JPH05204452A

JPH05204452A - 車両の自動走行制御装置

Info

Publication number: JPH05204452A
Application number: JP4013927A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Minesawa; 幸弘峯沢; Mitsugi Yamashita; 貢山下
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】日常決まった運転操作が必要なパターン化さ
れた走行を精度よく自動的に反復できるようにする。【構成】前・後輪には駆動用モータ２が装備され、ま
た操舵用のステアリングモータ３が設けられており、制
御装置４からの指令により各車輪のモータドライバ５お
よび６を動作させて４輪駆動／４輪操舵を行う。制御装
置はプログラムモード、後輪操舵モードやアクセルやブ
レーキの操作量、シフトポジションなどの情報や各種セ
ンサからの出力データなどの情報に基づいて通常の走行
制御処理やプログラム走行のための記憶処理および再生
処理が行われる。プログラム走行ではメモリ値とセンサ
入力値との偏差から予め定められたルールに従ってメモ
リ値を補正して、駆動用モータとステアリングモータの
制御量を決定し、この制御量による車速および後輪操舵
のファジィ制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の自動走行制御装置
に係り、特に記憶された運転操作を精度よく再生して自
動的に走行させるのに好適な車両の自動走行制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場、倉庫内あるいはコンテナヤ
ード等で用いられる搬送車や遊園地等にある遊戯用自動
車等に自動走行制御装置の応用がなされているが、これ
らのシステムは予め路面に誘導線を敷設し、この誘導線
を車両に装備されたセンサで検出しながらその走行を制
御したり、あるいは無線による遠隔走行制御を行うもの
であった。これらの自動走行制御装置は、管理された特
定区域内で可能とするものであり、一般道路を走行する
車両には適応することができないものであった。ところ
で、自動走行制御装置が搭載された車両の駆動力源とし
て、エンジンを使用する車両や電動モータ（以下、単に
モータと称す）を使用する電動車両が知られている。駆
動方式としては、後輪のみ、あるいは前輪のみを駆動す
る方式、前輪と後輪を選択的に駆動できる方式等種々の
方式が知られている。更に、ステアリングの方式として
は、前輪のみを手動ステアリングにより操作する方式、
前輪は手動ステアリングを行い、後輪はステアリングモ
ータにより自動ステアリングを行う方式等がある。後者
の場合には、後輪操舵用のステアリングモータの回転角
は制御装置により前輪のステアリング角度に応じて同相
に、あるいは逆相に制御されるようになされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車庫入れ、縦列駐車等
を行う場合には、熟練を要する複雑な難しいハンドル等
の操作が必要とされるものであった。このような一定の
条件での同じ走行パターンによる運転を自動化すること
が望まれていた。しかし、記憶時のアクセル、ステアリ
ングの操作量により自動走行させた場合は、スタート時
の位置ずれ、車重の変化などで同じステアリング角、ア
クセルの操作量でも同じコースを走行するのは難しく、
最終的な車両の位置にずれを生じる。これはコースの距
離が長ければ長いほど大きくなってしまうという問題が
ある。本発明の目的は、日常決まった運転操作が必要な
パターン化された走行を精度よく自動的に反復できるよ
うにした車両の自動走行制御装置を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成させる
ため、本発明は車両駆動用モータと、ステアリングモー
タと、運転操作状態検出手段と、車両外部環境検出手段
と、記憶走行時に前記検出手段からのセンサ入力値を記
憶するメモリ装置を有し、該記憶されたメモリ値を基に
前記車両駆動用モータおよびステアリングモータを制御
する制御装置とを備えた車両の自動走行制御装置におい
て、前記制御装置は記憶走行時のメモリ値と再生走行時
のセンサ入力値との偏差を求める手段と、該偏差値から
予め定められたルールに従って前記車両駆動用モータと
ステアリングモータの制御量を決定する手段とから構成
される。

【０００５】

【作用および発明の効果】スタート時の位置ずれ、車重
の変化などでステアリング角、アクセルの操作量などが
変化した場合、制御装置はメモリ値とセンサ入力値との
偏差から予め定められたルールに従ってメモリ値を補正
し、この補正値に基づいて車両駆動用モータとステアリ
ングモータの制御量を決定する。この制御量により車速
および後輪操舵をファジィ制御するため、コース距離の
長短に関係無く、精度よく最終的な車両の位置に自動走
行させることができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は自動走行装置を搭載した車両の構成が
示されている。本実施例は、バッテリを駆動電源とする
電動車両に適用したものである。車両１は、前輪ＦＬ，
ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲを独立して駆動するための駆
動モータ２（2A〜2D）が各車輪に装備され、また前輪お
よび後輪を操舵するためのステアリングモータ３（3A〜
3C）が設けられており、制御装置４からの指令により各
車輪のモータドライバ５（5A〜5D）を動作させて４輪駆
動を行うと共に、ステアリングモータドライバ６（6A〜
6C）を動作させて４輪操舵することができるように構成
されている。前輪ステアリングモータ３Ａは、プログラ
ム走行時にクラッチ７が接続されて手動ステアリング８
に連結される。一方後輪ステアリングモータ３Ｂ，３Ｃ
は、ＲＬとＲＲにそれぞれ設けられており、各後輪の舵
角指令に応じて作動する。ここでは４輪駆動および４輪
操舵を運転者が選択可能に構成されているものである。
９は、例えば充電可能なバッテリーあるいは燃料電池な
どの発電装置により構成される電源装置である。

【０００７】図２は電動車両の制御ブロック図を示して
いる。なお、各モータへの駆動電流を供給する電源装置
は省略されている。図において、制御装置４は、演算を
行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）および制御プログラ
ムが記憶されているＲＯＭ，センサ値、設定値などのデ
ータを一時記憶するＲＡＭ，記憶スイッチを押したとき
の走行データを記憶し、その記憶データがバッテリーで
バックアップされたＲＡＭなどのメモリ装置を含んでお
り、例えば図１に示すように運転席あるいは助手席の下
部に配置される。この制御装置４では、運転者がシフト
レバーなどで選択されたシフトポジションやモードスイ
ッチにより選択され、表示制御装置２０を通して送られ
るプログラムモードや後輪操舵モードに関するデータ、
アクセルやブレーキの操作量に関するデータ、各種セン
サからの出力データなどの運転情報に基づいて通常の走
行時における走行制御処理、記憶モード処理および再生
モード処理が行われる。

【０００８】また選択される走行モードや後輪操舵モー
ドによってリレードライバ２１に指令し、各操舵用モー
タを駆動するための電源回路（図示せず）に挿入されて
いるリレー２２を動作させて電源回路のＯＮーＯＦＦを
行う。さらに、常時モータ温度センサ１８から出される
モータ温度情報を取り込んで各駆動用モータの発熱が監
視されており、モータ温度上昇時にはオイルポンプ１９
を作動し、オイルを循環させて冷却する。そして、運転
者には表示制御装置２０を通して車両状態や走行状態に
関する情報を知らせるために表示制御装置に表示指令を
発する。なお、制御装置４はデジタル処理を行うもので
あり、各センサの出力は図示しないＡ／Ｄ変換回路によ
ってアナログ信号からデジタル信号に変換される。

【０００９】表示制御装置２０は、双方向の光ファイバ
によって制御装置４との間で情報の送受信を行ってい
る。制御装置からの信号は車速、バッテリの残量、モー
タの状態、シフトポジション、現在の後輪操舵モード、
プログラムモードの情報である。一方制御装置への信号
は後輪操舵モードスイッチとプログラムモードスイッチ
の情報である。後輪操舵モードスイッチは、運転席から
操作でき、通常（ノーマル）、平行、小回りの三種類の
うち一つを選択できるようになっている。またプログラ
ムモードスイッチは、図３に示すように運転席から操作
できるスイッチで、自動走行のための走行データを記憶
するときに使用するメモリー（記憶）、記憶された走行
データに基づいて自動走行を再生させるときに使用する
リピート（再生）および記憶／再生処理を終了させると
きに使用するストップ（停止）の三つのスイッチから成
り、これらのスイッチは操作パネル４１上に配設された
記憶ボタン４２、再生ボタン４３および停止ボタン４４
を押すことにより選択された信号が表示制御装置２０を
通して制御装置４に入力される。

【００１０】モータドライバは、駆動用モータ２のため
の駆動用モータドライバ５とステアリングモータ３のた
めのステアリングモータドライバ６を含んでおり、それ
ぞれ周知のスイッチング回路等で構成される。なお、駆
動用モータ２には回生制動可能なモータが使用される。
そして、駆動用モータドライバ５は、送信用および受信
用の光ファイバケーブルによりシリアル通信を行ってお
り、制御装置４から出力される駆動力指令、モータの回
転方向指令および駆動か制動かの指令により電源装置９
から所定の電流を駆動用モータ２に供給し、指令された
回転方向で駆動または制動を行うと共に、車速を演算す
る基礎データとしてモータのロータ位置信号、指令どお
りの方向にモータが回転しているか否かのチェックを行
うための回転方向信号、トランジスタの動作が正常であ
るか否かを判断するためのドライバ状態信号を制御装置
へ入力する。

【００１１】またステアリングモータドライバは、制御
装置４から出力される前輪または後輪の舵角値に応じた
パルス数に基づいて電源装置９からステアリングモータ
３に電流を供給し、以でステアリングモータ３を指令さ
れた角度だけ指令された方向に回転させる。このとき制
御装置は、モータの移動した量に対応したパルスを入力
して現在のステアリング角を知る。前輪ステアリングモ
ータ３Ａは、プログラムモードの再生スイッチをＯＮ
し、記憶されている走行データに基づいて自動走行する
際に、手動ステアリング８に替わって制御装置４から出
される前輪操舵指令により所定方向に前輪を操舵する。
ここで、プログラムモードとは車両に定められた走行を
自動的に反復させる自動運転操作を言い、このモードを
使用するに当たって運転者は、まず自動反復させたい走
行データを制御装置のメモリ装置に記憶させるための運
転を行い、これを再生することである地点からある地点
までの自動走行を実現している。

【００１２】一方後輪ステアリングモータ３Ｂ，３Ｃ
は、車両を４輪操舵するときに選択された走行モードに
従って制御装置４から出される後輪操舵指令により所定
の方向かつ角度に後輪を操舵する。そのため、後輪操舵
モードスイッチは、運転席から操作できる位置に配設さ
れており、高速走行時に僅かに（例、０.５⁰）前輪と同
相に切る通常走行（ノーマル）、前輪と同じ角度を同相
に切る平行モードおよび旋回半径を小さくするため前輪
と同じ角度を逆相に切る小回りモードの三種類のうち一
つを選択できるように構成されている。

【００１３】次に各種センサについて説明する。シフト
ポジションセンサ１０は、運転者の操作するレバーによ
り前進（Ｄ）、後進（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）を切り
替える。レバーに設けられたスイッチにより入力する。
アクセルセンサ１１は、運転者が操作するペダルで、車
両に駆動力の大きさを指令する。アクセルペダルの踏み
込み量に応じた電圧を発生するポテンショメータで構成
している。ブレーキセンサ１２は、運転者が操作するペ
ダルで、車両に制動力の大きさを指令する。ブレーキペ
ダルの踏み込み量に応じた電圧を発生するポテンショメ
ータで構成している。

【００１４】電流，電圧センサ１３は、電池の電流／電
圧を発生させるものである。電流センサはホール素子を
利用したセンサで、電池からの充放電の電流に比例した
電圧を発生する。電圧センサは電池の端子電圧をアイソ
レートした形で入力する。

【００１５】加速度センサ１４は、車両の中央部に取り
付けられ、車両の前後、左右の加速度に比例した電圧を
出力する。圧電型や、ひずみゲージ型のものなどが利用
できる。前輪操舵角センサ１５は、運転者が操作したハ
ンドル角を出力するもので、アブソリュートタイプのロ
ータリーエンコーダで構成されている。超音波センサ１
６は、車体の前方、後方、左方、右方のそれぞれに２個
配置され、合計８個を備えている。

【００１６】レーザセンサ１７は、車体前方に配置さ
れ、車両の進行方向に向かってレーザを発し、その反射
が戻ってくるまでの時間により前方の障害物までの距離
を測定する。モータ温度センサ１８は、モータの巻き線
内に設けた熱電対又はサーミスタによりモータ内の温度
を測定する。図３は、車庫入れや縦列駐車等の自動走行
制御に必要な車両の構成を示している。車体には駆動モ
ータの他に、少なくとも数メートル以内の障害物を検知
するために、８つの超音波センサ１６および車輪を操舵
するためのステアリングモータ３Ａ〜３Ｃが設けられて
いる。

【００１７】次に制御装置の動作を説明する。図４は制
御装置のメインルーチンを示している。制御装置の電源
をＯＮすると、まずメモリクリア、割込み設定、モータ
制御用データ設定などのＭＰＵの初期設定が行われる
（Ｓ１００）。その後、ＭＰＵは各種センサのセンサ出
力やアクセルの操作量などのアナログ信号入力用のＡ／
Ｄ変換ＩＣ（集積回路）にＡ／Ｄ変換指令を出してＡ／
Ｄ変換を開始させる（Ｓ１０１）。Ａ／Ｄ変換が終了す
ると、Ａ／Ｄ変換ＩＣからＭＰＵに対して割り込みが掛
かり、図５に示すセンサ値入力処理が行われる（Ｓ１１
３）。すなわち、割込み信号により変換されたセンサ値
が入力された後に、Ａ／Ｄ変換の終了が判断される（Ｓ
１０２）。

【００１８】次いで、後輪操舵モードやプログラムモー
ドにおいて選択されたスイッチ類のスイッチ状態信号お
よびモータドライバからのロータ位置信号、トランジス
タの温度信号、モータの温度信号などのモータドライバ
の状態信号を取り込む（Ｓ１０３）。前述の処理によっ
てモータ制御に必要な諸データが入力されると、プログ
ラム走行の実行を記憶ボタン，再生ボタンおよびストッ
プボタンを押したか否かを各スイッチ状態で判断される
（Ｓ１０４）。記憶ボタンまたは再生ボタンのいずれか
を押してモード選択がなされていれば、プログラム走行
のサブルーチンが起動し、そのための処理が実行される
（Ｓ１０５）。一方ストップボタンが押されたときは次
回のプログラム走行のために後述の記憶フラグおよび再
生フラグを“０”にし（Ｓ１０６）、距離割込みが掛か
らないようにセットされていた距離割込みをクリアする
（Ｓ１０７）。Ｓ１０５またはＳ１０７の処理が終了す
ると、トルク決定のサブルーチンが起動され、駆動用モ
ータの駆動または制動のためのトルクが決定される（Ｓ
１０８）。

【００１９】決定された要求トルクは、図６に示すタイ
マ割込みによる一定時間、例えば１０ｍｓｅｃごとに駆
動用モータドライバにトルク指令を発する。次いで後輪
ステアリング制御のサブルーチンが起動され、後輪操舵
モードスイッチで選択された後輪操舵モードによる後輪
ステアリング制御が実行される（Ｓ１０９）。そして次
のセンサ出力のＡ／Ｄ変換を開始する（Ｓ１１０）。こ
のＡ／Ｄ変換している間を利用してトルク演算に必要な
バッテリ残量を算出したり（Ｓ１１１）、モータ温度セ
ンサからのセンサ出力によって、駆動用モータにオイル
を循環させて冷却するためのオイルポンプの制御を行う
（Ｓ１１２）。その後、Ｓ１０２にリターンする。

【００２０】タイマ割込みでは、図６に示すように、車
速の演算（Ｓ１２０）、トルク指令（Ｓ１２１）および
表示器出力（Ｓ１２２）の処理が行われる。Ｓ１２０に
おいて、車速は一定時間ごとに駆動用モータドライバか
ら送られてくるロータ位置情報に基づいて各車輪のモー
タスピード（回転数）を算出し、各輪の平均回転数から
求められる。Ｓ１２１において、トルク決定サブルーチ
ンで決定された各輪のトルクを一定時間ごとに指令する
ことにより、例えばアクセルが急に踏まれたときにトル
ク変化が急激に起こることによるバックラッシュなどの
不具合を解消するための制御を可能にしている。すなわ
ち、タイマ割り込みにより一定の時定数でトルクの立上
がりを制御することができる。Ｓ１２２において、表示
器出力は車速、ウォーニング情報、バッテリの充電状況
などのデータを表示制御装置に指令する。表示制御装置
は、指令されたデータからスピードメータ、バッテリモ
ニタに表示したり、ウォーニングランプを点灯して報知
する。

【００２１】プログラム走行が選択されていないとき
は、図８に示すトルク決定のサブルーチンが起動する。
トルク決定サブルーチンが起動すると、まず車速とアク
セル踏込量からトルク要求量Ｔｑを決定する（Ｓ１５
０）。車速とアクセル踏み込み量に対するトルク要求量
の関係は、例えば図２１に示されているように予め定め
られているので、実車速（Ｋｍ／ｈ）とアクセル踏込量
（％）が判れば、そのときの要求されるトルクの大きさ
は最大トルクＴ（100％）に対する割合で決定される。
例えば車速が６０Ｋｍ／ｈで、アクセル踏込量が５０％
であれば、Ｔｑ＝０.３Ｔ（３０％）となる。この決定
されたトルク要求量に対して運転モードなどの設定条件
や路面などの走行条件あるいはバッテリ容量、モータ温
度などの車両状況に応じてトルク補正を行う。

【００２２】後輪操舵モードによるトルク補正は“小回
り”または“平行”のいずれかを選択しているときは小
さいトルクで車両を操作するため、トルク要求量を半分
（０.５Ｔｑ）に減らす（Ｓ１５１）。次にバッテリ電
圧によるトルク補正は、バッテリ電圧が降下するとトル
ク要求量（小回り，平行モードのときのトルク要求量は
０.５Ｔｑ、ノーマルモードのときのトルク要求量はＴq
である）に応じ切れなくなるので、バッテリ電圧に応じ
たトルク補正係数Ｃ₁をトルク要求量（Ｔｑまたは０.５
Ｔｑ）に乗じて補正する（Ｓ１５２）。補正されたトル
ク要求量はノーマルモードでＣ₁Ｔｑとなり、また小回
り／平行モードで０.５Ｃ₁Ｔｑとなる。

【００２３】図２２はバッテリ電圧とトルク補正係数と
の関係の一例を表している。図において、バッテリ電圧
の降下が所定値まではトルク補正係数Ｃ₁を１（100％）
としてトルク要求量の補正を行わない。バッテリ電圧が
所定値以下に降下した場合は、当該バッテリ電圧に対す
るトルク補正係数Ｃ₁を求め、このときのトルク要求量
Ｃ₁Ｔｑまたは０.５Ｃ₁Ｔｑを演算する。例えばバッテ
リ電圧が所定値に降下し、そのときＣ₁＝０.５とする
と、ここでのトルク要求量は、例えばノーマルモードで
０.５Ｔｑにトルク補正される。

【００２４】また舵角によるトルク補正は、通常操舵に
おいて右に切ったときは右後輪駆動用モータ２Ｃを、左
に切ったときは左後輪駆動用モータ２Ｄに関してステア
リング角に応じて減らす方向で行う（Ｓ１５３）。図２
３はステアリング角とトルク補正係数Ｃ₂との関係の一
例を表している。図において、ステアリング角が所定値
まではトルク補正係数Ｃ₂を１（100％）としてトルク要
求量の補正を行わない。ステアリング角が所定値以上に
なった場合は、当該ステアリング角に対するトルク補正
係数Ｃ₂を求め、このときのトルク要求量Ｃ₂Ｔｑまたは
０.５Ｃ₂Ｔｑを演算する。

【００２５】そして、上記補正されたトルク要求量に基
づくトルク指令値を横加速度（横Ｇ）を受けて荷重の掛
かかっている車輪とそれ以外の車輪にどのように配分す
るかのトルク配分割合を決定する（Ｓ１５４）。図２４
は横Ｇとトルク指令値によるトルク配分割合の関係の一
例を表している。図において、トルク配分割合が100％
とは計算されたトルク値をそのままかける。また７５
％，５０％は前記トルク値に０.７５または０.５を乗じ
たトルク値である。本例ではトルク指令値が所定値以下
のときに100％配分、また所定値以上のときに５０％配
分が行われるように構成されている。続いて、決定され
たトルク配分割合に基づいて各車輪ごとにどのように荷
重を配分するかを決定する。

【００２６】図２５は、トルク配分割合に対する荷重配
分とトルク配分の関係の一例を表している。ここでトル
ク配分割合が０％とは荷重に関係無く配分するものであ
る。荷重配分が１／４とは４つの車輪にかかっている荷
重全体の１／４が当該車輪にかかっていることを示して
いる。同様にトルク配分が１／４とは４つの車輪のトル
ク値の総和の１／４が当該車輪に配分されていることを
示している。したがって、荷重配分とトルク配分が共に
１／４のときは、決定されたトルク配分割合において４
つの車輪に均等なトルク値が指令されている。また横Ｇ
を受けてある車輪に１／４以上の重い荷重がかかってい
るときは、当該車輪の荷重割合が大きければ、決定され
ているトルク配分割合において他の車輪よりもトルク配
分が１／４以上に大きくなり、その荷重に応じたトルク
値が指令される。一方、荷重配分が１／４未満になった
荷重割合の小さな車輪のトルク配分は１／４未満にな
り、その荷重に応じたトルク値が指令される。

【００２７】また駆動時または制動時に路面とタイヤ間
の摩擦の大きさに関係してスリップが発生するため、上
記運転状況での車輪回転数の変化（単位時間当たりの車
輪回転数の差）と加速度に応じたトルク補正を行うと共
に、ステアリング角と基準回転数との差に応じたトルク
補正を行う（Ｓ１５５）。図２６は車両前方向の加速度
を正とし、車輪回転数の増加を正とした場合の駆動時に
おける車輪回転数の変化と加速度に対するトルク補正係
数（％）の関係の一例を表している。図２７は同じく制
動時の一例を表している。

【００２８】アクセルの踏込みを急に大きくしたり、あ
るいは小さくしたりなどで車輪回転数が大きく変化する
と、路面に対するタイヤのグリップ力に応じたトルク指
令の適正値が変わってくる。そのため、ある運転状況下
でのトルク指令値が適正値を超えると、場合によっては
車輪が空転し、スリップが起こる。このような状況下で
はトルク指令値を下げてスリップの起こらない適正なト
ルク値に補正しなければならない。本例では、車輪回転
数の変化と加速度の大きさに応じたトルク指令値に対し
てトルク補正係数４０〜１００％のトルク補正が行われ
る。さらに車輪回転数とスリップが起こらない適性な車
輪回転数（基準回転数）との間に差が生じている場合
は、ステアリング角を大きく取るとスリップの起こる確
率が高くなるため、決定されたトルク要求量を減らして
指令する。

【００２９】図２８は、ステアリング角と基準回転数と
の差に対するトルク補正係数の関係の一例を表してい
る。本例では、車輪回転数と基準回転数との差が大きく
なる程、かつステアリング角を大きく取る程、トルク補
正量を大きくするために、トルク指令値に対して、トル
ク補正係数を０〜１００％の連続にしてトルク補正が行
われる。なお、トルク補正係数も５０，１００％の２段
階にしてトルク補正を行うこともできる。

【００３０】さらにモータ温度によるトルク補正は、モ
ータの過熱保護の為、モータ温度が所定値以上に上昇し
たときはトルク値を減らしてモータからの発熱量を抑え
るためのトルク補正を行う（Ｓ１５６）。図２９はモー
タ温度に対するトルク補正係数の関係の一例を表してい
る。モータの型式やオイルポンプによる冷却能力などに
よりトルク補正をしないでの使用可能な温度はそれぞれ
異なるので、トルク補正係数はモータ温度が所定値以上
になったときのモータ仕様に適合するものとして決定さ
れる。このようにして決定されたトルク値は、図６に示
すタイマ割込みで一定時間毎に各モータドライバに指令
される。

【００３１】次に後輪ステアリング制御について説明す
る。図１１は後輪ステアリング制御の処理を示してい
る。図において、ノーマル、平行および小回りモードを
判断し（Ｓ１７０，１７２）、ノーマルモードでは高速
時のみ後輪を同位相に少し切るノーマルモード制御が実
行され（Ｓ１７１）、また平行モードでは前輪と同じだ
け同位相に切る平行モード制御が実行され（Ｓ１７
３）、さらに小回りモードでは前輪と同じだけ逆位相に
切る小回りモード制御が実行される（Ｓ１７４）。各モ
ード制御の実行結果により後輪ステアリング角に応じた
ステアリングモータ指令を後輪ステアリングモータドラ
イバに指令する（Ｓ１７５）。Ｓ１０４において、プロ
グラム走行が選択されていると判断されれば、図７に示
すプログラム走行サブルーチンが起動し、以下に説明す
る走行データを記憶する記憶処理または記憶された走行
データに基づいて自動走行を行う再生処理が実行され
る。

【００３２】記憶モード：Ｓ１０４において、再生ボタ
ンまたは記憶ボタンのいずれかが押されていてプログラ
ム走行の実行が判断されると、まず再生ボタンが押され
たか否かで再生モードの選択を判断される（Ｓ１３
０）。再生ボタンが押されていなければ、記憶ボタンが
押されているので、記憶フラグ“０”を判断する（Ｓ１
３１）。初めて押されたときは記憶フラグ“０”である
から距離割込みをセットし、記憶フラグを“１”にする
（Ｓ１３２）。次いで初期値として、距離カウンタが
“０”のときのシフトレバー位置、ステアリングモー
ド、アクセルおよびブレーキ踏込量、ステアリング角、
車速および超音波センサの値を記憶する。次回からＳ１
３１では記憶フラグ“１”が判断されるので、ここでは
データの記憶処理は行われない。しかし、距離割込みが
セットされたことにより、距離カウンタのリセットが行
われ、一定距離移動する度に図９に示す距離割込みルー
チンで各種データが記憶される。

【００３３】距離割込みセットは、車輪の回転距離が一
定距離、例えば２５ｍｍ進むごとに割込みが掛かるよう
に設定される。この距離割込みが掛かると、距離割込み
のサブルーチンが起動し、運転者が操縦する走行データ
が一定距離ごとに記憶される（Ｓ１３３）。まず一定距
離を進むごとに距離カウンタの値を“＋１”づづインク
リメントする（Ｓ１４５）。次いで再生フラグ“１”を
判断し（Ｓ１４６）、Ｙｅｓの場合は後述の再生中であ
ることを意味する。一方Ｎｏの場合はそのときの進んだ
距離、シフトレバーに対応したステアリングモード、ア
クセル、車速などの各種データを記憶する（Ｓ１４
７）。このように距離カウンタが“０”のときのデータ
はＳ１３３の処理で、また距離カウンタが“１”以降の
データはＳ１５２の処理で記憶される。目標地点に達し
たらストップボタンを押して記憶モードを終了させる。
すると、メインルーチンに戻り、記憶フラグを“０”に
し（Ｓ１０６）、距離割り込みをクリアする（Ｓ１０
７）。そしてトルク決定ザブルーチンが起動される（Ｓ
１０８）。

【００３４】図１２は、プログラム走行時の記憶内容の
一例を示している。本例では、シフトレバーの位置と後
輪操舵モード（図中の「ステアリングモード」）との関
連情報、ステアリング角および超音波センサからのセン
サ出力を数値で表している。またアクセル、ブレーキ、
車速は、その量に対応させた数値で表している。例え
ば、シフトレバーのＤ，Ｒ，Ｌなどのシフトポジション
とノーマル、小回り、平行のステアリングモードの組み
合わせを数値、例えばＤとノーマルが選択されていると
き“８４”で表す。またステアリング角は前輪をどれだ
け切っているかを表しており、車輪が直進する方向に向
いているときの数値、例えば“１２０”を中心として、
この車輪位置から左右に切られたときにそのステアリン
グ角の大きさを前記の数値に対して増減した数値で表
す。

【００３５】なお記憶途中において、シフトレバー／ス
テアリングモードが変更されれば、変更モードでのシフ
トレバー位置に対応した数値で記憶される。またブレー
キが使用されれば、回生制動力と機械的制動力に応じた
数値で記憶される。

【００３６】記憶ボタンが押されて距離割込みがセット
された時点、すなわち開始地点では車両が動いていない
ので、距離カウンタの値は“０”であり、車輪の回転距
離は当然“０”となる。このときの車両の位置は８つの
超音波センサからのセンサ出力値に応じた数値で記憶さ
れる。車両が動き出して２５ｍｍの距離を進むと、距離
カウンタの値が“＋１”されて“１”となり、図の２行
に示すシフトレバー／ステアリングモードの値“８
４”、アクセルの値“２０”、ブレーキの値“０”など
の各値が記憶される。以後、同様に各値は２５ｍｍ進む
ごとに記憶される。

【００３７】再生モード：Ｓ１０４において、再生ボタ
ンが押されたことによってプログラム走行の実行が判断
されると、プログラム走行のサブルーチンが起動し、再
度押されたボタンが再生モードであることを判断する
（Ｓ１３０）。再生モードの場合は、再生フラグが
“０”であるか否かが判断される（Ｓ１３４）。なお、
再生フラグ＝０は、初めての再生処理であることを意味
している。再生フラグ＝０が判断されて再生処理を行う
場合、まず車両の状態確認と再生を開始するための処理
上の準備が行われる。すなわち、ステアリングクラッチ
７を作動（ＯＮ）させ、前輪ステアリングモータ３Ａを
前輪操舵系に接続し、そしてリレードライバによりリレ
ーを作動（ＯＮ）させて前輪操舵用モータドライバの電
源を入れ、前輪ステアリングモータを動作させ、距離
“０”におけるステアリング角に前輪を向ける（Ｓ１３
５）。

【００３８】そして、ステアリングクラッチおよび前輪
ステアリングモータの動作準備完了を確実にするため
に、次の処理は一定時間経過後に実行される。ここでは
待ち時間を２秒に設定されている。Ｓ１３６において、
２秒の経過が判断されると、ステアリング角のチェック
（ステアリングＯＫ）が行われる（Ｓ１３７）。ステア
リング角の現在値とメモリ値とが予め定められた許容範
囲を超えている場合は、モータドライバ６Ａにその偏差
に応じた初期状態のステアリング位置指令を出して前輪
の向きを修正する（Ｓ１３８）。ステアリング角の現在
値が修正なし、あるいは修正により予め定められたメモ
リ値に対する許容範囲内にあるときは、再生フラグを
“１”にし、距離割込みをセットする（Ｓ１３９）。す
ると、一定距離（２５ｍｍ）進むごとに、図９に示す距
離割込みルーチンが起動する。次いで距離が２５ｍｍ時
点でのメモリ値を指令する（Ｓ１４０）。その後にＳ１
３０へリターンする。

【００３９】距離割込みが掛かると、距離に対応したメ
モリ値を指令する（Ｓ１４１）。すなわち、図１０に示
すメモリ値を指令するサブルーチンが起動する。このサ
ブルーチンでは、距離カウンタのカウンタ値を見に行
き、シフトレバーの設定、車速の制御および舵角の補正
をメモリ値に応じて処理し、その結果が直ちに指令され
る。シフトレバーの設定は、距離割込みが掛かる度にメ
モリ値をそのまま設定する（Ｓ１６０）。車速の制御
は、実車速がメモリ値（目標車速値）と比べて良いかど
うかを判断し、目標車速との偏差に応じた車速ファジィ
制御を行う（Ｓ１６１）。

【００４０】車速ファジィ制御を図１３〜１５により詳
しく説明する。記憶時の止まるまでの走行距離は記憶し
たときに何メートルを動いたかということで定まるもの
であって、一定とはならない。しかし、自動走行時に
は、例えば２.５Ｋｍ／ｈに車速を設定し、通常は２.５
Ｋｍ／ｈで走行させ、止まる目標地点のある程度前から
徐々に車速を下げ、目標地点で車速がゼロとなるような
目標車速が予め設定される。この目標車速に対して実車
速がどのように変化するかによって目標車速と実車速と
の速度差およびその変化量に応じて現在の車速で良いの
か否かを判断し、その結果から必要とする駆動力を出す
ためのトルク指令を行う。この制御は、記憶されている
アクセル踏込量に対応したメモリ値を補正した後に、そ
の補正されたメモリ値に基づいて指令される。すなわ
ち、判断された車速で次のメモリ値を指令すると、加速
傾向になるときは当該メモリ値よりも小さい値で指令す
る。一方減速傾向になるときはメモリ値より大きな値で
指令する。

【００４１】例えば、図１３に示すある地点からある地
点までを進むのに、実車速が目標車速に対してＶ_n-1か
らＶ_nに変化しているとき、目標車速に対する速度
（Ｖ_n）は遅いと判断され、また目標車速に対する変化
（Ｖ_n-1−Ｖ_n）は差が大きくなると判断される。この例
では、図１４に示すルール３と４が適用され、ルール３
では駆動力の「少し増加」であり、またルール４では駆
動力の「増加」である。この駆動力の「少し増加」およ
び「増加」の程度は、図１５に示すメンバシップ関数Ｍ
_A3，Ｍ_A4，Ｍ_B3，Ｍ_B4によって決定される。図１５のＶ
_nのメンバシップ関数において、縦軸はその度合を示
し、横軸の＋側は早い、−側は遅いを示す。Ｍ_A3は遅い
度合を表し、マイナス方向に遅い割合が増えることを表
している。この例では目標車速からの遅い程度が“０”
から“ｂ”だけ増えていることを意味している。

【００４２】同じくＶ_n-1−Ｖ_nのメンバシップ関数にお
いて、Ｍ_B3は変化なしの度合を表し、変化なしの割合が
増え、一方マイナス方向およびプラス方向に変化なしの
割合が減ることを表している。この例では変化なしの程
度が“０”から“ｃ”だけ増えていることを表してい
る。またルール４が適用されるＭ_B4は差が−側に大きく
なる度合を表し、マイナス方向に差が大きくなる割合が
増えることを表している。この例では差が大きくなる程
度が“０”から“ｄ”だけ増えることを意味している。
また駆動力の程度は、ルール３の適用においてＭ_A3から
遅い度合の大きさ“ｂ”とＭ_B3から変化なしの度合
“ｃ”の大きさを比較し、小さい方の“ｂ”を、同様に
ルール４の適用においてルール３の変化なしの程度に対
するＭ_B4から差が大きくなる度合の大きさ“ｄ”を求め
る。その大きさ“ｂ”（駆動力を少し増加させる度合）
と“ｃ”（駆動力を増加させる度合）の重心をとって駆
動力を増加させる補正量の程度“ｅ”を求める。この補
正量の程度を基に次のアクセル踏込量のメモリ値を増加
方向へ補正する。

【００４３】舵角の補正処理は、超音波センサからの入
力値によりステアリング角を決定する。前後輪操舵ファ
ジィ制御を図１６〜２０により詳しく説明する。前後輪
操舵ファジィ制御は、例えば図１６に示すように、記憶
時の左方前センサと左方後センサによるメモリ値に対す
る再生時の前記各センサからのセンサ入力値との差から
近い、同じ、遠いが判断され、図１８に示す前後輪操舵
ファジィのルールに従って前後輪操舵角の切る方向が決
定される。そして近い、同じおよび遠いの程度が図１７
に示すメンバシップ関数から求められ、これらの程度に
応じた値を基にメモリ値を補正し、次の舵角補正が実行
される（Ｓ１６２）。

【００４４】図１９および２０は、前後輪操舵ファジィ
制御の具体例を示している。この例は、メモリ値に対し
て左方前センサのセンサ入力値が０.６ｍ遠い、左方後
センサのセンサ入力値が０.２ｍ近い場合のファジィ制
御の過程である。図２０において、左方前センサのセン
サ入力値が遠い、かつ左方後センサのセンサ入力値が近
い場合、ルールは１，３，４および６が適用される。す
なわち、ルール１は両センサのセンサ入力値が共に同じ
の程度の割合を、ルール３は同じと近いの程度の割合
を、ルール４は遠いと同じの程度の割合を、ルール６は
遠いと近いの程度の割合を表している。

【００４５】左方前センサの入力値０.６、左方後セン
サの入力値０.２に対する左方前センサおよび左方後セ
ンサのセンサ入力値の同じ程度の大きさは、ルール１の
適用によって同じのメンバシップ関数の０.４である。
左方後センサのセンサ入力値の近いかつ左方前センサの
センサ入力値の同じの程度の大きさは、ルール３の適用
によって近いのメンバシップ関数の０.２である。左方
前センサのセンサ入力値の遠いかつ左方後センサのセン
サ入力値の同じの程度の大きさは、ルール４の適用によ
って遠いのメンバシップ関数の０.６である。左方後セ
ンサのセンサ入力値の近いかつ左方前センサのセンサ入
力値の遠いの程度の大きさは、ルール６の適用によって
近いのメンバシップ関数の０.２である。

【００４６】これらの数値による適用されたルールでの
前輪操舵角および後輪操舵角の操作量の程度の大きさ
（図中のハッチング部分）を求める。そして各ルールで
の操舵角の程度の大きさから重心を求める。図示の例の
場合、前輪操舵角に対してはメモリ値に重心“ｇ”によ
る補正を行って右方向に切ると共に、後輪操舵角に対し
てはメモリ値に重心“ｈ”による補正を行って左方向に
切る。

【００４７】このサブルーチンは、ある距離進んだとき
のメモリ値を指令することにより抜け出し、次いでその
指令にて再生が終了するのか否かの判断が行われる（Ｓ
１４２）。再生終了は、現在の距離カウンタの値と記憶
されている最終の距離カウンタの値を照合することで決
定される。カウンタ値が一致しない場合は、Ｓ１３０へ
リターンし、引き続き上記の再生処理が行われる。一致
した場合は、再生終了が判断され（Ｓ１４２）、シフト
ポジションがニュートラル（Ｎ）に戻される（Ｓ１４
３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動走行制御装置が適応される車両
の概略構成図である。

【図２】自動走行制御装置のブロック図である。

【図３】プログラム走行のための操作パネルの構成図
である。

【図４】制御装置の処理動作であるメインルーチンを
示す図である。

【図５】Ａ／Ｄ変換ＩＣからの割込み処理ルーチンを
示す図である。

【図６】タイマ割込みルーチンを示す図である。

【図７】プログラム走行サブルーチンを示す図であ
る。

【図８】トルク決定サブルーチンを示す図である。

【図９】距離割込みルーチンを示す図である。

【図１０】メモリ値指令サブルーチンを示す図であ
る。

【図１１】後輪ステアリング制御サブルーチンを示す
図である。

【図１２】プログラム走行時の記憶内容（メモリ値）
の一例を示す図である。

【図１３】車速ファジィ制御の具体例を説明するため
の目標地点までの距離と車速の関係を示す図である。

【図１４】車速ファジィのルールの一例を示す図であ
る。

【図１５】車速ファジィ制御に用いられるメンバシッ
プ関数の一例を示す図である。

【図１６】前後輪操舵ファジィ制御を説明するための
記憶時と再生時の車両の位置関係を示す図である。

【図１７】前後輪操舵ファジィ制御に用いられるメン
バシップ関数の一例を示す図である。

【図１８】前後輪操舵ファジィのルールの一例を示す
図である。

【図１９】前後輪操舵ファジィ制御の過程を具体例で
説明するための車両の位置を示す図である。

【図２０】前後輪操舵ファジィ制御の具体例で用いら
れるメンバシップ関数の一例を示す図である。

【図２１】車速とアクセル踏込量に対するトルク要求
量の関係を示す図である。

【図２２】バッテリ電圧に対するトルク補正係数の関
係を示す図である。

【図２３】ステアリング角に対するトルク補正係数の
関係を示す図である。

【図２４】横加速度（横Ｇ）とトルク指令値に対する
トルク配分割合の関係を示す図である。

【図２５】荷重配分とトルク配分に対する各車輪のト
ルク配分割合の関係を示す図である。

【図２６】駆動時の車輪回転数の変化と加速度に対す
るトルク補正係数の関係を示す図である。

【図２７】制動時の車輪回転数の変化と加速度に対す
るトルク補正係数の関係を示す図である。

【図２８】ステアリング角と基準回転数との差に対す
るトルク補正係数の関係を示す図である。

【図２９】モータ温度に対するトルク補正係数の関係
を示す図である。

【符号の説明】

１車両、２駆動用モータ、３後輪ステアリングモ
ータ、４制御装置、５駆動用モータドライバ、６
ステアリングモータドライバ、７クラッチ、８手動
ステアリング、９電源装置、１０シフトポジョンセ
ンサ、１１アクセルセンサ、１２ブレーキセンサ、
１３電流・電圧センサ、１４加速度センサ、１５
前輪操舵角センサ、１６超音波センサ、１７レーザ
センサ、１８モータ温度センサ、２０表示制御装
置、３０後輪操舵モードスイッチ、４０プログラム
走行モードスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両駆動用モータと、ステアリングモー
タと、運転操作状態検出手段と、車両外部環境検出手段
と、記憶走行時に前記検出手段からのセンサ入力値を記
憶するメモリ装置を有し、該記憶されたメモリ値を基に
前記車両駆動用モータおよびステアリングモータを制御
する制御装置とを備えた車両の自動走行制御装置におい
て、前記制御装置は記憶走行時のメモリ値と再生走行時
のセンサ入力値との偏差を求める手段と、該偏差値から
予め定められたルールに従って前記車両駆動用モータと
ステアリングモータの制御量を決定する手段とから構成
されていることを特徴とする車両の自動走行制御装置。