两轮倒立摆车辆及其控制方法技术

本发明专利技术涉及两轮倒立摆车辆及其控制方法。两轮倒立摆车辆包括：分别使两个车轮中的相应一者旋转的单绕组第一和第二电动机；和分别向第一和第二电动机供应驱动电流的第一和第二控制系统，当已经检测出第一控制系统中的异常时，从第一控制系统到第一电动机的驱动电流的供应受到禁止，并且包括：传感器，其被构造为检测随车辆的回转而变化的物理量；发电制动单元，其被构造为能够在发电制动是否被施加给第一电动机的有效状态与无效状态之间切换；和控制单元，其被构造为在从第一控制系统到第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当控制单元基于由传感器检测的物理量而已经判定车辆正绕第二电动机侧回转时，使发电制动单元中的发电制动有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体而言，涉及用于控制其中控制系统被双重分工的两轮倒立摆车辆的技术。
技术介绍
在日本专利申请公开N0.2009-187561 (JP2009-187561A)所描述的车辆中，电动机具有多个冗余绕组，并且该电动机能够由多个功率放大器控制单元来驱动。该车辆包括该多个功率放大器控制单元和经由系统总线连接到该多个功率放大器控制单元的多个处理器。因此，控制系统被多重分工了。如果任一处理器发生故障，则基于除该故障处理器以外的处理器的输出来控制车辆。但是，当电动机具有上述多重绕组时，成本便增加了。本申请的 申请人:在研究降低成本的两轮倒立摆车辆的同时发现了下述问题。下面的描述是本申请的 申请人:最新研究的，并不是说明现有技术的描述。图15是示出两轮倒立摆车辆400中的控制系统的构造的方框图，其中在该两轮倒立摆车辆400中，电动机407、408各自具有单个绕组，并且该控制系统被双重分工为第一线控制系统和第二线控制系统。图16是示出两轮倒立摆车辆400在电动机407、408各自具有单个绕组并且控制系统被双重分工为第一线控制系统和第二线控制系统的情况下的示意性构造的视图。如图16所示，电动机407、408可分别只由双工控制系统中与电动机407、408相对应的控制系统来控制。微控制器401、402分别经由逆变器403、404来控制电动机407、408，以基于姿态角传感器411、412的输出保持倒立状态。微控制器401、402分别基于来自旋转角传感器409、410的输出以反馈的方式来控制电动机407、408。将参考图17所示的流程来描述在上述构造中当控制系统之一发生故障时两轮倒立摆车辆400的操作。在这里，将对第一线控制系统与第二线控制系统中的第一线控制系统已经发生故障的情况进行描述。当第一线微控制器401已经检测出第一线控制系统中的故障(SlOl)时，第一线微控制器401关闭第一线继电器405 (S102)。即，第一线逆变器403与电动机407分离，并且电动机407进入自由状态。第一线微控制器401将与第一线控制系统的故障有关的信息输出到第二线微控制器402。第二线微控制器402基于来自第一线微控制器401的信息检测第一线控制系统的故障(S103)。当第二线微控制器402已经检测出第一线控制系统的故障时，第二线微控制器402经由逆变器404来控制电动机408，使得两轮倒立摆车辆400的车速降低。S卩，可以在通过剩余控制系统对两轮倒立摆车辆执行倒立控制的同时使两轮倒立摆车辆停止。但是，在这种情况下，对两轮倒立摆车辆400的倒立控制通过只由第二线控制系统驱动电动机408来执行。因此，两轮倒立摆车辆400的车体绕与自由的第一线电动机407 —致的轴线回转(S104)。在两轮倒立摆车辆的车速显著降低之后，允许该两轮倒立摆车辆的搭乘者下车(S105)。以此方式，在电动机407、408各自只具有单个绕组以具备简化构造来降低成本的情况下，如果控制系统之一发生故障，相应地，该两轮倒立摆车辆被迫停止，该两轮倒立摆车辆发生回转。即，不可能保持直线稳定性，因此不可能使两轮倒立摆车辆稳定地行驶并且使该车辆达到停止状态。但是，在两轮倒立摆车辆中，要求确保控制的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供了即使利用电动机分别具有成本降低的单个绕组的构造，也能够保持直线稳定性的。本专利技术的第一方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括:单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止。所述两轮倒立摆车辆包括:传感器，其被构造为检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量；发电制动单元，其被构造为能够在发电制动被施加给所述第一电动机的有效状态与发电制动未被施加给所述第一电动机的无效状态之间切换；以及控制单元，其被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机侧发生回转时，使所述发电制动单元中的发电制动有效。在上述方面中，所述第二控制系统可包括所述控制单元，并且所述控制单元可被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第一电动机侧发生回转时，向所述第二电动机供应驱动电流，从而使所述第二电动机的转速降低。在上述方面中，所述传感器可以为横摆率传感器，其被构造为检测所述两轮倒立摆车辆的横摆率来作为所述物理量，并且所述控制单元可被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率大于预定阈值时，使所述发电制动有效或者降低所述第二电动机的转速。在上述方面中，所述控制单元可被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率小于或等于所述预定阈值时，使所述发电制动单元中的发电制动无效。本专利技术的第二方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括:单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止。所述两轮倒立摆车辆包括:继电器，其被构造为能够切换是否将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机，还供应到所述第一电动机；以及控制单元，其被构造为当从所述第一控制系统到所述第一电动机的驱动电流的供应受到禁止时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机。在上述方面中，所述第一控制系统可包括第一微控制器，其被构造为当所述第一微控制器已经检测出所述第一控制系统中的异常时，提供与所述异常的检测有关的信息，并且所述第二控制系统可包括第二微控制器，其被构造为充当所述控制单元，并且通过基于来自所述第一微控制器的、与所述异常的检测有关的信息判定为向所述第一电动机的驱动电流的供应已经受到禁止，从而使所述继电器进行切换。在上述方面中，所述两轮倒立摆车辆可包括监控单元，其被构造为以看门狗方式监控所述第一微控制器。所述监控单元可被构造为当所述监控单元通过以看门狗方式进行监控而已经检测出所述第一微控制器中的异常时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机。本专利技术的第三方面提供了一种两轮倒立摆车辆，其包括:单绕组的第一电动机和单绕组的第二电动机，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机和所述第二电动机供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两轮倒立摆车辆，包括：单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括：传感器，其被构造为检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量；发电制动单元，其被构造为能够在发电制动被施加给所述第一电动机的有效状态与发电制动未被施加给所述第一电动机(21)的无效状态之间切换；以及控制单元，其被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机(22)侧发生回转时，使所述发电制动单元中的发电制动有效。

【技术特征摘要】
2012.08.29 JP 2012-1884171.一种两轮倒立摆车辆，包括:单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括: 传感器，其被构造为检测随所述两轮倒立摆车辆的回转而发生变化的物理量； 发电制动单元，其被构造为能够在发电制动被施加给所述第一电动机的有效状态与发电制动未被施加给所述第一电动机(21)的无效状态之间切换；以及 控制单元，其被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第二电动机(22)侧发生回转时，使所述发电制动单元中的发电制动有效。2.根据权利要求1所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于 所述第二控制系统包括所述控制单元，并且 所述控制单元被构造为在从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止的情况下、当所述控制单元基于由所述传感器所检测到的所述物理量而已经判定为所述两轮倒立摆车辆正绕所述第一电动机(21)侧发生回转时，向所述第二电动机(22)供应驱动电流，从而使所述第二电动机(22)的转速降低。3.根据权利要求2所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于 所述传感器为横摆率传感器，其被构造为检测所述两轮倒立摆车辆的横摆率来作为所述物理量，并且 所述控制单元被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率大于预定阈值时，使所述发电制动有效或者降低所述第二电动机(22)的转速。4.根据权利要求3所述的两轮倒立摆车辆，其特征在于 所述控制单元被构造为当由所述横摆率传感器所检测到的所述横摆率小于或等于所述预定阈值时，使所述发电制动单元中的发电制动无效。5.一种两轮倒立摆车辆，包括:单绕组的第一电动机(21)和单绕组的第二电动机(22)，所述第一电动机和所述第二电动机被构造为分别使两个车轮中的相应一者旋转；以及第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统和所述第二控制系统被构造为分别向所述第一电动机(21)和所述第二电动机(22)供应驱动电流，并且当所述第一控制系统中的异常已经被检测出时，从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止，所述两轮倒立摆车辆的特征在于包括: 继电器，其被构造为能够切换是否将来自所述第二控制系统的驱动电流不仅供应到所述第二电动机(22)，还供应到所述第一电动机(21);以及 控制单元，其被构造为当从所述第一控制系统到所述第一电动机(21)的驱动电流的供应受到禁止时，将所述继电器切换为将来自所述第二控制系统的驱动电流还供应到所述第一电动机(21)。6.根据权利要求5所述的两轮倒立摆车辆，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：平哲也，尾藤浩司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：