JP2014046697A

JP2014046697A - 倒立二輪車及びその制御方法

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Publication number: JP2014046697A
Application number: JP2012188417A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Taira; 哲也平; Koji Bito; 浩司尾藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN103660999B; US20140067178A1; CN103660999A; JP5644821B2; US9037331B2

Abstract

【課題】コストを低減するためにモータを単一巻とした構成であっても、直進安定性を維持すること。
【解決手段】２つの車輪を回転させる単一巻の第１及び第２のモータ２１、２２からなる倒立二輪車において、第１及び第２のモータ２１、２２の各々に駆動電流を供給する第１及び第２の制御系１系、２系とを備える倒立二輪車において、倒立二輪車の旋回動作に応じて変化する物理量を検出するセンサ２７、２８と、第１のモータ２１に対するダイナミックブレーキの有効／無効が切り替えられるダイナミックブレーキユニットとを有し、第１の制御系１系の異常が検知された時から第１のモータ２１に対する駆動電流の供給が抑止し、センサ２７、２８によって検出された物理量に基づいて、第２のモータ側２２を中心として倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、ダイナミックブレーキを有効とし、第１のモータ２１の駆動電流制御を第２の制御系２系に切替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、倒立二輪車及びその制御方法に関し、特に、制御系を二重化した倒立二輪車を制御する技術に関する。

特許文献１に開示の車両は、モータが複数の余剰巻線を有するようにし、複数のパワーアンプ制御部からモータ駆動を可能としている。また、この車両は、複数のパワーアンプ制御部と、その複数のパワーアンプ制御部にシステムバスを介して接続された複数のプロセッサとを有するようにして、制御系を多重化している。そして、いずれかのプロセッサが故障した場合には、故障したプロセッサ以外のプロセッサの出力に基づいて車両を制御するようにしている。しかしながら、上述したように、モータを多重巻線とすると、コストが増大してしまうという問題がある。

特開２００９−１８７５６１号公報

本願出願人は、上述したような問題に対して、コストの低減することができる倒立二輪車を検討するにあたり、以下に説明する課題を見出した。なお、以下に説明する内容は、本願出願人が新たに検討した内容であって、従来技術を説明するものではない。

図１５は、モータ４０７、４０８を単一巻線とし、制御系を１系と２系とで二重化した倒立二輪車４００における制御系の構成を示すブロック図である。図１６は、モータ４０７、４０８を単一巻線とし、制御系を１系と２系とで二重化した場合における倒立二輪車４００の概略構成である。

図１６に示すように、モータ４０７、４０８は、二重化された制御系のうち、そのモータ４０７、４０８に対応する制御系のみから制御可能となる。マイコン４０１、４０２は、姿勢角センサ４１１、４１２からの出力に基づいて、倒立を維持するようにインバータ４０３、４０４を介して４０７、４０８を制御する。また、マイコン４０１、４０２は、回転角センサ４０９、４１０からの出力に基づいて、モータ４０７、４０８をフィードバック制御する。

この構成において、制御系の１つにおいて故障が発生した場合における倒立二輪車４００の動作について、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、１系と２系の制御系のうち、１系の制御系が故障した場合について説明する。

１系のマイコン４０１は、１系の制御系における故障を検出した場合（Ｓ１０１）、１系のリレー４０５をＯＦＦにする（Ｓ１０２）。すなわち、１系のインバータ４０３とモータ４０７が分離され、モータ４０７がフリーの状態となる。そして、１系のマイコン４０１は、１系の制御系が故障したことを通知する情報を２系のマイコン４０２に出力する。

２系のマイコン４０２は、１系のマイコン４０１から通知された情報によって、１系の制御系が故障したことを検知する（Ｓ１０３）。１系の制御系の故障を検知した場合、２系のマイコン４０２は、倒立二輪車４００の車速を落とすように、インバータ４０４を介してモータ４０８を制御する。すなわち、残りの制御系から倒立二輪車の倒立制御を行いつつ、倒立二輪車を停止させることができる。しかしながら、この場合、２系の制御系からモータ４０８のみを駆動して倒立二輪車４００の倒立制御を行うことになるため、フリーになっている１系側のモータ４０７を軸として倒立二輪車４００の車体が回転する（Ｓ１０４）。そして、十分に倒立二輪車の車速が落ちたところで、倒立二輪車の搭乗者が降りることができる（Ｓ１０５）。

このように、コストを低減するために、単純にモータ４０７、４０８を単一巻線として簡略化した構成とした場合、片方の制御系において故障が発生した場合に、それに応じて倒立二輪車を停止させるときに、倒立二輪車が回転（旋回）動作をしてしまう。すなわち、直進安定性を維持することができなくなり、倒立二輪車を安定走行させて停止状態にもっていくことができなくなってしまうという問題がある。しかしながら、倒立二輪車では、制御の安定性を確保することが必要とされている。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであって、コストを低減するためにモータを単一巻とした構成であっても、直進安定性を維持することができる倒立二輪車及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる倒立二輪車は、２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、前記倒立二輪車の旋回動作に応じて変化する物理量を検出するセンサと、前記第１のモータに対するダイナミックブレーキの有効／無効が切り替えられるダイナミックブレーキユニットと、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給が抑止されているときに、前記センサによって検出された物理量に基づいて、前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、前記ダイナミックブレーキユニットにおけるダイナミックブレーキを有効にする制御部と、を備えたものである。

本発明の第２の態様にかかる倒立二輪車は、２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、前記第２の制御系からの駆動電流を前記第２のモータとともに前記第１のモータにも供給するか否かが切り替えられるリレーと、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給が抑止された場合、前記第２の制御系からの駆動電流を前記第１のモータにも供給するように、前記リレーを切り替える制御部と、を備えたものである。

本発明の第３の態様にかかる倒立二輪車は、２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、前記第１のモータの出力軸と、前記第２のモータの出力軸とを連結する差動抑制装置を備えたものである。

本発明の第４の態様にかかる制御方法は、２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備えた倒立二輪車の制御方法であって、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止するステップと、前記倒立二輪車の旋回動作に応じて変化する物理量を検出するステップと、前記検出された物理量に基づいて、前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしているか否かを判定するステップと、前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、前記第１のモータに対してダイナミックブレーキをかけるステップと、を備えたものである。

本発明の第５の態様にかかる制御方法は、２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備えた倒立二輪車の制御方法であって、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止するステップと、前記第２の制御系からの駆動電流が前記第２のモータとともに前記第１のモータにも供給されるように、前記第２の制御系と前記第１のモータとの接続状態を切り替えるステップと、を備えたものである。

上述した本発明の各態様によれば、コストを低減するためにモータを単一巻とした構成であっても、直進安定性を維持することができる倒立二輪車及びその制御方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる倒立二輪車を概要構成に示す図である。実施の形態１にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１にかかる倒立二輪車内部の概略構造を示す図である。実施の形態１にかかるリレー及びダイナミックブレーキ機構の構成図である。実施の形態１にかかる倒立二輪車の制御処理を示すフローチャートである。実施の形態１にかかる倒立二輪車の直進制御処理を示すフローチャートである。実施の形態２にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２にかかるリレー及び安全制御リレーの構成図である。実施の形態２にかかる倒立二輪車の制御処理を示すフローチャートである実施の形態２にかかる制御装置の他の構成を示すブロック図である。実施の形態３にかかる制御装置の構成を示すブロック図である実施の形態３にかかる倒立二輪車内部の概略構造を示す図である通常時における回転差及びトルク伝達状況を示す図である。異常発生時における回転差及びトルク伝達状況を示す図である。実施の形態３にかかる倒立二輪車の制御処理を示すフローチャートである。単一巻線のモータの倒立二輪車の制御系の構成を示すブロック図である。単一巻線のモータの倒立二輪車の概略構成を示す図である。単一巻線のモータの倒立二輪車の動作を示すフローチャートである。

＜発明の実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１を参照して、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１を概要構成に示す図である。

倒立二輪車１は、ステッププレート３に搭乗した搭乗者が、倒立二輪車１の前後方向に荷重を作用させた際における、前後方向への倒立二輪車１の姿勢角をセンサで検出し、この検出結果に基づいて、倒立二輪車１の倒立状態を維持するように左右の車輪２を駆動するモータを制御する。すなわち、倒立二輪車１は、ステッププレート３に搭乗した搭乗者が前方に荷重を作用させて倒立二輪車１を前方に傾斜させると、倒立二輪車１の倒立状態を維持するように前方に加速し、搭乗者が後方に荷重を作用させて倒立二輪車１を後方に傾斜させると、倒立二輪車１の倒立状態を維持するように後方に加速するように、左右の車輪２を駆動するモータを制御する。倒立二輪車１は、制御の安定性を確保するために、モータを制御する制御系が２重化されている。

なお、これらのモータの制御は、倒立二輪車１に搭載された制御装置１０によって行われる。制御装置１０については、図２を参照して後述する。

続いて、図２を参照して、本発明の実施の形態１にかかる制御装置１０の構成について説明する。図２を参照して、本発明の実施の形態１にかかる制御装置１０の構成を示すブロック図である。

制御装置１０は、マイクロコントローラ１１、１２（以下、「マイコン」とも呼ぶ）、ＤＣＤＣコンバータ（以下、「ＤＣＤＣ」とも呼ぶ）１３、１４、バッテリ１５、１６、インバータ１７、１８、リレー１９、２０、モータ２１、２２、回転角センサ２３、２４、姿勢角センサ２５、２６、ヨーレートセンサ２７、２８、及びダイナミックブレーキ機構２９、３０を有する。

制御装置１０は、倒立二輪車１の制御の安定性を確保するために、１系の制御系と２系の制御系とに二重化させた二重系システムとなっている。１系の制御系は、マイコン１１、ＤＣＤＣコンバータ１３、バッテリ１５、インバータ１７、リレー１９、回転角センサ２３、姿勢角センサ２５、ヨーレートセンサ２７、及びダイナミックブレーキ機構２９を含む。１系の制御系は、モータ２１の駆動を制御する。２系の制御系は、マイコン１２、ＤＣＤＣコンバータ１４、バッテリ１６、インバータ１８、リレー２０、回転角センサ２４、姿勢角センサ２６、ヨーレートセンサ２８、及びダイナミックブレーキ機構３０を含む。２系の制御系は、モータ２２の駆動を制御する。

マイコン１１、１２のそれぞれは、姿勢角センサ２５、２６から出力される姿勢角信号に基づいて、上述したように、倒立状態を維持するようにモータ２１、２２を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）である。マイコン１１、１２のそれぞれは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び記憶部を有し、記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、本実施の形態におけるマイコン１１、１２のそれぞれとしての処理を実行する。すなわち、マイコン１１、１２のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、本実施の形態におけるマイコン１１、１２のそれぞれにおける処理を、ＣＰＵに実行させるためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、ＣＰＵにおける処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ又はハードディスク等である。

マイコン１１は、モータ２１を制御する指令値をインバータ１７に出力する。また、マイコン１１は、ダイナミックブレーキ機構２９によるモータ２２に対するダイナミックブレーキの有効／無効を切り替える。具体的には、マイコン１１は、モータ２２に対するダイナミックブレーキのＯＦＦ／ＯＮの切り替えを指示する切替指示信号をダイナミックブレーキ機構２９に出力する。
マイコン１２は、モータ２２を制御する指令値をインバータ１８に出力する。また、マイコン１２は、ダイナミックブレーキ機構３０によるモータ２１に対するダイナミックブレーキの有効／無効を切り替える。具体的には、マイコン１２は、モータ２１に対するダイナミックブレーキのＯＦＦ／ＯＮの切り替えを指示する切替指示信号をダイナミックブレーキ機構３０に出力する。

ここで、マイコン１１は、回転角センサ２３から出力される、モータ２１の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２１をフィードバック制御するように、インバータ１７に対する指令値を生成する。マイコン１２は、回転角センサ２４から出力される、モータ２２の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２２をフィードバック制御するように、インバータ１８に対する指令値を生成する。

なお、マイコン１１は、ＤＣＤＣ１３から供給される電力に基づいて動作する。また、マイコン１２は、ＤＣＤＣ１４から供給される電力に基づいて動作する。

ＤＣＤＣ１３は、バッテリ１５から供給される電力における電圧を、マイコン１１への供給に適した電圧に変圧して、その電力をマイコン１１に供給する。ＤＣＤＣ１４は、バッテリ１６から供給される電力における電圧を、マイコン１２への供給に適した電圧に変圧して、その電力をマイコン１２に供給する。

バッテリ１５、１６のそれぞれは、制御装置１０に対して、その動作に必要な電力を供給する。具体的には、バッテリ１５は、マイコン１１の動作に必要な電力をＤＣＤＣ１３に供給する。また、バッテリ１６は、マイコン１２の動作に必要な電力をＤＣＤＣ１４に供給する。

インバータ１７は、マイコン１１から出力された指令値に基づいて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことで、バッテリ１５から供給される電力から、モータ２１を駆動する駆動電流を生成し、リレー１９を介してモータ２１に供給する。インバータ１８は、マイコン１２から出力された指令値に基づいて、ＰＷＭ制御を行うことで、バッテリ１５から供給される電力から、モータ２２を駆動する駆動電流を生成し、リレー２０を介してモータ２２に供給する。

リレー１９は、マイコン１１によって１系の制御系における異常が検出された場合に行われる、マイコン１１からの制御に応じて、インバータ１７とモータ２１とを分離する。リレー２０は、マイコン１２によって２系の制御系における異常が検出された場合に行われる、マイコン１２からの制御に応じて、インバータ１８とモータ２２とを分離する。このように、異常が発生した制御系をモータ２１、２２から分離することによって、誤制御を防止し、制御における安全性を担保する。制御系における異常とは、任意の異常を定めることができる。制御系における異常は、例えば、制御系における構成部品の故障、又は、マイコン１１、１２のソフトウェアエラー等、制御系がモータ２１、２２を正常に制御できなくなる異常である。

モータ２１、２２のそれぞれは、単一巻線のモータである。モータ２１は、インバータ１７からリレー１９を介して供給される駆動電流に基づいて駆動される。モータ２１を駆動することによって、モータ２１から左側の車輪２に対してトルクが与えられ、左側の車輪２が回転する。モータ２２は、インバータ１８からリレー２０を介して供給される駆動電流に基づいて駆動される。モータ２２を駆動することによって、モータ２２から右側の車輪２に対してトルクが与えられ、右側の車輪２が回転する。

回転角センサ２３は、モータ２１の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン１１に出力する。回転角センサ２４は、モータ２２の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン１１に出力する。

姿勢角センサ２５、２６のそれぞれは、搭乗者がステッププレート３に対して、倒立二輪車１の前後方向に荷重を作用させた際における、倒立二輪車１の前後方向に対する姿勢角を検出し、検出した姿勢角を示す姿勢角信号をマイコン１１、１２のそれぞれに出力する。姿勢角センサ２５、２６のそれぞれは、例えば、加速度センサ及びジャイロセンサによって、倒立二輪車１の姿勢角を検出するように構成される。

ヨーレートセンサ２７、２８のそれぞれは、倒立二輪車１のヨーレートを検出し、検出したヨーレートを示すヨーレート信号をマイコン１１、１２のそれぞれに出力する。ヨーレートセンサ２７、２８のそれぞれは、例えば、ジャイロセンサによって、倒立二輪車１のヨーレート（角速度）を検出するように構成される。

ダイナミックブレーキ機構２９は、ダイナミックブレーキのＯＮの切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて、モータ２２に対してダイナミックブレーキをかける。また、ダイナミックブレーキ機構２９は、ダイナミックブレーキのＯＦＦの切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて、モータ２２に対するダイナミックブレーキを解除する。

ダイナミックブレーキ機構３０は、ダイナミックブレーキのＯＮの切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて、モータ２１に対してダイナミックブレーキをかける。また、ダイナミックブレーキ機構３０は、ダイナミックブレーキのＯＦＦの切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて、モータ２１に対するダイナミックブレーキを解除する。

本実施の形態１は、上述した構成により、異常が発生した制御系から分離されることで、駆動電流が供給されなくなりフリーとなったモータ２１又は２２に対して、ダイナミックブレーキ機構２９又は３０によってダイナミックブレーキをかけることで、倒立二輪車１の直進性を維持するように倒立二輪車１を制御する。これによれば、倒立二輪車１の直進安定性を維持しつつ、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる。

続いて、図３を参照して、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１内部の概略構造について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１内部の概略構造を示す図である。

モータ２１、２２のそれぞれは、上述したように、単一巻となっている。具体的には、モータ２１は、単一巻のコイル２１０を含み、モータ２２は、単一巻のコイル２２０を含む。モータ２１は、マイコン１１によってコイル２１０に対して供給される駆動電流によって駆動される。モータ２２は、マイコン１２によってコイル２２０に対して供給される駆動電流によって駆動される。このように、本実施の形態にかかるモータ２１、２２は、単一巻線（１重巻線）となっているため、多重巻線のモータを使用する場合と比較して、倒立二輪車１のコストを低減することができる。

続いて、図４を参照して、本発明の実施の形態１にかかるリレー１９、２０及びダイナミックブレーキ機構２９、３０の構成について説明する。図４は、発明の実施の形態１にかかるリレー１９、２０及びダイナミックブレーキ機構２９、３０の構成図である。

リレー１９は、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃ及びリレードライバ１０３を有する。以下、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃを、総じてリレースイッチ１０１とも呼ぶ。

リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃは、インバータ１７とモータ２１とを接続して、インバータ１７から出力される駆動電流を、モータ２１のＷ相、Ｖ相、及びＵ相のそれぞれに通電可能とする接続状態と、インバータ１７とモータとを非接続として、インバータ１７から出力される駆動電流を、モータ２１のＷ相、Ｖ相、及びＵ相のそれぞれに通電しないようにする非接続状態とに切り替え可能なスイッチである。

リレードライバ１０３は、マイコン１１からのリレー１９の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃを切り替える。具体的には、マイコン１１は、モータ２１へ駆動電流を供給する前に、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレードライバ１０３に出力する。リレードライバ１０３は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃを接続状態に切り替える。また、マイコン１１は、マイコン１１が属する１系の制御系における異常を検出した場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレードライバ１０３に出力する。リレードライバ１０３は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃを非接続状態に切り替える。これによって、１系のインバータ１７とモータ２１とが分離されて、モータ２１は駆動電流が通電されないフリーの状態となる。

リレー２０は、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃ及びリレードライバ１０４を有する。以下、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃを、総じてリレースイッチ１０２とも呼ぶ。

リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃは、インバータ１８とモータ２２とを接続して、インバータ１８から出力される駆動電流を、モータ２２のＷ相、Ｖ相、及びＵ相のそれぞれに通電可能とする接続状態と、インバータ１８とモータとを非接続として、インバータ１８から出力される駆動電流を、モータ２２のＷ相、Ｖ相、及びＵ相のそれぞれに通電しないようにする非接続状態とに切り替え可能なスイッチである。

リレードライバ１０４は、マイコン１２からのリレー２０の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃを切り替える。具体的には、マイコン１２は、モータ２２へ駆動電流を供給する前に、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレードライバ１０４に出力する。リレードライバ１０４は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃを接続状態に切り替える。また、マイコン１２は、マイコン１２が属する２系の制御系における異常を検出した場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレードライバ１０４に出力する。リレードライバ１０４は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃを非接続状態に切り替える。これによって、２系のインバータ１８とモータ２２とが分離されて、モータ２２は駆動電流が通電されないフリーの状態となる。

ダイナミックブレーキ機構２９は、リレー１０５及びダイナミックブレーキ抵抗１０７ａ〜１０７ｃを有する。以下、ダイナミックブレーキ抵抗１０７ａ〜１０７ｃを、総じてダイナミックブレーキ抵抗１０７とも呼ぶ。

リレー１０５は、マイコン１１からのリレー１０５の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、モータ２２とダイナミックブレーキ抵抗１０７ａ〜１０７ｃとを接続した接続状態と、モータ２２とダイナミックブレーキ抵抗１０７ａ〜１０７ｃとを非接続とした非接続状態とに切り替わる。

具体的に、マイコン１１は、モータ２２に対してダイナミックブレーキをかける場合、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー１０５に出力する。リレー１０５は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて接続状態に切り替わる。ここで、リレー１０５は、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃが非接続状態に切り替えられている側との接続／非接続が切り替えられる。すなわち、リレースイッチ１０２ａ〜１０２ｃが非接続状態に切り替えられているときに、リレー１０５を接続状態に切り替えることで、モータ２２とダイナミックブレーキ抵抗１０７ａ〜１０７ｃとが接続され、モータ２２にダイナミックブレーキがかかる。また、マイコン１１は、モータ２２に対してかけているダイナミックブレーキを解除する場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー１０５に出力する。リレー１０５は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて非接続状態に切り替わる。

ダイナミックブレーキ機構３０は、リレー１０６及びダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃを有する。以下、ダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃを、総じてダイナミックブレーキ抵抗１０８とも呼ぶ。

リレー１０６は、マイコン１２からのリレー１０６の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、モータ２１とダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃとを接続した接続状態と、モータ２１とダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃとを非接続とした非接続状態とに切り替わる。

具体的に、マイコン１２は、モータ２１に対してダイナミックブレーキをかける場合、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー１０６に出力する。リレー１０６は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて接続状態に切り替わる。ここで、リレー１０６は、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃが非接続状態に切り替えられている側との接続／非接続が切り替えられる。すなわち、リレースイッチ１０１ａ〜１０１ｃが非接続状態に切り替えられているときに、リレー１０６を接続状態に切り替えることで、モータ２１とダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃとが接続され、モータ２１にダイナミックブレーキがかかる。また、マイコン１２は、モータ２１に対してかけているダイナミックブレーキを解除する場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー１０６に出力する。リレー１０６は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて非接続状態に切り替わる。

ここで、リレー１０５、１０６は、厳密には、リレー１９、２０と同様に、モータ２１、２２の各相と各ダイナミックブレーキ抵抗１０８ａ〜１０８ｃとを接続／非接続とする３つのリレースイッチと、それらのリレースイッチを切り替えるリレードライバを有する。そして、リレードライバが、マイコン１１、１２からの切替指示信号に応じてリレースイッチを切り替えることで、モータ２１、２２とダイナミックブレーキ抵抗１０７、１０８との接続／非接続を切り替えることになるが、その動作はリレー１９、２０における動作と同様となるため、詳細な説明は省略する。

本実施の形態１は、上述した構成により、制御系の異常の検出に応じてフリーとなったモータの回転数が多くなってしまい、生きているモータ側を中心として倒立二輪車１が回転してしまう場合に、フリーのモータに対してダイナミックブレーキをかけることで、倒立二輪車１の回転（旋回）動作を抑止することができる。これによれば、コストを低減するためにモータを単一巻とした構成において、制御系に異常が発生して縮退した場合であっても、倒立二輪車１の直進安定性を維持して、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる。

続いて、図５を参照して、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１の制御処理について説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１の制御処理を示すフローチャートである。

マイコン１１は、１系の制御系における異常を検出した場合（Ｓ１）、１系のリレー１９をＯＦＦにする（Ｓ２）。具体的には、マイコン１１は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー１９に出力する。リレー１９は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて非接続状態になる。すなわち、リレー１９は、インバータ１７とモータ２１とが分離される。これによって、モータ２１がフリーとなる。

マイコン１１は、１系の制御系において異常を検出したことを通知する通知情報をマイコン１２に出力する。マイコン１２は、マイコン１１からの通知情報によって、１系の制御系に異常が発生したことを検知する（Ｓ３）。

マイコン１２は、１系の制御系の異常の検知に応じて、１系のモータ２１に対して、ダイナミックブレーキをかける（Ｓ４）。具体的には、マイコン１２は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をダイナミックブレーキ機構３０に出力する。ダイナミックブレーキ機構３０は、マイコン１２からの切替指示信号の出力に応じて、モータ２１に対してダイナミックブレーキをかける。

以降、マイコン１２は、ダイナミックブレーキのＯＮ／ＯＦＦを制御して、倒立二輪車１の回転量（旋回量）と倒立の維持を制御しながら、倒立二輪車１の車速を落とす制御を行う（Ｓ５）。ここでの、より詳細な処理内容については、図６を参照して後述する。これによって、倒立二輪車１の車速が十分に落ちたところで、搭乗者が降車可能となる（Ｓ６）。

続いて、図６を参照して、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１の異常発生時における直進制御処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪車１の異常発生時における直進制御処理を示すフローチャートである。この処理は、上述したように、ステップＳ５に相当する。なお、ここでは、上述と同様に、１系の制御系において異常が検出されているものとして説明する。

マイコン１２は、ヨーレートセンサ２８から出力されるヨーレート信号が示すヨーレートが一定値（所定の閾値）よりも高いか否かを判定する（Ｓ１０）。ここでの一定値（閾値）は、任意の値を予め定めるようにしてよい。

ヨーレートが一定値以下であると判定した場合（Ｓ１０：Ｎｏ）マイコン１２は、モータ２１に対するダイナミックブレーキをＯＦＦにする（Ｓ１１）。具体的には、マイコン１２は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をダイナミックブレーキ機構３０に出力する。ダイナミックブレーキ機構３０は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて、モータ２１とダイナミックブレーキ抵抗１０８とを非接続として、モータ２１に対するダイナミックブレーキを解除する。

ヨーレートが一定値よりも高いと判定した場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、マイコン１２は、どちらのモータ側を中心に倒立二輪車１が回転しているかを判定する（Ｓ１２）。

フリーにしたモータ２１側を中心に倒立二輪車１が回転していると判定した場合（Ｓ１２：フリーにしたモータ側）、マイコン１２は、フリーにしていない、生きているモータ２２の出力を下げる（Ｓ１３）。具体的には、マイコン１２は、モータ２２の回転数を下げるように指令値を生成し、インバータ１８に出力する。インバータ１８は、マイコン１２から出力された指令値に基づいて、モータ２２の回転数を下げるように駆動電流を生成し、リレー２０を介してモータ２２に供給する。

すなわち、フリーにしたモータ２１側を中心に倒立二輪車１が回転している場合、フリーにしたモータ２１の回転数が、生きているモータ２２の回転数よりも低いことになる。それに対して、ステップＳ１３によれば、モータ２１の回転数に合わせて、モータ２２の回転数を下げることができるため、倒立二輪車１の直進安定性が維持される。

一方、生きているモータ２２側を中心に倒立二輪車１が回転していると判定した場合（Ｓ１２：生きているモータ側）、マイコン１２は、フリーにしたモータ２１に対するダイナミックブレーキをＯＮにする（Ｓ１４）。具体的には、マイコン１２は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をダイナミックブレーキ機構３０に出力する。ダイナミックブレーキ機構３０は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて、モータ２１とダイナミックブレーキ抵抗１０８とを接続して、モータ２１に対してダイナミックブレーキをかける。

すなわち、生きているモータ２２側を中心に倒立二輪車１が回転している場合、生きているモータ２２の回転数が、フリーにしたモータ２１の回転数よりも低いことになる。それに対して、ステップＳ１４によれば、モータ２２の回転数に合わせて、モータ２１の回転数をダイナミックブレーキによって下げることができるため、倒立二輪車１の直進安定性を維持することができる。

なお、上述した処理では、１系の制御系において異常が検出された場合について例示したが、２系の制御系において異常が検出された場合は、マイコン１１とマイコン１２の立場が逆転した状態で同様の処理が行われることは自明であるため、その説明は省略する。

以上に説明したように、本実施の形態１では、モータ２１、２２を単一巻線としているため、コストを低減することができる。また、削減した巻線に対応する構成要素（インバータ、リレー、回転角センサ等）も削減することができるため、その点でもコストを低減することができる。

また、本実施の形態１では、１系の制御系からモータ２１に対する駆動電流の供給が抑止されているときに、ヨーレートセンサ２７によって検出された物理量（ヨーレート）に基づいて、生きているモータ２２側を中心として倒立二輪車１が旋回動作をしていると判定した場合、マイコン１２は、ダイナミックブレーキ機構３０におけるダイナミックブレーキを有効にするようにしている。これによれば、コストを低減するためにモータ２１、２２を単一巻として、いずれかの制御系からしか駆動できない構成とした場合であっても、モータ２２の回転数に合わせて、モータ２１の回転数をダイナミックブレーキによって下げることができるため、倒立二輪車１の直進安定性を維持することができる。また、低コストであるダイナミックブレーキによって実現することができるため、その点でもコストを増大させることもない。

＜発明の実施の形態２＞
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２にかかる倒立二輪車１の概略構成は、図１を参照して説明した実施の形態１にかかる倒立二輪車１の概略構成と同様であるため、説明を省略する。

続いて、図７を参照して、本発明の実施の形態２にかかる制御装置１０の構成について説明する。図７を参照して、本発明の実施の形態２にかかる制御装置１０の構成を示すブロック図である。以下、実施の形態１と同様の内容については、適宜、その説明を省略する。

本実施の形態２では、制御装置１０は、ダイナミックブレーキ機構２９、３０に代えて、安全制御リレー３１、３２を有する。

安全制御リレー３１は、１系の制御系における異常が検出された場合に行われる、２系のマイコン１２からの制御に応じて、インバータ１７から出力される駆動電流をモータ２２にも出力するように切り替えられる。安全制御リレー３２は、２系の制御系における異常が検出された場合に行われる、１系のマイコン１１からの制御に応じて、インバータ１８から出力される駆動電流をモータ２１にも出力するように切り替えられる。

本実施の形態２は、上述した構成により、異常が発生した制御系から分離されることで、駆動電流が供給されなくなったモータ２１又は２２に対しても、安全制御リレー３１又は３２によって、他方の制御系から駆動電流を供給することで、倒立二輪車１の直進性を維持するように倒立二輪車１を制御する。これによれば、モータ２１、２２が同一の駆動電流によって同一の回転数で駆動されることになるため、倒立二輪車１の直進安定性を維持しつつ、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる。

なお、本実施の形態２では、倒立二輪車１の直進安定性が維持されるため、制御装置１０は、図７に示すように、ダイナミックブレーキの要否の判断に用いるヨーレートセンサ２７、２８も有さないようにしてもよい。

なお、本実施の形態２にかかる倒立二輪車１内部の概略構造は、図３を参照して説明した実施の形態１にかかる倒立二輪車１内部の概略構造と同様であるため、説明を省略する。

続いて、図８を参照して、本発明の実施の形態２にかかるリレー１９、２０及び安全制御リレー３１、３２の構成について説明する。図８は、発明の実施の形態２にかかるリレー１９、２０及び安全制御リレー３１、３２の構成図である。なお、リレー１９、２０については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

安全制御リレー３１は、マイコン１１からの安全制御リレー３１の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、モータ２２とインバータ１７とを接続した接続状態と、モータ２２とインバータ１７とを非接続とした非接続状態とに切り替えられる。具体的に、マイコン１１は、２系の制御系における異常を検出した場合、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３１に出力する。安全制御リレー３１は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて接続状態に切り替わる。これによって、インバータ１７から出力される駆動電流がモータ２２にも供給されるようになる。また、マイコン１１は、１系のインバータ１７によるモータ２２の駆動を解除する場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３１に出力する。安全制御リレー３１は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて非接続状態に切り替わる。これによって、インバータ１７から出力される駆動電流は、モータ２２には供給されなくなる。

安全制御リレー３２は、マイコン１２からの安全制御リレー３２の切り替えを指示する切替指示信号に応じて、モータ２１とインバータ１８とを接続した接続状態と、モータ２１とインバータ１８とを非接続とした非接続状態とに切り替えられる。具体的に、マイコン１２は、１系の制御系における異常を検出した場合、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３２に出力する。安全制御リレー３２は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて接続状態に切り替わる。これによって、インバータ１８から出力される駆動電流がモータ２１にも供給されるようになる。また、マイコン１２は、インバータ１８によるモータ２１の駆動を解除する場合、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３２に出力する。安全制御リレー３２は、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１２からの出力に応じて非接続状態に切り替わる。これによって、インバータ１８から出力される駆動電流は、モータ２１には供給されなくなる。

ここで、安全制御リレー３１、３２は、厳密には、リレー１９、２０と同様に、モータ２１、２２の各相とインバータ１７、１８の各相に対する駆動電流の出力端子とを接続／非接続とする３つのリレースイッチと、それらのリレースイッチを切り替えるリレードライバを有する。そして、リレ−ドライバが、マイコン１１、１２からの切替指示信号に応じてリレースイッチを切り替えることで、モータ２１、２２とインバータ１７、１８との接続／非接続を切り替えることになるが、その動作はリレー１９、２０における動作と同様となるため、詳細な説明は省略する。

本実施の形態２は、上述した構成により、異常が検出された制御系から分離されたモータ２１又は２２を、異常が検出されていない正常な制御系と安全制御リレー３１、３２によって接続することで、正常な制御系に対応するモータ２１又は２２と同様に駆動することを可能としている。これによれば、全てのモータ２１、２２が、同一の駆動電流が供給されて駆動されることになるため、左右の車輪２の回転数が同一となり、倒立二輪車１の回転（旋回）動作を抑止することができる。すなわち、倒立二輪車１において故障が発生した場合に、コストを低減した構成であっても、倒立二輪車１の直進安定性を低下させることなく、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる。

続いて、図９を参照して、本発明の実施の形態２にかかる倒立二輪車１の制御処理について説明する。図９は、本発明の実施の形態２にかかる倒立二輪車１の制御処理を示すフローチャートである。なお、図５を参照して説明した実施の形態１における制御処理の処理ステップと同様の処理ステップについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、ここでは、マイコン１１が、１系の制御系における異常を検出した場合について説明する。マイコン１２は、１系の制御系における異常を検知すると（Ｓ１〜Ｓ３）、１系の制御系に対応するモータ２１に対して、２系のインバータ１８からの出力を伝達できるようにするために、安全制御リレー３２を切り替える（Ｓ７）。具体的には、マイコン１２は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３２に出力する。安全制御リレー３２は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号のマイコン１１からの出力に応じて接続状態に切り替わる。これによって、２系のインバータ１８から出力される駆動電流がモータ２２とともにモータ２１にも出力されるようになる。

マイコン１２は、モータ２１、２２に対して、倒立二輪車１の倒立の維持しながら、倒立二輪車１の車速を落とす制御を行う（Ｓ８）。このとき、マイコン１２からの指令値に応じてインバータ１８が、同一の駆動電流をモータ２１、２２に供給することで倒立二輪車１の倒立制御が行われることになる。そのため、モータ２１、２２は、同一の回転数となるように駆動されることになる。よって、モータ２１、２２によって回転される左右の車輪２の回転数が同一となり、倒立二輪車１の直進安定性が維持される。これによって、倒立二輪車１の車速が十分に落ちたところで、搭乗者が降車可能となる（Ｓ６）。

ここで、上記の構成では、１系の制御系の異常として、１系のマイコン１１の故障が発生してしまった場合は、マイコン１１からマイコン１２へ１系の制御系の異常を通知できなくなってしまう。この場合、マイコン１２は、１系の制御系の異常の検知（Ｓ３）に応じた安全制御リレー３２の切り替えが行えなくなってしまう。

そこで、このような事態を回避するために、制御装置１０の安全制御リレー３１、３２に関する構成を、図１０に示すような構成としてもよい。すなわち、制御装置１０に監視装置１０９を有するようにする。

監視装置１０９は、ウォッチドッグタイマとして機能し、マイコン１１、１２の異常を検出する回路である。監視装置１０９は、マイコン１１又は１２の異常を検出した場合、異常が検出された制御系をモータ２１又は２２から分離するように、その制御系のリレー１９又は２０を切り替える。また、監視装置１０９は、マイコン１１又は１２の異常を検出した場合、異常が検出されていないマイコン１１又は１２が属する制御系のインバータ１７又は１８の出力がモータ２１、２２の両方に伝達されるように、安全制御リレー３１又は３２を切り替える。

具体的には、マイコン１１、１２は、所定の一定時間間隔毎に、生存を通知する信号を監視装置１０９に出力する。監視装置１０９は、マイコン１１、１２から信号の出力が継続されているか否かを監視する。そして、監視装置１０９は、例えば、所定の時間の間（上記の一定時間間隔よりも大きな時間）、マイコン１１から信号の出力がされておらず、マイコン１１から信号の出力が継続されていないと判断した場合、そのマイコン１１に異常が発生していると判断する。

その場合、監視装置１０９は、そのマイコン１１が属する制御系のリレー１９に、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を出力する。リレー１９は、この切替指示信号に応じて、非接続状態に切り替わる。また、監視装置１０９は、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３２に出力する。安全制御リレー３２は、この切替指示信号に応じて、接続状態に切り替わる。

これによって、２系のインバータ１８から出力される駆動電流がモータ２２とともにモータ２１にも出力されるようになる。なお、監視装置１０９は、マイコン１２の異常を検出した場合には、非接続状態への切り替えを指示する切替指示信号をリレー２０に出力し、接続状態への切り替えを指示する切替指示信号を安全制御リレー３１に出力することになる。

上述したように、このような構成とすることで、１系のマイコン１１に動作不能となる異常が発生してしまった場合であっても、安全制御リレー３２の切り替えを切り替えて、２系のマイコン１２から１系側のモータ２１も駆動して、倒立二輪車１の直進安定性を維持しながら、倒立二輪車１の車速を落とすことが可能となる。

なお、以上の説明では、１系の制御系において異常が検出された場合について例示したが、２系の制御系において異常が検出された場合は、マイコン１１とマイコン１２の立場が逆転した状態で同様の処理が行われることは自明であるため、その説明は省略する。

以上に説明したように、本実施の形態２では、１系の制御系からモータ２１に対する駆動電流の供給が抑止された場合、２系の制御系からの駆動電流をモータ２１にも供給するように、安全制御リレー３２を切り替えるようにしている。これによれば、コストを低減するためにモータ２１、２２を単一巻として、いずれかの制御系からしか駆動できない構成とした場合であっても、異常が発生した制御系を縮退した場合に、正常な制御系の駆動電流を両方のモータ２１、２２に供給して同一の回転数で駆動することができるため、倒立二輪車１の直進安定性を維持することができる。また、低コストであるリレーによって実現することができるため、その点でも、コストを増大させることもない。

＜発明の実施の形態３＞
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態３にかかる倒立二輪車１の概略構成は、図１を参照して説明した実施の形態１にかかる倒立二輪車１の概略構成と同様であるため、説明を省略する。

続いて、図１１を参照して、本発明の実施の形態３にかかる制御装置１０の構成について説明する。図１１を参照して、本発明の実施の形態３にかかる制御装置１０の構成を示すブロック図である。以下、実施の形態１と同様の内容については、適宜、その説明を省略する。

本実施の形態３では、後述するように、差動抑制装置を用いることによって、倒立二輪車１の直進安定性を維持する。そのため、本実施の形態３にかかる制御装置１０は、図１１に示すように、実施の形態１にかかる制御装置１０と比較して、ダイナミックブレーキ機構２９、３０及びダイナミックブレーキの要否の判断に用いるヨーレートセンサ２７、２８も有さないようにすることができる。また、本実施の形態３にかかる制御装置１０は、図１１に示すように、実施の形態２にかかる制御装置１０と比較して、安全制御リレー３１、３２を有さないようにすることができる。

続いて、図１２を参照して、本発明の実施の形態３にかかる倒立二輪車１内部の概略構造について説明する。図１２は、本発明の実施の形態３にかかる倒立二輪車１内部の概略構造を示す図である。

本実施の形態３では、図１２に示すように、モータ２１の出力軸と、モータ２２の出力軸とを、差動抑制装置（「差動制限装置」又は「ＬＳＤ（Limited Slip Differential）」とも呼ばれる）４０によって連結している。差動抑制装置４０は、左右のモータ２１、２２（左右の車輪２）の回転差（回転数の差）が大きくなる程、より大きなトルクを伝達する。

差動抑制装置４０として、例えば、ビスカスカップリング又は遠心クラッチ等を利用してよい。すなわち、差動抑制装置４０として、ビスカスカップリングを用いた場合は、左右のモータ２１、２２の回転差が大きくなると、ビスカスカップリングにおける粘性流体の粘性抵抗によって、回転数の大きいモータの出力軸から、そのモータより回転数の小さいモータの出力軸に対してトルクが伝達される。また、差動抑制装置４０として、遠心クラッチを用いた場合は、片方のモータ２１又は２２の回転数が大きくなると、それによる遠心力によって遠心クラッチがつながる。これによって、回転数の大きいモータの出力軸から、そのモータより回転数の小さいモータの出力軸に対してトルクが伝達される。

倒立二輪車１の倒立維持の特性によれば、通常は、図１３Ａに示すように、左右のモータ２１、２２の出力軸の間で、あまり回転差が発生することはない。しかしながら、制御系に異常が発生して、その制御系に対応するモータ２１又２２がフリーとされた場合には、そのモータ２１又２２が駆動されなくなるため、左右のモータ２１、２２の出力軸の間で回転差が発生することになる。この場合に、上述の本実施の形態３にかかる構成によれば、図１３Ｂに示すように、フリーとされたモータ２１又は２２における不足トルクを差動抑制装置４０によって伝達して、回転差を低減することができる。すなわち、左右の車輪２の回転差を無くして、倒立二輪車１の直進安定性を維持することができる。

また、上述した構成によれば、モータ２１又は２２自体が故障して駆動できなくなった場合であっても、正常なモータ２１又は２２の出力軸から、故障したモータ２２又は２１の出力軸に対してトルクを伝達して、回転差を低減することができる。そのため、倒立二輪車１の直進安定性を維持して、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる。

続いて、図１４を参照して、本発明の実施の形態３にかかる倒立二輪車１の制御処理について説明する。図１４は、本発明の実施の形態３にかかる倒立二輪車１の制御処理を示すフローチャートである。なお、図５及び図９を参照して説明した実施の形態１、２における制御処理の処理ステップと同様の処理ステップについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態３では、上述したように、差動抑制装置４０によって左右のモータ２１、２２の出力軸の回転差が吸収される。そのため、１系又は２系の制御系において異常が発生した場合であっても、マイコン１１又は１２は、図１４に示すように、それを意識することなく、他方の制御系の異常の検知（Ｓ３）に応じて、モータ２１又は２２を駆動して倒立の維持を制御しながら、車速を落とすことで（Ｓ８）、倒立二輪車１の直進安定性を維持しつつ、倒立二輪車１を安定走行させて停止状態にもっていくことができる（Ｓ６）。すなわち、実施の形態１におけるステップＳ５や、実施の形態２におけるステップＳ７に示すような処理は不要である。

以上に説明したように、本実施の形態３では、１系の制御系によって駆動されるモータ２１の出力軸と、２系の制御系によって駆動されるモータの出力軸とを差動抑制装置によって連結するようにしている。これによれば、コストを低減するためにモータ２１、２２を単一巻として、いずれかの制御系からしか駆動できない構成とした場合であっても、左右の車輪２を回転させるモータ２１、２２の出力軸の回転差を吸収することができるため、左右の車輪２の回転差を無くして、倒立二輪車１の直進安定性を維持することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態１では、各制御系に対応するように２つのヨーレートセンサ２７、２８を有するようにしているが、ヨーレートセンサ数は、これに限られない。例えば、ヨーレートセンサを１つだけ有するようにして、マイコン１１、１２の両方が、そのヨーレートセンサからのヨーレート信号に基づいて、倒立二輪車１のヨーレートを判断するようにしてもよい。しかしながら、好ましくは、上述したように、各制御系に対応するように２つのヨーレートセンサ２７、２８を有するようにすることで、ヨーレートセンサ２７、２８のいずれかが故障した場合における対故障性を向上することができる。

また、上記実施の形態１では、倒立二輪車１が回転（旋回）動作をしているか否かの判断をヨーレートによって検出するようにしているが、判断材料は、倒立二輪車１の回転（旋回）動作に応じて変化する物理量であれば、ヨーレートに限られない。例えば、マイコン１１、１２のそれぞれが、回転角センサ２３、２４の両方からの回転角信号を取得するようにして、回転角センサ２３，２４によって検出されたモータ２１、２２の両方の回転角に基づいて、倒立二輪車１が回転（旋回）動作をしているか否かを判断するようにしてもよい。

また、上記実施の形態１、２では、マイコン１１又は１２が、そのマイコン１１又は１２が属する制御系の異常を検出して、他方の制御系のマイコン１２又は１１に通知するようにしているが、これに限られない。マイコン１１、１２が、他方の制御系の異常を直接検出するようにして、ダイナミックブレーキ機構２９、３０又は安全制御リレー３１、３２を制御するようにしてもよい。例えば、マイコン１１とマイコン１２との間で定期的に信号を送受信するようにして、他方のマイコン１１又は１２からの信号が途絶えた場合に、他方のマイコン１１又は１２（制御系）に異常が発生したと判断するようにしてもよい。

１倒立二輪車
２車輪
３ステッププレート
１０制御装置
１１、１２マイコン
１３、１４ＤＣＤＣコンバータ
１５、１６バッテリ
１７、１８インバータ
１９、２０リレー
２１、２２モータ
２３、２４回転角センサ
２５、２６姿勢角センサ
２７、２８ヨーレートセンサ
２９、３０ダイナミックブレーキ機構
１３、３２安全制御リレー
４０差動抑制装置
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃリレースイッチ
１０３、１０４リレードライバ
１０５、１０６リレー
１０７、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０８、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃダイナミックブレーキ抵抗
１０９監視装置
２１０、２２０コイル
４００倒立二輪車
４０１、４０２マイコン
４０３、４０４インバータ
４０５、４０６リレー
４０７、４０８モータ
４０９、４１０回転角センサ
４１１、４１２姿勢角センサ

Claims

２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、
前記倒立二輪車の旋回動作に応じて変化する物理量を検出するセンサと、
前記第１のモータに対するダイナミックブレーキの有効／無効が切り替えられるダイナミックブレーキユニットと、
前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給が抑止されているときに、前記センサによって検出された物理量に基づいて、前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、前記ダイナミックブレーキユニットにおけるダイナミックブレーキを有効にする制御部と、
を備えた倒立二輪車。
前記第２の制御系は、前記制御部を有し、
前記制御部は、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止しているときに、前記センサによって検出された物理量に基づいて、前記第１のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、前記第２のモータの回転数を下げるように前記第２のモータに駆動電流を供給する、
請求項１に記載の倒立二輪車。
前記センサは、前記物理量として、前記倒立二輪車のヨーレートを検出するヨーレートセンサであり、
前記制御部は、前記ヨーレートセンサによって検出されたヨーレートが所定の閾値よりも大きい場合に、前記ダイナミックブレーキを有効にする、又は、前記第２のモータの回転数を下げる、
請求項２に記載の倒立二輪車。
前記制御部は、前記ヨーレートセンサによって検出されたヨーレートが所定の閾値以下である場合、前記ダイナミックブレーキユニットにおけるダイナミックブレーキを無効にする、
請求項３に記載の倒立二輪車。
２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、
前記第２の制御系からの駆動電流を前記第２のモータとともに前記第１のモータにも供給するか否かが切り替えられるリレーと、
前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給が抑止された場合、前記第２の制御系からの駆動電流を前記第１のモータにも供給するように、前記リレーを切り替える制御部と、
を備えた倒立二輪車。
前記第１の制御系は、前記第１の制御系における異常を検出した場合に、異常の検出を通知する第１のマイコンを有し、
前記第２の制御系は、前記制御部として機能し、前記第１のマイコンからの異常の検出の通知によって、前記第１のモータに対する駆動電流の供給が抑止されたと判断して、前記リレーを切り替える第２のマイコンを有する、
請求項５に記載の倒立二輪車。
前記倒立二輪車は、さらに、前記第１のマイコンをウォッチドッグ監視する監視部を備え、
前記監視部は、前記ウォッチドッグ監視によって、前記第１のマイコンの異常を検出した場合、前記第２の制御系からの駆動電流を前記第１のモータにも供給するように前記リレーを切り替える、
請求項６に記載の倒立二輪車。
２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備え、前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止する倒立二輪車であって、
前記第１のモータの出力軸と、前記第２のモータの出力軸とを連結する差動抑制装置を備えた倒立二輪車。
２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備えた倒立二輪車の制御方法であって、
前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止するステップと、
前記倒立二輪車の旋回動作に応じて変化する物理量を検出するステップと、
前記検出された物理量に基づいて、前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしているか否かを判定するステップと、
前記第２のモータ側を中心として前記倒立二輪車が旋回動作をしていると判定した場合、前記第１のモータに対してダイナミックブレーキをかけるステップと、
を備えた制御方法。
２つの車輪のそれぞれを回転させる単一巻の第１のモータ及び第２のモータと、前記第１のモータ及び前記第２のモータのそれぞれに駆動電流を供給する第１の制御系及び第２の制御系とを備えた倒立二輪車の制御方法であって、
前記第１の制御系において異常が検出された場合に、前記第１の制御系から前記第１のモータに対する駆動電流の供給を抑止するステップと、
前記第２の制御系からの駆動電流が前記第２のモータとともに前記第１のモータにも供給されるように、前記第２の制御系と前記第１のモータとの接続状態を切り替えるステップと、
を備えた制御方法。