專利名稱：車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛。

背景技術(shù)：
以往，提出了有關(guān)利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛的技術(shù)。例如，提出了具有在同軸上配置的2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、通過駕駛?cè)藛T的重心移動(dòng)來感知車身的姿態(tài)映象從而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的車輛，一邊控制安裝在球體狀的單一的驅(qū)動(dòng)輪上的車身的姿態(tài)一邊移動(dòng)的車輛等的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
此時(shí)，一邊利用傳感器檢測車身的平衡、動(dòng)作狀態(tài)，一邊對(duì)旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)作進(jìn)行控制，使車輛停止或移動(dòng)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2007-219986號(hào)公報(bào) 但是，在上述以往的車輛中，在上下斷坡(段差)時(shí)，車身朝向與斷坡相反的方向傾斜，從而不能維持穩(wěn)定的姿態(tài)。例如，在登上斷坡時(shí)，如果對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予所需的轉(zhuǎn)矩，其反作用力作用在車身上，因而車身會(huì)朝向與斷坡相反的方向大幅傾斜。另一方面，如果將車身維持在直立姿態(tài)，就不能對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予所需的轉(zhuǎn)矩，從而不能夠登上斷坡。并且，在下斷坡時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象，車身會(huì)向前方傾斜。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述以往的車輛中的問題，提供一種車輛，該車輛在升降斷坡時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予適合升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且向斷坡的上坡方向移動(dòng)車身的重心，從而不論是在上斷坡時(shí)還是在下斷坡時(shí)，都能夠維持穩(wěn)定的行駛狀態(tài)和穩(wěn)定的車身姿態(tài)，在存在斷坡的場所也能夠安全且舒適地行駛。
因此，在本發(fā)明的車輛中，包括車身；能旋轉(zhuǎn)地安裝在該車身上的驅(qū)動(dòng)輪；和車輛控制裝置，該車輛控制裝置對(duì)賦予該驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，當(dāng)在路面的斷坡進(jìn)行升降時(shí)，該車輛控制裝置根據(jù)該斷坡對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置改變上述車身的傾斜角，從而對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
在本發(fā)明的另一車輛中，還具有能動(dòng)重量部，該能動(dòng)重量部能相對(duì)于前進(jìn)方向前后移動(dòng)地安裝在上述車身上，上述車輛控制裝置移動(dòng)上述能動(dòng)重量部，從而對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置朝向上述斷坡的上坡方向移動(dòng)上述車身的重心位置。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置對(duì)上述驅(qū)動(dòng)輪賦予與上述斷坡相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制，以使該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于上述車身的重心移動(dòng)所產(chǎn)生的重力轉(zhuǎn)矩的增加量。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置利用觀察器推測作為上述斷坡的阻力的斷坡阻力矩，根據(jù)該斷坡阻力矩，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
在本發(fā)明的另一車輛中，還具有檢測上述斷坡的傳感器，上述車輛控制裝置根據(jù)由上述傳感器所測定的斷坡的測定值，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
在本發(fā)明的另一車輛中，包括能旋轉(zhuǎn)地安裝在車身上的驅(qū)動(dòng)輪；和車輛控制裝置，該車輛控制裝置對(duì)賦予該驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，該車輛控制裝置考慮上述車身的姿態(tài)，推測作為升降斷坡所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的斷坡阻力矩，根據(jù)該斷坡阻力矩補(bǔ)正上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置作為車身的姿態(tài)，考慮上述車身的傾斜角，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、上述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)角加速度和上述車身的傾斜角加速度，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置將與上述斷坡阻力矩成比例地作用在車身上的外力作為等于上述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力與慣性力之差的值，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述慣性力由車輛平移慣性力和車輛傾斜慣性力構(gòu)成。
在本發(fā)明的另一車輛中，還具有能夠沿前后方向移動(dòng)地安裝在上述車身上的能動(dòng)重量部，上述車輛控制裝置對(duì)上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和/或上述能動(dòng)重量部的位置進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，并且作為車身的姿態(tài)，考慮上述車身的傾斜角和上述能動(dòng)重量部的位置，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、上述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)角加速度、上述車身的傾斜角加速度和上述能動(dòng)重量部的移動(dòng)加速度，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置將與上述斷坡阻力矩成比例地作用在車身上的外力作為等于上述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力與慣性力之差的值，推測上述斷坡阻力矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述慣性力由上述車輛平移慣性力、車身傾斜慣性力和能動(dòng)重量部移動(dòng)慣性力構(gòu)成。
在本發(fā)明的另一車輛中，包括能旋轉(zhuǎn)地安裝在車身上的驅(qū)動(dòng)輪；和車輛控制裝置，該車輛控制裝置對(duì)賦予該驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，當(dāng)在路面的斷坡進(jìn)行升降時(shí)，該車輛控制裝置利用觀察器推測上述斷坡的斷坡阻力矩，并且在該斷坡阻力矩的推測值的絕對(duì)值大于預(yù)定的閾值時(shí)，賦予升降上述斷坡所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置在上述斷坡阻力矩的推測值的絕對(duì)值小于上述閾值時(shí)，將上述推測值設(shè)定為0。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置對(duì)于從僅預(yù)定的時(shí)間之前的時(shí)刻起至當(dāng)前的斷坡阻力矩的推測值的時(shí)間履歷，根據(jù)其中所包含的極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性量，確定上述閾值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置將極值的平均值加上上述極值的標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以預(yù)定值后的值的和，作為上述閾值的上限值，將極值的平均值減去上述極值的標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以預(yù)定值后的值的差，作為上述閾值的下限值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置根據(jù)行駛路面的最大凹凸高度，確定上述閾值。
在本發(fā)明的另一車輛中，包括車身；能旋轉(zhuǎn)地安裝在該車身上的驅(qū)動(dòng)輪；輸入行駛指令的輸入裝置；和車輛控制裝置，該車輛控制裝置根據(jù)從該輸入裝置輸入的行駛指令，對(duì)賦予上述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，該車輛控制裝置具有根據(jù)車輛的動(dòng)作狀態(tài)和上述行駛指令推測操縱意圖的操縱意圖推測機(jī)構(gòu)，根據(jù)該操縱意圖推測機(jī)構(gòu)所推測的操縱意圖，進(jìn)行或者禁止有關(guān)追加用于升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)根據(jù)車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值，推測操縱意圖。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)具有操縱意圖推測映象(map)，該操縱意圖推測映象利用有關(guān)上述車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值的多個(gè)預(yù)定函數(shù)來表示區(qū)域，當(dāng)由上述車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值所定義的點(diǎn)位于該操縱意圖推測映象所定義的區(qū)域內(nèi)時(shí)，推測操縱意圖為禁止斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)在進(jìn)入上坡斷坡時(shí)，如果車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值滿足預(yù)定的條件，則推測操縱意圖為禁止斷坡升降控制，如果車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值不滿足預(yù)定的條件，則推測操縱意圖為執(zhí)行斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)在車輛處于停止?fàn)顟B(tài)且車輛加速度的目標(biāo)值為指示維持車輛停止?fàn)顟B(tài)的值時(shí)，推測操縱意圖為禁止斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)在車輛速度的絕對(duì)值小于速度閾值且車輛加速度的目標(biāo)值為指示維持行駛速度或制動(dòng)的值時(shí)，推測操縱意圖為禁止斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，根據(jù)斷坡阻力矩的值，確定上述速度閾值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)在行駛方向的車輛加速度的目標(biāo)值為小于預(yù)定的負(fù)的閾值，即指示緊急制動(dòng)的值時(shí)，推測操縱意圖為禁止斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置在下坡斷坡時(shí)，無論上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)所推測的操縱意圖如何，都進(jìn)行斷坡升降控制。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置具有斷坡阻力矩推測機(jī)構(gòu)，該斷坡阻力矩推測機(jī)構(gòu)在升降上述斷坡時(shí)，利用上述車身的姿態(tài)推測作為上述斷坡所產(chǎn)生的阻力的斷坡阻力矩，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)根據(jù)上述斷坡阻力矩，判斷斷坡是上坡斷坡還是下坡斷坡，根據(jù)該判斷結(jié)果，推測上述操縱意圖。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置具有確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩率的斷坡升降轉(zhuǎn)矩率確定機(jī)構(gòu)，該斷坡升降轉(zhuǎn)矩率以預(yù)定的時(shí)間發(fā)生變化，以在上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)判斷操縱意圖為執(zhí)行斷坡升降控制時(shí)從0變?yōu)?，當(dāng)上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)判斷操縱意圖為禁止斷坡升降控制時(shí)從1變?yōu)?，將該斷坡升降轉(zhuǎn)矩率與作為上述斷坡產(chǎn)生的阻力的斷坡阻力矩的乘積的值作為用于升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行追加。
在本發(fā)明的另一車輛中，包括車身；能旋轉(zhuǎn)地安裝在該車身上的驅(qū)動(dòng)輪；輸入行駛指令的輸入裝置；和車輛控制裝置，該車輛控制裝置根據(jù)從該輸入裝置輸入的行駛指令，對(duì)賦予上述驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，該車輛控制裝置在升降上述斷坡的過程中，對(duì)驅(qū)動(dòng)輪追加與上述斷坡相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且補(bǔ)正根據(jù)上述行駛指令確定的車輛加速度的目標(biāo)值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置當(dāng)?shù)巧仙鲜雎访娴臄嗥聲r(shí)，減少前進(jìn)方向的上述車輛加速度的目標(biāo)值，當(dāng)滾下上述路面的斷坡時(shí)，增加前進(jìn)方向的上述車輛加速度的目標(biāo)值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置補(bǔ)正上述車輛的加速度的目標(biāo)值，以利用車輛的加減速產(chǎn)生的慣性力，抵消由于對(duì)應(yīng)于上述斷坡所追加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，與對(duì)應(yīng)于上述斷坡所追加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩成比例地設(shè)定上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置根據(jù)上述斷坡的升降結(jié)束時(shí)所預(yù)測的車輛速度即車輛最終速度預(yù)測值，改變上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)角速度、作為上述斷坡產(chǎn)生的阻力的斷坡阻力矩和由上述行駛指令確定的車輛加速度的目標(biāo)值，確定車輛最終速度預(yù)測值。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置當(dāng)上述車輛最終速度預(yù)測值小于預(yù)定的第1閾值時(shí)，將上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量設(shè)定為0。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置當(dāng)上述車輛最終速度預(yù)測值大于預(yù)定的第2閾值時(shí)，將使由于對(duì)應(yīng)于上述斷坡所追加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩與伴隨車輛的加減速的慣性力而作用在車身上的轉(zhuǎn)矩相等的上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量即基準(zhǔn)值作為上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量。
并且，在本發(fā)明的另一車輛中，上述車輛控制裝置當(dāng)上述車輛最終速度預(yù)測值處于上述第1閾值與第2閾值之間的范圍時(shí)，使上述車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量在從0至上述基準(zhǔn)值之間變化。
根據(jù)技術(shù)方案1的結(jié)構(gòu)，不論是登上斷坡，還是滾下斷坡，都能夠保持穩(wěn)定的行駛狀態(tài)和穩(wěn)定的車身姿態(tài)，從而即使在有斷坡的場所也能夠安全且舒適地進(jìn)行行駛。
根據(jù)技術(shù)方案2的結(jié)構(gòu)，可以適用于不具有移動(dòng)搭乘部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的車輛，從而可以簡化結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且輕量的車輛。
根據(jù)技術(shù)方案3及4的結(jié)構(gòu)，可以適用于具有移動(dòng)搭乘部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的車輛，從而在不傾斜車身的情況下，穩(wěn)定地保持車身的姿態(tài)。
根據(jù)技術(shù)方案5的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步穩(wěn)定地保持車身的姿態(tài)。
根據(jù)技術(shù)方案6及7的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步穩(wěn)定地控制車輛的行駛狀態(tài)。



圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)的概略圖，表示在乘員搭乘狀態(tài)下進(jìn)行加速前進(jìn)的狀態(tài)。
圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖。
圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動(dòng)作的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的力學(xué)模型及其參數(shù)的圖。
圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的狀態(tài)量的取得處理的動(dòng)作的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖8是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖9是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值和車身傾斜角的目標(biāo)值的變化的圖。
圖10是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖11是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的促動(dòng)器輸出的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖12是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖13是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖。
圖14是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的狀態(tài)量的取得處理的動(dòng)作的流程圖。
圖15是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖16是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖17是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的促動(dòng)器輸出的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖18是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)的概略圖，表示在斷坡前檢測斷坡的狀態(tài)。
圖19是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖。
圖20是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖21是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的測定上坡斷坡時(shí)的幾何學(xué)條件的圖。
圖22是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的上坡斷坡的斷坡升降阻力率的變化的圖。
圖23是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的測定下坡斷坡時(shí)的幾何學(xué)條件的圖。
圖24是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的下坡斷坡的斷坡升降阻力率的變化的圖。
圖25是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖26是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖。
圖27是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的最終速度補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖。
圖28是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖29是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的搭乘意圖推測映象，即車輛加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的閾值的圖。
圖30是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動(dòng)作的流程圖。
圖31是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖32是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的曲率補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖。
圖33是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的速度補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖。
圖34是說明本發(fā)明第6實(shí)施方式的斷坡阻力矩的補(bǔ)正的圖。
圖35是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖36是說明本發(fā)明第7實(shí)施方式的斷坡阻力矩的修正的圖。
圖37是表示本發(fā)明第7實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
圖38是說明本發(fā)明第8實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩不靈敏區(qū)閾值的修正的圖。
圖39是表示本發(fā)明第8實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
符號(hào)說明 10車輛 12驅(qū)動(dòng)輪 14搭乘部 20控制ECU
具體實(shí)施例方式 以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)的概略圖，表示在乘員搭乘狀態(tài)下進(jìn)行加速行駛時(shí)的狀態(tài)。圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
在圖1中，10為本實(shí)施方式的車輛，具有車身的本體部11、驅(qū)動(dòng)輪12、支承部13以及乘員15所搭乘的搭乘部14，上述車輛10可以使車身前后傾斜。與倒立擺的姿態(tài)控制一樣，對(duì)車身的姿態(tài)進(jìn)行控制。在圖1所示的例中，車輛10沿箭頭A所示方向進(jìn)行加速，車身處于向前進(jìn)方向傾斜的狀態(tài)。
上述驅(qū)動(dòng)輪12可旋轉(zhuǎn)地被作為車身一部分的支承部13支承，通過作為驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52受到驅(qū)動(dòng)。另外，驅(qū)動(dòng)輪12的軸沿著與圖1的圖面垂直的方向延伸，驅(qū)動(dòng)輪12以該軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。并且，上述驅(qū)動(dòng)輪12可以是單個(gè)，也可以是多個(gè)。當(dāng)為多個(gè)時(shí)，在同軸上并列配置。在本實(shí)施方式中，說明驅(qū)動(dòng)輪12具有2個(gè)的情況。此時(shí)，各驅(qū)動(dòng)輪12通過各自的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52獨(dú)立地受到驅(qū)動(dòng)。其中，作為驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器，可以采用液壓馬達(dá)、內(nèi)燃機(jī)等，這里說明采用作為電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的情況。
并且，作為車身的一部分的本體部11受到支承部13的來自下方的支承，位于驅(qū)動(dòng)輪12的上方。發(fā)揮能動(dòng)重量部的作用的搭乘部14安裝在本體部11上，能夠沿車輛10的前后方向與本體部11相對(duì)地移動(dòng)，換句話說，能夠沿著車身旋轉(zhuǎn)圓的切線方向相對(duì)地移動(dòng)。
在這里，能動(dòng)重量部具有某種程度的重量，通過相對(duì)于本體部11前后移動(dòng)，對(duì)車輛10的重心位置能動(dòng)性地進(jìn)行補(bǔ)正。能動(dòng)重量部并不一定是搭乘部14，也可以是例如可相對(duì)于本體部11移動(dòng)地安裝電池等具有重量的周邊設(shè)備的裝置，或者是可相對(duì)于本體部11移動(dòng)地安裝重物、錘子(重量體)、平衡器等專用的重量部件的裝置。并且，也可以同時(shí)使用搭乘部14、具有重量的周邊設(shè)備、專用的重量部件等。
在本實(shí)施方式中，為了說明方便，說明了乘員15所搭乘的狀態(tài)的搭乘部14作為能動(dòng)重量部的例子，但搭乘部14并不一定要搭乘乘員15，例如，當(dāng)車輛10利用遙控操作進(jìn)行操縱時(shí)，可以在搭乘部14上不搭乘乘員15，也可以取代乘員15，而裝載貨物。
上述搭乘部14與轎車、公共汽車等汽車中使用的座椅一樣，由接觸面部14a、靠背部14b、和頭枕14c構(gòu)成，經(jīng)由未圖示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝在本體部11上。
上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有線性引導(dǎo)裝置等的低阻力的直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)和作為能動(dòng)重量部促動(dòng)器的能動(dòng)重量部馬達(dá)62，利用該能動(dòng)重量部馬達(dá)62驅(qū)動(dòng)搭乘部14，使其相對(duì)于本體部11沿車輛前進(jìn)方向進(jìn)行前后移動(dòng)。另外，作為能動(dòng)重量部促動(dòng)器，可以使用例如液壓馬達(dá)、線性馬達(dá)等，這里說明采用作為旋轉(zhuǎn)式的電動(dòng)馬達(dá)的能動(dòng)重量部馬達(dá)62的情況。
線性引導(dǎo)裝置具有例如安裝在本體部11上的導(dǎo)軌、安裝在搭乘部14上且沿導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑軌和介于導(dǎo)軌與滑軌之間的球、滾柱等滾動(dòng)體。在導(dǎo)軌的左右側(cè)面部上沿長度方向以直線狀形成有2條軌道槽。并且，滑軌的截面呈コ字形狀，在其相向的2個(gè)側(cè)面部內(nèi)側(cè)形成有分別與導(dǎo)軌的軌道槽相向的2條軌道槽。滾動(dòng)體嵌入軌道槽之間，伴隨導(dǎo)軌與滑軌的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，在軌道槽內(nèi)滾動(dòng)。另外，在滑軌中形成有連接軌道槽的兩端的返回通路，滾動(dòng)體在軌道槽和返回通路中循環(huán)。
在線性引導(dǎo)裝置中，配置有固定該線性引導(dǎo)裝置的動(dòng)作的制動(dòng)器或離合器。在車輛10停車時(shí)候等不需要搭乘部14的動(dòng)作時(shí)，利用制動(dòng)器，將滑軌固定在導(dǎo)軌上，從而保持本體部11與搭乘部14的相對(duì)位置。當(dāng)需要進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，解除該制動(dòng)器，將本體部11側(cè)的基準(zhǔn)位置與搭乘部14側(cè)的基準(zhǔn)位置之間的距離控制為預(yù)定值。
在搭乘部14的旁邊配置有輸入裝置30，輸入裝置30具有作為目標(biāo)行駛狀態(tài)取得裝置的操縱桿31。乘員15通過對(duì)作為操縱裝置的操縱桿31進(jìn)行操作，對(duì)車輛10進(jìn)行操縱，即輸入車輛10的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)等的行駛指令。另外，只要是能夠讓乘員15進(jìn)行操作輸入行駛指令，可以取代操縱桿31，而采用其它的裝置、例如，踏板、方向盤、轉(zhuǎn)輪(jog dial)、觸摸屏、按鍵等裝置來作為目標(biāo)行駛狀態(tài)取得裝置。
另外，當(dāng)車輛10通過遙控進(jìn)行操縱時(shí)，也可以將通過有線或無線方式接收來自遙控器的行駛指令的接收裝置來作為目標(biāo)行駛狀態(tài)取得裝置。并且，在車輛10按照預(yù)先確定的行駛指令數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)行駛時(shí)，取代上述操縱桿31，將讀取存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤等存儲(chǔ)介質(zhì)中的行駛指令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)讀取裝置作為目標(biāo)行駛狀態(tài)取得裝置。
并且，車輛10具有作為車輛控制裝置的控制ECU(ElectronicControl Unit，電子控制設(shè)備)20，該控制ECU20具有主控制ECU21、驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22和能動(dòng)重量部控制ECU23。上述控制ECU20以及主控制ECU21、驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22和能動(dòng)重量部控制ECU23是具有CPU、MPU等運(yùn)算機(jī)構(gòu)、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、輸出輸入接口等、對(duì)車輛10的各部的動(dòng)作進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，例如設(shè)置在例如本體部11上，但也可以設(shè)置在支承部13或搭乘部14上。并且，上述主控制ECU21、驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22和能動(dòng)重量部控制ECU23可以分別獨(dú)立地構(gòu)成，也可以一體地構(gòu)成。
主控制ECU21與驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22、驅(qū)動(dòng)輪傳感器51和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52一起，作為對(duì)驅(qū)動(dòng)輪12的動(dòng)作進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)輪控制系統(tǒng)50的一部分發(fā)揮作用。上述驅(qū)動(dòng)輪傳感器51由分解器、編碼器等構(gòu)成，發(fā)揮驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)狀態(tài)測定裝置的作用，檢測表示驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角和/或旋轉(zhuǎn)角速度，并發(fā)送到主控制ECU21。并且，該主控制ECU21向驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22發(fā)送驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值，該驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22則向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52供給相當(dāng)于所接收的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值的輸入電壓。然后，該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52根據(jù)輸入電壓向驅(qū)動(dòng)輪12賦予驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這樣，發(fā)揮驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器的作用。
并且，主控制ECU21與能動(dòng)重量部控制ECU23、能動(dòng)重量部傳感器61和能動(dòng)重量部馬達(dá)62一起，作為對(duì)能動(dòng)重量部即搭乘部14的動(dòng)作進(jìn)行控制的能動(dòng)重量部控制系統(tǒng)60的一部分發(fā)揮作用。上述能動(dòng)重量部傳感器61由編碼器等構(gòu)成，發(fā)揮能動(dòng)重量部移動(dòng)狀態(tài)測定裝置的作用，檢測表示搭乘部14的移動(dòng)狀態(tài)的能動(dòng)重量部位置和/或移動(dòng)速度，并發(fā)送到主控制ECU21。并且，該主控制ECU21向能動(dòng)重量部控制ECU23發(fā)送能動(dòng)重量部推力指令值，該能動(dòng)重量部控制ECU23則向能動(dòng)重量部馬達(dá)62供給相當(dāng)于所接收的能動(dòng)重量部推力指令值的輸入電壓。然后，該能動(dòng)重量部馬達(dá)62根據(jù)輸入電壓向搭乘部14賦予平移移動(dòng)搭乘部14的推力，這樣，發(fā)揮能動(dòng)重量部促動(dòng)器的作用。
另外，主控制ECU21與驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22、能動(dòng)重量部控制ECU23、車身傾斜傳感器41、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52和能動(dòng)重量部馬達(dá)62一起，作為對(duì)車身的姿態(tài)進(jìn)行控制的車身控制系統(tǒng)40的一部分發(fā)揮作用。上述車身傾斜傳感器41由加速度傳感器、陀螺傳感器等構(gòu)成，發(fā)揮車身傾斜狀態(tài)測定裝置的作用，檢測表示車身的傾斜狀態(tài)的車身傾斜角和/或傾斜角速度，并發(fā)送到主控制ECU21。并且，該主控制ECU21向驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22發(fā)送驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值，向能動(dòng)重量部控制ECU23發(fā)送能動(dòng)重量部推力指令值。
另外，從輸入裝置30的操縱桿31向主控制ECU21輸入行駛指令。上述主控制ECU21向驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22發(fā)送驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值，向能動(dòng)重量部控制ECU23發(fā)送能動(dòng)重量部推力指令值。
并且，上述控制ECU20發(fā)揮斷坡阻力矩推測機(jī)構(gòu)的作用，根據(jù)車輛10的行駛狀態(tài)和車身姿態(tài)的時(shí)間變化，推測斷坡阻力矩。并且，該控制ECU20發(fā)揮目標(biāo)車身姿態(tài)確定機(jī)構(gòu)的作用，根據(jù)目標(biāo)行駛狀態(tài)和斷坡阻力矩，確定作為目標(biāo)的車身姿態(tài)，即車身傾斜狀態(tài)和/或能動(dòng)重量部移動(dòng)狀態(tài)。并且，該控制ECU20發(fā)揮促動(dòng)器輸出確定機(jī)構(gòu)的作用，根據(jù)利用各傳感器取得的車輛10的行駛狀態(tài)和車身姿態(tài)以及目標(biāo)行駛狀態(tài)、目標(biāo)車身姿態(tài)和斷坡阻力矩，確定各促動(dòng)器的輸出。具體來說，該控制ECU20發(fā)揮確定根據(jù)斷坡阻力矩追加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的斷坡升降轉(zhuǎn)矩確定機(jī)構(gòu)以及根據(jù)斷坡升降轉(zhuǎn)矩確定車身的重心補(bǔ)正量的重心補(bǔ)正量確定機(jī)構(gòu)的作用。
另外，各傳感器也可以用于取得多個(gè)狀態(tài)量。例如，作為車身傾斜傳感器41，可以并用加速度傳感器和陀螺傳感器，從二者的測定值確定車身傾斜角和車身傾斜角速度。
接著，說明上述結(jié)構(gòu)的車輛10的動(dòng)作。首先說明行駛及姿態(tài)控制處理的概要。
圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖，圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動(dòng)作的流程圖。其中，圖3(a)表示用于比較的以往技術(shù)的動(dòng)作例，圖3(b)表示本實(shí)施方式的動(dòng)作。
對(duì)于在“背景技術(shù)”中說明的以往的車輛，如圖3(a)所示，由于為了登上斷坡而賦予驅(qū)動(dòng)輪12的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的反作用，即反轉(zhuǎn)矩作用在車身上，因此車身向后方傾斜。這樣，在登上斷坡時(shí)，不能進(jìn)行穩(wěn)定的車身姿態(tài)和行駛的控制。
與此對(duì)應(yīng)，在本實(shí)施方式中，搭乘部14發(fā)揮能動(dòng)重量部的作用，如圖3(b)所示，通過使搭乘部14前后移動(dòng)，能動(dòng)性地對(duì)車輛10的重心位置進(jìn)行補(bǔ)正。這樣，在登上斷坡時(shí)向前方移動(dòng)車身的重心，即使由于將用于登上斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩賦予驅(qū)動(dòng)輪12時(shí)的反作用，即反轉(zhuǎn)矩作用在車身上，車身也不會(huì)向后方傾斜。所以，在登上斷坡時(shí)也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的車身姿態(tài)和行駛的控制。本實(shí)施方式尤其是對(duì)于從停止?fàn)顟B(tài)和低速行駛狀態(tài)進(jìn)入斷坡時(shí)特別有效。
并且，在登上斷坡的動(dòng)作過程中，實(shí)時(shí)推測用于登上斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并將其賦予驅(qū)動(dòng)輪12。這樣，能夠穩(wěn)定地登上任意形狀的斷坡。
即，在本實(shí)施方式中，通過進(jìn)行包括補(bǔ)正車輛10的重心位置補(bǔ)正和賦予驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的行駛及姿態(tài)控制處理，能夠讓車輛10穩(wěn)定地在斷坡上進(jìn)行升降。
在行駛及姿態(tài)控制處理中，控制ECU20首先進(jìn)行狀態(tài)量的取得處理(步驟S1)，利用各傳感器，即驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41和能動(dòng)重量部傳感器61，取得驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)和搭乘部14的移動(dòng)狀態(tài)。
接著，控制ECU20進(jìn)行斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理(步驟S2)，根據(jù)在狀態(tài)量的取得處理中取得的狀態(tài)量，即驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)和搭乘部14的移動(dòng)狀態(tài)和各促動(dòng)器的輸出值，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52和能動(dòng)重量部馬達(dá)62的輸出值，利用觀察器推測斷坡阻力矩，確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩。在這里，上述觀察器是根據(jù)力學(xué)模型觀測控制系的內(nèi)部狀態(tài)的方法，由布線邏輯或軟邏輯構(gòu)成。
接著，控制ECU20進(jìn)行目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理(步驟S3)，根據(jù)操縱桿31的操作量，確定車輛10的加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值。
接著，控制ECU20進(jìn)行目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理(步驟S4)，根據(jù)利用斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所取得的斷坡升降轉(zhuǎn)矩和利用目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的車輛10的加速度的目標(biāo)值，確定車身姿態(tài)的目標(biāo)值，即車身傾斜角和能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值。
最后，控制ECU20進(jìn)行促動(dòng)器輸出的確定處理(步驟S5)，根據(jù)利用狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量、利用斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所取得的斷坡升降轉(zhuǎn)矩、利用目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的目標(biāo)行駛狀態(tài)和利用目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理所確定的目標(biāo)車身姿態(tài)，確定各促動(dòng)器的輸出，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52和能動(dòng)重量部馬達(dá)62的輸出。
接著，詳細(xì)說明行駛及姿態(tài)控制處理。首先，說明狀態(tài)量的取得處理。
圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的車輛的力學(xué)模型及其參數(shù)的圖。圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的狀態(tài)量的取得處理的動(dòng)作的流程圖。
在本實(shí)施方式中，利用下面的符號(hào)表示狀態(tài)量、參數(shù)。其中，圖5表示一部分狀態(tài)量、參數(shù)。
θw驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角[rad] θ1車身傾斜角(鉛直軸基準(zhǔn))[rad] 入S能動(dòng)重量部位置(車身中心點(diǎn)位置)[m] τw驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的合計(jì))[Nm] SS能動(dòng)重量部推力[N] g重力加速度[m/s2] mw驅(qū)動(dòng)輪質(zhì)量(2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的合計(jì))[kg] Rw驅(qū)動(dòng)輪接地半徑[m] Iw驅(qū)動(dòng)輪慣性力矩(2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的合計(jì))[kgm2] Dw相對(duì)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad] m1車身質(zhì)量(包括能動(dòng)重量部)[kg] l1車身重心距離(距車軸)[m] I1車身慣性力矩(重心周圍)[kgm2] D1相對(duì)車身傾斜的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad] mS能動(dòng)重量部質(zhì)量[kg] lS能動(dòng)重量部重心距離(距車軸)[m] IS能動(dòng)重量部慣性力矩(重心周圍)[kgm2] DS相對(duì)能動(dòng)重量部平移的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad] 在狀態(tài)量的取得處理中，主控制ECU21首先從各傳感器取得各狀態(tài)量(步驟S1-1)。此時(shí)，從驅(qū)動(dòng)輪傳感器51取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW和/或旋轉(zhuǎn)角速度

從車身傾斜傳感器41取得車身傾斜角θ1和/或傾斜角速度

從能動(dòng)重量部傳感器61取得能動(dòng)重量部位置λS和/或移動(dòng)速度
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟S1-2)。此時(shí)，通過對(duì)所取得的狀態(tài)量進(jìn)行時(shí)間微分或時(shí)間積分，計(jì)算剩余的狀態(tài)量。例如，當(dāng)所取得的狀態(tài)量為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW、車身傾斜角θ1、和能動(dòng)重量部位置λS時(shí)，通過對(duì)其進(jìn)行時(shí)間微分，可以取得旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

和移動(dòng)速度

并且，當(dāng)所取得的狀態(tài)量為旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

和移動(dòng)速度

時(shí)，通過對(duì)其進(jìn)行時(shí)間積分，可以取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW、車身傾斜角θ1、和能動(dòng)重量部位置λS。
接著，說明斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理。
圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21首先推測斷坡阻力矩τD(步驟S2-1)。此時(shí)，根據(jù)在狀態(tài)量的取得處理中所取得的各狀態(tài)量和在上次(前一個(gè)時(shí)間步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理中所確定的各促動(dòng)器的輸出，利用下面公式(1)，推測斷坡阻力矩τD。
(數(shù)學(xué)式1) ...公式(1) 在這里， 并且，加速度

和

是通過旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

和移動(dòng)速度

的時(shí)間微分求出的。
其中，在上述公式(1)中，

表示慣性力。
另外，

表示車輛平移慣性力，

表示車身傾斜慣性力，

表示能動(dòng)重量部移動(dòng)慣性力。這樣，通過增加

和

考慮車身姿態(tài)的變化。
接著，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-2)。此時(shí)，將推測的斷坡阻力矩τD的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。即，τD＝τC。
這樣，在本實(shí)施方式中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、作為狀態(tài)量的表示車輛平移加速度的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度、車身傾斜角加速度和能動(dòng)重量部移動(dòng)加速度，推測斷坡阻力矩。此時(shí)，不僅考慮表示驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度，而且考慮表示車身姿態(tài)的變化的車身傾斜角加速度和能動(dòng)重量部移動(dòng)加速度。即，考慮了利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛，即所謂倒立型車輛所特有的要素即車身姿態(tài)的變化。
在以往，為了根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度推測斷坡阻力矩，尤其是車身的姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，斷坡阻力矩的推測值會(huì)發(fā)生很大的誤差。但是，在本實(shí)施方式中，由于在推測斷坡阻力矩時(shí)也考慮了表示車身的姿態(tài)變化的車身傾斜角加速度和能動(dòng)重量部移動(dòng)加速度，因此不會(huì)出現(xiàn)大的誤差，能以高精度推測斷坡阻力矩。
一般來說，在倒立型車輛中，由于車身的重心相對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪前后移動(dòng)，因此即使在驅(qū)動(dòng)輪停止時(shí)，車輛的重心也會(huì)前后移動(dòng)。所以，為了從重心的加速度和驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩以高精度推測斷坡阻力矩，必須考慮這一影響。在一般的倒立型車輛中，由于車身相對(duì)于車輛整體的重量比例高，且在斷坡升降動(dòng)作中的姿態(tài)變化大，因此這種影響增大。
并且，在本實(shí)施方式中，總是推測在斷坡升降動(dòng)作中變化的斷坡阻力矩。例如，如果在斷坡升降動(dòng)作中對(duì)驅(qū)動(dòng)輪12賦予一定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在升降快結(jié)束之前，會(huì)使車輛10不必要地加減速。這是因?yàn)樵诘巧蠑嗥聲r(shí)，在車輛10登上斷坡的同時(shí)，斷坡阻力矩變小。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)推測隨著斷坡升降狀態(tài)變化的斷坡阻力矩，不停地更新該值，進(jìn)而總是賦予與斷坡的升降動(dòng)作相適應(yīng)的斷坡升降轉(zhuǎn)矩。
另外，可以通過對(duì)斷坡阻力矩的推測值施加低通濾波，以除去推測值的高頻成分。此時(shí)，雖然在推測中會(huì)出現(xiàn)時(shí)間延遲，但可以抑制由于高頻成分而引起的振動(dòng)。
在本實(shí)施方式中，雖然只考慮了慣性力，但作為次等影響，也可以考慮驅(qū)動(dòng)輪12的滾動(dòng)阻力、旋轉(zhuǎn)軸的摩擦產(chǎn)生的粘性阻力或者作用在車輛10上的空氣阻力等。
并且，在本實(shí)施方式中，采用了有關(guān)驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的線性模型，但也可以采用更加準(zhǔn)確的非線性模型，或采用針對(duì)車身傾斜運(yùn)動(dòng)、能動(dòng)重量部平移運(yùn)動(dòng)的模型。其中，對(duì)于非線性模型也可以使用映象形式的函數(shù)。
另外，為了簡化計(jì)算，也可以不考慮車身姿態(tài)的變化。
接著，說明目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理。
圖8是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理中，主控制ECU21首先取得操縱操作量(步驟S3-1)。此時(shí)，取得乘員15為輸入車輛10的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)等的行駛指令而所操作的操縱桿31的操作量。
接著，主控制ECU21根據(jù)所取得的操縱桿31的操作量，確定車輛加速度的目標(biāo)值(步驟S3-2)。例如，將與操縱桿31的前后方向的操作量成比例的值作為車輛加速度的目標(biāo)值。
接著，主控制ECU21從所確定的車輛加速度的目標(biāo)值，計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值(步驟S3-3)。例如，對(duì)加速度的目標(biāo)值進(jìn)行時(shí)間積分，再除以驅(qū)動(dòng)輪接地半徑RW，所得值作為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值。
接著，說明目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理。
圖9是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值和車身傾斜角的目標(biāo)值的變化的圖，圖10是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理中，主控制ECU21首先確定能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值和車身傾斜角的目標(biāo)值(步驟S4-1)。此時(shí)，根據(jù)由目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的車輛加速度的目標(biāo)值和由斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所取得的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，利用下面的公式(2)和公式(3)，確定能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值和車身傾斜角的目標(biāo)值。
(數(shù)學(xué)式2) 設(shè)車輛加速度的目標(biāo)值為α*[G]時(shí)，能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值λS*可用下面公式(2)表示。
...公式(2) 在這里， 并且，λS，Max為能動(dòng)重量部移動(dòng)極限，根據(jù)移動(dòng)作為能動(dòng)重量部的搭乘部14的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)等，預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。
另外，λS，α*為對(duì)應(yīng)于伴隨車輛加速度的慣性力和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的能動(dòng)重量部移動(dòng)量，即抵消車輛10的加減速引起的影響的移動(dòng)量。
另一方面，λS，C為對(duì)應(yīng)于根據(jù)斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的能動(dòng)重量部移動(dòng)量，即抵消斷坡阻力矩τD引起的影響的移動(dòng)量。
(數(shù)學(xué)式3) 車身傾斜角的目標(biāo)值θ1＊利用下面公式(3)來表示。
...公式(3) 在這里， θS，Max是將作為能動(dòng)重量部的搭乘部14移動(dòng)到能動(dòng)重量部移動(dòng)極限λS，Max的效果換算成車身傾斜角時(shí)的值，是減去搭乘部14移動(dòng)部分后的部分。
并且，θ1，α*是對(duì)應(yīng)于伴隨車輛加速度的慣性力和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的車身傾斜角，即抵消車輛10的加減速引起的影響的傾斜角。
另一方面，θ1，C是對(duì)應(yīng)于根據(jù)斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的車身傾斜角，即抵消斷坡阻力矩τD引起的影響的傾斜角。
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟S4-2)，即通過對(duì)各目標(biāo)值進(jìn)行時(shí)間微分或時(shí)間積分，取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角、車身傾斜角速度和能動(dòng)重量部移動(dòng)速度的目標(biāo)值。
這樣，在本實(shí)施方式中，不僅考慮伴隨車輛加速度而作用在車身上的慣性力和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)矩，而且考慮伴隨根據(jù)斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩，確定車身姿態(tài)的目標(biāo)值，即能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值和車身傾斜角的目標(biāo)值。
此時(shí)，移動(dòng)車身的重心，以利用重力的作用抵消作用在車身上使車身傾斜的轉(zhuǎn)矩，即車身傾斜轉(zhuǎn)矩。例如，當(dāng)車輛10登上斷坡時(shí)，向前方移動(dòng)搭乘部14，或者進(jìn)一步向前方傾斜車身。并且，當(dāng)車輛10滾下斷坡時(shí)，向后方移動(dòng)搭乘部14，或者進(jìn)一步向后方傾斜車身。
在本實(shí)施方式中，如圖9所示，首先移動(dòng)搭乘部14，而不傾斜車身，當(dāng)該搭乘部14到達(dá)能動(dòng)重量部移動(dòng)極限時(shí)，則開始傾斜車身。因此，由于對(duì)細(xì)微的加減速，車身不會(huì)前后傾斜，從而提高了乘員的乘坐舒適度。并且，如果不是特別高的斷坡，在斷坡上車身也能維持直立狀態(tài)，從而容易確保乘員15的視野。另外，如果不是特別高的斷坡，由于即使在斷坡上車身也不會(huì)大幅傾斜，因此可以防止車身的一部分與路面接觸。
另外，在本實(shí)施方式中，假定能動(dòng)重量部移動(dòng)極限在前方和后方為相等的情況，但當(dāng)前方與后方不相等時(shí)，也可以根據(jù)各自的極限，切換是否傾斜車身。例如，如果設(shè)定制動(dòng)性能高于加速性能時(shí)，必須設(shè)定后方的能動(dòng)重量部移動(dòng)極限大于前方的極限。
并且，在本實(shí)施方式中，當(dāng)加速度小或斷坡低時(shí)，可以只通過搭乘部14的移動(dòng)來應(yīng)對(duì)，但也可以利用車身的傾斜來應(yīng)對(duì)該車身傾斜轉(zhuǎn)矩的一部分或全部。利用傾斜車身，可以減輕作用在乘員15上的前后方向的慣性力。
另外，在本實(shí)施方式中，采用了基于線性化的力學(xué)模型的公式，但也可以采用基于更加準(zhǔn)確的非線性模型或粘性阻力的模型的公式。另外，對(duì)于非線性的公式，也可以使用映象形式的函數(shù)。
接著，說明促動(dòng)器輸出的確定處理。
圖11是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的促動(dòng)器輸出的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在促動(dòng)器輸出的確定處理中，主控制ECU21首先確定各促動(dòng)器的前饋輸出(步驟S5-1)。此時(shí)，從各目標(biāo)值和斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，利用下面的公式(4)，確定驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的前饋輸出，并且，利用下面的公式(5)，確定能動(dòng)重量部馬達(dá)62的前饋輸出。
(數(shù)學(xué)式4) 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的前饋輸出τW，F(xiàn)F由下面公式(4)表示。
...公式4

表示用于實(shí)現(xiàn)車輛加速度的目標(biāo)值α*所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，τC表示為斷坡升降所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即斷坡升降轉(zhuǎn)矩。
這樣，通過自動(dòng)附加對(duì)應(yīng)于斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，即通過根據(jù)斷坡阻力矩τD補(bǔ)正驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即使在斷坡升降時(shí)也能夠提供與平地一樣的操縱感覺。即，可以利用與平地相同的操縱操作，進(jìn)行斷坡升降。并且，在斷坡升降時(shí)，對(duì)操縱桿31進(jìn)行的一定的操縱操作不會(huì)導(dǎo)致車輛10出現(xiàn)不必要的加減速。
(數(shù)學(xué)式5) 能動(dòng)重量部馬達(dá)62的前饋輸出SS，F(xiàn)F由下面公式(5)表示。
...公式(5) -msgθ1*表示對(duì)于車身傾斜角的目標(biāo)值θ*1，將搭乘部14留在目標(biāo)位置上時(shí)所必須的搭乘部推力。msgα*表示對(duì)于伴隨車輛加速度的目標(biāo)值α*的慣性力，將搭乘部14留在目標(biāo)位置上時(shí)所必須的搭乘部推力。
這樣，在本實(shí)施方式中，通過理論上賦予前饋輸出，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的控制。
并且，根據(jù)需要，也可以省略前饋輸出。此時(shí)，通過反饋控制，伴隨著穩(wěn)態(tài)誤差，可以間接地賦予接近前饋輸出的值。并且，上述穩(wěn)態(tài)誤差可以通過采用積分增益來降低。
接著，主控制ECU21確定各促動(dòng)器的反饋輸出(步驟S5-2)。此時(shí)，根據(jù)各目標(biāo)值與實(shí)際的狀態(tài)量的偏差，利用下面的公式(6)，確定驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的反饋輸出，并且，利用下面的公式(7)，確定能動(dòng)重量部馬達(dá)62的反饋輸出。
(數(shù)學(xué)式6) 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的反饋輸出τW，F(xiàn)B由下面公式(6)表示。
...公式(6) 在這里，KW1～KW6為反饋增益，作為其值，例如預(yù)先設(shè)定為最佳調(diào)節(jié)器的值。其中，＊表示目標(biāo)值。
并且，能動(dòng)重量部馬達(dá)62的反饋輸出SS，F(xiàn)B由下面的公式(7)表示。
...公式(7) 在這里，KS1～KS6為反饋增益，作為其值，例如預(yù)先設(shè)定為最佳調(diào)節(jié)器的值。其中，＊表示目標(biāo)值。
另外，也可以導(dǎo)入滑動(dòng)模式控制等的非線性的反饋控制。并且，作為更加簡單的控制，也可以將除了KW2、KW3和KS5之外的反饋增益中的幾個(gè)設(shè)定為0。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，也可以采用積分增益。
最后，主控制ECU21對(duì)各要素控制系統(tǒng)賦予指令值(步驟S5-3)。此時(shí)，主控制ECU21將如上所述地確定的前饋輸出與反饋輸出之和作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值和能動(dòng)重量部推力指令值，發(fā)送到驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22和能動(dòng)重量部控制ECU23。
這樣，在本實(shí)施方式中，利用觀察器推測斷坡阻力矩τD，賦予斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，并且向斷坡的上坡方向移動(dòng)搭乘部14。因此，可以在斷坡上直立地保持車身，能夠應(yīng)對(duì)斷坡升降。并且，不需要測定斷坡的裝置，從而可以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。
另外，由于在推測斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC時(shí)考慮了表示車身的姿態(tài)的車身傾斜角θ1和能動(dòng)重量部位置λS，因此不會(huì)出現(xiàn)大的誤差，能以非常高的精度推測斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。
另外，要說明的是，本實(shí)施方式不僅在登上斷坡時(shí)有效，而且在滾下斷坡時(shí)也有效。通過賦予斷坡升降轉(zhuǎn)矩，抑制滾下斷坡時(shí)的車輛10的加速，并且通過向后方移動(dòng)搭乘部14，直立地保持車身。這些情況在下面說明的第2至第8實(shí)施方式中也一樣。
接著，說明本發(fā)明第2實(shí)施方式。另外，與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖12是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖13是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的車輛的斷坡升降的動(dòng)作的概略圖。
在上述第1實(shí)施方式中，搭乘部14發(fā)揮能動(dòng)重量部的作用，能夠相對(duì)于本體部11沿車輛10的前后方向平移。此時(shí)，設(shè)置有具有能動(dòng)重量部馬達(dá)62的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用該移動(dòng)機(jī)構(gòu)使搭乘部14平移，因此機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本增高、增加，并且控制系統(tǒng)也復(fù)雜。另一方面，上述第1實(shí)施方式不能夠適用于沒有移動(dòng)搭乘部14的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的倒立型車輛。
因此，在本實(shí)施方式中，省略了移動(dòng)搭乘部14的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。并且，如圖12所示，從控制系統(tǒng)中省略了能動(dòng)重量部控制系統(tǒng)60，省略了能動(dòng)重量部控制ECU23、能動(dòng)重量部傳感器61和能動(dòng)重量部馬達(dá)62。另外，其它部分的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同，故省略其說明。
在本實(shí)施方式中，如圖13所示，針對(duì)在斷坡升降時(shí)，為了升降斷坡而賦予給驅(qū)動(dòng)輪12的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即斷坡升降轉(zhuǎn)矩的反作用而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩的車身傾斜轉(zhuǎn)矩，通過使車身朝向斷坡的上坡方向傾斜與斷坡升降轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的角度，利用重力的作用抵消車身傾斜轉(zhuǎn)矩，保持平衡。
另外，如在“背景技術(shù)”中說明的那樣，例如，當(dāng)?shù)巧蠑嗥聲r(shí)，如果對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予必需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由于其反作用在車身上產(chǎn)生作用，車身朝向與斷坡相反的方向，即斷坡的下坡方向大幅傾斜。另一方面，如果想要直立地維持車身，則不能對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能登上斷坡。并且，在滾下斷坡時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象，車身會(huì)向前方傾斜。
與此對(duì)應(yīng)，在本實(shí)施方式中，由于有意讓車身朝向斷坡的上坡方向傾斜與斷坡的高度相適應(yīng)的角度，因此在斷坡升降時(shí)也能夠保持穩(wěn)定的車身姿態(tài)，即使在存在斷坡的場所也能夠安全且舒適地行駛。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要和目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明，只對(duì)狀態(tài)量的取得處理、斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理進(jìn)行說明。首先說明狀態(tài)量的取得處理。
圖14是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的狀態(tài)量的取得處理的動(dòng)作的流程圖。
在狀態(tài)量的取得處理中，主控制ECU21首先從傳感器取得各狀態(tài)量(步驟S1-11)。此時(shí)，從驅(qū)動(dòng)輪傳感器51取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW和/或旋轉(zhuǎn)角速度

從車身傾斜傳感器41取得車身傾斜角θ1和/或傾斜角速度
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟S1-12)。此時(shí)，通過對(duì)所取得的狀態(tài)量進(jìn)行時(shí)間微分或時(shí)間積分，計(jì)算剩余的狀態(tài)量。例如，當(dāng)所取得的狀態(tài)量為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW、車身傾斜角θ1時(shí)，通過對(duì)其進(jìn)行時(shí)間微分，可以取得旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

并且，例如當(dāng)所取得的狀態(tài)量為旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

時(shí)，通過對(duì)其進(jìn)行時(shí)間積分，可以取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW、車身傾斜角θ1。
接著，說明斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理。
圖15是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21推測斷坡阻力矩τD(步驟S2-11)。此時(shí)，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量、由上次(前一個(gè)時(shí)間步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理所確定的各促動(dòng)器的輸出，利用下面公式(8)，推測斷坡阻力矩τD。
(數(shù)學(xué)式7) ...公式(8) 在這里， 并且，加速度

是通過對(duì)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度

傾斜角速度

進(jìn)行時(shí)間微分后得到的。
在上述公式8中，

表示慣性力，其中，

表示車輛平移慣性力，

表示車身傾斜慣性力。
這樣，通過增加

考慮車身姿態(tài)的變化。
接著，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-12)。此時(shí)，將推測的斷坡阻力矩τD的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。即，τC＝τD。
這樣，在本實(shí)施方式中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、作為狀態(tài)量的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度和車身傾斜角加速度，推測斷坡阻力矩。此時(shí)，不僅考慮表示驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度，而且考慮表示車身姿態(tài)的變化的車身傾斜角加速度。即，考慮了利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛、所謂倒立型車輛特有的要素即車身姿態(tài)的變化。
在以往，為了根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角加速度推測斷坡阻力矩，尤其是車身的姿態(tài)發(fā)生較大變化時(shí)，斷坡阻力矩的推測值會(huì)發(fā)生很大的誤差。但是，在本實(shí)施方式中，由于在推測斷坡阻力矩時(shí)考慮了表示車身的姿態(tài)變化的車身傾斜角加速度，因此不會(huì)出現(xiàn)大的誤差，能以高精度推測斷坡阻力矩。
并且，在本實(shí)施方式中，總是推測在斷坡升降動(dòng)作中變化的斷坡阻力矩。例如，如果在斷坡升降動(dòng)作中對(duì)驅(qū)動(dòng)輪12賦予一定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在升降快結(jié)束之前，會(huì)使車輛10產(chǎn)生不必要的加減速。這是因?yàn)樵诘巧蠑嗥聲r(shí)，在車輛10登上斷坡的同時(shí)斷坡阻力矩變小。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)推測隨著斷坡升降狀態(tài)變化的斷坡阻力矩，不停地更新該值，進(jìn)而總是賦予與斷坡的升降動(dòng)作相適應(yīng)的斷坡升降轉(zhuǎn)矩。
另外，與上述第1實(shí)施方式一樣，可以通過對(duì)斷坡阻力矩的推測值施加低通濾波，除去推測值的高頻成分。此時(shí)，雖然在推測中會(huì)出現(xiàn)時(shí)間延遲，但可以抑制由于高頻成分而引起的振動(dòng)。
在本實(shí)施方式中，雖然只考慮了慣性力，但作為次等影響，也可以考慮驅(qū)動(dòng)輪12的滾動(dòng)阻力、旋轉(zhuǎn)軸的摩擦產(chǎn)生的粘性阻力或者作用在車輛10上的空氣阻力等。
并且，也可以采用更加準(zhǔn)確的非線性模型，或采用針對(duì)車身傾斜運(yùn)動(dòng)的模型。另外，對(duì)于非線性模型，也可以使用映象形式的函數(shù)。
另外，為了簡化計(jì)算，也可以不考慮車身姿態(tài)的變化。
接著，說明目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理。
圖16是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在車身姿態(tài)的確定處理中，主控制ECU21首先確定車身傾斜角的目標(biāo)值(步驟S4-11)。此時(shí)，根據(jù)由目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的車輛加速度的目標(biāo)值和由斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所取得的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，利用下面的公式(9)，確定車身傾斜角的目標(biāo)值。
(數(shù)學(xué)式8) 車身傾斜角的目標(biāo)值θ1＊利用下面公式(9)來表示。
...公式(9) 在這里， 并且，θ1，α*是對(duì)應(yīng)于伴隨車輛加速度的慣性力和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的車身傾斜角，即抵消車輛10的加減速引起的影響的傾斜角。
另一方面，θ1，C是對(duì)應(yīng)于根據(jù)斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的反轉(zhuǎn)矩，為取得車身平衡所必須的車身傾斜角，即抵消斷坡阻力矩τD的影響的傾斜角。
接著，主控制ECU21計(jì)算剩余的狀態(tài)量(步驟S4-12)，即通過對(duì)各目標(biāo)值進(jìn)行時(shí)間微分或時(shí)間積分，取得驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角和車身傾斜角速度的目標(biāo)值。
這樣，在本實(shí)施方式中，不僅考慮伴隨車輛加速度而作用在車身上的慣性力和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)矩，而且考慮伴隨根據(jù)斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩，確定車身姿態(tài)的目標(biāo)值，即車身傾斜角的目標(biāo)值。
此時(shí)，移動(dòng)車身的重心，以利用重力的作用抵消車身傾斜轉(zhuǎn)矩。例如，當(dāng)車輛10加速時(shí)和登上斷坡時(shí)，向前方傾斜車身。并且，當(dāng)車輛10減速時(shí)和滾下斷坡時(shí)，向后方傾斜車身。
另外，在本實(shí)施方式中，采用了基于線性化的力學(xué)模型的公式，但也可以采用更加的非線性模型或考慮粘性阻力的模型的公式。另外，對(duì)于非線性的公式，也可以使用映象形式的函數(shù)。
接著，說明促動(dòng)器輸出的確定處理。
圖17是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的促動(dòng)器輸出的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在促動(dòng)器輸出的確定處理中，主控制ECU21首先確定促動(dòng)器的前饋輸出(步驟S5-11)。此時(shí)，從目標(biāo)值和斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，利用前面第1實(shí)施方式中說明的公式(4)，確定驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的前饋輸出。
如前面公式(4)所示，通過自動(dòng)附加對(duì)應(yīng)于斷坡阻力矩τD的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC，即使在斷坡升降時(shí)也能夠提供與平地一樣的操縱感覺。即，可以利用與平地相同的操縱操作，進(jìn)行斷坡升降。并且，在斷坡升降時(shí)，對(duì)操縱桿31進(jìn)行的一定的操縱操作不會(huì)導(dǎo)致車輛10出現(xiàn)不必要的加減速。
這樣，在本實(shí)施方式中，通過理論上賦予前饋輸出，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的控制，但根據(jù)需要，也可以省略前饋輸出。此時(shí)，通過反饋控制，伴隨著穩(wěn)態(tài)誤差，可以間接地賦予接近前饋輸出的值。并且，上述穩(wěn)態(tài)誤差可以通過采用積分增益來降低。
接著，主控制ECU21確定促動(dòng)器的反饋輸出(步驟S5-12)。此時(shí)，根據(jù)各目標(biāo)值與實(shí)際的狀態(tài)量之間的偏差，利用下面的公式(10)，確定驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的反饋輸出。
(數(shù)學(xué)式9) 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的反饋輸出τW，F(xiàn)B由下面公式(10)表示。
...公式(10) 在這里，KW1～KW4為反饋增益，作為其值，例如預(yù)先設(shè)定為最佳調(diào)節(jié)器的值。其中，＊表示目標(biāo)值。
另外，也可以導(dǎo)入滑動(dòng)模式控制等的非線性的反饋控制。并且，作為更加簡單的控制，也可以將除了KW2和KW3之外的反饋增益中的幾個(gè)設(shè)定為0。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，也可以導(dǎo)入積分增益。
最后，主控制ECU21對(duì)各要素控制系統(tǒng)賦予指令值(步驟S5-13)。此時(shí)，主控制ECU21將如上所述地確定的前饋輸出與反饋輸出之和作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令值，發(fā)送到驅(qū)動(dòng)輪控制ECU22。
這樣，在本實(shí)施方式中，向斷坡的上坡方向傾斜車身，從而在斷坡升降時(shí)保持平衡。因此，可以適用于沒有使搭乘部14移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的倒立型車輛，可以簡化結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，在廉價(jià)且輕量的倒立型車輛中也能夠?qū)崿F(xiàn)斷坡的升降。
接著，說明本發(fā)明第3實(shí)施方式。其中，與第1和第2實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1和第2實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖18是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)的概略圖，是表示在斷坡前檢測斷坡的狀態(tài)的圖，圖19是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的斷坡升降的動(dòng)作的概略圖，圖20是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。其中，圖18中的(b)是(a)的關(guān)鍵部位放大圖。圖19中，(a)～(c)表示一系列的動(dòng)作。
如果在斷坡升降動(dòng)作中對(duì)驅(qū)動(dòng)輪12賦予一定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在升降快結(jié)束之前，有時(shí)會(huì)使車輛10產(chǎn)生不必要的加減速。這是因?yàn)樵诘巧蠑嗥聲r(shí)，在車輛10登上斷坡的同時(shí)斷坡阻力矩變小。
因此，在本實(shí)施方式中，利用傳感器檢測車輛10的前進(jìn)方向的斷坡，根據(jù)該傳感器所檢測的斷坡的位置和高度以及相當(dāng)于斷坡的升降狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角，改變斷坡升降轉(zhuǎn)矩。
所以，在本實(shí)施方式中，如圖18所示，車輛10具有作為斷坡測定傳感器的距離傳感器71。該距離傳感器71例如為利用激光的裝置，但也可以是任意種類的傳感器。在圖18所示的例中，2個(gè)距離傳感器71相互前后隔開地設(shè)置在搭乘部14的下面，各自測定從下面至路面的距離。從各距離傳感器71的測定值的變化中，可以檢測路面斷坡，從而取得所檢測的斷坡的位置和高度。期望的是，其中1個(gè)距離傳感器71設(shè)置在比驅(qū)動(dòng)輪12接觸路面的部位更靠前的位置，另1個(gè)距離傳感器71設(shè)置在比驅(qū)動(dòng)輪12接觸路面的部位更靠后的位置。這樣，2個(gè)距離傳感器71在驅(qū)動(dòng)輪12接觸路面的部位的相互前后隔開的位置處測定至路面的距離，因此可以測定車輛10的前后的斷坡。
并且，如圖20所示，車輛10具有包括距離傳感器71的斷坡測定系統(tǒng)70。距離傳感器71在上述2點(diǎn)位置上檢測作為至路面的距離的對(duì)地距離，并將其發(fā)送到主控制ECU21。
這樣，在例如登上斷坡時(shí)，如19所示，隨著車輛10上升，改變搭乘部14的移動(dòng)量、登上斷坡所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩等，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的車身姿態(tài)和行駛的控制。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要、狀態(tài)量的取得處理、目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。只對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理進(jìn)行說明。
圖21是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的測定上坡斷坡時(shí)的幾何學(xué)條件的圖，圖22是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的上坡斷坡的斷坡升降阻力率的變化的圖，圖23是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的測定下坡斷坡時(shí)的幾何學(xué)條件的圖，圖24是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的下坡斷坡的斷坡升降阻力率的變化的圖，圖25是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21首先取得距離傳感器71的測定值(步驟S2-21)。此時(shí)，從前后2個(gè)距離傳感器71取得對(duì)地距離的測定值。
接著，主控制ECU21確定斷坡的位置和高度(步驟S2-22)。此時(shí)，根據(jù)從各傳感器71取得的對(duì)地距離的時(shí)間履歷、車身傾斜角θ1、搭乘部14的位置，即能動(dòng)重量部位置λS，確定斷坡的位置和高度。
接著，主控制ECU21確定斷坡阻力矩τD(步驟S2-23)。此時(shí)，利用下面公式(11)，計(jì)算斷坡阻力矩τD。
...公式(11) 在這里，τD，Max為最大斷坡阻力矩，ξ為斷坡升降阻力率。
如圖21所示，當(dāng)斷坡上升，即為上坡斷坡時(shí)，最大斷坡阻力矩τD，Max和斷坡升降阻力率ξ如下面公式(12)和公式(13)所示。其中，在圖21中，X為檢測斷坡時(shí)至斷坡的距離，H為斷坡高度。對(duì)于上坡斷坡，H大于0。
(數(shù)學(xué)式10) ...公式(12) ...公式(13) 在這里， 其中，η0為假想上坡角，相當(dāng)于登上斷坡時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角。并且，θW，S為驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角，θW，0為檢測到斷坡時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角。另外，ΔθW為接觸斷坡以后的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角，其值在驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸時(shí)成為0。
并且，斷坡阻力矩τD的值如圖22所示進(jìn)行變化。即，驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸時(shí)成為最大值τD，Max，隨著登斷坡而漸漸減少，登斷坡之后成為最小值0。
并且，如圖23所示，當(dāng)斷坡下降，即為下坡斷坡時(shí)，最大斷坡阻力矩τD，Max和斷坡升降阻力率ξ如下面公式(14)和公式(15)所示。其中，在圖23中，X為檢測斷坡時(shí)至斷坡的距離，H為斷坡高度。對(duì)于下坡斷坡，H小于0，即為負(fù)值。
(數(shù)學(xué)式11) ...公式(14) ...公式(15) 在這里， 并且，斷坡阻力矩τD的值如圖24所示進(jìn)行變化。即，驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸時(shí)為最小值0，隨著下斷坡而漸漸減少，下斷坡之后成為最大值τD，Max。
最后，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-24)。此時(shí)，將推測的斷坡阻力矩τD的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的值。即，τC＝τD。
這樣，在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，根據(jù)斷坡的高度H改變斷坡阻力矩τD的大小。即，斷坡的高度H的值越大，斷坡阻力矩τD的值也越大。
并且，根據(jù)車輛10的斷坡升降狀態(tài)改變斷坡阻力矩τD的大小。即，從驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW推測車輛10的升降狀態(tài)，改變斷坡升降阻力率ξ的值。這樣，也可以應(yīng)對(duì)車輛10的速度變化。
具體來說，當(dāng)為上斷坡，即斷坡的高度H大于0時(shí)，增加驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW，并且減少斷坡阻力矩τD(斷坡升降阻力率ξ)。這是因?yàn)殡S著上斷坡，支承車輛10所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少的緣故。
另一方面，當(dāng)為下斷坡，即斷坡的高度H小于0時(shí)，增加驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW，并且增加斷坡阻力矩τD(斷坡升降阻力率ξ)。這是因?yàn)殡S著下斷坡，支承車輛10所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加的緣故。
這樣，可以在斷坡升降時(shí)穩(wěn)定地控制車輛10的行駛狀態(tài)。
并且，本實(shí)施方式中，只說明了向位于車輛10前方的斷坡前進(jìn)行駛并突入的情況，但對(duì)于向位于車輛10后方的斷坡倒退行駛并突入的情況，也可以進(jìn)行同樣的控制。
并且，本實(shí)施方式中，說明了在斷坡升降動(dòng)作中不使用距離傳感器71的情況，但為了準(zhǔn)確地掌握車輛10的斷坡升降狀態(tài)，也可以利用距離傳感器71的測定值。這樣，即使驅(qū)動(dòng)輪12滑動(dòng)，也可以進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
另外，本實(shí)施方式中，說明了在確定斷坡升降阻力率ξ的確定公式中采用不連續(xù)的函數(shù)的情況，但也可以采用對(duì)不連續(xù)部分進(jìn)行連續(xù)修正后的函數(shù)。并且，為了防止不連續(xù)部分的控制的自激振動(dòng)或車輛動(dòng)作的擺動(dòng)，也可以引入滯后控制(例如，設(shè)定2個(gè)閾值，根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)方向改變閾值的控制)。
并且，本實(shí)施方式中，說明了采用基于非線性的力學(xué)模型的確定公式，但為了簡化起見，也可以采用近似線性的公式。并且，也可以采用考慮了驅(qū)動(dòng)輪12的變形、滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)條件等的更加高度的確定公式。
這樣，本實(shí)施方式中，利用距離傳感器71檢測車輛10的前進(jìn)方向的斷坡，根據(jù)由該距離傳感器71測定的斷坡的位置和高度H以及驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角θW，改變斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的值。因此，即使在斷坡升降時(shí)也能夠保持車身的倒立姿態(tài)。這樣，車輛10即使在存在斷坡的場所也能夠安全且舒適地行駛。
另外，本實(shí)施方式中，說明了利用2個(gè)距離傳感器71檢測斷坡，測定斷坡的位置和高度H的情況，但也可以采用其它裝置和方法。例如，也可以利用攝像機(jī)取得車輛10的前進(jìn)方向的圖像，通過對(duì)所取得的圖像進(jìn)行分析，檢測斷坡，測定斷坡的位置和高度H。并且，也可以例如根據(jù)利用GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))取得車輛10的位置的車輛位置取得系統(tǒng)和包括有關(guān)路面和斷坡的信息的地圖數(shù)據(jù)，取得車輛10周圍存在的斷坡的信息。
接著，說明本發(fā)明第4實(shí)施方式。另外，與第1至第3實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1至第3實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖26是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的車輛的斷坡升降動(dòng)作的概略圖，圖27是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的最終速度補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖，圖28是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理的動(dòng)作的流程圖。其中，圖26(a)表示第1實(shí)施方式的動(dòng)作例，圖26(b)表示本實(shí)施方式的動(dòng)作。
當(dāng)車輛10進(jìn)行斷坡升降時(shí)，在進(jìn)行追加用于升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制動(dòng)作(以下，稱為“斷坡升降控制”)中，即使嘗試進(jìn)行車身姿態(tài)控制，以利用車身的重力移動(dòng)產(chǎn)生的重力轉(zhuǎn)矩來抵消所追加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由于實(shí)際動(dòng)作落后于車身姿態(tài)的目標(biāo)值的急劇變化，因此車身的姿態(tài)控制變得不充分，車輛10會(huì)出現(xiàn)不需要的加減速，或者車身會(huì)出現(xiàn)大幅傾斜。這是因?yàn)樵谧鳛檐嚿碜藨B(tài)控制的車身傾斜角的控制、搭乘部14的位置控制中，存在相對(duì)于目標(biāo)值設(shè)定的時(shí)間延遲的緣故。即，由于車身姿態(tài)的控制的響應(yīng)速度小于追加驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制的響應(yīng)速度，車身姿態(tài)的控制會(huì)出現(xiàn)不平衡。
本來，雖然能夠提高車身姿態(tài)的控制的響應(yīng)速度，但是，如果因此而例如提高搭乘部14的移動(dòng)速度，就需要作為促動(dòng)器的高輸出的能動(dòng)重量部馬達(dá)62，從而會(huì)增加車輛10的重量、成本。并且，車身姿態(tài)的控制的響應(yīng)速度過高，會(huì)惡化乘員15的乘坐舒適感。
因此，在本實(shí)施方式中，在斷坡升降中，為了維持一定的車身姿態(tài)，根據(jù)操縱桿31的操作量，對(duì)所確定的車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)正。具體來說，如圖26(b)所示，當(dāng)上斷坡時(shí)，從斷坡升降開始至結(jié)束為止，為了維持一定的車身姿態(tài)，減小車輛加速度的目標(biāo)值，以利用車輛10的減速產(chǎn)生的慣性力來抵消由斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩。即，為了使作為斷坡升降所需的斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的反作用而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩與伴隨車輛10的加減速的慣性力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持平衡，對(duì)車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)正。
另外，當(dāng)車輛速度小或斷坡高時(shí)，由于不能完成斷坡升降，因此不對(duì)車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)正。即，如在上述第1實(shí)施方式進(jìn)行說明，并且如圖26(a)所示，驅(qū)動(dòng)搭乘部14，使其相對(duì)于本體部11沿著車輛前進(jìn)方向前后移動(dòng)，以利用搭乘部14的移動(dòng)產(chǎn)生的重力抵消由斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩。
這樣，可以抑制斷坡升降時(shí)的車身姿態(tài)的急劇變化，即使在存在斷坡的場所也能夠安全且舒適地進(jìn)行行駛。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要、狀態(tài)量的取得處理、斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。在這里，只說明目標(biāo)行駛姿態(tài)的確定處理。
在目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理中，主控制ECU21首先取得操縱操作量(步驟S3-11)。此時(shí)，取得乘員15為輸入車輛10的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)等的行駛指令所操作的操縱桿31的操作量。
接著，主控制ECU21根據(jù)所取得的操縱桿31的操作量，確定車輛加速度的目標(biāo)值(步驟S3-12)。此時(shí)，根據(jù)操縱桿31的操作量、驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度、斷坡阻力矩，利用下面公式(16)，確定車輛加速度的目標(biāo)值α＊。
(數(shù)學(xué)式12) ...公式(16) αd*為對(duì)應(yīng)于所取得的操縱桿31的操作量的車輛加速度的目標(biāo)值，Δα*為目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量，由下面的公式(17)表示。
...公式(17) 在這里，ξVC為最終速度補(bǔ)正系數(shù)，根據(jù)預(yù)測車輛10登上斷坡時(shí)的車輛速度的值即車輛最終速度預(yù)測值Vf，如圖27所示進(jìn)行變化。即，隨著車輛最終速度預(yù)測值Vf的降低，減小最終速度補(bǔ)正系數(shù)ξVC。另外，ξVC＝0意味著不補(bǔ)正車輛加速度的目標(biāo)值，相當(dāng)于執(zhí)行在上述第1實(shí)施方式所說明的控制。
具體來說，利用如下公式(18)，設(shè)定最終速度補(bǔ)正系數(shù)ξVC。
(數(shù)學(xué)式13) ...公式(18) 其中， 并且，Vf0和Vf1為作為車輛最終速度預(yù)測值Vf的第1閾值的低速側(cè)閾值和作為第2閾值的高速側(cè)閾值，為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值。利用如下公式(19)，賦予車輛最終速度預(yù)測值Vf。
(數(shù)學(xué)式14) ...公式(19) 在這里，C1為與慣性有關(guān)的參數(shù)，V為修正車輛速度，η為假想上坡角，分別利用下列公式(20)、(21)、(22)進(jìn)行表示。
(數(shù)學(xué)式15) ...公式(20) ...公式(21) ...公式(22) 在這里，ε為微小常數(shù)，是防止上述公式(19)的分母成為0而設(shè)定的預(yù)定值。
另外，假想上坡角η為結(jié)束斷坡升降所必須的驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角，例如，如圖26(b)所示，在驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)輪12的圓周面與斷坡的接觸點(diǎn)處的圓周面切線與路面(水平面)之間的角度等于假想上坡角η。
(數(shù)學(xué)式16) 另一方面，上述公式(17)中Δα1＊為目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量修正值，通過下列公式(23)表示。
...公式(23) 在這里，Δα1＊，Max為目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量最大值，是防止出現(xiàn)過強(qiáng)的加速而設(shè)定的預(yù)定值。并且，Δα0＊為目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量基準(zhǔn)值，通過下列公式(24)表示。
...公式(24) 最后，主控制ECU21從所確定的車輛加速度的目標(biāo)值，計(jì)算驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值(步驟S3-13)。例如，對(duì)車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行時(shí)間積分，再除以驅(qū)動(dòng)輪接地半徑RW，所得值作為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值。
并且，在這里，只說明了向位于車輛10的前方的斷坡前進(jìn)行駛進(jìn)入的情況，但對(duì)于向位于車輛10的后方的斷坡倒退行駛進(jìn)入的情況，以及對(duì)于下斷坡的情況，也可以進(jìn)行同樣的控制。
這樣，主控制ECU21在斷坡升降時(shí)，對(duì)車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)正，以維持一定的車身姿態(tài)。
具體來說，為了使作為斷坡升降所需的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的反作用而作用在車身上的反轉(zhuǎn)矩與伴隨車輛10的加減速的慣性力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持平衡，對(duì)車輛加速度的目標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)正。在前進(jìn)行駛登上斷坡時(shí)，為了抵消作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩的反作用而使車身向后方傾倒的反轉(zhuǎn)矩，使車輛10減速，從而產(chǎn)生使車身向前傾倒的慣性力。此時(shí)，作為與斷坡升降轉(zhuǎn)矩成比例的函數(shù)，設(shè)定用于實(shí)現(xiàn)適當(dāng)減速的目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量基準(zhǔn)值。這樣，可以抑制斷坡升降時(shí)車身姿態(tài)(車身的傾斜角，搭乘部14的位置等)的急劇變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且舒適的斷坡升降動(dòng)作。
并且，限制車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正值，防止過度補(bǔ)正。即，利用預(yù)定的最大值即目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量最大值，對(duì)目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量基準(zhǔn)值進(jìn)行限制，從而防止隨著自動(dòng)修正而出現(xiàn)的與乘員15感覺的不一致以及伴隨急劇加減速而出現(xiàn)的乘坐舒適感的惡化。
另外，在低速行駛時(shí)，限制車輛加速度的目標(biāo)值的補(bǔ)正量，防止斷坡升降的不能完成及折返動(dòng)作。這樣，即使在低速進(jìn)入斷坡時(shí)，也能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行所需的斷坡升降控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的斷坡升降。
具體來說，最初，利用預(yù)測斷坡升降結(jié)束時(shí)的車輛速度的值即車輛最終速度預(yù)測值，判斷在進(jìn)行目標(biāo)車輛加速度補(bǔ)正量修正值進(jìn)行補(bǔ)正時(shí)是否能夠完成斷坡升降。在這里，根據(jù)力學(xué)模型，作為對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度、斷坡阻力矩以及確定固定的車身姿態(tài)的目標(biāo)值的操縱桿31的操作量的車輛加速度的目標(biāo)值的函數(shù)，設(shè)定車輛最終速度預(yù)測值。這樣，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測作為重要的判斷要素的車輛最終速度。
當(dāng)車輛最終速度預(yù)測值大于預(yù)定的高速側(cè)閾值時(shí)，將最終速度補(bǔ)正系數(shù)設(shè)定為1，進(jìn)行補(bǔ)償。即，判斷車輛速度大幅降低而導(dǎo)致斷坡升降的不能完成或折返動(dòng)作的可能性低，因此通過使車輛減速，可以在不改變車身姿態(tài)的前提下，在穩(wěn)定的狀態(tài)下登上斷坡。
另一方面，當(dāng)車輛最終速度預(yù)測值小于預(yù)定的低速側(cè)閾值時(shí)，將最終速度補(bǔ)正系數(shù)設(shè)定為0，進(jìn)行補(bǔ)正。即，判斷車輛速度大幅降低而導(dǎo)致斷坡升降的不能完成或折返動(dòng)作的可能性高，因此通過改變車身姿態(tài)來移動(dòng)重心，可以在不改變行駛狀態(tài)的前提下，在穩(wěn)定的狀態(tài)下登上斷坡。
并且，當(dāng)車輛最終速度預(yù)測值處于高速側(cè)閾值與低速側(cè)閾值之間時(shí)，利用線性插補(bǔ)的函數(shù)，賦予最終速度補(bǔ)正系數(shù)，從而防止伴隨控制切換而出現(xiàn)的行駛狀態(tài)、車身姿態(tài)的急劇變化，防止在閾值附近出現(xiàn)周期性地切換的振動(dòng)。
利用上述方法，可以簡單地實(shí)現(xiàn)考慮了車輛速度和斷坡高度(斷坡阻力矩的大小)的適度補(bǔ)正。
另外，本實(shí)施方式中，說明了當(dāng)車輛最終速度預(yù)測值大于預(yù)定的高速側(cè)閾值時(shí)，將最終速度補(bǔ)正系數(shù)設(shè)定為1，以維持一定的車身姿態(tài)的控制，即進(jìn)行使車身姿態(tài)優(yōu)先的控制的例子，但也可以將最終速度補(bǔ)正系數(shù)設(shè)定為小于1的值，以在某種程度同時(shí)考慮車身姿態(tài)和車輛行駛狀態(tài)。并且，也可以在作為操縱裝置的操縱桿31上設(shè)置參數(shù)調(diào)整裝置，以讓乘員15自身能夠調(diào)整最終速度補(bǔ)正系數(shù)的值。
另外，本實(shí)施方式中，說明了通過將車輛最終速度預(yù)測值與預(yù)定的高速側(cè)閾值和低速側(cè)閾值進(jìn)行比較，從而判斷是否可以進(jìn)行補(bǔ)正的例子，但也可以根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的車輛速度與車輛最終速度預(yù)測值的差分、比率或者其它指標(biāo)，來判斷是否可以進(jìn)行補(bǔ)正。
另外，本實(shí)施方式中，說明了根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的測定值來預(yù)測車輛最終速度的例子，但也可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值來預(yù)測車輛最終速度。這樣，可以防止伴隨外部擾動(dòng)等的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的微小振動(dòng)對(duì)控制的影響，實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的斷坡升降控制。
另外，本實(shí)施方式中，說明了利用非線性的函數(shù)確定車輛最終速度預(yù)測值和假想上坡角的例子，但也可以通過采用近似該非線性的函數(shù)的線性函數(shù)，簡化計(jì)算。并且，也可以適用映象形式的非線性的函數(shù)。
另外，本實(shí)施方式中，說明了利用斷坡阻力矩的推測值推測斷坡高度，根據(jù)其值預(yù)測車輛最終速度的例子，但也可以如上述第3實(shí)施方式說明的那樣，采用距離傳感器71等斷坡測定傳感器，根據(jù)該斷坡測定傳感器的測定結(jié)果，進(jìn)行控制。
接著，說明本發(fā)明第5實(shí)施方式。另外，與第1至第4實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1至第4實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖29是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的搭乘意圖推測映象，即車輛加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的閾值的圖，圖30是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動(dòng)作的流程圖，圖31是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在如下的(a)～(c)的情況中，禁止進(jìn)行追加用于升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制動(dòng)作(以下，稱為“斷坡升降控制”)，即不進(jìn)行該動(dòng)作更為合適。
(a)在驅(qū)動(dòng)輪12與上坡斷坡接觸的狀態(tài)下，車輛10停止，乘員15也沒有操作操縱桿31的情況此時(shí)，乘員15的操縱意圖很可能是維持車輛10的停止?fàn)顟B(tài)。
(b)在較低的車輛速度下，驅(qū)動(dòng)輪12與上坡斷坡接觸，乘員15通過操縱桿31的操作，輸入表示制動(dòng)的行駛指令的情況此時(shí)，乘員15的操縱意圖很可能是讓車輛10與斷坡接觸并停止。
(c)乘員15通過操縱桿31的操作，輸入表示緊急制動(dòng)的行駛指令的情況此時(shí)，乘員15的操縱意圖很可能是讓車輛10與斷坡接觸并停止或者至少在短的制動(dòng)距離中使車輛10停止。
并且，在如下的(d)和(e)的情況中，進(jìn)行斷坡升降控制更為合適。
(d)在較高的車輛速度下，驅(qū)動(dòng)輪12與上坡斷坡接觸，乘員15通過操縱桿31的操作，輸入表示制動(dòng)的行駛指令的情況此時(shí)，很可能乘員15認(rèn)為不能讓車輛10與斷坡接觸并停止，或者希望在通過斷坡后再讓車輛10停止。
(e)車輛10進(jìn)入下坡斷坡的情況此時(shí)，如果不追加用于斷坡升降的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從斷坡落地時(shí)，受到?jīng)_擊，乘員15很可能感到不舒服。
因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)車輛10的行駛狀態(tài)和行駛指令推測乘員15的操縱意圖，根據(jù)該所推測的操縱意圖，選擇進(jìn)行或者禁止斷坡升降控制。即，作為車輛控制裝置的控制ECU20具有推測乘員15的操縱意圖的操縱意圖推測機(jī)構(gòu)，根據(jù)該所推測的操縱意圖，選擇進(jìn)行或者禁止斷坡升降控制。具體來說，上述操縱意圖推測機(jī)構(gòu)考慮作為車輛10的行駛狀態(tài)的車輛速度(驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度)、根據(jù)作為行駛指令的操縱桿31的操作量所確定的車輛加速度的目標(biāo)值以及相當(dāng)于斷坡高度的斷坡阻力矩，推測乘員15的操縱意圖，選擇進(jìn)行或禁止斷坡升降控制。
操縱意圖推測機(jī)構(gòu)在進(jìn)入上坡斷坡時(shí)，如果車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值滿足預(yù)定條件，則推測操縱意圖是禁止斷坡升降控制，如果車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值不滿足預(yù)定條件，則推測操縱意圖是進(jìn)行斷坡升降控制。
詳細(xì)地說，當(dāng)車輛10處于停止?fàn)顟B(tài)，車輛加速度的目標(biāo)值是0或者是表示停止指令的值時(shí)，不進(jìn)行斷坡升降控制。并且，當(dāng)以較低的車輛速度進(jìn)入上坡斷坡，車輛加速度的目標(biāo)值是表示制動(dòng)指令的值時(shí)，不進(jìn)行斷坡升降控制。另一方面，當(dāng)以較高的車輛速度進(jìn)入上坡斷坡時(shí)，即使車輛加速度的目標(biāo)值是表示制動(dòng)指令的值，也進(jìn)行斷坡升降控制。并且，當(dāng)車輛加速度的目標(biāo)值是表示緊急制動(dòng)指令的值時(shí)，即使車輛速度高，也不進(jìn)行斷坡升降控制。另外，在進(jìn)入下坡斷坡時(shí)，不管車輛速度和車輛加速度的目標(biāo)值如何，都進(jìn)行斷坡升降控制。
這樣，可以準(zhǔn)確地推測乘員15的操縱意圖，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行斷坡升降控制。所以，可以提供在即使存在斷坡時(shí)也能夠按照乘員15的意愿進(jìn)行操縱的倒立型車輛。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理的概要。
在行駛及姿態(tài)控制處理中，主控制ECU21首先取得表示車輛10的動(dòng)作狀態(tài)的狀態(tài)量(步驟S11)。利用各傳感器，即驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41和能動(dòng)重量部傳感器61，取得驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)和搭乘部14的移動(dòng)狀態(tài)。
接著，控制ECU20進(jìn)行目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理(步驟S12)，根據(jù)操縱桿31的操作量，確定車輛10的加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值。
接著，控制ECU20進(jìn)行斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理(步驟S13)，根據(jù)在狀態(tài)量的取得處理所取得的狀態(tài)量，即驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)、搭乘部14的移動(dòng)狀態(tài)和各促動(dòng)器的輸出值，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52和/或能動(dòng)重量部馬達(dá)62的輸出值，利用觀察器推測斷坡升降轉(zhuǎn)矩，另外，根據(jù)在目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的車輛10的加速度的目標(biāo)值、驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度等，確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩。
接著，控制ECU20進(jìn)行目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理(步驟S14)，根據(jù)由斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所確定的斷坡升降轉(zhuǎn)矩和由目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的車輛10的加速度的目標(biāo)值，確定車身姿態(tài)的目標(biāo)值，即車身傾斜角和能動(dòng)重量部位置的目標(biāo)值。
最后，控制ECU20進(jìn)行促動(dòng)器輸出的確定處理(步驟S15)，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量、由目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理所確定的目標(biāo)行駛狀態(tài)、由斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理所確定的斷坡升降轉(zhuǎn)矩以及由目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理所確定的目標(biāo)車身姿態(tài)，確定各促動(dòng)器的輸出，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52和能動(dòng)重量部馬達(dá)62的輸出。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理。其中，對(duì)于狀態(tài)量的取得處理、目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理，主控制ECU21首先推測斷坡阻力矩τD(步驟S13-1)。此時(shí)，與上述第1實(shí)施方式一樣，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量和由上次(前一個(gè)時(shí)間步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理所確定的各促動(dòng)器的輸出，利用上述公式(1)，推測斷坡阻力矩τD。
接著，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S13-2)。此時(shí)，根據(jù)斷坡阻力矩τD、車輛加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度，利用下面的公式(25)，確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。
τC＝ρτD...公式(25) 在這里，ρ為斷坡升降轉(zhuǎn)矩率，利用下面公式(26)表示。
(數(shù)學(xué)式17) ...公式(26) 其中，LPF(＊；TLPF)是時(shí)間常數(shù)為TLPF的低通濾波器。上述時(shí)間常數(shù)為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值。
并且，

為斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值。
另外，上述低通濾波器具有當(dāng)斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值

在0與1之間切換時(shí)能夠避免上述斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的隨時(shí)間的不連續(xù)變化的效果。這樣，可以防止行駛狀態(tài)、車身姿態(tài)的急劇變化、和斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值

在切換邊界處的控制切換出現(xiàn)連續(xù)而周期性地循環(huán)的現(xiàn)象。
斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值

利用下面公式(27)表示。
(數(shù)學(xué)式18) ...公式(27) 在這里，

表示上坡斷坡的情況，

表示下坡斷坡的情況。然后，所謂

斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值

為1，意味著在下坡斷坡時(shí)，與操縱意圖，即車輛加速度的目標(biāo)值α＊無關(guān)，總是進(jìn)行斷坡升降控制。
并且，

為操縱意圖判斷值，利用下面的公式(28)表示。
(數(shù)學(xué)式19) ...公式(28) 這樣，操縱意圖判斷值

根據(jù)反映操縱桿31的操縱量的車輛加速度的目標(biāo)值α＊的大小，如圖29所示進(jìn)行變化。
另外，α＊sh，l的α＊sh，h的為設(shè)定

范圍的目標(biāo)車輛加速度下限閾值和目標(biāo)車輛加速度上限閾值，利用下面的公式(29)及(30)表示，如圖29所示進(jìn)行變化。
(數(shù)學(xué)式20) ...公式(29) ...公式(30) 其中，。
(數(shù)學(xué)式21) 在這里，α＊sh1是目標(biāo)車輛加速度第1閾值，為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值，表示車輛停止時(shí)禁止斷坡升降控制的車輛加速度上限值。α＊sh2是目標(biāo)車輛加速度第2閾值，為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值，表示車輛制動(dòng)時(shí)進(jìn)行斷坡升降控制的減速度上限基準(zhǔn)值。并且，

為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值，為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值，表示車輛停止判斷的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度上限值。另外，

為驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值，為根據(jù)斷坡阻力矩τD變化的變數(shù)，表示再進(jìn)行斷坡升降控制的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度下限值。另外，

是目標(biāo)車輛加速度第2閾值增加特性常數(shù)，為預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值。
(數(shù)學(xué)式22) 驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值

由下面公式(31)表示。
...公式(31) 在這里，

為慣性登上斷坡的最低驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度，由下面公式(32)表示。
...公式(32) 并且，η為假想上坡角，由下面公式(33)表示。
...公式(33) 這樣，主控制ECU21當(dāng)推測乘員15不希望登上斷坡，即操縱意圖為不進(jìn)行斷坡升降控制時(shí)，禁止，即不進(jìn)行斷坡升降控制。
具體來說，根據(jù)由乘員15對(duì)操縱桿31的操作量所確定的車輛加速度的目標(biāo)值、表示車輛10的動(dòng)作狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度、相當(dāng)于斷坡高度的斷坡阻力矩的推測值，判斷乘員15是否希望車輛10登上斷坡。
此時(shí)，通過斷坡阻力矩的推測值與斷坡升降轉(zhuǎn)矩率的乘積，切換進(jìn)行或不進(jìn)行斷坡升降控制。并且，通過對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值施加低通濾波，在進(jìn)行或不進(jìn)行斷坡升降控制之間平滑地切換。這樣，可以適當(dāng)?shù)嘏袛喑藛T15的操縱意圖，只在乘員15希望車輛10登上斷坡時(shí)才進(jìn)行斷坡升降控制。
在車輛10處于停止?fàn)顟B(tài)，乘員15沒有進(jìn)行對(duì)應(yīng)于車輛加速度的目標(biāo)值的輸入的操縱操作時(shí)，不進(jìn)行斷坡升降控制。此時(shí)，相當(dāng)于上述(a)的情況，在圖29的操縱意圖判斷映象中，相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度與目標(biāo)車輛加速度的條件的點(diǎn)，處在包括原點(diǎn)的長方形的剖面線區(qū)域中。即，滿足驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的絕對(duì)值小于預(yù)定的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值、且車輛加速度的目標(biāo)值的絕對(duì)值小于預(yù)定的目標(biāo)車輛加速度第1閾值的條件。此時(shí)，判斷乘員15不希望車輛10登上斷坡，操縱意圖判斷值為0。這樣，在驅(qū)動(dòng)輪12與上坡斷坡接觸的狀態(tài)下，車輛10處于停止時(shí)，能夠穩(wěn)定地保持車輛10的停止?fàn)顟B(tài)，乘員15可以防止不希望的登斷坡動(dòng)作。
并且，當(dāng)車輛10的斷坡進(jìn)入速度低，乘員15作為行駛指令輸入制動(dòng)時(shí)，即請(qǐng)求制動(dòng)時(shí)，不進(jìn)行斷坡升降控制。此時(shí)，相當(dāng)于上述(b)的情況，在圖29的操縱意圖判斷映象中，相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度與目標(biāo)車輛加速度的條件的點(diǎn)，處在包括上述原點(diǎn)的長方形的右鄰和左鄰的剖面線區(qū)域中。即，在進(jìn)入斷坡的方向上，滿足驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的絕對(duì)值小于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值、且車輛加速度的目標(biāo)值的絕對(duì)值小于0的條件。
此時(shí)，判斷乘員15希望利用斷坡使車輛10制動(dòng)或停止，操縱意圖判斷值為0。上述右鄰和左鄰的剖面線區(qū)域包括了在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值且小于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值的范圍內(nèi)、通過從目標(biāo)車輛加速度第1閾值到0線性地減少目標(biāo)車輛加速度上限閾值所設(shè)定的、對(duì)于乘員15的微小加速度請(qǐng)求將操縱意圖判斷值設(shè)定為0的區(qū)域。這樣，可以適當(dāng)?shù)嘏袛喑藛T15的通過使驅(qū)動(dòng)輪12與斷坡接觸從而使車輛10停止的動(dòng)作、通過登上斷坡而進(jìn)行減速的動(dòng)作的操縱意圖，從而能夠容易地實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作。
另外，當(dāng)車輛10的斷坡進(jìn)入速度高，乘員15作為行駛指令輸入緩慢制動(dòng)時(shí)，即請(qǐng)求緩慢制動(dòng)時(shí)，進(jìn)行斷坡升降控制。此時(shí)，相當(dāng)于上述(d)的情況，在圖29的操縱意圖判斷映象中，相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度與目標(biāo)車輛加速度的條件的點(diǎn)，處在上述右鄰的剖面線區(qū)域更右側(cè)的車輛加速度的目標(biāo)值為負(fù)的沒有剖面線的區(qū)域中，或者處在上述左鄰的剖面線區(qū)域更左側(cè)的車輛加速度的目標(biāo)值為負(fù)的沒有剖面線的區(qū)域中。即，在進(jìn)入斷坡的方向上，滿足驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值，且車輛加速度的目標(biāo)值大于負(fù)的目標(biāo)車輛加速度上限閾值的條件。
此時(shí)，判斷乘員15希望登上斷坡或容許登上斷坡，將操縱意圖判斷值設(shè)為1。上述車輛加速度的目標(biāo)值為負(fù)的沒有剖面線區(qū)域包括了在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值的范圍內(nèi)、通過從0到目標(biāo)車輛加速度第2閾值利用漸進(jìn)的指數(shù)函數(shù)減少目標(biāo)車輛加速度上限閾值所設(shè)定的區(qū)域。即，隨著乘員15請(qǐng)求的目標(biāo)減速度的增大，增大進(jìn)行斷坡升降控制的閾值，即判斷操縱意圖判斷值為1的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的閾值。這樣，車輛速度越高，越是判斷在登上斷坡后使車輛10停止，從而可以適當(dāng)?shù)嘏袛喑藛T15的操縱操作，能夠容易且穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作。
另外，隨著登上斷坡的高度增加，增大進(jìn)行斷坡升降控制的車輛速度的閾值。即，隨著斷坡阻力矩的推測值增大，提高用于切換高速行駛時(shí)操縱意圖判斷值的閾值即驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值，從而可以防止車輛10在登上高斷坡時(shí)出現(xiàn)不自然的動(dòng)作。除此之外，根據(jù)車輛10能夠利用慣性(不利用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)登上斷坡的最低車輛速度即慣性登上斷坡的最低驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度，確定驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值，從而使得車輛10的動(dòng)作更加自然。這樣，可以適當(dāng)?shù)嘏袛喑藛T15的考慮了斷坡高度的操縱意圖，從而能夠容易地實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作。
另外，當(dāng)乘員15請(qǐng)求緊急制動(dòng)時(shí)，無論車輛10的進(jìn)入斷坡速度如何，都不進(jìn)行斷坡升降控制。此時(shí)，相當(dāng)于上述(c)的情況，在圖29的操縱意圖判斷映象中，相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度與目標(biāo)車輛加速度的條件的點(diǎn)，處在2條單點(diǎn)劃線的外側(cè)的剖面線區(qū)域中。即，在進(jìn)入斷坡的方向上，滿足驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值，且車輛加速度的目標(biāo)值低于負(fù)的目標(biāo)車輛加速度第2閾值的條件。
此時(shí)，設(shè)定操縱意圖判斷值為0，不進(jìn)行追加驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的斷坡升降控制。這樣，可以適當(dāng)?shù)嘏袛喑藛T15的關(guān)于車輛10的緊急制動(dòng)或者拒絕登上斷坡的操縱意圖，從而可以進(jìn)行幫助實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作的控制。
另外，在滾下斷坡時(shí)，一定進(jìn)行斷坡升降控制。此時(shí)，相當(dāng)于上述(e)的情況。即，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的正負(fù)與斷坡阻力矩的正負(fù)不同時(shí)，判斷車輛10處于滾下斷坡的狀態(tài)，從而將斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值設(shè)定為1。此時(shí)，與利用滾下斷坡時(shí)的車輛加速度增加相比，優(yōu)先緩和滾下斷坡時(shí)產(chǎn)生的沖擊，從而可以提高乘坐舒適感。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了通過對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值施加低通濾波，平滑地切換進(jìn)行或不進(jìn)行斷坡升降控制的例子，如果與平滑切換相比更重視響應(yīng)性，也可以不對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值施加低通濾波。并且，也可以在圖29的操縱意圖判斷映象中如曲線所示的表示車輛加速度的目標(biāo)值與驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的函數(shù)即目標(biāo)車輛加速度上限閾值和目標(biāo)車輛加速度下限閾值之間，設(shè)置過渡區(qū)域。即，在圖29中，利用具有預(yù)定寬度的帶狀區(qū)域替換斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值從0到1切換的曲線，在該帶狀區(qū)域，使斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值從0到1線性變化。這樣，可以在某種程度上同時(shí)實(shí)現(xiàn)切換時(shí)的平滑性和對(duì)于乘員15的操作量的變化的響應(yīng)性。
另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于前方的上坡斷坡接觸時(shí)的制動(dòng)請(qǐng)求所禁止的斷坡升降控制，在車輛10停止之前，有時(shí)會(huì)再次進(jìn)行這一斷坡升降控制。例如，在滿足驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值、小于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第2閾值的條件的狀態(tài)下，如果將車輛加速度的目標(biāo)值維持在低于負(fù)的目標(biāo)車輛加速度第1閾值的一定值，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度小于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值時(shí)，斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值從0到1進(jìn)行變化。因此，為了解決這種問題，也可以考慮車輛加速度的目標(biāo)值和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的變化方向，確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值。例如，在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度大于0小于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度第1閾值、且車輛加速度的目標(biāo)值小于負(fù)的目標(biāo)車輛加速度第1閾值的區(qū)域內(nèi)，如果是由于車輛加速度的目標(biāo)值的變化引起的，則從0到1切換斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值，如果是由于驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的變化引起的，則將斷坡升降轉(zhuǎn)矩率指定值維持為0，從而可以防止不必要地再次進(jìn)行斷坡升降控制。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的測定值切換進(jìn)行或禁止斷坡升降控制的例子，但也可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的目標(biāo)值切換進(jìn)行或禁止斷坡升降控制。這樣，可以防止伴隨外部擾動(dòng)等的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的微小振動(dòng)對(duì)切換進(jìn)行和禁止斷坡升降控制的影響，實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的斷坡升降控制。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了利用非線性的函數(shù)確定車輛加速度的目標(biāo)值的閾值的一部分或慣性登上斷坡的最低驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速度的例子，但也可以通過采用近似該非線性的函數(shù)的線性函數(shù)，簡化計(jì)算。并且，也可以采用映象形式的非線性的函數(shù)。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了設(shè)想各種乘員15的操縱意圖，在進(jìn)行或禁止斷坡升降控制之間進(jìn)行切換的例子，但也可以根據(jù)使用車輛10的用途、條件等，來排除一些切換。例如，當(dāng)只在低速進(jìn)行行駛時(shí)，也可以不進(jìn)行高速下進(jìn)入斷坡時(shí)的斷坡升降控制，在請(qǐng)求制動(dòng)時(shí)，總是禁止斷坡升降控制。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了根據(jù)斷坡阻力矩的推測值推測斷坡的上下坡以及高度，根據(jù)該值切換斷坡升降控制的進(jìn)行和禁止的例子，但也可以如上述第3實(shí)施方式說明的那樣，利用距離傳感器71等斷坡測定傳感器，根據(jù)該斷坡測定傳感器的測定結(jié)果，在進(jìn)行和禁止斷坡升降控制之間進(jìn)行切換。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了根據(jù)對(duì)應(yīng)乘員15對(duì)操縱桿31的操作量的車輛加速度的目標(biāo)值推測乘員15的操縱意圖的例子，但在操縱桿31的操作量與車輛速度的目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的情況下，可以將車輛加速度的目標(biāo)值置換為車輛速度的目標(biāo)值，也可以置換為車輛速度的目標(biāo)值的時(shí)間差分。并且，也可以根據(jù)操縱桿31的操作量本身來推測乘員15的操縱意圖。例如，在車輛10上設(shè)置作為操縱裝置的加速踏板和制動(dòng)踏板，根據(jù)各踏板的踏下量和驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)加速度，在進(jìn)行或禁止斷坡升降控制之間進(jìn)行切換。另外，也可以設(shè)置乘員15切換行駛狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)，利用該開關(guān)的操作狀態(tài)，選擇車輛停止時(shí)的禁止斷坡升降控制。
接著，說明本發(fā)明第6實(shí)施方式。其中，與第1至第5實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1至第5實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖32是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的曲率補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖，圖33是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的速度補(bǔ)正系數(shù)的變化的圖，圖34是說明本發(fā)明第6實(shí)施方式的斷坡阻力矩的補(bǔ)正的圖，圖35是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
在推測斷坡阻力矩τD時(shí)，以及基于所推測的斷坡阻力矩τD控制車輛10的行駛和姿態(tài)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)延遲。這是由于為了除去驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41、能動(dòng)重量部傳感器61等傳感器的測定值的噪聲引起的斷坡阻力矩τD的推測值的噪聲而使用低通濾波器，或者為了取得斷坡阻力矩τD的推測計(jì)算所需的加速度而進(jìn)行后退差分計(jì)算的緣故。尤其是突入斷坡的車輛10的速度高時(shí)，延遲的影響會(huì)顯著出現(xiàn)。如果出現(xiàn)這種延遲，車輛10會(huì)出現(xiàn)不必要的加減速，或者車身會(huì)出現(xiàn)較大的傾斜，從而惡化乘坐舒適感。
在這里，在本實(shí)施方式中，根據(jù)斷坡阻力矩τD的推測值和該推測值的時(shí)間變化率，將上述推測值補(bǔ)正為稍稍未來時(shí)刻的值。具體來說，利用線性外插，補(bǔ)正為作為稍稍未來時(shí)刻的推測值的值。并且，推測值的時(shí)間變化率和曲率(時(shí)間變化加速度)的正負(fù)不同時(shí)，則不進(jìn)行補(bǔ)正。另外，隨著驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)速度的絕對(duì)值的增大，增大上述推測值的補(bǔ)正值。
這樣，在升降斷坡時(shí)，能夠使車輛10的行駛狀態(tài)、車身的姿態(tài)更加穩(wěn)定。并且，即使突入斷坡的車輛10的速度高，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的斷坡升降動(dòng)作。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要、狀態(tài)量的取得處理、目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。只對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理進(jìn)行說明。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21首先推測斷坡阻力矩τD(步驟S2-31)。此時(shí)，與上述第1實(shí)施方式一樣，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量和由上次(前一個(gè)時(shí)間步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理所確定的各促動(dòng)器的輸出，推測斷坡阻力矩τD。
接著，主控制ECU21對(duì)斷坡阻力矩τD進(jìn)行補(bǔ)正(步驟S2-32)。此時(shí)，根據(jù)斷坡阻力矩τD的時(shí)間履歷和驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度

利用下面的公式(34)，補(bǔ)正斷坡阻力矩τD的推測值。
(數(shù)學(xué)式23) ...公式(34) 在這里，τD為補(bǔ)正前的斷坡阻力矩推測值，

為補(bǔ)正后的斷坡阻力矩推測值。
并且，Δtf為表示稍稍未來的時(shí)間刻度，賦予預(yù)定的值。
ξCC為曲率補(bǔ)正系數(shù)，利用下面公式(35)表示，如圖32所示進(jìn)行變化。
(數(shù)學(xué)式24) ...公式(35) 在這里， 另外，γ為無因次曲率，γ0為無因次曲率閾值。并且，

為時(shí)間變化率，

為曲率(時(shí)間變化加速度)， ε為防止零除的微小值，賦予預(yù)定的值。
另外，Δtb為差分計(jì)算的時(shí)間刻度。時(shí)間刻度Δtf和Δtb以例如低通濾波器的時(shí)間常數(shù)TLPF為基準(zhǔn)，設(shè)定滿足下面的公式(36)的值。
Δtf≤TLPF≤Δtb...公式(36) 另外，ξVC為速度補(bǔ)正系數(shù)，利用下面的公式(37)表示，如圖33所示進(jìn)行變化。
(數(shù)學(xué)式25) ...公式(37) 在這里，

另外，V為車輛速度，V0為車輛速度閾值。
這樣，斷坡阻力矩τD根據(jù)該斷坡阻力矩τD的推測值和該推測值的時(shí)間變化率τD’，將上述推測值補(bǔ)正為稍稍未來時(shí)刻取得的值。具體來說，如圖34所示，利用線性外插，預(yù)測稍稍未來時(shí)刻的推測值。此時(shí)，如上述公式(36)所示，與計(jì)算推測值時(shí)的低通濾波器的時(shí)間常數(shù)相比，通過增大求得時(shí)間變化率的差分計(jì)算的時(shí)間刻度，減小線性外插的時(shí)間刻度，從而確保控制的穩(wěn)定性以及一貫性。這樣，通過適當(dāng)?shù)仡A(yù)測未來時(shí)刻的值，可以降低推測延遲造成的影響。
當(dāng)推測值的時(shí)間變化率τD’的正負(fù)與曲率τD”的正負(fù)不同時(shí)，即二者的乘積為負(fù)時(shí)，不進(jìn)行補(bǔ)正。即，如上述公式(35)和圖32所示，當(dāng)γ小于0時(shí)，將曲率補(bǔ)正系數(shù)ξCC設(shè)定為0，不進(jìn)行補(bǔ)正。為了消除上述乘積的正負(fù)反轉(zhuǎn)時(shí)的不連續(xù)性，賦予連續(xù)的補(bǔ)正函數(shù)。這樣，可以防止線性外插的過大補(bǔ)正，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐茰y和控制。
并且，隨著驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度

的絕對(duì)值增大，即隨著車輛速度V的絕對(duì)值的增大，增加推測值的補(bǔ)正量。此時(shí)，在驅(qū)動(dòng)輪12的旋轉(zhuǎn)角速度

的絕對(duì)值處于預(yù)定的閾值范圍內(nèi)時(shí)，賦予與該值成比例的補(bǔ)正函數(shù)。即，如上述公式(37)和圖33所示，在車輛速度V的絕對(duì)值小于車輛速度閾值V0的范圍時(shí)，隨著車輛速度V的絕對(duì)值的增大，增加速度補(bǔ)正系數(shù)ξVC。這樣，伴隨車輛速度V的增加，推測延遲的實(shí)質(zhì)影響增加，與此對(duì)應(yīng)，可以確定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)正量。
接著，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-33)。此時(shí)，將推測的斷坡阻力矩τD的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。即，τC＝τD。
這樣，在斷坡升降時(shí)，可以更加穩(wěn)定地控制車輛10的行駛狀態(tài)和車身姿態(tài)。
另外，在本實(shí)施方式中，只說明了利用線性外插，即1次外插來預(yù)測未來時(shí)刻的值的情況，但也可以利用更高次的外插來確定補(bǔ)正量。
并且，在本實(shí)施方式中，只說明了與斷坡阻力矩τD的推測值的大小無關(guān)地進(jìn)行補(bǔ)正的情況，但也可以當(dāng)上述推測值的絕對(duì)值大于預(yù)定的閾值時(shí)才進(jìn)行補(bǔ)正，從而只對(duì)斷坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)正。
這樣，在本實(shí)施方式中，將該斷坡阻力矩τD的推測值補(bǔ)正為根據(jù)該推測值的時(shí)間變化率預(yù)測的未來時(shí)刻的值。所以，在斷坡升降時(shí)，車輛10的行駛狀態(tài)、車身姿態(tài)更加穩(wěn)定。尤其是即使突入斷坡的車輛10的速度高，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的斷坡升降動(dòng)作。這樣，車輛10在斷坡升降時(shí)，可以更加安全且舒適地行駛。
接著，說明本發(fā)明第7實(shí)施方式。其中，與第1至第6實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1至第6實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖36是說明本發(fā)明第7實(shí)施方式的斷坡阻力矩的修正的圖，圖37是表示本發(fā)明第7實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
即使推測斷坡阻力矩τD后再進(jìn)行控制，有時(shí)會(huì)由于推測值的微小變動(dòng)而使車輛速度、車身姿態(tài)出現(xiàn)振動(dòng)。例如，不僅有路面的微小凹凸，還由于車輛10受到風(fēng)等外部擾動(dòng)，以及由于驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41、能動(dòng)重量部傳感器61等傳感器的測定值的噪聲等斷坡以外的因素，有時(shí)在斷坡阻力矩τD的推測值中會(huì)出現(xiàn)微小變動(dòng)。并且，當(dāng)利用基于斷坡阻力矩τD的推測值的斷坡升降狀態(tài)的判斷來切換控制時(shí)，與推測值的微小變動(dòng)相對(duì)應(yīng)，頻繁切換判斷結(jié)果和控制，其結(jié)果，車輛速度、車身姿態(tài)有可能出現(xiàn)較大的振動(dòng)。另一方面，如果利用低通濾波器除去推測值的變動(dòng)的高頻成分，在斷坡升降時(shí)，在推測斷坡阻力矩τD時(shí)，以及根據(jù)所推測的斷坡阻力矩τD控制車輛10的行駛和姿態(tài)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)延遲。其結(jié)果，會(huì)惡化乘員15的乘坐舒適感。
并且，有時(shí)即使在斷坡升降以外時(shí)，也會(huì)總是進(jìn)行用于斷坡升降的控制，從而可能影響其它的控制。因此進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或調(diào)整，會(huì)需要更多的勞力。
因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值的絕對(duì)值小于預(yù)定的閾值時(shí)，不賦予斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。
這樣，在通常行駛時(shí)的車輛速度、車身姿態(tài)中不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。并且，不論在斷坡升降時(shí)，還是在平地行駛時(shí)，都能夠舒適地進(jìn)行行駛。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要、狀態(tài)量的取得處理、目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。只對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理進(jìn)行說明。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21首先推測斷坡阻力矩τD(步驟S2-41)。此時(shí)，與上述第1實(shí)施方式一樣，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量和由上次(前一時(shí)間個(gè)步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理所確定的各促動(dòng)器的輸出，推測斷坡阻力矩τD。
接著，主控制ECU21修正斷坡阻力矩τD(步驟S2-42)。此時(shí)，根據(jù)預(yù)定的不靈敏區(qū)閾值，利用下面的公式(38)，修正斷坡阻力矩τD的推測值。
(數(shù)學(xué)式26) ...公式(38) 在這里，τD為補(bǔ)正前的斷坡阻力矩推測值，

為補(bǔ)正后的斷坡阻力矩的推測值。
并且，ξSE為靈敏度，利用下面的公式(39)表示。
(數(shù)學(xué)式27) ...公式(39) 在這里，τD0，Max和τD0，Min為不靈敏區(qū)閾值的上限值和下限值，τD0，Max＝τD0，τD0，Min＝-τD0。另外，τD0＝MgRWsinηRough，且
并且，ΔτD，Trans是表示超過閾值時(shí)讓靈敏度ξSE接近1的程度的常數(shù)，賦予預(yù)定的值。
另外，HRough為路面的最大凹凸高度，是考慮到凹凸不平的道路時(shí)的設(shè)想值。
這樣，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值的絕對(duì)值小時(shí)，將其值修正為0。具體來說，如圖36所示，修正斷坡阻力矩τD的推測值。
即，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值處于不靈敏區(qū)閾值的上限值與下限值之間的內(nèi)側(cè)時(shí)，設(shè)定推測值為0。這樣，可以忽視小的斷坡阻力矩τD的推測值的變動(dòng)，防止車輛速度、車身姿態(tài)的振動(dòng)。
并且，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值處于不靈敏區(qū)閾值的上限值與下限值之間的外側(cè)時(shí)，使用原來的推測值。這樣，將較大的斷坡阻力矩τD的推測值的變動(dòng)看作斷坡，從而可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 另外，消除不靈敏區(qū)閾值前后的斷坡阻力矩τD的推測值的不連續(xù)，使之連續(xù)變化。這樣，可以緩和在不靈敏區(qū)閾值上的不連續(xù)過渡時(shí)對(duì)車輛速度、車身姿態(tài)的沖擊，并且可以防止在不靈敏區(qū)閾值附近的反復(fù)過渡導(dǎo)致的車輛速度、車身姿態(tài)的振動(dòng)。
并且，在本實(shí)施方式中，不需要提高低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，因此減小了控制延遲。
最后，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-43)。此時(shí)，將修正后的斷坡阻力矩

的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。即，
另外，在本實(shí)施方式中，說明了根據(jù)設(shè)想的路面凹凸高度將不靈敏區(qū)閾值設(shè)定為預(yù)定值的情況，但也可以考慮驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41、能動(dòng)重量部傳感器61等傳感器的測定值的噪聲成分等其它因素來進(jìn)行這一設(shè)定。
另外，在本實(shí)施方式中，說明了通過使靈敏度ξSE按照指數(shù)函數(shù)方式接近ξSE＝1、從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)平滑性和收斂性的情況，但也可以采用比上述更簡單的函數(shù)。例如，通過組合多個(gè)線性函數(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)同樣的函數(shù)。并且，也可以采用更加復(fù)雜的函數(shù)。例如，也可以導(dǎo)入消除導(dǎo)函數(shù)(靈敏度的增加率)的不連續(xù)的函數(shù)。
這樣，在本實(shí)施方式中，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值的絕對(duì)值小于預(yù)定的閾值時(shí)，不賦予斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC。這樣，在通常行駛時(shí)的車輛速度、車身姿態(tài)中不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。由此，不論在斷坡升降時(shí)，還是在平地行駛時(shí)，都能夠舒適地進(jìn)行行駛。
接著，說明本發(fā)明第8實(shí)施方式。另外，與第1至第7實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)采用相同標(biāo)號(hào)，故省略其說明。并且，對(duì)于與上述第1至第7實(shí)施方式相同的動(dòng)作和相同的效果，省略其說明。
圖38是說明本發(fā)明第8實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩不靈敏區(qū)閾值的補(bǔ)正的圖，圖39是表示本發(fā)明第8實(shí)施方式的斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理的動(dòng)作的流程圖。
如果象上述第7實(shí)施方式說明的那樣增大不靈敏區(qū)閾值，則不能夠檢測較低的斷坡。這樣，在升降較低的斷坡時(shí)，車輛速度、車身姿態(tài)會(huì)發(fā)生較大變化，從而使得乘坐舒適感惡化。
并且，斷坡阻力矩τD的推測值的變動(dòng)幅度隨著路面狀態(tài)而不同。例如，在室內(nèi)的光滑地面上，上述推測值的變動(dòng)幅度就小。并且，例如，在沙石道等具有連續(xù)的小凹凸的路面上，上述推測值的變動(dòng)幅度就大。所以，如果減小不靈敏區(qū)閾值，當(dāng)在具有連續(xù)的小凹凸的路面上行駛時(shí)，會(huì)頻換進(jìn)行控制切換，由此引起車輛速度、車身姿態(tài)的振動(dòng)。
另外，驅(qū)動(dòng)輪傳感器51、車身傾斜傳感器41、能動(dòng)重量部傳感器61等傳感器的測定值的噪聲成分也會(huì)因馬達(dá)、反相器等的動(dòng)作狀態(tài)而發(fā)生變化。
因此，在本實(shí)施方式中，關(guān)注從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)刻到當(dāng)前為止的斷坡阻力矩τD的推測值的時(shí)間履歷，根據(jù)其中所包含的極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性量，確定不靈敏區(qū)閾值。具體來說，將平均值加上標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以N倍后的值，作為不靈敏區(qū)閾值的上限值，將平均值減去標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以N倍后的值，作為不靈敏區(qū)閾值的下限值。
這樣，與路面狀態(tài)的變化等相對(duì)應(yīng)，將斷坡阻力矩τD的推測值的不靈敏區(qū)閾值自動(dòng)調(diào)整到適當(dāng)?shù)闹?，從而不論在何時(shí)何地，都可以舒適地進(jìn)行行駛。
接著，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的行駛及姿態(tài)控制處理。其中，對(duì)于行駛及姿態(tài)控制處理的概要、狀態(tài)量的取得處理、目標(biāo)行駛狀態(tài)的確定處理、目標(biāo)車身姿態(tài)的確定處理和促動(dòng)器輸出的確定處理，由于與上述第1實(shí)施方式一樣，故省略說明。只對(duì)斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理進(jìn)行說明。
在斷坡升降轉(zhuǎn)矩的確定處理中，主控制ECU21首先推測斷坡阻力矩τD(步驟S2-51)。此時(shí)，與上述第1實(shí)施方式一樣，根據(jù)由狀態(tài)量的取得處理中所取得的各狀態(tài)量和在上次(前一個(gè)時(shí)間步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動(dòng)器輸出的確定處理所確定的各促動(dòng)器的輸出，推測斷坡阻力矩τD。
接著，主控制ECU21確定斷坡阻力矩τD的不靈敏區(qū)閾值(步驟S2-52)。此時(shí)，利用下面的公式(40)及(41)，確定不靈敏區(qū)閾值的上限值τD0，Max和下限值τD0，Min。另外，在圖38中，表示從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)刻到當(dāng)前為止的斷坡阻力矩τD的推測值的時(shí)間履歷的例子，而且，表示其中所包含的極值(圖示例中6個(gè))。
(數(shù)學(xué)式28) ...公式(40) ...公式(41) 在這里，mτ為預(yù)定時(shí)間內(nèi)存在的極值的平均值，利用下面公式(42)表示。并且，στ為同極值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，利用公式(43)表示。
并且，N為作為不靈敏區(qū)幅度系數(shù)的預(yù)定值。例如，N＝2。
...公式(42) ...公式(43) 另外，

為斷坡阻力矩τD的推測值的極值，在總數(shù)n個(gè)極值中當(dāng)前起第k個(gè)的極值。
在圖38中，Tref為用于設(shè)定距離當(dāng)前預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)刻的參照時(shí)間，是考慮極值的時(shí)間，且為預(yù)定值。即，不考慮從當(dāng)前時(shí)刻起Tref以前的時(shí)間履歷。
極值的檢測方法可以是任意方法，例如，當(dāng)滿足下面公式(44)時(shí)，通過判斷τD(t1)為極值，可以進(jìn)行自動(dòng)檢測。
(數(shù)學(xué)式29) ...公式(44) 該公式(44)在表示在圖38所示的時(shí)間履歷的變化的線上，當(dāng)在某點(diǎn)的前后出現(xiàn)相反的傾斜時(shí)，則判斷該點(diǎn)為極值。
這樣，對(duì)于從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)刻到當(dāng)前為止的斷坡阻力矩τD的推測值的時(shí)間履歷，根據(jù)其中所包含的極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性量，確定不靈敏區(qū)閾值。此時(shí)，作為統(tǒng)計(jì)學(xué)的特性量，采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。然后，確定閾值時(shí)，將由標(biāo)準(zhǔn)偏差所表示的值的偏差假設(shè)為常態(tài)，將大幅超過該標(biāo)準(zhǔn)偏差的值的偏差作為異常狀態(tài)，即判斷為斷坡。
即，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值與平均值之差顯著大于標(biāo)準(zhǔn)偏差(平均偏差)時(shí)，將該推測值考慮為斷坡。然后，根據(jù)該推測值，進(jìn)行有關(guān)斷坡的適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 并且，當(dāng)斷坡阻力矩τD的推測值與平均值之差等于或小于標(biāo)準(zhǔn)偏差時(shí)，不將該推測值考慮為斷坡。然后，忽視該推測值，以防止車輛速度、車身姿態(tài)的振動(dòng)。
接著，主控制ECU21修正斷坡阻力矩τD(步驟S2-53)。此時(shí)，根據(jù)所確定的不靈敏區(qū)閾值，與上述第7實(shí)施方式一樣，推測斷坡阻力矩τD的推測值。
最后，主控制ECU21確定斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC(步驟S2-54)。此時(shí)，將修正的斷坡阻力矩

的值作為斷坡升降轉(zhuǎn)矩τC的值。即，
另外，在本實(shí)施方式中，說明了利用作為統(tǒng)計(jì)學(xué)的特征量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)推測值的偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)的情況，但也可以采用更加簡單的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，在預(yù)定的時(shí)間履歷中，將其中第2大的值和第2小的值判斷為通常的偏差的程度，將其作為閾值。并且，也可以作為基于力學(xué)根據(jù)的更加嚴(yán)密的方法，利用濾波器、模型分析，提取斷坡升降時(shí)的斷坡阻力矩τD的推測值，根據(jù)除去該值后的推測值的集合，設(shè)定閾值。
并且，在本實(shí)施方式中，說明了設(shè)想作為閾值的初始值，賦予預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值的情況，但也可以存儲(chǔ)上一次控制結(jié)束時(shí)的2個(gè)閾值，將該值作為初始值。
這樣，在本實(shí)施方式中，對(duì)于從預(yù)定時(shí)間之前的時(shí)刻到當(dāng)前為止的斷坡阻力矩τD的推測值的時(shí)間履歷，根據(jù)其中所包含的極值的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性量，確定不靈敏區(qū)閾值。這樣，與路面狀態(tài)的變化等相對(duì)應(yīng)，將斷坡阻力矩τD的推測值的不靈敏區(qū)閾值自動(dòng)調(diào)整到適當(dāng)?shù)闹?，從而不論在何時(shí)何地，都可以舒適地進(jìn)行行駛。
另外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，可以根據(jù)本發(fā)明的精神進(jìn)行各種變形，這些變形不能被排除出本發(fā)明的范圍。
工業(yè)實(shí)用性 該發(fā)明可以適用于利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛。
權(quán)利要求
1.一種車輛，其特征在于，包括
車身；
能旋轉(zhuǎn)地安裝在該車身上的驅(qū)動(dòng)輪；和
車輛控制裝置，對(duì)賦予該驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制，
當(dāng)在路面的斷坡進(jìn)行升降時(shí)，該車輛控制裝置根據(jù)該斷坡對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置改變上述車身的傾斜角，從而對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1或2所述的車輛，其特征在于，還具有能動(dòng)重量部，該能動(dòng)重量部能相對(duì)于前進(jìn)方向前后移動(dòng)地安裝在上述車身上，
上述車輛控制裝置移動(dòng)上述能動(dòng)重量部，從而對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1至3中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置朝向上述斷坡的上坡方向移動(dòng)上述車身的重心位置。
5.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1至4中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置對(duì)上述驅(qū)動(dòng)輪賦予與上述斷坡相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制，以使該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于上述車身的重心移動(dòng)所產(chǎn)生的重力轉(zhuǎn)矩的增加量。
6.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1至5中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置利用觀察器推測作為上述斷坡的阻力的斷坡阻力矩，根據(jù)該斷坡阻力矩，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1至5中任一項(xiàng)所述的車輛，其特征在于，還具有檢測上述斷坡的傳感器，
上述車輛控制裝置根據(jù)由上述傳感器所測定的斷坡的測定值，對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛，該車輛在升降斷坡時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪賦予適合升降斷坡的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且向斷坡的上坡方向移動(dòng)車身的重心，從而不論是在登斷坡時(shí)還是在下斷坡時(shí)，都能夠維持穩(wěn)定的行駛狀態(tài)和穩(wěn)定的車身姿態(tài)，在存在斷坡的場所也能夠安全且舒適地行駛。該車輛具有車身、能旋轉(zhuǎn)地安裝在該車身上的驅(qū)動(dòng)輪和對(duì)于賦予該驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制而對(duì)上述車身的姿態(tài)進(jìn)行控制的車輛控制裝置，當(dāng)在路面的斷坡進(jìn)行升降時(shí)，該車輛控制裝置根據(jù)該斷坡對(duì)上述車身的重心位置進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)B62K17/00GK101821122SQ200880111389
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者土井克則 申請(qǐng)人:愛考斯研究株式會(huì)社