WO2006137545A1

WO2006137545A1 - 車両

Info

Publication number: WO2006137545A1
Application number: PCT/JP2006/312659
Authority: WO
Inventors: Takumi Tachibana; Nobuaki Miki; Munehisa Horiguchi; Fumihiko Sakakibara
Original assignee: Equos Research Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2006-12-28
Also published as: US8073575B2; US20100030397A1; EP1901257A4; EP1901257A1

Abstract

　自車単独での単独走行や、他車両と連係して一体的に走行することが可能な車両を提供する。　単独走行が可能な１人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する。連係走行する全車両のうち、１台の車両がホスト車両となり、ホスト車両の乗員が連係走行の運転者となる。ホスト車両１は、乗員が行った運転操作に応じた速度／方向に必要な駆動を行う。これと同時にホスト車両１は、従属車両２～４に対して、自車に同期（追随）するように指令する。ホスト車両１は、自車と同期（連係関係の維持）をさせるために、速度、方向、自車との相対位置を走行情報として他の従属車両２～４に送信する。従属車両２～４は、追随指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向、自車位置からなる状態情報をホスト車両１にフィードバックする。

Description

明細書

車両

技術分野

[0001] 本発明は、車両に係り、他の車両との合体と分割、及び合体時の走行に関する。

背景技術

[0002] 従来の自動車等の車両では、乗車人数の如何にかかわらずサイズの変更ができない。そのため、 1人で移動する場合であっても、必要のない空いたシートやスペースまで伴って移動しなければならず、重量やスペースの無駄が多ぐまた乗員数に対する燃費の効率も悪くなつていた。

また、運転席も固定されており、運転を交代する場合などは一度外に出て乗り換えなければできな力つた。さらにサイズも決まってしまうため、通行できる場所も限られてしまうことがある。

[0003] 一方、車両が走行する場合、先行する車両に追従しながらオートクルーズする車両についても提案されている。

例えば、特許文献 1では、先行車に追従して予め設定された追従車間距離設定値を保ちながら定速走行を行う車間距離制御型定速走行装置を備えた車両が提案されている。

また特許文献 2では、レーザレーダと CCDカメラによって先行車を認識し、先行車との車間時間（=車間距離 Z走行速度）が約 2秒になるように自車両の走行速度を制御する車間距離制御型定速走行装置を備えた車両が提案されている。

[0004] しかし、これらオートクルーズを実現する各車両では、後行車両が先行する車両に追随して走行するための装置を備えるものであり、先行車両の走行情報を先行車両力受信して走行するものではなぐ他の車両と連係しながら一体的に走行することはできない。

また、先行車両に追従して走行するものであり、他の車両の側方に位置しながら走行することもできな力つた。

[0005] 特許文献 1 :特開平 10— 67254号特許文献 2 :特開平 7— 65297号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本願発明は、自車単独での単独走行や、他車両と連係して一体的に走行することが可能な車両を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0007] (a)請求項 1に記載した発明では、主導車両の走行情報を用いて従属車両が連結形態を維持した走行を行う連携走行と、自車両単独で走行する単独走行を行う車両であって、運転操作を行う運転操作手段と、連携走行の場合に、前記運転操作による走行要求に基づく走行情報を従属車両に送信する走行情報送信手段と、前記運転操作による走行要求に基づいて自車両を駆動する駆動手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。

(b)請求項 2に記載した発明では、主導車両の走行情報を用いて従属車両が連結形態を維持した走行を行う連携走行と、自車両単独で走行する単独走行を行う車両であって、運転操作を行う運転操作手段と、前記主導車両から送信される走行情報を受信する走行情報受信手段と、連携走行の場合には前記受信した走行情報に基づ、て、単独走行の場合には前記運転操作による走行要求に基づ、て自車両を駆動する駆動手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。

(c)請求項 3に記載の発明では、他車両と連係して一体的に走行する連係走行における主導車両としての主導走行、及び連係走行における従属車両としての従属走行のいずれかを選択する走行選択手段と、運転操作を行う運転操作手段と、主導走行の場合に前記運転操作による走行要求に基づく走行情報を従属車両に送信し、従属走行の場合に主導車両から送信される走行情報を受信する走行情報送受信手段と、主導走行の場合には前記運転操作による走行要求に基づいて、従属走行の場合には前記受信した走行情報に基づいて、自車両を駆動する駆動手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。

(d)請求項 4に記載の発明では、請求項 3に記載の車両において、連係走行における走行形態と、主導車両と従属車両の位置関係を決定する走行形態決定手段と、主導走行の場合、前記運転操作による走行要求と前記決定した各従属車両の位置関係とに基づいて、各従属車両毎の走行情報を作成する走行情報作成手段とを備え、前記走行情報送受信手段は、走行情報作成手段で作成した走行情報を各従属車両に送信することを特徴とする。

(e)請求項 5に記載した発明では、請求項 3に記載の車両において、連係走行における走行形態と、主導車両と各従属車両の位置関係とを決定する走行形態決定手段と、主導走行の場合には前記決定した走行形態と位置関係を各従属車両に送信し、従属走行の場合には主導車両カゝら送信される走行形態と位置関係を受信する走行形態送受信手段と、自車両の車速と走行方向を検出する走行検出手段を更に備え、主導走行の場合に前記走行情報送受信手段は、前記検出した自車両の車速と走行方向を走行情報として従属車両に送信し、従属走行の場合に前記駆動手段は

、走行形態と自車の位置関係、及び主導車両の車速と走行方向から、自車両の駆動を制御することを特徴とする。

(f)請求項 6に記載した発明では、請求項 4又は請求項 5に記載の車両において、特定の走行形態から他の走行形態に変更する際に各車両が移動する移動手順が記憶された移動手順記憶手段と、現在走行中の走行形態から他の走行形態への変更の必要性を判断し変更後の走行形態を決定する走行形態変更手段と、主導走行の場合に走行形態送受信手段は、現在の走行形態から前記決定した変更後の走行形態に変更するための前記移動手順に従って、各従属車両に対して順次変更後の位置関係を送信し、従属走行の場合に駆動手段は、主導車両から受信する変更後の位置関係に移動する、ように自車両を駆動することを特徴とする。

(g)請求項 7に記載した発明では、請求項 6に記載の車両において、道路幅情報を取得する道路幅情報取得手段とを更に備え、前記走行形態変更手段は、自車両の車速と前記取得した道路幅情報の少なくとも一方に基づいて走行形態変更の要否、及び変更後の走行形態を判断する、ことを特徴とする。

(h)請求項 8に記載した発明では、請求項 3から請求項 7のうちのいずれか 1の請求項に記載の車両において、前記駆動手段により駆動され、一軸上に配置された 1又は複数の駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、前記搭乗部の姿勢を感知する姿勢感知センサと、前記感知した搭乗部の姿勢に応じて、前記駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するよう前記搭乗部の姿勢制御を行う姿勢制御手段と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0008] 本発明によれば、自車単独での単独走行をしたり、他車両と連係して一体的に走行することがきるので、必要最小限の重量やスペースでの移動が可能になり、乗員数に対する燃費効率を向上させることができる。

また、通信により連係して走行しているので、どの位置にいる車両でも操縦が可能である。

また、通信による連係なので、一体的に連係走行している全車両のサイズを任意に変更することが可能であるので、走行範囲を広げることが可能である。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下、本発明の車両における好適な第 1実施形態について、図 1から図 11を参照して詳細に説明する。

(1 1)第 1実施形態の概要

本実施形態の車両は、単独走行が可能な 1人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する。

乗車人数に合わせて車両の結合数を増減して最適サイズでの移動が可能になる。多人数の連結状態でも、操縦者はホスト車両 (主導車両） 1人であり、それ以外は従属車両として操縦を担当するホスト車両カゝら送信される走行情報に基づいて協調制御される。

[0010] 走行形態の変更や走行位置の変更により、連結状態で操縦者の変更は席を移動しなくても自由に行うことができる。走行形態の変更や位置の変更は、各車両からの要求に応じてホスト車両が決定し、ホスト車両力変更後の位置関係が各従属車両に送信される (要求変更)。

また、各車両には車速センサと道路幅取得手段 (例えば、道路幅データを有する道路データと現在位置検出手段で検出現在位置に基づく）で取得した、これから走行する道路の幅に基づ、て車両の走行形態を変更するようになって!/、る。さらに、ソフト的に連結された状態ではどのような配置も可能であり、たとえば細い道は互いの間隔をつめる等車体サイズの伸縮も自由になる。

このように複数の車両で連係走行する場合の走行形態の位置関係、例えば、何台で走行しどのような形態 (縦 1列、横 1列、縦横各 2列等)で、どの位置にホスト車両が位置するかにっ、ての各種パターンが決められ記憶されて、る。

また、現在の走行形態から他の走行形態に変更する場合や、同一の走行形態を維持しつつ各車両の位置関係を変更する場合にぉ、て、各車両の移動する手順についても予め決められている。

[0011] 図 1は、 4台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示したものである。

図 1の例では、 4台の車両 1〜4のうち、車線を付した車両 1番がホスト車両となり、ホスト車両の乗員が連係走行の運転者となる。

なお、ホスト車両は、 1台に限られるが車両 1〜4のうちのどの車両がなってもよぐまた並び形態 (走行形態)も予め決められた走行形態及びその相似形の範囲内で任意に選択される。

[0012] ホスト車両か従属車両かについては、連係走行の開始前に入力部 171で選択される。

一度決定されたホスト車両と従属車両の関係は連係走行を終了する力、ホスト車両の変更指示があるまでは変わらずに継続することになる。

[0013] ホスト車両 1は、乗員が行った運転操作に応じた速度 Z方向に必要な駆動を行う。

これと同時にホスト車両 1は、従属車両 2〜4に対して、自車に同期（追随)するように指令する。すなわち、ホスト車両 1は、自車と同期 (連係関係の維持)をさせるために、速度、方向、自車 (ホスト車両 1)との相対位置を走行情報（追随指令）として他の従属車両 2〜4に送信する。

[0014] 一方、従属車両 2〜4は、追随指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向、自車位置力もなる状態情報をホスト車両 1にフィードバックする。

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

[0015] このように本実施形態の車両が複数台で連係走行することで、 1人から多人数まで乗員数に合わせた最適な車体サイズで走行することが可能である。

また、連係走行の状態では誰（どの車両)がどの場所ででもホスト車両となり操縦することができる。またホスト車両の担当を他の車両に変更することで乗員が座席を変更したり、走行位置を変更したりせずに運転者の交替も可能である。

連結状態で車両サイズや、走行形態を変更する自由度が高いため、例えば、狭い路地では縦 1列で走行することが可能であり、このため走行可能な場所が広がる。

[0016] (1 2)第 1実施形態の詳細

図 2は、本実施形態の車両の外観構成を例示したものである。

本実施形態の車両は、倒立振り子車両により構成されており、搭乗部の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪の駆動方向で前後方向のノランスを保持するように姿勢制御を行、ながら走行するものである。

本実施形態における姿勢制御の方法としては、例えば、米国特許第 6, 302, 230 号明細書、特開昭 63— 35082号公報、特開 2004— 129435公報、特開 2004— 2 76727公報で開示された各種制御方法が使用可能である。

[0017] 図 2に示されるように、倒立振り子車両は、同軸に配置された 2つの駆動輪 l la、 11 bを備えている。

両駆動輪 l la、 l ibは、それぞれ駆動モータ（ホイールモータ） 12で駆動されるようになっている。

[0018] 駆動輪 l la、 l ib (以下、両駆動輪 11aと l ibを指す場合には駆動輪 11という）及び駆動モータ 12の上部には運転者が搭乗する搭乗部 13が配置されてヽる。

搭乗部 13は、運転者が座る座面部 131、背もたれ部 132、及びヘッドレスト 133で構成されている。

搭乗部 13は、駆動モータ 12が収納されて、るホイールモータ筐体 121に固定された支持部材 14により支持されている。

[0019] 搭乗部 13の左脇には操縦装置 15が配置されている。この操縦装置 15は、運転者の操作により、倒立振り子車両の加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の指示を行う為のものである。

本実施形態における操縦装置 15は、座面部 131に固定されている力有線又は無線で接続されたリモコンにより構成するようにしてもよい。また、肘掛けを設けその上部に操縦装置を配置するようにしてもよい。

[0020] なお本実施形態において、操縦装置 15の操作により出力される操作信号によって加減速等の制御が行われるが、例えば、特許文献 1に示されるように、運転者が車両に対する前傾きモーメントや前後の傾斜角を変更することで、その傾斜角に応じた車両の姿勢制御及び走行制御を行うように切替可能にしてもよい。なお、運転者による傾きモーメントによる姿勢制御及び走行制御を行う場合には、本実施形態による姿勢制御は行わない。

[0021] 搭乗部の右脇には、表示'操作部 17が配置されている。この表示'操作部 17は、図示しな!、液晶表示装置からなる表示部 172と、この表示部 172の表面に配置されたタツチパネル及び専用の機能キーで構成される入力部 171を備えて、る。

なお、表示 ·操作部 17は、操縦装置 15と同様に又は同一のリモコンにより構成するようにしてもょヽ。また表示 ·操作部 17と操縦装置 15と左右の配置を逆〖こしてもよく、両者を同一の側に配置するようにしてもょ、。

[0022] 搭乗部 13と駆動輪 11との間には制御ユニット 16が配置されている。

本第 1実施形態において制御ユニット 16は、搭乗部 13の座面部 131の下面に取り付けられて、るが、支持部材 14に取り付けるようにしてもょ、。

[0023] 図 3は、倒立振り子車両の制御ユニット 16の構成を表したものである。

制御ユニット 16は、ノッテリ 160、主制御装置 161、ジャイロセンサ 162、モータ制御装置 163、記憶部 164、車車間通信システム 165を備えている。

ノッテリ 160は、駆動モータ 12に電力を供給する。また、主制御装置 161にも制御用の低電圧の電源を供給するようになって!/、る。

[0024] 主制御装置 161は、メイン CPUを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納された ROM、作業領域として使用される RAM、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されて、る。倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置 15からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラム、本第 1実施形態における他の車両と協調して連係走行をするための各種連係走行処理を実行するためのプログラム等の各種プログラムが ROM (又は記憶部 164)に格納されており、主制御装置 1 61は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

[0025] 連係走行処理を実行するためのプログラムの例を挙げると次の通りである。

連係走行を行う際の、主導車両と従属車両の決定、走行形態の決定、及び各車両の位置関係を決定するプログラム。

主導車両又は従属車両として車両を駆動制御する連係走行処理プログラム。

[0026] ジャイロセンサ 162は、搭乗部 13の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能するジャイロセンサ 162は、搭乗部 13の傾斜に基づく物理量として、搭乗部 13の角加速度と傾斜角度 Θを検出する。

主制御装置 161は、ジャイロセンサ 162で検出される傾斜角度から傾斜方向を認識するようになっている。

[0027] なお、本第 1実施形態のジャイロセンサ 162では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置 161に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもよい。

この場合、主制御装置 161は、ジャイロセンサ 162から供給される角速度を蓄積することで、角加速度と角度を算出して傾斜角を取得するようにする。

[0028] また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ 162以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部 13が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。

液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィードバック電流から角加速度を測定するものである。一方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出するものである。 [0029] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12を制御する。

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

[0030] 主制御装置 161は、ホスト車両として走行する場合には操縦装置 15からの走行要求に基づき、従属車両として走行する場合にはホスト車両力も受信する走行情報にもとづいて、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号を目的地制御装置 163に供給する。

[0031] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12用のトルク—電流マップを備えている。

このトルク電流マップに従って、モータ制御装置 163は、主制御装置 161から供給される駆動トルクに対応する電流を駆動モータ 12に対して出力するように制御する。

なお、主制御装置 161から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合には、姿勢制御のためのトルク指令値 T3であり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値力も姿勢制御のためのトルク指令値 T3を加減算した値である。

[0032] 記憶部 164には、連係走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号（自車両 I D)、従属車両の識別番号 (従属車両 ID)、走行形態パターンと配置変更条件、配置変更手順、地図データ (道路データ)等の各種データが記憶されて!、る。

自車両 ID (従属車両 ID)に関連付けて各車両の愛称 (ノヽンドルネーム）を登録することができるようになつている。このハンドルネームを従属車両 IDともにホスト車両に送信する。ホスト車両では、例えば、決定した走行形態のどの位置にどの従属車両を配置するかを決定する際に、決定した走行形態と受信した全てのハンドルネームを表示部 172に表示することで、乗員はハンドルネームと表示された走行形態の位置を選択することで車両位置を容易に決定することができるようになる。

[0033] 従属車両 IDは、自車両をホスト車両として、自車両と共に連係走行を行うことが可能な他の車両の識別番号で、入力部 171からの従属車両登録操作により予め登録された識別番号が記憶される。

主制御装置 16は、各従属車両に対して走行情報を送信するが、その内容は決定した走行形態におけるホスト車両との位置関係によって異なって、るので、走行情報に従属車両 IDを付して送信し、各従属車両は自己の IDが付された走行情報だけを採用する。

[0034] 車車間通信システム 165は、ホスト車両と所定距離内に存在する従属車両との間で走行情報 (追従指令)や状態情報が送受信される。

車車間通信システム 165は、電波または赤外線等を利用した無線通信により情報の送受信を行うようになって、る。

本第 1実施形態における車車間通信システム 165は、通信データをブロードキャストを用いて複数の周辺に存在する各車両に対して送信するようになって！/ヽるが、マルチキャスト等により通信データを複数の車両に対して送信するようにしてもよい。

[0035] 入力部 171は、表示'操作部 17 (図 2参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。

入力部 171は、表示部 172上に配置されたタツチパネルと、専用の選択ボタンで構成される。タツチパネル部分は、表示部 172に表示された各種選択ボタンに対応して搭乗者が押下 (タツチ)した位置が検出され、その押下位置と表示内容とから選択内容が取得される。

[0036] 表示部 172は、表示 ·操作部 17に配置される。表示部 172は、入力部 171からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになって！/ヽる。

表示部 172に表示される選択ボタンとしては、例えば、走行モード選択ボタン、走行形態選択ボタン、従属車両 ID選択ボタン (ノ、ンドルネームが表示される）、走行位置 (位置関係)選択ボタン等の各種ボタンが表示される。

[0037] また、連係走行している車両群に途中から参加する場合の途中参加ボタンも表示される。この途中参加ボタンが選択されると、車車間通信システム 165から、及び参加申し込みを表す情報として、自車両 IDとハンドルネーム (登録されて、る場合）が送信される。

一方、連係走行しているホスト車両が自車両 IDとハンドルネームを受信すると、従属車両 IDとして記憶部 164に登録済みの車両であれば、表示部 172に参カ卩を希望する車両が存在する旨の表示を行うとともに、参加を認める許可ボタン、拒否する却下ボタンが表示される。参加許可ボタンが選択されると、現状の走行形態と位置関係 (ノ、ンドルネームが表示）が表示部 172に表示されると共に、新規参加車両の可能な配置位置が表示される。可能な配置位置は、現状の走行形態を維持した他の走行形態が記憶部 164から読み出されて空き位置が可能な配置位置として表示される。可能な配置位置が複数存在する場合には、ホスト車両の乗員の選択により決定する。

[0038] 現在位置検出装置 18は、車両の現在位置 (緯度、経度力もなる絶対座標値)を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定する GPS (Global Positioning System)受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の 1又は複数が使用される。

現在位置検出装置 18で検出した現在位置と、記憶部 164の地図データカゝら現在走行して、る道路をマップマッチングにより特定することで、道路幅情報を取得し (道路幅情報取得手段)、走行形態の変更が必要力否力の判断に使用される。

なお、地図情報と現在位置検出装置 18及びマップマッチング処理により道路幅情報取得手段が構成されるが、車両両側を撮像する撮像装置と、撮像画像の画像認識により道路幅を検出することで道路幅情報取得手段を構成するようにしてもよい。

[0039] 相対位置検出部 19は、レーダ及びジャイロを備えており、ホスト車両に対する相対的な位置を検出する。レーダによりホスト車両までの距離が検出され、ジャイロにより移動量 (方向）が検出される。

検出した相対的位置関係は、図示しない車速検出センサで検出した車速と共に状態情報としてホスト車両にフィードバックされる。

[0040] 主制御装置 161には、駆動モータ（ホイールモータ） 12、操縦装置 15、及びジャィ口センサ 162、現在位置検出装置 18、入力部 171、相対位置検出部 19から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び本第 1実施形態における連係走行制御が行われるようになつている。

駆動モータ 12からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置 15からカロ速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ 162からは搭乗部の角速度が供給され、現在位置検出装置 18からは車両の現在位置 (緯度、経度）が供給され、入力部 171からは表示部 172に表示した各種ボタンに対する乗員の選択情報が供給され、相対位置検出部 19からはホスト車両に対する相対的な位置関係が供給されるようになって!/、る。

[0041] 図 4は、記憶部 164に記憶されてヽる走行形態パターン、及び走行形態を変更する場合の変更条件について概念的に表したものである。

図 4に示されるように走行形態パターンとして、例えば、 4台で走行する場合に縦横 2列が基本の走行形態となる。

そして、狭い道路を走行したり、高速走行での空気抵抗を小さくする場合の千鳥状の縦 1列の走行形態、比較的道路幅が広い場合や、空気抵抗を大きくして制動力を得る場合の幅広の走行形態が予め規定されて、る。

図 4には例示していないが、 2台、 3台、 5台、 6台、…等の連係走行をする台数に応じて選択可能な走行形態が予め決められている。

なお、幅広の走行形態の場合、図 4では、各車両が隣の車両と接触しているように表示されているが、実際には所定の最低距離 (例えば、 50cm, lm等で設定可能）以上の間隔が保持されるようになって!/、る。

[0042] 図 4の各走行形態 (4台の場合）において、車両 1から車両 4のうち、斜線で表した車両 1がホスト車両である。

このホスト車両は、ホスト車両となった車両の乗員力最初に走行形態を決定し、決定した走行形態の各位置のなかから任意の位置を自車の位置（ホスト車両の位置 = 運転位置）として選択することで決定される。

[0043] 図 4における判断基準は、走行形態を変更する場合の形態変更基準を表したものである。

形態変更基準としては、速度と制動状態に基づいて変更する自動変更モードと、手動により変更する手動変更モードとがある。デフォルトのモードとしては自動変更モードとなっている力デフォルトのモードを手動に変更可能である。

デフォルトのモードは各車両毎に設定される力連係走行する場合のホスト車両に設定されているデフォルトモードが有効になる。また、連係走行を行う場合にモードの変更をすることができるのはホスト車両で、その入力部 171からの操作により変更される。

なお、手動走行モードにおいてはモード変更がされない限り自動で走行形態が変更されることはないが、自動走行モードの場合には、ホスト車両からの選択により走行形態を変更することが可能になっている。

[0044] 自動変更モードにおいて形態を変更する形態変更基準として、本第 1実施形態では、車速と制動の有無が規定されており、ホスト車両の主制御装置 161で判断されるようになっている。

図 4に示した 4台で連係走行が行われる場合であれば、例えば、車速 (ホスト車両で検出される車速)が所定の基準車速 (本第 1実施形態では例えば、 lOOkmZh)未満で制動が無!ヽ場合に基準走行形態が選択される。

そして、車速が基準車速以上となり制動が無い場合には、走行による空気抵抗を減らして燃費を向上させるために、細長の走行形態が選択される。

[0045] 一方、車速に関係がなぐ所定以上の制動要求があった場合には、幅広形態が選択される。

この場合、要求される制動力に応じて横に並ぶ台数が決定される。すなわち、制動力が第 1制動力未満の場合に前列 1台後列 3台となり、第 1制動力以上の場合に 4台の横 1列になる。

[0046] なお、図 4に示した例に従って走行形態の変更基準と変更後の走行形態について説明したが、実際には走行形態をより多数規定しておき、より細かな基準に従って走行形態を変更するようにしてもょヽ。

例えば、細長の形態も各車両が一直線上に配列するようにした 1直線形態のほか、図 4のような千鳥配置で横幅（車幅 =車両 1と 3を結ぶ線と車両 2と 4を結ぶ線の幅）力 Sもう少し広、走行形態を規定しておくようにする。

そして、車速に応じて、第 1基準車速 (例えば、 lOOkmZh)以上の場合に 1直線形態、第 1基準車速未満で第 2基準車速 (例えば、 90kmZh)以上の場合には図 4〖こ示した細長形態、第 2基準車速未満で第 3基準車速 (例えば、 80kmZh)以上の場合にはより広い走行形態（図 4と異なり、例えば、車両 1、 3の車両と車両 2、 4の車両が進行方向に重なる幅が狭くなる）とするようにしてもょ、。 [0047] 以上説明した形態変更基準の判断は、ホスト車両が行、形態変更基準に合致した走行形態を選択しながら従属車両に走行の指令を送信するようになっている。

そして、車速や制動の状態により走行形態を変更する場合には、各走行形態から他の走行形態に変更するための手順が記憶部 164の配置変更手順により規定されている。

ホスト車両の主制御装置 161は、この配置変更手順に従って各従属車両に対して順次配置位置を変更するように走行情報 (配置位置変更指令)が送信される。

[0048] 図 5は、記憶部 164に記憶されている走行パターンを変更する場合の配置変更手順の一例を概念的に表したものである。

この図 5では、図 4に示した基準の走行形態から、自動又は手動により細長の走行形態に変更する場合の手順について概念的に表したものである。

図 5 (a)の基準の走行形態においてホスト車両 1で細長の走行形態に変更が必要であると判断されると、ホスト車両 1から、従属車両 4に対して、変更後の走行形態を指定情報と共に、走行情報として変更後の位置関係と車速、方向等を送信する。従属車両 4は受信した走行情報に従って、図 5 (b)に示されるように、点線で表した位置から実線で表した左後方の位置に移動する。移動 (位置の変更)が完了すると従属車両 4は、変更後の状態情報を検出してホスト車両 1にフィードバックする。

[0049] なお、従属車両 4のは、走行形態の変更指示 (変更後の走行形態の送信）を受けると、指示された位置に走行位置を変更する前に、走行位置を変更することについて当該従属車両の乗員に告知した後に位置の変更を行うようになっている。

走行位置変更の告知については、表示部 172に変更を知らせる表示を行うこと、及びスピーカからの音声出力により変更を知らせることの、一方又は双方により行われる。

[0050] 従属車両 4は、位置変更の指令を出した従属車両 4から変更後の状態情報がフィードバックされると、次の位置変更として規定されている従属車両 3に対して走行後の走行形態を指定する情報と共に走行後の位置関係となる走行情報を従属車両 3 に送信する。

従属車両 3は、受信した走行情報に従って、図 5 (c)に示されるように、点線から実線の位置まで少し後退 (従属車両 1に対する相対的な位置としての後退)し、状態情報をホスト車両 1にフィードバックする。

以下同様にしてホスト車両 1の主制御装置 161は、従属車両 2に対して変更後の走行形態と走行情報を送信し、これに対する変更後の状態情報を従属車両 2から受信することで走行形態の変更を終了する。

[0051] このように、各走行形態から他の走行形態に走行形態を変更する手順が予め決められており、その手順に従ってホスト車両と各従属車両間で情報の送受信と位置変更が順次行われるようになって、る。

なお、図 5 (d)に示した細長の走行形態から図 5 (a)に示した基準の走行形態に変更する場合には、図 5の説明の反対の手順で変更されるように規定されている。

[0052] 以上のように構成された倒立振り子車両による連係制御について、図 6〜図 11の各フローチャートに従って説明する。

図 6は、連係走行処理について表したフローチャートである。

まず、連係走行をする場合には、各車両の乗員は自分が乗車する車両により、ホスト車両としてのホスト走行を行うの力従属車両として従属走行をするのかにつ、て、入力部 171の操作により選択する。

すると、各車両の主制御装置 161は、ホスト走行が選択されたのか従属走行が選択されたのかを判断する (ステップ 11)。

[0053] 従属走行が選択された場合 (ステップ 11 ;N)、当該車両の主制御装置 161は、記憶部 164に格納されて、る自車両 IDと愛称 (ノ、ンドルネーム）を読み出し、ホスト車両に送信し (ステップ 12)、以後、後述する従属走行処理に従ってホスト車両力も送信される走行情報等に基づきホスト車両と連係して走行を継続する (ステップ 13)。

[0054] 一方、ホスト走行が選択された場合 (ステップ 11 ;Y)、当該車両の主制御装置 161 は、各従属車両力も送信されてくる自車両 IDとそのハンドルネームを、記憶部 164に従属車両 IDとして格納することで、自車を含めた全体の台数 (従属車両数 + 1)を把握すると共に、各車両の位置関係を把握する (ステップ 14)。

各従属車両 IDは走行情報に付加して送信することで、各従属車両は自車に対する走行情報か、他社に対する走行情報かを区別するようになっている。 [0055] 各車両の位置関係の把握は次のようになされる。

すなわち、主制御装置 161は、把握した全体の台数で取りうる走行形態（図 4に示すような各車両の配置図）を表示部 172に表示し、乗員（ホスト車両の乗員）に促す。乗員がいずれかの走行形態を選択すると、画面には、走行形態の配置図と共に、各従属車両のハンドルネームがリスト表示され、自車両と各従属車両の位置関係の決定を促す。乗員は、まずノヽンドルネームを選択した後に配置箇所 (走行位置)を選択することで、全車両の位置関係が決定され、主制御装置 161の RAMに記憶される。

走行形態と配置関係が決定されると、その走行形態が最初に各ホスト車両に送信され、それ以後は、走行形態が変更される場合に変更後の走行形態が送信される。

[0056] 位置関係と台数把握 (ステップ 14)が完了すると、ホスト車両の主制御装置 161は、操縦装置 15からの入力に応じて、自車両の走行に関する走行制御と、従属車両の走行管理に関する走行情報、状態情報の送受信を行う動作処理を実行する (ステツプ 15)。

[0057] 図 7は、動作処理の内容を表したフローチャートである。

ホスト車両の主制御装置 161は、乗員による操縦装置 15からの操作入力を受付ける (ステップ 21)と共に、自車と他車の状況 (速度、方向、位置）を確認する (ステップ 2 2)。他車状況は、各従属車両力送信される状態情報力把握される。

[0058] 次に主制御装置 161は、入力した操作内容及び確認した自車情報から、駆動が必要か否か (ステップ 23)、旋回が必要力否か (ステップ 25)、及び走行形態の変更が必要か否か (ステップ 27)について判断する。

走行形態の変更が必要力否かについては、図 4に例示した形態変更基準に基づ V、て、及び乗員の手動による形態変更の要求に基づ!/、て判断される。

なお、ステップ 23における駆動が必要か否かの判断は、旋回に基づく駆動を含まない。

[0059] 旋回を含まない駆動が必要である場合 (ステップ 23 ; Y)、主制御装置 161は、駆動制御を行、 (ステップ 24)、ステップ 29に移行する。

駆動制御において主制御装置 161は、入力された操作量に応じた駆動トルクを決定し、モータ制御装置 163に指令する。モータ制御装置 163では、主制御装置 161 力指令される駆動トルクに対応する電流をトルク電流マップ力決定し、駆動モータ 12に対して出力するように制御する。

[0060] また、駆動制御 (ステップ 24)において、主制御装置 161は、各従属車両に対して自車両と走行形態を維持した走行となる走行情報を送信する。

走行情報としては、自車両にぉ、て主制御装置 161がモータ制御装置 163に対して指令した駆動トルクにより変化する走行速度が送信される。ただし、この場合の駆動制御は、旋回を含まず直進であるので、主制御装置 161からモータ制御装置 163 に指令した駆動トルクを各従属車両に指令するようにしてもょ、。

[0061] 一方、旋回が必要である場合 (ステップ 25 ; Y)、主制御装置 161は後述する旋回処理により自車位置の駆動を制御すると共に、旋回のための走行情報を決定して各従属車両に送信する旋回処理を実行 (ステップ 26)した後にステップ 29に移行する。また、走行形態の変更が必要であると判断した場合 (ステップ 27 ; Y)、主制御装置 161は、後述する形態変更処理を実行 (ステップ 28)した後にステップ 29に移行する

[0062] ステップ 29において、主制御装置 161は、動作終了力否かを判断する（ステップ 29

) o

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

[0063] 図 8は、ホスト車両における旋回処理の内容を表したフローチャートである。

ホスト車両の主制御装置 161は、旋回処理において最初に他車両の配置、すなわち、 RAMに格納してぉヽた現在の走行形態における各従属車両の走行位置を確認する (ステップ 31)。

[0064] そして、主制御装置 161は、 1の従属車両を選択し、その配置箇所と旋回角度に応じた速度を内輪差等を考慮して演算 (ステップ 32)、該従属車両の従属車両 IDを付して方向情報と共に走行情報として送信する (ステップ 33)。そして、旋回が終了した力否力、すなわち、全ての従属車両に対して旋回のための走行情報を送信し、全ての車両力も旋回後の状態情報のフィードバックがあつたか否かを判断し、全ての従属車両について終了していなければ (ステップ 34 ;N)、ステップ 31に戻って次の従属車両についての旋回処理を行う。

一方、全ての従属車両にっ、ての処理が終了し旋回が完了すると (ステップ 34 ;Y )、主制御装置 161はメインルーチンにリターンする。

[0065] 図 9は、形態変更処理の内容を表したフローチャートである。

ホスト車両の主制御装置 161は、形態変更処理において、現在の車両の配置を R AMに格納した内容で確認する（ステップ 41)。

そして主制御装置 161は、現在の走行形態から変更後の走行形態への変更手順を記憶部 164から読み出し、図 5で説明したように変更手順に従って順次、他の従属車両に対して走行位置の変更を指示する (ステップ 42)。

走行位置の変更指示は、主制御装置 161が、現在の走行車速を考慮して各従属車両に変更後の走行形態、変更後の位置関係、車速を送信する。

[0066] そして、主制御装置 161は従属車両からフィードバック送信される状態情報から全ての従属車両にっ、ての変更が完了したか否かを判断し、完了して、なければ (ステツプ 43 ;N)、ステップ 41に戻って次の従属車両に対する形態変更処理を継続し、完了していれば (ステップ 43 ; Y)メインルーチンにリターンする。

[0067] 図 10は、ホスト車両における新規参加処理の内容を表したフローチャートである。

ホスト車両の主制御装置 161は、動作処理とは別に実行されるようになっている。

[0068] 連係走行している車両群に従属車両として新規参加を希望する車両は、従属走行を選択すると共に、入力部 171から新規参加ボタンを選択する。するとその車両の主制御装置 161は、連係走行しているホスト車両に対して、記憶部 164に格納された自車両 IDと愛称を新規参加を希望する情報として送信する。

[0069] ホスト車両の主制御装置 161は、新規参加希望の有無を監視している (ステップ 51

) o

主制御装置 161は、現在連係走行している車両以外の車両力新たに自車両 ID と愛称を受信すると、新規参加の希望があつたと判断し (ステップ 51 ;Y)、受信した自車両 IDが、記憶部 164の従属車両 IDに登録済みか否かを判断する (ステップ 52)

[0070] 受信した自車両 IDが登録済みでない場合 (ステップ 52 ;NG)、主制御装置 161は、受信した自車両 IDと共に新規参加の拒否情報を送信し (ステップ 53)、リターンする。

一方、受信した自車両 IDが登録済みであれば (ステップ 52 ; OK)、主制御装置 16 1は、参加設定を行、 (ステップ 54)メインルーチンにリターンする。

[0071] 参加設定において主制御装置 161は、 RAMに格納されている現在の走行形態に 1台追加した車両数で取りうる走行形態を表示部 172に表示する。例えば、現在の走行形態が図 4の基本の走行形態である場合、新たに参加する車両が従属車両 3の直後、従属車両 4の直後、従属車両 3と 4の間の位置から所定距離後の位置、等が選択可能な走行形態として表示される。

なお、新規参加前の他の車両（図 4の例であれば、車両 1〜車両 4)の位置は変更しないものとする。

[0072] この状態でホスト車両の乗員カ^、ずれかの走行形態を選択する。

なお、走行中に新規参加の希望があった場合、走行形態の選択はいずれか 1の形態が自動決定され、他の形態には手動による変更が行われる。

自動決定する場合、各車両台数ごとに決められている基本形の走行形態が選択される。

[0073] 走行形態が決定されると、主制御装置 161は、新たに決定した走行形態における新規参加車両の走行位置と新規車両の自車両 IDを付して当該新規参加車両に送信する。

主制御装置 161は、さらに、 RAMに格納している走行形態を新たな台数の走行形態に変更するとともに、新規参加車両の走行位置を RAMに格納する。

また、新規参加前から連係走行している他の従属車両に対して、走行形態の変更を送信する。

[0074] 図 11は、従属車両における従属走行処理の内容を表したフローチャートである。

従属車両の主制御装置 161は、ホスト車両に対して自車両位置を送信する (ステツプ 61)。この自車位置は、状態情報のフィードバックに対応する。

ここでホスト車両に送信する自車両位置は、ホスト車両に対する自車位置の相対的な位置であり、ホスト車両との距離と方向で表される。この値は相対位置検出部 19で検出される。

[0075] 従属車両の主制御装置 161は、ホスト車両から送信される自己の自車両 IDが付カロされた走行情報を受信すると、通常の駆動指令 (旋回指令を含まな、指令)か (ステップ 62)、旋回指令か (ステップ 64)、形態変更指令か (ステップ 66)を判断する。主制御装置 161は、駆動指令である場合には (ステップ 62 ; Y)、受信した走行情報で示される位置、方向、速度となるようにモータ制御装置 163を駆動制御し (ステップ 63)、ステップ 68に移行する。

[0076] 一方、旋回指令である場合 (ステップ 64 ; Y)、主制御装置 161は、受信した走行情報に従って、車速、方向を制御し (ステップ 65)、ステップ 68に移行する。

また、形態変更指令である場合 (ステップ 66 ; Y)、ホスト車両力も受信した変更後の走行形態と自車の位置関係を RAMに格納すると共に、走行情報で指定された位置に移動するようにモータ制御装置 163を駆動制御し (ステップ 67)、ステップ 68に移行する。

[0077] ついで主制御装置 161は、停止指示があった力否力、すなわち、連係走行の終了情報がホスト車両カゝら送信されたか否かを判断する (ステップ 68)。

主制御装置 161は、停止指示がなければ (ステップ 68 ;N)、ステップ 61に戻りホスト車両力受信する走行情報等に従って従属走行を継続する。

一方、主制御装置 161は、停止指示があった場合 (ステップ 68 ; Y)、メインルーチンにリターンする。

[0078] 以上説明したように本第 1実施形態によれば、複数台の車両で連係して走行したり

、単独で走行したりすることができるので、 1人から多人数まで乗員数に合わせた自由度が高くて最適な車体サイズで走行することが可能である。

[0079] 以上、本発明の車両における 1実施形態について説明したが、本発明は説明した第 1実施形態に限定されるものではなぐ各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。例えば、説明した第 1実施形態では、相対位置検出部 19がレーダ及びジャイロを備え、これによりホスト車両に対する自車両 (従属車両)の相対的な位置を検出してホスト車両に状態情報としてフィードバックする場合について説明した力次のようにしてちよい。

すなわち、各車両の現在位置検出装置 18を GPS受信装置で構成する。そして、ホスト車両は、検出した車両現在位置力ゝら各従属車両の走行位置に対応した座標位置を算出して当該従属車両に送信するようにしてもよい。

[0080] また説明した第 1実施形態では、ホスト車両の操縦装置 15の操作による走行要求に応じて各従属車両が走行すべき車速、位置等をホスト車両の主制御装置 161で算出して各従属車両に送信するようにした。

これに対して、ホスト車両は操縦操作 15に応じた走行要求を各従属車両に送信し、各従属車両の主制御装置 161が自車の走行位置 (位置関係）に応じて必要な車速、方向等を算出し、モータ制御装置 163を制御するようにしてもよい。

[0081] (2—1)次に第 2実施形態について説明する。

なお、この第 2実施形態で図面中の符号使用して説明する場合、その符号は、第 2 実施形態における他の図面、及び特に指定した図面に付した符号と対応しており、特に指定した図面を除き、他の実施形態における図面中の符号を意味しない（以下の実施形態でも同じ)。

[0082] 第 2実施形態は、車両に関し、例えば、合体した複数の車両を緊急時に切り離して、タイヤの摩擦以外の方法で分割，分離することで障害物を回避する技術に関する。

[0083] (2— 2)第 2実施形態における背景技術

従来の自動車等の車両では、乗車人数の如何にかかわらずサイズの変更ができないため、 1人で移動する場合であっても、必要のない空いたシートやスペースまで伴つて移動しなければならず、重量やスペースの無駄が多ぐまた乗員数に対する燃費の効率も悪くなつて!ヽた。

また、運転席も固定されており、運転を交代する場合などは一度外に出て乗り換えなければできな力つた。更にサイズも決まってしまうため、通行できる場所も限られてしまうことがある。 [0084] そこで、第 1実施形態において、単独走行が可能な 1人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する車両を提案した。

[0085] この技術では、乗車人数 (車両台数）に合わせて車両の結合数を増減して最適サイズでの移動が可能になる。多人数の連結状態でも、操縦者はホスト車両 1人であり、それ以外は従属車両として操縦を担当するホスト車両力送信される走行情報に基づいて協調制御される。

この技術によって、連結した複数の車両をあた力も 1台の車両であるかのように一体的に運用することができる。

[0086] しかし、第 1実施形態では、複数台の車両が協調して走行する技術に関するものであり、障害物の回避方法につ、ては示されて、な、。

協調して走行する技術に加え、効果的な障害物回避技術を提供することにより、合体した複数の車両力なる協調走行技術をより完成度の高いものとすることができる

[0087] そこで、第 2実施形態では、合体した複数の車両の緊急時にぉ、て障害物を回避することを目的とする。

[0088] (2— 3)上記課題を解決するため第 2実施形態では次の構成とする。

(a)他の車両と連結する連結手段と、障害物を検出するセンサと、前記障害物との衝突回避が可能か否かを判断する回避判断手段と、前記連結手段により他の車両と連結された状態で、衝突を回避できないと判断された場合に、前記連結手段を切り離す切り離し手段と、前記切り離し手段で連結を切り離した際に、連結されていた両車両に反発力を作用させる反発力発生手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。

(b)上記構成 (a)の車両において、前記回避判断手段は、車速と障害物の位置とに基づいて衝突を回避できるか否かを判断することを特徴とする。

(c)上記構成 (a)又は (b)の車両において、前記反発力発生手段は、弾性力、磁力、風力、爆発力のうちの何れかによる反発力を両車両に作用させることを特徴とする (d)上記構成 (a)、（b)又は (c)の車両において、前記連結手段は、ロック機構を備えた連結機構で構成され、前記切り離し手段は、前記ロック機構を解除する解除機構で構成されて、ることを特徴とする。

(e)上記構成 (a)、 (b)、又は（c)に記載の車両にぉ、て、磁力を発生させる磁力発生装置を具備し、前記連結手段は、前記磁力発生装置によって吸引力を発生させることにより両車両を連結し、前記切り離し手段は、前記磁力発生装置の発生する磁力を停止させることにより両車両の連結を切り離し、前記反発力発生手段は、前記磁力発生装置によって反発力を発生させることにより両車両に反発力を作用させることを特徴とする。

(f)上記構成 (a)から（e)のうちの、、ずれか 1に記載の車両にぉ、て、一軸上に配置された駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、前記搭乗部の姿勢を維持しながら運転操作による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動制御する駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。

[0089] (2— 4)第 2実施形態の効果

本発明によれば、センサで検出した障害物との衝突回避が可能か否かを判断し、他の車両と連結された状態で、衝突を回避できないと判断された場合に、連結手段を切り離す切り離し手段と共に、タイヤ摩擦力以外の方法で連結されていた両車両に反発力を作用させるようにしたので、車両の緊急時において障害物を回避することができる。

[0090] (2— 5)第 2実施の形態の概要

複数の車両が結合して連携走行する車両は、走行中に障害物の接近をセンサによつて検知する。

そして、ブレーキや旋回による回避が困難な場合は、車両の連結を解除して分割し、更に反発力によって車両を分散させ、各車両の進行方向を障害物から逸らせる。このように、連携した車両を分割 ·分散することにより各車両は個別に障害物を回避することができる。

反発力には、例えば、ばねの弾性力、電磁石の磁力、火薬の爆発力、風力など、タィャの摩擦力以外の力を用いると効果的である。単体の車両と異なり、ブレーキ、加速、旋回等により衝突の回避が困難な場合であつても、各車両の結合を解除することにより、複数の車両が連結しているという特徴を生かした障害物回避技術を実現することができる。

[0091] (2— 6)第 2実施の形態の詳細

第 2実施形態の車両は、単独走行が可能な 1人乗りの車両を複数台連結して合体した車両を構成し、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する。

合体した車両のうち 1台がホスト車両となって他の従属車両に走行情報を送信し、全体の操縦を行う。

第 2実施形態では、ホスト車両を中心として複数の車両が連結して構成されたこのような車両の集合体を合体車両と呼ぶことにする。

[0092] 図 12 (a)は、 4台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示したものである。

図 12の例では、 4台の車両 1〜4のうち、斜線を付した車両 1番がホスト車両となり、ホスト車両の乗員が連係走行の運転者となる。

なお、ホスト車両は、 1台に限られるが車両 1〜4のうちのどの車両がなってもよぐまた並び形態 (走行形態)も予め決められた走行形態の範囲内で任意に選択され、選択された形態に連結される。

[0093] 各車両は、前後左右の 4力所に連結装置を備えており、これら連結装置を結合することにより各車両は連結される。図 12 (a)では、各車両間の連結に用いられている連結装置を模式的に表して！/ヽる。

連結装置は、各車両に予め備え付けてあってもよいし、あるいは、後付で各車両間に取り付けるようにしてもよい。

なお、本実施の形態における車両では、連結装置を使用することで各車両を物理的に連結するが、特許文献 1で開示されているように、ホスト車両力従属車両に対して送信する走行情報を用いて従属車両が連結形態 (各車両間の距離と位置関係）を維持しながら走行するソフト連結によって連結してもよい。

[0094] 第 2実施形態の連結装置では、車両の位置関係を構造的に固定するようになっている。そのため、合体車両が旋回するために、各車両はその車軸力搭乗部を含む車両本体に対して旋回方向に回転するように構成されて、る。

なお、連結装置は、例えば、蛇腹や蝶番で連接した棒部材などを使用することで、所定の許容範囲内で変形可能な構造を有するものを使用することができる。

このような変形可能な連結装置を使用する場合には、車体と車軸を固定してもよいし、第 2実施形態のように車体に対して車軸が回転するように構成してもよ、。

[0095] 図 12 (b)は、ホスト車両と従属車両間で送受信される走行情報を説明するための図である。

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

[0096] 一方、従属車両 2〜4は、追従指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向、自車位置力もなる状態情報をホスト車両 1にフィードバックする。

ホスト車両 1は、このフィードバックされた各状態情報と現在の自車両の走行状態、及び運転操作に応じて、走行情報を作成して従属車両 2〜4に送信する。

このようにホスト車両からの追従指令と、従属車両からの状態情報のフィードバックを繰り返しながら走行することで、連結装置になるべく力をかけなヽで連係走行を維持することができる。

特に、連結装置が変形可能な構造を有している場合は、物理的な連結とフィードバックを用いたソフトウェア的な連結を併用することにより柔軟な走行を行うことが可能になる。

[0097] このように第 2実施形態の車両が複数台で連係走行することで、 1人から多人数まで乗員数に合わせた最適な車体サイズで走行することが可能である。

また、連係走行の状態では誰（どの車両)がどの場所ででもホスト車両となり操縦することができる。またホスト車両の担当を他の車両に変更することで乗員が座席を変更したり、走行位置を変更したりせずに運転者の交代も可能である。連結状態で車両サイズや、走行形態を変更する自由度が高いため、連結状態を変更することで、例えば、狭い路地では縦 1列で走行することが可能であり、このため走行可能な場所が広がる。

[0098] 図 13の各図は、第 2実施形態において、合体車両の前方に障害物が存在する場合の回避方法を表したものである。

図 13 (a)は、合体車両 500の進行方向（走行方向）正面に障害物 300が存在している場合を表している。

障害物 300は、例えば、路上に放置された粗大物などの静止物や、正面から合体車両 500に向かってくる車などの移動体などである。

より具体的には、障害物 300として、例えば、他車、歩行者、標識、信号、壁、木などが考えられる。

[0099] 合体車両 500は、ホスト車両 1や従属車両 2〜4のセンサで合体車両 500の周囲の障害物を走行中に探索しており、その情報はホスト車両 1に集約される。

ホスト車両 1は、合体車両 500と障害物 300の位置関係と運動状態（車速)からブレーキによる制動、又は合体車両 500の旋回による回避が可能か判断する。

回避が可能であると判断した場合は、ホスト車両 1はこれらの方法による回避を選択するが、これらの方法による回避が困難な場合、ホスト車両 1は、各車両間の結合を解除すると共に、各車両を相互に反発させて分散させる。これによつて各車両の進行方向が障害物 300からそれて、各車両と障害物 300の正面衝突や側面衝突を回避することができる。

[0100] 図 13 (b)は、各車両の連結が解除され、合体車両 500が分解した状態を表している。

図 13 (b)に示した例では、ホスト車両 1と従属車両 2の間に反発力が作用し、お互いが遠のく方向に進行方向が変化している。これによつて、ホスト車両 1と従属車両 2 の何れもが障害物 300との衝突を回避することができる。

同様に、従属車両 3と従属車両 4の間にも反発力が作用し、何れも障害物 300との衝突を回避している。

一般に、合体車両 500では、障害物が接近する方向と垂直方向に反発力を発生させることにより障害物 300との正面衝突の回避が可能となる。

なお、ホスト車両 1と従属車両 3の間、あるいは従属車両 2と従属車両 4の間にも反発力を発生させることも可能であるが、作用反作用の法則により進行方向側の車両（ホスト車両 1、従属車両 2)が進行方向に加速してしまうため、正面衝突回避の場合は、進行方向側の反発力は発生させないのが望ましい。この場合、ホスト車両 1と従属車両 3とが連結した状態、従属車両 2と従属車両 4とが連結した状態で、左右に分割すること〖こなる。

[0101] 図 14の各図は、合体車両の側面 (従属車両 2と従属車両 4が配置された側）から障害物が接近してくる場合の回避方法を表したものである。

図 14 (a)は、合体車両 500の側面正面から障害物 300が接近してくるところを表している。

障害物 300は、例えば、合体車両の側面力も合体車両方向に向力つて走行する車両などの移動体であって、交差点通過時に側面力進入してくる車両や、踏切で立ち往生してる場合に接近してくる列車などが考えられる。

ブレーキ等の制動による回避、加速による回避、又は合体車両 500の旋回による回避が可能な場合は、ホスト車両 1は、合体車両 500を制動、加速、旋回させて障害物 300との衝突を回避する力これらの方法による回避が困難な場合、ホスト車両 1 は、各車両間の結合の解除すると共に、各車両を反発させて障害物 300との衝突を回避する。

[0102] 図 14 (b)は、各車両の連結が解除され、合体車両 500が分解した状態を表したものである。

図に示した例では、従属車両 2と従属車両 4の間に反発力が作用し、お互いが遠のく方向に運動状態が変化している。これによつて、障害物 300は従属車両 2と従属車両 4の間の間隙を通過し、何れもが障害物 300との衝突を回避することができる。同様に、ホスト車両 1と従属車両 3の間にも反発力が作用し、何れも障害物 300との衝突を回避している。

なお、ホスト車両 1と従属車両 2の間、あるいは従属車両 3と従属車両 4の間にも反発力を発生させることも可能であるが、この場合、従属車両が障害物方向に運動成分を持ってしまう。このため、側面衝突を避ける場合には、ホスト車両 1と従属車両 2とが連結した状態、従属車両 3と従属車両 4とが連結した状態で、前後に分割することが好ましい。

[0103] 第 2実施形態における車両の外観構成は、図 2及び第 1実施形態における説明の通りである。

なお、図 2に図示しないが、倒立振り子車両は、例えば、赤外線、超音波、レーザなどによって周囲の障害物を検出する障害物検出センサを備えている。これによつて、合体車両 500として走行している際に、障害物 300を検出することができる。

また、図 2には図示しないが、倒立振り子車両は、前後左右の他の倒立振り子車両と連結するための連結装置と、緊急時に連結した車両と反発するための反発装置を備えている力、又は後付で取り付けられるようになつている。これらの連結装置と反発装置の具体的な形態は後述する。

[0104] 図 15は、倒立振り子車両の制御ユニット 16の構成を表したものである。

制御ユニット 16は、ノッテリ 160、主制御装置 161、ジャイロセンサ 162、モータ制御装置 163、記憶部 164、車車間通信システム 165、分割指令部 166、反発指令部 167を備えている。

[0105] 主制御装置 161は、メイン CPUを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納された ROM、作業領域として使用される RAM、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されて、る。

倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置 15からの各種指示信号に基づヽて走行を制御する走行制御プログラム、他の車両と協調して連係走行をするための各種連係走行処理を実行するためのプログラム、本実施の形態の緊急時に障害物を回避するための衝突回避プログラム等の各種プログラムが ROM (又は記憶部 164)に格納されており、主制御装置 161は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

[0106] ジャイロセンサ 162は、搭乗部 13の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能するジャイロセンサ 162は、搭乗部 13の傾斜に基づく物理量として、搭乗部 13の角加速度と傾斜角度 Θを検出する。

[0107] なお、第 2実施形態のジャイロセンサ 162では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置 161に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもょ、。

[0108] また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ 162以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部 13が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。

液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィードバック電流から角加速度を測定するものである。一方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出するものである。

[0109] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12を制御する。

[0110] 主制御装置 161は、ホスト車両として走行する場合には操縦装置 15からの走行要求に基づき、従属車両として走行する場合にはホスト車両力も受信する走行情報に基づいて、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号をモータ制御装置 163に供給する。

[0111] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12用のトルク—電流マップを備えている。

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

[0112] 記憶部 164には、連係走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号（自車両 I D)、従属車両の識別番号 (従属車両 ID)、走行形態パターンと配置変更条件、配置変更手順、地図データ (道路データ)等の各種データが記憶されて!、る。

自車両 ID (従属車両 ID)に関連付けて各車両の愛称 (ノヽンドルネーム）を登録することができるようになつている。このハンドルネームを従属車両 IDともにホスト車両に送信する。ホスト車両では、例えば、決定した走行形態のどの位置にどの従属車両を配置するかを決定する際に、決定した走行形態と受信した全てのハンドルネームを表示部 172に表示し、乗員はハンドルネームと表示された走行形態の位置を選択することで車両位置を容易に決定することができるようになる。

[0113] 従属車両 IDは、自車両をホスト車両として、自車両と共に連係走行を行うことが可能な他の車両の識別番号であって、入力部 171からの従属車両登録操作により予め登録された識別番号が記憶される。

主制御装置 161は、各従属車両に対して走行情報を送信するが、その内容は決定した走行形態におけるホスト車両との位置関係によって異なって、るので、走行情報に従属車両 IDを付して送信し、各従属車両は自己の IDが付された走行情報だけを採用する。

[0114] 車車間通信システム 165は、ホスト車両と所定距離内に存在する従属車両との間で走行情報 (追従指令)や状態情報を送受信する。

車車間通信システム 165は、電波又は赤外線等を利用した無線通信により情報の送受信を行うようになってヽる。

第 2実施形態における車車間通信システム 165は、通信データをブロードキャストを用いて複数の周辺に存在する各車両に対して送信するようになって、るが、マルチキャスト等により通信データを複数の車両に対して送信するようにしてもょヽ。

[0115] 入力部 171は、表示'操作部 17 (図 2参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。入力部 171は、表示部 172上に配置されたタツチパネルと、専用の選択ボタンで構成される。タツチパネル部分は、表示部 172に表示された各種選択ボタンに対応して搭乗者が押下 (タツチ)した位置が検出され、その押下位置と表示内容とから選択内容が取得される。

[0116] 表示部 172は、表示 ·操作部 17に配置される。表示部 172は、入力部 171からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになって！/ヽる。

[0117] また、連係走行している車両群に途中から参加する場合の途中参加ボタンも表示される。この途中参加ボタンが選択されると、車車間通信システム 165から、参加申し込みを表す情報として、自車両 IDとハンドルネーム (登録されてヽる場合）が送信される。

一方、連係走行しているホスト車両が自車両 IDとハンドルネームを受信すると、従属車両 IDとして記憶部 164に登録済みの車両であれば、表示部 172に参カ卩を希望する車両が存在する旨の表示を行うとともに、参加を認める許可ボタン、拒否する却下ボタンが表示される。

参加許可ボタンが選択されると、現状の走行形態と位置関係 (ノ、ンドルネームが表示）が表示部 172に表示されると共に、新規参加車両の可能な配置位置が表示される。可能な配置位置は、現状の走行形態を維持した他の走行形態が記憶部 164から読み出されて空き位置が可能な配置位置として表示される。可能な配置位置が複数存在する場合には、ホスト車両の乗員の選択により決定する。

[0118] 現在位置検出装置 18は、車両の現在位置 (緯度、経度力もなる絶対座標値)を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定する GPS (Global Positioning System)受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の 1又は複数が使用される。

[0119] 相対位置検出部 19は、レーダ及びジャイロを備えており、ホスト車両に対する相対的な位置を検出する。レーダによりホスト車両までの距離が検出され、ジャイロにより移動量 (方向）が検出される。

[0120] 主制御装置 161には、駆動モータ（ホイールモータ） 12、操縦装置 15、及びジャィ口センサ 162、現在位置検出装置 18、入力部 171、相対位置検出部 19から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び第 2実施形態における連係走行制御が行われるようになっている。

駆動モータ 12からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置 15からカロ速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ 162からは搭乗部 13の角速度が供給され、現在位置検出装置 18からは車両の現在位置 (緯度、経度）が供給され、入力部 171からは表示部 172に表示した各種ボタンに対する乗員の選択情報が供給され、相対位置検出部 19からはホスト車両に対する相対的な位置関係が供給されるようになって!/、る。

[0121] また、主制御装置 161には、障害物検出センサ 20からの検出情報が供給される。

これによつて、主制御装置 161は、障害物の存在する位置、障害物に対する相対的な車速を得ることができる。

障害物検出センサ 20は、車両の複数箇所に配置されている。具体的には、少なくとも車両の前方、後方、左側方、右側方の 4力所に配置されているが、さらに、 4角に配置され合計 8個とすることが好ましい。

障害物検出センサ 20は、障害物の有無と、自車位置から障害物までの相対距離を検出するようになっている。車両が従属車両である場合、障害物検出センサ 20で検出した障害物情報 (障害物を検出した障害物検出装置の位置 (前方、右前角等)と、障害物のまでの距離)が車車間通信システム 165を介してホスト車両に送信される。

[0122] なお、各障害物検出センサ 20のうち、連結装置 21の連結により予め決められた位置の障害物検出センサ 20がオフ状態になることで、合体車両の内部方向を検出しないようになっている。

例えば、図 12において従属車両 4は、前方、左側方、左前角に配置された障害物検出センサがオフ状態となる。

すなわち、連結装置 21で連結されている方向に配置された障害物検出センサ 20 がオフ状態となる。また、連結装置 20が複数配置され、その連結装置 20同士が直角方向である場合には、両連結装置 20、 20間の角に配置された障害物検出センサがオフ状態となる。

[0123] 分割指令部 166は、主制御装置 161からの分割指令信号によって連結装置 21を作動させ、これを切り離す。

なお、連結装置 21は、他の車両と連結する連結手段を構成し、分割指令部 166は

、連結装置 21を切り離す切り離し手段を構成している。

[0124] 反発指令部 167は、主制御装置 161からの反発指令信号によって反発装置 22を作動させ、反発力を発生させる。反発装置 22は、連結されていた両車両に反発力を作用させる反発力発生手段を構成している。

なお、図 15では、連結装置 21、反発装置 22は、単数のみ示してある力これらは倒立振り子車両の前後左右に設けてあり、分割指令部 166、反発指令部 167はこれらを偶另 IJ〖こ作動させることができる。

[0125] 主制御装置 161は、自車両がホスト車両である場合には、車速と、自車両の障害物検出センサ 20による検出信号、及び従属車両から受信する障害物情報に基づいて緊急時 (車両の加速、減速、旋回では衝突を回避できない場合)であると判断した場合に、分割指令信号を分割指令部 166に、反発指令信号を反発指令部 167に供給すると共に、分割指令信号と反発信号を車車間通信システム 165を介して従属車両に供給する。一方、自車両が従属車両である場合、主制御装置 161は、ホスト車両力受信した分割指令信号と反発信号を、分割指令部 166と反発指令部 167に供給する。

[0126] 図 16 (a)は、連結装置と反発装置の一例を示した平面図であり、結合部分を上側（倒立振り子車両の倒立方向）から見たところを表したものである。なお、後に説明する図 17〜図 19も同様である。

図 16 (a)に示したように、連結装置 21は、一方の車両側に蝶番で開閉可能に固定され、他端の車両側に凸部を備えた板状の連結部材 201と、他の車両側に構成され、連結部材 201の凸部をはめ込む凹部を備えた固定板 202から構成されている。このように連結部材 201と固定板 202は凸部と凹部をはめ込むロック機構を構成している。

連結部材 201は、前後方向に 1つずつ設けられており、その間に反発装置 22が収納されている。反発装置 22は、圧縮したばねによって構成されている。

両車両には反発装置 22の弾性力による反発力が作用しているものの、連結装置 2 1による結合により、この反発力は解放されずに保持されてヽる。

[0127] 図 16 (b)は、緊急時に連結装置 21と反発装置 22が作動した状態を表している。

固定板 202には、電磁的にピンを突出して連結装置 21を開方向に移動させ、凸部と凹部の結合を解除する解除装置 203が内蔵されている。図では、分割指令部 166 (図 15)の指令により解除装置 203が作動して、連結装置 21が開状態になっている。連結装置 21が開状態になると反発装置 22の反発力が解放され、両車両が遠のく方向に押される。

このようにこの例では、切り離し手段は、前記ロック機構を解除する解除機構で構成されている。

なお、この例では、連結装置 21の連結が解除されると、反発装置 22の反発力が自動的に解放されて反発力が作用するのため、反発指令部 167は不要である。

[0128] 図 17 (a)は、連結装置 21と反発装置 22の他の例を表したものである。

連結装置 21は、結合方向に磁極が形成された電磁石により構成されている。電磁石は磁力発生装置を構成して!/、る。

車両を連結する場合は、結合部分にそれぞれ異なる磁極を形成し、磁力による吸引力で連結。図の例では、一方の車両側に N極が形成され、他方の車両側に S極が形成されている。

連結装置 21の電磁石に形成する磁極の種類、及び磁力の強さは分割指令部 166 が制御する。

[0129] 図 17 (b)は、緊急時に反発した状態を表したものである。

この例では、連結装置 21の電磁石のうちの一方の磁極を反転することにより電磁石間に磁力による反発力を発生させ、これによつて両車両を切り離すと共に反発させるようになっている。図では S極だった磁極を N極に反転させている力 N極側を S極に反転させるようにしてもよ、。

より詳細には、分割指令部 166は、一方の電磁石の発生する磁力を停止させることにより両車両の連結を切り離し、次いで、この電磁石を逆の極性に磁ィ匕させること〖こより反発力を発生させる。

このように、この例では、連結装置 21が反発装置 22の機能を兼ね備えているため、倒立振り子車両に反発指令部 167と反発装置 22は不要である。

合体車両 500を形成する連結装置 21のうち、何れの電磁石の磁極を反転させるかは、ホスト車両 1が決定し、従属車両に指令信号を供給する。

[0130] 図 18 (a)は、連結装置 21と反発装置 22の更に他の例を表したものである。

この例では、両車両の間に連結装置 21と反発装置 22が平行に配置されている。連結装置 21は、例えば、列車の連結装置と同様の構成をしており、図 18 (c)に示したように、相手方の凹部に嵌合する凸部 224aと、相手方の凸部が嵌合する凹部 2 24bが先端部に形成されて!、る。

更に、連結装置 21には、相手方との嵌合が外れないように保持するための連結保持器 225が形成されており、解放レバー 223の操作で保持、及び保持の解除を行うことができる。連結保持器 225は、例えば、回り子により構成されている。

解放レバー 223の操作は基本的に手作業で行うが、緊急時には、分割指令部 166 力もの指令によって自動的に保持が解除されるようになって、る。

[0131] 一方、反発装置 22は、図 18 (a)に示したように、軸方向中央部分に空洞部分が形成された柱状部材 221を用いて構成されている。空洞部分は薬室を構成しており、内部に火薬 222が設置されている。火薬 222には図示しない起爆装置が設置してあり、反発指令部 167からの指令により起爆装置は火薬 222を爆発させる。

柱状部材 221は、中央から分割されるように構成されており、火薬 222が爆発すると、柱状部材 221は分割し、更に爆発により分割した柱状部材に反発力が発生する

[0132] 図 18 (b)は、両車両が反発した状態を表している。

図 18 (b)に示したように、連結装置 21は分割指令部 166の指令により切り離され、反発装置 22は、反発指令部 167の指令により爆発し、爆発の圧力 (爆発力）によって互いに反発力が作用しあう。

この例では、一例として火薬 222によって反発力を発生した力このほかに、柱状部材 221の内部に圧縮空気を収納しておき、これを瞬時に解放したり、あるいは、ェァバッグを格納しておきこれを急激に膨張させて反発力を発生させてもよい。

[0133] 図 19 (a)は、連結装置 21と反発装置 22の更に他の例を表したものである。

この例では、両車両の間に連結装置 21が形成され、両車両の外側に反発装置 22 が形成されている。

連結装置 21は、電磁石によって吸引するものや機械的に結合するものなど、分割指令部 166によって緊急時に連結を切り離せるものであればよい。

一方、反発装置 22には、翼部材が折りたたまれて収納されており、緊急時には反発指令部 167の指令によって翼部材が車両側面方向に広がるようになつている。

[0134] 図 19 (b)は、両車両が緊急時に離れた状態を表したものである。

緊急時には、分割指令部 166の指令によって連結装置 21の連結が切り離され、更に、反発指令部 167の指令によって反発装置 22の翼部材が広がる。

翼部材には進行方向と逆方向に風力が作用するため、車両にトルクが発生し、両車両が遠のく方向に車両の進路が変更される。これによつて、両車両は互いに遠のいていく。また、風圧により車両は減速するためより安全性が高まる。

[0135] 次に、図 20のフローチャートを用いて、ホスト車両 1が合体車両 500の連結を解除して障害物 300との衝突を回避する衝突回避制御手順について説明する。以下の処理は、ホスト車両 1の主制御装置 161が衝突回避プログラムに従って行うものである。

まず、主制御装置 161は、自車両の障害物検出センサ 20、又は従属車両 2〜4の障害物検出センサ 20からの信号により障害物を探知する (ステップ 5)。

[0136] 次に、主制御装置 161は、障害物 300の位置と相対的な移動速度などを用いて合体車両 500がブレーキによる制動で衝突前に停止可能力否かを判断する (ステップ 1 0)。

停止可能である場合 (ステップ 10 ;Y)、主制御装置 161は、運転者による停止操作を所定時間待つ。

運転者力もの停止操作があった場合 (ステップ 15 ;Υ)、主制御装置 161は、従属車両 2〜4に停止を指示し (ステップ 20)、更に自車両に関してブレーキ処理を行う（ステップ 25)。

従属車両 2〜4もホスト車両 1からの停止指示によりブレーキ処理を行い、合体車両

500は、障害物 300に衝突する前に停止する。

[0137] ステップ 15で所定時間内に運転者の停止操作がな力つた場合 (ステップ 15 ;Ν)、主制御装置 161は、従属車両 2〜4にブレーキ処理を指示し (ステップ 30)、自身は自動的にブレーキ処理を行う（ステップ 35)。

これによつて、例え運転者が停止操作を行わな力つたとしても、合体車両 500は障害物 300に衝突する前に停止することができる。

[0138] 一方、ステップ 10で、合体車両 500がブレーキによる停止で衝突回避が可能でないと判断した場合 (ステップ 10 ;Ν)、主制御装置 161は、更に、合体車両 500を旋回して進行方向を変えることにより障害物との衝突を回避できる力否かを判断する (ステップ 40)。

旋回による回避が可能と判断した場合 (ステップ 40 ;Υ)、主制御装置 161は、運転者による旋回操作を所定時間待つ。

運転者力もの旋回操作があった場合 (ステップ 45 ;Υ)、主制御装置 161は、従属車両 2〜4に旋回を指示し (ステップ 50)、更に自車両に関して旋回処理を行う（ステップ 55)。従属車両 2〜4もホスト車両 1からの旋回指示により旋回処理を行、、合体車両 500 は、障害物 300に衝突する前に旋回して衝突を避けることができる。

[0139] ステップ 45で所定時間内に運転者の旋回操作がな力つた場合 (ステップ 45 ; N)

、主制御装置 161は、従属車両 2〜4に旋回処理を指示し (ステップ 60)、自身は自動的に旋回処理を行う（ステップ 65)。

これによつて、例え運転者が旋回操作を行わな力つたとしても、合体車両 500は障害物 300に衝突する前に旋回することができる。

[0140] 一方、ステップ 40で、合体車両 500が旋回による衝突回避が可能でないと判断した場合 (ステップ 40 ;N)、主制御装置 161は、合体車両 500の分割パターンを決定する（ステップ 70)。

分割パターンは、合体車両 500が備える反発装置 22のうち、何れを作動させるかにより決定され、図 13や図 14で示したように、合体車両 500の進行方向と障害物の位置などから、各車両が障害物と衝突しないようなパターンを主制御装置 161が判断する。

より詳細には、主制御装置 161は、合体車両 500の衝突部位、衝突方向、障害物に対する車速などからなる衝突パターンと、これに対応する分割パターンをデータべースに記憶している。そして、主制御装置 161は、障害物検出センサ 20から得られる障害物の位置や障害物に対する車速などを用いて衝突部位、衝突方向などを予測し、これをデータベースで照合して分割パターンを決定する。

[0141] 主制御装置 161は、分割パターンを決定した後、各従属車両 2〜4に分割と反発を指示する (ステップ 75)。

分割に関しては、各車両に対して連結装置 21による連結を切り離すように指示し、反発に関しては、分割パターンで反発を要する部位で連結を行っている従属車両に対して反発を指示する。

[0142] 主制御装置 161は、分割と反発を指示した後、自車両の連結装置 21を解除し、分割パターンにより必要があれば自車両の反発装置 22を作動させる (ステップ 80)。従属車両 2〜4もホスト車両 1からの指示に従って、連結装置 21を解除するほか、指示があれば反発装置 22を作動させる。以上に説明した、ブレーキ処理 (ステップ 25)、自動ブレーキ処理 (ステップ 35)、旋回処理 (ステップ 55)、自動旋回処理 (ステップ 65)、車両分割 (ステップ 80)の何れ力により、主制御装置 161は、合体車両 500の障害物との衝突を回避することができる。

[0143] 次に、図 21の各図を用いて合体車両の隊形の変形例について説明する。

図 21 (a)は、ホスト車両 1と従属車両 2〜4を進行方向に一列に並べて連結した例である。

このように各車両を一列に配列することにより、幅の狭、道路や混雑した道路でも容易に通行することができる。

この例では、連結部分が縦方向に 4力所ある力ホスト車両 1は、側面から障害物が進行してきた場合、障害物 300が衝突する連結部分を予測し、その部位の反発装置 22を作動させる。

反発装置 22を作動させた部位以外の連結装置 21は、切り離さなくてもよいが、切り離す場合は、反発装置 22を作動させた後切り離す。これにより、全車両に反発力が伝達する。

[0144] 図 21 (b)は、従属車両 2〜4を進行方向に対して垂直方向に一列に配置し、その前にホスト車両 1を配置した例である。

この隊形では、従属車両 2〜4の搭乗者は互いにコミュニケーションを採ることができると共に、ホスト車両 1の運転者は運転に集中することができる。

この場合、障害物が正面にある場合、ホスト車両 1は、従属車両 2と従属車両 3、あるいは従属車両 3と従属車両 4のうち、障害物が衝突する可能性が高い方の反発装置 22を作動させる。

なお、反発前にホスト車両 1と従属車両 3の連結を解いてしまうと、ホスト車両 1には反発力が作用しなくなるため、ホスト車両 1は、従属車両 3に反発力が作用した後、ホスト車両 1と従属車両 3の連結を切り離す。

一方、障害物が側面方向から進行してきた場合、ホスト車両 1は、ホスト車両 1と従属車両 3の間で反発装置 22を作動させる。この場合も、反発前に従属車両 3と従属車両 2、及び従属車両 3と従属車両 4の連結を解いてしまうと、従属車両 2と従属車両 4に反発力が作用しないため、ホスト車両 1は、反発装置 22を作動させた後、従属車両 2や従属車両 4の連結を切り離す。

[0145] 図 21 (c)は、ホスト車両 1及び従属車両 2〜4を進行方向に対して垂直方向に一列に配置した例である。

この隊形では、ホスト車両 1及び従属車両 2〜4の搭乗者間でコミュニケーションを図ることができる。

この例では、連結部分が進行方向に垂直に 4力所ある力ホスト車両 1は、正面に障害物がある場合、障害物が衝突する連結部分を予測し、その部位の反発装置 22 を作動させる。

[0146] 以上、第 2実施形態について説明したが、これらの衝突回避方法は、ホスト車両 1 及び従属車両 2〜4をソフトウェアにて連付けした場合にも適用可能である。

この場合は、例えば、隣接する車両間で互いにエアバッグを膨張させ、互いのエアノッグを押すことにより反発力を発生させることができる。

[0147] 以上に説明した第 2実施形態により次のような効果を得ることができる。

(1)障害物の衝突前に、合体車両を分割'分散することにより、車両と障害物の衝突を回避することができる。

(2)タイヤの摩擦力以外の方法で分割 ·分散することにより瞬時に方向を変えて衝突を回避することができる。

(3)障害物の位置と障害物との相対的な車速から、衝突部位を予測し、衝突回避に効果的な反発装置を選択的に作動させることができる。

(4)反発力に弾性力、磁力、爆発力、風力など、車両相互間で直接作用する力を利用することにより、障害物発見と同時に瞬時に分割 ·分散することができる。

(5)狭い道路を走行するための隊形やコミュニケーションを採るための隊形など、目的に応じて柔軟に合体車両の隊形の設定及び変更が可能になる。

[0148] (3— 1)次に第 3実施形態について説明する。第 3実施形態は、車両に関し、例えば、車両の一部が離脱して単独走行するものに関する。

[0149] (3— 2)第 3実施形態における背景技術

乗用車を所有する家庭の増加に伴い、家族、親類、近所の住人などと共に移動することが多く、 5人乗りの乗用車や 7人乗りのワゴン型乗用車など、多人数を収容できる車両の人気も高まって、る。

その一方で運転者が 1人で乗車する 1人用の車両の開発も行われている。特に一軸上に配置された駆動輪の上に運転者が搭乗し、一輪車のようにバランスを保持しながら走行する倒立振り子車両が注目を集めている。これら倒立振り子車両は、例えば、車輪型倒立振り子の原理を用いてバランスを保持し、その技術の一例が次の特許文献 3により開示されている。

特許文献 1 :特開 2005— 094898公報

[0150] 従来の多人数用車両の場合、例えば、通勤で 1人だけが乗車する場合が多くあり、この場合、その 1人のために例えば 2トン近い重量で移動しなければならず、また、多人数分の乗車スペースを伴って 1人が移動するため効率の点力も無駄が多力つた。また、少人数での移動に備えて、多人数用の乗用車のほかに小型乗用車や 1人用の倒立振り子車両を所有するのも購入費、維持費、駐車スペースの観点力効率が悪力つた。

[0151] そこで、第 3実施形態の目的は、多人数乗りの車両力も運転席部分を分離して独立走行できるようにすることである。

[0152] (3— 3)上記課題を解決するため第 3実施形態では次の構成とする。

(a)本体車両と、前記本体車両から離脱して単独走行が可能な単独車両から構成された車両であって、前記単独車両は、操縦手段と、前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、を具備し、前記本体車両は、前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、連結中に前記送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。 (b)上記構成 (a)の車両において、前記単独車両は、一軸上に配置された駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、を備え、前記単独車両駆動手段は、前記搭乗部の姿勢を維持しながら前記操縦手段による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動することを特徴とする。

(c)上記構成 (a)又は (b)の車両において、前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、機械的な結合機構により連結及び離脱を行うことを特徴とする。

(d)上記構成 (a)又は (b)の車両において、前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、電磁的な結合力により連結及び離脱を行うことを特徴とする。

(e)走行要求を用いて駆動される本体車両と連結及び離脱が可能な単独車両であつて、操縦手段と、前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、を単独車両に具備させて前記目的を達成する。

(f)走行要求を送信する単独車両と連結及び離脱が可能な本体車両であって、前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、連結中に前記単独車両から送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、を車両本体に具備させて前記目的を達成する。

[0153] (3— 4)第 3実施形態の効果

第 3実施形態によれば、多人数乗りの車両から運転席部分を分離して独立走行させることができる。

[0154] (3— 5)第 3実施形態の概要

運転席部分を車両本体から分離連結可能な単独車両で構成し、運転席以外の本体車両は通常の乗用車両と同じ構成とする。単独車両は、例えば、倒立振り子車両で構成され、本体車両カゝら離れて単独走行できるようになって、る。

運転者が 1人で利用する場合は、単独車両を本体車両から切り離して単独走行し、多人数で利用する場合は、単独車両と本体車両を連結して通常の乗用車両として利用する。

単独車両と本体車両は、それぞれ駆動機構と制御機構を備えており、単独車両と本体車両が連結 (合体)して走向する場合は、本体車両は単独車両の発する走行要

、て駆動 ·制御を行う。

このように、車両を分離、合体可能に構成することにより、 1台の車両を 1人乗車の単独走行と多人数乗車の連結走行の 2通りの使用方法で運用することが可能となり、運用コストの低減と、使用エネルギーの効率ィ匕を図ることができる。

[0155] (3— 6)第 3実施形態の詳細

以下第 3実施形態に力かる車両について図 22から図 28を参照して詳細に説明する。

図 22は、第 3実施形態の車両等の運用状態について表したものである。図 22 (a)に示されるように、車両 1は、運転席を備えた単独車両 2と、助手席、及び乗員席 (後部座席）を備えた本体車両 3から構成されてヽる。

本体車両 3には、単独車両 2を組み込むための収納空間 4が設けられており、単独車両 2はこの収納空間 4に収納されることで、本体車両 3と合体するようになっている

[0156] 単独車両 2は、運転席後方に連結装置 5を備えている。

一方、本体車両 3も、収納空間 4内で、単独車両 2の連結装置 5に対応する位置に連結装置 6を備えている。

これら連結装置 5、 6は、互いに連結と離脱が可能であり、図 22 (a)は連結している状態を表している。

なお、連結装置 5、 6の設置位置は一例であって、例えば、単独車両 2と収納空間 4 の側面部位 7に設けてもよいし、あるいは、運転席後方と側面部位 7の双方に設けてちょい。

単独車両 2と本体車両 3が連結して、る場合、単独車両 2の駆動輪は車両 1の前輪として機能する。

[0157] 図 22 (b)は、単独車両 2が本体車両 3から分離した状態を表したものである。

この図 22 (b)に示されるように、連結装置 5と連結装置 6を切り離すことにより、単独車両 2は、車両 1から離脱し、本体車両 3は駐車したまま単独車両 2だけ単独走行することがでさる。このように、単独車両 2を本体車両 3から分離して独立走行が可能なように構成することにより、買い物などで運転者が 1人で移動する場合は、単独車両 2を本体車両 3 から離脱させて利用し、複数で移動する場合は、単独車両 2と本体車両 3を連結 (合体)させて車両 1として利用することができる。

[0158] 第 3実施形態における単独車両の外観構成の一例としては、図 2及び第 1実施形態における説明の通りである。

なお、第 3実施形態における駆動輪 l la、 l ibの車軸は、単独車両 2の車体に対して倒立方向を中心軸として左右方向に回転するようになっており、単独車両 2が本体車両 3と連結している場合は、旋回時に本体車両 3の前輪と同期して駆動輪 l la、 11 bが旋回方向に回転するようになって、る。

一方、単独車両 2が本体車両 3から離脱している場合は、駆動輪 l la、 l ibのうち、旋回方向側の駆動輪の回転数をもう一方の側の駆動輪の回転数よりも小さくすることにより、駆動輪 l la、 l ibの車軸を回転させずに単独車両 2を旋回する。また搭乗者の体重移動や、重心を移動させる機構の搭載により車体を旋回する方向に傾けることで旋回するようにしてもよ!ヽ。

また、単独車両 2が単独走行する場合よりも本体車両 3と共に連結走向する場合の方が車重が大きくなるため、連結走行したときの方が運動エネルギーが大きくなる。そのため、駆動輪 l la、 l ibに設置されたブレーキシステムは、本体車両 3と結合時の負荷に耐えうる構造となって、る。

[0159] 搭乗部 13の左脇には操縦装置 15が配置されている。この操縦装置 15は、運転者の操作により、単独走行時は倒立振り子車両の加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の指示を行!ヽ、連結走行時は車両 1の操縦を行う操縦手段である。

[0160] また、図示しないが、単独車両 2の後方には連結装置 5が配置されている。

更に、連結装置 5付近には運転者の操縦による走行要求を本体車両 3側に伝達する信号ケーブルを接続するための車車間インターフェイスが配設されて、る。なお、車車間インターフェイスは、連結装置 5に組み込むようにしてもょ、。

[0161] 次に、連結装置 5と連結装置 6について説明する。

図 23 (a)は、連結装置 5と連結装置 6の一例を表したものである。この連結装置 5、 6は、例えば、列車の連結などに用いられる連結装置と同様な構成となっている。

連結装置 5と連結装置 6は、機械的な結合機構により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結装置 5は、単独車両側連結手段に対応し、連結装置 6は本体車両側連結手段に対応してヽる。

連結装置 5には、凹部 50aと凸部 51a及び回り子 52aが形成されている。一方、連結装置 6にも凹部 50bと凸部 51b及び回り子 52bが形成されている。

凹部 50aと凸部 5 lb、及び凸部 5 laと凹部 50bは、それぞれ対面し、これらを嵌合することにより連結装置 5と連結装置 6の連結時における位置決めが成される。

また、連結時には、回り子 52aと回り子 52bの軸部材が同心上に位置し、解放レバ一 53を閉側に倒すことによりこれらを固定することができる。一方、解放レバー 53を開側に倒すと軸部材の固定が解除され、連結装置 5と連結装置 6を離脱することができる。

[0162] なお、第 3実施形態では、回り子 52a、 52bの固定と解放を解放レバー 53を用いて手動にて行うが、例えば、油圧や電磁力などの外力を用いて自動的に解放レバー 5 3を開閉するように構成することもできる。

更に、連結装置 5と連結装置 6は他の機構でもよぐ連結装置 5と連結装置 6を位置決めする位置決め機能と、位置決めした位置で連結装置 5と連結装置 6をロックするロック機構を備えた他の機械的連結機構を採用するようにしてもょ、。

[0163] 図 23 (b)は、連結装置 5と連結装置 6の他の一例を表したものである。

この連結装置 5と連結装置 6は、電磁的な結合力により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結装置 5は、単独車両側連結手段に対応し、連結装置 6は本体車両側連結手段に対応してヽる。

連結装置 5、及び連結装置 6は、何れも電磁石であり、磁極が対面するようになっている。連結装置 5と連結装置 6に供給する電流は、何れも単独車両 2の制御ユニット 1 6によって制御される。

[0164] 単独車両 2と本体車両 3を連結する場合、制御ユニット 16は、連結装置 5と連結装置 6に異なる磁極を形成し、これによつて生じる吸引力によって単独車両 2と本体車両 3を連結する。なお、図示しないが、単独車両 2と本体車両 3の間には、連結装置 5 と連結装置 6を位置決めする機構が備えられており、連結装置 5と連結装置 6の磁極同士が対面するようになって!/、る。

単独車両 2を本体車両 3から切り離す場合、単独車両 2の主制御装置は、連結装置 5と連結装置 6のうち、少なくとも一方に供給する電流を停止して磁極間の吸引力を消去する。

[0165] なお、連結装置 5と連結装置 6のうち一方の磁極を反転させるように構成すると連結装置 5と連結装置 6の間に反発力が発生し、単独車両 2の離脱がより容易になる。また、連結装置 5と連結装置 6のほかに、単独車両 2と本体車両 3を機械的に仮連結する機構を備えておき、車両 1が起動していない間は、連結装置 5と連結装置 6に供給する電流を停止し、単独車両 2と本体車両 3を仮連結装置にて連結するように構成することもできる。この場合、車両 1が起動していない間は連結装置 5と連結装置 6 に電流を供給せずに済み、消費電力を抑えることができる。

[0166] 図 24は、車両 1の電気的な制御系統の一例を示したシステム図である。

単独車両 2は、操縦装置 15、主制御装置 161、モータ制御装置 163、バッテリ 160 、及び駆動モータ 12を備えている。

一方、本体車両 3の方は、主制御装置 161a、モータ制御装置 163a、バッテリ 160 a、駆動モータ 12aを備えている。

操縦装置 15と主制御装置 161aは、単独車両 2と本体車両 3が連結している場合は信号ケーブル 60によって接続されており、単独車両 2が本体車両 3から離脱している場合は切断されている。

[0167] 操縦装置 15は、主制御装置 161と接続されると共に主制御装置 161aと接続可能に配設されている。

操縦装置 15は、運転者が操縦操作を行うと加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の走行要求 (操縦情報）を主制御装置 161や主制御装置 161a (連結して!/ヽる場合）に送信する。

運転者は操縦装置 15を用いて、単独車両 2が本体車両 3から離脱している場合は単独車両 2の操縦を行い、単独車両 2と本体車両 3が連結している場合は、車両 1全体の操縦を行うことができる。

[0168] 主制御装置 161は、単独車両 2が単独走向する場合の単独モードと本体車両 3と連結して車両 1として走行する場合の連結モードがある。

単独モードの場合、主制御装置 161は単独車両 2が倒立振り子車両として動作するための制御を行い、連結モードの場合、主制御装置 161aと協働して単独車両 2が車両 1の一部として動作するための制御を行う。

[0169] 両モードでの主制御装置 161の動作の違いをより具体的に述べると例えば次のようになる。

単独モードの場合、主制御装置 161は、単独車両 2のバランスを保持しながら走行する。そして、加減速の際のトルク制御も単独車両 2の車重に応じた制御となる。また、旋回は駆動輪 1 laと 1 lbに回転数の差を発生させて行う。

一方、連結モードの場合、主制御装置 161は、単独車両 2のバランスを保持する必要はない。また、加減速の際のトルク制御も単独車両 2と本体車両 3を合わせた車重に応じた制御となる。また、旋回は、駆動輪 l la、 l ibを本体車両 3の前輪に同期させて旋回方向に向けることにより行う。

[0170] モータ制御装置 163は、直流電流から交流電流を生成する装置であって、バッテリ 160が供給する直流電流を主制御装置 161からの指令に従って変換し、所定の相数、周波数、電圧の交流を出力する交流電源として作用する。

駆動モータ 12は、モータ制御装置 163から供給される電力により駆動され、駆動輪 l la、 l ibを駆動する。

[0171] 一方、本体車両 3の主制御装置 161aは、連結時に信号ケーブル 60を介して操縦装置 15から送信される走行要求に従ってモータ制御装置 163aを制御する。これによって駆動モータ 12aが制御される。

なお、図示しないが、主制御装置 161aは、モータ制御装置 163aの制御のほかに、前輪の旋回、各車輪の制動 (ブレーキ）、テールランプなどの表示灯の点灯 '消灯など、車両 1が動作する上で本体車両 3側で必要な各種制御を行う。

[0172] 第 3実施形態において、駆動モータ 12aは、前輪にのみ配置されており、単独車両 2と合体して車両 1として走行する場合には、前輪駆動車両となる。なお、駆動モータ 12aを 2つの後輪のそれぞれにも配置することで 4輪駆動車両となるようにしてちょい。

この場合、主制御装置 161aは、後輪についての駆動制御を行う。また、後輪も旋回可能とし主制御装置 16 laで前輪 (駆動輪)の角度とともに、両後輪 (駆動輪)の角度を制御するようにしてもょ、。

[0173] 図 25は、単独車両 2における主制御装置 161の構成を表したものである。

主制御装置 161は、単独車両 2が単独車両として走行する場合に倒立振り子走行を行う機能（単独走行モード）と、本体車両 3と連結時に本体車両 3と協働して車両 1 として走行する機能 (連結モード）を兼ね備えている。以下、主制御装置 161を構成する各構成要素について説明する。

[0174] 制御ユニット 16は、ノッテリ 160、主制御装置 161、ジャイロセンサ 162、モータ制御装置 163、記憶部 164、車車間インターフェイス 165を備えている。

[0175] 主制御装置 161は、メイン CPUを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納された ROM、作業領域として使用される RAM、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されて、る。

倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置 15からの各種指示信号に基づ、て走行を制御する走行制御プログラム等の各種プログラムカ¾OM ( 又は記憶部 164)に格納されており、主制御装置 161は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

なお、姿勢制御プログラムは、単独モード時に実行さる。また、走行制御プログラムは、単独モード用の制御アルゴリズムと連結モード用の制御アルゴリズムの双方を有しており、単独走行時には単独モード用の制御アルゴリズムを実行し、連結走行時には連結モード用の制御アルゴリズムを実行する。

[0176] ジャイロセンサ 162は、単独モード時に倒立振り子走行を行うために使用され、搭乗部 13の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能する。

ジャイロセンサ 162は、搭乗部 13の傾斜に基づく物理量として、搭乗部 13の角加速度と傾斜角度 Θを検出する。

[0177] なお、第 3実施形態のジャイロセンサ 162では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置 161に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもょ、。

[0178] また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ 162以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部 13が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。

[0179] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12を制御する。

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

[0180] 主制御装置 161は、操縦装置 15からの走行要求に基づいて動作し、単独モード時には、走行要求に応じてモータ制御装置 163を制御し、連結モード時には、走行要求に応じてモータ制御装置 163を制御するほか、車車間インターフェイス 165を介して走行要求を本体車両 3に送信する。主制御装置 161と車車間インターフェイス 165 は、走行要求送信手段を構成している。

モータ制御装置 163の制御は、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号をモータ制御装置 163に送信することにより行う。

[0181] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12用の単独モード用のトルク—電流マップと、連結モード用のトルク電流マップを備えて、る。モータ制御装置 163は、走行モードに応じたトルク電流マップに従って、主制御装置 161から供給される駆動トルクに対応する電流を駆動モータ 12に対して出力するように制御する。

なお、単独モード時には、主制御装置 161から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合は姿勢制御のためのトルク指令値 Tであり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値力姿勢制御のためのトルク指令値 Tを加減算した値である。

連結モード時には、姿勢制御のためのトルクは必要ないので、運転者の駆動要求に応じた駆動トルクが主制御装置 161から供給される。

なお、モータ制御装置 163と駆動モータ 12は単独車両駆動手段を構成している。

[0182] 記憶部 164には、本体車両 3との連結走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号である単独車両 ID、本体車両の識別番号である本体車両 ID、地図データ（道路データ)等の各種データが記憶されて、る。

単独車両 IDは、本体車両 3が単独車両 2を識別するための番号である。単独車両 I Dによる本体車両 3は、連結する単独車両 2を識別することができる。

これによつて、本体車両 3は、車両 1に属さない他の単独車両が車両 1に連結した場合、これを認識して当該単独車両による制御を受けないように構成することができる。同様に単独車両 2は、車両 1に属さない他の本体車両に連結した場合にこれを検知することができる。

[0183] 車車間インターフイス 165は、本体車両 3に走行要求を送信するためのインターフェイスである。車車間インターフェイス 165には、信号ケーブル 60 (図 24参照）を接続するコネクタが設置されており、本体車両 3との連結時には手動、又は自動的に信号ケーブル 60がコネクタ接続される。

なお、主制御装置 161は、車車間インターフェイス 165を介して本体車両 3に走行要求を送信するのみならず、本体車両 3から、例えば、トルクの発生状況ゃステアリングの角度など、本体車両 3の現在の状態を把握するための情報をリアルタイムで受信することもでき、本体車両 3の状態に応じた走行要求を送信するなどのフィードバック制御を行うこともできる。 [0184] なお、第 3実施形態では信号ケーブル 60を用いた有線通信により走行要求の送信を行うが、例えば、電波や赤外線を用いた無線通信によって走行要求の送信を行うように構成することができる。

このように、単独車両 2と本体車両 3が無線通信を行うように構成すると、単独車両 2 を連結する前から本体車両 3に指示を送信し、例えば、連結前に本体車両 3を起動するなどの遠隔操作が可能となる。

[0185] 入力部 171は、表示'操作部 17 (図 2参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。

[0186] 表示部 172は、表示 ·操作部 17に配置される。表示部 172は、入力部 171からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになって！/ヽる。

表示部 172に表示される選択ボタンとしては、例えば、走行位置 (位置関係)選択ボタン等の各種ボタンが表示される。

[0187] 現在位置検出装置 18は、車両の現在位置 (緯度、経度力もなる絶対座標値)を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定する GPS (Global Positioning System)受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の 1又は複数が使用される。

[0188] 相対位置検出部 19は、本体車両 3との相対的な位置を検出し、検出値は本体車両 3と連結する際に利用される。主制御装置 161は、この検出値を用いて単独車両 2 を本体車両 3の連結位置に誘導し、自動連結することが可能である。

本体車両検出センサ 20は、本体車両 3との連結したか否かを検知するセンサである。主制御装置 161は、本体車両検出センサ 20によって本体車両 3との連結が確認された場合は連結モードで動作し、連結が確認されなカゝつた場合は単独モードで動作する。

[0189] 主制御装置 161には、駆動モータ（ホイールモータ） 12、操縦装置 15、及びジャィ口センサ 162、現在位置検出装置 18、入力部 171、相対位置検出部 19から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び第 3実施形態における単独走行制御、及び連結走行制御が行われるようになって!/、る。

駆動モータ 12からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置 15からカロ速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ 162からは搭乗部の角速度が供給され、現在位置検出装置 18からは車両の現在位置 (緯度、経度）が供給され、入力部 171からは表示部 172に表示した各種ボタンに対する運転者の選択情報が供給され、相対位置検出部 19からは本体車両 3に対する相対的な位置関係が供給され、本体車両検出センサ 20から本体車両 3との連結の有無が供給されるようになって、る。

[0190] 図 26は、本体車両 3の主制御装置 161aの構成を表したものである。

主制御装置 161aの構成は、おおよそ単独車両 2の主制御装置 161から倒立振り子走行用のシステムを除、たものであり、主制御装置 161と対応する構成要素に対しては同じ符号に英文字 aを付してある。また、主制御装置 161と同様の構成部分については適宜その説明を省略する。

[0191] 制御ユニット 16aは、バッテリ 160a、主制御装置 161a、モータ制御装置 163a、記憶部 164a、車車間インターフェイス 165aを備えている。

ノッテリ 160a、モータ制御装置 163aの機能は、それぞれ単独車両 2のバッテリ 16 0、モータ制御装置 163と同じである。

[0192] 記憶部 164aは、自身の ID番号である本体車両 IDを記憶するほか、単独車両 2の I D番号である単独車両 IDを記憶して、る。

主制御装置 161aは、単独車両 2と連結する際に、単独車両 2から単独車両 IDを取得してこれを記憶部 164aに記憶してある単独車両 IDと同一であることを確認することにより、単独車両 2が車両 1を構成する単独車両であることを確認することができる。 [0193] 車車間インターフェイス 165aは、単独車両 2と通信するための信号ケーブル 60を接続するインターフェイスである。主制御装置 161aは、車車間インターフェイス 165a を介して単独車両 2から走行要求を受信することができる。

主制御装置 161aは、単独車両 2から送信されてきた走行要求に応じてモータ制御装置 163aに制御信号を送信したり、記憶部 164aにアクセスしたりする。

また、図示しないが、主制御装置 161aは、ステアリング制御装置を介してステアリング操作を行ったり、ブレーキ制御装置を介してブレーキ操作を行う。

主制御装置 161 aと車車間インターフェイス 165aは走行要求受信手段を構成しており、モータ制御装置 163aと駆動モータ 12aは本体車両駆動手段を構成している。

[0194] 図 27は、単独車両 2と本体車両 3の動作を表したフローチャートである。

単独車両 2側の動作は、主制御装置 161が制御するものであり、本体車両側の動作は、主制御装置 161aが制御するものである。

運転者が単独車両 2を起動すると、主制御装置 161は、単独走行するのか、あるいは連結走行するのか判断する (ステップ 105)。すなわち、主制御装置 161は、本体車両検出センサ 20 (図 25)によって、本体車両 3との連結が成されていないと確認された場合は単独走行するものと判断し、本体車両 3との連結が確認された場合は連結走行するものと判断する。

[0195] 単独走行するものと判断した場合 (ステップ 150 ; Y)、主制御装置 161は、単独走行モードに設定する (ステップ 130)。

そして、主制御装置 161は、運転者が操縦装置 15を操作したことによる走行要求に従って倒立振り子走行を行う (ステップ 135)。

[0196] 次に、主制御装置 161は、走行を継続するカゝ否かを判断する (ステップ 140)。

この判断は、例えば、運転者が操縦装置 15で単独車両 2の起動停止を指示した場合に走行を継続しなヽと判断し、起動停止の指示をしな、場合は走向を継続すると判断する (ステップ 140)。

主制御装置 161は、走行を継続すると判断した場合 (ステップ 140 ; Y)はステップ 1 35に戻って倒立振り子走行を継続し、走行を継続しなヽと判断した場合は (ステップ 140 ;N)動作を終了する。 [0197] 一方、ステップ 105において、主制御装置 161が連結走行すると判断した場合 (ステツプ 105 ;N)、主制御装置 161は、連結走行モードに設定する (ステップ 110)。主制御装置 161は、運転者が操縦装置 15を操作したことによる走行要求を操縦装置 15から受け取つてこれを本体車両 3の主制御装置 161aに送信する（ステップ 115

)と共に、単独車両 2の連結走行を制御する (ステップ 120)。

主制御装置 161は、走行を継続するカゝ否かを判断する (ステップ 125)。主制御装置 161は、走行を継続すると判断した場合 (ステップ 125 ; Y)はステップ 1

15に戻って連結走行を継続し、走行を継続しないと判断した場合は (ステップ 125 ;

N)動作を停止する。

[0198] 一方、本体車両 3では、単独車両 2が連結走行モードを行う場合、主制御装置 161 aが主制御装置 161から走行要求を受信し (ステップ 205)、主制御装置 161aはこの走行要求に従って本体車両 3の連結走行を制御する (ステップ 210)。

次に、主制御装置 161aは、走行を継続するカゝ否かを判断し (ステップ 215)、走行を継続すると判断した場合 (ステップ 215 ;Y)はステップ 205に戻って連結走行を継続し、走行を継続しなヽと判断した場合は (ステップ 215 ;Ν)動作を停止する。

主制御装置 161は、動作を停止する際に、主制御装置 161aに動作の停止を指示するようになっており、主制御装置 161aは、この指示の有無によって動作を停止するか否かを判断する。

[0199] 以上に説明した第 3実施形態により次のような効果を得ることができる。

(1)単独車両 2と本体車両 3を連結して通常の車両として使用できるほか、単独車両 2を本体車両 3から離脱して 1人の利用の車両として利用することもできる。

(2)単独車両 2で単独走向する場合、本体車両 3を伴わないので、運用コストの低減と、使用エネルギーの効率ィ匕を図ることができる。

(3)単独車両 2と本体車両 3は、互いに相手方の車両 IDを確認することができるため、本体車両 3に、他の車両に属する単独車両を連結されるのを防止することができる

[0200] 第 3実施形態では、一例として、車両 1を倒立振り子車両で構成したが、これは、車両 1の車両形式を限定するものではなぐ例えば、 3輪車や 4輪車など複数の車軸を有する車両によって構成してもよ、。

また、第 3実施形態では、運転席部分が本体車両 3から離脱するように構成したが、これに限定せず、運転席と助手席が後方の乗員席と連結'離脱できるように構成し、運転席と助手席が後方の乗員席から離脱して単独走行するように構成することもできる。

[0201] 次に、図 28の各図を用いて単独車両 2と本体車両 3の変形例について説明する。

図 28 (a)に示されるように、車両 laは、単独車両 2aと本体車両 3aが連結装置 5と連結装置 6で連結されて構成されてヽる。

本体車両 3aは、 2つの前輪と 2つの後輪を備えた一般の車両と同じ車輪構成を有している。駆動系は前輪駆動、後輪駆動、あるいは 4輪駆動の何れで構成してもよい本体車両 3aの前輪の間には、運転席が設けられた単独車両 2aの収納空間 4が設けられており、単独車両 2aが連結装置 5と連結装置 6によって連結されている。このように、単独車両 2aが本体車両 3aと連結している場合、車両 laは、通常の車両と同様に運転することができる。

[0202] 単独車両 2の駆動輪は、本体車両 3aの車輪と連動して駆動するように構成することができる。この場合、本体車両 3aの前輪が旋回するときにこれらに同調して旋回するようにする。

また、単独車両 2aの駆動輪を、連結中は単独車両 2aに設けられた収納空間 4に収納して地面と接しないように構成してもよい。この場合、単独車両 2aが本体車両 3aから離脱する際に、単独車両 2aは、駆動輪を収納空間から取り出して接地させる。図 28 (b)は、本体車両 3aから単独車両 2aを離脱したところを表したものである。単独車両 2aは、本体車両 3aから離脱すると、倒立振り子による単独走行を行う。

[0203] このように、本体車両 3aを通常の車両と同様に 4輪で構成し、単独車両 2aを組み込むことにより次のような効果が得られる。

(1)本体車両 3aが 4輪を備えているため、単独車両 2が離脱している場合に、本体車両 3aの車体のバランス維持特性が優れて!/、る。

(2)本体車両 3aが 4輪を備えているため、本体車両 3aが大きな加重を支えることができる。このため、バスやトラックなどの大型車両を本体車両 3aで構成することができる

(3)連結時に単独車両 2aの駆動輪を収納するように構成した場合、連結走行の際には単独車両 2aは駆動する必要がない。そのため、単独車両 2aは倒立振り子走行だけすればよぐ単独車両 2aの制御システムが簡略ィ匕される。

[0204] (4—1)次に第 4実施形態について説明する。

第 4実施形態は、連結車両、連結装置、及び車両に関し、例えば、複数の車両が連結して走行する場合のエネルギーの供給に関する。

[0205] (4 2)第 4実施形態における背景技術

従来の自動車などの車両では、乗車人数の如何にかかわらずサイズの変更ができな、ため、 1人で移動する場合であっても必要のな、空、たシートやスペースまで伴つて移動しなければならず、重量やスペースの無駄が多ぐまた乗員数に対する燃費の効率も悪くなつて!ヽた。

そこで、第 1の実施形態において、単独走行が可能な 1人乗りの車両を複数組み合わせ、各車両間で連係することで所定の走行形態を維持しながら一体的に走行する車両を提案した。

[0206] この技術では、乗車人数に合わせて車両の結合数を増減して最適サイズでの移動が可能になる。多人数の連結状態でも、操縦者はホスト車両 1人であり、それ以外は従属車両として操縦を担当するホスト車両カゝら送信される走行情報に基づいて協調制御される。

[0207] 単独の車両で走行する場合は、例えば、近所に買い物に行くなど近距離低速走行での利用が想定される。一方、連結して走行する場合は、例えば、ドライブや旅行など遠距離高速走行での利用が想定される。

車両を駆動するには、例えば、ノッテリや燃料電池などの電源が必要であるが、車両に近距離走行を目的として小型の電源を搭載すると、連結して遠距離走行や高速走行する場合にエネルギーが不足し、出力が小さく走行可能距離も短くなるという問題がある。

そこで、遠距離走行を可能とするために大型の電源を車両に搭載すると、単独走行の場合に必要十分以上の電源の搭載になり電源が無駄になる他、大型で重量が大き、電源を搭載して走行しなければならずエネルギー効率が悪くなるとヽぅ問題がある。

[0208] そこで、第 4実施形態は、連結可能な車両にぉ、て、必要に応じたエネルギー源を提供することを目的とする。

[0209] (4— 3)上記課題を解決するため第 4実施形態では次の構成とする。

(a)電力によって走行用の駆動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電源装置と、を備えた複数の車両と、前記複数の車両を着脱可能に連結する連結手段と、前記連結した複数の車両の少なくとも 1台の駆動手段に電力を供給する外部電源装置と、を連結車両に具備させて前記目的を達成する。

(b)上記構成 (a)の連結車両において、前記連結した車両のうち少なくとも 1台は、制動時に運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する回生手段と、前記回収した電気工ネルギー、又は前記外部電源装置が供給する電力の少なくとも一方により、前記電源装置を蓄電する蓄電手段と、を具備したことを特徴とする。

(c)上記構成 (a)又は (b)の連結車両にぉ、て、前記連結した複数の車両で発生する駆動力に応じて前記外部電源装置が供給する電力を配分する電力配分手段を具備したことを特徴とする。

(d)電力によって走行用の駆動力を発生する複数の車両を連結する連結手段と、前記連結した複数の車両のうち少なくとも 1台に電力を供給する外部電源装置と、を連結装置に具備させて前記目的を達成する。

(e)電力によって走行用の駆動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電源装置と、他の車両と着脱可能に連結する連結手段と、前記連結手段による連結時に、前記駆動手段に電力を供給する外部電源装置に接続する接続手段と

、を車両に具備させて前記目的を達成する。

(f)上記構成 (e)の車両にぉ、て制動時に運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する回生手段と、前記回生した電気エネルギー、又は前記外部電源装置が供給する電力の少なくとも一方により、前記電源装置を蓄電する蓄電手段と、を具備したことを特徴とする。

(g)電力によって走行用の駆動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電源装置と、他の車両と着脱可能に連結する連結手段と、前記連結手段による連結時に、前記電源装置から前記他の車両の駆動手段に電力を供給する電力供給手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。

[0210] (4 4)第 4実施形態の効果

第 4実施形態によれば、連結可能な車両において、単独走行、連結走行の走行状態に応じた適切な電源を使用することが可能になる。

[0211] (4 5)第 4実施形態の概要

各車両に小型、軽量のバッテリ（電源）を配置し、各車両を連結するための連結装置に大型のバッテリ（電源）を配置する。

各車両が単独走向する場合は、各車両に備えた小型、軽量のノッテリで走行し、各車両を連結して連結走行する場合は、連結装置に備えた大型のノッテリで走行する。

単独走行する場合は、走行に必要以上の大型バッテリを伴う必要がなぐエネルギ一効率が高まる。一方、連結走行して遠距離移動する場合は、大型のバッテリから走行に十分なエネルギーの供給を受けることができる。

また、連結時においては、大型のバッテリや回生エネルギーによって小型のバッテリを充電し、いつ単独走行に切替えたとしても小型バッテリの充電量を所定以上である状態を維持する。

このように車両連結の際に大工ネルギ一源を合体させることにより、連結走行時、及び単独走行時にそれぞれ最も効率的な電源システムを提供することができる。

[0212] (4 5)第 4実施形態の詳細

第 4実施形態の車両は、単独走行が可能な 1人乗りの車両を複数台連結 (合体)して連結車両を構成し、各車両の制御系が連係することで所定の走行形態を維持しな力 Sら一体的に走行することができる。

連結車両のうち 1台がホスト車両となり、他の車両 (従属車両）に走行情報を送信することで全体の操縦を行う。

[0213] 図 29は、 1台のホスト車両と 3台の従属車両力なる連結車両の編成例を表したものである。

連結装置 5は、進行方向に伸びた柱状構造物であって、進行方向前方両側と後方両側に連結機構 7、 7、 7、 7を備えている。連結機構 7は、車両を着脱可能に連結する連結手段を構成している。

連結装置 5は、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム合金などの金属で構成された骨組みに外装板を取り付けて形成されており、走行中に車両 1〜4から応力を受けてもこれに耐えられるように設計されて、る。

前方に設けられた連結機構 7、 7には、それぞれ車両 1と車両 2が連結され、後方の連結機構 7、 7には、それぞれ車両 3と車両 4が連結されている。

車両 1〜4のうち、車両 1がホスト車両に設定され、車両 2〜4が従属車両に設定されている。

[0214] なお、ホスト車両は 1台に限られるが車両 1〜4のうちのどの車両がなってもよい。

ホスト車両は各車両に設定されたホスト選択ボタンを選択した車両が担当し、選択された車両力他の車両に対して自車両がホスト車両であることを通知する。

複数の車両により選択された場合には先に選択された車両がホスト車両となる。一方、先に選択されたホスト車両力通知を受けた後にホスト選択ボタンが選択された他の車両では、ホスト車両が他の車両で選択されている旨、及び、ホスト選択が無効であることを警告表示する。

[0215] 車両 1〜車両 4は、何れも単独走行が可能な車両であり、近距離走行用の小型のバッテリ（以下、小バッテリ）を備えている。

小バッテリは、車両を駆動する駆動モータ (駆動手段）に電力を供給する電源装置を構成している。

以下では、車両 1〜4の小バッテリを特に区別しない場合は単に小バッテリと記し、区別する場合は、例えば、車両 1の小バッテリを小バッテリ 1などと車両の番号を付して示すことにする。

各車両は、両側面に連結機構を備えており、これら連結機構のうち、連結装置 5に面する側の連結機構を連結装置 5の連結機構と結合することにより連結される。例えば、車両 1は、進行方向に向力つて左側の連結機構により連結装置 5と連結している力車両 1が車両 2の位置に配置される場合は、進行方向に向力つて右側の連結機構により連結装置 5と連結される。

[0216] 連結装置 5は、車両 1〜4に電力を供給する大型の大バッテリ 6と、大バッテリ 6の電流を車両 1〜4に送電する送電ケーブルを備える他、車両 1〜4の電子制御系を連結する信号ケーブルを備えて、る。

大バッテリ 6は、小バッテリよりも充電容量が十分に大きぐ遠距離走行に必要な電力を車両 1〜4に供給することができる。大バッテリ 6は、連結した複数の車両の少なくとも 1台の駆動手段に電力を供給する外部電源装置を構成している。

[0217] なお、車両 1〜4に搭載される小バッテリは、満充電状態で単独走行を開始し、所定の定速 VI (例えば、 30kmZh)で所定距離 L1 (例えば、 30km)だけ走行可能な容量に設計されている。

一方、大バッテリは、連結走行時において、各車両が小バッテリを使用せずに大バッテリだけを使用して、満充電状態で走行を開始し、所定速度 V2 ( >V1、例えば、 V

2 = 80kmZh)で所定距離 L2 ( >L1、例えば、 300km)だけ走行可能な容量に設計されている。

[0218] また、第 4実施形態では、エネルギー源として小バッテリ 1〜4と大バッテリ 6を用いる力例えば、小型キャパシタと大型キャパシタなど、エネルギーの供給と回収（回生 )が可能な他の形態のエネルギー源を利用するようにしてもょ、。

また、大バッテリとして燃料電池を使用するようにしてもよぐ小バッテリとしてキャパシタ（回生充電用）と燃料電池を使用するようにしてもよい。

[0219] 送電ケーブルは、大バッテリ 6の電力を車両 1〜4の駆動モータに送電するものの他、大バッテリ 6から各小バッテリに送電してこれらを充電するためのものや、あるいは、ある車両の小バッテリから他の車両の小バッテリに送電するものなど、各種のものがある。

即ち、連結車両は、大バッテリ 6と小バッテリ 1〜4の計 5つの電源を有しているが、送電ケーブルは、駆動のための電源を何れからも選択できるように配設されてヽる。同様に、回生エネルギーの回生先も大バッテリ 6と小バッテリ 1〜4から選択できるように配線されている。

送電ケーブルや信号ケーブルの接続コネクタは、連結機構 7に設けられており、車両 1〜4を連結装置 5に連結すると、これら電気的な連結も同時に行われるようになつている。送電ケーブルの接続コネクタは、連結時に電力を供給する外部電源装置に接続する接続手段を構成してヽる。

以上のように、連結装置 5は、車両 1〜4を物理的に連結する機能と電気的に連結する機能を備えている。

[0220] 第 4実施形態では、以上のように、車両 1〜4を物理的に連結するが、特許文献 1で開示されているように、ホスト車両が発する走行情報を用いて従属車両が隊形を維持するように走行するソフトウェア連結によって連結してもよい。この場合は、送電ケーブルと信号ケーブルを車両 1〜4に接続する。

この場合、無線にて信号を送受信するように構成し、信号ケーブルを省略することも可能である。

[0221] また、連結装置 5は、図 29に示したような剛性を有し、各車両の位置関係を固定する構造のものの他、例えば、蛇腹、蝶番で連接した棒部材、ワイヤなど、所定の許容範囲内で変形可能な構造を有するものを使用することができる。

前者の剛性を有する連結装置を用いる場合は、連結車両が旋回するために、車体に対して車軸が旋回方向に回転するように構成する。

後者の変形可能な連結装置を用いる場合は、車体と車軸を固定してもよいし、あるいは、車体に対して車軸が回転するように構成してもよい。車体と車軸を固定する場合、車両は、左右輪の回転数を調節することにより旋回することができる。

[0222] 次に、信号ケーブルを介してホスト車両（車両 1)と、従属車両（車両 2〜4)の間で送受信される走行情報について説明する。

ホスト車両は、乗員が行った運転操作に応じた速度 Z方向に必要な駆動を行う。これと同時にホスト車両は、各従属車両に対して、自車に同期（追随)するように指令する。

即ち、ホスト車両は、自車と同期（連結関係の維持)をさせるために、速度、方向、自車 (ホスト車両)との相対位置を走行情報 (追随指令)として各従属車両に送信する

[0223] 一方、各従属車両は、追随指令を基に走行し、自車情報として自車の速度、方向など力もなる状態情報をホスト車両にフィードバックする。

ホスト車両は、このフィードバックされた各状態情報と現在の自車両の走行状態、及び運転操作に応じて、走行情報を作成して各従属車両に送信する。

このようにホスト車両からの追随指令と、従属車両からの状態情報のフィードバックを繰り返しながら走行することで、連結装置になるべく負荷をかけないで連結走行を行うことができる。

特に、連結装置が変形可能な構造を有している場合は、物理的な連結とフィードバックを用いたソフトウェア的な連結を併用することにより隊形を変化させながら走行するなど柔軟な走行を行うことができる。

[0224] ホスト車両は、各従属車両力送られてくる信号により自車を含めた各車両の小バッテリの充電量を含めた充放電状態を監視すると共に、大バッテリ 6に設置されたセンサからの信号によって大バッテリ 6の充電量を含めた充放電状態も監視している。そして、ホスト車両は、連結車両が加速'走行する場合に、何れの電源から電力をどれだけ使用するのかを自車両を含めた各車両に指示すると共に、制動の際の回生電力を何れの電源に戻すのかを自車両を含めた各車両に指示する。

[0225] 以上のように連結車両では、ホスト車両に運転者が搭乗すると共に各従属車両に乗員が搭乗し、通常の乗用車と同様に運用することができる。

なお、第 4実施形態では、連結装置 5によって、車両を前方に 2台配置し、後方に 2 台配置する場合について説明するが、車両の連結形態はこれに限定するものではなぐ例えば、車両 3、 4の後方に更に多くの車両を 2台ずつ配置してより多人数が乗車できるようにしたり、各車両を進行方向に 1列に配列して狭、道でも通行できるようにしたり、あるいは、各車両を進行方向に垂直な方向に 1列に配列したりするような連結装置 5を提供することもできる。

[0226] 第 4実施形態における車両 1〜4の外観構成は、図 2及び第 1実施形態における説明の通りである。なお、図 2には図示しないが、第 4実施形態の倒立振り子車両は左右に連結機構 7 に連結するための連結機構を備えて、る。

[0227] なお、第 4実施形態では車両 1〜4を倒立振り子車両によって構成したが、これは車両の構造を限定するものではなぐ例えば、単車、三輪車、 4輪車、キヤタビラ式車両など、複数の車軸を有する車両を用いることも可能である。更に、球状の車輪を 1 輪だけ有する倒立振り子車両を用いることも可能である。

また、車両 1を倒立振り子車両とし、車両 2を単車にするなど、複数種類の車両を連結して連結車両とすることも可能である。

[0228] 次に、第 4実施形態の連結機構 7について説明する。

図 30 (a)は、車両側の連結機構 7aと連結装置 5側の連結機構 7bの一例を示した図である。この連結機構は、例えば、列車の連結装置と同様な構成をしている。連結機構 7aと連結機構 7bは、機械的な結合機構により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結機構 7aは、単体車両側連結手段を構成し、連結機構 7b は本体車両側連結手段を構成してヽる。

連結機構 7aには、凹部 50aと凸部 51a及び回り子 52aが形成されている。一方、連結機構 7bにも凹部 50bと凸部 51b及び回り子 52bが形成されている。

凹部 50aと凸部 5 lb、及び凸部 5 laと凹部 50bは、それぞれ対面し、これらを嵌合することにより連結機構 7aと連結機構 7bの連結時における位置決めが成される。また、連結時には、回り子 52aと回り子 52bの軸部材が同心上に位置し、解放レバ一 53を閉側に倒すことによりこれらを固定することができる。一方、解放レバー 53を開側に倒すと軸部材の固定が解除され、連結機構 7aと連結機構 7bを離脱することができる。

[0229] なお、第 4実施形態では、回り子 52a、 52bの固定と解放を解放レバー 53を用いて手動にて行うが、例えば、油圧や電磁力などの外力を用いて自動的に解放レバー 5 3を開閉するように構成することも可能である。

更に、連結機構 7aと連結機構 7bは他の機構でもよぐ連結機構 7aと連結機構 7bを位置決めする位置決め機能と、位置決めした位置で連結機構 7aと連結機構 7bを口ックするロック機構を備えた他の機械的連結機構を採用することも可能である。 [0230] 図 30 (b)は、連結機構 7aと連結機構 7bの他の例を示した図である。この例に係る連結機構 7aと連結機構 7bは、電磁的な結合力により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結機構 7aは、単体車両側連結手段を構成し、連結機構 7bは本体車両側連結手段を構成して、る。

連結機構 7a、及び連結機構 7bは、何れも電磁石で構成されており、磁極が対面するようになっている。連結機構 7aと連結機構 7bに供給する励磁電流は、何れもホスト車両の制御ユニットによって制御される。

[0231] この場合、連結装置 5は、ホスト車両からの指示により、 4力所ある各連結機構 7bに所定の極性 (N極、又は S極)を有する磁極を形成する。

一方、ホスト車両は、連結機構 7bに形成した磁極と逆の極性を有する磁極を自己の連結機構 7aに形成すると共に、各従属車両に対しても、連結機構 7bに形成した磁極と逆の極性を有する磁極をそれぞれ自己の連結機構 7aに形成するように指令する。

このようにして、各車両の連結機構 7aと連結装置 5の連結機構 7bは、逆の極性の磁極が形成され、これら磁極間に作用する吸引力器によって、各車両と連結装置 5 が連結する。

[0232] ここで、離脱の際に、連結機構 7aと連結機構 7bのうち一方の磁極を反転させるように構成すると連結機構 7aと連結機構 7bの間に反発力が発生し、各車両の連結装置 5からの離脱がより容易になる。

また、連結機構 7aと連結機構 7bの他に、各車両と連結装置 5を機械的に仮連結する機構を備えておき、ホスト車両が起動していない間は、連結機構 7aと連結機構 7b に供給する電流を停止し、各車両と連結装置 5を仮連結機構にて連結するように構成することもできる。この場合、ホスト車両が起動していない間は連結機構 7aと連結機構 7bに電流を供給せずに済み、消費電力を抑えることができる。

[0233] 図 31は、車両 1 (ホスト車両）に搭載されている制御ユニット 16の構成を表したものである。なお、車両 2〜4に搭載された制御ユニット 16も同様の構成を有している。制御ユニット ₁₆は、車両が単独走行する場合に倒立振り子走行を行う機能 (単独走行モード）と、車両が連結装置 5に連結してホスト車両として機能するホストモードと、車両が連結装置 5に連結して従属車両として機能する従属モードを有している。以下、制御ユニット ₁₆を構成する各構成要素について説明する。

[0234] 制御ユニット 16は、主制御装置 161、ジャイロセンサ 162、モータ制御装置 163、記憶部 164、車車間インターフェース 165を備えている。

主制御装置 161は、メイン CPUを備え、図示しない各種プログラムやデータが格納された ROM、作業領域として使用される RAM、外部記憶装置、インターフェース部などを備えたコンピュータシステムで構成されている。

倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置 15からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラムなどの各種プログラムが RO M (又は記憶部 164)に格納されており、主制御装置 161は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。

[0235] なお、姿勢制御プログラムは、単独走行モード時に実行さる。また、走行制御プログラムは、単独走行モード用、ホストモード用、従属モード用の各制御アルゴリズムを有しており、単独走行する場合には単独走行モード用の制御アルゴリズムを実行し、ホスト車両として連結走行する場合にはホストモード用の制御アルゴリズムを実行し、従属車両として連結走向する場合は従属モード用の制御アルゴリズムを実行する。

[0236] ジャイロセンサ 162は、単独走行モード時に倒立振り子走行を行うために使用され、搭乗部 13の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能する。

[0237] なお、第 4実施形態のジャイロセンサ 162では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置 161に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもょ、。

[0238] また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ 162以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計などの搭乗部 13が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。

[0239] インバータ 21は、小バッテリや大バッテリ 6などから供給される直流電流を交流電流に変換して駆動モータ 12に供給したり、あるいは、駆動モータ 12の制動時に駆動モータ 12から回生される回生エネルギー（交流電流）を直流に変換して小バッテリゃ大ノッテリ 6に送電して蓄電したりする。

このように第 4実施形態では、インバータ 21に回生エネルギーの変換を行う機能も持たせたが、コンバータなどで構成された回生用の交流直流変換装置を備えてもよい。

回生を行うことにより、制動によって失われる運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電源に蓄電することができ、エネルギーの使用効率を高めることができる。このように、連結車両は、制動時に運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する回生手段を備えている。

[0240] モータ制御装置 163はインバータ 21を制御し、これによつて駆動モータ 12を制御する。

すなわち、モータ制御装置 163は、主制御装置 161から供給される駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号に応じてインバータ 21を制御することで駆動モータ 12を制御する。

[0241] 主制御装置 161は、ホスト車両として走行する場合には操縦装置 15からの走行要求に基づき、従属車両として走行する場合にはホスト車両力も受信する走行情報に基づいて、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号をモータ制御装置 163に供給する。

[0242] モータ制御装置 163は、駆動モータ 12用のトルク—電流マップを備えている。このトルク電流マップに従って、モータ制御装置 163は、主制御装置 161から供給される駆動トルクに対応する電流を生成させ、駆動モータ 12に対して出力するようにインバータ 21を制御する。その際、モータ制御装置 163は、インバータ 21に対して、ホスト車両の主制御装置 161からの指令に基づいて使用する電源（大バッテリ 6又は Z及び小バッテリ）を指定する。また、モータ制御装置 163は、インバータ 21に対して使用する電源の指定、及び回生エネルギーの回生先（大バッテリ又は小バッテリ )の指定を行う。

なお、主制御装置 161から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合には、姿勢制御のためのトルク指令値 Tであり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値力も姿勢制御のためのトルク指令値 Tを加減算した値である。

[0243] ここで、モータ制御装置 163が行う電源指定についてより詳細に説明する。

車両 1の場合、インバータ 21が電力の供給を受ける電源としては、自車両の小バッテリ 1の他、大バッテリ 6、及び連結した他車両の小バッテリ 2〜4がある。

インバータ 21は、これら何れの電源とも接続可能に配設されており、モータ制御装置 163から電源の指定があると、指定された電源に接続する。

例えば、モータ制御装置 163から電源として大バッテリ 6が指定されると、インバータ 21は、大バッテリ 6に接続し、大バッテリ 6から駆動用の電力を得る。また、モータ制御装置 163から回生先として大バッテリ 6が指定されると、インバータ 21は、大バッテリ 6に回生電流を送電する。

以上の例は、車両 1の場合である力ホスト車両の制御ユニットは、自車両を含めて各車両に対し、電源及び回生先を大バッテリ 6、小バッテリ 1〜4から選択させることができる。

このように、連結車両は、回生で回収した電気エネルギー、又は大バッテリ 6が供給する電力の少なくとも一方により、小バッテリを蓄電する蓄電手段を備えている。

[0244] また、モータ制御装置 163は、インバータ 21に対して複数の電源を重複して指定することちでさる。

例えば、モータ制御装置 163が、電源として小バッテリ 1と大バッテリ 6を指定すると、インバータ 21は、小バッテリ 1と大バッテリ 6に接続して両者から同時に電力の供給を受ける。同様に回生も小バッテリ 1と大バッテリ 6に同時に行うことができる。

このように複数の電源を重複して使用する場合、モータ制御装置 163は、電源ごとの電力の供給割合 (駆動の場合)、及び回生電流の送電割合 (制動の場合)をインバータ 21に対して指定することができる。

例えば、モータ制御装置 163がインバータ 21に対して、駆動モータ 12を駆動する電流のうち、 70%を大バッテリ 6から供給し、残り 30%を小バッテリ 1から供給するように指定すると、インバータ 21は、この割合にて大バッテリ 6と小バッテリ 1から電力を得る。回生の場合も同様である。

なお、以下では、説明を簡単にするために、複数電源への同時接続する場合については省略する。

[0245] 主制御装置 161は、単独走行モード、ホストモード、及び従属モードで動作を行うことがでさる。

単独走行モードの場合、主制御装置 161は、操縦装置 15からの走行要求に基づ Vヽて動作し、車両が単独走行するための情報処理を行う。

ホストモードの場合、操縦装置 15からの走行要求に基づいて自車両を制御すると共に、車車間インターフェース 165から各従属車両に駆動トルク、速度、回転向き、電源指定の各指示信号を発し、従属車両を制御する。

従属モードの場合、車車間インターフェース 165を介してホスト車両から駆動トルク、速度、回転向き、電源指定の各指示信号を受信し、これに従って自車両を制御する。

[0246] 記憶部 164には、姿勢制御プログラムなどのプログラム類を記憶する他、他の車両との連結走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号である車両 ID、他車両の識別番号である車両 IDなどの各種データが記憶されて、る。他車両の車両 IDは、連結時に取得され、制御ユニット 16がこれらを記憶部 164に記憶する。

ホスト車両は、連結して、る各従属車両をこれら従属車両の車両 IDによって識別できる他、各従属車両も、ホスト車両や連結している他の従属車両を車両 IDによって識另 Uすることがでさる。

[0247] 車車間インターフェース 165は、連結装置 5で連結した他の車両と各種信号を送受信するためのインターフェースである。ホスト車両の場合、車車間インターフェース 16 5を介して各従属車両の状態を表す信号を受信するとともに、各従属車両に指示信号を送信することができる。

車車間インターフェース 165には、連結装置 5に内蔵された信号ケーブルを接続するコネクタが設置されており、連結装置 5との連結時には手動、又は自動的に信号ケ一ブルがコネクタ接続される。

なお、第 4実施形態では信号ケーブルを用いた有線通信により各種信号の送受信を行うが、例えば、電波や赤外線を用いた無線通信によって信号の送信を行うように構成することちできる。

[0248] 入力部 171は、表示'操作部 17 (図 2参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。

表示部 172は、表示 ·操作部 17に配置される。表示部 172は、入力部 171からの選択や入力対象となるボタンや説明などが表示されるようになって、る。

[0249] 相対位置検出装置 19は、連結装置 5の位置を検出し、検出値は連結装置 5と連結する際に利用される。制御ユニット 16は、この検出値を用いて自車両を連結装置 5の連結位置に誘導し、自動連結することが可能である。

連結センサ 20は、連結装置 5と本体車両 3との連結を検出するセンサである。連結装置 5との連結が検出されない場合、制御ユニット 16は、単独走行モードで動作し、連結装置 5との連結が検出された場合、制御ユニット 16は、ホストモード、又は従属モードで動作する。ホストモードと従属モードの選択は運転者が入力部 171で選択ボタンを押下して選択する。

[0250] 主制御装置 161には、インバータ 21、操縦装置 15、ジャイロセンサ 162、入力部 1 71、相対位置検出装置 19、連結センサ 20から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び第 4実施形態における単独走行制御、及び連結走行制御が行われるようになって！/ヽる。駆動モータ 12からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置 15からカロ速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ 162からは搭乗部の角速度が供給され、入力部 171からは表示部 172に表示した各種ボタンに対する運転者の選択情報が供給され、相対位置検出装置 19からは連結装置 5に対する相対的な位置関係が供給され、連結センサ 20から連結装置 5との連結の有無が供給されるようになって!/、る。

[0251] 次に、図 32を用いて連結車両における電力の供給、及び回生について説明する。

これらの電流制御は、ホスト車両の制御ユニット（例えば、車両 1の制御ユニット 16) が各従属車両に指令して行うものである。なお、ここでは主に、低速で走行し、加速と減速を頻繁に繰り返す市街地での走行を想定して、る。

なお、以下では、車両 1〜4に搭載した駆動モータ 12を、小バッテリと同様にそれぞれモータ 1〜4と記すことにする。また、図 32以下の図では簡単のためインバータ 21 は省略してある。

[0252] 連結車両は、電源としては、大バッテリ 6、小バッテリ 1〜4の計 5つあり、回生電力の充電先としても大バッテリ 6、小バッテリ 1〜4の計 5つある。このため、電源の供給元の選択、及び回生先の選択は様々な組み合わせがあり、これらの何れを用いてもよい。

第 4実施形態では、次のような基準に従って、電源の選択、及び回生先の選択を行うようになっている。

[0253] (基準 1)連結時には基本的に大バッテリ 6を用い、小バッテリ 1〜4は補助的に使用する。

まず、連結車両が駆動する場合に関しては、各車両は、大バッテリ 6から電力の供給を受け、これを用いてモータ 1〜4を駆動する。大バッテリ 6の充電が不十分な場合や、放電して空になってしまった場合、及び後述するように急加速、高速走向する場合は、小バッテリ 1〜4も使用する。

(基準 2)連結時には、各車両は小バッテリ 1〜4に優先的に回生する。

何れの小バッテリも満充電となっている場合は、各車両は大バッテリ 6に回生する。 [0254] (基準 3)連結時には、小バッテリ 1〜4を極力常時満充電状態に保つ。ホスト車両の制御ユニットは、例えば、定期的に小バッテリ 1〜4の充電状態を検知し、満充電となって、な、場合は大バッテリ 6の電流を用いてこれらを充電する。また、車両が単独走行後に連結装置 5に連結した際に、ホスト車両は当該車両の小バッテリの充電量を検知し、満充電となっていない場合は、大バッテリ 6によってこれを充電する。

連結装置 5に連結時には小バッテリ 1〜4を極力常時満充電に保つように構成することにより、いつでも車両を連結装置 5から切り離して単独走行を行うことが可能となる

[0255] 以上、電源及び回生先の選択基準について説明したが、これらの基準により各車両は単独走行の際に、極力満充電の状態で連結装置 5から離脱することができるまた、これらの基準には各種の変形が可能である。例えば、ホスト車両に学習能力を持たせて、自車も含め各車両が単独走行する割合を学習させる。単独走行する割合が所定値以上となる車両に関しては連結装置 5との連結時に大バッテリ 6を用いて常に満充電に保ち、他の車両は、充電率が所定値を下回ったときに大バッテリ 6を用いて充電するように構成することができる。これによつて、頻繁に単独走行する車両を集中的に管理することができる。

更に他の例としては次のような場合も考えられる。即ち、小バッテリのうちの 1つを選択し、この小バッテリを回生用とする。この場合、この小バッテリへの充電には大バッテリ 6を用いずに回生を用いる。そして、この小バッテリに蓄電された電気エネルギーは、大バッテリ 6より優先的に使用される。このように構成することにより、連結車両を駆動するたびにこの小バッテリの残量 (充電量)の最低限度値まで下げておくことができ、制動時に効率よく回生エネルギーを蓄えることができる。

[0256] 図 33は、ホスト車両の制御ユニットが行う電源選択手順を説明するためのフローチヤートである。

ホスト車両の制御ユニットは、まず、運転者の運転操作から連結車両が駆動しようとして、るの力、あるいは回生 (制動）しょうとして!/、るのか判断する (ステップ 5)。

駆動しょうとしている場合 (ステップ 5 ;N)、ホスト車両の制御ユニットは、大バッテリ 6 の充電量が十分か否かを検知する (ステップ 10)。充電量は、例えば、大バッテリ 6が全て放電して空になってしまった場合に十分でないと判断される。

[0257] ホスト車両の制御ユニットは、大バッテリ 6の充電量が十分であると検知した場合 (ステツプ 10 ;Y)、大バッテリ 6の電力でモータ 1〜4を駆動し (ステップ 20)、ステップ 5に戻る。

この制御は、ホスト車両の制御ユニットが各従属車両の制御ユニットに大バッテリ 6 の電力を使用するように指令すると共に自車両も大バッテリ 6の電力を使用することにより行われる。

一方、大バッテリ 6の充電量が十分でないと検知した場合 (ステップ 10 ; Ν)、ホスト車両の制御ュ-ットは、小バッテリ 1〜4の電力を用いてモータ 1〜4を駆動し (ステツプ 15)、ステップ 5に戻る。

[0258] 小バッテリ 1〜4を使用する場合、各車両ごとに自車両の小バッテリを使用するように構成することもできるし、あるいは、例えば、小バッテリ 4を全車両で使用し、小バッテリ 4が残量 (充電量)の最低限度値まで放電した後は小バッテリ 3を使用するなどと、ノッテリの使用順序を決めてぉ、てこれに基づ、て使用するようにしてもょ、。また、大バッテリ 6の充電量が所定基準値、例えば、 40%以下の場合は、大バッテリ 6と小バッテリ 1〜4を併用すると、うように制御するようにしてもょ、。

なお、第 4実施形態では、連結車両が大バッテリ 6で走行することを想定しており、大バッテリ 6が所定の最低限度値まで放電した場合には、それ以後小バッテリで走行することになる。この場合には、ホスト車両の制御ユニット 16は、警告灯を点灯するなどして運転者に大バッテリ 6の充電を指示するようになって、る。

[0259] 次に、ステップ 5において、連結車両が回生しょうとしていると判断した場合 (ステツプ 5 ; Υ)、ホスト車両の制御ユニット 16は、小バッテリ 1〜4の充電が十分であるか否か判断する (ステップ 25)。ここで、制御ユニット 16は、小バッテリの充電量が 80%以上である場合に充電が充分であると判断する。

充電が十分でな、場合 (ステップ 25 ;Ν)、ホスト車両の制御ユニットはその小バッテリへの回生を優先し (ステップ 30)、ステップ 5に戻る。

一方、小バッテリ 1〜4の充電が十分であると検知した場合 (ステップ 25 ; Υ)、ホスト車両の制御ユニットは大バッテリ 6へ回生し (ステップ 35)、ステップ 5に戻る。

[0260] 次に、連結車両が大バッテリ 6を用いて走行している場合に、小バッテリ 1〜4を補助として使用する場合について説明する。補助が必要な場合としては、例えば、急カロ速する場合と高速走行する場合がある。

[0261] 図 34 (a)は、急加速する場合の電力供給状態を表したものである。

連結車両を急加速する場合、特に後輪で大きなトルクを発生させる必要がある。そのため、ホスト車両の制御ユニットは、通常走行において各車両 1〜4に電力を供給していた大バッテリ 6からの電力を、後輪に相当する車両 3、 4に優先的に割り当てると共に、小バッテリ 3、 4からもモータ 3、 4に電力を供給する。

その際、前輪に相当する車両 1、 2のモータ 1、 2には、大バッテリ 6からの電力供給な停止されるので、小バッテリ 1、 2からの電力が使用される。

車両 3、 4への電力供給量が大バッテリ 6の電力供給能力を上回っている場合、図に示したように、大バッテリ 6の電力供給をモータ 3、 4に集中させると共に、各車両の小バッテリからモータ 1〜4に電力を供給する。このように、大バッテリ 6による電力の不足分を小バッテリで補うことにより、連結車両は、急加速に必要なトルクを得ることができる。

[0262] 図 34 (b)は、高速走行する場合の電力供給を示した図である。高速走行する場合は、前輪のトルクを大きくした方が連結車両の走行が安定するため、前 2輪の電力供給を補助するのが望ましい。

そのため、ホスト車両の制御ユニットは、大バッテリ 6の電力供給能力を前方の車両である車両 1、 2に優先的に割り当てる。

車両 2への電力供給量が大バッテリ 6の電力供給能力を上回っている場合、図に示したように、大バッテリ 6の電力をモータ 1、 2〖こ集中させると共〖こ、各車両の小バッテリからモータ 1〜4に電力を供給する。このように、大バッテリ 6による電力の不足分を小バッテリで補うことにより、連結車両は、高速走行に必要なトルクを得ることができる。

以上、図 34の各図を用いて説明したように、連結車両は、複数の車両で発生する駆動力に応じて大バッテリ 6が供給する電力を配分する電力配分手段を備えている。 [0263] 次に、小バッテリ 1〜4を補助として使用する場合の変形例について説明する。図 35 (a)は、急加速する場合の変形例を説明するための図である。この例では、図 32で示した市街地での走行と同様に、大バッテリ 6から車両 1〜4へ通常走行用の電力を供給すると共に、車両 3、 4に関してはそれぞれの小バッテリから補助用の電力をモータ 3、 4に供給する。これによつて、連結車両は、急加速に必要なトルクを得ることができる。

図 35 (b)は、高速走向する場合の変形例を説明するための図である。この例では、図 32で示した市街地での走行と同様に、大バッテリ 6から車両 1〜4へ通常走行用の電力を供給すると共に、車両 2に関してはそれぞれの小バッテリから補助用の電力をモータ 2に供給する。これによつて、連結車両は、高速走行に必要なトルクを得ることができる。

[0264] 以上、図 34、 35の各図を用いて急加速時、高速走行時の電力供給について説明したが、更に次のような変形例を採用してもよい。

急加速の場合、加速の第 1段階で、図 35 (a)に示したように、大バッテリ 6からモータ 1〜4に通常の電力を供給しながらモータ 3、 4を小バッテリ 3、 4で補助する。

そして、第 1段階で所定の加速度を達成した後、更に大電力が必要な加速の第 2 段階で図 34 (a)に示したように、大バッテリ 6の電力をモータ 3、 4に集中し、目標とする加速度を達成する。

この場合、図 35 (a)の状態は、図 32の状態から図 34 (a)の状態に遷移する中間状態となる。

[0265] 一方、高速走行の場合、高速走行の第 1段階で、図 35 (b)に示したように、大バッテリ 6からモータ 1〜4に通常の電力を供給しながらモータ 1、 2をバッテリ 1、 2で補助する。

そして、第 1段階で高速走行が安定した後、更に大電力が必要な高速走行の第 2 段階で図 34 (b)に示したように、大バッテリ 6の電力をモータ 1、 2に集中し、高速走行状態を維持する。

この場合、図 35 (b)の状態は、図 32の状態から図 34 (b)の状態に遷移する中間状態となる。これら変形例のように、中間状態を経て最終的な電力供給形態に移行することにより、電力供給形態の急激な変化を回避することができ、電力供給システムへの負担を軽減しながら電力供給形態の初期状態から最終状態へ走行を安定させながら速や力こ移行することができる。

[0266] 以上に説明した第 4実施形態では、大バッテリ 6を連結装置 5に搭載したが、何れかの車両に搭載するように構成することも可能である。

例えば、図 9に示したように大バッテリ 6を車両 4に搭載するようにしてもょ、。

この連結車両では、車両 4が供給する電力により走行する。そして、単独走向する場合は、各車両が自己の小バッテリから電力の供給を受けて走行する。この場合、車両 4は、大バッテリ 6から電力の供給を受けて単独走行する。

図 36に示した車両 4は、連結時に、大バッテリ 6から他の車両の駆動モータ 12に電力を供給する電力供給手段を備えている。なお、車両 1〜3も自車両の小バッテリの電力を連結時に他車両に供給する電力供給手段を備えている。

[0267] このように、大バッテリを何れかの車両に搭載した場合、連結装置 5の構成が簡素化され、連結装置 5の製造コストが低減される。更に、電源が大バッテリ 6と小バッテリ 1〜3の 4つになり、連結装置 5に大バッテリ 6を搭載する場合よりも電源が 1つ減るため、電力の送電系及び送電制御系も簡略化される。

例えば、車両 1〜4のうち、頻繁に単独走行する車両が車両 1で、他の車両は単独走行に利用することがないというように、単独走行を行う車両が限られている場合、単独走行を行わな、車両に大バッテリ 6を搭載するのが望ま、。

[0268] なお、第 4実施形態では、電源、及び回生先として大バッテリ 6と小バッテリ 1〜4を採用したが、例えば、キャパシタのように蓄電機能と放電機能を有する装置であれば、大バッテリ 6と小バッテリ 1〜4の代わりに用いることが可能である。

キャパシタを用いる場合、大バッテリ 6の代わりに大型のキャパシタを用い、小バッテリ 1〜4の代わりに小型のキャパシタを用いる。

[0269] 以上、連結車両の第 4実施形態について説明した力これによつて次のような効果を得ることができる。

(1)単独走行する場合は小型のバッテリを使用し、連結して連結走向する場合は、大型のバッテリを使用することができる。これによつて、連結走行時には大型のエネルギ一源により航続距離の延長と出力向上が図れるため、単独走行では低速での近場の移動に特ィ匕し、連結走行では高速での長距離移動に特ィ匕することができる。

(2)単独走行の際に、重量が重い大型のバッテリを搭載する必要がないため、単独走行の際のエネルギー効率を高めることができる。即ち、単独走行時には必要最小限のエネルギー源を搭載すれば済む。

(3)連結車両は、エネルギー源を複数持つことにより、エネルギー源間でのエネルギ一授受が可能となる。これによつて、例えば、連結している際に、回生エネルギーと大ノッテリ 6を用いて各小バッテリを充電することができるため、連結装置 5から離脱して単独走行することが常時可能となる。

(4)単独走行する車両は軽量小型化に徹することができ、エネルギー源は必要最小限のものを搭載すればょ、。

(5)単独車両時には、エネルギー使用量が必要最小で済むため、移動のための道具として経済的に使用可能であり、連結時 (合体時）には従来の自動車と同様に、快適な多人数乗車可能な自動車として使用可能となる。

[0270] 次に、図 37を用いて、大型の電源として燃料電池を用いる場合について説明するこの例では、連結装置 5に、燃料電池 31とキャパシタ 32が搭載されている。燃料電池 31は、水素と酸素を結合させることにより電力を発生させる発電機である。燃料電池 31の燃料は、水素を直接用いたりアルコール類やガソリン類などの液体燃料が主に用いられるため、燃料補給の際にはこれらを燃料タンクに供給すればよく、大バッテリ 6に充電する場合に比べて燃料の供給を速やかに行うことができる。

[0271] 一方、キャパシタ 32は、電荷を蓄える性質を持っている。そのため、キャパシタ 32 は、蓄えた電荷を放出することにより連結車両に走行用の電力を供給することができる他、回生エネルギーを電荷として蓄えることができる。

このように、燃料電池 31とキャパシタ 32は車両 1〜4に電力を供給することができ、更に、キャパシタ 32は、車両 1〜4の回生エネルギーを回収することができる。そのため、燃料電池 31とキャパシタ 32の組み合わせは、第 4実施形態で説明した大バッテリ 6と同様に使用することができる。

これは、一般に燃料電池 31では回生エネルギーの回収を行わないため、回生エネルギ一の回収用にキャパシタ 32を設けて、大バッテリ 6と同様の電力供給機能と回生エネルギー回収機能を実現したものである。

[0272] なお、燃料電池 31とキャパシタ 32を併用する場合、キャパシタ 32に蓄えられた電荷を燃料電池 31より優先して放電するように構成すると、キャパシタ 32を頻繁に放電させることができ、キャパシタ 32に回生に備えた空き容量を確保することができる。

[0273] 図 38は、連結車両における燃料電池 31、キャパシタ 32、及び小バッテリ 1〜4の使用状況の場合分けの 1例を示した表である。なお、連結車両では、キャパシタ 32に蓄えられたエネルギーを最優先で駆動に使用することとし、以下の場合分けでは、何れもキャパシタ 32が放電した状態となって、る。

場合 1は、燃料電池 31の燃料が十分にあり、小バッテリ 1〜4の充電量も十分である力キャパシタ 32が空の状態の場合である。

この場合、燃料電池 31は、車両 1〜4に駆動電力を供給し、回生エネルギーはキヤパシタ 32で回収する。

[0274] 場合 2は、燃料電池 31の燃料は十分である力小バッテリ 1〜4、及びキャパシタ 3 2が空の場合である。なお、図 38において小バッテリの空は、充電の残量が所定の最低限度の場合を表して、る（以下図 38の説明にお、て同じ)。

この場合、燃料電池 31は、車両 1〜4に駆動電力を供給すると共に、小バッテリ 1〜 4を充電するための電力も供給する。回生エネルギーはキャパシタ 32で回収する。また、場合 2に類する場合として、小バッテリのうちの一部のものが空の場合、燃料電池 31は、この小バッテリに充電用の電力を供給する。

[0275] 場合 3は、燃料電池 31の燃料は不十分であり、小バッテリ 1〜4の充電量は十分であるが、キャパシタ 32が空の場合である。

この場合は、小バッテリ 4が車両 1〜4に走行用の電力を供給し、回生エネルギーはキャパシタ 32で回収する。場合 3は、燃料電池 31に燃料が無くなった場合であり緊急事態に相当するが、このような場合、連結車両はとりあえず小バッテリ 4で走行し、警告灯を点灯するなどして運転者に燃料補給を指示する。 [0276] 場合 4は、場合 3で走行したことにより小バッテリ 4が空になった場合である。この場合は、小バッテリ 3が車両 1〜4に走行用の電力を供給する。回生エネルギーはキヤパシタ 32で回収する。

[0277] 場合 5は、場合 4で走行したことにより小バッテリ 3が空になった場合である。この場合は、小バッテリ 2が車両 1〜4に走行用の電力を供給する。回生エネルギーはキヤパシタ 32で回収する。

なお、小バッテリ 1は連結走行には使用せず、車両 1は常に単独走行に備える。

[0278] このように、連結車両は、燃料電池 31の燃料が不十分な場合は、小バッテリ 1〜4 を所定順序で順に使用していく。即ち、電源としての使用順序は、キャパシタ 32、燃料電池 31、小バッテリ 4、小バッテリ 3、小バッテリ 2の順となる。

以上の説明では、何れの場合もキャパシタ 32で回生エネルギーを回収しているが、キャパシタ 32が満充電となった場合、連結車両は、小バッテリ 1〜4のうち、充電する容量があるものに対して回生を行う。ただし、キャパシタ 32に蓄えられたエネルギ一は、最優先で使用されるため、キャパシタ 32が回生により満充電となることは希である。

[0279] 以上、燃料電池 31で電力を供給し、キャパシタ 32で回生エネルギーを回収する場合について説明した力キャパシタ 32を備えないように構成することも可能である。この場合は、小バッテリ 1〜4の何れかをキャパシタ 32の代わりに使用する。

図 39は、この場合の連結車両における燃料電池 31、及び小バッテリ 1〜4の使用状況の場合分けの 1例を示した表である。

この例では、小バッテリ 4をキャパシタ 32の代わりに用いる。即ち、電源として小バッテリ 4を優先的に使用し、回生の場合は、回生エネルギーを小バッテリ 4で回収する。

[0280] 場合 1は、燃料電池 31の燃料が十分にあり、小バッテリ 1〜3の充電量は十分であり、小バッテリ 4が空の場合である。即ち、小バッテリ 4の電力を使い果たした後の状態である。

この場合、燃料電池 31が車両 1〜4に駆動用の電力を供給し、小バッテリ 4で回生エネルギーを回収する。

[0281] 場合 2は、場合 1で回生により小バッテリ 4が満充電となった場合である。即ち、燃料電池 31の燃料が十分にあり、小バッテリ 1〜4の充電量も十分である場合である。この場合、小バッテリ 4が車両 1〜4に駆動用の電力を供給し、かつ、回生エネルギ一の回収も行う。

[0282] このように、連結車両は、通常状態では、場合 1と場合 2を交互に繰り返しながら走行する。即ち、連結車両は、小バッテリ 4が満充電の場合はこれを用いて走行し、小ノッテリ 4が空になると燃料電池 31を用いて引き続き走行する。回生は、小バッテリ 4 にて行い、これによつて小バッテリが充電されると、連結車両は再び小バッテリ 4で走行する。

このように、小バッテリ 1〜4の何れも満充電となっている場合は、燃料電池 31よりも何れかの小バッテリ（ここで、小バッテリ 4)を優先して使用することにより、この小バッテリに回生エネルギーを回収するための容量を確保することができる。

[0283] 場合 3は、燃料電池 31の燃料が不十分であり、小バッテリ 1〜3の充電量は十分であり、小バッテリ 4が空の場合である。この場合は、燃料電池 31が燃料を使い果たした後の緊急事態に相当する。

この場合、小バッテリ 3が車両 1〜4に駆動用の電力を供給し、また、回生も行う。

[0284] 場合 4は、場合 3で走行した結果、小バッテリ 3が空になった場合である。この場合は、小バッテリ 2が車両 1〜4に駆動用の電力を供給すると共に回生エネルギーの回収も行う。

なお、小バッテリ 1は連結走行には使用せず、車両 1は常に単独走行に備える。以上のように、電源としての使用順序は、小バッテリ 4、燃料電池 31、小バッテリ 3、小バッテリ 2の順となる。

[0285] 以上、第 4実施形態において、燃料電池 31を用いた例について説明したが、燃料電池 31とキャパシタ 32は連結装置 5ではなぐ何れかの車両 (例えば車両 4)に搭載してちよい。

このように、連結車両の電源として燃料電池 31を用いることにより次のような効果を得ることができる。

(1)連結走行時には、燃料電池 31により電力の供給を受けることができる。

(2)例えば、液体燃料を用いることができるため、燃料補給を迅速に行うことができる (3)燃料は、使用後水となって排出されるため、燃料を使用するにつれて車重が軽くなる。そのため燃費が向上する。

(3)キャパシタ 32を搭載することにより回生エネルギーの回収と、回収した回生エネルギ一の使用を効率よく行うことができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の車両力台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示した説明図である。

[図 2]本発明の車両における一実施例である倒立振り子車両の外観構成図である。

[図 3]倒立振り子車両の制御ユニットの構成図である。

[図 4]記憶部に記憶されている走行形態パターン、及び走行形態を変更する場合の変更条件について概念的に表した説明図である。

[図 5]記憶部に記憶されている走行パターンを変更する場合の配置変更手順の一例を概念的に表した説明図である。

[図 6]連係走行処理について表したフローチャートである。

[図 7]動作処理の内容を表したフローチャートである。

[図 8]ホスト車両における旋回処理の内容を表したフローチャートである。

[図 9]形態変更処理の内容を表したフローチャートである。

[図 10]ホスト車両における新規参加処理の内容を表したフローチャートである。

[図 11]従属車両における従属走行処理の内容を表したフローチャートである。

[図 12]4台で連係走行をする場合のホスト車両と従属車両の関係を例示した図である

[図 13]合体車両の前方に障害物が存在する場合の回避方法を説明するための図である。

[図 14]合体車両の側面力障害物が接近してくる場合の回避方法を説明するための図である。

[図 15]倒立振り子車両の制御ユニットの構成を表したも図である。

[図 16]連結装置と弾性力による反発装置の一例を示した平面図である。圆 17]連結装置と磁力による反発装置の一例を示した平面図である。

圆 18]連結装置と爆発力による反発装置の一例を示した平面図である。

圆 19]連結装置と風力による反発装置の一例を示した平面図である。

[図 20]ホスト車両が合体車両の連結を解除して障害物との衝突を回避する手順について説明するためのフローチャートである。

[図 21]合体車両の隊形の変形例を示した図である。

圆 22]第 3実施形態の車両の運用方法を説明するための図である。

[図 23]連結装置の形態の例を示した図である。

[図 24]車両の電気的な制御系統の一例を示したシステム図である。

[図 25]単独車両の制御ユニットの構成を表したものである。

[図 26]本体車両の制御ユニットの構成を表したものである。

[図 27]単独車両と本体車両が動作する手順を説明するためのフローチャートである。

[図 28]単独車両と本体車両の変形例について説明するための図である。

[図 29]連結車両の編成例を示した図である。

圆 30]連結機構を説明するための図である。

[図 31]制御ユニットの構成を示した図である。

[図 32]連結車両での電力の供給、及び回生について説明するための図である。圆 33]電源選択手順を説明するためのフローチャートである。

圆 34]小バッテリを補助として使用する場合について説明するための図である。圆 35]小バッテリを補助として使用する場合について説明するための図である。圆 36]変形例に係る大バッテリの搭載例を説明するための図である。

[図 37]電源として燃料電池を用いる場合について説明するための図である。

圆 38]燃料電池と共にキャパシタを用いた場合の電源の使用状況を場合分けした表である。

圆 39]キャパシタを用いずに燃料電池を用いた場合の電源の使用状況を場合分けした表である。

符号の説明

11 駆動輪駆動モータ

搭乗部

1 座面部

2 背もたれ部

3 ヘッドレスト支持部材

操縦装置

制御ユニット

0 バッテリ

1 主制御装置2 ジャイロセンサ3 モータ制御装置4 記憶部

5 車車間通信システム表示 ·操作部

1 入力部

2 表示部

現在位置検出装置相対位置検出部

Claims

請求の範囲

[1] 主導車両の走行情報を用いて従属車両が連結形態を維持した走行を行う連携走行と、自車両単独で走行する単独走行を行う車両であって、

運転操作を行う運転操作手段と、

連携走行の場合に、前記運転操作による走行要求に基づく走行情報を従属車両に送信する走行情報送信手段と、

前記運転操作による走行要求に基づいて自車両を駆動する駆動手段と、を具備することを特徴とする車両。

[2] 主導車両の走行情報を用いて従属車両が連結形態を維持した走行を行う連携走行と、自車両単独で走行する単独走行を行う車両であって、

運転操作を行う運転操作手段と、

前記主導車両から送信される走行情報を受信する走行情報受信手段と、連携走行の場合には前記受信した走行情報に基づ、て、単独走行の場合には前記運転操作による走行要求に基づいて自車両を駆動する駆動手段と、

を具備したことを特徴とする車両。

[3] 他車両と連係して一体的に走行する連係走行における主導車両としての主導走行

、及び連係走行における従属車両としての従属走行のヽずれかを選択する走行選択手段と、

運転操作を行う運転操作手段と、

主導走行の場合に前記運転操作による走行要求に基づく走行情報を従属車両に送信し、従属走行の場合に主導車両カゝら送信される走行情報を受信する走行情報送受信手段と、

主導走行の場合には前記運転操作による走行要求に基づいて、従属走行の場合には前記受信した走行情報に基づ!、て、自車両を駆動する駆動手段と、を具備することを特徴とする車両。

[4] 連係走行における走行形態と、主導車両と従属車両の位置関係を決定する走行形態決定手段と、

主導走行の場合、前記運転操作による走行要求と前記決定した各従属車両の位置関係とに基づいて、各従属車両毎の走行情報を作成する走行情報作成手段とを備え、

前記走行情報送受信手段は、走行情報作成手段で作成した走行情報を各従属車両に送信することを特徴とする請求項 3に記載の車両。

[5] 連係走行における走行形態と、主導車両と各従属車両の位置関係とを決定する走行形態決定手段と、

主導走行の場合には前記決定した走行形態と位置関係を各従属車両に送信し、従属走行の場合には主導車両カゝら送信される走行形態と位置関係を受信する走行形態送受信手段と、

自車両の車速と走行方向を検出する走行検出手段を更に備え、

主導走行の場合に前記走行情報送受信手段は、前記検出した自車両の車速と走行方向を走行情報として従属車両に送信し、

従属走行の場合に前記駆動手段は、走行形態と自車の位置関係、及び主導車両の車速と走行方向から、自車両の駆動を制御することを特徴とする請求項 3に記載の单両。

[6] 特定の走行形態から他の走行形態に変更する際に各車両が移動する移動手順が記憶された移動手順記憶手段と、

現在走行中の走行形態力他の走行形態への変更の必要性を判断し変更後の走行形態を決定する走行形態変更手段と、

主導走行の場合に走行形態送受信手段は、現在の走行形態から前記決定した変更後の走行形態に変更するための前記移動手順に従って、各従属車両に対して順次変更後の位置関係を送信し、

従属走行の場合に駆動手段は、主導車両から受信する変更後の位置関係に移動するように自車両を駆動する、

ことを特徴とする請求項 3又は請求項 5に記載の車両。

[7] 道路幅情報を取得する道路幅情報取得手段とを更に備え、

前記走行形態変更手段は、自車両の車速と前記取得した道路幅情報の少なくとも一方に基づいて走行形態変更の要否、及び変更後の走行形態を判断する、ことを特徴とする請求項 6に記載の車両。

前記駆動手段により駆動され、一軸上に配置された 1又は複数の駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、

前記搭乗部の姿勢を感知する姿勢感知センサと、

前記感知した搭乗部の姿勢に応じて、前記駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するよう前記搭乗部の姿勢制御を行う姿勢制御手段と、

を備えることを特徴とする請求項 3から請求項 7のうちのいずれ力 1の請求項に記載の車両。