JP4238808B2 - 自動走行車の制動方式 - Google Patents

Description

本発明は、選択スイッチの切替え操作によって、手動モードによる走行と、誘導線に沿って自動モードによる走行とを切り替えることが可能な自動走行車の制動方式に関するものである。

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、電磁誘導方式の乗用ゴルフカートなどが用いられている（図２）。これらゴルフカート30は、誘導路6に沿って自動で走行する「自動モードによる走行」と、運転者がハンドル操作により手動で操舵走行ができる「手動モードによる走行」とが可能であり、「手動運転」と「自動運転」との切替えは、自動／手動モード選択スイッチ18の操作によって行うことができるように構成されている。

このゴルフカート30を自動で走行させる場合には、自動／手動モード選択スイッチ18を「自動運転」に切替えて「自動モードによる走行」にする。ここで、ゴルフ場内には、９ホール単位で走行路が１ループになるように、あらかじめ誘導線6を敷設しておき、該誘導線6に低周波の交流電流を流しておく。そして、誘導線6から発生する磁界を、ゴルフカート30の前方のアーム3に備えられたコイル等を用いた誘導センサ4a,bで検出し、操舵モータ1を制御して、前の車輪2c,dを操舵させることにより「自動モードによる走行」をする。

ゴルフカート30を発進させたり停止をさせる場合には、図示されていないリモコンや、操作パネル19の発進停止スイッチ28によって行うとともに、また、ゴルフコース内に設けられた各ステーションごとに自動停止をするように設計されている。さらに、ゴルフカート30には、各種の安全停止装置を備えており、緊急時には自動的に停止ができるようになっている。

自動で走行停止をする場合には、駆動モータ9を用いた回生制動や、ブレーキモータ14を制御して車輪2a〜dごとに取り付けられたドラムブレーキ12a〜dの制動力によって自動的に停止ができるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、このゴルフカート30の自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」に切り替えると「手動モードによる走行」が可能となる。そして、停止中のゴルフカート30を手動で発進させる場合は、図示されていないリモコンや、操作パネル19の発進停止スイッチ28を操作した後に、運転者がアクセルペダル21を踏み込むことにより発進し、アクセルペダル21の踏み込み量により走行速度を可変にできるようになっている。そして、運転者は、ステアリングハンドル23の操作をして前方の車輪2c,dを操舵する。

またゴルフカート30を手動で停止をさせる場合には、アクセルペダル21から足を離すことによって駆動モータ9による回生制動を用いるとともに、運転者がブレーキペダル22を踏み込むことにより、車輪2a〜dごとに取り付けられたドラムブレーキ12a〜dの制動力をかける。その後、回生制動とドラムブレーキ12a〜dとによってゴルフカート30に制動がかかり、駆動モータ9の回転を検出する車速検出器16の検出速度がゼロと判断されると、走行制御部7は電磁クラッチブレーキ11を閉じることによって、後の車輪2a、2bがロックされて、ゴルフカートは停止状態となる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−３１２７３０号公報

しかしながら、運転者は錯誤等によって、「手動モードによる走行」中であるのもかかわらず、ゴルフカート30が完全に停止する前に、自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」から「自動運転」に切り替えて、そのまま降りてしまうような場合がある。ここで、一般的には、「手動モードによる走行」と「自動モードによる走行」とを備えたゴルフカート30は、自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」から「自動運転」に切り替えた場合でも、安全性を確保するために、車両が走行停止をする前には「手動モードによる走行」から「自動モードによる走行」への切り替えが起こらないような制御方式となっている。

そして、ゴルフカート30が完全に停止をする前に、運転者が降りてしまうような場合には、ゴルフカート30の制動手段としては、上述したように駆動モータ9による回生制動のみが行われて、ブレーキペダル22が踏み込まれることはない。したがって、回生制動に比べて、より制動力のあるドラムブレーキ12a〜dが作動することはない。なお、一般的に回生制動は、駆動モータ9を使用しているために、高速走行時の制動としては有効ではあるものの、低速走行時には制動がかかりにくいという技術的な問題点がある。そして、ゴルフカート30は、「手動モードによる走行」のままで、且つ、運転者不在のままで回生制動のみで走行をすることになる。

さらに、「手動モードによる走行」であるために、いずれは誘導線6が設置されている走行路から外れてゴルフ場内を走行することとなる。加えて、走行する位置が下り坂になっているような場合には、ゴルフカート30は運転者不在のままで、かなり長い距離を走行することにもなり非常に危険な状態となる。

本発明の課題は、自動で走行する「自動モードによる走行」と、運転者がハンドル操作により手動で走行する「手動モードによる走行」とを備えたゴルフカートにおいて、運転者が錯誤等によって、「手動モードによる走行」中に、自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」から「自動運転」に切り替えたような場合でも、車輌を安全に停止させることができる自動走行車のドラムブレーキの制御方式を提供することを目的とする。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、誘導線に沿って自動で走行する「自動モードによる走行」と、運転者がハンドル操作により手動で走行する「手動モードによる走行」とを備えた自動走行車において、運転者が錯誤等によって、「手動モードによる走行」中に、自動／手動モード選択スイッチを「手動運転」から「自動運転」に切り替えたような場合でも、アクセルペダルによる操作を停止させ、回生制動とドラムブレーキとを用いて、適正な制動力で車両を減速させて、安全に停止をさせることができるようにした。

そして、手動モードでの走行中に、自動運転に切り替えられたような場合には、運転者に警報音でその旨を知らせるようにした。さらに、車両を走行停止させた後に、「手動モードによる走行」から「自動モードによる走行」へと自動的に切り換わるようにした。

すなわち、請求項１の発明では、手動運転と自動運転とを切替えることが可能な選択スイッチによって、手動モードによる走行と自動モードによる走行とが可能であり、走行中には回生制動とドラムブレーキとを併用して制動をかけて減速をする自動走行車の制動方式において、前記自動走行車は、前記手動モードでの走行中に運転者の操作によって、前記選択スイッチが前記手動運転から前記自動運転へと切替えられた場合には、アクセルペダルの踏込みによる手動操作を停止させ、前記回生制動と前記ドラムブレーキとを併用して車両に制動をかけて走行停止をした後に、前記手動モードによる走行から前記自動モードによる走行に切替えて、その後に発進して自動運転をすることを特徴とするものである。

請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、前記回生制動及び前記ドラムブレーキの制動力は、前記自動走行車の走行速度に応じて制御されることを特徴とするものである。

請求項３の発明では、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記手動モードでの走行中に、運転者の操作によって、前記選択スイッチが手動運転から自動運転へ切替えられた場合には、警報を発するようにしたことを特徴とするものである。

本発明を用いると、「手動モードによる走行」中に、運転者が錯誤等によって、自動／手動モード選択スイッチを「手動運転」から「自動運転」に切り替えたような場合でも、車輌を安全に停止をさせることができる。

自動走行車として電磁誘導式の乗用ゴルフカートを用いた場合について、図１，２を用いて説明をする。本発明に係わるゴルフカート30は、誘導線6に沿って自動走行をする「自動モードによる走行」と、運転者がアクセルペダル21、ブレーキペダル22、及びステアリングハンドル23を操作して走行する「手動モードによる走行」のいずれかを選択できる。そして、これらの走行モードの切換えは、操作パネル19の自動／手動モード選択スイッチ18の「自動運転」又は「手動運転」の切換操作によって行なわれる。

（１）手動モードによる走行
運転者は、誘導線6のない場所での走行や必要に応じて、自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」に切り換えて、ステアリングハンドル23を操作し、舵取り機構5を介して、ゴルフカート30の前の車輪2c,dを操舵操作をすることができる。

ここで、「手動モードによる走行」で発進をさせる場合には、停止中のゴルフカート30の自動／手動モード選択スイッチ18を「手動運転」に切り換えた後に、発進／停止スイッチ15をＯＮにするか、または図示されていないリモコンをＯＮにする操作によって行なう。

「手動モードによる走行」では、運転者によるアクセルペダル21の踏込み量を、図示されていない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によって検出して、踏込み量に応じた速度信号が走行制御部7に出力される。そして、走行制御部7は、電磁クラッチブレーキ11を通電させて駆動モータ9の拘束を解くとともに、アクセルペダル21の踏込み量に応じた回転数になるように、駆動モータドライバ8を介して駆動モータ9を回転させる。すなわち、駆動モータ9の回転によって、トランスミッション10を介して後の車輪2a,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。

ゴルフカート30を減速または停止をさせる場合には、アクセルペダル21から足を離してその踏込みを止める。この操作で、走行制御部7は駆動モータ9の回転指令をゼロにする指令を駆動モータドライバ8に送り、車両には回生制動がかかる。

一方、運転者がより強い制動力が必要と判断をした場合には、ブレーキペダル22を踏込み、油圧シリンダ13を作動させて、前の車輪2c,dと後の車輪2a,bとに取り付けられたドラムブレーキ12a〜dを働らかせてそれぞれの車両に制動をかける。すなわち、この場合には、回生制動とドラムブレーキとを併用して車両に制動をかけることができる。

その後、車速検出器16により車両が走行停止、例えば、駆動モータ9の回転数が一定値以下、すなわちゼロと判断されると、走行制御部7の指令によって電磁クラッチブレーキ11を閉じて、後の車輪2a、2bがロックさせて、ゴルフカート30を停止させて駐車をする。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。

（２）自動モードによる走行
停止中のゴルフカート30を「自動モードによる走行」で発進をさせるには、自動／手動モード選択スイッチ18を「自動運転」に切り換えた後に、発進／停止スイッチ15をＯＮにするか、または図示されていないリモコンをＯＮにするかの操作によって行なう。走行制御部7に発進指令が送られると、駆動モータ9の回転を拘束している電磁クラッチブレーキ11に通電がされて、その拘束が解除される。

ゴルフカート30の走行路には、あらかじめ誘導線6が埋設されている。そして、該誘導線6に低周波の交流電流を流すことによって、誘導線6の周囲には交流磁界を発生させる。

「自動モードによる走行」では、誘導線6からの交流磁界を、ゴルフカート30の前端のアーム3に設置した、例えば、コイルを用いた２個の誘導センサ4a,bによって、誘導起電力による電圧信号として検出し、検出された信号は走行制御部7に出力される。なお、アーム3は車両前方の車輪2c、2dとともに連動して左右に動くことができる構造になっている。

そして、それぞれの誘導センサ4a,bから同じ強度の誘導起電力が発生するように、すなわち、それぞれの誘導センサ4a,bの中間の位置の真下に誘導線6が来るように、操舵モータ1の回転により舵取り機構5を操作し、前の車輪2c,dを操舵し、車体が誘導線6からはずれないような制御を行なう。

自動走行中のゴルフカート30の走行速度は、走行制御部７で自動制御がされる。駆動モータ9の回転数は、車体に設置した車速検知器16で測定し、その値は走行制御部7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速度制御がされる。すなわち、走行制御部7は、駆動モータ9の回転数をゴルフカート30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駆動モータドライバ8を制御する。そして、駆動モータドライバ8からの制御信号によって駆動モータ9は回転し、その回転動力をトランスミッション10を介して後の車輪2a,bに伝達するものである。なお、車両の走行時には、走行制御部7は、駆動モータ9の回転軸に取り付けられた電磁クラッチブレーキ11に通電をすることによって、電磁ブレーキを開放した状態にする。

なお、ゴルフコースの走行路は、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、「自動モードによる走行」での安全性や走行安定性を確保するためには、上述したゴルフカート30の走行路に応じて、永久磁石を用いて目標速度の変更を随時行なうような制御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目標速度の制御をする方式である。

すなわち、走行路に埋設してある複数の永久磁石の上方をゴルフカート30が通過すると、その永久磁石のＮ極またはＳ極のパターン信号がゴルフカート30に取り付けたコイルなどを用いたマグネット検出器20によって検出される。そして、走行路に埋め込まれている永久磁石のパターン信号によって、ゴルフカート30の目標速度を自動的に変更をするものである。

ゴルフカート30が自動で走行停止をする場合には、駆動モータ9による回生制動をかけると同時に、車輪2a〜2dのおのおのに取り付けられた油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを作動させて制動をかける。すなわち、走行制御部７では、制動指令を駆動モータドライバ8とブレーキモータドライバ14に出力する。駆動モータドライバ8は、駆動モータ9による回生制動をかける。一方、ブレーキモータドライバ14は、ブレーキモータ15の回転により油圧シリンダ13を加圧して、油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを作動させて制動をかけるものである。この場合には、回生制動とドラムブレーキとを併用して車両に制動がかかる。

その後、ゴルフカート30に制動がかかり、駆動モータ9の回転を検出する車速検出器16で走行停止と判断して、すなわち走行速度が一定値以下、すなわちゼロに近い値になると、走行制御部7は電磁クラッチブレーキ11を閉じることによって、後の車輪2a、2bがロックされて、ゴルフカートは停止状態となる。

なお、「自動モードによる走行」においては、危険防止やその他の理由から、運転者がブレーキペダル22を踏込むことによっても、自動走行中のゴルフカート30を随時減速や停止をさせることができる。

すなわち、ブレーキペダル22を踏込むことによって、走行制御部7に停止指令が送られる。そして、駆動モータドライバ8を介して駆動モータ9に回生制動をかけるとともに、ブレーキモータドライバ14に作動指令を送り、ブレーキモータ15を回転させ、ギヤを介して油圧シリンダ13を動作させて加圧し、ドラムブレーキ12a〜dを作動させて車輪2a〜dに制動をかける。車速検知器16により駆動モータ9の回転数が一定値以下、すなわちゼロと判断されると、走行停止として、走行制御部7の指令によって電磁クラッチブレーキ11が閉じてゴルフカートを停止させる。

以下において、本発明に係わる自動走行車の走行制御方式の一実施例を、図１，２を用いてより詳細に説明する。

１．本発明に係わる自動走行車の走行制御方式の概要
ゴルフカート30が「手動モードによる走行」中に、運転者が誤って、自動／手動モード選択スイッチ18の操作によって「手動運転」から「自動運転」へ切替えたような場合には、その切替信号は走行制御部７へ送られる。

走行制御部７は、「手動モードによる走行」中に、「自動運転」への切り替えがされると、運転者によるアクセルペダル21の操作を停止させる。そして、駆動モータドライバ8の出力を漸次減速をさせて、車両を停止させるように出力をして、駆動モータ9による回生制動をかけるようにする。

次に、走行制御部７は、駆動モータ9による回生制動と同時に、車輪2a〜2dのおのおのに取り付けられた油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを作動させて制動をかけるようにした。すなわち、走行制御部７は、ブレーキモータドライバ14に制動指令を出力し、ブレーキモータ15の回転により油圧シリンダ13を加圧して、油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを作動させるようにした。なお、誘導線6のある走行路に沿って走行中の場合には、車両が停止するまでの間は、安全性のために、上記した誘導線6に沿って、そのまま走行するように制御をすることもできる。

ここで、ゴルフカート30が比較的高速で走行をしている場合には、走行制御部７は、回生制動による制動比率を多くして、発電によるエネルギーをバッテリー24に充電するように制御をする。一方、ゴルフカート30が低速で走行をしている場合には、走行制御部７は、回生制動がかかりにくいために、ドラムブレーキ12a〜12dによる制動比率を多くするように制御をする。

なお、ドラムブレーキ12a〜12dの制動によると、回生制動に比べて、大きな制動力が可能となることや、走行速度に応じたきめ細かな制動制御をすることができる。そこで、走行制御部７は、ブレーキモータドライバ14への出力は、乗用のゴルフカート30が急停止をしないように、車速検出器16で検出される車両の速度に応じて減速制御がされるようにした。

さらに、ゴルフカート30が「手動モードによる走行」中に、運転者が誤って自動／手動モード選択スイッチ18の操作によって、「手動運転」から「自動運転」への切替えをしたような場合には、走行制御部7からの指令によって、ブザー27を鳴らして、運転者に警報音を出して知らせるようにした。

そして、車輌が走行停止をした後に、「手動モードによる走行」から「自動モードによる走行」に自動的に切換えられるようにした。その後、運転者によって、発進／停止スイッチ15をＯＮにするか、または図示されていないリモコンをＯＮにするかの操作によって、車両は「自動モードによる走行」で発進して、自動で運転がされる。

２．本発明に係わる自動走行車のドラムブレーキの制御方式
本発明に係わるドラムブレーキの制御方式の詳細な内容を、図１に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップ10では、現在、車輌が「手動モードによる走行」中か否かを確認する。「手動モードによる走行」の場合にはステップ20へ進み、それ以外の場合、すなわち「自動モードによる走行」の場合には、そのままリターンをする。「自動モードによる走行」の場合には、上述したように、走行制御部７は、駆動モータ9による回生制動をかけると同時に、車輪2a〜2dのおのおのに取り付けられた油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを作動させて、安全に停止できるからである。

なお、「手動モードによる走行」中に、運転者が誤って自動／手動モード選択スイッチ18の操作によって、「手動運転」から「自動運転」への切替えをしたような場合でも、安全性を確保するために、走行中のゴルフカート30の走行制御部7は、従来どうりの「手動モードによる走行」として記憶されている状態を維持するようにした。

ステップ20では、自動／手動モード選択スイッチ18が、従来の「手動運転」から、今回、「自動運転」に切り替えられたかを判断する処理である。ここで、自動／手動モード選択スイッチ18が切替えられていないような場合にはステップ30へ進み、「手動モードによる走行」での通常の制御処理を行った後にリターンをする。

一方、ステップ20で、自動／手動モード選択スイッチ18が、従来の「手動運転」から、今回、「自動運転」に切替えられているような場合には、ステップ40に進む。

ステップ40では、アクセルペダル21の手動操作を停止させる。すなわち、この状態では、アクセルペダル21の操作を停止しているので、運転者がアクセルペダル21を踏み込んだ場合でも、車両が加速されることはない。

ステップ50では、走行制御部7は、駆動モータドライバ8の出力を漸次減速をさせて停止をさせるような信号を出力して、駆動モータ9による回生制動をかけるようにした。すなわち、ゴルフカート30が比較的高速で走行をしている場合には、回生制動による制動比率を多くして、回生発電によるエネルギーでバッテリー24を充電するようにした。一方、ゴルフカート30が低速で走行をしているような場合には、回生制動がかかりにくく、回生制動による制動比率は小さくなる。

ステップ60では、走行制御部7は、ブレーキモータ15を作動させて、走行速度に応じた制動力で油圧式のドラムブレーキ12a〜12dを制御して車両に制動をかけるようにした。高速で走行中の車両に、強いドラムブレーキ12a〜12dの制動力をかけると、スリップをするなどの危険性があることや、運転者等の乗り心地を悪くするためである。すなわち、ステップ50とステップ60とによって、走行速度に応じた回生制動とドラムブレーキ12a〜12dとの制動比率を制御して車両に、適正な制動をかけるようにした。

ステップ70では、走行制御部7は、警報としてブザー27を鳴らす処理を行い、運転者に「手動モードによる走行」中であるにもかかわらず、「自動運転」に切換えられたことを知らせるようにした。

ステップ80では、走行制御部7は、車速検知器16からの信号によって、車輌が走行停止、すなわち走行速度がゼロに近いような一定値以下の速度であるか否かを判定し、停止が完了していない場合にはステップ50へ進み、停止が完了するまでステップ50〜ステップ80を繰返すようにした。そして、ステップ80で車輌の走行停止と判断をした場合には、ステップ90へ進む。

ステップ90では、電磁クラッチブレーキ11を閉じる処理を行う。上述したように、車輌の速度がゼロ又は一定値以下であるために、この時点で電磁クラッチブレーキ11を閉じても、乗員に違和感や不安感を与えることもない。

ステップ100では、車両はすでに停止をしており、運転者への警報としていたブザー27をオフにしてリターンをし、その後は、「手動モードによる走行」から「自動モードによる走行」に切換えられる。そして、運転者による発進／停止スイッチ15をＯＮにするか、または図示されていないリモコンをＯＮにするかの操作によって、車両は「自動モードによる走行」で発進をして自動運転がされる。

本発明に係わる車輌の走行制御方式を用いると、錯誤等により「手動モードでの走行」中に、自動／手動モード選択スイッチ18が「手動運転」から「自動運転」に切替えられたような場合であって、車輌が停止する前に運転者が車輌から降りたような場合でも、回生制動とドラムブレーキを用いて、車輌を安全に停止をさせることができる。また、このような場合には、ブザー27による警報音を鳴らすことによって、車輌がまだ「手動モードでの走行」中であることを運転者に知らせることができる。

本発明は、乗用ゴルフカートなどの自動走行車の制動方式に用いることができる。

本発明に係わる制動方式を示すフローチャートである。 本発明に係わる電磁誘導式ゴルフカートの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：操舵モータ、２ａ〜２ｄ：車輪、３：アーム、４ａ，４ｂ：誘導センサ、
５：舵取り機構、６：誘導線、７：走行制御部、８：駆動モータドライバ、
９：駆動モータ、１０：トランスミッション、１１：電磁クラッチブレーキ、
１２ａ〜１２ｄ：ドラムブレーキ、１３：油圧シリンダ、１４：ブレーキモータドライバ、
１５：ブレーキモータ、１６：車速検出器、１７：操舵モータドライバ、
１８：自動／手動モード選択スイッチ、１９：操作パネル、２０：マグネット検出器、
２１：アクセルペダル、２２：ブレーキペダル、２３：ステアリングハンドル、
２４：バッテリー、２５：送信器、２６：受信器、２７：ブザー、
２８：発進停止スイッチ、２９：衝突防止装置、３０：ゴルフカート

Claims (3)

1. 手動運転と自動運転とを切替えることが可能な選択スイッチによって、手動モードによる走行と自動モードによる走行とが可能であり、走行中には回生制動とドラムブレーキとを併用して制動をかけて減速をする自動走行車の制動方式において、
   前記自動走行車は、
   前記手動モードでの走行中に運転者の操作によって、前記選択スイッチが前記手動運転から前記自動運転へと切替えられた場合には、
   アクセルペダルの踏込みによる手動操作を停止させ、
   前記回生制動と前記ドラムブレーキとを併用して車両に制動をかけて走行停止をした後に、前記手動モードによる走行から前記自動モードによる走行に切替えて、その後に発進して自動運転をすることを特徴とする自動走行車の制動方式。
2. 前記回生制動及び前記ドラムブレーキの制動力は、前記自動走行車の走行速度に応じて制御されることを特徴とする請求項１記載の自動走行車の制動方式。
3. 前記手動モードでの走行中に、運転者の操作によって、前記選択スイッチが手動運転から自動運転へ切替えられた場合には、警報を発するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動走行車の制動方式。

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