專利名稱：車輛的制作方法
技術領域：
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：
以往，提出了有關利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛的技術。例如，提出了具有在同軸上配置的2個驅(qū)動輪、通過駕駛人員的重心移動來感知車身的姿態(tài)變換從而進行驅(qū)動的車輛，利用球體狀的單一的驅(qū)動輪，一邊控制姿態(tài)一邊移動的車輛等的技術(例如，參照專利文獻1)。此時，利用傳感器檢測車身的平衡、動作的狀態(tài)，對旋轉體的動作進行控制，使車輛停止或移動。專利文獻1 日本專利特開2004-U9435號公報但是，在上述以往的車輛中，不能在坡道上維持停止狀態(tài)，或不能進行穩(wěn)定的行駛。例如，為了在坡道上停車，需要對驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉矩，以使車輛不向下坡方向移動，但是當對驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉矩時，會在車身上產(chǎn)生反作用，使該車身向下坡方向傾斜。另一方面，如果要想在垂直方向保持車身，則由于不能對驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉矩，車輛會向下坡方向移動。并且，在上述以往的車輛中，如果在坡道上進行與平地上的反饋控制一樣的反饋控制，車身會在向下坡方向傾斜的狀態(tài)下，慢慢地向下坡方向移動。

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，其目的在于提供一種實用性高的車輛，該車輛通過在也考慮車身姿態(tài)的前提下推測路面的坡度，可以高精度地推測路面的坡度，從而與路面坡度無關，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的穩(wěn)定的停止狀態(tài)和行駛狀態(tài)。因此，在本發(fā)明的車輛中，具有能旋轉地安裝在車身上的驅(qū)動輪和對于賦予該驅(qū)動輪的驅(qū)動轉矩進行控制而對上述車身的姿態(tài)進行控制的車輛控制裝置，該車輛控制裝置基于上述車身的姿態(tài)推測路面坡度，根據(jù)該路面坡度對上述驅(qū)動轉矩進行修正。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置基于上述驅(qū)動輪的狀態(tài)量和上述車身的姿態(tài)推測路面坡度。在本發(fā)明的另一車輛中，還具有能相對于上述車身移動地安裝了的能動重量部， 上述車輛控制裝置對上述驅(qū)動轉矩和上述能動重量部的位置中的至少一個進行控制而對上述車身的姿態(tài)進行控制，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重量部的位置，推測路面坡度。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置將與路面坡度成比例地作用在車身上的外力作為等于上述驅(qū)動輪的驅(qū)動力與慣性力之差的值，推測路面坡度。在本發(fā)明的另一車輛中，具有能旋轉地安裝在車身上的驅(qū)動輪、能相對于上述車身移動地安裝的能動重量部和對賦予上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉矩和上述能動重量部的位置中的至少一個進行控制而對上述車身的姿態(tài)進行控制的車輛控制裝置，該車輛控制裝置取得路面坡度，根據(jù)該路面坡度使上述能動重量部移動，從而對上述車身的姿態(tài)進行控制。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置使上述能動重量部移動，以抵消對應于上述路面坡度的上坡轉矩的反轉矩。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置在上坡時使上述能動重量部向前方移動，在下坡時使上述能動重量部向后方移動。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置在上述能動重量部的移動到達極限時，使車身傾斜。在本發(fā)明的另一車輛中，進而，上述車輛控制裝置在上述能動重量部的位置的目標值尚未達到預先設定的極限時不使車身傾斜，而在上述目標值達到上述極限以上時使車身傾斜。根據(jù)技術方案1的結構，由于考慮車身的姿態(tài)，因此能夠準確地推測路面坡度。這樣，能夠提供在坡道上也是安全舒適的車輛。并且，由于不需要測定路面坡度的裝置，因此可以簡化車輛結構，降低成本。根據(jù)技術方案2的結構，由于考慮作為倒立型車輛固有的狀態(tài)量的車身的傾斜角，因此能以高精度推測路面坡度。根據(jù)技術方案3的結構，由于作為車身的姿態(tài)考慮車身的傾斜角和能動重量部的位置，推測路面坡度，因此能以非常高的精度推測路面坡度。根據(jù)技術方案4的結構，由于將與路面坡度成比例地作用在車身上的外力作為等于驅(qū)動輪的驅(qū)動力與慣性力之差的值，推測路面坡度，因此能以高精度推測路面坡度。根據(jù)技術方案5的結構，由于根據(jù)該路面坡度使能動重量部移動，從而即使在坡道上也能在車身姿態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)下維持停止狀態(tài)，并且，能夠在坡道上穩(wěn)定地行駛。因此， 能夠提供在坡道上也是安全舒適的車輛。根據(jù)技術方案6的結構，由于車輛沒有前后傾斜，因此提高了乘員的乘坐舒適感。 并且，由于在坡道上也維持車身的直立狀態(tài)，因此容易確保乘員的視野。根據(jù)技術方案7的結構，可以在坡道上直立地維持車身，也可以對應陡坡。根據(jù)技術方案8的結構，由于在小坡度的坡道上車身不發(fā)生傾斜，因此提高了乘員的乘坐舒適感。根據(jù)技術方案9的結構，可以在坡道上直立地維持車身，也可以對應陡坡。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的結構的概略圖，表示在乘員搭載狀態(tài)下進行加速前進時的狀態(tài)。圖2是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結構的方框圖。圖3是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛在坡道的動作的概略圖。圖4是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動作的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的力學模型的圖。圖6是表示本發(fā)明第1實施方式的狀態(tài)量的取得處理的動作的流程圖。圖7是表示本發(fā)明第1實施方式的路面坡度的取得處理的動作的流程圖。圖8是表示本發(fā)明第1實施方式的目標行駛狀態(tài)的決定處理的動作的流程圖。圖9是表示本發(fā)明第1實施方式的能動重量部位置的目標值和車身傾斜角的目標值的變化的圖。圖10是表示本發(fā)明第1實施方式的目標車身姿態(tài)的決定處理的動作的流程圖。圖11是表示本發(fā)明第1實施方式的促動器輸出的決定處理的動作的流程圖。圖12是表示本發(fā)明第2實施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結構的方框圖。圖13是表示本發(fā)明第2實施方式的車輛在坡道的動作的概略圖。圖14是表示本發(fā)明第2實施方式的狀態(tài)量的取得處理的動作的流程圖。圖15是表示本發(fā)明第2實施方式的路面坡度的取得處理的動作的流程圖。圖16是表示本發(fā)明第2實施方式的目標車身姿態(tài)的決定處理的動作的流程圖。圖17是表示本發(fā)明第2實施方式的促動器輸出的決定處理的動作的流程圖。圖18是表示本發(fā)明第3實施方式的車輛的結構的概略圖，表示在坡道上停止的狀態(tài)。圖19是表示本發(fā)明第3實施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結構的方框圖。圖20是表示本發(fā)明第3實施方式的路面坡度取得時的幾何學條件的圖。圖21是表示本發(fā)明第3實施方式的路面坡度的取得處理的動作的流程圖。標號說明10車輛 12驅(qū)動輪 14搭乘部 20控制ECU
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的結構的概略圖，表示在乘員搭載狀態(tài)下前進的狀態(tài)。圖2是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的控制系統(tǒng)的結構的方框圖。在圖中，10為本實施方式的車輛，具有車身的本體部11、驅(qū)動輪12、支承部13以及搭載乘員15的搭乘部14，利用倒立擺的姿態(tài)控制對車身的姿態(tài)進行控制。上述車輛10可以使車身前后傾斜。在圖1所示的例中，車輛10沿箭頭A所示方向進行加速，車身處于向前進方向傾斜的狀態(tài)。上述驅(qū)動輪12可旋轉地被作為車身一部分的支承部13支承，通過作為驅(qū)動促動器的驅(qū)動馬達52受到驅(qū)動。另外，驅(qū)動輪12的軸沿著與圖1的圖面垂直的方向延伸，驅(qū)動輪12以該軸為中心進行旋轉。并且，上述驅(qū)動輪12可以是單個，也可以是多個。當為多個時，在同軸上并列配置。在本實施方式中，說明驅(qū)動輪12具有2個的情況。此時，各驅(qū)動輪 12通過各自的驅(qū)動馬達52獨立地受到驅(qū)動。另外，作為驅(qū)動促動器，例如可以采用液壓馬達、內(nèi)燃機等，這里說明采用作為電動機的驅(qū)動馬達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)動輪12的上方。發(fā)揮能動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的前后方向相對于本體部11相對地進行平移，換句話說，能夠沿著車身旋轉圓的切線方向相對地移動。在這里，能動重量部具有某種程度的重量，通過相對于本體部11的平移、即前后移動，對車輛10的重心位置能動性地進行修正。能動重量部并不一定是搭乘部14，也可以是例如可相對本體部11平移地安裝電池等具有重量的周邊設備的裝置，或者是可相對于本體部11平移地安裝重物、錘子(重量體)、平衡器等專用的重量部件的裝置。并且，也可以同時使用搭乘部14、具有重量的周邊設備、專用的重量部件等。在本實施方式中，為了說明方便，說明了搭載乘員15的狀態(tài)的搭乘部14作為能動重量部的例子，但搭乘部14并不一定要搭乘乘員15，例如，當車輛10利用遙控操作進行操縱時，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Hc構成，經(jīng)由未圖示的移動機構，安裝在本體部11上。上述移動機構具有線性引導裝置等的低阻力的直線移動機構和作為能動重量部促動器的能動重量部馬達62，利用該能動重量部馬達62驅(qū)動搭乘部14，使其相對于本體部 11沿前進方向進行前后移動。另外，作為能動重量部促動器，可以使用例如液壓馬達、線性馬達等，這里說明采用作為旋轉式的電動機的能動重量部馬達62的情況。線性引導裝置具有例如安裝在本體部11上的導軌、安裝在搭乘部14上且沿導軌滑動的滑軌、介于導軌與滑軌之間的球、滾柱等滾動體。在導軌的左右側面部上沿長度方向以直線狀形成有2條軌道槽。并且，滑軌的截面呈二字形狀，在其相向的2個側面部內(nèi)側形成有分別與導軌的軌道槽相向的2條軌道槽。滾動體嵌入軌道槽之間，伴隨導軌與滑軌的相對直線運動，在軌道槽內(nèi)滾動。另外，在滑軌中形成有連接軌道槽的兩端的返回通路，滾動體在軌道槽和返回通路中循環(huán)。并且，在線性引導裝置中，配置有固定該線性引導裝置的動作的制動器或離合器。 在車輛10停車時候等不需要搭乘部14的動作時，利用制動器，將滑軌固定在導軌上，從而保持本體部11與搭乘部14的相對位置。當需要進行動作時，解除該制動，將本體部11側的基準位置與搭乘部14側的基準位置之間的距離控制為預定值。在搭乘部14的旁邊配置有輸入裝置30，輸入裝置30具有作為目標行駛狀態(tài)取得裝置的操縱桿31。乘員15通過對操縱桿31進行操作，輸入車輛10的加速、減速、轉彎、原地旋轉、停止、制動等的行駛指令。另外，只要是能夠讓乘員15進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，轉輪(jog dial)、觸摸屏、按鍵等裝置來作為目標行駛狀態(tài)取得裝置。另外，當車輛10通過遙控進行操縱時，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行駛狀態(tài)取得裝置。并且，在車輛10按照預先決定的行駛指令數(shù)據(jù)進行自動行駛時，取代上述操縱桿31，將讀取存儲在半導體存儲器、硬盤等存儲介質(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 (Electronic Control Unit，電子控制設備)20，該控制E⑶20具有主控制E⑶21、驅(qū)動輪控制E⑶22和能動重量部控制 E⑶23。上述控制E⑶20以及主控制E⑶21、驅(qū)動輪控制E⑶22和能動重量部控制E⑶23是具有CPU、MPU等運算機構、磁盤、半導體存儲器等存儲機構、輸出輸入接口等、對車輛10的各部的動作進行控制的計算機系統(tǒng)，例如設置在本體部11上，但也可以設置在支承部13或搭乘部14上。并且，上述主控制E⑶21、驅(qū)動輪控制E⑶22和能動重量部控制E⑶23可以分別獨立地構成，也可以一體地構成。主控制E⑶21與驅(qū)動輪控制E⑶22、驅(qū)動輪傳感器51和驅(qū)動馬達52 —起，作為對驅(qū)動輪12的動作進行控制的驅(qū)動輪控制系統(tǒng)50的一部分發(fā)揮作用。上述驅(qū)動輪傳感器51 由分解器、編碼器等構成，發(fā)揮驅(qū)動輪旋轉狀態(tài)測定裝置的作用，檢測表示驅(qū)動輪12的旋轉狀態(tài)的驅(qū)動輪旋轉角和/或旋轉角速度，并發(fā)送到主控制E⑶21。并且，該主控制E⑶21 向驅(qū)動輪控制ECU22發(fā)送驅(qū)動轉矩指令值，該驅(qū)動輪控制ECU22則向驅(qū)動馬達52供給相當于所接收的驅(qū)動轉矩指令值的輸入電壓。然后，該驅(qū)動馬達52根據(jù)輸入電壓向驅(qū)動輪12 賦予驅(qū)動轉矩，這樣，發(fā)揮驅(qū)動促動器的作用。并且，主控制E⑶21與能動重量部控制E⑶23、能動重量部傳感器61和能動重量部馬達62—起，作為對能動重量部即搭乘部14的動作進行控制的能動重量部控制系統(tǒng)60的一部分發(fā)揮作用。上述能動重量部傳感器61由編碼器等構成，發(fā)揮能動重量部移動狀態(tài)測定裝置的作用，檢測表示搭乘部14的移動狀態(tài)的能動重量部位置和/或移動速度，并發(fā)送到主控制E⑶21。并且，該主控制E⑶21向能動重量部控制E⑶23發(fā)送能動重量部推力指令值，該能動重量部控制E⑶23則向能動重量部馬達62供給相當于所接收的能動重量部推力指令值的輸入電壓。然后，該能動重量部馬達62根據(jù)輸入電壓向搭乘部14賦予使搭乘部 14平移移動的推力，這樣，發(fā)揮能動重量部促動器的作用。另外，主控制ECU21與驅(qū)動輪控制ECU22、能動重量部控制ECU23、車身傾斜傳感器 41、驅(qū)動馬達52和能動重量部馬達62 —起，作為對車身的姿態(tài)進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E⑶21。并且，該主控制E⑶21向驅(qū)動輪控制E⑶22發(fā)送驅(qū)動轉矩指令值， 向能動重量部控制E⑶23發(fā)送能動重量部推力指令值。另外，從輸入裝置30的操縱桿31向主控制E⑶21輸入行駛指令。上述主控制 E⑶21向驅(qū)動輪控制E⑶22發(fā)送驅(qū)動轉矩指令值，向能動重量部控制E⑶23發(fā)送能動重量部推力指令值。并且，上述控制ECU20發(fā)揮路面坡度推測機構的作用，基于車輛10的行駛狀態(tài)和車身姿態(tài)的時間變化，推測路面坡度。并且，該控制ECU20發(fā)揮目標車身姿態(tài)決定機構的作用，根據(jù)目標行駛狀態(tài)和路面坡度，決定作為目標的車身姿態(tài)、即車身傾斜狀態(tài)和/或能動重量部移動狀態(tài)。并且，該控制ECU20發(fā)揮促動器輸出決定機構的作用，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)以及目標行駛狀態(tài)、目標車身姿態(tài)和路面坡度，決定各促動器的輸出。另外，該控制ECU20發(fā)揮取得車輛10的前后方向的路面坡度的路面坡度取得機構的作用。另外，該控制ECU20發(fā)揮決定根據(jù)路面坡度賦予的驅(qū)動轉矩的上坡轉矩決定機構的作用。另外，該控制ECU20發(fā)揮根據(jù)上坡轉矩決定車身的重心修正量的重心修正量決定機構的作用。另外，各傳感器也可以用于取得多個狀態(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，從二者的測定值決定車身傾斜角和傾斜角速度。接著，說明上述結構的車輛10的動作。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實施方式的車輛在坡道的動作的概略圖。圖4是表示本發(fā)明第1實施方式的車輛的行駛及姿態(tài)控制處理的動作的流程圖。其中，圖3(a)表示用于比較的以往技術的動作例，圖3(b)表示本實施方式的動作。在本實施方式中，搭乘部14發(fā)揮能動重量部的作用，如圖3(b)所示，通過使其平移，即，使其前后移動，能動性地對車輛10的重心位置進行修正。這樣，在坡道上為了讓車輛10停止，對驅(qū)動輪12賦予驅(qū)動轉矩，以防止車輛10向下坡方向移動，即使得其反作用， 即反轉矩作用在車身上，車身也不會向下坡方向傾斜。并且，在坡道上行駛時，車身也不會向下坡方向傾斜，從而可以穩(wěn)定地行駛。與此對應，假如象“背景技術”中說明的以往的車輛那樣，不根據(jù)路面坡度對重心位置進行修正，如圖3(a)所示，在坡道上為了讓車輛10停止而對驅(qū)動輪12賦予的驅(qū)動轉矩的反作用，即反轉矩作用在車身上，車身會向下坡方向傾斜。并且，在坡道上行駛時，不能進行穩(wěn)定的車身姿態(tài)和行駛的控制。因此，在本實施方式中，通過進行行駛及姿態(tài)控制處理，與路面坡度無關，能夠讓車輛10穩(wěn)定地停止和行駛。在行駛及姿態(tài)控制處理中，控制ECU20首先進行狀態(tài)量的取得處理(步驟Si)，利用各傳感器，即驅(qū)動輪傳感器51、車身傾斜傳感器41和能動重量部傳感器61，取得驅(qū)動輪 12的旋轉狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)和搭乘部14的移動狀態(tài)。接著，控制ECU20進行路面坡度的取得處理(步驟S》，基于在狀態(tài)量的取得處理中取得的狀態(tài)量，即驅(qū)動輪12的旋轉狀態(tài)、車身的傾斜狀態(tài)和搭乘部14的移動狀態(tài)和各促動器的輸出值，即驅(qū)動馬達52和能動重量部馬達62的輸出值，利用觀察器推測路面坡度。 在這里，上述觀察器是基于力學模型觀測控制系的內(nèi)部狀態(tài)的方法及狀態(tài)觀測器，由布線邏輯或軟邏輯構成。接著，控制ECU20進行目標行駛狀態(tài)的取得處理(步驟S3)，基于操縱桿31的操作量，決定車輛10的加速度的目標值和驅(qū)動輪12的旋轉角速度的目標值。接著，控制ECU20進行目標車身姿態(tài)的決定處理(步驟S4)，基于利用路面坡度的取得處理所取得的路面坡度和利用目標行駛狀態(tài)的決定處理所決定的車輛10的加速度的目標值，決定車身姿態(tài)的目標值，即車身傾斜角和能動重量部位置的目標值。最后，控制ECU20進行促動器輸出的決定處理(步驟S5)，基于利用狀態(tài)量的取得處理所取得的各狀態(tài)量、利用路面坡度的取得處理所取得的路面坡度、利用目標行駛狀態(tài)的決定處理所決定的目標行駛狀態(tài)和利用目標車身姿態(tài)的決定處理所決定的目標車身姿態(tài)，決定各促動器的輸出，即驅(qū)動馬達52和能動重量部馬達62的輸出。接著，詳細說明行駛及姿態(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實施方式的車輛的力學模型及其參數(shù)的圖，圖6是表示本發(fā)明第1實施方式的狀態(tài)量的取得處理的動作的流程圖。在本實施方式中，利用下面的符號表示狀態(tài)量、參數(shù)。其中，圖5表示一部分狀態(tài)
量、參數(shù)。θ w 驅(qū)動輪旋轉角[rad]θ工車身傾斜角(鉛直軸基準)[rad]λ s 能動重量部位置(車身中心點位置)[m]τ w 驅(qū)動轉矩O個驅(qū)動輪的合計)[Nm]
Ss 能動重量部推力[N]g 重力加速度[m/s2]η 路面坡度[rad]mw 驅(qū)動輪質(zhì)量O個驅(qū)動輪的合計)Rg]Rw 驅(qū)動輪接地半徑[m]Iw 驅(qū)動輪慣性力矩O個驅(qū)動輪的合計)Rgm2]Dw 相對驅(qū)動輪旋轉的粘性衰減系數(shù)[Nms/rad]Hi1 車身質(zhì)量(包括能動重量部)Rg]I1 車身重心距離(距車軸)[m]I1 車身慣性力矩(重心周圍)Rgm2]D1 相對車身傾斜的粘性衰減系數(shù)[Nms/rad]ms 能動重量部質(zhì)量Rg]Is 能動重量部重心距離(距車軸)[m]Is 能動重量部慣性力矩(重心周圍)Rgm2]Ds 相對能動重量部平移的粘性衰減系數(shù)[Nms/rad]在狀態(tài)量的取得處理中，主控制E⑶21首先從各傳感器取得各狀態(tài)量(步驟 Sl-Do此時，從驅(qū)動輪傳感器51取得驅(qū)動輪旋轉角θ ￥和/或旋轉角速度&，從車身傾
斜傳感器41取得車身傾斜角Θ工和/或傾斜角速度& ,從能動重量部傳感器61取得能動
重量部位置λ s和/或移動速度;is。接著，主控制E⑶21計算剩余的狀態(tài)量(步驟S1-2)。此時，通過對所取得的狀態(tài)量進行時間微分或時間積分，計算剩余的狀態(tài)量。例如，當所取得的狀態(tài)量為驅(qū)動輪旋轉角 9W、車身傾斜角Q1、和能動重量部位置Xs時，通過對其進行時間微分，可以取得旋轉角速
度、傾斜角速度&和移動速度is"并且，當所取得的狀態(tài)量為旋轉角速度&、傾斜角速度
和移動速度;is時，通過對其進行時間積分，可以取得驅(qū)動輪旋轉角θψ、車身傾斜角G1、和能動重量部位置xs。接著，說明路面坡度的取得處理。圖7是表示本發(fā)明第1實施方式的路面坡度的取得處理的動作的流程圖。在路面坡度的取得處理中，主控制E⑶21推測路面坡度η(步驟S2-1)。此時，基于在狀態(tài)量的取得處理中所取得的各狀態(tài)量、在上次(前一個步驟)的行駛及姿態(tài)控制處理的促動器輸出的決定處理中所決定的各促動器的輸出，利用下面公式(1)，推測路面坡度 η ο(數(shù)學式1)
在這里，M = III1+mw> Af=。 參· 參·_
^w^sOwθχ并且，加速度、和是通過旋轉角速度、傾斜角速度和移動速度;is的時間微分后得到的。另外，在上述公式(1)中，對左邊乘以右邊的分母后，即Mg η表示外力。并且，^表示驅(qū)動力，,+ ^sIiJ表示慣性力。另外，.,Jfie0^ ff表示驅(qū)動輪平移慣性力，i ,表示車身傾斜慣性力， ms.l 表示能動重量部移動慣性力。這樣，在本實施方式中，基于驅(qū)動馬達52輸出的驅(qū)動轉矩、作為狀態(tài)量的驅(qū)動輪旋轉角速度、車身傾斜角加速度和能動重量部移動加速度，推測路面坡度。此時，不僅考慮表示驅(qū)動輪12的旋轉狀態(tài)的驅(qū)動輪旋轉角加速度，而且考慮表示車身的姿態(tài)變化的車身傾斜角加速度和能動重量部移動加速度。即，考慮了利用倒立擺的姿態(tài)控制，即所謂倒立型車輛特有的要素即車身的姿態(tài)。在以往，為了基于驅(qū)動轉矩和驅(qū)動輪旋轉角加速度推測路面坡度，尤其是車身的姿態(tài)發(fā)生變化時，路面坡度的推測值會發(fā)生很大的誤差。但是，在本實施方式中，由于在推測路面坡度時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重量部移動加速度， 因此不會出現(xiàn)大的誤差，能以非常高的精度推測路面坡度。一般來說，在倒立型車輛中，由于車身的重心相對于驅(qū)動輪前后移動，即使在驅(qū)動輪停止時，車輛的重心有時也前后移動。因此，為了從重心的加速度和驅(qū)動力或驅(qū)動轉矩以高精度推測路面坡度，必須考慮這一影響。在一般的倒立型車輛中，由于相對于車輛整體的車身的重量比例高，尤其是車輛停止時，這種影響增大。另外，可以通過對路面坡度的推測值施加低通濾波，以除去推測值的高頻成分。此時，雖然在推測中會出現(xiàn)時間延遲，但可以抑制由于高頻成分而引起的振動。在本實施方式中，雖然考慮了驅(qū)動力、慣性力和路面坡度引起的外力，但作為次等影響，也可以考慮驅(qū)動輪12的滾動阻力、旋轉軸的摩擦產(chǎn)生的粘性阻力或者作用在車輛10 上的空氣阻力等。并且，在本實施方式中，采用了有關驅(qū)動輪12的旋轉運動的線性模型，但也可以采用更加準確的非線性模型，或采用針對車身傾斜運動、能動重量部平移運動的模型。另外，對于非線性模型，也可以使用變換形式的函數(shù)。另外，為了簡化計算，也可以不考慮車身姿態(tài)的變化。接著，說明目標行駛狀態(tài)的決定處理。圖8是表示本發(fā)明第1實施方式的目標行駛狀態(tài)的決定處理的動作的流程圖。在目標行駛狀態(tài)的決定處理中，主控制E⑶21首先取得操縱操作量(步驟S3-1)。 此時，取得乘員15為輸入車輛10的加速、減速、轉彎、原地旋轉、停止、制動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基于所取得的操縱桿31的操作量，決定車輛加速度的目標值 (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值。
接著，主控制ECU21從所決定的車輛加速度的目標值，計算出驅(qū)動輪旋轉角速度的目標值(步驟S3-3)。例如，對加速度的目標值進行時間積分，再除以驅(qū)動輪接地半徑Rw， 所得值作為驅(qū)動輪旋轉角速度的目標值。接著，說明目標車身姿態(tài)的決定處理。圖9是表示本發(fā)明第1實施方式的能動重量部位置的目標值和車身傾斜角的目標值的變化的圖，圖10是表示本發(fā)明第1實施方式的目標車身姿態(tài)的決定處理的動作的流程圖。在目標車身姿態(tài)的決定處理中，主控制E⑶21首先決定能動重量部位置的目標值和車身傾斜角的目標值(步驟S4-1)。此時，基于通過目標行駛狀態(tài)的決定處理所決定的車輛加速度的目標值和通過路面坡度的取得處理所取得的路面坡度n，利用下面的公式(2) 和公式(3)，決定能動重量部位置的目標值和車身傾斜角的目標值。(數(shù)學式2)車輛加速度的目標值為時，能動重量部位置的目標值Xs*可用下面公式 (2)表示。
權利要求
1.一種車輛，其特征在于，包括能夠旋轉地安裝在車身上的驅(qū)動輪；能相對于上述車身移動地安裝的能動重量部；和車輛控制裝置，對賦予上述驅(qū)動輪的驅(qū)動轉矩和上述能動重量部的位置中的至少一個進行控制而對上述車身的姿態(tài)進行控制，上述車輛中，該車輛控制裝置取得路面坡度，根據(jù)該路面坡度使上述能動重量部移動， 從而對上述車身的姿態(tài)進行控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置使上述能動重量部移動，以抵消對應于上述路面坡度的上坡轉矩的反轉矩。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置在上坡時使上述能動重量部向前方移動，在下坡時使上述能動重量部向后方移動。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置在上述能動重量部的移動到達極限時，使車身傾斜。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的車輛，其特征在于，上述車輛控制裝置在上述能動重量部的位置的目標值尚未達到預先設定的極限時不使車身傾斜，而在上述目標值達到上述極限以上時使車身傾斜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛，該車輛通過在也考慮車身的姿態(tài)變化的前提下推測路面的坡度，可以高精度地推測路面的坡度，從而與路面坡度無關，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的穩(wěn)定的停止狀態(tài)和行駛狀態(tài)。該車輛具有能旋轉地安裝在車身上的驅(qū)動輪(12)和對于賦予該驅(qū)動輪(12)的驅(qū)動轉矩進行控制而對上述車身的姿態(tài)進行控制的車輛控制裝置，該車輛控制裝置基于上述車身的姿態(tài)推測路面坡度，根據(jù)該路面坡度對上述驅(qū)動轉矩進行修正。
文檔編號B62K17/00GK102336242SQ201110225349
公開日2012年2月1日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者土井克則 申請人:愛考斯研究株式會社