WO2021132705A1 - 車両 - Google Patents

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WO2021132705A1
WO2021132705A1 PCT/JP2020/049050 JP2020049050W WO2021132705A1 WO 2021132705 A1 WO2021132705 A1 WO 2021132705A1 JP 2020049050 W JP2020049050 W JP 2020049050W WO 2021132705 A1 WO2021132705 A1 WO 2021132705A1
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WO
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rotation
roll
torque
vehicle
yaw angular
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/049050
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English (en)
French (fr)
Inventor
敬造 荒木
水野 晃
昇太 久保
Original Assignee
株式会社エクォス・リサーチ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社エクォス・リサーチ filed Critical 株式会社エクォス・リサーチ
Priority to JP2021567757A priority Critical patent/JP7290175B2/ja
Publication of WO2021132705A1 publication Critical patent/WO2021132705A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/02Tricycles
    • B62K5/027Motorcycles with three wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/10Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels with means for inwardly inclining the vehicle body on bends
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Definitions

  • This specification relates to vehicles.
  • Various vehicles have been proposed.
  • a vehicle including an inclination angle changing unit for changing the inclination angle of the vehicle body in the vehicle width direction and an inclination control unit for controlling the inclination angle changing unit has been proposed.
  • the vehicle may be equipped with various devices that generate force.
  • a vehicle may include front wheels, which are steering wheels, and a motor that assists steering.
  • a motor changes the movement of the vehicle in various ways. For example, when the motor rotates the front wheels to the right while the vehicle is moving forward, the vehicle starts to turn to the right, the yaw angular acceleration increases, and the yaw angular velocity increases.
  • the relationship between the force acting on the vehicle and the movement of the vehicle is complicated. And there was room for ingenuity in controlling the vehicle.
  • This specification discloses a new technology for controlling a vehicle.
  • a vehicle that tilts inward when turning With the car body N (N is an integer of 2 or more) including 1 or more front wheels and 1 or more rear wheels, and N including 1 or more rotating wheels that can rotate in the width direction of the vehicle.
  • Wheels and A rotation driving device configured to apply a rotation torque, which is a torque for controlling the rotation of the one or more rotation wheels in the width direction, to the one or more rotation wheels.
  • a rotation control device configured to control the rotation drive device, and With The center of gravity of the vehicle body is arranged at a position distant from the center of rotation of the vehicle to the front side or the rear side when the vehicle turns.
  • the rotation control device is The rotation drive device is controlled using one or more control parameters including one or more of the yaw angular velocity of the vehicle, the yaw angular acceleration of the vehicle, and the roll angle of the vehicle body in the width direction. vehicle.
  • the rotation control device uses one or more control parameters including one or more of the yaw angular velocity of the vehicle, the yaw angular acceleration of the vehicle, and the roll angle of the vehicle body to provide the rotation drive device. Since it is controlled, the rotation control device can control the rotation drive device according to the state of the vehicle.
  • the vehicle described in Application Example 1 It is equipped with a turning input information acquisition device configured to acquire turning input information indicating the turning direction and the degree of turning.
  • the one or more control parameters include the yaw angular velocity of the vehicle.
  • the direction of the roll torque generated by the centrifugal force acting on the vehicle body by the yaw angular velocity is called the centrifugal force roll direction.
  • the centrifugal force roll direction When the one or more rotating wheels rotate in the direction of the rotating torque, the difference in the position between the center of gravity and the rotation center and the component of the yaw angular acceleration caused by the rotation of the one or more rotating wheels.
  • the direction of the roll torque generated by and is called the rotating roll direction.
  • the condition in which the vehicle speed, the turning input information, the rotation angle of the one or more driving wheels, and the roll angle of the vehicle body are kept constant is called a first condition.
  • the rotation control device is When the yaw angular velocity is maintained at a first yaw angular velocity different from zero under the first condition, the first rotation torque is output to the rotation drive device. When the yaw angular velocity is maintained at the second yaw angular velocity having the same direction and a larger magnitude than the first yaw angular velocity under the first condition, the second rotation torque is applied to the rotation.
  • the direction of the first differential torque obtained by subtracting the first rotation torque from the second rotation torque is in the direction of the rotation roll opposite to the centrifugal force roll direction associated with the second yaw angular velocity.
  • the direction of the associated rotational torque vehicle.
  • the rotation control device can add the yaw angular velocity.
  • the rotation drive device can be controlled according to the above.
  • the one or more control parameters include the yaw angular acceleration of the vehicle.
  • the direction of the roll torque generated by the difference in position between the center of gravity and the center of rotation and the yaw angular acceleration is called the yaw angular acceleration roll direction.
  • the rotating roll direction the direction of the roll torque generated by the rotation of the one or more rotation wheels and the position between the center of gravity and the rotation center.
  • the direction of the roll torque caused by the difference is called the rotating roll direction.
  • the condition in which the vehicle speed, the turning input information, the rotation angle of the one or more driving wheels, and the roll angle of the vehicle body are kept constant is called a first condition.
  • the rotation control device changes from a first yaw angular acceleration different from zero to a second yaw angular acceleration in a direction opposite to the first yaw angular acceleration under the first condition.
  • the rotation drive device is used to change the rotation torque from the third rotation torque to the fourth rotation torque.
  • the direction of the second differential torque obtained by subtracting the third rotation torque from the fourth rotation torque is the direction of the rotation roll opposite to the yaw angular acceleration roll direction corresponding to the second yaw angular acceleration.
  • the direction of the differential torque of the rotational torque that changes when the direction of the yaw angular acceleration changes in the opposite direction is the rotation opposite to the yaw angular acceleration roll direction corresponding to the changed yaw angular acceleration. Since it can be the direction of the rotation torque associated with the dynamic roll direction, the rotation control device can control the rotation drive device according to the yaw angular acceleration.
  • the vehicle according to any one of application examples 1 to 3. It is equipped with a turning input information acquisition device configured to acquire turning input information indicating the turning direction and the degree of turning.
  • the one or more control parameters include the roll angle of the vehicle body.
  • the one or more rotating wheels rotate in the direction of the rotating torque, the difference in the position between the center of gravity and the rotation center and the component of the yaw angular acceleration caused by the rotation of the one or more rotating wheels.
  • the direction of the roll torque generated by and is called the rotating roll direction.
  • the condition in which the vehicle speed, the turning input information indicating straight travel, the rotation angle of the one or more driving wheels, and the yaw angular velocity of the vehicle are maintained constant is called a second condition.
  • the rotation control device is When the roll angle is maintained at a first roll angle different from zero under the second condition, a fifth rotation torque is output to the rotation drive device. When the roll angle is maintained at the second roll angle having the same direction and a larger magnitude than the first roll angle under the second condition, the sixth rotation torque is applied to the rotation. Output to the drive unit The direction of the third differential torque obtained by subtracting the fifth rotation torque from the sixth rotation torque is associated with the rotation roll direction opposite to the roll direction from zero toward the second roll angle. Is the direction of the rotational torque. vehicle.
  • the rotation torque associated with the rotation roll direction opposite to the roll direction from zero to the roll angle can be output, so that the rotation control device rolls.
  • the rotation drive device can be controlled according to the angle.
  • the rotation control device can control the rotation drive device according to the roll angle.
  • the one or more front wheels include the one or more rotating wheels.
  • the center of gravity of the vehicle body is arranged at a position distant from the center of rotation to the front side.
  • the rotation roll direction is a direction opposite to the direction of the rotation torque. vehicle.
  • the rotation driving device when one or more front wheels include one or more rotating wheels, the rotation driving device can be appropriately controlled.
  • the vehicle according to any one of application examples 1 to 6.
  • the one or more control parameters include the roll angle of the vehicle body.
  • the rotation control device controls the rotation drive device by using the first roll torque component specified by using the roll angle.
  • the size of the first roll torque component increases as the size of the roll angle increases. vehicle.
  • the rotation control device can control the rotation drive device according to the state of the vehicle.
  • the vehicle according to any one of application examples 1 to 7.
  • the one or more control parameters include the vehicle speed and the yaw angular velocity of the vehicle.
  • the rotation control device controls the rotation drive device by using a second roll torque component specified by using the vehicle speed and the yaw angular velocity.
  • the magnitude of the second roll torque component increases as the vehicle speed increases, and increases as the yaw angular velocity increases. vehicle.
  • the rotation control device can control the rotation drive device according to the state of the vehicle.
  • the one or more control parameters include the yaw angular acceleration of the vehicle.
  • the rotation control device controls the rotation drive device by using a third roll torque component specified by using the yaw angular acceleration.
  • the magnitude of the third roll torque component increases as the magnitude of the yaw angular acceleration increases. vehicle.
  • the rotation control device can control the rotation drive device according to the state of the vehicle.
  • the vehicle according to any one of application examples 1 to 6. It is equipped with a turning input information acquisition device configured to acquire turning input information indicating the turning direction and the degree of turning.
  • the one or more control parameters include the roll angle of the vehicle body, the yaw angular velocity of the vehicle, the yaw angular acceleration of the vehicle, the vehicle speed, and the turning input information.
  • the rotation control device is The target roll torque is specified by using the turning input information and the roll angle of the vehicle body.
  • the first roll torque component is specified using the roll angle, and the first roll torque component is specified.
  • the second roll torque component is specified using the vehicle speed and the yaw angular velocity, and the second roll torque component is specified.
  • the third roll torque component is identified using the yaw angular acceleration, and the third roll torque component is identified.
  • the fourth roll torque is obtained by subtracting the combined roll torque of a plurality of roll torques including the first roll torque component, the second roll torque component, and the third roll torque component from the target roll torque. Identify the ingredients and The size of the first roll torque component increases as the size of the roll angle increases.
  • the magnitude of the second roll torque component increases as the vehicle speed increases, and increases as the yaw angular velocity increases.
  • the magnitude of the third roll torque component increases as the magnitude of the yaw angular acceleration increases.
  • the rotation control device applies a rotation torque for adding an angular velocity associated with the fourth roll torque component, which is an angular velocity of the rotation angle of the one or more rotation wheels, to the rotation drive device. To output to vehicle.
  • the rotation control device since the rotation control device uses three types of roll torque components, the rotation drive device can be appropriately controlled.
  • the technology disclosed in the present specification can be realized in various aspects, for example, a vehicle, a vehicle control device, a vehicle control method, and the like.
  • (A)-(C) is explanatory drawing which shows the vehicle 10 as one Example. It is explanatory drawing which shows the vehicle 10 as one Example.
  • (A) and (B) are schematic views showing the state of the vehicle 10 on the horizontal ground GL.
  • (C) and (D) are simplified rear views of the vehicle 10. It is explanatory drawing of the balance of the force at the time of turning. It is explanatory drawing which shows the simplified relationship between a wheel angle Aw and a turning radius R.
  • (A)-(F) are explanatory views of the roll torque acting on the vehicle body 90. It is a block diagram which shows the structure about the control of a vehicle 10. It is a flowchart which shows the example of the control process of a steering motor 65.
  • (A) is a flowchart which shows an example of the determination process of the 4th control value Cw4.
  • (B) is a graph showing an example of the fourth control value Cw4.
  • (A)-(C) are graphs showing an example of rotation torque Tqw. It is a flowchart which shows the example of the control process of a lean motor 25. It is explanatory drawing which shows the vehicle 10a of 2nd Example. It is a flowchart which shows the example of the control process of a steering motor 65. It is a flowchart which shows the example of the determination process (FIG. 18: S220a) of the 1st control value Cw1.
  • (A) and (B) are explanatory views of roll torques Tq3 and Tq4 when the rear wheel is a rotating wheel.
  • FIG. 1 (A) -FIG. 1 (C) and FIG. 2 are explanatory views showing a vehicle 10 as an embodiment.
  • 1 (A) shows a right side view of the vehicle 10
  • FIG. 1 (B) shows a top view of the vehicle 10
  • FIG. 1 (C) shows a bottom view of the vehicle 10
  • FIG. The rear view of the vehicle 10 is shown.
  • 1 (A) -FIG. 1 (C) shows a vehicle 10 placed on a horizontal ground GL (FIG. 1 (A)) and not tilted.
  • FIG. 2 shows six directions DF, DB, DU, DD, DR, DL.
  • the front direction DF is the front direction (that is, the forward direction) of the vehicle 10, and the rear direction DB is the opposite direction of the front direction DF.
  • the upward DU is vertically upward
  • the downward DD is vertically downward (that is, the opposite direction of the upward DU).
  • the vertical downward direction is the direction of gravity.
  • the right DR is the right direction as seen from the vehicle 10 traveling in the front DF
  • the left DL is the opposite direction of the right DR.
  • Direction DF, DB, DR, DL are all horizontal directions.
  • the right and left directions DR and DL are perpendicular to the front direction DF.
  • the vehicle 10 is a small vehicle for one person.
  • Vehicle 10 (FIGS. 1 (A) and 1 (B)) is a tricycle having a vehicle body 90, front wheels 12F, left rear wheels 12L, and right rear wheels 12R.
  • the front wheel 12F is an example of a rotating wheel, and is arranged at the center of the vehicle 10 in the width direction.
  • the rotating wheel is a wheel that can rotate in the width direction (that is, the right direction and the left direction) of the vehicle 10.
  • the traveling direction of the rotating wheel can be rotated to the right and left from the forward DF.
  • the front wheels 12F are supported by the vehicle body 90 so as to be rotatable.
  • the rear wheels 12R and 12L are driving wheels.
  • the rear wheels 12R and 12L are arranged symmetrically with respect to the center in the width direction of the vehicle 10 and separated from each other.
  • the vehicle body 90 (FIG. 1 (A)) has a main body 20.
  • the main body 20 is formed from the bottom 20b, the front wall 20a connected to the front DF side of the bottom 20b, the rear wall 20c connected to the rear DB side of the bottom 20b, and the upper end of the rear wall 20c. It has a support portion 20d extending toward the rearward DB.
  • the main body 20 has, for example, a metal frame and a panel fixed to the frame.
  • the vehicle body 90 further includes a seat 11 fixed on the bottom 20b, an accelerator pedal 45 and a brake pedal 46 arranged on the front DF side of the seat 11, a control device 100 fixed to the bottom 20b, and a battery 120. It has a front wheel support device 41 fixed to an end portion on the upward DU side of the front wall portion 20a, and a handle 41a attached to the front wheel support device 41.
  • other members for example, a roof, a headlight, etc.
  • the vehicle body 90 includes a member fixed to the main body 20.
  • the front wheel support device 41 (FIG. 1 (A)) is a device that rotatably supports the front wheel 12F around the rotation shaft Ax1.
  • the front wheel support device 41 includes a front fork 17, a bearing 68, and a steering motor 65.
  • the front fork 17 is a telescopic type fork that rotatably supports the front wheel 12F and has, for example, a coil spring and a shock absorber.
  • the bearing 68 connects the front wall portion 20a of the main body portion 20 and the front fork 17.
  • the bearing 68 rotatably supports the front fork 17 (and thus the front wheel 12F) with respect to the vehicle body 90 around the rotation shaft Ax1.
  • the rotatable range of the front fork 17 may be a predetermined angle range (for example, a range of less than 180 degrees).
  • the angle range may be limited by the front fork 17 coming into contact with other parts of the vehicle body 90.
  • the steering motor 65 is an electric motor and is connected to the front wall portion 20a of the main body portion 20 and the front fork 17.
  • the steering motor 65 generates torque to rotate the front fork 17 (and thus the front wheels 12F) in the width direction (that is, to the right and to the left).
  • the steering motor 65 is configured to apply a rotation torque, which is a torque for controlling the rotation of the front wheels 12F in the width direction, to the front wheels 12F (hereinafter, also referred to as a rotation drive device 65).
  • the handle 41a is a member that can rotate in the right direction and the left direction.
  • the rotation angle (also referred to as an input angle) of the handle 41a with respect to a predetermined rotation position (referred to as a straight rotation position) indicating straight movement is an example of turning input information indicating a turning direction and a degree of turning.
  • "input angle zero" indicates straight travel
  • "input angle> zero” indicates right turn
  • "input angle ⁇ zero" indicates left turn.
  • the magnitude of the input angle ie, absolute value indicates the degree of turning.
  • the driver can input the turning input information by operating the steering wheel 41a.
  • the handle 41a and the front fork 17 are not mechanically connected.
  • an elastic body for example, a spring such as a coil spring or a leaf spring, a resin such as rubber or silicon
  • a spring such as a coil spring or a leaf spring
  • a resin such as rubber or silicon
  • the wheel angle Aw (FIG. 1 (B)) is an angle indicating the direction of the front wheels 12F with respect to the vehicle body 90.
  • the wheel angle Aw is the angle of the front wheel 12F in the traveling direction D12 with reference to the front direction DF.
  • the wheel angle Aw indicates an angle around an axis parallel to the upward direction of the vehicle body 90 (same as the vertical upward DU when the vehicle body 90 is not inclined with respect to the vertically upward DU).
  • the wheel angle Aw indicates the rotation angle of the front wheel 12F. When the front wheels 12F are steered, the wheel angle Aw corresponds to the so-called steering angle.
  • the steering motor 65 is controlled by the control device 100 (FIG. 1 (A)).
  • the control device 100 FIG. 1 (A)
  • the direction D12 of the front wheels 12F it is permissible for the direction D12 of the front wheels 12F to rotate to the left or right independently of the input angle. Details of the control of the steering motor 65 will be described later.
  • the angle CA in FIG. 1 (A) is a so-called caster angle.
  • the caster angle CA is the upward direction of the vehicle body 90 (the same as the vertical upward direction DU when the vehicle body 90 is not inclined with respect to the vertical upward direction DU) and the vertical upward direction DU side along the rotation axis Ax1.
  • the caster angle CA is greater than zero. Therefore, the direction toward the DU side in the vertical upward direction along the rotation axis Ax1 is inclined diagonally backward.
  • the intersection P2 between the rotation shaft Ax1 of the front wheel support device 41 and the ground GL is on the front DF side of the contact center P1 of the front wheel 12F with the ground GL. Is located in.
  • the distance Lt of the backward DB between these points P1 and P2 is called a trail.
  • a positive trail Lt indicates that the contact center P1 is located on the rearward DB side of the intersection P2.
  • the contact center P1 is the center of gravity of the contact region Ca1 between the front wheel 12F and the ground GL.
  • the center of gravity of the contact region is the position of the center of gravity when it is assumed that the mass is evenly distributed in the contact region.
  • the contact center PbR of the contact region CaR between the right rear wheel 12R and the ground GL and the contact center PbL of the contact region CaL between the left rear wheel 12L and the ground GL are similarly specified.
  • the two rear wheels 12R and 12L are rotatably supported by the rear wheel support portion 80.
  • the rear wheel support portion 80 is fixed to the link mechanism 30, the lean motor 25 fixed to the upper part of the link mechanism 30, the first support portion 82 fixed to the upper part of the link mechanism 30, and the front part of the link mechanism 30. It has a second support portion 83 (FIG. 1 (A)) and the like.
  • FIG. 1A the portion of the rear wheel support portion 80 hidden behind the right rear wheel 12R is also shown by a solid line.
  • FIG. 1B the rear wheel support portion 80 hidden in the main body portion 20, the rear wheels 12R and 12L, and the connecting rod 75 described later are shown by solid lines.
  • the link mechanism 30 is shown in a simplified manner.
  • the first support portion 82 (FIG. 2) includes a plate-shaped portion extending parallel to the rightward DR on the upward DU side of the rear wheels 12R and 12L.
  • the second support portion 83 (FIGS. 1 (A) and 1 (B)) is arranged between the left rear wheel 12L and the right rear wheel 12R on the front DF side of the link mechanism 30.
  • the right rear wheel 12R (FIGS. 1 (B) and 2) is connected to the right drive motor 51R.
  • the right drive motor 51R is an electric motor and is fixed to the right side portion of the rear wheel support portion 80.
  • the rotating shaft Axw2 (FIG. 2) of the right drive motor 51R is the same as the rotating shaft of the right rear wheel 12R.
  • the configuration of the left rear wheel 12L and the left drive motor 51L is the same as the configuration of the right rear wheel 12R and the right drive motor 51R, respectively.
  • These drive motors 51L and 51R are in-wheel motors that directly drive the rear wheels 12R and 12L.
  • the entire left drive motor 51L and the right drive motor 51R are also referred to as a drive system 51S.
  • FIG. 1 (A) -FIG. 1 (C) and FIG. 2 show a state in which the vehicle body 90 stands upright on a horizontal ground GL without tilting (a state in which the roll angle Ar described later is zero). Has been done.
  • this state is referred to as an upright state.
  • the rotation axis Axw3 (FIG. 2) of the left rear wheel 12L and the rotation axis Axw2 of the right rear wheel 12R are located on the same straight line and are parallel to the rightward DR.
  • the link mechanism 30 (FIG. 2) is a so-called parallel link.
  • the link mechanism 30 has three vertical link members 33L, 21, 33R arranged in order toward the right DR, and two horizontal link members 31U, 31D arranged in order toward the downward DD. ..
  • the vertical link members 33L, 21, 33R are parallel in the vertical direction
  • the horizontal link members 31U, 31D are parallel in the horizontal direction.
  • the two vertical link members 33L and 33R and the two horizontal link members 31U and 31D form a parallelogram link mechanism.
  • the middle-vertical link member 21 connects the central portions of the horizontal link members 31U and 31D.
  • link members 33L, 33R, 31U, 31D, 21 are rotatably connected to each other.
  • the axis of rotation is parallel to the forward DF.
  • the link members connected to each other may be relatively rotatable about a rotation axis within a predetermined angle range (for example, a range of less than 180 degrees).
  • a left drive motor 51L is fixed to the left vertical link member 33L.
  • a right drive motor 51R is fixed to the right vertical link member 33R.
  • a first support portion 82 and a second support portion 83 (FIG. 1 (A)) are fixed to the upper portion of the middle vertical link member 21.
  • the link members 33L, 21, 33R, 31U, 31D and the support portions 82, 83 are made of, for example, metal.
  • the link mechanism 30 has a bearing for rotatably connecting a plurality of link members.
  • the bearing 38 rotatably connects the lower horizontal link member 31D and the middle vertical link member 21, and the bearing 39 rotatably connects the upper horizontal link member 31U and the middle vertical link member 21.
  • a plurality of other link members are also connected by bearings.
  • the lean motor 25 is an example of a tilting drive device configured to drive the link mechanism 30, and in this embodiment, it is an electric motor.
  • the lean motor 25 is connected to the middle vertical link member 21 and the upper horizontal link member 31U.
  • the rotation axis of the lean motor 25 is the same as the rotation axis of the bearing 39, and is located at the center of the vehicle 10 in the width direction.
  • the lean motor 25 rotates the upper horizontal link member 31U with respect to the middle vertical link member 21. As a result, the vehicle 10 is tilted in the width direction (that is, to the right or to the left). This tilting motion is also called a roll motion.
  • FIG. 3 (A) and 3 (B) are schematic views showing the state of the vehicle 10 on the horizontal ground GL.
  • a simplified rear view of the vehicle 10 is shown in the figure.
  • FIG. 3A shows a state in which the vehicle 10 is upright
  • FIG. 3B shows a state in which the vehicle 10 is tilted.
  • the vehicle body upward direction DVU in the figure is the vehicle body 90 upward direction.
  • the vehicle body upward DVU is the same as the upward DU.
  • a predetermined upward direction with respect to the vehicle body 90 is used as the vehicle body upward direction DVU.
  • the middle-vertical link member 21 rotates clockwise with respect to the upper-horizontal link member 31U, so that the right rear wheel is relative to the vehicle body 90.
  • the 12R moves to the DVU side in the upward direction of the vehicle body, and the left rear wheel 12L moves to the opposite side.
  • these wheels 12F, 12R, 12L incline to the right DR side with respect to the ground GL.
  • the entire vehicle 10 including the vehicle body 90 is inclined to the right DR side with respect to the ground GL.
  • the vehicle 10 is tilted to the left DL side by rotating the middle-vertical link member 21 in the counterclockwise direction with respect to the upper-horizontal link member 31U.
  • the horizontal link members 31U and 31D are rotatably supported by the vehicle body 90 (via the middle-vertical link member 21, the first support portion 82, and the suspension system 70 described later).
  • the rear wheels 12R and 12L are connected to the vehicle body 90 via a plurality of members including the horizontal link members 31U and 31D. Therefore, by rotating the lateral link members 31U and 31D with respect to the vehicle body 90, the distance of the vehicle body upward DVU between the rear wheels 12R and 12L and the vehicle body 90 changes.
  • the rotating shafts (bearings 39, 38) of the horizontal link members 31U and 31D are arranged between the right rear wheel 12R and the left rear wheel 12L. Therefore, when the lateral link members 31U and 31D rotate, the moving direction of the right rear wheel 12R is opposite to the moving direction of the left rear wheel 12L.
  • the vehicle body upward DVU is inclined to the right DR side with respect to the upward DU.
  • the angle between the upward DU and the vehicle body upward DVU when the vehicle 10 is viewed while facing the forward DF is referred to as a roll angle Ar or an inclination angle Ar.
  • “Ar> zero” indicates an inclination toward the right DR side
  • “Ar ⁇ zero” indicates an inclination toward the left DL side.
  • FIG. 3B shows the control angle Ac of the link mechanism 30.
  • the control angle Ac indicates the angle of the direction of the middle-vertical link member 21 with respect to the direction of the upper-horizontal link member 31U.
  • “Ac> zero” indicates that the middle-vertical link member 21 is tilted clockwise with respect to the upper-horizontal link member 31U in the rear view of FIG. 3 (B).
  • "Ac ⁇ zero" indicates that the middle-vertical link member 21 is tilted counterclockwise with respect to the upper-horizontal link member 31U.
  • the control angle Ac is approximately the same as the roll angle Ar.
  • the axis AxL on the ground GL in FIGS. 3 (A) and 3 (B) is the inclined axis AxL.
  • the link mechanism 30 and the lean motor 25 can tilt the vehicle 10 to the right and left with respect to the tilt axis AxL.
  • the tilt axis AxL is also referred to as a roll axis.
  • the roll axis AxL is a straight line passing through the contact center P1 between the front wheel 12F and the ground GL and parallel to the front direction DF.
  • the link mechanism 30 is an example of a tilting device configured to tilt the vehicle body 90 in the width direction of the vehicle 10 (also referred to as a tilting device 30).
  • FIGS. 3 (C) and 3 (D) show a simplified rear view of the vehicle 10 as in FIGS. 3 (A) and 3 (B).
  • the ground GLx is inclined obliquely with respect to the vertically upward DU (the right side is high and the left side is low).
  • FIG. 3C shows a state in which the control angle Ac is zero. In this state, all wheels 12F, 12R, 12L stand upright with respect to the ground GLx.
  • the vehicle body upward DVU is perpendicular to the ground GLx and is inclined to the left DL side with respect to the vertically upward DU.
  • FIG. 3D shows a state in which the roll angle Ar is zero.
  • the upper horizontal link member 31U is substantially parallel to the ground GLx and is inclined in the counterclockwise direction with respect to the middle vertical link member 21.
  • the wheels 12F, 12R, and 12L are inclined with respect to the ground GL.
  • the roll angle Ar of the vehicle body 90 may be different from the control angle Ac of the link mechanism 30.
  • the rear wheel support portion 80 has a lock mechanism (not shown) that stops the movement of the link mechanism 30. By operating the lock mechanism, the control angle Ac is fixed. For example, when the vehicle 10 is parked, the control angle Ac is fixed at zero.
  • the main body 20 is connected to the rear wheel support 80 by the suspension system 70 and the connecting rod 75.
  • the suspension system 70 has a left suspension 70L and a right suspension 70R.
  • the suspensions 70L and 70R are connected to the support portion 20d of the main body portion 20 and the first support portion 82 of the rear wheel support portion 80, respectively.
  • the suspensions 70L and 70R have coil springs 71L and 71R and shock absorbers 72L and 72R, and are expandable and contractible.
  • the suspension system 70 allows relative movement between the rear wheel support 80 and the body 20.
  • the connecting rod 75 is a rod extending in the forward DF.
  • the connecting rod 75 is arranged at the center of the vehicle 10 in the width direction.
  • the end portion of the connecting rod 75 on the front DF side is rotatably connected to the rear wall portion 20c of the main body portion 20 (for example, a ball joint).
  • the end portion of the connecting rod 75 on the rear DB side is rotatably connected to the second support portion 83 of the rear wheel support portion 80 (for example, a ball joint).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the balance of forces during turning.
  • a rear view of the rear wheels 12R and 12L when the turning direction is the right direction is shown.
  • the control device 100 (FIG. 1 (A)) causes the rear wheels 12R and 12L (and thus the vehicle body 90) to incline to the right DR with respect to the ground GL.
  • the steering motor 65 and the lean motor 25 are controlled.
  • FIG. 4 shows the center of gravity 90c.
  • the center of gravity 90c is the center of gravity of the vehicle body 90.
  • the center of gravity 90c of the vehicle body 90 is the center of gravity of the vehicle body 90 in a state where the occupant (and luggage if possible) is loaded.
  • the first force F1 in the figure is a centrifugal force acting on the vehicle body 90.
  • the second force F2 is the gravity acting on the vehicle body 90.
  • the force acting on the vehicle body 90 will act on the center of gravity 90c of the vehicle body 90.
  • the mass of the vehicle body 90 is M (kg)
  • the gravitational acceleration is g (approximately 9.8 m / s 2 )
  • the roll angle of the vehicle 10 in the vertical direction is Ar (degrees)
  • the speed (that is, the vehicle speed) is V (m / s)
  • the turning radius is R (m).
  • the first force F1 and the second force F2 are represented by the following equations 1 and 2.
  • Equation 1) F1 (M * V 2 ) / R
  • F2 M * g
  • * is a multiplication symbol (hereinafter the same).
  • the force F1b in the figure is a component of the first force F1 in the direction perpendicular to the vehicle body upward DVU.
  • the force F2b is a component of the second force F2 in the direction perpendicular to the vehicle body upward DVU.
  • the force F1b and the force F2b are represented by the following equations 3 and 4.
  • F1b F1 * cos (Ar)
  • F2b F2 * sin (Ar)
  • cos () is a cosine function
  • sin () is a sine function
  • the force F1b is a component that rotates the vehicle body upward DVU to the left DL side
  • the force F2b is a component that rotates the vehicle body upward DVU to the right DR side.
  • the relationship between F1b and F2b is expressed by the following formula 5 (formula 5)
  • F1b F2b.
  • tan () is a tangent function (hereinafter the same).
  • Equation 6 holds without depending on the mass M of the vehicle body 90.
  • Ar the absolute value of the roll angle Ar
  • Equation 6a the absolute value of the roll angle Ar
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a simplified relationship between the wheel angle Aw and the turning radius R.
  • the wheels 12F, 12R, and 12L viewed facing downward DD are shown.
  • the roll angle Ar is zero (that is, the vehicle body upward DVU is parallel to the downward DD).
  • the traveling direction D12 of the front wheel 12F rotates in the right direction DR, and the vehicle 10 turns in the right direction DR.
  • the front center Cf in the figure is the contact center P1 (FIG. 1 (C)) of the front wheel 12F.
  • the front center Cf is located on a straight line including the rotation axis Axw1 of the front wheels 12F.
  • the rear center Cb is the center between the contact centers PbR and PbL (FIG. 1 (C)) of the two rear wheels 12R and 12L.
  • the rear center Cb is located at the center between the rear wheels 12R and 12L on a straight line including the rotation axes Axw2 and Axw3 of the rear wheels 12R and 12L.
  • the center Cr located on the right DR side of the vehicle 10 is the center of turning.
  • the turning motion of the vehicle 10 includes a revolution motion of the vehicle 10 and a rotation motion of the vehicle 10.
  • the center Cr is the center of the revolution motion (also called the center Cr of revolution).
  • the rear wheels 12R and 12L are not rotating wheels, but the front wheels 12F are rotating wheels. Therefore, the rotation center is approximately the same as the posterior center Cb.
  • the wheelbase Lh is the distance of the forward DF between the front center Cf and the rear center Cb. As shown in FIG. 1A, the wheelbase Lh is the same as the distance of the forward DF between the rotating shafts Axw1 of the front wheels 12F and the rotating shafts Axw2 and Axw3 of the rear wheels 12R and 12L.
  • the front center Cf, the rear center Cb, and the revolution center Cr form a right triangle.
  • the internal angle of the point Cb is 90 degrees.
  • the internal angle of the point Cr is the same as the wheel angle Aw. Therefore, the relationship between the wheel angle Aw and the turning radius R is expressed by the following equation 7.
  • Aw arctan (Lh / R) (Equation 7)
  • arctan () is an inverse function of the tangent function (hereinafter, the same applies).
  • Equations 6, 6a, and 7 are relational expressions that are established when the vehicle 10 is turning while the speed V and the turning radius R do not change. Specifically, Equations 6, 6a, and 7 show a static state in which the force F1b (FIG. 4) caused by centrifugal force and the force F2b caused by gravity are balanced. Equation 7 can be used as a good approximation equation showing the relationship between the wheel angle Aw and the turning radius R.
  • the actual behavior of the vehicle 10 and the simplified behavior of FIG. For example, the actual force acting on a vehicle changes dynamically. By controlling the vehicle 10 in consideration of the dynamic change of the force, the deviation between the intended movement of the control of the vehicle 10 and the actual movement of the vehicle 10 can be reduced.
  • the control device 100 controls the vehicle 10 in consideration of a plurality of types of roll torques acting on the vehicle body 90.
  • a plurality of types of roll torque will be described.
  • FIG. 6A shows a calculation formula for the roll torque Tqr.
  • one quotation mark "'" attached to the end of a variable indicates a first derivative with respect to time.
  • the two quotation marks "" "indicate the second derivative with respect to time.
  • Ar ′′ indicates the second derivative of the roll angle Ar with respect to time, that is, the roll angular acceleration.
  • 6 (C), 6 (D), and 6 (F) show a state in which the vehicle body 90 is tilted to the right DR (Ar> zero).
  • FIG. 6E is an explanatory view of the wheels 12F, 12R, 12L and the center of gravity 90c when viewed in the direction opposite to the vehicle body upward direction DVU.
  • a rightward DR and a leftward DL are shown for reference. When the roll angle Ar is different from zero, these directions DR and DL are not perpendicular to the vehicle body upward DVU but diagonally.
  • the variable Z (FIGS. 6 (A) and 6 (B)) is the distance between the roll axis AxL and the center of gravity 90c of the vehicle body 90.
  • the roll axis AxL is located on the ground GL. Therefore, the distance Z is the same as the distance of the vertically upward DU between the ground GL and the center of gravity 90c in the upright state (FIG. 6 (B)).
  • the projection point PcL when the center of gravity 90c is projected onto the ground GL toward the vertical DD is located on the roll axis AxL.
  • the vertical axis Ux is an axis that passes through the projection point PcL and is parallel to the vertically upward DU.
  • the vehicle upper axis VUx is an axis that passes through the projection point PcL and is parallel to the vehicle body upward DVU.
  • the vehicle upper shaft VUx passes through the projection point PcL and the center of gravity 90c.
  • the angle formed by the vehicle upper shaft VUx and the vertical shaft Ux is a roll angle Ar.
  • the roll torque Tqr is approximated by two components, “I * Ar''” and “M * Z 2 * Ar''”.
  • the variable I is the moment of inertia of the vehicle body 90 when the rotation axis passes through the center of gravity 90c (here, the rotation axis is parallel to the roll axis AxL).
  • M * Z 2 is an additional term when the rotation axis is separated from the center of gravity 90c by a distance Z.
  • the coefficient "I + M * Z 2 " is determined in advance by measuring the ratio of the roll torque Tqr and the roll angular acceleration Ar'' experimentally.
  • the roll torque Tqr acting on the vehicle body 90 when the roll angular acceleration of the vehicle body 90 is Ar'' is calculated by the formula “(I + M * Z 2 ) * Ar''” in FIG. 6 (A).
  • the roll torque Tqr acts on the vehicle body 90 the roll angular acceleration Ar'' is calculated by "Tqr / (I + M * Z 2 )".
  • such roll torque Tqr is decomposed into four components Tq1-Tq4.
  • the first roll torque Tq1 is a roll torque caused by gravity acting on the vehicle body 90.
  • FIG. 6C is an explanatory diagram of the first roll torque Tq1.
  • the second force F12 rolls the vehicle body 90.
  • the roll torque caused by the second force F12 is the first roll torque Tq1.
  • the direction of the first roll torque Tq1 is a direction from the vertically upward direction DU toward the vehicle body upward direction DVU, that is, a direction in which the magnitude of the roll angle Ar is increased.
  • the second roll torque Tq2 is a roll torque caused by the yaw angular velocity (more specifically, centrifugal force) of the vehicle 10.
  • FIG. 6D is an explanatory diagram of the second roll torque Tq2.
  • the variable Ay'in the figure is the yaw angular velocity of the vehicle 10 (the variable Ay corresponds to the yaw angle).
  • the yaw angular velocity Ay' is also called the yaw rate.
  • the yaw angular velocity Ay' indicates the yaw angular velocity around the axis parallel to the vehicle body upward DVU.
  • Such a yaw angular velocity Ay' is a yaw angular velocity around an axis perpendicular to the ground (hereinafter, also referred to as a ground vertical axis) (that is, an angular velocity of turning of the vehicle 10) around an axis parallel to the vehicle body upward DVU.
  • the vertical axis of the ground can be oblique to the vertically upward DU.
  • the force F22 in the figure is a component of the centrifugal force acting on the vehicle body 90 perpendicular to the vehicle body upward DVU.
  • the yaw angular velocity Ay' indicates a right turn. Therefore, the centrifugal force component F22 faces the DL side in the left direction.
  • This centrifugal force component F22 rolls the vehicle body 90.
  • the roll torque caused by the centrifugal force component F22 is the second roll torque Tq2.
  • the direction of the second roll torque Tq2 (referred to as the centrifugal force roll direction) is the right direction or the left direction, which is the direction opposite to the turning direction indicated by the yaw angular velocity Ay'.
  • the direction of the second roll torque Tq2 is the left direction.
  • the third roll torque Tq3 is a roll torque caused by the yaw angular acceleration of the vehicle 10.
  • 6 (E) and 6 (F) are explanatory views of the third roll torque Tq3.
  • the rotation center Rc is shown in FIG. 6 (E).
  • the rear wheels 12R and 12L are not rotating wheels, but the front wheels 12F are rotating wheels.
  • the direction of the traveling vehicle 10 (for example, the front direction DF) changes to the right or left around the vicinity of the rear wheels 12R and 12L. If the wheels 12F, 12R, 12L do not slide with respect to the ground, the rotation center Rc may be located at the center between the rear wheels 12R, 12L (specifically, the rear center Cb in FIG. 5).
  • the rotation center Rc can deviate from the rear center Cb. In either case, the rotation center Rc is located near the center between the rear wheels 12R and 12L. Normally, in the top view of FIG. 6E, the center of gravity 90c of the vehicle body 90 is close to the central portion of the vehicle body 90. Therefore, the center of gravity 90c of the vehicle body 90 is arranged at a position away from the rotation center Rc on the forward DF side.
  • the distance X in the figure is the difference (distance) in the position of the forward DF between the center of gravity 90c and the rotation center Rc.
  • the variable Ay ′′ in the figure is the yaw angular acceleration of the vehicle 10.
  • the yaw angular acceleration Ay ′′ is the yaw angular acceleration around the axis parallel to the vehicle body upward DVU.
  • the yaw angular acceleration Ay ′′ indicates the angular acceleration of the rotation of the vehicle 10 centered on the rotation center Rc.
  • Such yaw angular acceleration Ay ′′ indicates a component of yaw angular acceleration around the ground vertical axis that is parallel to the vehicle body upward DVU.
  • the yaw angular velocity Ay ′ changes so that the degree of right turning becomes large.
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ is in the clockwise direction on the top view
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ is referred to as a right direction.
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ is counterclockwise, the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ is to the left.
  • the center of gravity 90c of the vehicle body 90 is arranged at a position separated from the rotation center Rc by a distance X on the forward DF side. Therefore, the component F32 of the inertial force in the direction opposite to the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ acts on the vehicle body 90 (referred to as the inertial force component F32).
  • the direction of the inertial force component F32 is perpendicular to the vehicle body upward direction DVU.
  • the direction from the rotation center Rc toward the center of gravity 90c is substantially parallel to the forward DF. Therefore, the direction of the inertial force component F32 is approximately perpendicular to the forward DF.
  • the magnitude of the inertial force component F32 is represented by the product of the mass M and the acceleration A90 of the center of gravity 90c caused by the yaw angular acceleration Ay ′′.
  • the acceleration A90 is represented by the product of the distance X and the yaw angular acceleration Ay ′′. Therefore, the magnitude of the inertial force component F32 is calculated by the calculation formula "M * X * Ay".
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ that is, the changing direction of the yaw angular velocity Ay ′′ is the clockwise direction. In this case, the direction of the inertial force component F32 is toward the left DL side.
  • FIG. 6 (F) shows the inertial force component F32.
  • the inertial force component F32 rolls the vehicle body 90.
  • the roll torque caused by the inertial force component F32 is the third roll torque Tq3.
  • the direction of the third roll torque Tq3 (referred to as the yaw angular acceleration roll direction) is the right direction or the left direction, which is opposite to the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′. For example, when the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ is the direction of turning right, the direction of the third roll torque Tq3 is the left direction.
  • the fourth roll torque Tq4 is a roll torque caused by the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw (FIG. 5).
  • the front center Cf, the rear center Cb, and the revolution center Cr form a right triangle.
  • the roll angle Ar is zero
  • the vehicle body upward DVU is parallel to the vertical downward DD. Therefore, the arrangement of the points Cf, Cb, and Cr shown in FIG. 5 is the same as the arrangement when the points Cf, Cb, and Cr are viewed in the direction parallel to the vehicle body upward direction DVU.
  • equation A3 holds.
  • V Rx * Ay'
  • Equation A3 is transformed into formula A4.
  • Equation A5 By substituting the formula A2 into the formula A4, the formula A5 is derived.
  • the fourth roll torque Tq4 is a roll torque caused by the yaw angular acceleration Ay'' of the formula A6.
  • the magnitude of the fourth roll torque Tq4 is derived by substituting the equation A6 into the yaw angular acceleration Ay'' of the equation for calculating the magnitude of the third roll torque Tq3 in FIG. 6 (F), and is represented by the equation A7. Will be done.
  • the fourth roll torque Tq4 can be applied to the vehicle body 90 by using the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw.
  • the direction of the fourth roll torque Tq4 (also referred to as the rotation roll direction) is the direction opposite to the direction of the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw. For example, when the wheel angle Aw rotates to the right DR (Aw'> zero), the direction of the fourth roll torque Tq4 is the left direction.
  • Equation A8 indicates the magnitude of the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw required to generate the fourth roll torque Tq4.
  • the roll torque Tqr described with reference to FIG. 6A can be approximated by the combined torque Tqx of the four roll torques Tq1-Tq4 described above.
  • the combined torque Tqx is calculated by synthesizing the roll torques Tq1-Tq4 in consideration of their respective orientations.
  • the component caused by the inertial product of the inertia tensor around the center of gravity of the vehicle body 90 is omitted. If the vehicle 10 has the following configuration, the above approximation is a good approximation.
  • Structure 1 The configuration (for example, mass distribution) of the vehicle 10 is approximately symmetrical with respect to the center of gravity 90c.
  • Structure 2 The pitch motion (rotational motion back and forth) of the vehicle 10 is suppressed. Normally, the vehicle has the above configurations 1 and 2. Therefore, the above approximation is applicable to various vehicles.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration related to control of the vehicle 10.
  • the vehicle 10 includes a vehicle speed sensor 122, an input angle sensor 123, a wheel angle sensor 124, a direction sensor 126, an accelerator pedal sensor 145, a brake pedal sensor 146, a control device 100, a right drive motor 51R, and a left. It has a drive motor 51L, a lean motor 25, and a steering motor 65.
  • the vehicle speed sensor 122 is a sensor that detects the vehicle speed of the vehicle 10.
  • the vehicle speed sensor 122 is attached to the lower end of the front fork 17 (FIG. 1 (A)) and detects the rotational speed of the front wheel 12F.
  • the rotation speed has a correlation with the speed of the vehicle 10 (also referred to as the vehicle speed). Therefore, it can be said that the sensor 122 that detects the rotation speed detects the vehicle speed.
  • the input angle sensor 123 is a sensor that detects the orientation of the handle 41a (that is, the input angle). In this embodiment, the input angle sensor 123 is attached to the handle 41a (FIG. 1 (A)).
  • the input angle sensor 123 is an example of a swivel input information acquisition device configured to acquire an input angle AI (an example of swivel input information).
  • the wheel angle sensor 124 is a sensor that detects the wheel angle of the front wheel 12F.
  • the wheel angle sensor 124 is attached to the front wall portion 20a (FIG. 1 (A)) of the main body portion 20.
  • the wheel angle sensor 124 detects the wheel angle around the rotation shaft Ax1 (also referred to as a detection angle Awx).
  • the rotation shaft Ax1 rolls together with the vehicle body 90.
  • the direction parallel to the rotation axis Ax1 also referred to as the direction of the rotation axis Ax1 may be different from the vehicle body upward direction DVU.
  • the wheel angle Aw around the axis parallel to the vehicle body upward DVU is calculated by correcting the detection angle Awx using the difference between the direction of the rotation axis Ax1 and the vehicle body upward DVU.
  • the direction sensor 126 is a sensor that identifies the roll angle Ar and the yaw angular velocity.
  • the direction sensor 126 is fixed to the vehicle body 90 (FIG. 1 (A)) (specifically, the rear wall portion 20c).
  • the direction sensor 126 includes an acceleration sensor 126a, a gyro sensor 126g, and a control unit 126c.
  • the acceleration sensor is a sensor that detects acceleration in an arbitrary direction, and is, for example, a three-axis acceleration sensor.
  • the direction of acceleration detected by the acceleration sensor 126a is referred to as a detection direction.
  • the detection direction is the same as the vertical downward DD.
  • the gyro sensor 126g is a sensor that detects an angular velocity centered on a rotation axis in an arbitrary direction, and is, for example, a three-axis angular velocity sensor.
  • the control unit 126c identifies the roll angle Ar and the yaw angle velocity by using the signal from the acceleration sensor 126a, the signal from the gyro sensor 126g, and the signal from the vehicle speed sensor 122.
  • the control unit 126c is, for example, a data processing device including a computer.
  • the control unit 126c calculates the acceleration of the vehicle 10 by using the speed V specified by the vehicle speed sensor 122. Then, the control unit 126c identifies the deviation of the detection direction with respect to the actual vertical DD due to the acceleration of the vehicle 10 (for example, the deviation of the forward DF or the rear DB in the detection direction is caused by the acceleration. Identified). Further, the control unit 126c identifies the deviation of the detection direction with respect to the actual vertical DD due to the angular velocity of the vehicle 10 by using the angular velocity specified by the gyro sensor 126g (for example, the rightward DR of the detection direction). Or the deviation of the left DL is specified).
  • the control unit 126c identifies the vertical downward DD by correcting the detection direction using the identified deviation. In this way, the direction sensor 126 can identify an appropriate vertical DD in various traveling states of the vehicle 10. Then, the control unit 126c specifies the vertically upward direction DU opposite to the vertical downward direction DD, and calculates the roll angle Ar between the vertically upward direction DU and the predetermined vehicle body upward direction DVU. Further, the control unit 126c identifies the component of the angular velocity centered on the axis parallel to the vehicle body upward DVU from the angular velocity specified by the gyro sensor 126g, and calculates the specified angular velocity as the yaw angular velocity.
  • the accelerator pedal sensor 145 is attached to the accelerator pedal 45 (FIG. 1 (A)) and detects the amount of accelerator operation.
  • the brake pedal sensor 146 is attached to the brake pedal 46 (FIG. 1 (A)) and detects the amount of brake operation.
  • Each sensor 122, 123, 124, 145, 146 is configured by using, for example, a resolver or an encoder.
  • the control device 100 includes a main control unit 110, a drive device control unit 300, a lean motor control unit 400, and a steering motor control unit 500.
  • the control device 100 operates using the electric power from the battery 120 (FIG. 1 (A)).
  • the control units 110, 300, 400, and 500 each have a computer.
  • the control units 110, 300, 400, 500 are non-volatile with processors 110p, 300p, 400p, 500p (for example, CPU), volatile storage devices 110v, 300v, 400v, 500v (for example, DRAM). It has a sex storage device 110n, 300n, 400n, 500n (for example, a flash memory).
  • Programs 110g, 300g, 400g, 500g for the operation of the corresponding control units 110, 300, 400, 500 are stored in advance in the non-volatile storage devices 110n, 300n, 400n, and 500n. Further, map data MAR, MTq, and MP1 are stored in advance in the non-volatile storage device 110n of the main control unit 110.
  • the processors 110p, 300p, 400p, and 500p execute various processes by executing the corresponding programs 110g, 300g, 400g, and 500g, respectively.
  • the processor 110p of the main control unit 110 receives signals from sensors 122, 123, 124, 126, 145, and 146. Then, the processor 110p outputs an instruction to the drive device control unit 300, the lean motor control unit 400, and the steering motor control unit 500 using the received signal.
  • the processor 300p of the drive device control unit 300 controls the drive motors 51L and 51R according to the instruction from the main control unit 110.
  • the processor 400p of the lean motor control unit 400 controls the lean motor 25 according to the instruction from the main control unit 110.
  • the processor 500p of the steering motor control unit 500 controls the steering motor 65 according to the instruction from the main control unit 110.
  • These control units 300, 400, and 500 have power control units 300c, 400c, and 500c that supply electric power from the battery 120 to the motors 51L, 51R, 25, and 65 to be controlled, respectively.
  • the power control units 300c, 400c, and 500c are configured by using an electric circuit (for example, an inverter circuit).
  • the portion of the main control unit 110 that executes the process for controlling the steering motor 65 and the steering motor control unit 500 as a whole are configured to control the rotation drive device 65.
  • This is an example of a motion control device (also referred to as a rotation control device 910).
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of control processing of the steering motor 65.
  • the steering motor 65 is controlled so that the roll torque that brings the roll angle Ar closer to the target roll angle is generated by the change in the wheel angle Aw.
  • each step is given a code that is a combination of the letter "S" and the number following the letter "S”.
  • FIG. 8 shows a process when the vehicle 10 is moving forward. As will be described later, various parameters are used in the control process.
  • predetermined values are used as the mass M of the vehicle body 90, the gravitational acceleration g, the distance X, the distance Z, and the wheelbase Lh (reference values M, g, Also called X, Z, Lh).
  • the mass M of the vehicle body 90 corresponds to the so-called spring-loaded mass.
  • the processor 110p of the main control unit 110 acquires data from the sensors 122, 123, 124, 126, 145, and 146. Then, the processor 110p uses the current information, specifically, the speed V, the input angle AI, the wheel angle Aw, the roll angle Ar, the yaw angle speed Ay', the accelerator operation amount Pa, and the brake operation amount Pb. And to identify. In S220, S230, S240, and S250, the processor 110p determines the control values Cw1, Cw2, Cw3, and Cw4, respectively. The processor 110p executes S220, S230, S240, and S250 in parallel.
  • Each control value Cw1, Cw2, Cw3, Cw4 is a value for controlling the rotation torque output by the steering motor 65.
  • the control values Cw1, Cw2, Cw3, and Cw4 are determined from different viewpoints regarding the preferable rotation torque (details will be described later).
  • the control values Cw1, Cw2, Cw3, and Cw4 indicate the direction and magnitude of the current to be supplied to the steering motor 65.
  • the absolute value of the control value indicates the magnitude of the current (that is, the magnitude of the rotation torque).
  • the positive and negative signs of the control value indicate the direction of the current (that is, the direction of the rotational torque) (for example, positive indicates right rotation and negative indicates left rotation).
  • the processor 110p calculates the drive control value Cw, which is the total value of the control values Cw1, Cw2, Cw3, and Cw4.
  • the processor 110p supplies data indicating the drive control value Cw to the steering motor control unit 500.
  • the processor 500p of the steering motor control unit 500 controls the electric power supplied to the steering motor 65 according to the drive control value Cw.
  • the processor 500p supplies data indicating the drive control value Cw to the power control unit 500c.
  • the electric power control unit 500c controls the electric power supplied to the steering motor 65 according to the drive control value Cw.
  • the steering motor 65 outputs a rotational torque according to the supplied electric power.
  • FIG. 8 is completed.
  • the control device 100 repeatedly executes the process shown in FIG. As a result, the control device 100 continues to control the steering motor 65 so as to output a rotational torque suitable for the state of the vehicle 10.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the drive control value Cw and the rotation torque Tqw.
  • the horizontal axis shows the absolute value of the drive control value Cw
  • the vertical axis shows the absolute value of the rotation torque Tqw.
  • the absolute value of the rotation torque Tqw increases as the absolute value of the drive control value Cw increases.
  • the processor 110p sets the absolute value of the drive control value Cw to the upper limit value CwM. Correct to. Therefore, the upper limit of the absolute value of the rotation torque Tqw is limited to the upper limit value Lm3 associated with the upper limit value CwM. As a result, sudden changes in the wheel angle Aw are suppressed.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the determination process (FIG. 8: S220) of the first control value Cw1.
  • the first control value Cw1 is a control value for controlling the steering motor 65 so that the combined torque Tqx described with reference to FIG. 6A approaches the roll torque suitable for the input angle AI.
  • the processor 110p uses the input angle AI to specify the target roll angle Art.
  • the correspondence between the input angle AI and the target roll angle Art is predetermined by the map data MAR (FIG. 7).
  • the processor 110p identifies the target roll angle Art with reference to the map data MAR.
  • the larger the absolute value of the input angle AI the larger the absolute value of the target roll angle Art.
  • the direction (right or left) of the target roll angle Art is the same as the turning direction specified by the input angle AI.
  • the processor 110p calculates the roll angle difference dAr by subtracting the current roll angle Ar from the target roll angle Art.
  • the processor 110p specifies the target roll torque Tqt using the roll angle difference dAr.
  • the correspondence between the roll angle difference dAr and the target roll torque Tqt is predetermined by the map data MTq (FIG. 7).
  • the processor 110p identifies the target roll torque Tqt with reference to the map data MTq.
  • the absolute value of Tqt indicates the magnitude of the roll torque.
  • a positive Tqt indicates the roll torque of the rightward DR, and a negative Tqt indicates the roll torque of the leftward DL.
  • the direction of the target roll torque Tqt (right or left) is the same as the roll direction from the current roll angle Ar toward the target roll angle Art (also referred to as the direction of the roll angle difference dAr).
  • the processor 110p calculates the first roll torque Tq1 (FIG. 6C).
  • the processor 110p calculates the first roll torque Tq1 by using the reference values M, g, Z and the roll angle Ar.
  • the processor 110p calculates the second roll torque Tq2 (FIG. 6D).
  • the processor 110p calculates the second roll torque Tq2 using the reference values M and Z, the speed V, and the yaw angular velocity Ay'.
  • the processor 110p calculates the third roll torque Tq3 (FIGS. 6 (E) and 6 (F)).
  • the processor 110p calculates the yaw angular acceleration Ay ′′ using the yaw angular velocity Ay ′′.
  • the method for calculating the yaw angular acceleration Ay ′′ (more generally, the method for calculating the differential value of the parameter) may be various methods.
  • the processor 110p calculates the difference by subtracting the yaw angular velocity Ay'at the past time point from the current yaw angular velocity Ay' by a predetermined time difference from the present.
  • the processor 110p adopts the value obtained by dividing the difference by the time difference as the yaw angular acceleration Ay ′′. Further, the processor 110p calculates the third roll torque Tq3 by using the reference values M, X, Z and the yaw angular acceleration Ay ′′.
  • the processor 110p executes S310-S320, S325, S330, and S335 in parallel.
  • the processor 110p calculates a fourth roll torque Tq4 for achieving the target roll torque Tqt.
  • the processor 110p calculates the combined torque of the three torques Tq1, Tq2, and Tq3.
  • the processor 110p calculates the fourth roll torque Tq4 by subtracting the combined torque from the target roll torque Tqt.
  • the combined torque is calculated in consideration of the respective directions of the torques Tq1, Tq2, and Tq3. For example, the magnitude of the roll torque of the rightward DR may be added, and the magnitude of the roll torque of the leftward DL may be subtracted.
  • the processor 110p uses the fourth roll torque Tq4 to specify the angular velocity of the wheel angle Aw for realizing the fourth roll torque Tq4 (also referred to as an additional angular velocity Awd').
  • the additional angular velocity Awd' indicates an angular velocity such that the fourth roll torque Tq4 is generated by adding the additional angular velocity Awd'to the current angular velocity Aw'of the wheel angle Aw.
  • the relationship between the additional angular velocity Awd'and the fourth roll torque Tq4 is expressed by the above formula A8 (the angular velocity Aw'of the formula A8 is the additional angular velocity Awd').
  • the processor 110p calculates the additional angular velocity Awd'using the reference values Lh, M, X, Z, the fourth roll torque Tq4, the wheel angle Aw, and the velocity V.
  • FIG. 11 (A) -FIG. 11 (C) is a graph showing an example of the additional angular velocity Awd'.
  • the horizontal axis represents the absolute value of the fourth roll torque Tq4
  • the vertical axis represents the absolute value of the additional angular velocity Awd'.
  • the processor 110p limits the upper limit of the absolute value of Awd'to the first upper limit value Lm1.
  • the horizontal axis represents the velocity V
  • the vertical axis represents the absolute value of the additional angular velocity Awd'.
  • the larger the velocity V the smaller the absolute value of Awd'.
  • the absolute value of Awd' is inversely proportional to V. If Awd' strictly follows equation A8, the absolute value of Awd' diverges as the velocity V approaches zero.
  • the upper limit of the absolute value of Awd' is limited to the first upper limit value Lm1 in order to prevent divergence.
  • the horizontal axis represents the absolute value of the wheel angle Aw
  • the vertical axis represents the absolute value of the additional angular velocity Awd'.
  • the processor 110p determines the control parameters.
  • the processor 110p determines the P gain Gp1 for proportional control (also referred to as the first gain Gp1).
  • the processor 110p executes S310-S345 and S350 in parallel.
  • the process of FIG. 10 that is, S220 of FIG. 8) ends.
  • the first control value Cw1 is specified by using the additional angular velocity Awd'(S355).
  • the additional angular velocity Awd' is the angular velocity of the wheel angle Aw for realizing the fourth roll torque Tq4 (S345).
  • the fourth roll torque Tq4 is a roll torque for achieving the target roll torque Tqt (S340).
  • the target roll torque Tqt is a roll torque that brings the roll angle Ar closer to the target roll angle Art (S310-S320). Therefore, when the steering motor 65 is controlled according to the first control value Cw1, the vehicle 10 can travel at a roll angle Ar suitable for the input angle AI.
  • the front wheel 12F can naturally rotate in the roll direction of the vehicle body 90 due to the gyro moment. Therefore, the vehicle 10 can make a turn suitable for the input angle AI.
  • the vehicle 10 can make the turns shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 11D -FIG. 11 (F) is a graph showing an example of the first gain Gp1.
  • the horizontal axis represents the velocity V
  • the vertical axis represents the first gain Gp1.
  • the second threshold value V2 is, for example, a value within the range of 30 km / h or more and 40 km / h or less). ..
  • the reason for this is as follows. When an external torque centered on an axis perpendicular to the axis of rotation is applied to a rotating object, a torque centered on the axis perpendicular to the axis of rotation and the axis of external torque acts on the object (also called gyro moment). be called). Then, the object is rotated by the gyro moment. Such exercise is also called precession.
  • the front wheel 12F that rotates about the rotation axis Axw1 also tilts to the right DR together with the vehicle body 90.
  • torque acts on the front wheel 12F about the axis perpendicular to the rotation axis Axw1 and parallel to the front direction DF.
  • a torque that rotates the traveling direction D12 to the right DR around the rotation shaft Ax1 acts on the front wheel 12F (FIG. 1 (B)). Then, the front wheel 12F rotates to the right DR.
  • the torque for rotating the front wheel 12F is stronger as the angular momentum of the front wheel 12F is larger, that is, as the speed V is larger.
  • the wheels 12F can naturally rotate in the inclination direction of the vehicle body 90.
  • the first gain Gp1 becomes small in order to allow the natural rotation of the front wheel 12F.
  • FIG. 11 (E) is a graph when the velocity V is constant, the horizontal axis represents the absolute value of the angular velocity AI'of the input angle AI, and the vertical axis represents the first gain Gp1. As shown in the figure, the larger the absolute value of the angular velocity AI', the larger the first gain Gp1.
  • FIG. 11F is a graph when the velocity V is constant, the horizontal axis shows the absolute value of the angular acceleration AI'' of the input angle AI, and the vertical axis shows the first gain Gp1. ..
  • the larger the absolute value of the angular acceleration AI ′′ the larger the first gain Gp1.
  • the reasons for these are as follows.
  • the driver quickly rotates the steering wheel 41a in order to quickly change the traveling direction of the vehicle 10. Therefore, a quick change in the roll angle Ar is required when the absolute value of the angular velocity AI ′′ is large and when the absolute value of the angular acceleration AI ′′ is large. Therefore, in this embodiment, in order to increase the absolute value of the first control value Cw1, the larger the absolute value of the angular velocity AI', the larger the first gain Gp1, and the larger the absolute value of the angular acceleration AI''.
  • the first gain Gp1 is large.
  • the processor 110p limits the upper limit of the first gain Gp1 to the second upper limit value Lm2.
  • the correspondence between the first gain Gp1 and the other parameters may be various other correspondences instead of the correspondences shown in FIGS. 11 (D) to 11 (F).
  • the first gain Gp1 in the second range VR2 (FIG. 11 (D)), when the velocity V increases, the first gain Gp1 may be maintained or increased without decreasing.
  • the range of the speed V equal to or higher than the first threshold value V1 may be divided into three ranges of a low speed range, a medium speed range, and a high speed range. Then, the first gain Gp1 in the low speed range and the first gain Gp1 in the high speed range may be set to larger values than the first gain Gp1 in the medium speed range.
  • the first gain Gp1 having a large low speed range can assist the rotation of the front wheels 12F in the turning direction when the gyro moment is small. Further, when the speed V is large, the rotational speed of the front wheel 12F is large, so that the angular momentum of the front wheel 12F is also large. In this case, a large torque may be required to rotate the front wheel 12F in the turning direction.
  • the first gain Gp1 having a large high-speed range can assist the rotation of the front wheels 12F in the turning direction.
  • the processor 110p calculates the angular velocity AI'using the input angle AI. Further, the processor 110p calculates the angular acceleration AI ′′ using the angular velocity AI ′′. As described above, the differential value is calculated using the amount of change in a predetermined time difference.
  • the processor 110p uses the velocity V, the angular velocity AI ′, and the angular acceleration AI ′′ to determine the first gain Gp1.
  • the correspondence between the velocity V, the angular velocity AI', the angular acceleration AI', and the first gain Gp1 is predetermined by the map data MP1 (FIG. 7).
  • the processor 110p identifies the first gain Gp1 with reference to the map data MP1.
  • FIG. 12A is a flowchart showing an example of the determination process (FIG. 8: S230) of the second control value Cw2.
  • the second control value Cw2 is a control value for controlling the steering motor 65 so that the wheel angle Aw approaches the wheel angle suitable for the input angle AI.
  • the processor 110p specifies the target wheel angle Awt using the input angle AI and the speed V.
  • the target wheel angle Awt is the wheel angle Aw when the vehicle 10 turns stably at the target roll angle Art (FIG. 10: S310) and the speed V (FIG. 5).
  • the processor 110p calculates such a target wheel angle Awt according to a calculation formula obtained by substituting the formula 6 into the above formula 7.
  • the processor 110p may refer to a map that associates the input angle AI with the speed V and the target wheel angle Awt.
  • the processor 110p subtracts the current wheel angle Aw from the target wheel angle Awt to calculate the wheel angle difference dAw.
  • FIG. 12B is a graph showing an example of the second gain Gp2.
  • the horizontal axis represents the velocity V
  • the vertical axis represents the second gain Gp2.
  • the larger the velocity V the smaller the second gain Gp2.
  • the second gain Gp2 is a maximum value Gp21 larger than zero.
  • the threshold value Vt2 for example, a value within the range of 10 km / h or more and 20 km / h or less
  • the second gain Gp2 is zero.
  • the processor 110p identifies the second gain Gp2 from the velocity V according to the function shown in the graph of FIG. 12B.
  • the second control value Cw2 indicates the rotational torque that brings the wheel angle Aw closer to the target wheel angle Awt.
  • the wheel angle Aw can be brought closer to the target wheel angle Awt by a large second gain Gp2, that is, a large rotational torque.
  • the wheel 12F can naturally rotate in the inclination direction of the vehicle body 90, that is, toward the target wheel angle Awt due to the gyro moment.
  • the second gain Gp2 becomes small in order to allow the natural rotation of the front wheel 12F.
  • FIG. 13 (A) is a flowchart showing an example of the determination process (FIG. 8: S240) of the third control value Cw3.
  • the third control value Cw3 is a control value for rapidly rotating the wheel angle Aw in response to a rapid change in the input angle AI.
  • the processor 110p calculates the angular velocity AI'of the input angle AI.
  • the calculation method is the same as the method described in S350 of FIG.
  • the processor 110p determines the control parameters.
  • the processor 110p determines the P gain Gp3 for proportional control (also referred to as the third gain Gp3).
  • the processor 110p executes S440 and S445 in parallel.
  • the process of FIG. 13 (A) that is, S240 of FIG. 8) ends.
  • 13 (B) and 13 (C) are graphs showing an example of the third gain Gp3.
  • the horizontal axis represents the velocity V
  • the vertical axis represents the third gain Gp3.
  • the third gain Gp3 is a maximum value Gp32 larger than zero.
  • the third gain Gp3 is a minimum value Gp31 larger than zero and smaller than the maximum value Gp32.
  • the processor 110p identifies the third gain Gp3 from the velocity V according to the function shown in the graph of FIG. 13 (B).
  • the third control value Cw3 indicates a rotational torque that rotates the wheel angle Aw in the direction of the angular velocity AI'.
  • the direction of such rotational torque is a direction in which the wheel angle Aw approaches the target wheel angle Awt.
  • FIG. 13C is a graph showing an example of the third control value Cw3.
  • the horizontal axis shows the absolute value of the angular velocity AI', and the vertical axis shows the absolute value of the third control value Cw3.
  • the third gain Gp3 When the speed V is small, the third gain Gp3 is large, so the absolute value of the third control value Cw3 is large. Therefore, the wheel angle Aw can be changed quickly by a large rotational torque. In this way, the response speed of the wheel angle Aw to the operation of the steering wheel 41a can be increased. Further, when the speed V is large, the third gain Gp3 is small, so that the absolute value of the third control value Cw3 becomes small, and the rotation torque indicated by the third control value Cw3 becomes small. Therefore, the sudden rotation of the front wheel 12F is suppressed. However, since the third gain Gp3 is larger than zero, the decrease in the response speed of the wheel angle Aw is suppressed.
  • FIG. 14A is a flowchart showing an example of the determination process (FIG. 8: S250) of the fourth control value Cw4.
  • the fourth control value Cw4 is a control value for promoting the reduction of the turning radius R when the absolute value of the input angle AI is large.
  • the processor 110p determines the fourth control value Cw4 using the input angle AI.
  • the fourth control value Cw4 is a value obtained by multiplying the input angle AI by a predetermined coefficient Gp4. Then, the process of FIG. 14A ends.
  • the fourth control value Cw4 indicates the torque for rotating the wheel angle Aw in the direction of the input angle AI.
  • the fourth control value Cw4 increases the size of the wheel angle Aw.
  • FIG. 14B is a graph showing an example of the fourth control value Cw4.
  • the horizontal axis shows the absolute value of the input angle AI
  • the vertical axis shows the absolute value of the fourth control value Cw4.
  • the absolute value of the fourth control value Cw4 increases as the absolute value of the input angle AI increases. The reason for this is as follows. Even if the input angle AI is large, the turning radius R may not be reduced from a value larger than the target turning radius R described with reference to FIG. 5 to the target turning radius R. Possible causes include so-called camber thrust and slip of wheels 12F, 12R, and 12L with respect to the ground GL.
  • the fourth control value Cw4 promotes a reduction in the turning radius R during turning.
  • the control device 100 controls the steering motor 65 so that the roll angle Ar approaches the target roll angle Art by executing the process of FIG.
  • the vehicle 10 can travel at a roll angle Ar suitable for the input angle AI.
  • the steering motor 65 is the third.
  • the front wheel 12F can be rotated in the left direction opposite to the direction of the roll angle difference dAr according to the drive control value Cw which is substantially the same as the control value Cw1.
  • the roll angle Ar quickly approaches the target roll angle Art.
  • the steering motor 65 outputs the rotation torque by the same control so that the roll angle Ar is maintained at the roll angle difference dAr.
  • the wheel angle Aw can approach an angle suitable for the roll angle Ar (FIGS. 4 and 5).
  • the magnitude of the rotation torque is also small.
  • the front wheel 12F can naturally rotate in the roll direction of the vehicle body 90 due to the gyro moment. Therefore, the vehicle 10 can make a turn suitable for the input angle AI. For example, the vehicle 10 can make the turns shown in FIGS. 4 and 5.
  • the fourth roll torque Tq4 obtained by using the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw is opposite to the direction of the yaw angle acceleration Ay''. It is generated using the force of inertia in the direction F32. Therefore, the lateral acceleration felt by the driver is suppressed when the vehicle body 90 is rolled by the fourth roll torque Tq4, as compared with the case where the vehicle body 90 is rolled by the roll torque directly generated by the lean motor 25. ..
  • FIG. 15A shows two graphs of yaw angular velocity Ay'and rotation torque Tqw.
  • the rotational torque Tqw can be specified by using the current supplied to the steering motor 65.
  • the common horizontal axis represents time T.
  • the yaw angular velocity Ay'is equal to or greater than zero, indicating a straight line or a right turn.
  • the change in yaw angular velocity Ay'under the first condition can occur when the wheels 12F, 12R, 12L slide with respect to the ground GL while the vehicle 10 is running.
  • Such a change in the state of the vehicle 10 can be reproduced by placing the vehicle 10 on a turntable capable of rotating the vehicle 10 around an axis parallel to the vertically upward DU.
  • the angular velocity of rotation of the turntable indicates the yaw angular velocity around the axis parallel to the vertically upward DU.
  • the yaw angular velocity Ay'around the axis parallel to the vehicle body upward DVU can be specified by using the data from the direction sensor 126.
  • the magnitude of the yaw angular velocity Ay' is larger as the angular velocity of rotation of the turntable is larger.
  • the turntable has a plurality of rollers that rotate each of the wheels 12F, 12R, and 12L at a rotation speed corresponding to the speed V.
  • the front fork 17 is fixed to the vehicle body 90 in order to keep the wheel angle Aw constant.
  • the control values Cw2, Cw3, Cw4, the first roll torque Tq1 (FIG. 6 (C)), and the target roll torque Tqt (FIG. 10: S320).
  • the yaw angular velocity Ay ′ is maintained constant, the yaw angular acceleration Ay ′′ is zero, so that the third roll torque Tq3 (FIGS. 6 (E) and 6 (F)) is zero.
  • two states having different yaw angular velocities Ay' are compared.
  • the second roll torque Tq2 (FIG. 6 (D)) differs between the two states.
  • the target roll torque Tqt and the roll torques Tq1 and Tq3 are constant. Therefore, when the second roll torque Tq2 is different, the fourth roll torque Tq4 is different in order to cancel the second roll torque Tq2 (FIG. 10: S340). As described above, when the yaw angular velocity Ay'is different under the first condition, the difference in the second roll torque Tq2 produces the difference in the fourth roll torque Tq4, that is, the difference in the rotation torque Tqw.
  • the rotation torque Tqw is the zeroth value Q0.
  • the zeroth value Q0 can be zero, a positive value (to the right), or a negative value (to the left).
  • the rotation torque Tqw is the first value Q1. Since the yaw angular velocity Ay'indicates a right turn, the direction (that is, the centrifugal force roll direction) of the second roll torque Tq2 (FIG. 6 (D)) is the left direction DL. In order to cancel the second roll torque Tq2 of the left DL, the control value Cw1 and thus the rotation torque Tqw are changed so that the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw generates the fourth roll torque Tq4 of the right DR. Will be done. As can be understood from FIGS.
  • the rotation torque Tqw is also changed for the second period T12 in which the yaw angular velocity Ay'is maintained at the second value W2, which is larger than the first value W1, as in the first period T11.
  • the second value Q2 of the rotation torque Tqw in the second period T12 is shifted to the left (that is, the negative direction) as compared with the first value Q1 of the rotation torque Tqw in the first period T11. ..
  • the direction of the yaw angular velocity Ay'of the second value W2 of the second period T12 is to the right. Therefore, the direction of the second roll torque Tq2 corresponding to the yaw angular velocity Ay'of the second value W2 (that is, the centrifugal force roll direction) is the left direction.
  • the symbol "L" attached to the second value W2 of the second period T12 indicates that the centrifugal force roll direction is the left direction.
  • the first difference torque dTqw1 is shown in the vicinity of the rotation torque Tqw of the second period T12.
  • the first differential torque dTqw1 is the difference in rotational torque obtained by subtracting the first value Q1 in the first period T11 from the second value Q2 in the second period T12.
  • the direction of the fourth roll torque Tq4 generated by the first differential torque dTqw1 (that is, the rotation roll direction) is the right direction.
  • the reference numeral “R” attached to the first differential torque dTqw1 indicates that the rotation roll direction is the right direction.
  • the direction of the first differential torque dTqw1 is the rotational torque associated with the rotational roll direction (R) opposite to the centrifugal force roll direction (L) associated with the second value W2 of the yaw angular velocity Ay'.
  • the direction. That is, the direction of the first differential torque dTqw1 is a direction that cancels the increase amount of the second roll torque Tq2 corresponding to the increase amount of the yaw angular velocity Ay'.
  • the differential torque associated with the rotational roll direction (R) opposite to the centrifugal force roll direction (L) can be added to the rotational torque. Therefore, when the yaw angular velocity Ay'is large, the roll torque can be brought close to the target roll torque Tqt by using the rotation torque.
  • FIG. 15B shows three graphs of the yaw angular velocity Ay ′, the yaw angular acceleration Ay ′′, and the rotation torque Tqw.
  • the common horizontal axis represents time T.
  • the yaw angular acceleration Ay'' changes in the order of zero, the first value C1 different from zero, and the second value C2 in the direction opposite to the first value C1.
  • the first value C1 is a positive value (right) and the second value C2 is a negative value (left).
  • the yaw angular velocity Ay ′′ monotonically increases from zero to the first value B1 (positive value).
  • the yaw angular velocity Ay ′′ monotonically decreases from the first value B1.
  • Such a change can occur when the wheels 12F, 12R, 12L slide against the ground GL while the vehicle 10 is running. Further, such a change in the state of the vehicle 10 can be reproduced by using a turntable as in the example of FIG. 15 (A).
  • the second roll torque Tq2 caused by the yaw angular velocity Ay'and the third roll torque Tq3 caused by the yaw angular acceleration Ay' change.
  • Other components of roll torque are constant.
  • the magnitude of the second roll torque Tq2 increases as the yaw angular velocity Ay'is larger.
  • the magnitude of the third roll torque Tq3 increases as the yaw angular acceleration Ay ′′ increases. Therefore, the shape of the graph of the rotation torque Tqw that cancels the changes of the roll torques Tq2 and Tq3 is obtained by reversing the positive and negative of the graph obtained by adding the graph of the yaw angular velocity Ay'and the graph of the yaw angular acceleration Ay'. It is almost the same as the shape of the obtained graph.
  • the rotation torque Tqw changes from zero to the first value E1 (negative value). After that, the rotation torque Tqw changes monotonically in the left direction (negative direction) (the magnitude of the rotation torque Tqw increases monotonically).
  • the rotation torque Tqw has a second value E2 (negative value).
  • the time Tm is the time for switching from the first period T21 to the second period T22. At this time Tm, the rotation torque Tqw shifts from the second value E2 to the right (positive direction) and changes to the third value E3.
  • the third value E3 can be zero, a positive value (to the right), or a negative value (to the left).
  • the rotation torque Tqw changes monotonically in the right direction (positive direction).
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ of the second value C2 of the second period T22 is the left direction. Therefore, the direction of the third roll torque Tq3 corresponding to the yaw angular acceleration Ay ′′ of the second value C2 (that is, the yaw angular acceleration roll direction) is the right direction.
  • the sign of "R" attached to the second value C2 of the second period T22 indicates that the yaw angular acceleration roll direction is the right direction.
  • a second difference torque dTqw2 is shown in the vicinity of the time Tm in the graph of the rotation torque Tqw.
  • the second differential torque dTqw2 is a rotation torque obtained by subtracting the second value E2 before the change from the third value E3 after the change of the rotation torque Tqw at the time Tm. Since the direction of the second differential torque dTqw2 is the right direction, the direction of the fourth roll torque Tq4 generated by the second differential torque dTqw2 (that is, the rotation roll direction) is the left direction.
  • the reference numeral “L” attached to the second differential torque dTqw2 indicates that the rotation roll direction is the left direction.
  • the direction of the second differential torque dTqw2 is the number of times associated with the rotation roll direction (L) opposite to the yaw angular acceleration roll direction (R) associated with the second value C2 of the yaw angular acceleration Ay''.
  • the direction of dynamic torque That is, the direction of the second differential torque dTqw2 is the direction of canceling the third roll torque Tq3 corresponding to the yaw angular acceleration Ay ′′.
  • the differential torque that cancels the third roll torque Tq3 corresponding to the changed yaw angular acceleration can be added to the rotation torque. Therefore, when the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ changes in the opposite direction, the roll torque can be brought closer to the target roll torque Tqt by using the rotation torque.
  • FIG. 15C shows two graphs of the roll angle Ar and the rotation torque Tqw.
  • the common horizontal axis is time T.
  • the roll angle Ar is R0 (also called the second condition).
  • R1 and R2 are increasing in a stepwise manner.
  • the roll angle Ar is equal to or greater than zero and indicates an upright or inclination to the right DR.
  • the change in the roll angle Ar under the second condition can occur when an external force such as a crosswind acts on the vehicle body 90 while the vehicle 10 is traveling. Such a change in the state of the vehicle 10 can be reproduced by using a turntable as in the example of FIG. 15 (A).
  • the control values Cw2, Cw3, and Cw4 and the roll torques Tq2 and Tq3 are constant regardless of the roll angle Ar.
  • two states having different roll angles Ar are compared. Between the two states, the first roll torque Tq1 (FIG. 6C) and the target roll torque Tqt are different. Therefore, when the roll angles Ar are different under the second condition, the difference obtained by adding the difference in the target roll torque Tqt and the difference in the first roll torque Tq1 is the difference in the fourth roll torque Tq4, that is, Creates a difference in rotational torque Tqw.
  • the target roll torque Tqt is zero and the first roll torque Tq1 is zero, so that the rotation torque Tqw is The zeroth value U0 (here, zero).
  • the vehicle body 90 is tilted to the right DR.
  • the direction of the target roll torque Tqt is the leftward DL from the first value R1 toward zero. Therefore, the control value Cw1 and thus the rotation torque Tqw are controlled so that the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw generates the fourth roll torque Tq4 in the left direction DL.
  • the direction of such rotation torque Tqw is rightward DR. Further, as shown in FIG. 6C, the direction of the first roll torque Tq1 is the rightward DR.
  • the control value Cw1 and thus the rotation torque Tqw are controlled so that the component that generates the fourth roll torque Tq4 of the leftward DL increases.
  • the direction of the rotation torque Tqw that generates the fourth roll torque Tq4 of the left DL is the right DR.
  • the first value U1 of the rotation torque Tqw in the first period T31 shifts to the right (that is, the positive direction) as compared with the zero value U0 of the rotation torque Tqw in the 0th period T30. doing.
  • the rotation torque Tqw is also changed for the second period T32, which has a second value R2 in which the roll angle Ar is larger than the first value R1, as in the first period T31.
  • the second value U2 of the rotation torque Tqw in the second period T32 is shifted to the right (that is, the positive direction) as compared with the first value U1 of the rotation torque Tqw in the first period T31. ..
  • the roll direction from the zero roll angle Ar to the roll angle Ar of the second value R2 of the second period T32 is the right direction.
  • the symbol of "R” attached to the second value R2 of the second period T32 indicates this roll direction.
  • a third difference torque dTqw3 is shown in the vicinity of the rotation torque Tqw of the second period T32.
  • the third differential torque dTqw3 is a difference in rotational torque obtained by subtracting the first value U1 in the first period T31 from the second value U2 in the second period T32. Since the direction of the third differential torque dTqw3 is the right direction, the direction of the fourth roll torque Tq4 generated by the third differential torque dTqw3 (that is, the rotating roll direction) is the left direction.
  • the reference numeral “L” attached to the third differential torque dTqw3 indicates that the rotation roll direction is the left direction.
  • the direction of the third differential torque dTqw3 is the direction of the rotational torque associated with the rotational roll direction (L) opposite to the roll direction (R) from zero to the second value R2. That is, the direction of the third differential torque dTqw3 is the direction of canceling the first roll torque Tq1 corresponding to the deviation of the roll angle Ar from zero.
  • the differential torque associated with the rotating roll direction (L) opposite to the roll direction (R) from zero to the roll angle Ar can be added to the rotational torque. Therefore, when the roll angle Ar is large, the roll torque can be brought close to the target roll torque Tqt by using the rotation torque.
  • the magnitude dAr of the difference obtained by subtracting the zero value R0 from the first value R1 is obtained by subtracting the first value R1 from the second value R2.
  • the magnitude of the difference to be obtained is the same as dAr. Therefore, the amount of increase in the target roll torque Tqt when the roll angle Ar changes from the first value R1 to the second value R2 is the target roll torque when the roll angle Ar changes from the zero value R0 to the first value R1. It is approximately the same as the amount of increase in Tqt.
  • the absolute value of the roll angle Ar increases, the absolute value of the first roll torque Tq1 increases according to sin (Ar).
  • the amount of increase in the roll angle Ar is the same, when the roll angle Ar is large, the amount of increase in the first roll torque Tq1 is smaller than when the roll angle Ar is small.
  • the magnitude dT2 of the difference torque obtained by subtracting the first value U1 from the second value U2 is the difference torque obtained by subtracting the zero value U0 from the first value U1. It is smaller than the size dT1. Therefore, the roll torque can be brought closer to the target roll torque Tqt in consideration of the first roll torque Tq1 described with reference to FIG. 6C.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of control processing of the lean motor 25.
  • the lean motor 25 is controlled so as to generate a roll torque that brings the roll angle Ar closer to the target roll angle.
  • the processor 110p of the main control unit 110 acquires signals from the sensors 123 and 126. Then, the processor 110p specifies the current information, specifically, the input angle AI and the roll angle Ar.
  • S520 and S530 are the same as S310 and S315 in FIG. 10, respectively.
  • the processor 110p determines the control value CwL using the roll angle difference dAr. In this embodiment, the processor 110p determines the control value CwL by proportional control using the roll angle difference dAr.
  • the processor 110p supplies data indicating the control value CwL to the lean motor control unit 400.
  • the processor 400p of the lean motor control unit 400 controls the electric power supplied to the lean motor 25 according to the control value CwL.
  • the processor 400p supplies data indicating the control value CwL to the power control unit 400c.
  • the power control unit 400c controls the power supplied to the lean motor 25 according to the control value CwL.
  • the lean motor 25 outputs a roll torque according to the supplied electric power. Then, the process of FIG. 16 is completed.
  • the control device 100 repeatedly executes the process shown in FIG. As a result, the control device 100 continues to control the lean motor 25 so as to output a roll torque suitable for the state of the vehicle 10.
  • control device 100 controls each of the lean motor 25 and the steering motor 65 so as to generate a roll torque that brings the roll angle Ar closer to the target roll angle Art.
  • the vehicle 10 can travel at a roll angle Ar suitable for the input angle AI. Then, the vehicle 10 can make a turn suitable for the input angle AI.
  • the main control unit 110 (FIG. 7) and the drive device control unit 300 function as a drive control device 900 that controls the drive motors 51R and 51L.
  • the drive control device 900 controls the drive motors 51R and 51L so as to perform acceleration suitable for the accelerator operation amount Pa and deceleration suitable for the brake operation amount Pb.
  • FIG. 17 is an explanatory view showing the vehicle 10a of the second embodiment.
  • the first difference is that the vehicle 10a is a two-wheeled vehicle having one front wheel 12F and one rear wheel 12B.
  • the second difference is that the handle 41ba is mechanically connected to the front fork 17.
  • the same elements as the elements of the vehicle 10 are designated by the same reference numerals.
  • the parts of the vehicle 10a that are different from the vehicle 10 will be described, and the parts that are common to the vehicle 10 will be omitted.
  • the vehicle 10a has an arm 680 and a suspension 670 instead of the rear wheel support portion 80 (FIG. 1 (A)).
  • the arm 680 is rotatably connected to the rear wall portion 20c of the main body portion 20 and extends from the rear wall portion 20c toward the rear DB.
  • the end of the rear DB of the arm 680 rotatably supports the rear wheel 12B.
  • a drive motor 660 is attached to the end of the rearward DB of the arm 680.
  • the drive motor 660 is an electric motor and drives the rear wheels 12B.
  • the suspension 670 is connected to the rear wall portion 20c of the main body portion 20 and the arm 680.
  • the suspension 670 has a coil spring and a shock absorber, and is expandable and contractible.
  • the configuration of the front wheel support device 41b is the same as the configuration of the front wheel support device 41 (FIG. 1) except that the handle 41ba is fixed to the front fork 17.
  • the vehicle body 90a has the same main body portion 20 as the main body portion 20 of FIG. However, the body 90a may be modified for motorcycles (eg, the width may be narrowed).
  • the center of gravity 90ac is the center of gravity of the vehicle body 90a.
  • the point PbB shown at the lower part of the rear wheel 12B is the contact center PbB of the contact region CaB between the rear wheel 12B and the ground GL.
  • the wheelbase Lh is the distance of the front DF between the contact center P1 of the front wheels 12F and the contact center PbB of the rear wheels 12B.
  • the configuration of the control device 100a is obtained by making the following changes to the control device 100 (FIG. 7). That is, the lean motor control unit 400 and the lean motor 25 are omitted. Further, the drive device control unit 300 controls one
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of control processing of the steering motor 65.
  • the handle 41ba is connected to the front fork 17.
  • the driver can directly control (that is, steer) the direction of the front wheels 12F by rotating the steering wheel 41ba.
  • the rotational torque from the steering motor 65 is used to assist steering.
  • the rotation torque Tqw is controlled so that the rotation torque Tqw transmitted to the driver via the steering wheel 41ba indicates a preferable direction for steering.
  • the magnitude of the rotation torque Tqw is set to a small value so that the front wheels 12F do not move significantly against the force of the driver holding the handle 41ba.
  • the vehicle 10a is a two-wheeled vehicle, the vehicle 10a is more likely to fall down than a vehicle having three or more wheels.
  • the driver frequently rotates the handle 41ba according to the state of the vehicle 10a and the desired turning direction so that the vehicle 10a travels stably (for example, the roll angle Ar is stable). Therefore, it is not easy to specify the target roll angle Art and the target wheel angle Awt using the input angle AI. Therefore, in this embodiment, the control device 100a controls the steering motor 65 without using the target roll angle Art and the target wheel angle Awt. Specifically, the control device 100a controls the steering motor 65 so as to stabilize the roll angle Ar.
  • the process of FIG. 18 is obtained by making the following changes to the process of FIG.
  • S220a is changed to a process obtained by modifying S220 (FIG. 8) so as not to use the target roll angle Art (described later).
  • S230 using the target wheel angle Awt is omitted.
  • the processor 110p calculates the drive control value Cw, which is the total value of the three control values Cw1, Cw2, and Cw4.
  • the control device 100 controls the steering motor 65 according to the drive control value Cw.
  • the magnitude of the rotation torque Tqw when the magnitude of the drive control value Cw is the same is smaller than that of the first embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of the determination process (FIG. 18: S220a) of the first control value Cw1.
  • S310-S320 is omitted.
  • S340a is executed instead of S340.
  • the processor 110p calculates a fourth roll torque Tq4 for canceling the combined torque of the three torques Tq1, Tq2, and Tq3.
  • the fourth roll torque Tq4 is obtained by reversing the direction of the combined torque.
  • Other parts of the flowchart of FIG. 19 are the same as the corresponding parts of the flowchart of FIG.
  • the meanings of the parameters M, g, X, Z, and Lh are the same as the meanings of the corresponding parameters in the first embodiment, respectively. Predetermined values are used as each of the parameters M, g, X, Z, and Lh.
  • the same steps as those of the step of FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • roll torques Tq1, Tq2, and Tq3 can act on the vehicle body 90 depending on the state of the vehicle 10.
  • the fourth roll torque Tq4 is a torque that cancels the combined torque of the three torques Tq1, Tq2, and Tq3. Therefore, when the fourth roll torque Tq4 is generated by the control of the steering motor 65 (that is, the control of the angular velocity Aw'of the wheel angle Aw), the combined torque of the four Tq1, Tq2, Tq3, and Tq4 becomes zero. Become. As a result, the change in the roll angle Ar is suppressed, and the roll angle Ar becomes stable. In this way, the first control value Cw1 can stabilize the roll angle Ar.
  • the control device 100 controls the steering motor 65 using the first control value Cw1 (FIG. 18). Therefore, the roll angle Ar is stable.
  • the first control value Cw1 is determined by using three torques Tq1, Tq2, and Tq3. Therefore, it is presumed that the rotation torque Tqw of this embodiment also has the characteristics of the rotation torque Tqw described in FIGS. 15 (A) to 15 (C). In the graph of FIG. 15C, the change in the target roll torque Tqt is omitted. The change in the rotation torque Tqw indicates the change in the first roll torque Tq1.
  • the front wheel 12F is a rotating wheel.
  • the rear wheels may be rotating wheels.
  • 20 (A) and 20 (B) are explanatory views of roll torques Tq3 and Tq4 when the rear wheels are rotating wheels.
  • 20 (A) and 20 (B) are explanatory views similar to those of FIGS. 6 (E) and 6 (F).
  • the vehicle 10b of this embodiment has two front wheels (right front wheel FR and left front wheel FL) and one rear wheel RR. When the vehicle 10b turns to the right DR, the rear wheel RR turns to the left DL.
  • FIG. 20 (A) shows the rotation center Rbc.
  • the front wheels FR and FL are not rotating wheels, but the rear wheels RR are rotating wheels. Therefore, the rotation center Rbc is located near the center between the front wheels FR and FL.
  • the center of gravity 90bc of the vehicle body is arranged at a position away from the rotation center Rbc on the rearward DB side.
  • the distance X in the figure is the distance of the forward DF between the center of gravity 90bc and the rotation center Rbc.
  • the center of gravity 90bc of the vehicle body is arranged at a position separated from the rotation center Rbc by a distance X on the rearward DB side. Therefore, the inertial force component F32 in the same direction as the yaw angular acceleration Ay ′′ acts on the vehicle body.
  • the direction of the inertial force component F32 is perpendicular to the vehicle body upward direction DVU.
  • the direction from the rotation center Rbc to the center of gravity 90bc is substantially parallel to the rearward DB. Therefore, the direction of the inertial force component F32 is approximately perpendicular to the rearward DB. In the top view of FIG.
  • the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′ that is, the changing direction of the yaw angular velocity Ay ′′ is the clockwise direction.
  • the direction of the inertial force component F32 is toward the right DR side.
  • the formula for calculating the magnitude of the inertial force component F32 is the same as the formula for calculating the size of the inertial force component F32.
  • FIG. 20B shows the inertial force component F32.
  • the only difference from FIGS. 6 (E) and 6 (F) is that the direction of the inertial force component F32 (that is, the direction of the third roll torque Tq3) is opposite.
  • the direction of the third roll torque Tq3 is the same as the direction of the yaw angular acceleration Ay ′′.
  • the direction of the fourth roll torque Tq4 is the right DR. Therefore, in order to generate the fourth roll torque Tq4 of the rightward DR, the angular velocity Aw'that rotates the rear wheel RR to the leftward DL is used.
  • the rotational torque of the rotating wheel may be controlled according to the process of FIG. 8 or FIG.
  • the directions of the roll torques Tq3 and Tq4 described above are taken into consideration.
  • the control process of the rotation drive device 65 may be various other processes instead of the control processes of the examples of FIGS. 8 and 18.
  • the control process of the above embodiment includes a process of determining an output parameter from an input parameter by proportional control (for example, S355 (FIG. 10, 19), S425 (FIG. 12 (A)), S450 (FIG. 12). 13 (A)), S460 (FIG. 14 (A), etc.).
  • proportional control for example, S355 (FIG. 10, 19), S425 (FIG. 12 (A)), S450 (FIG. 12). 13 (A)), S460 (FIG. 14 (A), etc.
  • PD Proportional-Differential
  • PID Proportional-Integral-Differential
  • the magnitude of the control parameter corresponding to the first roll torque Tq1 may be various values that increase as the magnitude of the roll angle Ar increases.
  • the magnitude of the parameter corresponding to the first roll torque Tq1 may increase in proportion to the magnitude of the roll angle Ar.
  • the magnitude of the control parameter corresponding to the second roll torque Tq2 (FIG. 6 (D)) is various values such that the larger the vehicle speed, the larger the magnitude, and the larger the yaw angular velocity Ay'is, the larger the magnitude. Good.
  • the ratio of the increase in the magnitude of the parameter corresponding to the second roll torque Tq2 to the increase in the yaw angular velocity Ay' may be a constant value. It may change according to the magnitude of the angular velocity Ay'.
  • the magnitude of the control parameter corresponding to the third roll torque Tq3 may be various values that increase as the yaw angular acceleration Ay ′′ increases. ..
  • the ratio of the increase in the magnitude of the parameter corresponding to the third roll torque Tq3 to the increase in the yaw angular acceleration Ay'' is a constant value. It may change according to the yaw angular acceleration Ay''.
  • the processor 110p has one or more torques corresponding to one or more torques arbitrarily selected in advance from the first roll torque Tq1, the second roll torque Tq2, and the third roll torque Tq3 in order to control the steering motor 65. Parameters may be used. For example, one or more of the roll torques Tq1-Tq3 may be omitted. More generally, the processor 110p may control the rotation drive device using one or more control parameters including one or more parameters of yaw angular velocity, yaw angular acceleration and roll angle. For example, one or more parameters of yaw angular velocity, yaw angular acceleration, and roll angle may be omitted. However, by controlling the vehicle with more parameters, i.e., more types of roll torque, the discrepancy between the intended movement of the vehicle control and the actual movement of the vehicle can be reduced.
  • the method of specifying the rotation torque from the additional angular velocity Awd' may be various other methods instead of the proportional control described in S355 of FIG.
  • the processor 110p may specify the target wheel angle by integrating the additional angular velocity Awd'. Then, the processor 110p may control the steering motor 65 so that the current wheel angle Aw approaches the target wheel angle.
  • the processor 110p may use various control values including the first control value Cw1 in order to determine the drive control value Cw. For example, one or more control values arbitrarily selected from the control values Cw2-Cw4 may be omitted. Further, other control values different from the control values Cw1-Cw4 may be used.
  • the vehicle body rolls quickly in the turning direction.
  • the lower portion of the vehicle body can move in the direction opposite to the turning direction.
  • the intersection P2 between the rotation shaft Ax1 of the rotation wheel (here, the front wheel 12F) of FIG. 1A and the ground GL can move in the direction opposite to the turning direction.
  • the processor 110p may determine the drive control value Cw by using the control value indicating the component of the rotation torque that rotates the rotating wheel in the turning direction when the vehicle body rolls quickly.
  • Such a control value may be, for example, a value obtained by multiplying any of the following parameters by a gain.
  • 1) Angular velocity Aw'of wheel angle Aw 2) Torque of lean motor 25 3) Angular velocity Ar'of roll angle Ar 4) Angular acceleration Ar of roll angle Ar'' 5) Angular velocity AI'of input angle AI' 6) Angular acceleration AI of input angle AI'' When the magnitude of these parameters is large, the vehicle body rolls quickly, so that these parameters are suitable for determining the control value.
  • the gain is preferably large when the velocity V is small.
  • the gain Gp2 of FIG. 12B or the gain Gp3 of FIG. 13B may be used.
  • a rotational torque acts on the rotating wheel due to the gyro moment.
  • the processor 110p may use this rotation torque to correct the rotation torque Tqw of the steering motor 65.
  • the rotation torque due to the gyro moment can be calculated using, for example, the speed V and the roll angle Ar.
  • camber thrust acts on the wheels.
  • a rotational torque acts on the wheels due to the camber thrust.
  • the processor 110p may use this rotation torque to correct the rotation torque Tqw of the steering motor 65.
  • the rotation torque due to the camber thrust can be calculated using, for example, the speed V and the roll angle Ar.
  • Various methods may be used to limit the upper limit of the rotation torque.
  • the processor 110p may control the steering motor 65 assuming that the speed V is the threshold VL when the speed V is equal to or less than the threshold VL.
  • the target roll angle Art (FIG. 10: S310) may be specified by using other information (for example, velocity V) in addition to the input angle AI.
  • the vehicle 10 may include a sensor that measures the mass M of the vehicle body 90.
  • a sensor may be, for example, a sensor that detects the stroke position of the right suspension 70R (FIG. 2).
  • the processor 110p may specify the total length from the stroke position and estimate the mass M from the specified total length.
  • the vehicle 10 may include a front sensor that measures the stroke position of the front fork 17 and a rear sensor that detects the stroke position of the right suspension 70R (FIG. 2).
  • a front sensor that measures the stroke position of the front fork 17
  • a rear sensor that detects the stroke position of the right suspension 70R (FIG. 2).
  • the processor 110p can estimate the position of the forward DF of the center of gravity by using the total length of the front fork 17 and the total length of the right suspension 70R.
  • the processor 110p can calculate the distance X (such as FIG. 6E) between the center of rotation and the center of gravity using the estimated position of the center of gravity.
  • a predetermined position may be used as the rotation center.
  • the processor 110p may estimate the distance Z of the center of gravity by vibrating the vehicle body from side to side. For example, the processor 110p causes the lean motor 25 to output a torque for rolling the vehicle body. When the distance Z is short, the roll angle Ar changes quickly. When the distance Z is long, the roll angle Ar changes slowly. As described above, it can be estimated that the larger the angular velocity Ar ′′ of the roll angle Ar generated by the constant torque or the angular acceleration Ar ′′, the shorter the distance Z.
  • the data indicating the parameters used for control may be various data having a correlation with the parameters.
  • the vehicle speed sensor 122 outputs data indicating the rotation speed of the front wheels 12F as data indicating the speed V.
  • the direction sensor 126 may output data indicating the yaw angle velocity centered on an axis parallel to the vertically upward direction DU (FIG. 6 (D)).
  • the processor 110p corrects the deviation between the magnitude of the yaw angle velocity based on the vertical upward DU and the magnitude of the yaw angle velocity Ay'based on the vehicle body upward DVU by using the roll angle Ar. It is possible.
  • the direction sensor 126 may output data indicating the yaw angular acceleration instead of the yaw angular velocity.
  • the processor 110p may specify the yaw angular velocity by integrating the yaw angular acceleration.
  • the correspondence between one or more control parameters such as roll angle Ar, yaw angular velocity Ay', yaw angular acceleration Ay'', and drive control value Cw (that is, rotation torque of the rotation drive device) is defined.
  • the method may be any other method instead of the method of performing the above-mentioned calculation.
  • map data that defines the correspondence between one or more control parameters and the drive control value Cw may be prepared in advance.
  • the processor 110p may specify the drive control value Cw with reference to this map data.
  • the turning input information acquisition device may be various devices configured to acquire turning input information indicating the turning direction and the degree of turning instead of the input angle sensor 123.
  • the turning input information acquisition device may be an automatic driving control device (for example, a computer) that automatically drives the vehicle.
  • the automatic driving control device may acquire turning input information indicating a turning direction and a degree of turning according to the current position of the vehicle on a predetermined traveling path.
  • the configuration of the tilting device configured to tilt the vehicle body in the width direction of the vehicle may be various other configurations instead of the configuration of the link mechanism 30 (FIG. 2).
  • the link mechanism 30 may be replaced with a stand.
  • Drive motors 51L and 51R are fixed to the table.
  • the first support portion 82 is rotatably connected to the table in the width direction by a bearing.
  • the lean motor 25 rotates the first support portion 82 with respect to the base in the width direction.
  • the vehicle body 90 can be inclined to the right DR side and the left DL side, respectively.
  • the tilting device may include a left slide device and a right slide device (for example, a hydraulic cylinder).
  • the left slide device may connect the left rear wheel 12L and the vehicle body
  • the right slide device may connect the right rear wheel 12R and the vehicle body.
  • Each slide device can change the relative position of the wheels on the vehicle body upward DVU with respect to the vehicle body.
  • the total number of front wheels may be two and the total number of rear wheels may be two.
  • the plurality of wheels may include a pair of wheels arranged apart from each other in the width direction of the vehicle.
  • the front wheels (for example, the front wheels 12F in FIG. 1A) may be the driving wheels.
  • the total number of rotating wheels may be any number of 1 or more.
  • At least one of the front and rear wheels may include a rotating wheel. Both the front wheels and the rear wheels may be rotating wheels.
  • the rotating wheels may include a pair of wheels arranged apart from each other in the width direction of the vehicle.
  • the configuration of the rotating wheel support device for supporting the rotating wheels may be various other configurations instead of the configuration of the front wheel supporting device 41 described with reference to FIG. 1A and the like.
  • the support member that rotatably supports the rotating wheel may be a cantilever member instead of the fork 17.
  • the rotating device that rotatably supports the support member with respect to the vehicle body in the width direction may be various other devices instead of the bearing 68.
  • the rotating device may be a link mechanism that connects the vehicle body and the support member.
  • the driving wheel support device may be various devices that support the driving wheel so that the direction of the driving wheel can be rotated in the width direction of the vehicle.
  • the rotating wheel support device may include K support members (K is an integer of 1 or more). Each support member may rotatably support one or more rotating wheels.
  • the rotating wheel support device may include K rotating devices fixed to the vehicle body. The K rotating devices may support the K supporting members so as to be rotatable in the width direction.
  • the configuration of the rotation drive device is such that a rotation torque, which is a torque for controlling the rotation of the rotation wheel in the width direction, is applied to the rotation wheel instead of the configuration of the steering motor 65 (FIG. 1).
  • the rotation drive may include a pump and use hydraulic pressure (eg, hydraulic pressure) from the pump to generate rotation torque.
  • the rotation drive device may be configured to apply rotational torque to each of the K support members.
  • the rotation drive device may be connected to each of the K support members.
  • the drive system 51S (FIG. 2), that is, the drive motors 51R and 51L, applies a rotational torque to the rotary wheels by controlling the ratio of the torque between the right rear wheel 12R and the left rear wheel 12L. It's okay.
  • the vehicle 10 may be provided with a brake device for the right rear wheel 12R and a brake device for the left rear wheel 12L. These braking devices may apply rotational torque to the rotating wheels by controlling the ratio of the braking force between the right rear wheel 12R and the left rear wheel 12L.
  • the vehicle may also be equipped with a fan device that produces an air flow that flows to the right or left with respect to the vehicle body. Since the vehicle tries to turn due to the gas flow, a rotating torque acts on the rotating wheels.
  • the vehicle may include one or more types of rotary drive devices (steering motor 65, drive system 51S, brake device, fan device, etc.). Further, the vehicle may include one or more types of rotation control devices that each control one or more types of rotation drive devices.
  • the configuration of the control device 100 may be various configurations including a rotation control device configured to control the rotation drive device (for example, the steering motor 65).
  • the control device 100 may be configured using one computer. At least a part of the control device 100 may be configured by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the steering motor control unit 500 of FIG. 7 may be configured by an ASIC.
  • the control device 100 may be an electric circuit including a computer, and may be an electric circuit not including a computer instead.
  • the input value and the output value associated with the map data (for example, the tilt angle map data MT) may be associated with each other by other elements. For example, elements such as mathematical functions and analog electric circuits may associate input values with output values.
  • the configuration of the vehicle may be various other configurations instead of the configurations of the examples.
  • the drive device that drives the drive wheels may include at least one of an electric motor and an internal combustion engine.
  • the maximum number of vehicles may be two or more instead of one.
  • the vehicle may be a device that moves without carrying at least one of a person and luggage.
  • the vehicle may be a device that is moved by remote control. Correspondences used to control the vehicle (eg, correspondences indicated by map data) may be determined experimentally so that the vehicle can travel properly.
  • a part of the configuration realized by the hardware may be replaced with software, and conversely, a part or all of the configuration realized by the software may be replaced with the hardware. May be good.
  • the function of the control device 100 of FIG. 7 may be realized by a dedicated hardware circuit.
  • the program is provided in a form stored in a computer-readable recording medium (for example, a non-temporary recording medium). be able to.
  • the program may be used while being stored on the same or different recording medium (computer-readable recording medium) as it was provided.
  • the "computer-readable recording medium” is not limited to a portable recording medium such as a memory card or a CD-ROM, but is connected to an internal storage device in the computer such as various ROMs or a computer such as a hard disk drive. It may also include an external storage device.
  • the present invention can be suitably used for vehicles.
  • Processor 110v, 300v, 400v, 500v ... Volatile storage device ,, 110n, 300n, 400n, 500n ...
  • Non-volatile storage device 110g, 300g, 400g, 500g ... Program ,, 300c, 400c, 500c ...
  • Power control unit 120 ... Battery, 122 ... Vehicle speed sensor, 123 ... Input angle sensor, 124 ... Wheel angle sensor, 126 ... Direction sensor, 126a ... Acceleration sensor, 126c ... Control unit, 126g ... Gyro sensor, 145 ... Accelerator pedal sensor, 146 ... Brake pedal sensor, 300 ... Drive device control unit, 400 ... Lean motor control unit, 500 ...

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Abstract

車両は、旋回時に旋回の内側に傾斜する。車両は、車体と、1以上の前輪と1以上の後輪とを含むN個(Nは2以上の整数)の車輪と、回動駆動装置と、回動制御装置と、を備える。N個の車輪は、車両の幅方向に回動可能な1以上の回動輪を含む。回動駆動装置は、1以上の回動輪の幅方向の回動を制御するトルクである回動トルクを1以上の回動輪に付与するように構成されている。回動制御装置は、回動駆動装置を制御するように構成されている。車体の重心は、車両が旋回する場合の車両の自転中心から前側または後側に離れた位置に配置されている。回動制御装置は、車両のヨー角速度と車両のヨー角加速度と車体の幅方向のロール角とのうちの1以上のパラメータを含む1以上の制御パラメータを用いて回動駆動装置を制御する。

Description

車両
 本明細書は、車両に関する。
 種々の車両が提案されている。例えば、車体の車両幅方向の傾斜角を変更する傾斜角変更部と、傾斜角変更部を制御する傾斜制御部と、を備える車両が提案されている。
特開2016-222024号公報
 車両は、力を生成する種々の装置を備え得る。例えば、車両は、操舵輪である前輪と、操舵を補助するモータと、を備え得る。このようなモータは、車両の動きを種々に変化させる。例えば、車両の前進中にモータが前輪を右に回動する場合、車両が右に旋回し始め、ヨー角加速度が増大し、ヨー角速度が増大する。一般的に、車両に作用する力と車両の動きとの関係は、複雑である。そして、車両を制御する点については、工夫の余地があった。
 本明細書は、車両を制御する新たな技術を開示する。
 本明細書に開示された技術は、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
 旋回時に旋回の内側に傾斜する車両であって、
 車体と、
 1以上の前輪と1以上の後輪とを含むN個(Nは2以上の整数)の車輪であって、前記車両の幅方向に回動可能な1以上の回動輪を含む、前記N個の車輪と、
 前記1以上の回動輪の前記幅方向の回動を制御するトルクである回動トルクを前記1以上の回動輪に付与するように構成されている回動駆動装置と、
 前記回動駆動装置を制御するように構成されている回動制御装置と、
 を備え、
 前記車体の重心は、前記車両が旋回する場合の前記車両の自転中心から前側または後側に離れた位置に配置されており、
 前記回動制御装置は、
  前記車両のヨー角速度と前記車両のヨー角加速度と前記車体の前記幅方向のロール角とのうちの1以上のパラメータを含む1以上の制御パラメータを用いて前記回動駆動装置を制御する、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、車両のヨー角速度と車両のヨー角加速度と車体のロール角とのうちの1以上のパラメータを含む1以上の制御パラメータを用いて回動駆動装置を制御するので、回動制御装置は、車両の状態に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例2]
 適用例1に記載の車両であって、
 旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角速度を含み、
 前記ヨー角速度によって前記車体に作用する遠心力によって生じるロールトルクの方向を、遠心力ロール方向と呼び、
 前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の位置の差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
 車速と、前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車体の前記ロール角と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第1条件と呼び、
 前記回動制御装置は、
  前記第1条件下で、前記ヨー角速度が、ゼロとは異なる第1ヨー角速度に維持される場合には、第1回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
  前記第1条件下で、前記ヨー角速度が、前記第1ヨー角速度と比べて同じ方向とより大きな大きさとを有する第2ヨー角速度に維持される場合には、第2回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
 前記第2回動トルクから前記第1回動トルクを減算して得られる第1差分トルクの方向は、前記第2ヨー角速度に対応付けられた遠心力ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
 車両。
 この構成によれば、ヨー角速度が大きい場合に、遠心力ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた差分トルクが回動トルクに加算され得るので、回動制御装置は、ヨー角速度に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例3]
 適用例1または2に記載の車両であって、
 旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角加速度を含み、
 前記重心と前記自転中心との間の位置の差異と前記ヨー角加速度とによって生じるロールトルクの方向を、ヨー角加速度ロール方向と呼び、
 前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の前記位置の前記差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
 車速と、前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車体の前記ロール角と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第1条件と呼び、
 前記回動制御装置は、前記第1条件下で、前記ヨー角加速度がゼロとは異なる第1ヨー角加速度から前記第1ヨー角加速度とは反対の方向の第2ヨー角加速度に変化する場合に、前記回動駆動装置に、前記回動トルクを第3回動トルクから第4回動トルクへ変化させ、
 前記第4回動トルクから前記第3回動トルクを減算して得られる第2差分トルクの方向は、前記第2ヨー角加速度に対応するヨー角加速度ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
 車両。
 この構成によれば、ヨー角加速度の方向が反対方向に変化する場合に変化する回動トルクの差分トルクの方向が、変化後のヨー角加速度に対応するヨー角加速度ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向であり得るので、回動制御装置は、ヨー角加速度に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例4]
 適用例1から3のいずれかに記載の車両であって、
 旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角を含み、
 前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の位置の差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
 車速と、直進を示す前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車両の前記ヨー角速度と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第2条件と呼び、
 前記回動制御装置は、
  前記第2条件下で、前記ロール角が、ゼロとは異なる第1ロール角に維持される場合には、第5回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
  前記第2条件下で、前記ロール角が、前記第1ロール角と比べて同じ方向とより大きな大きさとを有する第2ロール角に維持される場合には、第6回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
 前記第6回動トルクから前記第5回動トルクを減算して得られる第3差分トルクの方向は、ゼロから前記第2ロール角に向かうロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
 車両。
 この構成によれば、ロール角が大きい場合に、ゼロからロール角に向かうロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクが出力され得るので、回動制御装置は、ロール角に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例5]
 適用例4に記載の車両であって、
 前記第1ロール角からゼロを減算して得られる差分の大きさが、前記第2ロール角から前記第1ロール角を減算して得られる差分の大きさと同じである場合に、前記第6回動トルクから前記第5回動トルクを減算して得られる差分トルクの大きさは、前記第5回動トルクからゼロを減算して得られる差分トルクの大きさよりも、小さい、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、ロール角に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例6]
 適用例2から5のいずれかに記載の車両であって、
 前記1以上の前輪は、前記1以上の回動輪を含み、
 前記車体の重心は、前記自転中心から前側に離れた位置に配置されており、
 前記回動ロール方向は、前記回動トルクの方向とは反対側の方向である、
 車両。
 この構成によれば、1以上の前輪が1以上の回動輪を含む場合に、適切に回動駆動装置を制御できる。
[適用例7]
 適用例1から6のいずれかに記載の車両であって、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角を含み、
 前記回動制御装置は、前記ロール角を用いて特定される第1ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
 前記第1ロールトルク成分の大きさは、前記ロール角の大きさが大きいほど大きい、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、車両の状態に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例8]
 適用例1から7のいずれかに記載の車両であって、
 前記1以上の制御パラメータは、車速と、前記車両の前記ヨー角速度と、を含み、
 前記回動制御装置は、前記車速と前記ヨー角速度とを用いて特定される第2ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
 前記第2ロールトルク成分の大きさは、前記車速が大きいほど大きく、前記ヨー角速度の大きさが大きいほど大きい、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、車両の状態に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例9]
 適用例1から8のいずれかに記載の車両であって、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角加速度を含み、
 前記回動制御装置は、前記ヨー角加速度を用いて特定される第3ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
 前記第3ロールトルク成分の大きさは、前記ヨー角加速度の大きさが大きいほど大きい、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、車両の状態に応じて、回動駆動装置を制御できる。
[適用例10]
 適用例1から6のいずれかに記載の車両であって、
 旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
 前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角と、前記車両の前記ヨー角速度と、前記車両の前記ヨー角加速度と、車速と、前記旋回入力情報と、を含み、
 前記回動制御装置は、
  前記旋回入力情報と前記車体の前記ロール角とを用いて目標ロールトルクを特定し、
  前記ロール角を用いて第1ロールトルク成分を特定し、
  前記車速と前記ヨー角速度とを用いて第2ロールトルク成分を特定し、
  前記ヨー角加速度を用いて第3ロールトルク成分を特定し、
  前記第1ロールトルク成分と、前記第2ロールトルク成分と、前記第3ロールトルク成分と、を含む複数のロールトルクの合成ロールトルクを、前記目標ロールトルクから減算することによって、第4ロールトルク成分を特定し、
 前記第1ロールトルク成分の大きさは、前記ロール角の大きさが大きいほど大きく、
 前記第2ロールトルク成分の大きさは、前記車速が大きいほど大きく、前記ヨー角速度の大きさが大きいほど大きく、
前記第3ロールトルク成分の大きさは、前記ヨー角加速度の大きさが大きいほど大きく、
 前記回動制御装置は、前記1以上の回動輪の回動の角度の角速度であって前記第4ロールトルク成分に対応付けられた角速度を追加するための回動トルクを、前記回動駆動装置に出力させる、
 車両。
 この構成によれば、回動制御装置は、3種類のロールトルク成分を用いるので、適切に、回動駆動装置を制御できる。
 なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、車両、車両の制御装置、車両の制御方法、等の態様で実現することができる。
(A)-(C)は、一実施例としての車両10を示す説明図である。 一実施例としての車両10を示す説明図である。 (A)、(B)は、水平な地面GL上の車両10の状態を示す概略図である。(C)、(D)は、車両10の簡略化された背面図である。 旋回時の力のバランスの説明図である。 車輪角Awと旋回半径Rとの簡略化された関係を示す説明図である。 (A)-(F)は、車体90に作用するロールトルクの説明図である。 車両10の制御に関する構成を示すブロック図である。 操舵モータ65の制御処理の例を示すフローチャートである。 駆動制御値Cwと回動トルクTqwとの関係の例を示すグラフである。 第1制御値Cw1の決定処理の例を示すフローチャートである。 (A)-(C)は、追加角速度Awd’の例を示すグラフである。(D)-(F)は第1ゲインGp1の例を示すグラフである。 (A)は、第2制御値Cw2の決定処理の例を示すフローチャートである。(B)は、第2ゲインGp2の例を示すグラフである。 (A)は、第3制御値Cw3の決定処理の例を示すフローチャートである。(B)、(C)は、第3ゲインGp3の例を示すグラフである。 (A)は、第4制御値Cw4の決定処理の例を示すフローチャートである。(B)は、第4制御値Cw4の例を示すグラフである。 (A)-(C)は、回動トルクTqwの例を示すグラフである。 リーンモータ25の制御処理の例を示すフローチャートである。 第2実施例の車両10aを示す説明図である。 操舵モータ65の制御処理の例を示すフローチャートである。 第1制御値Cw1の決定処理(図18:S220a)の例を示すフローチャートである。 (A)、(B)は、後輪が回動輪である場合のロールトルクTq3、Tq4の説明図である。
A.第1実施例:
A1.車両10の構成:
 図1(A)-図1(C)、図2は、一実施例としての車両10を示す説明図である。図1(A)は、車両10の右側面図を示し、図1(B)は、車両10の上面図を示し、図1(C)は、車両10の下面図を示し、図2は、車両10の背面図を示している。図1(A)-図1(C)、図2には、水平な地面GL(図1(A))上に配置され、傾斜していない状態の車両10が、示されている。図1(A)-図1(C)、図2には、6つの方向DF、DB、DU、DD、DR、DLが示されている。前方向DFは、車両10の前方向(すなわち、前進方向)であり、後方向DBは、前方向DFの反対方向である。上方向DUは、鉛直上方向であり、下方向DDは、鉛直下方向(すなわち、上方向DUの反対方向)である。鉛直下方向は、重力の方向である。右方向DRは、前方向DFに走行する車両10から見た右方向であり、左方向DLは、右方向DRの反対方向である。方向DF、DB、DR、DLは、いずれも、水平な方向である。右と左の方向DR、DLは、前方向DFに垂直である。
 本実施例では、車両10は、一人乗り用の小型車両である。車両10(図1(A)、図1(B))は、車体90と、前輪12Fと、左後輪12Lと、右後輪12Rと、を有する三輪車である。前輪12Fは、回動輪の例であり、車両10の幅方向の中心に配置されている。回動輪は、車両10の幅方向(すなわち、右方向と左方向)に回動可能な車輪である。回動輪の進行方向は、前方向DFから右と左とに回転可能である。本実施例では、前輪12Fは、回動可能であるように、車体90に支持されている。後輪12R、12Lは、駆動輪である。後輪12R、12Lは、車両10の幅方向の中心に対して対称に、互いに離れて配置されている。
 車体90(図1(A))は、本体部20を有している。本体部20は、底部20bと、底部20bの前方向DF側に接続された前壁部20aと、底部20bの後方向DB側に接続された後壁部20cと、後壁部20cの上端から後方向DBに向かって延びる支持部20dと、を有している。本体部20は、例えば、金属製のフレームと、フレームに固定されたパネルと、を有している。
 車体90は、さらに、底部20b上に固定された座席11と、座席11の前方向DF側に配置されたアクセルペダル45とブレーキペダル46と、底部20bに固定された制御装置100とバッテリ120と、前壁部20aの上方向DU側の端部に固定された前輪支持装置41と、前輪支持装置41に取り付けられたハンドル41aと、を有している。図示を省略するが、本体部20には、他の部材(例えば、屋根、前照灯など)が固定され得る。車体90は、本体部20に固定された部材を含んでいる。
 前輪支持装置41(図1(A))は、回動軸Ax1を中心に回動可能に前輪12Fを支持する装置である。前輪支持装置41は、前フォーク17と、軸受68と、操舵モータ65と、を有している。前フォーク17は、前輪12Fを回転可能に支持しており、例えば、コイルスプリングとショックアブソーバとを有するテレスコピックタイプのフォークである。軸受68は、本体部20の前壁部20aと、前フォーク17と、を連結している。軸受68は、回動軸Ax1を中心に、前フォーク17(ひいては、前輪12F)を、車体90に対して左右に回転可能に支持している。前フォーク17の回転可能範囲は、予め決められた角度範囲(例えば、180度未満の範囲)であってよい。例えば、前フォーク17が車体90の他の部分に接触することによって、角度範囲が制限されてよい。操舵モータ65は、電気モータであり、本体部20の前壁部20aと前フォーク17とに接続されている。操舵モータ65は、前フォーク17(ひいては、前輪12F)を幅方向(すなわち、右方向と左方向)に回転させるトルクを生成する。このように、操舵モータ65は、前輪12Fの幅方向の回動を制御するトルクである回動トルクを前輪12Fに付与するように構成されている(以下、回動駆動装置65とも呼ぶ)。
 ハンドル41aは、右方向と左方向とに回転可能な部材である。直進を示す所定の回転位置(直進回転位置と呼ぶ)に対するハンドル41aの回転角度(入力角とも呼ぶ)は、旋回方向と旋回の程度とを表す旋回入力情報の例である。本実施例では、「入力角=ゼロ」は、直進を示し、「入力角>ゼロ」は、右旋回を示し、「入力角<ゼロ」は、左旋回を示している。入力角の大きさ(すなわち、絶対値)は、旋回の程度を示している。運転者は、ハンドル41aを操作することによって、旋回入力情報を入力できる。
 なお、本実施例では、ハンドル41aと前フォーク17とは、機械的には接続されていない。ただし、弾性体(例えば、コイルバネや板バネなどのバネ、ゴムやシリコンなどの樹脂)が、ハンドル41aと前フォーク17とを接続してもよい。
 車輪角Aw(図1(B))は、車体90に対する前輪12Fの方向を示す角度である。本実施例では、車輪角Awは、前方向DFを基準とする、前輪12Fの進行方向D12の角度である。車輪角Awは、車体90の上方向(車体90が鉛直上方向DUに対して傾斜していない場合には、鉛直上方向DUと同じ)に平行な軸まわりの角度を示している。進行方向D12は、前輪12Fの回転軸Axw1に垂直な方向である。本実施例では、「Aw=ゼロ」は、「方向D12=前方向DF」を示している。「Aw>ゼロ」は、方向D12が右方向DR側を向いていることを示している(旋回方向=右方向DR)。「Aw<ゼロ」は、方向D12が左方向DL側を向いていることを示している(旋回方向=左方向DL)。車輪角Awは、前輪12Fの回動の角度を示している。前輪12Fが操舵される場合、車輪角Awは、いわゆる操舵角に対応する。
 操舵モータ65は、制御装置100(図1(A))によって制御される。操舵モータ65によって生成される回動トルクが小さい場合、前輪12Fの方向D12が入力角とは独立に左または右に回動することが許容される。操舵モータ65の制御の詳細については、後述する。
 図1(A)中の角度CAは、いわゆるキャスター角である。キャスター角CAは、車体90の上方向(車体90が鉛直上方向DUに対して傾斜していない場合には、鉛直上方向DUと同じ)と、回動軸Ax1に沿って鉛直上方向DU側へ向かう方向と、のなす角度である。本実施例では、キャスター角CAがゼロよりも大きい。従って、回動軸Ax1に沿って鉛直上方向DU側へ向かう方向は、斜め後ろに傾斜している。
 図1(A)に示すように、本実施例では、前輪支持装置41の回動軸Ax1と地面GLとの交点P2は、前輪12Fの地面GLとの接触中心P1よりも、前方向DF側に位置している。これらの点P1、P2の間の後方向DBの距離Ltは、トレールと呼ばれる。正のトレールLtは、接触中心P1が交点P2よりも後方向DB側に位置していることを示している。なお、図1(A)、図1(C)に示すように、接触中心P1は、前輪12Fと地面GLとの接触領域Ca1の重心である。接触領域の重心は、接触領域内に質量が均等に分布していると仮定する場合の重心の位置である。右後輪12Rと地面GLとの接触領域CaRの接触中心PbRと、左後輪12Lと地面GLとの接触領域CaLの接触中心PbLとも、同様に特定される。
 図2に示すように、2つの後輪12R、12Lは、後輪支持部80に回転可能に支持されている。後輪支持部80は、リンク機構30と、リンク機構30の上部に固定されたリーンモータ25と、リンク機構30の上部に固定された第1支持部82と、リンク機構30の前部に固定された第2支持部83(図1(A))と、を有している。説明のために、図1(A)では、後輪支持部80のうちの右後輪12Rに隠れている部分も実線で示されている。図1(B)では、本体部20に隠れている後輪支持部80と後輪12R、12Lと後述する連結棒75とが、実線で示されている。図1(A)~図1(C)では、リンク機構30が簡略化して示されている。
 第1支持部82(図2)は、後輪12R、12Lの上方向DU側において、右方向DRに平行に延びる板状の部分を含んでいる。第2支持部83(図1(A)、図1(B))は、リンク機構30の前方向DF側の、左後輪12Lと右後輪12Rとの間に配置されている。
 右後輪12R(図1(B)、図2)は、右駆動モータ51Rに接続されている。右駆動モータ51Rは、電気モータであり、後輪支持部80の右側の部分に固定されている。右駆動モータ51Rの回転軸Axw2(図2)は、右後輪12Rの回転軸と同じである。左後輪12Lと左駆動モータ51Lとの構成は、右後輪12Rと右駆動モータ51Rとの構成と、それぞれ同様である。これらの駆動モータ51L、51Rは、後輪12R、12Lを直接的に駆動するインホイールモータである。以下、左駆動モータ51Lと右駆動モータ51Rとの全体を、駆動システム51Sとも呼ぶ。
 図1(A)-図1(C)、図2には、車体90が水平な地面GL上で傾斜せずに直立している状態(後述するロール角Arがゼロである状態)が、示されている。以下、この状態を、直立状態と呼ぶ。直立状態で、左後輪12Lの回転軸Axw3(図2)と右後輪12Rの回転軸Axw2とは、同じ直線上に位置しており、右方向DRに平行である。
 リンク機構30(図2)は、いわゆる、平行リンクである。リンク機構30は、右方向DRに向かって順番に並ぶ3つの縦リンク部材33L、21、33Rと、下方向DDに向かって順番に並ぶ2つの横リンク部材31U、31Dと、を有している。水平な地面GL上で車体90が傾斜せずに直立している場合、縦リンク部材33L、21、33Rは、鉛直方向に平行であり、横リンク部材31U、31Dは、水平方向に平行である。2つの縦リンク部材33L、33Rと、2つの横リンク部材31U、31Dとは、平行四辺形リンク機構を形成している。中縦リンク部材21は、横リンク部材31U、31Dの中央部分を連結している。これらのリンク部材33L、33R、31U、31D、21は、互いに回転可能に連結されている。本実施例では、回転軸は、前方向DFに平行である。互いに連結されたリンク部材は、予め決められた角度範囲(例えば、180度未満の範囲)内で、回転軸を中心に相対的に回転可能であってよい。左縦リンク部材33Lには、左駆動モータ51Lが固定されている。右縦リンク部材33Rには、右駆動モータ51Rが固定されている。中縦リンク部材21の上部には、第1支持部82と第2支持部83(図1(A))とが、固定されている。リンク部材33L、21、33R、31U、31Dと、支持部82、83とは、例えば、金属で形成されている。
 本実施例では、リンク機構30は、複数のリンク部材を回転可能に連結するための軸受けを有している。例えば、軸受38は、下横リンク部材31Dと中縦リンク部材21とを回転可能に連結し、軸受39は、上横リンク部材31Uと中縦リンク部材21とを回転可能に連結している。説明を省略するが、他の複数のリンク部材も、軸受けによって連結されている。
 リーンモータ25は、リンク機構30を駆動するように構成されている傾斜駆動装置の例であり、本実施例では、電気モータである。リーンモータ25は、中縦リンク部材21と上横リンク部材31Uとに接続されている。リーンモータ25の回転軸は、軸受39の回転軸と同じであり、車両10の幅方向の中心に位置している。リーンモータ25は、上横リンク部材31Uを、中縦リンク部材21に対して、回転させる。これにより、車両10は、幅方向(すなわち、右方向、または、左方向)に向かって傾斜する。このように傾斜する運動は、ロール運動とも呼ばれる。
 図3(A)、図3(B)は、水平な地面GL上の車両10の状態を示す概略図である。図中には、車両10の簡略化された背面図が示されている。図3(A)は、車両10が直立している状態を示し、図3(B)は、車両10が傾斜している状態を示している。図3(A)に示すように、上横リンク部材31Uが中縦リンク部材21に対して直交する場合、全ての車輪12F、12R、12Lが、水平な地面GLに対して直立する。そして、車体90を含む車両10の全体は、地面GLに対して、直立する。図中の車体上方向DVUは、車体90の上方向である。車両10が傾斜していない状態では、車体上方向DVUは、上方向DUと同じである。本実施例では、車体90に対して予め決められた上方向が、車体上方向DVUとして用いられる。
 図3(B)に示すように、背面図上で、中縦リンク部材21が上横リンク部材31Uに対して時計回り方向に回転することによって、車体90に対して相対的に、右後輪12Rが車体上方向DVU側に移動し、左後輪12Lが反対側に移動する。この結果、全ての車輪12F、12R、12Lが地面GLに接触した状態で、これらの車輪12F、12R、12Lは、地面GLに対して右方向DR側に傾斜する。そして、車体90を含む車両10の全体は、地面GLに対して、右方向DR側に傾斜する。図示を省略するが、中縦リンク部材21が上横リンク部材31Uに対して反時計回り方向に回転することによって、車両10は、左方向DL側に傾斜する。
 このように、上横リンク部材31Uが中縦リンク部材21に対して傾斜する場合、右後輪12Rと左後輪12Lとの一方が、車体90に対して相対的に、車体上方向DVU側に移動し、他方は、車体90に対して相対的に、車体上方向DVUとは反対方向側に移動する。リンク機構30は、左後輪12Lと右後輪12Rとの車体上方向DVUの相対位置を変化させることが可能である。この結果、車体90は、地面GLに対して傾斜する。
 なお、本実施例では、横リンク部材31U、31Dは、車体90に回転可能に支持されている(中縦リンク部材21と第1支持部82と後述するサスペンションシステム70とを介して)。そして、後輪12R、12Lは、横リンク部材31U、31Dを含む複数の部材を介して、車体90に接続されている。従って、車体90に対して横リンク部材31U、31Dを回転させることによって、後輪12R、12Lと車体90との間の車体上方向DVUの距離は、変化する。横リンク部材31U、31Dの回転軸(軸受39、38)は、右後輪12Rと左後輪12Lとの間に配置されている。従って、横リンク部材31U、31Dが回転する場合、右後輪12Rの移動方向は、左後輪12Lの移動方向とは反対の方向である。
 図3(B)では、車体上方向DVUは、上方向DUに対して、右方向DR側に傾斜している。以下、前方向DFを向いて車両10を見る場合の、上方向DUと車体上方向DVUとの間の角度を、ロール角Ar、または、傾斜角Arと呼ぶ。ここで、「Ar>ゼロ」は、右方向DR側への傾斜を示し、「Ar<ゼロ」は、左方向DL側への傾斜を示している。車両10が傾斜する場合、車体90を含む車両10の全体が、おおよそ、同じ方向に傾斜する。従って、車体90のロール角Arは、車両10のロール角Arであるということができる。
 図3(B)には、リンク機構30の制御角Acが示されている。制御角Acは、上横リンク部材31Uの向きに対する中縦リンク部材21の向きの角度を示している。「Ac=ゼロ」は、上横リンク部材31Uに対して中縦リンク部材21が垂直であることを、示している。「Ac>ゼロ」は、図3(B)の背面図において、中縦リンク部材21が、上横リンク部材31Uに対して、時計回り方向に傾いていることを示している。図示を省略するが、「Ac<ゼロ」は、中縦リンク部材21が、上横リンク部材31Uに対して、反時計回り方向に傾いていることを示している。図示するように、車両10が、水平な地面GL(すなわち、鉛直上方向DUに垂直な地面GL)上に位置している場合、制御角Acは、ロール角Arと、おおよそ同じである。
 図3(A)、図3(B)中の地面GL上の軸AxLは、傾斜軸AxLである。リンク機構30とリーンモータ25とは、車両10を、傾斜軸AxLを中心に、右と左とに傾斜させることができる。以下、傾斜軸AxLを、ロール軸とも呼ぶ。本実施例では、ロール軸AxLは、前輪12Fと地面GLとの接触中心P1を通り、前方向DFに平行な直線である。リンク機構30は、車体90を車両10の幅方向に傾斜させるように構成されている傾斜装置の例である(傾斜装置30とも呼ぶ)。
 図3(C)、図3(D)は、図3(A)、図3(B)と同様に、車両10の簡略化された背面図を示している。図3(C)、図3(D)では、地面GLxは、鉛直上方向DUに対して斜めに傾斜している(右側が高く、左側が低い)。図3(C)は、制御角Acがゼロである状態を示している。この状態では、全ての車輪12F、12R、12Lが、地面GLxに対して直立する。そして、車体上方向DVUは、地面GLxに対して垂直であり、また、鉛直上方向DUに対して左方向DL側に傾斜している。
 図3(D)は、ロール角Arがゼロである状態を示している。この状態では、上横リンク部材31Uは、地面GLxにおおよそ平行であり、中縦リンク部材21に対して反時計回りの方向に傾斜している。また、車輪12F、12R、12Lは、地面GLに対して傾斜している。
 このように、地面GLxが傾斜している場合、車体90のロール角Arは、リンク機構30の制御角Acと、異なり得る。
 なお、後輪支持部80は、リンク機構30の動きを止める図示しないロック機構を有している。ロック機構を作動させることによって、制御角Acが固定される。例えば、車両10の駐車時に、制御角Acはゼロに固定される。
 図1(B)、図2に示すように、本実施例では、本体部20は、サスペンションシステム70と連結棒75とによって、後輪支持部80に連結されている。サスペンションシステム70は、左サスペンション70Lと右サスペンション70Rとを有している。サスペンション70L、70Rは、それぞれ、本体部20の支持部20dと後輪支持部80の第1支持部82とに接続されている。サスペンション70L、70Rは、コイルスプリング71L、71Rとショックアブソーバ72L、72Rとを有しており、伸縮可能である。サスペンションシステム70は、後輪支持部80と本体部20との間の相対的な動きを、許容する。
 連結棒75は、図1(A)、図1(B)に示すように、前方向DFに延びる棒である。連結棒75は、車両10の幅方向の中心に配置されている。連結棒75の前方向DF側の端部は、本体部20の後壁部20cに、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手)。連結棒75の後方向DB側の端部は、後輪支持部80の第2支持部83に、回転可能に連結されている(例えば、玉継ぎ手)。
 図4は、旋回時の力のバランスの説明図である。図中には、旋回方向が右方向である場合の後輪12R、12Lの背面図が示されている。後述するように、旋回方向が右方向である場合、制御装置100(図1(A))は、後輪12R、12L(ひいては、車体90)が地面GLに対して右方向DRに傾斜するように、操舵モータ65とリーンモータ25を制御する場合がある。
 図4には、重心90cが示されている。重心90cは、車体90の重心である。車体90の重心90cは、車体90が乗員(可能なら荷物も)を積んだ状態での重心である。
 図中の第1力F1は、車体90に作用する遠心力である。第2力F2は、車体90に作用する重力である。以下、車体90に作用する力は、車体90の重心90cに作用することとする。ここで、車体90の質量をM(kg)とし、重力加速度をg(おおよそ、9.8m/s)とし、鉛直方向に対する車両10のロール角をAr(度)とし、旋回時の車両10の速度(すなわち、車速)をV(m/s)とし、旋回半径をR(m)とする。第1力F1と第2力F2とは、以下の式1、式2で表される。
(式1)F1=(M*V)/R
(式2)F2=M*g
 ここで、*は、乗算記号(以下、同じ)。
 また、図中の力F1bは、第1力F1の、車体上方向DVUに垂直な方向の成分である。力F2bは、第2力F2の、車体上方向DVUに垂直な方向の成分である。力F1bと力F2bとは、以下の式3、式4で表される。
(式3)F1b=F1*cos(Ar)
(式4)F2b=F2*sin(Ar)
 ここで、「cos()」は、余弦関数であり、「sin()」は、正弦関数である(以下、同じ)。
 力F1bは、車体上方向DVUを左方向DL側に回転させる成分であり、力F2bは、車体上方向DVUを右方向DR側に回転させる成分である。車両10がロール角Ar(さらには、速度Vと旋回半径R)を保ちつつ旋回を続ける場合には、F1bとF2bとの関係は、以下の式5で表される
(式5)F1b=F2b
 式5に上記の式1~式4を代入すると、旋回半径Rは、以下の式6で表される。
(式6)R=V/(g*tan(Ar))
 ここで、「tan()」は、正接関数である(以下、同じ)。
 式6は、車体90の質量Mに依存せずに、成立する。ここで、式6の「Ar」を、左方向と右方向とを区別せずにロール角Arの大きさを表すパラメータAra(ここでは、ロール角Arの絶対値)に置換することによって得られる以下の式6aは、車体90の傾斜方向に拘わらずに、成立する。
(式6a)R=V/(g*tan(Ara))
 図5は、車輪角Awと旋回半径Rとの簡略化された関係を示す説明図である。図中には、下方向DDを向いて見た車輪12F、12R、12Lが示されている。ここで、説明を簡略化するために、ロール角Arがゼロであることとする(すなわち、車体上方向DVUは、下方向DDに平行)。図中では、前輪12Fの進行方向D12は、右方向DRに回動しており、車両10は、右方向DRに旋回する。図中の前中心Cfは、前輪12Fの接触中心P1(図1(C))である。下方向DDを向いて車両10を見る場合、前中心Cfは、前輪12Fの回転軸Axw1を含む直線上に位置している。後中心Cbは、2つの後輪12R、12Lの接触中心PbR、PbL(図1(C))の間の中心である。直立している車両10を下方向DDを向いて見る場合、後中心Cbは、後輪12R、12Lの回転軸Axw2、Axw3を含む直線上の、後輪12R、12Lの間の中央に位置している。車両10の右方向DR側に位置する中心Crは、旋回の中心である。車両10の旋回運動は、車両10の公転運動と、車両10の自転運動と、を含んでいる。中心Crは、公転運動の中心である(公転中心Crとも呼ぶ)。なお、本実施例では、後輪12R、12Lは回動輪ではなく、前輪12Fが回動輪である。従って、自転中心は、後中心Cbとおおよそ同じである。ホイールベースLhは、前中心Cfと後中心Cbとの間の前方向DFの距離である。図1(A)に示すように、ホイールベースLhは、前輪12Fの回転軸Axw1と、後輪12R、12Lの回転軸Axw2、Axw3との間の前方向DFの距離と同じである。
 図5に示すように、前中心Cfと後中心Cbと公転中心Crとは、直角三角形を形成する。点Cbの内角は、90度である。点Crの内角は、車輪角Awと同じである。従って、車輪角Awと旋回半径Rとの関係は、以下の式7で表される。
   Aw = arctan(Lh/R)   (式7)
  ここで「arctan()」は、正接関数の逆関数である(以下、同じ)。
 上記の式6、式6a、式7は、車両10が、速度Vと旋回半径Rとが変化しない状態で、旋回している場合に成立する関係式である。具体的には、式6、式6a、式7は、遠心力に起因する力F1b(図4)と重力に起因する力F2bとが釣り合う静的な状態を示している。式7は、車輪角Awと旋回半径Rとの関係を示す良い近似式として、利用可能である。なお、現実の車両10の挙動と、図5の簡略化された挙動と、の間には、種々の差異が存在する。例えば、車両に作用する現実の力は、動的に変化する。力の動的な変化を考慮して車両10を制御することによって、車両10の制御による意図された動きと車両10の現実の動きとの間のずれを小さくできる。本実施例では、制御装置100は、車体90に作用する複数種類のロールトルクを考慮して、車両10を制御する。以下、複数種類のロールトルクについて、説明する。
 図6(A)-図6(F)は、車体90に作用するロールトルクの説明図である。車体90には、種々の原因に起因して、種々のロールトルクが作用し得る。以下、4種類のロールトルク成分Tq1-Tq4について、説明する(以下、ロールトルク成分Tq1-Tq4を、単に、ロールトルクTq1-Tq4、または、トルクTq1-Tq4とも呼ぶ)。
 図6(A)は、ロールトルクTqrの計算式を示している。本明細書では、変数の後ろに付された1個のクォーテーションマーク「’」は、時間に関する1階微分を示している。2個のクォーテーションマーク「’’」は、時間に関する2階微分を示している。例えば、Ar’’は、ロール角Arの時間に関する二階微分、すなわち、ロール角加速度を示している。
 図6(B)、図6(C)、図6(D)、図6(F)は、前方向DFを向いて見た後輪12R、12Lと重心90cとの説明図である。ここで、車両10は、水平な地面GL上に位置している。図6(B)は、直立状態を示している(Ar=ゼロ)。図6(C)、図6(D)、図6(F)は、車体90が右方向DRへ傾斜した状態を示している(Ar>ゼロ)。図6(E)は、車体上方向DVUとは反対の方向を向いて見た車輪12F、12R、12Lと重心90cとの説明図である。図6(E)には、参考のために、右方向DRと左方向DLとが示されている。ロール角Arがゼロとは異なる場合、これらの方向DR、DLは、車体上方向DVUに垂直ではなく斜めである。
 変数Z(図6(A)、図6(B))は、ロール軸AxLと車体90の重心90cとの間の距離である。本実施例では、ロール軸AxLが地面GL上に位置している。従って、距離Zは、直立状態(図6(B))での地面GLと重心90cとの間の鉛直上方向DUの距離と同じである。直立状態において、重心90cを鉛直下方向DDに向かって地面GL上に投影する場合の投影点PcLは、ロール軸AxL上に位置している。鉛直軸Uxは、投影点PcLを通り、鉛直上方向DUに平行な軸である。車両上軸VUxは、投影点PcLを通り、車体上方向DVUに平行な軸である。車両上軸VUxは、投影点PcLと重心90cとを通っている。図6(C)に示すように、車両上軸VUxと鉛直軸Uxとがなす角度は、ロール角Arである。
 図6(A)に示すように、ロールトルクTqrは、「I*Ar’’」と「M*Z*Ar’’」との2つの成分で近似される。変数Iは、回転軸が重心90cを通る場合の車体90の慣性モーメントである(ここで、回転軸は、ロール軸AxLに平行である)。「M*Z」は、回転軸が重心90cから距離Zだけ離れている場合の追加の項である。係数「I+M*Z」は、ロールトルクTqrとロール角加速度Ar’’との比率を実験で測定することによって、予め決定される。車体90のロール角加速度がAr’’である場合に車体90に作用するロールトルクTqrは、図6(A)の計算式「(I+M*Z)*Ar’’」によって算出される。逆に、車体90にロールトルクTqrが作用する場合、ロール角加速度Ar’’は、「Tqr/(I+M*Z)」によって、算出される。本実施例では、このようなロールトルクTqrが、4個の成分Tq1-Tq4に分解される。
 第1ロールトルクTq1は、車体90に作用する重力に起因するロールトルクである。図6(C)は、第1ロールトルクTq1の説明図である。第1力F11は、車体90に作用する重力である(F11=M*g)。第2力F12は、第1力F11の、車体上方向DVUに垂直な成分である(F12=M*g*sin(Ar))。第2力F12は、車体90をロールさせる。第2力F12に起因するロールトルクが、第1ロールトルクTq1である。第1ロールトルクTq1の大きさは、ロール軸AxLと重心90cとの間の距離Zに、第2力F12を乗じることによって算出される(Tq1=Z*F12=M*g*Z*sin(Ar))。第1ロールトルクTq1の方向は、鉛直上方向DUから車体上方向DVUへ向かう方向、すなわち、ロール角Arの大きさを増大させる方向である。
 第2ロールトルクTq2は、車両10のヨー角速度(より具体的には、遠心力)に起因するロールトルクである。図6(D)は、第2ロールトルクTq2の説明図である。図中の変数Ay’は、車両10のヨー角速度である(変数Ayは、ヨー角に相当する)。ヨー角速度Ay’は、ヨーレートとも呼ばれる。本実施例では、ヨー角速度Ay’は、車体上方向DVUに平行な軸まわりのヨー角速度を示している。このようなヨー角速度Ay’は、地面に垂直な軸(以下、地面垂直軸とも呼ぶ)まわりのヨー角速度(すなわち、車両10の旋回の角速度)のうちの車体上方向DVUに平行な軸まわりの成分を示している。地面垂直軸は、鉛直上方向DUに対して斜めであり得る。図中の力F22は、車体90に作用する遠心力の車体上方向DVUに垂直な成分である。この遠心力成分F22は、質量Mと速度Vとヨー角速度Ay’とを用いる計算式「F22=M*V*Ay’」によって、算出される。図6(D)では、ヨー角速度Ay’は、右旋回を示している。従って、遠心力成分F22は、左方向DL側を向いている。この遠心力成分F22は、車体90をロールさせる。遠心力成分F22に起因するロールトルクが、第2ロールトルクTq2である。第2ロールトルクTq2の大きさは、距離Zに、遠心力成分F22の大きさを乗じることによって算出される(Tq2=Z*F22=M*Z*V*Ay’)。第2ロールトルクTq2の方向(遠心力ロール方向と呼ぶ)は、右方向、または、左方向であり、ヨー角速度Ay’によって示される旋回方向とは反対の方向である。例えば、ヨー角速度Ay’が右旋回を示す場合、第2ロールトルクTq2の方向は、左方向である。
 第3ロールトルクTq3は、車両10のヨー角加速度に起因するロールトルクである。図6(E)、図6(F)は、第3ロールトルクTq3の説明図である。図6(E)中には、自転中心Rcが示されている。本実施例では、後輪12R、12Lは回動輪ではなく、前輪12Fが回動輪である。走行する車両10の向き(例えば、前方向DF)は、後輪12R、12Lの近傍を中心に、右、または、左に、変化する。車輪12F、12R、12Lが地面に対して滑らない場合、自転中心Rcは、後輪12R、12Lの間の中心(具体的には、図5の後中心Cb)に位置し得る。車輪12F、12R、12Lが地面に対して滑る場合、自転中心Rcは、後中心Cbからずれ得る。いずれの場合も、自転中心Rcは、後輪12R、12Lの間の中心の近傍に位置する。通常は、図6(E)の上面図において、車体90の重心90cは、車体90の中央部分に近い。従って、車体90の重心90cは、自転中心Rcから前方向DF側に離れた位置に配置される。図中の距離Xは、重心90cと自転中心Rcとの間の前方向DFの位置の差(距離)である。
 図中の変数Ay’’は、車両10のヨー角加速度である。ヨー角加速度Ay’’は、車体上方向DVUに平行な軸まわりのヨー角加速度である。ヨー角加速度Ay’’は、自転中心Rcを中心とする車両10の自転の角加速度を示している。このようなヨー角加速度Ay’’は、地面垂直軸まわりのヨー角加速度のうちの車体上方向DVUに平行な軸まわりの成分を示している。図6(E)の上面図上で、ヨー角加速度Ay’’の方向が時計回り方向である場合、右旋回の程度が大きくなるように、ヨー角速度Ay’は変化する。以下、上面図上で、ヨー角加速度Ay’’の方向が時計回り方向である場合、ヨー角加速度Ay’’の方向を、右方向と呼ぶ。上面図上で、ヨー角加速度Ay’’の方向が反時計回り方向である場合、ヨー角加速度Ay’’の方向は左方向である。
 車体90の重心90cは、自転中心Rcから距離Xだけ前方向DF側に離れた位置に、配置されている。従って、車体90には、ヨー角加速度Ay’’の方向とは反対の方向の慣性の力の成分F32が、作用する(慣性力成分F32と呼ぶ)。この慣性力成分F32の方向は、車体上方向DVUに垂直である。また、本実施例では、図6(E)の上面図上で、自転中心Rcから重心90cに向かう方向は、前方向DFにおおよそ平行である。従って、慣性力成分F32の方向は、前方向DFにおおよそ垂直である。慣性力成分F32の大きさは、質量Mと、ヨー角加速度Ay’’に起因する重心90cの加速度A90と、の積で表される。加速度A90は、距離Xとヨー角加速度Ay’’との積で表される。従って、慣性力成分F32の大きさは、計算式「M*X*Ay’’」によって、算出される。図6(E)の上面図においては、ヨー角加速度Ay’’の方向、すなわち、ヨー角速度Ay’の変化方向は、時計回り方向である。この場合、慣性力成分F32の方向は、左方向DL側を向いている。
 図6(F)には、慣性力成分F32が示されている。慣性力成分F32は、車体90をロールさせる。慣性力成分F32に起因するロールトルクが、第3ロールトルクTq3である。第3ロールトルクTq3の大きさは、距離Zに、慣性力成分F32の大きさを乗じることによって算出される(Tq3=Z*F32=M*X*Z*Ay’’)。第3ロールトルクTq3の方向(ヨー角加速度ロール方向と呼ぶ)は、右方向、または、左方向であり、ヨー角加速度Ay’’の方向とは反対の方向である。例えば、ヨー角加速度Ay’’の方向が右旋回の方向である場合、第3ロールトルクTq3の方向は、左方向である。
 第4ロールトルクTq4は、車輪角Aw(図5)の角速度Aw’に起因するロールトルクである。まず、車輪角Awとヨー角加速度Ay’’との関係について、説明する。図5で説明したように、前中心Cfと後中心Cbと公転中心Crとは、直角三角形を形成する。ロール角Arがゼロである場合、車体上方向DVUは鉛直下方向DDと平行である。従って、図5に示す点Cf、Cb、Crの配置は、車体上方向DVUに平行な方向を向いて点Cf、Cb、Crを見る場合の配置と、同じである。ここで、前輪12Fの進行方向D12は、ロール角Arに拘わらず、車輪角Awに対応付けられていると推定される。従って、車体上方向DVUに平行な方向を向いて点Cf、Cb、Crを見る場合、ロール角Arに拘わらずに、前中心Cfと後中心Cbと公転中心Crとは、直角三角形を形成する。この直角三角形の3個の辺のうち公転中心Crと後中心Cbとを結ぶ辺の長さをRxとする。この場合、式A1が成立する。
(式A1)tan(Aw)=Lh/Rx
 式A1は、式A2に変形される。
(式A2)1/Rx=tan(Aw)/Lh
 車両10がヨー角速度Ay’で旋回している場合、式A3が成立する。
(式A3)V=Rx*Ay’
 式A3は、式A4に変形される。
(式A4)Ay’=V/Rx
 式A4に式A2を代入することによって、式A5が導かれる。
(式A5)Ay’=(V*tan(Aw))/Lh
 式A5の両辺を時間で微分することによって、式A6が導かれる。
(式A6)Ay’’=(V/Lh)*(1/cos(Aw))*Aw’
 図6(E)、図6(F)で説明したように、ヨー角加速度Ay’’に起因して、ロールトルクが車体90に作用する。第4ロールトルクTq4は、式A6のヨー角加速度Ay’’に起因するロールトルクである。第4ロールトルクTq4の大きさは、図6(F)の第3ロールトルクTq3の大きさの計算式のヨー角加速度Ay’’に、式A6を代入することによって導かれ、式A7で表される。
(式A7)Tq4=M*X*Z*Ay’’ 
 =(M*X*Z*V*Aw’)/(Lh*cos(Aw))
 以上のように、車輪角Awの角速度Aw’を用いて、車体90に第4ロールトルクTq4を付与することができる。第4ロールトルクTq4の方向(回動ロール方向とも呼ぶ)は、車輪角Awの角速度Aw’の方向とは反対の方向である。例えば、車輪角Awが右方向DRに回動する場合(Aw’>ゼロ)、第4ロールトルクTq4の方向は、左方向である。
 なお、式A7から式A8が導かれる。
(式A8)Aw’=(Tq4*Lh*cos(Aw))/(M*X*Z*V)
 式A8は、第4ロールトルクTq4を生成するために必要な車輪角Awの角速度Aw’の大きさを示している。
 図6(A)で説明したロールトルクTqrは、上述の4個のロールトルクTq1-Tq4の合成トルクTqxで近似可能である。合成トルクTqxは、ロールトルクTq1-Tq4を、それぞれの向きを考慮して合成することによって、算出される。なお、合成トルクTqxを用いる近似では、車体90の重心まわりの慣性テンソルの慣性乗積に起因する成分は、省略されている。車両10が、以下の構成を有する場合、上記の近似は、よい近似である。
(構成1)車両10の構成(例えば、質量分布)が、重心90cに対して、おおよそ左右対称である。
(構成2)車両10のピッチ運動(前後の回転運動)は、抑制されている。
 通常は、車両は、上記の構成1、2を有している。従って、上述の近似は、種々の車両に適用可能である。
 図7は、車両10の制御に関する構成を示すブロック図である。車両10は、車速センサ122と、入力角センサ123と、車輪角センサ124と、方向センサ126と、アクセルペダルセンサ145と、ブレーキペダルセンサ146と、制御装置100と、右駆動モータ51Rと、左駆動モータ51Lと、リーンモータ25と、操舵モータ65と、を有している。
 車速センサ122は、車両10の車速を検出するセンサである。本実施例では、車速センサ122は、前フォーク17(図1(A))の下端に取り付けられており、前輪12Fの回転速度を検出する。回転速度は、車両10の速度(車速とも呼ぶ)と相関を有している。従って、回転速度を検出するセンサ122は、車速を検出しているということができる。
 入力角センサ123は、ハンドル41aの向き(すなわち、入力角)を検出するセンサである。本実施例では、入力角センサ123は、ハンドル41a(図1(A))に取り付けられている。入力角センサ123は、入力角AI(旋回入力情報の例)を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置の例である。
 車輪角センサ124は、前輪12Fの車輪角を検出するセンサである。本実施例では、車輪角センサ124は、本体部20の前壁部20a(図1(A))に取り付けられている。車輪角センサ124は、回動軸Ax1まわりの車輪角を検出する(検出角Awxとも呼ぶ)。回動軸Ax1は、車体90とともに、ロールする。また、回動軸Ax1に平行な方向(回動軸Ax1の方向とも呼ぶ)は、車体上方向DVUとは異なり得る。この場合、車体上方向DVUに平行な軸まわりの車輪角Awは、回動軸Ax1の方向と車体上方向DVUとの間の差を用いて検出角Awxを補正することによって、算出される。例えば、車体上方向DVUに対するキャスター角CAがゼロではない場合、近似式「Aw=cos(CA)*Awx」に従って、車輪角Awが算出されてよい。車体上方向DVUに対するキャンバー角がゼロではない場合も、同様である。
 方向センサ126は、ロール角Arとヨー角速度を特定するセンサである。本実施例では、方向センサ126は、車体90(図1(A))に固定されている(具体的には、後壁部20c)。また、本実施例では、方向センサ126は、加速度センサ126aと、ジャイロセンサ126gと、制御部126cと、を含んでいる。加速度センサは、任意の方向の加速度を検出するセンサであり、例えば、3軸の加速度センサである。以下、加速度センサ126aによって検出される加速度の方向を、検出方向と呼ぶ。車両10が停止している状態では、検出方向は、鉛直下方向DDと同じである。ジャイロセンサ126gは、任意の方向の回転軸を中心とする角速度を検出するセンサであり、例えば、3軸の角速度センサである。制御部126cは、加速度センサ126aからの信号とジャイロセンサ126gからの信号と車速センサ122からの信号とを用いて、ロール角Arとヨー角速度とを特定する。制御部126cは、例えば、コンピュータを含むデータ処理装置である。
 制御部126cは、車速センサ122によって特定される速度Vを用いることによって、車両10の加速度を算出する。そして、制御部126cは、加速度を用いることによって、車両10の加速度に起因する現実の鉛直下方向DDに対する検出方向のずれを特定する(例えば、検出方向の前方向DFまたは後方向DBのずれが特定される)。また、制御部126cは、ジャイロセンサ126gによって特定される角速度を用いることによって、車両10の角速度に起因する現実の鉛直下方向DDに対する検出方向のずれを特定する(例えば、検出方向の右方向DRまたは左方向DLのずれが、特定される)。制御部126cは、特定されたずれを用いて検出方向を修正することによって、鉛直下方向DDを特定する。このように方向センサ126は、車両10の種々の走行状態において、適切な鉛直下方向DDを特定できる。そして、制御部126cは、鉛直下方向DDの反対の鉛直上方向DUを特定し、鉛直上方向DUと予め決められた車体上方向DVUとの間のロール角Arを算出する。また、制御部126cは、ジャイロセンサ126gによって特定される角速度から車体上方向DVUに平行な軸を中心とする角速度の成分を特定し、特定した角速度をヨー角速度として算出する。
 アクセルペダルセンサ145は、アクセルペダル45(図1(A))に取り付けられており、アクセル操作量を検出する。ブレーキペダルセンサ146は、ブレーキペダル46(図1(A))に取り付けられており、ブレーキ操作量を検出する。
 各センサ122、123、124、145、146は、例えば、レゾルバ、または、エンコーダを用いて構成されている。
 制御装置100は、主制御部110と、駆動装置制御部300と、リーンモータ制御部400と、操舵モータ制御部500と、を有している。制御装置100は、バッテリ120(図1(A))からの電力を用いて動作する。本実施例では、制御部110、300、400、500は、それぞれ、コンピュータを有している。具体的には、制御部110、300、400、500は、プロセッサ110p、300p、400p、500p(例えば、CPU)と、揮発性記憶装置110v、300v、400v、500v(例えば、DRAM)と、不揮発性記憶装置110n、300n、400n、500n(例えば、フラッシュメモリ)と、を有している。不揮発性記憶装置110n、300n、400n、500nには、対応する制御部110、300、400、500の動作のためのプログラム110g、300g、400g、500gが、予め格納されている。また、主制御部110の不揮発性記憶装置110nには、マップデータMAr、MTq、MP1が、予め格納されている。プロセッサ110p、300p、400p、500pは、それぞれ、対応するプログラム110g、300g、400g、500gを実行することによって、種々の処理を実行する。
 主制御部110のプロセッサ110pは、センサ122、123、124、126、145、146からの信号を受信する。そして、プロセッサ110pは、受信した信号を用いて、駆動装置制御部300とリーンモータ制御部400と操舵モータ制御部500とに指示を出力する。
 駆動装置制御部300のプロセッサ300pは、主制御部110からの指示に従って、駆動モータ51L、51Rを制御する。リーンモータ制御部400のプロセッサ400pは、主制御部110からの指示に従って、リーンモータ25を制御する。操舵モータ制御部500のプロセッサ500pは、主制御部110からの指示に従って、操舵モータ65を制御する。これらの制御部300、400、500は、それぞれ、制御対象のモータ51L、51R、25、65にバッテリ120からの電力を供給する電力制御部300c、400c、500cを有している。電力制御部300c、400c、500cは、電気回路(例えば、インバータ回路)を用いて、構成されている。なお、主制御部110のうちの操舵モータ65を制御するための処理を実行する部分と、操舵モータ制御部500と、の全体は、回動駆動装置65を制御するように構成されている回動制御装置の例である(回動制御装置910とも呼ぶ)。
A2.操舵モータの制御:
 図8は、操舵モータ65の制御処理の例を示すフローチャートである。本実施例では、ロール角Arを目標のロール角に近づけるロールトルクが車輪角Awの変化によって生成されるように、操舵モータ65が制御される。以下、フローチャートでは、各ステップに、文字「S」と、文字「S」に続く数字と、を組み合わせた符号が、付与される。図8は、車両10が前進している場合の処理を示している。後述するように、制御処理では、種々のパラメータが用いられる。本実施例では、車体90の質量Mと、重力加速度gと、距離Xと、距離Zと、ホイールベースLhと、のそれぞれとしては、予め決められた値が用いられる(基準値M、g、X、Z、Lhとも呼ぶ)。なお、車体90の質量Mは、いわゆるバネ上質量に相当する。
 S210では、主制御部110(図7)のプロセッサ110pは、センサ122、123、124、126、145、146から、データを取得する。そして、プロセッサ110pは、現行の情報、具体的には、速度Vと、入力角AIと、車輪角Awと、ロール角Arと、ヨー角速度Ay’と、アクセル操作量Paと、ブレーキ操作量Pbとを、特定する。S220、S230、S240、S250では、プロセッサ110pは、制御値Cw1、Cw2、Cw3、Cw4を、それぞれ決定する。プロセッサ110pは、S220、S230、S240、S250を、並列に実行する。
 各制御値Cw1、Cw2、Cw3、Cw4は、操舵モータ65によって出力される回動トルクを制御するための値である。各制御値Cw1、Cw2、Cw3、Cw4は、好ましい回動トルクに関する互いに異なる観点から、決定される(詳細は、後述)。本実施例では、各制御値Cw1、Cw2、Cw3、Cw4は、操舵モータ65に供給すべき電流の向きと大きさとを示している。制御値の絶対値は、電流の大きさ(すなわち、回動トルクの大きさ)を示している。制御値の正負の符号は、電流の向き(すなわち、回動トルクの方向)を示している(例えば、正は右回転を示し、負は左回転を示す)。
 S260では、プロセッサ110pは、制御値Cw1、Cw2、Cw3、Cw4の合計値である駆動制御値Cwを算出する。S270では、プロセッサ110pは、駆動制御値Cwを示すデータを、操舵モータ制御部500に供給する。操舵モータ制御部500のプロセッサ500pは、駆動制御値Cwに従って、操舵モータ65に供給される電力を制御する。具体的には、プロセッサ500pは、駆動制御値Cwを示すデータを、電力制御部500cに供給する。電力制御部500cは、駆動制御値Cwに従って、操舵モータ65に供給される電力を制御する。操舵モータ65は、供給された電力に応じて、回動トルクを出力する。そして、図8の処理が終了する。制御装置100は、図8の処理を繰り返し実行する。これにより、制御装置100は、車両10の状態に適した回動トルクを出力するように、操舵モータ65を制御し続ける。
 図9は、駆動制御値Cwと回動トルクTqwとの関係の例を示すグラフである。横軸は、駆動制御値Cwの絶対値を示し、縦軸は、回動トルクTqwの絶対値を示している。回動トルクTqwの絶対値は、駆動制御値Cwの絶対値が大きいほど、大きい。なお、本実施例では、プロセッサ110pは、図8のS260で、駆動制御値Cwの絶対値が予め決められた上限値CwM以上である場合には、駆動制御値Cwの絶対値を上限値CwMに修正する。従って、回動トルクTqwの絶対値の上限は、上限値CwMに対応付けられた上限値Lm3に制限される。この結果、車輪角Awの急な変化は、抑制される。
 図10は、第1制御値Cw1の決定処理(図8:S220)の例を示すフローチャートである。第1制御値Cw1は、図6(A)で説明した複合トルクTqxが入力角AIに適したロールトルクに近づくように、操舵モータ65を制御するための制御値である。
 S310では、プロセッサ110pは、入力角AIを用いて、目標ロール角Artを特定する。入力角AIと目標ロール角Artとの対応関係は、マップデータMAr(図7)によって、予め決められている。プロセッサ110pは、マップデータMArを参照して、目標ロール角Artを特定する。本実施例では、入力角AIの絶対値が大きいほど、目標ロール角Artの絶対値が大きい。また、目標ロール角Artの方向(右、または、左)は、入力角AIによって特定される旋回方向と同じである。
 S315では、プロセッサ110pは、目標ロール角Artから現行のロール角Arを減算することによって、ロール角差dArを算出する。S320では、プロセッサ110pは、ロール角差dArを用いて、目標ロールトルクTqtを特定する。ロール角差dArと目標ロールトルクTqtとの対応関係は、マップデータMTq(図7)によって、予め決められている。プロセッサ110pは、マップデータMTqを参照して、目標ロールトルクTqtを特定する。本実施例では、Tqtの絶対値は、ロールトルクの大きさを示している。正のTqtは、右方向DRのロールトルクを示し、負のTqtは、左方向DLのロールトルクを示している。ロール角差dArの絶対値が大きいほど、目標ロールトルクTqtの絶対値が大きい。また、目標ロールトルクTqtの方向(右、または、左)は、現行のロール角Arから目標ロール角Artへ向かうロール方向(ロール角差dArの方向とも呼ぶ)と同じである。
 S325では、プロセッサ110pは、第1ロールトルクTq1(図6(C))を算出する。プロセッサ110pは、基準値M、g、Zと、ロール角Arを用いて、第1ロールトルクTq1を算出する。
 S330では、プロセッサ110pは、第2ロールトルクTq2(図6(D))を算出する。プロセッサ110pは、基準値M、Zと、速度Vとヨー角速度Ay’とを用いて、第2ロールトルクTq2を算出する。
 S335では、プロセッサ110pは、第3ロールトルクTq3(図6(E)、図6(F))を算出する。まず、プロセッサ110pは、ヨー角速度Ay’を用いて、ヨー角加速度Ay’’を算出する。ヨー角加速度Ay’’の算出方法(より一般的には、パラメータの微分値の算出方法)は、種々の方法であってよい。本実施例では、プロセッサ110pは、現在から予め決められた時間差だけ過去の時点でのヨー角速度Ay’を現行のヨー角速度Ay’から減算して差分を算出する。そして、プロセッサ110pは、差分を時間差で除算することによって得られる値を、ヨー角加速度Ay’’として採用する。また、プロセッサ110pは、基準値M、X、Zと、ヨー角加速度Ay’’と、を用いて、第3ロールトルクTq3を算出する。
 なお、プロセッサ110pは、S310-S320と、S325と、S330と、S335とを、並列に実行する。S340では、プロセッサ110pは、目標ロールトルクTqtを実現するための第4ロールトルクTq4を算出する。具体的には、プロセッサ110pは、3個のトルクTq1、Tq2、Tq3の合成トルクを算出する。プロセッサ110pは、目標ロールトルクTqtから合成トルクを減算することによって、第4ロールトルクTq4を算出する。合成トルクの算出は、各トルクTq1、Tq2、Tq3のそれぞれの方向を考慮して、行われる。例えば、右方向DRのロールトルクの大きさが、加算され、左方向DLのロールトルクの大きさが、減算されることとしてよい。
 S345では、プロセッサ110pは、第4ロールトルクTq4を用いて、第4ロールトルクTq4を実現するための車輪角Awの角速度を特定する(追加角速度Awd’とも呼ぶ)。追加角速度Awd’は、車輪角Awの現行の角速度Aw’に追加角速度Awd’が追加されることによって第4ロールトルクTq4が生成されるような角速度を示している。このような追加角速度Awd’と第4ロールトルクTq4との関係は、上記の式A8によって表される(式A8の角速度Aw’が、追加角速度Awd’である)。プロセッサ110pは、基準値Lh、M、X、Zと、第4ロールトルクTq4と、車輪角Awと、速度Vと、を用いて、追加角速度Awd’を算出する。
 図11(A)-図11(C)は、追加角速度Awd’の例を示すグラフである。図11(A)では、横軸は、第4ロールトルクTq4の絶対値を示し、縦軸は、追加角速度Awd’の絶対値を示している。図示するように、Tq4の絶対値が大きいほど、Awd’の絶対値は大きい。また、第4ロールトルクTq4が一定である場合、追加角速度Awd’は、速度Vと車輪角Awとに応じて変化し得る。なお、本実施例では、プロセッサ110pは、Awd’の絶対値の上限を、第1上限値Lm1に制限する。図11(B)では、横軸は、速度Vを示し、縦軸は、追加角速度Awd’の絶対値を示している。速度Vが大きいほど、Awd’の絶対値は小さい。上記の式A8にも示されるように、本実施例では、Awd’の絶対値は、Vに反比例する。Awd’が式A8に厳密に従う場合、速度Vがゼロに近づくと、Awd’の絶対値は、発散する。本実施例では、発散を防止するために、Awd’の絶対値の上限は、第1上限値Lm1に制限される。図11(C)では、横軸は、車輪角Awの絶対値を示し、縦軸は、追加角速度Awd’の絶対値を示している。車輪角Awの絶対値が大きいほど、Awd’の絶対値は小さい。上記の式A8にも示されるように、本実施例では、Awの絶対値が増大する場合、Awd’の絶対値は、cos(Aw)に従って小さくなる。
 S350(図10)では、プロセッサ110pは、制御パラメータを決定する。本実施例では、プロセッサ110pは、比例制御のためのPゲインGp1を、決定する(第1ゲインGp1とも呼ぶ)。なお、プロセッサ110pは、S310-S345と、S350とを、並列に実行する。そして、S355では、プロセッサ110pは、追加角速度Awd’と第1ゲインGp1とを用いる比例制御によって、第1制御値Cw1を決定する(例えば、Cw1=Awd’*Gp1)。そして、図10の処理(すなわち、図8のS220)は、終了する。
 以上のように、第1制御値Cw1は、追加角速度Awd’を用いて特定される(S355)。追加角速度Awd’は、第4ロールトルクTq4を実現するための車輪角Awの角速度である(S345)。第4ロールトルクTq4は、目標ロールトルクTqtを実現するためのロールトルクである(S340)。目標ロールトルクTqtは、ロール角Arを目標ロール角Artに近づけるロールトルクである(S310-S320)。従って、第1制御値Cw1に従って操舵モータ65が制御される場合、車両10は、入力角AIに適したロール角Arで、走行できる。また、後述するように、前輪12Fは、ジャイロモーメントによって、車体90のロール方向に自然に回動し得る。従って、車両10は、入力角AIに適した旋回を行うことができる。例えば、車両10は、図4、図5に示す旋回を行うことができる。
 図11(D)-図11(F)は第1ゲインGp1の例を示すグラフである。図11(D)では、横軸は、速度Vを示し、縦軸は、第1ゲインGp1を示している。速度Vがゼロ以上、第1閾値V1以下の第1範囲VR1内である場合、速度Vが小さいほど、第1ゲインGp1は小さい(第1閾値V1は、例えば、時速1km以上、時速5km以下の範囲の値)。そして、V=ゼロの場合、Gp1=ゼロである(すなわち、Cw1=ゼロ)。この理由は、速度Vが小さい場合に、大きい追加角速度Awd’に起因する第1制御値Cw1の過度の増大を抑制するためである。
 速度Vが第2閾値V2以上である第2範囲VR2では、速度Vが大きいほど、第1ゲインGp1は小さい(第2閾値V2は、例えば、時速30km以上、時速40km以下の範囲内の値)。この理由は、以下の通りである。回転する物体に回転軸に垂直な軸を中心とする外部トルクが印加される場合、物体には、回転軸と外部トルクの軸とに垂直な軸を中心とするトルクが作用する(ジャイロモーメントとも呼ばれる)。そして、物体は、ジャイロモーメントによって、回転する。このような運動は、歳差運動とも呼ばれる。例えば、車両10(図1(A))が前進中に、車体90が右方向DRに傾斜する場合、回転軸Axw1を中心に回転する前輪12Fも、車体90とともに、右方向DRに傾斜する。このように、前輪12Fには、回転軸Axw1に垂直であって前方向DFに平行な軸を中心とするトルクが作用する。この場合、前輪12F(図1(B))には、回動軸Ax1を中心に進行方向D12を右方向DRへ回動させるトルクが作用する。そして、前輪12Fは、右方向DRへ回動する。前輪12Fを回動させるトルクは、前輪12Fの角運動量が大きいほど、すなわち、速度Vが大きいほど、強い。このように、速度Vが大きい場合には、車輪12Fは、車体90の傾斜方向に、自然に回動し得る。本実施例では、速度Vが大きい場合には、前輪12Fの自然な回動を許容するために、第1ゲインGp1は小さくなる。
 なお、速度Vが一定である場合、第1ゲインGp1は、入力角AIの角速度AI’と角加速度AI’’とに応じて変化し得る。図11(E)は、速度Vが一定である場合のグラフであり、横軸は、入力角AIの角速度AI’の絶対値を示し、縦軸は、第1ゲインGp1を示している。図示するように、角速度AI’の絶対値が大きいほど、第1ゲインGp1は大きい。図11(F)は、速度Vが一定である場合のグラフであり、横軸は、入力角AIの角加速度AI’’の絶対値を示し、縦軸は、第1ゲインGp1を示している。図示するように、角加速度AI’’の絶対値が大きいほど、第1ゲインGp1は大きい。これらの理由は、以下の通りである。運転者は、車両10の進行方向を素早く変化させるために、ハンドル41aを素早く回転させる。従って、角速度AI’の絶対値が大きい場合と、角加速度AI’’の絶対値が大きい場合とには、ロール角Arの素早い変化が要求される。そこで、本実施例では、第1制御値Cw1の絶対値を大きくするために、角速度AI’の絶対値が大きいほど、第1ゲインGp1は大きく、角加速度AI’’の絶対値が大きいほど、第1ゲインGp1は大きい。なお、第1制御値Cw1の過度の増大を抑制するために、プロセッサ110pは、第1ゲインGp1の上限を、第2上限値Lm2に制限する。
 なお、第1ゲインGp1と他のパラメータとの対応関係は、図11(D)-図11(F)に示す対応関係に代えて、他の種々の対応関係であってよい。例えば、第2範囲VR2(図11(D))において、速度Vが増大する場合に、第1ゲインGp1は、低減せずに維持されてよく、増大してもよい。また、第1閾値V1以上の速度Vの範囲は、低速範囲、中速範囲、高速範囲の3つの範囲に区分されてよい。そして、低速範囲の第1ゲインGp1と高速範囲の第1ゲインGp1とが、中速範囲の第1ゲインGp1と比べて、大きい値に設定されてよい。低速範囲の大きな第1ゲインGp1は、ジャイロモーメントが小さい場合に、前輪12Fの旋回方向への回動を補助できる。また、速度Vが大きい場合には、前輪12Fの回転速度が大きいので、前輪12Fの角運動量も大きい。この場合、前輪12Fを旋回方向へ回動させるために、大きいトルクが必要であり得る。高速範囲の大きな第1ゲインGp1は、前輪12Fの旋回方向への回動を補助できる。
 図10のS350では、プロセッサ110pは、入力角AIを用いて角速度AI’を算出する。また、プロセッサ110pは、角速度AI’を用いて角加速度AI’’を算出する。上述したように、微分値は、所定の時間差における変化量を用いて、算出される。プロセッサ110pは、速度Vと角速度AI’と角加速度AI’’とを用いて、第1ゲインGp1を決定する。速度Vと角速度AI’と角加速度AI’’と第1ゲインGp1との対応関係は、マップデータMP1(図7)によって、予め決められている。プロセッサ110pは、マップデータMP1を参照して、第1ゲインGp1を特定する。
 図12(A)は、第2制御値Cw2の決定処理(図8:S230)の例を示すフローチャートである。第2制御値Cw2は、車輪角Awが入力角AIに適した車輪角に近づくように、操舵モータ65を制御するための制御値である。
 S410では、プロセッサ110pは、入力角AIと速度Vとを用いて、目標車輪角Awtを特定する。目標車輪角Awtは、目標ロール角Art(図10:S310)と速度Vとで車両10が安定して旋回する場合の車輪角Awである(図5)。プロセッサ110pは、このような目標車輪角Awtを、上記の式7に式6を代入して得られる計算式に従って、算出する。これに代えて、プロセッサ110pは、入力角AIと速度Vと目標車輪角Awtとを対応付けるマップを参照してもよい。
 S415では、プロセッサ110pは、目標車輪角Awtから現行の車輪角Awを減算して車輪角差dAwを算出する。S420では、プロセッサ110pは、制御パラメータを決定する。本実施例では、プロセッサ110pは、比例制御のためのPゲインGp2を、決定する(第2ゲインGp2とも呼ぶ)。なお、プロセッサ110pは、S410-S415と、S420とを、並列に実行する。そして、S425では、プロセッサ110pは、車輪角差dAwと第2ゲインGp2とを用いる比例制御によって、第2制御値Cw2を決定する(例えば、Cw2=dAw*Gp2)。そして、図12(A)の処理(すなわち、図8のS230)は、終了する。
 図12(B)は、第2ゲインGp2の例を示すグラフである。横軸は、速度Vを示し、縦軸は、第2ゲインGp2を示している。本実施例では、速度Vが大きいほど、第2ゲインGp2は小さい。具体的には、V=ゼロの場合、第2ゲインGp2は、ゼロより大きな最大値Gp21である。閾値Vt2(例えば、時速10km以上、時速20km以下の範囲内の値)以上の速度Vの範囲では、第2ゲインGp2は、ゼロである。速度Vがゼロから閾値Vt2へ増大する場合、第2ゲインGp2は、速度Vの変化に対して直線的に、最大値Gp21からゼロまで減少する。図12(A)のS420では、プロセッサ110pは、図12(B)のグラフを示す関数に従って、速度Vから第2ゲインGp2を特定する。
 第2制御値Cw2は、車輪角Awを目標車輪角Awtに近づける回動トルクを示している。低速時には、大きな第2ゲインGp2、すなわち、大きな回動トルクによって、車輪角Awを目標車輪角Awtに近づけることができる。また、上述したように、速度Vが大きい場合には、車輪12Fは、ジャイロモーメントによって、車体90の傾斜方向に向かって、すなわち、目標車輪角Awtに向かって、自然に回動し得る。本実施例では、速度Vが大きい場合には、前輪12Fの自然な回動を許容するために、第2ゲインGp2は小さくなる。
 図13(A)は、第3制御値Cw3の決定処理(図8:S240)の例を示すフローチャートである。第3制御値Cw3は、入力角AIの速い変化に応じて車輪角Awを速く回動させるための制御値である。
 S440では、プロセッサ110pは、入力角AIの角速度AI’を算出する。算出方法は、図10のS350で説明した方法と同じである。S445では、プロセッサ110pは、制御パラメータを決定する。本実施例では、プロセッサ110pは、比例制御のためのPゲインGp3を決定する(第3ゲインGp3とも呼ぶ)。なお、プロセッサ110pは、S440とS445とを並列に実行する。そして、S450では、プロセッサ110pは、角速度AI’と第3ゲインGp3とを用いる比例制御によって、第3制御値Cw3を決定する(例えば、Cw3=AI’*Gp3)。そして、図13(A)の処理(すなわち、図8のS240)は、終了する。
 図13(B)、図13(C)は、第3ゲインGp3の例を示すグラフである。図13(B)では、横軸は、速度Vを示し、縦軸は、第3ゲインGp3を示している。本実施例では、速度Vが大きいほど、第3ゲインGp3は小さい。具体的には、V=ゼロの場合、第3ゲインGp3は、ゼロより大きな最大値Gp32である。閾値Vt3(例えば、時速10km以上、時速20km以下の範囲内の値)以上の速度Vの範囲では、第3ゲインGp3は、ゼロより大きく最大値Gp32よりも小さい最小値Gp31である。速度Vがゼロから閾値Vt3へ増大する場合、第3ゲインGp3は、速度Vの変化に対して直線的に、最大値Gp32から最小値Gp31まで減少する。図13(A)のS445では、プロセッサ110pは、図13(B)のグラフを示す関数に従って、速度Vから第3ゲインGp3を特定する。
 第3制御値Cw3は、車輪角Awを角速度AI’の方向に回動させる回動トルクを示している。このような回動トルクの方向は、車輪角Awを目標車輪角Awtに近づける方向である。図13(C)は、第3制御値Cw3の例を示すグラフである。横軸は、角速度AI’の絶対値を示し、縦軸は、第3制御値Cw3の絶対値を示している。
 速度Vが小さい場合、第3ゲインGp3が大きいので、第3制御値Cw3の絶対値は大きくなる。従って、大きな回動トルクによって、車輪角Awは素早く変化できる。このように、ハンドル41aの操作に対する車輪角Awの応答速度を速くすることができる。また、速度Vが大きい場合、第3ゲインGp3が小さいので、第3制御値Cw3の絶対値は小さくなり、第3制御値Cw3によって示される回動トルクは小さくなる。従って、前輪12Fの急な回動が抑制される。ただし、第3ゲインGp3はゼロよりも大きいので、車輪角Awの応答速度の低下は、抑制される。
 速度Vが一定である場合、角速度AI’の絶対値が大きいほど、第3制御値Cw3の絶対値は大きい。角速度AI’の絶対値が大きい場合には、大きい回動トルクによって、車輪角Awは素早く変化できる。このように、ハンドル41aの操作に対する車輪角Awの応答速度を速くすることができる。
 図14(A)は、第4制御値Cw4の決定処理(図8:S250)の例を示すフローチャートである。第4制御値Cw4は、入力角AIの絶対値が大きい場合に、旋回半径Rの低減を促進するための制御値である。
 S460では、プロセッサ110pは、入力角AIを用いて第4制御値Cw4を決定する。本実施例では、第4制御値Cw4は、入力角AIに、予め決められた係数Gp4を乗じて得られる値である。そして、図14(A)の処理は、終了する。
 第4制御値Cw4は、車輪角Awを入力角AIの方向に回動させるトルクを示している。第4制御値Cw4は、車輪角Awの大きさを増大させる。図14(B)は、第4制御値Cw4の例を示すグラフである。横軸は、入力角AIの絶対値を示し、縦軸は、第4制御値Cw4の絶対値を示している。第4制御値Cw4の絶対値は、入力角AIの絶対値が大きいほど、大きい。この理由は、以下の通りである。入力角AIが大きくても、旋回半径Rが、図5で説明した目標の旋回半径Rよりも大きい値から、目標の旋回半径Rまで小さくならない場合がある。原因としては、いわゆるキャンバースラストや、地面GLに対する車輪12F、12R、12Lのスリップなどが、考えられる。第4制御値Cw4は、旋回時に旋回半径Rの低減を促進する。
 以上のように、制御装置100は、図8の処理を実行することによって、ロール角Arが目標ロール角Artに近づくように、操舵モータ65を制御する。この結果、車両10は、入力角AIに適したロール角Arで、走行できる。例えば、ロール角差dArの大きさが大きく、現行のロール角Arから目標ロール角Artへ向かうロール方向が右である場合(すなわち、ロール角差dArの方向は右)、操舵モータ65は、第1制御値Cw1とおおよそ同じ駆動制御値Cwに従って、ロール角差dArの方向とは反対の左方向に、前輪12Fを回動させ得る。これにより、ロール角Arは、速やかに、目標ロール角Artに近づく。その後、操舵モータ65は、ロール角Arがロール角差dArに維持されるように、同様の制御によって回動トルクを出力する。これにより、車輪角Awは、ロール角Arに適した角度に、近づき得る(図4、図5)。ロール角差dArの大きさが小さい場合、回動トルクの大きさも小さくなる。上述したように、前輪12Fは、ジャイロモーメントによって、車体90のロール方向に自然に回動し得る。従って、車両10は、入力角AIに適した旋回を行うことができる。例えば、車両10は、図4、図5に示す旋回を行うことができる。
 また、図6(E)、図6(F)で説明したように、車輪角Awの角速度Aw’を用いて得られる第4ロールトルクTq4は、ヨー角加速度Ay’’の方向とは反対の方向の慣性の力F32を利用して生成される。従って、リーンモータ25によって直接的に生成されるロールトルクによって車体90がロールする場合と比べて、第4ロールトルクTq4によって車体90がロールする場合には、運転者が感じる横加速度が抑制される。
 図15(A)-図15(C)は、図8の処理で制御される回動トルクTqwの例を示すグラフである。図15(A)は、ヨー角速度Ay’と回動トルクTqwとの2個のグラフを示している。回動トルクTqwは、操舵モータ65に供給される電流を用いて、特定可能である。共通の横軸は、時間Tを示している。ここでは、速度V、入力角AI、車輪角Aw、ロール角Arのそれぞれが一定に維持されるという条件(第1条件と呼ぶ)の下で、ヨー角速度Ay’が、W0(=ゼロ)、W1、W2の順に階段状に増大している。ヨー角速度Ay’は、ゼロ以上であり、直進、または、右旋回を示している。第1条件下でのヨー角速度Ay’の変化は、車両10の走行中に車輪12F、12R、12Lが地面GLに対して滑る場合に、生じ得る。車両10の状態のこのような変化は、鉛直上方向DUに平行な軸を中心に車両10を回転させることが可能なターンテーブル上に車両10を載せることによって、再現可能である。ターンテーブルの回転の角速度は、鉛直上方向DUに平行な軸まわりのヨー角速度を示している。車体上方向DVUに平行な軸まわりのヨー角速度Ay’は、方向センサ126からのデータを用いて特定可能である。このヨー角速度Ay’の大きさは、ターンテーブルの回転の角速度が大きいほど、大きい。ターンテーブルは、速度Vに応じた回転速度で車輪12F、12R、12Lのそれぞれを回転させる複数のローラを有している。車輪角Awを一定に維持するために、前フォーク17は、車体90に固定される。
 第1条件下では(すなわち、第1条件が満たされる場合)、制御値Cw2、Cw3、Cw4と、第1ロールトルクTq1(図6(C))と、目標ロールトルクTqt(図10:S320)とのそれぞれは、ヨー角速度Ay’に拘わらず、一定である。そして、ヨー角速度Ay’が一定に維持される場合、ヨー角加速度Ay’’がゼロであるので、第3ロールトルクTq3(図6(E)、図6(F))は、ゼロである。ここで、ヨー角速度Ay’が異なる2つの状態を比較する。2つの状態の間では、第2ロールトルクTq2(図6(D))が異なる。上述したように、目標ロールトルクTqtとロールトルクTq1、Tq3とは一定である。従って、第2ロールトルクTq2が異なる場合には、第2ロールトルクTq2を打ち消すために、第4ロールトルクTq4が異なる(図10:S340)。このように、第1条件下でヨー角速度Ay’が異なる場合は、第2ロールトルクTq2の差が、第4ロールトルクTq4の差、すなわち、回動トルクTqwの差を生み出す。
 ヨー角速度Ay’が第ゼロ値W0(ここでは、ゼロ)に維持される第ゼロ期間T10では、回動トルクTqwは、第ゼロ値Q0である。第ゼロ値Q0は、ゼロ、正値(右方向)、負値(左方向)のいずれでもあり得る。
 ヨー角速度Ay’が、第ゼロ値W0よりも大きい第1値W1に維持される第1期間T11では、回動トルクTqwは、第1値Q1である。ヨー角速度Ay’が右旋回を示すので、第2ロールトルクTq2(図6(D))の向き(すなわち、遠心力ロール方向)は、左方向DLである。左方向DLの第2ロールトルクTq2を打ち消すためには、車輪角Awの角速度Aw’が右方向DRの第4ロールトルクTq4を生成するように、制御値Cw1、ひいては、回動トルクTqwが変更される。図6(E)、図6(F)から理解できるように、前輪12Fの方向D12を右方向DRへ回動する場合、第4ロールトルクTq4の方向は左方向DLである。従って、右方向DRの第4ロールトルクTq4を生成するためには、前輪12Fの方向D12を左方向DLへ回動させる角速度Aw’が用いられる。すなわち、第1期間T11での回動トルクTqwの第1値Q1は、第0期間T10での回動トルクTqwの第ゼロ値Q0と比べて、左方向(すなわち、負の方向)にシフトしている。
 ヨー角速度Ay’が、第1値W1よりも大きい第2値W2に維持される第2期間T12についても、第1期間T11と同様に、回動トルクTqwが変更される。第2期間T12での回動トルクTqwの第2値Q2は、第1期間T11での回動トルクTqwの第1値Q1と比べて、左方向(すなわち、負の方向)にシフトしている。
 第2期間T12の第2値W2のヨー角速度Ay’の方向は、右方向である。従って、第2値W2のヨー角速度Ay’に対応する第2ロールトルクTq2の方向(すなわち、遠心力ロール方向)は、左方向である。第2期間T12の第2値W2に付された「L」の符号は、遠心力ロール方向が左方向であることを示している。また、第2期間T12の回動トルクTqwの近傍には、第1差分トルクdTqw1が示されている。第1差分トルクdTqw1は、第2期間T12での第2値Q2から第1期間T11での第1値Q1を減算して得られる回動トルクの差分である。第1差分トルクdTqw1の方向が左方向であるので、第1差分トルクdTqw1によって生成される第4ロールトルクTq4の方向(すなわち、回動ロール方向)は、右方向である。第1差分トルクdTqw1に付された「R」の符号は、回動ロール方向が右方向であることを示している。
 第1差分トルクdTqw1の方向は、ヨー角速度Ay’の第2値W2に対応付けられた遠心力ロール方向(L)とは反対の回動ロール方向(R)に対応付けられた回動トルクの方向である。すなわち、第1差分トルクdTqw1の方向は、ヨー角速度Ay’の増大量に対応する第2ロールトルクTq2の増大量を打ち消す方向である。このように、ヨー角速度Ay’が大きい場合に、遠心力ロール方向(L)とは反対の回動ロール方向(R)に対応付けられた差分トルクが回動トルクに加算され得る。従って、ヨー角速度Ay’が大きい場合に、回動トルクを用いて、ロールトルクを目標ロールトルクTqtに近づけることができる。
 図15(B)は、ヨー角速度Ay’とヨー角加速度Ay’’と回動トルクTqwとの3個のグラフを示している。共通の横軸は、時間Tを示している。ここでは、上述した第1条件の下で、ヨー角加速度Ay’’が、ゼロ、ゼロとは異なる第1値C1、第1値C1とは反対の方向の第2値C2、の順に変化している。図15(B)では、第1値C1は正値(右)であり、第2値C2は負値(左)である。ヨー角加速度Ay’’が第1値C1である第1期間T21では、ヨー角速度Ay’は、ゼロから第1値B1(正値)へ単調に増加する。ヨー角加速度Ay’’が第2値C2である第2期間T22では、ヨー角速度Ay’は、第1値B1から単調に減少する。このような変化は、車両10の走行中に車輪12F、12R、12Lが地面GLに対して滑る場合に、生じ得る。また、車両10の状態のこのような変化は、図15(A)の例と同様に、ターンテーブルを用いることによって、再現可能である。
 図15(A)で説明したように、第1条件の下では、ヨー角速度Ay’に起因する第2ロールトルクTq2と、ヨー角加速度Ay’’に起因する第3ロールトルクTq3とが、変化し得る。ロールトルクの他の成分は、一定である。第4ロールトルクTq4(図10:S340)、ひいては、回動トルクTqwは、ロールトルクTq2、Tq3の変化を打ち消すように、変化する。
 図6(D)に示すように、第2ロールトルクTq2の大きさは、ヨー角速度Ay’の大きさが大きいほど、大きい。図6(F)に示すように、第3ロールトルクTq3の大きさは、ヨー角加速度Ay’’が大きいほど、大きい。従って、ロールトルクTq2、Tq3の変化を打ち消す回動トルクTqwのグラフの形状は、ヨー角速度Ay’のグラフとヨー角加速度Ay’’のグラフとを足し合わせて得られるグラフの正負を反転させて得られるグラフの形状と、おおよそ同じである。
 図15(B)の例では、第1期間T21の開始時に、回動トルクTqwは、ゼロから第1値E1(負値)に変化する。その後、回動トルクTqwは、左方向(負の方向)に単調に変化する(回動トルクTqwの大きさは、単調に増大する)。第1期間T21の最後には、回動トルクTqwは、第2値E2(負値)である。時間Tmは、第1期間T21から第2期間T22へ切り替わる時間である。この時間Tmで、回動トルクTqwは、第2値E2から、右方向(正の方向)にシフトして、第3値E3に変化する。第3値E3は、ゼロ、正値(右方向)、負値(左方向)のいずれでもあり得る。第2期間T22では、回動トルクTqwは、右方向(正の方向)に単調に変化する。
 第2期間T22の第2値C2のヨー角加速度Ay’’の方向は、左方向である。従って、第2値C2のヨー角加速度Ay’’に対応する第3ロールトルクTq3の方向(すなわち、ヨー角加速度ロール方向)は、右方向である。第2期間T22の第2値C2に付された「R」の符号は、ヨー角加速度ロール方向が右方向であることを示している。また、回動トルクTqwのグラフの時間Tmの近傍には、第2差分トルクdTqw2が示されている。第2差分トルクdTqw2は、時間Tmにおける回動トルクTqwの変化後の第3値E3から変化前の第2値E2を減算して得られる回動トルクである。第2差分トルクdTqw2の方向が右方向であるので、第2差分トルクdTqw2によって生成される第4ロールトルクTq4の方向(すなわち、回動ロール方向)は、左方向である。第2差分トルクdTqw2に付された「L」の符号は、回動ロール方向が左方向であることを示している。
 第2差分トルクdTqw2の方向は、ヨー角加速度Ay’’の第2値C2に対応付けられたヨー角加速度ロール方向(R)とは反対の回動ロール方向(L)に対応付けられた回動トルクの方向である。すなわち、第2差分トルクdTqw2の方向は、ヨー角加速度Ay’’に対応する第3ロールトルクTq3を打ち消す方向である。このように、ヨー角加速度Ay’’の方向が反対方向に変化する場合に、変化後のヨー角加速度に対応する第3ロールトルクTq3を打ち消す差分トルクが回動トルクに加算され得る。従って、ヨー角加速度Ay’’の方向が反対方向に変化する場合に、回動トルクを用いて、ロールトルクを目標ロールトルクTqtに近づけることができる。
 図15(C)は、ロール角Arと回動トルクTqwとの2個のグラフを示している。共通の横軸は、時間Tである。ここでは、速度V、入力角AI(=ゼロ)、車輪角Aw、ヨー角速度Ay’のそれぞれが一定に維持されるという条件(第2条件とも呼ぶ)の下で、ロール角Arが、R0(=ゼロ)、R1、R2の順に階段状に増大している。ロール角Arは、ゼロ以上であり、直立、または、右方向DRへの傾斜を示している。第2条件下でのロール角Arの変化は、車両10の走行中に、横風などの外力が車体90に作用する場合に、生じ得る。車両10の状態のこのような変化は、図15(A)の例と同様に、ターンテーブルを用いることによって、再現可能である。
 第2条件下では(すなわち、第2条件が満たされる場合)、制御値Cw2、Cw3、Cw4と、ロールトルクTq2、Tq3とのそれぞれは、ロール角Arに拘わらず、一定である。ここで、ロール角Arが異なる2つの状態を比較する。2つの状態の間では、第1ロールトルクTq1(図6(C))と目標ロールトルクTqtとが異なる。従って、第2条件下でロール角Arが異なる場合には、目標ロールトルクTqtの差と第1ロールトルクTq1の差とを加算して得られる差が、第4ロールトルクTq4の差、すなわち、回動トルクTqwの差を生み出す。
 ロール角Arが第ゼロ値R0(ここでは、ゼロ)に維持される第ゼロ期間T30では、目標ロールトルクTqtがゼロであり、第1ロールトルクTq1がゼロであるので、回動トルクTqwは、第ゼロ値U0(ここでは、ゼロ)である。
 ロール角Arが、第ゼロ値R0(=ゼロ)よりも大きい第1値R1に維持される第1期間T31では、車体90は、右方向DRへ傾いている。目標ロールトルクTqtの方向は、第1値R1からゼロに向かう左方向DLである。従って、車輪角Awの角速度Aw’が左方向DLの第4ロールトルクTq4を生成するように、制御値Cw1、ひいては、回動トルクTqwが制御される。このような回動トルクTqwの方向は、右方向DRである。また、図6(C)に示すように、第1ロールトルクTq1の方向は、右方向DRである。右方向DRの第1ロールトルクTq1を打ち消すためには、左方向DLの第4ロールトルクTq4を生成する成分が増大するように、制御値Cw1、ひいては、回動トルクTqwが制御される。左方向DLの第4ロールトルクTq4を生成する回動トルクTqwの方向は、右方向DRである。以上により、第1期間T31での回動トルクTqwの第1値U1は、第0期間T30での回動トルクTqwの第ゼロ値U0と比べて、右方向(すなわち、正の方向)にシフトしている。
 ロール角Arが第1値R1よりも大きい第2値R2である第2期間T32についても、第1期間T31と同様に、回動トルクTqwが変更される。第2期間T32での回動トルクTqwの第2値U2は、第1期間T31での回動トルクTqwの第1値U1と比べて、右方向(すなわち、正の方向)にシフトしている。
 ゼロのロール角Arから第2期間T32の第2値R2のロール角Arへ向かうロール方向は、右方向である。第2期間T32の第2値R2に付された「R」の符号は、このロール方向を示している。また、第2期間T32の回動トルクTqwの近傍には、第3差分トルクdTqw3が示されている。第3差分トルクdTqw3は、第2期間T32での第2値U2から第1期間T31での第1値U1を減算して得られる回動トルクの差分である。第3差分トルクdTqw3の方向が右方向であるので、第3差分トルクdTqw3によって生成される第4ロールトルクTq4の方向(すなわち、回動ロール方向)は、左方向である。第3差分トルクdTqw3に付された「L」の符号は、回動ロール方向が左方向であることを示している。
 第3差分トルクdTqw3の方向は、ゼロから第2値R2に向かうロール方向(R)とは反対の回動ロール方向(L)に対応付けられた回動トルクの方向である。すなわち、第3差分トルクdTqw3の方向は、ロール角Arのゼロからのずれに対応する第1ロールトルクTq1を打ち消す方向である。このように、入力角AIがゼロであり、ロール角Arが大きい場合に、ゼロからロール角Arへ向かうロール方向(R)とは反対の回動ロール方向(L)に対応付けられた差分トルクが回動トルクに加算され得る。従って、ロール角Arが大きい場合に、回動トルクを用いて、ロールトルクを目標ロールトルクTqtに近づけることができる。
 また、図15(C)では、ロール角Arに関して、第1値R1から第ゼロ値R0を減算して得られる差分の大きさdArは、第2値R2から第1値R1を減算して得られる差分の大きさdArと同じである。従って、ロール角Arが第1値R1から第2値R2に変化する場合の目標ロールトルクTqtの増大量は、ロール角Arが第ゼロ値R0から第1値R1に変化する場合の目標ロールトルクTqtの増大量と、おおよそ同じである。一方、図6(C)に示すように、ロール角Arの絶対値が増大する場合、第1ロールトルクTq1の絶対値は、sin(Ar)に従って増大する。ロール角Arの増大量が同じであっても、ロール角Arが大きい場合には、ロール角Arが小さい場合と比べて、第1ロールトルクTq1の増大量は、小さい。以上により、回動トルクTqwに関して、第2値U2から第1値U1を減算して得られる差分トルクの大きさdT2は、第1値U1から第ゼロ値U0を減算して得られる差分トルクの大きさdT1よりも、小さい。従って、図6(C)で説明した第1ロールトルクTq1を考慮して、ロールトルクを目標ロールトルクTqtに近づけることができる。
A3.リーンモータの制御:
 図16は、リーンモータ25の制御処理の例を示すフローチャートである。本実施例では、ロール角Arを目標のロール角に近づけるロールトルクを生成するように、リーンモータ25が制御される。S510では、主制御部110(図7)のプロセッサ110pは、センサ123、126から、信号を取得する。そして、プロセッサ110pは、現行の情報、具体的には、入力角AIと、ロール角Arとを、特定する。
 S520、S530は、図10のS310、S315と、それぞれ同じである。S540では、プロセッサ110pは、ロール角差dArを用いて制御値CwLを決定する。本実施例では、プロセッサ110pは、ロール角差dArを用いる比例制御によって、制御値CwLを決定する。S550では、プロセッサ110pは、制御値CwLを示すデータを、リーンモータ制御部400に供給する。リーンモータ制御部400のプロセッサ400pは、制御値CwLに従って、リーンモータ25に供給される電力を制御する。具体的には、プロセッサ400pは、制御値CwLを示すデータを、電力制御部400cに供給する。電力制御部400cは、制御値CwLに従って、リーンモータ25に供給される電力を制御する。リーンモータ25は、供給された電力に応じて、ロールトルクを出力する。そして、図16の処理が終了する。制御装置100は、図16の処理を繰り返し実行する。これにより、制御装置100は、車両10の状態に適したロールトルクを出力するように、リーンモータ25を制御し続ける。
 以上のように、制御装置100は、リーンモータ25と操舵モータ65とのそれぞれを、ロール角Arを目標ロール角Artに近づけるロールトルクを生成するように制御する。この結果、車両10は、入力角AIに適したロール角Arで、走行できる。そして、車両10は、入力角AIに適した旋回を行うことができる。
 なお、図示を省略するが、主制御部110(図7)と駆動装置制御部300とは、駆動モータ51R、51Lを制御する駆動制御装置900として機能する。駆動制御装置900は、アクセル操作量Paに適した加速と、ブレーキ操作量Pbに適した減速と、を行うように、駆動モータ51R、51Lを制御する。
B.第2実施例:
 図17は、第2実施例の車両10aを示す説明図である。図1(A)の車両10からの主な差異は、2点ある。第1の差異は、車両10aは、1個の前輪12Fと1個の後輪12Bとを有する二輪車である点である。第2の差異は、ハンドル41baが、機械的に、前フォーク17に接続されている点である。図中では、車両10aの要素のうち車両10の要素と同じ要素には、同じ符号が付されている。以下、以下、車両10aのうち、車両10と異なる部分について説明し、車両10と共通の部分については、説明を省略する。
 車両10aは、後輪支持部80(図1(A))に代えて、アーム680とサスペンション670とを有している。アーム680は、本体部20の後壁部20cに回転可能に連結されており、後壁部20cから後方向DBに向かって延びている。アーム680の後方向DBの端部は、後輪12Bを回転可能に支持している。また、アーム680の後方向DBの端部には、駆動モータ660が取り付けられている。駆動モータ660は、電気モータであり、後輪12Bを駆動する。サスペンション670は、本体部20の後壁部20cとアーム680とに連結されている。サスペンション670は、コイルスプリングとショックアブソーバとを有しており、伸縮可能である。
 前輪支持装置41bの構成は、ハンドル41baが前フォーク17に固定されている点を除いて、前輪支持装置41(図1)の構成と同じである。車体90aは、図1の本体部20と同じ本体部20を有している。ただし、車体90aは、二輪車用に修正されてよい(例えば、幅は狭められてよい)。重心90acは、車体90aの重心である。後輪12Bの下部に示される点PbBは、後輪12Bと地面GLとの接触領域CaBの接触中心PbBである。ホイールベースLhは、前輪12Fの接触中心P1と後輪12Bの接触中心PbBとの間の前方向DFの距離である。制御装置100aの構成は、制御装置100(図7)に以下の変更を行って得られる。すなわち、リーンモータ制御部400とリーンモータ25とは省略される。また、駆動装置制御部300は、1個の駆動モータ660を制御する。
 図18は、操舵モータ65の制御処理の例を示すフローチャートである。本実施例では、ハンドル41baは、前フォーク17に接続されている。運転者は、ハンドル41baを回転させることによって、直接的に、前輪12Fの方向を制御(すなわち、操舵)できる。操舵モータ65による回動トルクは、操舵を補助するために、利用される。回動トルクTqwは、運転者にハンドル41baを介して伝達される回動トルクTqwが、操舵の好ましい方向を示すように、制御される。回動トルクTqwの大きさは、ハンドル41baを持つ運転者の力に逆らって前輪12Fが大きく動くことがないように、小さい値に設定される。
 車両10aは二輪車であるので、3以上の車輪を有する車両と比べて、車両10aは、倒れやすい。運転者は、車両10aが安定して走行するように(例えば、ロール角Arが安定するように)、車両10aの状態と所望の旋回方向とに応じて、ハンドル41baを頻繁に回転させる。従って、入力角AIを用いて目標ロール角Artと目標車輪角Awtを特定することは、容易ではない。そこで、本実施例では、制御装置100aは、目標ロール角Artと目標車輪角Awtを用いずに、操舵モータ65を制御する。具体的には、制御装置100aは、ロール角Arを安定させるように、操舵モータ65を制御する。図18の処理は、図8の処理に以下の変更を行って得られる。S220aは、目標ロール角Artを用いないようにS220(図8)を修正して得られる処理に変更される(後述)。目標車輪角Awtを用いるS230は、省略される。S260aでは、プロセッサ110pは、3個の制御値Cw1、Cw2、Cw4の合計値である駆動制御値Cwを算出する。S270aでは、制御装置100は、駆動制御値Cwに従って、操舵モータ65を制御する。ただし、駆動制御値Cwの大きさが同じ場合の回動トルクTqwの大きさは、第1実施例のものと比べて、小さい。
 図19は、第1制御値Cw1の決定処理(図18:S220a)の例を示すフローチャートである。図10の処理からの差異は、2点ある。第1の差異は、S310-S320が省略されている点である。第2の差異は、S340に代えてS340aが実行される点である。S340aでは、プロセッサ110pは、3個のトルクTq1、Tq2、Tq3の合成トルクを打ち消すための第4ロールトルクTq4を算出する。第4ロールトルクTq4は、合成トルクの方向を反転させて得られる。図19のフローチャートの他の部分は、図10フローチャートの対応する部分と、同じである。パラメータM、g、X、Z、Lhの意味は、第1実施例の対応するパラメータの意味と、それぞれ同じである。パラメータM、g、X、Z、Lhのそれぞれとしては、予め決められた値が用いられる。以下、図19のステップのうち、図10のステップと同じステップには、同じ符号を付して、説明を省略する。
 図6(A)-図6(F)で説明したように、車体90には、車両10の状態に応じてロールトルクTq1、Tq2、Tq3が作用し得る。第4ロールトルクTq4は、3個のトルクTq1、Tq2、Tq3の合成トルクを打ち消すトルクである。従って、操舵モータ65の制御(すなわち、車輪角Awの角速度Aw’の制御)によって第4ロールトルクTq4が生成される場合には、4個のTq1、Tq2、Tq3、Tq4の合成トルクがゼロになる。この結果、ロール角Arの変化が抑制され、ロール角Arは、安定する。このように、第1制御値Cw1は、ロール角Arを安定させることができる。本実施例では、制御装置100は、第1制御値Cw1を用いて操舵モータ65を制御する(図18)。従って、ロール角Arは、安定する。
 なお、図19に示すように、本実施例においても、第1制御値Cw1は、3個のトルクTq1、Tq2、Tq3を用いて、決定される。従って、本実施例の回動トルクTqwも、図15(A)-図15(C)で説明した回動トルクTqwの特性を有すると推定される。なお、図15(C)のグラフでは、目標ロールトルクTqtの変化は省略される。回動トルクTqwの変化は、第1ロールトルクTq1の変化を示す。
C:第3実施例:
 上記の実施例では、前輪12Fが回動輪である。これに代えて、後輪が回動輪であってよい。図20(A)、図20(B)は、後輪が回動輪である場合のロールトルクTq3、Tq4の説明図である。図20(A)、図20(B)は、図6(E)、図6(F)と同様の説明図である。本実施例の車両10bは、2個の前輪(右前輪FRと左前輪FL)と、1個の後輪RRと、を有している。車両10bが右方向DRに旋回する場合、後輪RRは、左方向DLに回動する。
 図20(A)には、自転中心Rbcが示されている。本実施例では、前輪FR、FLは回動輪ではなく、後輪RRが回動輪である。従って、自転中心Rbcは、前輪FR、FLの間の中心の近傍に位置する。車体の重心90bcは、自転中心Rbcから後方向DB側に離れた位置に配置される。図中の距離Xは、重心90bcと自転中心Rbcとの間の前方向DFの距離である。
 車体の重心90bcは、自転中心Rbcから距離Xだけ後方向DB側に離れた位置に、配置されている。従って、車体には、ヨー角加速度Ay’’の方向と同じ方向の慣性力成分F32が、作用する。慣性力成分F32の方向は車体上方向DVUに垂直である。また、本実施例では、図20(A)の上面図上で、自転中心Rbcから重心90bcへ向かう方向は、後方向DBにおおよそ平行である。従って、慣性力成分F32の方向は、後方向DBにおおよそ垂直である。図20(A)の上面図においては、ヨー角加速度Ay’’の方向、すなわち、ヨー角速度Ay’の変化方向は、時計回り方向である。この場合、慣性力成分F32の方向は、右方向DR側を向いている。慣性力成分F32の大きさの算出式は、図6(E)の算出式と同じである。
 図20(B)には、慣性力成分F32が示されている。図6(E)、図6(F)との差異は、慣性力成分F32の方向(すなわち、第3ロールトルクTq3の方向)が、反対である点だけである。
 このように、後輪RRが回動輪である場合、第3ロールトルクTq3の方向は、ヨー角加速度Ay’’の方向と同じである。また、図20(A)、図20(B)から理解できるように、後輪RRが左方向DLへ回動する場合、第4ロールトルクTq4の方向は右方向DRである。従って、右方向DRの第4ロールトルクTq4を生成するためには、後輪RRを左方向DLへ回動させる角速度Aw’が用いられる。本実施例においても、図8、または、図18の処理に従って、回動輪の回動トルクが制御されてよい。ここで、上述したロールトルクTq3、Tq4の方向が、考慮される。
D.変形例:
(1)回動駆動装置65の制御処理は、図8、図18の実施例の制御処理に代えて、他の種々の処理であってよい。例えば、上記実施例の制御処理は、比例制御によって入力パラメータから出力パラメータを決定する処理を含んでいる(例えば、S355(図10、図19)、S425(図12(A))、S450(図13(A))、S460(図14(A))など)。ここで、比例制御に代えて、他の種々の制御が、採用されてよい(例えば、PD(Proportional-Differential)制御、または、PID(Proportional-Integral-Differential)制御)。
 第1ロールトルクTq1(図6(C))に対応する制御用のパラメータの大きさは、ロール角Arの大きさが大きいほど大きい種々の値であってよい。例えば、ロール角Arの大きさが増大する場合に、第1ロールトルクTq1に対応するパラメータの大きさは、ロール角Arの大きさに比例して増大してよい。
 第2ロールトルクTq2(図6(D))に対応する制御用のパラメータの大きさは、車速が大きいほど大きく、ヨー角速度Ay’の大きさが大きいほど大きいような、種々の値であってよい。例えば、ヨー角速度Ay’の大きさが増大する場合に、ヨー角速度Ay’の増大量に対する第2ロールトルクTq2に対応するパラメータの大きさの増大量の割合は、一定値であってよく、ヨー角速度Ay’の大きさに応じて変化してよい。
 第3ロールトルクTq3(図6(E)、図6(F))に対応する制御用のパラメータの大きさは、ヨー角加速度Ay’’の大きさが大きいほど大きい種々の値であってよい。例えば、ヨー角加速度Ay’’の大きさが増大する場合に、ヨー角加速度Ay’’の増大量に対する第3ロールトルクTq3に対応するパラメータの大きさの増大量の割合は、一定値であってよく、ヨー角加速度Ay’’に応じて変化してよい。
 また、プロセッサ110pは、操舵モータ65を制御するために、第1ロールトルクTq1と第2ロールトルクTq2と第3ロールトルクTq3とから予め任意に選択された1以上のトルクにそれぞれ対応する1以上のパラメータを用いてよい。例えば、ロールトルクTq1-Tq3のうち1以上のトルクが省略されてよい。より一般的には、プロセッサ110pは、ヨー角速度とヨー角加速度とロール角とのうちの1以上のパラメータを含む1以上の制御パラメータを用いて回動駆動装置を制御してよい。例えば、ヨー角速度とヨー角加速度とロール角とのうちの1以上のパラメータが省略されてよい。ただし、より多くのパラメータ、すなわち、より多くの種類のロールトルクを用いて車両を制御することによって、車両の制御による意図された動きと車両の現実の動きとの間のずれを小さくできる。
(2)追加角速度Awd’から回動トルクを特定する方法は、図10のS355で説明した比例制御に代えて、他の種々の方法であってよい。例えば、プロセッサ110pは、追加角速度Awd’を積分することによって、目標車輪角を特定してよい。そして、プロセッサ110pは、現行の車輪角Awが目標車輪角に近づくように、操舵モータ65を制御してよい。
(3)プロセッサ110pは、駆動制御値Cwを決定するために、第1制御値Cw1を含む種々の制御値を用いてよい。例えば、制御値Cw2-Cw4から任意に選択された1以上の制御値は、省略されてよい。また、制御値Cw1-Cw4とは異なる他の制御値が用いられてもよい。
 車両が直進運動から旋回運動へ素早く移行するためには、車体は、旋回方向に素早くロールする。ここで、車体の重心は急には移動できないので、車体の下側の部分は、旋回方向とは反対の方向に移動し得る。例えば、図1(A)の回動輪(ここでは、前輪12F)の回動軸Ax1と地面GLとの交点P2は、旋回方向とは反対の方向に移動し得る。この結果、車両が正のトレールLtを有する場合、回動輪は、旋回方向とは反対の方向に回動し得る。そこで、プロセッサ110pは、車体のロールが速い場合に、回動輪を旋回方向へ回動させる回動トルクの成分を示す制御値を用いて駆動制御値Cwを決定してよい。このような制御値は、例えば、以下のいずれかのパラメータにゲインを乗じて得られる値であってよい。
1)車輪角Awの角速度Aw’
2)リーンモータ25のトルク
3)ロール角Arの角速度Ar’
4)ロール角Arの角加速度Ar’’
5)入力角AIの角速度AI’
6)入力角AIの角加速度AI’’
 これらのパラメータの大きさが大きい場合には、車体のロールが速いので、これらのパラメータは、制御値の決定に適している。なお、上述したように、速度Vが大きい場合には、回動輪は、ジャイロモーメントによって、ロール方向に回動可能である。従って、ゲインは、速度Vが小さい場合に大きいことが好ましい。例えば、図12(B)のゲインGp2、または、図13(B)のゲインGp3が、用いられてよい。
 上述したように、回転する車輪には、ジャイロモーメントによって、回動トルクが作用する。プロセッサ110pは、この回動トルクを用いて、操舵モータ65の回動トルクTqwを補正してよい。ジャイロモーメントによる回動トルクは、例えば、速度Vとロール角Arとを用いて算出可能である。
 また、車輪が右または左に傾いている場合、車輪にはいわゆるキャンバースラストが作用する。そして、車輪には、キャンバースラストによって、回動トルクが作用する。プロセッサ110pは、この回動トルクを用いて、操舵モータ65の回動トルクTqwを補正してよい。キャンバースラストによる回動トルクは、例えば、速度Vとロール角Arとを用いて算出可能である。
(4)回動トルクの上限を制限する方法は、種々の方法であってよい。例えば、図11(B)の例では、速度Vが閾値VL以下である場合に、追加角速度Awd’の絶対値が第1上限値Lm1に制限される。これに代えて、プロセッサ110pは、速度Vが閾値VL以下である場合には、速度Vが閾値VLであることとして、操舵モータ65を制御してよい。
(5)目標ロール角Art(図10:S310)は、入力角AIに加えて、他の情報(例えば、速度V)を用いて、特定されてよい。
(6)車体の質量Mとしては、予め決められた値に代えて、測定値が用いられてよい。車両10(図1(A))は、車体90の質量Mを測定するセンサを備えてよい。このようなセンサは、例えば、右サスペンション70R(図2)のストローク位置を検出するセンサであってよい。車体90の質量Mが大きいほど、右サスペンション70Rの全長は短くなる。従って、ストローク位置は、質量Mと相関を有するパラメータである。プロセッサ110pは、ストローク位置から全長を特定し、特定された全長から質量Mを推定してよい。
(7)車体の重心の位置としては、予め決められた位置に代えて、測定された位置が用いられてよい。例えば、車両10(図1(A))は、前フォーク17のストローク位置を測定する前センサと、右サスペンション70R(図2)のストローク位置を検出する後センサと、を備えてよい。重心が前方向DF側に位置する場合には、前フォーク17に大きな荷重が印加されるので、前フォーク17の全長が短くなる。重心が後方向DB側に位置する場合には、右サスペンション70Rに大きな荷重が印加されるので、右サスペンション70Rの全長が短くなる。プロセッサ110pは、前フォーク17の全長と右サスペンション70Rの全長とを用いることによって、重心の前方向DFの位置を推定できる。プロセッサ110pは、推定された重心の位置を用いて、自転中心と重心との距離X(図6(E))など)を算出できる。自転中心としては、予め決められた位置が用いられてよい。
 また、プロセッサ110pは、車体を左右に振動させることによって、重心の距離Zを推定してよい。例えば、プロセッサ110pは、リーンモータ25に、車体をロールさせるトルクを出力させる。距離Zが短い場合、ロール角Arは、素早く変化する。距離Zが長い場合、ロール角Arは、ゆっくり変化する。このように、一定のトルクによって生じるロール角Arの角速度Ar’、または、角加速度Ar’’が大きいほど、距離Zが短いと推定できる。
(8)制御に用いられるパラメータ(例えば、速度Vなどの物理量)を示すデータは、パラメータと相関を有する種々のデータであってよい。例えば、車速センサ122は、前輪12Fの回転速度を示すデータを、速度Vを示すデータとして出力する。
(9)方向センサ126(図1(A))は、鉛直上方向DU(図6(D))に平行な軸を中心とするヨー角速度を示すデータを出力してよい。この場合、プロセッサ110pは、鉛直上方向DUを基準とするヨー角速度の大きさと、車体上方向DVUを基準とするヨー角速度Ay’の大きさと、の間のずれを、ロール角Arを用いて補正可能である。また、方向センサ126は、ヨー角速度に代えて、ヨー角加速度を示すデータを出力してよい。この場合、プロセッサ110pは、ヨー角加速度を積分することによって、ヨー角速度を特定してよい。
(10)ロール角Ar、ヨー角速度Ay’、ヨー角加速度Ay’’などの1以上の制御パラメータと、駆動制御値Cw(すなわち、回動駆動装置の回動トルク)と、の対応関係を規定する方法は、上述した演算を行う方法に代えて、他の任意の方法であってよい。例えば、1以上の制御パラメータと駆動制御値Cwとの対応関係を規定するマップデータが、予め準備されてよい。プロセッサ110pは、このマップデータを参照して、駆動制御値Cwを特定してよい。
(11)旋回入力情報取得装置は、入力角センサ123に代えて、旋回方向と旋回の程度とを表す旋回入力情報を取得するように構成されている種々の装置であってよい。例えば、旋回入力情報取得装置は、車両を自動運転する自動運転制御装置(例えば、コンピュータ)であってよい。自動運転制御装置は、予め決められた走行経路上の車両の現行の位置に従って、旋回方向と旋回の程度とを表す旋回入力情報を取得してよい。
(12)車体を車両の幅方向に傾斜させるように構成されている傾斜装置の構成は、リンク機構30(図2)の構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、リンク機構30が台に置換されてよい。台には、駆動モータ51L、51Rが固定される。そして、第1支持部82は、軸受によって、幅方向に回転可能に台に連結される。リーンモータ25は、台に対して、第1支持部82を、幅方向に回転させる。これにより、車体90は、右方向DR側と左方向DL側とのそれぞれに、傾斜できる。また、傾斜装置は、左スライド装置と右スライド装置を備えてよい(例えば、液圧シリンダ)。左スライド装置が、左後輪12Lと車体とを接続し、右スライド装置が、右後輪12Rと車体とを接続してもよい。各スライド装置は、車体に対する車輪の車体上方向DVUの相対位置を変化させることができる。
(13)複数の車輪の総数と配置としては、種々の構成を採用可能である。例えば、前輪の総数が2であり、後輪の総数が2であってもよい。複数の車輪は、車両の幅方向に互いに離れて配置された一対の車輪を含んでよい。前輪(例えば、図1(A)の前輪12F)が駆動輪であってよい。回動輪の総数は、1以上の任意の数であってよい。前輪と後輪との少なくとも一方が、回動輪を含んでよい。前輪と後輪の双方が、回動輪であってもよい。回動輪は、車両の幅方向に互いに離れて配置された一対の車輪を含んでよい。
(14)回動輪を支持する回動輪支持装置の構成は、図1(A)等で説明した前輪支持装置41の構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、回動輪を回転可能に支持する支持部材は、フォーク17に代えて、片持ちの部材であってよい。また、支持部材を車体に対して幅方向に回動可能に支持する回動装置は、軸受68に代えて、他の種々の装置であってよい。例えば、回動装置は、車体と支持部材とを連結するリンク機構であってよい。一般的には、回動輪支持装置は、回動輪の方向が車両の幅方向に回動可能であるように回動輪を支持する種々の装置であってよい。
 ここで、回動輪支持装置は、K個(Kは1以上の整数)の支持部材を備えてよい。各支持部材は、1以上の回動輪を回転可能に支持してよい。そして、回動輪支持装置は、車体に固定されたK個の回動装置を備えてよい。K個の回動装置は、K個の支持部材を、それぞれ幅方向に回動可能に支持してよい。
(15)回動駆動装置の構成は、操舵モータ65(図1)の構成に代えて、回動輪の幅方向の回動を制御するトルクである回動トルクを回動輪に付与するように構成されている種々の構成であってよい。例えば、回動駆動装置は、ポンプを含み、ポンプからの液圧(例えば、油圧)を用いて回動トルクを生成してよい。いずれの場合も、回動駆動装置は、K個の支持部材のそれぞれに回動トルクを付与するように構成されてよい。例えば、回動駆動装置は、K個の支持部材のそれぞれに連結されてよい。
 また、駆動システム51S(図2)、すなわち、駆動モータ51R、51Lは、右後輪12Rと左後輪12Lとの間のトルクの比率を制御することによって、回動トルクを回動輪に付与してよい。トルクの比率が1とは異なる場合、トルクの違いによって車両が旋回しようとするので、回動輪に回動トルクが作用する。また、車両10が、右後輪12R用のブレーキ装置と、左後輪12L用のブレーキ装置を備えてよい。これらのブレーキ装置は、右後輪12Rと左後輪12Lとの間のブレーキ力の比率を制御することによって、回動トルクを回動輪に付与してよい。また、車両は、車体に対して右または左へ流れる空気流を生成するファン装置を備えてよい。ガス流によって車両が旋回しようとするので、回動輪に回動トルクが作用する。車両は、1種類以上の回動駆動装置(操舵モータ65、駆動システム51S、ブレーキ装置、ファン装置など)を含んでよい。また、車両は、1種類以上の回動駆動装置をそれぞれ制御する1種類以上の回動制御装置を含んでよい。
(16)制御装置100の構成は、回動駆動装置(例えば、操舵モータ65)を制御するように構成された回動制御装置を含む種々の構成であってよい。例えば、制御装置100は、1つのコンピュータを用いて構成されてもよい。制御装置100の少なくとも一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用のハードウェアによって、構成されてよい。例えば、図7の操舵モータ制御部500は、ASICによって構成されてよい。また、制御装置100は、コンピュータを含む電気回路であってよく、これに代えて、コンピュータを含まない電気回路であってもよい。また、マップデータ(例えば、傾斜角マップデータMTなど)によって対応付けられる入力値と出力値とは、他の要素によって対応付けられてよい。例えば、数学的関数、アナログ電気回路などの要素が、入力値と出力値とを対応付けてよい。
(17)車両の構成は、実施例の構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、駆動輪を駆動する駆動装置は、電気モータと内燃機関の少なくとも1つを含んでよい。車両の最大定員数は、1人に代えて、2人以上であってよい。車両は、人と荷物との少なくとも一方を乗せずに移動する装置であってよい。車両は、遠隔操作によって移動する装置であってよい。車両の制御に用いられる対応関係(例えば、マップデータによって示される対応関係)は、車両が適切に走行できるように、実験的に決定されてよい。
 上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図7の制御装置100の機能を、専用のハードウェア回路によって実現してもよい。
 また、本発明の機能の一部または全部がコンピュータプログラムで実現される場合には、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体(例えば、一時的ではない記録媒体)に格納された形で提供することができる。プログラムは、提供時と同一または異なる記録媒体(コンピュータ読み取り可能な記録媒体)に格納された状態で、使用され得る。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、メモリーカードやCD-ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種ROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスクドライブ等のコンピュータに接続されている外部記憶装置も含み得る。
 以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
 本発明は、車両に、好適に利用できる。
10、10a、10b…車両、11…座席、12F…前輪、12L…左後輪、12R…右後輪、12R…後輪、12B…後輪、17…前フォーク、20…本体部、20a…前壁部、20b…底部、20c…後壁部、20d…支持部、21…中縦リンク部材、25…リーンモータ、30…傾斜装置(リンク機構)、31D…下横リンク部材、31U…上横リンク部材、33L…左縦リンク部材、33R…右縦リンク部材、38、39…軸受、41、41b…前輪支持装置、41a、41ba…ハンドル、45…アクセルペダル、46…ブレーキペダル、51L…左駆動モータ、51R…右駆動モータ、51S…駆動システム、65…操舵モータ(回動駆動装置)、68…軸受、70…サスペンションシステム、70L…左サスペンション、70R…右サスペンション、71R、71L…コイルスプリング、72R、72L…ショックアブソーバ、75…連結棒、80…後輪支持部、82…第1支持部、83…第2支持部、90、90a…車体、90c、90ac、90bc…重心、100、100a…制御装置、110…主制御部、110p、300p、400p、500p…プロセッサ、、110v、300v、400v、500v…揮発性記憶装置、、110n、300n、400n、500n…不揮発性記憶装置、、110g、300g、400g、500g…プログラム、、300c、400c、500c…電力制御部、120…バッテリ、122…車速センサ、123…入力角センサ、124…車輪角センサ、126…方向センサ、126a…加速度センサ、126c…制御部、126g…ジャイロセンサ、145…アクセルペダルセンサ、146…ブレーキペダルセンサ、300…駆動装置制御部、400…リーンモータ制御部、500…操舵モータ制御部、660…駆動モータ、670…サスペンション、680…アーム、900…駆動制御装置、910…回動制御装置、Axw1…回転軸、Axw2…回転軸、Axw3…回転軸、DF…前方向、DB…後方向、DD…鉛直下方向、DU…鉛直上方向、DR…右方向、DL…左方向、FL…左前輪、FR…右前輪、RR…後輪、FR…前輪、P1…接触中心、P2…交点、Cb…後中心、Cf…前中心、CA…キャスター角、GL…地面、GLx…地面、Rc…自転中心、Cr…公転中心、Lh…ホイールベース、Lt…トレール、MP1…マップデータ、MAr…マップデータ、MTq…マップデータ、

Claims (10)

  1.  旋回時に旋回の内側に傾斜する車両であって、
     車体と、
     1以上の前輪と1以上の後輪とを含むN個(Nは2以上の整数)の車輪であって、前記車両の幅方向に回動可能な1以上の回動輪を含む、前記N個の車輪と、
     前記1以上の回動輪の前記幅方向の回動を制御するトルクである回動トルクを前記1以上の回動輪に付与するように構成されている回動駆動装置と、
     前記回動駆動装置を制御するように構成されている回動制御装置と、
     を備え、
     前記車体の重心は、前記車両が旋回する場合の前記車両の自転中心から前側または後側に離れた位置に配置されており、
     前記回動制御装置は、
      前記車両のヨー角速度と前記車両のヨー角加速度と前記車体の前記幅方向のロール角とのうちの1以上のパラメータを含む1以上の制御パラメータを用いて前記回動駆動装置を制御する、
     車両。
  2.  請求項1に記載の車両であって、
     旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角速度を含み、
     前記ヨー角速度によって前記車体に作用する遠心力によって生じるロールトルクの方向を、遠心力ロール方向と呼び、
     前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の位置の差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
     車速と、前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車体の前記ロール角と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第1条件と呼び、
     前記回動制御装置は、
      前記第1条件下で、前記ヨー角速度が、ゼロとは異なる第1ヨー角速度に維持される場合には、第1回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
      前記第1条件下で、前記ヨー角速度が、前記第1ヨー角速度と比べて同じ方向とより大きな大きさとを有する第2ヨー角速度に維持される場合には、第2回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
     前記第2回動トルクから前記第1回動トルクを減算して得られる第1差分トルクの方向は、前記第2ヨー角速度に対応付けられた遠心力ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
     車両。
  3.  請求項1または2に記載の車両であって、
     旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角加速度を含み、
     前記重心と前記自転中心との間の位置の差異と前記ヨー角加速度とによって生じるロールトルクの方向を、ヨー角加速度ロール方向と呼び、
     前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の前記位置の前記差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
     車速と、前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車体の前記ロール角と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第1条件と呼び、
     前記回動制御装置は、前記第1条件下で、前記ヨー角加速度がゼロとは異なる第1ヨー角加速度から前記第1ヨー角加速度とは反対の方向の第2ヨー角加速度に変化する場合に、前記回動駆動装置に、前記回動トルクを第3回動トルクから第4回動トルクへ変化させ、
     前記第4回動トルクから前記第3回動トルクを減算して得られる第2差分トルクの方向は、前記第2ヨー角加速度に対応するヨー角加速度ロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
     車両。
  4.  請求項1から3のいずれかに記載の車両であって、
     旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角を含み、
     前記回動トルクの方向に前記1以上の回動輪が回動する場合に、前記1以上の回動輪の回動によって生じるヨー角加速度の成分と前記重心と前記自転中心との間の位置の差異とによって生じるロールトルクの方向を、回動ロール方向と呼び、
     車速と、直進を示す前記旋回入力情報と、前記1以上の回動輪の回動の角度と、前記車両の前記ヨー角速度と、のそれぞれが一定に維持される条件を、第2条件と呼び、
     前記回動制御装置は、
      前記第2条件下で、前記ロール角が、ゼロとは異なる第1ロール角に維持される場合には、第5回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
      前記第2条件下で、前記ロール角が、前記第1ロール角と比べて同じ方向とより大きな大きさとを有する第2ロール角に維持される場合には、第6回動トルクを前記回動駆動装置に出力させ、
     前記第6回動トルクから前記第5回動トルクを減算して得られる第3差分トルクの方向は、ゼロから前記第2ロール角に向かうロール方向とは反対の回動ロール方向に対応付けられた回動トルクの方向である、
     車両。
  5.  請求項4に記載の車両であって、
     前記第1ロール角からゼロを減算して得られる差分の大きさが、前記第2ロール角から前記第1ロール角を減算して得られる差分の大きさと同じである場合に、前記第6回動トルクから前記第5回動トルクを減算して得られる差分トルクの大きさは、前記第5回動トルクからゼロを減算して得られる差分トルクの大きさよりも、小さい、
     車両。
  6.  請求項2から5のいずれかに記載の車両であって、
     前記1以上の前輪は、前記1以上の回動輪を含み、
     前記車体の重心は、前記自転中心から前側に離れた位置に配置されており、
     前記回動ロール方向は、前記回動トルクの方向とは反対側の方向である、
     車両。
  7.  請求項1から6のいずれかに記載の車両であって、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角を含み、
     前記回動制御装置は、前記ロール角を用いて特定される第1ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
     前記第1ロールトルク成分の大きさは、前記ロール角の大きさが大きいほど大きい、
     車両。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載の車両であって、
     前記1以上の制御パラメータは、車速と、前記車両の前記ヨー角速度と、を含み、
     前記回動制御装置は、前記車速と前記ヨー角速度とを用いて特定される第2ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
     前記第2ロールトルク成分の大きさは、前記車速が大きいほど大きく、前記ヨー角速度の大きさが大きいほど大きい、
     車両。
  9.  請求項1から8のいずれかに記載の車両であって、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車両の前記ヨー角加速度を含み、
     前記回動制御装置は、前記ヨー角加速度を用いて特定される第3ロールトルク成分を用いて、前記回動駆動装置を制御し、
     前記第3ロールトルク成分の大きさは、前記ヨー角加速度の大きさが大きいほど大きい、
     車両。
  10.  請求項1から6のいずれかに記載の車両であって、
     旋回方向と旋回の程度とを示す旋回入力情報を取得するように構成されている旋回入力情報取得装置を備え、
     前記1以上の制御パラメータは、前記車体の前記ロール角と、前記車両の前記ヨー角速度と、前記車両の前記ヨー角加速度と、車速と、前記旋回入力情報と、を含み、
     前記回動制御装置は、
      前記旋回入力情報と前記車体の前記ロール角とを用いて目標ロールトルクを特定し、
      前記ロール角を用いて第1ロールトルク成分を特定し、
      前記車速と前記ヨー角速度とを用いて第2ロールトルク成分を特定し、
      前記ヨー角加速度を用いて第3ロールトルク成分を特定し、
      前記第1ロールトルク成分と、前記第2ロールトルク成分と、前記第3ロールトルク成分と、を含む複数のロールトルクの合成ロールトルクを、前記目標ロールトルクから減算することによって、第4ロールトルク成分を特定し、
     前記第1ロールトルク成分の大きさは、前記ロール角の大きさが大きいほど大きく、
     前記第2ロールトルク成分の大きさは、前記車速が大きいほど大きく、前記ヨー角速度の大きさが大きいほど大きく、
    前記第3ロールトルク成分の大きさは、前記ヨー角加速度の大きさが大きいほど大きく、
     前記回動制御装置は、前記1以上の回動輪の回動の角度の角速度であって前記第4ロールトルク成分に対応付けられた角速度を追加するための回動トルクを、前記回動駆動装置に出力させる、
     車両。
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