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WO2010116640A1 - 車両 - Google Patents

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Publication number
WO2010116640A1
WO2010116640A1 PCT/JP2010/002114 JP2010002114W WO2010116640A1 WO 2010116640 A1 WO2010116640 A1 WO 2010116640A1 JP 2010002114 W JP2010002114 W JP 2010002114W WO 2010116640 A1 WO2010116640 A1 WO 2010116640A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
active weight
acceleration
limit value
brake
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/002114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
土井克則
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
Priority claimed from JP2009082024A external-priority patent/JP5182193B2/ja
Priority claimed from JP2009084072A external-priority patent/JP5083265B2/ja
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 CN2010800151656A priority Critical patent/CN102378715B/zh
Publication of WO2010116640A1 publication Critical patent/WO2010116640A1/ja

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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/24—Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B60L7/26—Controlling the braking effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K11/00—Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
    • B62K11/007—Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.
  • the vehicle is moved by performing an inversion control by moving the active weight portion as a counterweight back and forth.
  • the amount of decrease in the limit value differs between acceleration performance and deceleration performance.
  • the deceleration performance is significantly lowered with respect to the acceleration performance, and thus the maneuverability may deteriorate due to inappropriate maneuvering. In such a case, safety and maneuverability may not be sufficiently ensured.
  • the present invention solves the problems of the conventional vehicle by reducing the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration when the active weight portion is fixed, so that the active weight portion greatly deviates from the neutral position. Even when it is fixed with a, it can ensure as much exercise performance as possible, assuring sufficient safety, easy to use, safe and comfortable to use.
  • the object is to provide a vehicle.
  • a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, an active weight portion that is movably attached to the vehicle body, and an active weight portion that fixes the active weight portion to the vehicle body.
  • a weight control unit, and a vehicle control device that controls a position of the vehicle body by controlling a drive torque applied to the drive wheel and a position of the active weight unit, the vehicle control device including the active weight unit in a vehicle body
  • the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are reduced from the vehicle acceleration and the vehicle deceleration immediately before the active weight portion is fixed to the vehicle body.
  • the vehicle control device further includes a target value for vehicle acceleration and vehicle deceleration immediately before the active weight portion is fixed to the vehicle body with a limit value for the target value for vehicle acceleration and vehicle deceleration. Decrease from the value.
  • the vehicle control device further determines a reduction amount of the limit value according to a fixed position of the active weight portion.
  • the vehicle control device further determines a reduction amount of a vehicle acceleration limit value according to a distance from a movable range leading edge of the active weight portion to the fixed position, A reduction amount of the vehicle deceleration limit value is determined according to the distance from the movable range rear edge of the active weight portion to the fixed position.
  • the vehicle control device further reduces the limit value of the vehicle acceleration according to the limit value of the vehicle deceleration.
  • the vehicle control device further corrects the vehicle acceleration limit value to be smaller than the vehicle deceleration limit value.
  • the vehicle control device further reduces the limit value of the drive wheel rotational angular velocity according to the vehicle deceleration limit value.
  • the vehicle control device further corrects a target vehicle body inclination angle according to a fixed position of the active weight portion.
  • the active weight portion is fixed at a position greatly deviated from the neutral position, it is possible to ensure as much motion performance as possible and to ensure sufficient safety. can do.
  • the target value can be set within a range in which the posture of the vehicle can be maintained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a change in the attitude of a vehicle in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a vehicle system in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a stationary state after the acceleration is completed, and (b) shows a stationary state after the acceleration is finished.
  • reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which includes a body portion 11, a drive wheel 12, a support portion 13, and a riding portion 14 on which an occupant 15 rides. Can be tilted. Then, the posture of the vehicle body is controlled similarly to the posture control of the inverted pendulum. In the example shown in FIG. 1, the vehicle 10 can move forward in the right direction and move backward in the left direction.
  • the drive wheel 12 is rotatably supported with respect to the support portion 13 which is a part of the vehicle body, and is driven by a drive motor 52 as a drive actuator.
  • the axis of the drive wheel 12 exists in a direction perpendicular to the plane shown in FIG. 1, and the drive wheel 12 rotates around that axis.
  • the drive wheel 12 may be singular or plural, but in the case of plural, the drive wheels 12 are arranged on the same axis in parallel. In the present embodiment, description will be made assuming that there are two drive wheels 12. In this case, each drive wheel 12 is independently driven by an individual drive motor 52.
  • the drive actuator for example, a hydraulic motor, an internal combustion engine, or the like can be used, but here, the description will be made assuming that the drive motor 52 that is an electric motor is used.
  • the main body 11 which is a part of the vehicle body is supported from below by the support 13 and is positioned above the drive wheel 12. And, in the main body part 11, the riding part 14 functioning as an active weight part can be translated relative to the main body part 11 in the longitudinal direction of the vehicle 10, in other words, the tangential direction of the vehicle body rotation circle It is attached so that it can move relatively.
  • the active weight portion has a certain amount of mass and translates with respect to the main body portion 11, that is, by moving it back and forth, thereby actively correcting the position of the center of gravity of the vehicle 10.
  • the active weight portion does not necessarily have to be the riding portion 14.
  • the active weight portion may be a device in which a heavy peripheral device such as a battery is attached to the main body portion 11 so as to be translatable. (Weight), a device in which a dedicated weight member such as a balancer is attached to the main body 11 so as to be translatable may be used.
  • the riding part 14 on which the occupant 15 rides functions as an active weight part.
  • the occupant 15 does not necessarily have to be on the riding part 14.
  • the occupant 15 may not be on the riding section 14, or cargo may be loaded instead of the occupant 15.
  • the boarding part 14 is the same as a seat used for automobiles such as passenger cars and buses, and includes a footrest part, a seat surface part, a backrest part, and a headrest, and is attached to the main body part 11 via a moving mechanism (not shown). It has been.
  • the moving mechanism includes a low-resistance linear moving mechanism such as a linear guide device and an active weight motor 62 as an active weight actuator, and the active weight motor 62 drives the riding section 14 to It is made to move back and forth in the direction of travel with respect to the part 11.
  • a low-resistance linear moving mechanism such as a linear guide device and an active weight motor 62 as an active weight actuator
  • the active weight motor 62 drives the riding section 14 to It is made to move back and forth in the direction of travel with respect to the part 11.
  • the active weight actuator for example, a hydraulic motor, a linear motor, or the like can be used. However, here, the description will be made assuming that the active weight motor 62 that is a rotary electric motor is used.
  • the linear guide device includes, for example, a guide rail attached to the main body 11, a carriage attached to the riding part 14 and sliding along the guide rail, a ball, a roller, and the like interposed between the guide rail and the carriage.
  • Rolling elements In the guide rail, two track grooves are formed linearly along the longitudinal direction on the left and right side surfaces thereof.
  • the cross section of the carriage is formed in a U-shape, and two track grooves are formed on the inner sides of the two opposing side surfaces so as to face the track grooves of the guide rail.
  • the rolling elements are incorporated between the raceway grooves, and roll in the raceway grooves with the relative linear motion of the guide rail and the carriage.
  • the carriage is formed with a return passage that connects both ends of the raceway groove, and the rolling elements circulate through the raceway groove and the return passage.
  • the linear guide device includes an active weight brake 63 as a brake device that fastens the movement of the linear guide device.
  • the active weight brake 63 is preferably a non-excited electromagnetic brake that is released when power is supplied.
  • the carriage is fixed to the guide rail by the active weight section brake 63, so that the relative position between the main body section 11 and the riding section 14 is secured. Keep the relationship.
  • the active weight brake 63 is released, and the distance between the reference position on the main body 11 side and the reference position on the riding section 14 is controlled to be a predetermined value.
  • An input device 30 including a joystick 31 as a target travel state acquisition device is disposed beside the boarding unit 14.
  • the occupant 15 controls the vehicle 10 by operating a joystick 31 as a control device, that is, inputs a travel command such as acceleration, deceleration, turning, in-situ rotation, stop, and braking of the vehicle 10. ing. If the occupant 15 can operate and input a travel command, other devices such as a pedal, a handle, a jog dial, a touch panel, and a push button can be obtained instead of the joystick 31 to obtain a target travel state. It can also be used as a device.
  • the vehicle 10 when the vehicle 10 is steered by remote control, it can replace with the said joystick 31, and can use the receiving apparatus which receives the driving
  • a data reader that reads travel command data stored in a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk is used as a target travel instead of the joystick 31. It can be used as a status acquisition device.
  • the vehicle system includes a vehicle control device 20, and the vehicle control device 20 includes a main control ECU (Electronic Control Unit) 21, a drive wheel control ECU 22, and an active weight unit control ECU 23.
  • the main control ECU 21, the drive wheel control ECU 22, and the active weight control ECU 23 include calculation means such as a CPU and MPU, storage means such as a magnetic disk and a semiconductor memory, an input / output interface, and the like, and control the operation of each part of the vehicle 10.
  • the computer system is disposed in the main body 11, but may be disposed in the support portion 13 or the riding portion 14.
  • the main control ECU 21, the drive wheel control ECU 22, and the active weight control ECU 23 may be configured separately or may be configured integrally.
  • the main control ECU 21 functions as a part of the drive wheel control system 50 that controls the operation of the drive wheel 12 together with the drive wheel control ECU 22, the drive wheel sensor 51, and the drive motor 52.
  • the drive wheel sensor 51 includes a resolver, an encoder, and the like, functions as a drive wheel rotation state measuring device, detects a drive wheel rotation angle and / or rotation angular velocity indicating a rotation state of the drive wheel 12, and transmits it to the main control ECU 21. To do.
  • the main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22, and the drive wheel control ECU 22 supplies an input voltage corresponding to the received drive torque command value to the drive motor 52.
  • the drive motor 52 applies drive torque to the drive wheels 12 in accordance with the input voltage, thereby functioning as a drive actuator.
  • the active weight part sensor 61 is composed of an encoder or the like, functions as an active weight part movement state measuring device, detects the active weight part position and / or movement speed indicating the movement state of the riding part 14, and transmits it to the main control ECU 21. To do. Then, the main control ECU 21 transmits the active weight part thrust command value to the active weight part control ECU 23, and the active weight part control ECU 23 sends the input voltage corresponding to the received active weight part thrust command value to the active weight part motor. 62.
  • the main control ECU 21 supplies an operating voltage to the active weight brake 63.
  • the active weight section motor 62 applies a thrust force that translates the riding section 14 to the riding section 14 according to the input voltage, thereby functioning as an active weight section actuator.
  • the active weight brake 63 functions as a brake device that holds the riding section 14 so as not to move relative to the main body 11 according to the operating voltage.
  • the operating voltage is directly input from the main control ECU 21 to the active weight part brake 63.
  • the main control ECU 21 transmits a brake operation signal to the active weight part control ECU 23, and the active weight part control is performed.
  • the ECU 23 may apply an operating voltage to the active weight brake 63.
  • Act as part of The vehicle body tilt sensor 41 includes an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like, and functions as a vehicle body tilt state measuring device.
  • the vehicle body tilt sensor 41 detects a vehicle body tilt angle and / or tilt angular velocity indicating the tilt state of the vehicle body, and transmits the detected vehicle body tilt angle to the main control ECU 21.
  • the main control ECU 21 transmits a drive torque command value to the drive wheel control ECU 22 and transmits an active weight portion thrust command value to the active weight portion control ECU 23.
  • each sensor may acquire a plurality of state quantities.
  • an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the vehicle body tilt angular velocity may be determined from the measured values of both.
  • the vehicle control device 20 includes vehicle acceleration limiting means for limiting the vehicle acceleration and vehicle deceleration, and acceleration limit value correcting means for correcting the limit values of the vehicle acceleration and vehicle deceleration from the viewpoint of function.
  • the vehicle 10 accelerates with the riding section 14 moving forward as shown in FIG. If an abnormality occurs in the active weight motor 62 during acceleration traveling, that is, if an actuator abnormality occurs, the active weight brake 63 is operated. Then, after the acceleration is finished, the vehicle body is tilted rearward as shown in FIG. 1B in order to keep the vehicle body in an inverted posture.
  • the movable amount of the center of gravity of the vehicle body is reduced, so that both the acceleration performance and the deceleration performance are lowered.
  • the vehicle body tilt angle is limited to a predetermined value
  • the rearward center-of-gravity movable amount is greatly reduced compared to the forward center-of-gravity movable amount, and as a result, the deceleration performance is significantly reduced compared to the acceleration performance. .
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle control process in the first embodiment of the present invention.
  • the vehicle control device 20 first determines whether the motor is normal and determines whether the motor is normal (step S1). In this case, it is determined whether or not the active weight motor 62 can generate thrust.
  • the active weight control ECU 23 includes a motor diagnosis unit, and transmits a predetermined signal to the main control ECU 21 when the active weight motor 62 cannot generate thrust, that is, when it is diagnosed as abnormal. Then, when receiving the signal, the main control ECU 21 determines that the motor is not normal.
  • step S2 the vehicle control apparatus 20 will perform a brake release (step S2).
  • the active weight brake 63 is released, and the riding section 14 as the active weight can be moved.
  • the main control ECU 21 inputs an operating voltage to the active weight brake 63.
  • the vehicle control device 20 executes normal travel / posture control processing (step S3), and realizes a travel command from the occupant 15 while maintaining the posture of the vehicle body while appropriately moving the riding section 14. This completes the vehicle control process.
  • the vehicle control process is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [ ⁇ s]).
  • step S4 the vehicle control device 20 performs a brake operation.
  • the active weight brake 63 is operated to fix the riding section 14 as the active weight to the vehicle body.
  • the main control ECU 21 stops input of the operating voltage to the active weight brake 63.
  • the vehicle control device 20 executes an emergency travel / posture control process (step S5), and realizes a travel command from the occupant 15 while maintaining the posture of the vehicle body with the riding section 14 fixed. This completes the vehicle control process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the normal travel / posture control process in the first embodiment of the present invention.
  • state quantities and parameters are represented by the following symbols.
  • ⁇ W Drive wheel rotation angle [rad]
  • ⁇ 1 Body tilt angle (vertical axis reference) [rad]
  • ⁇ S riding part position (active weight part position) [m]
  • g Gravity acceleration [m / s 2 ]
  • R W Driving wheel contact radius [m]
  • m S Mass of riding part (mass of active weight part: including load) [kg]
  • the main control ECU 21 acquires the steering operation amount of the occupant 15 (step S3-3).
  • the occupant 15 acquires the operation amount of the joystick 31 that is operated to input a travel command such as acceleration, deceleration, turning, on-site rotation, stop, and braking of the vehicle 10.
  • the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration based on the obtained operation amount of the joystick 31 (step S3-4). For example, a value proportional to the amount of operation of the joystick 31 in the front-rear direction is set as a target value for front-rear vehicle acceleration.
  • the main control ECU 21 corrects the target value of vehicle acceleration (step S3-5). Specifically, it is corrected by the following formula.
  • ⁇ Max, A is the vehicle acceleration limit value
  • ⁇ Max D is the vehicle deceleration limit value
  • ⁇ Max, A, 0 is a standard vehicle acceleration limit value
  • ⁇ Max, D, 0 is a standard vehicle deceleration limit value
  • ⁇ 1, Max, f is the maximum forward tilt angle
  • ⁇ S, Max, f is the distance from the reference position of the riding section 14 to the leading edge of the movable range
  • ⁇ 1, Max, r is the maximum backward tilt.
  • the angle, ⁇ S, Max, r is the distance from the reference position of the riding section 14 to the trailing edge of the movable range.
  • the target value of the vehicle acceleration is corrected by the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value.
  • the vehicle acceleration target value is corrected so as to be equal to or less than the vehicle acceleration limit value and equal to or greater than the vehicle deceleration limit value.
  • the target value of vehicle acceleration is set as the vehicle acceleration limit value.
  • the target value of vehicle acceleration is set as the vehicle deceleration limit value.
  • the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value are predetermined values determined by the mechanical parameters of the vehicle 10. And the limit which can maintain an inverted state by the gravity center movement of a vehicle body, ie, the limit of attitude control, is given as each limit value. Thereby, the target value of the vehicle acceleration is set within a range where the inverted posture of the vehicle body can be maintained.
  • the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotation angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S3-6). For example, a target value of vehicle acceleration is integrated over time, and a value obtained by dividing by a predetermined driving wheel grounding radius is set as a target value of driving wheel rotation angular velocity.
  • the main control ECU 21 corrects the target value of the drive wheel rotation angular velocity (step S3-7). Specifically, it is corrected by the following formula.
  • the target value of the drive wheel rotation angular velocity is corrected by the drive wheel rotation angular velocity limit value.
  • the drive wheel rotation angular velocity target value is corrected so as to be equal to or less than the drive wheel rotation angular velocity limit value.
  • the drive wheel rotation angular speed target value is set as the drive wheel rotation angular speed limit value.
  • the drive wheel rotation angular velocity limit value is a predetermined value.
  • the vehicle acceleration target value is set to zero in order to satisfy the consistency with the vehicle acceleration target value.
  • the main control ECU 21 determines a target value for the vehicle body inclination angle and the riding section position (step S3-8). Specifically, the target value of the riding section position is determined by the following formula from the target value of the vehicle acceleration and the target value of the vehicle speed.
  • the target value of the vehicle body tilt angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the target value of the vehicle speed by the following formula.
  • the target values of the vehicle body inclination angle and the riding section position are determined in consideration of the inertial force acting on the vehicle body along with the vehicle acceleration and the drive motor reaction torque. Then, the center of gravity of the vehicle body is moved so that these vehicle body inclination torques are canceled by the action of gravity. Specifically, when the vehicle 10 accelerates, the riding section 14 is moved forward and / or the vehicle body is tilted forward. On the other hand, when the vehicle 10 decelerates, the riding section 14 is moved backward and / or the vehicle body is tilted backward. Also, when the riding section movement reaches the limit, the body starts to tilt.
  • the low-acceleration and / or low-speed traveling is handled only by the riding section movement, but part or all of the vehicle body tilt torque may be handled by the vehicle body tilt.
  • the longitudinal force acting on the occupant 15 can be reduced.
  • the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S3-9). That is, the target values of the drive wheel rotation angle, the vehicle body inclination angular velocity, and the riding section movement velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
  • the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator (step S3-10). Specifically, the feedforward output of the drive motor 52 is determined by the following equation.
  • the feedforward output of the active weight motor 62 is determined by the following equation.
  • the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator (step S3-11). Specifically, the feedback output of the drive motor 52 is determined by the following equation.
  • the feedback output of the active weight motor 62 is determined by the following formula.
  • each feedback gain K ** for example, a value of an optimum regulator is set in advance. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 and K S5 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
  • the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S3-12).
  • the main control ECU 21 transmits the sum of the feedforward output and the feedback output as a command value to the drive wheel control ECU 22 and the active weight control ECU 23.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the emergency travel / posture control process in the first embodiment of the present invention.
  • the riding position measurement value is not re-acquired / updated, and control is executed based on the riding position immediately before the active weight brake 63 is activated.
  • the riding section position may be acquired after the operation of the active weight section brake 63 as well as before the operation. Thereby, even when the riding part 14 moves due to a failure of the active weight part brake 63 or the like, the control can be appropriately executed.
  • the main control ECU 21 acquires the steering operation amount of the occupant 15 (step S5-3).
  • the occupant 15 acquires the operation amount of the joystick 31 that is operated to input a travel command such as acceleration, deceleration, turning, on-site rotation, stop, and braking of the vehicle 10.
  • the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration based on the obtained operation amount of the joystick 31 (step S5-4). For example, a value proportional to the amount of operation of the joystick 31 in the front-rear direction is set as a target value for front-rear vehicle acceleration.
  • the main control ECU 21 corrects the target value of vehicle acceleration (step S5-5). Specifically, after performing the primary correction, the secondary correction is performed using the result. First, primary correction of the target value of vehicle acceleration is performed by the following formula.
  • ⁇ Max, A is a vehicle acceleration limit value
  • ⁇ Max, D is a vehicle deceleration limit value
  • ⁇ Max, A, 0 is the standard vehicle acceleration limit value
  • ⁇ Max, D, 0 is the standard vehicle deceleration limit value
  • ⁇ Max is the maximum decrease amount of the vehicle acceleration limit value.
  • ⁇ 1, Max, f is the maximum forward tilt angle
  • ⁇ S, Max, f is the distance from the reference position of the riding section 14 to the leading edge of the movable range
  • ⁇ 1, Max, r is the maximum backward tilt.
  • the angle, ⁇ S, Max, r is the distance from the reference position of the riding section 14 to the trailing edge of the movable range.
  • ⁇ S, Max, L is the riding section movable range overall length
  • ⁇ S, Max, L ⁇ S, Max, f + ⁇ S, Max, r It is.
  • the vehicle acceleration and vehicle deceleration limit values are decreased.
  • the reduction amount of the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value is determined according to the fixed position of the riding section 14.
  • the vehicle acceleration limit value is decreased by an amount proportional to the distance from the leading edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position. Note that when the riding section 14 is fixed at the front edge of the movable range, the vehicle acceleration limit value is not changed. Further, when the riding section 14 is fixed at the trailing edge of the movable range, the vehicle acceleration limit value is decreased by the maximum reduction amount.
  • the vehicle deceleration limit value is decreased by an amount proportional to the distance from the trailing edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position.
  • the vehicle deceleration limit value is reduced by the maximum reduction amount. Further, when the riding section 14 is fixed at the trailing edge of the movable range, the vehicle deceleration limit value is not changed.
  • the reduction rate or amount of the limit value is determined based on the dynamic model. Specifically, the limit that can cancel out the inertial force and drive motor reaction torque acting on the vehicle body due to the acceleration and deceleration of the vehicle 10 by the action of gravity, that is, the current movement limit of the center of gravity of the vehicle body is considered. Determine the amount of decrease in value.
  • the limit value is determined by a linear function, but may be determined by a more strict nonlinear function.
  • a non-linear function may be provided as a map and determined using the map.
  • the limit value is corrected based on the weight and center of gravity of the vehicle body and the riding section 14 when the standard occupant 15 and the load are mounted.
  • the limit value may be corrected according to the weight and the center of gravity position.
  • a mounted weight sensor may be provided, and the weight of the vehicle body or the riding section 14, the value of the center of gravity position, and the correction amount of the limit value may be determined based on the measured value.
  • the main control ECU 21 performs secondary correction of the target value of vehicle acceleration by the following equation.
  • the vehicle acceleration limit value is further reduced according to the vehicle deceleration limit value. That is, the vehicle deceleration limit value is corrected so that the vehicle acceleration limit value is smaller than the vehicle deceleration limit value.
  • the riding section is configured such that the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is fixed is smaller than the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is released.
  • the value of the vehicle acceleration limit value when fixed is corrected. In this way, by correcting the maximum acceleration and the maximum deceleration of the vehicle 10 to an appropriate ratio, for example, it is possible to reliably prevent the vehicle 10 from falling into a state where braking cannot be performed after the acceleration, and to limit the exercise performance excessively. It can guarantee safety and maneuverability.
  • the limit value is corrected so that the acceleration performance and the deceleration performance have a predetermined ratio, but a minimum deceleration performance may be guaranteed.
  • a predetermined threshold threshold
  • acceleration is prohibited by setting the vehicle acceleration limit value to zero, and once the vehicle 10 is stopped, it cannot travel again. You may do it. Thereby, safety can be further improved.
  • the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotational angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S5-6). For example, a target value of vehicle acceleration is integrated over time, and a value obtained by dividing by a predetermined driving wheel grounding radius is set as a target value of driving wheel rotation angular velocity.
  • the main control ECU 21 corrects the target value of the drive wheel rotation angular velocity (step S5-7). Specifically, it is corrected by the following formula.
  • the drive wheel rotational angular velocity limit value is decreased according to the vehicle deceleration limit value. That is, the drive wheel rotational angular speed limit value is corrected so that the minimum braking distance from the maximum speed is not more than the predetermined limit value. Specifically, the driving wheel rotation angular velocity limit value is corrected so that the minimum braking distance from the maximum speed when the riding section is fixed is equal to or less than the minimum braking distance from the maximum speed when the riding section is released.
  • the maximum speed of the vehicle 10 to a speed according to the current braking performance, for example, it is reliably prevented from falling into a state where braking cannot be performed after acceleration, and the motion performance is excessively limited. Safety and maneuverability can be guaranteed without any problems.
  • the limit value is corrected so that the braking distance is within a predetermined range, but a minimum deceleration performance may be guaranteed.
  • the vehicle deceleration limit value is less than or equal to a predetermined threshold value, the vehicle 10 may be stopped by prohibiting traveling by setting the drive wheel rotation angular velocity limit value to zero.
  • the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S5-8). Specifically, the target value of the vehicle body tilt angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the target value of the vehicle speed by the following formula.
  • the target value of the vehicle body inclination angle is determined according to the target value of the vehicle acceleration and the fixed position of the riding section 14.
  • the vehicle body tilt angle target value is determined according to the vehicle acceleration target value. Specifically, the amount of movement of the center of gravity that the movement of the riding section 14 was responsible for when the riding section was moved with respect to the amount of movement of the center of gravity of the vehicle body required to correspond to the vehicle acceleration target value depends on the inclination of the vehicle body when the riding section is fixed The vehicle body tilt angle target value is corrected so as to be compensated by the movement of the center of gravity.
  • the vehicle body tilt angle target value is corrected according to the fixed position of the riding section 14. Specifically, the vehicle body tilt angle target value is corrected so that the vehicle body is tilted excessively in the direction opposite to the displacement direction of the riding section 14 in order to cancel the gravitational torque associated with the displacement of the riding section 14 from the reference position.
  • the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S5-9). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
  • the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator (step S5-10). Specifically, the feedforward output of the drive motor 52 is determined by the formula used in step S3-10 in FIG. 4 as in the case of the normal travel / posture control process.
  • the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator (step S5-11). Specifically, the feedback output of the drive motor 52 is determined by the following equation.
  • each feedback gain K ** is set in advance to a value determined based on a dynamic model when the riding section 14 is fixed, for example, a value of an optimum regulator.
  • different feedback gain values are used when the riding section 14 is movable and fixed, but the same value may be used under both conditions. Thereby, the uncomfortable feeling associated with the switching of the control at the moment when the riding section 14 is fixed can be reduced, and the control program can be simplified.
  • the main control ECU 21 gives a command value to the element control system (step S5-12).
  • the main control ECU 21 transmits the sum of the feedforward output and the feedback output to the drive wheel control ECU 22 as a command value.
  • the limit values of the vehicle acceleration and the vehicle deceleration are decreased. Specifically, the limit values for the target values of vehicle acceleration and vehicle deceleration are decreased. That is, the target values of vehicle acceleration and vehicle deceleration determined according to the operation amount of the joystick 31 are limited. Further, the reduction amount of each limit value is determined according to the fixed position of the riding section 14. In this case, a value obtained by multiplying the distance from the leading edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position by the proportional coefficient is set as the reduction amount of the limit value of the vehicle acceleration. Further, a value obtained by multiplying the distance from the trailing edge of the movable range of the riding section 14 to the fixed position by a proportional coefficient is set as the reduction amount of the vehicle deceleration limit value.
  • the limit value of vehicle acceleration is further reduced according to the limit value of vehicle deceleration. That is, the vehicle acceleration limit value is corrected to be smaller than the vehicle deceleration limit value. Specifically, the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is fixed is smaller than the ratio between the vehicle acceleration limit value and the vehicle deceleration limit value when the riding section is movable. As described above, the limit value of the vehicle acceleration when the riding section is fixed is corrected. Further, the limit value of the drive wheel rotation angular velocity is decreased according to the limit value of the vehicle deceleration.
  • the limit value of the driving wheel rotation angular speed when the riding section is fixed is corrected so that the braking distance from the maximum speed when the riding section is fixed is equal to or less than the braking distance from the maximum speed when the riding section is movable.
  • the target vehicle body inclination angle is corrected according to the fixed position of the riding section 14. In this case, a value obtained by multiplying the coordinate value of the fixed position of the riding section 14 by a negative coefficient is set as the correction amount of the target vehicle body inclination angle.
  • the moving direction predicting means for solving the problems of the conventional vehicle and predicting the direction in which the active weight portion moves when the brake is released is set at the target position.
  • the brake is released so that the body posture is automatically adjusted to an appropriate state even when the active weight is stopped and fixed at a position far from the neutral position.
  • the purpose is to provide a vehicle that is easy to use and can be used safely, because the discomfort and anxiety given to the occupant due to the leaning of the vehicle body and the decrease in maneuverability are eliminated. To do.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a change in the posture of the vehicle in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the vehicle system in the second embodiment of the present invention.
  • (a) shows accelerated traveling
  • (b) shows brake operation
  • (c) shows brake release
  • (d) shows state return.
  • the input device 30 includes a return permission switch 32 as a movement permission means in addition to a joystick 31 as a target travel state acquisition device.
  • the permission signal is transmitted by operating the return permission switch 32.
  • a receiving device that receives a travel command from the controller in a wired or wireless manner is used as the target travel state acquisition device instead of the joystick 31 and the return permission switch 32. be able to.
  • data for reading travel command data stored in a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk instead of the joystick 31 and the return permission switch 32.
  • the reading device can be used as a target running state acquisition device.
  • the vehicle control device 20 includes a movement direction prediction means for predicting the movement direction of the riding section 14 when the active weight section brake 63 is released, and a periodic signal that is intermittently transmitted at a predetermined period. Periodic signal acquisition means for acquiring is provided.
  • the vehicle 10 accelerates with the riding section 14 moving forward as shown in FIG. If an abnormality occurs in the active weight motor 62 during acceleration traveling, that is, if an actuator abnormality occurs, the active weight brake 63 is operated. Then, after the acceleration is finished, the vehicle body is tilted rearward as shown in FIG. 6B in order to keep the vehicle body in an inverted posture. Subsequently, when a predetermined condition is satisfied, the brake is released, the active weight portion brake 63 is released, and the backward movement of the riding portion 14 by gravity is permitted. Then, as shown in FIG. 6 (c), the vehicle body is raised to maintain the inverted posture of the vehicle body along with the backward movement of the riding section 14.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the vehicle control process in the second embodiment of the present invention.
  • the vehicle control device 20 first determines whether the motor is normal and determines whether the motor is normal (step S11). And if it determines with a motor being normal, the vehicle control apparatus 20 will perform a brake release (step S12).
  • the vehicle control device 20 executes normal travel / posture control processing (step S13), and implements a travel command from the occupant 15 while maintaining the posture of the vehicle body while appropriately moving the riding section 14. This completes the vehicle control process.
  • the vehicle control process is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [ ⁇ s]).
  • the operations in steps S11 to S13 are the same as the operations in steps S1 to S3 shown in FIG. 3 in the first embodiment.
  • step S14 the vehicle control device 20 executes a brake control process (step S14).
  • the active weight brake 63 is activated or released according to the state of the vehicle 10.
  • the vehicle control device 20 executes an emergency travel / posture control process (step S15), and realizes a travel command from the occupant 15 while maintaining the posture of the vehicle body while the riding section 14 is fixed. This completes the vehicle control process.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the brake control process in the second embodiment of the present invention.
  • the main control ECU 21 predicts the moving speed at release (step S14-2).
  • the main control ECU 21 acquires, from each state quantity, an estimated value of the moving speed of the riding section 14 when the active weight section brake 63 is released and the riding section 14 is released by the following formula.
  • the estimated value obtained by the above equation is a value obtained by estimating the moving speed of the riding section 14 in the future a little later.
  • T is the advance time (predetermined value).
  • F S is an acting force acting on the riding section 14 and is represented by the following equation.
  • Each term of the above formula representing the acting force F S corresponds to the following action.
  • First term action of gravity due to tilting of vehicle body
  • Second term action of inertial force caused by acceleration / deceleration of vehicle 10
  • Third term action of inertial force caused by rotational movement of vehicle body
  • Fourth term movement of riding section 14
  • the effect of viscous friction force on speed Note that the values of vehicle body tilt angle acceleration and drive wheel rotation angle acceleration in the above equation are obtained by differentiating the measured values of vehicle body tilt angle and drive wheel rotation angle by second-order time (difference). can get.
  • the value of the riding section movement speed is obtained by differentiating the value of the riding section position with the first-order time (difference).
  • the movement speed of the riding section 14 predicted when the riding section 14 is released is obtained. That is, when the active weight brake 63 is released at the present time or when the release state is continued, the riding section moving speed after a predetermined time is predicted. Specifically, the moving speed at the time of release is predicted based on an acting force that is a force acting on the riding section 14. For example, when the riding part 14 is stationary, when the acting force is acting in the direction toward the target position, it is predicted that the riding part 14 moves toward the target position when the active weight part brake 63 is released, and the active weight The brake 63 is released and the riding section 14 is released. Thus, by considering the force acting on the riding section 14, the riding section 14 can be reliably moved in an appropriate direction.
  • the acting force is estimated based on the vehicle body tilt state, drive wheel rotation state, and riding section movement state. Specifically, as the action force, the action of gravity accompanying the vehicle body tilt, the action of inertial force accompanying the driving wheel rotational acceleration, the action of inertial force accompanying the vehicle body inclination acceleration, and the viscous friction force with respect to the moving speed of the riding section 14 Consider. Thereby, it is possible to predict the acting force, that is, the moving speed at the time of release without adding a dedicated sensor.
  • the moving speed at the time of release is predicted. For example, when the moving speed of the riding section 14 toward the target position is higher than a predetermined value, the active weight section brake 63 is maintained in the released state regardless of the direction of the acting force, and the movement of the riding section 14 due to inertia is continued. Let Thus, by utilizing the inertia of the riding section 14, the riding section 14 can be brought closer to the target position more efficiently and quickly.
  • the deceleration time is determined based on the vehicle speed or the driving wheel rotation angular speed. In this case, it is determined that the higher the vehicle speed, the longer the time until the vehicle 10 stops and the greater the influence on the vehicle body inclination, that is, the greater the forward inclination probability.
  • gravity, viscous frictional force, inertial force and the like are considered as the acting force, but some of them may be omitted. Also, other factors such as dry friction and motor back electromotive force may be considered.
  • the acting force is determined by a non-linear function, but may be determined by a simple function that is linearly approximated. Further, a non-linear function may be provided as a map and determined using the map. *
  • the magnitude and direction of the acting force are acquired by the estimation means, but may be acquired by another means.
  • a force sensor that measures the magnitude of the frictional force acting on the active weight brake 63 may be provided, and the magnitude and direction of the acting force may be determined based on the measured value.
  • the main control ECU 21 determines a moving direction and determines whether or not the direction is OK (step S14-3). That is, it is determined whether or not the predicted movement direction of the riding section 14 is a direction toward the reference position.
  • the determination condition that is, the condition for determining that the direction is appropriate is represented by the following expression.
  • the value of the riding section position (active weight section position) ⁇ S is zero at the reference position.
  • the reference position is such that the center of gravity of the vehicle 10 when the vehicle body is in an upright state is located on a plane that is parallel to the vertical line and the rotation axis of the drive wheel 12 and passes through the grounding point of the drive wheel 12. Represents the position.
  • the movement direction determination in the present embodiment it is determined whether or not the predicted movement direction of the riding section 14 when the active weight section brake 63 is released is the direction toward the target position. Specifically, when the value corresponding to the target position of the riding section 14 is zero, the product of the actual position of the riding section 14 and the estimated movement speed at release is smaller than a predetermined negative value. It is determined that the direction is appropriate. In this way, by releasing the active weight brake 63 only when the riding part 14 is predicted to move in an appropriate direction, the riding part 14 can be moved to an appropriate position without using an actuator that provides thrust. Therefore, the uneasiness and discomfort of the occupant 15 due to the tilt of the vehicle body at the time of the actuator failure can be eliminated.
  • a target position that is a target position for moving the riding section 14 is set as a reference position. Then, when it is determined that the riding section 14 moves toward the reference position, the active weight brake 63 is released. As described above, by setting the riding section 14 as the reference position, the riding section 14 can be held in a horizontal posture when the vehicle 10 is stopped. By making the movable amount approximately the same in the front and rear, it is possible to prevent only one of the acceleration performance and the deceleration performance from being significantly lowered and to guarantee a certain degree of maneuverability.
  • the target position for moving the riding section 14 is given as a point, but the target position may be given as a certain range. Thereby, fine brake control in the vicinity of the target position becomes unnecessary, and generation of vibration due to frequent switching of the brake state can be prevented.
  • the target position is set to a predetermined reference position, but the target position may be changed according to the situation.
  • the riding section 14 can always be held horizontally regardless of the state of the loading load.
  • the target position may be changed according to the travel target of the vehicle 10. For example, when the acceleration target is input by the occupant 15, the target position may be moved to the target traveling direction side of the vehicle 10. Thereby, even when the active weight section motor 62 fails, acceleration / deceleration performance close to normal can be achieved.
  • the main control ECU 21 determines the moving speed, and the speed is It is determined whether or not it is OK (step S14-4). If it is determined that the direction is not OK, the active weight brake 63 is activated (step S14-7), and the brake control process is terminated.
  • the moving speed determination it is determined whether or not the moving speed of the riding section 14 is within an allowable range.
  • the absolute value of the actual moving speed of the riding section 14 and the predicted absolute value of the moving speed at release are both equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the value is within the allowable range.
  • the moving speed of the riding section 14 is increased, the active weight brake 63 is operated, so that the moving speed of the riding section 14 is suppressed to a predetermined limit value or less and the passenger 15 feels uneasy by moving fast, and thereafter This reduces the discomfort of the occupant 15 and the adverse effect on the inverted posture control when the vehicle is stopped.
  • step S14-5 the active weight brake 63 is activated (step S14-7), and the brake control process is terminated.
  • the main control ECU 21 determines the operation state of the return permission switch 32 based on whether or not a permission signal has been received. If the permission signal is received, the main control ECU 21 determines that the occupant 15 has permitted. Accordingly, it is possible to prevent the passenger 15 from feeling uneasy due to the unexpected movement of the riding section 14 associated with the release of the active weight brake 63, and to make the passenger 15 recognize that the active weight motor 62 is in an abnormal state. Can do.
  • the brake control based on the moving direction is not executed. However, under certain conditions, the brake is not applied regardless of the occupant 15 permission status. Control may be performed. For example, when the riding section 14 is fixed at a position away from the target position by a predetermined distance or more, the brake control may be executed regardless of the permission status of the occupant 15. Thereby, the opportunity which moves the boarding part 14 to a suitable position can be utilized reliably.
  • the main control ECU 21 releases the active weight part brake 63 (step S14- 6) The brake control process is terminated. If it is determined that the permission is not OK, the active weight brake 63 is activated (step S14-7), and the brake control process is terminated.
  • the active weight brake 63 is released only when all three conditions are appropriate. Specifically, an operating voltage is input from the main control ECU 21 to the active weight brake 63.
  • the brake control process is executed only when the active weight motor 62 is abnormal, but may be executed in other cases.
  • the power consumption can be reduced by executing the brake control process when power saving is requested due to a decrease in the remaining battery level.
  • the active weight brake 63 when the active weight brake 63 is released, the direction in which the riding section 14 moves is predicted, and the active weight brake 63 is activated when the direction approaches the target position.
  • the moving direction is predicted based on the moving speed of the riding section 14 and the estimated acting force.
  • the moving direction after the acting force is applied for a predetermined time is estimated to predict the moving direction.
  • the active weight brake 63 is released when the acting force is predicted to work in the direction of the target position.
  • the active weight brake 63 when the riding unit 14 moves, the active weight brake 63 is released when the moving speed toward the target position is higher than a predetermined threshold.
  • the acting force is estimated from the vehicle body inclination angle and the vehicle acceleration. That is, the influence of gravity, frictional force, and inertial force accompanying the acceleration / deceleration of the vehicle 10 and the inclination of the vehicle body is taken into consideration.
  • the active weight section brake 63 is operated. Further, a return permission switch 32 is provided to release the active weight brake 63 when the occupant 15 permits the release of the active weight brake 63. Further, the brake control process is executed when it is impossible to generate the thrust of the active weight motor 62 that moves the riding section 14. Note that the riding section position where the center of gravity of the vehicle 10 is on a vertical line passing through the grounding point of the drive wheel 12 when the vehicle body is in an upright state is set as the target position.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the vehicle system in the third embodiment of the present invention.
  • the brake control process is executed without using the measurement value of the moving state of the riding section 14.
  • the release duration time of the active weight brake 63 is limited. Specifically, a periodic signal acquisition unit is provided, and release of the active weight brake 63 is permitted only when the periodic signal is output. Further, the state of the active weight brake 63 is controlled based on the direction of the acting force and the riding section position immediately before the occurrence of the abnormality. Specifically, when the product of the value of the acting force and the value of the riding section position immediately before the occurrence of the abnormality is negative, the active weight section brake 63 is released. Furthermore, a reference position detecting means is provided, and the release of the active weight brake 63 is prohibited when the riding section 14 reaches the reference position.
  • the brake control process can be executed, and the safer and cheaper inverted vehicle 10 can be provided.
  • the active weight control system 60 includes a reference position detection sensor 64 as reference position detection means.
  • the reference position detection sensor 64 detects that the riding section 14 has reached the reference position, the reference position detection sensor 64 transmits an arrival signal to the main control ECU 21.
  • a light detection type proximity sensor is used as the reference position detection sensor 64.
  • the movable part including the riding part 14 is provided with a shielding plate, and the light emitting part and the light receiving part are provided at a position corresponding to the reference position of the riding part 14 of the main body part 11 which is a fixed part.
  • the light receiving unit cannot receive light because the light from the light emitting unit is blocked by the shielding plate, a reaching signal is transmitted to the main control ECU 21.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the brake control process in the third embodiment of the present invention.
  • the main control ECU 21 predicts the acting force (step S14-12).
  • the main control ECU 21 obtains an acting force (riding portion acting force) F S acting on the riding section 14 from each state quantity by the following equation.
  • Each term of the above formula representing the acting force F S corresponds to the following action.
  • First term action of gravity due to tilting of vehicle body
  • Second term action of inertial force due to acceleration / deceleration of vehicle 10
  • Third term action of inertial force due to rotational movement of vehicle body
  • the values of the angular acceleration and the driving wheel rotation angular acceleration are obtained by second-order time differentiation (difference) of the measured values of the vehicle body inclination angle and the driving wheel rotation angle.
  • the main control ECU 21 determines a moving direction and determines whether or not the direction is OK (step S14-13). That is, it is determined whether the riding section acting force is acting in the direction toward the reference position.
  • the determination condition that is, the condition for determining that the direction is appropriate is represented by the following expression.
  • the moving direction determination in the present embodiment it is determined whether or not the force acting on the riding section 14 is acting in a direction toward the riding section 14 toward the target position. Specifically, when the value corresponding to the target position of the riding section 14 is zero, when the product of the riding section position immediately before the motor abnormality occurs and the estimated acting force is smaller than a predetermined negative value, Determine that the direction is appropriate. Thus, by determining the direction in which the riding section 14 should be moved based on whether the riding section position is immediately before the motor abnormality is detected, even if the position of the riding section 14 is unknown after the motor abnormality has occurred, the riding section 14 Can be moved toward the target position, and the vehicle body posture when the motor abnormality occurs can be returned to an appropriate state to some extent.
  • one reference position detection sensor 64 is provided at the reference position that is the target position, but a plurality of reference position detection sensors 64 are provided, and each mounting position is set as a candidate for the target position, and these are mounted. You may make it selectable according to a gravity center position and an acceleration / deceleration target. Thereby, it becomes possible to guide the riding section 14 to a selective target position.
  • the main control ECU 21 performs the periodic signal permission determination, and the time is OK. Is determined (step S14-14). If it is determined that the direction is not OK, the active weight brake 63 is activated (step S14-18), and the brake control process is terminated.
  • the determination condition that is, the condition for releasing the active weight brake 63 is expressed by the following equation.
  • t is a time
  • TH is a release permission time (predetermined value)
  • TL is a release prohibition time (predetermined value).
  • the release of the active weight brake 63 is prohibited depending on the time. Specifically, permission and prohibition of release of the active weight brake 63 are periodically repeated. That is, after the release is permitted for a predetermined release permission time, the release is repeatedly prohibited for the predetermined release prohibition time. In this way, by limiting the time during which the active weight portion brake 63 is released within the predetermined release permission time, even when the riding portion movement state cannot be acquired, the moving speed of the riding portion 14 increases excessively. Can be reliably prevented.
  • the forced operation of the active weight brake 63 is periodically performed regardless of other release permission conditions, but may be adapted to other conditions.
  • the periodic signal permission determination may be executed with the time from the time when the release of the active weight brake 63 is permitted in the movement direction determination as the time. Thereby, the riding part 14 can be guide
  • the main control ECU 21 performs an occupant permission determination, and whether or not the permission is OK. Is determined (step S14-15). If it is determined that the time is not OK, the active weight brake 63 is activated (step S14-18), and the brake control process is terminated.
  • the main control ECU 21 determines the operation state of the return permission switch 32 based on whether or not a permission signal is received. If the permission signal is received, the main control ECU 21 determines that the passenger 15 is permitted. This prevents the passenger 15 from feeling uneasy due to the unexpected movement of the riding section 14 associated with the release of the active weight brake 63 and also allows the passenger 15 to recognize that the active weight motor 62 is in an abnormal state. Can do.
  • the main control ECU 21 determines whether the reference position has been reached and has not yet been reached. It is determined whether or not (step S14-16). If it is determined that the permission is not OK, the active weight brake 63 is activated (step S14-18), and the brake control process is terminated.
  • the main control ECU 21 determines whether or not the riding section 14 has reached the reference position based on whether or not the arrival signal has been received. If the arrival signal is received, the main control ECU 21 has reached the reference position. It is determined that Thereby, even if the measured value of the riding section movement state cannot be acquired, the riding section 14 can be fixed at an appropriate position.
  • the target position for moving the riding section 14 is given as a point, but the target position may be given as a certain range.
  • the reference position detection sensors 64 are respectively attached to two points that are separated by a predetermined distance from the reference position of the riding section 14 and the arrival signal is received from one of the reference position detection sensors 64, the riding section 14 is within the allowable range. It is possible to prohibit the subsequent brake release based on the presence of the brake.
  • the main control ECU 21 releases the active weight section brake 63 (step S14- 17) The brake control process is terminated. If it is determined that the vehicle has reached the active weight brake 63 (step S14-18), the brake control process is terminated.
  • the active weight brake 63 is released only when all four conditions are appropriate. Specifically, an operating voltage is input from the main control ECU 21 to the active weight brake 63.
  • the brake control process is executed without using the measurement value of the moving state of the riding section 14. Specifically, when the product of the value of the acting force and the value of the riding section position immediately before the occurrence of the abnormality is negative, the active weight section brake 63 is released. Further, the release of the active weight brake 63 is permitted for a predetermined release time. Furthermore, when the riding section 14 reaches the reference position, the release of the active weight section brake 63 is prohibited.
  • the brake control process can be executed, and the safer and cheaper inverted vehicle 10 can be provided.
  • a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, an active weight part that is movably attached to the vehicle body, an active weight part brake that fixes the active weight part to the vehicle body, and the drive wheel
  • a vehicle control device that controls the position of the vehicle body by controlling the drive torque and the position of the active weight portion, and the vehicle control device moves the active weight portion when the active weight portion brake is released.
  • a vehicle that releases the active weight portion brake when the movement direction prediction portion predicts that the active weight portion moves in a direction approaching a target position.
  • the posture of the vehicle body is automatically returned to an appropriate state, so that discomfort and anxiety given to the occupant due to the vehicle body inclination and a decrease in maneuverability can be solved.
  • the movement direction predicting means further predicts the movement direction based on the movement speed of the active weight part and the estimated value of the acting force acting on the active weight part.
  • the movement direction prediction means estimates the movement direction after estimating the movement speed after the acting force is applied for a predetermined time.
  • the moving direction of the active weight portion can be accurately predicted.
  • the moving direction predicting means estimates the acting force based on the vehicle body inclination angle and the vehicle speed.
  • the moving direction of the active weight part can be predicted without measuring the magnitude of the force acting on the active weight part.
  • the vehicle control device further operates the active weight brake when the moving speed of the active weight is higher than a predetermined threshold.
  • the vehicle control device further includes a periodic signal acquisition unit that acquires a periodic signal that is intermittently transmitted at a predetermined cycle, and the vehicle control device is configured such that the periodic signal acquisition unit cannot acquire the periodic signal. The release of the active weight brake is prohibited.
  • the vehicle control device further includes a movement permission unit, and releases the active weight part brake when an occupant permits the release of the active weight part brake by operating the movement permission unit. To do.
  • the vehicle control device further executes control of the active weight brake when it is impossible to generate a thrust of the active weight actuator that moves the active weight.
  • the posture of the vehicle body can be automatically returned to an appropriate state.
  • the present invention can be applied to a vehicle that uses posture control of an inverted pendulum.

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Abstract

　能動重量部を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させることによって、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、可能な限りの運動性能を確保することができるとともに、十分な安全性を保障することができ、使い勝手がよく、かつ、安全で快適に使用することができるようにする。そのため、回転可能に車体に取り付けられた駆動輪１２と、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、前記駆動輪１２に与える駆動トルク及び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、前記能動重量部を車体に対して固定した場合に、車両加速度及び車両減速度の制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度より減少させる。

Description

車両
　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。
　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、同軸上に配設された２つの駆動輪を有し、乗員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。）。
　この場合、カウンタウェイトとしての能動重量部を前後に移動させることで、倒立制御を行って、車両を移動させるようになっている。
特開２００４－１２９４３５号公報
　しかしながら、前記従来の車両においては、能動重量部を固定することにより、該能動重量部が自由に移動して倒立制御の妨げになることを防ぐことが必要な場合がある。例えば、能動重量部を移動させるアクチュエータの異常時には、ブレーキを作動して能動重量部を固定する必要がある。このような場合、安全性や快適性を十分に保障できない可能性がある。
　能動重量部の固定によって、車両の加減速性能の実質的な限界値が低下する。つまり、能動重量部の固定によって重心の移動が可能な範囲が変化するため、正常時と同様に加減速するために駆動トルクを付加すると、車体の倒立姿勢を維持できないことがある。このような場合、安全性を十分に保障できない可能性がある。
　また、能動重量部が固定された位置によって、加速性能と減速性能で限界値の低下量が異なる。例えば、搭乗部が大きく前方に偏った位置で固定された場合、加速性能に対して減速性能が大幅に低下するため、不適切な操縦によっては操縦性が悪化することがある。このような場合、安全性や操縦性を十分に保障できない可能性がある。
　もっとも、これらの条件に対して安全性を保障するために車両を強制停止させると、非常時に道路外や路肩に退避するような走行等が不可能となり、安全性や利便性に支障をきたす可能性がある。
　本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、能動重量部を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させることによって、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、可能な限りの運動性能を確保することができるとともに、十分な安全性を保障することができ、使い勝手がよく、かつ、安全で快適に使用することができる車両を提供することを目的とする。
　そのために、本発明の車両においては、回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、前記駆動輪に与える駆動トルク及び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、前記能動重量部を車体に対して固定した場合に、車両加速度及び車両減速度の制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度より減少させる。
　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、車両加速度及び車両減速度の目標値に対する制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度の目標値より減少させる。
　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、前記能動重量部の固定位置に応じて前記制限値の減少量を決定する。
　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、前記能動重量部の可動域前縁から前記固定位置までの距離に応じて車両加速度の制限値の減少量を決定し、前記能動重量部の可動域後縁から前記固定位置までの距離に応じて車両減速度の制限値の減少量を決定する。
　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、車両減速度の制限値に応じて車両加速度の制限値を更に減少させる。
　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、車両加速度の制限値が車両減速度の制限値よりも小さくなるように補正する。
　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、車両減速度の制限値に応じて駆動輪回転角速度の制限値を減少させる。
　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、前記能動重量部の固定位置に応じて目標車体傾斜角を補正する。
　請求項１の構成によれば、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、可能な限りの運動性能を確保することができるとともに、十分な安全性を保障することができる。
　請求項２の構成によれば、車両の姿勢を維持することができる範囲内で目標値を設定することができる。
　請求項３及び４の構成によれば、現状で車両が有する実際の加減速性能の限界に応じた制限値を決定することができ、安全な範囲内で車両の性能を最大限に発揮することができる。
　請求項５及び６の構成によれば、現状の最大減速度に対して適切な最大加速度に制限することができ、乗員に違和感を与えることなく、安全性と操縦性を保障することができる。
　請求項７の構成によれば、現状の最大減速度に対して適切な最高速度に制限することができ、乗員に違和感を与えることなく、安全性と操縦性を保障することができる。
　請求項８の構成によれば、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で固定されたときであっても、安全性と操縦性を保障することができる。
本発明の第１の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における通常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における非常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるブレーキ制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態におけるブレーキ制御処理の動作を示すフローチャートである。
　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。
　図１は本発明の第１の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。なお、図１において、（ａ）は加速走行中、（ｂ）は加速終了後の静止状態を示す。
　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、車両１０は右方向に前進し、左方向に後退することができる。
　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。
　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の前後方向に本体部１１に対して相対的に並進可能となるように、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。
　ここで、能動重量部は、ある程度の質量を備え、本体部１１に対して並進する、すなわち、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並進可能に本体部１１に対して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並進可能に本体部１１に対して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。
　本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗する搭乗部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。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、足置き部、座面部、背もたれ部及びヘッドレストを備え、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。
　また、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。
　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。
　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装置としての能動重量部ブレーキ６３を備える。該能動重量部ブレーキ６３は、電力供給時に開放されるもの、例えば、無励磁作動型の電磁ブレーキであることが望ましい。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、能動重量部ブレーキ６３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、能動重量部ブレーキ６３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。
　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。
　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。
　また、車両システムは、図２に示されるように、車両制御装置２０を有し、該車両制御装置２０は主制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３を備える。前記主制御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。
　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。
　また、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１、能動重量部モータ６２及び能動重量部ブレーキ６３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。すると、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。また、主制御ＥＣＵ２１は、作動電圧を能動重量部ブレーキ６３に供給する。そして、前記能動重量部モータ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。また、前記能動重量部ブレーキ６３は、作動電圧に従って搭乗部１４を本体部１１に対して移動不能に保持するブレーキ装置として機能する。
　なお、本実施の形態においては、主制御ＥＣＵ２１から能動重量部ブレーキ６３に作動電圧を直接入力しているが、主制御ＥＣＵ２１が能動重量部制御ＥＣＵ２３にブレーキ動作信号を送信し、能動重量部制御ＥＣＵ２３が能動重量部ブレーキ６３に作動電圧を与えるようにしてもよい。
　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、能動重量部モータ６２及び能動重量部ブレーキ６３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。
　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とを決定してもよい。
　また、車両制御装置２０は、機能の観点から、車両加速度及び車両減速度を制限する車両加速度制限手段と、車両加速度及び車両減速度の制限値を補正する加速度制限値補正手段とを備える。
　前記車両制御装置２０によって姿勢制御が行われることで、車両１０は、加速走行時には、図１（ａ）に示されるように、搭乗部１４を前方に移動した状態で加速する。そして、加速走行中に能動重量部モータ６２に異常が発生すると、すなわち、アクチュエータ異常が発生すると、能動重量部ブレーキ６３を作動させる。すると、加速終了後、車体の倒立姿勢を保つために、図１（ｂ）に示されるように、車体を後方に傾ける。
　このように、搭乗部１４を能動重量部ブレーキ６３で固定した場合、車体重心の可動量が低下するため、加速性能と減速性能が共に低下する。また、車体傾斜角が所定値で制限される場合、前方への重心可動量に比べて、後方への重心可動量が大幅に低下する結果、加速性能に比べて、減速性能が大幅に低下する。
　そこで、本実施の形態においては、搭乗部１４を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させるようになっている。
　次に、前記構成の車両１０の動作について詳細に説明する。まず、車両制御処理の概要について説明する。
　図３は本発明の第１の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。
　車両制御処理において、車両制御装置２０は、まず、モータ正常判定を行い、モータが正常であるか否かを判定する（ステップＳ１）。この場合、能動重量部モータ６２が推力を発生可能であるか否かを判定する。具体的には、能動重量部制御ＥＣＵ２３がモータ診断手段を備え、能動重量部モータ６２が推力を発生不能、すなわち、異常と診断した場合に所定の信号を主制御ＥＣＵ２１に送信する。すると、該主制御ＥＣＵ２１は、その信号を受信した場合に、モータが正常ではないと判定する。
　そして、モータが正常であると判定すると、車両制御装置２０は、ブレーキ解除を行う（ステップＳ２）。この場合、能動重量部ブレーキ６３を解除して、能動重量部としての搭乗部１４を移動可能とする。具体的には、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部ブレーキ６３に作動電圧を入力する。
　続いて、車両制御装置２０は、通常走行・姿勢制御処理を実行し（ステップＳ３）、搭乗部１４を適切に移動させながら、車体の姿勢を保持しつつ、乗員１５からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。なお、該車両制御処理は、所定の時間間隔（例えば、１００〔μｓ〕毎）で繰り返し実行される。
　一方、モータが正常であるか否かを判定して異常である場合、車両制御装置２０は、ブレーキ作動を行う（ステップＳ４）。この場合、能動重量部ブレーキ６３を作動して、能動重量部としての搭乗部１４を車体に固定する。具体的には、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部ブレーキ６３への作動電圧の入力を停止する。
　続いて、車両制御装置２０は、非常走行・姿勢制御処理を実行し（ステップＳ５）、搭乗部１４が固定された状態で、車体の姿勢を保持しつつ、乗員１５からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。
　次に、通常走行・姿勢制御処理について説明する。
　図４は本発明の第１の実施の形態における通常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
　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。
θW ：駆動輪回転角〔ｒａｄ〕
θ1 ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λS ：搭乗部位置（能動重量部位置）〔ｍ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
ｍS ：搭乗部質量（能動重量部質量：搭載物を含む）〔ｋｇ〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、乗員１５の操縦操作量を取得する（ステップＳ３－３）。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。
　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Ｓ３－４）。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前後車両加速度の目標値とする。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車両加速度の目標値を補正する（ステップＳ３－５）。具体的には、下記の式によって補正する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、αMax,A は車両加速度制限値、αMax,D は車両減速度制限値であり、各々、
αMax,A ＝αMax,A,0 
αMax,D ＝αMax,D,0 
である。さらに、αMax,A,0 は標準車両加速度制限値、αMax,D,0 は標準車両減速度制限値であり、各々、下記のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、θ1,Max,f は前方への最大傾斜角、λS,Max,f は搭乗部１４の基準位置から可動域前縁までの距離、θ1,Max,r は後方への最大傾斜角、λS,Max,r は搭乗部１４の基準位置から可動域後縁までの距離である。
　このように、車両加速度制限値及び車両減速度制限値によって、車両加速度の目標値を補正する。具体的には、車両加速度の目標値が車両加速度制限値以下、かつ、車両減速度制限値以上であるように補正する。そして、車両加速度の目標値が車両加速度制限値以上である場合には、車両加速度の目標値を車両加速度制限値とする。また、車両加速度の目標値が車両減速度制限値以下である場合には、車両加速度の目標値を車両減速度制限値とする。
　さらに、車両加速度制限値及び車両減速度制限値は、車両１０の力学的パラメータで決定される所定値とする。そして、車体の重心移動によって倒立状態を保持できる限界、すなわち、姿勢制御の限界を各制限値として与える。これにより、車体の倒立姿勢を保持できる範囲内で、車両加速度の目標値が設定される。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、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Ｓ３－６）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪回転角速度の目標値を補正する（ステップＳ３－７）。具体的には、下記の式によって補正する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このように、駆動輪回転角速度制限値によって、駆動輪回転角速度の目標値を補正する。具体的には、駆動輪回転角速度目標値が駆動輪回転角速度制限値以下であるように補正する。そして、駆動輪回転角速度目標値が駆動輪回転角速度制限値以上である場合には、駆動輪回転角速度目標値を駆動輪回転角速度制限値とする。また、駆動輪回転角速度制限値は所定値とする。
　なお、駆動輪回転角速度が補正された場合、すなわち、上記式の第１行又は第３行の条件に該当する場合、車両加速度目標値との整合性を満たすために、車両加速度目標値を零に補正する。
　また、説明の簡略化のため、本実施の形態においては、車両１０が停止及び前進する場合のみについて説明するが、車両１０が後進する場合についても、同様の制御を導入することにより、同様の効果を得ることができる。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する（ステップＳ３－８）。具体的には、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって搭乗部位置の目標値を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって車体傾斜角の目標値を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　このように、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力と駆動モータ反トルクを考慮して、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する。そして、これらの車体傾斜トルクを、重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を動かす。具体的には、車両１０が加速するときには、搭乗部１４を前方へ動かす及び／又は車体を前方に傾ける。一方、車両１０が減速するときには、搭乗部１４を後方へ動かす及び／又は車体を後方に傾ける。また、搭乗部移動が限界に達したら、車体を傾け始める。
　これにより、細かい加減速に対する前後の車体傾斜がなくなり、乗員１５にとって乗り心地が向上する。また、ある程度の高速走行時でも直立状態を保つため、乗員１５にとって視界の変化が小さくなる。
　なお、本実施の形態においては、低加速度時及び／又は低速走行時に、搭乗部移動のみ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傾斜で対応させてもよい。車体を傾けることによって、乗員１５に作用する前後方向の力を軽減させることができる。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ３－９）。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搭乗部移動速度の目標値をそれぞれ算出する。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、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Ｓ３－１０）。具体的には、下記の式によって駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　このように、力学モデルによって推定された慣性力を打ち消すように駆動トルクを付加することで、制御の精度を高めることができる。
　また、下記の式によって能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　このように、力学モデルによって推定された重力や慣性力を打ち消すように推力を付加することで、制御の精度を高めることができる。
　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しているが、上記のフィードフォワード出力は与えなくてもよい。その場合には、フィードバック制御によって、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、その定常偏差は、積分ゲインを適用することで、低減させることもできる。
　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Ｓ３－１１）。具体的には、下記の式によって駆動モータ５２のフィードバック出力を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、下記の式によって能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　なお、各フィードバックゲインＫ**の値は、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。また、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してもよい。さらに、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3及びＫS5を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。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。
　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Ｓ３－１２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３に、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指令値として送信する。
　次に、非常走行・姿勢制御処理について説明する。
　図５は本発明の第１の実施の形態における非常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　なお、本実施の形態においては、能動重量部ブレーキ６３の作動後は、搭乗部位置計測値を再取得・更新せず、能動重量部ブレーキ６３の作動直前の搭乗部位置に基づいて制御を実行しているが、能動重量部ブレーキ６３の作動後も作動前と同様に搭乗部位置を取得してもよい。これにより、能動重量部ブレーキ６３の故障等によって搭乗部１４が移動した場合にも、適切に制御を実行できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、乗員１５の操縦操作量を取得する（ステップＳ５－３）。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。
　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Ｓ５－４）。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前後車両加速度の目標値とする。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車両加速度の目標値を補正する（ステップＳ５－５）。具体的には、１次補正を行った後に、その結果を用いて２次補正を行う。まず、車両加速度の目標値の１次補正を下記の式によって行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　また、αMax,A は車両加速度制限値、αMax,D は車両減速度制限値であり、各々、下記のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　さらに、αMax,A,0 は標準車両加速度制限値、αMax,D,0 は標準車両減速度制限値、ΔαMax は車両加速度制限値最大減少量であり、各々、下記のように表される。
　また、θ1,Max,f は前方への最大傾斜角、λS,Max,f は搭乗部１４の基準位置から可動域前縁までの距離、θ1,Max,r は後方への最大傾斜角、λS,Max,r は搭乗部１４の基準位置から可動域後縁までの距離である。さらに、λS,Max,L は搭乗部可動域全長であり、
λS,Max,L ＝λS,Max,f ＋λS,Max,r 
である。
　このように、能動重量部ブレーキ６３の作動時に、車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させる。まず、搭乗部１４の固定位置に応じて、車両加速度制限値と車両減速度制限値の減少量を決定する。
　具体的には、搭乗部１４の可動域前縁から固定位置までの距離に比例した量だけ、車両加速度制限値を減少させる。なお、搭乗部１４が可動域前縁で固定された場合には、車両加速度制限値は変更しない。また、搭乗部１４が可動域後縁で固定された場合には、車両加速度制限値を最大減少量だけ減少させる。
　また、搭乗部１４の可動域後縁から固定位置までの距離に比例した量だけ、車両減速度制限値を減少させる。なお、搭乗部１４が可動域前縁で固定された場合には、車両減速度制限値を最大減少量だけ減少させる。また、搭乗部１４が可動域後縁で固定された場合には、車両減速度制限値は変更しない。
　このように、搭乗部１４の固定位置に基づいて制限値を補正することで、現状の車両１０が有する実際の加減速性能の限界に応じた制限値の補正が可能となり、能動重量部モータ６２の故障時においても、安全な範囲内で車両１０の性能を最大限に発揮することができる。
　また、力学モデルに基づいて、制限値の減少率又は減少量を決定する。具体的には、車両１０の加減速に伴って車体に作用する慣性力と駆動モータ反トルクを重力の作用によって打ち消すことができる限界、すなわち、現状の車体重心の移動限界を考慮して、制限値の減少量を決定する。
　このように、車体姿勢制御における加減速の限界をより正確に考慮することで、更に高い安全性と走行性能を実現できる。
　なお、本実施の形態においては、線形の関数によって制限値を決定しているが、より厳密な非線形関数によって決定してもよい。その際、非線形関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。
　また、本実施の形態においては、標準的な乗員１５や搭載物の搭載時における車体や搭乗部１４の重量や重心位置に基づいて、制限値を補正しているが、乗員１５や搭載物の重量や重心位置に応じて、制限値を補正してもよい。例えば、搭載重量センサを備え、その計測値に基づいて、車体や搭乗部１４の重量や重心位置の値、及び、制限値の補正量を決定してもよい。
　次に、主制御ＥＣＵ２１は、車両加速度の目標値の２次補正を下記の式によって行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　このように、車両減速度制限値に応じて、車両加速度制限値を更に減少させる。つまり、車両加速度制限値が車両減速度制限値よりも小さくなるように、車両減速度制限値を補正する。具体的には、搭乗部固定時における車両加速度制限値と車両減速度制限値の比が、搭乗部解放時における車両加速度制限値と車両減速度制限値の比よりも小さくなるように、搭乗部固定時の車両加速度制限値の値を補正する。このように、車両１０の最大加速度と最大減速度を適切な比率に補正することで、例えば、加速後に制動できなくなるような状態に陥ることを確実に防止し、過剰に運動性能を制限することなく、安全性と操縦性を保障できる。
　なお、本実施の形態においては、加速性能と減速性能が所定の比率となるように制限値を補正しているが、最低限の減速性能を保障するようにしてもよい。例えば、車両減速度制限値が所定の閾（しきい）値以下である場合には、車両加速度制限値を零とすることで加速を禁止し、一度車両１０を停止させた後は再び走行できないようにしてもよい。これにより、更に安全性を高めることができる。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、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Ｓ５－６）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪回転角速度の目標値を補正する（ステップＳ５－７）。具体的には、下記の式によって補正する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　このように、車両減速度制限値に応じて、駆動輪回転角速度制限値を減少させる。つまり、最高速度からの最小制動距離が所定の制限値以下になるように、駆動輪回転角速度制限値を補正する。具体的には、搭乗部固定時における最高速度からの最小制動距離が、搭乗部解放時における最高速度からの最小制動距離以下になるように、駆動輪回転角速度制限値の値を補正する。このように、車両１０の最高速度を現状の制動性能に応じた速度に補正することで、例えば、加速後に制動できなくなるような状態に陥ることを確実に防止し、過剰に運動性能を制限することなく、安全性と操縦性を保障できる。
　なお、本実施の形態においては、制動距離が所定の範囲内となるように制限値を補正しているが、最低限の減速性能を保障するようにしてもよい。例えば、車両減速度制限値が所定の閾値以下である場合には、駆動輪回転角速度制限値を零とすることで走行を禁止し、車両１０を停止させるようにしてもよい。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ５－８）。具体的には、車両加速度の目標値と車両速度の目標値から、下記の式によって車体傾斜角の目標値を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　このように、車両加速度の目標値と搭乗部１４の固定位置に応じて、車体傾斜角の目標値を決定する。まず、車両加速度目標値に応じて、車体傾斜角目標値を決定する。具体的には、車両加速度目標値に対応するために必要な車体重心移動量に対して、搭乗部可動時に搭乗部１４の移動が担っていた重心移動量の分を搭乗部固定時には車体傾斜による重心移動によって補うように、車体傾斜角目標値を補正する。
　また、搭乗部１４の固定位置に応じて、車体傾斜角目標値を補正する。具体的には、搭乗部１４の基準位置からのずれに伴う重力トルクを打ち消すために、搭乗部１４のずれ方向と逆側に車体を余分に傾けるように、車体傾斜角目標値を補正する。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ５－９）。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、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、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Ｓ５－１０）。具体的には、通常走行・姿勢制御処理の場合と同様に、図４におけるステップＳ３－１０で使用した式によって駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定する。
　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Ｓ５－１１）。具体的には、下記の式によって駆動モータ５２のフィードバック出力を決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　なお、各フィードバックゲインＫ**の値は、搭乗部１４が固定された場合の力学モデルに基づいて決定された値、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。
　また、本実施の形態においては、搭乗部１４の可動時と固定時で異なるフィードバックゲインの値を用いているが、両条件で同じ値を用いてもよい。これにより、搭乗部１４が固定される瞬間における制御の切り替わりに伴う違和感が軽減されると共に、制御プログラムを簡素化することができる。
　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Ｓ５－１２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２に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指令値として送信する。
　このように、本実施の形態においては、搭乗部１４を固定した場合に車両加速度及び車両減速度の制限値を減少させる。具体的には、車両加速度及び車両減速度の目標値に対する制限値を減少させる。すなわち、ジョイスティック３１の操作量に応じて決定される車両加速度及び車両減速度の目標値を制限する。また、搭乗部１４の固定位置に応じて、各制限値の減少量を決定する。この場合、搭乗部１４の可動域前縁から固定位置までの距離に比例係数を乗じた値を車両加速度の制限値の減少量とする。また、搭乗部１４の可動域後縁から固定位置までの距離に比例係数を乗じた値を車両減速度の制限値の減少量とする。
　さらに、車両減速度の制限値に応じて、車両加速度の制限値を更に減少させる。すなわち、車両加速度の制限値が車両減速度の制限値よりも小さくなるように補正する。具体的には、搭乗部固定時の車両加速度の制限値と車両減速度の制限値との比が搭乗部可動時の車両加速度の制限値と車両減速度の制限値との比よりも小さくなるように、搭乗部固定時の車両加速度の制限値の値を補正する。さらに、車両減速度の制限値に応じて、駆動輪回転角速度の制限値を減少させる。すなわち、搭乗部固定時の最高速度からの制動距離が搭乗部可動時の最高速度からの制動距離以下になるように、搭乗部固定時の駆動輪回転角速度の制限値の値を補正する。また、搭乗部１４の固定位置に応じて、目標車体傾斜角を補正する。この場合、搭乗部１４の固定位置の座標値に負の係数を乗じた値を目標車体傾斜角の補正量とする。
　これにより、能動重量部モータ６２の異常に伴い、搭乗部１４が中立位置から大きく外れた位置で停止して固定された場合であっても、可能な限りの運動性能と十分な安全性を保障することができ、安全で快適な倒立型の車両１０を提供することができる。
　次に、本発明の第２及び第３の実施の形態について説明する。
　「背景技術」の項で説明したような従来の車両においては、能動重量部が基準位置（車両の重心が駆動輪接地点を通る鉛直線上にあるような位置）から大きく外れた位置にある場合に、ブレーキ作動によって固定されるときがある。例えば、車両の急加速時には、能動重量部を車両前方に大きく移動させる必要があるが、この時にブレーキが作動すると、車両の加減速に関わらず、能動重量部は常に前方に存在することになるので、安全性や快適性を十分に保障できない。車体のバランスを保つために、車体が常に後方に大きく傾いた状態に維持されるため、乗員に不快感や不安感を与える可能性がある。また、車両の重心可動量、すなわち、車両の加速性能又は減速性能が大きく制限されるため、場合によっては加速又は減速が不可能となる可能性がある。
　本発明の第２及び第３の実施の形態は、前記従来の車両の問題点を解決して、ブレーキを解除した場合に能動重量部が移動する方向を予測する移動方向予測手段が目標位置に近付く方向への移動を予測したときにはブレーキを解除することによって、能動重量部が中立位置から大きく外れた位置で停止して固定された場合であっても、車体の姿勢が適切な状態に自動的に復帰するようにして、車体傾斜によって乗員に与える不快感や不安感、及び、操縦性の低下が解消され、使い勝手がよく、かつ、安全に使用することができる車両を提供することを目的とする。
　まず、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。
　図６は本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図、図７は本発明の第２の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。なお、図６において、（ａ）は加速走行、（ｂ）はブレーキ作動、（ｃ）はブレーキ解除、（ｄ）は状態復帰を示す。
　本実施の形態において、入力装置３０は、図７に示されるように、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック３１に加えて、移動許可手段としての復帰許可スイッチ３２を備える。そして、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可する場合には、復帰許可スイッチ３２を操作することによって、許可信号が送信されるようになっている。
　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及び復帰許可スイッチ３２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及び復帰許可スイッチ３２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。
　そして、車両制御装置２０は、機能の観点から、能動重量部ブレーキ６３を解除した際の搭乗部１４の移動方向を予測する移動方向予測手段と、所定の周期で断続的に発信する周期信号を取得する周期信号取得手段を備える。
　前記車両制御装置２０によって姿勢制御が行われることで、車両１０は、加速走行時には、図６（ａ）に示されるように、搭乗部１４を前方に移動した状態で加速する。そして、加速走行中に能動重量部モータ６２に異常が発生すると、すなわち、アクチュエータ異常が発生すると、能動重量部ブレーキ６３を作動させる。すると、加速終了後、車体の倒立姿勢を保つために、図６（ｂ）に示されるように、車体を後方に傾ける。続いて、所定の条件が満たされるとブレーキ解除が行われ、能動重量部ブレーキ６３を解除して重力による搭乗部１４の後方移動を許可する。すると、図６（ｃ）に示されるように、搭乗部１４の後方移動と共に、車体の倒立姿勢を保つために車体を起き上がらせる。そして、図６（ｄ）に示されるように、搭乗部１４が基準位置に復帰し、車体姿勢が直立状態に復帰すると、この状態、すなわち、復帰状態で、再度能動重量部ブレーキ６３を作動させ、搭乗部１４を基準位置で固定する。
　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、その説明を省略する。
　次に、本実施の形態における車両１０の動作について詳細に説明する。まず、車両制御処理の概要について説明する。
　図８は本発明の第２の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。
　車両制御処理において、車両制御装置２０は、まず、モータ正常判定を行い、モータが正常であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、モータが正常であると判定すると、車両制御装置２０は、ブレーキ解除を行う（ステップＳ１２）。
　続いて、車両制御装置２０は、通常走行・姿勢制御処理を実行し（ステップＳ１３）、搭乗部１４を適切に移動させながら、車体の姿勢を保持しつつ、乗員１５からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。なお、該車両制御処理は、所定の時間間隔（例えば、１００〔μｓ〕毎）で繰り返し実行される。ステップＳ１１～Ｓ１３の動作は、前記第１の実施の形態における図３に示されるステップＳ１～Ｓ３の動作と同様である。
　一方、モータが正常であるか否かを判定して異常である場合、車両制御装置２０は、ブレーキ制御処理を実行する（ステップＳ１４）。ブレーキ制御処理では、車両１０の状態に応じて、能動重量部ブレーキ６３を作動又は解除する。
　続いて、車両制御装置２０は、非常走行・姿勢制御処理を実行し（ステップＳ１５）、搭乗部１４が固定された状態で、車体の姿勢を保持しつつ、乗員１５からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。
　次に、ブレーキ制御処理について説明する。
　図９は本発明の第２の実施の形態におけるブレーキ制御処理の動作を示すフローチャートである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、解放時移動速度を予測する（ステップＳ１４－２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、各状態量から、能動重量部ブレーキ６３を解除して搭乗部１４を解放した時の搭乗部１４の移動速度の推定値を下記の式によって取得する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　上記の式によって得られる推定値は、少し先の未来における搭乗部１４の移動速度を推定した値である。なお、Ｔは進み時間（所定値）である。また、ＦS は搭乗部１４に作用する作用力であり、下記の式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　作用力ＦS を表す上記の式の各項は以下の作用に相当する。
第１項：車体が傾くことによる重力の作用
第２項：車両１０が加減速することによる慣性力の作用
第３項：車体の回転運動による慣性力の作用
第４項：搭乗部１４の移動速度に対する粘性摩擦力の作用
　なお、上記式の中の車体傾斜角加速度及び駆動輪回転角加速度の値は、車体傾斜角及び駆動輪回転角の計測値を２階時間微分（差分）することで得られる。また、搭乗部移動速度の値は、搭乗部位置の値を１階時間微分（差分）することで得られる。
　このように、本実施の形態においては、搭乗部１４を解放した場合に予測される搭乗部１４の移動速度を求める。つまり、現時点で能動重量部ブレーキ６３を解除した場合、又は、解除状態を継続した場合における所定時間後の搭乗部移動速度を予測する。具体的には、搭乗部１４に作用している力である作用力に基づいて、解放時移動速度を予測する。例えば、搭乗部１４が静止している場合、目標位置に向かう方向に作用力が働いているときには、能動重量部ブレーキ６３の解除時に搭乗部１４が目標位置へ向けて移動すると予測し、能動重量部ブレーキ６３を解除して搭乗部１４を解放する。このように、搭乗部１４に作用する力を考慮することで、確実に搭乗部１４を適切な方向に移動させることができる。
　また、車体傾斜状態、駆動輪回転状態、及び、搭乗部移動状態に基づいて、作用力を推定する。具体的には、作用力として、車体傾斜に伴う重力の作用、駆動輪回転加速度に伴う慣性力の作用、車体傾斜加速度に伴う慣性力の作用、及び、搭乗部１４の移動速度に対する粘性摩擦力を考慮する。これにより、専用のセンサを追加することなく、高精度に作用力すなわち解放時移動速度を予測できる。
　さらに、現時点での搭乗部１４の移動速度に基づいて、解放時移動速度を予測する。例えば、目標位置に向かう搭乗部１４の移動速度が所定の値よりも高い場合、作用力の方向に関わらず、能動重量部ブレーキ６３を解除状態に維持し、慣性による搭乗部１４の移動を継続させる。このように、搭乗部１４の慣性を活用することで、より効率的に素早く搭乗部１４を目標位置に近付けることができる。
　さらに、車両速度又は駆動輪回転角速度に基づいて、減速時間を決定する。この場合、車両速度が高いほど、車両１０が停止するまでの時間が長く、車体傾斜に及ぼす影響が大きい、すなわち、前方傾斜確率が大きいと判断する。
　なお、本実施の形態においては、作用力として重力、粘性摩擦力、慣性力等を考慮しているが、その一部を省略してもよい。また、乾性摩擦、モータの逆起電力等の他の要素を考慮してもよい。
　また、本実施の形態においては、非線形の関数によって作用力を決定しているが、線形近似した簡単な関数によって決定してもよい。また、非線形の関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。　
　さらに、本実施の形態においては、作用力の大きさや方向を推定手段によって取得しているが、別の手段によって取得してもよい。例えば、能動重量部ブレーキ６３に作用する摩擦力の大きさを計測する力センサを備え、その計測値に基づいて作用力の大きさや方向を決定してもよい。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、移動方向判定を行い、方向がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－３）。すなわち、搭乗部１４の予測される移動方向が基準位置へ向かう方向であるか否かを判定する。判定条件、すなわち、適切な方向であると判定する条件は、下記の式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　なお、搭乗部位置（能動重量部位置）λS の値は、基準位置を零とする。該基準位置は、車体が直立状態にあるときの車両１０の重心が、鉛直線及び駆動輪１２の回転軸に平行で駆動輪１２の接地点を通る平面上に位置するような搭乗部１４の位置を表す。
　本実施の形態における移動方向判定では、予測される能動重量部ブレーキ６３の解除時における搭乗部１４の移動方向が目標位置へ向かう方向であるか否かを判定する。具体的には、搭乗部１４の目標位置に相当する値を零とするとき、実際の搭乗部１４の位置と推定された解放時移動速度との積が所定の負の値よりも小さい場合に、適切な方向であると判定する。このように、搭乗部１４が適切な方向に移動すると予測される場合にのみ能動重量部ブレーキ６３を解除することで、推力を与えるアクチュエータを用いることなく搭乗部１４を適切な位置まで移動させることが可能となり、アクチュエータ故障時の車体傾斜による乗員１５の不安感や不快感を解消できる。
　また、搭乗部１４を移動させる目標となる位置である目標位置を基準位置とする。そして、搭乗部１４が基準位置に向けて移動すると判断される場合に、能動重量部ブレーキ６３を解除する。このように、搭乗部１４を基準位置とすることで、車両１０の停止時に搭乗部１４を水平な姿勢に保持することが可能となり、乗員１５の不安感や不快感を解消するのと共に、重心移動可能量を前後で同程度とすることで、加速性能と減速性能の一方のみを著しく低下させることを防ぎ、ある程度の操縦性を保障できる。
　このように、本実施の形態においては、搭乗部１４を移動させる目標となる位置を点として与えているが、ある程度の範囲として目標位置を与えてもよい。これにより、目標位置付近での細かいブレーキ制御が不要になり、ブレーキ状態の頻繁な切替に伴う振動の発生を防ぐことができる。
　また、本実施の形態においては、目標位置を所定の基準位置に設定しているが、目標位置を状況に応じて変化させてもよい。例えば、乗員１５や搭載物の重心位置を取得する搭載荷重重心位置取得手段を備え、その値に応じて目標位置を修正してもよい。これにより、搭載荷重の状態に関わらず、搭乗部１４を必ず水平に保持することができる。
　さらに、車両１０の走行目標に応じて、目標位置を変化させてもよい。例えば、乗員１５によって加速目標が入力された場合には、目標位置を車両１０の目標進行方向側に移してもよい。これにより、能動重量部モータ６２の故障時においても、正常時に近い加減速性能を達成できる。
　そして、移動方向判定の結果、搭乗部１４の予測される移動方向が基準位置へ向かう方向であり、方向がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、移動速度判定を行い、速度がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－４）。なお、方向がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－７）、ブレーキ制御処理を終了する。
　移動速度判定では、搭乗部１４の移動速度が許容範囲内であるか否かを判定する。そして、実際の搭乗部１４の移動速度の絶対値と予測された解放時移動速度の絶対値が共に所定の閾値以下である場合に、許容範囲内であると判定する。搭乗部１４の移動速度が高くなると能動重量部ブレーキ６３を作動することで、搭乗部１４の移動速度を所定の制限値以下に抑え、速く移動することによる乗員１５の不安感、及び、その後の停止時における衝撃に対する乗員１５の不快感や倒立姿勢制御への悪影響を軽減する。
　そして、移動速度判定の結果、搭乗部１４の予測される移動速度が許容範囲内であり、速度がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、乗員許可判定を行い、許可がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－５）。なお、速度がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－７）、ブレーキ制御処理を終了する。
　乗員許可判定では、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可しているか否かを判定する。主制御ＥＣＵ２１は、復帰許可スイッチ３２の操作状態を許可信号受信の有無によって判定し、許可信号を受信した場合には、乗員１５は許可していると判定する。これにより、能動重量部ブレーキ６３の解除に伴う搭乗部１４の不意の動作によって乗員１５に不安感を与えることを防ぐと共に、能動重量部モータ６２が異常状態にあることを乗員１５に認識させることができる。
　なお、本実施の形態においては、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可しない限り、移動方向予測によるブレーキ制御を実行しないが、特定の条件下では、乗員１５の許可状況に関わらずブレーキ制御を実行してもよい。例えば、搭乗部１４が目標位置から所定の距離以上離れた位置で固定された場合には、乗員１５の許可状況に関わらず、ブレーキ制御を実行してもよい。これにより、搭乗部１４を適切な位置に移動させる好機を確実に活かすことができる。
　そして、乗員許可判定の結果、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可し、許可がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部ブレーキ６３を解除し（ステップＳ１４－６）、ブレーキ制御処理を終了する。なお、許可がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－７）、ブレーキ制御処理を終了する。
　ブレーキ制御処理では、３つの条件がすべて適切である場合に限り、能動重量部ブレーキ６３を解除する。具体的には、主制御ＥＣＵ２１から能動重量部ブレーキ６３に作動電圧を入力する。
　なお、本実施の形態においては、能動重量部モータ６２の異常時に限り、前記ブレーキ制御処理を実行しているが、他の場合で実行してもよい。例えば、バッテリの残量低下により節電を要求された場合にブレーキ制御処理を実行することで、消費電力を低減することができる。
　このように、本実施の形態においては、能動重量部ブレーキ６３を解除した場合に搭乗部１４が移動する方向を予測し、その方向が目標位置に近付く方向であるときに能動重量部ブレーキ６３を解除する。具体的には、搭乗部１４の移動速度と作用力推定値によって移動方向を予測する。この場合、作用力が所定時間だけ作用した後の移動速度を推定して、移動方向を予測する。そして、搭乗部１４の停止時において、作用力が目標位置の方向に働くと予測される場合に能動重量部ブレーキ６３を解除する。また、搭乗部１４の移動時において、目標位置に向かう移動速度が所定の閾値よりも高い場合に能動重量部ブレーキ６３を解除する。さらに、車体傾斜角と車両加速度によって作用力を推定する。つまり、重力、摩擦力及び車両１０の加減速と車体の傾斜に伴う慣性力の影響を考慮する。
　また、搭乗部１４の移動速度が所定の閾値よりも高い場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動する。さらに、復帰許可スイッチ３２を備え、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可した場合に、能動重量部ブレーキ６３を解除する。さらに、搭乗部１４を移動させる能動重量部モータ６２の推力発生が不可能な場合にブレーキ制御処理を実行する。なお、車体が直立状態にあるときに車両１０の重心が駆動輪１２の接地点を通る鉛直線上にあるような搭乗部位置を目標位置とする。
　これにより、能動重量部モータ６２の異常に伴い、搭乗部１４が中立位置から大きく外れた位置で停止して固定された場合であっても、車体の姿勢が適切な状態に自動的に復帰するようにして、車体傾斜によって乗員１５に与えられる不快感や不安感、及び、操縦性の低下を解消することができる。
　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。
　図１０は本発明の第３の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。
　本実施の形態においては、搭乗部１４の移動状態の計測値を用いずに、ブレーキ制御処理を実行する。
　能動重量部モータ６２の故障状態によっては、推力の付加と搭乗部位置の取得が同時に不可能となる場合がある。例えば、能動重量部モータ６２の電流制御に必要な位相角の取得と搭乗部位置の取得に共通のセンサを用いる場合、そのセンサが故障すると、推力制御と搭乗部位置の取得が同時に不可能になる。このような故障モードに備えて、別のフェイルセーフ手段を用意することが必要であり、安価な車両１０の実現が困難になる可能性がある。
　そこで、本実施の形態においては、能動重量部ブレーキ６３の解除継続時間を制限する。具体的には、周期信号取得手段を備え、周期信号出力時に限り、能動重量部ブレーキ６３の解除を許可する。また、作用力の方向と異常発生直前の搭乗部位置に基づいて、能動重量部ブレーキ６３の状態を制御する。具体的には、作用力の値と異常発生直前の搭乗部位置の値との積が負である場合、能動重量部ブレーキ６３を解除する。さらに、基準位置検出手段を備え、搭乗部１４が基準位置に到達したとき能動重量部ブレーキ６３の解除を禁止する。
　これにより、搭乗部１４の推力付加と移動状態取得の両方が不可能であっても、ブレーキ制御処理の実行が可能となり、より安全で安価な倒立型の車両１０を提供することができる。
　図１０に示されるように、本実施の形態においては、能動重量部制御システム６０は、基準位置検出手段としての基準位置検出センサ６４を備える。該基準位置検出センサ６４は、搭乗部１４が基準位置に到達したことを検出すると、到達信号を主制御ＥＣＵ２１に送信する。
　本実施の形態においては、基準位置検出センサ６４として、光検出型の近接センサを用いる。具体的には、搭乗部１４を含む可動部に遮蔽（へい）板を具備し、固定部である本体部１１の搭乗部１４の基準位置に相当する位置に発光部と受光部とを具備し、発光部からの光が遮蔽板によって遮られることで受光部が受光できない場合に、到達信号を主制御ＥＣＵ２１に送信する。
　なお、その他の点の構成については、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
　次に、本実施の形態における車両１０の動作について説明する。ここでは、ブレーキ制御処理について説明する。
　図１１は本発明の第３の実施の形態におけるブレーキ制御処理の動作を示すフローチャートである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、作用力を予測する（ステップＳ１４－１２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、各状態量から、搭乗部１４に作用する作用力（搭乗部作用力）ＦS を下記の式によって取得する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　作用力ＦS を表す上記の式の各項は以下の作用に相当する。
第１項：車体が傾くことによる重力の作用
第２項：車両１０が加減速することによる慣性力の作用
第３項：車体の回転運動による慣性力の作用
　なお、上記式の中の車体傾斜角加速度及び駆動輪回転角加速度の値は、車体傾斜角及び駆動輪回転角の計測値を２階時間微分（差分）することで得られる。
　続いて、主制御ＥＣＵ２１は、移動方向判定を行い、方向がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－１３）。すなわち、搭乗部作用力が基準位置へ向かう方向に作用しているか否かを判定する。判定条件、すなわち、適切な方向であると判定する条件は、下記の式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　本実施の形態における移動方向判定では、搭乗部１４に作用する力が搭乗部１４を目標位置へ向かう方向に作用しているか否かを判定する。具体的には、搭乗部１４の目標位置に相当する値を零とする場合、モータ異常発生直前の搭乗部位置と推定された作用力との積が所定の負の値よりも小さいときに、適切な方向であると判定する。このように、モータ異常検出直前の搭乗部位置について、その正負によって搭乗部１４を移動させるべき方向を判断することにより、モータ異常発生後に搭乗部１４の位置が不明であっても、搭乗部１４を目標位置に向けて移動させることが可能となり、モータ異常発生時の車体姿勢をある程度適切な状態に復帰させることができる。
　なお、本実施の形態においては、目標位置である基準位置に基準位置検出センサ６４を１つ備えるが、基準位置検出センサ６４を複数備え、各取付位置を目標位置の候補として、それらを搭載物重心位置や加減速目標に応じて選択できるようにしてもよい。これにより、選択的な目標位置に搭乗部１４を誘導することが可能となる。
　そして、移動方向判定の結果、搭乗部作用力が基準位置へ向かう方向に作用し、方向がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、周期信号許可判定を行い、時刻がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－１４）。なお、方向がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－１８）、ブレーキ制御処理を終了する。
　周期信号許可判定では、能動重量部ブレーキ６３の解除が許可されている時刻であるか否かを判定する。判定条件、すなわち、能動重量部ブレーキ６３を解除する条件は、下記の式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　なお、ｔは時刻、ＴH は解除許可時間（所定値）、ＴL は解除禁止時間（所定値）である。
　周期信号許可判定（解除継続時間制限）では、時刻によって、能動重量部ブレーキ６３の解除を禁止する。具体的には、能動重量部ブレーキ６３の解除の許可と禁止を周期的に繰り返す。つまり、所定の解除許可時間だけ解除を許可した後、所定の解除禁止時間だけ解除を禁止することを繰り返す。このように、能動重量部ブレーキ６３の解除を継続する時間を所定の解除許可時間内に制限することで、搭乗部移動状態を取得できない場合でも、搭乗部１４の移動速度が過剰に上昇することを確実に防止できる。
　なお、本実施の形態においては、他の解除許可条件とは無関係に、周期的な能動重量部ブレーキ６３の強制作動を実行しているが、他の条件に適応させてもよい。例えば、移動方向判定で能動重量部ブレーキ６３の解除を許可された時点からの時間を時刻として、周期信号許可判定を実行してもよい。これにより、搭乗部１４をより効率的に素早く目標位置に誘導できる。
　そして、周期信号許可判定の結果、能動重量部ブレーキ６３の解除が許可され、時刻がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、乗員許可判定を行い、許可がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１４－１５）。なお、時刻がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－１８）、ブレーキ制御処理を終了する。
　乗員許可判定では、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可しているか否かを判定する。主制御ＥＣＵ２１は、復帰許可スイッチ３２の操作状態を許可信号受信の有無によって判断し、許可信号を受信した場合には、乗員１５は許可していると判定する。これにより、能動重量部ブレーキ６３の解除に伴う搭乗部１４の不意の動作によって乗員１５に不安感を与えることを防ぐと共に、能動重量部モータ６２が異常状態にあることを乗員１５に認識させることができる。
　そして、乗員許可判定の結果、乗員１５が能動重量部ブレーキ６３の解除を許可し、許可がＯＫであると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、基準位置到達判定を行い、未到達であるか否かを判定する（ステップＳ１４－１６）。なお、許可がＯＫでないと判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－１８）、ブレーキ制御処理を終了する。
　基準位置到達判定では、搭乗部１４が既に基準位置に到達しているか否かを判定する。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、搭乗部１４が基準位置に到達しているか否かを到達信号受信の有無によって判断し、到達信号を受信した場合には、搭乗部１４が基準位置に到達していると判定する。これにより、搭乗部移動状態の計測値を取得不可能であっても、搭乗部１４を適切な位置で固定できる。
　なお、本実施の形態においては、搭乗部１４を移動させる目標となる位置を点として与えているが、ある程度の範囲として目標位置を与えてもよい。例えば、搭乗部１４の基準位置から所定の距離だけ前後離れた２点に基準位置検出センサ６４をそれぞれ取り付け、一方の基準位置検出センサ６４から到達信号を受信した時点で、搭乗部１４が許容範囲内に存在すると判断して、以降のブレーキ解除を禁止してもよい。
　そして、基準位置到達判定の結果、搭乗部１４が未だに基準位置に到達しておらず、未到達であると判定された場合、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部ブレーキ６３を解除し（ステップＳ１４－１７）、ブレーキ制御処理を終了する。なお、到達していると判定された場合には、能動重量部ブレーキ６３を作動し（ステップＳ１４－１８）、ブレーキ制御処理を終了する。
　ブレーキ制御処理では、４つの条件がすべて適切である場合に限り、能動重量部ブレーキ６３を解除する。具体的には、主制御ＥＣＵ２１から能動重量部ブレーキ６３に作動電圧を入力する。
　このように、本実施の形態においては、搭乗部１４の移動状態の計測値を用いずに、ブレーキ制御処理を実行する。具体的には、作用力の値と異常発生直前の搭乗部位置の値との積が負である場合、能動重量部ブレーキ６３を解除する。また、所定の解除時間だけ、能動重量部ブレーキ６３の解除を許可する。さらに、搭乗部１４が基準位置に到達したとき能動重量部ブレーキ６３の解除を禁止する。
　これにより、搭乗部１４の推力付加と移動状態取得の両方が不可能であっても、ブレーキ制御処理の実行が可能となり、より安全で安価な倒立型の車両１０を提供することができる。
　さらに、本発明の第２及び第３の実施の形態においては、従来の技術の問題点を解決する手段として、以下のようなものを示すことができる。
　回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、前記駆動輪に与える駆動トルク及び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、前記能動重量部ブレーキを解除した際の能動重量部の移動方向を予測する移動方向予測手段を備え、前記能動重量部が目標位置に近付く方向へ移動することを前記移動方向予測手段が予測した場合に前記能動重量部ブレーキを解除する車両。
　この構成によれば、車体の姿勢が適切な状態に自動的に復帰するようにして、車体傾斜によって乗員に与える不快感や不安感、及び、操縦性の低下を解消することができる。
　他の車両においては、さらに、前記移動方向予測手段は、前記能動重量部の移動速度及び前記能動重量部に作用する作用力の推定値によって前記移動方向を予測する。
　更に他の車両においては、さらに、前記移動方向予測手段は、前記作用力が所定時間だけ作用した後の移動速度を推定して前記移動方向を予測する。
　これらの構成によれば、能動重量部の移動方向を正確に予測することができる。
　更に他の車両においては、さらに、前記移動方向予測手段は、車体傾斜角及び車両速度によって前記作用力を推定する。
　この構成によれば、能動重量部に作用する力の大きさを計測しなくても、能動重量部の移動方向を予測することができる。
　更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部の移動速度が所定の閾値より高い場合に前記能動重量部ブレーキを作動する。
　更に他の車両においては、さらに、所定の周期で断続的に発信する周期信号を取得する周期信号取得手段を更に備え、前記車両制御装置は、前記周期信号取得手段が前記周期信号を取得できないときに前記能動重量部ブレーキの解除を禁止する。
　これらの構成によれば、能動重量部が高速で移動することによる乗員の不安感、及び、高速移動から急停止した時の衝撃を低減することができる。
　更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、移動許可手段を備え、乗員が前記移動許可手段を操作して、能動重量部ブレーキの解除を許可した場合に前記能動重量部ブレーキを解除する。
　この構成によれば、能動重量部が不意に移動することによる乗員の不安感を防止することができる。
　更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記能動重量部を移動させる能動重量部アクチュエータの推力発生が不可能な場合に前記能動重量部ブレーキの制御を実行する。
　この構成によれば、アクチュエータに異常が発生しても、車体の姿勢を適切な状態に自動的に復帰させることができる。
　なお、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。
　本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に適用することができる。
１０　　車両
１２　　駆動輪
１４　　搭乗部
２０　　車両制御装置
６３　　能動重量部ブレーキ

Claims (8)

  1. 　回転可能に車体に取り付けられた駆動輪と、
    　前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部と、
    　該能動重量部を車体に対して固定する能動重量部ブレーキと、
    　前記駆動輪に与える駆動トルク及び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、前記能動重量部を車体に対して固定した場合に、車両加速度及び車両減速度の制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度より減少させることを特徴とする車両。
  2. 　前記車両制御装置は、車両加速度及び車両減速度の目標値に対する制限値を能動重量部を車体に対して固定する直前の車両加速度及び車両減速度の目標値より減少させる請求項１に記載の車両。
  3. 　前記車両制御装置は、前記能動重量部の固定位置に応じて前記制限値の減少量を決定する請求項１又は２に記載の車両。
  4. 　前記車両制御装置は、前記能動重量部の可動域前縁から前記固定位置までの距離に応じて車両加速度の制限値の減少量を決定し、前記能動重量部の可動域後縁から前記固定位置までの距離に応じて車両減速度の制限値の減少量を決定する請求項３に記載の車両。
  5. 　前記車両制御装置は、車両減速度の制限値に応じて車両加速度の制限値を更に減少させる請求項１～４のいずれか１項に記載の車両。
  6. 　前記車両制御装置は、車両加速度の制限値が車両減速度の制限値よりも小さくなるように補正する請求項５に記載の車両。
  7. 　前記車両制御装置は、車両減速度の制限値に応じて駆動輪回転角速度の制限値を減少させる請求項５に記載の車両。
  8. 　前記車両制御装置は、前記能動重量部の固定位置に応じて目標車体傾斜角を補正する請求項１～７のいずれか１項に記載の車両。
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