JP2012012004A - 車両 - Google Patents

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Shinji Yamamoto
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Abstract

【課題】車体の姿勢が変化するときであっても横方向の加速度成分がゼロとなり、車体及び乗員には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用するので、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができるとともに、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができるようにする。
【解決手段】互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、車体に作用する横加速度を直接的又は間接的に検出する複数のセンサと、車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、車速を検出する車速検出手段とを有し、横加速度に基づくフィードバック制御を行うとともに、要求旋回量及び車速に基づくフィードフォワード制御を行って車体の傾斜を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に関するものである。
近年、エネルギ資源の枯渇問題に鑑み、車両の省燃費化が強く要求されている。その一方で、車両の低価格化等から、車両の保有者が増大し、１人が１台の車両を保有する傾向にある。そのため、例えば、４人乗りの車両を運転者１人のみが運転することで、エネルギが無駄に消費されるという問題点があった。車両の小型化による省燃費化としては、車両を１人乗りの三輪車又は四輪車として構成する形態が最も効率的であるといえる。
しかし、走行状態によっては、車両の安定性が低下してしまうことがある。そこで、車体を横方向に傾斜させることによって、旋回時の車両の安定性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−１５５６７１号公報
しかしながら、前記従来の車両においては、旋回性能を向上させるために、車体を旋回方向内側に傾斜させることができるようになっているが、車体を傾斜させる操作が困難であり、旋回性能が低いので、乗員が不快に感じたり、不安を抱いたりしてしまうことがある。
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、操舵（だ）角及び車速から横方向の加速度成分の予測値を算出して旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することによって、車体の姿勢が変化するときであっても横方向の加速度成分がゼロとなり、車体及び乗員には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用するので、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができるとともに、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができる安全性の高い車両を提供することを目的とする。
そのために、本発明の車両においては、互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、前記操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、前記車体に作用する横加速度を直接的又は間接的に検出する複数のセンサと、乗員が要求する前記車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記傾斜用アクチュエータ装置を制御して前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記複数のセンサが検出する横加速度に基づくフィードバック制御を行うとともに、前記要求旋回量検出手段が検出する要求旋回量及び前記車速検出手段が検出する車速に基づくフィードフォワード制御を行って前記車体の傾斜を制御する。
請求項１の構成によれば、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができ、かつ、横加速度の変化が大きいときであっても、制御に遅れが発生することがない。したがって、車体及び乗員には、車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用することとなるので、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地がよく、安定した走行状態を実現することができる。
請求項２の構成によれば、ゼロ点の検出が不要となるので、安価なセンサを使用することができ、かつ、初期設定が不要となるので、コストを低減することができる。
請求項３の構成によれば、高速走行時における制御の追従性を向上させることができる。
請求項４〜６の構成によれば、不要加速度成分を取り除くことができるので、路面状況の影響を受けることがなく、制御系の振動、発散等の発生を防止することができ、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくして制御の応答性を向上させることができる。
請求項７の構成によれば、旋回開始時及び終了時であっても、制御に遅れが発生することがなく、制御の応答性を向上させることができる。
請求項８の構成によれば、高速走行時の安定性を確保することができる。
本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における車両のリンク機構の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における旋回走行時の車体の傾斜動作を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における横加速度センサの検出値が受ける影響を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態における車両の背面を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における力学モデルを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における制御系のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における横加速度演算処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態における車両の背面を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態における力学モデルを示す図である。 本発明の第４の実施の形態における横加速度演算処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態における車両の構成を示す右側面図である。 本発明の第５の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態における制御系のブロック図である。 本発明の第５の実施の形態における操舵による横加速度を説明するモデルを示す図である。 本発明の第５の実施の形態における横加速度推定処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態におけるフィルタ処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施の形態における制御系のブロック図である。 本発明の第６の実施の形態における車体リンク角を説明するモデルを示す図である。 本発明の第６の実施の形態におけるヨーレートの時定数の変化を説明するグラフを示す図である。 本発明の第６の実施の形態におけるリンク角速度推定処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における操舵角の微分処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における一次遅れ処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態におけるリンクモータ制御処理の動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両のリンク機構の構成を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１において、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。
図において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の駆動部としての本体部２０と、乗員が搭乗して操舵する操舵部としての搭乗部１１と、車体の前方において幅方向の中心に配設された前輪である操舵輪としての車輪１２Ｆと、後輪として後方に配設された駆動輪である左側の車輪１２Ｌ及び右側の車輪１２Ｒとを有する。さらに、車体を左右に傾斜させる、すなわち、リーンさせるためのリーン機構、すなわち、車体傾斜機構として、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒを支持するリンク機構３０と、該リンク機構３０を作動させるアクチュエータである傾斜用アクチュエータ装置としてのリンクモータ２５とを有する。なお、前記車両１０は、前輪が左右二輪であって後輪が一輪の三輪車であってもよいし、前輪及び後輪が左右二輪の四輪車であってもよいが、本実施の形態においては、図に示されるように、前輪が一輪であって後輪が左右二輪の三輪車である場合について説明する。
旋回時には、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの路面１８に対する角度、すなわち、キャンバ角を変化させるとともに、搭乗部１１及び本体部２０を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両１０は車体を横方向（左右方向）にも傾斜させることができる。なお、図に示される例においては、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバ角が０度になっている。
前記リンク機構３０は、左側の車輪１２Ｌ及び該車輪１２Ｌに駆動力を付与する電気モータ等から成る左側の回転駆動装置５１Ｌを支持する左側の縦リンクユニット３３Ｌと、右側の車輪１２Ｒ及び該車輪１２Ｒに駆動力を付与する電気モータ等から成る右側の回転駆動装置５１Ｒを支持する右側の縦リンクユニット３３Ｒと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの上端同士を連結する上側の横リンクユニット３１Ｕと、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒの下端同士を連結する下側の横リンクユニット３１Ｄと、本体部２０に上端が固定され、上下に延在する中央縦部材２１とを有する。また、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒと上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄとは回転可能に連結されている。さらに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄは、その中央部で中央縦部材２１と回転可能に連結されている。なお、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒ、左右の回転駆動装置５１Ｌ及び５１Ｒ、左右の縦リンクユニット３３Ｌ及び３３Ｒ、並びに、上下の横リンクユニット３１Ｕ及び３１Ｄを統合的に説明する場合には、車輪１２、回転駆動装置５１、縦リンクユニット３３及び横リンクユニット３１として説明する。
そして、駆動用アクチュエータ装置としての前記回転駆動装置５１は、いわゆるインホイールモータであって、固定子としてのボディが縦リンクユニット３３に固定され、前記ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸が車輪１２の軸に接続され、前記回転軸の回転によって車輪１２を回転させる。なお、前記回転駆動装置５１は、インホイールモータ以外の種類のモータであってもよい。
また、前記リンクモータ２５は、電気モータ等を含む回転式の電動アクチュエータであって、固定子としての円筒状のボディと、該ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸とを備えるものであり、前記ボディが取付フランジ２２を介して本体部２０に固定され、前記回転軸がリンク機構３０の上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されている。なお、リンクモータ２５の回転軸は、本体部２０を傾斜させる傾斜軸として機能し、中央縦部材２１と上側の横リンクユニット３１Ｕとの連結部分の回転軸と同軸になっている。そして、リンクモータ２５を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、本体部２０及び該本体部２０に固定された中央縦部材２１に対して上側の横リンクユニット３１Ｕが回動し、リンク機構３０が作動する、すなわち、屈伸する。これにより、本体部２０を傾斜させることができる。なお、リンクモータ２５は、その回転軸が本体部２０及び中央縦部材２１に固定され、そのボディが上側の横リンクユニット３１Ｕに固定されていてもよい。
なお、リンクモータ２５は、回転軸をボディに対して回転不能に固定する図示されないロック機構を備える。該ロック機構は、メカニカルな機構であって、回転軸をボディに対して回転不能に固定している間には電力を消費しないものであることが望ましい。前記ロック機構によって、回転軸をボディに対して所定の角度で回転不能に固定することができる。
前記搭乗部１１は、本体部２０の前端に図示されない連結部を介して連結される。該連結部は、搭乗部１１と本体部２０とを所定の方向に相対的に変位可能に連結する機能を有していてもよい。
また、前記搭乗部１１は、座席１１ａ、フットレスト１１ｂ及び風よけ部１１ｃを備える。前記座席１１ａは、車両１０の走行中に乗員が着座するための部位である。また、前記フットレスト１１ｂは、乗員の足部を支持するための部位であり、座席１１ａの前方側（図１（ａ）における右側）下方に配設される。
さらに、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されないバッテリ装置が配設されている。該バッテリ装置は、回転駆動装置５１及びリンクモータ２５のエネルギ供給源である。また、搭乗部１１の後方若しくは下方又は本体部２０には、図示されない制御装置、インバータ装置、各種センサ等が収納されている。
そして、座席１１ａの前方には、操縦装置４１が配設されている。該操縦装置４１には、操舵装置としてのハンドルバー４１ａ、速度メータ等のメータ、インジケータ、スイッチ等の操縦に必要な部材が配設されている。乗員は、前記ハンドルバー４１ａ及びその他の部材を操作して、車両１０の走行状態（例えば、進行方向、走行速度、旋回方向、旋回半径等）を指示する。なお、乗員が要求する車体の要求旋回量を検出するための手段である操舵装置として、ハンドルバー４１ａに代えて他の装置、例えば、ステアリングホイール、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を操舵装置として使用することもできる。
なお、車輪１２Ｆは、サスペンション装置（懸架装置）の一部である前輪フォーク１７を介して搭乗部１１に接続されている。前記サスペンション装置は、例えば、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている前輪用のサスペンション装置と同様の装置であり、前記前輪フォーク１７は、例えば、スプリングを内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。そして、一般的なオートバイ、自転車等の場合と同様に、乗員によるハンドルバー４１ａの操作に応じて操舵輪としての車輪１２Ｆは舵角を変化させ、これにより、車両１０の進行方向が変化する。
具体的には、前記ハンドルバー４１ａは、図示されない操舵軸部材の上端に接続され、操舵軸部材の下端には前輪フォーク１７の上端が接続されている。前記操舵軸部材は、上端が下端よりも後方に位置するように斜めに傾斜した状態で、搭乗部１１が備える図示されないフレーム部材に、回転可能に取り付けられている。
本実施の形態において、車両１０は横加速度センサ４４を有する。該横加速度センサ４４は、一般的な加速度センサ、ジャイロセンサ等から成るセンサであって、車両１０の横加速度、すなわち、車体の幅方向としての横方向（図１（ｂ）における左右方向）の加速度を検出する。
車両１０は、旋回時に車体を旋回内側に傾斜させて安定させるので、車体を傾斜させることによって、旋回時の旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように制御される。このような制御を行うことによって、例えば、路面１８が進行方向と垂直な方向（進行方向に対する左右方向）に傾斜していたとしても、常に車体を水平に保つことが可能になる。これにより、車体と乗員とには、見かけ上、常に重力が鉛直下向きにかかっていることになり、違和感が低減され、また、車両１０の安定性が向上する。
そこで、本実施の形態においては、傾斜する車体の横方向の加速度を検出するために、横加速度センサ４４を車体に取り付け、横加速度センサ４４の出力がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。これにより、旋回時に作用する遠心力と重力とが釣り合う傾斜角まで、車体を傾斜させることができる。また、進行方向と垂直な方向に路面１８が傾斜している場合でも、車体が鉛直になる傾斜角となるように制御することができる。
図１に示される例において、横加速度センサ４４は搭乗部１１の背面に配設されている。また、前記横加速度センサ４４は、車体の幅方向の中心、すなわち、車体の縦方向軸線上に位置するように配設されている。
また、本実施の形態における車両１０は、制御装置の一部としての車体傾斜制御システムを有する。該車体傾斜制御システムは、一種のコンピュータシステムであり、図３に示されるように、傾斜制御装置として機能する傾斜制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４６を備える。該傾斜制御ＥＣＵ４６は、プロセッサ等の演算手段、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、横加速度センサ４４及びリンクモータ２５に接続されている。また、前記傾斜制御ＥＣＵ４６は、横加速度センサ４４が検出した横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する傾斜制御部４７を含む。
該傾斜制御部４７は、旋回走行の際には、フィードバック制御を行い、車体の傾斜角度が、横加速度センサ４４が検出する横加速度の値がゼロとなるような角度になるように、リンクモータ２５を作動させる。つまり、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合って、横方向の加速度成分がゼロとなるような角度になるように、車体の傾斜角度を制御する。つまり、横方向の加速度成分の値ゼロを目標値として、車体の傾斜角度を制御する。これにより、車体及び搭乗部１１に搭乗している乗員には、車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用することとなる。したがって、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができる。また、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。
図４は本発明の第１の実施の形態における旋回走行時の車体の傾斜動作を説明する図、図５は本発明の第１の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。
旋回走行が開始されると、車体傾斜制御システムは車体傾斜制御処理を開始する。姿勢制御が行われることで、車両１０は、リンク機構３０によって、旋回走行時には、図４に示されるように、車体を旋回内側（図において右側）に傾けた状態で旋回する。また、旋回走行時には、旋回外側への遠心力が車体に作用するとともに、車体を旋回内側に傾けたことによって重力の横方向成分が発生する。そして、横加速度センサ４４は、前記遠心力と重力の横方向成分との合力を横方向の加速度として検出し、検出値ａを横加速度センサ値として傾斜制御部４７に出力する。すると、該傾斜制御部４７は、フィードバック制御を行い、検出値ａの値がゼロとなるような制御値をリンクモータ２５に出力する。
なお、車体傾斜制御処理は、車両１０の電源が投入されている間、車体傾斜制御システムによって繰り返し所定の制御周期ＴS （例えば、５〔ｍｓ〕）で実行される処理であり、旋回時において、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図る処理である。
傾斜制御部４７は、まず、横加速度センサ値ａを取得する（ステップＳ１）。
続いて、傾斜制御部４７は、ａold 呼出を行う（ステップＳ２）。ａold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存された横加速度センサ値ａである。なお、初期設定においては、ａold ＝０とされている。
続いて、傾斜制御部４７は、制御周期ＴS を取得し（ステップＳ３）、ａの微分値を算出する（ステップＳ４）。ここで、ａの微分値をｄａ／ｄｔとすると、該ｄａ／ｄｔは次の式（１）によって算出される。
ｄａ／ｄｔ＝（ａ−ａold ）／ＴS ・・・式（１）
そして、傾斜制御部４７は、ａold ＝ａとして保存する（ステップＳ５）。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に取得した横加速度センサ値ａをａold として、記憶手段に保存する。
続いて、傾斜制御部４７は、第１制御値ＵP を算出する（ステップＳ６）。ここで、比例制御動作の制御ゲイン、すなわち、比例ゲインをＣP とすると、第１制御値ＵP は次の式（２）によって算出される。
ＵP ＝ＣP ａ ・・・式（２）
続いて、傾斜制御部４７は、第２制御値ＵD を算出する（ステップＳ７）。ここで、微分制御動作の制御ゲイン、すなわち、微分時間をＣD とすると、第２制御値ＵD は次の式（３）によって算出される。
ＵD ＝ＣD ｄａ／ｄｔ ・・・式（３）
続いて、傾斜制御部４７は、第３制御値Ｕを算出する（ステップＳ８）。該第３制御値Ｕは、第１制御値ＵP と第２制御値ＵD との合計であり、次の式（４）によって算出される。
Ｕ＝ＵP ＋ＵD ・・・式（４）
最後に、傾斜制御部４７は、第３制御値Ｕをリンクモータトルク指令値としてリンクモータ２５へ出力して（ステップＳ９）、処理を終了する。
このように、本実施の形態においては、旋回走行時には、横加速度センサ４４が検出する横加速度の値がゼロとなるように、車体の傾斜角度を制御する。つまり、横方向の加速度成分の値ゼロを目標値として、車体の傾斜角度を制御する。これにより、旋回外側への遠心力と重力とが釣り合うような角度になるように車体の傾斜角度を制御することができ、横方向の加速度成分がゼロとなり、車体及び乗員には車体の縦方向軸線と平行な方向の力が作用する。
したがって、車体の安定を維持することができ、また、旋回性能を向上させることができる。また、乗員が違和感を感じることがなく、乗り心地が向上する。これにより、安定した走行状態を実現することができ、安全性の高い車両１０を提供することができる。
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。
図６は本発明の第２の実施の形態における横加速度センサの検出値が受ける影響を説明する図、図７は本発明の第２の実施の形態における車両の背面を示す図、図８は本発明の第２の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図６において、（ａ）〜（ｃ）は片側の車輪が落下する状態を示す図、（ｄ）は車両の各部のガタ等の影響を説明する図であり、図７において、（ａ）は車体が直立している状態を示す図、（ｂ）は車体が傾斜している状態を示す図である。
前記第１の実施の形態においては、単一の横加速度センサ４４によって横方向の加速度を検出する場合について説明した。しかし、横加速度センサ４４が１つであると、不要加速度成分をも検出してしまうことがある。
例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、車両１０の走行中、路面１８の窪（くぼ）みに左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが落下する場合があり得る。この場合、車体が傾斜するので、図６（ｃ）における矢印で示されるように、横加速度センサ４４は、周方向に変位し、該周方向の加速度を検出することになる。つまり、遠心力や重力に直接由来しない加速度成分、すなわち、不要加速度成分が検出されてしまう。
また、車両１０は、例えば、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのタイヤ部分のように弾性を備え、ばねとして機能する部分を含み、また、各部材の接続部等に不可避的なガタが含まれる。そのため、図６（ｄ）に模式的に示されるように、横加速度センサ４４は、不可避的なガタやばねを介して車体に取り付けられていると考えられるので、ガタやばねの変位によって生じる加速度をも不要加速度成分として検出してしまう。
このような不要加速度成分は、車体傾斜制御システムの制御性を悪化させる可能性がある。例えば、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくすると、不要加速度成分に起因する制御系の振動、発散等が発生するので、応答性を向上させようとしても制御ゲインを大きくすることができなくなってしまう。
そこで、本実施の形態においては、横加速度センサ４４が複数であって、互いに異なる高さに配設されている。図７に示される例において、横加速度センサ４４は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの２つであって、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとは互いに異なる高さ位置に配設されている。第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの位置を適切に選択することで、効果的に不要加速度成分を取り除くことができる。
具体的には、図７（ａ）に示されるように、第１横加速度センサ４４ａは、搭乗部１１の背面において、路面１８からの距離、すなわち、高さがＬ1 の位置に配設されている。また、第２横加速度センサ４４ｂは、搭乗部１１の背面又は本体部２０の上面において、路面１８からの距離、すなわち、高さがＬ2 の位置に配設されている。なお、Ｌ1 ＞Ｌ2 である。そして、旋回走行時に、図７（ｂ）に示されるように、車体を旋回内側（図において右側）に傾けた状態で旋回すると、第１横加速度センサ４４ａは、横方向の加速度を検出して検出値ａ1 を出力し、第２横加速度センサ４４ｂは、横方向の加速度を検出して検出値ａ2 を出力する。なお、車体が傾く際の傾斜運動の中心、すなわち、ロール中心は、厳密には路面１８よりわずかに下方に位置するが、実際上は、概略路面１８と等しい位置であると考えられる。
前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、十分に剛性の高い部材に取り付けられることが望ましい。また、Ｌ1 とＬ2 との差は、小さいと検出値ａ1 及びａ2 の差が小さくなるので、十分に大きいこと、例えば、０．３〔ｍ〕以上、とすることが望ましい。さらに、車体がサスペンション等のばねで支持されている場合、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、いわゆる「ばね上」に配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との間に配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、可能な限り乗員の近くに配設されることが望ましい。さらに、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ともに、上側から観て進行方向に延在する車体の中心軸上に位置すること、すなわち、進行方向に関してオフセットされないことが望ましい。
また、本実施の形態における車体傾斜制御システムは、図８に示されるようになっている。傾斜制御ＥＣＵ４６は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出した横加速度に基づいて合成横加速度を算出する横加速度演算部４８を備える。そして、傾斜制御部４７は、横加速度演算部４８が算出した横加速度としての合成横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する。
なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態における車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態における力学モデルを示す図、図１０は本発明の第２の実施の形態における制御系のブロック図、図１１は本発明の第２の実施の形態における横加速度演算処理の動作を示すフローチャート、図１２は本発明の第２の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。
図９において、４４Ａは車体において第１横加速度センサ４４ａの配設された位置を示す第１センサ位置であり、４４Ｂは車体において第２横加速度センサ４４ｂの配設された位置を示す第２センサ位置である。
第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する加速度は、〈１〉旋回時に車体に作用する遠心力、〈２〉車体を旋回内側に傾けたことによって発生する重力の横方向成分、〈３〉左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが路面１８の窪みに落下することによる車体の傾斜、ガタやばねの変位等により第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが周方向に変位することによって生じる加速度、並びに、〈４〉リンクモータ２５の作動又はその反作用により第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが周方向に変位することによって生じる加速度、の４つであると考えられる。これら４つの加速度のうち、前記〈１〉及び〈２〉は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さ、すなわち、Ｌ1 及びＬ2 と無関係である。一方、前記〈３〉及び〈４〉は、周方向に変位することによって生じる加速度であるから、ロール中心からの距離に比例する、すなわち、概略Ｌ1 及びＬ2 に比例する。
ここで、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈３〉の加速度をａX1及びａX2とし、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈４〉の加速度をａM1及びａM2とする。また、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈１〉の加速度をａT とし、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出してその検出値を出力する〈２〉の加速度をａG とする。なお、前記〈１〉及び〈２〉は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さと無関係なので、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値は等しい。
そして、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのいずれか一方のみが路面１８の窪みに落下することによる車体の傾斜、ガタやばねの変位等による周方向の変位の角速度をωR とし、その角加速度をωR ’とする。また、リンクモータ２５の作動又はその反作用による周方向の変位の角速度をωM とし、その角加速度をωM ’とする。
すると、ａX1＝Ｌ1 ωR ’、ａX2＝Ｌ2 ωR ’、ａM1＝Ｌ1 ωM ’、ａM2＝Ｌ2 ωM ’となる。
また、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂが検出して出力する加速度の検出値をａ1 及びａ2 とすると、ａ1 及びａ2 は、４つの加速度〈１〉〜〈４〉の合計であるから、次の式（５）及び（６）で表される。
ａ1 ＝ａT ＋ａG ＋Ｌ1 ωR ’＋Ｌ1 ωM ’ ・・・式（５）
ａ2 ＝ａT ＋ａG ＋Ｌ2 ωR ’＋Ｌ2 ωM ’ ・・・式（６）
そして、式（５）から式（６）を減算すると、次の式（７）を得ることができる。
ａ1 −ａ2 ＝（Ｌ1 −Ｌ2 ）ωR ’＋（Ｌ1 −Ｌ2 ）ωM ’ ・・・式（７）
ここで、Ｌ1 及びＬ2 の値は、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さであるから既知である。また、ωM ’の値は、リンクモータ２５の角速度ωM の微分値であるから既知である。すると、前記式（７）の右辺においては、第１項のωR ’の値のみが未知であり、他の値はすべて既知である。したがって、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値ａ1 及びａ2 から、ωR ’の値を得ることが可能である。つまり、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの検出値ａ1 及びａ2 に基づいて、不要加速度成分を取り除くことができる。
本実施の形態における車体傾斜制御処理では、図１０に示されるようなフィードバック制御が行われる。図１０において、ｆ1 は後述される式（１０）で表される伝達関数である。また、ＧP は比例制御動作の制御ゲインであり、ＧD は微分制御動作の制御ゲインであり、ｓは微分要素である。
車体傾斜制御システムが車体傾斜制御処理を開始すると、横加速度演算部４８は、横加速度演算処理を開始し、まず、第１横加速度センサ値ａ1 を取得するとともに（ステップＳ１１）、第２横加速度センサ値ａ2 を取得する（ステップＳ１２）。そして、横加速度演算部４８は、加速度差Δａを算出する（ステップＳ１３）。該Δａは次の式（８）によって表される。
Δａ＝ａ1 −ａ2 ・・・式（８）
続いて、横加速度演算部４８は、ΔＬ呼出を行うとともに（ステップＳ１４）、Ｌ2 呼出を行う（ステップＳ１５）。前記ΔＬは次の式（９）によって表される。
ΔＬ＝Ｌ1 −Ｌ2 ・・・式（９）
続いて、横加速度演算部４８は、合成横加速度ａを算出する（ステップＳ１６）。なお、合成横加速度ａは、前記第１の実施の形態のように、横加速度センサ４４が１つである場合における横加速度センサ値ａに相当する値であって、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した値であり、次の式（１０）及び（１１）によって得られる。
ａ＝ａ2 −（Ｌ2 ／ΔＬ）Δａ ・・・式（１０）
ａ＝ａ1 −（Ｌ1 ／ΔＬ）Δａ ・・・式（１１）
理論上は、式（１０）によっても式（１１）によっても、同じ値を得ることができるが、周方向の変位によって生じる加速度はロール中心からの距離に比例するので、実際上は、ロール中心により近い方の横加速度センサ４４、すなわち、第２横加速度センサ４４ｂの検出値であるａ2 を基準にすることが望ましい。そこで、本実施の形態においては、式（１０）によって合成横加速度ａを算出することとする。
最後に、横加速度演算部４８は、傾斜制御部４７へ合成横加速度ａを送出して（ステップＳ１７）、横加速度演算処理を終了する。
また、傾斜制御部４７は、車体傾斜制御処理を開始し、まず、横加速度演算部４８から合成横加速度ａを受信する（ステップＳ２１）。
続いて、傾斜制御部４７は、ａold 呼出を行う（ステップＳ２２）。ａold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存された合成横加速度ａである。なお、初期設定においては、ａold ＝０とされている。
これ以降の動作、すなわち、図１２に示されるステップＳ２３〜Ｓ２９の動作は、前記第１の実施の形態において説明したステップＳ３〜Ｓ９の動作と同様であるので、その説明を省略する。
このように、本実施の形態においては、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとを互いに異なる高さ位置に配設し、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した合成横加速度ａを算出し、該合成横加速度ａの値がゼロとなるように、車体の傾斜角度を制御する。つまり、合成横加速度ａの値ゼロを目標値として、車体の傾斜角度を制御する。
これにより、不要加速度成分を取り除くことができるので、路面状況の影響を受けることがなく、制御系の振動、発散等の発生を防止することができ、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくして制御の応答性を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、横加速度センサ４４が２つである場合について説明したが、横加速度センサ４４は、複数であって互いに異なる高さに配設されていれば、３つ以上であってもよく、いくつであってもよい。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
図１３は本発明の第３の実施の形態における車両の背面を示す図である。なお、図において、（ａ）は車体が直立している状態を示す図、（ｂ）は車体が傾斜している状態を示す図である。
本実施の形態における車両１０は、リンク機構３０を有しておらず、本体部２０と搭乗部１１とが、ロール軸２０ａを中心に、ロール方向に揺動可能に連結され、傾斜用アクチュエータ装置としてのリンクモータ２５を回転させることによって、図１３（ｂ）に示されるように、本体部２０に対して搭乗部１１を揺動させてロールさせる、すなわち、傾斜させることができる。前記ロール軸２０ａは、本体部２０に対して搭乗部１１が揺動してロールする動作の中心、すなわち、ロール中心である。なお、車体の進行方向に延在するリンクモータ２５の回転軸を、前記ロール軸２０ａと一致させるようにしてもよい。
旋回時にも、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの路面１８に対する角度、すなわち、キャンバ角は変化せず、搭乗部１１を前輪である車輪１２Ｆとともに、本体部２０に対して揺動させ、旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員の快適性の確保とを図ることができるようになっている。なお、図に示される例においては、直進時も旋回時も、左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒは路面１８に対して直立している、すなわち、キャンバ角が０度になっている。
その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
なお、横加速度センサ４４は、前記第２の実施の形態と同様に、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂを含み、前記第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとは互いに異なる高さ位置に配設されている。
本実施の形態においては、搭乗部１１が傾く際の傾斜運動の中心、すなわち、ロール中心はロール軸２０ａと一致する。そこで、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの高さＬ1 及びＬ2 は、ロール軸２０ａからの距離として設定される。
前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂは、ロール軸２０ａの上側又は下側に、両者ともに配設されることが望ましい。また、前記第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂの一方は、できる限りロール軸２０ａに近接した位置に配設されることが望ましい。
横加速度センサ４４について、その他の点は、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。また、車体傾斜制御システムについても、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。さらに、本実施の形態における車両１０の動作についても、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本発明の第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。
図１４は本発明の第４の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。
前記第２及び第３の実施の形態においては、２つの横加速度センサ４４、すなわち、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとによって横方向の加速度を検出する場合について説明した。しかし、横方向の加速度を検出可能なセンサであれば、加速度センサ以外の種類のセンサを使用することもできる。なお、横方向の加速度を検出可能なセンサとは、加速度センサのように加速度を直接的に検出するセンサのみならず、速度センサのように検出値を微分して加速度を得ることが可能なセンサ、すなわち、加速度を間接的に検出するセンサをも含むものである。
本実施の形態においては、前記第２横加速度センサ４４ｂに代えて、加速度を間接的に検出するセンサとしてのロールレートセンサ４４ｃを使用する例について説明する。なお、該ロールレートセンサ４４ｃは、車体の傾斜運動の角速度を検出する一般的なロールレートセンサであって、例えば、ジャイロセンサを、地面と垂直方向の面内での回転角速度を検出することができるように取り付けたものである。
本実施の形態における車体傾斜制御システムは、図１４に示されるようになっている。傾斜制御ＥＣＵ４６には、第１横加速度センサ４４ａ及びロールレートセンサ４４ｃが接続されている。そして、横加速度演算部４８は、ロールレートセンサ４４ｃが検出した車体の傾斜運動の角速度の微分値及び第１横加速度センサ４４ａが検出した横加速度に基づいて合成横加速度を算出する。そして、傾斜制御部４７は、横加速度演算部４８が算出した横加速度としての合成横加速度に基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する。
なお、その他の点の構成については、前記第２及び第３の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態における車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。
図１５は本発明の第４の実施の形態における力学モデルを示す図、図１６は本発明の第４の実施の形態における横加速度演算処理の動作を示すフローチャートである。
図１５において、４４Ａは車体において第１横加速度センサ４４ａの配設された位置を示す第１センサ位置であり、４４Ｃは車体においてロールレートセンサ４４ｃの配設された位置を示す第２センサ位置である。また、ω1 は、ロールレートセンサ４４ｃが検出した車体の傾斜運動の角速度の値、すなわち、ロールレートセンサ値である。
なお、ロールレートセンサ４４ｃは、任意の高さ位置に取り付けることができる。図に示される例においては、第１横加速度センサ４４ａよりも低い位置に取り付けられているが、第１横加速度センサ４４ａと同じ高さ位置に取り付けられていてもよいし、第１横加速度センサ４４ａよりも高い位置に取り付けられていてもよい。
もっとも、ロールレートセンサ４４ｃは、第１横加速度センサ４４ａと同様に、十分に剛性の高い部材に取り付けられることが望ましい。また、車体がサスペンション等のばねで支持されている場合、ロールレートセンサ４４ｃは、第１横加速度センサ４４ａと同様に、いわゆる「ばね上」に配設されることが望ましい。さらに、ロールレートセンサ４４ｃは、第１横加速度センサ４４ａと同様に、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との間に配設されることが望ましい。さらに、ロールレートセンサ４４ｃは、第１横加速度センサ４４ａと同様に、可能な限り乗員の近くに配設されることが望ましい。それ以外の点について、ロールレートセンサ４４ｃは、車体の傾斜運動、すなわち、ロールを検出可能な位置であれば、いかなる位置に取り付けられていてもよい。
なお、第１横加速度センサ４４ａとロールレートセンサ４４ｃとは互いに異なるセンサなので、両者の応答特性を、あらかじめ、理論的又は実験的に合わせておく必要がある。例えば、どちらかの等価モデルの時定数が小さい（速い）場合、時定数が大きい方の出力と同等の時定数となるようにフィルタ等で調整することになる。
本実施の形態において、車体傾斜制御システムが車体傾斜制御処理を開始すると、横加速度演算部４８は、横加速度演算処理を開始し、まず、横加速度センサ値としての第１横加速度センサ値ａ1 を取得するとともに（ステップＳ３１）、ロールレートセンサ値ω1 を取得する（ステップＳ３２）。
続いて、横加速度演算部４８は、ωold 呼出を行う（ステップＳ３３）。ωold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存されたロールレートセンサ値ω1 である。なお、初期設定においては、ωold ＝０とされている。
続いて、横加速度演算部４８は、制御周期ＴS を取得し（ステップＳ３４）、ω1 の微分値を算出する（ステップＳ３５）。ここで、ω1 の微分値をΔω1 とすると、該Δω1 は次の式（１２）によって算出される。
Δω1 ＝（ω1 −ωold ）／ＴS ・・・式（１２）
続いて、横加速度演算部４８は、Ｌ1 呼出を行う（ステップＳ３６）。
そして、横加速度演算部４８は、合成横加速度ａを算出する（ステップＳ３７）。なお、該合成横加速度ａは、前記第１の実施の形態のように、横加速度センサ４４が１つである場合における横加速度センサ値ａに相当する値であって、第１横加速度センサ値ａ1 とロールレートセンサ値ω1 の微分値Δω1 とを合成した値であり、次の式（１３）によって得られる。
ａ＝ａ1 −Ｌ1 Δω1 ・・・式（１３）
最後に、横加速度演算部４８は、傾斜制御部４７へ合成横加速度ａを送出して（ステップＳ３８）、横加速度演算処理を終了する。
なお、傾斜制御部４７による車体傾斜制御処理の動作については、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
このように、本実施の形態においては、横方向の加速度を検出可能な複数のセンサのうちの１つとしてロールレートセンサ４４ｃを採用しているので、高さ方向に関するロールレートセンサ４４ｃの取付位置の自由度が高くなり、車両１０の設計自由度を高くすることができる。
なお、本実施の形態においては、前記第２及び第３の実施の形態における第２横加速度センサ４４ｂに代えてロールレートセンサ４４ｃを使用する例についてのみ説明したが、第１横加速度センサ４４ａに代えてロールレートセンサ４４ｃを使用することもできる。また、車両１０は、第２の実施の形態における車両１０のようにリンク機構３０を有するものであってもよいし、第３の実施の形態における車両１０のようにリンク機構３０を有していないものであってもよい。
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１〜第４の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第４の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
図１７は本発明の第５の実施の形態における車両の構成を示す右側面図、図１８は本発明の第５の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。
前記第２の実施の形態において説明したように、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとを互いに異なる高さ位置に配設し、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した合成横加速度ａを算出し、該合成横加速度ａの値がゼロとなるように、車体の傾斜角度を制御することによって、車体傾斜制御システムの制御ゲインを大きくして制御の応答性を向上させることができる。
しかし、制御ゲインをあまり大きくすると、車体傾斜制御システムが外乱に過度に反応して乗員に不快感をもたらすことがある。一方で、制御ゲインが小さいと、旋回開始時又は終了時のように横加速度が大きく変化するときに、制御の遅れが発生し、適正な傾斜角を実現することができないことがある。
そこで、本実施の形態においては、要求旋回量及び車速から横加速度予測値を算出し、算出した横加速度予測値を使用したフィードフォワード制御を加えることによって、車体傾斜制御システムの応答性を向上させるようになっている。また、取得した要求旋回量にローパスフィルタをかける、具体的には、車速によってカットオフ周波数を変化させるローパスフィルタをかけることにより、高速走行時の安定性を確保することができる。
本実施の形態における車両１０は、図１７に示されるように、要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段としての操舵角センサ５３、及び、車両１０の走行速度である車速を検出する車速検出手段としての車速センサ５４を有する。また、前輪である車輪１２Ｆの車軸と後輪である左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒの車軸との距離、すなわち、ホイールベースはＬH である。
前記操舵角センサ５３は、ハンドルバー４１ａと前輪フォーク１７の上端とを接続する図示されない操舵軸部材の、搭乗部１１が備えるフレーム部材に対する回転角度、すなわち、操舵角の変化を検出するセンサであり、例えば、エンコーダ等から成る。そして、前記操舵角センサ５３によって、ハンドルバー４１ａの操舵量、すなわち、要求旋回量としての操舵装置の操舵量を検出することができる。
また、前記車速センサ５４は、車輪１２Ｆの車軸を支持する前輪フォーク１７の下端に配設され、車輪１２Ｆの回転速度に基づいて車速を検出するセンサであり、例えば、エンコーダ等から成る。
さらに、本実施の形態における車体傾斜制御システムは、図１８に示されるようになっている。傾斜制御ＥＣＵ４６は、操舵角センサ５３が検出した操舵角、及び、車速センサ５４が検出した車速に基づいて車体に作用する横加速度予測値を算出する横加速度推定部４９を備える。そして、傾斜制御部４７は、横加速度演算部４８が算出した合成横加速度と、横加速度推定部４９が算出した横加速度予測値とに基づいてリンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を出力する。
なお、その他の点の構成については、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態における車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。
図１９は本発明の第５の実施の形態における制御系のブロック図、図２０は本発明の第５の実施の形態における操舵による横加速度を説明するモデルを示す図、図２１は本発明の第５の実施の形態における横加速度推定処理の動作を示すフローチャート、図２２は本発明の第５の実施の形態におけるフィルタ処理のサブルーチンを示すフローチャート、図２３は本発明の第５の実施の形態における車両の車体傾斜制御処理の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態における車体傾斜制御処理では、図１９に示されるようなフィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせた制御が行われる。図１９において、点線より下の部分については、前記第２の実施の形態において説明した図１０に示されるフィードバック制御と同様であるので、その説明を省略する。
そして、点線より上の部分がフィードフォワード制御を示している。ここで、ｆ2 は後述される式（２０）で表される伝達関数である。また、Ｇydは微分制御動作の制御ゲインであり、ｓは微分要素である。
車体傾斜制御システムが車体傾斜制御処理を開始すると、横加速度演算部４８は横加速度演算処理を実行する。なお、本実施の形態における横加速度演算処理の動作は、前記第２の実施の形態において説明した横加速度演算処理の動作、すなわち、図１１に示されるステップＳ１１〜Ｓ１７の動作と同様であるので、その説明を省略する。
また、横加速度推定部４９は横加速度推定処理を開始する。横加速度推定部４９は、まず、操舵角センサ５３が検出した操舵角の値である操舵角センサ値θを取得するとともに（ステップＳ４１）、車速センサ５４が検出した車速の値である車速センサ値νを取得する（ステップＳ４２）。
そして、横加速度推定部４９は、θに対してフィルタ処理を実行し（ステップＳ４３）、Ψ（ｔ）を算出する。Ψ（ｔ）は、速度によるカットオフ周波数可変ローパスフィルタによってフィルタ処理された操舵角である。
ここで、図２０に示されるように、操舵角がΨであり、旋回半径がｒであるとすると、車速ν及び旋回時に車体に作用する横加速度としての遠心力ａ0 は次の式（１４）及び（１５）によって表される。
ν＝ｒｗ ・・・式（１４）
ａ0 ＝ｒｗ2 ・・・式（１５）
なお、ｗは旋回角速度である。
そして、前記式（１４）及び（１５）から、旋回時に車体に作用する遠心力ａ0 は次の式（１６）によって表される。
ａ0 ＝ν2 ／ｒ ・・・式（１６）
また、図２０から、旋回半径ｒは次の式（１７）によって表される。
ｒ＝ＬH ／tan Ψ ・・・式（１７）
そして、前記式（１６）及び（１７）から、次の式（１８）が導出される。
ａ0 ＝（ν2 ／ＬH ）tan Ψ ・・・式（１８）
フィルタ処理において、横加速度推定部４９は、まず、制御周期ＴS を取得する（ステップＳ４３−１）。なお、制御周期ＴS については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、横加速度推定部４９は、カットオフ周波数ｗ（ν）を算出する（ステップＳ４３−２）。ｗ（ν）は、速度別のカットオフ周波数であり、入力が車速νであって出力がカットオフ周波数となる関数である。例えば、車速に反比例する関数であるが、いかなる関数であってもよい。なお、入力である車速νと出力であるカットオフ周波数との関係を示すテーブルをあらかじめ作成し、該テーブルを参照することによって、演算を行うことなく、カットオフ周波数ｗ（ν）を取得することもできる。
続いて、横加速度推定部４９は、Ψold 呼出を行う（ステップＳ４３−３）。Ψold は、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存されたΨ（ｔ）の値である。なお、初期設定においては、Ψold ＝０とされている。
続いて、横加速度推定部４９は、フィルタ処理された操舵角Ψ（ｔ）を算出する（ステップＳ４３−４）。Ψ（ｔ）は、次の式（１９）によって算出される。
Ψ（ｔ）＝Ψold ／（１＋ＴS ｗ（ν））＋ＴS ｗ（ν）θ／（１＋ＴS ｗ（ν））
・・・式（１９）
該式（１９）は、バンドパスフィルタとして一般的に使用されるＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタの式であり、一次遅れ系のローパスフィルタであるカットオフ周波数可変ローパスフィルタを表している。
そして、横加速度推定部４９は、Ψold ＝Ψ（ｔ）として保存し（ステップＳ４３−５）、フィルタ処理を終了する。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に算出したΨ（ｔ）の値をΨold として、記憶手段に保存する。
続いて、横加速度推定部４９は、ＬH 呼出を行い（ステップＳ４４）、横加速度予測値ａf を算出する（ステップＳ４５）。横加速度予測値ａf は、前記式（１８）に基づき、次の式（２０）によって算出される。
ａf ＝ν2 ｔａｎ｛Ψ（ｔ）｝／ＬH ・・・式（２０）
該式（２０）は、ハンドルバー４１ａの操舵によって生じる横加速度、すなわち、旋回走行によって生じる遠心力を表している。
最後に、横加速度推定部４９は、傾斜制御部４７へ横加速度予測値ａf を送出して（ステップＳ４６）、横加速度推定処理を終了する。
また、傾斜制御部４７は、車体傾斜制御処理を開始し、まず、横加速度演算部４８から合成横加速度ａを受信する（ステップＳ５１）。なお、該合成横加速度ａを受信してから第３制御値Ｕを算出するまでの動作、すなわち、図２３に示されるステップＳ５１〜Ｓ５８の動作は、前記第２の実施の形態において説明したステップＳ２１〜Ｓ２８の動作と同様であるので、その説明を省略する。
第３制御値Ｕを算出すると、傾斜制御部４７は、横加速度推定部４９から横加速度予測値ａf を受信する（ステップＳ５９）。
続いて、傾斜制御部４７は、ａfold呼出を行う（ステップＳ６０）。ａfoldは、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存された横加速度予測値ａf である。なお、初期設定においては、ａfold＝０とされている。
続いて、傾斜制御部４７は、ａf の微分値を算出する（ステップＳ６１）。ここで、ａf の微分値をｄａf ／ｄｔとすると、該ｄａf ／ｄｔは次の式（２１）によって算出される。
ｄａf ／ｄｔ＝（ａf −ａfold）／ＴS ・・・式（２１）
そして、傾斜制御部４７は、ａfold＝ａf として保存する（ステップＳ６２）。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に取得した横加速度予測値ａf をａfoldとして、記憶手段に保存する。
続いて、傾斜制御部４７は、第４制御値ＵfDを算出する（ステップＳ６３）。ここで、微分制御動作の制御ゲインをＣfDとすると、第４制御値ＵfDは次の式（２２）によって算出される。
ＵfD＝ＣfDｄａf ／ｄｔ ・・・式（２２）
続いて、傾斜制御部４７は、第５制御値Ｕを算出する（ステップＳ６４）。該第５制御値Ｕは、第３制御値Ｕと第４制御値ＵfDとの合計であり、次の式（２３）によって算出される。
Ｕ＝Ｕ＋ＵfD ・・・式（２３）
最後に、傾斜制御部４７は、第５制御値Ｕをリンクモータトルク指令値としてリンクモータ２５へ出力して（ステップＳ６５）、処理を終了する。
このように、本実施の形態においては、第１横加速度センサ４４ａと第２横加速度センサ４４ｂとを互いに異なる高さ位置に配設し、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した合成横加速度ａを算出し、該合成横加速度ａの値がゼロとなるようにフィードバック制御を行うとともに、要求旋回量及び車速から横加速度予測値ａf を算出し、算出した横加速度予測値ａf を使用したフィードフォワード制御を行う。
これにより、旋回時における車体の傾斜角を横加速度と重力とが釣り合うような角度に適切に制御することができる。また、路面１８が横方向に傾斜していても、車体を鉛直に保つことができる。さらに、旋回開始時及び終了時のように、横加速度の変化が大きいときであっても、制御に遅れが発生することがない。このため、車両１０の安定性を高く保つことができ、乗員の違和感を低減し、快適性を向上させることができる。
また、取得した要求旋回量に、車速によってカットオフ周波数を変化させるローパスフィルタをかけることにより、高速走行時の安定性を確保することができる。
なお、本実施の形態においては、第１横加速度センサ４４ａ及び第２横加速度センサ４４ｂを使用し、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成して合成横加速度ａを算出する例についてのみ説明したが、前記第４の実施の形態において説明したように、第１横加速度センサ４４ａ又は第２横加速度センサ４４ｂのいずれか一方に代えてロールレートセンサ４４ｃを使用し、第１横加速度センサ値ａ1 又は第２横加速度センサ値ａ2 とロールレートセンサ値ω1 の微分値Δω1 とを合成して合成横加速度ａを算出するようにしてもよい。
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第１〜第５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５の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
図２４は本発明の第６の実施の形態における車体傾斜制御システムの構成を示すブロック図である。
前記第５の実施の形態において説明したように、第１横加速度センサ値ａ1 と第２横加速度センサ値ａ2 とを合成した合成横加速度ａを算出し、該合成横加速度ａの値がゼロとなるようにフィードバック制御を行うとともに、要求旋回量及び車速から横加速度予測値ａf を算出し、算出した横加速度予測値ａf を使用したフィードフォワード制御を行うことによって、路面１８が横方向に傾斜していても、車体を鉛直に保つことができ、また、旋回開始時及び終了時のように、横加速度の変化が大きいときであっても、制御に遅れが発生することがない。
しかし、操舵角センサ５３によってハンドルバー４１ａの操舵量を検出する場合、操舵角センサ５３が検出する操舵量のゼロ点を調整して、ハンドルバー４１ａの中立状態、すなわち、車両１０の直進状態に合わせる必要がある。そのため、操舵角センサ５３の初期設定を行う必要がある。
そこで、本実施の形態においては、操舵角速度を使用してフィードフォワード制御を行うことによって、ゼロ点の検出が不要となるので、安価な操舵角センサ５３を使用することができ、操舵角センサ５３の初期設定が不要となるので、車両１０の製造及び保守のコストを低減することができるようになっている。また、車速に応じて横加速度予測値ａf のゲイン特性及び遅れ特性を可変にすることによって、高速走行時における制御の追従性を向上させることができる。
本実施の形態における車体傾斜制御システムでは、図に示されるように、傾斜制御ＥＣＵ４６は、横加速度推定部４９の代わりにリンク角速度推定部５０を備えるとともに、横加速度演算部４８及び傾斜制御部４７に加えて、外乱演算部４３及びリンクモータ制御部４２を備える。
そして、前記リンク角速度推定部５０は、操舵角センサ５３が検出した操舵角、及び、車速センサ５４が検出した車速に基づいてリンク角速度予測値を算出する。また、前記外乱演算部４３は、ロールレートセンサ４４ｃが検出した車体の傾斜運動の角速度の値、すなわち、ロールレートセンサ値と、リンク角センサ２５ａが検出したリンク角とに基づいて外乱分のロールレートを算出する。
なお、前記リンク角センサ２５ａは、リンクモータ２５においてボディに対する回転軸の回転角を検出する回転角センサであって、例えば、レゾルバ、エンコーダ等から成る。前述のように、リンクモータ２５を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、本体部２０及び該本体部２０に固定された中央縦部材２１に対して上側の横リンクユニット３１Ｕが回動するのであるから、ボディに対する回転軸の回転角を検出することによって、中央縦部材２１に対する上側の横リンクユニット３１Ｕの角度の変化、すなわち、リンク角の変化を検出することができる。
本実施の形態において、傾斜制御部４７は、横加速度演算部４８が算出した合成横加速度、リンク角速度推定部５０が算出したリンク角速度予測値、及び、外乱演算部４３が算出した外乱分のロールレートに基づいて、制御値としての速度指令値を演算して出力する。また、前記リンクモータ制御部４２は、傾斜制御部４７が出力した速度指令値に基づいてリンクモータ２５を作動させるための制御値としてのトルク指令値を出力する。
なお、その他の点の構成については、前記第５の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、本実施の形態における車両１０の動作について説明する。ここでは、旋回走行時における車体傾斜制御処理の動作についてのみ説明する。
図２５は本発明の第６の実施の形態における制御系のブロック図、図２６は本発明の第６の実施の形態における車体リンク角を説明するモデルを示す図、図２７は本発明の第６の実施の形態におけるヨーレートの時定数の変化を説明するグラフを示す図、図２８は本発明の第６の実施の形態におけるリンク角速度推定処理の動作を示すフローチャート、図２９は本発明の第６の実施の形態における操舵角の微分処理のサブルーチンを示すフローチャート、図３０は本発明の第６の実施の形態における一次遅れ処理のサブルーチンを示すフローチャート、図３１は本発明の第６の実施の形態における傾斜制御処理の動作を示すフローチャート、図３２は本発明の第６の実施の形態におけるリンクモータ制御処理の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態における車体傾斜制御処理では、図２５に示されるようなフィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせた制御が行われる。図２５において、ｆ1 は、前記式（１０）で表される伝達関数であり、ＧP 及びＧRPは比例制御動作の制御ゲ インであり、ｓは微分要素である。また、ｆ2 は後述される式（２５）で表されるリンク角速度予測値であり、ｆ3 は後述される式（３３）で表されるヨーレートゲインであり、ｆ4 はヨーレートの遅れ時定数である。
車体傾斜制御システムが車体傾斜制御処理を開始すると、横加速度演算部４８は横加速度演算処理を実行する。なお、本実施の形態における横加速度演算処理の動作は、前記第２の実施の形態において説明した横加速度演算処理の動作、すなわち、図１１に示されるステップＳ１１〜Ｓ１７の動作と同様であるので、その説明を省略する。
また、リンク角速度推定部５０はリンク角速度推定処理を開始する。リンク角速度推定部５０は、まず、操舵角センサ５３が検出した操舵角の値である操舵角センサ値θを取得するとともに（ステップＳ７１）、車速センサ５４が検出した車速の値である車速センサ値νを取得する（ステップＳ７２）。
そして、リンク角速度推定部５０は、操舵角の微分処理を実行し（ステップＳ７３）、ΔΨを算出する。ΔΨは、操舵角を時間微分した値であり、操舵角速度に相当する。
操舵角の微分処理において、リンク角速度推定部５０は、まず、Ψold 呼出を行う（ステップＳ７３−１）。なお、Ψold については、前記第５の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、リンク角速度推定部５０は、制御周期ＴS を取得する（ステップＳ７３−２）。なお、制御周期ＴS については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、リンク角速度推定部５０は、操舵角微分値ΔΨを算出する（ステップＳ７３−３）。ΔΨは、次の式（２４）によって算出される。
ΔΨ＝（Ψ（ｔ）−Ψold ）／ＴS ・・・式（２４）
そして、リンク角速度推定部５０は、Ψold ＝Ψ（ｔ）として保存し（ステップＳ７３−４）、操舵角の微分処理を終了する。
続いて、リンク角速度推定部５０は、ＬH 呼出を行い（ステップＳ７４）、リンク角速度予測値ｆ2 （ΔΨ、ν）を算出する（ステップＳ７５）。ここで、重力をｇとすると、リンク角速度予測値ｆ2 （ΔΨ、ν）は、次の式（２５）によって算出される。
ｆ2 （ΔΨ、ν）＝ｄη／ｄｔ＝（ν2 ／（ＬH ｇ））（ｄΨ／ｄｔ）・・・式（２５）
前述のように、リンク角センサ２５ａは、中央縦部材２１に対する上側の横リンクユニット３１Ｕの角度の変化、すなわち、リンク角の変化を検出する。ここで、リンク角をηとし、旋回時における車体の傾斜角が、横加速度としての遠心力ａ0 と重力ｇとが釣り合うように制御されているものとすると、路面１８が水平であれば、遠心力ａ0 と重力ｇとは、図２６に示されるようになり、次の式（２６）で表される関係が成立する。
ａ0 cos η＝ｇsin η ・・・式（２６）
該式（２６）から、次の式（２７）が導出される。
ａ0 ／ｇ＝sin η／cos η＝tan η ・・・式（２７）
さらに、該式（２７）から、次の式（２８）が導出される。
ａ0 ＝ｇtan η ・・・式（２８）
一方、前記第５の実施の形態で説明した図２０及び式（１７）から、次の式（２９）が導出される。
tan Ψ＝ＬH ／ｒ ・・・式（２９）
該式（２９）及び前記第５の実施の形態で説明した式（１５）、（１６）及び（１８）から、次の式（３０）が導出される。
ａ0 ＝ｒｗ2 ＝ν2 ／ｒ＝（ν2 ／ＬH ）tan Ψ ・・・式（３０）
そして、前記式（２８）及び（３０）から、次の式（３１）が導出される。
ｇtan η＝（ν2 ／ＬH ）tan Ψ ・・・式（３１）
さらに、tan η≒η及びtan Ψ≒Ψと近似することができるとともに、車速νの変化がリンク角ηの変化と比較して十分に遅いので、車速νを定数とみなすことができるとすると、前記式（３１）から、前記式（２５）を得ることができる。
続いて、リンク角速度推定部５０は、ヨーレートゲインｆ3 （ν）を算出する（ステップＳ７６）。
通常、高速走行時にはハンドルバー４１ａの操舵量が同一でも曲がりにくくなる。つまり、車速νが上昇すると操舵角Ψが同一であっても、横加速度としての遠心力ａ0 への影響が小さくなる。そこで、本実施の形態においては、操舵角Ψに基づいて計算されたヨーレートの計算値と、実験によって計測された実際のヨーレートの値との比を、ヨーレートゲインｆ3 （ν）として算出する。
ヨーレート、すなわち、旋回角速度ｗの理論値は、前記式（３０）から、次の式（３２）によって算出される。
ｗ＝（ν／ＬH ）tan Ψ ・・・式（３２）
また、本発明の発明者は、試作した車両１０、すなわち、試作車を使用して実験を行い、ヨーレートの値を計測した。試作車では、ホイールベースＬH の値は一定であるので、実験では、車速ν及び操舵角Ψを変化させてヨーレートの計測値ｗ（ν、Ψ）を計測した。ここで、前記式（３２）で算出されるヨーレートの理論値をｗnom （ν、Ψ）とすると、ヨーレートゲインｆ3 （ν）は、次の式（３３）で算出される。
ｆ3 （ν）＝Ｇyr（ν）＝ｗ（ν、Ψ）／ｗnom （ν、Ψ） ・・・式（３３）
実際には、ヨーレートゲインｆ3 （ν）の値は、オフラインで決定された一次以上の近似式に基づいて、リアルタイムに算出される。また、ヨーレートゲインｆ3 （ν）の値は、操舵角Ψに無関係に決まるので、車速νとヨーレートゲインｆ3 （ν）との関係を示すテーブルをあらかじめ作成し、該テーブルを参照することによって、演算を行うことなく、ヨーレートゲインｆ3 （ν）を取得することもできる。なお、該ヨーレートゲインｆ3 （ν）は、車速νによって決まる値なので、リンク角速度予測値ｆ2 （ΔΨ、ν）に直接作用させることができる。
続いて、リンク角速度推定部５０は、リンク角速度修正予測値ΔＨを算出する（ステップＳ７７）。前述のように、ヨーレートゲインｆ3 （ν）をリンク角速度予測値ｆ2 （ΔΨ、ν）に直接作用させることによって、リンク角速度修正予測値ΔＨは、次の式（３４）で算出される。
ΔＨ＝ｆ2 （ΔΨ、ν）ｆ3 （ν） ・・・式（３４）
続いて、リンク角速度推定部５０は、遅れ時定数ｆ4 （ν）を算出する（ステップＳ７８）。
通常、高速走行時にはハンドルバー４１ａの操舵量が同一であっても、横加速度としての遠心力ａ0 が発生するまでの遅れ時間が長くなる。そこで、本実施の形態においては、操舵角Ψに基づいて計算されたヨーレートの計算値と、実験によって計測された実際のヨーレートの値とを時間軸上で比較し、その遅れを車速νによって定式化して遅れ時定数ｆ4 （ν）を算出する。
例えば、図２７に示されるように、ヨーレートの計算値と計測された実際のヨーレートの値とから算出した遅れの時定数の値と車速νとの関係を点◆としてプロットし、該点◆によって表される時定数の値と車速νとの関係を線形近似することによって、遅れ時定数ｆ4 （ν）を得ることができる。
実際には、遅れ時定数ｆ4 （ν）の値は、オフラインで決定された一次以上の近似式に基づいて、リアルタイムに算出される。また、車速νに基づいて決定されるテーブルをあらかじめ作成し、該テーブルを参照することによって、演算を行うことなく、遅れ時定数ｆ4 （ν）を取得することもできる。
そして、リンク角速度推定部５０は、リンク角速度修正予測値ΔＨに対して、一次遅れ処理を実行し（ステップＳ７９）、ΔＨout を算出する。
一次遅れ処理において、リンク角速度推定部５０は、まず、制御周期ＴS を取得する（ステップＳ７９−１）。なお、制御周期ＴS については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、リンク角速度推定部５０は、カットオフ周波数ｗ（ν）を算出する（ステップＳ７９−２）。ｗ（ν）は、次の式（３５）で算出される。
ｗ（ν）＝１／ｆ4 （ν） ・・・式（３５）
続いて、リンク角速度推定部５０は、ΔＨoutold呼出を行う（ステップＳ７９−３）。なお、ΔＨoutoldは、前回の車体傾斜制御処理実行時に保存されたΔＨout （ｔ）の値である。
続いて、リンク角速度推定部５０は、フィルタ処理されたΔＨout （ｔ）を算出する（ステップＳ７９−４）。ΔＨout （ｔ）は、次の式（３６）によって算出される。
ΔＨout （ｔ）＝ΔＨoutold／（１＋ＴS ｗ（ν））
＋（ｄη／ｄｔ）ＴS ｗ（ν）／（１＋ＴS ｗ（ν））・・・式（３６）
そして、リンク角速度推定部５０は、ΔＨoutold＝ΔＨout （ｔ）として保存し（ステップＳ７９−５）、一次遅れ処理を終了する。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に算出したΔＨout （ｔ）の値をΔＨoutoldとして、記憶手段に保存する。
最後に、リンク角速度推定部５０は、傾斜制御部４７へΔＨout （ｔ）を送出して（ステップＳ８０）、リンク角速度推定処理を終了する。
また、傾斜制御部４７は、車体傾斜制御処理を開始し、まず、横加速度演算部４８から合成横加速度ａを受信する（ステップＳ８１）。なお、該合成横加速度ａを受信してから第３制御値Ｕを算出するまでの動作、すなわち、図３１に示されるステップＳ８１〜Ｓ８８の動作は、前記第２の実施の形態において説明したステップＳ２１〜Ｓ２８の動作と同様であるので、その説明を省略する。
第３制御値Ｕを算出すると、傾斜制御部４７は、リンク角速度推定部５０からΔＨout （ｔ）を受信する（ステップＳ８９）。
続いて、傾斜制御部４７は、第４制御値ＵfDを算出する（ステップＳ９０）。ここで、微分制御動作の制御ゲインをＧyDとすると、第４制御値ＵfDは次の式（３７）によって算出される。
ＵfD＝ＧyDΔＨout ・・・式（３７）
なお、前記微分制御動作の制御ゲインＧyDは、正の１以下の任意の値である。
続いて、傾斜制御部４７は、第５制御値Ｕを算出する（ステップＳ９１）。該第５制御値Ｕは、第３制御値Ｕと第４制御値ＵfDとの合計であり、次の式（３８）によって算出される。
Ｕ＝Ｕ＋ＵfD ・・・式（３８）
最後に、傾斜制御部４７は、第５制御値Ｕを速度指令値としてリンクモータ制御部４２へ出力して（ステップＳ９２）、処理を終了する。
また、リンクモータ制御部４２は、リンクモータ制御処理を開始すると、まず、傾斜制御部４７から第５制御値Ｕを受信する（ステップＳ１０１）。
続いて、リンクモータ制御部４２は、リンク角センサ２５ａが検出したリンク角センサ値ηを取得し（ステップＳ１０２）、リンク角速度算出処理を実行して（ステップＳ１０３）、リンク機構３０のリンク角の角速度Δηを算出する。
また、リンクモータ制御部４２は、Δηの値を外乱演算部４３から取得することによって、前記ステップＳ１０２及びＳ１０３の動作を省略することもできる。
続いて、リンクモータ制御部４２は、制御誤差を算出する（ステップＳ１０４）。ここで、制御誤差をεとすると、該εは、次の式（３９）によって算出される。
ε＝Ｕ−Δη ・・・式（３９）
なお、Ｕは傾斜制御部４７から受信した第５制御値Ｕである。
続いて、リンクモータ制御部４２は、モータ制御比例ゲインＧMPを取得する（ステップＳ１０５）。該モータ制御比例ゲインＧMPの値は、実験等に基づいて設定された値であり、あらかじめ記憶手段に格納されている。
続いて、リンクモータ制御部４２は、リンクモータ２５を作動させるためのトルク指令値を算出する（ステップＳ１０６）。ここで、トルク指令値をＵT とすると、該ＵT は次の式（４０）によって算出される。
ＵT ＝ＧMPε ・・・式（４０）
最後に、リンクモータ制御部４２は、トルク指令値ＵT をリンクモータ２５へ出力して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
このように、本実施の形態においては、要求旋回量の時間微分値に相当する操舵角微分値ΔΨを使用してフィードフォワード制御を行う。これにより、ゼロ点の検出が不要となるので、安価な操舵角センサ５３を使用することができるとともに、該操舵角センサ５３の初期設定が不要となるので、車両１０の製造及び保守のコストを低減することができる。
また、車速νに応じて横加速度予測値ａf のゲイン特性及び遅れ特性を可変にする。これにより、高速走行時における制御の追従性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態においては、従来の技術の問題点を解決する手段として、以下のように、横加速度センサ４４が単数の場合も含むものを示すことができる。
互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、前記操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、前記車体に作用する横加速度を検出する横加速度センサと、乗員が要求する前記車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記傾斜用アクチュエータ装置を制御して前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記横加速度センサが検出する横加速度に基づくフィードバック制御を行うとともに、前記要求旋回量検出手段が検出する要求旋回量及び前記車速検出手段が検出する車速に基づくフィードフォワード制御を行って前記車体の傾斜を制御する車両。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明は、少なくとも左右一対の車輪を有する車両に利用することができる。
１０ 車両
１１ 搭乗部
１２Ｆ、１２Ｌ、１２Ｒ 車輪
２０ 本体部
２５ リンクモータ
４４ 横加速度センサ
４４ａ 第１横加速度センサ
４４ｂ 第２横加速度センサ
４４ｃ ロールレートセンサ
５３ 操舵角センサ
５４ 車速センサ

Claims (8)

  1. 互いに連結された操舵部及び駆動部を備える車体と、
    前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵輪と、
    前記駆動部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を駆動する駆動輪と、
    前記操舵部又は駆動部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、
    前記車体に作用する横加速度を直接的又は間接的に検出する複数のセンサと、
    乗員が要求する前記車体の要求旋回量を検出する要求旋回量検出手段と、
    車速を検出する車速検出手段と、
    前記傾斜用アクチュエータ装置を制御して前記車体の傾斜を制御する制御装置とを有し、
    該制御装置は、前記複数のセンサが検出する横加速度に基づくフィードバック制御を行うとともに、前記要求旋回量検出手段が検出する要求旋回量及び前記車速検出手段が検出する車速に基づくフィードフォワード制御を行って前記車体の傾斜を制御することを特徴とする車両。
  2. 前記制御装置は、前記要求旋回量の時間微分値及び車速から横加速度予測値を算出し、算出した横加速度予測値を使用したフィードフォワード制御を行う請求項１に記載の車両。
  3. 前記制御装置は、前記横加速度予測値のゲイン特性及び遅れ特性を車速に応じて変化させた値を使用したフィードフォワード制御を行う請求項２に記載の車両。
  4. 前記制御装置は、前記複数のセンサが検出する横加速度を合成した合成横加速度がゼロになるように、前記車体の傾斜を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
  5. 前記複数のセンサは、互いに異なる高さに配設された横加速度センサである請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
  6. 前記複数のセンサのうちの１つは、車体の傾斜運動の角速度を検出するロールレートセンサである請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
  7. 前記制御装置は、前記要求旋回量及び車速から横加速度予測値を算出し、算出した横加速度予測値を使用したフィードフォワード制御を行う請求項１に記載の車両。
  8. 前記制御装置は、前記要求旋回量に、車速によってカットオフ周波数を変化させるローパスフィルタをかける請求項７に記載の車両。
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