WO2011125117A1

WO2011125117A1 - 走行装置、その制御方法及び制御プログラム

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Publication number: WO2011125117A1
Application number: PCT/JP2010/002505
Authority: WO
Inventors: 菅田光留
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2012-10-06
Also published as: US20130030636A1; JP5354092B2; JPWO2011125117A1

Abstract

　走行装置は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、第１駆動輪を駆動する第１モータと、第２駆動輪を駆動する第２モータと、第１駆動輪の駆動軸と第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える切替手段と、第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、異常検出手段により検出された異常状態に基づいて、切替手段の切り替えを制御する制御手段と、を備える。制御手段は、異常検出手段により異常状態が検出されたとき、第１駆動輪の駆動軸と第２駆動輪の駆動軸とを非連結状態から連結状態に切替えるように切替手段を制御してもよい。

Description

走行装置、その制御方法及び制御プログラム

　本発明は、モータを用いて各駆動輪を駆動させて走行する走行装置、その制御方法及び制御プログラムに関するものである。

　例えば、第１駆動輪及び第２駆動輪と、第１駆動輪を駆動する第１モータと、第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６－３１５６６６号公報

　当該走行装置において、各モータに異常が生じても走行が可能となるように、駆動系の二重化を図ることが考えられるが、この場合、第１及び第２モータに対して夫々バックアップ用モータを設けると合計４個のモータが必要となるため、コスト増加に繋がる。

　本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低コスト化を実現した走行装置、その制御方法、及び制御プログラムを提供することを主たる目的とする。

　上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える切替手段と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記切替手段の切り替えを制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置である。

　この一態様において、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを非連結状態から連結状態に切替えるように前記切替手段を制御してもよい。

　また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第１モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える第１切替手段と、前記第２駆動輪の駆動軸と前記第２モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える第２切替手段と、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える第３切替手段と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１、第２及び第３切替手段の前記切り替えを制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置であってもよい。

　この一態様において、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２切替手段を連結状態から非連結状態に制御し、かつ、前記第３切替手段を非連結状態から連結状態に制御してもよい。

　さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪と前記第１モータに係合された第１遊星歯車と、前記第２駆動輪と前記第２モータに係合された第２遊星歯車と、前記第１及び第２遊星歯車に係合する中間軸と、前記中間軸を駆動する第３モータと、前記第１モータの回転をロック状態及び解除状態にする第１ロック手段と、前記第２モータの回転をロック状態及び解除状態にする第２ロック手段と、前記中間軸の回転をロック状態及び解除状態にする第３ロック手段と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１、第２及び第３ロック手段をロック状態及び解除状態に制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置であってもよい。

　この一態様において、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２ロック手段を解除状態からロック状態に制御し、かつ、前記第３ロック手段をロック状態から解除状態に制御してもよい。

　なお、この一態様において、前記第１及び第２遊星歯車は、前記第１及び第２モータの駆動軸に連結された歯車に噛合するリングギアと、該リングギアに噛合し前記中間軸に夫々連結された複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアに噛合し前記第１及び第２駆動輪の車軸に連結されたサンギアと、を夫々有していてもよい。

　他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを連結する中間軸と、前記中間軸を駆動する第３モータと、前記第１駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える第１切替手段と、前記第２駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える第２切替手段と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１及び第２切替手段を連結状態及び非連結状態に制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする走行装置であってもよい。

　この一態様において、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２切替手段を非連結状態から連結状態に制御してもよい。

　また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御方法であって、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、前記検出された異常状態に基づいて、前記切り替えを制御する工程と、を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。

　さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御方法であって、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第１モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第２駆動輪の駆動軸と前記第２モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、前記検出された異常状態に基づいて前記切り替えを制御する工程と、を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。

　さらにまた、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪と前記第１モータとに係合された第１遊星歯車と、前記第２駆動輪と前記第２モータとに係合された第２遊星歯車と、前記第１及び第２遊星歯車に係合する中間軸と、前記中間軸を駆動する第３モータと、を備える走行装置の制御方法であって、前記第１モータの回転をロック状態及び解除状態にする工程と、前記第２モータの回転をロック状態及び解除状態にする工程と、前記中間軸の回転をロック状態及び解除状態にする工程と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、前記検出された異常状態に基づいて、前記ロック状態及び解除状態に制御する工程と、を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。

　さらにまた、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを連結する中間軸と、前記中間軸を駆動する第３モータと、を備える走行装置の制御方法であって、前記第１駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第２駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、前記検出された異常状態に基づいて、前記連結状態及び非連結状態に制御する工程と、を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法であってもよい。

　さらにまた、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１駆動輪及び第２駆動輪と、前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御プログラムであって、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える処理と、前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する処理と、前記検出された異常状態に基づいて、前記切り替えを制御する処理と、をコンピュータに実行させる走行装置の制御プログラムであってもよい。

　本発明によれば、低コスト化を実現した走行装置、その制御方法、及び制御プログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。第１及び第２モータが正常状態のときの制御状態の一例を示す図である。第２モータが異常状態のときの制御状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る走行装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る走行装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。第１及び第２モータが正常状態のときの制御状態の一例を示す図である。第２モータが異常状態のときの制御状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る走行装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る走行装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態３に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。第１及び第２遊星歯車の概略的な構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態３に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。第１及び第２モータが正常状態のときの制御状態の一例を示す図である。第２モータが異常状態のときの制御状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態３に係る走行装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態４に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。第１及び第２モータが正常状態のときの制御状態の一例を示す図である。第２モータが異常状態のときの制御状態の一例を示す図である。

実施の形態１．
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る走行装置１０は、左右一対に設けられた第１駆動輪１１Ｌ及び第２駆動輪１１Ｒと、第１及び第２モータ１２、１３と、クラッチ１４と、制御ＥＣＵ（Electric Control Unit）１５と、アンプ１６と、監視ＥＣＵ１７と、を備えている。

　第１モータ１２は、駆動軸１８を介して第１駆動輪１１Ｌに連結されており、第１駆動輪１１Ｌを正転又は逆転方向へ回転駆動する。同様に、第２モータ１３は、駆動軸１９を介して第２駆動輪１１Ｒに連結されており、第２駆動輪１１Ｒを正転又は逆転方向へ回転駆動する。第１及び第２モータ１２、１３は、アンプ１６を介して制御ＥＣＵ１５に夫々接続されており、制御ＥＣＵ１５からの制御指示に応じて、その回転方向及び駆動トルクを制御する。
　クラッチ１４は、切替手段の一具体例であり、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９とを連結し連動させる連結状態と、その連結状態を解除した非連結状態と、に切り替える。

　制御ＥＣＵ１５は、第１及び第２モータ１２、１３を制御する制御部１５１と、第１及び第２モータ１２、１３の異常状態を検出する異常検出部１５２と、を有している。また、制御ＥＣＵ１５及び監視ＥＣＵ１７は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。

　制御部１５１は、アンプ１６に対して制御信号を送信することで、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を制御する。制御部１５１は、例えば、操作部から出力される操作信号に応じて走行装置１０が倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行（前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等）を行うように、第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を制御する。

　より具体的には、制御部１５１は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３を同一速度で正転させる制御を行うことで走行装置１０を前進させ、同一速度で逆転させる制御を行うことで走行装置１０を後進させ、第１及び第２モータ１２、１３の回転差を生じさせる制御を行うことで走行装置１０を左右旋回させることができる。

　異常検出部１５２は、異常検出手段の一具体例であり、第１及び第２モータ１２、１３に内蔵された電流センサ又は電圧センサから出力される電流値又は電圧値に基づいて、第１及び第２モータ１２、１３の異常状態を検出する。例えば、異常検出部１５２は、第１又は第２モータ１２、１３から出力される電流値又は電圧値が所定閾値以上となったとき、その第１又は第２モータ１２、１３の異常状態を検出する。異常検出部１５２は、第１及び第２モータ１２、１３の異常状態を検出すると、検出信号を監視ＥＣＵ１７に対して出力する。

　アンプ１６は、制御ＥＣＵ１５から出力される制御信号に応じてバッテリ１６１から供給される電力を制御して、第１及び第２モータ１２、１３に供給する。

　監視ＥＣＵ１７は、制御手段の一具体例であり、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２からの検出信号に応じて、クラッチ１４を連結状態及び非連結状態に制御する。なお、本実施の形態１において、制御ＥＣＵ１５が異常検出部１５１を有する構成であるが、監視ＥＣＵ１７が異常検出部１５２を有する構成であってもよい。

　図２は、本実施の形態１に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。例えば、第１及び第２モータ１２、１３が正常状態である場合において、図３に示す如く、監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２から検出信号を受信していないため、クラッチ１４を非連結状態に制御する（ステップＳ１０１）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を夫々制御し（ステップＳ１０２）、第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの回転駆動を夫々制御する。

　その後、例えば、図４に示す如く、第２モータ１３が故障すると、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５１は、第２モータ１３の電流センサから出力される電流値に基づいて第２モータ１３の異常状態を検出し（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、検出信号を監視ＥＣＵ１７に対して出力する。

　監視ＥＣＵ１７は、異常検出部１５１からの検出信号に基づいて、クラッチ１４を非連結状態から連結状態に制御する（ステップＳ１０４）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１モータ１２の回転駆動を制御することで（ステップＳ１０５）、第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御すると共に、クラッチ１４及び駆動軸１９を介して第２駆動輪１１Ｒの回転駆動を制御することができる。これにより、制御ＥＣＵ１５は、走行装置１０の倒立制御を維持することができ、さらに、前進及び後進の走行制御を行うことができる。

　なお、上記説明においては、第２モータ１３の異常状態が検出された場合について説明したが、第１モータ１２の異常状態が検出された場合も、上記第１モータ１２の場合と同様の制御処理が行われるため、詳細な説明は省略する。

　以上、本実施の形態１に係る走行装置１０において、制御ＥＣＵ１５は、異常検出部１５１により第１又は第２モータ１２、１３の異常状態が検出されたとき、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９とを非連結状態から連結状態に切替えるようにクラッチ１４を制御する。

　これにより、バックアップ用モータを新たに設けることなく、第１又は第２モータ１２、１３に異常が生じた場合でも、走行装置１０の倒立制御を維持することができ、さらに、前進及び後進の走行制御を行うことができる。すなわち、低コスト化を実現しつつ、安全性及び利便性を維持することができる。特に、倒立制御を行う走行装置１０において、いずれかのモータ１２、１３に異常が生じた場合でもその倒立状態を確実に維持することで、安全性の向上にも繋がる。

　次に、本実施の形態１に係る走行装置の変形例について説明する。
　例えば、上記実施の形態１において、制御ＥＣＵ１５と監視ＥＣＵ１７とが別体として構成されているが、制御ＥＣＵ１５と監視ＥＣＵ１７とは一体で構成されていてもよく（図５）、また、制御ＥＣＵ１５とアンプ１６とが一体で構成されていてもよい。さらに、上記実施の形態１において、第１及び第２モータ１２、１３は、変速機（減速機）１２１、１３１を介して、第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒを夫々回転駆動する構成でもよい（図６）。

実施の形態２．
　図７は、本発明の実施の形態２に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る走行装置２０は、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸２１と第１モータ１２とを連結状態及び非連結状態に切り替える第１クラッチ２２と、第２駆動輪１１Ｒの駆動軸２３と第２モータ１３とを連結状態及び非連結状態に切り替える第２クラッチ２４と、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸２１と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸２３を連結状態及び非連結状態に切り替える第３クラッチ２５と、第１、第２及び第３クラッチ２２、２４、２５の切り替えを制御する監視ＥＣＵ１７と、を備えている。

　第１クラッチ２２の一端側には第１モータ１２の駆動軸が連結されており、他端側には歯車２６が連結されている。また、第１クラッチ２２の歯車２６は、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸２１に連結された歯車２７と噛合している。同様に、第２クラッチ２４の一端側には第２モータ１３の駆動軸が連結されており、他端側には歯車２８が連結されている。また、第２クラッチ２４の歯車２８は、第２駆動輪１１Ｒの駆動軸２３に連結された歯車２９と噛合している。第３クラッチ２５は、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸２１と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸２３との間に設けられており、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸２１と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸２３とを連結状態及び非連結状態に切り替える。

　監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２からの検出信号に応じて、第１、第２及び第３クラッチ２２、２４、２５を連結状態及び非連結状態に制御する。

　本実施の形態２に係る走行装置２０において、他の構成は上記実施の形態１に係る走行装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　図８は、本実施の形態２に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。例えば、第１及び第２モータ１２、１３が正常状態である場合において、図９に示す如く、監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２から検出信号を受信していないため、第１及び第２クラッチ２２、２４を連結状態に制御し、第３クラッチ２５を非連結状態に制御する（ステップＳ２０１）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を夫々制御する（ステップＳ２０２）。そして、第１モータ１２は、第１クラッチ２２、歯車２６、２７及び駆動軸２１を介して、第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御し、第２モータ１３は、第２クラッチ２４、歯車２８、２９及び駆動軸２３を介して、第２駆動輪１１Ｒの回転駆動を制御する。

　その後、例えば、図１０に示す如く、第２モータ１３が故障すると、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２は、第２モータ１３の電流センサから出力される電流値に基づいて第２モータ１３の異常状態を検出し（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、検出信号を監視ＥＣＵ１７に対して出力する。

　監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２からの検出信号に基づいて、異常状態が検出された側にある第２クラッチ２４を連結状態から非連結状態に制御し、かつ、第３クラッチ２５を非連結状態から連結状態に制御する（ステップＳ２０４）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１モータ１２の回転駆動を制御することで（ステップＳ２０５）、第１クラッチ２２、歯車２６、２７及び駆動軸２１を介して第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御すると共に、第３クラッチ２５及び駆動軸２３を介して第２駆動輪１１Ｒの回転駆動を制御することができる。

　なお、上記説明では、第２モータ１３の異常状態が検出された場合について説明したが、第１モータ１２の異常状態が検出された場合も、上記第１モータ１２の場合と同様の制御処理が行われるため、詳細な説明は省略する。

　以上、本実施の形態２に係る走行装置２０によれば、バックアップ用モータを新たに設けることなく、第１又は第２モータ１２、１３に異常が生じた場合でも、走行装置２０の倒立制御を維持することができ、さらに、前進及び後進の走行制御を行うことができる。さらに、異常状態となっている第１又は第２モータ１２、１３と同一側にある第１又は第２クラッチ２２、２４を非連結状態に制御し、その第１又は第２モータ１２、１３と、同一側にある第１又は第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒとを完全に切り離すことで、例えば、異常状態の第１又は第２モータ１２、１３が第１又は第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒに連動するときに生じる回生抵抗を無くすことができ、エネルギー効率も向上させることができる。すなわち、低コスト化を実現しつつ、省電力化を図ることができる。

　次に、本実施の形態２に係る走行装置の変形例について説明する。
　例えば、上記実施の形態２において、制御ＥＣＵ１５、監視ＥＣＵ１７、及びアンプ１６は別体として構成されているが、制御ＥＣＵ１５、監視ＥＣＵ１７、及びアンプ１６は一体で構成されていてもよい（図１１）。また、上記実施の形態２において、第１駆動輪１１Ｌ及び第２駆動輪１１Ｒは、歯車２７、２９に夫々連結される構成であるが、歯車２６、２８に夫々連結される構成であってもよい（図１１）。

　さらに、上記実施の形態２において、第１及び第２クラッチ２２、２４は、歯車２６、２７、２８、２９を介して第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの駆動軸２１、２３に連結される構成であるが、第１及び第２クラッチ２２、２４は、ベルト２９１又はチェーン等伝達部材を介して第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの駆動軸２１、２３に連結される構成であってもよい（図１２）。

実施の形態３．
　図１３は、本発明の実施の形態３に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係る走行装置３０は、第１駆動輪１１Ｌと第１モータ１２とに係合された第１遊星歯車３１と、第２駆動輪１１Ｒと第２モータ１３とに係合された第２遊星歯車３２と、第１及び第２遊星歯車３１、３２に係合する中間軸３３と、中間軸を駆動する第３モータ３４と、第１モータ１２の回転をロック状態及び解除状態にする第１ロック装置３５と、第２モータ１３の回転をロック状態及び解除状態にする第２ロック装置３６と、中間軸３３の回転をロック状態及び解除状態にする第３ロック装置３７と、第１、第２及び第３ロック装置３５、３６、３７をロック状態及び解除状態に制御する監視ＥＣＵ１７と、を備えている。

　第１及び第２遊星歯車３１、３２は、図１４に示す如く、第１及び第２モータ１２、１３の駆動軸１２１、１３１に連結された歯車１２２、１３２に噛合するリングギア３１１、３２１と、リングギア３１１、３２１に噛合し中間軸３３に夫々連結された一対のプラネタリギア３１２、３２２と、各プラネタリギア３１２、３２２に噛合し第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの車軸１１１Ｌ、１１１Ｒに連結されたサンギア３１３、３２３と、を夫々有している。なお、第１及び第２遊星歯車３１、３２は、一対のプラネタリギア３１２、３２２を有する構成であるが、これに限らず、例えば、３個、４個、又はそれ以上のプラネタリギアを有する構成でもよく、任意の構成が適用可能である。

　第３モータ３４は、中間軸３３に設けられており、アンプ１６を介して制御ＥＣＵ１５に接続されている。制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６に制御信号を送信することで、アンプ１６を介して第３モータ３４の回転駆動を制御する。

　第１ロック装置３５は、第１ロック手段の一具体例であり、第１モータ１２の駆動軸１２１に設けられており、第１モータ１２の駆動軸１２１の回転を固定したロック状態にし、また、そのロック状態を解除し、回転を可能にする解除状態にすることができる。同様に、第２ロック装置３６は、第２ロック手段の一具体例であり、第２モータ１３の駆動軸１３１に設けられており、第２モータ１３の駆動軸１３１の回転を固定したロック状態にし、また、そのロック状態を解除し回転を可能にした解除状態にすることができる。

　第３ロック装置３７は、第３ロック手段の一具体例であり、中間軸３３に設けられており、中間軸３３の回転を固定したロック状態にし、また、そのロック状態を解除し回転を可能にした解除状態にすることができる。

　監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２からの検出信号に応じて、第１、第２及び第３ロック装置３５、３６、３７をロック状態及び解除状態に制御する。

　本実施の形態３に係る走行装置３０において、他の構成は上記実施の形態１に係る走行装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　図１５は、本実施の形態３に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。例えば、第１及び第２モータ１２、１３が正常状態である場合において、図１６に示す如く、監視ＥＣＵ１７は、異常検出部１５２から検出信号を受信していないため、第１及び第２ロック装置３５、３６を解除状態に制御し、第３ロック装置３７をロック状態に制御する（ステップＳ３０１）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を夫々制御する（ステップＳ３０２）。そして、第１モータ１２は、第１ロック装置３５、歯車１２２、第１遊星歯車３１、及び車軸１１１Ｌを介して、第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御し、第２モータ１３は、第２ロック装置３６、歯車１３２、第２遊星歯車３２、及び車軸１１１Ｒを介して、第２駆動輪１１Ｒの回転駆動を制御する。

　その後、例えば、図１７に示す如く、第２モータ１３が故障すると、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２は、第２モータ１３の電流センサから出力される電流値に基づいて第２モータ１３の異常状態を検出し（ステップＳ３０３のＹＥＳ）、検出信号を監視ＥＣＵ１７に対して出力する。

　監視ＥＣＵ１７は、異常検出部１５２からの検出信号に基づいて、異常状態が検出された側にある第２ロック装置３６を解除状態からロック状態に制御し、かつ、第３ロック装置３７をロック状態から解除状態に制御する（ステップＳ３０４）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１モータ１２の回転駆動を制御することで、第１ロック装置３５、歯車１２２、第１遊星歯車３１及び車軸１１１Ｌを介して第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御すると共に、アンプ１６を介して第３モータ３４の回転駆動を制御することで、中間軸３３、第１及び第２遊星歯車３１、３２及び車軸１１１Ｌ、１１１Ｒを介して第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの回転駆動を制御することができる（ステップＳ３０５）。

　なお、上記説明では、第２モータ１３の異常状態が検出された場合について説明したが、第１モータ１２の異常状態が検出された場合も、上記第１モータ１２と同様の制御処理が行われるため、詳細な説明は省略する。

　以上、本実施の形態３に係る走行装置３０によれば、バックアップ用モータを１個設けるだけで、第１又は第２モータ１２、１３に異常が生じた場合でも、走行装置３０の倒立制御を維持することができ、さらに、前進、後進、右旋回、左旋回の走行制御を行うことができる。すなわち、低コスト化を実現しつつ、走行性能を維持することができる。

　次に、本実施の形態３に係る走行装置３０の変形例について説明する。
　上記実施の形態３において、第１及び第２モータ１２、１３が正常状態である場合において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を夫々制御しているが、これに限らず、制御ＥＣＵ１５は、例えば、第１、第２及び第３モータ１２、１３、３４の回転駆動を夫々制御して、走行装置３０の走行制御を行ってもよい（図１８）。

　この場合、監視ＥＣＵ１７は、第１、第２及び第３ロック装置３５、３６、３７を解除状態に夫々制御する。また、第３モータ３４が主として第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの駆動を行い、さらに、第１又は第２モータ１２、１３が駆動することで、第１駆動輪１１Ｌと第２駆動輪１１Ｒとの間に回転差を生じさせることができる。

実施の形態４．
　図１９は、本発明の実施の形態４に係る走行装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係る走行装置４０は、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９とを連結する中間軸４１と、中間軸４１を駆動する第３モータ４２と、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と中間軸４１とを連結状態及び非連結状態に切り替える第１クラッチ４３と、第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９と中間軸４１とを連結状態及び非連結状態に切り替える第２クラッチ４４と、第１及び第２クラッチ４３、４４を連結状態及び非連結状態に制御する監視ＥＣＵ１７と、を備えている。

　中間軸４１は、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９との間に設けられており、第１及び第２クラッチ４３、４４を介して、各駆動軸１８、１９に連結される。第３モータ４２は、中間軸４１に設けられており、アンプ１６を介して制御ＥＣＵ１５に接続されている。制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６に制御信号を送信することで、アンプ１６を介して第３モータ４２の回転駆動を制御する。

　第１及び第２クラッチ４３、４４は、第１及び第２切替手段の一具体例であり、監視ＥＣＵ１７からの制御信号に応じて、第１駆動輪１１Ｌの駆動軸１８と中間軸４１とを連結状態及び非連結状態に切り替え、第２駆動輪１１Ｒの駆動軸１９と中間軸４１とを連結状態及び非連結状態に切り替える。

　本実施の形態４に係る走行装置４０において、他の構成は上記実施の形態１に係る走行装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　図２０は、本実施の形態４に係る走行装置の制御処理フローの一例をフローチャートである。例えば、第１及び第２モータ１２、１３が正常状態である場合において、図２１に示す如く、監視ＥＣＵ１７は、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２から検出信号を受信していないため、第１及び第２クラッチ４３、４４を非連結状態に制御する（ステップＳ４０１）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１及び第２モータ１２、１３の回転駆動を夫々制御して（ステップＳ４０２）、第１及び第２駆動輪１１Ｌ、１１Ｒの回転駆動を夫々制御する。

　その後、例えば、図２２に示す如く、第２モータ１３が故障すると、制御ＥＣＵ１５の異常検出部１５２は、第２モータ１３の電流センサから出力される電流値に基づいて第２モータ１３の異常状態を検出し（ステップＳ４０３のＹＥＳ）、検出信号を監視ＥＣＵ１７に対して出力する。

　監視ＥＣＵ１７は、異常検出部１５２からの検出信号に基づいて、異常状態が検出された側にある第２クラッチ４４を非連結状態から連結状態に制御する（ステップＳ４０４）。この状態において、制御ＥＣＵ１５は、アンプ１６を介して第１モータ１２の回転駆動を制御することで第１駆動輪１１Ｌの回転駆動を制御すると共に、アンプ１６を介して第３モータ４２の回転駆動を制御することで、中間軸４１、第２クラッチ４４、及び駆動軸１９を介して第２駆動輪１１Ｒの回転駆動を制御することができる（ステップＳ４０５）。

　以上、本実施の形態４に係る走行装置４０によれば、バックアップ用モータを１個設けるだけで、第１又は第２モータ１２、１３に異常が生じた場合でも、走行装置４０の倒立制御を維持することができ、さらに、前進、後進、右旋回、左旋回の走行制御を行うことができる。すなわち、低コスト化を実現しつつ、走行性能を維持することができる。

　なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態において、走行装置１０、２０、３０、４０は、倒立二輪車として構成されているが、これに限らず、例えば、倒立型又は非倒立型の一輪車、三輪車や四輪車等としも構成可能である。さらに、上記実施の形態１乃至４を任意に組み合わせることも可能である。

　また、上記実施形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、図２、図８、図１５及び図２０の処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

　この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の通信媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。また、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれる。

　本発明は、例えば、モータを用いて各駆動輪を駆動して走行する倒立二輪車などの走行装置に利用可能である。

　　１０、２０、３０、４０　　走行装置
　　１１Ｌ　第１駆動輪
　　１１Ｒ　第２駆動輪
　　１２　　第１モータ
　　１３　　第２モータ
　　１４　　クラッチ
　　１５　　制御ＥＣＵ
　　１６　　アンプ
　　１７　　監視ＥＣＵ
　　２２　　第１クラッチ
　　２４　　第２クラッチ
　　２５　　第３クラッチ
　　３４　　第３モータ
　　３５　　第１ロック装置
　　３６　　第２ロック装置
　　３７　　第３ロック装置
　　４３　　第１クラッチ
　　４４　　第２クラッチ
　１５１　　制御部
　１５２　　異常検出部
　３１１　　第１遊星歯車
　３２１　　第２遊星歯車

Claims

　第１駆動輪及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える切替手段と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、
　前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記切替手段の切り替えを制御する制御手段と、
　を備える、ことを特徴とする走行装置。
　請求項１記載の走行装置であって、
　前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを非連結状態から連結状態に切替えるように前記切替手段を制御する、ことを特徴とする走行装置。
　第１駆動輪及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第１モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える第１切替手段と、
　前記第２駆動輪の駆動軸と前記第２モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える第２切替手段と、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える第３切替手段と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、
　前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１、第２及び第３切替手段の前記切り替えを制御する制御手段と、
　を備える、ことを特徴とする走行装置。
　請求項３記載の走行装置であって、
　前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２切替手段を連結状態から非連結状態に制御し、かつ、前記第３切替手段を非連結状態から連結状態に制御する、ことを特徴とする走行装置。
　第１及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪と前記第１モータに係合された第１遊星歯車と、
　前記第２駆動輪と前記第２モータに係合された第２遊星歯車と、
　前記第１及び第２遊星歯車に係合する中間軸と、
　前記中間軸を駆動する第３モータと、
　前記第１モータの回転をロック状態及び解除状態にする第１ロック手段と、
　前記第２モータの回転をロック状態及び解除状態にする第２ロック手段と、
　前記中間軸の回転をロック状態及び解除状態にする第３ロック手段と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、
　前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１、第２及び第３ロック手段をロック状態及び解除状態に制御する制御手段と、
　を備える、ことを特徴とする走行装置。
　請求項５記載の走行装置であって、
　前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２ロック手段を解除状態からロック状態に制御し、かつ、前記第３ロック手段をロック状態から解除状態に制御する、ことを特徴とする走行装置。
　請求項５記載の走行装置であって、
　前記第１及び第２遊星歯車は、前記第１及び第２モータの駆動軸に連結された歯車に噛合するリングギアと、該リングギアに噛合し前記中間軸に夫々連結された複数のプラネタリギアと、該プラネタリギアに噛合し前記第１及び第２駆動輪の車軸に連結されたサンギアと、を夫々有する、ことを特徴とする走行装置。
　第１及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを連結する中間軸と、
　前記中間軸を駆動する第３モータと、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える第１切替手段と、
　前記第２駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える第２切替手段と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する異常検出手段と、
　前記異常検出手段により検出された前記異常状態に基づいて、前記第１及び第２切替手段を連結状態及び非連結状態に制御する制御手段と、
　を備える、ことを特徴とする走行装置。
　請求項８記載の走行装置であって、
　前記制御手段は、前記異常検出手段により前記異常状態が検出されたとき、該異常状態が検出された側にある前記第１及び第２切替手段を非連結状態から連結状態に制御する、ことを特徴とする走行装置。
　第１駆動輪及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御方法であって、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、
　前記検出された異常状態に基づいて、前記切り替えを制御する工程と、
　を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
　第１駆動輪及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御方法であって、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第１モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第２駆動輪の駆動軸と前記第２モータとを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、
　前記検出された異常状態に基づいて前記切り替えを制御する工程と、
　を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
　第１及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪と前記第１モータとに係合された第１遊星歯車と、
　前記第２駆動輪と前記第２モータとに係合された第２遊星歯車と、
　前記第１及び第２遊星歯車に係合する中間軸と、
　前記中間軸を駆動する第３モータと、を備える走行装置の制御方法であって、
　前記第１モータの回転をロック状態及び解除状態にする工程と、
　前記第２モータの回転をロック状態及び解除状態にする工程と、
　前記中間軸の回転をロック状態及び解除状態にする工程と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、
　前記検出された異常状態に基づいて、前記ロック状態及び解除状態に制御する工程と、
　を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
　第１及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸とを連結する中間軸と、
　前記中間軸を駆動する第３モータと、を備える走行装置の制御方法であって、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第２駆動輪の駆動軸と前記中間軸とを連結状態及び非連結状態に切り替える工程と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する工程と、
　前記検出された異常状態に基づいて、前記連結状態及び非連結状態に制御する工程と、
　を含む、ことを特徴とする走行装置の制御方法。
　第１駆動輪及び第２駆動輪と、
　前記第１駆動輪を駆動する第１モータと、
　前記第２駆動輪を駆動する第２モータと、を備える走行装置の制御プログラムであって、
　前記第１駆動輪の駆動軸と前記第２駆動輪の駆動軸を連結状態及び非連結状態に切り替える処理と、
　前記第１及び第２モータにおける異常状態を検出する処理と、
　前記検出された異常状態に基づいて、前記切り替えを制御する処理と、
　をコンピュータに実行させる走行装置の制御プログラム。