CN102149597A - 车辆 - Google Patents

Abstract

根据车辆的行驶速度来适当地修正驱动轮的驱动转矩和车体的重心位置，由此，即使在高速行驶时，也可以高精度地控制行驶状态及车体姿态，针对各种行驶条件，可以安全且舒适地行驶。因此，具有可旋转地安装于车体的驱动轮(12)和通过控制赋予给该驱动轮(12)的驱动转矩来控制上述车体姿态的车辆控制装置，该车辆控制装置在上述驱动轮的行进方向上按照与上述驱动轮的旋转角速度相应的量使上述车体的重心相对于上述驱动轮移动。

Description

车辆

技术领域

本发明涉及利用倒立摆姿态控制的车辆。

背景技术

以往，提出了与利用了倒立摆姿态控制的车辆有关的技术。例如，提出了如下车辆的技术：具有配置于同轴上的2个驱动轮，感知基于驾驶者的重心移动的车体姿态变化而进行驱动的车辆、控制安装于球体状的单一的驱动轮的车体的姿态的同时进行移动的车辆等(例如，参照专利文献1。)。

在这种情况下，利用传感器检测车体的平衡和动作的状态的同时控制旋转体的动作，以使车辆停止或移动。

专利文献1：日本特开2004-129435号公报

但是，在上述以往的车辆中，构成为，根据车辆的加速度来控制车体的重心位置，由此，保持车体的倒立姿态，但是，若车辆的行驶速度变高，则即使是恒速行驶(车辆的加速度为零的状态)，由于作用于车体的空气阻力等的影响，也使行驶速度和车体姿态的控制中的误差变大。因此，有时操纵性和乘坐感觉恶化。

另外，在根据车辆的行驶速度来控制行驶状态和车体姿态的情况下，可以根据预先设定的规定的参数来推定行驶速度的影响，但是，若由于搭乘者的体型或搭载物的形状的不同和摩擦特性的经年变化等，而使其实际的参数值与设定值不同，则有时行驶速度和车体姿态的控制中的误差变大，从而操纵性和乘坐感觉恶化。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述以往的车辆的问题点，并提供如下的车辆：根据车辆的行驶速度适当地修正驱动轮的驱动转矩和车体的重心位置，由此，即使是在高速行驶时也能够以高精度控制行驶状态和车体姿态，针对各种行驶条件，能够安全且舒适地进行行驶的车辆；另外，提供如下的车辆：基于驱动轮的旋转状态、车体的重心位置、驱动转矩等时间历史记录，推定与行驶速度相应而作用于车辆的影响即速度依赖阻力转矩，由此，能够实现后天的推定和参数修正，所以针对各种使用条件和使用历史记录，能够以高精度执行与行驶速度相适应的行驶状态及车体姿态的控制，从而能够安全且舒适地进行行驶的车辆。

为此，在本发明的车辆中，具有：驱动轮，以可旋转的方式安装于车体；和车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，该车辆控制装置在上述驱动轮的行进方向上按照与上述驱动轮的旋转角速度相应的量使上述车体的重心相对于上述驱动轮而移动。

在本发明另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置通过使上述车体倾斜来使上述车体的重心移动。

在本发明另外的车辆中，进一步，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，上述车辆控制装置通过使上述能动重量部移动而使上述车体的重心移动。

在本发明另外的车辆中，进一步，具备推定单元，该推定单元根据上述驱动轮的旋转角速度来推定伴随于车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即速度依赖阻力转矩，上述车辆控制装置根据由上述推定单元推定出的速度依赖阻力转矩来使上述车体的重心移动。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元推定作用于上述车体的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩，和/或，针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力和/或上述空气阻力的反转矩。

在本发明又另外的车辆中，具备：驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，具备对气流速度进行测量的气流速度测量单元，上述车辆控制装置按照与上述气流速度的大小相应的量，使上述车体的重心向上述气流速度的方向相对于上述驱动轮而移动。

在本发明又另外的车辆中，具备：驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；和车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，该车辆控制装置具备推定单元，该推定单元根据上述驱动轮的旋转状态和/或上述车体的重心位置和/或上述驱动转矩的时间历史记录，推定伴随车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即速度依赖阻力转矩。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元根据关于上述驱动轮的旋转角速度、上述驱动轮的旋转角加速度及上述车体的倾斜角中的任意1个以上的时间历史记录来进行推定。

在本发明又另外的车辆中，进一步，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，上述推定单元根据上述能动重量部的与驱动轮的相对位置的时间历史记录来进行推定。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元推定作用于上述车体的空气阻力即车体空气阻力和/或伴随于上述空气阻力而作用于上述车体的转矩即车体空气阻力转矩和/或针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力转矩。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元禁止在推定中使用上述车体的重心的移动速度或移动加速度在规定阈值以上时的时间历史记录。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元将上述驱动轮的旋转角速度在规定阈值以下时的上述速度依赖阻力转矩的推定值作为偏移量来修正上述速度依赖阻力转矩的推定值。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置具备参数决定单元，该参数决定单元根据上述驱动轮的旋转角速度及上述速度依赖阻力转矩的推定值的时间历史记录来决定上述驱动轮的旋转角速度的乘方和上述速度依赖阻力转矩的相关参数即速度依赖阻力参数，上述推定单元根据上述速度依赖阻力参数来推定上述速度依赖阻力转矩。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述参数决定单元决定以下三个参数中的至少1个：上述空气阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即车体空气阻力系数；上述车体空气阻力的作用中心的高度即车体空气阻力中心高度；和上述驱动轮的摩擦阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即驱动轮摩擦阻力系数。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述参数决定单元利用针对一组数据的最小二乘法来决定上述速度依赖阻力参数，该一组数据是从当前起直到规定时间之前为止的范围中的上述驱动轮的旋转角速度和上述速度依赖阻力转矩的推定值的一组数据。

在本发明又另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置具备姿态控制单元，该姿态控制单元根据由上述推定单元推定出的上述速度依赖阻力转矩，控制上述车体的姿态。

根据本发明之1的构成，简单地推定车辆的行驶速度，并根据其大小使车体的重心位置移动到适当的位置，所以即使在高速行驶时，也可以以高精度稳定地控制行驶状态和车体姿态。

根据本发明之2的构成，不用增加用于使重心移动的多余的机构，就能够简单地实现车体的重心移动。

根据本发明之3的构成，不用使车体倾斜而能够使车体的重心位置移动，所以乘坐感觉提高。

根据本发明之4的构成，利用行驶速度来推定作用于车辆的影响，并据此适当地设定车体的重心位置，所以可以以更高精度控制行驶状态及车体姿态。

根据本发明之5的构成，通过更精确地推定由于行驶速度而作用于车辆的影响，可以以更高精度控制行驶状态和车体姿态。

另外，根据本发明之5的构成，即使驱动轮在空转，也能够得到正确的行驶速度，所以可以稳定地执行与行驶速度相应的行驶状态和车体姿态的控制。

根据本发明之6的构成，不使用预先设定的参数，而是根据车辆的行驶状态和车体的姿态变化与输入的关系来推定速度依赖阻力转矩，所以不依赖于伴随于车辆的使用状况和使用历史记录的参数的变化，而可以以高精度推定速度依赖阻力转矩。

根据本发明之7的构成，为了推定速度依赖阻力转矩，不需要另外准备特别的传感器，只利用倒立控制所需要的传感器就能够实现推定。

根据本发明之8的构成，通过活用能动重量部的位置的信息，可以更高精度地进行推定。

根据本发明之9的构成，通过将由于行驶速度而作用于车辆的影响细化来进行处理，可以更适当地考虑由于行驶速度带来的对行驶状态和车体姿态的影响。

根据本发明之10的构成，由于积极地避免难以进行高精度的推定而能够预想误差较大的情况下的速度依赖阻力转矩的推定，所以能够实现更高精度的推定。

根据本发明之11的构成，可以简单地消除速度依赖阻力转矩的推定值的偏移量的影响。

根据本发明之12的构成，通过推定速度依赖阻力参数，能够适当地考虑伴随车辆的使用状况和使用历史记录的参数的变化，并且通过使该结果间接地反映于速度依赖阻力转矩的推定值，能够实现稳定的推定及其自适应控制。

根据本发明之13的构成，通过将由于行驶速度而作用于车辆的影响及其参数细化来进行处理，能够更高精度地推定速度依赖阻力转矩。

根据本发明之14的构成，可以更简单地推定行驶速度和速度依赖阻力转矩的相关关系及速度依赖阻力参数。

另外，根据本发明之14的构成，进行与推定出的速度依赖阻力转矩相应的车体的姿态控制，所以能够理想地控制车体的姿态，从而乘坐感觉提高。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的概略图，是表示在乘员搭乘的状态下加速前进的状态的图。

图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。

图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图。

图4是表示本发明的第1实施方式中的车辆的行驶及姿态控制处理的动作的流程图。

图5是表示本发明的第1实施方式中的车辆的力学模型及其参数的图。

图6是表示本发明的第1实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

图7是表示本发明的第1实施方式中的目标行驶状态的决定处理的动作的流程图。

图8是表示本发明的第1实施方式中的能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值的变化的图。

图9是表示本发明的第1实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

图10是表示本发明的第1实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

图11是表示本发明的第2实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。

图12是表示本发明的第2实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图。

图13是表示本发明的第2实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

图14是表示本发明的第2实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

图15是表示本发明的第2实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

图16是表示本发明的第3实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。

图17是表示本发明的第3实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

图18是表示本发明的第3实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

图19是表示本发明的第3实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

图20是表示本发明的第4实施方式中的驱动轮速度依赖阻力转矩的参数推定的图。

图21是表示本发明的第4实施方式中的车体速度依赖阻力转矩的参数推定的图。

图22是表示本发明的第4实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

具体实施方式

以下，就本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。

图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的概略图，是表示在乘员已搭乘的状态下加速前进的状态的图。图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。

图中，10是本实施方式中的车辆，具有车体的主体部11、驱动轮12、支撑部13及乘员15进行搭乘的搭乘部14，利用倒立摆的姿态控制来控制车体的姿态。而且，构成为，上述车辆10可以使车体前后倾斜。在图1所示的例中，表示车辆10在向箭头A所示的方向加速过程中，车体向着行进方向前方倾斜了的状态。

上述驱动轮12，由作为车体的一部分的支撑部13可旋转地支撑，由作为驱动致动器的驱动马达52驱动。此外，驱动轮12的轴向垂直于图1的图面的方向延伸，驱动轮12以该轴为中心进行旋转。另外，上述驱动轮12，既可以是单个，也可以是多个，但在是多个的情况下，被并列配设于同轴上。在本实施方式中，对驱动轮12是2个的情况进行说明。在这种情况下，各驱动轮12由单独的驱动马达52独立驱动。此外，作为驱动致动器，例如，也可以使用油压马达、内燃机等，但是，在此，对使用作为电动机的驱动马达52的情况进行说明。

另外，作为车体的一部分的主体部11，由支撑部13从下方来支撑，位于驱动轮12的上方。而且，在主体部11中，作为能动重量部而发挥功能的搭乘部14，以在车辆10的前后方向相对于主体部11能够相对地平移的方式，换言之，以在车体旋转圆的切线方向能够相对地移动的方式被安装。

在此，能动重量部具备某种程度的质量，相对于主体部11平移，也就是说，通过使之前后移动来主动地修正车辆10的重心位置。而且，能动重量部，也未必是搭乘部14，例如，也可以是相对于主体部11以能够平移(并进)的方式安装了蓄电池等具有重量的周边设备的装置，还可以是相对于主体部11以能够平移的方式安装了配重、锤(重物)、平衡器等专用的重量部件的装置。另外，也可以是并用搭乘部14、有重量的周边设备、专用的重量部件等的装置。

在本实施方式中，为了方便说明，对搭乘了乘员15的状态的搭乘部14作为能动重量部而发挥功能的例进行说明，但在搭乘部14未必需要搭乘了乘员15，例如，当车辆10通过远程控制被操纵的情况下，在搭乘部14也可以不搭乘乘员15，代替乘员15，也可以装载货物。

上述搭乘部14与使用于乘用车、公共汽车等汽车的座席相同，具备座面部14a、靠背部14b及头枕14c，借助于未图示的移动机构而安装于主体部11。

上述移动机构具备线性引导装置等低阻力的直线移动机构及作为能动重量部致动器的能动重量部马达62，由该能动重量部马达62驱动搭乘部14，使之相对于主体部11在行进方向前后移动。此外，作为能动重量部致动器，例如，也可以使用油压马达、线性马达等，但在此，设使用作为旋转式的电动机的能动重量部马达62的装置来进行说明。

上述线性引导装置，例如，具备：安装于主体部11的引导导轨；安装于搭乘部14并沿着引导导轨滑动的托架；安装在引导导轨和托架之间的球体、滚柱等滚动体。而且，在引导导轨中，在其左右侧面部2条轨道槽沿着较长方向形成为直线状。另外，托架的截面形成为コ字状，在其相对的2个侧面部内侧，以与引导导轨的轨道槽分别相对的方式形成了2条轨道槽。滚动体被排入轨道槽之间，随着引导导轨和托架之间的相对的直线运动而在轨道槽内滚动。此外，在托架中，形成了接通轨道槽的两端的返回通路，滚动体在轨道槽及返回通路上循环。

另外，线性引导装置具备闭锁该线性引导装置的运动的制动器或离合器。如车辆10停车时那样，在不需要搭乘部14的动作时，通过利用制动器将托架固定于引导导轨，来保持主体部11和搭乘部14之间的相对的位置关系。而且，在需要动作时，释放该制动器，以主体部11侧的基准位置和搭乘部14侧的基准位置的距离成为规定值的方式来进行控制。

在上述搭乘部14的肋部，配设了具备作为目标行驶状态取得装置的操纵杆31的输入装置30。乘员15，通过操作作为操纵装置的操纵杆31来操纵车辆10，即，输入车辆10的加速、减速、转弯、原地旋转、停止、制动等行驶指令。此外，如果是乘员15可以通过操作来输入行驶指令的装置，则也可以替代操纵杆31，而使用其他的装置，例如，缓动盘(jog dial)、触摸屏、按钮等装置作为目标行驶状态取得装置。

此外，当车辆10通过远程控制被操纵的情况下，也可以代替上述操纵杆31，而将以有线或无线方式接收来自控制器的行驶指令的接收装置作为目标行驶状态取得装置来使用。另外，当车辆10按照预先决定的行驶指令数据自动行驶的情况下，代替上述操纵杆31，可以将读出存储于半导体存储器、硬盘等存储介质中的行驶指令数据的数据读取装置作为目标行驶状态取得装置来使用。

另外，车辆10具有作为车辆控制装置的控制ECU(Electronic Control Unit)20，该控制ECU20具备主控制ECU21、驱动轮控制ECU22及能动重量部控制ECU23。上述控制ECU20以及主控制ECU21、驱动轮控制ECU22及能动重量部控制ECU23，具备CPU、MPU等运算单元、磁盘、半导体存储器等存储单元和输入输出接口等，是控制车辆10的各部分的动作的计算机系统，例如，被配设于主体部11，但也可以配设于支撑部13和搭乘部14。另外，上述主控制ECU21、驱动轮控制ECU22及能动重量部控制ECU23也可以分别个别地被构成，也可以一体地被构成。

而且，主控制ECU21与驱动轮控制ECU22、驱动轮传感器51及驱动马达52一起，作为控制驱动轮12的动作的驱动轮控制系统50的一部分而发挥功能。上述驱动轮传感器51由旋转变压器、编码器等构成，作为驱动轮旋转状态测量装置而发挥功能，检测表示驱动轮12的旋转状态的驱动轮旋转角和/或旋转角速度并向主控制ECU21发送。另外，该主控制ECU21将驱动转矩指令值向驱动轮控制ECU22发送，该驱动轮控制ECU22向驱动马达52提供与接收到的驱动转矩指令值相当的输入电压。而且，该驱动马达52按照输入电压向驱动轮12赋予驱动转矩，由此，作为驱动致动器而发挥功能。

另外，主控制ECU21与能动重量部控制ECU23、能动重量部传感器61及能动重量部马达62一起，作为控制作为能动重量部的搭乘部14的动作的能动重量部控制系统60的一部分而发挥功能。上述能动重量部传感器61由编码器等构成，作为能动重量部移动状态测量装置而发挥功能，检测表示搭乘部14的移动状态的能动重量部位置和/或移动速度，并向主控制ECU21发送。另外，该主控制ECU21向能动重量部控制ECU23发送能动重量部推力指令值，该能动重量部控制ECU23向能动重量部马达62提供与接收到的能动重量部推力指令值相当的输入电压。而且，该能动重量部马达62按照输入电压向搭乘部14赋予使搭乘部14平移移动的推力，由此，作为能动重量部致动器而发挥功能。

此外，主控制ECU21与驱动轮控制ECU22、能动重量部控制ECU23、车体倾斜传感器41、驱动马达52及能动重量部马达62一起，作为控制车体的姿态的车体控制系统40的一部分而发挥功能。上述车体倾斜传感器41由加速度传感器、陀螺仪传感器等组成，作为车体倾斜状态测量装置而发挥功能，检测表示车体的倾斜状态的车体倾斜角和/或倾斜角速度，并向主控制ECU21发送。而且，该主控制ECU21向驱动轮控制ECU22发送驱动转矩指令值，并向能动重量部控制ECU23发送能动重量部推力指令值。

此外，从输入装置30的操纵杆31向主控制ECU21输入行驶指令。而且，上述主控制ECU21向驱动轮控制ECU22发送驱动转矩指令值，向能动重量部控制ECU23发送能动重量部推力指令值。

另外，上述控制ECU20作为根据车辆速度(驱动轮12的旋转角速度)来推定速度依赖阻力转矩的推定单元而发挥功能。另外，作为根据推定出的速度依赖阻力转矩来控制车体的姿态的姿态控制单元而发挥功能。

此外，所谓速度依赖阻力，是伴随行驶速度的上升而增加的阻力，在本实施方式中，把作用于车体的空气阻力和作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等阻力作为速度依赖阻力来考虑。

另外，推定单元推定作用于车体的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩、针对驱动轮12的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力及空气阻力的反转矩。此外，姿态控制单元通过使作为能动重量部的搭乘部14移动而使车体的重心位置移动。

此外，各传感器也可以取得多个状态量。例如，也可以构成为，作为车体倾斜传感器41，并用加速度传感器和陀螺仪传感器，根据两者的测量值来决定车体倾斜角和倾斜角速度。

接着，就上述构成的车辆10的动作进行说明。首先，就行驶及姿态控制处理的概要进行说明。

图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图，图4是表示本发明的第1实施方式中的车辆的行驶及姿态控制处理的动作的流程图。此外，图3(a)表示基于用于比较的以往技术的动作例，图3(b)表示基于本实施方式的动作。

在本实施方式中，根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置。具体地说，以消除速度依赖阻力转矩(粘性阻力转矩)的方式增加驱动转矩，并且以利用伴随于车体的重心移动的重力转矩来消除作用于车体的空气阻力的转矩及相对于驱动转矩的增加量的反转矩的方式，如图3(b)所示那样使作为能动重量部而发挥功能的搭乘部14，向车辆10的行进方向移动，由此，主动地修正车辆10的重心位置。由此，即使在高速行驶时，也能够高精度地控制行驶状态和车体姿态。其结果是，能够提供操纵性和乘坐感觉更好的倒立式的车辆10。

对此，假如，如在“背景技术”的项中说明的以往的车辆那样，在不进行与行驶速度相应的驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置的修正的情况下，若行驶速度变高了，则行驶速度和车体姿态的控制中的误差变大。也就是，在是倒立式车辆的情况下，如图3中(a)所示那样，若车辆速度变高了，则速度依赖阻力即作用于车辆10的空气阻力和作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦那样的阻力增加，对行驶及姿态控制的影响变大。

具体地说，由于速度依赖阻力，有车辆速度比目标值低的情况。另外，由于作用于车体的空气阻力的转矩和伴随于用于消除速度依赖阻力的驱动转矩的增加而作用于车体的反转矩，有时车体向后方倾斜。

其结果是，作为移动性的重要的操纵性和乘坐感觉变坏。特别地，一般的倒立式车辆，相对于重量的投影面积较大，另外，设为前后方向较短的形状，所以容易受到空气阻力的影响。而且，该影响波及车体的姿态控制。因此，其对策是重要的。

因此，在本实施方式中，通过以根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置的方式来执行行驶及姿态控制处理，即使车辆10的行驶速度上升，车辆10也可以稳定地行驶。

在行驶及姿态控制处理中，控制ECU20，首先，执行状态量的取得处理(步骤S1)，利用各传感器即驱动轮传感器51、车体倾斜传感器41及能动重量部传感器61，取得驱动轮12的旋转状态、车体的倾斜状态及搭乘部14的移动状态。

接着，控制ECU20执行目标行驶状态的决定处理(步骤S2)，基于操纵杆31的操作量，决定车辆10的加速度的目标值及驱动轮12的旋转角速度的目标值。

接着，控制ECU20执行目标车体姿态的决定处理(步骤S3)，基于通过目标行驶状态的决定处理所决定的车辆10的加速度的目标值和驱动轮12的旋转角速度的目标值，决定车体姿态的目标值即车体倾斜角及能动重量部位置的目标值。

最后，控制ECU20执行致动器输出的决定处理(步骤S4)，基于通过状态量的取得处理所取得的各状态量、通过目标行驶状态的决定处理所决定的目标行驶状态及通过目标车体姿态的决定处理所决定的目标车体姿态，决定各致动器的输出即驱动马达52及能动重量部马达62的输出。

接着，对行驶及姿态控制处理的详细情况进行说明。首先，就状态量的取得处理进行说明。

图5是表示本发明的第1实施方式中的车辆的力学模型及其参数的图，图6是表示本发明的第1实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

在本实施方式中，利用下面的记号来表示状态量、输入、参数、物理常数等。此外，图5表示状态量和参数的一部分。

状态量

θ_W：驱动轮旋转角〔rad〕

θ₁：车体倾斜角(铅垂轴基准)〔rad〕

λ_S：能动重量部位置(车体中心点基准)〔m〕

输入

τ_W：驱动转矩(2个驱动轮的合计)〔Nm〕

S_S：能动重量部推力〔N〕

参数

m_W：驱动轮质量(2个驱动轮的合计)〔kg〕

R_W：驱动轮接地半径〔m〕

I_W：驱动轮惯性力矩(2个驱动轮的合计)〔kgm²〕

m₁：车体质量(包括能动重量部)〔kg〕

l₁：车体重心距离(自车轴起)〔m〕

I₁：车体惯性力矩(重心周围)〔kgm²〕

m_S：能动重量部质量〔kg〕

l_S：能动重量部重心距离(自车轴起)〔m〕

I_S：能动重量部惯性力矩(重心周围)〔kgm²〕

物理常数

g：重力加速度〔m/s²〕

在状态量的取得处理中，主控制ECU21，首先，从传感器取得各状态量(步骤S1-1)。在这种情况下，从驱动轮传感器51取得驱动轮旋转角θ_W和/或旋转角速度

从车体倾斜传感器41取得车体倾斜角θ₁和/或倾斜角速度

从能动重量部传感器61取得能动重量部位置λ_S和/或移动速度

继而，主控制ECU21计算其余的状态量(步骤S1-2)。在这种情况下，通过对所取得的状态量进行时间微分或时间积分来计算其余的状态量。例如，在所取得的状态量是驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S的情况下，通过对这些状态量进行时间微分，可以得到旋转角速度

倾斜角速度

及移动速度

另外，例如，在所取得的状态量是旋转角速度

倾斜角速度

及移动速度的情况下，通过对这些状态量进行时间积分，可以得到驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S。

接着，就目标行驶状态的决定处理进行说明。

图7是表示本发明的第1实施方式中的目标行驶状态的决定处理的动作的流程图。

在目标行驶状态的决定处理中，主控制ECU21，首先，取得操纵操作量(步骤S2-1)。在这种情况下，取得乘员15为了输入车辆10的加速、减速、转弯、原地旋转、停止、制动等行驶指令而操作过的操纵杆31的操作量。

继而，主控制ECU21基于所取得的操纵杆31的操作量，来决定车辆加速度的目标值(步骤S2-2)。例如，把与针对操纵杆31的前后方向的操作量成比例的值设为车辆加速度的目标值。

继而，主控制ECU21根据决定出的车辆加速度的目标值来计算驱动轮旋转角速度的目标值(步骤S2-3)。例如，将把车辆加速度的目标值进行时间积分，并除以驱动轮接地半径R_W而得到的值设为驱动轮旋转角速度的目标值。

接着，就目标车体姿态的决定处理进行说明。

图8是表示本发明的第1实施方式中的能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值的变化的图，图9是表示本发明的第1实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

在目标车体姿态的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值(步骤S3-1)。在这种情况下，基于通过目标行驶状态的决定处理所决定的车辆加速度的目标值和驱动轮旋转角速度的目标值，利用下式(1)及(2)，决定能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值。

[算式1]

若将车辆加速度的目标值设为α^*[G]，将驱动轮旋转角速度的目标值设为

则能动重量部位置的目标值λ^* _S以下式表示。

${{\mathrm{\&lambda;}}_S}^{*}=\left\{\begin{array}{cc}-{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}}& ({{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}\&le;-{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\\ {{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}& (-{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}}<{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}<{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\\ {\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}}& ({{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}\&GreaterEqual;{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\end{array}\right.$ …式(1)

其中，

另外，M＝m₁+m_W、

而且，λ_S，Max是能动重量部移动极限，利用使作为能动重量部的搭乘部14移动的移动机构的构造上的极限等预先设定。

另外，λ_S，α ^*是针对伴随车辆加速度的惯性力和驱动马达反转矩，为取得车体的平衡而需要的能动重量部移动量，即用于消除车辆10的加速度的影响的移动量。

另一方面，λ_S，V ^*是针对基于作用于车体的空气阻力的转矩和基于作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等摩擦阻力的转矩的反转矩而为取得车体的平衡所需要的能动重量部移动量，即用于消除速度依赖阻力的影响的移动量。此外，表示λ_S，V ^*的公式的分子的第1项表示作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等摩擦阻力转矩的大小，其第2项表示作用于车体的空气阻力转矩的大小(严格地说，作用于车体的空气阻力直接地使车体倾斜的转矩和为了消除空气阻力而增加的驱动转矩的反转矩之和)。

另外，分别地，D_W表示针对驱动轮旋转角速度的驱动轮摩擦阻力系数，D₁表示针对驱动轮旋转角速度的车体空气阻力系数，h_1，D表示车体空气阻力中心高度(从路面直到空气阻力作用中心为止的高度)，预先给出规定的常数。

[算式2]

车体倾斜角的目标值θ₁ ^*以下面的公式(2)表示。

${\mathrm{\&theta;}}_1^{*}=\left\{\begin{array}{cc}{{\mathrm{\&theta;}}_{1,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&theta;}}_{1,V}}^{*}+{\mathrm{\&theta;}}_{S,\mathrm{Max}}& ({{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}\&le;-{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\\ 0& (-{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}}<{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}<{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\\ {{\mathrm{\&theta;}}_{1,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&theta;}}_{1,V}}^{*}-{\mathrm{\&theta;}}_{S,\mathrm{Max}}& ({{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{\&alpha;}}}^{*}+{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,V}}^{*}\&GreaterEqual;{\mathrm{\&lambda;}}_{S,\mathrm{Max}})\end{array}\right.$ …式(2)

其中，

θ_S，Max是将使作为能动重量部的搭乘部14移动到能动重量部移动极限λ_S，Max的效果换算成车体倾斜角而得到的值，是减去搭乘部14移动量的部分。

另外θ_1，α ^*是针对伴随于车辆加速度的惯性力和驱动马达反转矩，为了取得车体的平衡所需要的车体倾斜角，即消除车辆10的加减速的影响的倾斜角。

另一方面，θ_1，V ^*是针对基于作用于车体的空气阻力的转矩和基于作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等摩擦阻力的转矩的反转矩为取得车体的平衡而需要的车体倾斜角，即用于消除速度依赖阻力的影响的倾斜角。

继而，主控制ECU21计算其余的目标值(步骤S3-2)。也就是说，通过对各目标值进行时间微分或时间积分，来计算驱动轮旋转角、车体倾斜角速度及能动重量部移动速度的目标值。

这样，在本实施方式中，不仅考虑伴随于车辆加速度的目标值而作用于车体的惯性力及驱动马达反转矩，也考虑伴随于驱动轮旋转角速度(车辆速度)的目标值而作用于车体的空气阻力等速度依赖阻力及驱动马达反转矩，以决定车体姿态的目标值即能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值。

这时，以利用重力的作用消除作用于车体而使车体倾斜的转矩即车体倾斜转矩的方式，使车体的重心移动。例如，在车辆10前进行驶时，使搭乘部14向更前方移动，或者进一步使车体向前方倾斜。另外，在车辆10后退行驶时，使搭乘部14向更后方移动，或者进一步使车体向后方倾斜。

在本实施方式中，如图8所示那样，首先，不使车体倾斜而使搭乘部14移动，若该搭乘部14达到了能动重量部移动极限，则开始使车体倾斜。因此，在以微小的加减速或低速行驶时，车体不前后倾斜，所以对于乘员15来说的乘坐感觉提高，同时抑制了视野的摇动。

此外，在本实施方式中，作为用于推定速度依赖阻力的大小的驱动轮旋转角速度，使用了其目标值，但实际上也可以使用测量出的值即实测值。另外，在推定空气阻力时，也可以加上驱动轮12的转差率来考虑。

另外，在本实施方式中，假定了能动重量部移动极限对于前方和后方相等的情况，但也可以构成为，对于前方和后方不同的情况下，根据各自的极限，切换车体倾斜的有无。例如，在将制动性能设定得比加速性能高的情况下，需要将后方的能动重量部移动极限设定得比前方的远。

此外，在本实施方式中，在加速度和速度较低时，只利用搭乘部14的移动来进行应对，但是，也可以利用车体的倾斜来应对该车体倾斜转矩的一部分或全部。通过使车体倾斜，可以减轻作用于乘员15的前后方向的力。

此外，在本实施方式中，驱动轮摩擦阻力转矩使用基于线性模型的公式，车体空气阻力使用基于与速度的平方成比例的模型的公式，但也可以使用基于更准确的非线性模型或考虑了粘性阻力的模型的公式。此外，在公式成为非线性的情况下，也可以以映射的形式来应用函数。

接着，就致动器输出的决定处理进行说明。

图10是表示本发明的第1实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

在致动器输出的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定各致动器的前馈输出(步骤S4-1)。在这种情况下，根据各目标值，利用下式(3)来决定驱动马达52的前馈输出，另外利用下式(4)来决定能动重量部马达62的前馈输出。

[算式3]

驱动马达52的前馈输出τ_W，FF以下面的公式(3)来表示。

…式(3)

表示为了实现车辆加速度的目标值α^*所需要的驱动转矩，

表示用于消除作用于驱动轮12的摩擦阻力的转矩，

表示用于消除作用于车体的空气阻力的转矩。

这样，通过以消除利用力学模型推定出的速度依赖阻力的方式附加驱动转矩，可以以高精度执行车辆10的行驶及姿态控制，并且可以总是向乘员15提供同样的操纵感觉。也就是说，即使在高速行驶时，对于操纵杆31的一定的操纵操作，也可以进行与低速行驶时同样的加减速。

[算式4]

能动重量部马达62的前馈输出S_S，FF以下面的公式(4)来表示。

$S_{S,\mathrm{FF}}=m_{S}g{\mathrm{\&theta;}}_I^{*}+m_{S}g{\mathrm{\&alpha;}}^{*}$ …式(4)

m_Sgθ^* _I表示针对车体倾斜角的目标值θ^* _I为使搭乘部14停在目标位置所需要的搭乘部推力，m_Sgα^*表示针对伴随于车辆加速度的目标值α^*为使搭乘部14停在目标位置所需要的搭乘部推力。

这样，在本实施方式中，通过在理论上给出前馈输出，实现更高精度的控制。

此外，在本实施方式中，未考虑作用于搭乘部14的空气阻力对搭乘部14的位置控制的影响，但也可以考虑其影响。例如，作为式(4)的右边第3项，也可以加上，对将驱动轮旋转角速度进行平方后的值，乘以基于搭乘部14的形状和投影面积预先设定的规定的系数而得到的值。由此，可以实现更高精度的姿态控制。

另外，根据需要，也可以省略前馈输出。在这种情况下，利用反馈控制，伴随着稳态偏差，间接地给出接近前馈输出的值。另外，对于上述稳态偏差，可以通过应用积分增益来使之降低。

继而，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(步骤S4-2)。在这种情况下，根据各目标值和实际的状态量之间的偏差，利用下式(5)来决定驱动马达52的反馈输出，另外，利用下式(6)来决定能动重量部马达62的反馈输出。

[算式5]

驱动马达52的反馈输出τ_W，FB以下面的公式(5)来表示。

…式(5)

其中，K_W1～K_W6是反馈增益，作为该值，例如，将最佳调节器的值设为预先设定的值。此外，^*表示是目标值。

另外，能动重量部马达62的反馈输出S_S，FB以下面的公式(6)来表示。

…式(6)

其中，K_S1～K_S6是反馈增益，作为该值，例如，将最佳调节器的值设为预先设定的值。此外，^*表示是目标值。

此外，也可以导入滑模控制等非线性的反馈控制。另外，作为更简单的控制，也可以将除了K_W2、K_W3及K_S5的反馈增益的几个系数设为零。此外，为了消除稳态偏差，也可以导入积分增益。

最后，主控制ECU21向各要素控制系统赋予指令值(步骤S4-3)。在这种情况下，主控制ECU21，将如上述那样决定的前馈输出和反馈输出之和作为驱动转矩指令值及能动重量部推力指令值，向驱动轮控制ECU22及能动重量部控制ECU23发送。

这样，在本实施方式中，根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置。也就是，以消除速度依赖阻力的方式来增加驱动转矩，并且利用伴随于车体的重心移动的重力转矩来消除作用于车体的空气阻力转矩及相对于驱动转矩的增加量的反转矩的方式，使搭乘部14前后移动。由此，即使在高速行驶时，也可以高精度地控制行驶状态和车体姿态，使操纵性和乘坐感觉更加提高。

此外，在本实施方式中，作为速度依赖阻力，考虑了作用于驱动轮12的粘性摩擦和作用于车体的空气阻力，但也可以考虑其他的作用。例如，可以通过以与作用于驱动轮12的粘性摩擦同样的方法考虑驱动轮12的滚动摩擦阻力中的与速度一起增加的分量或作用于驱动轮12的空气阻力，来实现更高精度的控制。

接着，就本发明的第2实施方式进行说明。此外，通过对于具有与第1实施方式相同的构造的装置，赋予相同的符号，而省略其说明。另外，对与上述第1实施方式相同的动作及相同的效果，也省略其说明。

图11是表示本发明的第2实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图，图12是表示本发明的第2实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图。此外，图12(a)表示基于用于比较的以往技术的动作例，图12(b)表示基于本实施方式的动作。

在上述第1实施方式中，搭乘部14在车辆10的前后方向相对于主体部11以能够相对地平移的方式被安装，作为能动重量部而发挥功能。在这种情况下，配设了具备能动重量部马达62的移动机构，由此使搭乘部14平移，所以有的情况下，构造和控制系统的复杂化、成本高、重量增加等成为问题。当然，不可能应用于不具有使搭乘部14移动的移动机构的倒立型车辆。

因此，在本实施方式中，省略了使搭乘部14移动的移动机构。另外，如图11所示那样，从控制系统中，也省略了能动重量部控制系统60，省略了能动重量部控制ECU23、能动重量部传感器61及能动重量部马达62。此外，对于其他的点的构成，与上述第1实施方式同样，故省略其说明。

而且，在本实施方式中，根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的倾斜角。具体地说，以消除速度依赖阻力转矩(粘性阻力转矩)的方式来增加驱动转矩，并且通过以利用伴随于车体的重心移动的重力转矩来消除作用于车体的粘性阻力的转矩及相对于驱动转矩的增加量的反转矩的方式，如图12(b)所示那样，使车体向车辆10的行进方向倾斜来主动地修正车辆10的重心位置。由此，即使在高速行驶时，也能够高精度地控制行驶状态和车体姿态。其结果是，即使在高速行驶时，也能够提供操纵性和乘坐感觉良好的廉价的倒立式的车辆10。

相对于此，假如，在如在“背景技术”项中说明了的以往的车辆那样，不根据行驶速度进行驱动轮12的驱动转矩和车体的倾斜角的修正的情况下，若行驶速度变高了，则行驶速度和车体姿态的控制中的误差变大。也就是，在是倒立式车辆的情况下，如图12(a)所示那样，若车辆速度变高了，则速度依赖阻力即作用于车辆10的空气阻力和作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦那样的阻力增加，对行驶及姿态控制的影响变强。

具体地说，由于速度依赖阻力，有车辆速度比目标值低的情况。另外，由于作用于车体的空气阻力的转矩和伴随用于消除速度依赖阻力的驱动转矩的增加而作用于车体的反转矩，有车体向后方倾斜的情况。其结果是，作为移动性的重要的操纵性和乘坐感觉变坏。

因此，在本实施方式中，通过以根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的倾斜角的方式执行行驶及姿态控制处理，即使车辆10的行驶速度上升，车辆10也可以稳定地停止和行驶。

接着，就本实施方式中的行驶及姿态控制处理的详细情况进行说明。此外，关于行驶及姿态控制处理的概要及目标行驶状态的决定处理，因为与上述第1实施方式相同，所以省略其说明，只对状态量的取得处理、目标车体姿态的决定处理及致动器输出的决定处理进行说明。首先，就状态量的取得处理进行说明。

图13是表示本发明的第2实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

在状态量的取得处理中，主控制ECU21，首先，从传感器取得各状态量(步骤S1-11)。在这种情况下，从驱动轮传感器51取得驱动轮旋转角θ_W和/或旋转角速度

从车体倾斜传感器41取得车体倾斜角θ₁和/或倾斜角速度

继而，主控制ECU21计算其余的状态量(步骤S1-12)。在这种情况下，通过对所取得的状态量进行时间微分或时间积分来计算其余的状态量。例如，在所取得的状态量是驱动轮旋转角θ_W及车体倾斜角θ₁的情况下，通过对这些状态量进行时间微分，可以得到旋转角速度

及倾斜角速度

另外，例如，在所取得的状态量是旋转角速度

及倾斜角速度

的情况下，通过对这些状态量进行时间积分，可以得到驱动轮旋转角θ_W及车体倾斜角θ₁。

接着，就目标车体姿态的决定处理进行说明。

图14是表示本发明的第2实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

在目标车体姿态的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定车体倾斜角的目标值(步骤S3-11)。在这种情况下，基于通过目标行驶状态的决定处理所决定的车辆加速度的目标值和驱动轮旋转角速度的目标值，利用下式(7)来决定车体倾斜角的目标值。

[算式6]

车体倾斜角的目标值θ^* ₁，以下面的式(7)表示。

…式(7)

其中，

。

另外，θ_1，α ^*是针对伴随于车辆加速度的惯性力和驱动马达反转矩为了取得车体的平衡所需要的车体倾斜角，即用于消除基于车辆10的加减速的影响的倾斜角。

另一方面，θ_1，V ^*是针对基于作用于车体的空气阻力的转矩和基于作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等摩擦阻力的转矩的反转矩为了取得车体的平衡所需要的车体倾斜角，即用于消除基于速度依赖阻力的影响的倾斜角。

继而，主控制ECU21计算其余的目标值(步骤S3-12)。也就是说，通过对各目标值进行时间微分或时间积分，来计算驱动轮旋转角及车体倾斜角速度的目标值。

这样，在本实施方式中，不仅考虑伴随于车辆加速度的目标值而作用于车体的惯性力及驱动马达反转矩，也考虑伴随于驱动轮旋转角速度(车辆速度)的目标值而作用于车体的空气阻力等速度依赖阻力及驱动马达反转矩，以决定车体倾斜角的目标值。

这时，以利用重力的作用来消除作用于车体而使车体倾斜的转矩即车体倾斜转矩的方式，使车体的重心移动。例如，在车辆10前进行驶时，使车体向更前方倾斜。另外，车辆10后退行驶时，使车体向更后方倾斜。

此外，在本实施方式中，驱动轮摩擦阻力转矩使用基于线性模型的式，车体空气阻力使用基于与速度的平方成比例的模型的式，但也可以使用基于更准确的非线性模型或考虑了粘性阻力的模型的式。此外，在式成为非线性的情况下，也可以以映射的形式来应用函数。

接着，就致动器输出的决定处理进行说明。

图15是表示本发明的第2实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

在致动器输出的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定致动器的前馈输出(步骤S4-11)。在这种情况下，根据各目标值，利用在上述第1实施方式中说明的上述式(3)来决定驱动马达52的前馈输出。

如上述式(3)所示那样，通过以消除利用力学模型推定出的速度依赖阻力的方式来附加驱动转矩，可以以高精度执行车辆10的行驶及姿态控制，并且可以总是向乘员15提供同样的操纵感觉。也就是说，即使在高速行驶时，对于操纵杆31的一定的操纵操作，也可以进行与低速行驶时同样的加减速。

继而，主控制ECU21决定致动器的反馈输出(步骤S4-12)。在这种情况下，根据各目标值和实际的状态量之间的偏差，利用下式(8)来决定驱动马达52的反馈输出。

[算式7]

驱动马达52的反馈输出τ_W，FB以下面的公式(8)来表示。

…式(8)

其中，K_W1～K_W4是反馈增益，作为该值，例如，将最佳调节器的值设为预先设定的值。此外，^*表示是目标值。

此外，也可以导入滑模控制等非线性的反馈控制。另外，作为更简单的控制，也可以将除了K_W2及K_W3的反馈增益的几个系数设置为零。此外，为了消除稳态偏差，也可以导入积分增益。

最后，主控制ECU21向要素控制系统赋予指令值(步骤S4-13)。在这种情况下，主控制ECU21，把如上述那样决定的前馈输出和反馈输出之和作为驱动转矩指令值，向驱动轮控制ECU22发送。

这样，在本实施方式中，根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置。也就是，以消除速度依赖阻力的方式来增加驱动转矩，并且以利用伴随于车体的重心移动的重力转矩消除作用于车体的空气阻力转矩及相对于驱动转矩的增加量的反转矩的方式，来使车体向前方倾斜。从而，可以应用于不具备搭乘部14的移动机构的倒立式车辆。另外，可以使构造及控制系统简化，可以实现廉价的轻量的倒立式车辆。

接着，就本发明的第3实施方式进行说明。此外，对于具有与第1及第2实施方式相同的构造的部件，赋予相同的符号，省略其说明。另外，对于与上述第1及第2实施方式相同的动作及相同的效果，也省略其说明。

图16是表示本发明的第3实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。

在本实施方式中，构成为，测量气流速度，并基于该测量值来进行车辆10的控制。

若基于驱动轮旋转角速度而推定了空气阻力，则在驱动轮12空转的情况下，有时空气阻力的推定值产生大的误差。一般来说，若使用了根据驱动轮12的旋转速度推定出的车辆速度，则对空气阻力评价过大。这是因为空气阻力与速度的平方成比例，所以误差显著地变大。另外，因为针对错误的空气阻力的推定值，使驱动转矩增加，所以有可能使驱动轮12的空转状态进一步恶化。此外，因为以与错误的空气阻力的推定值相平衡的方式使车体重心移动，所以有可能使车体倾斜较大。此外，当驱动轮12锁止而在路面上打滑的情况下，也产生同样的问题。

另外，若外部风力变强了，则行驶速度和车体姿态的控制中的误差变大。这是因为伴随于强风的较大的空气阻力对车辆10的行驶及姿态控制造成影响。因此，作为移动性的操纵性和乘坐感觉变坏了。一般来说，因为倒立式车辆行驶速度较低，所以相对地外部风力的影响变大。

因此，在本实施方式中，根据驱动轮12的旋转速度和车辆10的气流速度，来修正驱动轮12的驱动转矩及搭乘部14的位置。具体地说，基于驱动轮旋转角速度，推定作用于驱动轮12的粘性摩擦，并且基于利用气流速度计测量的气流速度，推定作用于车体的空气阻力。

由此，例如，即使驱动轮12空转，也可以实现行驶状态和车体姿态的高精度的控制，从而提供操纵性和乘坐感觉好的倒立式的车辆10。另外，在强风产生时，也可以同样地实现行驶状态和车体姿态的高精度的控制，从而提供操纵性和乘坐感觉好的倒立式的车辆10。

因此，车辆10，如图16所示那样，具有作为气流速度测量单元的气流速度传感器71。对于该气流速度传感器71，例如，使用作为基于动压测定管的测量装置的、测量动压的装置，但如果能够测量气流速度，则也可以是任何种类的传感器。

另外，车辆10具有包含气流速度传感器71的气流速度测量系统70。而且，气流速度传感器71测量相对于外部空气的车辆10的速度即气流速度并向主控制ECU21发送。

接着，就本实施方式中的行驶及姿态控制处理的详细情况进行说明。此外，对行驶及姿态控制处理的概要及目标行驶状态的决定处理，与上述第1实施方式同样，所以省略其说明，只对状态量的取得处理、目标车体姿态的决定处理及致动器输出的决定处理进行说明。首先，就状态量的取得处理进行说明。

图17是表示本发明的第3实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

在状态量的取得处理中，主控制ECU21，首先，从传感器取得各状态量(步骤S1-21)。在这种情况下，从驱动轮传感器51取得驱动轮旋转角θ_W和/或旋转角速度

从车体倾斜传感器41取得车体倾斜角θ₁和/或倾斜角速度

从能动重量部传感器61取得能动重量部位置λ_S和/或移动速度

继而，主控制ECU21计算其余的状态量(步骤S1-22)。在这种情况下，通过对所取得的状态量进行时间微分或时间积分来计算其余的状态量。例如，在所取得的状态量是驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S的情况下，通过对这些状态量进行时间微分，可以得到旋转角速度

倾斜角速度

及移动速度另外，例如，在所取得的状态量是旋转角速度倾斜角速度

及移动速度的情况下，通过对这些状态量进行时间积分，可以得到驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S。

继而，主控制ECU21取得气流速度(步骤S1-23)。在这种情况下，取得气流速度传感器71测量到的气流速度。

接着，就目标车体姿态的决定处理进行说明。

图18是表示本发明的第3实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程图。

在目标车体姿态的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值(步骤S3-21)。在这种情况下，基于通过目标行驶状态的决定处理所决定的车辆加速度的目标值和驱动轮旋转角速度的目标值及气流速度传感器71测量到的气流速度，利用在上述第1实施方式中说明的上述式(1)及(2)来决定能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值。

[算式8]

此外，在本实施方式中，

另外，

。

其中，V_r是气流速度[m/s]，

继而，主控制ECU21计算其余的目标值(步骤S3-22)。也就是说，通过对各目标值进行时间微分或时间积分，计算驱动轮旋转角、车体倾斜角速度及能动重量部移动速度的目标值。

这样，在本实施方式中，不仅考虑伴随于车辆加速度的目标值而作用于车体的惯性力及驱动马达反转矩，还考虑伴随于驱动轮旋转角速度(车辆速度)的目标值而作用于车体的空气阻力等速度依赖阻力及驱动马达反转矩，以决定车体姿态的目标值，即能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值。

这时，以利用重力的作用消除作用于车体而使车体倾斜的转矩即车体倾斜转矩的方式，使车体的重心移动。例如，当车辆10前进行驶时，或者来自前方的迎风存在时，使搭乘部14向更前方移动，或者进一步使车体向前方倾斜。另外，当车辆10后退行驶时，或者，当来自后方的的追风存在时，使搭乘部14向更后方移动，或者进一步使车体向后方倾斜。

在本实施方式中，如在上述第1实施方式中说明的图8所示的那样，首先，不使车体倾斜而使搭乘部14移动，若该搭乘部14达到了能动重量部移动极限，则开始使车体倾斜。因此，对于低速行驶时和较弱的外部风力，车体不前后倾斜，所以对乘员15来说的乘坐感觉提高，并且抑制了视野的摇动。

此外，在本实施方式中，作为用于推定驱动轮12的粘性摩擦的驱动轮旋转角速度，使用其目标值，但也可以使用实际测量的值，即实测值。

另外，在本实施方式中，假定了能动重量部移动极限对于前方和后方相等的情况，但也可以构成为，当对于前方和后方不同的情况下，根据各自的极限，切换车体倾斜的有无。例如，在将制动性能设定得比加速性能高的情况下，需要将后方的能动重量部移动极限设定得比前方远。

此外，在本实施方式中，在车辆10的加速度和速度较低时和外部风力较弱时，只利用搭乘部14的移动进行应对，也可以利用车体的倾斜来应对该车体倾斜转矩的一部分或全部。通过使车体倾斜，可以使作用于乘员15的前后方向的力减轻。

此外，在本实施方式中，驱动轮摩擦阻力转矩使用基于线性模型的公式，车体空气阻力使用基于与速度的平方成比例的模型的公式，但也可以使用基于更准确的非线性模型或考虑了粘性阻力的模型的公式。此外，在公式成为非线性的情况下，也可以以映射的形式来应用函数。

接着，就致动器输出的决定处理进行说明。

图19是表示本发明的第3实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。

在致动器输出的决定处理中，主控制ECU21，首先，决定各致动器的前馈输出(步骤S4-21)。在这种情况下，根据各目标值和气流速度，利用下式(9)决定驱动马达52的前馈输出，另外利用在上述第1实施方式中说明的上述式(4)决定能动重量部马达62的前馈输出。

[算式9]

驱动马达52的反馈输出τ_W，FF以下面的公式(9)来表示。

${\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{FF}}=\tilde{M}{R}_{W}g{\mathrm{\&alpha;}}^{*}+D_W{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{*}+{\tilde{D}}_1{R}_W{V}_r^2$ …式(9)

表示为了实现车辆加速度的目标值α^*所需要的驱动转矩，表示用于消除作用于驱动轮12的摩擦阻力的转矩，

表示用于消除作用于车体的空气阻力的转矩。

这样，通过以消除利用力学模型推定出的速度依赖阻力转矩的方式来附加驱动转矩，可以以高精度执行车辆10的行驶及姿态控制，并且可以总是向乘员15提供同样的操纵感觉。也就是说，即使在高速行驶时和强的外部风存在的情况下，对于操纵杆31的一定的操纵操作，也可以进行与低速行驶时同样的加减速。

继而，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(步骤S4-22)。在这种情况下，根据各目标值和实际的状态量之间的偏差，利用在上述第1实施方式中说明的上述式(5)来决定驱动马达52的反馈输出，另外利用在上述第1实施方式中说明的上述式(6)来决定能动重量部马达62的反馈输出。

此外，也可以导入滑模控制等非线性的反馈控制。另外，作为更简单的控制，也可以将除了K_W2、K_W3及K_S5的反馈增益的几个系数设为零。此外，为了消除稳态偏差，也可以导入积分增益。

最后，主控制ECU21向各要素控制系统赋予指令值(步骤S4-23)。在这种情况下，主控制ECU21，将如上述那样决定的前馈输出和反馈输出之和作为驱动转矩指令值及能动重量部推力指令值，向驱动轮控制ECU22及能动重量部控制ECU23发送。

这样，在本实施方式中，根据驱动轮12的旋转速度和车辆10的气流速度，修正驱动轮12的驱动转矩及搭乘部14的位置。也就是，基于驱动轮旋转角速度，推定作用于驱动轮12的摩擦阻力转矩，并且基于由气流速度计测量到的气流速度，推定作用于车体的空气阻力。

由此，即使驱动轮12处于空转和打滑状态，也可以高精度地控制行驶状态和车体姿态，所以可以提供操纵性和乘坐感觉良好的倒立式的车辆10。另外，即使在外部风力强的情况下，也可以同样地高精度地控制行驶状态和车体姿态，所以可以提供操纵性和乘坐感觉良好的倒立式的车辆10。

此外，在本实施方式中，对基于由气流速度传感器71所取得的气流速度来推定空气阻力的例进行了说明，但是在作为气流速度传感器71，使用动压测定管等动压测量式的传感器的情况下，也可以直接取得动压值来推定空气阻力。由此，可以正确地考虑大气密度变化的影响。

接着，就本发明的第4的实施方式进行说明。此外，对于具有与第1～第3实施方式相同的构造的装置，赋予相同的符号，因而省略其说明。另外，对于与上述第1～第3实施方式相同的动作及相同的效果，也省略其说明。

图20是表示本发明的第4实施方式中的驱动轮速度依赖阻力转矩的参数推定的图，图21是表示本发明的第4实施方式中的车体速度依赖阻力转矩的参数推定的图，图22是表示本发明的第4实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。

在本实施方式中，构成为，基于行驶状态、车体姿态等时间历史记录来推定速度依赖阻力的参数。

速度依赖阻力的参数根据车辆10的使用状况和使用历史记录而变化。例如，驱动轮摩擦阻力系数容易产生经年变化。另外，车体空气阻力系数和作用中心高度根据搭乘部14上的乘员15或承载物的形状而不同。而且，若速度依赖阻力的参数有了误差，则有的情况下不能适当地执行行驶及姿态控制。另外，根据使用状况和使用历史记录，有的情况下操纵性和乘坐感觉恶化。

因此，在本实施方式中，基于测量到的行驶状态、车体姿态及致动器输出，来推定速度依赖阻力的参数。具体地说，根据各种驱动轮旋转角速度和速度依赖阻力转矩之间的关系的时间历史记录，来推定参数。此外，只把车体姿态的变化速度较低的情况下的数据用于推定。而且，把车辆速度较低的状态下的推定值作为速度依赖阻力转矩的偏置值而用于误差修正。

由此，不论车辆10的使用状况和使用历史记录如何，都可以以高精度推定作用于车辆10的速度依赖阻力的值。从而，可以提供操纵性和乘坐感觉更好的倒立式的车辆10。

接着，对本实施方式中的行驶及姿态控制处理的详细情况进行说明。此外，对于行驶及姿态控制处理的概要以及目标行驶状态的决定处理、目标车体姿态的决定处理及致动器输出的决定处理，由于与上述第1实施方式同样，所以省略其说明，只对状态量的取得处理进行说明。

在状态量的取得处理中，主控制ECU21，首先，从传感器取得各状态量(步骤S1-31)。在这种情况下，从驱动轮传感器51取得驱动轮旋转角θ_W和/或旋转角速度

从车体倾斜传感器41取得车体倾斜角θ₁和/或倾斜角速度从能动重量部传感器61取得能动重量部位置λ_S和/或移动速度

继而，主控制ECU21计算其余的状态量(步骤S1-32)。在这种情况下，通过对所取得的状态量进行时间微分或时间积分来计算其余的状态量。例如，在所取得的状态量是驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S的情况下，通过对这些状态量进行时间微分，可以得到旋转角速度

倾斜角速度及移动速度

另外，例如，在所取得的状态量是旋转角速度

倾斜角速度

及移动速度

的情况下，通过对这些状态量进行时间积分，可以得到驱动轮旋转角θ_W、车体倾斜角θ₁及能动重量部位置λ_S。

继而，主控制ECU21判断车体姿态是否稳定(步骤S1-33)。在这种情况下，当车体倾斜角速度、车体倾斜角加速度、能动重量部移动速度及能动重量部移动加速度的全部的绝对值在规定的阈值以下时，判断为车体姿态稳定，即车体的姿态变化的影响小。

在本实施方式中的速度依赖阻力的参数推定中，不使用车体姿态的变化时的数据。具体地说，针对车体倾斜角速度、车体倾斜角加速度、能动重量部移动速度及能动重量部移动加速度的各车体姿态状态量，在这些量的绝对值的任意一个比针对各自而预先设定的阈值大时，判断为车体姿态变化对参数推定值的影响大，不进行速度依赖阻力的参数推定值的更新，另外也不使此时的数据反映于以下的速度依赖阻力的参数推定值中。

也就是，当车体的姿态剧烈变化时，不推定速度依赖阻力的参数。这是基于如下考虑：速度依赖阻力的参数在短时间内急剧变化的可能性极低，不需要车体的姿态剧烈变化那样的情况下的推定。

这样，通过积极地避免由于难以进行高精度的推定而被预料为误差大的情况，可以简单地实现高精度的推定。

此外，在本实施方式中，构成为，不将车体姿态变化时的数据用于速度依赖阻力的参数推定中，但是也可以根据其他的要因而禁止数据的使用。例如，也可以构成为，在坡道行驶时、高低不平升降时、急加减速时、车辆停止时、搭乘者乘降时、系统异常时等，禁止数据的使用。另一方面，在使用可以充分高精度地考虑这些要因的推定模型的情况下，也可以考虑这些要因，来进行速度依赖阻力的参数推定。

而且，在判断为车体姿态已稳定的情况下，主控制ECU21推定速度依赖阻力转矩(步骤S1-34)。在这种情况下，基于各状态量及通过上次(前1个时间步骤)行驶及姿态控制处理中的致动器输出的决定处理而决定的各致动器的输出，利用下式(10)及(11)，分别推定驱动轮速度依赖阻力转矩及车体速度依赖阻力转矩。

[算式10]

驱动轮速度依赖阻力转矩τ_W，DV以下面的公式(10)来表示。

${\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{DV}}={\widetilde{\mathrm{\&tau;}}}_{W,D}-{\mathrm{\&tau;}}_{W,D0}^{\left(n\right)}$ …式(10)

是驱动轮速度依赖阻力转矩的推定值，

此外，α是车辆10的实际的加速度，根据

得到。另外，

是驱动轮速度依赖阻力转矩推定值的偏置值，根据

得到。此外，ζ_W是滤波器系数，

此外，设

其中，T_W及Δt是滤波器时间常数及数据取得间隔，是驱动轮速度依赖阻力转矩无效阈值，预先赋予规定值。

[算式11]

另一方面，车体速度依赖阻力转矩τ_1，DV以下面的公式(11)来表示。

${\mathrm{\&tau;}}_{1,\mathrm{DV}}={\widetilde{\mathrm{\&tau;}}}_{1,D}-{\mathrm{\&tau;}}_{1,D0}^{\left(n\right)}$ …式(11)

是车体速度依赖阻力转矩的推定值，

${\widetilde{\mathrm{\&tau;}}}_{1,D}=-{\mathrm{\&tau;}}_W+m_{1}g{l}_1({\mathrm{\&theta;}}_1-\mathrm{\&alpha;})+m_{S}g{\mathrm{\&lambda;}}_S.$

另外，

是车体速度依赖阻力转矩推定值的偏置值，根据

得到。此外，ζ₁是滤波器系数，

其中，是车体速度依赖阻力转矩无效阈值，预先赋予规定值。

这样，在本实施方式中，基于车辆10的行驶状态、车体姿态及驱动转矩的值，来推定速度依赖阻力转矩。也就是，从作用于驱动轮12和车体的转矩中，提取依赖于车辆速度的粘性阻力转矩的分量。具体地说，通过从驱动转矩中，去除基于驱动轮旋转角速度、车体倾斜角及能动重量部位置的测量值利用理论上的力学模型所假定的其他的转矩分量，来提取粘性阻力转矩的分量。在本实施方式中，将从作用于驱动轮12的驱动转矩中去除了车辆10的惯性力的分量后的值设为驱动轮速度依赖阻力转矩。此外，将从作用于车体的驱动转矩的反转矩中去除了伴随于车体倾斜的重力转矩、基于伴随于车辆10的加速度的惯性力的转矩及伴随于搭乘部14的位置偏移的重力转矩后的值设为车体速度依赖阻力转矩。

另外，从各速度依赖阻力转矩的推定值中，去除与车辆速度无关系的分量。具体地说，将驱动轮旋转角速度比规定的阈值低时的速度依赖阻力转矩的推定值设为与车辆速度无关系的成分。而且，选择性地提取满足该条件的推定值，将经过以规定的时常数所定义的低通滤波器滤波后的值作为速度依赖阻力转矩推定值的偏置值(常数成分)，通过从依次得到的推定值中去除该偏置分量，来修正速度依赖阻力转矩推定值。该分量与未在力学模型中考虑的其他的分量(例如，车体的重心偏移、路面坡度、静止摩擦等)相当，通过尽可能去除之，可以使速度依赖阻力转矩推定值的精度提高。

此外，在本实施方式中，基于简单的线性的力学模型，从阻力转矩的推定值中去除主要的其他的分量，但是对于各分量，也可以使用更精密的非线性模型。另外，也可以在理论上考虑其他的分量。例如，也可以利用其他的观测器来推定车体的重心偏移和路面坡度的值，并去除该分量。

此外，在本实施方式中，基于驱动轮旋转角速度提取无关系的分量，但也可以基于不同的条件，提取假定的其他的分量，并在修正中利用。

继而，主控制ECU21推定速度依赖阻力参数(步骤S1-35)。在这种情况下，开始，基于推定出的驱动轮速度依赖阻力转矩和车体速度依赖阻力转矩及驱动轮旋转角速度的时间历史记录，利用下式(12)求出推定驱动轮摩擦阻力系数、车体空气阻力系数及车体空气阻力中心高度所需要的、各速度依赖阻力转矩和驱动轮旋转角速度之间的关系式中的各系数。

[算式12]

$\left[\begin{array}{cc}{C}_{W,0}& C_{\mathrm{1,0}}\\ C_{W,1}& C_{\mathrm{1,1}}\\ C_{W,2}& C_{\mathrm{1,2}}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}N& {\mathrm{\&Omega;}}_1& {\mathrm{\&Omega;}}_2\\ {\mathrm{\&Omega;}}_1& {\mathrm{\&Omega;}}_2& {\mathrm{\&Omega;}}_3\\ {\mathrm{\&Omega;}}_2& {\mathrm{\&Omega;}}_3& {\mathrm{\&Omega;}}_4\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{cc}{T}_{W,0}& T_{\mathrm{1,0}}\\ T_{W,1}& T_{\mathrm{1,1}}\\ T_{W,2}& T_{\mathrm{1,2}}\end{array}\right]$ …式(12)

其中， ${\mathrm{\&Omega;}}_1=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}$ $T_{W,0}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$ $T_{\mathrm{1,0}}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&tau;}}_{1,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$

${\mathrm{\&Omega;}}_2=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}}^2$ $T_{W,1}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}{\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$ $T_{\mathrm{1,1}}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}{\mathrm{\&tau;}}_{1,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$

${\mathrm{\&Omega;}}_3=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}}^3$ $T_{W,2}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}}^2{\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$ $T_{\mathrm{1,2}}=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}}^2{\mathrm{\&tau;}}_{1,\mathrm{DV}}^{\left(k\right)}$

${\mathrm{\&Omega;}}_4=\underset{k=n-N+1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W^{\left(k\right)}}^4.$

另外，N是参照数据数，是规定值。

上述式(12)是将各速度依赖阻力转矩和驱动轮旋转角速度之间的关系式假定为二次函数，利用最小二乘法来推定其各系数的计算式。

图20是说明驱动轮速度依赖阻力转矩的参数推定的图，纵轴表示驱动轮速度依赖阻力转矩，横轴表示驱动轮旋转角速度。而且，空白的圆圈○描绘从规定时间前的时刻直到当前时间点为止的期间所推定的驱动轮速度依赖阻力转矩的推定值和与之相对应的驱动轮旋转角速度的值。另外，曲线B表示对多个圆圈○表示的驱动轮速度依赖阻力转矩的推定值和驱动轮旋转角速度的值之间的关系利用下式(13)所表示的二次函数进行假定，并利用最小二乘法求出的结果。

[算式13]

${\mathrm{\&tau;}}_{W,\mathrm{DV}}=C_{W,2}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W}^2+C_{W,1}{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W+C_{W,0}$ …式(13)

另外，图21是说明车体速度依赖阻力转矩的参数推定的图，纵轴表示车体速度依赖阻力转矩，横轴表示驱动轮旋转角速度。而且，空白的圆圈○描绘从规定时间前的时刻直到当前时间点为止的期间所推定的车体速度依赖阻力转矩的推定值和与之相对应的驱动轮旋转角速度的值。另外，曲线C是表示对多个圆圈○表示的车体速度依赖阻力转矩的推定值和驱动轮旋转角速度的值之间的关系利用下式(14)所表示的二次函数进行假定，并利用最小二乘法求出的结果。

[算式14]

${\mathrm{\&tau;}}_{1,\mathrm{DV}}=C_{\mathrm{1,2}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W}^2+C_{\mathrm{1,1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_W+C_{\mathrm{1,0}}$ …式(14)

接着，基于得到的各速度依赖阻力转矩和驱动轮旋转角速度之间的关系式中的各系数的值，来推定驱动轮摩擦阻力系数、车体空气阻力系数及车体空气阻力中心高度。具体地说，分别地，根据D_W＝C_W，1来推定驱动轮摩擦阻力系数D_W的值，根据D₁＝C_W，2/R_W来推定车体空气阻力系数D₁的值，根据h_1，D＝(C_1，2+R_W)/D₁来推定车体空气阻力中心高度h_1，D的值。

这样，在本实施方式中，根据车辆速度及速度依赖阻力转矩推定值的时间历史记录来推定速度依赖阻力参数。具体地说，使用从规定时间前的时刻直到当前为止的驱动轮旋转角速度和速度依赖阻力转矩推定值，推定驱动轮旋转角速度和速度依赖阻力转矩之间的相关关系及其参数。在这种情况下，利用最小二乘法来求出参数。这时，假定速度依赖阻力转矩由常数项以及驱动轮旋转角速度的1次项及2次项一共3项组成。

此外，在理论力学模型中，驱动轮速度依赖阻力转矩由1次项和2次项组成，车体速度依赖阻力转矩只由2次项组成，但是通过也假定其他的项，来降低未在力学模型中考虑的因素对速度依赖阻力参数的推定值带来影响的程度。

而且，根据相关参数求出各速度依赖阻力参数。也就是，利用驱动轮速度依赖阻力转矩的1次的系数来决定驱动轮摩擦阻力系数。另外，利用驱动轮速度依赖阻力转矩的2次的系数来决定车体空气阻力系数。此外，利用车体速度依赖阻力转矩的2次的系数来决定车体空气阻力中心高度。

此外，在本实施方式中，利用最小二乘法来推定了规定时间内的平均的相关关系，但是，也可以使用其他的方法。例如，可以根据3点的数据来求出瞬间的相关关系，使该相关参数经低通滤波器滤波，来以小的存储器容量及运算量计算出平均的相关关系。

另外，在本实施方式中，以二次函数假定了相关关系，但也可以使用更高次的函数和其他的非线性函数。由此，有可能可以更准确地提取速度依赖阻力分量。

而且，主控制ECU21，基于这样推定的速度依赖阻力参数，执行后面的目标行驶状态的决定处理、目标车体姿态的决定处理及致动器输出的决定处理。此外，判断车体姿态是否稳定，在判断为不稳定的情况下，主控制ECU21不用推定速度依赖阻力转矩，并且也不用推定速度依赖阻力参数，照原样结束状态量的取得处理。

这样，在本实施方式中，基于行驶状态、车体姿态等时间历史记录来推定速度依赖阻力的参数。具体地说，根据各种驱动轮旋转角速度和各速度依赖阻力转矩之间的关系来推定参数。此外，只利用车体姿态的变化速度较低的状态的数据。而且，将车辆速度较低时的推定值作为偏置值而用于误差的修正。

由此，不论车辆10的使用状况和使用历史记录如何，都可以以高精度推定作用于车辆10的速度依赖阻力的值。另外，通过把车辆速度较低的状态下的推定值作为偏置值，可以将不能把握的阻力等各种因子作为误差来进行补偿。

此外，本发明不限定于上述实施方式，基于本发明的宗旨，能够进行各种变形，不把这些从本发明的范围中排除。

产业上的利用可能性

本发明可以应用于利用了倒立摆的姿态控制的车辆。

符号的说明

10车辆、12驱动轮、14搭乘部、20控制ECU、71气流速度传感器。

Claims (14)

1.一种车辆，其特征在于，具有：

驱动轮，以可旋转的方式安装于车体；和

车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，

该车辆控制装置具备：

推定单元，推定随着车辆速度变大而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即速度依赖阻力转矩；和

姿态控制单元，根据由该推定单元推定出的速度依赖阻力转矩，使上述车体的重心向上述驱动轮的行进方向相对于上述驱动轮而移动。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，

上述车辆控制装置，通过使上述车体倾斜来使上述车体的重心移动。

3.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，

还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，

上述车辆控制装置通过使上述能动重量部移动而使上述车体的重心移动。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的车辆，其中，

上述推定单元推定作用于上述车体的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩，和/或，针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力和/或上述空气阻力的反转矩。

5.一种车辆，其特征在于，具备：

驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；

车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，

该车辆控制装置具备对气流速度进行测量的气流速度测量单元，

按照与由该气流速度测量单元测量出的气流速度的大小相应的量，使上述车体的重心向气流速度的方向相对于上述驱动轮而移动。

6.一种车辆，其特征在于，具有：

驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；和

车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，

该车辆控制装置具备：

推定单元，根据上述驱动轮的旋转状态和/或上述车体的重心位置和/或上述驱动转矩的时间历史记录，推定伴随车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即速度依赖阻力转矩；和

姿态控制单元，根据由该推定单元推定出的速度依赖阻力转矩来控制上述车体的姿态。

7.根据权利要求6所述的车辆，其中，

上述推定单元根据关于上述驱动轮的旋转角速度、上述驱动轮的旋转角加速度及上述车体的倾斜角中的任意1个以上的时间历史记录来推定上述速度依赖阻力转矩。

8.根据权利要求6或7所述的车辆，其中，

还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，

上述推定单元根据上述能动重量部的与驱动轮的相对位置的时间历史记录来推定速度依赖阻力转矩。

9.根据权利要求6～8的任意一项所述的车辆，其中，

上述推定单元，推定作用于上述车体的空气阻力即车体空气阻力和/或伴随于上述空气阻力而作用于上述车体的转矩即车体空气阻力转矩和/或针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力转矩。

10.根据权利要求6～9的任意一项所述的车辆，其中，

上述推定单元，禁止在推定中使用上述车体的重心的移动速度或移动加速度在规定阈值以上时的时间历史记录。

11.根据权利要求6～10的任意一项所述的车辆，其中，

上述推定单元，将上述驱动轮的旋转角速度在规定阈值以下时的上述速度依赖阻力转矩的推定值作为偏移量来修正上述速度依赖阻力转矩的推定值。

12.根据权利要求6～11的任意一项所述的车辆，其中，

上述车辆控制装置具备参数决定单元，该参数决定单元根据上述驱动轮的旋转角速度及上述速度依赖阻力转矩的推定值的时间历史记录来决定上述驱动轮的旋转角速度的乘方和上述速度依赖阻力转矩的相关参数即速度依赖阻力参数，

上述推定单元根据上述速度依赖阻力参数来推定上述速度依赖阻力转矩。

13.根据权利要求12所述的车辆，其中，

上述参数决定单元决定以下三个参数中的至少1个：上述空气阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即车体空气阻力系数；上述车体空气阻力的作用中心的高度即车体空气阻力中心高度；和上述驱动轮的摩擦阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即驱动轮摩擦阻力系数。

14.根据权利要求12或13所述的车辆，其中，

上述参数决定单元利用针对一组数据的最小二乘法来决定上述速度依赖阻力参数，该一组数据是从当前起直到规定时间之前为止的范围中的上述驱动轮的旋转角速度和上述速度依赖阻力转矩的推定值的一组数据。

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