JP2010159038A - 姿勢安定化制御装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運動状態を動的にモニタし、安定した制御を可能とすることである。
【解決手段】コントローラ１０３は、車両の運動の目標値を設定する目標値演算部２１２，２１３と、車両の運動及び姿勢を制御するアクチュエータの制御量を制御するための制御信号を生成する制御量演算部２１６，２１７と、車両の運転状態を検出する運転状態検出部と、目標値に基づいて、車両の転倒安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する目標安定余裕度演算部２１８と、車両の運転状態に基づいて、車両の転倒安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する実安定余裕度演算部２１９と、生成された制御量を、補正量を用いて補正する調停処理部２２２と、補正された制御量を用いて、アクチュエータを制御する駆動部と、を備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両の姿勢安定化制御装置と姿勢安定化制御装置を備える車両に関する。

走行車両の安定性を高めるため、様々な提案がなされている。
例えば、特許文献１には、ボディの前部に取り付けられた転舵車輪とボディの後部に取り付けられた駆動車輪とを備えた１人用の乗り物において、車両の安定性を保つため、ボディを水平に維持する技術が開示されている。
また、特許文献２には、車両の安定性を向上するため、ホイールベースを可変する技術が開示されている。
さらに、特許文献３には、車両の旋回性を高めるために、旋回時に乗り物の重心を旋回内輪に移動させ、旋回安定性と乗り心地を向上させる技術が開示されている。

特開２００５−８２０４４号公報 特開２００５−１１２３００号公報 特開２００７−０９９２１８号公報

車両の運行状況は、刻一刻と変化し、車両の安定度或いは車両の転倒しやすさは、刻一刻と変化する。しかしながら、上記特許文献１から３に記載される技術では、車両の運行状態や路面状態での安定性を評価して、車両の安定性を動的に向上することができないという問題があった。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、車両の運動状態、路面状態等を動的にモニタし、安定した制御を可能とすることを目的とする。

こうした目的を達成するため、本発明の姿勢安定化制御装置は、ボディと、前輪と、後輪とを備える車両の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
車両の運動の目標値を設定する目標値設定手段と、
設定された目標値に基づいて、車両の運動及び姿勢を制御するアクチュエータの制御量を制御するための制御信号を生成する制御量演算手段と、
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態と前記目標値設定手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する補正量演算手段と、
前記制御量演算手段で生成された制御量を、前記補正量演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された制御量を用いて、アクチュエータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

例えば、前記補正量演算手段は、前記状態検出手段により検出された車両の状態と前記目標値演算手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、車両を安定化させるための補正量を演算する目標安定余裕度演算手段と、前記状態検出手段により検出された車両の状態に基づいて、車両の安定余裕度を求め、車両を安定化させるための補正量を演算する実安定余裕度演算手段と、前記制御量演算手段で演算された制御量を、前記目標安定余裕度演算手段で演算された補正量及び前記実安全余裕度演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段と、を備える。

前記補正量演算手段は、例えば、車両の車輪を結んで仮想的に形成される三角形の各辺方向への車両の転倒しにくさを示す安定度を求め、最も安定度が低い方向の安定を向上するように、前記補正量を演算する。

前記補正量演算手段は、例えば、車両が位置する路面の傾きを求める手段と、求めた路面の傾きと、前記状態検出手段により検出された車両の状態と、前記目標値演算手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求める手段と、求めた安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する手段と、を備える。

例えば、前記前輪は、右輪と左車輪を含み、前記アクチュエータは、右前輪を基準とするボディの高さ、左前輪を基準とするボディの高さ、前輪と後輪との間隔を制御するアクチュエータを含み、前記補正量演算手段は、右前輪を基準とするボディの高さと左前輪を基準とするボディの高さとを制御することにより、車両の前後又は左右の少なくともいずれか一方の傾き及び重心の高さを制御し、前輪と後輪の間隔を制御することで、重心高さとボディの姿勢制御量を制御する。

本発明の車両は、上記構成の姿勢安定化制御装置を備える。

本発明のプログラムは、
コンピュータを、
車両の運動の目標値を設定する目標値設定手段、
設定された目標値に基づいて、車両の運動及び姿勢を制御するアクチュエータの制御量を制御するための制御信号を生成する制御量演算手段、
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段、
前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態と前記目標値設定手段により設定された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する補正量演算手段、
前記制御量演算手段で生成された制御量を、前記補正量演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段、
前記補正手段により補正された制御量を用いて、アクチュエータを制御する制御手段、
として機能させる。

本発明によれば、検出された車両の運転状態と前記目標値演算手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を求め、補正量を加味してアクチュエータを制御する。従って、安定した姿勢制御が可能となる。

（ａ）〜（ｃ）は、この発明の一実施形態に係る車両を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、車両のリーン制御を説明する図である。 車両の制御システムの構成図である。 コントローラの構成図である。 コントローラの機能構成図である。 目標安定余裕度演算部と実安定余裕度演算部の機能構成を示すブロック図である。 Ｇセンサから車両の重心に向かうベクトルと、姿勢制御量との関係を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、Ｇセンサの傾きを説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、マップの例を示す図である。 路面上の車両に加わる力のモデルである。 転倒安定余裕度を説明するための図である。 θｓマップの例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、θｓマップの例を示す図である。 路面に設置された車両の安定度を求める手順を説明するための図である。 θｓマップの例を示す図である。 θｓマップの例を示す図である。 θｓマップの例を示す図である。 車両の転倒する方向を説明する図である。 補正量を説明するための図である。 補正量を格納したテーブルの例を示す図である。 制御面を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、加速度に応じて、基準値π／２を変化させるマップを示す図である。 係数ｋｌｃのマップである。 （ａ）、（ｂ）は、係数Ｋ１０とＫ１１を説明するためのマップの例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、係数Ｋ０とＫ１を説明するためのマップの例を示す図である。 ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）／２と−ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）／２とを修正・補正する手法を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、リーンの制御量を重心の動きを説明するための図である。 調停処理部の構成を示す図である。 調停処理の例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を備えた車両について説明する。

まず、本実施形態に係る車両１０について説明する。
本実施形態に係る車両１０は、図１（ａ）に正面、図１（ｂ）、（ｃ）に側面で示すように、一人乗り用であり、ボディ１１と、前右輪１２と、前左輪１３と、後輪１４とを備える三輪車である。

ボディ１１には、乗車部としてのシート２１が１つ設けられている。シートの中間部の左右両側には、アームレスト２３と２４が配置されている。アームレスト２３と２４には、グリップ操作装置２５、２６が設けられている。

ボディ１１は、その右側面が前右輪１２上に配置された前輪右支持機構３１で支持され、その左側面が前左輪１３上に配置された前輪左支持機構３２で支持されている。また、ボディ１１の後部中央は、後輪１４に接続された後輪支持機構３３により支持されている。

支持機構３１と３２とは、図２（ａ）〜（ｃ）に模式的に示すように、独立して上下方向に制御可能に構成されている。これにより、ボディ１１は、接地面に対して左右（Ｙ軸方向）及び前後（X軸方向）に揺動する。

この明細書において、前輪１２，１３に対して支持機構３１，３２を制御してボディ１１を上下する制御をリーン制御と呼ぶ。

一方、後輪１４は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、後輪支持機構３３を駆動することにより、前後に移動可能である。

図１（ｂ）に示すように後輪１４が前進すると、ボディ１１が起きて、第１モード（人モード）となり、ドライバ１９は、シート２１に腰を掛けた状態となる。第１モードでは、重心が高くなり、姿勢制御量（前輪１２，１３と後輪１４との距離（ホイールベース））θｓ［mm］が最小（min）となる。

後輪１４が後退すると、図１（ｃ）に示すように、ボディ１１が後ろに倒れて、第２モード（車両モード）となり、ドライバ１９は、シート２１の背もたれにもたれた状態となる。また、姿勢制御量θｓ［mm］が最大（max）となり、車両１０の重心が、第１モードよりも、後方かつ下側に移動する。

後輪支持機構３３の先端部（ステアリング部）３４は、その長軸を中心に回転可能であり、これにより、後輪１４の向きが変化し、車両１０が操舵される。

次に、このように構成された車両１０の制御システム１００について図３を参照して説明する。

図示するように、この制御システム１００は、操作部１０１と、センサ群１０２と、コントローラ１０３と、前輪右駆動ＥＣＵ１１１と、前輪左駆動ＥＣＵ１１２と、ステアリングＥＣＵ１１３と、リーン右ＥＣＵ１１４と、リーン左ＥＣＵ１１５と、姿勢制御ＥＣＵ１１６と、ブレーキ前右制御ＥＣＵ１１７と、ブレーキ前左制御ＥＣＵ１１８と、ブレーキ後制御ＥＣＵ１１９と、Ｈブリッジ回路（３相ブリッジ回路）１２１〜１２９と、前輪右駆動モータ１３１と、前輪左駆動モータ１３２と、ステアリングモータ１３３と、リーン右制御モータ１３４と、リーン左制御モータ１３５と、姿勢制御モータ１３６と、ブレーキ前右制御モータ１３７と、ブレーキ前左制御モータ１３８と、ブレーキ後制御モータ１３９とを備える。

操作部１０１は、グリップ操作装置２５、２６を含み、走行・停止、加速・減速、姿勢、進行方向等のドライバからの指示を入力し、コントローラ１０３に指示信号を出力する。

センサ群１０２は、モータ１３１〜１３９に配置された各回転角センサ（レゾルバ）及び電流センサを含む。

コントローラ１０３は、図４に示すように、プロセッサ２０１と、不揮発性メモリ２０２と、ＲＡＭ２０３と、入出力部２０４とから構成される。

プロセッサ２０１は、不揮発性メモリ２０２に格納されたプログラムを実行し、モータ１３１〜１３９を駆動及び制御するための動作を行う。また、プロセッサ２０１は、これらの制御を行うため、操作部１０１への入力及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力を取り込む。

不揮発性メモリ２０２は、ＲＯＭ(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスク等から構成され、プロセッサ２０１が実行する制御プログラムや固定データを記憶する。

ＲＡＭ (Random Access Memory)２０３は、プロセッサ２０１のワークメモリとして機能する。

入出力部２０４は、操作部１０１の操作入力及びセンサ群１０２を構成するセンサのディジタル出力を取り込んでコントローラに供給し、一方、コントローラ１０３の制御用の出力データを各ＥＣＵ１１１〜１１９に供給する。

図３に示す前輪右駆動ＥＣＵ１１１は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２１をＰＷＭ制御して、前輪右駆動モータ１３１に供給する電力を制御して、前右輪１２の回転を制御する。これにより、車両１０の前進・後退とその速度が制御される。

前輪左駆動ＥＣＵ１１２は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２２をＰＷＭ制御して、前輪左駆動モータ１３２に供給する電力を制御して、前左輪１３の回転を制御する。これにより、車両１０の前進・後退とその速度が制御される。

ステアリングＥＣＵ１１３は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２３をＰＷＭ制御して、ステアリングモータ１３３に供給する電力を制御して、ステアリング部３４の回転を制御する。これにより、車両１０の進行方向が制御される。

リーン右ＥＣＵ１１４は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２４をＰＷＭ制御して、リーン右制御モータ１３４に供給する電力を制御して、リーン右制御モータ１３４の回転を制御し、前輪右支持機構３１の鉛直方向の位置を制御する。これにより、車両１０の接地面に対する左右方向の傾きが制御される。

リーン左ＥＣＵ１１５は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２５をＰＷＭ制御して、リーン左制御モータ１３５に供給する電力を制御して、リーン左制御モータ１３５の回転を制御し、前輪左支持機構３２の鉛直方向の位置を制御する。これにより、車両１０の接地面に対する左右方向の傾きが制御される。

姿勢制御ＥＣＵ１１６は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２６をＰＷＭ制御して、姿勢制御モータ１３６に供給する電力を制御して、その回転を制御する。これにより、後輪支持機構３３が回転駆動され、後輪１４が図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、前方又は後方に駆動され、これにより、車両１０は、第１モードと第２モードとに切り替えられる。

ブレーキ前右制御ＥＣＵ１１７は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２７をＰＷＭ制御して、ブレーキ前右制御モータ１３７に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレキーパッド（図示せず）を前右輪１２に押し当てて、前右輪１２にブレーキをかける。

ブレーキ前左制御ＥＣＵ１１８は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２８をＰＷＭ制御して、ブレーキ前左制御モータ１３８に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレキーパッド（図示せず）を前左輪１３に押し当てて、前左輪１３にブレーキをかける。

ブレーキ後制御ＥＣＵ１１９は、操作部１０１からの指示及びセンサ群１０２を構成する各センサの出力から、Ｈブリッジ回路１２９をＰＷＭ制御して、ブレーキ後制御モータ１３９に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレキーパッド（図示せず）を後輪１４に押し当てて、後輪１４にブレーキをかける。

なお、各ＥＣＵ１１１〜１１９の基本構成は、図４に示すコントローラ１０３の基本構成と同一である。但し、その機能が特化されている。また、対応するＨブリッジ回路１２１〜１２９を駆動するために、ＰＷＭ回路を備えている。

Ｈブリッジ回路１２１〜１２９は、ＥＣＵ１１１〜１１９の制御に従って、対応するモータ１３１〜１３９に、Ｕ，Ｖ，Ｗに三相の電流を供給し、その回転を制御する。

次に、制御システム１００による車両１０の姿勢を安定化して転倒を予防する姿勢安定制御について説明する。

操作部１０１は、前述のグリップ操作装置２５，２６を含み、走行・停止、加速・減速、姿勢、進行方向等のドライバ１９からの指示を入力し、コントローラ１０３に指示信号を出力する。

センサ群１０２は、Ｇ（加速度）センサ１０５と、レートセンサ１０６と、ホイールベースセンサ１０７と、速度センサ１０８、リーンセンサ１０９等を含み、各センサの検出信号をコントローラ１０３に供給する。

Ｇセンサ１０５は、Ｘ軸方向（車両１０の進行方向）の加速度を測定するＸ軸方向Ｇ（加速度）センサ、Ｙ軸方向（車両１０の左右方向）の加速度を測定するＹ軸方向Ｇセンサ、Ｚ軸方向（車両１０の鉛直方向）の加速度を測定するＺ軸方向Ｇセンサ、を備える。

Ｇセンサ１０５は、車両１０の重心位置から物理的に離れた位置に設置されており、姿勢制御量θｓの変化により、その位置と車両１０の重心までの距離は変化する。

レートセンサ１０６は、ジャイロなどから構成され、Ｚ軸方向の揺れヨー（ｙａｗｓｅｎ）と、Ｙ軸方向の揺れロール（ｒｏｌｌｓｅｎ）、Ｘ軸方向の揺れピッチ（ｐｉｃｈｓｅｎ）を検出し、検出信号を出力する。レートセンサ１０６も、車両１０の重心位置から物理的に離れた位置に設置されており、姿勢制御量θｓの変化により、その位置と車両１０の重心までの距離は変化する。

ホイールベースセンサ１０７は、図１（ｂ）、（ｃ）に示す姿勢制御量θｓ［mm］を求める。
速度センサ１０８は、車軸の回転速度等から、車両１０の速度Vを求める。
リーンセンサ１０９は、支持機構３１，３２による高さ方向の制御量（リーン制御量）を測定する。

コントローラ１０３を構成するプロセッサ２０１は、不揮発性メモリ２０２に格納されたプログラムとの協働により、機能的に、図５に示すように、入力部２１１と、前後運動目標値演算部２１２、左右運動目標値演算部２１３と、重心位置換算演算部２１４と、傾斜角推定演算部２１５と、前後制御量演算部２１６と、左右制御量演算部２１７と、目標安定余裕度演算部２１８と、実安定余裕度演算部２１９と、荷重制御補正量演算部２２０と、加算器２２１と、調停処理部２２２と、出力部２２３とを備える。

入力部２１１は、操作部１０１、センサ群１０２等からの信号を入力し、ノイズを除去するフィルタ処理、各種変換処理、単位を変換する単位変換処理等を行う。

前後運動目標値演算部２１２は、操作部１０１からの入力及びセンサ群１０２からの入力等に基づいて、車両１０の速度の前後方向（Ｘ軸方向）の目標値Ｖｘ^＊と加速度の目標値Ｇｘ^＊を求めて出力する。

左右運動目標値演算部２１３は、操作部１０１からの入力及びセンサ群１０２からの入力等に基づいて、車両１０の左右方向（Ｙ軸方向）の加速度の目標値Ｇｙ^＊を求めて出力する。

重心位置換算演算部２１４は、車両１０の重心位置からずれた位置に設置されているＧセンサ１０５の出力から、重心位置ＣＧでの前後方向の加速度Ｇｘ，左右方向の加速度Ｇｙ，上下方向の加速度Ｇｚを求めて出力する。
具体的には、重心位置換算演算部２１４は、加速度センサの測定値Ｇｘｓｅｎ、Ｇｙｓｅｎ，Ｇｚｓｅｎを（１）式に適用して重心位置でのＸ軸方向（車両進行方向）の加速度Ｇｘ、Ｙ軸（車両左右方向）方向の加速度Ｇｙ，Ｚ軸方向（車両上下方向）の加速度Ｇｚを求める。

・・・ （１）

ここで、
Ｇｘは、Ｇセンサ１０５が車両１０の重心位置に設置されていた場合に、測定したと予想されるＸ軸方向の加速度［ｍ／ｓ^２］を表す。
Ｇｙは、Ｇセンサ１０５が車両１０の重心位置に設置されていた場合に、測定したと予想されるＹ軸方向の加速度［ｍ／ｓ^２］を表す。
Ｇｚは、Ｇセンサ１０５が車両１０の重心位置CGに設置されていた場合に、測定したと予想されるＺ軸方向の加速度［ｍ／ｓ^２］を表す。

Ｇｘｓｅｎは、Ｇセンサ１０５のＸ軸方向の加速度の測定値［ｍ／ｓ^２］を表す。
Ｇｙｓｅｎは、Ｇセンサ１０５のＹ軸方向の加速度の測定値［ｍ／ｓ］^２を表す。
Ｇｚｓｅｎは、Ｇセンサ１０５のＺ軸方向の加速度の測定値［ｍ／ｓ^２］を表す。

ｙａｗｓｅｎは、レートセンサ１０６が検出したヨー［ｍ／ｓ］を表す。
ｒｏｌｌｓｅｎは、レートセンサ１０６が検出したロール［ｍ／ｓ］を表す。
ｐｉｔｃｈｓｅｎは、レートセンサ１０６が検出したピッチ［ｍ／ｓ］を表す。

また、Ｉ＝（Ｉｘ Ｉｙ Ｉｚ）は、車両１０の重心からＧセンサ１０５へのベクトルであり、車両１０の姿勢により変化する。車両１０の姿勢は、図１（ｂ）、（ｃ）に示す姿勢制御量θｓで表すことができる。そこで、本実施形態では、ベクトルＩを姿勢制御量θｓに応じて予め求めて、図７に示すようにマップ化して不揮発性メモリ２０２に格納し、ホイールベースセンサ１０７が測定した姿勢制御量θｓを適用して求めるものとする。

傾斜角推定演算部２１５は、車両１０が位置している路面の傾きを求める。
路面の傾きを求めるため、傾斜角推定演算部２１５は、まず、レートセンサ１０６の出力から、傾斜による影響を補正したロールｒｏｌｌ、ピッチｐｉｔｃｈ、ヨーｙａｗを次式（２）に従って求める。
ｒｏｌｌ＝ｒｏｌｌｓｅｎ・ｃｏｓθｘ１＋ｙａｗｓｅｎ・ｓｉｎθｘ１
ｐｉｔｃｈ＝ｐｉｔｃｈｓｅｎ・ｃｏｓθｙ１＋ｙａｗｓｅｎ・ｓｉｎθｙ１
ｙａｗ＝ｙａｗｓｅｎ・ｃｏｓθｘ１・ｃｏｓｙ１＋ｒｏｌｌｓｅｎ・ｓｉｎθｘ１＋ｐｉｔｃｈｓｅｎ・ｓｉｎθｙ１
・・・（２）

ここで、θｘ１＝θｘｓ＋θｘＬ θｙ１＝θｙＬである。
θｘｓは、姿勢制御量θｓのＸ軸方向成分であり、姿勢制御量センサにより検出された姿勢制御量θｓに基づいて、図９（ａ）に示すマップにより求められる。
θｘＬは、リーン制御（支持機構３１、３２によりボディ１１が前後方向に傾く）によるθｘ角であり、図９（ｂ）に示すマップにより求められる。また、θｙＬは、リーン制御によるθｙ角であり、図９（ｃ）に示すマップによる定まる。図９（ｂ）、（ｃ）において、θＬＲは、前輪右支持機構３１のリーン制御量［mm］、θＬＬは前輪左支持機構３２のリーン制御量［mm］であり、リーンセンサ１０９により求められる。

次に、傾斜角推定演算部２１５は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、車両１０の重心位置ＣＧの傾き（傾斜角）θｘｔ、θｙｔを次式（３）により求める。
θｘｔ＝［ａｓｉｎ（（Ｇｘ−Ｇｘ＾−Ｋα０・｜ｙａｗ・Ｖ｜）／１Ｇ）］−Ｋαｘ・｜ＬＥＮａｃｔＲ−ＬＥＮａｃｔＬ｜
θｙｔ＝［ａｓｉｎ（（Ｇｙ−Ｇｙ＾）／１Ｇ）］−ｓｉｇｎ（θｙｔ）・Ｋαｙ・｜ＬｅＮａｃｔＲ−ＬＥＮａｃｔＬ｜
θｙｔの符号は、θｙｔ＞０ならば＋、θｙｔ＜−である。
なお、ｓｉｇｎは、（θｙｔ）の符号（正負）を示す。

ここで、Ｇｘは、Ｇセンサ１０５が測定した重心位置ＣＧでのＸ軸方向（前後方向）の加速度であり、Ｇｘ＾は、重力（１Ｇ）の影響を除去したＸ軸方向の加速度を表す。同様に、Ｇｙは、Ｇセンサ１０５が測定した重心位置ＣＧでのＹ軸方向の加速度であり、Ｇｙ＾は、重力の影響を除去した、Ｙ軸方向の加速度を表す。

従って、
Ｇｘ＝１Ｇ・ｓｉｎθｘｔ＋Ｇｘ＾ と、
Ｇｙ＝１Ｇ・ｓｉｎθｙｔ＋Ｇｙ＾
が成立する。

また、Ｋα０，Ｋαｘ、Ｋαｙは、それぞれ十分に小さい値であり、これらの係数を含む項は無視可能である。

このため、
θｘｔ＝ａｓｉｎ（Ｇｘ−Ｇｘ＾）／１Ｇ
θｙｔ＝ａｓｉｎ（Ｇｙ−Ｇｙ＾）／１Ｇ と近似できる。

さらに、
Ｇｘ＾＝ｄ（Ｖ）／ｄｔ、
ｄｙ＾＝−ｙａｗ・Ｖ が成立する。
ここで、Ｖは、車両１０の速度であり、速度センサ１０８により測定され、例えば、前右輪１２の速度ＶｆＲと前左輪１３の速度ＶｆＬの平均値で表すことが可能である。
このようにして、傾斜角推定演算部２１５は、Ｇセンサ１０５の出力を重心位置ＣＧに換算した値Ｇｘ，Ｇｙと、車速度Ｖと、レートセンサ１０６の値から、車両１０の重心位置ＣＧの傾き（傾斜角）θｘｔ、θｙｔを求める。

次に、傾斜角推定部演算部２１５は、図８に示すＸ軸、Ｙ軸方向の路面傾斜角θｘ、θｙ、即ち車両１０が位置している路面の水平に対する傾きを求める。
ここで、次式が成立する。
θｘｔ＝θｘ＋（θｘｓ）＋θｘＬ＋θｘｇｘ＋θｘε＋θｘｖ＝θｘｖ
θｙｔ＝θｙ＋ ＋θｙＬ＋θｖｇｙ＋θｖε＋θｙｖ＝θｙｖ

ここで、θｘとθｙは、路面傾斜を示し、（θｘｓ）＋θｘＬとθｘＬとは、車両姿勢を示し、θｘｇｘとθｙｇｙは、車両運動を示し、θｘεとθｙεとは、その他の要素を示し、θｘｖとθｙｖとは、車両単独での傾斜分を示す。
θｘＬは前後（Ｘ軸）方向の路面の傾斜角、θｙは左右（Ｙ軸）方向の路面の傾斜角である。

θｘｓは、姿勢制御量θｓに依存する前後方向の角度であり、図９（ａ）の特性図で求められる。なお、マップの作成手法によっては、θｘＬに含めることにより、この項は不要となる。
θｘは、前輪に対するボディのＺ軸方向の位置（高さ）により定まる値であり、図９（ｂ）の特性図で得られる。すなわち、リーン制御量［ｍｍ］の前後方向の傾き角度を示す値であり、前右輪１２に対するボディ１１の基準位置からの制御量θＬＲと前左輪１３に対するボディ１１の基準位置からの制御量θＬＬとの平均値（（θＬＲ＋θＬＬ）／２）である。

また、θｙＬは、リーン制御量（ｍｍ）に対する横方向の傾き角度を示す値であり、（（θＬＲ−θＬＬ）／２）に依存し、図９（ｃ）の特性図で得られる。

さらに、θｘｇｘは、Ｇｘ，すなわち、車両１０のＸ軸方向の加速度Ｇｘによるθｘ角であり、重心位置換算演算部２１４で求めた加速度Ｇｘを図９（ｄ）に示すマップに適用して得られる。
さらに、θｙｇｙは、Ｇｙ，すなわち、車両１０のＹ軸方向の加速度Ｇｙによるθｙ角であり、重心位置換算演算部２１４で求めた加速度Ｇｙを図９（ｅ）に示すマップに適用して得られる。
なお、θｘｖ、θｙｖは、それぞれ、全傾斜のうち路面の傾斜分を除外した車両１０単独での傾斜分である。従って、次式が成立する。
θｘ＝θｘｔ−θｘｖ θｙ＝θｙｔ−θｙｖ

傾斜角推定演算部２１５は、上式に基づいて、車両１０が位置する路面の傾斜角θｘとθｙを求める。

前後制御量演算部２１６は、前後運動目標値演算部２１２から供給された速度の目標値Ｖｘ^＊と加速度の目標値Ｇｘ^＊に基づいて、指示された加速度と速度とを実現するために、前輪駆動モータ１３１，１３２、ブレーキ駆動モータ１３７〜１３９の操作量を求める。

左右制御量演算部２１７は、左右運動目標値演算部２１３から供給された加速度の目標値Ｇｙ^＊に基づいて、ステアリングモータ１３３、リーン駆動モータ１３４，１３５の操作量を求める。

通常は、前後制御量演算部２１６の出力と左右制御量演算部２１７の出力とに基づいて、モータ１３１〜１３９が制御される。
しかし、本実施形態では、車両１０の安定性を高めるために、これに補正を加え、車両１０の転倒安定余裕をアクティブに大きくする制御を行う。このため、目標安定余裕度演算部２１８と実安定余裕度演算部２１９が配置されている。

目標安定余裕度演算部２１８は、目標値のままに車両１０が挙動した場合の転倒安定余裕度を求め、安定度を高めるための補正量を求める回路である。目標安定余裕度演算部２１８は、図６に示すように、指令状態演算部４０１と、θＩｉ^＊演算部４０２と、ｍｉｎ（θｉ^＊）・||ｆｒｉ^＊||演算部４０３と、目標安定余裕補正量演算部４０４とを備える。

指令状態演算部４０１は、図１０に示すように、車両１０が傾きθｘ、θｙの路面に立脚していることを前提として、指令に従った動作によって車両１０（の重心）に加わる外力ｆｄ^＊と重力ｆｇ^＊を求め、さらに、その合成力であるｆｒを求める。ただし、ここでは、ｆｇ^＊＝１Ｇとする。

図１１に示すように、車両１０が倒れる場合、その回転軸は、３つの支持脚（車輪１２，１３，１４）を結ぶ３辺のいずれかである、そこで、３辺に符号i（ｉ＝１，２，３）を付し、倒れ易い方向（前方）を正として、転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍｉ^＊（ｉ＝１，２、３）を定義する。
なお、図１１の各角度、θｒ、θｆＲ、θｆＬは、姿勢制御量θｓによって変化する。このため、これらの角は、図１２に例示するマップにより求めることができる。

指令状態演算部４０１は、各辺について、外力ｆｄｉ（ｉ＝１，２，３）を、次式により求める。
転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍ１^＊（ｉ＝１）について：
ｆｄ１^＊＝ｍ^＊（Ｇｘ^＊）・ｃｏｓ（θｒ／２）・ｃｏｓθｘ＋（Ｇｙ^＊）・ｓｉｎ（θｒ／２）・ｃｏｓθｙ
転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍ２^＊（ｉ＝２）について：
ｆｄ２＊＝ｍ^＊（Ｇｘ＊）＊ｃｏｓ（θｒ／２）＊ｃｏｓθｘ−（Ｇｙ^＊）＊ｓｉｎ（θｒ／２）＊ｃｏｓθｙ
転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍ３^＊（ｉ＝３）について：
ｆｄ３^＊＝ｍ・（−Ｇｙ^＊）・ｃｏｓ（θｙ）

なお、ｍは、車両１０の質量、
Ｇｘ^＊は、重心における車両のＸ軸方向の目標加速度、
Ｇｙ^＊は、重心における車両のＹ軸方向の目標加速度、
θｒは、前右輪１２と後輪１４を結ぶ線と、前左輪１３と後輪１４を結ぶ線との成す角、
θｘ、θｙは、路面のＸ軸方向及びＹ軸方向の傾斜角、である。

指令状態演算部４０１は続いて、θｉ１^＊（θ１１^＊〜θ３１^＊）、θｉ２^＊（θ１２^＊〜θ３２^＊）、θｉ３^＊（θ３１^＊〜θ３３^＊）を求める。
これらの角度は、図１０に示すように、ボディを支える３つの車輪１２〜１４と重心ＣＧとを結ぶラインとの交差角であり、θ１１^＊、θ１２^＊、θ１３^＊は、車輪１３と１４と重心とを結ぶ３辺が形成する角度であり、θ２１^＊、θ２２^＊、θ２３^＊は、車輪１２と１４と重心とを結ぶ３辺が形成する角度であり、θ３１^＊、θ３２^＊、θ３３^＊は、車輪１２と１３と重心とを結ぶ３辺が形成する角度である。

前述のように、車両１０の重心ＣＧの位置と後輪１４の位置は、姿勢制御量θｓに対応している。そこで、指令状態演算部４０１は、角度θｉと姿勢制御量θｓとの関係を図１３（ａ）〜（ｃ）に示すθｓマップにより求める。

さらに、指令状態演算部４０１は外力と重力の合成力ｆｒｉ^＊を次式により求める。
ｆｒｉ^＊＝√｛ｆｄｉ^＊２＋ｆｇｉ^＊２）｝

θＩｉ^＊演算部４０２は、転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍ、即ち、車両１０が転倒するまでにどの程度の余裕があるかを示す指標を演算するため、図１４に示すように、車輪１２〜１４と重心ＣＧを結ぶラインと合成力ｆｒｉが成す角度θＩｉ１^＊とθＩｉ２^＊を求める。
この角度も、車輪１２〜１４が形成する三角形の各辺（ｉ＝１〜３）について求める。

そのため、まず、θｉ１^＊〜θｉ３^＊を、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すθｓマップで求める。
また、角度θＩｉ１^＊とθＩｉ２^＊とは、車輪と重心点ＣＧとの結ぶ脚の長さＬｉ１，Ｌｉ２によっても変化する。このため、脚の長さＬｉ１，Ｌｉ２を図１５に示す姿勢制御量θｓに対するマップにより求める。

さらに、正面から見たときに、車輪と重心とが形成する三角形の角度は、リーン制御量によっても変化する。そこで、θ３Ｉ、Ｌ３１，Ｌ３２を、図１６と図１７とにより求める。

最終的に、
θＩｉ^＊演算部４０２は、θＩｉ１^＊、θＩｉ２を次式に従って求める。
θＩｉ０＝−θｒｉ^＊＋θｉ２
θＩｉ１^＊＝π／２−θＩｉ０^＊−θｆｉ^＊
θＩｉ２＝θｉ１−θＩｉ１^＊

次に、ｍｉｎ（θＩｉ^＊）・||ｆｒｉ^＊||演算部４０３は、転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍｉ^＊をθＩｉ１^＊，θＩｉ２^＊，ｆｒｉ^＊より、次式に従って求める。
Ｓｆａｓｍｉ^＊＝ｍｉｎ（θＩｉ^＊）・||ｆｒｉ^＊||
すなわち、転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍｉ^＊をθＩｉ^＊のうちの最小のものとｆｒｉｉ^＊のノルムとを乗算して求める。

続いて、目標安定余裕補正量演算部４０４は、図１８に示す複数の方向のうちから、安定余裕度Ｓｆａｓｍｉ^＊が最も小さい方向、即ち、最も転倒が起こりやすい方向を求める。

そして、図１９に示すように、その方向における重心からの力が、フラットな路面で静止状態で立っている重力方向角（路面に垂直な方向）に一致するように、換言すると、角度ｆｒｉを０に修正するように、各モータ１３１〜１３９が動作すべき量に対応する制御量を補正量として求めて設定する。

この補正量を求めるため、本実施形態では、図２０に示すように、場面毎に補正量を予め設定しておき、適切なものを優先順位を付けて選択することとする。
具体的には、（π／２−θｉ２）−θＩｉ１^＊が最大となるＳｆａｓｍｉ^＊を求め、その内容に従って、補正量を求める。

例えば、図１８に示す２−３線の方向への転倒の可能性が最も大きいとすれば、２−３線の方向の（π／２−θｉ２）−θＩｉ１^＊が最大となり、このとき１−３線の方向も同極性の場合には、図２０の第３エントリが選択される。
これにより、まず、前右輪１２と前左輪１３のリーンを下げる補正が設定される。その量は、Ｓｆａｍｓ^＊が大きくなるに従って、小さくなる。また、全ての車輪１２〜１４にブレーキをかける。ブレーキの程度は、Ｓｆａｍｓ^＊が大きくなるに従って、小さくなる。

また、ステアリングの補正は行わない。
以上の処理が実行できない場合には、ホイールベースθｓを大きくし、重心を低下させる。以上の処理ができない場合には、車両の加速度を低下させる。
なお、警報は、Ｓｆａｍｓ^＊が最小値よりも小さければ行う。

実安定余裕度演算部２１９は、車両１０の現在の実際の状態に基づいて車両の安定余裕度を求める回路であり、実状態演算部４１１と、θＩｉ演算部４１２と、ｍｉｎ（θｉ）・||ｆｒｉ||演算部４１３と、実安定余裕補正量演算部４１４とを備える。

実状態演算部４１１、θＩｉ演算部４１２、ｍｉｎ（θｉ）・||ｆｒｉ||演算部４１３、実安定余裕補正量演算部４１４は、基本的に、指令状態演算部４０１、θＩｉ^＊演算部４０２、ｍｉｎ（θｉ^＊）・||ｆｒｉ^＊||演算部４０３、目標安定余裕補正量演算部４０４と、構成及び機能が同一である。但し、演算の根拠となるデータが目標値では無く車両の現在の実際の値である点が異なる。

具体的には、実状態演算部４１１は、Ｓｆａｓｍ１関して、
ｆｄ１＝ｍ・｛（Ｇｘ１−ＫＧ・ｓｉｎθｘｔ）・ｃｏｓ（θｒ／２）・ｃｏｓθｘｔ＋（Ｇｙ１−ＫＧ・ｓｉｎ（θｙｔ）・ｓｉｎ（θｒ／２）・ｃｏｓθｙｔ｝＝（ｘ方向の成分）＋（ｙ方向の成分）、
ｆｇ１＝ｍ・｛（Ｇｚ／（（ｃｏｓθｘｔ）・（ｃｏｓｙｔ））｝ を求める。

また、実状態演算部４１１は、Ｓｆａｓｍ２関して、
ｆｄ２＝ｍ・｛（Ｇｘ１−ＫＧ・ｓｉｎθｘｔ）・ｃｏｓ（θｒ／２）・ｃｏｓθｘｔ−（Ｇｙ１−ＫＧ・ｓｉｎθｙｔ）・ｓｉｎ（θｒ／２）・ｃｏｓθｙｔ｝、
ｆｇ２＝ｍ・｛（Ｇｚ／（（ｃｏｓθｘｔ）・（ｃｏｓｙｔ））｝ を求める。

さらに、実状態演算部４１１は、Ｓｆａｓｍ３関して、
ｆｄ３＝ｍ・｛−（Ｇｙ１−ＫＧ・ｓｉｎθｙｔ）・ｃｏｓθｙｔ｝、
ｆｇ２＝ｍ・｛（Ｇｚ／（（ｃｏｓθｘｔ）・（ｃｏｓｙｔ））｝ を求める。

ここで、ＫＧは、例えば、１Ｇ、ｆｄｉは、減速方向を正、ｆｇｉは重力方向を正とする。
また、Ｇｘ１＝Ｇｘ−Ｋｃｌｘ・Ｇｘ＾、Ｇｙ１＝Ｇｙ−Ｋｃｌｙ・Ｇｙ＾である。
ここで、Ｇｘは、重心換算ＧセンサのＸ軸方向の値、Ｇｙは、重心換算ＧセンサのＹ軸方向の値、Ｇｘ＾は、車両前後方向のＧ（＝ｄＶ／ｄｔ）、Ｇｙ＾は、車両左右￥方向のＧ（＝ｙａｗ・Ｖ）であり、Ｋｃｌｘ、Ｋｃｌｙは所定の係数であり、固定値でも、姿勢制御量θｓに従って変化させる等してもよい。

また、実状態演算部４１１は、姿勢制御量θｓに対するマップを用いて、θｉ１（θ１１〜θ３１）、θｉ２（θ１２〜θ３２）、θｉ３（θ３１〜θ３３）を求める。
さらに、ｆｒｉ＝√｛ｆｄｉ^２＋ｆｇｉ^２）｝を求める。

続いて、θＩｉ演算部４１２は、図１４に示す角度θＩｉ１とθＩｉ２を、マップを図１５（ａ）〜（ｃ）に示すθｓマップ等を使用して求める。
θＩｉ演算部４１３は、θＩｉ１、θＩｉ２を次式に従って求める。
θＩｉ０＝−θｒｉ＋θｉ２
θＩｉ１＝π／２−θＩｉ０−θｆｉ
θＩｉ２＝θｉ１−θＩｉ１

さらに、続いて、ｍｉｎ（θｉ）・||ｆｒｉ||演算部４１３は、転倒安定余裕度Ｓｆａｓｍｉを、θＩｉ１，θＩｉ２，ｆｒｉより、次式に従って求める。
Ｓｆａｓｍｉ＝ｍｉｎ（θＩｉ）・||ｆｒｉ||

実安定余裕補正量演算部４１４は、目標安定余裕補正量演算部４０４と、構成及び機能が同一である。但し、演算の根拠となるデータが目標値では無く車両の現在の実際の値である点が異なる。

続いて、実安定余裕補正量演算部４１４は、図１８に示す複数の方向（１−１，１−３，２−２，２−３，３−１，３−２）のうちから、安定余裕度Ｓｆａｓｍｉが最も小さい方向を求め、その方向における重心からの力が、フラットな路面で静止状態で立っている重力方向角（路面に垂直な方向）に一致するように、補正量を設定する。この補正量を求めるため、本実施形態では、図２０に示すように、場面毎（転倒しやすい方向毎）に補正量を予め設定しておき、適切なものを優先度を付して選択することとする。

例えば、図２０の第１行は、最も倒れやすい方向が図１８の方向１−１と３−１の方向であり、その場合、ＦＲ（前輪右）リーンを正方向（ボディ１１を下げる方向）に制御し、ＦＬ（前輪左）リーンを負方向（ボディ１１を持ち上げる方向）に補正制御することを示す。また、リーンの量は、安定余裕度Ｓｆａｓｍが小さくなるに従って、リーン量の量を大きくすることを示す。この場合、ＦＲとＦＬとは逆方向にリーンするので、逆相となる。さらに、例えば、リーンだけで補正が十分でない場合には、前輪右１２にブレーキをかけることにより減速し（ＦＲ＋）、ブレーキの程度は、安定余裕度Ｓｆａｓｍが大きくなるに従って、大きくなる。さらに、必要ならば、ステアリングを右旋回する。さらに、可能ならば、ホイールベースθｓを大きくする。
なお、警報は、Ｓｆａｍｓ^＊が最小値よりも小さければ行う。

また、前述のように、例えば、図１８に示す２−３線の方向への転倒の可能性が最も大きいとすれば、２−３線の方向の（π／２−θｉ２）−θＩｉ１^＊が最大となり、このとき１−３線の方向も同極性の場合には、図２０の第３エントリが選択される。これにより、まず、前右輪１２と前左輪１３のリーンを下げる補正が設定される。その量は、Ｓｆａｍｓ^＊が大きくなるに従って、小さくなる。また、全ての車輪１２〜１４にブレーキをかける。ブレーキの程度は、Ｓｆａｍｓ^＊が大きくなるに従って、小さくなる。また、ステアリングの補正は行わない。以上の処理が実行できない場合には、ホイールベースθｓを大きくし、重心を低下させる。θｓは、Ｓｆａｍｓ^＊が大きくなるに従って小さくなる。
以上の処理ができない場合には、車両の加速度を低下させる。なお、警報は、Ｓｆａｍｓ^＊が最小値よりも小さければ行う。

具体的には、コントローラ１０３は、次のようにして姿勢安定化制御を行う。
まず、車両１０の姿勢の補正は、基本的には、コントローラ１０３とリーン右ＥＣＵ１１４とリーン左ＥＣＵ１１５によるリーンの制御で行う。

まず、コントローラ１０３は、転倒余裕度Ｓｆａｓｍｉ（Ｓｆａｓｍ１〜Ｓｆａｓｍ３）、及び、Ｓｆａｓｍｉ^＊（Ｓｆａｓｍ１^＊〜Ｓｆａｓｍ３^＊）について、制御角ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ１〜ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）と、ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ１^＊〜ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３^＊）［rad］を次式に従って求める。

LENradref1 =-kcl・((π/2-θ12)-θI11) = kcl・((π/2-θ13)-θI12)
LENradref2 = [kcl・((π/2-θ22)-θI21)] = [kcl・((π/2-θ23)-θI22)]
LENradref3 = [kcl・((π/2-θ32)-θI31)]/2 = [kcl・((π/2-θ23)-θI22)]/2
LENradref1^* = -kcl・((π/2-θ12)-θI11^*) = kcl・((π/2-θ13)-θI12^*)
LENradref2^* = [kcl・((π/2-θ22)-θI21^*)] = [kcl・((π/2-θ23)-θI22^*)]
LENradref3^*=[kcl・((π/2-θ32)-θI31^*)]/2 = [kcl・((π/2-θ23)-θI22^*)]/2

なお、各式の前段は、図２１に示す各制御面のθi2側の制御角、後段はθi3側の制御角である。

ここで、基準となる、「π／２」については、図２２（ａ）に示すように、進行方向の加速度（重力の影響を含む）Ｇｘに従ってリーン量を制御し、減速時には、π／２を若干大きくして、π／２＋αとし、加速時には、π／２−αとする。これにより、減速時は少し前屈みに、加速時は少し後ろ屈みにする。同様に、図２２（ｂ）に示すように、Ｇｙによってリーン量を制御し、旋回時には、旋回方向に屈むようする。

また、係数ｋｃｌは、人モードでは、基準値（固定値）とする。
一方、車モードでは、係数ｋｃｌは、図２３に示す係数マップで、重力の影響を除去したＹ（横）軸方向の加速度θｙ＾の絶対値に基づいて定まる。この例では、係数ｋｃｌは、加速度θｙ＾の絶対値の増加に伴って一定値→線形に増加→一定値という増加関数の形態をとる。

次に、（（π／２）−θi2）が最大となる面「ｉ」（ｉ＝１〜３）を特定し、そのときの転倒安定余裕度ＳｆａｓｍｉとＳｆａｓｍｉ^＊を最小値として選択する。即ち、Ｓｆａｍ１〜Ｓｆａｓｍ３のうち最小のものと、Ｓｆａｍ１^＊〜Ｓｆａｓｍ３^＊のうち最小のものと、を選択する。

次に、選択したｉに相当する制御角｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ｜と｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊｜を抽出し、｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ｜、｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊｜＞Ｋｍｏｅｎが成立するか否かを判別する。Ｋｍｏｅｎは、基準値、例えば、０ｒａｄである。

｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ｜、｜ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊｜＞Ｋｍｏｅｎが成立する場合、次のｉ）とii）のいずれかの手法で補正量を求める。
ｉ）リーン制御量（ｒａｄ）：ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ（ｉ＝１，２，３），ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊（ｉ＝１，２，３）即ち、１，２、３面の制御角の加算値を最終制御角とする。
ｉｉ）ＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ（１，２，３）のうちの最大値を最終制御角とする。

次に、各制御対象により、最終的な制御量とその形態が異なるため、変換演算を行う。リーン制御の場合は、最終的には、制御量は直線運動であるので角度［rad］を長さ［mm］に変換する。
まず、最小であると判定されたＳｆｒａｍのＦＲとＦＬの符号から、リーン量が同相か同相でないかを判別する。
ＦＲの移動方向とＦＬの移動方向（姿勢制御のためのモータ１３４と１３５の回転方向）とが同一の場合には、同相となる。

制御量が同相の場合、まず、実安定余裕度について、次式に従って、制御角の和（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ）［ｒａｄ］を上下動の量［ｍｍ］に変換し、ＬＥＮｒｅｆｉ＝θｓ・ｔａｎ（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ）ｍｍ とする。即ち、リーン右モータ１３４とリーン左モータ１３５を駆動して、ボディ１１を右方も左方もＬＥＮｒｅｆｉｍｍだけ上昇又は下降させることとする。これにより、ボディ１１が前後方向に傾斜する。
同様に、目標安定余裕について、ＬＥｎｒｅｆｉ^＊＝θｓ・ｔａｎ（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊）ｍｍ 前後傾斜ｍｍ とする。

また、制御量が同相でない場合、実安定余裕度について、次式に従って、制御角の和（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ）［ｒａｄ］を左右の傾斜［ｍｍ］に変換する。ＬＥＮｒｅｆｉ＝Ｔｄ・ｔａｎ（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ）ｍｍ
さらに、目標安定余裕度について、次式に従って、制御角の和（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊）［ｒａｄ］を左右の傾斜［ｍｍ］に変換する。ＬＥｎｒｅｆｉ^＊＝Ｔｄ・ｔａｎ（ΣＬＥＮｒａｄｒｅｆｉ^＊）ｍｍ
ここで、トレッドＴｄは、前輪右１２の中心と、前輪左１３の中心の間の距離である。

なお、以上の例は、上記ｉ）の３面の制御角の加算値を最終制御角とする例であるが、ｉｉ）の３面の制御角のうちの最大制御角を最終制御角とする場合には、ＬＥＮａｄｒｅｆｉ＝ｋｌｃ・［（（π／２−θi2）−θIi2）の最大値］となる。

なお、上述の手法とは異なり、リーン右の各リーン制御量とリーン左のリーン制御量とを、目標値と実値別に、次に式に従って個別に求めても良い。
リーン右の、実値にも基づくリーン量：
ＬＥＮｒｅｆ１＝Ｋ０・Ｋ１０・（Ｌ２３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ２））＋Ｋ１・Ｋ１１・（Ｌ３３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３））／２
リーン左の、実値にも基づくリーン量：
ＬＥＮｒｅｆ２＝Ｋ０・Ｋ２０・（Ｌ１３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ２））＋Ｋ１・Ｋ２１・（−Ｌ３３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３））／２
リーン右の、目標値にも基づくリーン量：
ＬＥＮｒｅｆ１^＊＝Ｋ０・Ｋ１０・（Ｌ２３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ２））＋Ｋ１・Ｋ１１・（Ｌ３３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３^＊））／２
リーン左の、目標にも基づくリーン量：
ＬＥＮｒｅｆ２^＊＝Ｋ０・Ｋ２０・（Ｌ１３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ２））＋Ｋ１・Ｋ２１・（−Ｌ３３・ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３^＊））／２
ここで、Ｋ１０は、例えば、図２４（ａ）に示す上下限値で定まる。また、Ｋ１１は、図２４（ｂ）に示す上下限値で定まる。

さらに、Ｋ０は、図２５（ａ）に示すように、ホイールベースθｓにより定まる係数、ｋ１は、図２５（ｂ）に示すように、前輪右１２と前輪左１３の距離であるトレッドＴｄにより定まる値である。なお、図１に示す構成の車両１０では、Ｔｄは固定値である。

また、上式における「ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）／２」は、リーンの制御については、左右のリーンの差及び重心の位置の低下で行うことにより、最初は、ドライバ１９に安心感を持たせ、かつ、制御量が大きくなるように、下記の制御を加えることが望ましい。

即ち、図２６に一点鎖線ＤＬ１で示されているｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）／２（直線）を、実践ＲＬ１で示すように、折れ線化する。同様に、二点鎖線ＤＬ２で示されている−ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）／２（直線）を、実践ＲＬ２で示すように、折れ線化する。

これにより、リーンの変化が小さい領域に、ｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）が変化しても、ＬＥＮｒｅｆ１とＬＥＮｒｅｆ２が変化しない不感帯を配置し、続いて、わずかに変化するプレ制御帯を配置する。その両側にｔａｎ（ＬＥＮｒａｄｒｅｆ３）の変化に対するＬＥＮｒｅｆ１及びＬＥＮｒｅｆ２の変化よりも傾きの大きい左右差＋重心位置低下帯を配置し、さらに、その両側にＬＥＮｒｅｆ１又はＬＥＮｒｅｆ２の一方のみが変化する左右差帯を設ける。このような制御とすれば、ドライバ１９に安心感を持たせつつ、制御量を大きくとることが可能となる。

このような制御形態をとると、例えば、車両１０の倒れやすい方向が、２−２と１−１で示される場合に、例えば、図２７（ａ）に示すように、リーン右をＬＥＮｒｅｆ１だけ上げ（符号は−）、リーン左をＬＥＮｒｅｆ２だけ上げると（但し、ＬＥＮｒｅｆ１＝ＬＥＮｒｅｆ２）、車体１０が後方に倒れ、例えば、黒丸で示す前方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両が安定する。

同様に、例えば、車両１０の倒れやすい方向が、２−２と３−２で示される場合に、例えば、図２７（ｂ）に示すように、リーン右をＬＥＮｒｅｆ１だけ上げ（符号は−）、リーン左をＬＥＮｒｅｆ２だけ下げる（符号は＋）と（但し、｜ＬＥＮｒｅｆ１｜＝｜ＬＥＮｒｅｆ２｜）、車体１０が左方に倒れ、例えば、黒丸で示す右方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両が安定する。

また、例えば、車両１０の倒れやすい方向が、２−２と３−２で示され、車両の重心が前方に偏っている場合に、例えば、図２７（ｃ）に示すように、リーン右をＬＥＮｒｅｆ１だけ上げ（符号は−）、リーン左をＬＥＮｒｅｆ２だけ下げ（符号は＋）と、全体としてはボディ１１を持ち上げるようにすると、車体１０が後方及び左方に倒れ、例えば、黒丸で示す右方前方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両が安定する。

コントローラ１０３は、最終的な制御出力を、次式に示すＰＤ（比例微分）制御出力とする。
ＬＥＮｒｅｆｉｎ＋Ｋｄ・（ＬＥＮｒｅｆｉｎ−ＬＥＮｒｅｆｉ（ｎ−４））／（４／Ｔｓ）とする。
即ち、
現在（ｔ＝ｎ）のタイミングで、上述の手法で求めたＬＥＮｒｅｆｉ＝ＬＥＮｒｅｆｉｎと、４動作クロック前のタイミング（ｔ＝ｎ−４）でのＬＥＮｒｅｆｉ＝ＬＥＮｒｅｆｉ（ｎ−４）との差を４クロック時間４・Ｔｓで割った値に係数Ｋｄを乗算したＤ項（微分項）に、ＬＥＮｒｅｆｉｎ（Ｐ（比例）項）を加算した値となる。

従って、コントローラ１０３の最終出力は、
ＬＥＮｒｅｆ１ｎ＋Ｋｄ・（ＬＥＮｒｅｆ１ｎ−ＬＥＮｒｅｆ１（ｎ−４））／（４／Ｔｓ）
ＬＥＮｒｅｆ２ｎ＋Ｋｄ・（ＬＥＮｒｅｆ２ｎ−ＬＥＮｒｅｆ２（ｎ−４））／（４／Ｔｓ）
ＬＥＮｒｅｆ１ｎ^＊＋Ｋｄ・（ＬＥＮｒｅｆ１ｎ^＊−ＬＥＮｒｅｆ１（ｎ−４）^＊）／（４／Ｔｓ）
ＬＥＮｒｅｆ２ｎ^＊＋Ｋｄ・（ＬＥＮｒｅｆ２ｎ^＊−ＬＥＮｒｅｆ２（ｎ−４）^＊）／（４／Ｔｓ）
の４つとなる。

上述したように、姿勢安定化制御は、上記リーンによる制御が原則であるが、転倒安定余裕度がなくなる（−の方向に変化する）と、図２０に示す順番に、ブレーキの制御、ステアリングの制御、姿勢の制御、加速度の制御の順に制御を加味し、転倒を予防する。

こうして、目標安定余裕度演算部２１８と実安定余裕度演算部２１９により、目標値に従って動作する場合においても、現状においても転倒の不安定な状態が起こらないような補正が生成される。
また、荷重制御補正量演算部２２０は、加重の大きさに応じて、補正量を設定する。

加算器２２１は、前後制御量演算部２１６の出力する制御信号と左右制御量演算部２１７の出力する制御信号をとの対応するもの同士を加算して出力する。

次に、調停処理部２２２は、目標安定余裕度演算部２１８により生成された目標安定余裕補正量と実安定余裕度演算部２１９により生成された実安定余裕補正量とを、前後制御量演算結果と左右制御量演算結果に加算して補正する。
具体的には、調停処理部２２２は、例えば、図２８に示すような構成を有し、前後制御量演算部２１６、左右制御量演算部２１７が出力する、各制御量に、目標安定余裕度演算部２１８が生成した補正量と、実安定余裕度演算部２１９が生成した補正量と、荷重制御補正量演算部２２０が生成した補正量とを加算して、出力部２２３に出力する。

この処理をより具体的に説明する。
まず、図２９に示すように、制御量ＬＥＮｒｅｆｉが入力する。
次に、ｋｆｂマップ２６１を用いて、√（θｘ＾^２＋θｙ＾^２）に対応する値ｆｋｂを求め、これを乗算器２７１により、ＬＥＮｒｅｆｉに乗算する。
ここで、ｋｆｂマップは、加速度センサの出力に基づいて、車両が移動中で加速度がある場合には、係数ｋｆｂが０．５となり、停止中は、１となるように、設定されている、但し、一定の操作が行われた乗降モードの時には、０．７に設定し、通常時よりも係数を小さくする。これは、ドライバ１９の乗降時に、姿勢安定化制御による車両の移動や動きを押さえるためである。

次に、ｋｆｂ２マップ２６２を用いて、θｘと車両モードに対応する係数ｆｋｂ２を求め、これを乗算器２７２により、ＬＥＮｒｅｆｉに乗算する。
ここで、ｋｆｂ２マップ２６２は、例えば、ｋｆｂマップ２６１に置換して配置される。加速度センサの出力に基づいて、車両が移動中で加速度がある場合には、係数ｋｆｂが０．５となり、停止中は、１となるように、設定されている、但し、一定の操作が行われた乗降モードの時には、０．７に設定し、通常時よりも係数を小さくする。これは、ドライバ１９の乗降時に、姿勢安定化制御による車両の移動や動きを抑えるためである。

さらに、可変フィルタ２６３を用いて、√（θｘ＾^２＋θｙ＾^２）に対応する値ｋθ［ｍｓ］を乗算する。

続いて、制御補正マップ２６４を用いて、不感帯処理を行う。
即ち、入力されたＬＥＮｒｅｆｉが基準値ｋｆｂ０より小さく、−ｋｆｂ０より大きい場合いは、これを無視するように処理する。一方、入力値がｋｆｂ０以上又は−ｋｆｂ０以下の場合には、対応する値又は一定の係数を乗算した値を出力する。

次に、修正されたＬＥＮｒｅｆｉに路面傾斜角に応じてゲインを乗算機２７３により乗算する。このゲインは、上述したｋｂマップと同様のものでよい。あるいは、ゲインは固定値でもよい。

次に、ＬＥＮｒｅｆｉの値が負の場合には、例えば、０．５〜１のゲインを乗算機２７４により乗算して補正する。さらに、荷重センサにより、荷重を測定し、荷重に応じてこのゲインを補正してもよい。

さらに、ピッチとロールの大きさに応じた上限値を設定する。この例では、ピッチの絶対値｜ｐｉｔｃｈ｜とロールの絶対値｜ｒｏｌｌ｜の大きい方の値ｍａｘに応じて、小さくなるスルーレートが設定されている。
このよう処理を行って、最終的なリーンの制御量を出力する。

さらに、求めたリーン量（ｍｍ）を、各リーン右モータとリーン左モータの回転角に変換する処理２６６を行って、各ＥＣＵ１１１〜１１９に出力する。

次に、出力部２２３は、得られた制御量に基づいて、操作量を求め、対応する各ＥＣＵ１１１〜１１０に供給する。例えば、出力部２２３は、リーン制御では、左右のリーンの量がｍｍで指示されるが、これを対応する駆動モータの回転角に変換する。

各ＥＣＵ１１１〜１１９は、Ｈブリッジ回路１２１〜１２９を介して、指示された各操作量だけモータ１３１〜１３９を駆動する。
これにより、転倒などが起こらず、安定して車両１０の運行が可能となる。

以上説明したように、この実施の形態によれば、
目標値に従って動作したときの車両の安定余裕度（目標安定余裕度）を求めて、この安定余裕度が増加するように、補正値を求め、さらに、車両の実際の状況による車両の安定余裕度（実安定余裕度）を求めて、この安定余裕度が増加するように、補正値を求め、これらの補正値により、制御量を補正する。このため、車両が不安定になりにくく、転倒が起こりにくい。また、リアルタイムの状況に対応して制御が可能となる。

なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施の形態における構成、動作、変数、演算式等が一例であり、これらに限定されるものではない。

１０ 車両
１１ ボディ
１２ 前右輪
１３ 前左輪
１４ 後輪
１９ ドライバ
２１ シート
２３ アームレスト
２４ アームレスト
２５ グリップ操作装置
２６ グリップ操作装置
３１ 前輪右支持機構
３２ 前輪左支持機構
３３ 後輪支持機構
３４ ステアリング部
１００ 制御システム
１０１ 操作部
１０２ センサ群
１０３ コントローラ
１０５ Ｇセンサ
１０６ レートセンサ
１０７ ホイールベースセンサ
１０８ 速度センサ
１０９ リーンセンサ
１１１ 前輪右駆動ＥＣＵ
１１２ 前輪左駆動ＥＣＵ
１１３ ステアリングＥＣＵ
１１４ リーン右ＥＣＵ
１１５ リーン左ＥＣＵ
１１６ 姿勢制御ＥＣＵ
１１７ ブレーキ前右制御ＥＣＵ
１１８ ブレーキ前左制御ＥＣＵ
１１９ ブレーキ後制御ＥＣＵ
１２１〜１２９Ｈブリッジ回路（３相ブリッジ回路）
１３１〜１３９ モータ
２０１ プロセッサ
２０２ 不揮発性メモリ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 入出力部
２１１ 入力部
２１２ 前後運動目標値演算部
２１３ 左右運動目標値演算部
２１４ 重心位置換算演算部
２１５ 傾斜角推定演算部
２１６ 前後制御量演算部
２１７ 左右制御量演算部
２１８ 目標安定余裕度演算部
２１９ 実安定余裕度演算部
２２０ 荷重制御補正量演算部
２２１ 加算器
２２２ 調停処理部
２２３ 出力部
４０１ 指令状態演算部
４０２ θＩｉ^＊演算部
４０３ ｍｉｎ（θｉ^＊）・||ｆｒｉ^＊||演算部
４０４ 目標安定余裕補正量演算部
４１１ 実状態演算部
４１２ θＩｉ演算部
４１３ ｍｉｎ（θｉ）・||ｆｒｉ||演算部
４１４ 実安定余裕補正量演算部

Claims (7)

1. ボディと、前輪と、後輪とを備える車両の姿勢を制御する姿勢制御装置において、
   車両の運動の目標値を設定する目標値設定手段と、
   設定された目標値に基づいて、車両の運動及び姿勢を制御するアクチュエータの制御量を制御するための制御信号を生成する制御量演算手段と、
   車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態と前記目標値設定手段により設定された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する補正量演算手段と、
   前記制御量演算手段で生成された制御量を、前記補正量演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された制御量を用いて、アクチュエータを制御する制御手段と、
   を備える姿勢安定化制御装置。
2. 前記補正量演算手段は、
   前記状態検出手段により検出された車両の状態と前記目標値演算手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、車両を安定化させるための補正量を演算する目標安定余裕度演算手段と、
   前記状態検出手段により検出された車両の状態に基づいて、車両の安定余裕度を求め、車両を安定化させるための補正量を演算する実安定余裕度演算手段と、
   前記制御量演算手段で演算された制御量を、前記目標安定余裕度演算手段で演算された補正量及び前記実安全余裕度演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段と、
   を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢安定化制御装置。
3. 前記補正量演算手段は、車両の車輪を結んで仮想的に形成される三角形の各辺方向への車両の転倒しにくさを示す安定度を求め、最も安定度が低い方向の安定を向上するように、前記補正量を演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢安定化制御装置。
4. 前記補正量演算手段は、
   車両が位置する路面の傾きを求める手段と、
   求めた路面の傾きと、前記状態検出手段により検出された車両の状態と、前記目標値演算手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求める手段と、
   求めた安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の姿勢安定化制御装置。
5. 前記前輪は、右輪と左車輪を含み、
   前記アクチュエータは、右前輪を基準とするボディの高さ、左前輪を基準とするボディの高さ、前輪と後輪との間隔を制御するアクチュエータを含み、
   前記補正量演算手段は、右前輪を基準とするボディの高さと左前輪を基準とするボディの高さとを制御することにより、車両の前後又は左右の少なくともいずれか一方の傾き及び重心の高さを制御し、
   前輪と後輪の間隔を制御することで、重心高さとボディの姿勢制御量を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の姿勢安定化制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の姿勢安定化制御装置を備える車両。
7. コンピュータを、
   車両の運動の目標値を設定する目標値設定手段、
   設定された目標値に基づいて、車両の運動及び姿勢を制御するアクチュエータの制御量を制御するための制御信号を生成する制御量演算手段、
   車両の運転状態を検出する運転状態検出手段、
   前記運転状態検出手段により検出された車両の運転状態と前記目標値設定手段により生成された目標値とに基づいて、車両の安定余裕度を求め、該安定余裕度に基づいて、車両を安定化させるための補正量を演算する補正量演算手段、
   前記制御量演算手段で生成された制御量を、前記補正量演算手段で演算された補正量を用いて補正する補正手段、
   前記補正手段により補正された制御量を用いて、アクチュエータを制御する制御手段、
   として機能させるコンピュータプログラム。

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