JP2014184890A - Self-balancing mobile body, and control method for same - Google Patents

Self-balancing mobile body, and control method for same Download PDF

Info

Publication number
JP2014184890A
JP2014184890A JP2013061871A JP2013061871A JP2014184890A JP 2014184890 A JP2014184890 A JP 2014184890A JP 2013061871 A JP2013061871 A JP 2013061871A JP 2013061871 A JP2013061871 A JP 2013061871A JP 2014184890 A JP2014184890 A JP 2014184890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
inverted
moving body
state
control
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
Application number
JP2013061871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6036453B2 (en
Inventor
Yoshihiro Okumatsu
美宏 奥松
Shin Oikawa
晋 及川
Yoshiyuki Senba
快之 仙波
Yuto Mori
優人 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013061871A priority Critical patent/JP6036453B2/en
Publication of JP2014184890A publication Critical patent/JP2014184890A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6036453B2 publication Critical patent/JP6036453B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a battery.SOLUTION: A self-balancing mobile body 1 comprises: a motor for driving drive wheels 5; a battery for supplying electric power to the motor; and a control unit 9 including a motor control part 91 for generating a control command value in response to an attitude state of the self-balancing mobile body and an inverter 92 for generating a drive current for driving the motor. The self-balancing mobile body 1 travels by maintaining a self-balancing state. When the self-balancing mobile body 1 is in an acceleration control state, the inverter 92 generates the drive current to output to the motor based on a control command value from the motor control part 91 and an electric power from the battery 10. When the self-balancing mobile body 1 is in a deceleration control state, the inverter 92 consumes regenerative electric power outputted from the motor.

Description

本発明は、倒立状態を維持して走行する倒立型移動体及びその制御方法に関するものである。   The present invention relates to an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state, and a control method thereof.

倒立状態を維持して走行する倒立型移動体は、その故障などにより停止すると不安定状態となるため、一般的に多重化システムが採用されている。一方で、多重化システムを採用した場合でも、そのシステムの最大出力トルクを超える動作を行った場合には転倒に繋がる虞がある。ここで、倒立型移動体の特性上、加速時の転倒は前方への転倒となるため、搭乗者は前方に足を着地させて降車することができる。一方で、減速時の転倒は後方への転倒となるため、搭乗者の降車がより不安定なものとなる。そこで、倒立型移動体においては、減速側の出力トルクマージンをより大きく確保する必要が生じる。これに対し、例えば、倒立状態を維持して走行する倒立型移動体が知られている(特許文献1参照)。   An inverted mobile body that travels while maintaining an inverted state is in an unstable state when stopped due to a failure or the like, and therefore a multiplexing system is generally employed. On the other hand, even when a multiplexing system is employed, if an operation exceeding the maximum output torque of the system is performed, the system may fall over. Here, because of the characteristics of the inverted mobile body, the fall during acceleration falls to the front, so that the passenger can land with his feet forward and get off. On the other hand, since the fall at the time of deceleration falls to the rear, the passenger getting off becomes more unstable. Therefore, in the inverted type moving body, it is necessary to secure a larger output torque margin on the deceleration side. On the other hand, for example, an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state is known (see Patent Document 1).

特許第4866521号Japanese Patent No. 4866521

上記特許文献1に示す倒立型移動体においては、上述した出力トルクマージンの大きな減速時の出力トルクに合わせて加速側の出力トルクを設定し、バッテリの容量を決定することとなる。そのため、バッテリの大型化に繋がる虞がある。   In the inverted moving body shown in Patent Document 1, the output torque on the acceleration side is set in accordance with the output torque during deceleration with a large output torque margin described above, and the capacity of the battery is determined. Therefore, there exists a possibility of leading to the enlargement of a battery.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、バッテリを小型化できる倒立型移動体及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide an inverted moving body capable of reducing the size of a battery and a control method thereof.

上記目的を達成するための本発明の一態様は、駆動車輪を駆動するモータと、前記モータに対して電力を供給するバッテリと、当該倒立型移動体の姿勢状態に応じて制御指令値を生成するモータ制御部と、前記モータを駆動するための駆動電流を生成するインバータと、を有する制御装置と、を備え、倒立状態を維持して走行を行う倒立型移動体であって、当該倒立型移動体が加速制御状態のときに、前記インバータは前記モータ制御部からの制御指令値と、前記バッテリからの電力と、に基づいて、前記駆動電流を生成し前記モータに出力し、当該倒立型移動体が減速制御状態のときに、前記インバータは前記モータから出力される回生電力を消費する、ことを特徴とする倒立型移動体である。
この一態様において、前記倒立型移動体の移動速度に対する前記モータの最大減速トルクの絶対値は、前記移動速度に対する前記モータの最大加速トルクの絶対値と比較して大きく設定されていてもよい。
この一態様において、前記モータ制御部は、前進時の減速状態から後進時の加速状態に切り替わる前の所定期間において、前記倒立型移動体の移動速度が実質的に0となる前記制御指令値を生成してもよい。
この一態様において、前記インバータは、前記モータから出力される回生電力を消費する内部抵抗を有していてもよい。
この一態様において、前記制御装置は、一対の前記モータ制御部と、一対の前記インバータと、を有する二重システムとして構成されていてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、駆動車輪を駆動するモータと、前記モータに対して電力を供給するバッテリと、当該倒立型移動体の姿勢状態に応じて制御指令値を生成するモータ制御部と、前記モータを駆動するための駆動電流を生成するインバータと、を有する制御装置と、を備え、倒立状態を維持して走行を行う倒立型移動体の制御方法であって、当該倒立型移動体が加速制御状態のときに、前記インバータは前記モータ制御部からの制御指令値と、前記バッテリからの電力と、に基づいて、前記駆動電流を生成し前記モータに出力するステップと、当該倒立型移動体が減速制御状態のときに、前記インバータは前記モータから出力される回生電力を消費するステップと、を含むことを特徴とする倒立型移動体の制御方法であってもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is to generate a control command value in accordance with a motor that drives a drive wheel, a battery that supplies electric power to the motor, and a posture state of the inverted moving body. And an inverter that generates a drive current for driving the motor, and an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state, the inverted type When the moving body is in the acceleration control state, the inverter generates the drive current based on the control command value from the motor control unit and the electric power from the battery, and outputs the drive current to the motor. When the moving body is in a deceleration control state, the inverter consumes regenerative power output from the motor.
In this aspect, the absolute value of the maximum deceleration torque of the motor with respect to the moving speed of the inverted moving body may be set larger than the absolute value of the maximum acceleration torque of the motor with respect to the moving speed.
In this aspect, the motor control unit outputs the control command value at which the moving speed of the inverted moving body becomes substantially zero during a predetermined period before switching from the deceleration state during forward travel to the acceleration state during reverse travel. It may be generated.
In this aspect, the inverter may have an internal resistor that consumes regenerative power output from the motor.
In this one aspect, the control device may be configured as a dual system including a pair of the motor control units and a pair of the inverters.
One aspect of the present invention for achieving the above object is to generate a control command value in accordance with a motor that drives a drive wheel, a battery that supplies electric power to the motor, and a posture state of the inverted moving body. And a control device having a motor control unit that generates a drive current for driving the motor, and a control method for an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state, When the inverted moving body is in an acceleration control state, the inverter generates the drive current based on a control command value from the motor control unit and electric power from the battery, and outputs the drive current to the motor And the inverter consumes regenerative power output from the motor when the inverted moving body is in a deceleration control state. It may be.

本発明によれば、バッテリを小型化できる倒立型移動体及びその制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inverted type mobile body which can reduce a battery, and its control method can be provided.

本発明の実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the inverted moving body which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic system configuration | structure of the inverted moving body which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態1に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic system configuration | structure of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 加減速時におけるモータ出力トルクと移動速度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the motor output torque at the time of acceleration / deceleration, and a moving speed. 前後進及び加減速時におけるモータ出力トルクと移動速度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the motor output torque at the time of forward / backward travel and acceleration / deceleration, and a moving speed. 本発明の実施の形態1に係る倒立型移動体の制御方法による制御処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing flow by the control method of the inverted type mobile body which concerns on Embodiment 1 of this invention. 前進減速状態から後進加速状態に切り替わる前の所定期間に移動速度が0となる制御指令値を生成する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which produces | generates the control command value from which a moving speed becomes 0 in the predetermined period before switching from a forward deceleration state to a reverse acceleration state.

実施の形態1.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的構成を示す斜視図である。本実施の形態1に係る倒立型移動体1は、例えば、車両本体2と、車両本体2に取り付けられ搭乗者が登場する左右一対のステップ部3と、車両本体2に傾動可能に取り付けられ搭乗者が把持する操作ハンドル4と、車両本体2に回転可能に取り付けられた左右一対の駆動車輪5と、を備えている。
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inverted moving body according to Embodiment 1 of the present invention. The inverted mobile body 1 according to the first embodiment includes, for example, a vehicle main body 2, a pair of left and right step portions 3 that are attached to the vehicle main body 2 and a passenger appears, and is mounted on the vehicle main body 2 so as to be tiltable. And a pair of left and right drive wheels 5 rotatably attached to the vehicle body 2.

本実施の形態1に係る倒立型移動体1は、例えば、各駆動車輪5が同軸状に配置され、倒立状態を維持して走行する同軸二輪車として構成されている。倒立型移動体1は、搭乗者の重心を前後に移動させ、車両本体2の各ステップ部3を前後に傾斜させることで前後進を行い、搭乗者の重心を左右に移動させ、車両本体2のステップ部3を左右に傾斜させることで左右旋回を行うように構成されている。なお、倒立型移動体1としては、上述したような同軸二輪車が適用されているが、これに限らず、倒立状態を維持して走行する任意の移動体に適用可能である。   The inverted mobile body 1 according to the first embodiment is configured as a coaxial two-wheeled vehicle that travels while maintaining an inverted state, for example, with each drive wheel 5 being coaxially disposed. The inverted moving body 1 moves the passenger's center of gravity back and forth, moves forward and backward by inclining each step portion 3 of the vehicle body 2 back and forth, moves the passenger's center of gravity left and right, and moves the vehicle body 2 The step part 3 is tilted to the left and right to perform left and right turning. In addition, although the coaxial two-wheeled vehicle as described above is applied as the inverted moving body 1, the present invention is not limited to this and can be applied to any moving body that travels while maintaining an inverted state.

図2は、本実施の形態1に係る倒立型移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る倒立型移動体1は、各駆動車輪5を駆動する一対の車輪駆動ユニット6と、車両本体2の姿勢を検出する姿勢センサ7と、各駆動車輪5の回転情報を検出する一対の回転センサ8と、各車輪駆動ユニット6を制御する制御装置9と、車輪駆動ユニット6及び制御装置9に電力を供給するバッテリ10と、を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the inverted moving body according to the first embodiment. The inverted moving body 1 according to the present embodiment detects a pair of wheel drive units 6 that drive each drive wheel 5, a posture sensor 7 that detects the posture of the vehicle body 2, and rotation information of each drive wheel 5. A pair of rotation sensors 8, a control device 9 that controls each wheel drive unit 6, and a battery 10 that supplies power to the wheel drive unit 6 and the control device 9.

各車輪駆動ユニット6は、車両本体2に内蔵されており、左右一対の駆動車輪5を夫々駆動する。各車輪駆動ユニット6は、一対の駆動車輪5を独立して回転駆動することができる。各車輪駆動ユニット6は、例えば、モータ61と、モータ61の回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア62と、によって構成することができる。   Each wheel drive unit 6 is built in the vehicle body 2 and drives a pair of left and right drive wheels 5. Each wheel drive unit 6 can rotate and drive a pair of drive wheels 5 independently. Each wheel drive unit 6 can be comprised by the motor 61 and the reduction gear 62 connected with the rotating shaft of the motor 61 so that power transmission was possible, for example.

姿勢センサ7は、車両本体2に設けられ、車両本体2や操作ハンドル4等の姿勢情報を検出し出力する。姿勢センサ7は、倒立型移動体1の走行時における姿勢情報を検出するのもで、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサなどから構成される。搭乗者が操作ハンドル4を前方または後方に傾けると、各ステップ部3が同方向に傾くことになるが、この姿勢センサ7は、かかる傾斜に対応した姿勢情報を検出する。姿勢センサ7は、検出した姿勢情報を制御装置9に対して出力する。   The posture sensor 7 is provided in the vehicle main body 2 and detects and outputs posture information of the vehicle main body 2 and the operation handle 4. The posture sensor 7 detects posture information when the inverted mobile body 1 is traveling, and is composed of, for example, a gyro sensor and an acceleration sensor. When the passenger tilts the operation handle 4 forward or backward, each step unit 3 tilts in the same direction. The posture sensor 7 detects posture information corresponding to the tilt. The attitude sensor 7 outputs the detected attitude information to the control device 9.

各回転センサ8は、各駆動車輪5などに夫々設けられ、各駆動車輪5の回転角度、回転角速度、回転角加速度など回転情報を検出できる。各回転センサ8は、例えば、ロータリーエンコーダ、レゾルバ、などで構成されている。各回転センサ8は、検出した回転情報を制御装置9に出力する。   Each rotation sensor 8 is provided on each drive wheel 5 and the like, and can detect rotation information such as a rotation angle, a rotation angular velocity, and a rotation angle acceleration of each drive wheel 5. Each rotation sensor 8 includes, for example, a rotary encoder, a resolver, and the like. Each rotation sensor 8 outputs the detected rotation information to the control device 9.

バッテリ10は、例えば、車両本体2に内蔵されており、リチウムイオン蓄電池などにより構成されている。バッテリ10は、各車輪駆動ユニット6、制御装置9、その他の電子機器等に電力を供給する。   The battery 10 is built in, for example, the vehicle body 2 and is configured by a lithium ion storage battery or the like. The battery 10 supplies power to each wheel drive unit 6, the control device 9, and other electronic devices.

制御装置9は、倒立型移動体に搭載された各種センサから出力される検出値に基づいて、各車輪駆動ユニット6を駆動制御するための制御信号を生成し、出力する。制御装置9は、例えば、姿勢センサ7から出力される姿勢情報、各回転センサ8から出力される各駆動車輪5の回転情報等に基づいて所定の演算処理を実行し、必要な制御信号を各車輪駆動ユニット6に対して出力する。制御装置9は、各車輪駆動ユニット6を制御することで、例えば、倒立型移動体1の倒立状態を維持する倒立制御を実行する。   The control device 9 generates and outputs a control signal for driving and controlling each wheel drive unit 6 based on detection values output from various sensors mounted on the inverted moving body. The control device 9 executes predetermined arithmetic processing based on, for example, posture information output from the posture sensor 7, rotation information of each driving wheel 5 output from each rotation sensor 8, and sends necessary control signals to each Output to the wheel drive unit 6. The control device 9 controls each wheel drive unit 6 to execute, for example, an inverted control that maintains the inverted state of the inverted moving body 1.

図3は、本実施の形態1に係る制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る制御装置9は、一対のモータ制御部91と、一対のインバータ92と、を含む、電子制御装置(ECU:Electrical Control Unit)として構成されている。このようにモータ制御部91及びインバータ92を2重化することで、倒立型移動体1の制御システムの信頼性を向上させ、その安全性の向上を図っている。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic system configuration of the control device according to the first embodiment. The control device 9 according to the present embodiment is configured as an electronic control device (ECU: Electrical Control Unit) including a pair of motor control units 91 and a pair of inverters 92. Thus, by duplicating the motor control unit 91 and the inverter 92, the reliability of the control system of the inverted moving body 1 is improved, and the safety is improved.

制御装置9の各モータ制御部91は、姿勢センサ7から出力された姿勢情報と、各回転センサ8から出力された回転情報と、に基づいて、各車輪駆動ユニット6を駆動制御するための制御指令値を生成する。各モータ制御部91は、生成した制御指令値を各インバータ92に対して夫々出力する。   Each motor control unit 91 of the control device 9 is a control for driving and controlling each wheel drive unit 6 based on the posture information output from the posture sensor 7 and the rotation information output from each rotation sensor 8. Generate a command value. Each motor control unit 91 outputs the generated control command value to each inverter 92.

各モータ制御部91は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)、などからなるマイクロコンピュータを、中心にしてハードウェア構成されている。CPU、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。   Each motor control unit 91 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that performs control processing, arithmetic processing, and the like, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) that store arithmetic programs executed by the CPU, and the like. The hardware is composed mainly of a microcomputer including a memory and an interface unit (I / F) for inputting / outputting signals to / from the outside. The CPU, memory, and interface unit are connected to each other via a data bus or the like.

制御装置9の各インバータ92は、各モータ制御部91から出力される制御指令値に基づいて、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、バッテリ10からの電力を用いてその制御指令値に応じた駆動電流を生成する。各インバータ92は、生成した駆動電流を各車輪駆動ユニット6のモータ61に対して出力する。各車輪駆動ユニット6のモータ61は、制御装置9の各インバータ92から出力される駆動電流に応じて、各駆動車輪5を回転駆動する。これにより、倒立型移動体1は、例えば、前後進、左右旋回などの所望走行を行うことができる。   Each inverter 92 of the control device 9 performs, for example, PWM (Pulse Width Modulation) control based on the control command value output from each motor control unit 91, and uses the power from the battery 10 to set the control command value. A corresponding drive current is generated. Each inverter 92 outputs the generated drive current to the motor 61 of each wheel drive unit 6. The motor 61 of each wheel drive unit 6 rotationally drives each drive wheel 5 according to the drive current output from each inverter 92 of the control device 9. Thereby, the inverted mobile body 1 can perform desired traveling such as forward and backward movement and left and right turning, for example.

倒立型移動体1が減速状態のときに、各車輪駆動ユニット6のモータ61は回転することで、回生電力を発生させる。これに対し、制御装置9の各インバータ92は、この各車輪駆動ユニット6のモータ61から出力される回生電力を消費する内部抵抗921を有している。   When the inverted moving body 1 is in a decelerating state, the motor 61 of each wheel drive unit 6 rotates to generate regenerative power. On the other hand, each inverter 92 of the control device 9 has an internal resistor 921 that consumes regenerative power output from the motor 61 of each wheel drive unit 6.

ところで、倒立型移動体は、その倒立状態を維持して走行するという特性上、安全性の観点から減速側のモータ出力トルクのマージンを十分に確保するのが望ましい。これに対し、従来は、その減速側のモータ出力トルクに合わせて加速側のモータ出力トルクを設定し、バッテリの容量を設定している。このため、バッテリが必要以上に大型化する虞がある。   By the way, from the viewpoint of safety, it is desirable that the inverted moving body secures a sufficient margin for the motor output torque on the deceleration side from the viewpoint of traveling while maintaining the inverted state. On the other hand, conventionally, the motor output torque on the acceleration side is set in accordance with the motor output torque on the deceleration side, and the capacity of the battery is set. For this reason, there exists a possibility that a battery may enlarge unnecessarily.

そこで、本実施の形態1に係る倒立型移動体1においては、加速制御状態のときは、制御装置9の各インバータ92は各モータ制御部91からの制御指令値と、バッテリ10からの電力と、に基づいて駆動電流を生成し、各車輪駆動ユニット6のモータ61を制御する。一方、減速制御状態のときは、制御装置9の各インバータ92は各車輪駆動ユニット6のモータ61から出力される回生電力を消費する。これにより、減速時のモータ出力トルクを、制御装置9の各インバータ92の内部抵抗921を用いて十分なマージンを確保して設定できる。そのため、バッテリ10の容量を、減速時のモータ出力トルクを考慮せずに、加速時の出力トルクのみを考慮して設定できる(図4)。このため、バッテリ10の容量を必要十分な大きさに設定でき、バッテリ10の小型軽量化が可能となる。なお、バッテリ10の小型軽量化を図ることにより、倒立型移動体1の小型軽量化も容易に実現できる。   Therefore, in the inverted moving body 1 according to the first embodiment, in the acceleration control state, each inverter 92 of the control device 9 is configured to control the control command value from each motor control unit 91, the power from the battery 10, and the like. , And a motor 61 of each wheel drive unit 6 is controlled. On the other hand, in the deceleration control state, each inverter 92 of the control device 9 consumes regenerative power output from the motor 61 of each wheel drive unit 6. Thus, the motor output torque during deceleration can be set with a sufficient margin secured using the internal resistance 921 of each inverter 92 of the control device 9. Therefore, the capacity of the battery 10 can be set in consideration of only the output torque during acceleration without considering the motor output torque during deceleration (FIG. 4). For this reason, the capacity of the battery 10 can be set to a necessary and sufficient size, and the battery 10 can be reduced in size and weight. In addition, the reduction in size and weight of the inverted mobile body 1 can be easily realized by reducing the size and weight of the battery 10.

図5に示すように、本実施の形態1に係る倒立型移動体1が前進状態及び後進状態にあるとき、倒立型移動体1の移動速度に対する各車輪駆動ユニット6のモータ61の最大減速トルク(出力制限トルク)T1maxの絶対値は、移動速度に対する各車輪駆動ユニット6のモータ61の最大加速トルク(出力制限トルク)T2maxの絶対値と比較して大きく設定されている。このように、各車輪駆動ユニット6のモータ61の出力制限トルクを4象限(加減速及び前後進)を夫々最適に設定することができる。 As shown in FIG. 5, when the inverted moving body 1 according to the first embodiment is in the forward moving state and the reverse moving state, the maximum deceleration torque of the motor 61 of each wheel drive unit 6 with respect to the moving speed of the inverted moving body 1. The absolute value of (output limiting torque) T1 max is set larger than the absolute value of the maximum acceleration torque (output limiting torque) T2 max of the motor 61 of each wheel drive unit 6 with respect to the moving speed. In this way, the output limiting torque of the motor 61 of each wheel drive unit 6 can be set optimally in the four quadrants (acceleration / deceleration and forward / reverse travel).

図6は、本実施の形態1に係る倒立型移動体の制御方法による制御処理フローを示すフローチャートである。例えば、搭乗者が倒立型移動体1において加速操作(各ステップ部3を前方へ傾斜させる操作など)を行うと(ステップS101)、制御装置9の各モータ制御部91は、姿勢センサ7から出力された姿勢情報と、各回転センサ8から出力された回転情報と、に基づいて、各車輪駆動ユニット6に対する制御指令値を生成し(ステップS102)、制御装置9の各インバータ92に対して出力する。   FIG. 6 is a flowchart illustrating a control processing flow according to the control method for the inverted moving body according to the first embodiment. For example, when the passenger performs an acceleration operation (such as an operation of tilting each step unit 3 forward) on the inverted mobile body 1 (step S101), each motor control unit 91 of the control device 9 outputs from the attitude sensor 7 A control command value for each wheel drive unit 6 is generated on the basis of the posture information and the rotation information output from each rotation sensor 8 (step S102), and output to each inverter 92 of the control device 9 To do.

制御装置9の各インバータ92は、各モータ制御部91から出力される制御指令値と、バッテリ10からの電力と、に基づいてその制御指令値に応じた駆動電流を生成し(ステップS103)、各車輪駆動ユニット6のモータ61に対して出力する。各車輪駆動ユニット6のモータ61は、制御装置9の各インバータ92からの駆動電流に応じて各駆動車輪5を回転駆動させ、倒立型移動体1を加速させる(ステップS104)。   Each inverter 92 of the control device 9 generates a drive current corresponding to the control command value based on the control command value output from each motor control unit 91 and the power from the battery 10 (step S103). Output to the motor 61 of each wheel drive unit 6. The motor 61 of each wheel drive unit 6 rotationally drives each drive wheel 5 according to the drive current from each inverter 92 of the control device 9, and accelerates the inverted moving body 1 (step S104).

一方で、搭乗者が倒立型移動体1において、減速操作(各ステップ部3を後方へ傾斜させる操作)を行うと(ステップS105)、各車輪駆動ユニット6のモータ61は回生電力を制御装置9の各インバータ92に出力する(ステップS106)。各インバータ92の内部抵抗921は、各車輪駆動ユニット6のモータ61から出力される電力を消費する(ステップS107)。これにより、各駆動車輪5は、各車輪駆動ユニット6のモータ61から抵抗力を受け、その回転を減速させるため、倒立型移動体1は減速する(ステップS108)。このように、倒立型移動体1が加速状態のときは、バッテリ10と、制御装置9の各モータ制御部91及び各インバータ92とを用いて各車輪駆動ユニット6のモータ61を駆動させる。一方で、倒立型移動体1が減速状態のときは、バッテリ10を用いることなく、制御装置9の各インバータ62のみを用いて各車輪駆動ユニット6のモータ61を駆動させる。   On the other hand, when the occupant performs a deceleration operation (an operation for inclining each step portion 3 backward) in the inverted moving body 1 (step S105), the motor 61 of each wheel drive unit 6 uses the regenerative power to the control device 9. To each inverter 92 (step S106). The internal resistance 921 of each inverter 92 consumes the power output from the motor 61 of each wheel drive unit 6 (step S107). Thereby, each drive wheel 5 receives resistance force from the motor 61 of each wheel drive unit 6 and decelerates its rotation, so that the inverted moving body 1 decelerates (step S108). Thus, when the inverted moving body 1 is in the acceleration state, the motor 61 of each wheel drive unit 6 is driven using the battery 10, each motor control unit 91 and each inverter 92 of the control device 9. On the other hand, when the inverted moving body 1 is in a decelerating state, the motor 61 of each wheel drive unit 6 is driven using only each inverter 62 of the control device 9 without using the battery 10.

以上、本実施の形態1に係る倒立型移動体1において、加速制御状態のときは、制御装置9の各インバータ92は各モータ制御部91からの制御指令値と、バッテリ10からの電力と、に基づいて駆動電流を生成し、各車輪駆動ユニット6のモータ61を制御する。一方、減速制御状態のときは、制御装置9の各インバータ92は各車輪駆動ユニット6のモータ61から出力される回生電力を消費する。これにより、バッテリ10の容量を、減速時のモータ出力トルクを考慮せずに、加速時の出力トルクのみを考慮して設定できる。このため、バッテリ10の容量を必要十分な大きさに設定でき、バッテリ10の小型化が可能となる。   As described above, in the inverted moving body 1 according to the first embodiment, when in the acceleration control state, each inverter 92 of the control device 9 has the control command value from each motor control unit 91, the electric power from the battery 10, and Based on the above, a drive current is generated, and the motor 61 of each wheel drive unit 6 is controlled. On the other hand, in the deceleration control state, each inverter 92 of the control device 9 consumes regenerative power output from the motor 61 of each wheel drive unit 6. Thereby, the capacity | capacitance of the battery 10 can be set only considering the output torque at the time of acceleration, without considering the motor output torque at the time of deceleration. For this reason, the capacity | capacitance of the battery 10 can be set to required and sufficient magnitude | size, and size reduction of the battery 10 is attained.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2においては、上記実施の形態1に係る倒立型移動体1の構成に加えて、前進時の減速状態から後進時の加速状態に切り替わる前の所定期間において、倒立型移動体1の移動速度が実質的に0となる制御指令値を生成することを特徴とする(図7)。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment of the present invention, in addition to the configuration of the inverted moving body 1 according to the first embodiment, the inverted moving is performed in a predetermined period before switching from the deceleration state at the time of forward movement to the acceleration state at the time of backward movement. A control command value in which the moving speed of the body 1 is substantially 0 is generated (FIG. 7).

上記実施の形態1においては、倒立型移動体1が前進時の減速状態から後進時の加速状態に移行する際に、不連続領域が存在する。これは、四輪車両などにおいては、前進時の急減速から後進時の加速にそのまま移行する状態はあまり想定されない。一方で、倒立型移動体1においては、減速を行うとその倒立状態を維持するために、必ず一時的な後進が必要となり、上記不連続領域が発生する。   In the first embodiment, a discontinuous region exists when the inverted mobile body 1 shifts from a deceleration state during forward movement to an acceleration state during backward movement. In a four-wheeled vehicle or the like, it is unlikely that a state of shifting from sudden deceleration during forward travel to acceleration during reverse travel is performed. On the other hand, in the inverted mobile body 1, when the vehicle is decelerated, in order to maintain the inverted state, a temporary reverse movement is always required, and the discontinuous region is generated.

そこで、本実施の形態2に係る倒立型移動体1においては、図7に示す如く、制御装置9の各モータ制御部91は、前進時の減速状態から後進時の加速状態に切り替わる前の所定期間において、倒立型移動体1の移動速度が実質的に0となる制御指令値を生成する。これにより、前進時の減速状態から後進時の加速状態に確実に移行することができ、倒立型移動体1のよりスムーズかつ安全な走行が可能となる。   Therefore, in the inverted moving body 1 according to the second embodiment, as shown in FIG. 7, each motor control unit 91 of the control device 9 has a predetermined state before switching from the deceleration state during forward travel to the acceleration state during reverse travel. In the period, a control command value is generated so that the moving speed of the inverted moving body 1 is substantially zero. Thereby, it can change to the acceleration state at the time of reverse drive from the deceleration state at the time of forward movement reliably, and smoother and safe driving | running | working of the inverted mobile body 1 is attained.

なお、本実施の形態2において、他の構成は上記実施の形態1と略同一であるため、詳細な説明は省略する。また、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。   In the second embodiment, other configurations are substantially the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 倒立型移動体
2 車両本体
3 ステップ部
4 操作ハンドル
5 駆動車輪
6 車輪駆動ユニット
7 姿勢センサ
8 回転センサ
9 制御装置
10 バッテリ
91 モータ制御部
92 インバータ
921 内部抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverted type mobile body 2 Vehicle main body 3 Step part 4 Operation handle 5 Drive wheel 6 Wheel drive unit 7 Attitude sensor 8 Rotation sensor 9 Control apparatus 10 Battery 91 Motor control part 92 Inverter 921 Internal resistance

Claims (6)

駆動車輪を駆動するモータと、
前記モータに対して電力を供給するバッテリと、
当該倒立型移動体の姿勢状態に応じて制御指令値を生成するモータ制御部と、前記モータを駆動するための駆動電流を生成するインバータと、を有する制御装置と、
を備え、倒立状態を維持して走行を行う倒立型移動体であって、
当該倒立型移動体が加速制御状態のときに、前記インバータは前記モータ制御部からの制御指令値と、前記バッテリからの電力と、に基づいて、前記駆動電流を生成し前記モータに出力し、
当該倒立型移動体が減速制御状態のときに、前記インバータは前記モータから出力される回生電力を消費する、ことを特徴とする倒立型移動体。
A motor for driving the drive wheels;
A battery for supplying power to the motor;
A control device having a motor control unit that generates a control command value according to the posture state of the inverted moving body, and an inverter that generates a drive current for driving the motor;
An inverted mobile body that travels while maintaining an inverted state,
When the inverted moving body is in the acceleration control state, the inverter generates the drive current based on the control command value from the motor control unit and the power from the battery, and outputs the drive current to the motor.
The inverted moving body, wherein the inverter consumes regenerative power output from the motor when the inverted moving body is in a deceleration control state.
請求項1記載の倒立型移動体であって、
前記倒立型移動体の移動速度に対する前記モータの最大減速トルクの絶対値は、前記移動速度に対する前記モータの最大加速トルクの絶対値と比較して大きく設定されている、ことを特徴とする倒立型移動体。
The inverted mobile body according to claim 1,
The inverted type wherein the absolute value of the maximum deceleration torque of the motor with respect to the moving speed of the inverted moving body is set larger than the absolute value of the maximum acceleration torque of the motor with respect to the moving speed. Moving body.
請求項2記載の倒立型移動体であって、
前記モータ制御部は、前進時の減速状態から後進時の加速状態に切り替わる前の所定期間において、前記倒立型移動体の移動速度が実質的に0となる前記制御指令値を生成する、ことを特徴とする倒立型移動体。
The inverted mobile body according to claim 2,
The motor control unit generates the control command value at which the moving speed of the inverted moving body becomes substantially zero in a predetermined period before switching from a deceleration state during forward travel to an acceleration state during backward travel. Inverted type moving body.
請求項1乃至3のうちいずれか1項記載の倒立型移動体であって、
前記インバータは、前記モータから出力される回生電力を消費する内部抵抗を有する、ことを特徴とする倒立型移動体。
The inverted mobile body according to any one of claims 1 to 3,
The inverter has an internal resistance that consumes regenerative power output from the motor.
請求項1乃至4のうちいずれか1項記載の倒立型移動体であって、
前記制御装置は、一対の前記モータ制御部と、一対の前記インバータと、を有する二重システムとして構成されている、ことを特徴とする倒立型移動体。
The inverted mobile body according to any one of claims 1 to 4,
The said control apparatus is comprised as a double system which has a pair of said motor control part and a pair of said inverter, The inverted type moving body characterized by the above-mentioned.
駆動車輪を駆動するモータと、
前記モータに対して電力を供給するバッテリと、
当該倒立型移動体の姿勢状態に応じて制御指令値を生成するモータ制御部と、前記モータを駆動するための駆動電流を生成するインバータと、を有する制御装置と、
を備え、倒立状態を維持して走行を行う倒立型移動体の制御方法であって、
当該倒立型移動体が加速制御状態のときに、前記インバータは前記モータ制御部からの制御指令値と、前記バッテリからの電力と、に基づいて、前記駆動電流を生成し前記モータに出力するステップと、
当該倒立型移動体が減速制御状態のときに、前記インバータは前記モータから出力される回生電力を消費するステップと、を含むことを特徴とする倒立型移動体の制御方法。
A motor for driving the drive wheels;
A battery for supplying power to the motor;
A control device having a motor control unit that generates a control command value according to the posture state of the inverted moving body, and an inverter that generates a drive current for driving the motor;
A method for controlling an inverted moving body that travels while maintaining an inverted state,
When the inverted moving body is in an acceleration control state, the inverter generates the drive current based on a control command value from the motor control unit and electric power from the battery, and outputs the drive current to the motor When,
And a step of consuming the regenerative power output from the motor when the inverted moving body is in a deceleration control state.
JP2013061871A 2013-03-25 2013-03-25 Inverted moving body and control method thereof Expired - Fee Related JP6036453B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013061871A JP6036453B2 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Inverted moving body and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013061871A JP6036453B2 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Inverted moving body and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014184890A true JP2014184890A (en) 2014-10-02
JP6036453B2 JP6036453B2 (en) 2016-11-30

Family

ID=51832852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013061871A Expired - Fee Related JP6036453B2 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Inverted moving body and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6036453B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104908813A (en) * 2015-07-08 2015-09-16 浙江同硕科技有限公司 Steering detection device for balance vehicle and steering detection assembly
CN106114713A (en) * 2016-08-10 2016-11-16 中国烟草总公司广东省公司 A kind of tobacco cultivation motor vehicles
CN106167064A (en) * 2016-08-10 2016-11-30 中国烟草总公司广东省公司 A kind of arviculture seeder motor-car

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1169828A (en) * 1997-08-06 1999-03-09 Fuji Electric Co Ltd Voltage inverter device
JP2008037210A (en) * 2006-08-03 2008-02-21 Toyota Motor Corp Traveling device, and braking control method of traveling device
JP2010247741A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Toyota Motor Corp Coaxial motorcycle
JP2010254285A (en) * 2009-03-31 2010-11-11 Equos Research Co Ltd Vehicle
WO2012046271A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 トヨタ自動車株式会社 Load-driving device and inverted movable body equipped with same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1169828A (en) * 1997-08-06 1999-03-09 Fuji Electric Co Ltd Voltage inverter device
JP2008037210A (en) * 2006-08-03 2008-02-21 Toyota Motor Corp Traveling device, and braking control method of traveling device
JP2010254285A (en) * 2009-03-31 2010-11-11 Equos Research Co Ltd Vehicle
JP2010247741A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Toyota Motor Corp Coaxial motorcycle
WO2012046271A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-12 トヨタ自動車株式会社 Load-driving device and inverted movable body equipped with same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104908813A (en) * 2015-07-08 2015-09-16 浙江同硕科技有限公司 Steering detection device for balance vehicle and steering detection assembly
CN106114713A (en) * 2016-08-10 2016-11-16 中国烟草总公司广东省公司 A kind of tobacco cultivation motor vehicles
CN106167064A (en) * 2016-08-10 2016-11-30 中国烟草总公司广东省公司 A kind of arviculture seeder motor-car

Also Published As

Publication number Publication date
JP6036453B2 (en) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101340985B1 (en) Inverted two-wheel apparatus, and control method and control program thereof
JP4576825B2 (en) Electric scooter drive control device and electric scooter including the same
US9956472B2 (en) Standing-ride type moving device
JP2005022631A5 (en)
JP2007062682A (en) Runner
JP4515369B2 (en) Drive control device for construction machinery
JP5936979B2 (en) Electric vehicle control device
JP2011201386A (en) Movement body and control method for the same
JP6036453B2 (en) Inverted moving body and control method thereof
JP6898428B2 (en) vehicle
JP5949926B2 (en) Inverted moving body and control method thereof
JP2013144513A (en) Vehicle
JP6277404B2 (en) Automobile
JP2011031794A (en) Coaxial two wheeler
JP2010247741A (en) Coaxial motorcycle
JP6497368B2 (en) Traveling device
JP2011046326A (en) Coaxial motorcycle and method of controlling the same
CN116133917A (en) Control device for vehicle
JP6225869B2 (en) Inverted two-wheeled mobile system
JP2016049950A (en) Inverted two-wheel type moving body and control method therefor
JP2018134970A (en) Vehicle equipped with lean mechanism
JP6183324B2 (en) Inverted two-wheeled mobile body and control method thereof
JP6790806B2 (en) Coaxial motorcycle
JP6090102B2 (en) Coaxial motorcycle and control method thereof
JP6986454B2 (en) Vehicle control device and vehicle control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160421

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: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6036453

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees