JP5061828B2 - vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関するものである。   The present invention relates to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.

従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配置された2つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪により車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a technique related to a vehicle using posture control of an inverted pendulum has been proposed. For example, a vehicle having two drive wheels arranged on the same axis and driving by detecting a change in the posture of the vehicle body due to the driver's movement of the center of gravity, while controlling the posture of the vehicle body with a single spherical drive wheel Techniques for moving vehicles and the like have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この場合、センサで車体のバランスや動作の状態を検出し、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
特開2004−129435号公報
In this case, the balance and operation state of the vehicle body is detected by a sensor, and the vehicle is stopped or moved by controlling the operation of the rotating body.
JP 2004-129435 A

しかしながら、前記従来の車両においては、坂道で停止状態を維持したり、安定して走行したりすることができなかった。例えば、坂道で車両を停止させておくためには、車両が下り方向に移動しないように駆動輪に駆動トルクを付与したり、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように車体の重心を移動させたりして、車体の姿勢を制御しているが、路面勾(こう)配の推定値の変動に起因して、車体が振動してしまうことがある。一般的に、車両の乗員は、走行状態の振動よりも停止状態の振動に対してより敏感であるから、停止状態で車体が振動すると、乗員は非常に不快に感じ、乗り心地が大幅に低下する。   However, the conventional vehicle cannot maintain a stopped state on a slope or travel stably. For example, to stop the vehicle on a slope, drive torque is applied to the drive wheels so that the vehicle does not move in the downward direction, or the center of gravity of the vehicle body is moved so as to cancel the vehicle body tilt torque by the action of gravity. In some cases, the posture of the vehicle body is controlled, but the vehicle body may vibrate due to fluctuations in the estimated value of the slope of the road surface. In general, vehicle occupants are more sensitive to vibrations in the stopped state than vibrations in the driving state, so when the vehicle body vibrates in the stopped state, the occupants feel very uncomfortable and the ride comfort is greatly reduced. To do.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、車両の重心移動速度について設定された2つの異なる閾(しきい)値に基づいて、車両が停止状態にあるか、走行状態にあるかを的確に判別するようにして、坂道であっても、路面勾配に関わらず安定した停止状態を維持することができ、乗り心地のよい車両を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the conventional vehicle, and based on two different threshold values set for the vehicle's center-of-gravity moving speed, the vehicle is in a stopped state or in a traveling state. An object of the present invention is to provide a vehicle that can maintain a stable stop state regardless of the road surface gradient and has a good ride comfort, even if it is a slope.

そのために、本発明の車両においては、回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、該駆動輪に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記車体の姿勢に基づいて路面勾配を推定し、車両の重心移動速度の絶対値について設定された2つの異なる閾値に基づいて停止状態にあるか否かを判別し、停止状態にあるときには前記路面勾配の推定値を固定する。   For this purpose, the vehicle of the present invention includes a drive wheel rotatably attached to the vehicle body, and a vehicle control device that controls a drive torque applied to the drive wheel to control the posture of the vehicle body, The vehicle control device estimates a road surface gradient based on the posture of the vehicle body, determines whether or not the vehicle is in a stopped state based on two different threshold values set for the absolute value of the center of gravity moving speed of the vehicle, When it is, the estimated value of the road surface gradient is fixed.

本発明の他の車両においては、さらに、前記閾値は、停止状態から走行状態に遷移したか否かを判別するための走行遷移閾値、及び、走行状態から停止状態に遷移したか否かを判別するための停止遷移閾値であり、前記走行遷移閾値は停止遷移閾値より大きい。   In another vehicle of the present invention, the threshold further determines a traveling transition threshold for determining whether or not the vehicle has transitioned from the stopped state to the traveling state, and whether or not the vehicle has transitioned from the traveling state to the stopped state. The travel transition threshold is greater than the stop transition threshold.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、停止状態から車両の重心移動速度の絶対値が前記走行遷移閾値より大きくなると、走行状態に遷移したと判別し、走行状態から車両の重心移動速度の絶対値が停止遷移閾値未満になると、停止状態に遷移したと判別する。   In yet another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines that the vehicle has shifted to the running state when the absolute value of the center-of-gravity moving speed of the vehicle is greater than the running transition threshold from the stopped state, and When the absolute value of the center-of-gravity moving speed of the vehicle is less than the stop transition threshold, it is determined that the vehicle has transitioned to the stop state.

請求項1の構成によれば、車両が停止状態にあるときに、路面勾配の推定値の変動に起因する車体の振動を防止することができる。そのため、坂道であっても、路面勾配に関わらず安定した停止状態を維持することができ、乗り心地が良好になる。   According to the configuration of the first aspect, it is possible to prevent the vibration of the vehicle body caused by the fluctuation of the estimated value of the road surface gradient when the vehicle is stopped. Therefore, even on a slope, a stable stop state can be maintained regardless of the road surface gradient, and the riding comfort is improved.

請求項2及び3の構成によれば、車両が停止状態にあるのか、あるいは走行状態にあるのかをより適切に把握し、車両が微妙に前後動作した際に発生するチャタリングを防止することができる。   According to the structure of Claim 2 and 3, it can grasp | ascertain more appropriately whether the vehicle is in a stop state or it is a driving | running state, and can prevent the chattering which generate | occur | produces when a vehicle moves back and forth delicately. .

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図、図2は本発明の第1の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle in a first embodiment of the present invention, and shows a state in which an occupant is moving forward in an accelerated state, and FIG. 2 is a first embodiment of the present invention. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system in FIG.

図において、10は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部11、駆動輪12、支持部13及び乗員15が搭乗する搭乗部14を有し、倒立振り子の姿勢制御を利用して車体の姿勢を制御する。そして、前記車両10は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。図1に示される例においては、車両10は矢印Aで示される方向に加速中であり、車体が進行方向前方に向かって傾斜した状態が示されている。   In the figure, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which has a body portion 11, a driving wheel 12, a support portion 13, and a riding portion 14 on which an occupant 15 rides, and uses the posture control of an inverted pendulum. Control the attitude of the car body. The vehicle 10 can tilt the vehicle body forward and backward. In the example shown in FIG. 1, the vehicle 10 is accelerating in the direction indicated by the arrow A, and the vehicle body is tilted forward in the traveling direction.

前記駆動輪12は、車体の一部である支持部13によって回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ52によって駆動される。なお、駆動輪12の軸は図1の図面に垂直な方向に延在し、駆動輪12はその軸を中心に回転する。また、前記駆動輪12は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪12が2つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪12は個別の駆動モータ52によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ52を使用するものとして説明する。   The drive wheel 12 is rotatably supported by a support portion 13 that is a part of the vehicle body, and is driven by a drive motor 52 as a drive actuator. The shaft of the drive wheel 12 extends in a direction perpendicular to the drawing of FIG. 1, and the drive wheel 12 rotates about the shaft. The drive wheel 12 may be singular or plural, but in the case of plural, the drive wheels 12 are arranged on the same axis in parallel. In the present embodiment, description will be made assuming that there are two drive wheels 12. In this case, each drive wheel 12 is independently driven by an individual drive motor 52. As the drive actuator, for example, a hydraulic motor, an internal combustion engine, or the like can be used, but here, the description will be made assuming that the drive motor 52 that is an electric motor is used.

また、車体の一部である本体部11は、支持部13によって下方から支持され、駆動輪12の上方に位置する。そして、本体部11には、能動重量部として機能する搭乗部14が、車両10の前後方向に本体部11に対して相対的に並進可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。   The main body 11 that is a part of the vehicle body is supported from below by the support 13 and is positioned above the drive wheels 12. And, in the main body part 11, the riding part 14 functioning as an active weight part can be translated relative to the main body part 11 in the longitudinal direction of the vehicle 10, in other words, the tangential direction of the vehicle body rotation circle It is attached so that it can move relatively.

ここで、能動重量部は、ある程度の質量を備え、本体部11に対して並進する、すなわち、前後に移動させることによって、車両10の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部14である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を並進可能に本体部11に対して取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘(おもり)、バランサ等の専用の重量部材を並進可能に本体部11に対して取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部14、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。   Here, the active weight portion has a certain amount of mass and translates with respect to the main body portion 11, that is, actively moves the front and rear to correct the position of the center of gravity of the vehicle 10. The active weight portion does not necessarily have to be the riding portion 14. For example, the active weight portion may be a device in which a heavy peripheral device such as a battery is attached to the main body portion 11 so as to be translatable. (Weight), a device in which a dedicated weight member such as a balancer is attached to the main body 11 so as to be translatable may be used. Moreover, you may use together the boarding part 14, a heavy peripheral device, an exclusive weight member, etc.

本実施の形態においては、説明の都合上、乗員15が搭乗した状態の搭乗部14が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部14には必ずしも乗員15が搭乗している必要はなく、例えば、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部14に乗員15が搭乗していなくてもよいし、乗員15に代えて、貨物が積載されていてもよい。   In the present embodiment, for the sake of explanation, an example will be described in which the riding section 14 in a state in which the occupant 15 is boarded functions as an active weight section. However, the occupant 15 is not necessarily on the riding section 14. For example, when the vehicle 10 is operated by remote control, the occupant 15 may not be on the riding section 14, or cargo may be loaded instead of the occupant 15.

前記搭乗部14は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、座面部14a、背もたれ部14b及びヘッドレスト14cを備え、図示されない移動機構を介して本体部11に取り付けられている。   The riding section 14 is the same as a seat used in automobiles such as passenger cars and buses, and includes a seat surface section 14a, a backrest section 14b, and a headrest 14c, and is attached to the main body section 11 through a moving mechanism (not shown). ing.

前記移動機構は、リニアガイド装置等の低抵抗の直線移動機構、及び、能動重量部アクチュエータとしての能動重量部モータ62を備え、該能動重量部モータ62によって搭乗部14を駆動し、本体部11に対して進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ62を使用するものとして説明する。   The moving mechanism includes a low-resistance linear moving mechanism such as a linear guide device and an active weight part motor 62 as an active weight part actuator. The active weight part motor 62 drives the riding part 14, and the main body part 11. It is designed to move back and forth in the direction of travel. As the active weight actuator, for example, a hydraulic motor, a linear motor, or the like can be used. However, here, the description will be made assuming that the active weight motor 62 that is a rotary electric motor is used.

リニアガイド装置は、例えば、本体部11に取り付けられている案内レールと、搭乗部14に取り付けられ、案内レールに沿ってスライドするキャリッジと、案内レールとキャリッジとの間に介在するボール、コロ等の転動体とを備える。そして、案内レールには、その左右側面部に2本の軌道溝が長手方向に沿って直線状に形成されている。また、キャリッジの断面はコ字状に形成され、その対向する2つの側面部内側には、2本の軌道溝が、案内レールの軌道溝と各々対向するように形成されている。転動体は、軌道溝の間に組み込まれており、案内レールとキャリッジとの相対的直線運動に伴って軌道溝内を転動するようになっている。なお、キャリッジには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝及び戻し通路を循環するようになっている。   The linear guide device includes, for example, a guide rail attached to the main body 11, a carriage attached to the riding part 14 and sliding along the guide rail, a ball, a roller, and the like interposed between the guide rail and the carriage. Rolling elements. In the guide rail, two track grooves are formed linearly along the longitudinal direction on the left and right side surfaces thereof. Moreover, the cross section of the carriage is formed in a U-shape, and two track grooves are formed on the inner sides of the two opposing side surfaces so as to face the track grooves of the guide rail. The rolling elements are incorporated between the raceway grooves, and roll in the raceway grooves with the relative linear motion of the guide rail and the carriage. The carriage is formed with a return passage that connects both ends of the raceway groove, and the rolling elements circulate through the raceway groove and the return passage.

また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ又はクラッチを備える。車両10が停車しているときのように搭乗部14の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部11と搭乗部14との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、本体部11側の基準位置と搭乗部14側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。   The linear guide device includes a brake or a clutch that fastens the movement of the linear guide device. When the operation of the riding section 14 is unnecessary, such as when the vehicle 10 is stopped, the relative positional relationship between the main body section 11 and the riding section 14 is maintained by fixing the carriage to the guide rail with a brake. . When the operation is necessary, the brake is released and the distance between the reference position on the main body 11 side and the reference position on the riding section 14 is controlled to be a predetermined value.

前記搭乗部14の脇(わき)には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック31を備える入力装置30が配設されている。乗員15は、ジョイスティック31を操作することによって、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員15が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック31に代えて他の装置、例えば、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。   An input device 30 including a joystick 31 as a target travel state acquisition device is disposed beside the boarding unit 14. The occupant 15 operates the joystick 31 to input travel commands such as acceleration, deceleration, turning, in-situ rotation, stop, and braking of the vehicle 10. If the occupant 15 can operate and input a travel command, another device such as a jog dial, a touch panel, or a push button may be used as the target travel state acquisition device instead of the joystick 31. You can also.

なお、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック31に代えて、コントローラからの走行指令を有線又は無線で受信する受信装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。また、車両10があらかじめ決められた走行指令データに従って自動走行する場合には、前記ジョイスティック31に代えて、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体に記憶された走行指令データを読み取るデータ読取り装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。   In addition, when the vehicle 10 is steered by remote control, it can replace with the said joystick 31, and can use the receiver which receives the driving | running | working command from a controller with a wire communication or a radio | wireless as a target driving state acquisition apparatus. Further, when the vehicle 10 automatically travels according to predetermined travel command data, a data reader that reads travel command data stored in a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk is used as a target travel instead of the joystick 31. It can be used as a status acquisition device.

また、車両10は、車両制御装置としての制御ECU(Electronic Control Unit)20を有し、該制御ECU20は、主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23を備える。前記制御ECU20並びに主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、CPU、MPU等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両10の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部11に配設されるが、支持部13や搭乗部14に配設されていてもよい。また、前記主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。   In addition, the vehicle 10 includes a control ECU (Electronic Control Unit) 20 as a vehicle control device, and the control ECU 20 includes a main control ECU 21, a drive wheel control ECU 22, and an active weight unit control ECU 23. The control ECU 20, main control ECU 21, driving wheel control ECU 22 and active weight unit control ECU 23 include calculation means such as a CPU and MPU, storage means such as a magnetic disk and semiconductor memory, input / output interfaces, and the like. A computer system that controls the operation. For example, the computer system is disposed in the main body 11, but may be disposed in the support portion 13 or the riding portion 14. The main control ECU 21, the drive wheel control ECU 22, and the active weight control ECU 23 may be configured separately or may be configured integrally.

そして、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、駆動輪センサ51及び駆動モータ52とともに、駆動輪12の動作を制御する駆動輪制御システム50の一部として機能する。前記駆動輪センサ51は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪12の回転状態を示す駆動輪回転角及び/又は回転角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。また、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、該駆動輪制御ECU22は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ52に供給する。そして、該駆動モータ52は、入力電圧に従って駆動輪12に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。   The main control ECU 21 functions as a part of the drive wheel control system 50 that controls the operation of the drive wheel 12 together with the drive wheel control ECU 22, the drive wheel sensor 51, and the drive motor 52. The drive wheel sensor 51 includes a resolver, an encoder, and the like, functions as a drive wheel rotation state measuring device, detects a drive wheel rotation angle and / or rotation angular velocity indicating a rotation state of the drive wheel 12, and transmits it to the main control ECU 21. To do. The main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22, and the drive wheel control ECU 22 supplies an input voltage corresponding to the received drive torque command value to the drive motor 52. The drive motor 52 applies drive torque to the drive wheels 12 in accordance with the input voltage, thereby functioning as a drive actuator.

また、主制御ECU21は、能動重量部制御ECU23、能動重量部センサ61及び能動重量部モータ62とともに、能動重量部である搭乗部14の動作を制御する能動重量部制御システム60の一部として機能する。前記能動重量部センサ61は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部14の移動状態を示す能動重量部位置及び/又は移動速度を検出し、主制御ECU21に送信する。また、該主制御ECU21は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信し、該能動重量部制御ECU23は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ62に供給する。そして、該能動重量部モータ62は、入力電圧に従って搭乗部14を並進移動させる推力を搭乗部14に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。   The main control ECU 21 functions as a part of the active weight part control system 60 that controls the operation of the riding part 14 that is the active weight part together with the active weight part control ECU 23, the active weight part sensor 61, and the active weight part motor 62. To do. The active weight part sensor 61 is composed of an encoder or the like, functions as an active weight part movement state measuring device, detects the active weight part position and / or movement speed indicating the movement state of the riding part 14, and transmits it to the main control ECU 21. To do. Further, the main control ECU 21 transmits an active weight part thrust command value to the active weight part control ECU 23, and the active weight part control ECU 23 sends an input voltage corresponding to the received active weight part thrust command value to the active weight part motor. 62. The active weight motor 62 applies thrust to the riding section 14 to translate the riding section 14 in accordance with the input voltage, thereby functioning as an active weight actuator.

さらに、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、能動重量部制御ECU23、車体傾斜センサ41、駆動モータ52及び能動重量部モータ62とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム40の一部として機能する。前記車体傾斜センサ41は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び/又は傾斜角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。そして、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信する。   Further, the main control ECU 21 functions as a part of the vehicle body control system 40 that controls the posture of the vehicle body together with the drive wheel control ECU 22, the active weight unit control ECU 23, the vehicle body inclination sensor 41, the drive motor 52, and the active weight unit motor 62. . The vehicle body tilt sensor 41 includes an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like, and functions as a vehicle body tilt state measuring device. The vehicle body tilt sensor 41 detects a vehicle body tilt angle and / or tilt angular velocity indicating the tilt state of the vehicle body, and transmits the detected vehicle body tilt angle to the main control ECU 21. The main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22 and transmits an active weight portion thrust command value to the active weight portion control ECU 23.

なお、主制御ECU21には、入力装置30のジョイスティック31から走行指令が入力される。そして、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信する。   The main control ECU 21 receives a travel command from the joystick 31 of the input device 30. The main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22 and transmits an active weight portion thrust command value to the active weight portion control ECU 23.

また、前記制御ECU20は、車両10の走行状態及び車体姿勢の時間変化に基づいて路面勾配を推定する路面勾配推定手段として機能する。また、目標走行状態及び路面勾配に応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び/又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両10の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び路面勾配に応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。さらに、車両10の前後方向の路面勾配を取得する路面勾配取得手段として機能する。さらに、路面勾配に応じて付加する駆動トルクを決定する登坂トルク決定手段として機能する。さらに、登坂トルクに応じて、車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。   The control ECU 20 functions as a road surface gradient estimating unit that estimates a road surface gradient based on a change in the travel state of the vehicle 10 and the vehicle body posture over time. Further, it functions as a target vehicle body posture determination means for determining a target vehicle body posture, that is, a vehicle body tilt state and / or an active weight portion movement state, according to the target travel state and the road surface gradient. Furthermore, it functions as an actuator output determining means that determines the output of each actuator according to the traveling state and vehicle body posture of the vehicle 10 acquired by each sensor, and the target traveling state, target vehicle body posture, and road gradient. Furthermore, it functions as road surface gradient acquisition means for acquiring the road surface gradient in the front-rear direction of the vehicle 10. Furthermore, it functions as a climbing torque determining means for determining the drive torque to be applied according to the road surface gradient. Furthermore, it functions as a center-of-gravity correction amount determining means for determining the center-of-gravity correction amount of the vehicle body according to the climbing torque.

なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ41として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と傾斜角速度とを決定するようにしてもよい。   Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used in combination as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the tilt angular velocity may be determined from both measured values.

次に、前記構成の車両10の動作について説明する。まず、走行及び姿勢制御処理の概要について説明する。   Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described. First, an outline of the travel and attitude control process will be described.

図3は本発明の第1の実施の形態における坂道上での車両の動作を示す概略図、図4は本発明の第1の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。なお、図3(a)は比較のための従来技術による動作例を示し、図3(b)は本実施の形態による動作を示している。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation of the vehicle on the slope in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle running and attitude control processing in the first embodiment of the present invention. It is. FIG. 3A shows an example of operation according to the prior art for comparison, and FIG. 3B shows the operation according to the present embodiment.

本実施の形態においては、搭乗部14が能動重量部として機能し、図3(b)に示されるように、並進させる、すなわち、前後に移動させることによって、車両10の重心位置を能動的に補正するようになっている。これにより、坂道で車両10を停止させるために、すなわち、該車両10が下り方向に移動しないように駆動輪12に駆動トルクを付与し、その反作用である反トルクが車体に作用しても、車体が下り方向に傾いてしまうことがない。また、坂道を走行する場合にも、車体が下り方向に傾いてしまうことがなく、安定して走行することができる。   In the present embodiment, the riding section 14 functions as an active weight section, and as shown in FIG. 3 (b), the center of gravity of the vehicle 10 is actively moved by translating, that is, moving back and forth. It is to be corrected. Thereby, in order to stop the vehicle 10 on a slope, that is, even when the driving torque is applied to the driving wheels 12 so that the vehicle 10 does not move in the downward direction, The vehicle body does not tilt downward. Also, when traveling on a slope, the vehicle body does not tilt downward and can travel stably.

これに対し、仮に、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた重心位置補正を行わない場合、図3(a)に示されるように、坂道で車両10を停止させておくために駆動輪12に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が下り方向に傾いてしまう。そして、坂道を走行する場合にも、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。   On the other hand, if the center of gravity position correction according to the road surface gradient is not performed as in the conventional vehicle described in the section “Background Art”, the vehicle 10 is on a slope as shown in FIG. Since the reaction of the drive torque applied to the drive wheels 12 to stop the operation, that is, the reaction torque acts on the vehicle body, the vehicle body tilts downward. Even when traveling on a slope, it is not possible to perform stable vehicle body posture and travel control.

そこで、本実施の形態においては、走行及び姿勢制御処理を実行することによって、路面勾配に関わらず、車両10は安定して停止及び走行することができるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the vehicle 10 can stably stop and travel regardless of the road gradient by executing the travel and attitude control processing.

走行及び姿勢制御処理において、制御ECU20は、まず、状態量の取得処理を実行し(ステップS1)、各センサ、すなわち、駆動輪センサ51、車体傾斜センサ41及び能動重量部センサ61によって、駆動輪12の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部14の移動状態を取得する。   In the running and posture control process, the control ECU 20 first executes a state quantity acquisition process (step S1), and the driving wheel is driven by each sensor, that is, the driving wheel sensor 51, the vehicle body tilt sensor 41, and the active weight sensor 61. 12 rotation states, vehicle body inclination states, and riding portion 14 movement states are acquired.

次に、制御ECU20は、路面勾配の取得処理を実行し(ステップS2)、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪12の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部14の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ52及び能動重量部モータ62の出力値とに基づき、オブザーバによって路面勾配を推定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。   Next, the control ECU 20 executes a road surface gradient acquisition process (step S2), and the state quantity acquired in the state quantity acquisition process, that is, the rotation state of the drive wheels 12, the inclination state of the vehicle body, and the movement of the riding section 14 are performed. Based on the state and the output values of the actuators, that is, the output values of the drive motor 52 and the active weight motor 62, the road surface gradient is estimated by the observer. Here, the observer is a method of observing the internal state of the control system based on a dynamic model, and is configured by wired logic or soft logic.

次に、制御ECU20は、目標走行状態の決定処理を実行し(ステップS3)、ジョイスティック31の操作量に基づいて、車両10の加速度の目標値、及び、駆動輪12の回転角速度の目標値を決定する。   Next, the control ECU 20 executes a target travel state determination process (step S3), and based on the operation amount of the joystick 31, the target value of the acceleration of the vehicle 10 and the target value of the rotational angular velocity of the drive wheels 12 are obtained. decide.

次に、制御ECU20は、目標車体姿勢の決定処理を実行し(ステップS4)、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配と、目標走行状態の決定処理によって決定された車両10の加速度の目標値とに基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。   Next, the control ECU 20 executes target body posture determination processing (step S4), and the road surface gradient acquired by the road surface gradient acquisition processing and the acceleration target of the vehicle 10 determined by the target travel state determination processing. Based on the value, a target value of the vehicle body posture, that is, a target value of the vehicle body inclination angle and the active weight portion position is determined.

最後に、制御ECU20は、アクチュエータ出力の決定処理を実行し(ステップS5)、状態量の取得処理によって取得された各状態量、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ52及び能動重量部モータ62の出力を決定する。   Finally, the control ECU 20 executes an actuator output determination process (step S5), and determines each state quantity acquired by the state quantity acquisition process, the road surface gradient acquired by the road surface gradient acquisition process, and the target travel state. Based on the target travel state determined by the processing and the target vehicle body posture determined by the target vehicle body posture determination process, the outputs of the actuators, that is, the outputs of the drive motor 52 and the active weight motor 62 are determined.

次に、走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。   Next, details of the traveling and attitude control processing will be described. First, the state quantity acquisition process will be described.

図5は本発明の第1の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図、図6は本発明の第1の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a diagram showing a vehicle dynamic model and its parameters according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing an operation of state quantity acquisition processing according to the first embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。なお、図5には状態量やパラメータの一部が示されている。
θW :駆動輪回転角〔rad〕
θ1 :車体傾斜角(鉛直軸基準)〔rad〕
λS :能動重量部位置(車体中心点基準)〔m〕
τW :駆動トルク(2つの駆動輪の合計)〔Nm〕
S :能動重量部推力〔N〕
g:重力加速度〔m/s2
η:路面勾配〔rad〕
W :駆動輪質量(2つの駆動輪の合計)〔kg〕
W :駆動輪接地半径〔m〕
W :駆動輪慣性モーメント(2つの駆動輪の合計)〔kgm2
W :駆動輪回転に対する粘性減衰係数〔Nms/rad〕
1 :車体質量(能動重量部を含む)〔kg〕
1 :車体重心距離(車軸から)〔m〕
1 :車体慣性モーメント(重心周り)〔kgm2
1 :車体傾斜に対する粘性減衰係数〔Nms/rad〕
S :能動重量部質量〔kg〕
S :能動重量部重心距離(車軸から)〔m〕
S :能動重量部慣性モーメント(重心周り)〔kgm2
S :能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Nms/rad〕
In the present embodiment, state quantities and parameters are represented by the following symbols. FIG. 5 shows some of the state quantities and parameters.
θ W : Drive wheel rotation angle [rad]
θ 1 : Body tilt angle (vertical axis reference) [rad]
λ S : Active weight part position (vehicle center point reference) [m]
τ W : Driving torque (total of two driving wheels) [Nm]
S S : Active weight part thrust [N]
g: Gravity acceleration [m / s 2 ]
η: Road surface slope [rad]
m W : Drive wheel mass (total of two drive wheels) [kg]
R W : Driving wheel contact radius [m]
I W : Moment of inertia of driving wheel (total of two driving wheels) [kgm 2 ]
D W : viscosity damping coefficient [Nms / rad] for driving wheel rotation
m 1 : Body mass (including active weight) [kg]
l 1 : Body center-of-gravity distance (from axle) [m]
I 1 : Body inertia moment (around the center of gravity) [kgm 2 ]
D 1 : Viscous damping coefficient for vehicle body tilt [Nms / rad]
m S : Active weight part mass [kg]
l S : Active weight part center of gravity distance (from axle) [m]
I S : Active weight part inertia moment (around the center of gravity) [kgm 2 ]
D S : Viscous damping coefficient [Nms / rad] for active weight translation

次に、路面勾配の取得処理について説明する。   Next, the road surface gradient acquisition process will be described.

図7は本発明の第1の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the road surface gradient acquisition process in the first embodiment of the present invention.

路面勾配の取得処理において、主制御ECU21は、路面勾配ηを推定する(ステップS2−1)。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回(一つ前のステップ)の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式(1)により、路面勾配ηを推定する。   In the road surface gradient acquisition process, the main control ECU 21 estimates the road surface gradient η (step S2-1). In this case, based on each state quantity acquired in the state quantity acquisition process and the output of each actuator determined in the actuator output determination process in the previous (previous step) travel and posture control process, The road surface gradient η is estimated from (1).

このように、本実施の形態においては、駆動モータ52が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて路面勾配を推定する。この場合、駆動輪12の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体の姿勢変化を考慮している。   As described above, in the present embodiment, the road surface gradient is estimated based on the driving torque output from the driving motor 52 and the driving wheel rotation angular acceleration, the vehicle body inclination angular acceleration, and the active weight moving acceleration as the state quantities. . In this case, not only the driving wheel rotation angular acceleration indicating the rotation state of the driving wheel 12, but also the vehicle body inclination angular acceleration and the active weight moving acceleration indicating the vehicle body posture change are taken into consideration. That is, a change in the posture of the vehicle body, which is an element peculiar to the so-called inverted vehicle using the posture control of the inverted pendulum, is taken into consideration.

従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて路面勾配を推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、路面勾配の推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して路面勾配を推定するので、大きな誤差が生じることがなく、極めて高い精度で路面勾配を推定することができる。   Conventionally, since the road surface gradient is estimated based on the driving torque and the driving wheel rotation angular acceleration, a large error may occur in the estimated value of the road surface gradient particularly when the posture of the vehicle body is changing. However, in the present embodiment, the road surface gradient is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle acceleration indicating the posture change of the vehicle body and the active weight portion movement acceleration, so that no large error occurs and the road surface is extremely accurate. The gradient can be estimated.

一般的に、倒立型車両では、駆動輪と相対的に車体の重心が前後に移動するので、駆動輪が停止していても、車両の重心が前後に移動することがある。したがって、重心の加速度と駆動力、あるいは、駆動トルクとから路面勾配を高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高いので、特に車両停止時には、このような影響が大きくなる。   Generally, in an inverted type vehicle, the center of gravity of the vehicle body moves back and forth relative to the drive wheels, so that the center of gravity of the vehicle may move back and forth even when the drive wheels are stopped. Therefore, in order to estimate the road gradient with high accuracy from the acceleration of the center of gravity and the driving force or the driving torque, it is necessary to consider such influence. In a general inverted type vehicle, since the weight ratio of the vehicle body to the entire vehicle is high, such an influence becomes large particularly when the vehicle is stopped.

なお、路面勾配の値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。   Note that the high-frequency component of the estimated value can be removed by applying a low-pass filter to the road surface gradient value. In this case, a time delay occurs in the estimation, but the vibration caused by the high frequency component can be suppressed.

本実施の形態においては、駆動力、慣性力及び路面勾配による重力成分を考慮しているが、駆動輪12の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両10に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。   In the present embodiment, the gravitational component due to the driving force, inertial force, and road surface gradient is taken into consideration, but the rolling resistance of the driving wheel 12, the viscous resistance due to the friction of the rotating shaft, the air resistance acting on the vehicle 10, etc. May be considered as a side effect.

また、本実施の形態においては、駆動輪12の回転運動に関する線形モデルを使用しているが、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動や能動重量部並進運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。   In the present embodiment, a linear model related to the rotational motion of the drive wheel 12 is used. However, a more accurate nonlinear model may be used, or a model for vehicle body tilting motion or active weight portion translational motion. May be used. For nonlinear models, functions can also be applied in the form of maps.

さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。   Further, in order to simplify the calculation, it is not necessary to consider the change in the body posture.

次に、目標走行状態の決定処理について説明する。   Next, the target travel state determination process will be described.

図8は本発明の第1の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the target travel state determination process in the first embodiment of the present invention.

目標走行状態の決定処理において、主制御ECU21は、まず、操縦操作量を取得する(ステップS3−1)。この場合、乗員15が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。   In the determination process of the target travel state, the main control ECU 21 first acquires a steering operation amount (step S3-1). In this case, the occupant 15 acquires the operation amount of the joystick 31 that is operated to input a travel command such as acceleration, deceleration, turning, on-site rotation, stop, and braking of the vehicle 10.

続いて、主制御ECU21は、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する(ステップS3−2)。例えば、ジョイスティック31の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。   Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration based on the acquired operation amount of the joystick 31 (step S3-2). For example, a value proportional to the amount of operation of the joystick 31 in the front-rear direction is set as a target value for vehicle acceleration.

続いて、主制御ECU21は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS3−3)。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径RW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotational angular velocity from the determined target value of the vehicle acceleration (step S3-3). For example, by integrating the target value of the vehicle acceleration time, a value obtained by dividing the driving wheel contact radius R W and the target value of the drive wheel rotation angular velocity.

次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。   Next, the target vehicle body posture determination process will be described.

図9は本発明の第1の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフ、図10は本発明の第1の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a graph showing changes in the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle in the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows the target vehicle body posture in the first embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the operation | movement of a determination process.

目標車体姿勢の決定処理において、主制御ECU21は、まず、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS4−1)。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配ηとに基づき、次の式(2)及び(3)により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。   In the target body posture determination process, the main control ECU 21 first determines the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle (step S4-1). In this case, based on the target value of the vehicle acceleration determined by the target travel state determination process and the road surface gradient η acquired by the road surface gradient acquisition process, the active weight is calculated by the following equations (2) and (3). The target value of the part position and the target value of the vehicle body inclination angle are determined.

続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS4−2)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S4-2). That is, the target values of the drive wheel rotation angle, the vehicle body inclination angular velocity, and the active weight portion moving speed are calculated by time differentiation or time integration of each target value.

このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、路面勾配ηに応じた登坂トルクに伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。   As described above, in the present embodiment, not only the inertial force and drive motor reaction torque acting on the vehicle body in accordance with the vehicle acceleration, but also the reaction torque acting on the vehicle body in accordance with the climbing torque according to the road surface gradient η is considered. Thus, the target value of the vehicle body posture, that is, the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle are determined.

このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両10が加速するとき及び坂を上るときには、搭乗部14を前方へ移動させ、あるいは、さらに車体を前方へ傾ける。また、車両10が減速するとき及び坂を下るときには、搭乗部14を後方へ移動させ、あるいは、さらに車体を後方へ傾ける。   At this time, the center of gravity of the vehicle body is moved so that the torque that acts on the vehicle body to tilt the vehicle body, that is, the vehicle body tilt torque is canceled out by the action of gravity. For example, when the vehicle 10 accelerates and climbs a hill, the riding section 14 is moved forward, or the vehicle body is further tilted forward. Further, when the vehicle 10 decelerates and goes down a hill, the riding section 14 is moved backward, or the vehicle body is further tilted backward.

本実施の形態においては、図9に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部14を移動させ、該搭乗部14が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員15にとっての乗り心地が向上する。また、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員15にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に当接することが防止される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 9, first, the riding section 14 is moved without tilting the vehicle body, and when the riding section 14 reaches the active weight movement limit, the tilting of the vehicle body is started. . For this reason, the vehicle body does not tilt forward and backward with respect to fine acceleration / deceleration, so that the ride comfort for the occupant 15 is improved. Further, if the slope is not particularly steep, the vehicle body is kept upright even on a slope, so that it is easy to ensure visibility for the occupant 15. Furthermore, if the slope is not particularly steep, the vehicle body will not be greatly inclined even on a slope, so that a part of the vehicle body is prevented from coming into contact with the road surface.

なお、本実施の形態においては、能動重量部移動限界が前方と後方とで等しい場合を想定しているが、前方と後方とで異なる場合には、各々の限界に応じて、車体の傾斜の有無を切り替えるようにしてもよい。例えば、加速性能よりも制動性能を高く設定する場合、後方の能動重量部移動限界を前方よりも遠くに設定する必要がある。   In the present embodiment, it is assumed that the active weight part movement limit is equal between the front and the rear, but when the front and rear are different, the inclination of the vehicle body is changed according to each limit. The presence or absence may be switched. For example, when the braking performance is set higher than the acceleration performance, it is necessary to set the rear active weight portion movement limit farther than the front.

また、本実施の形態においては、加速度が低いときや勾配が緩やかなときには、搭乗部14の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員15に作用する前後方向の力を軽減することができる。   In this embodiment, when the acceleration is low or the gradient is gentle, only the movement of the riding section 14 is used, but some or all of the vehicle body tilt torque is handled by the vehicle body tilt. Also good. By tilting the vehicle body, the longitudinal force acting on the occupant 15 can be reduced.

さらに、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデルや粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。   Further, in the present embodiment, an expression based on a linearized dynamic model is used, but an expression based on a more accurate nonlinear model or a model considering viscous resistance may be used. Note that if the equation is nonlinear, the function can be applied in the form of a map.

次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。   Next, the actuator output determination process will be described.

図11は本発明の第1の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the actuator output determination process in the first embodiment of the present invention.

アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ECU21は、まず、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS5−1)。この場合、各目標値と路面勾配ηとから、後述の式(4)により駆動モータ52のフィードフォワード出力を決定し、また、同じく後述の式(5)により能動重量部モータ62のフィードフォワード出力を決定する。   In the actuator output determination process, the main control ECU 21 first determines the feedforward output of each actuator (step S5-1). In this case, the feedforward output of the drive motor 52 is determined from each target value and the road surface gradient η by the following equation (4), and the feedforward output of the active weight motor 62 is also obtained by the following equation (5). To decide.

このように、路面勾配ηに応じた登坂トルクを自動的に付加することにより、つまり、路面勾配ηに応じて駆動トルクを補正することにより、坂道であっても、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、坂道で停止した後、乗員15がジョイスティック31から手を放しても、車両10は動くことがない。また、坂道の上であっても、ジョイスティック31の一定の操縦操作に対して、平地と同様の加減速を行うことができる。   In this way, by automatically adding a climbing torque according to the road surface gradient η, that is, by correcting the driving torque according to the road surface gradient η, the same steering sensation as on a flat ground can be obtained. Can be provided. That is, even if the occupant 15 releases his / her hand from the joystick 31 after stopping on a slope, the vehicle 10 does not move. Even on a slope, acceleration / deceleration similar to that on a flat ground can be performed for a certain steering operation of the joystick 31.

このように、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現する。   Thus, in the present embodiment, more accurate control is realized by theoretically giving a feedforward output.

なお、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。   Note that the feedforward output can be omitted as necessary. In this case, the feedback control indirectly gives a value close to the feedforward output with a steady deviation. Further, the steady deviation can be reduced by applying an integral gain.

続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS5−2)。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、後述の式(6)により駆動モータ52のフィードバック出力を決定し、また、同じく後述の式(7)により能動重量部モータ62のフィードバック出力を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator (step S5-2). In this case, the feedback output of the drive motor 52 is determined from the deviation between each target value and the actual state quantity by the following equation (6), and the feedback of the active weight motor 62 is also obtained by the following equation (7). Determine the output.

なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、KW2、KW3及びKS5を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that nonlinear feedback control such as sliding mode control can also be introduced. As simpler control, some of the feedback gains excluding K W2 , K W3, and K S5 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.

最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与える(ステップS5−3)。この場合、主制御ECU21は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値及び能動重量部推力指令値として、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23に送信する。   Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S5-3). In this case, the main control ECU 21 transmits the sum of the feedforward output and the feedback output determined as described above to the drive wheel control ECU 22 and the active weight part control ECU 23 as the drive torque command value and the active weight part thrust command value. .

このように、本実施の形態においては、路面勾配ηをオブザーバによって推定し、登坂トルクを与えるとともに、搭乗部14を上り側に移動させる。そのため、坂道で車体を直立に保持することができ、急勾配にも対応することができる。また、路面勾配ηを計測する装置が不要となり、構造を簡素化してコストを低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the road surface gradient η is estimated by the observer, the climbing torque is applied, and the riding section 14 is moved upward. Therefore, the vehicle body can be held upright on a slope and can cope with a steep slope. Further, an apparatus for measuring the road surface gradient η is not required, and the structure can be simplified and the cost can be reduced.

さらに、車体の姿勢を示す車体傾斜角θ1 及び能動重量部位置λS をも考慮して路面勾配ηを推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で路面勾配ηを推定することができる。 Further, since the road surface gradient η is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle θ 1 indicating the vehicle body posture and the active weight portion position λ S , the road surface gradient η can be estimated with extremely high accuracy without causing a large error. Can do.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.

図12は本発明の第2の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the road surface gradient acquisition process according to the second embodiment of the present invention.

前記第1の実施の形態において、坂道上で停止又は走行するとき、常に、駆動モータ52が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて路面勾配ηを遂次推定し、その値を更新する。このとき、主として次の(ア)〜(ウ)の原因により、路面勾配ηの推定値が変動する。そして、走行及び姿勢制御処理において、路面勾配ηの推定値に基づいて駆動モータ52及び能動重量部モータ62の出力が決定されるので、路面勾配ηの推定値が変動すると、駆動モータ52及び能動重量部モータ62の出力も変動し、車体が振動してしまうことがある。
(ア)各センサによってセンシングされた各状態量(駆動輪回転角θW 、車体傾斜角θ1 、能動重量部位置λS 等)に含まれるノイズ
(イ)加速度の後退差分計算による時間遅れ
(ウ)乾性摩擦の影響(特に、静摩擦と動摩擦との相違)
各状態量のノイズはローパスフィルタをかけることによって解決することができるが、該ローパスフィルタをかけると、推定時間の遅れを伴うので、走行状態においては、路面勾配ηの変化への対応が遅れることになる。
In the first embodiment, when the vehicle stops or travels on a slope, the drive torque output by the drive motor 52, the drive wheel rotation angular acceleration, the vehicle body tilt angular acceleration, and the active weight part movement acceleration as state quantities are always obtained. Based on the above, the road surface gradient η is sequentially estimated and the value is updated. At this time, the estimated value of the road gradient η fluctuates mainly due to the following causes (A) to (C). In the running and attitude control process, the outputs of the drive motor 52 and the active weight motor 62 are determined based on the estimated value of the road surface gradient η. Therefore, if the estimated value of the road surface gradient η fluctuates, The output of the weight part motor 62 may also fluctuate and the vehicle body may vibrate.
(A) Noise included in each state quantity sensed by each sensor (drive wheel rotation angle θ W , vehicle body inclination angle θ 1 , active weight portion position λ S, etc.) C) Effects of dry friction (particularly the difference between static and dynamic friction)
The noise of each state quantity can be solved by applying a low-pass filter. However, if the low-pass filter is applied, the estimation time is delayed, so that the response to changes in the road surface gradient η is delayed in the running state. become.

また、車両10がほぼ停止状態にあるときには、乾性摩擦の静摩擦と動摩擦との相違により推定値に変動が生じ、これに加速度計算の時間遅れが影響すると、断続的な振動(スティックスリップ現象)が発生する。   In addition, when the vehicle 10 is almost stopped, the estimated value fluctuates due to the difference between the static friction and the dynamic friction of the dry friction, and if this is influenced by the time delay of the acceleration calculation, intermittent vibration (stick-slip phenomenon) occurs. appear.

前記(ア)の影響は停止状態に限るものではないが、前記(イ)及び(ウ)との相乗作用の影響が大きいこと、並びに、人の感受性は走行状態の振動よりも停止状態の振動に対してより敏感であることから、本実施の形態においては、車両10の停止状態を対象として、路面勾配ηの推定値を変えず、その固定値に基づいて制御を行う。   Although the influence of (a) is not limited to the stop state, the influence of the synergistic effect with the (a) and (c) is great, and the human sensitivity is the vibration in the stop state rather than the vibration in the running state. Therefore, in the present embodiment, control is performed based on the fixed value without changing the estimated value of the road surface gradient η for the stop state of the vehicle 10 as a target.

しかし、車両10はいわゆる倒立型車両であり、駆動輪12に対して車体等が相対的に移動するので、駆動輪12の回転運動のみに基づいて車両10の停止状態を判別することは、困難である。例えば、停止状態において駆動輪12と搭乗部14とを微小に動かしながら姿勢のバランスを保っているときに、駆動輪12の回転運動のみに基づく車両10の停止状態判別条件を用いると、停止状態でないと判別する可能性がある。   However, since the vehicle 10 is a so-called inverted vehicle, and the vehicle body and the like move relative to the drive wheels 12, it is difficult to determine the stop state of the vehicle 10 based only on the rotational motion of the drive wheels 12. It is. For example, when the balance of the posture is maintained while slightly moving the driving wheel 12 and the riding section 14 in the stopped state, if the stop state determination condition of the vehicle 10 based only on the rotational motion of the driving wheel 12 is used, the stopped state It may be determined that it is not.

また、駆動輪12の微少な回転運動を伴いながら姿勢制御を行っているときに、停止状態と走行状態との間における双方向の状態遷移を1つの閾値に基づいて判別すると、チャタリングのように、両状態間の遷移を繰り返す可能性がある。このような現象は、各状態に対して制御方法及びパラメータを変更した場合に発生したり、各センサによってセンシングされた各状態量のノイズに起因して発生したりする。その結果、車体が振動したりして、車両10の乗り心地が悪化する。   Further, when the posture control is performed with a slight rotational motion of the drive wheel 12, if the bidirectional state transition between the stopped state and the traveling state is determined based on one threshold value, like chattering The transition between both states may be repeated. Such a phenomenon may occur when the control method and parameters are changed for each state, or may occur due to noise of each state quantity sensed by each sensor. As a result, the vehicle body vibrates and the riding comfort of the vehicle 10 deteriorates.

そこで、本実施の形態においては、車両10の重心移動速度について2つの異なる閾値を設定し、この2つの異なる閾値に基づいて、車両10が停止状態にあるか走行状態にあるかを判別する。より厳密には、停止状態から走行状態への遷移を判別するための閾値を、走行状態から停止状態への遷移を判別するための閾値よりも高く設定することにより、状態の遷移を不適切に判別することを防止する。   Therefore, in the present embodiment, two different threshold values are set for the center-of-gravity moving speed of the vehicle 10, and based on the two different threshold values, it is determined whether the vehicle 10 is in a stopped state or in a traveling state. More precisely, the state transition is inappropriately set by setting the threshold for determining the transition from the stopped state to the traveling state higher than the threshold for determining the transition from the traveling state to the stopped state. Prevent discrimination.

そして、車両10が停止状態にあるときには、路面勾配ηの推定値を変えないようにする。車両10が停止しているならば路面勾配ηは不変であるから、その推定値を固定して不変とすることは妥当である。   When the vehicle 10 is in a stopped state, the estimated value of the road surface gradient η is not changed. If the vehicle 10 is stopped, the road surface gradient η does not change, so it is appropriate to fix the estimated value to be unchanged.

これにより、坂道であっても、路面勾配ηに関わらず安定した停止状態を維持することができ、車両10の乗り心地が良好となる。   Thereby, even if it is a slope, the stable stop state can be maintained irrespective of the road surface gradient η, and the riding comfort of the vehicle 10 becomes good.

なお、本実施の形態における車両10の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。   Note that the configuration of the vehicle 10 in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、路面勾配の取得処理についてのみ説明する。   Next, details of the traveling and posture control processing in the present embodiment will be described. Note that the state quantity acquisition process, the target travel state determination process, the target vehicle body posture determination process, and the actuator output determination process are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Only the acquisition process will be described.

路面勾配の取得処理において、主制御ECU21は、まず、車両状態判別処理を実行する(ステップS2−11)。該車両状態判別処理においては、車両10の重心移動速度を計算し、算出された重心移動速度に基づいて、車両10が停止状態にあるか走行状態にあるかを判別する。   In the road surface gradient acquisition process, the main control ECU 21 first executes a vehicle state determination process (step S2-11). In the vehicle state determination process, the center of gravity moving speed of the vehicle 10 is calculated, and it is determined based on the calculated center of gravity moving speed whether the vehicle 10 is in a stopped state or in a traveling state.

続いて、主制御ECU21は、車両状態判別処理の結果にに基づいて、車両10が走行状態にあるか停止状態にあるかを判断する(ステップS2−12)。そして、主制御ECU21は、車両10が走行状態にある場合のみ、路面勾配ηを推定する(ステップS2−13)。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether the vehicle 10 is in a traveling state or in a stopped state based on the result of the vehicle state determination process (step S2-12). The main control ECU 21 estimates the road surface gradient η only when the vehicle 10 is in the traveling state (step S2-13).

この場合、前記第1の実施の形態における路面勾配の取得処理と同様にして路面勾配ηを推定し、その推定値を更新する。   In this case, the road surface gradient η is estimated in the same manner as the road surface gradient acquisition process in the first embodiment, and the estimated value is updated.

つまり、主制御ECU21は、車両10が走行状態にあるか停止状態にあるかを判断して、走行状態にある場合には、路面勾配ηを推定し、その値を路面勾配ηの推定値として更新する。また、車両10が停止状態にある場合には、前回の走行及び姿勢制御処理の制御ステップにおける路面勾配ηの推定値をそのまま使用する。   That is, the main control ECU 21 determines whether the vehicle 10 is in a traveling state or in a stopped state, and when it is in a traveling state, estimates the road surface gradient η and uses the value as an estimated value of the road surface gradient η. Update. Further, when the vehicle 10 is in a stopped state, the estimated value of the road surface gradient η in the control step of the previous travel and posture control process is used as it is.

次に、車両状態判別処理について説明する。   Next, the vehicle state determination process will be described.

図13は本発明の第2の実施の形態における停止状態及び走行状態での車両の重心移動速度の変化を示すグラフ、図14は本発明の第2の実施の形態における車両状態判別処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a graph showing changes in the moving speed of the center of gravity of the vehicle in a stopped state and a traveling state in the second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an operation of a vehicle state determination process in the second embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows.

なお、ローパスフィルタをかけることによって、車両重心速度VG の計算値の高周波成分を除去することもできる。車両重心速度VG の値は、車両10が動いているか否かを判断するためにだけ使用されるので、ローパスフィルタをかけても、制御系に対する時間遅れの影響は発生しない。 Note that high-frequency components in the calculated value of the vehicle center-of-gravity velocity V G can be removed by applying a low-pass filter. Since the value of the vehicle center-of-gravity speed V G is used only for determining whether or not the vehicle 10 is moving, even if a low-pass filter is applied, there is no time delay effect on the control system.

また、車両重心速度VG の計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。 Further, in order to simplify the calculation of the vehicle center-of-gravity speed V G , it is not necessary to consider the change in the vehicle body posture.

次に、車両10の状態が停止状態であるか走行状態であるかを、以下の処理によって判別する。この各々の遷移方向に対して異なる値の閾値が設定されている。すなわち、車両10が停止状態から走行状態に遷移したか否かを判別するための閾値としての走行遷移閾値VG1、及び、車両10が走行状態から停止状態に遷移したか否かを判別するための閾値としての停止遷移閾値VG2が設定され、かつ、図13に示されるように、走行遷移閾値VG1が停止遷移閾値VG2より大きくなるように設定されている。 Next, it is determined by the following processing whether the state of the vehicle 10 is a stopped state or a traveling state. Different threshold values are set for the respective transition directions. That is, in order to determine whether or not the vehicle 10 has transitioned from the stopped state to the traveling state, the traveling transition threshold value V G1 as a threshold for determining whether or not the vehicle 10 has transitioned from the traveling state to the stopped state. stopped transition threshold V G2 as threshold setting, and, as shown in FIG. 13, the travel transition threshold V G1 is set to be larger than the stop transition threshold V G2.

まず、主制御ECU21は、車両10は停止状態だったか否か、すなわち、前回(1つ前の時間ステップ)の判別結果が停止状態だったか否かを判断する(ステップS2−11−2)。そして、停止状態だった場合、主制御ECU21は、車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1より大きいか否かを判断する(ステップS2−11−3)。 First, the main control ECU 21 determines whether or not the vehicle 10 is in a stopped state, that is, whether or not the previous determination result (the previous time step) is in a stopped state (step S2-11-2). If the vehicle is in the stopped state, the main control ECU 21 determines whether or not the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is greater than the travel transition threshold V G1 (step S2-11-3).

ここで、車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1より大きい場合、主制御ECU21は、車両10は走行状態にあると判断する(ステップS2−11−4)。つまり、前回は車両10が停止状態にあって、今回は車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1より大きい場合には、車両10が停止状態から走行状態に遷移したと判別される。 Here, when the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is larger than the travel transition threshold value V G1 , the main control ECU 21 determines that the vehicle 10 is in the travel state (step S2-11-4). That is, if the vehicle 10 was in the stopped state last time and the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is greater than the travel transition threshold value V G1 this time, it is determined that the vehicle 10 has transitioned from the stopped state to the travel state. .

また、車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1より大きくない場合、すなわち、車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1以下である場合、主制御ECU21は、車両10は停止状態にあると判断する(ステップS2−11−5)。つまり、前回は車両10が停止状態にあって、今回は車両重心速度VG の絶対値が走行遷移閾値VG1以下である場合には、車両10が引き続き停止状態にあると判別される。 Further, if the absolute value of the vehicle center of gravity velocity V G is not greater than the running transition threshold V G1, i.e., when the absolute value of the vehicle center of gravity velocity V G is equal to or less than the running transition threshold V G1, the main control ECU21, the vehicle 10 is It is determined that the vehicle is stopped (step S2-11-5). That is, if the vehicle 10 was in the stopped state last time and the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is less than or equal to the travel transition threshold value V G1 this time, it is determined that the vehicle 10 is still in the stopped state.

一方、車両10は停止状態だったか否かを判断して、停止状態でなかった、すなわち、走行状態だった場合、主制御ECU21は、車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2未満であるか否かを判断する(ステップS2−11−6)。 On the other hand, it is determined whether or not the vehicle 10 is in a stopped state. If the vehicle 10 is not in a stopped state, that is, is in a traveling state, the main control ECU 21 determines that the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is less than the stop transition threshold V G2. Is determined (step S2-11-6).

ここで、車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2未満である場合、主制御ECU21は、車両10は停止状態にあると判断する(ステップS2−11−7)。つまり、前回は車両10が走行状態にあって、今回は車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2未満である場合には、車両10が走行状態から停止状態に遷移したと判別される。 Here, when the absolute value of the vehicle center-of-gravity velocity V G is less than the stop transition threshold value V G2 , the main control ECU 21 determines that the vehicle 10 is in a stopped state (step S2-11-7). That is, if the vehicle 10 was in the traveling state last time and the absolute value of the vehicle center-of-gravity velocity V G is less than the stop transition threshold value V G2 this time, it is determined that the vehicle 10 has transitioned from the traveling state to the stopped state. The

また、車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2未満でない場合、すなわち、車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2以上である場合、主制御ECU21は、車両10は走行状態にあると判断する(ステップS2−11−8)。つまり、前回は車両10が走行状態にあって、今回は車両重心速度VG の絶対値が停止遷移閾値VG2以上である場合には、車両10が引き続き走行状態にあると判別される。 When the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is not less than the stop transition threshold value V G2 , that is, when the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is greater than or equal to the stop transition threshold value V G2 , the main control ECU 21 It is determined that it is in a state (step S2-11-8). That is, if the vehicle 10 was in the traveling state last time and the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G is equal to or greater than the stop transition threshold value V G2 this time, it is determined that the vehicle 10 is still in the traveling state.

これにより、図13に示されるように、車両重心速度VG の値がゼロ近傍の微小な数値範囲で変動した際にも、安定した判定結果を得ることができ、停止状態と走行状態との間の遷移を短い周期で繰り返す現象、すなわち、チャタリングの発生を防止することができる。 Thus, as shown in FIG. 13, the value of the vehicle center of gravity velocity V G even when the varied small numerical range proximate to zero, it is possible to obtain a stable determination result, the running state and the stopped state It is possible to prevent the occurrence of chattering, that is, a phenomenon in which the transition between them is repeated in a short cycle.

このように、本実施の形態においては、車両10の重心移動速度について2つの異なる閾値、すなわち、走行遷移閾値VG1及び停止遷移閾値VG2を設定し、前記走行遷移閾値VG1及び停止遷移閾値VG2に基づいて、車両10が停止状態にあるか走行状態にあるかを判別する。そして、車両10が停止状態にあるときには路面勾配ηの推定値を固定して変更しない。 Thus, in this embodiment, two different thresholds for the center of gravity moving speed of the vehicle 10, i.e., sets the travel transition threshold V G1 and stop transitions threshold V G2, the running transition threshold V G1 and stop transitions threshold Based on V G2 , it is determined whether the vehicle 10 is in a stopped state or a traveling state. When the vehicle 10 is stopped, the estimated value of the road surface gradient η is fixed and not changed.

これにより、車両重心速度VG の値が極めて低く、停止状態にあるときに、路面勾配ηの推定値の変動に起因する車体の振動を防止することができる。そのため、坂道であっても、路面勾配ηに関わらず安定した停止状態を維持することができ、乗り心地が良好になる。 Thereby, when the value of the vehicle center-of-gravity speed V G is extremely low and the vehicle is in a stopped state, it is possible to prevent the vibration of the vehicle body caused by the fluctuation of the estimated value of the road surface gradient η. Therefore, even on a slope, a stable stop state can be maintained regardless of the road surface gradient η, and the riding comfort is improved.

また、停止状態から車両重心速度VG の絶対値が、大きい方の閾値である走行遷移閾値VG1より大きくなると、車両10が走行状態に遷移したと判別し、走行状態から車両重心速度VG の絶対値が、小さい方の閾値である停止遷移閾値VG2未満になると、停止状態に遷移したと判別する。そのため、車両重心速度VG の値がゼロ近傍の微小な数値範囲で変動することに起因する、チャタリングの発生を防ぐことができる。 Further, when the absolute value of the vehicle center-of-gravity speed V G becomes larger than the travel transition threshold value V G1, which is the larger threshold value, from the stop state, it is determined that the vehicle 10 has transitioned to the travel state, and the vehicle center-of-gravity speed V G is determined from the travel state. Is less than the stop transition threshold value V G2, which is the smaller threshold value, it is determined that a transition to the stop state has occurred. Therefore, chattering can be prevented from occurring due to the value of the vehicle center-of-gravity speed V G varying within a minute numerical range near zero.

なお、本実施の形態においては、車両10の重心移動速度に基づいて車両10の停止状態を判断しているが、車両10の重心移動加速度に基づいて判断してもよい。   In the present embodiment, the stop state of the vehicle 10 is determined based on the center-of-gravity moving speed of the vehicle 10, but may be determined based on the center-of-gravity moving acceleration of the vehicle 10.

さらに、駆動輪回転角θW (所定の時間内における移動量)に基づいて判断してもよい。 Further, the determination may be made based on the drive wheel rotation angle θ W (the amount of movement within a predetermined time).

また、本実施の形態においては、車両10が動いていると再び判断した場合に、路面勾配ηの推定値変化が不連続になる可能性があるが、これをローパスフィルタによって滑らかに遷移させてもよい。これにより、路面勾配ηの推定値の不連続性に伴う車両運動や車体姿勢のショックを緩和することができる。   Further, in this embodiment, when it is determined again that the vehicle 10 is moving, the estimated value change of the road surface gradient η may be discontinuous, but this is smoothly transitioned by a low-pass filter. Also good. Thereby, the shock of the vehicle motion and the vehicle body posture accompanying the discontinuity of the estimated value of the road surface gradient η can be reduced.

さらに、本実施の形態においては、2つの異なる閾値を使用して車両10の状態を判別する例について説明したが、他の判定条件を加えて車両10の状態を判別してもよい。例えば、本実施の形態における状態遷移の条件を満足していても、前回の状態遷移時から所定の時間以内ならば、遷移をしていないと判定してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, an example in which the state of the vehicle 10 is determined using two different threshold values has been described. However, the state of the vehicle 10 may be determined by adding other determination conditions. For example, even if the state transition condition in the present embodiment is satisfied, it may be determined that the transition is not performed within a predetermined time from the previous state transition.

さらに、本実施の形態においては、車両10の状態の判別方法を坂道で停止している際の路面勾配ηの推定に適用した例について説明したが、他の制御に適用することもできる。例えば、制動灯の点灯の制御に適用し、走行状態にあって車両10の減速度が閾値を超えた場合にのみ、制動灯を点灯させるようにして、停止状態における制動灯の点滅を防止することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the example in which the method for determining the state of the vehicle 10 is applied to the estimation of the road surface gradient η when the vehicle is stopped on a slope has been described, but the present invention can also be applied to other controls. For example, the present invention is applied to the control of lighting of the brake light, and the brake light is turned on only when the deceleration of the vehicle 10 exceeds the threshold in the running state, thereby preventing the flashing of the brake light in the stop state. be able to.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.

本発明の第1の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で前進している状態を示す図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state which is moving forward in the state which the passenger | crew got on. 本発明の第1の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における坂道上での車両の動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation | movement of the vehicle on the slope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the driving | running | working and attitude | position control processing of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図である。It is a figure which shows the dynamic model of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention, and its parameter. 本発明の第1の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the acquisition process of the state quantity in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the acquisition process of the road surface gradient in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the target driving state in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the target value of the active weight part position in the 1st Embodiment of this invention, and the target value of a vehicle body tilt angle. 本発明の第1の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the target vehicle body attitude | position in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the actuator output in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the acquisition process of the road surface gradient in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における停止状態及び走行状態での車両の重心移動速度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the gravity center moving speed of the vehicle in the stop state and driving state in the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態における車両状態判別処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the vehicle state discrimination | determination process in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両
12 駆動輪
20 制御ECU
10 Vehicle 12 Drive wheel 20 Control ECU

Claims (3)

回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、
該駆動輪に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、
前記車体の姿勢に基づいて路面勾配を推定し、
車両の重心移動速度の絶対値について設定された2つの異なる閾値に基づいて停止状態にあるか否かを判別し、
停止状態にあるときには前記路面勾配の推定値を固定する
ことを特徴とする車両。
A drive wheel rotatably mounted on the vehicle body,
A vehicle control device for controlling the attitude of the vehicle body by controlling the drive torque applied to the drive wheels,
The vehicle control device
Estimating the road gradient based on the posture of the vehicle body,
It is determined whether or not the vehicle is stopped based on two different threshold values set for the absolute value of the vehicle's center of gravity moving speed,
A vehicle characterized by fixing the estimated value of the road surface gradient when in a stopped state.
前記閾値は、停止状態から走行状態に遷移したか否かを判別するための走行遷移閾値、及び、走行状態から停止状態に遷移したか否かを判別するための停止遷移閾値であり、前記走行遷移閾値は停止遷移閾値より大きい請求項1に記載の車両。   The threshold is a travel transition threshold for determining whether or not a transition from the stop state to the travel state, and a stop transition threshold for determining whether or not the transition from the travel state to the stop state is performed. The vehicle according to claim 1, wherein the transition threshold is larger than the stop transition threshold. 前記車両制御装置は、停止状態から車両の重心移動速度の絶対値が前記走行遷移閾値より大きくなると、走行状態に遷移したと判別し、走行状態から車両の重心移動速度の絶対値が前記停止遷移閾値未満になると、停止状態に遷移したと判別する請求項2に記載の車両。   When the absolute value of the center of gravity moving speed of the vehicle is greater than the travel transition threshold value from the stopped state, the vehicle control device determines that the vehicle has shifted to the traveling state, and the absolute value of the center of gravity moving speed of the vehicle from the traveling state is The vehicle according to claim 2, wherein when it becomes less than the threshold, it is determined that the vehicle has transitioned to a stopped state.
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