JP5187256B2 - vehicle - Google Patents

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JP5187256B2 JP2009081988A JP2009081988A JP5187256B2 JP 5187256 B2 JP5187256 B2 JP 5187256B2 JP 2009081988 A JP2009081988 A JP 2009081988A JP 2009081988 A JP2009081988 A JP 2009081988A JP 5187256 B2 JP5187256 B2 JP 5187256B2
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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、同軸上に配設された2つの駆動輪を有し、乗員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取り付けられた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 that has two drive wheels arranged on the same axis, detects a change in the posture of the vehicle body due to the movement of the center of gravity of the occupant, and drives the vehicle body attached to a single spherical drive wheel. Techniques for vehicles that move while being controlled 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ながら、倒立制御を行って、車両を移動させる。また、乗員が降車するときや車両の電源を遮断したときには、倒立制御を停止するのと同時にストッパを作動させ、該ストッパを接地させることによって車体の姿勢を維持するようになっている。   In this case, the vehicle is moved by performing the inversion control while detecting the balance of the vehicle body and the state of operation by the sensor. Further, when the occupant gets out of the vehicle or shuts off the power of the vehicle, the position of the vehicle body is maintained by operating the stopper simultaneously with stopping the inversion control and grounding the stopper.

特開2004−291799号公報JP 2004-291799 A

しかしながら、前記従来の車両においては、可動式のストッパを車両の前後に取り付ける必要があり、これにより、構成が複雑化するとともに、車両の軽量化及び低コスト化の妨げとなる。そこで、車体固定式のストッパを車両のいずれか一方側に取り付け、乗員が降車するときには、乗員が降車しやすい方向に車体を傾けて、車体に固定されたストッパを路面に接地させることが考えられる。   However, in the conventional vehicle, it is necessary to attach movable stoppers to the front and rear of the vehicle, which complicates the configuration and hinders weight reduction and cost reduction of the vehicle. Therefore, it is conceivable that a fixed body type stopper is attached to either side of the vehicle, and when the occupant gets off, the vehicle body is tilted in a direction in which the occupant can easily get off and the stopper fixed to the vehicle body is grounded to the road surface .

しかし、倒立制御の停止時に、車体が逆方向に傾斜する可能性がある。例えば、センサ、ECU(Electronic Control Unit)、バッテリ等の故障によって、車体の姿勢制御を緊急停止させた場合、車体を倒立状態に維持することや車体を特定方向に必ず傾斜させることは困難である。そこで、緊急停止時に車体が逆方向に傾斜した場合に備えて、エアバッグ等の転倒防止装置を取り付けることもできるが、そもそも、逆方向への傾斜は乗員に不安感を与え、エアバッグ等の転倒防止装置の交換やメンテナンスには労力と費用を要する。   However, when the inversion control is stopped, the vehicle body may tilt in the opposite direction. For example, when the posture control of the vehicle body is urgently stopped due to a failure of a sensor, an ECU (Electronic Control Unit), a battery, or the like, it is difficult to maintain the vehicle body in an inverted state or to always incline the vehicle body in a specific direction. . Therefore, in preparation for the case where the vehicle body tilts in the reverse direction during an emergency stop, a fall prevention device such as an airbag can be attached, but in the first place, the reverse tilt gives the passenger a sense of anxiety. Labor and cost are required for replacement and maintenance of the fall prevention device.

また、正しい傾斜方向に車体が傾斜した場合であっても、その勢いが強すぎると、ストッパが路面に接触したときの衝撃を乗員が不快に感じるだけでなく、ストッパの接地点を回転中心として車体が更に傾斜する可能性がある。   Even when the vehicle body tilts in the correct tilt direction, if the momentum is too strong, not only will the passenger feel uncomfortable when the stopper touches the road surface, but the grounding point of the stopper will be the center of rotation. The car body may tilt further.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、倒立制御停止直後から所定時間、能動重量部に推力を付加して移動させ、その重心移動により車体を特定方向に傾斜させることによって、緊急停止時を含む倒立制御停止時に、確実に車体を特定方向に傾斜させることができ、車体固定式のストッパを車体の片側のみに取り付けるだけでよく、車両を軽量・小型化することができ、使い勝手がよく、かつ、安全に使用することができる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, adds a thrust to the active weight part for a predetermined time immediately after stopping the inversion control, moves it, and tilts the vehicle body in a specific direction by moving the center of gravity. At the time of inversion control stop including emergency stop, the vehicle body can be surely tilted in a specific direction, and it is only necessary to attach the fixed body stopper to one side of the vehicle body, making the vehicle lighter and smaller, An object is to provide a vehicle that is easy to use and can be used safely.

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、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪に与える駆動トルク及び前記能動重量部の位置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、前記車体の姿勢制御の停止直後から所定時間、前記能動重量部に推力を付加して前記能動重量部を車体に対して移動させ、前記車体を特定方向に傾斜させるものであって、前記車体の姿勢制御の停止直後からの時間の経過とともに前記能動重量部に付加する推力を減少させ、該推力の最終値を、前記能動重量部を前記特定方向と反対方向に移動させる負の値とするTherefore, in the vehicle of the present invention, a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, an active weight part that is movably attached to the vehicle body, a drive torque applied to the drive wheel, and the active weight part A vehicle control device that controls the position of the vehicle body by controlling the position of the vehicle body, and the vehicle control device adds thrust to the active weight portion for a predetermined time immediately after the vehicle body posture control is stopped. The active weight portion is moved with respect to the vehicle body, and the vehicle body is inclined in a specific direction, and the thrust applied to the active weight portion is reduced with the passage of time immediately after the posture control of the vehicle body is stopped, The final value of the thrust is a negative value that moves the active weight portion in the direction opposite to the specific direction .

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、前記推力を制御する推力制御手段と、前記車体の傾斜角を保持する推力値を前記推力制御手段に指令する第1推力指令手段と、前記車体を特定方向へ傾斜させる推力値を前記推力制御手段に指令する第2推力指令手段と、前記車体の姿勢制御の停止からの経過時間を取得する時間取得手段と、前記能動重量部に推力を付加するタイムスケジュールに関するパラメータを決定するパラメータ決定手段とを備え、前記第1推力指令手段からの指令値を前記推力制御手段が前記所定時間受信しないと、前記第2推力指令手段は、前記パラメータと前記経過時間とによって推力値を決定して前記推力制御手段に指令する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes a thrust control means for controlling the thrust, and a first thrust command for commanding the thrust control means for a thrust value for maintaining a tilt angle of the vehicle body. Means, second thrust command means for commanding the thrust control means for a thrust value for inclining the vehicle body in a specific direction, time acquisition means for acquiring an elapsed time from the stop of posture control of the vehicle body, and the active weight Parameter determining means for determining a parameter relating to a time schedule for adding thrust to the unit, and if the thrust control means does not receive the command value from the first thrust command means for the predetermined time, the second thrust command means Then, a thrust value is determined based on the parameter and the elapsed time, and commanded to the thrust control means.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記パラメータは前記能動重量部に付加する推力の初期値、付加時間及び増加率である。   In still another vehicle of the present invention, the parameters further include an initial value, an addition time, and an increase rate of a thrust applied to the active weight portion.

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、前記推力を制御する推力制御手段と、前記車体の傾斜角を保持する推力値を前記推力制御手段に指令する第1推力指令手段と、前記車体を特定方向へ傾斜させる推力値を前記推力制御手段に指令する第2推力指令手段と、前記能動重量部の位置を取得する位置取得手段と、前記能動重量部に付加する推力に関するパラメータを決定するパラメータ決定手段とを備え、前記第1推力指令手段からの指令値を前記推力制御手段が前記所定時間受信しないと、前記第2推力指令手段は、前記パラメータと前記能動重量部の位置とによって推力値を決定して前記推力制御手段に指令する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes a thrust control means for controlling the thrust, and a first thrust command for commanding the thrust control means for a thrust value for maintaining a tilt angle of the vehicle body. Means, a second thrust command means for instructing the thrust control means for a thrust value for inclining the vehicle body in a specific direction, a position acquisition means for acquiring the position of the active weight part, and a thrust applied to the active weight part Parameter determining means for determining a parameter relating to the parameter, and if the thrust control means does not receive the command value from the first thrust command means for the predetermined time, the second thrust command means receives the parameter and the active weight part. The thrust value is determined according to the position and the thrust control means is instructed.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記パラメータは前記能動重量部の目標位置及び前記能動重量部に付加する推力の付加時間である。   In still another vehicle of the present invention, the parameter further includes a target position of the active weight portion and an addition time of thrust applied to the active weight portion.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記パラメータは前記車体の姿勢制御の実行時に決定される。   In still another vehicle of the present invention, the parameter is determined at the time of executing the posture control of the vehicle body.

本発明の更に他の車両においては、さらに、能動重量部の重量を取得する重量取得手段を更に備え、前記パラメータ決定手段は、前記重量取得手段によって取得された前記能動重量部の重量によって前記パラメータを補正する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle further comprises weight acquisition means for acquiring the weight of the active weight part, and the parameter determination means is configured to determine the parameter based on the weight of the active weight part acquired by the weight acquisition means. Correct.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車体の姿勢制御の停止後に前記推力制御手段に電力を供給する蓄電手段を更に有する。   Still another vehicle of the present invention further includes power storage means for supplying electric power to the thrust control means after stopping the posture control of the vehicle body.

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、起動直後に前記蓄電手段に電力を供給し、停止直前に前記蓄電手段から電力を回収する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further supplies power to the power storage means immediately after startup, and recovers power from the power storage means immediately before stopping.

請求項1の構成によれば、緊急停止時を含む姿勢制御の停止時に、確実に車体を特定方向に傾斜させることができ、車体が傾斜する勢いを制限し、接地時の衝撃による快適性の低下を防ぐことができ、小型で軽量で安価な倒立型の車両を提供することができる。 According to the configuration of the first aspect, when the posture control including the emergency stop is stopped, the vehicle body can be surely inclined in a specific direction, the momentum of the vehicle body is limited, and the comfort due to the impact at the time of ground contact is reduced. The fall can be prevented, and a small, lightweight, and inexpensive inverted vehicle can be provided.

請求項及びの構成によれば、車体をより確実に特定方向に傾斜させることができる。 According to the structure of Claim 2 and 3 , a vehicle body can be inclined more reliably to a specific direction.

請求項及びの構成によれば、より簡単で確実な方法で、車体を特定方向に傾斜させることができる。 According to the structure of Claim 4 and 5 , a vehicle body can be inclined to a specific direction by a simpler and reliable method.

請求項の構成によれば、車体の傾斜角が変化する最中に姿勢制御を停止した場合でも、車体を確実に特定方向に傾斜させることができる。 According to the configuration of the sixth aspect , even when the attitude control is stopped while the inclination angle of the vehicle body is changing, the vehicle body can be reliably inclined in a specific direction.

請求項の構成によれば、搭乗者や積載物の重量に依らず、車体を確実に特定方向に傾斜させることができる。 According to the configuration of the seventh aspect , the vehicle body can be reliably tilted in a specific direction regardless of the weight of the passenger or the load.

請求項及びの構成によれば、電源の異常時や枯渇時においても、確実に車体を前方に傾斜させることができる。
According to the configurations of claims 8 and 9 , the vehicle body can be reliably tilted forward even when the power supply is abnormal or exhausted.

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る。1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle in a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における車両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 vehicle system 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電源系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 power supply 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車両の電力供給システムのリレーの制御に対応した状態を示す図である。It is a figure which shows the state corresponding to control of the relay of the electric power supply 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主制御ECU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 main control ECU in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における駆動輪制御ECUの駆動輪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 the operation | movement of the driving wheel control process of driving wheel control ECU 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推力指令値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the active weight part thrust command value 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制御ECUの能動重量部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 active weight part control process of active weight part control ECU in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における車両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 vehicle system in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における主制御ECU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 main control ECU in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における能動重量部制御ECUの能動重量部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 the operation | movement of the active weight part control process of active weight part control ECU in the 2nd Embodiment of this invention.

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、図2は本発明の第1の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図、図3は本発明の第1の実施の形態における車両の電源系システムの構成を示すブロック図、図4は本発明の第1の実施の形態における車両の電力供給システムのリレーの制御に対応した状態を示す図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle in the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the vehicle system in the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a vehicle power supply system in the first embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a state corresponding to control of a relay of the vehicle power supply system in the first embodiment of the present invention.

図1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、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。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図1に示される例において、車両10は右方向に前進し、左方向に後退することができる。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which includes a body portion 11, a drive wheel 12, a support portion 13, and a riding portion 14 on which an occupant 15 rides. Can be tilted. Then, the posture of the vehicle body is controlled similarly to the posture control of the inverted pendulum. In the example shown in FIG. 1, the vehicle 10 can move forward in the right direction and move backward in the left direction.

前記駆動輪12は、車体の一部である支持部13に対し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に示す平面に垂直な方向に存在し、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 with respect to 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 axis of the drive wheel 12 exists in a direction perpendicular to the plane shown in FIG. 1, and the drive wheel 12 rotates around that axis. 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が搭乗する搭乗部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。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、足置き部、座面部、背もたれ部及びヘッドレストを備え、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。   In this embodiment, for convenience of explanation, an example in which the riding part 14 on which the occupant 15 rides functions as an active weight part is described. However, the occupant 15 does not necessarily have to be on the riding part 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. The boarding part 14 is the same as a seat used for automobiles such as passenger cars and buses, and includes a footrest part, a seat surface part, a backrest part, and a headrest, and is attached to the main body part 11 via a moving mechanism (not shown). It has been.

また、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 motor 62 as an active weight actuator, and the active weight motor 62 drives the riding section 14 to It is made to move back and forth in the direction of travel with respect to the part 11. 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装置としての能動重量部ブレーキ63を備える。該能動重量部ブレーキ63は、電力供給時に開放されるもの、例えば、無励磁作動型の電磁ブレーキであることが望ましい。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、能動重量部ブレーキ63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、能動重量部ブレーキ63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 an active weight brake 63 as a brake device that fastens the movement of the linear guide device. The active weight brake 63 is preferably a non-excited electromagnetic brake that is released when power is supplied. When the operation of the riding section 14 is not required as when the vehicle 10 is stopped, the carriage is fixed to the guide rail by the active weight section brake 63, so that the relative position between the main body section 11 and the riding section 14 is secured. Keep the relationship. When the operation is necessary, the active weight brake 63 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、操縦装置であるジョイスティック31を操作することによって、車両10を操縦する、すなわち、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、ペダル、ハンドル、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 controls the vehicle 10 by operating a joystick 31 as a control device, that is, inputs a travel command such as acceleration, deceleration, turning, in-situ rotation, stop, and braking of the vehicle 10. ing. If the occupant 15 can operate and input a travel command, other devices such as a pedal, a handle, a jog dial, a touch panel, and a push button can be obtained instead of the joystick 31 to obtain a target travel state. It can also be used as a device.

さらに、前記搭乗部14の足置き部には、固定式の姿勢制限手段としてのストッパ16が取り付けられている。なお、該ストッパ16は、足置き部と別個のものであってもよいが、一体的に形成されていることが望ましい。さらに、前記ストッパ16は、乗降時のみ突出して車体姿勢を保持する装置であってもよい。そして、倒立制御を停止した時には、前記ストッパ16の少なくとも一部、例えば、前端部が路面に接地することによって車体の姿勢角度を制限し、車体が所定角度以上に傾斜することを防止する。   Further, a stopper 16 as a fixed posture limiting means is attached to the footrest part of the riding part 14. The stopper 16 may be separate from the footrest, but is preferably formed integrally. Further, the stopper 16 may be a device that protrudes only when getting on and off and holds the vehicle body posture. When the inversion control is stopped, the posture angle of the vehicle body is limited by at least a part of the stopper 16, for example, the front end portion coming into contact with the road surface, and the vehicle body is prevented from being inclined more than a predetermined angle.

降車時における車体の傾斜方向、すなわち、車両10を停車させて乗員15が降車する際に車体を傾斜させる方向である降車方向は、前方又は後方のいずれであってもよいが、本実施の形態における車両10では、前記降車方向が前方であるものとして説明する。そして、降車時に倒立制御を停止すると、車体が前方に傾斜してストッパ16の前端部が路面に接地するので、車体の姿勢が安定し、乗員15は安全に降車することができる。   The direction in which the vehicle body tilts when getting off, that is, the direction in which the vehicle body is inclined when the vehicle 10 is stopped and the occupant 15 gets off, may be either forward or backward. The vehicle 10 will be described assuming that the dismounting direction is forward. When the inversion control is stopped when the vehicle gets off, the vehicle body tilts forward and the front end of the stopper 16 contacts the road surface, so that the posture of the vehicle body is stabilized and the occupant 15 can get off safely.

また、車両システムは、図2に示されるように、車両制御装置20を有し、該車両制御装置20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。   Further, as shown in FIG. 2, the vehicle system includes a vehicle control device 20, and the vehicle control device 20 includes a main control ECU 21, a drive wheel control ECU 22, and an active weight unit control ECU 23. The main control ECU 21, the drive wheel control ECU 22, and the active weight control ECU 23 include calculation means such as a CPU and MPU, storage means such as a magnetic disk and a semiconductor memory, input / output interfaces, and the like, and control operations of various parts of the vehicle 10. For example, the computer system is disposed in the main body unit 11, but may be disposed in the support unit 13 or the boarding unit 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、位置取得手段としての能動重量部センサ61、能動重量部モータ62及び能動重量部ブレーキ63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。すると、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、図3に示されるような能動重量部モータ動作回路64の動作を制御して、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に供給させる。また、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ブレーキ63に供給する。そして、前記能動重量部モータ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。また、前記能動重量部ブレーキ63は、入力電圧に従って搭乗部14を本体部11に対して移動不能に保持するブレーキ装置として機能する。なお、主制御ECU21は、倒立制御の停止直後に推力を付加して車体を特定方向としての前方に傾斜させる推力付加制御のためのパラメータを倒立制御実行中に能動重量部制御ECU23に送信する。   The main control ECU 21 controls the operation of the riding portion 14 which is an active weight portion together with the active weight portion control ECU 23, the active weight portion sensor 61 as the position acquisition means, the active weight portion motor 62, and the active weight portion brake 63. It functions as part of the active weight control system 60. 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. Then, the main control ECU 21 transmits the active weight part thrust command value to the active weight part control ECU 23, and the active weight part control ECU 23 controls the operation of the active weight part motor operation circuit 64 as shown in FIG. Then, an input voltage corresponding to the received active weight part thrust command value is supplied to the active weight part motor 62. Further, the active weight part control ECU 23 supplies an input voltage corresponding to the received active weight part thrust command value to the active weight part brake 63. The active weight section motor 62 applies a thrust force that translates the riding section 14 to the riding section 14 according to the input voltage, thereby functioning as an active weight section actuator. The active weight brake 63 functions as a brake device that holds the riding section 14 so as not to move relative to the main body 11 according to the input voltage. The main control ECU 21 transmits parameters to the active weight control ECU 23 during execution of the inversion control while adding the thrust immediately after the inversion control is stopped to incline the vehicle body in the specific direction.

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、能動重量部モータ62及び能動重量部ブレーキ63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モータ62及び能動重量部ブレーキ63に送信する。   Further, the main control ECU 21, together with the drive wheel control ECU 22, the active weight part control ECU 23, the vehicle body inclination sensor 41, the drive motor 52, the active weight part motor 62, and the active weight part brake 63, controls the vehicle body control system 40. Act as part of 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 the drive torque command value to the drive wheel control ECU 22 and transmits the active weight portion thrust command value to the active weight portion motor 62 and the active weight portion brake 63.

さらに、能動重量部制御ECU23は、能動重量部モータ62に電力を供給するための電力供給システム70を制御する。該電力供給システム70は、図3に示されるように、バッテリから成る主電源72、キャパシタから成る蓄電手段73、コンバータを備える昇圧手段74、並びに、電力供給システム70内の電力回路を切り替える充電リレー71a、回収リレー71b及び付加制御リレー71cを備える。なお、前記充電リレー71a、回収リレー71b及び付加制御リレー71cを統合的に説明する場合には、リレー71として説明する。また、該リレー71の各々は、能動重量部制御ECU23からの動作信号受信時にはH側、未受信時にはL側に切り替わるものとする。   Further, the active weight control ECU 23 controls a power supply system 70 for supplying power to the active weight motor 62. As shown in FIG. 3, the power supply system 70 includes a main power source 72 made of a battery, a power storage means 73 made of a capacitor, a boosting means 74 having a converter, and a charging relay for switching a power circuit in the power supply system 70. 71a, a recovery relay 71b, and an additional control relay 71c. In addition, when the charge relay 71a, the recovery relay 71b, and the additional control relay 71c are described in an integrated manner, they are described as the relay 71. Each of the relays 71 is switched to the H side when receiving an operation signal from the active weight control ECU 23, and to the L side when not receiving.

そして、能動重量部制御ECU23は、充電リレー71a、回収リレー71b及び付加制御リレー71cを切り替えることにより、各制御の目的に応じた電力供給を実現する。具体的には、図4に示されるように、主電源72から蓄電手段73に充電する充電時、倒立制御を行うために主電源72からの電力を能動重量部モータ62に供給する倒立制御時、倒立制御の停止直後に推力を付加して車体を特定方向としての前方に傾斜させるために蓄電手段73からの電力を能動重量部モータ62に供給する推力付加制御時、及び、推力付加制御の後に蓄電手段73に蓄電されている電力を昇圧手段74を介して主電源72に回収する回収時の制御状態に応じて、充電リレー71a、回収リレー71b及び付加制御リレー71cを切り替える。   And active weight part control ECU23 implement | achieves the electric power supply according to the objective of each control by switching the charging relay 71a, the collection | recovery relay 71b, and the additional control relay 71c. Specifically, as shown in FIG. 4, at the time of charging for charging the power storage means 73 from the main power source 72, at the time of inversion control for supplying power from the main power source 72 to the active weight unit motor 62 for performing the inversion control. In addition, in the thrust addition control for supplying power from the power storage means 73 to the active weight motor 62 in order to add the thrust immediately after the stop of the inversion control and to tilt the vehicle body forward as a specific direction, and for the thrust addition control The charging relay 71a, the recovery relay 71b, and the additional control relay 71c are switched according to the control state at the time of recovery in which the power stored in the power storage unit 73 is recovered later to the main power source 72 via the booster 74.

なお、電力供給システム70の回路構成は、必ずしも図3に示されるようなものである必要はなく、同様の電力供給切替が可能であれば、他の回路構成であってもよい。   Note that the circuit configuration of the power supply system 70 does not necessarily have to be as shown in FIG. 3, and may be another circuit configuration as long as similar power supply switching is possible.

さらに、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、及び、搭乗部14に配設された重量取得手段としての重量センサ81が検出した乗員15の重量を含む搭乗部14上の搭載物の重量、すなわち、搭載重量が入力される。そして、前記主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信する。   Further, the main control ECU 21 includes a travel command from the joystick 31 of the input device 30 and the weight of the occupant 15 detected by the weight sensor 81 serving as a weight acquisition unit disposed in the riding section 14. The weight of the load, that is, the load weight is input. Then, the main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22.

また、本実施の形態においては、電力供給システム70のリレー71を能動重量部制御ECU23によって制御しているが、電源供給システム70が電力供給制御ECUを備え、該電力供給制御ECUが、能動重量部制御ECU23から送信された指令に基づいて、その指令を遂行するのに必要な状態になるようにリレー71を制御してもよい。   In this embodiment, the relay 71 of the power supply system 70 is controlled by the active weight control ECU 23. However, the power supply system 70 includes the power supply control ECU, and the power supply control ECU Based on the command transmitted from the unit control ECU 23, the relay 71 may be controlled so as to be in a state necessary for executing the command.

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車体傾斜角速度とを決定してもよい。   Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the vehicle body tilt angular velocity may be determined from the measured values of both.

また、車両制御装置20は、機能の観点から、推力を制御する推力制御手段と、車体の姿勢制御に適した推力値を推力制御手段に指令する第1推力指令手段と、車体の特定方向への傾斜に適した推力値を推力制御手段に指令する第2推力指令手段と、車体の姿勢制御の停止からの経過時間を取得する時間取得手段と、搭乗部14に推力を付加するタイムスケジュールに関するパラメータを決定するパラメータ決定手段とを備える。   The vehicle control device 20 also has a thrust control means for controlling the thrust, a first thrust command means for instructing the thrust control means to a thrust value suitable for the posture control of the vehicle body, and a specific direction of the vehicle body from the viewpoint of function. A second thrust command means for instructing a thrust value suitable for the inclination of the vehicle to a thrust control means, a time acquisition means for obtaining an elapsed time from the stop of the posture control of the vehicle body, and a time schedule for adding thrust to the riding section 14 Parameter determining means for determining a parameter.

次に、前記構成の車両10の動作について説明する。まず、主制御ECU21の走行及び姿勢制御処理の動作について説明する。   Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described. First, the operation of the travel and attitude control processing of the main control ECU 21 will be described.

図5は本発明の第1の実施の形態における主制御ECU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。   FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the travel and attitude control processing of the main control ECU in 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。
θW :駆動輪回転角〔rad〕
θ1 :車体傾斜角(鉛直軸基準)〔rad〕
λS :搭乗部位置(能動重量部位置)〔m〕
g:重力加速度〔m/s2
W :駆動輪接地半径〔m〕
1 :車体慣性モーメント〔kgm2
1 :車体質量(搭乗部を含む)〔kg〕
S :搭乗部質量(搭載物を含む)〔kg〕
走行及び姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、蓄電手段73への充電が完了するまで待機する(ステップS1)。具体的には、能動重量部制御ECU23からの充電完了信号を受信するまで待機する。

Figure 0005187256
In the present embodiment, state quantities and parameters are represented by the following symbols.
θ W : Drive wheel rotation angle [rad]
θ 1 : Body tilt angle (vertical axis reference) [rad]
λ S : riding part position (active weight part position) [m]
g: Gravity acceleration [m / s 2 ]
R W : Driving wheel contact radius [m]
I 1 : Body inertia moment [kgm 2 ]
m 1 : Body mass (including the riding section) [kg]
m S : Mass of the riding section (including the load) [kg]
In the running and attitude control process, the main control ECU 21 first waits until the charging of the power storage means 73 is completed (step S1). Specifically, it waits until it receives the charge completion signal from active weight part control ECU23.
Figure 0005187256

続いて、主制御ECU21は、乗員15の操縦操作量を取得する(ステップS3)。具体的には、ジョイスティック31の操作量を取得する。さらに、主制御ECU21は、搭載重量を取得する(ステップS4)。具体的には、重量センサ81が検出した搭載重量を取得する。そして、主制御ECU21は、各アクチュエータの出力指令値を決定する(ステップS5)。具体的には、ジョイスティック31の操作量に対応した走行目標と各センサから取得した状態量に基づいて、車体姿勢と走行状態を制御する各アクチュエータの出力指令値を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 acquires the steering operation amount of the occupant 15 (step S3). Specifically, the operation amount of the joystick 31 is acquired. Further, the main control ECU 21 acquires the mounting weight (step S4). Specifically, the mounting weight detected by the weight sensor 81 is acquired. Then, the main control ECU 21 determines an output command value for each actuator (step S5). Specifically, based on the travel target corresponding to the operation amount of the joystick 31 and the state amount acquired from each sensor, the output command value of each actuator that controls the vehicle body posture and the travel state is determined.

続いて、主制御ECU21は、停止時能動重量部推力パラメータを決定する(ステップS6)。この場合、主制御ECU21は、パラメータ決定手段として機能し、各状態量から、停止時能動重量部推力パラメータとしての能動重量部推力初期値、能動重量部推力付加時間及び能動重量部推力増加率を決定する。まず、能動重量部推力初期値を下記の式によって取得する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines a stop active weight portion thrust parameter (step S6). In this case, the main control ECU 21 functions as parameter determination means, and from each state quantity, the active weight part thrust initial value, the active weight part thrust addition time, and the active weight part thrust increase rate as the active weight part thrust parameter at the time of stop are calculated. decide. First, an active weight part thrust initial value is acquired by the following equation.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

また、能動重量部推力付加時間を下記の式によって取得する。   Moreover, the active weight part thrust addition time is acquired by the following formula.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

θ1,shは車体傾斜角閾値で、δ<θ1,sh<θ1,Max である。なお、θ1,Max は最大車体傾斜角であり、ストッパ16が接地する車体傾斜角、すなわち、実際の接地角である。 θ 1, sh is a vehicle body inclination angle threshold value, and δ <θ 1, sh1, Max . Θ 1Max is the maximum vehicle body inclination angle, which is the vehicle body inclination angle at which the stopper 16 contacts the ground, that is, the actual contact angle.

さらに、能動重量部推力増加率を下記の式によって取得する。   Furthermore, the active weight part thrust increase rate is acquired by the following formula.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

また、前記実質車体傾斜角は次のように決定される。   The substantial vehicle body inclination angle is determined as follows.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

さらに、前記実質搭乗部位置は次のように決定される。   Further, the substantial riding section position is determined as follows.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

なお、前記実質車体傾斜角及び実質搭乗部位置を決定する式における右辺第2項の正負の符号は、車両10が前進しているときには正、車両10が後進しているときには負とする。また、制動トルクの予測値には、以下の仮定(1)及び(2)の下で所定の値を予め与えておく。
(1)非常停止時に駆動輪12に摩擦ブレーキが作用する場合、性能予想値又は制御指令値であるブレーキトルクの値を与える。
(2)非常停止時に駆動輪12に摩擦ブレーキが作用しない場合、駆動モータ52の逆起電力や駆動輪12の転がり抵抗などを考慮して制動トルクに相当する値を与える。
The sign of the second term on the right side in the equation for determining the substantial vehicle body inclination angle and the substantial riding section position is positive when the vehicle 10 is moving forward and negative when the vehicle 10 is moving backward. Further, a predetermined value is given in advance to the predicted value of the braking torque under the following assumptions (1) and (2).
(1) When a friction brake acts on the drive wheel 12 at the time of an emergency stop, a brake torque value that is a predicted performance value or a control command value is given.
(2) When a friction brake does not act on the drive wheel 12 during an emergency stop, a value corresponding to the braking torque is given in consideration of the back electromotive force of the drive motor 52 and the rolling resistance of the drive wheel 12.

このように、本実施の形態においては、倒立制御停止後の付加推力に関するパラメータである停止時能動重量部推力パラメータを決定する。つまり、倒立制御実行時に、倒立制御停止後のパラメータをあらかじめ決定しておく。具体的には、主制御ECU21が倒立制御停止後のパラメータを決定しておく。このように、複雑な計算を主制御ECU21に委ねることで、能動重量部制御ECU23の負担の増加による能動重量部推力制御への悪影響、あるいは、高性能で高価な能動重量部制御ECU23を必要とすることを回避できる。そして、決定した値を倒立制御用の能動重量部推力指令値とともに、能動重量部制御ECU23へ逐次送信する。そのため、車体傾斜センサ41や主制御ECU21の故障時においても、その後の能動重量部推力付加量を適切な値に設定できる。   Thus, in the present embodiment, the active weight part thrust parameter at the time of stop, which is a parameter relating to the additional thrust after stopping the inverted control, is determined. That is, when the inverted control is executed, the parameters after the inverted control stop are determined in advance. Specifically, the main control ECU 21 determines parameters after the inversion control is stopped. In this way, by leaving the complicated calculation to the main control ECU 21, an adverse effect on the active weight portion thrust control due to an increase in the burden of the active weight portion control ECU 23, or a high performance and expensive active weight portion control ECU 23 is required. Can be avoided. Then, the determined value is sequentially transmitted to the active weight part control ECU 23 together with the active weight part thrust command value for the inversion control. Therefore, even when the vehicle body tilt sensor 41 or the main control ECU 21 fails, the subsequent active weight portion thrust addition amount can be set to an appropriate value.

また、倒立制御停止直前の車体傾斜状態に応じて、倒立制御停止時能動重量部推力パラメータを決定する。なお、パラメータは、初期値、付加時間及び増加率の3種、すなわち、能動重量部推力初期値、能動重量部推力付加時間及び能動重量部推力増加率の3種とする。   Further, the active weight portion thrust parameter at the time of the inversion control stop is determined according to the vehicle body inclination state immediately before the inversion control stop. Note that there are three types of parameters: an initial value, an addition time, and an increase rate, that is, an active weight part thrust initial value, an active weight part thrust addition time, and an active weight part thrust increase rate.

まず、倒立制御停止直前の車体傾斜角と搭乗部位置に応じて、最初に付加する能動重量部推力の値である能動重量部推力初期値を決定する。なお、車体の後方傾斜時には、能動重量部推力初期値を正の値とし、搭乗部14を前方へ移動させることで車体の重心を前方へ移動させ、車体を前方傾斜へ移行させる。一方、車体の前方傾斜時には、能動重量部推力初期値を負の値とし、搭乗部14を後方へ移動させることで車体の重心を後方へ移動させ、前方傾斜速度の増加を抑える。また、搭乗部14が後方に位置する時には、能動重量部制御ECU23に能動重量部推力の指令値と停止時能動重量部推力パラメータを、駆動輪制御ECU22に駆動トルクの指令値を、それぞれ送信する能動重量部推力初期値を正の値とし、搭乗部14を前方へ移動させることで車体の重心を前方へ移動させ、車体の前方傾斜を促す。一方、搭乗部14が前方に位置する時には、能動重量部推力初期値を負の値とし、搭乗部14を後方へ移動させることで車体の重心を後方へ移動させ、車体の前方傾斜を抑える。   First, an active weight part thrust initial value that is a value of an active weight part thrust to be added first is determined according to the vehicle body inclination angle and the riding section position immediately before the inversion control is stopped. When the vehicle body is tilted backward, the initial value of the active weight portion thrust is set to a positive value, and the center of gravity of the vehicle body is moved forward by moving the riding portion 14 forward, so that the vehicle body is shifted to the forward tilt. On the other hand, when the vehicle body is tilted forward, the initial value of the active weight portion thrust is set to a negative value, and the center of gravity of the vehicle body is moved backward by moving the riding portion 14 rearward, thereby suppressing an increase in the forward tilt speed. When the riding section 14 is located rearward, the active weight section control ECU 23 transmits the active weight section thrust command value and the stop active weight section thrust parameter, and the driving wheel control ECU 22 transmits the drive torque command value. The initial value of the active weight portion thrust is set to a positive value, and the center of gravity of the vehicle body is moved forward by moving the riding portion 14 forward, thereby urging the vehicle body to lean forward. On the other hand, when the riding section 14 is positioned forward, the active weight section thrust initial value is set to a negative value, and the riding section 14 is moved rearward to move the center of gravity of the vehicle body rearward, thereby suppressing the forward tilt of the vehicle body.

また、倒立制御停止直前の車体姿勢に応じて、倒立制御停止後の能動重量部推力パラメータを決定する。具体的には、ストッパ16が路面に接触するまでの傾斜角の残余に関係する車体傾斜角残差、及び、ストッパ16が路面に接触するときの最適な搭乗部14の位置までの距離に関係する搭乗部位置残差に応じて、倒立制御停止後に能動重量部推力を付加する時間である能動重量部推力付加時間を決定する。   Moreover, the active weight portion thrust parameter after stopping the inversion control is determined according to the vehicle body posture immediately before the inversion control is stopped. Specifically, it relates to the vehicle body inclination angle residual related to the residual inclination angle until the stopper 16 comes into contact with the road surface, and the distance to the optimal position of the riding section 14 when the stopper 16 comes into contact with the road surface. The active weight portion thrust addition time, which is the time to add the active weight portion thrust after the inversion control is stopped, is determined according to the riding section position residual to be performed.

まず、車体が後方に傾いているときには、能動重量部推力付加時間を大きくする。一方、車体が前方に傾いているときには、能動重量部推力付加時間を小さくする。また、搭乗部14が前方に位置しているときには、能動重量部推力付加時間を小さくする。一方、搭乗部14が後方に位置しているときには、能動重量部推力付加時間を大きくする。さらに、車体の傾斜に要する時間と搭乗部14の移動に要する時間とを比較し、長い方を能動重量部推力付加時間とする。   First, when the vehicle body is tilted backward, the active weight portion thrust addition time is increased. On the other hand, when the vehicle body is tilted forward, the active weight portion thrust addition time is reduced. Moreover, when the boarding part 14 is located ahead, active weight part thrust addition time is made small. On the other hand, when the riding part 14 is located rearward, the active weight part thrust addition time is increased. Furthermore, the time required for tilting the vehicle body and the time required for moving the riding section 14 are compared, and the longer one is defined as the active weight portion thrust addition time.

また、付加する能動重量部推力の最終値が負の値になるように、付加する能動重量部推力の時間変化率である能動重量部推力増加率を決定する。これにより、車体姿勢に応じた適切な能動重量部推力付加によって、倒立制御停止時の安全性と快適性を保障できる。   Further, the active weight part thrust increase rate, which is the time change rate of the added active weight part thrust, is determined so that the final value of the added active weight part thrust becomes a negative value. Thereby, safety and comfort when the inverted control is stopped can be ensured by adding an appropriate active weight thrust according to the vehicle body posture.

なお、車体傾斜角が所定の閾値よりも大きく、かつ、搭乗部14が所定の位置よりも前方に位置する場合には、能動重量部推力を付加しない。ストッパ16が接地する傾斜角である最大車体傾斜角よりも小さい値である車体傾斜角閾値に対して、車体傾斜角が同閾値以上であること、及び、ストッパ16が接地するときの最適な搭乗部14の位置である搭乗部位置閾値に対して、搭乗部位置が同閾値以上であることを共に満たす場合、能動重量部推力付加時間を零とする。これにより、無駄な能動重量部推力の付加、及び、それに伴うエネルギの浪費を回避する。   In addition, when the vehicle body inclination angle is larger than the predetermined threshold value and the riding section 14 is positioned ahead of the predetermined position, the active weight section thrust is not added. The vehicle body inclination angle is equal to or greater than the threshold value that is smaller than the maximum vehicle body inclination angle that is the inclination angle at which the stopper 16 contacts the ground, and the optimal boarding when the stopper 16 contacts the ground. When both the fact that the riding section position is equal to or greater than the threshold value with respect to the riding section position threshold value, which is the position of the section 14, the active weight part thrust addition time is set to zero. This avoids the addition of useless active weight thrust and the associated energy waste.

さらに、パラメータの決定時に必要な車体傾斜角及び搭乗部位置として、その他の影響を加味した実質車体傾斜角及び実質搭乗部位置の値を用いる。具体的には、車体傾斜角速度に基づいて、実質車体傾斜角の値を決定する。まず、車体の前方への傾斜速度が大きいほど、実質車体傾斜角の値を増加させる。また、車体の後方への傾斜速度が大きいほど、実質車体傾斜角の値を減少させる。これにより、車体傾斜角が変化する最中に倒立制御を停止した場合でも、安全性や快適性を保障できる。   Further, as the vehicle body inclination angle and the riding section position required when determining the parameters, the values of the actual vehicle body inclination angle and the actual riding section position taking into account other effects are used. Specifically, the value of the substantial vehicle body tilt angle is determined based on the vehicle body tilt angular velocity. First, the value of the substantial vehicle body inclination angle is increased as the vehicle body leans forward. In addition, the value of the substantial vehicle body inclination angle is decreased as the vehicle body rearward tilt speed increases. As a result, safety and comfort can be ensured even when the inversion control is stopped while the vehicle body inclination angle changes.

また、搭乗部移動速度に基づいて、実質搭乗部位置の値を決定する。まず、搭乗部14の前方への移動速度が大きいほど、実質搭乗部位置の値を増加させる。また、搭乗部14の後方への移動速度が大きいほど、実質搭乗部位置の値を減少させる。これにより、搭乗部14の位置が変化する最中に倒立制御を停止した場合でも、安全性や快適性を保障できる。   Further, the value of the substantial riding section position is determined based on the riding section moving speed. First, the value of the substantial riding section position is increased as the traveling speed of the riding section 14 increases. Moreover, the value of a substantial boarding part position is reduced, so that the moving speed to the back of the riding part 14 is large. Accordingly, safety and comfort can be ensured even when the inversion control is stopped while the position of the riding section 14 is changed.

さらに、倒立制御停止時における車両10の減速に伴う慣性力の影響を考慮する。まず、予測される車両10の減速度と減速時間に基づいて、実質車体傾斜角と実質搭乗部位置を補正する。また、車両速度又は駆動輪回転角速度に基づいて、減速時間を決定する。車両速度が高いほど、車両10が停止するまでの時間が長く、車体傾斜に大きな影響を及ぼすと判断する。このように、緊急停止後の慣性力を考慮することで、より高精度に傾斜状態を制御できる。   Furthermore, the influence of the inertial force accompanying the deceleration of the vehicle 10 when the inverted control is stopped is considered. First, based on the predicted deceleration and deceleration time of the vehicle 10, the substantial vehicle body inclination angle and the substantial riding section position are corrected. Further, the deceleration time is determined based on the vehicle speed or the driving wheel rotation angular speed. It is determined that the higher the vehicle speed is, the longer it takes for the vehicle 10 to stop, which greatly affects the vehicle body inclination. Thus, the inclination state can be controlled with higher accuracy by considering the inertial force after the emergency stop.

さらに、搭載重量に応じて、倒立制御停止後に付加する能動重量部推力を補正する。すなわち、重量センサ81によって取得した搭載重量に応じて、停止時能動重量部推力パラメータを決定する。これにより、任意の乗員15や積載物に対して、倒立制御停止時の安全性や快適性を確実に保障できる。   Furthermore, the active weight portion thrust applied after the inversion control is stopped is corrected according to the mounted weight. That is, the active weight part thrust parameter at the time of stop is determined according to the mounted weight acquired by the weight sensor 81. Thereby, it is possible to reliably ensure the safety and comfort when stopping the inverted control for any occupant 15 and the load.

なお、本実施の形態においては、各種慣性の影響を考慮して能動重量部推力パラメータを決定しているが、さらに、他の影響を考慮してもよい。例えば、搭乗部14の重心位置を取得する重心位置取得手段を備え、その取得値に応じて能動重量部推力の付加量を決定してもよい。また、路面の形状を取得する路面形状取得手段を備え、その取得値、例えば、路面勾(こう)配の値に応じて能動重量部推力パラメータを修正してもよい。   In the present embodiment, the active weight portion thrust parameter is determined in consideration of the effects of various inertias, but other effects may be further considered. For example, a center-of-gravity position acquisition unit that acquires the center-of-gravity position of the riding part 14 may be provided, and the additional amount of the active weight part thrust may be determined according to the acquired value. Further, road surface shape acquisition means for acquiring the shape of the road surface may be provided, and the active weight portion thrust parameter may be corrected according to the acquired value, for example, the value of the road surface gradient.

また、本実施の形態においては、能動重量部推力パラメータとして初期値、付加時間及び増加率を与えることで、その後の能動重量部推力の計算に要する処理量を最小としているが、他のパラメータで能動重量部推力付加のタイムスケジュールを定義してもよい。例えば、いずれかの値に代えて最終値を与えてもよい。また、本実施の形態では、3種のパラメータ値を車体姿勢に応じて変化させているが、その一部を定数としてもよい。このとき、能動重量部制御ECU23側でそれらの定数が定義されてもよい。   In the present embodiment, the initial value, additional time, and increase rate are given as the active weight part thrust parameter, thereby minimizing the processing amount required for the subsequent calculation of the active weight part thrust. You may define the time schedule of active weight part thrust addition. For example, a final value may be given instead of any value. In the present embodiment, the three parameter values are changed according to the vehicle body posture, but some of them may be constants. At this time, those constants may be defined on the active weight part control ECU 23 side.

さらに、本実施の形態においては、非線形の関数によって実質車体傾斜角や実質搭乗部位置を決定しているが、線形近似した簡単な関数によって決定してもよい。また、非線形の関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。   Further, in the present embodiment, the substantial vehicle body inclination angle and the substantial riding section position are determined by a non-linear function, but may be determined by a simple function that is linearly approximated. Further, a non-linear function may be provided as a map and determined using the map.

続いて、主制御ECU21は、各ECUに各データを送信する(ステップS7)。具体的には、能動重量部制御ECU23に能動重量部推力の指令値と停止時能動重量部推力パラメータを、駆動輪制御ECU22に駆動トルクの指令値を、それぞれ、送信する。   Subsequently, the main control ECU 21 transmits each data to each ECU (step S7). Specifically, an active weight part thrust command value and a stop active weight part thrust parameter are transmitted to the active weight part control ECU 23, and a drive torque command value is transmitted to the drive wheel control ECU 22, respectively.

続いて、主制御ECU21は、倒立制御不可であるか否か、すなわち、倒立制御の継続が不可能であるか否かを判断する(ステップS8)。具体的には、車体傾斜センサ41等の制御に必要な要素の状態を診断し、異常状態を検出する。そして、倒立制御不可でない場合、すなわち、倒立制御の継続が可能である場合、主制御ECU21は、センサから各状態量を取得し、それ以降の動作を所定の時間間隔(例えば、100〔μm〕毎)で繰り返し実行する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not the inversion control is impossible, that is, whether or not the inversion control cannot be continued (step S8). Specifically, the state of an element necessary for control of the vehicle body tilt sensor 41 or the like is diagnosed, and an abnormal state is detected. When the inversion control is not possible, that is, when the inversion control can be continued, the main control ECU 21 acquires each state quantity from the sensor and performs the subsequent operation at a predetermined time interval (for example, 100 [μm]). Repeat at every step.

また、倒立制御不可である場合、すなわち、倒立制御の継続が不可能である場合、主制御ECU21は停止し(ステップS9)、走行及び姿勢制御処理が終了する。この場合、主制御ECU21はすべての処理動作を停止する。そのため、倒立制御、及び、各ECUへのデータ送信も停止する。すると、後述のように、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力の指令値を取得することができず、推力付加制御に移行する。   Further, when the inversion control is impossible, that is, when the inversion control cannot be continued, the main control ECU 21 stops (step S9), and the running and posture control processing ends. In this case, the main control ECU 21 stops all processing operations. Therefore, the inversion control and data transmission to each ECU are also stopped. Then, as described later, the active weight part control ECU 23 cannot acquire the command value of the active weight part thrust, and shifts to the thrust addition control.

次に、駆動輪制御ECU22の駆動輪制御処理の動作について説明する。   Next, the operation of the drive wheel control process of the drive wheel control ECU 22 will be described.

図6は本発明の第1の実施の形態における駆動輪制御ECUの駆動輪制御処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the drive wheel control process of the drive wheel control ECU according to the first embodiment of the present invention.

駆動輪制御処理において、駆動輪制御ECU22は、まず、トルク指令を取得したか否かを判断する(ステップS11)。つまり、主制御ECU21から送信される駆動トルクの指令値の取得に成功したか否かを判断する。なお、所定時間、駆動トルクの指令値を取得できなかった場合、取得失敗と判断する。   In the drive wheel control process, the drive wheel control ECU 22 first determines whether a torque command has been acquired (step S11). That is, it is determined whether or not the command value of the drive torque transmitted from the main control ECU 21 has been successfully acquired. If the command value for the drive torque cannot be acquired for a predetermined time, it is determined that the acquisition has failed.

そして、トルク指令を取得した場合、すなわち、主制御ECU21から送信される駆動トルクの指令値の取得に成功した場合、駆動輪制御ECU22は、駆動トルクを制御する(ステップS12)。つまり、取得した駆動トルクの指令値を実現するように、駆動モータ52の駆動回路の電圧を制御する。そして、再度トルク指令を取得したか否かを判断し、それ以降の動作を所定の時間間隔(例えば、100〔μm〕毎)で繰り返し実行する。   When the torque command is acquired, that is, when the command value of the drive torque transmitted from the main control ECU 21 is successfully acquired, the drive wheel control ECU 22 controls the drive torque (step S12). That is, the voltage of the drive circuit of the drive motor 52 is controlled so as to realize the acquired drive torque command value. Then, it is determined whether or not the torque command has been acquired again, and the subsequent operations are repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [μm]).

また、トルク指令を取得したか否かを判断してトルク指令を取得しなかった場合、すなわち、主制御ECU21から送信される駆動トルクの指令値の取得に失敗した場合、駆動輪制御ECU22は停止し(ステップS13)、駆動輪制御処理が終了する。この場合、駆動輪制御ECU22はすべての処理動作を停止する。   Further, when it is determined whether or not the torque command is acquired and the torque command is not acquired, that is, when acquisition of the command value of the drive torque transmitted from the main control ECU 21 fails, the drive wheel control ECU 22 stops. (Step S13), and the drive wheel control process is terminated. In this case, the drive wheel control ECU 22 stops all processing operations.

次に、能動重量部制御ECU23の能動重量部制御処理の動作について説明する。   Next, the operation of the active weight part control process of the active weight part control ECU 23 will be described.

図7は本発明の第1の実施の形態における能動重量部推力指令値の変化を示す図、図8は本発明の第1の実施の形態における能動重量部制御ECUの能動重量部制御処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a diagram showing a change in the active weight portion thrust command value in the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an active weight portion control process of the active weight portion control ECU in the first embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows operation | movement.

能動重量部制御処理において、能動重量部制御ECU23は、まず、蓄電手段73、すなわち、キャパシタを充電する(ステップS21)。具体的には、充電リレー71aに動作信号を送信し、蓄電手段73を充電する。そして、所定の蓄電量又は電圧に達するまで充電した後、動作信号を停止する。   In the active weight part control process, the active weight part control ECU 23 first charges the power storage means 73, that is, the capacitor (step S21). Specifically, an operation signal is transmitted to the charging relay 71a to charge the power storage means 73. Then, after charging until reaching a predetermined storage amount or voltage, the operation signal is stopped.

続いて、能動重量部制御ECU23は、推力指令を取得したか否かを判断する(ステップS22)。つまり、主制御ECU21から送信される能動重量部推力の指令値の取得に成功したか否かを判断する。なお、所定時間、能動重量部推力の指令値を取得できなかった場合、取得失敗と判断する。   Subsequently, the active weight control ECU 23 determines whether or not a thrust command has been acquired (step S22). That is, it is determined whether or not the command value for the active weight portion thrust transmitted from the main control ECU 21 has been successfully acquired. In addition, when the command value of the active weight part thrust cannot be acquired for a predetermined time, it is determined that the acquisition has failed.

そして、推力指令を取得した場合、すなわち、主制御ECU21から送信される能動重量部推力の指令値の取得に成功した場合、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力を制御する(ステップS23)。つまり、取得した能動重量部推力の指令値を実現するように、能動重量部モータ動作回路64の電圧を制御する。   When the thrust command is acquired, that is, when the command for the active weight portion thrust transmitted from the main control ECU 21 is successfully acquired, the active weight portion control ECU 23 controls the active weight portion thrust (step S23). . That is, the voltage of the active weight part motor operation circuit 64 is controlled so as to realize the acquired command value of the active weight part thrust.

さらに、能動重量部制御ECU23は、パラメータを取得する(ステップS24)。つまり、主制御ECU21から能動重量部推力の指令値と共に送信される停止時能動重量部推力パラメータを取得する。そして、再度推力指令を取得したか否かを判断し、それ以降の動作を所定の時間間隔(例えば、100〔μm〕毎)で繰り返し実行する。   Further, the active weight unit control ECU 23 acquires parameters (step S24). That is, the active weight part thrust parameter at the time of stop transmitted with the command value of active weight part thrust from the main control ECU 21 is acquired. Then, it is determined whether or not the thrust command has been acquired again, and the subsequent operations are repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [μm]).

また、推力指令を取得したか否かを判断して推力指令を取得しなかった場合、すなわち、主制御ECU21から送信される能動重量部推力の指令値の取得に失敗した場合、能動重量部制御ECU23は、推力付加制御に移行する。そのため、主制御ECU21からの停止信号を受信するシステムを用いる場合には対応できないケースである主制御ECU21に異常が発生したケースや、主制御ECU21と能動重量部制御ECU23との間の通信異常が発生したケースにも、確実に対応できる。したがって、幅広いフェイル条件について、その異常状態を簡単に、かつ、確実に検知することができる。   Further, when it is determined whether or not the thrust command is acquired and the thrust command is not acquired, that is, when acquisition of the command value of the active weight portion thrust transmitted from the main control ECU 21 fails, the active weight portion control is performed. The ECU 23 proceeds to thrust addition control. Therefore, when a system that receives a stop signal from the main control ECU 21 is used, a case where an abnormality has occurred in the main control ECU 21, which is a case that cannot be dealt with, or a communication abnormality between the main control ECU 21 and the active weight control ECU 23 occurs. It can reliably handle cases that occur. Therefore, the abnormal state can be detected easily and reliably for a wide range of failure conditions.

そして、推力付加制御に移行すると、能動重量部制御ECU23は電源をキャパシタに変更する(ステップS25)。具体的には、付加制御リレー71cに動作信号を送信し、電力供給源をキャパシタ、すなわち、蓄電手段73に切り替える。   And if it transfers to thrust addition control, active weight part control ECU23 will change a power supply into a capacitor (step S25). Specifically, an operation signal is transmitted to the additional control relay 71c, and the power supply source is switched to the capacitor, that is, the power storage means 73.

本実施の形態においては、倒立制御停止後の付加推力に必要な電力を主電源72とは別の蓄電手段73によって賄うようになっている。このように、倒立制御停止後は、倒立制御実行時とは別の電源を使用することによって、バッテリから成る主電源72の異常時や枯渇時においても、確実に車体を前方に傾斜させることができる。また、蓄電手段73として、低容量で高出力を発生可能な特徴を持つキャパシタを使用するので、大きな出力が必要な場合でも、確実に車体を前方に傾斜させることができる。そして、倒立制御の停止前に主電源72であるバッテリを用いてキャパシタを充電するので、蓄電手段73の充電管理が不要であり、安全で使い勝手のよい車両10を提供できる。また、必要な能動重量部推力付加の終了後には、キャパシタの電力を回収する。なお、回収時に昇圧手段74を動作させることで、エネルギの回収率を高める。これにより、エネルギ消費量を気にすることなく、非常時に備えた十分な電力量を用意できる。また、能動重量部推力の付加に伴う回生エネルギを主電源72であるバッテリに回収できる。   In the present embodiment, the electric power necessary for the additional thrust after stopping the inversion control is covered by the power storage means 73 different from the main power source 72. In this way, after stopping the inversion control, by using a power source different from that at the time of the inversion control execution, the vehicle body can be reliably tilted forward even when the main power source 72 composed of the battery is abnormal or exhausted. it can. Further, since a capacitor having a low capacity and capable of generating a high output is used as the power storage means 73, the vehicle body can be reliably tilted forward even when a large output is required. And since a capacitor is charged using the battery which is the main power supply 72 before the inversion control is stopped, the charge management of the power storage means 73 is unnecessary, and the vehicle 10 that is safe and easy to use can be provided. In addition, after the necessary addition of the active weight portion thrust is completed, the power of the capacitor is recovered. It should be noted that the energy recovery rate is increased by operating the booster 74 during recovery. Thereby, sufficient electric energy prepared in case of emergency can be prepared without minding energy consumption. Further, the regenerative energy accompanying the addition of the active weight portion thrust can be recovered in the battery that is the main power source 72.

なお、本実施の形態においては、切替接点によるリレー71を用いているが、他のリレーを用いてもよい。例えば、停止制御リレーとして、オーバーラップ機構を備えるMBB(Make Before Brake)接点によるリレーを用いることで、電源切替時に生じる一時的な電力遮断を回避してもよい。また、コンデンサ等を用いて、瞬間的な電圧低下を低減させてもよい。   In this embodiment, the relay 71 using the switching contact is used, but other relays may be used. For example, as a stop control relay, a relay using an MBB (Make Before Break) contact provided with an overlap mechanism may be used to avoid temporary power interruption that occurs during power switching. Further, an instantaneous voltage drop may be reduced by using a capacitor or the like.

また、本実施の形態においては、倒立制御停止の原因に関わらず、必ず蓄電手段73のエネルギを使用しているが、主電源72であるバッテリの異常や枯渇時以外の場合には、バッテリの電力を用いてもよい。これにより、昇圧時のエネルギ損失量を低減できる。   In the present embodiment, the energy of the power storage means 73 is always used regardless of the cause of the inversion control stop. However, when the battery as the main power source 72 is not abnormal or exhausted, Electric power may be used. Thereby, the energy loss amount at the time of pressure | voltage rise can be reduced.

さらに、本実施の形態においては、蓄電手段73であるキャパシタに残ったエネルギを回収しているが、廃棄してもよい。これにより、昇圧手段74や回収リレー71bが不要になり、より簡素で安価な電力供給システム70を実現できる。   Furthermore, in the present embodiment, energy remaining in the capacitor as the power storage means 73 is recovered, but may be discarded. As a result, the booster 74 and the recovery relay 71b are not required, and a simpler and less expensive power supply system 70 can be realized.

続いて、能動重量部制御ECU23は、経過時間を取得する(ステップS26)。具体的には、倒立制御停止又は推力指令取得失敗からの経過時間を取得する。そして、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力指令値を決定する(ステップS27)。この場合、能動重量部制御ECU23は、第2推力指令手段として機能し、経過時間及び停止時能動重量部推力パラメータから、下記の式によって停止時能動重量部推力指令値を決定する。   Subsequently, the active weight part control ECU 23 acquires the elapsed time (step S26). Specifically, the elapsed time from the inverted control stop or the thrust command acquisition failure is acquired. Then, the active weight part control ECU 23 determines an active weight part thrust command value (step S27). In this case, the active weight part control ECU 23 functions as the second thrust command means, and determines the stop active weight part thrust command value from the elapsed time and the stop active weight part thrust parameter by the following formula.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

上記の式によって決定された停止時能動重量部推力指令値は、図7に示されるように、経過時間tに応じて変化する。   The active weight part thrust command value at the time of stop determined by the above equation changes according to the elapsed time t as shown in FIG.

このように、本実施の形態においては、倒立制御停止直後からの所定時間、能動重量部推力を付加して、車体を適切に傾斜させる。具体的には、経過時間のみに応じて、付加する能動重量部推力の値を変化させる。これにより、車体傾斜センサ41等のセンサの計測値が不要であり、センサの状態に関わらず、倒立制御停止後の安全性と快適性を保障できる。   As described above, in the present embodiment, the active weight portion thrust is applied for a predetermined time immediately after the inversion control is stopped, and the vehicle body is appropriately tilted. Specifically, the value of the active weight part thrust to be added is changed only in accordance with the elapsed time. Thereby, the measurement value of the sensor such as the vehicle body tilt sensor 41 is unnecessary, and safety and comfort after the inversion control stop can be ensured regardless of the state of the sensor.

また、倒立制御停止直前に取得した停止時能動重量部推力パラメータに基づいて、能動重量部推力の与え方を決定する。つまり、倒立制御停止直前の車体傾斜状態等に応じて決定されたパラメータ値を用いる。このように、停止直前の状態を把握することで、より適切な能動重量部推力の付加を実現できる。   Moreover, based on the active weight part thrust parameter at the time of a stop acquired immediately before inversion control stop, how to give active weight part thrust is determined. That is, the parameter value determined according to the vehicle body tilting state or the like immediately before stopping the inversion control is used. As described above, by grasping the state immediately before the stop, it is possible to realize more appropriate addition of the active weight portion thrust.

さらに、能動重量部推力付加量を時間の線形関数として与える。このように、必要な推力値の変化を実現できる最も簡単な関数である線形関数を用いることで、能動重量部制御ECU23の演算負荷を最小にすることができるのとともに、能動重量部モータ62の電力負荷を滑らかにして蓄電手段73の電圧変動下における推力制御を容易にすることができる。   Further, the active weight portion thrust addition amount is given as a linear function of time. In this way, by using a linear function that is the simplest function that can realize a necessary change in the thrust value, it is possible to minimize the calculation load of the active weight control ECU 23 and to reduce the active weight motor 62. The power load can be made smooth to facilitate the thrust control under the voltage fluctuation of the power storage means 73.

さらに、能動重量部制御ECU23が、倒立制御停止時の能動重量部推力指令値を決定する。つまり、能動重量部制御ECU23自身が車体の姿勢制御に必要な能動重量部推力を算出し、その値に応じて能動重量部推力を制御する。そのため、車両システムの他の要素の状態に関わらず、能動重量部推力の制御を実行できる。このように、能動重量部移動型車両の倒立制御に不可欠な能動重量部制御システムをフェイルセーフ手段としても用いることで、フェイルセーフのために新たなECUやアクチュエータを追加することなく、倒立制御停止時の安全性を保障できる。   Further, the active weight part control ECU 23 determines an active weight part thrust command value when the inverted control is stopped. In other words, the active weight part control ECU 23 itself calculates the active weight part thrust necessary for the posture control of the vehicle body, and controls the active weight part thrust according to the value. Therefore, the active weight portion thrust can be controlled regardless of the state of other elements of the vehicle system. As described above, the active weight part control system, which is indispensable for the inversion control of the active weight part moving vehicle, is also used as a fail safe means, so that the inversion control is stopped without adding a new ECU or actuator for fail safe. You can ensure the safety of the time.

なお、本実施の形態においては、単純な線形関数によって能動重量部推力指令値を決定しているが、より複雑な関数を用いてもよい。この場合、その関数を定義するのに最低限必要なパラメータを倒立制御実行時に主制御ECU21から取得する。   In the present embodiment, the active weight part thrust command value is determined by a simple linear function, but a more complicated function may be used. In this case, the minimum necessary parameters for defining the function are acquired from the main control ECU 21 when the inversion control is executed.

続いて、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力を制御する(ステップS28)。つまり、決定した能動重量部推力指令値を実現するように能動重量部モータ動作回路64の電圧を制御する。続いて、能動重量部制御ECU23は、制御終了であるか否かを判断する(ステップS29)。この場合、停止時能動重量部推力パラメータによって決定される時間を経過すると、制御を終了する。つまり、経過時間がパラメータの1つである能動重量部推力付加時間以上であるとき、制御終了とみなす。   Subsequently, the active weight part control ECU 23 controls the active weight part thrust (step S28). That is, the voltage of the active weight part motor operation circuit 64 is controlled so as to realize the determined active weight part thrust command value. Subsequently, the active weight unit control ECU 23 determines whether or not the control is finished (step S29). In this case, when the time determined by the stop active weight part thrust parameter has elapsed, the control is terminated. That is, when the elapsed time is equal to or longer than the active weight part thrust addition time which is one of the parameters, it is regarded as the end of control.

そして、制御終了でない場合、能動重量部制御ECU23は、再度経過時間を取得し、それ以降の動作を所定の時間間隔(例えば、100〔μm〕毎)で繰り返し実行する。   When the control is not finished, the active weight control ECU 23 obtains the elapsed time again and repeats the subsequent operation at predetermined time intervals (for example, every 100 [μm]).

また、制御終了である場合、能動重量部制御ECU23は、ブレーキを作動させる(ステップS30)。具体的には、能動重量部ブレーキ63への電力供給を遮断し、該能動重量部ブレーキ63を作動させ、搭乗部14を本体部11に対して移動不能とする。これにより、推力付加の終了直後に、搭乗部14が車体の傾斜方向に加速することを防ぐことができ、倒立制御停止後の安全性と快適性を更に高めることができる。   When the control is finished, the active weight control ECU 23 activates the brake (step S30). Specifically, power supply to the active weight brake 63 is cut off, the active weight brake 63 is operated, and the riding section 14 is immovable with respect to the main body 11. Thereby, it is possible to prevent the riding section 14 from accelerating in the vehicle body inclination direction immediately after the end of the thrust addition, and it is possible to further improve the safety and comfort after the inversion control is stopped.

このように、本実施の形態においては、例えば、車両システムの異常時に、直ちに搭乗部14にブレーキをかけて停止させるのではなく、搭乗部14に適切な推力を付与し、適切な位置に移動させることで、車体を安全かつ快適に接地状態へ導いた後にブレーキを作動させる。   Thus, in the present embodiment, for example, when the vehicle system is abnormal, the riding portion 14 is not immediately braked and stopped, but an appropriate thrust is applied to the riding portion 14 and moved to an appropriate position. By doing so, the brake is activated after the vehicle body is safely and comfortably guided to the ground.

続いて、能動重量部制御ECU23は、蓄電手段73であるキャパシタの電力を回収し(ステップS31)、能動重量部制御処理が終了する。この場合、能動重量部制御ECU23は、回収リレー71bに動作信号を送信し、キャパシタの電力を主電源72であるバッテリに回収する。なお、付加制御リレー71cへの動作信号を停止した後、キャパシタの電圧が所定の閾値を下回るまで、回収リレー71bに動作信号を送信し続ける。   Subsequently, the active weight part control ECU 23 recovers the electric power of the capacitor which is the power storage means 73 (step S31), and the active weight part control process ends. In this case, the active weight control ECU 23 transmits an operation signal to the recovery relay 71 b and recovers the power of the capacitor to the battery as the main power source 72. After stopping the operation signal to the additional control relay 71c, the operation signal is continuously transmitted to the recovery relay 71b until the voltage of the capacitor falls below a predetermined threshold.

なお、本実施の形態においては、倒立制御停止に至った原因に関わらず上述の制御を実行するが、特定の原因による停止時に限って本制御を実行してもよい。例えば、主制御ECU21と能動重量部制御ECU23との間の通信異常時に限って本制御を実行してもよい。   In the present embodiment, the above-described control is executed regardless of the cause of the inverted control stop, but this control may be executed only when the stop is caused by a specific cause. For example, this control may be executed only when communication between the main control ECU 21 and the active weight control ECU 23 is abnormal.

また、本実施の形態においては、倒立制御の継続が不可能になった場合に上述の制御を実行するが、倒立制御の継続が不要になった場合にも同様の制御を実行してもよい。例えば、搭乗部14に主電源投入切替手段を備え、乗員15が急な降車を希望した場合に、前記主電源投入切替手段によって主電源72を遮断することにより、乗員15の降車に適した車体姿勢に移行するようにしてもよい。これにより、降車を速やかに行うことが可能になり、利便性が向上する。   Further, in the present embodiment, the above-described control is executed when the inversion control cannot be continued, but the same control may be executed when the inversion control is no longer required. . For example, when the riding section 14 is provided with main power on switching means, and the occupant 15 desires to get off suddenly, the main power supply 72 is cut off by the main power on switching means, so that the vehicle body suitable for the occupant 15 to get off is obtained. You may make it transfer to an attitude | position. As a result, it is possible to quickly get off the vehicle, and convenience is improved.

このように、本実施の形態においては、倒立制御停止直後から所定時間、能動重量部推力を付加して、車体を特定方向に傾斜させるようになっている。具体的には、倒立制御停止直後からの時間に応じて、付加する能動重量部推力の大きさを決定する。また、搭乗部14を車体の特定方向(本実施の形態においては、前方)と同方向に回転させるような能動重量部推力の値を正とするとき、時間経過と共に付加する能動重量部推力を徐々に減少させる。そして、付加する能動重量部推力の最終値を負の値とする。   Thus, in the present embodiment, the active weight portion thrust is applied for a predetermined time immediately after stopping the inversion control, and the vehicle body is tilted in a specific direction. Specifically, the magnitude of the active weight portion thrust to be added is determined according to the time immediately after the stop of the inverted control. In addition, when the value of the active weight portion thrust that rotates the riding portion 14 in the same direction as the specific direction of the vehicle body (forward in the present embodiment) is positive, the active weight portion thrust to be added with the passage of time is Decrease gradually. And let the final value of the active weight part thrust to add be a negative value.

また、倒立制御停止直前の車体傾斜状態に応じて、付加する能動重量部推力のタイムスケジュールに関するパラメータを決定する。該タイムスケジュールに関するパラメータは、初期値、付加時間及び増加率、すなわち、能動重量部推力初期値、能動重量部推力付加時間及び能動重量部推力増加率とする。なお、前記タイムスケジュールに関するパラメータは、倒立制御実行時に主制御ECU21によって決定される。また、重量センサ81を備え、取得した搭載重量の値に応じて付加する能動重量部推力を補正する。   In addition, parameters relating to the time schedule of the active weight portion thrust to be added are determined according to the vehicle body tilt state immediately before the inversion control is stopped. Parameters relating to the time schedule are an initial value, an additional time, and an increase rate, that is, an active weight part thrust initial value, an active weight part thrust addition time, and an active weight part thrust increase rate. The parameter relating to the time schedule is determined by the main control ECU 21 when the inversion control is executed. Moreover, the weight sensor 81 is provided and the active weight part thrust added according to the value of the acquired mounting weight is correct | amended.

さらに、所定時間の能動重量部推力付加の後、能動重量部ブレーキ63によって、搭乗部14の相対位置を固定する。   Furthermore, after adding the active weight portion thrust for a predetermined time, the relative position of the riding portion 14 is fixed by the active weight portion brake 63.

さらに、能動重量部制御ECU23によって、能動重量部推力を付加する。つまり、主制御ECU21からの能動重量部推力指令値を所定時間受信しないと、能動重量部制御ECU23は自身が第2推力指令手段として機能し、付加する能動重量部推力を決定する。なお、倒立制御では、主制御ECU21が第1推力指令手段として機能し、倒立制御に適した能動重量部推力値を能動重量部制御ECU23に指令する。   Further, an active weight part thrust is applied by the active weight part control ECU 23. That is, if the active weight part thrust command value from the main control ECU 21 is not received for a predetermined time, the active weight part control ECU 23 functions as the second thrust command means and determines the active weight part thrust to be added. In the inversion control, the main control ECU 21 functions as a first thrust command means, and commands an active weight portion thrust value suitable for the inversion control to the active weight portion control ECU 23.

さらに、倒立制御停止直後に能動重量部制御ECU23に電力を供給する蓄電手段73を備える。車両システムの起動直後に電力を蓄電手段73に供給し、正常終了直前に電力を回収する。   Furthermore, a power storage means 73 is provided for supplying power to the active weight control ECU 23 immediately after the inversion control is stopped. Immediately after the vehicle system is activated, electric power is supplied to the power storage means 73, and electric power is recovered immediately before normal termination.

これにより、小型で軽量で安価な倒立型の車両10を提供できる。緊急停止時を含む倒立制御停止時に、確実に車体を特定方向に傾斜させることができる。また、搭乗部移動型の倒立型車両に備わっている能動重量部制御システムを、特定方向傾斜手段に活用するので、車体固定式の片側ストッパであるストッパ16のみによって、安全な倒立型の車両10を実現できる。   Thereby, the inverted vehicle 10 which is small, light, and inexpensive can be provided. The vehicle body can be reliably tilted in a specific direction when the inverted control stop including the emergency stop is performed. Further, since the active weight control system provided in the riding section moving type inverted vehicle is utilized for the specific direction tilting means, the safe inverted vehicle 10 can be secured only by the stopper 16 which is a one-side stopper fixed to the vehicle body. Can be realized.

なお、本実施の形態においては、前方に車体を傾けた方が利便性や快適性が高いという前提で、特定方向を前方として、前方への傾斜を促す制御を実行しているが、特定方向を後方として、後方に傾けてもよい。例えば、車両10の前方にハンドルがあり、後方から搭乗する立ち乗り型の倒立型車両の場合、必ず後方に傾斜させることで、乗降時の利便性や快適性を高めることができる場合がある。   In the present embodiment, the control for urging the vehicle forward is executed on the assumption that the vehicle body tilted forward is more convenient and more comfortable. It may be tilted backward, with the back. For example, in the case of a standing-type inverted vehicle that has a handle in front of the vehicle 10 and is boarded from behind, it may be possible to improve convenience and comfort when getting on and off by always inclining backward.

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9は本発明の第2の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the vehicle system according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、倒立制御停止後の所定時間、搭乗部14の位置に応じて能動重量部推力を決定する。   In the present embodiment, the active weight portion thrust is determined according to the position of the riding portion 14 for a predetermined time after the inversion control is stopped.

経過時間のみによる車体の姿勢制御は難しい。例えば、能動重量部推力の付加による搭乗部14の移動状態と車体の傾斜状態とをともに予測し、適切な能動重量部推力のタイムスケジュールを設定する必要がある。そのため、十分な安全性を保障するためには、制御系の設計や調整に時間とコストを要する場合がある。また、一般に、能動重量部制御ECU23は搭乗部14の位置を取得する手段を備える。すなわち、搭乗部14の移動機構と機械的に連結された能動重量部モータ62の回転状態等に基づき、推力制御を行うので、一般的なシステムにおいて、搭乗部14の位置情報を取得することが可能である。   It is difficult to control the posture of the vehicle body only by elapsed time. For example, it is necessary to predict both the movement state of the riding section 14 and the lean state of the vehicle body due to the addition of the active weight portion thrust, and to set an appropriate active weight portion thrust time schedule. Therefore, it may take time and cost to design and adjust the control system in order to ensure sufficient safety. In general, the active weight control ECU 23 includes means for acquiring the position of the riding section 14. That is, since thrust control is performed based on the rotation state of the active weight unit motor 62 mechanically coupled to the moving mechanism of the riding unit 14, the position information of the riding unit 14 can be acquired in a general system. Is possible.

そこで、本実施の形態においては、能動重量部推力パラメータと搭乗部14の位置に応じて、付加する能動重量部推力を決定する。具体的には、取得した搭乗部14の位置に基づき、搭乗部14を目標位置に到達させるように能動重量部推力を与える。また、能動重量部推力パラメータは、搭乗部目標位置と推力付加時間とする。そして、能動重量部制御ECU23は、倒立制御実行時には能動重量部推力指令値を逐次取得して、それを実現するように推力制御を実行し、倒立制御停止時には直前に取得した位置指令値に基づいて、それを実現するように位置制御を実行する。   Therefore, in the present embodiment, the active weight part thrust to be added is determined according to the active weight part thrust parameter and the position of the riding section 14. Specifically, based on the acquired position of the riding part 14, the active weight part thrust is applied so that the riding part 14 reaches the target position. The active weight portion thrust parameter is the riding section target position and the thrust addition time. The active weight portion control ECU 23 sequentially acquires the active weight portion thrust command value when executing the inversion control, executes the thrust control so as to realize it, and based on the position command value acquired immediately before when the inversion control is stopped. Then, position control is executed to realize it.

これにより、より簡単で信頼性の高い倒立制御停止後の能動重量部推力付加制御を実行でき、その結果、より安全で安価な倒立型の車両10を提供することができる。   As a result, the active weight portion thrust addition control after stopping the inverted control that is simpler and more reliable can be executed. As a result, the inverted vehicle 10 that is safer and less expensive can be provided.

図9に示されるように、本実施の形態においては、前記能動重量部センサ61は、検出した能動重量部位置及び/又は移動速度を主制御ECU21だけでなく、能動重量部制御ECU23にも送信する。その他の点の構成については、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。   As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the active weight part sensor 61 transmits the detected active weight part position and / or moving speed not only to the main control ECU 21 but also to the active weight part control ECU 23. To do. Since the configuration of other points is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

次に、本実施の形態における車両10の動作について説明する。まず、主制御ECU21の走行及び姿勢制御処理の動作について説明する。   Next, the operation of the vehicle 10 in the present embodiment will be described. First, the operation of the travel and attitude control processing of the main control ECU 21 will be described.

図10は本発明の第2の実施の形態における主制御ECU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。   FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the travel and attitude control processing of the main control ECU in the second embodiment of the present invention.

なお、走行及び姿勢制御処理を開始してから各アクチュエータの出力指令値を決定するまでの動作、すなわち、ステップS41〜S45の動作は、前記第1の実施の形態における図5に示されるステップS1〜S5の動作と同様であるので、その説明を省略する。   The operation from the start of the travel and attitude control processing to the determination of the output command value of each actuator, that is, the operations in steps S41 to S45, is the step S1 shown in FIG. 5 in the first embodiment. Since it is the same as the operation of .about.S5, its description is omitted.

そして、主制御ECU21は、各アクチュエータの出力指令値を決定した後、停止時能動重量部推力パラメータを決定する(ステップS46)。この場合、主制御ECU21は、パラメータ決定手段として機能し、各状態量から、停止時能動重量部推力パラメータとしての能動重量部目標位置及び能動重量部推力付加時間を決定する。まず、能動重量部目標位置を下記の式によって取得する。   Then, after determining the output command value of each actuator, the main control ECU 21 determines the active weight part thrust parameter at the time of stop (step S46). In this case, the main control ECU 21 functions as parameter determination means, and determines the active weight part target position and the active weight part thrust addition time as the active weight part thrust parameter at the time of stop from each state quantity. First, the active weight part target position is acquired by the following formula.

Figure 0005187256
Figure 0005187256

また、能動重量部推力付加時間を下記の式によって取得する。   Moreover, the active weight part thrust addition time is acquired by the following formula.

Figure 0005187256
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このように、本実施の形態においては、倒立制御停止後の付加推力に関するパラメータである停止時能動重量部推力パラメータを決定する。具体的には、倒立制御停止直前の車体姿勢に応じて、倒立制御停止後の能動重量部推力パラメータを決定する。なお、パラメータは、目標位置及び付加時間の2種、すなわち、能動重量部目標位置及び能動重量部推力付加時間の2種とする。   Thus, in the present embodiment, the active weight part thrust parameter at the time of stop, which is a parameter relating to the additional thrust after stopping the inverted control, is determined. Specifically, the active weight portion thrust parameter after the inversion control stop is determined according to the vehicle body posture immediately before the inversion control stop. It should be noted that there are two types of parameters, a target position and an additional time, that is, an active weight part target position and an active weight part thrust addition time.

まず、倒立制御停止直前の車体傾斜角に応じて、能動重量部目標位置を決定する。なお、車体の後方傾斜時には、能動重量部目標位置を正の値とし、搭乗部14を前方へ移動させることで車体の重心を前方へ移動させ、車体を前方傾斜へ移行させる。一方、車体の前方傾斜時には、能動重量部目標位置を負の値とし、搭乗部14を後方へ移動させることで車体の重心を後方へ移動させ、前方傾斜速度の増加を抑える。   First, the active weight portion target position is determined according to the vehicle body inclination angle immediately before the inversion control is stopped. When the vehicle body is tilted rearward, the active weight portion target position is set to a positive value, the center of gravity of the vehicle body is moved forward by moving the riding section 14 forward, and the vehicle body is shifted to forward tilt. On the other hand, when the vehicle body leans forward, the active weight portion target position is set to a negative value, and the center of gravity of the vehicle body is moved backward by moving the riding portion 14 backward, thereby suppressing an increase in the forward lean speed.

また、能動重量部目標位置と現在の位置との差に応じて、能動重量部推力を付加する時間を決定する。なお、能動重量部目標位置と現在の位置との差が大きい場合には、能動重量部推力の付加時間を大きくする。一方、能動重量部目標位置と現在の位置との差が小さい場合には、能動重量部推力の付加時間を小さくする。なお、車体の傾斜状態、すなわち、車体のストッパ16が路面に接触するまでの時間に関わらず、搭乗部14を目標位置まで移動させるのに要する時間だけ能動重量部推力を付加する。換言すれば、搭乗部14が目標位置付近に到達したら、車体の傾斜状態に関わらず能動重量部推力付加を終了する。これにより、エネルギ消費量を低減させると共に、制御の安定性を向上できる。   Also, the time for adding the active weight part thrust is determined according to the difference between the active weight part target position and the current position. When the difference between the active weight part target position and the current position is large, the addition time of the active weight part thrust is increased. On the other hand, when the difference between the active weight part target position and the current position is small, the additional time of the active weight part thrust is reduced. Note that the active weight portion thrust is applied only for the time required to move the riding section 14 to the target position regardless of the tilted state of the vehicle body, that is, the time until the stopper 16 of the vehicle body contacts the road surface. In other words, when the riding section 14 reaches the vicinity of the target position, the addition of the active weight section thrust is terminated regardless of the lean state of the vehicle body. This can reduce energy consumption and improve control stability.

パラメータの決定時に必要な車体傾斜角及び搭乗部位置として、その他の影響を加味した実質車体傾斜角及び実質搭乗部位置の値を用いる。具体的には、車体傾斜角速度に基づいて、実質車体傾斜角の値を決定する。車体の前方への傾斜速度が大きいほど、実質車体傾斜角の値を増加させる。また、車体の後方への傾斜速度が大きいほど、実質車体傾斜角の値を減少させる。これにより、車体の傾斜角が変化する最中に倒立制御を停止した場合でも、安全性や快適性を保障できる。   As the vehicle body inclination angle and the riding section position required when determining the parameters, the values of the actual vehicle body inclination angle and the actual riding section position taking into account other effects are used. Specifically, the value of the substantial vehicle body tilt angle is determined based on the vehicle body tilt angular velocity. The value of the substantial vehicle body inclination angle is increased as the vehicle body leans forward. In addition, the value of the substantial vehicle body inclination angle is decreased as the vehicle body rearward tilt speed increases. Thereby, even when the inversion control is stopped while the inclination angle of the vehicle body is changing, safety and comfort can be ensured.

また、倒立制御停止時における車両10の減速に伴う慣性力の影響を考慮する。予測される車両10の減速度と減速時間に基づいて、実質車体傾斜角と実質搭乗部位置を補正する。また、車両速度又は駆動輪回転角速度に基づいて、減速時間を決定する。車両速度が高いほど、車両10が停止するまでの時間が長く、車体傾斜に大きな影響を及ぼすと判断する。このように、緊急停止後の慣性力を考慮することで、より高精度に傾斜状態を制御できる。   Moreover, the influence of the inertia force accompanying the deceleration of the vehicle 10 at the time of inversion control stop is considered. Based on the predicted deceleration and deceleration time of the vehicle 10, the substantial vehicle body inclination angle and the substantial riding section position are corrected. Further, the deceleration time is determined based on the vehicle speed or the driving wheel rotation angular speed. It is determined that the higher the vehicle speed is, the longer it takes for the vehicle 10 to stop, which greatly affects the vehicle body inclination. Thus, the inclination state can be controlled with higher accuracy by considering the inertial force after the emergency stop.

さらに、搭載重量に応じて、倒立制御停止後に付加する能動重量部推力を補正する。すなわち、重量センサ81によって取得した搭載重量に応じて、停止時能動重量部推力パラメータを決定する。これにより、任意の乗員15や積載物に対して、倒立制御停止時の安全性や快適性を確実に保障できる。   Furthermore, the active weight portion thrust applied after the inversion control is stopped is corrected according to the mounted weight. That is, the active weight part thrust parameter at the time of stop is determined according to the mounted weight acquired by the weight sensor 81. Thereby, it is possible to reliably ensure the safety and comfort when stopping the inverted control for any occupant 15 and the load.

なお、本実施の形態においては、各種慣性の影響を考慮して能動重量部推力パラメータを決定しているが、さらに、他の影響を考慮してもよい。例えば、搭乗部14の重心位置を取得する重心位置取得手段を備え、その取得値に応じて能動重量部推力の付加量を決定してもよい。また、路面の形状を取得する路面形状取得手段を備え、その取得値、例えば、路面勾配の値に応じて能動重量部推力パラメータを修正してもよい。   In the present embodiment, the active weight portion thrust parameter is determined in consideration of the effects of various inertias, but other effects may be further considered. For example, a center-of-gravity position acquisition unit that acquires the center-of-gravity position of the riding part 14 may be provided, and the additional amount of the active weight part thrust may be determined according to the acquired value. Further, road surface shape acquisition means for acquiring the shape of the road surface may be provided, and the active weight portion thrust parameter may be corrected according to the acquired value, for example, the value of the road surface gradient.

また、本実施の形態においては、能動重量部推力パラメータとして目標位置及び付加時間を与えているが、他のパラメータに代えて、又は、他のパラメータを加えて能動重量部推力付加量の設定方法を定義してもよい。例えば、能動重量部制御ECU23が能動重量部推力の指令値を決定する際のフィードバックゲインを車体の状態に応じて補正し、この値をパラメータとして追加してもよい。また、パラメータ値の一部を定数としてもよい。このとき、能動重量部制御ECU23側でそれらの定数が定義されてもよい。   Further, in the present embodiment, the target position and the additional time are given as the active weight part thrust parameter, but the method for setting the active weight part thrust addition amount instead of other parameters or by adding other parameters. May be defined. For example, the feedback gain when the active weight control ECU 23 determines the command value of the active weight thrust may be corrected according to the state of the vehicle body, and this value may be added as a parameter. Further, a part of the parameter value may be a constant. At this time, those constants may be defined on the active weight part control ECU 23 side.

さらに、本実施の形態においては、非線形の関数によって実質車体傾斜角を決定しているが、線形近似した簡単な関数によって決定してもよい。また、非線形の関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the substantial vehicle body inclination angle is determined by a non-linear function, but may be determined by a simple linear approximation function. Further, a non-linear function may be provided as a map and determined using the map.

続いて、主制御ECU21は、各ECUに各データを送信する(ステップS47)。なお、以降の動作、すなわち、ステップS47〜S49の動作は、前記第1の実施の形態における図5に示されるステップS7〜S9の動作と同様であるので、その説明を省略する。   Subsequently, the main control ECU 21 transmits each data to each ECU (step S47). The subsequent operations, that is, the operations in steps S47 to S49 are the same as the operations in steps S7 to S9 shown in FIG. 5 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

次に、能動重量部制御ECU23の能動重量部制御処理の動作について説明する。   Next, the operation of the active weight part control process of the active weight part control ECU 23 will be described.

図11は本発明の第2の実施の形態における能動重量部制御ECUの能動重量部制御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 active weight part control process of the active weight part control ECU according to the second embodiment of the present invention.

なお、能動重量部制御処理を開始してから経過時間を取得するまでの動作、すなわち、ステップS51〜S56の動作は、前記第1の実施の形態における図8に示されるステップS21〜S26の動作と同様であるので、その説明を省略する。   The operation from the start of the active weight control process until the elapsed time is acquired, that is, the operations in steps S51 to S56 are the operations in steps S21 to S26 shown in FIG. 8 in the first embodiment. Since this is the same, the description thereof is omitted.

そして、能動重量部制御ECU23は、経過時間を取得した後、能動重量部位置を取得する(ステップS57)。具体的には、能動重量部センサ61から能動重量部位置としての搭乗部位置λS を取得する。 And active weight part control ECU23 acquires an active weight part position, after acquiring elapsed time (step S57). Specifically, the riding section position λ S as the active weight section position is acquired from the active weight section sensor 61.

続いて、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力指令値を決定する(ステップS58)。この場合、能動重量部制御ECU23は、第2推力指令手段として機能し、能動重量部位置及び停止時能動重量部推力パラメータから、下記の式によって停止時能動重量部推力指令値を決定する。   Subsequently, the active weight part control ECU 23 determines an active weight part thrust command value (step S58). In this case, the active weight part control ECU 23 functions as a second thrust command means, and determines a stop active weight part thrust command value from the active weight part position and the stop active weight part thrust parameter according to the following equation.

Figure 0005187256
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なお、係数KP 及びKI は、フィードバックゲインであり、極配置法等で決定した所定値をあらかじめ設定しておく。 The coefficients K P and K I are feedback gains, and predetermined values determined by a pole placement method or the like are set in advance.

本実施の形態においては、倒立制御停止直後からの所定時間、能動重量部推力を付加して、車体を適切に傾斜させる。この場合、能動重量部センサ61によって取得した能動重量部位置に応じて、付加する能動重量部推力の値を変化させる。このように、実際の状態量を取得することで、倒立制御停止後の安全性と快適性を容易かつ確実に保障できる。   In the present embodiment, the active weight portion thrust is applied for a predetermined time immediately after stopping the inversion control, and the vehicle body is appropriately tilted. In this case, the value of the active weight part thrust to be added is changed according to the active weight part position acquired by the active weight part sensor 61. Thus, by acquiring the actual state quantity, it is possible to easily and reliably ensure the safety and comfort after stopping the inverted control.

また、倒立制御停止直前に取得した停止時能動重量部推力パラメータに基づいて、能動重量部推力の与え方を決定する。具体的には、倒立制御停止直前の車体姿勢等に応じて決定された能動重量部目標位置を用いる。このように、停止直前の状態を把握することで、より適切な能動重量部推力の付加を実現できる。   Moreover, based on the active weight part thrust parameter at the time of a stop acquired immediately before inversion control stop, how to give active weight part thrust is determined. Specifically, the active weight portion target position determined according to the vehicle body posture or the like immediately before stopping the inverted control is used. As described above, by grasping the state immediately before the stop, it is possible to realize more appropriate addition of the active weight portion thrust.

さらに、能動重量部推力付加量を線形フィードバック制御則(PI制御)に従って与える。このように、簡単な制御則を用いることで、演算負荷を低減するのと共に、能動重量部モータ62の電力負荷を滑らかにして蓄電手段73の電圧変動下における推力制御を容易にする。   Furthermore, the active weight portion thrust addition amount is given in accordance with a linear feedback control law (PI control). In this way, by using a simple control law, the calculation load is reduced, and the power load of the active weight motor 62 is smoothed to facilitate the thrust control under the voltage fluctuation of the power storage unit 73.

なお、本実施の形態においては、能動重量部目標位置を一定値としているが、時間と共に変化させてもよい。例えば、時間経過と共に能動重量部目標位置を減少させることで、車体のストッパ16が接地する際の衝撃を軽減させてもよい。   In the present embodiment, the active weight part target position is a constant value, but it may be changed with time. For example, the impact when the stopper 16 of the vehicle body contacts the ground may be reduced by reducing the active weight target position with the passage of time.

また、本実施の形態においては、能動重量部推力の付加時間を倒立制御停止直前にあらかじめ決定しているが、倒立制御停止後の状態に応じて決定してもよい。例えば、搭乗部14の実際の位置と目標位置との偏差が所定の閾値を下回ったら推力付加を終了させることで、搭乗部14の移動をより確実に遂行させてもよい。   Further, in the present embodiment, the additional time of the active weight portion thrust is determined in advance immediately before the inverted control is stopped, but may be determined according to the state after the inverted control is stopped. For example, when the deviation between the actual position of the riding section 14 and the target position falls below a predetermined threshold value, the addition of the thrust may be terminated to perform the movement of the riding section 14 more reliably.

続いて、能動重量部制御ECU23は、能動重量部推力を制御する(ステップS59)。なお、以降の動作、すなわち、ステップS59〜S62の動作は、前記第1の実施の形態における図8に示されるステップS28〜S31の動作と同様であるので、その説明を省略する。   Subsequently, the active weight part control ECU 23 controls the active weight part thrust (step S59). Since the subsequent operations, that is, the operations in steps S59 to S62 are the same as the operations in steps S28 to S31 shown in FIG. 8 in the first embodiment, the description thereof is omitted.

このように、本実施の形態においては、能動重量部推力パラメータと搭乗部14の位置に応じて付加する能動重量部推力を決定するので、より簡単で信頼性の高い倒立制御停止後の能動重量部推力付加制御を実行でき、その結果、より安全で安価な倒立型の車両10を提供することができる。   As described above, in the present embodiment, the active weight portion thrust to be added is determined in accordance with the active weight portion thrust parameter and the position of the riding portion 14, so that the active weight after stopping the inverted control is simpler and more reliable. The partial thrust addition control can be executed, and as a result, the safer and cheaper inverted vehicle 10 can be provided.

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.

本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に適用することができる。   The present invention can be applied to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.

10 車両
12 駆動輪
14 搭乗部
20 車両制御装置
21 主制御ECU
23 能動重量部制御ECU
73 蓄電手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle 12 Drive wheel 14 Riding part 20 Vehicle control apparatus 21 Main control ECU
23 Active weight control ECU
73 Power storage means

Claims (9)

回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、
前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、
前記駆動輪に与える駆動トルク及び前記能動重量部の位置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、前記車体の姿勢制御の停止直後から所定時間、前記能動重量部に推力を付加して前記能動重量部を車体に対して移動させ、前記車体を特定方向に傾斜させるものであって、前記車体の姿勢制御の停止直後からの時間の経過とともに前記能動重量部に付加する推力を減少させ、該推力の最終値を、前記能動重量部を前記特定方向と反対方向に移動させる負の値とすることを特徴とする車両。
A drive wheel rotatably mounted on the vehicle body,
An active weight portion movably attached to the vehicle body;
A vehicle control device for controlling the posture of the vehicle body by controlling the drive torque applied to the drive wheel and the position of the active weight portion;
Said vehicle control unit, a predetermined time immediately after stop of the vehicle body attitude control, by adding thrust to the active weight portion moves the active weight portion to the vehicle body, intended to tilt the vehicle body in a specific direction The thrust applied to the active weight portion is decreased with the passage of time immediately after the posture control of the vehicle body is stopped, and the final value of the thrust is moved in the direction opposite to the specific direction. A vehicle characterized by a negative value .
前記車両制御装置は、
前記推力を制御する推力制御手段と、
前記車体の傾斜角を保持する推力値を前記推力制御手段に指令する第1推力指令手段と、
前記車体を特定方向へ傾斜させる推力値を前記推力制御手段に指令する第2推力指令手段と、
前記車体の姿勢制御の停止からの経過時間を取得する時間取得手段と、
前記能動重量部に推力を付加するタイムスケジュールに関するパラメータを決定するパラメータ決定手段とを備え、
前記第1推力指令手段からの指令値を前記推力制御手段が前記所定時間受信しないと、前記第2推力指令手段は、前記パラメータと前記経過時間とによって推力値を決定して前記推力制御手段に指令する請求項に記載の車両。
The vehicle control device includes:
Thrust control means for controlling the thrust;
First thrust command means for commanding the thrust control means for a thrust value for maintaining the tilt angle of the vehicle body;
Second thrust command means for commanding the thrust control means for a thrust value for tilting the vehicle body in a specific direction;
Time acquisition means for acquiring an elapsed time from the stop of the posture control of the vehicle body;
Parameter determining means for determining a parameter relating to a time schedule for adding thrust to the active weight part,
If the thrust control means does not receive the command value from the first thrust command means for the predetermined time, the second thrust command means determines a thrust value based on the parameter and the elapsed time, and sends it to the thrust control means. The vehicle according to claim 1 which commands.
前記パラメータは前記能動重量部に付加する推力の初期値、付加時間及び増加率である請求項に記載の車両。 The vehicle according to claim 2 , wherein the parameters are an initial value, an addition time, and an increase rate of thrust applied to the active weight part. 前記車両制御装置は、
前記推力を制御する推力制御手段と、
前記車体の傾斜角を保持する推力値を前記推力制御手段に指令する第1推力指令手段と、
前記車体を特定方向へ傾斜させる推力値を前記推力制御手段に指令する第2推力指令手段と、
前記能動重量部の位置を取得する位置取得手段と、
前記能動重量部に付加する推力に関するパラメータを決定するパラメータ決定手段とを備え、
前記第1推力指令手段からの指令値を前記推力制御手段が前記所定時間受信しないと、前記第2推力指令手段は、前記パラメータと前記能動重量部の位置とによって推力値を決定して前記推力制御手段に指令する請求項に記載の車両。
The vehicle control device includes:
Thrust control means for controlling the thrust;
First thrust command means for commanding the thrust control means for a thrust value for maintaining the tilt angle of the vehicle body;
Second thrust command means for commanding the thrust control means for a thrust value for tilting the vehicle body in a specific direction;
Position acquisition means for acquiring the position of the active weight part;
Parameter determining means for determining a parameter relating to thrust applied to the active weight part,
If the thrust control means does not receive the command value from the first thrust command means for the predetermined time, the second thrust command means determines the thrust value based on the parameter and the position of the active weight part, and the thrust The vehicle according to claim 1 , wherein the vehicle is instructed to a control means.
前記パラメータは前記能動重量部の目標位置及び前記能動重量部に付加する推力の付加時間である請求項に記載の車両。 The vehicle according to claim 4 , wherein the parameter is a target position of the active weight portion and an addition time of thrust applied to the active weight portion. 前記パラメータは前記車体の姿勢制御の実行時に決定される請求項又はに記載の車両。 The vehicle according to claim 2 or 4 , wherein the parameter is determined at the time of execution of posture control of the vehicle body. 能動重量部の重量を取得する重量取得手段を更に備え、
前記パラメータ決定手段は、前記重量取得手段によって取得された前記能動重量部の重量によって前記パラメータを補正する請求項のいずれか1項に記載の車両。
It further comprises weight acquisition means for acquiring the weight of the active weight part,
The parameter determination unit of the vehicle according to any one of claims 2-6 for correcting the parameter by the weight of the active weight portion obtained by the weight obtaining means.
前記車体の姿勢制御の停止後に前記推力制御手段に電力を供給する蓄電手段を更に有する請求項又はに記載の車両。 Vehicle according to claim 2 or 4, further comprising a storage means for supplying electric power to the thrust control means after stopping of said vehicle body attitude control. 前記車両制御装置は、起動直後に前記蓄電手段に電力を供給し、停止直前に前記蓄電手段から電力を回収する請求項に記載の車両。 The vehicle according to claim 8 , wherein the vehicle control device supplies power to the power storage unit immediately after startup and collects power from the power storage unit immediately before stopping.
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