標(biāo)車體傾斜角e!*、搭乘部目標(biāo)位置A/、平衡器目標(biāo)位置 ^ (步驟140)。
艮口，分別根據(jù)步驟120決定的車輛目標(biāo)加速度(/的大小，利用下面公式11-公式13決定目標(biāo)車體傾斜角9,*，利用公式14-公式18決定搭乘部目標(biāo)位置Xs、利用公式19-公式21決定平衡器目標(biāo)位置A/。
公式11
…*=0*_^SMax+sin-1(rsin0*cos^SMax) (a*〈_aSMax)公式12
…*=(1-CSense) 0* (-as,MaxSQ^aSMax)
公式13
^ *=0*+^SMax+sin-1("Jn0*cos^SMax) (Qf,ors,Max)公式14
A S *=- A S, Max ( Q *〈- a S, Max)
公式15
As *=1 5) [tan(0、 *)
+ r (sin0*/cos(0*-0i *))] + (m2/ms) A2Max (-aSMax^ a*〈-a2Max)公式16
公式17As [tan(0*-^ *)
+ r (sin0*/cos(0*-0i *))]-(m2/ms) A2Max (a2,Max<oTS as,Max)公式18
As *= A s, Max (*>s, Max)公式19
A 2 *=- A 2, Max ( a *〈- a 2, Max)公式20
A 2 *=1 2) [tanW*-^ *)
+ r (sin0*/cos(0*-01 *))] (-a2,Max^*^2Max)公式21
A 2 A 2, Max ( *〉2, Max)在公式ll、公式13中，如下表示。
5 s, Max=tan—1 (0ns A s Max+m2 ;i 2 Max:> /n^ I》
還有，kN^為平衡器移動量最大值的設(shè)定值。
公式11-公式21中的其它符兮與第1實(shí)施方式屮的公式l-公式6相同。
閾值CX2，M肌，是在公式20中設(shè)W^X2,Max時，B卩，將平衡器移到邊界位置時的車輛g標(biāo)加速度a*。閾值CXS,Max，是在公式17巾設(shè)XS*= ^,Max時，即，將搭乘部移到邊界位置時的車輛目標(biāo)加速度(/。
這些閾值(X2，m^ (Xs,m^與第1實(shí)施方式一樣為既定值，無法通過解析方法求出，但可以通過循環(huán)計(jì)算或近似等式來決定。
圖13是表示公式11-公式21給出的車輛目標(biāo)加速度of (橫軸)和目
標(biāo)車體傾斜角e,*、搭乘部目標(biāo)位置^s*、平衡器目標(biāo)位置x/的關(guān)系圖。
當(dāng)車輛目標(biāo)加速度01*處于閾值±012，^之間的范圍時(-a2,Max ^ a* ^a2,Max)，將搭乘部目標(biāo)位置設(shè)為^*=0 (公式16)，利用平衡器移動和車體傾斜進(jìn)行必要的重心位置的移動，以實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度a*。
艮口，分別利用公式20決定平衡器目標(biāo)位置、*，利用公式12決定目
標(biāo)車體傾斜角e二
當(dāng)車輛目標(biāo)加速度0f處于閾值士a2,Max與閾值士(Xs，Max之間時(-(XS,Max S
38a ^X2,Max或a2,Max^a^(xs,Max)，根據(jù)其目標(biāo)加速度的朝向(+或-)，將平衡器固定在移動邊界的平衡器目標(biāo)位置X/二士^，M^上(公式19、公式20)，利用搭乘部移動和車體傾斜進(jìn)行必要的重心位置的進(jìn)一步移動，以實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度a*。
艮P，當(dāng)車輛目標(biāo)加速度(/為+ (加速)時，將平衡器位置？^固定在+的邊界值，當(dāng)車輛目標(biāo)加速度oT為-(減速)時，將平衡器位置^固定在-的邊界值。
艮口，分別利用公式15、公式17，決定搭乘部目標(biāo)位置為Xs 利用公
式12，決定目標(biāo)車體傾斜角e二
當(dāng)車輛目標(biāo)加速度(/處于閾值士a2,Max的范圍之外時(a*<-as,Max，或者，as,Max <a*)，分別將平衡器固定在移動邊界的平衡器目標(biāo)位置=士人2，M^上(公式19、公式20)，將搭乘部固定在移動邊界的搭乘部目標(biāo)位
置X^二士Xs,Max上(公式14、公式1S)，利用車體傾斜進(jìn)行必要的重心位
置的進(jìn)一步移動，以實(shí)現(xiàn)車輛目標(biāo)加速度(/。
艮P，利用公式ii和公式i3，決定目標(biāo)車體傾斜角e,。
這樣，在第3實(shí)施方式中，在低加速度時，不移動搭乘部，而只是移動平衡器以保持平衡，當(dāng)平衡器到達(dá)邊界時，則也移動搭乘部以保持平衡。
這樣，在低加速度吋，不移動搭乘部，且車體傾斜小，從而可以使搭乘者感覺到適當(dāng)?shù)募铀俣取?br> (決定目標(biāo)車體傾斜角er、平衡器目標(biāo)位置、*、搭乘部目標(biāo)位置人Z的變形例)
在上述實(shí)施方式的說明中，說明了根據(jù)車輛目標(biāo)加速度01*與閾值
±a2,Max、 士as，Max的關(guān)系，選擇公式11 —公式13、公式14—公式18、公式
19一公式21中任意一個，決定各目標(biāo)值(目標(biāo)車體傾斜角er、平衡器目
標(biāo)位置、*、搭乘部目標(biāo)位置人Z)的情況。
與此對應(yīng)，與第1實(shí)施方式的變形例一樣，也可以利用圖14所示的
目標(biāo)值決定處理決定各目標(biāo)值。
圖14是表示第3實(shí)施方式的目標(biāo)值決定處理的內(nèi)容的流程圖。主控制ECU21首先根據(jù)公式12，計(jì)算與車輛目標(biāo)加速度oT對應(yīng)的目
標(biāo)車體傾斜角(步驟30)。
39然后，利用所決定的er，根據(jù)公式20計(jì)算平衡器目標(biāo)位置入/ (步驟
31)，判斷計(jì)算值 ^是否處于平衡器移動可能的-、，Max ^2、 X2,Max的范 圍內(nèi)(步驟32)。
如果計(jì)算值、*是處于平衡器移動可能的范圍內(nèi)(步驟32:是)，主控
制ecu21則分別將步驟30計(jì)算出的er決定為目標(biāo)車體傾斜角，將步驟
31計(jì)算出的、*決定為平衡器目標(biāo)位置(步驟33)，然后結(jié)束處理。
另一方面，如果計(jì)算值、*處于平衡器移動可能的范圍之外(歩驟32:
否)，主控制ecu21則將平衡器移動量最大值士入2，Max決定為平衡器目標(biāo)位
置人2* (步驟34)。
然后，再次利用步驟30決定的er，根據(jù)公式15或公式17計(jì)算搭乘 部目標(biāo)位置^s、步驟361)，判斷計(jì)算值人Z是否處于搭乘部移動可能的-
人S,Max S人S^ XS,Max的范圍內(nèi)(步驟36)。
如果計(jì)算值XZ是處于搭乘部移動可能的范圍內(nèi)(步驟36:是)，主控
制ecu21則分別將步驟30計(jì)算出的er決定為目標(biāo)車體傾斜角，將步驟
35計(jì)算出的XZ決定為搭乘部目標(biāo)位置(歩驟37)，然后結(jié)束處理。
另一方而，如果計(jì)算值XZ處于搭乘部移動可能的范圍之外(歩驟36:
否)，主控制ecu21則將搭乘部移動量最大值士^,M^決定為搭乘部目標(biāo)位
置人s豕(步驟38)。
接著，利用公式11或公式13，再次計(jì)算對應(yīng)于車輛目標(biāo)加速度,的
e,*，將此決定為目標(biāo)車體傾斜角(歩驟39)，然后結(jié)束處理。
根據(jù)上述的目標(biāo)值決定處理，不采用用來決定是否利用公式11-公式
13、公式14-公式18、公式19-公式21中的任意一個公式的閾值(X2,Max、as，Max，
就可以決定目標(biāo)車體傾斜角er、平衡器目標(biāo)位置X2*、搭乘部目標(biāo)位置Xs*。
在本實(shí)施方式中，利用嚴(yán)密的理論公式的公式11-公式21，決定車體 目標(biāo)姿態(tài)，但也可以利用更簡單的公式。例如，可以使用將公式11-公式 21線性化后的公式。還有，可以取代公式，而預(yù)先準(zhǔn)備表示車輛目標(biāo)加速 度oT和車體目標(biāo)姿態(tài)的關(guān)系的映射，利用該映射來決定車體目標(biāo)姿態(tài)。
另一方面，也可以利用更加復(fù)雜的關(guān)系式。例如，也可以設(shè)定關(guān)系式，
使得當(dāng)車輛目標(biāo)加速度01*的絕對值在規(guī)定的閾值以下時，不傾斜車體，而
只移動平衡器和搭乘部，當(dāng)超過該閾值時，則開始傾斜車體。
40另外，在本實(shí)施方式中，從搭乘部或平衡器的基準(zhǔn)位置起的前方最大 移動量和后方最大移動量相等，但兩者也可以不同。例如，通過增大后方 最大移動量，與加速性能相比可以提高制動性能。此時，通過修正閾值OWc，
使之與各自的邊界值相對應(yīng)，可以容易地實(shí)現(xiàn)同樣的控制。
回到行駛/姿態(tài)控制處理(圖4)的說明，主控制ECU21利用所決定
的各目標(biāo)值e二 、*、 h*，計(jì)算剩下的目標(biāo)值(步驟i50)。
艮口，對各目標(biāo)值進(jìn)行時間微分，或進(jìn)行時間積分，來分別計(jì)算驅(qū)動輪
旋轉(zhuǎn)角目標(biāo)值ew*、車體傾斜角速度目標(biāo)值[er]、平衡器移動速度目標(biāo)值 搭乘部移動速度目標(biāo)值[^*]。
接著，決定各致動器的前饋輸出(步驟160)。與第l實(shí)施方式一樣， 主控制ECU21利用公式7和公式8，分別決定驅(qū)動馬達(dá)52、搭乘部馬達(dá) 62的前饋輸出tw,ff、 SS,FF。還有，利用公式22，決定平衡器72的前饋輸 出Sb，ff。
該SB，ff與搭乘部馬達(dá)62的前饋輸出Ss，ff—樣，相當(dāng)于對于目標(biāo)車體 傾斜角eA使平衡器停留在目標(biāo)位置所需要的平衡器推力。
公式22
sb, ff二—％gs i n 0 ， *
通過賦予公式7、公式8、公式22那樣的前饋輸出，可以進(jìn)一歩卨精 度地控制各狀態(tài)量。
另外，與第l實(shí)施方式一樣，作為取代方法，也可以在反饋控制(歩 驟190)中賦予積分增益。
接著，主控制ECU21從各傳感器獲取各狀態(tài)量(步驟170)。 g卩，分 別從驅(qū)動輪傳感器51獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，從車體傾斜傳感 器41獲取車體傾斜角(傾斜角速度)，從搭乘部傳感器61獲取搭乘部位 置(移動速度)，從平衡器傳感器71獲取平衡器位置(移動速度)。
還有，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟180)。 S卩，通過對驅(qū) 動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)、車體傾斜角(傾斜角速度)、搭乘部位置(移 動速度)、平衡器位置(移動速度)進(jìn)行時間微分或時間積分，計(jì)算剩余 的狀態(tài)量。
接著，主控制ECU21決定各致動器的反饋輸出(步驟190)。
41動馬達(dá)52的反饋輸出Tw,FB，利用公式24決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出 SS,FB，利用公式25決定平衡器馬達(dá)72的反饋輸出SB,FB。
另外，公式23-公式25中的&**為反饋增益，例如將各反饋增益K** 預(yù)先設(shè)定為最佳調(diào)節(jié)值。還有，如上所述，為了消除穩(wěn)態(tài)偏差，也可以導(dǎo) 入積分增益。
公式23
r Hf, FB二一k)V1 ( 0 W一 0 W *) 一k股(
一 [ 0 W " ) —Kw3 (01—01 *)
一Kp([…]-[^ *])-kw5(as—;is *)—KW6([;is] —[as *])
公式24
Ss, fb二-Ksi (0 w- 0 w *) -Ks2 ([ ]-
) -Ks3 *)
—Ks4([^]-[^ *])-ks5us—;is *)-ks6([;is]-us *])
-KS7 ( A 2- A 2 *) -KS8 ( [ A 2] - [ A 2 *])
公式25
Sb, fb=_Kbi ( 0 f 0 w *) -Kb2 ([ 0 w] - [ 0 w *]) -Kb3 ( 0廠0 1 *)
-Kb4([…h(huán)^ *])-kb5us-;is *)-kb6([;is]-[;is *])
-KB7 ( /1 2- A 2 *) -KB8 ( [ /1 2] - [ A 2 *])
另外，也可以通過將幾個反饋增益設(shè)定為o來進(jìn)行簡化。例如，取代
公式23，可以采用rw,fb二-Kw2(
-
進(jìn)行微分，來求出各狀態(tài)量x的加速度[[x]]。
在公式28中，例如，座椅移動所需的推力Ss越大，則推定的搭乘部 質(zhì)量ms就越大。
公式28
1V(Ss-Ds[;is])/([Us]] + ;is[[^]]+aGos0廠gsin^)
在基于公式28的搭乘部移動模型中，沒有考慮干性摩擦，但也可以 利用嚴(yán)密考慮了干性摩擦的詳細(xì)模型，或者利用車體傾斜等多個模型，來 推定搭乘部質(zhì)量ms。
還有，使利用公式28提供的搭乘部質(zhì)量ms的值通過低通濾波器，以去除高頻成分，由此，可以使觀察器穩(wěn)定，并且可以抑制因噪聲引起的振 動。
另外，最初進(jìn)入行駛/姿態(tài)控制處理的循環(huán)時，(作為觀察器的初始值) 對搭乘部質(zhì)量賦予標(biāo)準(zhǔn)值。
在變形例2中，利用基于力學(xué)模型的觀察器，推定搭乘部質(zhì)量ms，
但也可以利用更簡單的方法。例如，可以取代公式28，而預(yù)先將對移動搭 乘部13所需的最低限度的推力與此時搭乘部質(zhì)量ms的關(guān)系進(jìn)行測定的結(jié) 果，設(shè)成映射進(jìn)行存儲，利用該映射來進(jìn)行推定。
根據(jù)該變形例l、 2，對于搭乘部13 (包括搭乘者等)的質(zhì)量ms，不 是預(yù)先假定的設(shè)定值，而是推定更接近實(shí)際值的值，因此可以盡可能抑制 相對于作為目標(biāo)的車輛運(yùn)動、車體姿態(tài)的穩(wěn)態(tài)偏差，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。這 樣，能夠提高姿態(tài)控制的穩(wěn)定性，提高精度。
接著，說明第4實(shí)施方式-第9實(shí)施方式。
另外，優(yōu)選設(shè)成，除了第l實(shí)施方式以外，還具備第2實(shí)施方式、第 3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式-第9實(shí)施方式的各實(shí)施方式和變形例的全部實(shí) 施方式的車輛，但是，也可以設(shè)成，至少將l種以匕的實(shí)施方式、變形例 應(yīng)用于第1實(shí)施方式的車輛。
該第4實(shí)施方式中，根據(jù)車輛目標(biāo)加速度01*的頻率成分，區(qū)別使用車 體傾斜和搭乘部移動。具體來說，在目標(biāo)車體姿態(tài)決定屮，將車輛目標(biāo)加 速度(/的低頻成分與車體傾斜對應(yīng)，將高頻成分與搭乘部移動對應(yīng)，從而 可以防止突然的車體傾斜，提高乘坐舒適度。
當(dāng)使車體傾斜進(jìn)行加減速時，由于急加減速時車體發(fā)生突然傾斜，引 起乘坐舒適度變壞。即，車體傾斜雖然可以帶來與車體一體化的感覺，但 突然的傾斜會造成不快感。
還有，在快速細(xì)微的加減速時，與該加減速對應(yīng)，車體會前后傾斜， 也會帶來乘坐舒適度的下降。
因此，第4實(shí)施方式中，對對應(yīng)于搭乘者輸入的行駛目標(biāo)的車輛目標(biāo) 加速度a 利用頻率濾波器將其分割成低頻成分和高頻成分，使低頻成分 與車體傾斜對應(yīng)，使高頻成分與搭乘部移動對應(yīng)，從而可以防止急加減速 時的過激的車體傾斜。
45圖15是表示針對車體傾斜和搭乘部移動的相對于車輛目標(biāo)加速度a* 的各頻率成分的加權(quán)的圖。
如圖15所示，按車輛目標(biāo)加速度cT的各頻率成分決定針對車體傾斜
和搭乘部移動的加權(quán)，使得當(dāng)小于規(guī)定的頻率fel時，車體傾斜對應(yīng)部分 增大，而當(dāng)在規(guī)定的頻率fd以上時，搭乘部移動對應(yīng)部分增大。
另外，對于規(guī)定的頻率fel的值，作為搭乘者對于車體傾斜不會感覺
不快的程度的頻率，預(yù)先設(shè)定為規(guī)定的值，例如為lHz。
圖16是表示第4實(shí)施方式的急加速時的車體傾斜與搭乘部移動的狀
態(tài)變化的圖。
在搭乘者剛剛發(fā)出急加速指令后，根據(jù)其高頻成分(急劇變化)，如
圖16的(a)所示那樣，向前方移動搭乘部13，以向前方移動車體重心， 從而應(yīng)對急加速。
然后，如果持續(xù)賦予一定的加速指令，根據(jù)其低頻成分(一定值，或 緩慢變化)，如圖16的(b)所示那樣，緩慢地向前方傾斜搭乘部13，同 時向后方(原來的基準(zhǔn)位置方向)移動搭乘部13。
這樣，在剛剛發(fā)出急加速指令之后，不傾斜車體，而向前方移動搭乘 部13，然后緩慢地向前方傾斜車體，從而實(shí)現(xiàn)乘坐舒適的急加速。
接著，說明第4實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
另外，第4實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖3說明的第1實(shí)施方式相同。
圖17是表示第4實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。另 外，在第4實(shí)施方式的流程圖的說明中，與第1實(shí)施方式相同的部分采用 同一符號、步驟序號，故對同一部分適當(dāng)省略其說明。
在第4實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第1實(shí)施方式一樣，最初主 控制ECU21根據(jù)搭乘者的意志決定如何使車輛移動、即決定車輛的行駛 目標(biāo)(歩驟110-步驟130)。
接著，主控制ECU21計(jì)算車輛目標(biāo)加速度oT的低頻成分ar (步驟 141)。 g卩，利用下面公式29所示的低通濾波器，計(jì)算車輛目標(biāo)加速度oT 的車體傾斜對應(yīng)部分的低頻成分ai*。
公式29
46*=《Qf*+(1-《)…*(k-1)
公式29中，01*為本次的(本時間步驟的)車輛目標(biāo)加速度的值，on *(k—" 為At前的時刻的車輛目標(biāo)加速度的低頻成分的值。
還有，當(dāng)設(shè)At為控制運(yùn)算周期、Tc (=l/fcl)為低通濾波器的時間常 數(shù)時，^At/Tc。 g卩，該《的值小時，低頻成分ar的變化緩慢，隨著低頻 成分o^變化的車體的傾斜也緩慢變化。另外，也可以根據(jù)搭乘者的喜好， 進(jìn)一步變更低通濾波器的時間常數(shù)Tc、或者截止頻率fcl。
另外，上述公式29相當(dāng)于1次的有限脈沖低通濾波器，但也可以采 用其它種類的、或更高次的濾波器。
接著，主控制ECU21根據(jù)車輛目標(biāo)加速度01*的低頻成分a,決定目標(biāo) 車體傾斜角er (步驟142)。
艮口，主控制ECU21利用下面的公式30-公式32，取代第1實(shí)施方式的 公式1-公式3，根據(jù)車輛目標(biāo)加速度W的低頻成分(xr決定目標(biāo)車體傾斜 角9(步驟142)。
公式31中，化*， (xr為在步驟141計(jì)算出的車輛目標(biāo)加速度 oT的低頻成分，其它符號與公式1 公式3相同。
公式30
…*=0*-^Max+sin-Ursin0氺cosD (a*<-QfMax) 公式31
…"1-Cs匿)0, * (,ax^Q^aMax) 公式32
01 *=0*+^Max+sin-1 (rsin0*cos"ax) (a*〉aMax)
另外，由于在車輛目標(biāo)加速度c/超過與搭乘部移動邊界對應(yīng)的加速度 aMaJ勺情況下不能移動搭乘部13，因此與車輛目標(biāo)加速度(/的頻率無關(guān)，
利用車體傾斜進(jìn)行對應(yīng)，從而確保車體姿態(tài)控制的穩(wěn)定性。
但是，由于高頻成分超過邊界的時間短，也可以忽略該邊界。此時，
與車輛目標(biāo)加速度t/無關(guān)， 一直采用公式31。
接著，主控制ECU21決定搭乘部目標(biāo)位置Xs^ (步驟143)。
艮口，與第l實(shí)施方式一樣，主控制ECU21利用公式4-公式6，根據(jù)車
輛目標(biāo)加速度01*和目標(biāo)車體傾斜角e^，決定搭乘部目標(biāo)位置Xs*。另外，在第1實(shí)施方式、第3實(shí)施方式中，按照圖6、圖14的目標(biāo)值
決定處理，說明了決定目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置 ^的方法的
變性例，在第4實(shí)施方式-第9實(shí)施方式中，也可以與所說明的變形例一樣 進(jìn)行決定。
即，主控制ECU21根據(jù)滿足-aMax ￡ a* ^ aMax時的公式(第4實(shí)施方
式時公式31)，計(jì)算與車輛目標(biāo)加速度(/對應(yīng)的目標(biāo)車體傾斜角er。
然后，利用計(jì)算出的e,，根據(jù)公式5計(jì)算搭乘部目標(biāo)位置Xs 如果
處于搭乘部移動可能的-kMax^xs* sxs,Max的范圍內(nèi)，則分別將e^央定為
目標(biāo)車體傾斜角，將Xs，央定為搭乘部目標(biāo)位置。
另一方面，如果計(jì)算值？^處于搭乘部移動可能的范圍之外，則將搭
乘部移動量最大值士kMax決定為搭乘部目標(biāo)位置X"利用公式1或公式3，
再次計(jì)算對應(yīng)于車輛目標(biāo)加速度oT的e二將此決定為目標(biāo)車體傾斜角e,。 在決定了目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置入5*之后，以下與第i
實(shí)施方式一樣，主控制ECU21決定為了實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的車輛行駛狀態(tài)和 車體姿態(tài)所需要的驅(qū)動馬達(dá)52、搭乘部馬達(dá)62的輸出值。根據(jù)該值，利 用驅(qū)動輪控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬 達(dá)62的實(shí)際輸出(歩驟150-歩驟200)，然后返回主程序。 這樣利用第4實(shí)施方式，可以獲得如下效果。
(1) 急加減速吋，車體不會出現(xiàn)突然傾斜，乘坐感覺良好。
(2) 在快速細(xì)致的加減速時，車體不會出現(xiàn)前后搖動。
(3) 雖然作為代替方法而使搭乘部急劇移動，但不會因此而使搭乘 者的視野上下移動，并且，由于搭乘部朝著搭乘者要求的加速度方向移動， 因此例如搭乘者可以更強(qiáng)烈地感覺上升的加速感、剛剛制動操作后的減速 感。
另外，作為第4實(shí)施方式的變形例，例如，搭乘部移動的可動速度(或 加速度)低于車體傾斜的可動速度(或加速度)時，也可以將低頻成分分 配給搭乘部移動，將高頻成分分配給車體傾斜。
通過這樣匹配車輛的力學(xué)結(jié)構(gòu)、各系統(tǒng)要素的性能，可以使姿態(tài)控制 更加穩(wěn)定。
接著，說明第5實(shí)施方式。
48該第5實(shí)施方式中，在目標(biāo)車體姿態(tài)決定時，如果車輛速度高，則預(yù) 先將搭乘部13向前方移動，并且使車體向后方傾斜，以抑制剛剛急減速 后的車體姿態(tài)的大幅變化。
對于利用車體向后方傾斜以將重心向后方移動進(jìn)行減速的倒立型車 輛，由于急制動時車體突然大幅后傾，搭乘者的乘坐感覺不好，視野急劇 上下移動，也可能會影響搭乘者的制動操作。
另一方面，車輛的行駛速度越高，搭乘者進(jìn)行急制動、即、要求大的 減速度的可能性也增高。
因此，在第5實(shí)施方式中，當(dāng)決定對應(yīng)于車輛目標(biāo)加速度oT的目標(biāo)車
體姿態(tài)(目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置xZ)時，隨著車輛速度的
增加，向前方移動搭乘部13，并且向后方傾斜車體，以準(zhǔn)備搭乘者的急制 動操作。
圖18是表示第5實(shí)施方式的車體傾斜與搭乘部移動的狀態(tài)的圖。 如圖18中(a)所示，在低速行駛時，與第l實(shí)施方式一樣，以對應(yīng)
車輛冃標(biāo)加速度,的目標(biāo)車體姿態(tài)(n標(biāo)車體傾斜角e^和搭乘部目標(biāo)位
置人s"進(jìn)行行駛。
另一方面，如圖18中(b)所示，在高速行駛時，隨著車輛速度的增 加，如圖18中(b)的箭頭Al所示，向后方傾斜車體，并且如箭頭Bl 所示，向前方移動搭乘部13。此時，由于車體后方傾斜引起的重心的后方 移動量與搭乘部前方移動引起的重心的前方移動量相等，因此利用本實(shí)施 方式的目標(biāo)車體姿態(tài)的修正，可以防止重心位置P偏離適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 在該狀態(tài)下接受到制動指令時，利用與第1實(shí)施方式同樣決定的目標(biāo)
車體姿態(tài)(目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置xs"進(jìn)行制動，然而在
接受到急制動的指令時，如圖18中(c)所示，與該急制動指令相對應(yīng)， 將搭乘部13沿箭頭B2所示方向向后方移動，并且將車體沿箭頭A2所示 方向向后方傾斜，但是由于已經(jīng)為預(yù)備急制動而使車體在某種程度上向后 傾斜，因此可以減小車體傾斜的變化量。
接著，說明第5實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
另外，第5實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖3說明的第1實(shí)施方式相同。
49圖19是表示第5實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。另 外，在第5實(shí)施方式的流程圖說明中，與第1實(shí)施方式相同的部分采用同 一符號、步驟序號，故對同一部分適當(dāng)省略其說明。
在第5實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第1實(shí)施方式一樣，最初主
控制ECU21根據(jù)搭乘者的意志決定如何使車輛移動、即決定車輛的行駛 目標(biāo)(步驟110-步驟130)。
接著，主控制ECU21獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度(步驟144)。即，獲取 在前1個時間步驟中的控制運(yùn)算中所使用的驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度[e w]的值。
另外，也可以預(yù)先從驅(qū)動輪傳感器51獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度[6 w]的值。
接著，主控制ECU21決定目標(biāo)車體傾斜角er (步驟145)。 S卩，根據(jù) 車輛目標(biāo)加速度oT和驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度[e w]，利用下面的公式33-公式35，
決定目標(biāo)車體傾斜角e,。
公式33
0， *=0*—^Max+sin—1(rsin0*Gos/SMax) (of*〈—aMax) 公式34
…*=(1-GSense) 0*-^ (-aM"Qf*^Max) 公式35
…*=0*+^ax+siir1("in0*cos"ax) (a*>aMax) 公式33和公式35與第1實(shí)施方式的公式1、公式3相同。 公式34為從公式2的目標(biāo)車體傾斜角e,減去q>，向后傾斜轉(zhuǎn)。 利用下面的公式36、公式37，決定該cp。 cp 是對應(yīng)于車輛速度的車 體傾斜角減少量。 公式36
—max(O， 0~+(1-CSense) 0*) (Qf*<0)
公式37
這里，利用公式38表示(p 。(pQ、 V。為基準(zhǔn)參數(shù)(設(shè)定值)，利用車 輛速度Vo使車輛傾斜角減少cpo。
公式33-公式38中的其它符號與第1實(shí)施方式中的公式1-公式3相同。公式38
no(Rw
/vo)
接著，主控制ECU21決定搭乘部目標(biāo)位置X^ (步驟146)。 艮口，與第1實(shí)施方式一樣，主控制ECU21根據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT和 目標(biāo)車體傾斜角e^，利用公式4-公式6，決定搭乘部目標(biāo)位置Xs、
圖20是表示利用公式33-公式38、和公式4-公式6賦予的車輛目標(biāo)
加速度a*(橫軸)和目標(biāo)車體傾斜角er與搭乘部目標(biāo)位置XZ的關(guān)系的圖。 圖20中的虛線表示的部分為圖5所示的目標(biāo)車體傾斜角er與搭乘部
目標(biāo)位置Xs*。
當(dāng)車輛目標(biāo)加速度01*處于閾值±011^之間的范圍時(-aMax ^ a* ^ aMax)， 目標(biāo)車體傾斜角ej由公式34決定，搭乘部目標(biāo)位置XZ由公式5決定。例 如，當(dāng)沒有加減速、以一定速度行駛時(a*=0)，如圖20所示，目標(biāo)車體
傾斜角er為負(fù)，§卩，在車體處于向后傾斜的狀態(tài)下，作好制動的準(zhǔn)備。
此時，行駛速度越高(驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度[9w]越大)，目標(biāo)車體傾斜 角的減少量cp越大，車體更向后方傾斜。
另外，在第5實(shí)施方式中，賦予與行駛速度成比例的目標(biāo)車體傾斜角 減少量，但也可以非線性地進(jìn)行賦予。
(也可以采用行駛速度-目標(biāo)車體傾斜角減少量對應(yīng)映射)例如也可以 在一定速度以上時進(jìn)行賦予。
當(dāng)決定了目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置^*之后，與第i實(shí)施
方式一樣，主控制ECU21決定為實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)的車輛行駛狀態(tài)和車體姿 態(tài)所需的驅(qū)動馬達(dá)52、搭乘部馬達(dá)62的輸出值，根據(jù)該值，利用驅(qū)動輪 控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62的 實(shí)際的輸出值(步驟150-步驟200)，然后返回主程序。 這樣利用第5實(shí)施方式，可以獲得如下效果。
(1) 由于在高速行駛時為預(yù)備急制動而預(yù)先使車體向后傾斜，因此 在急制動時車體不會突然向后大幅傾斜，乘坐感覺良好，且安全。
(2) 作為代替方法，搭乘部13雖然急劇向后方移動，但不會因此而 使搭乘者的視野上下移動，并且，搭乘部13的移動方向與搭乘者要求的 制動減速度的方向相同，因此搭乘者可以更強(qiáng)烈地感覺剛剛制動操作后的
51減速感。
(3)高速行駛時通過使車體向后方傾斜，抬高了搭乘者的視線，從 而可以促進(jìn)對遠(yuǎn)方的注意。
另外，作為第5實(shí)施方式的變形例，例如，搭乘部移動的可動速度(或 加速度)低于車體傾斜的可動速度(或加速度)時，也可以預(yù)先向后方移 動搭乘部13，以準(zhǔn)備急制動。
通過這樣匹配車輛的力學(xué)結(jié)構(gòu)、各系統(tǒng)要素的性能，可以使姿態(tài)控制 更加穩(wěn)定。
接著，說明第6實(shí)施方式。
該第6實(shí)施方式中，根據(jù)車體姿態(tài)和車輛行駛的方向區(qū)別使用驅(qū)動馬 達(dá)52和搭乘部移動。g卩，當(dāng)車體姿態(tài)控制所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與車輛行駛控 制所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的朝向不同時，通過移動搭乘部13，可以消除逆動作。
圖21是表示利用驅(qū)動馬達(dá)52的車體姿態(tài)控制與車輛行駛控制的關(guān)系 的圖。
如圖21中(a)所示，在是倒立型車輛的情況下，對驅(qū)動輪11賦予 前進(jìn)方向的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩后，其反轉(zhuǎn)矩的作用使得車體向后方傾斜。因此，車 體姿態(tài)控制所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與車輛行駛控制所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的朝向有時 會相反。
艮口，由于利用驅(qū)動馬達(dá)52的作用/反作用力，進(jìn)行車輛(驅(qū)動輪)的 加減速(行駛控制)和車體傾斜(姿態(tài)控制)，因此不能一邊加速一邊進(jìn) 行車體前傾或一邊減速一邊進(jìn)行車體后傾。
例如，從停止?fàn)顟B(tài)使車體前傾進(jìn)行加速時，為了實(shí)現(xiàn)前傾姿態(tài)，需要 暫時向后方移動驅(qū)動輪(圖21中(b)的右上領(lǐng)域)。
還有，從以一定速度(車速)的行駛狀態(tài)向后傾斜車體以進(jìn)行制動時， 為了實(shí)現(xiàn)后傾姿態(tài)，需要暫時向前方加速驅(qū)動輪(圖21中(b)的左下領(lǐng) 域)。
因此，在第6實(shí)施方式中，利用下面的(i)和(ii)，減輕驅(qū)動輪的逆 動作。
(i)在決定對應(yīng)車輛目標(biāo)加速度cT的目標(biāo)車體姿態(tài)時，根據(jù)車輛目 標(biāo)加速度oT，限制目標(biāo)車體傾斜角加速度，并利用搭乘部移動對其進(jìn)行補(bǔ)償。
(ii)在車輛行駛和車體姿態(tài)的反饋控制中，根據(jù)驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度 的偏差和車體傾斜角速度的偏差，對其中一方的反饋增益進(jìn)行限制。 另外，也可以只導(dǎo)入(0、 (ii)中的一方。 接著，說明第6實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
另外，第6實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖3說明的第1實(shí)施方式相同。
圖22是表示第6實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。另 外，在第6實(shí)施方式的流程圖說明中，與第l實(shí)施方式相同的部分采用同 一符號、步驟序號，故對同一部分適當(dāng)省略其說明。
在第6實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第1實(shí)施方式一樣，最初主 控制ECU21根據(jù)搭乘者的意志決定如何使車輛移動、即決定車輛的行駛 目標(biāo)(步驟110-歩驟130)。
接著，主控制ECU21獲取車體傾斜和搭乘部移動的狀態(tài)量(步驟
140)。即，獲取在前i個時間歩驟中的車體傾斜角e,、車體傾斜角速度[e,]、
搭乘部目標(biāo)位置h的值。
另外，也可以預(yù)先從驅(qū)動輪傳感器51獲取各值。 接著，主控制ECU21決定目標(biāo)車體傾斜角的邊界值(歩驟140b)。 根據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT和在歩驟140a獲取的各狀態(tài)量(e" [e!]、 Xs)， 利用下面的公式39、公式40，決定目標(biāo)車體傾斜角的上限值e！ \Max。或
下限值er，Min。
艮卩，(1) or^cu時，利用公式39設(shè)定上限值e/,Max，限制車體的前
傾，2) (X、CXsh時，利用公式40設(shè)定下限值e/,Min，限制車體的后傾。
公式39
上限値^ * ,Max=^ *(k—1) + At[^] 公式40
下限値^ * ,,= 0， *(k-1)+At[^]
在公式39、 40中，e工"是A t前的時刻的車體傾斜角的目標(biāo)值。(xsh 是控制兼顧邊界車輛加速度，由下面公式41表示。
Cu礎(chǔ)為限制強(qiáng)度(設(shè)定值，0以上1以下)，表示抑制逆動作的程度。
53如公式4i所示，通過考慮車體傾斜角e,或搭乘部目標(biāo)位置xs，從而
在車體傾斜時或搭乘部移動時，也可以適當(dāng)?shù)匮芯恐焕抿?qū)動轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)控 制兼顧的可能性。 公式41
a sh=CLimittan-1 ((in， I ，s i n 0 ，+1% A scos 0》/ (M IVm， I》) 接著，主控制ECU21決定目標(biāo)車體傾斜角ej (步驟140c)。 g卩，根 據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT和在步驟140b獲取的車體傾斜角的邊界值(上限值 * ，M^或下限值e/,Min)，利用下面的公式42-公式44，決定目標(biāo)車體傾斜
角e二
還有，在公式43中，(l)odoish時，利用公式45決定e;， 2)a*<ash
時，利用公式46決定e r。
公式42
0， *=0*-"ax+sin-1(rsin0*cosD (Qf*〈-QfMax) 公式43
^木二0、 * (-aMax^o^aMax) 公式44
…*=0*+"ax+sin-1(rsin0*cos^Max) (a*>aMax) 公式45
0~， *=min((1-CSense)0*， ^ * ,Max) 公式46
e~， *=maX((1-GSense)(/)*， ^ * ,Min) 接著，主控制ECU21決定搭乘部目標(biāo)位置Xs* (歩驟140d)。 艮口，主控制ECU21與第1實(shí)施方式一樣，根據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT和 目標(biāo)車體傾斜角er，利用公式4-公式6，決定搭乘部目標(biāo)位置Xs、
在決定目標(biāo)車體傾斜角er和搭乘部目標(biāo)位置xZ之后，與第i實(shí)施方
式一樣，主控制ECU21進(jìn)行剩余的目標(biāo)值的設(shè)定、前饋輸出的決定、各 狀態(tài)量的獲得和計(jì)算(歩驟150-步驟180)。
接著，主控制ECU21變更一部分的反饋增益(步驟181)。即，基于
驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的偏差([ew]-[ew*])、車體傾斜角速度的偏差
([e+[ 01*])，利用公式47變更有關(guān)驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的反饋增益KW2，利用公式48變更有關(guān)車體傾斜角速度的反饋增益KW4。 公式47
KW2=(1 +《)KW2,0 公式48
K財(cái)二 (1 -《)KW4 o
在公式47、 48中，KW2，Q、 Kw4"是反饋增益基準(zhǔn)值。；是反饋增益修 正系數(shù)，利用下面的公式49表示。c;是修正度比例系數(shù)，表示修正反饋 增益的程度。
在該公式49中，對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的偏差(實(shí)際的狀態(tài)量與目 標(biāo)值的差)和車體傾斜角速度的偏差，其正負(fù)相同時，根據(jù)該偏差的大小， 通過增大驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的反饋增益，并，減小車體傾斜角速度的反饋 增益，可以相對地增強(qiáng)驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)控制，減弱驅(qū)動輪的逆動作。
公式49
《=c4:max((
-
) ([^H…l),O)
接著，與第1實(shí)施方式一樣，主控制ECU21決定反饋輸出(歩驟190)， 利用驅(qū)動輪控制ECU22和搭乘部控制ECU23,根據(jù)所決定的前饋輸出和 反饋輸出，控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62的實(shí)際輸出(歩驟200)，然 后返回主程序。
這樣利用第6實(shí)施方式，可以獲得如下效果。 (1)減輕從停止?fàn)顟B(tài)起的加速時或從一定速度行駛狀態(tài)起的制動時 的驅(qū)動輪的"逆動作"，提高搭乘者的操作性。
另外，對于第6實(shí)施方式的兩增益修正，也可以使修正度比例系數(shù)c; 成為不同的值。
還有，也可以將一方的修正系數(shù)設(shè)定為0，只增加或減小另一方的增 益。尤其是當(dāng)驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的增益為負(fù)時，也可以對其不修正，而只 減小車體傾斜角速度的增益。還有，也可以改變驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的增益 的正負(fù)。
另外，對于兩偏差，也可以采用其它的非線性函數(shù)。例如，也可以只 在兩偏差超過某種程度時，才賦予修正系數(shù)。
另外，對于其它的反饋增益，也可以進(jìn)行同樣的修正。例如，也可以
55減弱車體傾斜角的反饋增益。還有，也可以在減弱驅(qū)動馬達(dá)52的車體傾
斜增益的同時，增強(qiáng)搭乘部馬達(dá)62的車體傾斜增益。
另一方面，通過減弱驅(qū)動輪的增益、并增強(qiáng)車體傾斜的增益，雖然在 某種程度犧牲了驅(qū)動輪控制，但也可以提高車體姿態(tài)控制的穩(wěn)定性。
接著說明第7實(shí)施方式。
在第7實(shí)施方式中，根據(jù)擾動的頻率成分對驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部移 動進(jìn)行區(qū)別使用。具體來說，在反饋控制中，將偏差的低頻成分與搭乘部 移動對應(yīng)，將高頻成分與驅(qū)動馬達(dá)52對應(yīng)，從而抑制擾動引起的振動。
當(dāng)在車體的姿態(tài)控制中利用搭乘部13的移動時，有時會產(chǎn)生高頻振 動，會影響乘坐感覺。這是因?yàn)樵诨诖畛瞬恳苿拥能圀w姿態(tài)控制中存在 "滯后"，不適應(yīng)細(xì)致控制的緣故。
還有，如果陷入與目標(biāo)姿態(tài)不同的姿態(tài)的平衡狀態(tài)時，例如，有時會 保持在車體比目標(biāo)角還多余傾斜、在其反方向上搭乘部13進(jìn)行了移動的 狀態(tài)。這是因?yàn)轵?qū)動馬達(dá)52的姿態(tài)控制與搭乘部移動的姿態(tài)控制出現(xiàn)抵 消的緣故。
此時在第7實(shí)施方式中，利用濾波器，將車體傾斜角的實(shí)際狀態(tài)值與 目標(biāo)值的偏差分割成低頻成分和高頻成分，分別讓低頻成分與搭乘部移動 對應(yīng)，高頻成分與驅(qū)動馬達(dá)52對應(yīng)。
這樣，對于高頻振動，可以只對應(yīng)對其適用的車體傾斜。還有，通過 移動與車體傾斜和搭乘部移動對應(yīng)的頻帶，可以防止二者干擾、從而陷入 錯誤的平衡狀態(tài)的情況。
圖23是表示驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部移動所對應(yīng)的按擾動成分各頻率成 分的加權(quán)的說明圖。
如圖23所示那樣決定針對驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部移動的相對于擾動成 分的各頻率成分的加權(quán)，以使當(dāng)小于規(guī)定的頻率fC2時，搭乘部移動對應(yīng) 部分增大，而在fc2以上時，驅(qū)動馬達(dá)52對應(yīng)部分增大。
這里，規(guī)定的頻率fC2的值是利用搭乘部移動的姿態(tài)控制在某種程度 上有效的頻率，是預(yù)先設(shè)定的值，例如設(shè)定為5Hz。另外， 一般來說，將 該值設(shè)定成大于第4實(shí)施方式中的作為閾值的頻率fc]。
接著，說明第7實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
56另外，第7實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖3說明的第1實(shí)施方式相同。
圖24是表示第7實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制的內(nèi)容的流程圖。另外，
在第7實(shí)施方式的流程圖的說明中，與第1實(shí)施方式相同的部分采用同一
符號、步驟序號，故對同一部分適當(dāng)省略其說明。
在第7實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第1實(shí)施方式一樣，主控制 ECU21決定目標(biāo)狀態(tài)量、獲取狀態(tài)量、決定前饋輸出(步驟110-步驟180)。 接著，主控制ECU21計(jì)算各偏差的低頻成分、高頻成分(步驟191)。 艮口，主控制ECU21利用公式50 (低通濾波器)和公式51 (相當(dāng)于高
通濾波器)，將實(shí)際狀態(tài)值和目標(biāo)值的偏差(e^e,)分解為低頻成分和
高頻成分。
還有，對于車體傾斜角速度，利用同樣的公式52、公式53，將實(shí)際
狀態(tài)值和目標(biāo)值的偏差([e+[e門)分解為低頻成分和高頻成分。
另外，在第7實(shí)施方式中，利用1次的有限脈沖低通濾波器，但也可
以采用其它種類的、或更高次的濾波器。
公式50
(0廠e， "l二《(0廠0！ *) + (1 —《)(0廠0， *)L (k_1)
公式51
(S廠0、 "h二(S廠6^ "-(S廠S， *)L 公式52
*])L=《([^]-
) + (卜《)([S，]-
)L (k-1)
公式53
([sj-
-[…*])-([^]-*])L
在公式50-公式53中，《=At/TE。 (x乂 (k—"為At前的時刻的低頻成分的 值，At為控制運(yùn)算周期，TE (=l/fC2)為濾波器的時間常數(shù)。
接著，主控制ECU21決定各致動器的反饋輸出(步驟192)。 g卩，對 于各狀態(tài)量，根據(jù)實(shí)際狀態(tài)值與目標(biāo)值的偏差，分別利用公式54決定驅(qū) 動馬達(dá)52的反饋輸出，利用公式55決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出。
公式54
r w, fb=_Kwi ( 0 w一 0 w *) _Kw2 (
一[6w *])-Kw3(0廠^ *)-KW4([ 0 ，]-[ 0 , *])H 公式55
Ss,FB=_Ks3(0 1-6 1 *)「Ks4([ 6 1]-[ 6 1 *])L
—KS5(AS—As *)—KS6([As]-[As *]) 一
另外，在第7實(shí)施方式中，為了明確驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62的 作用，將反饋增益Kw5、 KW6、 KS1、 &2設(shè)定為0，但也可以對其賦值。還 有，此時對于所對應(yīng)的狀態(tài)量的偏差，也可以在進(jìn)行頻率分解后進(jìn)行賦予。
最后，與第l實(shí)施方式一樣，主控制ECU21利用驅(qū)動輪控制ECU22 和搭乘部控制ECU23，根據(jù)所決定的前饋輸出和反饋輸出，控制驅(qū)動馬達(dá) 52和搭乘部馬達(dá)62的實(shí)際輸出(步驟200)，然后返回主程序。
這樣利用第7實(shí)施方式，可以獲得如下效果。
(1) 可以抑制車體和搭乘部13的振動，改善乘坐感覺。
(2) 消除與目標(biāo)狀態(tài)不同的姿態(tài)下的平衡狀態(tài)。
另外，在第7實(shí)施方式中，由于驅(qū)動輪齒輪的齒隙或驅(qū)動輪胎的微小 變形等導(dǎo)致難以進(jìn)行驅(qū)動輪的細(xì)致控制時，也可以分別使低頻成分對應(yīng)于 驅(qū)動馬達(dá)52，高頻成分對應(yīng)于搭乘部移動。
接著說明第8實(shí)施方式。
該第8實(shí)施方式，是在釆用第3實(shí)施方式的平衡器的車輛中，應(yīng)用第 7實(shí)施方式的技術(shù)的情況，根據(jù)擾動的頻率成分，區(qū)別使用搭乘部移動、 驅(qū)動馬達(dá)52和平衡器。
艮P，在反饋控制中，使偏差的低頻成分對應(yīng)于搭乘部移動，中頻成分 對應(yīng)于驅(qū)動馬達(dá)52，高頻成分對應(yīng)于平衡器移動，從而抑制相對于擾動的 車輛的振動，同時讓搭乘者感覺不到振動。
當(dāng)在車體的姿態(tài)控制中利用搭乘部移動和驅(qū)動馬達(dá)52時，有時會發(fā) 生高頻振動，讓搭乘者感覺不快。這是因?yàn)樽鳛榇畛瞬恳苿雍万?qū)動馬達(dá)52 的對象的慣性大，不適應(yīng)細(xì)致控制的緣故。
因此，在第8實(shí)施方式中，利用濾波器，將車體傾斜角e,的實(shí)際狀
態(tài)值e i與目標(biāo)值e r的偏差(e r e D分割為低頻成分、中頻成分和高
頻成分，分別讓低頻成分對應(yīng)于搭乘部移動，中頻成分對應(yīng)于驅(qū)動馬達(dá)52，
高頻成分對應(yīng)于平衡器移動。
58圖25是表示針對搭乘部移動、驅(qū)動馬達(dá)52、平衡器移動的相對于擾 動成分的各頻率成分的加權(quán)的說明圖。
如圖25所示那樣，決定針對搭乘部移動、驅(qū)動馬達(dá)52、平衡器移動 的相對于擾動成分的各頻率成分的加權(quán)，以使當(dāng)小于規(guī)定的頻率fC21時， 搭乘部移動對應(yīng)部分增大，當(dāng)在頻率fC21以上小于fC22時，驅(qū)動馬達(dá)52對
應(yīng)部分增大，當(dāng)在頻率fc22以上時，平衡器移動對應(yīng)部分增大。
這里，規(guī)定的頻率fbi和fc22的值是基于搭乘部移動的姿態(tài)控制、基
于驅(qū)動馬達(dá)的姿態(tài)控制在某種程度上有效的頻率，是預(yù)先設(shè)定的值，例如
設(shè)定為1Hz和5Hz。
接著，說明第8實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
另外，第8實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖10說明的第1實(shí)施方式 相同。
圖26是表示第8實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的流程圖。另 外，在第8實(shí)施方式的流程圖的說明中，與第3實(shí)施方式相同的部分采用 同一符號、歩驟序號，故對同-一部分適當(dāng)省略其說明。
在第8實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制中，與第3實(shí)施方式一樣，主控制 ECU21決定目標(biāo)狀態(tài)量、獲取狀態(tài)量、決定前饋輸出(歩驟110-歩驟180)。
接著，主控制ECU21計(jì)算各偏差的低、中、高頻成分(歩驟191)。
艮口，主控制ECU21利用公式56-公式58的各濾波器，將實(shí)際狀態(tài)值 和目標(biāo)值的偏差(Sre^)分解為低頻成分(公式56)、高頻成分(公式 57)和中頻成分(公式58)。
還有，對于車體傾斜角速度，利用公式59-公式61的各濾波器，將實(shí) 際狀態(tài)值和目標(biāo)值的偏差([e小[e/p分解為低頻成分(公式59)、高 頻成分(公式60)和中頻成分(公式61)。
另外，在第8實(shí)施方式中，利用1次的有限脈沖低通濾波器，但也可 以采用其它種類的、或更高次的濾波器。
在公式中，&=At/Tcl， &=At/TC2 。 (x)l(k—D為At前的時刻的低頻成分 的值，(x)h ^為同高頻成分的值，At為控制運(yùn)算周期，TC1 (=l/fC21)和 TC2 ( = l/fC22)為各濾波器的時間常數(shù)。
公式56
59(0廣0， "l二《l(0，一0， *) + (1-《L) (0廠0， *)L (k_1)
公式57
(0廣0， "f(0廣0， "一(0廣0， *)(k—1)+(卜《H) (0廠0， *)H (k—1)
公式58
(0廠6^ *、=(0廠^ *)-(0廠0！ "l-(0廠0！ *)H
公式59
([…h(huán)^ KL([…]-
)+(卜《L)([…]-[^ *])L (k-"
公式60
(
-[^ *])
-(
"-"+(Wh)([^]-*])h (k-"
公式61
([…h(huán)^ *])m=([^]-a *])-([^]-*])l -([SJ-[^ *])H
接著，主控制ECU21決定各致動器的反饋輸出(歩驟192)。即，對 于各狀態(tài)量，根據(jù)實(shí)際狀態(tài)值與目標(biāo)值的偏差，分別利用公式62決定驅(qū) 動馬達(dá)的反饋輸出，利用公式63決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出，利用公 式64決定平衡器馬達(dá)72的反饋輸出。
公式62
tw,fb-_Kwi (6w_6w )_KW2(
一[6w ])
—KW3(0i—01 *)m—KW4([ 0 ，] —[ 0 i *])M
公式63
SS,FB=-KS3(^-…VKS4([^]-*])L
-KS5(AS-As *)-KS6([As]-[義s *]) 公式64
Sb, FB^-Kb3 ( 6廠6 1 *)H-Kb4([ 0 0 1 *])H
_KB7 ( /1 2_ /1 2 *) _KB8 ( [ /1 2] - [ A 2 *])
最后，與第3實(shí)施方式一樣，主控制ECU21利用驅(qū)動輪控制ECU22 和搭乘部控制ECU23，根據(jù)所決定的前饋輸出和反饋輸出，控制驅(qū)動馬達(dá)52和搭乘部馬達(dá)62的實(shí)際輸出(步驟200)，然后返回主程序。 這樣利用第8實(shí)施方式，可以獲得如下效果。
(1) 可以大幅減輕車體和搭乘部13的振動，改善乘坐感覺。
(2) 消除與目標(biāo)狀態(tài)不同的姿態(tài)下的平衡狀態(tài)。
另外，在第8實(shí)施方式中，由于驅(qū)動輪齒輪的齒隙或驅(qū)動輪胎的微小 變形等導(dǎo)致難以進(jìn)行驅(qū)動輪的細(xì)致控制時，也可以分別使低頻成分對應(yīng)于 驅(qū)動馬達(dá)52，高頻成分對應(yīng)于搭乘部移動。
接著說明第9實(shí)施方式。
該第9實(shí)施方式為有關(guān)致動器出現(xiàn)故障時的控制，當(dāng)驅(qū)動馬達(dá)52、搭 乘部馬達(dá)62中的一方出現(xiàn)故障時，通過改變控制(狀態(tài)目標(biāo)值、控制增 益的變更)，只利用另一方維持車體的倒立控制。
當(dāng)不使用搭乘部移動和平衡器，而只利用驅(qū)動馬達(dá)52進(jìn)行姿態(tài)控制 時，如果驅(qū)動器馬達(dá)52出現(xiàn)故障，就不可能進(jìn)行車體的姿態(tài)控制，不能 維持車體的倒立狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)進(jìn)行包括搭乘部移動的姿態(tài)控制吋，如果搭乘部馬達(dá)62
出現(xiàn)故障，就難以將搭乘部13控制到目標(biāo)位置，不能維持車體的倒立狀 太
因此，在第9實(shí)施方式中，在驅(qū)動器馬達(dá)52出現(xiàn)了故障時，通過根 據(jù)實(shí)際的車輛行駛加速度和車體傾斜角，適當(dāng)?shù)匾苿哟畛瞬?3，來維持倒 立狀態(tài)。另一方面，在搭乘部馬達(dá)62出現(xiàn)了故障時，通過根據(jù)實(shí)際的搭 乘部位置，適當(dāng)?shù)貎A斜車體，來維持倒立狀態(tài)同時也能控制車輛的行駛。
接著，說明第9實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制。
圖27是表示第9實(shí)施方式的行駛/姿態(tài)控制處理的內(nèi)容的主流程圖。 另外，第9實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與根據(jù)在步驟330的通常處理
的內(nèi)容利用圖3說明的第1實(shí)施方式相同，或者與利用圖10說明的第3
實(shí)施方式相同。
主控制ECU21判定各致動器的故障狀態(tài)(步驟300)。 g卩，獲取來自 各致動器控制ECU22-24的表示異常的信號，或者基于根據(jù)觀察器的輸入 輸出關(guān)系的推定，檢測故障狀態(tài)。
例如，主控制ECU21根據(jù)驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和車體傾斜狀態(tài)的變化，
61推定驅(qū)動馬達(dá)52輸出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的值，當(dāng)該推定值與對驅(qū)動馬達(dá)52的指
令值的差超過規(guī)定的閾值時，判定為驅(qū)動馬達(dá)52處于故障狀態(tài)。
同樣，主控制ECU21根據(jù)搭乘部移動狀態(tài)等，推定搭乘部馬達(dá)62輸 出的移動推力的值，當(dāng)該推定值與對搭乘部馬達(dá)62的指令值的差超過規(guī) 定的閾值時，判斷為搭乘部馬達(dá)62處于故障狀態(tài)。
根據(jù)故障狀態(tài)的判定結(jié)果，判斷搭乘部馬達(dá)62是否出現(xiàn)故障(步驟 310)，驅(qū)動馬達(dá)52是否出現(xiàn)故障(步驟320)。如果兩者都正常(步驟310: 否，步驟320:否)，主控制ECU21則進(jìn)行通?？刂?步驟330)。
在通?？刂浦校玫?實(shí)施方式-第8實(shí)施方式的任意一個，或這些 組合的實(shí)施方式的任意一個，進(jìn)行行駛/姿態(tài)控制。
另一方面，主控制ECU21，當(dāng)判定為驅(qū)動馬達(dá)52出現(xiàn)了故障(步驟 320:是)時，則進(jìn)行驅(qū)動馬達(dá)故障時控制(步驟340)，當(dāng)判定為搭乘部 馬達(dá)62出現(xiàn)了故障(步驟310:是)時，則進(jìn)行搭乘部馬達(dá)故障時控制(步 驟350)。
圖28是表示驅(qū)動馬達(dá)故障時控制處理(步驟340)的處理內(nèi)容的流程圖。
檢測到驅(qū)動馬達(dá)52的故障后，主控制ECU21首先獲取車輛的實(shí)際的 加速度a、和實(shí)際的車體傾斜角h (歩驟341)。
實(shí)際的加速度a的獲得，例如可以是從加速度傳感器獲得、基于從驅(qū) 動輪傳感器51獲得的旋轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算，或者利用觀察器進(jìn) 行推定，或者非常制動器裝置的制動性能參數(shù)的利用等任意一個方法。
接著，主控制ECU21決定搭乘部位置的目標(biāo)值(步驟343)。 g卩，根 據(jù)所獲得的車輛目標(biāo)加速度cT和車體傾斜角0i，利用公式65-公式67決定 搭乘部位置的目標(biāo)值(搭乘部目標(biāo)位置)Xs*。
公式66中，cp=tan-1a。
公式65
A s *=- A S, Max (〈- <^ Max) 公式66
A s *= I ， (m/ms) [tan (0 - 0 ，) + r (s i n 0 /cos (0 - 0》)]公式67
入S A S, Max ( & > Max)
驅(qū)動馬達(dá)52出現(xiàn)故障時，難以高精度地控制車輛加速度和車體傾斜
角，但即使不能達(dá)到車輛加速度的目標(biāo)值oT或車體傾斜角的目標(biāo)值er，
也需要在只利用搭乘部移動的情況下，某種程度上穩(wěn)定地控制車體的姿 態(tài)。
此時，如公式65-67所示，按照實(shí)際的車輛加速度a、和實(shí)際的車體 傾斜角e,，決定搭乘部目標(biāo)位置^s 通過將搭乘部13移動到該位置，保 持倒立狀態(tài)。
另外，對于車體傾斜角，也可以通過賦予對應(yīng)驅(qū)動馬達(dá)故障時的目標(biāo) 值，來維持姿態(tài)控制。
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟343)。 S卩，對搭乘部 目標(biāo)位置XZ進(jìn)行時間微分，來計(jì)算搭乘部移動速度的目標(biāo)值[Xs，。
還有，主控制ECU21決定搭乘部馬達(dá)62的前饋輸出(步驟344)。艮口， 根據(jù)搭乘部目標(biāo)位置Xs*，利用公式68決定搭乘部馬達(dá)62的前饋輸出SS，F(xiàn)F。 前饋輸出Ss，F(xiàn)F是對于實(shí)際的車體傾斜角將搭乘部13停留在目標(biāo)位置 上所需要的搭乘部推力。
公式68
Ss FF=-msgs i n 0 j
接著，主控制ECU21從傳感器獲取各狀態(tài)量(步驟345)。 g卩，分別 從驅(qū)動輪傳感器51獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，從車體傾斜傳感器 獲取車體傾斜角(傾斜角速度)，從搭乘部傳感器獲取搭乘部位置(移動 速度)。
還有，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟346)。 g卩，通過對驅(qū) 動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)、車體傾斜角(傾斜角速度)、搭乘部位置(移 動速度)進(jìn)行時間微分或時間積分，來計(jì)算剩余的狀態(tài)量。
主控制ECU21決定搭乘部馬達(dá)62的反饋輸出(歩驟347)。 基于各目標(biāo)值與實(shí)際的狀態(tài)量之間的偏差，利用公式69決定搭乘部 馬達(dá)62的反饋輸出。
另夕卜，也可以通過使反饋增益Ks3、 Ks4的值大于通常時的值，來增強(qiáng)
63車體姿態(tài)控制。還有，也可以忽略車體傾斜角，設(shè)為KsfKsfO。
公式69
Ss,fb二-Ks3(0 i-0 1 *)-Ks4([ 0[ 01 *])-KS5(/ls_As *)
-KS6(US]-US *])
主控制ECU21向搭乘部控制系統(tǒng)賦予指令值(步驟348)，然后返回 主程序。
艮口，從主控制ECU21向搭乘部控制ECU23賦予前饋輸出與反饋輸出 的和作為指令值(搭乘部推力指令值)Ss。
搭乘部控制ECU23通過向搭乘部馬達(dá)62供給與搭乘部推力指令值Ss 對應(yīng)的輸入電壓(驅(qū)動電壓)，來移動搭乘部13。
這樣，利用搭乘部13的移動進(jìn)行姿態(tài)控制。此時，由于驅(qū)動馬達(dá)52 出現(xiàn)了故障，只利用搭乘部13的移動，進(jìn)行車輛處于徐徐減速的狀態(tài)以 及停止后的姿態(tài)控制。
圖29是表示搭乘部馬達(dá)故障吋控制處理(歩驟350)的處理內(nèi)容的流 程圖。
搭乘部馬達(dá)62出現(xiàn)故障時，山于能夠利用驅(qū)動馬達(dá)52進(jìn)行行駛和姿 態(tài)控制，當(dāng)檢測到該故障時，主控制ECU21獲取搭乘者的操縱操作量、 即、搭乘者對操縱桿31的操作量(步驟351)。
然后，主控制ECU21基于所獲取的操縱操作量，決定車輛加速度目 標(biāo)值oT (步驟352)。另外，也可以將車輛控制自動轉(zhuǎn)移到緊急停止模式， 自動賦予規(guī)定的減速度目標(biāo)值。
主控制ECU21計(jì)算驅(qū)動輪角速度的目標(biāo)值(驅(qū)動輪目標(biāo)角速度)[e "*](步驟353)。 g卩，根據(jù)減速度的目標(biāo)值，計(jì)算驅(qū)動輪目標(biāo)角速度[e " *]。例如，將對減速度的目標(biāo)值進(jìn)行時間積分，并用規(guī)定的驅(qū)動輪接地半 徑除后的值設(shè)為驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值。
接著，主控制ECU21決定車體傾斜角的目標(biāo)值(步驟354)。即，根 據(jù)車輛目標(biāo)加速度oT和實(shí)際的搭乘部位置As，利用公式70，決定目標(biāo)車
體傾斜角e二
在公式70中，5=tan—UmsAs/mA)。這樣，通過與實(shí)際的搭乘部位置入s相對應(yīng)，適當(dāng)?shù)貙④圀w傾斜到目標(biāo)值e^，保持倒立狀態(tài)，從而可以應(yīng)對搭乘部馬達(dá)62的故障。
另外，也可以通過對搭乘部位置賦予目標(biāo)值，來維持更強(qiáng)的姿態(tài)控制。
公式70
…*=0*-5+sirr1(rsin0*cos^)
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的目標(biāo)值(步驟355)。通過對各目標(biāo)值進(jìn)行時間微分、或者時間積分，來分別計(jì)算驅(qū)動輪旋
轉(zhuǎn)角目標(biāo)值0w^車體傾斜角目標(biāo)值[e,]。
還有，主控制ECU21決定驅(qū)動馬達(dá)52的前饋輸出(步驟356)。艮口，根據(jù)車輛目標(biāo)加速度cT，利用公式7 (參照第l實(shí)施方式)決定驅(qū)動馬達(dá)52的前饋輸出tw，ff。
接著，主控制ECU21從傳感器獲取各狀態(tài)量(步驟357)。 g卩，分別從驅(qū)動輪傳感器51獲取驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，從車體傾斜傳感器獲取車體傾斜角(傾斜角速度)，從搭乘部傳感器獲取搭乘部位置(移動速度)。
進(jìn)而，計(jì)算剩余的狀態(tài)量(歩驟358)。 g卩，通過對驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)、車體傾斜角(傾斜角速度)進(jìn)行時間微分或吋間積分，來計(jì)算剩余的狀態(tài)量。
接著，主控制ECU21決定驅(qū)動馬達(dá)52的反饋輸出(歩驟359)。艮P，根據(jù)各目標(biāo)值與實(shí)際的狀態(tài)量之間的偏差，利用公式71決定驅(qū)動馬達(dá)52
的反饋輸出TW,FB。
另外，公式71中，也可以賦予反饋增益KW5、 KW6，通過增加(-KwAs-Kw6[Xs])的項(xiàng)，將搭乘部返回到中立位置。公式71
rw'fb二-Kwi (夕w一0w *)一Kw2([日w]一
)
—Kw3(0廠0， *)—Kw4([0J-
)
最后，主控制ECU21向驅(qū)動輪控制系統(tǒng)賦予指令值(步驟360)，然后返回主程序。
即，主控制ECU21將所決定的前饋輸出iw^與所決定的反饋輸出tw，fb的和(tw，ff + tw,fb )作為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值Tw，輸出到驅(qū)動輪控制ECU22。
65驅(qū)動輪控制ECU22通過向驅(qū)動馬達(dá)52供給與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值iw對
應(yīng)的輸入電壓(驅(qū)動電壓)，向驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TW，這樣進(jìn)行利用驅(qū)
動馬達(dá)52的姿態(tài)控制、行駛控制。
根據(jù)上述說明的第9實(shí)施方式，即使在驅(qū)動馬達(dá)52或搭乘部馬達(dá)62出現(xiàn)故障時，也能夠維持車體的姿態(tài)控制，充分保證搭乘者的安全性。
另外，本實(shí)施例中，表示同時具有驅(qū)動馬達(dá)52故障時的控制、和搭乘部馬達(dá)62故障時的控制的情況，但也可以是只具有其中一方的情況。
6權(quán)利要求
1.一種車輛，其特征在于，具有驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；和根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，利用車體相對于上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動和上述搭乘部相對于上述車體的移動來調(diào)整上述車體的重心的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于， 上述行駛控制單元具有根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和用于 移動上述搭乘部的移動推力的決定單元；將上述決定單元決定的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩賦予上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元；和 將上述決定單元決定的移動推力賦予上述搭乘部的搭乘部移動單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述S標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)、上述目標(biāo)傾斜角、上述目 標(biāo)位置，利用上述車體的轉(zhuǎn)動和上述搭乘部的移動，調(diào)整上述車體的重心 的同時，對行駛進(jìn)行控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾斜角的傾斜角檢測單元；和檢測上述搭乘部位置的位置檢測單元，上述決定單元基于利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角 和利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的車體的目標(biāo)傾斜角，決定上述驅(qū)動 輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，基于利用上述位置檢測單元檢測出的搭乘部位置和利用上 述目標(biāo)位置決定單元決定的搭乘部的目標(biāo)位置，決定上述搭乘部的移動推 力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾斜角的傾斜角檢測單元；檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位置的位置檢測單元； 基于上述目標(biāo)傾斜角決定上述驅(qū)動輪的前饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和基于上述搭乘部的目標(biāo)位置決定上述搭乘部的前饋移動推力的前饋輸出決定單元；以及根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的目標(biāo)傾斜角與利用上述傾 斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之間的偏差決定上述驅(qū)動輪的反饋 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、和根據(jù)利用上述目標(biāo)位置決定單元決定的目標(biāo)位置與利用上述 傾斜檢測單元檢測出的搭乘部位置之間的偏差決定上述搭乘部的反饋移 動推力的反饋輸出決定單元，上述決定單元根據(jù)上述前饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和反饋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩之和決定上述 驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述前饋移動推力和上述反饋移動推力之和決定 上述搭乘部的移動推力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于， 具有根據(jù)用于操作本車輛的操作部件的操作狀態(tài)獲取目標(biāo)加速度的目標(biāo)加速度獲取單元，上述目標(biāo)獲取單元獲取上述目標(biāo)加速度作為目標(biāo)行駛狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于， 具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步根據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定上述 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的車輛，其特征在于， 具有平衡器、和用于移動上述平衡器的平衡器移動機(jī)構(gòu)， 上述行駛控制單元根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)，利用車體相對于上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動、基于上述平衡器移動機(jī)構(gòu)的上述平衡器的移動、和搭 乘部相對于上述車體的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時，對行駛進(jìn)行控 制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于， 上述行駛控制單元，在上述所獲取的目標(biāo)加速度小于規(guī)定的閾值時，利用上述車體的傾斜 和上述平衡器的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時對行駛進(jìn)行控制，在上述所獲取的目標(biāo)加速度在規(guī)定的閾值以上時，上述平衡器固定在 與該目標(biāo)加速度的朝向相應(yīng)的可能移動的移動邊界位置上，利用上述車體 的傾斜和上述搭乘部的移動，調(diào)整上述車體的重心的同時對行駛進(jìn)行控 制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于，具有獲取包括加在上述搭乘部上的重量體的上述搭乘部的質(zhì)量的質(zhì) 量獲取單元，上述行駛控制單元根據(jù)利用上述質(zhì)量獲取單元所獲取的搭乘部的質(zhì) 量，調(diào)整上述車體的重心的同時，對行駛進(jìn)行控制。
11. 一種車輛，其特征在于，具有驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體； 可相對移動地配置于上述車體的搭乘部； 獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元； 驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元； 移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘 部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，由此來調(diào)整上述車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)的變化的低頻成分決定上 述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)高頻成分決定用于移動上述搭乘部的移動推 力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的車輛，其特征在于，具有用于指定體感加速度的指定單元， 上述行駛控制單元進(jìn)一步根據(jù)上述所指定的體感加速度，決定上述驅(qū) 動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)的低頻成分決定基于上述車體 的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述所決定的目標(biāo)傾斜角決定上述驅(qū)動輪的 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所決定的目標(biāo)位置決定用于移動上述搭乘部的移動推 力。
14. 一種車輛，其特征在于， 具有驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體； 可相對移動地配置于上述車體的搭乘部； 獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元； 驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元； 移動上述搭乘部的搭乘部移動單元； 檢測車速的車速檢測單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘 部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，由此來調(diào)整上述 車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元，上述行駛控制單元對上述驅(qū)動和搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控 制，以使與上述車速成比例地增大上述車體的轉(zhuǎn)動角度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的車輛，其特征在于，具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步根據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定上述 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角 的目標(biāo)傾斜角決定單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元，上述決定單元根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)、上述目標(biāo)傾斜角和上述目標(biāo)位 置，相對于上述基準(zhǔn)決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
17. —種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體；可相對移動地配置于上述車體的搭乘部；獲取H標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和用于 移動上述搭乘部的移動推力的決定單元；和通過利用上述所決定的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動進(jìn)行控 制、利用上述所決定的移動推力對基于上述搭乘部移動單元的上述搭乘部 的移動進(jìn)行控制，來調(diào)整上述車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行 駛控制單元，上述決定單元利用上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)，當(dāng)車體姿態(tài)控制所需 要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與車輛行駛控制所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的朝向不同時，將其中任 意一方的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩決定為上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，而根據(jù)另一方的驅(qū)動轉(zhuǎn) 矩和上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，決定移動推力。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輛，其特征在于， 具有用于指定體感加速度的指定單元，上述決定單元進(jìn)一步根據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
19. 一種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體； 可相對移動地配置于上述車體的搭乘部； 獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元； 驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元； 移動上述搭乘部的搭乘部移動單元； 檢測作用于上述車體的擾動的擾動檢測單元；和基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述 搭乘部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述 車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元，上述行駛控制單元根據(jù)上述擾動的高頻成分決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述檢測出的擾動的低頻成分決 定用于移動上述搭乘部的移動推力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的車輛，其特征在于， 具有用于指定體感加速度的指定單元，上述行駛控制單元進(jìn)一步根據(jù)上述所指定的體感加速度的程度，決定 上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和上述移動推力。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的車輛，其特征在于， 具有平衡器和用于移動上述平衡器的平衡器移動機(jī)構(gòu)， 上述行駛控制單元根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述檢測出的擾動的中頻成分決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛 狀態(tài)和上述檢測出的擾動的低頻成分決定用于移動上述搭乘部的移動推 力，根據(jù)上述檢測出的擾動的高頻成分決定基于上述平衡器移動機(jī)構(gòu)的平 衡器推力。
22. —種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體； 可相對移動地配置于上述車體的搭乘部；獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元；驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述 搭乘部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述 車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元；和檢測上述驅(qū)動單元的故障的第1故障檢測單元，當(dāng)檢測到上述驅(qū)動單元的故障時，上述行駛控制單元根據(jù)車輛的行駛 加速度和車體傾斜角，決定用于移動上述搭乘部的移動推力，利用該移動 推力調(diào)整上述車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部 的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾斜角的傾斜角檢測單元；和檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位置的位置檢測單元，上述行駛控制單元根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的目標(biāo)傾 斜角與利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之間的偏差來決 定上述驅(qū)動輪的反饋控制中的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)利用.卜.述目標(biāo)位置決定單元 決定的目標(biāo)位置與利用上述傾斜檢測單元檢測出的搭乘部位置之間的偏 差來決定上述搭乘部的反饋控制中的移動推力，當(dāng)檢測到上述驅(qū)動單元的故障時，上述目標(biāo)位置決定單元根據(jù)車輛的 行駛加速度和車體傾斜角決定上述目標(biāo)位置。
24. —種車輛，其特征在于，具有 驅(qū)動輪；由上述驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地支撐的車體； 可相對移動地配置于上述車體的搭乘部； 獲取目標(biāo)行駛狀態(tài)的目標(biāo)獲取單元； 驅(qū)動上述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元；移動上述搭乘部的搭乘部移動單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)，通過對基于上述驅(qū)動單元的驅(qū)動和基于上述搭乘部移動單元的上述搭乘部的移動中的至少一個進(jìn)行控制，來調(diào)整上述 車體的重心位置的同時對行駛進(jìn)行控制的行駛控制單元；和檢測上述搭乘部移動單元的故障的第2故障檢測單元， 當(dāng)檢測到上述搭乘部移動單元的故障時，上述行駛控制單元根據(jù)上述搭乘部的位置決定上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，利用該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩調(diào)整上述車體的重心位置的同時對姿態(tài)進(jìn)行控制。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的車輛，其特征在于，具有根據(jù)上述目標(biāo)行駛狀態(tài)決定基于上述車體的轉(zhuǎn)動的目標(biāo)傾斜角的目標(biāo)傾斜角決定單元；基于上述目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述目標(biāo)傾斜角決定用于移動上述搭乘部的目標(biāo)位置的目標(biāo)位置決定單元；檢測上述車體的傾斜角的傾斜角檢測單元；和檢測基于上述搭乘部移動機(jī)構(gòu)的上述搭乘部位置的位置檢測單元， 上述行駛控制單元根據(jù)利用上述目標(biāo)傾斜角決定單元決定的目標(biāo)傾 斜角與利用上述傾斜角檢測單元檢測出的車體的傾斜角之間的偏差來決 定上述驅(qū)動輪的反饋控制中的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，根據(jù)利用上述目標(biāo)位置決定單元 決定的目標(biāo)位置與利用上述傾斜檢測單元檢測出的搭乘部位置之間的偏 差來決定上述搭乘部的反饋控制中的移動推力，當(dāng)檢測到上述搭乘部移動 單元的故障時，根據(jù)上述所獲取的目標(biāo)行駛狀態(tài)和上述搭乘部的實(shí)際位 置，變更上述反饋的控制增益，來決定上述驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種乘坐感覺好的利用倒立擺姿態(tài)控制的車輛。通過沿車輛的前后方向并進(jìn)移動包括搭乘者的搭乘部，來保持車輛的平衡(倒立狀態(tài))。即，如圖1中(a)所示那樣，為了保持針對由于與基于搭乘者操作的目標(biāo)行駛狀態(tài)(加速、減速、停止等)相應(yīng)的加減速而作用在車體上的驅(qū)動輪的反轉(zhuǎn)矩與伴隨加速度的慣性力的平衡，沿加速度方向并進(jìn)移動包括搭乘者的搭乘部。這樣，可以減小相對于加減速度的車體的傾斜角，可以提供舒適安全的倒立型車輛。
文檔編號B60L15/00GK101687528SQ200880022219
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者三宅隆文, 久野和宏, 二村佳代, 土井克則, 安藤正夫, 林弘毅, 牛來直樹, 長谷部正廣 申請人:愛考斯研究株式會社