JPH0624257A

JPH0624257A - 自動走行車のスロットル弁開度制御装置

Info

Publication number: JPH0624257A
Application number: JP4200127A
Authority: JP
Inventors: Reiichi Kachi; 令一加地; Koji Hosoi; 幸治細井; Takaaki Suzuki; 孝明鈴木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-02-01

Abstract

(57)【要約】【目的】走行動力源としてエンジンを用いた場合に降
坂時などで負荷が急減しても電気的な制動力を発生させ
て車速を速やかに安定させ、車速を精度良く制御するこ
とができ、また制動用に発電機を別途設ける必要もない
自動走行車のスロットル弁開度制御装置を提供する。【構成】セルダイナモ付きエンジンのスロットル弁開
度をモータにより制御することにより、現在車速（Ｖ）
を設定車速（Ｖ_o ）に一致させるように速度制御する自
動走行車において、設定車速（Ｖ_o ）と現在車速（Ｖ）
との速度差（ΔＶ）に基づいて求めた指示開度（θ_s ）
にスロットル開度（θ）を制御する通常走行用のスロッ
トル弁制御手段と、負荷の急減を検出して前記設定車速
を下げると共に前記セルダイナモによる発電制動あるい
は回生制動の制動力を増大させる減速制御手段とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スロットル弁をモータ
により開閉することにより車速を設定車速に一致させる
ように制御する自動走行車のスロットル弁開度制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ゴルフカーや工場内無人運搬車などにおい
て、走行コースに沿って埋設した誘導線を車体側に設け
た誘導コイル等のセンサで検出すると共に、車速を設定
車速に自動で制御しながら無人走行可能とした車両すな
わち自動走行車が公知である。例えば、誘導線に交流電
流を流しておく一方、車両側にこの交流電流が形成する
交流磁界を検出するコイル（誘導コイル）を設け、この
コイルの検出出力の変化から車両の誘導線からのずれす
なわち偏差量を検出し、この偏差量が所定範囲内に入る
ように車両の操向輪を操舵するものがある。この種の車
両では車速制御を簡単にするため、電動モータを走行動
力源とすることが多い。

【０００３】

【従来技術の問題点】しかしこの場合には一充電走行距
離が不十分であったり、モータや電池の重量が大きくな
って、芝生を傷めるなどの問題が生じる。そこでモータ
に代えてガソリンエンジンを走行動力源として用いるこ
とが考えられる。この場合スロットル弁の開閉により車
速制御を行う。

【０００４】しかし走行コースに下り坂があると、スロ
ットル弁を十分に絞っても車速が設定車速以上に上昇す
ることがあり得る。なおこの種の車両は低速（例えば最
大１０ｋｍ／ｈ位）で走行するため、ドラムブレーキや
ディスクブレーキなどの機械式ブレーキによって車速を
制御することは、構造が複雑になるばかりでなく滑らか
な制動を行うのも相当困難である。このため機械式ブレ
ーキを用いて速度制御するのは望ましくない。

【０００５】そこで低速での滑らかな制動力を得るため
に発電制動や回生制動などの電気的な制動を行うことが
考えられる。しかしこのための発電機を別途設けるのは
部品点数の増加を招き望ましくない。

【０００６】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、走行動力源としてエンジンを用いた場合に
降坂時などで負荷が急減しても電気的な制動力を発生さ
せて車速を速やかに安定させ、車速を精度良く制御する
ことができ、また制動用に発電機を別途設ける必要もな
い自動走行車のスロットル弁開度制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、セルダイナ
モ付きエンジンのスロットル弁開度をモータにより制御
することにより、現在車速（Ｖ）を設定車速（Ｖ_o ）に
一致させるように速度制御する自動走行車において、設
定車速（Ｖ_o ）と現在車速（Ｖ）との速度差（ΔＶ）に
基づいて求めた指示開度（θ_s ）にスロットル開度
（θ）を制御する通常走行用のスロットル弁制御手段
と、負荷の急減を検出して前記設定車速を下げると共に
前記セルダイナモによる発電制動あるいは回生制動の制
動力を増大させる減速制御手段とを備えることを特徴と
する自動走行車のスロットル弁開度制御装置により達成
される。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるエンジン駆動
式のゴルフカーの側面図、図２は同じく平面図である。

【０００９】これらの図において、１０は本発明に係る
自動走行車としてのゴルフカー、１２はこのゴルフカー
１０の車体である。車体１２の前部には操向輪としての
前輪１４、１４が配設され、後部には駆動輪としての後
輪１６、１６が配設されている。また、車体１２の最後
部には、手動操縦時に操縦者が乗車するためのステップ
１８が設けられている。

【００１０】２０はフロントバンパー、２２は荷物搭載
用のキャリアで、これらは前記車体１２の最前部にそれ
ぞれ固定されている。キャリア２２にはゴルフバッグ２
４が載置される。

【００１１】前記車体１２の車体幅方向中央部には、車
体後部から斜め上方へのびるハンドル支持フレーム２６
が設けられている。このハンドル支持フレーム２６には
ステアリング筒２８の上部が固定され、このステアリン
グ筒２８にステアリング軸３０が貫挿されている。なお
このステアリング筒２８の下部は、車体１２の下部を前
後方向に通る左右一対のフレーム３２、３２に掛け渡さ
れたクロスメンバ（図示せず）に支持されている。

【００１２】ステアリング軸３０の上端には操向ハンド
ル３６が取付けられている。このハンドル３６の右端に
はアクセルレバー３８が取付けられ、左端にはブレーキ
レバー４０が取付けられている。

【００１３】ステアリング軸３０の下端部にはステアリ
ング筒２８の下端に隣接してステアリングアーム４２が
固着されている。このステアリングアーム４２の回動端
はステアリングロッド４４、４４を介して左右の前輪１
４のナックルアーム（図示せず）に連結されている。

【００１４】４６は無人走行時に作動する自動操向装置
であり、ステアリング筒２８に固定された電動モータ４
８と、このモータ４８に固定されたギヤケース５０と、
このギヤケース５０の下部に鉛直軸回りに揺動自在に支
持された平面視Ｔ字状のセンサアーム５２と、このアー
ム５２の揺動端部に取付けられた３個の誘導線センサ５
４と、車体１２の左側部に配置されたメインコントロー
ラ５６が有する１つの機能である操向制御手段等で構成
されている。前記ギヤケース５０には、モータ４８とス
テアリング軸３０とを連動させる歯車群およびセンサア
ーム５２を左右に揺動させる伝動機構とが収容されてい
る。

【００１５】モータ４８は、ステアリング筒２８の下部
前面にブラケット（図示せず）によって強固に固定され
ている。モータ４８には減速機６２が接続され、この減
速機６２の下面に前記ギヤケース５０が強固にボルト止
めされている。ギヤケース５０の下面には出力軸６８が
垂直に突出し、ここにセンサアーム５２が固定されてい
る。従ってこのセンサアーム５２はステアリング軸３０
に連動して左右に回動する。

【００１６】このゴルフカー１０は、無人走行の自動モ
ードと、ハンドル３６で操縦する手動モードとが選択可
能であり、自動モードではモータ４８はステアリングコ
ントローラ７６により制御される。すなわちメインコン
トローラ５６の指令に基づいて、このステアリングコン
トローラ７６はモータ４８を所定回転量だけ右または左
に回動させる。

【００１７】次に動力系統を説明する。図１、２で符号
８０は車体１２の中央付近に搭載されたエンジン、８２
は後輪１６、１６間に配設された駆動ケースである。こ
の駆動ケース８２の入力軸８４には、エンジン８０のク
ランク軸回転がＶベルト無段変速機８６を介して伝えら
れる。８８は変速機８６と入力軸８４との間に介在する
電磁ブレーキであり、走行時に励磁されてブレーキが解
放され、非走行時に非励磁となってブレーキがかかるよ
うになっている。

【００１８】駆動ケース８２には、入力軸８４の下方に
中間軸９０が設けられ、この中間軸９０の右端は駆動ケ
ース８２の右側へ突出し、この突出部分にディスクブレ
ーキ９２のブレーキディスクが固定されている。このブ
レーキ９２は前記ハンドル３６のブレーキレバー４０に
より手動操作される。従ってエンジン８０の出力は、変
速機８６を介して駆動ケース８２の入力軸８４に伝えら
れ、この駆動ケース８２内の減速歯車および差動装置
（共に図示せず）を介して後輪１６に伝えられる。

【００１９】９４は気化器であり、そのスロットル弁
（図示せず）は切換装置９６を介して、前記アクセルレ
バー３８あるいはステップモータ９８のいずれか一方に
より開閉される。すなわち手動モードでは切換装置９６
は電磁クラッチ１００を切ってアクセルレバー３８の回
動をガバナ装置１０４を介してスロットル弁に伝える。
一方自動モードでは、切換装置９６は電磁クラッチ１０
０をつないでモータ９８の回転によりスロットル弁を開
閉する。この時のスロットル弁開度（現在開度θ）はス
ロットルセンサ１０２で検出されて後記するスロットル
弁開度制御装置１３０に帰還され、この開度（現在開度
θ）が後記する指示開度（θ_s ）となるように制御され
る。

【００２０】１０４は機械式のガバナ装置であって、前
記駆動ケース８２に設けられている。このガバナ装置１
０４はワイヤによって前記切換装置９６に接続され、手
動モードの時にアクセルレバー３８の回動量に応じて走
行速度を制限するようにスロットル弁開度を制御するも
のである。

【００２１】このゴルフカー１０はまた、エンジン８０
のクランク軸にＶベルト１０６で連結されたセルフスタ
ータダイナモ（以下セルダイナモあるいはセルダイとい
う）１０８を持ち、これをエンジン始動や通常の発電用
に用いるだけでなく、制動時には発電機として作動させ
発電制動あるいは回生制動を行うようにしたものであ
る。１１０（図２）は発電制動に用いる外部抵抗、１１
２は充放電可能な鉛酸電池、１１４はこのセルダイ１０
８の動作モードを切換えるための切換リレースイッチで
ある。

【００２２】１１６は操向ハンドル３６の近くに設けた
セルダイナモ用のリレーであり、メインキースイッチ１
１８は自動または手動のモードを切換えるモード切換え
スイッチを兼ねている。１２０は自動走行モード時に発
進・停止を指示するプッシュスイッチであり、このスイ
ッチ１２０を押す度に発進と走行とを切換えるものであ
る。

【００２３】なお図１、２において１２２は誘導センサ
５４の出力を増幅するアンプであり、その出力は前記メ
インコントローラ５６に入力される。１２４はセルダイ
コントローラであり、前記のようにセルダイ１０８の動
作モードを判別して切換リレースイッチ１１４を制御す
る。また１２６はリモコン用受信機である。このゴルフ
カー１０は自動走行モードにおいては無線操縦によって
リモコン制御可能であり、操縦者が所持する発信機（図
示せず）から送られる信号を車体側で受信し、この受信
機１２６は所定の信号をメインコントローラ５６に送出
して走行・停止を行わせる。

【００２４】従って手動モードでは、アクセルレバー３
８を引くことによりセルダイ１０８が始動してエンジン
８０が起動する。この時電磁ブレーキ８８も解放され
る。エンジン８０の起動によりその回転速度が一定以上
になると、変速機８６が回転伝達を開始してゴルフカー
１０は走行し始める。アクセルレバー３８の開度に応じ
て走行速度は変化し、その最高速度はガバナ装置１０４
により制限される。アクセルレバー３８から手を離すと
エンジン８０は停止し、さらにブレーキレバー４０の操
作でゴルフカー１０が停止した後に電磁ブレーキ８８が
作動してゴルフカー１０の移動が規制される。

【００２５】自動モードでは、走行指令に基づいてセル
ダイ１０８が始動し、エンジン８０が起動すると共に、
電磁ブレーキ８８が解放される。エンジン８０の回転が
上昇すると変速機８６が接続して走行を始め、一定速で
走行するようにスロットル弁開度が電子的に制御され
る。また走行停止指令に基づいてエンジン８０を停止さ
せると共に電磁ブレーキ８８によるブレーキをかける。

【００２６】次に自動走行モードで車速を設定車速にす
るようにスロットル弁開度を制御するスロットル弁開度
制御装置１３０を図３を用いて説明する。この装置１３
０はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１３２を備え、前
記スロットルセンサ１０２の出力は入力インターフェー
ス（図示せず）を介して入力される。このスロットルセ
ンサ１０２は例えば回転角度によって出力電圧が変化す
るポテンショメータで構成され、その出力はインターフ
ェースでデジタル化されてＣＰＵ１３２に入力される。
ＣＰＵ１３２はソフトウェアで構成される種々の演算機
能を持ち、まずこのスロットル弁の現在開度θを演算に
より求める。

【００２７】ＣＰＵ１３２にはまた車速Ｖが入力され
る。例えば駆動ケース８２に後輪１６の回転に同期して
パルスを出力する車速センサを取付け、この車速センサ
の出力をインターフェース（図示せず）を介してＣＰＵ
１３２に入力する。ＣＰＵ１３２はこの車速センサの出
力パルスをカウントすることにより現在車速Ｖを演算す
る。

【００２８】ＣＰＵ１３２にはさらに設定車速Ｖ_o がイ
ンターフェース（図示せず）を介して入力される。この
設定車速Ｖ_o は、自動走行モードでの走行パターンに基
づいて他の制御装置により設定されるものである。ＣＰ
Ｕ１３２ではこれら設定車速Ｖ_o 、現在車速Ｖおよび現
在開度θを用いて指示開度θ_s を通常走行用のスロット
ル弁制御手段１３４で演算する。

【００２９】通常走行用のスロットル弁制御手段１３４
は、通常の負荷での走行時におけるスロットル弁の指示
開度（θ_s ）を演算するものである。ここに負荷が通常
の範囲か急減しているかは、現在車速Ｖと設定車速Ｖ_o
との車速差ΔＶ（＝Ｖ−Ｖ_o）を減算部１３６で求め、
この車速差ΔＶに基づいて演算部１３８で求めたセルダ
イ１０８の界磁電流のデューティ比Ｉ_f を用いて判別す
る。すなわちこのデューティ比Ｉ_f を予めメモリ１４０
に記憶された基準デューティ比Ｉ_f0と比較部１４２で比
較することにより判別される。

【００３０】すなわちこの比較部１４２では、Ｉ_f ＜Ｉ
_f0の時には通常の負荷変化の範囲と判断し、スロットル
開度演算部１４０は通常走行時におけるスロットル指示
開度θ_s を求める。この演算は所定の方程式により行わ
れるが、例えば、 θ_s ＝ｆ（Ｖ_s ）で求める。関数ｆ（Ｖ_s ）としてＶ_s の２次関数ｆ（Ｖ
_s ）＝ｋ₁ Ｖ_s ²＋ｋ₂ を用いることができる。ここにｋ
₁ 、ｋ₂ は正の定数である。

【００３１】前記比較部１４２は、Ｉ_f ≧Ｉ_f0の時には
負荷が急減したものと判断する。例えば急な下り坂に入
ったものと判断する。この時には比較部１４２は設定車
速Ｖ_o を小さい値に変更する設定車速変更信号ａを設定
車速の制御装置（図示せず）へ出力すると共に、演算部
１３８は発電制動指令信号ｂを出力する。図３で１４４
はこの負荷の急減を検出して信号ａを出力する減速制御
手段である。

【００３２】例えば設定車速変更信号ａは、設定車速Ｖ
_o が１０ｋｍ／ｈであれば５ｋｍ／ｈに、Ｖ_o が６ｋｍ
／ｈなら３ｋｍ／ｈに変更するものである。また発電制
動指令信号ｂはセルダイ１０８および切換リレー１１４
に送られ、セルダイ１０８で発電を開始させる。この時
切換リレー１１４は、電池１１２が過充電にならない範
囲で電池１１２を充電し、過充電になる時には抵抗１１
０に発電電流を流して熱に変える。

【００３３】ここに演算部１３８が出力する発電制動指
令信号ｂは、車速差ΔＶ＝Ｖ−Ｖ_oの大きさに対応して
セルダイ１０８の制動力を変化させることができる。例
えばセルダイ１０８の界磁電流をパルス幅制御すること
により発電制動力を変化させることができる。この場合
には車速差ΔＶの増減に対応して界磁電流のデューティ
比を増減させることにより制動力を変化させることがで
きる。

【００３４】従って設定速度Ｖ_o で定速走行中において
は、スロットル開度演算部１４０はスロットル開度
（θ）を車速差ΔＶ＝Ｖ−Ｖ_o が最少になるように制御
を続ける。そして急な下り坂に入りセルダイデューティ
比Ｉ_f が増大してＩ_f ≧Ｉ_f0になると、負荷が急減した
ものとして減速制御手段１４４の比較部１４２は設定車
速Ｖ_o を減少する。

【００３５】このため演算部１３８で求めるデューティ
比Ｉ_f が増え、スロットル開度演算部１４０が出力する
指示開度（θ_s ）も小さくなる。従ってエンジン８０の
出力が減少する。また車速差ΔＶが増えるので信号ｂは
セルダイ１０８の界磁電流のデューティ比を増やすよう
にセルダイ１０８を制御する。この結果発電制動力が増
え車速Ｖは減少する。

【００３６】以上の実施例では、減速制御手段１４４は
デューティ比Ｉ_f0と比較することにより、負荷の急減を
検出している。しかしこの発明はこれに代えて、スロッ
トル弁の指示開度θ_s の変化、変速比Ｋ、減速度Ｄ、変
速比の変化率ΔＫ、エンジン回転速度Ｎ、エンジン回転
速度の変化率ΔＮなどに基づいて負荷の急減を判別する
ようにしてもよい。

【００３７】図４は指示開度θ_s の変化に基づいて負荷
の急減を判別する減速制御手段１４４Ａの構成例を示す
図である。この図で１５０は比較部であり、指示開度θ
_s を予め決めた設定指示開度θ_soと比較する。そしてθ
_s ＜θ_soの時に信号ａを出力する。

【００３８】図５は変速比Ｋに基づいて負荷急減を判別
する場合の減速制御手段１４４Ｂの構成例を示す図であ
る。この図で１５２は変速比演算部であり、現在車速Ｖ
とエンジン回転速度Ｎとを用いて、自動変速機８６の変
速比Ｋを算出する。

【００３９】すなわち自動変速機８６では負荷の急減時
に変速比Ｋが自動で減少するから、この変速比Ｋから逆
に負荷の急減を検出できるのである。この求めた変速比
Ｋは設定変速比Ｋ_o と比較部１５４で比較され、Ｋ≧Ｋ
_o の時に信号ａを出力する。

【００４０】本発明は異なる方法で負荷の急減を監視す
る複数の減速制御手段を並列的に設け、いずれかの減速
制御手段が負荷の急減を検出した時に減速制御を行うよ
うに構成することができる。また本発明の減速制御手段
には、操向ハンドルの操舵角を監視して操舵角が一定値
以上になった時や、誘導線からのずれ量あるいはずれの
増加率が一定値以上になった時に、信号ａ、ｂを出力し
制動力を増大させ、車速を減少させる機能を付加しても
よい。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上のように、負荷の急減を判
別してスロットル弁の指示開度（θ_s）を下げると共に
セルダイナモによる発電制動力を増大させるものである
から、急な下り坂にさしかかった時にも速やかにエンジ
ン出力が減少しかつ発電制動力を増やし車速を速やかに
設定車速Ｖ_o に安定させることができる。またセルダイ
ナモを利用して発電制動を行うから、専用の発電機を別
途設ける必要がなく部品点数の増大も少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるエンジン駆動式ゴルフ
カーの概念図

【図２】同じく平面図

【図３】スロットル弁開度制御装置のブロック図

【図４】減速制御手段の他の実施例を示す図

【図５】減速制御手段の他の実施例を示す図

【符号の説明】

１３０スロットル弁開度制御装置１３２ＣＰＵ１３４スロットル弁制御手段１４４、１４４Ａ、１４４Ｂ減速制御手段 θ_s 指示開度Ｖ現在車速Ｖ_o 設定車速

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルダイナモ付きエンジンのスロットル
弁開度をモータにより制御することにより、現在車速
（Ｖ）を設定車速（Ｖ_o ）に一致させるように速度制御
する自動走行車において、設定車速（Ｖ_o ）と現在車速
（Ｖ）との速度差（ΔＶ）に基づいて求めた指示開度
（θ_s ）にスロットル開度（θ）を制御する通常走行用
のスロットル弁制御手段と、負荷の急減を検出して前記
設定車速を下げると共に前記セルダイナモによる発電制
動力を増大させる減速制御手段とを備えることを特徴と
する自動走行車のスロットル弁開度制御装置。