JP2010234933A - Vehicle - Google Patents
Vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010234933A JP2010234933A JP2009084072A JP2009084072A JP2010234933A JP 2010234933 A JP2010234933 A JP 2010234933A JP 2009084072 A JP2009084072 A JP 2009084072A JP 2009084072 A JP2009084072 A JP 2009084072A JP 2010234933 A JP2010234933 A JP 2010234933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle
- active weight
- limit value
- acceleration
- vehicle body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 106
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000004260 weight control Methods 0.000 description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
Description
本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.
従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配設された2つの駆動輪を有し、乗員の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪に取り付けられた車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a technique related to a vehicle using posture control of an inverted pendulum has been proposed. For example, a vehicle that has two drive wheels arranged on the same axis, detects a change in the posture of the vehicle body due to the movement of the center of gravity of the occupant, and drives the vehicle body attached to a single spherical drive wheel. Techniques for vehicles that move while being controlled have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この場合、カウンタウェイトとしての能動重量部を前後に移動させることで、倒立制御を行って、車両を移動させるようになっている。 In this case, by moving the active weight part as a counterweight back and forth, the vehicle is moved by performing the inversion control.
しかしながら、前記従来の車両においては、能動重量部を固定することにより、該能動重量部が自由に移動して倒立制御の妨げになることを防ぐことが必要な場合がある。例えば、能動重量部を移動させるアクチュエータの異常時には、ブレーキを作動して能動重量部を固定する必要がある。このような場合、安全性や快適性を十分に保障できない可能性がある。 However, in the conventional vehicle, it may be necessary to prevent the active weight part from freely moving and preventing the inverted control by fixing the active weight part. For example, when an actuator that moves the active weight portion is abnormal, it is necessary to operate the brake to fix the active weight portion. In such a case, there is a possibility that safety and comfort cannot be sufficiently ensured.
能動重量部の固定によって、車両の加減速性能の実質的な限界値が低下する。つまり、能動重量部の固定によって重心の移動が可能な範囲が変化するため、正常時と同様に加減速するために駆動トルクを付加すると、車体の倒立姿勢を維持できないことがある。このような場合、安全性を十分に保障できない可能性がある。 By fixing the active weight portion, the substantial limit value of the acceleration / deceleration performance of the vehicle is lowered. That is, since the range in which the center of gravity can move is changed by fixing the active weight portion, the inverted posture of the vehicle body may not be maintained if drive torque is applied to accelerate or decelerate as in the normal state. In such a case, there is a possibility that safety cannot be sufficiently ensured.
また、能動重量部が固定された位置によって、加速性能と減速性能で限界値の低下量が異なる。例えば、搭乗部が大きく前方に偏った位置で固定された場合、加速性能に対して減速性能が大幅に低下するため、不適切な操縦によっては操縦性が悪化することがある。このような場合、安全性や操縦性を十分に保障できない可能性がある。 Further, the amount of decrease in the limit value differs between acceleration performance and deceleration performance depending on the position where the active weight portion is fixed. For example, when the boarding part is fixed at a position that is largely deviated forward, the deceleration performance is significantly lowered with respect to the acceleration performance, and thus the maneuverability may deteriorate due to inappropriate maneuvering. In such a case, safety and maneuverability may not be sufficiently ensured.
もっとも、これらの条件に対して安全性を保障するために車両を強制停止させると、非常時に道路外や路肩に退避するような走行等が不可能となり、安全性や利便性に支障をきたす可能性がある。 However, if the vehicle is forcibly stopped to ensure safety against these conditions, it will not be possible to run away from the road or on the shoulder in an emergency, which may hinder safety and convenience. There is sex.
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、能動重量部を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させることによって、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、可能な限りの運動性能を確保することができるとともに、十分な安全性を保障することができ、使い勝手がよく、かつ、安全で快適に使用することができる車両を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional vehicle by reducing the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration when the active weight portion is fixed, so that the active weight portion greatly deviates from the neutral position. Even when it is fixed with a, it can ensure as much exercise performance as possible, assuring sufficient safety, easy to use, safe and comfortable to use The object is to provide a vehicle.
そのために、本発明の車両においては、回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、前記駆動輪に与える駆動トルク及び前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記能動重量部を車体に対して固定した場合に、車両加速度及び車両減速度の制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度より減少させる。 Therefore, in the vehicle of the present invention, a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, an active weight portion that is movably attached to the vehicle body, and an active weight portion that fixes the active weight portion to the vehicle body. A weight control unit, and a vehicle control device that controls a position of the vehicle body by controlling a drive torque applied to the drive wheel and a position of the active weight unit, the vehicle control device including the active weight unit in a vehicle body When the vehicle weight is fixed, the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are reduced from the vehicle acceleration and the vehicle deceleration immediately before the active weight portion is fixed to the vehicle body.
本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両加速度及び車両減速度の目標値に対する制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度の目標値及び車両減速度の目標値より減少させる。 In another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes a target value of the vehicle acceleration and a vehicle decrease immediately before the active weight portion is fixed to the vehicle body with the limit values for the target values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration. Decrease from the target speed.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の固定位置に応じて前記制限値の減少量を決定する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines a reduction amount of the limit value according to a fixed position of the active weight portion.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の可動域前縁から前記固定位置までの距離に応じて車両加速度の制限値の減少量を決定し、前記能動重量部の可動域後縁から前記固定位置までの距離に応じて車両減速度の制限値の減少量を決定する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines a reduction amount of a vehicle acceleration limit value according to a distance from a movable range leading edge of the active weight portion to the fixed position, A reduction amount of the vehicle deceleration limit value is determined according to the distance from the movable range rear edge of the active weight portion to the fixed position.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両減速度の制限値に応じて車両加速度の制限値を更に減少させる。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further reduces the limit value of the vehicle acceleration according to the limit value of the vehicle deceleration.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両加速度の制限値が車両減速度の制限値よりも小さくなるように補正する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further corrects the vehicle acceleration limit value to be smaller than the vehicle deceleration limit value.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両減速度の制限値に応じて駆動輪回転角速度の制限値を減少させる。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further reduces the limit value of the drive wheel rotational angular velocity according to the vehicle deceleration limit value.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の固定位置に応じて目標車体傾斜角を補正する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further corrects a target vehicle body inclination angle according to a fixed position of the active weight portion.
請求項1の構成によれば、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、可能な限りの運動性能を確保することができるとともに、十分な安全性を保障することができる。 According to the configuration of the first aspect, even when the active weight portion is fixed at a position greatly deviated from the neutral position, it is possible to ensure as much motion performance as possible and to ensure sufficient safety. can do.
請求項2の構成によれば、車両の姿勢を維持することができる範囲内で目標値を設定することができる。 According to the configuration of the second aspect, the target value can be set within a range in which the posture of the vehicle can be maintained.
請求項3及び4の構成によれば、現状で車両が有する実際の加減速性能の限界に応じた制限値を決定することができ、安全な範囲内で車両の性能を最大限に発揮することができる。 According to the configuration of claims 3 and 4, it is possible to determine a limit value according to the limit of the actual acceleration / deceleration performance of the vehicle at present, and to maximize the performance of the vehicle within a safe range. Can do.
請求項5及び6の構成によれば、現状の最大減速度に対して適切な最大加速度に制限することができ、乗員に違和感を与えることなく、安全性と操縦性を保障することができる。 According to the structure of Claim 5 and 6, it can restrict | limit to the suitable maximum acceleration with respect to the present maximum deceleration, and can ensure safety | security and controllability, without giving a discomfort to a passenger | crew.
請求項7の構成によれば、現状の最大減速度に対して適切な最高速度に制限することができ、乗員に違和感を与えることなく、安全性と操縦性を保障することができる。 According to the structure of Claim 7, it can restrict | limit to the maximum speed suitable with respect to the present maximum deceleration, and can ensure safety | security and maneuverability, without giving a passenger discomfort.
請求項8の構成によれば、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、安全性と操縦性を保障することができる。 According to the configuration of claim 8, safety and maneuverability can be ensured even when the active weight portion is fixed at a position greatly deviated from the neutral position.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図、図2は本発明の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。なお、図1において、(a)は加速走行中、(b)は加速終了後の静止状態を示す。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a change in the posture of a vehicle in the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a vehicle system in the embodiment of the present invention. In FIG. 1, (a) shows a stationary state after the acceleration is completed, and (b) shows a stationary state after the acceleration is finished.
図1において、10は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部11、駆動輪12、支持部13及び乗員15が搭乗する搭乗部14を有し、前記車両10は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図1に示される例において、車両10は右方向に前進し、左方向に後退することができる。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which includes a body portion 11, a drive wheel 12, a
前記駆動輪12は、車体の一部である支持部13に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ52によって駆動される。なお、駆動輪12の軸は図1に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪12はその軸を中心に回転する。また、前記駆動輪12は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪12が2つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪12は個別の駆動モータ52によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ52を使用するものとして説明する。
The drive wheel 12 is rotatably supported with respect to a
また、車体の一部である本体部11は、支持部13によって下方から支持され、駆動輪12の上方に位置する。そして、本体部11には、能動重量部として機能する搭乗部14が、車両10の前後方向に本体部11に対して相対的に並進可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。
The main body 11 that is a part of the vehicle body is supported from below by the
ここで、能動重量部は、ある程度の質量を備え、本体部11に対して並進する、すなわち、前後に移動させることによって、車両10の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部14である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を並進可能に本体部11に対して取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘(おもり)、バランサ等の専用の重量部材を並進可能に本体部11に対して取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部14、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。 Here, the active weight portion has a certain amount of mass and translates with respect to the main body portion 11, that is, actively moves the front and rear to correct the position of the center of gravity of the vehicle 10. The active weight portion does not necessarily have to be the riding portion 14. For example, the active weight portion may be a device in which a heavy peripheral device such as a battery is attached to the main body portion 11 so as to be translatable. (Weight), a device in which a dedicated weight member such as a balancer is attached to the main body 11 so as to be translatable may be used. Moreover, you may use together the boarding part 14, a heavy peripheral device, an exclusive weight member, etc.
本実施の形態においては、説明の都合上、乗員15が搭乗する搭乗部14が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部14には必ずしも乗員15が搭乗している必要はなく、例えば、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部14に乗員15が搭乗していなくてもよいし、乗員15に代えて、貨物が積載されていてもよい。前記搭乗部14は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、足置き部、座面部、背もたれ部及びヘッドレストを備え、図示されない移動機構を介して本体部11に取り付けられている。
In this embodiment, for convenience of explanation, an example in which the riding part 14 on which the
また、前記移動機構は、リニアガイド装置等の低抵抗の直線移動機構、及び、能動重量部アクチュエータとしての能動重量部モータ62を備え、該能動重量部モータ62によって搭乗部14を駆動し、本体部11に対して進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ62を使用するものとして説明する。
The moving mechanism includes a low-resistance linear moving mechanism such as a linear guide device and an
リニアガイド装置は、例えば、本体部11に取り付けられている案内レールと、搭乗部14に取り付けられ、案内レールに沿ってスライドするキャリッジと、案内レールとキャリッジとの間に介在するボール、コロ等の転動体とを備える。そして、案内レールには、その左右側面部に2本の軌道溝が長手方向に沿って直線状に形成されている。また、キャリッジの断面はコ字状に形成され、その対向する2つの側面部内側には、2本の軌道溝が、案内レールの軌道溝と各々対向するように形成されている。転動体は、軌道溝の間に組み込まれており、案内レールとキャリッジとの相対的直線運動に伴って軌道溝内を転動するようになっている。なお、キャリッジには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝及び戻し通路を循環するようになっている。 The linear guide device includes, for example, a guide rail attached to the main body 11, a carriage attached to the riding portion 14 and sliding along the guide rail, a ball, a roller, and the like interposed between the guide rail and the carriage. Rolling elements. In the guide rail, two track grooves are formed linearly along the longitudinal direction on the left and right side surfaces thereof. Further, the cross section of the carriage is formed in a U-shape, and two track grooves are formed on the inner sides of the two opposing side surfaces so as to face the track grooves of the guide rail. The rolling elements are incorporated between the raceway grooves, and roll in the raceway grooves with the relative linear motion of the guide rail and the carriage. The carriage is formed with a return passage that connects both ends of the raceway groove, and the rolling elements circulate through the raceway groove and the return passage.
また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ装置としての能動重量部ブレーキ63を備える。該能動重量部ブレーキ63は、電力供給時に開放されるもの、例えば、無励磁作動型の電磁ブレーキであることが望ましい。車両10が停車しているときのように搭乗部14の動作が不要であるときには、能動重量部ブレーキ63によって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部11と搭乗部14との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、能動重量部ブレーキ63を解除し、本体部11側の基準位置と搭乗部14側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。
The linear guide device includes an
前記搭乗部14の脇(わき)には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック31を備える入力装置30が配設されている。乗員15は、操縦装置であるジョイスティック31を操作することによって、車両10を操縦する、すなわち、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員15が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック31に代えて他の装置、例えば、ペダル、ハンドル、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。
An
なお、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック31に代えて、コントローラからの走行指令を有線又は無線で受信する受信装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。また、車両10があらかじめ決められた走行指令データに従って自動走行する場合には、前記ジョイスティック31に代えて、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体に記憶された走行指令データを読み取るデータ読取り装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。 In addition, when the vehicle 10 is steered by remote control, it can replace with the said joystick 31, and can use the receiver which receives the driving | running | working command from a controller with a wire communication or a radio | wireless as a target driving | running | working state acquisition apparatus. Further, when the vehicle 10 automatically travels according to predetermined travel command data, a data reader that reads travel command data stored in a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk is used as a target travel instead of the joystick 31. It can be used as a status acquisition device.
また、車両システムは、図2に示されるように、車両制御装置20を有し、該車両制御装置20は主制御ECU(Electronic Control Unit)21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23を備える。前記主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、CPU、MPU等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両10の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部11に配設されるが、支持部13や搭乗部14に配設されていてもよい。また、前記主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the vehicle system includes a
そして、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、駆動輪センサ51及び駆動モータ52とともに、駆動輪12の動作を制御する駆動輪制御システム50の一部として機能する。前記駆動輪センサ51は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪12の回転状態を示す駆動輪回転角及び/又は回転角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。また、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、該駆動輪制御ECU22は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ52に供給する。そして、該駆動モータ52は、入力電圧に従って駆動輪12に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。
The
また、主制御ECU21は、能動重量部制御ECU23、能動重量部センサ61、能動重量部モータ62及び能動重量部ブレーキ63とともに、能動重量部である搭乗部14の動作を制御する能動重量部制御システム60の一部として機能する。前記能動重量部センサ61は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部14の移動状態を示す能動重量部位置及び/又は移動速度を検出し、主制御ECU21に送信する。すると、該主制御ECU21は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信し、該能動重量部制御ECU23は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ62に供給する。また、主制御ECU21は、作動電圧を能動重量部ブレーキ63に供給する。そして、前記能動重量部モータ62は、入力電圧に従って搭乗部14を並進移動させる推力を搭乗部14に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。また、前記能動重量部ブレーキ63は、作動電圧に従って搭乗部14を本体部11に対して移動不能に保持するブレーキ装置として機能する。
The
なお、本実施の形態においては、主制御ECU21から能動重量部ブレーキ63に作動電圧を直接入力しているが、主制御ECU21が能動重量部制御ECU23にブレーキ動作信号を送信し、能動重量部制御ECU23が能動重量部ブレーキ63に作動電圧を与えるようにしてもよい。
In this embodiment, the operating voltage is directly input from the
さらに、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、能動重量部制御ECU23、車体傾斜センサ41、駆動モータ52、能動重量部モータ62及び能動重量部ブレーキ63とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム40の一部として機能する。前記車体傾斜センサ41は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び/又は傾斜角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。そして、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信する。
Further, the
なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ41として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と車体傾斜角速度とを決定してもよい。 Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the vehicle body tilt angular velocity may be determined from the measured values of both.
また、車両制御装置20は、機能の観点から、車両加速度及び車両減速度を制限する車両加速度制限手段と、車両加速度及び車両減速度の制限値を補正する加速度制限値補正手段とを備える。
Further, the
前記車両制御装置20によって姿勢制御が行われることで、車両10は、加速走行時には、図1(a)に示されるように、搭乗部14を前方に移動した状態で加速する。そして、加速走行中に能動重量部モータ62に異常が発生すると、すなわち、アクチュエータ異常が発生すると、能動重量部ブレーキ63を作動させる。すると、加速終了後、車体の倒立姿勢を保つために、図1(b)に示されるように、車体を後方に傾ける。
As the attitude of the vehicle is controlled by the
このように、搭乗部14を能動重量部ブレーキ63で固定した場合、車体重心の可動量が低下するため、加速性能と減速性能が共に低下する。また、車体傾斜角が所定値で制限される場合、前方への重心可動量に比べて、後方への重心可動量が大幅に低下する結果、加速性能に比べて、減速性能が大幅に低下する。
Thus, when the riding part 14 is fixed by the active
そこで、本実施の形態においては、搭乗部14を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させるようになっている。 Therefore, in the present embodiment, when the riding section 14 is fixed, the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are decreased.
次に、前記構成の車両10の動作について詳細に説明する。まず、車両制御処理の概要について説明する。 Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described in detail. First, an outline of the vehicle control process will be described.
図3は本発明の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle control process in the embodiment of the present invention.
車両制御処理において、車両制御装置20は、まず、モータ正常判定を行い、モータが正常であるか否かを判定する(ステップS1)。この場合、能動重量部モータ62が推力を発生可能であるか否かを判定する。具体的には、能動重量部制御ECU23がモータ診断手段を備え、能動重量部モータ62が推力を発生不能、すなわち、異常と診断した場合に所定の信号を主制御ECU21に送信する。すると、該主制御ECU21は、その信号を受信した場合に、モータが正常ではないと判定する。
In the vehicle control process, the
そして、モータが正常であると判定すると、車両制御装置20は、ブレーキ解除を行う(ステップS2)。この場合、能動重量部ブレーキ63を解除して、能動重量部としての搭乗部14を移動可能とする。具体的には、主制御ECU21は、能動重量部ブレーキ63に作動電圧を入力する。
And if it determines with a motor being normal, the
続いて、車両制御装置20は、通常走行・姿勢制御処理を実行し(ステップS3)、搭乗部14を適切に移動させながら、車体の姿勢を保持しつつ、乗員15からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。なお、該車両制御処理は、所定の時間間隔(例えば、100〔μs〕毎)で繰り返し実行される。
Subsequently, the
一方、モータが正常であるか否かを判定して異常である場合、車両制御装置20は、ブレーキ作動を行う(ステップS4)。この場合、能動重量部ブレーキ63を作動して、能動重量部としての搭乗部14を車体に固定する。具体的には、主制御ECU21は、能動重量部ブレーキ63への作動電圧の入力を停止する。
On the other hand, if it is abnormal by determining whether or not the motor is normal, the
続いて、車両制御装置20は、非常走行・姿勢制御処理を実行し(ステップS5)、搭乗部14が固定された状態で、車体の姿勢を保持しつつ、乗員15からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。
Subsequently, the
次に、通常走行・姿勢制御処理について説明する。 Next, normal travel / posture control processing will be described.
図4は本発明の実施の形態における通常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the normal travel / posture control process in the embodiment of the present invention.
本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。
θW :駆動輪回転角〔rad〕
θ1 :車体傾斜角(鉛直軸基準)〔rad〕
λS :搭乗部位置(能動重量部位置)〔m〕
g:重力加速度〔m/s2 〕
RW :駆動輪接地半径〔m〕
mS :搭乗部質量(能動重量部質量:搭載物を含む)〔kg〕
In the present embodiment, state quantities and parameters are represented by the following symbols.
θ W : Drive wheel rotation angle [rad]
θ 1 : Body tilt angle (vertical axis reference) [rad]
λ S : riding part position (active weight part position) [m]
g: Gravity acceleration [m / s 2 ]
R W : Driving wheel contact radius [m]
m S : Mass of riding part (mass of active weight part: including load) [kg]
続いて、主制御ECU21は、乗員15の操縦操作量を取得する(ステップS3−3)。この場合、乗員15が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する(ステップS3−4)。例えば、ジョイスティック31の前後方向への操作量に比例した値を前後車両加速度の目標値とする。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を補正する(ステップS3−5)。具体的には、下記の式によって補正する。
Subsequently, the
また、αMax,A は車両加速度制限値、αMax,D は車両減速度制限値であり、各々、
αMax,A =αMax,A,0
αMax,D =αMax,D,0
である。さらに、αMax,A,0 は標準車両加速度制限値、αMax,D,0 は標準車両減速度制限値であり、各々、下記のように表される。
Α Max, A is the vehicle acceleration limit value, α Max, D is the vehicle deceleration limit value,
α Max, A = α Max, A, 0
α Max, D = α Max, D, 0
It is. Further, α Max, A, 0 is a standard vehicle acceleration limit value, and α Max, D, 0 is a standard vehicle deceleration limit value, which are expressed as follows.
また、θ1,Max,f は前方への最大傾斜角、λS,Max,f は搭乗部14の基準位置から可動域前縁までの距離、θ1,Max,r は後方への最大傾斜角、λS,Max,r は搭乗部14の基準位置から可動域後縁までの距離である。 Θ 1, Max, f is the maximum forward tilt angle, λ S, Max, f is the distance from the reference position of the riding section 14 to the leading edge of the movable range, and θ 1, Max, r is the maximum backward tilt. The angle, λ S, Max, r is the distance from the reference position of the riding section 14 to the trailing edge of the movable range.
このように、車両加速度制限値及び車両減速度制限値によって、車両加速度の目標値を補正する。具体的には、車両加速度の目標値が車両加速度制限値以下、かつ、車両減速度制限値以上であるように補正する。そして、車両加速度の目標値が車両加速度制限値以上である場合には、車両加速度の目標値を車両加速度制限値とする。また、車両加速度の目標値が車両減速度制限値以下である場合には、車両加速度の目標値を車両減速度制限値とする。 Thus, the target value of the vehicle acceleration is corrected by the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value. Specifically, the vehicle acceleration target value is corrected so as to be equal to or less than the vehicle acceleration limit value and equal to or greater than the vehicle deceleration limit value. When the target value of vehicle acceleration is equal to or greater than the vehicle acceleration limit value, the target value of vehicle acceleration is set as the vehicle acceleration limit value. When the target value of vehicle acceleration is equal to or less than the vehicle deceleration limit value, the target value of vehicle acceleration is set as the vehicle deceleration limit value.
さらに、車両加速度制限値及び車両減速度制限値は、車両10の力学的パラメータで決定される所定値とする。そして、車体の重心移動によって倒立状態を保持できる限界、すなわち、姿勢制御の限界を各制限値として与える。これにより、車体の倒立姿勢を保持できる範囲内で、車両加速度の目標値が設定される。 Further, the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value are predetermined values determined by the mechanical parameters of the vehicle 10. And the limit which can maintain an inverted state by the gravity center movement of a vehicle body, ie, the limit of attitude control, is given as each limit value. Thereby, the target value of the vehicle acceleration is set within a range where the inverted posture of the vehicle body can be maintained.
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS3−6)。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、駆動輪回転角速度の目標値を補正する(ステップS3−7)。具体的には、下記の式によって補正する。
Subsequently, the
このように、駆動輪回転角速度制限値によって、駆動輪回転角速度の目標値を補正する。具体的には、駆動輪回転角速度目標値が駆動輪回転角速度制限値以下であるように補正する。そして、駆動輪回転角速度目標値が駆動輪回転角速度制限値以上である場合には、駆動輪回転角速度目標値を駆動輪回転角速度制限値とする。また、駆動輪回転角速度制限値は所定値とする。 Thus, the target value of the driving wheel rotation angular velocity is corrected by the driving wheel rotation angular velocity limit value. Specifically, the drive wheel rotation angular velocity target value is corrected so as to be equal to or less than the drive wheel rotation angular velocity limit value. When the drive wheel rotation angular speed target value is equal to or greater than the drive wheel rotation angular speed limit value, the drive wheel rotation angular speed target value is set as the drive wheel rotation angular speed limit value. The drive wheel rotation angular velocity limit value is a predetermined value.
なお、駆動輪回転角速度が補正された場合、すなわち、上記式の第1行又は第3行の条件に該当する場合、車両加速度目標値との整合性を満たすために、車両加速度目標値を零に補正する。 When the driving wheel rotation angular velocity is corrected, that is, when the condition of the first row or the third row of the above formula is satisfied, the vehicle acceleration target value is set to zero in order to satisfy the consistency with the vehicle acceleration target value. To correct.
また、説明の簡略化のため、本実施の形態においては、車両10が停止及び前進する場合のみについて説明するが、車両10が後進する場合についても、同様の制御を導入することにより、同様の効果を得ることができる。 In addition, in the present embodiment, only the case where the vehicle 10 stops and moves forward will be described for the sake of simplification, but the same control is also introduced when the vehicle 10 moves backward. An effect can be obtained.
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する(ステップS3−8)。具体的には、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって搭乗部位置の目標値を決定する。
Subsequently, the
また、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって車体傾斜角の目標値を決定する。 Further, the target value of the vehicle body inclination angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the target value of the vehicle speed by the following formula.
このように、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力と駆動モータ反トルクを考慮して、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する。そして、これらの車体傾斜トルクを、重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を動かす。具体的には、車両10が加速するときには、搭乗部14を前方へ動かす及び/又は車体を前方に傾ける。一方、車両10が減速するときには、搭乗部14を後方へ動かす及び/又は車体を後方に傾ける。また、搭乗部移動が限界に達したら、車体を傾け始める。 As described above, the target values of the vehicle body inclination angle and the riding section position are determined in consideration of the inertial force acting on the vehicle body in accordance with the vehicle acceleration and the driving motor reaction torque. Then, the center of gravity of the vehicle body is moved so that these vehicle body inclination torques are canceled by the action of gravity. Specifically, when the vehicle 10 accelerates, the riding section 14 is moved forward and / or the vehicle body is tilted forward. On the other hand, when the vehicle 10 decelerates, the riding section 14 is moved backward and / or the vehicle body is tilted backward. Also, when the riding section movement reaches the limit, the body starts to tilt.
これにより、細かい加減速に対する前後の車体傾斜がなくなり、乗員15にとって乗り心地が向上する。また、ある程度の高速走行時でも直立状態を保つため、乗員15にとって視界の変化が小さくなる。
Thereby, there is no front-and-back vehicle body inclination with respect to fine acceleration / deceleration, and riding comfort for the
なお、本実施の形態においては、低加速度時及び/又は低速走行時に、搭乗部移動のみで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体傾斜で対応させてもよい。車体を傾けることによって、乗員15に作用する前後方向の力を軽減させることができる。
In the present embodiment, the low-acceleration and / or low-speed traveling is handled only by the riding section movement, but part or all of the vehicle body tilt torque may be handled by the vehicle body tilt. By tilting the vehicle body, the longitudinal force acting on the
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS3−9)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び搭乗部移動速度の目標値をそれぞれ算出する。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS3−10)。具体的には、下記の式によって駆動モータ52のフィードフォワード出力を決定する。
Subsequently, the
このように、力学モデルによって推定された慣性力を打ち消すように駆動トルクを付加することで、制御の精度を高めることができる。 In this way, the control accuracy can be improved by adding the drive torque so as to cancel the inertial force estimated by the dynamic model.
また、下記の式によって能動重量部モータ62のフィードフォワード出力を決定する。
Further, the feedforward output of the
このように、力学モデルによって推定された重力や慣性力を打ち消すように推力を付加することで、制御の精度を高めることができる。 Thus, the accuracy of control can be increased by adding thrust so as to cancel the gravity and inertia force estimated by the dynamic model.
なお、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現しているが、上記のフィードフォワード出力は与えなくてもよい。その場合には、フィードバック制御によって、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、その定常偏差は、積分ゲインを適用することで、低減させることもできる。 In this embodiment, more accurate control is realized by theoretically giving a feedforward output, but the feedforward output may not be given. In that case, the feedback control indirectly gives a value close to the feedforward output with a steady deviation. In addition, the steady-state deviation can be reduced by applying an integral gain.
続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS3−11)。具体的には、下記の式によって駆動モータ52のフィードバック出力を決定する。
Subsequently, the
また、下記の式によって能動重量部モータ62のフィードバック出力を決定する。
Further, the feedback output of the
なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3及びKS5を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 The values of the feedback gains K ** are, for example, set in advance the value of the optimal regulator. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 and K S5 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与える(ステップS3−12)。この場合、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23に、フィードフォワード出力とフィードバック出力との和を指令値として送信する。
Finally, the
次に、非常走行・姿勢制御処理について説明する。 Next, emergency travel / posture control processing will be described.
図5は本発明の実施の形態における非常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the emergency travel / posture control process in the embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態においては、能動重量部ブレーキ63の作動後は、搭乗部位置計測値を再取得・更新せず、能動重量部ブレーキ63の作動直前の搭乗部位置に基づいて制御を実行しているが、能動重量部ブレーキ63の作動後も作動前と同様に搭乗部位置を取得してもよい。これにより、能動重量部ブレーキ63の故障等によって搭乗部14が移動した場合にも、適切に制御を実行できる。
In the present embodiment, after the
続いて、主制御ECU21は、乗員15の操縦操作量を取得する(ステップS5−3)。この場合、乗員15が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する(ステップS5−4)。例えば、ジョイスティック31の前後方向への操作量に比例した値を前後車両加速度の目標値とする。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を補正する(ステップS5−5)。具体的には、1次補正を行った後に、その結果を用いて2次補正を行う。まず、車両加速度の目標値の1次補正を下記の式によって行う。
Subsequently, the
また、αMax,A は車両加速度制限値、αMax,D は車両減速度制限値であり、各々、下記のように表される。 Further, α Max, A is a vehicle acceleration limit value, and α Max, D is a vehicle deceleration limit value, which are expressed as follows.
さらに、αMax,A,0 は標準車両加速度制限値、αMax,D,0 は標準車両減速度制限値、ΔαMax は車両加速度制限値最大減少量であり、各々、下記のように表される。 Furthermore, α Max, A, 0 is the standard vehicle acceleration limit value, α Max, D, 0 is the standard vehicle deceleration limit value, and Δα Max is the maximum decrease amount of the vehicle acceleration limit value. The
また、θ1,Max,f は前方への最大傾斜角、λS,Max,f は搭乗部14の基準位置から可動域前縁までの距離、θ1,Max,r は後方への最大傾斜角、λS,Max,r は搭乗部14の基準位置から可動域後縁までの距離である。さらに、λS,Max,L は搭乗部可動域全長であり、
λS,Max,L =λS,Max,f +λS,Max,r
である。
Θ 1, Max, f is the maximum forward tilt angle, λ S, Max, f is the distance from the reference position of the riding section 14 to the leading edge of the movable range, and θ 1, Max, r is the maximum backward tilt. The angle, λ S, Max, r is the distance from the reference position of the riding section 14 to the trailing edge of the movable range. Furthermore, λ S, Max, L is the riding section movable range overall length,
λ S, Max, L = λ S, Max, f + λ S, Max, r
It is.
このように、能動重量部ブレーキ63の作動時に、車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させる。まず、搭乗部14の固定位置に応じて、車両加速度制限値と車両減速度制限値の減少量を決定する。
In this way, the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are decreased when the
具体的には、搭乗部14の可動域前縁から固定位置までの距離に比例した量だけ、車両加速度制限値を減少させる。なお、搭乗部14が可動域前縁で固定された場合には、車両加速度制限値は変更しない。また、搭乗部14が可動域後縁で固定された場合には、車両減速度制限値を最大減少量だけ減少させる。 Specifically, the vehicle acceleration limit value is decreased by an amount proportional to the distance from the leading edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position. Note that when the riding section 14 is fixed at the front edge of the movable range, the vehicle acceleration limit value is not changed. When the riding section 14 is fixed at the trailing edge of the movable range, the vehicle deceleration limit value is decreased by the maximum reduction amount.
また、搭乗部14の可動域後縁から固定位置までの距離に比例した量だけ、車両減速度制限値を減少させる。なお、搭乗部14が可動域前縁で固定された場合には、車両減速度制限値を最大減少量だけ減少させる。また、搭乗部14が可動域後縁で固定された場合には、車両減速度制限値は変更しない。 Further, the vehicle deceleration limit value is decreased by an amount proportional to the distance from the trailing edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position. When the riding section 14 is fixed at the leading edge of the movable range, the vehicle deceleration limit value is reduced by the maximum reduction amount. Further, when the riding section 14 is fixed at the trailing edge of the movable range, the vehicle deceleration limit value is not changed.
このように、搭乗部14の固定位置に基づいて制限値を補正することで、現状の車両10が有する実際の加減速性能の限界に応じた制限値の補正が可能となり、能動重量部モータ62の故障時においても、安全な範囲内で車両10の性能を最大限に発揮することができる。
In this way, by correcting the limit value based on the fixed position of the riding section 14, it becomes possible to correct the limit value according to the limit of the actual acceleration / deceleration performance of the current vehicle 10, and the active
また、力学モデルに基づいて、制限値の減少率又は減少量を決定する。具体的には、車両10の加減速に伴って車体に作用する慣性力と駆動モータ反トルクを重力の作用によって打ち消すことができる限界、すなわち、現状の車体重心の移動限界を考慮して、制限値の減少量を決定する。 Further, the reduction rate or reduction amount of the limit value is determined based on the dynamic model. Specifically, the limit that can cancel out the inertial force and drive motor reaction torque acting on the vehicle body due to the acceleration and deceleration of the vehicle 10 by the action of gravity, that is, the current movement limit of the center of gravity of the vehicle body is considered. Determine the amount of decrease in value.
このように、車体姿勢制御における加減速の限界をより正確に考慮することで、更に高い安全性と走行性能を実現できる。 In this way, higher safety and traveling performance can be realized by more accurately considering the acceleration / deceleration limit in the vehicle body posture control.
なお、本実施の形態においては、線形の関数によって制限値を決定しているが、より厳密な非線形関数によって決定してもよい。その際、非線形関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。 In this embodiment, the limit value is determined by a linear function, but may be determined by a more strict nonlinear function. At this time, a non-linear function may be provided as a map and determined using the map.
また、本実施の形態においては、標準的な乗員15や搭載物の搭載時における車体や搭乗部14の重量や重心位置に基づいて、制限値を補正しているが、乗員15や搭載物の重量や重心位置に応じて、制限値を補正してもよい。例えば、搭載重量センサを備え、その計測値に基づいて、車体や搭乗部14の重量や重心位置の値、及び、制限値の補正量を決定してもよい。
Further, in the present embodiment, the limit value is corrected based on the weight and center of gravity of the vehicle body and the riding section 14 when the
次に、主制御ECU21は、車両加速度の目標値の2次補正を下記の式によって行う。
Next, the
このように、車両減速度制限値に応じて、車両加速度制限値を更に減少させる。つまり、車両加速度制限値が車両減速度制限値よりも小さくなるように、車両減速度制限値を補正する。具体的には、搭乗部固定時における車両加速度制限値と車両減速度制限値の比が、搭乗部解放時における車両加速度制限値と車両減速度制限値の比よりも小さくなるように、搭乗部固定時の車両加速度制限値の値を補正する。このように、車両10の最大加速度と最大減速度を適切な比率に補正することで、例えば、加速後に制動できなくなるような状態に陥ることを確実に防止し、過剰に運動性能を制限することなく、安全性と操縦性を保障できる。 In this way, the vehicle acceleration limit value is further decreased according to the vehicle deceleration limit value. That is, the vehicle deceleration limit value is corrected so that the vehicle acceleration limit value is smaller than the vehicle deceleration limit value. Specifically, the riding section is configured such that the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is fixed is smaller than the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is released. The value of the vehicle acceleration limit value when fixed is corrected. In this way, by correcting the maximum acceleration and the maximum deceleration of the vehicle 10 to an appropriate ratio, for example, it is possible to reliably prevent the vehicle 10 from falling into a state where braking cannot be performed after the acceleration, and to limit the exercise performance excessively. It can guarantee safety and maneuverability.
なお、本実施の形態においては、加速性能と減速性能が所定の比率となるように制限値を補正しているが、最低限の減速性能を保障するようにしてもよい。例えば、車両減速度制限値が所定の閾(しきい)値以下である場合には、車両加速度制限値を零とすることで加速を禁止し、一度車両10を停止させた後は再び走行できないようにしてもよい。これにより、更に安全性を高めることができる。 In the present embodiment, the limit value is corrected so that the acceleration performance and the deceleration performance have a predetermined ratio, but a minimum deceleration performance may be guaranteed. For example, when the vehicle deceleration limit value is less than or equal to a predetermined threshold (threshold) value, acceleration is prohibited by setting the vehicle acceleration limit value to zero, and once the vehicle 10 is stopped, it cannot travel again. You may do it. Thereby, safety can be further improved.
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS5−6)。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、駆動輪回転角速度の目標値を補正する(ステップS5−7)。具体的には、下記の式によって補正する。
Subsequently, the
このように、車両減速度制限値に応じて、駆動輪回転角速度制限値を減少させる。つまり、最高速度からの最小制動距離が所定の制限値以下になるように、駆動輪回転角速度制限値を補正する。具体的には、搭乗部固定時における最高速度からの最小制動距離が、搭乗部解放時における最高速度からの最小制動距離以下になるように、駆動輪回転角速度制限値の値を補正する。このように、車両10の最高速度を現状の制動性能に応じた速度に補正することで、例えば、加速後に制動できなくなるような状態に陥ることを確実に防止し、過剰に運動性能を制限することなく、安全性と操縦性を保障できる。 Thus, the drive wheel rotation angular velocity limit value is decreased according to the vehicle deceleration limit value. That is, the drive wheel rotational angular speed limit value is corrected so that the minimum braking distance from the maximum speed is not more than the predetermined limit value. Specifically, the driving wheel rotation angular velocity limit value is corrected so that the minimum braking distance from the maximum speed when the riding section is fixed is equal to or less than the minimum braking distance from the maximum speed when the riding section is released. Thus, by correcting the maximum speed of the vehicle 10 to a speed according to the current braking performance, for example, it is reliably prevented from falling into a state where braking cannot be performed after acceleration, and the motion performance is excessively limited. Safety and maneuverability can be guaranteed without any problems.
なお、本実施の形態においては、制動距離が所定の範囲内となるように制限値を補正しているが、最低限の減速性能を保障するようにしてもよい。例えば、車両減速度制限値が所定の閾値以下である場合には、駆動輪回転角速度制限値を零とすることで走行を禁止し、車両10を停止させるようにしてもよい。 In the present embodiment, the limit value is corrected so that the braking distance is within a predetermined range, but a minimum deceleration performance may be guaranteed. For example, when the vehicle deceleration limit value is less than or equal to a predetermined threshold value, the vehicle 10 may be stopped by prohibiting traveling by setting the drive wheel rotation angular velocity limit value to zero.
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS5−8)。具体的には、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって車体傾斜角の目標値を決定する。
Subsequently, the
このように、車両加速度の目標値と搭乗部14の固定位置に応じて、車体傾斜角の目標値を決定する。まず、車両加速度目標値に応じて、車体傾斜角目標値を決定する。具体的には、車両加速度目標値に対応するために必要な車体重心移動量に対して、搭乗部可動時に搭乗部14の移動が担っていた重心移動量の分を搭乗部固定時には車体傾斜による重心移動によって補うように、車体傾斜角目標値を補正する。 Thus, the target value of the vehicle body inclination angle is determined according to the target value of the vehicle acceleration and the fixed position of the riding section 14. First, the vehicle body tilt angle target value is determined according to the vehicle acceleration target value. Specifically, the amount of movement of the center of gravity that the movement of the riding section 14 was responsible for when the riding section was moved with respect to the amount of movement of the center of gravity of the vehicle body required to correspond to the vehicle acceleration target value depends on the inclination of the vehicle body when the riding section is fixed The vehicle body tilt angle target value is corrected so as to be compensated by the movement of the center of gravity.
また、搭乗部14の固定位置に応じて、車体傾斜角目標値を補正する。具体的には、搭乗部14の基準位置からのずれに伴う重力トルクを打ち消すために、搭乗部14のずれ方向と逆側に車体を余分に傾けるように、車体傾斜角目標値を補正する。 Further, the vehicle body inclination angle target value is corrected according to the fixed position of the riding section 14. Specifically, the vehicle body tilt angle target value is corrected so that the vehicle body is tilted excessively in the opposite direction to the displacement direction of the riding section 14 in order to cancel the gravitational torque associated with the deviation of the riding section 14 from the reference position.
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS5−9)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS5−10)。具体的には、通常走行・姿勢制御処理の場合と同様に、図4におけるステップS3−10で使用した式によって駆動モータ52のフィードフォワード出力を決定する。
Subsequently, the
続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS5−11)。具体的には、下記の式によって駆動モータ52のフィードバック出力を決定する。
Subsequently, the
なお、各フィードバックゲインK**の値は、搭乗部14が固定された場合の力学モデルに基づいて決定された値、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。 As the value of each feedback gain K **, a value determined based on a dynamic model when the riding section 14 is fixed, for example, a value of an optimum regulator is set in advance.
また、本実施の形態においては、搭乗部14の可動時と固定時で異なるフィードバックゲインの値を用いているが、両条件で同じ値を用いてもよい。これにより、搭乗部14が固定される瞬間における制御の切り替わりに伴う違和感が軽減されると共に、制御プログラムを簡素化することができる。 Further, in the present embodiment, different feedback gain values are used when the riding section 14 is movable and fixed, but the same value may be used under both conditions. Thereby, the uncomfortable feeling associated with the switching of the control at the moment when the riding section 14 is fixed can be reduced, and the control program can be simplified.
最後に、主制御ECU21は、要素制御システムに指令値を与える(ステップS5−12)。この場合、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22にフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を指令値として送信する。
Finally, the
このように、本実施の形態においては、搭乗部14を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させる。具体的には、車両加速度及び車両減速度の目標値に対する制限値を減少させる。すなわち、ジョイスティック31の操作量に応じて決定される車両加速度及び車両減速度の目標値を制限する。また、搭乗部14の固定位置に応じて、各制限値の減少量を決定する。この場合、搭乗部14の可動域前縁から固定位置までの距離に比例係数を乗じた値を車両加速度の制限値の減少量とする。また、搭乗部14の可動域後縁から固定位置までの距離に比例係数を乗じた値を車両減速度の制限値の減少量とする。 Thus, in the present embodiment, when the riding section 14 is fixed, the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are decreased. Specifically, the limit values for the target values of vehicle acceleration and vehicle deceleration are decreased. That is, the target values of vehicle acceleration and vehicle deceleration determined according to the operation amount of the joystick 31 are limited. Further, the reduction amount of each limit value is determined according to the fixed position of the riding section 14. In this case, a value obtained by multiplying the distance from the leading edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position by the proportional coefficient is set as the reduction amount of the limit value of the vehicle acceleration. Further, a value obtained by multiplying the distance from the trailing edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position by a proportional coefficient is set as the reduction amount of the vehicle deceleration limit value.
さらに、車両減速度の制限値に応じて、車両加速度の制限値を更に減少させる。すなわち、車両加速度の制限値が車両減速度の制限値よりも小さくなるように補正する。具体的には、搭乗部固定時の車両加速度の制限値と車両減速度の制限値との比が搭乗部可動時の車両加速度の制限値と車両減速度の制限値との比よりも小さくなるように、搭乗部固定時の車両加速度の制限値の値を補正する。さらに、車両減速度の制限値に応じて、駆動輪回転角速度の制限値を減少させる。すなわち、搭乗部固定時の最高速度からの制動距離が搭乗部可動時の最高速度からの制動距離以下になるように、搭乗部固定時の駆動輪回転角速度の制限値の値を補正する。また、搭乗部14の固定位置に応じて、目標車体傾斜角を補正する。この場合、搭乗部14の固定位置の座標値に負の係数を乗じた値を目標車体傾斜角の補正量とする。 Furthermore, the limit value of the vehicle acceleration is further decreased according to the limit value of the vehicle deceleration. That is, the vehicle acceleration limit value is corrected to be smaller than the vehicle deceleration limit value. Specifically, the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is fixed is smaller than the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is movable. As described above, the limit value of the vehicle acceleration when the riding section is fixed is corrected. Further, the limit value of the driving wheel rotation angular velocity is decreased according to the limit value of the vehicle deceleration. That is, the limit value of the driving wheel rotation angular speed when the riding section is fixed is corrected so that the braking distance from the maximum speed when the riding section is fixed is equal to or less than the braking distance from the maximum speed when the riding section is movable. Further, the target vehicle body inclination angle is corrected according to the fixed position of the riding section 14. In this case, a value obtained by multiplying the coordinate value of the fixed position of the riding section 14 by a negative coefficient is set as the correction amount of the target vehicle body inclination angle.
これにより、能動重量部モータ62の異常に伴い、搭乗部14が中立位置から大きく外れた位置で停止して固定された場合であっても、可能な限りの運動性能と十分な安全性を保障することができ、安全で快適な倒立型の車両10を提供することができる。
As a result, even if the riding section 14 is stopped and fixed at a position greatly deviated from the neutral position due to an abnormality of the active
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に適用することができる。 The present invention can be applied to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.
10 車両
12 駆動輪
14 搭乗部
20 車両制御装置
63 能動重量部ブレーキ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle 12 Drive wheel 14
Claims (8)
前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、
該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、
前記駆動輪に与える駆動トルク及び前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、前記能動重量部を車体に対して固定した場合に、車両加速度及び車両減速度の制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度より減少させることを特徴とする車両。 A drive wheel rotatably mounted on the vehicle body,
An active weight portion movably attached to the vehicle body;
An active weight brake for fixing the active weight with respect to the vehicle body;
A vehicle control device for controlling the posture of the vehicle body by controlling the drive torque applied to the drive wheel and the position of the active weight portion;
When the active weight portion is fixed to the vehicle body, the vehicle control device reduces the vehicle acceleration and vehicle deceleration limit values from the vehicle acceleration and vehicle deceleration immediately before the active weight portion is fixed to the vehicle body. Vehicle characterized by letting it be.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084072A JP5083265B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | vehicle |
CN2010800151656A CN102378715B (en) | 2009-03-30 | 2010-03-25 | Vehicle |
PCT/JP2010/002114 WO2010116640A1 (en) | 2009-03-30 | 2010-03-25 | Vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009084072A JP5083265B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010234933A true JP2010234933A (en) | 2010-10-21 |
JP5083265B2 JP5083265B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=43089697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009084072A Expired - Fee Related JP5083265B2 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-31 | vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5083265B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009020184A1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Equos Research Co., Ltd. | Vehicle |
WO2009022584A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Equos Research Co., Ltd. | Vehicle |
WO2009035054A1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-03-19 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009084072A patent/JP5083265B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009020184A1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Equos Research Co., Ltd. | Vehicle |
WO2009022584A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Equos Research Co., Ltd. | Vehicle |
WO2009035054A1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-03-19 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5083265B2 (en) | 2012-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5013256B2 (en) | vehicle | |
WO2010047070A1 (en) | Vehicle | |
JP5229193B2 (en) | vehicle | |
JP4894706B2 (en) | vehicle | |
WO2010116640A1 (en) | Vehicle | |
JP5181923B2 (en) | vehicle | |
JP5428806B2 (en) | vehicle | |
JP5088061B2 (en) | vehicle | |
JP5083265B2 (en) | vehicle | |
JP5182123B2 (en) | vehicle | |
JP5369602B2 (en) | vehicle | |
JP4743197B2 (en) | vehicle | |
JP2010006201A (en) | Vehicle | |
JP4894707B2 (en) | vehicle | |
JP5061828B2 (en) | vehicle | |
JP5223265B2 (en) | vehicle | |
JP5187256B2 (en) | vehicle | |
WO2010116639A1 (en) | Vehicle | |
JP2009159784A (en) | Vehicle | |
JP5186853B2 (en) | vehicle | |
JP2009073271A (en) | Vehicle | |
JP5182193B2 (en) | vehicle | |
JP2010241395A (en) | Vehicle | |
JP5163115B2 (en) | vehicle | |
JP2010006207A (en) | Vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110329 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120807 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120820 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5083265 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |