JP2011046326A - Coaxial motorcycle and method of controlling the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coaxial motorcycle and a method of controlling the same capable of shifting the coaxial motorcycle to a safe state when an angle sensor fails so that a passenger can safely descend. <P>SOLUTION: The coaxial motorcycle is equipped with a plurality of coaxially arranged wheels, and runs while performing an inverse pendulum control. The coaxial motorcycle includes: a motor 321 for driving the plurality of wheels; an angle sensor 430 for detecting a rotation angle of the motor 321; and an angle estimation section 630 for estimating the rotation angle of the motor based on the driving current of the motor 321. When the angle sensor 430 fails, the motor drive control using the angle sensor 430 is switched to the motor drive control using an output value from the angle estimation section 630, and the motor drive control is performed according to the rotation speed of the motor 321 when the angle sensor 430 fails. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は同軸二輪車及びその制御方法に関し、特に、角度センサの故障時に安全な状態へと移行させることができる同軸二輪車及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a coaxial two-wheeled vehicle and a control method therefor, and more particularly to a coaxial two-wheeled vehicle that can be shifted to a safe state when an angle sensor fails and a control method therefor.

図6に示すような同軸二輪車が知られている。同軸二輪車は、電動モータで駆動される一対の同軸車輪を備え、人が立位姿勢でステップに搭乗した状態でバランスを保ちながら走行する。このような同軸二輪型の移動ロボットは、倒立状態を維持しながら走行するために、車輪の回転角度を検出する角度センサ(ロータリーエンコーダ等)を用いて、モータの駆動制御が行われる(例えば、特許文献1〜3など)。   A coaxial two-wheeled vehicle as shown in FIG. 6 is known. The coaxial two-wheeled vehicle includes a pair of coaxial wheels driven by an electric motor, and travels while maintaining a balance in a state where a person gets on the step in a standing posture. In such a coaxial two-wheeled mobile robot, in order to run while maintaining an inverted state, motor drive control is performed using an angle sensor (such as a rotary encoder) that detects a rotation angle of a wheel (for example, Patent documents 1 to 3).

同軸二輪車に搭載されるモータは、特に精密な駆動制御が要求される。モータの駆動制御は、モータに設けられた角度センサの信号に基づいて行われる。このため、角度センサが故障した場合には、モータの駆動を停止するなどの処理が行われている。   The motor mounted on the coaxial two-wheeled vehicle requires particularly precise drive control. The drive control of the motor is performed based on a signal from an angle sensor provided in the motor. For this reason, when the angle sensor fails, processing such as stopping the driving of the motor is performed.

一方で、角度センサを用いずにモータを駆動制御する方法も存在する。しかし、同軸二輪車に用いるためには駆動の精密さが不足するため、同軸二輪車には通常用いられていない。   On the other hand, there is also a method for driving and controlling a motor without using an angle sensor. However, since the precision of driving is insufficient for use in a coaxial two-wheeled vehicle, it is not usually used in a coaxial two-wheeled vehicle.

特開2005−6435号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-6435 特開2005−94858号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-94858 特開2005−145293号公報JP 2005-145293 A

しかしながら、特許文献1などに記載された従来の同軸二輪車では、モータに設けられた角度センサが故障した場合にモータを停止すると、同軸二輪車の動作において不都合が生じることがある。   However, in the conventional coaxial two-wheeled vehicle described in Patent Document 1 or the like, if the motor is stopped when an angle sensor provided in the motor fails, inconvenience may occur in the operation of the coaxial two-wheeled vehicle.

例えば、同軸二輪車の走行中において、図7に示すように走行中に角度センサが故障した場合にモータの駆動を停止させると、倒立が維持できなくなる。このため、車両が前方へと倒れこんでしまい、乗員が転倒する恐れがある。   For example, when a coaxial two-wheeled vehicle travels, if the angle sensor breaks down during traveling as shown in FIG. For this reason, the vehicle may fall forward and the occupant may fall.

従って、本発明は、上述した課題を解決して、角度センサが故障した場合に同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、乗員が安全に降車することが可能な同軸二輪車及びその制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-described problems, and provides a coaxial two-wheeled vehicle and a control method therefor that enable a passenger to safely get off by shifting the coaxial two-wheeled vehicle to a safe state when an angle sensor fails. The purpose is to provide.

本発明に係る同軸二輪車は、同軸上に配置された複数の車輪を備え、倒立制御を実行しながら走行する同軸二輪車であって、前記複数の車輪を駆動するモータと、前記モータの回転角度を検出する角度センサと、前記モータの駆動電流から当該モータの回転角度を推定する角度推定部と、を備え、前記角度センサが故障したときに、前記角度センサを用いたモータ駆動制御から、前記角度推定部からの出力値を用いたモータ駆動制御へと切り替え、前記角度センサの故障時における前記モータの回転速度に応じたモータ駆動制御を行うものである。   A coaxial two-wheeled vehicle according to the present invention is a coaxial two-wheeled vehicle that includes a plurality of wheels arranged on the same axis and travels while performing an inversion control, and a motor that drives the plurality of wheels, and a rotation angle of the motor. An angle sensor for detecting, and an angle estimator for estimating a rotation angle of the motor from a drive current of the motor, and when the angle sensor fails, the angle is detected from the motor drive control using the angle sensor. Switching to motor drive control using an output value from the estimation unit is performed, and motor drive control is performed according to the rotational speed of the motor when the angle sensor fails.

これにより、角度センサが故障した場合においても、同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、乗員が安全に降車することができる。   Thereby, even when an angle sensor breaks down, a coaxial two-wheeled vehicle can be changed to a safe state, and a passenger | crew can get off safely.

本発明に係る同軸二輪車の制御方法は、同軸上に配置された複数の車輪と、当該複数の車輪を駆動するモータと、当該モータの回転角度を検出する角度センサと、を備え、倒立制御を実行しながら走行する同軸二輪車の制御方法であって、前記角度センサの故障を検出した場合に、前記角度センサを用いたモータ駆動制御を、前記モータの駆動電流から当該モータの回転角度を推定して求める値を用いたモータ駆動制御へと切り替え、前記角度センサの故障時における前記モータの回転速度が所定の規定値以上であるか否かを判定し、前記モータの回転速度が所定の規定値以上である場合には、前記推定した求めた値を用いてモータ駆動制御を継続して行うものである。   A control method of a coaxial two-wheeled vehicle according to the present invention includes a plurality of wheels arranged coaxially, a motor that drives the plurality of wheels, and an angle sensor that detects a rotation angle of the motor, and performs an inverted control. A control method for a coaxial two-wheeled vehicle that travels while executing, and when a failure of the angle sensor is detected, motor drive control using the angle sensor is performed by estimating a rotation angle of the motor from a drive current of the motor. Switching to the motor drive control using the value obtained in this manner, determining whether the rotational speed of the motor at the time of failure of the angle sensor is equal to or higher than a predetermined specified value, and the rotational speed of the motor is a predetermined specified value In the above case, the motor drive control is continuously performed using the estimated value.

これにより、角度センサが故障した場合においても、同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、乗員が安全に降車することができる。   Thereby, even when an angle sensor breaks down, a coaxial two-wheeled vehicle can be changed to a safe state, and a passenger | crew can get off safely.

本発明によれば、角度センサが故障した場合に同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、乗員が安全に降車することが可能な同軸二輪車及びその制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an angle sensor fails, a coaxial two-wheeled vehicle can be changed to a safe state, and the coaxial two-wheeled vehicle which a passenger | crew can get off safely and its control method can be provided.

実施の形態1に係る同軸二輪車の制御システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a control system for a coaxial two-wheeled vehicle according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るモータドライバの構成図である。1 is a configuration diagram of a motor driver according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る同軸二輪車の制御方法を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing a control method for the coaxial two-wheeled vehicle according to the first embodiment. 実施の形態1に係る角度センサが故障した場合における、同軸二輪車の制御動作を示す図である。It is a figure which shows the control operation of a coaxial two-wheeled vehicle when the angle sensor which concerns on Embodiment 1 fails. 実施の形態1に係る角度センサが故障した場合における、同軸二輪車の制御動作を示す図である。It is a figure which shows the control operation of a coaxial two-wheeled vehicle when the angle sensor which concerns on Embodiment 1 fails. 実施の形態1に係る同軸二輪車の外観構成を示す図である。1 is a diagram showing an external configuration of a coaxial two-wheeled vehicle according to a first embodiment. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

実施の形態1.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る同軸二輪車の外観構成としては、図6に例示したものと同様である。すなわち、図6に示すように、同軸二輪車300は、車両本体310と、左右一対の車輪320、320と、操作レバー330と、を備えている。一対の車輪320、320は、車両本体310の走行方向と直交する方向の両側に配置されており、互いに同軸上に配置されている。また、一対の車輪320、320は、車両本体310に回転自在に支持されている。車輪320、320は、減速機(不図示)を介してモータに接続されている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The external configuration of the coaxial two-wheeled vehicle according to the present embodiment is the same as that illustrated in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the coaxial two-wheeled vehicle 300 includes a vehicle main body 310, a pair of left and right wheels 320 and 320, and an operation lever 330. The pair of wheels 320, 320 are disposed on both sides in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle body 310 and are disposed coaxially with each other. Further, the pair of wheels 320 and 320 are rotatably supported by the vehicle main body 310. The wheels 320 and 320 are connected to a motor via a speed reducer (not shown).

尚、以下の説明では、一対の車輪320、320の車軸に相当する軸をピッチ軸とし、車両本体310の中心を通って同軸二輪車300の走行方向と平行方向の軸をロール軸として説明する。   In the following description, an axis corresponding to the axles of the pair of wheels 320 and 320 will be referred to as a pitch axis, and an axis parallel to the traveling direction of the coaxial two-wheeled vehicle 300 through the center of the vehicle body 310 will be described as a roll axis.

車両本体310の上面には、搭乗者の足を夫々乗せる2つのステップ部311が設けられている。車両本体310には、操作レバー330が取り付けられている。操作レバー330は、ロール軸回転方向へと回転自在になるように、車両本体310に取り付けられている。ここでは、操作レバー330がピッチ軸回転方向(前後方向)へ傾斜すると同軸二輪車300の前進又は後退操作が実行され、操作レバー330がロール軸回転方向(左右方向)へ傾斜すると、同軸二輪車300の旋回操作が実行される。   On the upper surface of the vehicle main body 310, two step portions 311 for respectively placing the passenger's feet are provided. An operation lever 330 is attached to the vehicle main body 310. The operation lever 330 is attached to the vehicle main body 310 so as to be rotatable in the roll axis rotation direction. Here, when the operation lever 330 is inclined in the pitch axis rotation direction (front-rear direction), the forward or backward operation of the coaxial two-wheeled vehicle 300 is executed, and when the operation lever 330 is inclined in the roll axis rotation direction (left-right direction), A turning operation is performed.

図1は、同軸二輪車の制御システムを示す構成図である。図1に例示するように、同軸二輪車300は、一対のモータ321、321と、一対のモータドライバ322、322と、姿勢センサ410と、ハンドルセンサ420と、角度センサ430、430と、制御装置500と、を備えている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a control system for a coaxial two-wheeled vehicle. As illustrated in FIG. 1, the coaxial two-wheeled vehicle 300 includes a pair of motors 321 and 321, a pair of motor drivers 322 and 322, a posture sensor 410, a handle sensor 420, angle sensors 430 and 430, and a control device 500. And.

姿勢センサ410は、車両本体310に配設されており、同軸二輪車300の走行時における車両本体310のピッチ角度、ピッチ角速度、加速度等を検出する。姿勢センサ410は、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ等から構成されている。   The attitude sensor 410 is disposed in the vehicle main body 310 and detects a pitch angle, a pitch angular velocity, an acceleration, and the like of the vehicle main body 310 when the coaxial two-wheeled vehicle 300 travels. The posture sensor 410 is composed of, for example, a gyro sensor, an acceleration sensor, and the like.

操作レバー330が前方もしくは後方に傾斜すると、車両本体310も操作レバー330に連動して同方向へ傾斜する。姿勢センサ410は、操作レバー330の傾斜に対応した車両本体310のピッチ角度やピッチ角速度(姿勢値)を検出する。姿勢センサ410からのセンサ信号が制御装置500に出力される。   When the operation lever 330 is tilted forward or backward, the vehicle main body 310 is also tilted in the same direction in conjunction with the operation lever 330. The posture sensor 410 detects the pitch angle and pitch angular velocity (posture value) of the vehicle main body 310 corresponding to the inclination of the operation lever 330. A sensor signal from the attitude sensor 410 is output to the control device 500.

ハンドルセンサ420は、操作レバー330の回動軸に取り付けられている。ハンドルセンサ420としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。ハンドルセンサ420は、搭乗者が旋回したい方向へと操作レバー330を回動させたときに、その操作量及び操作方向を検出する。操作レバー330が操作されると、ハンドルセンサ420は、その操作量及び操作方向に応じた操作信号を制御装置500に出力する。   The handle sensor 420 is attached to the rotation shaft of the operation lever 330. As the handle sensor 420, for example, a potentiometer, a sensor having a variable capacitor structure, or the like can be applied. The handle sensor 420 detects the operation amount and the operation direction when the operation lever 330 is rotated in the direction in which the passenger wants to turn. When the operation lever 330 is operated, the handle sensor 420 outputs an operation signal corresponding to the operation amount and the operation direction to the control device 500.

角度センサ430、430は、左右のモータ321、321にそれぞれ配設されており、各モータ321、321の回転角度(すなわち、車輪320、320の回転角度)をそれぞれ検出する。角度センサ430、430は、検出した各車輪320、320の車輪回転角度を、モータドライバ322、322に出力する。角度センサ430、430は、例えば、ロータリーセンサやレゾルバ等を用いることができる。これらセンサは、いずれか1種類のセンサのみを備える構成としても良いし、2種類のセンサを備える構成としてもよい。   The angle sensors 430 and 430 are respectively disposed on the left and right motors 321 and 321 and detect the rotation angles of the motors 321 and 321 (that is, the rotation angles of the wheels 320 and 320), respectively. The angle sensors 430 and 430 output the detected wheel rotation angles of the wheels 320 and 320 to the motor drivers 322 and 322, respectively. As the angle sensors 430 and 430, for example, a rotary sensor or a resolver can be used. These sensors may be configured to include only one type of sensor, or may be configured to include two types of sensors.

一対のモータドライバ322、322は、車両本体310に内蔵されており、左右のモータ321、321を夫々駆動する。モータ321は、DCブラシレスモ−タを用いることができる。尚、モータドライバ322、322にはバッテリ(不図示)からの電力供給が行われている。モータドライバ322、322は、供給された電力を電源としてモータ321、321の駆動電流を生成する。   The pair of motor drivers 322 and 322 are built in the vehicle main body 310 and drive the left and right motors 321 and 321, respectively. As the motor 321, a DC brushless motor can be used. The motor drivers 322 and 322 are supplied with power from a battery (not shown). The motor drivers 322 and 322 generate drive currents for the motors 321 and 321 using the supplied power as a power source.

制御装置500は、モータドライバ322、322を介してモータ321、321を駆動制御する。制御装置500は、演算処理等を行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等を有しており、走行制御機能を有する。   The control device 500 drives and controls the motors 321 and 321 via the motor drivers 322 and 322. The control device 500 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a control program executed by the CPU, an arithmetic program, and a RAM (temporarily storing processing data). Random Access Memory), etc., and a traveling control function.

制御装置500は、姿勢センサ410によって検出された車両本体310のピッチ角度及びピッチ角速度等に基づいて、操作レバー330の傾斜方向(前方又は後方)及び対応する走行速度を算出する。そして、制御装置500は、同軸二輪車300がバランスを保ちつつ、算出した傾斜方向及び移動速度で同軸二輪車300が移動するようにモータ駆動を制御する。これにより、同軸二輪車300は、バランスを保つ倒立制御を実行しつつ所望の走行速度で前進又は後退することができる。また、制御装置500は、ハンドルセンサ420からの操作信号に応じて、一対のモータ321、321の駆動を制御し、左右の車輪320、320に回転差を生じさせる。これにより、同軸二輪車300は、所望の速度で所望の方向へ旋回走行する。   Based on the pitch angle and pitch angular velocity of the vehicle main body 310 detected by the attitude sensor 410, the control device 500 calculates the tilt direction (forward or backward) of the operation lever 330 and the corresponding traveling speed. And the control apparatus 500 controls motor drive so that the coaxial two-wheeled vehicle 300 moves with the calculated inclination direction and moving speed, maintaining the balance of the coaxial two-wheeled vehicle 300. As a result, the coaxial two-wheeled vehicle 300 can move forward or backward at a desired traveling speed while executing an inverted control that maintains a balance. Further, the control device 500 controls the driving of the pair of motors 321 and 321 in accordance with an operation signal from the handle sensor 420, and causes a difference in rotation between the left and right wheels 320 and 320. Thereby, the coaxial two-wheeled vehicle 300 turns in a desired direction at a desired speed.

図2は、モータドライバのより詳細な構成を示す図である。図2に例示するように、モータドライバ322は、電流制御装置610と、インバータ620と、角度推定部630と、切り替え部640と、を備えている。   FIG. 2 is a diagram showing a more detailed configuration of the motor driver. As illustrated in FIG. 2, the motor driver 322 includes a current control device 610, an inverter 620, an angle estimation unit 630, and a switching unit 640.

電流制御装置610は制御装置500からの制御指令値に応じてモ−タ321のコイルに流す電流指令値を演算及び作成する。電流制御装置610は、角度センサ430の検出値又は角度推定部630の出力値に基づく検出値を用いて、制御装置500が出力した制御指令値に対するフィードバック制御を行う。電流制御装置610は、角度センサ430の検出値からモータ321の回転速度を算出し、また、角度推定部630の出力値からモータ321の回転速度の推定値を計算する。制御装置500が出力する制御指令値は、例えば、車輪の回転角速度の速度指令値でもよいし、トルク指令値でもよい。   The current control device 610 calculates and creates a current command value that flows through the coil of the motor 321 in accordance with the control command value from the control device 500. The current control device 610 performs feedback control on the control command value output by the control device 500 using the detection value based on the detection value of the angle sensor 430 or the output value of the angle estimation unit 630. The current control device 610 calculates the rotational speed of the motor 321 from the detection value of the angle sensor 430, and calculates the estimated value of the rotational speed of the motor 321 from the output value of the angle estimation unit 630. The control command value output from the control device 500 may be, for example, a speed command value of the rotational angular velocity of the wheel or a torque command value.

インバータ620は、電流制御装置610からの電流指令値に基づいてPWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、3相に振分けた駆動電流をモータ321に供給する。   The inverter 620 performs PWM (Pulse Width Modulation) control based on the current command value from the current control device 610 and supplies the drive current divided into the three phases to the motor 321.

角度推定部630は、角度センサ430が故障した場合に、モータ321の駆動電流を検出し、検出したモータ321の駆動電流波形などに基づいて、モータの回転角度を推定する。具体的には、例えば、角度推定部630は、モータ321のロータ磁石の回転によりステータコイルに発生する誘起電圧から、ロータの回転位置を検出することができる。モータドライバ322でのロータの回転位置を検出するための方法としては、例えば、文献(坂本健二、岡村幸彦、有村直、宮崎博,「充電指揮電動工具用ブラシレスモータのセンサレス制御」,松下電工技報,松下電工株式会社,2004年11月,Vol.52,No4,p.100−104)が知られている。尚、角度推定部630による角度推定の方法としてはこれに限定されず、他の公知の技術を用いることができる。   When the angle sensor 430 fails, the angle estimation unit 630 detects the drive current of the motor 321 and estimates the rotation angle of the motor based on the detected drive current waveform of the motor 321 and the like. Specifically, for example, the angle estimation unit 630 can detect the rotational position of the rotor from the induced voltage generated in the stator coil due to the rotation of the rotor magnet of the motor 321. As a method for detecting the rotational position of the rotor in the motor driver 322, for example, literature (Kenji Sakamoto, Yukihiko Okamura, Nao Arimura, Hiroshi Miyazaki, “Sensorless control of brushless motor for charging command electric tool”, Matsushita Electric Works, Ltd. Technical Report, Matsushita Electric Works, Ltd., November 2004, Vol. 52, No. 4, p. The angle estimation method by the angle estimation unit 630 is not limited to this, and other known techniques can be used.

切り替え部640は、角度センサ430が故障した場合に、角度センサ430の検出値を用いた制御動作から、角度推定部630の推定値を用いた制御動作へと切り替える。ここでは、切り替え部640による機能はソフトウェアにより実現されている。   When the angle sensor 430 fails, the switching unit 640 switches from the control operation using the detection value of the angle sensor 430 to the control operation using the estimated value of the angle estimation unit 630. Here, the function of the switching unit 640 is realized by software.

次に、図3乃至図5を参照して、同軸二輪車の制御動作について説明する。図3は、角度センサが故障した場合を含む、同軸二輪車の制御動作方法を示すフローチャート図である。   Next, the control operation of the coaxial two-wheel vehicle will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a control operation method of the coaxial two-wheeled vehicle including a case where the angle sensor fails.

まず、通常の走行中に、電流制御装置610は、角度センサ430の故障判定を行う(S101)。電流制御装置610は、角度センサ430の出力値に基づいて角度センサ430の故障判定を行う。角度センサ430の故障判定方法としては様々な方法を採用することができる。例えば、角度センサ430の検出値と、姿勢センサ410から検出される同軸二輪車の動作状態から把握される基準値とを比較することで、角度センサ430の故障を判定することができる。また、角度センサ430として異なる種類のセンサを複数搭載して互いの検出値を比較することで故障を判定するものとしてもよいし、同一の種類のセンサを複数搭載して故障を判定してもよい。尚、角度センサの故障判定方法としてはこれに限定されず、他の公知の技術を用いることができる。   First, during normal traveling, the current control device 610 performs failure determination of the angle sensor 430 (S101). The current control device 610 determines a failure of the angle sensor 430 based on the output value of the angle sensor 430. Various methods can be adopted as a failure determination method of the angle sensor 430. For example, the failure of the angle sensor 430 can be determined by comparing the detection value of the angle sensor 430 with a reference value obtained from the operation state of the coaxial two-wheeled vehicle detected from the attitude sensor 410. Further, a plurality of sensors of different types may be mounted as the angle sensor 430, and the failure may be determined by comparing the detected values with each other, or a failure may be determined by mounting a plurality of sensors of the same type. Good. The angle sensor failure determination method is not limited to this, and other known techniques can be used.

次いで、角度センサ430の故障を検知した場合(ステップS101においてYesの場合)には、電流制御装置610は、モータ321の回転速度が規定の値以上であるか否かを判定する(ステップS102)。ここで、角度センサ430故障時におけるモータ321の回転速度の判定は、故障判定の直前の検出タイミングでの検出値を用いて行えばよい。   Next, when a failure of the angle sensor 430 is detected (Yes in step S101), the current control device 610 determines whether or not the rotation speed of the motor 321 is equal to or higher than a specified value (step S102). . Here, the determination of the rotation speed of the motor 321 when the angle sensor 430 fails may be performed using the detection value at the detection timing immediately before the failure determination.

次いで、モータ321の回転速度が規定値以上であった場合(ステップS102においてYesの場合)には、電流制御装置610は、角度推定部630による推定値を用いて、モータ321の制御を行う(ステップS103)。すなわち、電流制御装置610は、角度センサ430の故障を検知した場合には、切り替え部640を動作させることで、角度センサ430を用いた制御動作から、角度推定部630を用いた制御動作へと切り替える。これにより、電流制御装置610は、倒立及び走行制御のための通常の制御指令値と、角度推定部630による推定値とに基づいて、モータ321の制御を行う。   Next, when the rotation speed of the motor 321 is equal to or higher than the specified value (Yes in step S102), the current control device 610 controls the motor 321 using the estimated value by the angle estimating unit 630 ( Step S103). That is, when the current control device 610 detects a failure of the angle sensor 430, the current control device 610 operates the switching unit 640 to change from the control operation using the angle sensor 430 to the control operation using the angle estimation unit 630. Switch. Thereby, the current control device 610 controls the motor 321 based on the normal control command value for the inversion and traveling control and the estimated value by the angle estimating unit 630.

図4に示すように、本実施の形態1に係る同軸二輪車は、同軸二輪車が高速で走行中の際(すなわち、モータ321の回転速度が規定値以上の状況。)に、角度センサ430が故障した場合(図4(A))には、角度推定部630による推定値を用いてモータ321の駆動を継続させる(図4(B))。そして、同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、減速・降車機能を実行させた後に、モータ321の駆動を停止させる(図4(C))。これにより、角度センサ630が故障した場合においても、乗員が安全に降車することができる。   As shown in FIG. 4, in the coaxial two-wheeled vehicle according to the first embodiment, the angle sensor 430 fails when the coaxial two-wheeled vehicle is traveling at a high speed (that is, when the rotational speed of the motor 321 is equal to or higher than a specified value). In such a case (FIG. 4A), the driving of the motor 321 is continued using the estimated value by the angle estimation unit 630 (FIG. 4B). Then, after the coaxial two-wheeled vehicle is shifted to a safe state and the deceleration / alighting function is executed, the driving of the motor 321 is stopped (FIG. 4C). Thereby, even when the angle sensor 630 breaks down, the occupant can get off safely.

ステップS102において、モータ321の回転速度が規定値よりも小さかった場合(ステップS102においてNoの場合)には、電流制御装置610は、モータ321の駆動を停止又は固定する(ステップS104)。電流制御装置610は、モータ321の駆動を停止する駆動電流、又は、モータ321を回転させないような駆動電流を、モータ321へと出力する。ここで、モータ321を回転させないような駆動電流とは、モータ321に供給する電流の相切り替えを行わない電流を意味する。このような駆動電流をモータ321へと供給することで、モータ321に対して制動を実施する。   In step S102, when the rotation speed of the motor 321 is smaller than the specified value (No in step S102), the current control device 610 stops or fixes the driving of the motor 321 (step S104). The current control device 610 outputs to the motor 321 a drive current that stops driving the motor 321 or a drive current that does not rotate the motor 321. Here, the drive current that does not rotate the motor 321 means a current that does not switch the phase of the current supplied to the motor 321. By supplying such a drive current to the motor 321, the motor 321 is braked.

図5に示すように、本実施の形態1に係る同軸二輪車は、同軸二輪車が極低速で走行中、又は静止状態(すなわち、モータ321の回転速度が規定値より小さい状況。)の際に、角度センサ430が故障した場合(図5(A))には、モータ321の駆動を停止又は、固定させる(図5(B))。ここで、同軸二輪車は速度が出ていないために、簡単に降車することができる(図5(C))。これにより、角度センサ630が故障した場合においても、乗員が安全に降車することができる   As shown in FIG. 5, the coaxial two-wheeled vehicle according to the first embodiment is in a state where the coaxial two-wheeled vehicle is traveling at a very low speed or in a stationary state (that is, a situation where the rotational speed of the motor 321 is smaller than a specified value). When the angle sensor 430 fails (FIG. 5A), the driving of the motor 321 is stopped or fixed (FIG. 5B). Here, since the speed of the coaxial two-wheeled vehicle is not output, it is possible to easily get off the vehicle (FIG. 5C). Thereby, even when the angle sensor 630 breaks down, the passenger can get off safely.

ステップS101において、角度センサ430の故障を検知しなかった場合(ステップS101においてNoの場合)には、電流制御装置610は、角度センサ430による検出値を用いてモータ321を駆動する(ステップS105)。すなわち、電流制御装置610は、倒立及び走行制御のための通常の制御指令値と、角度センサ430による検出値とに基づいて、モータ321の制御を行う。   If no failure of the angle sensor 430 is detected in step S101 (No in step S101), the current control device 610 drives the motor 321 using the detection value from the angle sensor 430 (step S105). . That is, the current control device 610 controls the motor 321 based on a normal control command value for inversion and traveling control and a value detected by the angle sensor 430.

同軸二輪車が倒立制御に用いるモータ321は、例えば、同軸二輪車がその場で静止状態となっている際には、正転及び逆転を細かく切り替える制御を行っている。モータ321によるこの切り替えを滑らかに実行するためには、角度センサ430を用いてモータ321の回転角度を高い精度で計測し、その計測値に基づいてモータ321の駆動制御を行う必要がある。   For example, when the coaxial two-wheeled vehicle is in a stationary state on the spot, the motor 321 used by the coaxial two-wheeler for the inversion control performs control to finely switch between normal rotation and reverse rotation. In order to smoothly execute this switching by the motor 321, it is necessary to measure the rotation angle of the motor 321 with high accuracy using the angle sensor 430 and to perform drive control of the motor 321 based on the measured value.

これに対して、同軸二輪車が走行中である場合など、モータ321がある程度早く回転している状況では、角度センサ430の計測値から得る回転角度には高い精度は必要とされず、例えばモータ321の駆動電流波形等から推定するモータ321の回転角度を用いて制御するものとしても、走行中の制御動作に関して大きな問題とはならない。   On the other hand, in a situation where the motor 321 is rotating to some extent quickly, such as when the coaxial two-wheeled vehicle is running, high accuracy is not required for the rotation angle obtained from the measurement value of the angle sensor 430. For example, the motor 321 Even if the control is performed using the rotation angle of the motor 321 estimated from the drive current waveform or the like, there is no significant problem with respect to the control operation during traveling.

従って、これらの特性を組み合わせることで、本実施の形態に係る同軸二輪車は、モータ321に設けた角度センサ430が故障した際に、角度センサ430の値を用いないと動作が実行できないような場合(例えば、極めて低速で走行している場合など)には、モータ321の駆動を停止する、或いは、モータ321を回転させないような電流を流すことでモータの回転を固定する。これは、モータ321が極めて低速で動作している場合には、概して、角度センサ430の故障検出に応じて即座にモータ321を停止するものとしても、同軸二輪車の速度が出ていないために、乗員は安全を確保可能であることが多いためである。   Accordingly, by combining these characteristics, the coaxial two-wheeled vehicle according to the present embodiment can not be operated unless the value of the angle sensor 430 is used when the angle sensor 430 provided in the motor 321 fails. (For example, when driving at an extremely low speed), the rotation of the motor 321 is fixed by stopping the driving of the motor 321 or passing a current that does not rotate the motor 321. This is because when the motor 321 is operating at a very low speed, the speed of the coaxial two-wheeled vehicle is not obtained even if the motor 321 is stopped immediately in response to detection of a failure of the angle sensor 430. This is because passengers are often able to ensure safety.

一方で、角度センサ430が故障した際に、モータ321を即時に停止することができないような場面においては、モータ321が高速に回転していることが多い。このために、本実施の形態に係る同軸二輪車は、角度センサ430が故障した際に、モータ321が高速に回転している場合(例えば、高速で走行している場合)には、上述したように、角度センサ430の値を用いなくとも、モータの駆動電流値等から推定する回転角度に基づいても、走行に支障が生じない程度に十分に制御を実行できる領域である。従って、同軸二輪車のモータ321が高速に回転している状態から、乗員にとって安全な状態へと移行する際の区間を対象として、回転角度の推定値に基づいて、モータ321の駆動制御を実行することができる。   On the other hand, in a situation where the motor 321 cannot be stopped immediately when the angle sensor 430 fails, the motor 321 often rotates at a high speed. For this reason, the coaxial two-wheeled vehicle according to the present embodiment is as described above when the motor 321 rotates at high speed (for example, when traveling at high speed) when the angle sensor 430 fails. In addition, even if the value of the angle sensor 430 is not used, even if it is based on the rotation angle estimated from the drive current value of the motor or the like, it is an area where the control can be executed sufficiently to the extent that it does not hinder the running. Therefore, the drive control of the motor 321 is executed based on the estimated value of the rotation angle for the section when the motor 321 of the coaxial two-wheeled vehicle is rotating at a high speed to the safe state for the occupant. be able to.

以上説明したように、本発明によれば、角度センサ430が故障したときに、角度センサ430を用いたモータ駆動制御から、角度推定部630からの出力値を用いたモータ駆動制御へと切り替え、角度センサ430の故障時におけるモータの回転速度に応じたモータ駆動制御を行うことで、角度センサが故障した場合に同軸二輪車を安全な状態へと移行させて、乗員が安全に降車することができる。   As described above, according to the present invention, when the angle sensor 430 fails, the motor drive control using the angle sensor 430 is switched to the motor drive control using the output value from the angle estimation unit 630. By performing motor drive control in accordance with the rotation speed of the motor when the angle sensor 430 fails, the coaxial two-wheeled vehicle can be shifted to a safe state when the angle sensor fails, and the passenger can safely get off. .

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.

300 同軸二輪車
310 車両本体、
311 ステップ、
320 車輪、
321 モータ、
322 モータドライバ、
330 操作レバー、
410 姿勢センサ、
420 ハンドルセンサ、
430 角度センサ、
500 制御装置、
610 流制御装置、
620 インバータ、
630 角度推定部、
640 切り替え部、
300 Coaxial motorcycle 310 Vehicle body,
311 steps,
320 wheels,
321 motor,
322 motor driver,
330 operation lever,
410 attitude sensor,
420 handle sensor,
430 angle sensor,
500 controller,
610 flow control device,
620 inverter,
630 angle estimation unit,
640 switching unit,

Claims (5)

同軸上に配置された複数の車輪を備え、倒立制御を実行しながら走行する同軸二輪車であって、
前記複数の車輪を駆動するモータと、
前記モータの回転角度を検出する角度センサと、
前記モータの駆動電流から当該モータの回転角度を推定する角度推定部と、を備え、
前記角度センサが故障したときに、前記角度センサを用いたモータ駆動制御から、前記角度推定部からの出力値を用いたモータ駆動制御へと切り替え、前記角度センサの故障時における前記モータの回転速度に応じたモータ駆動制御を行う
ことを特徴とする同軸二輪車。
A coaxial two-wheeled vehicle having a plurality of wheels arranged on the same axis and running while performing an inverted control,
A motor for driving the plurality of wheels;
An angle sensor for detecting a rotation angle of the motor;
An angle estimation unit that estimates the rotation angle of the motor from the drive current of the motor,
When the angle sensor fails, the motor drive control using the angle sensor is switched to the motor drive control using the output value from the angle estimation unit, and the rotation speed of the motor when the angle sensor fails A coaxial two-wheeled vehicle that performs motor drive control according to the motor.
前記角度センサが故障したときに、当該角度センサの故障時における前記モータの回転速度が所定の規定値以上である場合には、
前記角度推定部からの出力値を用いてモータ駆動制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項1に記載の同軸二輪車。
When the angle sensor fails and the rotational speed of the motor at the time of failure of the angle sensor is equal to or greater than a predetermined value,
The coaxial two-wheeled vehicle according to claim 1, wherein motor drive control is continuously performed using an output value from the angle estimation unit.
前記角度センサが故障したときに、当該角度センサの故障時における前記モータの回転速度が所定の規定値より小さい場合には、
前記モータの駆動を停止、又は、固定するようにモータ駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の同軸二輪車。
When the rotation speed of the motor at the time of failure of the angle sensor is smaller than a predetermined specified value when the angle sensor fails,
The coaxial two-wheeled vehicle according to claim 2, wherein motor drive control is performed so as to stop or fix the drive of the motor.
前記モータがブラシレスモータである
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の同軸二輪車。
The coaxial motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor is a brushless motor.
同軸上に配置された複数の車輪と、当該複数の車輪を駆動するモータと、当該モータの回転角度を検出する角度センサと、を備え、倒立制御を実行しながら走行する同軸二輪車の制御方法であって、
前記角度センサの故障を検出した場合に、前記角度センサを用いたモータ駆動制御を、前記モータの駆動電流から当該モータの回転角度を推定して求める値を用いたモータ駆動制御へと切り替え、
前記角度センサの故障時における前記モータの回転速度が所定の規定値以上であるか否かを判定し、前記モータの回転速度が所定の規定値以上である場合には、前記推定した求めた値を用いてモータ駆動制御を継続して行う
ことを特徴とする同軸二輪車の制御方法。
A control method for a coaxial two-wheeled vehicle that includes a plurality of wheels arranged on the same axis, a motor that drives the plurality of wheels, and an angle sensor that detects a rotation angle of the motor, and that runs while performing an inverted control. There,
When a failure of the angle sensor is detected, the motor drive control using the angle sensor is switched to motor drive control using a value obtained by estimating the rotation angle of the motor from the drive current of the motor,
It is determined whether or not the rotation speed of the motor at the time of the failure of the angle sensor is equal to or higher than a predetermined specified value. If the rotation speed of the motor is equal to or higher than a predetermined specified value, the estimated obtained value A method for controlling a coaxial two-wheeled vehicle, characterized in that motor drive control is continuously performed using a motor.
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