WO2008016074A1 - Dispositif de déplacement et procédé de commande de freinage pour le dispositif de déplacement - Google Patents

Dispositif de déplacement et procédé de commande de freinage pour le dispositif de déplacement Download PDF

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Yusuke Kosaka
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • B62K11/00—Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
    • B62K11/007—Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider

Definitions

  • the present invention relates to a traveling device suitable for use in, for example, a parallel two-wheeled vehicle traveling on two wheels with a person on board, and a braking control method for the traveling device.
  • a traveling device suitable for use in, for example, a parallel two-wheeled vehicle traveling on two wheels with a person on board, and a braking control method for the traveling device.
  • a braking means for directly braking a wheel is provided in a parallel two-wheeled vehicle, good braking control is performed.
  • Patent Document 1 US Patent No. 6288505
  • Patent Document 2 JP-A-2006-131115
  • Patent Document 1 For example, an apparatus as disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a vehicle that travels on two wheels with a person on board.
  • the position and speed of the vehicle are controlled only by the movement of the center of gravity of the passenger. Therefore, it is necessary to always control the vehicle by moving the center of gravity even when you want to reduce the speed abruptly because you feel dangerous, or you want to stop on a spot because it is a narrow place, etc. Problems such as slow deceleration, narrowness, and the need for advanced technology to continue stopping at a location.
  • the inventor of the present application has previously proposed to provide a brake means for a parallel two-wheeled vehicle as shown in Patent Document 2. That is, in the invention disclosed in Patent Document 2, parallel 2
  • the wheel is equipped with a brake detection device that detects brake lever and brake lever operation information, and a target speed setting device that sets the target vehicle speed from the output of the brake detection device and vehicle speed detection device. By controlling the vehicle so that it follows the measured vehicle speed, braking is performed well when the brake lever is operated.
  • a braking means for directly braking the two wheels is provided, and according to this, since the motor can be decelerated at a larger deceleration than can be generated by the motor alone, a large reduction is achieved. Weight increase without the need to use a large motor to generate speed • Increased power consumption can be avoided. It also proposes a good braking control method when using braking means together.
  • the braking means for directly braking the two wheels is provided, and the braking means is configured such that the driving torque of the two wheels set by the driving means is opposite to the traveling direction of the housing.
  • the braking means When set, it is possible to perform good braking in a parallel two-wheeled vehicle by performing braking on the two wheels according to the operation amount of the braking operation means.
  • the driving torque of the two wheels set by the driving means is predetermined.
  • the driving torque of the two wheels set by the driving means is equal to the traveling direction of the housing, the parallel two-wheeled vehicle is Stable braking can be performed at
  • the driving means and the braking means are used together.
  • the driving means and the braking means are used together.
  • the braking torque of the braking means can be controlled, and the braking torque is controlled together with the driving torque of the two wheels set by the driving means, so that the parallel two-wheeled vehicle is more stable.
  • the braking control can be performed.
  • FIG. 1A is a configuration diagram showing an embodiment of a parallel two-wheeled vehicle to which a traveling device and a braking control method for a traveling device according to the present invention are applied.
  • FIG. 1B is a configuration diagram showing an embodiment of a parallel two-wheeled vehicle to which a traveling device and a braking control method for the traveling device according to the present invention are applied.
  • FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the operation.
  • FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the operation.
  • FIG. 4 is a flowchart for the explanation.
  • FIG. 5 is a flowchart for the explanation.
  • FIG. 6A is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 6B is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 7 is a flowchart for explanation.
  • FIG. 8A is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 8B is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 9 is a flowchart for explanation.
  • FIG. 10A is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 10B is a waveform diagram for explanation.
  • FIG. 11A is a configuration diagram showing another embodiment of the parallel two-wheeled vehicle to which the traveling device and the braking control method for the traveling device according to the present invention are applied.
  • FIG. 11B is a configuration diagram showing another embodiment of the parallel two-wheeled vehicle to which the traveling device and the braking control method for the traveling device according to the present invention are applied.
  • FIG. 12 is a functional block diagram for explaining the operation.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the operation.
  • the driving means for independently driving the two wheels arranged in parallel, the casing for connecting the two wheels, and the detection for detecting the attitude angle of the casing itself.
  • a braking operation means and the vehicle is driven by setting the driving torque of the two wheels according to the detected attitude angle information! / ⁇
  • the two wheels set by the driving means according to the operation amount of the braking operation means A driving device for controlling the driving torque of the two wheels by controlling the driving torque of the two wheels, and providing braking means for directly braking the two wheels.
  • the brake is applied to the two wheels according to the operation amount of the dynamic operation means.
  • the two wheels arranged in parallel are independently driven, and the posture angle of the detected posture angle is detected by detecting the posture angle of the casing connecting the two wheels.
  • Travel by setting the driving torque of the two wheels according to the information, detecting the operation amount of the braking operation means and controlling the driving torque of the two wheels according to the operation amount of the braking operation means A braking control method for the device, which enables direct braking to the two wheels, and when the set driving torque of the two wheels is set in the direction opposite to the traveling direction of the casing, The brake is applied.
  • FIG. 1 shows a configuration of an embodiment of a parallel two-wheeled vehicle to which a traveling device and a braking control method for the traveling device according to the present invention are applied.
  • 1A is a front view
  • FIG. 1B is a side view.
  • a parallel two-wheeled vehicle according to the present invention includes a main body (portion on which an occupant stands) 1, a pair of drive units 2A and 2B that are coaxially attached to the main body 1, and a T-shaped type that holds the occupant It has a handle 3, a tilt detection device 4 on the front and rear of the main body 1 (around the Y axis), and a brake lever 5.
  • a brake detection device 6 for detecting operation information (operation amount, operation speed) of the brake lever 5 is provided at the base of the brake lever 5. Further, the main body 1 includes a vehicle speed detection device 7 for obtaining a vehicle speed from the relative angular velocity between the main body and the wheels detected by the drive units 2A and 2B and the angular velocity detected by the forward / backward tilt detection device 4, and a brake detection device. 6 and the vehicle speed detection device 7, a target speed setting device 8 that sets the target vehicle speed, and a stabilization control device 9 that controls the vehicle so as to follow the target angle, target angular velocity, and target vehicle speed stably. And are provided.
  • powder brakes 10A and 10B are incorporated in the drive units 2A and 2B, respectively.
  • the powder brake is a mechanical element that generates a friction torque proportional to the flow of control current, and has been put to practical use in many brakes for rotating machinery.
  • the brake detection device 6 detects the operation amount and operation speed of the brake lever 5 operated by the occupant.
  • the vehicle speed detection device 7 obtains the current vehicle speed from the relative angular velocity between the main body and the wheels detected by the drive units 2A and 2B and the vehicle angular velocity detected by the longitudinal tilt detection device 4.
  • the target speed setting device 8 determines the target deceleration from the outputs of the brake detection device 6 and the vehicle speed detection device 7, and determines the target vehicle speed.
  • step S1 An example of a flowchart for generating the target deceleration is shown in FIG.
  • step S2 the magnitude of the brake operation amount ub is judged (step S2) and the magnitude of the brake operation speed vb is judged (step S3).
  • step S3 the brake operation amount ub is small! /
  • Ub ⁇ ubth: ubth is the brake operation amount threshold
  • step S3 the brake operation speed V b is also small! /
  • Vb vbth: vbth is the brake operation speed threshold
  • step S4 Determine the speed of the operating speed vb (step S4).
  • the powder brake can only generate friction torque (that is, it can only generate torque in the direction opposite to the rotation direction of the drive unit), the rotation direction of the drive unit and the required drive torque.
  • the motor is in the opposite direction (hereinafter referred to as deceleration torque)
  • the powder brake is used.
  • the rotation direction of the drive unit is the same as the required drive torque (hereinafter referred to as acceleration torque)
  • the motor is used to generate torque. It is fundamental to generate
  • deceleration and posture stabilization are performed using only the powder brake, and during acceleration torque and when the deceleration torque is less than the threshold, acceleration / deceleration and posture stabilization are performed using only the motor.
  • step S11 the magnitude of the required torque is determined (step S11), and the motor rotational speed and torque sign are determined (step S12).
  • step S11 in the range where the required torque is small (0.7Nm here), the motor can be controlled more precisely than the powder brake, so braking is performed using only the motor torque.
  • step S12 If the torque is large to some extent (0.7 Nm or more) and the motor rotational speed and the sign of torque are the same (ie, when accelerating) in step S12, the powder brake is applied. In this case, only the motor torque is used because it cannot be used. On the other hand, if the torque is somewhat large (0.7 Nm or more) and the motor speed and torque are opposite in sign (that is, when decelerating), only the powder brake torque is used.
  • FIG. 7 shows the flowchart for torque distribution.
  • the magnitude of the necessary torque is determined (step S21)
  • the motor rotational speed and the sign of the torque are determined (step S22), and whether or not the torque exceeds a certain threshold value (step S23). I do.
  • the required torque is small in step S21, the torque is somewhat large (0.7Nm or more), and the motor rotational speed and the torque sign are the same (ie, when accelerating) in step S22, 1 It is the same as the case of.
  • step S21 when the torque is large to some extent (0.7 Nm or more) in step S21 and the motor rotational speed and the sign of torque are reversed (that is, when decelerating! /) At step S22. Furthermore, when the torque exceeds a certain threshold (1.8Nm here) in step S23, only the powder brake torque is used, and when the torque is less than the certain threshold (1.8Nm), the torque of the motor is used. Use only.
  • FIG. 9 shows the flowchart for torque distribution.
  • the magnitude of the required torque is determined (step S31), and the motor rotational speed and the sign of torque are determined (step S32).
  • step S21 in the range where the required torque is small (in this case 0.7Nm), the motor is more powder-blurred. Since the control is more precise than the key, only the motor torque is used.
  • step S32 If the torque is large to some extent (0.7 Nm or more) and the motor rotation speed and the torque sign are the same (ie, when accelerating) in step S32, the powder brake cannot be used. Therefore, only in this case, only the torque of the motor is used. On the other hand, if the torque is large to some extent (0.7Nm or more) and the motor speed and torque signs are reversed (that is, when decelerating), a powder brake and motor are used together. A certain percentage of the torque is generated by the powder brake and the rest is generated by the motor.
  • the control device 9 as a whole is based on the relative angle between the main body and the wheel detected by the drive units 2A and 2B shown in FIG. 2 described above and the angular velocity detected by the front / rear tilt detection device 4.
  • the motor and powder brake can be used together even when driving motors of drive units 2A and 2B are calculated by calculating the drive torque necessary to stabilize the system so that it does not fall over.
  • the deceleration torque is always generated when descending downhill at a constant speed, and the constant speed is maintained and the posture is stabilized only by controlling the powder brake. Will be able to. After stopping (driving torque is 0), continue to hold the brake lever, or operate the brake means (powder brake) by operating the switch. Thus, the braking means can be operated as a parking brake.
  • the present invention is not limited to any form or method as long as the friction torque (friction force) can be electrically controlled. Absent. Also, a structure (for example, a disc brake) in which the wheel wheel is pressed from the outside without being incorporated in the drive unit may be used. An embodiment of a vehicle to which such a mechanical brake is added will be described below.
  • FIG. 11 shows a configuration of an embodiment of a parallel two-wheeled vehicle to which the traveling device and the braking control method for the traveling device according to the present invention are applied.
  • 11A shows a front view
  • FIG. 11B shows a side view.
  • a parallel two-wheeled vehicle according to the present invention includes a main body (portion on which an occupant stands) 11, a pair of drive units 12A and 12B that are coaxially attached to the main body 11, and a T-shape that the occupant can hold.
  • Handle 3 an inclination detection device 14 on the front and rear of the main body 11 (around the Y axis), and a brake lever 15.
  • a brake detection device 16 that detects operation information (operation amount, operation speed) of the brake lever 15 is provided at the base of the brake lever 15.
  • the main body 11 includes a vehicle speed detection device 17 that obtains a vehicle speed from the relative angular velocity between the main body and the wheels detected by the drive units 12A and 12B and the angular velocity detected by the front / rear inclination detection device 14, and A target speed setting device 18 that sets the target vehicle speed from the outputs of the brake detection device 14 and the vehicle speed detection device 17 and a stable control that controls the vehicle to stably follow the target angle 'target angular velocity' target vehicle speed. Control device 19 is provided.
  • a friction torque can be applied to the drive units 12A and 12B by an external force and the mechanical brakes 20A and 20B.
  • the mechanical brakes 20A and 20B generate frictional force by grasping the brake lever 15 like a disc brake of a motorcycle, for example.
  • the operation during normal driving is the same as that in Fig. 2 described above. That is, as shown in FIG. 2, the control device 9 is connected to the entire system based on the relative angle 'angular velocity between the main body and the wheels detected by the drive units 2A and 2B and the angle' angular velocity detected by the longitudinal tilt detection device 4. Calculate the drive torque required to stabilize the drive unit 2A and 2B, and drive the motors of drive units 2A and 2B. This allows the crew Forward / backward acceleration / deceleration can be performed by shifting the center of gravity back and forth.
  • the stable vehicle state at this time is, for example, as shown in FIG. 13, tilting backward in the traveling direction corresponding to the magnitude of the disturbance, and decelerating to offset the backward rotational force. Inertia force is generated. That is, the vehicle decelerates.
  • the motors of the drive units 12A and 12B need to be capable of generating a torque larger than the friction torque that can be generated by the mechanical brakes 20A and 20B. This is because the mechanical brakes 20A and 20B are operated by the occupant and may generate excessive frictional force. At this time, it is necessary to overcome the mechanical brakes 20A and 20B and stabilize the posture. This is the force required to generate torque S and the driving units 12A and 12B.
  • driving means for independently driving two wheels arranged in parallel, a casing for connecting the two wheels, and detection for detecting the attitude angle of the casing itself.
  • a two-wheel set provided with a means and a braking operation means, configured to travel by setting the driving torque of the two wheels according to the detected attitude angle information, and set by the driving means according to the operation amount of the braking operation means Is a traveling device that brakes two wheels by controlling the driving torque of the two wheels, and is provided with braking means for directly braking the two wheels, and the braking means sets the driving torque of the two wheels set by the driving means to advance the housing.
  • the two wheels arranged in parallel are independently driven, and the posture detected by detecting the posture angle of the casing connecting the two wheels.
  • the present invention can be widely used for a traveling device and a traveling device braking control method in which good braking control is performed.

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Description

明 細 書
走行装置及び走行装置の制動制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、例えば人を搭乗させて二輪で走行する平行 2輪車に使用して好適な走 行装置及び走行装置の制動制御方法に関する。詳しくは、平行 2輪車に車輪を直接 制動する制動手段を設ける場合に、良好な制動制御が行われるようにしたものである 背景技術
[0002] 例えば人間を搭乗させて二輪で走行する乗り物が提案されて!/、る（例えば、特許文 献 1参照。）。
[0003] また、本願発明者は先に、平行 2輪車にブレーキ手段を設けることを提案しているも のである（例えば、特許文献 2参照。）。
[0004] しかしながら、これらの特許文献 1 2では、いずれも平行 2輪車に車輪を直接制動 する制動手段を設けて制動を行う場合にっレ、ては記載されて!/、な!/、ものである。 特許文献 1 :米国特許第 6288505号明細書
特許文献 2：特開 2006 - 131115号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 例えば人を搭乗させて二輪で走行する乗り物としては、特許文献 1に開示されてい るような装置が提案されている。し力もながら従来技術では、車両の位置や速度は乗 員の重心移動のみにより制御されていたものである。そのため、危険を感じて急激に 速度を減じたい、狭い場所なのでその場で停止していたい、などの際にも常に重心 移動を行って車両を制御する必要があり、急激な重心移動が間に合わずに減速しき れなレ、、狭!、場所で停止を続けるには高度な技術を要するなどの問題が生じてレ、た
[0006] これに対して、本願発明者は先に、特許文献 2に示すように平行 2輪車にブレーキ 手段を設けることを提案した。すなわち、特許文献 2に開示された発明では、平行 2 輪車に、ブレーキレバーとブレーキレバーの操作情報を検出するブレーキ検出装置 とブレーキ検出装置及び車両速度検出装置の出力から目標車両速度を設定する目 標速度設定装置を設け、 目標速度設定装置に設定された車両速度に車両が追従す るように制御を行うことによって、ブレーキレバーの操作時に良好に制動が行われる ようにしたものである。
[0007] ところ力 例えば人を搭乗させて二輪で走行する乗り物においては、一般的な設計 仕様として加速度よりも減速度を大きく取ることが行われている。その場合に、上述し た従来の技術では、モータのトルクのみによって加減速を行っているため、大きな減 速度を発生させるには必然的に高出力のモータが必要になり、重量増'消費電力増 •コスト増につながつていた。すなわち従来は、走行時の駆動トルクよりも制動時のト ルクを大きくするために、通常の走行に必要な性能以上の性能のモータを用いる必 要が生じていた。
[0008] この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しょうとする問題点は 、従来の装置では、加速度よりも減速度を大きく取ろうとする場合に、通常の走行に 必要な性能以上の高性能なモータを用いる必要があり、必然的に高出力のモータが 要求され、重量増 ·消費電力増 ·コスト増につながって!/、たと!/、うものである。
課題を解決するための手段
[0009] このため本発明においては、二車輪を直接制動する制動手段を設けるようにしたも のであって、これによれば、モータ単体が発生できるよりも大きな減速度で減速できる ので、大きな減速度を発生させるために大きなモータを使用する必要が無ぐ重量増 •消費電力増'コスト増を避けることができる。また、制動手段を併用する際の良好な 制動制御方法を提案するものである。
発明の効果
[0010] 本願発明の請求項 1によれば、二車輪を直接制動する制動手段を設け、制動手段 は、駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方向に設定 されているときに、制動操作手段の操作量に従った二車輪に対する制動を実施する ことによって、平行 2輪車において良好な制動を行うことができる。
[0011] 本願発明の請求項 2によれば、駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクが所定 値以下のとき、及び/または駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクが筐体の進 行方向と同方向のときは、駆動手段で二車輪に対する制動を実施することによって、 平行 2輪車において安定した制動を行うことができる。
[0012] 本願発明の請求項 3によれば、駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクが筐体 の進行方向とは逆方向に設定されているときに駆動手段と制動手段を併用して二車 輪に対する制動を実施することによって、平行 2輪車においてより良好な制動の制御 を fiうこと力 Sできる。
[0013] 本願発明の請求項 4によれば、制動手段の制動トルクを制御可能とし、制動トルク を駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクと共に制御することによって、平行 2輪 車においてより安定した制動の制御を行うことができる。
[0014] 本願発明の請求項 5によれば、駆動手段で設定される二車輪の駆動トルクが 0のと きは、制動手段を用いて二車輪を停止する制動を実施することによって、平行 2輪車 においてパーキングブレーキを実現することができる。
[0015] 本願発明の請求項 6によれば、二車輪に対する直接制動を可能とし、設定される二 車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方向に設定されているときに二車輪に対 する直接制動を実施することによって、平行 2輪車の制動制御において良好な処理 を fiうこと力 Sできる。
[0016] これによつて、従来の装置では、加速度よりも減速度を大きく取ろうとする場合に、 通常の走行に必要な性能以上の高性能なモータを用いる必要があり、必然的に高 出力のモータが要求され、重量増 ·消費電力増'コスト増につながつていたものを、本 発明によればこれらの問題点を容易に解消することができる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1A]本発明による走行装置及び走行装置の制動制御方法を適用した平行 2輪車 の一実施形態を示す構成図である。
[図 1B]本発明による走行装置及び走行装置の制動制御方法を適用した平行 2輪車 の一実施形態を示す構成図である。
[図 2]その動作の説明のための機能ブロック図である。
[図 3]その動作の説明のための機能ブロック図である。 [図 4]その説明のためのフローチャート図である。
[図 5]その説明のためのフローチャート図である。
[図 6A]その説明のための波形図である。
[図 6B]その説明のための波形図である。
[図 7]その説明のためのフローチャート図である。
[図 8A]その説明のための波形図である。
[図 8B]その説明のための波形図である。
[図 9]その説明のためのフローチャート図である。
[図 10A]その説明のための波形図である。
[図 10B]その説明のための波形図である。
[図 11A]本発明による走行装置及び走行装置の制動制御方法を適用した平行 2輪 車の他の実施形態を示す構成図である。
[図 11B]本発明による走行装置及び走行装置の制動制御方法を適用した平行 2輪車 の他の実施形態を示す構成図である。
[図 12]その動作の説明のための機能ブロック図である。
[図 13]その動作の説明のための図である。
符号の説明
[0018] 1 · · ·本体、 2A, 2Β· · ·馬区動ユニット、 3· · ·ノヽンドノレ、 4· ·ィ頃き検出装置、 5· · ·フ、、レーキ レバー、 6· · ·ブレーキ検出装置、 7· · ·車両速度検出装置、 8· · ·目標速度設定装置、 9 …安定化制御装置、 10A, 10B…パウダーブレーキ
発明を実施するための最良の形態
[0019] すなわち本発明の走行装置においては、平行に配置された二車輪を独立に駆動 する駆動手段と、二車輪を連結する筐体と、筐体には自身の姿勢角度を検出する検 出手段と、制動操作手段とが設けられ、検出された姿勢角度の情報に従って二車輪 の駆動トルクをそれぞれ設定して走行を行!/ \制動操作手段の操作量に従って駆動 手段で設定される二車輪の駆動トルクを制御して二車輪に対する制動を行う走行装 置であって、二車輪を直接制動する制動手段を設け、制動手段は、駆動手段で設定 される二車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方向に設定されているときに、制 動操作手段の操作量に従った二車輪に対する制動を実施してなるものである。
[0020] また、本発明の走行装置の制動制御方法においては、平行に配置された二車輪を 独立に駆動し、二車輪を連結する筐体の姿勢角度を検出して検出された姿勢角度 の情報に従って二車輪の駆動トルクをそれぞれ設定して走行を行い、制動操作手段 の操作量を検出して制動操作手段の操作量に従って二車輪の駆動トルクを制御して 二車輪に対する制動を実施する走行装置の制動制御方法であって、二車輪に対す る直接制動を可能とし、設定される二車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方 向に設定されているときに二車輪に対する直接制動を実施してなるものである。
[0021] 以下、図面を参照して本発明を説明するに、図 1には本発明による走行装置及び 走行装置の制動制御方法を適用した平行 2輪車の一実施形態の構成を示す。なお 、図 1の Aは正面図、図 1の Bは側面図を示す。この図 1において、本発明による平行 2輪車は、本体 (乗員が立つ部分） 1と、本体 1に同軸上に取り付けられた 1対の駆動 ユニット 2A、 2Bと、乗員がつかまる T字型のハンドル 3と、本体 1の前後（Y軸周り）の 傾き検出装置 4と、ブレーキレバー 5とを有する。
[0022] そしてブレーキレバー 5の基部には、ブレーキレバー 5の操作情報（操作量、操作 速度）を検出するブレーキ検出装置 6が設けられる。また本体 1には、駆動ユニット 2 A、 2Bで検出された本体と車輪との相対角速度と前後傾き検出装置 4で検出された 角速度とから車両速度を求める車両速度検出装置 7と、ブレーキ検出装置 6と車両 速度検出装置 7との出力から目標車両速度を設定する目標速度設定装置 8と、車両 をその目標角度 ·目標角速度 ·目標車両速度に安定に追従するように制御する安定 化制御装置 9とが設けられる。
[0023] さらに、駆動ユニット 2A、 2B内には、パウダーブレーキ 10A、 10Bがそれぞれ組み 込まれている。ここで、パウダーブレーキとは、流した制御電流に比例した摩擦トルク を発生するような機械要素であり、回転機械のブレーキなどに多く実用化されている ものである。
[0024] 次に、通常走行時 (ブレーキレバーを操作しない場合）の動作について、図 2を用 いて説明する。すなわち、図 2に示すように、駆動ユニット 2A、 2Bで検出された本体 と車輪との相対角度 '角速度と、前後傾き検出装置 4で検出された角度 '角速度とカゝ ら、制御装置 9が全体系を倒れないように安定化させるのに必要な駆動トルクを計算 し、駆動ユニット 2A、 2Bの各モータを駆動する。これにより、乗員が重心を前後にず らすことで前進後退加速減速を行うことができる。
[0025] さらに、ブレーキレバーを操作した減速時の動作については、図 3を用いて説明す る。この図 3においては、ブレーキ検出装置 6は、乗員が操作したブレーキレバー 5の 操作量と操作速度とを検出する。車両速度検出装置 7は、駆動ユニット 2A、 2Bで検 出された本体と車輪との相対角速度と、前後傾き検出装置 4で検出された車両角速 度とから、現在の車両速度を求める。 目標速度設定装置 8は、ブレーキ検出装置 6と 車両速度検出装置 7との出力から目標減速度を決定し、 目標車両速度を決定する。
[0026] この目標減速度の生成のためのフローチャートの例を、図 4に示す。図 4において は最初に車速 Xを判断する（ステップ S l)。そして、車速 Xが小さい領域 (Xく xth : xth は車速閾値)では、速度調節はもちろん、停止するとしても停止距離が短いので減速 度をあまり大きくする必要が無い。そこで、減速度としては通常の減速度（= a )とす
[0027] また、車速が大きい領域では、ブレーキ操作量 ubの大きさの判断（ステップ S2)とブ レーキ操作速度 vbの大きさの判断 (ステップ S3)を行う。そして、ブレーキ操作量 ub が小さ!/、（ub < ubth : ubthはブレーキ操作量閾値）状況で、且つブレーキ操作速度 V bも小さ!/、 (vbく vbth： vbthはブレーキ操作速度閾値）状況では、速度調節を目的とし ていると考えられるので通常の減速度（= α )とする。
[0028] これに対して、ブレーキ操作量 ubが小さぐブレーキ操作速度 vbが大きい状況では 、大き目の減速度 (= a )とする。また、ブレーキ操作量 ubが大きときは、さらにブレー
2
キ操作速度 vbの大きさの判断 (ステップ S4)を行う。そして、ブレーキ操作速度 vbが 小さい状況 (vb < vbth : vbth)では、大き目の減速度 (= a )とする。また、ブレーキ操
2
作量とブレーキ操作速度が共に大きレ、状況では、急停止を目的として!/、ると考えられ るので最大減速度（= α )とする。
3
[0029] なお、車速 ·ブレーキ操作量 ·ブレーキ操作速度の各閾値についてはさまざまな組 み合わせが考えられる。初心者の場合は各閾値を小さめにしておくと安全サイドにな る。また個人的な好みによって切り替えても良い。また減速度を 3段階のみではなぐ ブレーキ操作量とブレーキ操作速度の関数として、減速度 a =f (ub, vb)としても良 い。
[0030] そこで、さらに図 3において、安定化制御装置 9は、 目標車両角度（ = 0、すなわち 水平に保つ）と目標車両角速度（ = 0、すなわち現在の角度に保つ）と目標車両速度 とに向けて、車両を安定的に追従させる。安定化制御装置 9内ではそのために必要 なトルクを、駆動ユニット 2A、 2B内のモータとパウダーブレーキ 10A、 10Bでどのよう に分担するかを決定する。
[0031] ここで、パウダーブレーキはあくまで摩擦トルクを発生することしかできない（すなわ ち、駆動ユニットの回転方向と逆方向のトルクしか発生できない）ことから、駆動ュニッ トの回転方向と必要駆動トルクが逆方向のとき（以下減速トルク時）にはパウダーブレ ーキを用いて、駆動ユニットの回転方向と必要駆動トルクが同方向のとき（以下加速ト ルク時）にはモータを用いて、トルクを発生させることが基本となる。
[0032] ただし、ここでの配分法はさまざまに考えられ、
1.減速トルク時はパウダーブレーキのみを用いて減速と姿勢安定化を行い、加速ト ルク時はモータトルクのみを用いて加速と姿勢安定化を行う。
2.ある閾値以上の減速トルク時はパウダーブレーキのみを用いて減速と姿勢安定化 を行い、加速トルク時と閾値以下の減速トルク時はモータのみを用いて加減速と姿勢 安定化を行う。
3.減速トルク時は、一定割合をパウダーブレーキ、残りをモータで発生させて減速と 姿勢安定化を行い、加速トルク時はモータトルクのみを用いて加速と姿勢安定化を 行う。などがあり得る。
[0033] まず、 1の場合について詳細に説明する。このときのトルク配分のためのフローチヤ 一トは図 5に示すようになる。この場合には、必要トルクの大きさの判断 (ステップ S 11 )と、モータの回転速度とトルクの符号の判断 (ステップ S 12)を行う。そして、ステップ S 11で必要トルクが小さい範囲（ここでは 0.7Nmとした）では、モータの方がパウダー ブレーキよりも精密な制御ができるので、モータのトルクのみを用いて制動を行う。
[0034] また、トルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつステップ S 12で、モータの回転速 度とトルクの符号が同じ場合 (すなわち加速しているとき）には、パウダーブレーキを 用いることができないので、この場合もモータのトルクのみを用いる。これに対して、ト ルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつモータの回転速度とトルクの符号が逆の場 合（すなわち減速しているとき）には、パウダーブレーキのトルクのみを用いる。
[0035] この制御によって、例えば図 6に示すように、加速時に 1.8Nmのトルクによって 0.77m /s2の加速度を発生している力 減速時には- 2.2Nmという加速時よりも大きなトルクに よって- 0.98m/s2という大きな減速度を発生できることになる。すなわち、モータの発 生できる最大トルクを 1.8Nmとすると、パウダーブレーキを併用することでそれよりも大 きな 2.2Nmのトルクを用いた減速ができることになる。
[0036] 次に、 2の場合について詳細に説明する。ここでのトルク配分のためのフローチヤ一 トは図 7に示すようになる。この場合には、必要トルクの大きさの判断 (ステップ S21)と 、モータの回転速度とトルクの符号の判断 (ステップ S22)と、トルクがある閾値を越え ているか否かの判断（ステップ S23)を行う。そして、ステップ S21で必要トルクが小さ い範囲と、トルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつステップ S22でモータの回転速 度とトルクの符号が同じ場合 (すなわち加速しているとき）は、 1の場合と同様である。
[0037] これに対して、ステップ S21でトルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつステップ S 22でモータの回転速度とトルクの符号が逆の場合 (すなわち減速して!/、るとき）で、さ らにステップ S23でトルクがある閾値（ここでは 1.8Nmとした）を超えているときはパウダ 一ブレーキのトルクのみを用い、トルクがある閾値（1.8Nm)以下のときはモータのトル クのみを用いる。
[0038] この制御によって、図 8に示すように、加速時に 1.8Nmのトルクによって 0.77m/s2の 加速度を発生してレ、る力 減速時には- 2.2Nmと!/、う大きなトルクによって- 0.98m/s2と いう大きな減速度を発生できることになる。すなわち、 1.8Nmをモータが発生できる限 界のトルクとすると、パウダーブレーキとの併用によりそれ以上の大きな減速トルクを 発生でさることになる。
[0039] さらに 3の場合について詳細に説明する。ここでのトルク配分のためのフローチヤ一 トは図 9に示すようになる。この場合には、必要トルクの大きさの判断 (ステップ S31)と 、モータの回転速度とトルクの符号の判断 (ステップ S32)を行う。そして、ステップ S2 1で必要トルクが小さい範囲（ここでは 0.7Nmとした）ではモータの方がパウダーブレ ーキよりも精密な制御ができるので、モータのトルクのみを用いる。
[0040] また、トルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつステップ S32で、モータの回転速 度とトルクの符号が同じ場合 (すなわち加速しているとき）には、パウダーブレーキを 用いることができないので、この場合もモータのトルクにみを用いる。これに対して、ト ルクがある程度大きく（0.7Nm以上）、かつモータの回転速度とトルクの符号が逆の場 合 (すなわち減速しているとき）には、パウダーブレーキとモータを併用し、必要なトル クのある割合分はパウダーブレーキで、残りの部分はモータで発生させる。
[0041] この制御によって、図 10に示すように、加速時に 1.8Nmのトルクによって 0.77m/s2 の加速度を発生してレ、る力 減速時には- 2.2Nmと!/、う大きなトルクによって- 0.98m/s 2という大きな減速度を発生できることになる。すなわち、 1.8Nmをモータが発生できる 限界のトルクとすると、パウダーブレーキとの併用によりそれ以上の大きな減速トルク を発生できることになる。
[0042] なお、ブレーキレバーを操作しない場合であっても、必要トルクの大きさに応じて、 上述の 1〜3の場合と同様に、駆動力と制動力とを、モータとパウダーブレーキとに振 り分けることが可能である。すなわち、上述した図 2に示した駆動ユニット 2A、 2Bで検 出された本体と車輪との相対角度 '角速度と、前後傾き検出装置 4で検出された角度 •角速度とから、制御装置 9が全体系を倒れないように安定化させるのに必要な駆動 トルクを計算し、駆動ユニット 2A、 2Bの各モータを駆動する場合においても、モータ とパウダーブレーキを併用することが可能なものである。
[0043] こうしてこの実施形態においては、二車輪を直接制動する制動手段を設けることに よって、モータ単体が発生できるよりも大きな減速度で減速できるので、大きな減速 度を発生させるために大きなモータを使用する必要が無く、重量増 ·消費電力増 ·コ スト増を避けることができる。また、制動手段を併用する際の良好な制動制御方法を 実現すること力 Sできるものである。
[0044] なお、上述の実施形態においては、下り坂を一定速度で下るような場合には常に 減速トルクを発生しているのであり、パウダーブレーキの制御のみで一定速度の保持 と姿勢の安定化ができることになる。また、停止後（駆動トルクが 0)にブレーキレバー を握り続ける、あるいはスィッチの操作により制動手段 (パウダーブレーキ）を駆動し て、制動手段をパーキングブレーキとして動作させることもできる。
[0045] さらに、ここまでの説明では、制動手段としてパウダーブレーキを用いる実施形態を 挙げたが、本発明は、摩擦トルク（摩擦力）を電気的に制御できるものであれば形態 や方式は問わない。また、構造的にも駆動ユニットに組み込まずに、車輪のホイ一ノレ を外部から押さえる構造 (例えばディスクブレーキ）でもよい。そこで、そのようなメカブ レーキを付加した車両の実施形態について、以下に説明する。
[0046] 図 11には本発明による走行装置及び走行装置の制動制御方法を適用した平行 2 輪車の一実施形態の構成を示す。なお、図 11の Aは正面図、図 11の Bは側面図を 示す。この図 11において、本発明による平行 2輪車は、本体 (乗員が立つ部分） 11と 、本体 11に同軸上に取り付けられた 1対の駆動ユニット 12A、 12Bと、乗員がつかま る T字型のハンドル 3と、本体 11の前後（Y軸周り）の傾き検出装置 14と、ブレーキレ バー 15とを有する。
[0047] そしてブレーキレバー 15の基部には、ブレーキレバー 15の操作情報（操作量、操 作速度）を検出するブレーキ検出装置 16が設けられる。また本体 11には、駆動ュニ ット 12A、 12Bで検出された本体と車輪との相対角速度と前後傾き検出装置 14で検 出された角速度とから車両速度を求める車両速度検出装置 17と、ブレーキ検出装置 14と車両速度検出装置 17との出力から目標車両速度を設定する目標速度設定装 置 18と、車両をその目標角度'目標角速度'目標車両速度に安定に追従するように 制御する安定化制御装置 19とが設けられる。
[0048] さらに、駆動ユニット 12A、 12Bには外部力、ら、メカブレーキ 20A、 20Bによって摩 擦トルクを加えることができる。ここで、メカブレーキ 20A、 20Bは、例えばオートバイ のディスクブレーキのように、ブレーキレバー 15を握ることで摩擦力を発生するもので ある。
[0049] そこで、まず通常走行時（ブレーキレバーを操作しない場合）の動作については、 上述の図 2の場合と同様である。すなわち、図 2に示すように、駆動ユニット 2A、 2B で検出された本体と車輪との相対角度'角速度と、前後傾き検出装置 4で検出された 角度 '角速度とから、制御装置 9が全体系を倒れな!/、ように安定化させるのに必要な 駆動トルクを計算し、駆動ユニット 2A、 2Bの各モータを駆動する。これにより、乗員が 重心を前後にずらすことで前進後退加速減速を行うことができる。
[0050] これに対して、ブレーキレバーを操作した減速時の動作について、図 12を用いて 説明する。図 12において、乗員がブレーキレバー 15を操作すると、駆動ユニット 12 A、 12Bにはメカブレーキ 20A、 20Bからの摩擦力が加わる。そこで安定化制御装置 19は、 目標車両角度（ = 0、すなわち水平に保つ）ように、車両を安定的に追従させ る。このとき駆動ユニット 12A、 12Bに外部から加わった摩擦力は外乱とみなされ、安 定化制御装置 19はこの外乱が加わった状態で車両が安定化するように制御する。
[0051] このとき安定な車両の状態とは、例えば図 13に示すように、外乱の大きさに対応し て進行方向の後方に傾き、かつ減速して後方への回転力を相殺するような慣性力を 発生させたものとなる。すなわち、車両としては減速することになる。
[0052] ただしこの場合には、駆動ユニット 12A、 12Bのモータとしては、メカブレーキ 20A 、 20Bが発生できる摩擦トルクよりも大きなトルクを発生する能力を持つ必要がある。 なぜなら、メカブレーキ 20A、 20Bは乗員が操作するので、過大な摩擦力を発生させ てしまうことが考えられ、このときにもメカブレーキ 20A、 20Bに打ち勝って姿勢を安 定化させるのに必要なトルクを発生させること力 S、駆動ユニット 12A、 12Bに求められ るカゝらである。
[0053] こうしてこの実施形態においても、減速時には、モータ単体で発生できるトルクよりも 大きな、モータの発生できるトルク +メカブレーキの発生できるトルクによる減速が可 能となる。なお、ブレーキ検出装置 16で乗員が操作したブレーキレバー 15の操作量 と操作速度とを検出することで、予測される減速度に応じた後傾姿勢をあらかじめ取 つておくようにしても良い。
[0054] こうして本発明の走行装置によれば、平行に配置された二車輪を独立に駆動する 駆動手段と、二車輪を連結する筐体と、筐体には自身の姿勢角度を検出する検出手 段と、制動操作手段とが設けられ、検出された姿勢角度の情報に従って二車輪の駆 動トルクをそれぞれ設定して走行を行い、制動操作手段の操作量に従って駆動手段 で設定される二車輪の駆動トルクを制御して二車輪に対する制動を行う走行装置で あって、二車輪を直接制動する制動手段を設け、制動手段は、駆動手段で設定され る二車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方向に設定されているときに、制動 操作手段の操作量に従った二車輪に対する制動を実施することにより、モータ単体 が発生できるよりも大きな減速度で減速できるので、大きな減速度を発生させるため に大きなモータを使用する必要が無く、重量増 ·消費電力増 ·コスト増を避けることが できるものである。
[0055] また、本発明の走行装置の制動制御方法によれば、平行に配置された二車輪を独 立に駆動し、二車輪を連結する筐体の姿勢角度を検出して検出された姿勢角度の 情報に従って二車輪の駆動トルクをそれぞれ設定して走行を行!/、、制動操作手段の 操作量を検出して制動操作手段の操作量に従って二車輪の駆動トルクを制御して 二車輪に対する制動を実施する走行装置の制動制御方法であって、二車輪に対す る直接制動を可能とし、設定される二車輪の駆動トルクが筐体の進行方向とは逆方 向に設定されているときに二車輪に対する直接制動を実施することにより、制動手段 を併用する際の良好な制動制御方法を提案するものである。
[0056] なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなぐ本発明の精 神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
産業上の利用可能性
[0057] 平行 2輪車に車輪を直接制動する制動手段を設ける場合に、良好な制動制御が行 われるようにした走行装置及び走行装置の制動制御方法に対して、広く利用可能で ある。

Claims

請求の範囲
[1] 平行に配置された二車輪を独立に駆動する駆動手段と、前記二車輪を連結する筐 体と、前記筐体には自身の姿勢角度を検出する検出手段と、制動操作手段とが設け られ、前記検出された姿勢角度の情報に従って前記二車輪の駆動トルクをそれぞれ 設定して走行を行い、前記制動操作手段の操作量に従って前記駆動手段で設定さ れる前記二車輪の駆動トルクを制御して前記二車輪に対する制動を行う走行装置で あって、
前記二車輪を直接制動する制動手段を設け、
前記制動手段は、前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクが前記筐 体の進行方向とは逆方向に設定されているときに、前記制動操作手段の操作量に従 つた前記二車輪に対する制動を実施する
ことを特徴とする走行装置。
[2] 請求項 1記載の走行装置において、
前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクが所定値以下のとき、及び/ または前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクが前記筐体の進行方向 と同方向のときは、前記駆動手段で前記二車輪に対する制動を実施する
ことを特徴とする走行装置。
[3] 請求項 1記載の走行装置において、
前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクが前記筐体の進行方向とは 逆方向に設定されているときに前記駆動手段と前記制動手段を併用して前記二車 輪に対する制動を実施する
ことを特徴とする走行装置。
[4] 請求項 3記載の走行装置において、
前記制動手段の制動トルクを制御可能とし、
前記制動トルクを前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクと共に制御 する
ことを特徴とする走行装置。
[5] 請求項 1記載の走行装置において、 前記駆動手段で設定される前記二車輪の駆動トルクが 0のときは、前記制動手段を 用いて前記二車輪を停止する制動を実施する
ことを特徴とする走行装置。
平行に配置された二車輪を独立に駆動し、前記二車輪を連結する筐体の姿勢角 度を検出して前記検出された姿勢角度の情報に従って前記二車輪の駆動トルクをそ れぞれ設定して走行を行!/ \制動操作手段の操作量を検出して前記制動操作手段 の操作量に従って前記二車輪の駆動トルクを制御して前記二車輪に対する制動を 実施する走行装置の制動制御方法であって、
前記二車輪に対する直接制動を可能とし、
前記設定される前記二車輪の駆動トルクが前記筐体の進行方向とは逆方向に設 定されているときに前記二車輪に対する直接制動を実施する
ことを特徴とする走行装置の制動制御方法。
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