JP3208461B2 - 自動走行車の走行速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下り坂において、でき
る限り設定速度に近づけた一定速度で走行させるように
した自動走行車に関し、詳細には下り坂で停止指令が出
された場合の停止距離が延びるのを回避できるようにし
た停止時の減速制御の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ゴルフ場や工場内では、走行コ
ースに沿って埋設された誘導線を車体側のセンサで検出
するとともに、車速を設定速度に自動制御することによ
り無人走行可能としたゴルフカー，運搬車等のいわゆる
自動走行車が採用されている。

【０００３】従来、この種の車両では走行速度の制御が
容易であるという理由から電動モータを走行動力源とす
るのが一般的である。しかし電動モータの場合は、一充
電当たりの走行可能距離が不十分であったり、バッテリ
重量により車両重量が大きくなり、芝生を傷める等の問
題がある。

【０００４】この問題を回避するには、電動モータに代
えてガソリンエンジンを走行動力源にすることが考えら
れ、このガソリンエンジンを採用した場合は、スロット
ル弁の開度制御によって走行速度の制御を行うこととな
る。しかし降坂時にはスロットル弁の制御だけでは車速
を確実に設定速度に制御するのは困難な場合が考えられ
る。一方、ドラムブレーキ等の機械式ブレーキは、例え
ば最大１０ｋｍ／ｈの低速で走行するこの種車両では、
滑らかな制動が困難等の理由で望ましくない。

【０００５】滑らかな制動力を得るには発電制動あるい
は回生制動等の電気的制動が考えられるが、このための
発電機等を別個に設けるのは部品点数の増加を招き望ま
しくない。

【０００６】そこで本出願人は、上述の問題を解消でき
る自動走行車として、セルダイナモ付きエンジンと、ス
ロットル弁制御手段と、降坂時にはセルダイナモによる
発電制動あるいは回生制動を行う減速制御手段とを備え
たものを提案している（特開平４−３０３０３０号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで降坂時に上記
セルダイナモによる発電制動等を行うには、当然ながら
下り坂であることを検出することが必要である。このよ
うな場合は傾斜角センサを設けるのが一般的であるが、
このセンサは高価であり、従ってこれとは別の傾斜角度
の検出方法が要請される。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、特別に傾斜角センサを設けることなく下り坂の傾斜
状態を検出でき、下り坂で停止指令が出された場合に停
止距離が延びるのを回避できる自動走行車の走行速度制
御装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出車速が設
定車速となるようにエンジンのスロットルバルブの開度
を制御するととともに、検出車速が設定車速より大の場
合はその速度差が大きいほどデューティー比を大きく設
定してダイナモによる発電制動力を大きくする走行速度
制御手段と、上記発電制動力が大きいほど大きい下り傾
斜度を出力する傾斜度演算手段と、停止信号が入力され
たとき、上記傾斜演算手段からの下り傾斜度が大きいほ
ど上記スロットルバルブを高速で閉じるとともに上記デ
ューティー比を大きく設定することにより減速動作を強
力に行なう減速制御手段とを備えたことを特徴とする自
動走行車の走行速度制御装置である。

【００１０】ここで本発明におけるダイナモには、スタ
ータとダイナモとを兼用したセルダイナモ及び発電専用
のものの両方が含まれる。

【作用】本発明に係る走行速度制御装置によれば、検出
車速が設定車速を越えるとその速度差が大きいほど発電
制動力が大きく制御され、これとともに発電制動力が大
きいほど急傾斜の下り坂であると判断される。そして停
止信号が入力されると、直前における上記発電制動力が
大きいほど、つまり急傾斜であるほどスロットルバルブ
を高速で閉じるとともにダイナモによる制動力を大きく
して減速動作が強力に行われる。

【００１１】このように本発明によれば、走行速度の制
御に採用されるダイナモの発電制動力によって走行路の
下り傾斜度を求めるようにしたので、特別な傾斜角セン
サを備える必要がなく、コスト高の問題を回避できる。

【００１２】また、本発明では、下り傾斜角度が大きい
ほど減速動作を強力に行うので、下り坂においても制動
停止距離の延長を抑制でき、所望の位置で停止できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１〜図５は、本発明の一実施例による自動走行式
ゴルフカーの走行速度制御装置を説明するための図であ
り、図１はゴルフカーの側面から見た概念図、図２はそ
の平面から見た概念図、図３は本実施例装置のブロック
構成図、図４はメインコントローラ部分のブロック構成
図、図５は動作を説明するためのフローチャート図であ
る。

【００１４】上記各図において、１は本実施例装置を備
えたゴルフカーであり、これはその骨格をなす車体２
と、該車体２の操向輪の進行方向等を制御する操向装置
３と、上記車体２の駆動輪に駆動力を供給する動力装置
４と、上記操向装置３，動力装置４等の運転状態を制御
する制御装置５とから構成されている。

【００１５】上記車体２は、車体フレーム１１の前部に
操向輪としての前輪１２，１２を配設し、後部に駆動輪
としての後輪１３，１３を配設した概略構造のものであ
る。また上記車体フレーム１１の前端下部にはフロント
バンパ１４が、またこれの上側にはゴルフバック１５等
を搭載するキャリア１６がそれぞれ配設されている。

【００１６】上記操向装置３は、操向軸３１の上端に操
向ハンドル３２を固着し、下端を図示しないステアリン
グアーム，ステアリングロッドを介して上記左右の前輪
１２，１２のナックルアームに連結した概略構造のもの
である。なお、上記操向軸３１は、上記車体フレーム１
１を構成するハンドル支持フレーム１１ａに固着された
操向筒（図示せず）により回動自在に支持されている。

【００１７】そして上記操向装置３には無人走行時に作
動する自動操向装置３３が配設されている。この自動操
向装置３３は、上記操向筒に固定された操向モータ３４
を減速機３５を介して伝達装置３６に接続し、該伝達装
置３６の出力軸に平面Ｔ字状のセンサアーム３７を接続
した概略構造のものである。上記伝達装置３６内には上
記操向モータ３４と操向軸３１とを連動させる歯車群，
及びセンサアーム３７を左右に揺動させる伝動機構が収
容されている。また上記センサアーム３７の中央，左，
右には、走行路内に埋設された誘導線３８ｂを検出する
誘導線センサ３８ａが配設されている。また上記誘導線
３８ｂの途中には定点磁石３８ｃが配設されており、上
記伝達装置３６の下面にはこの定点磁石３８ｃを検出す
る定点センサ３８ｄが配設されている。

【００１８】上記動力装置４は、車体フレーム１１の略
中央にエンジン４１を、上記左右の後輪１３，１３間に
減速機４２をそれぞれ搭載し、該エンジン４１の出力を
Ｖベルト式無段変速機４３を介して上記減速機４２伝達
し、該減速機４２の出力を上記後輪１３，１３に伝達す
る概略構造のものである。

【００１９】上記エンジン４１の気化器４４は内蔵する
スロットル弁により吸気量を制御するタイプのものであ
り、このスロットル弁は切換装置４５に図示しないワイ
ヤで接続されている。該切換装置４５は、上記スロット
ル弁を電磁クラッチ４６を介してステップモータ４７、
又はガバナ装置４８を介して上記操向ハンドル３２のア
クセルレバー３２ａの何れかに切換接続する。即ち、後
述するメインコントローラ５２によって、手動モードの
場合は、電磁クラッチ４６がオフとなり、アクセルレバ
ー３２ａの回動量に応じて走行速度を制限するようにガ
バナ装置４８がスロットル弁の開度を制御し、また自動
モードの場合は電磁クラッチ４６をオンにするとともに
ステップモータ４７でスロットル弁の開度が開閉制御さ
れる。

【００２０】また上記エンジン４１のクランク軸にはセ
ルフスタータダイナモ（以下セルダイナモと記す）６４
がＶベルト４９によって接続されている。このセルダイ
ナモ６４は、エンジン始動や、バッテリ６６の充電用の
発電を行うだけでなく、より大きく発電させることによ
る抵抗を利用した発電制動（回生制動とも言う）により
走行速度をも制御する。この発電制動力は、励磁コイル
６４ａへの通電割合（デューティ比）を大きくするほど
大きくなる。なお、この際に発電された電流はバッテリ
６６の充電に使用され、またバッテリがフルに充電され
ている場合は抵抗器６５で熱に変換される。

【００２１】上記減速機４２の入力軸４２ａには電磁ブ
レーキ５０が配設されている。この電磁ブレーキ５０
は、走行時には励磁されてブレーキが解放され、非走行
時には非励磁状態となってブレーキが作動するようにな
っている。

【００２２】また上記減速機４２の下部に配設された中
間軸４２ｂの外方突出部にはディスクブレーキ５１が装
着されている。このディスクブレーキ５１は図示しない
ワイヤによって上記操向ハンドル３２のブレーキレバー
３２ｂに接続されている。

【００２３】上記制御装置５は、主として上記動力装置
４の点火系，気化器，ブレーキ等の制御を行うメインコ
ントローラ５２と、主として上記操向装置３の自動操向
装置３３，及びセルダイナモ６４等の制御を行うパワー
系コントローラ５３とを備えている。上記メインコント
ローラ５２は、図４に示すように、各種センサからの入
力を読み込む入力部５２ａと、各種の演算処理を行うＣ
ＰＵ５２ｂと、スロットル制御信号，ブレーキ制御信号
を出力するスロットル出力部５２ｃ，ブレーキ出力部５
２ｄを備えている。

【００２４】なお、図１〜４において、５４は車外の運
転者が操作する送信機、５５は該送信機５４からの発進
停止信号を受信するリモコン受信機、５６は車載のメイ
ンスイッチ、５７は自動走行とマニュアル走行とを切り
替える切替スイッチ、５８は車載の発進停止スイッチで
あり、これらの各種信号は上記メインコントローラ５２
に入力される。また５９，６０はメインコントローラ５
２によりオンオフ制御されるステアリングリレー，メイ
ンリレー、６１は誘導線センサ３８ａの出力を増幅する
誘導定点アンプ、６２は点火回路、６３は電流センサで
ある。

【００２５】次に本実施例の作用効果について説明す
る。まず自動走行モードにおける操向制御は以下の要領
で行われる。誘導線センサ３８ａによる誘導線３８ｂの
位置検出信号に応じて、パワー系コントローラ５３が制
御信号を操向モータ３４に出力し、該操向モータ３４が
伝達装置３６を介して操向軸３１を回転させ、これによ
りゴルフカー１は誘導線３８ｂに沿って走行する。

【００２６】次に手動走行モードによる走行速度制御は
以下の要領で行われる。操縦者がメインスイッチ５６を
オンにし、切替スイッチ５７を手動走行モードに切り替
え、アクセルレバー３２ａを引くと、メインリレー６０
がオンする。するとバッテリ６６からの電流がセルダイ
ナモ６４の電機子６４ｂに矢印ａ方向に流れ、これによ
り該電機子６４ｂが回転し、該回転がＶベルト４９を介
してエンジン４１のクランク軸を回転し、これにより該
エンジン４１が始動する。エンジン４１が始動すると上
記メインリレー６０はオフとなり、エンジン回転速度が
所定値以上になると、電磁ブレーキ５０が解除されると
同時に自動変速機４３が回転伝達を開始し、これにより
ゴルフカー１は走行開始する。

【００２７】アクセルレバー３２ａの開度に応じて走行
速度は増減するが、その最高速度はガバナ装置４８によ
って例えば１０ｋｍ／ｈに制限される。また通常走行時
には、セルダイナモ６４の電機子６４ｂはエンジン４１
によって回転されており、励磁コイル６４ａに所定の電
流を流すことにより、セルダイナモ６４によって発電さ
れる。この発電された電流は、矢印ｂ方向に流れ、パワ
ー系コントローラ５３を介して上記バッテリ６６を充電
する。なお、バッテリ６６が所定電圧以上になると上記
励磁コイル６４ａへの通電が停止され、発電は行われな
い。

【００２８】また上記アクセルレバー３２ａから手を離
すとエンジン４１は停止し、さらにブレーキレバー３２
ｂの操作によりディスクブレーキ５１が作動し、該ゴル
フカー１が停止した後に電磁ブレーキ５０が作動してそ
の移動を規制する。

【００２９】そして自動走行モードによる走行速度制御
は以下の要領で行われる。操縦者が送信機５４又は車載
の発進停止スイッチ５８を発進側に切り替えると、上記
手動モードの場合と同様にしてセルダイナモ６４がエン
ジン４１を始動させる。エンジン回転が所定値以上にな
ると自動変速機４３が回転の伝達を開始し、該ゴルフカ
ー１は走行開始する。またこのとき気化器４４のスロッ
トル弁制御は、電磁クラッチ４６，切替装置４５によ
り、ステップモータ４７の駆動による制御に切り替わ
る。

【００３０】そして本実施例では、車速センサ５１ａに
よって検出された車速Ｖが、予め設定された目標車速Ｖ
ｏになるように、気化器４４のスロットル開度の制御と
セルダイナモ６４による発電制動の両方が同時進行で行
われる。

【００３１】スロットル開度による走行速度制御では、
検出車速と設定車速との車速差ΔＶ＝Ｖ−Ｖｏが零にな
るように、ステップモータ４７が気化器４４のスロット
ル弁開度を制御する。即ち、検出車速Ｖが設定車速Ｖｏ
より低い場合はスロットル弁開度が増加し、高い場合は
減少する。

【００３２】発電制動による走行速度制御では、上記検
出車速Ｖが設定車速Ｖｏより低い場合は、上記励磁コイ
ル６４ａへの電流値が上述の通常の発電に必要な電流値
に制限され、勿論発電制動は行われない。一方、検出車
速が設定車速を越えると、上記励磁コイル６４ａへの電
流値が増加し、該増加分に応じた発電が行われ、その際
の電機子６４ｂの回転抵抗が制動力となり、車速が設定
車速に減速される。この場合、上記励磁コイル６４ａに
供給される電流の大きさ（セルダイデューティ比）は、
上記車速差ΔＶが大きいほど大きく設定される。

【００３３】次に送信機５４から停止信号が入力され、
又は発進停止スイッチ５８が停止側に切り替えられた場
合の、走行停止制御を図５を参照しながら説明する。こ
の走行停止制御では上述の走行速度制御におけるセルダ
イデューティ比を利用して走行路の勾配を求める。ま
ず、回転センサ４１ａ，車速センサ５１ａからの検出値
等に基づいて検出車速Ｖ，加速度αを演算し、この車速
Ｖ，加速度αと、設定速度Ｖｏに基づいて指示セルダイ
デューティ比βを演算し、さらにこのデューティ比βを
一定時間毎に平均化した平均指示セルダイデューティ比
β′を演算する（ステップＳ１〜Ｓ４）。これにより上
述の発電制動による通常の走行速度制御が行われる。

【００３４】上記平均指示セルダイデューティ比β′の
大きさが、０％以下、０％以上３０％未満、３０％以上
の何れに該当するかを判別し、それぞれに対応する路面
勾配を、０°以上の勾配（平坦又は上り勾配）、１０度
未満の下り勾配、１０°以上の下り勾配であるとする
（ステップＳ５〜８）。

【００３５】そして停止信号が入力されたか否かを判断
し（ステップＳ９）、入力されていない場合、つまり通
常の走行を続ける場合はステップＳ２３に移行して車速
が零か否を判断し、通常零でないからステップＳ１に戻
り、上述の動作を繰り返す。

【００３６】一方、停止信号が入力されると、直前のセ
ルダイデューティ比に基づく勾配の大きさを判別し（ス
テップＳ１０）、これに応じて、勾配が急なほど強力な
減速動作を行う。勾配０°未満の平坦又はのぼりの場合
は、通常の比較的遅い減速速度でもって設定車速を低下
させていき、これに応じてスロットル開度を比較的ゆっ
くり閉じ、またセルダイデューティ比を比較的小さい値
（例えば３０％）に設定して減速動作を行い、最後に電
磁ブレーキを比較的低速状態（例えば１ｋｍ／ｈ）にな
ってから作動させる（ステップＳ１１〜１４）。

【００３７】また下り勾配が１０°未満の場合は、上記
平坦の場合より速い減速速度でもってもって設定車速を
低下させ、速い速度でスロットル開度を閉じ、またセル
ダイデューティ比を中程度の大きさ（例えば５０％）に
設定し、最後に中程度の速度（例えば１．２５ｋｍ／
ｈ）で電磁ブレーキを作動させる（ステップＳ１５〜１
８）。

【００３８】さらにまた、下り勾配が１０°以上の場合
は、上記１０°未満の場合より、設定速度の減速速度を
大きくし，スロットル開度の閉じ速度を速くし，セルダ
イデューティ比の大きさを例えば７０％に大きく設定
し、電磁ブレーキの作動車速を例えば１．５ｋｍ／ｈと
速くする（ステップＳ１９〜２２）。そして車速が零と
なった時点で動作を終了する（ステップＳ２３）。

【００３９】このように本実施例によれば、検出車速Ｖ
が設定車速Ｖｏを越えるとその速度差ΔＶが大きいほど
指示セルダイデューティ比βを大きく制御し、該デュー
ティ比の所定時間毎の平均値β′が大きいほど急傾斜の
下り勾配であると判断するようにしたので、特別な傾斜
角センサを備える必要がなく、コスト高の問題を回避で
きる。

【００４０】また、停止信号が入力されると、上記デュ
ーティ比から求めた下り勾配が大きいほど減速動作を強
化するようにしたので、下り坂においても制動停止距離
の延長を抑制でき、所望の位置で停止できる。

【００４１】なお、上記実施例では、スタータとダイナ
モが兼用されたセルダイナモの場合を説明したが、本発
明は勿論両者が別個の場合にも適用できる。

【発明の効果】以上のように本発明に係る自動走行車の
走行速度制御装置によれば、ダイナモの発電制動に採用
されるデューティ比によって走行路の下り傾斜度を求め
るようにしたので、特別な傾斜角センサを備える必要が
なく、コスト高の問題を回避できる効果がある。

【００４２】また、本発明では、下り傾斜角度が大きい
ほど減速動作を強化したので、下り坂においても制動停
止距離の延長を抑制でき、所望の位置で停止できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動走行ゴルフカーの
走行速度制御装置を説明するための側面から見た概略構
成図である。

【図２】上記実施例装置の平面から見た概略構成図であ
る。

【図３】上記実施例装置のブロック構成図である。

【図４】上記実施例装置のメインコントローラ部分のブ
ロック構成図である。

【図５】上記実施例装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。

【符号の説明】

１ ゴルフカー（自動走行車） ５２ メインコントローラ（走行速度制御手段，傾斜度
演算手段，減速手段） ６４ セルダイナモ Ｖ 検出車速 Ｖｏ 設定車速

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12 B60L 3/08 B60L 7/02 H02J 7/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出車速が設定車速となるようにエンジ
   ンのスロットルバルブの開度を制御するととともに、検
   出車速が設定車速より大の場合はその速度差が大きいほ
   どデューティー比を大きく設定してダイナモによる発電
   制動力を大きくする走行速度制御手段と、上記発電制動
   力が大きいほど大きい下り傾斜度を出力する傾斜度演算
   手段と、停止信号が入力されたとき、上記傾斜演算手段
   からの下り傾斜度が大きいほど上記スロットルバルブを
   高速で閉じるとともに上記デューティー比を大きく設定
   することにより減速動作を強力に行なう減速制御手段と
   を備えたことを特徴とする自動走行車の走行速度制御装
   置。