JP2014088058A - 車両安定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行中の荷崩れによる重心の移動によって、車両の重心が安定走行出来る重心位置から移動した場合、電源電池を用いて重心の修正を行う車両安定装置を提供する。
【解決手段】走行中の車両の重心Ｇを検出する重心検出手段と、検出した重心位置が安定重心位置から移動していた場合には、移動手段を用いて電源電池７を車体に対して相対的に位置移動させることにより、車両の重心を安定走行重心位置に戻す重心制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、乗車者や積載物にかかわらず、車両の重心を安定走行位置に位置させることが出来る車両の安定装置に関するもので、特に、走行中においても、車両の重心を安定走行位置に移動することが出来る安定装置に関する。

一般に、車両の重心は安定走行の出来る位置に設定されているが、その設定された重心位置（以下安定重心位置と言う）は積載物の片寄りによって移動し、走行に影響することがあるので、積載物による重心の移動（偏位と言う）を元に戻すように修正することが試みられている。例えば、車体に対して水平方向に移動可能な構成物を設け、車両停止時において、積載物に対応して当該構成物を移動することにより重心を安定重心位置に近付けることが行われている。(特許文献１)
しかし、車両が走行を開始すると、走行方向に作用する加速度により、前輪、後輪の接地荷重が変化し、制動力や駆動力の低下を招く。このため、走行中に車体に対して前後方向に移動可能な構成物を設けたり、走行中に前輪又は後輪の少なくとも一方又は両方を車体の前後方向に変位可能とし、前後方向の加速度に応じて前後方向に構成物を移動することにより若しくは車輪を前後方向に移動することにより、走行中の車両の前輪、後輪に作用する接地荷重を所望の割合に変更することで、制動性能及び加速性能の向上を図っている。(特許文献２)

特開 ２００８―３０５６１９号公報 特開 ２００７−３０５６７号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、走行中例えば道路のカーブ走行中などにおいて荷物が移動したり、荷崩れを起こしたりして、車両の重心位置が移動した場合、その重心の移動を修正して走行の安全性を保つと言う面で十分とは言えなかった。むしろ、積荷の変動による車両の重心位置を修復する点について対応がなされていないと言える。
従って、この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、電池を主な駆動源とする車両において、走行中の積載物の変位例えば荷崩れ、移動に基づく車両の重心位置の偏位特に左右方向の偏位を検知した場合には少なくとも上記電池を車両に対して相対的に移動させることにより、車両自体の重心を安定重心位置に近づける重心制御手段を設けた車両の安定装置を提供することを目的としている。

（１）本発明の車両安定装置は、電池電源を主な駆動源として搭載する車両において、当該電池電源を車体に対して少なくとも水平方向に移動させる移動手段と、車両の重心位置を実質的に検出する重心検出手段と、
走行中において、積荷の変動により車両の重心位置が安定走行できる安定重心位置から少なくとも左右方向に移動したことを検知する重心偏位検知手段と、この重心偏位検知手段の検知出力に対応して前記移動手段を用いて前記電池電源を移動させ、当該車両の重心位置を前記安定重心位置に戻すための重心制御手段とを備えていることを特徴とする。

第１の局面による本発明の車両安定装置によれば、走行中に積荷の変動例えば、荷崩れ、荷台の中での位置変化等により車両の重心が偏位した場合、電池電源を移動させることにより、当該重心を安定重心位置に戻すことが出来るので、車両の走行の安全性を確保することが出来、特に左右方向については、車両の横転防止に寄与する。

（２）また、本発明は前記重心偏位検知手段が車両の定速走行に応答して動作することを特徴とする。
このようにすれば、走行中であっても車両の重心位置を正確に検出することができる。
（３）上記（１）又は（２）に記載の発明において、前記重心制御手段は、前記重心偏位検知手段の検知出力が前記電源電池の移動対応範囲外であれば、前記積荷の積替えを報知する報知手段を設けたことを特徴とすることが出来る。
このようにすれば、走行中に起きた大きな荷崩れを知ることができ、走行の安全性をより高めることが出来る。
（４）上記（１）〜（３）に記載の発明において、前記重心制御手段は、前記重心偏位検知手段の出力が所定の範囲内であれば、動作しないことを特徴とすることが出来る。
このようにすれば、道路の凹凸に伴う積荷のがたつき等に伴う重心の微妙な変動ごとに電池電源を移動することが無い。
（５）上記（１）〜（４）に記載の発明において、前記重心偏位検知手段は、車両の重心位置が前記安定重心位置から前後左右何れの方向に外れたことも検知することを特徴とすることが出来る。
このようにすれば、車両の重心が走行方向を含む何れの方向に移動しても、その位置を正確に検出することが出来る。また、重心を安定重心位置に戻す場合にも、正確に一致させることが可能となる。

（６）更に、本発明は前記（１）〜（５）に記載の発明に対して、停車時において前記車両の重心位置が前記安定重心位置から偏位していることを検知する停車時重心偏位検知手段と、この停車時重心偏位検知手段の偏位出力により少なくとも車両の走行開始を強制的に阻止する走行阻止手段と、この走行阻止状態において前記車両の重心が前記安定重心位置に戻ると前記走行阻止手段を解除して走行を可能とする停車解除手段とを備えたことを特徴としている。

第２の局面による本発明によれば、停車時の積荷の変動において、車両の重心位置が安定重心位置から外れると、安定重心位置に戻るまでは車両の走行を阻止して走行の安全性を確保することが出来る。

（７）また、本発明は、前記（６）に記載の発明における前記走行阻止状態において、前記移動手段を用いて前記電池電源を移動させ、前記車両の重心を前記重心安定位置に戻す停車時重心制御手段を設けたことを特徴とする。
このようにすれば、電池電源を自動的に前記重心安定位置に戻すことが出来る。
（８）本発明は、また前記走行阻止状態において、前記積荷の積替えを報知する停車時積替え報知手段を設けたことを特徴とする。
このようにすれば、停車時における積荷のバランスが大きく片寄っていることが解り、適切なバランスに積み替えることが出来るので、車両の安定性を高めて、走行時の安全性を向上させることが出来る。
（９）上記（６）、（７）、（８）の発明において、前記停車時重心制御手段は、荷重調整指示キーの指示により制御動作を開始することを特徴とすることが出来る。
このようにすれば、多数の積荷の出し入れにより重心が変動しても、そのたびに重心位置制御を行うことがなく、最終段階で、荷重調整指示キーの操作により重心位置調整をまとめて実施することが出来る。
（１０）また、前記（６）〜（９）に記載の発明において、前記停車時重心偏位検知手段を、前記重心偏位検知手段で兼ねることを特徴とすることが出来る。
これによれば、構成及び制御を簡単化することが出来る。
（１１）また、前記（７）〜（１０）に記載の発明において、前記停車時重心制御手段を、前記重心制御手段で兼ねることを特徴とすることが出来る。
これによれば、構成及び制御を簡単化することが出来る。

（１２）更に、本発明は、車両の加速度走行時において、走行時の加速度による荷重移動を算出する荷重移動算出手段と、前記積荷の変動による安定重心位置からの外れたことを検知する前記重心偏位検知手段と、この両手段の出力を受けて前記移動手段を用いて、前記車両の重心位置を前記荷重移動に対応した加速度安定重心位置に位置させる加速度走行時重心制御手段とを有することを特徴とする。

このようにすれば、車両に加速度が加わる加速度走行時においても、加速度によって生じる荷重移動に対応した荷重を前輪、後輪に与える適切な位置に重心を移動させることが出来るので、制動性能や加速性能を効果的に発揮することができ、安全性に寄与する。
（１３）上記（１２）に記載の発明において、前記加速度走行時重心制御手段は、前後方向の重心位置制御を行うことを特徴とすることが出来る。
このようにすれば、車両に主に作用する走行方向の加速度に対応出来る上、制御を簡略化することが出来る。

本発明によれば、走行中において積載物に何らかの変化例えば、位置変化、重量の変化等が生じて車両の重心が安定走行重心位置から移動した場合、電源電池の位置を移動させることにより安定重心位置に戻すことが出来るので車両の走行の安全性を向上させることが出来る。特に、車両の左右バランスは転倒の要因になるが、本発明によれば左右の重量バランスを安定化するので、横転に対する安全性が大きく改善される。
また、停車時において重心位置を重心安定位置に位置させる手段を設けた場合には、 車両の走行開始時から最も効率よく走行できるばかりでなく、積載物の偏りによる制動力や駆動力の低下を低減し、走行の安定性、効率性を向上させることが出来る。

本発明の一実施の形態に係る電気トラックの概略全体構成側面図である。 図１の電気トラック１の車体フレーム４の構成を示す概略構成上面図である。 図１の電気トラック１に装着された電源移動ステージ２０の構成を示す斜視図である。 図１の電気トラック１の電子制御部１００の構成を示すブロック図である。 電子制御部１００のＣＰＵ１０１による、車両安定動作の処理手順のフローチャートである。 実施形態２における電子制御部１００のＣＰＵ１０１による、車両安定動作の処理手順のフローチャートである。 車両安定装置を設けた通常タイプの電気トラックの概略構成側面図であって、点線で示す電子制御部１００の構成の一部を拡大して実線で示している。

（実施形態１）
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１、２は、本発明の車両安定装置を実施した中型（最大車両総重量８トン）の電気トラック１の概略構成を示している。図１において、トラック１は前方（矢印ＦＷは前進方向を示す）に運転席２、後方にコンテナ型の荷台３を有する本体フレーム４と、これを支える左右の前輪５Ｌ（５Ｒ）及び後輪６Ｌ（６Ｒ）とから構成されている。なお、進行方向に向かって右側の前輪、後輪は図１では見えないため符号に括弧をつけている。
また、このトラック１は、最大積載量が４トンであって、全長が７．５ｍ、幅ｄ１（図２参照）が２．５ｍ、荷台３の長さｄ２が６ｍで、前後輪間の距離ｄ３は４．５ｍである。
このトラック１の動力源である電池電源７は、荷台３下方の本体フレーム４に形成された電源収納部１７に水平方向に移動自在（詳しい機構は後述する）に収納されている。この電源収納部１７の前部は運転席２の下部で前軸８（図２参照）近傍まで延びている。この実施形態の場合、電池電源７としてはリチウムイオン２次電池を用いており、必要な電気容量を確保するための外形寸法が前後方向２．５ｍ、左右方向１．８ｍ、高さ０．６ｍ程度となり、重さは最大１．６トン程度となる。なお、上記荷台３上には積荷Ｎが積載されている。

上記左右の前輪５Ｌ（５Ｒ）、後輪６Ｌ（６Ｒ）は、図２のように夫々前軸８、後軸９に取り付けられているが、この前軸８、後軸９は、夫々本体フレーム４に対して左右のサスペンション装置（図１では構成部材の一つである板ばねを表示し、他の部材は省略している）８Ｌ（８Ｒ）、９Ｌ（９Ｒ）を介して取り付けられている。また、このサスペンション装置８Ｌ（８Ｒ）、９Ｌ（９Ｒ）には、それぞれ車輪にかかる荷重を検出する荷重センサ１０Ｌ（１０Ｒ）１１Ｌ（１１Ｒ）が取り付けられているが、この荷重センサとしては、例えば、ピエゾ抵抗型の３軸荷重センサを用いることが出来る。
更に、トラック１の本体フレーム４の前部には、車両の加速度を検出するために、前後方向の加速度センサ１２ａ，左右方向の加速度センサ１２ｂが設けられているが、この加速度センサとして例えば、圧電素子を用いた圧電型センサを用いることが出来る。

このような構成の電気トラック１は、図２に示すように、電池電源７から配線７ａを介してモータコントローラ１３、駆動モータ１４に電気を供給することにより駆動モータ１４の回転軸を回転させる。この回転運動が前軸８にデファレンシャル機構部１５を介して伝達され、車輪５Ｌ，５Ｒを駆動するので、所謂前輪駆動方式の車両となる。駆動モータ１４の回転、停止、回転数などの制御はアクセル１６により行われる。

上記電源収納部１７内には、電源電池７を載置し水平方向に移動させる図３に示す電池移動ステージ２０が収納されている。図３において、トラック１の進行方向をＹ軸、Ｙ軸に直交する方向をＸ軸とする。車体フレーム４の左右に設置された一対のガイドレール２ｌ、２１の凹状ガイド溝２１ａ，２１ａ間にＹ軸方向に移動可能な長方形状のＹ軸スライダ２２が設けられている。Ｙ軸スライダ２２にはＹ軸リニアモータ２２ａが駆動源として用いられている。なおリニアモータに代えてボールネジ機構としてもよい。ロッド状の固定子２２ｂに装着されたＹ軸リニアモータ２２ａの可動子２２ｃをＹ軸スライダ２２の下部に固着することで、Ｙ軸スライダ２２を往復動自在としている。
また、Ｘ軸スライダ２３は上記Ｙ軸スライダ２２の外側に移動自在に嵌合された断面Ｃ字状を成しており、駆動源であるＸ軸リニアモータ２３ａは可動子２３ｃを内面に固着することで、Ｘ軸スライダ２３を往復自在としている。このＸ軸リニアモータ２３ａは、Ｙ軸スライダ２２に設けた凹み２２ｄに収納されているので、ステージ２０の高さを抑えることが出来る。

貨物の積み下ろし作業の簡便さや、積載可能容積、また、重心が低い方が横転などの危険性が低いことなどから、電源収納部１７の高さは低い方が好ましい。よって電池移動ステージ２０の高さを低くするためにもＸ方向およびＹ方向の移動機構は同一平面にある方が良い。ただし、高さはＸＹ平面上での重心位置には直接関与しないので、必ずしも同一平面である必要はない。
電池電源７は上記Ｘ軸スライダ２３の上面に取り外し可能に装着されており、車体１に対する相対位置をＹ軸スライダ２２、Ｘ軸スライダ２３の移動によって変え、車両の重心位置を調整することが出来る。

上記各部の制御は運転席２に配置された電子制御部１００（点線で示す）により行われる。上記電子制御部１００は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、フロントパネル部１０２（点線で示す）と、メモリ１０５と、通信インターフェイス１０７と、スピーカー１０８とを備える。
フロントパネル部１０２は液晶ディスプレイ１０３及び電源電池７の移動を指示する荷重調整キー１０６等を有する。また、上記メモリ１０５は、ＣＰＵ１０１によって実行される制御プログラム等を記憶するもので、各種のRAM（Random Access Memory）や、ROM（Read-Only Memory）や、ハードウェアディスクなどによって実現される。

上記ＣＰＵ１０１は通信インターフェイス１０７を介して、アクセルペダル１６を有するモータコントローラ１３、上記荷重センサ１０Ｌ、１０Ｒ、１１Ｌ、１１Ｒ、加速度センサ１２Ｌ，１２Ｒ、上記電池電源７を移動させるための電池移動ステージ２０などとバスラインで接続されている。
前記ディスプレイ１０３は、ＣＰＵ１０１の制御によって、各車輪にかかる荷重及び荷重比を表示する荷重表示部１０３ａと、車両の荷重のアンバランスを警報するアンバランス警報表示部１０３ｂ、上記電池電源７の移動中を報知する電池移動中表示部１０３ｃと、積載重量を表示する積載重量表示部１０３ｄとを有する。また、このディスプレイ１０３は必要に応じて、当該トラック１の各種動作を指示するための操作用のタッチ画面を表示することも可能である。スピーカ１０８はＣＰＵ１０１から出力に基づいて音声を発する。これらの制御は、ＣＰＵ１０１用にＲＯＭに記憶させた対応プログラムによって達成されている。

上記ＣＰＵ１０１は、所定のプログラムに基づいて操作信号を順次発生し、バスライン先の上記各荷重センサ、加速度センサ等の内容を取得し、それをメモリ１０５の所定領域１０５ａ，１０５ｂ等に記憶する。例えば、移動ステージ２０であれば、Ｘ軸スライダ２３、Ｙ軸スライダ２２の位置を座標として記憶し、この値に基づいてリニアモータ２３ａ，２２ａの駆動をする。また、アクセル１６の踏込量を検知し、この検知内容に基づいてモータコントローラ１３による駆動モータへの電力供給を制御する。上記操作信号は、一定時間毎に繰り返し発生されるので、一定時間毎の各荷重センサの状態、加速度センサの状態等が時系列に順次記憶される。

また、上記ＣＰＵ１０１は、上記メモリ１０５の所定領域１０５ａに記憶された各荷重センサの値を荷重表示部１０３ａに表示すると共に予め記憶されている空荷状態の車両重量との比較で積載重量を算出し、積載重量を積載重量表示部１０３ｄに表示する。さらに、上記ＣＰＵ１０１は一定時間ごとに車両の重心Ｇを算出して、重心Ｇが安定走行位置（安定重心位置と言う）から位置ずれしていないか否かをチェックし、位置ずれの程度が一定量以上であると、アンバランス警報表示部１０３ｂを点灯させる。積荷のアンバランスが大きくて後述する移動限界値を越えた場合は、当該表示部１０３ｂを急速点滅させて、積荷の積み直しを警報する。この時に、スピーカ１０８から音声でも警告を行う。
車両の重心Ｇが上記安定重心位置にあるか否かは、予め記憶している安定重心位置情報と上記４つの荷重センサの値から算出した算出重心とを比較部１０１ａで比較することにより行う。
なお、上記荷重調整キー１０６は電池電源７の車体に対する相対位置を変えることにより重心の調整を行うことを指示するものである。

（制御動作）
次に、電子制御部１００による走行中の重心位置の調整動作について図５のフローチャートに基づき説明する。
積荷Ｎを積載したトラック１の停止状態における重心Ｇが車輪５Ｌ，５Ｒ，６Ｌ，６Ｒの対角線の交点Ｇ０（ＸＹ平面上）にあると、安定走行に好適なものとする。この交点Ｇ０を安定重心位置とする。この交点Ｇ０を座標原点とすると、左前輪５Ｌの座標は（−ｄ１／２、ｄ３／２）であり、右前輪５Ｒの座標は（ｄ１／２、ｄ３／２）となり、後輪も同様に座標が決定される。また、各車輪の荷重は均一であって、車両自体の重量Ｍ（電源電池７の重量を除く）は２．４トン、電源電池７の重量は既に述べたように１．６トン、積荷Ｎの重量を２トンとする。なお、車両１全体の重心Ｇの高さは地上からＨの距離にあるものとする。また、各車輪の距離は車輪の接地点を基準としているが、車輪には幅があるので、左右の距離については、各車輪の外側の接地部分を接地点としている。しかしながら、車輪の接地部分の中心を接地点としても良い。この場合、左右の座標については車輪の幅の１／２だけ短くなる。
この時、電源電池７の重心Ｇａは上記交点Ｇ０に一致しているものとする。従って、電源電池７は図２に示すようにその側端と本体フレーム４の側端との距離ｄ４、ｄ５が同一で、（本体フレーム４の幅２．５ｍ−電池電源７の幅１．８ｍ）の二分の一である３５ｃｍであり、当該電池７の前端と電源収納部１７の前端との距離ｄ６は１ｍとなる。

この状態においては、各荷重センサ１０Ｌ，１０Ｒ，１１Ｌ、１１Ｒの荷重値は全て均一であって、車両の総重量６トンの１／４である１．５トンとなるので、始動スイッチ（図示せず）をオンすると上記４つの荷重表示部１０３ａに１．５トン、２５％と表示され、積載重量表示部１０３ｄには２トンと表示される。（ステップＳ１）
また、Ｓ９ステップにおいて、車輪のブレーキが解除され、アクセル１６が有効となり、アクセル１６の踏込加減により車両は走行状態になる（ステップＳ１０）。走行を開始した後に定速走行になったことを加速度センサ１２ａ，ｂの出力に基づいて検知すると（ステップＳ１０−１）、車両１の重心Ｇの位置を検知する（ステップＳ１１）。（本発明の重心検出手段に対応する。）

積荷Ｎに変動がなければ、重心Ｇの位置も変わらないので、その位置はＧ０のままであるが、走行を開始し、道路のカーブによる加速度や前後方向の加速度により積荷Ｎが荷台３上を滑って移動したり、荷崩れを起こして積荷Ｎの重心位置がＸＹ平面状、及び高さで変位を起こした場合、車両の重心Ｇは交点Ｇ０から当然偏位する。ＸＹ面上、どの程度偏位したかは、定速走行に戻った時における各車輪の荷重から算出することが出来る。加速度が加わっている場合には、加速度により荷重移動が起こるので、積荷Ｎの変動による重心位置の偏位をすぐに正確に検出出来ない。移動荷重が重心Ｇの高さに依存するからである。従って、重心Ｇの高さを検出し、加速度を検出して各荷重センサに及ぼす移動荷重値を算出することにより、積荷Ｎの移動のみによる重心位置を算出することは可能であるが、加速度がかかっている場合、更に積荷の位置も変化する可能性があるので、加速度のない定速走行の時に重心位置を算出する。

さて、カーブ走行後の定速走行において左側の荷重センサ１０Ｌ，１１Ｌの荷重が１．４トン、右側の荷重センサ１０Ｒ，１１Ｒの荷重が１．６トンに変化した場合、車両の重心が偏位したことは明らかである。この新たな重心Ｇｘの位置（右端からのＸ軸方向の距離Ｚx）をＣＰＵ１０１が算出する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０５の荷重記憶領域１０５ａから右車輪荷重センサ１０Ｒ，１１Ｒの値１．６トン、左車輪荷重センサ１０Ｌ，１１Ｌの値１．４トンを取り出し、予め記憶されている車体の幅２．５メートルを用いて次のモーメントに関する式を演算する。
（１．６＋１．６）トン×Ｚx＝（１．４＋１．４）トン×（ｄ１−Ｚx）
３．２Ｚx＝２．８ｄ１−２．８Ｚx ⇒ ６Ｚx＝２．８×２．５＝７
Ｚx＝１．１６７メートル 従って、座標原点Ｇ０から（１．２５−１．１６７）≒
０８３メートル、即ち８．３センチ右側に偏位した点がＧｘとなる。
Ｙ軸方向も同様にして計算すると、Ｙ軸方向は座標原点と同じであるので、重心Ｇが車体の右側に８．３センチシフトしたことが解る。（この一連の動作を行うものが本発明の重心偏位検知手段である）

従って、重心Ｇｘを交点Ｇ０即ち安定重心位置に戻すためには、電池電源７を左側に移動させれば良いが、ＣＰＵ１０１はその寸法Ｚａを次のように演算する。
１．６トンの電池電源７が荷重センサ１０Ｌ,１１Ｌ、１０Ｒ、１１Ｒに及ぼす荷重は当初それぞれ０．４トンであるから、これを基準として上記各荷重センサの変化を元に戻すように左側の荷重センサ１０Ｌ、１１Ｌの荷重を０．５トン、右側の荷重センサ１０Ｒ、１１Ｒの荷重を０．３トンとなるようにすれば良い。そこで、電池電源７の新たな重心Ｇａの位置を上記のようにモーメントで求める。
（０．５＋０．５）トン×（２．５メートル−Ｚａ）＝０．６トン×Ｚａ
１×（２．５−Ｚａ）＝０．６Ｚａ ⇒ ２．５トン＝１．６Ｚａ
Ｚａ＝１．５６３メートル
⇒１．５６３−１．２５（交点の位置）＝０．３１３メートルつまり３１．３cm
これにより、電池電源７を左側に３１．３cm移動させれば、車両全体の重心Ｇｘは交点Ｘ０位置に戻ることが解る。
従って、電源電池７を移動させる場合、ＣＰＵ１０１は、移動ステージ２０の当初位置の座標（Ｇ０）に基づいてリニアモータ２３ａを駆動してＸスライダ２３を左側に３１．３ｃｍ移動させれば良いわけである。（この一連の動作を行うものが本発明の重心制御手段である。）

なお、積荷Ｎの移動により重心Ｇの移動が１センチ以内であれば、上記した計算に基づくと荷重センサ１個あたり最大１２キログラムの荷重変化程度であるので、本実施形態においては特に電池電源７を移動させることなくステップＳ１０に戻って走行を持続させることにしている。
ステップＳ１２における重心所定範囲内とは、重心Ｇの移動が１ｃｍ以内のことであり、ＣＰＵ１０１は算出した重心Ｇの移動距離３１．３ｃｍと所定値１ｃｍとを比較部１０１ａで比較し、重心Ｇの移動距離が所定値よりも大きいことを検出してステップＳ１２からステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３は、電池電源７の移動によって、車両の重心Ｇを安定重心位置Ｇ０戻すことが可能かどうかを判定するステップである。
上記電池電源７の移動距離３１．３ｃｍは、本体フレーム４の側端までの距離ｄ４（３５ｃｍ）よりも短いので、電池電源７を左側に移動させて重心ＧをＧ０に戻すことが可能である。

これに対して、例えば、右側に膨れた急カーブを高速で走行した際に、高く積んだ多数の品物が右側に崩れて、品物が車両の右側に片寄り、右側車輪にそれぞれ０．２トンの荷重が余分に印加するようになった場合、車両の重心位置Ｇは上記と同様にモーメントを用いて計算すると、
７＋１．７）トン×Ｚx＝（１．３＋１．３）トン×（ｄ１−Ｚx）
Ｚx＝１．０８３メートル 従って、座標原点Ｇ０から（１．２５−１．０８３）≒
０．１６７メートル、即ち１６．７センチ右側に偏位した点が新しい重心Ｇｘとなる。
従って、新重心Ｇｘを座標原点Ｇ０に戻すためには、電池電源７を左側に移動させれば良いが、その寸法は上記と同様にして次のように計算される。
１．２トン×（２．５メートル−Ｚａ）＝０．４トン×Ｚａ⇒３トン＝１．６Ｚａ
Ｚ１＝１．８７５メートル
⇒１．８７５−１．２５＝０．６２５メートル
つまり、電池電源７を左側に６２．５ｃｍ移動させれば、車両全体の重心Ｇは交点Ｇ０（座標原点）の位置となる。
しかしながら、電池電源７のＸ軸方向の最大移動可能距離は上記のように３５センチであるから必要な距離を移動することが出来ず、重心は安定重心位置Ｇ０から外れたままとなる。
このように、電池電源７を最大移動しても車両の重心Ｇを安定重心位置Ｇ０に戻せない場合は、重心移動限界外となる。

ステップＳ１３において、移動距離３１．３cmが最大移動可能距離３５ｃｍよりも短い
ことが検知された場合、ＣＰＵ１０１は電池電源７を自動的に移動させるために、移動ステージ２０のリニアモータ２３ａを駆動しＸ軸スライダ２３を左側に３１．３ｃｍ移動させる。同時に、電源電池７を移動させていることをディスプレイ１０３の移動表示部１０３ｃを点灯させることにより運転者に報知する。この場合、更にスピーカ１０８からその旨を音声で報知しても良い（ステップＳ１４）。
ステップＳ１５において電池移動が終了すると、電池移動停止を報知するため上記移動表示部１０３ｃを消灯し（ステップＳ１６）、走行状態に戻る（ステップＳ１０）。なお、この旨をスピーカ１０８から音声報知しても良い。

ステップＳ１３において、重心移動限界外と判断された場合、走行の安全性を考慮して積荷Ｎの積み直しを、警報表示部１０３ｂを急速点滅させ且つスピーカ１０８から音声で運転者に報知する。運転者は適宜タイミングで走行を停止し、積荷Ｎの積み直しを行うことになるが、重心Ｇが安定重心位置Ｇ０から大きく外れている場合、走行の安全性に影響があるので、本実施形態の場合、電源電池７を最大限に移動させて車両の重心Ｇを出来る限り安定重心位置Ｇ０に近付けている（ステップＳ１７）。
積荷Ｎの積み替えが終われば、停車状態から始動スイッチをオンする（ステップＳ１）ことにより、走行を再開することになる。

上記の説明は車両に対して左右方向に重心Ｇが移動した場合であるが、車両の進行方向に関しては、ブレーキによる制動や追い越しによる加速などで、積荷の荷崩れが起きやすいと考えられる。電池電源７は電源収納部１７内においては前に最大１メートルの移動が可能であり、後側にはそれ以上の移動が可能である。
従って、積荷Ｎの荷重移動が前後方向に１．６７トン程度であれば、電池電源７を前後方向に移動させることによって重心を安定重心位置Ｇ０に戻すことが出来る。
積荷Ｎの変動による重心移動はＸ、Ｙ平面のあらゆる方向に対して起こり得るから、電池電源７を移動させるだけで良いか、積荷Ｎの積み直しを必要とするかの判断は、車両の重心Ｇの移動をＸ方向、Ｙ方向に分けてそれぞれ行う。従って、Ｘ、Ｙ軸の何れかの方向で重心移動限界外になれば当然積荷Ｎの積み直しが要求される。

また、以上の説明は、停車状態において、電池電源７の重心Ｇａを安定重心位置にした場合であるが、停車状態において、積荷Ｎの積載に片寄があり、電池電源７の重心Ｇａを交点Ｇ０から移動させて車両の重心Ｇを安定重心位置にした場合、走行中の電池電源７の重心Ｇaは交点Ｇ０から偏位している。従って、走行中の重心調整にはこのことを考慮した制御が行われる。
このようなことを避けるため、停車状態において、荷重調整キー１０６を長押しすることにより、電池電源７の重心Ｇaを交点Ｇ０の位置にセット出来るようにしている。

（実施形態２）
実施形態１は走行中に生じる積荷Ｎの荷崩れ等による重心移動を修正するために電池電源７を移動させるようにしたものである。これに対して、本実施形態２においては、停車状態における積荷Ｎの積み下ろしに基づく車両の重心移動も停車中に修正出来るようにしたものである。
以下、図６のフローチャートを用いて説明する。電気トラック１の停車時は、トラックの電源をオフしている状態であり、単にブレーキにより停止している場合とは異なる。停車状態で積荷Ｎの積み替えを行い、或いは乗車者の交代を行った後、始動スイッチをオン（ステップＳ１）すると、電子制御部１００のＣＰＵ１０１が４個の荷重センサの荷重を取り込み車両の重心位置を算出する（ステップＳ２）。重心Ｇの算出は始動スイッチのオン信号により上記重心検出手段を動作させることにより行う。
ステップＳ２において、重心位置Ｇが安定重心位置Ｇ０と一致するか、１センチ以内であれば、重心Ｇが所定範囲内にあると判断してステップＳ９に移り、ブレーキ解除、アクセルの踏込で走行を開始する（本発明の停車解除手段に対応する）。走行後の動作は既に述べた通りである。

しかし、重心位置Ｇが安定重心位置Ｇ０と１センチ以上離れている場合、ブレーキを強制的に作動させて車輪の動きを止めると共に、アクセル１６の動作を無効にして駆動モータ１４の回転を阻止し、車両１が動かないようにする（ステップＳ４）。（本発明の走行阻止手段に対応する）
また、ステップＳ５において、電源電池７の移動によって車両の重心Ｇが安定重心位置Ｇ０に位置させられるか否かを演算し、位置させられると判断した場合、警報表示部１０３ｂを点灯して電源電池７の移動を指示する（ステップＳ７）。
そこで、運転者が荷重調整キー１０６を操作すると、電源電池７は算出された距離、方向に移動して車両の重心ＧをＧ０に一致させる（ステップＳ８）。なお、この動作は走行中と同じである。（この一連の動作を行うものが本発明の停車時重心制御手段であって、この実施形態では上記重心制御手段を用いている。）
電池電源７の移動が終了すると、ブレーキの強制作動を解除し、アクセル１６の動作を有効とする（ステップＳ９）ので、運転者はアクセル１６を制御することで走行を開始する。
もし、ステップＳ５において、電池電源７を最大移動しても、車両の重心Ｇが安定重心値Ｇ０に戻すことが出来ないと判断した場合は、警報表示部１０３ｂを急速点滅し、積荷Ｎの積載バランスを調整するように指示する（ステップＳ６）。この場合は、走行中と違って、電源電池７は移動を行わない。
運転者がこの指示に従って積荷Ｎの積載バランスを変えると、車両の重心検知をステップＳ２が実行される。以下、同様のフローで、走行を開始することが出来る。
上記停車時の重心位置Ｇが重心安定位置からどの程度偏位しているかを検知する一連の動作をおこなうものが本発明の停車時重心偏移位検知手段であって、本実施形態においては、上記重心偏位検知手段を用いている。

このような動作を行うことにより、走行開始時は、車両１の重心Ｇを基本的に安定重心位置Ｇ０に位置させることが出来るので、走行中の重心制御も行ない易い。
また、重心Ｇの検知や電池電源７の移動については、同じ装置を兼用することが出来るので、構成が簡素化できる。

（実施形態３）
走行中の動作は既に述べた通りであるが、加速度が作用している状態でも積荷Ｎの変動による重心Ｇの移動を検出し、重心Ｇを安定重心位置Ｇ０に戻す動作を行うことも可能である。
すなわち、車両の重心位置Ｇの高さＨが判れば、加速度αによる荷重移動（荷重変化量を意味する）ｄｗは、車両の総荷重Ｗとすると、ＷＨα／ｄ３となる。ここで、総荷重Ｗ、前後輪間距離ｄ３は既知であるから、重心Ｇの高さＨは加速度αが分かれば算出することが出来る。
車両１に前方向の加速度αが加わった場合、前側の荷重センサ１０Ｌ、１０Ｒは定速走行時のセンサ荷重に対してそれぞれｄｗ／２増加し、後側の荷重センサ１１Ｌ、１１Ｒはそれぞれｄｗ／２減少する。従って、上記荷重センサの変化荷重から上記ｄｗを算出し、これを上記式に当て嵌めれば重心Ｇの高さＨを得ることが出来る。

しかしながら、積荷Ｎを積載した車両１の重心Ｇは、積荷Ｎの荷崩れで位置も高さも異なるので、次のようにする。荷崩れによって重心の位置も高さも変化した場合、荷重センサの荷重はＸＹ面における位置に基づく積荷Ｎによる荷重と前後方向に係る加速度αによる荷重移動ｄｗとの両方が作用した荷重となる。
そこで、少なくとも異なる加速度における荷重センサの値を用いて、加速度の差によって生じる荷重差を算出し（本発明の荷重移動算出手段に相当する）、これを用いて重心Ｇの高さＨを導き出す。高さＨが分かれば、加速度αにおける荷重移動ｄｗを算出できるから、加速度が作用している状態の荷重センサの値から加速度が作用しない状態における積荷Ｎによる荷重を導出し、ＸＹ面における重心Ｇ位置を得ることが出来る。
従って、積荷Ｎに基づく重心Ｇの変化を電池電源７の移動によって修正することが可能となる。
車両に前後方向の加速度がかかる場合は上記の通りであるが、左右方向に加速度が加わる場合も同様である。その時には前後輪間距離ｄ３に代えて左右車輪間距離を用いる。この距離は通常トレッドであるが本実施形態では本体フレーム４の幅ｄ１をその値とする。

（実施形態４）
実施形態３は加速度が作用している荷重センサの値からでも、重心Ｇを安定重心位置へ戻すことを特徴としている。しかし、車両１は加速度特に前後方向の加速度によって前軸８、後軸９にかかる荷重が変化する（荷重移動）。従って、安定重心位置Ｇ０に重心があっても、前後輪にかかる荷重は違ってくるので、加速性能や制動性能を十分に発揮させるために、荷重移動を考慮した荷重となるように、電池電源７を前後に移動させるようにしても良い。
この場合、荷崩れにより偏位した重心Ｇを元に戻すように電池電源７を移動させてから荷重移動に対応するように再度電池電源７を移動させるのではなく、荷重移動対応も同時に行うことで電池電源の移動動作を簡略化することが出来る。（この一連の動作を行うものが本発明の加速度走行時重心制御手段に対応する）

（実施形態５）
上記実施形態１〜４は、車両１の安定重心位置をＧ０、即ち前輪５Ｌ，５Ｒかかる荷重と後輪６Ｌ，６Ｒにかかる荷重とが同じになる位置としたものである。しかしながら、車両にかかる加速度との関係からは、前軸重と後軸重の比率は５０：５０だけではなく、７０：３０程度の比率になることが好ましい。ただし、左右の荷重バランスは横転等の危険性も考慮すると、５０：５０近傍が好ましい。
トラック１は構造上電源電池７を外した状態では運転席２側の重量が大きく、積荷Ｎを荷台３の前側に片寄せて積載すると、前軸重を後軸重よりも比率を高く設定した場合でも、電源電池７を電源収納部１７の後寄りに位置させないと、当該荷重比率を達成できない。従って、電源電池７の重心Ｇａは当初上記交点Ｇ０に比して後側に設置される。
このような電源電池７の位置で、車両の重心Ｇを決まれば、積荷Ｎの重量が大きく、前後方向の荷崩れの量が多くなっても、電源電池７の移動距離を大きく（特に前側に）取れるので、重心Ｇを当初位置に戻すことが出来る。つまり、荷崩れ量が多い場合にも対応できる。
但し、車両の左右に関しては車両の幅が短いので、調整の幅が大きくないが、積荷Ｎの形状によっては、その重心Ｇが車両の片側によることもある。このような場合、電源電池７を逆サイド側に移動させて車両の重心を安定重心位置にすることが出来る。

（実施形態６）
上記実施形態では電源電池７の重量を、総重量（８トン）の２割としているが、車両の形態、車種等を考慮すると、一般的には１割以上にすることで車両の走行の安全性を向上させることが出来る。例えば、乗用車の場合では３割以下で安全性に寄与出来る。
総重量に対する割合が多ければ、移動により重心位置を幅広く制御することは可能であるが、４割以上にすればコスト、効率、構造の面から無理が生じる。

（実施形態７）
上記電源収納部１７は、荷台３の下方に位置する本体フレーム４内に形成する場合を示したが、図７に示すトラック１Ｔように、本体フレーム４の下部に垂架するように設けても良い。この場合、トラック１Ｔの前輪５Ｌ，後輪６Ｌ間に位置するので、荷台３下方のデッドスペースを有効に利用することが出来、車高も低くすることが可能である。ただ、前後輪間距離に長さが制限されるので、電源電池７の移動距離が少し短くなる。
なお、図７において、実線で囲んだ電子制御部１００は、運転席２に点線で示す電子制御部７の一部分を参考のため拡大して示したものである。
図１に示すコンテナ型荷台を有する電気トラック１において、電源収納部１７を本体フレーム４の底部に垂架する形式とすれば、荷台３の車高を低く出来ることは明らかである。また、電源収納部１７に移動ステージ２０を設置する場合、電源電池７の取り付け面であるＸスライダ２３が下面となるように電源収納部１７の天井面に移動ステージ２０を図３とは上下逆に装着し、電源電池７がぶら下がるようにすれば、電源電池７の着脱が容易になる。

Ｎ 積荷
１ 電気トラック
２ 運転席
３ 荷台
４ 本体フレーム
５，６ 車輪
７ 電源電池
８ 前軸
９ 後軸
８Ｌ，８Ｒ，９Ｌ，９Ｒ トランスミッション装置
１０，１１ 荷重センサ
１７ 電源収納部
２０ 電池移動ステージ
１００ 電子制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ フロントパネル部
１０３ ディスプレイ
１０３ａ 荷重表示部
１０３ｂ 警報表示部
１０３ｃ 移動表示部
１０３ｄ 積載重量表示部
１０５ メモリ
１０６ 荷重調整キー

Claims (5)

1. 電池電源を主な駆動源として搭載する車両において、
   当該電池電源を車体に対して少なくとも水平方向に移動させる移動手段と、車両の重心位置を実質的に検出する重心検出手段と、
   走行中において、積荷の変動により車両の重心位置が安定走行できる安定重心位置から少なくとも左右方向に外れたことを検知する重心偏位検知手段と、この重心偏位検知手段の検知出力に対応して前記移動手段を用いて前記電池電源を移動させ、当該車両の重心位置を前記安定重心位置に戻すための重心制御手段とを備えていることを特徴とする車両安定装置。
2. 前記重心偏位検知手段は、車両の定速走行に応答して動作することを特徴とする請求項１に記載の車両安定装置。
3. 前記重心制御手段は、前記重心偏位検知手段の検知出力が前記電源電池の移動対応範囲外であれば、前記積荷の積替えを報知する報知手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両安定装置。
4. 停車時において前記車両の重心位置が前記安定重心位置から偏位していることを検知する停車時重心偏位検知手段と、この停車時重心偏位検知手段の偏位出力により少なくとも車両の走行開始を強制的に阻止する走行阻止手段と、この走行阻止状態において前記車両の重心が前記安定重心位置に戻ると前記走行阻止手段を解除して走行を可能とする停車解除手段とを有する請求項１〜３の何れかに記載の車両安定装置。
5. 走行時の加速度による荷重移動を算出する荷重移動算出手段と、前記積荷の変動による安定重心位置から外れたことを検知する前記重心偏位検知手段と、この両手段の出力を受けて前記移動手段を用いて、前記車両の重心位置を前記荷重移動に対応した加速度安定重心位置に位置させる加速度走行時重心制御手段とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両安定装置。

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