JP2009159719A - Vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a comfortable and stable running condition where variation of attitude is gentle and visibility is good by correcting the tilt angle of a body such that the attitude of the body tilts forward or backward with reference to a vertical axis and the line-of-sight of a crew becomes an optimal direction when running a slope, and tilts by some degree before entering a slope. <P>SOLUTION: A vehicle has a body, a drive wheel 12 fixed rotatably to the body, an active weight portion fixed to the body movably back and forth, a vehicle controller for controlling the attitude of the body by controlling a drive torque being applied to the drive wheel 12 and the position of the active weight portion, and a device for detecting a slope wherein the vehicle controller controls the attitude of the body on a slope and tilts the body before entering a slope. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a vehicle using posture control of an inverted pendulum.

従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配置された２つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪により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。）。   Conventionally, a technique related to a vehicle using posture control of an inverted pendulum has been proposed. For example, a vehicle having two drive wheels arranged on the same axis and driving by detecting a change in the posture of the vehicle body due to the driver's movement of the center of gravity, while controlling the posture of the vehicle body with a single spherical drive wheel Techniques for moving vehicles and the like have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この場合、センサで車体のバランスや動作の状態を検出し、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
特開２００４−１２９４３５号公報 In this case, the balance and operation state of the vehicle body is detected by a sensor, and the vehicle is stopped or moved by controlling the operation of the rotating body.
JP 2004-129435 A

しかしながら、前記従来の車両においては、乗員にとって快適な姿勢で、坂道を走行することができなかった。例えば、車両を走行させて坂道を上るとき、倒立状態を維持しようとすると、車体は前傾状態、すなわち、鉛直軸を基準に車両進行方向へ傾いてしまい、乗員は、前方の視界を確保するために常に上を見上げるような姿勢を取る必要があり、乗員は車両の操縦に労力を費やす可能性がある。   However, the conventional vehicle cannot travel on a slope with a comfortable posture for the occupant. For example, when the vehicle is driven and climbs a hill, if it is intended to maintain an inverted state, the vehicle body tilts forward, that is, tilts in the vehicle traveling direction with respect to the vertical axis, and the occupant secures forward visibility. Therefore, it is necessary to take an attitude that always looks up, and there is a possibility that the occupant spends effort on maneuvering the vehicle.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、車体傾斜角を補正するようにして、坂道を走行しているときには、車体の姿勢を鉛直軸を基準に前傾姿勢又は後傾姿勢にして乗員の視線が最適な方向となるようにするとともに、坂道に入る前にある程度車体を傾斜させることによって、姿勢の変化が穏やかで、視認性がよく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができる安全性の高い車両を提供することを目的とする。   The present invention solves the problems of the conventional vehicle and corrects the vehicle body inclination angle so that when the vehicle is traveling on a slope, the vehicle body posture is tilted forward or backward based on the vertical axis. In order to ensure that the passenger's line of sight is in the optimum direction, and by tilting the vehicle body to some extent before entering the slope, the posture changes gently, the visibility is good, the ride is comfortable, and the driving condition is stable. An object of the present invention is to provide a highly safe vehicle capable of realizing the above.

そのために、本発明の車両においては、車体と、回転可能に前記車体に取り付けられた駆動輪と、前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置と、坂道を検出する坂道検出装置とを有し、前記車両制御装置は、坂道において、前記車体の姿勢を制御するとともに、前記坂道に入る前に前記車体をあらかじめ傾斜させる。   Therefore, in the vehicle of the present invention, a vehicle body, a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, an active weight portion that is attached to the vehicle body to be movable in the front-rear direction, and a drive that is applied to the drive wheel. The vehicle control device that controls the torque and controls the position of the active weight portion to control the posture of the vehicle body, and a hill detection device that detects a hill, the vehicle control device, The posture of the vehicle body is controlled, and the vehicle body is inclined in advance before entering the slope.

本発明の他の車両においては、さらに、所定距離前方が坂道であるか否かを検出する検出手段と、前記車体の速度を検出する速度検出手段とを備え、前記坂道検出装置は、前記速度によって前記検出手段の所定距離を変化させる。   In another vehicle of the present invention, the vehicle further includes detection means for detecting whether or not a predetermined distance ahead is a slope, and speed detection means for detecting the speed of the vehicle body. To change the predetermined distance of the detecting means.

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、前記坂道に近付くに従って、前記車体の傾斜角が増加するように該傾斜角を制御する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further controls the inclination angle so that the inclination angle of the vehicle body increases as the vehicle approaches the slope.

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、前記坂道の終点に基づいて、前記車体の傾斜角を制御する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further controls an inclination angle of the vehicle body based on an end point of the slope.

請求項１〜４の構成によれば、坂道に入る時に、急に車体を傾斜させることがないので、乗員は、違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、快適である。   According to the structure of Claims 1-4, when entering a slope, a vehicle body is not inclined suddenly, Therefore A passenger | crew does not feel discomfort, is comfortable, and is comfortable.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle in a first embodiment of the present invention, and shows a state in which an occupant is moving forward in an accelerated state, and FIG. 2 is a first embodiment of the present invention. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system in FIG.

図において、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、倒立振り子の姿勢制御を利用して車体の姿勢を制御する。そして、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。図１に示される例においては、車両１０は矢印Ａで示される方向に加速中であり、車体が進行方向前方に向かって傾斜した状態が示されている。   In the figure, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which has a body portion 11, a driving wheel 12, a support portion 13, and a riding portion 14 on which an occupant 15 rides, and uses the posture control of an inverted pendulum. Control the attitude of the car body. The vehicle 10 can tilt the vehicle body forward and backward. In the example shown in FIG. 1, the vehicle 10 is accelerating in the direction indicated by the arrow A, and the vehicle body is tilted forward in the traveling direction.

前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３によっ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の図面に垂直な方向に延在し、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。   The drive wheel 12 is rotatably supported by a support portion 13 that is a part of the vehicle body, and is driven by a drive motor 52 as a drive actuator. The shaft of the drive wheel 12 extends in a direction perpendicular to the drawing of FIG. 1, and the drive wheel 12 rotates about the shaft. 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. As 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.

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。   The main body 11 that is a part of the vehicle body is supported from below by the support 13 and is positioned above the drive wheels 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.

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。   Here, the active weight portion has a certain amount of mass and translates with respect to the main body portion 11, that is, actively moves the front and rear to correct 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. For example, 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. Moreover, you may use together the boarding part 14, a heavy peripheral device, an exclusive weight member, etc.

本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗した状態の搭乗部１４が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部１４には必ずしも乗員１５が搭乗している必要はなく、例えば、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部１４に乗員１５が搭乗していなくてもよいし、乗員１５に代えて、貨物が積載されていてもよい。   In the present embodiment, for the sake of explanation, an example will be described in which the riding section 14 in a state in which the occupant 15 is boarded functions as an active weight section. However, the occupant 15 is not necessarily on the riding section 14. For example, when the vehicle 10 is operated by remote control, the occupant 15 may not be on the riding section 14, or cargo may be loaded instead of the occupant 15.

前記搭乗部１４は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、座面部１４ａ、背もたれ部１４ｂ及びヘッドレスト１４ｃを備え、図示されない移動機構を介して本体部１１に取り付けられている。   The riding section 14 is the same as a seat used in automobiles such as passenger cars and buses, and includes a seat surface section 14a, a backrest section 14b, and a headrest 14c, and is attached to the main body section 11 through a moving mechanism (not shown). ing.

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。   The moving mechanism includes a low-resistance linear moving mechanism such as a linear guide device and an active weight part motor 62 as an active weight part actuator. The active weight part motor 62 drives the riding part 14, and the main body part 11. It is designed to move back and forth in the direction of travel. As 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.

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。   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. Moreover, 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.

また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ又はクラッチを備える。車両１０が停車しているときのように搭乗部１４の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部１１と搭乗部１４との相対的位置関係を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、本体部１１側の基準位置と搭乗部１４側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。   The linear guide device includes a brake or a clutch that fastens the movement of the linear guide device. When the operation of the riding section 14 is unnecessary, such as when the vehicle 10 is stopped, the relative positional relationship between the main body section 11 and the riding section 14 is maintained by fixing the carriage to the guide rail with a brake. . When the operation is necessary, the brake 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.

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、後退、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、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。   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 that is a control device, that is, inputs a travel command such as acceleration, deceleration, reverse, turn, in-situ rotation, stop, and braking of the vehicle 10. It has become. If the occupant 15 can operate and input a travel command, another device such as a jog dial, a touch panel, or a push button may be used as the target travel state acquisition device instead of the joystick 31. You can also

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。   In addition, when the vehicle 10 is steered by remote control, it can replace with the said joystick 31, and can use the receiver which receives the driving | running | working command from a controller with a wire communication or a radio | wireless as a target driving | running | working state acquisition apparatus. Further, when the vehicle 10 automatically travels according to predetermined travel command data, 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.

また、車両１０は、車両制御装置としての制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０を有し、該制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３を備える。前記制御ＥＣＵ２０並びに主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両１０の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部１１に配設されるが、支持部１３や搭乗部１４に配設されていてもよい。また、前記主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。   In addition, the vehicle 10 includes a control ECU (Electronic Control Unit) 20 as a vehicle control device, and the control ECU 20 includes a main control ECU 21, a drive wheel control ECU 22, and an active weight unit control ECU 23. The control ECU 20, main control ECU 21, drive wheel control ECU 22 and 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, input / output interfaces, and the like. The computer system controls the operation. For example, 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.

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。   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.

また、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２とともに、能動重量部である搭乗部１４の動作を制御する能動重量部制御システム６０の一部として機能する。前記能動重量部センサ６１は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部１４の移動状態を示す能動重量部位置及び／又は移動速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信し、該能動重量部制御ＥＣＵ２３は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ６２に供給する。そして、該能動重量部モータ６２は、入力電圧に従って搭乗部１４を並進移動させる推力を搭乗部１４に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。   The main control ECU 21 functions as a part of the active weight part control system 60 that controls the operation of the riding part 14 that is the active weight part together with the active weight part control ECU 23, the active weight part sensor 61, and the active weight part motor 62. To do. 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. Further, the main control ECU 21 transmits an active weight part thrust command value to the active weight part control ECU 23, and the active weight part control ECU 23 sends an input voltage corresponding to the received active weight part thrust command value to the active weight part motor. 62. The active weight motor 62 applies thrust to the riding section 14 to translate the riding section 14 in accordance with the input voltage, thereby functioning as an active weight actuator.

さらに、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、能動重量部制御ＥＣＵ２３、車体傾斜センサ４１、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム４０の一部として機能する。前記車体傾斜センサ４１は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び／又は傾斜角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。そして、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。   Further, the main control ECU 21 functions as a part of the vehicle body control system 40 that controls the posture of the vehicle body together with the drive wheel control ECU 22, the active weight unit control ECU 23, the vehicle body inclination sensor 41, the drive motor 52, and the active weight unit motor 62. . 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.

なお、主制御ＥＣＵ２１には、入力装置３０のジョイスティック３１から走行指令が入力される。そして、前記主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。   The main control ECU 21 receives a travel command from the joystick 31 of the input device 30. Then, 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.

また、前記制御ＥＣＵ２０は、車両１０の走行状態及び車体姿勢の時間変化に基づいて路面勾（こう）配を推定する路面勾配推定手段として機能する。また、目標走行状態及び路面勾配に応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び／又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両１０の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び路面勾配に応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。さらに、車両１０の前後方向の路面勾配を取得する路面勾配取得手段として機能する。さらに、路面勾配に応じて付加する駆動トルクを決定する登坂トルク決定手段として機能する。さらに、登坂トルクに応じて、車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。   In addition, the control ECU 20 functions as a road surface gradient estimating unit that estimates a road surface gradient based on a time change of the traveling state of the vehicle 10 and the vehicle body posture. Further, it functions as a target vehicle body posture determination means for determining a target vehicle body posture, that is, a vehicle body tilt state and / or an active weight portion movement state, according to the target travel state and the road surface gradient. Furthermore, it functions as an actuator output determining means that determines the output of each actuator according to the traveling state and vehicle body posture of the vehicle 10 acquired by each sensor, and the target traveling state, target vehicle body posture, and road gradient. Furthermore, it functions as road surface gradient acquisition means for acquiring the road surface gradient in the front-rear direction of the vehicle 10. Furthermore, it functions as a climbing torque determining means for determining the drive torque to be applied according to the road surface gradient. Furthermore, it functions as a center-of-gravity correction amount determining means for determining the center-of-gravity correction amount of the vehicle body according to the climbing torque.

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傾斜角速度とを決定するようにしてもよい。   Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used in combination as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the tilt angular velocity may be determined from both measured values.

次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。まず、走行及び姿勢制御処理の概要について説明する。   Next, the operation of the vehicle 10 configured as described above will be described. First, an outline of the travel and attitude control process will be described.

図３は本発明の第１の実施の形態における坂道上での車両の動作を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。なお、図３（ａ）は比較のための従来技術による動作例を示し、図３（ｂ）は本実施の形態による動作を示している。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation of the vehicle on the slope in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle running and attitude control processing in the first embodiment of the present invention. It is. FIG. 3A shows an example of operation according to the prior art for comparison, and FIG. 3B shows the operation according to the present embodiment.

本実施の形態においては、搭乗部１４が能動重量部として機能し、図３（ｂ）に示されるように、並進させる、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ようになっている。これにより、坂道で車両１０を停止させるために、すなわち、該車両１０が下り方向に移動しないように、駆動輪１２に駆動トルクを付与し、その反作用である反トルクが車体に作用しても、車体が下り方向に傾いてしまうことがない。また、坂道を走行する場合にも、車体が下り方向に傾いてしまうことがなく、安定して走行することができる。   In the present embodiment, the riding section 14 functions as an active weight section, and as shown in FIG. 3 (b), the center of gravity of the vehicle 10 is actively moved by translating, that is, moving back and forth. It is to be corrected. As a result, in order to stop the vehicle 10 on a slope, that is, so that the vehicle 10 does not move in the downward direction, a driving torque is applied to the drive wheels 12 and the reaction torque, which is the reaction, acts on the vehicle body. The car body never tilts downward. Also, when traveling on a slope, the vehicle body does not tilt downward and can travel stably.

これに対し、仮に、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた重心位置補正を行わない場合、図３（ａ）に示されるように、坂道で車両１０を停止させておくために駆動輪１２に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が下り方向に傾いてしまう。そして、坂道を走行する場合にも、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。   On the other hand, if the center of gravity position correction according to the road surface gradient is not performed as in the conventional vehicle described in the section “Background Art”, the vehicle 10 is on a slope as shown in FIG. Since the reaction of the drive torque applied to the drive wheels 12 to stop the operation, that is, the reaction torque acts on the vehicle body, the vehicle body tilts downward. Even when traveling on a slope, it is not possible to perform stable vehicle body posture and travel control.

そこで、本実施の形態においては、走行及び姿勢制御処理を実行することによって、路面勾配に関わらず、車両１０は安定して停止及び走行することができるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the vehicle 10 can stably stop and travel regardless of the road gradient by executing the travel and attitude control processing.

走行及び姿勢制御処理において、制御ＥＣＵ２０は、まず、状態量の取得処理を実行し（ステップＳ１）、各センサ、すなわち、駆動輪センサ５１、車体傾斜センサ４１及び能動重量部センサ６１によって、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態を取得する。   In the running and posture control process, the control ECU 20 first executes a state quantity acquisition process (step S1), and the driving wheel is driven by each sensor, that is, the driving wheel sensor 51, the vehicle body tilt sensor 41, and the active weight sensor 61. 12 rotation states, vehicle body inclination states, and riding portion 14 movement states are acquired.

次に、制御ＥＣＵ２０は、路面勾配の取得処理を実行し（ステップＳ２）、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力値とに基づき、オブザーバによって路面勾配を推定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。   Next, the control ECU 20 executes a road surface gradient acquisition process (step S2), and the state quantity acquired in the state quantity acquisition process, that is, the rotation state of the drive wheels 12, the inclination state of the vehicle body, and the movement of the riding section 14 are performed. Based on the state and the output values of the actuators, that is, the output values of the drive motor 52 and the active weight motor 62, the road surface gradient is estimated by the observer. Here, the observer is a method of observing the internal state of the control system based on a dynamic model, and is configured by wired logic or soft logic.

次に、制御ＥＣＵ２０は、目標走行状態の決定処理を実行し（ステップＳ３）、ジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両１０の加速度の目標値、及び、駆動輪１２の回転角速度の目標値を決定する。   Next, the control ECU 20 executes a target travel state determination process (step S3), and based on the operation amount of the joystick 31, the target value of the acceleration of the vehicle 10 and the target value of the rotational angular velocity of the drive wheels 12 are obtained. decide.

次に、制御ＥＣＵ２０は、目標車体姿勢の決定処理を実行し（ステップＳ４）、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配と、目標走行状態の決定処理によって決定された車両１０の加速度の目標値とに基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。   Next, the control ECU 20 executes target body posture determination processing (step S4), and the road surface gradient acquired by the road surface gradient acquisition processing and the acceleration target of the vehicle 10 determined by the target travel state determination processing. Based on the value, a target value of the vehicle body posture, that is, a target value of the vehicle body inclination angle and the active weight portion position is determined.

最後に、制御ＥＣＵ２０は、アクチュエータ出力の決定処理を実行し（ステップＳ５）、状態量の取得処理によって取得された各状態量、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力を決定する。   Finally, the control ECU 20 executes an actuator output determination process (step S5), and determines each state quantity acquired by the state quantity acquisition process, the road surface gradient acquired by the road surface gradient acquisition process, and the target travel state. Based on the target travel state determined by the processing and the target vehicle body posture determined by the target vehicle body posture determination process, the outputs of the actuators, that is, the outputs of the drive motor 52 and the active weight motor 62 are determined.

次に、走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。   Next, details of the traveling and attitude control processing will be described. First, the state quantity acquisition process will be described.

図５は本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a diagram showing a vehicle dynamic model and its parameters according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing an operation of state quantity acquisition processing according to the first embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。なお、図５には状態量やパラメータの一部が示されている。
θW ：駆動輪回転角〔ｒａｄ〕
θ1 ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λS ：能動重量部位置（車体中心点基準）〔ｍ〕
τW ：駆動トルク（２つの駆動輪の合計）〔Ｎｍ〕
ＳS ：能動重量部推力〔Ｎ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
η：路面勾配〔ｒａｄ〕
ｍW ：駆動輪質量（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇ〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
ＩW ：駆動輪慣性モーメント（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇｍ2 〕
ＤW ：駆動輪回転に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍ1 ：車体質量（能動重量部を含む）〔ｋｇ〕
ｌ1 ：車体重心距離（車軸から）〔ｍ〕
Ｉ1 ：車体慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
Ｄ1 ：車体傾斜に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍS ：能動重量部質量〔ｋｇ〕
ｌS ：能動重量部重心距離（車軸から）〔ｍ〕
ＩS ：能動重量部慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
ＤS ：能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕

Figure 2009159719
In the present embodiment, state quantities and parameters are represented by the following symbols. FIG. 5 shows some of the state quantities and parameters.
θ W : Drive wheel rotation angle [rad]
θ 1 : Body tilt angle (vertical axis reference) [rad]
λ S : Active weight part position (vehicle center point reference) [m]
τ W : Driving torque (total of two driving wheels) [Nm]
S S : Active weight part thrust [N]
g: Gravity acceleration [m / s 2 ]
η: Road surface slope [rad]
m W : Drive wheel mass (total of two drive wheels) [kg]
R W : Driving wheel contact radius [m]
I W : Moment of inertia of driving wheel (total of two driving wheels) [kgm 2 ]
D W : viscosity damping coefficient [Nms / rad] for driving wheel rotation
m 1 : Body mass (including active weight) [kg]
l 1 : Body center-of-gravity distance (from axle) [m]
I 1 : Body inertia moment (around the center of gravity) [kgm 2 ]
D 1 : Viscous damping coefficient for vehicle body tilt [Nms / rad]
m S : Active weight part mass [kg]
l S : Active weight part center of gravity distance (from axle) [m]
I S : Active weight part inertia moment (around the center of gravity) [kgm 2 ]
D S : Viscous damping coefficient [Nms / rad] for active weight translation
Figure 2009159719

次に、路面勾配の取得処理について説明する。   Next, the road surface gradient acquisition process will be described.

図７は本発明の第１の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the road surface gradient acquisition process in the first embodiment of the present invention.

路面勾配の取得処理において、主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配ηを推定する（ステップＳ２−１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式（１）により、路面勾配ηを推定する。   In the road surface gradient acquisition process, the main control ECU 21 estimates the road surface gradient η (step S2-1). In this case, based on each state quantity acquired in the state quantity acquisition process and the output of each actuator determined in the actuator output determination process in the previous run (previous time step) travel and posture control process, The road surface gradient η is estimated from equation (1).

Figure 2009159719
Figure 2009159719

このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて路面勾配を推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体の姿勢変化を考慮している。   Thus, in the present embodiment, the road surface gradient is estimated based on the driving torque output from the driving motor 52 and the driving wheel rotational angular acceleration, the vehicle body inclination angular acceleration, and the active weight portion moving acceleration as the state quantities. . In this case, not only the driving wheel rotation angular acceleration indicating the rotation state of the driving wheel 12, but also the vehicle body inclination angular acceleration and the active weight moving acceleration indicating the vehicle body posture change are taken into consideration. That is, a change in the posture of the vehicle body, which is an element peculiar to the so-called inverted vehicle using the posture control of the inverted pendulum, is taken into consideration.

従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて路面勾配を推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、路面勾配の推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して路面勾配を推定するので、大きな誤差が生じることがなく、極めて高い精度で路面勾配を推定することができる。   Conventionally, since the road surface gradient is estimated based on the driving torque and the driving wheel rotation angular acceleration, a large error may occur in the estimated value of the road surface gradient particularly when the posture of the vehicle body is changing. However, in the present embodiment, the road surface gradient is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle acceleration indicating the posture change of the vehicle body and the active weight portion movement acceleration, so that no large error occurs and the road surface is extremely accurate. The gradient can be estimated.

一般的に、倒立型車両では、駆動輪と相対的に車体の重心が前後に移動するので、駆動輪が停止していても、車両の重心が前後に移動することがある。したがって、重心の加速度と駆動力、あるいは、駆動トルクとから路面勾配を高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高いので、特に車両停止時には、このような影響が大きくなる。   Generally, in an inverted type vehicle, the center of gravity of the vehicle body moves back and forth relative to the drive wheels, so that the center of gravity of the vehicle may move back and forth even when the drive wheels are stopped. Therefore, in order to estimate the road gradient with high accuracy from the acceleration of the center of gravity and the driving force or the driving torque, it is necessary to consider such influence. In a general inverted type vehicle, since the weight ratio of the vehicle body to the entire vehicle is high, such an influence becomes large particularly when the vehicle is stopped.

なお、路面勾配の値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。   Note that the high-frequency component of the estimated value can be removed by applying a low-pass filter to the road surface gradient value. In this case, a time delay occurs in the estimation, but the vibration caused by the high frequency component can be suppressed.

本実施の形態においては、駆動力、慣性力及び路面勾配による重力成分を考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。   In the present embodiment, the gravitational component due to the driving force, inertial force, and road surface gradient is taken into consideration, but the rolling resistance of the driving wheel 12, the viscous resistance due to the friction of the rotating shaft, the air resistance acting on the vehicle 10, etc. May be considered as a side effect.

また、本実施の形態においては、駆動輪１２の回転運動に関する線形モデルを使用しているが、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動や能動重量部並進運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。   In the present embodiment, a linear model related to the rotational motion of the drive wheel 12 is used. However, a more accurate nonlinear model may be used, or a model for vehicle body tilting motion or active weight portion translational motion. May be used. For nonlinear models, functions can also be applied in the form of maps.

さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。   Further, in order to simplify the calculation, it is not necessary to consider the change in the body posture.

次に、目標走行状態の決定処理について説明する。   Next, the target travel state determination process will be described.

図８は本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the target travel state determination process in the first embodiment of the present invention.

目標走行状態の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−１）。この場合、乗員１５が、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック３１の操作量を取得する。   In the determination process of the target travel state, the main control ECU 21 first acquires a steering operation amount (step S3-1). In this case, 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.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、取得したジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−２）。例えば、ジョイスティック３１の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。   Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration based on the acquired operation amount of the joystick 31 (step S3-2). 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 vehicle acceleration.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ３−３）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径ＲW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotational angular velocity from the determined target value of the vehicle acceleration (step S3-3). For example, by integrating the target value of the vehicle acceleration time, a value obtained by dividing the driving wheel contact radius R W and the target value of the drive wheel rotation angular velocity.

次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。   Next, the target vehicle body posture determination process will be described.

図９は本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフ、図１０は本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a graph showing changes in the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle in the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows the target vehicle body posture in the first embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the operation | movement of a determination process.

目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配ηとに基づき、次の式（２）及び（３）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。   In the target body posture determination process, the main control ECU 21 first determines the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle (step S4-1). In this case, based on the target value of the vehicle acceleration determined by the target travel state determination process and the road surface gradient η acquired by the road surface gradient acquisition process, the active weight is calculated by the following equations (2) and (3). The target value of the part position and the target value of the vehicle body inclination angle are determined.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

Figure 2009159719
Figure 2009159719

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S4-2). That is, the target values of the drive wheel rotation angle, the vehicle body inclination angular velocity, and the active weight portion moving speed are calculated by time differentiation or time integration of each target value.

このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、路面勾配ηに応じた登坂トルクに伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。   As described above, in the present embodiment, not only the inertial force and drive motor reaction torque acting on the vehicle body in accordance with the vehicle acceleration, but also the reaction torque acting on the vehicle body in accordance with the climbing torque according to the road surface gradient η is considered. Thus, the target value of the vehicle body posture, that is, the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle are determined.

このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が加速するとき及び坂を上るときには、搭乗部１４を前方へ移動させ、あるいは、さらに車体を前方へ傾ける。また、車両１０が減速するとき及び坂を下るときには、搭乗部１４を後方へ移動させ、あるいは、さらに車体を後方へ傾ける。   At this time, the center of gravity of the vehicle body is moved so that the torque that acts on the vehicle body to tilt the vehicle body, that is, the vehicle body tilt torque is canceled out by the action of gravity. For example, when the vehicle 10 accelerates and climbs a hill, the riding section 14 is moved forward, or the vehicle body is further tilted forward. Further, when the vehicle 10 decelerates and goes down a hill, the riding section 14 is moved backward, or the vehicle body is further tilted backward.

本実施の形態においては、図９に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させ、該搭乗部１４が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員１５にとっての乗り心地が向上する。また、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員１５にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に当接することが防止される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 9, first, the riding section 14 is moved without tilting the vehicle body, and when the riding section 14 reaches the active weight movement limit, the tilting of the vehicle body is started. . For this reason, the vehicle body does not tilt forward and backward with respect to fine acceleration / deceleration, so that the ride comfort for the occupant 15 is improved. Further, if the slope is not particularly steep, the vehicle body is kept upright even on a slope, so that it is easy to ensure visibility for the occupant 15. Furthermore, if the slope is not particularly steep, the vehicle body will not be greatly inclined even on a slope, so that a part of the vehicle body is prevented from coming into contact with the road surface.

なお、本実施の形態においては、能動重量部移動限界が前方と後方とで等しい場合を想定しているが、前方と後方とで異なる場合には、各々の限界に応じて、車体の傾斜の有無を切り替えるようにしてもよい。例えば、加速性能よりも制動性能を高く設定する場合、後方の能動重量部移動限界を前方よりも遠くに設定する必要がある。   In the present embodiment, it is assumed that the active weight part movement limit is equal between the front and the rear, but when the front and rear are different, the inclination of the vehicle body is changed according to each limit. The presence or absence may be switched. For example, when the braking performance is set higher than the acceleration performance, it is necessary to set the rear active weight portion movement limit farther than the front.

また、本実施の形態においては、加速度が低いときや勾配が緩やかなときには、搭乗部１４の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員１５に作用する前後方向の力を軽減することができる。   In this embodiment, when the acceleration is low or the gradient is gentle, only the movement of the riding section 14 is used, but some or all of the vehicle body tilt torque is handled by the vehicle body tilt. Also good. By tilting the vehicle body, the longitudinal force acting on the occupant 15 can be reduced.

さらに、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデルや粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。   Further, in the present embodiment, an expression based on a linearized dynamic model is used, but an expression based on a more accurate nonlinear model or a model considering viscous resistance may be used. Note that if the equation is nonlinear, the function can be applied in the form of a map.

次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。   Next, the actuator output determination process will be described.

図１１は本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the actuator output determination process in the first embodiment of the present invention.

アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１）。この場合、各目標値と路面勾配ηとから、後述の式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定し、また、同じく後述の式（５）により能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。   In the actuator output determination process, the main control ECU 21 first determines the feedforward output of each actuator (step S5-1). In this case, the feedforward output of the drive motor 52 is determined from each target value and the road surface gradient η by the following equation (4), and the feedforward output of the active weight motor 62 is also obtained by the following equation (5). To decide.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

このように、路面勾配ηに応じた登坂トルクを自動的に付加することにより、つまり、路面勾配ηに応じて駆動トルクを補正することにより、坂道であっても、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、坂道で停止した後、乗員１５がジョイスティック３１から手を放しても、車両１０は動くことがない。また、坂道の上であっても、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、平地と同様の加減速を行うことができる。   In this way, by automatically adding a climbing torque according to the road surface gradient η, that is, by correcting the driving torque according to the road surface gradient η, the same steering sensation as on a flat ground can be obtained. Can be provided. That is, even if the occupant 15 releases his / her hand from the joystick 31 after stopping on a slope, the vehicle 10 does not move. Even on a slope, acceleration / deceleration similar to that on a flat ground can be performed for a certain steering operation of the joystick 31.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

このように、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現する。   Thus, in the present embodiment, more accurate control is realized by theoretically giving a feedforward output.

なお、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。   Note that the feed-forward output can be omitted as necessary. In this case, the feedback control indirectly gives a value close to the feedforward output with a steady deviation. Further, the steady deviation can be reduced by applying an integral gain.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、後述の式（６）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定し、また、同じく後述の式（７）により能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator (step S5-2). In this case, the feedback output of the drive motor 52 is determined from the deviation between each target value and the actual state quantity by the following equation (6), and the feedback of the active weight motor 62 is also obtained by the following equation (7). Determine the output.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

なお、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3及びＫS5を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that nonlinear feedback control such as sliding mode control can also be introduced. As simpler control, some of the feedback 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.

最後に、主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値及び能動重量部推力指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。   Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S5-3). In this case, the main control ECU 21 transmits the sum of the feedforward output and the feedback output determined as described above to the drive wheel control ECU 22 and the active weight part control ECU 23 as the drive torque command value and the active weight part thrust command value. .

このように、本実施の形態においては、路面勾配ηをオブザーバによって推定し、登坂トルクを与えるとともに、搭乗部１４を上り側に移動させる。そのため、坂道で車体を直立に保持することができ、急勾配にも対応することができる。また、路面勾配ηを計測する装置が不要となり、構造を簡素化してコストを低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the road surface gradient η is estimated by the observer, the climbing torque is applied, and the riding section 14 is moved upward. Therefore, the vehicle body can be held upright on a slope and can cope with a steep slope. Further, an apparatus for measuring the road surface gradient η is not required, and the structure can be simplified and the cost can be reduced.

さらに、車体の姿勢を示す車体傾斜角θ1 及び能動重量部位置λS をも考慮して路面勾配ηを推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で路面勾配ηを推定することができる。 Further, since the road surface gradient η is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle θ 1 indicating the vehicle body posture and the active weight portion position λ S , the road surface gradient η can be estimated with extremely high accuracy without causing a large error. Can do.

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.

図１２は本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第１の図、図１３は本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第２の図、図１４は本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第３の図である。なお、図１２において、（ａ）及び（ｂ）は好ましくない例を示す図、（ｃ）は好ましい例を示す図、図１３において、（ａ）は従来の車両の姿勢変化を示す図、（ｂ）は本実施の形態の車両の姿勢変化を示す図、図１４において、（ａ）は麓（ふもと）付近の車両の姿勢変化を示す図、（ｂ）は頂上付近の車両の姿勢変化を示す図である。   FIG. 12 is a first diagram illustrating the posture of a vehicle on a hill according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 illustrates the posture of the vehicle on a hill according to the second embodiment of the present invention. FIG. 14 and FIG. 14 are third diagrams for explaining the posture of the vehicle on the slope in the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, (a) and (b) are diagrams showing an unfavorable example, (c) is a diagram showing a preferred example, and in FIG. FIG. 14B is a diagram showing a change in the posture of the vehicle according to the present embodiment, FIG. 14A is a diagram showing a change in the posture of the vehicle near the foot, and FIG. 14B is a diagram showing a change in the posture of the vehicle near the top. FIG.

前記第１の実施の形態においては、車体傾斜トルクを重力の作用が打ち消すように車体の重心を移動させるために、急な加減速時を除いて、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させる。坂道上でも同様であり、車体を直立に、すなわち、重力の作用する方向である鉛直方向に対して平行に保持することができる。   In the first embodiment, in order to move the center of gravity of the vehicle body so that the effect of gravity on the vehicle body tilt torque is canceled, the riding section 14 is moved without tilting the vehicle body except during sudden acceleration / deceleration. Let The same is true on a slope, and the vehicle body can be held upright, that is, parallel to the vertical direction, which is the direction in which gravity acts.

しかし、坂道を走行しているときに車体が直立状態にあると、図１２（ａ）に示されるように、乗員１５の視線の先が路面になってしまい、乗員１５が前方の視界を確保するのに苦労する可能性があるので、好ましくない。なお、図において、矢印は乗員１５の視線を示している。また、車体の姿勢が図１２（ｂ）に示されるようになると、乗員１５の視線の先が空になってしまい、同様に、乗員１５が前方の視界を確保するのに苦労する可能性があるので、好ましくない。   However, if the vehicle body is in an upright state while traveling on a hill, as shown in FIG. 12A, the sight line of the occupant 15 becomes the road surface, and the occupant 15 secures a forward view. This is not preferable because it may be difficult to do. In the figure, the arrow indicates the line of sight of the occupant 15. Further, when the posture of the vehicle body is as shown in FIG. 12B, the point of sight of the occupant 15 becomes empty, and similarly, there is a possibility that the occupant 15 may have a hard time securing the front view. Because there is, it is not preferable.

車両走行中の視認性という面からは、車体の姿勢が図１２（ｃ）に示されるようになり、乗員１５の視線の先が坂道の頂点のやや上になることが好ましい。また、乗員１５も、前方の視界を確保するために、自ら首を曲げて上方を見上げたり、下方を見下ろしたりする必要がないので、乗り心地がよく、快適である。   From the aspect of visibility while the vehicle is running, it is preferable that the posture of the vehicle body is as shown in FIG. 12C, and the line of sight of the occupant 15 is slightly above the top of the slope. In addition, the occupant 15 does not have to bend himself / herself to look up or look down below in order to secure a forward view, so the rider 15 is comfortable and comfortable.

仮に、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた車体の姿勢制御を行わない場合、図１３（ａ）に示されるように、坂道を走行中に車体が前方に傾斜するため、乗員１５は地面方向を見てしまい、前方の視野を確保しづらくなってしまう。これに対し、本実施の形態においては、車体の姿勢を適切に制御することによって、図１３（ｂ）に示されるように、乗員１５の視線の先が坂道の頂点のやや上になるとともに、車両１０が坂道の頂点に近付くに従って、視線が徐々に水平となるように変化する。   As shown in FIG. 13 (a), if the vehicle body posture control according to the road surface gradient is not performed as in the conventional vehicle described in the section of “Background Art”, Since it leans forward, the occupant 15 sees the direction of the ground, making it difficult to secure a forward visual field. On the other hand, in the present embodiment, by appropriately controlling the posture of the vehicle body, as shown in FIG. 13B, the sight line of the occupant 15 is slightly above the top of the slope, As the vehicle 10 approaches the top of the slope, the line of sight changes so as to gradually become horizontal.

具体的には、本実施の形態における車両１０は、坂道の路面勾配ηと長さとを取得し、乗員１５の視線の方向が最適な方向、すなわち、車両１０の進行方向となるように、車体の姿勢を制御する。これにより、図１４（ａ）に示されるように、坂道の麓付近では、乗員１５の視線の先が坂道の頂点のやや上になり、図１４（ｂ）に示されるように、坂道の頂点付近では、乗員１５の視線が水平に近付くようになる。したがって、坂道を走行しているときに乗員１５は、違和感を感じることがなく、容易に前方の視界を確保することができるので、乗り心地がよく、快適である。さらに、安全性も向上する。   Specifically, the vehicle 10 in the present embodiment acquires the slope gradient η and the length of the slope, and the vehicle body so that the direction of the line of sight of the occupant 15 is the optimal direction, that is, the traveling direction of the vehicle 10. To control the attitude. As a result, as shown in FIG. 14A, in the vicinity of the ridge of the hill, the sight line of the occupant 15 is slightly above the top of the hill, and as shown in FIG. 14B, the top of the hill In the vicinity, the line of sight of the occupant 15 comes closer to the horizontal. Therefore, the occupant 15 does not feel uncomfortable when traveling on a hill and can easily secure a forward field of view, so that the ride is comfortable and comfortable. Furthermore, safety is also improved.

次に、本実施の形態における車両１０の構成について説明する。   Next, the configuration of the vehicle 10 in the present embodiment will be described.

図１５は本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、路面勾配ηとともに坂道の頂点までの距離を取得し、それに基づいて、乗員１５の視線の方向が最適な方向となるように車体の姿勢を制御するので、車両１０は、位置測定システム７０を有する。該位置測定システム７０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ等のように車両１０の現在位置を測定する車両位置測定センサ７１と、一般の自動車等に搭載されている車両用ナビゲーション装置が備えるものと同様の地図データベース７２とを備える。   In the present embodiment, the distance to the top of the slope is acquired together with the road surface gradient η, and based on this, the posture of the vehicle body is controlled so that the direction of the line of sight of the occupant 15 is the optimal direction. And a position measuring system 70. The position measurement system 70 includes a vehicle position measurement sensor 71 that measures the current position of the vehicle 10 such as a GPS (Global Positioning System) sensor, and a vehicle navigation device mounted on a general automobile. And a similar map database 72.

前記車両位置測定センサ７１は、例えば、人工衛星（ＧＰＳ衛星）から送信された電波を受信することによって地球上における車両１０の現在位置を測定する。また、前記地図データベース７２は、道路の幅員、勾配、カント、高度、バンク、路面の状態等を含む地図データ等が格納されている。そのため、地図データベース７２を参照することにより、車両位置測定センサ７１によって測定された車両１０の現在位置における路面勾配ηを取得することができる。同様に、車両１０が走行中の坂道の頂上までの距離も取得することができる。   The vehicle position measurement sensor 71 measures the current position of the vehicle 10 on the earth by receiving radio waves transmitted from an artificial satellite (GPS satellite), for example. The map database 72 stores map data including road width, gradient, cant, altitude, bank, road surface condition, and the like. Therefore, by referring to the map database 72, the road surface gradient η at the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71 can be acquired. Similarly, the distance to the top of the slope on which the vehicle 10 is traveling can also be acquired.

なお、路面勾配ηは、前記第１の実施の形態で説明したように、推定することもでき、また、センサによって直接測定することもできる。例えば、互いに前後に離れて、搭乗部１４の下面に２つの距離センサを配設し、該２つの距離センサが互いに前後に離れた位置において計測した路面までの距離の差に基づいて路面勾配ηを算出することができる。また、レーザレンジファインダによって測定することもできる。さらに、マシンビジョンを使用した画像処理によって測定することもできる。同様に、坂道の頂点までの距離も、距離センサやマシンビジョンによって測定することもできる。   The road surface gradient η can be estimated as described in the first embodiment, or can be directly measured by a sensor. For example, two distance sensors are arranged on the lower surface of the riding section 14 so as to be separated from each other in the front-rear direction, and the road surface gradient η is based on the difference in distance to the road surface measured at positions where the two distance sensors are separated from each other in the front-rear direction. Can be calculated. It can also be measured with a laser range finder. Furthermore, it can also be measured by image processing using machine vision. Similarly, the distance to the top of the slope can also be measured by a distance sensor or machine vision.

なお、本実施の形態においては、坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合について説明し、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合については、第３の実施の形態において説明する。また、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。   In the present embodiment, the case where the hill is an uphill, that is, an uphill road, will be described, and the case where the hill is a downhill, that is, a downhill road, will be described in the third embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

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、坂道を走行する場合の車両１０の姿勢制御の動作についてのみ説明し、その他の点の動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。   Next, the operation of the vehicle 10 in the present embodiment will be described. Here, only the operation of the attitude control of the vehicle 10 when traveling on a hill is described, and the other operations are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図１６は本発明の第２の実施の形態における坂道上での姿勢制御のパラメータを示す図、図１７は本発明の第２の実施の形態における視線の高さを示す図、図１８は本発明の第２の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を説明する図、図１９は本発明の第２の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する第１の図、図２０は本発明の第２の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する第２の図、図２１は本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャート、図２２は本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図である。   FIG. 16 is a diagram showing parameters for attitude control on a slope in the second embodiment of the present invention, FIG. 17 is a diagram showing the line of sight in the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 19 is a diagram for explaining a method for calculating a vehicle body posture angle on a slope in the second embodiment of the invention, and FIG. 19 is a first diagram for explaining a method for adjusting the vehicle body posture angle in the second embodiment of the present invention. FIG. 20 is a second diagram for explaining a method for adjusting the vehicle body posture angle in the second embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a diagram of a vehicle posture control process in the second embodiment of the present invention. FIG. 22 is a flowchart showing the operation, and FIG. 22 is a diagram showing the result of the vehicle attitude control process in the second embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、図１６に示されるようなパラメータを坂道上での姿勢制御に使用する。
Ｈ：坂道の頂点までの高さ〔ｍ〕
η：坂道の勾配（路面勾配）〔ｒａｄ〕
Ｌ：現在の車両位置から坂道頂点までの距離〔ｍ〕
ｈ：坂道の頂点から視線の目標点までの高さ〔ｍ〕
Θ：車体姿勢角〔ｒａｄ〕
また、乗員１５の視線の中心は車体である。 In the present embodiment, parameters as shown in FIG. 16 are used for attitude control on a slope.
H: Height to the top of the slope [m]
η: Slope slope (road slope) [rad]
L: Distance from the current vehicle position to the top of the slope [m]
h: Height from the top of the slope to the target point of view [m]
Θ: Body posture angle [rad]
The center of the line of sight of the occupant 15 is the vehicle body.

なお、車体姿勢角Θは、車体が後方に傾いた際の鉛直軸に対する角度であり、その値は、最小値ΘMin 以上であって、最大値ΘMax 以下となる。 The vehicle body attitude angle Θ is an angle with respect to the vertical axis when the vehicle body is tilted backward, and its value is not less than the minimum value Θ Min and not more than the maximum value Θ Max .

坂道上での姿勢制御処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、路面勾配データを取得する（ステップＳ１１）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２を参照し、車両位置測定センサ７１が測定した車両１０の現在位置における路面勾配ηを取得する。なお、距離センサやマシンビジョンによって路面勾配ηを直接測定してもよい。   In the attitude control process on the slope, the main control ECU 21 first acquires road surface gradient data (step S11). In this case, the main control ECU 21 refers to the map database 72 and acquires the road surface gradient η at the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71. The road surface gradient η may be directly measured by a distance sensor or machine vision.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道上での姿勢制御、すなわち、視線制御を行うか否かを判断する（ステップＳ１２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、取得した路面勾配ηに基づき、車両１０の現在位置が坂道の上であると判断すると視線制御を行うものとする。なお、取得した路面勾配ηの値があらかじめ設定された閾（しきい）値以上であれば、視線制御を行うようにすることもできる。そして、視線制御を行わない場合には処理を終了する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not to perform posture control on the slope, that is, line-of-sight control (step S12). In this case, when the main control ECU 21 determines that the current position of the vehicle 10 is on a slope based on the acquired road gradient η, the main control ECU 21 performs line-of-sight control. Note that the line-of-sight control may be performed if the acquired value of the road surface gradient η is equal to or greater than a preset threshold value. If the line-of-sight control is not performed, the process is terminated.

また、視線制御を行う場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２と現在位置とから上り制御か下り制御かを決定する（ステップＳ１３）。坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合には、視線制御として上り制御を行い、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合には、視線制御として下り制御を行う。なお、本実施の形態においては、上り制御について説明し、下り制御については、第３の実施の形態において説明する。   Further, when performing the line-of-sight control, the main control ECU 21 determines whether to perform uplink control or downlink control from the map database 72 and the current position (step S13). When the slope is an uphill, that is, an uphill road, the upward control is performed as line-of-sight control, and when the slope is a downhill, that is, a downhill road, the downward control is performed as line-of-sight control. In the present embodiment, uplink control will be described, and downlink control will be described in the third embodiment.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２と現在位置とから坂道の終わり（終点）までの距離Ｌを算出する（ステップＳ１４）。なお、距離センサやマシンビジョンによって路面勾配ηを直接測定してもよい。また、坂道の終わりとは、上り制御の場合は坂道の頂点であり、下り制御の場合は坂道の麓である。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates a distance L from the map database 72 and the current position to the end (end point) of the slope (step S14). The road surface gradient η may be directly measured by a distance sensor or machine vision. Further, the end of the hill is the top of the hill in the case of uphill control, and the end of the hill in the case of downhill control.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道の終わりから視線の目標点までの高さ、すなわち、ｈの値を決定する（ステップＳ１５）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、ｈの値として、図１７に示されるように、水平面における路面からの乗員１５の視線の高さｈ0 の値を採用する。なお、ｈ0 の値としては、標準体型の乗員１５の視線の高さ、又は、搭乗部１４のヘッドレスト１４ｃの中心までの高さを採用し、固定値とする。ただし、センサによって乗員１５の体格を測定し、乗員１５毎にｈ0 の値を変更してもよい。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the height from the end of the slope to the target point of view, that is, the value of h (step S15). In this case, as shown in FIG. 17, the main control ECU 21 employs the value of the height h 0 of the line of sight of the occupant 15 from the road surface on the horizontal plane. As the value of h 0 , the height of the line of sight of the standard occupant 15 or the height up to the center of the headrest 14c of the riding section 14 is adopted as a fixed value. However, the physique of the occupant 15 may be measured by a sensor, and the value of h 0 may be changed for each occupant 15.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、ｈに対する姿勢角の算出を行う（ステップＳ１６）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、図１８に示されるように、三角法に従って、車体姿勢角Θを算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates an attitude angle with respect to h (step S16). In this case, the main control ECU 21 calculates the vehicle body attitude angle Θ according to the trigonometric method as shown in FIG.

なお、図１８において、Ｒは駆動輪１２の接地半径〔ｍ〕であり、Ｈeye はｈからＲを減じた値である。すなわち、Ｈeye ＝ｈ−Ｒである。したがって、Ｈeye は固定値であるが、センサによって乗員１５の体格を測定し、乗員１５毎にＨeye の値を変更してもよい。 In FIG. 18, R is the contact radius [m] of the drive wheel 12, and H eye is a value obtained by subtracting R from h. That is, H eye = h−R. Therefore, although H eye is a fixed value, the physique of the occupant 15 may be measured by a sensor, and the value of H eye may be changed for each occupant 15.

また、ｈ1 は、従来の視線、すなわち、視線制御を行わない場合の乗員１５の視線から、坂道の頂点までの高さを示し、次の式（８）で表される。そして、ｔａｎΘの値は、次の式（９）で表される。 Further, h 1 indicates the height from the conventional line of sight, that is, the line of sight of the occupant 15 when line-of-sight control is not performed, to the top of the slope, and is expressed by the following equation (8). The value of tan Θ is expressed by the following equation (9).

Figure 2009159719
Figure 2009159719

以上のことから、車体姿勢角Θは、次の式（１０）で表される。ここで、車体姿勢角Θの値はゼロ以上である。なお、式（１０）におけるＡ、Ｂ及びＣは、式（１１）〜（１３）で定義される。   From the above, the vehicle body attitude angle Θ is expressed by the following equation (10). Here, the value of the vehicle body posture angle Θ is zero or more. In addition, A, B, and C in Formula (10) are defined by Formula (11)-(13).

Figure 2009159719
Figure 2009159719

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内か否かを判断する（ステップＳ１７）。図１９（ａ）に示されるような最大値ΘMax は、あらかじめ設定されている。また、最小値ΘMin は任意に設定されている。例えば、最小値ΘMin ＝０である。したがって、主制御ＥＣＵ２１は、算出された車体姿勢角Θが最小値ΘMin 以上、かつ、最大値ΘMax 以下であるか否かを判断する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within a limit value (step S17). The maximum value Θ Max as shown in FIG. 19A is set in advance. Further, the minimum value Θ Min is arbitrarily set. For example, the minimum value Θ Min = 0. Therefore, the main control ECU 21 determines whether or not the calculated vehicle body attitude angle Θ is not less than the minimum value Θ Min and not more than the maximum value Θ Max .

そして、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内である場合には、算出値を採用する（ステップＳ１８）。また、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内でない場合には、限界値を採用する（ステップＳ１９）。   When the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within the limit value, the calculated value is adopted (step S18). If the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is not within the limit value, the limit value is adopted (step S19).

ここで、該限界値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax に余裕を持たせるために、係数ｋを乗じた値
ΘMax ×ｋ
とする。なお、ｋは、０以上、かつ、１以下の数である。 Here, the limit value is a value obtained by multiplying the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ Max by a coefficient k Θ Max × k
And Note that k is a number of 0 or more and 1 or less.

また、前記限界値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax から所定値を減じた値
ΘMax −ｘ
とすることもできる。なお、ｘは、ΘMax 以下の数である。 Further, the limit value is a value Θ Max −x obtained by subtracting a predetermined value from the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ.
It can also be. Note that x is a number equal to or less than Θ Max .

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの調整を行う（ステップＳ２０）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部として機能する搭乗部１４を移動させることによって車体の姿勢を制御し、車体姿勢角Θが算出値となるように調整する。すなわち、図１９（ｂ）に示されるように、駆動モータ５２が発生する偏変トルクΔτを考慮して、搭乗部１４の移動量λを調整することによって、車体姿勢角Θが算出値となるようにする。   Subsequently, the main control ECU 21 adjusts the vehicle body posture angle Θ (step S20). In this case, the main control ECU 21 controls the posture of the vehicle body by moving the riding portion 14 that functions as an active weight portion, and adjusts the vehicle body posture angle Θ to be a calculated value. That is, as shown in FIG. 19B, the vehicle body attitude angle Θ becomes a calculated value by adjusting the movement amount λ of the riding section 14 in consideration of the deviation torque Δτ generated by the drive motor 52. Like that.

詳細には、車体に作用する力は、図２０に示されるようになる。ここで、偏変トルクΔτは、加減速時に発生するトルクであり、加速時には進行方向と逆向きに発生し、減速時には進行方向に発生し、一定速度時には０になる。また、ｌ1 は車体全体の重心から駆動輪１２の回転軸までの距離であり、ｌ2 は搭乗部１４の重心から駆動輪１２の回転軸までの距離である。 Specifically, the force acting on the vehicle body is as shown in FIG. Here, the deviation torque Δτ is a torque generated at the time of acceleration / deceleration, is generated in a direction opposite to the traveling direction during acceleration, is generated in the traveling direction during deceleration, and becomes zero at a constant speed. Further, l 1 is the distance from the center of gravity of the entire vehicle body to the rotation axis of the drive wheel 12, and l 2 is the distance from the center of gravity of the riding section 14 to the rotation axis of the drive wheel 12.

そして、（Ａ）は、車体全体の重心に作用する回転モーメントであって、次の式（１４）で表され、（Ｂ）は、搭乗部１４の重心に作用する回転モーメントであって、次の式（１５）で表される。また、車体姿勢角Θと路面勾配ηとの関係は、次の式（１６）で表される。   (A) is a rotational moment that acts on the center of gravity of the entire vehicle body, and is expressed by the following equation (14). (B) is a rotational moment that acts on the center of gravity of the riding section 14, and (15). The relationship between the vehicle body posture angle Θ and the road surface gradient η is expressed by the following equation (16).

Figure 2009159719
Figure 2009159719

なお、Ｍは車体全体の重量であり、ｍは乗員１５も含む搭乗部１４の重量である。   M is the weight of the entire vehicle body, and m is the weight of the riding section 14 including the occupant 15.

そして、車両１０が一定速度で走行している場合には、偏変トルクΔτが発生しないので、次の式（１７）で表される関係が成立し、車両１０が加速又は減速している場合には、偏変トルクΔτが発生するので、次の式（１８）で表される関係が成立する。   When the vehicle 10 is traveling at a constant speed, the deviation torque Δτ is not generated. Therefore, the relationship expressed by the following equation (17) is established, and the vehicle 10 is accelerating or decelerating. Since the deviation torque Δτ is generated, the relationship expressed by the following equation (18) is established.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

前記式（１７）及び（１８）から、車体姿勢角Θに対応する移動量λの値を求めることができるので、車体姿勢角Θが算出値となるように移動量λを決定することができる。なお、前記式（１７）及び（１８）に、搭乗部１４の機構によってあらかじめ設定されている移動量λの最大値を代入すれば、車体姿勢角Θの最大値ΘMax を求めることができる。 Since the value of the movement amount λ corresponding to the vehicle body posture angle Θ can be obtained from the equations (17) and (18), the movement amount λ can be determined so that the vehicle body posture angle Θ becomes the calculated value. . Note that the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ can be obtained by substituting the maximum value of the movement amount λ set in advance by the mechanism of the riding section 14 into the equations (17) and (18).

このようにして、車体姿勢角Θの調整を行った後、主制御ＥＣＵ２１は、再び、路面勾配データを取得して、以降の動作を繰り返す。   After adjusting the vehicle body posture angle Θ in this way, the main control ECU 21 acquires road surface gradient data again and repeats the subsequent operations.

以上のような姿勢制御の動作を行うことにより、坂道を走行する車両１０は、図２２に示されるように、車体の姿勢が変化する。すなわち、坂道の麓では車体姿勢角Θが大きく、坂道を上るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の頂点では車体姿勢角Θがゼロになる。換言すると、坂道上では、乗員１５の視線が坂道の頂点から高さｈの点を通過するように、車体を後方へ車体姿勢角Θだけ傾ける。そして、坂道を上るに従って徐々に車体姿勢角Θの値を減少させることにより、車両１０が坂道の頂点に近付いても、乗員１５の視線が坂道の頂点から高さｈの点を通過するようにする。   By performing the posture control operation as described above, the vehicle 10 traveling on the slope changes the posture of the vehicle body as shown in FIG. That is, the vehicle body posture angle Θ is large at the foot of the slope, and the vehicle body posture angle Θ gradually decreases as it goes up the slope, and the vehicle body posture angle Θ becomes zero at the top of the slope. In other words, on the hill, the vehicle body is tilted backward by the vehicle body posture angle Θ so that the line of sight of the occupant 15 passes the point of height h from the top of the hill. Then, by gradually decreasing the value of the vehicle body posture angle Θ as it goes up the hill, even if the vehicle 10 approaches the top of the hill, the line of sight of the occupant 15 passes through a point of height h from the top of the hill. To do.

これにより、車両１０が坂道を走行しているときに乗員１５の視線の先が、常に、坂道の頂点から高さｈの点となるとともに、坂道の頂点に近付くと、乗員１５の視線が水平に近付くようになる。なお、ｈの値として、水平面における路面からの乗員１５の視線の高さｈ0 の値を採用しているので、車両１０が坂道の頂点に到達すると、平坦（たん）路を走行している場合と同様に、乗員１５の視線が水平となるので、乗員１５は違和感を感じることがない。 Thus, when the vehicle 10 is traveling on a slope, the sight of the occupant 15 is always at a point of height h from the top of the hill, and when the vehicle 10 approaches the top of the hill, the sight of the occupant 15 is horizontal. Get closer to. In addition, since the value h 0 of the line of sight of the occupant 15 from the road surface on the horizontal plane is adopted as the value of h, when the vehicle 10 reaches the top of the slope, it travels on a flat road. As in the case, since the line of sight of the occupant 15 is horizontal, the occupant 15 does not feel uncomfortable.

このように、本実施の形態においては、上り坂の坂道では、路面勾配ηに応じて乗員１５の視線の方向が最適な方向となるように、車体を後方に傾斜させる。この場合、乗員１５の視線が坂道の頂点より乗員１５の視線の高さｈ分だけ上に位置する点を通過するように、車体姿勢角Θを制御し、坂道を上るに従って徐々に車体姿勢角Θを減少させる。したがって、坂道を走行しているときに乗員１５は、違和感を感じることがなく、容易に前方の視界を確保することができるので、乗り心地がよく、快適である。さらに、安全性も向上する。   Thus, in the present embodiment, on the uphill slope, the vehicle body is tilted rearward so that the direction of the line of sight of the occupant 15 becomes the optimum direction according to the road surface gradient η. In this case, the vehicle body posture angle Θ is controlled so that the line of sight of the occupant 15 passes through a point located by the height h of the line of sight of the occupant 15 from the top of the hill, and the vehicle body posture angle gradually increases as it goes up the hill. Decrease Θ. Therefore, the occupant 15 does not feel uncomfortable when traveling on a hill and can easily secure a forward field of view, so that the ride is comfortable and comfortable. Furthermore, safety is also improved.

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。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st and 2nd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Also, the description of the same operations and effects as those of the first and second embodiments is omitted.

図２３は本発明の第３の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する図である。なお、（ａ）は従来の車両の姿勢変化を示す図、（ｂ）は本実施の形態の車両の姿勢変化を示す図である。   FIG. 23 is a view for explaining the posture of the vehicle on the slope in the third embodiment of the present invention. 2A is a diagram showing a change in posture of a conventional vehicle, and FIG. 2B is a diagram showing a change in posture of the vehicle according to the present embodiment.

前記第２の実施の形態においては、坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合について説明したが、本実施の形態においては、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合について説明する。   In the second embodiment, the case where the hill is an uphill, that is, an uphill road has been described. In the present embodiment, the case where the hill is a downhill, that is, a downhill road will be described.

仮に、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた車体の姿勢制御を行わない場合、図２３（ａ）に示されるように、下り坂の坂道を走行中に車体が後方に傾斜するので、乗員１５は前方の視界を確保することができなくなってしまう。これに対し、本実施の形態においては、車体の姿勢を適切に制御することによって、図２３（ｂ）に示されるように、乗員１５の視線の先が坂道の麓のやや上になるとともに、車両１０が坂道の麓に近付くに従って、視線が徐々に水平となるように変化する。   As shown in FIG. 23 (a), when the vehicle body posture control according to the road surface gradient is not performed as in the conventional vehicle described in the section “Background Art”, the vehicle is traveling on a downhill slope. In addition, since the vehicle body is inclined rearward, the occupant 15 cannot secure a front view. On the other hand, in the present embodiment, by appropriately controlling the posture of the vehicle body, as shown in FIG. 23 (b), the point of sight of the occupant 15 is slightly above the ridge of the slope, As the vehicle 10 approaches the ridge on the slope, the line of sight changes so as to gradually become horizontal.

なお、車両１０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。   The configuration of the vehicle 10 is the same as that of the second embodiment, and a description thereof is omitted.

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、下り坂の坂道を走行する場合の車両１０の姿勢制御の動作についてのみ説明し、その他の点の動作については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。   Next, the operation of the vehicle 10 in the present embodiment will be described. Here, only the attitude control operation of the vehicle 10 when traveling on a downhill slope will be described, and the other operations are the same as in the first and second embodiments. Omitted.

図２４は本発明の第３の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を説明する図、図２５は本発明の第３の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を補足する図、図２６は本発明の第３の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する図、図２７は本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャート、図２８は本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図、図２９は本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理を行わない場合を示す図である。   FIG. 24 is a diagram for explaining a method of calculating the vehicle body posture angle on the slope in the third embodiment of the present invention, and FIG. 25 shows the vehicle body posture angle on the slope in the third embodiment of the present invention. FIG. 26 is a diagram for supplementing the calculation method, FIG. 26 is a diagram for explaining a method for adjusting the vehicle body posture angle in the third embodiment of the present invention, and FIG. 27 is a vehicle posture control in the third embodiment of the present invention. FIG. 28 is a flowchart showing the processing operation, FIG. 28 is a diagram showing the result of the vehicle attitude control process in the third embodiment of the present invention, and FIG. 29 is the vehicle attitude control process in the third embodiment of the present invention. It is a figure which shows the case where it does not perform.

本実施の形態においては、前記第２の実施の形態と同様のパラメータを坂道上での姿勢制御に使用する。なお、主制御ＥＣＵ２１が路面勾配データを取得してから、ｈの値を決定するまでの動作、すなわち、図２７におけるステップＳ３１からステップＳ３５までの動作については、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。   In the present embodiment, the same parameters as those in the second embodiment are used for attitude control on a slope. The operation from when the main control ECU 21 acquires the road surface gradient data until the value of h is determined, that is, the operation from step S31 to step S35 in FIG. 27 is the same as in the second embodiment. Therefore, the description thereof is omitted.

そして、ｈの値として水平面における路面からの乗員１５の視線の高さｈ0 の値を採用した後、主制御ＥＣＵ２１は、ｈに対する姿勢角の算出を行う（ステップＳ３６）。下り坂の坂道を走行する場合、主制御ＥＣＵ２１は、図２４及び２５に示されるような三角法に従って、車体姿勢角Θを算出する。 Then, after adopting the value h 0 of the line of sight of the occupant 15 from the road surface on the horizontal plane as the value of h, the main control ECU 21 calculates a posture angle with respect to h (step S36). When traveling on a downhill slope, the main control ECU 21 calculates the vehicle body attitude angle Θ according to the trigonometric method as shown in FIGS.

本実施の形態において、車体姿勢角Θは、次の式（１９）で表される。ここで、車体姿勢角Θの値はゼロ以上である。なお、式（１９）におけるＢ、Ｄ及びＥは、式（２０）〜（２２）で定義される。   In the present embodiment, the vehicle body attitude angle Θ is expressed by the following equation (19). Here, the value of the vehicle body posture angle Θ is zero or more. In addition, B, D, and E in Formula (19) are defined by Formula (20)-(22).

Figure 2009159719
Figure 2009159719

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内か否かを判断する（ステップＳ３７）。そして、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内である場合には、算出値を採用する（ステップＳ３８）。また、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内でない場合には、閾値を採用する（ステップＳ３９）。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within a limit value (step S37). When the calculated value of the vehicle body attitude angle Θ is within the limit value, the calculated value is adopted (step S38). Further, when the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is not within the limit value, a threshold value is adopted (step S39).

ここで、該閾値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax に余裕を持たせるために、係数ｋを乗じた値
ΘMax ×ｋ
とする。なお、ｋは、０以上、かつ、１以下の数である。 Here, the threshold value is a value Θ Max × k obtained by multiplying the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ by a factor k.
And Note that k is a number of 0 or more and 1 or less.

また、前記閾値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax から所定値を減じた値
ΘMax −ｘ
とすることもできる。なお、ｘは、ΘMax 以下の数である。 The threshold is a value obtained by subtracting a predetermined value from the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ Max.
It can also be. Note that x is a number equal to or less than Θ Max .

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの調整を行う（ステップＳ４０）。坂道が下り坂の場合、車体に作用する力は、図２６に示されるようになる。そして、車体全体の重心に作用する回転モーメント（Ａ）及び搭乗部１４の重心に作用する回転モーメント（Ｂ）は、前記第２の実施の形態と同様であり、前記式（１４）及び（１５）で表される。車両１０が一定速度で走行している場合には、偏変トルクΔτが発生しないので、前記第２の実施の形態と同様であり、前記式（１７）で表される関係が成立する。   Subsequently, the main control ECU 21 adjusts the vehicle body posture angle Θ (step S40). When the slope is downhill, the force acting on the vehicle body is as shown in FIG. The rotational moment (A) that acts on the center of gravity of the entire vehicle body and the rotational moment (B) that acts on the center of gravity of the riding section 14 are the same as in the second embodiment, and the equations (14) and (15) ). Since the deviation torque Δτ is not generated when the vehicle 10 is traveling at a constant speed, this is the same as in the second embodiment, and the relationship represented by the equation (17) is established.

なお、車両１０が加速又は減速している場合には、偏変トルクΔτが発生するので、次の式（２３）で表される関係が成立する。   In addition, when the vehicle 10 is accelerating or decelerating, a deviation torque Δτ is generated, and therefore the relationship represented by the following equation (23) is established.

Figure 2009159719
Figure 2009159719

前記式（１７）及び（２３）から、車体姿勢角Θに対応する移動量λの値を求めることができるので、車体姿勢角Θが算出値となるように移動量λを決定することができる。なお、前記式（１７）及び（２３）に、搭乗部１４の機構によってあらかじめ設定されている移動量λの最大値を代入すれば、車体姿勢角Θの最大値ΘMax を求めることができる。 Since the value of the movement amount λ corresponding to the vehicle body posture angle Θ can be obtained from the equations (17) and (23), the movement amount λ can be determined so that the vehicle body posture angle Θ becomes the calculated value. . Note that the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ can be obtained by substituting the maximum value of the movement amount λ set in advance by the mechanism of the riding section 14 into the equations (17) and (23).

このようにして、車体姿勢角Θの調整を行った後、主制御ＥＣＵ２１は、再び、路面勾配データを取得して、以降の動作を繰り返す。   After adjusting the vehicle body posture angle Θ in this way, the main control ECU 21 acquires road surface gradient data again and repeats the subsequent operations.

以上のような姿勢制御の動作を行うことにより、坂道を走行する車両１０は、図２８に示されるように、車体の姿勢が変化する。すなわち、坂道の頂点では車体姿勢角Θが大きく、坂道を下るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の麓では車体姿勢角Θがゼロになる。換言すると、坂道上では、乗員１５の視線が坂道の麓から高さｈの点を通過するように、車体を前方へ車体姿勢角Θだけ傾ける。そして、坂道を下るに従って徐々に車体姿勢角Θの値を減少させることによって、車両１０が坂道の麓に近付いても、乗員１５の視線が坂道の麓から高さｈの点を通過するようにする。   By performing the posture control operation as described above, the vehicle 10 traveling on the slope changes the posture of the vehicle body as shown in FIG. That is, the vehicle body posture angle Θ is large at the top of the slope, and the vehicle body posture angle Θ gradually decreases as it goes down the slope, and the vehicle body posture angle Θ becomes zero at the base of the slope. In other words, on the slope, the vehicle body is tilted forward by the vehicle body posture angle Θ so that the line of sight of the occupant 15 passes through the point of height h from the ridge of the slope. Then, by gradually decreasing the value of the vehicle body posture angle Θ as it goes down the hill, the line of sight of the occupant 15 passes the point of height h from the ridge of the hill even when the vehicle 10 approaches the ridge of the hill. To do.

これにより、車両１０が坂道を走行しているときに乗員１５の視線の先が、常に、坂道の麓から高さｈの点となるとともに、坂道の麓に近付くと、乗員１５の視線が水平に近付くようになる。なお、ｈの値として、水平面における路面からの乗員１５の視線の高さｈ0 の値を採用しているので、車両１０が坂道の麓に到達すると、平坦路を走行している場合と同様に、乗員１５の視線が水平となるので、乗員１５は違和感を感じることがない。 As a result, when the vehicle 10 is traveling on the slope, the sight of the occupant 15 is always at a point of height h from the ridge of the slope, and when the vehicle 10 approaches the ridge of the hill, the sight of the occupant 15 is horizontal. Get closer to. As the value of h, the value of the height h 0 of the line of sight of the occupant 15 from the road surface in the horizontal plane is adopted. Therefore, when the vehicle 10 reaches the base of the hill, it is the same as when traveling on a flat road. In addition, since the line of sight of the occupant 15 is horizontal, the occupant 15 does not feel uncomfortable.

これに対し、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた車体の姿勢制御を行わない場合、図２９に示されるように、バランスを取るために車体が後方に傾斜するので、下り坂の坂道を走行中に乗員１５の視線が上を向いてしまう。そのため、乗員１５が前方の視界を確保するのに苦労してしまう。   On the other hand, when the posture control of the vehicle body according to the road surface gradient is not performed as in the conventional vehicle described in the “Background Art” section, as shown in FIG. As a result, the line of sight of the occupant 15 turns upward while traveling downhill. For this reason, it is difficult for the occupant 15 to secure a forward view.

このように、本実施の形態においては、下り坂の坂道では、路面勾配ηに応じて乗員１５の視線の方向が最適な方向となるように、車体を前方に傾斜させる。この場合、乗員１５の視線が坂道の麓より乗員１５の視線の高さｈ分だけ上に位置する点を通過するように、車体姿勢角Θを制御し、坂道を下るに従って徐々に車体姿勢角Θを減少させる。したがって、坂道を走行しているときに乗員１５は、違和感を感じることがなく、容易に前方の視界を確保することができるので、乗り心地がよく、快適である。さらに、安全性も向上する。   Thus, in the present embodiment, on the downhill slope, the vehicle body is tilted forward so that the direction of the line of sight of the occupant 15 becomes the optimum direction according to the road surface gradient η. In this case, the vehicle body posture angle Θ is controlled so that the line of sight of the occupant 15 passes through a point located by the height h of the line of sight of the occupant 15 from the base of the hill, and the vehicle body posture angle gradually decreases as it goes down the hill. Decrease Θ. Therefore, the occupant 15 does not feel uncomfortable when traveling on a hill and can easily secure a forward field of view, so that the ride is comfortable and comfortable. Furthermore, safety is also improved.

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as the 1st-3rd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Explanation of the same operations and effects as those of the first to third embodiments is also omitted.

図３０は本発明の第４の実施の形態における比較例の車両の姿勢を説明する図、図３１は本発明の第４の実施の形態における坂道に入る前の車両の姿勢を説明する図である。   FIG. 30 is a diagram for explaining the posture of a vehicle according to a comparative example in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 31 is a diagram for explaining the posture of the vehicle before entering a slope in the fourth embodiment of the present invention. is there.

前記第２及び第３の実施の形態においては、坂道において車体の姿勢を前方又は後方に傾斜させることについて説明したが、坂道に入って急に車体を傾斜させると、乗員１５は違和感を感じてしまうことがある。例えば、下り坂の坂道では車体の姿勢を後方に傾斜させるようになっているので、図３０に示されるように、坂道に入った際に、比較的急に姿勢が変化してしまう。   In the second and third embodiments, it has been described that the posture of the vehicle body is inclined forward or backward on a slope, but if the vehicle body is suddenly inclined after entering the slope, the occupant 15 feels uncomfortable. May end up. For example, since the posture of the vehicle body is inclined backward on a downhill slope, the posture changes relatively abruptly when entering a slope as shown in FIG.

そこで、本実施の形態においては、坂道に入る前にあらかじめ車体を傾けるようになっている。具体的には、図３１に示されるように、坂道の手前において所定距離、例えば、ｘ〔ｍ〕前方の坂道の路面勾配ηを取得し、坂道走行の準備として、あらかじめ車体を傾けておく。そして、坂道に入った後は、前記第２及び第３の実施の形態において説明したように、姿勢制御を行うようになっている。なお、図３１に示される例は、坂道が下り坂の場合であるが、上り坂の場合も同様である。   Therefore, in the present embodiment, the vehicle body is tilted in advance before entering the slope. Specifically, as shown in FIG. 31, a road surface gradient η of a predetermined road, for example, x [m] ahead, is acquired before the slope, and the vehicle body is tilted in advance in preparation for traveling on the slope. After entering the slope, as described in the second and third embodiments, posture control is performed. In addition, although the example shown by FIG. 31 is a case where a slope is a downhill, it is the same also in the case of an uphill.

また、本実施の形態において、車両１０は、車速を取得する車速情報取得装置を有し、坂道に入る前の車速νを取得する。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。   In the present embodiment, the vehicle 10 has a vehicle speed information acquisition device that acquires the vehicle speed, and acquires the vehicle speed ν before entering the slope. Since the configuration of other points is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted.

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。   Next, the operation of the vehicle 10 in the present embodiment will be described.

図３２は本発明の第４の実施の形態における前方監視距離の決定方法を説明する図、図３３は本発明の第４の実施の形態における坂道の長さを算出する方法を説明する図、図３４は本発明の第４の実施の形態における坂道の始まりまでの距離を算出する方法を説明する図、図３５は本発明の第４の実施の形態における車体姿勢角の調整の動作を示す図、図３６は本発明の第４の実施の形態における車体姿勢角の変化のさせ方の例を示す図、図３７は本発明の第４の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャート、図３８は本発明の第４の実施の形態における坂道上での視線制御のサブルーチンを示すフローチャート、図３９は本発明の第４の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図である。なお、図３６において、（ａ）は低速時、（ｂ）は中速時、（ｃ）は高速時の例を示している。   FIG. 32 is a diagram for explaining a method for determining the forward monitoring distance in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 33 is a diagram for explaining a method for calculating the length of the slope in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 34 is a diagram for explaining a method for calculating the distance to the beginning of a slope in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 35 shows the operation for adjusting the vehicle body attitude angle in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 36 is a diagram showing an example of how to change the vehicle body posture angle in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 37 shows the operation of the vehicle posture control processing in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 38 is a flowchart showing a sight line control subroutine on a slope in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 39 shows the result of the vehicle attitude control process in the fourth embodiment of the present invention. FIG. In FIG. 36, (a) shows an example at low speed, (b) at medium speed, and (c) at high speed.

主制御ＥＣＵ２１は、まず、車速情報、すなわち、車速情報取得装置が取得した坂道に入る前の車速ν〔ｍ／ｓ〕を取得する（ステップＳ５１）。該車速νは、例えば、車両位置測定センサ７１がＧＰＳ衛星から送信された電波を受信することによって測定した車両１０の現在位置と、地図データベース７２とから単位時間当たりの移動距離を算出することによって取得することができる。また、駆動輪１２の回転角速度から算出することもできる。   The main control ECU 21 first acquires the vehicle speed information, that is, the vehicle speed ν [m / s] before entering the slope acquired by the vehicle speed information acquisition device (step S51). The vehicle speed ν is calculated, for example, by calculating a moving distance per unit time from the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71 receiving a radio wave transmitted from a GPS satellite and the map database 72. Can be acquired. It can also be calculated from the rotational angular velocity of the drive wheel 12.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、前方監視距離ｘ〔ｍ〕の値を決定する（ステップＳ５２）。この場合、図３２に示されるように、あらかじめ設定された車速νと前方監視距離ｘとの関係に従って、取得した車速νに対応する、前方監視距離ｘの値を決定する。なお、図３２に示される例では、前方監視距離ｘが車速νに応じて一次関数的に変化するようになっているが、二次関数的に変化するようにしてもよいし、指数関数的に変化するようにしてもよく、自由に変化させることができる。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the value of the forward monitoring distance x [m] (step S52). In this case, as shown in FIG. 32, the value of the forward monitoring distance x corresponding to the acquired vehicle speed ν is determined according to the relationship between the preset vehicle speed ν and the forward monitoring distance x. In the example shown in FIG. 32, the forward monitoring distance x changes in a linear function according to the vehicle speed ν, but it may change in a quadratic function or may be an exponential function. You may make it change to, and can change it freely.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車両１０の進行方向ｘ〔ｍ〕先の路面勾配データを取得する（ステップＳ５３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２を参照し、車両位置測定センサ７１が測定した車両１０の現在位置から前方監視距離ｘ〔ｍ〕だけ前方における路面勾配ηを取得する。なお、距離センサやマシンビジョンによって路面勾配ηを直接測定してもよい。また、ｘの値は適宜変更することができる。   Subsequently, the main control ECU 21 acquires road surface gradient data ahead of the traveling direction x [m] of the vehicle 10 (step S53). In this case, the main control ECU 21 refers to the map database 72 and obtains the road surface gradient η ahead of the current monitoring position x [m] from the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71. The road surface gradient η may be directly measured by a distance sensor or machine vision. Further, the value of x can be changed as appropriate.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、前方に坂道があるか否か、すなわち、進行方向ｘ〔ｍ〕先に坂があるか否かを判断する（ステップＳ５４）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、取得した路面勾配ηに基づいて判断する。そして、進行方向ｘ〔ｍ〕先に坂がない場合、再び、車両１０の進行方向ｘ〔ｍ〕先の路面勾配データを取得して動作を繰り返す。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not there is a hill ahead, that is, whether or not there is a hill ahead of the traveling direction x [m] (step S54). In this case, the main control ECU 21 makes a determination based on the acquired road surface gradient η. And when there is no slope ahead of the advancing direction x [m], the road surface gradient data of the advancing direction x [m] ahead of the vehicle 10 is acquired again and the operation is repeated.

また、進行方向に坂がある場合、主制御ＥＣＵ２１は、坂道上での姿勢制御、すなわち、視線制御を行うか否かを判断する（ステップＳ５５）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、取得した路面勾配ηの値があらかじめ設定された閾値以上であれば、視線制御を行うものとする。なお、必ずしも閾値を設定する必要はない。そして、視線制御を行わない場合、再び、車両１０の進行方向ｘ〔ｍ〕先の路面勾配データを取得して動作を繰り返す。   When there is a slope in the traveling direction, the main control ECU 21 determines whether or not to perform posture control on the slope, that is, line-of-sight control (step S55). In this case, the main control ECU 21 performs line-of-sight control if the acquired value of the road surface gradient η is equal to or greater than a preset threshold value. It is not always necessary to set a threshold value. When the line-of-sight control is not performed, the road surface gradient data ahead of the traveling direction x [m] of the vehicle 10 is acquired again and the operation is repeated.

一方、視線制御を行う場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２から上り制御か下り制御かを決定する（ステップＳ５６）。坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合には、視線制御として上り制御を行い、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合には、視線制御として下り制御を行う。   On the other hand, when performing line-of-sight control, the main control ECU 21 determines from the map database 72 whether it is uplink control or downlink control (step S56). When the slope is an uphill, that is, an uphill road, the upward control is performed as line-of-sight control, and when the slope is a downhill, that is, a downhill road, the downward control is performed as line-of-sight control.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、図３３に示されるように、地図データベース７２から、坂道の始まり（始点）から坂道の終わりまでの長さｄを算出する（ステップＳ５７）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、車両位置測定センサ７１が測定した車両１０の現在位置と地図データベース７２とから、進行方向にある坂道の長さｄを算出する。   Subsequently, as shown in FIG. 33, the main control ECU 21 calculates a length d from the start (start point) of the hill to the end of the hill from the map database 72 (step S57). In this case, the main control ECU 21 calculates the length d of the hill in the traveling direction from the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71 and the map database 72.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道の終わりから視線の目標点までの高さ、すなわち、ｈの値を決定する（ステップＳ５８）。なお、ｈの値は、前記第２の実施の形態と同様にして決定される。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the height from the end of the slope to the target point of view, that is, the value of h (step S58). Note that the value of h is determined in the same manner as in the second embodiment.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、ｈに対する姿勢角の算出を行う（ステップＳ５９）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前記第２及び第３の実施の形態で説明したように、三角法に従って、車体姿勢角Θを算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates an attitude angle with respect to h (step S59). In this case, as described in the second and third embodiments, the main control ECU 21 calculates the vehicle body attitude angle Θ according to the trigonometric method.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道走行の準備をするか否かを判断する（ステップＳ６０）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、取得した路面勾配ηの値があらかじめ設定された閾値以上であれば、坂道走行の準備をするものとする。なお、必ずしも閾値を設定する必要はなく、常に坂道走行の準備をするようにしてもよい。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether to prepare for running on a hill (step S60). In this case, the main control ECU 21 prepares for running on a slope if the value of the acquired road surface gradient η is equal to or greater than a preset threshold value. Note that it is not always necessary to set a threshold value, and preparation for traveling on a slope may always be made.

そして、坂道走行の準備をする場合、主制御ＥＣＵ２１は、図３４に示されるように、地図データベース７２と現在位置とから、坂道の始まりまでの距離を算出する（ステップＳ６１）。続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの調整と走行を行い（ステップＳ６２）、坂道の始まりに来たか否かを判断する（ステップＳ６３）。そして、坂道の始まりに来るまで、これらの動作を繰り返すことによって、車体姿勢角Θは、図３５に示されるように調整される。車体姿勢角Θは、坂道の始まりまでの距離が短くなるのに応じて増加するように変化する。   Then, when preparing for running on a hill, the main control ECU 21 calculates a distance from the map database 72 and the current position to the start of the hill as shown in FIG. 34 (step S61). Subsequently, the main control ECU 21 adjusts the vehicle body posture angle Θ and travels (step S62), and determines whether or not the vehicle has come to the beginning of a slope (step S63). Then, by repeating these operations until the beginning of the slope, the vehicle body posture angle Θ is adjusted as shown in FIG. The vehicle body posture angle Θ changes so as to increase as the distance to the beginning of the slope decreases.

また、車体姿勢角Θの変化のさせ方は、車速νに応じて決定されることが望ましい。この場合、第１の速度閾値ν1 及び第２の速度閾値ν2 を設定し、速度範囲を
低速＜ν1 ＜中速＜ν2 ＜高速
と区分けし、車速νが低速、中速及び高速のいずれに属するかによって、図３６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のいずれかに示されるように、車体姿勢角Θを変化させる。 Further, it is desirable to determine how to change the vehicle body posture angle Θ according to the vehicle speed ν. In this case, the first speed threshold value ν 1 and the second speed threshold value ν 2 are set, the speed range is classified as low speed <ν 1 <medium speed <ν 2 <high speed, and the vehicle speed ν is low, medium speed, and high speed. The vehicle body attitude angle Θ is changed as shown in any one of FIGS. 36A, 36B, and 36C depending on which one of them belongs.

なお、坂道走行の準備をしない場合、主制御ＥＣＵ２１は、以上の動作を行わない。   Note that the main control ECU 21 does not perform the above operation when it is not prepared for traveling on a hill.

続いて、坂道の始まりに来ると、主制御ＥＣＵ２１は、坂道上での視線制御を実行する（ステップＳ６４）。そして、坂道上での視線制御を実行した後、主制御ＥＣＵ２１は、再び、車両１０の進行方向ｘ〔ｍ〕先の路面勾配データを取得して、以降の動作を繰り返す。   Subsequently, when it comes to the beginning of the slope, the main control ECU 21 executes line-of-sight control on the slope (step S64). After executing the line-of-sight control on the slope, the main control ECU 21 obtains road surface gradient data ahead in the traveling direction x [m] of the vehicle 10 and repeats the subsequent operations.

次に、坂道上での視線制御について説明する。   Next, line-of-sight control on a slope will be described.

坂道上での視線制御を開始すると、主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配データを取得する（ステップＳ６４−１）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２を参照し、車両位置測定センサ７１が測定した車両１０の現在位置における路面勾配ηを取得する。なお、距離センサやマシンビジョンによって路面勾配ηを直接測定してもよいし、駆動トルクから路面勾配ηを算出してもよい。   When the line-of-sight control on the slope is started, the main control ECU 21 acquires road surface gradient data (step S64-1). In this case, the main control ECU 21 refers to the map database 72 and acquires the road surface gradient η at the current position of the vehicle 10 measured by the vehicle position measurement sensor 71. The road surface gradient η may be directly measured by a distance sensor or machine vision, or the road surface gradient η may be calculated from the driving torque.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道上での姿勢制御、すなわち、視線制御を行うか否かを判断する（ステップＳ６４−２）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、取得した路面勾配ηに基づき、車両１０の現在位置が坂道の上であると判断すると視線制御を行うものとする。なお、取得した路面勾配ηの値があらかじめ設定された閾値以上であれば、視線制御を行うようにすることもできる。そして、視線制御を行わない場合には坂道上での視線制御を終了する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not to perform posture control on a slope, that is, line-of-sight control (step S64-2). In this case, when the main control ECU 21 determines that the current position of the vehicle 10 is on a slope based on the acquired road gradient η, the main control ECU 21 performs line-of-sight control. Note that the line-of-sight control can be performed if the acquired value of the road surface gradient η is equal to or greater than a preset threshold value. Then, when the visual line control is not performed, the visual line control on the slope is finished.

また、視線制御を行う場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２と現在位置とから上り制御か下り制御かを決定する（ステップＳ６４−３）。坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合には、視線制御として上り制御を行い、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合には、視線制御として下り制御を行う。   Further, when performing line-of-sight control, the main control ECU 21 determines whether to perform uplink control or downlink control from the map database 72 and the current position (step S64-3). When the slope is an uphill, that is, an uphill road, the upward control is performed as line-of-sight control, and when the slope is a downhill, that is, a downhill road, the downward control is performed as line-of-sight control.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２と現在位置とから坂道の終わりまでの距離Ｌを算出する（ステップＳ６４−４）。なお、距離センサやマシンビジョンによって路面勾配ηを直接測定してもよい。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates a distance L from the map database 72 and the current position to the end of the slope (step S64-4). The road surface gradient η may be directly measured by a distance sensor or machine vision.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道の終わりから視線の目標点までの高さ、すなわち、ｈの値を決定する（ステップＳ６４−５）。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the height from the end of the slope to the target point of view, that is, the value of h (step S64-5).

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、ｈに対する姿勢角の算出を行い（ステップＳ６４−６）、車体姿勢角Θの算出値が閾値以内か否かを判断する（ステップＳ６４−７）。そして、車体姿勢角Θの算出値が閾値以内である場合には、算出値を採用する（ステップＳ６４−８）。また、車体姿勢角Θの算出値が閾値以内でない場合には、閾値を採用する（ステップＳ６４−９）。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates a posture angle for h (step S64-6), and determines whether or not the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within a threshold value (step S64-7). If the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within the threshold value, the calculated value is adopted (step S64-8). If the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is not within the threshold value, the threshold value is adopted (step S64-9).

ここで、該閾値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax に余裕を持たせるために、係数ｋを乗じた値
ΘMax ×ｋ
とする。なお、ｋは、０以上、かつ、１以下の数である。 Here, the threshold value is a value Θ Max × k obtained by multiplying the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ by a factor k.
And Note that k is a number of 0 or more and 1 or less.

また、前記閾値は、車体姿勢角Θの最大値ΘMax から所定値を減じた値
ΘMax −ｘ
とすることもできる。なお、ｘは、ΘMax 以下の数である。 The threshold is a value obtained by subtracting a predetermined value from the maximum value Θ Max of the vehicle body posture angle Θ Max.
It can also be. Note that x is a number equal to or less than Θ Max .

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの調整を行う（ステップＳ６４−１０）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部として機能する搭乗部１４を移動させることによって車体の姿勢を制御し、車体姿勢角Θが算出値となるように調整する。このようにして、車体姿勢角Θの調整を行った後、主制御ＥＣＵ２１は、坂道上での視線制御の動作を繰り返す。   Subsequently, the main control ECU 21 adjusts the vehicle body posture angle Θ (step S64-10). In this case, the main control ECU 21 controls the posture of the vehicle body by moving the riding portion 14 that functions as an active weight portion, and adjusts the vehicle body posture angle Θ to be a calculated value. After adjusting the vehicle body posture angle Θ in this way, the main control ECU 21 repeats the line-of-sight control operation on the slope.

以上のような姿勢制御の動作を行うことにより、坂道を走行する車両１０は、図３９に示されるように、車体の姿勢が変化する。すなわち、坂道の手前において、車体姿勢角Θが増加し、坂道の頂点では車体姿勢角Θが大きく、坂道を下るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の麓では車体姿勢角Θがゼロになる。換言すると、坂道に入る前に坂道走行の準備として、あらかじめ車体を傾けておき、坂道に入った後は、前記第２及び第３の実施の形態において説明したように、姿勢制御が行われる。   By performing the posture control operation as described above, the vehicle 10 traveling on the slope changes the posture of the vehicle body as shown in FIG. That is, the vehicle body posture angle Θ increases before the slope, the vehicle body posture angle Θ is large at the top of the slope, the vehicle posture angle Θ gradually decreases as it goes down the slope, and the vehicle body posture angle Θ is zero at the base of the slope. become. In other words, as a preparation for running on a slope before entering a slope, the vehicle body is tilted in advance, and after entering the slope, posture control is performed as described in the second and third embodiments.

なお、図３９に示される例は、坂道が下り坂の場合であるが、上り坂の場合も同様である。   The example shown in FIG. 39 is a case where the hill is a downhill, but the same is true for an uphill.

このように、本実施の形態においては、坂道の手前において、前方の坂道の路面勾配ηを取得し、坂道走行の準備として、あらかじめ車体を傾けておくようになっている。そして、坂道に入った後は、坂道上での視線制御が行われ、車体の姿勢を前方又は後方に傾斜させる。したがって、坂道に入るときに、急に車体を傾斜させることがないので、乗員１５は、違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、快適である。   As described above, in the present embodiment, the road surface gradient η of the front slope is acquired before the slope, and the vehicle body is inclined in advance in preparation for traveling on the slope. After entering the slope, line-of-sight control is performed on the slope, and the posture of the vehicle body is tilted forward or backward. Therefore, since the vehicle body is not suddenly inclined when entering the slope, the occupant 15 does not feel uncomfortable and is comfortable and comfortable.

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１〜第４の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第４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。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st-4th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Explanation of the same operations and effects as those of the first to fourth embodiments is also omitted.

図４０は本発明の第５の実施の形態における坂道を出る前の車両の姿勢を説明する図である。   FIG. 40 is a view for explaining the posture of the vehicle before leaving the slope in the fifth embodiment of the present invention.

「背景技術」の項で説明した従来の車両の場合、下り坂の坂道では、図２３（ａ）に示されるように、車体が後方に傾斜するので、乗員１５は前方の視界を確保することができなくなってしまう。もっとも、前記第３の実施の形態においては、下り坂の坂道で車体の姿勢を前方に傾斜させるようになっているが、坂道に入って急に車体を傾斜させると、乗員１５は違和感を感じてしまうことがある。そこで、本実施の形態においては、図４０に示されるように、坂道の距離Ｌに応じて車体の姿勢を変化させるようになっている。   In the case of the conventional vehicle described in the section of “Background Art”, the vehicle body is inclined rearward on the downhill as shown in FIG. 23A, so that the occupant 15 must ensure a forward view. Will not be able to. However, in the third embodiment, the posture of the vehicle body is inclined forward on the downhill slope, but if the vehicle body is suddenly inclined after entering the slope, the occupant 15 feels uncomfortable. May end up. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 40, the posture of the vehicle body is changed according to the distance L of the slope.

例えば、坂道の距離Ｌがあまり長くなければ、後方に傾斜する車体姿勢角Θが徐々に減少して坂道の麓でゼロとなるように、車体の姿勢を変化させる。また、例えば、坂道の距離Ｌがある程度長ければ、車体が直立状態を維持するように、車体の姿勢を変化させる。さらに、例えば、坂道の距離Ｌがかなり長ければ、車体が直立状態から前方に傾斜した状態となるように、車体の姿勢を変化させる。   For example, if the distance L of the slope is not so long, the posture of the vehicle body is changed so that the vehicle body posture angle Θ tilting backward gradually decreases and becomes zero at the foot of the slope. Further, for example, if the distance L of the hill is long to some extent, the posture of the vehicle body is changed so that the vehicle body is maintained upright. Further, for example, if the distance L of the slope is considerably long, the posture of the vehicle body is changed so that the vehicle body is inclined forward from the upright state.

なお、車両１０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。   The configuration of the vehicle 10 is the same as that of the second embodiment, and a description thereof is omitted.

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。   Next, the operation of the vehicle 10 in the present embodiment will be described.

図４１は本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャート、図４２は本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第１の図、図４３は本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第２の図、図４４は本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第３の図である。   FIG. 41 is a flowchart showing the operation of the vehicle attitude control process in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 42 is a first diagram showing the result of the vehicle attitude control process in the fifth embodiment of the present invention. FIG. 43 is a second diagram showing the result of the vehicle attitude control process in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 44 shows the result of the vehicle attitude control process in the fifth embodiment of the present invention. FIG.

まず、主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配データを取得し（ステップＳ７１）、坂道上での姿勢制御、すなわち、視線制御を行うか否かを判断する（ステップＳ７２）。そして、視線制御を行わない場合には処理を終了する。   First, the main control ECU 21 acquires road surface gradient data (step S71), and determines whether or not posture control on a slope, that is, line-of-sight control is performed (step S72). If the line-of-sight control is not performed, the process is terminated.

また、視線制御を行う場合、主制御ＥＣＵ２１は、地図データベース７２と現在位置とから上り制御か下り制御かを決定する（ステップＳ７３）。坂道が上り坂、すなわち、登坂路である場合には、視線制御として上り制御を行い、坂道が下り坂、すなわち、降坂路である場合には、視線制御として下り制御を行う。   Further, when performing line-of-sight control, the main control ECU 21 determines whether to perform uplink control or downlink control from the map database 72 and the current position (step S73). When the slope is an uphill, that is, an uphill road, the upward control is performed as line-of-sight control, and when the slope is a downhill, that is, a downhill road, the downward control is performed as line-of-sight control.

そして、主制御ＥＣＵ２１は、決定した制御が上り制御であるか否かを判断し（ステップＳ７４）、上り制御である場合、地図データベース７２と現在位置とから坂道の頂点までの距離Ｌを算出する（ステップＳ７５）。また、上り制御でない場合、すなわち、下り制御である場合、地図データベース７２と現在位置とから坂道の麓までの距離Ｌを算出する（ステップＳ７６）。   Then, the main control ECU 21 determines whether or not the determined control is uplink control (step S74). If the control is uplink control, the main control ECU 21 calculates a distance L from the map database 72 and the current position to the top of the slope. (Step S75). Further, when it is not uplink control, that is, when it is downlink control, the distance L from the map database 72 and the current position to the base of the slope is calculated (step S76).

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、坂道の終わりから視線の目標点までの高さ、すなわち、ｈの値を決定する（ステップＳ７７）。なお、ｈの値は、前記第２の実施の形態と同様にして決定される。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the height from the end of the slope to the target point of view, that is, the value of h (step S77). Note that the value of h is determined in the same manner as in the second embodiment.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、ｈに対する姿勢角の算出を行う（ステップＳ７８）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前記第２及び第３の実施の形態で説明したように、三角法に従って、車体姿勢角Θを算出する。また、車体の姿勢を後方に傾斜した状態から直立状態にするとき、又は、後方に傾斜した状態から前方に傾斜した状態にするとき、車体姿勢角Θの変化は、坂道の残りの距離に関する一次関数的な変化とする。なお、必ずしも、一次関数的な変化でなくてもよい。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates an attitude angle with respect to h (step S78). In this case, as described in the second and third embodiments, the main control ECU 21 calculates the vehicle body attitude angle Θ according to the trigonometric method. In addition, when changing the posture of the vehicle body from the inclined state to the upright state or from the inclined state to the forward direction, the change in the vehicle body posture angle Θ is a primary factor related to the remaining distance on the slope. Let it be a functional change. Note that the change is not necessarily a linear function.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内か否かを判断する（ステップＳ７９）。そして、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内である場合には、算出値を採用する（ステップＳ８０）。また、車体姿勢角Θの算出値が限界値以内でない場合には、限界値を採用する（ステップＳ８１）。   Subsequently, the main control ECU 21 determines whether or not the calculated value of the vehicle body posture angle Θ is within a limit value (step S79). When the calculated value of the vehicle body attitude angle Θ is within the limit value, the calculated value is adopted (step S80). If the calculated value of the vehicle body attitude angle Θ is not within the limit value, the limit value is adopted (step S81).

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体姿勢角Θの調整を行い（ステップＳ８２）、その後、再び、路面勾配データを取得して、以降の動作を繰り返す。   Subsequently, the main control ECU 21 adjusts the vehicle body posture angle Θ (step S82), then acquires road surface gradient data again, and repeats the subsequent operations.

以上のような姿勢制御の動作を行うことによって、坂道を走行する車両１０は、図４２〜４４に示されるように、車体の姿勢が変化する。すなわち、図４２に示される例においては、坂道の頂点では車体姿勢角Θが大きく、坂道を下るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の麓では車体姿勢角Θがゼロになる。換言すると、坂道上では、車体を後方へ大きく傾け、坂道を下るに従って徐々に車体姿勢角Θの値を減少させ、車両１０が坂道の麓に到着すると、車体が直立状態となるようにする。   By performing the posture control operation as described above, the vehicle 10 traveling on the slope changes the posture of the vehicle body as shown in FIGS. That is, in the example shown in FIG. 42, the vehicle body posture angle Θ is large at the top of the slope, and the vehicle posture angle Θ gradually decreases as it goes down the slope, and the vehicle body posture angle Θ becomes zero at the base of the slope. In other words, on the hill, the vehicle body is greatly tilted rearward, and the value of the vehicle body posture angle Θ is gradually decreased as the hill is lowered.

また、図４３に示される例においては、坂道の頂点では車体姿勢角Θが大きく、坂道を下るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の途中で車体姿勢角Θがゼロになる。換言すると、坂道上では、車体を後方へ大きく傾け、坂道を下るに従って徐々に車体姿勢角Θの値を減少させ、車両１０が坂道の麓に到着する前に、車体が直立状態となるようにする。   In the example shown in FIG. 43, the vehicle body posture angle Θ is large at the top of the slope, and the vehicle body posture angle Θ gradually decreases as it goes down the slope. The vehicle body posture angle Θ becomes zero along the slope. In other words, on the slope, the vehicle body is greatly tilted rearward, and the value of the vehicle body posture angle Θ is gradually decreased as it goes down the slope so that the vehicle body is in an upright state before the vehicle 10 arrives at the base of the slope. To do.

さらに、図４４に示される例においては、坂道の頂点では車体が後方に傾き、坂道を下るに従って車体姿勢角Θが徐々に減少し、坂道の途中で車体姿勢角Θが一旦（たん）ゼロになった後、車体が前方に傾く。換言すると、坂道上では、車体を後方へ大きく傾け、坂道を下るに従って車体姿勢角Θの値を減少させ、途中で車体を直立状態とした後に前方へ傾け、車両１０が坂道の麓に到着すると、再び、車体が直立状態となるようにする。   Further, in the example shown in FIG. 44, the vehicle body tilts backward at the top of the slope, and the vehicle body posture angle Θ gradually decreases as it goes down the slope. After becoming, the car body leans forward. In other words, on the slope, the vehicle body is greatly tilted rearward, and the value of the vehicle body posture angle Θ is decreased as it descends the slope. Again, the vehicle body is brought into an upright state.

このように、本実施の形態においては、下り坂の坂道では、後方に傾斜した車体の車体姿勢角Θを制御し、坂道を下るに従って徐々に車体姿勢角Θを減少させる。したがって、坂道を走行しているときに乗員１５は、違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、快適である。さらに、安全性も向上する。   As described above, in the present embodiment, on the downhill slope, the vehicle body posture angle Θ of the vehicle body tilted rearward is controlled, and the vehicle body posture angle Θ is gradually decreased as it goes down the slope. Therefore, the occupant 15 does not feel uncomfortable when traveling on a slope, and is comfortable and comfortable. Furthermore, safety is also improved.

なお、前記第１〜第５の実施の形態においては、車両１０が二輪車である場合について説明したが、駆動輪１２の軸に対して車体が揺動するのであれば、車両１０は三輪車であっても四輪車であってもよい。   In the first to fifth embodiments, the case where the vehicle 10 is a two-wheeled vehicle has been described. However, if the vehicle body swings with respect to the shaft of the drive wheel 12, the vehicle 10 is a three-wheeled vehicle. Or a four-wheeled vehicle.

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state which is carrying out acceleration advance in the state which the passenger | crew got on. 本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における坂道上での車両の動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation | movement of the vehicle on the slope in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the driving | running | working and attitude | position control processing of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図である。It is a figure which shows the dynamic model of the vehicle in the 1st Embodiment of this invention, and its parameter. 本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the acquisition process of the state quantity in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the acquisition process of the road surface gradient in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the target driving state in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the target value of the active weight part position in the 1st Embodiment of this invention, and the target value of a vehicle body tilt angle. 本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the target vehicle body attitude | position in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the actuator output in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第１の図である。It is a 1st figure explaining the attitude | position of the vehicle on the slope in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第２の図である。It is a 2nd figure explaining the attitude | position of the vehicle on the slope in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する第３の図である。It is a 3rd figure explaining the attitude | position of the vehicle on the slope in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the vehicle in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における坂道上での姿勢制御のパラメータを示す図である。It is a figure which shows the parameter of the attitude | position control on the slope in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における視線の高さを示す図である。It is a figure which shows the height of the eyes | visual_axis in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to calculate the vehicle body attitude angle on the slope in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する第１の図である。It is a 1st figure explaining the method to adjust the vehicle body attitude angle in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する第２の図である。It is a 2nd figure explaining the method to adjust the vehicle body attitude | position angle in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the attitude | position control process of the vehicle in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における坂道上での車両の姿勢を説明する図である。It is a figure explaining the attitude | position of the vehicle on the slope in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to calculate the body posture angle on the slope in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における坂道上での車体姿勢角を算出する方法を補足する図である。It is a figure which supplements the method of calculating the vehicle body attitude angle on the slope in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における車体姿勢角を調整する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to adjust the vehicle body attitude angle in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the attitude | position control process of the vehicle in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における車両の姿勢制御処理を行わない場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the attitude | position control process of the vehicle in the 3rd Embodiment of this invention is not performed. 本発明の第４の実施の形態における比較例の車両の姿勢を説明する図である。It is a figure explaining the attitude | position of the vehicle of the comparative example in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における坂道に入る前の車両の姿勢を説明する図である。It is a figure explaining the attitude | position of the vehicle before entering into the slope in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における前方監視距離の決定方法を説明する図である。It is a figure explaining the determination method of the front monitoring distance in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における坂道の長さを算出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating the length of the slope in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における坂道の始まりまでの距離を算出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to calculate the distance to the start of the slope in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における車体姿勢角の調整の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of adjustment of the vehicle body attitude angle in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における車体姿勢角の変化のさせ方の例を示す図である。It is a figure which shows the example of how to change the vehicle body attitude angle in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the attitude | position control process of the vehicle in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における坂道上での視線制御のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine of the gaze control on the slope in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態における坂道を出る前の車両の姿勢を説明する図である。It is a figure explaining the attitude | position of the vehicle before leaving the slope in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the attitude | position control process of the vehicle in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態における車両の姿勢制御処理の結果を示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the result of the attitude | position control process of the vehicle in the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 車両
１２ 駆動輪
１４ 搭乗部
２０ 制御ＥＣＵ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle 12 Drive wheel 14 Boarding part 20 Control ECU

Claims (4)

車体と、
回転可能に前記車体に取り付けられた駆動輪と、
前後方向に移動可能に前記車体に取り付けられた能動重量部と、
前記駆動輪に付与する駆動トルクを制御するとともに、前記能動重量部の位置を制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置と、
坂道を検出する坂道検出装置とを有し、
前記車両制御装置は、坂道において、前記車体の姿勢を制御するとともに、前記坂道に入る前に前記車体をあらかじめ傾斜させることを特徴とする車両。 The car body,
A driving wheel rotatably attached to the vehicle body;
An active weight part attached to the vehicle body so as to be movable in the front-rear direction;
A vehicle control device for controlling a driving torque to be applied to the driving wheel and controlling a position of the vehicle body by controlling a position of the active weight portion;
A slope detecting device for detecting the slope,
The vehicle control device controls the posture of the vehicle body on a slope and inclines the vehicle body in advance before entering the slope. 所定距離前方が坂道であるか否かを検出する検出手段と、
前記車体の速度を検出する速度検出手段とを備え、
前記坂道検出装置は、前記速度によって前記検出手段の所定距離を変化させる請求項１に記載の車両。 Detecting means for detecting whether or not a predetermined distance ahead is a slope,
Speed detecting means for detecting the speed of the vehicle body,
The vehicle according to claim 1, wherein the slope detection device changes a predetermined distance of the detection unit according to the speed. 前記車両制御装置は、前記坂道に近付くに従って、前記車体の傾斜角が増加するように該傾斜角を制御する請求項１に記載の車両。   The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle control device controls the inclination angle so that the inclination angle of the vehicle body increases as the vehicle approaches the slope. 前記車両制御装置は、前記坂道の終点に基づいて、前記車体の傾斜角を制御する請求項３に記載の車両。   The vehicle according to claim 3, wherein the vehicle control device controls an inclination angle of the vehicle body based on an end point of the slope.
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