CN101489861A - 车辆 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够增大转弯界限值的横置二轮车辆。作为横置二轮车辆转弯时的对策，具有把握转弯界限值的转弯界限推定系统、和提高转弯界限值的重心位置调整系统。在转弯界限推定系统中，通过高精度地推定重心位置和横向加速度，把握转弯界限值以及转弯稳定度。在重心位置调整系统中，通过沿向心力方向移动所推定的重心位置，来提高转弯界限值。作为移动重心的机构，使用(i)车体倾斜机构、(ii)配重移动机构、(iii)座位平行移动机构中的一种以上。这样，即使是横置二轮车辆、尤其是二轮之间狭窄、重心位置高的车辆，也能够更快地转小弯，从而能够提高转弯动作的行驶性能、稳定性、和安全性。

Description

车辆

技术领域

本发明涉及一种与车辆有关的、具有例如相互相对配置的两个驱动轮的横置车辆的转弯行驶时的姿态控制。

背景技术

利用倒立摆的姿态控制的车辆(下面，简称为倒立摆车辆)正在引起瞩目，并正在实用化之中。

例如，专利文献1公开的技术中，具有在同轴上配置的两个驱动轮，感知由于驾驶员的重心移动引起的驱动轮的姿态，从而进行驱动。

还有，专利文献2公开的车辆中，一边控制过去的圆形状的1个驱动轮、或球体状的1个驱动轮的姿态，一边进行移动。还有，专利文献2中还公开了各种倒立摆车辆。

[专利文献1]日本专利特开2004-276727号公报

[专利文献2]日本专利特开2004-129435号公报

这种车辆中，基于驾驶员的体重移动量、遥控器或操作装置的操作量、预先输入的行驶指令数据等，一边进行姿态控制，一边维持停车状态或进行行驶。

然后，通过对车辆进行操舵控制，或向两个驱动轮给予差动转矩，从而使车辆进行转弯。

但是，与一般乘用车相比，这种单人用车辆为小型车辆，左右轮之间的间隔小。而且，乘员重量相对于车辆整体重量的比例大，如果确保该乘员的乘坐姿态，则车辆整体的重心位置会升高。

因此，这种车辆在转弯时，如果其转弯速度太高，或者转弯半径太小，车辆在离心力的作用下有可能过度倾斜。还有，即使不发生侧翻，也可以由于内轮侧的接地载荷变小，而导致内轮可能出现打滑。

这样，由于转弯性能上存在局限，从而设定与该局限值相应的限制值，在该范围内进行转弯。

然而，如果乘员改变乘坐位置或乘坐姿态，或者不同体型的人乘坐，转弯速度或转弯曲率(转弯半径的倒数)的局限值也会发生变化。因此，考虑到安全问题，有必要在所设想的条件变化范围内，设定对应于最严格的条件的限制值，从而不能设定适合各条件的高限制值。

另外，即使在完全没有搭乘物，或者搭乘任意货物进行自动行驶时，也存在同样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能够增大转弯界限值(转弯速度、转弯曲率的最大值)、及其限制值的横置二轮车辆。

(1)权利要求1所述的发明中，其包含相互相向配置的两个驱动轮，其具备：搭乘部，其乘载重量体；重心位置获取机构，其获取重心位置；横向加速度获取机构，其获取相对于车轴的水平方向的加速度分量即横向加速度；移动量确定机构，其根据所述获取的重心位置和横向加速度的大小，确定所述重心位置的左右方向的移动量；重心移动机构，其按照所述确定的重心位置的移动量，使所述重心位置移动，从而实现所述第1目的。

(2)权利要求2所述的发明的特征在于，在权利要求1所述的车辆中，所述车辆还具备旋转速度获取机构，该旋转速度获取机构获取所述两个驱动轮的各自的旋转速度，所述横向加速度获取机构利用所述获取的两个驱动轮的各自的旋转速度，计算出所述横向加速度。

(3)权利要求3所述的发明的特征在于，在权利要求1所述的车辆中，所述车辆还具有配置在车辆中的加速度计，所述横向加速度获取机构使用所述加速度计的测定值，计算出横向加速度。

(4)权利要求4所述的发明的特征在于，在权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的车辆中，所述车辆还具备：配置于所述搭乘部的载荷传感器；和测定所述重量体的高度的高度传感器，所述重心位置获取机构由所述载荷传感器及所述高度传感器的检测值获取重心位置。

(5)权利要求5所述的发明的特征在于，在权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的车辆中，所述重心位置获取机构利用扰动观察器获取重心位置。

(6)权利要求6所述的发明的特征在于，在权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的车辆中，具有配置在所述搭乘部的载荷传感器、测定所述重量体的高度的高度传感器、从所述载荷传感器和所述高度传感器的检测值中获取重心位置的直接获取机构、和利用扰动观测器获取重心位置的间接获取机构，所述重心位置获取机构基于由所述直接获取机构及间接获取机构所获取的获取值来获取重心位置。

(7)权利要求7所述的发明的特征在于，在权利要求1-6中任一项所述的车辆中，所述重心移动机构具有沿所述左右方向倾斜车体的车体倾斜机构、沿所述左右方向移动配重的配重移动机构和沿所述左右方向移动所述搭乘部的搭乘部移动机构中的至少一种。

(8)权利要求8所述的发明的特征在于，在权利要求7所述的车辆中，所述重心移动机构具有车体倾斜机构、配重移动机构、搭乘部移动机构中的两种以上，所述移动量确定机构具有将所述确定的重心的移动量分配给所述重心移动机构所具有的所述车体倾斜机构、所述配重移动机构、所述搭乘部移动机构中的两种以上的分配机构。

(9)权利要求9所述的发明的特征在于，在权利要求8所述的车辆中，所述分配机构基于所述确定的重心移动量的频率成分进行分配。

本发明中，获取重心位置和横向加速度，根据该值，确定重心位置的左右方向的移动量，按照所确定的重心位置的移动量，移动重心位置，因此能够增大转弯界限值和限制值。

附图说明

图1是本实施方式的车辆的外观结构图。

图2是控制单元的结构图。

图3是表示载荷计与座高计的配置的说明图。

图4是表示提高转弯界限控制处理的内容的流程图。

图5是表示车辆倾斜转弯行驶时的车辆的力学状态的说明图。

图6是表示转弯时的乘员(搭乘物)的状态的说明图。

图7是表示搭乘物判别、基于该判别推定重心高度的说明图。

图8是表示利用扰动观测器进行扰动推定的概念的说明图。

图9是表示重心位置调整机构的力学模型的说明图。

图10是举例表示针对搭乘物的力学参数区别使用直接推定值和间接推定值的说明图。

图11是表示基本状态和调整状态中的重心位置的说明图。

图12是基本接地载荷中心点S和基本接地载荷偏心度β的说明图。

图13是表示基本接地载荷偏心度目标值β^*和基本接地载荷偏心度修正量Δβ^*的说明图。

图14是表示根据频率区别使用各重心位置调整机构(滤波器的增益线图)的说明图。

图15是车体倾斜角目标确定函数的说明图。

图16是低频率重心位置调整机构的协同动作和抵消动作的说明图。

图17是表示重心位置调整机构之一的车体倾斜机构的结构例的说明图。

图18是表示重心位置调整机构之一的配重移动机构的结构例的说明图。

图19是表示重心位置调整机构之一的搭乘部移动机构的结构例的说明图。

图中，11—驱动轮，12—驱动马达，13—搭乘部，131—座面部，14—支承部件，16—控制单元，20—控制ECU，21—车体行驶控制系统，22—横向加速度确定系统，23—重心位置控制系统，24—扰动观察器，25—重心位置推定系统，30—操纵装置，40—行驶、姿态控制用传感器，41—行驶速度计，42—加速度计，42—车体倾斜角度计，50—重心位置测定用传感器，51—载荷计，52—座高计，60—促动器，61—驱动轮促动器，62—车体倾斜促动器，63—配重驱动促动器，64—搭乘物驱动促动器，134—配重。

具体实施方式

以下，参照图1-图19，详细说明本发明的车辆的合适的实施方式。

(1)实施方式的概要

在转弯行驶时，如果车辆的接地载荷中心点移动到两驱动轮间的外侧，则该车辆就会发生侧翻。

这里，所谓接地载荷中心点，表示与作用在车辆上的离心力与重力的合力矢量F平行且通过重心的直线与地面的交点。此时，合力矢量F的朝向由车辆的横向加速度所确定。另外，横向加速度由车辆的转弯速度和转弯曲率所确定。

因此，接地载荷中心点的位置、即车辆是否发生侧翻由车辆的重心位置和横向加速度(转弯速度和转弯曲率)所确定。

如果沿向心方向(朝着转弯圆的中心的方向)移动车辆的重心位置，就可以提高车辆的转弯界限值。

在本实施方式中，作为提高横置二轮车辆的转弯界限的机构，具有(a)把握转弯界限值的转弯界限推定系统、和(b)提高转弯界限值的重心位置调整系统。

(a)在转弯界限推定系统中，通过高精度地推定车辆的重心位置，把握转弯界限值。还有，通过推定或测定车辆的横向加速度，把握现在的行驶状态。

在重心位置推定中，由载荷计和座高计的测定值来测定搭乘物(乘员或货物等)的落座位置、重量、体型，从该测定值推定(直接推定)车辆的重心位置(距离车体对称面的偏差、高度)，并且利用扰乱观察器由横向车体倾斜的控制履历推定(间接推定)重心位置。

另一方面，从各轮的旋转速度计和加速度传感器确定横向加速度(离心力的大小)。

(b)在重心位置调整系统中，通过沿向心方向(转弯圆的中心方向)移动所推定的重心位置，提高转弯界限值。

即，移动重心使得接地载荷中心点S处于两驱动轮间的内侧，从而能够进行稳定的转弯行驶。

作为移动重心的机构，可以使用(i)车体倾斜机构、(ii)配重移动机构、(iii)座位平行移动机构中的一种以上。

当使用多种重心移动机构时，根据各机构的频率特性进行区别使用，以及/或者根据重心移动量的频率成分分配给各机构。

这样，在本实施方式中，即使是横置二轮车辆，也能够更快地转小弯，从而能够提高转弯动作的行驶性能、稳定性、和安全性。

另外，在本说明书中，为了方便起见，所用符号与附图中有所不同。例如，d(→Λ)和θ^(··)那样，在文字后面的括号内的符号中，利用符号“→”表示矢量(行列)，利用“Λ”表示推定值。还有，“·”和“··”表示对括号前的文字进行1次和2次时间微分。

(2)实施方式的详细情况

图1是本实施方式的车辆的外观结构图。

如图1所示，车辆具有配置在同轴上的两个驱动轮11a、11b。

利用驱动马达12分别驱动两个驱动轮11a、11b。

在驱动轮11a、11b(以下在提到两个驱动轮11a、11b时，称为驱动轮11)和驱动马达12的上部配置有搭乘作为重量体的载荷或乘员等的搭乘部13(座位)。

搭乘部13具有驾驶员乘坐的座面部131、靠背部132、以及头枕133。

搭乘部13由固定在收容有驱动马达12的驱动马达框体121上的支承部件14来支承。

搭乘部13的左肋配置有操纵装置30。该操纵装置30根据驾驶员的操作，发出车辆的加速、减速、转弯、原地旋转、停止、制动等指示。

本实施方式的操纵装置30固定在底面部131，但也可以利用通过有线或无线连接的遥控器来构成。还有，也可以设置扶手部，并在其上部配置操作装置30。

还有，在本实施方式的车辆中配置有操作装置30，但在按照预先设定的行驶数据自动行驶的车辆的情况下，也可以设置行驶数据获取部来取代操作装置30。行驶数据获取部例如可以由从半导体存储器等各种存储媒介读取行驶数据的读取机构组成，或/和由利用无线通信从外部获取形式数据的通信控制机构组成。

另外，在图1中，表示了人搭乘在搭乘部13的情况，但并不局限于人驾驶的车辆，也可以是只是装载货物并从外部的遥控器操作等进行行驶或停止的情况、只是装载货物并根据行驶数据进行行驶或停止的情况、以及没有搭乘任何东西的状态下进行行驶或停止的情况。

在本实施方式中，利用操纵装置30的操作输出的操作信号，进行加减速等的控制，但也可以如专利文献1所示那样，通过改变驾驶员相对于车辆的前倾惯量或前后倾斜角，切换到与该倾斜角相对应的车辆的姿态控制和行驶控制。还有，也可以在两种方式之间进行切换。

在搭乘部13的下侧(座面部131的内面侧)配置有图中未表示的后述的载荷计51。

还有，在搭乘部的背面(靠背部的外侧)配置有图中未表示的后述的座高计52

在搭乘部13与驱动轮11之间配置有图中未表示的后述的配重134。该配重134能够通过后述的促动器63，向左右方向(与车轴平行的方向)移动。

在搭乘部13与驱动轮11之间配置有控制单元16。

本实施方式的控制单元16安装在搭乘部13的座面部131的下面，但也可以安装在支承部件14上。

图2表示控制单元16的结构。

控制单元16具有进行车辆行驶、姿态控制、以及本实施方式的转弯时行驶控制等的各种控制的控制ECU(电子控制装置)20。在该控制ECU20上电连接有操纵装置30、行驶和姿态控制用传感器40、重心位置测定用传感器50、促动器60、以及电池等其他装置。

电池向驱动马达12、促动器60、控制ECU20等供给电力。

控制ECU20由具有存储行驶控制程序、姿态控制程序、本实施方式的转弯控制处理程序等各种程序和数据的ROM、用作工作领域的RAM、外部存储装置、接口部等的计算机系统构成。

控制ECU20具有车体行驶控制系统21和重心位置控制系统23。

车体行驶控制系统21具有横向加速度确定系统22，该横向加速度确定系统22构成为用于实现控制车辆的前后方向的加减速的前后加减速功能、和使车辆转弯的转弯功能。

车体行驶控制系统21在进行姿态控制的同时，向车轮驱动促动器61供给与来自操纵装置30的前后方向和转弯的指示相对应的指令值。

横向加速度确定系统22由从行驶、姿态控制用传感器44供给的两驱动轮11a、11b的车轮旋转角和/或平移加速度，计算出横向加速度a，并将其供给到重心位置控制系统23。

重心位置控制系统23具有扰动观察器24和重心位置推定系统25。

扰动观察器24通过从所供给的横向加速度a和车体倾斜角θ₁的测定值推定扰动，从而推定(间接推定)搭乘物(乘员等)的重心位置，并将其供给到重心位置推定系统25。

重心位置推定系统25从所供给的横向加速度和载荷分布、座高测定值判定搭乘物的种类(人，货物，无)，根据该种类推定(直接推定)搭乘物的重心偏移和高度。

还有，重心位置推定系统25由直接推定和间接推定所得的重心位置偏移确定车辆的重心位置。

重心位置控制系统23确定与所推定的重心位置和横向加速度大小相对应的车体倾斜角、配重位置、搭乘部位置的目标值，并向促动器60供给相应的指令值，以与实际车辆的信息相一致。

操纵装置30具有控制器31，基于驾驶员的操作，向控制ECU20供给车辆行驶的目标值。

行驶和姿态控制用传感器40具有检测车轮旋转角的车轮旋转计41、检测车辆的平移加速度的加速度计42、和检测横向的车体倾斜角(滚动角)的车体倾斜角度计43。

行驶和姿态控制用传感器40的检测值供给到车体行驶控制系统21、和横向加速度确定系统22。

重心位置测定用传感器50具有用于推定(直接推定)乘员(搭乘物)的重心位置的载荷计(或载荷分布计)、和座高计(或形状测定器)。

图3表示载荷计51和座高计52的配置。

如图3所示，载荷计51配置在搭乘部13的下侧，具体来说，配置在座面部131的下面部。

载荷计51测定座位上的载荷分布(偏心)，将测定值供给到重心位置推定系统25。

通过将载荷计51配置在搭乘部13的下侧(低于座位构造的下侧)不仅能够测定配置在搭乘部上的搭乘物，也能够测定挂在靠背部132或头枕133上的载荷的荷重，能够测定配置在其它部位的所有的搭乘物的荷重。

载荷计51配置在后述的搭乘部移动机构的上部，与搭乘部13一起移动。

另外，车体的重量(以下称为车体重量)及其重心位置(以下称为车体重心位置)是固定的，在设计时就已经预先确定，因此不是载荷计51的测定对象。

在本实施方式中，作为载荷计51，配置有3个以上的能够测定3轴分量的载荷计。

载荷计51在测定载荷分布的同时，测定重量，并将该数据用于搭乘物的判别和重心位置调整系统的目标位置(角度)设定。

为了推定搭乘物的重心位置，在横向设置两个载荷计即可。但通过设置3个以上的载荷计，可以实现失效保险(即使1个载荷计破坏也能够进行测定)。

还有，通过使用可以测定3轴分量的载荷计，并采用横向加速度和横向车体倾斜角的数据，可以推定转弯时或车体倾斜时的重心偏移。

如图3所示，座高计52配置在靠背部132上。

座高计52通过在垂直方向(高度方向)扫描移动型(扫描型)光传感器，测定搭乘物的高度(上位的座高)。这样，可以进行高精度的测定。测定值供给到重心位置推定系统25。

另外，也可以在垂直方向配置多个固定型传感器，对搭乘物的高度进行离散测定。

另外，本实施方式的座高计52中，通过在水平方向配置多个光传感器，即使当搭乘物出现大的摇摆，也能够测定高度，而且当1个出线故障，也可以利用其它的光传感器的测定值，从而能够实现失效保险。

还有，利用本实施方式的座高计52，可以推定搭乘物的形状，用于判定搭乘物的种类(人、货物、其它)。

另外，只要能够获得有关重心位置的信息，也可以采用其它的测定器。

例如，如图3(d)所示，可以使用扭曲力矩测定器来测定重心偏离。但是此时为了测定搭乘物的质量，需要设置1个载荷计。

在图2中，促动器60具有根据从车体行驶控制系统21供给的指令对驱动轮11进行驱动的车体驱动促动器61。

促动器60还具有根据来自重心位置控制系统23的指令值对车体倾斜机构进行控制的车体倾斜促动器62，对配重移动机构进行控制的配重移动促动器63，和对座位平行移动机构进行控制的搭乘部移动促动器64。

后面再对各机构进行叙述。

下面说明如上结构的1个实施方式的车辆中的提高转弯界限控制处理。

图4是表示提高转弯界限控制处理的内容的流程图。

控制ECU20的横向加速度确定系统25从行驶和姿态控制传感器40的车轮旋转计41获得各驱动轮11a、11b的车轮旋转角，同时从加速度计42获得平移加速度。从这些数据中确定车体的横向加速度a，并供给到重心位置控制系统23(步骤11)。

图5是表示车辆倾斜转弯行驶时的车辆的力学状态的说明图。

横向加速度a的测定方法有；(1)利用各轮(驱动轮11a、11b)的车轮旋转计41(角度计)的测定值的方法，(2)利用加速度计42的测定值的方法。

(1)利用车轮旋转计41的测定值的方法

该方法由左右驱动轮11a、11b的旋转速度计算出横向加速度a⁽¹⁾。

如图5(a)所示，如果从乘员观察时的右侧的驱动轮11a的旋转周速度为V_R，右侧的驱动轮11b的旋转周速度为V_L，则乘员(搭乘物)的重心位置P的横向加速度a⁽¹⁾可以从下式1和式2计算出来。

(式1)

a⁽¹⁾＝V·ΔV/D

(式2)

V＝V_M—(Y_G/D)ΔV

V_M＝(1/2)(V_R+V_L)

ΔV＝V_R-V_L

V_R＝R_Wω_WR

V_L＝R_W ω_WL

还有，式2中的各符号的意义如下所示。

ω_WR：右轮旋转角速度

ω_WL：左轮旋转角速度

R_W：轮胎接地半径

D：左右轮距

Y_G：实质重心位置的偏离(利用前一个时间步骤的值)

(2)利用加速度计42的测定值的方法

该方法从由加速度计42测定的平移加速度的值来计算出横向加速度a～⁽²⁾。

如图5(b)所示，如果车体中心轴为n轴，与车体对称面垂直的轴为t轴，a_n、a_t为传感器加速度(各轴方向分量)，θ₁为车体倾斜角，安装传感器的位置处的横向加速度a～⁽²⁾可从下式3中计算得出。

(式3)

a～⁽²⁾＝a_tcos θ₁+a_nsin θ₁

本实施方式中，根据基于车轮旋转计41的测定值的横向加速度a⁽¹⁾、和基于加速度计42的测定值的横向加速度a～⁽²⁾，确定横向加速度a。

车体行驶控制系统21判断驱动轮是否发生打滑。如果判断没有发生打滑，则根据基于车轮旋转计41的测定值的横向加速度a⁽¹⁾确定横向加速度a。如果判断发生了打滑，则基于加速度计42的测定值的横向加速度a～⁽²⁾，确定横向加速度a。

下面说明本实施方式的驱动轮的打滑判断。

开始，车体行驶控制系统21利用下面的式4，由基于车轮旋转计41的测定值的乘员重心位置的横向加速度a⁽¹⁾，计算传感器安装位置处的横向加速度a～⁽¹⁾。

另外，下面式4中的h_SA表示从车体倾斜的转动中心至加速度传感器的距离。

[式4]

a～⁽¹⁾＝a⁽¹⁾+(ΔV/D)²(Y_G-h_SA sin θ₁)

车体行驶控制系统21求出Δa＝a～⁽¹⁾—a～⁽²⁾，当Δa的绝对值为规定的阈值ε以上时，则判断发生打滑。

另外，利用下面的式5，判断究竟是右驱动轮11a还是左驱动轮11b发生了打滑。

[式5]

a～⁽¹⁾—a～⁽²⁾≧ε右侧的驱动轮11a打滑

a～⁽¹⁾—a～⁽²⁾≦—ε左侧的驱动轮11b打滑

利用横向加速度确定系统22求出横向加速度a后，重心位置控制系统23利用测定器测定搭乘物(乘员等)的落座位置、体重、体型(步骤12)。

接着，重心位置控制系统23的重心位置推定系统25从所获数据推定搭乘物的重心偏移、高度(步骤13：直接推定)。

首先，重心位置推定系统25基于从载荷计51获得的搭乘部13上的载荷，求出搭乘物的质量。

图6表示转弯时的乘员(搭乘物)和座位(搭乘部13)的力学状态。

在图6中，如果m_H为搭乘物质量，m_S为座位质量，m_C＝m_H+m_S为搭乘部全部质量，g为重力加速度，则作用在搭乘部上的力的垂直方向分量(与车体中心轴平行的方向的成量)的平衡由下面的式6表示。

[式6]

F_n＝∑F_n ^(k)＝-m_c(gcos θ₁+asin θ₁)

在式6中，F_n ^(k)为N个中的第k个载荷计所测定的拉伸载荷，通过求出所有N个载荷计的测定值总和，求出作用在搭乘部上的垂直力Fn。

还有，θ₁为利用行驶和姿态控制用传感器40测定的横向车体倾斜角，a为利用横向加速度确定系统22求出的横向加速度。通过利用这些值，即使在转弯行驶时或姿态倾斜时也可以求出搭乘物质量。

在本实施方式中，重心位置推定系统25从对式6进行变形后所得的式7中，求出搭乘物质量m_H。

[式7]

m_H＝(F_n/(gcos θ₁+a sin θ₁))—m

该搭乘物质量m_H的值用于整体的重心位置评价、搭乘物的种类判别、重心位置调整系统的目标位置(角度)设定。

接着，重心位置推定系统25基于从座高计获得的搭乘物的高度(座高、货物高度)和利用式7计算的搭乘物质量m_H，判别搭乘物的种类(人、货物、无)，利用与该种类相适应的方法推定搭乘物重心高度h_H。

图7是表示搭乘物的种类判别、及基于该种类的推定重心高度h_H的说明图。

如图7所示，对于座高ζ_H、质量m_H、质量比m_H/ζ_H，设定某个阈值，基于这些阈值判别搭乘物的种类。另外，图7和以下判别式中所采用的阈值只是一个例子，可以根据想象的使用环境进行修正。

(a)当m_H<0.2kg且ζ_H<0.01m时，判别搭乘物为“无”。

(b)当m_H>8kg且ζ_H>0.3m且m_H/ζ_H>30kg/m时，判别搭乘物为“人”。

(c)其它情况(所述(a)、(b)之外的情况)时，判别搭乘物为“货物”。

在所述判别条件中，对于人的判别条件(b)，体重的阈值设定在8kg，是因为考虑到小孩乘车的情况。还有，通过在人的判别条件中加入比质量(每单位座高的重量，m_H/ζ_H)，可以提高其判别的正确性。

另外，为了在搭乘小且重的货物(例如，铁块)时不会判定为人，也可以在人的判别条件中加入作为上限的m_H/ζ_H<p(例如80kg/m)。

还有，各判别条件和判别值为一个例子，可以根据想象的使用条件进行适当的变更后进行判别。

下面，重心位置推定系统25根据所判别的搭乘物的种类，推定搭乘物的重心高度(距离座面部131的高度)h_H。这样，通过判别搭乘物，根据其种类改变重心高度h_H的推定方法(评价公式)，可以推定更加正确的值。

(a)判别搭乘物为“无”时，

h_H＝0

(b)判别搭乘物为“货物”时，假定重心从几何中心向下偏移，利用表示向下偏移程度的偏心度γ，从下面式8求得重心高度h_H。该偏心度γ为事先设定的假定值，在本实施方式中，设定为γ＝0.4。

[式8]

h_H＝((1-γ)/2)ζ_H

(c)判别搭乘物为“人”时，以标准的人的体型为基准，从下面式9求得重心高度h_H。

在式9中，ζ_H，0、h_H，0为座高和重心高度的标准值，在本实施方式中，ζ_H，0＝0.902m、h_H，0＝0.264m。

[式9]

h_H＝(ζ_H/ζ_H，0)h_H，0

另外，这里，根据图7说明了求得搭乘物的种类和重心高度的情况。也可以采用更为复杂的条件和评价式(匹配)，来求得搭乘物的种类和重心高度。

接着，重心位置推定系统25基于从载荷计51得到的搭乘部13上的载荷分布、和前面所获的作为搭乘物信息的搭乘物质量m_H和搭乘物重心高度h_H，求得搭乘物的横向的重心偏移λ_H。

在图6中，利用下面的式10表示作用在搭乘部的力的水平方向分量(与车体对称面垂直的方向的分量)、以及基准轴(车体对称面与载荷计51的设置面的交线)周围的力矩的平衡。但是，忽略了车体倾斜运动(或者，搭乘部13的倾斜运动)的角速度产生的离心力或角速度产生的惯性力。

在该式10中，m_c、λ_c、h_c、η_c＝h_c+δ_S分别表示式11中表示的搭乘部整体的质量、重心偏移(自车体轴至重心的距离)、重心高度(自座面部131的座面至重心的距离)、载荷计基准重心高度(自载荷计51的设置面至重心的距离)。

还有，式10及式11中，m_H、λ_H、h_H、η_H＝h_H+δ_S分别表示搭乘物的质量、重心偏移、重心高度、载荷计基准重心高度，m_S、λ_S、h_S、η_S＝h_S+δ_S分别表示座椅的质量、重心偏移、重心高度、载荷计基准重心高度。δ_S表示座面部131的厚度(自载荷计51的设置面至座面部131的座面的距离)，g表示重力加速度。

[式10]

F_t＝∑F_t ^(k)＝m_c(gsin　θ₁—acos　θ₁)—m_Hλ_H(··)+F_et

T_tn＝∑(F_n ^(k)Y^(k))

＝F_nλ_c—F_tη_c+m_Hλ_H(··)(η_H-η_c)—F_et(η_et—η_c)

[式11]

m_c＝m_H+m_S

λ_c＝(m_Hλ_H+m_Sλ_S)/m

η_c＝(m_Hη_H+m_Sη_S)/m_c

在式10中，F_n ^(k)、F_t ^(k)为N个中的第k个载荷计所测定的拉伸载荷、横向载荷(与车体对称面垂直的方向分量)，通过求出所有N个载荷计的总和，求出作用在搭乘部上的垂直力F_n、横力F_t。还有，Y^(k)为第k个载荷计的安装位置(离开车体对称面的距离)，通过获得其与F_n ^(k)的积的总和，求出作用在搭乘部上的力矩T_tn。

在同一式10中，θ₁为利用行驶和姿态控制用传感器40测定的横向车体倾斜角，a为利用横向加速度确定系统22求出的横向加速度。通过利用这些值，即使在转弯行驶时或姿态倾斜时也可以求出搭乘物的重心偏移或重心高度。

在同一式10中，F_et表示外力，相当于人从外部的按压力或风的压力.还有，η_et为外力的作用点的高度(距离载荷计51的设置面的高度)。这些数值为未知数，与搭乘物的重心偏移λ_H一起，在式10的两个公式中包含3个未知数。

所以，虽然不能正确求出F_et和其作用点η_et，但如果能够假设其中一个，便可求出另一个。例如，如果将空力中心(空气阻力的作用点)的假想位置作为作用点高度η_et，则可以评价其空气阻力的大小F_et，将该值用于行驶和姿态控制中。

在本实施方式中，假定外力的影响小，F_et＝0。这样，式10中的两个公式可以变形成下面的式12的形式。该式12为代数式，从而可以稳定地评价搭乘物重心偏移λ_H。

即，重心位置推定系统25利用前面求出的搭乘物的重量m_H和重心高度h_H，基于式12(和式11)，求出搭乘物的重心偏移λ_H。

[式12]

λ_H＝(m_cλ_c—m_Sλ_S)/m_H

λ_c＝{F_tη_c+F_Ha(η_H—η_c)+T_tn}/F_n

F_Ha＝F_t—m_c(gsin θ₁—acos θ₁)

与以上说明的利用直接推定对搭乘物的重心偏移λ_H和高度h_H的直接推定(步骤12、13)的同时，重心位置控制系统23利用扰乱观察器24对重心位置控制的扰乱进行推定，基于该扰乱推定值，推定(间接推定)搭乘物的重心偏移(步骤14、15)。

首先，扰乱观察器24由重心位置修正控制的履历推定该“扰乱”(步骤14)。

图8是表示利用扰动观测器24进行扰动推定的概念的说明图。

在图8中，控制器获得输出(状态量)y(→)，将使该值接近目标值的输入u(→)赋予控制对象。此时，推定器获得输入u(→)，基于控制对象模型，由该输入u(→)求出所推定的输出y(^→)。同时，推定器获得实际的输出y(→)，将该值与推定值y(^→)进行比较。然后，将其差异的原因推定为“扰乱”，从该扰乱推定值d(^→)，推定控制对象的实物与模型之间的差异。

本实施方式的重心位置修正控制中，图8的控制器表示重心位置控制系统23，推定器表示扰乱观察器24，控制对象表示重心位置调整机构即车体倾斜机构、配重移动机构、座椅(搭乘部13)移动机构，输入u(→)表示使各重心位置调整机构工作的促动器的驱动转矩(力)指令值，输出y(→)表示重心位置调整机构的状态量即车体倾斜角、配重位置、座椅位置。

并且，搭乘物的质量和重心高度分别为假定值(标定值)m_H ⁽ⁿ⁾、h_H ⁽ⁿ⁾，其重心处于车体轴上，以车辆直线行驶时的重心位置修正控制的对象为模型。即，将搭乘物的重心偏移、与搭乘物的力学参数(质量、重心高度、惯性转矩)的假定值(标定值)之间的差异、伴随转弯行驶时的离心力等3个因素导致的对重心位置控制系的影响量作为扰乱d(→)，基于其推定值d(^→)，推定搭乘物的质量、重心高度、重心偏移的值。

下面说明为求扰乱推定值d(^→)而进行的必要的公式推导。

图9是表示重心位置调整机构的力学模型的说明图。

该图9与下面各式中14、15、16中使用的符号说明如下。

θ1：车体倾斜角

ξ_B：平衡器位置(距离车体中心的偏移)

ξ_SL：搭乘部位置(距离车体中心的偏移)

t₁：车体倾斜转矩(促动器输出)

S_B：配重驱动力(促动器输出)

S_SL：搭乘部驱动力(促动器输出)

g：重力加速度

a：横向加速度(实质重心位置的值)

m₁：车体倾斜部总质量(可动部，包含乘员)

m_B：配重质量

m_SL：搭乘部质量(包含乘员)

l_l：车体倾斜部基本重心距离(距离旋转中心的距离)

l_B：配重基本重心距离(距离旋转中心的距离)

l_SL：搭乘部基本重心距离(距离旋转中心的距离)

J_l：车体倾斜角惯性转矩(旋转中心周围的值，包含乘员)

D_I：相对车体倾斜部的旋转运动的粘性摩擦系数

D_B：相对配重的平移运动的粘性摩擦系数

D_SL：相对搭乘部的平移运动的粘性摩擦系数

m_H：搭乘物质量

λ_H：搭乘物重心偏移

l_H：搭乘物重心距离

J_H：搭乘物惯性转矩(围绕旋转中心的值)

所述文字(n)表示将关于乘员的参数值作为假定值(标定值)时的值。

图9中，表示重心位置调整系统的力学模型由下面的式13所示的线性2次微分方程式的形式所表示。

在式13中，x_s(→)为基本状态，u(→)为输入，P_u为输入作用路径，这些通过式14来表示。还有，M_s、C_s、K_s为表示系统的力学特性的参数矩阵，通过式16来表示。另外，I表示单位矩阵。

[式13]

$M_S{\stackrel{..}{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}}_S+C_S{\stackrel{.}{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}}_S+K_S{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}_S=P_u\stackrel{\&RightArrow;}{u}+P_d\stackrel{\&RightArrow;}{d}$

[式14]

${\stackrel{\&RightArrow;}{x}}_S=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_1\\ {\mathrm{\&xi;}}_B\\ {\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}\end{array}\right],$ $\stackrel{\&RightArrow;}{u}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&tau;}}_1\\ S_B\\ S_{\mathrm{SL}}\end{array}\right],$ P_u＝I

[式15]

$M_S=\left[\begin{array}{ccc}{J}_1^{\left(n\right)}& m_B{l}_B& m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}{l}_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}\\ m_B{l}_B& m_B& 0\\ m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}{l}_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}& 0& m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}\end{array}\right],$ $C_S=\left[\begin{array}{ccc}{D}_1& 0& 0\\ 0& D_B& 0\\ 0& 0& D_{\mathrm{SL}}\end{array}\right],$

$K_S=\left[\begin{array}{ccc}-m_1^{\left(n\right)}{l}_1^{\left(n\right)}g& -m_{B}g& -m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}g\\ -m_{B}g& 0& 0\\ -m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)}g& 0& 0\end{array}\right]$

在式13中，d(→)表示扰乱，为转弯行驶时的离心力引起的扰乱d_a(→)、搭乘物的重心偏移引起的扰乱dλ(→)、和搭乘物的力学参数的差异引起的扰乱dΔ(→)等3者之和，通过式16表示。

还有，P_d为扰乱的进入路径，通过式17表示。

[式16]

$\stackrel{\&RightArrow;}{d}={\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_a+{\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_{\mathrm{\&lambda;}}+{\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_{\mathrm{\&Delta;}}$

${\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_a=-a\left[\begin{array}{c}{m}_1{l}_1\\ m_B\\ m_{\mathrm{SL}}\end{array}\right]$

${\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_{\mathrm{\&lambda;}}=\left[\begin{array}{c}{m}_H{\mathrm{\&lambda;}}_{H}g\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

${\stackrel{\&RightArrow;}{d}}_{\mathrm{\&Delta;}}=-\left[\begin{array}{cccc}\mathrm{\&Delta;}\left(J_H\right)& \left(m_H{l}_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H\right)\\ 0& 0& 0& 0\\ \mathrm{\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)& \mathrm{\&Delta;}\left(m_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H\right)& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}_1\\ {\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}\\ {\mathrm{\&theta;}}_1\\ {\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}\end{array}\right]$

[式17]

P_d＝I

下面，利用状态方程式的形式表示作为力学模型的式13，得到式18。式18中的状态变量矢量x(→)、以及各矩阵通过式19表示。

[式18]

$\stackrel{.}{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}=A\stackrel{\&RightArrow;}{x}+B\stackrel{\&RightArrow;}{u}+D\stackrel{\&RightArrow;}{d},$ $\stackrel{\&RightArrow;}{y}=C\stackrel{\&RightArrow;}{x}$

[式19]

$\stackrel{\&RightArrow;}{x}=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}_S\\ {\stackrel{.}{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}}_S\end{array}\right],$ $A=\left[\begin{array}{cc}0& I\\ -M_S^{-1}{K}_S& -M_S^{-1}{C}_S\end{array}\right],$

$B=\left[\begin{array}{c}0\\ M_S^{-1}{P}_u\end{array}\right],$ C＝I， $D=\left[\begin{array}{c}0\\ M_S^{-1}{P}_d\end{array}\right]$

下面的式20所表示的扰乱观察器对于式18的控制对象模型中的扰乱d(→)，求出其推定值d(^→)。

在式20中，u(→)为输入，x(→)为状态量，上标文字(k)表示其离散数据的时间步长、即时刻t＝kΔt(Δt为离散时间间隔)的值。

[式20]

${\widehat{\stackrel{\&RightArrow;}{d}}}^{\left(k\right)}={\stackrel{\&RightArrow;}{z}}^{\left(k\right)}+L{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}^{\left(k\right)}$

${\stackrel{\&RightArrow;}{z}}^{\left(k\right)}={\stackrel{\&RightArrow;}{z}}^{(k-1)}-\mathrm{\&Delta;t}{\stackrel{\&RightArrow;}{q}}^{\left(k\right)}$

${\stackrel{\&RightArrow;}{q}}^{\left(k\right)}=L\{D{\stackrel{\&RightArrow;}{z}}^{(k-1)}+(A+\mathrm{DL}){\stackrel{\&RightArrow;}{x}}^{\left(k\right)}+B{\stackrel{\&RightArrow;}{u}}^{\left(k\right)}\}$

扰乱观察器24利用所述推导的式20，从输入u(→)、状态量x(→)求出扰乱推定值d(→)。

在式20中，L为观察器的反馈增益(矩阵)，考虑到推定值得收敛时间与稳定性，利用例如极配置法确定其值。一般来说，缩短推定时间(推定值的收敛时间)后，其稳定性下降，因此推定时需要一定的时间。

式20所表示的观察器为最小维观察器，通过在观测值中原样使用状态量x(→)，可以利用较少的计算量(短的计算时间)来推定扰乱。另外，即使计算量多，在优先采用推定计算的鲁棒性时，对于状态量x(→)，也可以适用采用其推定量的全维观察器。

还有，在本实施方式中，当获得所有的状态量x(→)作为输出y(→)的时，即假定y(→)＝x(→)时，为了减少必要的传感器的数量，也可以将推定值用作状态量的一部分。

由此推定的扰乱推定值d(∧→)从扰乱观察器24供给到重心位置推定系统25。

重心位置推定系统25基于扰乱推定值d(∧→)，推定搭乘物的质量和重心位置(重心偏移和高度)(步骤15)。

通过整理所述式16，如式21所示，扰乱d(→)可以表示为扰乱系数矩阵Λ与状态量矢量η(→)的乘积。

[式21]

$\stackrel{\&RightArrow;}{d}=-\mathrm{\&Lambda;}\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&eta;}}$

$\mathrm{\&Lambda;}=-\left[\begin{array}{cccccc}-m_H{\mathrm{\&lambda;}}_{H}g& m_1{l}_1& \mathrm{\&Delta;}\left(J_H\right)& \mathrm{\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H\right)\\ 0& m_B& 0& 0& 0& 0\\ 0& m_{\mathrm{SL}}& \mathrm{\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)& \mathrm{\&Delta;}\left(m_H\right)& -\mathrm{g\&Delta;}\left(m_H\right)& 0\end{array}\right]$

$\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&eta;}}=\left[\begin{array}{c}1\\ a\\ {\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}_a\\ {\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}\\ {\mathrm{\&theta;}}_1\\ {\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}\end{array}\right]$

首先，重心位置推定系统25利用基于表示详细扰乱的式21的最小自乘法，求出扰乱系数矩阵Λ。

即，参照时间T_ref＝(N—1)Δt中的扰乱推定值d^(k)(^→)和状态量矢量η^(k)(→)的时间履历(k＝1～N)，从下面的式22，求出扰乱系数矩阵Λ。

[式22]

${\mathrm{\&Lambda;}}^T=-{\left\{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&eta;}}}^{\left(k\right)}{\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&eta;}}}^{\left(k\right)}\right)\right\}}^{-1}\left\{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({\stackrel{\&RightArrow;}{\mathrm{\&eta;}}}^{\left(k\right)}{\widehat{\stackrel{\&RightArrow;}{d}}}^{\left(k\right)}\right)\right\}$

在式22中，利用通过传感器获得的位置(角度)、或者速度(角速度)的差分，得到状态量矢量η(→)的加速度(角加速度)θ₁(··)、ξ_SL(··)。

还有，参照时间T_ref必须设定长于观察器的推定收敛时间(推定时间)的时间。

另外，在式22中，也可以忽略η(→)的相关，即，通过使状态量矢量的张量积η(→)η(→)的非对角成分近似为0，以简化计算。

接着，重心位置推定系统25从所获得的扰乱系数矩阵Λ的各成分求出搭乘物的力学参数的偏差(与假定值的差)即搭乘物质量偏差Δ(m_H)、搭乘物1次转矩偏差Δ(m_Hl_H)。

如式21的扰乱系数矩阵Λ的描述所示，两搭乘物参数偏差Δ(m_H)、Δ(m_Hl_H)与扰乱系数矩阵Λ的多个要素相对应，从其中任一个均可以求出参数偏差的值。

对于此种冗长性，在本实施方式中，对于扰乱系数矩阵Λ的各要素给于表示与其对应的状态量的分散(值的离散程度)的加权，从而能够更加正确地评价参数偏差。其原因是在式22的最小自乘法中，状态量矢量η(→)的要素的时间变动(值的不均)越大，就越能正确地评价扰乱推定矩阵Λ的要素。

即，搭乘物质量偏差Δ(m_H)、搭乘物1次转矩偏差Δ(m_Hl_H)分别从式23、24求得。

在式23、24中，Λ_ij表示扰乱系数矩阵Λ的i行j列要素，式25表示基于该元素对于各评价值的加权W₂、W₃、W₄、W₅、W₆。

另外，在这些公式中，m₁为车体倾斜部的质量，l₁为车体倾斜部的基本重心距离，m_SL为搭乘部质量，g为重力加速度，a为车辆的横向加速度，θ₁为车体倾斜角，ξ_SL为搭乘部位置，x(-)为参照时间T_ref中的x的时间平均值。

[式23]

$\mathrm{\&Delta;}\left(m_H\right)=\frac{W_2\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_2+W_4\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_4+W_5\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_5+W_6\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_6}{W_2+W_4+W_5+W_6}$

$\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_2={\mathrm{\&Lambda;}}_{32}-m_{\mathrm{SL}}^{\left(n\right)},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_4={\mathrm{\&Lambda;}}_{34},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_5=-\frac{1}{g}{\mathrm{\&Lambda;}}_{35},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H\right)}_6=-\frac{1}{g}{\mathrm{\&Lambda;}}_{16}$

[式24]

$\mathrm{\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)=\frac{W_2\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_2+W_3\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_3+W_4\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_4+W_5\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_5}{W_2+W_3+W_4+W_5}$

$\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_2={\mathrm{\&Lambda;}}_{12}-m_1^{\left(n\right)}{l}_1^{\left(n\right)},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_3={\mathrm{\&Lambda;}}_{33},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_4={\mathrm{\&Lambda;}}_{14},\mathrm{\&Delta;}{\left(m_H{l}_H\right)}_5=-\frac{1}{g}{\mathrm{\&Lambda;}}_{15}$

[式25]

$W_2={\left(\frac{1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{a^{\left(k\right)}-\stackrel{\&OverBar;}{a}\}}^2$

$W_3={\left(\frac{l_1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}_1^{\left(k\right)}-\stackrel{\&OverBar;}{{\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}_1}\}}^2$

$W_4={\left(\frac{1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}^{\left(k\right)}-{\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}}_{\mathrm{SL}}\}}^2$

$W_5=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\mathrm{\&theta;}}_1^{\left(k\right)}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&theta;}}_1}\}}^2$

$W_6={\left(\frac{1}{l_1}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}^{\left(k\right)}-{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}\}}^2$

最后，重心位置推定系统25从所求得的搭乘物质量偏差Δ(m_H)和搭乘物一次转矩Δ(m_H l_H)，根据下面的式26，求出搭乘物质量m_H、重心高度h_H、重心偏移λ_H。

另外，在式26中，g表示重力加速度。

[式26]

$m_H=m_H^{\left(n\right)}+\mathrm{\&Delta;}{m}_H$

$h_H=h_H^{\left(n\right)}+\frac{\mathrm{\&Delta;}\left(m_H{l}_H\right)}{m_H}$

${\mathrm{\&lambda;}}_H=-\frac{1}{m_{H}g}{\mathrm{\&Lambda;}}_{11}$

如上所述，在重心位置推定系统25中，利用直接推定(步骤12、13)获取搭乘物的质量和重心位置的推定值，利用间接推定(步骤14、15)获取同一推定值，然后重心位置控制系统23基于两推定值，确定车辆整体的质量和重心位置(步骤16)。

首先，重心位置控制系统23对于搭乘物的质量m_H、重心高度h_H、重心偏移λ_H，由测定器的直接推定值和观察器的间接推定值按照下面的(i)～(iv)的顺序，确定适用于控制的各参数值。这样，通过区别使用或同时使用两推定法的推定值，可以实现更加正确的参数推定。

(i)根据行驶状态的区别使用

扰乱观察器24当状态量的变化大到某一程度、而且没有足够的观测时间时，就不能进行高精度的参数值推定。此时，在控制开始时(控制开始起至某一设定的时刻T1为止的时间)、或在稳定行驶时，将直接推定值用于控制，同时将该值作为扰乱观察器24的初始值。

另外，关于行驶状态是否为“稳定”的判断，根据是否满足下面的式27所表示的不等式，判断现在的行驶状态是否稳定。

在式27中，W₀为预先设定的阈值，利用该值判断行驶状态。还有，a为横向加速度，θ₁为车体倾斜角，ξ_SL为搭乘部位置，g为重力加速度，l₁为车体倾斜部基本重心距离(标定值)。上标^(k)表示时间步长。

[式27]

W_act<W₀

$W_{\mathrm{act}}=W_2+W_3+W_4+W_5+W_6$

$={\left(\frac{1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{a^{\left(k\right)}-\stackrel{\&OverBar;}{a}\}}^2+{\left(\frac{l_1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}_1^{\left(k\right)}-{\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{..}{\mathrm{\&theta;}}}}_1\}}^2$

$+{\left(\frac{1}{g}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}^{\left(k\right)}-{\stackrel{\&OverBar;}{\stackrel{..}{\mathrm{\&xi;}}}}_{\mathrm{SL}}\}}^2+\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\mathrm{\&theta;}}_1^{\left(k\right)}-\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&theta;}}_1}\}}^2+{\left(\frac{1}{l_1}\right)}^2\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\{{\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}^{\left(k\right)}-{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}\}}^2$

(ii)作为失效保险的并用

在本实施方式中，对于直接推定和间接推定的两推定值，将其中一个推定值作为另一个推定系统的失效判定指标。

即，重心位置控制系统23当两个推定值的差较大(规定值以上)时，判断其中某一个推定值异常。然后，经过详细分析，将异常可能性高的那个推定系统判断为失效，采用另一个推定值。

另外，对于作为该失效保险判定指标的两推定值的使用，与其它的(i)、(iii)、(iv)不同，可以一直使用。

在判断两推定值中的某一个为异常时，如果例如下面的式28和式29所表示的条件中至少满足一个，则判断利用测定器的直接推定系统为异常。

式28是检测输出值的不自然变化的条件，式29是检测未输出状态的条件。两式中的p_[1]表示利用测定器的参数推定值(搭乘物的质量、重心高度、和重心偏移中的任一个)。还有，p_[1]max为判别条件的阈值，事先设定为合适的值。

[式28]

$|p_{\left[1\right]}^{\left(k\right)}-p_{\left[1\right]}^{(k-1)}|>\mathrm{\&Delta;}{p}_{\left[1\right]\max }$

[式29]

$\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}|p_{\left[1\right]}^{\left(k\right)}-p_{\left[1\right]}^{(k-1)}|=0$

(iii)根据频率成分的区别使用

图10是表示同时使用直接推定和间接推定的两推定值时的加权的一个例子。

在直接推定(步骤12、13)和间接推定(步骤14、15)中，各自存在能够评价的上限频率。

即，在利用测定器的直接推定中，存在基于各传感器(固有振动频率、响应性能)的上限频率f₁。在利用观察器的间接推定中，存在基于由于反馈增益所确定的推定值收敛速度(推定时间)的的上限频率f₂。

因此，在本实施方式中，如图10(a)所示，在以推定方法的上限频率f₁、f₂为阈值的3个频带中，分割两推定值，利用各自频带改变对于两推定值的加权。

首先，不考虑直接推定中的测定器测定界限f₁以上的频率成分。

接着，对于高于观察器的稳定推定界限f₂以上的频率成分，采用基于直接推定的推定值。对于其以下的频率成分，考虑两个推定值，确定用于控制的参数的值。

通过采用两个低通滤波器，可以实现该频率分割。当利用直接推定的参数推定值为p_[1]、利用间接推定的参数推定值为p_[2]时，对于两个推定值p_[1]、p_[2]，利用式31提取直接推定值的高频成分p_High，利用式32提取直接推定值和间接推定值的低频成分p_Low[1]、p_Low[2]。

[式30]

$p_{\mathrm{High}}=F_{\mathrm{LPF}}[p_{\left[1\right]}^{\left(k\right)};f_1]-F_{\mathrm{LPF}}[p_{\left[1\right]}^{\left(k\right)};f_2]$

[式31]

$p_{\mathrm{Low}\left[1\right]}=F_{\mathrm{LPF}}[p_{\left[1\right]}^{\left(k\right)};f_2],$ $p_{\mathrm{Low}\left[2\right]}=F_{\mathrm{LPF}}[p_{\left[2\right]}^{\left(k\right)};f_2],$

在式30和31中，F_LPF[x^(k)；f_c]为表示低通滤波器的函数，x^(k)为被滤波的变量，f_c表示被切去的频率。低通滤波器F_LPF可以利用下面式32所表示的1次滤波器来实现。另外，在式32中，T_S表示取样周期。

[式32]

${\tilde{x}}^{\left(k\right)}=F_{\mathrm{LPF}}[x^{\left(k\right)};f_c]=\frac{1}{1+\mathrm{\&tau;}}\{{\tilde{x}}^{(k-1)}+\mathrm{\&tau;}{x}^{\left(k\right)}\}$

τ＝2πf_cT_s

(iv)配合可靠性的区别使用

直接推定值和间接推定值中哪个更正确、即其可靠性根据所推定的参数的种类(质量m_H、重心偏移λ_H、重心高度h_H)不同而不同。

因此，本实施方式中，对于各参数推定值的低频成分，根据其可靠性，赋予预先设定的加权。当对直接推定值的加权为ω_[1]、对间接推定值的加权为ω_[2]时，适用于控制的参数值即搭乘物的质量m_H、重心偏移λ_H、重心高度h_H可从下面的式33获得。

[式33]

m_H＝ω_m[1]m_H，Low[1]+ω_m[2]m_H，Low[2]+m_H，High(ω_m[1]ω+ω_m[2]＝1)

λ_H＝ω_λ[1]λ_H，Low[1]+ω_λ[2]λ_H，Low[2]+λ_H，High(ω_λ[1]+ω_λ[2]＝1)

h_H＝ω_h[1]h_H，Low[1]+ω_h[2]h_H，Low[2]+h_H，High(ω_h[1]+ω_b[2]＝1)

下面表示图10(b)中例示的对于两推定值的加权的设定值的例子。该设定值的原理为，在测定器的直接推定中，质量m_H的可靠性高，而在观察器的间接推定中，重心高度h_H的可靠性高。

·搭乘部质量m_H；直接推定加权ω_m[1]＝0.9，间接推定加权ω_m[2]＝0.1

·搭乘部重心偏移λ_H；直接推定加权ωλ_[1]＝0.5，间接推定加权ωλ_[2]＝0.5

·搭乘部重心高度h_H；直接推定加权ω_h[1]＝0.3，间接推定加权ω_h[2]＝0.7

确定了搭乘物的力学参数的质量m_H、重心偏移λ_H、重心高度h_H后，重心位置控制系统23求出车体与搭乘物(乘员等)合在一起的车辆整体的重心位置。

图11表示基本状态和调整状态中的重心位置。

最初，重心位置控制系统23求得如图11(a)所示的使各重心位置调整机构不工作的状态下、即车体没有倾斜、配重和搭乘物位于中心(基准位置)的状态下的车辆的重心位置。

另外，下面将上述状态称为基本状态，将该状态下的车辆的重心位置称为基本重心位置。

由下面的式34求得车辆的质量m、作为基本重心位置的基本重心偏移λ和基本重心距离l。

在式34中，m_H、λ_H、h_H、l_H＝h_H+l₀分别表示搭乘物的质量、重心偏移、重心高度、重心距离。l₀表示从车体倾斜的转动中心至座面部131的座面的距离。还有，m_CB、l_CB分别表示车体的质量、重心距离。另外，车体的重心偏移为λ_CB＝0。

[式34]

m＝m_H+m_CB

λ＝m_Hλ_H/m

l＝(m_Hl_H+m_CBl_CB)/m

接着，重心位置控制系统23求得如图11(b)所示的使各重心位置调整机构工作的状态下、即车体出现倾斜、配重和搭乘物离开中心(基准位置)的状态下的车辆的重心位置。

另外，下面将上述状态称为调整状态，将该状态下的车辆的重心位置称为实质重心位置。

当以车体倾斜的旋转中心为基准点时，基于全部质量m、基本重心λ、基本重心距离1，由下面的式35求得从该基准点沿车轴方向的偏移Y_G、以及沿铅垂方向的偏移Z_G。

在式35中，θ₁为车体倾斜角，m_SL为利用搭乘部移动机构移动的质量，ξ_SL为搭乘部位置，m_B为利用配重移动机构移动的质量，ξ_B为配重位置。

[式35]

Y_G＝lsin θ₁+λ₀ cos θ₁

Z_G＝lcos θ₁—λ₀sin θ₁

λ₀＝λ+(m_SLξ_SL+m_Bζ_B)/m

基于各推定值确定车辆的重心位置之后，重心位置控制系统23从其重心位置和横向加速度设定重心位置修正量(步骤17)。

图12表示从横向加速度和基本重心位置中确定的基本接地载荷中心点S、基本接地载荷中心位置λ_GF和基本接地载荷偏心度β。

如图12所示，基本接地载荷中心点S为与离心力和重力的合力矢量F平行且通过重心的直线与地面相交的点，并将点S相对于车体中心轴的相对位置(偏移)作为基本接地载荷重心位置λ_GF。

还有，基本接地载荷偏心度β表示利用左右轮胎着地面的半值D/2对λ_GF进行无量纲处理后的值。如果-1<β<1，则表示基本接地载荷中心位置处于两驱动轮11之间。

这样，通过获得没有操作各重心位置调整机构的基本状态下的稳定性，可以判断是否需要进行重心位置的调整，从而可以避免不必要的重心位置调整或重心位置调整机构的相互抵消的动作(多个机构的动作的效果相互抵消)。

从下面的式36，求出基本接地载荷偏心度β、基本接地载荷中心位置λ_GF和基本重心位置处的横向加速度a_BC。

在式36中，R_W为轮胎接地半径，D为左右轮胎间距(两驱动轮11a、11b间的距离)，Y_G为实质重心偏移，λ为基本重心偏移，l为基本重心距离，θ₁为车体倾斜角，ΔV为车轮旋转周速度差，g为重力加速度。

[式36]

β＝λ_CF/(D/2)

λ_GF＝λ—(a_BC/g)(L+R_w)

a_BC＝a+(ΔV/D)²(Y_G—λ+R_Wsin θ₁)

另外，在式36中，考虑了基本状态和实质状态的重心位置的不同引起的加速度值的变化，但在使用加速度计的测定值时(发生打滑时)，对加速度不进行修正，令a_BC＝a。

利用从该式36获得的基本接地载荷偏心度β的值，可以按照如下方法，判断基本状态下的车辆的稳定度。

(a)β＝0…中立状态；最稳定的状态

(b)|β|>1…车体侧翻；车体向基本接地载荷点的偏移方向侧翻

(c)|β|>β_slip…单轮打滑；远离基本接地载荷点侧的驱动轮打滑(其结果是车辆发生旋转，侧翻的可能性高)

从下面的式37，可以获得单轮打滑的条件(c)的阈值β_slip。

在式37中，a_BC为基本重心位置的横向的加速度，g为重力加速度，λ_GF为轮胎接地半径，m为车辆的质量，τ_w＊表示远离基本接地载荷点侧的驱动轮的驱动转矩。

[式37]

${\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{slip}}=1-\frac{1}{\sqrt{1-{\left(\frac{a_{\mathrm{BC}}}{\mathrm{\&mu;g}}\right)}^2}}\frac{\left|{\mathrm{\&tau;}}_{W*}\right|}{\frac{1}{2}\mathrm{\&mu;mg}{R}_W}$

在式37中，μ为轮胎路面间的摩擦系数。在本实施方式中，赋予预先设定的假定值，但也可以采用测定器的测定值或观察器等的推定值。

从式37可知，β_slip小于1。即，当施加驱动转矩时，车轮在发生侧翻之前会出现单轮打滑。因此，本实施方式中，将该打滑界限β_slip作为稳定界限。

接着，重心位置控制系统23基于所求得的基本接地载荷偏心度β，确定接地载荷偏心度修正量Δβ^*。

图13是表示对于基本接地载荷偏心度β的接地载荷偏心度目标值β^*和接地载荷偏心度修正量Δβ^*的说明图。

重心位置控制系统23从例如图13(b)、(c)、或下面的式38，求得接地载荷偏心度修正量Δβ^*。

[式38]

Δβ^*＝β^*-β

${\mathrm{\&beta;}}^{*}=\left\{\begin{array}{cc}-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}}& (\mathrm{\&beta;}<-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}})\\ \mathrm{\&beta;}& (-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}}\&le;\mathrm{\&beta;}\&le;{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}})\\ {\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}}& (\mathrm{\&beta;}>{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{safe}})\end{array}\right.$

在式38中，β_safe为偏心度限制值。只要基本接地载荷偏心度β不超过该值，就不进行重心位置的调整。这样，对于微小的接地载荷点的移动，不会出现不必要的能源浪费，同时可以抑制搭乘部13和搭乘物的摇动。

该偏心度限制值β_safe可利用例如下面的式39来进行设定。

[式39]

β_safe＝β_slip/C_safe

在式39中，C_safe为安全系数。通过使该值大于1，即，将β_safe设定为小于β_slip，可以确保对于重心位置和横向加速度的测定、推定中的误差、以及各重心位置调整机构不能解决的高频波动的稳定性。本实施方式中，该值为C_safe＝1.5。

另外，在安全区域|β^*|<β_safe的范围内，也可以使用其它的修正值确定方法来取代式38。例如，作为最安全的条件的完全对应型，可以采用Δβ^*＝—β(β^*＝0)。

接着，重心位置控制系统23将所计算的接地载荷偏心度修正量Δβ^*分配给重心位置调整机构(步骤18)。

在本实施方式中，作为调整重心位置的机构，具有车体倾斜机构、配重移动机构、搭乘部移动机构，各机构具有如下特征。

车体倾斜机构由于其对象的惯性大，因此对于低频区域的缓慢且大的波动有效，可以与车体一起倾斜搭乘部和乘员(搭乘部)。该效果可以用于对乘员有感觉的横向加速度进行调整。

配重移动机构由于配重的质量相对于车辆来说很小，因此对于高频区域的快速且小的变动有效。

搭乘部移动机构与车体倾斜机构一样，对于低频区域的缓慢且大的变动有效，但不能倾斜搭乘部和搭乘物。这样，可以在不改变乘员的姿态的情况下，调整重心位置。

在考虑所述特征的前提下，分配接地载荷偏心度修正量Δβ^*。

最初，重心位置控制系统23从接地载荷偏心度修正量Δβ^*中，除去传感器数据所包含的噪声成分和对车体运动影响小的超高频成分。

即，如下面的式40所示，对接地载荷偏心度修正量Δβ^*进行低通滤波，除去其超高频成分，求出实际的重心位置调整机构所处理的实质接地载荷偏心度修正量Δβ₀ ^*。

另外，作为低通滤波器F_LPF，使用例如前面的式32所示的1次滤波器，且其切去频率f₀基于传感器的取样周期和车辆运动控制的固有频率而事先确定。

[式40]

接着，重心位置控制系统23从所求得的实质接地载荷偏心度修正量Δβ₀ ^*中，提取分配给配重移动机构的高频成分Δβ^* _B。

图14是表示滤波器的增益线图(加权)的说明图。

如图14或下面的式41所示，利用低通滤波器F_LPF，将实质接地载荷偏心度修正量Δβ₀ ^*分割成低频成分Δβ^* _Low和高频成分Δβ^* _High。另外，基于车体倾斜和搭乘部移动控制的对应界限速度(固有频率)，事先确定其滤波器的切去频率f₁。

[式41]

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{High}}^{*}={\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_0^{*}-{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_{\mathrm{Low}}^{*}={\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_B^{*}$

如式41所示，所获实质接地载荷偏心度修正量的高频成分Δβ^* _High全部作为配重移动机构的负担量Δβ^* _B。

然后，重心位置控制系统23考虑转弯行驶时乘员所感到的(作用在搭乘物上的)横向加速度，将剩下的实质接地载荷偏心度修正量的低频成分Δβ^* _Low分配给车体倾斜机构和搭乘部移动机构。

首先，重心位置控制系统23基于车辆的横向加速度a，求出平衡倾斜角φ_eq。

如图15(a)所示，平衡倾斜角φ_eq表示离心力和重力的合力矢量F与铅垂轴所成的角度。该角度与作用在乘员(搭乘物)上的力的方向相等，随着作用在乘员(搭乘物)上的离心力的增加而增大。

该平衡倾斜角φ_eq从下面的式42求出。

在式42中，a为横向加速度，g为重力加速度，ΔV为左右轮旋转周速度差，D为左右轮距，Y_G为车辆的实质重心偏移，λ_H为乘员(搭乘物)的基本重心偏移，l_H为乘员(搭乘物)的基本重心距离，θ₁为车体倾斜角，ζ_SL为搭乘部的位置。

另外，a_H表示乘员(搭乘物)的重心位置处的横向加速度，但在使用加速度计的测定值时(发生打滑时)，对加速度不进行修正，令a_H＝a。

[式42]

φ_eq＝tan^-1(a_H/g)

a_H＝a—(ΔV/D)²(Y_GH-Y_G)

Y_GH＝l_Hsin θ₁+(λ_H+ζ_SL)cos θ₁

另外，利用下面的式43表示乘员感觉到的加速度的横向分量(垂直于车体对称面的方向分量)a_Ht

从该式43可知，当车体倾斜到平衡倾斜角时，即θ₁＝φ_eq时，乘员感觉不到横向的力。

[式43]

接着，重心位置控制系统23基于所计算的φ_eq，确定车体倾斜角的目标值θ₁ ^*。

在式43中，乘员感觉到的(作用在搭乘物上的)横向加速度a_Ht由相当于作用在乘员(搭乘物)上的离心力的大小的平衡倾斜角φ_eq(和车辆的横向加速度a)、与乘员(搭乘物)的倾斜相等的车体倾斜角θ₁所确定。

因此，通过操作车体倾斜角θ₁，可以实现任意的乘员感觉到的横向加速度a_Ht。

在本实施方式中，利用图15(b)、或下面的式44，确定车体倾斜角的目标值θ₁ ^*。

这样，可以同时实现减轻由于大的离心力造成的乘员的负担、和通过感觉部分离心力来让乘员识别转弯状态这样两个目的。

[式44]

${\mathrm{\&theta;}}_1^{*}=\left\{\begin{array}{cc}(1-C_{\mathrm{SA}})({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}+{\mathrm{\&phi;}}_0)& ({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}<-{\mathrm{\&phi;}}_0)\\ 0& (-{\mathrm{\&phi;}}_0\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}\&le;{\mathrm{\&phi;}}_0)\\ (1-C_{\mathrm{SA}})({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}-{\mathrm{\&phi;}}_0)& ({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{eq}}>{\mathrm{\&phi;}}_0)\end{array}\right.$

在式44中，C_SA、φ₀为参数，采用预先设定的值。

C_SA为加速度变化感知系数，表示体感加速度的增减相对于横向加速度的增减的比。

还有，φ₀为不感带上限值。通过将该值用作平衡倾斜角φ_eq的阈值，实现如下所示的利用平衡倾斜角φ_eq(横向加速度a)的大小来切换车体倾斜角的目标值θ₁ ^*的确定方法。

(a)当平衡倾斜角φ_eq小、即离心力小时(|φ_eq|<|φ₀|)，不倾斜车体(目标倾斜角为θ₁ ^*＝0)。

这样，可以防止乘员的姿态和视界出现细微摇动。

还有，可以节约倾斜车体(搭乘部13)所需的能源。尤其是采用滑动螺钉型促动器来倾斜车体时，更加有效。

(b)当平衡倾斜角φ_eq大、即离心力大时(|φ_eq|>|φ₀|)，在某种程度上倾斜车体。

这样，可以减轻离心力对乘员身体造成的负担、以及乘员对车体侧翻或自身落下等的精神上的不安。

还有，通过让车体不倾斜到平衡倾斜角(|θ₁ ^*|<|φ_eq|)的程度，可以让乘员感觉到车辆处于转弯状态。

另外，随着平衡倾斜角(离心力)的增加，通过增大车体倾斜角目标值θ₁ ^*与平衡倾斜角φ_eq之间的差，即通过形成比如图15(b)中的直线θ₁ ^*＝φ_eq(完全平衡)的倾斜小的倾斜(C_SA>0)，可以使乘员感觉到横向加速度的增减。

另外，式44、或图15(b)所示的车体倾斜角目标设定函数为本实施方式所使用的例示，也可以使用其它的函数。例如，如果采用θ₁ ^*＝φ_eq(完全平衡)，则可以使乘员在行驶时完全不受到离心力的负担。

还有，也可以将该函数存储为从平衡倾斜角φ_eq向车体倾斜角目标值θ₁ ^*变换的变换表，根据该变换表来确定车体倾斜角目标值θ₁ ^*。

另外，也可以根据乘员的喜好或搭乘物的种类，切换车体倾斜角目标设定函数。

当根据乘员的喜好进行切换时，可以在例如操纵装置30中设置参数变更输入装置，乘员通过操作该装置，连续地或离散地改变车体倾斜角目标设定函数的参数。

当根据搭乘物的种类进行切换时，可以基于例如步骤13(图7)得搭乘物种类的推定结果，如下所示进行切换。

(a)如果搭乘物为“人”，采用式44、或图15(b)所示的函数。

(b)如果搭乘物为“货物”，则使车体总是倾斜到平衡倾斜角φ_eq，以防止货物翻倒或落下。

(c)如果搭乘物为“无”，则总是不倾斜车体，以防止浪费能量。

接着，重心位置控制系统23基于所确定的车体倾斜角目标值θ₁ ^*，将实质接地载荷偏心度修正量的低频成分Δβ_Low ^*分配给车体倾斜机构和搭乘部移动机构。

根据式45确定实质接地载荷偏心度修正量的车体倾斜机构负担量Δβ_CL ^*。根据式46确定搭乘部移动机构负担量Δβ_SL ^*。

这样，可以同时确保利用接地载荷偏心度修正量Δβ_Low ^*所实现的针对车体侧翻的安全性、和利用车体倾斜角目标值θ₁ ^*所实现的乘员的乘坐感觉。

在式45和46中，a为车辆的横向加速度，g为重力加速度，D为左右轮距，R_w为轮胎接地半径，l为车辆的基本重心距离，λ为车辆的基本重心偏移。

[式45]

${\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_{\mathrm{CL}}^{*}=\frac{{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},\mathrm{CL}}^{*}}{D/2}$

${\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},\mathrm{CL}}^{*}=(l+R_W)\{\sin {\mathrm{\&theta;}}_1^{*}+\frac{a}{g}(1-\cos {\mathrm{\&theta;}}_1^{*})\}+\mathrm{\&lambda;}\{\frac{a}{g}\sin {\mathrm{\&theta;}}_1^{*}-(1-\cos {\mathrm{\&theta;}}_1^{*})\}$

[式46]

Δβ_SL ^*＝Δβ_Low ^*—Δβ_CL ^*

最后，重心位置控制系统23对实质接地载荷偏心度修正量的车体倾斜机构负担量Δβ_CL ^*和搭乘部移动机构负担部量Δβ_SL ^*，进行防止相互抵消的处理。

这样，可以防止两机构出现不必要的相互抵消动作(效果相互抵消的动作)，尤其是可以防止移动搭乘部使得接地载荷中心点远离最稳定位置。

图16是基于低频率重心位置调整机构的协同动作和抵消动作的说明图。

对于这些各条件，只在进行不比要的动作时，对各机构负担的设定值Δβ_CL ^*、Δβ_SL ^*，进行修正。

(a)当β_CL ^*·Δβ_SL ^*>0时，两机构向同一方向移动重心(接地载荷中心点)(协同动作)。此时，不需要修正两机构负担量Δβ_CL ^*、Δβ_SL ^*。

(b)当β_CL ^*·Δβ_SL ^*<0时，两机构向相反方向移动重心(接地载荷中心点)(抵消动作)。此时，又分为如下两种情况。

(b1)当β_Low ^*·Δβ_CL ^*>0时，车体倾斜机构的动作使系统整体向与作为目标的重心移动方向相同的方向移动，而搭乘部移动机构的动作则相反。由于该动作无意义，因此将搭乘部移动机构负担量修正为Δβ_SL ^*＝0，从而防止搭乘部的逆动作。另外，对于车体倾斜机构负担量Δβ_CL ^*，则不需要进行修正。

(b2)当β_Low ^*·Δβ_CL ^*<0时，车体倾斜机构的动作使系整体向与作为目标的重心移动方向相反的方向移动。该动作对于重心移动为浪费，但对于乘员的乘坐感觉有效。因此，此时对两机构负担Δβ_CL ^*、Δβ_SL ^*均不作修正。另外，如果相对于提高乘员的乘坐感觉，要优先考虑降低各机构动作所消耗的能量，则可以不倾斜车体，即修正为Δβ_CL ^*＝0。

当确定了对于车体倾斜机构、配重移动机构、搭乘部移动机构的各机构的实质接地载荷偏心度修正量的负担量后，重心位置控制系统23根据该负担量移动各机构，通过移动重心位置，实现该负担量(步骤19～步骤21)。

重心位置控制系统23利用车体倾斜机构，将车体倾斜到目标倾斜角θ₁ ^*，从而调整重心位置(步骤19)。

利用下面的式47，基于在步骤18所分配给车体倾斜机构的实质接地载荷偏心度修正量的负担量Δβ_CL ^*，确定车体倾斜角目标值θ₁ ^*。

在式47中，a为横向加速度，g为重力加速度，R_w为轮胎接地半径，D为左右轮距，l为车辆的基本重心距离，λ为车辆的基本重心偏移。

[式47]

${\mathrm{\&theta;}}_1^{*}={\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},\mathrm{CL}}^{*}+{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{HA}}}{l_{\mathrm{HA}}}\right)-{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{HA}}}{l_{\mathrm{HA}}}\right)$

${\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{HA}}=\mathrm{\&lambda;}-\tilde{a}(l+R_W)$

$l_{\mathrm{HA}}=\sqrt{\{{(l+R_W)}^2+{\mathrm{\&lambda;}}^2\}\{1+{\tilde{a}}^2\}}$

${\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},\mathrm{CL}}^{*}=\frac{D}{2}{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_{\mathrm{CL}}^{*},\tilde{a}=\frac{a}{g}$

另外，对于车体倾斜角目标值θ₁ ^*，先利用步骤18的式44一次求出，如果之后不对Δβ_CL ^＊进行修正，则可以原封不动地使用前面求出的值。

图17是对于车体倾斜到目标值θ₁ ^*的车体倾斜机构，表示其结构例的说明图。

该车体倾斜机构具有搭乘部倾斜机构的功能，通过将包含搭乘部13的车体的一部分向横向倾斜，从而移动车辆的重心。该机构由于可动部的质量(惯性)大，适合缓慢且大范围地移动重心。还有，利用搭乘部和乘员同时与车体一起倾斜的特点，也可以调整乘员感觉到的离心力的程度。

图17(a)的车体倾斜机构具有配置在驱动轮11a、11b上的连杆机构70。

连杆机构70具有上部连杆71、下部连杆72，两连杆71、72的两端分别轴支于驱动轮11a、11b的支承轴80a～80d。

另外，在驱动马达12a、12b上，通过焊接等安装了对支承轴80a～80d进行支承的支承部件。

这样，在连杆机构70中，以上部连杆71、下部连杆72分别作为上边、下边，以驱动马达12a、驱动马达12b为左右的边，形成平行四边形的4节连杆机构。

在上部连杆71的中央，设置有支承轴80e。在下部连杆72的中央，设置有倾斜用马达(车体倾斜促动器)62的定子63。

并且，在上部设置有搭乘部13的连接连杆75的下侧端部，固定有倾斜用马达62的转子64，在该连接连杆75的中途固定有上部连杆71的支承轴80e。

在这种结构的连杆机构70中，如果驱动倾斜用马达62，连杆机构70的平行四边形发生变形，随着连接连杆75的倾斜，搭乘部13发生倾斜。

如图17(b)所示的车体倾斜机构是利用滑块机构90倾斜搭乘部13的机构。该机构中，与搭乘部13的倾斜无关，驱动轮11a、11b不会倾斜。

在两驱动轮11a、11b上，固定有固定轴91和滑块轴92。上端部设置有搭乘部13的搭乘部支承轴95的下侧端部轴支于固定轴91的中央的支承轴80h。

在滑块轴92上固定有可以沿该滑块轴92向水平方向往复运动的滑块93，滑块93与搭乘部支承轴95通过连接轴94连接在一起。

通过该滑块93的移动，以支承轴80h为支点，使搭乘部支承轴95和搭乘部13倾斜。

在如图17(c)所示的车体倾斜机构中，由两驱动轮11a、11b、固定在两驱动轮11a、11b上的固定轴91、和在固定轴91固定下侧端部的搭乘部支承轴95构成的部分不发生倾斜，而设置在固定轴95的上端部的搭乘部13被倾斜用马达96所驱动发生倾斜。

如上所述，在使车体以车体的中心轴的一点为中心进行倾斜的机构中，利用围绕中心轴施加转矩τ₁的促动器、和测定车体倾斜角的传感器，可以使车体倾斜任意角度。

此时，通过使旋转中心的高度与车轴对齐，随着车体的倾斜而倾斜轮胎，从而可以消除平衡倾斜角时的接地载荷中心点的偏移。

还有，当不倾斜轮胎时，旋转中心越靠近地面，越能够减小平衡倾斜角时的接地载荷中心点的偏移。

另外，车体倾斜机构也可以使用其它各种机构、驱动力。例如，可以使用凸轮机构、球螺栓、液压缸等的伸缩装置等来使搭乘部13倾斜。

在车体倾斜机构工作的同时，重心位置控制系统23利用配重移动机构，将配重134移动到目标位置ξ_B ^＊，从而调整重心位置(步骤20)。

基于步骤18的分配给配重移动机构的接地载荷偏心度修正量的负担量Δβ_B ^＊，利用下面的式48，确定配重134的目标位置ξ_B ^＊。

在式48中，θ₁为车体倾斜角，a为车辆的横向加速度，g为重力加速度，D为左右轮距，m为车辆的质量，m_B为配重的质量。

[式48]

${\mathrm{\&xi;}}_B^{*}=\frac{m}{m_B}\frac{{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},B}^{*}}{\cos {\mathrm{\&theta;}}_1+\tilde{a}\sin {\mathrm{\&theta;}}_1}$

${\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},B}^{*}=\frac{D}{2}{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_B^{*},$ $\tilde{a}=\frac{a}{g}$

图18是表示将配重134移动到目标位置ξ_B ^＊的配重移动机构的结构例的说明图。

该配重移动机构具有配重移动功能，通过在横向移动配重来移动车辆的重心。该机构适合于可动部的质量(惯性)小、快速且小幅移动重心的场合。

配重移动机构将配置在搭乘部13的座面部131的下部的配重134沿横向(与车体对称面垂直的方向)进行移动。

本实施方式的图18(a)的配重移动机构利用滑块型促动器135，在滑块上平行移动配重134。

在如图18(b)所示的配重移动机构中，伸展两个伸缩型促动器136a、136b中的一个，缩短另一个，从而平行移动配重134。

如图18(c)所示的配重移动机构为采用旋转倾斜型配重的机构。在支承轴138的上端部上配置有配重134，在支承轴138的下端部固定有配置在驱动轮轴139的中央的马达140的转子。利用马达140在以支承轴138为半径的圆周上移动配重134。

如上所述，利用可以在垂直于车体对称面的方向上移动的配重、给该配重赋予驱动力的促动器、和检测配重位置的传感器，可以将平衡器移动到任意位置。

另外，作为配重134，可以利用原来搭载在车体上的重量体(电池、ECU等)，从而不会在实现本机构时增加多余的重量。

还有，通过增加配重134的配置高度，可以增大配重移动(加减速)时对车体倾斜运动的反作用效果，也可以将其应用于姿态控制。

在车体倾斜机构、配重移动机构的动作的同时，重心位置控制系统23利用搭乘部移动机构，将搭乘部13移动到目标位置ξ_SL ^＊，从而调整重心位置(步骤21)。

基于步骤18的分配给搭乘部移动机构的实质接地载荷偏心度修正量的负担量Δβ_SL ^＊，利用下面的式49，确定搭乘部13的目标位置ξ_SL ^＊。

在式49中，θ₁为车体倾斜角，a为车辆的横向加速度，g为重力加速度，D为左右轮距，m为车辆的质量，m_SL为搭乘部的质量。

[式49]

${\mathrm{\&xi;}}_B^{*}=\frac{m}{m_B}\frac{{\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},B}^{*}}{\cos {\mathrm{\&theta;}}_1+\tilde{a}\sin {\mathrm{\&theta;}}_1}$

${\mathrm{\&Delta;\&lambda;}}_{\mathrm{GF},B}^{*}=\frac{D}{2}{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}_B^{*},$ $\tilde{a}=\frac{a}{g}$

图19是表示将搭乘部13移动到目标位置ξ_SL ^＊的搭乘部移动机构的结构例的说明图。

该搭乘部移动机构具有搭乘部移动功能，通过在横向移动配重来移动车辆的重心。该机构适合于可动部质量(惯性)大、缓慢且大幅移动重心的场合。还有，在重心移动时，不需要倾斜搭乘部和乘员。

搭乘部移动机构将搭乘部13沿横向移动。

本实施方式的图19(a)的搭乘部移动机构中，利用滑块型促动器140，在滑块上左右移动搭乘部13。

在如图19(b)所示的搭乘部移动机构中，在平行四边形连杆141和其对角线上配置伸缩型促动器142，通过其伸缩使平行四边形变形，从而滑动搭乘部13。

如图19(c)所示的搭乘部移动机构中，使支承部件(车台)14平行于驱动轮轴移动。

如上所述，利用可以在垂直于车体对称面的方向上移动的搭乘部、给该搭乘部赋予驱动力的促动器、和检测搭乘部位置的传感器，可以将搭乘部移动到任意位置。

另外，通过使滑块部的高度靠近车轴，可以减小伴随搭乘部移动(加减速)对车体倾斜运动的反作用效果。

采用如上说明的各重心位置调整机构(车体倾斜机构、配重移动机构、搭乘部移动机构)，重心位置控制系统23控制使得实际的车体倾斜角θ₁、配重位置ξ_B、搭乘部位置ξ_SL与作为目标的车体倾斜角θ₁ ^*、配重位置ξ_B ^*、搭乘部位置ξ_SL ^*相一致。

本实施方式中，利用对重心位置调整机构整体进行状态反馈控制，实现重心位置控制。

此时，利用下面的式50表示从各促动器给予的输入u(→)(车体倾斜促动器输出τ₁、配重移动促动器输出S_B、搭乘部移动促动器输出S_SL)。

另外，式50中的状态量x(→)、目标状态量x(→＊)、基准输入u(→＊)的成分如式51所示。

[式50]

$\stackrel{\&RightArrow;}{u}={\stackrel{\&RightArrow;}{u}}^{*}+K(\stackrel{\&RightArrow;}{x}-{\stackrel{\&RightArrow;}{x}}^{*})$

[式51]

$\begin{array}{c}\stackrel{\&RightArrow;}{u}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&tau;}}_1\\ S_B\\ S_{\mathrm{SL}}\end{array}\right]\\ {\stackrel{\&RightArrow;}{u}}^{*}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&tau;}}_1^{*}\\ S_B^{*}\\ S_{\mathrm{SL}}^{*}\end{array}\right]\end{array}$ $\stackrel{\&RightArrow;}{x}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_1\\ {\mathrm{\&xi;}}_B\\ {\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&theta;}}}_1\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&xi;}}}_B\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}\end{array}\right]$ ${\stackrel{\&RightArrow;}{x}}^{*}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_1^{*}\\ {\mathrm{\&xi;}}_B^{*}\\ {\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}^{*}\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&theta;}}}_1^{*}\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&xi;}}}_B^{*}\\ {\stackrel{.}{\mathrm{\&xi;}}}_{\mathrm{SL}}^{*}\end{array}\right]$

在式50中，K为反馈矩阵。考虑到收敛时间和稳定性，可以采用例如最佳调节器的增益设定方法，预先进行设定。

另外，式51的目标状态量x(→＊)中的各目标值的变化速度θ₁ ^＊(·)、ξ_B ^＊(·)、ξ_SL ^＊(·)可以利用各目标值的差分来求得，但也可以无视变化速度，令θ₁ ^＊(·)＝ξ_B ^＊(·)＝ξ_SL ^＊(·)＝0。

还有，式51所示的基准输入u(→＊)的各成分由下面的式52求得。

在式52中，a为车辆的横向加速度，g为重力加速度，m₁为车体倾斜部的质量，m_B为配重的质量，m_SL为搭乘部的质量，m_H为搭乘物的质量，λ_H为搭乘物的重心偏移。

[式52]

${\mathrm{\&tau;}}_1^{*}=-m_1\tilde{g}\{l_1\sin ({\mathrm{\&theta;}}_1^{*}-\mathrm{\&phi;})+{\mathrm{\&lambda;}}_2^{*}\cos ({\mathrm{\&theta;}}_1^{*}-\mathrm{\&phi;})\}$

$S_B^{*}=-m_B\tilde{g}\sin ({\mathrm{\&theta;}}_1^{*}-\mathrm{\&phi;})$

$S_{\mathrm{SL}}^{*}=-m_{\mathrm{SL}}\tilde{g}\sin ({\mathrm{\&theta;}}_1^{*}-\mathrm{\&phi;})$

$\tilde{g}=\sqrt{g^2+a^2}$

$\mathrm{\&phi;}={\tan }^{-1}\left(\frac{a}{g}\right)$

${\mathrm{\&lambda;}}_1^{*}=\frac{m_B{\mathrm{\&xi;}}_B^{*}+m_{\mathrm{SL}}{\mathrm{\&xi;}}_{\mathrm{SL}}^{*}+m_H{\mathrm{\&lambda;}}_H}{m_1}$

在所述说明的实施方式中，以单轴两轮车的提高转弯界限的控制为例进行了说明，但在本发明中，对于三轮以上的车辆，也可以采用本实施方式的提高转弯界限控制的方法。

Claims (9)

1.一种车辆，其包含相互相向配置的两个驱动轮，其特征在于，具备：

搭乘部，其乘载重量体；

重心位置获取机构，其获取重心位置；

横向加速度获取机构，其获取相对于车轴的水平方向的加速度分量即横向加速度；

移动量确定机构，其根据所述获取的重心位置和横向加速度的大小，确定所述重心位置的左右方向的移动量；和

重心移动机构，其按照所述确定的重心位置的移动量，使所述重心位置移动。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，

所述车辆还具备旋转速度获取机构，该旋转速度获取机构获取所述两个驱动轮的各自的旋转速度，

所述横向加速度获取机构利用所述获取的两个驱动轮的各自的旋转速度，计算出所述横向加速度。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，

所述车辆还具有配置在车辆中的加速度计，

所述横向加速度获取机构使用所述加速度计的测定值，计算出横向加速度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆，其特征在于，

所述车辆还具备：配置于所述搭乘部的载荷传感器；和

测定所述重量体的高度的高度传感器，

所述重心位置获取机构由所述载荷传感器及所述高度传感器的检测值获取重心位置。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆，其特征在于，

所述重心位置获取机构使用扰动观察器来获取重心位置。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆，其特征在于，

所述车辆还具备：配置于所述搭乘部的载荷传感器；

测定所述重量体的高度的高度传感器；

由所述载荷传感器及所述高度传感器的检测值获取重心位置的直接获取机构；和

利用扰动观测器获取重心位置的间接获取机构，

所述重心位置获取机构基于由所述直接获取机构及间接获取机构所获取的获取值来获取重心位置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的车辆，其特征在于，

所述重心移动机构具备如下机构中的至少一种：

使车体向所述左右方向倾斜的车体倾斜机构；

使配重向所述左右方向移动的配重移动机构；和

使所述搭乘部向所述左右方向移动的搭乘部移动机构。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，

所述重心移动机构具备所述车体倾斜机构、所述配重移动机构、所述搭乘部移动机构中的两种以上，并且

所述移动量确定机构具备分配机构，该分配机构将所述确定的重心的移动量分配给所述重心移动机构所具备的所述车体倾斜机构、所述配重移动机构和所述搭乘部移动机构中的两种以上。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，

所述分配机构基于所述确定的重心移动量的频率成分进行分配。

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