JP4256418B2 - 船舶の航走制御システム - Google Patents
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Description
また、船外機のスロットルアクチュエータ、シフトアクチュエータは操船席に装備された操作レバーとワイヤーケーブルにて機械的に接続されている。シフトアクチュエータの中立、前進、後進を操作するためにシフトケーブルが装備され、船外機のスロットル開度を操作するためにスロットルケーブルが装備されており、これらにより操船者が操船レバーにて直接的に船外機のスロットル開度とシフト位置を操作していた。
このように従来の船舶の航走制御システムは、操船席内の操作レバーと船外機内のスロットルアクチュエータ、シフトアクチュエータが機械的ケーブル機構で連結され構成されているものが一般的である。
また、上記システム構成にて操船者の操作力をアシストするために操作レバーとケーブル間に駆動モータと駆動ユニットなどを介するものなどが提案されている。
また一部には船外機内の制御ユニット(ECU)にて操船席でのレバー操作量を検出し、操船席と船外機間に機械的ケーブルを有さない船舶の推進システムも提案されている。(特許文献1参照)
また、操船席を複数設定する場合はワイヤーケーブル周りの機械的構成もより複雑化し船外機の取り付け工数・費用ともに増加の要因となっている。
また、ワイヤーケーブルやワイヤーを押し引きする機構などの機械的な部品の故障が発生した場合の検出が難しく、故障が発生した場合は船体挙動より操船者が判断する必要があった。
また、単純に機械的ケーブルをなくし、船外機内のECUにて操船席内の操船状態を検出し制御する方式の場合は、電気的なノイズによる誤動作を防止するため信号線の線長に制約があり操船席と船外機間の距離を短くする必要があり、船体内の操船席の設置場所に制限がある。
よって操船席を2つ、例えば、1階席と2階席に設定する場合は対応が困難であり、また、操船席での操作レバーの操作量を検出し伝送する信号線にノイズなどがのった場合は、ノイズと信号の区別がつきにくいため船外機が誤動作することが懸念される等の問題があった。
また、機械式ワイヤーケーブルやワイヤーを押し引きする機構部品が不要なため操船席の追加・削除や船外機の追加・削除といったシステム構成変更が比較的容易に行うことが可能である。
以下、図に基づいて本発明の実施の形態1を説明する。
図1は本発明の実施の形態1による小型船舶の航走制御システムを適用した船舶、操船席、船外機を示す概略構成図であり、船体を1階と2階で構成し、各階に操船席を1箇所ずつ計2箇所設け、船外機を2基設置した例を示すものである。
船体1階の主操船席10a内には船外機20a,20bのシフト切り換えや推進力を操作するための操船レバー11aと、電源SW18、船外機のエンジン始動SW15a、エンジン停止SW16a、主操船席10aを選択するための選択SWなどの操船SW17aと、船舶の推進方向を操作するためのステアリングなどの操船装置12aを装備する。
また、これら操船レバー11a、操船SW17a、操船装置12aによる操船者の操作状態を処理し、船外機20a,20bに対する制御指令値を演算しかつ船外機の運転状態を常に監視するための主操作量演算手段(以下主BCMという)14aとを装備する。また、主BCM14aがシステムの異常状態を検出した場合に操船者に警告を行うためのブザー、ランプ等の警告装置19を備え、主BCM14aが警告装置19の駆動を行う。
船体2階の副操船席10b内には船外機20a,20bのシフト切り換えや推進力を操作するための操船レバー11bと、船外機20a,20bのエンジン始動SW15b、エンジン停止SW16b、副操船席10bを選択するための選択SWなどの操船SW17bと、船舶の推進方向を操作するためのステアリングなどの操船装置12bとを装備する。また、これら操船レバー11b、操船SW17b、操船装置12bによる操船者の操作状態を検出し、検出した値を主操船席10a内の主BCM14aに送信するための副操作量演算手段(以下副BCMという)14bを装備する。
左舷の船外機20bは、エンジン22bと、このエンジン22bの吸気量を調整し、エンジン出力を制御するためのスロットルアクチュエータ23bと、シフト位置を中立または前進及び後進と切り換えるためのシフトアクチュエータ24bとを備える。また、船外機20bはエンジン22bとスロットルアクチュエータ23b、とシフトアクチュエータ24bを制御するためのECU21bとを備える。
また、主BCM14a、副BCM14b、ECU21a,21b、操舵装置42a,42bはCAN通信ライン30にて接続されており相互にデータの送受信がおこなわれる構成となっている。またテスター接続コネクタ51がCAN通信ライン30に設けてあり、必要に応じてテスター50を接続し、システムの設定・診断などが可能な構成となっている。
以上、各装置間は電気的な信号線のみで接続されており機械的なケーブルは存在しない構成となる。
ステップS10では1階の主操船席10a内の各SW状態を読み込み、操船者のSW操作状態値(オン/オフ)を内部メモリに記憶する。ステップS11では操船レバー11aの状態を、ステップ12では操船装置12aの状態を読み込み内部メモリに記憶する。ステップS13では2階の副操船席10bの副BCM14bが検出した状態をCAN通信にて受信し、内部メモリに記憶を行う。
また副操船席10bの副BCM14bの処置内容は図3に示しており、ステップS20,S21,S22で各SW状態、操船レバー11b、操船装置12bの状態を読み込み、S23にてCAN通信にて副操船席10bの操船状態を主BCM14aに送信する。
例えば、主操船席10aにて操船中に副操船席10bに切り替える場合、主操船席10aと副操船席10bでの船外機に対する制御指令値はシフト位置が中立でかつスロットル開度指令値が共に全閉状態でない場合は切り換えを行わず、操船SW17bのオン操作を無効とし、主操船席10aでの操作を継続する。これにより操船席切り換えによる急発進を防止する。
図4のフローは定期的(5msごと)に処理される構成となっており、まずステップS30では主BCM14aより定期的(5msごと)に送信されてくる制御指令値(スロットル開度、シフト位置など)が今回受信されたかどうかの確認を行う。
今回受信がなければステップS31にてCAN故障判定用のカウンタ1を1カウントアップする。正常に受信がある場合はステップS32にてカウンタ1をゼロクリアする。
ステップS33ではカウンタ1が所定の判定値以上になったか確認し、判定値(すなわち所定の時間)以上となった場合はステップS34でCAN故障と判定しCAN故障フラグをセットする。
またステップS35にてCAN故障フラグがセットとなっていた場合はステップS36にて現在のスロットル開度(前回設定値)より所定値を削減し、アイドル開度まで段階的に低減させてゆく。
この主BCM14aのシステム監視手順につき図6のフローチャートに基づき説明する。図6のフローは定期的(5msごと)に処理される構成となっており各船外機20a,20bごとに独立で判定を行うものとする。
まずステップS40にて船外機ECUからCANにて送信されてきた運転状態値(実スロットル開度、実シフト位置、エンジン回転数など)を受信し、エンジンの状態の把握を行う。ステップS41ではエンジンの実スロットル開度の監視を行い、ステップS40にて受信したエンジンの実スロットル開度とエンジンに指令したスロットル開度(目標値)とを比較し、”実スロットル開度>目標値”が成立した場合に異常と判定する。異常時はステップS42にて異常検出用カウンタ2のインクリメントを行う。また異常ではない場合はステップS43にて異常検出用カウンタ2のクリアを行う。
次にステップS49にてシステム異常フラグを確認し、システム異常フラグがセットされていない場合はシステムが正常に動作していると判定する。またシステム異常フラグがセットされている場合はステップS50にて異常判定した船外機エンジンに対してエンジン停止指令を送信し、エンジンを停止させるとともにステップS51にてブザー、ランプ等の警告装置19にて操船者に対して異常状態であることの警告を行う。
10b 副操船席
11a,11b 操船レバー
12a,12b 操船装置
14a 主操作量演算手段(主BCM)
14b 副操作量演算手段(副BCM)
15a,15b エンジン始動SW
16a,16b エンジン停止SW
17a,17b 操船SW
18 電源SW
19 警告装置
20a,20b 船外機
21a,21b エンジン制御装置(ECU)
22a,22b エンジン
23a,23b スロットルアクチュエータ
24a,24b シフトアクチュエータ
30 CAN通信ライン
40 船体
41a,41b ブラケット
42a,42b 操舵装置
50 テスター
51 テスター接続コネクタ
Claims (6)
- エンジンを含む一つまたは複数の船外機と船体を操作する操船席とを装備する船舶の航走制御システムにおいて、
前記船外機に、前記エンジンのスロットル開度を制御するスロットルアクチュエータと、シフト位置を中立または前進及び後進位置のいずれかに制御するシフトアクチュエータと、前記エンジンを制御するエンジン制御装置とを備え、
前記操船席内には、前記操船席の操船者からの操船入力に基づき操船状態を検出し、前記船外機の始動・停止、スロットル開度、シフト位置を含む制御指令値を演算する操作量演算手段を備え、
前記操作量演算手段は、前記制御指令値を通信手段を介して前記船外機に送信し、前記船外機は受信した前記制御指令値に基づき前記エンジンの始動・停止、スロットル開度、シフト位置の制御を行うと共に、
前記船外機、前記操船席及び前記操作量演算手段を船体に組み付けを行う艤装時に、
前記エンジン制御装置、前記操作量演算手段に対して船舶に装備する船外機数、操作量演算手段数及びエンジン制御装置の設置位置、役割を外部に接続するテスターにて登録を行い、前記エンジン制御装置、前記操作量演算手段はそれぞれ登録された情報を内部不揮発性メモリに記憶を行い、電源オン時の起動後に前記記憶内容に基づき動作することを特徴とする船舶の航走制御システム。 - 前記操船席を複数装備し、一つを主操船席とし他を副操船席とし、これらの主副操船席内に前記操作量演算手段を備え、副操船席の操作量演算手段は操船者の操船状態の検出のみ行い、検出した操船状態を通信手段にて主操船席内の操作量演算手段に送信を行い、
前記主操船席内の操作量演算手段は全ての操船席の操作状態より前記制御指令値として最適値を演算することを特徴とする請求項1記載の船舶の航走制御システム。 - 前記テスターによる登録にて主操船席用に登録された操作量演算手段は、電源オンによるシステム起動時に前記エンジン制御装置が正常であることを通信手段によるデータの送受信にて確認を行い、応答のないエンジン制御装置または操作量演算手段がある場合はシステム異常状態と判定し、操船者に対し異常状態を警告するようにしたことを特徴とする請求項1記載の船舶の航走制御システム。
- 前記エンジン制御装置は前記通信手段のデータ異常を検出する異常検出手段を有し、前記通信手段に異常が発生しデータの送受信が不可能となった場合には異常を検出し、異常時は正常に通信がされていた最終制御指令値で動作を行い、異常状態が所定時間継続した場合に故障と判定し、この故障判定時点より現在のスロットル開度をアイドル位置にまで段階的に低減させてエンジン回転数を緩やかに低下させ、その後にシフト位置を中立状態に保持させる制御を行うことを特徴とする請求項1または2記載の船舶の航走制御システム。
- 前記通信手段が故障判定中に正常復帰しデータの送受信が可能となった場合でも、前記故障判定時の制御状態を維持することを特徴とする請求項4記載の船舶の航走制御システム。
- 前記エンジン制御装置はエンジン動作状態を把握するとともに、制御指令値どおりに動作していることを常時監視し、制御指令値と違う動作状態を検出した場合は異常状態と判定し、異常を検出した船外機に対し停止指令を送信しそのエンジンを停止させると共に、操船者に対し異常状態を警告するようにしたことを特徴とする請求項1または2記載の船舶の航走制御システム。
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