JP7141253B2 - 船舶推進装置の転舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、船舶推進装置の転舵装置に関する。

従来、船舶推進装置の転舵装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、操舵状態検出手段と、走行状態検出手段と、船舶推進装置状態認識手段と、電動モータ状態検出手段とを有するＥＣＵを備える、船舶用操舵装置が開示されている。操舵状態検出手段は、ハンドル操作に従った操舵状態を検出する。走行状態検出手段は、船舶の走行状態を検出する。船舶推進装置状態認識手段は、船外機の搭載数などの状態を確認する。電動モータ状態検出手段は、電動モータの状態を検出する。この特許文献１の船舶用操舵装置のＥＣＵは、４つの上記手段からの検知値に基づいて転舵時に作用する電動モータに対する負荷が大きくなると判断される場合に、限界転舵角が小さくなるように制御する、転舵角制御手段をさらに有している。これにより、電動モータのモータ特性の限度を超えた出力が行われるのが抑制されるので、電動モータにかかる負荷が過度に大きくなるのが抑制される。

特開２００８－１２６７７３号公報

上記特許文献１の船舶用操舵装置では、４つの上記手段からの検知値に基づいて電動モータに対する負荷が大きくなると判断される場合に、転舵角の上限となる限界転舵角が小さくなるように制御される。このため、実際に転舵可能な範囲よりも限定的な範囲でしか旋回することができず、転舵可能な範囲を十分に活用することができないと考えられる。このため、船舶の旋回半径が大きくなってしまう。そこで、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することが可能な船舶推進装置の転舵装置が望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することが可能な船舶推進装置の転舵装置を提供することである。

この発明の第１の局面による船舶推進装置の転舵装置は、船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、電動アクチュエータによる転舵速度と転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、制御部は、所定の時間間隔により、目標転舵角の設定を更新するように構成されている。

この第１の局面による船舶推進装置の転舵装置では、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成する制御部を設ける。これにより、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外である場合には、電動アクチュエータにかかる負荷が低減されるように出力領域内に調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角が設定される。この結果、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制することができる。さらに、制御部は、限界転舵角を小さくするように制御する場合と異なり、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとが取得される毎に、調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角を設定することができる。これにより、目標転舵角をステアリングホイールの回動角度に合わせて随時更新することができる。この結果、目標転舵角を適切に設定し続けることによって、船舶推進装置の転舵装置の転舵可能な範囲を十分に活用することができる。また、制御部を、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成する。これにより、電動アクチュエータにかかる負荷を低減する必要がない場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定することによって、調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角を設定する場合と比べて、船舶推進装置の転舵装置の転舵性能を十分に発揮させることができる。

上記第１の局面による船舶推進装置の転舵装置において、好ましくは、制御部は、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて、所定の時間間隔における目標転舵角の増加度合を抑制した状態で、目標転舵角の設定を更新するように構成されている。このように構成すれば、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角の増加度合を抑制することによって、目標転舵角の急激な増加を抑制することができる。これにより、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを確実に抑制することができる。

上記第１の局面による船舶推進装置の転舵装置において、好ましくは、制御部は、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合に、目標転舵角の増加度合がステアリングホイールの回動角度の変化度合に比例するように目標転舵角を設定するように構成されている。このように構成すれば、ユーザによるステアリングホイールの回動操作を目標転舵角に適切に反映させることができる。これにより、船舶の操舵性をより向上させることができる。
この発明の第２の局面による船舶推進装置の転舵装置は、船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、電動アクチュエータによる転舵速度と転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、制御部は、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵トルクを調整せずに要求転舵速度を調整するように構成されている。
この第２の局面による船舶推進装置の転舵装置では、上記第１の局面と同様に、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することができる。また、調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角を設定する場合と比べて、船舶推進装置の転舵装置の転舵性能を十分に発揮させることができる。また、転舵角の変化率である要求転舵速度を調整することによって、要求転舵トルクを調整する場合と比べて目標転舵角をより適切に設定することができる。これにより、電動アクチュエータを適切に駆動制御させることができる。
上記第２の局面による船舶推進装置の転舵装置において、好ましくは、制御部は、要求転舵速度を調整した際に要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入らない場合には、要求転舵速度および要求転舵トルクの両方を調整するように構成されている。このように構成すれば、出力領域内に入るように要求転舵速度と要求転舵トルクとをより確実に調整することができる。
この発明の第３の局面による船舶推進装置の転舵装置は、船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、電動アクチュエータによる転舵速度と転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、記憶部には、電動アクチュエータによる転舵速度と転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を示すマップが記憶されており、記憶部には、出力領域が各々異なる複数のマップが記憶されており、制御部は、電動アクチュエータの使用可能電流に応じてマップを選択するように構成されている。
この第３の局面による船舶推進装置の転舵装置では、上記第１の局面と同様に、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することができる。また、調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角を設定する場合と比べて、船舶推進装置の転舵装置の転舵性能を十分に発揮させることができる。また、制御部は、マップを参照することによって、複雑な演算を行うことなく要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を容易に調整することができる。これにより、制御部の負担を軽減することができる。また、制御部は、電動アクチュエータの出力に影響を及ぼす電動アクチュエータの使用可能電流に合わせて参照するマップを変更することができる。これにより、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方をより正確に調整することができる。
上記第３の局面による船舶推進装置の転舵装置において、好ましくは、複数のマップには、通常マップと、通常マップよりも転舵速度に応じた転舵トルクの上限値が小さくなるように出力領域が補正された補正マップとが含まれており、制御部は、電動アクチュエータの使用可能電流が制限されていない場合には、通常マップを選択し、電動アクチュエータの使用可能電流が制限されている場合には、補正マップを選択するように構成されている。このように構成すれば、電動アクチュエータの出力が小さくなるように電動アクチュエータの使用可能電流が制限されている場合に、制御部は、転舵速度に応じた転舵トルクの上限値が小さくなるように出力領域が狭く補正された補正マップを用いる。これにより、制御部は、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を電動アクチュエータの状況に適合するように正確に調整することができる。
この発明の第４の局面による船舶推進装置の転舵装置は、船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、電動アクチュエータによる転舵速度と転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外の場合には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内に入るように、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度および要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内の場合には、ステアリングホイールの回動角度に応じた目標転舵角を設定し、設定された目標転舵角に応じて電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、制御部は、電動アクチュエータの使用可能電流に基づいて、出力領域を更新するように構成されている。
この第４の局面による船舶推進装置の転舵装置では、上記第１の局面と同様に、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することができる。また、調整された要求転舵速度と要求転舵トルクとから目標転舵角を設定する場合と比べて、船舶推進装置の転舵装置の転舵性能を十分に発揮させることができる。また、
上記第４の局面による船舶推進装置の転舵装置において、好ましくは、制御部は、電動アクチュエータの温度が所定の温度以上である場合に、電動アクチュエータの使用可能電流を制限するとともに、制限された使用可能電流に基づいて、出力領域を更新するように構成されている。このように構成すれば、制御部は、電動アクチュエータの使用可能電流を制限して電動アクチュエータの温度上昇を抑制する必要がある場合に、制限された使用可能電流に基づいて出力領域を更新することができる。これにより、制御部は、電動アクチュエータの温度上昇を抑制しつつ、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整することができる。

本発明によれば、上記のように、電動アクチュエータにかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制しつつ、転舵可能な範囲を十分に活用することができる。

本発明の一実施形態による転舵装置を備えた船舶の概略を示した平面図である。 本発明の一実施形態による転舵装置を備えた船舶の制御構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の電動舵きり部を示した平面図である。 本発明の一実施形態による転舵装置における転舵速度と転舵トルクとの関係を示した図である。 本発明の比較例における転舵制御を説明するための図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の転舵制御を説明するための図である。 図６の調整期間における転舵制御の一例を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の通常マップを示した図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の第１補正マップを示した図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の第２補正マップを示した図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の第３補正マップを示した図である。 本発明の一実施形態による転舵装置の電流－モータ温度マップを示した図である。 本発明の一実施形態による転舵制御フローを示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による目標転舵角設定制御フローを示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による性能マップ設定制御フローを示したフローチャートである。 調整不要時の制御結果のうち、目標の転舵速度と実際の転舵速度とを示したグラフである。 調整不要時の制御結果のうち、目標の転舵トルクと実際の転舵トルクとを示したグラフである。 調整無の制御結果のうち、目標の転舵速度と実際の転舵速度とを示したグラフである。 調整無の制御結果のうち、目標の転舵トルクと実際の転舵トルクとを示したグラフである。 調整有の制御結果のうち、目標の転舵速度と実際の転舵速度とを示したグラフである。 調整有の制御結果のうち、目標の転舵トルクと実際の転舵トルクとを示したグラフである。 本発明の一実施形態の変形例による性能マップ設定制御フローを示したフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

＜船舶の概略構成＞
図１を参照して、本発明の一実施形態による転舵装置１を備えた船舶１００の構成について説明する。転舵装置１は、特許請求の範囲の「船舶推進装置の転舵装置」の一例である。

船舶１００は、図１に示すように、船体２と、船外機３と、ステアリングホイール４とを備えている。船外機３は、船舶１００を推進させるための推力を発生する機能を有する。船外機３は、クランプブラケット３１を介して、船体２の船尾に接続されている。船外機３は、上下方向に延びるスイベル軸３２周りに回動可能なように構成されている。スイベル軸３２の上端部には、ステアリングブラケット３３が取り付けられている。ステアリングブラケット３３の船首側（ＦＷＤ側）には、電動舵きり部５が連結されている。船外機３は、特許請求の範囲の「船舶推進装置」の一例である。

船外機３には、図２に示すように、図示しないプロペラに推進力を発生させるためのエンジン３４と、エンジン３４の回転数を検知するエンジン回転数センサ３５とが設けられている。

電動舵きり部５は、図３に示すように、電動モータ５１と、ねじ棒５２と、連結ブラケット５３と、連結ピン５４とを有している。ねじ棒５２は、船幅方向に延び船体２に固定されている。連結ブラケット５３は、電動モータ５１から船尾側（ＢＷＤ側）に延びている。連結ピン５４は、連結ブラケット５３とステアリングブラケット３３とを回動可能に連結している。これにより、電動モータ５１が回転駆動してねじ棒５２に対して船幅方向に移動することにより、連結ブラケット５３とステアリングブラケット３３とを介して、船外機３（図１参照）がスイベル軸３２周りに回動する。この結果、電動舵きり部５により船外機３の推力の向きが変更されて、船舶１００の転舵が行われる。電動舵きり部５は、特許請求の範囲の「電動アクチュエータ」の一例である。

電動舵きり部５には、図２に示すように、温度センサ５５と電流センサ５６とがさらに設けられている。温度センサ５５は、電動モータ５１のモータ温度ｔｍを検知する機能を有する。電流センサ５６は、電動モータ５１に供給される電流の大きさ（電流Ｉ）を検知する機能を有する。

ステアリングホイール４は、ユーザに回動操作される。ステアリングホイール４は、図１に示すように、ホイール軸４１に固定されている。ホイール軸４１には、図２に示すように、操舵角センサ４２と反力モータ４３とが設けられている。操舵角センサ４２は、ステアリングホイール４の回動角度（ステアリング回動角）θｈを検知する機能を有する。反力モータ４３は、ステアリングホイール４に反力を発生させる機能を有する。

船舶１００には、図２に示すように、船舶１００の全体の制御を行うＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６と、記憶部７と、速度センサ８ａと、舵角センサ８ｂとが設けられている。速度センサ８ａは、船舶１００の移動速度を検知する機能を有する。舵角センサ８ｂは、船舶１００の実際の回動角度である実舵角を検知する機能を有する。電動舵きり部５、ＥＣＵ６および記憶部７により、転舵装置１が構成されている。ＥＣＵ６は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。

記憶部７は、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリを含んでいる。記憶部７は、ＥＣＵ６により実行される各種のプログラムを記憶するように構成されている。記憶部７は、プログラムがＥＣＵ６により実行される際などに作業領域として利用されるように構成されている。

＜転舵制御の説明＞
次に、図４～図１１を参照して、船舶１００の転舵制御について説明する。

電動舵きり部５の電動モータ５１は、転舵時に電流が流されることによって、図４に示す出力領域内の任意の転舵速度ωおよび任意の転舵トルクＴで回転駆動する。この出力領域とは、転舵速度ωと転舵速度ωに応じた転舵トルクＴとに基づいて設定される領域である。出力領域では、出力領域の境界（出力特性線）上が所定の転舵速度ωにおける転舵トルクＴの最大値Ｔ＿ｍａｘになり、所定の転舵トルクＴにおける転舵速度ωの最大値ω＿ｍａｘになる。

（一般的な船舶（比較例）の転舵制御の説明）
一般的な船舶の転舵制御としては、ＥＣＵは、下記のような転舵制御を行う。ステアリングホイールが回動操作された際に、ＥＣＵは、船外機の船体に対する目標転舵角を設定する。ＥＣＵは、その設定された目標転舵角と船体の実際の舵角（実舵角）との角度差に基づいて電動舵きり部の電動モータにより発生する転舵トルクを演算する。ＥＣＵは、演算された転舵トルクに基づいて電動モータに流れる駆動電流の大きさを演算して、電動モータに電流を流す。この際、ＥＣＵは、デューティ制御により演算された駆動電流が発生するように制御する。この結果、電動モータが駆動されて、船舶の転舵（旋回）が行われる。

ここで、図４に示すように、ＥＣＵにより転舵速度および転舵トルクが出力領域外で回転駆動するように設定および演算された場合であっても、電動モータは出力領域外で回転駆動せずに出力領域内で回転駆動する。このため、目標転舵角と実舵角とにずれが生じる。図４では、転舵速度のみが小さくなるように図示しているものの、実際は、転舵トルクが小さくなる場合もある。その結果、ユーザによりステアリングホイールが急速に回動操作された場合などには、ＥＣＵは、図５のグラフに示すような船舶の転舵制御を行う。

時間ｓ１においてユーザによりステアリングホイールの回動操作が始められると、上記転舵制御が行われ始める。ここで、ユーザがステアリングホイールを早い速度で操作した場合、ＥＣＵは、時間ｓ２から出力領域外の転舵速度および転舵トルクにより電動モータが回転駆動するように転舵速度および転舵トルクが設定および演算する。これにより、目標転舵角に到達するまで電動モータが回転駆動できずに舵きり能力の不足が生じ、その結果、目標転舵角と実舵角とにずれが生じる。その後、ユーザが実際の旋回速度を体感しながらステアリングホイールの操作を遅くした場合、時間ｓ３から出力領域内の転舵速度および転舵トルクにより電動モータが回転駆動することが可能であるようなステアリングホイールの回動操作になる。しかし、時間ｓ２から時間ｓ３までの舵きり能力不足期間において目標転舵角と実舵角との間でずれが生じているため、このずれを埋めるように、電動モータは回転駆動され続ける。

ここで、時間ｓ４において、ユーザが所望の旋回速度になったとしてステアリングホイールの回動操作を停止したとしても、目標転舵角と実舵角とのずれが未だ埋められていないため、電動モータは出力領域内で回転駆動され続ける。すなわち、ユーザが所望する旋回速度に対応する転舵角と、ユーザが実際に操作したステアリングホイールに対応する目標転舵角にかい離が生じているため、ユーザが転舵操作を停止した後も設定された目標転舵角に向けて電動モータが駆動を続ける。この結果、時間ｓ５までさらに旋回速度が大きくされるため、ユーザの旋回速度の期待値と実際に生じた旋回速度とのかい離が大きくなる。したがって、ユーザは、大きくなりすぎた旋回速度を戻すためにステアリングホイールの逆方向の回動操作を行う必要があり、船舶の操舵性が低下する。

（本実施形態における船舶の転舵制御の説明）
そこで、本実施形態の船舶１００の転舵装置１では、ＥＣＵ６は、下記のような転舵制御を行うように構成されている。ＥＣＵ６は、ステアリングホイール４の回動角度（ステアリング回動角）θｈに応じた要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとを取得する。ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外の場合には、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓを設定する。ＥＣＵ６は、設定された目標転舵角θｓに応じて電動舵きり部５の電動モータ５１を駆動制御する。この転舵制御は、ＥＣＵ６により所定の時間間隔Ｓ（たとえば、約２０ｍ秒）毎に行われる。

このように構成した場合には、ＥＣＵ６は、図６のグラフに示すような船舶１００の転舵制御を行う。時間ｓ１においてユーザによりステアリングホイール４の回動操作が始められると、ＥＣＵ６により上記転舵制御が行われ始める。ここで、比較例と同様に、ユーザがステアリングホイール４を早い速度で操作した結果、時間ｓ２から取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外になったとしても、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を調整し、調整後の要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓを設定する。すなわち、ＥＣＵ６により、ユーザのステアリングホイール４の操作に対する目標転舵角θｓの値が通常時よりも低い値に演算されて設定される。これにより、調整された目標転舵角θｓに到達するまで電動舵きり部５の電動モータ５１が回転駆動することができ、その結果、時間ｓ２から時間ｓ３までの調整期間において、目標転舵角θｓと実舵角とにずれが生じるのが抑制される。

たとえば、図７に示す調整期間における転舵制御の一例のように、調整無の場合と比べて、調整有の場合には、目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓが抑制された状態で、調整後の要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓの設定が所定の時間間隔Ｓで更新される。なお、図７の一例では、所定の時間間隔Ｓ毎に、０．２（＝０．５－０．３）度だけ目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓが抑制されている。

この結果、図６に示すように、時間ｓ３以降も目標転舵角θｓと実舵角とにずれが生じるのが抑制される。そのため、時間ｓ４において、ユーザが所望の旋回速度になったとしてステアリングホイール４の回動操作を停止した際には、目標転舵角θｓと実舵角とのずれが小さくなるので、電動モータ５１の回転駆動が早期に停止される。この結果、ユーザの旋回速度の期待値とユーザが体感する実際に生じた旋回速度とのかい離が小さくなる。したがって、船舶１００の操舵性が向上される。

（本実施形態における船舶の転舵制御のその他の説明）
ＥＣＵ６は、記憶部７に記憶され、出力領域が示された性能マップ（転舵速度－転舵トルクマップ）を用いるように構成されている。具体的には、ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外か否かを判断する際と、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を調整する際とに、性能マップを用いるように構成されている。

ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外である場合には、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵速度ωｒを調整するように構成されている。一方、要求転舵速度ωｒを調整した際に、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入らない場合には、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとの両方の値を調整してもよい。

具体的には、図８に実線で示すように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外で、かつ、要求転舵トルクＴｒが出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値Ｔｍａｘ以下である場合には、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒを小さく調整する。これにより、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入る。一方、図８に一点鎖線で示すように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外で、かつ、要求転舵トルクＴｒがＴｍａｘを超える場合には、要求転舵速度ωｒを小さく調整するだけでは要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入らないので、ＥＣＵ６は、まず要求転舵トルクＴｒをＴｍａｘに調整した後に、要求転舵速度ωｒを小さく調整する。

ＥＣＵ６は、電動モータ５１の推定モータ温度ｔが所定の温度ｔ０（たとえば、約７０℃）以上である場合には、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘを制限するとともに、転舵速度ωと転舵トルクＴとの出力領域を更新するように構成されている。具体的には、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限されていない場合には、ＥＣＵ６は、図８に示す通常マップを性能マップとして用いる。電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限されている場合には、ＥＣＵ６は、図９～図１１に示す、通常マップとは出力領域が各々異なるように更新された第１～第３補正マップを性能マップとして用いる。つまり、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに応じて性能マップを選択するように構成されている。なお、通常マップおよび第１～第３補正マップは記憶部７に記憶されている。

第１～第３補正マップでは、通常マップよりも出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値（上限値）Ｔｍａｘが小さくなるように出力領域が補正されている。具体的には、図９に示す第１補正マップでは、通常マップの出力特性線から出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値ＴｍａｘのみがＴ１ｍａｘに小さく更新されている。つまり、第１補正マップを用いる場合には、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外で、かつ、要求転舵トルクＴｒがＴ１ｍａｘ以下である場合には、要求転舵速度ωｒは通常マップと同様の値に小さく調整される。一方、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外で、かつ、要求転舵トルクＴｒがＴ１ｍａｘを超える場合には、ＥＣＵ６は、まず要求転舵トルクＴｒがＴ１ｍａｘを調整した後に、要求転舵速度ωｒを小さく調整する。

図１０に示す第２補正マップでは、通常マップの出力特性線から出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘが一定割合だけ一律に小さく更新されている。たとえば、更新後の出力特性線上の転舵トルクＴ２＿ｍａｘおよびＴ２ｍａｘは、それぞれ、更新前の出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘおよびＴｍａｘの約０．８倍である。この結果、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外で、かつ、要求転舵トルクＴｒが同一の場合には、第２補正マップを用いる場合、第１補正マップを用いる場合よりも、要求転舵速度ωｒが小さく調整される。要求転舵トルクＴｒが小さい場合には、要求転舵トルクが大きい場合に比べて要求転舵速度ωｒの調整量は小さくなる。

図１１に示す第３補正マップでは、通常マップの出力特性線から出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値ＴｍａｘがＴ３ｍａｘに小さく更新されることに加えて、出力特性線上の転舵速度ω＿ｍａｘが一定量だけ小さく更新される。この結果、第３補正マップを用いる場合には、第２補正マップを用いる場合と比べて、要求転舵トルクＴｒが小さい場合であっても、要求転舵速度ωｒが小さく調整される。つまり、第１補正マップ、第２補正マップおよび第３補正マップの順に要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの調整度合が大きくなり、その結果、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが小さくなる。ここで、使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが小さな第１～第３補正マップのいずれかが選択されることによって、電動モータ５１の温度の上昇を抑制することができるので、高熱により電動モータ５１に不具合が生じるのを抑制することが可能である。

ＥＣＵ６は、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限される際に、第１～第３補正マップのいずれかを選択するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の温度センサ５５および電流センサ５６からの検出結果に基づいて温度上昇後の推定モータ温度ｔを算出する。ＥＣＵ６は、推定モータ温度ｔと記憶部７に記憶された電流－モータ温度マップ（図１２参照）とから使用可能電流Ｉ＿ｍａｘを取得する。ＥＣＵ６は、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが第１電流Ｉ１＿ｍａｘ以上である場合には、第１補正マップを選択する。ＥＣＵ６は、第２電流Ｉ２＿ｍａｘ以上第１電流Ｉ１ｍａｘ未満である場合には、第２補正マップを選択する。ＥＣＵ６は、第２電流Ｉ２＿ｍａｘ未満である場合には、第３補正マップを選択する。なお、図１２中の第１電流Ｉ１＿ｍａｘおよび第２電流Ｉ２＿ｍａｘは一例である。

ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内の場合には、目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓがステアリングホイール４の回動角度（ステアリング回動角）θｈの変化度合ｄθｈに比例するように目標転舵角θｓを設定するように構成されている。つまり、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内の場合には、目標転舵角θｓの増加度合（変化量）ｄθｓは、ｋ１を定数とした際に、ｄθｓ＝ｄθｈ×ｋ１を満たすようにＥＣＵ６により設定される。

＜制御フロー＞
（転舵制御フロー）
次に、図１３～図１５を参照して、上記転舵制御に関する転舵制御フローについて説明する。なお、この制御フローの制御は、ＥＣＵ６により、所定の時間間隔Ｓで継続的に行われる。

図１３に示すように、ステップＳ１において、操舵角センサ４２によりステアリングホイール４が回動操舵されたことが検知されると、ステップＳ２において、後述する目標転舵角θｓの設定（図１４に示す目標転舵角設定制御フロー）が行われる。ステップＳ３において、舵角センサ８ｂにより実舵角が検知される。ステップＳ４において、実舵角と目標転舵角θｓとの角度差が算出される。ステップＳ５において、実舵角と目標転舵角θｓとの角度差と、エンジン回転数センサ３５により検知されたエンジン回転数や速度センサ８ａにより検知された船舶１００の移動速度などの船舶１００の状況とに基づいてＰＩＤ制御が行われて、転舵トルクＴが演算される。なお、この際、後述するように要求転舵トルクＴｒがＴｍａｘに補正されている場合には、転舵トルクＴがＴｍａｘ以下になるように演算される。

ステップＳ６において、転舵トルクＴに所定の定数を乗算することによって、駆動電流が演算される。ステップＳ７において、デューティ制御により演算された駆動電流が発生するように電流制御が行われる。そして、転舵制御フローが終了される。

（目標転舵角設定制御フロー）
図１４に示す目標転舵角設定制御フローでは、ステップＳ１１において、性能マップの選択および設定（図１５の性能マップ設定制御フロー）が行われる。ステップＳ１２において、ステアリングホイール４の回動角度（ステアリング回動角）θｈの変化量ｄθｈが算出される。具体的には、操舵角センサ４２により検知されたステアリング回動角θｈから、記憶部７に記憶されている前回の転舵制御時のステアリング回動角θｈｂを減算する。これにより、ステアリング回動角θｈの変化量ｄθｈ（＝θｈ－θｈｂ）が算出される。ステップＳ１３において、ステアリング回動角θｈの変化量ｄθｈから目標転舵角θｓの加算分ｄθｓが算出される。具体的には、ステアリング回動角θｈの変化量ｄθｈに所定の定数ｋ１が乗算されることによって、目標転舵角θｓの加算分（増加度合）ｄθｓ（＝ｄθｈ×ｋ１）が算出される。

ステップＳ１４において、目標転舵角θｓの加算分ｄθｓを所定の時間間隔Ｓで除することによって、要求転舵速度ωｒ（＝ｄθｓ／Ｓ）が算出される。ステップＳ１５において、要求転舵トルクＴｒが取得される。ここで、要求転舵トルクＴｒの取得方法としては、たとえば、前回の転舵制御のステップＳ５（図１３参照）において演算した転舵トルクＴを要求転舵トルクＴｒとして推定してもよいし、電流センサ５６の電流Ｉに所定の定数を乗算することによって、電流から要求転舵トルクＴｒを推定してもよい。

ステップＳ１６において、要求転舵トルクＴｒが転舵トルクＴの最大値Ｔｍａｘよりも大きいか否かが判断される。ステップＳ１１において選択されたマップが第１～第３補正マップのいずれかである場合には、ステップＳ１６において、それぞれ、転舵トルクＴの最大値Ｔｍａｘとして、更新されたＴｍａｘである、対応するＴ１ｍａｘ、Ｔ２ｍａｘおよびＴ３ｍａｘが用いられる。ステップＳ１６において、要求転舵トルクＴｒがＴｍａｘ以下である場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１６において、要求転舵トルクＴｒがＴｍａｘよりも大きい場合には、ステップＳ１７において、要求転舵トルクＴｒがＴｍａｘに補正される。そして、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、ステップＳ１１において選択した性能マップに基づいて、ステップＳ１５またはＳ１７により取得または補正した要求転舵トルクＴｒに対応する出力特性線上の転舵速度ω＿ｍａｘが取得される。たとえば、図８に示すように、所定のＴｒと出力特性線との交点が出力特性線上の転舵速度ω＿ｍａｘとして取得される。ステップＳ１９において、ステップＳ１４で算出した要求転舵速度ωｒがステップＳ１８で取得した出力特性線上の転舵速度ω＿ｍａｘよりも大きいか否かが判断される。ステップＳ１９において、要求転舵速度ωｒがω＿ｍａｘ以下場合には、ステップＳ２１に進む。ステップＳ１９において、要求転舵速度ωｒがω＿ｍａｘよりも大きい場合には、ステップＳ２０において、ステップＳ１３で算出した目標転舵角θｓの加算分ｄθｓ（＝ｄθｈ×ｋ１＝ωｒ×Ｓ）がｄθｓ（＝ω＿ｍａｘ×Ｓ）に補正される。そして、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、ステップＳ１３で算出またはステップＳ２０で補正した目標転舵角θｓの加算分ｄθｓを用いて、目標転舵角θｓが算出される。具体的には、記憶部７に記憶されている前回の転舵制御時の目標転舵角θｓｂに、目標転舵角θｓの加算分ｄθｓが加算されることによって、目標転舵角θｓが算出および設定される。そして、目標転舵角設定制御フローが終了されて、図１３のステップＳ３に進む。

（性能マップ設定制御フロー）
図１５に示す性能マップ設定制御フローでは、ステップＳ３１において、電動舵きり部５の電流センサ５６により電流Ｉが検知される。ステップＳ３２において、電流Ｉから電動モータ５１の温度の上昇度合ｄｔが推定される。具体的には、電流Ｉと所定の定数ｋ２とを乗算した値に、記憶部７に記憶されている前回の転舵制御時の温度上昇度合ｄｔｂを加算する。これにより、電動モータ５１の温度の上昇度合ｄｔ（＝Ｉ×ｋ２＋ｄｔｂ）が算出される。ステップＳ３３において、電動舵きり部５の温度センサ５５により電動モータ５１の実際の温度（モータ温度ｔｍ）が検知される。ステップＳ３４において、モータ温度ｔｍに温度上昇度合ｄｔが加算されることによって、温度上昇後の電動モータ５１の推定モータ温度ｔ（＝ｔｍ＋ｄｔ）が算出される。

ステップＳ３５において、電流－モータ温度マップに基づいて、推定モータ温度ｔに対応する使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが取得される。たとえば、図１２に示すように、所定の推定モータ温度ｔ１と電流特性線との交点が使用可能電流Ｉ＿ｍａｘとして取得される。ステップＳ３６において、取得した使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに基づいて、性能マップとして、図８の通常マップまたは図９～図１１の第１～第３補正マップのいずれかが選択される。そして、性能マップ設定制御フローが終了されて、図１４のステップＳ１２に進む。

＜制御結果＞
上記制御フローに基づいて制御を行った場合の結果について図１６、図１７、図２０および図２１に示す。一方、上記制御フローに基づいて制御を行わない場合の制御結果について比較例として図１８および図１９に示す。図１６および図１７には、要求転舵速度と要求転舵トルクとが電動舵きり部の電動モータの出力領域内である場合（調整不要時）を示す。この場合、目標の転舵速度（図１６の点線）と実際の転舵速度（図１６の実線）との差、および、目標の転舵トルク（図１７の点線）と実際の転舵トルク（図１７の実線）との差は、共にほとんど生じなかった。

図１８および図１９には、所定の期間（出力領域外期間）において、要求転舵速度と要求転舵トルクとが電動舵きり部の電動モータの出力領域外であり、かつ、要求転舵速度と要求転舵トルクとを調整しない場合（調整無）を示す。この場合、目標の転舵速度（図１８の点線）と実際の転舵速度（図１８の実線）との差、および、目標の転舵トルク（図１９の点線）と実際の転舵トルク（図１９の実線）との差は、共に明らかに生じた。つまり、要求転舵速度と要求転舵トルクとが電動舵きり部の電動モータの出力領域外であれば、目標の転舵速度および転舵トルクを生じさせることができない。その結果、ユーザの旋回速度の期待値と実際に生じた旋回速度とのかい離が大きくなり、船舶の操舵性が低下する。

図２０および図２１には、所定の期間（調整期間）において、電動舵きり部の電動モータの出力領域外である要求転舵速度と要求転舵トルクとを上記実施形態のように調整する場合（調整有）を示す。この場合、調整された目標の転舵速度（図２０の点線）と実際の転舵速度（図２０の実線）との差、および、調整された目標の転舵トルク（図２１の点線）と実際の転舵トルク（図２１の実線）との差は、共にほとんど生じなかった。これにより、要求転舵速度と要求転舵トルクとが電動舵きり部の電動モータの出力領域外であっても、上記制御フローに基づいて制御することによって、図１６および図１７に示す要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域内である場合と同様に、調整された目標の転舵速度および転舵トルクを確実に生じさせることができる。これにより、ユーザの旋回速度の期待値と実際に生じた旋回速度とのかい離を小さくして、船舶の操舵性が低下するのを抑制することができる。

＜実施形態の効果＞
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、ステアリングホイール４の回動角度（ステアリング回動角）θｈに応じた要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとを取得する。ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外の場合には、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を調整して、調整後の要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓを設定する。ＥＣＵ６は、設定された目標転舵角θｓに応じて電動舵きり部５の電動モータ５１を駆動制御する。これにより、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外である場合には、電動舵きり部５の電動モータ５１にかかる負荷が低減されるように出力領域内に調整された要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとから目標転舵角θｓが設定される。この結果、電動舵きり部５にかかる負荷が過度に大きくなるのを抑制することができる。さらに、ＥＣＵ６は、限界転舵角を小さくするように制御する場合と異なり、ステアリングホイール４の回動角度に応じた要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが取得される毎に、調整された要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとから目標転舵角θｓを設定することができる。これにより、目標転舵角θｓをステアリングホイール４の回動角度に合わせて随時更新することができる。この結果、目標転舵角θｓを適切に設定し続けることによって、転舵装置１の転舵可能な範囲を十分に活用することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内の場合には、ステアリングホイール４の回動角度に応じた目標転舵角θｓを設定する。ＥＣＵ６は、設定された目標転舵角θｓに応じて電動舵きり部５を駆動制御する。これにより、電動舵きり部５にかかる負荷を低減する必要がない場合には、ステアリングホイール４の回動角度に応じた目標転舵角θｓを設定することによって、調整された要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとから目標転舵角θｓを設定する場合と比べて、転舵装置１の転舵性能を十分に発揮させることができる。この結果、転舵装置１が設けられる船舶１００の操舵性を向上させることができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入るように、要求転舵トルクＴｒを調整せずに要求転舵速度ωｒを調整する。これにより、転舵角の変化率である要求転舵速度ωｒを調整することによって、要求転舵トルクＴｒを調整する場合と比べて、目標転舵角θｓをより適切に設定することができる。これにより、電動舵きり部５を適切に駆動制御させることができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒを調整した際に要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内に入らない場合には、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの両方を調整する。これにより、出力領域内に入るように要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとをより確実に調整することができる。

本実施形態では、上記のように、記憶部７に、電動舵きり部５による転舵速度ωと転舵トルクＴとに基づいて設定される出力領域を示すマップ（性能マップ）を記憶する。これにより、ＥＣＵ６は、性能マップを参照することによって、複雑な演算を行うことなく要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒが出力領域外か否かを容易に判断することができるとともに、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を容易に調整することができる。これにより、ＥＣＵ６の負担を軽減することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに応じて性能マップを選択する。これにより、ＥＣＵ６は、電動モータ５１の出力に影響を及ぼす電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに合わせて参照する性能マップを変更することができる。この結果、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方をより正確に調整することができる。

本実施形態では、上記のように、複数のマップには、通常マップと、通常マップよりも転舵速度ωに応じた転舵トルクＴの最大値（上限値）Ｔｍａｘが小さくなるように出力領域が補正された第１～第３補正マップとが含まれている。ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限されていない場合には、通常マップを選択する。ＥＣＵ６は、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限されている場合には、第１～第３補正マップのいずれかを選択する。これにより、電動舵きり部５の電動モータ５１の出力が小さくなるように電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限されている場合に、ＥＣＵ６は、Ｔｍａｘが小さくなるように出力領域が狭く補正された第１～第３補正マップを用いる。この結果、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を電動舵きり部５の状況に適合するように正確に調整することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに基づいて、出力領域を更新する。これにより、電動舵きり部５の出力に影響を及ぼす電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに合わせて出力領域を更新することによって、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を電動舵きり部５の状況に適合するように正確に調整することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の推定モータ温度ｔが所定の温度ｔ０以上である場合に、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘを制限するとともに、制限された使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに基づいて、出力領域を更新する。これにより、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘを制限して電動舵きり部５の電動モータ５１の温度上昇を抑制する必要がある場合に、制限された使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに基づいて出力領域を更新することができる。この結果、ＥＣＵ６は、電動モータ５１の温度上昇を抑制しつつ、要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒの少なくとも一方を調整することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、所定の時間間隔で目標転舵角θｓの設定を更新する。ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域外の場合には、所定の時間間隔における目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓを抑制した状態で、調整後の要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓの設定を更新する。これにより、調整後の要求転舵速度ωｒおよび要求転舵トルクＴｒに応じて目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓを抑制することによって、目標転舵角θｓの急激な増加を抑制することができる。この結果、電動舵きり部５にかかる負荷が過度に大きくなるのを確実に抑制することができる。

本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ６は、取得した要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力領域内の場合に、目標転舵角θｓの増加度合ｄθｓがステアリング回動角θｈに比例するように目標転舵角θｓを設定する。これにより、ユーザによるステアリングホイール４の回動操作を目標転舵角θｓに適切に反映させることができる。この結果、船舶１００の操舵性をより向上させることができる。

＜変形例＞
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ＥＣＵ６は、出力領域を示すマップを用いて、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外か否かを判断する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵは、マップを用いずに、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外か否かを判断してもよい。ＥＣＵは、たとえば、数式を用いて、要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力領域外か否かを判断してもよい。

上記実施形態では、出力領域を示すマップとして、４つの性能マップ（通常マップおよび第１～第３補正マップ）を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、出力領域を示すマップとして、通常マップのみを用いてもよいし、通常マップと１個、２個または４個以上の補正マップとを用いてもよい。

上記実施形態では、性能マップ設定制御フローが行われる際に、ＥＣＵ６は、記憶部７に記憶された４つの性能マップをいずれかを選択して設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、性能マップ設定制御フローが行われる際に、性能マップをその都度作成して設定してもよい。たとえば、図２２に示す本実施形態の変形例のような性能マップ設定制御フローがＥＣＵにより行われてもよい。この変形例の性能マップ設定制御フローでは、図１５のステップＳ３１～Ｓ３５が行われて使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが取得される。ステップＳ４１において、使用可能電流Ｉ＿ｍａｘに所定の定数ｋ３が乗算されて出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値Ｔｍａｘが算出される。ステップＳ４２において、算出されたＴｍａｘに基づいて性能マップが更新される。たとえば、通常マップの出力特性線上の転舵トルクＴ＿ｍａｘの最大値Ｔｍａｘが、ステップＳ４１において算出されたＴｍａｘに更新されるように、性能マップが更新される。このように構成すれば、ＥＣＵは、要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を電動アクチュエータの状況により適合するように調整することが可能である。

上記実施形態では、船舶１００に船舶推進装置としての船外機３が１機設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、船舶に船舶推進装置が複数設けられていてもよい。この場合、複数の船舶推進装置の各々に対応する電動舵きり部が設けられる。そして、ＥＣＵは、各々の電動舵きり部において発生させるべき要求転舵速度および要求転舵トルクの少なくとも一方を調整する。

上記実施形態では、電動舵きり部５の電動モータ５１が回転駆動してねじ棒５２に対して船幅方向に移動することによって、船外機３がスイベル軸３２周りに回動する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電動モータが油圧ポンプの圧力を制御することによって、船外機がスイベル軸周りに回動されるように構成してもよい。つまり、電動舵きり部は、全て電動である必要はなく、一部に油圧を用いる構造を有していてもよい。

上記実施形態では、ＥＣＵ６は、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとが出力特性線上に位置するように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとの少なくともいずれか一方を調整する例を示したが、本発明はそれに限られない。本発明では、ＥＣＵは、要求転舵速度と要求転舵トルクとを出力特性線上ではなく、出力特性線よりも内側の出力領域内に位置するように、要求転舵速度ωｒと要求転舵トルクＴｒとの少なくともいずれか一方を調整してもよい。なお、ユーザの回動操作に可能な限り対応する観点からは、ＥＣＵは、上記実施形態のように要求転舵速度と要求転舵トルクとが出力特性線上または出力特性線近傍の出力領域内に位置するように調整するのが好ましい。

上記実施形態では、電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘが制限される際に、ＥＣＵ６は、転舵速度ωと転舵トルクＴとの出力領域を更新する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵは、出力領域の更新に加えて、使用可能電流が制限されることに起因する船舶の転舵能力の低下をユーザに通知してもよい。また、ＥＣＵは、出力領域の更新に加えて、エンジン回転数を所定の回転数以下に制限したり、ステアリングホイールの回転制限（ハンドルロック）をより広い角度範囲で行ったりしてもよい。

上記実施形態では、ＥＣＵ６は、電動舵きり部５の電動モータ５１の推定モータ温度ｔが所定の温度ｔ０以上である場合に、電動舵きり部５の電動モータ５１の使用可能電流Ｉ＿ｍａｘを制限する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、推定モータ温度を求めずに、電動モータの実際の温度が所定の温度以上である場合に、ＥＣＵは、電動舵きり部の電動モータの使用可能電流を制限してもよい。

上記実施形態では、船舶推進装置として船体の外に取り付けられる船外機を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。船舶推進装置として、船体の内に取り付けられる船内機を用いてもよいし、船体の内および外に設けられた船内外機（スターンドライブ）を用いてもよい。

上記実施形態では、説明の便宜上、ＥＣＵ６（制御部）の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

１ 転舵装置（船舶推進装置の転舵装置）
３ 船外機（船舶推進装置）
４ ステアリングホイール
５ 電動舵きり部（電動アクチュエータ）
６ ＥＣＵ（制御部）
７ 記憶部
Ｔｒ 要求転舵トルク
θｓ 目標転舵角
ωｒ 要求転舵速度

Claims (9)

1. 船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータによる転舵速度と前記転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、
   ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域外の場合には、前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入るように、前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内の場合には、前記ステアリングホイールの回動角度に応じた前記目標転舵角を設定し、設定された前記目標転舵角に応じて前記電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、
   前記制御部は、所定の時間間隔により、前記目標転舵角の設定を更新するように構成されている、船舶推進装置の転舵装置。
2. 前記制御部は、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域外の場合には、調整後の前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクに応じて、前記所定の時間間隔における前記目標転舵角の増加度合を抑制した状態で、前記目標転舵角の設定を更新するように構成されている、請求項１に記載の船舶推進装置の転舵装置。
3. 前記制御部は、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内の場合に、前記目標転舵角の増加度合が前記ステアリングホイールの回動角度の変化度合に比例するように前記目標転舵角を設定するように構成されている、請求項１または２に記載の船舶推進装置の転舵装置。
4. 船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータによる転舵速度と前記転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、
   ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域外の場合には、前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入るように、前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内の場合には、前記ステアリングホイールの回動角度に応じた前記目標転舵角を設定し、設定された前記目標転舵角に応じて前記電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入るように、前記要求転舵トルクを調整せずに前記要求転舵速度を調整するように構成されている、船舶推進装置の転舵装置。
5. 前記制御部は、前記要求転舵速度を調整した際に前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入らない場合には、前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクの両方を調整するように構成されている、請求項４に記載の船舶推進装置の転舵装置。
6. 船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータによる転舵速度と前記転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、
   ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域外の場合には、前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入るように、前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内の場合には、前記ステアリングホイールの回動角度に応じた前記目標転舵角を設定し、設定された前記目標転舵角に応じて前記電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、
   前記記憶部には、前記電動アクチュエータによる前記転舵速度と前記転舵トルクとに基づいて設定される前記出力領域を示すマップが記憶されており、
   前記記憶部には、前記出力領域が各々異なる複数の前記マップが記憶されており、
   前記制御部は、前記電動アクチュエータの使用可能電流に応じて前記マップを選択するように構成されている、船舶推進装置の転舵装置。
7. 複数の前記マップには、通常マップと、前記通常マップよりも前記転舵速度に応じた前記転舵トルクの上限値が小さくなるように前記出力領域が補正された補正マップとが含まれており、
   前記制御部は、前記電動アクチュエータの使用可能電流が制限されていない場合には、前記通常マップを選択し、前記電動アクチュエータの使用可能電流が制限されている場合には、前記補正マップを選択するように構成されている、請求項６に記載の船舶推進装置の転舵装置。
8. 船舶推進装置の推力の向きを変更可能な電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータによる転舵速度と前記転舵速度に応じた転舵トルクとに基づいて設定される出力領域を記憶する記憶部と、
   ステアリングホイールの回動角度に応じた要求転舵速度と要求転舵トルクとを取得し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域外の場合には、前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内に入るように、前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクの少なくとも一方を調整して、調整後の前記要求転舵速度および前記要求転舵トルクに応じて目標転舵角を設定し、取得した前記要求転舵速度と前記要求転舵トルクとが前記出力領域内の場合には、前記ステアリングホイールの回動角度に応じた前記目標転舵角を設定し、設定された前記目標転舵角に応じて前記電動アクチュエータを駆動制御するように構成された制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電動アクチュエータの使用可能電流に基づいて、前記出力領域を更新するように構成されている、船舶推進装置の転舵装置。
9. 前記制御部は、前記電動アクチュエータの温度が所定の温度以上である場合に、前記電動アクチュエータの使用可能電流を制限するとともに、制限された前記使用可能電流に基づいて、前記出力領域を更新するように構成されている、請求項８に記載の船舶推進装置の転舵装置。

Images