電驅(qū)動自卸卡車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所提供的電驅(qū)動自卸卡車中，車輛控制裝置（50）、控制器（100）、逆變器控制裝置（30）和轉(zhuǎn)舵控制裝置（32）構(gòu)成進(jìn)行如下控制的控制裝置（200），該控制為，基于由攝像機(jī)（15）取得的圖像信息，而以使車輛主體（1）追隨滑接導(dǎo)線（3L、3R）地行駛的方式對車輛主體（1）施加橫擺力矩。另外，該控制裝置（200）進(jìn)行如下控制：將由攝像機(jī)（15）取得的圖像轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)信息，并基于該坐標(biāo)信息來計(jì)算車輛主體（1）的至少一個代表點(diǎn)和位于滑接導(dǎo)線（3L、3R）上的至少一個目標(biāo)點(diǎn)，并以使代表點(diǎn)向目標(biāo)點(diǎn)接近的方式對車輛主體（1）施加橫擺力矩。由此，提供一種能夠減輕無軌行駛中的駕駛員的操作負(fù)擔(dān)的電驅(qū)動自卸卡車。
【專利說明】電驅(qū)動自卸卡車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電驅(qū)動自卸卡車，尤其涉及一種從滑接導(dǎo)線接收電力而行駛的電驅(qū)動自卸卡車。
【背景技術(shù)】
[0002]對于在礦山上行駛的自卸卡車而已知一種串聯(lián)混合動力型的自卸卡車，其使發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)，并向后輪的電機(jī)供給該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電力來驅(qū)動后輪。另外，利用該電氣結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)了一種無軌(tro 11 ey )式的行駛技術(shù)，在該行駛技術(shù)中，在規(guī)定的上坡路段中不由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)進(jìn)行電力供給，而設(shè)置通常在電車上看到的滑接導(dǎo)線，并將設(shè)在車輛主體上的能夠升降的集電裝置的接觸板升起，使其與滑接導(dǎo)線接觸，從而獲得電力而行駛(以下稱為無軌行駛)。該無軌式的行駛技術(shù)例如記載在專利文獻(xiàn)I中。這種情況下，由于與由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的電力相比，從滑接導(dǎo)線供給的電力更大，所以能夠避免在可無軌行駛的上坡路段中發(fā)生行駛速度的低下。
[0003]另外，專利文獻(xiàn)2中記載了一種檢測行駛道路、并基于所檢測出的結(jié)果來控制車輛以使車輛不會偏移的現(xiàn)有技術(shù)。該技術(shù)涉及汽車的行駛技術(shù)，通過攝像機(jī)等拍攝路面，并通過圖像處理來抽取相當(dāng)于行駛道路的白線和道釘?shù)溶嚨罉?biāo)記(lane marker)。作為控制方法而具有如下情況:對轉(zhuǎn)向和制動力、驅(qū)動力進(jìn)行調(diào)整以在所抽取的車道標(biāo)記之間行駛。作為控制量而具有如下情況:在從車道標(biāo)記僅離開規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)(判斷為行駛道路的區(qū)域)設(shè)置僅位移了規(guī)定區(qū)間的虛擬車道標(biāo)記，越從該虛擬車道標(biāo)記向行駛道路外側(cè)偏移，越使控制量增大。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:美國專利4，483，148號說明書
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-96497號公報(bào)
[0007]在專利文獻(xiàn)I記載的無軌式的行駛技術(shù)中，駕駛員判斷車輛(自卸卡車)是否進(jìn)入了無軌行駛區(qū)間。當(dāng)車輛進(jìn)入了無軌行駛區(qū)間，且駕駛員目視觀察接觸板與滑接導(dǎo)線的位置關(guān)系而判斷為能夠使接觸板與滑接導(dǎo)線接觸時，駕駛員操作無軌行駛開始鍵等而開始無軌行駛。在無軌行駛中，駕駛員目視觀察車輛與滑接導(dǎo)線的位移，并以使接觸板的中心位置不會從滑接導(dǎo)線向橫向大幅偏移的方式進(jìn)行方向盤操作。另外，駕駛員也判斷無軌行駛結(jié)束的時機(jī)，并通過按鍵等來操作。
[0008]但是，這種通過駕駛員的目視進(jìn)行的操作會在無軌行駛中對駕駛員造成很大的負(fù)擔(dān)。
[0009]根據(jù)專利文獻(xiàn)2記載的行駛控制技術(shù)，能夠以使車輛(汽車)不會從行駛道路上偏移的方式控制車輛。然而，在自卸卡車所行駛的礦山的路面上，并不存在專利文獻(xiàn)2記載的那種在一般道路上所存在的車道標(biāo)記。另外，路面狀況是時刻變化的，難以用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行圖像處理或者用雷達(dá)等傳感器檢測能夠行駛的路面上的區(qū)域。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種能夠減輕無軌行駛中的駕駛員的操作負(fù)擔(dān)的電驅(qū)動自卸卡車。
[0011]為了達(dá)成上述目的，技術(shù)方案I記載的發(fā)明提供一種電驅(qū)動自卸卡車，將設(shè)在車輛主體上的能夠升降的集電裝置的接觸板升起，并使該接觸板與沿著道路而設(shè)的滑接導(dǎo)線接觸，并從所述滑接導(dǎo)線接收電力而行駛，其中，所述電驅(qū)動自卸卡車具有:滑接導(dǎo)線檢測裝置，設(shè)在所述車輛主體上，且在行駛中從所述滑接導(dǎo)線的下方檢測所述滑接導(dǎo)線；和控制裝置，進(jìn)行如下的控制:基于由所述滑接導(dǎo)線檢測裝置所檢測出的信息，而以使所述車輛主體追隨所述滑接導(dǎo)線地行駛的方式,對所述車輛主體施加橫擺力矩。
[0012]在這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，由于由滑接導(dǎo)線檢測裝置從滑接導(dǎo)線的下方來檢測滑接導(dǎo)線，所以與以往那樣地拍攝地面并檢測車道標(biāo)記等的情況相比，導(dǎo)致檢測誤差的因素很少，由此，檢測精度提高。由于提高了在通過該方式進(jìn)行以使車輛主體追隨滑接導(dǎo)線地行駛的方式對車輛主體施加橫擺力矩(yaw moment)的控制時的控制精度,所以,在行駛中接觸板的中心位置變得難以從滑接導(dǎo)線向橫向大幅偏移，能夠減輕無軌行駛中駕駛員的操作負(fù)擔(dān)。
[0013]另外，技術(shù)方案2所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案I所述的電驅(qū)動自卸卡車中，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制，將由所述攝像機(jī)取得的圖像轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)信息，基于該坐標(biāo)信息來計(jì)算所述車輛主體的至少一個代表點(diǎn)、和位于所述滑接導(dǎo)線上的至少一個目標(biāo)點(diǎn)，并以使所述代表點(diǎn)向所述目標(biāo)點(diǎn)接近的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
[0014]由此，車輛主體追隨滑接導(dǎo)線地行駛。
[0015]另外，技術(shù)方案3所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案I所述的電驅(qū)動自卸卡車中，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制:基于所述坐標(biāo)信息來計(jì)算所述車輛主體相對于所述滑接導(dǎo)線的傾斜，并以使所述傾斜變小的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
[0016]由此，車輛主體追隨滑接導(dǎo)線地行駛。
[0017]另外，技術(shù)方案4所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案2所述的電驅(qū)動自卸卡車中，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制:計(jì)算所述代表點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)之間的偏差，當(dāng)該偏差的絕對值與第一閾值相比較大時，以使所述代表點(diǎn)向所述目標(biāo)點(diǎn)接近的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
[0018]由此，降低進(jìn)行橫擺力矩控制的設(shè)備的動作頻率，并能夠確?？刂频姆€(wěn)定性和舒適的乘坐感覺。
[0019]另外，技術(shù)方案5所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案4所述的電驅(qū)動自卸卡車中，當(dāng)所述偏差的絕對值與所述第一閾值相比較大時，所述控制裝置隨著所述偏差的絕對值變大而使對所述車輛主體施加的橫擺力矩增大。
[0020]由此，在行駛中接觸板從滑接導(dǎo)線向橫向大幅偏移的情況下，車輛主體會快速返回至接觸板的中心，能夠確實(shí)地防止自卸卡車從滑接導(dǎo)線的行駛道路偏移。
[0021]另外，技術(shù)方案6所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案2所述的電驅(qū)動自卸卡車中，所述控制裝置當(dāng)所述偏差的絕對值與第二閾值相比較大時，警告所述車輛主體有向道路外偏移的傾向。
[0022]由此，能夠促使駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)舵修正。[0023]另外，技術(shù)方案7所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案I?6中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車中，還具有行駛用的左右的電動機(jī)，所述控制裝置通過控制所述左右的電動機(jī)，而同時進(jìn)行對所述車輛主體施加橫擺力矩的控制、和行駛速度的控制。
[0024]由此，能夠通過電動機(jī)控制而同時實(shí)現(xiàn)橫擺力矩的生成和減速，能進(jìn)行高效率的控制。
[0025]另外，技術(shù)方案8所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案I?6中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車中，還具有行駛用的左右的電動機(jī)、和轉(zhuǎn)舵裝置，所述控制裝置具有車輛控制裝置、控制器、逆變器控制裝置、和轉(zhuǎn)舵控制裝置，所述車輛控制裝置基于由所述攝像機(jī)所取得的圖像信息，來運(yùn)算用于以使所述車輛主體追隨所述滑接導(dǎo)線地行駛的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩的橫擺力矩修正值，所述控制器基于所述橫擺力矩修正值，并通過所述逆變器控制裝置及所述轉(zhuǎn)舵控制裝置，來控制所述左右的電動機(jī)和所述轉(zhuǎn)舵裝置的至少一方。
[0026]這樣，使車輛控制裝置與控制器獨(dú)立地進(jìn)行橫擺力矩控制，由此，即使控制器是現(xiàn)有的控制器，僅通過追加車輛控制裝置，就能進(jìn)行本發(fā)明的橫擺力矩控制，或者，僅通過改變車輛控制裝置的功能，就能調(diào)整橫擺力矩控制的參數(shù)等，從而能夠使控制系統(tǒng)具有靈活性。
[0027]另外，技術(shù)方案9所述的發(fā)明為，在技術(shù)方案I?8中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車中，所述滑接導(dǎo)線檢測裝置具有:攝像機(jī)，設(shè)在所述車輛主體上，且在行駛中連續(xù)拍攝所述滑接導(dǎo)線；和照明裝置，設(shè)在所述車輛主體上，且照亮所述滑接導(dǎo)線。
[0028]這樣，即使在使用攝像機(jī)來作為滑接導(dǎo)線檢測裝置的情況下，通過由照明裝置照亮滑接導(dǎo)線，能夠維持滑接導(dǎo)線相對于天空的對比度，不僅在白天天氣好的時候，即使在傍晚、夜間、雨天等難以獲得滑接導(dǎo)線與天空的高對比度的情況下，也能高精度地進(jìn)行使車輛追隨滑接導(dǎo)線地行駛的橫擺力矩控制。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，由于由滑接導(dǎo)線檢測裝置從滑接導(dǎo)線的下方來檢測滑接導(dǎo)線，所以與以往那樣地拍攝地面并檢測車道標(biāo)記等的情況相比，導(dǎo)致檢測誤差的因素很少，由此，檢測精度提高。由于提高了在通過該方式進(jìn)行以使車輛主體追隨滑接導(dǎo)線地行駛的方式對車輛主體施加橫擺力矩的控制時的控制精度，所以，在行駛中接觸板的中心位置變得難以從滑接導(dǎo)線向橫向大幅偏移，能夠減輕無軌行駛中駕駛員的操作負(fù)擔(dān)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電驅(qū)動自卸卡車的側(cè)部外觀的側(cè)視圖。
[0032]圖2是表示自卸卡車的后部外觀的后視圖。
[0033]圖3是表示本實(shí)施方式中的電驅(qū)動自卸卡車的驅(qū)動系統(tǒng)的圖。
[0034]圖4是表示從滑接導(dǎo)線接收電力的集電裝置的構(gòu)成的圖。
[0035]圖5是表示由轉(zhuǎn)舵控制裝置和轉(zhuǎn)舵裝置構(gòu)成的轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的圖。
[0036]圖6是表示到轉(zhuǎn)舵控制裝置計(jì)算轉(zhuǎn)向扭矩指令值為止的功能的框圖。
[0037]圖7是表示控制器的車速控制部的功能的說明的框圖。
[0038]圖8是表示控制器的橫擺力矩控制部的具體功能的框圖。
[0039]圖9是表示通過驅(qū)動力差來實(shí)現(xiàn)橫擺力矩修正值的情況對以電機(jī)驅(qū)動力100%行駛時的總驅(qū)動力的影響的圖。
[0040]圖10是表示電機(jī)扭矩指令值的計(jì)算方法的一例的圖。
[0041]圖11是表示車輛控制裝置的構(gòu)成以及車輛控制裝置與控制器的輸入輸出關(guān)系的圖。
[0042]圖12是從車輛的側(cè)面觀察車輛與攝像機(jī)的拍攝范圍(滑接導(dǎo)線檢測裝置的檢測范圍)的位置關(guān)系的情況下的圖。
[0043]圖13是從上空(車輛的上方)觀察車輛與攝像機(jī)的拍攝范圍(滑接導(dǎo)線檢測裝置的檢測范圍)的位置關(guān)系的情況下的圖。
[0044]圖14是表示用攝像機(jī)拍攝到的畫面的圖。
[0045]圖15是表示拍攝到的畫面的處理(邊緣抽取)的圖。
[0046]圖16是表示拍攝到的畫面的處理(中心線的抽取)的圖。
[0047]圖17是表示車輛相對于滑接導(dǎo)線向左位移了的情況下的攝像機(jī)的畫面的圖。
[0048]圖18是表示車輛相對于滑接導(dǎo)線傾斜行駛的情況下的攝像機(jī)的畫面的圖。
[0049]圖19是表示車輛狀態(tài)量控制部的具體功能的框圖，并是表示將當(dāng)前位置相對于目標(biāo)位置的偏差作為橫擺力矩修正值的計(jì)算流程的圖。
[0050]圖20是表示車輛控制裝置的其他實(shí)施例中使用的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系的圖。
[0051]圖21是表示車輛控制裝置的其他實(shí)施例中的從用攝像機(jī)拍攝上方之后到控制輸出為止的處理流程的流程圖。
[0052]圖22是表示設(shè)定了第一閾值的情況下的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系的、與圖20相同的圖。
[0053]圖23A是表示與目標(biāo)點(diǎn)的位置相對應(yīng)的橫擺力矩修正值的計(jì)算方法的一例的圖。
[0054]圖23B是表示與目標(biāo)點(diǎn)的位置相對應(yīng)的橫擺力矩修正值的計(jì)算方法的一例的、與圖19相同的框圖。
[0055]圖24是表示設(shè)定了第一及第二閾值的情況下的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系的、與圖20及圖22相同的圖。
[0056]圖25是表示圖21所示的流程圖中的向滑接導(dǎo)線的追隨控制步驟的其他示例的流程圖。
[0057]圖26是表示用于根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)的位置將目標(biāo)車速向減小側(cè)修正的目標(biāo)車速修正值的計(jì)算方法的一例的圖。
[0058]圖27是表示用于根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)的位置將目標(biāo)車速向增加側(cè)修正的目標(biāo)車速修正值的計(jì)算方法的一例的圖。
[0059]圖28是表示通過目標(biāo)車速的修正值進(jìn)行的電機(jī)扭矩的生成方法的、與圖10相同的圖。
[0060]圖29是表示用于防止辨別偏差(hunting)的、代替計(jì)時處理的滯后(hysteresis)處理的圖。
[0061]圖30是使由攝像機(jī)拍攝的方向進(jìn)一步朝向前方的情況下的、與圖12相同的圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0062]以下，使用附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0063](關(guān)于車輛一自卸卡車一的構(gòu)成)
[0064]圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電驅(qū)動自卸卡車的側(cè)部外觀的側(cè)視圖。
[0065]在圖1中，自卸卡車由如下部分構(gòu)成:車輛主體I ;用于裝載砂土等的裝載容器(VeSSel)2 ;左右的集電裝置4L、4R，具有用于從左右兩根滑接導(dǎo)線3L、3R (—根為高電壓，另一根接地)接收電力的能夠升降的接觸板4La、4Ra ;和通過所接收的電力而驅(qū)動的左右的后輪(車輪)5L、5R。集電裝置4L、4R設(shè)在車輛主體I的前部。另外，自卸卡車具有設(shè)在車輛主體I的前部、且在行駛中連續(xù)檢測前方的滑接導(dǎo)線3L、3R的滑接導(dǎo)線檢測裝置15?；訉?dǎo)線檢測裝置15是根據(jù)本發(fā)明而首次安裝的?；訉?dǎo)線檢測裝置15在圖示例中配置在車輛主體I的前部，但也可以設(shè)置在車輛主體I的頂板等上。
[0066]圖2是表示自卸卡車的后部外觀的后視圖。后輪5L、5R為了能夠承受裝載容器2中裝載的砂土等的載荷，而是雙輪胎的結(jié)構(gòu)。通過左右的電動機(jī)(例如感應(yīng)電機(jī))6L、6R制動、驅(qū)動該雙輪胎。
[0067]圖3表示本實(shí)施方式中的電驅(qū)動自卸卡車的驅(qū)動系統(tǒng)。
[0068]在圖3中，電驅(qū)動自卸卡車的驅(qū)動系統(tǒng)具有:加速踏板11 ;減速踏板12 ;變速桿13 ;感測前后加速度、橫向加速度和橫擺率(yaw rate)的組合傳感器14 ;發(fā)動機(jī)21 ;交流發(fā)電機(jī)22 ;其他的發(fā)動機(jī)負(fù)載28 ;整流電路23 ;檢測電阻24 ;電容器25 ;斬波電路26 ;柵極電阻27 ;與上述集電裝置4L、4R、上述后輪5L、5R及電動機(jī)6L、6R、電動機(jī)6L、6R的輸出軸6La、6Ra連接的減速器7R、7L ;電磁拾取傳感器16R、16L ;和控制裝置200。
[0069]控制裝置200具有:以扭矩指令的輸入來控制電動機(jī)6L、6R的逆變器控制裝置30 ;以駕駛員的按鍵操作或來自外部的輸入來進(jìn)行集電裝置4L、4R的接觸板4La、4Ra的升降的升降控制裝置31 ;將駕駛員的轉(zhuǎn)舵操作轉(zhuǎn)換成電氣信號并控制前輪轉(zhuǎn)舵的轉(zhuǎn)舵控制裝置32 ;作為本發(fā)明的特征部的車輛控制裝置50 ;和控制器100。
[0070]逆變器控制裝置30對左右的電動機(jī)6L、6R而具有公知的扭矩指令運(yùn)算部30a、電機(jī)控制運(yùn)算部30b、和逆變器(開關(guān)元件)30c。集電裝置4L、4R具有以升降控制裝置31的升降指令信號而使接觸板4La、4Ra升降的升降裝置。后述具體說明集電裝置4L、4R、升降控制裝置31、包括轉(zhuǎn)舵控制裝置32的轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)、和車輛控制裝置50。
[0071 ](包括行駛在內(nèi)的基本動作)
[0072]加速踏板11的踏入量P和減速踏板12的踏入量Q成為控制器100的輸入，并成為分別控制驅(qū)動力和阻止力(制動力)的大小的信號。例如當(dāng)駕駛員踏入加速踏板11而使自卸卡車前進(jìn)或后退時，從控制器100對發(fā)動機(jī)21輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nr的指令。該指令是通過預(yù)先設(shè)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Nr相對于加速器開度的表，并基于該表而輸出的。發(fā)動機(jī)21是安裝有電子調(diào)速器21a的柴油發(fā)動機(jī)，若電子調(diào)速器21a接收到目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nr的指令，則控制燃料噴射量以使發(fā)動機(jī)21以目標(biāo)轉(zhuǎn)速Nr進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0073]在發(fā)動機(jī)21上連接有交流發(fā)電機(jī)22，進(jìn)行交流發(fā)電。通過交流發(fā)電產(chǎn)生的電力由整流電路23進(jìn)行整流，并存儲到電容器25中，直流電壓值成為V。交流發(fā)電機(jī)22通過控制器100來進(jìn)行控制，以對將直流電壓V由檢測電阻24分壓后的電壓值進(jìn)行反饋(feedback)并使該電壓值成為規(guī)定的固定電壓V0。
[0074]通過交流發(fā)電機(jī)23產(chǎn)生的電力經(jīng)由逆變器控制裝置30供給至左右的電動機(jī)6L、6R?？刂破?00以使由整流電路23整流后的直流電壓V成為規(guī)定的固定電壓VO的方式控制交流發(fā)電機(jī)22，由此，以向電動機(jī)6L、6R供給必需的電力的方式進(jìn)行控制。另一方面，在集電裝置4L、4R的接觸板4La、4Ra與滑接導(dǎo)線3L、3R接觸的情況下，直流電壓VO直接從滑接導(dǎo)線3L、3R供給至逆變器控制裝置30。
[0075]控制器100運(yùn)算與加速踏板11及減速踏板12的操作量相對應(yīng)的扭矩指令值T_MR_a、T_ML_a，根據(jù)該扭矩指令值T_MR_a、T_ML_a、車速控制的扭矩修正值T_MR_V、T_ML_V以及橫擺力矩控制的電機(jī)扭矩修正值T_ML_Y、T_MR_Y，來生成并輸出左右的電動機(jī)6L、6R的扭矩指令值T_MR、T_ML (后述)。該左右的電動機(jī)6L、6R的扭矩指令值T_MR、T_ML和由電磁拾取器16R、16L檢測出的各電動機(jī)6L、6R的轉(zhuǎn)速coR、ωL輸入至逆變器控制裝置30內(nèi)，逆變器控制裝置30經(jīng)由扭矩指令運(yùn)算部30a、電機(jī)控制運(yùn)算部30b和逆變器(開關(guān)元件)30c來驅(qū)動各電動機(jī)6L、6R。
[0076]在各電動機(jī)6L、6R上分別經(jīng)由減速器7R、7L而連接有左右的后輪(車輪)5R、5L。電磁拾取器16R、16L通常是檢測減速器7R、7L內(nèi)的齒輪的一個齒的圓周速度的傳感器。另夕卜，例如，若以右側(cè)驅(qū)動系統(tǒng)為例，則將檢測用的齒輪安裝在電動機(jī)6R內(nèi)部的驅(qū)動軸、或?qū)p速器7R與車輪5R連接起來的驅(qū)動軸上，設(shè)置在該位置上也沒有關(guān)系。
[0077]當(dāng)在行駛中復(fù)原加速踏板11并踏入減速踏板12時，控制器100以使交流發(fā)電機(jī)22不發(fā)電的方式進(jìn)行控制。另外，來自控制器100的扭矩指令T_MR_a、T_ML_a變?yōu)樨?fù)，逆變器控制裝置30驅(qū)動各電動機(jī)6L、6R并對行駛的自卸卡車施加制動力。此時，各電動機(jī)6L、6R作為發(fā)電機(jī)而發(fā)揮作用，并以通過內(nèi)置在逆變器控制裝置30中的整流功能來將電容器25充電的方式工作。斬波電路26以使直流電壓值V變成預(yù)先設(shè)定的直流電壓值Vl以下的方式工作，使電流流動至柵極電阻27而將電能轉(zhuǎn)換成熱能。
[0078](集電裝置的接觸板的升降)
[0079]接著，對集電裝置4L、4R的接觸板4La、4Ra的升降裝置進(jìn)行說明。圖4表示從滑接導(dǎo)線3L、3R接收電力的集電裝置4L、4R的構(gòu)成。集電裝置4L、4R具有相同的構(gòu)成，以集電裝置4L為代表說明其構(gòu)成。集電裝置4L具有將框體固定在車輛主體I上的液壓活塞裝置4a來作為升降裝置，在液壓活塞裝置4a的液壓活塞4b的活塞桿4c的前端安裝有接觸板4La。通過經(jīng)由液壓配管4d從包括液壓泵的液壓設(shè)備4e輸送來的液壓油，而使液壓活塞4b上下動作，由此，控制該接觸板4La與滑接導(dǎo)線3L的接觸、分離。液壓活塞4b的活塞桿4c與接觸板4La通過絕緣體4f而絕緣?；訉?dǎo)線3L的電力經(jīng)由接觸板4La和電線4g，而向圖3所示的用于電機(jī)驅(qū)動的逆變器控制裝置30的電源系統(tǒng)連接。升降控制裝置31構(gòu)成為，基于駕駛員的升降開關(guān)操作、來自本發(fā)明的車輛控制裝置50等的外部的開關(guān)(標(biāo)志；flag)操作或控制的指令信號，而向液壓設(shè)備4e發(fā)送升降指令信號4h。當(dāng)然，除通過液壓活塞裝置4a構(gòu)成接觸板4La的升降裝置以外，還可以用通常在電車上看到的那種利用平行連桿、彈簧、電機(jī)等的稱為導(dǎo)電架(pantograph)的系統(tǒng)來構(gòu)成升降裝置。
[0080](轉(zhuǎn)舵系統(tǒng))
[0081]接著，用圖5對轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0082]轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)由前述的轉(zhuǎn)舵控制裝置32和轉(zhuǎn)舵裝置40構(gòu)成。轉(zhuǎn)舵裝置40具有方向盤41、帶轉(zhuǎn)舵角(steering angle)傳感器的反作用電機(jī)(reaction motor) 42、帶轉(zhuǎn)向角(turning angle)傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43、和齒條及小齒輪44。[0083]駕駛員在操作方向盤41時，帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42的轉(zhuǎn)舵角傳感器檢測方向盤41的操作量，并將其發(fā)送給轉(zhuǎn)舵控制裝置32。轉(zhuǎn)舵控制裝置32以使當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角成為與駕駛員的轉(zhuǎn)舵角對應(yīng)的轉(zhuǎn)向角的方式，向帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43發(fā)送扭矩信號，并通過帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43所生成的轉(zhuǎn)向扭矩，經(jīng)由齒條及小齒輪44而將前輪45L、45R轉(zhuǎn)舵。另外，根據(jù)此時的扭矩的大小，向帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42發(fā)送反作用扭矩，并向方向盤41傳遞反作用力。另外，此時，轉(zhuǎn)舵控制裝置32向控制器100發(fā)送轉(zhuǎn)舵角。另一方面，轉(zhuǎn)舵控制裝置32還具有如下功能:從控制器100接收轉(zhuǎn)向扭矩修正值，并根據(jù)該修正值使帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43動作。同樣地，轉(zhuǎn)舵控制裝置32是否向帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42發(fā)送反作用力，是能夠根據(jù)當(dāng)時的模式(后述)和來自控制器100的指令而任意改變的。例如，轉(zhuǎn)舵控制裝置32從控制器100接收轉(zhuǎn)向扭矩修正值，并根據(jù)該修正值使帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43動作，另一方面，不向帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42發(fā)送反作用力指令值，若這樣做的話，雖然車輛(自卸卡車)會根據(jù)轉(zhuǎn)舵角旋轉(zhuǎn)，但駕駛員會處于沒有當(dāng)時的轉(zhuǎn)舵感覺的狀態(tài)。相反地，若即使駕駛員進(jìn)行了轉(zhuǎn)舵，也不向帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43發(fā)送指令的話，則會造成即使放開方向盤41也不會轉(zhuǎn)彎的現(xiàn)象。該方法例如在控制器100通過某些判斷而不能操作方向盤41的情況下，變?yōu)橛行?。進(jìn)一步地，還存在如下這樣將此時不能操作方向盤41的情況通知駕駛員的方法:通過使轉(zhuǎn)舵控制裝置32在與駕駛員41轉(zhuǎn)舵的方向相反的的方向上生成扭矩，而使駕駛員通常會感覺方向盤41很沉，由此，駕駛員能夠判斷出不能向那個方向進(jìn)行方向盤操作。
[0084]在本實(shí)施方式中，說明了方向盤41不與前輪45L、45R直接連結(jié)的線控轉(zhuǎn)向(Steer-by-wire)方式,但并不限定于此,還可以是使帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42與帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43—體化并直接連結(jié)的電動動力轉(zhuǎn)向方式。另外，帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43還可以是液壓伺服式的。進(jìn)一步地，從控制器100發(fā)送的修正值還可以不是扭矩而是修正角度。這種情況下，轉(zhuǎn)舵控制裝置32還可以進(jìn)行扭矩的反饋控制，以消除由轉(zhuǎn)向角傳感器檢測出的角度與修正角度的偏差。
[0085]圖6是表示到轉(zhuǎn)舵控制裝置32計(jì)算轉(zhuǎn)向扭矩指令值為止的功能的框圖。轉(zhuǎn)舵控制裝置32在轉(zhuǎn)換部32a中，對從帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)42接收的駕駛員的轉(zhuǎn)舵角施加增益(gain)，并轉(zhuǎn)換成駕駛員的轉(zhuǎn)向角，在運(yùn)算部32b中用該駕駛員的轉(zhuǎn)向角減去當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角，在轉(zhuǎn)換部32c中對該減算后的結(jié)果施加增益，并轉(zhuǎn)換成駕駛員要求轉(zhuǎn)向扭矩。接著，在運(yùn)算部32d中，將從控制器100接收到的轉(zhuǎn)向扭矩修正值與該駕駛員要求轉(zhuǎn)向扭矩相力口，而求出轉(zhuǎn)向扭矩指令值，并將該轉(zhuǎn)向扭矩指令值輸出給帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)43。
[0086](車速控制)
[0087]返回圖3，控制器100具有車速控制部101，其在選擇了車速控制模式的情況下，能夠進(jìn)行當(dāng)前車速相對于由車速控制模式設(shè)定的目標(biāo)車速的反饋控制，并通過車速控制模式控制車速。圖7是表示車速控制部101的功能的說明的框圖。如圖7所示，車速控制部101在車速控制模式開啟(1)(開關(guān)部IOlc開啟)時，輸入目標(biāo)車速和當(dāng)前車速，并在運(yùn)算部IOla中進(jìn)行減法運(yùn)算，在轉(zhuǎn)換部IOlb中對該減法運(yùn)算值施加增益并轉(zhuǎn)換成扭矩，由此求出用于使當(dāng)前車速成為目標(biāo)車速的扭矩修正值T_MR_V、T_ML_V并將其輸出。車速控制部101輸入由電磁拾取器16R、16L檢測出的各電動機(jī)6L、6R的轉(zhuǎn)速coR、coL，并根據(jù)該轉(zhuǎn)速運(yùn)算車速。是否進(jìn)入車速控制模式的指令例如可以通過在車輛控制裝置50上設(shè)置開關(guān)，且由來自駕駛員的開關(guān)操作而發(fā)出，還可以通過來自外部的輸入而發(fā)出。車速控制模式的解除可以通過駕駛員踏入減速踏板來進(jìn)行，還可以通過來自外部的輸入來進(jìn)行。在解除了車速控制模式的情況下，將車速控制模式的指令設(shè)為關(guān)閉(O)(將開關(guān)部IOlC設(shè)為關(guān)閉)，并從零值輸出部IOId輸出車身控制扭矩指令值O。另外，控制器100預(yù)先設(shè)定了與扭矩修正值τ_MR_V、T_ML_V相對應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速指令值的表格，根據(jù)該表格向發(fā)動機(jī)21輸出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速指令值。
[0088](橫擺力矩控制)
[0089]進(jìn)一步地，如圖3所示，控制器100具有用于控制車身的旋轉(zhuǎn)方向的橫擺力矩控制部102。圖8是表示橫擺力矩控制部102的具體功能的框圖。如圖8所示，作為對橫擺力矩控制部102的輸入信號，具有例如由防側(cè)滑控制等其他橫擺力矩控制所生成的橫擺力矩控制值、由本發(fā)明所生成的橫擺力矩修正值、車速、前后加速度、橫向加速度、橫擺率、轉(zhuǎn)舵角、橫擺力矩控制模式的指令。輸出信號是轉(zhuǎn)向扭矩修正值、和對電機(jī)的扭矩修正值T_MR_Y、T_ML_Y。橫擺力矩控制值和橫擺力矩修正值在運(yùn)算部102a中進(jìn)行加法運(yùn)算，而成為橫擺力矩指令值。該橫擺力矩指令值被輸入到轉(zhuǎn)舵扭矩控制部102b、電機(jī)扭矩控制部102c、和最佳分配控制部102d。轉(zhuǎn)舵扭矩控制部102b及電機(jī)扭矩控制部102c分別基于所輸入的橫擺力矩指令值來計(jì)算轉(zhuǎn)向扭矩修正值和電機(jī)扭矩修正值。另外，最佳分配控制部102d基于所輸入的橫擺力矩指令值、車速、橫擺率、轉(zhuǎn)舵角、前后加速度、橫向加速度，來計(jì)算橫擺力矩的分配比例，并計(jì)算與該分配比例相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向扭矩修正值和電機(jī)扭矩修正值。橫擺力矩控制模式的指令被輸入至開關(guān)部102e，開關(guān)部102e在橫擺力矩控制模式為I時，輸出由轉(zhuǎn)舵扭矩控制部102b所運(yùn)算的轉(zhuǎn)向扭矩修正值，在橫擺力矩控制模式為2時，輸出由電機(jī)扭矩控制部102c所運(yùn)算的電機(jī)扭矩修正值，在橫擺力矩控制模式為3時，輸出由最佳分配控制部102d所運(yùn)算的轉(zhuǎn)舵扭矩修正值和對左右電機(jī)的扭矩修正值。
[0090](橫擺力矩控制模式的設(shè)定)
[0091]但是，在自卸卡車所行駛的礦山中，縮短運(yùn)輸砂土等的時間的要求很高。這是因?yàn)?，若上述時間較短，則與其對應(yīng)地，運(yùn)輸每輛車的砂土的間隔就變短，則能掌控次數(shù)。直接影響時間縮短的是車速，因此，希望避免進(jìn)行會使車速降低的控制
[0092]圖9是表示通過驅(qū)動力差來實(shí)現(xiàn)橫擺力矩修正值的情況對以電機(jī)驅(qū)動力100%行駛時的總驅(qū)動力的影響的圖。例如，如圖9的a側(cè)所示，目前車輛在使驅(qū)動力為100%的狀態(tài)下保持某個速度而行駛。這種情況下，車輛的驅(qū)動力的總和與行駛阻力(空氣阻力、摩擦阻力、傾斜等)平衡。以本實(shí)施方式的構(gòu)成來說，所謂的100%就是指后輪的電機(jī)的輸出極限，意味著能夠以該速度輸出的電機(jī)的驅(qū)動力的最大值。在此，考慮對車輛施加制動力、驅(qū)動力而生成橫擺力矩的情況。在這種情況下為了生成橫擺力矩，由于如上文所述地，電機(jī)處于輸出極限，所以只有通過如圖9的b側(cè)所示地降低左右某一方的電機(jī)驅(qū)動力才能實(shí)現(xiàn)橫擺力矩的生成。在車輛上與該降低量對應(yīng)地生成橫擺力矩，另一方面，由于驅(qū)動力降低所以車速降低。該情況如之前所述地違背了縮短時間的要求。因此，對于應(yīng)該在此時生成橫擺力矩的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，希望即使工作也使速度降低較小的操作，則如圖8所示地將橫擺力矩控制模式設(shè)為I是恰當(dāng)?shù)?。另一方面，?dāng)車輛的驅(qū)動力比100%小時，根據(jù)其程度和其他車輛狀態(tài)量，而切換為電機(jī)扭矩控制(橫擺力矩控制模式2)或最佳分配控制(橫擺力矩控制模式3)。
[0093](由各部分所生成的電機(jī)扭矩的合成)[0094]使用圖10說明控制器100中的電機(jī)扭矩指令的計(jì)算方法。圖10是表示電機(jī)扭矩指令值的計(jì)算方法的一例的圖。首先，如上所述，由處理部IOOa選擇與駕駛員的加速踏板/減速踏板操作相對應(yīng)的扭矩指令值T_ML_a、T_MR_a、和由車速控制所生成的扭矩指令值T_ML_V、T_MR_V中的一方。例如，在具有駕駛員的扭矩指令的情況下，由處理部IOOa選擇駕駛員的扭矩指令，除此之外的情況下，由處理部IOOa選擇車速控制的扭矩指令。然后，在運(yùn)算部IOOb中，將與由橫擺力矩控制部102所生成的橫擺力矩指令值相對應(yīng)的電機(jī)扭矩修正值T_ML_Y、T_MR_Y與由處理部IOOa所選擇的扭矩指令值進(jìn)行加法運(yùn)算，來計(jì)算電機(jī)扭矩指令值T_ML、T_MR。此外，該電機(jī)扭矩的合成方法是一個示例，也能夠使用公知方法等本實(shí)施方式所示的方法以外的各種方法。
[0095](特征部的整體構(gòu)成)
[0096]接著，使用圖11說明本實(shí)施方式的電驅(qū)動自卸卡車的特征部的整體構(gòu)成。
[0097]如上所述，本實(shí)施方式的電驅(qū)動自卸卡車的驅(qū)動系統(tǒng)具有檢測滑接導(dǎo)線3L、3R的滑接導(dǎo)線檢測裝置15、和車輛控制裝置50。
[0098]作為滑接導(dǎo)線檢測裝置15，代表性地考慮有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像機(jī)等傳感器。在以車身的行進(jìn)方向(車軸方向)為X軸并以車身的橫向(相對于車軸的垂直方向)為Y軸的XY平面上，本發(fā)明使用任何傳感器，都能夠成為檢測車身與滑接導(dǎo)線的相對位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)。在激光雷達(dá)的情況下，優(yōu)選為，沿著車身X軸方向進(jìn)行探測的機(jī)構(gòu)能夠更準(zhǔn)確地檢測滑接導(dǎo)線。另外，在毫米波雷達(dá)的情況下，與其他的傳感器相比受到霧或雨等天氣的影響較小。這些雷達(dá)傳感器不僅能夠檢測XY方向，還能檢測車身和滑接導(dǎo)線的高度即Z軸方向。因此，在同時使用需要檢測高度方向的其他系統(tǒng)、和本發(fā)明的系統(tǒng)的情況下，具有雷達(dá)傳感器為優(yōu)選的情況。
[0099]在攝像機(jī)的情況下，由于從滑接導(dǎo)線的下方拍攝滑接導(dǎo)線，所以在白天天氣好的時候能夠獲得滑接導(dǎo)線與天空之間的高對比度，從而能準(zhǔn)確地檢測滑接導(dǎo)線。另外，還可以在車輛主體I上設(shè)置照亮滑接導(dǎo)線3L、3R的照明裝置51 (技術(shù)方案9)。這種情況下，通過用照明裝置51照亮滑接導(dǎo)線3L、3R，能夠維持滑接導(dǎo)線3L、3R相對于天空的對比度，即使在傍晚、夜間、雨天等難以獲得滑接導(dǎo)線3L、3R與天空之間的高對比度的情況下，也能準(zhǔn)確地檢測滑接導(dǎo)線。
[0100]另外，還可以使任意兩種以上的傳感器組合來構(gòu)建系統(tǒng)。
[0101]圖11是表示車輛控制裝置50的構(gòu)成以及車輛控制裝置50與控制器100的輸入輸出關(guān)系的圖。如圖11所示，車輛控制裝置50包括:滑接導(dǎo)線檢測信息處理部50a，處理由滑接導(dǎo)線檢測裝置15檢測出的信息，而獲得有關(guān)車身與滑接導(dǎo)線的相對位置關(guān)系的相關(guān)信息；車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b，以由滑接導(dǎo)線檢測信息處理部50a獲得的信息為基礎(chǔ)來計(jì)算車輛的狀態(tài)量；和基于該結(jié)果來控制車輛狀態(tài)量的車輛狀態(tài)量控制部50c?；訉?dǎo)線3L、3R經(jīng)由絕緣體52而由支柱53支承。另外，車輛控制裝置50輸出目標(biāo)速度修正值、橫擺力矩修正值、橫擺力矩控制模式、升降控制裝置升降指令、和控制/檢測狀態(tài)信息等。
[0102]在本實(shí)施方式中，說明作為滑接導(dǎo)線檢測裝置15而使用攝像機(jī)，來進(jìn)行圖像處理而檢測在XY平面上的與車身的相對位置關(guān)系的情況。即，滑接導(dǎo)線檢測裝置15為攝像機(jī)，滑接導(dǎo)線檢測信息處理部50a為處理由攝像機(jī)15拍攝到的圖像信息的圖像信息處理部。
[0103](攝像機(jī)15及圖像信息處理部50a)[0104]攝像機(jī)15拍攝滑接導(dǎo)線3L、3R。在由一臺攝像機(jī)來拍攝這兩根滑接導(dǎo)線3L、3R的情況下，優(yōu)選為，將攝像機(jī)15配置在左右的滑接導(dǎo)線3L、3R的中央。作為攝像機(jī)15的構(gòu)成，還可以分別由一臺攝像機(jī)來拍攝左右的滑接導(dǎo)線3L、3R。由攝像機(jī)15拍攝到的圖像信息被發(fā)送至車輛控制裝置50的圖像信息處理部50a。圖像信息是攝像機(jī)15所拍攝的范圍的像素排列，圖像信息處理部50a將該圖像信息轉(zhuǎn)換成需要的信息。
[0105]在攝像機(jī)15的拍攝方向上具有較強(qiáng)的光源的情況下，發(fā)送至圖像信息處理部50a的圖像可能會產(chǎn)生被稱為暈影(halation)的白色模糊現(xiàn)象，從而無法識別應(yīng)檢測的對象。作為與此應(yīng)對的方法，還考慮到如下方法:將設(shè)置攝像機(jī)15的位置設(shè)為拍攝車輛前方的滑接導(dǎo)線3L、3R的攝像機(jī)、和拍攝車輛后方的滑接導(dǎo)線3L、3R的攝像機(jī)這兩個位置，在一個攝像機(jī)能夠由圖像信息處理部50a而判斷為產(chǎn)生了暈影的情況下，通過另一個攝像機(jī)來修正。有關(guān)暈影的檢測方法可依照公知方法。另外，并不限定于暈影，在能夠由圖像信息處理部50a判斷為一個攝像機(jī)的視野被灰塵或泥等遮擋的情況下，也能同樣地用另一個攝像機(jī)進(jìn)行修正。另外，在用框體包圍攝像機(jī)15，而透過玻璃拍攝滑接導(dǎo)線3L、3R，且能夠由圖像信息處理部50a判斷為因玻璃上的灰塵或泥而導(dǎo)致視野變差的情況下，還可以用刮水器和清洗液等進(jìn)行清潔。
[0106]另外，在黃昏時或黑暗中，在由圖像信息處理部50a判斷為沒有足夠的光量用于檢測滑接導(dǎo)線3L、3R的情況下，圖像信息處理部50a還可以向照明裝置51發(fā)出亮滅指令，通過照亮滑接導(dǎo)線3L、3R，而維持滑接導(dǎo)線3L、3R相對于天空的對比度。
[0107]在本實(shí)施方式中，不是如圖11所示地沿著傾斜方向拍攝，而為了簡便，考慮如圖12所示地?cái)z像機(jī)15拍攝車輛的正上方的情況。此時，如圖13所示，車輛的前方成為攝像機(jī)15的拍攝區(qū)域(滑接導(dǎo)線檢測裝置的檢測區(qū)域)a、b、c、d。圖14是表示這種情況下攝像機(jī)15所取得的圖像的圖。在圖14中，由于攝像機(jī)15以從下方仰視的方式拍攝滑接導(dǎo)線3L、3R，所以相對于圖13所示的從上方俯視滑接導(dǎo)線3L、3R而得到的圖像的拍攝區(qū)域a、b、C、d，前后關(guān)系(a-d和b-c在圖示的上下方向中的位置關(guān)系)和車輛的行進(jìn)方向相反地表現(xiàn)。
[0108]如圖14所示，攝像機(jī)15所取得的圖像信息中，滑接導(dǎo)線3L、3R表現(xiàn)為相對于畫面而沿縱向與行進(jìn)方向平行。如圖15所示對其進(jìn)行抽取邊緣部的處理(邊緣處理)。由此，左側(cè)的滑接導(dǎo)線3L分成邊緣LL部和邊緣LR部，右側(cè)的滑接導(dǎo)線3R分成邊緣RL部和邊緣RR部。接著，圖16中，在左右的滑接導(dǎo)線3L、3R中求出各自的邊緣的中心線(將左滑接導(dǎo)線3L的中心線設(shè)為LM，將右滑接導(dǎo)線3R的中心線設(shè)為RM)。此時，獲得以畫面的上部中央的Oc為原點(diǎn)的關(guān)于像素?cái)?shù)的坐標(biāo)系(Y軸為da方向,X軸為ab方向)。以O(shè)c為原點(diǎn)而獲得LM與ad 的交點(diǎn) P (O, M_Lad_Ref)、RM 與 ad 的交點(diǎn) Q (O, M_Rad_Ref)、LM 與 be 的交點(diǎn) R (m, M_Lbc_Ref)、RM與be的交點(diǎn)S (m, M_Rbc_Ref)。而且，這些P、Q、R、S各點(diǎn)是位于滑接導(dǎo)線3L、3R上的點(diǎn),將它們定義為目標(biāo)點(diǎn)。另外，m表示縱向的像素?cái)?shù)，η表示橫向的像素?cái)?shù)。
[0109]在此，當(dāng)使兩根滑接導(dǎo)線3L、3R的中央相對于滑接導(dǎo)線3L、3R而平行地直行時，在滑接導(dǎo)線3L、3R位于接觸板4La、4Ra的中央的情況下，相對于由左右的設(shè)置偏差或車輛晃動所造成的錯位，而變得穩(wěn)固。因此，優(yōu)選為車輛以這種狀態(tài)行駛。
[0110]圖17表示車輛向左位移的情況。若將車輛主體I的代表點(diǎn)設(shè)定在從接觸板4La、4Ra的中央通過且與X軸平行的直線(車輛主體I的行進(jìn)方向的直線)、與拍攝區(qū)域的ad及be之間的交點(diǎn)上，則代表點(diǎn)為圖17的點(diǎn)P’、點(diǎn)Q’、點(diǎn)R’、點(diǎn)S’。該代表點(diǎn)是用于控制車輛相對于滑接導(dǎo)線3L、3R的位置的點(diǎn)。因此，代表點(diǎn)P’、Q’、R’、S’也可以稱為控制點(diǎn)。各代表點(diǎn)的坐標(biāo)定義為 M_Lad_Cont、M_Rad_Cont、M_Lbc_Cont、M_Rbc_Cont。
[0111]圖18表示車輛相對于滑接導(dǎo)線3L、3R而傾斜行駛的情況。這種情況下，代表點(diǎn)也是點(diǎn)P’、點(diǎn)Q’、點(diǎn)R’、點(diǎn)S’。
[0112]圖像信息處理部50a將這些坐標(biāo)信息發(fā)送給車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b。
[0113](車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b)
[0114]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b計(jì)算代表點(diǎn)P’、Q’、R’、S’與目標(biāo)點(diǎn)P、Q、R、S之間的偏差。在此，若將代表點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的偏差分別設(shè)為e_Lad、e_Rad、e_LbC、e_RbC，則如下所述地計(jì)算。
[0115]e_Lad=M_Lad_Ref-M_Lad_Cont...(I)
[0116]e_Rad=M_Rad_Ref-M_Rad_Cont...(2)
[0117]e_Lbc = M_Lbc_Ref-M_Lbc_Cont...(3)
[0118]e_Rbc = M_Rb c_Re f-M_Rb c_Cont...(4)
[0119]這些偏差在車輛相對于滑接導(dǎo)線向左位移后的情況下為正，在向右位移后的情況下為負(fù)。
[0120]接著，如圖18所示，當(dāng)車輛相對于滑接導(dǎo)線3L、3R而傾斜行駛時，也同樣地定義位移量。此時，車輛相對于左滑接導(dǎo)線3L傾斜e Θ _L、車輛相對于右滑接導(dǎo)線3R的傾斜e Θ _R能夠如下所述地計(jì)算。
[0121]e Θ-L= (e_Lbc_e_Lad)/m...(5)
[0122]e Θ _R= (e_Rbc_e_Rad)/m...(6)
[0123]當(dāng)攝像機(jī)如本實(shí)施方式所示地能夠檢測左右的滑接導(dǎo)線3L、3R時，算式(2)、算式
(4)、算式(6)相對于算式(I)、算式(3)、算式(5)而變得冗長。因此優(yōu)選為，在某一方因某些理由而無法算出位移量和傾斜的情況下，使用能夠算出的一方的信息來進(jìn)行計(jì)算。
[0124](車輛狀態(tài)量控制部50c)
[0125]接著，說明車輛狀態(tài)量控制部50c。車輛狀態(tài)量控制部50c的目的，是計(jì)算用于使至少一個代表點(diǎn)與所對應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)一致的橫擺力矩修正值。在此，圖19表示對算式(I)所示的位移量和傾斜施加增益并將其作為橫擺力矩修正值的處理。圖19是表示車輛狀態(tài)量控制部50c的具體功能的框圖。該例將目標(biāo)點(diǎn)設(shè)為P或Q，并將代表點(diǎn)設(shè)為P’或Q’。
[0126]如圖19所示，車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b在運(yùn)算部50Cl中，從由車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b輸入的目標(biāo)點(diǎn)P (Q)的坐標(biāo)值M_Lad_Ref (M_Rad_Ref )，減去代表點(diǎn)P’(Q’)的坐標(biāo)值M_Lad_Cont (M_Rad_Cont)，而求出代表點(diǎn)P’(Q’)與目標(biāo)點(diǎn)P (Q)之間的偏差e_Lad (e_Rad)。車輛狀態(tài)量控制部50c在轉(zhuǎn)換部50c2中，對偏差e_Lad (e_Rad)施加增益，而將偏差的值轉(zhuǎn)換成橫擺力矩量。另外，在轉(zhuǎn)換部50c3中，對從車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b輸入的車輛傾斜e0_L (e0_R)施加增益，而轉(zhuǎn)換成橫擺力矩量。將這兩個橫擺力矩量在運(yùn)算部50c4中相加而求出橫擺力矩修正值，并將該橫擺力矩修正值輸出至橫擺力矩控制部102。
[0127]另外，車輛狀態(tài)量控制部50c決定使用圖8所說明的橫擺力矩控制模式。而且，控制器100的前述橫擺力矩控制部102基于由該車輛狀態(tài)量控制部50c所決定的橫擺力矩修正值和橫擺力矩控制模式，來運(yùn)算電機(jī)扭矩指令值和轉(zhuǎn)向扭矩修正值，并將其分別輸出至逆變器控制裝置30和轉(zhuǎn)舵控制裝置32。[0128]由此，由車輛控制裝置50、控制器100、逆變器控制裝置30、和轉(zhuǎn)舵控制裝置32所構(gòu)成的控制裝置進(jìn)行如下的控制:以使車輛主體I追隨滑接導(dǎo)線3L、3R地行駛的方式對車輛主體I施加橫擺力矩(技術(shù)方案I)。另外，此時，控制裝置進(jìn)行如下控制:以使代表點(diǎn)P’(Q’)向目標(biāo)點(diǎn)P (Q)接近的方式對車輛主體I施加橫擺力矩(技術(shù)方案2)。進(jìn)一步地，控制裝置進(jìn)行如下控制:以使傾斜e Θ立變小的方式對車輛主體I施加橫擺力矩(技術(shù)方案3)。
[0129]此外，并不限定于圖19所示的那種單純的增益的控制，還可以增加積分控制和微分控制等。
[0130](效果)
[0131]根據(jù)如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式，由于從滑接導(dǎo)線3L、3R的下方檢測滑接導(dǎo)線3L、3R，所以與如以往那樣地拍攝地面并檢測車道標(biāo)記等的情況相比，導(dǎo)致檢測誤差的因素很少，因此檢測精度提高。由此，以追隨滑接導(dǎo)線3L、3R地行駛的方式進(jìn)行橫擺力矩控制時的控制精度提高，因此，在行駛中接觸板4La、4Ra的中心位置變得不容易從滑接導(dǎo)線3L、3R向橫向大幅偏移，能夠減輕在無軌行駛區(qū)間行駛的過程中的駕駛員的操作負(fù)擔(dān)。
[0132]另外，在使用攝像機(jī)15作為滑接導(dǎo)線檢測裝置的情況下，通過用照明裝置51照亮滑接導(dǎo)線3L、3R，來維持滑接導(dǎo)線3L、3R相對于天空的對比度，不僅在白天天氣狀態(tài)良好的時候，即使在傍晚、夜間、雨天等難以獲得滑接導(dǎo)線3L、3R與天空之間的高對比度的情況下，也能高精度地進(jìn)行使車輛追隨滑接導(dǎo)線3L、3R地行駛的橫擺力矩控制。
[0133]進(jìn)一步地，控制裝置200使車輛控制裝置50與控制器100獨(dú)立地進(jìn)行橫擺力矩控制，由此，即使控制器100是現(xiàn)有的控制器，僅通過追加車輛控制裝置50，就能進(jìn)行本發(fā)明的橫擺力矩控制，或者，僅通過改變車輛控制裝置50的功能，就能調(diào)整橫擺力矩控制的參數(shù)等，從而能夠使控制系統(tǒng)具有靈活性。
[0134](車輛控制裝置50的其他實(shí)施方式)
[0135]接著，說明車輛控制裝置50的其他實(shí)施方式。
[0136]本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式的主要區(qū)別是，上述實(shí)施方式僅進(jìn)行以使車輛主體I追隨滑接導(dǎo)線3L、3R地行駛的方式對車輛主體I施加橫擺力矩的控制(以下適當(dāng)?shù)胤Q為滑接導(dǎo)線追隨控制)，相對于此，在本實(shí)施方式中，進(jìn)一步進(jìn)行集電裝置4L、4R的接觸板4La或4Ra的升降控制，并且在進(jìn)行滑接導(dǎo)線追隨控制時，對于代表點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的偏差設(shè)置盲區(qū)，僅在偏差超過盲區(qū)時進(jìn)行滑接導(dǎo)線追隨控制。
[0137](圖像信息處理部50a)
[0138]圖像信息處理部50a的處理內(nèi)容與上述實(shí)施方式相同，圖像信息處理部50a將代表點(diǎn)P’、Q’、R’、S’的坐標(biāo)信息發(fā)送給車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b。
[0139](車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b及車輛狀態(tài)量控制部50c)
[0140]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b計(jì)算車輛狀態(tài)量，該車輛狀態(tài)量用于生成用于進(jìn)行滑接導(dǎo)線追隨控制的橫擺力矩修正值、用于進(jìn)行接觸板升降控制的升降控制裝置升降指令、橫擺力矩控制模式、目標(biāo)速度修正值等控制量或指令值，車輛狀態(tài)量控制部50c基于該計(jì)算結(jié)果，來生成并輸出橫擺力矩修正值、升降控制裝置升降指令、橫擺力矩控制模式、目標(biāo)速度修正值等控制量或指令值。
[0141](滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系)
[0142]首先，說明本實(shí)施方式的車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b中所使用的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系。
[0143]圖20是表示本實(shí)施方式所使用的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域和坐標(biāo)系的圖。
[0144]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b從在圖像信息處理部50a中由攝像機(jī)15取得的如圖16?圖18所示的拍攝區(qū)域a、b、c、d的圖像信息中，作為滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域，而截取并獲取如圖20的al、bl、cl、dl所示的區(qū)域。邊al、dl與圖16?圖18所示的拍攝區(qū)域a、b、C、d的邊a、d的一部分對應(yīng),邊bl、cl與拍攝區(qū)域a、b、c、d的邊b、c的一部分對應(yīng)。滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域al、bl、Cl、dl表示從上方觀察滑接導(dǎo)線3L或3R的情況下的接觸板與滑接導(dǎo)線之間的位置關(guān)系，是使從接觸板4La或4Ra的左右的中心通過并沿車輛的行進(jìn)方向延伸的直線，從邊al、dl的中心和邊bl、cl的中心通過的區(qū)域。如上所述,攝像機(jī)15所取得的拍攝區(qū)域
a、b、c、d的圖像信息是從下方拍攝滑接導(dǎo)線3L、3R得到的圖像信息，從上方觀察滑接導(dǎo)線3L、3R的情況下的滑接導(dǎo)線檢測區(qū)域al、bl、cl、dl與拍攝區(qū)域a、b、C、d相比，前后方向相反地表現(xiàn)(在圖中為上下方向)。
[0145]另外，車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b設(shè)定以接觸板4La或4Ra的中心為原點(diǎn)Op、并以行進(jìn)方向?yàn)閄軸、并以行進(jìn)方向的左向?yàn)閅軸的坐標(biāo)系，在X軸與邊b1-CI的交點(diǎn)Z上設(shè)定代表點(diǎn)，并在滑接導(dǎo)線3L或3R與邊bl-cl的交點(diǎn)T、和滑接導(dǎo)線3L或3R與邊al_dl的交點(diǎn)U上設(shè)定兩個目標(biāo)點(diǎn)。在此，攝像機(jī)15與集電裝置4L、4R的接觸板4La或4Ra —同安裝在車輛主體上，且兩者的位置關(guān)系是已知的，因此，通過將圖16?圖18所示的以O(shè)c點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的點(diǎn)P’、P、R的值轉(zhuǎn)換成以圖20的Op點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系的值，能夠很容易地求出交點(diǎn)Z、T、U的坐標(biāo)。
[0146](滑接導(dǎo)線追隨控制)
[0147]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b計(jì)算代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差。在此，位于接觸板4La或4Ra前方的目標(biāo)點(diǎn)T的Y坐標(biāo)值Y_Cbc，等于代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差，因此，車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b將目標(biāo)點(diǎn)T的Y坐標(biāo)值Y_Cbc作為代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差。偏差Y_Cbc在車輛相對于滑接導(dǎo)線向右位移后的情況下為正，在向左位移后的情況下為負(fù)。
[0148]當(dāng)車輛相對于滑接導(dǎo)線3L或3R而傾斜行駛的情況下，對車輛傾斜也同樣地定義位移量。此時，某個時間t的車輛相對于滑接導(dǎo)線3L或3R的傾斜0_t可以用兩個目標(biāo)點(diǎn)T、U的坐標(biāo)值以下述算式表示。
[0149]Θ _t= (Y_Cbc_Y_Cad) / (X_Cbc_X_Cad)...(7)
[0150]車輛狀態(tài)量控制部50c使用代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差Y_Cbc或車輛傾斜Θ _t，來運(yùn)算用于使代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T 一致的橫擺力矩修正值。
[0151]圖23B表示使用偏差Y_Cbc或傾斜Θ _t來計(jì)算橫擺力矩修正值的處理。圖23B是表示橫擺力矩修正值的計(jì)算方法的一例的、與圖19相同的框圖。如上所述，位于接觸板4La或4Ra前方的目標(biāo)點(diǎn)T的Y坐標(biāo)值Y_Cbc等于代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差，該偏差Y_Cbc相當(dāng)于圖19的由運(yùn)算部50Cl所運(yùn)算的代表點(diǎn)P’與目標(biāo)點(diǎn)P之間的偏差e_Lad。因此，在圖23B的框圖中并未設(shè)置運(yùn)算部50Cl。車輛狀態(tài)量控制部50c在轉(zhuǎn)換部50c2中，對偏差Y_Cbc施加增益而將偏差Y_Cbc轉(zhuǎn)換成橫擺力矩量。另外，在轉(zhuǎn)換部50c3中，對傾斜Θ _t施加增益而轉(zhuǎn)換成橫擺力矩量。將這兩個橫擺力矩量在運(yùn)算部50c4中相加而求出橫擺力矩修正值，并將該橫擺力矩修正值輸出至橫擺力矩控制部102。[0152]車輛狀態(tài)量控制部50c的滑接導(dǎo)線追隨控制的其他功能與第一個實(shí)施方式相同。
[0153](接觸板升降控制)
[0154]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b計(jì)算某個時間t的車輛的傾斜Θ _t。該傾斜Θ t能夠如上所述地使用圖20所示的兩個目標(biāo)點(diǎn)T、U的坐標(biāo)值通過上述算式(7)進(jìn)行計(jì)算。
[0155]另外，若將接觸板4La或4Ra與滑接導(dǎo)線3L或3R的交點(diǎn)設(shè)為W，則車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b計(jì)算點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_p_t。
[0156]點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_p_t可以如下所示地估算:
[0157]Y_p_t=Y_Cbc-Θ _t X X_Cbc 或
[0158]Y_p_t=Y_Cad_ Θ _tXX_Cad…(8)
[0159]在此，Y_p_t的一個步驟后(時間Λ后)的值Y_p_t+1可以用車速V表示如下:
[0160]Y_p_t+1 = Y_p_t+VXtan Θ _t...(9)
[0161]若將接觸板4La或4Ra與滑接導(dǎo)線3L或3R相接觸而持續(xù)獲得良好電力的接觸板4La或4Ra上的點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y _p_t的范圍，設(shè)為點(diǎn)C與點(diǎn)D之間的Y_min(點(diǎn)D的Y坐標(biāo))< Y_p_t < Y_max (點(diǎn)C的Y坐標(biāo)),則可以說,在Y_min < Y_p_t+1 < Y_max的區(qū)域中也可以將接觸板4La、4Ra升起。
[0162]車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b在當(dāng)前時間t時，判斷在下一控制步驟t+Ι時，點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_P_t是否處于Y_min (點(diǎn)D的Y坐標(biāo))和Y_max (點(diǎn)C的Y坐標(biāo))的范圍之外，并將該判斷結(jié)果輸出至車輛狀態(tài)量控制部50c。當(dāng)點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_p_t處于Y_min (點(diǎn)D的Y坐標(biāo))和Y_max (點(diǎn)C的Y坐標(biāo))的范圍之外時，車輛狀態(tài)量控制部50c輸出將接觸板4La、4Ra下降或者禁止將接觸板4La、4Ra升起的指令信號。相反地，當(dāng)處于范圍之內(nèi)時，輸出將接觸板4La、4Ra升起或者允許將接觸板4La、4Ra升起的指令信號。另外，根據(jù)該Y_p_t的位置，車輛狀態(tài)量控制部50c還可以對轉(zhuǎn)舵裝置40的反作用電機(jī)42 (圖5)施加反作用力的修正。該修正量例如可以在成為Y_min < Y_p_t+1 < Y_max的區(qū)域中縮小反作用力，并在成為Y_min ^ Y_p_t+1或Y_p_t+1 ^ Y_max的區(qū)域中增大反作用力。
[0163]在此，車輛控制裝置50同時進(jìn)行滑接導(dǎo)線追隨控制和接觸板升降控制。在滑接導(dǎo)線追隨控制中，車輛狀態(tài)量控制部50c對偏差Y_Cbc和傾斜Θ _t施加增益而輸出橫擺力矩修正值。該橫擺力矩修正值持續(xù)輸出直到偏差Y_Cbc和傾斜Θ _t變成零為止，由此，某一接觸板4La或4Ra上的點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_p_t和車輛傾斜Θ _t趨于收斂到零。
[0164](車輛控制裝置50的具體控制處理)
[0165]用圖21所示的流程圖，來說明包括上述接觸板4La、4Ra的升降控制在內(nèi)的車輛控制裝置50的具體控制處理。圖21是表示從由攝像機(jī)拍攝上方開始到控制輸出為止的處理流程的流程圖。攝像機(jī)如圖12所示在車軸的延長線上設(shè)置在車輛主體I的前方，所拍攝的滑接導(dǎo)線為一根。圖22是設(shè)定了滑接導(dǎo)線追隨控制的盲區(qū)的、與圖20相同的圖。如上所述，相對于檢測區(qū)域al、bl、cl、dl而設(shè)定有目標(biāo)點(diǎn)T、U及代表點(diǎn)Z。另外，在從代表點(diǎn)Z僅離開規(guī)定的距離Y_l、Y_r (第一閾值)的位置上，設(shè)定有規(guī)定滑接導(dǎo)線追隨控制的盲區(qū)的點(diǎn)A及點(diǎn)B。
[0166]首先，在步驟200中，圖像信息處理部50a通過攝像機(jī)拍攝車輛主體I的上方。從由步驟201所拍攝到的圖像中檢索滑接導(dǎo)線3L或3R。當(dāng)在步驟201中進(jìn)行檢索時，在首次檢測滑接導(dǎo)線3L或3R的情況下，從拍攝畫面的整個區(qū)域進(jìn)行檢索，但在曾經(jīng)檢測到滑接導(dǎo)線3L或3R的情況下，不需要再次從整個區(qū)域進(jìn)行檢索，而只要檢索已檢測到的滑接導(dǎo)線3L或3R的坐標(biāo)附近，該情況能有效地縮短檢索時間。通過步驟202判斷在拍攝畫面內(nèi)是否存在相當(dāng)于滑接導(dǎo)線3L或3R的線。在沒有相當(dāng)于滑接導(dǎo)線3L或3R的線的情況下，結(jié)束處理。在具有相當(dāng)于滑接導(dǎo)線3L或3R的線的情況下，圖像信息處理部50a在步驟203A中進(jìn)行如下圖像處理:進(jìn)行邊緣抽取，并計(jì)算滑接導(dǎo)線3L或3R的中線。
[0167]之后的處理轉(zhuǎn)移到車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b，在步驟203B中，車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b設(shè)定上述目標(biāo)點(diǎn)T、u，并計(jì)算它們的坐標(biāo)。在此，使用目標(biāo)點(diǎn)τ、υ的坐標(biāo)信息的處理分為向滑接導(dǎo)線3L、3R的追隨控制步驟300、和接觸板4La、4Ra的升降控制步驟400這兩個系統(tǒng)。
[0168](滑接導(dǎo)線追隨控制)
[0169]首先，說明滑接導(dǎo)線追隨控制步驟300。
[0170]在步驟310中，車輛狀態(tài)量計(jì)算部50b判斷目標(biāo)點(diǎn)T是否位于圖22所示的在從代表點(diǎn)Z僅離開規(guī)定距離(Y_l、Y_r)的位置上所設(shè)定的點(diǎn)A與點(diǎn)B之間(Y_l ( Y_Cbc、Y_rY_Cbc)。在目標(biāo)點(diǎn)T沒有位于點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟320，車輛狀態(tài)量控制部50c計(jì)算并輸出橫擺力矩修正值。
[0171]圖23A是表示此時的橫擺力矩修正值的計(jì)算方法的一例的圖。圖23A的點(diǎn)A與點(diǎn)B的外側(cè)的特征線的傾斜相當(dāng)于圖23B的轉(zhuǎn)換部50c2 (圖19的轉(zhuǎn)換部50c2)的增益。
[0172]如圖23A所示,在點(diǎn)A與點(diǎn)B的外側(cè),計(jì)算與目標(biāo)點(diǎn)T的Y坐標(biāo)值Y_Cbc (代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差)相對應(yīng)的橫擺力矩修正值。即，在點(diǎn)A的外側(cè)(Y_Cbc值為正)，隨著Y_Cbc變大而增大橫擺力矩修正值。在點(diǎn)B的外側(cè)(Y_Cbc值為負(fù))，隨著Y_Cbc變小而減小橫擺力矩修正值。由此，在目標(biāo)點(diǎn)T沒有位于點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的情況下(即，當(dāng)代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差Y_Cbc的絕對值，與作為第一閾值的、點(diǎn)A的Y坐標(biāo)值Y_1或點(diǎn)B的Y坐標(biāo)值Y_r的絕對值相比更大時)，進(jìn)行以使代表點(diǎn)Z向目標(biāo)點(diǎn)T接近的方式對車輛主體I施加橫擺力矩的控制(技術(shù)方案4)。另外，以使對車輛主體I施加的橫擺力矩隨著偏差Y_Cbc的絕對值變大而變大的方式進(jìn)行控制(技術(shù)方案5)。當(dāng)橫擺力矩修正值達(dá)到最大修正值或最小修正值時，為了防止急劇旋轉(zhuǎn)，橫擺力矩修正值設(shè)為固定。此外，在這種目標(biāo)點(diǎn)T沒有處于點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的情況下，也可以代替將橫擺力矩修正值作為變量值來計(jì)算并輸出的情況，而輸出固定的橫擺力矩修正值。
[0173]在此，對在圖23所示的點(diǎn)AB之間將橫擺力矩修正值設(shè)為O的提案進(jìn)行說明(技術(shù)方案4)。通過以使目標(biāo)點(diǎn)T與代表點(diǎn)Z—致的方式進(jìn)行控制，而若車輛主體I向前方行駛，則點(diǎn)W變得位于接觸板4La或4Ra的中心。但是,這種情況下，即使點(diǎn)W從接觸板4La或4Ra的中心僅稍微偏移了一點(diǎn)，就計(jì)算出橫擺力矩修正值，因此，通過該方式來實(shí)現(xiàn)橫擺力矩修正的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(本實(shí)施方式的情況下，轉(zhuǎn)舵裝置40的反作用電機(jī)42或轉(zhuǎn)向電機(jī)43 (圖5)、后輪的電動機(jī)6L、6R (圖3))的動作頻率會增加。通過在點(diǎn)AB之間將橫擺力矩修正值設(shè)為0，能夠降低后輪的電動機(jī)6L、6R的動作頻率，從而能夠確保控制的穩(wěn)定性和舒適的乘坐感覺。根據(jù)接觸板4La或4Ra的寬度，來決定不需要進(jìn)行該橫擺力矩修正的點(diǎn)AB的范圍即可。
[0174]另外，通過以使對車輛主體I施加的橫擺力矩隨著偏差Y_Cbc的絕對值變大而變大的方式進(jìn)行控制(技術(shù)方案5)，從而在行駛中接觸板4La、4Ra從滑接導(dǎo)線3L、3R向橫向大幅偏移的情況下，車輛主體I會快速返回至接觸板4La、4Ra的中心,能夠確實(shí)地防止自卸卡車從滑接導(dǎo)線3L、3R的行駛道路偏移。
[0175] 接著，通過步驟330選擇并輸出橫擺力矩控制模式。此時，在通常的行駛中，由于沒有降低車速的要求(由駕駛員的減速操作或其他控制導(dǎo)致的減速)，所以選擇“ I ”作為橫擺力矩控制模式。
[0176](向滑接導(dǎo)線的追隨控制的其他例)
[0177]接著，使用圖24~圖27來說明向滑接導(dǎo)線的追隨控制的其他例。圖24是設(shè)定了滑接導(dǎo)線追隨控制的偏移監(jiān)控點(diǎn)的、與圖20及圖22相同的圖。圖25是表示圖21所示的流程圖中的代替向滑接導(dǎo)線的追隨控制步驟300的步驟300’的流程圖。
[0178]如圖24所示，作為滑接導(dǎo)線追隨控制的偏移監(jiān)控點(diǎn)，在點(diǎn)A的外側(cè)(Y坐標(biāo)較大的一側(cè))的Y坐標(biāo)值Y_l’的位置上設(shè)定有點(diǎn)Α’(第二閾值)，在點(diǎn)B的外側(cè)(Y坐標(biāo)的負(fù)值較小的一側(cè))的Y坐標(biāo)值Y_r’的位置上設(shè)定有點(diǎn)B’(第二閾值)。
[0179]在圖25中，直到計(jì)算橫擺力矩修正值的步驟320為止的處理都與上文說明的圖21相同。在步驟320的處理之后，通過步驟321進(jìn)一步判斷目標(biāo)點(diǎn)T的位置，即判斷目標(biāo)點(diǎn)T是否位于點(diǎn)A’與點(diǎn)B’之間(Y_l’≤Y_Cbc、Y_r’≥Y_Cbc)。若判斷結(jié)果為肯定，則由于車輛可能會從無軌行駛道路偏移，所以通過步驟322用聲音及/或顯示向駕駛員發(fā)出警告，以進(jìn)行轉(zhuǎn)舵修正(技術(shù)方案6)。
[0180]通過接下來的步驟323的處理，根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)T的位置來修正目標(biāo)車速。圖26是表示此時的目標(biāo)車速修正值的計(jì)算方法的一例的圖。如該圖所示，在目標(biāo)點(diǎn)T沒有位于點(diǎn)A’與點(diǎn)B’之間的情況下，以根據(jù)從點(diǎn)A’和點(diǎn)B’的偏移程度，而使目標(biāo)車速減小的方式計(jì)算目標(biāo)車速的修正值。即，在點(diǎn)A’的外側(cè)(Y_Cbc值為正)，隨著Y_Cbc變大而增大目標(biāo)車速的減小側(cè)的修正值。在點(diǎn)B’的外側(cè)(Y_Cbc值為負(fù))，隨著Y_Cbc變小而減小目標(biāo)車速的減小側(cè)的修正值。由此，在目標(biāo)點(diǎn)T沒有位于點(diǎn)A’與點(diǎn)B’之間的情況下(即，當(dāng)代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差Y_Cbc的絕對值，與作為第二閾值的、點(diǎn)A’的Y坐標(biāo)值Y_1 ’或點(diǎn)B’的Y坐標(biāo)值Y_r’的絕對值相比更大時)，以使行駛速度隨著偏差Y_Cbc的絕對值變大而變小的方式進(jìn)行控制。這樣地降低車速的方式，具有減輕駕駛員的操作負(fù)擔(dān)、和帶來安全感的效果。
[0181]圖27是表示目標(biāo)車速修正值的計(jì)算方法的其他例的圖。如圖27所示，在目標(biāo)點(diǎn)T位于點(diǎn)A’與點(diǎn)B’之間的情況下，還可以進(jìn)行隨著目標(biāo)點(diǎn)T向代表點(diǎn)Z接近而增大目標(biāo)車速的修正。即，在點(diǎn)A’的內(nèi)側(cè)(Y_Cbc值為正)，隨著Y_Cbc變小而增大目標(biāo)車速的增加側(cè)的修正值。在點(diǎn)B’的內(nèi)側(cè)(Y_Cbc值為負(fù))，隨著Y_Cbc變大而減小目標(biāo)車速的增加側(cè)的修正值。由此，在目標(biāo)點(diǎn)T位于點(diǎn)A’與點(diǎn)B’之間的情況下(即，當(dāng)代表點(diǎn)Z與目標(biāo)點(diǎn)T之間的偏差Y_Cbc的絕對值，與作為第二閾值的、點(diǎn)A’的Y坐標(biāo)值Y_l’或點(diǎn)B’的Y坐標(biāo)值Υ_r’的絕對值相比更小時)，以使行駛速度隨著偏差Y_Cbc的絕對值變小而變大的方式進(jìn)行控制。這樣地增大車速的方式，具有提高作業(yè)效率的效果。
[0182]圖28是表示通過目標(biāo)車速的修正值進(jìn)行的電機(jī)扭矩的生成方法的、與圖10相同的圖。如圖28所示，在轉(zhuǎn)換部IOOc中對如上所述計(jì)算的目標(biāo)車速的修正值施加增益，而轉(zhuǎn)換成電機(jī)扭矩指令值。接著，在由運(yùn)算部IOOb計(jì)算出的電機(jī)扭矩指令值(將與由橫擺力矩控制部102 (圖8)所生成的橫擺力矩指令值相對應(yīng)的電機(jī)扭矩修正值1'_1^_￥、1'_1?_￥與由處理部IOOa所選擇的扭矩指令值相加而得到的值)中，加上由轉(zhuǎn)換部IOOc計(jì)算出的與目標(biāo)車速的修正值相對應(yīng)的電機(jī)扭矩指令值，而計(jì)算電機(jī)扭矩指令值T_ML、T_MR。
[0183]接著，說明通過圖26所示的目標(biāo)車速的修正值而將目標(biāo)車速修正得較低的情況下的橫擺力矩控制模式。如圖9所示，在電機(jī)扭矩以100%輸出的情況下，當(dāng)生成橫擺力矩時，需要縮小左右的某一方的電機(jī)扭矩。由此車輛無法維持此時的車速，因此，會造成速度降低。也就是說，在以降低目標(biāo)車速的方式進(jìn)行修正的情況下，如果不是通過轉(zhuǎn)向扭矩修正進(jìn)行橫擺力矩修正，而是通過電機(jī)扭矩的修正來進(jìn)行橫擺力矩修正的話，則通過控制左右的電動機(jī)6L、6R就能同時進(jìn)行對車輛主體I施加橫擺力矩的控制、和行駛速度的控制(技術(shù)方案7)。由此，能夠同時實(shí)現(xiàn)橫擺力矩的生成和減速，還能進(jìn)行高效率的控制。
[0184](接觸板的升降控制)
[0185]接著，對接觸板的升降控制步驟400進(jìn)行說明。
[0186]如圖20、圖22及圖24所示，作為接觸板4La或4Ra與滑接導(dǎo)線3L或3R相接觸而持續(xù)獲得良好電力的接觸板4La或4Ra上的點(diǎn)W的Y坐標(biāo)Y_p_t的范圍，設(shè)定點(diǎn)C和點(diǎn)D。
[0187]在圖21的步驟410中，根據(jù)算式(7)從目標(biāo)點(diǎn)T、U中計(jì)算滑接導(dǎo)線3L或3R的傾斜。根據(jù)該傾斜和目標(biāo)點(diǎn)T的坐標(biāo)，通過步驟420計(jì)算接觸板4La或4Ra與滑接導(dǎo)線3L或3R的交點(diǎn)W的坐標(biāo)。該坐標(biāo)根據(jù)算式(8)計(jì)算。接著,通過步驟430計(jì)算交點(diǎn)W的Y坐標(biāo)的在下一步驟中的估計(jì)值Y_P_t+l。然后，在步驟440中，用計(jì)時器測量該估計(jì)值位于規(guī)定范圍、即點(diǎn)C與點(diǎn)D之間(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)的狀態(tài)的持續(xù)時間，并判斷該狀態(tài)是否持續(xù)了例如I秒以上。在步驟440中，若點(diǎn)W位于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間的狀態(tài)持續(xù)了 1秒以上，則將處理轉(zhuǎn)移到步驟450，允許將接觸板4La、4Ra升起。此時，例如還可以通過聲音及/或顯示來告知駕駛員可以升起接觸板4La、4Ra。若駕駛員進(jìn)行開關(guān)操作，則車輛控制裝置50輸出上升控制的指令信號，升降控制裝置31根據(jù)該指令信號對接觸板4La、4Ra進(jìn)行上升控制。另外，例如還可以為，當(dāng)接觸板4La、4Ra正在下降時，不依靠駕駛員進(jìn)行升降的操作，而是自動地將接觸板4La、4Ra升起。車輛控制裝置50輸出上升控制的指令信號，升降控制裝置31根據(jù)該指令信號對接觸板4La、4Ra進(jìn)行上升控制。此時，例如還可以通過聲音及/或顯示來告知駕駛員接觸板4La、4Ra會自動上升。
[0188]另一方面，若步驟440中位于規(guī)定范圍的狀態(tài)不足I秒，則處理轉(zhuǎn)移到步驟460，如果接觸板4La、4Ra正在上升，則通過聲音及/或顯示來提示駕駛員使其下降。另外，還可以使其自動下降。此時，優(yōu)選為，例如通過聲音及/或顯示來告知駕駛員接觸板4La、4Ra會自動下降。進(jìn)一步地，若接觸板4La、4Ra是正在下降的狀態(tài)的話，則禁止將接觸板4La、4Ra升起。此時，優(yōu)選為，通過聲音及/或顯示來告知駕駛員目前正處于禁止升起接觸板4La、4Ra的狀態(tài)。在這些情況下，車輛控制裝置50通過駕駛員的開關(guān)操作或者自動地輸出指令信號，升降控制裝置31根據(jù)該指令信號對接觸板4La、4Ra進(jìn)行下降控制。由此，能夠減輕自卸卡車進(jìn)入無軌行駛區(qū)間后在將接觸板4La、4Ra升起或下降時給操作人員造成的負(fù)擔(dān)。
[0189]在圖21的步驟440中，判斷估計(jì)值Y_p_t+1位于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間(Y_min ( Y_p_t+1 < Y_max)的狀態(tài)是否持續(xù)了例如I秒以上，但還可以不進(jìn)行這種判斷，而是當(dāng)估計(jì)值￥_p_t+l位于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)時,直接轉(zhuǎn)移到步驟450的處理，當(dāng)估計(jì)值Y_P_t+l沒有位于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)時,直接轉(zhuǎn)移到步驟450的處理。但是，步驟440的處理作為防止判斷偏差的目的是有效的，該判斷偏差是在由于路面的凹凸不平或圖像處理中雜訊的影響而導(dǎo)致Y_p_t不穩(wěn)定時，重復(fù)發(fā)生超過規(guī)定范圍、或進(jìn)入規(guī)定范圍的情況而產(chǎn)生的。
[0190]圖29是表示代替步驟440的使用計(jì)時器的處理的、滯后(hysteresis)處理的圖。如圖29所示，當(dāng)點(diǎn)W位于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間時，以增大點(diǎn)C與點(diǎn)D之間的距離的方式改變點(diǎn)C與點(diǎn)D的設(shè)定。另一方面，當(dāng)點(diǎn)W沒有處于點(diǎn)C與點(diǎn)D之間時，以縮小點(diǎn)C與點(diǎn)D之間的距離的方式改變點(diǎn)C與點(diǎn)D的設(shè)定。這樣，即使對點(diǎn)C與點(diǎn)D之間的距離設(shè)置了滯后，也能得到與步驟440的計(jì)時處理相同的效果。
[0191](其他)
[0192]在本實(shí)施方式中，在使用攝像機(jī)來作為滑接導(dǎo)線檢測裝置的情況下，將攝像機(jī)朝向的方向設(shè)為正上方，但如圖30所示，也可以拍攝車輛的前上方。由此，在車輛的行進(jìn)方向上所拍攝的滑接導(dǎo)線較長，因此變得易于判斷作為對象的滑接導(dǎo)線。另一方面，越向前方移動拍攝范圍，由進(jìn)入至拍攝范圍的景色所造成的雜訊就越增多。也可以根據(jù)使用本發(fā)明的環(huán)境來調(diào)整攝像機(jī)的拍攝徂圍。
[0193]附圖標(biāo)記說明
[0194]I車輛主體
[0195]2裝載容器
[0196]3L、3R滑接導(dǎo)線
[0197]4L、4R集電裝置
[0198]4La、4Ra 接觸板
[0199]4a液壓活塞裝置
[0200]4b液壓活塞
[0201]4c活塞桿
[0202]4d液壓配管
[0203]4e液壓設(shè)備
[0204]4f 絕緣體
[0205]4g 電線
[0206]4h升降指令信號
[0207]5L、5R 后輪
[0208]6L、6R 電動機(jī)
[0209]6La、6Ra 輸出軸
[0210]7L、7R 減速器
[0211]11加速踏板
[0212]12減速踏板
[0213]13變速桿
[0214]14組合傳感器
[0215]15攝像機(jī)
[0216]16L、16R電磁拾取傳感器
[0217]21發(fā)動機(jī)
[0218]21a 電子調(diào)速器
[0219]22交流發(fā)電機(jī)[0220]23整流電路
[0221]24檢測電阻
[0222]25 電容器
[0223]26斬波電路
[0224]27柵極電阻
[0225]28其他的發(fā)動機(jī)負(fù)載
[0226]30逆變器控制裝置
[0227]30a扭矩指令運(yùn)算部
[0228]30b 電機(jī)控制運(yùn)算部
[0229]30c逆變器(開關(guān)元件)
[0230]31升降控制裝置
[0231]32轉(zhuǎn)舵控制裝置
[0232]32a轉(zhuǎn)換部
[0233]32b運(yùn)算部
[0234]32c轉(zhuǎn)換部
[0235]32d運(yùn)算部
[0236]40轉(zhuǎn)舵裝置
[0237]41 方向盤
[0238]42帶轉(zhuǎn)舵角傳感器的反作用電機(jī)
[0239]43帶轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向電機(jī)
[0240]44齒條和小齒輪
[0241]45L、45R 前輪
[0242]50車輛控制裝置
[0243]50a圖像信息處理部
[0244]50b車輛狀態(tài)量計(jì)算部
[0245]50c車輛狀態(tài)量控制部
[0246]50Cl 運(yùn)算部
[0247]50c2 轉(zhuǎn)換部
[0248]50c3 轉(zhuǎn)換部
[0249]50c4 運(yùn)算部
[0250]51照明裝置
[0251]52絕緣體
[0252]53 支柱
[0253]100控制器
[0254]IOOa 處理部
[0255]IOOb 運(yùn)算部
[0256]101車速控制部
[0257]IOla 運(yùn)算部
[0258]IOlb 轉(zhuǎn)換部[0259]IOlc 開關(guān)部
[0260]IOld零值輸出部
[0261]102橫擺力矩控制部
[0262]102a 運(yùn)算部
[0263]102b轉(zhuǎn)舵扭矩控制部
[0264]102c電機(jī)扭矩控制部
[0265]102d最佳分配控制部
[0266]102e 開關(guān)部
[0267]200控制裝置
[0268]P、Q、R、S 目標(biāo)點(diǎn)
[0269]P’、Q’、R’、S’ 代表點(diǎn)
[0270]T目標(biāo)點(diǎn)
[0271]Z代表點(diǎn)(控制點(diǎn))
[0272]e_Lad 偏差
[0273]Θ _L 傾斜
[0274]Y_Cbc 偏差
[0275]Θ _t 傾斜
[0276]Y_1、Y_r點(diǎn)A、B的Y坐標(biāo)值(第一閾值)
[0277]Y_l’、Y_r’點(diǎn)A’、B’的Y坐標(biāo)值(第二閾值)
【權(quán)利要求】
1.一種電驅(qū)動自卸卡車，將設(shè)在車輛主體(1)上的能夠升降的集電裝置(4L、4R)的接觸板(4La、4Ra)升起，并使該接觸板與沿著道路而設(shè)的滑接導(dǎo)線接觸，并從所述滑接導(dǎo)線接收電力而行駛，其特征在于，所述電驅(qū)動自卸卡車具有: 滑接導(dǎo)線檢測裝置(15)，設(shè)在所述車輛主體上，且在行駛中從所述滑接導(dǎo)線的下方檢測所述滑接導(dǎo)線；和 控制裝置(200)，進(jìn)行如下的控制:基于由所述滑接導(dǎo)線檢測裝置所檢測出的信息，而以使所述車輛主體追隨所述滑接導(dǎo)線地行駛的方式，對所述車輛主體施加橫擺力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制:基于由所述滑接導(dǎo)線檢測裝置所檢測出的信息，來計(jì)算所述車輛主體的至少一個代表點(diǎn)、和位于所述滑接導(dǎo)線上的至少一個目標(biāo)點(diǎn)，并以使所述代表點(diǎn)向所述目標(biāo)點(diǎn)接近的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制:基于由所述滑接導(dǎo)線檢測裝置所檢測出的信息，來計(jì)算所述車輛主體相對于所述滑接導(dǎo)線的傾斜，并以使所述傾斜變小的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，所述控制裝置進(jìn)行如下的控制:計(jì)算所述代表點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)之間的偏差，當(dāng)該偏差的絕對值比第一閾值大時，以使所述代表點(diǎn)向所述目標(biāo)點(diǎn)接近的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，當(dāng)所述偏差的絕對值比所述第一閾值大時，所述控制裝置隨著所述偏差的絕對值變大而使對所述車輛主體施加的橫擺力矩增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的`電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，所述控制裝置計(jì)算所述代表點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)之間的偏差，當(dāng)該偏差的絕對值比第二閾值大時，警告所述車輛主體有向道路外偏移的傾向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，還具有行駛用的左右的電動機(jī)(6L、6R)， 所述控制裝置通過控制所述左右的電動機(jī)，而同時進(jìn)行對所述車輛主體施加橫擺力矩的控制、和行駛速度的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，還具有行駛用的左右的電動機(jī)(6L、6R)、和轉(zhuǎn)舵裝置(40 )， 所述控制裝置具有車輛控制裝置(50)、控制器(100)、逆變器控制裝置(30)、和轉(zhuǎn)舵控制裝置(32)， 所述車輛控制裝置基于由所述滑接導(dǎo)線檢測裝置所檢測出的信息，來運(yùn)算用于以使所述車輛主體追隨所述滑接導(dǎo)線地行駛的方式對所述車輛主體施加橫擺力矩的橫擺力矩修正值， 所述控制器基于所述橫擺力矩修正值，并通過所述逆變器控制裝置及所述轉(zhuǎn)舵控制裝置，來控制所述左右的電動機(jī)和所述轉(zhuǎn)舵裝置的至少一方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的電驅(qū)動自卸卡車，其特征在于，所述滑接導(dǎo)線檢測裝置具有: 攝像機(jī)(15)，設(shè)在所述車輛主體上，且在行駛中連續(xù)拍攝所述滑接導(dǎo)線；和照明裝置(51 )，設(shè)在所 述車輛主體上，且照亮所述滑接導(dǎo)線。
【文檔編號】B60L5/24GK103596799SQ201280025586
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月2日
【發(fā)明者】齋藤真二郎, 中島吉男 申請人:日立建機(jī)株式會社