JP2015074356A - 移動体の制御方法及び倒立二輪移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる移動体の制御方法及び倒立二輪移動体を提供する。【解決手段】車輪１と、車輪１を回動させるモータ２５、２６と、バッテリ１５、１６の電力からモータ２５、２６を駆動するための駆動電流を生成しモータ２５、２６に当該駆動電流を供給する制御部４、５と、を備える倒立二輪移動体１００を制御する制御方法であって、制御部４、５は、バッテリ１５、１６の温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータ２５、２６に供給し、制御部４が駆動電流に付加する振動電流の位相は、制御部５が駆動電流に付加する振動電流の位相と逆となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、移動体の制御方法及び倒立二輪移動体に関する。

近年、人間を運ぶ走行装置として、倒立二輪移動体が開発されている。例えば、特許文献１には、同軸に配置された２つの車輪を有し、当該２つの車輪がそれぞれ独立に駆動される倒立二輪移動体が開示されている。

特開２００７−３３６７８５号公報

一般に、倒立二輪移動体の車輪はモータによって回動される。また、バッテリが出力する電力から生成された駆動電流が当該モータに供給される。
しかし、バッテリの温度が低温となると、バッテリの出力電圧が低下してしまうという問題がある。この問題は、潤沢な容量を有するバッテリを搭載することにより解消することができる。しかしながら、倒立二輪移動体では、小型化・軽量化が求められるため、潤沢な容量を有するバッテリを倒立二輪移動体に搭載することは困難な場合がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる移動体の制御方法及び倒立二輪移動体を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様にかかる移動体の制御方法は、車輪と、前記車輪を回動させるモータと、それぞれバッテリの電力から前記モータを駆動するための駆動電流を生成し前記モータに当該駆動電流を供給する複数の制御部と、を備える移動体を制御する制御方法である。また、前記制御部は、前記バッテリの温度が基準温度より低い場合に、前記駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して前記駆動電流を前記モータに供給する。また、一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている。

本発明の第１の態様にかかる移動体の制御方法によれば、制御部は、バッテリの温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータに供給する。そのため、バッテリの電力から振動電流を生成することによりバッテリの温度を上昇させることができる。これにより、バッテリの出力電圧の低下をより早く改善することができる。換言すれば、潤沢なバッテリを搭載しなくても、バッテリの出力電圧をより安定させることができる。すなわち、小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる移動体の制御方法を提供できる。
また、一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている。これにより、一の前記制御部及び他の一の前記制御部が振動電流を付加した駆動電流を前記モータに供給しても、一の前記制御部が生成した振動電流と他の一の前記制御部が生成した振動電流とが互いに打ち消し合う。そのため、前記移動体に搭乗した搭乗者に、複数の前記制御部が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

本発明の第２の態様にかかる倒立二輪移動体は、同軸に配置された２つの車輪と、２つの前記車輪をそれぞれ回動させる２つのモータと、それぞれバッテリの電力から前記モータを駆動するための駆動電流を生成し前記モータに当該駆動電流を供給する複数の制御部と、を備える。また、前記制御部は、前記バッテリの温度が基準温度より低い場合に、前記駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して前記駆動電流を前記モータに供給する。また、一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている。

本発明の第２の態様にかかる倒立二輪移動体によれば、制御部は、バッテリの温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータに供給する。そのため、バッテリの電力から振動電流を生成することによりバッテリの温度を上昇させることができる。これにより、バッテリの出力電圧の低下をより早く改善することができる。換言すれば、潤沢なバッテリを搭載しなくても、バッテリの出力電圧をより安定させることができる。すなわち、小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる倒立二輪移動体を提供できる。
また、一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている。これにより、一の前記制御部及び他の一の前記制御部が振動電流を付加した駆動電流を前記モータに供給しても、一の前記制御部が生成した振動電流と他の一の前記制御部が生成した振動電流とが互いに打ち消し合う。そのため、前記倒立二輪移動体に搭乗した搭乗者に、複数の前記制御部が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる移動体の制御方法及び倒立二輪移動体を提供することができる。

本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪移動体の概要構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかるモータ制御の概念図である。 本発明の実施の形態１にかかる駆動電流及び振動電流を示す模式図である。 本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪移動体の制御方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかるモータ制御の概念図である。 本発明の実施の形態２にかかる駆動電流及び振動電流を示す模式図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪移動体（移動体）１００の概要構成を示す斜視図である。倒立二輪移動体１００は、図１に示すように、同軸に配置された２つの車輪１、ステッププレート２、制御装置３（後述）等を備える。

また、図２は、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪移動体１００の制御装置３の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、制御装置３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１７〜２０、リレー回路（以下、「リレー」とも呼ぶ）２１〜２４、モータ２５、２６、回転角センサ２７〜３０、姿勢角センサ３１、３２、及び荷重センサ３３、３４等を備える。

また、制御装置３は、倒立二輪移動体１００の制御の安定性を確保するために、０系の制御系（以下、「０系」とも呼ぶ）と１系の制御系（以下、「１系」とも呼ぶ）とに二重化させた二重系システムとなっている。０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、１８、リレー２１、２２、回転角センサ２７、２８、姿勢角センサ３１、及び荷重センサ３３を含む。１系は、マイコン１２、ＤＣＤＣコンバータ１４、バッテリ１６、インバータ１９、２０、リレー２３、２４、回転角センサ２９、３０、姿勢角センサ３２、及び荷重センサ３４を含む。

そして、制御装置３に備えられた姿勢角センサ３１、３２は、搭乗者が倒立二輪移動体１００の前後方向に荷重を作用させた際における、倒立二輪移動体１００の姿勢角を検出する。この検出結果に基づいて、制御装置３は、倒立二輪移動体１００の倒立状態を維持するように左右の車輪１を駆動するモータ２５、２６を制御する。
具体的には、搭乗者が前方に荷重を作用させて倒立二輪移動体１００を前方に傾斜させると、制御装置３は、倒立二輪移動体１００の倒立状態を維持するように、左右の車輪１を駆動するモータ２５、２６を制御する。これにより、倒立二輪移動体１００は、前方に加速する。
また、搭乗者が後方に荷重を作用させて倒立二輪移動体１００を後方に傾斜させると、制御装置３は、倒立二輪移動体１００の倒立状態を維持するように、左右の車輪１を駆動するモータ２５、２６を制御する。これにより、倒立二輪移動体１００は、後方に加速する。

マイコン１１、１２のそれぞれは、例えば、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び記憶部等を備える。そして、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、マイコン１１、１２のそれぞれにおける処理が実現する。
また、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、ＣＰＵに実行されることにより、マイコン１１、１２のそれぞれにおける処理を実現す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、マイコン１１、１２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、メモリ等である。

具体的には、マイコン１１は、モータ２５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、モータ２６を制御する指令値をインバータ１８に出力する。
マイコン１２は、モータ２５を制御する指令値をインバータ１９に出力する。また、マイコン１２は、モータ２６を制御する指令値をインバータ２０に出力する。

ここで、マイコン１１は、回転角センサ２７から出力される、モータ２５の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２５をフィードバック制御するように、インバータ１７に出力する指令値を生成する。また、マイコン１１は、回転角センサ２８から出力される、モータ２６の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２６をフィードバック制御するように、インバータ１８に出力する指令値を生成する。
同様に、マイコン１２は、回転角センサ２９から出力される、モータ２５の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２５をフィードバック制御するように、インバータ１９に出力する指令値を生成する。また、マイコン１２は、回転角センサ３０から出力される、モータ２６の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ２６をフィードバック制御するように、インバータ２０に出力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は、制御装置３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。これにより、インバータ１７は、バッテリ１５から供給される電力から、モータ２５を駆動する駆動電流を生成する。そして、インバータ１７は、リレー２１を介してモータ２５に当該駆動電流を供給する。
インバータ１８は、マイコン１１から出力された指令値に基づいて、ＰＷＭ制御を行う。これにより、インバータ１８は、バッテリ１５から供給される電力から、モータ２６を駆動する駆動電流を生成する。そして、インバータ１８は、リレー２２を介してモータ２６に当該駆動電流を供給する。
インバータ１９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。これにより、インバータ１９は、バッテリ１６から供給される電力から、モータ２５を駆動する駆動電流を生成する。そして、インバータ１９は、リレー２３を介してモータ２５に当該駆動電流を供給する。
インバータ２０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。これにより、インバータ２０は、バッテリ１６から供給される電力から、モータ２６を駆動する駆動電流を生成する。そして、インバータ２０は、リレー２４を介してモータ２６に当該駆動電流を供給する。

リレー２１は、マイコン１１による０系の構成部品の故障検出に応じて行われる、マイコン１１からの制御に応じて、インバータ１７とモータ２５とを分離する。
リレー２２は、マイコン１１による０系の構成部品の故障検出に応じて行われる、マイコン１１からの制御に応じて、インバータ１８とモータ２６とを分離する。
リレー２３は、マイコン１２による１系の構成部品の故障検出に応じて行われる、マイコン１２からの制御に応じて、インバータ１９とモータ２５とを分離する。
リレー２４は、マイコン１２による１系の構成部品の故障検出に応じて行われる、マイコン１２からの制御に応じて、インバータ２０とモータ２６とを分離する。
このように、故障した制御系をモータ２５、２６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。

そして、マイコン１１、インバータ１７、１８、リレー２１、２２は、本実施の形態１にかかる制御部４を構成する。同様に、マイコン１２、インバータ１９、２０、リレー２３、２４は、本実施の形態１にかかる制御部５を構成する。
また、上述したように、制御部４は、バッテリ１５の電力からモータ２５、２６を駆動するための駆動電流を生成し、モータ２５、２６に当該駆動電流を供給する。同様に、制御部５は、バッテリ１６の電力からモータ２５、２６を駆動するための駆動電流を生成し、モータ２５、２６に当該駆動電流を供給する。

図３に、実施の形態１にかかるモータ制御の概念図を示す。図２、図３に示すように、モータ２５、２６のそれぞれは、二重巻のモータである。換言すれば、モータ２５は、２つのモータコイル２５１、２５２を備える。同様に、モータ２６は、２つのモータコイル２６１、２６２を備える。
また、モータ２５は、制御部４から供給される駆動電流と、制御部５から供給される駆動電流とにより駆動される。具体的には、図２に示すように、モータ２５は、インバータ１７からリレー２１を介して供給される駆動電流と、インバータ１９からリレー２３を介して供給される駆動電流とにより駆動される。そして、モータ２５を駆動することによって、倒立二輪移動体１００の左側（図３の向かって左側）の車輪１が回動する。
同様に、モータ２６は、制御部４から供給される駆動電流と、制御部５から供給される駆動電流とにより駆動される。具体的には、モータ２６は、インバータ１８からリレー２２を介して供給される駆動電流と、インバータ２０からリレー２４を介して供給される駆動電流とにより駆動される。そして、モータ２６を駆動することによって、倒立二輪移動体１００の右側（図３の向かって右側）の車輪１が回動する。

回転角センサ２７は、モータ２５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２８は、モータ２６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２９は、モータ２５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１２に出力する。回転角センサ３０は、モータ２６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１２に出力する。

姿勢角センサ３１、３２は、例えば、加速度センサやジャイロセンサ等を備えて構成されている。そして、姿勢角センサ３１は、倒立二輪移動体１００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に出力する。同様に、姿勢角センサ３２は、倒立二輪移動体１００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１２に出力する。

荷重センサ３３は、ステッププレート２に作用する搭乗者からの荷重を検出し、検出した荷重を示す荷重信号をマイコン１１に出力する。同様に、荷重センサ３４は、ステッププレート２に作用する搭乗者からの荷重を検出し、検出した荷重を示す荷重信号をマイコン１２に出力する。

また、制御部４は、バッテリ１５の温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータ２５、２６に供給する。同様に、制御部５は、バッテリ１６の温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータ２５、２６に供給する。
これにより、バッテリ１５、１６の温度が基準温度より低い場合（低温時）に、当該バッテリ１５、１６の温度を上昇させることができる。
なお、バッテリ１５、１６には、バッテリ１５、１６の温度を計測するための温度計（不図示）が設置されている。そして、マイコン１１は、当該温度計からバッテリ１５の温度に関する情報を取得する。同様に、マイコン１２は、当該温度計からバッテリ１６の温度に関する情報を取得する。

図４に、実施の形態１にかかるモータ２５、２６に供給される駆動電流及び振動電流を示す。具体的には、図４は、モータ２５、２６に供給される駆動電流及び振動電流の電流値の時間変化を示している。
また、図４の上側に、０系の制御部４が、バッテリ１５が出力する電力から生成した駆動電流、振動電流、及び、振動電流が付加された駆動電流を示す。また、図４の下側に、１系の制御部５が、バッテリ１６が出力する電力から生成した駆動電流、振動電流、及び、振動電流が付加された駆動電流を示す。また、図４の右側に、制御部４が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部５が生成した振動電流が付加された駆動電流とを足し合わせて得られる供給電流を示す。

図４に示すように、制御部４及び制御部５が生成する駆動電流の波形は、所定の振幅及び所定の周波数を有する正弦波の形状となっている。なお、制御部４、５は、モータ２５、２６が車輪１に印加すべきトルク等に応じて、駆動電流の振幅及び周波数を決定する。
これに対して、制御部４及び制御部５が生成する振動電流の波形は、制御部４及び制御部５が生成する駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する波形となっている。換言すれば、振動電流の波形は、駆動電流の波形よりも細かく振動する波形となっている。また、振動電流の波形は、駆動電流のような正弦波である必要はない。また、制御部４、５は、振動電流の振幅及び周波数は、バッテリ１５、１６の温度を何度上昇させるかに基づいて、決定する。

また、制御部４が駆動電流に付加する振動電流の位相は、制御部５が駆動電流に付加する振動電流の位相と逆となっている。換言すれば、制御部４が生成する振動電流の位相と、制御部５が生成する振動電流の位相は反転している。
これにより、制御部４が生成した振動電流と制御部５が生成した振動電流とを足し合わせると、互いに打ち消し合う。
そのため、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

また、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさは、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅が所定値以下となるように、設定されている。具体的には、本実施の形態１においては、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅はほぼゼロとなるように、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさが設定されている。換言すれば、本実施の形態１においては、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさはほぼ等しい。
これにより、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が伝わってしまうことをより確実に防ぐことができる。
なお、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅は、搭乗者に伝わる微振動が倒立二輪移動体１００の機能上問題がない範囲であればよい。換言すれば、上記所定値とは、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が倒立二輪移動体１００の機能上問題がない範囲となる値であればよい。

そして、図４に示すように、制御部４が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部５が生成した振動電流が付加された駆動電流とを足し合わせて得られる供給電流の波形は、制御部４及び制御部５が生成した振動電流の影響をほぼ受けていない波形となっている。換言すれば、当該供給電流の波形は、制御部４が生成した駆動電流の振幅と制御部５が生成した駆動電流の振幅とを足し合わせて得られる振幅を有する正弦波となっている。ここで、本実施の形態１では、制御部４が生成した駆動電流の振幅と制御部５が生成した駆動電流の振幅とはほぼ等しい。そのため、当該供給電流の振幅は、制御部４及び制御部５が生成した駆動電流の振幅のほぼ２倍となっている。

このように、二重系での動作時には、モータ２５、２６に対して、２つの制御系から駆動電流を供給して駆動することができる。そのため、モータ２５、２６から倒立二輪移動体１００の車輪１に対して比較的大きなトルクを与えて駆動することが可能である。
それに対して、片方の制御系を縮退して単一系で動作している場合には、モータ２５、２６に対して、１つの制御系のみから駆動電流を供給して駆動することになる。そのため、二重系での動作時と比較して、半分のトルクでモータ２５、２６を駆動することとなる。

また、バッテリ１５、１６の温度が基準温度より低い場合（低温時）は、バッテリ１５、１６から制御装置３に供給される電力の電圧が低下してしまう。そのため、低温時に、バッテリ１５、１６から出力される電力から生成される駆動電流の振幅は、バッテリ１５、１６の温度が基準温度以上の場合（通常動作時）にバッテリ１５、１６から出力される電力から生成される駆動電流よりも振幅が小さくなるように設定されている。なお、低温時には、バッテリ１５、１６から出力される電力から振動電流が生成されるが、当該振動電流の振幅は、駆動電流の振幅に比べて非常に小さいため、低温時におけるバッテリ１５、１６から出力される電力の消費量に対する影響は非常に少ない。

次に、本実施の形態１にかかる倒立二輪移動体１００の制御方法について説明する。具体的には、倒立二輪移動体１００の制御方法のうち、モータ２５、２６への駆動電流の供給工程について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
なお、１系の制御方法（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５）は、０系の制御方法（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５）と同様であるため、その説明を省略する。

まず、マイコン１１は、姿勢角センサ３１から入力される姿勢角信号、荷重センサ３３から入力される荷重信号、及び、回転角センサ２７、２８から入力される回転角信号に基づいて、モータ２５、２６を制御する指令値を算出する（ステップＳ１０１）。そして、マイコン１１が当該指令値をインバータ１７、１８に入力することにより、インバータ１７、１８は、バッテリ１５から供給される電力から、モータ２５、２６を駆動する駆動電流を生成する。

次に、マイコン１１は、バッテリ１５の温度に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。なお、バッテリ１５には、バッテリ１５の温度を計測するための温度計（不図示）が設置されている。そして、マイコン１１は、当該温度計からバッテリ１５の温度に関する情報を取得する。
なお、ステップＳ１０１の処理とステップＳ１０２の処理の順序は逆であってもよいし、当該２つの処理が同時に行われてもよい。本発明にかかる倒立二輪移動体１００の制御方法は、当該２つの処理が行われる順序に関係なく、その効果を奏することができる。

次に、マイコン１１は、バッテリ１５の温度が基準温度以上か否かを判断する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３において、バッテリ１５の温度が基準温度以上である場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６の処理に移行する。
ステップＳ１０３において、バッテリ１５の温度が基準温度より低い場合には（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、マイコン１１は、振動電流を生成するために必要なパラメータ（振動パラメータ）を参照する（ステップＳ１０４）。ここで、振動パラメータとは、例えば、バッテリ１５の温度と、振動電流の振幅と、振動電流の周波数と、が関連付けられたデータである。そして、マイコン１１は、バッテリ１５の温度に基づいて、振動パラメータを参照することにより、振動電流の振幅及び周波数を取得することができる。また、マイコン１１は、取得した振動電流の振幅及び周波数に基づいて、振動電流を生成するための指令値を算出する。マイコン１１が当該指令値をインバータ１７、１８に入力することにより、インバータ１７、１８は、バッテリ１５から供給される電力から振動電流を生成する。

次に、インバータ１７、１８は、駆動電流に振動電流を付加する（ステップＳ１０５）。

次に、インバータ１７は、振動電流が付加された駆動電流をモータ２５（モータコイル２５１）に供給する（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０３において、バッテリ１５の温度が基準温度以上であった場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６において、インバータ１７は、振動電流が付加されていない駆動電流をモータ２５（モータコイル２５１）に供給する。
同様に、インバータ１８は、振動電流が付加された駆動電流をモータ２６（モータコイル２６１）に供給する（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０３において、バッテリ１５の温度が基準温度以上であった場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６において、インバータ１８は、振動電流が付加されていない駆動電流をモータ２６（モータコイル２６１）に供給する。

なお、ステップＳ２０３において、バッテリ１６の温度が基準温度より低かった場合には（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ステップＳ２０６において、インバータ１９は、振動電流が付加された駆動電流をモータ２５（モータコイル２５２）に供給する。
同様に、ステップＳ２０３において、バッテリ１６の温度が基準温度より低かった場合には（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ステップＳ２０６において、インバータ２０は、振動電流が付加された駆動電流をモータ２６（モータコイル２６２）に供給する。

そして、インバータ１７が生成する振動電流の位相と、インバータ１９が生成する振動電流の位相とは、逆となっている。そのため、モータ２５にインバータ１７、１９から振動電流が付加された駆動電流が供給されると、インバータ１７が生成した振動電流とインバータ１９が生成した振動電流とが打ち消し合う。これにより、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、インバータ１７、１９が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。
同様に、インバータ１８が生成する振動電流の位相と、インバータ２０が生成する振動電流の位相とは、逆となっている。そのため、モータ２６にインバータ１８、２０から振動電流が付加された駆動電流が供給されると、インバータ１８が生成した振動電流とインバータ２０が生成した振動電流とが打ち消し合う。これにより、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、インバータ１８、２０が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

なお、０系のバッテリ１５の温度と１系のバッテリ１６の温度との間に多少の差がある場合や、０系の制御部４と１系の制御部５との間で同期がとれていない場合、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とが打ち消し合わない場合が生じる。これにより、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が倒立二輪移動体１００の搭乗者に伝わる可能性がある。しかし、通常、振動電流の振幅は、駆動電流の振幅に比べて非常に小さい。また、倒立二輪移動体１００の構造上及び機能上、バッテリ１５とバッテリ１６との間にほとんど温度差が生じることはない。そのため、振動電流に由来する微振動は、通常、倒立二輪移動体１００の機能上問題にならない程度である。
また、０系のバッテリ１５の温度と１系のバッテリ１６の温度との間に多少の差がある場合や、０系の制御部４と１系の制御部５との間で同期がとれていない場合、制御部４と制御部５とが通信を行うことにより、一方の制御部４、５が生成する振動電流の振幅及び周波数に、他方の制御部４、５が生成する振動電流の振幅及び周波数を合わせるようにしてもよい。これにより、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とが確実に打ち消し合うこととなる。

また、本実施の形態１は、０系の制御系と１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制御装置３を例示して説明したが、本発明は、１つの制御系を有する移動体に適用されてもよい。本実施の形態１では、０系の制御部４が生成する振動電流と１系の振動電流とが打ち消し合うことにより、振動電流に由来する微振動が倒立二輪移動体１００の搭乗者に伝わることを防止することができる。一方、本発明を１つの制御系を有する移動体に適用した場合、振動電流に由来する微振動が移動体の搭乗者に伝わる可能性がある。しかしながら、通常、振動電流の振幅は、駆動電流の振幅に比べて非常に小さい。そのため、振動電流に由来する微振動は、通常、移動体の機能上問題にならない程度である。

また、本実施の形態１では、０系の制御部４が生成する振動電流と１系の振動電流とが打ち消し合うため、バッテリ１５、１６の温度の上昇幅が大きい場合、すなわち、制御部４、５が生成する振動電流に由来する微振動の振動量が大きい場合でも、当該微振動が倒立二輪移動体１００の搭乗者に伝わることを防ぐことができる。

以上に説明した、本発明の実施の形態１にかかる倒立二輪移動体１００及び倒立二輪移動体１００の制御方法によれば、制御部４、５は、バッテリ１５、１６の温度が基準温度より低い場合に、駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して駆動電流をモータ２５、２６に供給する。そのため、バッテリ１５、１６の電力から振動電流を生成することによりバッテリ１５、１６の温度を上昇させることができる。これにより、バッテリ１５、１６の出力電圧の低下をより早く改善することができる。換言すれば、潤沢なバッテリを搭載しなくても、バッテリ１５、１６の出力電圧をより安定させることができる。すなわち、倒立二輪移動体１００の小型化・軽量化を図ると共に、より安定した性能を確保することができる。

また、制御部４が生成する振動電流の位相は、制御部５が生成する振動電流の位相と逆となっている。これにより、制御部４及び制御部５が振動電流を付加した駆動電流をモータ２５、２６に供給しても、制御部４が生成した振動電流と制御部５が生成した振動電流とが互いに打ち消し合う。そのため、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

また、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさは、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅が所定値以下となるように、設定されている。具体的には、本実施の形態１においては、制御部４が生成する振動電流と制御部５が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅はほぼゼロとなるように、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさが設定されている。
これにより、倒立二輪移動体１００に搭乗した搭乗者に、制御部４及び制御部５が生成する振動電流に由来する微振動が伝わってしまうことをより確実に防ぐことができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる倒立二輪移動体は、制御装置３が、０系の制御系、１系の制御系、及び、２系の制御系の三重系のシステムとなっている点、制御装置３がバッテリ１５、１６の他にバッテリ３５を備える点、モータ２５、２６がそれぞれ三重巻のモータである点が、実施の形態１にかかる倒立二輪移動体１００と異なる。よって、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。

図６に、実施の形態２にかかるモータ制御の概念図を示す。図６に示すように、実施の形態２に係る倒立二輪移動体の制御装置３は、０系の制御系、１系の制御系、及び、２系の制御系の三重系のシステムとなっている。なお、０系の制御系、１系の制御系及び２系の制御系は、実施の形態１にかかる０系の制御系、１系の制御系と同様の構成である。また、図６に示すように、２系の制御系は、制御部６及びバッテリ３５を備える。また、バッテリ３５は、制御部６に電力を供給する。

また、図６に示すように、モータ２５、２６がそれぞれ三重巻のモータである。換言すれば、モータ２５は、２つのモータコイル２５１、２５２、２５３を備える。同様に、モータ２６は、２つのモータコイル２６１、２６２、２６３を備える。

そして、図６に示すように、制御部４は、バッテリ１５が出力する電力からモータ２５、２６を駆動する駆動電流を生成する。また、制御部４は、バッテリ１５が出力する電力から振動電流を生成する。そして、制御部４は、当該駆動電流又は振動電流が付加された駆動電流をモータ２５のモータコイル２５１及びモータ２６のモータコイル２６１に供給する。
同様に、制御部５は、バッテリ１６が出力する電力からモータ２５、２６を駆動する駆動電流を生成する。また、制御部５は、バッテリ１６が出力する電力から振動電流を生成する。そして、制御部５は、当該駆動電流又は振動電流が付加された駆動電流をモータ２５のモータコイル２５２及びモータ２６のモータコイル２６２に供給する。
同様に、制御部６は、バッテリ３５が出力する電力からモータ２５、２６を駆動する駆動電流を生成する。また、制御部６は、バッテリ３５が出力する電力から振動電流を生成する。そして、制御部６は、当該駆動電流又は振動電流が付加された駆動電流をモータ２５のモータコイル２５３及びモータ２６のモータコイル２６３に供給する。
なお、制御部４、５、６は、バッテリ１５、１６、３５の温度が基準温度より低い場合に、振動電流を生成し、当該振動電流を付加した駆動電流をモータ２５、２６に供給する。

図７に、実施の形態２にかかるモータ２５、２６に供給される駆動電流及び振動電流を示す。具体的には、図７は、モータ２５、２６に供給される駆動電流及び振動電流の電流値の時間変化を示している。
また、図７の上側に、０系の制御部４が、バッテリ１５が出力する電力から生成した駆動電流、振動電流、及び、振動電流が付加された駆動電流を示す。図７の２段目に、１系の制御部５が、バッテリ１６が出力する電力から生成した駆動電流、振動電流、及び、振動電流が付加された駆動電流を示す。また、図７の下側に、２系の制御部６が、バッテリ３５が出力する電力から生成した駆動電流、振動電流、及び、振動電流が付加された駆動電流を示す。また、図７の右側に、制御部４が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部５が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部６が生成した振動電流が付加された駆動電流とを足し合わせて得られる供給電流を示す。

図７に示すように、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する駆動電流の波形は、所定の振幅及び所定の周波数を有する正弦波の形状となっている。なお、制御部４、５、６は、モータ２５、２６が車輪１に印加すべきトルク等に応じて、駆動電流の振幅及び周波数を決定する。
これに対して、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する振動電流の波形は、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する波形となっている。換言すれば、振動電流の波形は、駆動電流の波形よりも細かく振動する波形となっている。また、振動電流の波形は、駆動電流のような正弦波である必要はない。また、制御部４、５、６は、振動電流の振幅及び周波数は、バッテリ１５、１６、３５の温度を何度上昇させるかに基づいて、決定する。

また、制御部４、５、６が駆動電流に付加する振動電流の位相のうち２つは同じ位相、他の１つは逆の位相（反転した位相）となっている。例えば、図７に示す例では、制御部４、５が駆動電流に付加する振動電流の位相は同じ位相であり、制御部６が駆動電流に付加する振動電流の位相は、制御部４、５が駆動電流に付加する振動電流の位相と逆となっている。
これにより、制御部４、５が生成した振動電流と制御部６が生成した振動電流とを足し合わせると、互いに打ち消し合う。
そのため、倒立二輪移動体に搭乗した搭乗者に、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する振動電流に由来する微振動が伝わる影響を低減することができる。

また、制御部４、５、６が生成する振動電流の振幅の大きさは、制御部４が生成する振動電流と、制御部５が生成する振動電流と、制御部６が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅が所定値以下となるように、設定されている。具体的には、本実施の形態２では、制御部４が生成する振動電流と、制御部５が生成する振動電流と、制御部６が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅はほぼゼロとなるように、制御部４、５、６が生成する振動電流の振幅の大きさが設定されている。図７に示す例では、制御部４が生成する振動電流の振幅の大きさ及び制御部５が生成する振動電流の振幅の大きさはほぼ等しく、制御部６が生成する振動電流の振幅は制御部４、５が生成する振動電流の振幅のほぼ２倍となっている。
これにより、倒立二輪移動体に搭乗した搭乗者に、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する振動電流に由来する微振動が伝わってしまうことをより確実に防ぐことができる。
なお、制御部４が生成する振動電流と、制御部５が生成する振動電流と、制御部６が生成する振動電流とを足し合わせて得られる電流の振幅は、搭乗者に伝わる微振動が倒立二輪移動体の機能上問題がない範囲であればよい。換言すれば、上記所定値とは、制御部４、制御部５及び制御部６が生成する振動電流に由来する微振動が倒立二輪移動体の機能上問題がない範囲となる値であればよい。

そして、図７に示すように、制御部４が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部５が生成した振動電流が付加された駆動電流と、制御部６が生成した振動電流が付加された駆動電流とを足し合わせて得られる供給電流の波形は、制御部４、制御部５及び制御部６が生成した振動電流の影響をほぼ受けていない波形となっている。換言すれば、当該供給電流の波形は、制御部４が生成した駆動電流の振幅と、制御部５が生成した駆動電流の振幅と、制御部６が生成した駆動電流の振幅とを足し合わせて得られる振幅を有する正弦波となっている。ここで、本実施の形態２では、制御部４が生成した駆動電流の振幅と、制御部５が生成した駆動電流の振幅と、制御部６が生成した駆動電流の振幅とはほぼ等しい。そのため、当該供給電流の振幅は、制御部４、制御部５及び制御部６が生成した駆動電流の振幅のほぼ３倍となっている。

以上に説明した実施の形態２にかかる倒立二輪移動体及び倒立二輪移動体の制御方法によれば、実施の形態１にかかる倒立二輪移動体１００及び倒立二輪移動体１００の制御方法と同様の効果を得ることができる。
さらに、バッテリの温度が基準温度より低い場合に、バッテリの温度をより早く上昇させるために制御部が生成する振動電流の位相及び振幅を上述のように設定することにより、制御装置３が４重系以上の制御系を有するシステムとなっていても、本発明を適用することができる。

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。また、上記実施の形態では、車輪１を２つ有する移動体について記載したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、３つ以上の車輪及び３つ以上のモータを有する移動体についても適用可能であることは言うまでもない。

１ 車輪
２ ステッププレート
３ 制御装置
４、５、６ 制御部
１５、１６、３５ バッテリ
２５、２６ モータ
２５１、２５２、２５３、２６１、２６２、２６３ モータコイル
１００ 倒立二輪移動体（移動体）

Claims (7)

1. 車輪と、前記車輪を回動させるモータと、それぞれバッテリの電力から前記モータを駆動するための駆動電流を生成し前記モータに当該駆動電流を供給する複数の制御部と、を備える移動体を制御する制御方法であって、
   前記制御部は、前記バッテリの温度が基準温度より低い場合に、前記駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して前記駆動電流を前記モータに供給し、
   一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている、移動体の制御方法。
2. 同軸に配置された２つの車輪と、２つの前記車輪をそれぞれ回動させる２つのモータと、それぞれバッテリの電力から前記モータを駆動するための駆動電流を生成し前記モータに当該駆動電流を供給する複数の制御部と、を備える移動体を制御する制御方法であって、
   前記制御部は、前記バッテリの温度が基準温度より低い場合に、前記駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して前記駆動電流を前記モータに供給すし、
   一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている、移動体の制御方法。
3. 前記移動体は、前記モータにそれぞれ前記駆動電流を供給する３つの前記制御部を備え、
   ３つの前記制御部のうち、２つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は同じであり、
   当該２つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の１つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている、請求項１又は２に記載の移動体の制御方法。
4. 複数の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の振幅の大きさは、当該複数の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流を足し合わせて得られる電流の振幅が所定値以下となるように、設定される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の移動体の制御方法。
5. 同軸に配置された２つの車輪と、２つの前記車輪をそれぞれ回動させる２つのモータと、それぞれバッテリの電力から前記モータを駆動するための駆動電流を生成し前記モータに当該駆動電流を供給する複数の制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記バッテリの温度が基準温度より低い場合に、前記駆動電流の周波数よりも高い周波数を有する振動電流を付加して前記駆動電流を前記モータに供給すし、
   一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の一の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている、倒立二輪移動体。
6. 前記倒立二輪移動体は、前記モータにそれぞれ前記駆動電流を供給する３つの前記制御部を備え、
   ３つの前記制御部のうち、２つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は同じであり、
   当該２つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相は、他の１つの前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の位相と逆となっている、請求項５に記載の倒立二輪移動体。
7. 複数の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流の振幅の大きさは、当該複数の前記制御部が前記駆動電流に付加する前記振動電流を足し合わせて得られる電流の振幅が所定値以下となるように、設定されている、請求項５又は６に記載の倒立二輪移動体。

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