(57)【要約】  【課題】  多人数乗りの車両から運転席部分を分離・独立走行できるようにすること。  【解決手段】  運転席部分を車両本体から分離連結可能な単独車両で構成し、運転席以外の本体車両は通常の乗用車両と同じ構成とする。単独車両は、例えば、倒立振り子車両で構成され、本体車両から離れて単独走行できるようになっている。運転者が１人で利用する場合は、単独車両を本体車両から切り離して単独走行し、大人数で利用する場合は、単独車両と本体車両を連結して通常の乗用車両として利用する。単独車両と本体車両は、それぞれ駆動機構と制御機構を備えており、単独車両と本体車両が連結（合体）して走向する場合は、本体車両は単独車両の発する走行要求に従って駆動・制御される。このように、車両を分離可能に構成することにより、１台の車両を１人乗車の単独走行と多人数乗車の連結走行の２通りの使用方法で運用することが可能となる。  【選択図】  図１
2007001490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体車両と、前記本体車両から離脱して単独走行が可能な単独車両から構成された車両であって、
前記単独車両は、
操縦手段と、
前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、
前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、
連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、
を具備し、
前記本体車両は、
前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、
連結中に前記送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、
前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、
を具備したことを特徴とする車両。
【請求項２】
前記単独車両は、一軸上に配置された駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、を備え、
前記単独車両駆動手段は、前記搭乗部の姿勢を維持しながら前記操縦手段による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動することを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、機械的な結合機構により連結及び離脱を行うことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、電磁的な結合力により連結及び離脱を行うことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の車両。
【請求項５】
走行要求を用いて駆動される本体車両と連結及び離脱が可能な単独車両であって、
操縦手段と、
前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、
前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、
連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、
を具備したことを特徴とする車両。
【請求項６】
走行要求を送信する単独車両と連結及び離脱が可能な本体車両であって、
前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、
連結中に前記単独車両から送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、
前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、
を具備したことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、例えば、車両の一部が離脱して単独走行するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車を所有する家庭の増加に伴い、家族、親類、近所の住人などと共に移動することが多く、５人乗りの乗用車や７人乗りのワゴン型乗用車など、多人数を収容できる車両の人気も高まっている。
その一方で運転者が１人で乗車する１人用の車両の開発も行われている。特に一軸上に配置された駆動輪の上に運転者が搭乗し、一輪車のようにバランスを保持しながら走行する倒立振り子車両が注目を集めている。これら倒立振り子車両は、例えば、車輪型倒立振り子の原理を用いてバランスを保持し、その技術の一例が次の文献により開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０９４８９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の多人数用車両の場合、例えば、通勤で１人だけが乗車する場合が多くあり、この場合、その１人のために例えば２トン近い重量で移動しなければならず、また、多人数分の乗車スペースを伴って１人が移動するため効率の点から無駄が多かった。
また、少人数での移動に備えて、多人数用の乗用車のほかに小型乗用車や１人用の倒立振り子車両を所有するのも購入費、維持費、駐車スペースの観点から効率が悪かった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、多人数乗りの車両から運転席部分を分離して独立走行できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、本体車両と、前記本体車両から離脱して単独走行が可能な単独車両から構成された車両であって、前記単独車両は、操縦手段と、前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、を具備し、前記本体車両は、前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、連結中に前記送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、を車両に具備させて前記目的を達成する。
請求項２に記載した発明では、請求項１に記載の車両を提供するにおいて、前記単独車両は、一軸上に配置された駆動輪と、前記駆動輪の上方に配置された搭乗部と、を備え、前記単独車両駆動手段は、前記搭乗部の姿勢を維持しながら前記操縦手段による走行要求に応じて前記駆動輪を駆動することを特徴とする。
請求項３に記載した発明では、請求項１、又は請求項２に記載の車両において、前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、機械的な結合機構により連結及び離脱を行うことを特徴とする。
請求項４に記載した発明では、請求項１、又は請求項２に記載の車両において、前記単独車両側連結手段と、前記本体車両側連結手段は、電磁的な結合力により連結及び離脱を行うことを特徴とする。
請求項５に記載した発明では、走行要求を用いて駆動される本体車両と連結及び離脱が可能な単独車両であって、操縦手段と、前記操縦手段で操縦される単独車両駆動手段と、前記本体車両と連結する単独車両側連結手段と、連結中に前記本体車両に前記操縦手段による走行要求を送信する走行要求送信手段と、を単独車両に具備させて前記目的を達成する。
請求項６に記載した発明では、走行要求を送信する単独車両と連結及び離脱が可能な本体車両であって、前記単独車両と連結する本体車両側連結手段と、連結中に前記単独車両から送信された走行要求を受信する走行要求受信手段と、前記受信した走行要求によって操縦される本体車両駆動手段と、を車両本体に具備させて前記目的を達成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、多人数乗りの車両から運転席部分を分離して独立走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（１）実施形態の概要
運転席部分を車両本体から分離連結可能な単独車両で構成し、運転席以外の本体車両は通常の乗用車両と同じ構成とする。単独車両は、例えば、倒立振り子車両で構成され、本体車両から離れて単独走行できるようになっている。
運転者が１人で利用する場合は、単独車両を本体車両から切り離して単独走行し、多人数で利用する場合は、単独車両と本体車両を連結して通常の乗用車両として利用する。
単独車両と本体車両は、それぞれ駆動機構と制御機構を備えており、単独車両と本体車両が連結（合体）して走向する場合は、本体車両は単独車両の発する走行要求に基づいて駆動・制御を行う。
このように、車両を分離、合体可能に構成することにより、１台の車両を１人乗車の単独走行と多人数乗車の連結走行の２通りの使用方法で運用することが可能となり、運用コストの低減と、使用エネルギーの効率化を図ることができる。
【０００８】
（２）実施形態の詳細
以下本発明の実施形態にかかる車両について図１から図８を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態の車両等の運用状態について表したものである。
図１（ａ）に示されるように、車両１は、運転席を備えた単独車両２と、助手席、及び乗員席（後部座席）を備えた本体車両３から構成されている。
本体車両３には、単独車両２を組み込むための収納空間４が設けられており、単独車両２はこの収納空間４に収納されることで、本体車両３と合体するようになっている。
【０００９】
単独車両２は、運転席後方に連結装置５を備えている。
一方、本体車両３も、収納空間４内で、単独車両２の連結装置５に対応する位置に連結装置６を備えている。
これら連結装置５、６は、互いに連結と離脱が可能であり、図１（ａ）は連結している状態を表している。
なお、連結装置５、６の設置位置は一例であって、例えば、単独車両２と収納空間４の側面部位７に設けてもよいし、あるいは、運転席後方と側面部位７の双方に設けてもよい。
単独車両２と本体車両３が連結している場合、単独車両２の駆動輪は車両１の前輪として機能する。
【００１０】
図１（ｂ）は、単独車両２が本体車両３から分離した状態を表したものである。
この図１（ｂ）に示されるように、連結装置５と連結装置６を切り離すことにより、単独車両２は、車両１から離脱し、本体車両３は駐車したまま単独車両２だけ単独走行することができる。
このように、単独車両２を本体車両３から分離して独立走行が可能なように構成することにより、買い物などで運転者が１人で移動する場合は、単独車両２を本体車両３から離脱させて利用し、複数で移動する場合は、単独車両２と本体車両３を連結（合体）させて車両１として利用することができる。
【００１１】
図２は、単独車両の外観構成の一例を例示したものである。
本実施形態では、一例として単独車両２を倒立振り子車両により構成する。倒立振り子車両とは、搭乗部の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するように姿勢制御を行いながら走行するものである。
本実施形態における姿勢制御の方法としては、例えば、米国特許第６，３０２，２３０号明細書、特開昭６３−３５０８２号公報、特開２００４−１２９４３５公報、特開２００４−２７６７２７公報で開示された各種制御方法が使用可能である。
【００１２】
図２に示されるように、倒立振り子車両は、同軸に配置された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（ホイールモータ）１２で駆動されるようになっている。
【００１３】
駆動輪１１ａ、１１ｂ（以下、両駆動輪１１ａと１１ｂを指す場合には駆動輪１１という）及び駆動モータ１２の上部には運転者が搭乗する搭乗部１３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。
搭乗部１３は、駆動モータ１２が収納されているホイールモータ筐体１２１に固定された支持部材１４により支持されている。
【００１４】
駆動輪１１ａ、１１ｂの車軸は、単独車両２の車体に対して倒立方向を中心軸として左右方向に回転するようになっており、単独車両２が本体車両３と連結している場合は、旋回時に本体車両３の前輪と同期して駆動輪１１ａ、１１ｂが旋回方向に回転するようになっている。
一方、単独車両２が本体車両３から離脱している場合は、駆動輪１１ａ、１１ｂのうち、旋回方向側の駆動輪の回転数をもう一方の側の駆動輪の回転数よりも小さくすることにより、駆動輪１１ａ、１１ｂの車軸を回転させずに単独車両２を旋回する。また搭乗者の体重移動や、重心を移動させる機構の搭載により車体を旋回する方向に傾けることで旋回するようにしてもよい。
また、単独車両２が単独走行する場合よりも本体車両３と共に連結走向する場合の方が車重が大きくなるため、連結走行したときの方が運動エネルギーが大きくなる。そのため、駆動輪１１ａ、１１ｂに設置されたブレーキシステムは、本体車両３と結合時の負荷に耐えうる構造となっている。
【００１５】
搭乗部１３の左脇には操縦装置１５が配置されている。この操縦装置１５は、運転者の操作により、単独走行時は倒立振り子車両の加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の指示を行い、連結走行時は車両１の操縦を行う操縦手段である。
本実施形態における操縦装置１５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操縦装置を配置するようにしてもよい。
【００１６】
なお本実施形態において、操縦装置１５の操作により出力される操作信号によって加減速等の制御が行われるが、例えば、特開平１０−６７２５４号公報に示されるように、運転者が車両に対する前傾きモーメントや前後の傾斜角を変更することで、その傾斜角に応じた車両の姿勢制御及び走行制御を行うように切替可能にしてもよい。なお、運転者による傾きモーメントによる姿勢制御及び走行制御を行う場合には、本実施形態による姿勢制御は行わない。
【００１７】
搭乗部の右脇には、表示・操作部１７が配置されている。この表示・操作部１７は、図示しない液晶表示装置からなる表示部１７２と、この表示部１７２の表面に配置されたタッチパネル及び専用の機能キーで構成される入力部１７１を備えている。
なお、表示・操作部１７は、操縦装置１５と同様に又は同一のリモコンにより構成するようにしてもよい。また表示・操作部１７と操縦装置１５と左右の配置を逆にしてもよく、両者を同一の側に配置するようにしてもよい。
【００１８】
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、搭乗部１３の座面部１３１の下面に取り付けられているが、支持部材１４に取り付けるようにしてもよい。
【００１９】
また、図示しないが、単独車両２の後方には連結装置５が配置されている。
更に、連結装置５付近には運転者の操縦による走行要求を本体車両３側に伝達する信号ケーブルを接続するための車車間インターフェイスが配設されている。なお、車車間インターフェイスは、連結装置５に組み込むようにしてもよい。
【００２０】
次に、連結装置５と連結装置６について説明する。
図３（ａ）は、連結装置５と連結装置６の一例を表したものである。
この連結装置５、６は、例えば、列車の連結などに用いられる連結装置と同様な構成となっている。
連結装置５と連結装置６は、機械的な結合機構により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結装置５は、単独車両側連結手段に対応し、連結装置６は本体車両側連結手段に対応している。
連結装置５には、凹部５０ａと凸部５１ａ及び回り子５２ａが形成されている。一方、連結装置６にも凹部５０ｂと凸部５１ｂ及び回り子５２ｂが形成されている。
凹部５０ａと凸部５１ｂ、及び凸部５１ａと凹部５０ｂは、それぞれ対面し、これらを嵌合することにより連結装置５と連結装置６の連結時における位置決めが成される。
また、連結時には、回り子５２ａと回り子５２ｂの軸部材が同心上に位置し、解放レバー５３を閉側に倒すことによりこれらを固定することができる。一方、解放レバー５３を開側に倒すと軸部材の固定が解除され、連結装置５と連結装置６を離脱することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、回り子５２ａ、５２ｂの固定と解放を解放レバー５３を用いて手動にて行うが、例えば、油圧や電磁力などの外力を用いて自動的に解放レバー５３を開閉するように構成することもできる。
更に、連結装置５と連結装置６は他の機構でもよく、連結装置５と連結装置６を位置決めする位置決め機能と、位置決めした位置で連結装置５と連結装置６をロックするロック機構を備えた他の機械的連結機構を採用するようにしてもよい。
【００２２】
図３（ｂ）は、連結装置５と連結装置６の他の一例を表したものである。
この連結装置５と連結装置６は、電磁的な結合力により連結及び離脱を行う連結手段を構成しており、連結装置５は、単独車両側連結手段に対応し、連結装置６は本体車両側連結手段に対応している。
連結装置５、及び連結装置６は、何れも電磁石であり、磁極が対面するようになっている。連結装置５と連結装置６に供給する電流は、何れも単独車両２の制御ユニット１６によって制御される。
【００２３】
単独車両２と本体車両３を連結する場合、制御ユニット１６は、連結装置５と連結装置６に異なる磁極を形成し、これによって生じる吸引力によって単独車両２と本体車両３を連結する。なお、図示しないが、単独車両２と本体車両３の間には、連結装置５と連結装置６を位置決めする機構が備えられており、連結装置５と連結装置６の磁極同士が対面するようになっている。
単独車両２を本体車両３から切り離す場合、単独車両２の主制御装置は、連結装置５と連結装置６のうち、少なくとも一方に供給する電流を停止して磁極間の吸引力を消去する。
【００２４】
なお、連結装置５と連結装置６のうち一方の磁極を反転させるように構成すると連結装置５と連結装置６の間に反発力が発生し、単独車両２の離脱がより容易になる。
また、連結装置５と連結装置６のほかに、単独車両２と本体車両３を機械的に仮連結する機構を備えておき、車両１が起動していない間は、連結装置５と連結装置６に供給する電流を停止し、単独車両２と本体車両３を仮連結装置にて連結するように構成することもできる。この場合、車両１が起動していない間は連結装置５と連結装置６に電流を供給せずに済み、消費電力を抑えることができる。
【００２５】
図４は、車両１の電気的な制御系統の一例を示したシステム図である。
単独車両２は、操縦装置１５、主制御装置１６１、モータ制御装置１６３、バッテリ１６０、及び駆動モータ１２を備えている。
一方、本体車両３の方は、主制御装置１６１ａ、モータ制御装置１６３ａ、バッテリ１６０ａ、駆動モータ１２ａを備えている。
操縦装置１５と主制御装置１６１ａは、単独車両２と本体車両３が連結している場合は信号ケーブル６０によって接続されており、単独車両２が本体車両３から離脱している場合は切断されている。
【００２６】
操縦装置１５は、主制御装置１６１と接続されると共に主制御装置１６１ａと接続可能に配設されている。
操縦装置１５は、運転者が操縦操作を行うと加速、減速、旋回、回転、停止、制動等の走行要求（操縦情報）を主制御装置１６１や主制御装置１６１ａ（連結している場合）に送信する。
運転者は操縦装置１５を用いて、単独車両２が本体車両３から離脱している場合は単独車両２の操縦を行い、単独車両２と本体車両３が連結している場合は、車両１全体の操縦を行うことができる。
【００２７】
主制御装置１６１は、単独車両２が単独走向する場合の単独モードと本体車両３と連結して車両１として走行する場合の連結モードがある。
単独モードの場合、主制御装置１６１は単独車両２が倒立振り子車両として動作するための制御を行い、連結モードの場合、主制御装置１６１ａと協働して単独車両２が車両１の一部として動作するための制御を行う。
【００２８】
両モードでの主制御装置１６１の動作の違いをより具体的に述べると例えば次のようになる。
単独モードの場合、主制御装置１６１は、単独車両２のバランスを保持しながら走行する。そして、加減速の際のトルク制御も単独車両２の車重に応じた制御となる。また、旋回は駆動輪１１ａと１１ｂに回転数の差を発生させて行う。
一方、連結モードの場合、主制御装置１６１は、単独車両２のバランスを保持する必要はない。また、加減速の際のトルク制御も単独車両２と本体車両３を合わせた車重に応じた制御となる。また、旋回は、駆動輪１１ａ、１１ｂを本体車両３の前輪に同期させて旋回方向に向けることにより行う。
【００２９】
モータ制御装置１６３は、直流電流から交流電流を生成する装置であって、バッテリ１６０が供給する直流電流を主制御装置１６１からの指令に従って変換し、所定の相数、周波数、電圧の交流を出力する交流電源として作用する。
駆動モータ１２は、モータ制御装置１６３から供給される電力により駆動され、駆動輪１１ａ、１１ｂを駆動する。
【００３０】
一方、本体車両３の主制御装置１６１ａは、連結時に信号ケーブル６０を介して操縦装置１５から送信される走行要求に従ってモータ制御装置１６３ａを制御する。これによって駆動モータ１２ａが制御される。
なお、図示しないが、主制御装置１６１ａは、モータ制御装置１６３ａの制御のほかに、前輪の旋回、各車輪の制動（ブレーキ）、テールランプなどの表示灯の点灯・消灯など、車両１が動作する上で本体車両３側で必要な各種制御を行う。
【００３１】
本実施形態において、駆動モータ１２ａは、前輪にのみ配置されており、単独車両２と合体して車両１として走行する場合には、前輪駆動車両となる。
なお、駆動モータ１２ａを２つの後輪のそれぞれにも配置することで４輪駆動車両となるようにしてもよい。
この場合、主制御装置１６１ａは、後輪についての駆動制御を行う。また、後輪も旋回可能とし主制御装置１６１ａで前輪（駆動輪）の角度とともに、両後輪（駆動輪）の角度を制御するようにしてもよい。
【００３２】
図５は、単独車両２における主制御装置１６１の構成を表したものである。
主制御装置１６１は、単独車両２が単独車両として走行する場合に倒立振り子走行を行う機能（単独走行モード）と、本体車両３と連結時に本体車両３と協働して車両１として走行する機能（連結モード）を兼ね備えている。以下、主制御装置１６１を構成する各構成要素について説明する。
【００３３】
制御ユニット１６は、バッテリ１６０、主制御装置１６１、ジャイロセンサ１６２、モータ制御装置１６３、記憶部１６４、車車間インターフェイス１６５を備えている。
バッテリ１６０は、駆動モータ１２に電力を供給する。また、主制御装置１６１にも制御用の低電圧の電源を供給するようになっている。
【００３４】
主制御装置１６１は、メインＣＰＵを備え、図示しない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。
倒立振り子車両の姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置１５からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラム等の各種プログラムがＲＯＭ（又は記憶部１６４）に格納されており、主制御装置１６１は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。
なお、姿勢制御プログラムは、単独モード時に実行さる。また、走行制御プログラムは、単独モード用の制御アルゴリズムと連結モード用の制御アルゴリズムの双方を有しており、単独走行時には単独モード用の制御アルゴリズムを実行し、連結走行時には連結モード用の制御アルゴリズムを実行する。
【００３５】
ジャイロセンサ１６２は、単独モード時に倒立振り子走行を行うために使用され、搭乗部１３の姿勢を感知する姿勢感知センサとして機能する。
ジャイロセンサ１６２は、搭乗部１３の傾斜に基づく物理量として、搭乗部１３の角加速度と傾斜角度θを検出する。
主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２で検出される傾斜角度から傾斜方向を認識するようになっている。
【００３６】
なお、本実施形態のジャイロセンサ１６２では、角加速度と傾斜角を検出して主制御装置１６１に供給するが、角加速度だけを検出するようにしてもよい。
この場合、主制御装置１６１は、ジャイロセンサ１６２から供給される角速度を蓄積することで、角加速度と角度を算出して傾斜角を取得するようにする。
【００３７】
また、姿勢感知センサとしてはジャイロセンサ１６２以外に、液体ロータ型角加速度計、渦電流式の角加速度計等の搭乗部１３が傾斜する際の角加速度に応じた信号を出力する各種センサを使用することができる。
液体ロータ型角加速度計は、サーボ型加速度計の振り子の代わりに液体の動きを検出し、この液体の動きをサーボ機構によりバランスさせるときのフィードバック電流から角加速度を測定するものである。一方、渦電流を利用した角加速度計は、永久磁石を用いて磁気回路を構成し、この回路内に円筒形のアルミニウム製のロータを配置し、このロータの回転速度の変化に応じて発生する磁気起電力に基づき、角加速度を検出するものである。
【００３８】
モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２を制御する。
すなわち、主制御装置１６１から供給される駆動トルク、速度、回転方向の各指示信号に応じて駆動モータ１２を制御する。
【００３９】
主制御装置１６１は、操縦装置１５からの走行要求に基づいて動作し、単独モード時には、走行要求に応じてモータ制御装置１６３を制御し、連結モード時には、走行要求に応じてモータ制御装置１６３を制御するほか、車車間インターフェイス１６５を介して走行要求を本体車両３に送信する。主制御装置１６１と車車間インターフェイス１６５は、走行要求送信手段を構成している。
モータ制御装置１６３の制御は、駆動トルク、速度、回転向きの各指示信号をモータ制御装置１６３に送信することにより行う。
【００４０】
モータ制御装置１６３は、駆動モータ１２用の単独モード用のトルク−電流マップと、連結モード用のトルク−電流マップを備えている。
モータ制御装置１６３は、走行モードに応じたトルク−電流マップに従って、主制御装置１６１から供給される駆動トルクに対応する電流を駆動モータ１２に対して出力するように制御する。
なお、単独モード時には、主制御装置１６１から供給される駆動トルクは、車両が停止している場合は姿勢制御のためのトルク指令値Ｔであり、走行中は運転者の駆動要求に応じたトルク指令値から姿勢制御のためのトルク指令値Ｔを加減算した値である。
連結モード時には、姿勢制御のためのトルクは必要ないので、運転者の駆動要求に応じた駆動トルクが主制御装置１６１から供給される。
なお、モータ制御装置１６３と駆動モータ１２は単独車両駆動手段を構成している。
【００４１】
記憶部１６４には、本体車両３との連結走行に必要な各種情報として、自車両の識別番号である単独車両ＩＤ、本体車両の識別番号である本体車両ＩＤ、地図データ（道路データ）等の各種データが記憶されている。
単独車両ＩＤは、本体車両３が単独車両２を識別するための番号である。単独車両ＩＤによる本体車両３は、連結する単独車両２を識別することができる。
これによって、本体車両３は、車両１に属さない他の単独車両が車両１に連結した場合、これを認識して当該単独車両による制御を受けないように構成することができる。同様に単独車両２は、車両１に属さない他の本体車両に連結した場合にこれを検知することができる。
【００４２】
車車間インターフェイス１６５は、本体車両３に走行要求を送信するためのインターフェイスである。車車間インターフェイス１６５には、信号ケーブル６０（図４参照）を接続するコネクタが設置されており、本体車両３との連結時には手動、又は自動的に信号ケーブル６０がコネクタ接続される。
なお、主制御装置１６１は、車車間インターフェイス１６５を介して本体車両３に走行要求を送信するのみならず、本体車両３から、例えば、トルクの発生状況やステアリングの角度など、本体車両３の現在の状態を把握するための情報をリアルタイムで受信することもでき、本体車両３の状態に応じた走行要求を送信するなどのフィードバック制御を行うこともできる。
【００４３】
なお、本実施形態では信号ケーブル６０を用いた有線通信により走行要求の送信を行うが、例えば、電波や赤外線を用いた無線通信によって走行要求の送信を行うように構成することができる。
このように、単独車両２と本体車両３が無線通信を行うように構成すると、単独車両２を連結する前から本体車両３に指示を送信し、例えば、連結前に本体車両３を起動するなどの遠隔操作が可能となる。
【００４４】
入力部１７１は、表示・操作部１７（図２参照）に配置され、各種データや指示、選択をするための入力手段として機能する。
入力部１７１は、表示部１７２上に配置されたタッチパネルと、専用の選択ボタンで構成される。タッチパネル部分は、表示部１７２に表示された各種選択ボタンに対応して搭乗者が押下（タッチ）した位置が検出され、その押下位置と表示内容とから選択内容が取得される。
【００４５】
表示部１７２は、表示・操作部１７に配置される。表示部１７２は、入力部１７１からの選択や入力対象となるボタンや説明等が表示されるようになっている。
表示部１７２に表示される選択ボタンとしては、例えば、走行位置（位置関係）選択ボタン等の各種ボタンが表示される。
【００４６】
現在位置検出装置１８は、車両の現在位置（緯度、経度からなる絶対座標値）を検出するためのものであり、人工衛星を利用して車両の位置を測定するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信装置、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、ジャイロセンサ、車速センサ等の１又は複数が使用される。
現在位置検出装置１８で検出した現在位置と、記憶部１６４の地図データから現在走行している道路をマップマッチングにより特定することで、道路幅情報を取得し（道路幅情報取得手段）、走行形態の変更が必要か否かの判断に使用される。
【００４７】
相対位置検出部１９は、本体車両３との相対的な位置を検出し、検出値は本体車両３と連結する際に利用される。主制御装置１６１は、この検出値を用いて単独車両２を本体車両３の連結位置に誘導し、自動連結することが可能である。
本体車両検出センサ２０は、本体車両３との連結したか否かを検知するセンサである。主制御装置１６１は、本体車両検出センサ２０によって本体車両３との連結が確認された場合は連結モードで動作し、連結が確認されなかった場合は単独モードで動作する。
【００４８】
主制御装置１６１には、駆動モータ（ホイールモータ）１２、操縦装置１５、及びジャイロセンサ１６２、現在位置検出装置１８、入力部１７１、相対位置検出部１９から各装置、機器に応じた情報が供給されるようになっており、これらの情報に応じて姿勢、走行、制動の各制御、及び本実施形態における単独走行制御、及び連結走行制御が行われるようになっている。
駆動モータ１２からトルクとロータ位置を示す情報が供給され、操縦装置１５から加速指示情報、減速指示情報、旋回方向を示す旋回情報が供給され、ジャイロセンサ１６２からは搭乗部の角速度が供給され、現在位置検出装置１８からは車両の現在位置（緯度、経度）が供給され、入力部１７１からは表示部１７２に表示した各種ボタンに対する運転者の選択情報が供給され、相対位置検出部１９からは本体車両３に対する相対的な位置関係が供給され、本体車両検出センサ２０から本体車両３との連結の有無が供給されるようになっている。
【００４９】
図６は、本体車両３の主制御装置１６１ａの構成を表したものである。
主制御装置１６１ａの構成は、おおよそ単独車両２の主制御装置１６１から倒立振り子走行用のシステムを除いたものであり、主制御装置１６１と対応する構成要素に対しては同じ符号に英文字ａを付してある。また、主制御装置１６１と同様の構成部分については適宜その説明を省略する。
【００５０】
制御ユニット１６ａは、バッテリ１６０ａ、主制御装置１６１ａ、モータ制御装置１６３ａ、記憶部１６４ａ、車車間インターフェイス１６５ａを備えている。
バッテリ１６０ａ、モータ制御装置１６３ａの機能は、それぞれ単独車両２のバッテリ１６０、モータ制御装置１６３と同じである。
【００５１】
記憶部１６４ａは、自身のＩＤ番号である本体車両ＩＤを記憶するほか、単独車両２のＩＤ番号である単独車両ＩＤを記憶している。
主制御装置１６１ａは、単独車両２と連結する際に、単独車両２から単独車両ＩＤを取得してこれを記憶部１６４ａに記憶してある単独車両ＩＤと同一であることを確認することにより、単独車両２が車両１を構成する単独車両であることを確認することができる。
【００５２】
車車間インターフェイス１６５ａは、単独車両２と通信するための信号ケーブル６０を接続するインターフェイスである。主制御装置１６１ａは、車車間インターフェイス１６５ａを介して単独車両２から走行要求を受信することができる。
主制御装置１６１ａは、単独車両２から送信されてきた走行要求に応じてモータ制御装置１６３ａに制御信号を送信したり、記憶部１６４ａにアクセスしたりする。
また、図示しないが、主制御装置１６１ａは、ステアリング制御装置を介してステアリング操作を行ったり、ブレーキ制御装置を介してブレーキ操作を行う。
主制御装置１６１ａと車車間インターフェイス１６５ａは走行要求受信手段を構成しており、モータ制御装置１６３ａと駆動モータ１２ａは本体車両駆動手段を構成している。
【００５３】
図７は、単独車両２と本体車両３の動作を表したフローチャートである。
単独車両２側の動作は、主制御装置１６１が制御するものであり、本体車両側の動作は、主制御装置１６１ａが制御するものである。
運転者が単独車両２を起動すると、主制御装置１６１は、単独走行するのか、あるいは連結走行するのか判断する（ステップ１０５）。すなわち、主制御装置１６１は、本体車両検出センサ２０（図５）によって、本体車両３との連結が成されていないと確認された場合は単独走行するものと判断し、本体車両３との連結が確認された場合は連結走行するものと判断する。
【００５４】
単独走行するものと判断した場合（ステップ１５０；Ｙ）、主制御装置１６１は、単独走行モードに設定する（ステップ１３０）。
そして、主制御装置１６１は、運転者が操縦装置１５を操作したことによる走行要求に従って倒立振り子走行を行う（ステップ１３５）。
【００５５】
次に、主制御装置１６１は、走行を継続するか否かを判断する（ステップ１４０）。
この判断は、例えば、運転者が操縦装置１５で単独車両２の起動停止を指示した場合に走行を継続しないと判断し、起動停止の指示をしない場合は走向を継続すると判断する（ステップ１４０）。
主制御装置１６１は、走行を継続すると判断した場合（ステップ１４０；Ｙ）はステップ１３５に戻って倒立振り子走行を継続し、走行を継続しないと判断した場合は（ステップ１４０；Ｎ）動作を終了する。
【００５６】
一方、ステップ１０５において、主制御装置１６１が連結走行すると判断した場合（ステップ１０５；Ｎ）、主制御装置１６１は、連結走行モードに設定する（ステップ１１０）。
主制御装置１６１は、運転者が操縦装置１５を操作したことによる走行要求を操縦装置１５から受け取ってこれを本体車両３の主制御装置１６１ａに送信する（ステップ１１５）と共に、単独車両２の連結走行を制御する（ステップ１２０）。
主制御装置１６１は、走行を継続するか否かを判断する（ステップ１２５）。
主制御装置１６１は、走行を継続すると判断した場合（ステップ１２５；Ｙ）はステップ１１５に戻って連結走行を継続し、走行を継続しないと判断した場合は（ステップ１２５；Ｎ）動作を停止する。
【００５７】
一方、本体車両３では、単独車両２が連結走行モードを行う場合、主制御装置１６１ａが主制御装置１６１から走行要求を受信し（ステップ２０５）、主制御装置１６１ａはこの走行要求に従って本体車両３の連結走行を制御する（ステップ２１０）。
次に、主制御装置１６１ａは、走行を継続するか否かを判断し（ステップ２１５）、走行を継続すると判断した場合（ステップ２１５；Ｙ）はステップ２０５に戻って連結走行を継続し、走行を継続しないと判断した場合は（ステップ２１５；Ｎ）動作を停止する。
主制御装置１６１は、動作を停止する際に、主制御装置１６１ａに動作の停止を指示するようになっており、主制御装置１６１ａは、この指示の有無によって動作を停止するか否かを判断する。
【００５８】
以上に説明した本実施形態により次のような効果を得ることができる。
（１）単独車両２と本体車両３を連結して通常の車両として使用できるほか、単独車両２を本体車両３から離脱して１人の利用の車両として利用することもできる。
（２）単独車両２で単独走向する場合、本体車両３を伴わないので、運用コストの低減と、使用エネルギーの効率化を図ることができる。
（３）単独車両２と本体車両３は、互いに相手方の車両ＩＤを確認することができるため、本体車両３に、他の車両に属する単独車両を連結されるのを防止することができる。
【００５９】
本実施形態では、一例として、車両１を倒立振り子車両で構成したが、これは、車両１の車両形式を限定するものではなく、例えば、３輪車や４輪車など複数の車軸を有する車両によって構成してもよい。
また、本実施形態では、運転席部分が本体車両３から離脱するように構成したが、これに限定せず、運転席と助手席が後方の乗員席と連結・離脱できるように構成し、運転席と助手席が後方の乗員席から離脱して単独走行するように構成することもできる。
【００６０】
次に、図８の各図を用いて単独車両２と本体車両３の変形例について説明する。
図８（ａ）に示されるように、車両１ａは、単独車両２ａと本体車両３ａが連結装置５と連結装置６で連結されて構成されている。
本体車両３ａは、２つの前輪と２つの後輪を備えた一般の車両と同じ車輪構成を有している。駆動系は前輪駆動、後輪駆動、あるいは４輪駆動の何れで構成してもよい。
本体車両３ａの前輪の間には、運転席が設けられた単独車両２ａの収納空間４が設けられており、単独車両２ａが連結装置５と連結装置６によって連結されている。
このように、単独車両２ａが本体車両３ａと連結している場合、車両１ａは、通常の車両と同様に運転することができる。
【００６１】
単独車両２の駆動輪は、本体車両３ａの車輪と連動して駆動するように構成することができる。この場合、本体車両３ａの前輪が旋回するときにこれらに同調して旋回するようにする。
また、単独車両２ａの駆動輪を、連結中は単独車両２ａに設けられた収納空間４に収納して地面と接しないように構成してもよい。この場合、単独車両２ａが本体車両３ａから離脱する際に、単独車両２ａは、駆動輪を収納空間から取り出して接地させる。
図８（ｂ）は、本体車両３ａから単独車両２ａを離脱したところを表したものである。
単独車両２ａは、本体車両３ａから離脱すると、倒立振り子による単独走行を行う。
【００６２】
このように、本体車両３ａを通常の車両と同様に４輪で構成し、単独車両２ａを組み込むことにより次のような効果が得られる。
（１）本体車両３ａが４輪を備えているため、単独車両２が離脱している場合に、本体車両３ａの車体のバランス維持特性が優れている。
（２）本体車両３ａが４輪を備えているため、本体車両３ａが大きな加重を支えることができる。このため、バスやトラックなどの大型車両を本体車両３ａで構成することができる。
（３）連結時に単独車両２ａの駆動輪を収納するように構成した場合、連結走行の際には単独車両２ａは駆動する必要がない。そのため、単独車両２ａは倒立振り子走行だけすればよく、単独車両２ａの制御システムが簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態の車両の運用方法を説明するための図である。
【図２】単独車両の外観構成の一例を例示したものである。
【図３】連結装置の形態の例を示した図である。
【図４】車両の電気的な制御系統の一例を示したシステム図である。
【図５】単独車両の制御ユニットの構成を表したものである。
【図６】本体車両の制御ユニットの構成を表したものである。
【図７】単独車両と本体車両が動作する手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】単独車両と本体車両の変形例について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  車両
２  単独車両
３  本体車両
４  収納空間
５  連結装置
６  連結装置
７  側面部位
１１  駆動輪
１２  駆動モータ
１３  搭乗部
１３１  座面部
１３２  背もたれ部
１３３  ヘッドレスト
１４  支持部材
１５  操縦装置
１６  制御ユニット
１６０  バッテリ
１６１  主制御装置
１６２  ジャイロセンサ
１６３  モータ制御装置
１６４  記憶部
１６５  車車間インターフェイス
１７  表示・操作部
１７１  入力部
１７２  表示部
１８  現在位置検出装置
１９  相対位置検出部
２０  本体車両検出センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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