(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪と、
前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、
前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、
目標走行状態を取得する目標取得手段と、
体感加速度を指定する指定手段と、
前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、を具備し、
前記走行制御手段は、
前記取得した目標走行状態と前記指定された体感加速度の程度に応じて、前記駆動輪の駆動トルクと、前記搭乗部を移動させる移動推力を決定する決定手段と、
前記決定手段で決定した駆動トルクを前記駆動輪に与える駆動手段と、
前記決定手段で決定した移動推力を前記搭乗部に与える搭乗部移動手段と、
を有することを特徴とする車両。
【請求項２】
駆動輪と、
前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、
前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、
目標走行状態を取得する目標取得手段と、
バランサと、
前記バランサを移動させるバランサ移動機構と、
前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と、前記バランサ移動機構による前記バランサの移動と、前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、
自車両を操作する操作部材の操作状態から、目標加速度を取得する目標加速度取得手段と、を備え、
前記目標取得手段は、前記目標加速度を目標走行状態として取得し、
前記走行制御手段は、
前記取得した目標加速度が所定の閾値未満の場合、前記車体の傾斜と前記バランサの移動により、
前記取得した目標加速度が所定の閾値以上の場合、当該目標加速度の向きに応じた、前記バランサが移動可能な移動限界位置に固定し、前記車体の傾斜と前記搭乗部の移動により、
前記車体の重心を調整しながら走行を制御する、
ことを特徴とする車両。
【請求項３】
駆動輪と、
前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、
前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、
目標走行状態を取得する目標取得手段と、
前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、
前記搭乗部にかかる重量体を含む前記搭乗部の質量を取得する質量取得手段と、を備え、
前記走行制御手段は、前記質量取得手段によって取得した搭乗部の質量に応じて、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する
ことを特徴とする車両。
【請求項４】
前記走行制御手段は、
前記取得した目標走行状態に応じて、前記駆動輪の駆動トルクと、前記搭乗部を移動させる移動推力を決定する決定手段と、
前記決定手段で決定した駆動トルクを前記駆動輪に与える駆動手段と、
前記決定手段で決定した移動推力を前記搭乗部に与える搭乗部移動手段と、
を有することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、
前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、を備え、
前記走行制御手段は、前記目標走行状態と、前記目標傾斜角、前記目標位置に応じて、前記車体の回動と前記乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両。
【請求項６】
前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、
前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、
前記車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記搭乗部の搭乗部位置を検出する位置検出手段と、を備え、
前記決定手段は、前記傾斜角検出手段により検出した車体の傾斜角と前記目標傾斜角決定手段により決定した車体の目標傾斜角に基づいて前記駆動輪の駆動トルクを決定し、前記位置検出手段により検出した搭乗部位置と前記目標位置決定手段により決定した搭乗部の目標位置に基づいて前記搭乗部の移動推力を決定する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の車両。
【請求項７】
前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、
前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、
前記車体の傾斜角を検出する傾斜検出手段と、
前記搭乗部の搭乗部位置を検出する位置検出手段と、
前記目標傾斜角に基づいて前記駆動輪のフィードフォワード駆動トルクと、前記搭乗部の目標位置に基づいて前記搭乗部のフィードフォワード移動推力と、を決定するフィードフォワード出力決定手段と、
前記目標傾斜角決定手段により決定した目標傾斜角と前記傾斜角検出手段により検出した車体の傾斜角との偏差から前記駆動輪のフィードバック駆動トルクと、前記目標位置決定手段により決定した目標位置と前記傾斜検出手段により検出した搭乗部位置との偏差から前記搭乗部のフィードバック移動推力と、を決定するフィードバック出力決定手段と、を備え、
前記決定手段は、前記フィードフォワード駆動トルクとフィードバック駆動トルクとの和から前記駆動輪の駆動トルクを決定し、前記フィードフォワード移動推力と前記フィードバック移動推力との和から前記搭乗部の移動推力を決定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の車両。
【請求項８】
自車両を操作する操作部材の操作状態から、目標加速度を取得する目標加速度取得手段と、を備え、
前記目標取得手段は、前記目標加速度を目標走行状態として取得する
ことを特徴とする請求項１、請求項３、又は請求項７に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に係り、例えば、倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
倒立振り子の姿勢制御を利用した車両（以下、単に倒立振り子車両という）が注目され、例えば、特許文献１の搬送措置が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１２９４３５公報
【０００３】
この特許文献１提案の搬送装置では、センサ部で筐体のバランス状態および動作状態を検出しながら、制御部が回転体の動作を制御して搬送装置を静止若しくは移動させるようにしている
そして、車体の傾斜角に応じて、カウンタウェイト（バランサ）を移動させることにより、姿勢制御を行うようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の車両では、バランサを前後に動かすことで姿勢制御を行うが、車両の加減速時における具体的な制御方法については開示されていない。
また、加減速時において、車体（被倒立支持部）には、加速度に伴う慣性力と駆動輪の反トルクが作用するので、車体のバランスを保つためには車体の重心を加速度方向に移動させる必要がある。
一般に、バランサの質量は車体に比べて小さく（姿勢制御のために質量を増やせば燃費が低下する）、移動距離も限られているため、バランサ移動による重心移動量は相対的に小さい。このため、高加減速時において車体のバランスを保つためには、バランサを移動させたとしても、更に、車体を大きく傾ける必要がある。一方、加速度に対応するため又は車体傾斜を抑えるために、バランサを大きくした場合、車体に対する質量が大きくなるので、車体の剛性を高める必要が生じてくる。その結果、車両全体の重量増加、車体の大型化を招くとともに燃費が低下するなどの問題が出てくるので現実的ではない。
例えば、バランサを使わない場合、加速度０．４Ｇに対して車体を２０度以上前方に傾ける必要がある。
このような車体傾斜に伴い、急加速や急減速の際には、搭乗者も大きく傾ける必要があり、搭乗者の視界も大きく上下に動くため、乗り心地が悪いという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、乗り心地のよい倒立振り子の姿勢制御を利用した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】
【０００６】
（１）前記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、駆動輪と、前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、目標走行状態を取得する目標取得手段と、体感加速度を指定する指定手段と、前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、を具備し、前記走行制御手段は、前記取得した目標走行状態と前記指定された体感加速度の程度に応じて、前記駆動輪の駆動トルクと、前記搭乗部を移動させる移動推力を決定する決定手段と、前記決定手段で決定した駆動トルクを前記駆動輪に与える駆動手段と、前記決定手段で決定した移動推力を前記搭乗部に与える搭乗部移動手段と、を有することを特徴とする車両を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、駆動輪と、前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、目標走行状態を取得する目標取得手段と、バランサと、前記バランサを移動させるバランサ移動機構と、前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と、前記バランサ移動機構による前記バランサの移動と、前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、自車両を操作する操作部材の操作状態から、目標加速度を取得する目標加速度取得手段と、を備え、前記目標取得手段は、前記目標加速度を目標走行状態として取得し、前記走行制御手段は、前記取得した目標加速度が所定の閾値未満の場合、前記車体の傾斜と前記バランサの移動により、前記取得した目標加速度が所定の閾値以上の場合、当該目標加速度の向きに応じた、前記バランサが移動可能な移動限界位置に固定し、前記車体の傾斜と前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する、ことを特徴とする車両を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、駆動輪と、前記駆動輪の回転軸に回動可能に支持された車体と、前記車体に相対移動可能に配設された搭乗部と、目標走行状態を取得する目標取得手段と、前記目標走行状態に応じて、前記回転軸に対する車体の回動と前記車体に対する前記搭乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御する走行制御手段と、前記搭乗部にかかる重量体を含む前記搭乗部の質量を取得する質量取得手段と、を備え、前記走行制御手段は、前記質量取得手段によって取得した搭乗部の質量に応じて、前記車体の重心を調整しながら走行を制御することを特徴とする車両を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記走行制御手段は、前記取得した目標走行状態に応じて、前記駆動輪の駆動トルクと、前記搭乗部を移動させる移動推力を決定する決定手段と、前記決定手段で決定した駆動トルクを前記駆動輪に与える駆動手段と、前記決定手段で決定した移動推力を前記搭乗部に与える搭乗部移動手段と、を有することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の車両を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、を備え、前記走行制御手段は、前記目標走行状態と、前記目標傾斜角、前記目標位置に応じて、前記車体の回動と前記乗部の移動により、前記車体の重心を調整しながら走行を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の車両を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、前記車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記搭乗部の搭乗部位置を検出する位置検出手段と、を備え、前記決定手段は、前記傾斜角検出手段により検出した車体の傾斜角と前記目標傾斜角決定手段により決定した車体の目標傾斜角に基づいて前記駆動輪の駆動トルクを決定し、前記位置検出手段により検出した搭乗部位置と前記目標位置決定手段により決定した搭乗部の目標位置に基づいて前記搭乗部の移動推力を決定する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の車両を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記目標走行状態に応じて、前記車体の回動による目標傾斜角を決定する目標傾斜角決定手段と、前記目標走行状態と前記目標傾斜角に基づいて、前記搭乗部を移動させる目標位置を決定する目標位置決定手段と、前記車体の傾斜角を検出する傾斜検出手段と、前記搭乗部の搭乗部位置を検出する位置検出手段と、前記目標傾斜角に基づいて前記駆動輪のフィードフォワード駆動トルクと、前記搭乗部の目標位置に基づいて前記搭乗部のフィードフォワード移動推力と、を決定するフィードフォワード出力決定手段と、前記目標傾斜角決定手段により決定した目標傾斜角と前記傾斜角検出手段により検出した車体の傾斜角との偏差から前記駆動輪のフィードバック駆動トルクと、前記目標位置決定手段により決定した目標位置と前記傾斜検出手段により検出した搭乗部位置との偏差から前記搭乗部のフィードバック移動推力と、を決定するフィードバック出力決定手段と、を備え、前記決定手段は、前記フィードフォワード駆動トルクとフィードバック駆動トルクとの和から前記駆動輪の駆動トルクを決定し、前記フィードフォワード移動推力と前記フィードバック移動推力との和から前記搭乗部の移動推力を決定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の車両を提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、自車両を操作する操作部材の操作状態から、目標加速度を取得する目標加速度取得手段と、を備え、前記目標取得手段は、前記目標加速度を目標走行状態として取得することを特徴とする請求項１、請求項３、又は請求項７に記載の車両を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、請求項２、請求項３記載の発明では、車体の傾斜だけでなく、更に搭乗部を移動することにより、車体の重心を調整しながら走行するので、車体の傾斜角を小さく抑えることができ、搭乗者にとって乗り心地のよい車両を提供することができる。
請求項１、請求項４記載の発明では、目標走行状態に応じて、駆動輪の駆動トルクと搭乗部を移動させる移動推力を決定し、駆動トルクを駆動輪に与え、移動推力を搭乗部に与えることで、車体傾斜量と搭乗部位置を最適化することができる。
請求項１記載の発明では、体感加速度を指定可能にすることで、搭乗者の「好み」に合わせて、体感加速度を定量的に調整することができる。
請求項２記載の発明では、自車両を操作する操作部材の操作状態から目標状態としての目標加速度を取得するので、搭乗者の要求する加速要求に対応しつつ、車体の傾斜角を小さく抑えた走行を実現することができる。
また請求項２記載の発明では、回転軸に対する車体の回動と、車体に対する搭乗部の移動に加えて、バランサを移動することにより、車体の重心を調整をより細かく制御することができる。
また請求項２記載の発明では、目標加速度が所定の閾値未満の場合に車体の傾斜とバランサの移動により車体の重心を調整するので、低加速度に対して搭乗部を動かすことなく、かつ、小さな車体傾斜で、搭乗者に適切な加速度を感じさせることができる。
請求項３記載の発明では、搭乗部にかかる重量体を含む搭乗部の質量を取得し、取得した搭乗部の質量に応じて、車体の重心を調整しながら走行を制御するので、目標とする車両運動、車体姿勢に対する定常偏差を極力抑え、適切な制御を行い、姿勢制御の安定性向上、精度向上を実現することができる。
請求項５記載の発明では、車体の目標傾斜角に応じて搭乗部の目標位置と駆動トルクを決定することで、車体傾斜角を一定に保ったままの速度調整が可能となり、搭乗者の乗り心地を優先した目標値決定及び制御を行うことができる。
請求項６記載の発明では、車体の傾斜制御と搭乗部の位置制御を実測値と目標値に基づいて行うので、より正確に車体の重心調整を行うことができる。
請求項７記載の発明では、目標傾斜角と目標位置から、駆動輪と搭乗部のフィードフォワード出力とフィードバック出力との合計出力を与えることにより、各状態量を高精度で制御し、状態量の定常偏差を少なくすることができ、重心を調整しながらの走行を安定的に制御することができる。
請求項８記載の発明では、自車両を操作する操作部材の操作状態から目標状態としての目標加速度を取得するので、搭乗者の要求する加速要求に対応しつつ、車体の傾斜角を小さく抑えた走行を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の車両における好適な実施の形態について、図１から図１４を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
図１は、本実施形態おいて、搭乗部の移動により小さな傾斜角で加速する状態を表したものである。
本実施形態では、搭乗者を含む搭乗部を車両の前後方向に相対的に並進移動させることにより、車体のバランス（倒立状態）を保つ。
すなわち、図１（ａ）に示すように、搭乗者操作に基づく目標走行状態（加速、減速、停止など）に応じた加減速により車体に作用する駆動輪の反トルクと加速度に伴う慣性力とのバランスを保つために、搭乗者を含む搭乗部を加速度方向に並進移動させる。
これにより、加減速度に対する車体の傾斜角を小さくすることができ、快適で安全な倒立型車両を提供することができる。
【０００９】
また、第２実施形態では、目標車体姿勢（車両目標傾斜角、搭乗部位置目標値）の決定において、体感加速度の程度を調節するように、車体傾斜角と搭乗部移動量を決定する。例えば、加速感を強く得たい場合には、車体傾斜を抑えて、搭乗部を動かす。これにより、搭乗者の好みに応じて、加速に対する車体の傾斜と体感加速度を調整することができる。
さらに、第３実施形態では、搭乗部移動機構とバランサ移動機構を利用した倒立型車両の前後方向走行・姿勢制御を行う。
すなわち、目標走行状態に応じて、車体傾斜、搭乗部位置、バランサ位置を制御し、車体のバランスを保ちつつ、目標とする走行状態を実現する。具体的には車両目標加速度が所定値よりも小さい場合には、バランサの移動と車体の傾斜で車体バランスを保つ。一方、車両目標加速度が所定値よりも大きい場合には、バランサを最大に移動した状態で、車体の傾斜と搭乗部の移動とで車体バランスを保つ。
【００１０】
（２）第１実施形態の詳細
図２は、本実施形態における車両について、乗員が乗車して前方に走行している状態の外観構成を例示したものである。
図２に示されるように、車両は、同軸上に配置された２つの駆動輪１１ａ、１１ｂを備えている。
両駆動輪１１ａ、１１ｂは、それぞれ駆動モータ１２ａ、１２ｂで駆動されるようになっている。
なお、車両の駆動輪及び駆動モータについては、同軸上に２つ配置する場合だけでなく、それぞれ１つ、又は３つ以上を配置するようにしてもよい。
【００１１】
駆動輪１１ａ、１１ｂ（両駆動輪１１ａと１１ｂを指す場合には駆動輪１１という。以下他の構成も同様）及び駆動モータ１２の上部には、重量体である荷物や乗員等が搭乗する搭乗部１３（シート）が配置されている。
搭乗部１３は、運転者が座る座面部１３１、背もたれ部１３２、及びヘッドレスト１３３で構成されている。
【００１２】
搭乗部１３は、移動機構６３を介して支持部材１４により支持されている。支持部材１４は駆動モータ１２が収納されている駆動モータ筐体に固定されている。
移動機構６３としては、例えばリニアガイド装置のような低抵抗の線形移動機構を用い、搭乗部駆動モータの駆動トルクにより搭乗部１３と、支持部材１４との相対的な位置を変更するようになっている。
【００１３】
リニアガイド装置は、支持部材１４に固定された案内レールと、搭乗部駆動モータに固定されたスライダと、転動体を備えている。
案内レールには、その左右側面部に２本の軌道溝が長手方向に沿って直線状に形成されている。
スライダの断面はコ字状に形成されており、その対向する二つの側面部内側には、２本の軌道溝が、案内レールの軌道溝と各々対向するように形成されている。
転動体は、前述した軌道溝の間に組み込まれて、案内レールとスライダとの相対的直線運動に伴って軌道溝内を転動するようになっている。
なお、スライダには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝と戻し通路を循環するようになっている。
リニアガイド装置には、リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ（クラッチ）が配設されている。車両が停車している時のように搭乗部の動作が不要であるときには、ブレーキにより、案内レールにスライダを固定することで、案内レールが固定されている支持部材１４と、スライダが固定されている搭乗部１３との相対的位置を保持する。そして、動作が必要であるときには、このブレーキを解除し、支持部材１４側の基準位置と搭乗部１３側の基準位置との距離が所定値となるように制御する。
【００１４】
搭乗部１３の脇には入力装置３０が配置され、入力装置３０にはジョイスティック３１が配置されている。
運転者は、ジョイスティック３１を操作することにより、車両の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の指示を行うようになっている。
本実施形態における入力装置３０は、座面部１３１に固定されているが、有線又は無線で接続されたリモコンにより構成するようにしてもよい。また、肘掛けを設けその上部に入力装置３０を配置するようにしてもよい。
【００１５】
また、本実施形態の車両には、入力装置３０が配置されているが、予め決められた走行指令データに従って自動走行する車両の場合には、入力装置３０に代えて走行指令データ取得部が配設される。走行指令データ取得部は、例えば、半導体メモリ等の各種記憶媒体から走行指令データを取得する読み取り手段、または／及び、無線通信により外部から走行指令データを取得する通信制御手段で構成してもよい。
【００１６】
なお、図２において、搭乗部１３には人が搭乗している場合について示しているが、必ずしも人が運転する車両には限定されず、荷物だけを乗せた状態、あるいは、何も搭載していない状態で、外部からのリモコン操作や走行指令データに従って走行や停止をさせてもよい。
【００１７】
搭乗部１３と駆動輪１１との間には制御ユニット１６が配置されている。
本実施形態において制御ユニット１６は、支持部材１４に取り付けられている。
なお、制御ユニット１６は、搭乗部１３の座面部１３１の下面に取り付けるようにしてもよい。この場合、制御ユニットは移動機構６３によって搭乗部１３と共に前後に移動する。
【００１８】
本実施形態の車両は、その他の装置としてバッテリを備えている。バッテリは支持部材１４に配設されており、駆動モータ１２、搭乗部駆動モータ、制御ＥＣＵ２０等に駆動用及び演算用の電力を供給する。
【００１９】
以下の説明において、駆動輪１１、および、これに固定されて共に回転する部分を「駆動輪」、搭乗者を含む車両全体から駆動輪を除いた部分を「車体」、搭乗部１３、および、これに固定されて共に並進移動する部分（搭乗者を含む）を「搭乗部」とする。
本実施形態において、「搭乗部」は、搭乗部１３、入力装置３０、移動機構６３（リニアガイド）の一部により構成されるが、制御ユニット１６やバッテリを搭乗部１３に配設することで、「搭乗部」に加えてもよい。これにより、「搭乗部」の重量、および、その移動による効果を大きくすることができる。
【００２０】
図３は、第１実施形態における制御システムの構成を表したものである。
制御システムは、走行姿勢制御手段として機能する制御ＥＣＵ（電子制御装置）２０、ジョイスティック３１、車体傾斜センサ４１、駆動輪センサ５１、駆動モータ５２（駆動モータ１２と同じ）、搭乗部センサ６１、搭乗部モータ６２（搭乗部駆動モータ）、その他の装置を備えている。
【００２１】
制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２、搭乗部制御ＥＣＵ２３を備えており、駆動輪制御、車体制御（倒立制御）等により、車両の走行、姿勢制御等の各種制御を行う。
制御ＥＣＵ２０は、本実施形態における走行・姿勢制御処理プログラム等の各種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ、作業領域として使用されるＲＡＭ、外部記憶装置、インターフェイス部等を備えたコンピュータシステムで構成されている。
【００２２】
主制御ＥＣＵ２１には、駆動輪センサ５１、車体傾斜センサ４１、搭乗部センサ６１、及び、入力装置３０としてジョイスティック３１が接続されている。
ジョイスティック３１は、搭乗者の操作に基づく走行指令（操縦操作量）を主制御ＥＣＵ２１に供給する。
ジョイスティック３１は直立した状態を中立位置とし、前後方向に傾斜させることで加減速を指示し、左右に傾斜させることで旋回走行時の横方向加速度を指示する。傾斜角度に応じて、要求加減速度、横方向加速度が大きくなる。
【００２３】
車体傾斜センサ４１は、車体の傾斜角を検出する傾斜検出手段として機能し、駆動輪１１の車軸を回転中心とする車体の前後方向の傾斜状態を検出する。
車体傾斜センサ４１は、加速度を検出する加速度センサと車体傾斜角速度を検出するジャイロセンサを備えている。検出した加速度から車体傾斜角θ1を算出するのと同時に検出した車体傾斜角速度から車体傾斜角θ1を算出することで、その精度を高めるようにしている。なお、いずれか一方のセンサのみを配置し、その検出値から車体傾斜角や角速度を算出するようにしてもよい。
【００２４】
主制御ＥＣＵ２１は、目標とする目標走行状態を取得する目標走行状態取得手段として機能する。更に、取得した目標走行状態に応じて、駆動輪の駆動トルクと搭乗部の移動推力を決定する出力決定手段として機能する。
【００２５】
主制御ＥＣＵ２１は、ジョイスティック３１からの信号に基づく目標走行状態に応じて、目標とする車体傾斜角と、目標とする搭乗部位置を決定する目標姿勢決定手段として機能する。
また、主制御ＥＣＵ２１は、目標走行状態と目標姿勢（目標車体傾斜角と目標搭乗部位置）に応じて、各アクチュエータ（駆動モータ５２と搭乗部モータ６２）のフィードフォワード出力を決定する、フィードフォワード出力決定手段として機能する。
更に、主制御ＥＣＵ２１は、車体傾斜角の目標値と実測値との偏差に応じて駆動モータ５２のフィードバック出力を決定すると共に、搭乗部位置の目標値と実測値との偏差に応じて搭乗部モータ６２のフィードバック出力を決定する、フィードバック出力決定手段として機能する。
【００２６】
主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、駆動モータ５２と共に駆動手段として機能し、更に駆動輪センサ５１を含めて駆動輪制御システム５０を構成する。
駆動輪センサ５１は、駆動輪１１の回転状態である駆動輪回転角（回転角速度）を検出し、主制御ＥＣＵ２１に供給する。本実施形態の駆動輪センサ５１は、レゾルバで構成され、駆動輪回転角を検出する。この駆動輪回転角から回転角速度が計算により算出される。
主制御ＥＣＵ２１は駆動輪制御ＥＣＵ２２に駆動トルク指令値を供給し、駆動輪制御ＥＣＵ２２は駆動モータ５２に駆動トルク指令値に相当する入力電圧（駆動電圧）を供給する。駆動モータ５２は、入力電圧に従って、駆動輪１１に駆動トルクを与える駆動輪アクチュエータとして機能する。
【００２７】
また、主制御ＥＣＵ２１は、搭乗部制御ＥＣＵ２３、搭乗部センサ６１、搭乗部モータ６２と共に搭乗部制御システム６０を構成する。
搭乗部センサ６１は、搭乗部の相対位置を検出する位置検出として機能し、検出した搭乗部位置（移動速度）のデータを主制御ＥＣＵ２１に供給する。本実施形態の搭乗部センサは、エンコーダで構成され、搭乗部位置を検出する。この搭乗部位置の検出値から搭乗部の移動速度が算出される。
主制御ＥＣＵ２１は、搭乗部制御ＥＣＵ２３に搭乗部推力指令値を供給し、搭乗部制御ＥＣＵ２３は搭乗部モータ６２に搭乗部推力指令値に相当する入力電圧（駆動電圧）を供給する。搭乗部モータ６２は、入力電圧に従って、搭乗部１３を並進移動させるための推力を与える搭乗部アクチュエータとして機能する。
【００２８】
次に、以上の通り構成された車両による走行・姿勢制御処理について説明する。
図４は、走行・姿勢制御処理の内容を表したフローチャートである。
まずこの走行・姿勢制御処理による処理全体の概要を説明する。
本実施形態における走行・姿勢制御では、加減速、停止など、目標とする走行状態に応じて、車体傾斜や搭乗部位置を制御し、車体のバランスを保ちつつ、目標とする走行状態を実現する。
【００２９】
主制御ＥＣＵ２１は、初めに、搭乗者の意志に従って、車両をどのように動かすのか、すなわち、車両の走行目標を決定する（ステップ１１０〜ステップ１３０）。
【００３０】
次いで主制御ＥＣＵ２１は、決定した走行目標に対して車体のバランスを保つ（倒立姿勢をとる）ような車体目標姿勢（目標車体傾斜角と目標搭乗部位置）を決定する（ステップ１４０）。
このように、車体傾斜量と搭乗部位置を最適化することにより、車体傾斜を小さくして乗り心地の悪化を防止しつつ、搭乗者に適切な加速感を与えることができる。
【００３１】
そして主制御ＥＣＵ２１は、目標とする車両走行状態と車体姿勢を実現するために必要な駆動モータ５２、搭乗部モータ６２の出力値を決定する。その値に応じて、駆動モータ５２と搭乗部モータ６２の実際の出力を駆動輪制御ＥＣＵ２２と搭乗部制御ＥＣＵ２３で制御する（ステップ１５０〜ステップ２００）。
【００３２】
次に、走行・姿勢制御処理の詳細を説明する。
主制御ＥＣＵ２１は、搭乗者によるジョイスティック３１の操縦操作量（走行指令）を取得する（ステップ１１０）。
そして、主制御ＥＣＵ２１は、取得した操作量に基づいて車両加速度の目標値（車両目標加速度）α*を決定する（ステップ１２０）。例えば、ジョイスティック３１の前後操作量に比例した値を車両目標加速度α*の値とする。
【００３３】
主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両目標加速度α*から、駆動輪角速度の目標値（駆動輪目標角速度）[θω*]を算出する（ステップ１３０）。
なお、記号[ｎ]は、ｎの時間微分を表すものとする。例えば、車両目標加速度α*を時間積分し、所定の駆動輪接地半径で除した値を駆動輪目標角速度[θω*]として算出する。
【００３４】
次に主制御ＥＣＵ２１は、車体傾斜角と搭乗部位置の目標値を決定する（ステップ１４０）。すなわち、ステップ１２０で決定した車両目標加速度α*の大きさに応じた次の数式１〜数式３により車体傾斜角の目標値（目標車体傾斜角）θ1*を決定する。
そして、決定した目標車体傾斜角θ1*に基づき、車両目標加速度α*の大きさに応じた数式４〜数式６により搭乗部位置の目標値（搭乗部目標位置）λS*を決定する。
【００３５】
（数式１）  θ1*＝φ*−βMax＋sin-1（γsinφ*cosβMax）  （α*＜−αMax）
（数式２）  θ1*＝（１−ＣSense）φ*  （−αMax≦α*≦αMax）
（数式３）  θ1*＝φ*＋βMax＋sin-1（γsinφ*cosβMax）  （α*＞αMax）
【００３６】
（数式４）  λS*＝−λS,Max  （α*＜−αMax）
（数式５）  λS*＝ｌ1（ｍ1／ｍS）｛tan（φ*−θ1*）＋γ（sinφ*／cos（φ*−θ1*））｝  （−αMax≦α*≦αMax）
（数式６）  λS*＝λS,Max （α*＞αMax）
【００３７】
数式１〜数式６において、φ*、βMax、γは、次の通りである。
φ*＝tan-1α*
βMax＝tan-1（ｍSλS,Max／ｍ1ｌ1）
γ＝Ｍ〜ＲW／ｍ1ｌ1、Ｍ〜＝ｍ1＋ｍW＋ＩW／ＲW2
【００３８】
α*は車両目標加速度（Ｇ）である。また、λS,Maxは搭乗部移動量最大値で設定値である。
閾値αMaxは、数式５においてλ*＝λS,Maxとしたとき、すなわち、搭乗部を限界まで動かしたときの車両目標加速度α*である。この閾値αMaxは、既定値であるが、解析的に求めることが出来ないため、繰り返し計算や近似式等を用いることで決定する。
【００３９】
図５は、数式１〜数式６で与えられる車両目標加速度α*（横軸）と目標車体傾斜角θ1*および搭乗部目標位置λS*の関係を図示したものである。
車両目標加速度α*が閾値±αMaxの間にある場合（−αMax≦α*≦αMax）、目標車体傾斜角θ1*は数式２により決定し、搭乗部目標位置λS*は数式５により決定する。
これにより、−αMax≦α*≦αMaxの範囲では、車体をθ1*に傾けながら、搭乗部もλS*に動かすことにより、車体のバランスを保ちつつ、搭乗者に適切な加速度を感じさせることができる。
【００４０】
このように、閾値±αMaxの範囲内において、車両目標加速度α*の実現に必要な重心位置の移動を、車体傾斜と搭乗部移動の両者により行うが、その重心移動の分担を決定するのが、数式２と数式５における搭乗者加速度感受係数ＣSenseである。ＣSenseの値は０≦ＣSense≦１であり、予め設定しておく。
ある車両目標加速度α*に対して、設定値ＣSenseの値を大きくすると、目標車体傾斜角θ1*は大きくなり（数式２）、搭乗部目標位置λS*は小さくなる（数式５）。
【００４１】
ＣSenseは、搭乗者が加速度を感じる程度に相当する。
すなわち、ＣSense＝１とすると、目標車体傾斜角θ1*＝０（数式２）となり、車体を全く傾けないため、搭乗者は車両の加減速による慣性力をそのまま感じる。
一方、ＣSense＝０とすると、θ1*＝φ*＝tan-1α*となり、車体を平衡傾斜角（重力と慣性力の合力の角度）まで傾けるため、搭乗者は慣性力を感じない（ただし、搭乗者にとって下向きの力は増加する）。
【００４２】
本実施形態では、搭乗者に最適な加速度を感じさせる値として、ＣSense＝ｐが予め設定される。
例えば、ＣSense＝１とした場合、車両目標加速度α*の実現に必要な重心位置の移動の全てを搭乗部１３の移動で実現することになり、車体を直立状態に維持するように制御しながら走行する。
【００４３】
搭乗部移動量が限界±λS,Maxに達したとき、すなわち、車両目標加速度α*＜−αMax、又は、α*＞αMaxの場合、図５に示すように、車体をより大きく傾けてバランスを保つことになる（数式１、３）。
なお、搭乗部移動量に余裕のある場合には、車体傾斜角の方を制限してもよい。
【００４４】
（目標車体傾斜角θ1*と搭乗部目標位置λS*の決定の変形例）
上記実施形態の説明では、車両目標加速度α*と閾値±αMaxとの関係から数式１〜数式３のいずれか、及び数式４〜数式６のいずれかを選択して目標車体傾斜角θ1*と、搭乗部目標位置λS*を決定する場合について説明した。
これに対して、図６に示す目標値決定処理によって目標車体傾斜角θ1*と、搭乗部目標位置λS*を決定してもよい。
【００４５】
図６は、第１実施形態における目標値決定処理の内容を表したフローチャートである。
主制御ＥＣＵ２１は、最初に数式２から車両目標加速度α*に対応する目標車体傾斜角θ1*を算出する（ステップ１０）。
そして、決定したθ1*を用いて数式５から搭乗部目標位置λS*を算出し（ステップ１１）、算出値λS*が搭乗部の移動可能な−λS,Max≦λS*≦λS,Maxの範囲内であるか否かを判断する（ステップ１２）。
算出値λS*が搭乗部の移動可能な範囲内であれば（ステップ１２；Ｙ）、主制御ＥＣＵ２１は、ステップ１０で算出したθ1*を目標車体傾斜角に、ステップ１１で算出したλS*を搭乗部目標位置に、それぞれ決定し（ステップ１３）、処理を終了する。
【００４６】
一方、算出値λS*が搭乗部の移動可能な範囲外である場合（ステップ１２；Ｎ）、主制御ＥＣＵ２１は、搭乗部移動量最大値±λS,Maxを搭乗部目標位置λS*に決定する（ステップ１４）。
そして、数式１又は数式３を用いて車両目標加速度α*に対応するθ1*を再度算出し、これを目標車体傾斜角θ1*に決定し（ステップ１５）、処理を終了する。
【００４７】
以上の目標値決定処理によれば、数式１〜数式３、数式４〜数式６のいずれの数式を使用するかを決定するための閾値αMaxを用いることなく、目標車体傾斜角θ1*と搭乗部目標位置λS*を決定することができる。
本実施形態では、厳密な理論式である数式１〜数式６を用いて、車体目標姿勢を決定したが、より簡単な式を用いて決定してもよい。例えば、数式１〜数式６を線形化した式を使ってもよい。また、数式の代わりに、車両目標加速度α*と車体目標姿勢の関係をマップとして予め用意して、それを使って車体目標姿勢を決定してもよい。
一方、より複雑な関係式を用いてもよい。例えば、車両目標加速度α*の絶対値が所定の閾値以下の場合には、車体を全く傾けずに搭乗部のみを動かし、その閾値を超えた場合に車体を傾け始めるように、関係式を設定してもよい。
なお、本実施形態では、搭乗部の基準位置からの前方最大移動量と後方最大移動量が等しいとしているが、両者は異なってもよい。例えば、後方最大移動量の方を大きくすることにより、加速性能に比べて制動性能を高くすることができる。この場合には、閾値αMaxを各々の限界値に対応するように修正することで、容易に同様の制御を実現できる。
【００４８】
走行・姿勢制御処理（図４）の説明に戻り、主制御ＥＣＵ２１は、決定した各目標値を用いて残りの目標値を算出する（ステップ１５０）。
すなわち、各目標値を時間微分、あるいは、時間積分することにより、駆動輪回転角目標値θW*、車体傾斜角速度目標値[θ1*]、搭乗部移動速度目標値[λS*]をそれぞれ算出する。
【００４９】
次に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１６０）。
主制御ＥＣＵ２１は、次の数式７により、車両目標加速度α*を実現するのに必要だと予想される駆動モータ５２のフィードフォワード出力τW,FFを決定する。ちなみに、数式７におけるＭ〜は、駆動輪の回転慣性分も考慮した車両の総質量である。
また、数式８により、各目標値から搭乗部モータ６２のフィードフォワード出力ＳS,FFを決定する。このＳS,FFは、目標車体傾斜角θ1*に対して、搭乗部が重力によって移動せず、目標位置に留まるのに必要な搭乗部推力に相当する。
【００５０】
（数式７）  τW,FF＝Ｍ〜ＲWｇα*
（数式８）  ＳS,FF＝−ｍSｇsinθ1*
【００５１】
数式７、８のようなフィードフォワード出力を与えることにより、各状態量をより高精度で制御することができる。
なお、この方法は、特に状態量の定常偏差を減少させるのに有効であるが、この代わりとしてフィードバック制御（ステップ１９０）で積分ゲインを与えてもよい。
【００５２】
次に主制御ＥＣＵ２１は、各センサから各状態量を取得する（ステップ１７０）。すなわち、駆動輪センサ５１から駆動輪回転角（回転角速度）を、車体傾斜センサ４１から車体傾斜角（傾斜角速度）を、搭乗部センサ６１から搭乗部位置（移動速度）を、それぞれ取得する。
また主制御ＥＣＵ２１は、残りの状態量を算出する（ステップ１８０）。すなわち、駆動輪回転角（回転角速度）、車体傾斜角（傾斜角速度）、搭乗部位置（移動速度）を時間積分あるいは微分することにより、残りの状態量を算出する。
【００５３】
次に主制御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１９０）。
すなわち、各目標値と実際の状態量の偏差から、数式９により駆動モータ５２のフィードバック出力τW,FBを、数式１０により搭乗部モータ６２のフィードバック出力ＳS,FBを、それぞれ決定する。
なお、数式９、数式１０におけるＫ**はフィードバックゲインであり、各フィードバックゲインＫ**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、前述のように、定常偏差を無くすために、積分ゲインを導入してもよい。
【００５４】
（数式９）  τW,FB＝−ＫW1（θW−θW*）−ＫW2（[θW]−[θW*]）−ＫW3（θ1−θ1*）−ＫW4（[θ1]−[θ1*]）−ＫW5（λS−λS*）−ＫW6（[λS]−[λS*]）
（数式１０）  ＳS,FB＝−ＫS1（θW−θW*）−ＫS2（[θW]−[θW*]）−ＫS3（θ1−θ1*）−ＫS4（[θ1]−[θ1*]）−ＫS5（λS−λS*）−ＫS6（[λS]−[λS*]）
【００５５】
なお、いくつかのフィードバックゲインを零とすることで、簡素化してもよい。例えば、数式９に代えてτW,FB＝−ＫW2（[θW]−[θW*]）−ＫW3（θ1−θ1*）、また数式１０に代えてＳS,FB＝−ＫS5（λS−λS*）をそれぞれ用いてもよい。
【００５６】
最後に主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与え（ステップ２００）、メインルーチンにリターンする。
すなわち、主制御ＥＣＵ２１は、ステップ１６０で決定したフィードフォワード出力τW,FFと、ステップ１９０で決定したフィードバック出力τW,FBの和（τW,FF＋τW,FB）を駆動トルク指令値τWとして、駆動輪制御ＥＣＵ２２に供給する。また、フィードフォワード出力ＳS,FFとフィードバック出力ＳS,FBの和（ＳS,FF＋ＳS,FB）を搭乗部推力指令値ＳSとして、搭乗部制御ＥＣＵ２３に供給する。
【００５７】
これにより、駆動輪制御ＥＣＵ２２は、駆動トルク指令値τWに対応する入力電圧（駆動電圧）を駆動モータ５２に供給することで、駆動輪に駆動トルクτWを与える。
また、搭乗部制御ＥＣＵ２３は、搭乗部推力指令値ＳSに対応した入力電圧（駆動電圧）を搭乗部モータ６２に供給することで、搭乗部を移動させる。
【００５８】
（３）第２実施形態
第１実施形態では、搭乗者加速度感受係数ＣSenseを予め設定した値とすることで、車両の加速度（目標値）に対する体感加速度の割合を一定にしている。
これに対して第２実施形態では、搭乗者の好みに応じて体感加速度の程度を定量的に調整可能にする。すなわち、目標車体姿勢決定において、搭乗者の好みに応じて、体感加速度の程度を調節するように、車体傾斜角と搭乗部移動量を決定する。例えば、加速感を強く得たい場合には、車体傾斜を抑えて、搭乗部１３を動かすようにする。そして、これを数式２における搭乗者加速度感受計数ＣSenseを可変とすることで実現する。
このように搭乗者加速度感受係数ＣSenseを変更することで、姿勢制御の安定性を確保しつつ、様々な搭乗者による様々な要求に応ずることができ、より快適な倒立型車両を提供することができる。
【００５９】
図７は、第２実施形態における制御システムの構成を表したものである。なお図３に示した第１実施形態における制御システムと同様である部分には同一の符号を付して、適宜その説明を省略する。
図７に示されるように、第２実施形態では入力装置３０に、制御モード入力装置３２を配置する。
制御モード入力装置３２には、制御モード選択用のスイッチが配設されている。制御モードには、体感加速度は大きくなるが車体の傾斜をより抑えるスムーズモードと、体感加速度は小さくなるが車体傾斜が大きくなるアクティブモードが設けられている。
制御モード入力装置３２からは、搭乗者が選択した制御モードが主制御ＥＣＵ２１２１に供給される。
【００６０】
図８は、選択可能な制御モードと搭乗者加速度感受係数ＣSenseの対応を表した図である。
図８に示されるように、スムーズモードではＣSense（数式２）を１に近い値、例えば、０．７５に設定することで、体感加速度は大きくなるが、車体の傾斜は小さくなる（代わりに搭乗部の前後移動幅を大きくする）。
一方、アクティブモードではＣSenseを０に近い値、例えば、０．２５に設定することで、体感加速度は小さくなるが、車体傾斜は大きくなる（代わりに搭乗部の前後移動幅を小さくする）。
【００６１】
なお、第２実施形態では、２種類の制御モードを設けているが、更に多くのモード（例えば、ＣSense＝０．５を加えた３モード、更にＣSense＝１、０を加えた５モード等）を設けるようにしてもよい。
また、搭乗者が数値（要求車体傾斜度）を入力し、その値に応じて係数ＣSenseを変えるようにしてもよい。この場合、ダイヤル式のアナログ入力装置やタッチパネル式のデジタル入力装置を制御モード入力装置３２に配設する。
【００６２】
このように構成された第２実施形態における走行・姿勢制御処理について、図９のフローチャートに従って説明する。なお、第２実施形態におけるフローチャートの説明では、第１実施形態と同様の部分について同一の符号、ステップ番号を付し、同一部分については適宜その説明を省略することとする。
第２実施形態における走行・姿勢制御において、主制御ＥＣＵ２１は、初めに、第１実施形態と同様に、搭乗者の意志に従って車両をどのように動かすのか、すなわち、車両の走行目標を決定する（ステップ１１０〜ステップ１３０）。
【００６３】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、制御モード信号を取得し（ステップ１３１）、搭乗者加速度感受係数を決定する（ステップ１３２）。すなわち、搭乗者が制御モード入力装置３２によって指令した制御モードを認識し、その制御モードに対応した値を搭乗者加速度感受係数ＣSenseに設定する（図８参照）。
【００６４】
次に主制御ＥＣＵ２１は、目標車体傾斜角θ1*と搭乗部目標位置λS*を決定する（ステップ１４０）。第２実施形態では、車両目標加速度α*と設定した搭乗者加速度感受係数ＣSenseを使用して、車体目標姿勢を決定する。すなわち、数式１〜数式３により目標車体傾斜角θ1*を決定し、数式４〜数式６により搭乗部目標位置λS*を決定する。
なお、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に図６で説明した目標値決定処理により、目標車体傾斜角θ1*と搭乗部目標位置λS*を決定するようにしてもよい。
【００６５】
以下第１実施形態と同様に、主制御ＥＣＵ２１は、目標とする車両走行状態と車体姿勢を実現するために必要な駆動モータ５２、搭乗部モータ６２の出力値を決定し、その値に応じて、駆動モータ５２と搭乗部モータ６２の実際の出力を駆動輪制御ＥＣＵ２２と搭乗部制御ＥＣＵ２３で制御し（ステップ１５０〜ステップ２００）、メインルーチンにリターンする。
【００６６】
この第２実施形態によれば、車体を傾けて加減速を行うか、シートを動かして加減速を行うか、その搭乗者の「好み」に合わせて定量的に調整することができる。
「好み」は、その時の気分、状況によって変化するため、それに応じて逐次調整する必要がある。また、複雑な制御系のパラメータを搭乗者自身に調整させるのは難しく、さらに、急加減速時には、その車体姿勢制御の安定性を確保するため、搭乗者の要求に反して、シートや車体を大きく傾ける必要がある。これらの課題に対して、本実施形態では、パラメータ１つの変更で簡単に乗り心地を調整でき、逐次調整が可能で、高加減速時の安定性も確保した制御を実現している。
【００６７】
（４）第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。
第１実施形態、第２実施形態では、車両目標加速度α*に対する重心位置の移動を、車体傾斜と搭乗部移動によって行う場合について説明したが、第３実施形態では、搭乗部とは別の重量物であるバランサを前後に動かすことで倒立型車両前後方向の走行・姿勢制御を行う。
すなわち、加減速、停止など、目標とする走行状態に応じて、車体傾斜、搭乗部位置、バランサ位置を制御し、車体のバランスを保ちつつ、目標とする走行状態を実現する。
なお、第３実施形態の説明では省略するが、第２実施形態と同様に、搭乗者の体感加速度に対する好みに応じて搭乗者加速度感受計数ＣSenseを可変としてもよい。
【００６８】
図１０は、第３実施形態における制御システムの構成を表したものである。なお図３に示した第１実施形態における制御システムと同様である部分には同一の符号を付して、適宜その説明を省略する。
図１０に示されるように、第３実施形態における制御システムは、バランサ制御ＥＣＵ２４、バランサセンサ（バランサ移動状態計測装置）７１、バランサモータ（バランサアクチュエータ）７２を更に備えており、主制御ＥＣＵ２１はこれら各部と共にバランサ制御システム７０として機能するようになっている。
【００６９】
バランサセンサ７１は、バランサ位置のデータを主制御ＥＣＵ２１に供給する。主制御ＥＣＵ２１は、バランサ推力指令値をバランサ制御ＥＣＵ２４に供給し、バランサ制御ＥＣＵ２４は、バランサ推力指令値に相当する入力電圧（駆動電圧）をバランサ駆動アクチュエータ６２に供給する。
他の構成については、図３で説明した第１実施形態と同様である。
【００７０】
図１１は、バランサ１３４を任意の位置に移動させるバランサ移動機構について、その構成例を表したものである。
このバランサ移動機構は、重量体移動手段として機能し、車体の一部を構成する。バランサ移動機構は、重量体であるバランサ１３４を前後方向に動かすことによって車体の重心を移動させる。
バランサ１３４は、搭乗部１３と駆動輪１１との間に配置されている。このバランサ１３４は、バランサ駆動アクチュエータ６２によって前後方向（車体中心軸と車軸に垂直な方向）に移動可能であるように構成されている。
【００７１】
本実施形態である図１１（ａ）のバランサ移動機構は、スライダ型アクチュエータ１３５によって、スライダ上でバランサ１３４を直線移動させる。
【００７２】
他の実施形態として、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すバランサ移動機構は、回転移動型バランサを用いた機構である。支持軸１３６の一端にはバランサ１３４が配設され、支持軸１３６の他端部には、バランサ支持軸回転モータ１３７、１３８のロータが固定されている。そして、バランサ支持軸モータ１３７、１３８によって、支持軸１３６を半径とする円周軌道上でバランサ１３４を移動させる。
図１１（ｂ）のバランサ移動機構では、バランサ支持軸回転モータ１３７が座面部１３１の下部に配設され、円周軌道上の下側でバランサ１３４が移動する。
図１１（ｃ）のバランサ移動機構では、バランサ支持軸回転モータ１３８が駆動輪１１と同軸上に配設され、円周軌道上の上側でバランサ１３４が移動する。
【００７３】
なお、他のバランサ移動機構の例として、伸縮型のアクチュエータによりバランサ１３４を移動させるようにしてもよい。
例えば、２本の伸縮型アクチュエータのそれぞれ一端を車両の前方と後方に固定し、他端をそれぞれバランサ１３４に固定し、両伸縮型アクチュエータの一方を伸ばし、他方を縮めることで、バランサ１３４を直線移動させてもよい。
【００７４】
図１２は、本実施形態のバランサを含む車両姿勢制御系の力学モデルを図示したものである。なお、この力学モデルにおけるバランサを除いた他の部分については、他の実施形態にも適用可能である。
図１２におけるバランサ１３４は、車軸及び車両中心軸に垂直な方向に移動する図１２（ａ）の場合を例示している。
【００７５】
この図１２における各記号は次の通りである。なお、本説明中の数式における記号についても同様である。
（ａ）状態量
θW：駆動輪回転角［ｒａｄ］
θ1：車体傾斜角（鉛直軸基準）［ｒａｄ］
λ2：バランサ位置（車体中心点基準）［ｍ］
λS：搭乗部位置（車体中心点基準）［ｍ］
（ｂ）入力
τW：駆動トルク（２輪合計）［Ｎｍ］
ＳB：バランサ推力［Ｎ］
ＳS：搭乗部推力［Ｎ］
（ｃ）物理定数
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2］
（ｄ）パラメータ
ｍW：駆動輪質量（２輪合計）［ｋｇ］
ＲW：駆動輪接地半径［ｍ］
ＩW：駆動輪慣性モーメント（２輪合計）［ｋｇｍ2］
ＤW：駆動輪回転に対する粘性減衰係数［Ｎｓ／ｒａｄ］
ｍ1：車体質量（搭乗部、バランサ含む）［ｋｇ］
ｌ1：車体重心距離（車軸から）［ｍ］
Ｉ1：車体慣性モーメント（重心周り）［ｋｇｍ2］
Ｄ1：車体傾斜に対する粘性減衰係数［Ｎｓ／ｒａｄ］
ｍ2：バランサ質量［ｋｇ］
ｌ2：バランサ基準重心距離（車軸から）［ｍ］
Ｉ2：バランサ慣性モーメント（重心周り）［ｋｇｍ2］
Ｄ2：バランサ並進に対する粘性減衰係数［Ｎｓ／ｍ］
ｍS：搭乗部質量［ｋｇ］
ｌS：搭乗部基準重心距離（車軸から）［ｍ］
ＩS：搭乗部慣性モーメント（重心周り）［ｋｇｍ2］
ＤS：搭乗部並進に対する粘性減衰係数［Ｎｓ／ｍ］
【００７６】
このように構成された第３実施形態における走行・姿勢制御処理について説明する。
なお、第３実施形態における走行・姿勢制御処理は図４で説明した第１実施形態とほぼ同様に処理されるので、図４を参照しながら第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同一部分については適宜その説明を省略することとする。
【００７７】
第３実施形態における走行・姿勢制御において、主制御ＥＣＵ２１は、初めに、第１実施形態と同様に、搭乗者の意志に従って車両をどのように動かすのか、すなわち、車両の走行目標を決定する（ステップ１１０〜ステップ１３０）。
【００７８】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、各状態量の目標値である、目標車体傾斜角θ1*、搭乗部目標位置λS*、バランサ目標位置λ2*を決定する（ステップ１４０）。
すなわち、ステップ１２０で決定した車両目標加速度α*の大きさに応じた次の数式１１〜数式１３により目標車体傾斜角θ1*を、数式１４〜数式１８により搭乗部目標位置λS*を、数式１９〜数式２１によりバランサ目標位置λ2*を、それぞれ決定する。
【００７９】
（数式１１）  θ1*＝φ*−βS,Max＋sin-1（γsinφ*cosβS,Max）  （α*＜−αS,Max）
（数式１２）  θ1*＝（１−ＣSense）φ*  （−αS,Max≦α*≦αS,Max）
（数式１３）  θ1*＝φ*＋βS,Max＋sin-1（γsinφ*cosβS,Max）  （α*＞αS,Max）
【００８０】
（数式１４）  λS*＝−λS,Max （α*＜−αS,Max）
（数式１５）  λS*＝ｌ1（ｍ1／ｍS）[tan（φ*−θ1*）＋γ（sinφ*／cos（φ*−θ1*））]＋（ｍ2／ｍS）λ2,Max  （−αS,Max≦α*＜−α2,Max）
（数式１６）  λS*＝０  （−α2,Max≦α*≦α2,Max）
（数式１７）  λS*＝ｌ1（ｍ1／ｍS）[tan（φ*−θ1*）＋γ（sinφ*／cos（φ*−θ1*））]−（ｍ2／ｍS）λ2,Max  （α2,Max＜α*≦αS,Max）
（数式１８）  λS*＝λS,Max （α*＞αS,Max）
【００８１】
（数式１９）  λ2*＝−λ2,Max （α*＜−α2,Max）
（数式２０）  λ2*＝ｌ1（ｍ1／ｍ2）[tan（φ*−θ1*）＋γ（sinφ*／cos（φ*−θ1*））]  （−α2,Max≦α*≦α2,Max）
（数式２１）  λ2*＝λ2,Max （α*＞α2,Max）
【００８２】
数式１１、数式１３において、βS,Maxは次の通りである。
βS,Max＝tan-1（（ｍSλS,Max＋ｍ2λ2,Max）／ｍ1ｌ1）
また、λ2,Maxは、バランサ移動量最大値で設定値である。
数式１１〜数式２１における他の記号については、第１実施形態における数式１〜数式６と同様である。
【００８３】
閾値α2,Maxは、数式２０においてλ2*＝λ2,Maxとしたとき、すなわち、バランサを限界まで動かしたときの車両目標加速度α*であり、閾値αs,Maxは、数式１７においてλS*＝λS,Maxとしたとき、すなわち、搭乗部を限界まで動かしたときの車両目標加速度α*である。
これらの閾値α2,Max,αS,Maxは、第１実施形態と同様に既定値であるが、解析的に求めることが出来ないため、繰り返し計算や近似式等を用いることで決定する。
【００８４】
図１３は、数式１１〜数式２１で与えられる車両目標加速度α*（横軸）と目標車体傾斜角θ1*、搭乗部目標位置λS*、バランサ目標位置λ2*の関係を図示したものである。
【００８５】
車両目標加速度α*が閾値±α2,Maxの間にある場合（−α2,Max≦α*≦α2,Max）、搭乗部目標位置をλS*＝０（数式１６）とし、車両目標加速度α*の実現に必要な重心位置の移動を、バランサ移動と車体傾斜により実現する。
すなわち、バランサ目標位置λ2*を数式２０により、目標車体傾斜角θ1*を数式１２により、それぞれ決定する。
【００８６】
車両目標加速度α*が、閾値±α2,Maxと閾値±αS,Maxの間にある場合（−αS,Max≦α*≦−α2,Max、又は、α2,Max≦α*≦αS,Max）、その目標加速度の向き（＋か−か）に応じてバランサを移動限界であるバランサ目標位置λ2*＝±λ2,Max（数式１９、数式２１）に固定し、車両目標加速度α*の実現に必要な重心位置のさらなる移動を、搭乗部移動と車体傾斜により実現する。
つまり、車両目標加速度α*が＋（加速）の場合、バランサ位置λ*を＋の限界値、車両目標加速度α*が−（減速）の場合は、バランサ位置λ*を−の限界値に固定する。
すなわち、搭乗部目標位置λS*を数式１５、数式１７により、目標車体傾斜角θ1*を数式１２により、それぞれ決定する。
【００８７】
車両目標加速度α*が、閾値±αS,Maxの範囲外にある場合（α*＜−αS,Max、又は、αS,Max＜α*）、バランサを移動限界であるバランサ目標位置λ2*＝±λ2,Max（数式１９、数式２１）に、搭乗部を移動限界である搭乗部目標位置λS*＝±λS,Max（数式１４、数式１８）に、それぞれ固定し、車両目標加速度α*の実現に必要な重心位置のさらなる移動を、車体傾斜で実現する。
すなわち、目標車体傾斜角θ1*を数式１１、数式１３により決定する。
【００８８】
このように第３実施形態では、低加速度時には、搭乗部は動かさず、バランサのみを動かすことでバランスを保ち、バランサ移動量が限界に達したときには、搭乗部も移動してバランスを保つ。
これにより、低加速度に対して搭乗部を動かすことなく、かつ、小さな車体傾斜で、搭乗者に適切な加速度を感じさせることができる。
【００８９】
（目標車体傾斜角θ1*、バランサ目標位置λ2*、搭乗部目標位置λS*の決定の変形例）
上記実施形態の説明では、車両目標加速度α*と閾値±α2,Max、±αS,Maxの関係から数式１１〜数式１３、数式１４〜数式１８、数式１９〜数式２１のいずれかを選択して、各目標値（目標車体傾斜角θ1*、バランサ目標位置λ2*、搭乗部目標位置λS*）を決定する場合について説明した。
これに対して、第１実施形態における変形例と同様に、図１４に示す目標値決定処理によって各目標値を決定してもよい。
【００９０】
図１４は、第３実施形態における目標値決定処理の内容を表したフローチャートである。
主制御ＥＣＵ２１は、最初に数式１２から車両目標加速度α*に対応する目標車体傾斜角θ1*を算出する（ステップ３０）。
そして、決定したθ1*を用いて数式２０からバランサ目標位置λ2*を算出し（ステップ３１）、算出値λ2*がバランサの移動可能な−λ2,Max≦λ2*≦λ2*,Maxの範囲内であるか否かを判断する（ステップ３２）。
算出値λ2*がバランサの移動可能な範囲内であれば（ステップ３２；Ｙ）、主制御ＥＣＵ２１は、ステップ３０で算出したθ1*を目標車体傾斜角に、ステップ３１で算出したλ2*をバランサ目標位置に、それぞれ決定し（ステップ３３）、処理を終了する。
【００９１】
一方、算出値λ2*が搭乗部の移動可能な範囲外である場合（ステップ３２；Ｎ）、主制御ＥＣＵ２１は、バランサ移動量最大値±λ2,Maxをバランサ目標位置λ2*に決定する（ステップ３４）。
【００９２】
そして、ステップ３０で決定したθ1*を再び用いて、数式１５又は数式１７から搭乗部目標位置λS*を算出し（ステップ３６１）、算出値λS*が搭乗部の移動可能な−λS,Max≦λS*≦λS,Maxの範囲内であるか否かを判断する（ステップ３６）。
算出値λS*が搭乗部の移動可能な範囲内であれば（ステップ３６；Ｙ）、主制御ＥＣＵ２１は、ステップ３０で算出したθ1*を目標車体傾斜角に、ステップ３５で算出したλS*を搭乗部目標位置に、それぞれ決定し（ステップ３７）、処理を終了する。
【００９３】
一方、算出値λS*が搭乗部の移動可能な範囲外である場合（ステップ３６；Ｎ）、主制御ＥＣＵ２１は、搭乗部移動量最大値±λS,Maxを搭乗部目標位置λS*に決定する（ステップ３８）。
そして、数式１１又は数式１３を用いて車両目標加速度α*に対応するθ1*を再度算出し、これを目標車体傾斜角θ1*に決定し（ステップ３９）、処理を終了する。
【００９４】
以上の目標値決定処理によれば、数式１１〜数式１３、数式１４〜数式１８、数式１９〜数式２１のいずれの数式を使用するかを決定するための閾値α2,Max,αS,Maxを用いることなく、目標車体傾斜角θ1*、バランサ目標位置λ2*、搭乗部目標位置λS*を決定することができる。
本実施形態では、厳密な理論式である数式１１〜数式２１を用いて、車体目標姿勢を決定したが、より簡単な式を用いて決定してもよい。例えば、数式１１〜数式２１を線形化した式を使ってもよい。また、数式の代わりに、車両目標加速度α*と車体目標姿勢の関係をマップとして予め用意して、それを使って車体目標姿勢を決定してもよい。
一方、より複雑な関係式を用いてもよい。例えば、車両目標加速度α*の絶対値が所定の閾値以下の場合には、車体を全く傾けずにバランサと搭乗部を動かし、その閾値を共に超えた場合に車体を傾け始めるように、関係式を設定してもよい。
なお、本実施形態では、搭乗部やバランサの基準位置からの前方最大移動量と後方最大移動量が等しいとしているが、両者は異なってもよい。例えば、後方最大移動量の方を大きくすることにより、加速性能に比べて制動性能を高くすることができる。この場合には、閾値αMaxを各々の限界値に対応するように修正することで、容易に同様の制御を実現できる。
【００９５】
走行・姿勢制御処理（図４）の説明に戻り、主制御ＥＣＵ２１は、決定した各目標値θ1*、λ2*、λS*を用いて残りの目標値を算出する（ステップ１５０）。
すなわち、各目標値を時間微分、あるいは、時間積分することにより、駆動輪回転角目標値θW*、車体傾斜角速度目標値[θ1*]、バランサ移動速度目標値[λ2*]、搭乗部移動速度目標値[λS*]をそれぞれ算出する。
【００９６】
次に、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１６０）。主制御ＥＣＵ２１は、第１実施形態と同様に、数式７、数式８により、駆動モータ５２、搭乗部モータ６２のフィードフォワード出力τW,FF、ＳS,FFをそれぞれ決定する。また、バランサモータ７２のフィードフォワード出力ＳB,FFを、数式２２により決定する。
このＳB,FFは、搭乗部モータ６２のフィードフォワード出力ＳS,FFと同様に、目標車体傾斜角θ1*に対して、バランサを目標位置に留めるのに必要なバランサ推力に相当する。
【００９７】
（数式２２）  ＳB,FF＝−ｍ2ｇsinθ1*
【００９８】
数式７、数式８、数式２２のようなフィードフォワード出力を与えることにより、各状態量をより高精度で制御することができる。
なお、第１実施形態と同様に、この代わりとして、フィードバック制御（ステップ１９０）で積分ゲインを与えてもよい。
【００９９】
次に主制御ＥＣＵ２１は、各センサから各状態量を取得する（ステップ１７０）。すなわち、駆動輪センサ５１から駆動輪回転角（回転角速度）を、車体傾斜センサ４１から車体傾斜角（傾斜角速度）を、搭乗部センサ６１から搭乗部位置（移動速度）を、バランサセンサ７１からバランサ位置（移動速度）を、それぞれ取得する。
また主制御ＥＣＵ２１は、残りの状態量を算出する（ステップ１８０）。すなわち、駆動輪回転角（回転角速度）、車体傾斜角（傾斜角速度）、搭乗部位置（移動速度）、バランサ位置（移動速度）を時間積分あるいは微分することにより、残りの状態量を算出する。
【０１００】
次に主制御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１９０）。
すなわち、各目標値と実際の状態量の偏差から、数式２３により駆動モータ５２のフィードバック出力τW,FBを、数式２４により搭乗部モータ６２のフィードバック出力ＳS,FBを、数式２５によりバランサモータ７２のフィードバック出力ＳB,FBを、それぞれ決定する。
なお、数式２３〜数式２５におけるＫ**はフィードバックゲインであり、各フィードバックゲインＫ**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、前述のように、定常偏差を無くすために、積分ゲインを導入してもよい。
【０１０１】
（数式２３）  τW,FB＝−ＫW1（θW−θW*）−ＫW2（[θW]−[θW*]）−ＫW3（θ1−θ1*）−ＫW4（[θ1]−[θ1*]）−ＫW5（λS−λS*）−ＫW6（[λS]−[λS*]）−ＫW7（λ2−λ2*）−ＫW8（[λ2]−[λ2*]）
【０１０２】
（数式２４）  ＳS,FB＝−ＫS1（θW−θW*）−ＫS2（[θW]−[θW*]）−ＫS3（θ1−θ1*）−ＫS4（[θ1]−[θ1*]）−ＫS5（λS−λS*）−ＫS6（[λS]−[λS*]）−ＫS7（λ2−λ2*）−ＫS8（[λ2]−[λ2*]）
【０１０３】
（数式２５）  ＳB,FB＝−ＫB1（θW−θW*）−ＫB2（[θW]−[θW*]）−ＫB3（θ1−θ1*）−ＫB4（[θ1]−[θ1*]）−ＫB5（λS−λS*）−ＫB6（[λS]−[λS*]）−ＫB7（λ2−λ2*）−ＫB8（[λ2]−[λ2*]）
【０１０４】
なお、いくつかのフィードバックゲインを零とすることで、簡素化してもよい。例えば、数式２３に代えてτW,FB＝−ＫW2（[θW]−[θW*]）−ＫW3（θ1−θ1*）、また数式２４に代えてＳS,FB＝−ＫS5（λS−λS*）、また数式２５に代えてＳB,FB＝−ＫB7（λ2−λ2*）をそれぞれ用いてもよい。
【０１０５】
最後に主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与え（ステップ２００）、メインルーチンにリターンする。
すなわち、主制御ＥＣＵ２１は、ステップ１６０で決定したフィードフォワード出力τW,FFと、ステップ１９０で決定したフィードバック出力τW,FBの和（τW,FF＋τW,FB）を駆動トルク指令値τWとして、駆動輪制御ＥＣＵ２２に、フィードフォワード出力ＳS,FFとフィードバック出力ＳS,FBの和（ＳS,FF＋ＳS,FB）を搭乗部推力指令値ＳSとして、搭乗部制御ＥＣＵ２３に、フィードフォワード出力ＳB,FFとフィードバック出力ＳB,FBの和（ＳB,FF＋ＳB,FB）をバランサ推力指令値Ｓ2として、バランサ制御ＥＣＵ２４に、それぞれ供給する。
【０１０６】
これにより、駆動輪制御ＥＣＵ２２は、駆動トルク指令値τWに対応する入力電圧（駆動電圧）を駆動モータ５２に供給することで、駆動輪に駆動トルクτWを与える。
またバランサ制御ＥＣＵ２４は、バランサ推力指Ｓ2に対応した入力電圧（駆動電圧）をバランサモータ７２に供給することで、バランサを移動させる。
更に、搭乗部制御ＥＣＵ２３は、搭乗部推力指令値ＳＳに対応した入力電圧（駆動電圧）を搭乗部モータ６２に供給することで、搭乗部を移動させる。
【０１０７】
以上説明した各実施形態及びその変形例では重量体（搭乗員、搭乗物等）を含む搭乗部１３の質量ｍSについて、搭乗部１３自体の質量と予め想定される搭乗員、搭乗物の質量とから設定した値を使用するようにしている。
これに対して、搭乗部１３の重量体（搭乗員等）の違いなどに基づく搭乗部１３の質量変動を考慮するようにしてもよい。すなわち、目標値決定に必要な搭乗部質量１３について、計測器やオブザーバによって、実際の値を取得し、目標値決定の各数式に適用する。
このように、実際の値を各数式に代入することにより、より正確な姿勢制御を行うことが可能になる。
【０１０８】
実際の搭乗部質量の値を取得する方法としては、（ａ）搭乗部に荷重計を設け、その計測値を利用する方法、（ｂ）各アクチュエータ出力と各状態量に基づくオブザーバにより、その値を推定する方法がある。以下各々について説明する。
（ａ）変形例１…荷重計の使用
この変形例の場合、搭乗部１３に荷重計を配設し、垂直加重ＷS（座面部１３１に垂直な成分）を計測し主制御ＥＣＵ２１に供給する。
そして、次の数式２６に従って、搭乗者等を含む搭乗部質量ｍSを算出する。
数式２６において、ｍS,0は搭乗部質量の非変動分（搭乗者の有無に依らない質量；シートなど搭乗部１３単独の質量）で、ｇは重力加速度である。
【０１０９】
（数式２６）ｍS＝ｍS,0＋（ＷS／ｇcosθ1）
【０１１０】
なお、この変形例では、垂直荷重を計測する荷重計を配置するが、水平成分も計測できる荷重計を用いてもよい。この場合、車体傾斜角の値を用いることなく、搭乗部質量を決定することができる。
【０１１１】
そして主制御ＥＣＵ２１は、数式２６で算出した搭乗部質量ｍSの値に対して、ローパスフィルタをかけて、高周波成分を取り除く。これにより、ノイズに起因する車体やシートの振動を無くすことができる。
なお、車体重量ｍ1についても、搭乗部質量の標準値（想定に基づき、あらかじめ設定した値）との差を加えておく。
また、本変形例では、搭乗部重量変動の影響を、車体重量ｍ1に対して考慮しているが、車体の重心距離ｌ1や慣性モーメントI1についても、この影響を考慮するようにしてもよい。
【０１１２】
また、搭乗部重量変動が直接影響するパラメータ（ｍS、ｍ1、ｌ1、I1）だけでなく、たとえば、フィードバックゲインについても、その影響を考慮して次の数式２７によって修正するようにしてもよい。
数式２７において記号〜は標準値を表す。
【０１１３】
（数式２７）ＫS5＝（ｍS／ｍ〜S）Ｋ〜S5
【０１１４】
（ｂ）変形例２…オブザーバによる推定
上記変形例１では、搭乗部質量ｍS（および、車体質量ｍ1）の値を荷重計による実測値から数式２６で算出する場合について説明したが、この変形例２では、搭乗部の移動状態λSやバランサ推力ＳBなどに基づくオブザーバによって、搭乗部質量ｍSの値を推定する。
【０１１５】
主制御ＥＣＵ２１は、次の数式２８の搭乗部移動モデルにより、搭乗部質量ｍSを推定する。ｇは重力加速度、ＣSはシート移動に対する粘性摩擦係数を表す。また、各状態量ｘの加速度[[ｘ]]については、速度[ｘ]を微分することにより求める。
数式２８では、例えば、シート移動に要する推力ＳSが大きいほど、大きな搭乗部質量ｍSが推定される。
【０１１６】
（数式２８）ｍS＝（ＳS−ＤS[λS]）／（[[λS]]＋λS[[θ1]]＋ａcosθ1−ｇsinθ1）
【０１１７】
数式２８による搭乗部移動モデルでは、乾性摩擦は考慮していないが、それらを厳密に考慮した詳細なモデル、あるいは、車体傾斜などの複数のモデルを用いることで搭乗部質量ｍSを推定するようにしてもよい。
また、数式２８で与えられる搭乗部質量ｍSの推定値に対して、ローパスフィルタをかけて、高周波成分を取り除くことで、オブザーバを安定化させると共に、ノイズによる振動を抑制するすることができる。
なお、初めて走行・姿勢制御処理のループに入ったときには、（オブザーバの初期値として）搭乗部質量に標準値を与える。
【０１１８】
変形例２では、力学的モデルに基づくオブザーバによって、搭乗部重量ｍSを推定しているが、より簡単な方法を用いてもよい。たとえば、数式２８の代わりに、搭乗部１３を動かすのに最低限必要な推力とそのときの搭乗部重量ｍSの関係を計測した結果を、あらかじめマップとして記憶しておき、それを用いて推定するようにしてもよい。
【０１１９】
この変形例１、２によれば、搭乗部１３（搭乗者等を含む）の質量ｍSについて、予め想定した設定値ではなく、より実値に近い値を推定するので、目標とする車両運動、車体姿勢に対する定常偏差を極力抑え、適切な制御を行うことができる。これにより、姿勢制御の安定性向上、精度向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本実施形態おいて、搭乗部を前方に動かすことで、より小さな傾斜角で加速する状態を表した説明図である。
【図２】本実施形態における車両について、乗員が乗車して前方に走行している状態の外観構成を例示した図である。
【図３】第１実施形態における制御システムの構成図である。
【図４】第１実施形態における走行・姿勢制御のフローチャートである。
【図５】車両目標加速度α*（横軸）と目標車体傾斜角θ1*および、搭乗部目標位置λS*の関係図である。
【図６】第１実施形態の変形例における目標値決定処理のフローチャートである。
【図７】第２実施形態における制御システムの構成図である。
【図８】選択可能な制御モードと搭乗者加速度感受係数ＣSenseの対応を表した図である。
【図９】第２実施形態における走行・姿勢制御のフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における制御システムの構成図である。
【図１１】バランサ移動機構についての構成図である。
【図１２】バランサを含む車両姿勢制御系の力学モデルを示した図である。
【図１３】車両目標加速度α*（横軸）と目標車体傾斜角θ1*、搭乗部目標位置λS*、バランサ目標位置λ2*の関係図である。
【図１４】第３実施形態における目標値決定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２１】
１１  駆動輪
１２  駆動モータ
１３  搭乗部
１４  支持部材
１３１  座面部
１３２  背もたれ部
１３３  ヘッドレスト
１６  制御ユニット
２０  制御ＥＣＵ
２１  主制御ＥＣＵ
２２  駆動輪制御ＥＣＵ
２３  搭乗部制御ＥＣＵ
２４  バランサ制御ＥＣＵ
３０  入力装置
３１  ジョイスティック
３２  制御モード入力装置
４０  車体制御システム
４１  車体傾斜センサ
５０  駆動輪制御システム
５１  駆動輪センサ
５２  駆動輪モータ
６０  搭乗部制御システム
６１  搭乗部センサ
６２  搭乗部モータ
７０  バランサ制御システム
７１  バランサセンサ
７２  バランサモータ
６３  移動機構
【図１】
0005201440.tif 000002
【図２】
0005201440.tif 000003
【図３】
0005201440.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005201440.tif 000008
【図８】
0005201440.tif 000009
【図９】
0005201440.tif 000010
【図１０】
0005201440.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005201440.tif 000014
【図１４】
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