JP5295841B2 - 船舶用制御装置、船舶用推進システムおよび船舶 - Google Patents
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Description
船舶の操船席には、ステアリング装置と、船外機の出力を調整するためのリモコン装置とが配置される。ステアリング装置は、たとえば、ステアリングハンドルを備えている。このステアリングハンドルの操作が、ケーブルによって船外機に伝達され、船外機の方向を変更できるようになっている。リモコン装置は、船外機のシフト位置選択およびエンジン出力調整のためのレバーを備えている。このレバーの操作位置に応じて船外機のシフト位置およびエンジン回転速度が制御される。より具体的には、レバーの操作位置がリモコンECUに入力され、それに応じて、リモコンECUから船外機ECUに対して目標シフト位置および目標エンジン回転速度が与えられる。
船舶内にはローカルエリアネットワーク(船内LAN)が構築されている。この船内LANに、リモコンECUおよび船外機ECUが接続されていて、これらの間のデータ通信が可能とされている。
始動許可条件に関する判定は、たとえば、リモコンECUにおいて実行される。リモコンECUにおける始動許可条件の判定は、始動スイッチから始動指令が入力されることに応答して実行されることになる。この場合、リモコンECUは、リモコンレバーが中立位置にあるかどうか(目標シフト位置が中立位置かどうか)を判定する。また、リモコンECUは、船外機ECUから船外機の実際のシフト位置情報をECU間通信によって取得し、実シフト位置が中立位置であるか否かを判定する。さらに、リモコンECUは、ECU間通信によって、船外機ECUからエンジン回転速度情報を取得し、その情報に基づいて、エンジンが停止しているか否かを判定する。
また、この発明の他の目的は、前記のような船舶用制御装置を備えた船舶用推進システムを提供することである。
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、エンジンおよび推進機制御ユニットを備えた推進機を制御する船舶用制御装置であって、前記エンジンを始動するために操作される始動スイッチと、前記始動スイッチから始動指令が入力され、前記推進機制御ユニットと通信することができる主制御ユニットと、正当使用者を認証するための認証手段とを含み、前記主制御ユニットが、前記始動スイッチから始動指令を受けたとき、前記認証手段による認証が成功し、かつ所定の始動許可条件を判定するための情報が前記推進機制御ユニットとの通信によって取得されるまで前記始動指令を無効化することなく待機する待機手段と、前記情報が取得された後に前記始動許可条件が成立するか否かを判定する判定手段と、前記始動許可条件が成立することを条件に前記推進機制御ユニットにエンジン始動指令を与えるエンジン始動指令手段とを含む、船舶用制御装置である。
また、前記推進機は、エンジンの駆動力を推進力発生部材(たとえばプロペラ)に伝達する接続状態と、当該駆動力の伝達経路を遮断する遮断状態とに切り換え可能なクラッチ機構を有していてもよい。この場合において、前記始動許可条件は、前記クラッチ機構が遮断状態であることを含んでいてもよい。
このようにして、始動許可条件判定に必要な情報の取得等が長時間にわたって完了しないときは、一旦、始動指令が破棄される。したがって、始動スイッチの操作のあと、極端に長時間が経過した後に使用者認証が完了した場合、エンジンが遅れて始動することを回避できる。これにより、エンジンが遅れて始動することに起因する違和感を軽減できる。
また、各推進機は、エンジンの駆動力を推進力発生部材(たとえばプロペラ)に伝達する接続状態と、当該駆動力の伝達経路を遮断する遮断状態とに切り換え可能なクラッチ機構を有していてもよい。この場合において、前記全機始動許可条件は、全ての推進機において前記クラッチ機構が遮断状態であることを含んでいてもよい。
この構成によれば、全機始動許可条件判定のための情報取得、および全推進機についての使用者認証完了までの待機時間に制限が設けられる。所定時間だけ待機しても、全機始動許可条件判定に必要な情報の取得が完了しないか、または全推進機についての使用者認証処理が完了しない場合には、全機始動スイッチの操作によって発行された全機始動指令が破棄される。
請求項7記載の発明は、前記推進機が、エンジン始動を開始したのち、前記推進機制御ユニットの動作によらずに所定時間だけエンジン始動動作を継続するエンジン始動保持回路をさらに含み、前記推進機制御ユニットが、初期化直後に前記エンジン始動保持回路によるエンジン始動動作継続中である場合に、前記主制御ユニットからのエンジン始動指令によらずにエンジン始動処理を実行するコンピュータを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の船舶用制御装置である。
請求項8記載の発明は、エンジンおよび推進機制御ユニットを備えた推進機と、この推進機を制御する請求項1〜7のいずれか一項に記載の船舶用制御装置とを含む、船舶用推進システムである。この構成により、始動スイッチの操作時点で始動許可条件判定に必要な情報が未取得であっても、始動許可条件を確実に判定することができる。これにより、推進機の始動処理を適切に行うことができる。
図1は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための斜視図である。船舶1は、船体2と、推進機としての船外機3とを備えている。船外機3は、複数個(この実施形態では3機)備えられている。これらの船外機3は、船体2の船尾に並べて取り付けられている。3機の船外機を区別するときには、右舷に配置されたものを「右舷船外機3S」、中央に配置されたものを「中央船外機3C」、左舷に配置されたものを「左舷船外機3P」ということにする。これらの船外機3は、それぞれエンジン(内燃機関)を備えており、このエンジンの駆動力によって回転されるプロペラ(スクリュー)によって推進力を発生する。
ハンドル装置6は、操船者によって回転操作されるステアリングハンドル6aを備えている。このステアリングハンドル6aの操作が、ケーブル(図示せず)によって、船尾に設けられた舵取り機構(図示せず)に機械的に伝達されるようになっている。この舵取り機構は、3機の船外機3を連動させて、それらの方向を変化させる。これにより、推進力の方向が変化し、それに応じて船舶1の進行方向を変更できる。むろん、ステアリングハンドル6aの操舵角を検出するセンサと、このセンサによって検出される操舵角に応じて駆動されるアクチュエータとを備えたパワーステアリング装置が採用されてもよい。この場合、ステアリングハンドル6aと舵取り機構との間には機械的な結合はなく、ハンドル操作に応じた制御信号によってアクチュエータが駆動され、その駆動力によって船外機3が転舵されることになる。
シフト機構43は、ドライブシャフト41の下端に固定されたベベルギヤからなる駆動ギヤ43aと、プロペラシャフト42上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる前進ギヤ43bと、同じくプロペラシャフト42上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる後退ギヤ43cと、前進ギヤ43bおよび後退ギヤ43cの間に配置されたドッグクラッチ43dとを有している。
一方、ドッグクラッチ43dは、プロペラシャフト42にスプライン結合されている。すなわち、ドッグクラッチ43dは、プロペラシャフト42に対してその軸方向に摺動自在であるけれども、プロペラシャフト42に対する相対回動はできず、このプロペラシャフト42とともに回転する。
また、クランプブラケット32とスイベルブラケット34との間には、たとえば液圧シリンダを含み、船外機ECU20によって制御されるトリムアクチュエータ(チルトトリムアクチュエータ)54が設けられている。このトリムアクチュエータ54は、チルト軸33まわりにスイベルブラケット34を回動させることにより、推進ユニット30をチルト軸33まわりに回動させる。
右舷リモコン装置7S、中央リモコン装置7Cおよび左舷リモコン装置7Pにそれぞれ対応する右舷リモコンECU(電子制御ユニット)60S、中央リモコンECU60C、および左舷リモコンECU60P(以下総称するときには「リモコンECU60」という。)が備えられている。これらのリモコンECU60S,60C,60Pは、それぞれ、通信線71S,71C,71Pを介して、対応する船外機ECU20S,20C,20P(図3の船外機ECU20に相当)との間で、指令信号および必要な情報を授受することができるようになっている。また、リモコンECU60S,60C,60Pは、通信線72を介して、それらの間で相互に情報を授受することができるようになっている。これらの通信線71S,71C,71P,72は、船舶1内に構築されたLAN(ローカルエリアネットワーク)の形態を有していてもよい。
一方、操作パネル8に備えられたキースイッチ4Sは、一方の端子がバッテリ15に接続されており、他方の端子は、右舷リモコンECU60Sおよび右舷船外機ECU20Sに接続されている。また、キースイッチ4Cは、一方の端子がバッテリ15に接続されており、他方の端子は、中央リモコンECU60Cおよび中央船外機ECU20Cに接続されている。さらに、キースイッチ4Pは、一方の端子がバッテリ15に接続されており、他方の端子は、左舷リモコンECU60Pおよび左舷船外機ECU20Pに接続されている。
電源回路24は、バッテリ15からの電力供給を受けて、コンピュータ25に動作電圧(たとえば5V)を供給する。スタータリレー駆動回路27は、スイッチングトランジスタ27aを含む。船外機ECU20は、スイッチングトランジスタ27aを導通させることにより、操作コイル18bを励磁させる(始動制御)。これにより、スタータリレー18が導通し、スタータモータ45が駆動される。
タイマ92の入力端子には、コンピュータ25のリセット端子(RST)が接続されている。このタイマ92の出力端子は、フリップフロップ91のリセット端子(R)に接続されている。タイマ92は、コンピュータ25のリセット端子(RST)の電位がローレベルからハイレベルに立ち上がると、これに同期して計時動作を開始し、予め定める一定時間の計時の後に、ハイレベルの信号を出力する。タイマ92の出力がハイレベルとなると、リレー93の操作コイル93cが励磁されるようになっている。
コンピュータ25が通常の制御動作を行っているとき、コンピュータ25のリセット端子(RST)の電位はローレベルである。このとき、フリップフロップ91のセット端子(S)への入力はローレベルであり、したがって、その出力端子(Q)の出力は、ローレベルである。この状態では、コンピュータ25が、エンジン始動信号(ハイレベル)をORゲート28に入力した場合に、スイッチングトランジスタ27aが導通し、スタータモータ45が駆動されることになる。これによりクランキング動作が行われる。
図6は、各リモコンECU60に備えられたコンピュータによって所定の制御周期毎に繰り返し実行される処理を説明するためのフローチャートであり、対応する船外機3のエンジン39の始動に関する制御内容が示されている。リモコンECU60は、キースイッチ4(メインスイッチ)が導通されると(ステップS1)、始動/停止スイッチ81からの入力の有無を判定する(ステップS2)。始動/停止スイッチ81の操作が検出されると(ステップS2:YES)、リモコンECU60は、内部のタイマを起動し(ステップS3)、始動/停止スイッチ81の操作からの経過時間を計測する。そして、リモコンECU60は、その経過時間が一定時間(たとえば0.3秒)に達したかどうかを判断する(ステップS4)。経過時間が当該一定時間に達する以前であれば、リモコンECU60は、認証処理が完了しているかどうかを判断する(ステップS5)。
始動/停止スイッチ81の操作が検出されない場合(ステップS2:NO)、リモコンECU60は、待機状態かどうかを判断する(ステップS10)。待機状態とは、前記タイマの計時(ステップS3)が行われている状態である。待機状態のときは(ステップS10:YES)、ステップS4からの処理が実行される。待機状態でなければ(ステップS10:NO)、当該制御周期の処理を終える。
このような動作が行われることにより、始動/停止スイッチ81が操作されると、前記一定時間を限度に、認証処理の完了、および始動許可条件判定に必要な情報の取得が待機される。したがって、認証処理の開始やキースイッチ4のオン操作から時間をおかずに始動/停止スイッチ81が操作されて始動指令が与えられた場合でも、この始動指令が直ちに無効となるのではなく、一定時間だけ有効な状態で待機される。そして、認証処理の完了や始動許可条件判定用の情報取得を待って、エンジン39の始動に必要な処理が実行される。こうして、使用者の意図を反映した始動処理を行うことができる。また、待機時間に制限を加えているので、極端に長い待機時間の後にエンジン39の始動処理が開始されるといったことがないので、使用者に違和感を与えるおそれもない。
船外機ECU20は、スタータリレー18がオン状態かどうかを判断する(ステップS21)。より具体的には、図5に示されているように、スイッチングトランジスタ27aのベースに入力される制御信号がライン95を介してコンピュータ25により監視されるようになっている。この制御信号がハイレベルなら、スタータリレー18がオン状態であると判断される。
この後は、通常の制御が実行されることになる。通常の制御とは、リモコンECU60からエンジン始動指令が与えられるとスタータリレー18を導通させ、リモコンECU60からエンジン停止指令が与えられると、点火制御および燃料噴射制御を中止して、エンジン39の運転を停止させる制御である。
図10は、この発明の第2の実施形態に係る船舶の電気的構成を説明するためのブロック図である。この図10において、前述の図4に示された各部の対応部分には図4中と同一参照符号を付して示す。
各リモコンECU60は、通信線72を介するECU間通信によって、全機始動/停止スイッチ80と、個別の始動/停止スイッチ81とのいずれが操作されたのかを区別する。すなわち、リモコンECU60は、入力ポート21に対するスイッチ入力を受けたときに、他のリモコンECU60とのECU間通信により、当該他のリモコンECU60の入力ポート21へのスイッチ入力が同時に発生したかどうかを判断する。他のリモコンECU60の入力ポート21へのスイッチ入力が同時に発生していれば、全機始動/停止スイッチ80による入力と判断できる。さもなければ、個別の始動/停止スイッチ81による入力と判断できる。
リモコンECU60は、入力ポート21を監視し、スイッチ入力があるかどうかを調べる(ステップS31)。スイッチ入力がなければ、今制御周期における当該処理は終了となる。
リモコンECU60は、対応するキースイッチ4(メインスイッチ)が導通されていることを確認し(ステップS1)、全機始動/停止スイッチ80からの入力の有無を判定する(ステップS42)。この判定は、図11の処理結果から得られる。全機始動/停止スイッチ80の操作が検出されると(ステップS42:YES)、リモコンECU60は、内部のタイマを起動し(ステップS3)、全機始動/停止スイッチ80の操作からの経過時間を計測する。そして、リモコンECU60は、その経過時間が一定時間(たとえば0.3秒)に達したかどうかを判断する(ステップS4)。
認証完了に至っていれば(ステップS45:YES)、リモコンECU60は、所定の全機始動許可条件判定のために必要な情報が全て取得されているかどうかを判断する(ステップS46)。全機始動許可条件とは、たとえば、自機および他機のリモコンレバー7aの操作位置がいずれも中立位置にあり(目標シフト位置が中立位置)、自機および他機のシフト機構43のシフト位置(実シフト位置)がいずれも中立位置であり、かつ、自機および他機のエンジン39(全ての船外機3のエンジン39)がいずれも停止状態であることである。リモコンECU60は、これらの情報を通信線71および72を介するECU間通信を経て取得する。したがって、これらの情報の取得には、或る程度の時間が必要であり、対応するキースイッチ4の操作によって電源が投入された直後の時点では、未取得の場合もあり得る。
全機始動/停止スイッチ80の操作が検出されない場合(ステップS42:NO)、リモコンECU60は、待機状態かどうかを判断する(ステップS10)。待機状態とは、前記タイマの計時(ステップS3)が行われている状態である。待機状態のときは(ステップS10:YES)、ステップS4からの処理が実行される。待機状態でなければ(ステップS10:NO)、当該制御周期の処理を終える。
このような動作が各リモコンECU60において行われることにより、全機始動/停止スイッチ80が操作されると、前記一定時間を限度に、全船外機3に関する認証処理の完了、全機始動許可条件判定に必要な情報の取得、および全機始動許可条件の成立が待機される。したがって、認証処理の開始やキースイッチ4のオン操作から時間をおかずに全機始動/停止スイッチ80が操作されて全機始動指令が与えられた場合でも、この全機始動指令が直ちに無効となるのではなく、一定時間だけ有効な状態で待機される。そして、全船外機3の認証処理の完了および全機始動許可条件の成立を待って、全船外機3のエンジン39の始動に必要な処理が実行される。こうして、全船外機3のエンジン39が一括始動される。
なお、複数の船外機3のエンジン39を一括始動するときには、それらを一斉に(同時に)始動してもよいが、バッテリ15に対する負荷を時間的に分散するためには、時間間隔を開けてエンジン始動を順次行うことが好ましい。すなわち、複数の船外機3に対して、予め始動順序を定めておき、この始動順序に従って各船外機3のエンジン39を順次始動することが好ましい。
また、前述の実施形態では、推進機として船外機(アウトボードモータ)を例にとったけれども、他の形態の推進機を備えた船舶用推進システムにもこの発明の適用が可能である。推進機の他の例としては、船内外機(スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ)、船内機(インボードモータ)、ウォータージェットドライブを挙げることができる。
以下に、特許請求の範囲に記載された構成要素と前述の実施形態における構成要素との対応関係を示す。
推進機:船外機3
推進機制御ユニット:船外機ECU20
始動スイッチ:始動/停止スイッチ81
主制御ユニット:リモコンECU60
待機手段:ステップS3〜S6,S45,S46(図6、図12)
判定手段:ステップS7,S57(図6、図12)
エンジン始動指令手段:ステップS8,S48(図6、図12)
認証手段:イモビライザ10、リモコンECU60、船外機ECU20
エンジン始動保持回路:エンジン始動保持回路26
コンピュータ:コンピュータ25
2 船体
3(3S,3C,3P) 船外機
4(4S,4C,4P) キースイッチ
5 操船席
6 ハンドル装置
6a ステアリングハンドル
7(7S,7C,7P) リモコン装置
7a リモコンレバー
8 操作パネル
80 全機始動/停止スイッチ
81(81S,81C,81P) 個別の始動/停止スイッチ
83(83S,83C,83P) 電源ランプ
10 イモビライザ
11 キーユニット
15 バッテリ
16(16S,16C,16P) レバー位置センサ
18 スタータリレー
20(20S,20C,20P) 船外機ECU
21(21S,21C,21P) 入力ポート
22(22S,22C,22P) 入力ポート
24 電源回路
25 コンピュータ
26 エンジン始動保持回路
27 スタータリレー駆動回路
27a スイッチングトランジスタ
28 ORゲート
39 エンジン
40 プロペラ
43 シフト機構
45 スタータモータ
46 スロットルバルブ
48 エンジン回転速度検出部
49 シフト位置センサ
50 エンジンユニット
51 スロットルアクチュエータ
52 シフトアクチュエータ
55 インジェクタ
56 点火コイル
71(71S,71C,71P) 通信線
72 通信線
91 フリップフロップ
92 タイマ
93 リレー
94 反転器
100 スタートアップ状態
101 通常状態
102 始動待ち状態
103 始動判定状態
104 始動制御状態
110 スタートアップ状態
111 初期状態
112 スタータ駆動状態
113 通常状態
Claims (9)
- エンジンおよび推進機制御ユニットを備えた推進機を制御する船舶用制御装置であって、
前記エンジンを始動するために操作される始動スイッチと、
前記始動スイッチから始動指令が入力され、前記推進機制御ユニットと通信することができる主制御ユニットと、
正当使用者を認証するための認証手段とを含み、
前記主制御ユニットが、前記始動スイッチから始動指令を受けたとき、前記認証手段による認証が成功し、かつ所定の始動許可条件を判定するための情報が前記推進機制御ユニットとの通信によって取得されるまで前記始動指令を無効化することなく待機する待機手段と、前記情報が取得された後に前記始動許可条件が成立するか否かを判定する判定手段と、前記始動許可条件が成立することを条件に前記推進機制御ユニットにエンジン始動指令を与えるエンジン始動指令手段とを含む、船舶用制御装置。 - 前記待機手段が、前記始動スイッチの操作から所定時間を限度に前記待機を行う、請求項1記載の船舶用制御装置。
- 前記船舶用制御装置は、複数の推進機を制御するものであり、
前記認証手段が、全ての推進機に関して、正当使用者を認証するための認証処理を実行するものであり、
前記始動スイッチが、全ての推進機のエンジンを一括して始動させるための全機始動スイッチを含み、
前記判定手段が、前記始動許可条件として、全ての推進機のエンジンを一括して始動するために充足すべき全機始動許可条件が成立するか否かを判定し、
前記待機手段が、前記全機始動スイッチから全機始動指令を受けたとき、全ての推進機に関して前記認証手段による認証が成功し、かつ、前記全機始動許可条件を判定するための情報が各推進機の推進機制御ユニットとの通信によって取得されるまで前記全機始動指令を無効化することなく待機する、請求項1記載の船舶用制御装置。 - 前記待機手段が、前記全機始動スイッチの操作から所定時間を限度に前記待機を行う、請求項3記載の船舶用制御装置。
- 前記所定時間が経過するまでに、全ての推進機に関する前記認証が成功に至らないか、前記全機始動許可条件を判定するための情報が取得されないか、または前記全機始動許可条件が成立しない場合に、前記判定手段が、前記認証が成功した推進機に関して、前記始動許可条件として、当該推進機のエンジンを個別に始動するための所定の個別始動許可条件が成立するか否かを判定する、請求項4記載の船舶用制御装置。
- 複数の前記推進機のエンジンを一括して始動させるときに、前記エンジン始動指令手段が、前記複数の推進機の前記推進機制御ユニットに、時間間隔を開けて順次エンジン始動指令を与える、請求項3〜5のいずれか一項に記載の船舶用制御装置。
- 前記推進機が、エンジン始動を開始したのち、前記推進機制御ユニットの動作によらずに所定時間だけエンジン始動動作を継続するエンジン始動保持回路をさらに含み、
前記推進機制御ユニットが、初期化直後に前記エンジン始動保持回路によるエンジン始動動作継続中である場合に、前記主制御ユニットからのエンジン始動指令によらずにエンジン始動処理を実行するコンピュータを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の船舶用制御装置。 - エンジンおよび推進機制御ユニットを備えた推進機と、
この推進機を制御する請求項1〜7のいずれか一項に記載の船舶用制御装置とを含む、船舶用推進システム。 - 船体と、
この船体に装着され、エンジンおよび推進機制御ユニットを備えた推進機と、
この推進機を制御する請求項1〜7のいずれか一項に記載の船舶用制御装置とを含む、船舶。
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