WO2010013381A1

WO2010013381A1 - 同軸二輪車及びその制御方法

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Publication number: WO2010013381A1
Application number: PCT/JP2009/002542
Authority: WO
Inventors: 及川晋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2011-01-29
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Abstract

　安定して旋回動作を実行可能な同軸二輪車及びその制御方法を提供すること。本発明にかかる同軸二輪車は、同軸に配置された二輪を駆動する駆動手段と、旋回指令を入力する旋回指令入力手段と、旋回指令入力手段により入力された旋回指令に基づき旋回ゲインに応じて駆動手段を制御して旋回動作を実行させる制御手段とを備えている。制御手段は、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定するのが好ましい。

Description

同軸二輪車及びその制御方法

　本発明は同軸二輪車及び同軸二輪車の制御方法に関し、特に、旋回走行技術に関する。

　近年、ジャイロセンサや加速度センサなどを用いて自己の姿勢情報を検出し、検出した姿勢情報に基づいて駆動制御を行う移動体が開発されている。これらの移動体では、ジャイロセンサと加速度センサの検出信号から自己の姿勢情報を検出して、倒立振子による姿勢を制御する原理により、或いは、二足歩行ロボット制御のＺＭＰ（ゼロモーメントポイント）制御の原理により、自己の姿勢を保つようにモータへの回転指令を演算し、モータ制御装置へ回転指令データを送信する。こうしたフィードバック制御により自己の姿勢を保ち、搭乗者の重心姿勢変化により走行することができる。

　例えば、人間を搭乗させて走行する走行装置であって、自己の姿勢情報を検出し、検出した姿勢情報に基づいて駆動制御を行う様々な車体構成、車両構造の走行装置が提案されている。例えば特許文献１と特許文献２には、同軸上に二車輪が配置された同軸二輪車が開示されている。このような同軸二輪車は構造上前後に不安定なものであり、姿勢センサからのフィードバックにより車輪の制御を行い姿勢を安定させる、という特徴を有している。また、前進、後退、左右旋回などの車両の操作については、乗員の重心移動による指示や、ステップの傾きによる指示や、操縦桿からの指示などにより行われている。或いは、外部からの指令入力による遠隔操作や、自己の軌道計画に基づく自律移動が行われる場合もある。

特許第３７２２４９３号公報特開２００６－３１５６６６号公報

　しかし、旋回制御に関して、これまでの単純な制御方法では、例えば、旋回時に不用意にハンドル操作を行うと、安定性が損なわれる可能性があった。

　本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、安定して旋回動作を実行可能な同軸二輪車及びその制御方法を提供することを目的とする。

　本発明にかかる同軸二輪車は、同軸に配置された二輪を駆動する駆動手段と、旋回指令を入力する旋回指令入力手段と、前記旋回指令入力手段により入力された旋回指令に基づき旋回ゲインに応じて前記駆動手段を制御して旋回動作を実行させる制御手段とを備えた同軸二輪車であって、前記制御手段は、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定するものである。

　ここで、前記制御手段は、後進状態において前記第１の速度と、速度ゼロとの間において、前記旋回ゲインは、連続的に変化するとよい。

　また、前記制御手段は、前記旋回ゲインに関して前進モードと後進モードを有し、前記前進モードでは、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定し、前記後進モードでは、前方向を正とし、後ろ方向を負としたときに、車両速度値が増加するにつれて旋回ゲインを増加させ、車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインを実質的にゼロに設定することが望ましい。

　ここで、前記制御手段は、前記前進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第１の速度よりも遅い第２の速度に到達したときに、当該前進モードから前記後進モードに切り換えることが望ましい。

　また、前記制御手段は、前記後進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第２の速度よりも遅い第３の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることが好ましい。

　また、前記制御手段は、前記後進モードにより制御し、かつ前進移動している状況において、前進モードと後進モードで旋回ゲインが一致する第４の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることが好ましい。

　本発明にかかる同軸二輪車の制御方法は、前記旋回指令入力手段により入力された旋回指令に基づき旋回ゲインに応じて前記駆動手段を制御して旋回動作を実行させる同軸二輪車の制御方法であって、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定するものである。

　ここで、後進状態において前記第１の速度と、速度ゼロとの間において、前記旋回ゲインは、連続的に変化することが望ましい。

　また、前記旋回ゲインは、前進モードと後進モードを有し、前記前進モードでは、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定し、前記後進モードでは、前方向を正とし、後ろ方向を負としたときに、車両速度値が増加するにつれて旋回ゲインを増加させ、車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインを実質的にゼロに設定することが望ましい。

　また、前記前進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第１の速度よりも遅い第２の速度に到達したときに、当該前進モードから前記後進モードに切り換えることが好ましい。

　また、前記後進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第２の速度よりも遅い第３の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えるようにしてもよい。

　また、前記後進モードにより制御し、かつ前進移動している状況において、前進モードと後進モードで旋回ゲインが一致する第４の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることが好ましい。

　また、本発明の一態様は、搭乗者を乗せるステップ部と、前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、前記旋回操作部から出力される操作信号に応じて、旋回制御を行う制御装置と、を備える同軸二輪車であって、前記制御装置は、走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、旋回半径を増加させる旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車である。

　また、この一態様において、前記制御装置は、前記旋回操作部からの操作信号とゲイン値とに基づいて、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を算出する旋回制御部と、車速度を検出する車速度検出部と、を有し、前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度が第１閾値以上となるとき、前記車速度が増加するに従って、前記ゲイン値を減少させてもよい。

　さらに、この一態様において、前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度に反比例させて、前記ゲイン値を減少させてもよい。

　なお、この一態様において、前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度に比例させて、前記ゲイン値を減少させると共に、前記車速度が第２閾値以上となるとき、前記ゲイン値を略０に設定してもよい。

　また、この一態様において、前記制御装置は、走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、前記旋回操作部からの操作信号に対する操作感度を低下させてもよい。

　他方、本発明の一態様は、搭乗者を乗せるステップ部と、前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、前記旋回操作部から出力される操作信号に応じて、旋回制御を行う制御装置と、を備える同軸二輪車の制御方法であって、走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、旋回半径を増加させる旋回制御工程を含む、ことを特徴とする同軸二輪車の制御方法であってもよい。

　また、本発明の一態様は、車速度を検出する車速度検出部と、前記車速度検出部により検出される前記車速度が増加するに従って、旋回半径を増加させる旋回制御を行う旋回制御部と、を備え、搭乗者を乗せて移動する同軸二輪車であって、前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、旋回半径の減少を抑制させる旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車である。

　また、この一態様において、前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、時間が経過するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させてもよい。

　さらに、この一態様において、前記旋回制御部は、ゲイン値を減少させることで、前記旋回速度指令値を減少させており、前記車速度が０となるとき前記ゲイン値が０となるように設定を行ってもよい。

　なお、この一態様において、前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、前記車速度検出部により検出された前記車速度が低下するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させてもよい。

　また、前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、（ａ）前記車速度検出部からの前記車速度が所定値未満のとき、時間が経過するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させ、（ｂ）前記車速度検出部からの前記車速度が所定値以上のとき、前記車速度が低下するに従って、前記旋回速度指令値を減少させてもよい。

　さらに、この一態様において、搭乗者を乗せるステップ部と、前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、を更に備えていてもよい。

　なお、この一態様において、前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、前記操作レバー部又は前記旋回操作部からの操作信号に対する操作感度を低下させることで、前記旋回半径の減少を抑制させてもよい。

　またさらに、この一態様において、当該同軸二輪車の姿勢値を検出する姿勢センサと、前記姿勢センサにより検出された前記姿勢値に基づいて、姿勢速度指令値を算出する制御部と、前記制御部からの前記姿勢速度指令値と、前記旋回制御部からの前記旋回速度指令値とから算出される車輪速度指令値に基づいて、車輪を回転駆動する車輪駆動部と、を更に備えていてもよい。

　他方、本発明の一態様は、車速度を検出する車速度検出工程と、前記車速度検出工程で検出される前記車速度が増加するに従って、旋回半径を増加させる旋回制御を行う旋回制御工程と、を含み、搭乗者を乗せて移動する同軸二輪車の制御方法であって、前記旋回制御工程で、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、旋回半径の減少を抑制させる旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車の制御方法であってもよい。この一態様によれば、同軸二輪車の安全性をより向上させることができる。

　本発明によれば、安定して旋回動作を実行可能な同軸二輪車及びその制御方法を提供することができる。

発明の実施の形態にかかる同軸二輪車の車両制御の構成を示す制御ブロック図である。発明の実施の形態にかかる同軸二輪車に乗員が乗車して旋回動作を実行する様子を説明するための図である。一般的な旋回ゲインを説明するためのグラフである。発明の実施の形態にかかる同軸二輪車の制御における旋回ゲインを説明するためのグラフである。発明の実施の形態にかかる同軸二輪車の制御における旋回ゲインを説明するためのグラフである。発明の実施の形態にかかる同軸二輪車の制御アルゴリズムを示す状態遷移図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車の構成を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車のシステム構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車の制御装置の制御ブロック図を示している。車速度Vに反比例させてゲイン値Gを漸減させる状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。車速度Vに比例させてゲイン値Gを漸減させる状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車のシステム構成の一例を示すブロック図である。旋回中にブレーキ制御の実行開始したとき、時間に比例してゲイン値を減少させる状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。旋回中にブレーキ制御の実行開始したとき、車速度に比例してゲイン値を減少させる状態の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

発明の実施の形態１．
　図１は、本実施の形態１にかかる同軸二輪車の車両制御の構成を示すブロック図である。検出器１は、車両ピッチ角度（姿勢角度）、車両ピッチ角速度（姿勢角速度）、車両位置、車両速度等の車両の姿勢情報を検出する。

　旋回操作装置２は、車両の旋回角度指令及び旋回角速度指令を生成する。旋回操作装置２は、例えば、乗員によるハンドルの操作や、乗員による旋回ハンドルの操作などを受け、これら操作量に応じた旋回角度指令及び旋回角速度指令を生成する。また、旋回操作装置２としては、本出願人が既に提案している、乗員の重心移動により傾斜した車両のロール角度に応じて旋回指令を入力する技術(上記特許文献１参照)を適用するようにしてもよい。尚、以下では、旋回角度指令及び旋回角速度指令を、それぞれヨー角度指令及びヨー角速度指令として説明する。

　制御装置３は、車両を目標値である車両ピッチ角度指令、車両ピッチ角速度指令、車両位置指令や車両速度指令に対して、安定的に追従するように制御する。即ち、制御装置１１は、これら目標値と検出装置５及び旋回操作装置６とから入力される情報とに基づいて、倒れないように全体系を安定化させるのに必要な駆動トルクを計算し、駆動ユニット４Ａ、４Ｂの各モータを駆動する。駆動ユニット４Ａ、４Ｂの各モータの回転に伴う車輪の車輪角度及び車輪角速度が制御装置１１にフィードバックされる。このような車両制御の構成により、同軸二輪車は、乗員が重心を前後にずらすことで前進後退を行い、乗員が旋回操作装置２を操作することで左右旋回を行う。

　報知装置５は、前進モードから後進モードに切り替わったことを音や光で乗員に知らせる手段である。この報知装置５は、スピーカ等の音出力手段や、ＬＥＤ素子等の光出力手段により構成される。

　本発明の実施の形態１にかかる同軸二輪車に乗員が乗車して、旋回動作を実行する様子を図２に示す。

　当該同軸二輪車１０は、分割ステップ１１Ｌ，１１Ｒ、車両本体１２、車輪１３Ｌ，１３Ｒ、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒ、ハンドル１５等を備えている。２つの分割ステップ１１Ｌ，１１Ｒは、運転者が搭乗するステッププレートの一例である。車両本体１２は、分割ステップ１１Ｌ，１１Ｒをロール方向Ｘへ姿勢変更可能にそれぞれ支持している。一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒは、車両本体１２に回転可能に支持されている。車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、車輪１３Ｌ，１３Ｒを回転駆動する車輪駆動手段の一具体例である。ハンドル１５は、分割ステップ１１Ｌ，１１Ｒの姿勢を車両本体１２を介して間接的に変化させる操作レバーである。

　分割ステップ１１Ｌ，１１Ｒは、運転者が片足ずつ乗せて搭乗するもので、人の足の大きさと同程度か又は少々大きく形成された偏平な一対の板体からなる。車両本体１２は、互いに平行をなして上下に配置された車体上部材１６及び車体下部材１７と、互いに平行をなして左右に配置されると共に車体上部材１６及び車体下部材１７と回動可能に連結された一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒと、を有する平行リンク機構として構成されている。この平行リンク機構の車体上部材１６と車体下部材１７との間には、車体上部材１６及び車体下部材１７と一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒとがなす角度をそれぞれ直角に維持するようにばね力を発生する一対のコイルばね１９Ｌ，１９Ｒが介在されている。

　一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒの各外面には、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ取り付けられている。車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、例えば、電動モータと、その電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア列等によって構成することができる。各車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、各側面部材１８Ｌ，１８Ｒに固定される固定部と、その固定部に回転自在に支持された回転部とからなり、その回転部に一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒがそれぞれ取り付けられている。このように一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒを介して一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒに支持された一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒは、平坦な路面上に置いたときには、互いの回転中心が同一軸心線上に一致することになる。

　また、車体上部材１６及び車体下部材１７の左右方向中央部には、操作レバーブラケット２４が取り付けられている。上前回動支持軸２５の軸先端部は車体上部材１６の前面に設けた孔に嵌合されており、車体上部材１６の前面を貫通する固定ねじ７によって締め付けられて固定されている。操作レバーブラケット２４の前面部の下中央軸受孔には下前回動支持軸２９が回動可能に嵌合されている。この下前回動支持軸２９を回動の中心として操作レバーブラケット２４がロール方向Ｘに回動される。更に、操作レバーブラケット２４のロール方向Ｘへの回動量（回動角度）を介してハンドル１５の操作量（回動量）を検出するため、上前回動支持軸２５には、操作レバーブラケット２４の傾き角度を検出する角度検出センサが取り付けられている。

　操作レバーブラケット２４の嵌合部には、ハンドル１５の下端部が固定されている。ハンドル１５は、嵌合部に嵌合して固定されるハンドルポスト３５と、このハンドルポスト３５の上端部に設けられたハンドルレバー３６とからなっている。更に、ハンドルレバー３６の一方の突起部の上端部には、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御することができる旋回操作リング３７が取り付けられている。旋回操作リング３７は、手動操作によって車両の旋回動作を制御するもので、旋回動作のためのアクセルリングをなすものである。この旋回操作リング３７を、運転者が旋回したいと思う所望の方向へ回動することにより、その操作量に応じた信号が後述する制御装置に出力される。これにより、旋回操作リング３７の操作量に応じて制御装置が一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒに回転差を生じさせて所望の速度で旋回走行することができる。ここで、旋回操作リング３７や旋回レバー等の旋回動作入力手段により旋回入力に対する、制御装置への旋回指令値出力の比を旋回ゲインと呼ぶ。

　同軸二輪車１０に乗車した乗員が、旋回レバー１５を傾けると、左右のモータ１８Ｌ、１８Ｒに与えるトルク指令、または速度指令に差分が発生し、旋回動作を行うことができる。例えば、旋回レバー１５を乗員の左側に対して傾けた場合には、モータ１８Ｌへの指令値にはマイナス、１８Ｒの指令値にはプラスの旋回補正値が加えられる。その結果、左タイヤ１３Ｌに対して右タイヤ１３Ｒが相対的に前進し、車両及び乗員は左側、上から見た場合は反時計回りに旋回する。このとき、車両が前進していると仮定するならば旋回外側すなわち右側に向かって発生する遠心力と乗員が左側、すなわち旋回内側に倒れようとする力が釣り合って、バランスよく旋回走行を続けることができる。

　ところが、車両が後進していると仮定するならば、右タイヤ１３Ｒに対して左タイヤ１３Ｌが相対的に後進し、上から見た場合は反時計回りに旋回する。遠心力は旋回外側すなわち左側に発生することになり、バランスが取れなくなる。速度によっては旋回外側に転倒することも考えられる。

　この理由について図３に示すグラフを参照しながら解説する。図３に示すグラフにおいて縦軸は旋回ゲインを、横軸は車両速度をそれぞれ示している。

　図３に示すグラフにおいて、第一象限と第三象限は、乗員の傾きと遠心力が釣り合う安全領域であるが、第二象限と第四象限は、両者が釣り合わない危険領域である。ここで、旋回ゲインＡは、速度変化に対して無関係に一定の値を取るものであるため、速度がマイナス、即ち車両が後進状態にあると、第二象限の危険領域に入り、乗員の傾きと遠心力が釣り合わない状態になる。

　そこで、危険領域である第二象限に入ることがないように、旋回ゲインＢで示されるように、旋回ゲインを速度に比例させることが考えられる。しかしながら、旋回ゲインＢを採用した場合には、速度が変化したとしても危険領域である第二象限及び第四象限のいずれにも入らないため安全ではあるが、速度ゼロのときに旋回できない。すなわち、旋回ゲインＢを採用すると、同軸二輪車は、その場旋回できないことになり、使い勝手が悪くなる。また、旋回ゲインのラインが不連続になると、ある速度を境に急に旋回方向が切り替わるなど不安定になるという問題が発生する。

　本実施の形態１にかかる同軸二輪車における旋回ゲインを図４のグラフに示す。速度が０以上の前進時は旋回ゲインは一定の正の値Ｋ１、速度がＶ２（Ｖ２は負の所定値）以下における旋回ゲインはゼロである。そして、速度が０～Ｖ２間は、単純な比例または二次式等を使用して連続的に変化（この例で漸増）するように旋回ゲインを設定する。

　このように旋回ゲインを設定すると、速度がＶ２以下の後進時には、旋回レバーを傾けても旋回ゲインは実質的にゼロであるため車両は旋回動作を行わないので、遠心力は発生せず、転倒の危険性を予防できる。その一方で、速度ゼロのときに旋回レバーを傾けると、旋回ゲインは正の値Ｋ１であるから、その場旋回を行うことができる。さらに、旋回動作を続けて、そのまま後進していき、後進方向への速度が増加すると、これに従って旋回ゲインは低下してゼロに近づいていくため、次第に旋回動作は少なくなり、停止する。

　以上説明したように、本実施の形態１にかかる同軸二輪車の制御方法によれば、その場旋回の機能を保持しつつ、後進時の旋回動作における転倒等の問題を回避するができるという効果を奏する。具体的には、本実施の形態１では、旋回ゲインを速度ゼロ以下で漸減し、後ろ方向に対して所定の速度以上の速度で移動する場合には、旋回動作を禁止することにより、遠心力の発生を防ぎ、転倒を予防することができる。乗員は、比較的ゆっくりとした速度で、後進時にも旋回内側に傾くことで遠心力と釣り合う安定した旋回走行を行うことができる。このとき車両速度ゼロのときの旋回ゲインをゼロよりも大きい値とすることにより、その場回転が可能となる。

発明の実施の形態２．
　本実施の形態２にかかる同軸二輪車における旋回制御では、旋回指令入力に対する旋回指令出力の関係式を前進モードと後進モードの２系統を有し、乗車中にモードを自動的に切り換えている。

　本実施の形態２にかかる同軸二輪車における旋回制御について、図を用いて具体的に説明する。図５は、当該旋回制御において用いられる旋回ゲインを示すグラフである。この旋回ゲインＤは、２つのプロファイルを有し、実線で示される前進モードプロファイルにかかる旋回ゲインＤ１と、点線で示される後進モードプロファイルにかかる旋回ゲインＤ２より構成されている。実線で示す前進モードにかかる旋回ゲインＤ１は、発明の実施の形態１における旋回制御で用いた旋回ゲインと同じである。

　一点鎖線で示す後進モードにかかる旋回ゲインＤ２は、本実施の形態１と同様の考え方に基づき設定されている。具体的には、速度が負の値であるＶ３よりも小さい（即ち、後進方向への速度がＶ３よりも大きく、速い）場合に、旋回ゲインＣ２は、負の一定値Ｋ２に設定されている。また、Ｖ３よりも大きい領域においては、速度の増加に正比例して旋回ゲインが増加している。車両の速度がゼロのとき、旋回ゲインＤ２はゼロである。正の値であるＶ４（例えば、前進方向に対して５．０ｋｍ／ｈ）において、速度の増加に正比例して増加した旋回ゲインＤ２は、Ｋ１となり、前進モードにかかる旋回ゲインＤ１と同じ値を取る。

　ただし、前進モードと後進モードは不連続であるため、本実施の形態にかかる旋回制御においては、不連続を乗員に感じさせないように、モード切り替えを行うために、図６に示すアルゴリズムを用いている。

　図５に示す旋回ゲインＣの切り換えポイントＰ１は、前進モードから後進モードへの切り替えに相当し、図６に示すアルゴリズムにおける条件１を相当している。条件１は、速度が－０．５ｋｍ／ｈ以上であり（即ち、後方に０．５ｋｍ／ｈ以上の速さで下がること）、かつ旋回レバー１５が中立位置にあるというものである。具体的には、前進モードにおいて、真っすぐ後ろに数十センチメール後退すると自動的に後進モードに切り替わる。このとき、旋回レバー１５を左右どちらかに傾斜させた状態でモードの切り替えを行うと、旋回が不連続になるため、旋回してない、すなわち旋回レバー１５が中立位置にある、という条件も付け加えられている。

　このとき、前進モードから後進モードに切り替わったことを音や光で報知装置５により乗員に知らせるようにしてもよい。具体的には、同軸二輪車の一部にスピーカ等の音出力手段や、ＬＥＤ素子等の光出力手段を設け、制御装置３は、前進モードから後進モードに切り替わったことをトリガーとして、これらの音出力手段・光出力手段に対して、音や光を出力するよう命令する。音出力手段や光出力手段は、当該命令に応じて、音や光を出力する。

　前進モードにおいて旋回レバー１５を左右どちらかに傾斜させた状態で後進を続けた場合には、後進モードには切り替わらず、前進モードのままになるので、旋回が止まってしまう。このとき、乗員がハンドルを中立に戻すと、前進モードから後進モードへの切り替わりが発生する。

　後進モードから前進モードへの切り替わりは、旋回ゲインＤのポイントＰ２およびポイントＰ３において発生する。例えば、ポイントＰ２の車両速度は－１．０ｋｍ／ｈであり、ポイントＰ３の車両速度は－０．５ｋｍ／ｈである。ポイントＰ２における切り替えは、図６に示すアルゴリズムの条件２を充足した場合に発生する。条件２は、図６に示されるように、車両の速度が－０．５ｋｍ／ｈ以上（即ち、後方に０．５ｋｍ／ｈ以上の速さ）であり、かつ旋回レバー１５が中立位置にある場合である。

　このとき、前進モードと後進モードの頻繁な切り替わりを防止するため、ポイントＰ１とポイントＰ２の速度は同一でなく、所定値以上の差を設けることにより、切り換え条件にヒステリシスを持たせることが好ましい。

　もう一つの切り替わりポイントＰ３は、前進モードと後進モードで旋回ゲインが一致するポイントであり、後進モードにおいて前進への速度が増加し、旋回ゲインＤ２がこれに伴って増加して旋回ゲインＤ２がＫ１に至った場合に切り替わるポイントである。この場合は、旋回レバー１５が中立位置になく、左右のいずれかに傾斜した状態で車両が旋回動作中であっても、旋回レバー１５が中立位置にある場合と同様に、モードが後進モードから前進モードに切り替わる。

　なお、前述の例では、後進モードと前進モードの切り替わり条件は、車両の速度と旋回指令入力の有無の双方により決定したが、これに限らず、車両の速度のみに基づき決定してもよい。

　以上説明したように、本実施の形態２にかかる同軸二輪車の制御方法によれば、その場旋回の機能を保持しつつ、後進時の旋回動作における転倒等の問題を回避するができるという効果を奏する。本実施の形態では、特に、前進時、停止時、後進時の旋回と遠心力の方向の矛盾を解消し、どの速度域においても安定した旋回走行を実現できる。

発明の実施の形態３．
　図７は、本実施の形態３乃至５に係る同軸二輪車の構成を示す正面図である。また、図８は、本実施の形態３に係る同軸二輪車のシステム構成の一例を示すブロック図である。なお、本明細書において、ピッチ軸とは、一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒの車軸に相当する軸である。また、ロール軸とは、車両本体１２の中心を通り、同軸二輪車１０の走行方向と平行をなす軸である。さらに、ヨー軸とは、車両本体１２の中心を通り、同軸二輪車１０が走行する路面Ｅと垂直をなす軸である。本実施の形態に係る同軸二輪車１０は、車両本体１２と、車輪１３Ｌ，１３Ｒと、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒと、操作レバー１５と、旋回操作リング３７と、制御装置４６と、を備えている。

　操作レバー１５は、これを前後方向に傾けることによって、同軸二輪車１０の前進又は後退操作が実行され、ロール方向へ傾けることによって、同軸二輪車１０の旋回操作が実行される操作部である。

　かかる操作レバー１５は、その下端部が操作レバーブラケット２４に固定されている。また、操作レバー１５は、ハンドルポスト３５と、ハンドルポスト３５の上端部に設けられたハンドルレバー３６と、から構成されている。

　ハンドルレバー３６の一方の突起部の上端部には、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御できる旋回操作リング（旋回操作部）３７が取り付けられている。旋回操作リング３７は、搭乗者によって旋回したいと思う所望の方向へ回動操作されたとき、その操作量及び操作方向を検出するポテンショメータ等の位置検出部を内蔵している。また、旋回操作リング３７は、位置検出部により検出された操作量及び操作方向に応じた操作信号を、制御装置４６に対して出力する。

　制御装置４６は、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒに回転差を生じさせる。これにより、同軸二輪車１０は、所望の車速度及び方向で旋回走行することができる。

　左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒには、各車輪１３Ｌ，１３Ｒの車輪速度を検出する車輪速度センサ２０Ｌ，２０Ｒが、夫々配設されている。車輪速度センサ２０Ｌ，２０Ｒは、検出した各車輪１３Ｌ，１３Ｒの車輪速度を、制御装置４６に対して出力する。

　ハンドルレバー３６の他方の突起部の上端部には、降車スイッチ３８が設けられている。降車スイッチ３８は、降車補助制御を実行させるトリガとなる降車補助開始トリガ信号を発生させるスイッチである。搭乗者が降車スイッチ３８を押下すると、降車補助開始トリガ信号が、制御装置４６に対して供給される。制御装置４６は、降車補助開始トリガ信号に応じて、降車補助制御の実行を開始する。

　車両本体１２は、操作レバー１５をロール方向へ回転自在に支持する。一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒは、車両本体１２の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置されると共に、当該車両本体１２に回転自在に支持されている。車両本体１２の上面には、操作レバー１５の左右両側に２つのステップ部１１Ｌ，１１Ｒが設けられている。

　各ステップ部１１Ｌ，１１Ｒには、ステップセンサ３９Ｌ，３９Ｒが夫々設けられている。各ステップセンサ３９Ｌ，３９Ｒは、例えば重量センサにより構成されている。また、各ステップセンサ３９Ｌ，３９Ｒは、各ステップ部１１Ｌ，１１Ｒに搭乗者の足が乗っているか否かを検出し、足が乗っている場合に足検知信号を制御装置４６に対して供給する。

　車両本体１２は、相互に平行を成して上下配置された車体上部材１６及び車体下部材１７と、車体上部材１６及び車体下部材１７と回動可能に連結された一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒと、を有する平行リンク機構として構成されている。この平行リンク機構の車体上部材１６と車体下部材１７との間には、車体上部材１６及び車体下部材１７と、一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒと、が成す角度を夫々直角に維持するようにばね力を発生する、一対のコイルばね１９Ｌ，１９Ｒが介在されている。

　一対の側面部材１８Ｌ，１８Ｒの各外面には、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒが夫々取り付けられている。車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒを独立して回転駆動する車輪駆動手段である。各車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、例えば、車輪駆動モータと、その車輪駆動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギアと、によって構成することができる。

　車両本体１２の回動支持軸２５には、操作レバー１５の操作量（回動量）を検出するための角度検出センサ３１が取り付けられている。角度検出センサ３１としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。

　操作レバー１５の基部である操作レバーブラケット２４の上面には、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒ、制御装置４６、その他の電子機器、電気装置等に対して電力を供給する電源４０の一具体例を示すバッテリー４０が設けられている。バッテリー４０は、電源カバー４１によって覆われている。

　車体上部材１６の筐体部には、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒを駆動する駆動回路４４Ｌ，４４Ｒが内蔵されている。また、車体下部材１７には、車両本体１２や操作レバー１５等の姿勢を検出して、それらの検出信号を出力する姿勢検出手段である姿勢センサユニット４５と、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒを駆動制御するための制御信号を出力する制御装置４６と、が設けられている。

　制御装置４６は、旋回操作リング３７からの操作信号、姿勢センサユニット４５からの検出信号、角度検出センサ３１からの検出信号、降車スイッチ３８からの降車補助開始トリガ信号、ステップセンサ３９から足検出信号、等に基づいて、所定の演算処理を実行し、必要な制御信号を、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒに対して出力する。

　図８に示すように、制御装置４６は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路４７と、プログラムメモリ、データメモリ、その他のＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する記憶装置４８と、を備えている。

　制御装置４６には、バッテリー４０と一対の駆動回路４４Ｌ，４４Ｒとが接続されている。また、バッテリー４０と一対の駆動回路４４Ｌ，４４Ｒとは、非常停止スイッチ４９を介して接続されている。一対の駆動回路４４Ｌ，４４Ｒは、一対の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転速度や回転方向等を独立して制御するもので、これら駆動回路４４Ｌ，４４Ｒに一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒが個別に接続されている。

　制御装置４６には、旋回操作リング３７からの操作信号と、角度検出センサ３１からの検出信号と、姿勢センサユニット４５からの検出信号と、降車スイッチ３８からの降車補助開始トリガ信号と、ステップセンサ３９から足検出信号と、が供給される。

　姿勢センサユニット４５は、例えば、同軸二輪車１０の走行時における車両本体１２のピッチ角度β、ピッチ角速度βd、加速度等を検出する。また、姿勢センサユニット４５は、例えば、ジャイロセンサと、加速度センサと、から構成されている。操作レバー１５を前方または後方に傾けると、車両本体１２のステップ部１１Ｌ，１１Ｒが同方向に傾くことになるが、この姿勢センサユニット４５は、かかる傾斜に対応したピッチ角速度βdや加速度を検出する。

　そして、制御装置４６は、姿勢センサユニット４５によって検出された車両本体１２のピッチ角速度βdや加速度に基づいて、操作レバー１５の傾斜方向に車両が移動するように、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒを駆動制御する。

　図９は、本実施の形態３乃至５に係る同軸二輪車の制御装置の制御ブロック図を示している。制御装置４６の演算回路４７は、同軸二輪車１０の車速度Vを検出する車速度検出部４６ａと、姿勢速度指令値Vpを算出する制御部４６ｂと、旋回速度指令値Vrを算出する旋回制御部４６ｃと、を有している。

　車速度検出部４６ａは、車輪速度センサ２０Ｌ,２０Ｒから出力された各車輪１３Ｌ，１３Ｒの車輪速度に基づいて周知の演算処理を行い、同軸二輪車１０の車速度Vを検出する。

　制御部４６ｂは、姿勢センサユニット４５により検出された車両本体１２のピッチ角度βと、ピッチ角速度βdと、ピッチ角度指令値βrと、ピッチ角速度指令値βdrと、に基づいて、下記（１）式を用いて、姿勢速度指令値Vpを算出する。

　　姿勢速度指令値Vp＝Kpp・(βr-β)+Kdp・(βdr-βd)+KipS・(βr-β)dt　（１）式

　なお、上記（１）式において、Kpp、Kdp、及びKipSは、制御ゲインパラメータであり、適切な値が設定される。また、制御部４６ｂは、入力されたピッチ角度指令値βr及びピッチ角速度指令値βdrと、検出されたピッチ角度β及びピッチ角速度βdと、の差を夫々０に収束させるようにＰＩＤ制御を行う。

　例えば、ピッチ角度指令値βr及びピッチ角速度指令値βdrは、０に設定され、搭乗者の重心移動によって生じる車両本体１２のピッチ角度β及びピッチ角速度βdが、０となるようなＰＩＤ制御が行われる。なお、制御部４６ｂがＰＩＤ制御を行う場合について上記説明したが、これに限らず、状態フィードバック制御、Ｈ∞制御、ファジィ制御等を行ってもよい。

　旋回制御部４６ｃは、トレッド幅Ltと、ヨー角度指令値γdrと、車輪半径Rwと、に基づいて、下記（２）式を用いて、旋回速度指令値Vｒを算出する。

　　旋回速度指令値Vr＝Lt・γdr／Rw　　（２）式

　ここで、トレッド幅Lt及び車輪半径Rwは、予め記憶装置４８に記憶されている。また、旋回制御部４６ｃは、上記（２）式のヨー角度指令値γdrを、後述のゲイン値Gと、旋回操作リング３７からの操作量Xと、に基づいて、下記（３）式を用いて、算出する。

　　ヨー角度指令値γdr＝G・X　　　　　（３）式

　なお、旋回制御部４６ｃは、ヨー角度指令値γdrを、旋回操作リング３７からの操作量Xに基づいて算出しているが、角度検出センサ３１からの操作信号Xに基づいて算出してもよい。

　そして、制御装置４６は、制御部４６ｂにより算出された姿勢速度指令値Vpと、旋回制御部４６ｃにより算出された旋回速度指令値Vrと、に基づいて、下記（４）式を用いて、左車輪速度指令値VLを算出する。

　　左車輪速度指令値VL＝姿勢速度指令値Vp－旋回速度指令値Vr　　（４）式

　制御装置４６は、算出した左車輪速度指令値VLを、駆動回路４４Ｌを介して左側の車輪駆動ユニット１４Ｌに対して出力する。車輪駆動ユニット１４Ｌは、左車輪速度指令値VLに基づいて車輪駆動モータを制御し、左車輪１３Ｌの回転を制御する。

　一方で、制御装置４６は、制御部４６ａにより算出された姿勢速度指令値Vpと、旋回制御部４６ｃにより算出された旋回速度指令値Vrと、に基づいて、下記（５）式を用いて、右車輪速度指令値VRを算出する。

　　右車輪速度指令値VR＝姿勢速度指令値Vp＋旋回速度指令値Vr　　（５）式

　制御装置４６は、算出した右車輪速度指令値VRを、駆動回路４４Ｒを介して右側の車輪駆動ユニット１４Ｒに対して出力する。車輪駆動ユニット１４Ｒは、右車輪速度指令値VRに基づいて車輪駆動モータを制御し、右車輪１３Ｒの回転を制御する。

　以上のようにして、制御装置４６は、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒに回転差を生じさせる。これにより、所望の車速度及び旋回方向で、同軸二輪車１０の旋回走行を制御することができる。

　例えば、旋回制御部４６ｃは、上記（３）式のゲイン値Gを減少させることで、旋回速度指令値Vrを減少させることができる。これにより、左車輪速度指令値VLと右車輪速度指令値VRとの差が減少し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転差が減少することで、同軸二輪車１０の旋回半径を増加させることができる。

　ところで、従来の同軸二輪車が走行している状態において、例えば、搭乗者が旋回操作リングを操作して、同軸二輪車を旋回させると、その遠心力により、旋回外側へ転倒する虞が生じる。特に、搭乗者が不意に旋回操作リングを操作した場合、搭乗者が車体に対して、その重心位置を旋回内側に傾斜させるという予備動作が不足するため、上記のように旋回外側へ転倒する虞が生じ得る。

　そこで、本実施の形態３に係る同軸二輪車１０において、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、通常より旋回半径を増加させるように、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御する。

　これにより、旋回時の遠心力を適切に抑制することができるため、例えば、搭乗者が走行時に旋回操作リング３７を不意に操作した場合でも、旋回外側へ転倒するのを確実に防止できる。すなわち、同軸二輪車１０の安全性をより向上させることができる。

　例えば、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上となるとき、車速度Vが増加するに従ってゲイン値Gを漸減させるのが好ましい。これにより、同軸二輪車１０の旋回時における遠心力を適切に抑制することができる。

　より具体的には、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上となるとき、車速度Vに反比例させて、ゲイン値Gを漸減させるのが好ましい（図１０）。

　換言すれば、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上となるとき、車速度Vとゲイン値Gとの積が一定値となるように、ゲイン値Gを変化させるのが好ましい。なお、車速度Vが第１閾値Va未満となるときは、ゲイン値Gは一定値Cとなっている。

　これにより、ゲイン値Gを車速度Vに対して滑らかに変化させることができる。したがって、旋回操作リング３７の操作に応じた同軸二輪車１０の旋回状態を、より自然かつ滑らかにすることができるため、より良好な操作性を実現できる。

　また、図１０に示すように、車速度Vが高速度領域にある場合、その車速度Vに対応するゲイン値Gは０にならず、小さい値に収束する。したがって、同軸二輪車１０は、高速度領域でも僅かに旋回を行うため、安全を目的として旋回が制限されていることを、搭乗者は自然に感知することができる。

　次に、本実施の形態３に係る同軸二輪車１０の制御処理フローについて、説明する。図１１は、本実施の形態３に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

　図１１に示すように、旋回操作リング３７は、搭乗者によって回動操作されると、その操作量及び操作方向に応じた操作信号を、制御装置４６に対して出力する（ステップＳ１００）。

　次に、制御装置４６の旋回制御部４６ｃは、走行中で、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。旋回制御部４６ｃは、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上でないと判断したとき（ステップＳ１０１のＮＯ）、図１０に示すように、ゲイン値Gを一定値Cとし（ステップＳ１０２）、下記（ステップＳ１０４）に移行する。

　一方、旋回制御部４６ｃは、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上であると判断したとき（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、図１０に示すように、車速度Vに反比例させて、ゲイン値Gを漸減させ（ステップＳ１０３）、下記（ステップＳ１０４）に移行する。

　このように、車速度Vに反比例させてゲイン値Gを漸減させることで、旋回速度指令値Vrを減少させ、左車輪速度指令値VLと右車輪速度指令値VRとの差を減少させ、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転差を減少させることができる。したがって、同軸二輪車１０の旋回時における旋回半径を増加させ、その遠心力を適度に抑制することができる。

　旋回制御部４６ｃは、上記算出されたゲイン値Gと、旋回操作リング３７からの操作量Xと、に基づいて、旋回速度指令値Vrを算出する（ステップＳ１０４）。

　次に、旋回制御部４６ｃは、制御部４６ｂからの姿勢速度指令値Vpと、算出した旋回速度指令値Vrと、に基づいて、左右の車輪速度指令値VL,VRを算出し、駆動回路４４Ｌ，４４Ｒを介して、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒに出力する（ステップＳ１０５）。各車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒを制御して、所望の車速度及び旋回方向で、同軸二輪車１０の旋回走行を制御する（ステップＳ１０６）。

　以上、本実施の形態３に係る同軸二輪車１０において、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、通常より旋回半径を増加させるように、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御する。これにより、同軸二輪車１０の旋回時における遠心力を適切に抑制することができるため、搭乗者が走行時に旋回操作リング３７を不意に操作した場合でも、旋回外側へ転倒するのを確実に防止できる。すなわち、同軸二輪車１０の安全性をより向上させることができる。

　また、例えば、上記実施の形態３において、制御装置４６は、車速度検出部４６ａからの車速度Vが第１閾値Va以上となるとき、車速度Vに比例させて、ゲイン値Gを漸減させると共に、車速度Vが第２閾値Vb以上となるとき、ゲイン値Gを略０に設定してもよい（図１２）。なお、図１２に示すように、ゲイン値Gは、車速度Vに対して、十分に緩やかな傾きを持った１次式で漸減するものとする。

　さらに、上記実施の形態３において、制御装置４６は、走行時に、旋回操作リング３７からの操作信号に応じて旋回制御を行う場合、ゲイン値Gを減少させることで、通常より旋回半径を増加させているが、これに限らず、例えば、旋回操作リング３７からの操作信号に対する操作感度を低下させることで旋回半径を増加させてもよい。すなわち、旋回時の旋回半径を増加させることができ、同軸二輪車１０の遠心力を適切に抑制することができれば、任意の手法が適用可能である。

発明の実施の形態４．
　図１３は、本発明の実施の形態４に係る同軸二輪車のシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る同軸二輪車１０は、車両本体１２と、車輪１３Ｌ，１３Ｒと、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒと、操作レバー１５と、制御装置４６と、を備えている。

　操作レバー１５の回動支持軸２５には、角度検出センサ３１が取り付けられている。角度検出センサ３１としては、例えば、ポテンショメータやバリコン構造のセンサ等を適用することができる。角度検出センサ３１は、搭乗者によって旋回したいと思う所望の方向へ操作レバー１５が回動されたとき、その操作量及び操作方向を検出する（図７）。角度検出センサ３１は、検出した操作量及び操作方向に応じた操作信号を、制御装置４６に対して供給する。そして、制御装置４６は、角度検出センサ３１からの操作信号に応じて、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒの駆動を制御し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒに回転差を生じさせる。これにより、同軸二輪車１０は、所望の車速度及び方向へ旋回走行することができる。

　ハンドルレバー３６の他方の突起部の上端部には、同軸二輪車１０を減速停止させるための停止スイッチ３８が設けられている。停止スイッチ３８は、制御装置４６にブレーキ制御を実行させるトリガとなる、ブレーキ制御開始トリガ信号を発生させるスイッチである。

　搭乗者が停止スイッチ３８を押下すると、停止スイッチ３８は、ブレーキ制御開始トリガ信号を制御装置４６に対して供給する。制御装置４６は、停止スイッチ３８からのブレーキ制御開始トリガ信号に応じて、同軸二輪車１０を減速させるブレーキ制御の実行を開始する。

　なお、制御装置４６は、停止スイッチ３８からのブレーキ制御開始トリガ信号に応じて、ブレーキ制御を実行すると共に、搭乗者の降車を補助する降車補助制御を実行してもよい。制御装置４６は、旋回操作リング３７からの操作信号、姿勢センサユニット４５からの検出信号、角度検出センサ３１からの操作信号、停止スイッチ３８からのブレーキ制御開始トリガ信号、ステップセンサ３９から足検出信号、等に基づいて所定の演算処理を実行し、必要な制御信号を、一対の車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒに対して出力する。

　制御装置４６には、旋回操作リング３７からの操作信号と、角度検出センサ３１からの操作信号と、姿勢センサユニット４５からの検出信号と、停止スイッチ３８からのブレーキ制御開始トリガ信号と、ステップセンサ３９から足検出信号と、が供給される。

　ところで、自然な操舵感を得る目的で、制御装置４６は、通常、車速度検出部４６ａにより検出される車速度Vが増加するに従って、旋回半径を増加させる旋回制御を行う。しかしながら、この旋回制御だけでは、従来の同軸二輪車において、例えば、旋回中にブレーキ（減速）制御が実行され車速度が低下すると、旋回半径が減少するため、車両の巻き込み動作という不自然な動作を生じさせることとなる。この不自然な巻き込み動作により同軸二輪車の操作性が低下し、安全性の低下を招く虞が生じている。

　そこで、本実施の形態４に係る同軸二輪車１０において、制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、旋回半径の減少を抑制させる旋回制御を行う。これにより、上述のような旋回中の減速時における不自然な巻き込み動作を抑制することができる。したがって、より自然な操作性が実現でき、同軸二輪車１０の安全性を向上させることができる。

　例えば、制御装置４６の旋回制御部４６ｃは、通常走行時において、ゲイン値Gを一定値Cに設定し（図１４の（１））、上記（２）式及び（３）式を用いて、旋回速度指令値Vrを算出する。一方で、旋回制御部４６ｃは、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと（ブレーキ制御開始時刻t1）を判断すると、時間に比例してゲイン値Gを減少させる（図１４の（２））。

　これにより、旋回速度指令値Vrが減少し、左車輪速度指令値VLと右車輪速度指令値VRとの差が減少し、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転差が減少する。したがって、同軸二輪車１０の旋回半径の減少を抑制することができ、上記旋回中の減速時における不自然な巻き込み動作を抑制することができる。

　また、旋回制御部４６ｃは、ブレーキ制御の実行開始後、当該ブレーキ制御が終了して車速度Vが略０となるブレーキ制御終了目標時刻t2に、ゲイン値Gが０となるように設定を行う。なお、ブレーキ制御の実行開始後、路面Ｅからの外乱（凹凸等）、搭乗者の姿勢の乱れ等に起因して、ブレーキ制御終了目標時刻t2よりも早く、同軸二輪車１０が停止する可能性がある。したがって、この場合を考慮して、旋回制御部４６ｃは、実際には、ブレーキ制御終了目標時刻t2よりも前に、ゲイン値Gが０となるように設定を行うのが好ましい。

　次に、本実施の形態４に係る同軸二輪車１０の制御処理フローについて、説明する。図１５は、本実施の形態４に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

　搭乗者が停止スイッチ３８を押下すると、ブレーキ制御開始トリガ信号が制御装置４６に対して供給される。制御装置４６は、ブレーキ制御開始トリガ信号に応じて、同軸二輪車１０を減速させるブレーキ制御の実行を開始する（ステップＳ１００）。

　次に、制御装置４６の旋回制御部４６ｃは、旋回操作リング３７（又は角度検出センサ３１）からの操作信号に基づいて、同軸二輪車１０が旋回中であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。

　旋回制御部４６ｃは、同軸二輪車１０が旋回中でないと判断したとき（ステップＳ１０１のＮＯ）、ゲイン値Gを一定値Cとし（ステップＳ１０２）、下記（ステップＳ１０４）に移行する。

　一方、旋回制御部４６ｃは、同軸二輪車１０が旋回中であると判断したとき（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、図１４の（２）に示すように、時間に比例してゲイン値Gを減少させ（ステップＳ１０３）、下記（ステップＳ１０４）に移行する。

　このように、時間に比例してゲイン値Gを減少させることで、旋回速度指令値Vrを減少させ、左車輪速度指令値VLと右車輪速度指令値VRとの差を減少させ、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転差を減少させることができる。したがって、同軸二輪車１０のブレーキ制御実行時における旋回半径の減少を抑制し、減速時に旋回走行軌跡が旋回内側へ巻き込むのを適度に抑制することができる。

　次に、旋回制御部４６ｃは、上記算出されたゲイン値Gと、旋回操作リング３７からの操作量Xと、に基づいて、旋回速度指令値Vrを算出する（ステップＳ１０４）。

　その後、旋回制御部４６ｃは、制御部４６ｂからの姿勢速度指令値Vpと、算出した旋回速度指令値Vrと、に基づいて、左右の車輪速度指令値VL,VRを算出し、駆動回路４４Ｌ，４４Ｒを介して、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒに対して出力する（ステップＳ１０５）。

　車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回動を制御して、所望の車速度及び旋回方向で、同軸二輪車１０の旋回走行を制御する（ステップＳ１０６）。

　以上、本実施の形態４に係る同軸二輪車１０において、制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、時間に比例してゲイン値Gを減少させ、旋回半径の減少を抑制させる旋回制御を行う。これにより、旋回中の減速時における不自然な巻き込み動作を抑制することができる。したがって、より自然な操作性が実現でき、同軸二輪車１０の安全性を向上させることができる。

発明の実施の形態５．
　上記実施の形態４に係る同軸二輪車１０の制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、時間に比例してゲイン値Gを減少させているが、本実施の形態５に係る同軸二輪車１０の制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、車速度Vに比例してゲイン値Gを減少させる（図１６）。

　より具体的には、旋回制御部４６ｃは、まず、ブレーキ制御の実行開始時における車速度V1を保持する。そして、旋回制御部４６ｃは、その車速度V1とゲイン値G（＝一定値C）とに基づいて、旋回中のブレーキ制御時におけるゲイン値Gと車速度Vとの間の比例係数α（α＝C／V1）を算出し、ゲイン値Gと車速度Vとの関係式（６）を導出する。

　　　　　　　　ゲイン値G＝車速度V・（C／V1）　　（６）式

　旋回制御部４６ｃは、上記（６）式により算出したゲイン値Gに基づいて、上記（２）式及び（３）式を用いて、旋回速度指令値Vrを算出する。これにより、ブレーキ制御の実行により車速度Vが低下するに従って、旋回速度指令値Vrを減少させ、左車輪速度指令値VLと右車輪速度指令値VRとの差を減少させ、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回転差を減少させることができる。したがって、同軸二輪車１０のブレーキ制御実行時における旋回半径の減少を抑制し、減速時に旋回走行軌跡が旋回内側へ巻き込むのを抑制することができる。

　なお、図１６に示すように、ブレーキ制御の実行開始時における車速度V2がある程度大きいときは（図１６の一点鎖線（３））、より大きな減速が可能となる。したがって、適度な勾配でゲイン値Gを減少させ、旋回速度指令値Vrを減少させることで、適切な旋回制御を行うことができる。一方で、ブレーキ制御の実行開始時における車速度V3が小さいときは（図１６の点線（４））、急激にゲイン値Gが減少し、旋回速度指令値Vrが減少することとなる。

　そこで、旋回制御部４６ｃは、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、（ａ）車速度検出部４６ａからの車速度Vが所定値Vａ未満のとき、時間が経過するに従ってゲイン値Gを減少させ、旋回速度指令値Vrを減少させる、一方、（ｂ）車速度検出部４６ａからの車速度Vが所定値Va以上のとき、車速度Vが低下するに従ってゲイン値Gを減少させ、旋回速度指令値Vrを減少させる。これにより、ブレーキ制御の実行開始時における車速度VLが小さいときにおける、より自然な旋回制御が実現できる。

　なお、本実施の形態５に係る同軸二輪車１０において、他の構成は、本実施の形態４に係る同軸二輪車１０と略同一であるため、詳細な説明は省略する。

　図１７は、本実施の形態５に係る同軸二輪車の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

　図１７に示すように、搭乗者が停止スイッチ３８を押下すると、ブレーキ制御開始トリガ信号が制御装置４６に対して供給される。制御装置４６は、ブレーキ制御開始トリガ信号に応じて、ブレーキ制御の実行を開始する（ステップＳ２００）。

　次に、制御装置４６の旋回制御部４６ｃは、旋回操作リング３７（又は角度検出センサ３１）からの操作信号に基づいて、同軸二輪車１０が旋回中であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。旋回制御部４６ｃは、同軸二輪車１０が旋回中でないと判断したとき（ステップＳ２０１のＮＯ）、ゲイン値Gを一定値Cとし（ステップＳ２０２）、下記（ステップＳ２０６）に移行する。

　一方、旋回制御部４６ｃは、同軸二輪車１０が旋回中であると判断したとき（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、ブレーキ制御の実行開始時における車速度Vが所定値Va以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

　旋回制御部４６ｃは、ブレーキ制御の実行開始時における車速度Vが所定値Va以上であると判断したとき（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、図１６に示すように、（ｂ）車速度Vが低下するに従ってゲイン値Gを減少させ（ステップＳ２０４）、下記（ステップＳ２０６）に移行する。

　一方、旋回制御部４６ｃは、ブレーキ制御の実行開始時における車速度Vが所定値Va以上でないと判断したとき（ステップＳ２０３のＮＯ）、図１４に示すように、（ａ）時間が経過するに従ってゲイン値Gを減少させ（ステップＳ２０５）、下記（ステップＳ２０６）に移行する。

　次に、旋回制御部４６ｃは、上記算出されたゲイン値Gと、旋回操作リング３７からの操作量Xと、に基づいて、旋回速度指令値Vrを算出する（ステップＳ２０６）。

　その後、旋回制御部４６ｃは、制御部４６ｂからの姿勢速度指令値Vpと、算出した旋回速度指令値Vrと、に基づいて、左右の車輪速度指令値VL,VRを算出し、駆動回路４４Ｌ，４４Ｒを介して、車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒに対して出力する（ステップＳ２０７）。

　車輪駆動ユニット１４Ｌ，１４Ｒは、左右の車輪１３Ｌ，１３Ｒの回動を制御して、所望の車速度及び旋回方向で、同軸二輪車１０の旋回走行を制御する（ステップＳ２０８）。

　以上、本実施の形態５に係る同軸二輪車１０において、制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、（ａ）車速度検出部４６ａからの車速度Vが所定値Vａ未満のとき、時間が経過するに従ってゲイン値Gを減少させ、旋回速度指令値Vrを減少させる、一方、（ｂ）車速度検出部４６ａからの車速度Vが所定値Va以上のとき、車速度Vが低下するに従ってゲイン値Gを減少させ、旋回速度指令値Vrを減少させる。これにより、同軸二輪車１０のブレーキ制御実行時における旋回半径の減少を抑制し、旋回中の減速時における不自然な巻き込み動作を抑制することができる。したがって、より自然な操作性が実現でき、同軸二輪車１０の安全性を向上させることができる。

　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　例えば、上記実施の形態４及び５において、制御装置４６は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、ゲイン値Gを減少させることで旋回半径の減少を抑制しているが、これに限らず、旋回操作リング３７又は角度検出センサ３１（操作レバー１５）からの操作信号に対する操作感度を低下させることで旋回半径の減少を抑制してもよい。

　すなわち、旋回中のブレーキ制御時において、旋回半径の減少を抑制することができ、同軸二輪車１０の不自然な巻き込み動作を抑制することができれば、任意の手法が適用可能である。

　また、上記実施の形態４及び５において、制御装置４６は停止スイッチ３８からのブレーキ制御開始トリガ信号をトリガとして、ブレーキ制御の実行を開始しているが、これに限らず、任意のトリガ信号に応じて、ブレーキ制御の実行を開始してもよい。

　１　検出器
　２　旋回操作装置
　３　制御装置
　４　駆動ユニット
　５　報知装置

Claims

　同軸に配置された二輪を駆動する駆動手段と、
　旋回指令を入力する旋回指令入力手段と、
　前記旋回指令入力手段により入力された旋回指令に基づき旋回ゲインに応じて前記駆動手段を制御して旋回動作を実行させる制御手段とを備えた同軸二輪車であって、
　前記制御手段は、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定する同軸二輪車。
　前記制御手段は、後進状態において前記第１の速度と、速度ゼロとの間において、前記旋回ゲインは、連続的に変化することを特徴とする請求項１記載の同軸二輪車。
　前記制御手段は、前記旋回ゲインに関して前進モードと後進モードを有し、
　前記前進モードでは、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定し、
　前記後進モードでは、前方向を正とし、後ろ方向を負としたときに、車両速度値が増加するにつれて旋回ゲインを増加させ、車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインを実質的にゼロに設定することを特徴とする請求項１又は２記載の同軸二輪車。
　前記制御手段は、前記前進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第１の速度よりも遅い第２の速度に到達したときに、当該前進モードから前記後進モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の同軸二輪車。
　前記制御手段は、前記後進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第２の速度よりも遅い第３の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の同軸二輪車。
　前記制御手段は、前記後進モードにより制御し、かつ前進移動している状況において、前進モードと後進モードで旋回ゲインが一致する第４の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の同軸二輪車。
　前記旋回指令入力手段により入力された旋回指令に基づき旋回ゲインに応じて前記駆動手段を制御して旋回動作を実行させる同軸二輪車の制御方法であって、
　後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定する同軸二輪車の制御方法。
　後進状態において前記第１の速度と、速度ゼロとの間において、前記旋回ゲインは、連続的に変化することを特徴とする請求項７記載の同軸二輪車の制御方法。
　前記旋回ゲインは、前進モードと後進モードを有し、
　前記前進モードでは、後ろ方向への速度が第１の速度以上の後進状態にある場合に前記旋回ゲインを実質的にゼロとし、かつ車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインをゼロよりも大きい値に設定し、
　前記後進モードでは、前方向を正とし、後ろ方向を負としたときに、車両速度値が増加するにつれて旋回ゲインを増加させ、車両の速度が実質的にゼロの場合に当該旋回ゲインを実質的にゼロに設定することを特徴とする請求項７又は８記載の同軸二輪車の制御方法。
　前記前進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第１の速度よりも遅い第２の速度に到達したときに、当該前進モードから前記後進モードに切り換えることを特徴とする請求項９に記載の同軸二輪車の制御方法。
　前記後進モードにより制御し、かつ後進移動している状況において、車両が非旋回状態にあり、かつ前記第２の速度よりも遅い第３の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることを特徴とする請求項９に記載の同軸二輪車の制御方法。
　前記後進モードにより制御し、かつ前進移動している状況において、前進モードと後進モードで旋回ゲインが一致する第４の速度に到達したときに、当該後進モードから前記前進モードに切り換えることを特徴とする請求項９に記載の同軸二輪車の制御方法。
　搭乗者を乗せるステップ部と、
　前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、
　前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、
　前記旋回操作部から出力される操作信号に応じて、旋回制御を行う制御装置と、を備える同軸二輪車であって、
　前記制御装置は、走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、旋回半径を増加させる旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１３記載の同軸二輪車であって、
　前記制御装置は、前記旋回操作部からの操作信号とゲイン値とに基づいて、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を算出する旋回制御部と、車速度を検出する車速度検出部と、を有し、
　前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度が第１閾値以上となるとき、前記車速度が増加するに従って、前記ゲイン値を減少させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１４記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度に反比例させて、前記ゲイン値を減少させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１４記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、前記車速度検出部からの前記車速度に比例させて、前記ゲイン値を減少させると共に、前記車速度が第２閾値以上となるとき、前記ゲイン値を略０に設定する、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１３記載の同軸二輪車であって、
　前記制御装置は、走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、前記旋回操作部からの操作信号に対する操作感度を低下させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　搭乗者を乗せるステップ部と、
　前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、
　前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、
　前記旋回操作部から出力される操作信号に応じて、旋回制御を行う制御装置と、を備える同軸二輪車の制御方法であって、
　走行時に、前記旋回操作部からの操作信号に応じて旋回を行うときに、旋回半径を増加させる旋回制御工程を含む、ことを特徴とする同軸二輪車の制御方法。
　車速度を検出する車速度検出部と、
　前記車速度検出部により検出される前記車速度が増加するに従って、旋回半径を増加させる旋回制御を行う旋回制御部と、を備え、搭乗者を乗せて移動する同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、旋回半径の減少を抑制する旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１９記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、時間が経過するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項２０に記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、ゲイン値を減少させることで、前記旋回速度指令値を減少させており、前記車速度が０となるとき前記ゲイン値が０となるように設定を行う、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１９に記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、前記車速度検出部により検出された前記車速度が低下するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１９に記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、
（ａ）前記車速度検出部からの前記車速度が所定値未満のとき、時間が経過するに従って、二輪間の車輪速度差を決める旋回速度指令値を減少させ、
（ｂ）前記車速度検出部からの前記車速度が所定値以上のとき、前記車速度が低下するに従って、前記旋回速度指令値を減少させる、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１９乃至２３のうちいずれか１項記載の同軸二輪車であって、
　搭乗者を乗せるステップ部と、
　前記ステップ部に連結され、当該同軸二輪車を操作するための操作レバー部と、
　前記操作レバー部に設けられ、当該同軸二輪車の旋回を操作するための旋回操作部と、を更に備える、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項２４記載の同軸二輪車であって、
　前記旋回制御部は、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、前記操作レバー部又は前記旋回操作部からの操作信号に対する操作感度を低下させることで、前記旋回半径の減少を抑制する、ことを特徴とする同軸二輪車。
　請求項１９乃至２５のうちいずれか１項記載の同軸二輪車であって、
　当該同軸二輪車の姿勢値を検出する姿勢センサと、
　前記姿勢センサにより検出された前記姿勢値に基づいて、姿勢速度指令値を算出する制御部と、
　前記制御部からの前記姿勢速度指令値と、前記旋回制御部からの前記旋回速度指令値とから算出される車輪速度指令値に基づいて、車輪を回転駆動する車輪駆動部と、を更に備える、ことを特徴とする同軸二輪車。
　車速度を検出する車速度検出工程と、
　前記車速度検出工程で検出される前記車速度が増加するに従って、旋回半径を増加させる旋回制御を行う旋回制御工程と、を含み、搭乗者を乗せて移動する同軸二輪車の制御方法であって、
　前記旋回制御工程で、旋回中にブレーキ制御の実行を開始したと判断すると、旋回半径の減少を抑制させる旋回制御を行う、ことを特徴とする同軸二輪車の制御方法。