車両
【課題】上り段差に到達する直前に、能動重量部を段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾けることによって、高速で段差に進入した場合でも常に安定した車両動作を維持することができ、段差がある場所でも快適かつ安全に走行することができるようにする。
【解決手段】車体と、該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪１２と、前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪１２に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させるとともに、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾ける。
【解決手段】車体と、該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪１２と、前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪１２に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させるとともに、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配置された２つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪に取り付けられた車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この場合、センサで車体のバランスや動作の状態を検出しながら、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２１９９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
倒立振り子の姿勢制御を利用した車両では、段差を上るときに駆動トルクを付加すると、車体を段差の下段側に傾けようとする反トルクが作用するため、車体の重心位置を前方に移動させることで有効になる重力の作用で、それを打ち消す必要がある。
【０００５】
しかしながら、前記従来の車両においては、段差に接触した瞬間に必要とされる車体の重心移動が遅れることにより、車体の姿勢が乱れ、運転者に不快感や不安感を与える可能性がある。特に、車体の一部を能動重量部として相対的に前後に動かすことによって車体のバランスを保つ車両の場合、その力学的構造あるいはアクチュエータの性能限界から段差乗り上げに特異な条件である車体重心の素早く大きな前方移動を実現できずに、車体の姿勢が大きく乱れることがある。
【０００６】
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、路面の上り段差に乗り上げる時に必要となる能動重量部の最大移動量を予測し、その段差に接触する前に能動重量部を最大移動量だけ段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾けることによって、高速で段差に進入した場合でも常に安定した車両動作を維持することができ、段差がある場所でも、快適かつ安全に走行することができる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の車両においては、車体と、該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させ、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾ける。
【０００８】
本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体を傾けることによる前記車体の重心位置の移動量が、前記能動重量部を移動させることによる前記車体の重心位置の移動量と等しくなるように、前記能動重量部を移動させる。
【０００９】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記段差の高さに応じて予測する。
【００１０】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記能動重量部を前記最大移動量だけ動かしたときの重力による車体傾斜トルクが前記段差の抵抗である段差抵抗トルクと等しくなるように、前記最大移動量を予測する。
【００１１】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量の時間変化率をそれぞれ一定にする。
【００１２】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対位置に応じて、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を決定する。
【００１３】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対距離が短いほど、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を大きくする。
【００１４】
本発明の更に他の車両においては、さらに、段差までの距離を計測できる段差計測装置を更に有し、前記車両制御装置は、前記段差計測時における段差までの距離及び前記段差計測時から現在までの前記駆動輪の回転角の変化量によって前記駆動輪と前記段差との相対位置を決定する。
【００１５】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触してから前記段差への乗り上げが完了するまでの間に、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記能動重量部の移動量と同一量だけ前記能動重量部を前記段差の下段側に移動させる。
【００１６】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触するとき、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記車体の傾斜角の変化量と同一量だけ前記車体を前記段差の上段側に傾ける。
【００１７】
本発明の更に他の車両においては、さらに、車両の走行状態の指令を取得する走行指令取得手段を更に有し、前記車両制御装置は、前記指令が車両の指令を要求するものである場合、前記車体の傾斜及び前記能動重量部の移動を禁止する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の構成によれば、時間遅れを伴う能動重量部の移動を段差に接触する前に完了させると共に、車体を逆側に傾けることで車体のバランスも確保されるため、常に安定した車両動作を維持することができ、段差がある場所でも快適かつ安全に走行することができる。
【００１９】
請求項２の構成によれば、車体重心の移動量を正確に考慮することで、より確実に車体のバランスを確保することができる。
【００２０】
請求項３の構成によれば、任意の高さの段差に対して、常に適切な能動重量部の移動量を予測することができる。
【００２１】
請求項４の構成によれば、力学的バランスを考慮して前記能動重量部の最大移動量を正確に予測することで、車体が段差に接触したときに能動重量部を動かす必要がなくなり、すなわち、時間遅れの影響がなくなり、より安定した車両動作を実現することができる。
【００２２】
請求項５の構成によれば、車体姿勢を緩やかに変化させることで、乗員の乗り心地を向上させることができる。
【００２３】
請求項６及び７の構成によれば、時間ではなく距離を指標に用いることで、いかなる車両の走行状態に対しても、段差接触時に車体傾斜角と能動重量部移動量を最大にする制御のタイミングを確実に、かつ、容易に合わせることができる。
【００２４】
請求項８の構成によれば、段差計測装置の計測周期が比較的長い場合でも、制御のタイミングを確実に、かつ、容易に合わせることができる。
【００２５】
請求項９及び１０の構成によれば、車両の段差乗り上げ状態に応じて適切に車体姿勢を制御することで、車体姿勢を安定に維持しながら段差への乗り上げを完了することができる。
【００２６】
請求項１１の構成によれば、段差の手前で乗員が望まない段差乗り上げ制御が開始されても、乗員はその制御を容易に、かつ、簡単に解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部１１、駆動輪１２、支持部１３及び乗員１５が搭乗する搭乗部１４を有し、前記車両１０は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図１に示される例においては、車両１０は矢印Ａで示される方向に加速中であり、車体が進行方向に傾斜した状態が示されている。
【００３０】
前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ５２によって駆動される。なお、駆動輪１２の軸は図１に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪１２はその軸を中心に回転する。また、前記駆動輪１２は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪１２が２つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪１２は個別の駆動モータ５２によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ５２を使用するものとして説明する。
【００３１】
また、車体の一部である本体部１１は、支持部１３によって下方から支持され、駆動輪１２の上方に位置する。そして、本体部１１には、能動重量部として機能する搭乗部１４が、車両１０の前後方向へ本体部１１と相対的に移動可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。
【００３２】
ここで、能動重量部は、ある程度の質量を有し、本体部１１に対して前後に移動させることによって、車両１０の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部１４である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘（おもり）、バランサ等の専用の重量部材を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部１４、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。
【００３３】
また、本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗した状態の搭乗部１４が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部１４には必ずしも乗員１５が搭乗している必要はなく、例えば、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部１４に乗員１５が搭乗していなくてもよいし、乗員１５に代えて、貨物が積載されていてもよい。
【００３４】
前記搭乗部１４は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、座面部１４ａ、背もたれ部１４ｂ及びヘッドレスト１４ｃを備え、図示されない移動機構を介して本体部１１に取り付けられている。
【００３５】
前記移動機構は、リニアガイド装置等の低抵抗の直線移動機構、及び、能動重量部アクチュエータとしての能動重量部モータ６２を備え、該能動重量部モータ６２によって搭乗部１４を駆動し、本体部１１に対して車両進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ６２を使用するものとして説明する。
【００３６】
リニアガイド装置は、例えば、本体部１１に取り付けられている案内レールと、搭乗部１４に取り付けられ、案内レールに沿ってスライドするキャリッジと、案内レールとキャリッジとの間に介在するボール、コロ等の転動体とを備える。そして、案内レールには、その左右側面部に２本の軌道溝が長手方向に沿って直線状に形成されている。また、キャリッジの断面はコ字状に形成され、その対向する２つの側面部内側には、２本の軌道溝が、案内レールの軌道溝と各々対向するように形成されている。転動体は、軌道溝の間に組み込まれており、案内レールとキャリッジとの相対的直線運動に伴って軌道溝内を転動するようになっている。なお、キャリッジには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝及び戻し通路を循環するようになっている。
【００３７】
また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ又はクラッチを備える。車両１０が停車しているときのように搭乗部１４の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部１１と搭乗部１４との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、本体部１１側の基準位置と搭乗部１４側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。
【００３８】
前記搭乗部１４の脇（わき）には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック３１を備える入力装置３０が配設されている。乗員１５は、操縦装置であるジョイスティック３１を操作することによって、車両１０を操縦する、すなわち、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員１５が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック３１に代えて他の装置、例えば、ペダル、ハンドル、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。
【００３９】
なお、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック３１に代えて、コントローラからの走行指令を有線又は無線で受信する受信装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。また、車両１０があらかじめ決められた走行指令データに従って自動走行する場合には、前記ジョイスティック３１に代えて、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体に記憶された走行指令データを読み取るデータ読取り装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。
【００４０】
また、車両１０は、車両制御装置としての制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０を有し、該制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３を備える。前記制御ＥＣＵ２０並びに主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両１０の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部１１に配設されるが、支持部１３や搭乗部１４に配設されていてもよい。また、前記主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
【００４１】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、駆動輪センサ５１及び駆動モータ５２とともに、駆動輪１２の動作を制御する駆動輪制御システム５０の一部として機能する。前記駆動輪センサ５１は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角及び／又は回転角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、該駆動輪制御ＥＣＵ２２は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ５２に供給する。そして、該駆動モータ５２は、入力電圧に従って駆動輪１２に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。
【００４２】
また、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２とともに、能動重量部である搭乗部１４の動作を制御する能動重量部制御システム６０の一部として機能する。前記能動重量部センサ６１は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部１４の移動状態を示す能動重量部位置及び／又は移動速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信し、該能動重量部制御ＥＣＵ２３は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ６２に供給する。そして、該能動重量部モータ６２は、入力電圧に従って搭乗部１４を並進移動させる推力を搭乗部１４に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。
【００４３】
さらに、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、能動重量部制御ＥＣＵ２３、車体傾斜センサ４１、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム４０の一部として機能する。前記車体傾斜センサ４１は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び／又は傾斜角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。そして、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００４４】
なお、主制御ＥＣＵ２１には、入力装置３０のジョイスティック３１から走行指令が入力される。そして、前記主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００４５】
また、前記制御ＥＣＵ２０は、車両１０の走行状態及び車体姿勢の時間変化に基づいて段差抵抗トルクを推定する段差抵抗トルク推定手段として機能する。また、目標走行状態及び段差抵抗トルクに応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び／又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両１０の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び段差抵抗トルクに応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。具体的には、段差抵抗トルクに応じて追加する駆動トルクを決定する段差昇降トルク決定手段、及び、段差昇降トルクに応じて車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。
【００４６】
なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ４１として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と車体傾斜角速度を決定してもよい。
【００４７】
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。まず、走行及び姿勢制御処理の概要について説明する。
【００４８】
図３は本発明の第１の実施の形態における車両の段差昇降動作を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。なお、図３（ａ）は比較のための従来技術による動作例を示し、図３（ｂ）は本実施の形態による動作を示している。
【００４９】
「背景技術」の項で説明したような従来の車両の場合、図３（ａ）に示されるように、段差に乗り上げるために駆動輪１２に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が後方に傾いてしまう。そのため、段差に乗り上げるときに、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。
【００５０】
これに対し、本実施の形態においては、搭乗部１４が能動重量部として機能し、図３（ｂ）に示されるように、搭乗部１４を前方に移動させることによって、車両１０の重心位置を前方に移動させる。これにより、車体を前方に傾けようとする重力トルクが作用するため、段差に乗り上げるための駆動トルクを駆動輪１２に付与したときの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用しても、前記重力トルクによって作用を打ち消されるため、車体が後方に傾いてしまうことがない。したがって、段差に乗り上げるときにも安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態は、停止状態及び低速走行状態から段差に進入する場合、すなわち、段差との接触による車両の減速に伴い車体に作用する慣性力が小さい場合において、特に効果的である。
【００５２】
また、段差に乗り上げるための駆動トルクを、乗り上げ動作の間、リアルタイムで推定して駆動輪１２に付与する。これにより、任意の段差形状及び車両速度に対して、安定した乗り上げが可能となる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては、車両１０の重心位置補正や駆動トルクの付与を含む走行及び姿勢制御処理を実行することによって、車両１０は安定して段差を昇降することができる。
【００５４】
走行及び姿勢制御処理において、制御ＥＣＵ２０は、まず、状態量の取得処理を実行し（ステップＳ１）、各センサ、すなわち、駆動輪センサ５１、車体傾斜センサ４１及び能動重量部センサ６１によって、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態を取得する。
【００５５】
次に、制御ＥＣＵ２０は、段差昇降トルクの決定処理を実行し（ステップＳ２）、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び又は搭乗部１４の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ５２及び／又は能動重量部モータ６２の出力値に基づき、オブザーバによって段差抵抗トルクを推定し、段差昇降トルクを決定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。
【００５６】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標走行状態の決定処理を実行し（ステップＳ３）、ジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両１０の加速度の目標値、及び、駆動輪１２の回転角速度の目標値を決定する。
【００５７】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標車体姿勢の決定処理を実行し（ステップＳ４）、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルクと、目標走行状態の決定処理によって決定された車両１０の加速度の目標値に基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。
【００５８】
最後に、制御ＥＣＵ２０は、アクチュエータ出力の決定処理を実行し（ステップＳ５）、状態量の取得処理によって取得された各状態量、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルク、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力を決定する。
【００５９】
次に、走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。
【００６０】
図５は本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。なお、図５には状態量やパラメータの一部が示されている。
θW ：駆動輪回転角（２つの駆動輪の平均）〔ｒａｄ〕
θ1 ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λS ：能動重量部位置（車体中心点基準）〔ｍ〕
τW ：駆動トルク（２つの駆動輪の合計）〔Ｎｍ〕
ＳS ：能動重量部推力〔Ｎ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
ｍW ：駆動輪質量（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇ〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
ＩW ：駆動輪慣性モーメント（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇｍ2 〕
ＤW ：駆動輪回転に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍ1 ：車体質量（能動重量部を含む）〔ｋｇ〕
ｌ1 ：車体重心距離（車軸から）〔ｍ〕
Ｉ1 ：車体慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
Ｄ1 ：車体傾斜に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍS ：能動重量部質量〔ｋｇ〕
ｌS ：能動重量部重心距離（車軸から）〔ｍ〕
ＩS ：能動重量部慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
ＤS ：能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Ｎｓ／ｒａｄ〕
【００６２】
次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。
【００６３】
図７は本発明の第１の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、段差抵抗トルクτD を推定する（ステップＳ２−１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力に基づき、次の式（１）により、段差抵抗トルクτD を推定する。
【００６５】
【数１】
【００６６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての車両並進加速度を示す駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。
【００６８】
従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。
【００６９】
一般的に、倒立型車両では、駆動輪と相対的に車体の重心が前後に移動するので、駆動輪が停止していても、車両の重心が前後に移動することがある。したがって、重心の加速度と駆動力、あるいは、駆動トルクとから段差抵抗トルクを高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高く、かつ、段差昇降動作中の姿勢変化が大きいので、このような影響が大きくなる。
【００７０】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。
【００７１】
なお、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。
【００７２】
本実施の形態においては、駆動トルクと慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。
【００７３】
また、本実施の形態においては、駆動輪１２の回転運動に関する線形モデルを使用しているが、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動や能動重量部並進運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００７４】
さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。
【００７５】
次に、目標走行状態の決定処理について説明する。
【００７６】
図８は本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００７７】
目標走行状態の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−１）。この場合、乗員１５が、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック３１の操作量を取得する。
【００７８】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、取得したジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−２）。例えば、ジョイスティック３１の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。
【００７９】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ３−３）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径ＲW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
【００８０】
次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。
【００８１】
図９は本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフ、図１０は本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００８２】
目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC とに基づき、次の式（２）及び（３）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００８３】
【数２】
【００８４】
【数３】
【００８５】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。
【００８６】
このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC に伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００８７】
このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が段差を上るときには、搭乗部１４を前方へ移動させ、あるいは、更に車体を前方へ傾ける。また、車両１０が段差を下るときには、搭乗部１４を後方へ移動させ、あるいは、更に車体を後方へ傾ける。
【００８８】
本実施の形態においては、図９に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させ、該搭乗部１４が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員１５にとっての乗り心地が向上する。また、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員１５にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に接触することが防止される。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、能動重量部移動限界が前方と後方とで等しい場合を想定しているが、前方と後方とで異なる場合には、各々の限界に応じて、車体の傾斜の有無を切り替えるようにしてもよい。例えば、加速性能よりも制動性能を高く設定する場合、後方の能動重量部移動限界を前方の限界よりも遠くに設定する必要がある。
【００９０】
また、本実施の形態においては、加速度が低いときや段差が低いときには、搭乗部１４の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員１５に作用する前後方向の慣性力を軽減することができる。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデル又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００９２】
次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。
【００９３】
図１１は本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００９４】
アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１）。この場合、各目標値と段差昇降トルクτC とから、次の式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定し、また、次の式（５）により能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。
【００９５】
【数４】
【００９６】
このように、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC を自動的に追加することにより、つまり、段差抵抗トルクτD に応じて駆動トルクを補正することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。
【００９７】
【数５】
【００９８】
このように、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現する。
【００９９】
なお、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。
【０１００】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、次の式（６）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定し、また、次の式（７）により能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3及びＫS5を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。
【０１０３】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値及び能動重量部推力指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【０１０４】
このように、本実施の形態においては、段差抵抗トルクτD をオブザーバによって推定し、段差昇降トルクτC を与えるとともに、搭乗部１４を段差の上段方向に移動させる。そのため、段差の上でも車体を直立に保持することができ、段差の昇降にも対応することができる。また、段差を計測する装置が不要となり、システム構成を簡素化してコストを低減することができる。
【０１０５】
さらに、車体の姿勢を示す車体傾斜角θ1 及び能動重量部位置λS を考慮して段差昇降トルクτC を推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で段差昇降トルクτC を推定することができる。
【０１０６】
なお、本実施の形態は、段差を上るときだけでなく、段差を降りるときにも有効であることを注記する。段差昇降トルクの付与によって段差降下時の車両の加速を抑えるのと共に、搭乗部１４を後方に移動させることにより車体を直立に保持する。これは、以降で説明する他の実施の形態でも同様である。
【０１０７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１０８】
図１２は本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図、図１３は本発明の第２の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【０１０９】
前記第１の実施の形態においては、搭乗部１４が、車両１０の前後方向に本体部１１に対して相対的に並進可能となるように取り付けられ、能動重量部として機能する。この場合、能動重量部モータ６２を備える移動機構が配設され、これにより搭乗部１４を並進させるので、構造の複雑化、コストや重量の増加と共に、制御システムも複雑化する。また、前記第１の実施の形態は、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することは不可能である。
【０１１０】
そこで、本実施の形態においては、搭乗部１４を移動させる移動機構が省略されている。また、図１２に示されるように、制御システムからも、能動重量部制御システム６０が省略され、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２が省略されている。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【０１１１】
そして、本実施の形態においては、図１３に示されるように、段差を昇降する際には、段差を昇降するための駆動輪１２に付与する駆動トルク、すなわち、段差昇降トルクの反作用として車体に作用する反トルクとしての車体傾斜トルクに対し、車体を段差昇降トルクに応じた角度だけ段差の上段方向に傾けることにより、車体傾斜トルクを重力の作用で打ち消してバランスを保つようになっている。
【０１１２】
なお、「背景技術」の項でも説明したように、例えば、段差に乗り上げるとき、必要な駆動トルクを駆動輪に付与すると、その反作用が車体に働くので、車体が段差と逆の方向、すなわち、段差の下段方向に大きく傾いてしまう。一方、車体の姿勢を直立に維持しようとすると、必要な駆動トルクを駆動輪に付与することができないので、段差に乗り上げることができなくなってしまう。また、段差を降りるときにも同様の現象が発生し、車体が前方に傾いてしまう。
【０１１３】
これに対し、本実施の形態においては、段差の高さに適した角度だけ車体を段差の上段方向に意図的に傾けるので、段差の昇降の際にも、安定した車体の姿勢を保つことができ、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。
【０１１４】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要及び目標走行状態の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、状態量の取得処理、段差昇降トルクの決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理についてのみ説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。
【０１１５】
図１４は本発明の第２の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１６】
次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。
【０１１７】
図１５は本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１８】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτD を推定する（ステップＳ２−１１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式（８）により、段差抵抗トルクτD を推定する。
【０１１９】
【数７】
【０１２０】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−１２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【０１２１】
このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度及び車体傾斜角加速度に基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。
【０１２２】
従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が大きく変化するとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度を考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。
【０１２４】
なお、前記第１の実施の形態と同様に、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。
【０１２５】
本実施の形態においては、慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを、副次的な影響として考慮してもよい。
【０１２６】
また、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。
【０１２７】
さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。
【０１２８】
次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。
【０１２９】
図１６は本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１３０】
目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC とに基づき、次の式（９）により、車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１３１】
【数８】
【０１３２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−１２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値を算出する。
【０１３３】
このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC に伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１３４】
このとき、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が加速するとき及び段差を上るときには車体を前方へ傾ける。また、車両１０が減速するとき及び段差を下るときには車体を後方へ傾ける。
【０１３５】
なお、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデル又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。
【０１３６】
次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。
【０１３７】
図１７は本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１３８】
アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１１）。この場合、目標値と段差昇降トルクτC とから、前記第１の実施の形態において説明した前記式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定する。
【０１３９】
前記式（４）に表されるように、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC を自動的に追加することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。
【０１４０】
なお、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現するが、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。
【０１４１】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−１２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、次の式（１０）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定する。
【０１４２】
【数９】
【０１４３】
なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2及びＫW3を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。
【０１４４】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−１３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信する。
【０１４５】
このように、本実施の形態においては、車体を段差の上段方向に傾けて、段差の昇降の際にバランスを保つことができる。したがって、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することができ、構造及び制御システムを簡素化することで、安価で軽量な倒立型車両でも安定した段差の乗り降りを実現することができる。
【０１４６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１４７】
図１８は本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図、図１９は本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図、図２０は本発明の第３の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１８において、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、図１９において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す図である。
【０１４８】
段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。
【０１４９】
そこで、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差をセンサによって検出し、該センサによって計測した段差の位置と高さ、及び、段差の昇降状態に相当する駆動輪回転角に応じて、段差昇降トルクを変化させるようになっている。
【０１５０】
そのため、本実施の形態において、車両１０は、図１８に示されるように、段差計測センサとしての距離センサ７１を有する。該距離センサ７１は、例えば、レーザ光を利用したものであるが、いかなる種類のセンサであってもよい。図１８に示される例においては、２つの距離センサ７１が、互いに前後に離れて、搭乗部１４の下面に配設され、各々が下面から前方及び後方の路面までの距離を計測する。そして、各距離センサ７１の計測値の変化から、路面の段差を検出し、検出した段差の位置及び高さを取得することができる。望ましくは、一方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも前方に位置し、他方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも後方に位置するように配設される。このように、２つの距離センサ７１が駆動輪１２の接地点から前後に離れた位置において路面までの距離を計測するので、車両１０の前後の段差を検出することができる。
【０１５１】
また、車両１０は、図２０に示されるように、距離センサ７１を含む段差計測システム７０を有する。そして、距離センサ７１は、前後の２点において、路面までの距離としての対地距離を検出して主制御ＥＣＵ２１に送信する。
【０１５２】
これにより、例えば、段差に乗り上げる場合、図１９に示されるように、車両１０が上昇するのに応じて搭乗部１４の移動量、段差に乗り上げるための駆動トルク等を変化させ、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。
【０１５３】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、段差昇降トルクの決定処理についてのみ説明する。
【０１５４】
図２１は本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２２は本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２３は本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２４は本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２５は本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１５５】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、距離センサ７１の計測値を取得する（ステップＳ２−２１）。この場合、前後２つの距離センサ７１から対地距離の計測値を取得する。
【０１５６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差の位置と高さとを決定する（ステップＳ２−２２）。この場合、各距離センサ７１から取得した対地距離の時間履歴と、車体傾斜角θ1 と、搭乗部１４の位置、すなわち、能動重量部位置λS とに基づき、段差の位置と高さとを決定する。
【０１５７】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτD を決定する（ステップＳ２−２３）。この場合、段差抵抗トルクτD を、次の式（１１）により算出する。
τD ＝ξτD,Max ・・・式（１１）
ここで、τD,Max は最大段差抵抗トルクであり、ξは段差昇降抵抗率である。
【０１５８】
図２１に示されるように、段差が上り、すなわち、昇段である場合、最大段差抵抗トルクτD,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１２）及び（１３）で表される。なお、図２１において、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さである。昇段の場合、Ｈはゼロ以上となる。
【０１５９】
【数１０】
【０１６０】
なお、η0 は、仮想登坂角であり、段差を上るために必要な駆動輪回転角に相当する。また、θW,S は駆動輪１２が段差に接触した時点の駆動輪回転角であり、θW,0 は段差を検出した時点の駆動輪回転角である。さらに、ΔθW は段差接触以降の駆動輪回転角であり、その値は、駆動輪１２が段差に接触した時点でゼロになる。
【０１６１】
そして、段差抵抗トルクτD の値は、図２２に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最大値であるτD,Max となり、昇段中に徐々に減少し、昇段を終了した時点で最小値であるゼロになる。
【０１６２】
また、図２３に示されるように、段差が下り、すなわち、降段である場合、最大段差抵抗トルクτD,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１４）及び（１５）で表される。なお、図２３においても、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さであるが、降段の場合、Ｈはゼロ未満、すなわち、マイナスとなる。
【０１６３】
【数１１】
【０１６４】
そして、段差抵抗トルクτD の値は、図２４に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最小値であるゼロであり、降段中に徐々に減少し、降段を終了する時点の直前で最大値であるτD,Max となる。
【０１６５】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−２４）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【０１６６】
このように、段差昇降トルクの決定処理においては、段差の高さＨに応じて段差抵抗トルクτD の大きさを変えるようになっている。つまり、段差の高さＨの値が大きいほど段差抵抗トルクτD の値を大きくする。
【０１６７】
また、車両１０の段差昇降状態に応じて段差抵抗トルクτD の大きさを変えるようになっている。つまり、駆動輪回転角θW から車両１０の昇降状態を推定し、段差昇降抵抗率ξの値を変化させる。これにより、車両１０の速度変化にも対応することができる。
【０１６８】
具体的には、段差を上る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ以上の場合、駆動輪回転角θW の増加とともに、段差抵抗トルクτD （段差昇降抵抗率ξ）を減少させる。これは、段差を上るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが減少するからである。
【０１６９】
一方、段差を下る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ未満の場合、駆動輪回転角θW の増加とともに、段差抵抗トルクτD （段差昇降抵抗率ξ）を増加させる。これは、段差を下るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが増加するからである。
【０１７０】
これにより、段差昇降時における車両１０の走行状態を安定的に制御することができる。
【０１７１】
なお、本実施の形態においては、車両１０の前方に位置する段差に前進して突入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して突入した場合についても、同様の制御を実施することができる。
【０１７２】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に距離センサ７１を使用しない場合について説明したが、車両１０の段差昇降状態をより正確に把握するために、距離センサ７１の計測値を利用することもできる。これにより、駆動輪１２がスリップしても安定した制御を行うことが可能となる。
【０１７３】
さらに、本実施の形態においては、段差昇降抵抗率ξの決定式に不連続な関数を使用した場合について説明したが、不連続部分を連続に修正した関数を使用することもできる。また、不連続部分における制御のチャタリング又は車両動作のハンチングを防止するために、ヒステリシス制御（例えば、２つの閾（しきい）値を設定し、駆動輪１２の回転方向に応じて閾値を変える制御）を導入してもよい。
【０１７４】
さらに、本実施の形態においては、非線形の力学モデルに基づく決定式を使用した場合について説明したが、簡略化のために、線形近似した式を使用してもよい。また、駆動輪１２の変形、転がり摩擦、スリップ条件等を考慮した、より高度な決定式を使用してもよい。
【０１７５】
このように、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差を距離センサ７１によって検出し、該距離センサ７１によって計測した段差の位置及び高さＨ並びに駆動輪回転角θW に応じて、段差昇降トルクτC の値を変化させるようになっている。したがって、段差の昇降時にも車体の倒立姿勢を安定に保つことができる。これにより、車両１０は、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態においては、２つの距離センサ７１によって段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測した場合について説明したが、他の装置や方法を使用することもできる。例えば、カメラによって車両１０の進行方向の画像を取得し、取得した画像を解析することによって、段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測してもよい。また、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して車両１０の位置を取得する車両位置取得システムと、路面と段差に関する情報を含む地図データとに基づいて、車両１０の周囲に存在する段差の情報を取得してもよい。
【０１７７】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１７８】
図２６は本発明の第４の実施の形態における車両の動作を示す図、図２７は本発明の第４の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示す図、図２８は本発明の第４の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。なお、図２６において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す図である。
【０１７９】
車両１０が上り段差を通過するとき、段差を上るために必要な駆動トルクを駆動輪１２に付加するとともに、その駆動トルクの反作用を打ち消すために車体重心を前方に移動させる必要がある。ここで、搭乗部１４を移動させて車体重心を移動させることにより車体重心を移動させる場合、その制御の時間遅れにより、車両１０の不必要な加減速や車体の大きな傾斜が発生することがある。一般に、搭乗部１４の位置制御の時間遅れは、車体を傾斜させる制御の時間遅れに比べて大きい。なお、搭乗部１４の位置制御の応答性を高めるために高出力のアクチュエータを用いる解決策は、車両１０の重量増やコスト増を招くため適切ではない。一方、車体を前方に傾けることにより車体重心を移動させる場合、車体下端の一部が段差に接触する可能性がある。このような車両１０の不必要な加減速や車体の大きな傾斜が発生すると、乗り心地が悪く、乗員１５に不快感や不安感を与える可能性がある。
【０１８０】
そこで、本実施の形態においては、車両１０が段差に到達する前に、能動重量部としての搭乗部１４を段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾ける。具体的には、前記第３の実施の形態で説明したように、段差に到達する前に段差計測センサとしての距離センサ７１を含む段差計測システム７０によって段差までの距離及び段差の高さを計測する。そして、駆動輪１２が段差に接触するまでに、計測した高さの段差を上るのに必要な位置まで搭乗部１４を徐々に移動させる。また、それと同時に、車体を逆方向に徐々に傾けて、車体姿勢のバランスを保つ。
【０１８１】
これにより、例えば、高速で高い上り段差に進入した場合であっても常に安定した車両１０の動作を維持することができ、段差のある場所でも、安全かつ快適に走行することができる。
【０１８２】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１８３】
また、段差昇降トルクの決定処理については、前記第３の実施の形態と同様である。すなわち、車両１０は、段差計測センサとしての距離センサ７１を含む段差計測システム７０を有する。そして、主制御ＥＣＵ２１は、距離センサ７１の計測値を取得して段差の位置と高さとを決定し、さらに、段差抵抗トルクτD を決定し、段差昇降トルクτC を決定する。なお、段差昇降トルクの決定処理の詳細については、前記第３の実施の形態において説明済みであるので、説明を省略する。したがって、本実施の形態においては、目標車体姿勢の決定処理についてのみ説明する。
【０１８４】
まず、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−３１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC に基づき、次の式（１６）及び（１７）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１８５】
【数１２】
【０１８６】
【数１３】
【０１８７】
このように、目標能動重量部位置修正量ΔλS と目標車体傾斜角修正量Δθ1 との間には、車体の重心移動量を零とする条件に相当する関係式が与えられる。
【０１８８】
そして、目標能動重量部位置修正量ΔλS は、次の式（１８）によって決定される。
【０１８９】
【数１４】
【０１９０】
ここで、ΔλS,0 は目標能動重量部位置修正量の基準値（能動重量部の最大移動量）であり、段差接触時での能動重量部位置修正量を表す。また、ξS は目標能動重量部位置修正率であり、車両の駆動輪と段差との相対位置に応じて与えられる係数である。
【０１９１】
目標能動重量部位置修正量の基準値ΔλS,0 は、次の式（１９）により決定される。
【０１９２】
【数１５】
【０１９３】
また、ξS は目標能動重量部位置修正率であり、次の式（２２）によって決定される。
【０１９４】
【数１６】
【０１９５】
ここで、ｓは無次元想定時間であり、ｓ＝０が段差に接触する瞬間に相当し、−１＜ｓ＜１の範囲で本実施の形態における制御、すなわち、目標車体傾斜角及び目標能動重量部移動量を段差接触前に増加させ、段差接触後に減少させる制御が実行される。具体的には、現在の駆動輪回転角と段差に接触する駆動輪回転角との差である相対駆動輪回転角ΔθW に応じて、ｓは次の式（２３）で表される。
【０１９６】
【数１７】
【０１９７】
なお、ΔθW は前記式（１３）で用いた変数と同じ変数であり、検出された段差の位置Ｘ及び駆動輪回転角θW に基づいて決定される。
【０１９８】
ここで、Ｖ0 は段差検出時の車両速度である。また、Ｔ0 は車体姿勢変化想定時間であり、次の式（２４）で表される。
【０１９９】
【数１８】
【０２００】
なお、γは能動重量部位置の時間変化率であり、乗員が不快に感じない程度の値をあらかじめ所定値として与えておく。
【０２０１】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−３２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。
【０２０２】
このようにして、目標車体姿勢の決定処理において、前記車両加速度の目標値及び駆動輪回転角速度の目標値に対応する車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値が決定されると、次に実行されるアクチュエータ出力の決定処理において、目標走行状態の決定処理及び目標車体姿勢の決定処理において決定された各目標値を実現するのに必要なアクチュエータ、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力が決定される。これにより、車両１０が段差を昇降する前に、能動重量部としての搭乗部１４を段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾けることができる。
【０２０３】
換言すると、本実施の形態において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、図２６（ａ）に示されるように、距離センサ７１を含む段差計測システム７０によって、車両前方の段差を検出すると、段差の計測値に基づいて段差昇降トルクを決定する。
【０２０４】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、計測した高さの段差を上るのに必要な能動重量部、すなわち、搭乗部１４の段差上段側への移動量を算出する。また、搭乗部１４の移動に対して車体姿勢のバランスをとるために必要な車体傾斜角を算出する。
【０２０５】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、図２６（ｂ）に示されるように、段差到着時に能動重量部の移動量が必要量に達するように、徐々に能動重量部を前方に移動させながら、徐々に車体を後方に傾ける。
【０２０６】
その結果、車両１０は、図２６（ｃ）に示されるように、段差昇降トルクの反トルクを打ち消す位置まで能動重量部を前方に移動した状態で段差に接触し、段差の乗り上げを開始する。また、駆動輪１２が段差に接触した瞬間、すなわち、段差昇降トルクを加えたトルクを加えた瞬間から必要がなくなる目標車体傾斜角修正量Δθ1 を零にして、車体を修正前の傾斜角まで戻す。
【０２０７】
このような動作時における能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値は、図２７に示されるように変化する。この例は、乗員１５が一定の加速を指令する一定のジョイスティック入力量を与えた状態で段差に乗り上げた場合の目標値を示す。図２７において、縦軸は能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を示し、横軸は駆動輪回転角（２つの駆動輪１２の平均）を示す。また、θW,S は駆動輪１２が段差に接触した時刻における駆動輪回転角である。このように、能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値を駆動輪回転角の関数にすることで、段差接触時に必要とされる制御のタイミングが、実際に段差に接触する瞬間からずれることを防止することができる。
【０２０８】
図２７に示すように、駆動輪１２が段差に接触するまで搭乗部１４を徐々に前方へ移動させることで、乗員１５の乗り心地が確保される。また、段差への乗り上げを開始したときの車体の傾きを直立状態までに抑えることで、車体下端の一部が段差に接触することが避けられる。すなわち、能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値が図２７に示されるように変化する関数を使用することによって、安定で快適な車両１０の姿勢制御を自動的に実現することができる。
【０２０９】
以上の制御に加えて、本実施の形態では、搭乗者が制動を要求している場合には、本制御を禁止する。具体的には、搭乗者が制動を要求するジョイスティック操作を行った場合には、目標能動重量部位置修正量を零とする。これにより、例えば、段差付近で車両を停止させたときに無意味に車体が傾斜する動作を防ぐことができる。
【０２１０】
なお、本実施の形態においては、車両１０の前方に位置する段差に前進して突入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して突入した場合についても、同様の制御を実施することができる。
【０２１１】
また、本実施の形態においては、段差接触直後に車体傾斜角を零にしているが、必要に応じて多少前方に傾けるようにしてもよい。例えば、段差の高さに応じて決定される目標能動重量部位置修正量が能動重量部の可動範囲を越えた場合、車体も前方に傾けることで、高い段差を上るのに必要な駆動トルクの反トルクを打ち消すのに必要な車体重心移動量を確保してもよい。これにより、車体が段差に接触しない範囲で、より高い段差でも快適に上ることができる。
【０２１２】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における車両の段差昇降動作を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図２６】本発明の第４の実施の形態における車両の動作を示す図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示す図である。
【図２８】本発明の第４の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２１４】
１０ 車両
１２ 駆動輪
１４ 搭乗部
２０ 制御ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配置された２つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪に取り付けられた車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この場合、センサで車体のバランスや動作の状態を検出しながら、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２１９９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
倒立振り子の姿勢制御を利用した車両では、段差を上るときに駆動トルクを付加すると、車体を段差の下段側に傾けようとする反トルクが作用するため、車体の重心位置を前方に移動させることで有効になる重力の作用で、それを打ち消す必要がある。
【０００５】
しかしながら、前記従来の車両においては、段差に接触した瞬間に必要とされる車体の重心移動が遅れることにより、車体の姿勢が乱れ、運転者に不快感や不安感を与える可能性がある。特に、車体の一部を能動重量部として相対的に前後に動かすことによって車体のバランスを保つ車両の場合、その力学的構造あるいはアクチュエータの性能限界から段差乗り上げに特異な条件である車体重心の素早く大きな前方移動を実現できずに、車体の姿勢が大きく乱れることがある。
【０００６】
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、路面の上り段差に乗り上げる時に必要となる能動重量部の最大移動量を予測し、その段差に接触する前に能動重量部を最大移動量だけ段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾けることによって、高速で段差に進入した場合でも常に安定した車両動作を維持することができ、段差がある場所でも、快適かつ安全に走行することができる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の車両においては、車体と、該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させ、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾ける。
【０００８】
本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体を傾けることによる前記車体の重心位置の移動量が、前記能動重量部を移動させることによる前記車体の重心位置の移動量と等しくなるように、前記能動重量部を移動させる。
【０００９】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記段差の高さに応じて予測する。
【００１０】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記能動重量部を前記最大移動量だけ動かしたときの重力による車体傾斜トルクが前記段差の抵抗である段差抵抗トルクと等しくなるように、前記最大移動量を予測する。
【００１１】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量の時間変化率をそれぞれ一定にする。
【００１２】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対位置に応じて、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を決定する。
【００１３】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対距離が短いほど、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を大きくする。
【００１４】
本発明の更に他の車両においては、さらに、段差までの距離を計測できる段差計測装置を更に有し、前記車両制御装置は、前記段差計測時における段差までの距離及び前記段差計測時から現在までの前記駆動輪の回転角の変化量によって前記駆動輪と前記段差との相対位置を決定する。
【００１５】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触してから前記段差への乗り上げが完了するまでの間に、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記能動重量部の移動量と同一量だけ前記能動重量部を前記段差の下段側に移動させる。
【００１６】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触するとき、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記車体の傾斜角の変化量と同一量だけ前記車体を前記段差の上段側に傾ける。
【００１７】
本発明の更に他の車両においては、さらに、車両の走行状態の指令を取得する走行指令取得手段を更に有し、前記車両制御装置は、前記指令が車両の指令を要求するものである場合、前記車体の傾斜及び前記能動重量部の移動を禁止する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の構成によれば、時間遅れを伴う能動重量部の移動を段差に接触する前に完了させると共に、車体を逆側に傾けることで車体のバランスも確保されるため、常に安定した車両動作を維持することができ、段差がある場所でも快適かつ安全に走行することができる。
【００１９】
請求項２の構成によれば、車体重心の移動量を正確に考慮することで、より確実に車体のバランスを確保することができる。
【００２０】
請求項３の構成によれば、任意の高さの段差に対して、常に適切な能動重量部の移動量を予測することができる。
【００２１】
請求項４の構成によれば、力学的バランスを考慮して前記能動重量部の最大移動量を正確に予測することで、車体が段差に接触したときに能動重量部を動かす必要がなくなり、すなわち、時間遅れの影響がなくなり、より安定した車両動作を実現することができる。
【００２２】
請求項５の構成によれば、車体姿勢を緩やかに変化させることで、乗員の乗り心地を向上させることができる。
【００２３】
請求項６及び７の構成によれば、時間ではなく距離を指標に用いることで、いかなる車両の走行状態に対しても、段差接触時に車体傾斜角と能動重量部移動量を最大にする制御のタイミングを確実に、かつ、容易に合わせることができる。
【００２４】
請求項８の構成によれば、段差計測装置の計測周期が比較的長い場合でも、制御のタイミングを確実に、かつ、容易に合わせることができる。
【００２５】
請求項９及び１０の構成によれば、車両の段差乗り上げ状態に応じて適切に車体姿勢を制御することで、車体姿勢を安定に維持しながら段差への乗り上げを完了することができる。
【００２６】
請求項１１の構成によれば、段差の手前で乗員が望まない段差乗り上げ制御が開始されても、乗員はその制御を容易に、かつ、簡単に解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部１１、駆動輪１２、支持部１３及び乗員１５が搭乗する搭乗部１４を有し、前記車両１０は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図１に示される例においては、車両１０は矢印Ａで示される方向に加速中であり、車体が進行方向に傾斜した状態が示されている。
【００３０】
前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ５２によって駆動される。なお、駆動輪１２の軸は図１に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪１２はその軸を中心に回転する。また、前記駆動輪１２は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪１２が２つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪１２は個別の駆動モータ５２によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ５２を使用するものとして説明する。
【００３１】
また、車体の一部である本体部１１は、支持部１３によって下方から支持され、駆動輪１２の上方に位置する。そして、本体部１１には、能動重量部として機能する搭乗部１４が、車両１０の前後方向へ本体部１１と相対的に移動可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。
【００３２】
ここで、能動重量部は、ある程度の質量を有し、本体部１１に対して前後に移動させることによって、車両１０の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部１４である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘（おもり）、バランサ等の専用の重量部材を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部１４、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。
【００３３】
また、本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗した状態の搭乗部１４が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部１４には必ずしも乗員１５が搭乗している必要はなく、例えば、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部１４に乗員１５が搭乗していなくてもよいし、乗員１５に代えて、貨物が積載されていてもよい。
【００３４】
前記搭乗部１４は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、座面部１４ａ、背もたれ部１４ｂ及びヘッドレスト１４ｃを備え、図示されない移動機構を介して本体部１１に取り付けられている。
【００３５】
前記移動機構は、リニアガイド装置等の低抵抗の直線移動機構、及び、能動重量部アクチュエータとしての能動重量部モータ６２を備え、該能動重量部モータ６２によって搭乗部１４を駆動し、本体部１１に対して車両進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ６２を使用するものとして説明する。
【００３６】
リニアガイド装置は、例えば、本体部１１に取り付けられている案内レールと、搭乗部１４に取り付けられ、案内レールに沿ってスライドするキャリッジと、案内レールとキャリッジとの間に介在するボール、コロ等の転動体とを備える。そして、案内レールには、その左右側面部に２本の軌道溝が長手方向に沿って直線状に形成されている。また、キャリッジの断面はコ字状に形成され、その対向する２つの側面部内側には、２本の軌道溝が、案内レールの軌道溝と各々対向するように形成されている。転動体は、軌道溝の間に組み込まれており、案内レールとキャリッジとの相対的直線運動に伴って軌道溝内を転動するようになっている。なお、キャリッジには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝及び戻し通路を循環するようになっている。
【００３７】
また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ又はクラッチを備える。車両１０が停車しているときのように搭乗部１４の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部１１と搭乗部１４との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、本体部１１側の基準位置と搭乗部１４側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。
【００３８】
前記搭乗部１４の脇（わき）には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック３１を備える入力装置３０が配設されている。乗員１５は、操縦装置であるジョイスティック３１を操作することによって、車両１０を操縦する、すなわち、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員１５が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック３１に代えて他の装置、例えば、ペダル、ハンドル、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。
【００３９】
なお、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック３１に代えて、コントローラからの走行指令を有線又は無線で受信する受信装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。また、車両１０があらかじめ決められた走行指令データに従って自動走行する場合には、前記ジョイスティック３１に代えて、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体に記憶された走行指令データを読み取るデータ読取り装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。
【００４０】
また、車両１０は、車両制御装置としての制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０を有し、該制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３を備える。前記制御ＥＣＵ２０並びに主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両１０の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部１１に配設されるが、支持部１３や搭乗部１４に配設されていてもよい。また、前記主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
【００４１】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、駆動輪センサ５１及び駆動モータ５２とともに、駆動輪１２の動作を制御する駆動輪制御システム５０の一部として機能する。前記駆動輪センサ５１は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角及び／又は回転角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、該駆動輪制御ＥＣＵ２２は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ５２に供給する。そして、該駆動モータ５２は、入力電圧に従って駆動輪１２に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。
【００４２】
また、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２とともに、能動重量部である搭乗部１４の動作を制御する能動重量部制御システム６０の一部として機能する。前記能動重量部センサ６１は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部１４の移動状態を示す能動重量部位置及び／又は移動速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信し、該能動重量部制御ＥＣＵ２３は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ６２に供給する。そして、該能動重量部モータ６２は、入力電圧に従って搭乗部１４を並進移動させる推力を搭乗部１４に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。
【００４３】
さらに、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、能動重量部制御ＥＣＵ２３、車体傾斜センサ４１、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム４０の一部として機能する。前記車体傾斜センサ４１は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び／又は傾斜角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。そして、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００４４】
なお、主制御ＥＣＵ２１には、入力装置３０のジョイスティック３１から走行指令が入力される。そして、前記主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００４５】
また、前記制御ＥＣＵ２０は、車両１０の走行状態及び車体姿勢の時間変化に基づいて段差抵抗トルクを推定する段差抵抗トルク推定手段として機能する。また、目標走行状態及び段差抵抗トルクに応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び／又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両１０の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び段差抵抗トルクに応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。具体的には、段差抵抗トルクに応じて追加する駆動トルクを決定する段差昇降トルク決定手段、及び、段差昇降トルクに応じて車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。
【００４６】
なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ４１として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と車体傾斜角速度を決定してもよい。
【００４７】
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。まず、走行及び姿勢制御処理の概要について説明する。
【００４８】
図３は本発明の第１の実施の形態における車両の段差昇降動作を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。なお、図３（ａ）は比較のための従来技術による動作例を示し、図３（ｂ）は本実施の形態による動作を示している。
【００４９】
「背景技術」の項で説明したような従来の車両の場合、図３（ａ）に示されるように、段差に乗り上げるために駆動輪１２に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が後方に傾いてしまう。そのため、段差に乗り上げるときに、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。
【００５０】
これに対し、本実施の形態においては、搭乗部１４が能動重量部として機能し、図３（ｂ）に示されるように、搭乗部１４を前方に移動させることによって、車両１０の重心位置を前方に移動させる。これにより、車体を前方に傾けようとする重力トルクが作用するため、段差に乗り上げるための駆動トルクを駆動輪１２に付与したときの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用しても、前記重力トルクによって作用を打ち消されるため、車体が後方に傾いてしまうことがない。したがって、段差に乗り上げるときにも安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態は、停止状態及び低速走行状態から段差に進入する場合、すなわち、段差との接触による車両の減速に伴い車体に作用する慣性力が小さい場合において、特に効果的である。
【００５２】
また、段差に乗り上げるための駆動トルクを、乗り上げ動作の間、リアルタイムで推定して駆動輪１２に付与する。これにより、任意の段差形状及び車両速度に対して、安定した乗り上げが可能となる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては、車両１０の重心位置補正や駆動トルクの付与を含む走行及び姿勢制御処理を実行することによって、車両１０は安定して段差を昇降することができる。
【００５４】
走行及び姿勢制御処理において、制御ＥＣＵ２０は、まず、状態量の取得処理を実行し（ステップＳ１）、各センサ、すなわち、駆動輪センサ５１、車体傾斜センサ４１及び能動重量部センサ６１によって、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態を取得する。
【００５５】
次に、制御ＥＣＵ２０は、段差昇降トルクの決定処理を実行し（ステップＳ２）、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び又は搭乗部１４の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ５２及び／又は能動重量部モータ６２の出力値に基づき、オブザーバによって段差抵抗トルクを推定し、段差昇降トルクを決定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。
【００５６】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標走行状態の決定処理を実行し（ステップＳ３）、ジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両１０の加速度の目標値、及び、駆動輪１２の回転角速度の目標値を決定する。
【００５７】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標車体姿勢の決定処理を実行し（ステップＳ４）、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルクと、目標走行状態の決定処理によって決定された車両１０の加速度の目標値に基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。
【００５８】
最後に、制御ＥＣＵ２０は、アクチュエータ出力の決定処理を実行し（ステップＳ５）、状態量の取得処理によって取得された各状態量、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルク、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力を決定する。
【００５９】
次に、走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。
【００６０】
図５は本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。なお、図５には状態量やパラメータの一部が示されている。
θW ：駆動輪回転角（２つの駆動輪の平均）〔ｒａｄ〕
θ1 ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λS ：能動重量部位置（車体中心点基準）〔ｍ〕
τW ：駆動トルク（２つの駆動輪の合計）〔Ｎｍ〕
ＳS ：能動重量部推力〔Ｎ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
ｍW ：駆動輪質量（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇ〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
ＩW ：駆動輪慣性モーメント（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇｍ2 〕
ＤW ：駆動輪回転に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍ1 ：車体質量（能動重量部を含む）〔ｋｇ〕
ｌ1 ：車体重心距離（車軸から）〔ｍ〕
Ｉ1 ：車体慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
Ｄ1 ：車体傾斜に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍS ：能動重量部質量〔ｋｇ〕
ｌS ：能動重量部重心距離（車軸から）〔ｍ〕
ＩS ：能動重量部慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
ＤS ：能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Ｎｓ／ｒａｄ〕
【００６２】
次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。
【００６３】
図７は本発明の第１の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、段差抵抗トルクτD を推定する（ステップＳ２−１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力に基づき、次の式（１）により、段差抵抗トルクτD を推定する。
【００６５】
【数１】
【００６６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての車両並進加速度を示す駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。
【００６８】
従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。
【００６９】
一般的に、倒立型車両では、駆動輪と相対的に車体の重心が前後に移動するので、駆動輪が停止していても、車両の重心が前後に移動することがある。したがって、重心の加速度と駆動力、あるいは、駆動トルクとから段差抵抗トルクを高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高く、かつ、段差昇降動作中の姿勢変化が大きいので、このような影響が大きくなる。
【００７０】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。
【００７１】
なお、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。
【００７２】
本実施の形態においては、駆動トルクと慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。
【００７３】
また、本実施の形態においては、駆動輪１２の回転運動に関する線形モデルを使用しているが、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動や能動重量部並進運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００７４】
さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。
【００７５】
次に、目標走行状態の決定処理について説明する。
【００７６】
図８は本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００７７】
目標走行状態の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−１）。この場合、乗員１５が、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック３１の操作量を取得する。
【００７８】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、取得したジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−２）。例えば、ジョイスティック３１の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。
【００７９】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ３−３）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径ＲW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
【００８０】
次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。
【００８１】
図９は本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフ、図１０は本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００８２】
目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC とに基づき、次の式（２）及び（３）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００８３】
【数２】
【００８４】
【数３】
【００８５】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。
【００８６】
このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC に伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００８７】
このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が段差を上るときには、搭乗部１４を前方へ移動させ、あるいは、更に車体を前方へ傾ける。また、車両１０が段差を下るときには、搭乗部１４を後方へ移動させ、あるいは、更に車体を後方へ傾ける。
【００８８】
本実施の形態においては、図９に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させ、該搭乗部１４が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員１５にとっての乗り心地が向上する。また、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員１５にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に接触することが防止される。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、能動重量部移動限界が前方と後方とで等しい場合を想定しているが、前方と後方とで異なる場合には、各々の限界に応じて、車体の傾斜の有無を切り替えるようにしてもよい。例えば、加速性能よりも制動性能を高く設定する場合、後方の能動重量部移動限界を前方の限界よりも遠くに設定する必要がある。
【００９０】
また、本実施の形態においては、加速度が低いときや段差が低いときには、搭乗部１４の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員１５に作用する前後方向の慣性力を軽減することができる。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデル又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００９２】
次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。
【００９３】
図１１は本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００９４】
アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１）。この場合、各目標値と段差昇降トルクτC とから、次の式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定し、また、次の式（５）により能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。
【００９５】
【数４】
【００９６】
このように、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC を自動的に追加することにより、つまり、段差抵抗トルクτD に応じて駆動トルクを補正することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。
【００９７】
【数５】
【００９８】
このように、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現する。
【００９９】
なお、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。
【０１００】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、次の式（６）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定し、また、次の式（７）により能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3及びＫS5を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。
【０１０３】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値及び能動重量部推力指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【０１０４】
このように、本実施の形態においては、段差抵抗トルクτD をオブザーバによって推定し、段差昇降トルクτC を与えるとともに、搭乗部１４を段差の上段方向に移動させる。そのため、段差の上でも車体を直立に保持することができ、段差の昇降にも対応することができる。また、段差を計測する装置が不要となり、システム構成を簡素化してコストを低減することができる。
【０１０５】
さらに、車体の姿勢を示す車体傾斜角θ1 及び能動重量部位置λS を考慮して段差昇降トルクτC を推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で段差昇降トルクτC を推定することができる。
【０１０６】
なお、本実施の形態は、段差を上るときだけでなく、段差を降りるときにも有効であることを注記する。段差昇降トルクの付与によって段差降下時の車両の加速を抑えるのと共に、搭乗部１４を後方に移動させることにより車体を直立に保持する。これは、以降で説明する他の実施の形態でも同様である。
【０１０７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１０８】
図１２は本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図、図１３は本発明の第２の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【０１０９】
前記第１の実施の形態においては、搭乗部１４が、車両１０の前後方向に本体部１１に対して相対的に並進可能となるように取り付けられ、能動重量部として機能する。この場合、能動重量部モータ６２を備える移動機構が配設され、これにより搭乗部１４を並進させるので、構造の複雑化、コストや重量の増加と共に、制御システムも複雑化する。また、前記第１の実施の形態は、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することは不可能である。
【０１１０】
そこで、本実施の形態においては、搭乗部１４を移動させる移動機構が省略されている。また、図１２に示されるように、制御システムからも、能動重量部制御システム６０が省略され、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２が省略されている。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【０１１１】
そして、本実施の形態においては、図１３に示されるように、段差を昇降する際には、段差を昇降するための駆動輪１２に付与する駆動トルク、すなわち、段差昇降トルクの反作用として車体に作用する反トルクとしての車体傾斜トルクに対し、車体を段差昇降トルクに応じた角度だけ段差の上段方向に傾けることにより、車体傾斜トルクを重力の作用で打ち消してバランスを保つようになっている。
【０１１２】
なお、「背景技術」の項でも説明したように、例えば、段差に乗り上げるとき、必要な駆動トルクを駆動輪に付与すると、その反作用が車体に働くので、車体が段差と逆の方向、すなわち、段差の下段方向に大きく傾いてしまう。一方、車体の姿勢を直立に維持しようとすると、必要な駆動トルクを駆動輪に付与することができないので、段差に乗り上げることができなくなってしまう。また、段差を降りるときにも同様の現象が発生し、車体が前方に傾いてしまう。
【０１１３】
これに対し、本実施の形態においては、段差の高さに適した角度だけ車体を段差の上段方向に意図的に傾けるので、段差の昇降の際にも、安定した車体の姿勢を保つことができ、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。
【０１１４】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要及び目標走行状態の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、状態量の取得処理、段差昇降トルクの決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理についてのみ説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。
【０１１５】
図１４は本発明の第２の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１６】
次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。
【０１１７】
図１５は本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１８】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτD を推定する（ステップＳ２−１１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式（８）により、段差抵抗トルクτD を推定する。
【０１１９】
【数７】
【０１２０】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−１２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【０１２１】
このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度及び車体傾斜角加速度に基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。
【０１２２】
従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が大きく変化するとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度を考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。
【０１２４】
なお、前記第１の実施の形態と同様に、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。
【０１２５】
本実施の形態においては、慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを、副次的な影響として考慮してもよい。
【０１２６】
また、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。
【０１２７】
さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。
【０１２８】
次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。
【０１２９】
図１６は本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１３０】
目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC とに基づき、次の式（９）により、車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１３１】
【数８】
【０１３２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−１２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値を算出する。
【０１３３】
このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC に伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１３４】
このとき、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が加速するとき及び段差を上るときには車体を前方へ傾ける。また、車両１０が減速するとき及び段差を下るときには車体を後方へ傾ける。
【０１３５】
なお、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデル又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。
【０１３６】
次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。
【０１３７】
図１７は本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１３８】
アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１１）。この場合、目標値と段差昇降トルクτC とから、前記第１の実施の形態において説明した前記式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定する。
【０１３９】
前記式（４）に表されるように、段差抵抗トルクτD に応じた段差昇降トルクτC を自動的に追加することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。
【０１４０】
なお、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現するが、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。
【０１４１】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−１２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、次の式（１０）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定する。
【０１４２】
【数９】
【０１４３】
なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2及びＫW3を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。
【０１４４】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−１３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信する。
【０１４５】
このように、本実施の形態においては、車体を段差の上段方向に傾けて、段差の昇降の際にバランスを保つことができる。したがって、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することができ、構造及び制御システムを簡素化することで、安価で軽量な倒立型車両でも安定した段差の乗り降りを実現することができる。
【０１４６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１４７】
図１８は本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図、図１９は本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図、図２０は本発明の第３の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１８において、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、図１９において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す図である。
【０１４８】
段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。
【０１４９】
そこで、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差をセンサによって検出し、該センサによって計測した段差の位置と高さ、及び、段差の昇降状態に相当する駆動輪回転角に応じて、段差昇降トルクを変化させるようになっている。
【０１５０】
そのため、本実施の形態において、車両１０は、図１８に示されるように、段差計測センサとしての距離センサ７１を有する。該距離センサ７１は、例えば、レーザ光を利用したものであるが、いかなる種類のセンサであってもよい。図１８に示される例においては、２つの距離センサ７１が、互いに前後に離れて、搭乗部１４の下面に配設され、各々が下面から前方及び後方の路面までの距離を計測する。そして、各距離センサ７１の計測値の変化から、路面の段差を検出し、検出した段差の位置及び高さを取得することができる。望ましくは、一方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも前方に位置し、他方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも後方に位置するように配設される。このように、２つの距離センサ７１が駆動輪１２の接地点から前後に離れた位置において路面までの距離を計測するので、車両１０の前後の段差を検出することができる。
【０１５１】
また、車両１０は、図２０に示されるように、距離センサ７１を含む段差計測システム７０を有する。そして、距離センサ７１は、前後の２点において、路面までの距離としての対地距離を検出して主制御ＥＣＵ２１に送信する。
【０１５２】
これにより、例えば、段差に乗り上げる場合、図１９に示されるように、車両１０が上昇するのに応じて搭乗部１４の移動量、段差に乗り上げるための駆動トルク等を変化させ、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。
【０１５３】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、段差昇降トルクの決定処理についてのみ説明する。
【０１５４】
図２１は本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２２は本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２３は本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２４は本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２５は本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１５５】
段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、距離センサ７１の計測値を取得する（ステップＳ２−２１）。この場合、前後２つの距離センサ７１から対地距離の計測値を取得する。
【０１５６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差の位置と高さとを決定する（ステップＳ２−２２）。この場合、各距離センサ７１から取得した対地距離の時間履歴と、車体傾斜角θ1 と、搭乗部１４の位置、すなわち、能動重量部位置λS とに基づき、段差の位置と高さとを決定する。
【０１５７】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτD を決定する（ステップＳ２−２３）。この場合、段差抵抗トルクτD を、次の式（１１）により算出する。
τD ＝ξτD,Max ・・・式（１１）
ここで、τD,Max は最大段差抵抗トルクであり、ξは段差昇降抵抗率である。
【０１５８】
図２１に示されるように、段差が上り、すなわち、昇段である場合、最大段差抵抗トルクτD,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１２）及び（１３）で表される。なお、図２１において、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さである。昇段の場合、Ｈはゼロ以上となる。
【０１５９】
【数１０】
【０１６０】
なお、η0 は、仮想登坂角であり、段差を上るために必要な駆動輪回転角に相当する。また、θW,S は駆動輪１２が段差に接触した時点の駆動輪回転角であり、θW,0 は段差を検出した時点の駆動輪回転角である。さらに、ΔθW は段差接触以降の駆動輪回転角であり、その値は、駆動輪１２が段差に接触した時点でゼロになる。
【０１６１】
そして、段差抵抗トルクτD の値は、図２２に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最大値であるτD,Max となり、昇段中に徐々に減少し、昇段を終了した時点で最小値であるゼロになる。
【０１６２】
また、図２３に示されるように、段差が下り、すなわち、降段である場合、最大段差抵抗トルクτD,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１４）及び（１５）で表される。なお、図２３においても、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さであるが、降段の場合、Ｈはゼロ未満、すなわち、マイナスとなる。
【０１６３】
【数１１】
【０１６４】
そして、段差抵抗トルクτD の値は、図２４に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最小値であるゼロであり、降段中に徐々に減少し、降段を終了する時点の直前で最大値であるτD,Max となる。
【０１６５】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτC を決定する（ステップＳ２−２４）。この場合、推定した段差抵抗トルクτD の値を段差昇降トルクτC の値とする。すなわち、τC ＝τD とする。
【０１６６】
このように、段差昇降トルクの決定処理においては、段差の高さＨに応じて段差抵抗トルクτD の大きさを変えるようになっている。つまり、段差の高さＨの値が大きいほど段差抵抗トルクτD の値を大きくする。
【０１６７】
また、車両１０の段差昇降状態に応じて段差抵抗トルクτD の大きさを変えるようになっている。つまり、駆動輪回転角θW から車両１０の昇降状態を推定し、段差昇降抵抗率ξの値を変化させる。これにより、車両１０の速度変化にも対応することができる。
【０１６８】
具体的には、段差を上る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ以上の場合、駆動輪回転角θW の増加とともに、段差抵抗トルクτD （段差昇降抵抗率ξ）を減少させる。これは、段差を上るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが減少するからである。
【０１６９】
一方、段差を下る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ未満の場合、駆動輪回転角θW の増加とともに、段差抵抗トルクτD （段差昇降抵抗率ξ）を増加させる。これは、段差を下るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが増加するからである。
【０１７０】
これにより、段差昇降時における車両１０の走行状態を安定的に制御することができる。
【０１７１】
なお、本実施の形態においては、車両１０の前方に位置する段差に前進して突入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して突入した場合についても、同様の制御を実施することができる。
【０１７２】
また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に距離センサ７１を使用しない場合について説明したが、車両１０の段差昇降状態をより正確に把握するために、距離センサ７１の計測値を利用することもできる。これにより、駆動輪１２がスリップしても安定した制御を行うことが可能となる。
【０１７３】
さらに、本実施の形態においては、段差昇降抵抗率ξの決定式に不連続な関数を使用した場合について説明したが、不連続部分を連続に修正した関数を使用することもできる。また、不連続部分における制御のチャタリング又は車両動作のハンチングを防止するために、ヒステリシス制御（例えば、２つの閾（しきい）値を設定し、駆動輪１２の回転方向に応じて閾値を変える制御）を導入してもよい。
【０１７４】
さらに、本実施の形態においては、非線形の力学モデルに基づく決定式を使用した場合について説明したが、簡略化のために、線形近似した式を使用してもよい。また、駆動輪１２の変形、転がり摩擦、スリップ条件等を考慮した、より高度な決定式を使用してもよい。
【０１７５】
このように、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差を距離センサ７１によって検出し、該距離センサ７１によって計測した段差の位置及び高さＨ並びに駆動輪回転角θW に応じて、段差昇降トルクτC の値を変化させるようになっている。したがって、段差の昇降時にも車体の倒立姿勢を安定に保つことができる。これにより、車両１０は、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態においては、２つの距離センサ７１によって段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測した場合について説明したが、他の装置や方法を使用することもできる。例えば、カメラによって車両１０の進行方向の画像を取得し、取得した画像を解析することによって、段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測してもよい。また、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して車両１０の位置を取得する車両位置取得システムと、路面と段差に関する情報を含む地図データとに基づいて、車両１０の周囲に存在する段差の情報を取得してもよい。
【０１７７】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１７８】
図２６は本発明の第４の実施の形態における車両の動作を示す図、図２７は本発明の第４の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示す図、図２８は本発明の第４の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。なお、図２６において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す図である。
【０１７９】
車両１０が上り段差を通過するとき、段差を上るために必要な駆動トルクを駆動輪１２に付加するとともに、その駆動トルクの反作用を打ち消すために車体重心を前方に移動させる必要がある。ここで、搭乗部１４を移動させて車体重心を移動させることにより車体重心を移動させる場合、その制御の時間遅れにより、車両１０の不必要な加減速や車体の大きな傾斜が発生することがある。一般に、搭乗部１４の位置制御の時間遅れは、車体を傾斜させる制御の時間遅れに比べて大きい。なお、搭乗部１４の位置制御の応答性を高めるために高出力のアクチュエータを用いる解決策は、車両１０の重量増やコスト増を招くため適切ではない。一方、車体を前方に傾けることにより車体重心を移動させる場合、車体下端の一部が段差に接触する可能性がある。このような車両１０の不必要な加減速や車体の大きな傾斜が発生すると、乗り心地が悪く、乗員１５に不快感や不安感を与える可能性がある。
【０１８０】
そこで、本実施の形態においては、車両１０が段差に到達する前に、能動重量部としての搭乗部１４を段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾ける。具体的には、前記第３の実施の形態で説明したように、段差に到達する前に段差計測センサとしての距離センサ７１を含む段差計測システム７０によって段差までの距離及び段差の高さを計測する。そして、駆動輪１２が段差に接触するまでに、計測した高さの段差を上るのに必要な位置まで搭乗部１４を徐々に移動させる。また、それと同時に、車体を逆方向に徐々に傾けて、車体姿勢のバランスを保つ。
【０１８１】
これにより、例えば、高速で高い上り段差に進入した場合であっても常に安定した車両１０の動作を維持することができ、段差のある場所でも、安全かつ快適に走行することができる。
【０１８２】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１８３】
また、段差昇降トルクの決定処理については、前記第３の実施の形態と同様である。すなわち、車両１０は、段差計測センサとしての距離センサ７１を含む段差計測システム７０を有する。そして、主制御ＥＣＵ２１は、距離センサ７１の計測値を取得して段差の位置と高さとを決定し、さらに、段差抵抗トルクτD を決定し、段差昇降トルクτC を決定する。なお、段差昇降トルクの決定処理の詳細については、前記第３の実施の形態において説明済みであるので、説明を省略する。したがって、本実施の形態においては、目標車体姿勢の決定処理についてのみ説明する。
【０１８４】
まず、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−３１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτC に基づき、次の式（１６）及び（１７）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【０１８５】
【数１２】
【０１８６】
【数１３】
【０１８７】
このように、目標能動重量部位置修正量ΔλS と目標車体傾斜角修正量Δθ1 との間には、車体の重心移動量を零とする条件に相当する関係式が与えられる。
【０１８８】
そして、目標能動重量部位置修正量ΔλS は、次の式（１８）によって決定される。
【０１８９】
【数１４】
【０１９０】
ここで、ΔλS,0 は目標能動重量部位置修正量の基準値（能動重量部の最大移動量）であり、段差接触時での能動重量部位置修正量を表す。また、ξS は目標能動重量部位置修正率であり、車両の駆動輪と段差との相対位置に応じて与えられる係数である。
【０１９１】
目標能動重量部位置修正量の基準値ΔλS,0 は、次の式（１９）により決定される。
【０１９２】
【数１５】
【０１９３】
また、ξS は目標能動重量部位置修正率であり、次の式（２２）によって決定される。
【０１９４】
【数１６】
【０１９５】
ここで、ｓは無次元想定時間であり、ｓ＝０が段差に接触する瞬間に相当し、−１＜ｓ＜１の範囲で本実施の形態における制御、すなわち、目標車体傾斜角及び目標能動重量部移動量を段差接触前に増加させ、段差接触後に減少させる制御が実行される。具体的には、現在の駆動輪回転角と段差に接触する駆動輪回転角との差である相対駆動輪回転角ΔθW に応じて、ｓは次の式（２３）で表される。
【０１９６】
【数１７】
【０１９７】
なお、ΔθW は前記式（１３）で用いた変数と同じ変数であり、検出された段差の位置Ｘ及び駆動輪回転角θW に基づいて決定される。
【０１９８】
ここで、Ｖ0 は段差検出時の車両速度である。また、Ｔ0 は車体姿勢変化想定時間であり、次の式（２４）で表される。
【０１９９】
【数１８】
【０２００】
なお、γは能動重量部位置の時間変化率であり、乗員が不快に感じない程度の値をあらかじめ所定値として与えておく。
【０２０１】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−３２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。
【０２０２】
このようにして、目標車体姿勢の決定処理において、前記車両加速度の目標値及び駆動輪回転角速度の目標値に対応する車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値が決定されると、次に実行されるアクチュエータ出力の決定処理において、目標走行状態の決定処理及び目標車体姿勢の決定処理において決定された各目標値を実現するのに必要なアクチュエータ、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力が決定される。これにより、車両１０が段差を昇降する前に、能動重量部としての搭乗部１４を段差の上段側に移動させるとともに、車体を段差の下段側に傾けることができる。
【０２０３】
換言すると、本実施の形態において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、図２６（ａ）に示されるように、距離センサ７１を含む段差計測システム７０によって、車両前方の段差を検出すると、段差の計測値に基づいて段差昇降トルクを決定する。
【０２０４】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、計測した高さの段差を上るのに必要な能動重量部、すなわち、搭乗部１４の段差上段側への移動量を算出する。また、搭乗部１４の移動に対して車体姿勢のバランスをとるために必要な車体傾斜角を算出する。
【０２０５】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、図２６（ｂ）に示されるように、段差到着時に能動重量部の移動量が必要量に達するように、徐々に能動重量部を前方に移動させながら、徐々に車体を後方に傾ける。
【０２０６】
その結果、車両１０は、図２６（ｃ）に示されるように、段差昇降トルクの反トルクを打ち消す位置まで能動重量部を前方に移動した状態で段差に接触し、段差の乗り上げを開始する。また、駆動輪１２が段差に接触した瞬間、すなわち、段差昇降トルクを加えたトルクを加えた瞬間から必要がなくなる目標車体傾斜角修正量Δθ1 を零にして、車体を修正前の傾斜角まで戻す。
【０２０７】
このような動作時における能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値は、図２７に示されるように変化する。この例は、乗員１５が一定の加速を指令する一定のジョイスティック入力量を与えた状態で段差に乗り上げた場合の目標値を示す。図２７において、縦軸は能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を示し、横軸は駆動輪回転角（２つの駆動輪１２の平均）を示す。また、θW,S は駆動輪１２が段差に接触した時刻における駆動輪回転角である。このように、能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値を駆動輪回転角の関数にすることで、段差接触時に必要とされる制御のタイミングが、実際に段差に接触する瞬間からずれることを防止することができる。
【０２０８】
図２７に示すように、駆動輪１２が段差に接触するまで搭乗部１４を徐々に前方へ移動させることで、乗員１５の乗り心地が確保される。また、段差への乗り上げを開始したときの車体の傾きを直立状態までに抑えることで、車体下端の一部が段差に接触することが避けられる。すなわち、能動重量部位置及び車体傾斜角の目標値が図２７に示されるように変化する関数を使用することによって、安定で快適な車両１０の姿勢制御を自動的に実現することができる。
【０２０９】
以上の制御に加えて、本実施の形態では、搭乗者が制動を要求している場合には、本制御を禁止する。具体的には、搭乗者が制動を要求するジョイスティック操作を行った場合には、目標能動重量部位置修正量を零とする。これにより、例えば、段差付近で車両を停止させたときに無意味に車体が傾斜する動作を防ぐことができる。
【０２１０】
なお、本実施の形態においては、車両１０の前方に位置する段差に前進して突入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して突入した場合についても、同様の制御を実施することができる。
【０２１１】
また、本実施の形態においては、段差接触直後に車体傾斜角を零にしているが、必要に応じて多少前方に傾けるようにしてもよい。例えば、段差の高さに応じて決定される目標能動重量部位置修正量が能動重量部の可動範囲を越えた場合、車体も前方に傾けることで、高い段差を上るのに必要な駆動トルクの反トルクを打ち消すのに必要な車体重心移動量を確保してもよい。これにより、車体が段差に接触しない範囲で、より高い段差でも快適に上ることができる。
【０２１２】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における車両の段差昇降動作を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図２６】本発明の第４の実施の形態における車両の動作を示す図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示す図である。
【図２８】本発明の第４の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２１４】
１０ 車両
１２ 駆動輪
１４ 搭乗部
２０ 制御ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、
前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、
前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させ、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾けることを特徴とする車両。
【請求項２】
前記車両制御装置は、前記車体を傾けることによる前記車体の重心位置の移動量が、前記能動重量部を移動させることによる前記車体の重心位置の移動量と等しくなるように、前記能動重量部を移動させる請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記段差の高さに応じて予測する請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記能動重量部を前記最大移動量だけ動かしたときの重力による車体傾斜トルクが前記段差の抵抗である段差抵抗トルクと等しくなるように、前記最大移動量を予測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項５】
前記車両制御装置は、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量の時間変化率をそれぞれ一定にする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対位置に応じて、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を決定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項７】
前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対距離が短いほど、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を大きくする請求項６に記載の車両。
【請求項８】
段差までの距離を計測できる段差計測装置を更に有し、
前記車両制御装置は、前記段差計測時における段差までの距離及び前記段差計測時から現在までの前記駆動輪の回転角の変化量によって前記駆動輪と前記段差との相対位置を決定する請求項６又は７に記載の車両。
【請求項９】
前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触してから前記段差への乗り上げが完了するまでの間に、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記能動重量部の移動量と同一量だけ前記能動重量部を前記段差の下段側に移動させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１０】
前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触するとき、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記車体の傾斜角の変化量と同一量だけ前記車体を前記段差の上段側に傾ける請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
車両の走行状態の指令を取得する走行指令取得手段を更に有し、
前記車両制御装置は、前記指令が車両の指令を要求するものである場合、前記車体の傾斜及び前記能動重量部の移動を禁止する請求項１〜１０に記載の車両。
【請求項１】
車体と、
該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、
前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、
前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、路面の上り段差に乗り上げる時の前記能動重量部の最大移動量を予測し、前記段差に接触する前に前記能動重量部を前記最大移動量だけ前記段差の上段側に移動させ、前記能動重量部の移動量に応じて前記車体を前記段差の下段側に傾けることを特徴とする車両。
【請求項２】
前記車両制御装置は、前記車体を傾けることによる前記車体の重心位置の移動量が、前記能動重量部を移動させることによる前記車体の重心位置の移動量と等しくなるように、前記能動重量部を移動させる請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記段差の高さに応じて予測する請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記車両制御装置は、前記能動重量部の最大移動量を、前記能動重量部を前記最大移動量だけ動かしたときの重力による車体傾斜トルクが前記段差の抵抗である段差抵抗トルクと等しくなるように、前記最大移動量を予測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項５】
前記車両制御装置は、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量の時間変化率をそれぞれ一定にする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対位置に応じて、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を決定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項７】
前記車両制御装置は、前記駆動輪と前記段差との相対距離が短いほど、前記車体の傾斜角及び前記能動重量部の移動量を大きくする請求項６に記載の車両。
【請求項８】
段差までの距離を計測できる段差計測装置を更に有し、
前記車両制御装置は、前記段差計測時における段差までの距離及び前記段差計測時から現在までの前記駆動輪の回転角の変化量によって前記駆動輪と前記段差との相対位置を決定する請求項６又は７に記載の車両。
【請求項９】
前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触してから前記段差への乗り上げが完了するまでの間に、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記能動重量部の移動量と同一量だけ前記能動重量部を前記段差の下段側に移動させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１０】
前記車両制御装置は、前記駆動輪が前記段差に接触するとき、前記駆動輪が前記段差に接触するまでの前記車体の傾斜角の変化量と同一量だけ前記車体を前記段差の上段側に傾ける請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
車両の走行状態の指令を取得する走行指令取得手段を更に有し、
前記車両制御装置は、前記指令が車両の指令を要求するものである場合、前記車体の傾斜及び前記能動重量部の移動を禁止する請求項１〜１０に記載の車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００９−２４８７７２（Ｐ２００９−２４８７７２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９９５９８（Ｐ２００８−９９５９８）
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Ｆターム（参考）】
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