CN103660999B - 两轮倒立摆车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及两轮倒立摆车辆及其控制方法。两轮倒立摆车辆包括：分别使两个车轮中的相应一者旋转的单绕组第一和第二电动机；和分别向第一和第二电动机供应驱动电流的第一和第二控制系统，当已经检测出第一控制系统中的异常时，从第一控制系统到第一电动机的驱动电流的供应受到禁止，并且包括：传感器，其被构造为检测随车辆的回转而变化的物理量；发电制动单元，其被构造为能够在发电制动是否被施加给第一电动机的有效状态与无效状态之间切换；和控制单元，其被构造为在从第一控制系统到第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当控制单元基于由传感器检测的物理量而已经判定车辆正绕第二电动机侧回转时，使发电制动单元中的发电制动有效。

Description

两轮倒立摆车辆及其控制方法

技术领域

本发明涉及两轮倒立摆车辆及其控制方法，具体而言，涉及用于控制其中控制系统被双重分工的两轮倒立摆车辆的技术。

背景技术

在日本专利申请公开No.2009-187561(JP2009-187561A)所描述的车辆中，电动机具有多个冗余绕组，并且该电动机能够由多个功率放大器控制单元来驱动。该车辆包括该多个功率放大器控制单元和经由系统总线连接到该多个功率放大器控制单元的多个处理器。因此，控制系统被多重分工了。如果任一处理器发生故障，则基于除该故障处理器以外的处理器的输出来控制车辆。但是，当电动机具有上述多重绕组时，成本便增加了。

本申请的申请人在研究降低成本的两轮倒立摆车辆的同时发现了下述问题。下面的描述是本申请的申请人最新研究的，并不是说明现有技术的描述。

图15是示出两轮倒立摆车辆400中的控制系统的构造的方框图，其中在该两轮倒立摆车辆400中，电动机407、408各自具有单个绕组，并且该控制系统被双重分工为第一线控制系统和第二线控制系统。图16是示出两轮倒立摆车辆400在电动机407、408各自具有单个绕组并且控制系统被双重分工为第一线控制系统和第二线控制系统的情况下的示意性构造的视图。

如图16所示，电动机407、408可分别只由双工控制系统中与电动机407、408相对应的控制系统来控制。微控制器401、402分别经由逆变器403、404来控制电动机407、408，以基于姿态角传感器411、412的输出保持倒立状态。微控制器401、402分别基于来自旋转角传感器409、410的输出以反馈的方式来控制电动机407、408。

将参考图17所示的流程来描述在上述构造中当控制系统之一发生故障时两轮倒立摆车辆400的操作。在这里，将对第一线控制系统与第二线控制系统中的第一线控制系统已经发生故障的情况进行描述。

当第一线微控制器401已经检测出第一线控制系统中的故障(S101)时，第一线微控制器401关闭第一线继电器405(S102)。即，第一线逆变器403与电动机407分离，并且电动机407进入自由状态。第一线微控制器401将与第一线控制系统的故障有关的信息输出到第二线微控制器402。

第二线微控制器402基于来自第一线微控制器401的信息检测第一线控制系统的故障(S103)。当第二线微控制器402已经检测出第一线控制系统的故障时，第二线微控制器402经由逆变器404来控制电动机408，使得两轮倒立摆车辆400的车速降低。即，可以在通过剩余控制系统对两轮倒立摆车辆执行倒立控制的同时使两轮倒立摆车辆停止。但是，在这种情况下，对两轮倒立摆车辆400的倒立控制通过只由第二线控制系统驱动电动机408来执行。因此，两轮倒立摆车辆400的车体绕与自由的第一线电动机407一致的轴线回转(S104)。在两轮倒立摆车辆的车速显著降低之后，允许该两轮倒立摆车辆的搭乘者下车(S105)。

以此方式，在电动机407、408各自只具有单个绕组以具备简化构造来降低成本的情况下，如果控制系统之一发生故障，相应地，该两轮倒立摆车辆被迫停止，该两轮倒立摆车辆发生回转。即，不可能保持直线稳定性，因此不可能使两轮倒立摆车辆稳定地行驶并且使该车辆达到停止状态。但是，在两轮倒立摆车辆中，要求确保控制的稳定性。

发明内容

本发明提供了即使利用电动机分别具有成本降低的单个绕组的构造，也能够保持直线稳定性的两轮倒立摆车辆及其控制方法。

本发明的第一方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括：单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止。所述两轮倒立摆车辆包括：传感器，其被构造为检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量；发电制动单元，其被构造为能够在发电制动被施加给所述第一电动机的有效状态与发电制动未被施加给所述第一电动机的无效状态之间切换；以及控制单元，其被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机侧发生回转时，使所述发电制动单元中的发电制动有效。

在上述方面中，所述第二控制系统可包括所述控制单元，并且所述控制单元可被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第一电动机侧发生回转时，向所述第二电动机供应驱动电流，从而使所述第二电动机的转速降低。

在上述方面中，所述传感器可以为横摆率传感器，其被构造为检测所述两轮倒立摆车辆的横摆率来作为所述物理量，并且所述控制单元可被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率大于预定阈值时，使所述发电制动有效或者降低所述第二电动机的转速。

在上述方面中，所述控制单元可被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率小于或等于所述预定阈值时，使所述发电制动单元中的发电制动无效。

本发明的第二方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括：单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止。所述两轮倒立摆车辆包括：继电器，其被构造为能够切换是否将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机，还供应到所述第一电动机；以及控制单元，其被构造为当从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机。

在上述方面中，所述第一控制系统可包括第一微控制器，其被构造为当所述第一微控制器已经检测出所述第一控制系统中的异常时，提供与所述异常的检测有关的信息，并且所述第二控制系统可包括第二微控制器，其被构造为充当所述控制单元，并且通过基于来自所述第一微控制器的、与所述异常的检测有关的信息判定为向所述第一电动机的驱动电流的供应已经受到禁止，从而使所述继电器进行切换。

在上述方面中，所述两轮倒立摆车辆可包括监控单元，其被构造为以看门狗方式监控所述第一微控制器。所述监控单元可被构造为当所述监控单元通过以看门狗方式进行监控而已经检测出所述第一微控制器中的异常时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机。

本发明的第三方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括：单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止。所述两轮倒立摆车辆包括：差动抑制设备，其被构造为将所述第一电动机的输出轴耦合到所述第二电动机的输出轴。

本发明的第四方面提供了一种用于两轮倒立摆车辆的控制方法，所述两轮倒立摆车辆包括：单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流。所述控制方法的特征在于包括：当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，禁止从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应的步骤；检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量的步骤；基于所检测到的所述物理量判定所述两轮倒立摆车辆是否正绕所述第二电动机侧发生回转的步骤；以及当判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机侧发生回转时，向所述第一电动机施加发电制动的步骤。

本发明的第五方面提供了一种用于两轮倒立摆车辆的控制方法，所述两轮倒立摆车辆包括：单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流。所述控制方法包括：当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，禁止从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应的步骤；以及切换所述第二控制系统与所述第一电动机之间的连接状态，从而将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机，还供应到所述第一电动机的步骤。

根据本发明的上述方面，可以提供即使利用电动机分别具有成本降低的单个绕组的构造，也能够保持直线稳定性的两轮倒立摆车辆及其控制方法。

附图说明

下面，将参考附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相似的参考标记表示相似的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆的示意性构造的视图；

图2是示出根据本发明第一实施例的控制装置的构造的方框图；

图3是示出根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆的内部示意性结构的视图；

图4是示出根据本发明第一实施例的继电器和发电制动机构的构造视图；

图5是示出用于根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆的控制处理的流程图；

图6是示出用于根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆的直行(straight-ahead)驱动控制处理的流程图；

图7是示出根据本发明第二实施例的控制装置的构造的方框图；

图8是示出根据本发明第二实施例的继电器和安全控制继电器的构造视图；

图9是示出用于根据本发明第二实施例的两轮倒立摆车辆的控制处理的流程图；

图10是示出根据本发明第二实施例的控制装置的另一构造的方框图；

图11是示出根据本发明第三实施例的控制装置的构造的方框图；

图12是示出根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆的内部示意性结构的视图；

图13A是示出正常时的旋转差和转矩传递情况的视图；

图13B是示出发生异常时的旋转差和转矩传递情况的视图；

图14是示出用于根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆的控制处理的流程图；

图15是示出包括单绕组的电动机的两轮倒立摆车辆的控制系统的构造的方框图；

图16是示出包括单绕组的电动机的两轮倒立摆车辆的示意性构造的视图；以及

图17是示出包括单绕组的电动机的两轮倒立摆车辆的操作的流程图。

具体实施方式

本发明的第一实施例

将描述本发明的第一实施例。将参考图1来描述根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1。图1是示出根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的示意性构造的视图。

两轮倒立摆车辆1在搭乘在踏板3上的搭乘者已经沿两轮倒立摆车辆1的前-后方向上施加了载荷时，利用传感器来检测两轮倒立摆车辆1在前-后方向上的姿态角。为了保持两轮倒立摆车辆1的倒立状态，两轮倒立摆车辆1基于所检测出的姿态角来控制用于分别驱动左、右车轮2的电动机。即，当搭乘在踏板3上的搭乘者向前施加载荷以使两轮倒立摆车辆1向前倾斜时，为了保持两轮倒立摆车辆1的倒立状态，两轮倒立摆车辆1控制用于驱动左、右车轮2的电动机以向前加速。当搭乘者向后施加载荷以使两轮倒立摆车辆1向后倾斜时，为了保持两轮倒立摆车辆1的倒立状态，两轮倒立摆车辆1控制用于驱动左、右车轮2的电动机以向后加速。为了确保控制的稳定性，两轮倒立摆车辆1包括用于控制电动机的双工控制系统。

对这些电动机的控制通过安装在两轮倒立摆车辆1上的控制装置10来执行。下面将参考图2来描述控制装置10。

随后，将参考图2来描述根据本发明第一实施例的控制装置10的构造。图2是示出根据本发明第一实施例的控制装置10的构造的方框图。

控制装置10包括微控制器11、12，DC-DC转换器13、14，电池15、16，逆变器17、18，继电器19、20，电动机21、22，旋转角传感器23、24，姿态角传感器25、26，横摆率传感器27、28和发电制动机构29、30。

为了确保对两轮倒立摆车辆1控制的稳定性，控制装置10是被双重分工成第一线控制系统和第二线控制系统的双工系统。第一线控制系统包括微控制器11、DC-DC转换器13、电池15、逆变器17、继电器19、电动机21、旋转角传感器23、姿态角传感器25、横摆率传感器27和发电制动机构29。第一线控制系统执行对电动机21的驱动控制。第二线控制系统包括微控制器12、DC-DC转换器14、电池16、逆变器18、继电器20、电动机22、旋转角传感器24、姿态角传感器26、横摆率传感器28和发电制动机构30。第二线控制系统执行对电动机22的驱动控制。

如上所述，为了保持倒立状态，微控制器11、12中的每一者是基于从姿态角传感器25、26中的相应一者输出的姿态角信号来控制电动机21、22中的相应一者的电子控制单元(ECU)。微控制器11、12中的每一者包括中央处理单元(CPU)和存储单元。微控制器11、12中的每一者通过执行相应存储单元中所存储的程序来执行本实施例中微控制器11、12中的每一者的处理。即，微控制器11、12中的每一者的存储单元中所存储的程序包括用于使CPU执行本实施例中微控制器11、12中的每一者的处理的代码。存储单元的每一者例如被构造为包括能够存储程序和各种信息(程序和信息被用在CPU所执行的处理中)的任何存储装置。存储装置例如是存储器或硬盘驱动器等。

微控制器11将用于控制电动机21的指令值输出到逆变器17。微控制器11在发电制动机构29的发电制动被施加给电动机22的有效状态与发电制动机构29的发电制动未被施加给电动机22的无效状态之间切换。具体而言，微控制器11将用于指示向电动机22施加发电制动以使电动机22关闭或开启的切换指示信号输出到发电制动机构29。微控制器12将用于控制电动机22的指令值输出到逆变器18。微控制器12在发电制动机构30的发电制动被施加给电动机21的有效状态与发电制动机构30的发电制动未被施加给电动机21的无效状态之间切换。具体而言，微控制器12将用于指示向电动机21施加发电制动以使电动机21关闭或开启的切换指示信号输出到发电制动机构30。

在这里，微控制器11生成了用于逆变器17的指令值，从而基于从旋转角传感器23输出的旋转角信号以反馈的方式来控制电动机21。该旋转角信号表示电动机21的旋转角。微控制器12生成了用于逆变器18的指令值，从而基于从旋转角传感器24输出的旋转角信号以反馈的方式来控制电动机22。该旋转角信号表示电动机22的旋转角。

微控制器11在从DC-DC转换器13供应的电力下工作。另外，微控制器12在从DC-DC转换器14供应的电力下工作。

DC-DC转换器13将从电池15供应的电力的电压转换成适合被供应到微控制器11的电压，并且将该电力供应到微控制器11。DC-DC转换器14将从电池16供应的电力的电压转换成适合被供应到微控制器12的电压，并且将该电力供应到微控制器12。

电池15、16中的每一者向控制装置10供应运行控制装置10所需要的电力。具体而言，电池15向DC-DC转换器13供应运行微控制器11所需要的电力。另外，电池16向DC-DC转换器14供应运行微控制器12所需要的电力。

逆变器17通过基于从微控制器11输出的指令值来执行脉冲宽度调制(PWM)控制，以从由电池15所供应的电力中生成用于驱动电动机21的驱动电流。该驱动电流经由继电器19被供应到电动机21。逆变器18通过基于从微控制器12输出的指令值来执行PWM控制，以从由电池16所供应的电力中生成用于驱动电动机22的驱动电流。该驱动电流经由继电器20被供应到电动机22。

当第一线控制系统中的异常已经被微控制器11检测出时，执行：继电器19响应于来自微控制器11的控制来使逆变器17与电动机21彼此分离。当第二线控制系统中的异常已经被微控制器12检测出时，执行：继电器20响应于来自微控制器12的控制来使逆变器18与电动机22彼此分离。以此方式，通过使具有异常的控制系统与电动机21或电动机22分离，抑制了不正确的控制，并且确保了控制的安全性。任何异常可被设定为控制系统中的异常。控制系统中的异常例如是因控制系统不能正常控制电动机21或电动机22所引起的异常，诸如控制系统中部件的故障和微控制器11或微控制器12的软件错误等。

电动机21、22中的每一者为单绕组电动机。电动机21由从逆变器17经由继电器19所供应的驱动电流驱动。通过驱动电动机21，转矩被从电动机21施加到左车轮2，从而使左车轮2旋转。电动机22由从逆变器18经由继电器20所供应的驱动电流驱动。通过驱动电动机22，转矩被从电动机22施加给右车轮2，从而使右车轮2旋转。

旋转角传感器23检测电动机21的旋转角，生成表示所检测到的旋转角的旋转角信号，并将该旋转角信号输出到微控制器11。旋转角传感器24检测电动机22的旋转角，生成表示所检测到的旋转角的旋转角信号，并将该旋转角信号输出到微控制器12。

姿态角传感器25、26中的每一者在搭乘者已经在两轮倒立摆车辆1的前-后方向上向踏板3施加了的载荷时，检测两轮倒立摆车辆1的前-后方向上的姿态角。姿态角传感器25、26中的每一者将表示所检测到的姿态角的姿态角信号输出到微控制器11、12中的相应一者。姿态角传感器25、26中的每一者例如由加速度传感器和陀螺仪传感器形成，以检测两轮倒立摆车辆1的姿态角。

横摆率传感器27、28中的每一者检测两轮倒立摆车辆1的横摆率。横摆率传感器27、28中的每一者将表示所检测到的横摆率的横摆率信号输出到微控制器11、12中的相应一者。横摆率传感器27、28中的每一者例如由陀螺仪传感器形成，以检测两轮倒立摆车辆1的横摆率(角速度)。

发电制动机构29响应于从微控制器11输出的且指示发电制动开启的切换指示信号来向电动机22施加发电制动。另外，发电制动机构29响应于从微控制器11输出的且指示发电制动关闭的切换指示信号来解除对电动机22的发电制动。

发电制动机构30响应于从微控制器12输出的且指示发电制动开启的切换指示信号来向电动机21施加发电制动。另外，发电制动机构30响应于从微控制器12输出的且指示发电制动关闭的切换指示信号来解除对电动机21的发电制动。

在第一实施例中，利用上述构造，发电制动由发电制动机构29或发电制动机构30施加到通过与异常控制系统分离而未被供应驱动电流并且处于自由状态的电动机22或电动机21。以此方式，控制两轮倒立摆车辆1以保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。因此，可以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并使车辆1达到停止状态。

随后，将参考图3来描述根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构。图3是示出根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构的视图。

如上所述，电动机21、22中的每一者具有单绕组。具体而言，电动机21包括单绕组线圈210，且电动机22包括单绕组线圈220。电动机21由通过微处理器11供应到线圈210的驱动电流驱动。电动机22由通过微处理器12供应到线圈220的驱动电流驱动。以此方式，根据本实施例的电动机21、22为单绕组型，所以与使用了多绕组电动机的情况相比，可以降低两轮倒立摆车辆1的成本。

随后，将参考图4来描述根据本发明第一实施例的继电器19、20和发电制动机构29、30的构造。图4是示出根据本发明第一实施例的继电器19、20和发电制动机构29、30的构造视图。

继电器19包括继电器开关101a至101c和继电器驱动器103。以下，继电器开关101a至101c也被统称为继电器开关101。

继电器开关101a至101c是能够在连接状态与非连接状态之间进行切换的开关，其中在连接状态下，逆变器17被连接到电动机21，并且从逆变器17输出的驱动电流能够被分别供应到电动机21的W相、V相和U相，在非连接状态下，逆变器17与电动机21断开，并且从逆变器17输出的驱动电流不能够被分别供应到电动机21的W相、V相和U相。

继电器驱动器103响应于从微处理器11输出的且指示继电器19进行切换的切换指示信号来切换继电器开关101a至101c。具体而言，在向电动机21供应驱动电流之前，微处理器11将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器驱动器103。继电器驱动器103响应于从微处理器11输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号，来将继电器开关101a至101c切换到连接状态。另外，当微处理器11已经检测出微处理器11所在的第一线控制系统中的异常时，微处理器11将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器驱动器103。继电器驱动器103响应于从微处理器11输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号，来将继电器开关101a至101c切换到非连接状态。因此，第一线逆变器17与电动机21彼此分离，并且电动机21进入驱动电流未被供应的自由状态。

继电器20包括继电器开关102a至102c和继电器驱动器104。以下，继电器开关102a至102c也被统称为继电器开关102。

继电器开关102a至102c是能够在连接状态与非连接状态之间进行切换的开关，其中在连接状态下，逆变器18被连接到电动机22，并且从逆变器18输出的驱动电流能够被分别供应到电动机22的W相、V相和U相，在非连接状态下，逆变器18与电动机22断开，并且从逆变器18输出的驱动电流不能够被分别供应到电动机22的W相、V相和U相。

继电器驱动器104响应于从微处理器12输出的且指示继电器20进行切换的切换指示信号来切换继电器开关102a至102c。具体而言，在向电动机22供应驱动电流之前，微处理器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器驱动器104。继电器驱动器104响应于从微处理器12输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号，来将继电器开关102a至102c切换到连接状态。另外，当微处理器12已经检测出微处理器12所在的第二线控制系统中的异常时，微处理器12将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器驱动器104。继电器驱动器104响应于从微处理器12输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号，来将继电器开关102a至102c切换到非连接状态。因此，第二线逆变器18与电动机22彼此分离，并且电动机22进入驱动电流未被供应的自由状态。

发电制动机构29包括继电器105和发电制动电阻器107a至107c。以下，发电制动电阻器107a至107c也被统称为发电制动电阻器107。

继电器105响应于从微控制器11输出的且指示继电器105进行切换的切换指示信号，来在电动机22被连接到发电制动电阻器107a至107c的连接状态与电动机22和发电制动电阻器107a至107c断开的非连接状态之间切换。

具体而言，当微控制器11向电动机22施加发电制动时，微控制器11将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器105。继电器105响应于从微控制器11输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号来切换到连接状态。在这里，继电器105相对于继电器开关102a至102c相对于逆变器18被切换到非连接状态的一侧而在连接状态与非连接状态之间切换。即，当继电器开关102a至102c相对于逆变器18被切换到非连接状态时，通过将继电器105切换到连接状态而将电动机22连接到发电制动电阻器107a至107c。结果，发电制动被施加给电动机22。另外，当微控制器11解除被施加给电动机22的发电制动时，微控制器11将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器105。继电器105响应于从微控制器11输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号来切换到非连接状态。

发电制动机构包括30包括继电器106和发电制动电阻器108a至108c。以下，发电制动电阻器108a至108c也被统称为发电制动电阻器108。

继电器106向应于从微控制器12输出的且指示继电器106进行切换的切换指示信号，来在电动机21被连接到发电制动电阻器108a至108c的连接状态与电动机21和发电制动电阻器108a至108c断开的非连接状态之间切换。

具体而言，当微控制器12向电动机21施加发电制动时，微控制器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器106。继电器106响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号来切换到连接状态。在这里，继电器106相对于继电器开关101a至101c相对于逆变器17被切换到非连接状态的一侧而在连接状态与非连接状态之间切换。即，当继电器开关101a至101c相对于逆变器17被切换到非连接状态时，通过将继电器106切换到连接状态而将电动机21连接到发电制动电阻器108a至108c。结果，发电制动被施加给电动机21。另外，当微控制器12解除被施加给电动机21的发电制动时，微控制器12将指示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器106。继电器106响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号来切换到非连接状态。

在这里，严格来讲，继电器105、106以及继电器19、20中的每一者包括将电动机21或电动机22的相连接到发电制动电阻器107a至107c或发电制动电阻器108a至108c或者使电动机21或电动机22的相与发电制动电阻器107a至107c或发电制动电阻器108a至108c断开的三个继电器开关，以及切换这些继电器开关的继电器驱动器。继电器驱动器响应于来自微控制器11的切换指示信号来切换继电器开关，从而在电动机22与发电制动电阻器107的连接状态与非连接状态之间进行切换。继电器驱动器响应于来自微控制器12的切换指示信号来切换继电器开关，从而在电动机21与发电制动电阻器108的连接状态与非连接状态之间进行切换。该操作与继电器19或继电器20中的操作类似，因此省略了其详细描述。

在第一实施例中，利用上述构造，当由于在相应控制系统中检测到异常而处于自由状态的电动机的转速增大，并且相应地，两轮倒立摆车辆1绕运行(live)电动机侧发生回转时，可以通过向自由的电动机施加发电制动来禁止两轮倒立摆车辆1的回转。因此，在使用单绕组电动机以降低成本的构造中，即使当任一控制系统中发生异常且该任一控制系统的部分功能受限时，也可以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时，使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并且使两轮倒立摆车辆1达到停止状态。

随后，将参考图5来描述根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的控制处理。图5是示出用于根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆的控制处理的流程图。

当微控制器11已经检测出第一线控制系统中的异常时(S1)，微控制器11关闭第一线继电器19(S2)。具体而言，微控制器11将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器19。继电器19响应于从微控制器11输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号而进入到非连接状态。即，继电器19使逆变器17与电动机21彼此分离。因此，电动机21进入自由状态。

微控制器11将第一线控制系统中的异常已经被检测出的通知信息输出到微控制器12。微控制器12基于来自微控制器11的通知信息检测出在第一线控制系统中已经发生异常(S3)。

微控制器12在检测到第一线控制系统中的异常时向第一线电动机21施加发电制动(S4)。具体而言，微控制器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到发电制动机构30。发电制动机构30响应于从微控制器12输出的切换指示信号来向电动机21施加发电制动。

之后，微控制器12通过控制发电制动的开/关状态来在执行减小两轮倒立摆车辆1的回转量并保持其倒立状态的控制的同时，执行降低两轮倒立摆车辆1的车速的控制(S5)。下面将参考图6来描述该处理的详细内容。因此，在两轮倒立摆车辆1的车速已经被充分降低之后，允许搭乘者下车(S6)。

随后，将参考图6来描述用于发生异常时根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的直行控制处理。图6是示出用于发生异常时根据本发明第一实施例的两轮倒立摆车辆1的直行控制处理的流程图。该处理与上述图5中的步骤S5对应。在这里，和上述情况一样，将在第一线控制系统中的异常被检测出的前提下进行描述。

微控制器12判定由从横摆率传感器28输出的横摆率信号所表示的横摆率是否大于设定值(预定的阈值)(S10)。任何数值可以是这里的设定值(阈值)。

当判定为横摆率小于或等于设定值(S10中的否)时，微控制器12关闭正被施加给电动机21的发电制动(S11)。具体而言，微控制器12将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到发电制动机构30。发电制动机构30响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号，通过使电动机21与发电制动电阻器108断开，来解除正被施加给电动机21的发电制动。

当判定为横摆率大于设定值时(S10中的是)，微控制器12判定两轮倒立摆车辆1正绕哪个电动机侧发生回转(S12)。

当判定为两轮倒立摆车辆1正绕自由的电动机21(S12中的自由的电动机侧)发生回转时，微控制器12降低运行的、非自由的电动机22的输出功率(S13)。具体而言，微控制器12生成使电动机22的转速降低的指令值，并且将该指令值输出到逆变器18。逆变器18基于从微控制器12输出的指令值生成使电动机22的转速降低的驱动电流，并且将该驱动电流经由继电器20供应到电动机22。

即，当两轮倒立摆车辆1正绕自由的电动机21发生回转时，自由的电动机21的转速低于运行的电动机22的转速。为了处理上述情形，利用步骤S13，可以根据电动机21的转速来降低电动机22的转速，因此保持了两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。

另一方面，当判定为两轮倒立摆车辆1正在绕运行的电动机22(S12中的运行的电动机侧)发生回转时，微控制器12向电动机21开启发电制动(S14)。具体而言，微控制器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到发电制动机构30。发电制动机构30响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号，通过将电动机21连接到发电制动电阻器108，来向电动机21施加发电制动。

即，当两轮倒立摆车辆1正绕运行的电动机22发生回转时，运行的电动机22的转速低于自由的电动机21的转速。为了处理上述情形，利用步骤S14，可以通过发电制动降低电动机21的转速和电动机22的转速，因此保持了两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。

在上述处理中，对第一线控制系统中的异常已经被检测出的情况进行了描述。当第二线控制系统中的异常已经被检测出时，在微控制器11与微控制器12互换位置的状态下执行类似的处理是显而易见的，所以省略了其描述。

如上所述，在第一实施例中，电动机21、22各自为单绕组型，所以可以降低成本。另外，可以减少与所省略的绕组相对应的构件(逆变器、继电器和旋转角传感器等)，所以就这点而言，可以降低成本。

另外，在第一实施例中，当从第一线控制系统到电动机21的驱动电流的供应受到禁止时，并且当基于由横摆率传感器27所检测到的物理量(横摆率)判定为两轮倒立摆车辆1正绕运行的电动机22发生回转时，微控制器12使发电制动机构30中的发电制动有效。因此，即使当电动机21、22的每一者为成本降低的单绕组型并且能够通过任一控制系统驱动时，也可以根据电动机22的转速通过发电制动来降低电动机21的转速，所以也可以保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。另外，可以通过低成本的发电制动来保持直线稳定性，所以就这点而言，成本不会增加。

第二实施例

随后，将描述本发明的第二实施例。第二实施例中的两轮倒立摆车辆1的示意性构造与参考图1所描述的第一实施例中的两轮倒立摆车辆1的示意性构造类似，所以省略了其描述。

随后，将参考图7来描述根据本发明第二实施例的控制装置10的构造。图7是示出根据本发明第二实施例的控制装置10的构造的方框图。下面，适当地省略了与第一实施例的内容类似的内容。

在第二实施例中，控制装置10包括安全控制继电器31、32，代替了发电制动机构29、30。

安全控制继电器31能够响应于来自第二线微控制器12的控制被切换以将从逆变器17输出的驱动电流输出到电动机22，当第一线控制系统中的异常已经被检测出时执行该处理。安全控制继电器32能够响应于来自第一线微控制器11的控制被切换以将从逆变器18输出的驱动电流输出到电动机21，当第二线控制系统中的异常已经检测到出时，执行该处理。

在第二实施例中，利用上述构造，驱动电流通过安全控制继电器31或安全控制继电器32从控制系统中除异常控制系统以外的另一者供应到通过与异常控制系统分离而未被供应驱动电流的电动机21或电动机22。以此方式，控制两轮倒立摆车辆1以保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。因此，电动机21、22由相同的驱动电流以相同的转速被驱动，从而可以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并使车辆1达到停止状态。

在第二实施例中，两轮倒立摆车辆1的直线稳定性被保持了，所以如图7所示，控制装置10可以不包括用来判定是否施加发电制动的横摆率传感器27、28。

根据第二实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构与参考图3所描述的根据第一实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构类似，所以省略了其描述。

随后，将参考图8来描述根据本发明第二实施例的继电器19、20和安全控制继电器31、32的构造。图8是根据本发明第二实施例的继电器19、20和安全控制继电器31、32的构造视图。继电器19、20与第一实施例的继电器类似，所以省略了其描述。

安全控制继电器31响应于从微控制器11输出的且指示安全控制继电器31进行切换的切换指示信号，来在电动机22被连接到逆变器17的连接状态与电动机22和逆变器17断开的非连接状态之间切换。具体而言，当微控制器11已经检测出第二线控制系统中的异常时，微控制器11将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器31。安全控制继电器31响应于从微控制器11输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号来切换到连接状态。因此，从逆变器17输出的驱动电流还被供应到电动机22。另外，当微控制器11取消利用第一线逆变器17对电动机22的驱动时，微控制器11将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器31。安全控制继电器31响应于从微控制器11输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号来切换到非连接状态。因此，从逆变器17输出的驱动电流未被供应到电动机22。

安全控制继电器32响应于从微控制器12输出的且指示安全控制继电器32进行切换的切换指示信号，来在电动机21被连接到逆变器18的连接状态与电动机21和逆变器18断开的非连接状态之间切换。具体而言，当微控制器12已经检测出第一线控制系统中的异常时，微控制器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器32。安全控制继电器32响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号来切换到连接状态。因此，从逆变器18输出的驱动电流还被供应到电动机21。另外，当微控制器12取消利用逆变器18对电动机21的驱动时，微控制器12将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器32。安全控制继电器32响应于从微控制器12输出的且表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号来切换到非连接状态。因此，从逆变器18输出的驱动电流未被供应到电动机22。

在这里，严格来讲，安全控制继电器31、32以及继电器19、20中的每一者包括将电动机21或电动机22的相连接到被供应到逆变器17或逆变器18的相的驱动电流的输出端子或者使电动机21或电动机22的相和被供应到逆变器17或逆变器18的相的驱动电流的输出端子断开的三个继电器开关，以及切换这些继电器开关的继电器驱动器。继电器驱动器响应于来自微控制器11的切换指示信号来切换继电器开关，从而在电动机22与逆变器17的连接状态与非连接状态之间进行切换。继电器驱动器响应于来自微控制器12的切换指示信号来切换继电器开关，从而在电动机21与逆变器18的连接状态与非连接状态之间进行切换。该操作与继电器19或继电器20中的操作类似，因此省略了其详细描述。

在第二实施例中，利用上述构造，通过利用安全控制继电器32或安全控制继电器31将与已经检测出异常的控制系统分离的电动机21或电动机22连接到还没有检测出异常的正常控制系统，可以与对应于正常控制系统的电动机22或电动机21的情况一样来驱动与异常控制系统相对应的电动机21或电动机22。因此，电动机21、22都通过被供应相同的驱动电流来驱动。因此，左、右车轮2的转速变得彼此相等，所以可以禁止两轮倒立摆车辆1的回转。即，当两轮倒立摆车辆1中发生了故障时，可以利用低成本的构造在不降低两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的情况下，使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并使车辆1达到停止状态。

随后，将参考图9来描述用于根据本发明第二实施例的两轮倒立摆车辆1的控制处理。图9是示出用于根据本发明第二实施例的两轮倒立摆车辆1的控制处理的流程图。相同的参考标记表示与参考图5所描述的第一实施例中的控制处理的步骤类似的步骤，并且省略了其描述。

在这里，将对微控制器12已经检测出第一线控制系统中的异常的情况进行描述。当微控制器12检测出第一线控制系统中的异常时(S1至S3)，微控制器12切换安全控制继电器32，以使得可以将电力从第二线逆变器18传送到与第一线控制系统相对应的电动机21(S7)。具体而言，微控制器12将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器32。安全控制继电器32向应于从微控制器12输出的且表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号来切换到连接状态。因此，从第二线逆变器18输出的驱动电流不仅输出到电动机22，还输出到电动机21。

微控制器12控制电动机21、22，用以在保持两轮倒立摆车辆1的倒立状态的同时降低两轮倒立摆车辆1的车速(S8)。此时，逆变器18响应于来自微控制器12的指令值，向电动机21、22供应相同的驱动电流，从而执行对两轮倒立摆车辆1的倒立控制。因此，电动机21、22以相同的转速被驱动。因此，分别通过电动机21、22旋转的左、右车轮2的转速变得彼此相等，所以可以保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。因此，在两轮倒立摆车辆1的车速已经被充分降低后，允许搭乘者下车(S6)。

在这里，利用上述构造，当作为第一线控制系统中的异常、第一线微控制器11发生故障时，不能从微控制器11向微控制器12提供与第一线控制系统的异常有关的信息。在这种情况下，微控制器12不能响应于检测到第一线控制系统中的异常来切换安全控制继电器32。

为了避免这样的情形，控制装置10的安全控制继电器31、32可以是图10中所示的构造。即，控制装置10包括监控装置109。

监控装置109充当看门狗定时器，并且是检测微控制器11或微控制器12中的异常的电路。当监控装置109已经检测到微控制器11或微控制器12中的异常时，监控装置109对相应控制系统的继电器19或继电器20进行切换，以使得其中异常已经被检测出的控制系统与电动机21或电动机22分离。当监控装置109已经检测出微控制器11或微控制器12中的异常时，监控装置109对安全控制继电器31或安全控制继电器32进行切换，以将其中没有检测出异常的微控制器11或微控制器12所在的控制系统的逆变器17或逆变器18的电力传送给电动机21、22两者。

具体而言，微控制器11、12各自以预定的时间间隔将提供微控制器11或微控制器12运行的信息的信号输出到监控装置109。监控装置109监控来自微控制器11、12的信号的输出是否继续。当监控装置109判定，例如，对于预定的时间段(比上述预定的时间间隔长的时间段)没有信号从微控制器11输出并且来自微控制器11的信号的输出没有继续时，则监控装置109判定为微控制器11中发生了异常。

在这种情况下，监控装置109将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到微控制器11所在的控制系统的继电器19。继电器19响应于该切换指示信号来切换到非连接状态。另外，监控装置109将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器32。安全控制继电器32向应于该切换指示信号来切换到连接状态。

因此，从第二线逆变器18输出的驱动电流不仅被输出到电动机22，还被输出到电动机21。当监控装置109已经检测出微控制器12中的异常时，监控装置109将表示用于切换到非连接状态的指示的切换指示信号输出到继电器20，并且将表示用于切换到连接状态的指示的切换指示信号输出到安全控制继电器31。

如上所述，利用上述构造，即使当发生了使第一线微控制器11不起作用的异常时，也可以通过由第二线微控制器12将安全控制继电器32切换为还驱动第一线电动机21，以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时，降低两轮倒立摆车辆1的车速。

在上述处理中，对第一线控制系统中的异常已经被检测出的情况进行了描述。当第二线控制系统中的异常已经被检测出时，在微控制器11与微控制器12互换位置的状态下执行类似的处理是显而易见的，所以省略了其描述。

如上所述，在第二实施例中，当从第一线控制系统到电动机21的驱动电路的供应受到禁止时，将所述安全控制继电器32切换为使得将来自第二线控制系统的驱动电流还供应到电动机21。因此，即使当电动机21、22中的每一者为成本降低的单绕组型并且能够通过任一控制系统驱动时，但是当其中已经发生异常的该任一控制系统的部分功能受到限制时，也可以通过向电动机21、22供应来自正常控制系统的驱动电流来以相同的转速驱动电动机21、22两者。因此，可以保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。另外，可以通过低成本的继电器来保持直线稳定性，所以就这点而言，成本不会增加。

第三实施例

随后，将描述本发明的第三实施例。第三实施例中的两轮倒立摆车辆1的示意性构造与参考图1所描述的第一实施例中的两轮倒立摆车辆1的示意性构造类似，所以省略了其描述。

随后，将参考图11来描述根据本发明第三实施例的控制装置10的构造。图11是示出根据本发明第二实施例的控制装置10的构造的方框图。下面，适当地省略了与第一实施例的内容类似的内容。

在第三实施例中，两轮倒立摆车辆1的直线稳定性通过使用后面将要描述的差动抑制装置来保持。因此，如图11所示，与根据第一实施例的控制装置10相比，根据第三实施例的控制装置10可以不包括发电制动机构29、30或被用来判定是否施加发电制动的横摆率传感器27、28。另外，如图11所示，与根据第二实施例的控制装置10相比，根据第三实施例的控制装置10可以不包括安全控制继电器31、32。

随后，将参考图12来描述根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构。图12是示出根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆1的内部示意性结构的视图。

在第三实施例中，如图12所示，电动机21的输出轴和电动机22的输出轴通过差动抑制装置(也被称作“差动限制装置”或“限滑差速器”(limitedslipdifferential，LSD))40耦合。差动抑制装置40随左、右电动机21、22(左、右车轮2)之间的旋转差(转速差)的增加而传送增大的转矩。

例如，粘性耦合器或离心式离合器等可被用作差动抑制装置40。即，在粘性耦合器被用作差动抑制装置40的情况下，随着左、右电动机21、22之间的旋转差的增加，转矩因该粘性耦合器中的粘性流体的粘性阻力而被从具有较高转速的电动机的输出轴传送到具有较低转速的电动机的输出轴。当离心式离合器被用作差动抑制装置40时，随着电动机21或电动机22中一者的转速的增加，该离心式离合器由于离心力的作用因而被连接。因此，转矩被从具有较高转速的电动机的输出轴传送到具有较低转速的电动机的输出轴。

根据保持两轮倒立摆车辆1的倒立状态的特性，通常，如图13A所示，旋转差不太可能发生在左、右电动机21、22的输出轴之间。但是，当控制系统中发生异常并且与该控制系统相对应的电动机21或电动机22变得自由时，电动机21或电动机22不会被驱动，所以会在左、右电动机21、22的输出轴之间发生旋转差。在这种情况下，利用根据上述的第三实施例的构造，如图13B所示，可以通过利用差动抑制装置40来传送处于自由状态的电动机21或电动机22中不足的转矩量以降低旋转差。即，可以通过消除左、右车轮2之间的旋转差来保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。

另外，利用上述构造，即使当电动机21或电动机22本身发生故障并且不能够被驱动时，可以通过从正常电动机21或电动机22的输出轴向故障电动机22或电动机21的输出轴传送转矩来降低转速差。因此，可以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并使车辆1达到停止状态。

随后，将参考图14来描述用于根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆1的控制处理。图14是示出用于根据本发明第三实施例的两轮倒立摆车辆1的控制处理的流程图。相同的参考标记表示与参考图5及图9所描述的第一和第二实施例中的控制处理的步骤类似的步骤，并且省略了其描述。

在第三实施例中，如上所述，左、右电动机21、22的输出轴之间的旋转差被差动抑制装置40所吸收。因此，即使当第一线或第二线控制系统中发生了异常时，如图14所示，微控制器11或微控制器12也会在没有意识到该异常的发生的情况下，在响应于另一控制系统中对异常的检测(S3)来执行对电动机21或电动机22的控制以保持倒立状态的同时，降低车速(S8)，结果可以在保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性的同时使两轮倒立摆车辆1稳定地行驶并使车辆1达到停止状态(S6)。即，不需要第一实施例中的步骤S5中所示的处理和第二实施例中的步骤S7中所示的步骤。

如上所述，在第三实施例中，由第一线控制系统驱动的电动机21的输出轴与由第二线控制系统驱动的电动机22的输出轴通过差动抑制装置40彼此耦合。因此，即使当电动机21、22中的每一者为降低成本的单绕组型并且通过控制系统的任一者能够被驱动时，也可以吸收使左、右车轮2旋转的电动机21、22的输出轴之间的旋转差，所以可以通过消除左、右车轮2之间的旋转差来保持两轮倒立摆车辆1的直线稳定性。

本发明并不限于上述实施例。必要时可以在不脱离本发明的范围的情况下，对本发明作出修改。

在上述第一实施例中，包括与控制系统对应的两个横摆率传感器27、28；但是，横摆率传感器的数量并不限于这种构造。例如，可应用：只设置一个横摆率传感器，并且两个微控制器11、12基于来自这一个横摆率传感器的横摆率信号来判定两轮倒立摆车辆1的横摆率。但是，优选，如上所述，当包括与控制系统对应的两个横摆率传感器27、28时，可以在横摆率传感器27、28的任一者已经发生故障的情况下提高抗故障性(failureresistance)。

在上述的第一实施例中，基于横摆率来检测两轮倒立摆车辆1是否正在发生回转的判定；但是，用于进行判定的信息不限于横摆率，只要该信息是随两轮倒立摆车辆1的回转而发生变化的物理量即可。例如，也可以应用：微控制器11、12分别从两个旋转角传感器23、24中获取旋转角信号并且基于由旋转角传感器23、24所检测到的、两个电动机21、22的旋转角来判定两轮倒立摆车辆1是否正在发生回转。

在上述的第一和第二实施例中，微控制器11或微控制器12检测微控制器11或微控制器12所在的控制系统中的异常，并且向另一控制系统的微控制器12或微控制器11提供信息；但是，并不限于这种构造。微控制器11、12可以直接检测另一控制系统中的异常，并且可以控制发电制动机构29或发电制动机构30，或者可以控制控制安全控制继电器31或安全控制继电器32。例如，可应用：在微控制器11与微控制器12之间周期性地互换信号，并且当来自微控制器11、12的另一者的信号已经丢失时，判定为微控制器11、12(控制系统)的另一者中发生了异常。

Claims (10)

1.一种两轮倒立摆车辆，包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括：

传感器，其被构造为检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量；

发电制动单元，其被构造为能够在发电制动被施加给所述第一电动机的有效状态与发电制动未被施加给所述第一电动机(21)的无效状态之间切换；以及

控制单元，其被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕第二电动机(22)侧发生回转时，使所述发电制动单元中的发电制动有效。

2.根据权利要求1所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于

所述第二控制系统包括所述控制单元，并且

所述控制单元被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕第一电动机(21)侧发生回转时，向所述第二电动机(22)供应驱动电流，从而使所述第二电动机(22)的转速降低。

3.根据权利要求2所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于

所述传感器为横摆率传感器，其被构造为检测所述两轮倒立摆车辆的横摆率来作为所述物理量，并且

所述控制单元被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率大于预定阈值时，使所述发电制动有效或者降低所述第二电动机(22)的转速。

4.根据权利要求3所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于

所述控制单元被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率小于或等于所述预定阈值时，使所述发电制动单元中的发电制动无效。

5.一种两轮倒立摆车辆，包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括：

继电器，其被构造为能够切换是否将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机(22)，还供应到所述第一电动机(21)；以及

控制单元，其被构造为当从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机(21)。

6.根据权利要求5所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于

所述第一控制系统包括第一微控制器(11)，其被构造为当所述第一微控制器(11)已经检测出所述第一控制系统中的异常时，提供与所述异常的检测有关的信息，并且

所述第二控制系统包括第二微控制器(12)，其被构造为充当所述控制单元，并且通过基于来自所述第一微控制器(11)的、与所述异常的检测有关的信息判定为向所述第一电动机(21)的驱动电流的供应已经受到禁止，从而使所述继电器进行切换。

7.根据权利要求6所述的两轮倒立摆车辆，还包括：

监控单元，其被构造为以看门狗方式监控所述第一微控制器(11)，其中

所述监控单元被构造为当所述监控单元通过以看门狗方式进行监控而已经检测出所述第一微控制器(11)中的异常时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机(21)。

8.一种两轮倒立摆车辆，包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括：

差动抑制设备(40)，其被构造为将所述第一电动机(21)的输出轴耦合到所述第二电动机(22)的输出轴。

9.一种用于两轮倒立摆车辆的控制方法，所述两轮倒立摆车辆包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，所述控制方法的特征在于包括以下步骤：

当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，禁止从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应的步骤；

检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量的步骤；

基于所检测到的所述物理量判定所述两轮倒立摆车辆是否正绕第二电动机(22)侧发生回转的步骤；以及

当判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机(22)侧发生回转时，向所述第一电动机(21)施加发电制动的步骤。

10.一种用于两轮倒立摆车辆的控制方法，所述两轮倒立摆车辆包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，所述控制方法的特征在于包括以下步骤：

当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，禁止从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应的步骤；以及

切换所述第二控制系统与所述第一电动机(21)之间的连接状态，从而将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机(22)，还供应到所述第一电动机(21)的步骤。