车辆的制作方法

专利名称：车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆，例如涉及一种利用倒立摆姿态控制的车辆。
背景技术：
利用倒立摆姿态控制的车辆(下面简称为倒立摆车辆)受到注目。例 如，提出了专利文献1的搬送装置。日本专利特开2004-129435号公报
在该专利文献1的搬送装置中，利用传感器部检测壳体的平衡状态和 动作状态的同时，控制部对旋转体的动作进行控制，以使搬送装置静止或 将其移动。
而且，根据车体的倾斜角，移动平衡锤(平衡器)，从而进行姿态控制。
但是，在上述专利文献l所记载的车辆中，通过前后移动平衡器来进 行姿态控制，但没有公开在车辆加减速时的具体控制方法。
还有，在加减速时，由于伴随加速度的惯性力和驱动轮的反转矩作用 在车体(被倒立支撑部)上，因此需要将车体的重心向加速度方向移动， 以保持车体的平衡。
一般来说，平衡器的质量小于车体(如果为了姿态控制而增加质量， 则会降低燃油效率)，移动距离也受到限制，因此基于平衡器移动的重心 移动量相对比较小。这样，为了在高加减速时保持车体的平衡，即使移动 了平衡器，还需要使车体大幅度倾斜。另一方面，如果为了与加速度相对 应、或为了抑制车体倾斜而增大了平衡器时，由于相对于车体的质量增大， 因此需要提高车体的刚性。其结果，车辆整体的重量增加，导致车体大型 化，并且燃油效率降低，因此没有现实性。
例如，没有使用平衡器时，加速度为0.4G时，车体需要向前方倾斜 20度以上。
10伴随这样的车体倾斜，在急加速或急减速时，搭乘者需要大幅度倾斜， 搭乘者的视野也上下大幅度移动，因此乘坐的感觉不好。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种乘坐感觉好的利用倒立摆姿态控制 的车辆。
(1) 为实现上述目的，本发明之1记载的发明提供一种车辆，其特 征在于，具有驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可 相对移动地配置于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单 元；和根据上述目标行驶状态，利用车体相对于上述旋转轴的转动和上述 搭乘部相对于上述车体的移动来调整上述车体的重心的同时对行驶进行 控制的行驶控制单元。
(2) 本发明之2记载的发明提供本发明之1记载的车辆，其特征在 于，上述行驶控制单元具有根据上述所获取的目标行驶状态决定上述驱 动轮的驱动转矩、和用于移动上述搭乘部的移动推力的决定单元；将上述 决定单元决定的驱动转矩赋予上述驱动轮的驱动单元；和将上述决定单元 决定的移动推力赋予上述搭乘部的搭乘部移动单元。
(3) 本发明之3记载的发明提供本发明之1记载的车辆，其特征在 于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；和基于一 .匕述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定 用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元，上述行驶控制单元 根据上述目标行驶状态、上述目标倾斜角、上述目标位置，利用上述车体 的转动和上述搭乘部的移动，调整上述车体的重心的同时，对行驶进行控 制。
(4) 本发明之4记载的发明提供本发明之1或2记载的车辆，其特 征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾 斜角的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决 定用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的 倾斜角的倾斜角检测单元；和检测上述搭乘部位置的位置检测单元，上述 决定单元基于利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角和利用上述目标倾斜角决定单元决定的车体的目标倾斜角，决定上述驱动轮的驱动 转矩，基于利用上述位置检测单元检测出的搭乘部位置和利用上述目标位 置决定单元决定的搭乘部的目标位置，决定上述搭乘部的移动推力。
(5) 本发明之5记载的发明提供本发明之2记载的车辆，其特征在
于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用
于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾斜 角的倾斜角检测单元；检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位置的 位置检测单元；基于上述目标倾斜角决定上述驱动轮的前馈驱动转矩、和 基于上述搭乘部的目标位置决定上述搭乘部的前馈移动推力的前馈输出 决定单元；以及根据利用上述目标倾斜角决定单元决定的目标倾斜角与利 用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之间的偏差决定上述驱动 轮的反馈驱动转矩、和根据利用上述目标位置决定单元决定的目标位置与 利用上述倾斜检测单元检测出的搭乘部位置之间的偏差决定上述搭乘部 的反馈移动推力的反馈输出决定单元，上述决定单元根据上述前馈驱动转 矩和反馈驱动转矩之和决定上述驱动轮的驱动转矩，根据上述前馈移动推 力和上述反馈移动推力之和决定上述搭乘部的移动推力。
(6) 本发明之6记载的发明提供本发明之1-5中任一项记载的车辆， 其特征在于，具有根据用于操作本车辆的操作部件的操作状态获取目标加 速度的目标加速度获取单元，上述目标获取单元获取上述目标加速度作为 目标行驶状态。
(7) 本发明之7记载的发明提供本发明之2-6中任一项记载的车辆， 其特征在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步 根据上述所指定的体感加速度的程度，决定上述驱动转矩和上述移动推 力。
(8) 本发明之8记载的发明提供本发明之1或6记载的车辆，其特 征在于，具有平衡器、和用于移动上述平衡器的平衡器移动机构，上述行 驶控制单元根据上述所获取的目标行驶状态，利用车体相对于上述旋转轴 的转动、基于上述平衡器移动机构的上述平衡器的移动、和搭乘部相对于 上述车体的移动，调整上述车体的重心的同时，对行驶进行控制。
12(9) 本发明之9记载的发明提供本发明之8记载的车辆，其特征在 于，上述行驶控制单元在上述所获取的目标加速度小于规定的阈值时，利 用上述车体的倾斜和上述平衡器的移动，调整上述车体的重心的同时对行 驶进行控制，在上述所获取的目标加速度在规定的阈值以上时，上述平衡 器固定在与该目标加速度的朝向相应的可能移动的移动边界位置上，利用 上述车体的倾斜和上述搭乘部的移动，调整上述车体的重心的同时对行驶 进行控制。
(10) 本发明之IO记载的发明提供本发明之1-9中任一项记载的车辆， 其特征在于，具有获取包括加在上述搭乘部上的重量体的上述搭乘部的质 量的质量获取单元，上述行驶控制单元根据利用上述质量获取单元所获取 的搭乘部的质量，调整上述车体的重心的同时，对行驶进行控制。
(11) 本发明之11记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有
驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；和基于上述目标行驶 状态，对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘部移动单元的上述搭乘 部的移动中的至少--个进行控制，由此来调整上述车体的重心位置的同时 对行驶进行控制的行驶控制单元，上述行驶控制单元根据上述目标行驶状 态的变化的低频成分决定上述驱动轮的驱动转矩，根据高频成分决定用于 移动上述搭乘部的移动推力。
(12) 本发明之12记载的发明提供本发明之11记载的车辆，其特征 在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述行驶控制单元进一歩根 据上述所指定的体感加速度，决定上述驱动转矩和上述移动推力。
(13) 本发明之13记载的发明提供本发明之11或12记载的车辆， 其特征在于，具有根据上述所获取的目标行驶状态的低频成分决定基于 上述车体的转动的目标倾斜角的目标倾斜角决定单元；和基于上述目标行 驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位 置决定单元，上述行驶控制单元根据上述所决定的目标倾斜角决定上述驱 动轮的驱动转矩，根据上述所决定的目标位置决定用于移动上述搭乘部的 移动推力。(14) 本发明之14记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有
驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；检测车速的车速检测 单元；和基于上述目标行驶状态对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭 乘部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，由此来调整上 述车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元，上述行驶控制 单元对上述驱动和搭乘部的移动中的至少一个进行控制，以使与上述车速 成比例地增大上述车体的转动角度。
(15) 本发明之15记载的发明提供本发明之14记载的车辆，其特征 在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步根据上 述所指定的体感加速度的程度，决定上述驱动转矩和上述移动推力。
(16) 本发明之16记载的发明提供本发明之14记载的车辆，其特征 在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜 角的目标倾斜角决定单元；和基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决 定用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元，上述决定单元根 据上述目标行驶状态、上述目标倾斜角和上述目标位置，相对于上述基准 决定上述驱动转矩和上述移动推力。
(17) 本发明之17记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；根据上述所获取的目 标行驶状态决定上述驱动轮的驱动转矩和用于移动上述搭乘部的移动推 力的决定单元；和通过利用上述所决定的驱动转矩对基于上述驱动单元的 驱动进行控制、利用上述所决定的移动推力对基于上述搭乘部移动单元的 上述搭乘部的移动进行控制，来调整上述车体的重心位置的同时对行驶进 行控制的行驶控制单元，上述决定单元利用上述所获取的目标行驶状态， 当车体姿态控制所需要的驱动转矩与车辆行驶控制所需要的驱动转矩的 朝向不同时，将其中任意一方的驱动转矩决定为上述驱动轮的驱动转矩， 而根据另一方的驱动转矩和上述目标行驶状态，决定移动推力。
14(18) 本发明之18记载的发明提供本发明之17记载的车辆，其特征 在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步根据上 述所指定的体感加速度的程度，决定上述驱动转矩和上述移动推力。
(19) 本发明之19记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有
驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；检测作用于上述车体 的扰动的扰动检测单元；和基于上述目标行驶状态，通过对基于上述驱动 单元的驱动和基于上述搭乘部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一 个进行控制，来调整上述车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控 制单元，上述行驶控制单元根据上述扰动的高频成分决定上述驱动轮的驱 动转矩，根据上述所获取的目标行驶状态和上述检测出的扰动的低频成分 决定用于移动上述搭乘部的移动推力。
(20) 本发明之20记载的发明提供本发明之19记载的车辆，其特征 在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述行驶控制单元进一步根 据上述所指定的体感加速度的程度，决定上述驱动转矩和上述移动推力。
(21) 本发明之21记载的发明提供本发明之19或20记载的车辆， 其特征在于，具有平衡器和用于移动上述平衡器的平衡器移动机构，上述 行驶控制单元根据上述所获取的目标行驶状态和上述检测出的扰动的中 频成分决定上述驱动轮的驱动转矩，根据上述所获取的目标行驶状态和上 述检测出的扰动的低频成分决定用于移动上述搭乘部的移动推力，根据上 述检测出的扰动的高频成分决定基于上述平衡器移动机构的平衡器推力。
(22) 本发明之22记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；基于上述目标行驶状 态，通过对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘部移动单元的上述搭 乘部的移动中的至少一个进行控制，来调整上述车体的重心位置的同时对 行驶进行控制的行驶控制单元；和检测上述驱动单元的故障的第1故障检 测单元，当检测到上述驱动单元的故障时，上述行驶控制单元根据车辆的行驶加速度和车体倾斜角，决定用于移动上述搭乘部的移动推力，利用该 移动推力调整上述车体的重心位置的同时对姿态进行控制。
(23) 本发明之23记载的发明提供本发明之22记载的车辆，其特征
在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜 角的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定 用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾 斜角的倾斜角检测单元；和检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位 置的位置检测单元，上述行驶控制单元根据利用上述目标倾斜角决定单元 决定的目标倾斜角与利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之 间的偏差来决定上述驱动轮的反馈控制中的驱动转矩，根据利用上述目标 位置决定单元决定的目标位置与利用上述倾斜检测单元检测出的搭乘部 位置之间的偏差来决定上述搭乘部的反馈控制中的移动推力，当检测到上 述驱动单元的故障时，上述目标位置决定单元根据车辆的行驶加速度和车 体倾斜角决定上述目标位置。
(24) 本发明之24记载的发明提供一种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置 于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动 轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；基于上述目标行驶状 态，通过对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘部移动单元的上述搭 乘部的移动中的至少一个进行控制，来调整上述车体的重心位置的同吋对 行驶进行控制的行驶控制单元；和检测上述搭乘部移动单元的故障的第2 故障检测单元，当检测到上述搭乘部移动单元的故障时，上述行驶控制单 元根据上述搭乘部的位置决定上述驱动轮的驱动转矩，利用该驱动转矩调 整上述车体的重心位置的同时对姿态进行控制。
(25) 本发明之25记载的发明提供本发明之24记载的车辆，其特征 在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜 角的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定 用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾 斜角的倾斜角检测单元；和检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位 置的位置检测单元，上述行驶控制单元根据利用上述目标倾斜角决定单元
16决定的目标倾斜角与利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之 间的偏差来决定上述驱动轮的反馈控制中的驱动转矩，根据利用上述目标 位置决定单元决定的目标位置与利用上述倾斜检测单元检测出的搭乘部 位置之间的偏差来决定上述搭乘部的反馈控制中的移动推力，当检测到上 述搭乘部移动单元的故障时，根据上述所获取的目标行驶状态和上述搭乘 部的实际位置，变更上述反馈的控制增益，来决定上述驱动转矩。
发明效果
(1) 在本发明之1记载的发明中，不仅通过倾斜车体，还通过移动 搭乘部，来一边调整车体的重心一边行驶，因此可以将车体的倾斜角抑制 在较小，并提供搭乘者乘坐舒适的车辆。
(2) 在本发明之2记载的发明中，根据目标行驶状态，决定驱动轮 的驱动转矩和用于移动搭乘部的移动推力，对驱动轮赋予驱动转矩，对搭 乘部赋予移动推力，由此可以优化车体倾斜量和搭乘部位置。
(3) 在本发明之3记载的发明中，根据车体的目标倾斜角决定搭乘 部的目标位置和驱动转矩，由此可以在将车体倾斜角保持一定不变的情况 下进行速度调整，从而可以进行优先搭乘者的乘坐感觉的目标值决定和控 制。
(4) 在本发明之4记载的发明中，基于实测值和目标值，进行车体 的倾斜控制和搭乘部的位置控制，因此可以更准确地进行车体的重心调整。
(5) 在本发明之5记载的发明中，根据目标倾斜角和目标位置赋予 驱动轮和搭乘部的前馈输出与反馈输出的合计输出，由此可以高精度地控 制各状态量，减少状态量的稳态偏差，并可以对调整重心的同时进行的行 驶进行稳定的控制。
(6) 在本发明之6记载的发明中，由于根据用于操作本车辆的操作 部件的操作状态来获取作为目标状态的目标加速度，因此可以与搭乘者要 求的加速要求相对应，来实现将车体的倾斜角抑制在较小的行驶。
(7) 在本发明之7记载的发明中，由于能够指定体感加速度，因此 可以按照搭乘者的"喜好"，定量调整体感加速度。
17(8) 在本发明之8记载的发明中，除了车体相对于旋转轴的转动和 搭乘部相对于车体的移动以外，还移动平衡器，由此，可以对车体重心的 调整更细致地进行控制。
(9) 在本发明之9记载的发明中，由于在目标加速度小于规定阈值 时通过车体的倾斜和平衡器的移动来调整车体的重心，因此对于低加速 度，可以不移动搭乘部，且通过小的车体倾斜，使搭乘者感受适当的加速 度。
(10) 在本发明之10记载的发明中，获取包括加在搭乘部上的重量 体的搭乘部的质量，根据所获取的质量，调整车体的重心的同时对行驶进 行控制，因此可以尽可能地抑制作为目标的车辆运动的、相对于车体姿态 的稳态偏差，进行适当的控制，从而可以提高姿态控制的稳定性，并提高 精度。
(11) 在本发明之11记载的发明中，根据目标行驶状态的变化的低 频成分，决定上述驱动轮的驱动转矩，根据高频成分决定用于移动上述搭 乘部的移动推力，因此可以防止突然的车体倾斜，提供乘坐舒适的车辆。
(12) 在本发明之12记载的发明中，由于能够指定体感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量调整体感加速度。
(13) 在本发明之13记载的发明中，与根据目标行驶状态的低频成
分决定的目标倾斜角相应，决定搭乘部的目标位置和驱动转矩，因此能够 在将车体倾斜角保持一定不变的情况下进行速度调整，从而可以进行优先
搭乘者乘坐感觉的目标值决定和控制。
(14) 在本发明之14记载的发明中，构成为，对驱动和搭乘部的移 动中的至少一个进行控制，以使与车速成比例地增大车体的转动角度，从 而可以抑制刚刚急减速后的车体倾斜的较大的变化。
(15) 在本发明之15记载的发明中，由于能够指定体感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量调整体感加速度。
(16) 在本发明之16记载的发明中，以根据车速向前方移动搭乘部 并且使车体后倾的状态为基准，根据目标行驶状态、目标倾斜角、目标位 置，决定驱动转矩和移动推力，由此可以在将车体倾斜角保持一定不变的 情况下进行速度调整，从而可以进行优先搭乘者乘坐感觉的目标值决定和控制。
(17) 在本发明之17记载的发明中，利用所获取的目标行驶状态， 当车体姿态控制所需要的驱动转矩与车辆行驶控制所需要的驱动转矩的 朝向不同时，将其中任意一方的驱动转矩决定为上述驱动轮的驱动转矩， 而根据另一方的驱动转矩和上述目标行驶状态决定移动推力，因此可以应 对倒立型车辆的驱动转矩的逆动作状态。
(18) 在本发明之18记载的发明中，由于可以指定体感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量调整体感加速度。
(19) 在本发明之19记载的发明中，根据扰动的高频成分决定驱动
轮的驱动转矩，根据所获取的目标行驶状态和检测出的扰动的低频成分移 动搭乘部，因此可以抑制相对于扰动的振动。
(20) 在本发明之20记载的发明中，由于可以指定体感加速度，因 此可以按照搭乘者的"喜好"，定量调整体感加速度。
(21) 在本发明之21记载的发明中，根据所获取的目标行驶状态和 检测出的扰动的中频成分决定驱动轮的驱动转矩，根据所获取的目标行驶 状态和检测出的扰动的低频成分决定用于移动搭乘部的移动推力，根据检 测出的扰动的高频成分决定基于平衡器移动机构的平衡器推力，因此可以 更高精度地抑制相对于扰动的振动。
(22) 在本发明之22记载的发明中，当检测到驱动单元的故障时， 根据车辆的行驶加速度和车体倾斜角，决定用于移动搭乘部的移动推力， 利用该移动推力调整车体的重心位置的同时对姿态进行控制，因此可以与 驱动单元的故障相对应地维持姿态。
(23) 在本发明之23记载的发明中，当检测到驱动单元的故障时， 根据车辆的行驶加速度和车体倾斜角决定上述目标位置，根据所决定的目 标位置与搭乘部位置之间的偏差来决定搭乘部的反馈控制中的移动推力， 因此可以与驱动单元的故障相对应地维持姿态。
(24) 在本发明之24记载的发明中，当检测到搭乘部移动单元的故 障时，根据上述搭乘部的位置决定驱动轮的驱动转矩，利用该驱动转矩调 整车体的重心位置的同时对姿态进行控制，因此可以与驱动单元的故障相 对应地维持行驶。
19(25)在本发明之25记载的发明中，当检测到搭乘部移动单元的故 障时，根据所获取的目标行驶状态和搭乘部的实际位置变更反馈的控制增 益，由此来决定驱动转矩，因此可以与驱动单元的故障相对应地维持行驶。


图1是表示本实施方式中的通过向前方移动搭乘部从而以更小的倾斜 角进行加速的状态的说明图。
图2是表示本实施方式的车辆中的乘员乘车并向前方行驶的状态的外 观结构图。
图3是第1实施方式的控制系统的结构图。 图4是表示第1实施方式的行驶/姿态控制的流程图。 图5是表示车辆目标加速度a* (横轴)和目标车体倾斜角e^与搭乘 部目标位置入^的关系图。
图6是表示第1实施方式的变形例的目标值决定处理的流程图。 图7是第2实施方式的控制系统的结构图。
图8是表示可选择的控制模式与搭乘者加速度感受系数C，^的对应 关系的图。
图9是表示第2实施方式的行驶/姿态控制的流程图。 图10是第3实施方式的控制系统的结构图。 图11是平衡器移动机构的结构图。
图12是表示包括平衡器的车辆姿态控制系的力学模型的图。
图13是表示车辆目标加速度cT (横轴)和目标车体倾斜角e二搭乘
部目标位置XZ、平衡器目标位置、*的关系图。
图14是表示第3实施方式的目标值决定处理的流程图。
图15是表示第4实施方式中的相对于车辆目标加速度oT的各频率成
分的车体倾斜控制和搭乘部移动控制的加权的说明图。
图16是表示第4实施方式的急加速时的车体倾斜与搭乘部移动的状
态变化的图。
图17是表示第4实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。 图18是表示第5实施方式的车体倾斜与搭乘部移动的状态变化的图。图19是表示第5实施方式的行驶/姿态控制的内容的流程图。
图20是表示车辆目标加速度a* (横轴)和目标车体倾斜角er与搭乘
部目标位置xc的关系图。
图21是表示基于驱动马达的车体姿态控制与车辆行驶控制的关系的图。
图22是表示第6实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。 图23是表示相对于扰动成分各频率成分的驱动马达和搭乘部移动的 加权的说明图。
图24是表示第7实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。 图25是表示第8实施方式中的相对于扰动成分的各频率成分的搭乘 部移动、驱动马达、平衡器移动的加权的说明图。
图26是表示第8实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。 图27是表示第9实施方式的行驶/姿态控制处理的内容主流程图。 图28是表示驱动马达故障时控制处理的处理内容的流程图。 图29是表示搭乘部马达故障时控制处理的处理内容的流程图。
符号说明
11驱动轮，12驱动马达，13搭乘部，14支撑部件，131座面 部，132靠背部，133头枕，16控制单元，20控制ECU， 21主控制 ECU， 22驱动轮控制ECU， 23搭乘部控制ECU， 24平衡器控制ECU， 30输入装置，31操纵杆，32控制模式输入装置，40车体控制系统， 41车体倾斜传感器，50驱动轮控制系统，51驱动轮传感器，52驱动 马达，60搭乘部控制系统，61搭乘部传感器，62搭乘部马达，70平 衡器控制系统，71平衡器传感器，72平衡器马达，63移动机构
实施方式
以下，参照图1-图29，详细说明本发明的车辆的优选实施方式。 (1)实施方式概要
图1是表示本实施方式中的通过移动搭乘部从而以更小的倾斜角进行 加速的状态的说明图。
21在本实施方式中，通过沿车辆的前后方向相对地并进移动包括搭乘者 的搭乘部，来保持车体的平衡(倒立状态)。
艮口，如图1中(a)所示，为了保持由于与基于搭乘者操作的目标行 驶状态(加速、减速、停止等)相应的加减速而作用于车体的驱动轮的反 转矩和伴随加速度的惯性力的平衡，将包括搭乘者的搭乘部沿加速度方向 并进移动。
这样，可以减小相对于加减速度的车体的倾斜角，可以提供舒适安全 的倒立型车辆。
还有，在第2实施方式中，在决定目标车体姿态(车辆目标倾斜角、 搭乘部位置目标值)时，决定车体倾斜角和搭乘部移动量，以调节体感加 速度的程度。例如，在想要获得较强的加速感时，抑制车体倾斜来移动搭 乘部。这样，可以根据搭乘者的喜好，调整相对于加速的车体的倾斜和体 感加速度。
另外，在第3实施方式中，利用搭乘部移动机构和平衡器移动机构，
进行倒立型车辆的前后方向行驶/姿态控制。
即，根据目标行驶状态，控制车体倾斜、搭乘部位置、平衡器位置， 保持车体的平衡，并实现作为目标的行驶状态。具体来说，当车辆目标加 速度小于规定值时，利用平衡器的移动和车体的倾斜，保持车体平衡。另 一方面，当车辆目标加速度大于规定值时，在将平衡器移动到最大位置的 状态下，利用车体的倾斜和搭乘部的移动，保持车体平衡。 (2)第1实施方式的详细情况
图2是表示关于本实施方式的车辆的乘员乘车并向前方行驶的状态的 外观结构。
如图2所示，车辆具有配置在同一轴上的2个驱动轮lla、 llb。
利用驱动马达12a、 12b分别驱动两驱动轮lla、 llb。
另外，对于车辆的驱动轮和驱动马达，不仅有在同一轴上配置2个的
情况，也可以配置l个、或3个以上。
在驱动轮lla、 lib (在指两驱动轮lla、 llb时，称为驱动轮ll。以
下的其他结构也一样)和驱动马达12的上部，配置有作为重量体的货物
或乘员等搭乘的搭乘部13 (座椅)。搭乘部13由驾驶员坐的座面部131、靠背部132、和头枕133构成。 搭乘部13经由移动机构63由支撑部件14支撑。支撑部件14被固定
在收容驱动马达12的驱动马达壳体上。
作为移动机构63，例如采用直线引导装置那样的低阻力的线性移动机
构，利用搭乘部驱动马达的驱动转矩，改变搭乘部13与支撑部件14之间
的相对位置。
直线引导装置具有固定在支撑部件14上的导轨、固定在搭乘部驱动 马达上的滑板、和滚动体。
在导轨的左右侧面上，沿长度方向形成有2条直线形状的轨道槽。
滑板的截面呈-字形状，在其相向的2个侧面部内侧形成有2条分别 与导轨的轨道槽相向的轨道槽。
滚动体被嵌入上述轨道槽之间，随着导轨与滑板之间的相对直线滑 动，在轨道槽内滚动。
另外，在滑板上，形成有连接轨道槽两端的返回通路，滚动体在轨道 槽和返回通路中循环。
在直线引导装置中，配置有束缚直线引导装置的移动的制动器(离合 器)。当如车辆停止时那样不需要搭乘部动作时，利用制动器将滑板固定 在导轨上，从而保持固定有导轨的支撑部件14与固定有滑板的搭乘部13 的相对位置。这样，当需要动作时，解除该制动，以将支撑部件14侧的 基准位置与搭乘部13侧的基准位置之间的距离控制为规定值。
在搭乘部13的旁边配置有输入装置30。在输入装置30上配置有操纵 杆31。
驾驶员通过对操纵杆31的操作，进行车辆的加速、减速、转弯、原 地旋转、停止、制动等的指示。
本实施方式的输入装置30固定在座面部131上，但也可以通过有线 或无线连接的遥控器来构成。还有，也可以设置扶手部，并在其上部设置 输入装置30。
还有，在本实施方式的车辆中，配置有输入装置30，但对于按照预先 决定的行驶指令数据进行自动行驶的车辆，设置行驶指令数据获取部，以 取代输入装置30。行驶指令数据获取部也可以例如由从半导体存储器等各
23种存储介质中读取行驶指令数据的读取单元所构成，或者/以及，由利用无 线通信从外部获取行驶指令数据的通信控制单元所构成。
另外，在图2中，表示在搭乘部13搭乘人的情况，但并不局限于人 驾驶的车辆，也可以是只搭乘货物的状态下，或者是在没有搭乘任何东西 的状态下，根据外部的遥控操作或行驶指令数据，进行行驶或停止。
在搭乘部13与驱动轮11之间，配置有控制单元16。
在本实施方式中，控制单元16安装在支撑部件14上。
还有，控制单元16也可以安装在搭乘部13的座面部131的下面。此
时，控制单元通过移动机构63与搭乘部13 —起前后移动。
本实施方式的车辆具有电池作为其它装置。电池配设在支撑部件14
上，向驱动马达12、搭载部驱动马达、控制ECU20等供给驱动用和运算
用的电力。
在以下的说明中，驱动轮11和固定在其上面与其一起旋转的部分为 "驱动轮"，从包括搭乘者的车辆整体中除去驱动轮后的部分为"车体"，搭 乘部13和固定在其上面与其一起并进移动的部分(包括搭乘者)为"搭乘 部"。
本实施方式中，"搭乘部"由搭乘部13、输入装置30、移动机构63 (直 线引导)的一部分构成，由于控制单元16或电池13配设在搭乘部13上， 故也可以加入"搭乘部"。这样，可以增加"搭乘部"的重量、及其移动的效 果。
图3表示第1实施方式的控制系统的结构。
控制系统具有作为行驶姿态控制单元起作用的控制ECU(电子控制装 置)20、操纵杆31、车体倾斜传感器41、驱动轮传感器51、驱动马达52 (与驱动马达12相同)、搭乘部传感器61、搭乘部马达62 (搭乘部驱动 马达)、以及其它装置。
控制ECU20具有主控制ECU21、驱动轮控制ECU22、搭乘部控制 ECU23，通过驱动轮控制、车体控制(倒立控制)等，进行车辆的行驶、 姿态控制等的各种控制。
控制ECU20由具有存储本实施方式的行驶/姿态控制处理程序程序等 各种程序和数据的ROM、用作工作区域的RAM、外部存储装置、接口部
24等的计算机系统构成。
在主控制ECU21上，连接着驱动轮传感器51、车体倾斜传感器41、
搭乘部传感器61、以及作为输入装置30的操纵杆31。
操纵杆31向主控制ECU21供给基于搭乘者的操作的行驶指令(操纵 操作量)。
将操纵杆31的直立状态设为中立位置，通过向前后方向倾斜来指示 加减速，通过向左右方向倾斜来指示转弯行驶时的横向加速度。要求加减 速度、横向加速度随着倾斜角度的增加而增加。
车体倾斜传感器41作为检测车体的倾斜角的倾斜角检测单元起作用， 检测以驱动轮11的车轴为旋转中心的车体的前后方向的倾斜状态。
车体倾斜传感器41具有检测加速度的加速度传感器和检测车体倾斜
角速度的陀螺传感器。根据检测出的加速度计算车体倾斜角ep同时根据
检测出的车体倾斜角速度计算车体倾斜角ep以提高其精度。另外，也可 以只配置其中任意一方的传感器，根据其检测值计算车体倾斜角和角速度。
主控制ECU21发挥获取作为目标的目标行驶状态的目标行驶状态获 取单元的功能。另外，发挥根据所获取的目标行驶状态决定驱动轮的驱动 转矩和搭乘部的移动推力的输出决定单元的功能。
主控制ECU21发挥根据基于来自操作杆31的信号的目标行驶状态决 定作为目标的车体倾斜角、和作为目标的搭乘部位置的目标姿态决定单元 的功能。
还有，主控制ECU21发挥根据目标行驶状态和目标姿态(目标车体 倾斜角和目标搭乘部位置)、决定各致动器(驱动马达52和搭乘部马达62) 的前馈输出的前馈输出决定单元的功能。
另外，主控制ECU21发挥根据车体倾斜角的目标值与实测值的偏差 决定驱动马达52的反馈输出、并且根据搭乘部位置的目标值与实测值的 偏差决定搭乘部马达62的反馈输出的反馈输出决定单元的功能。
主控制ECU21与驱动轮控制ECU22、驱动马达52 —起作为驱动单元 起作用，另外包括驱动轮传感器51，构成驱动轮控制系统50。
驱动轮传感器51检测驱动轮11的旋转状态亦即驱动轮旋转角(旋转角速度)，并供给到主控制ECU21。本实施方式的驱动轮传感器51由旋转
变压器(resolver)构成，检测驱动轮旋转角。根据该驱动轮旋转角计算旋 转角速度。
主控制ECU21向驱动轮控制ECU22供给驱动转矩指令值，驱动轮控 制ECU22向驱动马达52供给与驱动转矩指令值相当的输入电压(驱动电 压)。驱动马达52发挥根据输入电压向驱动轮11赋予驱动转矩的驱动轮 致动器的功能。
另外，主控制ECU21与搭乘部控制ECU23、搭乘部传感器61、搭乘 部马达62 —起构成搭乘部控制系统60。
搭乘部传感器61作为检测搭乘部的相对位置的位置检测部件发挥功 能，并将检测出的搭乘部位置(移动速度)数据供给到主控制ECU21。本 实施方式的搭乘部传感器由编码器构成，检测搭乘部位置。根据该搭乘部 位置的检测值计算搭乘部的移动速度。
主控制ECU21向搭乘部控制ECU23供给搭乘部推力指令值，搭乘部 控制ECU23向搭乘部马达62供给与搭乘部推力指令值相当的输入电压 (驱动电压)。搭乘部马达62发挥根据输入电压赋予用于使搭乘部13并 进移动的推力的搭乘部致动器的功能。
下面说明上述结构的车辆中的行驶/姿态控制处理。
图4是表示行驶/姿态控制处理的内容的流程图。
首先说明行驶/姿态控制处理的处理整体的概要。
在本实施方式的行驶/姿态控制中，根据加减速、停止等作为目标的 行驶状态，控制车体倾斜和搭乘部位置，保持车体的平衡，并实现作为目 标的行驶状态。
主控制ECU21最初根据搭乘者的意志，决定如何使车辆移动，艮P、 决定车辆的行驶目标(步骤110-步骤130)。
接着，主控制ECU21针对于所决定的行驶目标，决定能够保持车体 的平衡(获取倒立姿态)的车体目标姿态(目标车体倾斜角和目标搭乘部 位置)(步骤140)。
这样，通过优化车体倾斜量和搭乘部位置，可以减小车体倾斜，防止 乘坐感觉恶化，并对搭乘者赋予适当的加速感。
26而且，主控制ECU21为了实现作为目标的车辆行驶状态和车体姿态，
决定需要的驱动马达52、搭乘部马达62的输出值。根据该值，利用驱动 轮控制ECU22和搭乘部控制ECU23,控制驱动马达52和搭乘部马达62 的实际输出(步骤150-步骤200)。
接着，详细说明行驶/姿态控制处理。
主控制ECU21获取搭乘者对操纵杆31的操纵操作量(行驶指令)(步 骤IIO)。
然后，主控制ECU21基于所获取的操作量，决定车辆加速度的目标 值(车辆目标加速度)a* (步骤120)。例如，将与操纵杆31的前后操作 量成比例的值作为车辆目标加速度a、勺值。
主控制ECU21根据所决定的车辆目标加速度a*，计算驱动轮角速度 的目标值(驱动轮目标角速度)
(歩骤130)。
另夕卜，符号[n]表示对n的时间微分。例如，对车辆目标加速度01*进行 时间积分，计算出用规定的驱动轮接地半径除后的值作为驱动轮目标角速 度[eco"。
接着，主控制ECU21决定车体倾斜角和搭乘部位置的目标值(歩骤 140)。即，根据步骤120决定的车辆目标加速度7的大小，利用下面公式 l-公式3，决定车体倾斜角的目标值(目标车体倾斜角)e二
然后，基于所决定的目标车体倾斜角er，根据车辆目标加速度oT的
大小，利用公式4-公式6决定搭乘部位置的目标值(搭乘部目标位置)Xs 公式1
*=0*-^Max+sin-1(rsin0*cosD (cv*〈-aMax)
公式2
01 *=("5匿)0* (-aMax^o^OfMax)
公式3
…*:0*+"ax+sirr1("in0*cos/SMax) (a*〉aMax) 公式4
A S *二_ A S, Max ( °^ *<- a Max)
公式5
27A s伞l，(m，/msHtan((^-… *) + r (sin^/cosW*-^ *))} 公式6
A S A s, Max ( Of *〉 Max) 在公式l-公式6中，0*、 pMax、 Y、分别表示如下。
0*=tan-1a*
5Max=tan-1 (msAsMax/m^) r二M fVm山、WT，+itvHw/Rw 2
01*为车辆目标加速度(G)。还有，Xs,Max为搭乘部移动量最大值的设 定值。
阈值0lMax为公式5中^=、1^ 时，即，将搭乘部移到边界位置时的 车辆目标加速度0f。该阈值(XM^为既定值，无法通过解析方法求出，但可 以通过循环计算或近似等式来决定。
图5是表示利用公式1-公式6给出的车辆目标加速度oT (横轴)和目
标车体倾斜角e^与搭乘部目标位置^*的关系的图。
当车辆目标加速度o^处于阈值士(XMax的范围吋(-aMax^a*￡aMax)，目
标车体倾斜角e^由公式2决定，搭乘部目标位置xZ由公式5决定。
这样，在-aMax ^ aMax的范围内，将车体倾斜到er的同时也将搭 乘部移动到h*，从而可以保持车体的平衡，并使搭乘者感觉到适当的加 速度。
这样，在阈值土(XM^的范围内，利用车体倾斜和搭乘部移动二者来进 行必要的重心位置的移动以实现车辆目标加速度a 但决定该重心移动的 分担的是公式2和公式5中的搭乘者加速度感受系数CSense。 Cs,的值为 0￡CSens^l，预先进行设定。
对于某一车辆目标加速度oT，增大设定值Cse，的值后，目标车体倾 斜角e^增大(公式2)，搭乘部目标位置Xs"咸小(公式5)。
CSense相当于搭乘者感觉加速度的程度。
艮口，如果Cs匿4，目标车体倾斜角e!、0 (公式2)，车体完全不倾 斜，所以搭乘者按原样感觉车辆的加减速所产生的惯性力。
28另一方面，如果Cse，^， ej = ^ = tan—V，车体倾斜到平衡倾斜角
(重力与惯性力的合力的角度)，搭乘者感觉不到惯性力(但是，对于搭 乘者来说向下的力增加)。
本实施方式中，预先设定Cs^e、p，作为搭乘者感觉最佳的加速度的值。
例如，当Cw^时，利用搭乘部13的移动来实现全部的必要的重
心位置的移动以实现车辆目标加速度oT，从而，以将车体维持于直立状态
的方式一边进行控制一边行驶。
当搭乘部移动量达到边界值士Xs,Max时，即车辆目标加速度a*< - aMax、 或者oT〉(XM^时，如图5所示，使车体倾斜增大，以保持平衡(公式l、 3)。
另外，当搭乘部移动量存在余量时，也可以限制车体倾斜角。
(决定目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置xZ的变形例)
在上述实施方式的说明中，说明了根据车辆目标加速度oT与阈值i(XMax
的关系选择公式1-公式3中的任意一个、以及公式4-公式6中的任意一个
来决定目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置xZ的情况。
与此对应，也可以通过图6所示的目标值决定处理来决定目标车体倾
斜角er和搭乘部目标位置h
图6是表示第1实施方式的目标值决定处理的内容的流程图。 主控制ECU21首先根据公式2计算对应于车辆目标加速度oT的目标 车体倾斜角(歩骤IO)。
然后，利用所决定的er，根据公式5计算搭乘部目标位置x^ (步骤
11)，判断计算值XZ是否处于搭乘部移动可能的-XS，Max ^S XS,Max的范
围内(步骤12)。
如果计算值XZ是处于搭乘部移动可能的范围内(步骤12:是)，主控
制ecu21则分别将步骤io计算出的er决定为目标车体倾斜角，将步骤
ll计算出的Xs，央定为搭乘部目标位置(步骤B)，结束处理。
另一方面，如果计算值Xs^处于搭乘部移动可能的范围之外(歩骤12: 否)，主控制ECU21则将搭乘部移动量最大值土Xs,MM决定为搭乘部目标位 置入s^ (步骤14)。接着，利用公式1或公式3，再次计算对应于车辆目标加速度(X的e,，
将此决定为目标车体倾斜角er (歩骤i5)，然后结束处理。
根据上述的目标值决定处理，不采用用来决定是否利用公式1-公式3、 公式4-公式6中的任意一个公式的阈值ctM狀，就可以决定目标车体倾斜角
e,和搭乘部目标位置"*。
在本实施方式中，利用严密的理论公式即公式l-公式6，决定车体目
标姿态，但也可以利用更简单的公式来决定。例如，也可以使用将公式l-
公式6线性化后的公式。还有，也可以取代公式，而预先准备表示车辆目
标加速度oT和车体目标姿态的关系的映射，利用该映射来决定车体目标姿态。
另一方面，也可以利用更加复杂的关系式。例如，也可以设定关系式，
使得当车辆目标加速度01*的绝对值在规定的阈值以下时，不倾斜车体，而
只移动搭乘部，当超过该阈值时，则开始倾斜车体。
另外，在本实施方式中，设从搭乘部的基准位置起的前方最大移动量 和后方最大移动量相等，但两者也可以不同。例如，可以通过增大后方最
大移动量，与加速性能相比提高制动性能。此时，通过修正阈值OtM^使
之与各自的边界值相对应，可以容易地实现同样的控制。
回到行驶/姿态控制处理(图4)的说明，主控制ECU21利用所决定 的各目标值，计算剩下的目标值(歩骤150)。
艮口，对各目标值进行时间微分，或进行时间积分，分别计算驱动轮旋
转角目标值e^、车体倾斜角速度目标值[e/]、搭乘部移动速度目标值[h，。
接着，决定各致动器的前馈输出(步骤160)。
主控制ECU21利用下面的公式7，决定预计实现车辆目标加速度cT 所需要的驱动马达52的前馈输出i:w，FF。艮卩，公式7中的M 为也考虑了驱 动轮的旋转惯量的车辆的总质量。
还有，利用公式8，根据各目标值决定搭乘部马达62的前馈输出SS,FF。 该Ss^相当于对于目标车体倾斜角e二搭乘部不因重力而移动，停留在 目标位置所需要的搭乘部推力。
公式7
r w FF=M~Rwg a *
30公式8
Ss FF=-msgs i n 0*
通过赋予公式7、 8那样的前馈输出，可以进一步高精度地控制各状
态:
另外，该方法尤其对于减少状态量的稳态偏差有效，作为取代方法， 也可以在反馈(步骤190)中赋予积分增益。
接着，主控制ECU21从各传感器获取各状态量(步骤170)。 g卩，分 别从驱动轮传感器51获取驱动轮旋转角(旋转角速度)，从车体倾斜传感 器41获取车体倾斜角(倾斜角速度)，从搭乘部传感器61获取搭乘部位 置(移动速度)。
还有，主控制ECU21计算剩余的状态量(步骤180)。即，通过对驱 动轮旋转角(旋转角速度)、车体倾斜角(倾斜角速度)、搭乘部位置(移 动速度)进行时间微分或时间积分，计算剩余的状态量。
接着，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(步骤190)。
艮卩，根据各R标值与实际的状态量的偏差，分别利用公式9决定驱动 马达52的反馈输出tw，fb，利用公式10决定搭乘部马达62的反馈输出SS，FB。
另外，公式9、公式10中的K^为反馈增益，例如将各反馈增益K** 预先设定为最佳调整值。还有，如上所述，为了消除稳态偏差，也可以导 入积分增益。
公式9
r w, fb=-Kw1 (0 w- 6 w *) -KW2 (
-
) _KW3 (0厂0 , -Kw4([61，]-*])-KW5(As-;is *)-KW6([As]-us *])
*)
公式10
Ss, fb=_Ksi (0 w_ 0 w *) -Ks2 ([ 0 w] - [ g w *]) _Ks3 (0厂0 1 *)
-ks4([^]-[^ *])-ks5us—as *)-ks6([;is]-[;is *])
另外，也可以通过将几个反馈增益设定为o来进行简化。例如，取代
公式9，可以采用rw,fb二-Kw2([^]-
)-Kw3(0厂0/)，取代公式IO， 可以采用Ss FB=-KS5 (A s-A s *)。最后，主控制ECU21向各要素控制系统赋予指令值(步骤200)，然 后返回主程序。
艮口，主控制ECU21将在步骤160决定的前馈输出Tw，M与在步骤190
决定的反馈输出tw，fb的和(tw,ff + tw,fb )作为驱动转矩指令值tw，提供
给驱动轮控制ECU22。还有，将前馈输出Ss,ff与反馈输出Ss,fb的和(SS,FF + SS,FB )作为搭乘部推力指令值Ss，提供给搭乘部控制ECU23。
这样，驱动轮控制ECU22通过向驱动马达52供给与驱动转矩指令值 i:w对应的输入电压(驱动电压)，向驱动轮赋予驱动转矩i:w。
还有，搭乘部控制ECU23通过向搭乘部马达62供给与搭乘部推力指 令值Ss对应的输入电压(驱动电压)，来移动搭乘部。 (3)第2实施方式
在第1实施方式中，通过对搭乘者加速度感受系数Cs^e赋予预先设 定的值，使得体感加速度相对于车辆的加速度(目标值)的比例为一定。
与此对应，在第2实施方式中，可以根据搭乘者的喜好定量调整体感 加速度的程度。即，在决定目标车体姿态时，根据搭乘者的喜好，决定车 体倾斜角和搭乘部移动量，以调节体感加速度的程度。例如，如果希望获 得较强的加速感，就抑制车体倾斜，来移动搭乘部13。而且，通过使公式 2中的搭乘者加速度感受系数CSense可变，实现上述目的。
这样，通过改变搭乘者加速度感受系数CSense，能够确保姿态控制的 稳定性，且满足各种搭乘者的各种要求，可以提供更为舒适的倒立型车辆。
图7是第2实施方式的控制系统的结构图。另外，与图3所示的第1 实施方式的控制系统相同的部分采用同一符号，故适当省略其说明。
如图7所示，在第2实施方式中，控制模式输入装置32配置在输入 装置30中。
在控制模式输入装置32中，配设有控制模式选择用的开关。在控制 模式中，设有增大体感加速度而进一步抑制车体倾斜的平滑模式、和减小 体感加速度而增大车体倾斜的主动模式。
搭乘者选择的控制模式从控制模式输入装置32供给到主控制 ECU21。
图8是表示可选择的控制模式与搭乘者加速度感受系数C^^的对应
32关系的图。
如图8所示，在平滑模式中，通过将Cs,(公式2)取接近1的值， 例如，设定为0.75，可以增大体感加速度，但是，车体的倾斜减小(作为 代价，搭乘部的前后移动幅度增大)。
另一方面，在主动模式中，通过将C^，取接近0的值，例如，设定 为0.25，可以减小体感加速度，但是，车体的倾斜增大(作为代价，搭乘 部的前后移动幅度减小)。
另外，在第2实施方式中，设置了2种控制模式，但也可以设置更多 的模式(例如，增加Csense=0.5的3种模式，另外增加Csense=l、 0的5种 模式等)。
还有，也可以让搭乘者输入数值(要求车体倾斜度)，根据该数值改 变系数C,e。此时，在控制模式输入装置32中设置刻度盘式的模拟输入 装置或触摸屏式的数字输入装置。
利用图9所示的流程图，说明这种结构的第2实施方式中的行驶/姿 态控制处理。另外，在第2实施方式的流程图说明中，与第l实施方式相 同的部分采用同一符号、歩骤序号，故对同一部分适当省略其说明。
在第2实施方式的行驶/姿态控制中，与第1实施方式一样，最初主 控制ECU21根据搭乘者的意志决定如何使车辆移动、即决定车辆的行驶 目标(步骤110-歩骤130)。
然后，主控制ECU21获取控制模式信号(步骤131)，决定搭乘者加 速度感受系数(步骤132)。即，识别搭乘者利用搭乘者模式输入装置32 指示的控制模式，利用与该控制模式对应的值设定搭乘者加速度感受系数 G (参昭网8)。
接着，主控制ecu21决定目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置Xs*
(歩骤140)。在第2实施方式中，利用车辆目标加速度7和所设定的搭乘 者加速度感受系数Csense，决定车体目标姿态。g卩，利用公式l-公式3，决 定目标车体倾斜角e,*，利用公式4-公式6决定搭乘部目标位置Xs*。
另外，在该第2实施方式中，也可以与第1实施方式一样，利用图6
所说明的目标值决定处理，决定目标车体倾斜角e，n搭乘部目标位置xs*。
以下，与第l实施方式一样，主控制ECU21决定为实现作为目标的
33车辆行驶状态和车体姿态所需的驱动马达52、搭乘部马达62的输出值，
根据该值，利用驱动轮控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驱动马达52和搭乘部马达62的实际的输出值(步骤150-步骤200)，然后返回主程序。
根据该第2实施方式，可以按照搭乘者的喜好，定量调整是倾斜车体进行加减速，还是移动座椅来进行加减速。
由于"喜好"会随着当时的心情、状况而变化，因此需要随时进行调整。还有，由于搭乘者自身难以进行复杂的控制系参数的调整，更由于在急加减速时为了确保该车体姿态控制的稳定性，需要违反搭乘者的要求，大幅度倾斜座椅或车体。为了解决这些问题，本实施方式中的控制通过1个参数的变更，可以简单地调整乘坐感觉，可以逐渐调整，从而确保高加减速时的安全性。
(4)第3实施方式
接着说明第3实施方式。
在第l实施方式、第2实施方式中，说明了利用车体倾斜和搭乘部移动，进行相对于车辆目标加速度oT的重心位置的移动。在第3实施方式中，通过前后移动与搭乘部不同的重量物亦即平衡器，进行倒立型车辆前后方向的行驶/姿态控制。
艮口，根据加减速、停止等作为目标的行驶状态，控制车体倾斜、搭乘部位置、平衡器位置，保持车体的平衡，并实现作为目标的行驶状态。
另外，虽然在第3实施方式的说明中进行了省略，但与第2实施方式一样，也可以根据搭乘者对体感加速度的喜好，使搭乘者加速度感受系数Csense可变。
图10是第3实施方式的控制系统的结构图。另外，与图3所示的第1实施方式的控制系统相同的部分采用同一符号，故适当省略其说明。
如图10所示，在第3实施方式的控制系统中，还具有平衡器控制ECU24、平衡器传感器(平衡器移动状态测定装置)71、平衡器马达(平衡器致动器)72，主控制ECU21与这些部分一起作为平衡器控制系统70发挥功能。
平衡器传感器71向主控制ECU21供给平衡器位置的数据。主控制ECU21向平衡器控制ECU24供给平衡器推力指令值。平衡器控制ECU24向平衡器驱动致动器62供给相当于平衡器推力指令值的输入电压(驱动电压)。
其他结构与图3说明的第1实施方式相同。
图11是表示将平衡器134移动到任意位置的平衡器移动机构的结构例的图。
该平衡器移动机构发挥重量体移动单元的功能，构成车体的一部分。平衡器移动机构通过沿前后方向移动重量体亦即平衡器134，来移动车体的重心。
平衡器134配置在搭乘部13与驱动轮11之间。该平衡器134构成为，可以利用平衡器驱动致动器62，沿前后方向(与车体中心轴和车轴垂直的方向)移动。
本实施方式的图11的(a)的平衡器移动机构通过滑动型致动器135，在滑板上直线移动平衡器134。
作为其它实施方式，图11的(b)、 (c)所示的平衡器移动机构是采用旋转移动型平衡器的机构。平衡器134配置在支撑轴136的一端，在支撑轴136的另一端固定有平衡器支撑轴旋转马达137、 138的转子。而且，利用平衡器支撑轴马达137、 138，在以支撑轴136为半径的圆周轨道上移动平衡器134。
在图11的(b)的平衡器移动机构中，平衡器支撑轴旋转马达137配设在座面部131的下部，平衡器134在圆周轨道上的下侧移动。
在图ll的(c)的平衡器移动机构中，平衡器支撑轴旋转马达138与驱动轮ll同轴配置，平衡器134在圆周轨道上的上侧移动。
另外，作为其它的平衡器移动机构的例子，也可以利用伸縮型致动器移动平衡器134。
例如，也可以将2根伸縮型致动器的各自一端固定在车辆的前方和后方，另一端分别固定在平衡器134上，通过伸长两伸縮型致动器的一个，而縮短另一个，让平衡器134直线移动。
图12是表示包括本实施方式的平衡器的车辆姿态控制系的力学模型的图。另外，该力学模型中除了平衡器以外的其它部分也可以适用于其它
35实施方式。
对于图12中的平衡器134，举例表示沿与车轴和车辆中心轴的垂直方向移动的图12的(a)的情况。
该图12的各符号意义如下所示。另外，本说明中的公式中的符号意义也与此相同。
(a) 状态量
ew :驱动轮旋转角[rad]e！:车体倾斜角(铅垂轴基准)[rad]入2 :平衡器位置(车体中心点基准)[m]入s :搭乘部位置(车体中心点基准)[m]
(b) 输入
tw:驱动转矩(2轮合计)[Nm]SB :平衡器推力[N]Ss:搭乘部推力[N]
(c) 物理常数
g :重力加速度[m/s2]
(d) 参数
mw:驱动轮质量(2轮合计)[kg]
Rw :驱动轮接地半径[m]
Iw:驱动轮惯性力矩(2轮合计)[kgm2]
Dw :相对于驱动轮旋转的粘性衰减系数[Ns/rad]
mi :车体质量(包括搭乘部平衡器)[kg]
1车体重心距离(自车轴起)[m]
11:车体惯性力矩(重心周围)[kgm2]
Dt :相对于车体倾斜的粘性衰减系数[Ns/rad]
m2:平衡器质量[kg]
12:平衡器基准重心距离(自车轴起)[m]12:平衡器惯性力矩(重心周围)[kgm2]D2:相对于平衡器并进的粘性衰减系数[Ns/m]ms :搭乘部质量[kg]
36200880022219. 1S:搭乘部基准重心距离(自车轴起)[m]
Is:搭乘部惯性力矩(重心周围)[kgm2]
Ds:相对于搭乘部并进的粘性衰减系数[Ns/m]
下面说明这种结构的第3实施方式的行驶/姿态控制处理。
另外，第3实施方式的行驶/姿态控制处理与图4所说明的第1实施方式的处理基本相同， 一边参照图4， 一边以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明，同一部分的说明则适当省略。
在第3实施方式的行驶/姿态控制处理中，与第1实施方式一样，主控制ECU21最初根据搭乘者的意志决定如何使车辆移动、即决定车辆的行驶目标(步骤110-步骤130)。
接着，主控制ECU21决定各状态量的目标值、即目标车体倾斜角e!*、搭乘部目标位置A/、平衡器目标位置 ^ (步骤140)。
艮口，分别根据步骤120决定的车辆目标加速度(/的大小，利用下面公式11-公式13决定目标车体倾斜角9,*，利用公式14-公式18决定搭乘部目标位置Xs、利用公式19-公式21决定平衡器目标位置A/。
公式11
…*=0*_^SMax+sin-1(rsin0*cos^SMax) (a*〈_aSMax)公式12
…*=(1-CSense) 0* (-as,MaxSQ^aSMax)
公式13
^ *=0*+^SMax+sin-1("Jn0*cos^SMax) (Qf,ors,Max)公式14
A S *=- A S, Max ( Q *〈- a S, Max)
公式15
As *=1 5) [tan(0、 *)
+ r (sin0*/cos(0*-0i *))] + (m2/ms) A2Max (-aSMax^ a*〈-a2Max)公式16
公式17As [tan(0*-^ *)
+ r (sin0*/cos(0*-0i *))]-(m2/ms) A2Max (a2,Max<oTS as,Max)公式18
As *= A s, Max (*>s, Max)公式19
A 2 *=- A 2, Max ( a *〈- a 2, Max)公式20
A 2 *=1 2) [tanW*-^ *)
+ r (sin0*/cos(0*-01 *))] (-a2,Max^*^2Max)公式21
A 2 A 2, Max ( *〉2, Max)在公式ll、公式13中，如下表示。
5 s, Max=tan—1 (0ns A s Max+m2 ;i 2 Max:> /n^ I》
还有，kN^为平衡器移动量最大值的设定值。
公式11-公式21中的其它符兮与第1实施方式屮的公式l-公式6相同。
阈值CX2，M肌，是在公式20中设W^X2,Max时，B卩，将平衡器移到边界位置时的车辆g标加速度a*。阈值CXS,Max，是在公式17巾设XS*= ^,Max时，即，将搭乘部移到边界位置时的车辆目标加速度(/。
这些阈值(X2，m^ (Xs,m^与第1实施方式一样为既定值，无法通过解析方法求出，但可以通过循环计算或近似等式来决定。
图13是表示公式11-公式21给出的车辆目标加速度of (横轴)和目
标车体倾斜角e,*、搭乘部目标位置^s*、平衡器目标位置x/的关系图。
当车辆目标加速度01*处于阈值±012，^之间的范围时(-a2,Max ^ a* ^a2,Max)，将搭乘部目标位置设为^*=0 (公式16)，利用平衡器移动和车体倾斜进行必要的重心位置的移动，以实现车辆目标加速度a*。
艮口，分别利用公式20决定平衡器目标位置、*，利用公式12决定目
标车体倾斜角e二
当车辆目标加速度0f处于阈值士a2,Max与阈值士(Xs，Max之间时(-(XS,Max S
38a ^X2,Max或a2,Max^a^(xs,Max)，根据其目标加速度的朝向(+或-)，将平衡器固定在移动边界的平衡器目标位置X/二士^，M^上(公式19、公式20)，利用搭乘部移动和车体倾斜进行必要的重心位置的进一步移动，以实现车辆目标加速度a*。
艮P，当车辆目标加速度(/为+ (加速)时，将平衡器位置？^固定在+的边界值，当车辆目标加速度oT为-(减速)时，将平衡器位置^固定在-的边界值。
艮口，分别利用公式15、公式17，决定搭乘部目标位置为Xs 利用公
式12，决定目标车体倾斜角e二
当车辆目标加速度(/处于阈值士a2,Max的范围之外时(a*<-as,Max，或者，as,Max <a*)，分别将平衡器固定在移动边界的平衡器目标位置=士人2，M^上(公式19、公式20)，将搭乘部固定在移动边界的搭乘部目标位
置X^二士Xs,Max上(公式14、公式1S)，利用车体倾斜进行必要的重心位
置的进一步移动，以实现车辆目标加速度(/。
艮P，利用公式ii和公式i3，决定目标车体倾斜角e,。
这样，在第3实施方式中，在低加速度时，不移动搭乘部，而只是移动平衡器以保持平衡，当平衡器到达边界时，则也移动搭乘部以保持平衡。
这样，在低加速度吋，不移动搭乘部，且车体倾斜小，从而可以使搭乘者感觉到适当的加速度。
(决定目标车体倾斜角er、平衡器目标位置、*、搭乘部目标位置人Z的变形例)
在上述实施方式的说明中，说明了根据车辆目标加速度01*与阈值
±a2,Max、 士as，Max的关系，选择公式11 —公式13、公式14—公式18、公式
19一公式21中任意一个，决定各目标值(目标车体倾斜角er、平衡器目
标位置、*、搭乘部目标位置人Z)的情况。
与此对应，与第1实施方式的变形例一样，也可以利用图14所示的
目标值决定处理决定各目标值。
图14是表示第3实施方式的目标值决定处理的内容的流程图。主控制ECU21首先根据公式12，计算与车辆目标加速度oT对应的目
标车体倾斜角(步骤30)。
39然后，利用所决定的er，根据公式20计算平衡器目标位置入/ (步骤
31)，判断计算值 ^是否处于平衡器移动可能的-、，Max ^2、 X2,Max的范 围内(步骤32)。
如果计算值、*是处于平衡器移动可能的范围内(步骤32:是)，主控
制ecu21则分别将步骤30计算出的er决定为目标车体倾斜角，将步骤
31计算出的、*决定为平衡器目标位置(步骤33)，然后结束处理。
另一方面，如果计算值、*处于平衡器移动可能的范围之外(歩骤32:
否)，主控制ecu21则将平衡器移动量最大值士入2，Max决定为平衡器目标位
置人2* (步骤34)。
然后，再次利用步骤30决定的er，根据公式15或公式17计算搭乘 部目标位置^s、步骤361)，判断计算值人Z是否处于搭乘部移动可能的-
人S,Max S人S^ XS,Max的范围内(步骤36)。
如果计算值XZ是处于搭乘部移动可能的范围内(步骤36:是)，主控
制ecu21则分别将步骤30计算出的er决定为目标车体倾斜角，将步骤
35计算出的XZ决定为搭乘部目标位置(歩骤37)，然后结束处理。
另一方而，如果计算值XZ处于搭乘部移动可能的范围之外(歩骤36:
否)，主控制ecu21则将搭乘部移动量最大值士^,M^决定为搭乘部目标位
置人s豕(步骤38)。
接着，利用公式11或公式13，再次计算对应于车辆目标加速度,的
e,*，将此决定为目标车体倾斜角(歩骤39)，然后结束处理。
根据上述的目标值决定处理，不采用用来决定是否利用公式11-公式
13、公式14-公式18、公式19-公式21中的任意一个公式的阈值(X2,Max、as，Max，
就可以决定目标车体倾斜角er、平衡器目标位置X2*、搭乘部目标位置Xs*。
在本实施方式中，利用严密的理论公式的公式11-公式21，决定车体 目标姿态，但也可以利用更简单的公式。例如，可以使用将公式11-公式 21线性化后的公式。还有，可以取代公式，而预先准备表示车辆目标加速 度oT和车体目标姿态的关系的映射，利用该映射来决定车体目标姿态。
另一方面，也可以利用更加复杂的关系式。例如，也可以设定关系式，
使得当车辆目标加速度01*的绝对值在规定的阈值以下时，不倾斜车体，而
只移动平衡器和搭乘部，当超过该阈值时，则开始倾斜车体。
40另外，在本实施方式中，从搭乘部或平衡器的基准位置起的前方最大 移动量和后方最大移动量相等，但两者也可以不同。例如，通过增大后方 最大移动量，与加速性能相比可以提高制动性能。此时，通过修正阈值OWc，
使之与各自的边界值相对应，可以容易地实现同样的控制。
回到行驶/姿态控制处理(图4)的说明，主控制ECU21利用所决定
的各目标值e二 、*、 h*，计算剩下的目标值(步骤i50)。
艮口，对各目标值进行时间微分，或进行时间积分，来分别计算驱动轮
旋转角目标值ew*、车体倾斜角速度目标值[er]、平衡器移动速度目标值 搭乘部移动速度目标值[^*]。
接着，决定各致动器的前馈输出(步骤160)。与第l实施方式一样， 主控制ECU21利用公式7和公式8，分别决定驱动马达52、搭乘部马达 62的前馈输出tw,ff、 SS,FF。还有，利用公式22，决定平衡器72的前馈输 出Sb，ff。
该SB，ff与搭乘部马达62的前馈输出Ss，ff—样，相当于对于目标车体 倾斜角eA使平衡器停留在目标位置所需要的平衡器推力。
公式22
sb, ff二—％gs i n 0 ， *
通过赋予公式7、公式8、公式22那样的前馈输出，可以进一歩卨精 度地控制各状态量。
另外，与第l实施方式一样，作为取代方法，也可以在反馈控制(歩 骤190)中赋予积分增益。
接着，主控制ECU21从各传感器获取各状态量(步骤170)。 g卩，分 别从驱动轮传感器51获取驱动轮旋转角(旋转角速度)，从车体倾斜传感 器41获取车体倾斜角(倾斜角速度)，从搭乘部传感器61获取搭乘部位 置(移动速度)，从平衡器传感器71获取平衡器位置(移动速度)。
还有，主控制ECU21计算剩余的状态量(步骤180)。 S卩，通过对驱 动轮旋转角(旋转角速度)、车体倾斜角(倾斜角速度)、搭乘部位置(移 动速度)、平衡器位置(移动速度)进行时间微分或时间积分，计算剩余 的状态量。
接着，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(步骤190)。
41动马达52的反馈输出Tw,FB，利用公式24决定搭乘部马达62的反馈输出 SS,FB，利用公式25决定平衡器马达72的反馈输出SB,FB。
另外，公式23-公式25中的&**为反馈增益，例如将各反馈增益K** 预先设定为最佳调节值。还有，如上所述，为了消除稳态偏差，也可以导 入积分增益。
公式23
r Hf, FB二一k)V1 ( 0 W一 0 W *) 一k股(
一 [ 0 W " ) —Kw3 (01—01 *)
一Kp([…]-[^ *])-kw5(as—;is *)—KW6([;is] —[as *])
公式24
Ss, fb二-Ksi (0 w- 0 w *) -Ks2 ([ ]-
) -Ks3 *)
—Ks4([^]-[^ *])-ks5us—;is *)-ks6([;is]-us *])
-KS7 ( A 2- A 2 *) -KS8 ( [ A 2] - [ A 2 *])
公式25
Sb, fb=_Kbi ( 0 f 0 w *) -Kb2 ([ 0 w] - [ 0 w *]) -Kb3 ( 0厂0 1 *)
-Kb4([…h^ *])-kb5us-;is *)-kb6([;is]-[;is *])
-KB7 ( /1 2- A 2 *) -KB8 ( [ /1 2] - [ A 2 *])
另外，也可以通过将几个反馈增益设定为o来进行简化。例如，取代
公式23，可以采用rw,fb二-Kw2(
-
进行微分，来求出各状态量x的加速度[[x]]。
在公式28中，例如，座椅移动所需的推力Ss越大，则推定的搭乘部 质量ms就越大。
公式28
1V(Ss-Ds[;is])/([Us]] + ;is[[^]]+aGos0厂gsin^)
在基于公式28的搭乘部移动模型中，没有考虑干性摩擦，但也可以 利用严密考虑了干性摩擦的详细模型，或者利用车体倾斜等多个模型，来 推定搭乘部质量ms。
还有，使利用公式28提供的搭乘部质量ms的值通过低通滤波器，以去除高频成分，由此，可以使观察器稳定，并且可以抑制因噪声引起的振 动。
另外，最初进入行驶/姿态控制处理的循环时，(作为观察器的初始值) 对搭乘部质量赋予标准值。
在变形例2中，利用基于力学模型的观察器，推定搭乘部质量ms，
但也可以利用更简单的方法。例如，可以取代公式28，而预先将对移动搭 乘部13所需的最低限度的推力与此时搭乘部质量ms的关系进行测定的结 果，设成映射进行存储，利用该映射来进行推定。
根据该变形例l、 2，对于搭乘部13 (包括搭乘者等)的质量ms，不 是预先假定的设定值，而是推定更接近实际值的值，因此可以尽可能抑制 相对于作为目标的车辆运动、车体姿态的稳态偏差，进行适当的控制。这 样，能够提高姿态控制的稳定性，提高精度。
接着，说明第4实施方式-第9实施方式。
另外，优选设成，除了第l实施方式以外，还具备第2实施方式、第 3实施方式和第4实施方式-第9实施方式的各实施方式和变形例的全部实 施方式的车辆，但是，也可以设成，至少将l种以匕的实施方式、变形例 应用于第1实施方式的车辆。
该第4实施方式中，根据车辆目标加速度01*的频率成分，区别使用车 体倾斜和搭乘部移动。具体来说，在目标车体姿态决定屮，将车辆目标加 速度(/的低频成分与车体倾斜对应，将高频成分与搭乘部移动对应，从而 可以防止突然的车体倾斜，提高乘坐舒适度。
当使车体倾斜进行加减速时，由于急加减速时车体发生突然倾斜，引 起乘坐舒适度变坏。即，车体倾斜虽然可以带来与车体一体化的感觉，但 突然的倾斜会造成不快感。
还有，在快速细微的加减速时，与该加减速对应，车体会前后倾斜， 也会带来乘坐舒适度的下降。
因此，第4实施方式中，对对应于搭乘者输入的行驶目标的车辆目标 加速度a 利用频率滤波器将其分割成低频成分和高频成分，使低频成分 与车体倾斜对应，使高频成分与搭乘部移动对应，从而可以防止急加减速 时的过激的车体倾斜。
45图15是表示针对车体倾斜和搭乘部移动的相对于车辆目标加速度a* 的各频率成分的加权的图。
如图15所示，按车辆目标加速度cT的各频率成分决定针对车体倾斜
和搭乘部移动的加权，使得当小于规定的频率fel时，车体倾斜对应部分 增大，而当在规定的频率fd以上时，搭乘部移动对应部分增大。
另外，对于规定的频率fel的值，作为搭乘者对于车体倾斜不会感觉
不快的程度的频率，预先设定为规定的值，例如为lHz。
图16是表示第4实施方式的急加速时的车体倾斜与搭乘部移动的状
态变化的图。
在搭乘者刚刚发出急加速指令后，根据其高频成分(急剧变化)，如
图16的(a)所示那样，向前方移动搭乘部13，以向前方移动车体重心， 从而应对急加速。
然后，如果持续赋予一定的加速指令，根据其低频成分(一定值，或 缓慢变化)，如图16的(b)所示那样，缓慢地向前方倾斜搭乘部13，同 时向后方(原来的基准位置方向)移动搭乘部13。
这样，在刚刚发出急加速指令之后，不倾斜车体，而向前方移动搭乘 部13，然后缓慢地向前方倾斜车体，从而实现乘坐舒适的急加速。
接着，说明第4实施方式的行驶/姿态控制。
另外，第4实施方式的控制系统的结构与图3说明的第1实施方式相同。
图17是表示第4实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。另 外，在第4实施方式的流程图的说明中，与第1实施方式相同的部分采用 同一符号、步骤序号，故对同一部分适当省略其说明。
在第4实施方式的行驶/姿态控制中，与第1实施方式一样，最初主 控制ECU21根据搭乘者的意志决定如何使车辆移动、即决定车辆的行驶 目标(歩骤110-步骤130)。
接着，主控制ECU21计算车辆目标加速度oT的低频成分ar (步骤 141)。 g卩，利用下面公式29所示的低通滤波器，计算车辆目标加速度oT 的车体倾斜对应部分的低频成分ai*。
公式29
46*=《Qf*+(1-《)…*(k-1)
公式29中，01*为本次的(本时间步骤的)车辆目标加速度的值，on *(k—" 为At前的时刻的车辆目标加速度的低频成分的值。
还有，当设At为控制运算周期、Tc (=l/fcl)为低通滤波器的时间常 数时，^At/Tc。 g卩，该《的值小时，低频成分ar的变化缓慢，随着低频 成分o^变化的车体的倾斜也缓慢变化。另外，也可以根据搭乘者的喜好， 进一步变更低通滤波器的时间常数Tc、或者截止频率fcl。
另外，上述公式29相当于1次的有限脉冲低通滤波器，但也可以采 用其它种类的、或更高次的滤波器。
接着，主控制ECU21根据车辆目标加速度01*的低频成分a,决定目标 车体倾斜角er (步骤142)。
艮口，主控制ECU21利用下面的公式30-公式32，取代第1实施方式的 公式1-公式3，根据车辆目标加速度W的低频成分(xr决定目标车体倾斜 角9(步骤142)。
公式31中，化*， (xr为在步骤141计算出的车辆目标加速度 oT的低频成分，其它符号与公式1 公式3相同。
公式30
…*=0*-^Max+sin-Ursin0氺cosD (a*<-QfMax) 公式31
…"1-Cs匿)0, * (,ax^Q^aMax) 公式32
01 *=0*+^Max+sin-1 (rsin0*cos"ax) (a*〉aMax)
另外，由于在车辆目标加速度c/超过与搭乘部移动边界对应的加速度 aMaJ勺情况下不能移动搭乘部13，因此与车辆目标加速度(/的频率无关，
利用车体倾斜进行对应，从而确保车体姿态控制的稳定性。
但是，由于高频成分超过边界的时间短，也可以忽略该边界。此时，
与车辆目标加速度t/无关， 一直采用公式31。
接着，主控制ECU21决定搭乘部目标位置Xs^ (步骤143)。
艮口，与第l实施方式一样，主控制ECU21利用公式4-公式6，根据车
辆目标加速度01*和目标车体倾斜角e^，决定搭乘部目标位置Xs*。另外，在第1实施方式、第3实施方式中，按照图6、图14的目标值
决定处理，说明了决定目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置 ^的方法的
变性例，在第4实施方式-第9实施方式中，也可以与所说明的变形例一样 进行决定。
即，主控制ECU21根据满足-aMax ￡ a* ^ aMax时的公式(第4实施方
式时公式31)，计算与车辆目标加速度(/对应的目标车体倾斜角er。
然后，利用计算出的e,，根据公式5计算搭乘部目标位置Xs 如果
处于搭乘部移动可能的-kMax^xs* sxs,Max的范围内，则分别将e^央定为
目标车体倾斜角，将Xs，央定为搭乘部目标位置。
另一方面，如果计算值？^处于搭乘部移动可能的范围之外，则将搭
乘部移动量最大值士kMax决定为搭乘部目标位置X"利用公式1或公式3，
再次计算对应于车辆目标加速度oT的e二将此决定为目标车体倾斜角e,。 在决定了目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置入5*之后，以下与第i
实施方式一样，主控制ECU21决定为了实现作为目标的车辆行驶状态和 车体姿态所需要的驱动马达52、搭乘部马达62的输出值。根据该值，利 用驱动轮控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驱动马达52和搭乘部马 达62的实际输出(歩骤150-歩骤200)，然后返回主程序。 这样利用第4实施方式，可以获得如下效果。
(1) 急加减速吋，车体不会出现突然倾斜，乘坐感觉良好。
(2) 在快速细致的加减速时，车体不会出现前后摇动。
(3) 虽然作为代替方法而使搭乘部急剧移动，但不会因此而使搭乘 者的视野上下移动，并且，由于搭乘部朝着搭乘者要求的加速度方向移动， 因此例如搭乘者可以更强烈地感觉上升的加速感、刚刚制动操作后的减速 感。
另外，作为第4实施方式的变形例，例如，搭乘部移动的可动速度(或 加速度)低于车体倾斜的可动速度(或加速度)时，也可以将低频成分分 配给搭乘部移动，将高频成分分配给车体倾斜。
通过这样匹配车辆的力学结构、各系统要素的性能，可以使姿态控制 更加稳定。
接着，说明第5实施方式。
48该第5实施方式中，在目标车体姿态决定时，如果车辆速度高，则预 先将搭乘部13向前方移动，并且使车体向后方倾斜，以抑制刚刚急减速 后的车体姿态的大幅变化。
对于利用车体向后方倾斜以将重心向后方移动进行减速的倒立型车 辆，由于急制动时车体突然大幅后倾，搭乘者的乘坐感觉不好，视野急剧 上下移动，也可能会影响搭乘者的制动操作。
另一方面，车辆的行驶速度越高，搭乘者进行急制动、即、要求大的 减速度的可能性也增高。
因此，在第5实施方式中，当决定对应于车辆目标加速度oT的目标车
体姿态(目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置xZ)时，随着车辆速度的
增加，向前方移动搭乘部13，并且向后方倾斜车体，以准备搭乘者的急制 动操作。
图18是表示第5实施方式的车体倾斜与搭乘部移动的状态的图。 如图18中(a)所示，在低速行驶时，与第l实施方式一样，以对应
车辆冃标加速度,的目标车体姿态(n标车体倾斜角e^和搭乘部目标位
置人s"进行行驶。
另一方面，如图18中(b)所示，在高速行驶时，随着车辆速度的增 加，如图18中(b)的箭头Al所示，向后方倾斜车体，并且如箭头Bl 所示，向前方移动搭乘部13。此时，由于车体后方倾斜引起的重心的后方 移动量与搭乘部前方移动引起的重心的前方移动量相等，因此利用本实施 方式的目标车体姿态的修正，可以防止重心位置P偏离适当的位置。
在该状态下接受到制动指令时，利用与第1实施方式同样决定的目标
车体姿态(目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置xs"进行制动，然而在
接受到急制动的指令时，如图18中(c)所示，与该急制动指令相对应， 将搭乘部13沿箭头B2所示方向向后方移动，并且将车体沿箭头A2所示 方向向后方倾斜，但是由于已经为预备急制动而使车体在某种程度上向后 倾斜，因此可以减小车体倾斜的变化量。
接着，说明第5实施方式的行驶/姿态控制。
另外，第5实施方式的控制系统的结构与图3说明的第1实施方式相同。
49图19是表示第5实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。另 外，在第5实施方式的流程图说明中，与第1实施方式相同的部分采用同 一符号、步骤序号，故对同一部分适当省略其说明。
在第5实施方式的行驶/姿态控制中，与第1实施方式一样，最初主
控制ECU21根据搭乘者的意志决定如何使车辆移动、即决定车辆的行驶 目标(步骤110-步骤130)。
接着，主控制ECU21获取驱动轮旋转角速度(步骤144)。即，获取 在前1个时间步骤中的控制运算中所使用的驱动轮旋转角速度[e w]的值。
另外，也可以预先从驱动轮传感器51获取驱动轮旋转角速度[6 w]的值。
接着，主控制ECU21决定目标车体倾斜角er (步骤145)。 S卩，根据 车辆目标加速度oT和驱动轮旋转角速度[e w]，利用下面的公式33-公式35，
决定目标车体倾斜角e,。
公式33
0， *=0*—^Max+sin—1(rsin0*Gos/SMax) (of*〈—aMax) 公式34
…*=(1-GSense) 0*-^ (-aM"Qf*^Max) 公式35
…*=0*+^ax+siir1("in0*cos"ax) (a*>aMax) 公式33和公式35与第1实施方式的公式1、公式3相同。 公式34为从公式2的目标车体倾斜角e,减去q>，向后倾斜转。 利用下面的公式36、公式37，决定该cp。 cp 是对应于车辆速度的车 体倾斜角减少量。 公式36
—max(O， 0~+(1-CSense) 0*) (Qf*<0)
公式37
这里，利用公式38表示(p 。(pQ、 V。为基准参数(设定值)，利用车 辆速度Vo使车辆倾斜角减少cpo。
公式33-公式38中的其它符号与第1实施方式中的公式1-公式3相同。公式38
no(Rw
/vo)
接着，主控制ECU21决定搭乘部目标位置X^ (步骤146)。 艮口，与第1实施方式一样，主控制ECU21根据车辆目标加速度oT和 目标车体倾斜角e^，利用公式4-公式6，决定搭乘部目标位置Xs、
图20是表示利用公式33-公式38、和公式4-公式6赋予的车辆目标
加速度a*(横轴)和目标车体倾斜角er与搭乘部目标位置XZ的关系的图。 图20中的虚线表示的部分为图5所示的目标车体倾斜角er与搭乘部
目标位置Xs*。
当车辆目标加速度01*处于阈值±011^之间的范围时(-aMax ^ a* ^ aMax)， 目标车体倾斜角ej由公式34决定，搭乘部目标位置XZ由公式5决定。例 如，当没有加减速、以一定速度行驶时(a*=0)，如图20所示，目标车体
倾斜角er为负，§卩，在车体处于向后倾斜的状态下，作好制动的准备。
此时，行驶速度越高(驱动轮旋转角速度[9w]越大)，目标车体倾斜 角的减少量cp越大，车体更向后方倾斜。
另外，在第5实施方式中，赋予与行驶速度成比例的目标车体倾斜角 减少量，但也可以非线性地进行赋予。
(也可以采用行驶速度-目标车体倾斜角减少量对应映射)例如也可以 在一定速度以上时进行赋予。
当决定了目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置^*之后，与第i实施
方式一样，主控制ECU21决定为实现作为目标的车辆行驶状态和车体姿 态所需的驱动马达52、搭乘部马达62的输出值，根据该值，利用驱动轮 控制ECU22和搭乘部控制ECU23，控制驱动马达52和搭乘部马达62的 实际的输出值(步骤150-步骤200)，然后返回主程序。 这样利用第5实施方式，可以获得如下效果。
(1) 由于在高速行驶时为预备急制动而预先使车体向后倾斜，因此 在急制动时车体不会突然向后大幅倾斜，乘坐感觉良好，且安全。
(2) 作为代替方法，搭乘部13虽然急剧向后方移动，但不会因此而 使搭乘者的视野上下移动，并且，搭乘部13的移动方向与搭乘者要求的 制动减速度的方向相同，因此搭乘者可以更强烈地感觉刚刚制动操作后的
51减速感。
(3)高速行驶时通过使车体向后方倾斜，抬高了搭乘者的视线，从 而可以促进对远方的注意。
另外，作为第5实施方式的变形例，例如，搭乘部移动的可动速度(或 加速度)低于车体倾斜的可动速度(或加速度)时，也可以预先向后方移 动搭乘部13，以准备急制动。
通过这样匹配车辆的力学结构、各系统要素的性能，可以使姿态控制 更加稳定。
接着，说明第6实施方式。
该第6实施方式中，根据车体姿态和车辆行驶的方向区别使用驱动马 达52和搭乘部移动。g卩，当车体姿态控制所需的驱动转矩与车辆行驶控 制所需的驱动转矩的朝向不同时，通过移动搭乘部13，可以消除逆动作。
图21是表示利用驱动马达52的车体姿态控制与车辆行驶控制的关系 的图。
如图21中(a)所示，在是倒立型车辆的情况下，对驱动轮11赋予 前进方向的驱动转矩后，其反转矩的作用使得车体向后方倾斜。因此，车 体姿态控制所需的驱动转矩与车辆行驶控制所需的驱动转矩的朝向有时 会相反。
艮口，由于利用驱动马达52的作用/反作用力，进行车辆(驱动轮)的 加减速(行驶控制)和车体倾斜(姿态控制)，因此不能一边加速一边进 行车体前倾或一边减速一边进行车体后倾。
例如，从停止状态使车体前倾进行加速时，为了实现前倾姿态，需要 暂时向后方移动驱动轮(图21中(b)的右上领域)。
还有，从以一定速度(车速)的行驶状态向后倾斜车体以进行制动时， 为了实现后倾姿态，需要暂时向前方加速驱动轮(图21中(b)的左下领 域)。
因此，在第6实施方式中，利用下面的(i)和(ii)，减轻驱动轮的逆 动作。
(i)在决定对应车辆目标加速度cT的目标车体姿态时，根据车辆目 标加速度oT，限制目标车体倾斜角加速度，并利用搭乘部移动对其进行补偿。
(ii)在车辆行驶和车体姿态的反馈控制中，根据驱动轮旋转角速度 的偏差和车体倾斜角速度的偏差，对其中一方的反馈增益进行限制。 另外，也可以只导入(0、 (ii)中的一方。 接着，说明第6实施方式的行驶/姿态控制。
另外，第6实施方式的控制系统的结构与图3说明的第1实施方式相同。
图22是表示第6实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。另 外，在第6实施方式的流程图说明中，与第l实施方式相同的部分采用同 一符号、步骤序号，故对同一部分适当省略其说明。
在第6实施方式的行驶/姿态控制中，与第1实施方式一样，最初主 控制ECU21根据搭乘者的意志决定如何使车辆移动、即决定车辆的行驶 目标(步骤110-歩骤130)。
接着，主控制ECU21获取车体倾斜和搭乘部移动的状态量(步骤
140)。即，获取在前i个时间歩骤中的车体倾斜角e,、车体倾斜角速度[e,]、
搭乘部目标位置h的值。
另外，也可以预先从驱动轮传感器51获取各值。 接着，主控制ECU21决定目标车体倾斜角的边界值(歩骤140b)。 根据车辆目标加速度oT和在歩骤140a获取的各状态量(e" [e!]、 Xs)， 利用下面的公式39、公式40，决定目标车体倾斜角的上限值e！ \Max。或
下限值er，Min。
艮卩，(1) or^cu时，利用公式39设定上限值e/,Max，限制车体的前
倾，2) (X、CXsh时，利用公式40设定下限值e/,Min，限制车体的后倾。
公式39
上限値^ * ,Max=^ *(k—1) + At[^] 公式40
下限値^ * ,,= 0， *(k-1)+At[^]
在公式39、 40中，e工"是A t前的时刻的车体倾斜角的目标值。(xsh 是控制兼顾边界车辆加速度，由下面公式41表示。
Cu础为限制强度(设定值，0以上1以下)，表示抑制逆动作的程度。
53如公式4i所示，通过考虑车体倾斜角e,或搭乘部目标位置xs，从而
在车体倾斜时或搭乘部移动时，也可以适当地研究只利用驱动转矩实现控 制兼顾的可能性。 公式41
a sh=CLimittan-1 ((in， I ，s i n 0 ，+1% A scos 0》/ (M IVm， I》) 接着，主控制ECU21决定目标车体倾斜角ej (步骤140c)。 g卩，根 据车辆目标加速度oT和在步骤140b获取的车体倾斜角的边界值(上限值 * ，M^或下限值e/,Min)，利用下面的公式42-公式44，决定目标车体倾斜
角e二
还有，在公式43中，(l)odoish时，利用公式45决定e;， 2)a*<ash
时，利用公式46决定e r。
公式42
0， *=0*-"ax+sin-1(rsin0*cosD (Qf*〈-QfMax) 公式43
^木二0、 * (-aMax^o^aMax) 公式44
…*=0*+"ax+sin-1(rsin0*cos^Max) (a*>aMax) 公式45
0~， *=min((1-CSense)0*， ^ * ,Max) 公式46
e~， *=maX((1-GSense)(/)*， ^ * ,Min) 接着，主控制ECU21决定搭乘部目标位置Xs* (歩骤140d)。 艮口，主控制ECU21与第1实施方式一样，根据车辆目标加速度oT和 目标车体倾斜角er，利用公式4-公式6，决定搭乘部目标位置Xs、
在决定目标车体倾斜角er和搭乘部目标位置xZ之后，与第i实施方
式一样，主控制ECU21进行剩余的目标值的设定、前馈输出的决定、各 状态量的获得和计算(歩骤150-步骤180)。
接着，主控制ECU21变更一部分的反馈增益(步骤181)。即，基于
驱动轮旋转角速度的偏差([ew]-[ew*])、车体倾斜角速度的偏差
([e+[ 01*])，利用公式47变更有关驱动轮旋转角速度的反馈增益KW2，利用公式48变更有关车体倾斜角速度的反馈增益KW4。 公式47
KW2=(1 +《)KW2,0 公式48
K财二 (1 -《)KW4 o
在公式47、 48中，KW2，Q、 Kw4"是反馈增益基准值。；是反馈增益修 正系数，利用下面的公式49表示。c;是修正度比例系数，表示修正反馈 增益的程度。
在该公式49中，对于驱动轮旋转角速度的偏差(实际的状态量与目 标值的差)和车体倾斜角速度的偏差，其正负相同时，根据该偏差的大小， 通过增大驱动轮旋转角速度的反馈增益，并，减小车体倾斜角速度的反馈 增益，可以相对地增强驱动轮旋转控制，减弱驱动轮的逆动作。
公式49
《=c4:max((
-
) ([^H…l),O)
接着，与第1实施方式一样，主控制ECU21决定反馈输出(歩骤190)， 利用驱动轮控制ECU22和搭乘部控制ECU23,根据所决定的前馈输出和 反馈输出，控制驱动马达52和搭乘部马达62的实际输出(歩骤200)，然 后返回主程序。
这样利用第6实施方式，可以获得如下效果。 (1)减轻从停止状态起的加速时或从一定速度行驶状态起的制动时 的驱动轮的"逆动作"，提高搭乘者的操作性。
另外，对于第6实施方式的两增益修正，也可以使修正度比例系数c; 成为不同的值。
还有，也可以将一方的修正系数设定为0，只增加或减小另一方的增 益。尤其是当驱动轮旋转角速度的增益为负时，也可以对其不修正，而只 减小车体倾斜角速度的增益。还有，也可以改变驱动轮旋转角速度的增益 的正负。
另外，对于两偏差，也可以采用其它的非线性函数。例如，也可以只 在两偏差超过某种程度时，才赋予修正系数。
另外，对于其它的反馈增益，也可以进行同样的修正。例如，也可以
55减弱车体倾斜角的反馈增益。还有，也可以在减弱驱动马达52的车体倾
斜增益的同时，增强搭乘部马达62的车体倾斜增益。
另一方面，通过减弱驱动轮的增益、并增强车体倾斜的增益，虽然在 某种程度牺牲了驱动轮控制，但也可以提高车体姿态控制的稳定性。
接着说明第7实施方式。
在第7实施方式中，根据扰动的频率成分对驱动马达52和搭乘部移 动进行区别使用。具体来说，在反馈控制中，将偏差的低频成分与搭乘部 移动对应，将高频成分与驱动马达52对应，从而抑制扰动引起的振动。
当在车体的姿态控制中利用搭乘部13的移动时，有时会产生高频振 动，会影响乘坐感觉。这是因为在基于搭乘部移动的车体姿态控制中存在 "滞后"，不适应细致控制的缘故。
还有，如果陷入与目标姿态不同的姿态的平衡状态时，例如，有时会 保持在车体比目标角还多余倾斜、在其反方向上搭乘部13进行了移动的 状态。这是因为驱动马达52的姿态控制与搭乘部移动的姿态控制出现抵 消的缘故。
此时在第7实施方式中，利用滤波器，将车体倾斜角的实际状态值与 目标值的偏差分割成低频成分和高频成分，分别让低频成分与搭乘部移动 对应，高频成分与驱动马达52对应。
这样，对于高频振动，可以只对应对其适用的车体倾斜。还有，通过 移动与车体倾斜和搭乘部移动对应的频带，可以防止二者干扰、从而陷入 错误的平衡状态的情况。
图23是表示驱动马达52和搭乘部移动所对应的按扰动成分各频率成 分的加权的说明图。
如图23所示那样决定针对驱动马达52和搭乘部移动的相对于扰动成 分的各频率成分的加权，以使当小于规定的频率fC2时，搭乘部移动对应 部分增大，而在fc2以上时，驱动马达52对应部分增大。
这里，规定的频率fC2的值是利用搭乘部移动的姿态控制在某种程度 上有效的频率，是预先设定的值，例如设定为5Hz。另外， 一般来说，将 该值设定成大于第4实施方式中的作为阈值的频率fc]。
接着，说明第7实施方式的行驶/姿态控制。
56另外，第7实施方式的控制系统的结构与图3说明的第1实施方式相同。
图24是表示第7实施方式的行驶/姿态控制的内容的流程图。另外，
在第7实施方式的流程图的说明中，与第1实施方式相同的部分采用同一
符号、步骤序号，故对同一部分适当省略其说明。
在第7实施方式的行驶/姿态控制中，与第1实施方式一样，主控制 ECU21决定目标状态量、获取状态量、决定前馈输出(步骤110-步骤180)。 接着，主控制ECU21计算各偏差的低频成分、高频成分(步骤191)。 艮口，主控制ECU21利用公式50 (低通滤波器)和公式51 (相当于高
通滤波器)，将实际状态值和目标值的偏差(e^e,)分解为低频成分和
高频成分。
还有，对于车体倾斜角速度，利用同样的公式52、公式53，将实际
状态值和目标值的偏差([e+[e门)分解为低频成分和高频成分。
另外，在第7实施方式中，利用1次的有限脉冲低通滤波器，但也可
以采用其它种类的、或更高次的滤波器。
公式50
(0厂e， "l二《(0厂0！ *) + (1 —《)(0厂0， *)L (k_1)
公式51
(S厂0、 "h二(S厂6^ "-(S厂S， *)L 公式52
*])L=《([^]-
) + (卜《)([S，]-
)L (k-1)
公式53
([sj-
-[…*])-([^]-*])L
在公式50-公式53中，《=At/TE。 (x乂 (k—"为At前的时刻的低频成分的 值，At为控制运算周期，TE (=l/fC2)为滤波器的时间常数。
接着，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(步骤192)。 g卩，对 于各状态量，根据实际状态值与目标值的偏差，分别利用公式54决定驱 动马达52的反馈输出，利用公式55决定搭乘部马达62的反馈输出。
公式54
r w, fb=_Kwi ( 0 w一 0 w *) _Kw2 (
一[6w *])-Kw3(0厂^ *)-KW4([ 0 ，]-[ 0 , *])H 公式55
Ss,FB=_Ks3(0 1-6 1 *)「Ks4([ 6 1]-[ 6 1 *])L
—KS5(AS—As *)—KS6([As]-[As *]) 一
另外，在第7实施方式中，为了明确驱动马达52和搭乘部马达62的 作用，将反馈增益Kw5、 KW6、 KS1、 &2设定为0，但也可以对其赋值。还 有，此时对于所对应的状态量的偏差，也可以在进行频率分解后进行赋予。
最后，与第l实施方式一样，主控制ECU21利用驱动轮控制ECU22 和搭乘部控制ECU23，根据所决定的前馈输出和反馈输出，控制驱动马达 52和搭乘部马达62的实际输出(步骤200)，然后返回主程序。
这样利用第7实施方式，可以获得如下效果。
(1) 可以抑制车体和搭乘部13的振动，改善乘坐感觉。
(2) 消除与目标状态不同的姿态下的平衡状态。
另外，在第7实施方式中，由于驱动轮齿轮的齿隙或驱动轮胎的微小 变形等导致难以进行驱动轮的细致控制时，也可以分别使低频成分对应于 驱动马达52，高频成分对应于搭乘部移动。
接着说明第8实施方式。
该第8实施方式，是在釆用第3实施方式的平衡器的车辆中，应用第 7实施方式的技术的情况，根据扰动的频率成分，区别使用搭乘部移动、 驱动马达52和平衡器。
艮P，在反馈控制中，使偏差的低频成分对应于搭乘部移动，中频成分 对应于驱动马达52，高频成分对应于平衡器移动，从而抑制相对于扰动的 车辆的振动，同时让搭乘者感觉不到振动。
当在车体的姿态控制中利用搭乘部移动和驱动马达52时，有时会发 生高频振动，让搭乘者感觉不快。这是因为作为搭乘部移动和驱动马达52 的对象的惯性大，不适应细致控制的缘故。
因此，在第8实施方式中，利用滤波器，将车体倾斜角e,的实际状
态值e i与目标值e r的偏差(e r e D分割为低频成分、中频成分和高
频成分，分别让低频成分对应于搭乘部移动，中频成分对应于驱动马达52，
高频成分对应于平衡器移动。
58图25是表示针对搭乘部移动、驱动马达52、平衡器移动的相对于扰 动成分的各频率成分的加权的说明图。
如图25所示那样，决定针对搭乘部移动、驱动马达52、平衡器移动 的相对于扰动成分的各频率成分的加权，以使当小于规定的频率fC21时， 搭乘部移动对应部分增大，当在频率fC21以上小于fC22时，驱动马达52对
应部分增大，当在频率fc22以上时，平衡器移动对应部分增大。
这里，规定的频率fbi和fc22的值是基于搭乘部移动的姿态控制、基
于驱动马达的姿态控制在某种程度上有效的频率，是预先设定的值，例如
设定为1Hz和5Hz。
接着，说明第8实施方式的行驶/姿态控制。
另外，第8实施方式的控制系统的结构与图10说明的第1实施方式 相同。
图26是表示第8实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的流程图。另 外，在第8实施方式的流程图的说明中，与第3实施方式相同的部分采用 同一符号、歩骤序号，故对同-一部分适当省略其说明。
在第8实施方式的行驶/姿态控制中，与第3实施方式一样，主控制 ECU21决定目标状态量、获取状态量、决定前馈输出(歩骤110-歩骤180)。
接着，主控制ECU21计算各偏差的低、中、高频成分(歩骤191)。
艮口，主控制ECU21利用公式56-公式58的各滤波器，将实际状态值 和目标值的偏差(Sre^)分解为低频成分(公式56)、高频成分(公式 57)和中频成分(公式58)。
还有，对于车体倾斜角速度，利用公式59-公式61的各滤波器，将实 际状态值和目标值的偏差([e小[e/p分解为低频成分(公式59)、高 频成分(公式60)和中频成分(公式61)。
另外，在第8实施方式中，利用1次的有限脉冲低通滤波器，但也可 以采用其它种类的、或更高次的滤波器。
在公式中，&=At/Tcl， &=At/TC2 。 (x)l(k—D为At前的时刻的低频成分 的值，(x)h ^为同高频成分的值，At为控制运算周期，TC1 (=l/fC21)和 TC2 ( = l/fC22)为各滤波器的时间常数。
公式56
59(0广0， "l二《l(0，一0， *) + (1-《L) (0厂0， *)L (k_1)
公式57
(0广0， "f(0广0， "一(0广0， *)(k—1)+(卜《H) (0厂0， *)H (k—1)
公式58
(0厂6^ *、=(0厂^ *)-(0厂0！ "l-(0厂0！ *)H
公式59
([…h^ KL([…]-
)+(卜《L)([…]-[^ *])L (k-"
公式60
(
-[^ *])
-(
"-"+(Wh)([^]-*])h (k-"
公式61
([…h^ *])m=([^]-a *])-([^]-*])l -([SJ-[^ *])H
接着，主控制ECU21决定各致动器的反馈输出(歩骤192)。即，对 于各状态量，根据实际状态值与目标值的偏差，分别利用公式62决定驱 动马达的反馈输出，利用公式63决定搭乘部马达62的反馈输出，利用公 式64决定平衡器马达72的反馈输出。
公式62
tw,fb-_Kwi (6w_6w )_KW2(
一[6w ])
—KW3(0i—01 *)m—KW4([ 0 ，] —[ 0 i *])M
公式63
SS,FB=-KS3(^-…VKS4([^]-*])L
-KS5(AS-As *)-KS6([As]-[义s *]) 公式64
Sb, FB^-Kb3 ( 6厂6 1 *)H-Kb4([ 0 0 1 *])H
_KB7 ( /1 2_ /1 2 *) _KB8 ( [ /1 2] - [ A 2 *])
最后，与第3实施方式一样，主控制ECU21利用驱动轮控制ECU22 和搭乘部控制ECU23，根据所决定的前馈输出和反馈输出，控制驱动马达52和搭乘部马达62的实际输出(步骤200)，然后返回主程序。 这样利用第8实施方式，可以获得如下效果。
(1) 可以大幅减轻车体和搭乘部13的振动，改善乘坐感觉。
(2) 消除与目标状态不同的姿态下的平衡状态。
另外，在第8实施方式中，由于驱动轮齿轮的齿隙或驱动轮胎的微小 变形等导致难以进行驱动轮的细致控制时，也可以分别使低频成分对应于 驱动马达52，高频成分对应于搭乘部移动。
接着说明第9实施方式。
该第9实施方式为有关致动器出现故障时的控制，当驱动马达52、搭 乘部马达62中的一方出现故障时，通过改变控制(状态目标值、控制增 益的变更)，只利用另一方维持车体的倒立控制。
当不使用搭乘部移动和平衡器，而只利用驱动马达52进行姿态控制 时，如果驱动器马达52出现故障，就不可能进行车体的姿态控制，不能 维持车体的倒立状态。
另一方面，当进行包括搭乘部移动的姿态控制吋，如果搭乘部马达62
出现故障，就难以将搭乘部13控制到目标位置，不能维持车体的倒立状 太
因此，在第9实施方式中，在驱动器马达52出现了故障时，通过根 据实际的车辆行驶加速度和车体倾斜角，适当地移动搭乘部13，来维持倒 立状态。另一方面，在搭乘部马达62出现了故障时，通过根据实际的搭 乘部位置，适当地倾斜车体，来维持倒立状态同时也能控制车辆的行驶。
接着，说明第9实施方式的行驶/姿态控制。
图27是表示第9实施方式的行驶/姿态控制处理的内容的主流程图。 另外，第9实施方式的控制系统的结构与根据在步骤330的通常处理
的内容利用图3说明的第1实施方式相同，或者与利用图10说明的第3
实施方式相同。
主控制ECU21判定各致动器的故障状态(步骤300)。 g卩，获取来自 各致动器控制ECU22-24的表示异常的信号，或者基于根据观察器的输入 输出关系的推定，检测故障状态。
例如，主控制ECU21根据驱动轮旋转状态和车体倾斜状态的变化，
61推定驱动马达52输出的驱动转矩的值，当该推定值与对驱动马达52的指
令值的差超过规定的阈值时，判定为驱动马达52处于故障状态。
同样，主控制ECU21根据搭乘部移动状态等，推定搭乘部马达62输 出的移动推力的值，当该推定值与对搭乘部马达62的指令值的差超过规 定的阈值时，判断为搭乘部马达62处于故障状态。
根据故障状态的判定结果，判断搭乘部马达62是否出现故障(步骤 310)，驱动马达52是否出现故障(步骤320)。如果两者都正常(步骤310: 否，步骤320:否)，主控制ECU21则进行通常控制(步骤330)。
在通常控制中，利用第1实施方式-第8实施方式的任意一个，或这些 组合的实施方式的任意一个，进行行驶/姿态控制。
另一方面，主控制ECU21，当判定为驱动马达52出现了故障(步骤 320:是)时，则进行驱动马达故障时控制(步骤340)，当判定为搭乘部 马达62出现了故障(步骤310:是)时，则进行搭乘部马达故障时控制(步 骤350)。
图28是表示驱动马达故障时控制处理(步骤340)的处理内容的流程图。
检测到驱动马达52的故障后，主控制ECU21首先获取车辆的实际的 加速度a、和实际的车体倾斜角h (歩骤341)。
实际的加速度a的获得，例如可以是从加速度传感器获得、基于从驱 动轮传感器51获得的旋转角和旋转角速度进行计算，或者利用观察器进 行推定，或者非常制动器装置的制动性能参数的利用等任意一个方法。
接着，主控制ECU21决定搭乘部位置的目标值(步骤343)。 g卩，根 据所获得的车辆目标加速度cT和车体倾斜角0i，利用公式65-公式67决定 搭乘部位置的目标值(搭乘部目标位置)Xs*。
公式66中，cp=tan-1a。
公式65
A s *=- A S, Max (〈- <^ Max) 公式66
A s *= I ， (m/ms) [tan (0 - 0 ，) + r (s i n 0 /cos (0 - 0》)]公式67
入S A S, Max ( & > Max)
驱动马达52出现故障时，难以高精度地控制车辆加速度和车体倾斜
角，但即使不能达到车辆加速度的目标值oT或车体倾斜角的目标值er，
也需要在只利用搭乘部移动的情况下，某种程度上稳定地控制车体的姿 态。
此时，如公式65-67所示，按照实际的车辆加速度a、和实际的车体 倾斜角e,，决定搭乘部目标位置^s 通过将搭乘部13移动到该位置，保 持倒立状态。
另外，对于车体倾斜角，也可以通过赋予对应驱动马达故障时的目标 值，来维持姿态控制。
接着，主控制ECU21计算剩余的状态量(步骤343)。 S卩，对搭乘部 目标位置XZ进行时间微分，来计算搭乘部移动速度的目标值[Xs，。
还有，主控制ECU21决定搭乘部马达62的前馈输出(步骤344)。艮口， 根据搭乘部目标位置Xs*，利用公式68决定搭乘部马达62的前馈输出SS，FF。 前馈输出Ss，FF是对于实际的车体倾斜角将搭乘部13停留在目标位置 上所需要的搭乘部推力。
公式68
Ss FF=-msgs i n 0 j
接着，主控制ECU21从传感器获取各状态量(步骤345)。 g卩，分别 从驱动轮传感器51获取驱动轮旋转角(旋转角速度)，从车体倾斜传感器 获取车体倾斜角(倾斜角速度)，从搭乘部传感器获取搭乘部位置(移动 速度)。
还有，主控制ECU21计算剩余的状态量(步骤346)。 g卩，通过对驱 动轮旋转角(旋转角速度)、车体倾斜角(倾斜角速度)、搭乘部位置(移 动速度)进行时间微分或时间积分，来计算剩余的状态量。
主控制ECU21决定搭乘部马达62的反馈输出(歩骤347)。 基于各目标值与实际的状态量之间的偏差，利用公式69决定搭乘部 马达62的反馈输出。
另夕卜，也可以通过使反馈增益Ks3、 Ks4的值大于通常时的值，来增强
63车体姿态控制。还有，也可以忽略车体倾斜角，设为KsfKsfO。
公式69
Ss,fb二-Ks3(0 i-0 1 *)-Ks4([ 0[ 01 *])-KS5(/ls_As *)
-KS6(US]-US *])
主控制ECU21向搭乘部控制系统赋予指令值(步骤348)，然后返回 主程序。
艮口，从主控制ECU21向搭乘部控制ECU23赋予前馈输出与反馈输出 的和作为指令值(搭乘部推力指令值)Ss。
搭乘部控制ECU23通过向搭乘部马达62供给与搭乘部推力指令值Ss 对应的输入电压(驱动电压)，来移动搭乘部13。
这样，利用搭乘部13的移动进行姿态控制。此时，由于驱动马达52 出现了故障，只利用搭乘部13的移动，进行车辆处于徐徐减速的状态以 及停止后的姿态控制。
图29是表示搭乘部马达故障吋控制处理(歩骤350)的处理内容的流 程图。
搭乘部马达62出现故障时，山于能够利用驱动马达52进行行驶和姿 态控制，当检测到该故障时，主控制ECU21获取搭乘者的操纵操作量、 即、搭乘者对操纵杆31的操作量(步骤351)。
然后，主控制ECU21基于所获取的操纵操作量，决定车辆加速度目 标值oT (步骤352)。另外，也可以将车辆控制自动转移到紧急停止模式， 自动赋予规定的减速度目标值。
主控制ECU21计算驱动轮角速度的目标值(驱动轮目标角速度)[e "*](步骤353)。 g卩，根据减速度的目标值，计算驱动轮目标角速度[e " *]。例如，将对减速度的目标值进行时间积分，并用规定的驱动轮接地半 径除后的值设为驱动轮旋转角速度的目标值。
接着，主控制ECU21决定车体倾斜角的目标值(步骤354)。即，根 据车辆目标加速度oT和实际的搭乘部位置As，利用公式70，决定目标车
体倾斜角e二
在公式70中，5=tan—UmsAs/mA)。这样，通过与实际的搭乘部位置入s相对应，适当地将车体倾斜到目标值e^，保持倒立状态，从而可以应对搭乘部马达62的故障。
另外，也可以通过对搭乘部位置赋予目标值，来维持更强的姿态控制。
公式70
…*=0*-5+sirr1(rsin0*cos^)
接着，主控制ECU21计算剩余的目标值(步骤355)。通过对各目标值进行时间微分、或者时间积分，来分别计算驱动轮旋
转角目标值0w^车体倾斜角目标值[e,]。
还有，主控制ECU21决定驱动马达52的前馈输出(步骤356)。艮口，根据车辆目标加速度cT，利用公式7 (参照第l实施方式)决定驱动马达52的前馈输出tw，ff。
接着，主控制ECU21从传感器获取各状态量(步骤357)。 g卩，分别从驱动轮传感器51获取驱动轮旋转角(旋转角速度)，从车体倾斜传感器获取车体倾斜角(倾斜角速度)，从搭乘部传感器获取搭乘部位置(移动速度)。
进而，计算剩余的状态量(歩骤358)。 g卩，通过对驱动轮旋转角(旋转角速度)、车体倾斜角(倾斜角速度)进行时间微分或吋间积分，来计算剩余的状态量。
接着，主控制ECU21决定驱动马达52的反馈输出(歩骤359)。艮P，根据各目标值与实际的状态量之间的偏差，利用公式71决定驱动马达52
的反馈输出TW,FB。
另外，公式71中，也可以赋予反馈增益KW5、 KW6，通过增加(-KwAs-Kw6[Xs])的项，将搭乘部返回到中立位置。公式71
rw'fb二-Kwi (夕w一0w *)一Kw2([日w]一
)
—Kw3(0厂0， *)—Kw4([0J-
)
最后，主控制ECU21向驱动轮控制系统赋予指令值(步骤360)，然后返回主程序。
即，主控制ECU21将所决定的前馈输出iw^与所决定的反馈输出tw，fb的和(tw，ff + tw,fb )作为驱动转矩指令值Tw，输出到驱动轮控制ECU22。
65驱动轮控制ECU22通过向驱动马达52供给与驱动转矩指令值iw对
应的输入电压(驱动电压)，向驱动轮赋予驱动转矩TW，这样进行利用驱
动马达52的姿态控制、行驶控制。
根据上述说明的第9实施方式，即使在驱动马达52或搭乘部马达62出现故障时，也能够维持车体的姿态控制，充分保证搭乘者的安全性。
另外，本实施例中，表示同时具有驱动马达52故障时的控制、和搭乘部马达62故障时的控制的情况，但也可以是只具有其中一方的情况。
6权利要求
1.一种车辆，其特征在于，具有驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；和根据上述目标行驶状态，利用车体相对于上述旋转轴的转动和上述搭乘部相对于上述车体的移动来调整上述车体的重心的同时对行驶进行控制的行驶控制单元。
2. 根据权利要求1所述的车辆，其特征在于， 上述行驶控制单元具有根据上述所获取的目标行驶状态决定上述驱动轮的驱动转矩、和用于 移动上述搭乘部的移动推力的决定单元；将上述决定单元决定的驱动转矩赋予上述驱动轮的驱动单元；和 将上述决定单元决定的移动推力赋予上述搭乘部的搭乘部移动单元。
3. 根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，具有根据上述S标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；和基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元，上述行驶控制单元根据上述目标行驶状态、上述目标倾斜角、上述目 标位置，利用上述车体的转动和上述搭乘部的移动，调整上述车体的重心 的同时，对行驶进行控制。
4. 根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾斜角的倾斜角检测单元；和检测上述搭乘部位置的位置检测单元，上述决定单元基于利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角 和利用上述目标倾斜角决定单元决定的车体的目标倾斜角，决定上述驱动 轮的驱动转矩，基于利用上述位置检测单元检测出的搭乘部位置和利用上 述目标位置决定单元决定的搭乘部的目标位置，决定上述搭乘部的移动推 力。
5. 根据权利要求2所述的车辆，其特征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾斜角的倾斜角检测单元；检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位置的位置检测单元； 基于上述目标倾斜角决定上述驱动轮的前馈驱动转矩、和基于上述搭乘部的目标位置决定上述搭乘部的前馈移动推力的前馈输出决定单元；以及根据利用上述目标倾斜角决定单元决定的目标倾斜角与利用上述倾 斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之间的偏差决定上述驱动轮的反馈 驱动转矩、和根据利用上述目标位置决定单元决定的目标位置与利用上述 倾斜检测单元检测出的搭乘部位置之间的偏差决定上述搭乘部的反馈移 动推力的反馈输出决定单元，上述决定单元根据上述前馈驱动转矩和反馈驱动转矩之和决定上述 驱动轮的驱动转矩，根据上述前馈移动推力和上述反馈移动推力之和决定 上述搭乘部的移动推力。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的车辆，其特征在于， 具有根据用于操作本车辆的操作部件的操作状态获取目标加速度的目标加速度获取单元，上述目标获取单元获取上述目标加速度作为目标行驶状态。
7. 根据权利要求2-6中任一项所述的车辆，其特征在于， 具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步根据上述所指定的体感加速度的程度，决定上述 驱动转矩和上述移动推力。
8. 根据权利要求1或6所述的车辆，其特征在于， 具有平衡器、和用于移动上述平衡器的平衡器移动机构， 上述行驶控制单元根据上述所获取的目标行驶状态，利用车体相对于上述旋转轴的转动、基于上述平衡器移动机构的上述平衡器的移动、和搭 乘部相对于上述车体的移动，调整上述车体的重心的同时，对行驶进行控 制。
9. 根据权利要求8所述的车辆，其特征在于， 上述行驶控制单元，在上述所获取的目标加速度小于规定的阈值时，利用上述车体的倾斜 和上述平衡器的移动，调整上述车体的重心的同时对行驶进行控制，在上述所获取的目标加速度在规定的阈值以上时，上述平衡器固定在 与该目标加速度的朝向相应的可能移动的移动边界位置上，利用上述车体 的倾斜和上述搭乘部的移动，调整上述车体的重心的同时对行驶进行控 制。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的车辆，其特征在于，具有获取包括加在上述搭乘部上的重量体的上述搭乘部的质量的质 量获取单元，上述行驶控制单元根据利用上述质量获取单元所获取的搭乘部的质 量，调整上述车体的重心的同时，对行驶进行控制。
11. 一种车辆，其特征在于，具有驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体； 可相对移动地配置于上述车体的搭乘部； 获取目标行驶状态的目标获取单元； 驱动上述驱动轮的驱动单元； 移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；和基于上述目标行驶状态，对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘 部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，由此来调整上述车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元，上述行驶控制单元根据上述目标行驶状态的变化的低频成分决定上 述驱动轮的驱动转矩，根据高频成分决定用于移动上述搭乘部的移动推 力。
12. 根据权利要求ll所述的车辆，其特征在于，具有用于指定体感加速度的指定单元， 上述行驶控制单元进一步根据上述所指定的体感加速度，决定上述驱 动转矩和上述移动推力。
13. 根据权利要求11或12所述的车辆，其特征在于，具有根据上述所获取的目标行驶状态的低频成分决定基于上述车体 的转动的目标倾斜角的目标倾斜角决定单元；和基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元，上述行驶控制单元根据上述所决定的目标倾斜角决定上述驱动轮的 驱动转矩，根据上述所决定的目标位置决定用于移动上述搭乘部的移动推 力。
14. 一种车辆，其特征在于， 具有驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体； 可相对移动地配置于上述车体的搭乘部； 获取目标行驶状态的目标获取单元； 驱动上述驱动轮的驱动单元； 移动上述搭乘部的搭乘部移动单元； 检测车速的车速检测单元；和基于上述目标行驶状态对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘 部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，由此来调整上述 车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元，上述行驶控制单元对上述驱动和搭乘部的移动中的至少一个进行控 制，以使与上述车速成比例地增大上述车体的转动角度。
15. 根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步根据上述所指定的体感加速度的程度，决定上述 驱动转矩和上述移动推力。
16. 根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角 的目标倾斜角决定单元；和基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元，上述决定单元根据上述目标行驶状态、上述目标倾斜角和上述目标位 置，相对于上述基准决定上述驱动转矩和上述移动推力。
17. —种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体；可相对移动地配置于上述车体的搭乘部；获取H标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；根据上述所获取的目标行驶状态决定上述驱动轮的驱动转矩和用于 移动上述搭乘部的移动推力的决定单元；和通过利用上述所决定的驱动转矩对基于上述驱动单元的驱动进行控 制、利用上述所决定的移动推力对基于上述搭乘部移动单元的上述搭乘部 的移动进行控制，来调整上述车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行 驶控制单元，上述决定单元利用上述所获取的目标行驶状态，当车体姿态控制所需 要的驱动转矩与车辆行驶控制所需要的驱动转矩的朝向不同时，将其中任 意一方的驱动转矩决定为上述驱动轮的驱动转矩，而根据另一方的驱动转 矩和上述目标行驶状态，决定移动推力。
18. 根据权利要求17所述的车辆，其特征在于， 具有用于指定体感加速度的指定单元，上述决定单元进一步根据上述所指定的体感加速度的程度，决定上述驱动转矩和上述移动推力。
19. 一种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体； 可相对移动地配置于上述车体的搭乘部； 获取目标行驶状态的目标获取单元； 驱动上述驱动轮的驱动单元； 移动上述搭乘部的搭乘部移动单元； 检测作用于上述车体的扰动的扰动检测单元；和基于上述目标行驶状态，通过对基于上述驱动单元的驱动和基于上述 搭乘部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，来调整上述 车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元，上述行驶控制单元根据上述扰动的高频成分决定上述驱动轮的驱动 转矩，根据上述所获取的目标行驶状态和上述检测出的扰动的低频成分决 定用于移动上述搭乘部的移动推力。
20. 根据权利要求19所述的车辆，其特征在于， 具有用于指定体感加速度的指定单元，上述行驶控制单元进一步根据上述所指定的体感加速度的程度，决定 上述驱动转矩和上述移动推力。
21. 根据权利要求19或20所述的车辆，其特征在于， 具有平衡器和用于移动上述平衡器的平衡器移动机构， 上述行驶控制单元根据上述所获取的目标行驶状态和上述检测出的扰动的中频成分决定上述驱动轮的驱动转矩，根据上述所获取的目标行驶 状态和上述检测出的扰动的低频成分决定用于移动上述搭乘部的移动推 力，根据上述检测出的扰动的高频成分决定基于上述平衡器移动机构的平 衡器推力。
22. —种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体； 可相对移动地配置于上述车体的搭乘部；获取目标行驶状态的目标获取单元；驱动上述驱动轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；基于上述目标行驶状态，通过对基于上述驱动单元的驱动和基于上述 搭乘部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，来调整上述 车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元；和检测上述驱动单元的故障的第1故障检测单元，当检测到上述驱动单元的故障时，上述行驶控制单元根据车辆的行驶 加速度和车体倾斜角，决定用于移动上述搭乘部的移动推力，利用该移动 推力调整上述车体的重心位置的同时对姿态进行控制。
23. 根据权利要求22所述的车辆，其特征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部 的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾斜角的倾斜角检测单元；和检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位置的位置检测单元，上述行驶控制单元根据利用上述目标倾斜角决定单元决定的目标倾 斜角与利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之间的偏差来决 定上述驱动轮的反馈控制中的驱动转矩，根据利用.卜.述目标位置决定单元 决定的目标位置与利用上述倾斜检测单元检测出的搭乘部位置之间的偏 差来决定上述搭乘部的反馈控制中的移动推力，当检测到上述驱动单元的故障时，上述目标位置决定单元根据车辆的 行驶加速度和车体倾斜角决定上述目标位置。
24. —种车辆，其特征在于，具有 驱动轮；由上述驱动轮的旋转轴可转动地支撑的车体； 可相对移动地配置于上述车体的搭乘部； 获取目标行驶状态的目标获取单元； 驱动上述驱动轮的驱动单元；移动上述搭乘部的搭乘部移动单元；基于上述目标行驶状态，通过对基于上述驱动单元的驱动和基于上述搭乘部移动单元的上述搭乘部的移动中的至少一个进行控制，来调整上述 车体的重心位置的同时对行驶进行控制的行驶控制单元；和检测上述搭乘部移动单元的故障的第2故障检测单元， 当检测到上述搭乘部移动单元的故障时，上述行驶控制单元根据上述搭乘部的位置决定上述驱动轮的驱动转矩，利用该驱动转矩调整上述车体的重心位置的同时对姿态进行控制。
25.根据权利要求24所述的车辆，其特征在于，具有根据上述目标行驶状态决定基于上述车体的转动的目标倾斜角的目标倾斜角决定单元；基于上述目标行驶状态和上述目标倾斜角决定用于移动上述搭乘部的目标位置的目标位置决定单元；检测上述车体的倾斜角的倾斜角检测单元；和检测基于上述搭乘部移动机构的上述搭乘部位置的位置检测单元， 上述行驶控制单元根据利用上述目标倾斜角决定单元决定的目标倾 斜角与利用上述倾斜角检测单元检测出的车体的倾斜角之间的偏差来决 定上述驱动轮的反馈控制中的驱动转矩，根据利用上述目标位置决定单元 决定的目标位置与利用上述倾斜检测单元检测出的搭乘部位置之间的偏 差来决定上述搭乘部的反馈控制中的移动推力，当检测到上述搭乘部移动 单元的故障时，根据上述所获取的目标行驶状态和上述搭乘部的实际位 置，变更上述反馈的控制增益，来决定上述驱动转矩。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种乘坐感觉好的利用倒立摆姿态控制的车辆。通过沿车辆的前后方向并进移动包括搭乘者的搭乘部，来保持车辆的平衡(倒立状态)。即，如图1中(a)所示那样，为了保持针对由于与基于搭乘者操作的目标行驶状态(加速、减速、停止等)相应的加减速而作用在车体上的驱动轮的反转矩与伴随加速度的惯性力的平衡，沿加速度方向并进移动包括搭乘者的搭乘部。这样，可以减小相对于加减速度的车体的倾斜角，可以提供舒适安全的倒立型车辆。
文档编号B60L15/00GK101687528SQ200880022219
公开日2010年3月31日 申请日期2008年4月2日 优先权日2007年6月29日
发明者三宅隆文, 久野和宏, 二村佳代, 土井克则, 安藤正夫, 林弘毅, 牛来直树, 长谷部正广 申请人:爱考斯研究株式会社