JP4868287B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関し、例えば、倒立振り子車両において故障発生時に走行状態の制御を行うものに関する。

一軸上に配置された左右の駆動輪の上に運転者が搭乗し、一輪車のようにバランスを保持しながら走行する倒立振り子車両が注目され、現在実用化されつつある。
これら倒立振り子車両は、例えば、次の特許文献１に示されたように、車輪型倒立振り子の原理を用いてバランスを保持するようになっている。
特開２００５−０９４８９８公報

このような倒立振り子車両で旋回を行う場合、例えば、左右の駆動輪の回転速度（角速度）を個別に制御する技術が用いられている。
すなわち、左右の駆動輪を個別のホイールモータで駆動し、旋回外輪側の駆動輪の回転速度を旋回内輪側の駆動輪の回転速度よりも大きくすることにより、車両を運転者が意図した方向に旋回することができる。

しかし、走行中に左右のホイールモータの一方が故障すると、車両は故障したモータ側に旋回してしまい、運転者の意思通りに走行することができないという問題があった。

本発明は、走行中に進行方向のホイールモータとその制御系に故障が発生した場合に進行方向の制御を適切に行うことを第１の目的とする。
また走行中に駆動輪傾斜手段が故障した場合において、進行方向の制御を適切に行うことを第２の目的とする。

（１）請求項１に記載した発明では、同一軸線上の車軸に配置された左右の駆動輪を個別に駆動する駆動手段と、前記駆動輪の少なくとも一方を前記車軸に対して傾ける駆動輪傾斜手段と、前記駆動手段と前記駆動輪傾斜手段の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって、前記駆動手段と、前記駆動輪傾斜手段と、のうち一方の手段に故障が検出された場合に、当該故障により生じる車両進行方向のズレを他方の手段を用いて正する制御手段と、を車両に具備させて前記第１の目的を達成する。
（２）請求項２に記載した発明では、請求項１に記載の車両において、操作者から進行方向の指示を受け付ける進行方向受付手段を具備し、前記制御手段は、車両の進行方向が前記受け付けた進行方向となるように前記他方の手段を制御する、ことを特徴とする。
（３）請求項３に記載した発明では、請求項１、又は請求項２に記載の車両において、荷物や乗員などの重量体を乗せる搭乗部を備え、旋回時には、前記搭乗部を旋回内輪側へ傾斜させることを特徴とする。
（４）請求項４に記載した発明では、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両において、前記駆動輪傾斜手段の故障を検出した場合に、前記駆動輪の傾斜を固定する傾斜固定手段を備えたことを特徴とする。
（５）請求項５に記載した発明では、同一軸線上の車軸に配置された左右の駆動輪を個別に駆動する駆動手段と、前記駆動輪の少なくとも一方を前記車軸に対して傾ける駆動輪傾斜手段と、前記駆動輪傾斜手段の故障を検出する故障検出手段と、前記故障を検出した場合に、前記駆動輪の傾斜によって横方向に生じる横方向力側の駆動輪の駆動トルクに補正トルクを加算する制御手段と、を車両に具備させて前記第２の目的を達成する。
（６）請求項６に記載した発明では、請求項５に記載の車両において、搭乗者が要求する要求進行方向と、前記駆動輪の傾斜によって実際に走行する実進行方向とのズレ角を算出するズレ角算出手段と、前記補正トルクの加算により旋回する車両の旋回角を検出する旋回角検出手段と、を備え、前記制御手段は、検出した旋回角がズレ角と一致するまで補正トルクを加算する、ことを特徴とする。
（７）請求項７に記載した発明では、請求項５に記載の車両において、搭乗者が要求する要求進行方向と、前記駆動輪の傾斜によって実際に走行する実進行方向とのズレ角を算出するズレ角算出手段と、前記補正トルクの加算により旋回する車両の旋回角を検出する旋回角検出手段と、を備え、前記制御手段は、検出した旋回角がズレ角より大きい位置修正角と一致するまで補正トルクを加算する位置修正用補正と、前記横方向力側と反対側の駆動輪の駆動トルクに補正トルクを加算する向き修正用補正とを交互に行う、ことを特徴とする。

請求項１から請求項４記載の発明によれば、左右の駆動輪の回転速度制御と駆動輪のキャンバー角の制御を組み合わせることにより、進行方向の制御の一方に障害が発生した場合であっても進行方向の制御を適切に行うことができる。
また、請求項５から請求項７記載の発明によれば、駆動輪の傾斜によって横方向に生じる横方向力側の駆動輪の駆動トルクに補正トルクを加算することで、進行方向の制御を適切に行うことができる。

（１）実施形態の概要
倒立振り子車両（図１）は、左右の駆動輪１１ａ、１１ｂのトルクを個別に制御することにより走行方向を制御する機構と、駆動輪１１ａ、１１ｂのキャンバー角を制御することにより走行方向を制御する機構を備えている。
倒立振り子車両は、これら２つの機構のうちの一方が故障した場合、この故障による走行方向の制御能力の低下を他方の機構によって補償することにより走行状態を制御する。 本実施形態の倒立振り子車両は、このようにして上記機構の故障に対するフェイルセイフを提供し、運転者は、これによって故障発生時に倒立振り子車両を安全な場所に誘導して停車することができる。

具体的には、倒立振り子車両は、左右の駆動輪１１ａ、１１ｂのうちの一方が故障（駆動機構及び駆動制御系の双方の故障を含む）した場合、故障していない方の駆動輪１１にて走行を継続する。
そして、片輪走行によって生じる故障駆動輪方向への旋回力に対して、旋回方向と逆方向にキャンバースラストが発生するように駆動輪１１ａ、１１ｂのキャンバー角を設定して相殺する。

一方、駆動輪１１ａ、１１ｂのキャンバー角を制御する機構（後述のリンク機構３０）が故障した場合、倒立振り子車両は、キャンバー角をロックし、当該キャンバー角によって生じる旋回力と逆方向に旋回力が発生するように駆動輪１１ａ、１１ｂを差動させる。

（２）実施形態の詳細
図１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、進行方向に対して左右に駆動輪を備えた倒立振り子車両により構成されており、搭乗部１３の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪１１ａ、１１ｂの駆動方向（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。

倒立振り子車両は、前進方向に向かって右側に取り付けられた駆動輪１１ａと、左側に取り付けられた駆動輪１１ｂを備えている。
駆動輪１１ａと駆動輪１１ｂは、それぞれホイールモータ１２ａと、図示しないホイールモータ１２ｂによって、同一軸線上で個別に駆動されるようになっている。

駆動輪１１ａ、１１ｂ及びホイールモータ１２ａ、１２ｂの上部には、重量体である荷物や乗員等が搭乗する搭乗する搭乗部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、ホイールモータ１２ａ、１２ｂが収納されているホイールモータカバー１２１に固定された支持部材１４により支持されている。
以下では、駆動輪１１ａ、１１ｂのうち、何れか一方を指定しない場合は単に駆動輪１１と記し、ホイールモータ１２ａ、１２ｂのうち、何れか一方を指定しない場合は単にホイールモータ１２と記す。

搭乗部１３の左脇には操縦装置１５が配置されている。操縦装置１５は、例えばジョイスティックを備えており、ジョイスティックの操作により、進行方向（直進、右旋回、左旋回など）の指示や加減速の指示などの走行状態の指示が倒立振り子車両に対してなされる。
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旋回・加減速等の制御が行われるが、例えば、特開平１０−６７２５４号公報に示されるように、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り替え可能にしてもよい。

搭乗部１３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と、この表示部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、及び、後述するホイールモータ１２ａ、１２ｂなどが故障した場合に運転者に警告を発する警告灯などを備えている。
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１１ａ、１１ｂ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。
また、図１に図示しないが、制御ユニット１６の後方下部には、駆動輪１１ａ、１１ｂのキャンバー角を制御するリンク機構（後述）が配置されており、制御ユニット１６の下部には、制御ユニット１６、ホイールモータ１２ａ、１２ｂ、リンク機構などに電力を供給するバッテリや、倒立振り子車両の重心の位置を制御するバランサなどが収納されている。

図２は、リンク機構について表したものである。
図２（ａ）は、倒立振り子車両の背後からリンク機構３０を見たところを示している。
リンク機構３０は、制御ユニット１６の後方下部に設けられており、倒立振り子車両が旋回する際に、駆動輪１１ａ、１１ｂにキャンバー角を付与する機能、及び搭乗部１３を旋回内輪側に傾斜させる機能を有している。なお、キャンバー角とは、駆動輪１１の中心線が鉛直線に対してなす角度である。

上部リンク３１は、正面視略矩計の板状部材であり、両端が支持軸４０ａ、４０ｂによってそれぞれホイールモータ１２ａ、１２ｂの上端に軸支されている。
下部リンク３２は、上部リンク３１と同様の形状を有しており、両端が支持軸４０ｃ、支持軸４０ｄによってそれぞれホイールモータ１２ａ、１２ｂの下端に軸支されている。 なお、ホイールモータ１２ａ、１２ｂには、支持軸４０ａ〜４０ｄを支持するための支持部材が溶接などにより取り付けられている。
このようにリンク機構３０では、上部リンク３１、下部リンク３２をそれぞれ上辺、下辺とし、ホイールモータ１２ａ、ホイールモータ１２ｂを両側の辺とする４節のリンク機構が四角形状に構成される。

上部リンク３１、下部リンク３２の中央には、それぞれ支持軸４０ｅ、４０ｆが設けられており、これら支持軸に連結リンク３５が軸支されている。図示しないが、連結リンク３５の上方には、搭乗部１３が設置されており、リンク機構３０の四角形状が平行四辺形に変形して連結リンク３５が傾くと、これに伴って搭乗部１３も傾くようになっている。

伸縮アクチュエータ１８は、軸線方向に伸縮する略円柱状の装置であって、駆動輪１１ａ、１１ｂにキャンバー角を与えるアクチュエータである。
伸縮アクチュエータ１８は、例えば、ボールねじによって構成されており、図示しないモータによってこれを駆動することにより伸縮する。
なお、例えば油圧シリンダなどの他の伸縮装置によって伸縮アクチュエータ１８を構成することもできる。

伸縮アクチュエータ１８の両端は、それぞれ支持軸４０ａ、支持軸４０ｄによって上部リンク３１、下部リンク３２に軸支され、リンク機構３０の四角形構造の対角線上に配置されている。
そのため、伸縮アクチュエータ１８を伸縮すると支持軸４０ａ、４０ｄを結ぶ対角線の長さが伸縮し、リンク機構３０の四角形構造が平行四辺形となるように変形する。
なお、伸縮アクチュエータ１８の中立位置では、四角形構造は長方形（４辺が等しい場合は正方形）をなすようになっており、伸縮アクチュエータ１８は、この中立位置から伸張したり収縮したりする。

図２（ｂ）は、伸縮アクチュエータ１８を駆動して伸張させたところを示している。
伸縮アクチュエータ１８を伸張させると、支持軸４０ａ、４０ｄを結ぶ対角線が長くなるため、四角形構造は、支持軸４０ａ、４０ｄを長い対角線、支持軸４０ｂ、４０ｃを短い対角線とする平行四辺形に変形する。
これによって、駆動輪１１ａ、１１ｂがホイールモータ１２ａ、１２ｂと共に傾き、路面に対してキャンバー角θが形成される。また、これに伴い搭乗部１３も連結リンク３５と共にキャンバー角θだけ傾く。

一方、図示しないが、伸縮アクチュエータ１８を収縮すると、四角形構造は、支持軸４０ａ、４０ｄを短い対角線、支持軸４０ｂ、４０ｃを長い対角線とする平行四辺形に変形し、駆動輪１１ａ、１１ｂには、図のθとは逆方向にキャンバー角が形成される。
このように、倒立振り子車両は、リンク機構３０を用いて駆動輪１１を車軸（地面に平行で進行方向に垂直な軸線）に対して傾けることができる。

一般に、駆動輪１１にキャンバー角を付与すると、キャンバー角の方向に倒立振り子車両を旋回させる力、すなわちキャンバースラストが発生し、これによって倒立振り子車両を旋回させることができる。
そして、キャンバー角が大きくなるほどキャンバースラストは大きくなる性質があるため、キャンバー角の大きさによって倒立振り子車両の旋回半径を制御することができる。
また、倒立振り子車両の旋回内輪側に搭乗部１３が傾くため、倒立振り子車両に作用する遠心力と重力がバランスし、旋回時の安定性が増大する。

以上、リンク機構３０の一例について説明したが、各種の変形が可能である。
例えば、弾性体（例えば、ばね）の両端を支持軸４０ｂ、４０ｃに取り付けて伸縮アクチュエータ１８と弾性体をたすき掛け状に交差させ、この弾性体の弾性力によって伸縮アクチュエータ１８の伸縮力を補助するように構成することもできる。
この場合、伸縮アクチュエータ１８が伸張する場合、弾性体は収縮力を発揮し、伸縮アクチュエータ１８が収縮する場合、弾性体は伸張力を発揮するようにする。

また、リンク機構３０を制御ユニット１６の前方下部に設けるようにしてもよく、また、制御ユニット１６の前後下部の両方に設けるようにしてもよい。
リンク機構３０を制御ユニット１６の前後下部の両方に設ける場合は、支持軸４０ａ〜４０ｄを２つのリンク機構３０で共通とし、正面から見て２つの伸縮アクチュエータ１８がたすき掛け状に交差するように配置すると効果的である。
このように配置すると、リンク機構３０の四角形構造を変形させる際、一方の伸縮アクチュエータ１８の伸縮力は支持軸４０ａ、４０ｄに作用し、他方の伸縮アクチュエータ１８の伸縮力は支持軸４０ｂ、４０ｃに作用するため、伸縮アクチュエータ１８による伸縮力を４つの支持軸４０ａ〜４０ｄに分散させることができる。

次に、図３を用いて、倒立振り子車両の走行状態を制御する制御システムについて説明する。
倒立振り子車両の制御システムは、制御ユニット１６を中心として、操縦装置１５、姿勢センサ２０、ホイールモータ１２ａ、ホイールモータ１２ｂ、伸縮アクチュエータ１８、バランサアクチュエータ１９などから構成されている。
そして、制御ユニット１６は、ＥＣＵ（電子制御装置）１６１やホイールモータＥＣＵ１６２などから構成されている。

操縦装置１５は、ジョイステックなどの入力装置を用いて運転者から走行状態の指示を受け付け、これをＥＣＵ１６１に供給する。
ここで、ジョイステックとは、レバーを備えたポインティングデバイスであり、運転者が操作したレバーの傾斜方向と傾斜角度によって、進行方向、速度などの走行状態の指示を受け付けてＥＣＵ１６１に供給することができる。運転者は、操縦装置１５から前後進、旋回などの動作指示をＥＣＵ１６１に行うことができる。
ＥＣＵ１６１は、この走行状態の指示に従って倒立振り子車両が走行するように、加速、減速、旋回、回転、停止、制動といった倒立振り子車両の動作を制御する。

姿勢センサ２０は、倒立振り子車両の姿勢を検出するセンサであって、例えば、ジャイロセンサやその他のセンサを用いて構成することができる。
姿勢センサ２０は、倒立振り子車両の傾斜速度、傾斜角度、傾斜加速度（角加速度）などを検出し、ＥＣＵ１６１に供給する。これによってＥＣＵ１６１は、倒立振り子車両の姿勢を検知することができる。
なお、傾斜の加速度が検出できれば、これを積分することにより傾斜速度や傾斜角を求めることができるため、姿勢センサ２０としては傾斜の角速度が検出できるものであればよい。

姿勢センサ２０で検出された傾斜に関する情報（傾斜角速度、傾斜角度、傾斜角加速度）は、ＥＣＵ１６１が倒立振り子車両の姿勢を制御するのに用いられる。
なお、本実施形態では、伸縮アクチュエータ１８の伸縮量からキャンバー角を求めるが、姿勢センサ２０で検出した倒立振り子車両の傾斜角度からキャンバー角を求めるように構成することもできる。
また、リンク機構３０では、倒立振り子車両（搭乗部１３）の傾斜とキャンバー角が等しくなるため、姿勢センサ２０の検出値をキャンバー角として用いることができる。

伸縮アクチュエータ１８は、リンク機構３０を駆動するアクチュエータであって、ＥＣＵ１６１に指令された伸縮量だけ伸縮し、これによって駆動輪１１のキャンバー角が制御される。
伸縮アクチュエータ１８の制御は、伸縮アクチュエータ１８の実際の伸縮量の検知を行わずにＥＣＵ１６１の伸縮指令分だけ伸縮させるオープンループ制御としてもよいく、また、より安定な制御が可能なフィードバック制御を用いてもよい。
ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８の伸縮量とキャンバー角の対応を有しており、伸縮アクチュエータ１８の伸縮を制御することにより所望のキャンバー角を駆動輪１１に実現する。

バランサアクチュエータ１９は、質量を有する有体物によって構成されたバランサを、ＥＣＵ１６１に指令された動作状態（加速度、変位量など）に従って駆動するアクチュエータであって、例えば、サーボモータといった物理的な動作量を制御可能な電動装置が用いられる。
バランサアクチュエータ１９は、バランサに加速度を与えたり位置を変化させたりすることにより、倒立振り子車両に反動を与えたり倒立振り子車両の重心位置を変化させることができ、これによって、倒立振り子車両の姿勢制御を行う。
本実施形態では、バランサアクチュエータ１９は、ＥＣＵ１６１からトルク指令を受けてバランサを駆動し、バランサの状態をエンコーダで読み取ってＥＣＵ１６１に供給する。
ＥＣＵ１６１は、エンコーダの値からバランサの状態を検知し、バランサを所望の状態とするためのトルク指令を発することができる。

ホイールモータ１２ａ、ホイールモータ１２ｂは、例えば、ＤＣブラシレスモータから構成されている。ホイールモータ１２ａ、ホイールモータ１２ｂは、ホイールモータＥＣＵ１６２の指令によりバッテリから直流電流の供給を受け、この電流値に対応したトルクにてそれぞれ駆動輪１１ａ、駆動輪１１ｂを駆動する。

ホイールモータＥＣＵ１６２は、ホイールモータ１２ａとホイールモータ１２ｂを個別に制御するモータ制御装置である。
ホイールモータＥＣＵ１６２は、ＥＣＵ１６１からトルク指令を受けると、予め記憶してあるホイールモータ１２のトルクと電流の対応関係を参照して、当該トルクを発生させるための電流をバッテリからホイールモータ１２ａ、１２ｂに供給する。

また、ホイールモータＥＣＵ１６２は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの回転状態（角速度、角度、角加速度）をレゾルバにより個別に監視しており、レゾルバ出力値をＥＣＵ１６１に出力する。
ＥＣＵ１６１は、ホイールモータＥＣＵ１６２が出力するレゾルバの値によってホイールモータ１２ａ、１２ｂの回転状態を検知することができ、これを用いてホイールモータ１２ａ、１２ｂに発揮させるトルクをホイールモータＥＣＵ１６２に指令することができる。

ＥＣＵ１６１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）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（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、外部記憶装置、インターフェー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。
ＲＯＭ（又は外部記憶装置）には、操縦装置１５からの走行状態の指示に従って倒立振り子車両を走行させる走行制御プログラムやその他の各種プログラムが格納されており、ＥＣＵ１６１は、これらプログラムを実行することで走行に必要な各種処理を行う。

ＥＣＵ１６１が走行制御プログラムに従って行う主な制御には、直進する場合の制御、旋回する場合の制御、故障が発生した場合の制御などがある。
直進する場合の制御に関しては、ＥＣＵ１６１は、前進、または後退速度が操縦装置１５によって指令された値になるように、ホイールモータ１２ａとホイールモータ１２ｂをそれぞれ同じ角速度で回転させる。

旋回する場合の制御に関しては、ＥＣＵ１６１は、操縦装置１５によって指令された旋回方向、及び旋回半径を達成するように、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの回転速度を個別に制御すると共に、伸縮アクチュエータ１８を制御して駆動輪１１ａ、１１ｂにキャンバー角を付与する。
ホイールモータ１２ａ、１２ｂの回転速度に関しては、ＥＣＵ１６１は、旋回内輪側の角速度が小さく、旋回外輪側の角速度が大きくなるようにホイールモータ１２ａ、１２ｂを差動させる。
キャンバー角に関しては、ＥＣＵ１６１は、旋回内輪側にキャンバースラストが発生するように伸縮アクチュエータ１８を伸縮させる。

故障が発生した場合の制御に関しては、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂと伸縮アクチュエータ１８が故障していないか走行中監視しており、故障が発生した場合は、予めプログラムされている危険回避処理を実行する。
ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの故障の検出に関しては、トルク指令に対するホイールモータ１２ａ、１２ｂの反応から判断する。
例えば、ＥＣＵ１６１は、トルク指令に対してトルク値が異常に小さい場合に異常と判断するなど、トルク指令と実際に出力されるトルクとの関係において異常を判断する判断基準を有しており、この判断基準を用いて故障を判断する。
また、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８の故障に関しては、伸縮指令通りに伸縮しない場合に異常と判断するなど、伸縮指令と実際の伸縮量との関係において異常と判断する判断基準を有しており、これを用いて故障を判断する。

これらの故障が発生すると、倒立振り子車両の進行方向の制御が困難になるが、ＥＣＵ１６１が行う危険回避処理は、進行方向の制御を維持し、運転者が安全地域に倒立振り子車両を誘導して停車させるものである。
故障のパターンとしては、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの一方又は両方が故障し、伸縮アクチュエータ１８は正常な場合（故障パターン１）、ホイールモータ１２ａ、１２ｂは正常で伸縮アクチュエータ１８が故障した場合（故障パターン２）、及びホイールモータ１２ａ、１２ｂと伸縮アクチュエータ１８が同時に故障した場合（故障パターン３）がある。
以下、これらの故障パターンに対してＥＣＵ１６１が行う危険回避処理について詳細に説明する。

故障パターン１において、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの両方が故障した場合、倒立振り子車両は走行できないためＥＣＵ１６１は倒立振り子車両を停車させる。
一方、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの一方が故障した場合、ＥＣＵ１６１は、キャンバー角を制御することにより倒立振り子車両の進行方向を制御する。この制御の詳細について図４を用いて説明する。
なお、故障したホイールモータ１２がロックしている場合は走向できないため、ＥＣＵ１６１は倒立振り子車両を停車させる。

図４（ａ）は、前進している倒立振り子車両を背後から見たところを示している。
いま、ホイールモータ１２ｂが故障し、駆動輪１１ｂの回転速度が低下したとする。
この場合、倒立振り子車両には故障した駆動輪１１ｂの方向（矢線５０で示した左方向）に旋回する力が発生し、倒立振り子車両の進行方向の制御が適切に行えなくなる。

この場合、ＥＣＵ１６１は、駆動輪１１ｂの制御が行えないため、駆動輪１１ａ、１１ｂの駆動を駆動輪１１ａの片輪駆動に切り替える。
このように、制御が適切に行えない駆動輪１１ｂを制御系から区別することにより、ＥＣＵ１６１は、故障発生後の制御を適切に行うことができる。
更に、ＥＣＵ１６１は、図４（ｂ）に示したように、伸縮アクチュエータ１８を伸縮して、故障による旋回方向と逆方向（矢線５１）にキャンバースラストが生じるように（駆動輪１１ｂの側と対向する側に傾けて）駆動輪１１ａ、１１ｂのキャンバー角を制御する。

すなわち、ＥＣＵ１６１は、倒立振り子車両の進行方向を検知しながら、倒立振り子車両の進行方向が操縦装置１５の動作状態の指示に従うように（すなわち、直進指示なら直進、旋回指示なら旋回するように）キャンバー角を制御する。
このように、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの一方の故障による進行方向の制御不能をキャンバー角で補うことにより、ＥＣＵ１６１は、進行方向の制御能力を再度得ることができる。

ホイールモータ１２ａが故障して駆動輪１１ａの回転速度が低下した場合も、ＥＣＵ１６１は同様に、駆動輪１１ｂの片輪駆動に切り替えると共にキャンバー角を調節して進行方向を制御する。
このようにして、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの一方が故障した場合、駆動輪１１ａ、１１ｂに対して故障したホイールモータ１２の側と対向する側にキャンバー角を持たせることにより、進行方向の制御能力を再度得ることができる。

以上のように、故障していないホイールモータ１２だけを駆動した場合、故障したホイールモータ１２側に倒立振り子車両が旋回するため、ＥＣＵ１６１は、駆動輪１１の車軸を傾けることにより故障していないホイールモータ１２の側にキャンバースラストを発生させる。そして、このキャンバースラスト量（駆動輪１１ａ、１１ｂの軽車両）によって直進、右旋回、左旋回の制御が可能となる。

次に、故障パターン２の場合の危険回避処理について説明する。
図５は、前進している倒立振り子車両を背後から見たところを示している。
ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８を伸縮して駆動輪１１にキャンバー角を持たせた状態で故障を検出し、これをロックしたとする。
なお、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８の故障を検出した場合、伸縮アクチュエータ１８の伸縮が適切に制御できないため、これを故障時の伸縮量にロック（固定）する。

このように、制御が適切に行えない伸縮アクチュエータ１８をロックによって制御系から除外することにより、ＥＣＵ１６１は、故障発生後の制御を適切に行うことができる。 伸縮アクチュエータ１８のロック機構は、例えば、伸縮アクチュエータ１８がモータで駆動されるボールねじの場合、当該モータを停止すれば行うことができる。伸縮アクチュエータ１８が油圧シリンダの場合は、油圧を固定すればロックすることができる。

伸縮アクチュエータ１８がロックされると、倒立振り子車両には、キャンバースラストにより矢線５２で示したように右方向に旋回する力が作用したままの状態となる。
この場合、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａのトルクを上昇させて旋回内輪側となる駆動輪１１ａの回転速度を上昇させるように駆動輪１１ａ、１１ｂを差動制御し、倒立振り子車両の進行方向を制御する。
なお、進行方向を制御するためには、旋回外輪側の駆動輪１１ｂの回転速度を低下させてもよく、または、駆動輪１１ｂの回転速度を低下させると共に駆動輪１１ａの回転速度を上昇させてもよい。

伸縮アクチュエータ１８が故障して、駆動輪１１ａ、１１ｂが進行方向に対して左側に傾いたままロック（固定）した場合も、ＥＣＵ１６１は同様に対処することができる。この場合、ＥＣＵ１６１は、駆動輪１１ｂの回転速度が駆動輪１１ａよりも大きくなるように駆動輪１１ａ、１１ｂを差動制御する。
このように、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８が故障した場合、伸縮アクチュエータ１８の伸縮量をロックし、倒立振り子車両の進行方向が操縦装置１５の指示に従うようにホイールモータ１２ａ、１２ｂのトルクを調節する。
また、以上の説明では、伸縮アクチュエータ１８をロックしたが、これに限定するものではなく、伸縮アクチュエータ１８の伸縮量を可能な範囲で調節するように構成してもよい。

次に、故障パターン３の場合の危険回避処理について説明する。
この場合は、倒立振り子車両の進行方向の制御が行えないため、ＥＣＵ１６１は倒立振り子車両を速やかに停車させる。
ＥＣＵ１６１は、倒立振り子車両の走行中、以上の故障パターン１〜３の発生を並行して常時監視しており、何れかのパターンの故障が発生した場合、これに対応する危険回避処理を行う。

次に、図６のフローチャートを用いて、故障パターン１の場合の危険回避処理について説明する。
まず、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂの動作状況を認識し、ホイールモータ１２ａ、１２ｂに故障がないかを判断する（ステップ５）。
この判断は、ＥＣＵ１６１のトルク指令に対するホイールモータ１２ａ、１２ｂの動作量をレゾルバで検出し、その検出信号が正常か否かにより行う。
ホイールモータ１２ａ、１２ｂが故障していない場合（ステップ５；正常）、ＥＣＵ１６１は、ステップ５にて引き続きホイールモータ１２ａ、１２ｂの監視を続行する。

一方、ＥＣＵ１６１は、駆動輪１１ａ、１１ｂの両方に故障が発生したと判断した場合（ステップ５；両輪故障）、運転者に故障箇所と故障内容を知らせる警告を行った後（ステップ５０）、ホイールモータ１２ａ、１２ｂを停止して（ステップ５５）、倒立振り子車両を停車させる。
ここでの警告は、例えば、警告灯を点灯するなどして、倒立振り子車両が走行不能のため停車する旨を運転者に伝えるものである。
このほか、ＥＣＵ１６１は、テールランプを点滅させるなどして後続車両に注意を喚起する。

また、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂのうちの一方が故障したと判断した場合（ステップ５；１輪故障）、左右ホイールモータ１２ａ、１２ｂの何れが故障・異常となったか判断する（ステップ１０）。
次に、ＥＣＵ１６１は、レゾルバ検出値により故障したホイールモータ１２がロックしているか否かを判断する（ステップ１５）。

故障した駆動輪１１がロックしていた場合（ステップ１５；Ｙ）、故障したホイールモータ１２を回転させることができないため、ＥＣＵ１６１は、運転者に故障箇所と故障内容を知らせる警告を行った後（ステップ５０）、ホイールモータ１２ａ、１２ｂを停止して（ステップ５５）、倒立振り子車両を停車させる。
故障した駆動輪１１がロックしていなかった場合（ステップ１５；Ｎ）、ＥＣＵ１６１は、運転者に故障箇所と故障内容を知らせる警告を行う（ステップ２０）。

ここでの警告は、例えば、警告灯を点灯するなどして、ホイールモータ１２に故障が発生したことを通知し、運転者に倒立振り子車両を安全な場所に誘導した後に停止させるように指示するものである。
このほか、ＥＣＵ１６１は、テールランプを点滅させるなどして後続車両に注意を喚起する。

次に、ＥＣＵ１６１は、警告に対して運転者が操縦装置１５に入力した動作指示を検出する（ステップ２５）。この動作指示は、例えば、運転者が行ったジョイスティックの操作量から得られ、ＥＣＵ１６１は、これによって運転者が指示した走行方向、車速などを得ることができる。
次に、ＥＣＵ１６１は、操縦装置１５からの指示に従って走行するために必要とされる故障していない方のホイールモータ１２の出力トルクを算出する（ステップ３０）。
なお、故障したホイールモータ１２に関しては、出力させるトルクを０とし、自由回転させる。また、故障したホイールモータ１２に出力可能な範囲でトルクを発生させてもよい。

次に、ＥＣＵ１６１は、操縦装置１５からの指示によって走行する方向を判断し、この方向に進むためにリンク機構３０で実現するキャンバー角を算出する（ステップ３５）。
より詳細には、動作指示が直進であった場合、ＥＣＵ１６１は、片輪のトルクで直進できるキャンバー角を算出し、動作指示か左右旋回であった場合は、当該旋回を行うためのキャンバー角を算出する。

次に、ＥＣＵ１６１は、ステップ３０で算出したトルクにて故障していないホイールモータ１２を動作させ（ステップ４０）、更に、伸縮アクチュエータ１８を駆動して駆動輪１１を算出したキャンバー角に傾斜させる（ステップ４５）。これによって倒立振り子車両は、運転者が意図した方向に進行する。
このように、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２の故障による制御性の低下を駆動輪１１のキャンバー角で補うことにより、ホイールモータ１２の故障時において倒立振り子車両の走行状態を適切に制御することができる。

次に、図７のフローチャートを用いて、伸縮アクチュエータ１８が故障した場合にＥＣＵ１６１が行う処理について説明する。
まず、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８が故障したか否かを判断する（ステップ６０）。
この判断は、例えば、ＥＣＵ１６１が伸縮アクチュエータ１８に伸縮量を指令し、伸縮アクチュエータ１８が指令通りに伸縮していないことを確認することにより行う。伸縮アクチュエータ１８の伸縮量は、伸縮アクチュエータ１８に設置したセンサの出力や、伸縮アクチュエータ１８の消費電力などから取得することができるが、姿勢センサ２０により車体の傾きから取得してもよい。

伸縮アクチュエータ１８が故障していないと判断した場合（ステップ６０；Ｎ）、ＥＣＵ１６１は、引き続き伸縮アクチュエータ１８に故障が発生したか否かを監視する。
一方、伸縮アクチュエータ１８が故障したと判断した場合（ステップ６０；Ｙ）、ＥＣＵ１６１は、運転者に故障箇所と故障内容を知らせる警告を行う（ステップ６５）。
ここでの警告は、例えば、警告灯を点灯するなどして、伸縮アクチュエータ１８に故障が発生したことを通知し、運転者に倒立振り子車両を安全な場所に誘導した後に停止させるように指示するものである。
このほか、ＥＣＵ１６１は、テールランプを点滅させるなどして後続車両に注意を喚起する。

次に、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８の伸縮量から駆動輪１１に現在設定されているキャンバー角を検出する（ステップ７０）。
なお、姿勢センサ２０を用いて車体の傾きを検出し、これによってキャンバー角を検出してもよい。

次に、ＥＣＵ１６１は、警告に対して運転者が操縦装置１５に入力した動作指示を検出する（ステップ７５）。ＥＣＵ１６１は、これによって運転者が指示した走行方向、車速などを得ることができる。
次に、ＥＣＵ１６１は、現在のキャンバー角のまま倒立振り子車両を操縦装置１５からの指示に従って走行できるような駆動輪１１ａ、１１ｂのトルクを算出する（ステップ８０）。
すなわち、操縦装置１５からの指示が直進の場合はキャンバー角を維持したまま直進走行を維持するためのトルクであり、旋回の場合はキャンバー角を維持したまま旋回するためのトルクである。

次に、ＥＣＵ１６１は、ホイールモータ１２ａ、１２ｂを算出したトルクにて動作させる（ステップ８５）。これによって倒立振り子車両は、運転者が意図した方向に進行する。
このように、ＥＣＵ１６１は、伸縮アクチュエータ１８の故障による制御能力の低下をホイールモータ１２の動作で補うことにより、伸縮アクチュエータ１８の故障時において倒立振り子車両の走行状態を適切に制御することができる。

次に第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態では、駆動輪傾斜手段としてのはリンク機構（伸縮アクチュエータ１８を含む）が故障した場合に、車両重心を通る鉛直線（ｚ軸）を軸として、車両をキャンバースラスト（横方向力）の方向と反対方向に所定角φだけ回転させた状態で走行するものである。
なお、本実施形態において、左右の駆動輪１１ａ、１１ｂの一方が故障（駆動機構及び駆動制御系の双方の故障を含む）した場合に、故障していない方の駆動輪１１にて走行を継続する制御（図６に従って説明）については、第１実施形態と同じである。
ただし、第１の実施形態、第２実施形態、及び後述する第３の実施形態ともに、駆動輪１１ａ、１１ｂが故障した場合の制御（図６）と、リンク機構が故障した場合の制御（図７、図９）とのいずれか一方だけを備えるようにしてもよい。

図８は第２実施形態における、リンク機構（伸縮アクチュエータ１８を含む、他の実施形態も同じ）が故障した場合の車両の動きを表したものである。
図８では、車両を上方から見た状態の駆動輪１１ａ、１１ｂその回転軸を表している。特に図示していないが、車両は、進行方向右方向にキャンバースラストが生じる状態でリンク機構が故障している状態とする。

そして、図８（ａ）に示されるように、リンク機構の故障により右方向のキャンバースラストが生じた状態では、左右駆動輪１１ａ、１１ｂに同じ大きさの駆動トルクを与えても、車両は正面方向に向かって走行せず、キャンバースラストと車速とに応じた、矢印Ｐの方向（実走行方向）に進行する。すなわち、キャンバースラストの影響を受けるため、徐々に横方向にズレながら走行することになる。

本実施形態では、図８（ｂ）に示されるように、搭乗者が要求する進行方向（要求進行方向）Ｑと実進行方向Ｐとの角度（ズレ角）φを算出し、ズレ角φがゼロに成るように、すなわち、実進行方向Ｐが要求進行方向となるように車体を旋回させる。
具体的には、キャンバースラスト方向側の駆動輪（図８では右側の駆動輪１１ｂ）の駆動トルク（搭乗者の操作に対応して決定された駆動トルク）に補正トルクΔＴを加えることで、他方の駆動輪の駆動トルクよりも大きくする。これにより車両にはヨーモーメントが作用し、上部からみて車両重心Ｓを中心にキャンバースラスト方向と反対方向に車両が旋回する。

実進行方向Ｐが要求進行方向Ｑと一致したか否かについては、車体の旋回角度がズレ角φとなったか否か判断する。
本実施形態の車体の旋回角度を検出するために、本実施形態の車両では、ジャイロセンサを備えており、検出される角速度を時間積分することでヨー方向の回転角を検出するように構成される。本実施形態の他の構成は第１の実施形態と同様である。
ジャイロセンサは姿勢制御に使用されるセンサを使用してもよく、また本実施形態におけるヨー方向の回転角を検出する専用のジャイロセンサを配置するようにしてもよい。

なお、図８では理解を容易にするため、搭乗者による走行要求が直進の場合を例に説明しているが、左右への旋回が要求されている場合も同様に制御される。
すなわち、旋回に基づく要求進行方向と実進行方向とのズレ角φを求める。また、旋回要求に対応して正常時に算出される左右駆動輪１１ａ、１１ｂの駆動トルクをＴａ、Ｔｂとした場合、補正トルクΔＴをキャンバースラスト方向側の駆動輪に加える。図８の例では、右側駆動輪１１ａの駆動トルクをＴａ＋ΔＴとし、左側駆動輪１１ｂの駆動トルクをＴｂとする。

次に、図９のフローチャートを用いて、伸縮アクチュエータ１８が故障した場合にＥＣＵ１６１が行う本実施形態の制御処理について説明する。
ステップ６０からステップ７５までの処理については、図７で説明した第１実施形態と同様なので説明を省略する。

なお、ステップ６０における伸縮アクチュエータ１８の故障（リンク機構の他の部分の故障を含む）の判断については、搭乗者操作に基づく横加速度の予定値よりも実測値の方が所定閾値以上大きい場合に故障と判断してもよい（他の実施形態も同じ）。
また、リンク機構の故障によりステップ７０におけるキャンバ角の検出ができない場合には、横加速度の増加分（実測値−予定値）に対応したキャンバ角を、計算により、又は予めの測定等による対応テーブルにより、決定するようにしてもよい（他の実施形態も同じ）。

ステップ７５で操縦装置の入力を検出した後、ＥＣＵ１６１は、要求進行方向Ｑの車速を検出し（ステップ９１）、キャンバ角と車速とからズレ角φ１を算出する（ステップ９２）。
実進行方向Ｐは、キャンバースラストによる横方向の移動速度のベクトルと、要求進行方向Ｑの車速のベクトルとを合成した方向である。従って、ズレ角φ１は、キャンバースラストによる横方向の移動速度をＶと車速をｖとした場合、φ１＝arctan（Ｖ／ｖ）から算出する。
なお、キャンバ角、車速に対応してズレ角φ１を決定する変換テーブルを用意しておき、該変換テーブルからズレ角φ１を決定するようにしてもよい。

またＥＣＵ１６１は、両駆動輪１１ａ、１１ｂにトルク差を発生させる（ステップ９３）。
すなわち、ＥＣＵ１６１は、正常時の旋回要求に対して算出される左右駆動輪１１ａ、１１ｂの駆動トルクをＴａ、Ｔｂとした場合、補正トルクΔＴをキャンバースラスト方向側の駆動輪に加え、ホイールモータ１２ａ、１２ｂを算出したトルクにて動作させる。
図８の例では、キャンバースラストが車両の右方向に発生しているので、右側駆動輪１１ａの駆動トルクがＴａ＋ΔＴとなり、左側駆動輪１１ｂの駆動トルクをＴｂとなる。

次いでＥＣＵ１６１は、ジャイロセンサ出力から車体の旋回角φ２を取得する（ステップ９４）。ここで車体の旋回角φ２は、要求進行方向Ｑ（図８（ｂ）参照）を基準（０度）とした角度である。
要求進行方向Ｑは、実際の進行方向（故障後は実進行方向Ｐ）に対し、操縦装置１５から入力される左右方向の動作指示量に応じて決定される。

ＥＣＵ１６１は、取得した旋回角φ２がステップ９２で算出したズレ角φ１と等しいか否かを判断し（ステップ９５）、等しくなければ（ステップ９５；Ｎ）ステップ９３に戻り、走行しながらの車体旋回を継続する。
一方、旋回角φ２がズレ角φ１と等しくなった場合（ステップ９５；Ｙ）、ＥＣＵ１６１は、両駆動輪１１ａ、１１ｂの一方への補正トルクΔＴによる補正を終了する（ステップ８６）。

以後、ＥＣＵ１６１は、正常時と同様に操縦装置１５からの入力に対応した左右駆動輪１１ａ、１１ｂの駆動トルクをＴａ、Ｔｂを算出し、ホイールモータ１２ａ、１２ｂを動作させることで、要求進行方向Ｑの走行が行われる。

以上説明したように本実施形態により、旋回角φ２＝ズレ角φ１となるまで車体の向きを旋回させることで、実進行方向を要求進行方向に一致させることができる。
ただし、図８（ｂ）に示されるように、旋回角φ２がズレ角φ１となるまでの間に車体はキャンバースラスト方向に横ズレ距離Ｌだけ移動することになり、車両は矢印Ｑ’に沿って走行することになる。

この横ズレ距離Ｌは、予め想定した許容範囲の値、例えば５０ｃｍとし、ＥＣＵ１６１は、この横ズレ距離Ｌで旋回角φ２＝ズレ角φ１となるように、補正トルクΔＴを決定する。すなわち、キャンバースラストの大きさをｋとした場合、補正トルクΔＴはｋが大きくなるほど大きくなる関数（ΔＴ＝ｆ（ｋ））となる。

また、補正トルクΔＴを、車速ｖの関数（ΔＴ＝ｆ（ｖ））とし、車速ｖが大きくなるほど補正トルクΔＴが小さくなる関数とする。このように、車速が大きくなるほど、ゆっくりと車体が旋回するため、搭乗者の違和感が減少される。
更に、補正トルクΔＴを、ｋと車速ｖの関数（ΔＴ＝ｆ（ｋ，ｖ））としてもよい。この場合の補正トルクΔＴは、ｋが大きくなるほど大きくなり、車速が大きくなる程小さくなる関数とする。
なお、以上の補正トルクΔＴの各決定方法については、後述する第３の実施形態においても同様である。

次に第３の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、要求進行方向に対し、キャンバースラスト方向と反対の方向に車体を旋回させることで実進行方向Ｐを要求進行方向Ｑに一致させた状態、すなわち、横向きの状態で走行することになるため、搭乗者によっては違和感を感じる場合がある。
そこで、第３の実施形態では、車体を左右に旋回させながらジグザグ走行を行うことで、車両正面と直進方向とをできるだけ一致させた走行を行うようにしたものである。
この第３の実施形態では、実進行方向を要求進行方向に対して左側と左側の交互に変更することでジグザグ走行をするもので、実進行方向がキャンバースラストの方向の側にある場合に車両正面方向が要求進行方向と一致することになる。

図１０は第３の実施形態における車両の走行状態を表したものである。
図１０において、各位置における車両を実線と点線の四角で表すものとし、実線はトルク補正により車両を旋回させた後の状態を表し、その状態のまま（トルク補正なしの同一車両向きのまま）で走行した後の状態を点線で表している。
またＳ１、Ｓ２、…は車両の重心位置、及びその位置の車両を表し、Ｐ１、Ｐ２…は実進行方向を表し、Ｒ１、Ｒ２、…は車両の正面方向を表し、Ｑは要求進行方向を表す。

図１１は、第３実施形態における処理を表したフローチャートである。このフローチャートでは、第２実施形態と同様の処理には同一のステップ番号を付しその説明を適宜省略する。
以下、図１０、図１１を参照しながら第３実施形態における故障時の走行について説明する。
図１０において、重心Ｓ１において車両のリンク機構が故障した場合、ＥＣＵ１６１は、ステップ６０からステップ９１の処理を行う。
そしてＥＣＵ１６１は、第１実施形態におけるステップ９２と同様にしてズレ角φ１を算出すると共に、ステップ９１で取得した車速ｖと算出したズレ角φ１から正面向き走行距離Ｌ２と位置補正走行距離Ｌ３を算出する（ステップ９２１）。

ここで正面向き走行距離Ｌ２は、車両の正面方向Ｒを要求進行方向Ｑと一致させた状態で走行する距離で、この間は要求進行方向Ｑからキャンバースラスト方向に車両重心Ｓが離れていく走行である。

位置補正走行距離Ｌ３は、要求進行方向Ｑ上から正面向き走行距離Ｌ２だけ走行した車両位置（Ｓ２、Ｓ４、…）から、車両重心位置Ｓが当初の要求進行方向Ｑ上に移動する迄の走行距離で、この間は車両重心Ｓが要求進行方向Ｑに接近していく走行である。

正面向き走行距離Ｌ２と位置補正走行距離Ｌ３は、算出したズレ角φ１と、横ズレ距離Ｌ１、位置修正角Φとから次の式により算出する。
Ｌ２＝Ｌ１（１／sinφ１）
Ｌ３＝Ｌ１（１／sin（Φ−φ１））

本実施形態における横ズレ距離Ｌ１は予め設定された値が使用される。この値は、第２の実施形態で説明した補正トルクΔＴを算出する際に使用する横ズレ距離Ｌと同一の値を使用するが、異なる値を使用してもよい。

また、本実施形態における位置修正角Φは、ズレ角φよりも大きな値（Φ＞φ１）であり、予め設定された固定値が使用される。
ただし、位置修正角Φは、車速ｖとキャンバースラストの大きさｋのいずれか一方又は双方に応じて変化する関数としてもよい。この場合の位置修正角Φは、ｋが大きくなるほど大きくなり又は／及び車速が大きくなる程小さくなる関数により決定する。

ズレ角φ１、正面向き走行距離Ｌ２、位置補正走行距離Ｌ３を算出すると、ＥＣＵ１６１は、距離ＬをＬ２に設定し（ステップ９２２）、距離Ｌだけ走行したか否かを監視する（ステップ９９３）。
この間の車両は、要求進行方向Ｑと車両正面Ｒとが一致した状態での走行となる。すなわち、図１０の例では、車両位置Ｓ１からＳ２までの走行となる。

車両が正面向き走行距離Ｌ２だけ走行した場合（ステップ９９３；Ｙ）、車両は要求進行方向Ｑから所定のズレ距離Ｌ１だけ横方向にずれたことになるので、ＥＣＵ１６１は、第２実施形態と同様にして、補正トルクΔＴにより両駆動輪１１ａ、１１ｂにトルク差を発生させる（ステップ９３）。

但し、本実施形態の場合、車両位置が要求進行方向Ｑから横ズレ距離Ｌ１だけ移動した位置（図１０のＳ２、Ｓ４の位置）である場合、すなわち、距離Ｌ＝正面向き走行距離Ｌ２に設定されている場合、ＥＣＵ１６１は、キャンバースラスト方向側の駆動輪に補正トルクΔＴを加算する（位置修正用補正）。
一方、車両位置が要求進行方向Ｑ上（図１０のＳ３、Ｓ５の位置）である場合、ＥＣＵ１６１は、キャンバースラスト方向と反対側の駆動輪に補正トルクΔＴを加算する（向き修正用補正）。これにより、車両の正面方向は要求進行方向Ｑと一致する方向に旋回することになる。

次いでＥＣＵ１６１は旋回角φ２を取得し（ステップ９４）、旋回角φ２が位置修正角Φになったかを監視し（ステップ９５１）、等しくなければ（ステップ９５１；Ｎ）ステップ９３に戻り、走行しながらの車体旋回を継続する。
一方、旋回角φ２が位置修正角Φになった場合（ステップ９５１；Ｙ）、ＥＣＵ１６１は、両駆動輪１１ａ、１１ｂの一方への補正トルクΔＴによる補正を終了すると共に、距離Ｌの値を変更（ステップ８６）。距離Ｌは、Ｌ＝Ｌ２であればＬ＝Ｌ３に変更し、Ｌ＝Ｌ３であればＬ＝Ｌ２に変更する。

そしてＥＣＵ１６１は、終了か判断し（ステップ９６２）、終了していなければ（ステップ９６２；Ｎ）、ＥＣＵ１６１は、ステップ９２３に戻ってジグザグ走行を継続する。
。
一方、終了であれば（ステップ９６２；Ｙ）、ＥＣＵ１６１は本実施形態によるジグザグ走行を終了する。終了は、例えば、車両が停止した場合に処理終了と判断する。

以上、本実施形態について説明したが、次のような変形を行うことが可能である。
まず、本実施形態では、キャンバー角を制御することにより駆動輪１１ａ、１１ｂを車軸に対して傾けたが、駆動輪１１ａ、１１ｂを路面に平行な平面内で傾けることにより、駆動輪１１ａ、１１ｂにスリップ角を付与するように構成することもできる。
この場合、駆動輪１１ａ、１１ｂのスリップ角を制御することにより倒立振り子車両に旋回力を発生させて、ホイールモータ１２の故障による制御能力の低下を補うことができる。
更に、キャンバー角とスリップ角の両方を制御することにより、駆動輪１１ａ、１１ｂに車軸に対する傾きを与えてもよい。

また、本実施形態では、リンク機構３０で構成される四角形構造を平行四辺形に変形することにより、駆動輪１１ａ、１１ｂの両方に同じキャンバー角を付与したが、これに限定せず、駆動輪１１ａ、１１ｂのそれぞれに個々のキャンバー角を付与するように構成することもできる。
また、本実施形態では、リンク機構３０によって搭乗部１３にキャンバー角と等しい傾斜を付与したが、これに限定せず、搭乗部１３の傾斜機構をリンク機構３０とは別に設け、搭乗部１３の傾きを個別に制御するように構成することもできる。

また、本実施形態の車両には、操縦装置３０が配置されているが、予め決められた走行データに従って自動走行する車両の場合には、操縦装置３０に代えて走行データ取得部が配設される。走行データ取得部は、例えば、半導体メモリ等の各種記憶媒体から走行データを読み取る読み取り手段で構成し、または／及び、無線通信により外部から走行データを取得する通信制御手段で構成するようにしてもよい。

なお、図１において、搭乗部１３には人が搭乗している場合について表示しているが、必ずしも人が運転する車両には限定されず、荷物だけを乗せて外部からのリモコン操作等により走行や停止をさせる場合、荷物だけを乗せて走行データに従って走行や停止をさせる場合、更には何も搭乗していない状態で走行や停止をする場合であってもよい。

以上に説明した本実施形態により次のような効果を得ることができる。
（１）ホイールモータ１２の一方に故障が発生した場合でも、キャンバー角を制御することにより運転者の意思通りに走行状態（直進、右旋回、左旋回など）を制御することができる。
（２）キャンバー角の制御に故障が発生した場合でも、ホイールモータ１２ａ、１２ｂのトルクを制御することにより運転者の意思通りに走行状態（直進、右旋回、左旋回など）を制御することができる。
（３）上記（１）、（２）の故障時に、運転者は倒立振り子車両を安全な場所（道路の脇など）へ誘導して停止することができる。

本実施形態の車両の外観構成を例示した図である。 リンク機構を説明するための図である。 倒立振り子車両の制御システムを説明するための図である。 故障パターン１を説明するための図である。 故障パターン２を説明するための図である。 故障パターン１の場合の危険回避処理手順について説明するためのフローチャートである。 故障パターン２の場合の危険回避処理手順について説明するためのフローチャートである。 第２実施形態における、リンク機構が故障した場合の車両の動きを表した説明図である。 第２実施形態における、伸縮アクチュエータが故障した場合の処理を表したフローチャートである。 第３実施形態における、リンク機構が故障した場合の車両の動きを表した説明図である。 第３実施形態における、伸縮アクチュエータが故障した場合の処理を表したフローチャートである。

符号の説明

１１ａ 駆動輪
１１ｂ 駆動輪
１２ａ ホイールモータ
１２ｂ ホイールモータ
１３ 搭乗部
１４ 支持部材
１５ 操縦装置
１６ 制御ユニット
１７ 表示・操作部
１８ 伸縮アクチュエータ
１９ バランサアクチュエータ
２０ 姿勢センサ
１２１ ホイールモータカバー
１３１ 座面部
１６１ ＥＣＵ
１６２ ホイールモータＥＣＵ

Claims (7)

1. 同一軸線上の車軸に配置された左右の駆動輪を個別に駆動する駆動手段と、
   前記駆動輪の少なくとも一方を前記車軸に対して傾ける駆動輪傾斜手段と、
   前記駆動手段と前記駆動輪傾斜手段の故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段によって、前記駆動手段と、前記駆動輪傾斜手段と、のうち一方の手段に故障が検出された場合に、当該故障により生じる車両進行方向のズレを他方の手段を用いて修正する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする車両。
2. 操作者から進行方向の指示を受け付ける進行方向受付手段を具備し、
   前記制御手段は、車両の進行方向が前記受け付けた進行方向となるように前記他方の手段を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 荷物や乗員などの重量体を乗せる搭乗部を備え、旋回時には、前記搭乗部を旋回内輪側へ傾斜させることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の車両。
4. 前記駆動輪傾斜手段の故障を検出した場合に、前記駆動輪の傾斜を固定する傾斜固定手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両。
5. 同一軸線上の車軸に配置された左右の駆動輪を個別に駆動する駆動手段と、
   前記駆動輪の少なくとも一方を前記車軸に対して傾ける駆動輪傾斜手段と、
   前記駆動輪傾斜手段の故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障を検出した場合に、前記駆動輪の傾斜によって横方向に生じる横方向力側の駆動輪の駆動トルクに補正トルクを加算する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする車両。
6. 搭乗者が要求する要求進行方向と、前記駆動輪の傾斜によって実際に走行する実進行方向とのズレ角を算出するズレ角算出手段と、
   前記補正トルクの加算により旋回する車両の旋回角を検出する旋回角検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、検出した旋回角がズレ角と一致するまで補正トルクを加算する、ことを特徴とする請求項５に記載の車両。
7. 搭乗者が要求する要求進行方向と、前記駆動輪の傾斜によって実際に走行する実進行方向とのズレ角を算出するズレ角算出手段と、
   前記補正トルクの加算により旋回する車両の旋回角を検出する旋回角検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、検出した旋回角がズレ角より大きい位置修正角と一致するまで補正トルクを加算する位置修正用補正と、前記横方向力側と反対側の駆動輪の駆動トルクに補正トルクを加算する向き修正用補正とを交互に行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両。

Images