专利名称：车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用倒立摆姿态控制的车辆。
背景技术：
以往，提出了与利用了倒立摆姿态控制的车辆有关的技术。例如，提出了如下车辆 的技术具有配置于同轴上的2个驱动轮，感知基于驾驶者的重心移动的车体姿态变化而 进行驱动的车辆、控制安装于球体状的单一的驱动轮的车体的姿态的同时进行移动的车辆 等(例如，参照专利文献1。)。在这种情况下，利用传感器检测车体的平衡和动作的状态的同时控制旋转体的动 作，以使车辆停止或移动。专利文献1 日本特开2004-U9435号公报但是，在上述以往的车辆中，构成为，根据车辆的加速度来控制车体的重心位置， 由此，保持车体的倒立姿态，但是，若车辆的行驶速度变高，则即使是恒速行驶(车辆的加 速度为零的状态)，由于作用于车体的空气阻力等的影响，也使行驶速度和车体姿态的控制 中的误差变大。因此，有时操纵性和乘坐感觉恶化。另外，在根据车辆的行驶速度来控制行驶状态和车体姿态的情况下，可以根据预 先设定的规定的参数来推定行驶速度的影响，但是，若由于搭乘者的体型或搭载物的形状 的不同和摩擦特性的经年变化等，而使其实际的参数值与设定值不同，则有时行驶速度和 车体姿态的控制中的误差变大，从而操纵性和乘坐感觉恶化。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述以往的车辆的问题点，并提供如下的车辆根据车 辆的行驶速度适当地修正驱动轮的驱动转矩和车体的重心位置，由此，即使是在高速行驶 时也能够以高精度控制行驶状态和车体姿态，针对各种行驶条件，能够安全且舒适地进行 行驶的车辆；另外，提供如下的车辆基于驱动轮的旋转状态、车体的重心位置、驱动转矩 等时间历史记录，推定与行驶速度相应而作用于车辆的影响即速度依赖阻力转矩，由此，能 够实现后天的推定和参数修正，所以针对各种使用条件和使用历史记录，能够以高精度执 行与行驶速度相适应的行驶状态及车体姿态的控制，从而能够安全且舒适地进行行驶的车 辆。为此，在本发明的车辆中，具有驱动轮，以可旋转的方式安装于车体；和车辆控 制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，该车辆控制装置在 上述驱动轮的行进方向上按照与上述驱动轮的旋转角速度相应的量使上述车体的重心相 对于上述驱动轮而移动。在本发明另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置通过使上述车体倾斜来使上 述车体的重心移动。在本发明另外的车辆中，进一步，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，上述车辆控制装置通过使上述能动重量部移动而使上述车体的重心移动。在本发明另外的车辆中，进一步，具备推定单元，该推定单元根据上述驱动轮的旋 转角速度来推定伴随于车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即速度 依赖阻力转矩，上述车辆控制装置根据由上述推定单元推定出的速度依赖阻力转矩来使上 述车体的重心移动。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元推定作用于上述车体 的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩，和/或，针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱 动轮摩擦阻力和/或上述空气阻力的反转矩。在本发明又另外的车辆中，具备驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；车辆控 制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，具备对气流速度进 行测量的气流速度测量单元，上述车辆控制装置按照与上述气流速度的大小相应的量，使 上述车体的重心向上述气流速度的方向相对于上述驱动轮而移动。在本发明又另外的车辆中，具备驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；和车辆 控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态，该车辆控制装置 具备推定单元，该推定单元根据上述驱动轮的旋转状态和/或上述车体的重心位置和/或 上述驱动转矩的时间历史记录，推定伴随车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的 阻力转矩即速度依赖阻力转矩。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元根据关于上述驱动轮的旋转角 速度、上述驱动轮的旋转角加速度及上述车体的倾斜角中的任意1个以上的时间历史记录 来进行推定。在本发明又另外的车辆中，进一步，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装 的能动重量部，上述推定单元根据上述能动重量部的与驱动轮的相对位置的时间历史记录 来进行推定。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元推定作用于上述车体的空气阻 力即车体空气阻力和/或伴随于上述空气阻力而作用于上述车体的转矩即车体空气阻力 转矩和/或针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力转矩。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元禁止在推定中使用上述车体的 重心的移动速度或移动加速度在规定阈值以上时的时间历史记录。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述推定单元将上述驱动轮的旋转角速度在 规定阈值以下时的上述速度依赖阻力转矩的推定值作为偏移量来修正上述速度依赖阻力 转矩的推定值。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置具备参数决定单元，该参数 决定单元根据上述驱动轮的旋转角速度及上述速度依赖阻力转矩的推定值的时间历史记 录来决定上述驱动轮的旋转角速度的乘方和上述速度依赖阻力转矩的相关参数即速度依 赖阻力参数，上述推定单元根据上述速度依赖阻力参数来推定上述速度依赖阻力转矩。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述参数决定单元决定以下三个参数中的至 少1个上述空气阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即车体空气阻力系数；上述 车体空气阻力的作用中心的高度即车体空气阻力中心高度；和上述驱动轮的摩擦阻力和上 述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即驱动轮摩擦阻力系数。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述参数决定单元利用针对一组数据的最小二乘法来决定上述速度依赖阻力参数，该一组数据是从当前起直到规定时间之前为止的范 围中的上述驱动轮的旋转角速度和上述速度依赖阻力转矩的推定值的一组数据。在本发明又另外的车辆中，进一步，上述车辆控制装置具备姿态控制单元，该姿态 控制单元根据由上述推定单元推定出的上述速度依赖阻力转矩，控制上述车体的姿态。根据本发明之1的构成，简单地推定车辆的行驶速度，并根据其大小使车体的重 心位置移动到适当的位置，所以即使在高速行驶时，也可以以高精度稳定地控制行驶状态 和车体姿态。根据本发明之2的构成，不用增加用于使重心移动的多余的机构，就能够简单地 实现车体的重心移动。根据本发明之3的构成，不用使车体倾斜而能够使车体的重心位置移动，所以乘 坐感觉提高。根据本发明之4的构成，利用行驶速度来推定作用于车辆的影响，并据此适当地 设定车体的重心位置，所以可以以更高精度控制行驶状态及车体姿态。根据本发明之5的构成，通过更精确地推定由于行驶速度而作用于车辆的影响， 可以以更高精度控制行驶状态和车体姿态。另外，根据本发明之5的构成，即使驱动轮在空转，也能够得到正确的行驶速度， 所以可以稳定地执行与行驶速度相应的行驶状态和车体姿态的控制。根据本发明之6的构成，不使用预先设定的参数，而是根据车辆的行驶状态和车 体的姿态变化与输入的关系来推定速度依赖阻力转矩，所以不依赖于伴随于车辆的使用状 况和使用历史记录的参数的变化，而可以以高精度推定速度依赖阻力转矩。根据本发明之7的构成，为了推定速度依赖阻力转矩，不需要另外准备特别的传 感器，只利用倒立控制所需要的传感器就能够实现推定。根据本发明之8的构成，通过活用能动重量部的位置的信息，可以更高精度地进 行推定。根据本发明之9的构成，通过将由于行驶速度而作用于车辆的影响细化来进行处 理，可以更适当地考虑由于行驶速度带来的对行驶状态和车体姿态的影响。根据本发明之10的构成，由于积极地避免难以进行高精度的推定而能够预想误 差较大的情况下的速度依赖阻力转矩的推定，所以能够实现更高精度的推定。根据本发明之11的构成，可以简单地消除速度依赖阻力转矩的推定值的偏移量 的影响。根据本发明之12的构成，通过推定速度依赖阻力参数，能够适当地考虑伴随车辆 的使用状况和使用历史记录的参数的变化，并且通过使该结果间接地反映于速度依赖阻力 转矩的推定值，能够实现稳定的推定及其自适应控制。根据本发明之13的构成，通过将由于行驶速度而作用于车辆的影响及其参数细 化来进行处理，能够更高精度地推定速度依赖阻力转矩。根据本发明之14的构成，可以更简单地推定行驶速度和速度依赖阻力转矩的相 关关系及速度依赖阻力参数。另外，根据本发明之14的构成，进行与推定出的速度依赖阻力转矩相应的车体的 姿态控制，所以能够理想地控制车体的姿态，从而乘坐感觉提高。
图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的概略图，是表示在乘员搭乘 的状态下加速前进的状态的图。图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图。图4是表示本发明的第1实施方式中的车辆的行驶及姿态控制处理的动作的流程 图。图5是表示本发明的第1实施方式中的车辆的力学模型及其参数的图。图6是表示本发明的第1实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。图7是表示本发明的第1实施方式中的目标行驶状态的决定处理的动作的流程 图。图8是表示本发明的第1实施方式中的能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的 目标值的变化的图。图9是表示本发明的第1实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程 图。图10是表示本发明的第1实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。图11是表示本发明的第2实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。图12是表示本发明的第2实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图。图13是表示本发明的第2实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。图14是表示本发明的第2实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程 图。图15是表示本发明的第2实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。图16是表示本发明的第3实施方式中的车辆的控制系统的构成的方框图。图17是表示本发明的第3实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。图18是表示本发明的第3实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动作的流程 图。图19是表示本发明的第3实施方式中的致动器输出的决定处理的动作的流程图。图20是表示本发明的第4实施方式中的驱动轮速度依赖阻力转矩的参数推定的 图。图21是表示本发明的第4实施方式中的车体速度依赖阻力转矩的参数推定的图。图22是表示本发明的第4实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。
具体实施例方式以下，就本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式中的车辆的构成的概略图，是表示在乘员已搭 乘的状态下加速前进的状态的图。图2是表示本发明的第1实施方式中的车辆的控制系统 的构成的方框图。图中，10是本实施方式中的车辆，具有车体的主体部11、驱动轮12、支撑部13及乘员15进行搭乘的搭乘部14，利用倒立摆的姿态控制来控制车体的姿态。而且，构成为，上述 车辆10可以使车体前后倾斜。在图1所示的例中，表示车辆10在向箭头A所示的方向加 速过程中，车体向着行进方向前方倾斜了的状态。上述驱动轮12，由作为车体的一部分的支撑部13可旋转地支撑，由作为驱动致动 器的驱动马达52驱动。此外，驱动轮12的轴向垂直于图1的图面的方向延伸，驱动轮12 以该轴为中心进行旋转。另外，上述驱动轮12，既可以是单个，也可以是多个，但在是多个的 情况下，被并列配设于同轴上。在本实施方式中，对驱动轮12是2个的情况进行说明。在 这种情况下，各驱动轮12由单独的驱动马达52独立驱动。此外，作为驱动致动器，例如，也 可以使用油压马达、内燃机等，但是，在此，对使用作为电动机的驱动马达52的情况进行说 明。另外，作为车体的一部分的主体部11，由支撑部13从下方来支撑，位于驱动轮12 的上方。而且，在主体部11中，作为能动重量部而发挥功能的搭乘部14，以在车辆10的前 后方向相对于主体部11能够相对地平移的方式，换言之，以在车体旋转圆的切线方向能够 相对地移动的方式被安装。在此，能动重量部具备某种程度的质量，相对于主体部11平移，也就是说，通过使 之前后移动来主动地修正车辆10的重心位置。而且，能动重量部，也未必是搭乘部14，例 如，也可以是相对于主体部11以能够平移(并进)的方式安装了蓄电池等具有重量的周边 设备的装置，还可以是相对于主体部11以能够平移的方式安装了配重、锤(重物)、平衡器 等专用的重量部件的装置。另外，也可以是并用搭乘部14、有重量的周边设备、专用的重量 部件等的装置。在本实施方式中，为了方便说明，对搭乘了乘员15的状态的搭乘部14作为能动重 量部而发挥功能的例进行说明，但在搭乘部14未必需要搭乘了乘员15，例如，当车辆10通 过远程控制被操纵的情况下，在搭乘部14也可以不搭乘乘员15，代替乘员15，也可以装载 货物。上述搭乘部14与使用于乘用车、公共汽车等汽车的座席相同，具备座面部14a、靠 背部14b及头枕14c，借助于未图示的移动机构而安装于主体部11。上述移动机构具备线性引导装置等低阻力的直线移动机构及作为能动重量部致 动器的能动重量部马达62，由该能动重量部马达62驱动搭乘部14，使之相对于主体部11 在行进方向前后移动。此外，作为能动重量部致动器，例如，也可以使用油压马达、线性马达 等，但在此，设使用作为旋转式的电动机的能动重量部马达62的装置来进行说明。上述线性引导装置，例如，具备安装于主体部11的引导导轨；安装于搭乘部14 并沿着引导导轨滑动的托架；安装在引导导轨和托架之间的球体、滚柱等滚动体。而且，在 引导导轨中，在其左右侧面部2条轨道槽沿着较长方向形成为直线状。另外，托架的截面形 成为二字状，在其相对的2个侧面部内侧，以与引导导轨的轨道槽分别相对的方式形成了 2 条轨道槽。滚动体被排入轨道槽之间，随着引导导轨和托架之间的相对的直线运动而在轨 道槽内滚动。此外，在托架中，形成了接通轨道槽的两端的返回通路，滚动体在轨道槽及返 回通路上循环。另外，线性引导装置具备闭锁该线性引导装置的运动的制动器或离合器。如车辆 10停车时那样，在不需要搭乘部14的动作时，通过利用制动器将托架固定于引导导轨，来保持主体部11和搭乘部14之间的相对的位置关系。而且，在需要动作时，释放该制动器，以 主体部11侧的基准位置和搭乘部14侧的基准位置的距离成为规定值的方式来进行控制。在上述搭乘部14的肋部，配设了具备作为目标行驶状态取得装置的操纵杆31的 输入装置30。乘员15，通过操作作为操纵装置的操纵杆31来操纵车辆10，S卩，输入车辆 10的加速、减速、转弯、原地旋转、停止、制动等行驶指令。此外，如果是乘员15可以通过操 作来输入行驶指令的装置，则也可以替代操纵杆31，而使用其他的装置，例如，缓动盘(jog dial)、触摸屏、按钮等装置作为目标行驶状态取得装置。此外，当车辆10通过远程控制被操纵的情况下，也可以代替上述操纵杆31，而将 以有线或无线方式接收来自控制器的行驶指令的接收装置作为目标行驶状态取得装置来 使用。另外，当车辆10按照预先决定的行驶指令数据自动行驶的情况下，代替上述操纵杆 31，可以将读出存储于半导体存储器、硬盘等存储介质中的行驶指令数据的数据读取装置 作为目标行驶状态取得装置来使用。另外，车辆10具有作为车辆控制装置的控制ECU (Electronic Control Unit) 20, 该控制E⑶20具备主控制E⑶21、驱动轮控制E⑶22及能动重量部控制E⑶23。上述控制 E⑶20以及主控制E⑶21、驱动轮控制E⑶22及能动重量部控制E⑶23，具备CPU、MPU等运 算单元、磁盘、半导体存储器等存储单元和输入输出接口等，是控制车辆10的各部分的动 作的计算机系统，例如，被配设于主体部11，但也可以配设于支撑部13和搭乘部14。另外， 上述主控制E⑶21、驱动轮控制E⑶22及能动重量部控制E⑶23也可以分别个别地被构成， 也可以一体地被构成。而且，主控制E⑶21与驱动轮控制E⑶22、驱动轮传感器51及驱动马达52 —起， 作为控制驱动轮12的动作的驱动轮控制系统50的一部分而发挥功能。上述驱动轮传感器 51由旋转变压器、编码器等构成，作为驱动轮旋转状态测量装置而发挥功能，检测表示驱动 轮12的旋转状态的驱动轮旋转角和/或旋转角速度并向主控制ECU21发送。另外，该主控 制ECU21将驱动转矩指令值向驱动轮控制ECU22发送，该驱动轮控制ECU22向驱动马达52 提供与接收到的驱动转矩指令值相当的输入电压。而且，该驱动马达52按照输入电压向驱 动轮12赋予驱动转矩，由此，作为驱动致动器而发挥功能。另外，主控制E⑶21与能动重量部控制E⑶23、能动重量部传感器61及能动重量部 马达62—起，作为控制作为能动重量部的搭乘部14的动作的能动重量部控制系统60的一 部分而发挥功能。上述能动重量部传感器61由编码器等构成，作为能动重量部移动状态测 量装置而发挥功能，检测表示搭乘部14的移动状态的能动重量部位置和/或移动速度，并 向主控制ECU21发送。另外，该主控制E⑶21向能动重量部控制E⑶23发送能动重量部推 力指令值，该能动重量部控制E⑶23向能动重量部马达62提供与接收到的能动重量部推力 指令值相当的输入电压。而且，该能动重量部马达62按照输入电压向搭乘部14赋予使搭 乘部14平移移动的推力，由此，作为能动重量部致动器而发挥功能。此外，主控制E⑶21与驱动轮控制E⑶22、能动重量部控制E⑶23、车体倾斜传感器 41、驱动马达52及能动重量部马达62 —起，作为控制车体的姿态的车体控制系统40的一 部分而发挥功能。上述车体倾斜传感器41由加速度传感器、陀螺仪传感器等组成，作为车 体倾斜状态测量装置而发挥功能，检测表示车体的倾斜状态的车体倾斜角和/或倾斜角速 度，并向主控制E⑶21发送。而且，该主控制E⑶21向驱动轮控制E⑶22发送驱动转矩指令值，并向能动重量部控制E⑶23发送能动重量部推力指令值。此外，从输入装置30的操纵杆31向主控制E⑶21输入行驶指令。而且，上述主控 制ECU21向驱动轮控制ECU22发送驱动转矩指令值，向能动重量部控制ECU23发送能动重 量部推力指令值。另外，上述控制ECU20作为根据车辆速度(驱动轮12的旋转角速度)来推定速度 依赖阻力转矩的推定单元而发挥功能。另外，作为根据推定出的速度依赖阻力转矩来控制 车体的姿态的姿态控制单元而发挥功能。此外，所谓速度依赖阻力，是伴随行驶速度的上升而增加的阻力，在本实施方式 中，把作用于车体的空气阻力和作用于驱动轮12的旋转轴的粘性摩擦等阻力作为速度依 赖阻力来考虑。另外，推定单元推定作用于车体的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩、针对驱 动轮12的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力及空气阻力的反转矩。此外，姿态控制单元通 过使作为能动重量部的搭乘部14移动而使车体的重心位置移动。此外，各传感器也可以取得多个状态量。例如，也可以构成为，作为车体倾斜传感 器41，并用加速度传感器和陀螺仪传感器，根据两者的测量值来决定车体倾斜角和倾斜角 速度。接着，就上述构成的车辆10的动作进行说明。首先，就行驶及姿态控制处理的概 要进行说明。图3是表示本发明的第1实施方式中的车辆的高速行驶时的动作的概略图，图4 是表示本发明的第1实施方式中的车辆的行驶及姿态控制处理的动作的流程图。此外，图 3(a)表示基于用于比较的以往技术的动作例，图3(b)表示基于本实施方式的动作。在本实施方式中，根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转矩和车体的 重心位置。具体地说，以消除速度依赖阻力转矩(粘性阻力转矩)的方式增加驱动转矩，并 且以利用伴随于车体的重心移动的重力转矩来消除作用于车体的空气阻力的转矩及相对 于驱动转矩的增加量的反转矩的方式，如图3(b)所示那样使作为能动重量部而发挥功能 的搭乘部14，向车辆10的行进方向移动，由此，主动地修正车辆10的重心位置。由此，即使 在高速行驶时，也能够高精度地控制行驶状态和车体姿态。其结果是，能够提供操纵性和乘 坐感觉更好的倒立式的车辆10。对此，假如，如在“背景技术”的项中说明的以往的车辆那样，在不进行与行驶速度 相应的驱动轮12的驱动转矩和车体的重心位置的修正的情况下，若行驶速度变高了，则行 驶速度和车体姿态的控制中的误差变大。也就是，在是倒立式车辆的情况下，如图3中(a) 所示那样，若车辆速度变高了，则速度依赖阻力即作用于车辆10的空气阻力和作用于驱动 轮12的旋转轴的粘性摩擦那样的阻力增加，对行驶及姿态控制的影响变大。具体地说，由于速度依赖阻力，有车辆速度比目标值低的情况。另外，由于作用于 车体的空气阻力的转矩和伴随于用于消除速度依赖阻力的驱动转矩的增加而作用于车体 的反转矩，有时车体向后方倾斜。其结果是，作为移动性的重要的操纵性和乘坐感觉变坏。特别地，一般的倒立式车 辆，相对于重量的投影面积较大，另外，设为前后方向较短的形状，所以容易受到空气阻力 的影响。而且，该影响波及车体的姿态控制。因此，其对策是重要的。
因此，在本实施方式中，通过以根据车辆10的行驶速度来修正驱动轮12的驱动转 矩和车体的重心位置的方式来执行行驶及姿态控制处理，即使车辆10的行驶速度上升，车 辆10也可以稳定地行驶。在行驶及姿态控制处理中，控制ECU20，首先，执行状态量的取得处理(步骤Si)， 利用各传感器即驱动轮传感器51、车体倾斜传感器41及能动重量部传感器61，取得驱动轮 12的旋转状态、车体的倾斜状态及搭乘部14的移动状态。接着，控制ECU20执行目标行驶状态的决定处理(步骤S2)，基于操纵杆31的操作 量，决定车辆10的加速度的目标值及驱动轮12的旋转角速度的目标值。接着，控制E⑶20执行目标车体姿态的决定处理(步骤S3)，基于通过目标行驶状 态的决定处理所决定的车辆10的加速度的目标值和驱动轮12的旋转角速度的目标值，决 定车体姿态的目标值即车体倾斜角及能动重量部位置的目标值。最后，控制E⑶20执行致动器输出的决定处理(步骤S4)，基于通过状态量的取得 处理所取得的各状态量、通过目标行驶状态的决定处理所决定的目标行驶状态及通过目标 车体姿态的决定处理所决定的目标车体姿态，决定各致动器的输出即驱动马达52及能动 重量部马达62的输出。接着，对行驶及姿态控制处理的详细情况进行说明。首先，就状态量的取得处理进 行说明。图5是表示本发明的第1实施方式中的车辆的力学模型及其参数的图，图6是表 示本发明的第1实施方式中的状态量的取得处理的动作的流程图。在本实施方式中，利用下面的记号来表示状态量、输入、参数、物理常数等。此外， 图5表示状态量和参数的一部分。状态量驱动轮旋转角〔rad〕θ工车体倾斜角(铅垂轴基准)〔rad〕λ s 能动重量部位置(车体中心点基准)〔m〕输入驱动转矩O个驱动轮的合计)〔Nm〕Ss 能动重量部推力〔N〕参数mw 驱动轮质量O个驱动轮的合计)〔kg〕Rff 驱动轮接地半径〔m〕Iw 驱动轮惯性力矩O个驱动轮的合计)〔kgm2〕Hi1 车体质量(包括能动重量部)〔kg〕I1 车体重心距离(自车轴起)〔m〕I1 车体惯性力矩(重心周围)〔kgm2〕ms 能动重量部质量〔kg〕Is 能动重量部重心距离(自车轴起)〔m〕Is 能动重量部惯性力矩(重心周围)〔kgm2〕物理常数
g 重力加速度〔m/s2〕在状态量的取得处理中，主控制ECU21，首先，从传感器取得各状态量(步骤
51-1)。在这种情况下，从驱动轮传感器51取得驱动轮旋转角θ 和/或旋转角速度^w，从 车体倾斜传感器41取得车体倾斜角θ工和/或倾斜角速度 ”从能动重量部传感器61取 得能动重量部位置λ s和/或移动速度义s。继而，主控制E⑶21计算其余的状态量(步骤S1-2)。在这种情况下，通过对所取 得的状态量进行时间微分或时间积分来计算其余的状态量。例如，在所取得的状态量是驱 动轮旋转角θ w、车体倾斜角Q1及能动重量部位置Xs的情况下，通过对这些状态量进行时 间微分，可以得到旋转角速度&w、倾斜角速度及移动速度^s。另外，例如，在所取得的状 态量是旋转角速度^w、倾斜角速度及移动速度义s的情况下，通过对这些状态量进行时间 积分，可以得到驱动轮旋转角θ w、车体倾斜角Q1及能动重量部位置λ s。接着，就目标行驶状态的决定处理进行说明。图7是表示本发明的第1实施方式中的目标行驶状态的决定处理的动作的流程 图。在目标行驶状态的决定处理中，主控制ECU21，首先，取得操纵操作量(步骤
52-1)。在这种情况下，取得乘员15为了输入车辆10的加速、减速、转弯、原地旋转、停止、 制动等行驶指令而操作过的操纵杆31的操作量。继而，主控制ECU21基于所取得的操纵杆31的操作量，来决定车辆加速度的目标 值(步骤S2-2)。例如，把与针对操纵杆31的前后方向的操作量成比例的值设为车辆加速 度的目标值。继而，主控制ECU21根据决定出的车辆加速度的目标值来计算驱动轮旋转角速度 的目标值(步骤S2-3)。例如，将把车辆加速度的目标值进行时间积分，并除以驱动轮接地 半径 而得到的值设为驱动轮旋转角速度的目标值。接着，就目标车体姿态的决定处理进行说明。图8是表示本发明的第1实施方式中的能动重量部位置的目标值及车体倾斜角的 目标值的变化的图，图9是表示本发明的第1实施方式中的目标车体姿态的决定处理的动 作的流程图。在目标车体姿态的决定处理中，主控制E⑶21，首先，决定能动重量部位置的目标 值及车体倾斜角的目标值(步骤S3-1)。在这种情况下，基于通过目标行驶状态的决定处理 所决定的车辆加速度的目标值和驱动轮旋转角速度的目标值，利用下式(1)及0)，决定能 动重量部位置的目标值及车体倾斜角的目标值。[算式1]若将车辆加速度的目标值设为a*[G]，将驱动轮旋转角速度的目标值设为
θ*W〔rad/s〕，则能动重量部位置的目标值λ*s以下式表示。
权利要求
1.一种车辆，其特征在于，具有驱动轮，以可旋转的方式安装于车体；和车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态， 该车辆控制装置具备推定单元，推定随着车辆速度变大而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即 速度依赖阻力转矩；和姿态控制单元，根据由该推定单元推定出的速度依赖阻力转矩，使上述车体的重心向 上述驱动轮的行进方向相对于上述驱动轮而移动。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，上述车辆控制装置，通过使上述车体倾斜来使上述车体的重心移动。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其中，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，上述车辆控制装置通过使上述能动重量部移动而使上述车体的重心移动。
4.根据权利要求1 3的任意一项所述的车辆，其中，上述推定单元推定作用于上述车体的空气阻力的转矩即车体空气阻力转矩，和/或， 针对上述驱动轮的旋转的摩擦阻力即驱动轮摩擦阻力和/或上述空气阻力的反转矩。
5.一种车辆，其特征在于，具备驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态， 该车辆控制装置具备对气流速度进行测量的气流速度测量单元， 按照与由该气流速度测量单元测量出的气流速度的大小相应的量，使上述车体的重心 向气流速度的方向相对于上述驱动轮而移动。
6.一种车辆，其特征在于，具有驱动轮，以能够旋转的方式安装于车体；和车辆控制装置，通过控制赋予给该驱动轮的驱动转矩来控制上述车体的姿态， 该车辆控制装置具备推定单元，根据上述驱动轮的旋转状态和/或上述车体的重心位置和/或上述驱动转 矩的时间历史记录，推定伴随车辆速度而作用于上述驱动轮和/或上述车体的阻力转矩即 速度依赖阻力转矩；和姿态控制单元，根据由该推定单元推定出的速度依赖阻力转矩来控制上述车体的姿态。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，上述推定单元根据关于上述驱动轮的旋转角速度、上述驱动轮的旋转角加速度及上述 车体的倾斜角中的任意1个以上的时间历史记录来推定上述速度依赖阻力转矩。
8.根据权利要求6或7所述的车辆，其中，还具有以能够相对上述车体移动的方式安装的能动重量部，上述推定单元根据上述能动重量部的与驱动轮的相对位置的时间历史记录来推定速 度依赖阻力转矩。
9.根据权利要求6 8的任意一项所述的车辆，其中，上述推定单元，推定作用于上述车体的空气阻力即车体空气阻力和/或伴随于上述空 气阻力而作用于上述车体的转矩即车体空气阻力转矩和/或针对上述驱动轮的旋转的摩 擦阻力即驱动轮摩擦阻力转矩。
10.根据权利要求6 9的任意一项所述的车辆，其中，上述推定单元，禁止在推定中使用上述车体的重心的移动速度或移动加速度在规定阈 值以上时的时间历史记录。
11.根据权利要求6 10的任意一项所述的车辆，其中，上述推定单元，将上述驱动轮的旋转角速度在规定阈值以下时的上述速度依赖阻力转 矩的推定值作为偏移量来修正上述速度依赖阻力转矩的推定值。
12.根据权利要求6 11的任意一项所述的车辆，其中，上述车辆控制装置具备参数决定单元，该参数决定单元根据上述驱动轮的旋转角速度 及上述速度依赖阻力转矩的推定值的时间历史记录来决定上述驱动轮的旋转角速度的乘 方和上述速度依赖阻力转矩的相关参数即速度依赖阻力参数，上述推定单元根据上述速度依赖阻力参数来推定上述速度依赖阻力转矩。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中，上述参数决定单元决定以下三个参数中的至少1个上述空气阻力和上述驱动轮的旋 转角速度的乘方的比即车体空气阻力系数；上述车体空气阻力的作用中心的高度即车体空 气阻力中心高度；和上述驱动轮的摩擦阻力和上述驱动轮的旋转角速度的乘方的比即驱动 轮摩擦阻力系数。
14.根据权利要求12或13所述的车辆，其中，上述参数决定单元利用针对一组数据的最小二乘法来决定上述速度依赖阻力参数，该 一组数据是从当前起直到规定时间之前为止的范围中的上述驱动轮的旋转角速度和上述 速度依赖阻力转矩的推定值的一组数据。
全文摘要
根据车辆的行驶速度来适当地修正驱动轮的驱动转矩和车体的重心位置，由此，即使在高速行驶时，也可以高精度地控制行驶状态及车体姿态，针对各种行驶条件，可以安全且舒适地行驶。因此，具有可旋转地安装于车体的驱动轮(12)和通过控制赋予给该驱动轮(12)的驱动转矩来控制上述车体姿态的车辆控制装置，该车辆控制装置在上述驱动轮的行进方向上按照与上述驱动轮的旋转角速度相应的量使上述车体的重心相对于上述驱动轮移动。
文档编号B62K3/00GK102149597SQ200980135920
公开日2011年8月10日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月22日
发明者土井克则 申请人:株式会社爱考斯研究