JP5229193B2 - vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、車両に関するものである。   The present invention relates to a vehicle.

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、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪に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 and drives by sensing a change in the posture of the vehicle body due to the driver's movement of the center of gravity, and a vehicle body posture that is attached to a single spherical drive wheel Techniques such as a vehicle that moves while controlling the vehicle have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この場合、運転者による操縦装置の操作入力量に応じて、車体や駆動輪の動作を制御して車体の倒立状態を保ちながら走行するようになっている。   In this case, the vehicle travels while maintaining the inverted state of the vehicle body by controlling the operation of the vehicle body and drive wheels in accordance with the operation input amount of the steering device by the driver.

特開2004−129435号公報JP 2004-129435 A

しかしながら、前記従来の車両においては、運転者が操縦装置によって前後方向の走行目標を指令するようになっているが、操縦装置が複雑で直感的な操作ができず、走行目標を容易に設定することが困難な場合がある。   However, in the conventional vehicle, the driver commands the traveling target in the front-rear direction using the steering device, but the steering device is complicated and cannot be operated intuitively, and the traveling target is easily set. It can be difficult.

そもそも、運転者が操縦装置によって前後方向の走行目標を指令する車両においては、技術や経験を必要とせず、直感的で簡易な操縦を可能とするような操縦装置の操作量と前後走行指令値の関係が適切に設定されることが望ましい。そして、運転者の簡易で直感的な操縦を可能とするため、及び、車両のシステムを簡素化するためには、操縦装置はその数が少なく、かつ簡素であることが望ましい。例えば、車両の走行方向及び速度、並びに、加速時及び制動時の加速度及び減速度のような走行目標について、運転者が1つの操縦装置によって定量的に指令できる手段を車両が具備していれば、運転者は簡易で直感的な操作によって車両を操縦することができる。   In the first place, in a vehicle in which the driver commands the driving target in the front-rear direction using the control device, the operation amount of the control device and the front-rear travel command value that enable intuitive and simple operation without requiring technology or experience. It is desirable that the relationship is set appropriately. In order to allow the driver to perform simple and intuitive maneuvering and to simplify the vehicle system, it is desirable that the number of maneuvering devices is small and simple. For example, if the vehicle has a means by which the driver can quantitatively instruct the traveling target such as the traveling direction and speed of the vehicle and the acceleration and deceleration during acceleration and braking with one control device. The driver can steer the vehicle by a simple and intuitive operation.

しかし、1つの操縦装置の操作量を1つの走行状態量の目標値と対応させるような従来の方法では、以下のような問題が発生する可能性がある。   However, in the conventional method in which the operation amount of one control device is made to correspond to the target value of one traveling state amount, the following problem may occur.

例えば、操縦装置の操作量を車両の「速度」に対応させた場合、操作量の変化率に相当する加速度の調整が困難であり、運転者が望む加速状態や加速感を実現できない可能性がある。また、車両を停止させる操作が、入力値を零とすること、すなわち、入力しないことに対応するので、運転者は制動操作として、「何もしないこと」を行うことに違和感を抱く可能性がある。特に倒立型の車両の場合、加速度に応じて車体姿勢を調整する必要があるため、加速度の目標値が不安定であると、車体姿勢が乱れる場合があり、乗り心地が悪くなる。   For example, when the operation amount of the control device is made to correspond to the “speed” of the vehicle, it is difficult to adjust the acceleration corresponding to the rate of change of the operation amount, and the driver may not be able to achieve the acceleration state or feeling of acceleration desired by the driver. is there. Further, since the operation for stopping the vehicle corresponds to setting the input value to zero, that is, not inputting, the driver may feel uncomfortable performing “do nothing” as a braking operation. is there. In particular, in the case of an inverted type vehicle, it is necessary to adjust the vehicle body posture according to the acceleration. Therefore, if the target value of acceleration is unstable, the vehicle body posture may be disturbed, resulting in poor ride comfort.

また、例えば、操縦装置の操作量を車両の「加速度」に対応させた場合、車両を停止させる操作が加速度の積分値を零にする操作に相当するため、運転者は車両を停止させることに苦労を強いられる可能性がある。また、車両を一定速度で走行させる操作が、入力値を零とすること、すなわち、入力しないことに対応するので、運転者は走行中に「何もしないこと」を行うことに違和感を抱く可能性がある。さらに、車両速度を所定値で制限する場合、制限時に加速度を零に切り替える必要があり、その際に運転者が違和感を抱く可能性がある。   Further, for example, when the operation amount of the control device is made to correspond to the “acceleration” of the vehicle, the operation of stopping the vehicle corresponds to the operation of setting the integral value of acceleration to zero, so that the driver stops the vehicle. There may be a hard time. In addition, since the operation of driving the vehicle at a constant speed corresponds to setting the input value to zero, that is, not inputting, the driver may feel uncomfortable performing “do nothing” while driving. There is sex. Furthermore, when the vehicle speed is limited by a predetermined value, it is necessary to switch the acceleration to zero at the time of limitation, and the driver may feel uncomfortable at that time.

さらに、例えば、操縦装置の操作量を車両の「駆動トルク」に対応させた場合、路面の勾(こう)配及び凹凸、並びに、乗員及び搭載物の重量によって、走行性能が大きく変化するため、操縦性や使い勝手が悪くなる。特に、1人乗りの超小型車の場合には、この影響が顕著である。   Furthermore, for example, when the operation amount of the control device is made to correspond to the “drive torque” of the vehicle, the running performance greatly changes depending on the slope of the road surface and the unevenness, and the weight of the occupant and the load, Maneuverability and usability deteriorate. In particular, this effect is significant in the case of a single-seater ultra-compact car.

いずれの場合も複数の課題があり、運転者の要求を十分に満足することはできない。   In either case, there are a plurality of problems, and the driver's request cannot be fully satisfied.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、操縦装置の操作量に応じて決定され、該操作量の時間履歴に応じて補正された車両加速度で、車両を加速及び制動させることによって、操縦者の操作量に応じて、適切な前後方向走行状態を実現することができ、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦可能な車両を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the conventional vehicle, and accelerates and brakes the vehicle with the vehicle acceleration determined according to the operation amount of the control device and corrected according to the time history of the operation amount. Accordingly, it is an object to provide a vehicle that can realize an appropriate front-rear traveling state according to the amount of operation of the operator and can be easily and intuitively operated with a simple control device.

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、操縦者が操作する操縦装置と、前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御するとともに、前記操縦装置の操作量に応じて走行を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記操作量に応じて車両加速度を決定し、決定した車両加速度を前記操作量の時間履歴に応じて補正した値を車両加速度の目標値とする。   Therefore, in the vehicle of the present invention, the driving wheel attached to the vehicle body rotatably, the steering device operated by the operator, and the driving torque applied to the driving wheel are controlled to control the posture of the vehicle body. And a vehicle control device that controls travel according to the operation amount of the control device, the vehicle control device determines vehicle acceleration according to the operation amount, and determines the determined vehicle acceleration to the operation amount. The value corrected according to the time history is set as the target value of vehicle acceleration.

本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記操縦装置の操作方向及び操作量並びに車両走行状態に応じて車両加速度を決定する。   In another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines a vehicle acceleration according to an operation direction and an operation amount of the steering device and a vehicle running state.

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、前記操縦装置の操作方向が所定の方向である場合に、車両の停止時又は前進時には操作量に応じた加速度を前記車両加速度の目標値とし、車両の後進時には操作量に応じた減速度を前記車両加速度の目標値とし、前記操縦装置の操作方向が前記所定の方向と逆である場合に、車両の停止時又は後進時には操作量に応じた加速度を前記車両加速度の目標値とし、車両の前進時には操作量に応じた減速度を前記車両加速度の目標値とする。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes an acceleration corresponding to an operation amount when the vehicle stops or moves forward when the operation direction of the control device is a predetermined direction. When the vehicle is moving backward, the deceleration corresponding to the amount of operation is set as the vehicle acceleration target value, and when the operating direction of the control device is opposite to the predetermined direction, The acceleration according to the operation amount is set as the target value of the vehicle acceleration, and the deceleration according to the operation amount is set as the target value of the vehicle acceleration when the vehicle moves forward.

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、前記操作量の時間履歴に応じて走行モードを前進、後進又は停止モードのいずれかに決定し、決定した走行モードによって前記車両加速度を制限する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines a travel mode as one of forward, reverse, or stop mode according to the time history of the operation amount, and the vehicle according to the determined travel mode. Limit acceleration.

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、前記走行モードが前進である場合には後方への加速を制限し、前記走行モードが後進である場合には前方への加速を制限し、前記操縦装置に外力又は外トルクが付与されず、かつ、車両速度が所定値以下であるときに限り、前記走行モードの前進から後進への切替及び後進から前進への切替を許可する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further restricts acceleration in a backward direction when the traveling mode is forward, and accelerates forward in a case where the traveling mode is reverse. The travel mode is allowed to switch from forward to reverse and from reverse to forward only when no external force or torque is applied to the control device and the vehicle speed is a predetermined value or less. To do.

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、車両速度に応じて前記車両加速度を補正する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further corrects the vehicle acceleration according to a vehicle speed.

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、車両速度の2乗に比例した量だけ前記車両加速度を小さく補正する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further corrects the vehicle acceleration by an amount proportional to the square of the vehicle speed.

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、車両速度が所定の閾(しきい)値以下であるとき、車両速度に比例した車両減速度の上限値により車両減速度を制限する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further reduces the vehicle deceleration by an upper limit value of the vehicle deceleration proportional to the vehicle speed when the vehicle speed is equal to or less than a predetermined threshold (threshold value). Restrict.

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、前記操縦装置に外力又は外トルクが付与されない場合、所定の車両減速度を決定する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device determines a predetermined vehicle deceleration when an external force or an external torque is not applied to the control device.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記操縦装置は、前記駆動輪の回転軸に垂直な方向に並進可能、又は、前記駆動輪の回転軸に平行な直線周りに回転可能な入力手段を備え、前記車両制御装置は、前記入力手段の位置又は回転角に応じて車両加速度を決定する。   In still another vehicle of the present invention, the control device can be translated in a direction perpendicular to the rotation axis of the drive wheel, or can be rotated around a straight line parallel to the rotation axis of the drive wheel. The vehicle control device determines vehicle acceleration according to the position or rotation angle of the input means.

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、前記車両加速度の目標値に応じた駆動トルクを駆動輪に付与する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further applies a drive torque corresponding to the target value of the vehicle acceleration to the drive wheels.

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、前記車両加速度の目標値を時間積分した値に所定の定数を乗じた値と前記駆動輪の回転角速度との差に応じた駆動トルクを駆動輪に付与する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further responds to a difference between a value obtained by multiplying a target value of the vehicle acceleration by a time integral with a predetermined constant and a rotational angular velocity of the drive wheel. Apply drive torque to the drive wheels.

本発明の更に他の車両においては、さらに、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を更に有し、前記車両制御装置は、前記能動重量部の位置を制御して、前記車両加速度の目標値に応じた量だけ、前記駆動輪の接地点に対する前記車体の重心の相対位置を移動させる。   In another vehicle of the present invention, the vehicle further includes an active weight portion movably attached to the vehicle body, and the vehicle control device controls the position of the active weight portion, so that the vehicle The relative position of the center of gravity of the vehicle body with respect to the ground point of the driving wheel is moved by an amount corresponding to the target value of acceleration.

請求項1の構成によれば、操縦装置の操作量に応じて、適切な前後方向走行状態を実現することができ、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦することができる。   According to the structure of Claim 1, according to the operation amount of a steering device, a suitable front-back direction running state can be realized, and a simple steering device can be easily and intuitively operated.

請求項2及び3の構成によれば、直感的な操縦方法で車両加速度を指令することができ、操縦者の容易な操作が可能となる。   According to the second and third aspects of the present invention, the vehicle acceleration can be commanded by an intuitive maneuvering method, and the operator can easily operate.

請求項4及び5の構成によれば、走行を容易にし、安全に扱える車両を提供することができる。   According to the configuration of the fourth and fifth aspects, it is possible to provide a vehicle that facilitates traveling and can be handled safely.

請求項6及び7の構成によれば、実用に適した走行状態を容易に実現可能であるとともに、操縦者に自然な操縦感覚を提供することができる。   According to the structure of Claim 6 and 7, while being able to implement | achieve the driving | running | working state suitable for practical use easily, a natural control feeling can be provided to a driver | operator.

請求項8の構成によれば、制動時における車両減速度の調整を容易に実行できる。   According to the configuration of the eighth aspect, the vehicle deceleration can be easily adjusted during braking.

請求項9の構成によれば、操縦者に自然な操縦感覚を与えるとともに、操縦者が入力不可能な状態に至った場合でも、車両を確実に停止することができ、安全性を向上させることができる。   According to the configuration of the ninth aspect, the driver can be given a natural control feeling, and the vehicle can be surely stopped even when the driver reaches a state where input is impossible, thereby improving safety. Can do.

請求項10の構成によれば、操縦装置の構成を簡素化することができ、かつ、車両の操縦を直感的に行うことができる。   According to the configuration of the tenth aspect, the configuration of the control device can be simplified, and the vehicle can be controlled intuitively.

請求項11及び12の構成によれば、適切な駆動トルクを駆動輪に付与することができる。   According to the structure of Claim 11 and 12, suitable drive torque can be provided to a drive wheel.

請求項13の構成によれば、車体を大きく傾斜させることなく、車体の重心位置を適切に制御することができる。   According to the configuration of the thirteenth aspect, it is possible to appropriately control the position of the center of gravity of the vehicle body without greatly tilting the vehicle body.

本発明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 an embodiment of the present invention. 本発明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 embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車両の他の例の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the other example of the vehicle in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車両システムの他の例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 other example of the vehicle system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における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 in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における走行モードの状態遷移を示す図である。It is a figure which shows the state transition of the driving mode in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における前進モードでの車両加速度目標値とジョイスティックの入力率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vehicle acceleration target value in the forward mode in embodiment of this invention, and the input rate of a joystick. 本発明の実施の形態における後進モードでの車両加速度目標値とジョイスティックの入力率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vehicle acceleration target value in the reverse drive mode in embodiment of this invention, and the input rate of a joystick. 本発明の実施の形態における車両減速度の制限を示す図である。It is a figure which shows the restriction | limiting of the vehicle deceleration in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車両加速度目標値決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the vehicle acceleration target value determination process in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における車両の動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the vehicle in 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。なお、図1において、(a)は車両の側面図、(b)はジョイスティックの側面図、(c)はジョイスティックの上面図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a vehicle system in the embodiment of the present invention. In FIG. 1, (a) is a side view of the vehicle, (b) is a side view of the joystick, and (c) is a top view of the joystick.

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(a)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. 1A, 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の回転軸は図1に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪12はその回転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 rotation 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 the rotation 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又はクラッチを備える。車両10が停車しているときのように搭乗部14の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部11と搭乗部14との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、本体部11側の基準位置と搭乗部14側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。   The linear guide device includes a brake or a clutch that fastens the movement of the linear guide device. When the operation of the riding section 14 is unnecessary, such as when the vehicle 10 is stopped, the relative positional relationship between the main body section 11 and the riding section 14 is maintained by fixing the carriage to the guide rail with a brake. . When the operation is necessary, the brake is released and the distance between the reference position on the main body 11 side and the reference position on the riding section 14 is controlled to be a predetermined value.

前記搭乗部14の脇(わき)には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック31を備える入力装置30が配設されている。乗員15は、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、本実施の形態においては、説明の都合上、走行指令が車両10の加速、減速、停止及び制動である場合について説明する。   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. In the present embodiment, for convenience of explanation, a case where the travel command is acceleration, deceleration, stop, and braking of the vehicle 10 will be described.

図1に示されるように、ジョイスティック31は、基部31a、及び、該基部31aに傾動可能に取り付けられた入力手段としてのレバー31bを備える。そして、操縦者としの乗員15は、レバー31bを、図1(b)及び(c)において矢印で示されるように、前後に傾斜させることで走行指令を入力する。すると、ジョイスティック31は、レバー31bの前後の傾斜量に相当する状態量を計測し、その計測値を操作量として評価する。また、レバー31bは、図示されない中立状態復帰用のばね部材によって付勢され、操縦者が手を放して解放すると、自動的に零入力に相当する中立状態(図1(b)及び(c)に示されるような基部31aに対して直立した状態)に復帰する。   As shown in FIG. 1, the joystick 31 includes a base 31a and a lever 31b as input means attached to the base 31a so as to be tiltable. Then, the occupant 15 as a pilot inputs a travel command by tilting the lever 31b back and forth as indicated by arrows in FIGS. 1 (b) and 1 (c). Then, the joystick 31 measures a state amount corresponding to the amount of inclination before and after the lever 31b, and evaluates the measured value as an operation amount. The lever 31b is urged by a spring member for returning to a neutral state (not shown), and automatically releases the neutral state corresponding to zero input when the operator releases the hand (FIGS. 1B and 1C). To the base 31a as shown in FIG.

なお、前記レバー31bは、基部31aに対して傾動可能なものでなく、並進可能なものであってもよい。すなわち、前後に傾斜させず、前後に移動させることで走行指令を入力するものであってもよい。また、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック31が図示されないリモートコントローラに配設され、レバー31bの操作量は、リモートコントローラから、有線又は無線によって車両10に配設される受信装置に送信される。この場合、ジョイスティック31の操縦者は乗員15以外の者であってもよい。   The lever 31b may not be tiltable with respect to the base 31a but may be translatable. In other words, the travel command may be input by moving back and forth without tilting back and forth. When the vehicle 10 is operated by remote control, the joystick 31 is disposed on a remote controller (not shown), and the amount of operation of the lever 31b is disposed on the vehicle 10 by wire or wireless from the remote controller. It is transmitted to the receiving device. In this case, the operator of the joystick 31 may be a person other than the occupant 15.

また、車両システムは、図2に示されるように、車両制御装置としての制御ECU(Electronic Control Unit)20を有し、該制御ECU20は、主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23を備える。前記制御ECU20並びに主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、CPU、MPU等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両10の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部11に配設されるが、支持部13や搭乗部14に配設されていてもよい。また、前記主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。   Further, as shown in FIG. 2, the vehicle system has a control ECU (Electronic Control Unit) 20 as a vehicle control device, and the control ECU 20 includes a main control ECU 21, a drive wheel control ECU 22, and an active weight control ECU 23. Is provided. The control ECU 20, main control ECU 21, driving wheel control ECU 22 and active weight unit control ECU 23 include calculation means such as a CPU and MPU, storage means such as a magnetic disk and semiconductor memory, input / output interfaces, and the like. A computer system that controls the operation. For example, the computer system is disposed in the main body 11, but may be disposed in the support portion 13 or the riding portion 14. The main control ECU 21, the drive wheel control ECU 22, and the active weight control ECU 23 may be configured separately or may be configured integrally.

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

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

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

なお、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、主制御ECU21には、入力装置30のジョイスティック31から走行指令として、レバー31bの操作量が入力される。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に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ECU23に送信する。主制御ECU21は、入力量を最大入力量で正規化した入力率を入力量として扱う。そして、レバー31bの前方への傾斜又は移動、すなわち、前方への入力を正の値で表し、レバー31bの後方への傾斜又は移動、すなわち、後方への入力を負の値で表す。また、前方への最大入力量を1、後方への最大入力量を−1として表す。   Further, the operation amount of the lever 31 b is input to the main control ECU 21 as a travel command from the joystick 31 of the input device 30. Then, the main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22 and transmits an active weight portion thrust command value to the active weight portion control ECU 23. The main control ECU 21 treats the input rate obtained by normalizing the input amount with the maximum input amount as the input amount. Then, the forward tilt or movement of the lever 31b, that is, the forward input is represented by a positive value, and the backward tilt or movement of the lever 31b, that is, the backward input is represented by a negative value. Also, the maximum forward input amount is represented as 1, and the backward maximum input amount is represented as -1.

なお、本実施の形態においては、操縦者の直感的な操縦を簡易な装置で実現するために、1軸のジョイスティック31を用いているが、他の操縦装置を用いてもよい。例えば、レバーを握ることで入力するスロットルレバーを備え、回転方向と回転量に応じて、車両加速度の目標値を決定してもよい。   In the present embodiment, the uniaxial joystick 31 is used in order to realize a driver's intuitive control with a simple device, but other control devices may be used. For example, a throttle lever for inputting by grasping the lever may be provided, and the target value of the vehicle acceleration may be determined according to the rotation direction and the rotation amount.

そして、車両システムは、前記ジョイスティック31の操作量に応じて車両加速度を決定し、決定した車両加速度を前記操作量の時間履歴に応じて補正した値を車両加速度の目標値とする。   Then, the vehicle system determines the vehicle acceleration according to the operation amount of the joystick 31, and sets a value obtained by correcting the determined vehicle acceleration according to the time history of the operation amount as a target value of the vehicle acceleration.

次に、本実施の形態における車両10の他の例について説明する。   Next, another example of the vehicle 10 in the present embodiment will be described.

図3は本発明の実施の形態における車両の他の例の構成を示す概略図、図4は本発明の実施の形態における車両システムの他の例の構成を示すブロック図である。なお、図3において、(a)は背面図、(b)は側面図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of another example of the vehicle in the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another example of the vehicle system in the embodiment of the present invention. 3A is a rear view, and FIG. 3B is a side view.

本実施の形態における車両10は、3輪以上の車輪を有するものであってもよい。つまり、前記車両10は、例えば、前輪が1輪であり後輪が2輪である3輪車、前輪が2輪であり後輪が1輪である3輪車、前輪及び後輪が2輪である4輪車等であるが、3輪以上の車輪を有するものであれば、いかなる種類のものであってもよい。   Vehicle 10 in the present embodiment may have three or more wheels. That is, the vehicle 10 includes, for example, a three-wheeled vehicle having one front wheel and two rear wheels, a three-wheeled vehicle having two front wheels and one rear wheel, and two front wheels and rear wheels. However, it may be of any kind as long as it has three or more wheels.

ここでは、説明の都合上、図3に示されるように、前記車両10が、車体の前方に配設され、操舵(だ)輪として機能する1つの前輪である車輪12Fと、車体の後方に配設され、駆動輪12として機能する左右2つの後輪である車輪12L及び12Rとを有する3輪車である例についてのみ説明する。   Here, for convenience of explanation, as shown in FIG. 3, the vehicle 10 is disposed in front of the vehicle body and has one wheel 12 </ b> F that functions as a steering wheel, and the rear of the vehicle body. Only an example of a three-wheeled vehicle having two left and right rear wheels 12L and 12R that are disposed and function as drive wheels 12 will be described.

図3に示される例において、車両10は、リンク機構72によって左右の車輪12L及び12Rのキャンバー角を変化させるとともに、搭乗部14及び本体部11を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、つまり、車体を横方向(左右方向)に傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員15の快適性の確保とを図ることができるようになっているが、必ずしも、車体を横方向に傾斜させることができるものである必要はない。なお、倒立振り子の姿勢制御のような姿勢制御は行わないものとする。すなわち、前後方向の姿勢制御は行わないものとする。   In the example shown in FIG. 3, the vehicle 10 changes the camber angles of the left and right wheels 12L and 12R by the link mechanism 72 and tilts the vehicle body including the riding portion 14 and the main body 11 toward the turning inner wheel. That is, by tilting the vehicle body in the lateral direction (left-right direction), it is possible to improve the turning performance and ensure the comfort of the occupant 15, but the vehicle body is not necessarily tilted in the lateral direction. It need not be something that can be done. Note that posture control such as posture control of an inverted pendulum is not performed. That is, the posture control in the front-rear direction is not performed.

また、図3に示される例の車両10において、車輪12Fは、サスペンション装置(懸架装置)の一部である前輪フォーク17を介して本体部11に接続されている。前記サスペンション装置は、例えば、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている前輪用のサスペンション装置と同様の装置であり、前記前輪フォーク17は、例えば、スプリングを内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。そして、一般的なオートバイ、自転車等の場合と同様に、操舵輪としての車輪12Fは舵角を変化させ、これにより、車両10の進行方向が変化する。   In the vehicle 10 of the example shown in FIG. 3, the wheel 12F is connected to the main body 11 via a front wheel fork 17 that is a part of a suspension device (suspension device). The suspension device is a device similar to a suspension device for front wheels used in, for example, general motorcycles, bicycles, and the like, and the front wheel fork 17 is, for example, a telescopic type fork with a built-in spring. And like the case of a general motorcycle, a bicycle, etc., the wheel 12F as a steered wheel changes the rudder angle, and thereby the traveling direction of the vehicle 10 changes.

具体的には、図3に示されるように、本体部11の前端上方に操舵部18が配設され、該操舵部18によって前輪フォーク17の回転軸が回転可能に支持されている。また、前記操舵部18は、操舵用アクチュエータとしてのステアリングアクチュエータ71と、操舵量検出器としての操舵角センサ32とを備える。前記ステアリングアクチュエータ71は、ジョイスティック31から走行指令に応じて前記前輪フォーク17の回転軸を回転させ、操舵輪としての車輪12Fは舵角を変化させる。つまり、車両10の操舵は、いわゆるバイワイヤによって行われる。また、操舵角センサ32は、前記前輪フォーク17の回転軸の角度変化を検出することによって車輪12Fの舵角、すなわち、操舵装置の操舵量を検出することができる。   Specifically, as shown in FIG. 3, a steering portion 18 is disposed above the front end of the main body portion 11, and the rotation shaft of the front wheel fork 17 is rotatably supported by the steering portion 18. The steering unit 18 includes a steering actuator 71 as a steering actuator and a steering angle sensor 32 as a steering amount detector. The steering actuator 71 rotates the rotation shaft of the front wheel fork 17 in response to a travel command from the joystick 31, and the wheel 12F as the steering wheel changes the steering angle. That is, the steering of the vehicle 10 is performed by so-called by-wire. Further, the steering angle sensor 32 can detect the steering angle of the wheel 12F, that is, the steering amount of the steering device, by detecting the angle change of the rotation shaft of the front wheel fork 17.

なお、図3に示される例の車両10は、図4に示されるような車両システムを有する。ここで、制御ECU20は、前後方向の姿勢制御を行わないので、能動重量部制御ECU23を備えておらず、代わりに、操舵制御ECU24を有する。そして、主制御ECU21は、ジョイスティック31から走行指令に応じて操舵指令値を操舵制御ECU24に送信し、該操舵制御ECU24は、受信した操舵指令値に相当する入力電圧をステアリングアクチュエータ71に供給する。なお、能動重量部センサ61も省略されている。そして、操舵角センサ32の検出した舵角は、主制御ECU21に送信される。   The vehicle 10 in the example shown in FIG. 3 has a vehicle system as shown in FIG. Here, since the control ECU 20 does not perform the posture control in the front-rear direction, the control ECU 20 does not include the active weight unit control ECU 23 but instead includes the steering control ECU 24. The main control ECU 21 transmits a steering command value from the joystick 31 to the steering control ECU 24 in accordance with the travel command, and the steering control ECU 24 supplies an input voltage corresponding to the received steering command value to the steering actuator 71. The active weight sensor 61 is also omitted. Then, the steering angle detected by the steering angle sensor 32 is transmitted to the main control ECU 21.

また、車体制御システム40は、横加速度センサ42を備える。該横加速度センサ42は、一般的な加速度センサ、ジャイロセンサ等から成るセンサであって、車両10の横加速度を検出する。   The vehicle body control system 40 includes a lateral acceleration sensor 42. The lateral acceleration sensor 42 is a sensor composed of a general acceleration sensor, a gyro sensor, or the like, and detects the lateral acceleration of the vehicle 10.

なお、図3に示される例の車両10におけるその他の点の構成については、図1に示される例の車両10と同様であるので、その説明を省略する。   Since the configuration of other points in the vehicle 10 of the example shown in FIG. 3 is the same as that of the vehicle 10 of the example shown in FIG. 1, the description thereof is omitted.

次に、前記構成の車両10の動作について詳細に説明する。まず、走行及び姿勢制御処理について説明する。   Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described in detail. First, the traveling and attitude control processing will be described.

図5は本発明の実施の形態における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 running and posture control processing in the 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 :車体質量〔kg〕
S :搭乗部質量(能動重量部質量:搭載物を含む)〔kg〕
1 :車体重心距離(車軸から)〔m〕
α:車両加速度〔m/s2
V:車両速度〔m/s〕
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]
m 1 : Body mass [kg]
m S : Mass of riding part (mass of active weight part: including load) [kg]
l 1 : Body center-of-gravity distance (from axle) [m]
α: Vehicle acceleration [m / s 2 ]
V: Vehicle speed [m / s]

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)。この場合、乗員15が、車両10の加速、減速、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。   Subsequently, the main control ECU 21 acquires the steering operation amount of the occupant 15 (step S3). In this case, the occupant 15 acquires the operation amount of the joystick 31 that is operated to input a travel command such as acceleration, deceleration, stop, and braking of the vehicle 10.

続いて、主制御ECU21は、車両加速度目標値決定処理を実行し(ステップS4)、取得したジョイスティック31の操作量等に基づいて、車両加速度の目標値α* を決定する。具体的には、レバー31bの前後方向への操作量に比例した値を前後車両加速度の目標値とする。 Subsequently, the main control ECU 21 executes a vehicle acceleration target value determination process (step S4), and determines a vehicle acceleration target value α * based on the obtained operation amount of the joystick 31 and the like. Specifically, a value proportional to the amount of operation of the lever 31b in the front-rear direction is set as a target value for the front-rear vehicle acceleration.

続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS5)。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotation angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S5). For example, a target value of vehicle acceleration is integrated over time, and a value obtained by dividing by a predetermined driving wheel grounding radius is set as a target value of driving wheel rotation angular velocity.

続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する(ステップS6)。具体的には、車両加速度の目標値から、下記の式によって搭乗部位置の目標値を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for the vehicle body inclination angle and the riding section position (step S6). Specifically, the target value of the riding section position is determined from the target value of the vehicle acceleration by the following formula.

さらに、λS,Max,f 及びλS,Max,r は、搭乗部可動限界位置であり、各々、搭乗部14の基準位置から可動域前縁までの距離、及び、可動域後縁までの距離を示している。 Further, λ S, Max, f and λ S, Max, r are the riding section movable limit positions, respectively, the distance from the reference position of the riding section 14 to the movable range leading edge, and the movable range trailing edge Shows the distance.

また、車両加速度の目標値から、下記の式によって車体傾斜角の目標値を決定する。   Further, the target value of the vehicle body inclination angle is determined from the target value of the vehicle acceleration by the following formula.

θS,Max,f 及びθS,Max,r は、各々、搭乗部可動限界位置λS,Max,f 及びλS,Max,r の車体傾斜角換算値であり、下記の式によって表される。 θ S, Max, f and θ S, Max, r are the vehicle body inclination angle converted values of the riding section movable limit positions λ S, Max, f and λ S, Max, r , respectively, and are expressed by the following equations. The

このように、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力と駆動モータ反トルクを考慮して、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する。そして、これらの車体傾斜トルクを、重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を動かす。具体的には、車両10が加速するときには、搭乗部14を前方へ動かす及び/又は車体を前方に傾ける。一方、車両10が減速するときには、搭乗部14を後方へ動かす及び/又は車体を後方に傾ける。また、搭乗部移動が限界に達したら、車体を傾け始める。   As described above, the target values of the vehicle body inclination angle and the riding section position are determined in consideration of the inertial force acting on the vehicle body in accordance with the vehicle acceleration and the driving motor reaction torque. Then, the center of gravity of the vehicle body is moved so that these vehicle body inclination torques are canceled by the action of gravity. Specifically, when the vehicle 10 accelerates, the riding section 14 is moved forward and / or the vehicle body is tilted forward. On the other hand, when the vehicle 10 decelerates, the riding section 14 is moved backward and / or the vehicle body is tilted backward. Also, when the riding section movement reaches the limit, the body starts to tilt.

これにより、細かい加減速に対する前後の車体傾斜がなくなり、乗員15にとって乗り心地が向上する。また、ある程度の高速走行時でも直立状態を保つため、乗員15にとって視界の変化が小さくなる。   Thereby, there is no front-and-back vehicle body inclination with respect to fine acceleration / deceleration, and riding comfort for the occupant 15 is improved. In addition, since the upright state is maintained even when traveling at a certain high speed, the change in the field of view of the occupant 15 is reduced.

なお、本実施の形態においては、低加速度時及び/又は低速走行時に、搭乗部移動のみで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体傾斜で対応させてもよい。車体を傾けることによって、乗員15に作用する前後方向の力を軽減させることができる。   In the present embodiment, the low-acceleration and / or low-speed traveling is handled only by the riding section movement, but part or all of the vehicle body tilt torque may be handled by the vehicle body tilt. By tilting the vehicle body, the longitudinal force acting on the occupant 15 can be reduced.

続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS7)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び搭乗部移動速度の目標値をそれぞれ算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S7). That is, the target values of the driving wheel rotation angle, the vehicle body inclination angular velocity, and the riding section moving speed are calculated by time differentiation or time integration of each target value.

続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS8)。具体的には、下記の式によって駆動モータ52のフィードフォワード出力を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator (step S8). Specifically, the feedforward output of the drive motor 52 is determined by the following equation.

このように、力学モデルによって推定された慣性力を打ち消すように駆動トルクを付加することで、制御の精度を高めることができる。   In this way, the control accuracy can be improved by adding the drive torque so as to cancel the inertial force estimated by the dynamic model.

また、下記の式によって能動重量部モータ62のフィードフォワード出力を決定する。   Further, the feedforward output of the active weight motor 62 is determined by the following equation.

このように、力学モデルによって推定された重力や慣性力を打ち消すように推力を付加することで、制御の精度を高めることができる。   Thus, the accuracy of control can be increased by adding thrust so as to cancel the gravity and inertia force estimated by the dynamic model.

なお、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現しているが、上記のフィードフォワード出力は与えなくてもよい。その場合には、フィードバック制御によって、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、その定常偏差は、積分ゲインを適用することで、低減させることもできる。   In this embodiment, more accurate control is realized by theoretically giving a feedforward output, but the feedforward output may not be given. In that case, the feedback control indirectly gives a value close to the feedforward output with a steady deviation. In addition, the steady-state deviation can be reduced by applying an integral gain.

続いて、主制御ECU21は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS9)。具体的には、下記の式によって駆動モータ52のフィードバック出力を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator (step S9). Specifically, the feedback output of the drive motor 52 is determined by the following equation.

また、下記の式によって能動重量部モータ62のフィードバック出力を決定する。   Further, the feedback output of the active weight motor 62 is determined by the following equation.

なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3及びKS5を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that, as the value of each feedback gain K ** , for example, a value of an optimum regulator is set in advance. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 and K S5 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.

また、図3に示される例の車両10においては、車体の前後方向の姿勢制御を行わないので、「数6」及び「数7」に示される式は使用しない。   Further, in the vehicle 10 of the example shown in FIG. 3, since the posture control in the front-rear direction of the vehicle body is not performed, the equations shown in “Expression 6” and “Expression 7” are not used.

最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて(ステップS10)、走行及び姿勢制御処理を終了する。具体的には、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及び能動重量部制御ECU23にフィードフォワード出力とフィードバック出力の和を指令値として、それぞれ、与える。なお、走行及び姿勢制御処理は、所定の時間間隔(例えば、100〔μs〕毎)で繰り返し実行される。   Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S10), and ends the running and posture control processing. Specifically, the main control ECU 21 gives the sum of the feedforward output and the feedback output as command values to the drive wheel control ECU 22 and the active weight control ECU 23, respectively. Note that the running and posture control processing is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [μs]).

また、図3に示される例の車両10においては、前後方向の姿勢制御を行わないので、前記ステップS5〜S10の動作は省略される。   Further, in the vehicle 10 of the example shown in FIG. 3, since the posture control in the front-rear direction is not performed, the operations in steps S5 to S10 are omitted.

次に、車両加速度目標値決定処理について説明する。   Next, the vehicle acceleration target value determination process will be described.

図6は本発明の実施の形態における走行モードの状態遷移を示す図、図7は本発明の実施の形態における前進モードでの車両加速度目標値とジョイスティックの入力率との関係を示す図、図8は本発明の実施の形態における後進モードでの車両加速度目標値とジョイスティックの入力率との関係を示す図、図9は本発明の実施の形態における車両減速度の制限を示す図、図10は本発明の実施の形態における車両加速度目標値決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a diagram showing the state transition of the travel mode in the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the vehicle acceleration target value and the joystick input rate in the forward mode in the embodiment of the present invention. 8 is a diagram showing the relationship between the vehicle acceleration target value and the input rate of the joystick in the reverse mode in the embodiment of the present invention, FIG. 9 is a diagram showing the vehicle deceleration limit in the embodiment of the present invention, FIG. These are the flowcharts which show the operation | movement of the vehicle acceleration target value determination process in embodiment of this invention.

車両加速度目標値決定処理において、主制御ECU21は、まず、車両速度目標値を決定する(ステップS4−1)。具体的には、車両加速度の目標値を時間積分して車両速度の目標値V* を決定する。この場合、車両加速度の目標値には、1つ前の制御ステップにおいて決定された値を用いる。 In the vehicle acceleration target value determination process, the main control ECU 21 first determines a vehicle speed target value (step S4-1). Specifically, the vehicle acceleration target value V * is determined by time integration of the vehicle acceleration target value. In this case, the value determined in the previous control step is used as the target value of vehicle acceleration.

続いて、主制御ECU21は、走行モードを決定する(ステップS4−2)。ここで、車両10の走行モードは、図6に示されるように、前進モード、停止モード及び後進モードの3つであり、レバー31bの操作量としての操縦装置(ジョイスティック31)の入力率Uと車両速度の目標値V* とによって決定される。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a travel mode (step S4-2). Here, as shown in FIG. 6, there are three traveling modes of the vehicle 10, the forward mode, the stop mode, and the reverse mode, and the input rate U of the steering device (joystick 31) as the operation amount of the lever 31 b It is determined by the target value V * of the vehicle speed.

操縦装置の入力率Uは、レバー31bを前方に傾斜又は移動させると正、レバー31bを後方に傾斜又は移動させると負であるから、図6に示されるように、停止モードでレバー31bを前方に傾斜又は移動させると前進モードに遷移して車両10が前進し、停止モードでレバー31bを後方に傾斜又は移動させると後進モードに遷移して車両10が後進(後退)する。また、前進モード及び後進モードでレバー31bを中立状態として入力率Uを零とし、かつ、車両速度の目標値V* が零となると、停止モードに遷移する。なお、前進モードと後進モードとの間では直接に遷移しない。 The input rate U of the control device is positive when the lever 31b is tilted or moved forward, and negative when the lever 31b is tilted or moved backward. As shown in FIG. 6, the lever 31b is moved forward in the stop mode. When the vehicle is tilted or moved, the vehicle 10 moves forward and the vehicle 10 moves forward. When the lever 31b is tilted or moved backward in the stop mode, the vehicle 10 moves backward and moves backward (reverses). In addition, when the lever 31b is in the neutral state in the forward mode and the reverse mode, the input rate U is zero, and the target value V * of the vehicle speed is zero, the mode is changed to the stop mode. Note that there is no direct transition between the forward mode and the reverse mode.

この場合、主制御ECU21は、レバー31bの操作量の履歴に応じて、乗員15が停止、前進及び後進モードのうちのどの走行モードを希望しているかを判断する。このように、乗員15は別の装置によって走行モードを指令する必要がないので、乗員15にとって操作性が向上するとともに、余分な入力装置が不要となり、コストの低減や搭乗部14のデザイン自由度確保が容易になる。   In this case, the main control ECU 21 determines which travel mode of the stop, forward, and reverse modes is desired by the occupant 15 according to the history of the operation amount of the lever 31b. In this way, since the occupant 15 does not need to command the travel mode by another device, the operability for the occupant 15 is improved, and an extra input device is not required, reducing the cost and the design freedom of the riding section 14. Securement becomes easy.

また、前進モードと後進モードの直接的な遷移を禁止する。つまり、乗員15の操作及び車両速度が停止の条件を満足しなければ、前進モード及び後進モード間の遷移を認めない。このように、前進から後進又は後進から前進への移行時に乗員15に特定の操作を強いることで、操作の誤りによる逆方向への走行の可能性を低減し、車両10の安全性を向上させる。   In addition, direct transition between forward mode and reverse mode is prohibited. That is, the transition between the forward mode and the reverse mode is not allowed unless the operation of the occupant 15 and the vehicle speed satisfy the stop condition. Thus, by forcing the occupant 15 to perform a specific operation when moving from forward to reverse or from reverse to forward, the possibility of traveling in the reverse direction due to an operation error is reduced, and the safety of the vehicle 10 is improved. .

さらに、前進モード又は後進モードにおいて、操作量が零(U=0)以外の場合には他モードへの遷移を禁止する。つまり、乗員15が一度レバー31bを中立状態に戻すと、逆方向への走行が許可される。このように、逆方向への走行を許可する特定操作を同じ操縦装置を用いた簡単な手法とすることで、操縦が容易な車両10を提供できる。   Further, when the operation amount is other than zero (U = 0) in the forward mode or the reverse mode, the transition to the other mode is prohibited. That is, once the occupant 15 returns the lever 31b to the neutral state, traveling in the reverse direction is permitted. Thus, the vehicle 10 which can be easily steered can be provided by making the specific operation permitting traveling in the reverse direction a simple method using the same control device.

なお、本実施の形態においては、走行モードが自動的に決定されるが、表示手段を備えて走行モードを表示することで、乗員15が現在の走行モードを確認できるようにしてもよい。これにより、乗員15の誤認識やそれによる誤操作を防止できる。また、モード設定方法選択手段を備え、前進モード及び後進モード間の走行モード切替を自動的にするか、別の入力装置によって乗員15自身の操作で切り替えるかを選択できるようにしてもよい。   In the present embodiment, the travel mode is automatically determined. However, the travel mode may be displayed by providing a display unit so that the occupant 15 can check the current travel mode. Thereby, the misrecognition of the passenger | crew 15 and the erroneous operation by it can be prevented. Further, a mode setting method selection unit may be provided so that it is possible to select whether to automatically switch the traveling mode between the forward mode and the reverse mode or to switch by the operation of the occupant 15 by another input device.

最後に、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を決定して(ステップS4−3)、車両加速度目標値決定処理を終了する。具体的には、レバー31bの操作量としての操縦装置の入力率Uと走行モードとから、以下の式(1)及び(2)によって車両加速度の目標値α* を決定する。 Finally, the main control ECU 21 determines a vehicle acceleration target value (step S4-3) and ends the vehicle acceleration target value determination process. Specifically, the target value α * of the vehicle acceleration is determined by the following equations (1) and (2) from the input rate U of the control device as the operation amount of the lever 31b and the travel mode.

まず、前進モードの場合、式(1)は下記のように表される。   First, in the forward mode, the expression (1) is expressed as follows.

また、αMax,Afは最大加速度、αMax,Dfは最大減速度、VMax,f は最高速度であり、これらの値はすべてあらかじめ設定された所定値である。なお、下付き文字のfは前進モードであることを表す。最大加速度、最大減速度及び最高速度は、前進モードの場合の方が後進モードの場合よりも大きい値となるように設定される。 Α Max, Af is the maximum acceleration, α Max, Df is the maximum deceleration, and V Max, f is the maximum speed. These values are all predetermined values. The subscript f indicates the forward mode. The maximum acceleration, maximum deceleration, and maximum speed are set to be larger values in the forward mode than in the reverse mode.

また、αEBは零入力時減速度であり、αEB=γEBαEB,0である。なお、γEBは走行抵抗増幅率(所定値)である。 Α EB is a deceleration at zero input, and α EB = γ EB α EB, 0 . Γ EB is a running resistance gain (predetermined value).

さらに、αEB,0は走行抵抗減速度推定値であり、αEB,0=μ0 +μ1 |V* |である。なお、μ0 は転がり抵抗係数、μ1 は粘性抵抗係数である。 Furthermore, α EB, 0 is a running resistance deceleration estimated value, and α EB, 0 = μ 0 + μ 1 | V * |. Μ 0 is a rolling resistance coefficient, and μ 1 is a viscous resistance coefficient.

そして、前進モードの場合、車両加速度目標値とジョイスティック31の入力率との関係は、図7に示されるようになる。なお、図7は、μ1 =0の場合を示している。 In the forward mode, the relationship between the vehicle acceleration target value and the input rate of the joystick 31 is as shown in FIG. FIG. 7 shows the case where μ 1 = 0.

一方、後進モードの場合、式(1)は下記のように表される。   On the other hand, in the reverse mode, the expression (1) is expressed as follows.

また、αMax,Abは最大加速度、αMax,Dbは最大減速度、VMax,b は最高速度であり、これらの値はすべてあらかじめ設定された所定値である。なお、下付き文字のbは後進モードであることを表す。最大加速度、最大減速度及び最高速度は、後進モードの場合の方が前進モードの場合よりも小さな値となるように設定される。 Further, α Max, Ab is the maximum acceleration, α Max, Db is the maximum deceleration, and V Max, b is the maximum velocity. These values are all predetermined values set in advance. Note that the subscript b indicates the reverse mode. The maximum acceleration, maximum deceleration, and maximum speed are set to be smaller values in the reverse mode than in the forward mode.

そして、後進モードの場合、車両加速度目標値とジョイスティック31の入力率との関係は、図8に示されるようになる。なお、図8は、μ1 =0の場合を示している。 In the case of the reverse mode, the relationship between the vehicle acceleration target value and the input rate of the joystick 31 is as shown in FIG. FIG. 8 shows a case where μ 1 = 0.

このように、本実施の形態においては、操縦装置の入力率によって、車両加速度を決定する。具体的には、入力装置30の入力方向と同方向で、入力量に比例した大きさの加速度を車両加速度の目標値とする。つまり、前進モード時には、入力装置30の前方入力により加速し、後方入力により減速する。また、後進モード時には、入力装置30の後方入力により加速し、前方入力により減速する。このように、加速度指令の直感的な操縦方法とすることで、乗員15の容易な操作を可能とする。   Thus, in the present embodiment, the vehicle acceleration is determined by the input rate of the control device. Specifically, an acceleration having a magnitude proportional to the input amount in the same direction as the input direction of the input device 30 is set as a target value of the vehicle acceleration. That is, in the forward mode, the vehicle is accelerated by the front input of the input device 30 and decelerated by the rear input. Moreover, at the time of reverse drive mode, it accelerates by the back input of the input device 30, and decelerates by the front input. In this way, the occupant 15 can be easily operated by using an intuitive control method of the acceleration command.

また、走行モードに応じて、車両加速度を決定する。具体的には、同じ入力量に対して、後進モード時の速度及び加速度の目標値を前進モード時の値に比べて小さくする。これにより、前進走行時よりも低速での利用が想定される後進走行時において、出力される加速度や速度が自動的に抑えられるので、後進走行を容易にし、安全に扱える車両10を提供できる。   Further, the vehicle acceleration is determined according to the travel mode. Specifically, for the same input amount, the target values of the speed and acceleration in the reverse mode are made smaller than the values in the forward mode. As a result, the output acceleration and speed are automatically suppressed during reverse travel, which is expected to be used at a lower speed than during forward travel, so that the vehicle 10 that facilitates reverse travel and can be handled safely can be provided.

さらに、車両速度によって、車両加速度を補正する。具体的には、車両速度の目標値に基づいて、車両加速度の目標値を低減する。車両速度の2乗に比例する値だけ車両加速度を低減する。これにより、例えば、一定の入力量を与え続けると、入力量に応じて速度が増加し、速度の増加により加速度が低減されるので、最終的に入力量に応じた速度での定速走行に至る。したがって、実用に適した走行状態を容易に実現可能であるとともに、乗員15に自然な操縦感覚を提供できる。また、最高速度での車両加速度の目標値の低減量を最大車両加速度と等しい値とする。これにより、加速度指令における速度の制限を容易に、かつ、滑らかに実行できる。さらに、減速時には、車両加速度の目標値の低減を禁止する。これにより、車両10の制動性能、及び、乗員15の制動指令に対する応答性を低下させることなく、操縦性を向上できる。   Further, the vehicle acceleration is corrected based on the vehicle speed. Specifically, the target value of vehicle acceleration is reduced based on the target value of vehicle speed. The vehicle acceleration is reduced by a value proportional to the square of the vehicle speed. Thus, for example, if a constant input amount is continuously applied, the speed increases according to the input amount, and the acceleration decreases due to the increase in speed. It reaches. Therefore, it is possible to easily realize a traveling state suitable for practical use and to provide the occupant 15 with a natural maneuvering feeling. Further, the reduction amount of the target value of the vehicle acceleration at the maximum speed is set to a value equal to the maximum vehicle acceleration. Thereby, speed limitation in the acceleration command can be executed easily and smoothly. Further, at the time of deceleration, reduction of the target value of vehicle acceleration is prohibited. Thereby, the controllability can be improved without deteriorating the braking performance of the vehicle 10 and the responsiveness of the occupant 15 to the braking command.

さらに、零入力に対して、車両加速度の目標値として所定の減速度を与える。具体的には、走行抵抗による減速度を力学モデルより推定し、その推定値に応じて減速度を与える。これにより、乗員15に自然な操縦感覚を与えるとともに、乗員15が入力不可能な状態に至った場合でも、車両10を確実に停止することができ、安全性を向上させることができる。   Further, a predetermined deceleration is given as a vehicle acceleration target value for zero input. Specifically, the deceleration due to running resistance is estimated from a dynamic model, and the deceleration is given according to the estimated value. As a result, the occupant 15 can be given a natural feeling of maneuvering, and even when the occupant 15 is unable to input, the vehicle 10 can be stopped reliably and safety can be improved.

次に、前進モードの場合、式(2)は下記のように表される。   Next, in the forward mode, Expression (2) is expressed as follows.

また、кf は零入力時減速度、Vsh,fは速度閾値であり、これらの値はすべてあらかじめ設定された所定値である。なお、下付き文字のfは前進モードであることを表す。 Further, к f is a deceleration at zero input, V sh, f is a speed threshold value, and these values are all predetermined values set in advance. The subscript f indicates the forward mode.

一方、後進モードの場合、式(2)は下記のように表される。   On the other hand, in the reverse mode, the expression (2) is expressed as follows.

また、кb は零入力時減速度、Vsh,bは速度閾値であり、これらの値はすべてあらかじめ設定された所定値である。なお、下付き文字のbは後進モードであることを表す。 Further, κ b is a deceleration at zero input, V sh, b is a speed threshold value, and these values are all predetermined values set in advance. Note that the subscript b indicates the reverse mode.

そして、車両減速度は図9に示されるように制限される。   The vehicle deceleration is limited as shown in FIG.

このように、本実施の形態においては、車両速度に応じて、車両減速度を制限する。具体的には、走行モードに応じて、制動後に逆方向へ加速するような車両加速度目標値を制限する。つまり、前進モード時において、車両速度が零以下の場合には、車両加速度を零以上に制限する。また、後進モード時において、車両速度が零以上の場合には、車両加速度を零以下に制限する。このように、制動停止後も継続して乗員15が制動側に入力装置30を操作するときに車両10が逆方向に加速することを自動的に防ぐことにより、乗員15は容易に車両10を静止させることができる。   Thus, in the present embodiment, the vehicle deceleration is limited according to the vehicle speed. Specifically, the vehicle acceleration target value that accelerates in the reverse direction after braking is limited according to the travel mode. That is, in the forward mode, if the vehicle speed is less than or equal to zero, the vehicle acceleration is limited to be greater than or equal to zero. In the reverse mode, when the vehicle speed is zero or more, the vehicle acceleration is limited to zero or less. In this way, the occupant 15 can easily prevent the vehicle 10 from accelerating in the opposite direction when the occupant 15 operates the input device 30 to the braking side continuously even after braking is stopped. Can be stationary.

また、車両速度が所定の閾値よりも低い範囲内で、車両減速度を車両速度に応じて制限する。具体的には、車両速度目標値の低下に従って、車両10の減速度閾値を徐々に小さくする。このように、車両停止時に減速度が不連続に変化する現象を解消することで、乗員15の快適性を保障できる。   Further, the vehicle deceleration is limited according to the vehicle speed within a range where the vehicle speed is lower than a predetermined threshold. Specifically, the deceleration threshold value of the vehicle 10 is gradually decreased as the vehicle speed target value decreases. Thus, the comfort of the occupant 15 can be ensured by eliminating the phenomenon in which the deceleration changes discontinuously when the vehicle stops.

以上説明したような車両加速度目標値決定処理においては、参照する車両速度としてその目標値を用いているが、代わりに実際の車両速度に基づいて車両加速度目標値を決定してもよい。例えば、走行モードの判定において、実際の車両速度に基づいて車両停止の判定を行ってもよい。また、目標値と実値のうちの一方が零になった場合に、車両停止と判定してもよい。これにより、例えば、状態フィードバック制御の誤差として、目標値と実値に差が生じた場合でも、安定して走行モードを設定できる。同様に、車両加速度目標値の決定においても、実際の車両速度に基づいて各値を決定してもよい。   In the vehicle acceleration target value determination process as described above, the target value is used as the vehicle speed to be referred to. However, the vehicle acceleration target value may be determined based on the actual vehicle speed instead. For example, in the determination of the travel mode, the vehicle stop may be determined based on the actual vehicle speed. Further, it may be determined that the vehicle is stopped when one of the target value and the actual value becomes zero. Thereby, for example, even when a difference occurs between the target value and the actual value as an error in the state feedback control, the traveling mode can be set stably. Similarly, in determining the vehicle acceleration target value, each value may be determined based on the actual vehicle speed.

次に、前述の制御を採用した場合に予想される車両10の動作例について説明する。   Next, an operation example of the vehicle 10 expected when the above-described control is employed will be described.

図11は本発明の実施の形態における車両の動作例を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle in the embodiment of the present invention.

ここでは、時間tの経過とともに変化するレバー31bの操作量としての操縦装置の入力率U、車両速度V及び走行モードの関係について説明する。
t=t1 の時:操縦装置の入力率U(U<1)に応じて、加速度α(α<αMax,Af)で加速前進を開始する。同時に走行モードが「前進」に切り替わる。
1 <t<t2 の時:車両速度Vの増加に伴い加速度αは減少し、車両速度V<VMax,f で飽和して定速走行状態に至る。
2 ≦t<t3 の時:操縦装置の入力率U(U=0)に応じて、所定の減速度α(α=−αEB)で緩やかに減速する。
t=t3 の時:操縦装置の入力率U(U=−1)に応じて、減速度α=最大減速度(−αMax,Df)で制動を開始する。
3 <t<t4 の時:車両速度V=Vsh,fに到達するまで最大減速度で減速した後、減速度の制限下で緩やかに停止する。なお、停止後の入力率U(U=−1)には反応せず、走行モードは「前進」の状態が維持される。
t=t4 の時:特定の入力率U(U=0)によって、走行モードが「停止」に切り替わる。
t=t5 の時:操縦装置の入力率U(U=−1)に応じて、後進時の最大加速度α(α=αMax,Ab)で後進加速を開始する。同時に、走行モードが「後進」に切り替わる。
5 <t<t6 の時:車両速度Vの増加に伴い加速度αは減少し、車両速度V=後進最高速度VMax,b で飽和して定速走行状態に至る。
t=t6 の時:操縦装置の入力率U(U=1)に応じて、減速度α=最大減速度(αMax,Db)で制動を開始する。
6 <t<t7 の時:車両速度V=−Vsh,bに到達するまで最大減速度で減速した後、減速度の制限下で緩やかに停止する。なお、停止後の入力率U(U=1)には反応せず、走行モードは「後進」の状態が維持される。
t=t7 の時:特定の入力率U(U=0)によって、走行モードが「停止」に切り替わる。
Here, the relationship among the input rate U of the control device, the vehicle speed V, and the travel mode as the operation amount of the lever 31b that changes with the passage of time t will be described.
When t = t 1 : The acceleration forward is started at the acceleration α (α <α Max, Af ) according to the input rate U (U <1) of the control device. At the same time, the driving mode is switched to “forward”.
When t 1 <t <t 2 : As the vehicle speed V increases, the acceleration α decreases, saturates at the vehicle speed V <V Max, f and reaches a constant speed running state.
When t 2 ≦ t <t 3 : Slowly decelerates at a predetermined deceleration rate α (α = −α EB ) according to the input rate U (U = 0) of the control device.
When t = t 3 : Braking is started at deceleration α = maximum deceleration (−α Max, Df ) according to the input rate U (U = −1) of the control device.
When t 3 <t <t 4 : After decelerating at the maximum deceleration until the vehicle speed V = V sh, f is reached , the vehicle slowly stops under the deceleration limitation. In addition, it does not react to the input rate U (U = −1) after the stop, and the traveling mode is maintained in the “forward” state.
When t = t 4 : The travel mode is switched to “stop” according to a specific input rate U (U = 0).
When t = t 5 : Reverse acceleration is started at the maximum acceleration α (α = α Max, Ab ) during reverse movement according to the input rate U (U = −1) of the control device. At the same time, the driving mode is switched to “reverse”.
When t 5 <t <t 6 : As the vehicle speed V increases, the acceleration α decreases, and the vehicle speed V = saturates at the reverse maximum speed V Max, b and reaches a constant speed running state.
When t = t 6 : Braking is started at a deceleration α = maximum deceleration (α Max, Db ) according to the input rate U (U = 1) of the control device.
When t 6 <t <t 7 : After decelerating at the maximum deceleration until the vehicle speed V = −V sh, b is reached , the vehicle slowly stops under the deceleration limitation. In addition, it does not react to the input rate U (U = 1) after the stop, and the traveling mode is maintained in the “reverse” state.
When t = t 7 : The traveling mode is switched to “stop” according to a specific input rate U (U = 0).

このように、本実施の形態においては、操縦装置の操作量(入力量)に応じて決定され、該操作量の時間履歴に応じて補正された車両加速度で、車両10を加速及び制動させる。具体的には、操縦装置(レバー31b)の入力方向(傾斜方向)と操作量(入力量)、及び、車両10の走行状態(前進、後進及び停止の状態)に応じて、車両加速度を決定する。操縦装置の入力方向が所定の方向であり、かつ、車両10が停止及び前進している場合には入力量に応じた加速度を与え、車両10が後進している場合には入力量に応じた減速度を与える。一方、操縦装置の入力方向が前記所定の方向と逆方向であり、かつ、車両10が停止及び後進している場合には、入力量に応じた加速度を与え、車両10が前進している場合には入力量に応じた減速度を与える。   Thus, in the present embodiment, the vehicle 10 is accelerated and braked with the vehicle acceleration determined according to the operation amount (input amount) of the control device and corrected according to the time history of the operation amount. Specifically, the vehicle acceleration is determined according to the input direction (inclination direction) and the operation amount (input amount) of the control device (lever 31b) and the traveling state of the vehicle 10 (forward, reverse and stop states). To do. When the input direction of the control device is a predetermined direction and the vehicle 10 is stopped and moving forward, an acceleration corresponding to the input amount is given, and when the vehicle 10 is moving backward, the input amount is changed. Give deceleration. On the other hand, when the input direction of the control device is opposite to the predetermined direction and the vehicle 10 is stopped and moving backward, acceleration according to the input amount is given and the vehicle 10 is moving forward Is given a deceleration according to the input amount.

また、操作量の時間履歴に応じて決定される走行モードによって、車両加速度を制限する。具体的には、車両10の制動後に逆方向に加速するような加速度を制限する。また、車両10の後進を制限する前進モードと車両10の前進を制限する後進モードについて、特定の操作が行われた場合、すなわち、特定の操作入力が与えられた場合に限って、両モード間の遷移を許可する。なお、特定の操作入力は、特定の操作入力量を入力することである。また、特定の操作入力量は、操縦装置に外力及び外トルクを与えないときの操作入力量である。   Further, the vehicle acceleration is limited by the travel mode determined according to the operation amount time history. Specifically, the acceleration that accelerates in the reverse direction after braking of the vehicle 10 is limited. In addition, with respect to the forward mode for restricting the backward movement of the vehicle 10 and the reverse mode for restricting the forward movement of the vehicle 10, only when a specific operation is performed, that is, when a specific operation input is given, between both modes. Allow transitions. The specific operation input is to input a specific operation input amount. The specific operation input amount is an operation input amount when no external force or external torque is applied to the control device.

さらに、車両速度に応じて、車両加速度を補正する。具体的には、車両加速時において、車両速度の増加と共に車両加速度を減少させる。最高速度での走行時には、最大車両加速度に等しい量だけ車両加速度を減少させる。なお、車両速度の2乗に比例した量だけ車両加速度を減少させる。また、車両制動時において、車両速度が所定の閾値未満であるときに車両減速度を制限する。車両速度の低下と共に車両減速度上限値を小さくする。   Further, the vehicle acceleration is corrected according to the vehicle speed. Specifically, during vehicle acceleration, the vehicle acceleration is decreased as the vehicle speed increases. When traveling at maximum speed, the vehicle acceleration is decreased by an amount equal to the maximum vehicle acceleration. The vehicle acceleration is reduced by an amount proportional to the square of the vehicle speed. Further, during vehicle braking, the vehicle deceleration is limited when the vehicle speed is less than a predetermined threshold. The vehicle deceleration upper limit value is decreased as the vehicle speed decreases.

さらに、操縦装置に外力及び外トルクが付与されない場合、所定の車両減速度で減速させる。この場合、車両10の走行抵抗を推定し、その推定値に応じて減速度を決定する。   Furthermore, when an external force and an external torque are not applied to the control device, the vehicle is decelerated at a predetermined vehicle deceleration. In this case, the running resistance of the vehicle 10 is estimated, and the deceleration is determined according to the estimated value.

さらに、操縦装置としてのジョイスティック31は、駆動輪12の回転軸に垂直な方向に並進可能、又は、駆動輪12の回転軸に平行な直線周りに回転可能な入力手段としてのレバー31bを備え、該レバー31bの位置又は回転角に応じて車両加速度を決定する。なお、前記所定の方向は、車両10の前方又は前進時の駆動輪回転方向である。   Furthermore, the joystick 31 as the control device includes a lever 31b as input means that can translate in a direction perpendicular to the rotation axis of the drive wheel 12 or can rotate around a straight line parallel to the rotation axis of the drive wheel 12. The vehicle acceleration is determined in accordance with the position or rotation angle of the lever 31b. The predetermined direction is the driving wheel rotation direction when the vehicle 10 is in front or forward.

さらに、操作入力量に応じて車両加速度の目標値を決定し、それに応じたトルクを駆動輪12に与える。具体的には、車両加速度の目標値を時間積分した値に所定の定数を乗じた値を駆動輪回転角速度の目標値とし、該目標値と計測値との差に比例した大きさのトルクを駆動輪12に与える。   Further, a target value of vehicle acceleration is determined according to the operation input amount, and a torque corresponding to the target value is applied to the drive wheels 12. Specifically, a value obtained by multiplying a target value of the vehicle acceleration by a predetermined constant is set as a target value of the driving wheel rotational angular velocity, and a torque having a magnitude proportional to the difference between the target value and the measured value is obtained. The driving wheel 12 is given.

さらに、車両加速度に応じた量だけ、駆動輪12の接地点に対する車体重心の相対位置を移動させる。具体的には、能動重量部として機能する搭乗部14を備え、車両加速度に応じた量だけ搭乗部14を相対移動させる。   Furthermore, the relative position of the center of gravity of the vehicle body with respect to the ground point of the drive wheel 12 is moved by an amount corresponding to the vehicle acceleration. Specifically, a riding part 14 that functions as an active weight part is provided, and the riding part 14 is relatively moved by an amount corresponding to the vehicle acceleration.

これにより、本実施の形態においては、乗員15の操作入力量に応じて、適切な前後方向走行状態を実現することができる。そして、簡素な操縦装置で、容易に、かつ、直感的に操縦可能な車両10を提供できる。   Thereby, in this Embodiment, according to the operation input amount of the passenger | crew 15, the suitable front-back direction driving | running | working state is realizable. And the vehicle 10 which can be steered easily and intuitively with a simple steering device 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、車両に適用することができる。   The present invention can be applied to a vehicle.

10 車両
12 駆動輪
12L、12R 車輪
14 搭乗部
15 乗員
20 制御ECU
31 ジョイスティック
31b レバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle 12 Drive wheel 12L, 12R Wheel 14 Riding part 15 Crew 20 Control ECU
31 Joystick 31b Lever

Claims (13)

回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、
操縦者が操作する操縦装置と、
前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御するとともに、前記操縦装置の操作量に応じて走行を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、前記操作量に応じて車両加速度を決定し、決定した車両加速度を前記操作量の時間履歴に応じて補正した値を車両加速度の目標値とすることを特徴とする車両。
A drive wheel rotatably mounted on the vehicle body,
A control device operated by a pilot;
A vehicle control device that controls a driving torque applied to the driving wheel to control the posture of the vehicle body and controls traveling according to an operation amount of the steering device;
The vehicle control apparatus determines a vehicle acceleration according to the operation amount, and uses a value obtained by correcting the determined vehicle acceleration according to a time history of the operation amount as a vehicle acceleration target value.
前記車両制御装置は、前記操縦装置の操作方向及び操作量並びに車両走行状態に応じて車両加速度を決定する請求項1に記載の車両。   The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle control device determines vehicle acceleration according to an operation direction and an operation amount of the control device and a vehicle running state. 前記車両制御装置は、前記操縦装置の操作方向が所定の方向である場合に、車両の停止時又は前進時には操作量に応じた加速度を前記車両加速度の目標値とし、車両の後進時には操作量に応じた減速度を前記車両加速度の目標値とし、前記操縦装置の操作方向が前記所定の方向と逆である場合に、車両の停止時又は後進時には操作量に応じた加速度を前記車両加速度の目標値とし、車両の前進時には操作量に応じた減速度を前記車両加速度の目標値とする請求項2に記載の車両。   When the operation direction of the control device is a predetermined direction, the vehicle control device sets the acceleration according to the operation amount when the vehicle stops or moves forward as a target value of the vehicle acceleration, and sets the operation amount when the vehicle moves backward. When the corresponding deceleration is set as the target value of the vehicle acceleration and the operation direction of the control device is opposite to the predetermined direction, the acceleration corresponding to the operation amount when the vehicle is stopped or reverse is determined. The vehicle according to claim 2, wherein when the vehicle moves forward, a deceleration according to an operation amount is set as a target value of the vehicle acceleration. 前記車両制御装置は、前記操作量の時間履歴に応じて走行モードを前進、後進又は停止モードのいずれかに決定し、決定した走行モードによって前記車両加速度を制限する請求項2又は3に記載の車両。   4. The vehicle control device according to claim 2, wherein the vehicle control device determines a travel mode as one of forward, reverse, or stop mode according to a time history of the operation amount, and limits the vehicle acceleration according to the determined travel mode. 5. vehicle. 前記車両制御装置は、前記走行モードが前進である場合には後方への加速を制限し、前記走行モードが後進である場合には前方への加速を制限し、前記操縦装置に外力又は外トルクが付与されず、かつ、車両速度が所定値以下であるときに限り、前記走行モードの前進から後進への切替及び後進から前進への切替を許可する請求項4に記載の車両。   The vehicle control device restricts acceleration in the backward direction when the traveling mode is forward, and restricts acceleration in the forward direction when the traveling mode is reverse, and applies external force or external torque to the control device. The vehicle according to claim 4, wherein only when the vehicle speed is not given and the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value, switching of the traveling mode from forward to reverse and switching from reverse to forward is permitted. 前記車両制御装置は、車両速度に応じて前記車両加速度を補正する請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両。   The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle control device corrects the vehicle acceleration according to a vehicle speed. 前記車両制御装置は、車両速度の2乗に比例した量だけ前記車両加速度を小さく補正する請求項6に記載の車両。   The vehicle according to claim 6, wherein the vehicle control device corrects the vehicle acceleration by an amount proportional to a square of a vehicle speed. 前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以下であるとき、車両速度に比例した車両減速度の上限値により車両減速度を制限する請求項7に記載の車両。   The vehicle according to claim 7, wherein the vehicle control device limits the vehicle deceleration by an upper limit value of the vehicle deceleration proportional to the vehicle speed when the vehicle speed is equal to or less than a predetermined threshold value. 前記車両制御装置は、前記操縦装置に外力又は外トルクが付与されない場合、所定の車両減速度を決定する請求項1〜8のいずれか1項に記載の車両。   The vehicle according to any one of claims 1 to 8, wherein the vehicle control device determines a predetermined vehicle deceleration when an external force or an external torque is not applied to the control device. 前記操縦装置は、前記駆動輪の回転軸に垂直な方向に並進可能、又は、前記駆動輪の回転軸に平行な直線周りに回転可能な入力手段を備え、
前記車両制御装置は、前記入力手段の位置又は回転角に応じて車両加速度を決定する請求項1〜9のいずれか1項に記載の車両。
The steering device includes input means that can translate in a direction perpendicular to the rotation axis of the drive wheel, or can rotate about a straight line parallel to the rotation axis of the drive wheel,
The vehicle according to any one of claims 1 to 9, wherein the vehicle control device determines a vehicle acceleration according to a position or a rotation angle of the input means.
前記車両制御装置は、前記車両加速度の目標値に応じた駆動トルクを駆動輪に付与する請求項1〜10のいずれか1項に記載の車両。   The vehicle according to any one of claims 1 to 10, wherein the vehicle control device applies a drive torque corresponding to a target value of the vehicle acceleration to drive wheels. 前記車両制御装置は、前記車両加速度の目標値を時間積分した値に所定の定数を乗じた値と前記駆動輪の回転角速度との差に応じた駆動トルクを駆動輪に付与する請求項11に記載の車両。   12. The vehicle control device according to claim 11, wherein the vehicle control device applies a drive torque to the drive wheels according to a difference between a value obtained by multiplying a target value of the vehicle acceleration by a predetermined constant and a rotation angular velocity of the drive wheels. The vehicle described. 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を更に有し、
前記車両制御装置は、前記能動重量部の位置を制御して、前記車両加速度の目標値に応じた量だけ、前記駆動輪の接地点に対する前記車体の重心の相対位置を移動させる請求項1〜12のいずれか1項に記載の車両。
An active weight portion movably attached to the vehicle body;
The vehicle control device controls the position of the active weight portion to move the relative position of the center of gravity of the vehicle body with respect to the ground point of the driving wheel by an amount corresponding to a target value of the vehicle acceleration. The vehicle according to any one of 12 above.
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