(57)【要約】【課題】入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、車両速度に応じてヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度で旋回することによって、操縦者の入力量に応じて、適切な旋回走行状態を実現することができ、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦可能なようにする。【解決手段】回転可能に車体に取り付けられた左右の駆動輪と、操縦者が操作する第１入力手段を備える操縦装置と、前記駆動輪の各々に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御するとともに、前記第１入力手段の入力量に応じて走行を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記第１入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、決定したヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を車両速度に応じて補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度に基づいて旋回走行を制御する。【選択図】図１
2010263767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に車体に取り付けられた左右の駆動輪と、
操縦者が操作する第１入力手段と、
前記駆動輪の各々に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御するとともに、前記第１入力手段の入力量に応じて走行を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、前記第１入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、決定したヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を車両速度に応じて補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度に基づいて旋回走行を制御することを特徴とする車両。
【請求項２】
前記車両制御装置は、車両速度に応じてヨーレート又は左右加速度の一方を選択し、該一方の値を車両速度によって換算した値を他方の補正値とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以上である場合には左右加速度を選択し、車両速度が前記閾値未満である場合にはヨーレートを選択する請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記車両制御装置は、前記ヨーレート又は左右加速度の一方の値の絶対値が他方の値を車両速度によって換算した値の絶対値よりも小さい場合には前記一方を選択し、その他の場合には前記他方を選択する請求項２に記載の車両。
【請求項５】
前記車両制御装置は、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、前記第１入力手段の入力量に対するヨーレートの正負を反転する請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以下である場合には補正したヨーレートの絶対値を低減する請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
【請求項７】
操縦者が操作する第２入力手段を更に備え、
前記車両制御装置は、前記第１入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度と、前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度との和であるヨーレート及び左右加速度に基づいて旋回走行を制御する請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両。
【請求項８】
前記車両制御装置は、前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレートを車両速度によって左右加速度に換算した値を、前記第２入力手段の入力量に応じて決定した左右加速度の値と置き換える請求項７に記載の車両。
【請求項９】
前記車両制御装置は、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、前記第２入力手段の入力量に対する左右加速度の正負を反転する請求項７又は８に記載の車両。
【請求項１０】
前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以上である場合には前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度の値を零にする請求項７〜９のいずれか１項に記載の車両。
【請求項１１】
前記車両制御装置は、前記第２入力手段の入力量に応じて前後加速度を補正する請求項７〜１０のいずれか１項に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配設された２つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両、球体状の単一の駆動輪に取り付けられた車体の姿勢を制御しながら移動する車両等の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この場合、運転者による操縦装置の操作入力量に応じて、車体や駆動輪の動作を制御して車体の倒立状態を保ちながら走行するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２９４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の車両においては、運転者が操縦装置によって旋回の走行目標を指令するようになっているが、操縦装置が複雑で直感的な操作ができず、走行目標を容易に設定することが困難である。
【０００６】
そもそも、運転者が操縦装置によって旋回の走行目標を指令する車両においては、技術や経験を必要とせず、直感的で簡易な操縦を可能とするような操縦装置の操作量と旋回走行指令値の関係が適切に設定されることが望ましい。そして、運転者の簡易で直感的な操縦を可能とするため、及び、車両のシステムを簡素化するためには、操縦装置はその数が少なく、かつ簡素であることが望ましい。
【０００７】
しかし、１つの操縦装置の操作量を１つの走行状態量の目標値と対応させるような従来の方法では、以下のような問題が発生する可能性がある。
【０００８】
例えば、操縦装置の操作量を車両の「ヨーレート」に対応させた場合、運転者が所定の操作量に対する応答としての旋回走行状態について、低速走行時における旋回走行状態の程度を適切に感じる一方で、高速走行時における旋回走行状態の程度を過剰に大きいと感じることがある。また、レバーのように、特定方向に並進移動させることで入力する操縦装置を用いる場合、同方向に入力しても、前進時と後進時で逆方向に旋回すると運転者が感じることがある。
【０００９】
また、例えば、操縦装置の操作量を車両の「左右加速度」に対応させた場合、運転者が、所定の操作量に対する応答としての旋回走行状態について、高速走行時における旋回走行状態の程度を適切に感じる一方で、低速走行時における旋回走行状態の程度を過剰に大きいと感じることがある。また、ハンドルのように、特定方向に回転させることで入力する操縦装置を用いる場合、同方向に入力しても、前進時と後進時で逆方向に旋回すると運転者が感じることがある。
【００１０】
すなわち、いずれの場合も操縦性や操縦感に課題があり、運転者の要求を十分に満足することはできない。
【００１１】
なお、走行速度による旋回走行状態の感じ方の違いに関する第１の課題は、人間が旋回状態を視覚（周囲の景色の変化）と力覚（遠心力の変化）で感受し、より強く感じる方を旋回状態と認識することに起因する。また、進行方向による旋回方向の違和感に関する第２の課題は、前進時と後進時で、並進方向（左右加速度）を等しくする旋回動作と回転方向（ヨーレート）を等しくする旋回動作が異なることに起因する。
【００１２】
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、車両速度に応じてヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度で旋回することによって、操縦者の入力量に応じて、適切な旋回走行状態を実現することができ、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦可能な車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのために、本発明の車両においては、回転可能に車体に取り付けられた左右の駆動輪と、操縦者が操作する第１入力手段を備える操縦装置と、前記駆動輪の各々に付与する駆動トルクを制御して前記車体の姿勢を制御するとともに、前記第１入力手段の入力量に応じて走行を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記第１入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、決定したヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を車両速度に応じて補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度に基づいて旋回走行を制御する。
【００１４】
本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両速度に応じてヨーレート又は左右加速度の一方を選択し、該一方の値を車両速度によって換算した値を他方の補正値とする。
【００１５】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾（しきい）値以上である場合には左右加速度を選択し、車両速度が前記閾値未満である場合にはヨーレートを選択する。
【００１６】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記ヨーレート又は左右加速度の一方の値の絶対値が他方の値を車両速度によって換算した値の絶対値よりも小さい場合には前記一方を選択し、その他の場合には前記他方を選択する。
【００１７】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、前記第１入力手段の入力量に対するヨーレートの正負を反転する。
【００１８】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以下である場合には補正したヨーレートの絶対値を低減する。
【００１９】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記操縦装置は操縦者が操作する第２入力手段を更に備え、前記車両制御装置は、前記第１入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度と、前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度との和であるヨーレート及び左右加速度に基づいて旋回走行を制御する。
【００２０】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレートを車両速度によって左右加速度に換算した値を、前記第２入力手段の入力量に応じて決定した左右加速度の値と置き換える。
【００２１】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、前記第２入力手段の入力量に対する左右加速度の正負を反転する。
【００２２】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、車両速度が所定の閾値以上である場合には前記第２入力手段の入力量に応じて決定したヨーレート及び左右加速度の値を零にする。
【００２３】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記第２入力手段の入力量に応じて前後加速度を補正する。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の構成によれば、操縦装置の入力量に応じて、適切な旋回走行状態を実現することができ、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦することができる。
【００２５】
請求項２の構成によれば、人間の感覚に即した旋回走行状態を実現することができ、操縦感が向上する。
【００２６】
請求項３及び４の構成によれば、ヨーレートと左右加速度を適切かつ滑らかに切り替えることで、操縦者に違和感を与えることがなくなり、操縦感がより向上する。
【００２７】
請求項５の構成によれば、第１入力手段による操縦者の旋回操縦操作に対する前進時の旋回方向と後進時の旋回方向との違いについて、操縦者に違和感を与えることがない。
【００２８】
請求項６の構成によれば、前進状態と後進状態との間の遷移時に車体の回転方向が急に替わることを防ぎ、操縦感や操縦性をさらに向上させることができる。
【００２９】
請求項７の構成によれば、操縦者の操縦意図をより適切に把握することができ、操縦性及び操縦自由度が向上する。
【００３０】
請求項８の構成によれば、より直感的な操作が可能となり、操縦感や操縦性をさらに向上させることができる。
【００３１】
請求項９の構成によれば、第２入力手段による操縦者の旋回操縦操作に対する前進時の旋回方向と後進時の旋回方向との違いについて、操縦者に違和感を与えることがない。
【００３２】
請求項１０の構成によれば、操縦意図に応じた入力装置の適切な使い分けを促し、安全性と快適性を向上させることができる。
【００３３】
請求項１１の構成によれば、超信地旋回（その場旋回）の操縦性や快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における車両の他の例の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における車両システムの他の例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第１旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における第２旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における前後加速度目標値補正量と車両速度の目標値との関係を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における走行状態目標値決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における第１旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における第２旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施の形態における車両の構成を示す概略図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。なお、図１において、（ａ）は車両の正面図、（ｂ）は車両の側面図、（ｃ）はジョイスティックの側面図、（ｄ）はジョイスティックの上面図である。
【００３７】
図１において、１０は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部１１、駆動輪１２、支持部１３及び乗員１５が搭乗する搭乗部１４を有し、前記車両１０は、車体を前後左右に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。図１（ｂ）に示される例において、車両１０は右方向に前進し、左方向に後退（後進）することができる。
【００３８】
前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ５２によって駆動される。なお、駆動輪１２の回転軸は図１（ｂ）に示す平面に垂直な方向に存在し、駆動輪１２はその回転軸を中心に回転する。また、前記駆動輪１２は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪１２が２つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪１２は個別の駆動モータ５２によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ５２を使用するものとして説明する。
【００３９】
また、車体の一部である本体部１１は、支持部１３によって下方から支持され、駆動輪１２の上方に位置する。そして、本体部１１には、車両１０の運転者である乗員１５が搭乗する搭乗部１４が取り付けられている。
【００４０】
本実施の形態においては、説明の都合上、搭乗部１４には乗員１５が搭乗する例について説明するが、搭乗部１４には必ずしも乗員１５が搭乗している必要はなく、例えば、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部１４に乗員１５が搭乗していなくてもよいし、乗員１５に代えて、貨物等の搭載物が積載されていてもよい。なお、前記搭乗部１４は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、足置き部、座面部、背もたれ部及びヘッドレストを備える。
【００４１】
また、前記車両１０は、車体を左右に傾斜させる車体左右傾斜機構としてのリンク機構６０を有し、旋回時には、図１（ａ）に示されるように、左右の駆動輪１２の路面に対する角度、すなわち、キャンバー角を変化させるとともに、搭乗部１４及び本体部１１を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員１５の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両１０は車体を横方向（左右方向）にも傾斜させることができる。
【００４２】
前記リンク機構６０は、左右の駆動輪１２に駆動力を付与する駆動モータ５２を支持するモータ支持部材としても機能する左右の縦リンクユニット６５と、該左右の縦リンクユニット６５の上端同士を連結する上側横リンクユニット６３と、左右の縦リンクユニット６５の下端同士を連結する下側横リンクユニット６４とを有する。また、左右の縦リクユニット６５と上側横リンクユニット６３及び下側横リンクユニット６４とは回転可能に連結されている。さらに、上側横リンクユニット６３の中央及び下側横リンクユニット６４の中央には、上下方向に延在する支持部１３が回転可能に連結されている。
【００４３】
そして、６１は、傾斜用のアクチュエータとしてのリンクモータであって、固定子としての円筒状のボディと、該ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸とを備えるものであり、ボディが上側横リンクユニット６３に固定され、回転軸が支持部１３に固定されている。なお、前記ボディが支持部１３に固定され、回転軸が上側横リンクユニット６３に固定されていてもよい。そして、リンクモータ６１を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、上側横リンクユニット６３に対して支持部１３が回転し、リンク機構６０が屈伸する。なお、前記リンクモータ６１の回転軸は、支持部１３と上側横リンクユニット６３との連結部分の回転軸と同軸になっている。これにより、リンク機構６０を屈伸させて本体部１１を傾斜させることが可能となる。
【００４４】
前記搭乗部１４の脇（わき）には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック３１を備える入力装置３０が配設されている。乗員１５は、操縦装置であるジョイスティック３１を操作することによって、車両１０を操縦する、すなわち、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。
【００４５】
図１（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、ジョイスティック３１は、基部３１ａ、該基部３１ａに傾動可能に取り付けられ、前後及び左右に傾斜させることで入力する手段である第１入力手段としてのレバー３１ｂ、及び、該レバー３１ｂの基準軸周りに所定の角度範囲内で自由に回転させることができ、回転させることで入力する手段である第２入力手段としての回転部３１ｃを備える。
【００４６】
そして、操縦者としての乗員１５は、レバー３１ｂを、図１（ｃ）及び（ｄ）において矢印で示されるように、前後及び左右に傾斜させることで走行指令を入力する。すると、ジョイスティック３１は、レバー３１ｂの前後（ｘ軸方向）及び左右（ｙ軸方向）の傾斜量に相当する状態量を計測し、その計測値を操縦者の入力した前後操作量及び左右操作量として、図２に示される主制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２１に送信する。
【００４７】
なお、本実施の形態における以降の説明は、搭乗部１４の座面が水平であるときに、駆動輪１２の回転軸に垂直な方向にｘ軸、平行な方向にｙ軸、鉛直上向きにｚ軸を採る座標系に基づくものとする。
【００４８】
また、乗員１５は、回転部３１ｃを、図１（ｃ）及び（ｄ）において矢印で示されるように、レバー３１ｂの基準軸周りに回転させることで走行指令を入力する。すると、ジョイスティック３１は、回転部３１ｃの回転角（レバー３１ｂの基準軸周り）に相当する状態量を計測し、その計測値を操縦者の入力した回転操作量として、主制御ＥＣＵ２１に送信する。
【００４９】
このように、ジョイスティック３１が備える２つの入力手段を活用することにより、操縦装置を追加することなく、操縦者の多様な操縦意図の入力を可能とし、より直感的に自由に操ることができる車両１０を実現できる。
【００５０】
なお、前記レバー３１ｂは、基部３１ａに対して傾動可能なものでなく、並進可能なものであってもよい。すなわち、前後に傾斜させず、前後に移動させることで走行指令を入力するものであってもよい。また、図１（ｃ）及び（ｄ）に示される例において、回転部３１ｃは、レバー３１ｂの上端にレバー３１ｂに対して回転可能に取り付けられているが、レバー３１ｂ全体の周囲を覆うようにレバー３１ｂに対して回転可能に取り付けられていてもよいし、レバー３１ｂと別個に基部３１ａに回転可能に取り付けられていてもよいし、レバー３１ｂ自体が基準軸周りに回転することによって回転部３１ｃとして機能してもよい。さらに、車両１０がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック３１が図示されないリモートコントローラに配設され、レバー３１ｂ及び回転部３１ｃの操作量は、リモートコントローラから、有線又は無線によって車両１０に配設される受信装置に送信される。この場合、ジョイスティック３１の操縦者は乗員１５以外の者である。
【００５１】
また、レバー３１ｂ及び回転部３１ｃは、それぞれ、図示されない中立状態復帰用のばね部材によって付勢され、操縦者が手を放して解放すると、自動的に零入力に相当する中立状態に復帰する。これにより、操縦者の不測の事態等により、操縦操作の継続が不可能になった場合でも、車両１０の適切な制御が可能となる。
【００５２】
車両システムは、図２に示されるように、車両制御装置としての制御ＥＣＵ２０を有し、該制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及びリンク制御ＥＣＵ２３を備える。前記制御ＥＣＵ２０並びに主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及びリンク制御ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両１０の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部１１に配設されるが、支持部１３や搭乗部１４に配設されていてもよい。また、前記主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及びリンク制御ＥＣＵ２３は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
【００５３】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、駆動輪センサ５１及び駆動モータ５２とともに、駆動輪１２の動作を制御する駆動輪制御システム５０の一部として機能する。前記駆動輪センサ５１は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角及び／又は回転角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、該駆動輪制御ＥＣＵ２２は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ５２に供給する。そして、該駆動モータ５２は、入力電圧に従って駆動輪１２に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。
【００５４】
また、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、車体傾斜センサ４１、駆動モータ５２及びリンクモータ６１とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム４０の一部として機能する。前記車体傾斜センサ４１は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び／又は傾斜角速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。そして、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信する。また、前記主制御ＥＣＵ２１は、リンクトルク指令値をリンク制御ＥＣＵ２３に送信し、該リンク制御ＥＣＵ２３は、受信したリンクトルク指令値に相当する入力電圧をリンクモータ６１に供給する。そして、該リンクモータ６１は、入力電圧に従ってリンク機構６０に駆動トルクを付与し、これにより、傾斜用のアクチュエータとして機能する。
【００５５】
なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ４１として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と車体傾斜角速度とを決定してもよい。
【００５６】
また、主制御ＥＣＵ２１には、入力装置３０のジョイスティック３１から走行指令として、レバー３１ｂ及び回転部３１ｃの操作量が入力される。そして、前記主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、リンクトルク指令値をリンク制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００５７】
主制御ＥＣＵ２１は、操作量を最大操作量で正規化した入力率を入力量として扱う。レバー３１ｂの前後入力量については、レバー３１ｂの前方への傾斜又は移動、すなわち、前方への入力を正の値で表し、レバー３１ｂの後方への傾斜又は移動、すなわち、後方への入力を負の値で表す。そして、前方への最大入力量を１、後方への最大入力量を−１として表す。
【００５８】
また、レバー３１ｂの左右入力量については、車両１０の後方から見て、レバー３１ｂの左方への傾斜又は移動、すなわち、左方への入力を正の値で表し、レバー３１ｂの右方への傾斜又は移動、すなわち、右方への入力を負の値で表す。そして、左方への最大入力量を１、右方への最大入力量を−１として表す。
【００５９】
さらに、回転部３１ｃの回転入力量については、車両１０の上方から見て、回転部３１ｃの反時計回り方向への回転、すなわち、反時計回り方向への入力を正の値で表し、回転部３１ｃの時計回り方向への回転、すなわち、時計回り方向への入力を負の値で表す。そして、反時計回り方向への最大入力量を１、時計回り方向への最大入力量を−１として表す。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、操縦者の直感的な操縦を簡易な装置で実現するために、回転部３１ｃを備えるジョイスティック３１を用いているが、他の操縦装置を用いてもよい。例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドル等を備え、各々の操作量を操縦者の操縦意図として、前後加減速や旋回の程度を決定してもよい。
【００６１】
そして、車両システムは、レバー３１ｂの入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、車両速度に応じてヨーレート及び左右加速度の少なくとも一方を補正し、補正したヨーレート及び左右加速度で旋回する。
【００６２】
次に、本実施の形態における車両１０の他の例について説明する。
【００６３】
図３は本発明の第１の実施の形態における車両の他の例の構成を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両システムの他の例の構成を示すブロック図である。なお、図３において、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は車体を傾斜させた状態の背面図である。
【００６４】
本実施の形態における車両１０は、３輪以上の車輪を有するものであってもよい。つまり、前記車両１０は、例えば、前輪が１輪であり後輪が２輪である３輪車、前輪が２輪であり後輪が１輪である３輪車、前輪及び後輪が２輪である４輪車等であるが、３輪以上の車輪を有するものであれば、いかなる種類のものであってもよい。
【００６５】
ここでは、説明の都合上、図３に示されるように、前記車両１０が、車体の前方に配設され、操舵（だ）輪として機能する１つの前輪である車輪１２Ｆと、車体の後方に配設され、駆動輪１２として機能する左右２つの後輪である車輪１２Ｌ及び１２Ｒとを有する３輪車である例についてのみ説明する。
【００６６】
図３に示される例の車両１０は、図３（ｃ）に示されるように、リンク機構７２によって左右の車輪１２Ｌ及び１２Ｒのキャンバー角を変化させるとともに、搭乗部１４及び本体部１１を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、つまり、車体を横方向（左右方向）に傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員１５の快適性の確保とを図ることができるようになっている。前記リンク機構７２については、図１に示される例の車両１０が有するリンク機構６０と同様の構成を備えるものなので、その説明を省略する。なお、倒立振り子の姿勢制御のような姿勢制御は行わないものとする。すなわち、前後方向の姿勢制御は行わないものとする。
【００６７】
また、図３に示される例の車両１０において、車輪１２Ｆは、サスペンション装置（懸架装置）の一部である前輪フォーク１７を介して本体部１１に接続されている。前記サスペンション装置は、例えば、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている前輪用のサスペンション装置と同様の装置であり、前記前輪フォーク１７は、例えば、スプリングを内蔵したテレスコピックタイプのフォークである。そして、一般的なオートバイ、自転車等の場合と同様に、操舵輪としての車輪１２Ｆは舵角を変化させ、これにより、車両１０の進行方向が変化する。
【００６８】
具体的には、図３に示されるように、本体部１１の前端上方に操舵部１８が配設され、該操舵部１８によって前輪フォーク１７の回転軸が回転可能に支持されている。また、前記操舵部１８は、操舵用アクチュエータとしてのステアリングアクチュエータ７１と、操舵量検出器としての操舵角センサ３２とを備える。前記ステアリングアクチュエータ７１は、ジョイスティック３１から走行指令に応じて前記前輪フォーク１７の回転軸を回転させ、操舵輪としての車輪１２Ｆは舵角を変化させる。つまり、車両１０の操舵は、いわゆるバイワイヤによって行われる。また、操舵角センサ３２は、前記前輪フォーク１７の回転軸の角度変化を検出することによって車輪１２Ｆの舵角、すなわち、操舵装置の操舵量を検出することができる。
【００６９】
なお、図３に示される例の車両１０は、図４に示されるような車両システムを有する。ここで、制御ＥＣＵ２０は、操舵制御ＥＣＵ２４を更に有する。そして、主制御ＥＣＵ２１は、ジョイスティック３１から走行指令に応じて操舵指令値を操舵制御ＥＣＵ２４に送信し、該操舵制御ＥＣＵ２４は、受信した操舵指令値に相当する入力電圧をステアリングアクチュエータ７１に供給する。そして、操舵角センサ３２の検出した舵角は、主制御ＥＣＵ２１に送信される。
【００７０】
また、車体制御システム４０は、横加速度センサ４２を備える。該横加速度センサ４２は、一般的な加速度センサ、ジャイロセンサ等から成るセンサであって、車両１０の横加速度を検出する。
【００７１】
なお、図３に示される例の車両１０におけるその他の点の構成については、図１に示される例の車両１０と同様であるので、その説明を省略する。
【００７２】
次に、前記構成の車両１０の動作について詳細に説明する。まず、走行及び姿勢制御処理について説明する。
【００７３】
図５は本発明の第１の実施の形態における走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。
【００７４】
本実施の形態においては、状態量、パラメータ等を次のような記号によって表す。
θWR：右駆動輪回転角〔ｒａｄ〕
θWL：左駆動輪回転角〔ｒａｄ〕
θW ：平均駆動輪回転角〔ｒａｄ〕；θW ＝（θWR＋θWL）／２
ΔθW ：駆動輪回転角左右差〔ｒａｄ〕；ΔθW ＝θWR−θWL
θ1 ：車体傾斜ピッチ角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
Ψ：車体ヨー角〔ｒａｄ〕
φ1 ：車体傾斜ロール角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
τL ：リンクトルク〔Ｎｍ〕
τWR：右駆動トルク〔Ｎｍ〕
τWL：左駆動トルク〔Ｎｍ〕
τW ：総駆動トルク〔Ｎｍ〕；τW ＝τWR＋τWL
ΔτW ：駆動トルク左右差〔Ｎｍ〕；ΔτW ＝τWR−τWL
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
Ｄ：２輪間距離〔ｍ〕
ｍ1 ：車体質量（搭乗部を含む）〔ｋｇ〕
ｍW ：駆動輪質量（２輪合計）〔ｋｇ〕
ｌ1 ：車体重心距離（車軸から）〔ｍ〕
ＩW ：駆動輪慣性モーメント（２輪合計）〔ｋｇｍ2 〕
α：車両加速度〔ｍ／ｓ2 〕
Ｖ：車両速度〔ｍ／ｓ〕
走行及び姿勢制御処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、センサから各状態量を取得する（ステップＳ１）。具体的には、駆動輪センサ５１から左右の駆動輪回転角又は回転角速度を取得し、車体傾斜センサ４１から車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度及び車体傾斜ロール角又はロール角速度を取得する。
【００７５】
なお、図３に示される例の車両１０においては、車体の前後方向の姿勢制御を行わないので、車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度の取得は不要である。
【００７６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの状態量を算出する（ステップＳ２）。この場合、取得した状態量を時間微分又は時間積分することによって、残りの状態量を算出する。例えば、取得した状態量が駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角である場合には、これらを時間微分することによって、回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度を得ることができる。また、例えば、取得した状態量が回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度である場合には、これらを時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角を得ることができる。
【００７７】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、操縦者の操縦操作量を取得する（ステップＳ３）。この場合、操縦者が、車両１０の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック３１の操作量を取得する。
【００７８】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、走行状態目標値決定処理を実行し（ステップＳ４）、取得したジョイスティック３１の操作量等に基づいて、車両１０の走行状態目標値、例えば、車両速度、前後加速度、左右加速度、ヨーレート（ヨー角速度）等の目標値を決定する。
【００７９】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、走行状態目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ５）。具体的には、下記の式によって平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する。
【００８０】
【数１】
2010263767.tif 000003
【００８１】
なお、本実施の形態における説明において、上付き添字＊は目標値であることを表し、記号上の１ドットは１階時間微分した値、すなわち、速度であることを表し、記号上の２ドットは２階時間微分した値、すなわち、加速度であることを表すものとする。
【００８２】
また、下記の式によって駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。
【００８３】
【数２】
2010263767.tif 000004
【００８４】
このように、走行状態目標値に相当する駆動輪回転角速度の目標値を決定する。つまり、車両速度の目標値から、平均駆動輪回転角速度の目標値を決定し、ヨーレートの目標値から、駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。
【００８５】
なお、本実施の形態においては、駆動輪接地点と路面との間に滑りが存在しないという仮定の下で、車両速度やヨーレートを駆動輪１２の回転角速度に換算しているが、滑りを考慮して駆動輪回転角速度の目標値を決定してもよい。また、車両速度やヨーレート自体をフィードバックして制御してもよい。
【００８６】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ６）。具体的には、車両加速度の目標値と車体パラメータとから、下記の式によって車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する。
【００８７】
【数３】
2010263767.tif 000005
【００８８】
なお、図３に示される例の車両１０においては、前後方向の姿勢制御を行わないので、車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する必要はない。そして、下記の式によって車体傾斜ロール角の目標値を決定する。
【００８９】
【数４】
2010263767.tif 000006
【００９０】
なお、本実施の形態における説明において、下付き文字のＸは前後（ｘ軸方向）であることを表し、下付き文字のＹは左右（ｙ軸方向）であることを表すものとする。
【００９１】
このように、車両加速度の目標値に応じて車体傾斜角の目標値を決定する。つまり、車体傾斜ピッチ角については、前後の車体姿勢と走行状態に関する倒立振り子の力学的構造を考慮して、前後加速度で与えられる走行目標を達成できる車体姿勢を目標値として与える。また、車体傾斜ロール角については、接地荷重中心が２つの駆動輪１２の接地点間である安定領域に存在する範囲で、自由に目標姿勢を設定できるが、本実施の形態では乗員１５の負荷が最も少ない姿勢を目標値として与える。
【００９２】
なお、車体傾斜ロール角の目標値として他の値を与えてもよい。例えば、目標左右加速度の絶対値が所定の閾値よりも小さい場合には目標車体傾斜ロール角を零として、小さな左右加速度に対しては直立姿勢を維持させてもよい。
【００９３】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ７）。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。
【００９４】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する（ステップＳ８）。具体的には、下記の式によって、フィードフォワード出力として、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FF、駆動トルク左右差のフィードフォワード量ΔτW,FF及びリンクトルクのフィードフォワード量τL,FFを決定する。
【００９５】
【数５】
2010263767.tif 000007
【００９６】
このように、目標とする走行状態や車体姿勢を実現するのに必要なアクチュエータ出力を力学モデルより予測し、その分をフィードフォワード的に付加することで、車両１０の走行及び姿勢制御を高精度に実行する。つまり、前後方向の走行目標を達成できるように、車両前後加減速目標値に応じた駆動トルクを付加する。また、左右方向の車体姿勢目標を達成できるように、車体傾斜ロール角目標値に応じた駆動トルクを付加する。なお、車体に作用する遠心力（左右加速度）の影響を考慮する。
【００９７】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、各アクチュエータのフィードバック出力を決定する（ステップＳ９）。具体的には、下記の式によって、フィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。
【００９８】
【数６】
2010263767.tif 000008
【００９９】
このように、状態フィードバック制御により、実際の状態を目標とする状態に近付けるようにフィードバック出力を与える。なお、各フィードバックゲインＫ**の値は、例えば、最適レギュレータの値を予め設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3、Ｋd2及びＫL1を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。なお、図３に示される例の車両１０においては、前後方向の姿勢制御を行わないので、総駆動トルクのフィードバック量τW,FBの項、及び、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FBの項は不要である。すなわち、リンクトルクのフィードバック量τL,FBのみを決定する。
【０１００】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与えて（ステップＳ１０）、走行及び姿勢制御処理を終了する。具体的には、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２及びリンク制御ＥＣＵ２３に、下記の式によって決定される指令値として、右駆動トルク指令値τWR、左駆動トルク指令値τWL、総駆動トルク指令値τW 、駆動トルク左右差指令値ΔτW 及びリンクトルク指令値τL を与える。
【０１０１】
【数７】
2010263767.tif 000009
【０１０２】
このように、フィードフォワード出力とフィードバック出力の和を指令値として与える。また、平均駆動トルクと駆動トルク左右差が要求する値になるように、右駆動トルクと左駆動トルクの指令値を与える。なお、図３に示される例の車両１０においては、前後方向の姿勢制御を行わないので、総駆動トルクのフィードバック量τW,FBの項、及び、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FBの項は不要であり、削除される。
【０１０３】
また、走行及び姿勢制御処理は、所定の時間間隔（例えば、１００〔μｓ〕毎）で繰り返し実行される。
【０１０４】
次に、走行状態目標値決定処理について説明する。
【０１０５】
図６は本発明の第１の実施の形態における第１旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における第２旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における前後加速度目標値補正量と車両速度の目標値との関係を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における走行状態目標値決定処理の動作を示すフローチャートである。なお、図６において、（ａ）は第１左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係を示し、（ｂ）は第１ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係を示し、図７において、（ａ）は第２左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係を示し、（ｂ）は第２ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係を示す。
【０１０６】
走行状態目標値決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、車両速度目標値を決定する（ステップＳ４−１）。具体的には、車両加速度の目標値を時間積分して車両速度の目標値Ｖ* を決定する。この場合、車両加速度の目標値には、１つ前の制御ステップにおいて決定された値を用いる。
【０１０７】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、第１旋回走行目標値を決定する（ステップＳ４−２）。具体的には、操縦装置であるジョイスティック３１の左右操作量、すなわち、第１入力手段であるレバー３１ｂの左右入力量と車両速度の目標値とから、下記の式によって第１左右加速度目標値を決定する。
【０１０８】
【数８】
2010263767.tif 000010
【０１０９】
そして、第１左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係は、図６（ａ）に示されるようになる。なお、図６（ａ）のグラフは、レバー３１ｂの左右入力量が正の値である場合を表しており、レバー３１ｂの左右入力量が負の値である場合には、図６（ａ）のグラフを横軸（Ｖ* 軸）に対して対称移動させたグラフになる。
【０１１０】
また、レバー３１ｂの左右入力量と車両速度の目標値とから、下記の式によって第１ヨーレート目標値を決定する。
【０１１１】
【数９】
2010263767.tif 000011
【０１１２】
そして、第１ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係は、図６（ｂ）に示されるようになる。なお、図６（ｂ）のグラフは、図６（ａ）のグラフと同様に、レバー３１ｂの左右入力量が正の値である場合を表しており、レバー３１ｂの左右入力量が負の値である場合には、図６（ｂ）のグラフを横軸に対して対称移動させたグラフになる。また、図６（ａ）及び（ｂ）のグラフは、所定の入力量を与えた場合を示している。
【０１１３】
このように、本実施の形態においては、操縦装置の左右入力量と車両速度の目標値によって、旋回走行の目標値を決定する。この場合、車両速度の目標値に応じて、操縦装置の左右入力率を左右加速度又はヨーレートのいずれか一方に対応させる。
【０１１４】
具体的には、車両速度の目標値が所定の閾値（図６に示される例において、第２速度閾値）以上である場合、操縦装置の左右入力率に比例した値を左右加速度の目標値とし、車両速度と左右加速度の目標値に相当するヨーレートの値をその目標値とする。また、車両速度の目標値が前記閾値未満である場合、操縦装置の左右入力率に比例した値をヨーレートの目標値とし、車両速度とヨーレートの目標値に相当する左右加速度の値をその目標値とする。このように、高速走行時には左右加速度を、低速走行時にはヨーレートを、それぞれ、旋回走行状態の程度として認識する傾向が強い人間の特性に適した方を用いることで、操縦性や操縦感を向上させる。
【０１１５】
また、操縦装置の左右入力率に応じて決定された左右加速度とヨーレートの目標値を各々の基準値として、左右加速度の基準値と、ヨーレートの基準値を車両速度の目標値によって左右加速度に換算した値とを比較して、より小さい方を左右加速度の目標値とし、ヨーレートの基準値と、左右加速度の基準値を車両速度の目標値によってヨーレートに換算した値とを比較して、より小さい方をヨーレートの目標値とする。このように、左右加速度を基準とする操縦特性とヨーレートを基準とする操縦特性との間の切替を適切かつ滑らかに行うことで、操縦性や快適性をより向上させることができる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態において、操縦装置であるジョイスティック３１は、第１入力手段としてのレバー３１ｂを備え、該レバー３１ｂの左右入力方向と左右加速度の方向が一致するように目標値を決定する。そして、同じレバー３１ｂの入力方向に対して、車両１０の前進時と後進時とで、目標とするヨーレートの正負を反転させる。このように、レバー３１ｂの並進方向を車両１０の並進方向と対応させることで、より直感的な操縦を可能とする。
【０１１７】
さらに、車両速度の目標値が所定の閾値（図６に示される例において、第１速度閾値）未満である場合、車両速度に応じて旋回走行目標値を制限する。なお、車両速度の目標値が零であるときに旋回走行目標値が共に零になるように、車両速度に応じて制限する。これにより、前後進行方向を連続的に切り替えることが可能な車両１０において、進行方向の切替時における車両１０の回転方向及びヨーレートの急激な変化を防ぎ、操縦を容易にするのとともに、車両速度に不相応な車両回転速度が発生することによる操縦者の違和感や車両１０周辺の他者に与える違和感や誤認識を防ぎ、より安全で快適に使用できる車両１０を実現する。
【０１１８】
なお、本実施の形態においては、操縦装置の入力量を左右加速度又はヨーレートのいずれかに対応させるかを決定する第２速度閾値を左右加速度目標値とヨーレート目標値の最大値に基づいて設定しているが、第２速度閾値の設定値に応じて、他の最大値を設定してもよい。例えば、人間の感受特性に適切な閾値を第２速度閾値とし、また、車体姿勢の安定限界に応じて左右加速度目標値の最大値を決定し、決定した両値からヨーレート目標値の最大値を設定してもよい。これにより、更に操縦性や操縦感のよい車両１０を実現できる。
【０１１９】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、第２旋回走行目標値を決定する（ステップＳ４−３）。具体的には、操縦装置であるジョイスティック３１の回転操作量、すなわち、第２入力手段である回転部３１ｃの回転入力量と車両速度の目標値とから、下記の式によって第２左右加速度目標値を決定する。
【０１２０】
【数１０】
2010263767.tif 000012
【０１２１】
そして、第２左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係は、図７（ａ）に示されるようになる。なお、図７（ａ）のグラフは、回転部３１ｃの回転入力量が正の値である場合を表しており、回転部３１ｃの回転入力量が負の値である場合には、図７（ａ）のグラフを横軸（Ｖ* 軸）に対して対称移動させたグラフになる。
【０１２２】
また、回転部３１ｃの回転入力量と車両速度の目標値とから、下記の式によって第２ヨーレート目標値を決定する。
【０１２３】
【数１１】
2010263767.tif 000013
【０１２４】
そして、第２ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係は、図７（ｂ）に示されるようになる。なお、図７（ｂ）のグラフは、図７（ａ）のグラフと同様に、回転部３１ｃの回転入力量が正の値である場合を表しており、回転部３１ｃの回転入力量が負の値である場合には、図７（ｂ）のグラフを横軸に対して対称移動させたグラフになる。また、図７（ａ）及び（ｂ）のグラフは、所定の入力量を与えた場合を示している。
【０１２５】
このように、本実施の形態においては、操縦装置の回転入力量と車両速度の目標値によって、旋回走行の目標値を決定する。そして、車両速度の目標値が所定の閾値（図７に示される例において、第３速度閾値）未満である場合、操縦装置の回転入力率をヨーレートに対応させる。
【０１２６】
つまり、第１入力手段であるレバー３１ｂによる旋回走行指令に対して、低速走行時のヨーレート目標値を制限する一方で、第２入力手段である回転部３１ｃによる旋回走行指令に対して、低速走行時のヨーレート目標値を許可する。このように、旋回走行の意図を指令する第１入力手段とは別に、車体方向転換の意図を指令する第２入力手段を具備することで、車体方向転換を指令する操縦者の操縦方法及び制御に必要な意図の識別を容易にし、操縦自由度や操縦性の高い車両１０を実現する。
【０１２７】
また、回転入力率に比例した値をヨーレートの目標値とし、車両速度とヨーレートの目標値に相当する左右加速度の値をその目標値とする。これにより、車体方向の転換速度を定量的に指令することを可能とし、より操縦性の高い車両１０を実現する。
【０１２８】
さらに、本実施の形態においては、第２入力手段としての回転部３１ｃを備え、該回転部３１ｃの回転入力方向とヨーレートの方向が一致するように目標値を決定する。そして、同じ回転部３１ｃの入力方向に対して、車両１０の前進時と後進時とで、目標とする左右加速度の正負を反転させる。このように、第１入力手段による旋回指令時の課題である、車両１０の前後進行方向の切替時に車両１０の回転方向及びヨーレートが急激に変化する現象を回避すると共に、回転部３１ｃの回転方向を車両１０の回転方向と対応させることで、より直感的な操縦を可能とする。
【０１２９】
さらに、車両速度の目標値が前記閾値以上である場合、車両速度に応じて旋回走行目標値を制限する。この場合、車両速度の目標値が所定の閾値（図７に示される例において、第４速度閾値）以上のときに旋回走行目標値が共に零になるように、車両速度に応じて制限する。これにより、操縦者が旋回走行の指令時と車体方向転換の指令時で適切な入力手段を選択することを促し、操縦意図の識別を容易にするのと共に、第２入力手段からの旋回走行指令入力と車両１０の制動指令入力を同時に操作できない操縦装置を用いる場合において、高速走行時からの緊急の車両制動指令が遅れるような操縦方法である第２入力手段による旋回走行指令入力を禁止し、より安全で快適に使用できる車両１０を実現する。
【０１３０】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、旋回走行目標値を決定する（ステップＳ４−４）。具体的には、第１旋回走行目標値と第２旋回走行目標値とから決定する。まず、操縦装置の左右入力量に応じて決定される第１左右加速度目標値と操縦装置の回転入力量に応じて決定される第２左右加速度目標値とから、下記の式によって左右加速度目標値を決定する。
【０１３１】
【数１２】
2010263767.tif 000014
【０１３２】
また、操縦装置の左右入力量に応じて決定される第１ヨーレート目標値と操縦装置の回転入力量に応じて決定される第２ヨーレート目標値とから、下記の式によってヨーレート目標値を決定する。
【０１３３】
【数１３】
2010263767.tif 000015
【０１３４】
このように、本実施の形態においては、操縦装置の入力量に応じて決定された旋回走行目標値に基づいて、実際の制御での目標値を決定する。具体的には、第１入力手段であるレバー３１ｂの左右入力量及び車両速度目標値によって決定された第１左右加速度目標値と、第２入力手段である回転部３１ｃの回転入力量及び車両速度目標値によって決定された第２左右加速度目標値との和を左右加速度目標値とする。また、第１入力手段であるレバー３１ｂの左右入力量及び車両速度目標値によって決定された第１ヨーレート目標値と、第２入力手段である回転部３１ｃの回転入力量及び車両速度目標値によって決定された第２ヨーレート目標値との和をヨーレート目標値とする。このように、レバー３１ｂと回転部３１ｃの操作入力による操縦者の操縦意図を総合的に把握し、それに適合した旋回走行目標値を設定することで、操縦性及び操縦自由度の高い車両１０を実現できる。
【０１３５】
なお、本実施の形態においては、左右加速度及びヨーレートの目標値を設定しているが、いずれか一方のみの目標値を旋回走行目標値として設定してもよい。例えば、ヨーレートの目標値のみを旋回目標として決定してもよい。また、左右加速度が必要な場合にはヨーレートの目標値と車両速度の目標値から左右加速度を求めてもよい。さらに、旋回半径、曲率等の他の状態量によって旋回走行目標値を設定してもよい。これらの状態量は、上記の左右加速度やヨーレートから所定の関係式によって容易に決定される。
【０１３６】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、前後走行の目標値を決定して（ステップＳ４−５）、走行状態目標値決定処理を終了する。具体的には、操縦装置の前後入力量と回転入力量とから、下記の式によって前後加速度目標値を決定する。
【０１３７】
【数１４】
2010263767.tif 000016
【０１３８】
そして、前後加速度目標値補正量と車両速度の目標値との関係は、図８に示されるようになる。
【０１３９】
このように、本実施の形態においては、操縦装置の回転入力量と車両速度の目標値とによって、前後加速度の目標値を補正する。この場合、操縦装置の回転入力率に応じて、車両１０の走行速度を低下させるように前後加速度の目標値を補正する。具体的には、第２入力手段による旋回走行指令が許可される車両速度目標値の範囲内において、回転入力率に比例した減速度を前後加速度目標値の補正量とし、操縦装置の前後入力量に応じて決定された前後加速度操縦指令値を補正する。このように、車体方向転換を指令する第２入力手段からの入力に応じて車両速度を低下させることで、理想的な車体方向転換動作である超信地旋回（その場回転）の状態に速やかに誘導すると共に、第２入力手段からの旋回走行指令入力と車両１０の制動指令入力を同時に操作できない操縦装置を用いる場合において、車両１０を自動的に制動させることで、より安全で快適な使用を可能とする。
【０１４０】
また、車両速度目標値が所定の閾値（図８に示される例において、Ｖsh,0）以下である場合、前後加速度目標値補正量を制限する。このように、車両１０の前進と後進の切替に伴う前後加速度補正量の正負の切替を滑らかにすることで、走行状態や車体姿勢の振動を防止し、快適性を向上させる。
【０１４１】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ４−３の第２旋回走行目標値を決定するための式で用いた第３速度閾値及び第４速度閾値と、ステップＳ４−５の前後走行の目標値を決定するための式で用いた第３速度閾値及び第４速度閾値とに同じ値を設定しているが、異なる値を設定してもよい。例えば、ステップＳ４−５の前後走行の目標値を決定するための式で用いた第３速度閾値及び第４速度閾値の方をより大きな値とすることで、回転入力量による旋回走行指令が禁止される車両速度で回転入力量を与えた場合でも、自動的に車両速度が低下した後に、車体方向転換動作に移行させることができる。
【０１４２】
また、本実施の形態においては、前後加速度目標値補正量を回転入力量に比例した値としているが、他の決定方法を用いてもよい。例えば、回転入力量が所定の閾値よりも大きい場合に限り、所定の減速度を与えるようにしてもよい。
【０１４３】
さらに、本実施の形態においては、前後方向の車両加速度を補正しているが、車両速度を補正してもよい。例えば、車体速度の目標値を零とすることで、超信地旋回状態へのより速やかな移行を促してもよい。
【０１４４】
このように、本実施の形態においては、第１入力手段の入力量に応じてヨーレート及び左右加速度を決定し、車両速度に応じてヨーレート又は左右加速度の少なくとも一方を補正し、補正したヨーレート及び／又は左右加速度で旋回する。
【０１４５】
この場合、車両速度に応じて状態量であるヨーレート又は左右加速度の一方を選択し、一方の状態量の値を車両速度によって換算した値を、補正した他方の状態量とする。具体的には、車両速度が所定の閾値以上である場合には左右加速度を選択し、車両速度が所定の閾値未満である場合にはヨーレートを選択する。また、一方の状態量の値の絶対値が、他方の状態量の値を車両速度によって一方の状態量に換算した値である換算値の絶対値よりも小さい場合には一方の状態量を選択し、換算値の絶対値以上である場合には他方の状態量を選択する。
【０１４６】
また、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、第１入力手段の所定の入力量に対するヨーレートの正負を反転する。なお、第１入力手段はレバー３１ｂであり、該レバー３１ｂを駆動輪１２の回転軸と平行な方向に傾斜又は移動させて入力する。
【０１４７】
さらに、車両速度が所定の閾値以下であるときに、補正したヨーレートの絶対値を低減する。
【０１４８】
また、本実施の形態においては、第２入力手段を更に備え、第１入力手段の入力量に応じて決定されたヨーレート及び左右加速度と、第２入力手段の入力量に応じて決定されたヨーレート及び左右加速度との和であるヨーレート及び左右加速度で旋回する。
【０１４９】
この場合、第２入力手段の入力量に応じて決定されたヨーレートを車両速度によって左右加速度に換算した値を、第２入力手段に応じて決定された左右加速度に置き換える。
【０１５０】
また、前進走行状態と後進走行状態の遷移状態において、第２入力手段の所定の入力量に対する左右加速度の正負を反転する。なお、第２入力手段は回転部３１ｃであり、該回転部３１ｃを駆動輪１２の回転軸に垂直な直線を回転軸として回転させて入力する。
【０１５１】
さらに、車両速度が所定の閾値以上であるときに、第２入力手段に応じて決定されるヨーレートと左右加速度の値を零とする。
【０１５２】
さらに、第２入力手段の入力量に応じて、車両１０の前後加速度を補正する。具体的には、車両速度が所定の閾値以下であるとき、車両１０の前後加速度を補正する。また、車両１０が減速するように、前後加速度を補正する。
【０１５３】
さらに、ヨーレートと左右加速度の目標値を決定し、それに応じた駆動トルクを左右の駆動輪１２に与える。具体的には、ヨーレートの目標値を駆動輪回転角速度差に換算した値を駆動輪回転角速度差の目標値とし、該目標値と計測値との差に比例した大きさの差動トルクを駆動輪１２に与える。
【０１５４】
さらに、左右加速度に応じた量だけ、駆動輪１２の接地点に対する車体重心の相対位置を移動させる。具体的には、車体左右傾斜機構としてのリンク機構６０を備え、車両加速度に応じた量だけ車体を傾斜させる。
【０１５５】
これにより、本実施の形態においては、操縦者の操作入力量に応じて、適切な旋回走行状態を実現することができる。そして、簡素な操縦装置で、容易かつ直感的に操縦可能な車両１０を提供できる。
【０１５６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１５７】
図１０は本発明の第２の実施の形態における第１旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図、図１１は本発明の第２の実施の形態における第２旋回走行目標値と車両速度の目標値との関係を示す図である。なお、図１０において、（ａ）は第１左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係を示し、（ｂ）は第１ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係を示し、図１１において、（ａ）は第２左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係を示し、（ｂ）は第２ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係を示す。
【０１５８】
前記第１の実施の形態において、ステップＳ４−２で用いた第１旋回走行目標値を決定するための式や、ステップＳ４−３で用いた第２旋回走行目標値を決定するための式は、変化率が不連続な点を含むので、旋回走行時に速度を変化させるとき、操縦者に違和感を与える可能性がある。また、式が複雑であるので、制御に必要な演算処理内容が多く、高価な演算手段を必要とする可能性がある。さらに、任意の定数を含むので、適切なパラメータ値を設定するのに時間を要する。すなわち、前記式は、簡素で、任意定数を含まず、変化率が連続である方が望ましい。
【０１５９】
そこで、本実施の形態においては、第１旋回走行目標値を決定するための式及び第２旋回走行目標値を決定するための式として、簡素で、任意定数を含まず、かつ、変化率が連続である式を使用する。これにより、より操縦性が高く、操作感のよい安価な倒立型の車両１０を提供することができる。
【０１６０】
まず、第１旋回走行目標値を決定するための式について説明する。本実施の形態においては、下記の式によって第１左右加速度目標値を決定する。
【０１６１】
【数１５】
2010263767.tif 000017
【０１６２】
これにより、本実施の形態における第１左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係は、図１０（ａ）に示されるようになる。なお、図１０（ａ）のグラフは、レバー３１ｂの左右入力量が正の値である場合を表しており、レバー３１ｂの左右入力量が負の値である場合には、図１０（ａ）のグラフを横軸（Ｖ* 軸）に対して対称移動させたグラフになる。
【０１６３】
また、下記の式によって第１ヨーレート目標値を決定する。
【０１６４】
【数１６】
2010263767.tif 000018
【０１６５】
これにより、本実施の形態における第１ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係は、図１０（ｂ）に示されるようになる。なお、図１０（ｂ）のグラフは、図１０（ａ）のグラフと同様に、レバー３１ｂの左右入力量が正の値である場合を表しており、レバー３１ｂの左右入力量が負の値である場合には、図１０（ｂ）のグラフを横軸に対して対称移動させたグラフになる。
【０１６６】
次に、第２旋回走行目標値を決定するための式について説明する。本実施の形態においては、下記の式によって第２左右加速度目標値を決定する。
【０１６７】
【数１７】
2010263767.tif 000019
【０１６８】
これにより、本実施の形態における第２左右加速度目標値と車両速度の目標値との関係は、図１１（ａ）に示されるようになる。なお、図１１（ａ）のグラフは、回転部３１ｃの回転入力量が正の値である場合を表しており、回転部３１ｃの回転入力量が負の値である場合には、図１１（ａ）のグラフを横軸（Ｖ* 軸）に対して対称移動させたグラフになる。
【０１６９】
また、下記の式によって第２ヨーレート目標値を決定する。
【０１７０】
【数１８】
2010263767.tif 000020
【０１７１】
これにより、本実施の形態における第２ヨーレート目標値と車両速度の目標値との関係は、図１１（ｂ）に示されるようになる。なお、図１１（ｂ）のグラフは、図１１（ａ）のグラフと同様に、回転部３１ｃの回転入力量が正の値である場合を表しており、回転部３１ｃの回転入力量が負の値である場合には、図１１（ｂ）のグラフを横軸に対して対称移動させたグラフになる。
【０１７２】
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１７３】
このように、本実施の形態においては、簡素で、任意定数を含まず、かつ、変化率が連続である式を使用して、第１旋回走行目標値及び第２旋回走行目標値を決定するので、より操縦性が高く、操作感のよい安価な車両１０を提供することができる。
【０１７４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明は、車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１７６】
１０    車両
１２    駆動輪
１２Ｌ、１２    車輪
１５    乗員
２０    制御ＥＣＵ
３１    ジョイスティック
３１ｂ    レバー
３１ｃ    回転部
【図１】
2010263767.tif 000021
【図２】
2010263767.tif 000022
【図３】
2010263767.tif 000023
【図４】
2010263767.tif 000024
【図５】
2010263767.tif 000025
【図６】
2010263767.tif 000026
【図７】
2010263767.tif 000027
【図８】
2010263767.tif 000028
【図９】
2010263767.tif 000029
【図１０】
2010263767.tif 000030
【図１１】
2010263767.tif 000031