(57)【要約】【課題】慣性制御装置及び方法において、例えば車両の挙動等の移動体の慣性をより適切且つ簡便に制御することを可能とする。【解決手段】移動体の慣性制御装置（１）は、移動体（１００）において回転可能に支持された回転体（２１Ｒ、２１Ｌ）と、移動体に固定されており、移動体の進行方向に沿った回転軸（１３Ｒ、１３Ｌ）を有し、回転軸の回転力を回転体に伝達する回転手段（１０Ｒ及び１０Ｌ）と、回転手段の回転軸の回転数を回転体の回転数より低くさせる変速手段（１２Ｒ、１２Ｌ）と、移動体の走行状態に応じて、回転手段の回転軸の回転状態を制御する制御手段（８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体において回転可能に支持された回転体と、
前記移動体に固定されており、前記移動体の進行方向に沿った回転軸を有し、前記回転軸の回転力を前記回転体に伝達する回転手段と、
前記回転手段の回転軸の回転数を前記回転体の回転数より低くさせる変速手段と、
前記移動体の走行状態に応じて、前記回転手段の回転軸の回転状態を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする移動体の慣性制御装置。
【請求項２】
前記回転体の回転軸が延びる方向と、前記回転手段の回転軸が延びる方向とは、異なることを特徴とする請求項１に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項３】
前記回転体は、当該回転体の回転軸が前記移動体の進行方向と交わる方向に沿うように配置される共に、
前記制御手段は、前記回転体の回転状態が所定のジャイロモーメントを発生するように前記回転手段の回転軸の回転状態を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項４】
前記回転体は、当該前記回転体の回転軸が前記移動体の進行方向と直交する方向に沿うように配置されることに加えて、前記移動体の重心位置から前記移動体の後方側に配置されると共に、前記回転体の回転方向は前記移動体の進行方向を基準にして後ろ向き回転であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項５】
前記回転体として、第１回転体及び第２回転体と、
前記回転手段として、前記第１回転体に回転力を伝達する第１回転手段及び前記第２回転体に回転力を伝達する第２回転手段と、
前記変速手段として、前記第１回転手段の回転軸の回転数を前記第１回転体の回転数より低くさせる第１変速手段及び前記第２回転手段の回転軸の回転数を前記第２回転体の回転数より低くさせる第２変速手段と
を備え、
前記第１回転体の回転方向と、前記第２回転体の回転方向とは同じ方向であることを特徴とする請求項３又は４に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項６】
前記第１回転手段の回転方向と、前記第２回転手段の回転方向とは逆方向であり、
前記制御手段は、前記移動体が右方向又は左方向に旋回する場合、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか一方の回転手段を減速することに加えて又は代えて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか他方の回転手段を増速することを特徴とする請求項５に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項７】
前記第１回転手段の回転軸と、前記第２回転手段の回転軸とは、ロール軸に沿って配置されることに加えて又は代えて、前記第１回転体の回転軸と、前記第２回転体の回転軸とは、前記ロール軸と交わるように配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項８】
前記回転体として、前記移動体の車輪を回転させる車輪駆動系を備えることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記移動体が右方向又は左方向に旋回する場合、旋回する方向を基準にして、内周側に位置する旋回内輪を制動することを特徴とする請求項８に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項１０】
前記回転体として、前記移動体の左右の車輪を夫々回転させる第１駆動軸及び第２駆動軸と、
前記回転手段として、前記第１駆動軸の回転状態を変化させる第１回転手段及び前記第２駆動軸の回転状態を変化させる第２回転手段と
を備え、
前記第１回転手段の回転方向と、前記第２回転手段の回転方向とは逆方向であり、
前記移動体が旋回する場合、旋回方向を基準にして内周側に位置する前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうちいずれか一方の駆動軸を制動するように、前記一方の駆動軸の回転状態を変化させる前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか一方の回転手段を減速すると共に、前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうちいずれか他方の駆動軸を増力するように、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか他方の回転手段を増速することを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項１１】
前記回転手段として、電動機と、
前記移動体の操舵量を検出する操舵量検出手段と、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段と、
前記電動機に対して電磁ブレーキを掛ける電磁ブレーキ手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された操舵量に加えて又は代えて前記検出された速度に応じて、前記電動機の回転数又は前記電磁ブレーキを掛ける時間であるブレーキ時間を変化させることを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記検出された操舵量が大きくなるに従って、前記電動機の回転数又は前記ブレーキ時間を小さくさせると共に、前記検出された速度が大きくなるに従って、前記電動機の回転数又は前記ブレーキ時間を小さくさせることを特徴とする請求項１０に記載の移動体の慣性制御装置。
【請求項１３】
移動体において回転可能に支持された回転体と、前記移動体に固定されており、前記移動体の進行方向に沿った回転軸を有し、前記回転軸の回転力を前記回転体に伝達する回転手段と、前記回転手段の回転軸の回転数を前記回転体の回転数より低くさせる変速手段とを備えた移動体の慣性制御方法であって、
前記移動体の走行状態に応じて、前記回転手段の回転軸の回転状態を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする移動体の慣性制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の挙動を制御する車両挙動制御装置等の移動体の慣性制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の移動体の慣性制御装置として、例えば特許文献１や特許文献２等では、コントロールモーメントジャイロ（ＣＭＧ：Control Moment Gyro）を用いて車両の回転方向、即ち、ヨー方向、ロール方向、ピッチ方向の少なくともいずれか一つの方向における挙動を制御する技術について開示されている。詳細には、これらの特許文献１等では、フライホイールを、車長方向を回転軸として、ロール方向に回転駆動する手段とに加えて、フライホイールを、車幅方向を回転軸として、ピッチ方向に回転駆動する手段を備える。そして、フライホイールをロール方向に回転中に、当該フライホイールをピッチ方向に回転することによって、車高方向を回転軸として、ヨー方向にジャイロモーメントを発生させる。これにより、車両のヨー方向における挙動として、例えばアンダーステア、オーバーステアなどを制御している。
【０００３】
概ね同様にして、フライホイールをヨー方向に回転中に、当該フライホイールをロール方向に回転することによって、ピッチ方向にジャイロモーメントを発生させる。これにより、車両のピッチ方向における挙動として、例えばノーズタイブ、テールスクワットなどを制御している。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−１３８７８号公報
【特許文献２】特開２００５−８０９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１等に開示されている技術では、ＣＭＧを利用した慣性制御であるので、ジンバルの構成が複雑になってしまうという技術的な問題点が生じる。更に、一度回転させたジンバルを復帰させるための制御も複雑になってしまうという技術的な問題点が生じる。詳細には、上述した特許文献１等の技術によれば、人工衛星の姿勢制御などにジャイロモーメントを利用する場合、ジャイロの回転速度がより高速であることが要求される。これに対して、車両の挙動制御等の移動体の慣性制御においては、例えば車両の姿勢を保持するために、回転速度よりも回転力や回転トルクがより大きいことが要求される。これにより、人工衛星の姿勢制御などに利用されている技術を車両等の移動体に利用しても、移動体の慣性制御を十分に行うことができないという技術的な問題点が生じる。
【０００６】
また、ジンバルを含むＣＭＧを移動体に搭載する際に、配置や空間が制約されてしまうという技術的な問題点が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、例えば車両の挙動等の移動体の慣性をより適切且つ簡便に制御することが可能な移動体の慣性制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る移動体の慣性制御装置は、移動体において回転可能に支持された回転体と、前記移動体に固定されており、前記移動体の進行方向に沿った回転軸を有し、前記回転軸の回転力を前記回転体に伝達する回転手段（例えば電動機や電動発電機）と、前記回転手段の回転軸の回転数を前記回転体の回転数より低くさせる変速手段と、前記移動体の走行状態（例えば旋回方向、旋回状態、操舵方向、操舵状態、走行速度）に応じて、前記回転手段の回転軸の回転状態（例えば回転速度、回転加速度、回転力又は回転トルク）を制御する制御手段（電磁ブレーキの制御手段を含む）とを備える。
【０００９】
本発明に係る移動体の慣性制御装置によれば、回転体は、移動体において回転可能に支持されている。回転手段は、移動体に固定されており、移動体の進行方向に沿った回転軸を有し、回転軸の回転力を回転体に伝達する。ここに、本発明に係る回転手段とは、例えば電動機や電動発電機等の回転体を回転させる回転力を付与する手段を意味する。
【００１０】
変速手段は、回転軸の回転数を回転体の回転数より低くさせる。ここに、本発明に係る回転数とは、単位時間当たりの回転数、即ち、回転速度を意味する。これにより、回転手段及び当該回転手段を固定している移動体における見かけ上の慣性モーメントを、大きくさせることができる。
【００１１】
制御手段は、移動体の走行状態に応じて、回転軸の回転状態を制御する。ここに、本発明に係る走行状態とは、例えば移動体の旋回方向や操舵方向、操舵角、操舵角速度、操舵角加速度、旋回状態や操舵状態、走行速度、移動体の高さ、移動体の重量、又は移動体の車輪の状態等の、走行する移動体の状態に加えて、移動体の運動エネルギに影響を及ぼす移動体の属性や性質を示す物理量や変数を意味する。このことに加えて、本発明に係る走行状態とは、例えば横風の強さ、移動体が走行する道路の舗装状態や路面状態（即ち、路面の摩擦係数、所謂、μ、或いは、走行抵抗）、道路の白線の位置、地図上の移動体の走行経路の形状や広さ等の、移動体の運動エネルギに影響を及ぼす移動体の外界や環境における状態や属性や性質を示す物理量や変数を意味する。また、本発明に係る回転状態とは、回転体における、例えば回転速度、回転加速度、回転力又は回転トルク等の回転する物体の性質や状態を示す物理量を意味する。これにより、移動体の走行状態に応じて、回転状態を維持しようとする回転軸から、例えばロールモーメント等の移動体の進行方向に沿った方向を軸とする慣性力を、回転手段が固定された移動体において発生させることができる。言い換えると、移動体の走行状態に応じて、回転軸の回転運動エネルギの増減に起因した反動力を移動体において発生させることができる。
【００１２】
典型的には、例えば電動発電機等の回転手段において右回転している回転軸に電磁ブレーキを掛けた場合、回転手段が固定された移動体は、回転軸が慣性に従って右回転し続けようする慣性力につられて右方向に回転しようとする。これにより、回転手段の回転軸に電磁ブレーキが掛けられることにより、移動体において右ロールモーメントを発生させることができる。他方、概ね同様にして、回転手段が、右回転している回転軸の回転速度を増速した場合、回転手段が固定された移動体は、右回転の回転速度が増速している回転軸から反動力を受けて、言い換えると、右回転する回転軸に蹴飛ばされて左方向に回転しようとする。これにより、回転手段の回転軸が増速されることによって、移動体において左ロールモーメントを発生させることができる。尚、このようにして、回転状態を維持しようとする回転体に起因して発生する、例えばロールモーメント等の回転体の回転軸が延びる方向を軸とする慣性力を、以下、適宜、「リアクションホイールの原理に基づいた慣性力」と称す。
【００１３】
以上の結果、移動体において、上述した、例えばロールモーメント等のリアクションホイールの原理に基づいた慣性力を、移動体の走行状態に応じて発生させることができるので、移動体の挙動変化を適切且つ簡便に制御することが可能である。特に、回転軸の回転数を回転体の回転数より低くさせる変速手段によって、回転手段及び当該回転手段を固定している移動体における見かけ上の慣性モーメントを大きくしているので、移動体において、より大きな慣性力を発生させることができるので、実践上、大変有利である。更に、これにより、回転体や回転手段の小型化、低速回転化が可能であるので、実践上、大変有利である。
【００１４】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の一の態様では、前記回転体の回転軸が延びる方向と、前記回転手段の回転軸が延びる方向とは、異なる。
【００１５】
この態様によれば、移動体において、回転体の配置の自由度をより大きくさせることができる。典型的には、回転体を、例えば地上から１０ｃｍの高さに位置する、移動体のロール軸の付近であることに加えて又は代えて移動体の後方付近に搭載可能である。この結果、移動体の挙動変化をより効果的に制御することが可能である。
【００１６】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転体は、当該回転体の回転軸が前記移動体の進行方向（例えば、車長方向）と交わる方向（例えば、車幅方向）に沿うように配置される共に、前記制御手段は、前記回転体の回転状態が所定のジャイロモーメントを発生するように前記回転手段の回転軸の回転状態を制御する。
【００１７】
この態様によれば、例えばロール方向の運動をピッチ方向の運動に変化させる、所謂、ジャイロモーメントの物理現象に基づいて、上述したリアクションホイールの原理に基づいた慣性力に加えて、所定のジャイロモーメントを移動体の走行状態に応じて発生させることができる。ここに、本発明に係る所定のジャイロモーメントとは、回転体の回転軸を所定の方向へ傾斜させるように、当該回転体に作用するモーメントを意味する。
【００１８】
この結果、移動体の挙動変化をより効果的に制御することが可能である。典型的には、回転体の回転軸が移動体が走行する地面に対向すると共に回転体の回転方向が移動体の進行方向を基準にして後ろ方向に回転する場合、移動体が、例えば右操舵され、右方向へヨー運動する際に回転体を支持する移動体は、ＣＭＧ（Control Moment Gyro）のジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体の回転軸は右ロール方向にロールする力を受ける。これにより、移動体において右ロールモーメントを発生させることができる。尚、回転体の半径及び質量は、移動体に要求されるジャイロモーメントの大きさに応じて予め設定されてよい。
【００１９】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転体は、当該前記回転体の回転軸が前記移動体の進行方向と直交する方向に沿うように配置されることに加えて、前記移動体の重心位置から前記移動体の後方側に配置されると共に、前記回転体の回転方向は前記移動体の進行方向を基準にして後ろ向き回転である。
【００２０】
この態様によれば、移動体のダウンロールを抑制し移動体のヨー運動の急激な変化を抑制可能である。このことに加えて、移動体のロール方向と同一の方向にロールモーメントを発生可能である。
【００２１】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転体として、第１回転体及び第２回転体と、前記回転手段として、前記第１回転体に回転力を伝達する第１回転手段及び前記第２回転体に回転力を伝達する第２回転手段と、前記変速手段として、前記第１回転手段の回転軸の回転数を前記第１回転体の回転数より低くさせる第１変速手段及び前記第２回転手段の回転軸の回転数を前記第２回転体の回転数より低くさせる第２変速手段とを備え、前記第１回転体の回転方向と、前記第２回転体の回転方向とは同じ方向である。
【００２２】
この態様によれば、上述したジャイロモーメントの物理現象に基づいて、第１回転体において発生するジャイロモーメントと同一方向のジャイロモーメントを第２回転体においても発生させることができる。これにより、２倍のジャイロモーメントを移動体の走行状態に応じて発生させることができるので、移動体の挙動変化をより効果的に制御することが可能である。また、このように、ジャイロモーメントを発生させる際に、一般的な２重反転式を適用し、回転体の回転方向を逆方向にする必要がないので、回転体の回転方向の自由度を高くすることができ、より簡便に複数の回転体を利用することが可能である。
【００２３】
上述した第１及び第２回転手段、並びに制御手段に係る態様では、前記第１回転手段の回転方向と、前記第２回転手段の回転方向とは逆方向であり、前記制御手段は、前記移動体が右方向又は左方向に旋回する場合、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか一方の回転手段を減速することに加えて又は代えて、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか他方の回転手段を増速するようにしてよい。
【００２４】
このように構成すれば、上述したリアクションホイールの原理に基づいた慣性力の大きさを２倍にさせることができる。これにより、移動体の挙動変化をより効果的に制御することが可能である。典型的には、第１回転手段が右回転し、第２回転手段が左回転している際に、右方向に操舵が行われ移動体が右方向に旋回する場合、右回転している第１回転手段に例えば電磁ブレーキを掛け、減速することで、第１回転手段が固定されている移動体が第１回転手段の回転軸の右回転につられて右に回転しようとする力、即ち、右ロールモーメントが移動体に発生する。このことと同時に、左回転している第２回転手段を増速することで、第２回転手段が固定されている移動体が第２回転手段の回転軸の左回転から蹴飛ばされて右に回転しようとする力、即ち、右ロールモーメントが移動体に発生する。これにより、１つの回転手段と較べて、２倍のロールモーメントを発生することができる。
【００２５】
上述した第１及び第２回転手段、並びに第１及び第２回転体に係る態様では、前記第１回転手段の回転軸と、前記第２回転手段の回転軸とは、ロール軸に沿って配置されることに加えて又は代えて、前記第１回転体の回転軸と、前記第２回転体の回転軸とは、前記ロール軸と交わるように配置されるようにしてよい。
【００２６】
このように構成すれば、ロール軸を軸にして、上述したリアクションホイールの原理に基づいた慣性力を発生可能であると共に、ロール軸を軸にして、上述したジャイロモーメントを発生可能である。ここに、本発明に係る「ロール軸」とは、移動体のロール方向に運動する軸を意味する。これにより、移動体の挙動変化をより効果的且つ高精度に制御することが可能である。
【００２７】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転体として、前記移動体の車輪を回転させる車輪駆動系を備える。
【００２８】
この態様によれば、ジャイロモーメントを発生可能な回転体の代わりに移動体の必須の構成要素である車輪駆動系を利用することができる。このことに加えて、例えば後輪等の車輪の回転エネルギや移動体の慣性エネルギを利用して、回転手段及び当該回転手段を固定している移動体における見かけ上の慣性モーメントを、より効果的に大きくさせることができる。典型的には、ハイブリッド式車両のように、車輪駆動系に加えて、エンジンの回転駆動系を、回転体として利用してよい。
【００２９】
上述した制御手段に係る態様では、前記制御手段は、前記移動体が右方向又は左方向に旋回する場合、旋回する方向を基準にして、内周側に位置する旋回内輪を制動するようにしてよい。
【００３０】
このように構成すれば、旋回内輪を制動するので、右方向又は左方向に旋回している移動体のヨー運動を効果的に補助することができる。典型的には、例えば旋回内輪に回転力を伝達する、例えば電動発電機等の回転手段に電磁ブレーキを掛けることによって、旋回内輪を制動してよい。
【００３１】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転体として、前記移動体の左右の車輪を夫々回転させる第１駆動軸及び第２駆動軸と、前記回転手段として、前記第１駆動軸の回転状態を変化させる第１回転手段及び前記第２駆動軸の回転状態を変化させる第２回転手段とを備え、前記第１回転手段の回転方向と、前記第２回転手段の回転方向とは逆方向であり、前記移動体が旋回する場合、旋回方向を基準にして内周側に位置する前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうちいずれか一方の駆動軸を制動するように、前記一方の駆動軸の回転状態を変化させる前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか一方の回転手段を減速すると共に、前記第１駆動軸及び第２駆動軸のうちいずれか他方の駆動軸を増力するように、前記第１回転手段及び前記第２回転手段のうちいずれか他方の回転手段を増速する。
【００３２】
この態様によれば、旋回方向を基準にして内周側に位置する一方の駆動軸を制動することに加えて、旋回方向を基準にして外周側に位置する他方の駆動軸を増力するので、右方向又は左方向に旋回している移動体のヨー運動を、より効果的に補助することができる。典型的には、右方向又は左方向に移動体が旋回する際に、旋回方向を基準にして、内周側に位置する車輪である旋回内輪に対応した電動発電機等の回転手段に対して、電磁ブレーキを掛け、減速することで、旋回内輪を制動することができるので、急激な挙動変化を抑制しつつより確実に旋回することが可能である。このことに加えて又は代えて、旋回方向を基準にして、外周側に位置する車輪である旋回外輪に対応した電動発電機等の回転手段を増速することで、旋回外輪の駆動力を増加することができるので、急激な挙動変化を抑制しつつより確実に旋回することが可能である。
【００３３】
本発明に係る移動体の慣性制御装置の他の態様では、前記回転手段として、電動機と、前記移動体の操舵量（操舵角、操舵角速度、操舵角加速度）を検出する操舵量検出手段と、前記移動体の速度を検出する速度検出手段と、前記電動機に対して電磁ブレーキを掛ける電磁ブレーキ手段とを更に備え、前記制御手段は、前記検出された操舵量に加えて又は代えて前記検出された速度に応じて、前記電動機の回転数又は前記電磁ブレーキを掛ける時間であるブレーキ時間を変化させる。
【００３４】
この態様によれば、検出された操舵量に加えて又は代えて検出された速度に応じて、移動体の走行状態により適切に対応して、リアクションホイールの原理に基づいた慣性力を発生可能である。これにより、移動体の挙動変化をより効果的に制御することが可能である。
【００３５】
上述した制御手段に係る態様では、前記制御手段は、前記検出された操舵量が大きくなるに従って、前記電動機の回転数又は前記ブレーキ時間を小さくさせると共に、前記検出された速度が大きくなるに従って、前記電動機の回転数又は前記ブレーキ時間を小さくさせるようにしてよい。
【００３６】
このように構成すれば、移動体の挙動変化をより安全側に制御することが可能である。
【００３７】
上記課題を解決するために、本発明に係る移動体の慣性制御方法は、移動体において回転可能に支持された回転体と、前記移動体に固定されており、前記移動体の進行方向に沿った回転軸を有し、前記回転軸の回転力を前記回転体に伝達する回転手段と、前記回転手段の回転軸の回転数を前記回転体の回転数より低くさせる変速手段とを備えた移動体の慣性制御方法であって、前記移動体の走行状態に応じて、前記回転手段の回転軸の回転状態を制御する制御工程（電磁ブレーキの制御工程を含む）とを備える。
【００３８】
本発明に係る移動体の慣性制御方法によれば、上述した本発明に係る移動体の慣性制御装置が有する各種利益を享受することが可能となる。
【００３９】
尚、上述した本発明に係る移動体の慣性制御装置が有する各種態様に対応して、本発明に係る移動体の慣性制御方法も各種態様を採ることが可能である。
【００４０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第１の実施形態）
（基本構成）
先ず、図１を参照して、本実施形態に係る車両挙動制御装置の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る車両挙動制御装置を搭載した車両の基本構成を概念的に示した外観斜視図である。尚、本実施形態では、車両挙動制御装置１が車両１００の回転方向、即ち、ヨー方向、ロール方向、ピッチ方向のうち、ロール方向における挙動の制御を行う場合について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
図１に示されるように、本実施形態に係る車両挙動制御装置１は、車両１００に搭載されている。この車両１００は、左右の前輪１０１Ｒ、１０１Ｌが駆動軸（ドライブシャフト）１０３に回転自在に連結されており、左右の後輪１０２Ｒ、１０２Ｌが駆動軸１０４に回転自在に連結されている。駆動軸１０３、１０４の少なくともいずれか一方には、図示しない内燃機関や電動機などの駆動源からの駆動力が伝達される。従って、駆動源からの駆動力は、駆動軸１０３、１０４の少なくともいずれか一方を介して左右の前輪１０１Ｒ、１０１Ｌあるいは左右の後輪１０２Ｒ、１０２Ｌに伝達され、路面で伝達される。これにより、車両１００は、車長方向に前進或いは後進することができる。また、車両１００は、左右の前輪１０１Ｒ、１０１Ｌの操舵を行う操舵装置１０５が搭載されている。操舵装置１０５は、運転者がステアリングホイール１０５ａを回転操作することで、ステアリングホイール１０５ａの回転操作に連動して左右の前輪１０１Ｒ、１０１Ｌの操舵を行うものである。
【００４３】
車両挙動制御装置１は、車両１００の挙動に対応して、２種類の原理に基づいて、左右方向又は左方向のロールモーメントを発生させる。即ち、この２種類の原理に基づいたロールモーメントの発生とは、（ｉ）リアクションホイールに基づいたロールモーメントの発生、及び（ｉｉ）ジャイロモーメントに基づいたロールモーメントの発生を意味する。これらの詳細原理については、後述される。
【００４４】
車両挙動制御装置１は、ジャイロ２と、車速センサ４と、操舵角センサ５と、回転体センサ６Ｒ及び６Ｌと、電動発電機センサ７Ｒ及び７Ｌと、制御装置８と、電動発電機ドライバ（以下、適宜「ドライバ」と称す）９Ｒ及び９Ｌと、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌを夫々回転させる電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌと、バッテリ１１と、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌからの回転力を回転体２１Ｒ及び２１Ｌに夫々伝達する変速装置１２Ｒ及び１２Ｌとを備えて構成されている。
【００４５】
ジャイロ２は、回転体２１Ｒ及び２１Ｌと、車両１００に対して回転可能に支持された回転軸２２Ｒ及び２２Ｌとを備えて構成されている。尚、回転体２１Ｒ及び２１Ｌは、図示しないケーシングにより覆われてよい。
【００４６】
電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌは、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌを回転させる。電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌは、車両１００に固定されており、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌを介して、回転体２１Ｒ及び２１Ｌを夫々回転させる。特に、電動発電機１０Ｒは、回転軸１３Ｒを右回転させる（言い換えると、右ロール方向に回転させる）ことにより、変速装置１２Ｒを介して、回転体２１Ｒを車両１００の進行方向を基準にして後ろ向きに回転させる。他方、電動発電機１０Ｌは、回転軸１３Ｌを左回転させる（言い換えると、左ロール方向に回転させる）ことにより、変速装置１２Ｌを介して、回転体２１Ｌを車両１００の進行方向を基準にして後ろ向きに回転させる。また、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌにおけるギヤ比は、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度が回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度より小さくなるように設定されている。尚、この変速装置１２Ｒ及び１２Ｌを備えることの効果について後述される。
【００４７】
電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌは、ドライバ９Ｒ及び９Ｌを介して、制御装置８に夫々接続されており、制御装置８により駆動制御が行われる。特に、制御装置８による電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの駆動制御には、（ｉ）ドライバ９Ｒ及び９Ｌによりバッテリ１１から電力が供給されることで回転体２１Ｒ及び２１Ｌを回転するモータ（即ち、電動機）として動作する回転駆動制御と、（ｉｉ）ドライバ９Ｒ及び９Ｌにより回転体２１Ｒ及び２１Ｌに回転方向と反対方向の制動力を与える（言い換えると、電磁ブレーキを掛ける）ことで発電するジェネレータ（即ち、発電機）として動作する発電駆動制御がある。つまり、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌは、モータジェネレータであり、本発明に係る回転手段の一具体例である。
【００４８】
回転体２１Ｒ及び２１Ｌは、車幅方向に沿って延びる（或いは、このことに加えて、車両１００が走行する地面に対向するように延びる）回転軸２２Ｒ及び２２Ｌにより車両１００に対して後ろ向きに回転可能なように支持されている。これにより、典型的には、回転体２１Ｒ及び２１Ｌは、ジャイロモーメントに基づいて、車両１００が右操舵される際には、車両１００がＣＭＧ（Control Moment Gyro）のジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転軸２２Ｒ及び２２Ｌは右ロール方向にロールする（又は傾斜する）。これにより、回転体２１Ｒ及び２１Ｌを、回転軸２２Ｒ及び２２Ｌを軸として回転可能に支持している車両１００に対して、右ロールモーメントが発生する。
【００４９】
概ね同様にして、車両１００が左操舵される際には、車両１００がＣＭＧのジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転軸２２Ｒ及び２２Ｌは左ロール方向にロールする。これにより、回転体２１Ｒ及び２１Ｌを、回転軸２２Ｒ及び２２Ｌを軸として回転可能に支持している車両１００に対して、左ロールモーメントが発生する。
【００５０】
尚、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの半径及び質量は、車両１００に要求されるジャイロモーメントの大きさに応じて予め設定されてよい。また、上述したように回転軸２２Ｒ及び２２Ｌは、基本的に車幅方向に平行に配置されているので、回転体２１Ｒ及び２１Ｌは、基本的にピッチ方向に回転することができる。
【００５１】
また、上述した構成は一例であり、本実施形態では、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌのうちいずれか一方を備え、そのいずれか一方の電動発電機に対応して、回転軸、変速装置、回転体を備えるようにしてよい。特に、この場合は、電動発電機は、後述される増速と電磁ブレーキによる制動とを迅速に行えることが、車両１００における、より適切な挙動制御を実現する観点で好ましい。
【００５２】
車速センサ４は、本発明に係る速度検出手段の一具体例であり、車両１００の車速を検出する。車速センサ４は、制御装置８に接続されており、検出された車両１００の車速Ｖが制御装置８に出力される。ここで、車速センサ４は、例えば駆動軸１０３に対向して配置され、駆動軸１０３の軸周りの変位量を光学的又は力学的に検出する。また、車速センサ４は、各車輪に設けられた車輪速度センサであって良い。この場合は、制御装置８が、各車輪に設けられた車速センサ４である車輪速度センサからの各車輪の速度に関する信号に基づいて、車両１００の車速Ｖを算出する。
【００５３】
操舵角センサ５は、本発明に係る操舵量検出手段の一具体例であり、車両１００における、操舵量を検出する。操舵角センサ５は、本実施形態では、車両１００の操舵量として、操舵角、操舵角速度及び操舵角加速度のうち少なくても一の値を検出する。操舵角センサ５は、制御装置８に接続されており、検出された車両１００の操舵量である車両１００の操舵角θが制御装置８に出力される。ここで、操舵角センサ５は、例えば操舵装置１０５のステアリングアーム１０５ａに対向して配置され、ステアリングアームの軸周りの変位量を光学的又は力学的に検出してよい。
【００５４】
回転体センサ６Ｒ及び６Ｌは、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度を検出する。回転体センサ６Ｒ及び６Ｌは、制御装置８に接続されており、検出された回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度が制御装置８に出力される。ここで、回転体センサ６Ｒ及び６Ｌは、例えば回転軸２２Ｒ及び２２Ｌに対向して配置され、回転軸２２Ｒ及び２２Ｌの周りの変位量を光学的又は力学的に検出する。
【００５５】
電動発電機センサ７Ｒ及び７Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度（言い換えると、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転軸１３Ｒ及び１３Ｌの単位時間当たりの回転数）を検出する。電動発電機センサ７Ｒ及び７Ｌは、制御装置８に接続されており、検出された電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度が制御装置８に夫々出力される。ここで、電動発電機センサ７Ｒ及び７Ｌは、例えば回転軸１３Ｒ及び１３Ｌに対向して配置され、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌの周りの変位量を光学的又は力学的に検出する。
【００５６】
（詳細構成）
次に、図２を参照して、本実施形態に係る車両挙動制御装置の詳細構成について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る車両挙動制御装置の制御装置に入出力される各種の制御信号の流れに着目した車両挙動制御装置の一部の詳細構成を図式的に示したブロック図である。
【００５７】
制御装置８は、車両挙動制御装置１を制御するものであり、特に、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度を制御すると共に、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌを介して、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度を制御する。具体的には、図２に示されるように、制御装置８は、車両挙動制御装置１が搭載された車両１００の各所に取り付けられたセンサから、各種の入力信号が入力される。入力信号としては、例えば、車速センサ４により検出された車両１００の車速、操舵角センサ５により検出された車両１００の操舵量や操舵角、操舵角速度及び操舵角加速度、回転体センサ６Ｒ及び６Ｌにより検出された回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度、電動発電機センサ７Ｒ及び７Ｌにより検出された電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度などがある。
【００５８】
制御装置８は、これら入力信号と、記憶部８５に格納されている電磁ブレーキを掛ける時間（所謂、ブレーキ時間）と車速と操舵量との相関関係を示した制御マップ、又は、電動発電機の回転速度と車速と操舵量（又は舵角量）との相関関係を示した制御マップに基づいて、各種の出力信号を出力する。尚、これらの制御マップの詳細については後述される。出力信号としては、例えば、ドライバ９Ｒ及び９Ｌを介した電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの駆動制御を行う駆動制御信号、又は、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌの変速比を変化させる変速比制御を行う制御信号などがある。
【００５９】
また、制御装置８は、上記の入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（即ち、Ｉ／Ｏ部：Input Output部）８１と、処理部８２と、上述した制御マップなどの各種マップなどを格納する記憶部８５とにより構成されている。処理部８２は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。処理部８２は、少なくとも電動発電機回転制御部８３Ｒ及び８３Ｌと、電動発電機回転速度算出部８４Ｒ及び８４Ｌとを有している。処理部８２は、車両挙動制御装置１による車両挙動制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、車両挙動制御装置１による車両挙動制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部８５は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能なメモリ、或いはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み出しに加えて書き込みが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００６０】
電動発電機回転速度算出部８４Ｒ及び８４Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度を夫々算出する。電動発電機回転速度算出部８４Ｒ及び８４Ｌは、検出された車両１００の車速、操舵量、制御マップに基づいて、右操舵又は左操舵された場合に、電磁ブレーキを掛けるブレーキ時間、電磁ブレーキによる電動発電機の回転速度の目標値、又は、増速による電動発電機の回転速度の目標値を、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌ毎に夫々算出する。特に、これらの値は、車速及び操舵量に加えて、車両１００において発生するロールモーメントの大小も更に考慮して、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等に基づいて、個別具体的に決定してよい。
【００６１】
電動発電機回転制御部８３Ｒ及び８３Ｌは、上記の電動発電機回転速度算出部８４Ｒ及び８４Ｌにより算出された回転速度に基づいて、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌを夫々駆動制御する。具体的には、電動発電機回転制御部８３Ｒは、ドライバ９Ｒを介して、算出された回転速度と電動発電機センサ７Ｒより検出された現在の回転速度とに基づいて、電動発電機１０Ｒの回転駆動制御又は発電駆動制御のうちいずれか一方を行う。概ね同様にして、電動発電機回転制御部８３Ｌは、ドライバ９Ｌを介して、算出された回転速度と電動発電機センサ７Ｌにより検出された現在の回転速度とに基づいて、電動発電機１０Ｌの回転駆動制御又は発電駆動制御のうちいずれか一方を行う。尚、本実施形態に係る車両挙動制御装置１では、回転体２１Ｒ及び２１Ｌに制動力を付与する手段として電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌを用いたがこれに限定されるものではなく、油圧ブレーキなどのブレーキ装置であっても良い。
【００６２】
ドライバ９Ｒ及び９Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの駆動を行う。ドライバ９Ｒ及び９Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌと、制御装置８と、バッテリ１１とに接続されている、ドライバ９Ｒ及び９Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌとバッテリ１１との接続状態を制御装置８の駆動制御により切り替えるものである。ドライバ９Ｒ及び９Ｌは、制御装置８により電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転駆動制御が行われる場合、バッテリ１１から電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌへ電力を供給することで、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌに回転軸１３Ｒ及び１３Ｌを回転させることにより、モータとして動作する。他方で、ドライバ９Ｒ及び９Ｌは、制御装置８により電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの発電駆動制御が行われる場合、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転軸１３Ｒ及び１３Ｌに回転方向と反対方向の制動力を与えることで、言い換えると、電磁ブレーキ（所謂、回生ブレーキ）を掛けることで発電させ、発電した電力をバッテリ１１に蓄電させることにより、ジェネレータとして動作する。
【００６３】
バッテリ１１は、車両１００に搭載されるものである。バッテリ１１は、車両１００に駆動源として電動機が搭載されている場合に、電動機に電力を供給するバッテリであっても良い。
【００６４】
変速装置１２Ｒ及び１２Ｌは、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転軸１３Ｒ及び１３Ｌの回転力を、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転軸２２Ｒ及び２２Ｌに所定の変速比で伝達する。この変速装置１２Ｒ及び１２Ｌにおけるギヤ比は、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転速度が回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度より小さくなるように設定されている。尚、この変速装置１２Ｒ及び１２Ｌを備えることの効果について後述される。尚、この変速装置１２Ｒ及び１２Ｌのギヤ比は可変でもよく、後述される回転体を増速する際には、適切な変速比を選択可能でよい。更にまた、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌの内外において、例えば無段変速機（ＣＶＴ：Continuous Variable Transmission）など含めて、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌから回転体２１Ｒ及び２１Ｌまでの伝達経路を構成してよい。
【００６５】
（動作原理）
次に、図３から図６を参照して、本実施形態に係る車両挙動制御装置の動作原理について説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る車両挙動制御装置を統括制御する制御装置による挙動制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この挙動制御処理は、例えば数μ秒乃至数十μ秒等の所定周期で繰り返し行われる。図４は、本実施形態に係る移動体に固定された電動発電機において、リアクションホイールの原理に基づいて、右及び左ロールモーメントが発生する原理を図式的に示した模式図（図４（ａ）及び図４（ｂ））である。図５は、本実施形態に係る回転体において、右及び左ロールモーメントが発生する原理を図式的に示した模式図（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。図６は、本実施形態に係る電磁ブレーキを掛ける時間（所謂、ブレーキ時間）と車速と舵角量との相関関係を定量的及び定性的に示したグラフ（図６（ａ））、及び、電動発電機の回転速度と車速と舵角量との相関関係を定量的及び定性的に示したグラフ（図６（ｂ））である。
【００６６】
尚、この挙動制御処理は、図１に示されるように、車両挙動制御装置１による挙動制御の一例として、車両１００が右旋回Ｒすることで、車両１００の左右のロール方向のうち、旋回方向と反対方向（反時計回り）に車両１００が慣性に従って左方向にロールしてしまう場合について説明する。特に、この場合の挙動制御処理として、本実施形態では、車両１００が慣性に従ってロールする左方向を打ち消すためにこの左方向のロールと反対方向（即ち、時計回り）に、リアクションホイールに基づいた右方向のロールモーメントを発生させると共に、回転体の回転軸が右方向にロールする（或いは、傾斜する）ジャイロモーメントを発生させる挙動制御処理について説明する。ここに、本実施形態に係る「リアクションホイールに基づいたロールモーメント」とは、回転状態を維持しようとする回転軸１３Ｒ及び１３Ｌに起因して発生する、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌが延びる方向を軸とする慣性力を意味してよい。
【００６７】
先ず、図３に示されるように、制御装置８は、車両１００のイグニションスイッチ（ＩＧ）が運転者によって「Ｏｎ」されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、車両１００のイグニションスイッチが運転者によって「Ｏｎ」されたと判定される場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、
次に、制御装置８は、車速Ｖ、操舵角θを取得し、記憶部８５に格納する（ステップＳ１０２）。ここでは、制御装置８は、車速センサ４により検出された車速Ｖ及び操舵角センサ５により検出された操舵角θを取得する。
【００６８】
次に、制御装置８は、回転体２１Ｒ及び２１Ｌによって構成されるジャイロ２を回転駆動する（ステップＳ１０３）。即ち、制御装置８の処理部８２に含まれる電動発電機回転制御部８３Ｒ及び８３Ｌの制御下で、電動発電機ドライバ９Ｒ及び９Ｌにバッテリ１１の電力が供給され、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌが回転駆動されると共に、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転力が、変速装置１２Ｒ及び１２Ｌを介して、ジャイロ２を構成する回転体２１Ｒ及び２１Ｌに伝達され、回転体２１Ｒ及び２１Ｌが回転駆動する。
【００６９】
次に、制御装置８によって、回転体センサ６Ｒ及び６Ｌによって検出された回転速度に基づいて、全ての回転体、即ち、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度が標準値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。ここに、本実施形態に係る標準値とは、車両１００の走行に何らかの影響を殆ど又は完全に与えない回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度を意味してよい。典型的には、この標準値は、車両１００の速度等の走行状態に応じて、可変の値でもよし、移動体の物理的な性質に応じて固定の値でもよい。
【００７０】
（右操舵の場合）
このステップＳ１０４の判定の結果、制御装置８によって、全ての回転体、即ち、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度が標準値以上であると判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、更に、制御装置８によって、車両１００が旋回状態であるか否か、言い換えると、車両１００が直進状態でないか否かが判定される（ステップＳ１０５）。ここで、制御装置８によって、車両１００が旋回状態である、言い換えると、車両１００が直進状態でないと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、更に、制御装置８によって、車両１００が右旋回しているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。ここで、車両１００が右旋回していると判定される場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御装置８によって、電動発電機１０Ｒ（言い換えると、右モータ）において、電磁ブレーキが掛けられると共に、電動発電機１０Ｌ（言い換えると、左モータ）の回転速度が増速される（ステップＳ１０７）。これにより、リアクションホイールの原理により、車両１００において、右方向のロールモーメントが発生する。具体的には、電動発電機１０Ｒが、右回転している回転軸１３Ｒに、電磁ブレーキを掛けた場合、電動発電機１０Ｒが固定された車両は、回転軸１３Ｒが慣性に従って右回転しようする慣性モーメントにつられて右ロールしようとする。これにより、電動発電機１０Ｒに電磁ブレーキが掛けられることにより、車両に右ロールモーメントが発生する。概ね同様にして、電動発電機１０Ｌが、左回転している回転軸１３Ｌを増速した場合、電動発電機１０Ｌが固定された車両は、回転軸１３Ｌの左回転の増速から反動力を受けて、言い換えると、左回転する回転軸１３Ｌに蹴飛ばされて右ロールしようとする。これにより、電動発電機１０Ｌの増速によって、車両に右ロールモーメントが発生する。
【００７１】
より具体的には、図４（ａ）に示されるように、電動発電機１０Ｒにおいて、電磁ブレーキが掛けられることにより、右ロールモーメントが発生する。加えて、図４（ｂ）に示されるように、電動発電機１０Ｌにおいて、回転速度が増速されることにより、右ロールモーメントが発生する。
【００７２】
（ジャイロモーメント：右ロール方向）
更に加えて、図５（ａ）に示されるように、ジャイロモーメントの基本原理では、回転体２１Ｒ（言い換えると、右ロータ）は、車両１００が右操舵される際には、車両１００が、ＣＭＧ（Control Moment Gyro）のジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体２１Ｒの回転軸２２Ｒは右ロール方向にロールする（又は傾斜する）。典型的には、回転体の回転軸が移動体が走行する地面に対向すると共に回転体の回転方向が移動体の進行方向を基準にして後ろ方向に回転する場合、移動体が、例えば右操舵され、右方向へヨー運動する際に回転体を支持する移動体は、ＣＭＧのジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体の回転軸は右ロール方向にロールする力を受ける。これにより、移動体において右ロールモーメントを発生させることができる。
【００７３】
詳細には、回転体２１Ｒに含まれる球体２１１Ｒに着目した場合、回転体２１Ｒの回転方向ＴＲによって球体２１１Ｒに作用する車高方向の「−」方向に向かう力Ｆ１ｔと、車両１００が右操舵することによって作用する車幅方向の「−」方向に向かう力Ｆ１ｓとが合成されることにより、球体２１１Ｒには、車高方向の「−」から車幅方向の「−」に向かう方向に、言い換えると、図５（ａ）中の左下方向に向かった力Ｆ１が作用する。他方で、回転体２１Ｒに含まれる球体２１２Ｒに着目した場合、回転体２１Ｒの回転方向ＴＲによって球体２１２Ｒに作用する車高方向の「＋」方向に向かう力Ｆ２ｔと、車両１００が右操舵することによって作用する車幅方向の「＋」方向に向かう力Ｆ２ｓとが合成されることにより、球体２１２Ｒには、車高方向の「＋」から車幅方向の「＋」に向かう方向に、言い換えると、図５（ａ）中の右上方向に向かった力Ｆ２が作用する。
【００７４】
これにより、回転体２１Ｒの回転軸２２Ｒは、車幅方向の「＋」から車高方向の「−」方向に向かって、言い換えると、図５（ａ）中の下側に向かって、ロールする（或いは、傾斜する）ロールモーメントＭｅｒを受ける。
【００７５】
（左操舵の場合）
他方、上述したステップＳ１０６の判定の結果、車両１００が右旋回していると判定されない場合、即ち、左旋回していると判定される場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、制御装置８によって、電動発電機１０Ｒ（言い換えると、右モータ）の回転速度が増速されると共に、電動発電機１０Ｌ（言い換えると、左モータ）において、電磁ブレーキが掛けられる（ステップＳ１０８）。これにより、上述したリアクションホイールの原理により、車両１００において、左方向のロールモーメントが発生する。
【００７６】
（ジャイロモーメント）
更に加えて、図５（ｂ）に示されるように、上述したように、ジャイロモーメントの基本原理では、回転体２１Ｒ（言い換えると、右ロータ）は、車両１００が左操舵される際には、車両１００が、ＣＭＧのジンバルと概ね同様の役割を果たすので、回転体２１Ｒの回転軸２２Ｒは左ロール方向に傾斜する。詳細には、回転体２１Ｒに含まれる球体２１３Ｒに着目した場合、回転体２１Ｒの回転方向ＴＲによって球体２１３Ｒに作用する車高方向の「−」方向に向かう力Ｆ３ｔと、車両１００が左操舵することによって作用する車幅方向の「＋」方向に向かう力Ｆ３ｓとが合成されることにより、球体２１３Ｒには、車高方向の「−」から車幅方向の「＋」に向かう方向に、言い換えると、図５（ｂ）中の右下方向に向かった力Ｆ３が作用する。他方で、回転体２１Ｒに含まれる球体２１４Ｒに着目した場合、回転体２１Ｒの回転方向ＴＲによって球体２１４Ｒに作用する車高方向の「＋」方向に向かう力Ｆ４ｔと、車両１００が左操舵することによって作用する車幅方向の「−」方向に向かう力Ｆ４ｓとが合成されることにより、球体２１４Ｒには、車高方向の「＋」から車幅方向の「−」に向かう方向に、言い換えると、図５（ｂ）中の左上方向に向かった力Ｆ４が作用する。
【００７７】
これにより、回転体２１Ｒの回転軸２２Ｒは、車幅方向の「＋」から車高方向の「＋」方向に向かって、言い換えると、図５（ｂ）中の上側に向かって、ロールする（或いは、傾斜する）ロールモーメントＭｅｌを受ける。
【００７８】
（制御マップによる所定時間）
次に、制御装置８によって、右操舵の場合、電動発電機１０Ｒに電磁ブレーキが掛けられたブレーキ時間が所定時間を超えているか否かが判定される。或いは、左操舵の場合、電動発電機１０Ｌに電磁ブレーキが掛けられたブレーキ時間が所定時間を超えているか否かが判定される（ステップＳ１０９）。ここに、本実施形態に係る所定時間とは、電動発電機１０Ｒ又は１０Ｌに電磁ブレーキを掛けた後、車両１００の急激な挙動変化を抑制すると共に、車両１００の挙動を安全側に推移させるために必要十分な、電動発電機１０Ｒ又は１０Ｌに電磁ブレーキを掛ける時間を意味してよい。
【００７９】
具体的には、図６（ａ）に示されるように、所定時間は、取得された車速Ｖ及び操舵角θに基づいて、一義的に決定されてよい。即ち、電磁ブレーキの所定時間は、車速Ｖがより高速になるに従って、短くなると共に、操舵角θが大きくなるに従って、短くなるようにしてよい。
【００８０】
或いは、上述したステップＳ１０９では、制御装置８によって、右操舵の場合、電動発電機１０Ｒに電磁ブレーキが掛けられたことによって電動発電機１０Ｒの回転速度が低下し、所定値より小さいか否かが判定されてよい。或いは、左操舵の場合、電動発電機１０Ｌに電磁ブレーキが掛けられたことによって電動発電機１０Ｌの回転速度が低下し、所定値より小さいか否かが判定されてよい。ここに、本実施形態に係る所定値とは、電動発電機１０Ｒ又は１０Ｌに電磁ブレーキを掛けた後、車両１００の挙動変化を小さくさせると共に、車両１００の挙動を安全側に推移させるために必要十分な、電動発電機１０Ｒ又は１０Ｌの回転速度を意味する。具体的には、図６（ｂ）に示されるように、所定値は、取得された車速Ｖ及び操舵角θに基づいて、一義的に決定されてよい。即ち、所定値は、車速Ｖがより高速になるに従って、短くなると共に、操舵角θが大きくなるに従って、短くなるようにしてよい。尚、図６（ｂ）には、点Ｐ１によって、電動発電機１０Ｒ又は１０Ｌの回転速度の初期値が示されている。
【００８１】
上述したステップＳ１０９の結果、制御装置８によって、電動発電機１０Ｒ又は電動発電機１０Ｌに電磁ブレーキが掛けられたブレーキ時間が所定時間を超えていると判定される場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、制御装置８によって、電動発電機１０Ｒ及び電動発電機１０Ｌの回転速度が初期値に戻るように、回転速度制御が夫々行われる（ステップＳ１１０）。具体的には、旋回の際に、電磁ブレーキが掛けられ回転速度が初期値より低下している電動発電機に対しては、バッテリ駆動が行われて、回転速度が増速される。他方で、旋回の際に、増速された電動発電機に対しては、電磁ブレーキが掛けられて、初期値と等しくなるまで回転速度を低下させる。
【００８２】
次に、制御装置８は、車両１００のイグニションスイッチが運転者によって「Ｏｆｆ」されたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。ここで、車両１００のイグニションスイッチが運転者によって「Ｏｆｆ」されたと判定される場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、上述した一連の挙動制御処理は、終了する。
【００８３】
他方、ステップＳ１１１の判定の結果、車両１００のイグニションスイッチが運転者によって「Ｏｆｆ」されたと判定されない場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、上述したように、再度、制御装置８によって、車両１００が右旋回しているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。また、上述したステップＳ１０９の結果、制御装置８によって、電動発電機１０Ｒ又は電動発電機１０Ｌに電磁ブレーキが掛けられたブレーキ時間が所定時間を超えていると判定されない場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、上述したように、再度、制御装置８によって、車両１００が右旋回しているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。
【００８４】
以上の結果、車両１００において、上述した、例えばロールモーメント等のリアクションホイールの原理に基づいた慣性力を、車両１００の走行状態に応じて発生させることができるので、車両１００の挙動変化を適切且つ簡便に制御することが可能である。特に、回転軸１３Ｒ及び１３Ｌの回転速度を回転体２１Ｒ及び２１Ｌの回転速度より低くさせる変速手段によって、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌ、並びに、当該電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌを固定している移動体における見かけ上の慣性モーメントを大きくしているので、移動体において、より大きな慣性力を発生させることができるので、実践上、大変有利である。更に、これにより、回転体２１Ｒ及び２１Ｌや電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの小型化、回転速度の低速化が可能であるので、実践上、大変有利である。
【００８５】
（本実施形態に係る作用と効果との検討）
次に、図７を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて検討する。ここに、図７は、本実施形態に係る変速装置によって、リアクションホイールの原理に基づいて、ロールモーメントがより大きく発生することの原理を概念的に示した模式図である。
【００８６】
尚、図７では、電動発電機１０Ｌが左回転している回転軸１３Ｌを増速した場合について説明する。回転軸１３Ｌは、軸受１４ａ及び１４ｂによって、回転可能に車両１００に支持されている。電動発電機１０Ｌ、軸受１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄは、車両１００に固定されている。回転軸２２Ｌは、軸受１４ｃ及び１４ｄによって、回転可能に車両１００に支持されている。電動発電機１０Ｌの回転力は、変速装置１２Ｌを介して、回転体２１Ｌの回転軸２２Ｌに伝達されることによって、回転体２１Ｌは回転している。回転体２１Ｌ中の矢印は、回転体２１Ｌを上から（即ち、図７の紙面上から）見た場合の回転方向を示す。
【００８７】
電動発電機１０Ｌが左回転している回転軸１３Ｌを増速した場合、上述したリアクションホイールの原理に基づいて、電動発電機１０Ｌが固定された車両は、回転軸１３Ｌの左回転の増速から反動力を受けて、言い換えると、左回転する回転軸１３Ｌに蹴飛ばされて右ロールしようとする。これにより、電動発電機１０Ｌの増速によって、車両に右ロールモーメントが発生する。
【００８８】
より具体的には、電動発電機１０Ｌを中心に考えると、回転体２１Ｌを増速するに従って、電動発電機１０Ｌに掛かる荷重は大きくなる。これにより、その大きくなった荷重に相当する分だけの反動力を電動発電機１０Ｌ及び当該電動発電機１０Ｌを固定している車両１００は受けることになる。
【００８９】
何故ならば、変速装置１２Ｌにおけるギヤ比は、電動発電機１０Ｌの回転速度が回転体２１Ｌの回転速度より小さくなるように設定されているため、電動発電機１０Ｌ及び当該電動発電機１０Ｌを固定している車両１００における見かけ上の慣性モーメントが、変速装置１２Ｌにおけるギヤ比が電動発電機１０Ｌの回転速度が回転体２１Ｌの回転速度と等しく又は大きくなるように設定されている場合と比較して、大きくなるからである。より直感的には、自転車の後輪を浮かして、手でペダルを回したとき、ギヤ段を高くした場合（即ち、より少ないペダルの回転で後輪をより多く回転させる場合）、ペダルを回す力（即ち、反動力）が、ギヤ段を低くした場合（即ち、より多くのペダルの回転で後輪を回転させる場合）と比較して、大きくなる物理現象と概ね同様である。
【００９０】
尚、電磁ブレーキを掛けた場合におけるリアクションホイールの原理についても概ね同様にして、電動発電機１０Ｌ及び当該電動発電機１０Ｌを固定している車両１００における見かけ上の慣性モーメントが大きくなるので、このような変速装置１２Ｌによって、電動発電機１０Ｌが回転体２１Ｌに電磁ブレーキを掛けるに従って、電動発電機１０Ｌに掛かる荷重は大きくなる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、図８を参照して、第２の実施形態に係る車両挙動制御装置の基本構成について説明する。ここに、図８は、第２の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部を概念的に示した外観斜視図である。尚、第２の実施形態においては、上述した実施形態と概ね同様の構成には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００９２】
図８に示されるように、第２の実施形態に係る車両挙動制御装置においては、上述した実施形態に係る回転体２１Ｒの代わりに、回転体２１Ｕを備えて構成されている。
【００９３】
回転体２１Ｕは、車高方向に沿って延びる（或いは、車両１００が走行する地面の法線に沿って延びる）回転軸２２Ｕを軸にして、車両１００に対してヨー方向に回転可能なように支持されている。これにより、回転体２１Ｕは、電動発電機１０Ｒ及び当該電動発電機１０Ｒを固定している車両１００からの反動力（或いは反力）を受ける役割を果たすと共に、回転体２１Ｕの配置の自由度をより大きくさせることができる。
【００９４】
典型的には、回転体２１Ｕを、例えば地上から１０ｃｍの高さに位置する、車両１００のロール軸の付近であることに加えて又は代えて車両１００の後方付近に搭載可能であり、挙動制御をより効果的に実現できる位置に、回転体２１Ｕを配置することが可能である。
【００９５】
（第３実施形態）
次に、図９を参照して、第３の実施形態に係る車両挙動制御装置の基本構成について説明する。ここに、図９は、第３の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部として、電動発電機、回転体及び変速装置に着目して、図式的に示した平面図である。尚、第３の実施形態においては、上述した実施形態と概ね同様の構成には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００９６】
図９に示されるように、第３の実施形態に係る車両挙動制御装置においては、上述した実施形態に係る変速装置１２Ｒ及び１２Ｌの代わりに、変速装置１２０Ｒ及び１２０Ｌを備えて構成されている。これらの変速装置１２０Ｒ及び１２０Ｌにおいては、ギヤが１個追加されているので、回転体２１Ｒ及び２１Ｌの位置関係が、上述した第１の実施形態と逆になっている。加えて、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌは、当該電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転軸１３Ｒ及び１３Ｌを車幅方向の中点を通過すると共に車長方向に延びる線（所謂、ロール軸）上に沿うように配置されている。これにより、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌの回転軸１３Ｒ及び１３Ｌを、車両１００のロール軸上又はロール軸付近に配置できるので、ロール方向の挙動制御をより適切に行うことが可能である。
【００９７】
（第４実施形態）
次に、図１０を参照して、第４の実施形態に係る車両挙動制御装置の基本構成について説明する。ここに、図１０は、第４の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部として、電動発電機、回転体及び変速装置に着目して、図式的に示した平面図である。尚、第４の実施形態においては、上述した実施形態と概ね同様の構成には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００９８】
図１０に示されるように、第４の実施形態に係る車両挙動制御装置においては、上述した実施形態に係る変速装置１２Ｒ及び１２Ｌの代わりに、変速装置１２１Ｒ及び１２１Ｌを備えて構成されている。加えて、第４の実施形態に係る車両挙動制御装置においては、上述した実施形態に係る回転体２１Ｒ及び２１Ｌ、並びに後輪１０２Ｒ及び１０２Ｌの代わりに、電動発電機１０Ｒ及び１０Ｌに変速装置１２１Ｒ及び１２１Ｌを介して接続される後輪１３０Ｒ及び１３０Ｌと、当該後輪１３０Ｒ及び１３０Ｌの回転軸２２０Ｒ及び２２０Ｌを備えて構成されている。これらの変速装置１２１Ｒ及び１２１Ｌにおいては、ギヤが２個追加されているので、回転体としての後輪１３０Ｒ及び１３０Ｌの回転方向が、上述した実施形態と逆方向（即ち、車両の進行方向の前向き回転方向）になっている。尚、変速装置１２１Ｒ及び１２１Ｌは、図示しないプラネタリギヤを備えて構成されていてよい。
【００９９】
これにより、回転体を構成要素から省略することができると共に、例えば後輪等の車輪の回転エネルギや車両１００の慣性エネルギを利用して、電動発電機及び当該電動発電機を固定している車両１００における見かけ上の慣性モーメントを、より効果的に大きくさせることができる。特に、第４の実施形態では、車輪の回転駆動系を含むのであれば、ハイブリッド式車両のように、この車輪の回転駆動系に加えて、エンジンの回転駆動系に機構的又は機械的に連結されていてもよい。
【０１００】
特に、第４の実施形態では、右操舵又は左操舵等の車両が旋回する際に、旋回方向を基準にして、内周側に位置する車輪である旋回内輪に対応した電動発電機に対して、電磁ブレーキを掛けることで、旋回内輪を制動することができるので、急激な挙動変化を抑制しつつより確実に旋回することが可能である。このことに加えて又は代えて、旋回方向を基準にして、外周側に位置する車輪である旋回外輪に対応した電動発電機を増速することで、旋回外輪の駆動力を増加することができるので、急激な挙動変化を抑制しつつより確実に旋回することが可能である。
【０１０１】
尚、上述した本実施形態に係る車両挙動制御装置１による挙動制御方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述したように、本実施形態に係る挙動制御処理は、図１に示されるように、車両挙動制御装置１による挙動制御の一例として、車両１００が右旋回Ｒすることで、車両１００の左右のロール方向のうち、旋回方向と反対方向（反時計回り）に車両１００が慣性に従って左方向にロールしてしまう場合に、この左方向を打ち消すために、右方向のロールモーメントを発生させる挙動制御処理について説明した。この場合の挙動制御処理として、車両１００が慣性に従ってロールする左方向を補助するためにこの左方向のロールと同一方向（即ち、反時計回り）に、リアクションホイールに基づいた左方向のロールモーメントを発生させてよい。この場合、車両１００が左旋回する際のロール方向に積極的にロールモーメントを発生させるので、右前輪１０１Ｒ及び右後輪１０２Ｒの接地圧を増加することができ、旋回性を向上させることができる。
【０１０２】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う移動体の慣性制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本実施形態に係る車両挙動制御装置を搭載した車両の基本構成を概念的に示した外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る車両挙動制御装置の制御装置に入出力される各種の制御信号の流れに着目した車両挙動制御装置の一部の詳細構成を図式的に示したブロック図である。
【図３】本実施形態に係る車両挙動制御装置を統括制御する制御装置による挙動制御処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る移動体に固定された電動発電機において、リアクションホイールの原理に基づいて、右及び左ロールモーメントが発生する原理を図式的に示した模式図（図４（ａ）及び図４（ｂ））である。
【図５】本実施形態に係る回転体において、右及び左ロールモーメントが発生する原理を図式的に示した模式図（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。
【図６】本実施形態に係る電磁ブレーキを掛ける時間（所謂、ブレーキ時間）と車速と舵角量との相関関係を定量的及び定性的に示したグラフ（図６（ａ））、及び、電動発電機の回転速度と車速と舵角量との相関関係を定量的及び定性的に示したグラフ（図６（ｂ））である。
【図７】本実施形態に係る変速装置によって、リアクションホイールの原理に基づいて、ロールモーメントがより大きく発生することの原理を概念的に示した模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部を概念的に示した外観斜視図である。
【図９】第３の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部として、電動発電機、回転体及び変速装置に着目して、図式的に示した平面図である。
【図１０】第４の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成の一部として、電動発電機、回転体及び変速装置に着目して、図式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  車両挙動制御装置
２  ジャイロ
４  車速センサ
５  操舵角センサ
６Ｒ及び６Ｌ  回転体センサ
７Ｒ及び７Ｌ  電動発電機センサ
８  制御装置
９Ｒ及び９Ｌ  電動発電機ドライバ（ドライバ）
１０Ｒ及び１０Ｌ  電動発電機
１１  バッテリ
１２Ｒ、１２Ｌ  変速装置
１３Ｒ、１３Ｌ  回転軸
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄ  軸受
２１Ｒ、２１Ｌ  回転体
２１Ｕ  回転体
８１  入出力部（即ち、Ｉ／Ｏ部：Input Output部）
８２  処理部
８３Ｒ及び８３Ｌ  電動発電機回転制御部
８４Ｒ及び８４Ｌ  電動発電機回転速度算出部
８５  記憶部
１００  車両
１０１Ｒ、１０１Ｌ  前輪
１０３  駆動軸（ドライブシャフト）
１０２Ｒ、１０２Ｌ  後輪
１０４  駆動軸
１０５  操舵装置
１０５ａ  ステアリングホイール
１２０Ｒ、１２０Ｌ、１２１Ｒ及び１２１Ｌ  変速装置
１３０Ｒ及び１３０Ｌ  後輪  
２２０Ｒ及び２２０Ｌ  回転軸
【図２】
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【図３】
2010083443.tif 000004
【図６】
2010083443.tif 000005
【図８】
2010083443.tif 000006
【図１】
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【図４】
2010083443.tif 000008
【図５】
2010083443.tif 000009
【図７】
2010083443.tif 000010
【図９】
2010083443.tif 000011
【図１０】
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