特開 2024-101413 操船システムおよびそれを備える船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101413

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】操船システムおよびそれを備える船舶

(51)【国際特許分類】

   B63H 25/42 20060101AFI20240722BHJP

   B63H 25/02 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

B63H25/42 B

B63H25/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005378

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠平

(72)【発明者】

【氏名】中西 諒

(57)【要約】

【課題】舵角センサの出力信号を利用できないときにも操舵機能を保持できる操船システム、およびこのような操船システムを備えた船舶を提供する。
【解決手段】操船システム１００は、ステアリングホイール６と、ステアリングホイール６の操作速度を検出する操作速度センサ１２と、ステアリングアクチュエータ２５を有する転舵装置と、を含む。操船システムは、さらに、舵角センサ２９と、操作速度センサの出力信号および舵角センサの出力信号に応じてステアリングアクチュエータを制御するステアリングコントローラ２２と、を含む。ステアリングコントローラは、舵角センサの出力信号の異常を監視し、異常がなければ、舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するようにステアリングアクチュエータをフィードバック制御し、異常が検出されると、操作速度センサの出力信号に基づいてステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の操舵のために操作者によって操作される操舵操作子と、
前記操舵操作子の操作量を検出する操作量センサと、
ステアリングアクチュエータを含み、舵角を変化させる転舵装置と、
前記舵角を検出する舵角センサと、
前記操作量センサの出力信号および前記舵角センサの出力信号に応じて前記ステアリングアクチュエータを制御するステアリングコントローラと、を含み、
前記ステアリングコントローラは、
前記舵角センサの出力信号の異常を監視し、
前記異常がなければ、前記舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するように前記ステアリングアクチュエータをフィードバック制御し、
前記異常が検出されると、前記操作量センサの出力信号に基づいて前記ステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御する、操船システム。

【請求項2】

前記操作量センサは、前記操舵操作子の操作速度を検出する、請求項１に記載の操船システム。

【請求項3】

前記ステアリングコントローラは、前記舵角センサの出力信号および前記操作量センサの出力信号に基づいて前記目標舵角を演算し、前記異常が検出されると、前記目標舵角の演算を中止する、請求項１に記載の操船システム。

【請求項4】

前記操舵操作子は、操作領域端のないステアリングホイールを含む、請求項１に記載の操船システム。

【請求項5】

前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制装置と、
前記回転規制装置を制御するヘルムコントローラと、をさらに含み、
前記ステアリングコントローラは、前記異常がなければ、前記転舵装置の舵角に関する舵角情報を前記ヘルムコントローラに送信し、
前記ヘルムコントローラは、前記舵角情報に基づき前記転舵装置の舵角が転舵端に相当するときに、前記回転規制装置を作動させて前記ステアリングホイールの回転を規制する、請求項４に記載の操船システム。

【請求項6】

前記ヘルムコントローラは、前記異常が生じているときは、前記回転規制装置を作動させず、前記ステアリングホイールの無限回転を許容する、請求項５に記載の操船システム。

【請求項7】

前記ステアリングホイールの操作によらない操船モードにおいて目標舵角を生成して前記ステアリングコントローラに供給するメインコントローラをさらに含み、
前記メインコントローラは、前記ステアリングコントローラから前記異常が通知されると、前記ステアリングホイールの操作による通常操船モードに遷移し、前記目標舵角の生成を中止する、請求項４に記載の操船システム。

【請求項8】

前記ステアリングホイールの操作によらない操船モードは、前記メインコントローラがジョイスティックの操作に応答して目標舵角を生成するジョイスティックモードおよび自動操船モードのうちの少なくとも一つを含む、請求項７に記載の操船システム。

【請求項9】

前記ステアリングコントローラは、前記フィードフォワード制御において、前記操作量センサによって検出される操作量に対応して前記転舵装置の舵角が変化するように、前記ステアリングアクチュエータを制御する、請求項１に記載の操船システム。

【請求項10】

前記ステアリングアクチュエータは、油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する電動ポンプとを有する油圧アクチュエータを含む、請求項１に記載の操船システム。

【請求項11】

前記転舵装置は、船体に取り付けられる船外機を転舵させる、請求項１に記載の操船システム。

【請求項12】

船舶の操舵のために操作者によって操作される操舵操作子と、
前記操舵操作子の操作量を検出する操作量センサと、
ステアリングアクチュエータを含み、舵角を変化させる転舵装置と、
前記舵角を検出する舵角センサと、
前記操作量センサの出力信号および前記舵角センサの出力信号に応じて前記ステアリングアクチュエータを制御するステアリングコントローラと、を含み、
前記ステアリングコントローラは、前記舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するように前記ステアリングアクチュエータをフィードバックするフィードバックモードと、
前記操作量センサの出力信号に基づいて前記ステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御するフィードフォワードモードと、を有する、
操船システム。

【請求項13】

船体と、
前記船体に装備される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の操船システムと、
を含む、船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、操船システムおよびそれを備える船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、船外機の操舵角を検出する操舵角センサに故障が生じても船外機の操舵を継続できる操舵装置を開示している。この装置は、ステアリングホイールの回転角を検出する回転角センサと、船外機の操舵角を検出する操舵角センサと、船外機の操舵用電動モータを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えている。ＥＣＵは、回転角センサが検出する回転角に基づいて目標操舵角を設定する目標操舵角設定部と、船外機の操舵角が目標操舵角に近づくように操舵用電動モータの駆動電流を決定するコントローラと、フィードフォワード回路とを含む。フィードフォワード回路には、船外機のエンジン回転数と、操舵用電動モータの駆動電流と、操舵角センサが検出する操舵角とが入力される。フィードフォワード回路は、入力された駆動電流を、操舵角およびエンジン回転数に対する特性として記憶する。操舵角センサの故障時には、フィードフォワード回路は、駆動電流およびエンジン回転速度に基づいて、船外機の操舵角を推定し、推定操舵角をコントローラに供給する。

【0003】

操舵角センサが正常であれば、コントローラは、操舵角センサが検出する操舵角を目標操舵角に調節するフィードバック制御を実行する。操舵角センサに故障が生じると、コントローラは、フィードフォワード回路から供給される推定操舵角および目標操舵角に基づいて駆動電流を決定し、それによって、船外機の操舵角を目標操舵角に導く。すなわち、操舵角センサに故障が生じると、フィードバック制御のための操舵角を推定操舵角に置き換えることにより、操舵用電動モータが駆動される。したがって、操舵角センサが正常なときおよび故障が生じているときのいずれの場合にも、目標操舵角および操舵角に基づくフィードバック制御が実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４１９９７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１においては、ステアリングホイールの回転角が回転角センサによって検出され、その回転角に基づいて目標操舵角が設定される。

【0006】

しかし、船舶のステアリングホイールは、操作領域端がないように構成されている場合、すなわち、無限に回転操作できるように構成されている場合がある。このような場合には、ステアリングホイールの絶対的な回転角を検出できる回転角センサではなく、ステアリングホイールの操作量を検出する操作量センサが設けられることがある。操作量センサは、たとえば、単位時間あたりの操作角変位（操作量）を検出する操作速度センサであってもよい。このような操作量センサの出力信号は、絶対的な回転角を表さないので、それに基づいて目標操舵角を設定することができない。したがって、特許文献１の構成を適用することができない。

【0007】

そこで、この発明の一実施形態は、操舵操作子の操作量を検出する操作量センサを備え、かつ舵角センサの出力信号を利用できないときにも操舵機能を保持できる操船システム、およびこのような操船システムを備えた船舶を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の一実施形態は、船舶の操舵のために操作者によって操作される操舵操作子と、前記操舵操作子の操作量を検出する操作量センサと、ステアリングアクチュエータを含み、舵角を変化させる転舵装置と、前記舵角を検出する舵角センサと、前記操作量センサの出力信号および前記舵角センサの出力信号に応じて前記ステアリングアクチュエータを制御するステアリングコントローラと、を含む、操船システムを提供する。前記ステアリングコントローラは、前記舵角センサの出力信号の異常を監視し、前記異常がなければ、前記舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するように前記ステアリングアクチュエータをフィードバック制御し、前記異常が検出されると、前記操作量センサの出力信号に基づいて前記ステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御する。

【0009】

この構成によれば、舵角センサの出力信号に異常がなければ、舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するようにステアリングアクチュエータがフィードバック制御される。舵角センサの出力信号に異常があれば、このようなフィードバック制御を行うことができない。そこで、舵角センサの出力信号の異常が検出されると、舵角センサの出力信号は用いず、操作量センサの出力信号に基づいてステアリングアクチュエータがフィードフォワード制御される。したがって、舵角センサの出力信号に異常があるときでも、操舵操作子を操作することにより、ステアリングアクチュエータによって転舵装置を作動させることができ、それによって、舵角を変化させることができる。こうして、舵角センサの出力信号に異常が生じたときでも、操舵操作子の操作による操舵機能を保持することができる。

【0010】

転舵装置を手動で、すなわちステアリングアクチュエータの駆動力を用いることなく作動させる手動機構を備えることにより、舵角センサの出力信号に異常が生じたときでも舵角を変化させることができる。操舵操作子と転舵装置との間に機械的な結合を持たない（ＳＢＷ（ステアバイワイヤ）システムにおいては、緊急時に備えて、手動で転舵装置を作動できる設計が望ましい。しかし、緊急時用の手動機構は、操舵操作子を用いる通常時の操作に比較すると、多くの労力を要する。上記の実施形態の構成によれば、舵角センサの出力信号に異常が生じても、操舵操作子の操作に応じて制御されるステアリングアクチュエータの動力を利用する操舵機能が保持される。それにより、手動機構を用いるよりも少ない労力で、船舶を操舵できる。

【0011】

一つの実施形態では、前記操作量センサは、前記操舵操作子の操作速度（単位時間あたりの操作量）を検出する。

【0012】

一つの実施形態では、前記ステアリングコントローラは、前記舵角センサの出力信号および前記操作量センサの出力信号に基づいて前記目標舵角を演算し、前記異常が検出されると、前記目標舵角の演算を中止する。

【0013】

この構成によれば、舵角センサの出力信号に異常が検出されなければ、ステアリングコントローラは舵角センサおよび操作量センサの出力信号に基づいて目標舵角を演算する。したがって、操舵操作子の操作に応じて演算される目標舵角を用いたフィードバック制御によってステアリングアクチュエータを制御できる。それにより、操舵操作子の操作に応じて転舵装置を作動させ、舵角を変化させることができる。舵角センサの出力信号の異常が検出されれば、目標舵角の演算は中止され、操作量センサの出力信号を用いるフィードフォワード制御が有効になり、操舵操作子の操作による操舵機能が保持される。

【0014】

ステアリングコントローラには、外部から目標舵角が指令されてもよい。外部から目標舵角が指令されるとき、ステアリングコントローラは、操作量センサの出力信号に基づく目標舵角ではなく、外部から指令される目標舵角を用いて、ステアリングアクチュエータをフィードバック制御してもよい。操船システムが複数の制御モードを有する場合に、ステアリングコントローラは、制御モードに応じて、内部で演算される目標舵角および外部から指令される目標舵角のいずれかを選択することが好ましい。また、ステアリングコントローラは、外部から目標舵角が指令される制御モードのときには、操作量センサの出力信号に基づく目標舵角の演算を中止してもよい。

【0015】

一つの実施形態では、前記操舵操作子は、操作領域端のない（無限の回転操作領域を有する）ステアリングホイールを含む。

【0016】

この構成により、舵角センサの出力信号に異常が生じても、ステアリングホイールの操作に応じてステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御して転舵装置を作動させることができる。したがって、ステアリングホイールの操作による操舵機能が保持される。

【0017】

ステアリングホイールと転舵装置との間に機械的な結合がないＳＢＷシステムにおいては、ステアリングホイールは無限の回転操作領域を有する設計とすることができ、その操作領域に端が存在しない構成とすることができる。それにより、操船システムが作動開始したときのステアリングホイールの位置を初期位置として制御動作を開始できる。この場合、ステアリングホイールの絶対的な回転位置に実質的な意味はなく、その初期位置からの操作量や単位時間あたりの操作量（すなわち操作速度）に意味がある。したがって、ステアリングホイールの絶対的な回転位置を検出するセンサではなく、ステアリングホイールの操作量を検出する操作量センサが用いられる。このような操作量センサを用いながら、舵角センサの出力信号に異常が生じても、ステアリングホイールの操作による操舵機能を維持することができる。

【0018】

一つの実施形態では、前記操船システムは、前記ステアリングホイールの回転を規制する回転規制装置（具体的にはブレーキ装置）と、前記回転規制装置を制御するヘルムコントローラと、をさらに含む。前記ステアリングコントローラは、前記異常がなければ、前記転舵装置の舵角に関する舵角情報を前記ヘルムコントローラに送信する。前記ヘルムコントローラは、前記舵角情報に基づき前記転舵装置の舵角が転舵端に相当するときに、前記回転規制装置を作動させて前記ステアリングホイールの回転を規制する。

【0019】

前記舵角情報は、転舵装置の舵角が転舵端に相当する値かどうかを表す情報であってもよい。たとえば、目標舵角または舵角センサが検出する舵角が転舵装置の転舵端に相当する値であるときに、ステアリングコントローラは、そのことを表す舵角情報をヘルムコントローラに与えてもよい。このような舵角情報は、回転規制装置を作動すべきことを表す作動指令（ヘルムロック指令）であってもよい。

【0020】

また、前記舵角情報は、目標舵角または舵角センサが検出する舵角の値を表す情報であってもよい。この場合、ヘルムコントローラは、舵角情報が転舵装置の転舵端に相当する値であるときに、回転規制装置を作動させればよい。

【0021】

上記の構成により、舵角センサの出力信号に異常がなければ、転舵装置の舵角が転舵端に到達すると、回転規制装置が作動してステアリングホイールの回転を規制する。それにより、ステアリングホイールの操作者は、ステアリングホイールからの触覚フィードバックにより、舵角が転舵端に達したことを認識できる。舵角センサの出力信号に異常があるときには、転舵端を適切に検出できないので、ステアリングコントローラは舵角情報をヘルムコントローラに送信しない。この場合、回転規制装置を作動させることはできないが、ステアリングホイールの操作による操舵機能を保持することができる。

【0022】

一つの実施形態では、前記ヘルムコントローラは、前記異常が生じているときは、前記回転規制装置を作動させず、前記ステアリングホイールの無限回転を許容する。

【0023】

この構成により、舵角センサの出力信号に異常が生じているときに回転規制装置によってステアリングホイールの回転が規制されることがないので、ステアリングホイールの操作による操舵機能を保持できる。

【0024】

前記ヘルムコントローラは、前記異常の発生の通知を受けて、前記回転規制装置の制御を中止し、それによって、前記ステアリングホイールの無限回転を許容するように構成されていてもよい。

【0025】

また、前記ヘルムコントローラは、ステアリングコントローラからの舵角情報に基づいて回転規制装置を制御するので、前記舵角情報が与えられないときには、前記回転規制装置を作動させないように構成されていてもよい。ステアリングコントローラは、前記異常を検出すると舵角情報をヘルムコントローラに供給しないので、結果として、ヘルムコントローラは、異常発生時には回転規制装置を作動させず、前記ステアリングホイールの無限回転を許容することになる。

【0026】

一つの実施形態では、前記操船システムは、前記ステアリングホイールの操作によらない操船モードにおいて目標舵角を生成して前記ステアリングコントローラに供給するメインコントローラをさらに含む。前記メインコントローラは、前記ステアリングコントローラから前記異常が通知されると、前記ステアリングホイールの操作による通常操船モードに遷移し、前記目標舵角の生成を中止する。

【0027】

この構成によれば、舵角センサの異常検出に関する情報がメインコントローラと共有され、舵角センサの出力信号の異常の有無に応じて、メインコントローラは、制御モードの遷移、ならびに目標舵角の生成およびその中止を適切に行える。とくに、ステアリングホイールの操作によらない操船モードにおいて舵角センサの出力信号に異常が生じると、ステアリングホイールの操作によって操船するための通常操船モードへの自動遷移が生じる。それにより、使用者は、その後の操船をステアリングホイールの操作によって行うことができる。

【0028】

舵角センサの出力信号に異常が生じたことは、適切な報知装置によって、使用者に対する報知が行われることが好ましい。それにより、使用者は、異常が発生したことを認識して、ステアリングホイールによる操船を開始できる。

【0029】

一つの実施形態では、前記ステアリングホイールの操作によらない操船モードは、前記メインコントローラがジョイスティックの操作に応答して目標舵角を生成するジョイスティックモードおよび自動操船モードのうちの少なくとも一つを含む。

【0030】

この構成によれば、ジョイスティックモード等の操船モードのときに舵角センサの出力信号に異常が生じると通常操船モードに自動遷移する。それにより、使用者は、ステアリングホイールの操作による操舵へとスムーズに移行できる。

【0031】

一つの実施形態では、前記ステアリングコントローラは、前記フィードフォワード制御において、前記操作量センサによって検出される操作量に対応して前記転舵装置の舵角が変化するように、前記ステアリングアクチュエータを制御する。

【0032】

この構成により、フィードフォワード制御によってステアリングアクチュエータを作動させ、操舵操作子の操作量に応じて舵角を変化させることができる。

【0033】

一つの実施形態では、前記ステアリングアクチュエータは、油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する電動ポンプとを有する油圧アクチュエータを含む。

【0034】

このほか、ステアリングアクチュエータは、電動モータと、電動モータによって駆動されるボールねじ機構とを有する構成であってもよい。

【0035】

一つの実施形態では、前記転舵装置は、船体に取り付けられる船外機を転舵させる。

【0036】

この構成により、船外機を転舵させる構成の操船システムにおいて、舵角センサの出力信号に異常が生じたときでも、操舵操作子の操作による操舵機能を保持できる。

【0037】

この発明の一実施形態は、船舶の操舵のために操作者によって操作される操舵操作子と、
前記操舵操作子の操作量を検出する操作量センサと、ステアリングアクチュエータを含み、舵角を変化させる転舵装置と、前記舵角を検出する舵角センサと、前記操作量センサの出力信号および前記舵角センサの出力信号に応じて前記ステアリングアクチュエータを制御するステアリングコントローラと、を含む、操船システムを提供する。前記ステアリングコントローラは、前記舵角センサの出力信号に基づいて目標舵角を達成するように前記ステアリングアクチュエータをフィードバックするフィードバックモードと、前記操作量センサの出力信号に基づいて前記ステアリングアクチュエータをフィードフォワード制御するフィードフォワードモードと、を有する。

【0038】

この構成によれば、舵角センサの出力信号を利用できないときでも、操作量センサの出力信号に基づくフィードフォワード制御によってステアリングアクチュエータを作動させ、転舵装置の舵角を変化させることができる。それにより、操舵操作子の操作による操舵機能を保持できる。

【0039】

この発明の一実施形態は、船体と、前記船体に装備される前記操船システムと、を含む、船舶を提供する。

【発明の効果】

【0040】

この発明によれば、操舵操作子の操作量を検出する操作量センサを備える操船システムまたはこのような操船システムを備える船舶において、舵角センサの出力信号を利用できないときにも操舵機能を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、この発明の一実施形態に係る操船システムを搭載した船舶の構成例を示す平面図である。

【図2】図２は、操船システムの構成例を説明するための図である。

【図3】図３は、転舵装置の構成例を説明するための図である。

【図4】図４は、ステアリングコントローラの構成例を説明するためのブロック図である。

【図5】図５は、ステアリングコントローラによる処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0043】

図１は、この発明の一実施形態に係る操船システム１００を搭載した船舶１の構成例を示す平面図である。船舶１は、船体２と、推進機の一例である船外機ＯＭとを備えている。船外機ＯＭは、船体２の船尾３に取り付けられている。船外機ＯＭを左右に転舵するために、転舵装置ＳＴＧが船尾３に設けられている。転舵装置ＳＴＧは、船外機ＯＭが発生する推進力の方向を左右に変化させる機構であり、船外機ＯＭのボディを船体２に対して左右に旋回（転舵）させ、それによって、船舶１の針路変更のために、舵角を変化させる。舵角は、この実施形態では、船外機ＯＭの推進力が船体２の前後方向に対してなす角によって定義される。端的には、平面視において船体２の前後方向に沿う中心線２ａに対して船外機ＯＭの推進力の方向がなす角が舵角である。

【0044】

船体２の内部には、乗船者のための居住空間４が確保されている。居住空間４内に操船席５が設けられている。操船席５には、ステアリングホイール６、リモコンレバー７、ジョイスティック８、ゲージ９（表示パネル）などが設けられている。ステアリングホイール６は、船舶１の針路を変更するために使用者によって操作される操舵操作子の一例である。リモコンレバー７は、船外機ＯＭの推進力の大きさ（出力）およびその方向（前進または後進）を変更するために使用者によって操作される操作子であり、アクセル操作子に相当する。ジョイスティック８は、ステアリングホイール６およびリモコンレバー７の代わりに、操船のために使用者によって操作される操作子である。ジョイスティック８は、操舵操作子の他の例でもある。ゲージ９は、操船のための情報を表示するための表示装置であり、報知装置の一例である。

【0045】

図２は、船舶１に備えられる操船システム１００の構成例を説明するための図である。

【0046】

船外機ＯＭは、エンジン船外機または電動船外機のいずれの形態であってもよい。図２には、エンジン船外機の例を示す。船外機ＯＭは、船外機コントローラ（電子制御ユニット）２１、エンジン２３、シフト機構２４、プロペラ２０、発電機３０などを備えている。発電機３０は、エンジン２３によって駆動される。発電機３０は、船外機ＯＭの電装品に電力を供給するほか、船体２（図１参照）に搭載されるバッテリ１５を充電する。

【0047】

エンジン２３が発生する動力は、シフト機構２４を介してプロペラ２０に伝達される。シフト機構２４は、前進位置、後進位置およびニュートラル位置のうちのいずれかのシフト位置を選択可能に構成されている。シフト位置が前進位置のとき、エンジン２３の回転が伝達されることによってプロペラ２０が正転方向に回転し、船外機ＯＭは前進方向に推進力を発生する前進運転状態となる。シフト位置が後進位置のとき、エンジン２３の回転が伝達されることによってプロペラ２０が逆転方向に回転し、船外機ＯＭは後進方向に推進力を発生する後進運転状態となる。シフト位置がニュートラル位置のとき、エンジン２３とプロペラ２０との間の動力伝達が遮断され、船外機ＯＭはアイドリング状態となる。

【0048】

船外機ＯＭは、さらに、スロットルアクチュエータ２７およびシフトアクチュエータ２８を備えており、これらは船外機コントローラ２１によって制御される。スロットルアクチュエータ２７は、エンジン２３のスロットルバルブ（図示せず）を作動させる電動アクチュエータ（典型的には電動モータを含む。）である。シフトアクチュエータ２８は、シフト機構２４を作動させるためのアクチュエータ（典型的には電動モータを含む。）である。

【0049】

転舵装置ＳＴＧは、ステアリングコントローラ２２と、ステアリングアクチュエータ２５とを備えている。ステアリングコントローラ２２は、ステアリングアクチュエータ２５を駆動する。ステアリングアクチュエータ２５は、転舵装置ＳＴＧの駆動源であり、典型的には、電動モータを含む。ステアリングアクチュエータ２５は、電動モータによって駆動されるボールねじ機構を有していてもよい。また、ステアリングアクチュエータ２５は、電動モータによって駆動されるポンプ（電動ポンプ）によって作動油が供給される油圧シリンダを有する油圧アクチュエータであってもよい。

【0050】

転舵装置ＳＴＧは、この実施形態では、船外機ＯＭとは別のユニットとして構成され、船尾３に取り付けられている。しかし、転舵装置ＳＴＧは、船外機ＯＭと一体化され、船外機ＯＭに組み込まれていてもよい。また、転舵装置ＳＴＧの一部分（たとえばステアリングコントローラ２２）が船外機ＯＭのボディ内に組み込まれていてもよい。転舵装置ＳＴＧには、舵角を検出するための舵角センサ２９が組み込まれている。舵角センサ２９は、ステアリングアクチュエータ２５の可動部の位置を検出する位置センサで構成されていてもよい。また、舵角センサ２９は、ステアリングアクチュエータ２５の駆動力を船外機ＯＭに伝達するリンク機構（図示せず）の可動部の位置を検出する位置センサで構成されていてもよい。それにより、舵角センサ２９は、船外機ＯＭの舵角に対応する信号を出力する。位置センサは、ホール素子およびマグネットで構成した非接触型磁気センサであってもよい。

【0051】

ステアリングホイール６は、回転軸線まわりに回転操作可能に構成されている。ステアリングホイール６は、操作領域端がなく、無限回転操作領域を有する操舵操作子である。ステアリングホイール６に関連して、その回転操作の速度（操作速度）を検出する操作速度センサ１２が設けられている。操作速度センサ１２は、ステアリングホイール６の操作量を検出する操作量センサの一例であり、単位時間当たりの操作量を操作速度として検出し、その操作速度を表す信号を発生する。操作速度センサ１２の出力信号は、ヘルムコントローラ１６に入力される。ステアリングホイール６の回転軸に関連して、ステアリングホイール６の回転を規制する回転規制装置としてのブレーキ装置１３（典型的には電磁ブレーキ装置）が設けられている。ブレーキ装置１３は、ヘルムコントローラ１６によって制御され、ステアリングホイール６の回転軸の回転を規制し、それによって、ステアリングホイール６の回転を規制する。

【0052】

前述のとおり、ステアリングホイール６は無限回転操作領域を有しており、右方向および左方向に無限に回転操作することができる。一方、船外機ＯＭの転舵範囲には機械的な制約があるので、右転舵端および左転舵端が存在する。そこで、ヘルムコントローラ１６は、船外機ＯＭの舵角が右転舵端または左転舵端に相当するときに、ブレーキ装置１３を作動させ、ステアリングホイール６の回転を規制する。それにより、ステアリングホイール６を操作する使用者は、ステアリングホイール６からの触覚フィードバックによって、船外機ＯＭの舵角が転舵端に達したことを知ることができる。なお、転舵装置ＳＴＧによって船外機ＯＭが転舵される範囲の右転舵端および左転舵端は、船外機ＯＭの機械的な転舵限界よりも内側（舵角中立位置寄り）に設定される場合がある。

【0053】

リモコンレバー７は、リモコンユニット１７に回動操作可能に設けられている。リモコンユニット１７は、リモコンレバー７の操作位置を検出する操作位置センサ１９を有している。操作位置センサ１９の出力信号は、リモコンＥＣＵ５１（電子制御ユニット）に入力されている。

【0054】

船外機コントローラ２１およびステアリングコントローラ２２は、船外機制御ネットワーク５６に接続されている。船外機制御ネットワーク５６には、さらに、ヘルムコントローラ１６およびリモコンＥＣＵ５１が接続されている。

【0055】

ヘルムコントローラ１６は、操作速度センサ１２によって検出される操作速度を船外機制御ネットワーク５６を介してステアリングコントローラ２２に供給する。ステアリングコントローラ２２は、ヘルムコントローラ１６から与えられる操作速度に応じて、ステアリングアクチュエータ２５を制御する。ステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９が検出する船外機ＯＭの舵角または後述する目標舵角を船外機制御ネットワーク５６に送出してもよい。ステアリングコントローラ２２は、船外機ＯＭの舵角が転舵端に到達すると、ヘルムコントローラに対して、ヘルムロック指令を与えてもよい。ヘルムコントローラ１６は、ステアリングコントローラ２２からヘルムロック指令を受けると、ブレーキ装置１３を作動させ、ステアリングホイール６の回転を規制する。

【0056】

ステアリングコントローラ２２は、たとえば、後述する目標舵角が転舵端に相当する値になると、ヘルムコントローラ１６にヘルムロック指令を与えてもよい。また、ステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９によって検出される舵角（実舵角）が転舵端に相当する値になると、ヘルムコントローラ１６にヘルムロック指令を与えてもよい。ヘルムロック指令は、船外機ＯＭの舵角が転舵端に相当することを表す舵角情報の一例である。

【0057】

ステアリングコントローラ２２がヘルムロック指令を送出する代わりに、ヘルムコントローラ１６が、船外機制御ネットワーク５６に表れる目標舵角または実舵角に応じて、ブレーキ装置１３を作動させてもよい。すなわち、ヘルムコントローラ１６は、目標舵角または実舵角が転舵端に相当する値になると、ブレーキ装置１３を作動させて、ステアリングホイール６の回転を規制するように構成されていてもよい。

【0058】

リモコンＥＣＵ５１は、操作位置センサ１９によって検出されるリモコンレバー７の位置に応じて、推進力指令を生成し、船外機制御ネットワーク５６を介して船外機コントローラ２１に供給する。推進力指令はシフト指令および出力指令を含む。船外機コントローラ２１は、シフト指令に基づいてシフトアクチュエータ２８を制御し、シフト機構２４のシフト位置を制御する。また、船外機コントローラ２１は、出力指令に基づいてスロットルアクチュエータ２７を制御し、それによって、エンジン２３の出力（回転速度）を制御する。

【0059】

リモコンＥＣＵ５１には、船内ネットワーク５５（ＣＡＮ：コントロールエリアネットワーク）を介して、メインコントローラ５０が接続されている。メインコントローラ５０に、ジョイスティックユニット１８が接続されている。ジョイスティックユニット１８は、前後左右（すなわち、３６０度の全方位）に傾倒させる操作と、軸まわりに回す（ツイストする）操作とが可能なジョイスティック８を備えている。図示は省略するが、ジョイスティックユニット１８は、ジョイスティック８の傾倒操作方向および傾倒操作量を検出する傾倒センサと、ジョイスティック８の回動操作方向および回動操作量を検出する回動センサとを備えている。傾倒センサは、ジョイスティック８の前後方向傾倒成分を検出する前後方向成分センサと、ジョイスティック８の左右方向傾倒成分を検出する左右方向成分センサとを含む。傾倒センサおよび回動センサの検出値はメインコントローラ５０に入力される。

【0060】

ジョイスティックユニット１８は、この例では、さらに、複数の操作ボタンを備えている。複数の操作ボタンは、ジョイスティックボタン１８０および保持モード設定ボタン１８１～１８３を含む。ジョイスティックボタン１８０は、ジョイスティック８を用いる制御モード（操船モード）、すなわち、ジョイスティックモードを選択するときに操船者によって操作される操作子である。保持モード設定ボタン１８１～１８３は、位置／方位保持系の制御モード（自動操船モードの一例）を設定するために使用者によって操作される操作ボタンである。より具体的には、保持モード設定ボタン１８１は、船舶の位置および船首方位（または船尾方位）を保持する定点保持モード(Stay Point)を設定するために操作される。保持モード設定ボタン１８２は、船舶の位置を保持し船首方位（または船尾方位）は保持しない位置保持モード(Fish Point)を設定するために操作される。保持モード設定ボタン１８３は、船首方位（または船尾方位）を保持し位置の保持は行わない方位保持モード(Drift Point)を設定するために操作される。

【0061】

船内ネットワーク５５には、さらに、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機５２、方位センサ５３、アプリケーションスイッチパネル６０などが接続されている。ＧＰＳ受信機５２は、位置検出装置の一例であり、地球を周回する人工衛星からの電波を受信して船舶１の位置を特定し、船舶１の位置を表す位置データと、船舶１の移動速度を表す速度データとを出力する。これらのデータは、メインコントローラ５０によって取得され、船舶１の位置および／または方位の表示や制御のために用いられる。方位センサ５３は、船舶１の方位を検出して、方位データを生成する。その方位データはメインコントローラ５０によって利用される。

【0062】

アプリケーションスイッチパネル６０は、予め定義した機能の実行を指令するための複数のファンクションスイッチ６１を含む。たとえば、ファンクションスイッチ６１は、自動操船を指令するためのスイッチを含んでいてもよい。より具体的には、一つのファンクションスイッチ６１は、前進中に船首方位を維持する自動操舵を行う船首保持モード(Heading Hold)を指令するために割り当てられていてもよい。また、別のファンクションスイッチ６１は、前進中に船首方位を保持し、かつ直進する進路を保持する自動操舵を行う直進保持モード(Course Hold)を指令するために割り当てられていてもよい。さらに別のファンクションスイッチ６１は、指定した複数の通過点を順に通る経路（ルート）に従って航行させる自動操舵を行う通過点追従モード(Track Point)を指令するために割り当てられていてもよい。さらに別のファンクションスイッチ６１は、所定の航走パターン（ジグザグパターン、スパイラルパターンなど）に従って航走させる自動操舵を行うパターン航走モード(Pattern Steer)を指令するために割り当てられていてもよい。これらのモードは、自動操船モードの例である。

【0063】

船内ネットワーク５５には、さらに、ゲージ９が接続されている。ゲージ９は、操船のための各種情報を表示するための表示装置である。ゲージ９は、たとえば、メインコントローラ５０、リモコンＥＣＵ５１等と通信可能である。それにより、ゲージ９は、船外機ＯＭの運転状態、船舶１の位置および／または方位などの情報を表示することができる。ゲージ９には、タッチパネルやボタン等の入力装置１０が備えられていてもよい。使用者が入力装置１０を操作することにより、操作信号が船内ネットワーク５５に送出され、様々な設定や指令が行えるようになっていてもよい。ゲージ９に関連する表示制御信号を伝達するために、船内ネットワーク５５とは別のネットワークが構築されていてもよい。

【0064】

メインコントローラ５０は、プロセッサおよびメモリ（いずれも図示省略）を含み、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行することによって、複数の機能を達成するように構成されている。メインコントローラ５０は、複数の制御モードを有している。メインコントローラ５０の制御モードは、操作系の観点からは、通常操船モード、ジョイスティックモードおよび自動操船モードに分類できる。

【0065】

通常操船モードは、ステアリングホイール６の操作に応じて転舵制御を行い、かつリモコンレバー７の操作に応じて推進力制御を行う制御モードである。この実施形態では、通常操船モードは、メインコントローラ５０のデフォルト制御モードである。転舵制御とは、具体的には、ステアリングホイール６の操作に応じて操作速度センサ１２が生成する操作速度信号またはリモコンＥＣＵ５１が生成する転舵角指令（具体的には目標舵角の指令）に応じて、ステアリングコントローラ２２がステアリングアクチュエータ２５を駆動させる制御動作をいう。これにより、船外機ＯＭが左右に転舵して、船体２に対する推進力の方向が左右に変化する。推進力制御とは、具体的には、リモコンＥＣＵ５１が船外機コントローラに与える推進力指令（シフト指令および出力指令）に応じて、船外機コントローラ２１がシフトアクチュエータ２８およびスロットルアクチュエータ２７を駆動させる制御動作をいう。これにより、船外機ＯＭのシフト位置が前進位置、後進位置またはニュートラル位置に設定され、かつエンジン出力（具体的にはエンジン回転速度）が変化する。

【0066】

ジョイスティックモードは、ジョイスティック８の操作信号に応じて転舵制御および推進力制御を行う制御モードである。ジョイスティックモードでは、ジョイスティック８の操作に応じて転舵制御および推進力制御が行われる。すなわち、メインコントローラ５０は、ジョイスティック８の操作に応じて、リモコンＥＣＵ５１に転舵角指令および推進力指令を与え、リモコンＥＣＵ５１はそれらをステアリングコントローラ２２および船外機コントローラ２１に与える。

【0067】

自動操船モードは、ステアリングホイール６、リモコンレバー７およびジョイスティック８の操作によることなく、メインコントローラ５０等の働きによって、転舵制御および／または推進力制御を自動で行う制御モードである。すなわち、自動操船が行われる。自動操船には、航走時に使用される航走系の自動操船と、位置および方位の一方または両方を維持する位置／方位保持系の自動操船とがある。航走系の自動操船の例は、ファンクションスイッチ６１の操作によって指令される前述の自動操舵である。位置／保持系の自動操船は、保持モード設定ボタン１８１～１８３の操作によって指令される、定点保持モード、位置保持モードおよび方位保持モードによる操船を含む。このような自動操船モードにおいて、メインコントローラ５０は、ＧＰＳ受信機５２が生成する位置情報および／または方位センサ５３が生成する方位情報を利用して、転舵角指令および推進力指令を生成する。自動操船モードにおいても、ジョイスティックモードの場合と同じく、メインコントローラ５０は、リモコンＥＣＵ５１に転舵角指令および推進力指令を与え、リモコンＥＣＵ５１は、それらをステアリングコントローラ２２および船外機コントローラ２１に与える。

【0068】

ジョイスティックモードおよび自動操船モードにおいては、ヘルムコントローラ１６は、操作速度センサ１２の出力を船外機制御ネットワーク５６に供給しなくてもよい。あるいは、ステアリングコントローラ２２は、リモコンＥＣＵ５１から転舵角指令が与えられるときには、ヘルムコントローラ１６が船外機制御ネットワーク５６に送出する操作速度信号に応答しないようにプログラムされていてもよい。

【0069】

図３は、転舵装置ＳＴＧの構成例を説明するための図である。転舵装置ＳＴＧは、この例では、油圧式の転舵装置である。転舵装置ＳＴＧは、油圧ポンプ４５と、油圧ポンプ４５を駆動する電動モータＭと、油圧シリンダ４０と、油圧ポンプ４５と油圧シリンダ４０との間で作動油を流動させる油圧回路４６とを含む。油圧シリンダ４０は、複動式シリンダであり、シリンダチューブ４７と、シリンダチューブ４７内に設けられたピストン４３と、ピストン４３に固定されその両側に延びたピストンロッド４４とを含む。

【0070】

シリンダチューブ４７およびピストンロッド４４は左右方向に延びている。ピストンロッド４４の両端部は、船外機ＯＭのスイベルブラケット３３に結合されている。シリンダチューブ４７内の空間は、ピストン４３によって右シリンダ室４１および左シリンダ室４２に区画されている。シリンダチューブ４７は、船外機ＯＭのステアリングアーム３４に連結されている。シリンダチューブ４７は、ピストンロッド４４に案内されて左右に移動可能であり、それにより、船外機ＯＭのステアリングアーム３４を左右に移動させ、船外機ＯＭをステアリング軸３５まわりに左右に旋回（転舵）させる。

【0071】

油圧回路４６は、右シリンダ室４１および左シリンダ室４２に接続されている。電動モータＭは正逆回転可能に構成されており、その回転方向に応じて、油圧ポンプ４５が、２つのシリンダ室４１，４２の一方に作動油を送り込む。それにより、そのシリンダ室の容積が大きくなり、他方のシリンダ室の容積が小さくなるように、シリンダチューブ４７が左右に移動する。

【0072】

電動モータＭおよび油圧ポンプ４５により、電動ポンプが構成されている。また、電動モータＭ、油圧ポンプ４５、油圧回路４６および油圧シリンダ４０によって、油圧アクチュエータからなるステアリングアクチュエータ２５が構成されている。舵角センサ２９は、シリンダチューブ４７の左右方向の位置を検出してもよい。また、舵角センサ２９は、ステアリングアーム３４の回転位置を検出してもよい。それによって、舵角センサ２９は、船外機ＯＭの舵角を検出する。

【0073】

油圧回路４６には、左右のシリンダ室４１，４２の間を連通させるバイパス油路４６ａと、そのバイパス油路４６ａを開閉するためのリリーフバルブ４６ｂとが設けられていることが好ましい。リリーフバルブ４６ｂを手動で開くことにより、左右のシリンダ室４１，４２がバイパス油路４６ａを介して連通するので、使用者は、船外機ＯＭに外力を加えて、左右に手動で転舵させることができる。そして、所望の舵角の状態でリリーフバルブ４６ｂを手動で閉じると、その舵角を保持することができる。こうして、リリーフバルブ４６ｂ等により、緊急時のための手動機構を構成することができる。

【0074】

図４は、ステアリングコントローラ２２の構成例を説明するためのブロック図である。ステアリングコントローラ２２は、処理装置６５と駆動回路６６とを備えている。処理装置６５はプロセッサ６５ａおよびメモリ６５ｂを備え、プロセッサ６５ａがメモリ６５ｂに記憶されているプログラムを実行することにより複数の機能を実現するように構成されている。具体的には、処理装置６５は、異常検出部６７、フィードバック制御部７０、フィードフォワード制御部８０等の機能を有するようにプログラムされている。

【0075】

異常検出部６７は、舵角センサ２９の出力信号の異常を監視する処理を実行する。舵角センサ２９の出力信号が異常値であることを検出することにより、舵角センサ２９の異常、舵角センサ２９に関連する配線の異常などを検出できる。舵角センサ２９の異常は、舵角センサ２９自体の異常のほか、舵角センサ２９が所定の取付位置から外れてしまった場合も含む。配線の異常の典型例は、配線の断線、短絡等を含む。これらの異常は、舵角センサ２９の出力信号を監視することによって検出することができる。具体的には、舵角センサ２９の出力信号が所定範囲外の値をとる場合には、舵角センサ２９自体に異常が生じていたり、配線に異常が生じていたりする可能性がある。また、ステアリングアクチュエータ２５を駆動する制御信号が発生されているにもかかわらず、舵角センサ２９の出力信号が変化しない場合には、舵角センサ２９が所定の取付位置から外れている可能性がある。

【0076】

フィードバック制御部７０は、目標舵角を達成するように舵角センサ２９の出力信号に基づいてステアリングアクチュエータ２５（より具体的には電動モータＭ）をフィードバック制御する。フィードフォワード制御部８０は、操作速度センサ１２の出力信号（操作速度信号）に基づいてステアリングアクチュエータ２５（より具体的には電動モータＭ）をフィードフォワード制御する。異常検出部６７が舵角センサ２９の出力信号の異常を検出していなければ、フィードバック制御部７０が有効化され、異常検出部６７が舵角センサ２９の出力信号の異常を検出していると、フィードフォワード制御部８０が有効化される。

【0077】

フィードバック制御部７０は、目標舵角演算部７１、偏差演算部７２、ＰＩＤ（比例積分微分）制御部７３、およびＰＷＭ（パルス幅変調）信号生成部７４としての機能を有する。目標舵角演算部７１は、ヘルムコントローラ１６から与えられる操作速度信号に基づいて、目標舵角を演算する。具体的には、操作速度信号を積算して目標舵角を演算する。積算のための初期値には、舵角センサ２９によって検出される舵角が用いられる。偏差演算部７２は、舵角センサ２９によって検出される舵角（実舵角）の目標舵角に対する偏差を演算する。用いられる目標舵角は、目標舵角演算部７１によって演算される目標舵角である場合と、リモコンＥＣＵから与えられる転舵角指令に含まれる目標舵角の場合とがある。ＰＩＤ制御部７３は、偏差演算部７２によって求められる偏差に対して比例積分微分演算を行って、偏差を減少させるための制御値を生成する。その制御値に応じたデューティ比のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号生成部７４によって生成される。ＰＷＭ信号生成部７４によって生成されるＰＷＭ信号によって駆動回路６６が駆動される。

【0078】

駆動回路６６は、船外機ＯＭに備えられる発電機３０によって充電されるバッテリ１５（図２を併せて参照）に接続されたＨ型ブリッジ回路で構成されている。より具体的には、上アームスイッチング素子Ｕ１，Ｕ２および下アームスイッチング素子Ｌ１，Ｌ２の直列回路が２組設けられており、この２組の直列回路がバッテリ１５に対して並列に接続されている。スイッチング素子Ｕ１，Ｕ２，Ｌ１，Ｌ２は、典型的には、パワートランジスタ等の半導体スイッチである。第１の直列回路を構成する一対のスイッチング素子Ｕ１，Ｌ１の間の接続点Ｎ１と、第２の直列回路を構成する一対のスイッチング素子Ｕ２，Ｌ２の間の接続点Ｎ２とに、電動モータＭの一対の端子がそれぞれ接続されている。電動モータＭは、たとえば、ＤＣモータ（直流モータ）である。ＰＷＭ信号生成部７４によって生成されるＰＷＭ信号によって、各スイッチング素子Ｕ１，Ｕ２，Ｌ１，Ｌ２がスイッチングされることにより、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧が電動モータＭに印加される。

【0079】

たとえば、電動モータＭを正転方向に駆動するときには、第１の直列回路の下アームスイッチング素子Ｌ１および第２の直列回路の上アームスイッチング素子Ｕ２はオフ状態に維持される。そして、第１の直列回路の上アームスイッチング素子Ｕ１および第２の直列回路の下アームスイッチング素子Ｌ２がＰＷＭ信号によってオン／オフされる。また、電動モータＭを逆転方向に駆動するときには、第１の直列回路の上アームスイッチング素子Ｕ１および第２の直列回路の下アームスイッチング素子Ｌ２をオフ状態に維持する。そして、第１の直列回路の下アームスイッチング素子Ｌ１および第２の直列回路の上アームスイッチング素子Ｕ２がＰＷＭ信号によってオン／オフされる。

【0080】

こうして、実舵角の目標舵角に対する偏差（舵角偏差）に応じたデューティ比のＰＷＭ信号によって駆動回路６６が駆動されることにより、舵角偏差を減少させる電圧が電動モータＭに印加され、それによって、船外機ＯＭを目標舵角へと導くことができる。すなわち、舵角センサ２９によって検出される実舵角を目標舵角へと導くように、ステアリングアクチュエータ２５のフィードバック制御が実行される。

【0081】

フィードフォワード制御部８０は、操作速度センサ１２によって検出される操作速度に対応して舵角が変化するようにステアリングアクチュエータ２５を制御する。より具体的には、操作速度に対応する舵角変化量を達成するように、ステアリングアクチュエータ２５が制御される。舵角センサ２９の出力信号は用いられない。

【0082】

フィードフォワード制御部８０は、舵角変化量演算部８１と、ＰＷＭ信号生成部８２とを有する。舵角変化量演算部８１は、操作速度センサ１２によって検出される操作速度に対応する舵角変化量を演算する。舵角変化量演算部８１は、たとえばＰＩＤ（比例積分微分）演算によって舵角変化量を演算してもよい。ＰＷＭ信号生成部８２は、舵角変化量演算部８１によって演算された舵角変化量に対応するデューティ比のＰＷＭ信号を発生する。ＰＷＭ信号生成部８２によって生成されるＰＷＭ信号によって駆動回路６６が駆動される。駆動回路６６の構成および動作は前述のとおりである。したがって、操作速度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号によって駆動回路６６が駆動されることにより、ステアリングホイールの操作速度に応じた電圧が電動モータＭに印加され、それによって、船外機ＯＭをステアリングホイール６の操作に応じて転舵させることができる。すなわち、舵角センサ２９の出力信号を用いることなく、ステアリングアクチュエータ２５（電動モータＭ）がフィードフォワード制御される。

【0083】

駆動回路６６から電動モータＭに供給される電流（モータ電流）を検出するための電流センサ６８（電流検出回路）が設けられている。電流センサ６８の出力信号は処理装置６５に入力されている。処理装置６５は、電流センサ６８の出力信号に基づいてモータ電流を検出できる。処理装置６５は、モータ電流を監視し、必要に応じてＰＷＭ信号のデューティ比を制限して、電動モータＭに印加される電圧を制限してもよい。

【0084】

図５は、ステアリングコントローラ２２による処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【0085】

ステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９の出力信号の異常を監視する異常検出処理を実行する（ステップＳ１。異常検出部６７の機能）。

【0086】

舵角センサ２９の出力信号に異常が生じていなければ（ステップＳ２：ＮＯ）、ステアリングコントローラ２２は、フィードバック制御部７０を有効化（フィードフォワード制御部８０は無効化）してフィードバックモードとなる（ステップＳ３）。したがって、ステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９の出力信号に基づいて目標舵角を達成するように、ステアリングアクチュエータ２５をフィードバック制御する。

【0087】

ステアリングコントローラ２２は、フィードバック制御中は、ヘルムコントローラ１６から与えられる操作速度を積算することによって、ステアリングホイール６の操作に対応する目標舵角を演算する。ステアリングコントローラ２２は、リモコンＥＣＵ５１から転舵角指令（目標舵角を含む）が与えられるときには、目標舵角の演算を中止してもよい。

【0088】

さらに、ステアリングコントローラ２２は、目標舵角が転舵端に相当する値かどうかを判断する（ステップＳ４）。目標舵角が転舵端の値であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステアリングコントローラ２２は、ヘルムコントローラ１６にヘルムロック指令を送出する（ステップＳ５）。これにより、ヘルムコントローラ１６は、ブレーキ装置１３を作動させて、ステアリングホイール６の回動を規制する。目標舵角が転舵端の値でなければ（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５の処理は省かれる。ステップＳ４の判断には、目標舵角の代わりに舵角センサ２９によって検出される実舵角を用いてもよい。

【0089】

一方、舵角センサ２９の出力信号に異常が生じていると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステアリングコントローラ２２は、フィードフォワード制御部８０を有効化（フィードバック制御部７０は無効化）してフィードフォワードモードとなる（ステップＳ６）。したがって、ステアリングコントローラ２２は、操作速度センサ１２の出力信号に基づいてステアリングアクチュエータ２５をフィードフォワード制御する。この場合、ステアリングコントローラ２２は、操作速度の積算による目標舵角の演算は行わない。

【0090】

舵角センサ２９の出力信号の異常が検出されると、ステアリングコントローラ２２は、船外機制御ネットワーク５６を介してヘルムコントローラ１６およびリモコンＥＣＵに異常発生を通知する（ステップＳ７）。この通知は、ゲージ９およびメインコントローラ５０にも伝達される。ゲージ９には、異常発生が表示され、使用者に対する報知が行われる。

【0091】

メインコントローラ５０は、異常発生の通知を受けると、制御モードを通常操船モードとする。すなわち、異常発生の通知を受けたときの制御モードが通常操船モード以外（ジョイスティックモード、自動操船モード等）であれば、制御モードを通常操船モードに切り替える。異常発生の通知を受けたときの制御モードが通常操船モードであれば、そのまま通常操船モードが維持される。

【0092】

ヘルムコントローラ１６は、舵角センサ２９の出力信号の異常が通知されていなければ、ステアリングコントローラ２２から与えられる舵角情報（たとえばヘルムロック指令）に基づいて、ブレーキ装置１３を制御する。すなわち、転舵装置ＳＴＧの舵角（目標舵角または実舵角）が転舵端に相当するときに、ブレーキ装置１３を作動させてステアリングホイール６の回転を規制する。ヘルムコントローラ１６は、舵角センサ２９の出力信号の異常が通知されると、ブレーキ装置１３に対する制御を中止する。すなわち、ヘルムコントローラ１６は、ブレーキ装置１３を作動させず、ステアリングホイール６の無限回転を許容する。

【0093】

なお、ヘルムコントローラ１６は、ステアリングコントローラ２２から与えられる舵角情報（たとえばヘルムロック指令）に基づいてブレーキ装置１３を制御するので、異常発生によって舵角情報が供給されなければブレーキ装置１３を作動させることはない。したがって、舵角センサ２９の異常の通知に基づくブレーキ装置１３の制御中止の処理は、省かれてもよい。

【0094】

このように、この実施形態によれば、ステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９の出力信号の異常を監視する。ステアリングコントローラ２２は、異常がなければ、舵角センサ２９の出力信号に基づいて目標舵角を達成するようにステアリングアクチュエータ２５（より具体的には電動モータＭ）をフィードバック制御する。異常が検出されると、ステアリングコントローラ２２は、操作速度センサ１２が検出するステアリングホイール６の操作速度に基づいて、ステアリングアクチュエータ２５（より具体的には電動モータＭ）をフィードフォワード制御する。こうして、舵角センサ２９の出力信号に異常があるときでも、ステアリングホイール６の操作による操舵機能を保持することができる。

【0095】

緊急時に船外機ＯＭを手動で転舵させるための手動機構は、ステアリングホイール６の操作に比較すると、ステアリングホイール６の操作による操舵に比較すると多くの労力を要する。したがって、舵角センサ２９の出力信号に異常が生じてもステアリングホイール６の操作による操舵機能が保持されることにより、使用者の労力を大幅に削減できる。

【0096】

ジョイスティックモードや自動操船モード中に舵角センサ２９の出力信号に異常が生じると、ステアリングコントローラ２２はフィードフォワードモードとなり、ステアリングコントローラ２２からの通知を受けたメインコントローラ５０は通常操船モードへと自動遷移する。これにより、ステアリングホイール６による操船が可能な状態へとスムーズに移行することができる。また、メインコントローラ５０は、制御モードの遷移を適切に行うことができ、かつ目標舵角の生成およびその中止を適切に行える。

【0097】

また、舵角センサ２９の出力信号に異常が生じると、ステアリングホイール６の回転を規制するブレーキ装置１３の制御が無効になり、ステアリングホイール６の無限回転が許容される。それにより、ステアリングホイール６の操作が可能な状態を確保できるので、ステアリングホイール６の操作による操舵機能を保持できる。

【0098】

以上、この発明の一実施形態について説明したが、以下に例示するとおり、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。

【0099】

前述の実施形態では、１機の船外機ＯＭを船体２に取り付けた構成の船舶１を示したが、２機以上の船外機を船体２に取り付けた構成の船舶に上記の実施形態が応用されてもよい。

【0100】

船外機以外の形態の推進機が用いられてもよい。具体的には、船内機、船内外機、ウォータージェット等の形態の推進機を備える船舶に上記の実施形態が応用されてもよい。

【0101】

推進機の原動機は、エンジンである必要はなく、電動モータであってもよい。

【0102】

舵角は、船外機の舵角である必要はなく、舵板の角度であってもよい。

【0103】

操舵操作子としては、ステアリングホイールの代わりにジョイスティックが用いられてもよい。

【0104】

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0105】

１：船舶、２：船体、６：ステアリングホイール、８：ジョイスティック、９：ゲージ、１２：操作速度センサ、１３：ブレーキ装置、１６：ヘルムコントローラ、２２：ステアリングコントローラ、２５：ステアリングアクチュエータ、２９：舵角センサ、４０：油圧シリンダ、４５：油圧ポンプ、４６ａ：バイパス油路、４６ｂ：リリーフバルブ、５０：メインコントローラ、５５：船内ネットワーク、５６：船外機制御ネットワーク、６５：処理装置、６６：駆動回路、６７：異常検出部、７０：フィードバック制御部、８０：フィードフォワード制御部、１００：操船システム、Ｍ：電動モータ、ＯＭ：船外機、ＳＴＧ：転舵装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】