JP2009245246A - Vehicle - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly evaluate a limit value for vehicle acceleration when a vehicle ascends or descends a level difference and to limit a desired value for vehicle acceleration according to the limit value, thereby maintaining always stable vehicle operation even if the vehicle enters into a high level difference, and allowing the vehicle to travel safely and comfortably even where there are high level differences. <P>SOLUTION: This vehicle has a vehicle body, a driving wheel 12 rotatably attached to the vehicle body, and a vehicle controller for controlling driving torque imparted to the driving wheel 12, and controlling the attitude of the vehicle body. The vehicle controller limits the desired value for vehicle acceleration when the vehicle ascends or descends a level difference in a road surface. <P>COPYRIGHT: (C)2010,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取り付けられた車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, a technique related to a vehicle using posture control of an inverted pendulum has been proposed. For example, a vehicle that has two drive wheels arranged on the same axis, detects a change in the posture of the vehicle body due to the driver's movement of the center of gravity, and drives the vehicle body attached to a single spherical drive wheel. Techniques for vehicles that move while being controlled 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ながら、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
特開２００７−２１９９８６号公報 In this case, the vehicle is stopped or moved by controlling the operation of the rotating body while detecting the balance of the vehicle body and the state of the operation with the sensor.
JP 2007-219986 A

しかしながら、前記従来の車両においては、運転者が段差を上るように指令したが段差が高くて上りきれなかった場合や、急加速しながら段差を上ったり急減速しながら段差を下ったりするような動作を運転者が指令した場合に、車体が大きく傾いたり、運転者が不自然に感じるような車両の加減速が生じたりすることがある。このとき、運転者は、これらの動作を不快に感じたり、車両の安定性や安全性について不安に感じたりする可能性がある。   However, in the conventional vehicle, when the driver gives a command to step up, but the step is too high to go up, or the driver steps up the step while suddenly accelerating or goes down the step while suddenly decelerating. When the driver instructs a correct operation, the vehicle body may be greatly tilted or the vehicle may be accelerated or decelerated so that the driver feels unnatural. At this time, the driver may feel uncomfortable with these movements or feel uneasy about the stability and safety of the vehicle.

このような現象が発生する原因として、車両加速度目標値の上限値や下限値を路面の状態に依らない一定な値とし、段差による車両の加減速性能への影響を考慮していないことが考えられる。   The cause of this phenomenon is that the upper and lower limits of the vehicle acceleration target value are set to constant values that do not depend on the road surface condition, and the effect of the step on the acceleration / deceleration performance of the vehicle is not considered. It is done.

また、この問題を解決する手段の一つとして、例えば段差が高くて上りきれなかった場合に、通常走行時の制御方法から別の特別な制御方法に切り換える方法があるが、制御方法の切り換え時に運転者に与える違和感、制御アルゴリズム及びプログラムの煩雑化、制御方法を切り換える閾（しきい）値付近で断続的に切換が繰り返される現象の発生などが問題になることが多い。そのため、できる限り簡単で安定した制御方法によって、車体姿勢と走行状態の安定制御を実現することが望ましい。   In addition, as one of means for solving this problem, there is a method of switching from a control method during normal driving to another special control method when, for example, the level difference is high and cannot be climbed, but at the time of switching the control method There are many problems such as a sense of discomfort given to the driver, complicated control algorithm and program, and occurrence of a phenomenon in which switching is repeated intermittently in the vicinity of a threshold value for switching the control method. Therefore, it is desirable to realize stable control of the vehicle body posture and the running state by a simple and stable control method as much as possible.

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、段差昇降時における車両加速度の限界値を適切に評価して、その限界値で車両加速度の目標値を制限することによって、高い段差に進入した場合であっても常に安定した車両動作を維持することができ、高い段差のある場所でも、安全に、かつ、快適に走行することができる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, appropriately evaluates the limit value of the vehicle acceleration when raising and lowering the step, and limits the target value of the vehicle acceleration with the limit value, thereby increasing the step difference. An object of the present invention is to provide a vehicle that can always maintain stable vehicle operation even when entering, and can travel safely and comfortably even in places with high steps.

そのために、本発明の車両においては、車体と、該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、該駆動輪に付与する駆動トルクを制御して車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、路面の段差を昇降するときに、車両加速度の目標値を制限する。   For this purpose, the vehicle of the present invention has a vehicle body, a drive wheel that is rotatably attached to the vehicle body, and a vehicle control device that controls the posture of the vehicle body by controlling the drive torque applied to the drive wheel. The vehicle control device limits the target value of the vehicle acceleration when moving up and down the road level difference.

本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記段差による抵抗である段差抵抗トルクに応じて決定される前記車両加速度の限界値に応じて、車両加速度の目標値を制限する。   In another vehicle of the present invention, the vehicle control device further limits a target value of the vehicle acceleration according to a limit value of the vehicle acceleration determined according to a step resistance torque that is a resistance due to the step. .

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、前記段差を昇降するときの車両走行制御の限界と車体姿勢制御の限界とに基づいて前記車両加速度の限界値を決定する。   In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further determines a limit value of the vehicle acceleration based on a limit of vehicle travel control and a limit of vehicle body posture control when moving up and down the step.

本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部を更に有し、前記車両制御装置は、前記能動重量部の移動限界位置に応じて前記車両加速度の限界値を決定する。   In another vehicle of the present invention, the vehicle further includes an active weight portion movably attached to the vehicle body, and the vehicle control device includes the vehicle according to a movement limit position of the active weight portion. Determine the limit value of acceleration.

請求項１の構成によれば、段差を昇降するときに車両加速度の目標値を制限することで、例えばとても高い段差を加速しながら通過するというような、実現不可能な目標走行状態が設定されることが無くなり、適切な目標に対する制御によって安定した車両動作を維持することができる。例えば、減速しながら段差を上っていくことになったり、段差を上りきれずに折り返すことになった場合でも、安定した車両動作を維持することができる。   According to the configuration of the first aspect, by limiting the target value of the vehicle acceleration when moving up and down the level difference, for example, an unrealizable target driving state is set such that the vehicle passes while accelerating a very high level difference. Therefore, stable vehicle operation can be maintained by controlling an appropriate target. For example, stable vehicle operation can be maintained even when the vehicle goes up a step while decelerating, or when it turns back without being able to climb the step.

請求項２の構成によれば、段差抵抗トルクを考慮することで、より適切に車両加速度目標値を制限することができる。   According to the configuration of the second aspect, the vehicle acceleration target value can be more appropriately limited by considering the step resistance torque.

請求項３の構成によれば、車両走行制御と車体姿勢制御の限界を考慮することで、より正確に車両加速度の限界を決定することで、車両の走行状態や車体の姿勢を確実に安定状態に保つのと共に、車両の段差昇降性能を最大限に発揮することができる。   According to the configuration of claim 3, by taking into account the limits of vehicle travel control and vehicle body posture control, the vehicle acceleration state and the vehicle body posture are reliably stabilized by determining the vehicle acceleration limit more accurately. In addition, it is possible to maximize the step-up / down performance of the vehicle.

請求項４の構成によれば、必要な車体重心の移動量を、車体の傾斜を伴うことなく達成することができる。   According to the configuration of the fourth aspect, the necessary movement amount of the center of gravity of the vehicle body can be achieved without accompanying the inclination of the vehicle body.

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１において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部１１、駆動輪１２、支持部１３及び乗員１５が搭乗する搭乗部１４を有し、前記車両１０は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図１に示される例においては、車両１０は矢印Ａで示される方向に加速中であり、車体が進行方向に傾斜した状態が示されている。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vehicle according to the present embodiment, which includes a body portion 11, a drive wheel 12, a support portion 13, and a riding portion 14 on which an occupant 15 rides. Can be tilted. Then, the posture of the vehicle body is controlled similarly to the posture control of the inverted pendulum. In the example shown in FIG. 1, the vehicle 10 is accelerating in the direction indicated by the arrow A, and the vehicle body is tilted in the traveling direction.

前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ５２によって駆動される。なお、駆動輪１２の軸は図１に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪１２はその軸を中心に回転する。また、前記駆動輪１２は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪１２が２つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪１２は個別の駆動モータ５２によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ５２を使用するものとして説明する。   The drive wheel 12 is rotatably supported with respect to 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 axis of the drive wheel 12 exists in a direction perpendicular to the plane shown in FIG. 1, and the drive wheel 12 rotates around that axis. The drive wheel 12 may be singular or plural, but in the case of plural, the drive wheels 12 are arranged on the same axis in parallel. In the present embodiment, description will be made assuming that there are two drive wheels 12. In this case, each drive wheel 12 is independently driven by an individual drive motor 52. 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の前後方向へ本体部１１と相対的に移動可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。   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. The main body 11 has a riding section 14 that functions as an active weight section so that it can move relative to the main body 11 in the front-rear direction of the vehicle 10, in other words, relative to the tangential direction of the vehicle body rotation circle. It is attached so as to be movable.

ここで、能動重量部は、ある程度の質量を有し、本体部１１に対して前後に移動させることによって、車両１０の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部１４である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘（おもり）、バランサ等の専用の重量部材を本体部１１に対して移動可能に取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部１４、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。   Here, the active weight part has a certain amount of mass, and actively corrects the position of the center of gravity of the vehicle 10 by moving it back and forth with respect to the main body part 11. The active weight portion does not necessarily need 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 movably attached to the main body portion 11, a weight, a weight (Weight), a device in which a dedicated weight member such as a balancer is movably attached to the main body 11 may be used. Moreover, you may use together the boarding part 14, a heavy peripheral device, an exclusive weight member, etc.

また、本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗した状態の搭乗部１４が能動重量部として機能する例について説明するが、搭乗部１４には必ずしも乗員１５が搭乗している必要はなく、例えば、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部１４に乗員１５が搭乗していなくてもよいし、乗員１５に代えて、貨物が積載されていてもよい。   Further, in the present embodiment, for convenience of explanation, an example in which the riding part 14 in a state in which the occupant 15 is boarded functions as an active weight part will be described, but the occupant 15 is not necessarily in the riding part 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に対して車両進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ６２を使用するものとして説明する。   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. The vehicle is moved back and forth in the vehicle traveling direction. 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、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員１５が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック３１に代えて他の装置、例えば、ペダル、ハンドル、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。   An input device 30 including a joystick 31 as a target travel state acquisition device is disposed beside the boarding unit 14. The occupant 15 controls the vehicle 10 by operating a joystick 31 as a control device, that is, inputs a travel command such as acceleration, deceleration, turning, in-situ rotation, stop, and braking of the vehicle 10. ing. If the occupant 15 can operate and input a travel command, other devices such as a pedal, a handle, a jog dial, a touch panel, and a push button can be obtained instead of the joystick 31 to obtain a target travel state. It can also be used as a device.

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段差抵抗トルクを推定する段差抵抗トルク推定手段として機能する。また、目標走行状態及び段差抵抗トルクに応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び／又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両１０の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び段差抵抗トルクに応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。具体的には、段差抵抗トルクに応じて追加する駆動トルクを決定する段差昇降トルク決定手段、及び、段差昇降トルクに応じて車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。   Further, the control ECU 20 functions as a step resistance torque estimating means for estimating the step resistance torque based on the travel state of the vehicle 10 and the time change of 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 step resistance torque. 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 step resistance torque. Specifically, it functions as step elevation torque determining means for determining the drive torque to be added according to the step resistance torque, and center of gravity correction amount determining means for determining the center of gravity correction amount of the vehicle body according to the step elevation 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車体傾斜角速度を決定してもよい。   Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together as the vehicle body tilt sensor 41, and the vehicle body tilt angle and the vehicle body tilt angular velocity may be determined from the measured values of both.

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車両の段差昇降動作を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。なお、図３（ａ）は比較のための従来技術による動作例を示し、図３（ｂ）は本実施の形態による動作を示している。   FIG. 3 is a schematic view showing the step-up / down operation of the vehicle in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vehicle travel and attitude control processing in the first embodiment of the present invention. . 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.

「背景技術」の項で説明したような従来の車両の場合、図３（ａ）に示されるように、段差に乗り上げるために駆動輪１２に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が後方に傾いてしまう。そのため、段差に乗り上げるときに、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。   In the case of a conventional vehicle as described in the “Background Art” section, as shown in FIG. 3A, the reaction of the drive torque applied to the drive wheels 12 to climb up the step, that is, the anti-torque is applied to the vehicle body. The vehicle body tilts backward. For this reason, it is not possible to perform stable vehicle body posture and travel control when riding on a step.

これに対し、本実施の形態においては、搭乗部１４が能動重量部として機能し、図３（ｂ）に示されるように、搭乗部１４を前方に移動させることによって、車両１０の重心位置を前方に移動させる。これにより、車体を前方に傾けようとする重力トルクが作用するため、段差に乗り上げるための駆動トルクを駆動輪１２に付与したときの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用しても、前記重力トルクによって作用を打ち消されるため、車体が後方に傾いてしまうことがない。したがって、段差に乗り上げるときにも安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。   In contrast, in the present embodiment, the riding section 14 functions as an active weight section, and as shown in FIG. 3B, the center of gravity of the vehicle 10 is set by moving the riding section 14 forward. Move forward. As a result, a gravitational torque is applied to tilt the vehicle body forward, so that the reaction when the driving torque for climbing the step is applied to the drive wheels 12, that is, even if the anti-torque acts on the vehicle body, Since the action is canceled out by the torque, the vehicle body does not tilt backward. Therefore, stable vehicle body posture and travel control can be performed even when riding on a step.

なお、本実施の形態は、停止状態及び低速走行状態から段差に進入する場合、すなわち、段差との接触による車両の減速に伴い車体に作用する慣性力が小さい場合において、特に効果的である。   Note that this embodiment is particularly effective when entering a step from a stopped state and a low-speed traveling state, that is, when the inertial force acting on the vehicle body as the vehicle decelerates due to contact with the step is small.

また、段差に乗り上げるための駆動トルクを、乗り上げ動作の間、リアルタイムで推定して駆動輪１２に付与する。これにより、任意の段差形状及び車両速度に対して、安定した乗り上げが可能となる。   Further, the driving torque for climbing up the step is estimated in real time during the climbing operation and applied to the drive wheels 12. As a result, stable riding is possible for any step shape and vehicle speed.

すなわち、本実施の形態においては、車両１０の重心位置補正や駆動トルクの付与を含む走行及び姿勢制御処理を実行することによって、車両１０は安定して段差を昇降することができる。   In other words, in the present embodiment, the vehicle 10 can move up and down in a stable manner by executing the travel and posture control processing including the correction of the center of gravity of the vehicle 10 and the application of drive torque.

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、段差昇降トルクの決定処理を実行し（ステップＳ２）、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び又は搭乗部１４の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ５２及び／又は能動重量部モータ６２の出力値に基づき、オブザーバによって段差抵抗トルクを推定し、段差昇降トルクを決定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。   Next, the control ECU 20 executes a step elevation torque determination process (step S2), and the state quantity acquired by the state quantity acquisition process, that is, the rotational state of the drive wheels 12, the tilt state of the vehicle body, and / or the riding section 14 is obtained. The step resistance torque is estimated by an observer on the basis of the movement state of each and the output value of each actuator, that is, the output value of the drive motor 52 and / or the active weight motor 62, and the step elevation torque is determined. 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）、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルクと、目標走行状態の決定処理によって決定された車両１０の加速度の目標値に基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。   Next, the control ECU 20 executes a target body posture determination process (step S4), and the step lift torque determined by the step lift torque determination process and the acceleration of the vehicle 10 determined by the target travel state determination process. Based on the target value, the target value of the vehicle body posture, that is, the 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、段差昇降トルクの決定処理によって決定された段差昇降トルク、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力を決定する。   Finally, the control ECU 20 executes an actuator output determination process (step S5), each state quantity acquired by the state quantity acquisition process, the step lift torque determined by the step lift torque determination process, and the target travel state The output of each actuator, that is, the output of the drive motor 52 and the active weight motor 62, is determined based on the target travel state determined by the determination processing of the target vehicle body and the target vehicle body posture determined by the determination processing of the target vehicle body posture. To do.

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。
θ_W ：駆動輪回転角（２つの駆動輪の平均）〔ｒａｄ〕
θ₁ ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λ_S ：能動重量部位置（車体中心点基準）〔ｍ〕
τ_W ：駆動トルク（２つの駆動輪の合計）〔Ｎｍ〕
Ｓ_S ：能動重量部推力〔Ｎ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ² 〕
ｍ_W ：駆動輪質量（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇ〕
Ｒ_W ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
Ｉ_W ：駆動輪慣性モーメント（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇｍ² 〕
Ｄ_W ：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〕
ｍ_S ：能動重量部質量〔ｋｇ〕
ｌ_S ：能動重量部重心距離（車軸から）〔ｍ〕
Ｉ_S ：能動重量部慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ² 〕
Ｄ_S ：能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Ｎｓ／ｒａｄ〕

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 (average of two drive wheels) [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 ]
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 : Viscosity damping coefficient [Ns / rad] for active weight part translation

次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。   Next, the step elevation torque determination process will be described.

図７は本発明の第１の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the step elevation torque determination process in the first embodiment of the present invention.

段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、段差抵抗トルクτ_D を推定する（ステップＳ２−１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力に基づき、次の式（１）により、段差抵抗トルクτ_D を推定する。 In the step elevation torque determination process, the main control ECU 21 first estimates the step resistance torque τ _D (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 (previous time step) travel and posture control process, The step resistance torque τ _D is estimated from (1).

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτ_C を決定する（ステップＳ２−２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτ_D の値を段差昇降トルクτ_C の値とする。すなわち、τ_C ＝τ_D とする。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the step elevation torque τ _C (step S2-2). In this case, the estimated value of the step resistance torque τ _D is set as the value of the step lifting torque τ _C. That is, τ _C = τ _D.

このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての車両並進加速度を示す駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。   As described above, in the present embodiment, based on the driving torque output from the driving motor 52, the driving wheel rotation angular acceleration indicating the vehicle translational acceleration as the state quantity, the vehicle body inclination angular acceleration, and the active weight moving acceleration. Estimate the step resistance torque. 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 portion moving acceleration indicating the change in the vehicle body posture are considered. That is, the change in the vehicle body posture, which is a characteristic element of a vehicle using the posture control of the inverted pendulum, that is, the so-called inverted vehicle 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段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。   Conventionally, since the step resistance torque is estimated based on the drive torque and the driving wheel rotation angular acceleration, a large error may occur in the estimated value of the step resistance torque especially when the posture of the vehicle body is changing. . However, in the present embodiment, the step resistance torque is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle acceleration indicating the change in the posture of the vehicle body and the active weight portion moving acceleration, so that a large error does not occur and the step is highly accurate. The resistance torque 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、駆動トルクとから段差抵抗トルクを高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高く、かつ、段差昇降動作中の姿勢変化が大きいので、このような影響が大きくなる。   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 step resistance torque 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 an influence. In a general inverted type vehicle, the weight ratio of the vehicle body with respect to the entire vehicle is high, and the change in posture during the step-up / down operation is large, so such an effect becomes large.

また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。   In the present embodiment, the step resistance torque that changes during the step-up / down operation is always estimated. For example, if a constant drive torque is applied to the drive wheels 12 during the step-up / down operation, the vehicle 10 may be unnecessarily accelerated / decelerated immediately before the end of the lift. This is because, for example, when riding on a step, the step resistance torque decreases as the vehicle 10 climbs the step. Therefore, in this embodiment, the step resistance torque that changes with the step elevation state is estimated in real time, and the value is constantly updated so that the step elevation torque suitable for the step elevation operation is always applied. It has become.

なお、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。   Note that the high frequency component of the estimated value can be removed by applying a low pass filter to the estimated value of the step resistance torque. 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、駆動トルクと慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。   In the present embodiment, only the driving torque and the inertial force are considered, 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. are secondary. It may be considered as an influence.

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Ｒ_W 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、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτ_C 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 step lift torque τ _C acquired by the step lift torque determination process, the following expressions (2) and (3) are used. Then, the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body inclination angle are determined.

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、段差抵抗トルクτ_D に応じた段差昇降トルクτ_C 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。 Thus, 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 acting on the vehicle body with the step lifting torque τ _C corresponding to the step resistance torque τ _D. 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 in consideration of the counter torque.

このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が段差を上るときには、搭乗部１４を前方へ移動させ、あるいは、更に車体を前方へ傾ける。また、車両１０が段差を下るときには、搭乗部１４を後方へ移動させ、あるいは、更に車体を後方へ傾ける。   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 climbs a step, the riding section 14 is moved forward, or the vehicle body is further tilted forward. Further, when the vehicle 10 moves down the step, the riding section 14 is moved rearward, or the vehicle body is further tilted rearward.

本実施の形態においては、図９に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させ、該搭乗部１４が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員１５にとっての乗り心地が向上する。また、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員１５にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別に高い段差でなければ、段差の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に接触することが防止される。   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 level difference is not particularly high, the vehicle body is kept upright even on the level difference, so that it is easy to secure the field of view for the occupant 15. In addition, if the level difference is not particularly high, the vehicle body does not greatly tilt even on the level difference, so that a part of the vehicle body is prevented from contacting 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の限界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 limit.

また、本実施の形態においては、加速度が低いときや段差が低いときには、搭乗部１４の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員１５に作用する前後方向の慣性力を軽減することができる。   In this embodiment, when the acceleration is low or the level difference is low, only the movement of the riding section 14 is used, but some or all of the vehicle body tilt torque may be handled by the vehicle body tilt. Good. By tilting the vehicle body, the front-rear inertial 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又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。   Furthermore, 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、各目標値と段差昇降トルクτ_C とから、次の式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定し、また、次の式（５）により能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。 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 by the following equation (4) from each target value and the step lifting torque τ _C, and the feedforward of the active weight motor 62 is determined by the following equation (5). Determine the output.

このように、段差抵抗トルクτ_D に応じた段差昇降トルクτ_C を自動的に追加することにより、つまり、段差抵抗トルクτ_D に応じて駆動トルクを補正することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。 Thus, by automatically adding the step lifting torque τ _C according to the step resistance torque τ _D , that is, by correcting the driving torque according to the step resistance torque τ _D , when the step is raised or lowered Can also provide the same handling feeling as the flat ground. That is, it is possible to get on and off the level difference by the same steering operation as that on the flat ground. In addition, the vehicle 10 is not unnecessarily accelerated or decelerated when the level difference is raised or lowered with respect to a certain steering operation of the joystick 31.

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、次の式（６）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定し、また、次の式（７）により能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。   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 by the following equation (6) from the deviation between each target value and the actual state quantity, and the feedback output of the active weight unit motor 62 by the following equation (7). To decide.

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、Ｋ_W2、Ｋ_W3及びＫ_S5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、段差抵抗トルクτ_D をオブザーバによって推定し、段差昇降トルクτ_C を与えるとともに、搭乗部１４を段差の上段方向に移動させる。そのため、段差の上でも車体を直立に保持することができ、段差の昇降にも対応することができる。また、段差を計測する装置が不要となり、システム構成を簡素化してコストを低減することができる。 As described above, in the present embodiment, the step resistance torque τ _D is estimated by the observer, the step lifting torque τ _C is applied, and the riding section 14 is moved in the upper direction of the step. Therefore, the vehicle body can be held upright even on the level difference, and the level difference can be raised and lowered. In addition, an apparatus for measuring a step is not required, and the system configuration 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λ_S を考慮して段差昇降トルクτ_C を推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で段差昇降トルクτ_C を推定することができる。 Furthermore, since in view of the vehicle body inclination angle theta ₁ and active weight portion position lambda _S indicates the attitude of the vehicle body is estimated the step lifting torque tau _C, without a large error occurs, the step lifting torque tau _C with extremely high precision Can be estimated.

なお、本実施の形態は、段差を上るときだけでなく、段差を降りるときにも有効であることを注記する。段差昇降トルクの付与によって段差降下時の車両の加速を抑えるのと共に、搭乗部１４を後方に移動させることにより車体を直立に保持する。これは、以降で説明する他の実施の形態でも同様である。   Note that this embodiment is effective not only when climbing a step, but also when descending a step. The acceleration of the vehicle when the step is lowered is suppressed by applying the step lifting torque, and the vehicle body is held upright by moving the riding portion 14 backward. The same applies to other embodiments described below.

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車両の制御システムの構成を示すブロック図、図１３は本発明の第２の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。   FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the vehicle control system in the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a schematic diagram showing the operation in raising and lowering the step of the vehicle in the second embodiment of the present invention. .

前記第１の実施の形態においては、搭乗部１４が、車両１０の前後方向に本体部１１に対して相対的に並進可能となるように取り付けられ、能動重量部として機能する。この場合、能動重量部モータ６２を備える移動機構が配設され、これにより搭乗部１４を並進させるので、構造の複雑化、コストや重量の増加と共に、制御システムも複雑化する。また、前記第１の実施の形態は、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することは不可能である。   In the first embodiment, the riding part 14 is attached so as to be able to translate relative to the main body part 11 in the front-rear direction of the vehicle 10 and functions as an active weight part. In this case, a moving mechanism including the active weight motor 62 is disposed, and thereby the riding section 14 is translated, so that the control system is complicated as the structure becomes complicated and the cost and weight increase. The first embodiment cannot be applied to an inverted vehicle that does not have a moving mechanism for moving the riding section 14.

そこで、本実施の形態においては、搭乗部１４を移動させる移動機構が省略されている。また、図１２に示されるように、制御システムからも、能動重量部制御システム６０が省略され、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２が省略されている。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。   Therefore, in the present embodiment, a moving mechanism for moving the riding section 14 is omitted. Also, as shown in FIG. 12, the active weight part control system 60 is omitted from the control system, and the active weight part control ECU 23, the active weight part sensor 61, and the active weight part motor 62 are omitted. Since the configuration of other points is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

そして、本実施の形態においては、図１３に示されるように、段差を昇降する際には、段差を昇降するための駆動輪１２に付与する駆動トルク、すなわち、段差昇降トルクの反作用として車体に作用する反トルクとしての車体傾斜トルクに対し、車体を段差昇降トルクに応じた角度だけ段差の上段方向に傾けることにより、車体傾斜トルクを重力の作用で打ち消してバランスを保つようになっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 13, when raising and lowering the step, the driving torque applied to the drive wheel 12 for raising and lowering the step, that is, the reaction to the step raising and lowering torque is applied to the vehicle body. By tilting the vehicle body in the upper direction of the step by an angle corresponding to the step lifting torque with respect to the vehicle body tilting torque acting as an anti-torque, the vehicle body tilting torque is canceled by the action of gravity to maintain a balance.

なお、「背景技術」の項でも説明したように、例えば、段差に乗り上げるとき、必要な駆動トルクを駆動輪に付与すると、その反作用が車体に働くので、車体が段差と逆の方向、すなわち、段差の下段方向に大きく傾いてしまう。一方、車体の姿勢を直立に維持しようとすると、必要な駆動トルクを駆動輪に付与することができないので、段差に乗り上げることができなくなってしまう。また、段差を降りるときにも同様の現象が発生し、車体が前方に傾いてしまう。   In addition, as described in the section of “Background Art”, for example, when a required driving torque is applied to the driving wheel when riding on a step, the reaction acts on the vehicle body, so that the vehicle body is in a direction opposite to the step, that is, It will be greatly inclined in the lower direction of the step. On the other hand, if the posture of the vehicle body is to be maintained upright, the necessary driving torque cannot be applied to the driving wheels, so that it is impossible to ride on the step. In addition, the same phenomenon occurs when getting down the step, and the vehicle body tilts forward.

これに対し、本実施の形態においては、段差の高さに適した角度だけ車体を段差の上段方向に意図的に傾けるので、段差の昇降の際にも、安定した車体の姿勢を保つことができ、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。   In contrast, in the present embodiment, the vehicle body is intentionally tilted in the upper direction of the step by an angle suitable for the height of the step, so that a stable body posture can be maintained even when the step is raised or lowered. It is possible to travel safely and comfortably in places with steps.

次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要及び目標走行状態の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、状態量の取得処理、段差昇降トルクの決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理についてのみ説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。   Next, details of the traveling and posture control processing in the present embodiment will be described. Note that the outline of the travel and attitude control process and the determination process of the target travel state are the same as those in the first embodiment, so the description is omitted, the state quantity acquisition process, the step elevation torque determination process, Only the target vehicle body attitude determination process and the actuator output determination process will be described. First, the state quantity acquisition process will be described.

図１４は本発明の第２の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。

FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the state quantity acquisition process in the second embodiment of the present invention.

次に、段差昇降トルクの決定処理について説明する。   Next, the step elevation torque determination process will be described.

図１５は本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the step elevation torque determination process in the second embodiment of the present invention.

段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτ_D を推定する（ステップＳ２−１１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式（８）により、段差抵抗トルクτ_D を推定する。 In the step elevation torque determination process, the main control ECU 21 estimates the step resistance torque τ _D (step S2-11). 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 step resistance torque τ _D is estimated from equation (8).

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτ_C を決定する（ステップＳ２−１２）。この場合、推定した段差抵抗トルクτ_D の値を段差昇降トルクτ_C の値とする。すなわち、τ_C ＝τ_D とする。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the step elevation torque τ _C (step S2-12). In this case, the estimated value of the step resistance torque τ _D is set as the value of the step lifting torque τ _C. That is, τ _C = τ _D.

このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度及び車体傾斜角加速度に基づいて段差抵抗トルクを推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体姿勢の変化を示す車体傾斜角加速度も考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体姿勢の変化を考慮している。   Thus, in the present embodiment, the step resistance torque is estimated based on the driving torque output from the driving motor 52, the driving wheel rotation angular acceleration and the vehicle body inclination angular 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 indicating the change in the vehicle body posture is considered. That is, the change in the vehicle body posture, which is a characteristic element of a vehicle using the posture control of the inverted pendulum, that is, the so-called inverted vehicle 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段差抵抗トルクを推定するため、特に車体の姿勢が大きく変化するとき、段差抵抗トルクの推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度を考慮して段差抵抗トルクを推定するので、大きな誤差が生じることがなく、高い精度で段差抵抗トルクを推定することができる。   Conventionally, since the step resistance torque 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 step resistance torque especially when the posture of the vehicle body changes greatly. However, in the present embodiment, the step resistance torque is estimated in consideration of the vehicle body inclination angle acceleration indicating the change in the posture of the vehicle body, so that a large error does not occur and the step resistance torque can be estimated with high accuracy. it can.

また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に変化する段差抵抗トルクを常に推定している。例えば、段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。そこで、本実施の形態においては、段差昇降状態と共に変化する段差抵抗トルクの推定をリアルタイムで行い、その値を常に更新することで、常に段差の昇降動作に適した段差昇降トルクを付与するようになっている。   In the present embodiment, the step resistance torque that changes during the step-up / down operation is always estimated. For example, if a constant drive torque is applied to the drive wheels 12 during the step-up / down operation, the vehicle 10 may be unnecessarily accelerated / decelerated immediately before the end of the lift. This is because, for example, when riding on a step, the step resistance torque decreases as the vehicle 10 climbs the step. Therefore, in this embodiment, the step resistance torque that changes with the step elevation state is estimated in real time, and the value is constantly updated so that the step elevation torque suitable for the step elevation operation is always applied. It has become.

なお、前記第１の実施の形態と同様に、段差抵抗トルクの推定値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。   As in the first embodiment, a high-frequency component of the estimated value can be removed by applying a low-pass filter to the estimated value of the step resistance torque. 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、慣性力のみを考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを、副次的な影響として考慮してもよい。   In the present embodiment, only the inertial force is considered, but the rolling resistance of the drive wheel 12, the viscous resistance due to the friction of the rotating shaft, the air resistance acting on the vehicle 10, etc. are secondary effects. You may consider it.

また、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。   Further, a more accurate nonlinear model may be used, or a model for vehicle body tilt 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１６は本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart showing the operation of target body posture determination processing in the second embodiment of the present invention.

目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、段差昇降トルクの決定処理によって取得された段差昇降トルクτ_C とに基づき、次の式（９）により、車体傾斜角の目標値を決定する。 In the determination process of the target vehicle body posture, the main control ECU 21 first determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S4-11). In this case, based on the target value of the vehicle acceleration determined by the target travel state determination process and the step lift torque τ _C acquired by the step lift torque determination process, the vehicle body inclination angle is expressed by the following equation (9). Determine the target value.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−１２）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することにより、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値を算出する。   Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S4-12). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.

このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、段差抵抗トルクτ_D に応じた段差昇降トルクτ_C に伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角の目標値を決定する。 Thus, 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 acting on the vehicle body with the step lifting torque τ _C corresponding to the step resistance torque τ _D. The target value of the vehicle body posture, that is, the target value of the vehicle body tilt angle is determined in consideration of the counter torque.

このとき、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が加速するとき及び段差を上るときには車体を前方へ傾ける。また、車両１０が減速するとき及び段差を下るときには車体を後方へ傾ける。   At this time, the center of gravity of the vehicle body is moved so as to cancel the vehicle body tilt torque by the action of gravity. For example, when the vehicle 10 accelerates and climbs a step, the vehicle body is tilted forward. Further, when the vehicle 10 decelerates and descends a step, the vehicle body is tilted backward.

なお、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデル又は粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。   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１７は本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the actuator output determination process in the second 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、アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ５−１１）。この場合、目標値と段差昇降トルクτ_C とから、前記第１の実施の形態において説明した前記式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定する。 In the actuator output determination process, the main control ECU 21 first determines the feedforward output of the actuator (step S5-11). In this case, the feedforward output of the drive motor 52 is determined from the target value and the step elevation torque τ _{C according} to the equation (4) described in the first embodiment.

前記式（４）に表されるように、段差抵抗トルクτ_D に応じた段差昇降トルクτ_C を自動的に追加することにより、段差の昇降の際にも、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、平地と同様の操縦操作で段差を乗り降りすることができる。また、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、段差の昇降の際に、車両１０が不必要に加減速することがない。 As shown in the above equation (4), by automatically adding a step lifting torque τ _C corresponding to the step resistance torque τ _D , the same control feeling as on the flat ground is provided even when the step is raised or lowered can do. That is, it is possible to get on and off the level difference by the same steering operation as that on the flat ground. In addition, the vehicle 10 is not unnecessarily accelerated or decelerated when the level difference is raised or lowered with respect to a certain steering operation of the joystick 31.

なお、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現するが、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。   In the present embodiment, more accurate control is realized by theoretically giving a feedforward output, but the feedforward output can be omitted if 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、アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ５−１２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、次の式（１０）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定する。   Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of the actuator (step S5-12). In this case, the feedback output of the drive motor 52 is determined by the following equation (10) from the deviation between each target value and the actual state quantity.

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、Ｋ_W2及びＫ_W3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 a simpler control, some of the feedback gains excluding K _W2 and K _W3 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、要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−１３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信する。   Finally, the main control ECU 21 gives a command value to the element control system (step S5-13). 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 as a drive torque command value.

このように、本実施の形態においては、車体を段差の上段方向に傾けて、段差の昇降の際にバランスを保つことができる。したがって、搭乗部１４を移動させる移動機構を有していない倒立型車両に適用することができ、構造及び制御システムを簡素化することで、安価で軽量な倒立型車両でも安定した段差の乗り降りを実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the vehicle body can be tilted in the upper direction of the step to maintain the balance when the step is raised or lowered. Therefore, it can be applied to an inverted vehicle that does not have a moving mechanism for moving the riding section 14, and the structure and the control system are simplified, so that stable and low-level ingress and egress can be achieved even on an inexpensive and lightweight inverted vehicle. Can be realized.

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１８は本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図、図１９は本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図、図２０は本発明の第３の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１８において、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、図１９において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す図である。   FIG. 18 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle according to the third embodiment of the present invention, showing a state where a step is detected before the step, and FIG. 19 is a vehicle according to the third embodiment of the present invention. FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system according to a third embodiment of the present invention. 18, (b) is an enlarged view of the main part of (a), and (a) to (c) in FIG. 19 show a series of operations.

段差の昇降動作中に一定の駆動トルクを駆動輪１２に付与すると、昇降終了直前に、車両１０が不必要に加減速してしまうことがある。これは、例えば、段差に乗り上げる場合、車両１０が段差を上るのと共に段差抵抗トルクが小さくなるためである。   If a constant driving torque is applied to the drive wheels 12 during the step-up / down operation, the vehicle 10 may unnecessarily accelerate / decelerate immediately before the end of the step-up / down operation. This is because, for example, when riding on a step, the step resistance torque decreases as the vehicle 10 climbs the step.

そこで、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差をセンサによって検出し、該センサによって計測した段差の位置と高さ、及び、段差の昇降状態に相当する駆動輪回転角に応じて、段差昇降トルクを変化させるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, a step in the traveling direction of the vehicle 10 is detected by a sensor, and the position and height of the step measured by the sensor and the rotation angle of the driving wheel corresponding to the raised / lowered state of the step are determined. The step lifting torque is changed.

そのため、本実施の形態において、車両１０は、図１８に示されるように、段差計測センサとしての距離センサ７１を有する。該距離センサ７１は、例えば、レーザ光を利用したものであるが、いかなる種類のセンサであってもよい。図１８に示される例においては、２つの距離センサ７１が、互いに前後に離れて、搭乗部１４の下面に配設され、各々が下面から前方及び後方の路面までの距離を計測する。そして、各距離センサ７１の計測値の変化から、路面の段差を検出し、検出した段差の位置及び高さを取得することができる。望ましくは、一方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも前方に位置し、他方の距離センサ７１が駆動輪１２の路面に接地する部位よりも後方に位置するように配設される。このように、２つの距離センサ７１が駆動輪１２の接地点から前後に離れた位置において路面までの距離を計測するので、車両１０の前後の段差を検出することができる。   Therefore, in the present embodiment, the vehicle 10 includes a distance sensor 71 as a step measurement sensor, as shown in FIG. The distance sensor 71 uses, for example, laser light, but may be any type of sensor. In the example shown in FIG. 18, two distance sensors 71 are disposed on the lower surface of the riding section 14 so as to be separated from each other in the front-rear direction, and each measures the distance from the lower surface to the front and rear road surfaces. And the level | step difference of a road surface can be detected from the change of the measured value of each distance sensor 71, and the position and height of the detected level | step difference can be acquired. Desirably, one distance sensor 71 is disposed in front of a portion of the driving wheel 12 that contacts the road surface, and the other distance sensor 71 is disposed rearward of a portion of the driving wheel 12 that contacts the road surface. Is done. Thus, since the two distance sensors 71 measure the distance to the road surface at a position away from the contact point of the drive wheel 12, the step difference between the front and rear of the vehicle 10 can be detected.

また、車両１０は、図２０に示されるように、距離センサ７１を含む段差計測システム７０を有する。そして、距離センサ７１は、前後の２点において、路面までの距離としての対地距離を検出して主制御ＥＣＵ２１に送信する。   Moreover, the vehicle 10 has a level difference measurement system 70 including a distance sensor 71 as shown in FIG. Then, the distance sensor 71 detects the ground distance as the distance to the road surface at two points on the front and rear sides, and transmits it to the main control ECU 21.

これにより、例えば、段差に乗り上げる場合、図１９に示されるように、車両１０が上昇するのに応じて搭乗部１４の移動量、段差に乗り上げるための駆動トルク等を変化させ、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができる。   Thus, for example, when riding on a step, as shown in FIG. 19, the amount of movement of the riding section 14, the driving torque for riding on the step, etc. are changed as the vehicle 10 rises, thereby stabilizing the vehicle body posture. And travel control can be performed.

次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、目標走行状態の決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、段差昇降トルクの決定処理についてのみ説明する。   Next, details of the traveling and posture control processing in the present embodiment will be described. The outline of the travel and attitude control process, the state quantity acquisition process, the target travel state determination process, the target vehicle body attitude determination process, and the actuator output determination process are the same as those in the first embodiment. The description will be omitted, and only the process for determining the step lifting torque will be described.

図２１は本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２２は本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２３は本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図、図２４は本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図、図２５は本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 21 is a diagram showing a geometric condition when measuring an ascending step according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a step ascending / descending resistivity of the ascending step according to the third embodiment of the present invention. FIG. 23 is a diagram showing a geometric condition when measuring a down step in the third embodiment of the present invention, and FIG. 24 is a down view in the third embodiment of the present invention. The figure which shows the change of the level | step difference raising / lowering resistivity of a level | step difference, FIG. 25: is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the level | step difference raising / lowering torque in the 3rd Embodiment of this invention.

段差昇降トルクの決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、距離センサ７１の計測値を取得する（ステップＳ２−２１）。この場合、前後２つの距離センサ７１から対地距離の計測値を取得する。   In the step elevation torque determination process, the main control ECU 21 first acquires the measurement value of the distance sensor 71 (step S2-21). In this case, the measured value of the ground distance is acquired from the two front and rear distance sensors 71.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差の位置と高さとを決定する（ステップＳ２−２２）。この場合、各距離センサ７１から取得した対地距離の時間履歴と、車体傾斜角θ₁ と、搭乗部１４の位置、すなわち、能動重量部位置λ_S とに基づき、段差の位置と高さとを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the position and height of the step (step S2-22). In this case, determined by the time history of the ground distance obtained from the distance sensors 71, the vehicle body inclination angle theta _1, the position of the riding section 14, i.e., based on the active weight portion position lambda _S, the position and height of the step To do.

続いて、主制御ＥＣＵ２１は、段差抵抗トルクτ_D を決定する（ステップＳ２−２３）。この場合、段差抵抗トルクτ_D を、次の式（１１）により算出する。
τ_D ＝ξτ_D,Max ・・・式（１１）
ここで、τ_D,Max は最大段差抵抗トルクであり、ξは段差昇降抵抗率である。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the step resistance torque τ _D (step S2-23). In this case, the step resistance torque τ _D is calculated by the following equation (11).
τ _D = ξτ _{D, Max} (11)
Here, τ _{D, Max} is the maximum step resistance torque, and ξ is the step elevation resistance.

図２１に示されるように、段差が上り、すなわち、昇段である場合、最大段差抵抗トルクτ_D,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１２）及び（１３）で表される。なお、図２１において、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さである。昇段の場合、Ｈはゼロ以上となる。 As shown in FIG. 21, when the step is ascending, that is, ascending, the maximum step resistance torque τ _{D, Max} and the step elevation resistivity ξ are expressed by the following equations (12) and (13). In FIG. 21, X is the distance to the step when the step is detected, and H is the height of the step. In the case of ascending stage, H is zero or more.

なお、η₀ は、仮想登坂角であり、段差を上るために必要な駆動輪回転角に相当する。また、θ_W,S は駆動輪１２が段差に接触した時点の駆動輪回転角であり、θ_W,0 は段差を検出した時点の駆動輪回転角である。さらに、Δθ_W は段差接触以降の駆動輪回転角（相対駆動輪回転角）であり、その値は、駆動輪１２が段差に接触した時点でゼロになる。 In addition, η ₀ is a virtual climbing angle and corresponds to a driving wheel rotation angle necessary for climbing a step. Θ _{W, S} is the driving wheel rotation angle when the driving wheel 12 contacts the step, and θ _{W, 0} is the driving wheel rotation angle when the step is detected. Further, Δθ _W is the driving wheel rotation angle (relative driving wheel rotation angle) after the step contact, and the value becomes zero when the driving wheel 12 contacts the step.

そして、段差抵抗トルクτ_D の値は、図２２に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最大値であるτ_D,Max となり、昇段中に徐々に減少し、昇段を終了した時点で最小値であるゼロになる。 Then, the value of the step resistance torque τ _D changes as shown in FIG. That is, the maximum value τ _{D, Max} is reached when the drive wheel 12 contacts the step, gradually decreases during the ascending step, and becomes the minimum value of zero when the ascending step ends.

また、図２３に示されるように、段差が下り、すなわち、降段である場合、最大段差抵抗トルクτ_D,Max 及び段差昇降抵抗率ξは、次の式（１４）及び（１５）で表される。なお、図２３においても、Ｘは段差検出時における段差までの距離であり、Ｈは段差の高さであるが、降段の場合、Ｈはゼロ未満、すなわち、マイナスとなる。 As shown in FIG. 23, when the step is down, that is, when the step is down, the maximum step resistance torque τ _{D, Max} and the step elevation resistivity ξ are expressed by the following equations (14) and (15). Is done. In FIG. 23, X is the distance to the step when detecting the step, and H is the height of the step, but in descending step, H is less than zero, that is, minus.

そして、段差抵抗トルクτ_D の値は、図２４に示されるように変化する。すなわち、駆動輪１２が段差に接触した時点で最小値であるゼロであり、降段中に徐々に減少し、降段を終了する時点の直前で最大値であるτ_D,Max となる。 Then, the value of the step resistance torque τ _D changes as shown in FIG. That is, the minimum value is zero when the driving wheel 12 contacts the step, gradually decreases during the descending step, and reaches the maximum value τ _{D, Max} immediately before the end of the descending step.

最後に、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降トルクτ_C を決定する（ステップＳ２−２４）。この場合、推定した段差抵抗トルクτ_D の値を段差昇降トルクτ_C の値とする。すなわち、τ_C ＝τ_D とする。 Finally, the main control ECU 21 determines the step elevation torque τ _C (step S2-24). In this case, the estimated value of the step resistance torque τ _D is set as the value of the step lifting torque τ _C. That is, τ _C = τ _D.

このように、段差昇降トルクの決定処理においては、段差の高さＨに応じて段差抵抗トルクτ_D の大きさを変えるようになっている。つまり、段差の高さＨの値が大きいほど段差抵抗トルクτ_D の値を大きくする。 As described above, in the step elevation torque determination process, the step resistance torque τ _D is changed in accordance with the step height H. That is, the value of the step resistance torque τ _D is increased as the value of the step height H is increased.

また、車両１０の段差昇降状態に応じて段差抵抗トルクτ_D の大きさを変えるようになっている。つまり、駆動輪回転角θ_W から車両１０の昇降状態を推定し、段差昇降抵抗率ξの値を変化させる。これにより、車両１０の速度変化にも対応することができる。 Further, the magnitude of the step resistance torque τ _D is changed in accordance with the step elevation state of the vehicle 10. That is, the elevation state of the vehicle 10 is estimated from the drive wheel rotation angle θ _W and the value of the step elevation resistivity ξ is changed. Thereby, it is possible to cope with a speed change of the vehicle 10.

具体的には、段差を上る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ以上の場合、駆動輪回転角θ_W の増加とともに、段差抵抗トルクτ_D （段差昇降抵抗率ξ）を減少させる。これは、段差を上るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが減少するからである。 Specifically, when climbing the step, that is, when the height H of the step is equal to or greater than zero, the step resistance torque τ _D (step elevation resistivity ξ) is decreased as the drive wheel rotation angle θ _W increases. This is because the driving torque required to support the vehicle 10 decreases as the level difference is increased.

一方、段差を下る場合、すなわち、段差の高さＨがゼロ未満の場合、駆動輪回転角θ_W の増加とともに、段差抵抗トルクτ_D （段差昇降抵抗率ξ）を増加させる。これは、段差を下るにつれて、車両１０を支持するために必要な駆動トルクが増加するからである。 On the other hand, when descending the step, that is, when the height H of the step is less than zero, the step resistance torque τ _D (step elevation resistivity ξ) is increased as the drive wheel rotation angle θ _W increases. This is because the driving torque required to support the vehicle 10 increases as the level difference is lowered.

これにより、段差昇降時における車両１０の走行状態を安定的に制御することができる。   Thereby, the driving | running | working state of the vehicle 10 at the time of level | step difference raising / lowering can be controlled stably.

なお、本実施の形態においては、車両１０の前方に位置する段差に前進して突入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して突入した場合についても、同様の制御を実施することができる。   In the present embodiment, only the case where the vehicle 10 moves forward and enters the step located in front of the vehicle 10 has been described. However, the same applies to the case where the vehicle 10 moves backward and enters the step located behind the vehicle 10. Control can be implemented.

また、本実施の形態においては、段差の昇降動作中に距離センサ７１を使用しない場合について説明したが、車両１０の段差昇降状態をより正確に把握するために、距離センサ７１の計測値を利用することもできる。これにより、駆動輪１２がスリップしても安定した制御を行うことが可能となる。   In the present embodiment, the case where the distance sensor 71 is not used during the step-up / down operation is described. However, in order to grasp the step-up / down state of the vehicle 10 more accurately, the measurement value of the distance sensor 71 is used. You can also Thereby, stable control can be performed even if the drive wheel 12 slips.

さらに、本実施の形態においては、段差昇降抵抗率ξの決定式に不連続な関数を使用した場合について説明したが、不連続部分を連続に修正した関数を使用することもできる。また、不連続部分における制御のチャタリング又は車両動作のハンチングを防止するために、ヒステリシス制御（例えば、２つの閾値を設定し、駆動輪１２の回転方向に応じて閾値を変える制御）を導入してもよい。   Further, in the present embodiment, the case where a discontinuous function is used in the determination formula of the step elevation resistivity ξ has been described, but a function in which the discontinuous portion is continuously corrected can also be used. In addition, in order to prevent control chattering or vehicle operation hunting at discontinuous portions, hysteresis control (for example, control in which two threshold values are set and the threshold value is changed according to the rotation direction of the drive wheels 12) is introduced. Also good.

さらに、本実施の形態においては、非線形の力学モデルに基づく決定式を使用した場合について説明したが、簡略化のために、線形近似した式を使用してもよい。また、駆動輪１２の変形、転がり摩擦、スリップ条件等を考慮した、より高度な決定式を使用してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the case of using a determinant based on a non-linear dynamic model has been described. However, for the sake of simplicity, a linear approximation formula may be used. Further, a more advanced determination formula that considers deformation of the drive wheel 12, rolling friction, slip conditions, and the like may be used.

このように、本実施の形態においては、車両１０の進行方向の段差を距離センサ７１によって検出し、該距離センサ７１によって計測した段差の位置及び高さＨ並びに駆動輪回転角θ_W に応じて、段差昇降トルクτ_C の値を変化させるようになっている。したがって、段差の昇降時にも車体の倒立姿勢を安定に保つことができる。これにより、車両１０は、段差のある場所でも安全に、かつ、快適に走行することができる。 As described above, in the present embodiment, the step in the traveling direction of the vehicle 10 is detected by the distance sensor 71, and according to the position and height H of the step measured by the distance sensor 71 and the driving wheel rotation angle θ _W. The value of the step elevation torque τ _C is changed. Therefore, the inverted posture of the vehicle body can be kept stable even when the step is raised or lowered. Thereby, the vehicle 10 can drive | work safely and comfortably also in the place with a level | step difference.

なお、本実施の形態においては、２つの距離センサ７１によって段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測した場合について説明したが、他の装置や方法を使用することもできる。例えば、カメラによって車両１０の進行方向の画像を取得し、取得した画像を解析することによって、段差の検出、並びに、段差の位置及び高さＨを計測してもよい。また、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して車両１０の位置を取得する車両位置取得システムと、路面と段差に関する情報を含む地図データとに基づいて、車両１０の周囲に存在する段差の情報を取得してもよい。   In the present embodiment, the case where a step is detected and the position and height H of the step are measured by the two distance sensors 71 has been described. However, other devices and methods can be used. For example, the detection of the step and the position and height H of the step may be measured by acquiring an image of the traveling direction of the vehicle 10 with a camera and analyzing the acquired image. Further, for example, based on a vehicle position acquisition system that acquires the position of the vehicle 10 using GPS (Global Positioning System), and map data that includes information on the road surface and the level difference, the level difference that exists around the vehicle 10 is determined. Information may be acquired.

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２６は本発明の第４の実施の形態における段差乗り上げ時の車体と段差の幾何学的関係を示す図、図２７は本発明の第４の実施の形態における目標状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。   FIG. 26 is a diagram showing the geometric relationship between the vehicle body and the step when riding on the step in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 27 shows the operation of the target state determination process in the fourth embodiment of the present invention. It is a flowchart to show.

車両１０が高い段差を上り下りする場合、段差が高すぎて上りきれなかった場合、急加速しながら段差を上ったり急減速しながら段差を下ったりするような動作を乗員１５がジョイスティック３１によって指令した場合などにおいて、車体が大きく傾いたり、乗員１５が不自然と感じるような車両１０の加減速が生じたりすることがある。   When the vehicle 10 goes up and down a high step, if the step is too high to go up, the occupant 15 uses the joystick 31 to move up and down the step while rapidly accelerating or down the step while rapidly decelerating. When the command is given, the vehicle body may be greatly inclined, or the vehicle 10 may be accelerated or decelerated so that the occupant 15 feels unnatural.

このような現象は、乗員１５がジョイスティック３１によって要求する車両加速度の目標値が、その限界を超えた値、すなわち、実現不能な値である場合、想定される車両１０の状態と実際の車両１０の状態との差が大きくなり、実際の状態に適した車両走行状態及び車体姿勢の制御が実行されない場合に発生する。   Such a phenomenon occurs when the vehicle acceleration target value requested by the occupant 15 with the joystick 31 exceeds a limit, that is, an unrealizable value, and the state of the vehicle 10 assumed and the actual vehicle 10. This occurs when the vehicle running state and the vehicle body posture control suitable for the actual state are not executed.

また、車両加速度の限界値は、車両走行性能の限界と車体姿勢制御の限界とによって決定され、それぞれの限界は段差に応じて変化する。車両走行性能の限界は、段差の昇降又は加減速に必要な駆動トルクの限界値に相当し、車両走行性能の限界に基づく車両加速度の限界値は、段差抵抗トルクに応じて変化する。また、車体姿勢制御の限界は、段差の昇降又は加減速に必要な駆動トルクに伴って車体に作用する反トルク、及び、加減速に伴って車体に作用する慣性力に対して、車体姿勢を保持するために必要な車体重心移動量（車体傾斜角と能動重量部移動量）の限界に相当し、車体姿勢制御の限界に基づく車両加速度の限界値は、段差抵抗トルク及び段差高さに応じて変化する。   Further, the limit value of the vehicle acceleration is determined by the limit of the vehicle running performance and the limit of the vehicle body attitude control, and each limit changes according to the step. The limit of the vehicle running performance corresponds to the limit value of the driving torque necessary for raising or lowering the step or accelerating / decelerating, and the limit value of the vehicle acceleration based on the limit of the vehicle running performance changes according to the step resistance torque. In addition, the limit of vehicle body posture control is that the vehicle body posture is controlled against the counter-torque that acts on the vehicle body with the drive torque required for step up / down or acceleration / deceleration, and the inertial force that acts on the vehicle body with acceleration / deceleration. It corresponds to the limit of the vehicle body center of gravity movement amount (vehicle body inclination angle and active weight portion movement amount) necessary for holding, and the vehicle acceleration limit value based on the vehicle body attitude control limit depends on the step resistance torque and step height Change.

例えば、高い段差を上がる場合、大きな段差抵抗トルクに比べて駆動モータ５２の最大トルクが低い場合、駆動モータ５２が最大トルクを発生させても、車両１０は減速する。すなわち、車両加速度は、車両走行性能の限界により、ある負の値を上限として制限される。また、大きな段差抵抗トルクに対抗する段差昇降トルクを発生させたとき、その反作用として車体に作用する反トルクを打ち消すために、車体の重心を前方に大きく移動させる必要があるが、能動重量部の前方への移動量には車体構造上の限界があり、また、車体の前方への傾斜は路面との接触を回避するために制限される。特に、段差が高い場合には、その段差との接触を避ける必要があるため、車体傾斜はより厳しく制限される。したがって、車体の重心移動による重力トルクだけではなく、車両１０を減速させ、減速に伴う慣性力によって反トルクに対抗する必要がある。すなわち、車両加速度は、車体姿勢制御の限界により、ある負の値を上限として制限される。   For example, when going up a high step, when the maximum torque of the drive motor 52 is lower than the large step resistance torque, the vehicle 10 decelerates even if the drive motor 52 generates the maximum torque. That is, the vehicle acceleration is limited to a certain negative value as the upper limit due to the limit of the vehicle running performance. In addition, when a step lifting torque that opposes a large step resistance torque is generated, it is necessary to largely move the center of gravity of the vehicle body forward in order to counteract the reaction torque that acts on the vehicle body as a reaction, The amount of forward movement has a limit on the vehicle body structure, and the forward inclination of the vehicle body is limited in order to avoid contact with the road surface. In particular, when the level difference is high, it is necessary to avoid contact with the level difference, so that the vehicle body inclination is more severely limited. Therefore, it is necessary to counter the counter-torque not only by the gravity torque due to the movement of the center of gravity of the vehicle body but also by decelerating the vehicle 10 and by the inertial force accompanying the deceleration. That is, the vehicle acceleration is limited to a certain negative value as the upper limit due to the limit of the vehicle body posture control.

したがって、高い段差の昇降時においても安定した車両動作を実現するためには、段差によって複雑に変化する車両加速度の限界値を適切に評価し、その限界値により車両加速度の目標値を適切に制限する必要がある。   Therefore, in order to realize stable vehicle operation even when moving up and down a high step, the limit value of vehicle acceleration that changes in a complicated manner due to the step is appropriately evaluated, and the target value of vehicle acceleration is appropriately limited by the limit value. There is a need to.

そこで、本実施の形態では、段差昇降時において、段差抵抗トルクに基づいて車両走行性能の限界と車体姿勢制御の限界を評価し、それらに応じて車両加速度の限界値を決定し、その限界値で車両加速度の目標値を制限する。なお、車体姿勢制御の限界を評価するときには、段差の存在による車体傾斜角可変域の変化を考慮する。   Therefore, in the present embodiment, during the elevation of the step, the limit of the vehicle running performance and the limit of the vehicle body posture control are evaluated based on the step resistance torque, and the limit value of the vehicle acceleration is determined according to them, and the limit value is determined. To limit the target value of vehicle acceleration. When evaluating the limit of the vehicle body posture control, a change in the vehicle body tilt angle variable region due to the presence of a step is taken into consideration.

これにより、車両１０が高い段差に進入した場合であっても、常に安定した車両動作を維持することができ、乗員１５にとって安全で快適な走行を実現することができる。   Thereby, even when the vehicle 10 enters a high step, stable vehicle operation can always be maintained, and safe and comfortable travel for the occupant 15 can be realized.

次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、走行及び姿勢制御処理の概要、状態量の取得処理、段差昇降トルクの決定処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、目標走行状態の決定処理についてのみ説明する。   Next, details of the traveling and posture control processing in the present embodiment will be described. The outline of the travel and posture control processing, the state quantity acquisition processing, the step elevation torque determination processing, the target vehicle body posture determination processing, and the actuator output determination processing are the same as those in the first embodiment. The description will be omitted, and only the target running state determination process will be described.

まず、主制御ＥＣＵ２１は、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−３１）。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。   First, the main control ECU 21 acquires a steering operation amount (step S3-31). 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の操作量及び段差抵抗トルクに基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−３２）。この場合、次の式（１６）により、車両加速度の目標値α^* を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of vehicle acceleration based on the obtained operation amount of the joystick 31 and the step resistance torque (step S3-32). In this case, the vehicle acceleration target value α ^* is determined by the following equation (16).

また、α_Max 及びα_Min は、それぞれ、車両加速度の上限値及び下限値であり、次の式（１７）及び（１８）により決定される。 Α _Max and α _Min are the upper limit value and the lower limit value of the vehicle acceleration, respectively, and are determined by the following equations (17) and (18).

一方、前記式（１７）及び式（１８）における第２式及び第３式の条件式は、二つの許容範囲に重複域が存在しない、すなわち、二つの安定制御の両立が不可能である条件を意味する。この条件を満足する場合には、車体姿勢制御の限界の方を重視し、車体姿勢制御の限界に基づく許容範囲内で、かつ、車両走行性能の限界に基づく許容範囲に最も近い値を最適値と判断し、車両加速度の上限値と下限値を共にその最適値に設定することで、車両加速度の目標値を自動的に最適値に設定する。   On the other hand, the conditional expressions of the second expression and the third expression in the expressions (17) and (18) are such that there is no overlapping range in the two allowable ranges, that is, the two stable controls cannot be compatible. Means. When this condition is satisfied, the limit of the vehicle body attitude control is emphasized, and the optimum value is within the allowable range based on the limit of the vehicle body attitude control and closest to the allowable range based on the vehicle driving performance limit. And the vehicle acceleration target value is automatically set to the optimum value by setting both the upper limit value and the lower limit value of the vehicle acceleration to their optimum values.

車両走行性能の限界に基づく車両加速度の上限値α_Max,W 及び下限値α_Min,W は、それぞれ、次の式（１９）及び（２０）により決定される。 The upper limit value α _{Max, W} and the lower limit value α _{Min, W} of the vehicle acceleration based on the limit of the vehicle running performance are determined by the following equations (19) and (20), respectively.

なお、前記式（１９）及び（２０）における右辺第２項が車両走行性能へ段差が及ぼす影響を表す。段差抵抗トルクτ_D が正である場合、すなわち、前方の段差を上るときには、段差抵抗トルクτ_D の大きさに応じて車両加速度の上限値α_Max,W と下限値α_Min,W を共に低くし、段差抵抗トルクτ_D が負である場合、すなわち、前方の段差を下るときには、段差抵抗トルクτ_D の大きさに応じて車両加速度の上限値α_Max,W と下限値α_Min,W を共に高くする。 Note that the second term on the right side in the equations (19) and (20) represents the effect of the step on the vehicle running performance. When the step resistance torque τ _D is positive, that is, when climbing the front step, both the upper limit value α _{Max, W} and the lower limit value α _{Min, W} of the vehicle acceleration are lowered according to the magnitude of the step resistance torque τ _D. When the step resistance torque τ _D is negative, that is, when going down the front step, the upper limit value α _{Max, W} and the lower limit value α _{Min, W} of the vehicle acceleration are set according to the magnitude of the step resistance torque τ _D. Make both high.

また、Δθ_1,f 及びΔθ_1,b は、それぞれ、段差による前方車体傾斜角制限量及び後方車体傾斜角制限量であり、段差の無い路面における最大車体傾斜角と、段差昇降時に上段側の面に車体の下端が接触する車体傾斜角との差で定義される。すなわち、どの程度車体傾斜を抑えれば車体が段差に接触しないか、その車体傾斜角の低減量を表す。これらの値は幾何学的条件によって決定され、例えば、次の式（２５）及び（２６）のように表される。 Δθ _{1, f} and Δθ _{1, b} are the front vehicle body tilt angle limit amount and the rear vehicle body tilt angle limit amount due to the step, respectively, and the maximum vehicle body tilt angle on the road surface without the step and the upper side when the step is raised and lowered. It is defined as the difference from the vehicle body inclination angle at which the lower end of the vehicle body contacts the surface. That is, how much the vehicle body inclination is suppressed indicates how much the vehicle body does not come into contact with the step, and the reduction amount of the vehicle body inclination angle. These values are determined by geometric conditions, and are expressed as, for example, the following equations (25) and (26).

ここで、ｈは実質段差高さであり、段差昇降途中における駆動輪の底面（路面に平行で、駆動輪の下側で接する平面）と段差上面との距離を表す。また、ｌは車体傾斜中心から路面接触点までの距離であり、車体傾斜中心である車軸から、実際に車体が傾いたときに段差に最初に接触する車体表面の点までの距離（車軸に平行な方向の成分を除く）を表す。なお、図２６に示される例において、車両１０の搭乗部１４は、乗員１５の足を載置するステップ部１４ｄを備え、該ステップ部１４ｄの下端が路面接触点に相当する。なお、ｈは、段差抵抗トルクの値から推定することが可能であり、次の式（２７）により表される。
ｈ＝Ｒ_W （１−ｃｏｓη） ・・・式（２７）
ここで、ηは仮想登坂角であり、次の式（２８）により表される。 Here, h is the substantial step height, and represents the distance between the bottom surface of the drive wheel (a plane parallel to the road surface and in contact with the lower side of the drive wheel) and the top surface of the step in the middle of raising or lowering the step. Further, l is the distance from the vehicle body tilt center to the road surface contact point, and the distance from the axle that is the vehicle body tilt center to the point on the vehicle body surface that first contacts the step when the vehicle body actually tilts (parallel to the axle). Excluding components in any direction). In the example shown in FIG. 26, the riding part 14 of the vehicle 10 includes a step part 14d on which the foot of the occupant 15 is placed, and the lower end of the step part 14d corresponds to a road surface contact point. Note that h can be estimated from the value of the step resistance torque and is expressed by the following equation (27).
h = R _W (1−cos η) (27)
Here, η is a virtual uphill angle and is expressed by the following equation (28).

最後に、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Ｓ３−３３）。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Ｒ_W で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。 Finally, 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 S3-33). 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.

なお、ここでは、車両１０の前方に位置する段差に前進して進入した場合についてのみ説明したが、車両１０の後方に位置する段差に後進して進入する場合についても、同様の制御を実施することができる。   Here, only the case where the vehicle moves forward and enters the step located in front of the vehicle 10 has been described, but the same control is performed also when the vehicle moves backward and enters the step located behind the vehicle 10. be able to.

このようにして、目標走行状態の決定処理において、車両加速度の目標値及び駆動輪回転角速度の目標値が決定されると、次に実行される目標車体姿勢の決定処理において、前記車両加速度の目標値に対応する車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値が決定される。そして、次に実行されるアクチュエータ出力の決定処理において、目標走行状態の決定処理及び目標車体姿勢の決定処理において決定された各目標値を実現するのに必要なアクチュエータ、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力が決定される。   In this way, when the target value of the vehicle acceleration and the target value of the drive wheel rotation angular velocity are determined in the target travel state determination process, the target vehicle acceleration target is determined in the target body posture determination process to be executed next. The target value of the vehicle body posture corresponding to the value, that is, the target value of the active weight portion position and the target value of the vehicle body tilt angle are determined. Then, in the actuator output determination process to be executed next, the actuators necessary for realizing each target value determined in the target travel state determination process and the target vehicle body attitude determination process, that is, the drive motor 52 and the active The output of the weight part motor 62 is determined.

以上の方法により、車両１０がいかなる段差昇降状態にあっても、段差の影響を考慮した車両加速度の限界値で車両加速度の目標値を適切に制限することで、車両１０の走行状態や車体姿勢を安定に保つことができる。例えば、乗員１５が段差を上るように指令したが、段差が非常に高くて上りきれなかった場合でも、安定した車両動作を維持することができる。   According to the above method, even if the vehicle 10 is in any stepped up / down state, the target value of the vehicle acceleration is appropriately limited by the limit value of the vehicle acceleration considering the effect of the step, so Can be kept stable. For example, even when the occupant 15 instructs to climb a level difference, the level difference is very high and cannot be fully climbed, so that stable vehicle operation can be maintained.

以下に、本実施の形態による具体的な車両動作の例として、車両１０が緩やかに加速しながら高い段差に進入したが、駆動トルクの限界によって前記段差を上りきれなかった場合について説明する。   Hereinafter, as a specific example of vehicle operation according to the present embodiment, a case will be described in which the vehicle 10 enters a high step while gradually accelerating, but cannot reach the step due to a limit of driving torque.

図２８は本発明の第４の実施の形態における段差を上りきれなかった動作時の各状態量を示す図である。また、図２９は本発明の第４の実施の形態における段差を上りきれなかった動作時の段差昇降状態及び車体姿勢を示す図である。なお、図２８において、（ａ）は段差抵抗トルク、（ｂ）は車両加速度の目標値、（ｃ）は駆動輪回転角速度、（ｄ）は能動重量部位置の目標値を示す。また、図２９において、（ａ）〜（ｃ）は一連の動作を示す。   FIG. 28 is a diagram showing each state quantity during operation in which the step cannot be fully climbed in the fourth embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 29 is a figure which shows the level | step difference raising / lowering state and vehicle body attitude | position at the time of the operation | movement which could not go up the level | step difference in the 4th Embodiment of this invention. In FIG. 28, (a) shows the step resistance torque, (b) shows the target value of vehicle acceleration, (c) shows the driving wheel rotation angular velocity, and (d) shows the target value of the active weight part position. In FIG. 29, (a) to (c) show a series of operations.

本動作例では、車両１０が前進して段差に進入し、時刻ｔ＝ｔ₁ で段差の乗り上げを開始し、時刻ｔ＝ｔ₂ で最高地点に到達したが、駆動トルクの限界によってそれ以上前進することができずに降下を開始し、時刻ｔ＝ｔ₃ で再び下段に着地するまでの動作を示す。なお、本動作例は、減速に伴う慣性力が車体に及ぼす影響が、駆動トルクの反トルクが車体に及ぼす影響に比べて小さく、かつ、そのときに必要な車体重心の移動量が、車体の傾斜を伴うことなく、能動重量部の移動のみで達成することができる場合を想定している。 In this operation example, the vehicle 10 moves forward and enters the step, starts climbing the step at time t = t ₁ , and reaches the highest point at time t = t ₂ , but further advances due to the limit of the driving torque. The operation from the start of descent without being able to be made until reaching the lower stage again at time t = t ₃ is shown. In this operation example, the influence of the inertial force due to deceleration on the vehicle body is smaller than the influence of the counter torque of the drive torque on the vehicle body, and the required movement amount of the vehicle body center of gravity is The case where it can achieve only by movement of an active weight part, without inclining is assumed.

車両１０の駆動輪が段差に接触する前（ｔ＜ｔ₁ ）、乗員１５が一定のジョイスティック入力量を与えることで、図２８（ｂ）に示すような一定の車両加速度の目標値α^* ＝α_d ^* が設定される。そして、その目標状態を実現するように駆動トルクが付加されることで、図２８（ｃ）に示すように、車両１０は一定の加速度で加速する。同時に、図２８ （ｄ）に示すように、車両加速度の目標値に応じて能動重量部位置の目標値を適切に設定することで、加速に伴う慣性力や反トルクを、能動重量部が前方に移動することで発生する重力トルクによって打ち消し、安定した車体姿勢を維持することができる。 Before the driving wheel of the vehicle 10 comes into contact with the step (t <t ₁ ), the occupant 15 gives a constant joystick input amount, whereby a constant vehicle acceleration target value α ^* = as shown in FIG. α _d ^* is set. Then, the driving torque is applied so as to realize the target state, and as shown in FIG. 28 (c), the vehicle 10 is accelerated at a constant acceleration. At the same time, as shown in FIG. 28 (d), by appropriately setting the target value of the active weight part position according to the target value of the vehicle acceleration, the active weight part moves forward the inertial force and the counter-torque accompanying acceleration. It can be canceled by the gravitational torque generated by moving to, and a stable vehicle body posture can be maintained.

車両１０の駆動輪が段差に接触すると（ｔ＝ｔ₁ ）、図２８（ａ）に示すように、段 差抵抗トルクが急激に上昇する。この段差抵抗トルクが駆動トルク最大値を上回ると、図２８（ｂ）に示すように、乗員１５が段差接触前から車両加速度α_d ^* を指令し続けても、車両加速度の目標値は、車両走行性能の限界に基づく上限α_Max によって制限され、α^* ＝α_Max ＜α_d ^* となる。すなわち、乗員１５が加速を指令しても、主制御ＥＣＵ２１は車両１０の減速に相当する負の車両加速度の目標値を設定する。そして、図２８（ｃ）に示すように、その車両加速度の目標値と一致するように駆動トルクを発生させて駆動輪の減速を制御すると共に、図２８（ｄ）に示すように、減速を指令する車両加速度の目標値に応じて、その減速度に伴って車体を前方に傾けるように作用する慣性力を打ち消すように能動重量部を後方に移動させる能動重量部位置の目標値を設定する。このように、物理的に実現不可能な車両加速度α_d ^* ではなく、実現可能な車両加速度α_Max を目標値とすることで、通常走行時と同様に、適切な走行状態と車体姿勢の安定制御が自動的に実行される。 When the driving wheels of the vehicle 10 come into contact with the step (t = t ₁ ), the step resistance torque increases rapidly as shown in FIG. When the step resistance torque exceeds the maximum driving torque, as shown in FIG. 28 (b), even if the occupant 15 continues to command the vehicle acceleration α _d ^* before the step contact, the vehicle acceleration target value is It is limited by the upper limit α _Max based on the limit of running performance, and α ^* = α _Max <α _d ^* . That is, even if the occupant 15 commands acceleration, the main control ECU 21 sets a negative target value for vehicle acceleration corresponding to deceleration of the vehicle 10. Then, as shown in FIG. 28 (c), the drive torque is generated so as to coincide with the target value of the vehicle acceleration to control the deceleration of the drive wheel, and as shown in FIG. 28 (d), the deceleration is reduced. In accordance with the target vehicle acceleration target value, the target value of the active weight portion position for moving the active weight portion backward is set so as to cancel the inertial force that acts to tilt the vehicle body forward along with the deceleration. . In this way, by setting the realizable vehicle acceleration α _Max instead of the physically unrealizable vehicle acceleration α _d ^* as the target value, it is possible to stabilize the appropriate running state and body posture as in normal running. Control is automatically executed.

段差接触後、車両１０は、図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）に示すように、車両走行性能の限界に基づいて制限された車両加速度の目標値α^* ＝α_Max に従って減速し、段差の乗り上げを完遂する前に一時的に停止した（ｔ＝ｔ₂ ）後、駆動輪を逆方向に回転させながら段差を降下する。ちなみに、段差接触直後から段差抵抗トルクが徐々に減少しているのは、車両１０が段差を上るのに従って、実質的な段差高さ（乗り上げまでの残りの高さ）が小さくなるためである。 After the step contact, as shown in FIGS. 28 (b) and 28 (c), the vehicle 10 decelerates according to the vehicle acceleration target value α ^* = α _Max limited based on the limit of the vehicle running performance. After the vehicle is temporarily stopped (t = t ₂ ), the step is lowered while rotating the driving wheel in the reverse direction. Incidentally, the reason why the step resistance torque gradually decreases immediately after the step contact is that the substantial step height (the remaining height until the vehicle rides) becomes smaller as the vehicle 10 goes up the step.

車両１０が再び段差の下段に着地して段差から離れると（ｔ＝ｔ₃ ）、図２８（ａ）に示すような段差抵抗トルクの低下に伴い、図２８（ｂ）に示すように車両加速度の上限値α_Max が増加し、車両加速度の目標値の制限が緩和される。そして、乗員１５が要求する正の車両加速度の目標値α_d ^* に再び従い、段差からの降下に伴う後方への車両速度を低減させるのと同時に、その目標値に従って、能動重量部を前方に動かすように能動重量部位置の目標値を決定する。 When the vehicle 10 lands on the lower step of the step again and leaves the step (t = t ₃ ), the vehicle acceleration as shown in FIG. 28 (b) is accompanied by a decrease in the step resistance torque as shown in FIG. 28 (a). The upper limit value α _{Max of} is increased, and the restriction on the target value of vehicle acceleration is relaxed. Then, in accordance with the target value α _d ^* of the positive vehicle acceleration required by the occupant 15 again, the vehicle speed in the backward direction accompanying the descent from the step is reduced, and at the same time, the active weight part is moved forward according to the target value. The target value of the active weight portion position is determined so as to move.

このように、車両１０が段差を途中まで上った後に折り返して降下するような複雑な段差昇降状態においても、車両１０の走行状態と車体姿勢を安定に制御することができる。   Thus, even in a complicated step up and down state in which the vehicle 10 goes up the middle of the step and then descends and descends, the traveling state and the vehicle body posture of the vehicle 10 can be stably controlled.

このような制御を実現する別の手段の一つとして、例えば、段差が高くて上りきれなかった場合に、通常走行時の制御方法から別の特別な制御方法に切り換える手段があるが、段差昇降可否の誤判定、制御方法の切り換え時に運転者に与える違和感、制御アルゴリズム及びプログラムの煩雑化、制御方法を切り換える閾値付近で断続的に切換が繰り返される現象の発生など、その制御手段を導入することにより発生する課題も多い。   As another means for realizing such control, for example, there is a means for switching from a control method during normal driving to another special control method when the level difference is high and cannot be ascended. Introduce control means such as misjudgment of availability, uncomfortable feeling given to the driver when switching the control method, complication of the control algorithm and program, occurrence of a phenomenon where switching is repeated intermittently near the threshold for switching the control method There are also many problems caused by the problem.

これに対して、本実施の形態は、車両１０のいかなる段差昇降状態においても、通常走行時の制御に目標車両加速度の適切な制限を加えるだけで、車両１０の走行状態と車体姿勢を安定に制御することができる、かつ、簡単でロバストな制御を実現している。   On the other hand, in the present embodiment, the traveling state and the vehicle body posture of the vehicle 10 can be stabilized simply by adding an appropriate restriction on the target vehicle acceleration to the control during the normal traveling in any stepped state of the vehicle 10. It is possible to control, and simple and robust control is realized.

このように、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降時において、車両の段差昇降状態によって変化する車両加速度の限界値を正しく評価する。   In this way, the main control ECU 21 correctly evaluates the limit value of the vehicle acceleration that changes depending on the step elevation state of the vehicle during the step elevation.

具体的には、段差抵抗トルクに基づいて、車両加速度上限値と下限値を決定する。これにより、段差が車両動作に及ぼす影響を考慮し、段差昇降状態に応じた車両加速度制限値を設定することができる。   Specifically, the vehicle acceleration upper limit value and lower limit value are determined based on the step resistance torque. Accordingly, it is possible to set the vehicle acceleration limit value according to the stepped state in consideration of the effect of the step on the vehicle operation.

そして、車両走行性能の限界と車体姿勢制御の限界を考慮して、車両加速度限界値を決定する。すなわち、各々の限界について車両加速度限界値を求め、走行性能の限界及び車体姿勢制御の限界のうち、より厳しい条件の値を車両加速度段差昇降の限界値とする。具体的には、車両走行性能の限界による車両加速度上限値と車体姿勢制御の限界による車両加速度上限値を比較し、低い方を車両加速度上限値とする。また、車両走行性能の限界による車両加速度下限値と車体姿勢制御の限界による車両加速度下限値を比較し、高い方を車両加速度下限値とする。これにより、段差昇降中の走行状態と車体姿勢を安定に保つことが可能なように、車両加速度の制限値を設定することができる。   Then, the vehicle acceleration limit value is determined in consideration of the vehicle running performance limit and the vehicle body attitude control limit. That is, the vehicle acceleration limit value is obtained for each limit, and the value of the more severe condition among the limit of running performance and the limit of vehicle body posture control is set as the limit value of vehicle acceleration step elevation. Specifically, the vehicle acceleration upper limit value due to the limit of the vehicle running performance is compared with the vehicle acceleration upper limit value due to the limit of the vehicle body posture control, and the lower one is set as the vehicle acceleration upper limit value. Further, the vehicle acceleration lower limit value due to the limit of the vehicle running performance is compared with the vehicle acceleration lower limit value due to the limit of the vehicle body posture control, and the higher one is set as the vehicle acceleration lower limit value. Thereby, the limit value of the vehicle acceleration can be set so that the traveling state and the vehicle body posture during step elevation can be kept stable.

さらに、駆動モータの駆動トルク限界である駆動トルク最大値と段差抵抗トルクに基づいて、車両走行性能の限界による車両加速度上限値と下限値を決定する。具体的には、段差の無い水平な路面上における車両加速度限界値（基準値）から、段差抵抗トルクに比例した量だけ減少させた値を、車両走行性能の限界に基づく車両加速度限界値とする。これにより、段差による走行性能限界の変化を考慮し、段差昇降時における車両加速度限界値を正しく評価することができる。   Furthermore, the vehicle acceleration upper limit value and the lower limit value due to the limit of the vehicle running performance are determined based on the drive torque maximum value and the step resistance torque that are the drive torque limit of the drive motor. Specifically, a value obtained by reducing the vehicle acceleration limit value (reference value) on a level road surface without a step by an amount proportional to the step resistance torque is set as a vehicle acceleration limit value based on the limit of the vehicle running performance. . As a result, it is possible to correctly evaluate the vehicle acceleration limit value when raising or lowering the step, taking into account the change in the travel performance limit due to the step.

例えば、段差を上るとき、上る段差が高いほど、加速が困難になるのと同時に減速が容易になる。また、段差の高さがある値よりも大きくなると、車両加速度上限値が負の値になる。すなわち、最大の駆動トルクを与えても車両は減速する。そして、段差進入時の車両速度が低いと、車両は、段差乗り上げ中に減速した結果、停止した後に後退を始める。本実施の形態では、このような現象及びそのメカニズムを車両加速度とその限界値に基づいて考慮することで、任意の段差昇降状態において、その走行状態と車体姿勢を安定に保つことを実現している。   For example, when climbing a step, the higher the step, the more difficult the acceleration and the easier the deceleration. Further, when the height of the step becomes larger than a certain value, the vehicle acceleration upper limit value becomes a negative value. That is, the vehicle decelerates even when the maximum driving torque is applied. And if the vehicle speed at the time of a level | step difference approach is low, a vehicle will start reverse | retreat after stopping as a result of decelerating during climbing on a level | step difference. In this embodiment, by considering such a phenomenon and its mechanism based on the vehicle acceleration and its limit value, it is possible to stably maintain the traveling state and the vehicle body posture in any stepped state. Yes.

また、車体重心移動量の限界を決定する能動重量部移動量最大値と車体傾斜角最大値、車体傾斜トルクに関係する段差抵抗トルク、及び、段差による車体傾斜角制限量に基づいて、車体姿勢制御の限界による車両加速度上限値と下限値を決定する。具体的には、段差の無い水平な路面上における車両加速度限界値（基準値）から、段差抵抗トルクに比例した量だけ減少させた値を、車体姿勢制御の限界による車両加速度限界値とする。これにより、段差による姿勢制御限界の変化を考慮し、段差昇降時における車両加速度限界値を正しく評価することができる。   Also, based on the active weight part maximum movement amount and vehicle body inclination angle maximum value that determines the limit of the vehicle body center of gravity movement amount, the step resistance torque related to the vehicle body inclination torque, and the vehicle body inclination angle limit amount due to the step, the vehicle body posture Determine the vehicle acceleration upper and lower limits due to the control limits. Specifically, a value obtained by reducing the vehicle acceleration limit value (reference value) on a horizontal road surface without a step by an amount proportional to the step resistance torque is set as the vehicle acceleration limit value due to the limit of the vehicle body posture control. Accordingly, it is possible to correctly evaluate the vehicle acceleration limit value when raising or lowering the step in consideration of the change in the posture control limit due to the step.

加えて、段差の高さと車体下部形状に応じて、車体姿勢制御の限界による車両加速度限界値を修正する。具体的には、前方の上り段差に進入する場合、段差と車体との接触を避けるために、車体傾斜角上限値を車体傾斜角制限量だけ減少させ、その減少量に応じて車両加速度上限値も減少させる。また、前方の下り段差に侵入する場合、段差と車体との接触を避けるために、車体傾斜角下限値を車体傾斜角制限量だけ減少させ、その減少量に応じて車両加速度下限値も減少させる。なお、本実施の形態では、段差抵抗トルクの推定値に基づいて実質段差高さを推定し、それに基づいて段差接触回避に必要な車体傾斜角軽減量を求める。これにより、車体が段差と接触することを確実に防ぐことができる。   In addition, the vehicle acceleration limit value due to the limit of the vehicle body posture control is corrected according to the height of the step and the shape of the lower part of the vehicle body. Specifically, when entering a forward ascending step, in order to avoid contact between the step and the vehicle body, the vehicle body inclination angle upper limit value is decreased by the vehicle body inclination angle limit amount, and the vehicle acceleration upper limit value according to the decrease amount. Also reduce. In addition, when entering a forward descending step, in order to avoid contact between the step and the vehicle body, the vehicle body tilt angle lower limit value is decreased by the vehicle body tilt angle limit amount, and the vehicle acceleration lower limit value is also decreased according to the decrease amount. . In the present embodiment, the substantial step height is estimated based on the estimated value of the step resistance torque, and the vehicle body inclination angle reduction amount necessary for avoiding the step contact is obtained based on the estimated step height. Thereby, it can prevent reliably that a vehicle body contacts a level | step difference.

例えば、段差を上るとき、段差抵抗トルクに対抗する段差昇降トルクを付加すると、その反トルクが車体に作用するので、これを打ち消すために車体重心を前方に移動させる必要がある。車体重心移動量は，搭乗部の可動域、及び、車体が路面に接触する傾斜限界によって制限されるため、段差昇降トルクが大きくなると、すなわち、上る段差が高いほど、車両が加速するため（加速に必要な駆動トルクの反作用と加速度に伴う慣性力を打ち消すため）に必要な車体重心移動許容量の余剰分が少なくなる。そして、段差の高さがある値よりも大きくなると、車体重心の移動が不十分になり、車体が後方に大きく傾いてしまう。そこで、車両を減速させ、車体を前方に傾けようとする慣性力を作用させることで、反トルクを打ち消して車体姿勢を安定に保つことができる。すなわち、高い段差を上るとき、車体姿勢保持のためには、車両加速度上限値を負の値で制限する必要がある。本実施例では、このような現象、及び、そのメカニズムを車両加速度とその限界値に基づいて考慮することで、任意の段差昇降状態において、その走行状態と車体姿勢を安定に保つことができる。   For example, when climbing a step, if a step lifting torque that counters the step resistance torque is applied, the counter-torque acts on the vehicle body, so it is necessary to move the vehicle body center of gravity forward to cancel it. Since the vehicle body center-of-gravity movement amount is limited by the range of motion of the riding section and the inclination limit where the vehicle body contacts the road surface, the higher the step lift torque, that is, the higher the rising step, the more the vehicle accelerates (acceleration Therefore, the surplus of the allowable amount of movement of the center of gravity of the vehicle body required for canceling the reaction force of the driving torque and the inertial force accompanying the acceleration is reduced. When the height of the step becomes larger than a certain value, the center of gravity of the vehicle body becomes insufficiently moved, and the vehicle body is greatly inclined backward. Therefore, by decelerating the vehicle and applying an inertial force to tilt the vehicle body forward, it is possible to cancel the counter-torque and keep the vehicle body posture stable. That is, when climbing a high step, it is necessary to limit the vehicle acceleration upper limit value with a negative value in order to maintain the vehicle body posture. In this embodiment, by considering such a phenomenon and its mechanism based on the vehicle acceleration and its limit value, the traveling state and the vehicle body posture can be kept stable in any stepped state.

そして、主制御ＥＣＵ２１は、段差昇降時において、車両加速度の目標値を適切に制限する。   And main control ECU21 restrict | limits the target value of vehicle acceleration appropriately at the time of level | step difference raising / lowering.

具体的には、段差抵抗トルクに応じて決定された車両加速度限界値によって、乗員の操縦装置操作量に応じた車両加速度の目標値を制限する。すなわち、乗員の要求する車両加速度が車両加速度上限値よりも高い場合には、車両加速度の目標値を車両加速度上限値とする。また、乗員の要求する車両加速度が車両加速度下限値よりも低い場合には、車両加速度の目標値を車両加速度下限値とする。これにより、車体姿勢を安定に保持できる範囲内で、乗員の要求に最も近い車両走行状態を実現することができる。   Specifically, the target value of the vehicle acceleration according to the amount of operation of the occupant's control device is limited by the vehicle acceleration limit value determined according to the step resistance torque. That is, when the vehicle acceleration requested by the occupant is higher than the vehicle acceleration upper limit value, the vehicle acceleration target value is set as the vehicle acceleration upper limit value. When the vehicle acceleration requested by the occupant is lower than the vehicle acceleration lower limit value, the vehicle acceleration target value is set as the vehicle acceleration lower limit value. Thus, it is possible to realize a vehicle traveling state that is closest to the occupant's request within a range in which the vehicle body posture can be stably maintained.

また、車両走行性能の限界による車両加速度の制限条件と、車体姿勢制御の限界による車両加速度の制限条件のどちらか一方を満足できない場合には、完全制御不可と判断し、車体姿勢制御の限界による制限条件のみを考慮して、車両加速度の目標値を決定する。すなわち、車両走行性能の限界による車両加速度の上限値が車体姿勢制御の限界による車両加速度の下限値以下である場合には、車両加速度の目標値を車体姿勢制御の限界による車両加速度の下限値とする。また、車両走行性能の限界による車両加速度の下限値が車体姿勢制御の限界による車両加速度の上限値以上である場合には、車両加速度の目標値を車体姿勢制御の限界による車両加速度の上限値とする。これにより、特に高い段差の昇降時において、車体傾斜の乱れを最小限に抑えることができる。   In addition, if either the vehicle acceleration limiting condition due to the vehicle running performance limit or the vehicle acceleration limiting condition due to the vehicle body posture control limit cannot be satisfied, it is determined that complete control is impossible, and the vehicle posture control The target value of vehicle acceleration is determined taking into account only the limiting conditions. That is, when the upper limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle running performance is equal to or lower than the lower limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle body posture control, the target value of the vehicle acceleration is set to the lower limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle body posture control. To do. Further, when the lower limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle running performance is equal to or higher than the upper limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle body posture control, the target value of the vehicle acceleration is set to the upper limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle body posture control. To do. As a result, it is possible to minimize the disturbance of the vehicle body inclination particularly when raising and lowering a high step.

ここで、完全制御不可の状態は、駆動トルクによって調整することができる車両加速度の範囲において、能動重量部移動及び車体傾斜の限界によって、その加速度に伴う慣性力に対応できるような車体重心移動量を達成できない状態に相当する。言い換えれば、駆動トルクの限界によって、車体姿勢制御（重心位置制御）が対応できるような車両加速度を達成できない状態に相当する。例えば、車両がとても高い段差に接触した場合、段差接触と共に車両は急減速を余儀なくされ、限界まで車体重心を移動させても急減速に伴う慣性力の作用を打ち消すことができないときには、車体は前方に傾く。本実施の形態においては、このような状態において、車体姿勢制御の限界による車両加速度の限界値を車両加速度の目標値とすることで、車体姿勢制御の能力を最大限発揮させる。例えば、前述の例においては、車体重心を限界まで後方に移動させることで、前方への車体傾斜をできるだけ抑えることができる。   Here, the state in which the complete control is impossible is a vehicle body center-of-gravity movement amount that can respond to the inertial force accompanying the acceleration by the limit of the active weight portion movement and the vehicle body inclination within the range of the vehicle acceleration that can be adjusted by the driving torque. This corresponds to a state in which the above cannot be achieved. In other words, this corresponds to a state in which vehicle acceleration that can cope with vehicle body posture control (center of gravity position control) cannot be achieved due to the limit of the driving torque. For example, if the vehicle touches a very high step, the vehicle is forced to decelerate suddenly along with the step contact, and if the inertial force associated with sudden deceleration cannot be canceled even if the center of gravity of the vehicle is moved to the limit, Lean on. In this embodiment, in such a state, the limit value of the vehicle acceleration due to the limit of the vehicle body posture control is set as the target value of the vehicle acceleration, so that the ability of the vehicle body posture control is maximized. For example, in the above-described example, the vehicle body tilt forward can be suppressed as much as possible by moving the vehicle body center of gravity backward to the limit.

なお、本実施の形態においては、乗員のジョイスティック操作量に基づいて乗員が要求する車両加速度の目標値を決定しており、ジョイスティック操作量を乗員要求車両加速度目標値に変換する関係式は車両の段差昇降状態に依らないが、この関係式自体を段差昇降状態又は車両加速度限界値によって変化させてもよい。例えば、ジョイスティックの前方への最大入力量を段差の影響を考慮した車両加速度上限値に、ジョイスティックの後方への最大入力量を同下限値に設定してもよい。これにより、乗員の要求する車両加速度目標値が常に許容範囲内にあるのと同時に、乗員が操縦できる自由度をより大きく確保することができる。   In the present embodiment, the target value of the vehicle acceleration required by the occupant is determined based on the joystick operation amount of the occupant, and the relational expression for converting the joystick operation amount into the occupant requested vehicle acceleration target value is Although not depending on the step elevation state, this relational expression itself may be changed depending on the step elevation state or the vehicle acceleration limit value. For example, the maximum input amount to the front of the joystick may be set to the vehicle acceleration upper limit value considering the effect of the step, and the maximum input amount to the rear of the joystick may be set to the same lower limit value. As a result, the vehicle acceleration target value requested by the occupant is always within the allowable range, and at the same time, a greater degree of freedom for the occupant to steer can be ensured.

また、本実施の形態においては、完全制御不可判定時において、姿勢制御を優先させるような目標車両加速度に決定することで車体姿勢の乱れを最小限に抑えているが、完全制御不可判定時に他の制御を実行あるいは追加してもよい。例えば、完全制御不可判定が所定時間以上継続した場合、警告音などによる乗員への危険状態の報知や車体接触防止用ストッパの突出による車体と路面との接触回避制御を実行してもよい。   Further, in the present embodiment, at the time of complete control impossibility determination, the vehicle body posture disturbance is minimized by determining the target vehicle acceleration that gives priority to the posture control. This control may be executed or added. For example, when the complete control impossibility determination continues for a predetermined time or longer, the vehicle avoidance control between the vehicle body and the road surface may be executed by notifying the passenger of a dangerous state by a warning sound or the like, or by protruding a vehicle body contact prevention stopper.

さらに、本実施の形態においては、段差による車体傾斜角制限量について、実質段差高さと車体傾斜中心から路面接触点までの距離との比によって評価しているが、より厳密な方法を用いてもよい。例えば、各段差高さに対して車体の一部が実際に接触する車体傾斜角を実際に計測し、あるいは、図面から求め、それによって得られた車体傾斜角制限量の関数をマップとしてあらかじめ具備し、それを用いて車体傾斜角制限量を決定してもよい。   Further, in the present embodiment, the vehicle body tilt angle limit amount due to the step is evaluated by the ratio between the substantial step height and the distance from the vehicle body tilt center to the road surface contact point, but a more rigorous method may be used. Good. For example, a vehicle body tilt angle at which a part of the vehicle body actually contacts each step height is actually measured or obtained from a drawing, and a function of the vehicle body tilt angle limit amount obtained thereby is provided as a map in advance. Then, the vehicle body tilt angle limit amount may be determined using this.

さらに、本実施の形態においては、段差による車体傾斜角制限量の決定に必要な実質段差高さを、段差抵抗トルクに基づいて理論的に推定しているが、段差を計測するセンサを有し、その計測値を用いて決定してもよい。また、その計測値に基づいて段差抵抗トルクの値を推定してもよい。さらに、上り段差進入時において、駆動輪が段差に接触する前に、センサの計測値に基づいて段差による車体傾斜角制限量を決定してもよい。これにより、車体を大きく前方に傾けて加速しながら上り段差に進入した場合に、駆動輪が段差に接触する前に車体が段差に接触することを防止することができる。   Further, in the present embodiment, the substantial step height necessary for determining the vehicle body tilt angle limit amount by the step is theoretically estimated based on the step resistance torque, but the sensor has a sensor for measuring the step. The measurement value may be used for determination. Moreover, you may estimate the value of level | step difference resistance torque based on the measured value. Further, the vehicle body tilt angle limit amount due to the step may be determined based on the measured value of the sensor before the driving wheel contacts the step when the ascending step is approached. This can prevent the vehicle body from coming into contact with the step before the driving wheel comes into contact with the step when the vehicle body is greatly inclined forward and accelerated while entering the ascending step.

さらに、本実施の形態においては、各条件に基づく車両加速度限界値を決定する際に線形の関数を用いているが、より厳密な非線形の関数を用いても良い。一方、実質段差高さを決定する際に非線形の関数を用いているが、それを近似した線形の関数を用いることで計算を簡単化してもよい。また、マップの形で非線形の関数を適用してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, a linear function is used when determining the vehicle acceleration limit value based on each condition, but a more strict nonlinear function may be used. On the other hand, a non-linear function is used when determining the substantial step height, but the calculation may be simplified by using a linear function approximating it. Further, a nonlinear function may be applied in the form of a map.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them 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車両の段差昇降動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the level | step difference raising / lowering operation | movement 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段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the level | step difference raising / lowering torque 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車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation | movement in the raising / lowering of the level | step difference 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 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the level | step difference raising / lowering torque in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the target vehicle body attitude | position in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the actuator output in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における車両の構成を示す概略図であり段差手前で段差を検出している状態を示す図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle in the 3rd Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state which has detected the level | step difference before the level | step difference. 本発明の第３の実施の形態における車両の段差の昇降における動作を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation | movement in the raising / lowering of the level | step difference 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 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における上りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。It is a figure which shows the geometric conditions when measuring the level | step difference of the up in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における上りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the level | step difference raising / lowering resistivity of the uphill level | step difference in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における下りの段差を測定するときの幾何学的条件を示す図である。It is a figure which shows the geometric conditions when measuring the level | step difference of the down in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における下りの段差の段差昇降抵抗率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of level | step difference raising / lowering resistivity of the level | step difference of the downward in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における段差昇降トルクの決定処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the determination process of the level | step difference raising / lowering torque in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における段差乗り上げ時の車体と段差の幾何学的関係を示す図である。It is a figure which shows the geometrical relationship of the vehicle body at the time of stepping on the level | step difference in the 4th Embodiment of this invention, and a level | step difference. 本発明の第４の実施の形態における目標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 state in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における段差を上りきれなかった動作時の各状態量を示す図である。It is a figure which shows each state quantity at the time of the operation | movement which could not go up the level | step difference in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態における段差を上りきれなかった動作時の段差昇降状態及び車体姿勢を示す図である。It is a figure which shows the level | step difference raising / lowering state and vehicle body attitude | position at the time of the operation | movement which could not go up the level | step difference in the 4th 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、
該車体に回転可能に取り付けられた駆動輪と、
該駆動輪に付与する駆動トルクを制御して車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、路面の段差を昇降するときに、車両加速度の目標値を制限することを特徴とする車両。 The car body,
A drive wheel rotatably mounted on the vehicle body;
A vehicle control device for controlling the attitude of the vehicle body by controlling the drive torque applied to the drive wheels,
The vehicle control device restricts a target value of vehicle acceleration when moving up and down a step on a road surface. 前記車両制御装置は、前記段差による抵抗である段差抵抗トルクに応じて決定される前記車両加速度の限界値に応じて、車両加速度の目標値を制限する請求項１に記載の車両。   The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle control device limits a target value of the vehicle acceleration according to a limit value of the vehicle acceleration determined according to a step resistance torque that is a resistance due to the step. 前記車両制御装置は、前記段差を昇降するときの車両走行制御の限界と車体姿勢制御の限界とに基づいて前記車両加速度の限界値を決定する請求項２に記載の車両。   The vehicle according to claim 2, wherein the vehicle control device determines a limit value of the vehicle acceleration based on a limit of vehicle travel control when moving up and down the step and a limit of vehicle body posture control. 前記車体に対して移動可能に取り付けられた能動重量部を更に有し、
前記車両制御装置は、前記能動重量部の移動限界位置に応じて前記車両加速度の限界値を決定する請求項２又は３に記載の車両。 An active weight portion movably attached to the vehicle body;
The vehicle according to claim 2, wherein the vehicle control device determines a limit value of the vehicle acceleration according to a movement limit position of the active weight portion.

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