(57)【要約】【課題】転舵制御装置の過負荷を回避し車両の安定走行を実現する。【解決手段】走行駆動手段３１０と、走行駆動手段３１０を制御する走行制御装置３２０と、転舵輪を転舵するための駆動力を発生させる転舵輪駆動装置２３０とを有する車両に備えられ、転舵輪駆動装置２３０を制御する転舵制御装置１００であって、転舵輪駆動装置２３０、および転舵制御装置１００自身の少なくとも一方の負荷量を検出する負荷検出部１１０と、負荷量に基づき車両３００の走行速度を規制する規制情報を生成する規制情報生成部１２０と、生成された規制情報を走行制御装置３２０に出力する出力部１３０とを備える転舵制御装置１００。【選択図】図３
2020015431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行のための駆動力を発生させる走行駆動手段と、前記走行駆動手段を制御する走行制御装置と、転舵輪を転舵するための駆動力を発生させる転舵輪駆動装置とを有する車両に備えられ、前記転舵輪駆動装置を制御する転舵制御装置であって、
前記転舵輪駆動装置、および前記転舵制御装置自身の少なくとも一方の負荷量を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部で検出された負荷量に基づき前記車両の走行速度を規制する規制情報を生成する規制情報生成部と、
生成された前記規制情報を前記走行制御装置に出力する出力部と
を備える転舵制御装置。
【請求項２】
前記車両の走行速度を取得する速度取得部を備え、
前記規制情報生成部は、前記負荷量に取得した走行速度を合わせて前記規制情報を生成する
請求項１に記載の転舵制御装置。
【請求項３】
前記負荷検出部で検出された負荷量を時間情報と共に記憶手段に蓄積させる蓄積部を備え、
前記規制情報生成部は、複数の前記負荷量に基づき将来発生するであろう負荷量を予測し、予測された負荷量に基づき規制情報を生成する
請求項１または２に記載の転舵制御装置。
【請求項４】
前記負荷検出部は、前記転舵輪駆動装置の温度、前記転舵制御装置自身の温度、および前記転舵制御装置が備える半導体素子の温度の少なくとも１つに基づき負荷量を検出する
請求項１から３のいずれか一項に記載の転舵制御装置。
【請求項５】
前記負荷検出部は、前記転舵輪駆動装置に出力する単位時間あたりのエネルギー、およびバッテリから入力される電圧の少なくとも１つに基づき負荷量を検出する
請求項１から４のいずれか一項に記載の転舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転舵輪を転舵するための駆動力、または運転者の操舵力をアシストする駆動力を発生させる転舵輪駆動装置を制御する転舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動的に直進走行可能な農業機械において、路面の状況などにより農業機械の走行が所定の直進からずれた場合、走行を停止させたり、走行速度を低下させる制御を行う農業機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今では、手動運転モードでは運転者の操舵力をアシストする駆動力を発生させ、自動運転モードでは、自動的に転舵するための駆動力を発生させる農業機械などの車両が提案されている。このような農業機械の場合、農業機械を転舵させるための駆動力を制御する転舵制御装置を備える場合がある。
【０００５】
ところが、重い圃場の中で進行方向を変更する場合などにおいて、転舵輪を転舵させる為の強い駆動力を発生させた場合、転舵制御装置が過負荷となって所定値以上に発熱することを防止するため転舵制御装置が駆動力を強制的に停止させる制御をする場合がある。また、農業機械の全体に電力を供給するバッテリの蓄電量を転舵制御装置が消費しすぎるため、必要な駆動力を発揮するための電力を転舵制御装置が供給できなくなる場合がある。これらのような場合、農業機械の走行を制御する制御装置は安全のため農業機械の走行自体を停止させてしまう場合もある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、農業機械などの車両に搭載される転舵制御装置が高負荷となって転舵の制御ができなくなることを回避し、転舵の制御を実行し続けることができる転舵制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の１つである転舵制御装置は、走行のための駆動力を発生させる走行駆動手段と、前記走行駆動手段を制御する走行制御装置と、転舵輪を転舵するための駆動力を発生させる転舵輪駆動装置とを有する車両に備えられ、前記転舵輪駆動装置を制御する転舵制御装置であって、前記転舵輪駆動装置、および前記転舵制御装置自身の少なくとも一方の負荷量を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部で検出された負荷量に基づき前記車両の走行速度を規制する規制情報を生成する規制情報生成部と、生成された前記規制情報を前記走行制御装置に出力する出力部とを備える。
【０００８】
これによれば、転舵制御装置などの負荷量に基づき車両の走行を規制することによって転舵制御装置の負荷を低減し、転舵制御装置の過負荷の発生を回避することが可能となる。従って転舵のための駆動力を出力し続けることができ、手動運転モードにおいては、突然アシスト力がなくなることや、自動運転モードにおいては自動転舵ができないため車両が停止することを回避できる。
【０００９】
また、前記車両の走行速度を取得する速度取得部を備え、前記規制情報生成部は、前記負荷量に取得した走行速度を合わせて前記規制情報を算出してもよい。
【００１０】
これによれば、転舵制御装置が車両の走行状態を把握することができるため、走行状態に応じた規制情報を生成することが可能となる。
【００１１】
また、前記負荷検出部で検出された負荷量を時間情報と共に記憶手段に蓄積させる蓄積部を備え、前記規制情報生成部は、複数の前記負荷量に基づき将来発生するであろう負荷量を予測し、予測された負荷量に基づき規制情報を算出してもよい。
【００１２】
これによれば、将来的に発生するであろう負荷量を事前に予測して規制情報に反映させることができ、高い確率で転舵制御装置の過負荷を回避することができる。
【００１３】
なお、前記転舵制御装置が含む各処理を演算素子に実行させるためのプログラムを実施することも本発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本発明の実施に該当する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、転舵制御装置が車両の走行を規制する規制情報を出力することで、転舵制御装置が過負荷になることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】転舵制御装置を備えたパワーステアリング装置を示す図である。
【図２】転舵制御装置の機能部の一部を示すブロック図である。
【図３】転舵制御装置の機能部の他の一部を示すブロック図である。
【図４】転舵制御装置の処理動作の第一例を示すフローチャートである。
【図５】転舵制御装置の処理動作の第二例を示すフローチャートである。
【図６】転舵制御装置の処理動作の第三例を示すフローチャートである。
【図７】転舵制御装置の処理動作の第四例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明に係る転舵制御装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１７】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１８】
図１は、転舵制御装置を備えたパワーステアリング装置を示す図である。同図に示すように、パワーステアリング装置２００（ＥＰＳ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ）は、農業機械や建設機械などの車両３００を転舵させるための装置である。パワーステアリング装置２００は、手動運転モードにおいては、運転者の操舵力をアシストする駆動力を発生させ、自動運転モードにおいては、操舵部材２０１と転舵輪２０２との機械的接続を切替器２０３などにより切断し、転舵輪２０２を自動的に転舵する駆動力を発生させる装置である。パワーステアリング装置２００は、機構部材として、ステアリングホイールなどの操舵部材２０１を回転させることにより発生するトルクを伝達する複数の軸体２１０と、軸体２１０の回転に連動して転舵輪２０２を転舵する転舵機構２２０と、転舵機構２２０を動作させて転舵輪２０２を転舵するための駆動力を発生させる転舵輪駆動装置２３０とを備えている。また、車両３００は、走行のための駆動力を発生させるレシプロエンジン、電動モータなどの走行駆動手段３１０と、走行駆動手段３１０を制御してマニュアル走行や自動走行を実行する走行制御装置３２０と、転舵輪駆動装置２３０を制御して手動運転モードにおいては、操舵力をアシストする駆動力を制御し、自動運転モードにおいては、自動転舵を実行する転舵制御装置１００とを備えている。
【００１９】
軸体２１０の一つは、中間位置にトーションバー２１１が介在配置されている。トーションバー２１１の近傍には、トルクセンサ３４０が配置されている。トルクセンサ３４０は、トーションバー２１１の両端の相対回転変位量に基づいて、操舵部材２０１に与えられた操舵トルクを検出する。
【００２０】
転舵輪駆動装置２３０は、手動運転モードにおいては補助トルク、自動運転モードにおいては転舵トルクを転舵機構２２０に付与する機構である。本実施の形態の場合、転舵輪駆動装置２３０は、駆動力を発生させる電動モータと、電動モータの出力トルクを転舵機構２２０に付与するための減速機構とを備えている。なお、車両３００は、操舵部材２０１と転舵輪２０２とを機械的に連結せず、操舵部材２０１の回転角などをセンサ等で読み取り、センサ等の信号に基づいて転舵輪２０２を転舵するいわゆるＳＢＷ（Ｓｔｅｅｒ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の場合、転舵輪駆動装置２３０は、複数の転舵輪２０２にそれぞれ接続される場合がある。
【００２１】
図２は、転舵制御装置の機能部の一部を示すブロック図である。同図に示すように転舵制御装置１００は、本実施の形態の場合、ＥＰＳ用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、転舵輪駆動装置２３０が備えるモータを制御して状況に応じた駆動力を発生させる制御を行う装置であり、インバータを備えたモータ駆動回路１０９を備えている。また、転舵制御装置１００は、プログラムに基づく演算により実現される処理部として、トルクセンサ３４０からトルクを示すトルク情報を取得するトルク取得部１０１、取得したトルク情報からアシストのための駆動力を示す補助情報を出力する補助情報出力部１０２、モータ駆動回路１０９を制御するモータ制御部１０３を備えている。また、転舵制御装置１００は、自動運転モードにおいては、自動的に転舵輪２０２を転舵するための駆動力を示す駆動情報を出力する自動運転部１０７を備えている。
【００２２】
トルク取得部１０１は、操舵部材２０１に付与された操舵トルクを示すトルク情報をトーションバー２１１の近傍に配置されるトルクセンサ３４０から取得する処理部である。本実施の形態の場合、トルク取得部１０１は、トルクセンサ３４０からの信号を換算処理してトルク情報を生成している。
【００２３】
補助情報出力部１０２は、トルク取得部１０１が取得した操舵トルクに対応付けられる補助トルクを示す補助情報を出力する処理部である。なお、補助情報出力部１０２は、走行制御装置３２０などから取得する走行速度に応じて、出力する補助情報を調整してもかまわない。
【００２４】
モータ制御部１０３は、手動運転モードにおいては、操舵力をアシストするための駆動力を出力する転舵輪駆動装置が備えるモータを補助情報出力部１０２が出力した補助情報に基づき制御する処理部である。本実施の形態の場合、モータ制御部１０３は、インバータ回路を備えたモータ駆動回路１０９に補助情報に対応した信号を出力することによりモータ２３１を制御する。また、自動運転モードにおいては、自動運転部１０７から出力された駆動情報に基づきモータ駆動回路１０９を制御する。
【００２５】
図３は、転舵制御装置の機能部の他の一部を示すブロック図である。同図に示すように、転舵制御装置１００は、プログラムに基づく演算により実現される処理部として、負荷検出部１１０と、規制情報生成部１２０と、出力部１３０とを備えている。また本実施の形態の場合、転舵制御装置１００は、速度取得部１４０と、蓄積部１５０とをさらに備えている。
【００２６】
負荷検出部１１０は、前記転舵輪駆動装置、および前記転舵制御装置自身の少なくとも一方の負荷量を検出する処理部である。負荷量の検出方法は特に限定されるものではないが、例えば、転舵輪駆動装置２３０の温度、転舵制御装置１００の温度、および転舵制御装置１００が備えるモータ駆動回路１０９を構成する半導体素子の温度などに基づき負荷量を検出することができる。また、モータ駆動回路１０９が転舵輪駆動装置２３０に出力する単位時間あたりのエネルギー、車両３００が備えるバッテリ（不図示）から転舵制御装置１００に入力される電圧等に基づいて負荷量を検出することができる。
【００２７】
具体的に例えば、負荷検出部１１０は、転舵輪駆動装置２３０が備えるモータに取り付けられた温度センサからの信号を負荷量として検出してもよい。また、転舵制御装置１００が収容される容器内に取り付けられた温度センサからの信号を負荷量として検出してもよい。また、モータ駆動回路１０９を構成する複数のスイッチング素子にそれぞれ備えられる温度センサからの信号を負荷量として検出してもよい。この場合、複数のセンサからの信号の内、最も高い温度を示す信号を用いて負荷量としても構わない。
【００２８】
速度取得部１４０は、車両３００の走行速度を取得する処理部である。本実施の形態の場合、速度取得部１４０は、走行制御装置３２０から出力される走行速度情報を取得する。走行速度情報の取得方法は特に限定されるものではなく、例えば車軸に取り付けられた速度パルス発生器からのパルス信号と転舵輪２０２の径に基づき演算により生成してもよい。また、車両３００が移動する際の加速度を示す情報を出力する加速度センサからの信号に基づき算出してもよい。また、位置情報を出力するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの信号に基づき、位置の変化と時間とを用いて走行速度情報を得ても構わない。また、走行制御装置３２０を経由することなく、速度取得部１４０が走行速度情報に関連する情報を直接取得し、走行速度情報を生成しても構わない。
【００２９】
蓄積部１５０は、負荷検出部１１０で検出された負荷量を時間情報と共に記憶手段１６０に蓄積させる処理部である。具体的に例えば、蓄積部１５０は、転舵輪駆動装置２３０が備えるモータの温度や、転舵制御装置１００の温度、半導体素子の温度などの経時的変化を記憶手段１６０に記憶させる。
【００３０】
規制情報生成部１２０は、負荷検出部１１０で検出された負荷量に基づき車両３００の走行速度を規制する規制情報を生成する処理部である。具体的な処理動作は後述する。
【００３１】
出力部１３０は、規制情報生成部１２０において生成された規制情報を走行制御装置３２０に出力する処理部である。出力部１３０は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを用いて走行制御装置３２０に規制情報を送信する。
【００３２】
次に、転舵制御装置１００の処理動作について説明する。図４は、転舵制御装置の処理動作の第一例を示すフローチャートである。同図に示すように、負荷検出部１１０が温度センサ、モータ駆動回路１０９の単位時間あたりの出力エネルギーを示す出力電流、転舵制御装置がバッテリから受電している電圧などから負荷量を検出する（Ｓ１０１）。次に規制情報生成部１２０は、負荷検出部１１０が検出した負荷量が第一閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ１０２）、第一閾値を超えた場合（Ｓ１０２Ｙｅｓ）、規制情報を生成する（Ｓ１０３）。生成する規制情報は、特に限定されるものではないが、例えば、「所定の割合で走行速度を減じる」という情報でもよく、「所定の走行速度以下にする」という情報などでも構わない。次に生成された規制情報は出力部１３０により走行制御装置３２０などに出力される（Ｓ１０４）。
【００３３】
第一例の場合、規制情報生成部１２０は、規制情報を生成した後に負荷量の検出を続け（Ｓ１０５）、負荷量が第二閾値を下回った場合（Ｓ１０６Ｙｅｓ）、規制解除情報を生成（Ｓ１０７）してもよい。生成された規制情報は出力部１３０により出力される（Ｓ１０８）。上記の処理が車両３００の運転終了まで繰り返される（Ｓ１０９）。
【００３４】
次に、転舵制御装置１００の他の処理動作について説明する。図５は、転舵制御装置の処理動作の第二例を示すフローチャートである。同図に示すように、負荷検出部１１０が例えばバッテリから供給される電力の電圧を負荷量として検出すると（Ｓ２０１）、蓄積部１５０が、時間情報と共に負荷量を記憶手段１６０にロギングする（Ｓ２０２）。次に、規制情報生成部１２０は、記憶手段１６０から負荷量の経時的変化を示すログを取得し（Ｓ２０３）、負荷量の変化の傾向に基づいて所定期間経過後の負荷量を計算により予測する（Ｓ２０４）。予測した負荷量が第三閾値を超えた場合（Ｓ２０５Ｙｅｓ）、規制情報を生成する（Ｓ２０６）。生成された規制情報は出力部１３０により走行制御装置３２０などに出力される（Ｓ２０７）。また規制情報生成部１２０は、予測に基づき規制情報を生成した後にさらにログを取得し（Ｓ２０８）、負荷量の変化の傾向に基づいて予測される負荷量を算出し（Ｓ２０９）、算出された負荷量が第四閾値を下回った場合（Ｓ２１０Ｙｅｓ）、規制解除情報を生成し（Ｓ２１１）、規制解除情報を出力してもよい（Ｓ２１２）。上記の処理が車両３００の運転終了まで繰り返される（Ｓ２１３）。
【００３５】
次に、転舵制御装置１００の他の処理動作について説明する。図６は、転舵制御装置の処理動作の第三例を示すフローチャートである。同図に示すように、負荷検出部１１０が負荷量を検出する（Ｓ３０１）。次に規制情報生成部１２０は、負荷検出部１１０が検出した負荷量が第五閾値を超えた場合、「第一走行速度以下にする」という規制情報を生成し（Ｓ３０３）、規制情報を出力する（Ｓ３０４）。その後所定期間経過後に（Ｓ３０５Ｙｅｓ）に負荷検出部１１０が負荷量を検出し（Ｓ３０６）、負荷量が第五閾値以下の第六閾値を以上であると規制情報生成部１２０が判断した場合（Ｓ３０７Ｙｅｓ）、規制情報生成部１２０は、第一走行速度よりも遅い「第二走行速度以下にする」という規制情報を生成し（Ｓ３０８）、出力部１３０が規制情報を出力する（３０９）。上記の処理が車両３００の運転終了まで繰り返される（Ｓ３１０）。なお、第三例においても所定の条件で規制解除情報を生成し、出力しても構わない。
【００３６】
次に、転舵制御装置１００の他の処理動作について説明する。図７は、転舵制御装置の処理動作の第四例を示すフローチャートである。同図に示すように、負荷検出部１１０が負荷量を検出する（Ｓ４０１）。次に規制情報生成部１２０は、負荷検出部１１０が検出した負荷量が第七閾値を超えたか否かを判断し（Ｓ４０２）、第七閾値を超えた場合（Ｓ４０２Ｙｅｓ）、速度取得部１４０が取得した車両３００の走行速度を取得する（Ｓ４０３）。規制情報生成部１２０は、取得した走行速度に基づき当該走行速度よりも遅い希望走行速度を規制情報として算出する（Ｓ４０４）。算出された規制情報は、出力部１３０により走行制御装置３２０などに出力される（Ｓ４０５）。
【００３７】
第四例の場合も、規制情報生成部１２０は、規制情報を生成した後に負荷量の検出を続け（Ｓ４０６）、負荷量が第八閾値を下回った場合（Ｓ４０７Ｙｅｓ）、現状の走行速度を取得する（Ｓ４０８）。規制情報生成部１２０は、取得した走行速度に基づき当該走行速度よりも速い、許容走行速度を規制解除情報として算出する（Ｓ４０９）。算出された規制解除情報は、出力部１３０により走行制御装置３２０などに出力される（Ｓ４１０）。上記の処理が車両３００の運転終了まで繰り返される（Ｓ４１１）。
【００３８】
以上の実施の形態によれば、転舵制御装置１００が高負荷、特にモータ駆動回路１０９が高負荷の状態において、転舵制御装置１００が車両３００の走行速度を抑制することで、転舵制御装置１００の負荷が低下する。従って、転舵制御装置１００が過負荷になって停止することを回避でき、転舵輪２０２に駆動力を供給し操舵トルクのアシスト、自動操舵などを維持し続けることが可能となる。
【００３９】
また、車両３００の走行速度を低下させることにより、転舵輪２０２を転舵する応答性を抑制することができ、転舵制御装置１００が消費する電力を抑制して車両３００が備えるバッテリの消費速度を低減することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００４１】
例えば、図３には、速度取得部１４０、および蓄積部１５０を記載しているが、転舵制御装置１００は、これらを備えなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、田んぼや泥沼などの重い路面を行き来する農業機械、建設機械などの車両に利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１００…転舵制御装置、１０１…トルク取得部、１０２…補助情報出力部、１０３…モータ制御部、１０７…自動運転部、１０９…モータ駆動回路、１１０…負荷検出部、１２０…規制情報生成部、１３０…出力部、１４０…速度取得部、１５０…蓄積部、１６０…記憶手段、２００…パワーステアリング装置、２０１…操舵部材、２０２…転舵輪、２０３…切替器、２１０…軸体、２１１…トーションバー、２２０…転舵機構、２３０…転舵輪駆動装置、２３１…モータ、３００…車両、３１０…走行駆動手段、３２０…走行制御装置、３４０…トルクセンサ
【図１】
2020015431.tif 000003
【図２】
2020015431.tif 000004
【図３】
2020015431.tif 000005
【図４】
2020015431.tif 000006
【図５】
2020015431.tif 000007
【図６】
2020015431.tif 000008
【図７】
2020015431.tif 000009