JP4671112B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に係り、他の車両との合体と分割、及び合体時の走行に関する。

従来の自動車等の車両では、乗車人数の如何にかかわらずサイズの変更ができない。そのため、１人で移動する場合であっても、必要のない空いたシートやスペースまで伴って移動しなければならず、重量やスペースの無駄が多く、また乗員数に対する燃費の効率も悪くなっていた。
また、運転席も固定されており、運転を交代する場合などは一度外に出て乗り換えなければできなかった。さらにサイズも決まってしまうため、通行できる場所も限られてしまうことがある。

一方、車両が走行する場合、先行する車両に追従しながらオートクルーズする車両についても提案されている。
例えば、特許文献１では、先行車に追従して予め設定された追従車間距離設定値を保ちながら定速走行を行う車間距離制御型定速走行装置を備えた車両が提案されている。
また特許文献２では、レーザレーダとＣＣＤカメラによって先行車を認識し、先行車との車間時間（＝車間距離／走行速度）が約２秒になるように自車両の走行速度を制御する車間距離制御型定速走行装置を備えた車両が提案されている。

しかし、これらオートクルーズを実現する各車両では、後行車両が先行する車両に追随して走行するための装置を備えるものであり、先行車両の走行情報を先行車両から受信して走行するものではなく、他の車両と連係しながら一体的に走行することはできない。
また、先行車両に追従して走行するものであり、他の車両の側方に位置しながら走行することもできなかった。

特開平１０−６７２５４号 特開平 ７−６５２９７号

本願発明は、自車単独での単独走行や、他車両と連係して一体的に走行することが可能な車両を提供することを課題とする。

（１）請求項１記載の発明では、従属車両となる他車両と連係して一体的に走行する連係走行において、主導車両としての主導走行を行う車両であって、連係走行における走行形態と、主導車両と各従属車両の位置関係とを決定する走行形態決定手段と、自車両の車速を検出する走行検出手段と、道路幅情報を取得する道路幅情報取得手段と、特定の走行形態から他の走行形態に変更する際に各車両が移動する移動手順が記憶された移動手順記憶手段と、前記検出した自車両の車速と前記取得した道路幅情報の少なくとも一方に基づいて、現在走行中の走行形態から他の走行形態への走行形態変更の要否、及び変更後の走行形態を判断する走行形態変更手段と、現在の走行形態から前記決定した変更後の走行形態に変更するための前記移動手順に従って、各従属車両に対して順次変更後の位置関係を送信する送信手段と、を具備することを特徴とする車両を提供する。
（２）請求項２記載の発明では、運転操作を行う運転操作手段と、前記運転操作による走行要求と前記決定した各従属車両の位置関係とに基づいて、各従属車両毎の走行情報を作成する走行情報作成手段とを備え、前記送信手段は、走行情報作成手段で作成した走行情報を各従属車両に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。
（３）請求項３記載の発明では、前記走行検出手段は、自車両の車速と走行方向を検出し、前記送信手段は、前記検出した自車両の車速と走行方向を走行情報として従属車両に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両を提供する。
（４）請求項４記載の発明では、駆動手段により駆動され、一軸上に配置された１又は複数の駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、前記搭乗部の姿勢を感知する姿勢感知センサと、前記感知した搭乗部の姿勢に応じて、前記駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するよう前記搭乗部の姿勢制御を行う姿勢制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１の請求項に記載の車両を提供する。
（５）請求項５記載の発明では、連係走行における従属車両としての従属走行を選択する走行選択手段と、前記従属走行が選択された場合に、他の主導車両から送信される走行形態、又は変更後の走行形態を受信する受信手段と、を備え、前記受信した走行形態に基づいて、自車両を駆動する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の車両を提供する。
（６）請求項６記載の発明では、前記受信手段は、変更後の走行形態に変更するための移動手順に従って前記他の主導車両から送信される変更後の位置関係を受信し、前記受信した変更後の位置関係に移動するように自車両を駆動する、ことを特徴とする請求項５に記載の車両を提供する。

本発明によれば、自車単独での単独走行をしたり、他車両と連係して一体的に走行することがきるので、必要最小限の重量やスペースでの移動が可能になり、乗員数に対する燃費効率を向上させることができる。
また、通信により連係して走行しているので、どの位置にいる車両でも操縦が可能である。
また、通信による連係なので、一体的に連係走行している全車両のサイズを任意に変更することが可能であるので、走行範囲を広げることが可能である。

以下、本発明の車両における好適な実施の形態について、図１から図１１を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の車両は、単独走行が可能な１人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する。
乗車人数に合わせて車両の結合数を増減して最適サイズでの移動が可能になる。多人数の連結状態でも、操縦者はホスト車両（主導車両）１人であり、それ以外は従属車両として操縦を担当するホスト車両から送信される走行情報に基づいて協調制御される。

走行形態の変更や走行位置の変更により、連結状態で操縦者の変更は席を移動しなくても自由に行うことができる。走行形態の変更や位置の変更は、各車両からの要求に応じてホスト車両が決定し、ホスト車両から変更後の位置関係が各従属車両に送信される（要求変更）。
また、各車両には車速センサと道路幅取得手段（例えば、道路幅データを有する道路データと現在位置検出手段で検出現在位置に基づく）で取得した、これから走行する道路の幅に基づいて車両の走行形態を変更するようになっている。
さらに、ソフト的に連結された状態ではどのような配置も可能であり、たとえば細い道は互いの間隔をつめる等車体サイズの伸縮も自由になる。
このように複数の車両で連係走行する場合の走行形態の位置関係、例えば、何台で走行しどのような形態（縦１列、横１列、縦横各２列等）で、どの位置にホスト車両が位置するかについての各種パターンが決められ記憶されている。
また、現在の走行形態から他の走行形態に変更する場合や、同一の走行形態を維持しつつ各車両の位置関係を変更する場合において、各車両の移動する手順についても予め決められている。

図１は、４台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示したものである。
図１の例では、４台の車両１〜４のうち、車線を付した車両１番がホスト車両となり、ホスト車両の乗員が連係走行の運転者となる。
なお、ホスト車両は、１台に限られるが車両１〜４のうちのどの車両がなってもよく、また並び形態（走行形態）も予め決められた走行形態及びその相似形の範囲内で任意に選択される。

ホスト車両か従属車両かについては、連係走行の開始前に入力部１７１で選択される。
一度決定されたホスト車両と従属車両の関係は連係走行を終了するか、ホスト車両の変更指示があるまでは変わらずに継続することになる。

ホスト車両１は、乗員が行った運転操作に応じた速度／方向に必要な駆動を行う。
これと同時にホスト車両１は、従属車両２〜４に対して、自車に同期（追随）するように指令する。すなわち、ホスト車両１は、自車と同期（連係関係の維持）をさせるために、速度、方向、自車（ホスト車両１）との相対位置を走行情報（追随指令）として他の従属車両２〜４に送信する。

一方、従属車両２〜４は、追随指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向、自車位置からなる状態情報をホスト車両１にフィードバックする。
ホスト車両１は、このフィードバックされた各状態情報と現在の自車両の走行状態、及び運転操作に応じて、走行情報を作成して従属車両２〜４に送信する。
このようにホスト車両からの追随指令と、従属車両からの状態情報のフィードバックを繰り返しながら走行することで、連係走行が維持される。

このように本実施形態の車両が複数台で連係走行することで、１人から多人数まで乗員数に合わせた最適な車体サイズで走行することが可能である。
また、連係走行の状態では誰（どの車両）がどの場所ででもホスト車両となり操縦することができる。またホスト車両の担当を他の車両に変更することで乗員が座席を変更したり、走行位置を変更したりせずに運転者の交替も可能である。
連結状態で車両サイズや、走行形態を変更する自由度が高いため、例えば、狭い路地では縦１列で走行することが可能であり、このため走行可能な場所が広がる。

（２）実施形態の詳細
図２は、本実施形態の車両の外観構成を例示したものである。
本実施形態の車両は、倒立振り子車両により構成されており、搭乗部の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するように姿勢制御を行いながら走行するものである。
本実施形態における姿勢制御の方法としては、例えば、米国特許第６，３０２，２３０号明細書、特開昭６３−３５０８２号公報、特開２００４−１２９４３５公報、特開２００４−２７６７２７公報で開示された各種制御方法が使用可能である。

図２に示されるように、倒立振り子車両は、同軸に配置された２つの駆動輪１１ａ、１１ｂを備えている。
両駆動輪１１ａ、１１ｂは、それぞれ駆動モータ（ホイールモータ）１２で駆動されるようになっている。

駆動輪１１ａ、１１ｂ（以下、両駆動輪１１ａと１１ｂを指す場合には駆動輪１１という）及び駆動モータ１２の上部には運転者が搭乗する搭乗部１３が配置されている。
搭乗部１３は、運転者が座る座面部１３１、背もたれ部１３２、及びヘッドレスト１３３で構成されている。
搭乗部１３は、駆動モータ１２が収納されているホイールモータ筐体１２１に固定された支持部材１４により支持されている。

搭乗部１３の左脇には操縦装置１５が配置されている。この操縦装置１５は、運転者の操作により、倒立振り子車両の加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の指示を行う為のものである。
本実施形態における操縦装置１５は、座面部１３１に固定されているが、有線又は無線で接続されたリモコンにより構成するようにしてもよい。また、肘掛けを設けその上部に操縦装置を配置するようにしてもよい。

なお本実施形態において、操縦装置１５の操作により出力される操作信号によって加減速等の制御が行われるが、例えば、特許文献１に示されるように、運転者が車両に対する前傾きモーメントや前後の傾斜角を変更することで、その傾斜角に応じた車両の姿勢制御及び走行制御を行うように切替可能にしてもよい。なお、運転者による傾きモーメントによる姿勢制御及び走行制御を行う場合には、本実施形態による姿勢制御は行わない。

搭乗部の右脇には、表示・操作部１７が配置されている。この表示・操作部１７は、図示しない液晶表示装置からなる表示部１７２と、この表示部１７２の表面に配置されたタッチパネル及び専用の機能キーで構成される入力部１７１を備えている。
なお、表示・操作部１７は、操縦装置１５と同様に又は同一のリモコンにより構成するようにしてもよい。また表示・操作部１７と操縦装置１５と左右の配置を逆にしてもよく、両者を同一の側に配置するようにしてもよい。

搭乗部１３と駆動輪１１との間には制御ユニット１６が配置されている。
本実施形態において制御ユニット１６は、搭乗部１３の座面部１３１の下面に取り付けられているが、支持部材１４に取り付けるようにしてもよい。

図３は、倒立振り子車両の制御ユニット１６の構成を表したものである。
制御ユニット１６は、バッテリ１６０、主制御装置１６１、ジャイロセンサ１６２、モータ制御装置１６３、記憶部１６４、車車間通信システム１６５を備えている。
バッテリ１６０は、駆動モータ１２に電力を供給する。また、主制御装置１６１にも制御用の低電圧の電源を供給するようになっている。

主制御装置１６１は、メインＣＰＵを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ、作業領域として使用されるＲＡＭ、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されている。
倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置１５からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラム、本実施形態における他の車両と協調して連係走行をするための各種連係走行処理を実行するためのプログラム等の各種プログラムがＲＯＭ（又は記憶部１６４）に格納されており、主制御装置１６１は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

連係走行処理を実行するためのプログラムの例を挙げると次の通りである。
連係走行を行う際の、主導車両と従属車両の決定、走行形態の決定、及び各車両の位置関係を決定するプログラム。
主導車両又は従属車両として車両を駆動制御する連係走行処理プログラム。

ジャイロセンサ１６２は、搭乗部１３の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能する。
ジャイロセンサ１６２は、搭乗部１３の傾斜に基づく物理量として、搭乗部１３の角加速度と傾斜角度θを検出する。
主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２で検出される傾斜角度から傾斜方向を認識するようになっている。

なお、本実施形態のジャイロセンサ１６２では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置１６１に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもよい。
この場合、主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２から供給される角速度を蓄積することで、角加速度と角度を算出して傾斜角を取得するようにする。

また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ１６２以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部１３が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。
液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィードバック電流から角加速度を測定するものである。一方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出するものである。

モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２を制御する。
すなわち、主制御装置１６１から供給される駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号に応じて駆動モータ１２を制御する。

主制御装置１６１は、ホスト車両として走行する場合には操縦装置１５からの走行要求に基づき、従属車両として走行する場合にはホスト車両から受信する走行情報にもとづいて、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号を目的地制御装置１６３に供給する。

モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２用のトルク−電流マップを備えている。
このトルク−電流マップに従って、モータ制御装置１６３は、主制御装置１６１から供給される駆動トルクに対応する電流を駆動モータ１２に対して出力するように制御する。
なお、主制御装置１６１から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合には、姿勢制御のためのトルク指令値Ｔ３であり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値から姿勢制御のためのトルク指令値Ｔ３を加減算した値である。

記憶部１６４には、連係走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号（自車両ＩＤ）、従属車両の識別番号（従属車両ＩＤ）、走行形態パターンと配置変更条件、配置変更手順、地図データ（道路データ）等の各種データが記憶されている。
自車両ＩＤ（従属車両ＩＤ）に関連付けて各車両の愛称（ハンドルネーム）を登録することができるようになっている。このハンドルネームを従属車両ＩＤともにホスト車両に送信する。ホスト車両では、例えば、決定した走行形態のどの位置にどの従属車両を配置するかを決定する際に、決定した走行形態と受信した全てのハンドルネームを表示部１７２に表示することで、乗員はハンドルネームと表示された走行形態の位置を選択することで車両位置を容易に決定することができるようになる。

従属車両ＩＤは、自車両をホスト車両として、自車両と共に連係走行を行うことが可能な他の車両の識別番号で、入力部１７１からの従属車両登録操作により予め登録された識別番号が記憶される。
主制御装置１６は、各従属車両に対して走行情報を送信するが、その内容は決定した走行形態におけるホスト車両との位置関係によって異なっているので、走行情報に従属車両ＩＤを付して送信し、各従属車両は自己のＩＤが付された走行情報だけを採用する。

車車間通信システム１６５は、ホスト車両と所定距離内に存在する従属車両との間で走行情報（追従指令）や状態情報が送受信される。
車車間通信システム１６５は、電波または赤外線等を利用した無線通信により情報の送受信を行うようになっている。
本実施形態における車車間通信システム１６５は、通信データをブロードキャストを用いて複数の周辺に存在する各車両に対して送信するようになっているが、マルチキャスト等により通信データを複数の車両に対して送信するようにしてもよい。

入力部１７１は、表示・操作部１７（図２参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。
入力部１７１は、表示部１７２上に配置されたタッチパネルと、専用の選択ボタンで構成される。タッチパネル部分は、表示部１７２に表示された各種選択ボタンに対応して搭乗者が押下（タッチ）した位置が検出され、その押下位置と表示内容とから選択内容が取得される。

表示部１７２は、表示・操作部１７に配置される。表示部１７２は、入力部１７１からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになっている。
表示部１７２に表示される選択ボタンとしては、例えば、走行モード選択ボタン、走行形態選択ボタン、従属車両ＩＤ選択ボタン（ハンドルネームが表示される）、走行位置（位置関係）選択ボタン等の各種ボタンが表示される。

また、連係走行している車両群に途中から参加する場合の途中参加ボタンも表示される。この途中参加ボタンが選択されると、車車間通信システム１６５から、及び参加申し込みを表す情報として、自車両ＩＤとハンドルネーム（登録されている場合）が送信される。
一方、連係走行しているホスト車両が自車両ＩＤとハンドルネームを受信すると、従属車両ＩＤとして記憶部１６４に登録済みの車両であれば、表示部１７２に参加を希望する車両が存在する旨の表示を行うとともに、参加を認める許可ボタン、拒否する却下ボタンが表示される。
参加許可ボタンが選択されると、現状の走行形態と位置関係（ハンドルネームが表示）が表示部１７２に表示されると共に、新規参加車両の可能な配置位置が表示される。可能な配置位置は、現状の走行形態を維持した他の走行形態が記憶部１６４から読み出されて空き位置が可能な配置位置として表示される。可能な配置位置が複数存在する場合には、ホスト車両の乗員の選択により決定する。

現在位置検出装置１８は、車両の現在位置（緯度、経度からなる絶対座標値）を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の１又は複数が使用される。
現在位置検出装置１８で検出した現在位置と、記憶部１６４の地図データから現在走行している道路をマップマッチングにより特定することで、道路幅情報を取得し（道路幅情報取得手段）、走行形態の変更が必要か否かの判断に使用される。
なお、地図情報と現在位置検出装置１８及びマップマッチング処理により道路幅情報取得手段が構成されるが、車両両側を撮像する撮像装置と、撮像画像の画像認識により道路幅を検出することで道路幅情報取得手段を構成するようにしてもよい。

相対位置検出部１９は、レーダ及びジャイロを備えており、ホスト車両に対する相対的な位置を検出する。レーダによりホスト車両までの距離が検出され、ジャイロにより移動量（方向）が検出される。
検出した相対的位置関係は、図示しない車速検出センサで検出した車速と共に状態情報としてホスト車両にフィードバックされる。

主制御装置１６１には、駆動モータ（ホイールモータ）１２、操縦装置１５、及びジャイロセンサ１６２、現在位置検出装置１８、入力部１７１、相対位置検出部１９から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び本実施形態における連係走行制御が行われるようになっている。
駆動モータ１２からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置１５から加速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ１６２からは搭乗部の角速度が供給され、現在位置検出装置１８からは車両の現在位置（緯度、経度）が供給され、入力部１７１からは表示部１７２に表示した各種ボタンに対する乗員の選択情報が供給され、相対位置検出部１９からはホスト車両に対する相対的な位置関係が供給されるようになっている。

図４は、記憶部１６４に記憶されている走行形態パターン、及び走行形態を変更する場合の変更条件について概念的に表したものである。
図４に示されるように走行形態パターンとして、例えば、４台で走行する場合に縦横２列が基本の走行形態となる。
そして、狭い道路を走行したり、高速走行での空気抵抗を小さくする場合の千鳥状の縦１列の走行形態、比較的道路幅が広い場合や、空気抵抗を大きくして制動力を得る場合の幅広の走行形態が予め規定されている。
図４には例示していないが、２台、３台、５台、６台、…等の連係走行をする台数に応じて選択可能な走行形態が予め決められている。
なお、幅広の走行形態の場合、図４では、各車両が隣の車両と接触しているように表示されているが、実際には所定の最低距離（例えば、５０ｃｍ、１ｍ等で設定可能）以上の間隔が保持されるようになっている。

図４の各走行形態（４台の場合）において、車両１から車両４のうち、斜線で表した車両１がホスト車両である。
このホスト車両は、ホスト車両となった車両の乗員が、最初に走行形態を決定し、決定した走行形態の各位置のなかから任意の位置を自車の位置（ホスト車両の位置＝運転位置）として選択することで決定される。

図４における判断基準は、走行形態を変更する場合の形態変更基準を表したものである。
形態変更基準としては、速度と制動状態に基づいて変更する自動変更モードと、手動により変更する手動変更モードとがある。デフォルトのモードとしては自動変更モードとなっているが、デフォルトのモードを手動に変更可能である。
デフォルトのモードは各車両毎に設定されるが、連係走行する場合のホスト車両に設定されているデフォルトモードが有効になる。また、連係走行を行う場合にモードの変更をすることができるのはホスト車両で、その入力部１７１からの操作により変更される。
なお、手動走行モードにおいてはモード変更がされない限り自動で走行形態が変更されることはないが、自動走行モードの場合には、ホスト車両からの選択により走行形態を変更することが可能になっている。

自動変更モードにおいて形態を変更する形態変更基準として、本実施形態では、車速と制動の有無が規定されており、ホスト車両の主制御装置１６１で判断されるようになっている。
図４に示した４台で連係走行が行われる場合であれば、例えば、車速（ホスト車両で検出される車速）が所定の基準車速（本実施形態では例えば、１００ｋｍ／ｈ）未満で制動が無い場合に基準走行形態が選択される。
そして、車速が基準車速以上となり制動が無い場合には、走行による空気抵抗を減らして燃費を向上させるために、細長の走行形態が選択される。

一方、車速に関係がなく、所定以上の制動要求があった場合には、幅広形態が選択される。
この場合、要求される制動力に応じて横に並ぶ台数が決定される。すなわち、制動力が第１制動力未満の場合に前列１台後列３台となり、第１制動力以上の場合に４台の横１列になる。

なお、図４に示した例に従って走行形態の変更基準と変更後の走行形態について説明したが、実際には走行形態をより多数規定しておき、より細かな基準に従って走行形態を変更するようにしてもよい。
例えば、細長の形態も各車両が一直線上に配列するようにした１直線形態のほか、図４のような千鳥配置で横幅（車幅＝車両１と３を結ぶ線と車両２と４を結ぶ線の幅）がもう少し広い走行形態を規定しておくようにする。
そして、車速に応じて、第１基準車速（例えば、１００ｋｍ／ｈ）以上の場合に１直線形態、第１基準車速未満で第２基準車速（例えば、９０ｋｍ／ｈ）以上の場合には図４に示した細長形態、第２基準車速未満で第３基準車速（例えば、８０ｋｍ／ｈ）以上の場合にはより広い走行形態（図４と異なり、例えば、車両１、３の車両と車両２、４の車両が進行方向に重なる幅が狭くなる）とするようにしてもよい。

以上説明した形態変更基準の判断は、ホスト車両が行い形態変更基準に合致した走行形態を選択しながら従属車両に走行の指令を送信するようになっている。
そして、車速や制動の状態により走行形態を変更する場合には、各走行形態から他の走行形態に変更するための手順が記憶部１６４の配置変更手順により規定されている。
ホスト車両の主制御装置１６１は、この配置変更手順に従って各従属車両に対して順次配置位置を変更するように走行情報（配置位置変更指令）が送信される。

図５は、記憶部１６４に記憶されている走行パターンを変更する場合の配置変更手順の一例を概念的に表したものである。
この図５では、図４に示した基準の走行形態から、自動又は手動により細長の走行形態に変更する場合の手順について概念的に表したものである。
図５（ａ）の基準の走行形態においてホスト車両１で細長の走行形態に変更が必要であると判断されると、ホスト車両１から、従属車両４に対して、変更後の走行形態を指定情報と共に、走行情報として変更後の位置関係と車速、方向等を送信する。
従属車両４は受信した走行情報に従って、図５（ｂ）に示されるように、点線で表した位置から実線で表した左後方の位置に移動する。移動（位置の変更）が完了すると従属車両４は、変更後の状態情報を検出してホスト車両１にフィードバックする。

なお、従属車両４のは、走行形態の変更指示（変更後の走行形態の送信）を受けると、指示された位置に走行位置を変更する前に、走行位置を変更することについて当該従属車両の乗員に告知した後に位置の変更を行うようになっている。
走行位置変更の告知については、表示部１７２に変更を知らせる表示を行うこと、及びスピーカからの音声出力により変更を知らせることの、一方又は双方により行われる。

従属車両４は、位置変更の指令を出した従属車両４から変更後の状態情報がフィードバックされると、次の位置変更として規定されている従属車両３に対して走行後の走行形態を指定する情報と共に走行後の位置関係となる走行情報を従属車両３に送信する。
従属車両３は、受信した走行情報に従って、図５（ｃ）に示されるように、点線から実線の位置まで少し後退（従属車両１に対する相対的な位置としての後退）し、状態情報をホスト車両１にフィードバックする。
以下同様にしてホスト車両１の主制御装置１６１は、従属車両２に対して変更後の走行形態と走行情報を送信し、これに対する変更後の状態情報を従属車両２から受信することで走行形態の変更を終了する。

このように、各走行形態から他の走行形態に走行形態を変更する手順が予め決められており、その手順に従ってホスト車両と各従属車両間で情報の送受信と位置変更が順次行われるようになっている。
なお、図５（ｄ）に示した細長の走行形態から図５（ａ）に示した基準の走行形態に変更する場合には、図５の説明の反対の手順で変更されるように規定されている。

以上のように構成された倒立振り子車両による連係制御について、図６〜図１１の各フローチャートに従って説明する。
図６は、連係走行処理について表したフローチャートである。
まず、連係走行をする場合には、各車両の乗員は自分が乗車する車両により、ホスト車両としてのホスト走行を行うのか、従属車両として従属走行をするのかについて、入力部１７１の操作により選択する。
すると、各車両の主制御装置１６１は、ホスト走行が選択されたのか従属走行が選択されたのかを判断する（ステップ１１）。

従属走行が選択された場合（ステップ１１；Ｎ）、当該車両の主制御装置１６１は、記憶部１６４に格納されている自車両ＩＤと愛称（ハンドルネーム）を読み出し、ホスト車両に送信し（ステップ１２）、以後、後述する従属走行処理に従ってホスト車両から送信される走行情報等に基づきホスト車両と連係して走行を継続する（ステップ１３）。

一方、ホスト走行が選択された場合（ステップ１１；Ｙ）、当該車両の主制御装置１６１は、各従属車両から送信されてくる自車両ＩＤとそのハンドルネームを、記憶部１６４に従属車両ＩＤとして格納することで、自車を含めた全体の台数（従属車両数＋１）を把握すると共に、各車両の位置関係を把握する（ステップ１４）。
各従属車両ＩＤは走行情報に付加して送信することで、各従属車両は自車に対する走行情報か、他社に対する走行情報かを区別するようになっている。

各車両の位置関係の把握は次のようになされる。
すなわち、主制御装置１６１は、把握した全体の台数で取りうる走行形態（図４に示すような各車両の配置図）を表示部１７２に表示し、乗員（ホスト車両の乗員）に促す。
乗員がいずれかの走行形態を選択すると、画面には、走行形態の配置図と共に、各従属車両のハンドルネームがリスト表示され、自車両と各従属車両の位置関係の決定を促す。乗員は、まずハンドルネームを選択した後に配置箇所（走行位置）を選択することで、全車両の位置関係が決定され、主制御装置１６１のＲＡＭに記憶される。
走行形態と配置関係が決定されると、その走行形態が最初に各ホスト車両に送信され、それ以後は、走行形態が変更される場合に変更後の走行形態が送信される。

位置関係と台数把握（ステップ１４）が完了すると、ホスト車両の主制御装置１６１は、操縦装置１５からの入力に応じて、自車両の走行に関する走行制御と、従属車両の走行管理に関する走行情報、状態情報の送受信を行う動作処理を実行する（ステップ１５）。

図７は、動作処理の内容を表したフローチャートである。
ホスト車両の主制御装置１６１は、乗員による操縦装置１５からの操作入力を受付ける（ステップ２１）と共に、自車と他車の状況（速度、方向、位置）を確認する（ステップ２２）。他車状況は、各従属車両から送信される状態情報から把握される。

次に主制御装置１６１は、入力した操作内容及び確認した自車情報から、駆動が必要か否か（ステップ２３）、旋回が必要か否か（ステップ２５）、及び走行形態の変更が必要か否か（ステップ２７）について判断する。
走行形態の変更が必要か否かについては、図４に例示した形態変更基準に基づいて、及び乗員の手動による形態変更の要求に基づいて判断される。
なお、ステップ２３における駆動が必要か否かの判断は、旋回に基づく駆動を含まない。

旋回を含まない駆動が必要である場合（ステップ２３；Ｙ）、主制御装置１６１は、駆動制御を行い（ステップ２４）、ステップ２９に移行する。
駆動制御において主制御装置１６１は、入力された操作量に応じた駆動トルクを決定し、モータ制御装置１６３に指令する。モータ制御装置１６３では、主制御装置１６１から指令される駆動トルクに対応する電流をトルク−電流マップから決定し、駆動モータ１２に対して出力するように制御する。

また、駆動制御（ステップ２４）において、主制御装置１６１は、各従属車両に対して自車両と走行形態を維持した走行となる走行情報を送信する。
走行情報としては、自車両において主制御装置１６１がモータ制御装置１６３に対して指令した駆動トルクにより変化する走行速度が送信される。ただし、この場合の駆動制御は、旋回を含まず直進であるので、主制御装置１６１からモータ制御装置１６３に指令した駆動トルクを各従属車両に指令するようにしてもよい。

一方、旋回が必要である場合（ステップ２５；Ｙ）、主制御装置１６１は後述する旋回処理により自車位置の駆動を制御すると共に、旋回のための走行情報を決定して各従属車両に送信する旋回処理を実行（ステップ２６）した後にステップ２９に移行する。
また、走行形態の変更が必要であると判断した場合（ステップ２７；Ｙ）、主制御装置１６１は、後述する形態変更処理を実行（ステップ２８）した後にステップ２９に移行する。

ステップ２９において、主制御装置１６１は、動作終了か否かを判断する（ステップ２９）。
すなわち、主制御装置１６１は、連係走行の終了が入力部１７１から入力された場合に、ホスト車両の変更操作がされた場合に（ステップ２９；Ｙ）、動作処理を終了する。
動作処理が終了でなければ、主制御装置１６１はステップ２２に戻って、連係走行の操作を継続させる。

図８は、ホスト車両における旋回処理の内容を表したフローチャートである。
ホスト車両の主制御装置１６１は、旋回処理において最初に他車両の配置、すなわち、ＲＡＭに格納しておいた現在の走行形態における各従属車両の走行位置を確認する（ステップ３１）。

そして、主制御装置１６１は、１の従属車両を選択し、その配置箇所と旋回角度に応じた速度を内輪差等を考慮して演算（ステップ３２）、該従属車両の従属車両ＩＤを付して方向情報と共に走行情報として送信する（ステップ３３）。
そして、旋回が終了したか否か、すなわち、全ての従属車両に対して旋回のための走行情報を送信し、全ての車両から旋回後の状態情報のフィードバックがあったか否かを判断し、全ての従属車両について終了していなければ（ステップ３４；Ｎ）、ステップ３１に戻って次の従属車両についての旋回処理を行う。
一方、全ての従属車両についての処理が終了し旋回が完了すると（ステップ３４；Ｙ）、主制御装置１６１はメインルーチンにリターンする。

図９は、形態変更処理の内容を表したフローチャートである。
ホスト車両の主制御装置１６１は、形態変更処理において、現在の車両の配置をＲＡＭに格納した内容で確認する（ステップ４１）。
そして主制御装置１６１は、現在の走行形態から変更後の走行形態への変更手順を記憶部１６４から読み出し、図５で説明したように変更手順に従って順次、他の従属車両に対して走行位置の変更を指示する（ステップ４２）。
走行位置の変更指示は、主制御装置１６１が、現在の走行車速を考慮して各従属車両に変更後の走行形態、変更後の位置関係、車速を送信する。

そして、主制御装置１６１は従属車両からフィードバック送信される状態情報から全ての従属車両についての変更が完了したか否かを判断し、完了していなければ（ステップ４３；Ｎ）、ステップ４１に戻って次の従属車両に対する形態変更処理を継続し、完了していれば（ステップ４３；Ｙ）メインルーチンにリターンする。

図１０は、ホスト車両における新規参加処理の内容を表したフローチャートである。
ホスト車両の主制御装置１６１は、動作処理とは別に実行されるようになっている。

連係走行している車両群に従属車両として新規参加を希望する車両は、従属走行を選択すると共に、入力部１７１から新規参加ボタンを選択する。するとその車両の主制御装置１６１は、連係走行しているホスト車両に対して、記憶部１６４に格納された自車両ＩＤと愛称を新規参加を希望する情報として送信する。

ホスト車両の主制御装置１６１は、新規参加希望の有無を監視している（ステップ５１）。
主制御装置１６１は、現在連係走行している車両以外の車両から新たに自車両ＩＤと愛称を受信すると、新規参加の希望があったと判断し（ステップ５１；Ｙ）、受信した自車両ＩＤが、記憶部１６４の従属車両ＩＤに登録済みか否かを判断する（ステップ５２）。

受信した自車両ＩＤが登録済みでない場合（ステップ５２；ＮＧ）、主制御装置１６１は、受信した自車両ＩＤと共に新規参加の拒否情報を送信し（ステップ５３）、リターンする。
一方、受信した自車両ＩＤが登録済みであれば（ステップ５２；ＯＫ）、主制御装置１６１は、参加設定を行い（ステップ５４）メインルーチンにリターンする。

参加設定において主制御装置１６１は、ＲＡＭに格納されている現在の走行形態に１台追加した車両数で取りうる走行形態を表示部１７２に表示する。例えば、現在の走行形態が図４の基本の走行形態である場合、新たに参加する車両が従属車両３の直後、従属車両４の直後、従属車両３と４の間の位置から所定距離後の位置、等が選択可能な走行形態として表示される。
なお、新規参加前の他の車両（図４の例であれば、車両１〜車両４）の位置は変更しないものとする。

この状態でホスト車両の乗員がいずれかの走行形態を選択する。
なお、走行中に新規参加の希望があった場合、走行形態の選択はいずれか１の形態が自動決定され、他の形態には手動による変更が行われる。
自動決定する場合、各車両台数ごとに決められている基本形の走行形態が選択される。

走行形態が決定されると、主制御装置１６１は、新たに決定した走行形態における新規参加車両の走行位置と新規車両の自車両ＩＤを付して当該新規参加車両に送信する。
主制御装置１６１は、さらに、ＲＡＭに格納している走行形態を新たな台数の走行形態に変更するとともに、新規参加車両の走行位置をＲＡＭに格納する。
また、新規参加前から連係走行している他の従属車両に対して、走行形態の変更を送信する。

図１１は、従属車両における従属走行処理の内容を表したフローチャートである。
従属車両の主制御装置１６１は、ホスト車両に対して自車両位置を送信する（ステップ６１）。この自車位置は、状態情報のフィードバックに対応する。
ここでホスト車両に送信する自車両位置は、ホスト車両に対する自車位置の相対的な位置であり、ホスト車両との距離と方向で表される。この値は相対位置検出部１９で検出される。

従属車両の主制御装置１６１は、ホスト車両から送信される自己の自車両ＩＤが付加された走行情報を受信すると、通常の駆動指令（旋回指令を含まない指令）か（ステップ６２）、旋回指令か（ステップ６４）、形態変更指令か（ステップ６６）を判断する。
主制御装置１６１は、駆動指令である場合には（ステップ６２；Ｙ）、受信した走行情報で示される位置、方向、速度となるようにモータ制御装置１６３を駆動制御し（ステップ６３）、ステップ６８に移行する。

一方、旋回指令である場合（ステップ６４；Ｙ）、主制御装置１６１は、受信した走行情報に従って、車速、方向を制御し（ステップ６５）、ステップ６８に移行する。
また、形態変更指令である場合（ステップ６６；Ｙ）、ホスト車両から受信した変更後の走行形態と自車の位置関係をＲＡＭに格納すると共に、走行情報で指定された位置に移動するようにモータ制御装置１６３を駆動制御し（ステップ６７）、ステップ６８に移行する。

ついで主制御装置１６１は、停止指示があったか否か、すなわち、連係走行の終了情報がホスト車両から送信されたか否かを判断する（ステップ６８）。
主制御装置１６１は、停止指示がなければ（ステップ６８；Ｎ）、ステップ６１に戻りホスト車両から受信する走行情報等に従って従属走行を継続する。
一方、主制御装置１６１は、停止指示があった場合（ステップ６８；Ｙ）、メインルーチンにリターンする。

以上説明したように本実施形態によれば、複数台の車両で連係して走行したり、単独で走行したりすることができるので、１人から多人数まで乗員数に合わせた自由度が高くて最適な車体サイズで走行することが可能である。

以上、本発明の車両における１実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。
例えば、説明した実施形態では、相対位置検出部１９がレーダ及びジャイロを備え、これによりホスト車両に対する自車両（従属車両）の相対的な位置を検出してホスト車両に状態情報としてフィードバックする場合について説明したが、次のようにしてもよい。
すなわち、各車両の現在位置検出装置１８をＧＰＳ受信装置で構成する。そして、ホスト車両は、検出した車両現在位置から各従属車両の走行位置に対応した座標位置を算出して当該従属車両に送信するようにしてもよい。

また説明した実施形態では、ホスト車両の操縦装置１５の操作による走行要求に応じて各従属車両が走行すべき車速、位置等をホスト車両の主制御装置１６１で算出して各従属車両に送信するようにした。
これに対して、ホスト車両は操縦操作１５に応じた走行要求を各従属車両に送信し、各従属車両の主制御装置１６１が自車の走行位置（位置関係）に応じて必要な車速、方向等を算出し、モータ制御装置１６３を制御するようにしてもよい。

本発明の車両が４台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示した説明図である。 本発明の車両における一実施例である倒立振り子車両の外観構成図である。 倒立振り子車両の制御ユニットの構成図である。 記憶部に記憶されている走行形態パターン、及び走行形態を変更する場合の変更条件について概念的に表した説明図である。 記憶部に記憶されている走行パターンを変更する場合の配置変更手順の一例を概念的に表した説明図である。 連係走行処理について表したフローチャートである。 動作処理の内容を表したフローチャートである。 ホスト車両における旋回処理の内容を表したフローチャートである。 形態変更処理の内容を表したフローチャートである。 ホスト車両における新規参加処理の内容を表したフローチャートである。 従属車両における従属走行処理の内容を表したフローチャートである。

符号の説明

１１ 駆動輪
１２ 駆動モータ
１３ 搭乗部
１３１ 座面部
１３２ 背もたれ部
１３３ ヘッドレスト
１４ 支持部材
１５ 操縦装置
１６ 制御ユニット
１６０ バッテリ
１６１ 主制御装置
１６２ ジャイロセンサ
１６３ モータ制御装置
１６４ 記憶部
１６５ 車車間通信システム
１７ 表示・操作部
１７１ 入力部
１７２ 表示部
１８ 現在位置検出装置
１９ 相対位置検出部

Claims (6)

1. 従属車両となる他車両と連係して一体的に走行する連係走行において、主導車両としての主導走行を行う車両であって、
   連係走行における走行形態と、主導車両と各従属車両の位置関係とを決定する走行形態決定手段と、
   自車両の車速を検出する走行検出手段と、
   道路幅情報を取得する道路幅情報取得手段と、
   特定の走行形態から他の走行形態に変更する際に各車両が移動する移動手順が記憶された移動手順記憶手段と、
   前記検出した自車両の車速と前記取得した道路幅情報の少なくとも一方に基づいて、現在走行中の走行形態から他の走行形態への走行形態変更の要否、及び変更後の走行形態を判断する走行形態変更手段と、
   現在の走行形態から前記決定した変更後の走行形態に変更するための前記移動手順に従って、各従属車両に対して順次変更後の位置関係を送信する送信手段と、
   を具備することを特徴とする車両。
2. 運転操作を行う運転操作手段と、
   前記運転操作による走行要求と前記決定した各従属車両の位置関係とに基づいて、各従属車両毎の走行情報を作成する走行情報作成手段とを備え、
   前記送信手段は、走行情報作成手段で作成した走行情報を各従属車両に送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記走行検出手段は、自車両の車速と走行方向を検出し、
   前記送信手段は、前記検出した自車両の車速と走行方向を走行情報として従属車両に送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
4. 駆動手段により駆動され、一軸上に配置された１又は複数の駆動輪と、
   前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、
   前記搭乗部の姿勢を感知する姿勢感知センサと、
   前記感知した搭乗部の姿勢に応じて、前記駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するよう前記搭乗部の姿勢制御を行う姿勢制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１の請求項に記載の車両。
5. 連係走行における従属車両としての従属走行を選択する走行選択手段と、
   前記従属走行が選択された場合に、他の主導車両から送信される走行形態、又は変更後の走行形態を受信する受信手段と、を備え、
   前記受信した走行形態に基づいて、自車両を駆動する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の車両。
6. 前記受信手段は、変更後の走行形態に変更するための移動手順に従って前記他の主導車両から送信される変更後の位置関係を受信し、
   前記受信した変更後の位置関係に移動するように自車両を駆動する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両。

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