JP3743367B2 - 自動走行車の速度制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導線に沿って所定の軌道上を走行する自動走行車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導線に沿って所定の軌道上を走行する自動走行車として、図５に示されるような電磁誘導方式の乗用ゴルフカートが用いられている。すなわち、図示されていないゴルフ場内のカート走行路にはあらかじめ誘導線が埋設されている。そして、該誘導線に低周波の交流電流を流すことによって、誘導線の周囲には交流磁界を発生させる。
【０００３】
自動運転モードでは、前記交流磁界を乗用ゴルフカートに設置した２個の誘導センサ10a,bで検出する。そして、それぞれの誘導センサ10a,bが同じ強度の交流磁界を受けるように、すなわち、それぞれの誘導センサ10a,bの中間の位置の真下に誘導線が来るように、ステアリングモータ11を作動させて前車輪12a,bを操舵している。
【０００４】
乗用ゴルフカートの走行速度は、車体に設置した車速センサ23で測定し、後述する目標速度になるように、コントローラ6が走行モータ9の回転数の制御をする。すなわち、コントローラ6は、乗用ゴルフカートの走行速度と目標速度との差分をとり、その差分を小さくするようにモータドライバ8を制御する。そして、モータドライバ8からの制御信号によって走行モータ9を回転させ、該走行モータ9の回転をトランスミッション13を介して後車輪14a,bに伝達するものである。
【０００５】
なお、ゴルフコースのカート走行路は、平地の直線道路、急傾斜の登り坂や降り坂及び急カーブなどの多様性がある。そこで、自動走行モードでの安全性を確保するためには、カート走行路に応じて、永久磁石を用いた目標速度の制御を随時行なう方式が用いられている。この方式は、あらかじめ複数個の永久磁石を走行路に埋設しておき、その埋設されている永久磁石が地表にＮ極が向いているか、あるいはＳ極が向いているかのパターンを検知することによって、車両を加速したり、減速するなどのきめ細かな自動速度制御をする方式である。
【０００６】
すなわち、走行路に埋設した複数の永久磁石の上方を乗用ゴルフカートが通過すると、その埋め込まれている永久磁石のＮ極またはＳ極のパターン信号が乗用ゴルフカートに取り付けたコイルなどを用いたマグネットセンサ19によって検出される。そして、埋め込まれているパターン信号によって、乗用ゴルフカートの目標速度を変更して、減速させたり加速させたりするものである。
【０００７】
なお、従来から乗用ゴルフカートの発進や停止は、車体に取り付けられた発進/停止スイッチ15の操作や、リモコン16などによる遠隔操作によって行なっていた。また、自動運転中においても危険防止やその他の理由から、ブレーキペダル17を踏むことによって乗用ゴルフカートを随時停止させることができる構造となっていた。
【０００８】
一方、誘導線のない場所では、自動／手動切換装置7を手動走行モードに切り換えた後に、運転者がハンドル18を操作して前輪タイヤ12a,bを操作することもできる。図４に示すように、手動走行モードでは、アクセルペダル2の踏み込み量をポテンショメータ等を用いたアクセル踏込み量測定装置3によって検出する。そして、踏み込み量に応じた走行速度になるように、コントローラ6はモータドライバ8を介して走行モータ9を回転させる。走行モータ9の回転によって、トランスミッション13を介して後車輪14a,bを駆動して、運転者の希望する速度で車両を走行させることができる。
【０００９】
なお、これらの乗用ゴルフカートには走行モータ9として、回転数、トルク及び正転・逆転の制御が容易な直流分巻モータが一般的に使用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの乗用ゴルフカートは、安全上の理由や使いやすさの観点から直流分巻モータを使用し、自動走行モードで運転するか、手動走行モードで運転するか、又はゴルフコースの起伏等によっての速度制御の内容を随時変更できるようにするのが好ましい。特に、起伏の激しいゴルフコースや、高速走行が要求されるゴルフコースにおいては、直流分巻モータに供給する電機子電流と界磁電流とを適性に選択して制御する必要がある。
【００１１】
本発明は、前記した問題点に鑑みてされたものであって、運転モードやゴルフコースの起伏の状況等に応じて電機子電流と界磁電流とを適性に選択して、自動走行車の速度制御をするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる自動走行車の速度制御装置は、自動走行モードで運転するか、手動走行モードで運転するか及びゴルフコースの起伏の状況等に応じて、走行モータ9の回転数（走行速度）とトルクの制御条件を、電機子電流と界磁電流とを適性に選択して制御するものである。
【００１３】
すなわち、第一の発明では、自動走行モードと、手動走行モードとを切り換えて走行し、駆動用として直流分巻モータを有する自動走行車の速度制御装置であって、ブレーキが故障した場合には高トルク用で作動させるテーブルを用い、坂道での発進時には低速・中トルク用で作動させるテーブルを用いて速度制御をすることを特徴とするものであり、第二の発明では、前記自動走行モードでの運転時には中速・中トルク用で作動させるテーブルを用い、前記手動走行モードでの運転時には高速・低トルク用で作動させるテーブルを用いて速度制御をすることを特徴とするものである。
【００１４】
第三の発明では、前記トルクは、前記直流分巻モータの界磁電流を大きくして発生させることを特徴とし、第四の発明では、前記坂道か否かは、車輌に設置した傾斜センサによって判断することを特徴とし、第五の発明では、前記自動走行モードで運転時のトルクは、前記手動走行モードで運転時のトルクよりも高くすることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる実施の形態を図面に基づいて説明する（図４、５）。本発明に係わる電磁誘導式乗用ゴルフカートは、上記した誘導線に沿って自動走行をする自動走行モードと、運転者がアクセルペダル2、ブレーキペダル17、及びハンドル18を操作して走行する手動走行モードのいずれかを選択できる。そして、これらのモード切り換えは、車両に設置した自動／手動切換装置7の操作によって行なわれる。
【００１６】
（１）手動走行モード
運転者は、誘導線のない場所での走行や、必要に応じて、自動／手動切換装置7を手動走行モードに切り換えた後に、ハンドル18を操作して前輪タイヤ12a,bを操作することができる。
【００１７】
図４に示すように、手動走行モードでは、アクセルペダル2の踏み込み量をポテンショメータ等を用いたアクセル踏込み量測定装置3によって検出し、コントローラ6に出力する。そして、コントローラ6は、電磁ブレーキ20を通電させて走行モータ9の拘束を解くとともに、アクセル踏み込み量に応じた回転数になるように、モータドライバ8を介して走行モータ9を回転させる。すなわち、走行モータ9の回転によって、トランスミッション13を介して後車輪14a,bを駆動して、運転者の希望する速度で車両を走行させることができる。
【００１８】
乗用ゴルフカートを減速または停止させる場合には、アクセルペダル2から足を離してその踏み込みを止める。この操作で、戻しバネ5によってアクセルペダル2が戻され、アクセル踏込み量測定装置3が元の位置に戻り、コントローラ6は走行モータ9の回転指令をゼロにする指令をモータドライバ8に送る。
【００１９】
一方、運転者が、ブレーキペダル18を踏み込むことによって油圧シリンダ21を作動させ、前車輪12a,bと後車輪12a,b,14a,bとに取り付けられたドラムブレーキ22a〜dが働いて車輪に制動をかける。車速センサ23により走行モータ9の回転が一定値以下になると、コントローラ6の指令によって電磁ブレーキ20が閉じてゴルフカートを停止させる。したがって、この状態では乗用ゴルフカートは動くことがない。
【００２０】
（２）自動走行モード
乗用ゴルフカートを自動走行モードで発進させる場合には、自動／手動切換装置7を自動走行モードに切り換えた後に、発進／停止スイッチ15をＯＮにする操作か、またはリモコン16をＯＮにする操作によって行なう。コントローラ6に発進指令が送られると、走行モータ9の回転を拘束している電磁ブレーキ20に通電されてその拘束が解除される。
【００２１】
乗用ゴルフカートの走行路には、あらかじめ誘導線が埋設されている。そして、該誘導線に低周波の交流電流を流すことによって、誘導線の周囲には交流磁界を発生させる。
【００２２】
自動運転モードでは、前記交流磁界を乗用ゴルフカートの前端中央部に設置したコイルを用いた２個の誘導センサ10a,bにより、誘導起電力による電圧信号として検出し、その信号はコントローラ6に出力される。そして、それぞれの誘導センサ10a,bが同じ強度の交流電圧を発生するように、すなわち、それぞれの誘導センサ10a,bの中間の位置の真下に誘導線が来るように、ステアリングモータ11を作動させて前車輪12a,bを操舵し、車体が誘導線からはずれないような制御を行なう。
【００２３】
走行モータ9の回転数は、車体に設置した車速センサ23で測定し、その値はコントローラ6にフィードバック入力され、後述する目標速度になるように制御される。すなわち、コントローラ6は、走行モータ9の回転数を乗用ゴルフカートの走行速度に置き換え、それと目標速度との差分をとり、その差分を小さくするようにモータドライバ8を制御する。そして、モータドライバ8からの制御信号によって走行モータ9を制御し、該走行モータ9の回転動力をトランスミッション13を介して後車輪14a,bに伝達するものである。
【００２４】
なお、ゴルフコースのカート走行路は、平地の直線道路、急傾斜の登り坂や降り坂及び急カーブなどの多様性がある。そこで、自動走行モードでの安全性を確保するためには、カート走行路に応じて、永久磁石を用いた目標速度の制御を随時行なう方式が用いられている。この方式は、あらかじめ複数個の永久磁石を走行路に埋設しておき、その埋設されている永久磁石が地表にＮ極が向いているか、あるいはＳ極が向いているかのパターンを検知することによって、車両を加速したり、減速するなどのきめ細かな速度制御をする方式である。
【００２５】
すなわち、走行路に埋設した複数の永久磁石の上方を乗用ゴルフカートが通過すると、その埋め込まれている永久磁石のＮ極またはＳ極のパターン信号が乗用ゴルフカートに取り付けたコイルなどを用いたマグネットセンサ19によって検出される。そして、埋め込まれている永久磁石のパターン信号によって、乗用ゴルフカートの目標速度を変更して、減速させたり加速させたりするものである。
【００２６】
なお、自動運転モードにおいても危険防止やその他の理由から、ブレーキペダル17を踏むことによって、乗用ゴルフカートを随時停止させることができる方式を用いている。
【００２７】
すなわち、ブレーキペダル17を踏むことによって、コントローラ6に停止指令が送られる。そして、走行モータ9に制動をかけるとともに、ブレーキモータドライバ25に作動指令を送り、ブレーキモータ26を回転させ、ギヤ27を介して油圧シリンダ21を動作させて加圧し、ドラムブレーキ22a〜dで車輪に制動をかける。車速センサ23により走行モータ9の回転数が一定値以下になると、コントローラ6の指令によって電磁ブレーキ20が閉じてゴルフカートを停止させる。
【００２８】
【実施例】
以下に、本発明に係わる自動走行車の速度制御装置について図１〜３を用いて詳細に説明する。
【００２９】
１．速度制御装置の概要
図３は、本発明に係わる自動走行車の速度制御装置のブロック図である。乗用ゴルフカートの走行中は、コントローラ6から目標速度となるように速度指令31をモータドライバ8に出力する。なお、目標速度は、自動運転モードでは上述したマグネットセンサ19、傾斜センサ29、車速センサ23で、手動運転モードではアクセル2の踏込み量によって決定される。
【００３０】
すなわち、コントローラ6は、各種の入力信号を考慮して、速度指令31と後述するテーブル選択指令32をモータドライバ8に出力する。そして、目標速度になるように走行モータ9の電機子34に供給する電流及び電圧と、界磁コイル39に供給する電流とが決定される。
【００３１】
なお、モータドライバ8は、速度指令31とテーブル選択指令32から走行モータ9の電機子34及び界磁コイル39に供給する電流等を適正に制御するものである。すなわち、速度指令31によって電機子34に供給する電流及び電圧（電力）を、電機子電流制御33及び電機子電圧制御35で決定する。電機子34に実際に流れている電流値は、電機子電流検出36によって測定され、電機子電流制御33にフィードバックされてＰＩＤ制御が行なわれる。なお、電機子電流検出36によって測定される電機子34に実際に流れている電流は、後述する界磁電流テーブル37にも出力される。
【００３２】
一方、モータドライバ8の界磁電流テーブル37は、コントローラ6からのテーブル選択指令32と電機子電流検出36による値により、後述する４種類のうちの最適なテーブルを選択して、界磁電流制御38に出力する。界磁コイル39に実際に流れる電流は、界磁電流検出40で測定され、界磁電流制御38にフィードバックされて適性な値となるようなＰＩＤ制御が行なわれる。
【００３３】
２．テーブルの選択及びテーブルの内容
本発明では、電機子34に流れる電流と、界磁コイル39に流れる電流との関係を図２に示すように４種類のテーブル（高トルク用、低速・中トルク用、中速・中トルク用、高速・低トルク用）とし、ゴルフコースの状況や運転モード等に応じてこれらを切換えて走行制御を行なうものである。
【００３４】
たとえば、（図２−（ｃ））の中速・中トルク用において、電機子34に流れる電流がａの場合には、界磁コイル39に流れる電流はｂとなるように制御される。なお、電機子電流が負の領域は、下り坂などの回生領域での制御を示している。
【００３５】
コントローラ6では、図１のフローチャートに示されるようにテーブルを選定して速度制御を行なう。すなわち、図示されていない電源が入り、発進/停止スイッチ15がＯＮされると、その後に発進/停止スイッチ15がＯＦＦされたか否かを判断して、ＯＦＦの場合には停止する（ＳＴ１）。
【００３６】
図1より、発進/停止スイッチ15がＯＮの場合には、電磁ブレーキ20やドラムブレーキ22a〜dなどのブレーキが正常か否かを確認する（ＳＴ２）。ブレーキが正常でない場合には、高トルク用のテーブルを選択する（ＳＴ３、図２−（ａ））。高トルク用のテーブルが選択されると、後述するように界磁コイル39に供給する電流を最大にしてトルクを最大にしてゆっくりと走行するように走行制御される。したがって、下り坂でブレーキが故障した場合でも、走行速度が押さえられるために、車両の暴走を防ぐことができる。
【００３７】
図1より、ブレーキが正常な場合には、傾斜センサ29により、坂道での発進か否かを確認し（ＳＴ４）、坂道での発進の場合には低速・中トルク用のテーブルを選択する（ＳＴ５、図２−（ｂ））。なお坂道か否かは、車輌に設置した傾斜センサ29によって判断している。すなわち、下り坂や上り坂での発進の場合には、走行速度よりも、走行時の安定性が重要になるので比較的大きな界磁電流とした。特に、上り坂ではトルクが少ないと後退する場合があることや、下り坂では急加速される場合があるために、このように走行制御をしたものである。
【００３８】
図1より、坂道での発進でない場合には、自動運転モードであるか、手動運転モードであるかを判断する（ＳＴ６）。自動運転モードの場合には中速・中トルク用のテーブルを選択する（ＳＴ７、図２−（ｃ））。すなわち、自動走行では走行速度の安定性が重要になるために、トルクが大きい方が走行速度は安定する。駆動モータは直流分巻モータであるために、界磁電流をやや大きくすることにとってトルクが大きくなり、速度は低下するが走行速度を安定させることができる。また、自動走行中に急な勾配となった場合には、早急な登坂力が必要になり、あらかじめ、トルクを比較的大きくしておく方が望ましいためである。
【００３９】
一方、手動運転モードの場合には高速・低トルク用のテーブルを選択した（ＳＴ８、図２−（ｄ））。すなわち、手動運転モードの場合には運転者が操作するために、アクセルペダル2を調節することによって、最高速度をなるべく大きくできるものが望まれる。加えて、手動運転では上り坂があっても、運転者がアクセルペダル2を深く踏むことによって容易に対応できるためである。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わる速度制御装置を用いた自動走行車は、運転モードやゴルフコースの起伏の状況、ブレーキの故障の有無等に応じて電機子電流と界磁電流とを適性に選択して走行制御をすることができるため、走行安定性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるテーブルを選定するフローチャートである。
【図２】本発明に係わる電機子電流と界磁電流の関係を示す４種類のテーブルである。
【図３】本発明に係わる自動走行車の速度制御装置のブロック図である。
【図４】手動走行時におけるアクセル装置まわりの概略図である。
【図５】電磁誘導方式の乗用ゴルフカートの概略図である。
【符号の説明】
１：アクセル装置、２：アクセルペダル、 ３：アクセル踏込み量測定装置、
４：アクセル踏込み検出スイッチ、５：戻しバネ、６：コントローラ、
７：自動／手動切換装置、８：モータドライバ、９：走行モータ、
１０ａ,ｂ：誘導センサ、１１： ステアリングモータ、１２ａ,ｂ：前車輪、
１３：トランスミッション、１４ａ,ｂ：後車輪、１５：発進／停止スイッチ、
１６：リモコン、１７：ブレーキペダル、１８：ハンドル、
１９：マグネットセンサ、２０：電磁ブレーキ、２１：油圧シリンダ、
２２ａ〜ｄ：ドラムブレーキ、２３：車速センサ、
２４：ステアリングモータドライバ、２５：ブレーキモータドライバ、
２６：ブレーキモータ、２７：ギヤ、２８：バッテリー、２９：傾斜センサ、
３１：速度指令、３２：テーブル選択指令、３３：電機子電流制御、
３４：電機子、３５：電機子電圧制御、３６：電機子電流検出、３７：界磁電流テーブル、３８：界磁電流制御、３９：界磁コイル、４０：界磁電流検出

Claims (5)

1. 自動走行モードと、手動走行モードとを切り換えて走行し、駆動用として直流分巻モータを有する自動走行車の速度制御装置であって、ブレーキが故障した場合には高トルク用で作動させるテーブルを用い、坂道での発進時には低速・中トルク用で作動させるテーブルを用いて速度制御をすることを特徴とする自動走行車の速度制御装置。
2. 前記自動走行モードでの運転時には中速・中トルク用で作動させるテーブルを用い、前記手動走行モードでの運転時には高速・低トルク用で作動させるテーブルを用いて速度制御をすることを特徴とする請求項１記載の自動走行車の速度制御装置。
3. 前記トルクは、前記直流分巻モータの界磁電流を大きくして発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の自動走行車の速度制御装置。
4. 前記坂道か否かは、車輌に設置した傾斜センサによって判断することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の自動走行車の速度制御装置。
5. 前記自動走行モードで運転時のトルクは、前記手動走行モードで運転時のトルクよりも高くすることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の自動走行車の速度制御装置。

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