(57)【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駆動輪と、
該駆動輪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車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、
前記車体の姿勢を考慮して路面勾配を推定する勾配推定手段と、
障害物と接触したか否かを識別する接触識別手段と、
該接触識別手段が障害物との接触を認識すると、前記勾配推定手段が推定した路面勾配に基づいて車両加速度の目標値を制限する加速度制限手段とを備える
ことを特徴とする車両。
【請求項２】
前記加速度制限手段は、車両が障害物に向かって加速することができないように、車両加速度の目標値を制限する請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記勾配推定手段が推定した路面勾配の変化量が正であると、前記加速度制限手段は車両加速度の目標値をゼロ以下に制限する請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記勾配推定手段が推定した路面勾配の変化量が負であると、前記加速度制限手段は車両加速度の目標値をゼロ以上に制限する請求項２に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立振り子の姿勢制御を利用した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、同軸上に配置された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より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、センサで車体のバランスや動作の状態を検出し、回転体の動作を制御して車両を停止又は移動させるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１２９４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の車両においては、走行中に障害物に接触したときに、安定した走行状態を維持したり、安定した姿勢を維持したりすることができなかった。車両が障害物に接触すると、路面勾（こう）配を推定する手段であるオブザーバが、それを坂道であると誤認識してしまい、障害物を押すような駆動トルクが付加されることがある。この場合、障害物又は車体を損傷させる可能性がある。
【０００５】
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、障害物との接触を認識すると車両加速度の目標値を制限することによって、障害物に接触したときにも安定した走行状態及び安定した姿勢制御を実現することができ、安全性の高い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】
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駆動輪と、該駆動輪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車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記車体の姿勢を考慮して路面勾配を推定する勾配推定手段と、障害物と接触したか否かを識別する接触識別手段と、該接触識別手段が障害物との接触を認識すると、前記勾配推定手段が推定した路面勾配に基づいて車両加速度の目標値を制限する加速度制限手段とを備える。
【０００７】
本発明の他の車両においては、さらに、前記加速度制限手段は、車両が障害物に向かって加速することができないように、車両加速度の目標値を制限する。
【０００８】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記勾配推定手段が推定した路面勾配の変化量が正であると、前記加速度制限手段は車両加速度の目標値をゼロ以下に制限する。
【０００９】
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記勾配推定手段が推定した路面勾配の変化量が負であると、前記加速度制限手段は車両加速度の目標値をゼロ以上に制限する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、車両が障害物に接触したときに車両加速度の目標値を制限するので、搭乗者がいかなる操作をしても、車両の運動を適切に制限することができる。
【００１１】
請求項２の構成によれば、障害物に向かって加速してしまうことがなく、障害物や車両の損傷を軽減することができる。
【００１２】
請求項３の構成によれば、障害物が車両の前方にある場合、車両加速度を適切に制限することができる。
【００１３】
請求項４の構成によれば、障害物が車両の後方にある場合、車両加速度を適切に制限することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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であり乗員が搭乗した状態で加速前進している状態を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図において、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、倒立振り子の姿勢制御を利用して車体の姿勢を制御する。そして、前記車両１０は、車体を前後に傾斜させることができるようになっている。図１に示される例においては、車両１０は矢印Ａで示される方向に加速中であり、車体が進行方向前方に向かって傾斜した状態が示されている。
【００１７】
前記駆動輪１２は、車体の一部である支持部１３によっ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の軸は図１の図面に垂直な方向に延在し、駆動輪１２はその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。
【００１８】
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、能動重量部として機能する搭乗部１４が、車両１０の前後方向に本体部１１に対して相対的に並進可能となるように、換言すると、車体回転円の接線方向に相対的に移動可能となるように、取り付けられている。
【００１９】
ここで、能動重量部は、ある程度の質量を備え、本体部１１に対して並進する、すなわち、前後に移動させることによって、車両１０の重心位置を能動的に補正するものである。そして、能動重量部は、必ずしも搭乗部１４である必要はなく、例えば、バッテリ等の重量のある周辺機器を並進可能に本体部１１に対して取り付けた装置であってもよいし、ウェイト、錘（おもり）、バランサ等の専用の重量部材を並進可能に本体部１１に対して取り付けた装置であってもよい。また、搭乗部１４、重量のある周辺機器、専用の重量部材等を併用するものであってもよい。
【００２０】
本実施の形態においては、説明の都合上、乗員１５が搭乗した状態の搭乗部１４が能動重量部として機能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、貨物が積載されていてもよい。
【００２１】
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、座面部１４ａ、背もたれ部１４ｂ及びヘッドレスト１４ｃを備え、図示されない移動機構を介して本体部１１に取り付けられている。
【００２２】
前記移動機構は、リニアガイド装置等の低抵抗の直線移動機構、及び、能動重量部アクチュエータとしての能動重量部モータ６２を備え、該能動重量部モータ６２によって搭乗部１４を駆動し、本体部１１に対して進行方向に前後させるようになっている。なお、能動重量部アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、リニアモータ等を使用することもできるが、ここでは、回転式の電気モータである能動重量部モータ６２を使用するものとして説明する。
【００２３】
リニアガイド装置は、例えば、本体部１１に取り付けられている案内レールと、搭乗部１４に取り付けられ、案内レールに沿ってスライドするキャリッジと、案内レールとキャリッジとの間に介在するボール、コロ等の転動体とを備える。そして、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。また、キャリッジの断面はコ字状に形成され、その対向する２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、軌道溝の間に組み込まれており、案内レールとキャリッジ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、キャリッジには、軌道溝の両端をつなぐ戻し通路が形成されており、転動体は軌道溝及び戻し通路を循環するようになっている。
【００２４】
また、リニアガイド装置は、該リニアガイド装置の動きを締結するブレーキ又はクラッチを備える。車両１０が停車しているときのように搭乗部１４の動作が不要であるときには、ブレーキによって案内レールにキャリッジを固定することで、本体部１１と搭乗部１４との相対的位置関係を保持する。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、本体部１１側の基準位置と搭乗部１４側の基準位置との距離が所定値となるように制御される。
【００２５】
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。なお、乗員１５が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック３１に代えて他の装置、例えば、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。
【００２６】
なお、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に代えて、コントローラからの走行指令を有線又は無線で受信する受信装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。また、車両１０があらかじめ決められた走行指令データに従って自動走行する場合には、前記ジョイスティック３１に代えて、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体に記憶された走行指令データを読み取るデータ読取り装置を目標走行状態取得装置として使用することができる。
【００２７】
また、車両１０は、車両制御装置としての制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０を有し、該制御ＥＣＵ２０は、主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３を備える。前記制御ＥＣＵ２０並びに主制御ＥＣＵ２１、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御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及び能動重量部制御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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部制御ＥＣＵ２３、能動重量部センサ６１及び能動重量部モータ６２とともに、能動重量部である搭乗部１４の動作を制御する能動重量部制御システム６０の一部として機能する。前記能動重量部センサ６１は、エンコーダ等から成り、能動重量部移動状態計測装置として機能し、搭乗部１４の移動状態を示す能動重量部位置及び／又は移動速度を検出し、主制御ＥＣＵ２１に送信する。また、該主制御ＥＣＵ２１は、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信し、該能動重量部制御ＥＣＵ２３は、受信した能動重量部推力指令値に相当する入力電圧を能動重量部モータ６２に供給する。そして、該能動重量部モータ６２は、入力電圧に従って搭乗部１４を並進移動させる推力を搭乗部１４に付与し、これにより、能動重量部アクチュエータとして機能する。
【００３０】
さらに、主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪制御ＥＣＵ２２、能動重量部制御ＥＣＵ２３、車体傾斜センサ４１、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２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に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００３１】
なお、主制御ＥＣＵ２１には、入力装置３０のジョイスティック３１から走行指令が入力される。そして、該主制御ＥＣＵ２１は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ＥＣＵ２２に送信し、能動重量部推力指令値を能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００３２】
また、前記制御ＥＣＵ２０は、車両１０の走行状態及び車体姿勢の時間変化に基づいて路面勾配を推定する勾配推定手段として機能する。また、目標走行状態及び路面勾配に応じて目標とする車体姿勢、すなわち、車体傾斜状態及び／又は能動重量部移動状態を決定する目標車体姿勢決定手段として機能する。さらに、各センサによって取得した車両１０の走行状態及び車体姿勢、並びに、目標走行状態、目標車体姿勢及び路面勾配に応じて各アクチュエータの出力を決定するアクチュエータ出力決定手段として機能する。さらに、車両１０の前後方向の路面勾配を取得する路面勾配取得手段として機能する。さらに、路面勾配に応じて付加する駆動トルクを決定する登坂トルク決定手段として機能する。さらに、登坂トルクに応じて、車体の重心補正量を決定する重心補正量決定手段として機能する。
【００３３】
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傾斜角速度とを決定するようにしてもよい。
【００３４】
次に、前記構成の車両１０の動作について説明する。まず、走行及び姿勢制御処理の概要について説明する。
【００３５】
図３は本発明の第１の実施の形態における坂道上での車両の動作を示す概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における車両の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。なお、図３（ａ）は比較のための従来技術による動作例を示し、図３（ｂ）は本実施の形態による動作を示している。
【００３６】
本実施の形態においては、搭乗部１４が能動重量部として機能し、図３（ｂ）に示されるように、並進させる、すなわち、前後に移動させることによって、車両１０の重心位置を能動的に補正するようになっている。これにより、坂道で車両１０を停止させるために、すなわち、該車両１０が下り方向に移動しないように駆動輪１２に駆動トルクを付与し、その反作用である反トルクが車体に作用しても、車体が下り方向に傾いてしまうことがない。また、坂道を走行する場合にも、車体が下り方向に傾いてしまうことがなく、安定して走行することができる。
【００３７】
これに対し、仮に、「背景技術」の項で説明した従来の車両のように、路面勾配に応じた重心位置補正を行わない場合、図３（ａ）に示されるように、坂道で車両１０を停止させておくために駆動輪１２に付与した駆動トルクの反作用、すなわち、反トルクが車体に作用するので、車体が下り方向に傾いてしまう。そして、坂道を走行する場合にも、安定した車体姿勢及び走行の制御を行うことができない。
【００３８】
そこで、本実施の形態においては、走行及び姿勢制御処理を実行することによって、路面勾配に関わらず、車両１０は安定して停止及び走行することができるようになっている。
【００３９】
走行及び姿勢制御処理において、制御ＥＣＵ２０は、まず、状態量の取得処理を実行し（ステップＳ１）、各センサ、すなわち、駆動輪センサ５１、車体傾斜センサ４１及び能動重量部センサ６１によって、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態を取得する。
【００４０】
次に、制御ＥＣＵ２０は、路面勾配の取得処理を実行し（ステップＳ２）、状態量の取得処理で取得した状態量、すなわち、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態と、各アクチュエータの出力値、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力値とに基づき、オブザーバによって路面勾配を推定する。ここで、前記オブザーバは、力学的なモデルに基づいて、制御系の内部状態を観測する方法であり、ワイヤードロジック又はソフトロジックで構成される。
【００４１】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標走行状態の決定処理を実行し（ステップＳ３）、ジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両１０の加速度の目標値、及び、駆動輪１２の回転角速度の目標値を決定する。
【００４２】
次に、制御ＥＣＵ２０は、目標車体姿勢の決定処理を実行し（ステップＳ４）、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配と、目標走行状態の決定処理によって決定された車両１０の加速度の目標値とに基づいて、車体姿勢の目標値、すなわち、車体傾斜角及び能動重量部位置の目標値を決定する。
【００４３】
最後に、制御ＥＣＵ２０は、アクチュエータ出力の決定処理を実行し（ステップＳ５）、状態量の取得処理によって取得された各状態量、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配、目標走行状態の決定処理によって決定された目標走行状態、及び、目標車体姿勢の決定処理によって決定された目標車体姿勢に基づいて、各アクチュエータの出力、すなわち、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力を決定する。
【００４４】
次に、走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。まず、状態量の取得処理について説明する。
【００４５】
図５は本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
本実施の形態においては、状態量やパラメータを次のような記号によって表す。なお、図５には状態量やパラメータの一部が示されている。
θW ：駆動輪回転角〔ｒａｄ〕
θ1 ：車体傾斜角（鉛直軸基準）〔ｒａｄ〕
λS ：能動重量部位置（車体中心点基準）〔ｍ〕
τW ：駆動トルク（２つの駆動輪の合計）〔Ｎｍ〕
ＳS ：能動重量部推力〔Ｎ〕
ｇ：重力加速度〔ｍ／ｓ2 〕
η：路面勾配〔ｒａｄ〕
ｍW ：駆動輪質量（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇ〕
ＲW ：駆動輪接地半径〔ｍ〕
ＩW ：駆動輪慣性モーメント（２つの駆動輪の合計）〔ｋｇｍ2 〕
ＤW ：駆動輪回転に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍ1 ：車体質量（能動重量部を含む）〔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〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
ｍS ：能動重量部質量〔ｋｇ〕
ｌS ：能動重量部重心距離（車軸から）〔ｍ〕
ＩS ：能動重量部慣性モーメント（重心周り）〔ｋｇｍ2 〕
ＤS ：能動重量部並進に対する粘性減衰係数〔Ｎｍｓ／ｒａｄ〕
0004888318.tif 000002
【００４７】
次に、路面勾配の取得処理について説明する。
【００４８】
図７は本発明の第１の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
路面勾配の取得処理において、主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配ηを推定する（ステップＳ２−１）。この場合、状態量の取得処理で取得した各状態量と、前回（一つ前の時間ステップ）の走行及び姿勢制御処理におけるアクチュエータ出力の決定処理で決定した各アクチュエータの出力とに基づき、次の式（１）により、路面勾配ηを推定する。
【００５０】
【数１】
0004888318.tif 000003
【００５１】
このように、本実施の形態においては、駆動モータ５２が出力する駆動トルクと、状態量としての駆動輪回転角加速度、車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度とに基づいて路面勾配を推定する。この場合、駆動輪１２の回転状態を示す駆動輪回転角加速度だけでなく、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮している。すなわち、倒立振り子の姿勢制御を利用した、いわゆる倒立型車両に特有の要素である車体の姿勢変化を考慮している。
【００５２】
従来においては、駆動トルクと駆動輪回転角加速度とに基づいて路面勾配を推定するため、特に車体の姿勢が変化しているとき、路面勾配の推定値に大きな誤差が生じることがあった。しかし、本実施の形態においては、車体の姿勢変化を示す車体傾斜角加速度及び能動重量部移動加速度をも考慮して路面勾配を推定するので、大きな誤差が生じることがなく、極めて高い精度で路面勾配を推定することができる。
【００５３】
一般的に、倒立型車両では、駆動輪と相対的に車体の重心が前後に移動するので、駆動輪が停止していても、車両の重心が前後に移動することがある。したがって、重心の加速度と駆動力、あるいは、駆動トルクとから路面勾配を高い精度で推定するためには、このような影響を考慮する必要がある。一般的な倒立型車両においては、車両全体に対する車体の重量比率が高いので、特に車両停止時には、このような影響が大きくなる。
【００５４】
なお、路面勾配の値にローパスフィルタをかけることによって、推定値の高周波成分を除去することもできる。この場合、推定に時間遅れが生じるが、高周波成分に起因する振動を抑制することができる。
【００５５】
本実施の形態においては、駆動力、慣性力及び路面勾配による重力成分を考慮しているが、駆動輪１２の転がり抵抗や回転軸の摩擦による粘性抵抗、あるいは、車両１０に作用する空気抵抗などを副次的な影響として考慮してもよい。
【００５６】
また、本実施の形態においては、駆動輪１２の回転運動に関する線形モデルを使用しているが、より正確な非線形モデルを使用してもよいし、車体傾斜運動や能動重量部並進運動についてのモデルを使用してもよい。なお、非線形モデルについては、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００５７】
さらに、計算の簡略化のために、車体姿勢の変化を考慮しなくてもよい。
【００５８】
次に、目標走行状態の決定処理について説明する。
【００５９】
図８は本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００６０】
目標走行状態の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−１）。この場合、乗員１５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。
【００６１】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、取得したジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−２）。例えば、ジョイスティック３１の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。
【００６２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ３−３）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径ＲW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
【００６３】
次に、目標車体姿勢の決定処理について説明する。
【００６４】
図９は本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフ、図１０は本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００６５】
目標車体姿勢の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する（ステップＳ４−１）。この場合、目標走行状態の決定処理によって決定された車両加速度の目標値と、路面勾配の取得処理によって取得された路面勾配ηとに基づき、次の式（２）及び（３）により、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００６６】
【数２】
0004888318.tif 000004
【００６７】
【数３】
0004888318.tif 000005
【００６８】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、残りの目標値を算出する（ステップＳ４−２）。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り、駆動輪回転角、車体傾斜角速度及び能動重量部移動速度の目標値を算出する。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、車両加速度に伴って車体に作用する慣性力及び駆動モータ反トルクだけでなく、路面勾配ηに応じた登坂トルクに伴って車体に作用する反トルクも考慮して、車体姿勢の目標値、すなわち、能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値を決定する。
【００７０】
このとき、車体に作用して車体を傾斜させようとするトルク、すなわち、車体傾斜トルクを重力の作用によって打ち消すように、車体の重心を移動させる。例えば、車両１０が加速するとき及び坂を上るときには、搭乗部１４を前方へ移動させ、あるいは、さらに車体を前方へ傾ける。また、車両１０が減速するとき及び坂を下るときには、搭乗部１４を後方へ移動させ、あるいは、さらに車体を後方へ傾ける。
【００７１】
本実施の形態においては、図９に示されるように、まず、車体を傾斜させずに搭乗部１４を移動させ、該搭乗部１４が能動重量部移動限界に達すると、車体の傾斜を開始させる。そのため、細かい加減速に対しては車体が前後に傾かないので、乗員１５にとっての乗り心地が向上する。また、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が直立状態を維持するので、乗員１５にとっての視界の確保が容易となる。さらに、格別な急勾配でなければ、坂道の上でも車体が大きく傾斜することがないので、車体の一部が路面に当接することが防止される。
【００７２】
なお、本実施の形態においては、能動重量部移動限界が前方と後方とで等しい場合を想定しているが、前方と後方とで異なる場合には、各々の限界に応じて、車体の傾斜の有無を切り替えるようにしてもよい。例えば、加速性能よりも制動性能を高く設定する場合、後方の能動重量部移動限界を前方よりも遠くに設定する必要がある。
【００７３】
また、本実施の形態においては、加速度が低いときや勾配が緩やかなときには、搭乗部１４の移動だけで対応させているが、その車体傾斜トルクの一部又は全部を車体の傾斜で対応させてもよい。車体を傾斜させることにより、乗員１５に作用する前後方向の力を軽減することができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態においては、線形化した力学モデルに基づいた式を使用しているが、より正確な非線形モデルや粘性抵抗を考慮したモデルに基づいた式を使用してもよい。なお、式が非線形になる場合には、マップの形式で関数を適用することもできる。
【００７５】
次に、アクチュエータ出力の決定処理について説明する。
【００７６】
図１１は本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００７７】
アクチュエータ出力の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、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Ｓ５−１）。この場合、各目標値と路面勾配ηとから、後述の式（４）により駆動モータ５２のフィードフォワード出力を決定し、また、同じく後述の式（５）により能動重量部モータ６２のフィードフォワード出力を決定する。
【００７８】
【数４】
0004888318.tif 000006
【００７９】
このように、路面勾配ηに応じた登坂トルクを自動的に付加することにより、つまり、路面勾配ηに応じて駆動トルクを補正することにより、坂道であっても、平地と同様の操縦感覚を提供することができる。すなわち、坂道で停止した後、乗員１５がジョイスティック３１から手を放しても、車両１０は動くことがない。また、坂道の上であっても、ジョイスティック３１の一定の操縦操作に対して、平地と同様の加減速を行うことができる。
【００８０】
【数５】
0004888318.tif 000007
【００８１】
このように、本実施の形態においては、理論的にフィードフォワード出力を与えることによって、より高精度な制御を実現する。
【００８２】
なお、必要に応じて、フィードフォワード出力を省略することもできる。この場合、フィードバック制御により、定常偏差を伴いつつ、フィードフォワード出力に近い値が間接的に与えられる。また、前記定常偏差は、積分ゲインを適用することによって低減させることができる。
【００８３】
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Ｓ５−２）。この場合、各目標値と実際の状態量との偏差から、後述の式（６）により駆動モータ５２のフィードバック出力を決定し、また、同じく後述の式（７）により能動重量部モータ６２のフィードバック出力を決定する。
【００８４】
【数６】
0004888318.tif 000008
【００８５】
なお、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することもできる。また、より簡単な制御として、ＫW2、ＫW3及びＫS5を除くフィードバックゲインのいくつかをゼロとしてもよい。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。
【００８６】
最後に、主制御ＥＣＵ２１は、各要素制御システムに指令値を与える（ステップＳ５−３）。この場合、主制御ＥＣＵ２１は、前述のように決定したフィードフォワード出力とフィードバック出力との和を駆動トルク指令値及び能動重量部推力指令値として、駆動輪制御ＥＣＵ２２及び能動重量部制御ＥＣＵ２３に送信する。
【００８７】
このように、本実施の形態においては、路面勾配ηをオブザーバによって推定し、登坂トルクを与えるとともに、搭乗部１４を上り側に移動させる。そのため、坂道で車体を直立に保持することができ、急勾配にも対応することができる。また、路面勾配ηを計測する装置が不要となり、構造を簡素化してコストを低減することができる。
【００８８】
さらに、車体の姿勢を示す車体傾斜角θ1 及び能動重量部位置λS をも考慮して路面勾配ηを推定するので、大きな誤差が生じることなく、極めて高い精度で路面勾配ηを推定することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
図１２は本発明の第２の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【００９１】
前記第１の実施の形態においては、駆動輪１２の回転状態、車体の傾斜状態及び搭乗部１４の移動状態と、駆動モータ５２及び能動重量部モータ６２の出力値とに基づき、オブザーバによって路面勾配を推定する。そして、車体が障害物に接触すると、オブザーバが、それを坂道であると誤認識してしまい、障害物を押すような駆動トルクが付加されることがある。そのため、車体が障害物に接触したときに、障害物又は車体を損傷させる可能性がある。
【００９２】
一般に、路面勾配は、車体に作用する慣性力（車体重心の加速度）と駆動力の大きさとから推定される。具体的には、車両運動の路面に平行な成分を考慮し、車体に作用する慣性力と釣り合う外力は、駆動力及び車体に作用する重力の路面に平行な成分のみで構成される、という仮定に基づいて路面勾配を推定する。このとき、重力以外の外力、例えば、障害物に接触したときの障害物からの反力が作用すると、路面勾配を推定する手段は、前記反力を重力の作用、すなわち、上り方向の大きな路面勾配による作用であると認識する。そして、認識した路面勾配に応じた登坂トルクを付加するので、車両１０は障害物を押すような動作を行うことになる。
【００９３】
そこで、本実施の形態においては、路面勾配の推定値と車両速度の時間変化とに基づいて障害物との接触を識別する。具体的には、障害物と接触したときの路面勾配の推定値及び車両速度の典型的なパターンと比較して、障害物との接触であるか否かを判断する。
【００９４】
そして、障害物との接触であると判断した場合には、路面勾配の推定値を修正する。それに加えて、車両加速度の目標値を制限し、障害物に向かって駆動することを防止する。
【００９５】
そのために、車両制御装置としての制御ＥＣＵ２０は、路面勾配を推定する勾配推定手段、障害物と接触したか否かを識別する接触識別手段、及び、車両加速度の目標値を制限する加速度制限手段として機能する。
【００９６】
これにより、障害物に接触したときにも安定した走行状態及び安定した姿勢制御を実現できる。そして、車両１０の安全性を更に高めることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態における車両１０の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理の詳細について説明する。なお、状態量の取得処理、路面勾配の取得処理、目標車体姿勢の決定処理及びアクチュエータ出力の決定処理については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略し、目標走行状態の決定処理についてのみ説明する。
【００９９】
目標走行状態の決定処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、操縦操作量を取得する（ステップＳ３−１１）。この場合、乗員１５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。
【０１００】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、取得したジョイスティック３１の操作量に基づいて、車両加速度の目標値を決定する（ステップＳ３−１２）。例えば、ジョイスティック３１の前後方向への操作量に比例した値を車両加速度の目標値とする。
【０１０１】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触判定及び対応制御処理を実行し（ステップＳ３−１３）、障害物と接触状態にあるか否かを判定し、障害物と接触状態にある場合には、路面勾配の推定値と車両加速度の目標値を修正する。
【０１０２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、決定した車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する（ステップＳ３−１４）。例えば、車両加速度の目標値を時間積分し、駆動輪接地半径ＲW で除した値を駆動輪回転角速度の目標値とする。
【０１０３】
次に、障害物接触判定及び対応制御処理について説明する。
【０１０４】
図１３は本発明の第２の実施の形態における障害物接触のときの路面勾配の推定値の時間変化の典型パターンを示す図、図１４は本発明の第２の実施の形態における障害物接触のときの駆動輪回転角速度の時間変化の典型パターンを示す図、図１５は本発明の第２の実施の形態における障害物接触判定及び対応制御処理の動作を示すフローチャートである。
【０１０５】
障害物接触判定及び対応制御処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、第２フラグ（ｆｌａｇ２）がオンであるか否か、すなわち、ｆｌａｇ２＝１であるか否かを判断する（ステップＳ３−１３−１）。
【０１０６】
第２フラグは、障害物接触判定の実行状態を示すフラグであり、第２フラグオン（ｆｌａｇ２＝１）の状態は障害物接触対応処理を実行中であることを示し、第２フラグオフ（ｆｌａｇ２＝０）の状態は障害物接触対応処理を実行していないことを示す。
【０１０７】
また、第２フラグは接触判定有効タイマによって管理される。接触判定有効タイマは、接触状態終了判定時刻、すなわち、車両１０が障害物に接触した後にその状態が解消されたと推定された時刻から現在までの時間ｔ2 を計測するタイマであり、接触判定有効タイマの接触判定有効タイマの計測時間ｔ2 が所定の値以下であるときには、第２フラグをオンにする。つまり、第２フラグがオンであることは、前回の障害物接触判定及び対応制御処理において接触状態終了と判定してから一定時間内であることを意味する。
【０１０８】
そして、第２フラグがオンでない場合、すなわち、障害物接触状態にあると判定されたことが一度もない場合、あるいは、前回の障害物接触判定及び対応制御処理において接触状態終了と判定してから一定時間以上経過した場合にのみ、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触判定における第１条件の判定を実行する（ステップＳ３−１３−２）。
【０１０９】
該第１条件は、路面勾配変化率に基づく動的接触判定であり、路面勾配の推定値の変化率の絶対値があらかじめ設定された接触判定の第１閾値より大きいか否か、すなわち、次の式（８）が成立するか否かに基づいて判定する。
【０１１０】
【数７】
0004888318.tif 000009
【０１１１】
車両１０が障害物と接触したとき、及び、坂道を上るときにおける、路面勾配の推定値の典型的な時間変化のパターンを、図１３に示す。図１３において、実線は障害物と接触したときの路面勾配の推定値の時間変化を示し、点線は坂道を上るときの路面勾配の推定値の時間変化を示している。この両者の特徴的な違いの一つである、障害物接触直後における推定値の急激な変化を、第１条件によって捉える。
【０１１２】
主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配変化率の絶対値が接触判定の第１閾値より大きい場合には障害物に接触した可能性があると判定し、動的接触判定有効タイマの計測時間ｔ1 をゼロにリセットする（ｔ1 ＝０）とともに、第１フラグ（ｆｌａｇ１）をオンにして（ｆｌａｇ１＝１）動的接触判定有効タイマを作動させる（ステップＳ３−１３−３）。
【０１１３】
第１フラグは、障害物静的接触判定処理の実行状態を示すフラグであり、第１フラグオン（ｆｌａｇ１＝１）の状態は障害物静的接触判定処理が実行中であることを示し、第１フラグオフ（ｆｌａｇ１＝０）は障害物静的接触判定処理を実行していないことを示す。
【０１１４】
また、第１フラグは動的接触判定有効タイマによって管理される。動的接触判定有効タイマは、動的接触状態終了判定時刻、すなわち、第１条件によって車両１０が動的接触状態にあると推定された時刻から現在までの時間をｔ1 を計測するタイマであり、動的接触判定有効タイマの計測時間ｔ1 が所定の値以下であるときには、第１フラグをオンにする。つまり、ゼロにリセットするとともに第１フラグをオンにすることは、動的接触状態が終了してからの経過時間の計測を開始することを意味する。
【０１１５】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触判定における第２条件の判定を実行する（ステップＳ３−１３−４）。該第２条件は、駆動輪回転角速度偏差に基づく静的接触判定であり、駆動輪回転角速度の実値と目標値の差の絶対値があらかじめ設定された接触判定の第２閾値より大きいか否か、すなわち、次の式（９）が成立するか否かに基づいて判定する。
【０１１６】
なお、障害物接触判定及び対応制御処理の始めににおいて、第２フラグがオンである場合、すなわち、接触状態終了と判定してから一定時間内である場合、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触判定における第１条件の判定を実行することなく、直ちに、障害物接触判定における第２条件の判定を実行する。
【０１１７】
【数８】
0004888318.tif 000010
【０１１８】
なお、車両１０が障害物と接触したとき、及び、坂道を上るときにおける、駆動輪回転角度の典型的な時間変化のパターンを、図１４に示す。図１４において、実線は障害物と接触したときの駆動輪回転角速度の時間変化を示し、点線は坂道を上るときの駆動輪回転角速度の時間変化を示している。この両者の特徴的な違いの一つである、障害物接触時における駆動輪回転角速度（車両速度）の急激な変化を、第２条件によって捉える。
【０１１９】
主制御ＥＣＵ２１は、駆動輪回転角速度偏差の絶対値が接触判定の第２閾値より大きい場合には障害物に接触した可能性が高いと判定し、障害物接触判定における第３条件の判定を実行する（ステップＳ３−１３−５）。該第３条件は、路面勾配変化量に基づく静的接触判定であり、路面勾配変化量の絶対値があらかじめ設定された接触判定の第３閾値より大きいか否か、すなわち、次の式（１０）が成立するか否かに基づいて判定する。
【０１２０】
【数９】
0004888318.tif 000011
【０１２１】
そして、主制御ＥＣＵ２１は、路面勾配変化量の絶対値が接触判定の第３閾値より大きい場合には障害物に接触していると判定し、接触判定有効タイマの計測時間ｔ2 をゼロにリセットする（ｔ2 ＝０）とともに、第２フラグをオンにして（ｆｌａｇ２＝１）接触判定有効タイマを作動させる（ステップＳ３−１３−６）。計測時間ｔ2 をゼロにリセットするとともに第２フラグをオンにすることは、接触状態が終了してからの経過時間の計測を開始することを意味する。
【０１２２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触対応制御処理を実行して（ステップＳ３−１３−７）、処理を終了する。障害物接触対応制御処理によって、路面勾配の推定値及び車両加速度の目標値が修正される。
【０１２３】
一方、障害物接触判定における第１条件の判定において路面勾配変化率の絶対値が接触判定の第１閾値以下である場合、主制御ＥＣＵ２１は、車両１０が現在動的接触状態にないと判定し、次に、第１フラグがオンであるか否か、すなわち、ｆｌａｇ１＝１であるか否かを判断する（ステップＳ３−１３−８）。
【０１２４】
そして、第１フラグがオンでない場合、すなわち、障害物動的接触状態にあるを判定されたことが一度もない場合、あるいは、動的接触状態判定終了直後から一定時間以上経過した場合にのみ、主制御ＥＣＵ２１は、そのまま処理を終了する。また、第１フラグがオンである場合、すなわち、動的接触状態終了判定直後から一定時間内である場合、主制御ＥＣＵ２１は、動的接触判定有効タイマの計測時間をΔｔだけ増やす（ステップＳ３−１３−９）、すなわち、計測時間ｔ1 をｔ1 ＋Δｔに置き換える（ｔ1 ←ｔ1 ＋Δｔ）。
【０１２５】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、動的接触判定有効タイマの計測時間ｔ1 が一定時間Ｔ1,Max を経過した（ｔ1 ＞Ｔ1,Max ）か否かを判断する（ステップＳ３−１３−１０）。そして、動的接触判定有効タイマの計測時間ｔ1 が一定時間Ｔ1,Max 以下である場合、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触判定における第２条件の判定を実行する。また、動的接触判定有効タイマの計測時間ｔ1 が一定時間Ｔ1,Max を経過している場合、主制御ＥＣＵ２１は、第１フラグをオフにして（ｆｌａｇ１＝０）（ステップＳ３−１３−１１）、処理を終了する。
【０１２６】
一方、障害物接触判定における第２条件の判定において駆動輪回転角速度偏差の絶対値があらかじめ設定された接触判定の第２閾値以下である場合、及び、障害物接触判定における第３条件の判定において路面勾配変化量の絶対値があらかじめ設定された接触判定の第３閾値以下である場合、主制御ＥＣＵ２１は、車両１０が現在接触状態にないと判定し、次に、第２フラグがオンであるか否か、すなわち、ｆｌａｇ２＝１であるか否かを判断する（ステップＳ３−１３−１２）。
【０１２７】
そして、第２フラグがオンでない場合、すなわち、障害物接触状態にあると判定されたことが一度もない場合、あるいは、接触状態終了判定直後から一定時間以上経過した場合、主制御ＥＣＵ２１は、第１フラグをオンの状態に保持したまま、処理を終了する。また、第２フラグがオンである場合、すなわち、接触状態終了判定直後から一定時間内である場合、主制御ＥＣＵ２１は、接触判定有効タイマの計測時間をΔｔだけ増やす（ステップＳ３−１３−１３）、すなわち、計測時間ｔ2 をｔ2 ＋Δｔに置き換える（ｔ2 ←ｔ2 ＋Δｔ）。
【０１２８】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、接触判定有効タイマの計測時間ｔ2 が一定時間Ｔ2,Max を経過した（ｔ2 ＞Ｔ2,Max ）か否かを判断する（ステップＳ３−１３−１４）。そして、接触判定有効タイマの計測時間ｔ2 が一定時間Ｔ2,Max 以下である場合、主制御ＥＣＵ２１は、第２条件、あるいは、第３条件を満足していなくても、障害物接触対応制御処理を実行し、処理を終了する。また、接触判定有効タイマの計測時間ｔ2 が一定時間Ｔ2,Max を経過している場合、主制御ＥＣＵ２１は、第１フラグ及び第２フラグをオフにして（ｆｌａｇ１＝０、ｆｌａｇ２＝０）（ステップＳ３−１３−１５）、処理を終了する。
【０１２９】
このように、障害物接触判定においては、第１条件について判定し、続いて、第２条件及び第３条件について判定する。すなわち、路面勾配変化率に基づく動的接触判定を行い、続いて、駆動輪回転角速度偏差に基づく静的接触判定、及び、路面勾配変化量に基づく静的接触判定を行う。そして、障害物と接触したときの路面勾配の推定値及び駆動輪回転角速度の時間変化に着目し、それらの値及び時間変化の様相が、障害物と接触したときの典型的なパターンに類似している場合に、車両１０が障害物と接触状態にあると判定する。
【０１３０】
図１５に示されるフローチャートに沿った障害物接触判定及び対応制御処理の動作では、第１条件、第２条件及び第３条件のすべてを満足する場合に、障害物に接触したと判定する。
【０１３１】
第１条件は、前述のように、路面勾配変化率に基づく動的接触判定である。車両１０がある一定速度で障害物と接触した場合、その反力を重力の作用と誤認識することで、路面勾配の推定値が急増する。また、障害物に接触した停止状態で加速指令を受けたときも、加速に必要な駆動トルクとともに、その反力や路面勾配の推定値が急増する。そこで、路面勾配の推定値の変化率の絶対値が接触判定の第１閾値を超えた場合には、障害物に接触した可能性があると判定し、その後の一定時間Ｔ1,Max において、第２条件及び第３条件の判定を実行する。
【０１３２】
第２条件は、前述のように、駆動輪回転角速度偏差に基づく静的接触判定である。障害物と接触すると、障害物からの反力により、目標走行速度に比べて車両１０の走行速度が低下する。また、障害物に接触した停止状態で加速指令を受けたときも、目標走行速度まで加速することができない。そこで、駆動輪回転角速度の実値と目標値との差、すなわち、駆動輪回転角速度偏差の絶対値が接触判定の第２閾値を超えた場合には、障害物に接触した可能性が高いと判定し、次に第３条件の判定を実行する。
【０１３３】
第３条件は、前述のように、路面勾配変化量に基づく静的接触判定である。車両１０が障害物と接触すると、誤推定された路面勾配に対する登坂トルク（駆動輪１２の駆動トルク）に応じて、障害物からの反力が車両１０に作用するので、路面勾配の推定値は高い値を保持する。そこで、障害物との接触前の時刻ｔ0 における路面勾配の推定値と現在の路面勾配の推定値との差、すなわち、路面勾配の推定値の変化量の絶対値が接触判定の第３閾値を超えた場合には、障害物に接触したと判定する。
【０１３４】
そして、障害物に接触したと判定した場合、その後の一定時間Ｔ2,Max は、その判定を変えない。これにより、制御の切り替わりに起因する振動（チャタリング）を防止することができる。
【０１３５】
ここでは、第１条件、第２条件及び第３条件のすべてを満足する場合に、障害物との接触を識別する、すなわち、障害物と接触したと判定する例について説明したが、前記第１条件、第２条件及び第３条件のいずれか１つ又は２つを満足する場合に、障害物に接触したと判定するようにしてもよい。例えば、第２条件と第３条件のどちらか一方と第１条件を満足した場合に、障害物に接触したと判定するようにしてもよい。また、第２条件及び第３条件を満足していなくても、第１条件のみを満足すれば障害物に接触したと判定するようにしてもよい。
【０１３６】
さらに、前記第１条件、第２条件及び第３条件以外の条件を加えて、障害物接触判定を実行することもできる。例えば、駆動輪回転角速度偏差や車体傾斜角速度偏差の時間変化率が所定の閾値を超えた場合に障害物に接触したと判定する、という条件を加えることによって、接触状態の誤認識率を更に低くすることができる。
【０１３７】
また、あらかじめ設定した閾値によって各条件についての判定を行う例について説明したが、車両１０の走行状態に応じて閾値を変化させることもできる。例えば、障害物に接触する前の車両走行速度の増加とともに、路面勾配変化率や駆動輪回転角速度偏差の閾値を高くすることによって、実際の力学的条件に適した判定を行い、より高精度な認識を実現することができる。
【０１３８】
また、路面勾配の推定値が変化する速度の程度を差分によって評価する例について説明したが、周波数フィルタによりある周波数帯の成分を抽出し、その大小に基づいて判定を行ってもよい。例えば、バンドパスフィルタを用いて低周波帯域の緩やかな変化を無視するとともに、路面の凹凸やセンサ信号のノイズによる高周波成分も取り除くことによって、より高精度な認識を実現することができる。
【０１３９】
次に、障害物接触対応制御処理について説明する。
【０１４０】
図１６は本発明の第２の実施の形態における障害物接触対応制御処理の動作を示すフローチャートである。
【０１４１】
障害物接触対応制御処理において、主制御ＥＣＵ２１は、まず、路面勾配の推定値の正負に応じて車両加速度の目標値α* を修正する（ステップＳ３−１３−７−１）。すなわち、車両１０が障害物に向かって加速することができないように、車両加速度の目標値α* を制限する。
【０１４２】
続いて、主制御ＥＣＵ２１は、障害物接触による誤差を含む路面勾配の推定値を修正する（ステップＳ３−１３−７−２）。すなわち、路面勾配変化率に基づく障害物動的接触判定の所定時間前である時刻ｔ＝ｔ0 における路面勾配の推定値η（ｔ0 ）を現在の路面勾配の推定値とする。
【０１４３】
これにより、車両１０が障害物に接触したときにも、安定した走行状態及び安定した姿勢制御を実現することができる。
【０１４４】
このように、本実施の形態においては、障害物との接触を識別すると、路面勾配の推定値を修正することで、誤った登坂トルクや車体姿勢の目標値が与えられることを防止する。具体的には、前述のように、路面勾配変化率に基づく動的接触判定の所定時間前である時刻ｔ＝ｔ0 における路面勾配の推定値η（ｔ0 ）を現在の路面勾配の推定値とする。これにより、障害物との接触による誤差の分は取り除かれるが、本来の路面勾配に起因する分は残るので、坂道の上で障害物と接触した場合でも、停止、走行するのに必要な登坂トルク失うことがなく、車両１０は安定した状態を保つことができる。なお、障害物との接触前の路面勾配の推定値を参照することができるように、所定の時間における路面勾配の推定値の履歴を常に記憶する。
【０１４５】
また、路面勾配の推定値を修正するとともに、乗員１５が要求した車両加速度の目標値α* を制限する。すなわち、車両１０が障害物に向かって加速することができないように、車両加速度の目標値α* を制限する。具体的には、修正前の路面勾配の推定値との差が正である場合、すなわち、障害物が前方にある場合には、車両加速度の目標値α* をゼロ以下とする。また、修正前の路面勾配の推定値との差が負である場合、すなわち、障害物が後方にある場合には、車両加速度の目標値α* をゼロ以上とする。これにより、乗員１５の障害物の未認識や誤操作に起因する状態の悪化を防止することができ、車両１０の安全性を更に高めることができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態においては、車両加速度の目標値のみを制限するようになっているが、車両速度の目標値を制限してもよい。例えば、走行中に前方の障害物と接触した場合、車両の目標速度をゼロ以下に制限してもよい。この場合、車両１０は自動的に急停止するようになる。
【０１４７】
また、障害物との接触判定時に、他の制御を加えて行ってもよい。例えば、乗員１５に警告音や警告表示を与えて注意を喚起するようにしてもよい。また、車両１０が障害物から自動的に離れるように、例えば、自動的にわずかに後に下がって停まるように、駆動輪回転角速度の目標値のタイムスケジュールを与えてもよい。
【０１４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【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り乗員が搭乗した状態で前進している状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における車両の制御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坂道上での車両の動作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の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５】本発明の第１の実施の形態における車両の力学モデル及びそのパラメータを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における状態量の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態における路面勾配の取得処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態における能動重量部位置の目標値及び車体傾斜角の目標値の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における目標車体姿勢の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるアクチュエータ出力の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における目標走行状態の決定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における障害物接触のときの路面勾配の推定値の時間変化の典型パターンを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における障害物接触のときの駆動輪回転角速度の時間変化の典型パターンを示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における障害物接触判定及び対応制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における障害物接触対応制御処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５０】
１０    車両
１２    駆動輪
２０    制御ＥＣＵ
【図１】
0004888318.tif 000012
【図２】
0004888318.tif 000013
【図３】
0004888318.tif 000014
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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