特開 2024-101414 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】P2024101414

(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 20/00 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

B63H25/42 B

B63H20/00 803

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005379

(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】推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる操船システムを提供する。
【解決手段】操船システム１００は、複数の船外機ＯＭと、複数の転舵装置ＳＴＧと、複数の船外機のそれぞれの舵角を検出する複数の舵角センサ２９と、複数のステアリングコントローラ２２と、を含む。各ステアリングコントローラは、目標舵角を達成するように舵角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２５をフィードバック制御する。フィードバック制御は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、第１フィードバックパラメータとは異なる第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを含む。ステアリングコントローラは、複数の船外機の少なくとも一つが運転中であれば第１モードでフィードバック制御を実行し、複数の船外機の全てが停止中であれば第２モードで前記フィードバック制御を実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体に装備される複数の推進機と、
ステアリングアクチュエータをそれぞれ備え、前記複数の推進機の舵角をそれぞれ変化させる複数の転舵装置と、
前記複数の推進機のそれぞれの舵角を検出する複数の舵角センサと、
前記複数の転舵装置のステアリングアクチュエータをそれぞれ制御する複数のステアリングコントローラと、を含み、
各ステアリングコントローラは、目標舵角を達成するように前記舵角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バック制御し、前記フィードバック制御は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、前記第１フィードバックパラメータとは異なる第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを含み、
前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つが運転中であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記複数の推進機の全てが停止中であれば前記第２モードで前記フィードバック制御を実行する、操船システム。

【請求項2】

前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つの運転状態が不明であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行する、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、通信ネットワークを介する通信によって前記複数の推進機の運転状態の情報を取得し、前記通信ネットワークに通信フェールが生じていれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行する、請求項１に記載の操船システム。

【請求項4】

前記第２フィードバックパラメータは、前記第１モードよりも前記第２モードの方が前記ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように定められている、請求項１に記載の操船システム。

【請求項5】

前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい、請求項１に記載の操船システム。

【請求項6】

各推進機は、エンジンの駆動力によって推進力を発生し、
前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つのエンジンが運転中であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記複数の推進機の全てのエンジンが停止中であれば前記第２モードで前記フィードバック制御を実行する、請求項１に記載の操船システム。

【請求項7】

各推進機は、前記エンジンの駆動力によって電力を発生する発電機を含み、
前記ステアリングアクチュエータは、前記発電機が発生する電力によって充電されるバッテリから供給される電力によって作動し、
前記第２フィードバックパラメータは、前記第１モードよりも前記第２モードの方が前記ステアリングアクチュエータの消費電力が小さくなるように定められている、請求項６に記載の操船システム。

【請求項8】

船体に装備され、エンジンの駆動力によって推進力を発生する推進機と、
ステアリングアクチュエータを含み、前記推進機の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、
目標舵角を達成するように前記舵角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バック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、前記エンジンの運転中には第１フィードバックパラメータを適用する第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記エンジンの停止中には前記第１モードよりも前記ステアリングアクチュエータの消費電力が小さくなるように定めた第２フィードバックパラメータを適用する第２モードで前記フィードバック制御を実行する、操船システム。

【請求項9】

前記推進機は、前記エンジンの駆動力によって電力を発生する発電機を含み、
前記ステアリングアクチュエータは、前記発電機が発生する電力によって充電されるバッテリから供給される電力によって作動する、請求項８に記載の操船システム。

【請求項10】

前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい、請求項８に記載の操船システム。

【請求項11】

前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも前記ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように定められている、請求項８に記載の操船システム。

【請求項12】

船舶に装備される推進機と、
ステアリングアクチュエータを含み、前記推進機の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、
目標舵角を達成するように前記舵角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バック制御するステアリングコントローラと、を含み、
前記フィードバック制御は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを含み、
前記ステアリングコントローラは、所定のモード選択基準に基づいて、前記第１モードまたは前記第２モードを選択する、操船システム。

【請求項13】

前記所定のモード選択基準は、前記ステアリングアクチュエータに電力を供給するバッテリの充放電状態に関する基準を含む、請求項１２に記載の操船システム。

【請求項14】

前記所定のモード選択基準は、前記推進機の運転状態の情報に関する基準を含む、請求項１２に記載の操船システム。

【請求項15】

前記操船システムは、前記推進機とは異なる他の推進機をさらに含み、
前記所定のモード選択基準は、前記他の推進機の運転状態の情報に関する基準を含む、請求項１２に記載の操船システム。

【請求項16】

前記操船システムは、当該操船システム内での情報通信のためのネットワークを含み、
前記所定のモード選択基準は、前記ネットワーク内での通信状態に関する基準を含む、請求項１２に記載の操船システム。

【請求項17】

船体と、
前記船体に装備される、請求項１～１６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、車両に適用されるステアリング装置を開示している。このステアリング装置は、ステアリングホイール、ステアリングシャフト、ラック軸等を含む。ラック軸には、第１ピニヨンシャフトに結合された第１のピニヨンギヤおよび第２ピニヨンシャフトに結合された第２ピニヨンギヤが噛合している。第１ピニヨンシャフトとステアリングシャフトとの間にクラッチが設けられており、このクラッチを接続／遮断することで、ステアリングシャフトと第１ピニヨンシャフトとの間の操舵力の伝達を接続したり遮断したりすることができる。第１ピニヨンシャフトおよび第２ピニヨンシャフトには、ウォームギヤを介して第１転舵モータおよび第２転舵モータがそれぞれ連結されている。クラッチを遮断している状態では、ステアリングホイールの操作に応じて第１転舵モータおよび／または第２転舵モータが駆動されることで車輪の転舵を達成するステアバイワイヤモードとなる。

【0003】

アイドルストップ中にステアバイワイヤを通常どおりに作動させると、バッテリの電圧が低下し、他の電気系統に影響を与えてしまう可能性がある。そこで、アイドリングストップ機能によってエンジンが停止し、かつ始動要求がないときには、第１転舵モータおよび第２転舵モータへの電流指令に対するリミッタ処理を実行し、電力消費の抑制が図られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０４０９９８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には、船舶に適用するためのステアリング装置に関する記載はない。また、アイドルストップ中に実行するリミッタ処理の詳細についての記載もない。

【0006】

そこで、この発明の一実施形態は、推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる操船システムおよびそれを備える船舶を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の一実施形態は、船体に装備される複数の推進機と、ステアリングアクチュエータをそれぞれ備え、前記複数の推進機の舵角をそれぞれ変化させる複数の転舵装置と、前記複数の推進機のそれぞれの舵角を検出する複数の舵角センサと、前記複数の転舵装置のステアリングアクチュエータをそれぞれ制御する複数の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。各ステアリングコントローラは、目標舵角を達成するように前記舵角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バック制御する。前記フィードバック制御は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、前記第１フィードバックパラメータとは異なる第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを含む。前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つが運転中であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記複数の推進機の全てが停止中であれば前記第２モードで前記フィードバック制御を実行する。

【0008】

この構成によれば、複数の推進機の舵角が複数の転舵装置によってそれぞれ変化させられる。複数の転舵装置のステアリングアクチュエータをそれぞれ制御する複数のステアリングコントローラは、舵角センサの出力信号に基づくフィードバック制御を実行する。ステアリングコントローラは、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを制御モードとして有しており、複数の推進機の運転状態に応じて第１モードまたは第２モードを適切に選択して適用する。具体的には、少なくとも一つの推進機が運転中であれば第１モードが選択され、全ての推進機が停止中であれば第２モードが選択される。このようにして、推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる。

【0009】

一つの実施形態では、前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つの運転状態が不明であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行する。

【0010】

この構成により、少なくとも一つの推進機の運転状態が不明であっても、フィードバックパラメータを決定してステアリングアクチュエータを制御できる。

【0011】

一つの実施形態では、前記ステアリングコントローラは、通信ネットワークを介する通信によって前記複数の推進機の運転状態の情報を取得し、前記通信ネットワークに通信フェールが生じていれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行する。

【0012】

通信ネットワークに通信フェールが生じていると少なくとも一つの推進機の運転状態が不明である可能性がある。そこで、この実施形態では、ステアリングコントローラは、通信ネットワークに通信フェールが生じているときには、第１モードで前記フィードバック制御を実行する。これにより、少なくとも一つの推進機の運転状態が不明である可能性があるときには、第１フィードバックパラメータを適用してステアリングアクチュエータを制御できる。

【0013】

一つの実施形態では、前記第２フィードバックパラメータは、前記第１モードよりも前記第２モードの方が前記ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように定められている。

【0014】

この構成によれば、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードにおいては、ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するので、それに応じて、エネルギー消費を低減できる。第２モードは、全ての推進機が停止中に適用されるので、応答性および転舵速度の優先度は低い。加えて、応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下することで、転舵装置の作動音を低減することもできる。第２モードは、全ての推進機が停止中に適用されるので、推進機の作動音のない状況では第２モードが適用されることになる。したがって、いずれの推進機も作動していないときに、転舵装置の作動音を低減できることにより、静音性がよく、商品性の高い操船システムを提供できる。いずれの推進機も作動していないときの転舵は、主として、出航前の点検やメンテナンスの際に行われる。したがって、応答性／転舵速度に対する要求は低く、むしろ省エネルギー性および静音性の観点でフィードバックパラメータを設定することにより、商品性を高めることができる。

【0015】

一方、少なくとも一つの推進機が運転中であるときに適用される第１モードでは、ステアリングアクチュエータの応答性／転舵速度を高める第１フィードバックパラメータが適用されることになる。これにより、操舵応答性のよい操船システムを提供できる。推進機の作動音のある状況では転舵装置の作動音は目立たないので、商品性に影響しない。

【0016】

また、少なくとも一つの推進機が運転中であれば、全ての転舵装置のステアリングアクチュエータは第１モードでフィードバック制御されるので、同様の応答性／転舵速度で作動する。そのため、複数の推進機が接近して配置される場合であっても、隣り合う推進機の干渉を生じることなく、複数の推進機を同期して転舵させることができる。

【0017】

一つの実施形態では、前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい。

【0018】

一般に、フィードバックパラメータを小さくすることにより、応答性／転舵速度が小さくなる。それに応じて、省エネルギー性が高まり、作動音が小さくなる。

【0019】

一つの実施形態では、各推進機は、エンジンの駆動力によって推進力を発生する。前記ステアリングコントローラは、前記複数の推進機の少なくとも一つのエンジンが運転中であれば前記第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記複数の推進機の全てのエンジンが停止中であれば前記第２モードで前記フィードバック制御を実行する。

【0020】

この構成により、推進機のエンジンの運転状態に応じて、複数の転舵装置のステアリングアクチュエータを適切なモードでフィードバック制御できる。

【0021】

第１モードよりも第２モードの方がステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように第２フィードバックパラメータを定めておけば、全ての推進機のエンジンが停止中のときに、転舵装置の作動音を低減できる。また、いずれかの推進機のエンジンが運転中であれば、応答性／転舵速度を優先する第１モードを適用できる。

【0022】

一つの実施形態では、各推進機は、前記エンジンの駆動力によって電力を発生する発電機を含む。前記ステアリングアクチュエータは、前記発電機が発生する電力によって充電されるバッテリから供給される電力によって作動する。前記第２フィードバックパラメータは、前記第１モードよりも前記第２モードの方が前記ステアリングアクチュエータの消費電力が小さくなるように定められている。

【0023】

この構成によれば、全ての推進機のエンジンが停止中であり、したがって、発電機が電力を発生せず、バッテリを充電できないときには、第２フィードバックパラメータが適用され、省電力が図られる。これにより、バッテリ残量の低下を抑制できる。

【0024】

この発明の一実施形態は、船体に装備され、エンジンの駆動力によって推進力を発生する推進機と、ステアリングアクチュエータを含み、前記推進機の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、目標舵角を達成するように前記舵角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バック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、前記エンジンの運転中には第１フィードバックパラメータを適用する第１モードで前記フィードバック制御を実行し、前記エンジンの停止中には前記第１モードよりも前記ステアリングアクチュエータの消費電力が小さくなるように定めた第２フィードバックパラメータを適用する第２モードで前記フィードバック制御を実行する。

【0025】

この構成によれば、推進機のエンジンが停止中であれば、第２フィードバックパラメータが適用され、省電力が図られる。一方、推進機のエンジンが運転中であれば、第１フィードバックが適用され、応答性／転舵速度のよい第１モードでステアリングアクチュエータをフィードバック制御できる。こうして、エンジンを駆動源とする推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる。

【0026】

一つの実施形態では、前記推進機は、前記エンジンの駆動力によって電力を発生する発電機を含む。前記ステアリングアクチュエータは、前記発電機が発生する電力によって充電されるバッテリから供給される電力によって作動する。

【0027】

この構成によれば、推進機のエンジンが停止中であり、したがって、発電機が電力を発生せず、バッテリを充電できないときには、第２フィードバックパラメータが適用され、省電力が図られる。これにより、バッテリ残量の低下を抑制できる。

【0028】

一つの実施形態では、前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい。

【0029】

一般に、フィードバックパラメータを小さくすることにより、応答性／転舵速度が小さくなる。それに応じて、省エネルギー性が高まり、作動音が小さくなる。

【0030】

一つの実施形態では、前記第２フィードバックパラメータは、前記第１フィードバックパラメータよりも前記ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように定められている。

【0031】

この構成によれば、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードにおいては、ステアリングアクチュエータの応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するので、それに応じて、エネルギー消費を低減できる。第２モードは、推進機のエンジンが停止中に適用されるので、応答性および転舵速度の優先度は低い。加えて、応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下することで、転舵装置の作動音を低減することもできる。第２モードは、推進機のエンジンが停止中に適用されるので、エンジン音のない状況では第２モードが適用されることになる。したがって、推進機のエンジンが運転されていないときに、転舵装置の作動音を低減できることにより、静音性がよく、商品性の高い操船システムを提供できる。推進機のエンジンが停止しているときの転舵は、主として、出航前の点検やメンテナンスの際に行われる。したがって、応答性／転舵速度に対する要求は低く、むしろ省エネルギー性および静音性の観点でフィードバックパラメータを設定することにより、商品性を高めることができる。

【0032】

一方、推進機のエンジンが運転中であるときに適用される第１モードでは、ステアリングアクチュエータの応答性／転舵速度を高める第１フィードバックパラメータが適用されることになる。これにより、操舵応答性のよい操船システムを提供できる。エンジン音のある状況では転舵装置の作動音は目立たないので、商品性に影響しない。

【0033】

この発明の一実施形態は、船舶に装備される推進機と、ステアリングアクチュエータを含み、前記推進機の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、目標舵角を達成するように前記舵角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バック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。前記フィードバック制御は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、前記第１フィードバックパラメータよりも小さい第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを含む。前記ステアリングコントローラは、所定のモード選択基準に基づいて、前記第１モードまたは前記第２モードを選択する。

【0034】

この構成によれば、ステアリングコントローラは、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを制御モードとして有しており、所定のモード選択基準に基づいて、第１モードまたは第２モードを適切に選択して適用する。それにより、推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる。

【0035】

一つの実施形態では、前記所定のモード選択基準は、前記ステアリングアクチュエータに電力を供給するバッテリの充放電状態に関する基準を含む。

【0036】

バッテリの充放電状態に関する基準の具体例としては、充電中かどうか、バッテリ残量が所定の閾値以上かどうかなどを挙げることができる。たとえば、バッテリが充電中であれば第１モードを適用し、バッテリへの充電が停止されているときには第２モードを適用してもよい。また、バッテリ残量が閾値以上であれば第１モードを適用し、バッテリ残量が閾値未満であれば第２モードを適用してもよい。

【0037】

推進機がエンジンを備え、そのエンジンによって駆動される発電機によって前記バッテリが充電される場合には、エンジンが停止中であればバッテリへの充電が停止される。よって、バッテリの充放電状態に関する基準は、エンジンが運転中かどうかを含んでもよい。

【0038】

一つの実施形態では、前記所定のモード選択基準は、前記推進機の運転状態の情報に関する基準を含む。

【0039】

たとえば、推進機が運転中であれば第１モードを適用し、推進機が停止中であれば第２モードを適用してもよい。

【0040】

推進機の運転状態とは、推進機に備えられる原動機の運転状態であってもよい。原動機は、エンジン（内燃機関）であってもよいし、電動モータであってもよい。

【0041】

一つの実施形態では、前記操船システムは、前記推進機とは異なる他の推進機をさらに含む。前記所定のモード選択基準は、前記他の推進機の運転状態の情報に関する基準を含む。

【0042】

たとえば、前記推進機および前記他の推進機の少なくとも一つが運転中であれば第１モードを適用し、前記推進機および前記他の推進機のいずれもが停止中であれば第２モードを適用してもよい。

【0043】

一つの実施形態では、前記操船システムは、当該操船システム内での情報通信のためのネットワークを含む。前記所定のモード選択基準は、前記ネットワーク内での通信状態に関する基準を含む。

【0044】

たとえば、前記ネットワーク内の通信にエラーが生じているときには第１モードを適用し、第２モードの適用を回避するようにしてもよい。

【0045】

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】

【0046】

この発明によれば、推進機を備える船舶に適した態様でステアリングアクチュエータを制御できる操船システムおよびそれを備える船舶を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【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、フィードバック制御部におけるモード切り替え基準の一例を定めるテーブルを示す。

【図6】図６は、ステアリングコントローラが実行する処理の一例を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７は、この発明の他の実施形態の特徴を説明するための図であり、ステアリングコントローラが実行する処理の一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】

【0048】

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。

【0049】

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。この実施形態では、２機の船外機ＯＭが左右方向に並んで船尾に取り付けられている。これらを区別するときには、相対的に右側に配置された船外機ＯＭを「右船外機ＯＭｓ」などといい、相対的に左側に配置された船外機ＯＭを「左船外機ＯＭｐ」などという。右船外機ＯＭｓおよび左船外機ＯＭｐをそれぞれ左右に転舵するために、右転舵装置ＳＴＧｓおよび左転舵装置ＳＴＧｐが船尾３に設けられている。これらを総称するときには、「転舵装置ＳＴＧ」という。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。この実施形態では、右船外機ＯＭｓは中心線２ａの右側に配置されており、左船外機ＯＭｐは中心線２ａの左側に配置されている。

【0050】

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。この実施形態では、２機の船外機ＯＭｓ，ＯＭｐにそれぞれ対応する２本のリモコンレバー７ｓ，７ｐが備えられている。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。

【0051】

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。

【0052】

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。各船外機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。バッテリ１５は、典型的には、各船外機ＯＭに対応して個別に備えられる。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

各転舵装置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。

【0056】

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、対応する船外機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）が対応する船外機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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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、使用者によって操作される２本のリモコンレバー７ｓ，７ｐと、リモコンレバー７ｓ，７ｐの操作位置をそれぞれ検出する２つの操作位置センサ１９ｓ，１９ｐ（総称するときには「操作位置センサ１９」という。）とを有している。操作位置センサ１９の出力信号は、２つのリモコンＥＣＵ５１ｓ，５１ｐ（電子制御ユニット）に入力されている。２つのリモコンＥＣＵ５１ｓ，５１ｐ（以下総称するときには「リモコンＥＣＵ５１」という。）は、２機の船外機ＯＭｓ，ＯＭｐにそれぞれ対応している。

【0060】

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。船外機制御ネットワーク５６は、２つの転舵装置ＳＴＧｓ，ＳＴＧｐにそれぞれ設けられた２つのステアリングコントローラ２２の間を接続する通信線５７を含み、全体としてリング状のネットワークを構成している。船外機コントローラ２１は、エンジン２３の運転状態を監視し、運転状態を表す情報を、たとえば周期的に、船外機制御ネットワーク５６に送出する。運転状態を表す情報は、少なくとも、エンジン２３が運転中か停止中かを表す情報を含む。たとえば、船外機コントローラ２１は、エンジン２３の回転速度の情報に基づいて、エンジン２３の運転状態を検出することができる。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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、フィードバック制御部７０、パラメータ変更部８０等の機能を有するようにプログラムされている。

【0081】

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（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）をフィードバック制御する。

【0082】

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。

【0083】

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。バッテリ１５は、２機の船外機ＯＭにそれぞれ対応して２個設けられていてもよい。駆動回路６６を構成するＨ型ブリッジ回路には、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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

パラメータ変更部８０は、ＰＩＤ制御部７３における比例積分微分演算のパラメータを変更する。具体的には、比例ゲインおよび積分ゲインの一方または両方が変更される。さらに具体的には、パラメータ変更部８０は、所定のモード選択基準に基づいて、第１フィードバックパラメータと、それとは異なる第２フィードバックパラメータとのいずれかを選択してＰＩＤ制御部７３に設定する。それにより、フィードバック制御部７０は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを有し、いずれかモードによるフィードバック制御を実行する。

【0088】

第２フィードバックパラメータは、第１モードよりも第２モードの方がステアリングアクチュエータ２５の応答性および転舵速度の一方または両方が低下するように定められていてもよい。また、第２フィードバックパラメータは、第１モードよりも第２モードの方がステアリングアクチュエータ２５の消費電力が小さくなるように定められていてもよい。端的には、第２フィードバックパラメータは、第１フィードバックパラメータよりも小さくてもよい。

【0089】

所定のモード選択基準は、ステアリングアクチュエータ２５に電力を供給するバッテリ１５の充放電状態に関する基準を含んでいてもよい。所定のモード選択基準は、船外機ＯＭの運転状態の情報、より具体的にはエンジン２３の運転状態の情報に関する基準を含んでいてもよい。また、所定のモード選択基準は、他の船外機ＯＭの運転状態（たとえばエンジンの運転状態）に関する基準を含んでいてもよい。また、所定のモード選択基準は、船外機制御ネットワーク５６および船内ネットワーク５５の一方または両方の通信状態に関する基準を含んでいてもよい。

【0090】

図５は、フィードバック制御部７０におけるモード切り替え基準の一例を定めるテーブルを示す。この例では、２機の船外機ＯＭのエンジン２３が運転中か停止中か、および通信フェールが生じているかどうかに応じて、フィードバック制御のモードが決定される。

【0091】

より具体的には、２機の船外機ＯＭ（右船外機ＯＭｓおよび左船外機ＯＭｐ）のうちの少なくとも一つのエンジン２３が運転中であれば、２つの転舵装置ＳＴＧ（ＳＴＧｓ，ＳＴＧｐ）のステアリングコントローラ２２は、いずれも第１モードでフィードバック制御を実行する。また、２つの転舵装置ＳＴＧのステアリングコントローラの少なくとも一方が通信フェールを検出しているとき、したがって、少なくとも一つの船外機ＯＭのエンジン２３の運転状態が不明であるときは、２つの転舵装置ＳＴＧのステアリングコントローラ２２は、いずれも第１モードでフィードバック制御を実行する。いずれのステアリングコントローラ２２も通信フェールを検出しておらず、２機の船外機ＯＭのエンジン２３がいずれも停止中であれば、２つのステアリングコントローラ２２は、いずれも第２モードでフィードバック制御を実行する。

【0092】

すなわち、各転舵装置ＳＴＧのステアリングコントローラ２２は、通信フェールを検出しておらず、したがって、２機の船外機ＯＭのエンジン２３の運転状態の情報を取得することができるとき、少なくとも一つの船外機ＯＭのエンジン２３が運転中であれば第１モードでフィードバック制御を行う。そして、全ての船外機ＯＭのエンジン２３が停止中であれば第２モードでフィードバック制御を行う。

【0093】

各転舵装置ＳＴＧのステアリングコントローラ２２は、通信フェールのために少なくとも一つの船外機ＯＭの運転状態が不明であれば第１モードでフィードバック制御を実行する。

【0094】

船内ネットワーク５５および船外機制御ネットワーク５６は、通信ネットワークの一例である。メインコントローラ５０、リモコンＥＣＵ５１、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、それぞれ、通信フェールを検出するための処理を実行し、通信フェールを検出すると、通信フェール検出信号をネットワーク５５，５６に送出する。ステアリングコントローラ２２は、自身の処理によって通信フェールを検出するほか、ネットワーク５５，５６に送出される通信フェール検出信号によって通信フェールを検出する。

【0095】

図６は、ステアリングコントローラ２２が所定の制御周期で繰り返す処理の一例を説明するためのフローチャートである。ステアリングコントローラ２２は、通信フェールが生じているかどうかを判断し（ステップＳ１）、通信フェールが生じていれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、フィードバック制御のモードを第１モードとする（ステップＳ４）。通信フェールが生じていないときには（ステップＳ１：ＮＯ）、当該ステアリングコントローラ２２に対応する船外機ＯＭ（自機）のエンジン２３の運転状態を調べ（ステップＳ２）、運転中であれば（ステップＳ２：ＹＥＳ）、フィードバック制御のモードを第１モードとする（ステップＳ４）。自機のエンジンが停止中であれば（ステップＳ２：ＮＯ）、操船システム１００に含まれる他の船外機ＯＭ（他機）のエンジン２３の運転状態を調べ（ステップＳ３）、少なくとも一つの他機のエンジン２３が運転中であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、フィードバック制御のモードを第１モードとする（ステップＳ４）。全ての他機のエンジン２３が停止中であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、フィードバック制御のモードを第２モードとする（ステップＳ５）。こうして、決定されたモード（第１モードまたは第２モード）に従って、フィードバック制御が行われる（ステップＳ６）。

【0096】

船外機コントローラ２１はエンジン２３の運転状態の情報を船外機制御ネットワーク５６に周期的に送出する。したがって、通信フェールが生じていないときには、ステアリングコントローラ２２は、操船システム１００に含まれる全ての船外機ＯＭのエンジンの運転状態の情報を取得できる。

【0097】

以上のように、この実施形態によれば、複数の船外機ＯＭの舵角が複数の転舵装置ＳＴＧによってそれぞれ変化させられる。複数の転舵装置ＳＴＧのステアリングアクチュエータ２５をそれぞれ制御する複数のステアリングコントローラ２２は、舵角センサ２９の出力信号に基づくフィードバック制御を実行する。ステアリングコントローラ２２は、第１フィードバックパラメータを適用する第１モードと、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードとを制御モードとして有しており、複数の船外機ＯＭの運転状態に応じて第１モードまたは第２モードを適切に選択して適用する。具体的には、少なくとも一つの船外機ＯＭが運転中であれば第１モードが選択され、全ての船外機ＯＭが停止中であれば第２モードが選択される。このようにして、推進機としての船外機ＯＭを備える船舶１に適した態様でステアリングアクチュエータ２５を制御できる。

【0098】

また、この実施形態では、ステアリングコントローラ２２は、複数の船外機ＯＭの少なくとも一つの運転状態が不明であれば第１モードでフィードバック制御を実行する。より具体的には、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または船内ネットワーク５５に通信フェールが生じていれば、第１モードでフィードバック制御を実行する。通信フェールが生じていると、少なくとも一つの船外機ＯＭの運転状態が不明である可能性がある。そこで、この実施形態では、ステアリングコントローラ２２は、通信フェールが生じているときには、第１モードでフィードバック制御を実行する。これにより、少なくとも一つの船外機ＯＭの運転状態が不明である可能性があるときには、第１フィードバックパラメータを適用してステアリングアクチュエータ２５を制御できる。

【0099】

この実施形態では、第２フィードバックパラメータは、第１モードよりも第２モードの方がステアリングアクチュエータ２５の応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するように定められている。具体的には、第２フィードバックパラメータは、第１フィードバックパラメータよりも小さい。したがって、第２フィードバックパラメータを適用する第２モードにおいては、ステアリングアクチュエータ２５の応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下するので、それに応じて、エネルギー消費を低減できる。

【0100】

第２モードは、全ての船外機ＯＭが停止中（より具体的には全ての船外機ＯＭのエンジン停止中）に適用されるので、応答性および転舵速度の優先度は低い。加えて、応答性および転舵速度の少なくとも一つが低下することで、転舵装置ＳＴＧの作動音を低減することもできる。第２モードは、全ての船外機ＯＭが停止中に適用されるので、船外機ＯＭの作動音（とくにエンジン音）のない状況では第２モードが適用されることになる。したがって、いずれの船外機ＯＭも作動していないときに、転舵装置ＳＴＧの作動音を低減できることにより、静音性に優れた商品性の高い操船システム１００を提供できる。

【0101】

いずれの船外機ＯＭも運転していないときの転舵は、主として、出航前の点検やメンテナンスの際に行われる。したがって、応答性／転舵速度に対する要求は低く、むしろ省エネルギー性および静音性の観点でフィードバックパラメータを設定することにより、商品性を高めることができる。

【0102】

一方、少なくとも一つの船外機ＯＭが運転中（より具体的にはエンジン運転中）であるときに適用される第１モードでは、ステアリングアクチュエータ２５の応答性／転舵速度を高める第１フィードバックパラメータが適用されることになる。これにより、操舵応答性のよい操船システム１００を提供できる。船外機ＯＭの作動音（とくにエンジン音）のある状況では転舵装置ＳＴＧの作動音は目立たないので、商品性に影響しない。

【0103】

また、少なくとも一つの船外機ＯＭが運転中であれば、全ての転舵装置ＳＴＧのステアリングアクチュエータ２５は第１モードでフィードバック制御されるので、同様の応答性／転舵速度で作動する。そのため、複数の船外機ＯＭが接近して配置される場合であっても、隣り合う船外機ＯＭの干渉を生じることなく、複数の船外機ＯＭを同期して転舵させることができる。

【0104】

また、この実施形態では、全ての船外機ＯＭのエンジン２３が停止中であり、したがって、発電機３０が電力を発生せず、バッテリ１５を充電できないときには、第２フィードバックパラメータが適用され、省電力が図られる。これにより、バッテリ残量の低下を抑制できる。一方、少なくとも一つの船外機ＯＭのエンジン２３が運転中であれば、第１フィードバックが適用され、応答性／転舵速度のよい第１モードでステアリングアクチュエータ２５をフィードバック制御できる。こうして、エンジン２３を駆動源とする推進機であるエンジン船外機ＯＭを備える船舶１に適した態様でステアリングアクチュエータ２５を制御できる。

【0105】

図７は、この発明の他の実施形態の特徴を説明するための図であり、ステアリングコントローラが所定の制御周期で繰り返す処理の一例を示すフローチャートである。この実施形態の船舶では、船体に一つの船外機が備えられ、それに対応する一つの転舵装置が備えられている。転舵装置のステアリングコントローラは、船外機のエンジンの運転状態を調べ、運転中であれば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、フィードバック制御のモードを第１モードとする（ステップＳ１２）。船外機のエンジンが停止中であれば（ステップＳ１１：ＮＯ）、フィードバック制御のモードを第２モードとする（ステップＳ１３）。こうして、決定されたモード（第１モードまたは第２モード）に従って、フィードバック制御が行われる（ステップＳ１４）。

【0106】

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

【0107】

前述の実施形態では、２機または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、３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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

第１モードおよび第２モードの選択に関するモード選択基準は、前述のとおり、バッテリ１５の充放電状態に関する基準を含んでいてもよい。前述の実施形態では、バッテリ１５の充放電状態に関する基準の一例は、エンジン２３が運転中かどうかである。エンジン２３が運転中であれば発電機３０が電力を発生してバッテリ１５への充電が行われ、エンジン２３が停止中であれば発電機３０が作動せず、バッテリ１５への充電が行われないからである。むろん、バッテリ１５への充電が行われているか否かを調べるために、エンジン２３が運転中か否か以外の判断基準を用いてもよい。たとえば、バッテリ１５に出入りする電流を検出してもよい。また、バッテリ１５の充放電に関する基準の他の例として、バッテリ残量を挙げることができる。具体的には、バッテリ残量が閾値以上であれば第１モードを適用し、バッテリ残量が閾値未満であれば第２モードを適用してもよい。

【0113】

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】

【0114】

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、１２：操作速度センサ、１５：バッテリ、１６：ヘルムコントローラ、２０：プロペラ、２１：船外機コントローラ、２２：ステアリングコントローラ、２３：エンジン、２５：ステアリングアクチュエータ、２９：舵角センサ、３０：発電機、５０：メインコントローラ、５１：リモコンＥＣＵ、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、７０：フィードバック制御部、７１：目標舵角演算部、７２：偏差演算部、７３：ＰＩＤ制御部、７４：ＰＷＭ信号生成部、８０：パラメータ変更部、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】

【図6】

【図7】